CN100380720C - 燃料电池用隔板 - Google Patents

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Abstract

在隔板主体上密封垫成型沟处进行橡胶成型加工，使密封垫在隔板主体上一体成型的燃料电池用隔板，以提供在对密封垫成型沟进行橡胶成型加工时，可以抑制密封垫成型沟的损伤，进而防止因隔板损伤导致密封性降低的燃料电池用隔板为目标，具有形成在隔板主体一个面上的密封垫的宽度大于形成在另一个面上的密封垫的宽度的特征，而且具有成型沟的沟侧面是斜面的特征，而且具有沟底面转角部分设有曲率的特征。

Description

燃料电池用隔板
技术领域
本发明涉及燃料电池用隔板。
背景技术
固体高分子燃料电池是应用从氢气和氧气(空气)生成水的过程中获取电流的原理来发电的电池。该燃料电池是由能透过氢离子的电解质膜和夹持该电解质膜的两片隔板组成的组件多层迭加而成的燃料电池堆(stack)构成的。并且，要求构成组件的隔板具备能遮蔽氢气和氧气并能导出电流的性能。
此外，在燃料电池堆内使用氢气，氧气和冷却用水，为密封这些物质，堆内需要安装密封垫，从密封垫的预先单独成型到将其安装至堆内必然相当费时费工，例如在特开2001-185174中记载的发明就提出了在隔板主体表面上将密封垫一体加工成形的方法，并且提出了有关在一体成型中为防止因内部压力导致密封垫边缘易位而在隔板主体表面开密封垫成型沟，以及在该成型沟内开通孔，且因该通孔的固着效应，密封垫可以固定在隔板主体两面的方法。
另一方面，密封垫的材料，一直以来使用低粘度的液体橡胶，硅树脂橡胶，因硅树脂橡胶的特性而发生氢气的透过，硅树脂的析出及硅树脂的膨胀等方面的问题，针对这个问题，在特开2002-50369中记载的发明提出使用高粘度的合成型橡胶EPDM或含氟橡胶来代替硅树脂橡胶。
但是，在隔板主体上将密封垫一体加工成形的情况下，因硅树脂橡胶是低粘度的液体，在低喷射压力下可以成型，对隔板没有损伤，然而，使用EPDM及含氟橡胶的话，因橡胶粘度高，要求高喷射压力是必然的，于是如图10所示，发生密封垫成型槽的底面10a及11a因橡胶的压力被击穿的问题，发生因密封垫成型沟的侧面强度低而沟底面转角部分14因橡胶的压力被击穿出现损伤部分15的问题，故存在因隔板主体的损伤而损坏密封性的问题。
此外，为了燃料电池的小型化和轻型化将隔板主体做的越来越薄，出现了液态橡胶在低喷射压力下成型时成型沟的底面及沟底面转角部分被损伤的问题。并且，即便是没有开通孔的密封垫，因橡胶等在进行喷射成型时在密封垫成型沟的背面形成成型沟及粘和沟等沟而导致应力集中，出现了密封垫成型沟的底面受到损伤的问题。
专利文献1：特开2001-185174
专利文献2：特开2002-050369
发明内容
发明力图解决的课题
本发明鉴于以上几点，提供一种在隔板主体上密封垫成型沟之间开通孔进行橡胶成型加工从而在隔板主体两面将密封垫一体加工成形的燃料电池用隔板，即便在因密封垫材料选用高粘度型的EPDM或含氟橡胶而在高喷射压力下进行成型加工的情况下，不发生密封垫成型沟的底面因橡胶的压力被击穿的问题，也不会发生因密封垫成型沟的侧面强度低而沟底面转角部分因橡胶的压力发生击穿的问题，可以抑制密封垫成型沟部分的损伤，进而实现可防止因隔板损伤而降低密封性的燃料电池用隔板的目的。
此外，本发明提供的具备密封垫成型沟的燃料电池用隔板的目的是，在因燃料电池的小型化和轻型化而越做越薄的隔板主体上具备通孔的成型沟，即便是低喷射压力下进行液态橡胶成型加工的时候，成型沟的底面及沟底面转角部分也不会因橡胶的压力而受到损伤。
此外，本发明的目的是，提供当两面都具有沟的隔板主体上没有通孔时，对背面有沟的成型沟进行橡胶等的成型加工时，成型沟的底面不会因橡胶的压力而受到损伤的具备密封垫成型沟的燃料电池用隔板。
解决问题的方法
为实现上述目的，根据本发明第1个方面的燃料电池用隔板，将橡胶构成的密封垫射出成形于由碳粉和树脂的混合物压缩形成的隔板主体上，并在隔板主体的两个面上设置密封垫成型沟；其特征在于，在上述隔板主体的两面上，山形的边缘部分形成于上述的密封垫；形成于上述隔板主体一个面的密封垫成型沟的宽度大于另一个面的密封垫成型沟的宽度。
