燃料电池单元及燃料电池的利记博彩app

专利名称：燃料电池单元及燃料电池的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及将长方形的电解质膜-电极结构体和长方形的隔板层叠而成的燃料电池单元、及将多个所述燃料电池单元层叠而成的燃料电池，其中，电解质膜-电极结构体在电解质膜的两侧设有一对电极，且在外周部设有框状树脂框架。
背景技术：
例如，固体高分子型燃料电池中，通过隔板夹持在由高分子离子交换膜构成的电解质膜的两侧分别配设有阳极侧电极及阴极侧电极的电解质膜-电极结构体(MEA)。该燃料电池通常通过层叠规定的数目而例如作为车载用燃料电池组来使用。在燃料电池中，通常层叠几十 几百个燃料电池单元而构成燃料电池组。此时，需要将燃料电池单元构成构件间及所述燃料电池单元彼此准确地定位，对此例如已知有JP特开2000-012067号中公开的固体高分子电解质膜型燃料电池。如图27所示，该燃料电池具备通过隔板2A、2B夹持燃料电池单体I而构成的单电池3，该燃料电池单体I在电解质层IA的两面配设有燃料电极IB和氧化剂电极1C。在隔板2A及2B上形成有保持销插入侧保持孔4a及止动环插入侧保持孔4b，并且在电解质层IA上形成有与保持销插入侧保持孔4a及止动环插入侧保持孔4b同轴的孔部5。保持销6朝向保持销插入侧保持孔4a、孔部5及止动环插入侧保持孔4b插入，并且在前端部安装止动环7，由此将单电池3 —体地保持。在保持销6的后端部形成有销前端插入孔8，在层叠多个单电池3时，该销前端插入孔8用于供相邻的保持销6的前端部插入。另外，作为燃料电池中的隔板，在使用将薄板成形为波状的金属隔板时，若在阳极侧金属隔板的一方的面设置燃料气体流路用的凹部，则在所述金属隔板的另一方的面形成作为所述凹部的背面形状的凸部。进而，若在阴极侧金属隔板的一方的面设置氧化剂气体流路用的凹部，则在所述金属隔板的另一方的面形成作为所述凹部的背面形状的凸部。例如，如JP特开平8-222237号公报所公开的那样，公开了一种在固体电解质的两 侧配置有电极的燃料电池单体(燃料电池单元)层叠多个而构成的燃料电池组。在该燃料电池组中，已知一种插入所述燃料电池单体之间使用的燃料电池用隔板，该燃料电池用隔板在一方的侧面具备用于向相邻的一方的燃料电池单体供给燃料气体的燃料气体流路槽，并且在另一方的侧面具备用于向相邻的另一方的燃料电池单体供给氧化剂气体的氧化剂气体流路槽。然而，在上述单电池3中，在隔板2A及2B上分别形成有阶梯形状的保持销插入侧保持孔4a及止动环插入侧保持孔4b。因此，孔加工作业相当复杂，并且部件数目增加而造成制造成本高涨。
而且，虽然作为连结构件使用了保持销6及止动环7，但有可能在从外部施加冲击载荷时无法可靠地承受该冲击载荷。因而，在对单电池3赋予剪切方向的载荷时，燃料电池单体I与隔板2A及2B之间引起剪切方向的错动，密封性下降。
另外，在将多个单电池3层叠而成组化时，必须将各保持销6的前端部插入到层叠方向上相邻的另一保持销6的销前端插入孔8中。因而，在层叠方向上保持销6彼此干涉，无法将所述层叠方向上的尺寸缩小化。进而，在燃料电池组中，有时采用在规定数目的燃料电池单体间形成冷却介质流路的所谓间隔冷却结构。若在具有这种间隔冷却结构的燃料电池组中采用上述燃料电池用隔板等的现有技术，则需要在燃料电池单元间，例如为了形成平面形状为波状的冷却介质流路而使彼此相邻的隔板的流路相位反转。由此，就需要准备流路相位不同的两种第一及第二燃料电池单体，采用将所述第一燃料电池单体和所述第二燃料电池单体交替层叠的燃料电池组。然而，例如在构成具有两个电解质膜-电极结构体的燃料电池单体时，各燃料电池单体每一个都使用三片金属隔板，所以必须制造六片形状不同的金属隔板，模具数目增加而不经济。

发明内容
本发明的一般性目的在于，提供一种能够通过简单且经济的结构将燃料电池单元容易地定位而提高组装作业性，并且能够可靠地保持冲击载荷，良好地确保密封性及发电性的燃料电池单元。另外，本发明的另一目的在于，提供一种能够通过简单且经济的结构将燃料电池单元可靠地定位保持，并且能够实现燃料电池整体的层叠方向上的小型化的燃料电池。进而，本发明的又一目的在于，提供一种能够实现隔板的通用化的燃料电池。本发明涉及将长方形的电解质膜-电极结构体和长方形的隔板层叠而成的燃料电池单元，该电解质膜-电极结构体在电解质膜的两侧设有一对电极，且在外周部设有框状树脂框架。在该燃料电池单元中，至少一个电解质膜-电极结构体在相互对置的长边侧分别设有多个连结构件，另一方面，在包括隔板在内的其他构成构件上形成有供所述连结构件插入的孔部。并且，连结构件与孔部的内周面无间隙地嵌合且将至少一个电解质膜-电极结构体及其他构成构件一体地结合。在本发明的燃料电池单元中，在至少一个电解质膜-电极结构体的相互对置的长边侧分别设有多个连结构件。各连结构件与其他构成构件上形成的各孔部的内周面无间隙地一体嵌合。因而，在从长边侧施加冲击载荷时，能够由电解质膜-电极结构体及隔板可靠地承受所述冲击载荷。因此，各构成构件不会彼此在剪切方向上错动，能够确保期望的密封性及发电性。而且，无须单独地构成专用的连结构件，能够有效削减部件数目，并且能够削减设备费用。由此，能够通过简单且经济的结构将具有电解质膜-电极结构体及隔板的燃料电池单元可靠地定位保持，并且能够有效地提高组装作业性。另外，本发明涉及具备燃料电池单元且通过将多个所述燃料电池单元层叠而成的燃料电池，所述燃料电池单元通过将长方形的电解质膜-电极结构体和长方形的隔板层叠而成，该电解质膜-电极结构体在电解质膜的两侧设有一对电极，且在外周部设有框状树脂框架。
在该燃料电池中，燃料电池单元在框状树脂框架的相互对置的长边侧分别设有多个连结构件，通过所述连结构件将所述燃料电池单元一体地保持，并且彼此相邻的所述燃料电池单元各自的所述连结构件配置于在该燃料电池单元的层叠方向上不相互重合的位置。在本发明的燃料电池中，燃料电池单元通过连结构件一体地保持，并且彼此相邻的所述燃料电池单元各自的所述连结构件配置于在层叠方向上不相互重合的位置。因而，能够在连结构件在层叠方向上不会相互干涉的情况下将燃料电池单元彼此层叠。由此，能够通过简单且经济的结构将燃料电池单元可靠地定位保持，并且实现燃料电池整体的层叠方向上的小型化。并且，本发明涉及具备燃料电池单元且通过将多个所述燃料电池单元层叠而成的燃料电池，所述燃料电池单元通过将长方形的电解质膜-电极结构体和长方形的隔板层叠而成，该电解质膜-电极结构体在电解质膜的两侧设有一对电极，且在外周部设有框状树脂框架。在该燃料电池中，彼此相邻的燃料电池单元中的一方的所述燃料电池单元围绕垂直于电极面的轴旋转180°而与另一方的所述燃料电池单元交替层叠。并且，燃料电池单元在相互对置的长边侧分别设有多个连结构件，通过所述连结构件将所述燃料电池单元一体地保持，并且在所述燃料电池单元围绕轴旋转了 180°时，设置于一方的长边侧的所述连结构件配置到旋转前的设置于另一方的长边侧的所述连结构件彼此之间。在本发明的燃料电池中，燃料电池单元以相对于相邻的燃料电池单元旋转了180°的状态层叠，所以各燃料电池单元中能够装入同一形状的隔板。即，这是由于在各燃料电池单元中，隔板的流路相位反转的缘故。因此，能够实现隔板的通用化，能够良好地削减部件数目，且能够削减燃料电池整体的制造成本。而且，燃料电池单元通过分别设置于各长边侧的多个连结构件一体地保持。此时，一方的长边上的连结构件在长度方向上配设的位置相对于另一方的长边上的连结构件实质上错开半间距。因而，能够在各燃料电池单元中以期望的姿态可靠且容易地装入隔板，尽可能地阻止所述隔板的误组装。由此，能够通过简单且经济的结构将燃料电池单元可靠地定位保持。根据与附图协同配合的以下优选实施方式例的说明，上述目的及其他目的、特征及优点将更加清楚。


