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JP5125217B2 - Fuel cell - Google Patents

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JP5125217B2
JP5125217B2 JP2007129132A JP2007129132A JP5125217B2 JP 5125217 B2 JP5125217 B2 JP 5125217B2 JP 2007129132 A JP2007129132 A JP 2007129132A JP 2007129132 A JP2007129132 A JP 2007129132A JP 5125217 B2 JP5125217 B2 JP 5125217B2
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Description

この発明は、燃料電池に関し、特に、燃料電池のシール構造に関する。   The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a fuel cell seal structure.

燃料電池は、複数の燃料電池セル(以下、「単位セル」と称す)が積層された燃料電池スタックとして使用される。単位セル自体も平面状の部材の積層体であり、電解質膜をその両側から電極で挟んで構成された膜電極接合体(MEA;Membrane Electrode Assembly)を有し、該MEAをその両側からガス流路、およびセパレータで挟むことで構成されている。   The fuel cell is used as a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells (hereinafter referred to as “unit cells”) are stacked. The unit cell itself is also a laminate of planar members, and has a membrane electrode assembly (MEA) in which an electrolyte membrane is sandwiched between electrodes from both sides, and the MEA flows from both sides of the gas. It is comprised by pinching with a path and a separator.

このような燃料電池スタックにおいては、積層面からの反応ガスの漏洩を防止するために、種々のシール構造が採られている。例えば、特開2006−260910号公報では、2種以上のゴム材料を組み合わせてシール部材を配置する燃料電池が開示されている。この燃料電池によれば、加圧力が弱い部分あるいは温度分布が高い部分には、シール性に優れるゴム材料からなるシール部材が配置され、加圧力が強い部分あるいは温度分布が低い部分には、それ程シール性に優れるゴム材料でない別の種類のシール部材が配置される。これにより、製造コストの増加を招くことなく、シール性を向上させることができる。   In such a fuel cell stack, various seal structures are employed in order to prevent leakage of reaction gas from the laminated surface. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-260910 discloses a fuel cell in which a sealing member is disposed by combining two or more rubber materials. According to this fuel cell, a seal member made of a rubber material having excellent sealing properties is disposed in a portion where the pressure is weak or where the temperature distribution is high, and in a portion where the pressure is strong or where the temperature distribution is low Another type of sealing member that is not a rubber material having excellent sealing properties is disposed. Thereby, the sealing property can be improved without increasing the manufacturing cost.

特開2006−260910号公報JP 2006-260910 A 特開2006−172845号公報JP 2006-172845 A 特開2005−93169号公報JP-A-2005-93169 特開2004−311254号公報JP 2004-31254 A 特開2004−193108号公報JP 2004-193108 A

ところで、MEAとセパレータとの間にガス流路を挟む構造の燃料電池においては、該ガス流路の外縁を囲むように配置されたシール部材が、スタックの積層方向に圧縮変形されることにより、該ガス流路をシールする仕組みになっている。ガス流路としては、例えば多孔体金属で構成された流路などが使用されるが、ガス供給の最適化を図るために、アノード側に配置されたガス流路の厚さと、カソード側に配置されたガス流路の厚さとが異なる厚さで構成される場合がある。かかる場合においては、該シール部材は所定の潰れ代(圧縮変形量)が確保されるように、各流路厚に対応した高さに設定されることが必要となる。   By the way, in the fuel cell having a structure in which the gas flow path is sandwiched between the MEA and the separator, the seal member disposed so as to surround the outer edge of the gas flow path is compressed and deformed in the stacking direction of the stack, The gas flow path is sealed. As the gas channel, for example, a channel made of a porous metal is used, but in order to optimize the gas supply, the thickness of the gas channel arranged on the anode side and the cathode side are arranged. In some cases, the thickness of the gas flow path is different. In such a case, the seal member needs to be set to a height corresponding to each channel thickness so that a predetermined crushing allowance (compression deformation amount) is ensured.

