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CN111613810B - 燃料电池用接合隔板以及燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及燃料电池用接合隔板以及燃料电池。燃料电池用接合隔板(33)具备连通孔凸起部(52)和外侧凸起部(53)。在连通孔凸起部(52)与外侧凸起部(53)并列延伸的双重密封部中，在连通孔凸起部(52)与外侧凸起部(53)之间，一体地形成从金属隔板(30)的一方面侧突出的凸部(94)。凸部(94)的高度比凸起密封件(51)因受到紧固载荷而压缩时的高度低。在外侧凸起部(53)与凸部(94)之间设置接合线(33c)。

Description

燃料电池用接合隔板以及燃料电池
技术领域
本发明涉及燃料电池用接合隔板以及燃料电池。
背景技术
一般来说，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜形成的固体高分子电解质膜。燃料电池具备电解质膜-电极结构体(MEA)，该电解质膜-电极结构体(MEA)在固体高分子电解质膜的一方的面配设有阳极电极，在所述固体高分子电解质膜的另一方的面配设有阴极电极。利用隔板(双极性板)夹持电解质膜-电极结构体来构成发电单电池(单位燃料电池)。将发电单电池层叠规定的数量，由此例如作为车载用燃料电池堆来使用。
在发电单电池中，在MEA与一方的隔板之间形成燃料气体流路作为一方的反应气体流路，在MEA与另一方的隔板之间形成氧化剂气体流路作为另一方的反应气体流路。另外，在发电单电池中，沿着层叠方向形成多个反应气体连通孔。
在发电单电池中，存在使用金属隔板作为隔板的情况。例如，在专利文献1的说明书中，公开了在金属隔板通过冲压成型而形成凸形状的凸起密封件来作为密封部。凸起密封件具有将反应气体连通孔等包围的连通孔凸起部以及将连通孔凸起部包围并且将反应气体流路包围的外侧凸起部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第8371587号
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是关联上述的以往技术而做出的，目的在于提供能够对凸起密封件施加均匀的推压载荷的燃料电池用接合隔板以及燃料电池。
用于解决问题的方案
本发明的第一方式涉及燃料电池用接合隔板，其是将两个金属隔板彼此接合而成的，在所述两个金属隔板各自形成用于在作为反应面侧的一方面使作为燃料气体或者氧化剂气体的反应气体流过的反应气体流路，在隔板厚度方向贯通形成与所述反应气体流路或者冷却介质流路连通的连通孔，从所述一方面侧突出地形成用于防止作为所述反应气体或者冷却介质的流体泄漏的凸起密封件，所述凸起密封件具有将所述连通孔包围的连通孔凸起部以及将所述反应气体流路包围的外侧凸起部，该燃料电池用接合隔板重叠于电解质膜-电极结构体并被施加层叠方向的紧固载荷，其中，在所述连通孔凸起部与所述外侧凸起部并列延伸的双重密封部中，在所述连通孔凸起部与所述外侧凸起部之间，一体地形成从所述一方面侧突出的凸部，所述凸部的高度比所述凸起密封件因受到所述紧固载荷而压缩时的高度低，在所述外侧凸起部与所述凸部之间设置将所述两个金属隔板彼此接合的接合线。
本发明的第二方式涉及燃料电池用接合隔板，其是将两个金属隔板彼此接合而成的，在所述两个金属隔板各自形成用于在作为反应面侧的一方面使作为燃料气体或者氧化剂气体的反应气体流过的反应气体流路，在隔板厚度方向贯通形成与所述反应气体流路或者冷却介质流路连通的连通孔，从所述一方面侧突出地形成用于防止作为所述反应气体或者冷却介质的流体泄漏的凸起密封件，所述凸起密封件具有将所述连通孔包围的连通孔凸起部以及将所述反应气体流路包围的外侧凸起部，该燃料电池用接合隔板重叠于电解质膜-电极结构体并被施加层叠方向的紧固载荷，其中，在所述连通孔凸起部与所述外侧凸起部之间，并列地设置将所述两个金属隔板彼此接合的多个接合线。
本发明的第三方式涉及燃料电池，其具备电解质膜-电极结构体以及层叠于所述电解质膜-电极结构体的燃料电池用接合隔板，其中，所述燃料电池用接合隔板是将两个金属隔板彼此接合而成的，在所述两个金属隔板各自形成用于在作为反应面侧的一方面使作为燃料气体或者氧化剂气体的反应气体流过的反应气体流路，在隔板厚度方向贯通形成与所述反应气体流路或者冷却介质流路连通的连通孔，从所述一方面侧突出地形成用于防止作为所述反应气体或者冷却介质的流体泄漏的凸起密封件，所述凸起密封件具有将所述连通孔包围的连通孔凸起部和将所述反应气体流路包围的外侧凸起部，该燃料电池用接合隔板重叠于电解质膜-电极结构体并被施加层叠方向的紧固载荷，在所述连通孔凸起部与所述外侧凸起部并列延伸的双重密封部中，在所述连通孔凸起部与所述外侧凸起部之间，一体地形成从所述一方面侧突出的凸部，所述凸部的高度比所述凸起密封件因受到所述紧固载荷而压缩时的高度低，在所述外侧凸起部与所述凸部之间设置将所述两个金属隔板彼此接合的接合线。
发明的效果
