CN113130928B - 燃料电池用隔板构件及其制造方法、燃料电池堆 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及燃料电池用隔板构件及其制造方法、燃料电池堆。形成燃料电池堆(10)的燃料电池用隔板构件(11)的载荷承受构件(82a、82b)具有：安装部(90)，其配置在第一金属隔板(36)的外周部与第二金属隔板(38)的外周部之间；以及突片(88)，其与安装部(90)相连并从接合隔板(39)的外周部突出。安装部(90)经由接合部(102、104)被接合于接合隔板(39)的外周部。

Description

燃料电池用隔板构件及其制造方法、燃料电池堆
技术领域
本发明涉及燃料电池用隔板构件及其制造方法、燃料电池堆。
背景技术
例如，专利文献1的燃料电池堆具备MEA(电解质膜-电极结构体)与接合隔板交替层叠而成的层叠体。在电解质膜的两侧配设电极来形成MEA。第一隔板与第二隔板在互相层叠的状态下接合而形成接合隔板。在MEA与接合隔板的层叠方向对层叠体施加紧固载荷(压缩载荷)。
在接合隔板设置载荷承受构件。载荷承受构件具有：安装部，其固定于接合隔板的外周部；以及突片，其与安装部相连并从接合隔板的外周部突出。安装部接合于第一隔板的外周部中的与第二隔板相反侧的面。
这样的载荷承受构件，在与突片的突出方向和隔板厚度方向正交的方向的外部载荷施加于燃料电池堆时，突片与在端板、堆壳体等设置的支承构件接触。因此，载荷承受构件会受到施加于燃料电池堆的所述外部载荷。由此，能抑制接合隔板的位置偏差。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-3830号公报
发明内容
发明所要解决的问题
上述的以往技术中，载荷承受构件的安装部被接合于第一隔板的外周部的与第二隔板相反侧的面。也就是说，载荷承受构件被接合隔板的单侧的面支承。因此，载荷承受构件在对于该载荷承受构件作用了沿着隔板厚度方向的力的情况下，相对于接合隔板而比较容易倒斜。
本发明是考虑这样的问题而做出的，目的在于提供如下燃料电池用隔板构件及其制造方法、燃料电池堆，以简单的结构提高载荷承受构件与接合隔板的接合强度来使载荷承受构件相对于接合隔板而难以倒斜。
用于解决问题的方案
本发明的第一方式是燃料电池用隔板构件，具备：接合隔板，其是将第一隔板与第二隔板在互相层叠的状态下接合而形成的；以及载荷承受构件，其从所述接合隔板的外周部向所述接合隔板的外方突出，所述载荷承受构件固定于所述接合隔板的所述外周部，在所述燃料电池用隔板构件中，所述载荷承受构件具有：安装部，其配置在所述第一隔板的外周部与所述第二隔板的外周部之间；以及突片，其与所述安装部相连并从所述接合隔板的所述外周部突出，所述安装部经由接合部被接合于所述接合隔板的所述外周部。
本发明的第二方式是燃料电池堆，具备电解质膜-电极结构体与燃料电池用隔板构件交替地层叠而形成的层叠体，所述电解质膜-电极结构体是在电解质膜的两侧配设电极而形成的，在所述燃料电池堆中，所述燃料电池用隔板构件是上述的燃料电池用隔板构件。
本发明的第三方式是燃料电池用隔板构件的制造方法，所述燃料电池用隔板构件具备：接合隔板，其是将第一隔板与第二隔板在互相层叠的状态下接合而形成的；以及载荷承受构件，其从所述接合隔板的外周部向所述接合隔板的外方突出，所述载荷承受构件固定于所述接合隔板的所述外周部，在所述燃料电池用隔板构件的制造方法中，所述载荷承受构件具有安装部以及与所述安装部相连的突片，所述制造方法包括：配置工序，以所述突片向所述接合隔板的外方突出的方式，在所述第一隔板的外周部与所述第二隔板的外周部之间配置所述安装部；以及接合工序，在所述配置工序之后将所述接合隔板的外周部与所述安装部互相接合。
发明的效果
根据本发明，载荷承受构件的安装部在配置在第一隔板的外周部与第二隔板的外周部之间的状态下经由接合部被接合于接合隔板。由此，第一隔板和第二隔板从两侧支承安装部。因此，载荷承受构件相对于接合隔板而在隔板厚度方向难以倒斜变形。另外，能够实现以简单的结构提高载荷承受构件与接合隔板的接合强度。
参照附图来说明以下的实施方式，从而能够容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
图1是本发明的一实施方式涉及的燃料电池堆的一部分分解立体图。
图2是图1的燃料电池堆的示意性的横剖视图。
图3是构成图1的燃料电池堆的层叠体的主要部分分解立体图。
图4是沿着图2的IV-IV线的剖视图。
图5是沿着图2的V-V线的剖视图。
图6是图3所示的燃料电池用隔板构件的一部分放大分解立体图。
图7是图3所示的燃料电池用隔板构件的一部分放大立体图。
图8是示出燃料电池堆的制造方法的流程图。
图9是配置工序的立体说明图。
图10A是第一接合工序的说明图，图10B是第二接合工序的说明图。
图11是层叠工序的第一说明图。
图12是层叠工序的第二说明图。
具体实施方式
以下，举出优选的实施方式，一边参照附图一边说明本发明涉及的燃料电池用隔板构件及其制造方法、燃料电池堆。
