专利名称：隔板的粘合结构及燃料电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及设于燃料电池的单元电池中的隔板的改善了的粘合结构。
背景技术：
燃料电池一般通过堆叠多个单元电池而构成。在这样的燃料电池中，
例如，在固体聚合物型燃料电池中，各单元电池包括膜电极组件("MEA") 和一对隔板，所述膜电极组件具有电解质膜和分别设于该电解质膜的两个 表面的一对电极，所述一对隔板将所述膜电极组件夹持于所述隔板之间。 许多这种单元电池堆叠在一起而构成了堆叠构造的燃料电池。使用金属隔 板作为隔板。某种燃料电池包括插置于金属隔板和膜电极组件之间的树脂 框架。在这种燃料电池中，金属隔板通过粘结剂与树脂框架粘合。此外， 一般通过在单元电池之间插入衬垫来提供密封(例如，参见日本专利特开 JP-A-2003-77499号公报)。
在上述的燃料电池中，通常在燃料电池的工作过程中产生的内压会对 粘结剂施加作用力。因此，期望粘结剂设于衬垫之下，使得即使在这种情 况下也仍然能够有效地发挥密封作用。这确保了能够通过衬垫的反力来平 衡由内压而引起的作用力，从而抑制了粘结剂的剥离。
然而，现有4支术中的燃料电池存在以下问题例如在燃料电池的工作 过程中，粘结层由于衬垫的反力而经受弹性或塑性变形，从而导致金属隔 板变形。
也就是说，当燃料电池在例如零度以下至90°C的范围内的温度下工作 时，由于两者之间线性膨胀系数(热膨胀系数)的差异，经常会发生金属隔板和树脂框架之间的错位(未对准，misalignment)。因此，应当形成 厚的粘结层来避免这种错位的发生。同时，插置于各单元电池之间的衬垫 所要求的高水平的密封性能，使得衬垫对其自身施加反力(例如弹性引起 的斥力)。衬垫的反力使得粘结层变形，反过来通常会导致具有变薄的厚 度和低弯曲强度的金属隔板(例如不锈钢隔板)的变形。另一个问题是， 这将使得村垫和隔板之间的密封性能变差或恶化。
发明内容
考虑到前述的和其他的问题，本发明提供了一种在抑制隔板的变形的 同时，能够确保衬垫的密封性能的燃料电池及其隔板的粘合结构。
根据本发明第一方面的燃料电池包括堆叠在一起的第一、第二和第 三部件，所述第三部件位于所述第一部件和所述第二部件之间；第一密封 部件，所述第一密封部件在所述第一部件和所述第三部件之间进行密封； 以及第二密封部件，所述第二密封部件在所述第二部件和所述第三部件之 间进行密封。所述第一密封部件具有在所述第一、第二和第三部件堆叠的 方向上与所述第二密封部件重叠的区域和不与所述第二密封部件重叠的区 域。相对于在不与所述第二密封部件重叠的区域内所述第一密封部件的厚 度，在与所述第二密封部件重叠的区域内所述第一密封部件的厚度更小。
根据本发明第二方面的燃料电池包括多个单元电池，各单元电池均 具有膜电极组件和隔板，所述膜电极组件和隔板用居间的第一密封部件堆 叠在一起，并且所述单元电池用居间的第二密封部件相互堆叠；其中，在 所述第一密封部件的至少一部分在所述单元电池堆叠的方向上与所述第二 密封部件重叠的条件下，所述第一密封部件在所述隔板的平面上沿所述平 面扩展，并且其中，相对于在不与所述第二密封部件重叠的区域内所述第 一密封部件的厚度，在与所述第二密封部件重叠的区域内所迷第一密封部 件的厚度更小。
根据本发明的第一和第二方面，第一密封部件(例如，粘结层)被设 计为至少在粘结层与第二密封部件(例如衬垫)重叠处较薄。这在不破坏第二密封部件的密封性的情况下抑制了第二密封部件的反力(例如，弹性