根据本发明，利用在连通孔凸起部与外侧凸起部之间设置的凸部来吸收凸起密封件的根部要在平面方向位移的动作，因此能够抑制在施加紧固载荷时凸起密封件发生旋转力矩。另外，能够利用在外侧凸起部与凸部之间设置的接合线来抑制在外侧凸起部与凸部之间金属隔板彼此分离，从而能够更有效地抑制发生上述旋转力矩。由此，能够对凸起密封件施加均匀的推压载荷(密封压力)，从而能够获得期望的密封性。
参照附图说明以下的实施方式的说明，从而能够容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
图1本发明的实施方式涉及的燃料电池堆的立体图。
图2是发电单电池的分解立体图。
图3是从第一金属隔板侧观察到的接合隔板的结构说明图。
图4是从第二金属隔板侧观察到的接合隔板的结构说明图。
图5是在相当于图3中的V-V线的部位处的燃料电池堆的剖视图。
图6A是其他方式涉及的凸部的剖视图。图6B是另一其他方式涉及的凸部的剖视图。
图7是具备比较例涉及的金属隔板的燃料电池堆的剖视图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的实施方式涉及的燃料电池堆10具备将多个发电单电池12在水平方向(箭头符号A方向)或者重力方向(箭头符号C方向)层叠而成的层叠体14。燃料电池堆10例如搭载于未图示的燃料电池电动汽车等燃料电池车辆。
在层叠体14的层叠方向(箭头符号A方向)一端，朝向外方依次配设有接线板(电力取出板)16a、绝缘件18a以及端板20a。在层叠体14的层叠方向另一端，朝向外方依次配设有接线板16b、绝缘件18b及端板20b。一方的绝缘件18a配置于层叠体14与一方的端板20a之间。另一方的绝缘件18b配置于层叠体14与另一方的端板20b之间。绝缘件18a、18b由绝缘性材料例如聚碳酸酯(PC)、酚醛树脂等形成。
端板20a、20b具有横长(也可以是纵长)的长方形状，并且在各个边之间配置连结杆24。各个连结杆24的两端固定于端板20a、20b的内表面，对多个层叠的发电单电池12施加层叠方向(箭头符号A方向)的紧固载荷。而且，也可以是，燃料电池堆10构成为，具备将端板20a、20b设为端板的筐体，在该筐体内收容层叠体14。
如图2所示，在发电单电池12中，带树脂框的MEA28被第一金属隔板30和第二金属隔板32夹持。第一金属隔板30和第二金属隔板32例如是将钢板、不锈钢板、铝板、镀处理钢板、或者在其金属表面实施了用于防腐蚀的表面处理而形成的金属薄板的截面冲压成型为波形来构成的。
带树脂框的MEA28具备电解质膜-电极结构体28a(以下称为“MEA 28a”)和与MEA28a的外周部接合并且围绕该外周部的树脂框构件46。MEA 28a具有电解质膜40、在电解质膜40的一方的面设置的阳极电极(第一电极)42以及在电解质膜40的另一方的面设置的阴极电极(第二电极)44。
电解质膜40例如是固体高分子电解质膜(阳离子交换膜)。固体高分子电解质膜例如是含有水分的全氟磺酸的薄膜。电解质膜40被阳极电极42和阴极电极44夹持。电解质膜40除了能够使用氟系电解质以外，还能够使用HC(碳化氢)系电解质。
虽未详细图示，但阳极电极42具有与电解质膜40的一方的面接合的第一电极催化剂层和层叠于该第一电极催化剂层的第一气体扩散层。阴极电极44具有与电解质膜40的另一方的面接合的第二电极催化剂层以及层叠于该第二电极催化剂层的第二气体扩散层。
在发电单电池12的长边方向即箭头符号B方向(在图2中是水平方向)的一端缘部，以在层叠方向延伸的方式设置有氧化剂气体供给连通孔34a、多个冷却介质排出连通孔36b以及多个(例如本实施方式那样为两个)燃料气体排出连通孔38b(反应气体排出连通孔)。氧化剂气体供给连通孔34a、多个冷却介质排出连通孔36b以及多个燃料气体排出连通孔38b分别在层叠方向贯通层叠体14、绝缘件18a以及端板20a(也可以贯通端子板16a)。这些连通孔在上下方向(沿着长方形的发电单电池12的短边的方向)排列设置。燃料气体排出连通孔38b排出作为一方反应气体的燃料气体、例如含氢气体。氧化剂气体供给连通孔34a供给作为另一方反应气体的氧化剂气体、例如含氧气体。冷却介质排出连通孔36b排出冷却介质。
氧化剂气体供给连通孔34a配置于在上下方向分离配置的两个冷却介质排出连通孔36b之间。多个燃料气体排出连通孔38b具有上侧燃料气体排出连通孔38b1和下侧燃料气体排出连通孔38b2。上侧燃料气体排出连通孔38b1配置在上侧的冷却介质排出连通孔36b的上方。下侧燃料气体排出连通孔38b2配置在下侧的冷却介质排出连通孔36b的下方。
在发电单电池12的箭头符号B方向的另一端缘部，以在层叠方向彼此连通的方式设置燃料气体供给连通孔38a、多个冷却介质供给连通孔36a以及多个(例如如本实施方式那样为两个)氧化剂气体排出连通孔34b(反应气体排出连通孔)。燃料气体供给连通孔38a、多个冷却介质供给连通孔36a以及多个氧化剂气体排出连通孔34b分别在层叠方向贯通层叠体14、绝缘件18a以及端板20a(也可以贯通端子板16a)。这些连通孔在上下方向(沿着长方形的发电单电池12的短边的方向)排列设置。
