燃料电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃料电池。
【背景技术】
[0002]日本专利申请公开第2006-54058号(JP2006-54058A)描述燃料电池的隔板。隔板由具有密封突起的金属板制成。密封突起设置有聚合物弹性层，并且聚合物弹性层与聚合物膜邻接以执行密封。
[0003]在隔板由具有较大伸长率的材料(例如钛、SUS、铝等)制成时，隔板、MEA等的厚度公差能够被密封突起的变形所吸收，但可能难以将密封部的压力保持在较大的值。
【发明内容】
[0004]本发明的一个方面涉及燃料电池，其包含:膜电极组件；框架，其被配置成从它的外边缘支撑膜电极组件；以及第一隔板和第二隔板，其被配置成将膜电极组件和框架夹在其间。这样成对设置的隔板中第一隔板包含朝与框架相反的侧伸出的能够弹性变形的突出部。框架具有面对第一隔板的突出部的凹入的腔部。燃料电池包含放置在腔部的至少一部分中的弹性体。根据该燃料电池，弹性体引起的反作用力被添加到隔板的突出部的弹性变形引起的反作用力，从而使得能够增加燃料电池之间的密封线的线性压力(密封压力)。
[0005]弹性体可以是橡胶材料或聚氨酯材料。这使得能够低成本地制备具有必要的弹性的弹性体。
[0006]腔部可以包含底部和侧面部。弹性体可以被设置在腔部的底部上。根据这种构造，在隔板与弹性体接触之前在低线性压力(低密封压力)状态下隔板和框架的制造公差引起的改变能够被吸收。所以，在隔板与弹性体接触之后在高线性压力状态(弹性体反作用力产生状态)下，能够保证必要的线性压力(密封压力)。
[0007]在第一隔板没有被外力变形的状态下，弹性体可以与第一隔板和框架两者接触。根据这种构造，在压缩以形成燃料电池堆时，能够在整个区域中实现大线性压力(密封压力)。
[0008]腔部可以包含底部和侧面部。弹性体可以被设置在腔部的侧面部上。这使得能够减轻要被施加至框架的腔的侧表面的应力。
[0009]弹性体可以被设置在腔部的第一隔板侧上。这使得能够减轻对突出部的应力。
[0010]注意，能够在多种方面实现本发明。例如，除了燃料电池之外，能够以用于燃料电池等的框架的形式实现本发明。
【附图说明】
[0011]下面将参考附图描述本发明的示例实施方式的技术、优点以及技术和工业意义，在附图中相同的附图标记指代相同的元件，其中:
[0012]图1是示意性图解燃料电池堆的外观的解释性视图；
[0013]图2是图解第一隔板的解释性视图；
[0014]图3是图解框架和膜电极组件的解释性视图；
[0015]图4是图解燃料电池的密封线的截面的解释性视图；
[0016]图5是图解燃料电池在层叠方向被层叠并被轻微压缩的状态的解释性视图；
[0017]图6是图解从图5中图解的状态起燃料电池在层叠方向上被进一步压缩的状态的解释性视图；
[0018]图7是解释性视图，其用于在紧固燃料电池堆时压缩量(行程)和线性压力(密封压力)之间的关系的方面比较设置了弹性体的情况和没有设置弹性体的情况；
[0019]图8是图解第二实施方式的燃料电池的密封线的截面的解释性视图；
[0020]图9是图解第二实施方式中压缩量(行程)和线性压力(密封压力)之间的关系的解释性视图；
[0021]图10是图解第三实施方式的燃料电池的密封线的截面的解释性视图；以及
[0022]图11是图解第四实施方式的燃料电池的密封线的截面的解释性视图。
【具体实施方式】
[0023]第一实施方式:图1是示意性图解燃料电池堆10的外观的解释性视图。燃料电池堆10包含燃料电池100 (在下文中也被称为“单个电池”)、端子板200、210、绝缘板220和端板230、240。燃料电池100包含框架140和一对隔板(第一隔板150和第二隔板160)。框架140是由树脂制成的框架形构件。膜电极组件(MEA)被设置在框架140之内。第一隔板150和第二隔板160将框架140夹在其间。以层叠的方式设置多个燃料电池100。端子板200、210被放置在这样层叠的燃料电池100的相反侧上，端子板200、210被用来从燃料电池100取出电压和电流。绝缘板220被放置在端子板200之外。注意，取决于燃料电池堆10和其中设置有燃料电池堆10的车辆的本体之间的固定部分，绝缘板可以被放置在端子板210之外。端板230、240被放置在燃料电池堆10的相反侧上，以紧固燃料电池100、端子板200、210和绝缘板220。
