專利名稱：隔板及隔板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及疊層型的固體高分子型燃料電池中所具備的隔板及其制造方法。
背景技術(shù)：
一直以來，有限能量資源的有效利用和用于防止地球溫暖化的節(jié)能的必要性已被廣泛認(rèn)識。目前，以利用火力發(fā)電將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿姆绞絹硖峁┠芰啃枰?br> 但是，火力發(fā)電所必需的煤和石油是埋藏量有限的資源，代替它們的新型能量資源成為必需。引人注目的是將氫作為燃料來進(jìn)行化學(xué)發(fā)電的燃料電池。
燃料電池具有2個電極和夾在電極間的電解質(zhì)。在陰極，被供給的氫發(fā)生離子化而成為氫離子，在電解質(zhì)中向陽極移動。在陽極，被供給的氧和從電解質(zhì)中移動而來的氫離子發(fā)生反應(yīng)生成水。氫發(fā)生離子化時產(chǎn)生的電子通過配線從陰極向陽極移動，由此電流流出，產(chǎn)生電。
燃料電池根據(jù)電解質(zhì)的不同主要分為4類。即將離子導(dǎo)電性陶瓷用于電解質(zhì)的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)、將氫離子導(dǎo)電性高分子膜用于電解質(zhì)的固體高分子型燃料電池(PEFC)、將高濃度磷酸用于電解質(zhì)的磷酸型燃料電池(PAFC)、將堿金屬碳酸鹽用于電解質(zhì)的熔融碳酸型燃料電池(MCFC)這4種。其中特別是工作溫度低至80℃的固體高分子型燃料電池(PEFC)的開發(fā)有所進(jìn)展。
固體高分子型燃料電池的結(jié)構(gòu)由表面設(shè)有催化劑電極的電解質(zhì)層、從兩側(cè)將電解質(zhì)層夾住、并設(shè)有用于供給氫和氧的凹槽的隔板、以及回收電極產(chǎn)生的電的集電板等構(gòu)成。與電解質(zhì)層相同，對隔板也進(jìn)行了多次改良。
作為隔板的要求特性，導(dǎo)電性高、對燃料氣體和氧化劑氣體的氣密性高、并且對氧化還原氫和氧時的反應(yīng)具有高的耐腐蝕性是必須的。
為了滿足這些要求，使用以下所述的隔板材料。
最經(jīng)常使用的有致密性碳。致密性碳在導(dǎo)電性和耐腐蝕性上優(yōu)異，而且機(jī)械強(qiáng)度也高。并且，加工性好且質(zhì)量輕。但是，不耐振動和撞擊，需要切削加工，因此加工費(fèi)用變高。并且必須實施氣體的不浸透化處理。
合成樹脂也被使用，有苯酚樹脂、環(huán)氧樹脂等熱固性樹脂。合成樹脂的主要特征為低成本，但尺寸穩(wěn)定性差，導(dǎo)電性也差。
從導(dǎo)電性、加工性、密閉性等觀點(diǎn)看，多使用金屬。金屬主要使用鈦、不銹鋼。但是金屬易腐蝕、在電解質(zhì)膜中放入金屬離子后離子導(dǎo)電性降低，因此必須對隔板表面實施鍍金。
另外，還可使用橡膠，有乙烯-丙烯-二烯橡膠等。橡膠的透氣性低，密封性好。
日本特開平8-180883號公報中公開了固體高分子電解質(zhì)型燃料電池。此固體高分子電解質(zhì)型燃料電池中，使用不銹鋼、鈦合金等通過大氣容易形成鈍化膜的金屬薄板作為隔板，通過沖壓加工而加工成規(guī)定形狀。
日本特開2002-175818號公報中公開了燃料電池用隔板，此燃料電池用隔板，在周圍的邊緣部形成棱，提高了在由密封構(gòu)件夾住時的剛性，從而抑制彎曲。
在日本特開2003-297383號公報中公開了燃料電池用隔板。此燃料電池用隔板在金屬基板的至少一個面上設(shè)有混合有樹脂和導(dǎo)電性填充劑的體積電阻率為1.0Ω·cm或以下的第1樹脂層和體積電阻率小于第1樹脂層的第2樹脂層，從而提高了集電性能、成形性、強(qiáng)度和耐腐蝕性。
使用金屬板的隔板的加工性良好，但易被氧氣腐蝕。另外，由于在電解質(zhì)膜中放入金屬離子后離子導(dǎo)電性會降低，因此必須對隔板表面實施鍍金。
另外，以往的隔板按照氫氣、氧氣和冷卻水等不泄露的方式在外周部使用O形環(huán)等密封材料進(jìn)行密封。
如在日本特開平8-180883號公報和日本特開2002-175818號公報中所示那樣，為了防止反應(yīng)氣體和冷卻用流體的泄露，在隔板周邊部設(shè)有墊圈。
這樣，在以往的燃料電池中，在外周部的隔板與元件之間必須形成密封材料。另外，作為制造工序，在加工形成隔板后，需要在隔板的外周部粘貼密封材料的工序或者將隔板作為內(nèi)芯在金屬模具中成形密封材料的工序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供加工性和耐腐蝕性優(yōu)異的隔板及其制造方法。本發(fā)明的另一目的在于提供能夠削減燃料電池的構(gòu)件個數(shù)并縮短制造工序的隔板。
本發(fā)明為一種隔板，其介于在含有電解質(zhì)介質(zhì)的電解質(zhì)層的厚度方向表面上設(shè)有催化劑電極的多個電解質(zhì)組合體之間，其特征在于，其具有分離燃料氣體和氧化劑氣體流路的分離部、和設(shè)于外周部的防止燃料氣體和氧化劑氣體泄漏的密封部，其中分離部和密封部通過塑性變形加工而形成為一體。
根據(jù)本發(fā)明，為一種隔板，其介于在含有電解質(zhì)介質(zhì)的電解質(zhì)層的厚度方向表面上設(shè)有催化劑電極的多個電解質(zhì)組合體之間，其具有分離燃料氣體和氧化劑氣體流路的分離部、和設(shè)于外周部的防止燃料氣體和氧化劑氣體泄漏的密封部。此分離部和密封部通過沖壓加工等塑性變形加工而形成為一體。
由此，不再需要過去所必需的O形環(huán)、墊圈等密封構(gòu)件，就能夠削減燃料電池的構(gòu)件個數(shù)，并縮短制造工序。
另外，本發(fā)明的特征在于由金屬板構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，由于是金屬板，因此能夠容易地進(jìn)行塑性變形加工。
另外，本發(fā)明的特征在于，在分離部上形成有平行于電解質(zhì)組合體的催化劑電極形成面、且互相平行的多個凹形流路槽。
