專利名稱：燃料電池用結(jié)構(gòu)部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為燃料電池構(gòu)成要素的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，特別是指將墊圈一體化成型于MEA (膜電極復合體)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部 件。
背景技術(shù)：
用于燃料電池堆棧內(nèi)各個單元的氣體流路的墊圈，最常使用的結(jié) 構(gòu)是，將由橡膠等彈性體形成的墊圈一體化成型于隔離器上。另外， 也開發(fā)希望簡化單元結(jié)構(gòu)的技術(shù)(專利文件l)，在構(gòu)成MEA的一部 分的GDL (氣體擴散層，由呈多孔狀的材料形成)上形成墊圈的唇圈， 同時通過在GDL的唇圈形成部分浸漬液態(tài)橡膠來確保GDL的獨立密 封性而且沒有密封物成型到隔離器。但是，上述現(xiàn)有技術(shù)中，必須進行向MEA的離子交換膜兩側(cè)的 GDL分別浸漬/成型唇圈，墊圈的成型需要兩次，或者，如果希望一次 成型就必須在MEA上開貫穿孔，等等，這些都不合適。另外，由于浸 漬的狀態(tài)有漏電的可能，同時MEA壓縮時，由于GDL的反作用力必 須要過大的壓緊力，這些也不合適。專利文件1:特開2004-95565號公報發(fā)明內(nèi)容鑒于以上幾點，本發(fā)明的目的是提供一種燃料電池用結(jié)構(gòu)部件， 在將墊圈一體化成型于MEA的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，墊圈可以一次 成型，不必在MEA上成型貫穿孔，MEA壓縮時的壓緊力小，效果好。為了達到上述目的，本發(fā)明的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件特征在于，在 將墊圈一體化成型于MEA的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中具有配置在一對 隔離器之間，在單元組裝時被壓縮的MEA;作為墊圈成型材料的橡膠 一部分浸漬于前述MEA的外周邊緣部而形成的橡膠浸漬部；在前述橡
膠浸漬部的外周側(cè)一體化成型，由前述橡膠形成的平墊圈部；在前述 平墊圈部上成型的唇圈以及為前述唇圈壓縮時平移用的凹部。本發(fā)明 的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件特征還在于，將前述橡膠浸漬部和平墊圈部的 厚度設定為與單元組裝時前述MEA的厚度相同。具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，在MEA的外周邊緣 部上形成橡膠浸漬部的同時在橡膠浸漬部的外周側(cè)形成平墊圈部，平 墊圈部上形成有唇圈和凹部，所以，墊圈不是在MEA的平面兩側(cè)，而 是整體的一體化成型于MEA的外周部。另外，將橡膠浸漬部和平墊圈 部的厚度設定為與單元組裝時MEA的厚度相同，這種結(jié)構(gòu)在單元組裝 時，MEA和墊圈的唇圈壓縮，而橡膠浸漬部和平墊圈部不壓縮。本發(fā)明有以下效果艮P，上述本發(fā)明中，整體的將墊圈一體化成型于MEA的外周部， 墊圈的成型可一次完成，不必在MEA上成型貫穿孔。另外，單元組裝 時，MEA和墊圈的唇圈壓縮，而橡膠浸漬部和平墊圈部不壓縮，與這 些元件全部壓縮的情況相比，可以減小MEA壓縮時的壓緊力。由此， 通過以上這些達到預期目的提供燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，在將墊圈一 體化成型于MEA的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，墊圈的成型可一次完成， 不必在MEA上形成貫穿孔，MEA壓縮時的壓緊力小，效果好。另外，單元組裝時壓縮MEA和唇圈，該MEA和唇圈就會產(chǎn)生反 作用力，而MEA的厚度達到壓縮預定值時，橡膠浸漬部和平墊圈部就 開始壓縮，因此，該橡膠浸漬部和平墊圈部產(chǎn)生的反作用力與MEA和 唇圈產(chǎn)生的反作用力相加，反作用力急劇增大。由此，在單元組裝時 的尺寸管理中可以利用這個現(xiàn)象，即，在反作用力急劇增大的時候停 止壓縮，單元組裝時的尺寸管理可以變得容易。


