JP2008084707A - Fuel cell and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池及びその製造方法にかかり、特に、樹脂フレームとセパレータとを接着剤で接合してなる燃料電池及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell and a manufacturing method thereof, and more particularly to a fuel cell in which a resin frame and a separator are joined with an adhesive and a manufacturing method thereof.
従来から、一般的な燃料電池として、例えば、電解質膜と、該電解質膜の一方の面に配置されたアノード電極と、他方の面に配置されたカソード電極と、を有する膜−電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly、以下、単に「MEA」という)の両側に、樹脂フレームを介してセパレータを配設した構造を備えたものがある。このような燃料電池では、通常、前記MEAを挟んで配設された樹脂フレーム同士、及び樹脂フレームとセパレータは、接着剤によって接合されており、通常、当該樹脂フレームの外周端に、エアや接着剤を逃がすための孔や溝が形成されている。 Conventionally, as a general fuel cell, for example, a membrane-electrode assembly having an electrolyte membrane, an anode electrode disposed on one surface of the electrolyte membrane, and a cathode electrode disposed on the other surface ( Some have a structure in which separators are disposed on both sides of an MEA (Membrane Electrode Assembly, hereinafter simply referred to as “MEA”) via a resin frame. In such a fuel cell, the resin frames arranged between the MEAs, and the resin frame and the separator are usually bonded by an adhesive, and air or adhesive is usually attached to the outer peripheral end of the resin frame. Holes and grooves for releasing the agent are formed.
このような構成を備えた燃料電池では、エアや接着剤を逃がすための孔や溝から接着剤が外部にはみ出すことがあり、当該樹脂フレームの外周端に接着剤バリが形成される虞があった。この接着剤のはみ出しを抑制するには、使用する接着剤の塗布量を適切に制御することが考えられるが、接着剤の塗布量を少なくすると、接着強度が低下するため、接着強度を維持し且つ接着剤のはみ出しを抑制する最適な塗布量で接着剤を塗布することは困難であるのが実状である。 In the fuel cell having such a configuration, the adhesive may protrude to the outside through holes or grooves for allowing air or adhesive to escape, and there is a possibility that an adhesive burr may be formed at the outer peripheral edge of the resin frame. It was. In order to prevent the adhesive from sticking out, it is conceivable to appropriately control the amount of adhesive used. However, if the amount of adhesive applied is reduced, the adhesive strength decreases, so the adhesive strength is maintained. In fact, it is difficult to apply the adhesive with an optimal application amount that suppresses the protrusion of the adhesive.
そこで、例えば、前記樹脂フレームのシール部に、シール用接着剤のはみ出しを抑制するための堰を形成したものが紹介されている。(例えば、特許文献1参照)。また、セパレータのシール面に接着剤溜まり用の溝を形成したものも紹介されている。(例えば、特許文献2参照)。 In view of this, for example, a structure in which a weir is formed in the seal portion of the resin frame to prevent the sealing adhesive from protruding is introduced. (For example, refer to Patent Document 1). In addition, an adhesive reservoir groove formed on the seal surface of the separator is also introduced. (For example, refer to Patent Document 2).
また、電解質膜の両面に触媒層をそれぞれ配置した膜電極複合体と、該膜電極複合体の両面に配置した第1および第2のガス拡散層と、前記第1及び第2のガス拡散層に反応ガスをそれぞれ供給するためのセパレータと、前記反応ガスをシールするためのガスケットとを備え、前記ガスケットは、前記セパレータと対峙してガス拡散層表面上に配設されると共に、少なくとも前記第1および第2のガス拡散層を共通に貫通する貫通孔を介して一体化されてなる燃料電池も紹介されている。(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、前述した特許文献1にかかる燃料電池は、樹脂フレームと、この樹脂フレームに隣接するセパレータとの間に接着剤層を配設し、この接着剤層によって、当該樹脂フレームとセパレータとの接着を行っているため、接着面積に限界があり、現状で使用されている接着剤により、接着剤層と樹脂フレーム間、及び接着剤層とセパレータ間における接着力をさらに向上させることが困難である。
However, in the fuel cell according to
また、特許文献2及び3にかかる燃料電池には、樹脂フレームが配設されておらず、したがって、樹脂フレーム同士の固定方法については何ら言及されていない。さらに特許文献3にかかる燃料電池は、セパレータとUEA(Unitized Electrode Assembly)との固定方法についても言及していない。 In addition, the fuel cells according to Patent Documents 2 and 3 are not provided with a resin frame, and therefore no mention is made of a method for fixing the resin frames. Furthermore, the fuel cell according to Patent Document 3 does not mention a fixing method between the separator and UEA (Unitized Electrode Assembly).
