JP2004031311A

JP2004031311A - 燃料電池スタックの組立方法

Info

Publication number: JP2004031311A
Application number: JP2003031530A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Yoshida; 吉田　貴博; Kentaro Nagoshi; 名越　健太郎; Hiroshi Morikawa; 森川　洋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2023-02-07
Also published as: JP4124666B2

Abstract

【課題】簡単な工程で、燃料電池スタックの締め付け荷重を短時間でかつ確実に設定することを可能にする。
【解決手段】一組のエンドプレート２８に対し、互いに近接する方向に初期締め付け荷重を付与した状態で、積層体２６内の反応ガス流路に対して空気の導入および導出を行った後、締め付け荷重を検出して前記初期締め付け荷重との荷重差を演算する。そして、この荷重差分だけ締め付け荷重を付加するとともに、前記荷重差が所定の範囲内になるまで上記の工程を繰り返す。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解質の両側にそれぞれ電極を設けた電解質・電極接合体が、セパレータを介装して複数積層された積層体を備え、前記積層体の積層方向両端に一組のエンドプレートが配設された燃料電池スタックの組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜（陽イオン交換膜）からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極およびカソード側電極を対設した電解質（電解質膜）・電極構造体を、セパレータによって挟持することにより構成されている。この種の燃料電池は、通常、電解質・電極構造体およびセパレータを所定数だけ積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
前記燃料電池において、アノード側電極に供給された燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス（以下、水素含有ガスともいう）は、触媒電極上で水素がイオン化され、電解質を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。なお、カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気（以下、酸素含有ガスともいう）が供給されているために、このカソード側電極において、水素イオン、電子および酸素が反応して水が生成される。
【０００４】
ところで、燃料電池内の接触抵抗が増大すると、内部抵抗損失が増大して端子電圧が低下してしまう。このため、接触抵抗を低減させるべく、燃料電池に所望の締め付け荷重を付与する必要がある。そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池積層体締め付け構造が知られている。
【０００５】
この特許文献１では、図１１に示すように、燃料電池積層体１が一組のエンドプレート２に挟持され、このエンドプレート２が、締め付けボルト４の締め付け作用下に締め付け板５により予め仮締めされている。燃料電池積層体１は、圧力容器８に装着されている。この圧力容器８では、燃料電池積層体１は、積層方向を鉛直方向に向けて一方の締め付け板５を圧力容器底架台６に載せるとともに、加圧板７が他方の締め付け板５に配置されている。
【０００６】
燃料電池積層体１には、アクチュエータ９を介して加圧板７から圧力が付与されるとともに、前記燃料電池積層体１の高さ減少が圧力容器８の外部に設けられたダイヤルゲージＧにより検出されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５８−９３１７３号公報（図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１では、アクチュエータ９の作用下に加圧板７を介して燃料電池積層体１に所定の締め付け荷重を付与し、締め付けボルト４を締め付けて燃料電池スタックを組み付けた後に、前記燃料電池積層体１を構成するセパレータの厚さ、シール部材の厚さおよび電解質膜の厚さ等が前記締め付け荷重によって変化し易い。例えば、燃料電池積層体１にプレス荷重を付与した状態で放置すると、図１２に示すように、時間の経過に伴ってプレス荷重、すなわち、締め付け荷重が減少する、所謂、荷重抜けが発生してしまう。この荷重抜けは、実際上、数十％になる場合があり、燃料電池積層体１全体の寸法が安定するまで、比較的長時間にわたって前記燃料電池積層体１を加圧した状態で放置する必要がある。これにより、燃料電池スタックの組立時間が相当に長時間となってしまい、生産性が著しく低下するという問題が指摘されている。
