變形吸收構(gòu)件和燃料電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變形吸收構(gòu)件以及設置有該變形吸收構(gòu)件的燃料電池。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，燃料電池是由膜電極接合體和分隔件交替地層疊多層而成的。存在有如下的燃料電池:層疊于膜電極接合體的至少單面的分隔件利用由陽極側(cè)分隔件和陰極側(cè)分隔件組成的分隔件單元構(gòu)成，并且在陽極側(cè)分隔件和陰極側(cè)分隔件之間配設有變形吸收構(gòu)件。變形吸收構(gòu)件用于吸收膜電極接合體、分隔件的沿著層疊方向的變形。存在有如下的燃料電池:通過在燃料電池堆的內(nèi)部配設彈簧狀的變形吸收構(gòu)件來吸收層疊構(gòu)件的變形(例如，參照專利文獻1。)。
[0003]燃料電池構(gòu)成為將交替地層疊多層的膜電極接合體和分隔件收納于殼體的結(jié)構(gòu)。因為燃料電池對應于膜電極接合體的層疊數(shù)而獲得高輸出，所以希望增加該膜電極接合體的層疊數(shù)。
[0004]然而，因為膜電極接合體伴隨著發(fā)電而發(fā)熱，所以使冷卻水在陽極側(cè)分隔件和陰極側(cè)分隔件之間流通。當變形吸收構(gòu)件引起流通的冷卻水的體積變動時，例如膜電極接合體不能被充分冷卻，所以該冷卻水的流通所需的送水系統(tǒng)變得復雜。因此，需要配設在陽極側(cè)分隔件和陰極側(cè)分隔件之間的變形吸收構(gòu)件在吸收膜電極接合體、分隔件的沿著層疊方向的變形的同時，還不能阻礙冷卻水的流通。
[0005]專利文獻1:日本特開2012-129108號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

_6] 發(fā)明要解決的問題
[0007]這樣一來，需要一種能夠抑制陽極側(cè)分隔件和陰極側(cè)分隔件之間的冷卻水的體積的變動并且使該冷卻水的流通不失衡地良好進行的變形吸收構(gòu)件和設置有該變形吸收構(gòu)件的燃料電池。
[0008]本發(fā)明為了解決上述課題而做成，其目的在于提供一種抑制陽極側(cè)分隔件和陰極側(cè)分隔件之間的冷卻介質(zhì)(例如冷卻水)的體積變動且使冷卻水良好地流通的變形吸收構(gòu)件。而且，其目的在于提供一種設置有該變形吸收構(gòu)件的燃料電池。
[0009]用于解決問題的方案
[0010]為了達成上述目的的本發(fā)明的變形吸收構(gòu)件是層疊在成對組裝的陽極側(cè)分隔件和陰極側(cè)分隔件之間來使用，用于吸收燃料電池的層疊構(gòu)件各自的變形。變形吸收構(gòu)件具有用于吸收與層疊構(gòu)件的沿著層疊方向的變形相伴的應力的面內(nèi)分布的偏差的吸收部。
[0011]為了達成上述目的的本發(fā)明的燃料電池具有:變形吸收構(gòu)件、分隔件單元、膜電極接合體以及殼體。變形吸收構(gòu)件由上述記載的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。分隔件單元將變形吸收構(gòu)件層疊在陽極側(cè)分隔件和陰極側(cè)分隔件之間。膜電極接合體層疊于分隔件單元，并且使用所供給的燃料介質(zhì)來發(fā)電。殼體用于將變形吸收構(gòu)件、分隔件單元以及膜電極接合體保持為一體。
【附圖說明】
[0012]圖1是表示設置有第1實施方式的變形吸收構(gòu)件的燃料電池的立體圖。
[0013]圖2是將設置有第1實施方式的變形吸收構(gòu)件的燃料電池的局部分解成每個結(jié)構(gòu)構(gòu)件來示出的分解立體圖。
[0014]圖3是從側(cè)面表示設置有第1實施方式的變形吸收構(gòu)件的燃料電池的主要部件的剖視圖。
[0015]圖4是表示第1實施方式的變形吸收構(gòu)件的局部的立體圖。
[0016]圖5是表不第1實施方式的變形吸收構(gòu)件的局部的俯視圖。
[0017]圖6是示意性地表示第1實施方式的變形吸收構(gòu)件的局部的側(cè)視圖。
[0018]圖7是表示第1實施方式的變形例1的變形吸收構(gòu)件的局部的立體圖。
[0019]圖8是表示第1實施方式的變形例2的變形吸收構(gòu)件的局部的立體圖。
[0020]圖9是表示第1實施方式的變形例2的變形吸收構(gòu)件的局部的俯視圖。
[0021]圖10是示意性地表示第1實施方式的變形例2的變形吸收構(gòu)件的局部的側(cè)視圖。
[0022]圖11是示意性地表示第1實施方式的變形例2的變形吸收構(gòu)件的立起片的彈簧特性的側(cè)視圖。
[0023]圖12是表示第2實施方式的變形吸收構(gòu)件的局部的立體圖。
[0024]圖13是表不第2實施方式的變形吸收構(gòu)件的局部的俯視圖。
[0025]圖14是示意性地表示第2實施方式的變形吸收構(gòu)件的局部的側(cè)視圖。
[0026]圖15是表示第2實施方式的變形例1的變形吸收構(gòu)件的局部的立體圖。
[0027]圖16是表示第2實施方式的變形例1的變形吸收構(gòu)件的局部的俯視圖。