燃料气体供给连通孔38a供给燃料气体。冷却介质供给连通孔36a供给冷却介质。氧化剂气体排出连通孔34b排出氧化剂气体。氧化剂气体供给连通孔34a、多个氧化剂气体排出连通孔34b、燃料气体供给连通孔38a以及多个燃料气体排出连通孔38b的配置不限定于本实施方式。根据所要求的规格适当地设定即可。
燃料气体供给连通孔38a配置于在上下方向分离配置的两个冷却介质供给连通孔36a之间。多个氧化剂气体排出连通孔34b具有上侧氧化剂气体排出连通孔34b1和下侧氧化剂气体排出连通孔34b2。上侧氧化剂气体排出连通孔34b1配置在上侧的冷却介质供给连通孔36a的上方。下侧氧化剂气体排出连通孔34b2配置在下侧的冷却介质供给连通孔36a的下方。
如图1所示，氧化剂气体供给连通孔34a、冷却介质供给连通孔36a以及燃料气体供给连通孔38a分别与设置于端板20a的入口35a、37a、39a连通。另外，氧化剂气体排出连通孔34b、冷却介质排出连通孔36b以及燃料气体排出连通孔38b分别与设置于端板20a的出口35b、37b、39b连通。
如图2所示，在树脂框构件46的箭头符号B方向的一端缘部设置氧化剂气体供给连通孔34a、多个冷却介质排出连通孔36b以及多个燃料气体排出连通孔38b。在树脂框构件46的箭头符号B方向的另一端缘部设置燃料气体供给连通孔38a、多个冷却介质供给连通孔36a以及多个氧化剂气体排出连通孔34b。
也可以不使用树脂框构件46，而使电解质膜40向外方突出。另外，也可以是，在向外方突出的电解质膜40的两侧设置框形状的膜。
如图3所示，在第一金属隔板30的朝向带树脂框的MEA 28的表面30a，例如设置沿着箭头符号B方向延伸的氧化剂气体流路48。氧化剂气体流路48与氧化剂气体供给连通孔34a和氧化剂气体排出连通孔34b可流通流体地连通。氧化剂气体流路48在沿着箭头符号B方向延伸的多条凸部48a之间具有直线状流路槽(或者波状流路槽)48b。
在氧化剂气体供给连通孔34a与氧化剂气体流路48之间，通过冲压成型设置具有多个压花部的入口缓冲部50a。在氧化剂气体排出连通孔34b与氧化剂气体流路48之间，通过冲压成型设置具有多个压花部的出口缓冲部50b。
在第一金属隔板30的表面30a，通过冲压成型而朝向带树脂框的MEA 28突出成形有凸起密封件51。凸起密封件51是与树脂框构件46紧密接合并且因层叠方向的紧固力而弹性变形由此将与树脂框构件46之间气密且液密地密封的密封构造。凸起密封件51具有多个连通孔凸起部52和外侧凸起部53。
多个连通孔凸起部52在氧化剂气体供给连通孔34a、氧化剂气体排出连通孔34b、燃料气体供给连通孔38a、燃料气体排出连通孔38b、冷却介质供给连通孔36a以及冷却介质排出连通孔36b的周围分别个别地围绕。在将氧化剂气体供给连通孔34a包围的连通孔凸起部52设置桥部80，该桥部80具有将氧化剂气体供给连通孔34a与氧化剂气体流路48连通的多个通道80t。在将氧化剂气体排出连通孔34b包围的连通孔凸起部52设置桥部80，该桥部80具有将氧化剂气体排出连通孔34b与氧化剂气体流路48连通的多个通道82t。
外侧凸起部53沿着第一金属隔板30的外周部设置，将氧化剂气体流路48包围并且将氧化剂气体供给连通孔34a、两个氧化剂气体排出连通孔34b、燃料气体供给连通孔38a以及两个燃料气体排出连通孔38b包围。
在第一金属隔板30的长方向一端侧中，外侧凸起部53以在上侧燃料气体排出连通孔38b1与上侧的冷却介质排出连通孔36b之间、在上侧的冷却介质排出连通孔36b与氧化剂气体供给连通孔34a之间、在氧化剂气体供给连通孔34a与下侧的冷却介质排出连通孔36b之间、以及在下侧的冷却介质排出连通孔36b与下侧燃料气体排出连通孔38b2之间延伸的方式蜿蜒曲折。因而，在第一金属隔板30的长方向一端侧中，外侧凸起部53具有以朝向第一金属隔板30的一方的短边鼓出的方式将上侧燃料气体排出连通孔38b1、氧化剂气体供给连通孔34a以及下侧燃料气体排出连通孔38b2分别部分地包围的三个鼓出形状部53a、53b、53c。
在第一金属隔板30的长方向另一端侧中，在上侧氧化剂气体排出连通孔34b1与上侧的冷却介质供给连通孔36a之间、上侧的冷却介质供给连通孔36a与燃料气体供给连通孔38a之间、燃料气体供给连通孔38a与下侧的冷却介质供给连通孔36a之间以及下侧的冷却介质供给连通孔36a与下侧氧化剂气体排出连通孔34b2之间，外侧凸起部53以延伸的方式蜿蜒曲折。因而，在第一金属隔板30的长方向另一端侧中，外侧凸起部53具有以朝向第一金属隔板30的另一方的短边鼓出的方式将上侧氧化剂气体排出连通孔34b1、燃料气体供给连通孔38a以及下侧氧化剂气体排出连通孔34b2分别部分地包围的三个鼓出形状部53d、53e、53f。
如图4所示，在第二金属隔板32的朝向带树脂框的MEA 28的表面32a，例如形成沿着箭头符号B方向延伸的燃料气体流路58。燃料气体流路58与燃料气体供给连通孔38a以及燃料气体排出连通孔38b可流通流体地连通。燃料气体流路58在沿着箭头符号B方向延伸的多条凸部58a之间具有直线状流路槽(或者波状流路槽)58b。
在燃料气体供给连通孔38a与燃料气体流路58之间，通过冲压成型设置具有多个压花部的入口缓冲部60a。在燃料气体排出连通孔38b与燃料气体流路58之间，通过冲压成型设置具有多个压花部的出口缓冲部60b。