【０００９】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、燃料電池スタック全体を短時間で所望の締め付け荷重に確実に保持することができ、組立時間を有効に短尺化することが可能な燃料電池スタックの組立方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る燃料電池スタックの組立方法では、一組のエンドプレートに対し、互いに近接する方向に所定の初期締め付け荷重が付与された状態で、積層体内の反応ガス流路に対して流体の導入および導出が行われる。次に、流体が積層体内から導出された後、締め付け荷重が検出されて初期締め付け荷重との荷重差が演算され、この荷重差分だけ締め付け荷重が付加される。そして、荷重差が所定の範囲内になるまで、上記の工程が繰り返し行われる。
【００１１】
このように、初期締め付け荷重が付与された状態で、反応ガス流路に対して流体の導入および導出が行われるため、積層体を構成するセパレータや電解質膜等の厚さが短時間で安定する。従って、簡単な工程で、燃料電池スタックの組立時間が有効に短縮され、生産性の向上を図ることができる。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係る燃料電池スタックの組立方法では、まず、一組のエンドプレートに対し、互いに近接する方向に所定の初期締め付け荷重より高い荷重が付与される。次いで、一組のエンドプレートに付与される荷重が、初期締め付け荷重に下げられた状態で、積層体内の反応ガス流路に対して流体の導入および導出が行われる。このため、電解質・電極構造体とセパレータとが互いに圧着して馴染み易くなり、積層体に付与される締め付け荷重の変化を良好に低減することが可能になる。
【００１３】
さらに、本発明の請求項３に係る燃料電池スタックの組立方法では、一組のエンドプレートに対し、初期締め付け荷重より高い荷重を、複数回にわたって繰り返し付加する。これにより、積層体の荷重抜けが一層確実に低減され、所望の締め付け荷重を有効に保持することができる。
【００１４】
さらにまた、本発明の請求項４に係る燃料電池スタックの組立方法では、流体が空気であり、前記空気が実際の作動圧と略同一の圧力で反応ガス流路に供給される。これにより、積層体内では、実際の運転時のような反応ガスの供給および排出が行われて締め付け荷重の調整がなされるため、実際に運転される際に、燃料電池スタックの締め付け荷重に過度な減少が惹起されることがない。このため、燃料電池スタックでは、運転時に所望の締め付け荷重を確実に維持し、面圧の低下や反応ガスの洩れ等を惹起することがなく、良好な発電が行われる。
【００１５】
また、本発明の請求項５に係る燃料電池スタックの組立方法では、燃料電池スタックおよび／または流体が、前記燃料電池スタックの作動温度に近似した温度に加温される。従って、燃料電池スタックでは、運転時に所望の締め付け荷重を確実に維持することが可能になり、良好な発電が遂行される。さらに、短時間で燃料電池スタック全体の厚さが安定する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックの組立方法を実施するための組立装置１０の概略構成図である。
【００１７】
組立装置１０は、燃料電池スタック１２を積層方向（矢印Ａ方向）が重力方向に向かうように配置した状態で、前記積層方向に締め付け荷重を付与する押圧機構（例えば、プレス機構）１４と、前記燃料電池スタック１２に付与される締め付け荷重を検出する圧力検出機構（例えば、ロードセル）１６と、前記押圧機構１４を制御するとともに、前記圧力検出機構１６により検出された締め付け荷重に基づいて後述する演算処理を行うコントローラ１８とを備える。
【００１８】
燃料電池スタック１２は、電解質膜（電解質）・電極構造体（ＭＥＡ）２０が、第１および第２セパレータ２２、２４を介装して複数積層された積層体２６を備え、前記積層体２６の積層方向両端に一組のエンドプレート２８が配設される。
【００１９】
図１および図２に示すように、電解質膜・電極構造体２０と第１および第２セパレータ２２、２４との間には、後述する連通孔の周囲および電極面（発電面）の外周を覆って、ガスケット等のシール部材２９が介装されている。
【００２０】
電解質膜・電極構造体２０と第１および第２セパレータ２２、２４の矢印Ｂ方向（図２中、水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔３０ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔３２ｂ、および燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔３４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００２１】
