專利名稱：一種用于制造燃料電池隔板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于隔著擴散層從兩側(cè)夾住布置在電解質(zhì)膜上的陰極和陽極的燃料電池隔板的制造方法，還涉及隔板和電極擴散層的接合方法。
背景技術(shù)：
燃料電池是一種利用水電解的相反原理，通過氫和氧反應(yīng)生成水的過程來獲得電能的電池。因為通常用燃氣代替氫，并用空氣或氧化劑氣體來代替氧，所以經(jīng)常會使用燃氣、空氣和氧化劑氣體這些詞。下面將參照圖25說明普通燃料電池的基本結(jié)構(gòu)，圖25以分解透視圖示出了一普通燃料電池。
如圖25所示，通過在電解質(zhì)膜201的相對表面上布置陰極202和陽極203，并用第一隔板206和第二隔板207隔著擴散層204、205夾住這些電極202、203，從而構(gòu)成燃料電池200的電池模塊。通過將多個這種電池模塊層貼在一起而獲得燃料電池200。
必須使燃氣與陽極202有效地接觸。為此，在第一隔板206的表面206a中設(shè)置了多個槽(未示出)，并且在表面206a上設(shè)置擴散層204時覆蓋這些槽，形成了構(gòu)成燃氣流道的第一流道(未示出)。
另一方面，必須使氧化劑氣體與陰極203有效地接觸。為此，在第二隔板207的表面207a中設(shè)置了多個槽208...，并且通過在第二隔板207的表面207a上設(shè)置擴散層205時覆蓋這些槽208...，形成了構(gòu)成氧化劑氣體流道的第二流道(未示出)。
而在第一隔板206中，在與表面206a相反的表面206b中設(shè)置了多個冷卻水通路槽209...，并且在第二隔板207中的與表面207a相反的表面207b中設(shè)置了多個冷卻水通路槽(未示出)。
通過使第一和第二隔板206、207面對面，各冷卻水通路槽209...一起形成了冷卻水通路(未示出)。
作為制造這些第一和第二隔板206、207的方法，例如，已知日本專利公報JP-A-2001-126744中的“Fuel Cell Separator and Manufacturing MethodThereof”。
在該制造方法中，對混有熱塑性樹脂的導(dǎo)電顆粒進行加熱和揉捏；對該經(jīng)過加熱和揉捏的混合物進行擠壓成型并利用軋輥形成為長片；把該長片切成預(yù)定的尺寸以制成坯料；然后在這些坯料的兩面或一面中形成燃氣通路和冷卻水通路槽，從而得到第一和第二隔板206、207。
為了通過使擴散層204、205與第一和第二隔板206、207疊在一起而形成第一和第二流道，必須使擴散層204、205與第一和第二隔板206、207的各表面206a、207a在緊密接觸的狀態(tài)下疊在一起。
然而，因為第一和第二隔板206、207是用熱塑性樹脂成型的，所以第一和第二隔板206、207的各表面206a、207a會由于使用燃料電池時產(chǎn)生的反應(yīng)熱而軟化。
結(jié)果，難于使第一和第二隔板206、207的各表面206a、207a與擴散層204、205保持緊密接觸的狀態(tài)。
為了解決這個問題，在第一和第二隔板206、207的各表面206a、207a與擴散層204、205之間涂布密封材料，以使第一和第二隔板206、207的各表面206a、207a與擴散層204、205保持緊密接觸的狀態(tài)。
類似地，在第一隔板206和第二隔板207的對接面之間涂布密封材料，以使第一隔板206和第二隔板207保持緊密接觸的狀態(tài)。因此，需要在第一隔板的表面206a和擴散層204之間，以及第二隔板的表面207a和擴散層205之間涂布密封材料，從而部件數(shù)量增加。同時，在第一隔板206的表面206a和擴散層204之間，以及第二隔板207的表面207a和擴散層205之間涂布密封材料需要時間和勞力，這成為提高生產(chǎn)率的障礙。
作為燃料電池，例如已知日本專利公報JP-A-2000-123848“Fuel Cell”中公開的技術(shù)?，F(xiàn)將參考圖26說明這種電池的主要部件，圖26以分解立體圖的形式示出了一個這樣的電池。
如圖26所示，通過使陽極302和陰極303貼著電解質(zhì)膜301，并且由第一隔板306和第二隔板307隔著墊片304、305夾住它們，從而形成燃料電池300的電池模塊。
更詳細地，該結(jié)構(gòu)是這樣的在第一隔板306的表面306a中形成待成為燃氣流道的第一流道308；在第二隔板307的表面307a中形成待成為氧化劑氣體流道的第二流道309；并且燃氣和氧化劑氣體均對著中間的電解質(zhì)膜301。
因為使用一個電池模塊獲得的電力輸出相對較小，所以層疊多個這種電池模塊以獲得所需的電力輸出。相應(yīng)地，因為第一和第二隔板306、307是用于防止燃氣和氧化劑氣體泄漏至相鄰的電池中的隔離部件，所以將它們稱作“隔板”。
第一隔板306在其表面306a上具有用于燃氣的流道308，而第二隔板307在其表面307a上具有用于氧化劑氣體的流道309，必須使這些氣體與陽極302和陰極303有效接觸，為此，必須設(shè)置多個極淺的槽作為流道308和309。
第一和第二隔板306、307的頂部都具有用于向流道308和309供應(yīng)燃氣和氧化劑氣體的燃氣供應(yīng)口310a和氧化劑氣體供應(yīng)口311a，在底部都具有燃氣排出口310b和氧化劑氣體排出口311b，并且都在頂部具有冷卻水供應(yīng)口312a，都在底部具有通過冷卻水的冷卻水排出口312b。
上述燃料電池300通常在陽極302和第一隔板306之間具有陽極擴散層(未示出)，并在陰極303和第二隔板307之間具有陰極擴散層(未示出)。
為了使陽極擴散層與第一隔板306接合，例如，在第一隔板306和陽極擴散層之間插入密封材料(未示出)。而為了使陰極擴散層與第二隔板307接合，例如，在第二隔板307和陰極擴散層之間插入密封材料(未示出)。
結(jié)果，可能有這種危險第一隔板306和陽極擴散層之間的電接觸電阻增大，第二隔板307和陰極擴散層之間的電接觸電阻增大，并且燃料電池的輸出減小。
并且，因為必須在第一隔板306和陽極擴散層之間插入密封材料，以及在第二隔板307和陰極擴散層之間插入密封材料，這已經(jīng)成為減少構(gòu)成部件數(shù)量的障礙。
而且，需要在第一隔板306和陽極擴散層之間裝配(例如，涂布)密封材料的勞力，以及在第二隔板307和陰極擴散層之間裝配(例如，涂布)密封材料的勞力，這已經(jīng)成為減少裝配勞力的障礙。
上述冷卻水供應(yīng)口312a和冷卻水排出口312b連接至冷卻水通路(未示出)。
例如，通過在第一隔板306的與表面306a相反的表面中，以及第二隔板307的與表面307a相反的表面中形成冷卻水通路槽，并將這些冷卻水通路槽與形成在相鄰電池的隔板中的冷卻水通路槽合在一起，從而形成冷卻水通路。
當(dāng)通過這樣接合第一和第二隔板306、307來形成冷卻水通路時，因為第一和第二隔板306、307不是一體的，所以存在這種危險第一和第二隔板306、307之間的電接觸電阻增大，而且燃料電池的輸出減小。
同時，當(dāng)通過接合第一和第二隔板306、307來形成冷卻水通路時，需要用于防止冷卻水在第一和第二隔板306、307的對接面處泄漏的密封材料，這已經(jīng)成為減少構(gòu)件數(shù)量的障礙。另外，需要在第一和第二隔板306、307之間裝配(例如，涂布)密封材料的勞力，這已經(jīng)成為減少裝配勞力的障礙。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，本發(fā)明提供了一種制造燃料電池隔板的方法，該燃料電池隔板用于隔著擴散層從兩側(cè)夾住布置在電解質(zhì)膜上的陰極和陽極，該燃料電池隔板制造方法包括通過混合熱塑性樹脂與導(dǎo)電材料來獲得混合物的步驟；利用該混合物形成隔板基材的步驟，在該隔板基材的要與擴散層接觸的接觸面中具有氣流通路槽；以及用電子束照射該隔板基材的接觸面的步驟。
通過使用熱塑性樹脂來形成隔板材料并用電子束照射具有氣流通路槽的接觸面，可以使具有氣流通路槽的接觸面硬化至一定程度。結(jié)果，即使在產(chǎn)生了燃料電池反應(yīng)熱時，也可以保證隔板的接觸面的彈性，并且可以保持隔板的接觸面與擴散層的緊密接觸。
從而，由于無需在隔板的接觸面和擴散層之間涂布密封材料，所以可以減少部件的數(shù)量并且可以降低成本。因為還可以省去在隔板的接觸面和擴散層之間涂布密封材料的時間和勞力，所以可以提高生產(chǎn)率。
另外，因為無需在隔板的接觸面和擴散層之間涂布密封材料，所以可以減小隔板的接觸面和擴散層之間的接觸電阻，從而可以增大燃料電池的輸出。
而且，通過用電子束照射隔板材料的接觸面的簡單步驟，可以把燃料電池隔板的接觸面轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袃?yōu)異密封性的區(qū)域。結(jié)果，可以高效地制造具有優(yōu)異密封性的燃料電池隔板，并且可以降低隔板的成本。
