专利名称：燃料电池的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种层叠电解质电极构造体和金属隔板的燃料电池，其中电解质电极构造体在电解质两侧配设有一对电极且在外周部一体设有树脂框构件。
背景技术：
例如，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜构成的固体高分子电解质膜。在该燃料电池中，通过利用隔板(双极性板)夹持在固体高分子电解质膜的两侧配置了分别由电极催化剂层和多孔质碳构成的阳极侧电极及阴极侧电极的电解质膜电极构造体(电解质电极构造体)(MEA)，由此构成单电池。通常，层叠规定数量的该单电池的燃料电池堆例如用作车载用燃料电池堆。
在这种燃料电池堆中，为了得到希望的发电性能，层叠规定数量(例如，数十 数百)的发电单电池，需要检查各发电单电池是否具有希望的发电性能。为此，一般地说，将在隔板上设置的单电池电压监视用端子连接于电压检测装置(单电池电压监视器)，进行检测发电时的每个发电单电池或者每个规定的发电单电池的单电池电压的作业。例如，专利文献I公开的燃料电池如图29所示，具备密封垫圈一体型MEA1。该密封垫圈一体型MEAl分别具备具有矩形形状的第一 MEAla和第二 MEAlb，在所述第一及第二MEAlaUb的周围配置有密封垫圈2。在密封垫圈2上形成有多个用于进行氢气、空气及冷却水各自的供给、排出的贯通孔3。密封垫圈2设有绕第一 MEAla、第二 MEAlb及各贯通孔3 —周的密封线SL，并且在所述密封垫圈2的角部将单电池电压监视器用端子4和端子线5—起埋入。单电池电压监视器用端子4的一部分从密封垫圈2的一方的表面突出。现有技术文献专利文献专利文献I JP特开2008-140722号公报但是，在上述的密封垫圈一体型MEAl中，单电池电压监视器用端子4被设置于构成密封线SL的外周密封件的外侧。因此，在单电池电压监视器用端子4的外侧还需要密封构件，因此存在结构复杂化的问题。
发明内容
本发明为了解决这种问题，目的在于提供一种以简单的结构能够避免单电池电压监视用端子和密封构件的干涉，并且能够良好地测定单电池电压的燃料电池。本发明涉及一种层叠电解质电极构造体和金属隔板的燃料电池，其中电解质电极构造体在电解质两侧配设有一对电极且在外周部一体设有树脂框构件。在该燃料电池中，在树脂框构件上设有绕电极面一周的内侧密封构件；绕所述内侧密封构件的外侧一周的外侧密封构件；以及在所述树脂框构件埋设的单电池电压监视用端子。而且，金属隔板的外周端部配置在内侧密封构件和外侧密封构件之间，另一方面，单电池电压监视用端子在所述内侧密封构件和所述外侧密封构件之间具有露出部位，所述露出部位与相邻的所述金属隔板接触。另外，在该燃料电池中，优选单电池电压监视用端子在树脂框构件成形时被一体埋设，并且根据成形时的配置姿势，露出部位在所述树脂框构件的一方的面或另一方的面露出。进而，在该燃料电池中，优选单电池电压监视用端子一体设有从树脂框构件的外周向外突出的树脂构件，并且所述树脂 构件在所述树脂框构件成形时设置为一体。发明效果在本发明中，埋设于树脂框构件的单电池电压监视用端子在内侧密封构件和外侧密封构件之间与金属隔板接触。因此，能够在不跨密封线的状态下将单电池电压监视用端子取出到树脂框构件的外部，能够确保希望的密封功能。而且，与从金属隔板将单电池电压监视用端子直接取出的结构相比，可使所述金属隔板良好地小型化，容易实现轻量化及低成本化。
图I是本发明的第一实施方式的燃料电池的分解立体说明图。图2是所述燃料电池的图I中的II-II线剖面图。图3是构成所述燃料电池的第一电解质膜电极构造体的阴极面的说明图。图4是所述第一电解质膜电极构造体的阳极面的说明图。图5是构成所述燃料电池的第二电解质膜电极构造体的阴极面的说明图。图6是所述第二电解质膜电极构造体的阳极面的说明图。图7是构成所述燃料电池的第一金属隔板的阴极面的说明图。图8是所述第一金属隔板的阳极面的说明图。图9是构成所述燃料电池的第二金属隔板的阴极面的说明图。图10是所述第二金属隔板的阳极面的说明图。图11是所述燃料电池的图I中的XI-XI线剖面图。图12是所述燃料电池的图I中的XII-XII线剖面图。图13是所述燃料电池的图I中的XIII-XIII线剖面图。图14是所述燃料电池的图I中的XIV-XIV线剖面图。图15是在构成所述燃料电池的边框部将单电池电压监视用端子一体化时的说明图。图16是所述一体化中所使用的注射成形装置的剖面说明图。图17是本发明的第二实施方式的燃料电池的分解立体说明图。图18是所述燃料电池的图17中的XVIII-XVIII线剖面图。图19是构成所述燃料电池的第一电解质膜电极构造体的阴极面的说明图。图20是所述第一电解质膜电极构造体的阳极面的说明图。图21是构成所述燃料电池的第二电解质膜电极构造体的阴极面的说明图。图22是所述第二电解质膜电极构造体的阳极面的说明图。图23是构成所述燃料电池的第一金属隔板的阴极面的说明图。