如图1所示，本实施方式涉及的燃料电池堆10具备层叠多个发电单电池12而成的层叠体14。燃料电池堆10例如以多个发电单电池12的层叠方向(箭头符号A方向)沿着燃料电池汽车的水平方向(车宽方向或者车长方向)的方式被搭载于燃料电池汽车。但也可以是，燃料电池堆10以多个发电单电池12的层叠方向沿着燃料电池汽车的铅垂方向(车高方向)的方式被搭载于燃料电池汽车。
在层叠体14的层叠方向的一端，朝向外方依次配设接线板16a、绝缘件18a以及端板20a。在层叠体14的层叠方向的另一端，朝向外方依次配设接线板16b、绝缘件18b以及端板20b。
在接线板16a电连接有输出端子22a。在接线板16b电连接有输出端子22b。各绝缘件18a、18b是具有电绝缘性的绝缘板。
各个端板20a、20b具有横长的长方形状。如图1和图2所示，在端板20a、20b的各个边之间配置连结构件24a～24d(连结杆)。各个连结构件24a～24d的两端被螺栓26固定在端板20a、20b的内表面(参照图1)。由此，连结构件24a～24d对燃料电池堆10(层叠体14)施加层叠方向(箭头符号A方向)的紧固载荷(压缩载荷)。
连结构件24a位于端板20a、20b的一方的长边的从中央向一端侧偏离的位置。连结构件24b位于端板20a、20b的另一方的长边的从中央向另一端侧偏离的位置。连结构件24c、24d位于端板20a、20b的各个短边的中央的位置。
燃料电池堆10具备盖部28，该盖部28从与层叠方向正交的方向(箭头符号B方向以及箭头符号C方向)覆盖层叠体14。盖部28具有：横长板形状的一组侧板30a、30b，其构成端板20a、20b的宽度方向(箭头符号C方向)的两端的两面；以及横长板形状的一组侧板30c、30d，其构成端板20a、20b的长度方向(箭头符号B方向)的两端的两面。
各个侧板30a～30d被螺栓32固定于端板20a、20b的侧面。根据需要使用盖部28即可，也能够设为不要盖部28。盖部28也可以是，用一体的铸件或者一体的挤压材料来将侧板30a～30d形成为筒状。
如图3所示，发电单电池12具有带树脂框的MEA 34、从箭头符号A方向夹持带树脂框的MEA 34的第一金属隔板36(第一隔板)和第二金属隔板38(第二隔板)。
在发电单电池12的长边方向即箭头符号B方向的一端缘部，沿着箭头符号C方向排列设置有氧化剂气体入口连通孔42a、冷却介质入口连通孔44a以及燃料气体出口连通孔46b。各发电单电池12的氧化剂气体入口连通孔42a在多个发电单电池12的层叠方向(箭头符号A方向)互相连通，供给氧化剂气体(例如，含氧气体)。各发电单电池12的冷却介质入口连通孔44a在箭头符号A方向互相连通，供给冷却介质(例如，纯水、乙二醇、油等)。各发电单电池12的燃料气体出口连通孔46b在箭头符号A方向互相连通，排出燃料气体(例如，含氢气体)。
在发电单电池12的箭头符号B方向的另一端缘部，沿着箭头符号C方向排列设置燃料气体入口连通孔46a、冷却介质出口连通孔44b以及氧化剂气体出口连通孔42b。各发电单电池12的燃料气体入口连通孔46a在箭头符号A方向互相连通，供给燃料气体。各发电单电池12的冷却介质出口连通孔44b在箭头符号A方向互相连通，排出冷却介质。各发电单电池12的氧化剂气体出口连通孔42b在箭头符号A方向互相连通，排出氧化剂气体。
此外，氧化剂气体入口连通孔42a和氧化剂气体出口连通孔42b、燃料气体入口连通孔46a和燃料气体出口连通孔46b、冷却介质入口连通孔44a和冷却介质出口连通孔44b也分别形成于端板20a(参照图1)。
氧化剂气体入口连通孔42a和氧化剂气体出口连通孔42b以及燃料气体入口连通孔46a和燃料气体出口连通孔46b以及冷却介质入口连通孔44a和冷却介质出口连通孔44b各自的大小、位置、形状以及数量不限定于本实施方式，根据要求的规格适当地设定即可。
如图3以及图4所示，带树脂框的MEA 34具备：电解质膜-电极结构体(以下，称为“MEA 48”)；以及树脂框构件50(树脂框部、树脂膜)，其在MEA48的外周部设置重叠部来接合并且围绕该外周部。在图4中，MEA 48具有：电解质膜52、在电解质膜52的一方的面52a设置的阴极电极54、在电解质膜52的另一方的面52b设置的阳极电极56。
电解质膜52例如为固体高分子电解质膜(阳离子交换膜)。固体高分子电解质膜例如是含有水分的全氟磺酸的薄膜。电解质膜52除了能够使用氟系电解质以外，还能够使用HC(烃)类电解质。电解质膜52被阴极电极54和阳极电极56夹持。
虽未详细图示，阴极电极54具有与电解质膜52的一方的面52a接合的第一电极催化剂层、层叠于该第一电极催化剂层的第一气体扩散层。第一电极催化剂层是在第一气体扩散层的表面均匀地涂布表面承载有白金合金的多孔质碳粒子而形成的。
阳极电极56具有与电解质膜52的另一方的面52b接合的第二电极催化剂层、层叠于该第二电极催化剂层的第二气体扩散层。第二电极催化剂层是在第二气体扩散层的表面均匀地涂布表面承载有白金合金的多孔质碳粒子而形成的。第一气体扩散层以及第二气体扩散层分别由碳纸、碳布等形成。
