燃料电池的制造方法和燃料电池的制作方法_3

文档序号:9635304阅读:来源:国知局
[0055]采用实施方式的燃料电池1,以配设在阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的变形吸收构件20的立起片22在受到荷重而发生了变形的情况下、立起片22的弯曲部22c与阳极侧分隔件11抵接的方式制造燃料电池1。采用这样的制造方法,立起片22能够利用弯曲部22c缓缓地承接自阳极侧分隔件11受到的荷重,并经由弹性变形而发生塑性变形。在这里,即使立起片22受到荷重而缓缓变形,也能够将该弯曲部22c与阳极侧分隔件11抵接的部分作为荷重支点22d,并使自阳极侧分隔件11受到的荷重缓缓增加的同时承接该荷重。因为弯曲部22c的荷重支点22d伴随着立起片22的变形而向自由端部22b侧移动,所以立起片22在与阳极侧分隔件11彼此按压的状态下不会发生较大变化。因此,能够防止立起片22在受到荷重而变形的过程中、当超过某个位置时使自分隔件单元10受到的荷重急剧增加那样的情况。即、变形吸收构件20能够使立起片22有韧性。
[0056]另一方面,比较例的变形吸收构件的立起片与上述的变形吸收构件20的立起片22不同,除了自由端部以外的区域形成为直线状。即、比较例中的立起片在固定端部和自由端部之间的区域不具有弯曲部分。对于这样的比较例的结构而言,立起片以将固定端部作为基准地进行弯曲的方式变形,因此,在与阳极侧分隔件11彼此按压的状态下,伴随该变形,立起片将会发生较大变化。因此,比较例的立起片在受到荷重而发生变形的过程中,当变形超过规定位置时,将会使自分隔件单元10受到的荷重急剧增加。S卩、当比较例的立起片超过规定的位置时,固定端部侧翘起来,而与自由端部一起成为支承阴极侧分隔件12的两端支承梁的状态,实质上缩短了立起片的长度。在这样的结构的情况下,比较例的立起片能够自分隔件单元10受到的荷重将会大幅下降。
[0057]在图8中示出了在考虑了其他层叠构件的膨胀的情况下设定燃料电池1的变形吸收构件20的立起片22的高度的状态。
[0058]分隔件单元10将阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的沿着层叠方向X的间隙的距离设定在弹性变形区域、塑性变形区域以及固定端部侧接触变形区域中的塑性变形区域的范围内。弹性变形区域是指在弹性变形范围内使立起片22变形了的情况下的、变形吸收构件20的沿着层叠方向X的距离。塑性变形区域是指在比弹性变形区域短的塑性变形的范围内使立起片22变形了的情况下的、变形吸收构件20的沿着层叠方向X的距离。固定端部侧接触变形区域是在比塑性变形区域短且立起片22的固定端部22a进行移动而与阴极侧分隔件12或者阳极侧分隔件11接触的范围内使立起片22变形了的情况下的、变形吸收构件20的沿着层叠方向X的距离。
[0059]另外,制造出如下结构:即使分隔件单元10伴随着膜电极接合体30的发热而膨胀,并且膜电极接合体30吸收从外部供给的介质而膨胀,阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的沿着层叠方向X的间隙的距离也处于塑性变形区域的范围内。在图8中,将分隔件单元10伴随着膜电极接合体30的发热而膨胀的部分记为“受热膨胀部分”。同样,在图8中,将膜电极接合体30吸收从外部供给的介质而膨胀的部分记为“湿润膨胀部分”。对于这样的制造方法而言,假设在使燃料电池1工作的实际使用状态下分隔件单元10和膜电极接合体30发生膨胀,并且立起片22的塑性变形量带有富余量。在燃料电池1的使用中,SP使立起片22被膨胀的分隔件单元10和膜电极接合体30推压,也能够防止立起片22的固定端部22a侧与阴极侧分隔件12接触而成为两端支承梁的状态。因此,能够防止燃料电池1在组装后的使用中荷重过度上升。其结果,能够防止构件的破损等,因此,能够抑制接触阻力上升。
[0060]在这里,相当于分隔件单元10伴随着膜电极接合体30的发热而膨胀的部分的“受热膨胀部分”能够根据组装燃料电池1时的温度与燃料电池1工作时温度之间的温度差、各层叠构件固有的线膨胀系数以及层厚计算出来。相当于膜电极接合体30吸收从外部供给来的介质而膨胀的部分的“湿润膨胀部分”能够在燃料电池1工作并发电时利用位移传感器等测量膜电极接合体30的层厚的位移而得到。另外,在形成了电解质膜31单体、膜电极接合体30的状态下,将电解质膜31单体、膜电极接合体30暴露在与燃料电池1的工作状态等同的湿度氛围下,能够利用位移传感器等测量层厚的位移。
[0061]在图9中示出了在考虑了其他层叠构件的制造误差和工作时(发电时)的偏移量的情况下设定燃料电池1的变形吸收构件20的立起片22的高度的状态。