图I是本发明的第一实施方式的燃料电池单元的主要部分分解立体图。图2是沿着图I中的II-II线的剖视图。图3是构成图I的燃料电池单元的第三隔板的主视图。图4是构成图I的燃料电池单元的第一隔板的主视图。图5是构成图I的燃料电池单元的第二隔板的主视图。图6是构成图I的燃料电池单元的第一电解质膜-电极结构体的主视图。图7是构成图I的燃料电池单元的第二电解质膜-电极结构体的主视图。图8是沿着图7中的VIII-VIII线的剖视图。、
图9是通过重组销(rebuilt pin)将图I的燃料电池单元一体化时的剖视图。图10是本发明的第二实施方式的燃料电池的外观立体图。图11是构成图10的燃料电池的第三隔板的主视图。图12是构成图10的燃料电池的第一隔板的主视图。图13是构成图10的燃料电池的第二隔板的主视图。图14是构成图10的燃料电池的第一电解质膜-电极结构体的主视图。图15是构成图10的燃料电池的第二电解质膜-电极结构体的主视图。
图16是沿着图15中的XVI-XVI线的剖视图。图17是在图10的燃料电池中使用另一树脂销部时的剖视图。图18是图10的燃料电池的变形例的燃料电池的主要部分剖视图。图19是本发明的第三实施方式的燃料电池的外观立体图。图20是构成图19的燃料电池的燃料电池单元的主要部分分解立体图。图21是沿着图20中的XXI-XXI线的剖视图。图22是构成图19的燃料电池的第三隔板的主视图。图23是构成图19的燃料电池的第一隔板的主视图。图24是构成图19的燃料电池的第二隔板的主视图。图25是构成图19的燃料电池的第一电解质膜-电极结构体的主视图。图26是构成图19的燃料电池的第二电解质膜-电极结构体的主视图。图27是现有技术的燃料电池的分解图。
具体实施例方式如图I所示，燃料电池10具备本发明的第一实施方式的燃料电池单元12，并且多个所述燃料电池单元12沿水平方向(箭头A方向)或者重力方向(箭头C方向)层叠而构成组。燃料电池单元12按照第一电解质膜-电极结构体(MEA) 14、第一隔板16、第二电解质膜-电极结构体(MEA) 15、第二隔板18及第三隔板20的顺序层叠。第一电解质膜-电极结构体14、第一隔板16、第二电解质膜-电极结构体15、第二隔板18及第三隔板20分别具有长方形形状，例如配置成横长形状。第一隔板16、第二隔板18及第三隔板20例如由钢板、不锈钢板、铝板、镀敷处理钢板、或者在其金属表面实施了防腐蚀用的表面处理的金属板构成。第一隔板16、第二隔板18及第三隔板20通过将金属制薄板冲压加工成波形状而具有截面凹凸形状。第二隔板18的外周部和第三隔板20的外周部通过焊接、粘接、钎焊或者铆接等接合手段接合，将内部即冷却介质流路52(后述)气密地密闭。需要说明的是，第一隔板16、第二隔板18及第三隔板20也可以代替金属隔板而使用碳隔板等。第一电解质膜-电极结构体14及第二电解质膜-电极结构体15具备例如在全氟磺酸的薄膜中含浸水的固体高分子电解质膜22和夹持所述固体高分子电解质膜22的阳极侧电极24及阴极侧电极26 (参照图2)。阳极侧电极24及阴极侧电极26具有由碳素纸等构成的气体扩散层(未图示)和将在表面担载有钼合金的多孔质碳粒子均匀地涂敷在所述气体扩散层的表面而形成的电极催化剂层(未图示)。电极催化剂层形成在固体高分子电解质膜22的两面。固体高分子电解质膜22设定成比阳极侧电极24及阴极侧电极26大的表面积。在该固体高分子电解质膜22的外周端缘部例如通过注射模塑成形而一体成形有树脂制的框部(框状树脂框架)28、29。作为树脂材料，除了通用塑料之外，还可以采用工程塑料和超级
工程塑料等。如图I所示，在框部28、29的箭头B方向的一端缘部，沿箭头C方向(铅垂方向)排列设有在箭头A方向上相互连通的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、用于排出冷却介质的冷却介质出口连通孔34b及用于排出燃料气体例如含氢气体的燃料气体出口连通孔32b。在框部28、29的箭头B方向的另一端缘部，沿箭头C方向排列设有在箭头A方向上相互连通的用于供给燃料气体的燃料气体入口连通孔32a、用于供给冷却介质的冷却介 质入口连通孔34a及用于排出氧化剂气体的氧化剂气体出口连通孔30b。第一隔板16、第二隔板18及第三隔板20的外周部配置在氧化剂气体入口连通孔30a、冷却介质入口连通孔34a、燃料气体出口连通孔32b、燃料气体入口连通孔32a、冷却介质出口连通孔34b及氧化剂气体出口连通孔30b的平面配置位置的内侧。如图I及图3所示，在第三隔板20的与第一电解质膜-电极结构体14对置的面20a上形成有将氧化剂气体入口连通孔30a和氧化剂气体出口连通孔30b连通的第一氧化剂气体流路36。第一氧化剂气体流路36具有在箭头B方向上延伸的多个波状流路槽，并且在所述第一氧化剂气体流路36的入口及出口附近分别设有具有多个压花的入口缓冲部38及出口缓冲部40。在第三隔板20的箭头B方向两端设有与氧化剂气体入口连通孔30a及氧化剂气体出口连通孔30b对应地突出的突起部42a、42b。在突起部42a上波状地形成有将氧化剂气体入口连通孔30a与第一氧化剂气体流路36连通的入口流路44a，在突起部42b上波状地形成有将氧化剂气体出口连通孔30b与所述第一氧化剂气体流路36连通的出口流路44b。在第三隔板20的箭头C方向两端部形成有在箭头B方向上具有长条形状且向外侧(箭头C方向)突出的突出部46a、46b(参照图3)。在突出部46a上，沿箭头B方向例如逐个交替地贯通形成有多个孔部48a和多个重组销插入用孔部50a。需要说明的是，孔部48a和重组销插入用孔部50a优选设定为同一孔径，但也可以为不同的孔径。以下说明的各孔部也都同样。需要说明的是，也可以将两个孔部48a和一个重组销插入用孔部50a交替地排列。以下说明的各孔部也都同样。在突出部46b上，同样沿箭头B方向例如逐个交替地贯通形成有多个孔部48b和多个重组销插入用孔部50b。孔部48a、48b设置在相互面对的长边(突出部46a、46b)上对置的位置，重组销插入用孔部50a、50b同样设置在相互面对的长边(突出部46a、46b)上对置的位置。