此外，根据本发明第2个方面的燃料电池用隔板，是一种在隔板主体上密封垫成型沟之间开通孔进行橡胶成型加工从而在隔板主体两面将密封垫一体加工成形的燃料电池用隔板，具有成型于上述隔板主体上的上述密封垫成型沟的沟侧面是斜面的特征。
此外，根据本发明第3个方面的燃料电池用隔板，是一种由在隔板主体上密封垫成型沟之间开通孔进行橡胶成型加工从而在隔板主体两面将密封垫一体加工成形的燃料电池用隔板，具有成型于上述隔板主体上的上述密封垫成型沟的沟底面转角部分设有曲率的特征。
此外，根据本发明第4个方面的燃料电池用隔板，是一种通过在两面都有沟的隔板主体的至少一个面上的密封垫成型沟上进行橡胶成型加工从而得到在上述隔板主体上使密封垫成型的燃料电池用隔板，具有成型于上述隔板主体一个面上的上述密封垫成型沟的宽度大于在另一个面，即成型于上述密封垫成型沟的背面，的上述沟的宽度的特征。
此外，根据本发明第5个方面的燃料电池用隔板，是一种通过在两面都有沟的隔板主体的至少一个面上的密封垫成型沟上进行橡胶成型加工从而得到在上述隔板主体上使密封垫成型的燃料电池用隔板，具有成型于上述隔板主体一个面上的上述密封垫成型沟以及在另一个面，即成型于上述密封垫成型沟的背面，的上述沟的沟侧面是斜面的特征。
此外，根据本发明第6个方面的燃料电池用隔板，是一种通过在两面都有沟的隔板主体的至少一个面上的密封垫成型沟上进行橡胶成型加工从而得到在上述隔板主体上使密封垫成型的燃料电池用隔板，具有成型于上述隔板主体一个面上的上述密封垫成型沟以及在另一个面，即成型于上述密封垫成型沟的背面，的上述沟的沟底面转角部分设有曲率的特征。
具备上述构造的本发明的方面1至方面3所指的燃料电池用隔板，因为该隔板形成于一个面上的密封垫成型沟的宽度大于形成于另一个面上的密封垫成型沟的宽度及密封垫成型沟的沟侧面是斜面并且沟底面转角部分设有曲率，所以即便在使用高粘度合成型的EPDM或含氟橡胶高喷射压力下进行成型加工的情况下，也可以防止密封垫成型槽底面因橡胶的压力而被击穿的问题发生。同时，也可以防止密封垫成型沟的侧面强度低而沟底面转角部分因橡胶的压力被击穿的问题发生。
此外，具备上述构造的本发明的方面1至方面3所指的燃料电池用隔板，因燃料电池的小型化和轻型化使隔板主体越来越薄，即便用液态橡胶在低喷射压力下成型加工时，也可以防止密封垫成型槽底面因橡胶的压力而被击穿的问题发生，同时也可以防止密封垫成型沟的侧面强度低而沟底面转角部分因橡胶的压力被击穿的问题发生。
此外，具备上述构造的本发明的方面4至方面6所指的燃料电池用隔板，因为该隔板形成于一个面上的密封垫成型沟的宽度大于形成于另一个面上的密封垫成型沟的宽度及密封垫成型沟的沟侧面是斜面并且沟底面转角部分设有曲率，所以即便在密封垫成型沟进行橡胶等的成型加工的情况下，也可以防止密封垫成型沟的底面因橡胶压力被击穿的问题的发生。
发明的效果
具备上述构造的本发明的方面1至方面3所指的燃料电池用隔板，即便在使用高粘度合成型的EPDM或含氟橡胶高喷射压力下进行成型加工的情况下，也不发生密封垫成型沟的底面因橡胶压力被击穿的问题，不发生密封垫成型沟的侧面强度低而沟底面转角部分因橡胶的压力被击穿的问题，所以能抑制密封垫成型沟部分的损伤，进而防止因隔板损伤导致密封性降低。
此外，具备上述构造的本发明的方面1至方面3所指的燃料电池用隔板，因燃料电池的小型化和轻型化隔板主体越来越薄，即便液态橡胶在低喷射压力下进行成型加工时，也不发生密封垫成型槽底面因橡胶的压力而被击穿的问题，也不发生密封垫成型沟的侧面强度低而沟底面转角部分因橡胶的压力被击穿的问题，所以能抑制密封垫成型沟部分的损伤，进而防止因隔板损伤导致密封性降低。
此外，具备上述构造的本发明的方面4至方面6所指的燃料电池用隔板，即便在密封垫成型沟进行橡胶等的喷射成型加工时，也不发生密封垫成型槽底面因橡胶的压力而被击穿的问题，也不发生密封垫成型沟的侧面强度低而沟底面转角部分因橡胶的压力发生击穿的问题，所以能抑制密封垫成型沟部分的损伤，进而防止因隔板损伤导致密封性降低。
附图说明
图1是本发明的实施例中涉及的燃料电池用隔板的斜视图。
图2是本发明的实施例中涉及的燃料电池用隔板主体的一部分的平面图。
图3是本发明的第一实施例中涉及的燃料电池用隔板的局部剖视图。