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、接着剤のはみ出しを抑止することができると共に、電解質−電極接合体の両側に配設される樹脂フレームとセパレータとの接着強度を向上させることが可能な燃料電池及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can prevent the adhesive from protruding and improve the adhesive strength between the resin frame and the separator disposed on both sides of the electrolyte-electrode assembly. It is an object of the present invention to provide a fuel cell and a method for manufacturing the same.
この目的を達成するため本発明は、電解質の一方の面にアノード電極が配けられ、他方の面にカソード電極が配けられた電解質−電極接合体と、セパレータと樹脂フレームとを接着剤で接合したセパレータ−樹脂フレーム接合体と、を有し、前記樹脂フレーム面を前記電解質−電極接合体に対向させて当該電解質−電極接合体の両側に前記セパレータ−樹脂フレーム接合体を積層してなる燃料電池であって、前記樹脂フレームの前記セパレータとの接着が可能な領域に、前記接着剤が貫通する貫通孔を形成してなる燃料電池を提供するものである。 In order to achieve this object, the present invention provides an electrolyte-electrode assembly in which an anode electrode is disposed on one surface of an electrolyte and a cathode electrode is disposed on the other surface, and a separator and a resin frame are bonded with an adhesive. The separator-resin frame assembly is laminated, and the separator-resin frame assembly is laminated on both sides of the electrolyte-electrode assembly with the resin frame surface facing the electrolyte-electrode assembly. A fuel cell is provided, wherein a through-hole through which the adhesive penetrates is formed in a region where the resin frame can be bonded to the separator.
この構成を備えた燃料電池は、樹脂フレームのセパレータとの接着が可能な領域に、当該樹脂フレームとセパレータとを接着するための接着剤が貫通する貫通孔が形成されているため、当該樹脂フレームとセパレータとの間に介在する接着剤と、前記貫通孔を貫通する接着剤とが一体となって互いに協同し合い、当該樹脂フレームとセパレータとを接着することになる。したがって、樹脂フレームとセパレータとの接着強度を向上させることができる。また、前記接着剤は、前記貫通孔を貫通するため、樹脂フレームの外周端(端面)から接着剤がはみ出すことを抑制することができる。そしてまた、前記貫通孔は、接着剤やエアを逃がす役割も果たすため、樹脂フレームに接着剤やエアを逃がすための孔や溝を別途形成する必要がなく、樹脂フレーム構造が複雑化することを抑制することもできる。 In the fuel cell having this configuration, since a through-hole through which an adhesive for bonding the resin frame and the separator passes is formed in an area where the resin frame can be bonded to the separator, the resin frame The adhesive interposed between the separator and the adhesive and the adhesive penetrating the through hole are integrated and cooperate with each other to bond the resin frame and the separator. Therefore, the adhesive strength between the resin frame and the separator can be improved. Moreover, since the said adhesive agent penetrates the said through-hole, it can suppress that an adhesive agent protrudes from the outer peripheral end (end surface) of a resin frame. In addition, since the through hole also serves to release the adhesive and air, it is not necessary to separately form holes and grooves for releasing the adhesive and air in the resin frame, which complicates the resin frame structure. It can also be suppressed.
また、本発明にかかる燃料電池では、前記貫通孔が、前記電解質−電極接合体と、セパレータ−樹脂フレーム接合体の積層方向に貫通する構成を備えることができる。 In the fuel cell according to the present invention, the through hole may have a structure that penetrates in the stacking direction of the electrolyte-electrode assembly and the separator-resin frame assembly.