在第二金属隔板32的表面32a，通过冲压成型而朝向带树脂框的MEA 28突出成形凸起密封件61。凸起密封件61是与树脂框构件46紧密接合并且因层叠方向的紧固力而弹性变形由此将与树脂框构件46之间气密且液密地密封的密封构造。凸起密封件61具有多个连通孔凸起部62和外侧凸起部63。
多个连通孔凸起部62在氧化剂气体供给连通孔34a、氧化剂气体排出连通孔34b、燃料气体供给连通孔38a、燃料气体排出连通孔38b、冷却介质供给连通孔36a以及冷却介质排出连通孔36b的周围分别个别地围绕。在将燃料气体供给连通孔38a包围的连通孔凸起部62设置桥部90，该桥部90具有将燃料气体供给连通孔38a与燃料气体流路58连通的多个通道90t。在将燃料气体排出连通孔38b包围的连通孔凸起部62设置桥部92，该桥部92具有将燃料气体排出连通孔38b与燃料气体流路58连通的多个通道92t。
外侧凸起部63沿着第二金属隔板32的外周部设置，将燃料气体流路58包围并且将氧化剂气体供给连通孔34a、氧化剂气体排出连通孔34b、燃料气体供给连通孔38a以及燃料气体排出连通孔38b包围。
在第二金属隔板32的长方向一端侧中，外侧凸起部63以在上侧氧化剂气体排出连通孔34b1与上侧的冷却介质供给连通孔36a之间、在上侧的冷却介质供给连通孔36a与燃料气体供给连通孔38a之间、在燃料气体供给连通孔38a与下侧的冷却介质供给连通孔36a之间、以及在下侧的冷却介质供给连通孔36a与下侧氧化剂气体排出连通孔34b2之间延伸的方式蜿蜒曲折。因而，在第二金属隔板32的长方向一端侧中，外侧凸起部63具有以朝向第二金属隔板32的一方的短边鼓出的方式将上侧氧化剂气体排出连通孔34b1、燃料气体供给连通孔38a以及下侧氧化剂气体排出连通孔34b2分别部分地包围的三个鼓出形状部63a、63b、63c。
在第二金属隔板32的长方向另一端侧中，外侧凸起部63以在上侧燃料气体排出连通孔38b1与上侧的冷却介质排出连通孔36b之间、在上侧的冷却介质排出连通孔36b与氧化剂气体供给连通孔34a之间、在氧化剂气体供给连通孔34a与下侧的冷却介质排出连通孔36b之间、以及在下侧的冷却介质排出连通孔36b与下侧燃料气体排出连通孔38b2之间延伸的方式蜿蜒曲折。因而，在第二金属隔板32的长方向另一端侧中，外侧凸起部63具有以朝向第二金属隔板32的另一方的短边鼓出的方式将上侧燃料气体排出连通孔38b1、氧化剂气体供给连通孔34a以及下侧燃料气体排出连通孔38b2分别部分地包围的三个鼓出形状部63d、63e、63f。
在图2中，第一金属隔板30与第二金属隔板32通过将外周焊接、钎焊等而接合为一体来构成接合隔板33。在彼此接合的第一金属隔板30的背面30b与第二金属隔板32的背面32b之间，形成与冷却介质供给连通孔36a和冷却介质排出连通孔36b可流通流体地连通的冷却介质流路66。形成有氧化剂气体流路48的第一金属隔板30的背面形状与形成有燃料气体流路58的第二金属隔板32的背面形状重合来形成冷却介质流路66。
在图3中，构成接合隔板33的第一金属隔板30与第二金属隔板32由接合线33a、33b、33c(为方便图示，用假想线表示)彼此接合。接合线33a、33b、33c例如是激光焊线。接合线33a、33b、33c也可以是通过MIG、TIG、缝焊接、钎焊、嵌塞等而成的接合部。设置多个接合线33a(第一接合线)。接合线33a(第一接合线)将多个连通孔凸起部52(以及连通孔凸起部62)个别地包围。接合线33b(第二接合线)将外侧凸起部53(以及外侧凸起部63)包围，被设置于接合隔板33的外周部。设置多个接合线33c(第三接合线)。接合线33c设置于接合线33a与接合线33b之间。
如图3所示，在连通孔凸起部52与外侧凸起部53并列延伸的双重密封部中，在连通孔凸起部52的外周与外侧凸起部53的内周之间，通过冲压成型一体地形成从第一金属隔板30的表面30a侧突出的凸部94。在第一金属隔板30的背面30b侧设置构成凸部94的背侧形状的凹部95(参照图5)。在将气体连通孔(氧化剂气体供给连通孔34a、氧化剂气体排出连通孔34b、燃料气体供给连通孔38a、燃料气体排出连通孔38b)包围的接合线33a与外侧凸起部53的内周之间分别设置凸部94。在外侧凸起部53与凸部94之间，设置接合线33c(33c1～33c6)。
两个氧化剂气体排出连通孔34b和两个燃料气体排出连通孔38b配置于长方形的第一金属隔板30的四个角落部。在与第一金属隔板30的四个角部30k(位于第一金属隔板30的周缘部上的角部)相向的位置设置凸部94。在与角部30k相向的位置设置的凸部94的外侧与外侧凸起部53的内侧之间设置接合线33c。
在第一金属隔板30的长方向一端侧设置的五个连通孔中，在位于两端的位置的连通孔(燃料气体排出连通孔38b)与第一金属隔板30的周缘部(长边和短边)之间设置凸部94a、94c和接合线33c1、33c3。在第一金属隔板30的长方向一端侧设置的五个连通孔中，在位于中央的位置的连通孔(氧化剂气体供给连通孔34a)与第一金属隔板30的周缘部(短边)之间设置凸部94b和接合线33c2。
