分隔件及燃料电池的制作方法
【专利说明】分隔件及燃料电池
[0001 ] 本申请主张基于在2013年10月2日提出申请的申请编号2013-207086的日本专利申请的优先权，并将其公开的全部通过参照而援引于本申请。
技术领域
[0002]本发明涉及使用于燃料电池的分隔件及燃料电池。
【背景技术】
[0003]作为使用于燃料电池的分隔件，以往，已知有通过冲压加工而形成凹凸形状，由此在一面上形成槽状的反应气体流路并在另一面上形成槽状的冷却水流路的结构。例如，在专利文献I中公开了在一面上形成槽状的蛇行状流路作为燃料气体(氢)流路并在另一面上形成槽状的直线状流路作为冷却水流路的分隔件。在该分隔件中，在燃料气体流路中流路的方向变化而燃料气体流路的方向与冷却水流路的方向正交的区域的燃料气体流路槽，形成有比其他的槽部浅的浅槽部。这些浅槽部的背侧的冷却水流路侧成为能够供冷却水通过的槽，因此经由该槽，平行的直线状的冷却水流路之间连通，形成正交的冷却水流路。需要说明的是，将燃料气体流路或冷却水流路的方向变化的部位称为“转弯部”。而且，也将比浅槽部深的其他的槽部称为“深槽部”。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:W02012/160607A
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]在上述分隔件中，由于在冲压加工时在深槽部与浅槽部处材料的伸长率不同、以及用于在转弯部的正交的角部相邻地形成浅槽部和深槽部的模具的加工困难，所以存在如下课题:难以确保冲压加工后的板厚的精度，容易发生破裂或变形等。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出，可以作为以下的方式实现。
[0011](I)本发明的一方式是使用于燃料电池的分隔件。该分隔件具有通过冲压加工而形成的凹凸形状，所述分隔件的一面构成具有反应气体流路的气体流通面，该反应气体流路包括由所述凹凸形状形成的多个反应气体流路槽，所述分隔件的另一面构成包括冷却水流路的冷却面，该冷却水流路包括由所述凹凸形状形成的多个冷却水流路槽。所述冷却水流路具备:交叉流路部，包括隔着所述反应气体流路的反应气体流路槽而相邻的冷却水流路槽和在所述相邻的冷却水流路之间的所述反应气体流路槽的所述冷却面侧形成的连通流路槽，该连通流路槽的深度比所述冷却水流路槽浅；以及所述冷却水流路槽的方向发生变化的冷却水转弯部。在所述冷却水转弯部的背侧的位置，在所述气体流通面形成有反应气体转弯部，所述反应气体转弯部由恒定深度的槽部构成。根据该方式的分隔件，反应气体转弯部由恒定深度的槽部构成，因此在冲压加工时反应气体流路槽的转弯部处的材料的伸长率恒定，能够抑制破裂或变形等。
[0012](2)在上述方式的分隔件中，可以的是，所述反应气体转弯部的所述恒定深度的槽部是深度与形成有所述连通流路槽的位置处的所述气体流通面侧的深度相同的浅槽部、或者深度与未形成所述连通流路槽的位置处的所述气体流通面侧的深度相同的深槽部。这样的话，能够容易地形成反应气体转弯部，在冲压加工时反应气体流路槽的转弯部处的材料的伸长率恒定，能够抑制破裂或变形等。
[0013](3)在上述方式的分隔件中，可以的是，所述反应气体转弯部及所述冷却水转弯部具有无棱角的平滑曲线的轮廓。这样的话，反应气体流路槽的反应气体转弯部及冷却水流路槽的冷却水转弯部的加工容易，能够抑制破裂或变形等。
[0014]本发明也能够以上述方式的分隔件以外的各种方式实现。例如，能够以具备上述方式的分隔件的燃料电池的单元单电池、具备该单元单电池的燃料电池、具备该燃料电池的燃料电池系统等方式实现。
【附图说明】
[0015]图1是表示第一实施方式的燃料电池的结构的概略立体图。
[0016]图2是将单元单电池的结构分解表示的概略立体图。
[0017]图3是表示阳极侧分隔件的结构的概略俯视图。
[0018]图4是将燃料气体流路槽的一部分放大表示的概略立体图。