優(yōu)選地，熱塑性樹脂是從乙烯/乙酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、直鏈低密度聚乙烯、聚苯硫醚以及改性聚苯醚中選擇的樹脂，而導(dǎo)電材料是從石墨、凱金黑(Ketchen black)、乙炔黑中選出的至少一種碳素粒子。
乙烯/乙酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、直鏈低密度聚乙烯、聚苯硫醚以及改性聚苯醚是熱塑性樹脂中具有良好柔韌性的樹脂，通過使用這些樹脂來形成隔板，可以使得隔板的接觸面與擴散層更加緊密地接觸。結(jié)果，能夠更好地對隔板的接觸面與擴散層之間的間隙進行密封。
因為石墨、凱金黑、乙炔黑具有良好的導(dǎo)電性，所以使用較小的量就可以保證導(dǎo)電性。結(jié)果，熱塑性樹脂中包含的比例可以比較小，從而對熱塑性樹脂的特性的影響可以保持較低。
在第二方面，本發(fā)明提供了一種用于接合燃料電池隔板和電極擴散層的方法，包括在熱塑性樹脂隔板上布置碳素纖維電極擴散層；對電極擴散層和隔板施加焊接壓力；以及振動電極擴散層或隔板以產(chǎn)生摩擦熱，從而將電極擴散層焊接到隔板上。
通過利用摩擦熱將熱塑性樹脂隔板與電極擴散層焊接在一起來使它們成為一體，可以降低隔板和電極擴散層之間的電接觸電阻。并且通過使熱塑性樹脂隔板與電極擴散層成為一體，可以省去現(xiàn)有技術(shù)中為接合隔板和電極擴散層而需要的密封材料。通過省去隔板和電極擴散層之間的密封材料，可以減少構(gòu)件的數(shù)量。同時，可以減少在隔板和電極擴散層之間裝配(例如，涂布)密封材料的勞力。通過如此減少構(gòu)件的數(shù)量以及減少裝配勞力等，可以降低隔板的成本。
在第三方面，本發(fā)明提供了一種制造燃料電池隔板的方法，包括制備由熱塑性樹脂制成的第一隔板，以及由熱塑性樹脂制成并在其待與第一隔板接合的表面上設(shè)置有冷卻水通路槽的第二隔板；將第一隔板布置在第二隔板上，然后向第一和第二隔板施加焊接壓力；以及振動第一和第二隔板中的一個，以產(chǎn)生摩擦熱，從而將第二隔板焊接到第一隔板上，并用第一隔板覆蓋冷卻水通路槽，以形成冷卻水通路。
利用摩擦熱，通過焊接將由熱塑性樹脂制成的第一和第二隔板形成為一體，并且用第一隔板來覆蓋冷卻水通路槽，以形成冷卻水通路。通過如此利用摩擦熱將將第一和第二隔板焊接為一體，可以減小第一和第二隔板之間的電接觸電阻。并且通過利用摩擦熱將第一和第二隔板焊接為一體，可以省去第一和第二隔板之間的密封材料。通過如此省去第一和第二隔板之間的密封材料，可以減少構(gòu)件的數(shù)量。同時，可以減少在第一和第二隔板之間裝配密封材料的裝配勞力。通過如此減少構(gòu)件的數(shù)量并減少裝配勞力，可以降低隔板的成本。
優(yōu)選地，焊接壓力為10至50kgf/cm2(大約980至4903KPa)，而振動頻率為240Hz。
本發(fā)明中的壓力均為表壓。
利用低于10kgf/cm2的焊接壓力很難在第一和第二隔板的接合面處產(chǎn)生足夠的摩擦熱，從而不能將第一和第二隔板焊接在一起。因此，將焊接壓力設(shè)定為大于10kgf/cm2，以將第一和第二隔板焊接在一起。另一方面，當(dāng)焊接壓力超過50kgf/cm2時，在第一和第二隔板的接合面處產(chǎn)生大量的摩擦熱，并且第一和第二隔板過度地熔化，從而在第一和第二隔板的邊緣處形成毛口。
為此，需要除去在第一和第二隔板的邊緣處形成的毛口的額外步驟。因此，將焊接壓力設(shè)定為低于50kgf/cm2，以防止在第一和第二隔板的邊緣處形成毛口。結(jié)果，因為可以免去毛口去除操作，所以可以提高生產(chǎn)率。


圖1是分解立體圖，示出了具有通過根據(jù)本發(fā)明第一實施例的燃料電池隔板制造方法制造的燃料電池隔板的燃料電池；圖2是沿圖1中的線A-A的截面圖；圖3是沿圖1中的線B-B的截面圖；圖4是圖1的燃料電池隔板的截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的燃料電池隔板制造方法的流程圖；圖6A和圖6B示出了在該制造方法中將混合物形成為小段的步驟；圖7示出了該方法中的沖壓步驟；圖8示出了該方法中的電子束照射步驟；圖9是一燃料電池的分解立體圖，在該燃料電池中，通過根據(jù)本發(fā)明第二實施例的接合方法將燃料電池隔板和電極擴散層接合在一起；圖10是沿圖9中的線C-C的截面圖；圖11是用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明第二實施例的接合方法的振動焊接裝置的截面圖；
圖12A和圖12B示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的接合方法中的安放第一隔板和陽極擴散層的步驟；圖13A和圖13B示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的接合方法中的向第一隔板和陽極擴散層施加焊接壓力的步驟；圖14A和圖14B示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的接合方法中的將陽極擴散層振動焊接到第一隔板上的步驟；圖15示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的接合方法中的取出振動焊接后的第一隔板和陽極擴散層的步驟；圖16A和圖16B示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的接合方法中的安放第二隔板和陰極擴散層的步驟；圖17A和圖17B示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的接合方法中的將陰極擴散層振動焊接到第二隔板上的步驟；圖18A和圖18B示出了安放通過根據(jù)本發(fā)明第二實施例的接合方法獲得的隔板的一個示例；圖19A和圖19B示出了對通過根據(jù)本發(fā)明第二實施例的接合方法獲得的隔板進行振動焊接的一個示例；圖20示出了通過根據(jù)本發(fā)明第三實施例的燃料電池隔板制造方法獲得的燃料電池隔板的截面圖；圖21A和圖21B示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的制造方法中的安放第一和第二隔板的步驟；圖22A和圖22B示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的制造方法中的向第一和第二隔板施加焊接壓力的步驟；
圖23A和圖23B示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的制造方法中的對第一和第二隔板進行振動焊接的步驟；圖24示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的制造方法中的取出振動焊接后的第一和第二隔板的步驟；圖25示出了現(xiàn)有技術(shù)的燃料電池的分解立體圖；以及圖26示出了另一現(xiàn)有技術(shù)的燃料電池的分解立體圖。
具體實施例方式
如圖1所示，燃料電池10是固態(tài)聚合物型燃料電池，通過以下方式構(gòu)成該燃料電池使用例如固態(tài)聚合物電解質(zhì)作為電解質(zhì)膜12；在該電解質(zhì)膜12上添上陽極13和陰極14；隔著陽極擴散層15在陽極13側(cè)布置隔板18，并隔著陰極擴散層16在陰極14側(cè)布置隔板18(燃料電池隔板)；以及將多個這樣的電池模塊11層疊在一起。
隔板18由第一隔板20和第二隔板30構(gòu)成，第一隔板20的冷卻水通路形成面20a和第二隔板30的接合面30a通過例如振動焊接接合在一起。
通過如此將第一和第二隔板20、30振動焊接在一起，第一隔板20中的冷卻水通路槽21...被第二隔板30所覆蓋，形成冷卻水通路22...(見圖4)。
位于第一和第二隔板20、30的頂端的中心處的冷卻水供應(yīng)口23a、33a，以及位于第一和第二隔板20、30的底端的中心處的冷卻水排出口23b、33b與這些冷卻水通路22...相連接。
第一隔板20在燃氣通路形成面(接觸面)20b上具有燃氣通路槽24...(見圖2)，并且通過把陽極擴散層15放置在燃氣通路形成面20b上，陽極擴散層15覆蓋了燃氣通路槽24...，形成了燃氣通路25...(見圖4)。
位于第一和第二隔板20、30的頂端的左側(cè)的燃氣供應(yīng)口26a、36a，以及位于第一和第二隔板20、30的底端的右側(cè)的燃氣排出口26b、36b與這些燃氣通路25...相連接。
第二隔板30在氧化劑氣體通路形成面(接觸面)30b上具有氧化劑氣流通路槽37...，并且通過把陰極擴散層16放置在氧化劑氣體通路形成面30b上，陰極擴散層16覆蓋了氧化劑氣流通路槽37...，形成了氧化劑氣體通路38...(見圖4)。
