[发明专利]燃料电池用分隔体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池用分隔体，其增大了气体通路的截面积并且提高了燃料电池的发电效率，本发明还涉及该分隔体的制造方法。

背景技术

通过层叠多个发电单元而形成固体聚合物型燃料电池，每个发电单元均包括平板状电极构造体(MEA：膜电极组件)和位于两侧的分隔体。电极构造体具有三层结构。电极构造体具有形成正电极(阴极)和负电极(阳极)的一对气体扩散电极和位于气体扩散电极之间的电解质膜。电解质膜例如由离子交换树脂形成。层叠分隔体以与气体扩散电极接触。在每个分隔体和对应的气体扩散电极之间形成气体通路。在燃料电池中，如氧气或空气等氧化气体流过面对正电极侧的气体扩散电极(正电极层)的气体通路，作为燃料的氢气流过面对负电极侧的气体扩散电极(负电极层)的气体通路。这使得发生电化学反应，以发电。

日本特开2004-265856号公报公开了一种燃料电池用的金属分隔体。如图9所示，分隔体具有交替布置的平坦壁35和直线状的凸部T。各凸部T由底壁37和一对侧壁36形成。侧壁36相对于平坦壁35弯曲。各侧壁36相对于对应的平坦壁35的倾角被表示为α。气体通路形成槽18形成于每一对凸部T之间。气体通路形成槽18的开口19被正电极层14闭合，使得气体通路20与平坦壁35对应。

为了增大底壁37与正电极层14的接触面积，侧壁36相对于平坦壁35倾斜，从而确保气体通路20的充分通电和足够的截面积。由成型设备通过精细冲制(coining)使侧壁36倾斜。

日本特开2004-281146号公报也公开了一种燃料电池用的分隔体。如图10所示，分隔体16具有多个直线状延伸的凸部T。气体通路形成槽18形成于每一对凸部T之间。凸部T与正电极层14(或负电极层)接触，使得气体通路形成槽18形成气体通路20。各凸部T包括：一对侧壁(竖直壁)36、一对突出部(overhang)367和底壁37。侧壁36大致垂直于平坦壁35地延伸。各突出部367从对应的侧壁36的上端倾斜地突出。各底壁37将相邻的突出部367的上端彼此连接并且与平坦壁35平行。

然而，图9所示的分隔体16在冲制时具有如下缺点。也就是，在这种情况下，平坦壁35和侧壁36之间的交界部39以及侧壁36和底壁37之间的交界部39塑性变形。因此，当侧壁36相对于平坦壁35的倾角α小于或等于80°时，应力集中于交界部39。这易于引起裂纹和断裂。因此，在保持分隔体16的足够厚度并且确保气体通路20的足够截面积的状态下，难以减小倾角α。

相比之下，通过使用突出部367，图10所示的分隔体16可以确保底壁37与正电极层14的足够接触面积。然而，如日本特开2004-281146号公报的说明书第0041～0073段以及图7～图14所公开的那样，突出部367需要多个步骤来形成。突出部367的形成相当费力并且增加了制造成本。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种燃料电池用分隔体，其能增大气体通路的截面积，方便使侧壁相对于平坦壁倾斜的加工，并且降低制造成本，本发明的目的还在于提供该分隔体的制造方法。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供一种燃料电池用分隔体，其通过交替地布置多个直线状延伸的凸部和多个平坦壁而形成。各凸部均由底壁和一对侧壁形成。所述凸部被布置成彼此平行。在各成对的相邻凸部之间形成气体通路形成槽。在各平坦壁的面对对应的气体通路形成槽的内表面上形成带状槽。各带状槽均位于对应的平坦壁的宽度方向的中间位置。所述带状槽与所述凸部平行。通过在各平坦壁中锻造所述带状槽，在所述平坦壁中形成薄部，并且使对应的侧壁之间的宽度变宽，从而使所述侧壁相对于所述平坦壁倾斜。

根据本发明的第二方面，提供一种燃料电池用分隔体的制造方法。所述燃料电池用分隔体通过交替地布置多个直线状延伸的凸部和多个平坦壁而形成。各凸部均由底壁和一对侧壁形成。所述凸部被布置成彼此平行。在各成对的相邻凸部之间形成气体通路形成槽。所述制造方法包括：第一步骤，用于在平板中形成凸部，各凸部均由底壁和一对平行的侧壁形成；以及第二步骤，用于通过锻造来压各平坦壁的宽度方向的中间部分，由此形成带状槽和薄部，其中，通过所述锻造，使各平坦壁的侧壁之间的宽度变宽，从而使所述侧壁相对于所述平坦壁倾斜。