电解质膜52的平面尺寸小于阴极电极54以及阳极电极56各自的平面尺寸。阴极电极54的外周缘部与阳极电极56的外周缘部夹持树脂框构件50的内周缘部。树脂框构件50构成为不透过反应气体(氧化剂气体以及燃料气体)。树脂框构件50设置于MEA 48的外周侧。
带树脂框的MEA 34也可以不使用树脂框构件50，而以使电解质膜52向外方突出的方式形成。另外，带树脂框的MEA 34也可以是以在向外方突出的电解质膜52的两侧设置框形状的膜的方式形成。
在图3中，第一金属隔板36以及第二金属隔板38形成为长方形(四边形)。第一金属隔板36以及第二金属隔板38例如是将钢板、不锈钢板、铝板、镀处理钢板、或者在其金属表面实施了防腐蚀用的表面处理而形成的金属薄板的截面冲压成型为波形来构成的。第一金属隔板36与第二金属隔板38在互相重叠的状态下通过焊接、钎焊、嵌塞(日文：かしめ)等将外周接合为一体，构成接合隔板39。
如图3以及图4所示，在第一金属隔板36的朝向MEA 48的面36a设置与氧化剂气体入口连通孔42a和氧化剂气体出口连通孔42b连通的氧化剂气体流路58。氧化剂气体流路58具有在箭头符号B方向直线状地延伸的多个氧化剂气体流路槽60。各氧化剂气体流路槽60也可以在箭头符号B方向波状地延伸。
在第一金属隔板36设置第一密封部62，该第一密封部62围绕第一金属隔板36的外周部并且防止流体(氧化剂气体、燃料气体以及冷却介质)从带树脂框的MEA 34与第一金属隔板36之间向外部泄漏。从隔板厚度方向(箭头符号A方向)观察时，第一密封部62呈直线状地延伸。但也可以是，从隔板厚度方向观察时，第一密封部62呈波状地延伸。
在图4中，第一密封部62具有：第一金属凸起部64，其与第一金属隔板36一体成形；以及第一树脂件66，其设置于第一金属凸起部64。第一金属凸起部64从第一金属隔板36朝向树脂框构件50突出。第一金属凸起部64的横截面形状为朝向第一金属凸起部64的突出方向而成为前端变细形状的梯形形状。第一树脂件66是通过印刷或者涂布等被固定于第一金属凸起部64的突出端面的弹性构件。第一树脂件66例如由聚酯纤维构成。
如图3以及图4所示，在第二金属隔板38的朝向MEA 48的面38a，设置与燃料气体入口连通孔46a和燃料气体出口连通孔46b连通的燃料气体流路68(也参照图10B)。燃料气体流路68具有在箭头符号B方向延伸的多个燃料气体流路槽70。也可以是，各燃料气体流路槽70在箭头符号B方向波状地延伸。
在第二金属隔板38设置第二密封部72，该第二密封部72围绕第二金属隔板38的外周部并且防止流体(氧化剂气体、燃料气体以及冷却介质)从带树脂框的MEA 34与第二金属隔板38之间向外部泄漏。从隔板厚度方向(箭头符号A方向)观察时，第二密封部72呈直线状地延伸。但也可以是，从隔板厚度方向观察时第二密封部72呈波状地延伸。
在图4中，第二密封部72具有：第二金属凸起部74，其与第二金属隔板38一体成形；以及第二树脂件76，其设置于第二金属凸起部74。第二金属凸起部74从第二金属隔板38朝向树脂框构件50突出。第二金属凸起部74的横截面形状为朝向第二金属凸起部74的突出方向而成为前端变细形状的梯形形状。第二树脂件76是通过印刷或者涂布等被固定于第二金属凸起部74的突出端面的弹性构件。第二树脂件76例如由聚酯纤维构成。
第一密封部62以及第二密封部72以从隔板厚度方向观察时互相重叠的方式配置。因此，在对燃料电池堆10施加紧固载荷(压缩载荷)的状态下，第一金属凸起部64以及第二金属凸起部74分别弹性变形(压缩变形)。另外，在该状态下，第一密封部62的突出端面62a(第一树脂件66)与树脂框构件50的一方的面50a气密且液密地接触，并且第二密封部72的突出端面72a(第二树脂件76)与树脂框构件50的另一方的面50b气密且液密地接触。
也可以是，第一树脂件66不设置于第一金属凸起部64，而设置于树脂框构件50的一方的面50a。也可以是，第二树脂件76不设置于第二金属凸起部74，而设置于树脂框构件50的另一方的面50b。另外，也可以是，省略第一树脂件66以及第二树脂件76中的至少一者。也可以是，第一密封部62以及第二密封部72不是金属凸起密封件，而是由具有弹性的橡胶密封构件形成。
在图3以及图4中，在第一金属隔板36的面36b与第二金属隔板38的面38b之间设置与冷却介质入口连通孔44a和冷却介质出口连通孔44b连通的冷却介质流路78。冷却介质流路78具有沿着箭头符号B方向直线状地延伸的多个冷却介质流路槽80。冷却介质流路78由氧化剂气体流路58的背面形状与燃料气体流路68的背面形状形成。
如图2～图4所示，燃料电池堆10的层叠体14是由带树脂框的MEA 34与燃料电池用隔板构件11交替地层叠而形成的。燃料电池用隔板构件11具备：接合隔板39；以及以从接合隔板39的外周部向外方突出的方式设置于接合隔板39的两个载荷承受构件82a、82b。