位于第一和第二隔板20、30的頂端的右側(cè)的氧化劑氣體供應(yīng)口29a、39a，以及位于第一和第二隔板20、30的底端的左側(cè)的氧化劑氣體排出口29b、39b與這些氧化劑氣體通路38...相連接。
下面，參照圖2，第一隔板20是利用通過混合導(dǎo)電材料和熱塑性樹脂而制得的樹脂形成為大體矩形形狀(見圖1)的部件，并且在冷卻水通路形成面20a中具有多個冷卻水通路槽21...，而且在燃氣通路形成面20b中具有多個燃氣通路槽24...。
作為熱塑性樹脂，例如乙烯/乙酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、直鏈低密度聚乙烯、聚苯硫醚以及改性聚苯醚是合適的，不過本發(fā)明不限于這些材料。
作為導(dǎo)電材料(碳素材料)，從凱金黑、石墨、乙炔黑中選出的至少一種碳素粒子是合適的，不過本發(fā)明不限于這種材料。
凱金黑是一種具有良好導(dǎo)電性的碳黑，并且例如由Ketchen BlackInternational Co.，Ltd.制造(由Mitsubishi Chemical Co.，Ltd出售)的凱金黑是合適的，盡管本發(fā)明不限于此。
乙烯/乙酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、直鏈低密度聚乙烯、聚苯硫醚以及改性聚苯醚是熱塑性樹脂中具有柔韌性的樹脂，并且使用這些樹脂可以使第一隔板20成為具有良好柔韌性的部件。
另外，通過照射電子束，燃氣通路形成面20b在一定程度上硬化，并成為具有三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)的面。
通過如此使第一隔板20成為具有良好柔韌性的部件，并對燃氣通路形成面20b進行電子束照射，可使燃氣通路形成面20b具有良好的彈性。
而且，凱金黑、石墨、乙炔黑是具有良好導(dǎo)電性的材料，通過將從凱金黑、石墨、乙炔黑中選出的至少一種碳素粒子用作導(dǎo)電材料(碳素材料)，用較小的量就可以保證第一隔板20的導(dǎo)電性。
結(jié)果，因為熱塑性樹脂中包含的比例可以比較小，所以可以保持熱塑性樹脂的成型性，并且第一隔板20可以容易地成型。
如圖3所示，與第一隔板20類似，第二隔板30是利用通過混合導(dǎo)電材料和熱塑性樹脂而制得的樹脂形成為大體矩形形狀(見圖1)的部件，并且具有平坦的接合面30a，而且在氧化劑氣體通路形成面30b中具有多個氧化劑氣流通路槽37...。
作為熱塑性樹脂，例如乙烯/乙酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、直鏈低密度聚乙烯、聚苯硫醚以及改性聚苯醚是合適的，不過本發(fā)明不限于這些材料。
作為導(dǎo)電材料(碳素材料)，從凱金黑、石墨、乙炔黑中選出的至少一種碳素粒子是合適的，不過本發(fā)明不限于這些材料。
乙烯/乙酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、直鏈低密度聚乙烯、聚苯硫醚以及改性聚苯醚是熱塑性樹脂中具有柔韌性的樹脂，并且使用這些樹脂可以使第二隔板30成為具有良好柔韌性的部件。
另外，通過電子束照射，氧化劑氣體通路形成面30b在一定程度上硬化，并成為具有三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)的面。
通過如此使第二隔板30成為具有良好柔韌性的部件，并對氧化劑氣體通路形成面30b進行電子束照射，可使氧化劑氣體通路形成面30b成為具有良好彈性的面。
而且，凱金黑、石墨、乙炔黑是具有良好導(dǎo)電性的材料，通過將從凱金黑、石墨、乙炔黑中選出的至少一種碳素粒子用作導(dǎo)電材料(碳素材料)，用較小的量就可以保證第二隔板30的導(dǎo)電性。
結(jié)果，因為熱塑性樹脂中包含的比例可以比較小，所以可以保持熱塑性樹脂的成型性，并且第二隔板30可以容易地成型。
下面參照圖4，其示出了與隔板18層疊的電極擴散層15、16。
隔板18是以如下方式制造的將第一和第二隔板20、30貼在一起并隨后向第一和第二隔板20、30施加焊接壓力，然后振動第一和第二隔板20、30之一以產(chǎn)生摩擦熱，從而將第一隔板20的冷卻水通路形成面20a與第二隔板30的接合面30a振動焊接在一起，并用第二隔板30來覆蓋第一隔板20的冷卻水通路槽21，形成冷卻水通路22。
第一和第二隔板20、30的接合不限于振動焊接，也可以由某些其他方法來接合它們。
通過將陽極擴散層15和燃氣通路形成面20b疊在一起，由燃氣通路槽24...和陽極擴散層15形成了燃氣通路25...。
通過由具有良好柔韌性的樹脂制成第一隔板20，并且用電子束照射燃氣通路形成面20b，燃氣通路形成面20b在一定程度上硬化，并且通過所誘發(fā)的交聯(lián)反應(yīng)獲得三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)。
作為如此使燃氣通路形成面20b成為三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)的結(jié)果，聚合物鏈在除其端部之外的任意位置處彼此連接，從而可以提高燃氣通路形成面20b的耐熱性和剛性。
因為通過這種方式，當(dāng)產(chǎn)生燃料電池的反應(yīng)熱時，保證了燃氣通路形成面20b的彈性，所以可以保持燃氣通路形成面20b與陽極擴散層15緊密接觸。
結(jié)果，無需在燃氣通路形成面20b與陽極擴散層15之間涂布密封材料。從而，可以減少部件的數(shù)量，并可以免去涂布密封材料的時間和勞力，而且可以減小燃氣通路形成面20b與陽極擴散層15之間的接觸電阻，從而增大燃料電池的輸出。
并且，作為將陰極擴散層16與氧化劑氣體通路形成面30b貼在一起的結(jié)果，由氧化劑氣流通路槽37...和陰極擴散層16形成了氧化劑氣體通路38...。
通過由具有良好柔韌性的樹脂制成第二隔板30，并且用電子束照射氧化劑氣體通路形成面30b，氧化劑氣體通路形成面30b在一定程度上硬化并有了三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)。并且，因為通過這種方式，可以在產(chǎn)生燃料電池的反應(yīng)熱時保證氧化劑氣體通路形成面30b的彈性，所以可以保持氧化劑氣體通路形成面30b與陰極擴散層16緊密接觸。
結(jié)果，無需在氧化劑氣體通路形成面30b與陰極擴散層16之間涂布密封材料。從而，可以減少部件的數(shù)量，并可以免去涂布密封材料的時間和勞力，而且可以減小氧化劑氣體通路形成面30b與陰極擴散層16之間的接觸電阻，從而增大燃料電池的輸出。
接下來，將在圖5至圖8的基礎(chǔ)上說明通過根據(jù)本發(fā)明(第一實施例)的燃料電池隔板制造方法來形成第一隔板20的示例。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的燃料電池隔板制造方法的流程圖。圖中STxx表示步驟序號。
ST10通過把熱塑性樹脂和導(dǎo)電材料揉在一起而獲得混合物。
ST11通過對揉好的混合物進行擠壓成型而形成帶狀薄片。
ST12在該帶狀薄片的一面，即，對應(yīng)于冷卻水通路形成面的一面，通過壓力成型形成冷卻水通路槽，而在該帶狀薄片的另一面，即，對應(yīng)于燃氣通路形成面的一面，通過壓力成型形成燃氣通路槽，從而獲得隔板基材。
ST13用電子束照射通過壓力成型而形成有燃氣通路槽的一面。
ST14通過將隔板基材切成預(yù)定尺寸來獲得第一隔板。
現(xiàn)將參照圖6A至圖8詳細說明上述制造方法的ST10至ST14。
圖6A和圖6B示出了在根據(jù)本發(fā)明第一實施例的制造方法中將混合物形成為小段的步驟。具體地，圖6A示出了ST10，而圖6B示出了ST11的前半部分。
在圖6A中，首先，準備從乙烯/乙酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、直鏈低密度聚乙烯、聚苯硫醚以及改性聚苯醚中選出的一種熱塑性樹脂46。
然后，準備從石墨、凱金黑、乙炔黑碳素粒子中選出的至少一種導(dǎo)電材料45。
將準備好的熱塑性樹脂46和導(dǎo)電材料45如箭頭所示送入揉捏機47的容器48中。在容器48內(nèi)部，通過如箭頭所示旋轉(zhuǎn)的揉捏葉片(或螺桿)49來揉捏所送入的熱塑性樹脂46和導(dǎo)電材料45。
在圖6B中，通過揉捏熱塑性樹脂46和導(dǎo)電材料45而形成的混合物50被送至第一擠壓成型裝置51的料斗52中，并且通過第一擠壓成型裝置51對送入的混合物50進行擠壓成型。使擠壓成型的成型材53通過水箱54，利用水箱54中的水55冷卻成型材53。
利用切割裝置56的切刀57將冷卻后的成型材53切成預(yù)定的長度，并且把切下來的小段58...堆在料箱59中。
圖7示出了以上制造方法中的沖壓步驟，并具體示出了ST11的后半部分至ST12。
如箭頭所示將在之前的步驟中所獲得的小段58...送入第二擠壓成型裝置60的料斗61中，隨后通過第二擠壓成型裝置60對所送入的小段58...進行擠壓成型。利用軋輥63將這樣擠壓成型的成型材62軋成帶狀薄片64。
