时，与一个燃料电池100邻近的另一电池(另一单个燃料电池100)的第二隔板160经由该另一电池的橡胶片170按压该一个燃料电池100的突出部152。此时，来自第二隔板160的反作用力使第一隔板150的突出部152和突出部152的两侧部弹性变形，以使它们朝框架140的腔部142弯曲。注意，在图5中图解的状态下，第一隔板150不与弹性体180接触。由于在第一隔板150与弹性体180接触之前的状态下没有产生弹性体180的反作用力，因此该状态被称为“非弹性体反作用力状态”。
[0030]图6是图解燃料电池100从图5中图解的状态在层叠方向进一步被压缩的状态的解释性视图。在该状态下，突出部152的根部与弹性体180接触。相应地，弹性体180的反作用力被添加到由第一隔板150的弹性变形产生的反作用力。换言之，在设置了弹性体180时，即使在相同的压缩量(行程)处，也能够获得更强的反作用力。注意，在第一隔板150与弹性体180接触之后获得的状态被称为“弹性体反作用力产生状态”。
[0031]图7是解释性视图，其用于在紧固燃料电池堆10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。压缩量对应于第一隔板150的变形量。在压缩量达到hi (图4的间隔hi)之前，即使设置了弹性体，突出部152的根部也不与弹性体180接触，使得没有从弹性体180接收到反作用力。相应地，与没有设置弹性体的情况类似地，第一隔板像弹簧那样弹性地变形。由于由弹性变形产生的反作用力，所以产生线性压力(密封压力)。该状态被称为如上所描述的非弹性体反作用力状态。在非弹性体反作用力状态下，线性压力(密封压力)低且没有达到密封所必要的量值。另外，在具有低线性压力的状态(非弹性体反作用力状态)下，第一隔板150、第二隔板160和框架140的制造公差能够被吸收。
[0032]在设置了弹性体的情况下，在压缩量大于hi时，突出部152的根部与弹性体180接触，使得弹性体180变形。在这种情况下，由弹性体180的变形产生的反作用力被添加到由第一隔板的弹性变形产生的反作用力，使得与弹性变形的反作用力相比线性压力(密封压力)整体上骤增。同时，在没有设置弹性体180的情况下，即使压缩量(行程)增加大于hl，线性压力(密封压力)也以与hi相同的斜率增加。注意，在设置了弹性体和没有弹性体180设置的情况中的任何一种的情况下，在第一隔板150的变形量超过给定幅度时，第一隔板150超出弹性限度地塑性地变形。
[0033]在没有设置弹性体180的情况下，没有添加弹性体180引起的反作用力。相应地，即使变形量超过弹性限度，在某些情况下也不能保证必要的密封压力。具体地，在隔板150由具有小杨氏模量的材料(钛、SUS、铝等)制成的情况下，在某些情况下不能保证必要的密封压力。在设置了弹性体180的情况下，因为添加了弹性体180引起的反作用力，在第一隔板150的变形量超过弹性限度之前，即，在第一隔板150能够弹性变形时，能够保证必要的密封压力。
[0034]因而，在本实施方式中，燃料电池100包含包括能够弹性变形的突出部152的第一隔板150、包含凹入部141 (腔部142)的框架140和放置在凹入部141的底部141a上的弹性体180。相应地，在线性压力(密封压力)低的状态(非弹性体反作用力状态)下，制造公差引起的变化被吸收，并且在线性压力(密封压力)高的状态(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)。
[0035]此外，在本实施方式中，如果在层叠燃料电池100时第一隔板150变形hi或更多，则添加弹性体180引起的反作用力。结果，即使在相同的变形量下，也能够增加要由第一隔板150的弹性变形获得线性压力(密封压力)。此外，在第一隔板150塑性地变形之前，能够保证必要的线性压力(密封压力)。
[0036]第二实施方式:图8是图解第二实施方式的燃料电池100的密封线的截面的解释性视图。在第一实施方式中，弹性体180被放置在凹入部141的底部141a上。然而，在第二实施方式中，腔部142完全被弹性体180填充。在本实施方式中，在压缩以形成燃料电池堆时，能够在压缩量(行程)的整个区域中实现大线性压力(密封压力)。
[0037]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。如从图9明显的是，在压缩量(行程)的整个区域中线性压力(密封压力)被增加。