電解質膜・電極構造体２０と第１および第２セパレータ２２、２４の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔３４ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔３２ａ、および酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔３０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００２２】
電解質膜・電極構造体２０は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸されてなる固体高分子電解質膜３６と、該固体高分子電解質膜３６を挟持するアノード側電極３８およびカソード側電極４０とを備える。
【００２３】
アノード側電極３８およびカソード側電極４０は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を前記ガス拡散層の表面に一様に塗布した電極触媒層とをそれぞれ有する。電極触媒層は、互いに固体高分子電解質膜３６を介装して対向するように、前記固体高分子電解質膜３６の両面に接合されている。シール部材２９の中央部には、アノード側電極３８およびカソード側電極４０に対応して開口部４４が形成されている。
【００２４】
第１セパレータ２２の電解質膜・電極構造体２０側の面２２ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部からなる酸化剤ガス流路４６が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路４６は、酸化剤ガス供給連通孔３０ａと酸化剤ガス排出連通孔３０ｂとに連通する。
【００２５】
第２セパレータ２４の電解質膜・電極構造体２０側の面２４ａには、燃料ガス供給連通孔３４ａと燃料ガス排出連通孔３４ｂとに連通する燃料ガス流路４８が形成される。この燃料ガス流路４８は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部を備えている。第２セパレータ２４の面２４ｂには、冷却媒体供給連通孔３２ａと冷却媒体排出連通孔３２ｂとに連通する冷却媒体流路５０が形成される。この冷却媒体流路５０は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部を備えている。
【００２６】
このように構成される燃料電池スタック１２の動作について、第１の実施形態に係る組立方法との関連で、図３に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。
【００２７】
まず、図１に示すように、燃料電池スタック１２は、一方のエンドプレート２８を下側にして積層方向（矢印Ａ方向）が重力方向に向かうように配置されており、コントローラ１８を介して押圧機構１４が駆動される。押圧機構１４の押圧作用下に、一組のエンドプレート２８に対して互いに近接する方向に所定の初期締め付け荷重Ｐｉが付与される（ステップＳ１）。
【００２８】
この状態で、積層体２６内の酸化剤ガス供給連通孔３０ａを介して酸化剤ガス流路４６に、および燃料ガス供給連通孔３４ａを介して燃料ガス流路４８に、それぞれ流体、例えば、空気（ガス）が導入される（ステップＳ２）。このため、図４に示すように、燃料電池スタック１２には、空気によるガス圧が付与され、圧力検出機構１６により検出される締め付け荷重が、初期締め付け荷重Ｐｉから上昇する。このガス圧は、燃料電池スタック１２の実際の作動圧と略同一の圧力、例えば、ゲージ圧力で０．２〜５．０気圧程度、好ましくは、０．５〜２．０気圧程度に設定されている。この空気および／または燃料電池スタック１２全体は、実際の作動温度に近似する温度に加温されていることが好ましい。
【００２９】
酸化剤ガス供給連通孔３０ａおよび燃料ガス供給連通孔３４ａに空気が所定の圧力だけ導入された後、前記空気は、酸化剤ガス排出連通孔３０ｂおよび燃料ガス排出連通孔３４ｂから導出される（ステップＳ３）。これにより、燃料電池スタック１２の締め付け荷重が減少し、この空気が積層体２６から排出された際の締め付け荷重が検出される（ステップＳ４）。
【００３０】
ここで、積層体２６内に空気を導入した後、この積層体２６内から前記空気を導出することにより、該積層体２６を構成する第１および第２セパレータ２２、２４、固体高分子電解質膜３６およびシール部材２９等の厚さが変動する。このため、検出される締め付け荷重が初期締め付け荷重Ｐｉよりも減少し、荷重差δＰ１が演算される（ステップＳ５）。
【００３１】
