变形吸收构件和燃料电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变形吸收构件以及设置有该变形吸收构件的燃料电池。
【背景技术】
[0002]以往，燃料电池是由膜电极接合体和分隔件交替地层叠多层而成的。存在有如下的燃料电池:层叠于膜电极接合体的至少单面的分隔件利用由阳极侧分隔件和阴极侧分隔件组成的分隔件单元构成，并且在阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间配设有变形吸收构件。变形吸收构件用于吸收膜电极接合体、分隔件的沿着层叠方向的变形。存在有如下的燃料电池:通过在燃料电池堆的内部配设弹簧状的变形吸收构件来吸收层叠构件的变形(例如，参照专利文献1。)。
[0003]燃料电池构成为将交替地层叠多层的膜电极接合体和分隔件收纳于壳体的结构。因为燃料电池对应于膜电极接合体的层叠数而获得高输出，所以希望增加该膜电极接合体的层叠数。
[0004]然而，因为膜电极接合体伴随着发电而发热，所以使冷却水在阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间流通。当变形吸收构件引起流通的冷却水的体积变动时，例如膜电极接合体不能被充分冷却，所以该冷却水的流通所需的送水系统变得复杂。因此，需要配设在阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间的变形吸收构件在吸收膜电极接合体、分隔件的沿着层叠方向的变形的同时，还不能阻碍冷却水的流通。
[0005]专利文献1:日本特开2012-129108号公报
【发明内容】
_6] 发明要解决的问题
[0007]这样一来，需要一种能够抑制阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间的冷却水的体积的变动并且使该冷却水的流通不失衡地良好进行的变形吸收构件和设置有该变形吸收构件的燃料电池。
[0008]本发明为了解决上述课题而做成，其目的在于提供一种抑制阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间的冷却介质(例如冷却水)的体积变动且使冷却水良好地流通的变形吸收构件。而且，其目的在于提供一种设置有该变形吸收构件的燃料电池。
[0009]用于解决问题的方案
[0010]为了达成上述目的的本发明的变形吸收构件是层叠在成对组装的阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间来使用，用于吸收燃料电池的层叠构件各自的变形。变形吸收构件具有用于吸收与层叠构件的沿着层叠方向的变形相伴的应力的面内分布的偏差的吸收部。
[0011]为了达成上述目的的本发明的燃料电池具有:变形吸收构件、分隔件单元、膜电极接合体以及壳体。变形吸收构件由上述记载的结构构成。分隔件单元将变形吸收构件层叠在阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间。膜电极接合体层叠于分隔件单元，并且使用所供给的燃料介质来发电。壳体用于将变形吸收构件、分隔件单元以及膜电极接合体保持为一体。
【附图说明】
[0012]图1是表示设置有第1实施方式的变形吸收构件的燃料电池的立体图。
[0013]图2是将设置有第1实施方式的变形吸收构件的燃料电池的局部分解成每个结构构件来示出的分解立体图。
[0014]图3是从侧面表示设置有第1实施方式的变形吸收构件的燃料电池的主要部件的剖视图。
[0015]图4是表示第1实施方式的变形吸收构件的局部的立体图。
[0016]图5是表不第1实施方式的变形吸收构件的局部的俯视图。
[0017]图6是示意性地表示第1实施方式的变形吸收构件的局部的侧视图。
[0018]图7是表示第1实施方式的变形例1的变形吸收构件的局部的立体图。
[0019]图8是表示第1实施方式的变形例2的变形吸收构件的局部的立体图。
[0020]图9是表示第1实施方式的变形例2的变形吸收构件的局部的俯视图。
[0021]图10是示意性地表示第1实施方式的变形例2的变形吸收构件的局部的侧视图。
[0022]图11是示意性地表示第1实施方式的变形例2的变形吸收构件的立起片的弹簧特性的侧视图。
[0023]图12是表示第2实施方式的变形吸收构件的局部的立体图。
[0024]图13是表不第2实施方式的变形吸收构件的局部的俯视图。
[0025]图14是示意性地表示第2实施方式的变形吸收构件的局部的侧视图。
[0026]图15是表示第2实施方式的变形例1的变形吸收构件的局部的立体图。
[0027]图16是表示第2实施方式的变形例1的变形吸收构件的局部的俯视图。
