燃料电池用的分隔件、燃料电池及分隔件的制造方法_2

文档序号:9845727阅读:来源:国知局
却水歧管414?416、燃料气体歧管512及空气歧管617?622分别用于冷却水、燃料气体及空气的排出。
[0021]如图1所示,第一分隔件20具备与膜电极接合体的中央的发电区域相对的分隔件中央区域部20C、位于该分隔件中央区域部20C的外缘的外缘部20G,在分隔件中央区域部20C具有冷却水流路420。形成于外缘部20G的冷却水歧管411?413导入冷却水并使冷却水流入冷却水流路420。这样供给的冷却水由肋430进行整流,在冷却水流路420中流动,从冷却水歧管414?416排出。
[0022]如图1所示,第一分隔件20具备衬垫SLl?SL5。衬垫SLl?SL5分别将彼此的流路密封,以免冷却水、燃料气体、空气相混合。衬垫SLl?SL5和已述的肋430是使用模具而由橡胶成形材料模塑成形的橡胶制的模塑成形品。
[0023]如图2及图3所示,第一分隔件20在外缘部20G的大致整个区域具备粘结剂层434。衬垫SLl?SL5和肋430及中心侧橡胶成形体432在外缘部20G处粘结于该粘结剂层434。该中心侧橡胶成形体432也与衬垫SLl?SL5或肋430 —样,利用模具而使用橡胶成形材料进行模塑成形。中心侧橡胶成形体432位于比衬垫SLl?SL5或肋430靠分隔件中央区域部20C侧处。衬垫SLl?SL5和肋430及中心侧橡胶成形体432由具有气体非透性、弹力性、耐热性的材料形成。具体而言,可以使用橡胶或弹性体等,更具体而言硅系橡胶、丁基橡胶、丙烯酸橡胶、天然橡胶、氟系橡胶、乙丙系橡胶、苯乙烯系弹性体、氟系弹性体等中的任一个。当然,只要满足必要的特性即可,也可以采用其他的材料。
[0024]位于分隔件中央区域部20C侧的中心侧橡胶成形体432虽然从肋430或衬垫SLl分离,但是位于在后述的模塑成形时从模具与粘结剂层434之间漏出的橡胶成形材料的到达范围内。该中心侧橡胶成形体432距外缘部20G的表面的高度模塑成形得比衬垫SLl或肋430的高度低。中心侧橡胶成形体432通过粘结剂层434而粘结于外缘部20G。在本实施方式中,中心侧橡胶成形体432设为衬垫SLl?SL5的10?20%程度的高度,相对于肋430也设为30?40%程度的高度。向中心侧橡胶成形体432与衬垫SLl之间延伸的毛边436、衬垫SLl与衬垫SL4之间的毛边436、及从肋430到冷却水歧管412延伸的毛边436在外缘部20G处粘结于粘结剂层434。而且,粘结剂层434也将在衬垫SL2或衬垫SL3的周围延伸的毛边436、在衬垫SL4?SL5的分隔件端部(图1中的上端、下端)侧延伸的毛边436粘结于外缘部20G处。粘结剂层434形成在外缘部20G的大致整个区域。因此,粘结剂层434遍及包括在外缘部20G处模塑成形出衬垫SLl?SL5、肋430、中心侧橡胶成形体432的区域且比该区域宽的区域而形成。需要说明的是,粘结剂层434未形成在与膜电极接合体的发电区域相对的分隔件中央区域部20C。
[0025]接下来,说明第一分隔件20的制造顺序。图4是表示第一分隔件20的制造顺序的工序图,图5是表示粘结剂层434的形成区域的说明图,图6是表示与图2所示的衬垫SLl和中心侧橡胶成形体432对应的模具安设的截面形状的说明图,图7是表示与图3所示的肋430和中心侧橡胶成形体432对应的模具安设的截面形状的说明图。
[0026]如图4所示,在第一分隔件20的制造中,首先,准备作为第一分隔件20的分隔件基板(步骤S100)。准备的第一分隔件基板已形成完冷却水歧管411等气体.冷却水的供排歧管,并且也已形成完冷却水流路420。本来,也可以在步骤SlOO的准备工序中形成上述供排歧管和冷却水流路420。
[0027]接下来,向准备的第一分隔件基板涂敷未固化的粘结剂而形成粘结剂层434。在粘结剂涂敷中,使用喷雾器或刷子,如图5所示,遍及从分隔件中央区域部20C向外缘延伸的外缘部20G的区域地涂敷粘结剂,形成粘结剂层434。使用的粘结剂是环氧树脂等热固化性的粘结剂,在后述的橡胶成形材料的注入后的固化处理(步骤S130)中固化而表现出粘结功能。