次いで、ステップＳ６に進み、荷重差δＰ１が所定の範囲内にあるか否か、すなわち、δＰ１／Ｐｉが規定値（％）以下であるか否かが判断される。ステップＳ６において、規定値以上であると判断されると（ステップＳ６中、ＮＯ）、ステップＳ７に進んで、コントローラ１８を介して押圧機構１４が駆動され、荷重差δＰ１分だけ締め付け荷重が付加される。
【００３２】
そして、ステップＳ２に戻って、酸化剤ガス供給連通孔３０ａおよび燃料ガス供給連通孔３４ａに空気が導入された後、前記空気が導出される（ステップＳ３）。さらに、空気が導出された後に、締め付け荷重が検出されて荷重差δＰ２が演算され（ステップＳ４およびステップＳ５）、この荷重差δＰ２が規定の範囲内にあるか否かが判断される（ステップＳ６）。そして、ステップＳ６において、規定値以下であると判断されると（ステップＳ６中、ＹＥＳ）、燃料電池スタック１２の締め付け作業が終了する。
【００３３】
このように、第１の実施形態では、燃料電池スタック１２に初期締め付け荷重Ｐｉを付与した状態で、酸化剤ガス供給連通孔３０ａを介して酸化剤ガス流路４６に、および燃料ガス供給連通孔３４ａを介して燃料ガス流路４８に、それぞれ実際の作動圧と略同一圧力の空気が供給される。次いで、酸化剤ガス流路４６から酸化剤ガス排出連通孔３０ｂに、および燃料ガス流路４８から燃料ガス排出連通孔３４ｂに、それぞれ空気が排出された後、燃料電池スタック１２の締め付け荷重が検出されている。
【００３４】
これにより、燃料電池スタック１２は、実際の作動状態に近似した条件に維持され、第１および第２セパレータ２２、２４、固体高分子電解質膜３６およびシール部材２９の厚さが、単に荷重を付与するだけの従来の方法に比べて短時間で安定する。従って、簡単な工程で、燃料電池スタック１２の組立時間が有効に短縮され、生産性の向上を図ることができるという効果が得られる。
【００３５】
その際、図５に示すように、酸化剤ガス供給連通孔３０ａおよび燃料ガス供給連通孔３４ａに空気の導入および導出が繰り返し行われると、この空気の導入および導出を行わない場合に比べて、ガスのリーク量が大幅に削減される。さらに、空気の導入および導出を繰り返し行うことにより、リーク量の一層の低減を図ることが可能になる。
【００３６】
しかも、積層体２６内には、実際の運転時に近似した空気の供給および排出が行われて締め付け荷重の調整がなされるため、実際に運転する際に、燃料電池スタック１２の締め付け荷重に過度な減少が惹起されることがない。このため、燃料電池スタック１２では、運転時に所望の締め付け荷重を確実に維持し、電圧の低下や反応ガスの漏れ等を惹起することがなく、良好な発電が効率的に遂行されるという利点がある。
【００３７】
さらに、積層体２６に供給される空気および／または燃料電池スタック１２は、前記燃料電池スタック１２の作動温度に近似した温度に加温されている。これにより、実際の運転時に近似した状態で締め付け荷重を設定することができ、良好な発電が遂行される。しかも、燃料電池スタック１２全体の厚さが、短時間で安定する。その際、空気を加湿して積層体２６に供給することが望ましい。
【００３８】
なお、第１の実施形態では、図４に示すように、積層体２６に対して空気の導入および導出を行うために、荷重差δＰ１分の締め付け荷重を付加しているが、前記空気の導入および導出を複数回行った後に、荷重差δＰｎ分の付加を行ってもよい。
【００３９】
また、第１の実施形態では、ガスケット等のシール部材２９を用いているが、これに代替して接着剤等の液状シールを用いてもよく、あるいは、この種のシール部材を用いない構造にも適用することができる。さらに、流体としては空気の他、水等を用いてもよい。
【００４０】
ところで、燃料電池スタック１２を運転するに際しては、図２に示すように、燃料ガス供給連通孔３４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス供給連通孔３０ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給連通孔３２ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００４１】
酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔３０ａから第１セパレータ２２の酸化剤ガス流路４６に導入され、電解質膜・電極構造体２０を構成するカソード側電極４０に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔３４ａから第２セパレータ２４の燃料ガス流路４８に導入され、電解質膜・電極構造体２０を構成するアノード側電極３８に沿って移動する。
【００４２】
従って、各電解質膜・電極構造体２０では、カソード側電極４０に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極３８に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【００４３】