图24是构成所述燃料电池的第二金属隔板的阴极面的说明图。图25是所述第二金属隔板的阳极面的说明图。图26是所述燃料电池的图17中的XXVI-XXVI线剖面图。图27是所述燃料电池的图17中的XXVII-XXVII线剖面图。图28是所述燃料电池的图17中的XXVIII-XXVIII线剖面图。图29是构成专利文献I的燃料电池的密封垫圈一体型MEA的说明图。符号说明10、140-燃料电池 12、142-单电池单元14、18、144、148-电解质膜电极构造体16、20、146、150_ 隔板22-固体高分子电解质膜24-阴极侧电极26-阳极侧电极28a、28b、152a、152b-边框部30a-氧化剂气体入口连通孔30b-氧化剂气体出口连通孔32a-燃料气体入口连通孔32b-燃料气体出口连通孔34a-冷却介质入口连通孔34b_冷却介质出口连通孔36a、38a、42a、46 a、56a、58a、62a、68a、72a、87a、98a、100a、112a、158a、160a、166a-入口槽部36b、38b、42b、46b、56b、58b、62b、68b、72b、87b、98b、100b、112b、158b、160b、166b-出口槽部40a、60a、64a、66a、154a-入口孔部40b、60b、64b、66b、154b-出口孔部48、74_外侧密封构件50,76-内侧密封构件82a,82bU02a, 102bU62a, 162b-金属板84-氧化剂气体流路86-燃料气体流路88-冷却介质流路90a,90bU06a, 106bU64a, 164b-孔部92a、92b_ 孔部116a、116b、174-冷却介质连结流路
具体实施例方式如图I及图2所示，本发明的第一实施方式的燃料电池10在箭头A方向(水平方向)上层叠多个单电池单元12而构成。单电池单元12具备第一电解质膜电极构造体(电解质电极构造体)(MEA) 14、第一金属隔板16、第二电解质膜电极构造体(电解质电极构造体)(MEA) 18及第二金属隔板20。通过层叠单电池单元12，第一电解质膜电极构造体14被第二及第一金属隔板20、16夹持，另一方面，第二电解质膜电极构造体18被所述第一及第二金属隔板16、20。第一电解质膜电极构造体14和第二电解质膜电极构造体18分别例如具备在全氟磺酸(〃一7 >才D 7 > * >酸)的薄膜中含浸有水的固体高分子电解质膜(电解质)22 ;夹持所述固体高分子电解质膜22的阴极侧电极24及阳极侧电极26(参照图2)。固体高分子电解质膜22被设定为与阴极侧电极24及阳极侧电极26的表面积相同。需要说明的是，固体高分子电解质膜22的外周部可以比阴极侧电极24及阳极侧电极26更加突出，另外,所述阴极侧电极24和所述阳极侧电极26的表面积也可以互不相同。在第一电解质膜电极构造体14中，在固体高分子电解质膜22、阴极侧电极24及阳 极侧电极26的外周端缘部，由具有绝缘性的高分子材料形成的边框部(树脂框构件)28a例如通过注射成形而成形为一体。在第二电解质膜电极构造体18中，同样在固体高分子电解质膜22、阴极侧电极24及阳极侧电极26的外周端缘部，由高分子材料形成的边框部(树脂框构件)28b例如通过注射成形等而成形为一体。作为高分子材料，除了通用塑料外，可以采用工程塑料或超级工程塑料等。边框部28a、28b如图I所示，具有在箭头C方向上长的大致长方形形状，并且在各长边的中央部通过向内切口，而分别形成一对凹部29a、29b。阴极侧电极24及阳极侧电极26具有由碳纸等构成的气体扩散层(未图示)；以及将表面承载有白金合金的多孔质碳粒子均匀塗布在所述气体扩散层的表面而形成的电极催化剂层(未图示)。如图I所示，在边框部28a、28b的箭头C方向(铅直方向)的一端缘部(上端缘部)，沿箭头B方向(水平方向)排列设有用于供给氧化剂气体、例如含氧气体的氧化剂气体入口连通孔30a及用于供给燃料气体、例如含氢气体的燃料气体入口连通孔32a。在边框部28a、28b的箭头C方向的另一端缘部(下端缘部)，沿箭头B方向排列设有用于排出燃料气体的燃料气体出口连通孔32b及用于排出氧化剂气体的氧化剂气体出口连通孔30b。在边框部28a、28b的箭头B方向的两端缘部上方，设有在箭头A方向上相互连通的用于供给冷却介质的一对冷却介质入口连通孔34a，并且在所述边框部28a、28b的箭头B方向的两端缘部下方，设有用于排出所述冷却介质的一对冷却介质出口连通孔34b。各冷却介质入口连通孔34a、34a与氧化剂气体入口连通孔30a及燃料气体入口连通孔32a接近，且，分别分开到箭头B方向两端的各边(另一方的两边)。各冷却介质出口连通孔34b、34b分别接近氧化剂气体出口连通孔30b及燃料气体出口连通孔32b，且，分别分开到箭头B方向两侧的各边。需要说明的是，冷却介质入口连通孔34a和冷却介质出口连通孔34b也可以上下颠倒设置，即，将所述冷却介质入口连通孔34a接近氧化剂气体出口连通孔30b及燃料气体出口连通孔32b设置。在第一及第二电解质膜电极构造体14、18中，在位于相互相对的一方的两边上的上下两短边，设有氧化剂气体入口连通孔30a及燃料气体入口连通孔32a和氧化剂气体出口连通孔30b、燃料气体出口连通孔32b，另一方面，在相互相对的另一方的两边即左右两长边，设有一对冷却介质入口连通孔34a及一对冷却介质出口连通孔34b。如图3所示，在边框部28a上，在第一电解质膜电极构造体14的阴极面(设有阴极侧电极24的面)14a侧的上部，位于氧化剂气体入口连通孔30a的下侧附近而设有多个入口槽部36a。在边框部28a的阴极面14a侧的宽度方向(箭头B方向)两端部上方，在各冷却介质入口连通孔34a的下侧附近设有多个入口槽部38a，并且在所述冷却介质入口连通孔34a的上侧附近贯通形成有多个入口孔部40a。在边框部28a的阴极面14a侧的下部，位于氧化剂气体出口连通孔30b的上侧附近而设有多个出口槽部36b。在边框部28a的阴极面14a侧的宽度方向两端部下方，在各冷却介质出口连通孔34b的上侧附近设有多个出口槽部38b，并且在所述冷却介质出口连通孔34b的下侧附近贯通形成有多个出口孔部40b。
