JP4124666B2

JP4124666B2 - Assembly method of fuel cell stack

Info

Publication number: JP4124666B2
Application number: JP2003031530A
Authority: JP
Inventors: 貴博吉田; 健太郎名越; 洋森川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2023-02-07
Also published as: JP2004031311A

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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a laminate in which a plurality of electrolyte / electrode assemblies each provided with an electrode on both sides of an electrolyte are stacked with separators interposed therebetween, and a pair of end plates are arranged at both ends in the stacking direction of the laminate. The present invention relates to a method for assembling an installed fuel cell stack.
[0002]
[Prior art]
For example, a polymer electrolyte fuel cell includes an electrolyte (electrolyte membrane) / electrode structure in which an anode side electrode and a cathode side electrode are provided on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane (cation exchange membrane). Is sandwiched between separators. This type of fuel cell is usually used as a fuel cell stack by stacking a predetermined number of electrolyte / electrode structures and separators.
[0003]
In the fuel cell, a fuel gas supplied to the anode side electrode, for example, a gas mainly containing hydrogen (hereinafter also referred to as a hydrogen-containing gas) is ionized with hydrogen on the catalyst electrode, and the cathode side through the electrolyte. Move to the electrode side. Electrons generated in the meantime are taken out to an external circuit and used as direct current electric energy. The cathode side electrode is supplied with an oxidant gas, for example, a gas mainly containing oxygen or air (hereinafter also referred to as an oxygen-containing gas). And oxygen react to produce water.
[0004]
By the way, when the contact resistance in the fuel cell increases, the internal resistance loss increases and the terminal voltage decreases. For this reason, it is necessary to apply a desired tightening load to the fuel cell in order to reduce the contact resistance. Thus, for example, a fuel cell stack tightening structure disclosed in Patent Document 1 is known.
[0005]
In Patent Document 1, as shown in FIG. 11, the fuel cell stack 1 is sandwiched between a set of end plates 2, and the end plates 2 are temporarily tightened in advance by a tightening plate 5 under the tightening action of tightening bolts 4. Has been. The fuel cell stack 1 is attached to a pressure vessel 8. In this pressure vessel 8, the fuel cell stack 1 has one clamping plate 5 placed on the pressure vessel bottom base 6 with the stacking direction oriented in the vertical direction, and the pressure plate 7 is disposed on the other clamping plate 5. .
[0006]
Pressure is applied to the fuel cell stack 1 from the pressure plate 7 via the actuator 9, and a decrease in the height of the fuel cell stack 1 is detected by a dial gauge G provided outside the pressure vessel 8. ing.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 58-93173 A (FIG. 2)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in Patent Document 1 described above, after applying a predetermined tightening load to the fuel cell stack 1 via the pressure plate 7 under the action of the actuator 9 and tightening the tightening bolt 4 to assemble the fuel cell stack, The thickness of the separator constituting the fuel cell stack 1, the thickness of the sealing member, the thickness of the electrolyte membrane, and the like are easily changed by the tightening load. For example, if the fuel cell stack 1 is left in a state where a press load is applied, as shown in FIG. 12, the press load, that is, the tightening load decreases with time, so-called load loss occurs. End up. This load loss may actually be several tens of percent, and it is necessary to leave the fuel cell stack 1 under pressure for a relatively long time until the overall dimensions of the fuel cell stack 1 are stabilized. There is. As a result, it has been pointed out that the assembly time of the fuel cell stack becomes considerably long and the productivity is remarkably lowered.
[0009]
The present invention solves this type of problem, and can reliably hold the entire fuel cell stack at a desired tightening load in a short time, and can effectively shorten the assembly time. It is an object to provide an assembly method.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the method for assembling a fuel cell stack according to claim 1 of the present invention, a predetermined initial tightening load is applied to a set of end plates in a direction close to each other, with respect to a reaction gas flow path in the stack. The fluid is introduced and discharged. Next, after the fluid is led out from the laminated body, the tightening load is detected, the load difference from the initial tightening load is calculated, and the tightening load is added by this load difference. Then, the above process is repeated until the load difference falls within a predetermined range.