[0024]燃料电池100、端子板200、绝缘板220和端板230每个都具有多个开口，并且通过开口形成歧管310、315、320、325、330、335。歧管310被用来向燃料电池100供应氧化剂气体，所以歧管310也被称为“氧化剂气体供应歧管310”。在下文中，从各自的作用的角度来说，歧管315、320、325、330、335分别被称为“氧化剂气体排出歧管315”、“燃料气体供应歧管320”、“燃料气体排出歧管325”、“制冷剂供应歧管330”和“制冷剂排出歧管335”。
[0025]图2是图解第一隔板150的解释性视图。第一隔板150是具有大致矩形形状且由金属制成的板形构件。开口 1501、1502、1503、1504、1505、1506被形成在第一隔板150的相反侧上，且开P 1501、1502、1503、1504、1505、1506 分别用来形成歧管 310、315、320、325、330、335(图1)。第一隔板150在其中央部分中包含具有不规则形状的流路形成部分156。流路形成部分156的膜电极组件110侧是反应气体流过的区域，并且流路形成部分156的与膜电极组件110侧相反的那侧是制冷剂流过的区域。第一隔板150包含分别围绕开口1501、1502、1503、1504的突出部152，并且突出部152围绕开口 1505、1506和流路形成部分156。突出部152被第二隔板160挤压，以形成密封线。
[0026]图3是图解框架140和膜电极组件110的解释性视图。框架140具有由诸如酚醛树脂或环氧树脂的热固性树脂制成的大致矩形框架形状。这里所使用的树脂可以是蜜胺树月旨、脲醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰亚胺树脂等，以代替酚醛树脂和环氧树脂。框架140从膜电极组件110的外边缘支撑膜电极组件110。膜电极组件包含具有质子导电性的电解质膜和形成在电解质膜的两表面上的催化剂层。注意，膜电极组件110可以是还包括催化剂层上的气体扩散层的膜电极和气体扩散层组件(MEGA)。开口 1401、1402、1403、1404、1405、1406被形成在框架140的相反侧上，且开口 1401、1402、1403、1404、1405、1406分别用来形成歧管 310、315、320、325、330、335(图1)。
[0027]在对应于第一隔板150的突出部152的位置处，框架140包含以凹入的形状形成的凹入部141，使得框架140的第一隔板侧成为腔部142。由橡胶材料制成的弹性体180被放置在凹入部141的至少一部分中。弹性体180应比形成框架140的材料软。如果弹性体180比形成框架140的材料软，则弹性体180首先变形以产生反作用力。除了橡胶材料外，弹性体180可以由聚氨酯材料制成。这使得能够低成本地制备具有必要的弹性的弹性体180。注意，与聚氨酯材料一样，能够使用柔性聚氨酯泡沫或低弹性聚氨酯泡沫。
[0028]图4是图解燃料电池100的密封线的截面的解释性视图。图4图解沿图2、图3中的线IV-1V取得的燃料电池100的局部截面结构。第一隔板150和第二隔板160将框架140夹在其间。第一隔板150包含朝与框架140相反的侧伸出的突出部152。在对应于突出部152的背面的位置处，框架140包含凹入部141，凹入部141被形成为使得框架140的第一隔板侧凹入以形成腔部142。凹入部141包含底部141a和侧表面141b。在本实施方式中，在凹入部141的底部141a上放置有弹性体180。从框架140的在第一隔板侧的表面到弹性体180的间隔是hi。在第二隔板160的与框架140相反的侧上放置有橡胶片170。邻近的电池(单个燃料电池100)的第二隔板160经由该邻近的电池的橡胶片170按压第一隔板150的突出部152，使得形成密封线。相应地，可以在突出部152的顶部上放置橡胶片 170。
[0029]图5是图解燃料电池100被层叠并且在层叠方向被轻微压缩的状态的解释性视图。当燃料电池100被层叠并且在层叠方向上被压缩