如图4所示，在边框部28a上，在第一电解质膜电极构造体14的阳极面(设有阳极侧电极26的面)14b侧的宽度方向两端部上方，在各冷却介质入口连通孔34a的上侧附近设有多个入口槽部42a。在边框部28a的阳极面14b侧的宽度方向两端部下方，在各冷却介质出口连通孔34b的下侧附近设有多个出口槽部42b。在边框部28a上，位于燃料气体入口连通孔32a的下方而设有多个入口槽部46a，并且位于燃料气体出口连通孔32b的上方而设有多个出口槽部46b。在边框部28a的阳极面14b侧，一体或分体成形有外侧密封构件(外侧密封线)48及内侧密封构件(内侧密封线)50。外侧密封构件48及内侧密封构件50例如采用EPDM、NBR、氟橡胶、硅酮橡胶、氟硅橡胶、丁基橡胶、天然橡胶、苯乙烯橡胶、氯丁二烯或丙烯酸橡胶等密封材料，缓冲材料或者填料材料。需要说明的是，以下说明的各密封构件与上述的外侧密封构件48及内侧密封构件50同样构成，省略其详细说明。外侧密封构件48从边框部28a的外周缘部绕作为全部流体连通孔的氧化剂气体入口连通孔30a、冷却介质入口连通孔34a、燃料气体入口连通孔32a、氧化剂气体出口连通孔30b、冷却介质出口连通孔34b及燃料气体出口连通孔32b的外周以及反应面(发电面)外周一圈。该外侧密封构件48围绕冷却介质入口连通孔34a、燃料气体入口连通孔32a、冷却介质出口连通孔34b及燃料气体出口连通孔32b。通过外侧密封构件48，入口槽部42a及入口孔部40a与冷却介质入口连通孔34a被一体围绕，出口槽部42b及出口孔部40b与冷却介质出口连通孔34b被一体围绕。内侧密封构件50位于外侧密封构件48的内侧，并且将阳极侧电极26和入口槽部46a及出口槽部46b —体围绕。内侧密封构件50沿着与第一金属隔板16的外形形状对应的轮廓线设置，并与所述第一金属隔板16的外周端缘面全周(隔板面内)相接。外侧密封构件48配置在第一金属隔板16的外周端外侧(隔板面外)。通过外侧密封构件48及内侧密封构件50将全部流体连通孔一圈密封。如图3所示，在边框部28a的阴极面14a侧设有围绕入口孔部40a的环状入口密封构件52a、围绕出口孔部40b的环状出口密封构件52b。如图5所示，在边框部28b上，在第二电解质膜电极构造体18的阴极面(设有阴极侧电极24的面)18a侧的上部，位于氧化剂气体入口连通孔30a的下侧附近而设有多个入口槽部56a。
在边框部28b的阴极面18a侧的宽度方向两端部上方,在各冷却介质入口连通孔34a的上侧附近设有多个入口槽部58a，并且在所述冷却介质入口连通孔34a的下侧附近形成有多个入口孔部60a。第二电解质膜电极构造体18的入口孔部60a被偏置配置在与第一电解质膜电极构造体14的入口孔部40a在层叠方向上互不重合的位置上。在边框部28b的阴极面18a侧的上部，位于燃料气体入口连通孔32a的下侧附近而设有多个入口槽部62a，并且在所述入口槽部62a的下端部贯通形成多个入口孔部64a。在各入口孔部64a的下方，分开规定的间隔而贯通形成多个入口孔部66a。在边框部28b的阴极面18a侧的宽度方向两端部下方,在各冷却介质出口连通孔34b的下侧附近设有多个出口槽部58b，并且在所述冷却介质出口连通孔34b的上侧附近形成有多个出口孔部60b。第二电解质膜电极构造体18的出口孔部60b被偏置配置在与第一电解质膜电极构造体14的出口孔部40b在层叠方向上互不重合的位置上。在边框部28b的阴极面18a侧的下部，位于燃料气体出口连通孔32b的上侧附 近而设有多个出口槽部62b，并且在所述出口槽部62b的上端部贯通形成有多个出口孔部64b。在各出口孔部64b的上方，分开规定的间隔而贯通形成多个出口孔部66b。如图6所示，在边框部28b上，在第二电解质膜电极构造体18的阳极面(设有阳极侧电极26的面)18b侧的宽度方向两端部上方，在各冷却介质入口连通孔34a的下侧附近设有多个入口槽部68a。在边框部28b上，位于燃料气体入口连通孔32a的下方而设有连通入口孔部64a、66a的多个入口槽部72a。在边框部28b的阳极面18b侧的宽度方向两端部下方，在各冷却介质出口连通孔34b的上侧附近设有多个出口槽部68b，并且位于燃料气体出口连通孔32b的上方而设有连通出口孔部64b、66b的多个出口槽部72b。在边框部28b上，在阳极面18b侧一体或分体成形有外侧密封构件(外侧密封线)74及内侧密封构件(内侧密封线)76。外侧密封构件74从边框部28b的外周缘部绕作为全部流体连通孔的氧化剂气体入口连通孔30a、冷却介质入口连通孔34a、燃料气体入口连通孔32a、氧化剂气体出口连通孔30b、冷却介质出口连通孔34b及燃料气体出口连通孔32b的外周一圈。外侧密封构件74围绕冷却介质入口连通孔34a、燃料气体入口连通孔32a、冷却介质出口连通孔34b及燃料气体出口连通孔32b。通过外侧密封构件74，入口槽部68a及入口孔部60a与冷却介质入口连通孔34a被一体围绕，出口槽部68b及出口孔部60b与冷却介质出口连通孔34b被一体围绕。