そしてまた、本発明にかかる燃料電池では、前記接着剤が、前記電解質−電極接合体の一方の面に積層された樹脂フレームに形成された貫通孔と、当該電解質−電極接合体の他方の面に積層された樹脂フレームに形成された貫通孔の両者を貫通する構成とすることもできる。このように構成することで、前記利点に加え、樹脂フレームとセパレータとの間に塗布された接着剤と、樹脂フレーム同士の間に塗布された接着剤とが、貫通孔を通して一体となり互いに協同し合い、前記樹脂フレームとセパレータとの間の接着強度が向上することは勿論のこと、電解質−電極接合体を挟んで積層された樹脂フレーム同士間の接着強度も向上させることができる。すなわち、電解質−電極接合体と、この電解質−電極接合体を挟んだ両側に積層されたセパレータ−樹脂フレーム接合体とが、貫通孔を貫通する接着剤によって一体化されるため、これらをより強固に接着することができる。 Moreover, in the fuel cell according to the present invention, the adhesive includes a through-hole formed in a resin frame laminated on one surface of the electrolyte-electrode assembly, and the other surface of the electrolyte-electrode assembly. It can also be set as the structure which penetrates both of the through-holes formed in the resin frame laminated | stacked on. With this configuration, in addition to the advantages described above, the adhesive applied between the resin frame and the separator and the adhesive applied between the resin frames are integrated and cooperate with each other through the through hole. In addition, the adhesive strength between the resin frame and the separator can be improved, as well as the adhesive strength between the resin frames laminated with the electrolyte-electrode assembly interposed therebetween. That is, since the electrolyte-electrode assembly and the separator-resin frame assembly laminated on both sides of the electrolyte-electrode assembly are integrated by the adhesive penetrating the through-hole, these are further strengthened. Can be glued to.
また、本発明は、電解質の一方の面にアノード電極が配けられ、他方の面にカソード電極が配けられた電解質−電極接合体と、セパレータと樹脂フレームとを接合してなるセパレータ−樹脂フレーム接合体と、を有し、前記樹脂フレーム面を前記電解質−電極接合体に対向させて当該電解質−電極接合体の両側に前記セパレータ−樹脂フレーム接合体を積層してなる燃料電池の製造方法であって、前記樹脂フレームの前記セパレータとの接着が可能な領域に、接着剤が貫通する貫通孔を形成する工程と、前記セパレータと樹脂フレームとを前記貫通孔を貫通した接着剤により接着し、セパレータ−樹脂フレーム接合体を形成する工程と、前記電解質−電極接合体の両側に前記セパレータ−樹脂フレーム接合体を積層し、当該電解質−電極接合体の一方の面に積層された樹脂フレームと、当該電解質−電極接合体の他方の面に積層された樹脂フレームとを、前記貫通孔を貫通した接着剤により接着する工程と、を備えた燃料電池の製造方法を提供するものである。 The present invention also provides a separator-resin formed by joining an electrolyte-electrode assembly in which an anode electrode is disposed on one surface of an electrolyte and a cathode electrode is disposed on the other surface, and a separator and a resin frame. And a fuel cell manufacturing method comprising: laminating the separator-resin frame assembly on both sides of the electrolyte-electrode assembly with the resin frame surface facing the electrolyte-electrode assembly. A step of forming a through-hole through which an adhesive passes in a region of the resin frame that can be bonded to the separator, and bonding the separator and the resin frame with an adhesive penetrating the through-hole. A step of forming a separator-resin frame assembly, and laminating the separator-resin frame assembly on both sides of the electrolyte-electrode assembly, and the electrolyte-electrode assembly. And a step of adhering a resin frame laminated on one surface of the resin frame and a resin frame laminated on the other surface of the electrolyte-electrode assembly with an adhesive penetrating the through hole. The manufacturing method of this is provided.
この燃料電池の製造方法によれば、樹脂フレームに形成された貫通孔を貫通する接着剤によって、当該樹脂フレームとセパレータとが接着されるため、接着強度が向上する。また、前記接着剤は、前記貫通孔を貫通するため、樹脂フレームの外周面(端面)から接着剤がはみ出すことを抑制することができる。そしてまた、前記貫通孔は、接着剤やエアを逃がす役割も果たすため、樹脂フレームに接着剤やエアを逃がすための孔や溝を別途形成する必要がなく、樹脂フレーム構造が複雑化することを抑制することもできる。 According to this method of manufacturing a fuel cell, the resin frame and the separator are bonded by the adhesive that passes through the through-hole formed in the resin frame, so that the adhesive strength is improved. Moreover, since the said adhesive agent penetrates the said through-hole, it can suppress that an adhesive agent protrudes from the outer peripheral surface (end surface) of a resin frame. In addition, since the through hole also serves to release the adhesive and air, it is not necessary to separately form holes and grooves for releasing the adhesive and air in the resin frame, which complicates the resin frame structure. It can also be suppressed.