引起的斥力)。抑制粘结层与第二密封部件重叠区域的反力减小了施加于 隔板上的弯曲力。在常规结构中，粘结层厚度的增加是导致隔板变形的一 个原因。相反地，本发明的第一和第二方面通过减小第一密封部件和第二 密封部件重叠的区域内第一密封部件的厚度，抑制了第一密封部件(例如， 粘结层)的变形。这抑制了施加于隔板上的力，并因此抑制了隔板的变形。 第一密封部件不与第二密封部件重叠的区域可以具有增加的厚度，这意味 着第 一密封部件不会失去其抑制由于热膨胀差异引起的隔板错位的能力。
优选地，所述燃料电池的所述第一密封部件是粘结层，所述第二密封 部件是衬塾。
优选地，具有较大延伸率的粘结剂被用作所述第一密封部件。具有较 大延伸率的粘结剂的使用使得不仅能够抑制由于热膨胀差异引起的隔板错 位，还能够在抑制粘结层在其边界表面上剥离的同时，减小与衬垫相对应 的区域内粘结层的厚度。
本发明的第三方面提供了 一种在制造燃料电池时使用的隔板的粘合结 构，所述燃料电池包括多个单元电池，各单元电池均具有膜电极组件和隔 板，所述膜电极组件和隔板用居间的第一密封部件堆叠在一起，并且所述 单元电池用居间的第二密封部件相互堆叠，其中，在所述第一密封部件的 至少一部分在所述单元电池堆叠的方向上与所述第二密封部件重叠的条件 下，所述第一密封部件在所述隔板的平面上沿所述平面扩展，并且其中， 所述第一密封部件在与所述第二密封部件重叠的区域内的厚度小于在不与 所述第二密封部件重叠的区域内的厚度。
根据本发明的第三方面，至少在第一密封部件与第二密封部件重叠的 区域，第一密封部件的厚度减小。这使得能够在不破坏第二密封部件的密 封性的情况下抑制第二密封部件的反力(例如，弹性引起的斥力)。在笫 一密封部件与第二密封部件重叠的区域抑制反力，导致弯曲隔板的作用削 弱。在常规结构中，厚的粘结层的使用是导致隔板变形的一个原因。相反 地，本发明通过减小第一密封部件与第二密封部件重叠的区域内第一密封部件的厚度，抑制了第一密封部件(例如，粘结层)的变形。这抑制了施 加于隔板上的力，并因此减小了隔板的变形。第一密封部件不与第二密封 部件重叠的区域可以具有增加的厚度，这意味着第一密封部件不会失去其 抑制由于热膨胀差异引起的隔板错位的能力。
本发明获得了以下有益效果。通过减小与第二密封部件相对应的区域 内第一密封部件(例如，粘结层)的厚度，能够抑制由于热膨胀差异引起 的隔板错位，还能够抑制隔板的变形。而且，如果使用了具有高延伸率的 粘结剂，则可以使用薄的粘结层，从而最小化由于热膨胀差异引起的隔板 错位，并抑制由第二密封部件的反力引起的隔板的变形。因此，在抑制隔 板的变形的同时，能够确保第二密封部件的密封性。
下说明中变得显而易见，附图中
图1是概略地示出根据本发明一实施例的燃料电池系统的系统图； 图2是示出根据本发明实施例的燃料电池系统所来用的隔板的总体俯
视图3是沿图2中的线A-A剖切的断面图，示出了单元电池的堆叠体； 图4是示出图3中所示的单元电池的堆叠体中的衬垫及其周围的结构 的局部放大图5是示出处于变形状态下的隔板的断面图。
具体实施例方式
下面将基于图中所示的示例性实施例来详细地说明本发明。 图l至图5示出本发明的一个实施例。根据本发明的燃料电池和用于 该燃料电池的隔板的粘合结构包括多个单元电池C^、 Cn、 (^+1等，各 单元电池均具有其中隔板3用由例如粘结层构成的居间的第一密封部件 (以下称为"粘结层")12与框架2粘合的结构；以及由例如衬垫构成的并且适于在相邻单元电池的隔板3之间提供密封的多个第二密封部件(以 下称为"衬垫")4。在本实施例中，在单元电池C^、 Cn、 C^等堆叠的 方向上粘结层12的至少一部分与衬垫4重叠之处，粘结层12在隔板3的 平面上沿该平面扩展。而且，粘结层12形成为，粘结层12在粘结层与衬 垫4重叠的区域内的厚度小于在粘结层不与村垫4重叠的区域内的厚度。
