JP2013187030A - Fuel cell unit cell and method for manufacturing fuel cell unit cell - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料電池セルの製造時に、膜電極ガス拡散層接合体とセパレータとの間に配置される流路形成部材(多孔体)に液状シール材が流れ込むことを抑制する。
【解決手段】燃料電池セル100は、膜電極ガス拡散層接合体10と、多孔体からなる流路形成部材20cと、一対のセパレータ30と、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材50と、シーリングプレート40と、を備える。セパレータ30は、空気導入用貫通孔32iおよびカソードオフガス排出用貫通孔32oを備える。流路形成部材20cおよびシーリングプレート40は、空気導入用貫通孔32i内およびカソードオフガス排出用貫通孔32o内に張り出すように形成されている。さらに、シーリングプレート40は、流路形成部材20cよりも、空気導入用貫通孔32i内およびカソードオフガス排出用貫通孔32o内に張り出すように形成されている。
【選択図】図1A liquid sealing material is prevented from flowing into a flow path forming member (porous body) disposed between a membrane electrode gas diffusion layer assembly and a separator during manufacture of a fuel cell.
A fuel cell 100 is formed by curing a membrane electrode gas diffusion layer assembly 10, a flow path forming member 20c made of a porous body, a pair of separators 30, and a liquid sealing material having fluidity. The sealing material 50 and the sealing plate 40 are provided. The separator 30 includes an air introduction through hole 32i and a cathode offgas discharge through hole 32o. The flow path forming member 20c and the sealing plate 40 are formed so as to protrude into the air introduction through hole 32i and the cathode off gas discharge through hole 32o. Further, the sealing plate 40 is formed so as to protrude beyond the flow path forming member 20c into the air introduction through hole 32i and the cathode off gas discharge through hole 32o.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、燃料電池セル、および、燃料電池セルの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell and a method for manufacturing the fuel cell.
燃料電池セルは、例えば、膜電極接合体の表面にガス拡散層を接合してなる膜電極ガス拡散層接合体をセパレータで挟持することによって構成される。膜電極接合体は、電解質膜の両面に電極を接合してなる。この燃料電池セルでは、膜電極ガス拡散層接合体とセパレータとの間に、ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材として、多孔体が配置される場合がある(例えば、下記特許文献1参照)。 The fuel battery cell is configured, for example, by sandwiching a membrane electrode gas diffusion layer assembly formed by bonding a gas diffusion layer to the surface of the membrane electrode assembly with a separator. The membrane electrode assembly is formed by bonding electrodes to both surfaces of an electrolyte membrane. In this fuel cell, as a flow path forming member that forms a gas flow path for flowing a reactive gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer between the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the separator, A body may be arranged (for example, refer to the following Patent Document 1).
そして、このような燃料電池セルに関し、種々の技術が提案されている。例えば、下記特許文献1に記載された技術では、多孔体を、単セル(燃料電池セル)が備えるマニホールド内に張り出して配置している。なお、下記特許文献1に記載された技術では、膜電極ガス拡散層接合体は、その外周部にシール部を一体的に備えている。このシール部は、弾性を有する絶縁性樹脂材料によって形成される。 Various techniques have been proposed for such fuel cells. For example, in the technique described in Patent Document 1 below, the porous body is disposed so as to protrude into a manifold included in a single cell (fuel cell). In the technique described in Patent Document 1 below, the membrane electrode gas diffusion layer assembly is integrally provided with a seal portion on the outer periphery thereof. This seal part is formed of an insulating resin material having elasticity.
ところで、膜電極ガス拡散層接合体の周囲に設けられるシール部(シール材)は、燃料電池セルの製造時に、例えば、セパレータの表面に、流動性を有する液状シール材を塗布して、この液状シール材をセパレータで挟んで加圧し、熱硬化することによって形成される場合もある。そして、このような構成を、上記特許文献1に記載された構成、すなわち、多孔体を、燃料電池セルが備えるマニホールド内に張り出して配置する構成に適用する場合には、液状シール材と多孔体との間に、液状シール材の多孔体への流入を防止するためのシーリングプレートが配置されることが好ましい。 By the way, the seal portion (seal material) provided around the membrane electrode gas diffusion layer assembly is coated with a liquid seal material having fluidity on the surface of the separator, for example, when the fuel cell is manufactured. In some cases, a sealant is sandwiched between separators, pressurized, and thermally cured. And when applying such a structure to the structure described in the above-mentioned Patent Document 1, that is, the structure in which the porous body is overlaid and arranged in the manifold provided in the fuel cell, the liquid sealing material and the porous body A sealing plate for preventing the liquid sealing material from flowing into the porous body is preferably disposed between the two.
しかし、液状シール材と多孔体との間にシーリングプレートを配置しても、液状シール材を加圧して熱硬化するときに、液状シール材が加圧によって押し広げられて、マニホールド内において、シーリングプレートの外周部からはみ出して、反対側(多孔体側)に回り込み、多孔体に流れ込む場合があった。この場合、液状シール材が多孔体に流れ込んで形成されたシール材によって、多孔体の一部が閉塞され、所望のガス流路が形成されなくなる。 However, even if a sealing plate is placed between the liquid sealing material and the porous body, when the liquid sealing material is pressurized and thermally cured, the liquid sealing material is spread by the pressure and the sealing is performed in the manifold. In some cases, the plate protrudes from the outer peripheral portion of the plate, turns around to the opposite side (porous body side), and flows into the porous body. In this case, a part of the porous body is blocked by the sealing material formed by flowing the liquid sealing material into the porous body, and a desired gas flow path is not formed.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池セルの製造時に、膜電極ガス拡散層接合体とセパレータとの間に配置される流路形成部材(多孔体)に液状シール材が流れ込むことを抑制することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a flow path forming member (porous body) disposed between a membrane electrode gas diffusion layer assembly and a separator at the time of manufacturing a fuel cell. It aims at suppressing that a liquid sealing material flows.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
燃料電池セルであって、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートは、前記厚さ方向から見たときに、前記導入用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
[Application Example 1]
A fuel cell,
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by bonding electrodes to both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A flow path forming member that is laminated on the surface of the gas diffusion layer and forms a gas flow path for flowing a reaction gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer, the flow path forming member comprising a porous body When,
A pair of separators sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the flow path forming member;
A sealing material formed around the membrane electrode gas diffusion layer assembly between the pair of separators, the sealing material formed by curing a liquid sealing material having fluidity;
A sealing plate disposed between the sealing material and the flow path forming member to prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member when forming the sealing material;
With
The separator is an introduction through-hole penetrating in the thickness direction of the separator, the introduction through-hole for introducing the reaction gas supplied from the outside of the fuel cell into the flow path forming member. With
The sealing material is formed around the introduction through hole between the pair of separators,
The flow path forming member and the sealing plate are formed so as to protrude into the introduction through-hole when viewed from the thickness direction.