本發(fā)明的特征還在于，在密封部上形成有密封突出部，該密封突出部平行于電解質(zhì)組合體的催化劑電極形成面而延伸，并按照其頂部通過彈力壓接于電解質(zhì)組合體的方式構(gòu)成。
本發(fā)明的特征還在于，分離部和密封部通過沖壓加工形成。
根據(jù)本發(fā)明，在分離部上形成平行于電解質(zhì)組合體的催化劑電極形成面、且互相平行的多個凹形流路槽；在密封部上形成密封突出部，該密封突出部平行于電解質(zhì)組合體的催化劑電極形成面而延伸，并按照其頂部通過彈力壓接于電解質(zhì)組合體的方式構(gòu)成。另外，分離部和密封部通過沖壓加工形成。
這樣，由于僅形成流路槽和密封突出部即可，因此能夠容易地進(jìn)行塑性變形加工。
本發(fā)明為一種隔板，其介于在含有電解質(zhì)介質(zhì)的電解質(zhì)層的厚度方向表面上設(shè)有催化劑電極的多個電解質(zhì)組合體之間，且分離燃料氣體和氧化劑氣體流路的分離部和設(shè)于外周部的防止燃料氣體和氧化劑氣體泄漏的密封部被形成為一體，其特征在于，在相當(dāng)于密封部的區(qū)域上具有密封突出部，該密封突出部平行于電解質(zhì)組合體的催化劑電極形成面而延伸，并按照其頂部通過彈力壓接于上述電解質(zhì)組合體的方式構(gòu)成。
本發(fā)明的特征在于由金屬板構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，為一種隔板，其介于在含有電解質(zhì)介質(zhì)的電解質(zhì)層的厚度方向表面上設(shè)有催化劑電極的多個電解質(zhì)組合體之間，且分離燃料氣體和氧化劑氣體流路的分離部和設(shè)于外周部的防止燃料氣體和氧化劑氣體泄漏的密封部被形成為一體。
隔板由金屬板構(gòu)成，在相當(dāng)于密封部的區(qū)域上具有密封突出部，其平行于電解質(zhì)組合體的催化劑電極形成面而延伸，并按照其頂部通過彈力壓接于上述電解質(zhì)組合體的方式構(gòu)成。
由此，不再需要過去所必需的O形環(huán)、墊圈等密封構(gòu)件，就能夠削減燃料電池的構(gòu)件個數(shù)，并縮短制造工序。
本發(fā)明的特征還在于，至少在上述密封突出部與電解質(zhì)層相接觸的部分上設(shè)有由彈性體構(gòu)成的高分子彈性層。
根據(jù)本發(fā)明，由于至少在上述密封突出部與電解質(zhì)層相接觸的部分上設(shè)有由彈性體構(gòu)成的高分子彈性層，因此密封性進(jìn)一步提高。
本發(fā)明的特征還在于，上述高分子彈性層的寬為1～10mm，厚為1～100μm。
根據(jù)本發(fā)明，即便設(shè)有高分子彈性層的區(qū)域是更小的區(qū)域，也能得到充分的密封性。
另外本發(fā)明的特征還在于，其具有2個或更多個上述密封突出部，假設(shè)地顯示每個密封突出部的頂部與電解質(zhì)層的連接位置的連接線是相互平行的。
根據(jù)本發(fā)明能夠進(jìn)一步提高密封性。
本發(fā)明的特征還在于，在密封部和分離部以外的區(qū)域上具有與上述密封突出部同樣構(gòu)成的輔助突出部，輔助突出部按照在組合含有隔板的燃料電池時，與電解質(zhì)組合體之間產(chǎn)生的面壓均勻分布的方式配置。
根據(jù)本發(fā)明，能夠防止在組合時隔板發(fā)生傾斜等而在隔板和電解質(zhì)組合體之間產(chǎn)生的接觸不良等。
另外，本發(fā)明為一種隔板，其介于在含有電解質(zhì)介質(zhì)的電解質(zhì)層的厚度方向表面上設(shè)有催化劑電極的多個電解質(zhì)組合體之間，且分離燃料氣體和氧化劑氣體流路的分離部由金屬板形成，其特征在于，在金屬板的表面上形成有橡膠或合成樹脂的覆蓋層。
根據(jù)本發(fā)明，通過在金屬板表面上形成橡膠或合成樹脂的覆蓋層，能夠提供加工性和耐腐蝕性優(yōu)異的隔板。
另外，本發(fā)明的特征還在于橡膠或合成樹脂具有導(dǎo)電性。
根據(jù)本發(fā)明，由于覆蓋層的橡膠或合成樹脂具有導(dǎo)電性，因此能夠?qū)⒃陔娊赓|(zhì)組合體中產(chǎn)生的直流電通過隔板取出并收集。
本發(fā)明的特征還在于，覆蓋層隔著粘合層或表面處理層而在金屬板表向上形成。
根據(jù)本發(fā)明，覆蓋層隔著粘合層或表面處理層而在金屬板表面上形成。覆蓋層與金屬板的粘合力不充分時，也可隔著粘合層或表面處理層。將金屬表面的氧化膜除去、使金屬表面粗糙化等而形成表面處理層，也能在金屬板表面上形成覆蓋層。使用橡膠作為覆蓋層時，粘合劑優(yōu)選使用三嗪硫醇類、聚苯胺類。三嗪硫醇類通過擴(kuò)散至金屬板的表面附近而形成粘合層，從而能夠與橡膠粘合。并且，由于三嗪硫醇類顯示導(dǎo)電性，因此能夠?qū)⒃陔娊赓|(zhì)組合體中產(chǎn)生的直流電通過隔板取出并收集。
另外，本發(fā)明的特征還在于，在覆蓋層的與電解質(zhì)組合體相接觸的區(qū)域上形成有導(dǎo)電性高于覆蓋層的高導(dǎo)電層。
根據(jù)本發(fā)明，能夠降低隔板與電解質(zhì)組合體的接觸電阻。
本發(fā)明為一種隔板的制造方法，上述隔板介于在含有電解質(zhì)介質(zhì)的電解質(zhì)層的厚度方向表面上設(shè)有催化劑電極的多個電解質(zhì)組合體之間，且分離燃料氣體和氧化劑氣體流路的分離部由金屬板形成，此制造方法的特征在于，其具有通過將金屬板進(jìn)行塑性變形加工而形成分離部的加工步驟、在經(jīng)變形加工的金屬板表面上形成橡膠或合成樹脂的覆蓋層的覆蓋步驟。
本發(fā)明為一種隔板的制造方法，上述隔板介于在含有電解質(zhì)介質(zhì)的電解質(zhì)層的厚度方向表面上設(shè)有催化劑電極的多個電解質(zhì)組合體之間，且分離燃料氣體和氧化劑氣體流路的分離部由金屬板形成，此制造方法的特征在于，其具有在金屬板的表面上形成橡膠或合成樹脂的覆蓋層的覆蓋步驟、通過將形成有覆蓋層的金屬板進(jìn)行塑性變形加工而形成分離部的加工步驟。
根據(jù)本發(fā)明，首先在加工步驟中，通過將金屬板進(jìn)行塑性變形加工而形成分離部。
接著在覆蓋步驟中，在經(jīng)變形加工的金屬板表面上形成橡膠或合成樹脂的覆蓋層。
或者，首先在覆蓋步驟中，在金屬板的表面上形成橡膠或合成樹脂的覆蓋層，接著在加工步驟中，將形成有覆蓋層的金屬板進(jìn)行塑性變形加工而形成分離部。