内侧密封构件76位于外侧密封构件74的内侧，并且将阳极侧电极26与入口孔部64a、66a、入口槽部72a、出口孔部64b、66b及出口槽部72b —体围绕。内侧密封构件76沿着与第二金属隔板20的外形形状对应的轮廓线设置，且与所述第二金属隔板20的外周端缘面全周相接。外侧密封构件74配置于第二金属隔板20的外周端外侧。通过外侧密封构件74及内侧密封构件76将全部流体连通孔一圈密封。如图5所示，在边框部28b的阴极面18a侧，设有围绕入口孔部60a、66a的环状入口密封构件78a、80a以及围绕出口孔部60b、66b的环状出口密封构件78b、80b。第一及第二金属隔板16、20的尺寸被设定为可被配置在氧化剂气体入口连通孔30a、冷却介质入口连通孔34a、燃料气体入口连通孔32a、氧化剂气体出口连通孔30b、冷却介质出口连通孔34b及燃料气体出口连通孔32b (全部流体连通孔)的内侧。如图2所示，第一金属隔板16具备外形具有相同形状且相互层叠的两块金属板(例如不锈钢板)82a、82b，所述金属板82a、82b例如通过焊接或粘结使外周缘部一体化，且内部被密闭。在金属板82a上，与阴极侧电极24对置而形成氧化剂气体流路84，并且在金属板82b上，与阳极侧电极26对置而形成燃料气体流路86。在金属板82a、82b间形成冷却介质流路88。如图7所示，第一金属隔板16在金属板82a的面内设有氧化剂气体流路84，氧化剂气体流路84具有沿箭头C方向(铅直方向)延伸的多个波状流路槽。在氧化剂气体流路84的上游及下游设有入口缓冲器部85a及出口缓冲器部85b。在入口缓冲器部85a的上方，位于氧化剂气体入口连通孔30a的下方而形成多个入口槽部87a。在出口缓冲器部85b的下方，位于氧化剂气体出口连通孔30b的上方而形成多个出口槽部87b。 第一金属隔板16具有在箭头C方向上长的长方形形状，并且在短边方向(箭头B方向)两端侧设有向冷却介质入口连通孔34a的下方侧突出的一对突起部89a以及向冷却介质出口连通孔34b的上方侧突出的一对突起部89b。在金属板82a上，在突起部89a形成有与第二电解质膜电极构造体18的多个入口孔部60a连通的多个孔部90a。在金属板82a上，在突起部89b形成有与第二电解质膜电极构造体18的多个出口孔部60b连通的多个孔部 90b。在金属板82a的上部,形成有与第二电解质膜电极构造体18的入口孔部66a连通的多个孔部92a，并且在所述金属板82a的下部，形成有与所述第二电解质膜电极构造体18的出口孔部66b连通的多个孔部92b。孔部92a、92b还形成于金属板82b，并贯通第一金属隔板16。如图8所不,第一金属隔板16在金属板82b的面内设有燃料气体流路86,燃料气体流路86具有沿箭头C方向(铅直方向)延伸的多个波状流路槽。在燃料气体流路86的上游及下游设有入口缓冲器部96a及出口缓冲器部96b。在入口缓冲器部96a的上方，位于氧化剂气体入口连通孔30a的下方而形成有多个入口槽部98a，并且在出口缓冲器部96b的下方，位于氧化剂气体出口连通孔30b的上方而形成有多个出口槽部98b。在金属板82b上，在突起部89a形成有位于冷却介质入口连通孔34a的下方的多个入口槽部100a。在金属板82b上，在各突起部89b形成有位于冷却介质出口连通孔34b的上方的多个出口槽部100b。如图2所示，第二金属隔板20具备外形具有相同形状且相互层叠的两块金属板(例如，不锈钢板)102a、102b，所述金属板102a、102b例如通过焊接或粘结而使外周缘部一体化，且将内部密闭。在金属板102a上，与阴极侧电极24对置而形成氧化剂气体流路84，并且在金属板102b上，与阳极侧电极26对置而形成燃料气体流路86。在金属板102a、102b间形成有冷却介质流路88。如图9所示，第二金属隔板20在箭头C方向两端形成有分别向箭头B方向外侧突出的一对突起部103a、103b。在金属板102a的面内设有氧化剂气体流路84，氧化剂气体流路84具有沿箭头C方向(铅直方向)延伸的多个流路槽。在氧化剂气体流路84的上游及下游设有入口缓冲器部104a及出口缓冲器部104b。在金属板102a上，在各突起部103a形成有位于冷却介质入口连通孔34a的上方并与第一电解质膜电极构造体14的多个入口孔部40a连通的多个孔部106a。在金属板102a上，在各突起部103b形成有位于冷却介质出口连通孔34b的下方并与第一电解质膜电极构造体14的多个出口孔部40b连通的多个孔部106b。如图10所示，第二金属隔板20在金属板102b的面内设有燃料气体流路86，燃料气体流路86具有沿箭头C方向(铅直方向)延伸的多个流路槽。在燃料气体流路86的上游及下游设有入口缓冲器部IlOa及出口缓冲器部110b。在金属板102b的各突起部103a上，位于冷却介质入口连通孔34a的上侧附近而形成有多个入口槽部112a，另一方面，在所述金属板102b的各突起部103b上，位于冷却介质出口连通孔34b的下侧附近而形成有多个出口槽部112b。入口槽部112a及出口槽部 112b分别具有用于在第二金属隔板20的内部形成冷却介质通路的凹凸构造。如图11所示，在层叠方向上相邻的边框部28a、28b间形成有将氧化剂气体入口连通孔30a和第二电解质膜电极构造体18的氧化剂气体流路84连通起来的氧化剂气体连结流路113a ;以及将所述氧化剂气体入口连通孔30a和第一电解质膜电极构造体14的氧化剂气体流路84连通起来的氧化剂气体连结流路113b。