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CN100559642C - 燃料电池用结构部件 - Google Patents

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CN100559642C CNB2005800482408A CN200580048240A CN100559642C CN 100559642 C CN100559642 C CN 100559642C CN B2005800482408 A CNB2005800482408 A CN B2005800482408A CN 200580048240 A CN200580048240 A CN 200580048240A CN 100559642 C CN100559642 C CN 100559642C
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Abstract

提供一种燃料电池用结构部件，在将垫圈(3)一体化成型于MEA(2)的燃料电池用结构部件(1)中，垫圈(3)可以一次成型，不必在MEA(2)上形成贯穿孔，MEA(2)压缩时压紧力较小，效果好。为此，具有：MEA(2)，配置在一对隔离器(4)之间，单元组装时压缩；橡胶浸渍部(5)，由作为垫圈成型材料的橡胶的一部分浸渍在MEA(2)的外周边缘部形成；平垫圈部(6)，由在前述橡胶浸渍部(5)外周侧一体化成型的前述橡胶形成；唇圈(7)和前述唇圈(7)压缩时平移用的凹部(8)，在前述平垫圈部(6)上形成。橡胶浸渍部(5)和平垫圈部(6)的厚度(d3)设定为与单元组装时的前述MEA(2)的厚度(d2)相同。

Description

燃料电池用结构部件
技术领域
本发明涉及作为燃料电池构成要素的燃料电池用结构部件，特别是指将垫圈一体化成型于MEA(膜电极复合体)的燃料电池用结构部件。
背景技术
用于燃料电池堆栈内各个单元的气体流路的垫圈，最常使用的结构是，将由橡胶等弹性体形成的垫圈一体化成型于隔离器上。另外，也开发希望简化单元结构的技术(专利文件1)，在构成MEA的一部分的GDL(气体扩散层，由呈多孔状的材料形成)上形成垫圈的唇圈，同时通过在GDL的唇圈形成部分浸渍液态橡胶来确保GDL的独立密封性而且没有密封物成型到隔离器。
但是，上述现有技术中，必须进行向MEA的离子交换膜两侧的GDL分别浸渍/成型唇圈，垫圈的成型需要两次，或者，如果希望一次成型就必须在MEA上开贯穿孔，等等，这些都不合适。另外，由于浸渍的状态有漏电的可能，同时MEA压缩时，由于GDL的反作用力必须要过大的压紧力，这些也不合适。
专利文件1：特开2004-95565号公报
发明内容
鉴于以上几点，本发明的目的是提供一种燃料电池用结构部件，在将垫圈一体化成型于MEA的燃料电池用结构部件中，垫圈可以一次成型，不必在MEA上成型贯穿孔，MEA压缩时的压紧力小，效果好。
为了达到上述目的，本发明的燃料电池用结构部件特征在于，在将垫圈一体化成型于MEA的燃料电池用结构部件中具有：配置在一对隔离器之间，在单元组装时被压缩的MEA；作为垫圈成型材料的橡胶一部分浸渍于前述MEA的外周边缘部而形成的橡胶浸渍部；在前述橡胶浸渍部的外周侧一体化成型，由前述橡胶形成的平垫圈部；在前述平垫圈部上成型的唇圈以及为前述唇圈压缩时平移用的凹部。本发明的燃料电池用结构部件特征还在于，将前述橡胶浸渍部和平垫圈部的厚度设定为与单元组装时前述MEA的厚度相同。