[0011]
As described above, since the fluid is introduced into and led out from the reaction gas flow path with the initial tightening load applied, the thicknesses of the separator, the electrolyte membrane, and the like constituting the laminate are stabilized in a short time. . Therefore, the assembly time of the fuel cell stack can be effectively shortened with a simple process, and the productivity can be improved.
[0012]
In the method for assembling the fuel cell stack according to claim 2 of the present invention, first, a load higher than a predetermined initial tightening load is applied to the pair of end plates in a direction close to each other. Next, in a state where the load applied to the pair of end plates is lowered to the initial tightening load, the fluid is introduced into and led out from the reaction gas flow path in the stacked body. For this reason, the electrolyte / electrode structure and the separator are pressure-bonded to each other and become easy to conform to each other, and it is possible to satisfactorily reduce the change in the tightening load applied to the laminate.
[0013]
Further, in the fuel cell stack assembling method according to claim 3 of the present invention, a load higher than the initial tightening load is repeatedly applied to the set of end plates a plurality of times. Thereby, the load drop of the laminated body is further reliably reduced, and a desired tightening load can be effectively held.
[0014]
Furthermore, in the method for assembling the fuel cell stack according to claim 4 of the present invention, the fluid is air, and the air is supplied to the reaction gas flow path at substantially the same pressure as the actual operating pressure. As a result, since the reactive gas is supplied and discharged during the actual operation and the tightening load is adjusted in the laminated body, the tightening load of the fuel cell stack is excessively increased during actual operation. No reduction is triggered. Therefore, in the fuel cell stack, a desired tightening load is reliably maintained during operation, and good power generation is performed without causing a decrease in surface pressure or leakage of reaction gas.
[0015]
In the fuel cell stack assembling method according to claim 5 of the present invention, the fuel cell stack and / or the fluid are heated to a temperature approximate to the operating temperature of the fuel cell stack. Therefore, in the fuel cell stack, it is possible to reliably maintain a desired tightening load during operation, and good power generation is performed. Furthermore, the thickness of the entire fuel cell stack is stabilized in a short time.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an assembling apparatus 10 for carrying out a fuel cell stack assembling method according to a first embodiment of the present invention.
[0017]
The assembly apparatus 10 includes a pressing mechanism (for example, a pressing mechanism) 14 that applies a tightening load in the stacking direction in a state in which the fuel cell stack 12 is disposed so that the stacking direction (arrow A direction) is directed in the direction of gravity. A pressure detection mechanism (for example, a load cell) 16 that detects a tightening load applied to the fuel cell stack 12 and the pressing mechanism 14 are controlled, and an operation described later is performed based on the tightening load detected by the pressure detection mechanism 16. And a controller 18 that performs processing.
[0018]
The fuel cell stack 12 includes a laminated body 26 in which an electrolyte membrane (electrolyte) / electrode structure (MEA) 20 is laminated in plural via first and second separators 22, 24. A pair of end plates 28 are disposed at both ends in the stacking direction.
[0019]
As shown in FIGS. 1 and 2, between the electrolyte membrane / electrode structure 20 and the first and second separators 22 and 24, the periphery of the communication holes and the outer periphery of the electrode surface (power generation surface) described later are covered. A sealing member 29 such as a gasket is interposed.
[0020]
One end edge of the electrolyte membrane / electrode structure 20 and the first and second separators 22 and 24 in the direction of arrow B (horizontal direction in FIG. 2) communicates with each other in the direction of arrow A, which is the stacking direction. An oxidizing gas supply passage 30a for supplying an agent gas, for example, an oxygen-containing gas, a cooling medium discharge passage 32b for discharging a cooling medium, and a fuel for discharging a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas Gas discharge communication holes 34b are arranged in the direction of arrow C (vertical direction).
[0021]
A fuel gas supply communication hole for supplying fuel gas to the other end edge of the electrolyte membrane / electrode structure 20 and the first and second separators 22 and 24 in the direction of arrow B and communicating with each other in the direction of arrow A 34a, a cooling medium supply communication hole 32a for supplying the cooling medium, and an oxidant gas discharge communication hole 30b for discharging the oxidant gas are arranged in the direction of arrow C.