下面，将说明包括燃料电池(燃料电池组)20和该燃料电池20的隔 板的粘合结构的燃料电池系统10应用于燃料电池车辆的车载发电系统的 例子。然而，应当认识到，本发明不限于这种应用，本发明还能够应用于 包括例如船舶、航空器、电车和步行机器人等任何种类的车辆。在下述实 施例中，燃料电池系统10包括燃料电池20;空气供给路(氧化气体供 给路)71,氧化气体通过该空气供给路71被供给至燃料电池20;排气路 72，氧化气体的废气通过排气路72从燃料电池20中排出；氢源(燃料源) 40;燃料供给路74，燃料气体通过该燃料供给路74从氢源40被供给至燃 料电池20;以及氢再循环路(燃料气体再循环路)75，从燃料电池20排 出的燃料气体的废气通过该氢再循环路75被再循环至燃料供给路74。
图1示出了燃料电池系统10的整体结构，图2是示出燃料系统10所 采用的燃料电池20的隔板的俯视图。图3是沿图2中的线A-A剖切的放 大断面图，示出了燃料电池组的衬垫及其周围部分。本实施例中采用的燃 料电池20属于具有框架的电池结构。
如图l所示，用作氧化气体的空气通过空气供给路(氧化气体供给路) 71被供给至燃料电池20的入口 。空气供给路71上设有用于除去空气中的 颗粒的空气滤清器A1、用于加压空气的压缩机A3、用于检测所供给的空 气的压力的压力传感器P4、以及用于向空气中添加所需量的水分的加湿器 A21。压缩机A3由电动机(辅助机器)驱动，该电动机由下文中将说明的 控制单元(控制部)50控制。尽管图中未示出，在空气滤清器A1中设有 用于检测空气的流量的空气流量计(流量表)。
从燃料电池20排出的空气废气通过排气路72排出至外部。排气路72 上设有用于检测气体压力的压力传感器P1、调压阀A4和加湿器A21的热交换器。调压阀A4用于调节供给至燃料电池20的空气的压力(减压)。 压力传感器P4和Pl的检测信号被传送至控制单元50。控制单元50
通过控制压缩机A3的电动机和调压阀A4的开度面积，来设定被供给至燃
料电池20的空气的压力和流量。
用作燃料气体的氢气从氢源(燃料源)40经由燃料供给路74被供给
至燃料电池20的氢入口。氢源40可以是，例如高压氢罐、燃料改质器或
氬吸藏合金等。
燃料供给路74上设有用于开通或阻塞来自氢源40的氢气的切断阀(截 止阀)HIOO、用于检测从氢源40供给的氢气的压力的压力传感器P6、用 于减小并调整被供给至燃料电池20的氢气的压力的氢调压岡H9、用于检 测氢调压阀H9下游的氢气的压力的压力传感器P9、用于开启和关闭燃料 电池20的氢入口和燃料供给路74之间的通路的切断阀H21、以及用于检 测燃料电池20的入口处的氢气的压力的压力传感器P5。
氢调压阀H9可以包括执行机械式减压操作的调压阀，但可以用通过 脉冲马达线性地或连续地调整开度的阀来代替调压阀。压力传感器P5、 P6 和P9的检测信号被传送至控制单元50。
在燃料电池20中未消耗的氢气作为氢废气被排放至氢再循环路(燃料 气体再循环路)75,然后返回至氢调压阀H9下游的燃料供给路74。氢再 循环路75上设有用于检测氢废气的温度的温度传感器T31、用于连接和断 开燃料电池20和氢再循环路75的切断阀H22、用于从氢废气中分离水分 的气液分离器H42、用于将分离出的水分回收至氢再循环路75外的箱(图 未示)的排水阀H41、用于加压氢废气的氢泵H50、以及止回阀H52。
切断阀H21和H22关闭燃料电池20的阳极侧。温度传感器T31的检 测信号被传送至控制单元50。控制单元50控制氢泵H50的工作。
氬废气在燃料供给路74中与氢气混合，然后被供给至燃料电池以便再 利用。止回阀H52禁止燃料供给路74中的氢气回流至氢再循环路75。切 断阀HIOO、 H21和H22通过从控制单元50提供的信号而工作。
