[发明专利]燃料电池和燃料电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池的密封技术。

背景技术

燃料电池例如在电解质膜-电极接合体的两面形成气体扩散层并利用隔板夹持其两端而构成。在所述燃料电池中，为了对供电解质膜-电极接合体中的燃料电池反应的反应气体进行密封而开发了各种技术。例如，在下述专利文献1中，公开了如下结构的燃料电池：在2个对置的隔板间的周缘部中，在2个隔板间设置密封构件，并使该密封构件与隔板嵌合。根据所述结构，能够抑制密封构件的尺寸的偏差引起的密封压的变化，能够提高密封性能。

然而，在专利文献1的技术中，为了确保充分的密封性能，以利用比较高的紧固载荷将燃料电池沿着夹持方向紧固为前提。燃料电池的结构构件需要具有与紧固载荷对应的刚性，因此当紧固载荷增大时，会导致燃料电池的高成本化、大型化等。因此，在减少紧固载荷的方面还有改善的余地。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-183221号公报

专利文献2：日本特开2008-235159号公报

专利文献3：日本特开2008-34383号公报

专利文献4：日本特开2003-17093号公报

专利文献5：日本特开2008-152943号公报

专利文献6：日本特表2008-525986号公报

专利文献7：日本特开2005-19057号公报

发明内容

根据上述的问题，本发明要解决的课题是减少燃料电池的紧固载荷。

本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出，能够作为以下的方式或适用例来实现。

[适用例1]一种燃料电池，将至少具备电解质膜的发电体与隔板层叠而成，其中，

具备密封部，该密封部中，沿所述层叠的方向突出而形成在所述发电体及所述隔板的一方的凸部与沿该层叠的方向凹陷而形成在所述发电体及所述隔板的另一方的凹部嵌合，在所述燃料电池的外周部，在所述发电体与所述隔板之间将供该燃料电池的电化学反应的反应气体密封，

所述凸部及所述凹部的至少一方由因吸湿而膨胀的高分子材料形成。

上述结构的燃料电池中，由于将反应气体密封的凹部和凸部的至少一方由因吸湿而膨胀的高分子材料形成，因此由于伴随着燃料电池的运转而产生的生成水等，高分子材料膨胀。因此，凹部与凸部的紧贴性增加，能够提高密封性。其结果是，能够减少为了确保密封性所需的燃料电池的向层叠方向的紧固载荷。

[适用例2]在适用例1记载的燃料电池中，所述凸部和所述凹部通过至少在与所述层叠方向相交的方向上接触，而进行所述密封。

上述结构的燃料电池在与层叠方向相交的方向上能进行密封，因此无需为了确保密封性而施加大的紧固载荷。即，能够减少紧固载荷。

[适用例3]在适用例2记载的燃料电池中，在所述凸部的突出的前端与所述凹部的凹陷的底面之间，在由所述高分子材料形成的凸部及凹部的至少一方因吸湿而膨胀的状态下具有空隙。

上述结构的燃料电池在凸部及凹部的至少一方因吸湿而膨胀的状态下，在凸部的突出的前端与凹部的凹陷的底面之间存在空隙。因此，伴随着高分子材料的膨胀，凸部的前端与凹部的底面发生接触，在凹部与凸部的嵌合关系被消除的方向上不会产生反力。因此，无需用于对高分子材料的膨胀引起的燃料电池向层叠方向的变形进行抑制的紧固载荷，能够减少紧固载荷。

[适用例4]在适用例1~3中任一例记载的燃料电池中，所述凸部的比该凸部的突出的根部靠前端侧具有与所述层叠的方向相交的方向上的截面积较大的形状，所述凹部的比该凹部的开口部靠内部侧具有开口截面积较大的形状。

上述结构的燃料电池由于凹部与凸部的嵌合关系不易被消除，因此能够减少燃料电池的紧固载荷。

[适用例5]在适用例1~4中任一例记载的燃料电池中，所述凸部形成于所述发电体，所述凹部形成于所述隔板。

上述结构的燃料电池在层叠方向的厚度相对薄的发电体上形成凸部，且在该厚度相对厚的隔板上形成凹部，因此容易进行凹部的成形。

[适用例6]在适用例5记载的燃料电池中，所述凸部由所述高分子材料形成。

上述结构的燃料电池只要在大致平坦的发电体上形成凸部即可，与通过高分子材料形成凹部的情况相比，制造容易。

[适用例7]在适用例6记载的燃料电池中，所述高分子材料为电解质，所述凸部通过所述电解质而与所述电解质膜一体形成。