需要说明的是，虽未图示，但在边框部28a、28b间，形成有将氧化剂气体出口连通孔30b和氧化剂气体流路84连通起来的氧化剂气体连结流路。如图12所示，在层叠方向上相邻的边框部28a、28b间，形成有将燃料气体入口连通孔32a和燃料气体流路86连通起来的燃料气体连结流路114。需要说明的是，虽未图示，但在边框部28a、28b间，形成有将燃料气体出口连通孔32b和燃料气体流路86连通起来的燃料气体连结流路。如图13及图14所示，在层叠方向上相邻的边框部28a、28b间形成有将冷却介质入口连通孔34a和第二金属隔板20的冷却介质流路88连通起来的冷却介质连结流路116a ;以及将所述冷却介质入口连通孔34a和第一金属隔板16的冷却介质流路88连通起来的冷却介质连结流路116b。需要说明的是，虽未图示，但在边框部28a、28b间，形成有将冷却介质出口连通孔34b和冷却介质流路88连通起来的冷却介质连结流路。通过将边框部28a的外侧密封构件48及内侧密封构件50与边框部28b的外侧密封构件74及内侧密封构件76配置在层叠方向上不同的位置，而形成冷却介质连结流路116a、116b。如图13所示，冷却介质连结流路116a具有沿着隔板面方向设置的入口槽部42a、58a ;在边框部28a上沿层叠方向形成的入口孔部(第一孔部)40a ;在构成第二金属隔板20的金属板102a上沿所述层叠方向形成的孔部(第二孔部)106a。入口槽部42a和入口槽部58a的端部彼此连通。如图14所示，冷却介质连结流路116b具有沿隔板面方向设置的入口槽部68a、38a ;在边框部28b上沿层叠方向形成的入口孔部(第一孔部)60a ;在构成第一金属隔板16的金属板82a上沿所述层叠方向形成的孔部(第二孔部)90a。入口槽部68a和入口槽部38a的端部彼此连通。边框部28a的入口孔部40a及孔部106a与边框部28b的入口孔部60a及孔部90a
被设定在相对于层叠方向互不重合的位置上。如图I、图2、图5及图6所示，在构成第二电解质膜电极构造体18的边框部28b对应于一方的凹部29b而埋设单电池电压监视用端子120。需要说明的是，也可以在构成第一电解质膜电极构造体14的边框部28a埋设单电池电压监视用端子120。如图2所示，第一金属隔板16的外周端部被配置于第一电解质膜电极构造体14的内侧密封构件50与外侧密封构件48之间。第二金属隔板20的外周端部被配置于第二电解质膜电极构造体18的内侧密封构件76与外侧密封构件74之间。单电池电压监视用端子120在内侧密封构件76与外侧密封构件74之间具有露出部位120a，所述露出部位120a与相邻的第二金属隔板20接触。单电池电压监视用端子120优选将露出部位120a以外埋设于边框部28b的内部。由于不跨外侧密封件，因此密封性提高。以下的第二实施方式也同样。需要说明的是，单电池电压监视用端子120在图2中通过仅使上下反转，就能使露出部位120a在内侧密封构件50与外侧密封构件48之间露出并与相邻的第一金属隔板16接触。单电池电压监视用端子120—体设有从边框部28b的外周向外突出的树脂构件122，并且所述树脂构件122在所述边框部28b的成形时被一体化(后述)。在单电池电压监视用端子120的前端设有向外部露出的前端露出部位120b。在单电池电压监视用端子120的前端侧外装密封构件124，并且连接器126连接自如。连接器126具有收容在壳体127内的U字形状的连接端子部128。连接端子部128与前端露出部位120b电接触，并且与未图示的单电池电压测定装置连接。下面，以下说明在边框部28b上将单电池电压监视用端子120 —体化的作业。首先，如图15中的(a)所示，准备单电池电压监视用端子120。该单电池电压监视用端子120是将平板金属折曲成形为规定的形状而成的。如图15中的(b)所示，通过插入成形在单电池电压监视用端子120上一体成形树脂构件122 ( —次成形)。进而，如图15中的(C)所示，单电池电压监视用端子120与树脂构件122 —体地插入成形于边框部28b (二次成形)。具体地说，如图16所示，使用注射成形装置130。该注射成形装置130为了形成边框部28b，而具有与该边框部28b的形状对应的腔室132。因此，在腔室132中配置将树脂构件122 —体化了的单电池电压监视用端子120。在将注射成形装置130合模的状态下，从闸门134向腔室132供给熔融树脂，由此埋设单电池电压监视用端子120，另一方面，成形将树脂构件122 —体化了的边框部28b。如图15中的(d)所示，在边框部28b上，在阳极面18b侧一体成形外侧密封构件74及内侧密封构件76 (三次成形)。通过将边框部28b配设在固体高分子电解质膜22、阴极侧电极24及阳极侧电极26的外周端缘部，从而制造第二电解质膜电极构造体18。以下说明如此构成的燃料电池10的动作。如图I所示，向氧化剂气体入口连通孔30a供应含氧气体等氧化剂气体，并且向燃料气体入口连通孔32a供应含氢气体等燃料气体。进而，向一对冷却介质入口连通孔34a供应纯水或甘醇等冷却介质。在各单电池单元12，向氧化剂气体入口连通孔30a供应的氧化剂气体如图I及图11所示，被从第一电解质膜电极构造体14的入口槽部36a和第二电解质膜电极构造体18之间导入入口槽部56a。