由此，能夠容易地制造加工性和耐腐蝕性優(yōu)異的隔板。
特別地，從生產(chǎn)率的觀點(diǎn)看，按照加工步驟、覆蓋步驟的順序形成的制造方法適于少量和中量生產(chǎn)，而按照覆蓋步驟、加工步驟的順序形成的制造方法適于大量生產(chǎn)。
本發(fā)明的特征還在于，具有在覆蓋層的與電解質(zhì)組合體相接觸的區(qū)域上形成高導(dǎo)電層的高導(dǎo)電層形成步驟，此高導(dǎo)電層的導(dǎo)電性比覆蓋層的導(dǎo)電性高。
根據(jù)本發(fā)明，能夠降低隔板與電解質(zhì)組合體的接觸電阻。


本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)通過以下的詳細(xì)說明和附圖會變得更為明確。
圖1為固體高分子型燃料電池(Polymer Electrolyte Fuel Cell、簡稱為PEFC)100在展開狀態(tài)下的立體示意圖。
圖2為含有隔板1的單位電池101的水平剖面圖。
圖3為說明用于產(chǎn)生彈力的密封部14的形狀的圖。
圖4為從側(cè)面觀察單位電池101的概略圖。
圖5為實施方式1的密封部14的主要部分放大圖。
圖6為實施方式1的分離部13的主要部分放大圖。
圖7為實施方式2的密封部14的主要部分放大圖。
圖8為實施方式3的分離部13的主要部分放大圖。
圖9為實施方式3的密封部14的主要部分放大圖。
圖10為實施方式4的密封部14的主要部分放大圖。
圖11為實施方式5的分離部13的主要部分放大圖。
圖12為實施方式5的密封部14的主要部分放大圖。
圖13為實施方式6的密封部14的主要部分放大圖。
圖14為實施方式7的分離部13的主要部分放大圖。
圖15為含有作為另一實施方式的隔板1的單位電池101的水平剖面圖。
圖16為含有作為另一實施方式的隔板1的單位電池101的水平剖面圖。
圖17為含有隔板1a的單位電池102的水平剖面圖。
圖18為實施方式8的密封部14a的主要部分放大圖。
圖19為實施方式9的密封部14a的主要部分放大圖。
圖20為實施方式10的密封部14a的主要部分放大圖。
圖21為從側(cè)面觀察單位電池101的概略圖。
具體實施例方式
圖1為固體高分子型燃料電池(Polymer Electrolyte Fuel Cell、簡稱為PEFC)100在展開狀態(tài)下的立體示意圖。PEFC100具有隔板1、燃料電池元件2、集電板3、絕緣片材4、端部凸緣5、電極配線12。為了得到高電壓、高輸出，將多個燃料電池元件2串聯(lián)，即以疊層狀態(tài)構(gòu)成PEFC100。為了構(gòu)成此疊層狀態(tài)，在燃料電池元件2之間配置隔板，對各燃料電池元件2提供氫和氧，并回收產(chǎn)生的電。因此，如圖1所示，燃料電池元件2和隔板1交替配置。在此配置的最外層配置隔板1，在隔板1的更外側(cè)設(shè)有集電板3。集電板3是用于收集并取出各隔板1中所回收的電而設(shè)置的，并連接著電極配線12。絕緣片材4設(shè)于集電板3和端部凸緣5之間，防止電流從集電板3泄漏到端部凸緣5。端部凸緣5為用于將多個燃料電池元件2保持在疊層狀態(tài)的外殼。
在端部凸緣5上形成有氫氣供給口6、冷卻水供給口7、氧氣供給口8、氫氣排出口9、冷卻水排出口10以及氧氣排出口11。從各供給口中被供給的氣體和水的流體通過貫通于燃料電池元件2層疊方向的各去路，在最外層的隔板1折回，通過各回路從各排出口排出。
去路和回路在各隔板1處分支，流經(jīng)去路的各流體通過由隔板1形成的、平行于燃料電池元件2的面方向的流路而流入到回路中。由于氫氣和氧氣被燃料電池元件2消耗，因此未反應(yīng)的氣體通過回路被排出。將被排出的未反應(yīng)氣體回收，再次從供給口供給。由于在氧氣流路附近通過氧和氫的反應(yīng)生成水，因此被排出的氧氣中含有水。為了將排出的氧氣再次供給，必須將水除去。
作為燃料氣體的氫氣和作為氧化劑氣體的氧氣，不必是分別僅由氫和氧構(gòu)成的氣體，除了氫、氧以外，只要是不使接觸的流路劣化、不使其變性的氣體即可含有。例如，氧氣可以使用含有氮的空氣。另外，氫源不僅限于氫氣，也可以是甲烷氣體、乙烯氣體、天然氣等，還可以是乙醇等。
圖2為含有隔板1的單位電池101的水平剖面圖。單位電池101由1個燃料電池元件2和配置于其兩側(cè)的2個隔板1構(gòu)成，是通過供給氫和氧能夠產(chǎn)生電力的最小構(gòu)成。
作為電解質(zhì)組合體的燃料電池元件2由作為電解質(zhì)介質(zhì)的高分子膜20和在高分子膜20的厚度方向表面上形成的催化劑電極21構(gòu)成，也稱為MEA(Membrane Electrode Assembly)。
高分子膜20為透過氫離子(質(zhì)子)的質(zhì)子導(dǎo)電性電解質(zhì)膜，經(jīng)常使用全氟磺酸樹脂膜(例如，Du pont公司生產(chǎn)、商品名Nafion)。
催化劑電極21在高分子膜20的厚度方向表面上作為含有鉑、釕等催化劑金屬的碳層而被層疊。向催化劑電極21供給氫氣、氧氣時，在催化劑電極21和高分子膜20的界面處發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生直流電。
高分子膜20的厚度約為0.1mm，催化劑電極21根據(jù)含有的催化劑金屬等而變化，但形成為數(shù)μm的厚度。
隔板1具有分離氫氣和氧氣流路的分離部13和設(shè)于外周部的防止氫氣和氧氣泄漏的密封部14。本實施方式中，催化劑電極21不是在高分子膜20的整個面上形成，而是高分子膜20遍布外周的寬1～20mm、優(yōu)選5～10mm的范圍露出至表面。隔板1的分離部13在與形成催化劑電極21的區(qū)域相對的區(qū)域上形成，密封部14在與高分子膜20露出的區(qū)域相對的區(qū)域上形成。
隔板1的主要材料使用平板狀的金屬薄板。例如，優(yōu)選鐵、鋁、鈦等金屬薄板，特別優(yōu)選不銹(如SUS304等)鋼板、SPCC(一般用冷軋鋼板)、耐腐蝕性鋼板。不銹鋼板可以使用經(jīng)表面處理過的鋼板。例如，可以使用表面經(jīng)酸洗處理、電解蝕刻處理的鋼板，含有導(dǎo)電性夾雜物的鋼板，形成了BA被膜的鋼板，通過離子電鍍加工涂布有導(dǎo)電性化合物的鋼板等。另外也可使用將晶體組織超微細(xì)化了的高耐腐蝕性不銹鋼板等。