如图2和图3所示，在第一金属隔板36设置有两个第一支承部84a、84b。第一支承部84a从第一金属隔板36的一方的长边(外周部)朝向外方(箭头符号C方向)突出。第一支承部84a以与连结构件24a相向的方式位于第一金属隔板36的一方的长边的从中央向第一金属隔板36的一端侧偏离的位置。第一支承部84a通过冲压成型来与第一金属隔板36的外周部设置为一体。第一支承部84a支承载荷承受构件82a。
第一支承部84b从第一金属隔板36的另一方的长边(外周部)朝向外方(箭头符号C方向)突出。第一支承部84b以与连结构件24b相向的方式位于第一金属隔板36的另一方的长边的从中央向第一金属隔板36的另一端侧偏离的位置。第一支承部84b通过冲压成型来与第一金属隔板36的外周部设置为一体。
也可以是，在接合隔板39中，将第一支承部84a、84b与第一金属隔板36形成为分别的构件，将第一支承部84a、84b接合于第一金属隔板36。也可以是，第一支承部84a、84b不从第一金属隔板36的外周部向外方突出。
如图3所示，在第二金属隔板38设置有两个第二支承部86a、86b。第二支承部86a从第二金属隔板38的一方的长边(外周部)朝向外方(箭头符号C方向)突出。第二支承部86a与第一支承部84a相向。第二支承部86a通过冲压成型来与第二金属隔板38的外周部设置为一体。第二支承部86a支承载荷承受构件82a。
第二支承部86b从第二金属隔板38的另一方的长边(外周部)朝向外方(箭头符号C方向)突出。第二支承部86b与第一支承部84b相向。第二支承部86b通过冲压成型来与第二金属隔板38的外周部设置为一体。第二支承部86b支承载荷承受构件82b。
也可以是，在接合隔板39中，将第二支承部86a、86b与第二金属隔板38形成为分别的构件，将第二支承部86a、86b接合于第二金属隔板38。也可以是，第二支承部86a、86b不从第二金属隔板38的外周部向外方突出。
如图3～图7所示，在接合隔板39中，在第一支承部84a设置第一鼓出部85a，该第一鼓出部85a沿着第一金属凸起部64的突出方向(与接合隔板39的配合面相反的方向、第一金属隔板36中的与第二金属隔板38的接触面相反的方向)鼓出。在第二支承部86a设置第二鼓出部87a，该第二鼓出部87a沿着第二金属凸起部74的突出方向(与接合隔板39的配合面相反的方向、第二金属隔板38中的与第一金属隔板36的接触面相反的方向)鼓出。在第一鼓出部85a与第二鼓出部87a之间形成间隙Sa，在该间隙Sa配置载荷承受构件82a的后述的安装部90。间隙Sa在隔板厚度方向(箭头符号A方向)的距离La为因第一鼓出部85a而形成的间隙在箭头符号A方向的间隔La1与因第二鼓出部87a而形成的间隙的间隔La2相加而得的距离。间隔La1是从第一支承部84a与第二支承部86a的配合面(接触面)至第一鼓出部85a的内表面(第二鼓出部87a侧的面)的距离。间隔La2是从第一支承部84a与第二支承部86a的配合面(接触面)至第二鼓出部87a的内表面(第一鼓出部85a侧的面)的距离。间隔La1与间隔La2相等。
在接合隔板39中，在第一支承部84b设置第一鼓出部85b，该第一鼓出部85b沿着第一金属凸起部64的突出方向(与接合隔板39的配合面相反的方向、第一金属隔板36中的与第二金属隔板38的接触面相反的方向)鼓出。在第二支承部86b设置第二鼓出部87b，该第二鼓出部87b沿着第二金属凸起部74的突出方向(与接合隔板39的配合面相反的方向、第二金属隔板38中的与第一金属隔板36的接触面相反的方向)鼓出。在第一鼓出部85b与第二鼓出部87b之间形成间隙Sb，在该间隙Sb配置载荷承受构件82b的后述的安装部90。间隙Sb在隔板厚度方向(箭头符号A方向)的距离Lb包括因第一鼓出部85b而形成的间隙在箭头符号A方向的间隔Lb1与因第二鼓出部87b而形成的间隙在箭头符号A方向的间隔Lb2。间隔Lb1是从第一支承部84b与第二支承部86b的配合面(接触面)至第一鼓出部85b的内表面(第二鼓出部87b侧的面)的距离。间隔Lb2是从第一支承部84b与第二支承部86b的配合面(接触面)至第二鼓出部87b的内表面(第一鼓出部85b侧的面)的距离。间隔Lb1与间隔Lb2相等。
如图5以及图7所示，第一金属隔板36的外周端中的除了第一鼓出部85a、85b之外的部位与第二金属隔板38的外周端中的除了第二鼓出部87a、87b之外的部位互相接触。但也可以是，第一金属隔板36的外周端与第二金属隔板38的外周端遍及整周地互相分离。
在图4、图6以及图7中，载荷承受构件82a具有突片88和安装部90。突片88从接合隔板39的外周部(第一支承部84a以及第二支承部86a)朝向箭头符号C方向而向外方突出。
载荷承受构件82a的突片88***在连结构件24a形成的凹部92a内(参照图2)。而且也可以是，连结构件24a与盖部28一体地形成。关于连结构件24b也是同样的。在图4中，在突片88的中央部形成定位孔96，在制造燃料电池堆10时用于将各燃料电池用隔板构件11定位的杆94插通于该定位孔96。而且，在各燃料电池用隔板构件11的定位完成之后，既可以将杆94从定位孔96拔出，也可以留在定位孔96中。
