燃料電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種燃料電池。
【背景技術】
[0002]日本專利申請公開號 (JP A)描述了一種燃料電池，其包括:擴張金屬；設置在擴張金屬的一個表面側上的密封板；和布置在擴張金屬的另一表面上的隔板(氣體流路構件)。
[0003]密封板通過焊接而結合至氣體流路構件。在焊接位置處，氣體流路構件熔化，并且流路被阻塞或變窄。結果，在焊接位置處及其下游新產生了其中氣體不易于流動的位置，并且因此電池的發電性能可能降低。

【發明內容】

[0004]本發明可以通過下列形式實現。
[0005]本發明的一方面提供一種燃料電池。這種燃料電池包括:膜電極組件；氣體流路構件，其具有布置在膜電極組件的表面上的第一側；一對隔板，其被布置成夾住膜電極組件和氣體流路構件，并且其每個都具有隔離部以及由隔離部隔開的多個孔，該孔設置在隔板的相對側中的每個側中并且沿該側在預定方向中對齊；和密封板，其被布置在第一側的與孔相鄰的端部上，并且在預定焊接位置焊接至氣體流路構件，該預定焊接位置設置在下列區域中，其包括處于穿過隔離部的直線上的位置，并且該直線垂直于該側。包括處于穿過隔離部并且垂直于該側的直線上的位置的區域為下列區域，其中氣體和所產生的水由于隔離部而不易于流動。也就是說，焊接位置設置在其中氣體和所產生的水不易于流動的區域中，所以將不產生其中氣體和所產生的水不易于流動的新區域。結果，保持對膜電極組件的氣體供應以及所產生的水的排出，所以能夠抑制發電性能的降低。
[0006]在上述方面的燃料電池中，預定焊接位置可具有下列區域，其與穿過隔離部并且可能與該側垂直的直線重疊。
[0007]在上述方面的燃料電池中，隔離部可設置在垂直于隔板的相對側的方向中。
[0008]在上述方面的燃料電池中，氣體流路構件可在預定方向中比膜電極組件的發電區域更大，并且與發電區域的孔側上的端部相比，預定焊接位置可更靠近孔。采用這種結構，在比發電區域的孔側上的端部更靠近孔側的位置處執行焊接，所以即使由于焊接而產生了其中氣體和所產生的水不易于流動的位置，也能夠抑制對發電的影響。
[0009]在具有上述結構的燃料電池中，預定焊接位置的數目的范圍可從1至6。采用這種規格，能夠抑制氣體流路構件和密封板的變形和浮動，并且能夠降低焊接成本。
[0010]在具有上述結構的燃料電池中，預定焊接位置的數目可為3。當焊接位置的數目大時，能夠更好地抑制氣體流路構件和密封板的變形和浮動。另一方面，當焊接位置的數目小時，能夠降低焊接成本。具有3個焊接位置使得易于平衡焊接成本與能夠抑制氣體流路構件和密封板的變形和浮動。
[0011]本發明可以通過各種形式實現。例如，本發明可以通過擴張金屬和密封板的結合結構的形式實現，或者除了燃料電池之外，還可以通過一種制造燃料電池的方法實現。
【附圖說明】
[0012]下面將參考附圖描述本發明的例證性實施例的特征、優點以及技術和工業意義，其中相同標識符指示相同元件，并且其中:
[0013]圖1是示意性示出作為本發明的一個實例實施例的燃料電池的結構的透視圖；
[0014]圖2是示意性示出單體電池的結構的分解透視圖；
[0015]圖3是陰極側隔板、氣體流路構件和密封板的平面圖；
[0016]圖4是示出靠近單體電池的氧化氣體排出孔的區域的框架格式的截面圖；
[0017]圖5是膜電極和氣體擴散層組件的結構的解釋圖；
[0018]圖6是圖示在穿過隔離部的直線上設置焊接位置的原因的解釋圖；
[0019]圖7是點焊設備的解釋圖；
[0020]圖8是焊槍的焊接部的放大解釋圖；
[0021]圖9A是密封板已經與其焊接的氣體流路構件的平面圖；
[0022]圖9B是密封板已經與其焊接的氣體流路構件的截面圖；
[0023]圖10A是其中圖9B中的氣體流路構件和密封板重疊的部分的放大截面圖；和
[0024]圖10B是其中圖9A中的氣體流路構件和密封板重疊的部分的放大平面圖。
【具體實施方式】
[0025]圖1是示意性示出作為本發明的一個實例實施例的燃料電池10的結構的透視圖。燃料電池10具有堆疊結構，其中作為燃料電池的電池的多個單體電池100在Z方向(下面也稱為“堆疊方向”)中堆疊在一起，并且被夾在一對端板170F和170E之間。在前端側上的端板170F和單體電池100之間，從端板170F —側開始，燃料電池10按順序具有絕緣板165F和端子板160F。類似地，在后端側上的端板170E和單體電池100之間，從端板170E —側開始，燃料電池10按順序也具有絕緣板165E和端子板160E。單體電池100、端子板160F和160E、絕緣板165F和165E以及端板170F和170E每個都具有包括大致矩形形狀的板結構，并且被布置成其每個的長邊都在X方向(水平方向)中延伸，并且其每個的短邊在Y方向(豎直或垂直方向)中延伸。