通過將上述金屬薄板進(jìn)行塑料變形加工、如沖壓加工，可將分離部13和密封部14形成為一體。為了提高耐熱性，優(yōu)選在沖壓加工后實施BH(Baked Hardening)處理。
在分離部13上形成有平行于催化劑電極21的形成面、且互相平行的多個流路槽。此流路槽的垂直于氣體流向的剖面為凹形。流路槽由分離壁15和電極接觸壁16構(gòu)成，由分離壁15、電極接觸壁16和催化劑電極21圍成的空間成為氫氣流路17和氧氣流路18。分離壁15按照氫氣和氧氣不發(fā)生混合的方式將氫氣流路17和氧氣流路18隔開。電極接觸壁16與催化劑電極21相接觸，將在高分子膜20和催化劑電極21的界面處產(chǎn)生的直流電作為直流電流取出，通過分離壁15和另外的電極接觸壁16等收集于集電板。
相互鄰接的流路槽按照開放面朝向相反方向的方式形成，與此相應(yīng)，按照氫氣流路17和氧氣流路18相互鄰接的方式進(jìn)行設(shè)定。即，按照同一氣體與同一催化劑電極21接觸的方式設(shè)定氣體流路。而且，構(gòu)成1個單位電池101的2個隔板1，如圖2所示，按照流路槽的開放部夾住燃料電池元件2而相向的方式配置。即，2個隔板1按照將燃料電池元件2的中心作為對稱面而成為面對稱的關(guān)系的方式配置。但是，氣體流路的設(shè)定不是按照面對稱的關(guān)系，而是按照夾有燃料電池元件2而相向的流路槽形成不同氣體的氣體流路的方式設(shè)定的。例如，如圖2所示那樣，夾有燃料電池元件2而相向的氣體流路，一邊是氫氣流路17，另一邊是氧氣流路18。
通過如上配置隔板1，并設(shè)定氣體流路，能夠產(chǎn)生電。
在由流路槽和催化劑電極21形成的流路中，并不限于氫氣和氧氣，也可以流通冷卻水。流通冷卻水時，優(yōu)選夾有燃料電池元件2而相向的流路槽都流過。
在密封部14上形成有平行于催化劑電極21的形成面而延伸的密封突出部。此密封突出部與氣體流向垂直的剖面為倒U字形狀或倒V字形狀。密封突出部的頂部19通過彈力壓接于露出的高分子膜20上。在此壓接位置密封，能夠防止氫氣和氧氣的泄漏。另外，通過使密封突出部為倒U字形狀或倒V字形狀，將頂部19的膜接觸面積減小，從而實現(xiàn)與O形環(huán)同樣的高壓密封。
為了利用彈力將密封突出部的頂部19壓接于高分子膜20上，在不與高分子膜20相接觸的狀態(tài)、即組合PEFC1之前的狀態(tài)的隔板1中，按照密封突出部的頂部19的位置比組合PEFC1、與高分子膜20接觸的位置更靠近高分子膜20一側(cè)的方式預(yù)先形成密封部14。具體地說，如圖3A所示，在組合了PEFC1的狀態(tài)下，密封突出部的頂部19的位置按照以與催化劑電極21的假想接觸面A為基準(zhǔn)時，與催化劑電極21的接觸面和頂部19的距離為催化劑電極21的厚度t1的方式定位。因此，組合PEFC1以前的狀態(tài)下，如圖3B所示，密封突出部的頂部19的位置可以形成t2，此t2的與催化劑電極21的接觸面的距離大于t1。分離部13和密封突出部的連接部分作為彈簧工作，因此在組合時頂部19壓接于高分子膜時的壓力由該彈力和接觸面積決定。彈力根據(jù)虎克定律，在彈簧常數(shù)(彈性常數(shù))中施加位移量。在隔板1中，彈簧常數(shù)由隔板1的材質(zhì)和密封部14的形狀決定。位移量為Δt＝t2-t1。因此，在預(yù)先決定材質(zhì)和形狀，從而決定了彈簧常數(shù)的狀態(tài)下，在沖壓加工時通過改變t2，就能夠容易地調(diào)整密封壓力。為了實現(xiàn)最佳密封壓力，當(dāng)然可以改變材質(zhì)和形狀。
如上所述，夾著燃料電池元件2的2個隔板1按照變?yōu)槊鎸ΨQ的關(guān)系的方式進(jìn)行配置，因此頂部19的壓接位置也以燃料電池元件2的中心作為對稱面而成為面對稱的關(guān)系。由于頂部19的壓接位置成為相向位置，密封性提高。通過上述的BH處理，將密封部14的應(yīng)力松弛減小，能夠保持密封性。
圖4為側(cè)面觀察單位電池101的概略圖。中央部設(shè)有分離部13，外周部設(shè)有密封部14。圖4中，分離部13和密封部14的詳細(xì)形狀省略。密封部14中，密封突出部的頂部19與高分子膜20相連接，作為假設(shè)顯示此連接位置的連接線的密封線L將分離部13圍住，由此防止氫氣和氧氣的泄漏。
如圖2的水平剖面圖所示，比密封突出部的頂部19更靠近外周部的頂部19a連接于鄰近的燃料電池元件并密封，由此密封性進(jìn)一步提高。此頂部19a的密封線與頂部19的密封線平行且鄰近。
圖5為實施方式1的密封部14的主要部分放大圖。本實施方式中，隔板1由金屬薄板30構(gòu)成，密封部14中，金屬薄板30接觸于高分子膜20并密封。
圖6為實施方式1的分離部13的主要部分放大圖。分離部13中，金屬薄板30接觸于催化劑電極21，將在高分子膜20與催化劑電極21的界面處產(chǎn)生的直流電作為直流電流取出，通過隔板1內(nèi)并收集于集電板上。
圖7為實施方式2的密封部14的主要部分放大圖。本實施方式中，隔板1由金屬薄板30構(gòu)成，密封部14中，在與密封突出部的高分子膜20相接觸的部分上設(shè)有高分子彈性層40，高分子彈性層40與高分子膜20相連接并密封的構(gòu)成與實施方式1的構(gòu)成不同。
由此密封性進(jìn)一步提高，不需要以往所必需的O形環(huán)、墊圈等密封構(gòu)件，也能夠減少燃料電池的構(gòu)件個數(shù)，并縮短制造工序。
并且，通過此密封突出部，即便高分子彈性層40為薄層，也能得到發(fā)揮密封功能、且應(yīng)力松弛量變得極低的效果。
高分子彈性層40的密封線方向?qū)挾萕優(yōu)選為1～10mm、更優(yōu)選為2～7mm。層厚t優(yōu)選為1～100μm、更優(yōu)選為2～50μm。通過在這種區(qū)域上設(shè)置高分子彈性層40，即便是更小的區(qū)域也能得到充分的密封性。
將金屬薄板30與高分子膜20直接接觸，則在密封突出部的頂部變形時，在變形部分和高分子膜20表面之間產(chǎn)生微小空隙，流體有從此空隙漏出的危險。在密封部14上設(shè)置作為彈性體的高分子彈性層40時，通過彈力頂部19被壓接，由此接觸部分變形，不會在與高分子膜20表面之間產(chǎn)生空隙，因此密封性提高。