氩再循环路75经排出控制阀H51通过驱除(purge)流路76与排气路72相连接。排出控制阀H51是电磁切断阀，由控制单元50控制，从而 将氢废气排出或驱除至外部。这种驱除操作将间歇地执行，以防止由于氩 废气的重复再循环而引起在燃料电极侧的氢气中杂质的浓度增大，否则将 会导致电池电压的降低。
燃料电池20具有通过冷却剂路73彼此相连的冷却剂入口和出口 ，冷 却剂经过冷却剂路73循环。冷却剂路73上设有用于检测从燃料电池20 排出的冷却剂的温度的温度传感器Tl,用于将冷却剂的热量散发至外部的 散热器(热交换器)C2、用于加压并循环冷却剂的泵Cl、以及用于检测 供给至燃料电池20的冷却剂的温度的温度传感器T2。散热器C2设有由 电动才几;旋转驱动的冷却风扇C13。
控制单元50通过接收表示要求载荷的加速度信号，并获得来自燃料电 池系统IO的各种传感器(压力传感器、温度传感器、流量计、输出电流计、 输出电压计等)的控制信息，来控制燃料电池系统10的阀和电动机的运转。
控制单元50由图中未示出的计算机控制系统构成。该计算机控制系统 具有公知的构成，包括CPU、 ROM、 RAM、 HDD、输入/输出接口、显 示器等。可以将商用计算机控制系统用作本发明的计算机控制系统。
燃料电池20由通过堆叠所要求数量的利用所供给的燃料气体和氧化 气体来发电的单元电池而形成的燃料电池組构成。由燃料电池20产生的电 力被供给至图中未示出的动力控制单元。动力控制单元包括用于致动机 动车辆的驱动电机的逆变器；用于操作诸如压缩机电动机、氢泵电动机等 各种辅助机器的逆变器；以及为诸如二次电池等电池充电并从电池装置向 电动机供给电力的DC-DC转换器。
下面，将详细说明燃料电池20的结构。如图3所示，燃料电池组通过 堆叠能够产生要求水平的电压的足够数量的多个单元电池C"、 Cn、 Cn+1 等(以下仅用"Cn"代表全部单元电池)而制成。各单元电池Cn包括发 电体l、夹持发电体l的一对树脂框架2、和隔板3。在彼此相邻的单元电
池Cn之间设有衬垫4。
一对树脂框架2通过图中未示出的粘结层粘合在一起。框架2具有相同的构造，并在形状上形成与一个单元电池相应的结构。框架2是由诸如 硬化树脂等绝缘材料形成的。粘结层包括适于将框架2粘合在一起的粘结 剂。发电体l插入粘结层中并与框架粘合。各框架2具有形成于框架2的 外周缘附近并且i殳于单元电池的外侧面上的密封用凹部13。凹部13确保 当衬垫4插入两个相邻的单元电池之间时，产生适度的应力以在单元电池 之间提供密封。
隔板3与框架2的外侧面通过铺设于两者之间的粘结层12相粘合。隔 板3具有相同的构造，并且各隔板3具有与各框架2的凹部13相应的凹面 部分14。粘结层12优选地由具有高延伸率的粘结剂形成。
两个相邻的单元电池的隔板3具有彼此相对的凹面部分14,从而留出 了供衬垫4插入并固定在适当位置的空间。
如图2所示，各隔板3设有多个流路31，流路31保持单元电池Cn分 隔设置，并提供了用于将氢气(燃料气体)或空气(氧化气体)供给至氢 电极侧的通路。各流路31与用作共同的通路的歧管33相连接，氢气和空 气经歧管33被供给至流路31。在隔板3的不同于图2中所示表面的另一 侧的表面上，设有冷却剂流路(图未示)。这使得能够通过允许冷却剂吸 收在单元电池Cn内发生的电化学反应过程中产生的热来冷却隔板3。 一些 歧管33还设有用于冷却剂的流路。在各隔板3的角部，设有耦合孔32， 诸如螺栓等紧固部件可以插入耦合孔32内，从而将多个单元电池结合为单 个燃料电池组。