次いで、アノード側電極３８に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔３４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、カソード側電極４０に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔３０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００４４】
また、冷却媒体供給連通孔３２ａに供給された冷却媒体は、第２セパレータ２４の冷却媒体流路５０に導入された後、矢印Ｂ方向に沿って流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体２０を冷却した後、冷却媒体排出連通孔３２ｂから排出される。
【００４５】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックの組立方法を説明するフローチャートであり、図７は、前記組立方法の説明図である。この第２の実施形態では、上記の第１の実施形態と同様に、図１に示す組立装置１０および燃料電池スタック１２が用いられる。
【００４６】
まず、燃料電池スタック１２は、押圧機構１４の作用下に一組のエンドプレート２８に対して互いに近接する方向に所定の初期締め付け荷重Ｐｉよりも高い荷重Ｐ０が付与される（ステップＳ１１）。そして、押圧機構１４の作用下に、一組のエンドプレート２８に対して付与される荷重は、上記の荷重Ｐ０から初期締め付け荷重Ｐｉに下げられる（ステップＳ１２）。
【００４７】
次に、積層体２６内の酸化剤ガス供給連通孔３０ａおよび燃料ガス供給連通孔３４ａに、それぞれ空気が導入される（ステップＳ１３）。以下、第１の実施形態のステップＳ３〜ステップＳ７と同様に、ステップＳ１４〜ステップＳ１８に沿って燃料電池スタック１２の締め付け作業が行われる。
【００４８】
この場合、第２の実施形態では、積層体２６内に空気の導入および導出を行う前に、まず、一組のエンドプレート２８に対し、押圧機構１４を介して初期締め付け荷重Ｐｉよりも高い荷重Ｐ０が付与される。このため、積層体２６内では、電解質膜・電極構造体２０と第１および第２セパレータ２２、２４とが互いに圧着して馴染み易くなる。従って、積層体２６内に空気が導入および導出される際に、前記積層体２６に付与される締め付け荷重の変化を良好に低減させることが可能になるという効果が得られる。
【００４９】
さらに、第２の実施形態では、ステップＳ１１とステップＳ１２とを複数回繰り返すことにより、一組のエンドプレート２８に対し初期締め付け荷重Ｐｉよりも高い荷重Ｐ０を、複数回にわたって繰り返し付加することができる。これにより、積層体２６の荷重抜けが一層確実に低減され、所望の締め付け荷重を有効に保持することが可能になる。
【００５０】
図８には、押圧機構１４を介して一組のエンドプレート２８に荷重Ｐ０を付与する回数（プレス荷重回数）と、荷重抜け（％）との関係が示されている。これにより、荷重Ｐ０を１回付与した際には、荷重抜けが８％前後となって従来に比べ大幅に荷重抜けが減少されるとともに、前記荷重Ｐ０を繰り返し付与することによって、前記荷重抜けが一層確実に低減されるという結果が得られた。
【００５１】
次いで、初期締め付け荷重Ｐｉまで通常の方法で荷重を付与したパターン▲１▼と、荷重Ｐ０を１度付与した後、空気の導入および導出を４回繰り返したパターン▲２▼と、前記荷重Ｐ０を３回繰り返して付与した後、前記空気の導入および導出を４回繰り返したパターン▲３▼とにおいて、時間経過と荷重変化率を検出する実験を行った。
【００５２】
その際、図９に示す測定治具６０が用いられる。この測定治具６０は、ダミーＭＥＡ２０ａを第１および第２セパレータ２２、２４で挟持した単位セルを用意し、この単位セルがスペーサ６２を介装して矢印Ａ方向に積層されるとともに、両端にターミナル６４を介装してエンドプレート２８が配設される。エンドプレート２８は、６本の軸力ボルト６６により締め付け可能であり、各軸力ボルト６６には、荷重変化を測定するために図示しないロードセル等の測定手段が接続されている。
【００５３】
このように構成される測定治具６０を用いて、パターン▲１▼、▲２▼および▲３▼における荷重変化率（％）を検出する実験を行った。その結果、図１０に示すような荷重変化率が得られた。具体的には、荷重Ｐ０を１回付与したパターン▲２▼では、この荷重Ｐ０を付与しないパターン▲１▼に比べて時間の経過に伴う荷重変化率が大幅に減少した。さらに、荷重Ｐ０を３回付与したパターン▲３▼では、上記のパターン▲２▼よりも荷重変化率の減少が一層確実に図られた。
【００５４】
【発明の効果】