导入入口槽部36a的氧化剂气体被供应给第二金属隔板20的氧化剂气体流路84。、被供应给氧化剂气体流路84的氧化剂气体在被供应给第一电解质膜电极构造体14的阴极侧电极24后，残余的氧化剂气体被从出口槽部36b间排出到氧化剂气体出口连通孔30b。另一方面，导入入口槽部56a间的氧化剂气体通过第二电解质膜电极构造体18和第一金属隔板16之间的入口槽部87a并被供应给所述第一金属隔板16的氧化剂气体流路84。被供应给氧化剂气体流路84的氧化剂气体在被供应给第二电解质膜电极构造体18的阴极侧电极24之后，残余的氧化剂气体通过出口槽部87b、56b被排出到氧化剂气体出口连通孔30b。另外，被供应给燃料气体入口连通孔32a的燃料气体如图I及图12所示，被导入第二电解质膜电极构造体18的阴极侧的入口槽部62a。燃料气体从入口槽部62a通过入口孔部64a向阳极侧移动，一部分从入口槽部72a被供应给第二金属隔板20的燃料气体流路86。
燃料气体的残余的部分通过入口孔部66a及第一金属隔板16的孔部92a被导入所述第一金属隔板16和第一电解质膜电极构造体14之间,被供应给所述第一金属隔板16的燃料气体流路86。在第二金属隔板20的燃料气体流路86流通的使用完的燃料气体被排出到出口槽部72b，进而从出口孔部64b通过出口槽部62b被排出到燃料气体出口连通孔32b。另一方面，在第一金属隔板16的燃料气体流路86流通的使用完的燃料气体从孔部92b通过出口孔部66b被排出到出口槽部72b，同样被排出到燃料气体出口连通孔32b。由此，在第一电解质膜电极构造体14及第二电解质膜电极构造体18中，分别被供应给阴极侧电极24的氧化剂气体和被供应给阳极侧电极26的燃料气体在电极催化剂层内通过电化学反应而被消耗，从而进行发电。进而另外，被供应给一对冷却介质入口连通孔34a的冷却介质的一部分如图I及图13所示，被导入第一电解质膜电极构造体14的入口槽部42a，并从入口槽部58a被供应给入口孔部40a。冷却介质从入口孔部40a通过第二金属隔板20的孔部106a被导入所述第二金属隔板20的内部。冷却介质在第二金属隔板20内沿着入口槽部112a向箭头B方向且相互接近流通，从而被供应到冷却介质流路88。相互接近流通的冷却介质在冷却介质流路88的箭头B方向中央部侧相撞，在向重力方向(箭头C方向下方)移动后，在所述冷却介质流路88的下部侧分到箭头B方向两侧。然后，从各出口槽部112b通过孔部106b被从第二金属隔板20排出。进而，该冷却介质从出口孔部40b通过出口槽部58b、42b被排出向冷却介质出口连通孔34b。另一方面，被供应给冷却介质入口连通孔34a的冷却介质的另一部分如图I及图14所示，被导入第二电解质膜电极构造体18的入口槽部68a，并从入口槽部38a被供应给入口孔部60a。冷却介质从入口孔部60a通过第一金属隔板16的孔部90a被导入所述第一金属隔板16内部。冷却介质在第一金属隔板16内沿着入口槽部IOOa向箭头B方向且相互接近流通，被供应给冷却介质流路88。冷却介质沿着冷却介质流路88向重力方向(箭头C方向下方)移动后，分到箭头B方向两侧。冷却介质从各出口槽部IOOb通过孔部90b被从第一金属隔板16排出。进而，该冷却介质从出口孔部60b通过出口槽部38b、68b被排出到冷却介质出口连通孔34b。因此，第一电解质膜电极构造体14及第二电解质膜电极构造体18被在第一金属隔板16内的冷却介质流路88及第二金属隔板20内的冷却介质流路88流通的冷却介质冷却。此时，在第一实施方式中，如图2、图5及图6所示，在边框部28b埋设的单电池电压监视用端子120上的在内侧密封构件76与外侧密封构件74之间露出的露出部位120a与第二金属隔板20接触。因此，能够在不跨越 密封线的情况下将单电池电压监视用端子120取出到边框部28b的外部，能够得到可确保希望的密封功能的效果。而且，与从第二金属隔板20将单电池电压监视用端子直接取出的结构相比，可使所述第二金属隔板20良好地小型化，容易实现轻量化及低成本化。由此，能够得到可经济性地得到燃料电池10整体这样的优点。图17是本发明的第二实施方式的燃料电池140的分解立体说明图。需要说明的是，对于与第一实施方式的燃料电池10相同的构成要素标注相同的参照符号，并省略其详细说明。如图17及图18所示，燃料电池140是将多个单电池单元142层叠而构成的，并且所述单电池单元142具备第一电解质膜电极构造体(电解质电极构造体)(MEA) 144、第一金属隔板146、第二电解质膜电极构造体(电解质电极构造体)(MEA) 148及第二金属隔板150。第一电解质膜电极构造体144及第二电解质膜电极构造体148设有边框部(树脂框构件)152a及边框部(树脂框构件)152b。如图19所示，在边框部152a的阴极面144a侧的宽度方向两端部上方，未在各冷却介质入口连通孔34a的下侧附近设置入口槽部38a，而是遍及所述冷却介质入口连通孔34a的宽度方向(箭头C方向)形成多个入口孔部154a。入口孔部154a被环状入口密封构件156a围绕。在边框部152a的阴极面144a侧的宽度方向两端部下方，未在各冷却介质出口连通孔34b的上侧附近设置出口槽部38b，而是遍及所述冷却介质出口连通孔34b的宽度方向(箭头C方向)形成多个出口孔部154b。出口孔部154b被环状出口密封构件156b围绕。