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(shè)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(shè)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(shè)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(xiàn)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?yàn)槿剂想姵貙?duì)應(yīng)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?yàn)槟る姌O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(dāng)變形吸收構(gòu)件引起流通的冷卻水的體積變動(dòng)時(shí)，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(fù)雜。因此，需要配設(shè)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(shí)，還不能阻礙冷卻水的流通。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-129108號(hào)公報(bào)

【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(dòng)并且使該冷卻水的流通不失衡地良好進(jìn)行的變形吸收構(gòu)件和設(shè)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(dòng)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(shè)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(dá)成上述目的的本發(fā)明的變形吸收構(gòu)件是層疊在成對(duì)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(yīng)力的面內(nèi)分布的偏差的吸收部。
[0011]為了達(dá)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(shè)置有第1實(shí)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(shè)置有第1實(shí)施方式的變形吸收構(gòu)件的燃料電池的局部分解成每個(gè)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(shè)置有第1實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施方式。在附圖的說明中，對(duì)于相同的要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，而省略重復(fù)說明。為了便于說明，有時(shí)將附圖中構(gòu)件的大小、比例進(jìn)行夸大而與實(shí)際的大小、比例不同。
[0036](第1實(shí)施方式)
[0037]參照?qǐng)D1?圖6，說明第1實(shí)施方式的變形吸收構(gòu)件30和設(shè)置有該變形吸收構(gòu)件30的燃料電池1。
[0038]圖1是表示設(shè)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(shè)置有變形吸收構(gòu)件30的燃料電池1的局部分解成每個(gè)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(shè)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(duì)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(yīng)力的面內(nèi)分布的偏差的吸收部。
[0040]特別是，第1實(shí)施方式的變形吸收構(gòu)件30的吸收部具有多個(gè)從基材31的一個(gè)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(gè)突出部(相當(dāng)于一個(gè)立起片32M)和另一個(gè)突出部(相當(dāng)于另一個(gè)立起片32N)配設(shè)為，一個(gè)突出部(相當(dāng)于一個(gè)立起片32M)和另一個(gè)突出部(相當(dāng)于另一個(gè)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(gè)流通方向Y的上游側(cè)和下游側(cè)相鄰，并且一個(gè)突出部(相當(dāng)于一個(gè)立起片32M)和另一個(gè)突出部(相當(dāng)于另一個(gè)立起片32N)在與一個(gè)流通方向Y交叉的另一個(gè)流通方向Z上使彼此的位置局部錯(cuò)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?qǐng)D1?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(dǎo)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(shè)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(dāng)?shù)呢炌住Ｍ瑯?，陽極側(cè)分隔件11在其長度方向的另一端開設(shè)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(dāng)?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(gè)凹凸形狀，以構(gòu)成使燃料氣體(氫氣)和冷卻水分開流動(dòng)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