[0028]图17是示意性地表示第2实施方式的变形例1的变形吸收构件的局部的侧视图。
[0029]图18是表示第2实施方式的变形例2的变形吸收构件的局部的立体图。
[0030]图19是表示第2实施方式的变形例2的变形吸收构件的局部的俯视图。
[0031]图20是示意性地表示第2实施方式的变形例2的变形吸收构件的局部的侧视图。
[0032]图21是表示第2实施方式的变形例3的变形吸收构件的局部的立体图。
[0033]图22是表示第2实施方式的变形例3的变形吸收构件的局部的俯视图。
[0034]图23是示意性地表示第2实施方式的变形例3的变形吸收构件的局部的侧视图。
【具体实施方式】
[0035]以下，一边参照附图，一边说明本发明的第1和第2实施方式。在附图的说明中，对于相同的要素标注相同的附图标记，而省略重复说明。为了便于说明，有时将附图中构件的大小、比例进行夸大而与实际的大小、比例不同。
[0036](第1实施方式)
[0037]参照图1?图6，说明第1实施方式的变形吸收构件30和设置有该变形吸收构件30的燃料电池1。
[0038]图1是表示设置有变形吸收构件30的燃料电池1的立体图。图2是将设置有变形吸收构件30的燃料电池1的局部分解成每个结构构件来示出的分解立体图。图3是从侧面表示设置有变形吸收构件30的燃料电池1的主要部件的剖视图。图4是表示变形吸收构件30的局部的立体图。图5是表示图4中的区域A的变形吸收构件30的局部的俯视图。图6是示意性地表示图4中的B-B’线处的变形吸收构件30的局部的侧视图。
[0039]变形吸收构件30层叠在成对组装的阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间来使用，用于吸收燃料电池1的层叠构件(例如，由阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12构成的分隔件单元10、膜电极接合体20)各自的变形。变形吸收构件30具有用于吸收与层叠构件的沿着层叠方向X的变形相伴的应力的面内分布的偏差的吸收部。
[0040]特别是，第1实施方式的变形吸收构件30的吸收部具有多个从基材31的一个面3la沿着层叠方向X突出成格子状的、自由变形的突出部(例如立起片32)。一个突出部(相当于一个立起片32M)和另一个突出部(相当于另一个立起片32N)配设为，一个突出部(相当于一个立起片32M)和另一个突出部(相当于另一个立起片32N)于在阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间流通的冷却介质(例如冷却水)的一个流通方向Y的上游侧和下游侧相邻，并且一个突出部(相当于一个立起片32M)和另一个突出部(相当于另一个立起片32N)在与一个流通方向Y交叉的另一个流通方向Z上使彼此的位置局部错开。
[0041]燃料电池1具有变形吸收构件30、分隔件单元10、膜电极接合体20以及壳体100。变形吸收构件30由上述结构构成。分隔件单元10将变形吸收构件30层叠在阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间。膜电极接合体20层叠于分隔件单元10，并且使用所供给的燃料介质来发电。壳体100将变形吸收构件30、分隔件单元10以及膜电极接合体20保持为一体。
[0042]燃料电池1包含分隔件单元10、膜电极接合体20、变形吸收构件30以及壳体100。以下，一边参照图1?图6，一边按顺序说明燃料电池1的各结构。
[0043]如图2和图3所示，分隔件单元10与膜电极接合体20交替地层叠，用于使相邻的膜电极接合体20分隔开。
[0044]具体而言，分隔件单元10使相邻的膜电极接合体20分隔开并且使由膜电极接合体20产生的电力沿着层叠方向X通电，而且分别使燃料介质和冷却介质(例如冷却水)流通。分隔件单元10具有阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12。
[0045]阳极侧分隔件11与膜电极接合体20所具有的阳极22抵接。阳极侧分隔件11由具有导电性材料的金属构成，且形成为比阳极22大的薄板状。阳极侧分隔件11在其长度方向的一端开设有分别与阳极气体供给口 11a、冷却流体供给口 lib以及阴极气体供给口11c相当的贯通孔。同样，阳极侧分隔件11在其长度方向的另一端开设有与阴极气体排出口 lld、冷却流体排出口 lie以及阳极气体排出口 Ilf相当的贯通孔。
[0046]如图3所示，在阳极侧分隔件11的中央以规定的间隔形成有多个凹凸形状，以构成使燃料气体(氢气)和冷却水分开流动的流路部llg。阳极侧分隔件11将凹凸形状中的与阳极22接触