[發明專利]燃料電池的制造方法和燃料電池

有效

• 申請號: 201480040660.0
• 申請日: 2014-06-02
• 公開（公告）號: CN105393391B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 福山陽介;鹽見岳史;寺田雄亮;田島典拓
• 申請（專利權）人: 日產自動車株式會社;日本發條株式會社
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/026;H01M8/0267
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇,張會華

技術領域

本發明涉及一種燃料電池的制造方法和燃料電池。

背景技術

以往，燃料電池是將多個分隔件和多個膜電極接合體交替層疊在一起而構成的。因為燃料電池對應于分隔件和膜電極接合體的層疊數量而獲得高輸出，所以希望使該層疊數量增加。通過使層疊多層的分隔件和膜電極接合體彼此充分地緊密接觸，能夠使電阻降低，從而達成所期望的電池性能。

但是，在由陽極側分隔件和陰極側分隔件構成的分隔件單元中，陽極側分隔件的燃料氣體(氫氣)、冷卻水的流路的部分以及陰極側分隔件的氧化劑氣體(含有氧氣的空氣或者純氧)、冷卻水的流路的部分由細微的凹凸形狀形成，尺寸公差也較大。

因此，有在分隔件單元的陽極側分隔件的流路的部分和陰極側分隔件的流路的部分之間配設有相當于具有彈簧功能的變形吸收構件的增壓板的結構。采用這樣的變形吸收構件，即使對分隔件單元施加較高的按壓力，也能夠不使構成流路的凹凸形狀的部分發生破損地均勻地按壓(例如，參照專利文獻1。)。

專利文獻1：日本特許第4432518號公報

發明內容

發明要解決的問題

在這里，雖然通過使配設在分隔件單元的內部的變形吸收構件的立起片變形來吸收從分隔件單元施加的荷重，但是要求一種能夠使該立起片的變形量最優化、并且使立起片可承受的荷重增加的技術。

本發明是為了解決上述課題而做成，其目的在于提供一種能夠使變形吸收構件的立起片可自分隔件單元受到的荷重增加的燃料電池的制造方法和燃料電池。

用于解決問題的方案

在為了達成上述目的的本發明的燃料電池的制造方法中，使用分隔件單元、變形吸收構件以及膜電極接合體。分隔件單元具有陽極側分隔件和陰極側分隔件。變形吸收構件配設在陽極側分隔件和陰極側分隔件之間，具有薄板狀的基材和從基材的一個面呈格子狀地分別立起設置的多個立起片。膜電極接合體與分隔件單元鄰接，是將陽極和陰極以面向電解質膜的方式接合起來而形成的。燃料電池的制造方法具有配設工序和設定工序。在配設工序中，將從設置于基材的一個面的立起片的基端延伸出來的延伸部與陰極側分隔件或者陽極側分隔件抵接地配設而與陰極側分隔件或者陽極側分隔件形成單元。在設定工序中，對陽極側分隔件和陰極側分隔件之間的沿著層疊方向的間隔進行設定，以使立起片的變形超過彈性變形區域而進入塑性變形區域，且使伴隨變形進行了移動的基端處于不與陰極側分隔件或者陽極側分隔件接觸的區域。

為了達成上述目的的本發明的燃料電池具有分隔件單元、變形吸收構件以及膜電極接合體。分隔件單元具有陽極側分隔件和陰極側分隔件。變形吸收構件配設在陽極側分隔件和陰極側分隔件之間，具有薄板狀的基材和從基材的一個面呈格子狀地分別立起地設置的多個立起片。變形吸收構件用于使從立起片的基端延伸出來的延伸部與陰極側分隔件或者陽極側分隔件抵接。膜電極接合體與分隔件單元鄰接，將陽極和陰極以面向電解質膜的方式接合起來而形成的。在這里，以使立起片的變形超過彈性變形區域而進入塑性變形區域、且使伴隨變形進行了移動的基端處于不與陰極側分隔件或者陽極側分隔件接觸的區域的方式施加荷重并配設陽極側分隔件和陰極側分隔件。

附圖說明

圖1是表示實施方式的燃料電池的立體圖。

圖2是將實施方式的燃料電池的局部分解成每個結構構件來表示的分解立體圖。

圖3是表示實施方式的燃料電池的分隔件單元、變形吸收構件以及膜電極接合體的局部的剖視圖。

圖4是表示實施方式的燃料電池的變形吸收構件的立體圖。

圖5是示意性地表示實施方式的燃料電池的變形吸收構件的主要部件的剖視圖。

圖6是表示實施方式的燃料電池組裝時的變形吸收構件的形狀變化的示意圖。

圖7是將實施方式的燃料電池的變形吸收構件的耐荷重與比較例的變形吸收構件的耐荷重相比較而表示的圖。

圖8是表示考慮了其他層疊構件的膨脹的情況下設定實施方式的燃料電池的變形吸收構件的立起片的高度的狀態的圖。

圖9是表示考慮了其他層疊構件的制造誤差和工作時(發電時)的偏移量的情況下設定實施方式的燃料電池的變形吸收構件的立起片的高度的狀態的圖。

圖10是示意性地表示進行實施方式的燃料電池的性能試驗的狀態的立體圖。

圖11是表示伴隨實施方式的燃料電池的性能試驗的膜電極接合體的層厚變化的圖。

具體實施方式