[發(fā)明專利]燃料電池、燃料電池的制造方法及單體電池組件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200780041976.1
• 申請(qǐng)日: 2007-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN101542793A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉川大雄;雫文成;佐藤研二
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M8/02
• 分類號(hào): H01M8/02;H01M8/10
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 雒運(yùn)樸;李 偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池、燃料電池的制造方法及單體電池組件。

背景技術(shù)

燃料電池例如固體高分子型燃料電池，通過(guò)分別向夾著電解質(zhì)膜而對(duì)置的兩個(gè)電極(燃料極和氧氣極)供給反應(yīng)氣體(含有氫氣的燃料氣體和含有氧氣的氧化氣體)來(lái)進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，由此，將物質(zhì)具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能。作為這種燃料電池的主要構(gòu)造，已知一種將含有大致平板狀的膜電極組件(MEA：Membrane-Electrode?Assembly)的單體電池構(gòu)造部件和分離器(separator)交替地層疊并在層疊方向緊固的所謂的堆構(gòu)造的構(gòu)造。

但是，作為上述堆構(gòu)造的燃料電池，已知一種將利用氣體擴(kuò)散層從兩面夾著膜電極組件而成的單體電池構(gòu)造部件和密封部件一體成型的技術(shù)。另外，已知一種將分離器、氣體擴(kuò)散層和密封部件一體成型的技術(shù)。這些技術(shù)中借助該密封部件來(lái)抑制燃料氣體、氧化氣體以及冷卻介質(zhì)向燃料電池外部的泄露或者相互混合的情況。

然而，在上述以往技術(shù)中，對(duì)于燃料電池堆的組裝性和分解性來(lái)說(shuō)，不能說(shuō)很容易。例如，在組裝時(shí)，如果是在單體電池構(gòu)造部件的端部一體成型密封部件的技術(shù)，則，需要交替地層疊分離器和單體電池構(gòu)造部件；如果是將分離器和氣體擴(kuò)散層以及密封部件一體成型的技術(shù)，則需要交替地層疊分離器-氣體擴(kuò)散層組件和MEA。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提高夾著分離器層疊單體電池構(gòu)件而成的燃料電池的組裝性和/或分解性。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的第一方案提供夾著分離器層疊單體電池構(gòu)件而成的燃料電池的制造方法。第一方案涉及的制造方法，包括：在上述分離器的一面中的第一區(qū)域配置上述單體電池構(gòu)件的工序；以與上述分離器的一面中的包含上述第一區(qū)域的第二區(qū)域粘接或密接并且與上述單體電池構(gòu)件的端部一體化的方式，使由彈性部件構(gòu)成的密封部件成型的工序。

本發(fā)明的第二方案提供夾著分離器層疊單體電池構(gòu)件而成的燃料電池的制造方法。第二方案涉及的制造方法，包括：在成型模具中配置上述分離器的工序；在上述分離器的一面中的第一區(qū)域配置上述單體電池構(gòu)件的工序；在由上述分離器的一面中的包圍上述第一區(qū)域的第二區(qū)域、上述單體電池構(gòu)件的端部、上述成型模具所劃分出的空間中，將成型材料進(jìn)行注射成型或者壓縮成型來(lái)使密封部件成型的工序。

根據(jù)上述方案涉及的制造方法，因?yàn)榘凑张c分離器的面粘接或密接并且與單體電池構(gòu)件的端部一體化的方式將密封部件成型，所以能夠削減工序，并且提高燃料電池的組裝性。

在上述方案涉及的制造方法中，在使上述密封部件成型的工序中，也可以按照下述的方式使所述密封部件成型，即：以密封線的每單位長(zhǎng)度0.01N/mm以上的結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行粘接或密接的方式。這樣，能夠降低為了保證密封性所需的在層疊方向緊固燃料電池的緊固力。

上述方案涉及的制造方法，也可以還包括：與使上述密封部件成型的工序同時(shí)，對(duì)上述單體電池構(gòu)件進(jìn)行熱壓的工序。這樣，能夠進(jìn)一步削減燃料電池的制造工序數(shù)。

在上述方案涉及的制造方法中，上述單體電池構(gòu)件也可以包括：兩面配置有催化劑層的電解質(zhì)層；在上述電解質(zhì)層的兩面夾著上述催化劑層而配置的氣體擴(kuò)散層。并且，也可以還包括：在上述電解質(zhì)層的兩面夾著上述催化劑層和上述擴(kuò)散層而配置的多孔體。

上述方案涉及的制造方法，也可以還包括：將多個(gè)通過(guò)使上述密封部件成型的工序得到的組件層疊的工序；將上述多個(gè)被層疊的組件緊固的工序。其結(jié)果是，能夠容易地制造燃料電池。

本發(fā)明的第三方案提供燃料電池。第三方案涉及的燃料電池，包括：第一分離器；第二分離器；在上述第一分離器的一面中的第一區(qū)域和上述第二分離器之間配置的單體電池構(gòu)件；密封部件，其具有：與上述第一分離器中的包圍上述第一區(qū)域的第二區(qū)域粘接或密接并且與上述單體電池構(gòu)件的端部一體化的支撐部；形成在上述支撐部上并且與上述第二分離器相接觸的棱。

根據(jù)第三方案涉及的燃料電池，因?yàn)槊芊獠考闹尾颗c第一分離器的面粘接或密接并且與單體電池構(gòu)件的端部一體化，所以能夠抑制組裝時(shí)的密封部件的變形，提高燃料電池的組裝性。

在第三方案涉及的燃料電池中，也可以以不會(huì)產(chǎn)生由于在燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)中所設(shè)想的流體壓力所引起的錯(cuò)位的結(jié)合強(qiáng)度將上述支撐部與上述第二區(qū)域粘接或密接。在這種情況下，上述結(jié)合強(qiáng)度也可以是密封線的每單位長(zhǎng)度0.01N/mm以上。這樣，能夠降低為了保證密封性所需的在層疊方向緊固燃料電池的緊固力。