[0062]制造成如下结构:阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的沿着层叠方向X的间隙的尺寸公差大于分隔件单元10伴随着膜电极接合体30的发热而膨胀并且膜电极接合体30吸收从外部供给来的介质而膨胀的情况下的沿着层叠方向X的位移(偏移量)之和。采用这样的制造方法,能够一次吸收在层叠并组装燃料电池1的各构件时所产生的多个尺寸公差。例如,在将多个膜电极接合体30和多个分隔件单元10层叠在一起的状态下,能够吸收由于其层叠位置不同而不同的尺寸公差。
[0063]接着,针对燃料电池1制造时的检查,参照图10和图11进行说明。
[0064]图10是示意性地表示进行燃料电池1的性能试验的状态的立体图。图11是表示伴随着燃料电池1的性能试验的膜电极接合体30的层厚变化的图。
[0065]在燃料电池1制造时的检查中,利用伴随着在组装出燃料电池1后实施的加温或者加湿而产生的压力上升,使立起片22进一步塑性变形。具体而言,如图10所示,向分隔件单元10供给加热过的介质而使分隔件单元10膨胀。通过使分隔件单元10膨胀,一边使阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的沿着层叠方向X的间隙的距离在塑性变形区域的范围内缩小,一边使立起片22进一步塑性变形。具体而言,将被加热器401加热过的温水从端板311的冷却流体供给口 311b供给,借助集电板211使水在多个交替层叠在一起的分隔件单元10和膜电极接合体30循环后,从冷却流体排出口 311e排出。
[0066]而且,如图10所示,向膜电极接合体30供给介质而使膜电极接合体30加湿并膨胀。通过使膜电极接合体30膨胀,一边使阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的沿着层叠方向X的间隙的距离在塑性变形区域的范围内缩小,一边使立起片22进一步塑性变形。具体而言,将被加湿器402加湿过的介质从端板311的阳极气体供给口 311c注入,并借助集电板211使介质在多个交替层叠在一起的分隔件单元10和膜电极接合体30循环后,从阳极气体排出口 311d排出。同样,将被加湿器402加湿过的介质从端板311的阴极气体供给口 311a注入,并且借助集电板211使介质在多个交替层叠在一起的分隔件单元10和膜电极接合体30循环后,从阴极气体排出口 311f排出。
[0067]在这里,如图11所示,膜电极接合体30因为在燃料电池1工作时(发电时)被供给介质,所以与组装时相比,相对湿度上升。因此,膜电极接合体30被燃料气体加湿而膨胀。即、在组装时,为了模拟发电中的厚度,膜电极接合体30被供给加热、加湿气体。
[0068]采用上述实施方式的燃料电池1的制造方法和燃料电池1,发挥以下的作用效果。
[0069]在实施方式的燃料电池1的制造方法中,使用分隔件单元10、变形吸收构件20以及膜电极接合体30。分隔件单元10具有阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12。变形吸收构件20配设在阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间,具有薄板状的基材21和从基材21的一个面21a呈格子状分别立起设置的多个立起片22。膜电极接合体30与分隔件单元10邻接,并且是将阳极32和阴极33以面向电解质膜31的方式接合起来形成的。燃料电池1的制造方法具有配设工序和设定工序。在配设工序中,将从设置于基材21的一个面21a的立起片22的基端(固定端部22a)延伸出来的延伸部(自由端部22b)与阴极侧分隔件12或者阳极侧分隔件11抵接地配设。在设定工序中,对阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的沿着层叠方向X的间隔进行设定,以使立起片22的变形超过弹性变形区域而进入塑性变形区域,且使伴随变形进行了移动的基端(固定端部22a)处于不与阴极侧分隔件12或者阳极侧分隔件11接触的区域。
[0070]实施方式的燃料电池1具有分隔件单元10、变形吸收构件20以及膜电极接合体30。分隔件单元10具有阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12。变形吸收构件20配设在阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间,并且具有薄板状的基材21和从基材21的一个面21a呈格子状分别立起设置的多个立起片22。变形吸收构件20使从设置于基材21的一个面21a的立起片22的基端(固定端部22a)延伸出来的延伸部(自由端部22b)与阴极侧分隔件12或者阳极侧分隔件11抵接。膜电极接合体30与分隔件单元10邻接,并且是将阳极32和阴极33以面向电解质膜31的方式接合起来而形成的。在这里,以使立起片22的变形超过弹性变形区域而进入塑性变形区域
当前第3页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1