沖壓裝置65位于軋輥63的下游側(cè)，并且該沖壓裝置65具有分別位于薄片64的上方和下方的上壓模66和下壓模67。
上壓模66在面對帶狀薄片64的第二面64b的沖壓面66a中具有凹凸部分(未示出)。這些凹凸部分用于在帶狀薄片64的第二面64b中形成燃氣通路槽24...(見圖4)。
下壓模67在面對帶狀薄片64的第一面64a的沖壓面67a中具有凹凸部分(未示出)。這些凹凸部分用于在帶狀薄片64的第一面64a中形成冷卻水通路槽21...。
上壓模66和下壓模67位于沖壓開始位置P1，利用上壓模66和下壓模67來沖壓帶狀薄片64的兩面64a、64b，并且保持這種狀態(tài)，上壓模66和下壓模67按照帶狀薄片64的擠出速度如箭頭a、b所示進行移動。這樣，在帶狀薄片64的第一面64a，即對應(yīng)于冷卻水通路形成面20a(見圖4)的一面中通過壓力成型形成了冷卻水通路槽21...，并且在在帶狀薄片64的第二面64b，即對應(yīng)于燃氣通路形成面20b(見圖4)的一面中通過壓力成型形成了燃氣通路槽24...，從而帶狀薄片64形成了隔板基材68。
當(dāng)上和下壓模66和67到達沖壓釋放位置P2時，上和下壓模66和67如箭頭c和d所示從帶狀薄片64移開，并且在上和下壓模66和67達到預(yù)定的釋放側(cè)位置之后，上和下壓模66和67如箭頭e和f所示向上游側(cè)移動。當(dāng)上和下壓模66和67達到預(yù)定的擠壓開始側(cè)位置時，上和下壓模66和67如箭頭g和h所示移動到?jīng)_壓開始位置P1。
通過依次地重復(fù)上述步驟，在帶狀薄片64的面64a和64b中通過壓力成型形成了圖4所示的冷卻水通路槽21...和燃氣通路槽24...。
為了方便理解，在圖7中示出了分別設(shè)置有一個上和下壓模66和67的情況，然而，在實際中分別設(shè)置了多個上和下壓模66和67。
通過設(shè)置多個上和下壓模66和67，可以在帶狀薄片64的面64a和64b中連續(xù)地通過壓力成型形成冷卻水通路槽21...和燃氣通路槽24...(見圖4)。
上和下壓模66和67具有用于形成圖1所示的燃氣供應(yīng)口26a和燃氣排出口26b的部分。并且，上和下壓模66和67具有用于形成圖1所示的氧化劑氣體供應(yīng)口29a和氧化劑氣體排出口29b的部分。
另外，上和下壓模66和67具有用于形成圖1所示的冷卻水供應(yīng)口23a和冷卻水排出口23b的部分。
因此，在利用上和下壓模66和67分別于帶狀薄片64的面64a和64b中連續(xù)地通過壓力成型形成圖4所示的冷卻水通路槽21...和燃氣通路槽24...的同時，也形成了冷卻水供應(yīng)口23a和燃氣供應(yīng)口26a、29a，以及冷卻水排出口23b和燃氣排出口26b、29b。
圖8示出了第一實施例的電子束照射步驟和薄片切割步驟，并且具體示出了ST13和ST14。
在沖壓裝置65(見圖7)的下游側(cè)，在之前的步驟中所獲得的隔板基材68的上方，也就是通過壓力成型形成有燃氣通路槽24...的第二面68b(見圖4)的上方設(shè)置了電子束照射裝置70。
從該電子束照射裝置70的電子槍71射出電子束72。利用該電子束72來照射通過壓力成型形成有燃氣通路槽24...的第二面68b的上面。通過這種方式，通過壓力成型形成有燃氣通路槽24...的第二面68b在一定程度上硬化，并形成三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)。
在電子束照射裝置70的下游側(cè)、在之前步驟中所獲得的隔板基材68的上方設(shè)置有切割設(shè)備73。通過如箭頭i所示地降下該切割設(shè)備73的切刀74，把隔板基材68切成預(yù)定尺寸，從而獲得第一隔板20。到此，制造第一隔板20的工藝結(jié)束。
因此，利用根據(jù)本發(fā)明的燃料電池隔板制造方法，通過僅僅用電子束72照射的簡單方法，可以在一定程度上硬化燃氣通路形成面20b(見圖4)并形成三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)。
因此，可以保持燃氣通路形成面20b的良好彈性，并且可以保持良好的密封性。因此，可以高效地制造具有良好密封性的第一隔板20。
此外，乙烯/乙酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、直鏈低密度聚乙烯、聚苯硫醚以及改性聚苯醚是熱塑性樹脂中具有良好柔韌性的樹脂，并且通過由這種樹脂45來制成第一隔板20，可以很好地保證第一隔板20的燃氣通路形成面20b(見圖4)的柔韌性。
盡管結(jié)合圖5至圖8說明了制造第一隔板20的方法，但是也可以通過相同的方法來制造第二隔板30。然而，因為第二隔板30不象第一隔板20那樣具有冷卻水通路槽21...，而是具有平坦的接合面30a，所以圖7所示的下壓模67在其面對帶狀薄片64的第一面的面中無需具有用于形成帶狀薄片64的第一面中的冷卻水通路槽21...的凹凸部分。
接下來將基于圖9至圖24描述本發(fā)明的第二和第三實施例。
在第二和第三實施例中，與第一實施例中的部件相同的部件被賦予相同的標號，并且不再對其說明。
首先，參照圖9，其以分解立體圖的方式示出了具有通過根據(jù)本發(fā)明第二實施例的接合方法進行接合的燃料電池隔板和電極擴散層的燃料電池。
如圖9所示，燃料電池110是固體聚合物型燃料電池，通過以下步驟來制造該燃料電池使用例如固體聚合物電解質(zhì)作為電解質(zhì)膜112，將陽極113和陰極114附在該電解質(zhì)膜112上，隔著陽極擴散層115在陽極113側(cè)設(shè)置隔板118，并隔著陰極擴散層116在陰極114側(cè)設(shè)置隔板118，從而構(gòu)建電池模塊111，然后將多個這樣的電池模塊111層疊在一起。
隔板118由第一隔板120和第二隔板130構(gòu)成，并且通過例如振動焊接來將第一隔板120的冷卻水通路形成面120a和第二隔板130的接合面130a接合起來。
通過這樣把第一和第二隔板120和130振動焊接在一起，第一隔板120中的冷卻水通路槽121...被第二隔板130覆蓋，從而形成冷卻水通路122...(見圖10)。
位于第一和第二隔板120、130的頂端的中心處的冷卻水供應(yīng)口123a、133a，以及位于第一和第二隔板120、130的底端的中心處的冷卻水排出口123b、133b與這些冷卻水通路122相連接。
第一隔板120在燃氣通路形成面120b側(cè)具有燃氣通路槽124...(見圖10)，通過把陽極擴散層115與燃氣通路形成面120b貼在一起并且例如進行振動焊接，燃氣通路槽124...被陽極擴散層115覆蓋，從而形成燃氣通路125...(見圖10)。
位于第一和第二隔板120、130的頂端的左側(cè)的燃氣供應(yīng)口126a、136a，以及位于第一和第二隔板120、130的底端的右側(cè)的燃氣排出口126b、136b與這些燃氣通路125...相連接。
第二隔板130在氧化劑氣體通路形成面130b側(cè)具有氧化劑氣流通路槽137...，并且通過把陰極擴散層116與氧化劑氣體通路形成面130b貼在一起，并且例如進行振動焊接，氧化劑氣體通路槽137...被陰極擴散層116覆蓋，從而形成氧化劑氣體通路138...(見圖10)。
位于第一和第二隔板120、130的頂端的右側(cè)的氧化劑氣體供應(yīng)口129a、139a，以及位于第一和第二隔板120、130的底端的左側(cè)的氧化劑氣體排出口129b、139b與這些氧化劑氣體通路138...相連接。
作為構(gòu)成第一和第二隔板120、130的樹脂，例如通過在具有抗氧化性的熱塑性樹脂中單獨地混入天然石墨、人造石墨、凱金黑或乙炔黑等或混入它們的混合物而得到的包含60至95％重量百分比的碳素材料的樹脂合成物是合適的，盡管本發(fā)明不限于此。
凱金黑是一種具有良好導(dǎo)電性的碳黑，并且例如由Ketchen BlackInternational Co.，Ltd.制造(由Mitsubishi Chemical Co.，Ltd出售)的凱金黑是合適的，盡管本發(fā)明不限于此。
第一和第二隔板120、130是通過注射成型、熱壓成型或輥軋成型對上述樹脂合成物進行成型而得到的碳素成型隔板。
作為具有抗氧化性的熱塑性樹脂，例如乙烯/乙酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、直鏈低密度聚乙烯、聚苯硫醚以及改性聚苯醚是合適的，盡管本發(fā)明不限于此。
作為陽極擴散層115，例如碳素有紡布、碳素?zé)o紡布、碳素氈或碳素紙的碳素纖維是合適的，盡管本發(fā)明不限于此。
作為陰極擴散層116，與陽極擴散層115類似，例如碳素有紡布、碳素?zé)o紡布、碳素氈或碳素紙的碳素纖維是合適的，盡管本發(fā)明不限于此。