如图4、图6以及图7所示，突片88具有构成其外形形状的基底部98、覆盖基底部98的外表面的绝缘部100。基底部98与安装部90通过对一片金属板进行冲压成型而设置为一体。作为构成基底部98以及安装部90的材料能够举出与构成第一金属隔板36和第二金属隔板38的材料相同的材料。绝缘部100阻断基底部98与连结构件24a之间的电连接。另外，绝缘部100覆盖基底部98中的形成定位孔96的面。
在图4以及图5中，安装部90配置于在第一鼓出部85a与第二鼓出部87a之间形成的间隙Sa。安装部90形成为大致长方形，在箭头符号B方向(与载荷承受构件82a的突出方向和隔板厚度方向正交的方向)延伸(图6以及图7)。安装部90从绝缘部100露出。载荷承受构件82a的安装部90在配置于第一鼓出部85a与第二鼓出部87a之间的间隙Sa的状态下经由接合部102被接合于接合隔板39。
接合部102包括第一接合部102a和第二接合部102b。第一接合部102a将第一鼓出部85a与载荷承受构件82a的安装部90互相接合。第二接合部102b将第二鼓出部87a与载荷承受构件82a的安装部90互相接合。
第一接合部102a以及第二接合部102b分别是通过点焊、激光焊接、MIG焊接、TIG焊接、钎焊等而形成的。第一接合部102a以及第二接合部102b分别沿着安装部90的长方向(箭头符号B方向)延伸(参照图5)。第一接合部102a与第二接合部102b互相连结。
在图3、图6以及图7中，载荷承受构件82b与上述的载荷承受构件82a同样地构成。换言之，载荷承受构件82b具有将载荷承受构件82a在箭头符号C方向反转而成的形状。因此，省略关于载荷承受构件82b的详细结构的说明。而且，载荷承受构件82b的突片88***在连结构件24b形成的凹部92b内(参照图2)。
另外，载荷承受构件82b的安装部90在配设于在第一鼓出部85b与第二鼓出部87b之间形成的间隙Sb的状态下经由接合部104被接合于接合隔板39。在图3、图7、图10A以及图10B中，接合部104包括第一接合部104a和第二接合部104b。第一接合部104a将第一鼓出部85b与载荷承受构件82b的安装部90互相接合。第二接合部104b将第二鼓出部87b与载荷承受构件82b的安装部90互相接合。
如图3～图7所示，在接合隔板39设置用于增强的肋106。肋106包括：在第一金属隔板36的面36a突出形成的第一肋108a、108b；在第二金属隔板38的面38a突出形成的第二肋110a、110b。
在图4、图6以及图7中，第一肋108a、108b沿着第一金属凸起部64的突出方向(与接合隔板39的配合面相反的方向、第一金属隔板36中的与第二金属隔板38的接触面相反的方向)突出。第一肋108a位于第一金属隔板36中的第一密封部62与第一鼓出部85a之间的位置。换言之，第一肋108a相对于第一接合部102a而位于与载荷承受构件82a的突片88相反侧的位置。第一肋108a位于第一接合部102a附近的位置。第一肋108a沿着第一接合部102a的延伸方向(箭头符号B方向)直线状地延伸。第一肋108a沿着载荷承受构件82a的安装部90在箭头符号B方向延伸与安装部90大致相同的长度。
如图4所示，第一肋108a的横截面形状为朝向第一肋108a的突出方向而成为前端变细形状的梯形形状。即，第一肋108a包括：相对于隔板厚度方向(箭头符号A方向)而倾斜的两侧的第一侧壁部112；以及将所述第一侧壁部112的突出端部彼此相连的第一连结壁部114。各第一侧壁部112沿朝向树脂框构件50而互相近接的方向倾斜。
如图6所示，第一肋108b位于第一密封部62与第一鼓出部85b之间的位置。换言之，第一肋108b相对于第一接合部104a而位于与载荷承受构件82b的突片88相反侧的位置。第一肋108b位于第一接合部104a附近的位置。第一肋108b与上述的第一肋108a同样地构成。因此，省略第一肋108b的结构的说明。
如图4以及图6所示，第二肋110a、110b沿着第二金属凸起部74的突出方向(与接合隔板39的配合面相反的方向、第二金属隔板38中的与第一金属隔板36的接触面相反的方向)突出。第二肋110a位于第二金属隔板38中的第二密封部72与第二鼓出部87a之间的位置。换言之，第二肋110a相对于第二接合部102b而位于与载荷承受构件82a的突片88相反侧的位置。第二肋110a位于第二接合部102b附近的位置。第二肋110a沿着第二接合部102b的延伸方向(箭头符号B方向)直线状地延伸。第二肋110a沿着载荷承受构件82a的安装部90在箭头符号B方向延伸与安装部90大致相同的长度。
如图4所示，第二肋110a的横截面形状为朝向第二肋110a的突出方向而成为前端变细形状的梯形形状。即，第二肋110a包括：相对于隔板厚度方向(箭头符号A方向)而倾斜的两侧的第二侧壁部116；以及将所述第二侧壁部116的突出端部彼此相连的第二连结壁部118。各第二侧壁部116沿朝向树脂框构件50而互相近接的方向倾斜。