[0038]注意，在图8中，腔部142完全被弹性体180填充。然而，如果在没有施加用于紧固燃料电池堆10的外力的状态下弹性体180与第一隔板150和框架140两者接触，则腔部142可以不被弹性体180完全填充。即使在这种情况下，也能够在压缩量(行程)的整个区域中实现大线性压力(密封压力)。
[0039]第三实施方式:图10是图解第三实施方式的燃料电池100的密封线的截面的解释性视图。在第一实施方式中，在凹入部141的底部141a上放置有弹性体180。然而，在第三实施方式中，沿着凹入部141的侧表面141b放置有弹性体180。由于第一隔板150的变形，应力容易被集中在侧表面141b的框架侧141c上。在本实施方式中，通过沿着凹入部141的侧表面141b放置弹性体180，被施加至侧表面141b的框架侧上的框架侧面部141c的应力被减轻。此外，在第三实施方式中，添加了弹性体180引起的反作用力，其不像第二实施方式中一样大。相应地，在压缩以形成燃料电池堆10时，能够在压缩量(行程)的整个区域中实现大线性压力(密封压力)。
[0040]第四实施方式:图11是图解第四实施方式的燃料电池100的密封线的截面的解释性视图。在第一实施方式中，在凹入部141的底部141a上放置有弹性体180。然而，在第四实施方式中，弹性体180被放置在腔部142的第一隔板侧上。在第四实施方式中，通过使用弹性体180，突出部152的应力能够被减轻。此外，在第四实施方式中，添加了弹性体180引起的反作用力，其不像第二实施方式中一样大。相应地，能够在压缩量(行程)的整个区域中实现大线性压力(密封压力)。
[0041]因而，如在第一至第四实施方式中所描述的，弹性体180应被放置在腔部142的至少一部分中。这使得能够增加线性压力(密封压力)。
[0042]上面基于一些示例描述了本发明的实施方式，但本发明的上述实施方式意在便于对本发明的理解，而不是意在限制本发明。
【主权项】
1.一种燃料电池，包括: 膜电极组件； 框架(140)，其被配置成从所述膜电极组件的外边缘支撑所述膜电极组件；以及第一隔板和第二隔板，其被配置成将所述膜电极组件和所述框架夹在所述第一隔板和所述第二隔板间，其中: 所述第一隔板(150)包含朝与所述框架相反的侧伸出的能够弹性变形的突出部(152); 所述框架(140)具有面对所述第一隔板的所述突出部的凹入的腔部；并且 在所述腔部的至少一部分中放置有弹性体。2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中: 所述弹性体(180)是橡胶材料或聚氨酯材料。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其中: 所述腔部包含底部和侧面部，并且 所述弹性体(180)被设置在所述腔部的所述底部上。4.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其中: 在所述第一隔板(150)没有被外力变形的状态下，所述弹性体(180)与所述第一隔板和所述框架两者接触。5.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其中: 所述腔部包含底部和侧面部，并且 所述弹性体(180)被设置在所述腔部的所述侧面部上。6.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其中: 所述弹性体(180)被设置在所述腔部的第一隔板侧上。
【专利摘要】一种燃料电池，包括：膜电极组件；框架(140)，其被配置成从膜电极组件的外边缘支撑膜电极组件；以及一对隔板，其被配置成将膜电极组件和框架(140)夹在其间。该对隔板中的第一隔板(150)包含朝与框架相反的侧伸出的能够弹性变形的突出部(152)，框架(140)具有面对第一隔板的突出部的凹入的腔部，并且比构成框架的材料软的弹性体(180)被放置在腔部的至少一部分中。
【IPC分类】H01M8/02
【公开号】CN105047957
【申请号】CN201510190519
【发明人】柴田和则, 荒木康, 梶原隆, 伊藤雅之
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年4月21日
【公告号】CA2888506A1, EP2937923A1, US20150303494