具有上述结构的本发明燃料电池用结构部件，在MEA的外周边缘部上形成橡胶浸渍部的同时在橡胶浸渍部的外周侧形成平垫圈部，平垫圈部上形成有唇圈和凹部，所以，垫圈不是在MEA的平面两侧，而是整体的一体化成型于MEA的外周部。另外，将橡胶浸渍部和平垫圈部的厚度设定为与单元组装时MEA的厚度相同，这种结构在单元组装时，MEA和垫圈的唇圈压缩，而橡胶浸渍部和平垫圈部不压缩。
本发明有以下效果
即，上述本发明中，整体的将垫圈一体化成型于MEA的外周部，垫圈的成型可一次完成，不必在MEA上成型贯穿孔。另外，单元组装时，MEA和垫圈的唇圈压缩，而橡胶浸渍部和平垫圈部不压缩，与这些元件全部压缩的情况相比，可以减小MEA压缩时的压紧力。由此，通过以上这些达到预期目的：提供燃料电池用结构部件，在将垫圈一体化成型于MEA的燃料电池用结构部件中，垫圈的成型可一次完成，不必在MEA上形成贯穿孔，MEA压缩时的压紧力小，效果好。
另外，单元组装时压缩MEA和唇圈，该MEA和唇圈就会产生反作用力，而MEA的厚度达到压缩预定值时，橡胶浸渍部和平垫圈部就开始压缩，因此，该橡胶浸渍部和平垫圈部产生的反作用力与MEA和唇圈产生的反作用力相加，反作用力急剧增大。由此，在单元组装时的尺寸管理中可以利用这个现象，即，在反作用力急剧增大的时候停止压缩，单元组装时的尺寸管理可以变得容易。
附图说明
图1是本发明实施例的燃料电池用结构部件的主要部分截面图，图1(A)表示单元组装前状态的主要部分截面图，图1(B)表示单元组装时状态的主要部分截面图。
图2是表示同一燃料电池用结构部件的制造方法说明图。
符号说明
1燃料电池用结构部件            2MEA
3垫圈                          4隔离器
5橡胶浸渍部                    6平垫圈部
7唇圈                          8凹部
10成型型具                     11硫化橡胶部
12、13空间                     14MEA压缩部
具体实施方式
本申请包含以下实施方式，
(1)在MEA的圆周部全周形成浸渍部，厚度与MEA压缩时的厚度相同，同时，在浸渍部分外侧形成平垫圈，而且平垫圈上具有唇圈以及唇圈两侧的唇圈压缩时平移用的剜去部分。还有，MEA浸渍部和平垫圈的厚度与单元组装时MEA的厚度相同。
(2)在MEA的圆周部全周形成宽2mm的浸渍部分，厚度与MEA压缩时的厚度相同，在浸渍部分外侧形成平垫圈。而且形成垫圈，结构是平垫圈上具有唇圈以及唇圈两侧的唇圈压缩时平移用的剜去部分。还有特征在于，MEA浸渍部和平垫圈部的厚度与单元组装时MEA的厚度相同，单元组装时的尺寸管理容易。
(3)在上述(1)或(2)的结构中，因为单元组装时只压缩唇圈部分，较小压紧力就可以紧固，同时，因为浸渍部和橡胶平垫圈部的厚度与单元组装时MEA压缩厚度相同，尺寸管理容易。即，单元组装时压缩MEA，因为橡胶浸渍部和橡胶平垫圈部不压缩，只有唇圈部分压缩，较小压紧力就可以压缩。还有，因为浸渍部和平垫圈部的厚度与压缩时MEA的厚度相同，单元组装时单元厚度的尺寸管理中，根据唇圈部的反作用力和平垫圈反作用力之间的差异，便于单元组装时的尺寸管理。
实施例
下面依据图示说明本发明的实施例。
图1是表示本发明实施例的燃料电池用结构部件(也称为垫圈与MEA一体化产品)1的主要部分截面图，图1(A)表示单元组装前状态的主要部分，图1(B)表示单元组装时(即单元组装后)状态的主要部分。