如图6所示，第二肋110b位于第二密封部72与第二鼓出部87b之间的位置。换言之，第二肋110b相对于第二接合部104b而位于与载荷承受构件82b的突片88相反侧的位置。第二肋110b位于第二接合部104b附近的位置。第二肋110b与上述的第二肋110a同样地构成。因此，省略第二肋110b的结构的说明。
第一肋108a与第二肋110a位于从隔板厚度方向(箭头符号A方向)观察时互相重叠的位置。因此，在对燃料电池堆10施加了紧固载荷的状态下，第一肋108a的突出端面与树脂框构件50的一方的面50a接触并且第二肋110a的突出端面与树脂框构件50的另一方的面50b接触。这时，紧固载荷没有作用于第一肋108a以及第二肋110a。即，第一肋108a以及第二肋110a没有弹性变形。因此，不会因第一肋108a以及第二肋110a而减弱第一密封部62以及第二密封部72的表面压力。第一肋108b以及第二肋110b也同样。
然后，说明这样构成的燃料电池堆10的制造方法。
在燃料电池堆10的制造方法中，依次进行图7所示的配置工序、接合工序、层叠工序。而且，在配置工序之前阶段，制造第一金属隔板36、第二金属隔板38、载荷承受构件82a、82b、带树脂框的MEA 34等。
在配置工序(步骤S1)中，如图9所示，在第一金属隔板36的外周部与第二金属隔板38的外周部之间配置载荷承受构件82a、82b。具体来说，将载荷承受构件82a的安装部90配置在第一金属隔板36的第一鼓出部85a与第二金属隔板38的第二鼓出部87a之间的间隙Sa。另外，将载荷承受构件82b的安装部90配置在第一金属隔板36的第一鼓出部85b与第二金属隔板38的第二鼓出部87b之间的间隙Sb。
接合工序(步骤S2)包括第一接合工序(步骤S2a)以及第二接合工序(步骤S2b)。如图10A所示，在第一接合工序中，将第一鼓出部85a与载荷承受构件82a的安装部90互相接合并且将第一鼓出部85b与载荷承受构件82b的安装部90互相接合。由此，形成第一接合部102a、104a。
如图10B所示，在第二接合工序中，将第二鼓出部87a与载荷承受构件82a的安装部90互相接合并且将第二鼓出部87b与载荷承受构件82b的安装部90互相接合。由此，形成第二接合部102b、104b。而且，在接合工序中，通过将第一金属隔板36与第二金属隔板38的外周部接合为一体来形成接合隔板39。由此，制造燃料电池用隔板构件11。
如图11所示，在层叠工序(步骤S3)中，首先，在将端板20a配置于基台120时，端板20a的内表面20ai朝向上方(与基台120相反的方向)。而且，将杆94***在端板20a的内表面20ai形成的穴。
之后，对于与端板20a的内表面20ai重叠的绝缘件18a以及接线板16a，交替地重叠燃料电池用隔板构件11和带树脂框的MEA 34。具体来说，一边使杆94通过载荷承受构件82a、82b的定位孔96一边使燃料电池用隔板构件11向端板20a侧移动。
这时，如图12所示，杆94的外周面与形成定位孔96的内表面接触，在载荷承受构件82a、82b作用有弯矩M。但是，本实施方式中，载荷承受构件82a、82b的安装部90在配设在第一鼓出部85a、85b与第二鼓出部87a、87b之间的状态下经由接合部102、104被接合于隔板39。
因此，能够抑制承受了弯矩M的载荷承受构件82a、82b相对于第一金属隔板36以及第二金属隔板38而倒斜变形。由此，能够将在第一金属隔板36与第二金属隔板38的层叠方向互相邻接的载荷承受构件82a、82b之间的间隔设为大致固定。
当层叠工序完成时，如图1所示，在层叠体14的另一端侧重叠接线板16b以及绝缘件18b，将杆94从端板20a取出。而且，以多个连结构件24a～24d位于端板20a与端板20b之间的位置的方式，将端板20b重叠于绝缘件18b。这时，载荷承受构件82a的突片88***连结构件24a的凹部92a内，载荷承受构件82b的突片88***连结构件24b的凹部92b内。然后，借助螺栓26将连结构件24a～24d紧固，由此对层叠体14施加紧固载荷(压缩载荷)。之后，将侧板30a～30d组装于端板20a、20b，燃料电池堆10的制造完成。
然后，说明这样构成的燃料电池堆10的动作。
首先，如图1所示，向端板20a的氧化剂气体入口连通孔42a供给氧化剂气体。向端板20a的燃料气体入口连通孔46a供给燃料气体。向端板20a的冷却介质入口连通孔44a供给冷却介质。
如图3所示，从氧化剂气体入口连通孔42a向第一金属隔板36的氧化剂气体流路58导入氧化剂气体。氧化剂气体沿着氧化剂气体流路58在箭头符号B方向移动，被供给至MEA48的阴极电极54。
另一方面，从燃料气体入口连通孔46a向第二金属隔板38的燃料气体流路68导入燃料气体。燃料气体沿着燃料气体流路68在箭头符号B方向移动，被供给至MEA 48的阳极电极56。
因而，在各MEA 48中，被供给至阴极电极54的氧化剂气体与被供给至阳极电极56的燃料气体通过电化学反应被消耗，来进行发电。