如图20所示，在边框部152a的阳极面144b侧的宽度方向两端部上方，设有与多个入口孔部154a对应的多个入口槽部158a，另一方面，在所述阳极面144b侧的宽度方向两端部下方，设有与多个出口孔部154b对应的多个出口槽部158b。如图21所示，在边框部152b的阴极面148a侧的宽度方向两端部上方，未在各冷却介质入口连通孔34a的下侧附近设置入口孔部60a,而是遍及所述冷却介质入口连通孔34a的宽度方向形成多个入口槽部160a。在边框部152b的阴极面148a侧的宽度方向两端部下方,未在各冷却介质出口连通孔34b的上侧附近设置出口孔部60b，而是遍及所述冷却介质出口连通孔34b的宽度方向形成多个出口槽部160b。如图22所示，在边框部152b的阳极面148b侧，未设置入口槽部68a及出口槽部68b。第一金属隔板146由单一的金属板构件构成。如图23所不,在设置于第一金属隔板146的一方的面上的氧化剂气体流路84的上方，形成多个孔部92a和多个入口槽部87a，另一方面，在氧化剂气体流路84的下方，形成多个孔部92b和多个出口槽部87b。在第一金属隔板146的宽度方向两端部,分别未设置一对突起部89a、89b,并分别未设置多个孔部90a、90b。如图18所示，第二金属隔板150具备外形具有同一形状且被相互层叠的两块金属板(例如，不锈钢板)162a、162b，所述金属板162a、162b例如通过焊接或粘结而使外周缘部一体化，且内部被密闭。在金属板162a上，与阴极侧电极24对置而形成氧化剂气体流路84，并且在金属板162b上，与阳极侧电极26对置而形成燃料气体流路86。在金属板162a、162b间形成冷却介质流路88。如图24所示，在金属板162a的宽度方向两端部上方，设有在箭头C方向上比较长的一对突起部163a。在突起部163a上，遍及各冷却介质入口连通孔34a的宽度方向而形成多个孔部164a。在金属板162a的宽度方向两端部下方,设有在箭头C方向上比较长的一对突起部163b。在突起部163b上，遍及各冷却介质出口连通孔34b的宽度方向而形成多个孔部 164b。 如图25所示，在金属板162b的一对突起部163a上，遍及各冷却介质入口连通孔34a的宽度方向而形成多个入口槽部166a。在金属板162b的一对突起部163b上，遍及各冷却介质出口连通孔34b的宽度方向而形成多个出口槽部166b。如图26所示，在层叠方向上相邻的边框部152a、152b间形成有将氧化剂气体入口连通孔30a和第一电解质膜电极构造体144的氧化剂气体流路84连通起来的氧化剂气体连结流路170a ;以及将所述氧化剂气体入口连通孔30a和第二电解质膜电极构造体148的氧化剂气体流路84连通起来的氧化剂气体连结流路170b。需要说明的是，虽未图示，但在边框部152a、152b间形成有将氧化剂气体出口连通孔30b和氧化剂气体流路84连通起来的氧化剂气体连结流路。如图27所示，在层叠方向上相邻的边框部152a、152b间，形成有将燃料气体入口连通孔32a和燃料气体流路86连通起来的燃料气体连结流路172。需要说明的是，虽未图示，但在边框部152a、152b间形成有将燃料气体出口连通孔32b和燃料气体流路86连通起来的燃料气体连结流路。如图28所示，在层叠方向上相邻的边框部152a、152b间形成有将冷却介质入口连通孔34a和第二金属隔板150的冷却介质流路88连通起来的冷却介质连结流路174。需要说明的是，虽未图示，但在边框部152a、152b间形成有将冷却介质出口连通孔34b和冷却介质流路88连通起来的冷却介质连结流路。通过将边框部152a的外侧密封构件48及内侧密封构件50与边框部152b的外侧密封构件74及内侧密封构件76配置在层叠方向上不同的位置上，从而形成冷却介质连结流路174。冷却介质连结流路174具有沿着隔板面方向设置的入口槽部158a、160a ;在边框部152a上沿层叠方向形成的入口孔部(第一孔部)154a ;在金属板162a上沿所述层叠方向形成的孔部(第二孔部)164a。入口槽部158a和入口槽部160a的端部彼此连通。如图17、图18、图21及图22所示，在构成第二电解质膜电极构造体148的边框部152b埋设单电池电压监视用端子120。需要说明的是，也可以在构成第一电解质膜电极构造体144的边框部152a埋设单电池电压监视用端子120。
如图18所示，第一金属隔板146的外周端部被配置在第一电解质膜电极构造体144的内侧密封构件50与外侧密封构件48之间。第二金属隔板150的外周端部被配置在第二电解质膜电极构造体148的内侧密封构件76与外侧密封构件74之间。单电池电压监视用端子120在内侧密封构件76与外侧密封构件74之间具有露出部位120a，所述露出部位120a与相邻的第二金属隔板150接触。需要说明的是，单电池电压监视用端子120在图18中仅通过使上下反转，就能使露出部位120a在内侧密封构件50与外侧密封构件48之间露出并与相邻的第一金属隔板146接触。以下简要说明如此构成的燃料电池140的动作。在各单电池单元142中，被供应给氧化剂气体入口连通孔30a的氧化剂气体如图17及图26所示，被导入第一电解质膜电极构造体144的入口槽部36a间和第二电解质膜电极构造体148的入口槽部56a间。