Fuel cell.
適用例1の燃料電池セルでは、流路形成部材、および、シーリングプレートが、導入用貫通孔内に張り出すように形成されている。このため、燃料電池セルの製造時に、すなわち、液状シール材を加圧して硬化し、シール材を形成する際に、液状シール材が加圧によって押し広げられても、導入用貫通孔内において、シーリングプレートの外周部からはみ出して、反対側(流路形成部材側)に回り込むこと(以下、単に「液状シール材の回り込み」とも言う)を抑制することができる。したがって、流路形成部材(多孔体)に液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。なお、本適用例において、「流動性を有する液状シール材」とは、熱硬化前には常に流動性を有する熱硬化性のシール材と、加熱時に粘度が低下して流動性を発現する熱可塑性の半硬化状態のシール材とを含む。 In the fuel cell of Application Example 1, the flow path forming member and the sealing plate are formed so as to project into the through hole for introduction. For this reason, at the time of manufacturing the fuel cell, that is, when the liquid sealing material is pressurized and cured to form the sealing material, even if the liquid sealing material is expanded by the pressurization, It is possible to suppress the protrusion from the outer peripheral portion of the sealing plate to the opposite side (flow path forming member side) (hereinafter, also simply referred to as “the liquid seal material wraps around”). Therefore, the liquid sealing material can be prevented from flowing into the flow path forming member (porous body). In this application example, “fluid sealing material having fluidity” means a thermosetting sealing material that always has fluidity before thermosetting, and heat that exhibits fluidity due to a decrease in viscosity during heating. And a plastic semi-cured sealing material.
[適用例2]
適用例1記載の燃料電池セルであって、
前記シーリングプレートは、さらに、前記厚さ方向から見たときに、前記流路形成部材よりも、前記導入用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
[Application Example 2]
A fuel battery cell according to Application Example 1,
The sealing plate is further formed so as to protrude into the introduction through-hole rather than the flow path forming member when viewed from the thickness direction.
Fuel cell.
適用例2の燃料電池セルによって、さらに、導入用貫通孔内における液状シール材の回り込みを抑制し、流路形成部材(多孔体)に液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。 The fuel battery cell of Application Example 2 can further suppress the wraparound of the liquid sealing material in the introduction through hole, and can prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member (porous body).
[適用例3]
適用例1または2記載の燃料電池セルであって、
前記シーリングプレートは、さらに、前記厚さ方向から見たときに、前記導入用貫通孔の輪郭線と前記流路形成部材の外周輪郭線との交点から、前記導入用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
[Application Example 3]
A fuel battery cell according to Application Example 1 or 2,
The sealing plate further protrudes into the introduction through hole from the intersection of the outline of the introduction through hole and the outer periphery outline of the flow path forming member when viewed from the thickness direction. Formed in the
Fuel cell.
適用例3の燃料電池セルでは、さらに、導入用貫通孔の輪郭線と流路形成部材の外周輪郭線との交点からの液状シール材の回り込みを抑制することができる。 In the fuel cell of Application Example 3, it is possible to further suppress the wraparound of the liquid sealing material from the intersection of the introduction through hole contour line and the flow path forming member outer periphery contour line.
[適用例4]
燃料電池セルであって、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートは、前記厚さ方向から見たときに、前記排出用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
[Application Example 4]
A fuel cell,
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by bonding electrodes to both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A flow path forming member that is laminated on the surface of the gas diffusion layer and forms a gas flow path for flowing a reaction gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer, the flow path forming member comprising a porous body When,
A pair of separators sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the flow path forming member;
A sealing material formed around the membrane electrode gas diffusion layer assembly between the pair of separators, the sealing material formed by curing a liquid sealing material having fluidity;
A sealing plate disposed between the sealing material and the flow path forming member to prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member when forming the sealing material;
With
The separator includes a discharge through hole penetrating in the thickness direction of the separator, and the discharge through hole for discharging the exhaust gas discharged from the flow path forming member to the outside of the fuel cell. And
The sealing material is formed around the discharge through hole between the pair of separators,
The flow path forming member and the sealing plate are formed so as to protrude into the discharge through hole when viewed from the thickness direction.
Fuel cell.
適用例4の燃料電池セルでは、流路形成部材、および、シーリングプレートが、排出用貫通孔内に張り出すように形成されている。このため、燃料電池セルの製造時に、すなわち、液状シール材を加圧して熱硬化し、シール材を形成する際に、液状シール材が加圧によって押し広げられても、排出用貫通孔内における液状シール材の回り込みを抑制することができる。したがって、流路形成部材(多孔体)に液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。なお、本適用例において、「流動性を有する液状シール材」とは、熱硬化前には常に流動性を有する熱硬化性のシール材と、加熱時に粘度が低下して流動性を発現する熱可塑性の半硬化状態のシール材とを含む。 In the fuel cell of Application Example 4, the flow path forming member and the sealing plate are formed so as to protrude into the discharge through hole. For this reason, when the fuel cell is manufactured, that is, when the liquid sealing material is pressurized and thermally cured to form the sealing material, even if the liquid sealing material is expanded by pressurization, The wraparound of the liquid sealing material can be suppressed. Therefore, the liquid sealing material can be prevented from flowing into the flow path forming member (porous body). In this application example, “fluid sealing material having fluidity” means a thermosetting sealing material that always has fluidity before thermosetting, and heat that exhibits fluidity due to a decrease in viscosity during heating. And a plastic semi-cured sealing material.
[適用例5]
適用例4記載の燃料電池セルであって、
前記シーリングプレートは、さらに、前記厚さ方向から見たときに、前記流路形成部材よりも、前記排出用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
[Application Example 5]
A fuel battery cell according to Application Example 4,
The sealing plate is further formed so as to protrude into the discharge through-hole rather than the flow path forming member when viewed from the thickness direction.
Fuel cell.
適用例5の燃料電池セルによって、さらに、排出用貫通孔内における液状シール材の回り込みを抑制し、流路形成部材(多孔体)に液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。 The fuel battery cell of Application Example 5 can further suppress the wraparound of the liquid sealing material in the discharge through hole, and can suppress the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member (porous body).
[適用例6]
適用例4または5記載の燃料電池セルであって、
前記シーリングプレートは、さらに、前記厚さ方向から見たときに、前記排出用貫通孔の輪郭線と前記流路形成部材の外周輪郭線との交点から、前記排出用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
[Application Example 6]
A fuel battery cell according to Application Example 4 or 5,
The sealing plate further protrudes into the discharge through hole from the intersection of the outline of the discharge through hole and the outer periphery of the flow path forming member when viewed from the thickness direction. Formed in the
Fuel cell.