參照圖10，第一隔板120是形成為大體矩形形狀的部件，如圖9中清楚示出的，并且在燃氣通路形成面120b中具有多個燃氣通路槽124...，并且通過將陽極擴散層115振動焊接到該燃氣通路形成面120b上，由燃氣通路槽124...和陽極擴散層115形成了燃氣通路125...，并且在冷卻水通路形成面120a中具有多個冷卻水通路槽121...。
如圖9中清楚示出的，第二隔板130也是大致矩形的部件，在氧化劑通路形成面130b中具有多個氧化劑氣流通路槽137...，并且通過將陰極擴散層116振動焊接到該氧化劑氣體通路形成面130b上，由氧化劑氣流通路槽117...和陰極擴散層116形成了氧化劑氣體通路138...。
通過將第一隔板120的冷卻水通路形成面120a和第二隔板130的接合面130a振動焊接在一起，并由第二隔板130的接合面130a蓋住第一隔板120中的冷卻水通路槽121，從而形成隔板118的冷卻水通路122。
這樣通過振動焊接將熱塑性樹脂的第一隔板120和陽極擴散層115接合為一體，可以減小第一隔板120和陽極擴散層115之間的電接觸電阻。并且，通過將熱塑性樹脂的第一隔板120和陽極擴散層115接合為一體，可以省去在現(xiàn)有技術(shù)中為接合第一隔板120和陽極擴散層115而必須使用的密封材料。
類似地，通過振動焊接將熱塑性樹脂的第二隔板130和陰極擴散層116接合為一體，可以減小第二隔板130和陰極擴散層116之間的電接觸電阻。并且，通過將熱塑性樹脂的第二隔板130和陰極擴散層116接合為一體，可以省去在現(xiàn)有技術(shù)中為接合第二隔板130和陽極擴散層116而必須使用的密封材料。
此外，通過將第一和第二熱塑性樹脂隔板120和130振動焊接在一起來實現(xiàn)隔板118的一體化，并且由第二隔板130的接合面130a蓋住第一隔板120中的冷卻水通路槽121，從而形成了冷卻水通路122。
通過這樣將第一和第二隔板120、130振動焊接在一起來實現(xiàn)隔板118的一體化，可以減小第一和第二隔板120和130之間的電接觸電阻。并且，通過將第一和第二隔板120、130振動焊接在一起來實現(xiàn)隔板118的一體化，可以省去在現(xiàn)有技術(shù)中第一和第二隔板120、130之間必須使用的密封材料。
接下來將參照圖11，其以截面圖的形式示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的用于實施接合燃料電池隔板和電極擴散層的方法的振動焊接裝置。
振動焊接裝置140具有以預(yù)定間隔豎立在底座141上的左、右支柱142、142，左、右支柱142、142的上端與左、右梁143、143相連接；升/降部件145，其通過導(dǎo)塊144、144可升/降地安裝在左、右支柱142、142上；氣缸146，其設(shè)置在升/降部件145和底座141之間；與底座141連接的氣缸部件147；與升/降部件145連接的活塞桿148；與升/降部件145連接的下支撐部件149；安裝在左、右梁143上的振動機構(gòu)150；以及安裝在振動機構(gòu)150底端上以面對下支撐部件149的上支撐部件151。
如下制造該振動機構(gòu)150將框架部件152、152分別固定在左、右梁143上；在左、右框架部件152、152上設(shè)置電磁鐵部件153、153；在左、右框架部件152、152之間延伸橫梁154；在橫梁154上安裝支撐部件155并將該支撐部件155設(shè)置在左、右固定電磁鐵部件153、153之間；在支撐部件155上安裝滑動部件156，使其可在左右方向上移動；以及將左、右移動電磁鐵部件157、157分別安裝在滑動部件156的左端和右端，以使得左移動電磁鐵部件157面對左固定電磁鐵部件153，并且右移動電磁鐵部件157面對右固定電磁鐵部件153。
利用該振動焊接裝置140，通過伸出和縮回氣缸146的活塞桿148，可以升高和降低下支撐部件149和升/降部件145。
進而，通過使電流流過左、右固定電磁鐵部件153、153以及移動電磁鐵部件157、157，可以在左右方向上振動上支撐部件151和滑動部件156。
下面將參照圖12A至圖19來描述根據(jù)該第二實施例的用于接合燃料電池隔板和電極擴散層的方法。
首先，基于圖12A至圖15來描述將陽極擴散層115振動焊接到第一隔板120上的一個示例。
圖12A和圖12B示出了在該第二實施例的接合方法中安放第一隔板和陽極擴散層的步驟。
在圖12A中，通過使設(shè)置在振動焊接裝置140上的氣缸146的活塞桿148縮回，可將下支撐部件149與升/降部件145一起降至安放位置H1。這樣，可以將下支撐部件149從上支撐部件151上移走。
在圖12B中，把第一隔板120和陽極擴散層115布置在下支撐部件149和上支撐部件151之間，并且把第一隔板120和陽極擴散層115如箭頭j所示向著下支撐部件149的安放槽158降下。
圖13A和圖13B示出了在第二實施例的接合方法中向第一隔板和陽極擴散層施加焊接壓力的步驟。
在圖13A中，第一隔板120的冷卻水通路形成面120a容納在下支撐部件149的安放槽158中，并且陽極擴散層115放置在第一隔板120的燃氣通路形成面120b上并與之對齊。
然后，通過使設(shè)置在振動焊接裝置140(見圖12A)上的氣缸146的活塞桿148伸出，下支撐部件149與升/降部件145一起如箭頭k所示升起。
在圖13B中，通過將下支撐部件149升高至沖壓位置H2，陽極擴散層115容納在上支撐部件151的安放槽159中，從而可將焊接壓力F1施加給第一隔板120和陽極擴散層115。
焊接壓力F1例如為10至50kgf/cm2。使焊接壓力F1為10至50kgf/cm2的原因如下。
也就是說，當(dāng)焊接壓力F1小于10kgf/cm2時，很難在第一隔板120的燃氣通路形成面120b和陽極擴散層115中產(chǎn)生足夠的摩擦熱，從而無法將第一隔板120和陽極擴散層115焊接在一起。所以，將焊接壓力F1設(shè)定為高于10kgf/cm2，以將第一隔板120和陽極擴散層115焊接在一起。
另一方面，當(dāng)焊接壓力F1大于50kgf/cm2時，在第一隔板120的燃氣通路形成面120b和陽極擴散層115中產(chǎn)生大量的摩擦熱，燃氣通路形成面120b和陽極擴散層115過度熔化，并且在第一隔板120的邊緣處和陽極擴散層115的邊緣處形成毛口。
結(jié)果，需要去除在第一隔板120的邊緣處和陽極擴散層115的邊緣處形成的毛口的額外步驟。因此，將焊接壓力F1設(shè)定為小于50kgf/cm2，以防止在第一隔板120的邊緣處和陽極擴散層115的邊緣處形成毛口。
圖14A和14B示出了在第二實施例的接合方法中振動焊接第一隔板和陽極擴散層的步驟。
在圖14A中，通過使振動焊接裝置140的左、右固定電磁鐵部件153、153和左、右移動電磁鐵部件157、157通電，上支撐部件151和滑動部件156一起如箭頭1所示在左右方向上移動。
此時的振動頻率(頻率)為240Hz。240Hz的振動頻率適于對較小的物體進行振動焊接。因此，通過令振動頻率為240Hz，可以很好地對第一隔板120和陽極擴散層115(它們是相對較小的部件)進行振動焊接。
在圖14B中，通過使上支撐部件151如箭頭1所示在左右方向上振動，陽極擴散層115如箭頭1所示振動。結(jié)果，在第一隔板120的燃氣通路形成面120b和陽極擴散層115中產(chǎn)生了摩擦熱。
因為第一隔板120是由熱塑性樹脂制成的，所以通過第一隔板120的燃氣通路形成面120b和陽極擴散層115中產(chǎn)生的摩擦熱，可以將第一隔板120的燃氣通路形成面120b和陽極擴散層115焊接在一起。
這樣，可由陽極擴散層115蓋住第一隔板120的燃氣通路形成面120b中形成的燃氣通路槽124...，從而形成燃氣通路125...。
接下來將參照圖15描述在第二實施例的接合方法中取出振動焊接后的第一隔板和陽極擴散層的步驟。
通過使設(shè)置在振動焊接裝置140上的氣缸146的活塞桿148縮回，下支撐部件149與升/降部件145一起降下。
下支撐部件149降下到安放位置H1，從而下支撐部件149從上支撐部件151移開，將經(jīng)過振動焊接而接合為一體的第一隔板120和陽極擴散層115從振動焊接裝置140上取下。
接下來將在圖16A至17B的基礎(chǔ)上描述將陰極擴散層116振動焊接到第二隔板130上的示例。
圖16A和16B示出了在根據(jù)第二實施例的接合方法中安放第二隔板和陰極擴散層的步驟。
在圖16A中，在從振動焊接裝置140中取下接合為一體的第一隔板120和陽極擴散層115(見圖15)之后，將第二隔板130和陰極擴散層116放置在下支撐部件149和上支撐部件151之間，然后把這些部件130、116如箭頭m所示向著下支撐部件149的安放槽158降下。
在圖16B中，第二隔板130的接合面130a容納在下支撐部件149的安放槽158中，并且陰極擴散層116放置在第二隔板130的氧化劑氣體通路形成面130b上并與之對齊。
然后，通過使設(shè)置在振動焊接裝置140(見圖12A)上的氣缸146的活塞桿148伸出，將下支撐部件149與升/降部件145一起如箭頭n所示升起。