[0028]圖17是示意性地表示第2實施方式的變形例1的變形吸收構(gòu)件的局部的側(cè)視圖。
[0029]圖18是表示第2實施方式的變形例2的變形吸收構(gòu)件的局部的立體圖。
[0030]圖19是表示第2實施方式的變形例2的變形吸收構(gòu)件的局部的俯視圖。
[0031]圖20是示意性地表示第2實施方式的變形例2的變形吸收構(gòu)件的局部的側(cè)視圖。
[0032]圖21是表示第2實施方式的變形例3的變形吸收構(gòu)件的局部的立體圖。
[0033]圖22是表示第2實施方式的變形例3的變形吸收構(gòu)件的局部的俯視圖。
[0034]圖23是示意性地表示第2實施方式的變形例3的變形吸收構(gòu)件的局部的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0035]以下，一邊參照附圖，一邊說明本發(fā)明的第1和第2實施方式。在附圖的說明中，對于相同的要素標注相同的附圖標記，而省略重復說明。為了便于說明，有時將附圖中構(gòu)件的大小、比例進行夸大而與實際的大小、比例不同。
[0036](第1實施方式)
[0037]參照圖1?圖6，說明第1實施方式的變形吸收構(gòu)件30和設置有該變形吸收構(gòu)件30的燃料電池1。
[0038]圖1是表示設置有變形吸收構(gòu)件30的燃料電池1的立體圖。圖2是將設置有變形吸收構(gòu)件30的燃料電池1的局部分解成每個結(jié)構(gòu)構(gòu)件來示出的分解立體圖。圖3是從側(cè)面表示設置有變形吸收構(gòu)件30的燃料電池1的主要部件的剖視圖。圖4是表示變形吸收構(gòu)件30的局部的立體圖。圖5是表示圖4中的區(qū)域A的變形吸收構(gòu)件30的局部的俯視圖。圖6是示意性地表示圖4中的B-B’線處的變形吸收構(gòu)件30的局部的側(cè)視圖。
[0039]變形吸收構(gòu)件30層疊在成對組裝的陽極側(cè)分隔件11和陰極側(cè)分隔件12之間來使用，用于吸收燃料電池1的層疊構(gòu)件(例如，由陽極側(cè)分隔件11和陰極側(cè)分隔件12構(gòu)成的分隔件單元10、膜電極接合體20)各自的變形。變形吸收構(gòu)件30具有用于吸收與層疊構(gòu)件的沿著層疊方向X的變形相伴的應力的面內(nèi)分布的偏差的吸收部。
[0040]特別是，第1實施方式的變形吸收構(gòu)件30的吸收部具有多個從基材31的一個面3la沿著層疊方向X突出成格子狀的、自由變形的突出部(例如立起片32)。一個突出部(相當于一個立起片32M)和另一個突出部(相當于另一個立起片32N)配設為，一個突出部(相當于一個立起片32M)和另一個突出部(相當于另一個立起片32N)于在陽極側(cè)分隔件11和陰極側(cè)分隔件12之間流通的冷卻介質(zhì)(例如冷卻水)的一個流通方向Y的上游側(cè)和下游側(cè)相鄰，并且一個突出部(相當于一個立起片32M)和另一個突出部(相當于另一個立起片32N)在與一個流通方向Y交叉的另一個流通方向Z上使彼此的位置局部錯開。
[0041]燃料電池1具有變形吸收構(gòu)件30、分隔件單元10、膜電極接合體20以及殼體100。變形吸收構(gòu)件30由上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成。分隔件單元10將變形吸收構(gòu)件30層疊在陽極側(cè)分隔件11和陰極側(cè)分隔件12之間。膜電極接合體20層疊于分隔件單元10，并且使用所供給的燃料介質(zhì)來發(fā)電。殼體100將變形吸收構(gòu)件30、分隔件單元10以及膜電極接合體20保持為一體。
[0042]燃料電池1包含分隔件單元10、膜電極接合體20、變形吸收構(gòu)件30以及殼體100。以下，一邊參照圖1?圖6，一邊按順序說明燃料電池1的各結(jié)構(gòu)。
[0043]如圖2和圖3所示，分隔件單元10與膜電極接合體20交替地層疊，用于使相鄰的膜電極接合體20分隔開。
[0044]具體而言，分隔件單元10使相鄰的膜電極接合體20分隔開并且使由膜電極接合體20產(chǎn)生的電力沿著層疊方向X通電，而且分別使燃料介質(zhì)和冷卻介質(zhì)(例如冷卻水)流通。分隔件單元10具有陽極側(cè)分隔件11和陰極側(cè)分隔件12。
[0045]陽極側(cè)分隔件11與膜電極接合體20所具有的陽極22抵接。陽極側(cè)分隔件11由具有導電性材料的金屬構(gòu)成，且形成為比陽極22大的薄板狀。陽極側(cè)分隔件11在其長度方向的一端開設有分別與陽極氣體供給口 11a、冷卻流體供給口 lib以及陰極氣體供給口11c相當?shù)呢炌?。同樣，陽極側(cè)分隔件11在其長度方向的另一端開設有與陰極氣體排出口 lld、冷卻流體排出口 lie以及陽極氣體排出口 Ilf相當?shù)呢炌住?br>[0046]如圖3所示，在陽極側(cè)分隔件11的中央以規(guī)定的間隔形成有多個凹凸形狀，以構(gòu)成使燃料氣體(氫氣)和冷卻水分開流動的流路部llg。陽極側(cè)分隔件11將凹凸形狀中的與陽極22接觸