在第三隔板20的面20b上形成有将冷却介质入口连通孔34a和冷却介质出口连通孔34b连通的冷却介质流路52。该冷却介质流路52为第一氧化剂气体流路36的背面形状。如图4所示，在第一隔板16的与第一电解质膜-电极结构体14对置的面16a上形成有将燃料气体入口连通孔32a和燃料气体出口连通孔32b连通的第一燃料气体流路54。第一燃料气体流路54具有在箭头B方向上延伸的多个波状流路槽。在第一燃料气体流路54的入口及出口附近设有入口缓冲部56及出口缓冲部58。在第一隔板16的箭头B方向两端设有与燃料气体入口连通孔32a及燃料气体出口连通孔32b对应地突出的突起部58a、58b和与氧化剂气体入口连通孔30a及氧化剂气体出口连通孔30b对应地突出的突起部60a、60b。在面16a中，在突起部58a上波状地形成有将燃料气体入口连通孔32a与第一燃料气体流路54连通的入口流路62a，另一方面，在突起部58b上波状地形成有将燃料气体出口连通孔32b与所述第一燃料气体流路54连通的出口流路62b。如图I所示，在第一隔板16的与第二电解质膜-电极结构体15对置的面16b上形成有将氧化剂气体入口连通孔30a和氧化剂气体出口连通孔30b连通的第二氧化剂气体流路64。第二氧化剂气体流路64具有在箭头B方向上延伸的多个波状流路槽，并且在所述第二氧化剂气体流路64的入口及出口附近设有入口缓冲部66及出口缓冲部68。
在面16b中，在突起部60a上波状地形成有将氧化剂气体入口连通孔30a与第二氧化剂气体流路64连通的入口流路70a，另一方面，在突起部60b上波状地形成有将氧化剂气体出口连通孔30b与所述第二氧化剂气体流路64连通的出口流路70b。在第一隔板16的箭头C方向两端部形成有在箭头B方向上具有长条形状且向外侧(箭头C方向)突出的突出部72a、72b。如图4所示，在突出部72a上沿箭头B方向例如逐个交替地贯通形成有多个孔部74a和多个重组销插入用孔部76a。在突出部72b上同样沿箭头B方向例如逐个交替地贯通形成有多个孔部74b和多个重组销插入用孔部76b。孔部74a、74b设置在相互面对的长边(突出部72a、72b)上对置的位置，重组销插入用孔部76a、76b也同样设置在相互面对的长边(突出部72a、72b)上对置的位置。如图5所示，在第二隔板18的与第二电解质膜-电极结构体15对置的面18a上形成有将燃料气体入口连通孔32a和燃料气体出口连通孔32b连通的第二燃料气体流路78。第二燃料气体流路78具有在箭头B方向上延伸的多个波状流路槽。在第二燃料气体流路78的入口及出口附近设有入口缓冲部80及出口缓冲部82。在第二隔板18的箭头B方向两端设有与燃料气体入口连通孔32a及燃料气体出口连通孔32b对应地突出的突起部84a、84b和与冷却介质入口连通孔34a及冷却介质出口连通孔34b对应地突出的突起部86a、86b。在面18a中，在突起部84a上波状地形成有将燃料气体入口连通孔32a与第二燃料气体流路78连通的入口流路88a，另一方面，在突起部84b上波状地形成有将燃料气体出口连通孔32b与所述第二燃料气体流路78连通的出口流路88b。如图I所示，在面18b中，在突起部86a上波状地形成有将冷却介质入口连通孔34a与冷却介质流路52连通的入口流路90a，另一方面，在突起部86b上波状地形成有将冷却介质出口连通孔34b与所述冷却介质流路52连通的出口流路90b。面18b是面18a侧的第二燃料气体流路78的背面形状。通过使该面18b和第三隔板20的面20b重合，来形成冷却介质流路52。在冷却介质流路52的入口及出口附近设有入口缓冲部92及出口缓冲部94。如图I及图5所示，在第二隔板18的箭头C方向两端形成有在箭头B方向上具有长条形状且向外侧(箭头C方向)突出的突出部96a、96b。在突出部96a上沿箭头B方向例如逐个交替地贯通形成有多个孔部98a和多个重组销插入用孔部100a。在突出部96b上同样沿箭头B方向例如逐个交替地贯通形成有多个孔部98b和多个重组销插入用孔部100b。孔部98a、98b设置在相互面对的长边(突出部96a、96b)上对置的位置，重组销插入用孔部IOOaUOOb同样设置在相互面对的长边(突出部96a、96b)上对置的位置。如图I所示，在第一电解质膜-电极结构体14的框部28上一体成形有第一密封构件102。作为第一密封构件102，例如可以使用EPDM、NBR、氟橡胶、硅酮橡胶、氟硅酮橡胶、丁基橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁二烯或者丙烯酸橡胶等密封材料、缓冲材料、或者填密材料。需要说明的是，以下说明的第二密封构件114使用同样的材料。如图2所示，该第一密封构件102在第三隔板20侧的面具有环绕所述第三隔板20的外周缘部而整周接触的第一密封部102a。
如图2及图6所示，在第一密封构件102的第一隔板16侧的面设有环绕所述第一隔板16的外周缘部而整周接触的第二密封部102b和位于所述第一隔板16的外周部外侧且与相邻的第二电解质膜-电极结构体15的框部29整周接触的第三密封部102c。如图6所示，第三密封部102c在第一电解质膜-电极结构体14的箭头C方向两端侧，在箭头B方向上比较宽的范围内分别向外侧迂回地形成。在从正面观察图6的情况下，在上方的第三密封部102c的迂回部与第二密封部102b之间例如逐个交替地设有作为连结构件的多个树脂销部(树脂制凸状部)104a和多个重组销插入用孔部106a。在下方的第三密封部102c的迂回部和第二密封部102b之间例如逐个交替地设有作为连结构件的多个树脂销部(树脂制凸状部)104b和多个重组销插入用孔部106b。树脂销部104a、104b设置在相互面对的长边上对置的位置，重组销插入用孔部106a、106b同样设置在相互面对的长边上对置的位置。通过仅在第一电解质膜-电极结构体14的长边侧设置树脂销部104a、104b,能够设定较多的所述树脂销部104a、104b的数目，并且在短边侧能够确保用于配置氧化剂气体入口连通孔30a、氧化剂气体出口连通孔30b、燃料气体入口连通孔32a、燃料气体出口连通孔32b、冷却介质入口连通孔34a及冷却介质出口连通孔34b的空间。树脂销部104a、104b位于第三密封部102c的迂回部与第二密封部102b之间，即，位于二重密封(能够密封重组销插入用孔部106a、106b的周围的密封)之间来设置。树脂销部104a、104b与框部28 —体成形，并且向第二电解质膜_电极结构体15侧突出(参照图I)。在第一电解质膜-电极结构体14的各长边的两侧，与框部28 —体成形有树脂制引导构件108a。需要说明的是，也可以是树脂制引导构件108a在与框部28分体成形之后再接合成一体。在树脂制引导构件108a的外周端部IlOa形成有向内侧离开所述外周端部IlOa的凹状的避让部112。