高分子彈性層40由橡膠或合成樹脂構(gòu)成，橡膠可以使用例如異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、丁基橡膠、乙烯-丙烯橡膠、氟橡膠、硅酮橡膠和腈橡膠等常用橡膠，具有耐透氣性和耐熱性的環(huán)氧氯丙烷橡膠等。特別優(yōu)選耐熱性、耐酸性優(yōu)異的烯丙基系加成聚合型聚異丁烯。
合成樹脂可以使用環(huán)氧樹脂、尿烷-丙烯酸酯樹脂、聚酰胺樹脂、硅酮樹脂和含氟樹脂等。特別優(yōu)選耐腐蝕性優(yōu)異的含氟樹脂，例如優(yōu)選PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物)、FEP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)、EPE(四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物)、ETFE(四氟乙烯-乙烯共聚物)、PCTFE(聚三氟氯乙烯)、ECTFE(三氟氯乙烯-乙烯共聚物)、PVDF(聚偏氟乙烯)、PVF(聚氟乙烯)、THV(四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物)、VDF-HEP(偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)、TFE-P(偏氟乙烯-丙烯共聚物)等。
高分子彈性層40，例如對金屬薄板30進(jìn)行氧化處理等使其表面粗糙化，通過固定效果使其粘合，或者可以使用苯酚樹脂、間苯二酚樹脂、硅酮樹脂和聚尿烷等樹脂系粘合劑，聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚苯并咪唑、聚噁二唑等耐熱性結(jié)構(gòu)用粘合劑，α-氰基丙烯酸酯等瞬間粘合劑，以及在熱固性樹脂(環(huán)氧樹脂、苯酚樹脂等)中混合有用于緩和脆性的熱塑性樹脂(尼龍、縮醛樹脂等)、彈性體(腈橡膠、硅酮橡膠等)的尼龍-環(huán)氧樹脂、尼龍-苯酚樹脂等粘合劑。
高分子彈性層40沒有必要粘合于金屬薄板30，可以根據(jù)低度附著、粘合、弱粘合、強(qiáng)粘合和要求條件來適當(dāng)選擇。即便是低度的附著，只要緊固面壓適宜就能發(fā)揮充分的密封性能。但是，如果從橫方向?qū)⒕o固面壓以上的壓力向緊固方向施加時，則高分子彈性層40發(fā)生橫向偏移、脫落等，因此優(yōu)選也進(jìn)行表面粗糙化。
圖8為實施方式3的分離部13的主要部分放大圖。本實施方式中，隔板1由金屬薄板30和覆蓋層31構(gòu)成，形成覆蓋層31將金屬薄板30的表面覆蓋。分離部13中，覆蓋層31與催化劑電極21相接觸，將在高分子膜20和催化劑電極21的界面上產(chǎn)生的直流電作為直流電流取出，通過隔板1內(nèi)而收集于集電板上。覆蓋層31由橡膠或合成樹脂構(gòu)成，由于必須具有導(dǎo)電性，因此，橡膠可使用例如異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、丁基橡膠和乙烯-丙烯橡膠等常用橡膠，在具有耐透氣性和耐熱性的環(huán)氧氯丙烷橡膠等特殊橡膠中添加碳填料而賦予了導(dǎo)電性的物質(zhì)。特別優(yōu)選在烯丙基系加成聚合型聚異丁烯中添加有碳填料的物質(zhì)。
合成樹脂可以使用在苯酚樹脂、環(huán)氧樹脂、含氟樹脂等中添加碳填料而賦予了導(dǎo)電性的樹脂。特別是優(yōu)選與用于高分子彈性層40的物質(zhì)同樣在耐腐蝕性上優(yōu)異的含氟樹脂，優(yōu)選在其中添加有碳填料的樹脂。
覆蓋層31對金屬薄板30表面的覆蓋，可以例如只要通過對金屬薄板30進(jìn)行氧化處理等，將表面粗糙化而形成表面處理層，利用固定效果提高粘合性。
圖9為實施方式3的密封部14的主要部分放大圖。密封部14中，覆蓋層31與高分子膜20接觸并密封。
當(dāng)金屬薄板30與高分子膜20接觸時，密封突出部的頂部19變形，則變形部分和高分子膜20表面之間產(chǎn)生微小空隙，有流體從此空隙中漏出的危險。與此相對，覆蓋層31為橡膠等彈性體，通過彈力壓接于頂部19，由此接觸部分變形而不產(chǎn)生空隙，因此密封性提高。
圖10為實施方式4的密封部14的主要部分放大圖。本實施方式中，隔板1由金屬薄板30和覆蓋層31構(gòu)成，形成覆蓋層31將金屬薄板30的表面覆蓋。在密封部14中，與實施方式1同樣，在密封突出部與高分子膜20相接觸的部分上設(shè)有高分子彈性層40，高分子彈性層40與高分子膜20相連接并密封的構(gòu)成與實施方式3的構(gòu)成不同。高分子彈性層40使用與實施方式2相同的材料。
圖11為實施方式5的分離部13的主要部分放大圖。本實施方式中，隔板1由金屬薄板30、覆蓋層31和粘合層32構(gòu)成，隔著粘合層32在金屬薄板30的表面上形成覆蓋層31。分離部13中，覆蓋層31與催化劑電極21相接觸，將產(chǎn)生的直流電作為直流電流取出并收集。覆蓋層31中可以使用與實施方式3同樣的橡膠。
粘合層32如下形成，對金屬薄板30表面實施利用三嗪硫醇類為代表的導(dǎo)電性偶合劑的涂布、利用聚苯胺類為代表的導(dǎo)電性聚合物的摻雜處理過的涂布，由此在金屬表面上作為擴(kuò)散層形成。由于擴(kuò)散于金屬表面的三嗪硫醇類、聚苯胺類顯示導(dǎo)電性，因此能夠確保與樹脂層32的導(dǎo)電性，將產(chǎn)生的直流電作為直流電流取出。
圖12為實施方式5的密封部14的主要部分放大圖。密封部14中，覆蓋層31與高分子膜20相接觸并密封。覆蓋層31和粘合層32使用與分離部13同樣的材料。
圖13為實施方式6的密封部14的主要部分放大圖。本實施方式中，隔板1由金屬薄板30、覆蓋層31和粘合層32構(gòu)成，隔著粘合層32在金屬薄板30的表面上形成覆蓋層31。密封部14中，在密封突出部的與高分子膜20相接觸的部分上設(shè)有高分子彈性層40，高分子彈性層40與高分子膜20相連接并密封的構(gòu)成與實施方式5的構(gòu)成不同。高分子彈性層40使用與實施方式2同樣的材料。