[0022]
The electrolyte membrane / electrode structure 20 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 36 in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water, and an anode side electrode 38 and a cathode side electrode that sandwich the solid polymer electrolyte membrane 36. 40.
[0023]
The anode side electrode 38 and the cathode side electrode 40 include a gas diffusion layer made of carbon paper or the like, and an electrode catalyst layer in which porous carbon particles having a platinum alloy supported on the surface are uniformly applied to the surface of the gas diffusion layer. Respectively. The electrode catalyst layers are bonded to both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 36 so as to face each other with the solid polymer electrolyte membrane 36 interposed therebetween. An opening 44 is formed at the center of the seal member 29 corresponding to the anode side electrode 38 and the cathode side electrode 40.
[0024]
On the surface 22a of the first separator 22 on the electrolyte membrane / electrode structure 20 side, for example, an oxidant gas flow path 46 including a plurality of grooves extending in the direction of arrow B is provided. The passage 46 communicates with the oxidant gas supply communication hole 30a and the oxidant gas discharge communication hole 30b.
[0025]
A fuel gas channel 48 communicating with the fuel gas supply communication hole 34a and the fuel gas discharge communication hole 34b is formed on the surface 24a of the second separator 24 on the electrolyte membrane / electrode structure 20 side. The fuel gas channel 48 includes a plurality of grooves extending in the arrow B direction. A cooling medium flow path 50 communicating with the cooling medium supply communication hole 32a and the cooling medium discharge communication hole 32b is formed on the surface 24b of the second separator 24. The cooling medium flow path 50 includes a plurality of grooves extending in the direction of arrow B.
[0026]
The operation of the fuel cell stack 12 configured as described above will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. 3 in relation to the assembly method according to the first embodiment.
[0027]
First, as shown in FIG. 1, the fuel cell stack 12 is arranged so that one end plate 28 faces downward and the stacking direction (arrow A direction) is directed in the direction of gravity, and is pressed via the controller 18. The mechanism 14 is driven. Under the pressing action of the pressing mechanism 14, a predetermined initial tightening load Pi is applied in a direction approaching each other with respect to the set of end plates 28 (step S1).
[0028]
In this state, fluid, for example, air, is supplied to the oxidant gas flow path 46 via the oxidant gas supply communication hole 30a and to the fuel gas flow path 48 via the fuel gas supply communication hole 34a. (Gas) is introduced (step S2). For this reason, as shown in FIG. 4, the gas pressure by air is given to the fuel cell stack 12, and the fastening load detected by the pressure detection mechanism 16 rises from the initial fastening load Pi. This gas pressure is set to approximately the same pressure as the actual operating pressure of the fuel cell stack 12, for example, a gauge pressure of about 0.2 to 5.0 atm, preferably about 0.5 to 2.0 atm. ing. The air and / or the entire fuel cell stack 12 is preferably heated to a temperature approximating the actual operating temperature.
[0029]
After air is introduced into the oxidant gas supply communication hole 30a and the fuel gas supply communication hole 34a by a predetermined pressure, the air is led out from the oxidant gas discharge communication hole 30b and the fuel gas discharge communication hole 34b (step). S3). Thereby, the tightening load of the fuel cell stack 12 is reduced, and the tightening load when the air is discharged from the stacked body 26 is detected (step S4).
[0030]
Here, after introducing air into the laminated body 26, the air is led out from the laminated body 26, whereby the first and second separators 22, 24 constituting the laminated body 26, the solid polymer electrolyte membrane 36, the thickness of the seal member 29 and the like vary. For this reason, the detected tightening load is smaller than the initial tightening load Pi, and the load difference δP1 is calculated (step S5).
[0031]
Next, the process proceeds to step S6, where it is determined whether or not the load difference δP1 is within a predetermined range, that is, whether or not δP1 / Pi is equal to or less than a specified value (%). If it is determined in step S6 that the value is equal to or greater than the specified value (NO in step S6), the process proceeds to step S7, the pressing mechanism 14 is driven via the controller 18, and a tightening load is applied by the load difference δP1. The
[0032]
Then, returning to step S2, after air is introduced into the oxidant gas supply communication hole 30a and the fuel gas supply communication hole 34a, the air is led out (step S3). Further, after the air is derived, the tightening load is detected and the load difference δP2 is calculated (step S4 and step S5), and it is determined whether or not the load difference δP2 is within a specified range (step S6). ). When it is determined in step S6 that the value is equal to or less than the specified value (YES in step S6), the tightening operation of the fuel cell stack 12 is completed.