如图2及图7所示，在第二电解质膜-电极结构体15的框部29上一体成形有第二密封构件114。该第二密封构件114在第二隔板18侧的面具有环绕所述第二隔板18的外周缘部而整周接触的第一密封部114a和位于所述第二隔板18的外周部外侧且与相邻的第一电解质膜-电极结构体14的框部28整周接触的第二密封部114b。如图7所示，第二密封部114b在第二电解质膜-电极结构体15的箭头C方向两端侧，在箭头B方向上比较宽的范围内分别向外侧迂回地形成。在从正面观察图7的情况下，在上方的第二密封部114b的迂回部与第一密封部114a之间例如逐个交替地贯通形成有多个孔部116a和多个重组销插入用孔部118a。在下方的第二密封部114b的迂回部与第一密封部114a之间例如逐个交替地贯通形成有多个孔部116b和多个重组销插入用孔部118b。孔部116a、116b设置在相互面对的长边上对置的位置，重组销插入用孔部118a、118b同样也设置在相互面对的长边上对置的位置。第一隔板16的孔部74a、第二电解质膜-电极结构体15的孔部116a、第二隔板18的孔部98a及第三隔板20的孔部48a设定为同一直径且同一个数。第一隔板16的孔部74b、第二电解质膜-电极结构体15的孔部116b、第二隔板18的孔部98b及第三隔板20的孔部48b设定为同一直径且同一个数。第一电解质膜-电极结构体14的重组销插入用孔部106a、第一隔板16的重组销插入用孔部76a、第二电解质膜-电极结构体15的重组销插入用孔部118a、第二隔板18的重组销插入用孔部IOOa及第三隔板20的重组销插入用孔部50a设定为同一直径且同一个数。第一电解质膜-电极结构体14的重组销插入用孔部106b、第一隔板16的重组销插入用孔部76b、第二电解质膜-电极结构体15的重组销插入用孔部118b、第二隔板18的重组销插入用孔部IOOb及第三隔板20的重组销插入用孔部50b设定为同一直径且同一个数。如图7所示，在第二电解质膜-电极结构体15的框部29上一体成形有四处树脂制引导构件108b。树脂制引导构件108b设有外周端部110b，并且该外周端部IlOb从第一电解质膜-电极结构体14的树脂制引导构件108a上设置的避让部112向外侧露出(参照图6)。如图8所示，在第一电解质膜-电极结构体14的框部28上一体地设置的多个树脂销部104a—体地插入第一隔板16的孔部74a、第二电解质膜-电极结构体15的孔部116a、第二隔板18的孔部98a及第三隔板20的孔部48a。树脂销部104a的前端通过构成熔敷模的熔敷头120成形。该熔敷头120具有加热到规定温度的成形面120a，并且在所述成形面120a上形成有呈大致圆锥状突出的铆接功能部122。熔敷头120以加热到规定温度的状态按压树脂销部104a的前端。因而，通过熔敷头120的成形面120a形成规定形状例如大径的头部124，并且通过铆接功能部122形成铆接凹部126。因此，树脂销部104a在轴向上被压溃而变形，即向径向外侧鼓出，与各孔部74a、116a、98a及48a的内周面无间隙地一体嵌合。需要说明的是，树脂销部104b与上述树脂销部104a同样。第一隔板16、第二电解质膜-电极结构体15、第二隔板18及第三隔板20被保持在第一电解质膜-电极结构体14的框部28和树脂销部104a、104b的头部124之间。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供给的含氧气体等氧化剂气体经由在第三隔板20的突起部42a上形成的入口流路44a向第一氧化剂气体流路36供给。同样，氧化剂气体经由在第一隔板16的突起部60a上形成的入口流路70a向第二氧化剂气体流、路64供给。在第一氧化剂气体流路36中流通后的氧化剂气体从在第三隔板20的突起部42b上形成的出口流路44b向氧化剂气体出口连通孔30b排出。同样，在第二氧化剂气体流路64中流通后的氧化剂气体从在第一隔板16的突起部60b上形成的出口流路70b向氧化剂气体出口连通孔30b排出。另一方面，向燃料气体入口连通孔32a供给的含氢气体等燃料气体从在第一隔板16的突起部58a上形成的入口流路62a向第一燃料气体流路54供给。同样，燃料气体从在第二隔板18的突起部84a上形成的入口流路88a向第二燃料气体流路78供给。在第一燃料气体流路54中流通后的燃料气体从在第一隔板16的突起部58b上形成的出口流路62b向燃料气体出口连通孔32b排出。同样，在第二燃料气体流路78中流通后的燃料气体从在第二隔板18的突起部84b上形成的出口流路88b向燃料气体出口连通孔32b排出。 另外，向冷却介质入口连通孔34a供给的纯水、乙二醇、油等冷却介质从在第二隔板18的突起部86a上形成的入口流路90a向冷却介质流路52供给。该冷却介质在冷却介质流路52中流通后，从突起部86b上形成的出口流路90b向冷却介质出口连通孔34b排出。此时，在第一实施方式中，在第一电解质膜-电极结构体14的框部28上,一体成形有沿箭头B方向排列的多个树脂销部104a、104b。各树脂销部104a、104b分别一体地插入作为其他构成构件的第一隔板16的孔部74a、74b、第二电解质膜-电极结构体15的孔部116a、116b、第二隔板18的孔部98a、98b及第三隔板20的孔部48a、48b中后，通过熔敷处理形成大径的头部124及铆接凹部126。因此，各树脂销部104a、104b与其他构成构件上形成的各孔部74a、74b、116a、116b、98a、98b及48a、48b的各内周面无间隙地一体嵌合。因而，燃料电池单元12在被从长边侧施加冲击载荷时，能够可靠地承受所述冲击载荷。由此，根据第一实施方式的燃料电池单元12，能够得到该燃料电池单元12的构成构件(第一电解质膜-电极结构体14、第一隔板16、第二电解质膜-电极结构体15、第二隔板18及第三隔板20)彼此不会在剪切方向上错动，能够确保期望的密封性及发电性的效果。而且，无须单独地构成专用的连结构件，能够有效地削减部件数目，并且削减设备费用。因此，能够通过简单且经济的结构将具有第一电解质膜-电极结构体14、第一隔板16、第二电解质膜-电极结构体15、第二隔板18及第三隔板20的燃料电池单元12可靠地定位保持，且能够有效地提高组装作业性。因而，能够得到实现多个燃料电池单元12层叠而成的燃料电池10 (燃料电池组)的制造工序的简化，并且所述燃料电池单元12及所述燃料电池10的组装作业性良好地提闻的效果。接着，组装后的燃料电池10在因故障等更换部件或为了分析等分解时，首先，使各树脂销部104a、104b破裂而将各燃料电池单元12相互分离。另一方面，准备单独地构成的重组销129a、129b。在此，重组销129a、129b是单独地准备，代替一旦将组装后的燃料电池单元12分解后无法使用的树脂销部104a、104b而使用的销。