また、本発明にかかる燃料電池の製造方法は、前記電解質−電極接合体の一方の面に積層された樹脂フレームに形成した貫通孔と、当該電解質−電極接合体の他方の面に積層された樹脂フレームに形成した貫通孔の両方に、前記接着剤を貫通させる工程をさらに備えることができる。この工程をさらに備えることで、電解質−電極接合体と、この電解質−電極接合体の両側に積層されたセパレータ−樹脂フレーム接合体とを、前記両方の貫通孔を貫通する接着剤によって接着することができるため、前記樹脂フレームとセパレータとの間の接着強度が向上することは勿論のこと、電解質−電極接合体を挟んで積層された樹脂フレーム同士間の接着強度も向上させることができ、これらをより強固に接着することができる。 The fuel cell manufacturing method according to the present invention includes a through hole formed in a resin frame laminated on one surface of the electrolyte-electrode assembly, and a laminate on the other surface of the electrolyte-electrode assembly. A step of allowing the adhesive to penetrate both through holes formed in the resin frame may be further provided. By further comprising this step, the electrolyte-electrode assembly and the separator-resin frame assembly laminated on both sides of the electrolyte-electrode assembly are bonded by an adhesive that penetrates both through holes. Therefore, the adhesive strength between the resin frame and the separator can be improved, as well as the adhesive strength between the resin frames laminated with the electrolyte-electrode assembly interposed therebetween. Can be bonded more firmly.
本発明にかかる燃料電池は、樹脂フレームとセパレータとが、前記貫通孔を貫通する接着剤によって接着された構造を有しているため、当該樹脂フレームとセパレータとの接着強度を向上させることができる。また、前記接着剤は、前記貫通孔を貫通するため、樹脂フレームの外周面から接着剤がはみ出すことを抑制することができる。この結果、信頼性の高い燃料電池を提供することができる。また、前記貫通孔は、接着剤やエアを逃がす役割も果たすため、樹脂フレームに接着剤やエアを逃がすための孔や溝を別途形成する必要がなく、従来に比べ、樹脂フレーム構造を簡略化することができる。 The fuel cell according to the present invention has a structure in which the resin frame and the separator are bonded to each other with an adhesive penetrating the through hole, so that the adhesive strength between the resin frame and the separator can be improved. . Moreover, since the said adhesive agent penetrates the said through-hole, it can suppress that an adhesive agent protrudes from the outer peripheral surface of a resin frame. As a result, a highly reliable fuel cell can be provided. In addition, the through-hole also plays a role of releasing adhesive and air, so there is no need to separately form holes and grooves for releasing adhesive and air in the resin frame, making the resin frame structure simpler than before can do.
本発明にかかる燃料電池の製造方法によれば、樹脂フレームに形成された貫通孔を貫通する接着剤によって、当該樹脂フレームとセパレータとを接着することができるため、接着強度が向上する。また、前記接着剤は、前記貫通孔を貫通するため、樹脂フレームの外周面から接着剤がはみ出すことを抑制することができる。この結果、信頼性の高い燃料電池を製造することができる。また、前記貫通孔は、接着剤やエアを逃がす役割も果たすため、樹脂フレームに接着剤やエアを逃がすための孔や溝を別途形成する必要がなく、従来に比べ、樹脂フレーム構造が簡略化した燃料電池を製造することもできる。 According to the method of manufacturing a fuel cell according to the present invention, the resin frame and the separator can be bonded by the adhesive that penetrates the through hole formed in the resin frame, so that the adhesive strength is improved. Moreover, since the said adhesive agent penetrates the said through-hole, it can suppress that an adhesive agent protrudes from the outer peripheral surface of a resin frame. As a result, a highly reliable fuel cell can be manufactured. In addition, the through hole also plays a role of releasing adhesive and air, so there is no need to separately form holes and grooves for releasing adhesive and air in the resin frame, making the resin frame structure simpler than before The manufactured fuel cell can also be manufactured.
次に、本発明の好適な実施の形態にかかる燃料電池及びその製造方法について図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施の形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。 Next, a fuel cell and a method for manufacturing the same according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, embodiment described below is the illustration for demonstrating this invention, and this invention is not limited only to these embodiment. Therefore, the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist thereof.