適用例4の燃料電池セルでは、さらに、排出用貫通孔の輪郭線と流路形成部材の外周輪郭線との交点からの液状シール材の回り込みを抑制することができる。 In the fuel cell of Application Example 4, it is possible to further suppress the wraparound of the liquid sealing material from the intersection of the contour line of the discharge through hole and the outer peripheral contour line of the flow path forming member.
[適用例7]
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
一方の前記セパレータの表面に、前記液状シール材を塗布する塗布工程と、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記導入用貫通孔内に張り出すように、前記一方のセパレータに、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記液状シール材を熱硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
[Application Example 7]
A method for producing a fuel cell, comprising:
The fuel battery cell is
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by bonding electrodes to both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A flow path forming member that is laminated on the surface of the gas diffusion layer and forms a gas flow path for flowing a reaction gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer, the flow path forming member comprising a porous body When,
A pair of separators sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the flow path forming member;
A sealing material formed around the membrane electrode gas diffusion layer assembly between the pair of separators, the sealing material formed by curing a liquid sealing material having fluidity;
A sealing plate disposed between the sealing material and the flow path forming member to prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member when forming the sealing material;
With
The separator is an introduction through-hole penetrating in the thickness direction of the separator, the introduction through-hole for introducing the reaction gas supplied from the outside of the fuel cell into the flow path forming member. With
The sealing material is formed around the introduction through hole between the pair of separators,
The fuel cell manufacturing method includes
An application step of applying the liquid sealing material to the surface of one of the separators;
The membrane electrode gas diffusion layer assembly, the sealing plate, and the flow path formation are formed on the one separator so that the flow path forming member and the sealing plate protrude into the introduction through hole. A laminating step of laminating the member and the other separator;
A sealing material forming step of thermosetting the liquid sealing material to form the sealing material;
A method for producing a fuel cell comprising:
[適用例8]
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
半硬化状態の半硬化シール材を配置する工程と、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記導入用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記半硬化シール材と、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記半硬化シール材を硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
[Application Example 8]
A method for producing a fuel cell, comprising:
The fuel battery cell is
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by bonding electrodes to both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A flow path forming member that is laminated on the surface of the gas diffusion layer and forms a gas flow path for flowing a reaction gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer, the flow path forming member comprising a porous body When,
A pair of separators sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the flow path forming member;
A sealing material formed around the membrane electrode gas diffusion layer assembly between the pair of separators, the sealing material formed by curing a liquid sealing material having fluidity;
A sealing plate disposed between the sealing material and the flow path forming member to prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member when forming the sealing material;
With
The separator is an introduction through-hole penetrating in the thickness direction of the separator, the introduction through-hole for introducing the reaction gas supplied from the outside of the fuel cell into the flow path forming member. With
The sealing material is formed around the introduction through hole between the pair of separators,
The fuel cell manufacturing method includes
A step of arranging a semi-cured sealing material in a semi-cured state;
One of the separators, the semi-cured sealing material, the membrane electrode gas diffusion layer assembly, and the sealing so that the flow path forming member and the sealing plate protrude into the introduction through hole. A laminating step of laminating a plate, the flow path forming member, and the other separator;
A sealing material forming step of curing the semi-cured sealing material to form the sealing material;
A method for producing a fuel cell comprising:
[適用例9]
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記導入用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記一方のセパレータと前記他方のセパレータとの間に、前記液状シール材を注入する注入工程と、
前記液状シール材を熱硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
[Application Example 9]
A method for producing a fuel cell, comprising:
The fuel battery cell is
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by bonding electrodes to both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A flow path forming member that is laminated on the surface of the gas diffusion layer and forms a gas flow path for flowing a reaction gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer, the flow path forming member comprising a porous body When,
A pair of separators sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the flow path forming member;
A sealing material formed around the membrane electrode gas diffusion layer assembly between the pair of separators, the sealing material formed by curing a liquid sealing material having fluidity;
A sealing plate disposed between the sealing material and the flow path forming member to prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member when forming the sealing material;
With
The separator is an introduction through-hole penetrating in the thickness direction of the separator, the introduction through-hole for introducing the reaction gas supplied from the outside of the fuel cell into the flow path forming member. With
The sealing material is formed around the introduction through hole between the pair of separators,
The fuel cell manufacturing method includes
One of the separators, the membrane electrode gas diffusion layer assembly, the sealing plate, and the flow path formation so that the flow path forming member and the sealing plate protrude into the through hole for introduction. A laminating step of laminating the member and the other separator;
An injection step of injecting the liquid sealing material between the one separator and the other separator;
A sealing material forming step of thermosetting the liquid sealing material to form the sealing material;
A method for producing a fuel cell comprising:
適用例7ないし9の燃料電池セルの製造方法によって、適用例1の燃料電池セルを製造することができる。なお、適用例9の燃料電池セルの製造方法において、注入工程には、例えば、インジェクション成型等を用いた射出成型等が適用される。 The fuel cell of Application Example 1 can be manufactured by the manufacturing method of the fuel cell of Application Examples 7 to 9. In the fuel cell manufacturing method according to Application Example 9, for example, injection molding using injection molding or the like is applied to the injection process.