并且，如图9所示，重组销129a、129b —体地插入第一电解质膜-电极结构体14、第一隔板16、第二电解质膜-电极结构体15、第二隔板18及第三隔板20的各重组销插入用孔部 106a、106b、76a、76b、118a、118b、100a、100b 及 50a,50b,与树脂销部 104a、104b 同样地被熔敷处理。由此，燃料电池单元12被再度组装。接着，在图10 图18中表示本发明的第二实施方式的燃料电池210。需要说明的是，对于与具备第一实施方式的燃料电池单元12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10所示，燃料电池210包括交替地层叠的燃料电池单元212A、212B。燃料电池单元212A与第一实施方式的燃料电池单元12相同地构成。在燃料电池单元212A中，第一电解质膜-电极结构体214A、第二电解质膜-电极结构体215A、第一隔板216A、第二隔板218A及第三隔板220A分别与第一实施方式的燃料电池单元12的第一电解质膜-电极结构体14、第二电解质膜-电极结构体15、第一隔板 16、第二隔板18及第三隔板20对应，以大致同一形状形成。另外，在燃料电池单元212A中，框部228A及229A与第一实施方式的燃料电池单元12的框部28及29对应，框部228A上的树脂销部304a及304b与框部28上的树脂销部104a及104b对应，分别以大致同一形状形成。同样，燃料电池单元212A中的突出部246a及246b、272a及272b、296a及296b也与燃料电池单元12的突出部46a及46b、72a及72b、96a及96b对应，分别以大致同一形状形成。即，燃料电池单元212A中的孔部248a、248b、274a、274b、298a、298b、316a及316b与燃料电池单元12的孔部48a、48b、74a、74b、98a、98b、116a& 116b对应，分别以大致同一形状形成。并且，燃料电池单元212A中的重组销插入用孔部250a、250b、276a、276b、300a、300b、306a、306b、318a及318b与燃料电池单元12的重组销插入用孔部50a、50b、76a、76b、100a、100b、106a、106b、118a及118b对应，分别以大致同一形状形成。另一方面，燃料电池单元212B与所述燃料电池单元212A大致相同地构成，按照第一电解质膜-电极结构体214B、第一隔板216B、第二电解质膜-电极结构体215B、第二隔板218B及第三隔板220B的顺序层叠。对于两者的区别点，以下详细地进行说明。如图14及图16所示，燃料电池单元212B的作为连结构件的树脂销部304c及304d与燃料电池单元212A的树脂销部304a及304b的位置分别不同。此时，以层叠方向一方的树脂销部304a的底部325与层叠方向另一方的树脂销部304c的头部324不相互重合，且一方的树脂销部304a的头部324与另一方的树脂销部304c的底部325不相互重合的方式，配置成交错状。需要说明的是，也可以如图17所示，代替上述结构，在第一电解质膜-电极结构体214A及214B的框部228A及228B上分别形成用于收容树脂销部304a及304c的头部324的凹部327。另外，如图11所示，在第三隔板220B中，孔部248c和重组销插入用孔部250c分别配置在构成燃料电池单元212A的第三隔板220A的孔部248a与重组销插入用孔部250a之间。即，配置于在层叠方向上不相互重合的位置。另一方面，孔部248d和重组销插入用孔部250d同样分别配置在燃料电池单元212A的孔部248b与重组销插入用孔部250b之间。孔部248c、248d设置在相互面对的长边(突出部246c、246d)上对置的位置，重组销插入用孔部250c、250d同样设置在相互面对的长边(突出部246c、246d)上对置的位置。如图12所示，在第一隔板216B中，孔部274c和重组销插入用孔部276c分别配置在构成燃料电池单元212A的第一隔板216A的孔部274a与重组销插入用孔部276a之间。另一方面，孔部274d和重组销插入用孔部276d同样分别配置在燃料电池单元212A中的孔部274b与重组销插入用孔部276b之间。孔部274c、274d设置在相互面对的长边(突出部272c、272d)上对置的位置，重组销插入用孔部276c、276d同样设置在相互面对的长边(突出部272c、272d)上对置的位置。如图13所示，在第二隔板218B中，孔部298c和重组销插入用孔部300c分别配置在构成燃料电池单元212A的第二隔板218A的孔部298a与重组销插入用孔部300a之间。另一方面，孔部298d和重组销插入用孔部300d同样分别配置在燃料电池单元212A中的孔部298b与重组销插入用孔部300b之间。
孔部298c、298d设置在相互面对的长边(突出部296c、296d)上对置的位置，重组销插入用孔部300c、300d同样设置在相互面对的长边(突出部296c、296d)上对置的位置。如图14所示，在第一电解质膜-电极结构体214B中，树脂销部304c和重组销插入用孔部306c分别配置在构成燃料电池单元212A的第一电解质膜-电极结构体214A的树脂销部304a与重组销插入用孔部306a之间。另一方面，树脂销部304d和重组销插入用孔部306d同样分别配置在燃料电池单元212A中的树脂销部304a与重组销插入用孔部306b之间。树脂销部304c、304d设置在相互面对的长边上对置的位置，重组销插入用孔部306c、306d同样设置在相互面对的长边上对置的位置。如图15所示，在第二电解质膜-电极结构体215B中，孔部316c和重组销插入用孔部318c分别配置在构成燃料电池单元212A的第二电解质膜-电极结构体215A的孔部316a与重组销插入用孔部318a之间。另一方面，孔部316d和重组销插入用孔部318d同样分别配置在燃料电池单元212A中的孔部316b与重组销插入用孔部318b之间。孔部316c、316d设置在相互面对的长边上对置的位置，重组销插入用孔部318c、318d同样设置在相互面对的长边上对置的位置。另外，在燃料电池单元212B中，也是在第一电解质膜-电极结构体214B的框部228B上一体成形有沿箭头B方向排列的多个树脂销部304c及304d。各树脂销部304c、304d分别一体地插入作为其他构成构件的第一隔板216B的孔部274c、274d、第二电解质膜-电极结构体215B的孔部316c、316d、第二隔板218B的孔部298c、298d、第三隔板220B的孔部248c、248d后，如图16所示，通过熔敷处理而形成大径的头部324及铆接凹部326。因此，燃料电池单元212B通过作为连结构件的各树脂销部304c、304d、孔部274c、274d、孔部316c、316d、孔部298c、298c及孔部248c、248d而被一体地保持。此时，彼此相邻的燃料电池单元212A和燃料电池单元212B各自的树脂销部304a及304b和304c及304d配置于在层叠方向上不相互重合的位置(参照图14及图16)。