図1は、本実施の形態にかかる燃料電池のセル積層方向を上下方向とした姿勢での全体概略図、図2は、図1に示す燃料電池の構成要素であるMEAの一部を拡大して示す断面図、図3は、図1に示す燃料電池の構成要素である単セルの分解斜視図、図4は、図1に示す燃料電池の構成要素である樹脂フレームの平面図、図5は、図4に示すV−V線に沿った断面図、図6は、図1に示す燃料電池の構成要素である単セルの接続方法を模式的に示す断面図、図7は、図1に示す燃料電池の構成要素である単セルの接続構造の一部を模式的に示す拡大図である。 FIG. 1 is an overall schematic diagram of the fuel cell according to the present embodiment in a posture in which the cell stacking direction is the vertical direction, and FIG. 2 is an enlarged view of a part of the MEA that is a component of the fuel cell shown in FIG. 3 is an exploded perspective view of a single cell that is a component of the fuel cell shown in FIG. 1, FIG. 4 is a plan view of a resin frame that is a component of the fuel cell shown in FIG. Is a cross-sectional view taken along the line V-V shown in FIG. 4, FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a method of connecting single cells that are components of the fuel cell shown in FIG. 1, and FIG. It is an enlarged view which shows typically a part of connection structure of the single cell which is a component of the fuel cell shown in FIG.
なお、各図では、各部材の厚さやサイズ、拡大・縮小率等は、説明を判りやすくするため、実際のものとは一致させずに記載した。また、本実施の形態にかかる樹脂フレームには、複数の貫通孔が点在しているが、説明を判りやすくするため、図6では、樹脂フレームの両側に貫通孔が各々1つ形成されているように記載してある。さらにまた、図7では、説明を判りやすくするため、1つの貫通孔の周辺の状態を模式的に示してある。 In each figure, the thickness, size, enlargement / reduction ratio, and the like of each member are shown without matching with actual ones for easy understanding. In addition, the resin frame according to the present embodiment is dotted with a plurality of through holes. However, in order to make the explanation easy to understand, one through hole is formed on each side of the resin frame in FIG. It is described as such. Furthermore, in FIG. 7, the state around one through hole is schematically shown for easy understanding.
本実施の形態で説明する燃料電池は、固体高分子電解質型燃料電池であり、例えば、燃料電池自動車等に搭載することができるが、自動車以外に用いられてもよい。 The fuel cell described in the present embodiment is a solid polymer electrolyte fuel cell, and can be mounted on, for example, a fuel cell vehicle, but may be used other than the vehicle.
図1〜図7に示すように、本実施の形態にかかる燃料電池1は、MEA(膜−電極接合体)10と、MEA10の一方の面に配置された樹脂フレーム21と、MEA10の他方の面に配設された樹脂フレーム22と、樹脂フレーム21のMEA10が配設されている側とは反対側の面に配設されたセパレータ23と、樹脂フレーム22のMEA10が配設されている側とは反対側の面に配設されたセパレータ24と、を重ねて形成した単セル25を備え、この単セル25を複数積層し、セル積層方向両端に、ターミナル30、インシュレータ31、エンドプレート32を配置してスタック33を構成し、スタック33をセル積層方向に締め付け、スタック33の外側でセル積層方向に延びる締結部材34(たとえば、テンションプレート、スルーボルトなど)とボルト35またはナットで固定したものからなる。