[適用例10]
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
一方の前記セパレータの表面に、前記液状シール材を塗布する塗布工程と、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記排出用貫通孔内に張り出すように、前記一方のセパレータに、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記液状シール材を熱硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
[Application Example 10]
A method for producing a fuel cell, comprising:
The fuel battery cell is
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by bonding electrodes to both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A flow path forming member that is laminated on the surface of the gas diffusion layer and forms a gas flow path for flowing a reaction gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer, the flow path forming member comprising a porous body When,
A pair of separators sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the flow path forming member;
A sealing material formed around the membrane electrode gas diffusion layer assembly between the pair of separators, the sealing material formed by curing a liquid sealing material having fluidity;
A sealing plate disposed between the sealing material and the flow path forming member to prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member when forming the sealing material;
With
The separator includes a discharge through hole penetrating in the thickness direction of the separator, and the discharge through hole for discharging the exhaust gas discharged from the flow path forming member to the outside of the fuel cell. And
The sealing material is formed around the discharge through hole between the pair of separators,
The fuel cell manufacturing method includes
An application step of applying the liquid sealing material to the surface of one of the separators;
The membrane electrode gas diffusion layer assembly, the sealing plate, and the flow path formation are formed on the one separator so that the flow path forming member and the sealing plate project into the discharge through hole. A laminating step of laminating the member and the other separator;
A sealing material forming step of thermosetting the liquid sealing material to form the sealing material;
A method for producing a fuel cell comprising:
[適用例11]
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
半硬化状態の半硬化シール材を配置する工程と、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記排出用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記半硬化シール材と、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記半硬化シール材を硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
[Application Example 11]
A method for producing a fuel cell, comprising:
The fuel battery cell is
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by bonding electrodes to both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A flow path forming member that is laminated on the surface of the gas diffusion layer and forms a gas flow path for flowing a reaction gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer, the flow path forming member comprising a porous body When,
A pair of separators sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the flow path forming member;
A sealing material formed around the membrane electrode gas diffusion layer assembly between the pair of separators, the sealing material formed by curing a liquid sealing material having fluidity;
A sealing plate disposed between the sealing material and the flow path forming member to prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member when forming the sealing material;
With
The separator includes a discharge through hole penetrating in the thickness direction of the separator, and the discharge through hole for discharging the exhaust gas discharged from the flow path forming member to the outside of the fuel cell. And
The sealing material is formed around the discharge through hole between the pair of separators,
The fuel cell manufacturing method includes
A step of arranging a semi-cured sealing material in a semi-cured state;
One of the separators, the semi-cured sealing material, the membrane electrode gas diffusion layer assembly, and the sealing so that the flow path forming member and the sealing plate protrude into the discharge through hole. A laminating step of laminating a plate, the flow path forming member, and the other separator;
A sealing material forming step of curing the semi-cured sealing material to form the sealing material;
A method for producing a fuel cell comprising:
[適用例12]
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を熱硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記排出用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記一方のセパレータと前記他方のセパレータとの間に、前記液状シール材を注入する注入工程と、
前記液状シール材を熱硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
[Application Example 12]
A method for producing a fuel cell, comprising:
The fuel battery cell is
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by bonding electrodes to both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A flow path forming member that is laminated on the surface of the gas diffusion layer and forms a gas flow path for flowing a reaction gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer, the flow path forming member comprising a porous body When,
A pair of separators sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the flow path forming member;
A sealing material formed around the membrane electrode gas diffusion layer assembly between the pair of separators, wherein the sealing material is formed by thermosetting a liquid sealing material having fluidity;
A sealing plate disposed between the sealing material and the flow path forming member to prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member when forming the sealing material;
With
The separator includes a discharge through hole penetrating in the thickness direction of the separator, and the discharge through hole for discharging the exhaust gas discharged from the flow path forming member to the outside of the fuel cell. And
The sealing material is formed around the discharge through hole between the pair of separators,