隔板3必须能够导电，所以可以为金属。更具体地，隔板3的例子包 括由碳和树脂制成的碳隔板，以及由不锈钢板制成的金属隔板，并且可以 在其表面涂布或不涂布导电材料和防腐材料。下面将以示例性方式说明金 属隔板。而且，鉴于其具有包含流路31的精细尺寸的复杂结构，所以隔板 3必须易于精密加工。另外，隔板3有必要构造为尽可能薄，使得由隔板3 构成的单元电池能够以足够的数量堆叠，从而满足产生高电压电力的要求。 出于上述原因，隔板3由含碳的例如铅、铁、钛和不锈钢等易于加工的金 属材料制成的金属板30制造而成。为了以足够数量堆叠单元电池，金属板30的厚度为例如0.05-0.3mm，并且优选为不大于O.lmm。考虑到加工性 能，金属板30必须具有一定程度的弹性，并且杨氏模量等于或大于7x 101GPa。而且，金属板30必须具备能够承受例如从-30'C至+120X:范围内 的环境温度的物理性质，以及能够承受pH2以上的酸性氛围的化学性质。 只^T属板30具有能够夹持发电体1的结构，并满足上述条件，则在保持 一定的机械强度的同时，在与发电体1重叠的区域形成精细尺寸的流路31 是没有问题的。
负责在燃料电池20中发电的发电体1可以具有依据燃料电池20的种 类而改变的多种结构。例如在采用固体氧化物燃料电池的情况下，发电体 1具有诸如氧化锆等电解质被插置于例如镧磁铁(lanthanum magnetite) 等空气极和镍等燃料极之间的基本结构。在熔融碳酸盐燃料电池的情况下， 发电体1具有包括支持部件的电解质板被插置于燃料极和空气极之间的结 构。支持部件由LiA102等制成，并被碳酸盐浸渍。在磷酸燃料电池的情况 下，发电体l具有磷酸电解质被插置于燃料极和空气极之间的结构。在聚 合物酸性电解质燃料电池的情况下，发电体1具有诸如氟基离子交换膜等 包含聚合物电解质的电解质膜被插置于燃料极和空气极之间的结构。在本 实施例中，发电体l特别适用于电动车辆中的电源，并设有聚合物电解质 膜电极组件，在该组件中，在聚合物电解质膜的两侧形成有包含支持于多 孔支持层上的催化剂的催化剂电极。
然后，将详细说明衬垫4及其周围的结构。图4示出本实施例中的衬 垫4及其周围区域的断面图，示出了两个相邻单元电池Cn的邻接部分的放 大图。
衬垫4设有板状基部20以及从板状基部20突出的接触部21。接触部 21与相对的隔板3接触，从而防止发电区域中填充的流体漏出至外部。衬 垫4可以由具有耐化学性的弹性材料，例如一般树脂或诸如弹性体等聚合 物，而制成。
在各框架2的凹部13上设有向着衬垫4突出的凸部2a。凸部2a具有 平坦的表面，优选地，宽度至少等于或大于村垫4的接触部21的宽度。在本实施例中，凸部2a的宽度构造为大于接触部21的宽度。凸部2a确保粘 结层12至少在粘结层12与村垫4的从板状基部20突出的接触部21重叠 的区域较薄。
各隔板3的凹面部分14具有大致平坦的底面，衬垫4位于相邻隔板3 的两个相对的凹面部分14之间。形成于各框架2的凹部13上的框架2的 凸部2a也彼此相对。
这样，粘结层12和衬垫4在堆叠方向上彼此重叠。而且，相对于在粘 结层与衬垫4不重叠的区域12b内粘结层的厚度，在粘结层与衬垫4的接 触部21重叠的区域12a内的粘结层12的厚度减小。更具体地，区域12a 可以具有例如0.05mm的厚度，和约2mm的宽度，而区域12b可以具有 例如0.15mm的厚度。
上述构造的粘合结构按照以下方式工作。
参照图5，在粘结层12，即使在粘结层与衬垫4重叠的区域内也具有均 匀的厚度的假想情况下，通过衬垫4的作用力，粘结层12，弹性或塑性地变 形，这导致邻接的隔板3中的一个隔板的变形。这将削弱邻接的隔板3之 间的密封。相反地，在本发明中，粘结层12在区域12a内的厚度小于在不 与衬垫4重叠的区域12b内的厚度。这使得能够在不破坏密封性的情况下 控制村垫4的反力(例如，弹性引起的斥力)。在该过程中，抑制了粘结 层12的变形。即使粘结层12中发生了变形，最大变形量也被限定在粘结 层与衬垫4的接触部21重叠的区域12a的厚度范围内。也就是说，粘结层 12的变形被控制在衬垫4的反力的允许范围内。