As shown in FIGS. 1 to 7, the
MEA10は、イオン交換膜からなる電解質膜11と、電解質膜11の一方の面に配置されると共に、触媒層12及び拡散層13からなるアノード電極(燃料極)14と、電解質膜11の他方の面に配置されると共に、触媒層15及び拡散層16からなるカソード電極(酸化剤極)17を備えて構成されている。
The
樹脂フレーム21は、MEA10のアノード電極14側に配設されており、樹脂フレーム22は、MEA10のカソード電極17側に配設されている。この樹脂フレーム21及び22は、MEA10の発電部がセパレータ23及び24に対し露出するように中抜きされており、その両側に、マニホルド部40A及び40Bが形成されている。マニホルド部40Aには、入り側の冷却水マニホルド41IN、出側の燃料ガスマニホルド42OUT、入り側の空気マニホルド43INが設けられている。一方、マニホルド部40Bには、出側の冷却水マニホルド41OUT、入り側の燃料ガスマニホルド42IN、出側の空気マニホルド43OUTが設けられている。また、樹脂フレーム21及び22には、マニホルド部40A及び40Bと、セパレータ23及び24に各々形成されたガス流路部53及び54とを連通するガス流路連通部47が形成されている。
The
この樹脂フレーム21及び22の、セパレータ23及び24と接着可能な領域(図4に網点で示す領域、以下、単に「接着可能領域」という)には、単セル25の積層方向に貫通する貫通孔60が複数形成されている。この複数の貫通孔60は、樹脂フレーム21及び22の接着可能領域に点在しており、単セル25を形成する際に、樹脂フレーム21とセパレータ23とを接着するための接着剤70、樹脂フレーム22とセパレータ24とを接着するための接着剤70、及び樹脂フレーム21と樹脂フレーム22とを接着する接着剤70が貫通するように構成されている。すなわち、図6及び図7に示すように、樹脂フレーム21とセパレータ23との間に塗布された接着剤70と、樹脂フレーム21と樹脂フレーム22との間に塗布された接着剤70と、樹脂フレーム22とセパレータ24との間に塗布された接着剤70とが、貫通孔60を通して一体となって互いに協同し合い、MEA10の両面に各々積層されてMEA10を挟持する樹脂フレーム21及び22、及びセパレータ23及び24を強固に接着するため、従来の単セルに比べ、各部材間の接着強度を向上することができる。この貫通孔60は、セルの積層方向に貫通していれば、その形状は特に限定されるものではなく、例えば、略円柱形状、略多角柱形状等、所望により任意に決定することができる。また、貫通方向に沿って蛇腹状となった(凹凸が形成された)貫通孔であってもよい。
In the resin frames 21 and 22, a region that can be bonded to the
また、接着剤70は、貫通孔60を貫通した状態で、樹脂フレーム21とセパレータ23との間、樹脂フレーム21と樹脂フレーム22との間、樹脂フレーム22とセパレータ24との間に存在することになるため、貫通孔60が形成されていない場合と比べると、その存在領域(存在容積)が大きくなるため、接着剤70の最適塗布量を制御し易くすることができる。さらにまた、貫通孔60は、樹脂フレーム21及び22の外周端(端面)には形成されていないため、樹脂フレーム21及び22の外周端から接着剤70がはみ出すことを抑制することができる。したがって、樹脂フレーム21及び22の外周端に接着剤のバリが形成されることが殆どない。そしてまた、貫通孔60は、接着剤70やエアを逃がす役割も果たすため、樹脂フレーム21及び22に接着剤70やエアを逃がすための孔や溝を別途形成する必要がなく、加工上も有利である。
Further, the adhesive 70 is present between the
セパレータ23及び24は、不透過性を有し、例えば、ステンレス板に導電性金属をメッキ(例えば、ニッケルメッキ)したものから構成することができる。これらのセパレータ23及び24は、隣接するセル間の導電通路を構成している。セパレータ23のMEA10と対向する面(MEA10側を向く面)には、燃料ガス流路53Aが形成されたガス流路部53が形成されている。セパレータ23のガス流路部53が形成されている面とは反対側の面には、冷却水流路55が形成されている。また、セパレータ24のMEA10と対向する面には、酸化ガス流路54Aが形成されたガス流路部54が形成され、セパレータ24のガス流路部54が形成されている面とは反対側の面には、冷却水流路56が形成されている。また、セパレータ23及び24にも前述した入り側の冷却水マニホルド41IN、出側の燃料ガスマニホルド42OUT、入り側の空気マニホルド43IN、出側の冷却水マニホルド41OUT、入り側の燃料ガスマニホルド42IN、出側の空気マニホルド43OUTが形成されている。
The
なお、燃料ガス流路53Aと酸化ガス流路54Aとは、MEA10を挟んで互いに対応している。また、セパレータ23に形成された冷却水流路55と、セパレータ24に形成された冷却水流路56は、セル積層方向に隔てられることなく連通している。
