[发明专利]燃料电池及其制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及将在电解质膜的两侧设有电极的电解质膜-电极结构体和隔板层叠而成的燃料电池及其制造装置。

背景技术

例如，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜构成的固体高分子电解质膜。在该燃料电池中，通过利用隔板(双极板)夹持电解质膜-电极结构体(电解质-电极结构体)(MEA)来构成单位电池，该电解质膜-电极结构体在固体高分子电解质膜的两侧分别配设有由电极催化剂层和多孔质碳构成的阳极侧电极及阴极侧电极。通常，将该单位电池层叠规定个数而成的燃料电池组例如作为车载用燃料电池组使用。

上述的隔板具有：与阳极侧电极对置而形成使燃料气体流通的燃料气体流路的阳极侧隔板；与阴极侧电极对置而形成使氧化剂气体流通的氧化剂气体流路的阴极侧隔板。并且，通过使阳极侧隔板和阴极侧隔板彼此重叠，形成使冷却介质流通的冷却介质用流路。

因此，尤其在构成车载用燃料电池组时，必须分别准备相当多的电解质膜-电极结构体、阳极侧隔板及阴极侧隔板。从而，各部件的处理作业烦杂，且燃料电池组的组装作业性降低，无法有效地制造上述燃料电池组。

在此，例如公知有日本特开2009-176490号公报(以下，称为现有技术1)中公开的燃料电池。如图13所示，该燃料电池具备：具有用于向燃料极供给燃料气体的燃料气体流路1且由多孔质材料形成的第一隔板2；具有用于向氧化剂极供给氧化剂气体的氧化剂气体流路3且由多孔质材料形成的第二隔板4。

通过将第一隔板2和第二隔板4贴合，在它们之间形成冷却水流路5。在第一隔板2及第二隔板4的侧面粘贴有粘接片6，且在贴合面未涂敷粘接剂。

由此，能够避免冷却水5的水向燃料气体流路1及氧化剂气体流路3移动时，疏水性的粘接剂妨碍其移动。

然而，在上述的现有技术1中，为了避免妨碍水的移动，而仅在第一隔板2及第二隔板4的侧面粘贴粘接片6。因此，第一隔板2与第二隔板4的粘接强度变低，所述第一隔板2与所述第二隔板4容易剥离。

需要说明的是，在现有技术1中，公开了第一隔板2和第二隔板4仅在贴合面涂敷粘接剂的实施方式。然而，正因为仅在贴合面涂敷粘接剂，从而可能无法得到足够的粘接强度。即，在第一隔板2及第二隔板4的侧面未设置粘接片，使粘接强度降低。

发明内容

本发明用于解决此种问题，其目的在于提供一种能够通过简单的结构将隔板彼此或电解质膜-电极结构体彼此容易且可靠地粘接，且能够有效地制造燃料电池整体的燃料电池及其制造装置。

本发明涉及一种燃料电池，其通过将在电解质膜的两侧设有电极的电解质膜-电极结构体和隔板层叠而成。

在该燃料电池中，通过在彼此相邻的隔板中的至少一方的所述隔板的外周缘部设置从另一方的所述隔板的外周缘部离开的台阶部，从而在彼此相邻的所述隔板的各外周缘部间填充粘接剂而形成粘接剂层，并且，所述粘接剂层设置成从所述台阶部覆盖各隔板的外周端面。

并且，在该燃料电池中，电解质膜-电极结构体在外周部一体地设有树脂框架构件，并且通过在夹着隔板而彼此相邻的所述电解质膜-电极结构体中的至少一方的所述树脂框架构件的外周缘部设置从另一方的所述树脂框架构件的外周缘部离开的台阶部，从而在彼此相邻的所述树脂框架构件的各外周缘部间填充粘接剂而形成粘接剂层，并且所述粘接剂层设置成从所述台阶部覆盖各树脂框架构件的外周端面。

另外，该燃料电池的制造装置具备第一模构件及第二模构件，在将作为隔板或电解质膜-电极结构体的两个粘接对象体层叠，且在由所述粘接对象体间形成的台阶部构成的粘接剂层中配置有粘接剂的状态下，该第一模构件与一方的所述粘接对象体抵接，该第二模构件与另一方的所述粘接对象体抵接。

并且，设有用于在将第一模构件和第二模构件合模的状态下，在各粘接对象体的外周端面形成端面粘接剂层的空间部。

根据本发明，由于在彼此相邻的隔板的各外周缘部间通过台阶部而形成粘接剂层，因此使粘接剂产生的粘接强度良好地提高。并且，粘接剂层设置成从台阶部覆盖各隔板的外周端面。因此，彼此相邻的隔板在各外周缘部间形成的台阶部及各外周端面设有粘接剂层，从而能够可靠地得到所期望的粘接强度。

由此，能够通过简单的结构将隔板彼此容易且可靠地粘接，且能够有效地制造燃料电池整体。