图4是本发明的第二实施例中涉及的燃料电池用隔板的局部剖视图。
图5是本发明的第三实施例中涉及的燃料电池用隔板的局部剖视图。
图6是本发明的第四实施例中涉及的燃料电池用隔板的局部剖视图。
图7是本发明的第五实施例中涉及的燃料电池用隔板的局部剖视图。
图8是本发明的第六实施例中涉及的燃料电池用隔板的局部剖视图。
图9是本发明的第七实施例中涉及的燃料电池用隔板的局部剖视图。
图10是本发明的第八实施例中涉及的燃料电池用隔板的局部剖视图。
图11是本发明的第九实施例中涉及的燃料电池用隔板的局部剖视图。
图12是已有实施例中涉及的燃料电池用隔板的局部剖视图。
符号的说明
1    燃料电池用隔板
2    隔板主体
2a，2b    隔板主体表面
3         密封垫
4         通孔
5，7      底座部分
6，8      边缘部分
9         连结部分
10，11    成型沟
10a，11a  沟底面
12，13    埋设部分
14        沟底面转角部分
15        损伤部
16，17    沟侧面
具体实施方式
以下参照附图，说明本发明的优选实施例。但是，本发明的范围并非局限于实施方式部分的内容，除非特别指出。
第一实施例
图1为本发明第一实施例中涉及的燃料电池用隔板1的斜视图，图2是构成燃料电池用隔板1的隔板主体2的一部分的平面图，图3是沿图1中A-A线的局部剖视图。
该第一实施例中使用的燃料电池用隔板1，如图1所示，拥有隔板主体2及密封垫3两个独立的构成元件，这两种元件的构成如下。
即，首先，密封垫成型沟10和密封垫成型沟11，如图2所示，各自在由碳粉和热硬化树脂苯酚的混合物经压缩成形的隔板主体2的两面即2a和2b上沿着密封垫的延伸方向形成，沿着两个成型沟10和11制出所需数目的连通这两个成型沟10和11的底面10a和10b的通孔4。在此，如图3所示，隔板主体2的两个面即2a和2b上所形成的成型沟10和11的宽度是，一个面2a上的沟宽度D比另一个面2b上的沟宽度d要大。具体来说，成型沟宽度的比率(D/d)在105％以上为宜，在120％至200％为优。
密封垫3由配置在隔板主体2的一个面2a侧的成型沟10内的埋设部分12和由该埋设部分12支持的向成型沟10外突出的底座部分5和由该底座部分5支持的断面为山形的边缘部分6和配置在隔板主体2的另一个面2b侧的成型沟11内的埋设部分13和由该埋设部分13支持的向成型沟11外突出的底座部分7和由该底座部分7支持的断面为山形的边缘部分8和配置在通孔4内连接两个埋设部分12及13的连结部分9全体构成。
第二实施例
图4为本发明的第二实施例中涉及的燃料电池用隔板1的局部剖视图，该第二实施例中使用的燃料电池用隔板1，拥有隔板主体2及密封垫3独立的两个构成元件，这两种元件的构成如下。
即，首先，密封垫成型沟10和密封垫成型沟11，如图2所示，各自在由碳粉和热硬化树脂苯酚的混合物经压缩成形的隔板主体2的两面即2a和2b上沿着密封垫的延伸方向形成，沿着两个成型沟10和11制出所需数目的连通这两个成型沟10和11的底面10a和10b的通孔4。在此，如图4所示，隔板主体2的两个面即2a和2b上所形成的成型沟10和11的沟侧面16及沟侧面17是斜面。
密封垫3由配置在隔板主体2的一个面2a侧的成型沟10内的埋设部分12和由该埋设部分12支持的向成型沟10外突出的底座部分5和由该底座部分5支持的断面为山形的边缘部分6和由配置在隔板主体2的另一个面2b侧的成型沟11内的埋设部分13和由该埋设部分13支持的向成型沟11外突出的底座部分7和由该底座部分7支持的断面为山形的边缘部分8和配置在通孔4内连接两个埋设部分12及13的连结部分9全体构成。
第三实施例
图5为本发明的第三实施例中涉及的燃料电池用隔板1的局部剖视图，该第二实施例中使用的燃料电池用隔板1，拥有隔板主体2及密封垫3独立的两个构成元件，这两种元件的构成如下。即，首先，密封垫成型沟10和密封垫成型沟11，如图2所示，各自在由碳粉和热硬化树脂苯酚的混合物经压缩成形的隔板主体2的两面即2a和2b上沿着密封垫的延伸方向形成，沿着两个成型沟10和11制出所需数目的连通这两个成型沟10和11的底面10a和10b的通孔4。在此，如图5所示，隔板主体2的两个面即2a和2b上所形成的成型沟10和11的沟底面转角部分14处设有曲率。