凸部94a、94c和接合线33c1、33c3沿着将燃料气体排出连通孔38b包围的连通孔凸起部52的一部分延伸。凸部94b和接合线33c2沿着将氧化剂气体供给连通孔34a包围的连通孔凸起部52的一部分延伸。沿着将燃料气体排出连通孔38b包围的连通孔凸起部52延伸的凸部94a、94c和接合线33c1、33c3的延伸长度，比沿着将氧化剂气体供给连通孔34a包围的连通孔凸起部52延伸的凸部94b和接合线33c2的延伸长度长。而且，接合线33c1～33c3也可以设置为将连通孔凸起部52和接合线33a遍及整周地包围。
在第一金属隔板30的长方向另一端侧设置的五个连通孔中，在位于两端的位置的连通孔(氧化剂气体排出连通孔34b)与第一金属隔板30的周缘部(长边和短边)之间设置凸部94d、94f和接合线33c4、33c6。在第一金属隔板30的长方向另一端侧设置的五个连通孔中，在位于中央的位置的连通孔(燃料气体供给连通孔38a)与第一金属隔板30的周缘部(短边)之间设置凸部94e和接合线33c5。
凸部94d、94f和接合线33c4、33c6沿着将氧化剂气体排出连通孔34b包围的连通孔凸起部52的一部分延伸。凸部94e和接合线33c5沿着将燃料气体供给连通孔38a包围的连通孔凸起部52的一部分延伸。沿着将氧化剂气体排出连通孔34b包围的连通孔凸起部52延伸的凸部94d、94f和接合线33c4、33c6的延伸长度，比沿着将燃料气体供给连通孔38a包围的连通孔凸起部52延伸的凸部94e和接合线33c5的延伸长度长。而且，接合线33c4～33c6也可以设置为将连通孔凸起部52和接合线33a遍及整周地包围。
如图4所示，在连通孔凸起部62与外侧凸起部63并列延伸的双重密封部中，在连通孔凸起部62的外周与外侧凸起部63的内周之间，通过冲压成型一体地形成从第二金属隔板32的表面侧突出的凸部96。在第二金属隔板32的背面32b侧设置构成凸部96的背侧形状的凹部97(参照图5)。在将气体连通孔(氧化剂气体供给连通孔34a、氧化剂气体排出连通孔34b、燃料气体供给连通孔38a、燃料气体排出连通孔38b)包围的接合线33a与外侧凸起部63的内周之间设置凸部96。在外侧凸起部63与凸部96之间设置接合线33c。
两个氧化剂气体排出连通孔34b和两个燃料气体排出连通孔38b配置于长方形的第二金属隔板32的四个角落部。在与第二金属隔板32的四个角部32k(位于第二金属隔板32的周缘部上的角部)相向的位置设置凸部96。在与角部32k相向的位置设置的凸部96的外侧与外侧凸起部63的内侧之间设置接合线33c。
在第二金属隔板32的长方向一端侧设置的五个连通孔中，在位于两端的位置的连通孔(氧化剂气体排出连通孔34b)与第二金属隔板32的周缘部(长边和短边)之间设置凸部96a、96c和接合线33c4、33c6。在第二金属隔板32的长方向一端侧设置的五个连通孔中，在位于中央的位置的连通孔(燃料气体供给连通孔38a)与第二金属隔板32的周缘部(短边)之间设置凸部96b和接合线33c5。
凸部96a、96c和接合线33c4、33c6沿着将氧化剂气体排出连通孔34b包围的连通孔凸起部62的一部分延伸。凸部96b和接合线33c5沿着将燃料气体供给连通孔38a包围的连通孔凸起部62的一部分延伸。沿着将氧化剂气体排出连通孔34b包围的连通孔凸起部62延伸的凸部96a、96c和接合线33c4、33c6的延伸长度，比沿着将燃料气体供给连通孔38a包围的连通孔凸起部62延伸的凸部96b和接合线33c5的延伸长度长。而且，接合线33c4～33c6也可以设置为将连通孔凸起部62和接合线33a遍及整周地包围。
在第二金属隔板32的长方向另一端侧设置的五个连通孔中，在位于两端的位置的连通孔(燃料气体排出连通孔38b)与第二金属隔板32的周缘部(长边和短边)之间设置凸部96d、96f和接合线33c1、33c3。在第二金属隔板32的长方向另一端侧设置的五个连通孔中，在位于中央的位置的连通孔(氧化剂气体供给连通孔34a)与第二金属隔板32的周缘部(短边)之间设置凸部96e和接合线33c2。
凸部96d、96f和接合线33c1、33c3沿着将燃料气体排出连通孔38b包围的连通孔凸起部62的一部分延伸。凸部96e和接合线33c2沿着将氧化剂气体供给连通孔34a包围的连通孔凸起部62的一部分延伸。沿着将燃料气体排出连通孔38b包围的连通孔凸起部62延伸的凸部96d、96f和接合线33c1、33c3的延伸长度，比沿着将氧化剂气体供给连通孔34a包围的连通孔凸起部62延伸的凸部96e和接合线33c2的延伸长度长。而且，接合线33c1～33c3也可以设置为将连通孔凸起部62和接合线33a遍及整周地包围。
如图5所示，设置于第一金属隔板30的凸部94的高度(凸部94从成为基准面的底板部30s突出的高度)，比凸起密封件51因受到层叠方向(箭头符号A方向)的紧固载荷而压缩时的高度(凸起密封件51从底板部30s突出的高度)低。因而，在凸部94的顶部与树脂框构件46之间设置有间隙G。设置于第二金属隔板32的凸部96的高度(从成为基准面的底板部32s突出的高度)，比凸起密封件61因受到层叠方向的紧固载荷而压缩时的高度(凸起密封件61从底板部32s突出的高度)低。因而，在凸部96的顶部与树脂框构件46之间设置有间隙G。在从层叠方向观察时凸部94与凸部96重叠。因而，作为凸部94的背面形状的凹部95与作为凸部96的背面形状的凹部97在层叠方向彼此相向。