圖14為實施方式7的分離部13的主要部分放大圖。本實施方式中，隔板1由金屬薄板30、覆蓋層31、粘合層32和高導(dǎo)電層33構(gòu)成，在覆蓋層31的與催化劑電極21相接觸的區(qū)域上形成有導(dǎo)電性高于覆蓋層31的高導(dǎo)電層33。
當(dāng)覆蓋層31和催化劑電極21的接觸電阻高且電的回收率小時，通過在與催化劑電極21相接觸區(qū)域上形成高導(dǎo)電層33，能夠降低接觸電阻并提高回收率。高導(dǎo)電層33中優(yōu)選使用在反應(yīng)性彈性體中添加有納米碳的物質(zhì)。
圖15為含有作為另一實施方式的隔板1的單位電池101的水平剖面圖。如圖所示，在單位電池101的一個隔板1中，按照密封突出部與高分子膜20面接觸的方式，可將密封突出部的剖面形成為梯形形狀。并且，如圖16所示，在單位電池101的兩個隔板1中，按照密封突出部與高分子膜20面接觸的方式，將密封突出部的剖面也形成為梯形形狀。
圖17為含有隔板1a的單位電池102的水平剖面圖。對與圖2所示的單位電池101相同的部位使用同樣的參考符號，省略說明。以下對與單位電池101不同的部位進(jìn)行說明。隔板1a具有分離部13和密封部14a，燃料電池元件2a具有高分子膜20和催化劑電極21a。催化劑電極21a與上述實施方式不同，在高分子膜20的整個面上形成。因此，密封部14a的密封突出部的頂部19不壓接于高分子膜20、而是壓接于催化劑電極21a。為了通過彈力將密封突出部的頂部19壓接于催化劑電極21a，在不與催化劑電極21接觸的狀態(tài)、即在組合PEFC1之前的狀態(tài)的隔板1中，按照密封突出部的頂部19的位置比與催化劑電極21的假想接觸面A更靠近催化劑電極21一側(cè)的方式預(yù)先形成密封部14。本實施方式與圖3中t1為0時的情況相同。因此，與上述實施方式相同，通過在沖壓加工時改變t2，能夠容易地調(diào)整密封壓力。
圖18為實施方式8的密封部14a的主要部分放大圖。本實施方式中，隔板1a由金屬薄板30構(gòu)成，密封部14a中，金屬薄板30與催化劑電極21相接觸并密封。
圖19為實施方式9的密封部14a的主要部分放大圖。本實施方式中，隔板1a由金屬薄板30和覆蓋層31構(gòu)成，形成覆蓋層31將金屬薄板30的表面覆蓋。密封部14a中，覆蓋層31與催化劑電極21相接觸并密封。覆蓋層31中可使用與實施方式3同樣的材料。
圖20為實施方式10的密封部14a的主要部分放大圖。本實施方式中，隔板1由金屬薄板30、覆蓋層31和粘合層32構(gòu)成，隔著粘合層32在金屬薄板30的表面上形成覆蓋層31。在密封部14中，覆蓋層31與催化劑電極21相接觸并密封。覆蓋層31中可以使用與實施方式3同樣的材料，粘合層32可使用與實施方式5同樣的材料。
圖21為從側(cè)面觀察單位電池101的概略圖。分離部13并非一定要在燃料電池元件2的整個面上設(shè)置，如圖21所示那樣，有時密封線L是偏移的。此種情況下，組合時在隔板1和燃料電池元件2之間產(chǎn)生的面壓分布不均，在分離部13處發(fā)生接觸不良。為了防止此現(xiàn)象，在密封部14以外的區(qū)域上也設(shè)有與密封突出部同樣的突出部(輔助突出部)。如圖所示那樣，通過按照連接線M和密封線L在燃料電池元件2面內(nèi)均勻分布的方式設(shè)置輔助突出部，面壓的分布變得均勻，其中上述連接線M表示輔助突出部與高分子膜20相連接的位置。
接著，對隔板1的制造方法進(jìn)行說明。
第1和第8實施方式中，隔板1由金屬薄板30構(gòu)成，因此通過沖壓加工將分離部13和密封部14形成為一體。具體地說，通過軋紋加工在外周部上形成密封突出部，同時通過壓花加工在中央部形成流路槽。
第3、第5、第9和第10實施方式中，可主要通過2種制造方法進(jìn)行制造。第一個方法為，首先沖壓加工金屬薄板30，將分離部13和密封部14形成為一體。具體地說，通過軋紋加工在外周部上形成密封突出部，同時通過壓花加工在中央部形成流路槽。接著，涂布作為覆蓋層31的橡膠。第二個方法為，首先在平板狀的金屬薄板上涂布橡膠后，進(jìn)行沖壓加工。
第7實施方式與第3、第5、第9和第10實施方式同樣操作，使其為已覆蓋了橡膠的狀態(tài)，僅在與催化劑電極21相接觸的區(qū)域上通過噴霧法、轉(zhuǎn)印法、網(wǎng)板印刷法和模版印刷法等進(jìn)行選擇性地涂布。
在上述各實施方式中，在130℃或以上的溫度進(jìn)行加熱處理，使金屬薄板30固化的同時進(jìn)行橡膠的交聯(lián)。
第2、第4和第6實施方式的制造方法，主要由下述工序構(gòu)成。
(1)金屬薄板處理工序?qū)ζ瑺畹慕饘俦“鍖嵤┯糜诘玫脚c橡膠的粘合性的處理。處理方法有上述的表面粗糙化的處理(第4實施方式)、形成粘合層的處理(第6
(2)脫模加工處理為了得到規(guī)定外形和氣體流路，對經(jīng)表面處理的金屬薄板實施脫模加工。
(3)覆蓋層形成處理在實施了脫模加工的金屬薄板表面上，涂布預(yù)先含有導(dǎo)電性碳填料等的液狀導(dǎo)電性橡膠，或者層疊生片狀導(dǎo)電性橡膠。在液狀導(dǎo)電性橡膠中使用例如聚異丁烯橡膠等。由于在第2實施方式中不具備覆蓋層，因此覆蓋層形成處理從制造工序中省略。
(4)高分子彈性層形成處理在金屬薄板或者成為覆蓋層的密封突出部的頂部的區(qū)域上，設(shè)置高分子彈性層。具體地說有以下2種方法，即使用在溶劑中溶解有成為高分子彈性層的橡膠或合成樹脂的溶解液的方法；使用含有成為橡膠或合成樹脂的單體、低聚物的反應(yīng)液的方法。
作為將這些溶解液或反應(yīng)液涂布在規(guī)定區(qū)域的方法，如可使用網(wǎng)板印刷、凹板印刷、模版印刷等印刷方法。
(5)沖壓加工處理為了形成分離部13的流路槽和密封部14的密封突出部，進(jìn)行沖壓加工。通過沖壓加工，能夠同時形成分離部13和密封部14。
(6)硫化處理通過加熱進(jìn)行高分子彈性層和覆蓋層的硫化處理。通過在沖壓加工時進(jìn)行加熱，可同時進(jìn)行金屬薄板的BH(Baked Hardening)處理和橡膠層的交聯(lián)處理。通過對金屬薄板實施BH處理，能夠提高耐熱性，同時可減小密封部14的應(yīng)力松弛，保持密封性。