本発明に係る燃料電池スタックの組立方法では、初期締め付け荷重が付与された状態で、反応ガス流路に対して流体の導入および導出が行われるため、積層体を構成するセパレータや電解質膜等の厚さが短時間で安定する。従って、簡単な工程で、燃料電池スタックの組立時間が有効に短縮され、生産性の向上を図ることができる。
【００５５】
また、本発明では、まず、一組のエンドプレートに対し、互いに近接する方向に所定の初期締め付け荷重より高い荷重が付与される。次いで、一組のエンドプレートに付与される荷重が、初期締め付け荷重に下げられた状態で、積層体内の反応ガス流路に対して流体の導入および導出が行われる。このため、電解質・電極構造体とセパレータとが互いに圧接して馴染み易くなり、積層体に付与される締め付け荷重の変化を良好に低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックの組立方法を実施するための組立装置の概略構成図である。
【図２】前記燃料電池スタックの要部分解斜視図である。
【図３】前記組立方法を説明するフロチャートである。
【図４】前記組立方法の説明図である。
【図５】空気注入繰り返し回数とリーク量との関係を示す説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックの組立方法を説明するフローチャートである。
【図７】前記組立方法の説明図である。
【図８】プレス荷重回数と荷重抜けとの関係を示す説明図である。
【図９】測定治具の説明図である。
【図１０】前記測定治具により測定されるパターン▲１▼、▲２▼および▲３▼の説明図である。
【図１１】特許文献１に係る燃料電池積層体締め付け構造の断面説明図である。
【図１２】特許文献１の締め付け構造における放置時間とプレス荷重との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…組立装置　　　　　　　　　　１２…燃料電池スタック
１４…押圧機構　　　　　　　　　　１６…押圧検出機構
１８…コントローラ　　　　　　　　２０…電解質膜・電極構造体
２２、２４…セパレータ　　　　　　２６…積層体
２８…エンドプレート　　　　　　　２９…シール部材
３０ａ…酸化剤ガス供給連通孔　　　３０ｂ…酸化剤ガス排出連通孔
３２ａ…冷却媒体供給連通孔　　　　３２ｂ…冷却媒体排出連通孔
３４ａ…燃料ガス供給連通孔　　　　３４ｂ…燃料ガス排出連通孔
３６…固体高分子電解質膜　　　　　３８…アノード側電極
４０…カソード側電極　　　　　　　４６…酸化剤ガス流路
４８…燃料ガス流路　　　　　　　　５０…冷却媒体流路

Claims

電解質の両側にそれぞれ電極を設けた電解質・電極接合体が、セパレータを介装して複数積層された積層体を備え、前記積層体の積層方向両端に一組のエンドプレートが配設された燃料電池スタックの組立方法であって、
前記一組のエンドプレートに対し、互いに近接する方向に所定の初期締め付け荷重を付与した状態で、前記積層体内の反応ガス流路に対して流体の導入および導出を行う第１の工程と、
前記流体が前記積層体内から導出された後、締め付け荷重を検出して前記初期締め付け荷重との荷重差を演算する第２の工程と、
前記荷重差分だけ締め付け荷重を付加する第３の工程と、
を有し、
前記荷重差が所定の範囲内になるまで上記の第１の工程以降を繰り返すことを特徴とする燃料電池スタックの組立方法。
電解質の両側にそれぞれ電極を設けた電解質・電極接合体が、セパレータを介装して複数積層された積層体を備え、前記積層体の積層方向両端に一組のエンドプレートが配設された燃料電池スタックの組立方法であって、
前記一組のエンドプレートに対し、互いに近接する方向に所定の初期締め付け荷重より高い荷重を付与する第１の工程と、
前記一組のエンドプレートに付与される前記荷重を、前記初期締め付け荷重に下げた状態で、前記積層体内の反応ガス流路に対して流体の導入および導出を行う第２の工程と、
前記流体が前記積層体内から導出された後、締め付け荷重を検出して前記初期締め付け荷重との荷重差を演算する第３の工程と、
前記荷重差分だけ締め付け荷重を付加する第４の工程と、
を有し、
前記荷重差が所定の範囲内になるまで上記の第２の工程以降を繰り返すことを特徴とする燃料電池スタックの組立方法。
請求項２記載の方法において、前記第１の工程では、前記一組のエンドプレートに対し、前記初期締め付け荷重より高い荷重を、複数回にわたって繰り返し付加することを特徴とする燃料電池スタックの組立方法。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法において、前記流体は空気であり、前記空気を実際の作動圧と略同一の圧力で前記反応ガス流路に供給することを特徴とする燃料電池スタックの組立方法。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法において、前記燃料電池スタックおよび／または前記流体は、該燃料電池スタックの作動温度に近似した温度に加温されることを特徴とする燃料電池スタックの組立方法。