The fuel cell manufacturing method includes
One of the separators, the membrane electrode gas diffusion layer assembly, the sealing plate, and the flow path formation so that the flow path forming member and the sealing plate project into the discharge through hole. A laminating step of laminating the member and the other separator;
An injection step of injecting the liquid sealing material between the one separator and the other separator;
A sealing material forming step of thermosetting the liquid sealing material to form the sealing material;
A method for producing a fuel cell comprising:
適用例10ないし12の燃料電池セルの製造方法によって、適用例4の燃料電池セルを製造することができる。なお、適用例12の燃料電池セルの製造方法において、注入工程には、例えば、インジェクション成型等を用いた射出成型等が適用される。 The fuel cell of Application Example 4 can be manufactured by the manufacturing method of the fuel cell of Application Examples 10 to 12. In the fuel cell manufacturing method of Application Example 12, for example, injection molding using injection molding or the like is applied to the injection process.
[適用例13]
適用例7ないし12のいずれかに記載の燃料電池セルの製造方法であって、
前記シーリングプレートは、前記流路形成部材に予め接合されている、
燃料電池セルの製造方法。
[Application Example 13]
A method for producing a fuel cell according to any one of Application Examples 7 to 12,
The sealing plate is joined in advance to the flow path forming member.
Manufacturing method of fuel cell.
適用例13の燃料電池セルの製造方法によって、上記積層工程を、シーリングプレートが、流路形成部材に予め接合されていない場合よりも、簡略化することができる。 According to the fuel cell manufacturing method of the application example 13, the stacking process can be simplified as compared with the case where the sealing plate is not previously joined to the flow path forming member.
なお、適用例7ないし13の燃料電池セルの製造法においても、先に適用例2ないし6の燃料電池セルについて示した種々の付加的要素を適用することが可能である。 In addition, in the manufacturing methods of the fuel cells of application examples 7 to 13, it is possible to apply the various additional elements previously shown for the fuel cells of application examples 2 to 6.
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
A.第1実施例:
A1.燃料電池セルの構成:
図1は、本発明の第1実施例としての燃料電池セル100の概略構成を示す説明図である。図1(a)に、燃料電池セル100の平面図を示した。また、図1(b)に、図1(a)における空気導入用貫通孔32i近傍を拡大して示した。また、図1(c)に、図1(a)におけるB−B断面図を示した。この燃料電池セル100を複数積層することによって、燃料電池スタックを構成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. First embodiment:
A1. Fuel cell configuration:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a
図示するように、燃料電池セル100は、膜電極ガス拡散層接合体10と、流路形成部材20a,20cと、セパレータ30a,30cと、シーリングプレート40と、シール材50と、を備えている。以下、セパレータ30a,30cを総称して、セパレータ30とも言う。
As illustrated, the
膜電極ガス拡散層接合体10は、膜電極接合体10mの両面にガス拡散層10a,10cを接合してなる。膜電極接合体10mは、電解質膜の両面に電極(アノード、および、カソード)を接合してなる。本実施例では、電解質膜として、ナフィオン(登録商標)を用いるものとした。電解質膜として、プロトン伝導性を有する他の固体高分子膜を用いるものとしてもよい。また、本実施例では、ガス拡散層10a,10cとして、カーボンクロスを用いるものとした。ガス拡散層10a,10cとして、カーボンペーパー等、導電性およびガス透過性を有する他の部材と用いるものとしてもよい。なお、本実施例では、膜電極ガス拡散層接合体10において、アノード側のガス拡散層10aの大きさは、カソード側のガス拡散層10cの大きさよりも大きいものとした。膜電極ガス拡散層接合体10は、図1(a),(c)に示したように、燃料電池セル100の中央部に配置される。
The membrane electrode gas
流路形成部材20aは、膜電極ガス拡散層接合体10におけるアノード側のガス拡散層10aの表面に積層される。流路形成部材20aは、多孔体からなり、アノード側のガス拡散層10aの表面に沿って燃料ガスとしての水素を流すためのガス流路を形成する。また、流路形成部材20cは、膜電極ガス拡散層接合体10におけるカソード側のガス拡散層10cの表面に積層される。流路形成部材20cは、流路形成部材20aと同様に多孔体からなり、カソード側のガス拡散層10cの表面に沿って酸化剤ガスとしての空気を流すためのガス流路を形成する。本実施例では、流路形成部材20a,20cとして、発泡金属焼結体を用いるものとした。流路形成部材20a,20cとして、エキスパンドメタル等、導電性を有する他の多孔体を用いるものとしてもよい。
The flow
セパレータ30aは、流路形成部材20aの表面に積層される。また、セパレータ30cは、流路形成部材20cの表面に積層される。本実施例では、セパレータ30として、金属プレートを用いるものとした。セパレータ30として、ガス不透過で導電性を有する他の部材を用いるものとしてもよい。
The
図1(a)に示したように、セパレータ30は、矩形の外形形状を有している。そして、セパレータ30には、セパレータ30の厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている。すなわち、セパレータ30には、燃料電池セル100の外部から供給された空気を流路形成部材20cに導入するための複数の空気導入用貫通孔32iが、一方の長辺(図示した下辺)に沿って形成されている。また、セパレータ30には、流路形成部材20cから排出されたカソードオフガスを燃料電池セル100の外部に排出するための複数のカソードオフガス排出用貫通孔32oが、他方の長辺(図示した上辺)に沿って形成されている。また、セパレータ30には、燃料電池セル100の外部から供給された水素を流路形成部材20aに導入するための水素導入用貫通孔34iと、燃料電池セル100の外部から供給された冷却水を冷却水流路に導入するための複数の冷却水導入用貫通孔36iとが、一方の短辺(図示した左辺)に沿って形成されている。また、セパレータ30には、流路形成部材20aから排出されたアノードオフガスを燃料電池セル100の外部に排出するためのアノードオフガス排出用貫通孔34oと、冷却水流路から排出された冷却水を燃料電池セル100の外部に排出するための複数の冷却水排出用貫通孔36oとが、他方の短辺(図示した右辺)に沿って形成されている。本実施例では、上述した各貫通孔は、矩形形状を有するものとした。そして、各貫通孔の周囲には、セパレータ30(セパレータ30c)の表面にゴム製のガスケット60を配置することによって(図1(c)参照)、図1(a)に示したように、シールラインSLが形成されている。
As shown in FIG. 1A, the
シール材50は、セパレータ30aとセパレータ30cとの間における膜電極ガス拡散層接合体10の外周部、および、セパレータ30aとセパレータ30cとの間における各貫通孔の周囲に形成されている。このシール材50は、流動性を有する液状シール材(例えば、液状ゴム)を硬化することによって形成される。流動性を有する液状シール材としては、熱硬化前には常に流動性を有する熱硬化性のシール材や、加熱時に粘度が低下して流動性を発現する熱可塑性の半硬化状態のシール材が用いられる。このため、シール材50と流路形成部材20cとの間には、シール材50を形成する際に、液状シール材の流路形成部材20cへの流入を防止するためのシーリングプレート40が配置されている。本実施例では、シーリングプレート40として、チタンプレートを用いるものとした。
The sealing
なお、本実施例では、流路形成部材20aの大きさは、膜電極ガス拡散層接合体10におけるアノード側のガス拡散層10aの大きさとほぼ同じであるものとした。また、流路形成部材20cの大きさは、膜電極ガス拡散層接合体10におけるカソード側のガス拡散層10cの大きさよりも大きいものとした。具体的には、流路形成部材20cの長辺の長さは、膜電極ガス拡散層接合体10におけるカソード側のガス拡散層10cの長辺の長さとほぼ同じであり、流路形成部材20cの短辺方向の長さは、セパレータ30における空気導入用貫通孔32iとカソードオフガス排出用貫通孔32oとの間隔よりも長い。
In the present embodiment, the size of the flow
そして、図1(a)〜(c)に示したように、流路形成部材20cは、セパレータ30の厚さ方向から見たときに、セパレータ30における長辺に沿った幅方向全体にわたって、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o内に張り出すように形成されている。また、シーリングプレート40も、セパレータ30の厚さ方向から見たときに、セパレータ30における長辺に沿った幅方向全体にわたって、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o内に張り出すように形成されている。さらに、本実施例では、シーリングプレート40は、セパレータ30の厚さ方向から見たときに、セパレータ30における長辺に沿った幅方向全体にわたって、流路形成部材20cよりも、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o内に張り出すように形成されている。
As shown in FIGS. 1A to 1C, the flow
また、本実施例では、図1(a),(b)に示したように、シーリングプレート40は、空気導入用貫通孔32iの輪郭線と流路形成部材20cの外周輪郭線との交点Pから空気導入用貫通孔32i内に張り出すように形成された凸部42を備えている。また、シーリングプレート40は、カソードオフガス排出用貫通孔32oの輪郭線と流路形成部材20cとの外周輪郭線との交点からカソードオフガス排出用貫通孔32o内に張り出すように形成された凸部42を備えている。本実施例では、凸部42の形状は、台形であるものとした。
In this embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, the sealing
上述した燃料電池セル100は、以下に説明する製造工程によって製造することができる。
The
A2.燃料電池セルの製造工程:
図2は、第1実施例の燃料電池セル100の製造工程を示す説明図である。まず、セパレータ30aの表面の、膜電極ガス拡散層接合体10の外周部に対応する部位、および、各貫通孔の周囲に、液状シール材を塗布する(ステップS100)。次に、セパレータ30aに、膜電極ガス拡散層接合体10と、シーリングプレート40と、流路形成部材20a,20cと、セパレータ30cと、を積層する(ステップS110)。このとき、流路形成部材20c、および、シーリングプレート40が、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32oに張り出すように積層する。なお、本実施例では、シーリングプレート40は、流路形成部材20cに予め接合されているものとした。そして、液状シール材をセパレータ30a,30cで挟んで加圧し、液状シール材を熱硬化して、シール材50を形成する(ステップS120)。以上の製造工程によって、第1実施例の燃料電池セル100は製造される。