The
また、セパレータ23と樹脂フレーム21とで、セパレータ−樹脂フレーム接合体を構成し、セパレータ24と樹脂フレーム22とで、セパレータ−樹脂フレーム接合体を構成している。
The
この単セル25は、以下の製造方法を含んで製造することができる。すなわち、入り側の冷却水マニホルド41IN、出側の燃料ガスマニホルド42OUT、入り側の空気マニホルド43IN、出側の冷却水マニホルド41OUT、入り側の燃料ガスマニホルド42IN、出側の空気マニホルド43OUTや、ガス流路連通部47、MEA10が露出する中抜き等が形成された樹脂フレーム21及び22の接着可能領域に、複数の貫通孔60を形成する。この時、貫通孔60の設置箇所、設置数は、所望により任意に決定することができる。また、貫通孔60を形成した後で、前述した各種マニホルド、ガス流路連通部47、中抜き等を形成してもよい。
This
次に、樹脂フレーム21の接着可能領域内であって、セパレータ23と樹脂フレーム21との間に、接着剤70を配設する。この時、接着剤70は、樹脂フレーム21側に塗布してもよく、セパレータ23側に塗布してもよく、両方に塗布してもよい。次いで、樹脂フレーム21とセパレータ23とを、接着剤70によって接着し、両者を接合してセパレータ−樹脂フレーム接合体を形成する。この時、接着剤70は、貫通孔60内に浸入して貫通し、樹脂フレーム21とセパレータ23は、強固に接合される。同様に、樹脂フレーム22とセパレータ24も接合する。
Next, the adhesive 70 is disposed between the
次いで、MEA10の両面に、前述したセパレータ−樹脂フレーム接合体を各々積層する。この時、樹脂フレーム21のMEA10に対向する面の接着可能領域には、貫通孔60から貫通した接着剤70が付着しており、樹脂フレーム22のMEA10に対向する面の接着可能領域には、貫通孔60から貫通した接着剤70が付着しているため、樹脂フレーム21と樹脂フレーム22は、この接着剤70によって強固に接合される。このようにして、MEA10を挟持する樹脂フレーム21及び22、及びセパレータ23及び24は、貫通孔60を貫通して一体化した接着剤70によって互いに強固に接着される。
Next, the separator-resin frame assembly described above is laminated on both surfaces of the
なお、本実施の形態では、セル積層方向に平行に貫通する貫通孔60について説明したが、これに限らず、貫通孔60は、例えば、図8に示すように、セル積層方向に対し所望の角度αで傾いていてもよい。
In the present embodiment, the through
また、本実施の形態では、樹脂フレーム21及び22、及びセパレータ23及び24を、一体化した接着剤70によって接着した場合について説明したが、これに限らず、樹脂フレーム21及び22に貫通孔60が形成されており、樹脂フレーム21とセパレータ23が貫通孔60を貫通した接着剤70によって接着され、樹脂フレーム22とセパレータ24が貫通孔60を貫通した接着剤70によって接着されていれば、例えば、樹脂フレーム21と樹脂フレーム22との間に、他の部材を介在させる等してもよい。
In the present embodiment, the case where the resin frames 21 and 22 and the
1…燃料電池、10…MEA、21、22…樹脂フレーム、23、24…セパレータ、25…単セル、60…貫通孔、70…接着剤
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記樹脂フレームの前記セパレータとの接着が可能な領域に、前記接着剤が貫通する貫通孔を形成してなる燃料電池。 An electrolyte-electrode assembly in which an anode electrode is disposed on one surface of an electrolyte and a cathode electrode is disposed on the other surface; a separator-resin frame assembly in which a separator and a resin frame are bonded with an adhesive; A fuel cell formed by laminating the separator-resin frame assembly on both sides of the electrolyte-electrode assembly with the resin frame surface facing the electrolyte-electrode assembly,
A fuel cell in which a through-hole through which the adhesive penetrates is formed in a region where the resin frame can be bonded to the separator.