[0033]
Thus, in the first embodiment, with the initial tightening load Pi applied to the fuel cell stack 12, the oxidant gas supply passage 30a is connected to the oxidant gas flow path 46 and the fuel gas supply communication hole. Air of substantially the same pressure as the actual operating pressure is supplied to the fuel gas flow path 48 via 34a. Next, after the air is discharged from the oxidant gas flow path 46 to the oxidant gas discharge communication hole 30b and from the fuel gas flow path 48 to the fuel gas discharge communication hole 34b, the tightening load of the fuel cell stack 12 is detected. Has been.
[0034]
As a result, the fuel cell stack 12 is maintained at a condition that approximates the actual operating state, and the thicknesses of the first and second separators 22 and 24, the solid polymer electrolyte membrane 36, and the seal member 29 simply apply a load. Compared to the conventional method, it is stable in a short time. Therefore, the assembly time of the fuel cell stack 12 can be effectively shortened with a simple process, and the effect that productivity can be improved can be obtained.
[0035]
At that time, as shown in FIG. 5, when the introduction and the derivation of air are repeatedly performed to and from the oxidant gas supply communication hole 30a and the fuel gas supply communication hole 34a, compared to the case where the introduction and derivation of air is not performed, The amount of gas leakage is greatly reduced. Furthermore, it is possible to further reduce the amount of leakage by repeatedly introducing and discharging air.
[0036]
Moreover, since the tightening load is adjusted by supplying and discharging air that is approximated during actual operation in the stacked body 26, it is excessive for the tightening load of the fuel cell stack 12 during actual operation. No reduction is triggered. For this reason, the fuel cell stack 12 has an advantage that a desired tightening load can be reliably maintained during operation, and a good power generation can be efficiently performed without causing a voltage drop or a reaction gas leakage. is there.
[0037]
Furthermore, the air supplied to the stack 26 and / or the fuel cell stack 12 is heated to a temperature that approximates the operating temperature of the fuel cell stack 12. As a result, the tightening load can be set in a state that approximates the actual operation, and good power generation is performed. Moreover, the entire thickness of the fuel cell stack 12 is stabilized in a short time. At that time, it is desirable to humidify the air and supply it to the laminate 26.
[0038]
In the first embodiment, as shown in FIG. 4, a tightening load corresponding to a load difference δP1 is applied to introduce and lead air to and from the laminated body 26. Further, after performing the derivation a plurality of times, the load difference δPn may be added.
[0039]
In the first embodiment, the seal member 29 such as a gasket is used, but a liquid seal such as an adhesive may be used instead, or a structure not using this type of seal member is used. Can also be applied. Further, water or the like may be used as the fluid.
[0040]
When the fuel cell stack 12 is operated, as shown in FIG. 2, a fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied to the fuel gas supply communication hole 34a, and an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas supply communication hole 30a. An oxidant gas such as is supplied. Further, a coolant such as pure water, ethylene glycol, or oil is supplied to the coolant supply passage 32a.
[0041]
The oxidant gas is introduced into the oxidant gas flow path 46 of the first separator 22 from the oxidant gas supply communication hole 30 a and moves along the cathode side electrode 40 constituting the electrolyte membrane / electrode structure 20. On the other hand, the fuel gas is introduced into the fuel gas channel 48 of the second separator 24 from the fuel gas supply communication hole 34 a and moves along the anode side electrode 38 constituting the electrolyte membrane / electrode structure 20.
[0042]
Accordingly, in each electrolyte membrane / electrode structure 20, the oxidant gas supplied to the cathode side electrode 40 and the fuel gas supplied to the anode side electrode 38 are consumed by an electrochemical reaction in the electrode catalyst layer, Power generation is performed.
[0043]
Next, the fuel gas consumed by being supplied to the anode side electrode 38 is discharged in the direction of arrow A along the fuel gas discharge communication hole 34b. Similarly, the oxidant gas consumed by being supplied to the cathode side electrode 40 is discharged in the direction of arrow A along the oxidant gas discharge communication hole 30b.