如图所示，该实施例的燃料电池用结构部件1具有，在将垫圈3一体化成型于MEA(膜电极复合体)2的燃料电池用结构部件1中，一对隔离器4、4之间配置有单元组装时压缩的MEA 2，在该MEA 2的外周边缘部，通过浸渍作为垫圈成型材料的橡胶的一部分，形成有橡胶浸渍部5。另外，在该橡胶浸渍部5的外周侧，由前述橡胶一体化成型平垫圈部6，在该平垫圈部6的平面上形成有唇圈7和凹部8，唇圈7与隔离器4紧密接触起到密封作用，凹部8是为了唇圈7压缩时该唇圈7平移用。
MEA 2是，例如，隔着离子交换膜上下两面的电极层分别配置GDL(气体扩散层)，因为GDL是由碳纤维等多孔状材料成型，其内部可以浸渍橡胶，而且单元组装时其厚度可以从d1(图1(A))压缩减小到d2(图1(B))。单元组装前MEA2厚度d1例如是1mm，单元组装时MEA2厚度d2例如是0.6～0.7mm。
与上述压缩而厚度变化的MEA 2相对应，橡胶浸渍部5和平垫圈部6的厚度d3，在开始成型时就设定为与单元组装时MEA 2的厚度d2相同(d3＝d2)，如此尺寸设定的平垫圈部6的上下两面上分别一体化成型有唇圈7，在唇圈7的内周侧和外周侧分别形成有凹部8。唇圈7的高度h例如是0.3mm。另外，橡胶浸渍部5的宽w1例如是1～3mm，平垫圈部6(即垫圈3)的宽w2例如是3mm。
在制造上述结构的燃料电池用结构部件1时，将MEA 2插入如图2所示的成型型具10的内部，在该状态下注入作为垫圈成型材料的橡胶，成型垫圈3。一部分橡胶浸渍在MEA 2的外周部形成橡胶浸渍部5。还有，如图所示的成型型具10的硫化橡胶部11中，除了插入MEA2用的空间12和成型垫圈13用的空间13外，设置阻止浸渍用的呈突起状的MEA压缩部14为最佳。
上述结构的燃料电池用结构部件1中，如上所述，在MEA 2的外周边缘部形成浸渍部5的同时，进一步在浸渍部5的外周侧形成平垫圈部6，平垫圈部6的平面上形成唇圈7和凹部8，由于该结构，如图1(A)所示，垫圈3不是在MEA2的平面两侧，而是整体的一体化成型于MEA 2的外周部。因此，使用如图所示的成型型具10可以一次成型垫圈3，也不必在MEA 2上形成贯穿孔等材料连通部。
另外，橡胶浸渍部5和平垫圈部6的厚度d3，设定为与单元组装时MEA 2的厚度d2相同，由于该结构，如图1(B)所示，单元组装时MEA 2和垫圈3的唇圈7压缩，而橡胶浸渍部5和平垫圈部6不压缩。由此，与这些元件全部压缩的情况相比较，可以减小MEA2压缩时的压紧力。
由此，通过以上这些达到预期目的，提供燃料电池用结构部件1，在一体化成型垫圈3于MEA2的燃料电池用结构部件1中，垫圈3的成型可一次完成，不必在MEA 2上形成贯穿孔等，MEA 2压缩时的压紧力小，效果好。
另外，如前面的详细叙述，利用压缩时的反作用力急剧增大现象，单元组装时的尺寸管理可以变得容易。

Claims (1)

1.一种燃料电池用结构部件，其特征在于，在将垫圈(3)一体化成型于MEA(2)的燃料电池用结构部件(1)中具有：
MEA(2)，配置在一对隔离器(4)之间，单元组装时被压缩；
橡胶浸渍部(5)，由作为垫圈成型材料的橡胶的一部分浸渍在MEA(2)的外周边缘部形成；
平垫圈部(6)，在前述橡胶浸渍部(5)外周侧一体化成型，由前述橡胶形成；
唇圈(7)和前述唇圈(7)被压缩时平移用的凹部(8)，在前述平垫圈部(6)上形成；
前述橡胶浸渍部(5)和平垫圈部(6)的厚度(d3)均设定为与单元组装时的前述MEA(2)的厚度(d2)相同。
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