由此，根据第二实施方式的燃料电池210，能够得到如下效果各树脂销部304a及304b和304c及304d在层叠方向上不相互干涉，通过简单且经济的结构就能够将燃料电池单元212A、212B可靠地定位保持，并且能够实现燃料电池210整体的层叠方向上的小型化。另外，在第二实施方式中，在将组装后的燃料电池210分解时，也使各树脂销部304a、304b、304c、304d破裂而将各燃料电池单元212A、212B相互分离。在将分离后的燃料电池单元212A、212B再度组装时，与第一实施方式同样，重组销129a、129b—体地插入第一电解质膜-电极结构体214A、214B的重组销插入用孔部306a、306b、306c、306d、第一隔板 216A、216B 的重组销插入用孔部 276a、276b、276c、276d、第二电解质膜-电极结构体21 5A、215B的重组销插入用孔部318a、318b、318c、318d、第二隔板218八、2188的重组销插入用孔部300&、30013、300(3、300(1、第三隔板22(^、22( 的重组销插入用孔部250a、250b、250c、250d，并与树脂销部304c、304d同样地被熔敷处理。此时，燃料电池单元212A和燃料电池单元212B各自的重组销插入用孔部306a、306b、276a、276b、318a、318b、300a、300b 及 250a,250b 和重组销插入用孔部 306c、306d、276c、276d、318c、318d、300c、300d及250c、250d配置于在层叠方向上不相互重合的位置。因此，重组销彼此在层叠方向上不相互干涉，能够实现燃料电池210整体的层叠方向上的小型化。接着，参照图18说明第二实施方式的燃料电池210的变形例的燃料电池330。该燃料电池330具备交替地层叠的燃料电池单元332A、332B。构成燃料电池单元332A、332B的第一电解质膜-电极结构体334A、334B与第二实施方式的燃料电池210的第一电解质膜-电极结构体214A、214B以大致同一形状形成，且分别在树脂销部304a、304c的位置形成有孔部(优选阶梯孔部)344。需要说明的是，虽未图示，但第二实施方式的树脂销部304b、304d侧也同样地构成。在燃料电池单元332A中，在第一电解质膜-电极结构体334A的孔部344、第一隔板216A的孔部274a、第二电解质膜-电极结构体215A的孔部316a (参照图15)、第二隔板218A的孔部298a (参照图13)及第三隔板220A的孔部248a (参照图11)中，一体地插入树脂制夹紧件(日语々'J ” )346。在燃料电池单元332B中，也与所述燃料电池单元332A同样，一体地插入树脂制夹紧件346。树脂制夹紧件346在头部346a上形成有开口(狭缝)348。开口 348除了由径向上延伸的一条狭缝构成之外，还可以由以等角度间隔分割的多条狭缝构成。树脂制夹紧件346的底部346b在第一电解质膜-电极结构体334A、334B的孔部344中具有间隙S而配置。需要说明的是，树脂制夹紧件346也可以例如不使用开口 348，而将头部熔敷。此时，燃料电池单元332A的树脂制夹紧件346和燃料电池单元332B的树脂制夹紧件346配置于在层叠方向上不相互重合的位置(参照图18)。由此，在变形例的燃料电池330中，能够得到通过简单且经济的结构就能将燃料电池单元332A、332B可靠地定位保持，并且实现燃料电池330整体的层叠方向上的小型化的效果。接着，参照图19 图26说明本发明的第三实施方式的燃料电池410。需要说明的是，对于与具备第一实施方式的燃料电池单元12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19所示，燃料电池410具备交替地层叠的燃料电池单元412A、412B。燃料电池单元412A及412B彼此以同一形状形成，且以与第一实施方式的燃料电池单元12大致同一形状构成。在燃料电池单元412A、412B中，第一电解质膜-电极结构体414、第二电解质膜-电极结构体415、第一隔板416、第二隔板418及第三隔板420 (参照图20)分别与第一实施方式的燃料电池单元12的第一电解质膜-电极结构体14、第二电解质膜-电极结构体15、第一隔板16、第二隔板18及第三隔板20对应，以大致同一形状形成。如图20及图21所示，燃料电池单元412A、412B按照第一电解质膜-电极结构体414、第一隔板416、第二电解质膜-电极结构体415、第二隔板418及第三隔板420的顺序层叠。另外，在燃料电池单元412A、412B中，框部428及429与第一实施方式的燃料电池单元12的框部28及29对应，在框部428上一体设置的树脂销部504a及504b与框部28中的树脂销部104a及104b对应，分别以大致同一形状形成。同样，燃料电池单元412A、412B 中的突出部 446a、446b、472a、472b、496a 及 496b 也与第一实施方式的燃料电池单元12的突出部46a、46b、72a、72b、96a及96b对应，分别以大致同一形状形成(参照图20、图22 图24)。即，燃料电池单元412A、412B中的孔部448a、448b、474a、474b、498a、498b、516a 及 516b 与燃料电池单元 12 的孔部 48a、48b、74a、74b、98a、98b、116a及116b对应，分别以大致同一形状形成。如图22所示，在第三隔板420中，在突出部446a上沿箭头B方向等间隔地分离而贯通形成有多个孔部448a。在突出部446b上同样沿箭头B方向等间隔地分离而贯通形成有多个孔部448b。另外，通过垂直于第三隔板420的电极面的轴0的长边的中心线L在一方的长边侧(突出部446a侧)通过多个孔部448a中的任一个的中心，并且在另一方的长边侧(突出部446b侧)通过孔部448b彼此之间。即，在第三隔板420围绕轴0旋转了 180°时，设置于一方的长边侧的孔部448a位于旋转前的设置于另一方的长边侧的孔部448b彼此之间，换言之，以错开半间距的状态配设。如图23所示，在第一隔板416中，在突出部472a上沿箭头B方向等间隔地分离而贯通形成有多个孔部474a。在突出部472b上也同样沿箭头B方向等间隔地分离而贯通形成有多个孔部474b。另外，通过垂直于第一隔板416的电极面的轴0的长边的中心线L在一方的长边侧(突出部472a侧)通过多个孔部474a中的任一个的中心，并且在另一方的长边侧(突出部472b侧)通过孔部474b彼此之间。即，在第一隔板416围绕轴0旋转了 180°时，设置于一方的长边侧的孔部474a位于旋转前的设置于另一方的长边侧的孔部474b彼此之间，换言之，以错开半间距的状态配设。如图24所示，在第二隔板418中，在突出部496a上沿箭头B方向等间隔地分离而贯通形成有多个孔部498a。