圖1是本發(fā)明實施例的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件的主要部分截面圖， 圖1 (A)表示單元組裝前狀態(tài)的主要部分截面圖，圖1 (B)表示單 元組裝時狀態(tài)的主要部分截面圖。圖2是表示同一燃料電池用結(jié)構(gòu)部件的制造方法說明圖。符號說明1燃料電池用結(jié)構(gòu)部件3墊圈5橡膠浸漬部 7唇圈 10成型型具 12、 13空間2 MEA4隔離器 6平墊圈部 8凹部11硫化橡膠部 14 MEA壓縮部具體實施方式
本申請包含以下實施方式，(1) 在MEA的圓周部全周形成浸漬部，厚度與MEA壓縮時的 厚度相同，同時，在浸漬部分外側(cè)形成平墊圈，而且平墊圈上具有唇 圈以及唇圈兩側(cè)的唇圈壓縮時平移用的剜去部分。還有，MEA浸漬部 和平墊圈的厚度與單元組裝時MEA的厚度相同。(2) 在MEA的圓周部全周形成寬2mm的浸漬部分，厚度與MEA 壓縮時的厚度相同，在浸漬部分外側(cè)形成平墊圈。而且形成墊圈，結(jié) 構(gòu)是平墊圈上具有唇圈以及唇圈兩側(cè)的唇圈壓縮時平移用的剜去部 分。還有特征在于，MEA浸漬部和平墊圈部的厚度與單元組裝時MEA 的厚度相同，單元組裝時的尺寸管理容易。(3) 在上述(1)或(2)的結(jié)構(gòu)中，因為單元組裝時只壓縮唇圈 部分，較小壓緊力就可以緊固，同時，因為浸漬部和橡膠平墊圈部的 厚度與單元組裝時MEA壓縮厚度相同，尺寸管理容易。即，單元組裝 時壓縮MEA,因為橡膠浸漬部和橡膠平墊圈部不壓縮，只有唇圈部分 壓縮，較小壓緊力就可以壓縮。還有，因為浸漬部和平墊圈部的厚度 與壓縮時MEA的厚度相同，單元組裝時單元厚度的尺寸管理中，根據(jù) 唇圈部的反作用力和平墊圈反作用力之間的差異，便于單元組裝時的 尺寸管理。實施例下面依據(jù)圖示說明本發(fā)明的實施例。圖1是表示本發(fā)明實施例的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件(也稱為墊圈與 MEA—體化產(chǎn)品)1的主要部分截面圖，圖1 (A)表示單元組裝前狀 態(tài)的主要部分，圖l (B)表示單元組裝時(即單元組裝后)狀態(tài)的主
要部分。如圖所示，該實施例的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件1具有，在將墊圈3 一體化成型于MEA (膜電極復合體)2的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件1中， 一對隔離器4、 4之間配置有單元組裝時壓縮的MEA 2，在該MEA2 的外周邊緣部，通過浸漬作為墊圈成型材料的橡膠的一部分，形成有 橡膠浸漬部5。另外，在該橡膠浸漬部5的外周側(cè)，由前述橡膠一體化 成型平墊圈部6，在該平墊圈部6的平面上形成有唇圈7和凹部8，唇 圈7與隔離器4緊密接觸起到密封作用，凹部8是為了唇圈7壓縮時 該唇圈7平移用。MEA2是，例如，隔著離子交換膜上下兩面的電極層分別配置GDL (氣體擴散層)，因為GDL是由碳纖維等多孔狀材料成型，其內(nèi)部可 以浸漬橡膠，而且單元組裝時其厚度可以從山(圖1 (A))壓縮減小 到d2(圖l (B))。單元組裝前MEA2厚度山例如是lmm，單元組裝 時MEA2厚度&例如是0.6 0.7mm。與上述壓縮而厚度變化的MEA2相對應，橡膠浸漬部5和平墊圈 部6的厚度d3，在開始成型時就設定為與單元組裝時MEA2的厚度d2 相同(d3= d2)，如此尺寸設定的平墊圈部6的上下兩面上分別一體化 成型有唇圈7，在唇圈7的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)分別形成有凹部8。