[0044]
In addition, the cooling medium supplied to the cooling medium supply communication hole 32 a is introduced into the cooling medium flow path 50 of the second separator 24 and then flows along the arrow B direction. The cooling medium is discharged from the cooling medium discharge communication hole 32b after the electrolyte membrane / electrode structure 20 is cooled.
[0045]
FIG. 6 is a flowchart for explaining a method of assembling a fuel cell stack according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an explanatory diagram of the assembling method. In the second embodiment, as in the first embodiment, the assembly apparatus 10 and the fuel cell stack 12 shown in FIG. 1 are used.
[0046]
First, the fuel cell stack 12 is given a load P0 higher than a predetermined initial tightening load Pi in a direction in which the fuel cell stack 12 approaches the set of end plates 28 under the action of the pressing mechanism 14 (step S11). Then, the load applied to the set of end plates 28 under the action of the pressing mechanism 14 is reduced from the load P0 to the initial tightening load Pi (step S12).
[0047]
Next, air is introduced into the oxidant gas supply communication hole 30a and the fuel gas supply communication hole 34a in the laminate 26 (step S13). Thereafter, similarly to steps S3 to S7 of the first embodiment, the tightening operation of the fuel cell stack 12 is performed along steps S14 to S18.
[0048]
In this case, in the second embodiment, before air is introduced into and led out from the laminated body 26, first, a load higher than the initial tightening load Pi is applied to the pair of end plates 28 via the pressing mechanism 14. P0 is given. For this reason, in the laminated body 26, the electrolyte membrane / electrode structure 20 and the first and second separators 22 and 24 are pressure-bonded to each other and become easy to become familiar with. Therefore, when air is introduced into and led out from the laminated body 26, it is possible to effectively reduce the change in the tightening load applied to the laminated body 26.
[0049]
Furthermore, in the second embodiment, by repeating Step S11 and Step S12 a plurality of times, a load P0 higher than the initial tightening load Pi can be repeatedly applied to the set of end plates 28 a plurality of times. . Thereby, the load loss of the laminated body 26 is further reliably reduced, and a desired tightening load can be effectively held.
[0050]
FIG. 8 shows the relationship between the number of times the load P0 is applied to the pair of end plates 28 via the pressing mechanism 14 (the number of press loads) and the load loss (%). As a result, when the load P0 is applied once, the load loss is about 8%, and the load loss is greatly reduced as compared with the conventional case. By repeatedly applying the load P0, the load loss is reduced. The result was more reliably reduced.
[0051]
Next, a pattern {circle around (1)} in which a load is applied by a normal method up to an initial tightening load Pi, a pattern {circle around (2)} in which introduction and derivation of air is repeated four times after applying the load P0 once, and the load P0 An experiment was conducted to detect the passage of time and the load change rate in the pattern (3) in which the introduction and derivation of air was repeated four times after the application was repeated three times.
[0052]
At that time, a measuring jig 60 shown in FIG. 9 is used. This measuring jig 60 prepares a unit cell in which a dummy MEA 20a is sandwiched between first and second separators 22 and 24, and this unit cell is stacked in the direction of arrow A with a spacer 62 interposed therebetween, and at both ends. An end plate 28 is disposed via a terminal 64. The end plate 28 can be tightened by six axial force bolts 66, and each axial force bolt 66 is connected to a measuring means such as a load cell (not shown) for measuring a load change.
[0053]
An experiment for detecting the load change rate (%) in the patterns {circle around (1)}, {circle around (2)} and {circle around (3)} was performed using the measuring jig 60 configured as described above. As a result, a load change rate as shown in FIG. 10 was obtained. Specifically, in the pattern (2) in which the load P0 is applied once, the load change rate with the passage of time is significantly reduced compared to the pattern (1) in which the load P0 is not applied. Furthermore, in the pattern (3) in which the load P0 was applied three times, the load change rate was more reliably reduced than in the pattern (2).
