燃料电池用的分隔件、燃料电池及分隔件的制造方法
【专利说明】燃料电池用的分隔件、燃料电池及分隔件的制造方法
[0001]本申请主张基于在2014年11月13日提出申请的日本专利申请2014-230339的优先权，并将其全部内容作为参照而援引于此。
技术领域
[0002]本发明涉及燃料电池用的分隔件、燃料电池及分隔件的制造方法。
【背景技术】
[0003]燃料电池是将作为发电单位的燃料电池单电池层叠多个而成的堆叠结构。各燃料电池单电池具备分隔件，并通过该分隔件与其他的单电池分隔。分隔件与燃料气体、含氧气体及冷却水向燃料电池单电池的供排有关，用于对气体.冷却水的通路进行密封的衬垫设于分隔件。衬垫通过对橡胶状弹性材料进行模具成形而形成。在模具成形中，成形用橡胶材料往往从衬垫赋形用的模腔漏出而形成毛边，因此需要对毛边采取一些处理。作为这样的毛边处理的一方法，提出了如下的方法:在成形用橡胶材料的合流部处向模具设置通气部，使剩余的成形用橡胶材料积极地遍及该通气部，使毛边向通气部聚集，对该毛边进行裁断、除去(例如，日本特开2008-146986号公报)。
【发明内容】
[0004]在上述的方法中，虽然在通气部以外能够抑制毛边的形成，但是在通气部的毛边的裁断时，可能会给衬垫造成损伤。由此，需要位置精度高的毛边裁断机构或者慎重的毛边裁断作业不可或缺，所以比较烦杂。由此，要求衬垫等橡胶状弹性材料的模塑成形品中的简便的毛边处理。
[0005]为了解决上述的课题的至少一部分，本发明能够作为以下的方式来实施。
[0006](I)根据本发明的一方式，提供一种燃料电池用的分隔件。该燃料电池用的分隔件可以是与膜电极接合体相对地配置的燃料电池用的分隔件，具备:分隔件中央区域部，与所述膜电极接合体的中央的发电区域相对；外缘部，位于该分隔件中央区域部的外缘；橡胶制的橡胶成形体，利用模具而使用橡胶成形材料模塑成形于所述外缘部；及粘结剂层，为了将该橡胶成形体粘结于所述外缘部而形成于所述外缘部。并且，该粘结剂层可以遍及粘结剂层区域而形成，该粘结剂层区域包括在所述外缘部模塑成形所述橡胶成形体的区域且比该区域宽阔。
[0007]若采用上述方式，则燃料电池用的分隔件在从与膜电极接合体的发电区域相对的分隔件中央区域部向外缘延伸的外缘部形成粘结剂层和橡胶成形体的情况下，在橡胶成形体之前先形成粘结剂层，通过该粘结剂层能够将橡胶成形体粘结。橡胶成形体利用模具并使用橡胶成形材料而模塑成形，因此在其模塑成形时，若橡胶成形材料从模具与粘结剂层之间漏出，则漏出的橡胶成形材料产生的毛边与橡胶成形体连结而形成为薄膜状。由于毛边为薄膜状，因此不会对橡胶成形体带来的功能例如外缘部的密封性或流体的整流作用造成影响，但是当从橡胶成形体脱离时，可能会对橡胶成形体带来的功能造成不良影响。在上述方式的燃料电池用的分隔件中，若在外缘部处遍及包括橡胶成形体模塑成形的区域且比该区域宽阔的粘结剂层区域地形成粘结剂层，则对于与橡胶成形体连结而形成的薄膜状的毛边，也利用粘结剂层粘结于外缘部。由此，若燃料电池用的分隔件采用上述方式，则能够抑制毛边从橡胶成形体的脱离或剥离，因此毛边的裁断的至少一部分变得不需要，能够避免与毛边裁断相伴的橡胶成形体的损伤的可能性，而且毛边处理也变得简便。
[0008](2)在上述方式的燃料电池用的分隔件中，可以的是，所述燃料电池用的分隔件具备橡胶制的中央区域部侧橡胶成形体，该橡胶制的中央区域部侧橡胶成形体通过使用所述模具而由所述橡胶成形材料模塑成形于比所述橡胶成形体的位置靠所述分隔件中央区域部侧的所述外缘部。而且，可以的是，该中央区域部侧橡胶成形体由在所述橡胶成形体的模塑成形时从所述模具与所述粘结剂层之间漏出的所述橡胶成形材料，以比从所述外缘部的表面起的所述橡胶成形体的高度低的高度模塑成形，通过所述粘结剂层而粘结于所述外缘部，该中央区域部侧橡胶成形体通过由所述漏出的所述橡胶成形材料形成的毛边，而在所述粘结剂层的表面与所述橡胶成形体相连。这样的话，存在如下的优点。