[0019]图5是将燃料气体流路槽及冷却水流路槽的方向变化的转弯部的从冷却面侧观察到的状态放大表示的概略立体图。
[0020]图6是将作为比较例的燃料气体流路槽及冷却水流路槽的方向变化的转弯部的从冷却面侧观察到状态放大表示的概略立体图。
【具体实施方式】
[0021]A.实施方式:
[0022]图1是表示燃料电池10的结构的概略立体图。燃料电池10具有将多个单元单电池100沿着水平方向即Z方向(以下，也称为“层叠方向”)层叠并利用一对端板170F、170E夹持的堆叠构造。在前端侧的端板170F与单元单电池100之间，隔着前端侧的绝缘板165F而设有前端侧的端子板160F。在后端侧的端板170E与单元单电池100之间，也同样地隔着后端侧的绝缘板165E而设有后端侧的端子板160E。单元单电池100、端子板160F、160E、绝缘板165F、165E、端板170F、170E分别具有大致矩形形状的外形的板状构造，以长边沿着X方向(水平方向)且短边沿着Y方向(重力方向、铅垂方向)的方式配置。
[0023]在前端侧的端板170F、绝缘板165F、端子板160F上设有燃料气体供给孔172in及燃料气体排出孔172out、多个氧化剂气体供给孔174in及氧化剂气体排出孔174out、多个冷却水供给孔176in及冷却水排出孔176out。上述的供给孔及排出孔与设置在各单元单电池100的对应的位置上的各个孔(未图示)连结，构成分别对应的气体或冷却水的供给歧管及排出歧管。另一方面，在后端侧的端板170E、绝缘板165E、端子板160E未设置上述的供给孔、排出孔。这是因为是如下类型的燃料电池:将反应气体(燃料气体、氧化剂气体)及冷却水从前端侧的端板170F经由供给歧管向各个单元单电池100供给，并将来自各个单元单电池100的排出气体及排出水从前端侧的端板170经由排出歧管向外部排出。但是，没有限定于此，例如，也可以构成为从前端侧的端板170F供给反应气体及冷却水并从后端侧的端板170E将排出气体及排出水向外部排出的类型等各种类型的燃料电池。
[0024]多个氧化剂气体供给孔174in沿着X方向(长边方向)配置在前端侧的端板170F的下端的外缘部，多个氧化剂气体排出孔174out沿着X方向配置在上端的外缘部。燃料气体供给孔172in配置在前端侧的端板170F的右端的外缘部的Y方向(短边方向)的上端部，燃料气体排出孔172out配置在左端的外缘部的Y方向的下端部。多个冷却水供给孔176in沿着Y方向配置在燃料气体供给孔172in的下侧，多个冷却水排出孔176out沿着Y方向配置在燃料气体排出孔172out的上侧。
[0025]前端侧的端子板160F及后端侧的端子板160E是各单元单电池100的发电电力的集电板，用于将从未图示的端子收集到的电力向外部输出。
[0026]图2是将单元单电池100的结构分解表示的概略立体图。单元单电池100具备:膜电极气体扩散层接合体(MEGA:Membrane Electrode&Gas Diffus1n Layer Assembly) 110；从两侧夹持MEGA 110的阳极侧分隔件120及阴极侧分隔件130 ;夹插于阴极侧分隔件130与MEGAl 1之间的气体流路构件150;以及将MEGAl 1的外周覆盖的密封构件140。
[0027]MEGA110是包括在电解质膜的两面上形成有一对催化剂电极层的膜电极接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)，且在膜电极接合体的两面上形成有一对气体扩散层的发电体。需要说明的是，有时也将MEGA称为MEA。
[0028]阳极侧分隔件120及阴极侧分隔件130由具有气体隔断性及电子传导性的构件构成，例如，由通过对碳粒子进行压缩而气体不透过的致密质碳等碳制构件、不锈钢或钛等金属构件形成。
[0029]在阳极侧分隔件120上，如后述那样，在MEGA110侧的面上形成有槽状的燃料气体流路，在相反侧的面上形成有槽状的冷却水流路。
[0030]在阳极侧分隔件120上形成有燃料气体供给孔122in及燃料气体排出孔122