[0026]前端側上的端板170F、絕緣板165F和端子板160F每個都具有燃料氣體供應孔172in和燃料氣體排出孔172out、多個氧化氣體供應孔174in和氧化氣體排出孔174out，以及多個冷卻劑供應孔176in和冷卻劑排出孔176out。這些供應孔和排出孔通過連接至未示出的、設置在每個單體電池100中的相應位置中的孔而形成相應的氣體或冷卻劑供應歧管和排出歧管。另一方面，后端側上的端板170E、絕緣板165E和端子板160E不具有這些供應孔和排出孔。這是因為該實例實施例中的燃料電池10是這樣一種燃料電池，其通過供應歧管從前端側上的端板170F將反應氣體(例如，燃料氣體和氧化氣體)和冷卻劑供應給每個單體電池100，并且通過排出歧管將來自燃料電池10中的單體電池100的廢氣和廢水從前端側上的端板170F排出。然而，燃料電池的類型不限于此。也就是說，根據本發明的該實例實施例的燃料電池可為多種類型中的任何一種，諸如下列類型，其中例如從前端側上的端板170F供應反應氣體和冷卻劑，并且從后端側上的端板170E將廢氣和廢水排出燃料電池10。
[0027]在X方向(長邊方向)中在前端側上的端板170F的下端的外邊緣部中設置多個氧化氣體供應孔174in，并且在X方向中在上端的外邊緣部中布置多個氧化氣體排出孔174out。在Y方向(短邊方向)中在前端側上的端板170F的右端上的外邊緣部的上端部中布置燃料氣體供應孔172in，并且在Y方向中在左端上的外邊緣部的下端部中布置燃料氣體排出孔172out。在Y方向中的燃料氣體供應孔172in之下布置多個冷卻劑供應孔176in，并且在Y方向中的燃料氣體供應孔172out之上布置多個冷卻劑排出孔176out。
[0028]前端側上的端子板160F和后端側上的端子板160E為用于單體電池100產生的功率的集電器板，并且將從未示出的端子收集的功率輸出至外部裝置。
[0029]圖2是示意性示出單體電池100的結構的分解透視圖(這里僅示出一個單體電池100)。單體電池100包括膜電極&氣體擴散層組件(MEGA) 110、陽極側隔板120、陰極側隔板130、密封構件140，以及被布置成從兩側夾住MEGA 110的氣體流路構件150。
[0030]MEGA 110是發電主體，其包括其中在電解質膜的每一側上都形成一對催化劑電極層中的一個的膜電極組件(MEA)，并且通過在促進氣體擴散和傳輸的氣體擴散層(GDL)之間夾住這種MEA形成。也可將MEGA稱為“MEA”。
[0031]陽極側隔板120和陰極側隔板130為具有氣體阻斷和電子傳導特性的構件。例如，陽極側隔板120和陰極側隔板130由下列構件形成:致密碳的碳構件，其中將碳顆粒壓縮為碳不透氣的程度等等；或者不銹鋼或鈦等等的金屬構件。在該實例實施例中，通過對不銹鋼擠壓成型而制成陽極側隔板120和陰極側隔板130。
[0032]陽極側隔板120具有:靠近MEGA 110的側上的表面上的多條凹槽狀線形式的燃料氣體流路121 ;和相反側上的表面上的多條凹槽狀線形式的冷卻劑流路。燃料氣體流路121和冷卻劑流路在隔板的前部和后部上交替。陽極側隔板120包括燃料氣體供應孔122in和燃料氣體排出孔122out、多個氧化氣體供應孔124in和氧化氣體排出孔124out，以及多個冷卻劑供應孔126in和冷卻劑排出孔126out，作為形成上述歧管的供應孔和排出孔。類似地，陰極側隔板130包括燃料氣體供應孔132in和燃料氣體排出孔、多個氧化氣體供應孔134in和氧化氣體排出孔134out，以及多個冷卻劑供應孔136in和冷卻劑排出孔136out。同樣地，密封構件140類似地包括燃料氣體供應孔142in和燃料氣體排出孔、多個氧化氣體供應孔144in和氧化氣體排出孔144out，以及多個冷卻劑供應孔146in和冷卻劑排出孔146out，其相應于陽極側隔板120中的供應孔和排出孔。在圖2中所示的示意性透視圖中，陰極側隔板130中的燃料氣體排出孔和密封構件140中的燃料氣體排出孔被其它構件隱藏。
[0033]密封構件140由具有密封特性和絕緣性的樹脂或橡膠等等制成。密封構件140在中