接着，被供给至阴极电极54并被消耗了的氧化剂气体沿着氧化剂气体出口连通孔42b在箭头符号A方向被排出。同样地，被供给至阳极电极56并被消耗了的燃料气体沿着燃料气体出口连通孔46b在箭头符号A方向被排出。
另外，被供给至冷却介质入口连通孔44a的冷却介质被导入至在第一金属隔板36与第二金属隔板38之间形成的冷却介质流路78之后，在箭头符号B方向流通。该冷却介质将MEA 48冷却后，从冷却介质出口连通孔44b被排出。
本实施方式中，当从外部对燃料电池堆10施加箭头符号B方向的外部载荷时，载荷承受构件82a的突片88与构成连结构件24a的凹部92a的壁面接触并且载荷承受构件82b的突片88与构成连结构件24b的凹部92b的壁面接触。由此，能抑制燃料电池用隔板构件11在箭头符号B方向发生位置偏差。
本实施方式涉及的燃料电池用隔板构件11以及燃料电池堆10实现以下的效果。
载荷承受构件82a、82b具有：安装部90，其配置在第一金属隔板36的外周部与第二金属隔板38的外周部之间；以及突片88，其与安装部90相连并从接合隔板39的外周部突出，安装部90经由接合部102、104被接合于接合隔板39。
根据这样的结构，第一金属隔板36和第二金属隔板38从两侧支承安装部90。因此，载荷承受构件82a、82b相对于接合隔板39而在隔板厚度方向难以倒斜变形。另外，能够实现以简单的结构提高载荷承受构件82a、82b与接合隔板39的接合强度。
接合部102包括：将第一金属隔板36的外周部与安装部90互相接合的第一接合部102a；以及将第二金属隔板38的外周部与安装部90互相接合的第二接合部102b。
根据这样的结构，能够实现进一步提高载荷承受构件82a、82b与接合隔板39的接合强度。
在接合隔板39设置向隔板厚度方向突出的用于增强的肋106，肋106相对于接合部102、104而位于与突片88相反侧的位置。
根据这样的结构，能够实现利用肋106更提高载荷承受构件82a、82b与接合隔板39的接合强度。
肋106包括：从第一金属隔板36的外周部向与第二金属隔板38相反侧突出的第一肋108a、108b；以及从第二金属隔板38的外周部向与第一金属隔板36相反侧突出的第二肋110a、110b。
根据这样的结构，能够实现利用第一肋108a、108b以及第二肋110a、110b进一步提高载荷承受构件82a、82b与接合隔板39的接合强度。
在第一金属隔板36的外周部中的支承安装部90的部位(第一支承部84a、84b)设置向与第二金属隔板38相反侧鼓出的第一鼓出部85a。在第二金属隔板38的外周部中的支承安装部90的部位(第二支承部86a、86b)设置向与第一金属隔板36相反侧鼓出的第二鼓出部87a。第一金属隔板36的外周端与第二金属隔板38的外周端的除了第一鼓出部85a以及第二鼓出部87a之外的部分互相接触。
根据这样的结构，能够利用第一鼓出部85a提高第一支承部84a、84b的刚性。另外，能够利用第二鼓出部87a提高第二支承部86a、86b的刚性。
本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种的改变。
将以上的实施方式总结如下。
上述实施方式公开了一种燃料电池用隔板构件，具备：接合隔板39，其是将第一隔板36与第二隔板38在互相层叠的状态下接合而形成的；载荷承受构件82a、82b，其从所述接合隔板的外周部向所述接合隔板的外方突出，所述载荷承受构件固定于所述接合隔板的所述外周部，在所述燃料电池用隔板构件11中，所述载荷承受构件具有：安装部90，其配置在所述第一隔板的外周部与所述第二隔板的外周部之间；以及突片88，其与所述安装部相连并从所述接合隔板的所述外周部突出，所述安装部经由接合部102、104被接合于所述接合隔板的所述外周部。
在上述的燃料电池用隔板构件中，也可以是，所述接合部包括：将所述第一隔板的所述外周部与所述安装部互相接合的第一接合部102a、104a；以及将所述第二隔板的所述外周部与所述安装部互相接合的第二接合部102b、104b。
在上述的燃料电池用隔板构件中，也可以是，在所述接合隔板设置向隔板厚度方向突出的用于增强的肋106，所述肋相对于所述接合部而位于与所述突片相反侧的位置。
在上述的燃料电池用隔板构件中，也可以是，所述肋包括：从所述第一隔板的所述外周部向与所述第二隔板相反侧突出的第一肋108a、108b；以及从所述第二隔板的所述外周部向与所述第一隔板相反侧突出的第二肋110a、110b。
在上述的燃料电池用隔板构件中，也可以是，在所述第一隔板的所述外周部中的支承所述安装部的部位84a、84b设置向与所述第二隔板相反侧鼓出的第一鼓出部85a、85b，在所述第二隔板的所述外周部中的支承所述安装部的部位86a、86b设置向与所述第一隔板相反侧鼓出的第二鼓出部87a、87b，所述第一隔板的外周端与所述第二隔板的外周端的除了所述第一鼓出部以及所述第二鼓出部之外的部分互相接触。
在上述的燃料电池用隔板构件中，也可以是，所述安装部沿着与所述载荷承受构件的突出方向和隔板厚度方向正交的方向延伸，所述接合部沿着所述安装部的长方向延伸。
在上述的燃料电池用隔板构件中，也可以是，所述第一接合部与所述第二接合部互相连结。