A2. Fuel cell manufacturing process:
FIG. 2 is an explanatory view showing a manufacturing process of the
以上説明した第1実施例の燃料電池セル100では、セパレータ30の厚さ方向から見たときに、流路形成部材20c、および、シーリングプレート40が、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o内に張り出すように形成されている。さらに、シーリングプレート40は、セパレータ30の厚さ方向から見たときに、流路形成部材20cよりも、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o内に張り出すように形成されている。このため、燃料電池セル100の製造時に、すなわち、液状シール材を加圧して熱硬化し、シール材50を形成する際に、液状シール材が加圧によって押し広げられても、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o内において、液状シール材の回り込みを抑制することができる。したがって、流路形成部材20cに液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。
In the
また、第1実施例の燃料電池セル100では、シーリングプレート40は、凸部42を備えている。すなわち、シーリングプレート40は、セパレータ30の厚さ方向から見たときに、空気導入用貫通孔32iの輪郭線と流路形成部材20cの外周輪郭線との交点から、空気導入用貫通孔32i内に張り出すように形成されている。また、シーリングプレート40は、セパレータ30の厚さ方向から見たときに、カソードオフガス排出用貫通孔32oの輪郭線と流路形成部材20cの外周輪郭線との交点から、カソードオフガス排出用貫通孔32o内に張り出すように形成されている。したがって、空気導入用貫通孔32iの輪郭線と流路形成部材20cの外周輪郭線との交点からの液状シール材の回り込み、および、カソードオフガス排出用貫通孔32oの輪郭線と流路形成部材20cの外周輪郭線との交点からの液状シール材の回り込みを抑制することができる。
Further, in the
また、第1実施例の燃料電池セル100の製造工程では、シーリングプレート40は、流路形成部材20cに予め接合されている。したがって、図2に示したステップS110において、セパレータ30aに、膜電極ガス拡散層接合体10と、シーリングプレート40と、流路形成部材20a,20cと、セパレータ30cと、を積層する積層工程を、シーリングプレート40が、流路形成部材20cに予め接合されていない場合よりも、簡略化することができる。
Further, in the manufacturing process of the
B.第2実施例:
第2実施例の燃料電池セル100の構成は、第1実施例の燃料電池セル100の構成と同じである。第2実施例と第1実施例とでは、燃料電池セル100の製造工程が異なっている。以下、第2実施例の燃料電池セル100の製造工程について説明する。
B. Second embodiment:
The configuration of the
図3は、第2実施例の燃料電池セル100の製造工程を示す説明図である。まず、熱可塑性の半硬化状態の半硬化シール材を準備する(ステップS200)。次に、セパレータ30aに、半硬化シール材と、膜電極ガス拡散層接合体10と、シーリングプレート40と、流路形成部材20a,20cと、セパレータ30cと、を積層する(ステップS210)。このとき、流路形成部材20c、および、シーリングプレート40が、セパレータ30の厚さ方向から見たときに、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32oに張り出すように積層する。本実施例においても、シーリングプレート40は、流路形成部材20cに予め接合されているものとした。そして、半硬化シール材をセパレータ30a,30cで挟んで加圧し、半硬化シール材を熱硬化して、シール材50を形成する(ステップS220)。なお、半硬化シール材は、熱硬化の過程で粘度が低下して流動性を発現する。以上の製造工程によって、第2実施例の燃料電池セル100は製造される。
FIG. 3 is an explanatory view showing a manufacturing process of the
以上説明した第2実施例の燃料電池セル100によっても、第1実施例の燃料電池セル100と同様に、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o内において、流路形成部材20cに液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。
Also in the
C.第3実施例:
第3実施例の燃料電池セル100の構成は、第1,2実施例の燃料電池セル100の構成と同じである。第3実施例と第1,2実施例とでは、燃料電池セル100の製造工程が異なっている。以下、第3実施例の燃料電池セル100の製造工程について説明する。
C. Third embodiment:
The configuration of the
図4は、第3実施例の燃料電池セル100の製造工程を示す説明図である。まず、セパレータ30aに、膜電極ガス拡散層接合体10と、シーリングプレート40と、流路形成部材20a,20cと、セパレータ30cと、を積層する(ステップS300)。このとき、流路形成部材20c、および、シーリングプレート40が、セパレータ30の厚さ方向から見たときに、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32oに張り出すように積層する。本実施例においても、シーリングプレート40は、流路形成部材20cに予め接合されているものとした。次に、セパレータ30aとセパレータ30cとの間に、液状シール材を注入する(ステップS310)。この液状シール材の注入には、例えば、インジェクション成型等を用いた射出成型等が適用される。そして、液状シール材をセパレータ30a,30cで挟んで加圧し、液状シール材を熱硬化して、シール材50を形成する(ステップS320)。以上の製造工程によって、第3実施例の燃料電池セル100は製造される。
FIG. 4 is an explanatory view showing a manufacturing process of the
以上説明した第3実施例の燃料電池セル100によっても、第1,2実施例の燃料電池セル100と同様に、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o内において、流路形成部材20cに液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。
In the
D.変形例:
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
D. Variations:
As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, and implementation in various aspects is possible within the range which does not deviate from the summary. It is. For example, the following modifications are possible.
D1.変形例1:
上記実施例の燃料電池セル100では、シーリングプレート40は、凸部42を備えるものとしたが、本発明は、これに限られない。シーリングプレート40は、凸部42を備えないものとしてもよい。また、空気導入用貫通孔32i側に配置されるシーリングプレート40、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o側に配置されるシーリングプレート40のいずれか一方が凸部42を備えるものとしてもよい。
D1. Modification 1:
In the
図5は、変形例1としての燃料電池セル100Aの概略構成を示す説明図である。この燃料電池セル100Aは、燃料電池セル100におけるシーリングプレート40の代わりに、シーリングプレート40Aを備えている。そして、シーリングプレート40Aは、シーリングプレート40における凸部42を備えていない。こうすることによっても、液状シール材の回りこみを抑制し、流路形成部材20cに液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。ただし、燃料電池セル100Aよりも燃料電池セル100の方が液状シール材の回り込みを抑制することができる。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a
D2.変形例2:
上記実施例の燃料電池セル100では、シーリングプレート40は、セパレータ30の厚さ方向から見たときに、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o内に張り出し、さらに、流路形成部材20cよりも、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o内に張り出しているものとしたが、本発明は、これに限られない。シーリングプレート40は、セパレータ30の厚さ方向から見たときに、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o内に張り出し、流路形成部材20cからは、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o内に張り出さないものとしてもよい。
D2. Modification 2:
In the
図6は、変形例2としての燃料電池セル100Bの概略構成を示す説明図である。この燃料電池セル100Bは、燃料電池セル100におけるシーリングプレート40の代わりに、シーリングプレート40Bを備えている。そして、シーリングプレート40Bは、セパレータ30の厚さ方向から見たときに、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o内には張り出すものの、流路形成部材20cからは、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o内には張り出さない。こうすることによっても、液状シール材の回りこみを抑制し、流路形成部材20cに液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。ただし、燃料電池セル100Bよりも燃料電池セル100の方が液状シール材の回り込みを抑制することができる。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a
D3.変形例3:
上記実施例の燃料電池セル100では、シーリングプレート40が備える凸部42の形状は、台形であるものとしたが、本発明は、これに限られない。凸部42の形状は、適宜、変更可能である。
D3. Modification 3:
In the
図7は、変形例としてのシーリングプレート40を示す説明図である。図7(a)に示したように、シーリングプレート40は、空気導入用貫通孔32iの輪郭線近傍に扇型形状を有する凸部42Aを備えるものとしてもよい。また、図7(b)に示したように、シーリングプレート40は、空気導入用貫通孔32iの輪郭線近傍のみをカバーする形状を有する凸部42Bを備えるものとしてもよい。
FIG. 7 is an explanatory view showing a sealing
D4.変形例4:
上記実施例の燃料電池セル100では、流路形成部材20c、および、シーリングプレート40は、セパレータ30の厚さ方向から見たときに、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o内の双方に張り出すように形成されるものとしたが、本発明は、これに限られない。流路形成部材20c、および、シーリングプレート40は、セパレータ30の厚さ方向から見たときに、空気導入用貫通孔32i内、および、カソードオフガス排出用貫通孔32o内のいずれか一方に張り出すものとしてもよい。
D4. Modification 4:
In the
D5.変形例5:
上記実施例の燃料電池セル100では、本発明における流路形成部材、および、シーリングプレートの構成を、カソード側に適用するものとしたが、本発明は、これに限られない。本発明における流路形成部材、および、シーリングプレートの構成を、アノード側に適用するものとしてもよい。
D5. Modification 5:
In the
100,100A,100B…燃料電池セル
10…膜電極ガス拡散層接合体
10m…膜電極接合体
10a,10c…ガス拡散層
20a,20c…流路形成部材
30,30a,30c…セパレータ
32i…空気導入用貫通孔
32o…カソードオフガス排出用貫通孔
34i…水素導入用貫通孔
34o…アノードオフガス排出用貫通孔
36i…冷却水導入用貫通孔
36o…冷却水排出用貫通孔
40,40A,40B…シーリングプレート
42,42A,42B…凸部
50…シール材
60…ガスケット
SL…シールライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,100A, 100B ...