在连通孔凸起部52与外侧凸起部53的各个凸部前端面，通过印刷或者涂布等来固定树脂构件56。在连通孔凸起部62与外侧凸起部63的各个凸部前端面，通过印刷或者涂布等来固定树脂构件56。而且，也可以没有该树脂构件56。
也可以是，设置如图6A所示的具有三角形的截面形状的凸部94T、96T，来代替具有梯形的截面形状的凸部94、96。或者，也可以是，设置如图6B所示的具有圆弧状的截面形状的凸部94A、96A。
以下说明这样构成的燃料电池堆10的动作。
首先，如图1所示，向端板20a的氧化剂气体供给连通孔34a(入口35a)供给含氧气体等氧化剂气体、例如空气。向端板20a的燃料气体供给连通孔38a(入口39a)供给含氢气体等燃料气体。向端板20a的冷却介质供给连通孔36a(入口37a)供给纯水、乙二醇、油等冷却介质。
如图3所示，从氧化剂气体供给连通孔34a向第一金属隔板30的氧化剂气体流路48导入氧化剂气体。氧化剂气体沿着氧化剂气体流路48在箭头符号B方向移动被供给至图2所示的MEA28a的阴极电极44。
另一方面，如图4所示，从燃料气体供给连通孔38a向第二金属隔板32的燃料气体流路58导入燃料气体。燃料气体沿着燃料气体流路58在箭头符号B方向移动被供给至图2所示的MEA 28a的阳极电极42。
因而，在各个MEA28a中，被供给至阴极电极44的氧化剂气体与被供给至阳极电极42的燃料气体在第二电极催化剂层和第一电极催化剂层内因电化学反应而被消耗，来进行发电。
然后，被供给至阴极电极44并被消耗了的氧化剂气体沿着氧化剂气体排出连通孔34b在箭头符号A方向被排出。同样地，被供给至阳极电极42并被消耗了的燃料气体沿着燃料气体排出连通孔38b在箭头符号A方向被排出。
另外，被供给至冷却介质供给连通孔36a的冷却介质在被导入至在第一金属隔板30与第二金属隔板32之间形成的冷却介质流路66之后，在箭头符号B方向流通。该冷却介质将MEA 28a冷却之后，从冷却介质排出连通孔36b被排出。
该情况下，本实施方式实现以下的效果。
如图5所示，在第一金属隔板30，在连通孔凸起部52与外侧凸起部53并列延伸的双重密封部中，在连通孔凸起部52与外侧凸起部53之间，一体地形成从表面30a侧突出的凸部94。这样，利用在连通孔凸起部52与外侧凸起部53之间设置的凸部94，吸收凸起密封件51(连通孔凸起部52和外侧凸起部53)的根部要在平面方向(与层叠方向垂直的方向)位移的动作，因此能够抑制在施加紧固载荷时凸起密封件51发生旋转力矩。同样地，也能够利用设置于第二金属隔板32的凸部96来抑制凸起密封件61发生旋转力矩。另外，利用在外侧凸起部53、63与凸部94、96之间设置的接合线33c，能够抑制在外侧凸起部53、63与凸部94、96之间金属隔板30、32彼此分离，从而能够更有效果地抑制发生上述旋转力矩。由此，能够对凸起密封件51、61施加均匀的推压载荷(密封压力)，从而能够获得期望的密封性。
如图7所示的比较例涉及的金属隔板100那样，在连通孔凸起部102与外侧凸起部104之间没有设置凸部的情况下，在施加层叠方向的紧固载荷时，由于凸起密封件101(连通孔凸起部102和外侧凸起部104)的根部向平面方向位移，因此没有了向平面方向的退避场所。由此，在凸起密封件101发生旋转力矩。另外，即使在构成为设置凸部来吸收向平面方向的位移的情况下，也存在如在图7中由假想线所示的那样的可能性，即在连通孔凸起部102与外侧凸起部104之间的部分100a处，彼此接合的两个金属隔板100彼此分离。在该情况下，在凸起密封件101发生旋转力矩，凸起密封件101的根部在层叠方向位移，凸起密封件101倾斜，因此难以对凸起密封件101施加均匀的推压载荷(密封压力)。
与之相对，如图5所示，在本实施方式中，在构成双重密封部的连通孔凸起部52与外侧凸起部53之间设置凸部94，在构成双重密封部的连通孔凸起部62与外侧凸起部63之间设置凸部96，因此在对凸起密封件51、61施加层叠方向的紧固载荷时，因从凸起密封件51、61传递的载荷而凸部94、96在层叠方向扩展(以靠近树脂框构件46侧的方式变形)。在该情况下，凸起密封件51、61的根部在平面方向(凸部94、96侧)位移，因此能够抑制凸起密封件51、61发生旋转力矩。另外，在外侧凸起部53、63与凸部94、96之间设置接合线33c，因此在外侧凸起部53、63与凸部94、96之间金属隔板30、32彼此可靠地接合。由此，能够在凸部94、96处可靠地吸收向平面方向的上述位移，因此能够更有效果地抑制发生上述旋转力矩。因而，能够对凸起密封件51、61施加均匀的推压载荷(密封压力)。
本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围中，能够进行各种改变。
将以上的实施方式总结如下。