被导入入口槽部36a的氧化剂气体被供应给第二金属隔板150的氧化剂气体流路84。被供应给氧化剂气体流路84的氧化剂气体在被供应给第一电解质膜电极构造体144的阴极侧电极24后，残余的氧化剂气体从出口槽部36b间被排出向氧化剂气体出口连通孔30b。另一方面，被导入入口槽部56a间的氧化剂气体通过第二电解质膜电极构造体148和第一金属隔板146之间的入口槽部87a而被供应给所述第一金属隔板146的氧化剂气体流路84。被供应给氧化剂气体流路84的氧化剂气体在被供应给第二电解质膜电极构造体148的阴极侧电极24后，残余的氧化剂气体通过出口槽部87b、56b间而被排出向氧化剂气体出口连通孔30b。另外，供应给燃料气体入口连通孔32a的燃料气体如图17及图27所示，被导入第二电解质膜电极构造体148的阴极侧的入口槽部62a。燃料气体从入口槽部62a通过入口孔部64a向阳极侧移动，一部分从入口槽部72a被供应给第二金属隔板150的燃料气体流路86。燃料气体的残余的部分通过入口孔部66a及第一金属隔板146的孔部92a而被导入所述第一金属隔板146和第一电解质膜电极构造体144之间，并被供应给所述第一金属隔板146的燃料气体流路86。在第二金属隔板150的燃料气体流路86流通的使用完的燃料气体被排出向出口槽部72b，进而从出口孔部64b通过出口槽部62b被排出向燃料气体出口连通孔32b。另一方面，在第一金属隔板146的燃料气体流路86流通的使用完的燃料气体从孔部92b通过出口孔部66b被排出向出口槽部72b，同样被排出向燃料气体出口连通孔32b。由此，在第一电解质膜电极构造体144及第二电解质膜电极构造体148中，分别被供应给阴极侧电极24的氧化剂气体以及被供应给阳极侧电极26的燃料气体在电极催化剂层内通过电化学反应而被消耗，从而进行发电。进而另外，被供应给一对冷却介质入口连通孔34a的冷却介质如图17及图28所示，被导入第一电解质膜电极构造体144的入口槽部158a，并从入口槽部160a被供应给入口孔部154a。冷却介质从入口孔部154a通过第二金属隔板150的孔部164a而被导入所述第二金属隔板150的内部。冷却介质在第二金属隔板150内沿着入口槽部166a向箭头B方向且相互接近流通，被供应给冷却 介质流路88。相互接近流通的冷却介质在冷却介质流路88的箭头B方向中央部侧相撞，向重力方向移动，之后，在所述冷却介质流路88的下部侧分到箭头B方向两侦U。然后，从各出口槽部166b通过孔部164b被从所述第二金属隔板150排出。进而，冷却介质从出口孔部154b通过出口槽部160b、158b被排出向冷却介质出口连通孔34b。因此，第一电解质膜电极构造体144及第二电解质膜电极构造体148被在第二金属隔板150内的冷却介质流路88流通的冷却介质拉长间隔(間引务)冷却。此时，在第二实施方式中，可得到第一金属隔板126及第二金属隔板130容易实现小型轻量化，并且有效削减制造成本，可经济性地制造燃料电池120整体等与上述第一实施方式同样的效果。此时，在第二实施方式中，如图18、图21及图22所示，在第二电解质膜电极构造体148的边框部152b埋设的单电池电压监视用端子120在内侧密封构件76与外侧密封构件74之间与第二金属隔板150接触。因此，可得到能够在不跨越密封线的情况下将单电池电压监视用端子120取出到边框部152b的外部等与上述第一实施方式同样的效果。
权利要求
1.一种层叠电解质电极构造体和金属隔板的燃料电池，其中电解质电极构造体在电解质两侧配设有一对电极且在外周部一体设有树脂框构件 其特征在于， 在所述树脂框构件上设有绕电极面一周的内侧密封构件、绕所述内侧密封构件的外侧一周的外侧密封构件及在所述树脂框构件埋设的单电池电压监视用端子，并且所述金属隔板的外周端部被配置在所述内侧密封构件与所述外侧密封构件之间，另一方面，所述单电池电压监视用端子在所述内侧密封构件与所述外侧密封构件之间具有露出部位，所述露出部位与相邻的所述金属隔板接触。
2.如权利要求I所述的燃料电池，其特征在于， 所述单电池电压监视用端子在所述树脂框构件成形时被一体埋设，并且根据成形时的配置姿势，所述露出部位在所述树脂框构件的一方的面或另一方的面露出。
3.如权利要求I或2所述的燃料电池，其特征在于， 所述单电池电压监视用端子一体设有从所述树脂框构件的外周向外突出的树脂构件，并且所述树脂构件在所述树脂框构件的成形时被一体设置。
全文摘要
提供一种以简单的结构能够避免单电池电压监视用端子和密封构件的干涉，且能够良好地测定单电池电压的燃料电池。燃料电池(10)具备第一电解质膜电极构造体(14)、第一金属隔板(16)、第二电解质膜电极构造体(18)及第二金属隔板(20)。第二电解质膜电极构造体(18)在外周具有边框部(28b)，在边框部(28b)设有内侧密封构件(76)、外侧密封构件(74)、在边框部(28b)埋设的单电池电压监视用端子(120)。第二金属隔板(20)的外周端部被配置在内侧密封构件(76)与外侧密封构件(74)之间，单电池电压监视用端子(120)在内侧密封构件(76)与外侧密封构件(74)之间具有露出部位(120a)，露出部位(120a)与相邻的第二金属隔板(20)接触。
文档编号H01M8/04GK102751517SQ20121010002
公开日2012年10月24日 申请日期2012年4月6日 优先权日2011年4月22日
发明者冲山玄, 后藤修平, 室本信义, 水崎君春, 满冈隆昭, 胜野正之 申请人:本田技研工业株式会社