燃料電池單元制造技術

本發明專利技術提供一種燃料電池單元。在以往的燃料電池單元中，作為使框體一體型的膜電極結構體和一對隔板一體化的結構，設置了多個突起和臺階部分，因此對謀求燃料電池的小型化不利。本發明專利技術的燃料電池單元（FC）包括具有框架（1）的膜電極結構體（2）和夾持該膜電極結構體及框架的兩張隔板（3），且具有使反應用氣體在框架（1）與隔板（3）之間流通的構造，框架（1）和兩張隔板（3）均具有供給排出孔（H1～H6），框架（1）的供給排出孔的周緣部向隔板（3）的供給排出孔的內側伸出并且具有覆蓋至少一張隔板（3）的供給排出孔的內周面的突起（11），從而能夠相對于框架（1）容易且可靠地定位隔板（3）而進行一體化，不需要用于配置突起（11）的空間，因而實現了燃料電池的小型化等。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種作為燃料電池的發電元件使用的燃料電池單元，特別是，涉及一種層疊多個而構成燃料電池組的燃料電池單元。
技術介紹
作為這種燃料電池單元存在例如專利文獻I中記載的燃料電池單元。專利文獻I所述的燃料電池單元包括具有成為一體的框體的膜電極結構體和夾著該膜電極結構體的ー對隔板。而且，在框體的多個位置上設置頂端呈卡爪狀(日文鍵狀)的突起，并在隔板的多個位置上設置臺階部分，將各突起分別卡定在臺階部分上，從而構成使框體一體型的膜電極結構體和一對隔板一體化的燃料電池單元。專利文獻I :W02007-123191然而，在如上述的以往的燃料電池單元中，作為使框體一體型的膜電極結構體和一對隔板一體化的結構，設置了多個突起和臺階部分，因此，需要用于配置這些突起和臺階部分的空間，在謀求燃料電池的小型化的方面不利。
技術實現思路
本專利技術是著眼于上述以往的問題而做成的，其目的在于提供ー種能夠實現燃料電池的小型化的燃料電池單元，該燃料電池單元包括周圍具有框架的膜電極結構體、夾持框架及膜電極結構體的兩張隔板。本專利技術的燃料電池單元包括周圍具有框架的膜電極結構體和夾持框架和膜電極結構體的兩張隔板，并具有使反應用氣體在框架與隔板之間流通的構造。另外，框架和兩張隔板具有沿表背方向貫通的供給排出孔。而且，在燃料電池單元中，框架的供給排出孔的周緣部向隔板的供給排出孔的內側伸出，并覆蓋兩張隔板中的至少ー張隔板的供給排出孔的內周面，作為更優選的實施方式，框架的供給排出孔的周緣部具有突起，該突起能覆蓋兩張隔板中的至少ー張隔板的供給排出孔的內周面，以上述結構作為用于解決以往的問題的方法。本專利技術的燃料電池單元能夠利用框架上的供給排出孔的周緣部相對于框架和膜電極結構體容易且可靠地定位兩張隔板，還能夠容易且可靠地使框架、膜電極結構體和兩張隔板一體化。而且，根據該燃料電池單元，并不特別需要用于配置定位用突起的空間，因而能夠實現燃料電池的小型化。附圖說明圖I是說明本專利技術的燃料電池單元的ー實施方式的分解狀態的俯視圖。圖2是燃料電池單元的立體圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。圖4是說明燃料電池單元的突起的剖視圖。3圖5的(A)、圖5的(B)是表示突起的另ー實施方式的剖視圖。圖6是表示突起的又ー實施方式的圖，其中，圖6的(A)是表示分解狀態的剖視圖，圖6的(B)是表示組裝狀態的剖視圖。圖7是說明圖6所示的突起的配置的立體圖。圖8是表示突起的又ー實施方式的分解狀態的剖視圖。圖9是表示突起的又ー實施方式的分解狀態的剖視圖。圖10是表示突起的又ー實施方式的剖視圖。圖11是表示突起的又ー實施方式的剖視圖。圖12是表示突起的又ー實施方式的剖視圖。圖13是表示突起的又ー實施方式的剖視圖。 圖14是表示突起的頂端部的圖，其中，圖14的(A)是表示淺的卡合狀態的剖視圖，圖14的(B)是表示深的卡合狀態的剖視圖。圖15是表示突起的頂端部的其他例子的圖，其中，圖15的(A)是表示淺的卡合狀態的剖視圖，圖15的(B)是表示深的卡合狀態的剖視圖。圖16是表示突起的又ー實施方式的剖視圖。具體實施例方式以下，根據附圖說明本專利技術的燃料電池單元的ー實施方式。