Claims (13)
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートは、前記厚さ方向から見たときに、前記導入用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。 A fuel cell,
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by bonding electrodes to both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A flow path forming member that is laminated on the surface of the gas diffusion layer and forms a gas flow path for flowing a reaction gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer, the flow path forming member comprising a porous body When,
A pair of separators sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the flow path forming member;
A sealing material formed around the membrane electrode gas diffusion layer assembly between the pair of separators, the sealing material formed by curing a liquid sealing material having fluidity;
A sealing plate disposed between the sealing material and the flow path forming member to prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member when forming the sealing material;
With
The separator is an introduction through-hole penetrating in the thickness direction of the separator, the introduction through-hole for introducing the reaction gas supplied from the outside of the fuel cell into the flow path forming member. With
The sealing material is formed around the introduction through hole between the pair of separators,
The flow path forming member and the sealing plate are formed so as to protrude into the introduction through-hole when viewed from the thickness direction.
Fuel cell.
前記シーリングプレートは、さらに、前記厚さ方向から見たときに、前記流路形成部材よりも、前記導入用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。 The fuel cell according to claim 1,
The sealing plate is further formed so as to protrude into the introduction through-hole rather than the flow path forming member when viewed from the thickness direction.
Fuel cell.
前記シーリングプレートは、さらに、前記厚さ方向から見たときに、前記導入用貫通孔の輪郭線と前記流路形成部材の外周輪郭線との交点から、前記導入用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。 The fuel cell according to claim 1 or 2, wherein
The sealing plate further protrudes into the introduction through hole from the intersection of the outline of the introduction through hole and the outer periphery outline of the flow path forming member when viewed from the thickness direction. Formed in the
Fuel cell.
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートは、前記厚さ方向から見たときに、前記排出用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。 A fuel cell,
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by bonding electrodes to both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A flow path forming member that is laminated on the surface of the gas diffusion layer and forms a gas flow path for flowing a reaction gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer, the flow path forming member comprising a porous body When,
A pair of separators sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the flow path forming member;
A sealing material formed around the membrane electrode gas diffusion layer assembly between the pair of separators, the sealing material formed by curing a liquid sealing material having fluidity;
A sealing plate disposed between the sealing material and the flow path forming member to prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member when forming the sealing material;
With
The separator includes a discharge through hole penetrating in the thickness direction of the separator, and the discharge through hole for discharging the exhaust gas discharged from the flow path forming member to the outside of the fuel cell. And
The sealing material is formed around the discharge through hole between the pair of separators,
The flow path forming member and the sealing plate are formed so as to protrude into the discharge through hole when viewed from the thickness direction.
Fuel cell.
前記シーリングプレートは、さらに、前記厚さ方向から見たときに、前記流路形成部材よりも、前記排出用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。 The fuel cell according to claim 4,
The sealing plate is further formed so as to protrude into the discharge through-hole rather than the flow path forming member when viewed from the thickness direction.
Fuel cell.
前記シーリングプレートは、さらに、前記厚さ方向から見たときに、前記排出用貫通孔の輪郭線と前記流路形成部材の外周輪郭線との交点から、前記排出用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。 The fuel cell according to claim 4 or 5, wherein
The sealing plate further protrudes into the discharge through hole from the intersection of the outline of the discharge through hole and the outer periphery of the flow path forming member when viewed from the thickness direction. Formed in the
Fuel cell.