[0028]接下来,在形成粘结剂层434的粘结剂未固化的状态下,将第一分隔件基板安设于模具k0(步骤S120)。如图6和图7所示,模具k0除了具备用于模塑成形衬垫SL1、SL4的衬垫模腔k2?k3等之外,还具备用于模塑成形中心侧橡胶成形体432的模腔kl、用于模塑成形肋430的模腔k5。第一分隔件基板通过将第一分隔件基板表面的粘结剂层434压靠于该模具k0的模具端面而安设。需要说明的是,虽然在图6和图7中未图示,但是模具k0还具备用于形成图1的衬垫SL2、SL3及衬垫SL5的模腔。
[0029]接着向模具的安设,向图6或图7的模腔kl等注入已述的硅系橡胶等橡胶成形材料(步骤S130)。通过该橡胶注入,在第一分隔件基板的外缘部20G上,除了衬垫SLl?SL5之外,肋430和中心侧橡胶成形体432也与未固化的粘结剂层434重叠形成。然后,实施使注入完的橡胶成形材料和未固化的粘结剂分别固化的固化处理(步骤S140)。具体而言,经由模具kO,注入完的橡胶成形材料和未固化的粘结剂分别升温至固化的温度,并将该温度保持规定的时间。接着,保养至橡胶成形材料及粘结剂充分冷却为止,然后脱模(步骤S150),由此得到具备衬垫SLl?SL5、肋430、中心侧橡胶成形体432的图1所示的第一分隔件20。在得到的第一分隔件20中,在步骤S140的固化处理及之后的冷却?保养期间,粘结剂层434的粘结剂固化,粘结剂层434将衬垫SLl?SL5的衬垫、肋430、中心侧橡胶成形体432可靠地粘结于外缘部20G。
[0030]在本实施方式中,在橡胶注入时,对于用于模塑成形中心侧橡胶成形体432的模腔kl,避免橡胶成形材料遍及模腔整个区域。S卩,考虑图6或图7所示的中心侧橡胶成形体432的形成用的模腔kl的模腔容积、衬垫SL1、SL4形成用的衬垫模腔k2?k3的模腔容积、从模具端面的熔融橡胶材料的漏出量、用于形成衬垫SL2、SL3及衬垫SL5的衬垫模腔的模腔容积、模具内的注入路径容积等,以避免模腔kl被填充满的方式注入了熔融橡胶材料。从模具端面的熔融橡胶材料的漏出量通过调整向模具kO的第一分隔件20的按压压力而改变,因此只要预先掌握按压压力与熔融橡胶材料的漏出量与注入压之间的关系即可。从模具端面漏出的熔融橡胶材料通过经由步骤S140的固化处理和之后的冷却?保养而固化,形成毛边436。在本实施方式中,该毛边436也通过粘结剂层434而粘结于第一分隔件20的外缘部20G。
[0031]如以上说明那样,构成本实施方式的单电池110的第一分隔件20在位于与膜电极接合体的发电区域相对的分隔件中央区域部20C的外缘的外缘部20G,具备粘结剂层434和肋430、中心侧橡胶成形体432及衬垫SLl?SL5。
[0032]在第一分隔件20上形成粘结剂层434和肋430等橡胶成形体时,在肋430和中心侧橡胶成形体432及衬垫SLl?SL5的成形之前先将粘结剂层434形成于外缘部20G,通过该粘结剂层434,将肋430和中心侧橡胶成形体432及衬垫SLl?SL5粘结于外缘部20G。肋430和中心侧橡胶成形体432及衬垫SLl?SL5通过使用模具kO而由橡胶成形材料模塑成形。在该模塑成形时,橡胶成形材料从模具kO与粘结剂层434之间漏出,毛边436从漏出的橡胶成形材料连结于肋430、中心侧橡胶成形体432及衬垫SLl?SL5而形成为薄膜状。
[0033]这样形成的毛边436为薄膜状,因此不会对肋430带来的冷却水的整流作用或衬垫SLl?SL5带来的密封性造成影响,但是当从肋430或衬垫SLl?SL5脱离时,可能会对上述的整流作用或密封性造成不良影响。然而,本实施方式的单电池110的第一分隔件20遍及包括在外缘部20G模塑成形有肋430、中心侧橡胶成形体432及衬垫SLl?SL5的区域且比该区域宽的粘结剂层区域地形成粘结剂层434(参照图1、图5)。因此,与肋430和中心侧橡胶成形体432及衬垫SLl?SL5连结而形成的薄膜状的毛边436也通过粘结剂层434粘结于外缘部20G。由此,根据本实施方式的单电池110的第一分隔件20,不会产生毛边436从肋430和中心侧橡胶成形体432及衬垫SLl?SL5的脱
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