[0054]
【The invention's effect】
In the method for assembling the fuel cell stack according to the present invention, since the fluid is introduced into and led out from the reaction gas flow path with the initial tightening load applied, the separators, electrolyte membranes, and the like constituting the laminate are used. Thickness stabilizes in a short time. Therefore, the assembly time of the fuel cell stack can be effectively shortened with a simple process, and the productivity can be improved.
[0055]
In the present invention, first, a load higher than a predetermined initial tightening load is applied to the pair of end plates in a direction in which they are close to each other. Next, in a state where the load applied to the pair of end plates is lowered to the initial tightening load, the fluid is introduced into and led out from the reaction gas flow path in the stacked body. For this reason, the electrolyte / electrode structure and the separator are in pressure contact with each other and become easy to become familiar with each other, and it is possible to satisfactorily reduce the change in the tightening load applied to the laminate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an assembling apparatus for carrying out a method of assembling a fuel cell stack according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of the fuel cell stack.
FIG. 3 is a flowchart illustrating the assembling method.
FIG. 4 is an explanatory view of the assembling method.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the number of repeated air injections and the amount of leakage.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for assembling a fuel cell stack according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory view of the assembling method.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the number of press loads and load loss.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a measurement jig.
FIG. 10 is an explanatory diagram of patterns (1), (2) and (3) measured by the measuring jig.
11 is a cross-sectional explanatory view of a fuel cell stack tightening structure according to Patent Document 1. FIG.
12 is an explanatory diagram showing a relationship between a standing time and a press load in the tightening structure of Patent Document 1. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Assembly apparatus 12 ... Fuel cell stack 14 ... Press mechanism 16 ... Press detection mechanism 18 ... Controller 20 ... Electrolyte membrane electrode assembly 22, 24 ... Separator 26 ... Laminate 28 ... End plate 29 ... Seal member 30a ... Oxidizing agent Gas supply communication hole 30b ... Oxidant gas discharge communication hole 32a ... Cooling medium supply communication hole 32b ... Cooling medium discharge communication hole 34a ... Fuel gas supply communication hole 34b ... Fuel gas discharge communication hole 36 ... Solid polymer electrolyte membrane 38 ... Anode Side electrode 40 ... Cathode side electrode 46 ... Oxidant gas channel 48 ... Fuel gas channel 50 ... Coolant flow channel

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。A fuel in which an electrolyte / electrode assembly provided with electrodes on both sides of an electrolyte is provided with a laminate in which a plurality of laminates are interposed via separators, and a pair of end plates are disposed at both ends in the stacking direction of the laminate. A battery stack assembly method comprising:
A first step of introducing and deriving fluid to and from the reaction gas flow path in the laminate in a state where a predetermined initial tightening load is applied to the set of end plates in a direction approaching each other;
A second step of detecting a tightening load and calculating a load difference from the initial tightening load after the fluid is derived from the laminate;
A third step of adding a tightening load by the load difference;
Have
The fuel cell stack assembling method, wherein the first and subsequent steps are repeated until the load difference falls within a predetermined range.

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。A fuel in which an electrolyte / electrode assembly provided with electrodes on both sides of an electrolyte is provided with a laminate in which a plurality of laminates are interposed via separators, and a pair of end plates are disposed at both ends in the stacking direction of the laminate. A battery stack assembly method comprising:
A first step of applying a load higher than a predetermined initial tightening load in a direction close to each other to the set of end plates;
A second step of introducing and deriving fluid to and from the reaction gas flow path in the laminate in a state where the load applied to the set of end plates is lowered to the initial tightening load;
A third step of detecting a tightening load and calculating a load difference from the initial tightening load after the fluid is derived from the laminate;
A fourth step of applying a tightening load by the load difference;
Have
The fuel cell stack assembling method, wherein the second and subsequent steps are repeated until the load difference falls within a predetermined range.

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。3. The method of assembling a fuel cell stack according to claim 2, wherein in the first step, a load higher than the initial tightening load is repeatedly applied to the set of end plates a plurality of times. .

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。4. The fuel according to claim 1, wherein the fluid is air, and the air is supplied to the reaction gas flow path at substantially the same pressure as an actual operating pressure. 5. Battery stack assembly method.

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。5. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell stack and / or the fluid is heated to a temperature approximate to an operating temperature of the fuel cell stack. 6. Stack assembly method.