將一定數(shù)量的如上得到的隔板1和燃料電池元件2交錯配置，在其外側(cè)配置集電板3、絕緣片材4，并用端部凸緣5夾住固定，由此得到PEFC100。
在下述實施例所示的條件下，制作第2、第4和第6實施方式的隔板。
金屬薄板在各實施例中是共用的，使用長為10cm、寬為10cm、厚為0.2mm的SUS304制薄板。另外，通過噴砂進(jìn)行表面粗糙化，通過沖壓加工在外周部形成密封突出部、在中央部形成分離槽。
(實施例1)利用網(wǎng)板印刷在成為密封突出部的頂部的位置上印刷1液性加熱固化型烯烴系密封材料(Three Bond公司生產(chǎn)、商品名Threebond 1152)。在120℃下加熱固化40分鐘，形成層厚為25μm～30μm的高分子彈性層。加熱固化后通過沖壓加工形成密封突出部。
(實施例2)預(yù)先利用沖壓加工形成密封突出部。利用網(wǎng)板印刷在密封突出部的頂部印刷混合有氯磺化聚乙烯、無機(jī)物填料和溶劑的密封材料(ThreeBond公司生產(chǎn)、商品名Threebond 1104)，使其加熱固化，形成層厚為15μm～20μm的高分子彈性層。
(實施例3)預(yù)先利用沖壓加工形成密封突出部。利用針狀噴嘴將作為光固化性粘合材料的硅酮PSA噴在密封突出部的頂部，光照使其固化，形成層厚為15μm～20μm的高分子彈性層。
(實施例4)利用噴砂將SUS304薄板表面粗糙化，實施利用聚苯胺的底涂處理，以厚度50μm涂布混合有烯丙基系加成聚合型聚異丁烯和導(dǎo)電性碳石墨的物質(zhì)，在130℃下加熱固化2小時形成覆蓋層。與實施例1同樣，利用網(wǎng)板印刷在成為密封突出部的頂部的位置上印刷1液性加熱固化型烯烴系密封材料(Three Bond公司生產(chǎn)、商品名Threebond 1152)，在120℃下加熱固化40分鐘，形成層厚為25μm～30μm的高分子彈性層。加熱固化后通過沖壓加工形成密封突出部。
(實施例5)利用噴砂將SUS304薄板表面粗糙化，實施利用聚苯胺的底涂處理，以厚度50μm涂布混合有烯丙基系加成聚合型聚異丁烯和導(dǎo)電性碳石墨的物質(zhì)，在130℃下加熱固化2小時形成覆蓋層。利用沖壓加工形成密封突出部。利用網(wǎng)板印刷在密封突出部的頂部印刷混合有氯磺化聚乙烯、無機(jī)物填料和溶劑的密封材料(Three Bond公司生產(chǎn)、商品名Threebond 1104)，使其加熱固化，形成層厚為15μm～20μm的高分子彈性層。
(比較例)通過沖壓加工在SUS304薄板上形成流路槽。此時不形成密封突出部。在相當(dāng)于上述實施例中形成密封突出部的外周部的部分上設(shè)置厚度為1mm的聚異丁烯系平板片材墊圈。
對實施例1～5和比較例進(jìn)行密封試驗。密封試驗如下進(jìn)行，層疊4張隔板，用厚度為10mm的鋼材板夾住并通過螺栓在層疊方向上緊固。從設(shè)在分離部的注入孔中注入空氣，調(diào)查有無泄漏。
實施例1～5中完全沒有空氣的泄漏，顯示了良好的密封性。與此相對，在比較例中發(fā)生了空氣泄漏。
本發(fā)明只要不脫離其精神或主要特征，可以以其它各種方式實施。因此，上述實施方式只不過是在所有方面的示例，本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求書中有示，不受說明書本文的任何限制。并且屬于權(quán)利要求書的變形、變動也全部屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
如上所示，根據(jù)本發(fā)明，不需要以往所必需的O形環(huán)、墊圈等密封構(gòu)件，就可以減少燃料電池的構(gòu)件個數(shù)，并縮短制造工序。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于隔板為金屬板，因此能夠容易地進(jìn)行塑性變形加工。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于只形成流路槽和密封突出部即可，因此能夠容易地進(jìn)行塑性變形加工。
根據(jù)本發(fā)明，由于至少在上述密封突出部與電解質(zhì)層相接觸的部分上設(shè)置由彈性體構(gòu)成的高分子彈性層，因此密封性進(jìn)一步提高。
根據(jù)本發(fā)明，即便設(shè)置高分子彈性層的區(qū)域為更小的區(qū)域，也能得到充分的密封性。
根據(jù)本發(fā)明，具有2個或更多個上述密封突出部，假設(shè)地顯示每個密封突出部的頂部與電解質(zhì)層的連接位置的連接線相互平行，由此能夠進(jìn)一步提高密封性。
根據(jù)本發(fā)明，能夠防止組合時隔板發(fā)生偏移等而在隔板和電解質(zhì)組合體之間產(chǎn)生接觸不良等。
根據(jù)本發(fā)明，通過在金屬板的表面上形成橡膠或合成樹脂的覆蓋層，能夠提供加工性和耐腐蝕性優(yōu)異的隔板。
根據(jù)本發(fā)明，由于覆蓋層的橡膠或合成樹脂具有導(dǎo)電性，因此能夠?qū)⒃陔娊赓|(zhì)組合體中產(chǎn)生的直流電通過隔板取出并收集。
根據(jù)本發(fā)明，覆蓋層隔著粘合層或表面處理層在金屬板表面上形成。覆蓋層與金屬板的粘合力不充分時，也可隔著粘合層或表面處理層。除去金屬表面的氧化膜、將金屬表面粗糙化等而形成表面處理層，能夠在金屬板表面上形成覆蓋層。另外，使用橡膠作為覆蓋層時，粘合劑優(yōu)選使用三嗪硫醇類、聚苯胺類。三嗪硫醇類通過擴(kuò)散到金屬板的表面附近而形成粘合層，能夠與橡膠粘合。并且，由于三嗪硫醇類顯示導(dǎo)電性，因此能夠?qū)⒃陔娊赓|(zhì)組合體中產(chǎn)生的直流電通過隔板取出并收集。
根據(jù)本發(fā)明，能夠降低隔板和電解質(zhì)組合體的接觸電阻。
根據(jù)本發(fā)明，首先通過加工步驟，將金屬板進(jìn)行塑性變形加工，由此形成分離部。
接著通過覆蓋步驟，在經(jīng)變形加工的金屬板表面上形成橡膠或合成樹脂的覆蓋層。
或者，首先通過覆蓋步驟，在金屬板表面上形成橡膠或合成樹脂的覆蓋層，接著通過加工步驟，對形成有覆蓋層的金屬板進(jìn)行塑性變形加工，由此形成分離部。
這樣，能夠容易地制造加工性和耐腐蝕性優(yōu)異的隔板。