这有助于抑制隔板3的变形，并因此提高衬垫4的密封性能。粘结层 与衬垫4不重叠的粘结层12的区域12b具有对于吸收框架2和隔板3之间 的热膨胀差异足够大的厚度。这抑制了框架2和隔板3之间发生错位。而 且，粘结层12使用具有高延伸率的粘结剂而形成，使得能够充分地减小与 村垫4相应区域内粘结层12的厚度。
如上所述，在本发明的燃料电池20中，粘结层12在与衬垫4相对应 的区域内的厚度小于在其它区域内的厚度。这有助于避免框架2和隔板3之间由于热膨胀差异而产生的错位。这还能够抑制隔板3的变形，从而提 高衬垫4的密封性。而且，使用高延伸率的粘结剂可使粘结层12变薄，使 得能够最小化框架2和隔板3之间由于热膨胀差异而产生的错位，以及最 小化由于衬垫4的反力而导致的隔板3的变形。
已经在一个优选实施例中示出并说明了本发明，这仅是为了说明，而 非意图限定本发明的范围。本领域技术人员应当了解，在不背离本发明的 精神和范围的情况下可以作出各种改变和修改。例如，尽管在前面结合本 发明应用于密封两个邻接单元电池的隔板3的衬垫4这样一种实施例对本 发明进行了说明，但是本发明还可以应用于密封属于一个单元电池的一对 隔板的衬垫。
此外，不像凸部2a形成于框架2的两个相对的凹部13上的上述实施 例中那样，还可以仅在面对衬垫4的接触部21的框架2的凹部13上设置 凸部2a。也就是说，衬垫4的接触部21所压靠的粘结层12可以设计为具 有薄区域12a,而使得与衬垫4的板状基部20邻接的粘结层12的厚度均 匀。
优选地，树脂框架2的刚度高于第一密封部件12的刚度。这里，高刚 度意思是，例如，由于外力产生的变形量较小。
此外，尽管前述实施例中粘结层用作第一密封部件12，衬垫用作第二 密封部件4，但是这只是为了说明。衬垫可以用作第一密封部件，而且粘 结层可以用作第二密封部件。第一密封部件12在单个单元电池Cn中提供 密封，而第二密封部件4在燃料电池组中提供电池间的密封。第一密封部 件12和第二密封部件4可以由同种或不同种材料制成。另外，第一密封部 件可以在燃料电池组中提供电池间的密封，而第二密封部件提供单个单元 电池内的密封。
此夕卜，尽管前述实施例中树脂框架2与第一密封部件12相邻，但是这 并不意图限定本发明的范围。与第一密封部件相邻的部件并不限定为框架 形态，还可以是例如隔板。另外，与第一密封部件相邻的部件并不限定为 由树脂制成的，还可以是由金属或碳材料制成的。
权利要求
1.一种燃料电池，包括堆叠在一起的第一、第二和第三部件(2，3)，所述第三部件位于所述第一部件和所述第二部件之间；第一密封部件(12)，所述第一密封部件在所述第一部件和所述第三部件之间进行密封；以及第二密封部件(4)，所述第二密封部件在所述第二部件和所述第三部件之间进行密封，其中，所述第一密封部件(12)具有在所述第一、第二和第三部件堆叠的方向上与所述第二密封部件(4)重叠的区域和不与所述第二密封部件重叠的区域；并且其中，相对于在不与所述第二密封部件(4)重叠的区域(12b)内所述第一密封部件(12)的厚度，在与所述第二密封部件(4)重叠的区域(12a)内所述第一密封部件(12)的厚度更小。
2. 根据权利要求1所述的燃料电池，其中 所述第一部件(2)具有高于所述第一密封部件(12)的刚度； 所述第一部件(2 )在设置所述第一密封部件(12 )的区域内具有凹部(13)和凸部(2a)，所述凸部(2a)与所述第一密封部件(12)的较薄 区域相对应，并且所述凹部(13)与所述第一密封部件(12)的较厚区域 相对应。