密封垫3由配置在隔板主体2的一个面2a侧的成型沟10内的埋设部分12和由该埋设部分12支持的向成型沟10外突出的底座部分5和由该底座部分5支持的断面为山形的边缘部分6和由配置在隔板主体2的另一个面2b侧的成型沟11内的埋设部分13和由该埋设部分13支持的向成型沟11外突出的底座部分7和由该底座部分7支持的断面为山形的边缘部分8和配置在通孔4内连接两个埋设部分12及13的连结部分9全体构成。
第四实施例
上述第一实施例至第三实施例提及的都是通孔的位置和起密封作用的密封垫边缘区域的位置交迭的情况。第四实施例提及的是，如图6所示，通孔4的位置同起密封作用的密封垫边缘区域E的位置不交迭的情况。这种情况下，“起密封作用的密封垫边缘区域E”相当于密封垫3的高度h的1/3到1/2的一个范围，即便沿底边产生收缩对密封性的影响也是极小的。因此，该边缘区域E相对密封垫3整个宽度来说是很小的。
第五实施例
此外，没有必要使形成在一个面2a上的密封垫成型沟10的形状和形成在另一个面2b上的密封垫成型沟11的形状相同，如图7所示的第五实施例，只有形成在另一个面2b上的密封垫成型沟11的沟侧面17是斜面也可以。
第六实施例
此外，像第五实施例一样，没有必要使形成在一个面2a上的密封垫成型沟10的形状和形成在另一个面2b上的密封垫成型沟11的形状相同，如图8所示的第六实施例，形成在一个面2a上的密封垫成型沟10的沟底面转角部分14处设有曲率，形成在另一个面2b上的密封垫成型沟11的沟侧面17是斜面，这样也可以。
第七实施例
图9为本发明的第七实施例中涉及的燃料电池用隔板1的局部剖视图，没有连通形成在一个面2a上的成型沟10和形成在另一个面2b上的成型沟11的通孔的情况。
这种情况下，形成在一个面2a上的密封垫成型沟10的宽度大于在成型沟10背面即另一个面2b上形成的成型沟11的宽度。具体来说，成型沟10和11的宽度比率(D/d)在105％以上为宜，在120％至200％为优。另外，形成在另一面上的沟11，在本实施例中称为成型沟，不称之为成型沟称之为粘和沟也可以。
第八实施例
图10为本发明的第八实施例中涉及的燃料电池用隔板1的局部剖视图，像第七实施例一样，在没有通孔的情况下，形成在一个面2a上的密封垫成型沟10和形成在另一个面2b即密封垫成型沟10的背面的密封垫成型沟11的沟侧面16，17是斜面。另外，形成在另一面上的沟11，在本实施例中称为成型沟，不称之为成型沟称之为粘和沟也可以。
第九实施例
图11为本发明的第九实施例中涉及的燃料电池用隔板1的局部剖视图，像第七实施例和第八实施例一样，在没有通孔的情况下，形成在一个面2a上的密封垫成型沟10和形成在另一个面2b即密封垫成型沟10的背面的密封垫成型沟11的沟底面转角部分14处设有曲率。另外，形成在另一面上的沟11，在本实施例中称为成型沟，不称之为成型沟称之为粘和沟也可以。
并且，从上述第一实施例到第九实施例中涉及的隔板主体所使用的材料，除碳粉和热硬化性树脂的混合物之外碳粉和热可塑性树脂的混合物也可以。
另外，从上述第一实施例到第九实施例中涉及的密封垫3使用EPDM或含氟橡胶一体成型的方法，除喷射模塑法之外，传递模塑法也可以。

Claims (2)

1.一种燃料电池用隔板(1)，将橡胶构成的密封垫(3)射出成形于由碳粉和树脂的混合物压缩形成的隔板主体(2)上，并在隔板主体(2)的两个面(2a、2b)上设置密封垫成型沟(10、11)；其特征在于，在上述隔板主体(2)的两面(2a、2b)上，山形的边缘部分(6)形成于上述的密封垫(3)；形成于上述隔板主体(2)一个面的密封垫成型沟的宽度大于另一个面的密封垫成型沟的宽度。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用隔板，其特征在于，设置有连通上述密封垫成型沟(10、11)之间的通孔(4)。
CNB2004800158378A 2003-07-08 2004-07-08 燃料电池用隔板 Active CN100380720C (zh)

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