圖17A和圖17B示出了在第二實施例的接合方法中將陰極擴散層振動焊接到第二隔板上的步驟。
在圖17A中，通過將下支撐部件149升高至沖壓位置H3，陰極擴散層116容納在上支撐部件151的安放槽159中，從而可將焊接壓力F2施加給第二隔板130和陰極擴散層116。
與焊接壓力F1類似，令焊接壓力F2為例如10至50kgf/cm2。令焊接壓力F2為例如10至50kgf/cm2的原因與針對圖13B的焊接壓力F1的說明相同。
也就是，當(dāng)焊接壓力F2小于10kgf/cm2時，很難在第二隔板130的氧化劑氣體通路形成面130b和陰極擴散層116中產(chǎn)生足夠的摩擦熱，從而無法將第二隔板130和陰極擴散層116焊接在一起。所以，將焊接壓力F2設(shè)定為高于10kgf/cm2，以將第二隔板130和陰極擴散層116焊接在一起。
另一方面，當(dāng)焊接壓力F2大于50kgf/cm2時，在第二隔板130的氧化劑氣體通路形成面130b和陰極擴散層116中產(chǎn)生大量的摩擦熱，氧化劑氣體通路形成面130b和陰極擴散層116過度熔化，并且在第二隔板130的邊緣處和陰極擴散層116的邊緣處形成毛口。結(jié)果，需要去除在第二隔板130的邊緣處和陰極擴散層116的邊緣處形成的毛口的額外步驟。因此，將焊接壓力F2設(shè)定為小于50kgf/cm2，以防止在第二隔板130的邊緣處和陰極擴散層116的邊緣處形成毛口。
在此狀態(tài)下，通過使圖12A所示的振動焊接裝置140的左、右固定電磁鐵部件153、153以及左、右移動電磁鐵部件157、157通電，上支撐部件151和滑動部件156如箭頭o所示在左右方向上振動。
此時的振動頻率(頻率)為240Hz。
令振動頻率為240Hz的原因與關(guān)于圖14A的說明相同。也就是，240Hz的振動頻率適于對相對較小的物體進行振動焊接。因此，通過令振動頻率為240Hz，可以很好地對第二隔板130和陰極擴散層116(它們是相對較小的部件)進行振動焊接。
通過使上支撐部件151如箭頭o所示在左右方向上振動，陰極擴散層116如箭頭o所示振動。結(jié)果，在第二隔板130的氧化劑氣體通路形成面130b和陰極擴散層116中產(chǎn)生了摩擦熱。
因為第二隔板130是由熱塑性樹脂制成的，所以通過第二隔板130的氧化劑氣體通路形成面130b和陰極擴散層116中產(chǎn)生的摩擦熱，可以將第二隔板130的氧化劑氣體通路形成面130b和陰極擴散層116焊接在一起。
這樣，可由陰極擴散層116覆蓋第二隔板130的氧化劑氣體通路形成面130b中形成的氧化劑氣流通路槽137...，從而形成氧化劑氣體通路138...。
在圖17B中，通過使設(shè)置在振動焊接裝置140上的氣缸146的活塞桿148(見圖12A)縮回，下支撐部件149與升/降部件145一起降下。
這樣，下支撐部件149被降至安放位置H1，從而下支撐部件149從上支撐部件151上移開，從振動焊接裝置140上取下通過振動焊接而接合為一體的第二隔板130和陰極擴散層116。
接下來參照圖18A至19B說明振動焊接第一和第二隔板的要領(lǐng)。
圖18A和圖18B示出了安放第二實施例中所獲得的隔板的要領(lǐng)。
在圖18A中，從振動焊接裝置140上取下通過振動焊接而接合為一體的第二隔板130和陰極擴散層116之后，把通過振動焊接而接合為一體的第一隔板120和陽極擴散層115以及通過振動焊接而接合為一體的第二隔板130和陰極擴散層116放置在下支撐部件149和上支撐部件151之間，然后使這些部件如箭頭p所示朝下支撐部件149的安放槽158降下。
在圖18B中，陰極擴散層116容納在下支撐部件149的安放槽158中，并且第一隔板120的冷卻水通路形成面120a放置在第二隔板130的接合面130a上并與之對齊。
然后，通過使設(shè)置在振動焊接裝置40(見圖12A)上的氣缸146的活塞桿148伸出，將下支撐部件149與升/降部件145一起如箭頭q所示升起。
圖19A和圖19B示出了把第二實施例中獲得的隔板振動焊接在一起的要領(lǐng)。
在圖19A中，通過將下支撐部件149升高至沖壓位置H4，陽極擴散層115容納在上支撐部件151的安放槽159中，從而可將焊接壓力F3施加在第一隔板120的冷卻水通路形成面120a與第二隔板130的接合面130a之間的界面上。
此處，與焊接壓力F1類似，令焊接壓力F3為例如10至50kgf/cm2。令焊接壓力F3為例如10至50kgf/cm2的原因與針對焊接壓力F1的說明相同。
也就是，當(dāng)焊接壓力F3小于10kgf/cm2時，很難在第一隔板120的冷卻水通路形成面120a和第二隔板130的接合面130a中產(chǎn)生足夠的摩擦熱，從而無法將冷卻水通路形成面120a和接合面130a焊接在一起。
所以，將焊接壓力F3設(shè)定為高于10kgf/cm2，以將第一隔板120的冷卻水通路形成面120a和第二隔板130的接合面130a焊接在一起。
另一方面，當(dāng)焊接壓力F3大于50kgf/cm2時，在第一隔板120的冷卻水通路形成面120a和第二隔板130的接合面130a中產(chǎn)生大量的摩擦熱，冷卻水通路形成面120a和接合面130a過度熔化，在第一隔板120的邊緣處和第二隔板130的邊緣處形成毛口。
結(jié)果，需要去除第一隔板120的邊緣處和第二隔板130的邊緣處形成的毛口的額外步驟。因此，將焊接壓力F3設(shè)定為小于50kgf/cm2，以防止在第一隔板120的邊緣處和第二隔板130的邊緣處形成毛口。
在此狀態(tài)下，使圖12A所示的振動焊接裝置140的左、右固定電磁鐵部件153、153以及左、右移動電磁鐵部件157、157通電，上支撐部件151和滑動部件156一起如箭頭r所示在左右方向上振動。此時的振動頻率(頻率)為240Hz。
令振動頻率為240Hz的原因與參考圖14A的說明相同。也就是，240Hz的振動頻率適于對相對較小的物體進行振動焊接。因此，通過令振動頻率為240Hz，可以很好地振動焊接第一隔板120和第二隔板130(它們是相對較小的部件)。
通過使上支撐部件151如箭頭r所示在左右方向上振動，陽極擴散層115和第一隔板120如箭頭r所示振動。結(jié)果，在第一隔板120的冷卻水通路形成面120a和第二隔板130的接合面130a中產(chǎn)生了摩擦熱。
因為第一和第二隔板120、130是由熱塑性樹脂制成的，所以通過在冷卻水通路形成面120a和接合面130a中產(chǎn)生摩擦熱，從而將第一隔板120的冷卻水通路形成面120a和第二隔板130的接合面130a焊接在一起，可以形成隔板118。
此時，可由第二隔板130的接合面130a覆蓋第一隔板120的令卻水通路形成面120a中形成的冷卻水通路槽121，從而形成冷卻水通路122。
在圖19B中，通過使設(shè)置在振動焊接裝置140上的氣缸146的活塞桿148(見圖12A)縮回，下支撐部件149與升/降部件145一起降下。
下支撐部件149被降至安放位置H1，從而下支撐部件149從上支撐部件151上移開，從振動焊接裝置140上取下隔板118連同通過振動焊接而與該隔板118接合為一體的陽極擴散層115和陰極擴散層116。到此結(jié)束了制造隔板118的工藝。
如上所述，使用第二實施例的燃料電池隔板制造方法，通過將碳素纖維陽極擴散層115與熱塑性樹脂第一隔板120疊在一起并向該陽極擴散層115與第一隔板120施加焊接壓力F1，同時振動該陽極擴散層115以產(chǎn)生摩擦熱，可以將陽極擴散層115焊接到第一隔板120上。
另外，通過振動焊接將第一隔板120和陽極擴散層115接合為一體，可以減小第一隔板120和陽極擴散層115之間的電接觸電阻。另外，通過振動焊接使第一隔板120和陽極擴散層115接合為一體，可以省去現(xiàn)有技術(shù)中為接合第一隔板120和陽極擴散層115而必須使用的密封材料。此外，通過省去第一隔板120和陽極擴散層115之間的密封材料，可以減少構(gòu)件的數(shù)量。另外，還可以減少用于在第一隔板120和陽極擴散層115之間裝配(例如，涂布)密封材料的裝配勞力。
并且，通過將碳素纖維陰極擴散層116與熱塑性樹脂第二隔板130疊在一起并向該陰極擴散層116與第二隔板130施加焊接壓力F2，同時振動該陰極擴散層116以產(chǎn)生摩擦熱，可以將陰極擴散層116焊接到第二隔板130上。
通過振動焊接來將第二隔板130和陰極擴散層116接合為一體，可以減小第二隔板130和陰極擴散層116之間的電接觸電阻。另外，通過振動焊接來將第二隔板130和陰極擴散層116接合為一體，可以省去在現(xiàn)有技術(shù)中為接合第二隔板130和陰極擴散層116而必須使用的密封材料。此外，通過省去第二隔板130和陰極擴散層116之間的密封材料，可以減少構(gòu)件的數(shù)量。另外，還可以減少用于在第二隔板130和陰極擴散層116之間裝配(例如，涂布)密封材料的裝配勞力。
另外，通過將第一和第二熱塑性樹脂隔板120、130疊在一起并向第一和第二熱塑性樹脂隔板120、130施加焊接壓力F3，同時振動第一隔板120以產(chǎn)生摩擦熱，可以將第一和第二隔板120、130焊接在一起。