3. —种燃料电池，包括多个单元电池(C^， Cn, Cn+1),各单元电池均具有膜电极组件(1) 和隔板(3)，所述膜电极组件和隔板用居间的第一密封部件(12)堆叠在 一起，并且所述单元电池(C^， Cn， Cn+1)用居间的第二密封部件(4) 相互堆叠；其中，在所述第一密封部件(12 )的至少一部分在所述单元电池(C^， Cn， Cn+1)堆叠的方向上与所述第二密封部件(4)重叠之处，所述第一密封部件(12)在所述隔板(3)的平面上沿所述平面扩展，并且其中，相对于在不与所述第二密封部件(4)重叠的区域(12b)内所 述第一密封部件(12 )的厚度，在与所述第二密封部件(4 )重叠的区域(12a ) 内所述第一密封部件(12)的厚度更小。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池，其中，所述第一密 封部件(12)是粘结层，并且所述第二密封部件(4)是衬垫。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的燃料电池，其中，所述第一密 封部件(12)包括具有较大延伸率的粘结剂。
6. 根据权利要求3至5中任一项所述的燃料电池，其中 在所述膜电极组件(1)和所述隔板(3)之间设置有夹持所述膜电极组件(1)的框架(2);并且所述第一密封部件(12)是将所述隔板(3)与所述框架(2)相粘合 的粘结层。
7. 根据权利要求6所述的燃料电池，其中，所述框架(2)由绝缘材 料形成。
8. 根据权利要求6所述的燃料电池，其中所述框架(2)具有起密封作用的凹部(13),所述凹部形成于所述框 架(2)的一个周^彖附近并且设置在所述单元电池(C^， Cn, Cn+1)的外 表面上；所述隔板(3)具有与所述框架(2)的凹部(13)相对应的凹面部分 (14 );并且所述第二密封部件(4)插入并固定在形成所述隔板(3)的凹面部分 (14)的空间内。
9. 根据权利要求8所述的燃料电池，其中，在所述框架(2)的凹部 (13)上设有向所述第二密封部件(4)突出的凸部(2a)。
10. 根据权利要求9所述的燃料电池，其中，所述凸部(13)的宽度 等于或大于所述第二密封部件(4)的与所述隔板(3)相接触的接触部的 宽度。
11. 一种在制造燃料电池时使用的隔板(3>的粘合结构，所述燃料电池包括多个单元电池(Cn小Cn， Cn+1)，各单元电池均具有膜电极组件(l)和隔板(3),所述膜电极组件和隔板用居间的第一密封部件(12)堆叠在 一起，并且所述单元电池(C^， Cn， Cn+1)用居间的第二密封部件(4) 相互堆叠，其中，在所述第一密封部件(12 )的至少一部分在所述单元电池(C^， Cn, Cn+1)堆叠的方向上与所述第二密封部件(4)重叠之处，所述第一密 封部件(12)在所述隔板(3)的平面上沿所述平面扩展；并且其中，相对于在不与所述第二密封部件(4)重叠的区域内所述第一密 封部件(12)的厚度，在与所述第二密封部件(4)重叠的区域内所述第一 密封部件(12)的厚度减小。
全文摘要
一种包括多个单元电池的燃料电池，各单元电池均具有用居间的第一密封部件(12)堆叠在一起的膜电极组件(1)和隔板(3)，并且单元电池用居间的第二密封部件(4)相互堆叠。在诸如粘结剂之类的第一密封部件(12)的至少一部分在单元电池堆叠的方向上与诸如衬垫之类的第二密封部件(4)重叠之处，第一密封部件(12)在隔板(3)的平面上沿该平面扩展，并且，第一密封部件(12)在与第二密封部件(4)重叠的区域(12a)内的厚度小于在不与第二密封部件(4)重叠的区域(12b)内的厚度。
文档编号H01M8/24GK101317298SQ200680044848
公开日2008年12月3日 申请日期2006年11月29日 优先权日2005年12月2日
发明者合崎次郎 申请人:丰田自动车株式会社