唇圈7 的高度h例如是0.3mm。另夕卜，橡膠浸漬部5的寬Wl例如是l~3mm， 平墊圈部6 (即墊圈3)的寬W2例如是3mm。在制造上述結(jié)構(gòu)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件1時，將MEA2插入如圖 2所示的成型型具10的內(nèi)部，在該狀態(tài)下注入作為墊圈成型材料的橡 膠，成型墊圈3。 一部分橡膠浸漬在MEA 2的外周部形成橡膠浸漬部 5。還有，如圖所示的成型型具10的硫化橡膠部11中，除了插入MEA 2用的空間12和成型墊圈13用的空間13外，設置阻止浸漬用的呈突 起狀的MEA壓縮部14為最佳。上述結(jié)構(gòu)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件l中，如上所述，在MEA2的外 周邊緣部形成浸漬部5的同時，進一步在浸漬部5的外周側(cè)形成平墊 圈部6,平墊圈部6的平面上形成唇圈7和凹部8，由于該結(jié)構(gòu)，如圖 1 (A)所示，墊圈3不是在MEA2的平面兩側(cè)，而是整體的一體化成 型于MEA2的外周部。因此，使用如圖所示的成型型具IO可以一次
成型墊圈3，也不必在MEA2上形成貫穿孔等材料連通部。另外，橡膠浸漬部5和平墊圈部6的厚度d3，設定為與單元組裝 時MEA 2的厚度d2相同，由于該結(jié)構(gòu)，如圖l (B)所示，單元組裝 時MEA2和墊圈3的唇圈7壓縮，而橡膠浸漬部5和平墊圈部6不壓 縮。由此，與這些元件全部壓縮的情況相比較，可以減小MEA2壓縮 時的壓緊力。由此，通過以上這些達到預期目的，提供燃料電池用結(jié)構(gòu)部件l， 在一體化成型墊圈3于MEA2的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件1中，墊圈3的 成型可一次完成，不必在MEA2上形成貫穿孔等，MEA2壓縮時的壓 緊力小，效果好。另外，如前面的詳細敘述，利用壓縮時的反作用力急劇增大現(xiàn)象， 單元組裝時的尺寸管理可以變得容易。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，在將墊圈(3)一體化成型于MEA(2)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件(1)中具有MEA(2)，配置在一對隔離器(4)之間，單元組裝時壓縮；橡膠浸漬部(5)，由作為墊圈成型材料的橡膠的一部分浸漬在MEA(2)的外周邊緣部形成；平墊圈部(6)，在前述橡膠浸漬部(5)外周側(cè)一體化成型，由前述橡膠形成；唇圈(7)和前述唇圈(7)壓縮時平移用的凹部(8)，在前述平墊圈部(6)上形成；前述橡膠浸漬部(5)和平墊圈部(6)的厚度(d3)設定為與單元組裝時的前述MEA(2)的厚度(d2)相同。
全文摘要
提供一種燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，在將墊圈(3)一體化成型于MEA(2)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件(1)中，墊圈(3)可以一次成型，不必在MEA(2)上形成貫穿孔，MEA(2)壓縮時壓緊力較小，效果好。為此，具有MEA(2)，配置在一對隔離器(4)之間，單元組裝時壓縮；橡膠浸漬部(5)，由作為墊圈成型材料的橡膠的一部分浸漬在MEA(2)的外周邊緣部形成；平墊圈部(6)，由在前述橡膠浸漬部(5)外周側(cè)一體化成型的前述橡膠形成；唇圈(7)和前述唇圈(7)壓縮時平移用的凹部(8)，在前述平墊圈部(6)上形成。橡膠浸漬部(5)和平墊圈部(6)的厚度(d₃)設定為與單元組裝時的前述MEA(2)的厚度(d₂)相同。
文檔編號H01M8/10GK101120473SQ200580048240
公開日2008年2月6日 申請日期2005年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月6日
發(fā)明者岡部達也 申請人:Nok株式會社