此外，為了方便說明，將附圖的上下方向設為燃料電池單元的層疊方向，以膜電極結構體的陽極側為上側，以陰極側為下側。實際上，陽極側和陰極側可以上下相反，層疊方向也不限于上下方向。·圖I 圖3所示的燃料電池單元FC包括周圍具有框架I的膜電極結構體2、用于夾持框架I和膜電極結構體2的兩張隔板3、3。而且，圖I 圖3所示的燃料電池單元FC具有供反應用氣體在框架I與隔板3、3之間流通的構造。膜電極結構體2—般被稱為MEA (Membrane ElectrodeAssembly),尤其如圖3所示，具有利用燃料極層(陽極)5A和空氣極層(陰極)5B夾持例如由固體高分子構成的電解質層4的構造。而且，圖示的膜電極結構體2在燃料極層5A和空氣極層5B的表面上分別層疊了由碳紙、多孔質體等構成的氣體擴散層6A、6B。而且，在膜電極結構體2中，向燃料極層5A供給作為一反應用氣體的燃料氣體(氫)，井向空氣極層5B供給作為另一反應用氣體的氧化劑氣體(空氣)，通過電化學反應進行發電。此外，作為膜電極結構體2，也包括省去氣體擴散層而由電解質層4、燃料極層5A、以及空氣極層5B構成的結構體。框架I通過樹脂成型(例如注塑成型)與膜電極結構體2 —體化，在該實施方式中，膜電極結構體2位于中央且形成為長方形狀。另外，框架I在兩端部以每一端部各排列有三個的方式排列有沿表背方向貫通的供給排出孔(日文マニホールド穴)Hl H6，從各供給排出孔組至膜電極結構體2的區域成為反應用氣體的流通區域。該框架I和兩張隔板3、3都是具有大致相等的縱橫尺寸的長方形狀。各隔板3是對不銹鋼等金屬板進行了沖壓成型而成的構件，與膜電極結構體2相對應的中央部分形成為在短邊方向的剖視中呈波形形狀。該波形形狀沿長邊方向連續。由此，各隔板3的波形形狀中的各凸部分與膜電極結構體2相接觸，波形形狀中的各凹部分成4為反應用氣體的流路。另外，各隔板3在兩端部具有與框架I的各供給排出孔Hl H6同樣沿表背方向貫通的供給排出孔Hl H6，從各供給排出孔組至截面波形形狀部分的區域成為反應用氣體的流通區域。上述的框架I、膜電極結構體2、以及兩張隔板3、3重疊而構成燃料電池單元FC。此時，燃料電池單元FC在中央具有發電部，該發電部是膜電極結構體2的區域。而且，在發電部的兩側具有用于進行反應用氣體的供給及排出的供給排出部(日文マユホールド部)和從各供給排出部至發電部的作為反應用氣體的流通區域的擴散部。圖2的左側所示的ー供給排出孔組(Hl H3)具有燃料氣體供給用供給排出孔(H1)、冷卻流體供給用供給排出孔(H2)、以及氧化劑氣體供給用供給排出孔(H3)，該供給排出孔組(Hl H3)在層疊方向上互相連通而形成流體用流路。圖2的右側所示的另ー供給排出孔組(H4 H6)具有燃料氣體排出用供給排出孔(H4)、冷卻流體排出用供給排出孔(H5)、以及氧化劑氣體排出用供給排出孔(H6)，該供給排出孔組(H4 H6)在層疊方向上互相連通而形成流體用流路。此外，對于供給用供給排出孔和排出用供給排出孔，也可以是其中的一部分或全部為與上述位置關系相反的位置關系。另外，在燃料電池單元FC中，在框架I與兩張隔板3之間實施有氣密處理。即，在燃料電池單元FC中，利用粘接劑B密封框架I和兩張隔板3的緣部。而且，燃料電池單元FC層疊多個而構成燃料電池組，在進行層疊時，相鄰的隔板3、3之間也被粘接劑B密封。在該實施方式中，構成使冷卻流體在相鄰的隔板3、3之間流通的構造。利用上述的粘接劑進行的氣密處理在各個層之間氣密地分開燃料氣體、氧化劑氣體、以及冷卻流體各自的流通區域。即，在圖I所示的例子中，下側隔板3的上表面(和框架的下表面)上設有用于使氧化劑氣體向膜電極結構體2的空氣極層5B流通的密封線。另外，框架I的上表面(和上側隔板的下表面)上設有用于使燃料氣體向膜電極結構體2的燃料極層5A流通的密封線。而且，上側隔板3的上表面上設有用于使冷卻流體流通的密封線。在此，作為用于使框架I和膜電極結構體2、兩張隔板3、3—體化的結構，上述的燃料電池單元FC構成為框架I上的供給排出本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：屋隆了，阿部光高，上原茂高，沼尾康弘，
申請(專利權)人：日產自動車株式會社，
類型：
國別省市：