特別地，從生產(chǎn)率的觀點(diǎn)看，按照加工步驟、覆蓋步驟的順序形成的制造方法適于少量和中量生產(chǎn)，而按照覆蓋步驟、加工步驟的順序形成的制造方法適于大量生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種隔板，其介于在含有電解質(zhì)介質(zhì)的電解質(zhì)層的厚度方向表面上設(shè)有催化劑電極的多個電解質(zhì)組合體之間，其特征在于，其具有分離燃料氣體和氧化劑氣體流路的分離部、和設(shè)于外周部的防止燃料氣體和氧化劑氣體泄漏的密封部，分離部和密封部通過塑性變形加工被形成為一體。
2.如權(quán)利要求1所述的隔板，其特征在于，其由金屬板構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的隔板，其特征在于，在分離部上形成有平行于電解質(zhì)組合體的催化劑電極形成面、且互相平行的多個凹形流路槽。
4.如權(quán)利要求1或2所述的隔板，其特征在于，在密封部上形成有密封突出部，該密封突出部平行于電解質(zhì)組合體的催化劑電極形成面而延伸，并按照其頂部通過彈力壓接于電解質(zhì)組合體的方式構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1～4任一項所述的隔板，其特征在于，分離部和密封部通過沖壓加工而形成。
6.一種隔板，其介于在含有電解質(zhì)介質(zhì)的電解質(zhì)層的厚度方向表面上設(shè)有催化劑電極的多個電解質(zhì)組合體之間，且分離燃料氣體和氧化劑氣體流路的分離部和設(shè)于外周部的防止燃料氣體和氧化劑氣體泄漏的密封部被形成為一體，其特征在于，在相當(dāng)于密封部的區(qū)域上具有密封突出部，該密封突出部平行于電解質(zhì)組合體的催化劑電極形成面而延伸，并按照其頂部通過彈力壓接于所述電解質(zhì)組合體的方式構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的隔板，其特征在于，其由金屬板構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求6或7所述的隔板，其特征在于，至少在所述密封突出部與電解質(zhì)層相接觸的部分上設(shè)有由彈性體構(gòu)成的高分子彈性層。
9.如權(quán)利要求6～8任一項所述的隔板，其特征在于，所述高分子彈性層的寬為1～10mm，厚為1～100μm。
10.如權(quán)利要求6～9任一項所述的隔板，其特征在于，其具有2個或更多個所述密封突出部，假設(shè)地顯示每個密封突出部的頂部與電解質(zhì)層的連接位置的連接線互相平行。
11.如權(quán)利要求6～10任一項所述的隔板，其特征在于，在密封部和分離部以外的區(qū)域上具有與所述密封突出部同樣構(gòu)成的輔助突出部，輔助突出部按照在組合含有隔板的燃料電池時，在與電解質(zhì)組合體之間產(chǎn)生的面壓均勻分布的方式來配置。
12.一種隔板，其介于在含有電解質(zhì)介質(zhì)的電解質(zhì)層的厚度方向表面上設(shè)有催化劑電極的多個電解質(zhì)組合體之間，且分離燃料氣體和氧化劑氣體流路的分離部由金屬板形成，其特征在于，在金屬板的表面上形成有橡膠或合成樹脂的覆蓋層。
13.如權(quán)利要求12所述的隔板，其特征在于，橡膠或合成樹脂具有導(dǎo)電性。
14.如權(quán)利要求12或13所述的隔板，其特征在于，覆蓋層隔著粘合層或表面處理層在金屬板表面上形成。
15.如權(quán)利要求12～14任一項所述的隔板，其特征在于，在覆蓋層的與電解質(zhì)組合體相接觸的區(qū)域上形成導(dǎo)電性比覆蓋層高的高導(dǎo)電層。
16.一種隔板的制造方法，所述隔板介于在含有電解質(zhì)介質(zhì)的電解質(zhì)層的厚度方向表面上設(shè)有催化劑電極的多個電解質(zhì)組合體之間，且分離燃料氣體和氧化劑氣體流路的分離部由金屬板形成，所述隔板的制造方法的特征在于，其具有通過將金屬板進(jìn)行塑性變形加工而形成分離部的加工步驟、在經(jīng)變形加工的金屬板表面上形成橡膠或合成樹脂的覆蓋層的覆蓋步驟。
17.一種隔板的制造方法，所述隔板介于在含有電解質(zhì)介質(zhì)的電解質(zhì)層的厚度方向表面上設(shè)有催化劑電極的多個電解質(zhì)組合體之間，且分離燃料氣體和氧化劑氣體流路的分離部由金屬板形成，所述隔板的制造方法的特征在于，其具有在金屬板表面上形成橡膠或合成樹脂的覆蓋層的覆蓋步驟、通過將形成了覆蓋層的金屬板進(jìn)行塑性變形加工而形成分離部的加工步驟。
18.如權(quán)利要求16或17所述的隔板的制造方法，其特征在于，其具有在覆蓋層的與電解質(zhì)組合體相接觸的區(qū)域上形成導(dǎo)電性高于覆蓋層的高導(dǎo)電層的高導(dǎo)電層形成步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供加工性和耐腐蝕性優(yōu)異、可削減燃料電池的構(gòu)件個數(shù)并縮短制造工序的隔板及其制造方法。隔板(1)具有分離氫氣和氧氣流路的分離部(13)和設(shè)于外周部的防止氫氣和氧氣泄漏的密封部，分離部(13)和密封部(14)是通過將金屬薄板進(jìn)行塑性變形加工、如沖壓加工而形成為一體的。在金屬薄板(30)上形成覆蓋層(31)將金屬薄板(30)的表面覆蓋，覆蓋層(31)與催化劑電極(21)相接觸，將在高分子膜(20)和催化劑電極(21)的界面處產(chǎn)生的直流電作為直流電流而取出，通過隔板(1)內(nèi)而被收集于集電板。在密封部(14)中，在密封突出部的與高分子膜(20)相接觸的部分上設(shè)有高分子彈性層(40)，高分子彈性層(40)與高分子膜(20)連接并密封。
文檔編號H01M8/10GK1879241SQ20048003316
公開日2006年12月13日 申請日期2004年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月11日
發(fā)明者河渕靖, 笠崎敏明, 西尾智博, 宇佐見育三 申請人:新田株式會社