上述实施方式公开了一种燃料电池堆，具备由电解质膜-电极结构体48与燃料电池用隔板构件交替地层叠而形成的层叠体14，所述电解质膜-电极结构体是在电解质膜52的两侧配设电极54、56而形成的，在所述燃料电池堆10中，所述燃料电池用隔板构件是上述的燃料电池用隔板构件。
上述实施方式公开了一种燃料电池用隔板构件的制造方法，所述燃料电池用隔板构件具备：接合隔板，其是将第一隔板与第二隔板在互相层叠的状态下接合而形成的；以及载荷承受构件，其从所述接合隔板的外周部向所述接合隔板的外方突出，所述载荷承受构件固定于所述接合隔板的所述外周部，在燃料电池用隔板构件的制造方法中，所述载荷承受构件具有安装部以及与所述安装部相连的突片，所述制造方法包括：配置工序，以所述突片向所述接合隔板的外方突出的方式，在所述第一隔板的外周部与所述第二隔板的外周部之间配置所述安装部；以及接合工序，在所述配置工序之后，将所述接合隔板的所述外周部与所述安装部互相接合。
在上述的燃料电池用隔板构件的制造方法中，也可以是，所述接合工序包括：第一接合工序，将所述第一隔板的所述外周部与所述安装部互相接合；以及第二接合工序，将所述第二隔板的所述外周部与所述安装部互相接合。

Claims (10)

1.一种燃料电池用隔板构件，具备：接合隔板(39)，其是将第一隔板(36)与第二隔板(38)在互相层叠的状态下接合而形成的；以及载荷承受构件(82a、82b)，其从所述接合隔板的外周部向所述接合隔板的外方突出，
所述载荷承受构件固定于所述接合隔板的所述外周部，在所述燃料电池用隔板构件(11)中，
所述载荷承受构件具有：安装部(90)，其配置在所述第一隔板的外周部与所述第二隔板的外周部之间；以及突片(88)，其与所述安装部相连并从所述接合隔板的所述外周部突出，
所述安装部经由接合部(102、104)被接合于所述第一隔板的所述外周部和所述第二隔板的所述外周部。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用隔板构件，其特征在于，
所述接合部包括：
将所述第一隔板的所述外周部与所述安装部互相接合的第一接合部(102a、104a)；以及
将所述第二隔板的所述外周部与所述安装部互相接合的第二接合部(102b、104b)。
3.根据权利要求1所述的燃料电池用隔板构件，其特征在于，
在所述接合隔板设置向隔板厚度方向突出的用于增强的肋(106)，
所述肋相对于所述接合部而位于与所述突片相反侧的位置。
4.根据权利要求3所述的燃料电池用隔板构件，其特征在于，
所述肋包括：
从所述第一隔板的所述外周部向与所述第二隔板相反侧突出的第一肋(108a、108b)；以及
从所述第二隔板的所述外周部向与所述第一隔板相反侧突出的第二肋(110a、110b)。
5.根据权利要求1所述的燃料电池用隔板构件，其特征在于，
在所述第一隔板的所述外周部中的支承所述安装部的部位(84a、84b)设置向与所述第二隔板相反侧鼓出的第一鼓出部(85a、85b)，
所述第二隔板的所述外周部中的支承所述安装部的部位(86a、86b)设置向与所述第一隔板相反侧鼓出的第二鼓出部(87a、87b)，
所述第一隔板的外周端与所述第二隔板的外周端的除了所述第一鼓出部以及所述第二鼓出部之外的部分互相接触。
6.根据权利要求1所述的燃料电池用隔板构件，其特征在于，
所述安装部沿着与所述载荷承受构件的突出方向和隔板厚度方向正交的方向延伸，
所述接合部沿着所述安装部的长方向延伸。
7.根据权利要求2所述的燃料电池用隔板构件，其特征在于，
所述第一接合部与所述第二接合部互相连结。
8.一种燃料电池堆，具备电解质膜-电极结构体(48)与燃料电池用隔板构件交替地层叠而形成的层叠体(14)，所述电解质膜-电极结构体是在电解质膜(52)的两侧配设电极(54、56)而形成的，在所述燃料电池堆(10)中，
所述燃料电池用隔板构件是根据权利要求1～7中的任一项所述的燃料电池用隔板构件。
9.一种燃料电池用隔板构件的制造方法，所述燃料电池用隔板构件具备：接合隔板，其是将第一隔板与第二隔板在互相层叠的状态接合而形成的；以及载荷承受构件，其从所述接合隔板的外周部向所述接合隔板的外方突出，所述载荷承受构件固定于所述接合隔板的所述外周部，在所述燃料电池用隔板构件的制造方法中，所述载荷承受构件具有安装部以及与所述安装部相连的突片，所述制造方法包括：
配置工序，以所述突片向所述接合隔板的外方突出的方式，在所述第一隔板的外周部与所述第二隔板的外周部之间配置所述安装部；以及
接合工序，在所述配置工序之后，将所述安装部接合于所述第一隔板的所述外周部和所述第二隔板的所述外周部。
10.根据权利要求9所述的燃料电池用隔板构件的制造方法，其特征在于，
所述接合工序包括：
第一接合工序，将所述第一隔板的所述外周部与所述安装部互相接合；以及
第二接合工序，将所述第二隔板的所述外周部与所述安装部互相接合。
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