上述实施方式公开了燃料电池用接合隔板(33)，其是将两个金属隔板(30、32)彼此接合而成的，在所述两个金属隔板(30、32)各自在作为反应面侧的一方面形成用于使作为燃料气体或者氧化剂气体的反应气体流过的反应气体流路(48、58)，在隔板厚度方向贯通形成与所述反应气体流路(48、58)或者冷却介质流路(66)连通的连通孔，从所述一方面侧突出地形成用于防止作为所述反应气体或者冷却介质的流体泄漏的凸起密封件(51、61)，所述凸起密封件(51、61)具有将所述连通孔包围的连通孔凸起部(52、62)以及将所述反应气体流路(48、58)包围的外侧凸起部(53、63)，该燃料电池用接合隔板(33)重叠于电解质膜-电极结构体(28a)并被施加层叠方向的紧固载荷，其中，在所述连通孔凸起部(52、62)与所述外侧凸起部(53、63)并列延伸的双重密封部中，在所述连通孔凸起部(52、62)与所述外侧凸起部(53、63)之间，一体地形成从所述一方面侧突出的凸部(94、96)，所述凸部(94、96)的高度比所述凸起密封件(51、61)因受到所述紧固载荷而压缩时的高度低，在所述外侧凸起部(53、63)与所述凸部(94、96)之间，设置将所述两个金属隔板(30、32)彼此接合的接合线(33c)。
也可以是，所述连通孔配置于长方形的所述燃料电池用接合隔板(33)的角落部，在与所述燃料电池用接合隔板(33)的角部相向的位置设置的所述凸部(94、96)的外侧与所述外侧凸起部(53、63)的内侧之间设置所述接合线(33c)。
也可以是，所述凸部(94、96)和所述接合线(33c)沿着将流过所述反应气体的所述连通孔包围的所述连通孔凸起部(52、62)的至少一部分延伸。
也可以是，在所述燃料电池用接合隔板(33)的一端侧，在所述反应气体流路(48、58)的宽度方向排列配置五个所述连通孔，在五个所述连通孔中位于两端的位置的连通孔与所述燃料电池用接合隔板(33)的周缘部之间以及在五个所述连通孔中位于中央的位置的连通孔与所述燃料电池用接合隔板(33)的周缘部之间的各位置设置所述凸部(94、96)和所述接合线(33c)。
也可以是，在所述燃料电池用接合隔板(33)的一端侧，在所述反应气体流路(48、58)的宽度方向排列配置五个所述连通孔，设置多个所述凸部(94、96)和所述接合线(33c)，在五个所述连通孔中位于两端的位置的连通孔与所述燃料电池用接合隔板(33)的周缘部之间设置的所述凸部(94、96)和所述接合线(33c)的延伸长度，比在五个所述连通孔中位于中央的位置的连通孔与所述燃料电池用接合隔板(33)的周缘部之间设置的所述凸部(94、96)和所述接合线(33c)的延伸长度长。
也可以是，在所述连通孔凸起部(52、62)与所述凸部(94、96)之间设置将所述两个金属隔板(30、32)彼此接合的其他的接合线(33a)。
另外，上述实施方式还公开了燃料电池用接合隔板(33)，其是将两个金属隔板(30、32)彼此接合而成的，在所述两个金属隔板(30、32)各自形成用于在反应面侧的一方面使作为燃料气体或者氧化剂气体的反应气体流过的反应气体流路(48、58)，在隔板厚度方向贯通形成与所述反应气体流路(48、58)或者冷却介质流路(66)连通的连通孔，从所述一方面侧突出地形成用于防止作为所述反应气体或者冷却介质的流体泄漏的凸起密封件(51、61)，所述凸起密封件(51、61)具有将所述连通孔包围的连通孔凸起部(52、62)以及将所述反应气体流路(48、58)包围的外侧凸起部(53、63)，该燃料电池用接合隔板(33)重叠于电解质膜-电极结构体(28a)并被施加层叠方向的紧固载荷，其中，在所述连通孔凸起部(52、62)与所述外侧凸起部(53、63)之间并列地设置将所述两个金属隔板(30、32)彼此接合的多个接合线(33a、33c)。
另外，上述实施方式还公开了燃料电池，其具备电解质膜-电极结构体(28a)和层叠于所述电解质膜-电极结构体(28a)的燃料电池用接合隔板(33)，其中，所述燃料电池用接合隔板(33)是将两个金属隔板(30、32)彼此接合而成的，在所述两个金属隔板(30、32)各自形成用于在作为反应面侧的一方面使作为燃料气体或者氧化剂气体的反应气体流过的反应气体流路(48、58)，在隔板厚度方向贯通形成与所述反应气体流路(48、58)或者冷却介质流路连通的连通孔，从所述一方面侧突出地形成用于防止作为所述反应气体或者冷却介质的流体泄漏的凸起密封件(51、61)，所述凸起密封件(51、61)具有将所述连通孔包围的连通孔凸起部(52、62)以及将所述反应气体流路(48、58)包围的外侧凸起部(53、63)，燃料电池用接合隔板(33)重叠于电解质膜-电极结构体(28a)并被施加层叠方向的紧固载荷，在所述连通孔凸起部(52、62)与所述外侧凸起部(53、63)并列延伸的双重密封部中，在所述连通孔凸起部(52、62)与所述外侧凸起部(53、63)之间，一体地形成从所述一方面侧突出的凸部(94、96)，所述凸部(94、96)的高度比所述凸起密封件(51、61)因受到所述紧固载荷而压缩时的高度低，在所述外侧凸起部(53、63)与所述凸部(94、96)之间设置将所述两个金属隔板(30、32)彼此接合的接合线(33c)。

Claims (7)