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
一方の前記セパレータの表面に、前記液状シール材を塗布する塗布工程と、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記導入用貫通孔内に張り出すように、前記一方のセパレータに、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記液状シール材を熱硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。 A method for producing a fuel cell, comprising:
The fuel battery cell is
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by bonding electrodes to both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A flow path forming member that is laminated on the surface of the gas diffusion layer and forms a gas flow path for flowing a reaction gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer, the flow path forming member comprising a porous body When,
A pair of separators sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the flow path forming member;
A sealing material formed around the membrane electrode gas diffusion layer assembly between the pair of separators, the sealing material formed by curing a liquid sealing material having fluidity;
A sealing plate disposed between the sealing material and the flow path forming member to prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member when forming the sealing material;
With
The separator is an introduction through-hole penetrating in the thickness direction of the separator, the introduction through-hole for introducing the reaction gas supplied from the outside of the fuel cell into the flow path forming member. With
The sealing material is formed around the introduction through hole between the pair of separators,
The fuel cell manufacturing method includes
An application step of applying the liquid sealing material to the surface of one of the separators;
The membrane electrode gas diffusion layer assembly, the sealing plate, and the flow path formation are formed on the one separator so that the flow path forming member and the sealing plate protrude into the introduction through hole. A laminating step of laminating the member and the other separator;
A sealing material forming step of thermosetting the liquid sealing material to form the sealing material;
A method for producing a fuel cell comprising:
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
半硬化状態の半硬化シール材を配置する工程と、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記導入用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記半硬化シール材と、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記半硬化シール材を硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。 A method for producing a fuel cell, comprising:
The fuel battery cell is
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by bonding electrodes to both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A flow path forming member that is laminated on the surface of the gas diffusion layer and forms a gas flow path for flowing a reaction gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer, the flow path forming member comprising a porous body When,
A pair of separators sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the flow path forming member;
A sealing material formed around the membrane electrode gas diffusion layer assembly between the pair of separators, the sealing material formed by curing a liquid sealing material having fluidity;
A sealing plate disposed between the sealing material and the flow path forming member to prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member when forming the sealing material;
With
The separator is an introduction through-hole penetrating in the thickness direction of the separator, the introduction through-hole for introducing the reaction gas supplied from the outside of the fuel cell into the flow path forming member. With
The sealing material is formed around the introduction through hole between the pair of separators,
The fuel cell manufacturing method includes
A step of arranging a semi-cured sealing material in a semi-cured state;
One of the separators, the semi-cured sealing material, the membrane electrode gas diffusion layer assembly, and the sealing so that the flow path forming member and the sealing plate protrude into the introduction through hole. A laminating step of laminating a plate, the flow path forming member, and the other separator;
A sealing material forming step of curing the semi-cured sealing material to form the sealing material;
A method for producing a fuel cell comprising:
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記導入用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記一方のセパレータと前記他方のセパレータとの間に、前記液状シール材を注入する注入工程と、
前記液状シール材を熱硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。 A method for producing a fuel cell, comprising:
The fuel battery cell is
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by bonding electrodes to both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A flow path forming member that is laminated on the surface of the gas diffusion layer and forms a gas flow path for flowing a reaction gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer, the flow path forming member comprising a porous body When,
A pair of separators sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the flow path forming member;
A sealing material formed around the membrane electrode gas diffusion layer assembly between the pair of separators, the sealing material formed by curing a liquid sealing material having fluidity;
A sealing plate disposed between the sealing material and the flow path forming member to prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member when forming the sealing material;
With
The separator is an introduction through-hole penetrating in the thickness direction of the separator, the introduction through-hole for introducing the reaction gas supplied from the outside of the fuel cell into the flow path forming member. With
The sealing material is formed around the introduction through hole between the pair of separators,
The fuel cell manufacturing method includes
One of the separators, the membrane electrode gas diffusion layer assembly, the sealing plate, and the flow path formation so that the flow path forming member and the sealing plate protrude into the through hole for introduction. A laminating step of laminating the member and the other separator;
An injection step of injecting the liquid sealing material between the one separator and the other separator;
A sealing material forming step of thermosetting the liquid sealing material to form the sealing material;
A method for producing a fuel cell comprising:
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
一方の前記セパレータの表面に、前記液状シール材を塗布する塗布工程と、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記排出用貫通孔内に張り出すように、前記一方のセパレータに、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記液状シール材を熱硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。 A method for producing a fuel cell, comprising:
The fuel battery cell is
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by bonding electrodes to both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A flow path forming member that is laminated on the surface of the gas diffusion layer and forms a gas flow path for flowing a reaction gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer, the flow path forming member comprising a porous body When,
A pair of separators sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the flow path forming member;
A sealing material formed around the membrane electrode gas diffusion layer assembly between the pair of separators, the sealing material formed by curing a liquid sealing material having fluidity;
A sealing plate disposed between the sealing material and the flow path forming member to prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member when forming the sealing material;
With
The separator includes a discharge through hole penetrating in the thickness direction of the separator, and the discharge through hole for discharging the exhaust gas discharged from the flow path forming member to the outside of the fuel cell. And
The sealing material is formed around the discharge through hole between the pair of separators,
The fuel cell manufacturing method includes
An application step of applying the liquid sealing material to the surface of one of the separators;
The membrane electrode gas diffusion layer assembly, the sealing plate, and the flow path formation are formed on the one separator so that the flow path forming member and the sealing plate project into the discharge through hole. A laminating step of laminating the member and the other separator;
A sealing material forming step of thermosetting the liquid sealing material to form the sealing material;
A method for producing a fuel cell comprising:
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
半硬化状態の半硬化シール材を配置する工程と、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記排出用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記半硬化シール材と、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記半硬化シール材を硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。 A method for producing a fuel cell, comprising:
The fuel battery cell is
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by bonding electrodes to both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A flow path forming member that is laminated on the surface of the gas diffusion layer and forms a gas flow path for flowing a reaction gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer, the flow path forming member comprising a porous body When,
A pair of separators sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the flow path forming member;
A sealing material formed around the membrane electrode gas diffusion layer assembly between the pair of separators, the sealing material formed by curing a liquid sealing material having fluidity;
A sealing plate disposed between the sealing material and the flow path forming member to prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member when forming the sealing material;
With
The separator includes a discharge through hole penetrating in the thickness direction of the separator, and the discharge through hole for discharging the exhaust gas discharged from the flow path forming member to the outside of the fuel cell. And
The sealing material is formed around the discharge through hole between the pair of separators,
The fuel cell manufacturing method includes
A step of arranging a semi-cured sealing material in a semi-cured state;
One of the separators, the semi-cured sealing material, the membrane electrode gas diffusion layer assembly, and the sealing so that the flow path forming member and the sealing plate protrude into the discharge through hole. A laminating step of laminating a plate, the flow path forming member, and the other separator;
A sealing material forming step of curing the semi-cured sealing material to form the sealing material;
A method for producing a fuel cell comprising:
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記排出用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記一方のセパレータと前記他方のセパレータとの間に、前記液状シール材を注入する注入工程と、
前記液状シール材を熱硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。 A method for producing a fuel cell, comprising:
The fuel battery cell is
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by bonding electrodes to both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A flow path forming member that is laminated on the surface of the gas diffusion layer and forms a gas flow path for flowing a reaction gas for power generation along the surface of the gas diffusion layer, the flow path forming member comprising a porous body When,
A pair of separators sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly and the flow path forming member;
A sealing material formed around the membrane electrode gas diffusion layer assembly between the pair of separators, the sealing material formed by curing a liquid sealing material having fluidity;
A sealing plate disposed between the sealing material and the flow path forming member to prevent the liquid sealing material from flowing into the flow path forming member when forming the sealing material;
With
The separator includes a discharge through hole penetrating in the thickness direction of the separator, and the discharge through hole for discharging the exhaust gas discharged from the flow path forming member to the outside of the fuel cell. And
The sealing material is formed around the discharge through hole between the pair of separators,
The fuel cell manufacturing method includes
One of the separators, the membrane electrode gas diffusion layer assembly, the sealing plate, and the flow path formation so that the flow path forming member and the sealing plate project into the discharge through hole. A laminating step of laminating the member and the other separator;
An injection step of injecting the liquid sealing material between the one separator and the other separator;
A sealing material forming step of thermosetting the liquid sealing material to form the sealing material;
A method for producing a fuel cell comprising:
前記シーリングプレートは、前記流路形成部材に予め接合されている、
燃料電池セルの製造方法。 A method for producing a fuel cell according to any one of claims 7 to 12,
The sealing plate is joined in advance to the flow path forming member.
Manufacturing method of fuel cell.
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