在突出部496b上也同样沿箭头B方向等间隔地分离而贯通形成有多个孔部498b。另外，通过垂直于第二隔板418的电极面的轴0的长边的中心线L在一方的长边侧(突出部496a侧)通过多个孔部498a中的任一个的中心，并且在另一方的长边侧(突出部496b侧)通过孔部498b彼此之间。即，在第二隔板418围绕轴0旋转了 180°时，设置于一方的长边侧的孔部498a位于旋转前的设置于另一方的长边侧的孔部498b彼此之间，换言之，以错开半间距的状态配设。如图25所示，在第一电解质膜-电极结构体414中，在从正面观察图25的情况下，在上方的第三密封部102c的迂回部与第二密封部102b之间沿箭头B方向等间隔地分离形成有作为连结构件的多个树脂销部(树脂制凸状部)504a。在下方的第三密封部102c的迂回部与第二密封部102b之间也同样沿箭头B方向等间隔地分离形成有作为连结构件的多个树脂销部(树脂制凸状部)504b。另外，通过垂直于第一电解质膜-电极结构体414的电极面的轴0的长边的中心线L在一方的长边侧通过多个树脂销部504a中的任一个的中心，并且在另一方的长边侧通过树脂销部504b彼此之间。即，在第一电解质膜-电极结构体414围绕轴0旋转了 180°时，设置于一方的长边侧的树脂销部504a位于旋转前的设置于另一方的长边侧的树脂销部504b彼此之间，换言之，以错开半间距的状态配设。并且，第一电解质膜-电极结构体414在框部428的一方的短边侧、即设有氧化剂气体入口连通孔30a、冷却介质出口连通孔34b及燃料气体出口连通孔32b的短边428a的两角部(或者一方的角部)形成有切除部(或者也可以设置突起部或作为标记的构件)(旋转姿态检测用识别部)513a、513b。
如图26所示，在第二电解质膜-电极结构体415中，在从正面观察图26的情况下，在上方的第二密封部114b的迂回部与第一密封部114a之间沿箭头B方向等间隔地分离而贯通形成有多个孔部516a。在下方的第二密封部114b的迂回部与第一密封部114a之间同样沿箭头B方向等间隔地分离而贯通形成有多个孔部516b。另外，通过垂直于第二电解质膜-电极结构体415的电极面的轴0的长边的中心线L在一方的长边侧通过多个孔部516a中的任一个的中心，并且在另一方的长边侧通过孔部516b彼此之间。即，在第二电解质膜-电极结构体415围绕轴0旋转了 180°时，设置于一方的长边侧的孔部516a位于旋转前的设置于另一方的长边侧的孔部516b彼此之间，换言之，以错开半间距的状态配设。进而，第二电解质膜-电极结构体415在框部429的一方的短边侧、即设有氧化剂气体入口连通孔30a、冷却介质出口连通孔34b及燃料气体出口连通孔32b的短边429a的两角部(或者一方的角部)形成有切除部(或者也可以设置突起部或作为标记的构件)(旋转姿态检测用识别部)513c、513d。根据第三实施方式的燃料电池410，如图19所示，燃料电池单元412B以相对于同样构成的燃料电池单元412A围绕轴0旋转180°的状态与所述燃料电池单元412A交替地层叠。因而，在燃料电池单元412A及燃料电池单元412B中能够装入相同的第一隔板416、第二隔板418及第三隔板420。另外，如图21所示，在燃料电池单元412A和燃料电池单元412B中，第一隔板416、第二隔板418及第三隔板420的流路相位反转。因此，能够实现第一隔板416、第二隔板418及第三隔板420的通用化，良好地削减部件数目。由此，可得到实质上隔板数减半，能够削减燃料电池410整体的制造成本的效果。并且，第一电解质膜-电极结构体414的设置于一方的长边侧的树脂销部504a以当所述第一电解质膜-电极结构体414围绕轴0旋转了 180°时，位于旋转前的设置于另一方的长边侧的树脂销部504b彼此之间的方式配设，换言之，以相对于树脂销部504b错开半间距的状态配设。另外，一体地插入有树脂销部504a的一方的孔部474a、516a、498a及448a配设在第一隔板416、第二电解质膜-电极结构体415、第二隔板418及第三隔板420围绕轴0旋转了 180°时，从旋转前的另一方的孔部474b、516b、498b及448b的位置错开半间距的位置。由此，树脂销部504a不会插入孔部474b、516b、498b及448b中，而树脂销部504b也不会插入孔部474a、516a、498a及448a中。因而，能够尽可能地阻止相对于第一电解质膜-电极结构体414及第二电解质膜-电极结构体415误组装第一隔板416、第二隔板418及第三隔板420的情况。而且，在第一电解质膜-电极结构体414及第二电解质膜-电极结构体415上，在框部428、429的一方的短边428a、429a的两角部形成有切除部513a、513b、513c、513d。因此，燃料电池单元412A和燃料电池单元412B只要将切除部513a、513b和切除部513c、513d沿箭头B方向交替配置即可。 由此，燃料电池单元412A和燃料电池单元412B能够可靠地防止误组装而容易且有效地层叠，从而能够得到使燃料电池410的组装作业一举简化的效果。并且，燃料电池单元412A、412B通过分别设置于各长边侧的多个树脂销部504a、504b 一体地保持。由此，能够通过简单且经济的结构将燃料电池单元412A、412B可靠地定位保持。需要说明的是，在本实施方式中，作为旋转姿态检测用识别部采用了切除部513a、513b，但并不限定于此。例如，也可以在框部428的一部分上形成凹部、开口部或者狭缝等，或者还可以实施印字或着色等处理。需要说明的是，在第一 第三实施方式中，燃料电池单元12、212A、212B、412A、412B由两片MEA和三片隔板构成，但并不限定于此。例如，也可以使用由一片MEA和两片隔板构成的燃料电池单元、或者由三片MEA和四片隔板构成的燃料电池单元等。
权利要求
1.一种燃料电池单元(12)，其通过将长方形的电解质膜-电极结构体(14、15)和长方形的隔板(16、18、20)层叠而成，所述电解质膜-电极结构体(14、15)在电解质膜(22)的两侧设有一对电极(24、26)，且在外周部设有框状树脂框架(28、29)，所述燃料电池单元(12)的特征在于， 至少一个所述电解质膜-电极结构体(14)在相互对置的长边侧分别设有多个连结构件， 另一方面，在包括所述隔板(16、18、20)在内的其他构成构件(15、16、18、20)上形成有供所述连结构件插入的孔部(48a、48b、74a、74b、98a、98b、116a、116b)， 所述连结构件与所述孔部(48a、48b、74a、74b、98a、98b、116a、116b)的内周面无间隙地嵌合，且将至少一个所述电解质膜-电极结构体(14)及所述其他构成构件(15、16、18、20)结合成一体。
2.根据权利要求I所述的燃料电池单元(12)，其特征在于， 在所述电解质膜-电极结构体(14、15)及所述隔板(16、18、20)上的相互对置的长边侧分别形成有重组销插入用孔部(50a、50b、76a、76b、100a、100b、106a、106b、118a、118b)。