前記樹脂フレームの前記セパレータとの接着が可能な領域に、接着剤が貫通する貫通孔を形成する工程と、
前記セパレータと樹脂フレームとを前記貫通孔を貫通した接着剤により接着し、セパレータ−樹脂フレーム接合体を形成する工程と、
前記電解質−電極接合体の両側に前記セパレータ−樹脂フレーム接合体を積層し、当該電解質−電極接合体の一方の面に積層された樹脂フレームと、当該電解質−電極接合体の他方の面に積層された樹脂フレームとを、前記貫通孔を貫通した接着剤により接着する工程と、
を備えた燃料電池の製造方法。 An electrolyte-electrode assembly in which an anode electrode is disposed on one surface of an electrolyte and a cathode electrode is disposed on the other surface, and a separator-resin frame assembly formed by joining a separator and a resin frame. A method of manufacturing a fuel cell comprising: stacking the separator-resin frame assembly on both sides of the electrolyte-electrode assembly with the resin frame surface facing the electrolyte-electrode assembly,
Forming a through-hole through which an adhesive penetrates in a region where the resin frame can be bonded to the separator;
Bonding the separator and the resin frame with an adhesive penetrating the through hole to form a separator-resin frame assembly;
The separator-resin frame assembly is laminated on both sides of the electrolyte-electrode assembly, the resin frame laminated on one surface of the electrolyte-electrode assembly, and the other surface of the electrolyte-electrode assembly Bonding the resin frame made with an adhesive penetrating the through hole;
A fuel cell manufacturing method comprising:
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024126602A1 (en) | 2022-12-14 | 2024-06-20 | Symbio France | Subassembly for a fuel cell stack, fuel cell comprising such a subassembly and method for manufacturing such a subassembly |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1055813A (en) * | 1996-08-08 | 1998-02-24 | Aisin Seiki Co Ltd | Assembling structure of fuel cell |
JP2001057220A (en) * | 1999-06-11 | 2001-02-27 | Nok Corp | Gasket for fuel cell |
JP2002050368A (en) * | 2000-08-04 | 2002-02-15 | Nok Corp | Fuel cell separator |
JP2002117872A (en) * | 2000-08-01 | 2002-04-19 | Honda Motor Co Ltd | Seal for fuel cell |
JP2002231274A (en) * | 2001-02-01 | 2002-08-16 | Fuji Electric Co Ltd | Solid high polymer fuel cell |
WO2002089240A1 (en) * | 2001-04-23 | 2002-11-07 | Nok Corporation | Fuel cell and method of manufacturing the fuel cell |
JP2002367631A (en) * | 2001-06-08 | 2002-12-20 | Toyota Motor Corp | Sealing structure of fuel cell |
JP2003077499A (en) * | 2001-06-18 | 2003-03-14 | Toyota Motor Corp | Fuel cell |
JP2004165043A (en) * | 2002-11-14 | 2004-06-10 | Hitachi Ltd | Solid high polymer type fuel cell and separator |
JP2005216802A (en) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Toyota Motor Corp | Fuel cell, manufacturing method of the same, and manufacturing jig |
JP2006019204A (en) * | 2004-07-05 | 2006-01-19 | Toyota Motor Corp | Joint structure for two members and fuel cell |
JP2006107862A (en) * | 2004-10-04 | 2006-04-20 | Toyota Motor Corp | Sealing structure of fuel cell |
-
2006
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Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1055813A (en) * | 1996-08-08 | 1998-02-24 | Aisin Seiki Co Ltd | Assembling structure of fuel cell |
JP2001057220A (en) * | 1999-06-11 | 2001-02-27 | Nok Corp | Gasket for fuel cell |
JP2002117872A (en) * | 2000-08-01 | 2002-04-19 | Honda Motor Co Ltd | Seal for fuel cell |
JP2002050368A (en) * | 2000-08-04 | 2002-02-15 | Nok Corp | Fuel cell separator |
JP2002231274A (en) * | 2001-02-01 | 2002-08-16 | Fuji Electric Co Ltd | Solid high polymer fuel cell |
WO2002089240A1 (en) * | 2001-04-23 | 2002-11-07 | Nok Corporation | Fuel cell and method of manufacturing the fuel cell |
JP2002367631A (en) * | 2001-06-08 | 2002-12-20 | Toyota Motor Corp | Sealing structure of fuel cell |
JP2003077499A (en) * | 2001-06-18 | 2003-03-14 | Toyota Motor Corp | Fuel cell |
JP2004165043A (en) * | 2002-11-14 | 2004-06-10 | Hitachi Ltd | Solid high polymer type fuel cell and separator |
JP2005216802A (en) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Toyota Motor Corp | Fuel cell, manufacturing method of the same, and manufacturing jig |
JP2006019204A (en) * | 2004-07-05 | 2006-01-19 | Toyota Motor Corp | Joint structure for two members and fuel cell |
JP2006107862A (en) * | 2004-10-04 | 2006-04-20 | Toyota Motor Corp | Sealing structure of fuel cell |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024126602A1 (en) | 2022-12-14 | 2024-06-20 | Symbio France | Subassembly for a fuel cell stack, fuel cell comprising such a subassembly and method for manufacturing such a subassembly |
FR3143884A1 (en) * | 2022-12-14 | 2024-06-21 | Symbio France | Subassembly for fuel cell stack, fuel cell comprising such a subassembly and method of manufacturing such a subassembly |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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