1.一种燃料电池用接合隔板(33)，是将两个金属隔板(30、32)彼此接合而成的，在所述两个金属隔板各自形成用于在作为反应面侧的一面使作为燃料气体或者氧化剂气体的反应气体流过的反应气体流路(48、58)，在隔板厚度方向贯通形成与所述反应气体流路或者冷却介质流路(66)连通的连通孔，从所述一面侧突出地形成用于防止作为所述反应气体或者冷却介质的流体泄漏的凸起密封件(51、61)，所述凸起密封件具有将所述连通孔包围的连通孔凸起部(52、62)以及将所述反应气体流路(48、58)包围的外侧凸起部(53、63)，该燃料电池用接合隔板(33)重叠于电解质膜-电极结构体(28a)并被施加层叠方向的紧固载荷，其中，
在所述连通孔凸起部与所述外侧凸起部并列延伸的双重密封部中，在所述连通孔凸起部与所述外侧凸起部之间，一体地形成从所述一面侧突出的凸部(94、96)，
所述凸部的高度比所述凸起密封件因受到所述紧固载荷而压缩时的高度低，
在所述外侧凸起部与所述凸部之间，设置将所述两个金属隔板彼此接合的接合线(33c)，
所述凸部和所述接合线沿着所述连通孔凸起部的至少一部分延伸。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用接合隔板，其特征在于，
所述连通孔配置于长方形的所述燃料电池用接合隔板的角落部，
在与所述燃料电池用接合隔板的角部相向的位置设置的所述凸部的外侧与所述外侧凸起部的内侧之间设置所述接合线。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池用接合隔板，其特征在于，
在所述燃料电池用接合隔板的一端侧，在所述反应气体流路的宽度方向排列配置五个所述连通孔，
在五个所述连通孔中位于两端的位置的连通孔与所述燃料电池用接合隔板的周缘部之间以及在五个所述连通孔中位于中央的位置的连通孔与所述燃料电池用接合隔板的周缘部之间的各位置设置所述凸部和所述接合线。
4.根据权利要求1或2所述的燃料电池用接合隔板，其特征在于，
在所述燃料电池用接合隔板的一端侧，在所述反应气体流路的宽度方向排列配置五个所述连通孔，
设置多个所述凸部和所述接合线，
在五个所述连通孔中位于两端的位置的连通孔与所述燃料电池用接合隔板的周缘部之间设置的所述凸部和所述接合线的延伸长度，比在五个所述连通孔中位于中央的位置的连通孔与所述燃料电池用接合隔板的周缘部之间设置的所述凸部和所述接合线的延伸长度长。
5.根据权利要求1或2所述的燃料电池用接合隔板，其特征在于，
在所述连通孔凸起部与所述凸部之间设置将所述两个金属隔板彼此接合的其他的接合线。
6.一种燃料电池用接合隔板(33)，是将两个金属隔板(30、32)彼此接合而成的，在所述两个金属隔板各自形成用于在作为反应面侧的一面使作为燃料气体或者氧化剂气体的反应气体流过的反应气体流路(48、58)，在隔板厚度方向贯通形成与所述反应气体流路或者冷却介质流路(66)连通的连通孔，从所述一面侧突出地形成用于防止作为所述反应气体或者冷却介质的流体泄漏的凸起密封件(51、61)，所述凸起密封件具有将所述连通孔包围的连通孔凸起部(52、62)以及将所述反应气体流路包围的外侧凸起部(53、63)，该燃料电池用接合隔板(33)重叠于电解质膜-电极结构体并被施加层叠方向的紧固载荷，其中，
在所述连通孔凸起部与所述外侧凸起部并列延伸的双重密封部中，在所述连通孔凸起部与所述外侧凸起部之间，一体地形成从所述一面侧突出的凸部(94、96)，
所述凸部的高度比所述凸起密封件因受到所述紧固载荷而压缩时的高度低，
在所述连通孔凸起部与所述外侧凸起部之间以及所述金属隔板的外周部，并列地设置将所述两个金属隔板彼此接合的多个接合线(33a、33b、33c)，
所述多个接合线具有：第一接合线(33a)，其将所述连通孔凸起部包围；第二接合线(33b)，其将所述外侧凸起部包围，被设置于所述金属隔板的外周部；以及第三接合线(33c)，其设置于所述第一接合线与所述第二接合线之间并且所述外侧凸起部与所述凸部之间，所述凸部沿着所述连通孔凸起部的至少一部分延伸。
7.一种燃料电池，具备电解质膜-电极结构体(28a)和层叠于所述电解质膜-电极结构体的燃料电池用接合隔板(33)，其中，
所述燃料电池用接合隔板是将两个金属隔板(30、32)彼此接合而成的，在所述两个金属隔板各自形成用于在作为反应面侧的一面使作为燃料气体或者氧化剂气体的反应气体流过的反应气体流路(48、58)，在隔板厚度方向贯通形成与所述反应气体流路或者冷却介质流路连通的连通孔，从所述一面侧突出地形成用于防止作为所述反应气体或者冷却介质的流体泄漏的凸起密封件(51、61)，所述凸起密封件具有将所述连通孔包围的连通孔凸起部(52、62)以及将所述反应气体流路包围的外侧凸起部(53、63)，该燃料电池用接合隔板重叠于电解质膜-电极结构体并被施加层叠方向的紧固载荷，其中，
在所述连通孔凸起部与所述外侧凸起部并列延伸的双重密封部中，在所述连通孔凸起部与所述外侧凸起部之间，一体地形成从所述一面侧突出的凸部(94、96)，
所述凸部的高度比所述凸起密封件因受到所述紧固载荷而压缩时的高度低，
在所述外侧凸起部与所述凸部之间，设置将所述两个金属隔板彼此接合的接合线(33c)，
所述凸部和所述接合线沿着所述连通孔凸起部的至少一部分延伸。
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