3.根据权利要求I所述的燃料电池单元(12)，其特征在于， 所述连结构件是与所述框状树脂框架(28、29) —体成形的树脂制凸状部(104a、104b)， 所述树脂制凸状部(104a、104b) —体地插入在其他构成构件(15、16、18、20)上设置的孔部(48a、48b、74a、74b、98a、98b、116a、116b)而被进行铆接处理。
4.一种燃料电池(210、330)，其具备燃料电池单元(212A、212B)且通过将多个所述燃料电池单元(212A、212B)层叠而成，所述燃料电池单元(212A、212B)通过将长方形的电解质膜-电极结构体(214A、214B、215A、215B、334A、334B)和长方形的隔板(216A、216B、218A、218B、220A、220B)层叠而成，所述电解质膜-电极结构体(214A、214B、215A、215B、334A、334B)在电解质膜(22)的两侧设有一对电极(24、26)，且在外周部设有框状树脂框架(228A、228B、229A、229B)，所述燃料电池(210、330)的特征在于， 所述燃料电池单元(212A、212B)在所述框状树脂框架(228A、228B、229A、229B)的相互对置的长边侧分别设有多个连结构件，通过所述连结构件将该燃料电池单元(212A、212B)一体地保持，并且， 彼此相邻的所述燃料电池单元(212A、212B)各自的所述连结构件配置于在该燃料电池单元(212A、212B)的层叠方向上不相互重合的位置。
5.根据权利要求4所述的燃料电池(210、330)，其特征在于， 所述燃料电池单元(212A、212B)按照第一所述电解质膜-电极结构体(214A、214B、334A、334B)、第一所述隔板(216A、216B)、第二所述电解质膜-电极结构体(215A、215B)、第二所述隔板(218A、218B)及第三所述隔板(220A、220B)的顺序层叠，并通过所述连结构件一体地保持。
6.根据权利要求4所述的燃料电池(210)，其特征在于， 所述连结构件是与所述框状树脂框架(228A、228B、229A、229B) —体成形的树脂制凸状部(304a、304b、304c、304d)， 所述树脂制凸状部(304a、304b、304c、304d) —体地插入在其他构成构件(215A、215B、216A、216B、218A、218B、220A、220B)上设置的孔部(248a、248b、248c、248d、274a、274b、274c、274d、298a、298b、298c、298d、316a、316b、316c、316d)而被进行铆接处理。
7.根据权利要求4所述的燃料电池(330)，其特征在于， 所述连结构件是独立体的树脂制夹紧构件(346)， 所述树脂制夹紧构件(346) —体地插入在所述电解质膜-电极结构体(215A、215B、334A、334B)及所述隔板(216A、216B、218A、218B、220A、220B)上设置的孔部(248a、248b、248c、248d、274a、274b、274c、274d、298a、298b、298c、298d、316a、316b、316c、316d、344)。
8.一种燃料电池(410)，其具备燃料电池单元(412A、412B)且通过将多个所述燃料电池单元(412A、412B)层叠而成，所述燃料电池单元(412A、412B)通过将长方形的电解质膜-电极结构体(414、415)和长方形的隔板(416、418、420)层叠而成，所述电解质膜-电 极结构体(414、415)在电解质膜(22)的两侧设有一对电极(24、26)，且在外周部设有框状树脂框架(428、429)，所述燃料电池(410)的特征在于， 彼此相邻的所述燃料电池单元(412A、412B)中的一方的该燃料电池单元(412B)围绕垂直于电极面的轴旋转180°而与另一方的该燃料电池单元(412A)交替层叠， 所述燃料电池单元(412A、412B)在相互对置的长边侧分别设有多个连结构件，通过所述连结构件将该燃料电池单元(412A、412B) —体地保持，并且， 在所述燃料电池单元(412A、412B)围绕所述轴旋转了 180°时，设置于一方的长边侧的所述连结构件配置到旋转前的设置于另一方的长边侧的所述连结构件彼此之间。
9.根据权利要求8所述的燃料电池(410)，其特征在于， 所述连结构件是与所述框状树脂框架(428、429) —体成形的树脂制凸状部(504a、504b)， 所述树脂制凸状部(504a、504b) —体地插入在其他构成构件上设置的孔部(448a、448b、474a、474b、498a、498b、516a、516b)而被进行铆接处理。
10.根据权利要求8所述的燃料电池(410)，其特征在于， 相邻的所述燃料电池单元(412A、412B)彼此以围绕所述轴旋转了 180°的状态层叠，并且， 在所述电解质膜-电极结构体(414、415)上设有旋转姿态检测用识别部(513a、513b)。
11.根据权利要求8所述的燃料电池(410)，其特征在于， 在所述框状树脂框架(428、429)上，分别在对称位置上设有使燃料气体沿所述燃料电池单元(412A、412B)的层叠方向流通的燃料气体入口连通孔(32a)及燃料气体出口连通孔(32b)、使氧化剂气体沿所述层叠方向流通的氧化剂气体入口连通孔(30a)及氧化剂气体出口连通孔(30b)、使冷却介质沿所述层叠方向流通的冷却介质入口连通孔(34a)及冷却介质出口连通孔(34b)。
12.根据权利要求8所述的燃料电池(410)，其特征在于， 所述燃料电池单元(412A、412B)按照第一所述电解质膜-电极结构体(414)、第一所述隔板(416)、第二所述电解质膜-电极结构体(415)、第二所述隔板(418)及第三所述隔板(420)的顺序层叠，并通过所述连结构件一体地保持。
全文摘要
本发明提供一种燃料电池单元及燃料电池，构成燃料电池(10)的燃料电池单元(12)具备在外周部设有框部(28)的第一电解质膜-电极结构体(14)、第一隔板(16)、在外周部设有框部(29)的第二电解质膜-电极结构体(15)、第二隔板(18)及第三隔板(20)。在第一电解质膜-电极结构体(14)的框部(28)上一体成形有多个树脂销部(104a、104b)。各树脂销部(104a、104b)分别一体地插入第一隔板(16)的孔部(74a、74b)、第二电解质膜-电极结构体(15)的孔部(116a、116b)、第二隔板(18)的孔部(98a、98b)及第三隔板(20)的孔部(48a、48b)。
文档编号H01M8/02GK102751514SQ20121011154
公开日2012年10月24日 申请日期2012年4月16日 优先权日2011年4月20日
发明者中西吉宏, 石田坚太郎, 福田真弘 申请人:本田技研工业株式会社