该方式的燃料电池用的分隔件虽说具备中央区域部侧橡胶成形体，但是与橡胶成形体相比向分隔件中央区域部侧分离，而且中央区域部侧橡胶成形体距外缘部的表面的高度比橡胶成形体低。由此，能够减少对橡胶成形体带来的密封性或流体的整流作用这样的功能的影响。而且，中央区域部侧橡胶成形体是在橡胶成形体的模塑成形时从模具与粘结剂层之间漏出的橡胶成形材料积存于模具而形成的结构。由此，与中央区域部侧橡胶成形体的形成部位侧相比，漏出的橡胶成形材料更难以向分隔件中央区域部侧移动。因此，能够抑制分隔件中央区域部侧的毛边的产生，能够抑制与分隔件中央区域部相对的膜电极接合体的发电区域因毛边而缩窄的事态。这种情况有助于膜电极接合体的发电区域的确保以及燃料电池的发电能力维持。此外，对于将中央区域部侧橡胶成形体与橡胶成形体连结的毛边，通过粘结剂层而粘结于外缘部，因此不易产生毛边的脱离或剥离。
[0009](3)根据本发明的另一方式，提供一种分隔件的制造方法。该分隔件的制造方法是燃料电池用的分隔件的制造方法，该燃料电池用的分隔件与膜电极接合体相对地配置，所述分隔件的制造方法包括:向外缘部涂敷热固化型的粘结剂而形成粘结剂层的工序，所述外缘部位于所述分隔件的分隔件中央区域部的外缘，所述分隔件的分隔件中央区域部与所述膜电极接合体的中央的发电区域相对；将所述粘结剂层已形成完毕的分隔件安设于模具的工序，所述模具具有用于模塑成形橡胶制的橡胶成形体的模腔；向所述模腔注入橡胶成形材料而模塑成形所述橡胶成形体的工序；及利用所述粘结剂层中的所述粘结剂的热固化来发挥粘结功能和实现所述已注入完毕的橡胶成形材料的固化的工序。并且，在形成所述粘结剂层的工序中，可以遍及粘结剂层区域涂敷所述粘结剂，该粘结剂层区域包括在所述外缘部模塑成形所述橡胶成形体的区域且比该区域宽阔。若采用该方式，则能够容易地制造橡胶成形体没有损伤或损伤少的分隔件。
[0010](4)根据本发明的又一方式，提供一种燃料电池。可以的是，该燃料电池具备将作为发电单位的燃料电池单电池层叠多个而成的单电池组，所述燃料电池单电池具备上述方式的燃料电池用的分隔件，该燃料电池用的分隔件与在电解质膜的两膜面上接合催化剂电极层而成的膜电极接合体相对。这样的话，由于燃料电池具有橡胶成形体的损伤少的分隔件，因此能够实现作为燃料电池的耐久性的提高或电池寿命的长寿命化。而且，根据上述方式的燃料电池，只要在现有的燃料电池中置换分隔件即可，因此能够降低其制造成本。
[0011]需要说明的是，本发明能够以各种方式实现，例如，能够以作为燃料电池用的分隔件的制造方法、燃料电池的制造方法、或燃料电池用的分隔件的模塑成形模具的方式实现。
【附图说明】
[0012]图1是表示作为本发明的实施方式的单电池的俯视图。
[0013]图2是沿着图1的2-2线将第一分隔件剖切表示的说明图。
[0014]图3是沿着图1的3-3线将第一分隔件剖切表示的说明图。
[0015]图4是表示第一分隔件的制造顺序的工序图。
[0016]图5是表示粘结剂层的形成区域的说明图。
[0017]图6是表示与图2所示的衬垫和中心侧橡胶成形体对应的模具安设的情况的说明图。
[0018]图7是表示与图3所示的肋和中心侧橡胶成形体对应的模具安设的情况的说明图。
【具体实施方式】
[0019]以下，关于本发明的实施方式，基于附图进行说明。图1是表示作为本发明的实施方式的单电池110的俯视图，图2是沿着图1的2-2线将T第一分隔件20剖切表示的说明图，图3是沿着图1的3-3线将第一分隔件20剖切表示的说明图。燃料电池具备将多个单电池110沿图1所示的Z方向层叠的堆叠结构。图1表示的是第一分隔件20，单电池110通过在该第一分隔件20上朝向纸面里侧层叠膜电极接合体和第二分隔件而构成。膜电极接合体在电解质膜的两膜面上接合催化剂电极层而构成，其中央作为发电区域。
[0020]单电池110具备冷却水歧管411?416、燃料气体歧管511、512、空气歧管611?622。冷却水歧管411?413、燃料气体歧管511及空气歧管611?616分别用于冷却水、燃料气体及空气的供给。冷