通過振動焊接來將第一和第二隔板120、130接合為一體，可以減小第一和第二隔板120、130之間的電接觸電阻。另外，通過振動焊接來將第一和第二隔板120、130接合為一體，可以省去在現(xiàn)有技術(shù)中為連接第一和第二隔板120、130而必須使用的密封材料。此外，通過省去第一和第二隔板120、130之間的密封材料，可以減少構(gòu)件的數(shù)量。另外，還可以減少用于在第一和第二隔板120、130之間裝配(例如，涂布)密封材料的裝配勞力。
對通過本發(fā)明第二實施例的方法獲得的隔板的電阻過電壓(resistanceovervoltage)進行了試驗(試驗例1和2)?；谙旅娴谋?和表2來說明試驗結(jié)果。
表1

如下執(zhí)行試驗例1通過以如圖12A至圖15所示的方式進行振動焊接，將第一隔板120和陽極擴散層115接合為一體；通過以如圖16A至圖17B所示的方式進行振動焊接，將第二隔板130和陰極擴散層116接合為一體；并在第一和第二隔板120、130之間插入普通密封材料。
如下執(zhí)行對比例1在第一隔板120和陽極擴散層115之間插入普通隔板；在第二隔板130和陰極擴散層116之間插入普通隔板；并在第一第二隔板120、130之間插入普通密封材料。
在以下條件下測量對比例1和試驗例1的電阻過電壓。
即，電池模塊的溫度設(shè)定為80℃，提供純H2作為陽極氣體(燃氣)，并且提供空氣作為陰極氣體(氧化劑氣體)。
令陽極側(cè)的燃氣溫度為80℃，陰極側(cè)的氧化劑氣體溫度為80℃，陽極側(cè)的燃氣壓力為50kPa，而陰極側(cè)的氧化劑氣體壓力為100kPa。在這些條件下，流過電流密度為0.883A/cm2的電流。
結(jié)果是，與對比例1的電阻過電壓相比，試驗例1的電阻過電壓可以降低0.014V/電池模塊。
因此，可見如試驗例1那樣通過振動焊接把第一隔板120和陽極擴散層115接合為一體，并且通過振動焊接把第二隔板130和陰極擴散層116接合為一體，可以降低電阻過電壓并防止燃料電池的輸出降低。
現(xiàn)將參照表2。
表2


如下執(zhí)行試驗例2通過以如圖12A至圖15所示的方式進行振動焊接，將第一隔板120和陽極擴散層115接合為一體；通過以如圖16A至圖17B所示的方式進行振動焊接，將第二隔板130和陰極擴散層116接合為一體；以及通過以如圖18A至圖19B所示的方式進行振動焊接，將第一隔板120和第二隔板130接合為一體。
如表1所示，如下執(zhí)行對比例1在第一隔板120和陽極擴散層115之間插入普通隔板；在第二隔板130和陰極擴散層116之間插入普通隔板；以及在第一第二隔板120、130之間插入普通密封材料。
在以下條件下測量對比例1和試驗例2的電阻過電壓。
即，電池模塊的溫度設(shè)定為80℃，提供純H2作為陽極氣體(燃氣)，并且提供空氣作為陰極氣體(氧化劑氣體)。
令陽極側(cè)的燃氣溫度為80℃，陰極側(cè)的氧化劑氣體溫度為80℃，陽極側(cè)的燃氣壓力為50kPa，而陰極側(cè)的氧化劑氣體壓力為100kPa。在這些條件下，流過電流密度為0.883A/cm2電流。
結(jié)果是，與對比例1的電阻過電壓相比，試驗例2的電阻過電壓可以降低0.041V/電池模塊。
因此，可見如試驗例2那樣通過振動焊接把第一隔板120和陽極擴散層115接合為一體，通過振動焊接把第二隔板130和陰極擴散層116接合為一體，并通過振動焊接把第一隔板120和第二隔板130接合為一體，可以降低電阻過電壓并防止燃料電池的輸出降低。
接下來將描述本發(fā)明的第二實施例的一個變型例。
盡管在第二實施例中描述了這樣一個示例使用振動焊接裝置140來焊接第一隔板120和陽極擴散層115，并且使用振動焊接裝置140來焊接第二隔板130和陰極擴散層116，另外使用振動焊接裝置140來焊接第一隔板120和第二隔板130，但是對此沒有限制，通過例如超聲波焊接也可以獲得同樣的效果。
此處，超聲波焊接是指使用超聲波振蕩器產(chǎn)生的振動能量來進行焊接。
利用該變型例的超聲波焊接，在把第一隔板120和陽極擴散層115疊在一起之后，向第一隔板120和陽極擴散層115施加焊接壓力，在這種狀態(tài)下，通過焊頭把超聲波振蕩器產(chǎn)生的振動能施加到第一隔板120和陽極擴散層115上，在第一隔板120和陽極擴散層115的交接面上產(chǎn)生了摩擦熱，從而可以將第一隔板120和陽極擴散層115焊接在一起。
另外，利用上述變型例的超聲波焊接，在把第二隔板130和陰極擴散層116疊在一起之后，向第二隔板130和陰極擴散層116施加焊接壓力，在這種狀態(tài)下，通過焊頭把超聲波振蕩器產(chǎn)生的振動能施加在第二隔板130和陰極擴散層116上，在第二隔板130和陰極擴散層116的交接面上產(chǎn)生了摩擦熱，從而可以將第二隔板130和陰極擴散層116焊接在一起。
同樣，利用上述變型例的超聲波焊接，在把第一隔板120和第二隔板130疊在一起之后，向第一隔板120和第二隔板130施加焊接壓力，在這種狀態(tài)下，把超聲波振蕩器產(chǎn)生的振動能施加在第一隔板120和第二隔板130上，在第一隔板120和第二隔板130的交接面上產(chǎn)生了摩擦熱，從而可以將第一隔板120和第二隔板130焊接在一起。
下面將參照圖20來描述通過根據(jù)本發(fā)明第三實施例的燃料電池隔板制造方法而獲得的燃料電池隔板。該圖不同于圖10之處在于，用虛線示出陽極擴散層和陰極擴散層。
如參照圖10所描述的，第一隔板120在燃氣通路形成面120b上具有多個燃氣通路槽124...，并且通過將陽極擴散層115與該燃氣通路形成面120b連接，由燃氣通路槽124...和陽極擴散層115形成了燃氣通路125...，并且其在冷卻水通路形成面120b上具有多個冷卻水通路槽121...。
如參照圖10所描述的，第二隔板130在氧化劑氣體通路形成面130b上具有多個氧化劑氣流通路槽137...，并且通過將陰極擴散層116與該氧化劑氣體通路形成面130b連接，由氧化劑氣流通路槽137...和陰極擴散層116形成了氧化劑氣體通路138...。
如下制得隔板118將第一和第二隔板120、130疊在一起并隨后向第一和第二隔板120、130施加焊接壓力，并振動第一和第二隔板120、130中的一個，以產(chǎn)生摩擦熱，從而將第一隔板120的冷卻水通路形成面120a和第二隔板130的接合面130a振動焊接在一起，由第二隔板130覆蓋第一隔板120的冷卻水通路形成槽121，從而形成冷卻水通路122。
通過象這樣對第一和第二熱塑性樹脂隔板120、130進行振動焊接而使隔板118成為一個整體，并由第二隔板130覆蓋第一隔板120的冷卻水通路槽121從而形成冷卻水通路122，可以省去第一和第二隔板120、130之間的現(xiàn)有技術(shù)中必須使用的密封材料。
下面參照圖21A至圖24來描述根據(jù)第三實施例的燃料電池隔板制造方法。
圖21A和圖21B示出了在第三實施例的制造方法中安放第一和第二隔板的步驟。
在圖21A中，通過使設(shè)置在振動焊接裝置140上的氣缸146的活塞桿148縮回，將下支撐部件149與升/降部件145一起降至安放位置H1。這樣，可以將下支撐部件149從上支撐部件151上移走。
在圖21B中，把第一和第二隔板120、130設(shè)置在下支撐部件149和上支撐部件151之間，并且如箭頭s所示把第一和第二隔板120、130朝著下支撐部件149的安放槽158降下。
圖22A和圖22B示出了在第三實施例的制造方法中向第一和第二隔板施加焊接壓力的步驟。
在圖22A中，第二隔板130的氧化劑氣體通路形成面130b容納在下支撐部件149的安放槽158中，并且第一隔板120的冷卻水通路形成面120a與第二隔板130的接合面130a貼在一起。
然后，通過使設(shè)置在振動焊接裝置140(見圖21A)上的氣缸146的活塞桿148伸出，使下支撐部件149與升/降部件145一起如箭頭t所示升起。
在圖22B中，通過將下支撐部件149升至沖壓位置H5，第一隔板120的燃氣通路形成面120b容納在上支撐部件151的安放槽159中，并對第一和第二隔板120、130施加焊接壓力F4。
與焊接壓力F1類似，焊接壓力F4為例如10至50kgf/cm2。使焊接壓力F1為10至50kgf/cm2的原因與針對圖13B的焊接壓力F1的說明相同。
也就是說，當(dāng)焊接壓力F4小于10kgf/cm2時，很難在第一隔板120的冷卻水通路形成面120a和第二隔板130的接合面130a中產(chǎn)生足夠的摩擦熱，從而無法將第一和第二隔板120、130焊接在一起。
因此，將焊接壓力F4設(shè)定為高于10kgf/cm2，以將第一和第二隔板120、130焊接在一起。
另一方面，當(dāng)焊接壓力F4大于50kgf/cm2時，在第一隔板120的冷卻水通路形成面120a和第二隔板130的接合面130a中產(chǎn)生大量的摩擦熱，從而冷卻水通路形成面120a和接合面130a過度熔化，在第一和第二隔板120、130的邊緣處形成毛口。
結(jié)果，需要去除在第一和第二隔板120、130的邊緣處形成的毛口的額外步驟。因此，將焊接壓力F4設(shè)定為小于50kgf/cm2，以防止在第一和第二隔板120、130的邊緣處形成毛口。
圖23A和23B示出了在第三實施例的接合方法中振動焊接第一和第二隔板的步驟。
在圖23A中，通過使振動焊接裝置140的左、右固定電磁鐵部件153、153以及左、右移動電磁鐵部件157、157通電，上支撐部件151和滑動部件156一起如箭頭u所示在左右方向上振動。
此時的振動頻率(頻率)為240Hz。240Hz的振動頻率適于對相對較小的物體進行振動焊接。因此，通過令振動頻率為240Hz，可以很好地振動焊接第一隔板120和第二隔板130(它們是相對較小的部件)。
在圖23B中，通過使上支撐部件151如箭頭u所示在左右方向上振動，第一隔板120如箭頭u所示振動。這樣，在第一隔板120的冷卻水通路形成面120a和第二隔板130的接合面130a中產(chǎn)生了摩擦熱。
因為第一和第二隔板120、130是由熱塑性樹脂制成的，所以通過第一隔板120的冷卻水通路形成面120a和第二隔板130的接合面130a中產(chǎn)生的摩擦熱，可以通過冷卻水通路形成面120a和接合面130a將第一和第二隔板120、130焊接在一起。
以這種方式，可以通過由第二隔板130的接合面130a覆蓋形成在第一隔板120的冷卻水通路形成面120a中的冷卻水通路槽121...，來形成冷卻水通路122...。
圖24示出了在第三實施例的制造方法中取下振動焊接后的第一和第二隔板的步驟。
通過使設(shè)置在振動焊接裝置140上的氣缸146的活塞桿148(見圖21A)縮回，下支撐部件149與升/降部件145一起降下。
下支撐部件149被降至安放位置H1，從而下支撐部件149從上支撐部件151上移開，從振動焊接裝置140上取下由通過振動焊接而接合為一體的第一和第二隔板120、130構(gòu)成的隔板118。到此結(jié)束了制造隔板118的工藝。
如上所述，利用根據(jù)第三實施例的燃料電池隔板制造方法，在形成隔板118的過程中，可以通過利用摩擦熱的振動焊接來把第一和第二隔板120、130接合為一體，并由第二隔板130覆蓋第一隔板120中的冷卻水通路槽21，來形成冷卻水通路22。
通過振動焊接來把第一和第二隔板120、130接合為一體，可以減小第一和第二隔板120、130之間的電接觸電阻。
另外，通過振動焊接來把第一和第二隔板120、130接合為一體，可以省去第一和第二隔板120、130之間的在現(xiàn)有技術(shù)中必須使用的密封材料。通過省去第一和第二隔板120、130之間的密封材料，可以減少構(gòu)件的數(shù)量。另外，還可以減少用于在第一和第二隔板120、130之間裝配(例如，涂布)密封材料的裝配勞力。
對通過第三實施例的方法而獲得的隔板118的電阻過電壓(見圖20；試驗例3)進行了試驗?，F(xiàn)將基于下表3來說明試驗結(jié)果。
表3

對比例2是第一和第二隔板沒有經(jīng)過振動焊接，而是用密封材料進行接合的隔板。
試驗例3是第三實施例的隔板118，其中第一隔板120和第二隔板130被振動焊接在一起。
在以下條件下測量了對比例2和試驗例3的電阻過電壓。
即，電池模塊的溫度設(shè)定為80℃，提供純H2作為陽極氣體(燃氣)，并且提供空氣作為陰極氣體(氧化劑氣體)。
令陽極例的燃氣溫度為80℃，陰極側(cè)的氧化劑氣體溫度為80℃，陽極側(cè)的燃氣壓力為50kPa，而陰極側(cè)的氧化劑氣體壓力為100kPa。在這些條件下，流過電流密度為0.883A/cm2的電流。
結(jié)果是，與對比例2的電阻過電壓相比，試驗例3的電阻過電壓可以降低0.027V/電池模塊。
因此，可見如試驗例3那樣通過振動焊接來把第一隔板120和第二隔板130接合為一體，可以降低電阻過電壓并防止燃料電池的輸出降低。
下面將描述第三實施例的制造方法的一個變型例。
盡管在第三實施例的制造方法中描述了使用振動焊接裝置140對第一和第二隔板120、130進行焊接的示例，但是并不限于這樣，例如通過超聲波焊接來焊接第一和第二隔板120、130也可以獲得同樣的效果。
此處，超聲波焊接是指使用超聲波振蕩器產(chǎn)生的振動能量來進行焊接。
利用該變型例的超聲波焊接，在把第一和第二隔板120、130貼在一起之后，向第一和第二隔板120、130施加焊接壓力，在這種狀態(tài)下，通過焊頭把超聲波振蕩器產(chǎn)生的振動能施加在第一和第二隔板120、130上，在第一和第二隔板120、130的交接面上產(chǎn)生了摩擦熱，從而可以將第一和第二隔板120、130焊接在一起。
通過該變型例的超聲波焊接，和第三實施例的制造方法中的振動焊接一樣，通過把第一和第二隔板120、130焊接在一起，可以由第二隔板130蓋住在第一隔板120中形成的冷卻水通路槽121，從而形成冷卻水通路122。
盡管在上述實施例中描述了固態(tài)聚合物電解質(zhì)型燃料電池10、110，其中使用固態(tài)聚合物電解質(zhì)作為電解質(zhì)膜12、112，但是并不限于此，本發(fā)明也可以應(yīng)用于其他燃料電池。
盡管在第一實施例的方法中描述了通過擠壓成型或壓力成型連續(xù)地形成第一和第二隔板20、30的一個示例，但是對此沒有限制，也可以通過諸如熱壓、注射成型或傳遞成型的其他制造方法來成型。
傳遞成型是通過將一抷成形材料放入罐部而非模腔中，隨后利用柱塞把熔融態(tài)的材料傳送到模腔中的成型方法。
另外，盡管在第一實施例的方法中描述了通過振動焊接來接合第一和第二隔板20、30的一個示例，但是對此沒有限制，通過用電子束照射第一隔板20的冷卻水形成面20a，并利用電子束照射第二隔板30的接合面30a，以提高冷卻水形成面20a和接合面30a的彈性，也可以很好地將第一和第二隔板20、30接合在一起并密封冷卻水形成面20a和接合面30a。
并且，盡管在第二和第三實施例的方法中描述了在將陽極擴散層115焊接到第一隔板120上時振動陽極擴散層115的示例，但是振動第一隔板120而不是陽極擴散層115也可以得到同樣的效果。
另外，盡管在第二和第三實施例的方法中描述了在將陰極擴散層116焊接到第二隔板130上時振動陰極擴散層116的示例，但是振動第二隔板130而不是陰極擴散層116也可以得到同樣的效果。
除此之外，盡管在第二和第三實施例的方法中描述了在將第一和第二隔板120、130焊接在一起時振動第一隔板120的示例，但是振動第二隔板130而不是第一隔板120也可以得到同樣的效果。
而且，盡管在第二和第三實施例的方法中描述了在第一隔板120中形成冷卻水通路槽121，而第二隔板130的接合面130a為平坦面的示例，但是也可以將第一隔板120制成平坦面，而在第二隔板130中形成冷卻水通路槽。
此外，還可以在第一和第二隔板120、130中都形成冷卻水通路槽，然后通過對第一和第二隔板120、130進行振動焊接，由雙方的冷卻水通路槽來形成冷卻水通路。
工業(yè)應(yīng)用性如上所述，利用本發(fā)明，通過將熱塑性樹脂和導(dǎo)電材料混合為混合物、由該混合物形成在與擴散層的接觸面上具有氣流通路槽的隔板基材、以及用電子束照射該隔板基材的接觸面，可以省去涂布密封材料的時間和勞力。從而，因為可以提高生產(chǎn)率并降低成本，例如，本發(fā)明可以有效地應(yīng)用于機動車的燃料電池等的相對大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種用于制造燃料電池隔板的方法，包括制備由熱塑性樹脂制成的第一隔板和第二隔板；將所述第一和第二隔板疊在一起并隨后向所述第一和第二隔板施加焊接壓力；振動所述第一和第二隔板中的一個，以產(chǎn)生摩擦熱，從而將所述第二隔板焊接到所述第一隔板上；以及由所述第一和第二隔板中的一個覆蓋至少另一個隔板中形成的冷卻水通路槽，以形成冷卻水通路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池隔板制造方法，其中焊接壓力為10至50kgf/cm2，并且振動的頻率為240Hz。
全文摘要
一種用于制造燃料電池隔板(18)的方法，所述燃料電池隔板(18)用于隔著擴散層(15、16)從兩側(cè)夾住設(shè)置在電解質(zhì)膜(12)上的陽極(13)和陰極(14)。該制造方法包括混合熱塑性樹脂(46)和導(dǎo)電材料(45)以獲得混合物(50)；利用該混合物形成隔板基材(68)；以及用電子束(72)照射該隔板基材的接觸面(20b、30b)，從而硬化隔板的接觸面。即使在燃料電池(10)中產(chǎn)生反應(yīng)熱時，也可以保證隔板接觸面的彈性。
文檔編號H01M2/10GK101079488SQ20061010895
公開日2007年11月28日 申請日期2003年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月18日
發(fā)明者西好次, 石黑顯一 申請人:本田技研工業(yè)株式會社