しかしながら、単純にシール部材の高さを該MEAの表裏で異なることとすると、高さの高いシール部材の変形量が、高さの低いシール部材の変形量に比して大きくなってしまう。これにより、該MEAにおいてせん断応力が発生し、燃料電池の耐久性が低下するおそれがあった。   However, if the height of the seal member is simply different between the front and back of the MEA, the deformation amount of the seal member having a high height is larger than the deformation amount of the seal member having a low height. As a result, shear stress is generated in the MEA, which may reduce the durability of the fuel cell.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、MEAの両極におけるガス流路の厚さが異なる燃料電池において、耐久性を低下させることなく、反応ガスの漏れを抑制することのできる燃料電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and suppresses leakage of reaction gas without reducing durability in a fuel cell in which the thickness of the gas flow path at both poles of the MEA is different. An object of the present invention is to provide a fuel cell that can handle the above.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、燃料電池であって、
電解質膜を電極で挟んで構成された膜電極接合体と、
前記膜電極接合体における一方の電極に配置された第1ガス流路と、
前記膜電極接合体における他方の電極に配置され、前記第1ガス流路よりも薄く形成された第2ガス流路と、
前記膜電極接合体との間で前記第1ガス流路および/または前記第2ガス流路を挟むセパレータと、
前記膜電極接合体とセパレータとの間に挟まれて、積層方向に収縮することにより燃料電池の気密を保つシール部材と、を複数積層して構成された燃料電池において、
前記シール部材は、
前記膜電極接合体における前記第1ガス流路側に配置された第1シール部材と、
前記膜電極接合体における前記第2ガス流路側に配置され、前記第1シール部材に比して積層方向の高さが低く形成された第2シール部材と、を含み、
前記燃料電池が所定の締結力で締結された場合に、前記第1シール部材と第2シール部材との積層方向の収縮量が略等しいことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a fuel cell,
A membrane electrode assembly configured by sandwiching an electrolyte membrane between electrodes;
A first gas flow path disposed on one electrode of the membrane electrode assembly;
A second gas channel disposed on the other electrode of the membrane electrode assembly and formed thinner than the first gas channel;
A separator that sandwiches the first gas channel and / or the second gas channel with the membrane electrode assembly;
In a fuel cell configured by laminating a plurality of sealing members sandwiched between the membrane electrode assembly and the separator and maintaining the airtightness of the fuel cell by contracting in the stacking direction,
The sealing member is
A first seal member disposed on the first gas flow path side in the membrane electrode assembly;
A second seal member that is disposed on the second gas flow path side in the membrane electrode assembly and is formed to have a lower height in the stacking direction than the first seal member;
When the fuel cell is fastened with a predetermined fastening force, the shrinkage amount in the stacking direction of the first seal member and the second seal member is substantially equal.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記シール部材は、積層方向の高さが高いほど、硬度の高い弾性材料で構成されていることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The sealing member is made of an elastic material having higher hardness as the height in the stacking direction is higher.

また、第3の発明は、第2の発明において、
前記シール部材は、前記第1シール部材の硬度と前記第2シール部材の硬度との比率が、前記第1シール部材における積層方向の高さと前記第2シール部材における積層方向の高さとの比率と略等しくなるように構成されていることを特徴とする請求項2記載の燃料電池。
The third invention is the second invention, wherein
In the sealing member, the ratio between the hardness of the first seal member and the hardness of the second seal member is a ratio between the height in the stacking direction of the first seal member and the height in the stacking direction of the second seal member. The fuel cell according to claim 2, wherein the fuel cells are configured to be substantially equal.

また、第4の発明は、第1の発明において、
前記シール部材は、積層方向の高さが高いほど、前記膜電極接合体への接触面積が大きくなるように構成されていることを特徴とする。
Moreover, 4th invention is set in 1st invention,
The sealing member is configured such that the higher the height in the stacking direction, the larger the contact area with the membrane electrode assembly.

また、第5の発明は、第4の発明において、
前記シール部材は、前記第1シール部材における接触面積と前記第2シール部材における接触面積との比率が、前記第1シール部材における積層方向の高さと前記第2シール部材における積層方向の高さとの比率と略等しくなるように構成されていることを特徴とする。
The fifth invention is the fourth invention, wherein
In the sealing member, a ratio of a contact area in the first seal member and a contact area in the second seal member is such that a height in the stacking direction in the first seal member and a height in the stacking direction in the second seal member. It is characterized by being configured to be substantially equal to the ratio.

また、第6の発明は、第1乃至第5の何れか1つの発明において、
前記第1シール部材および前記第2シール部材は、前記膜電極接合体と一体として形成されていることを特徴とする。
Further, the sixth invention is the invention according to any one of the first to fifth inventions,
The first seal member and the second seal member are formed integrally with the membrane electrode assembly.

膜電極接合体(MEA)における一方の電極に配置されたガス流路と、他方の電極に配置されたガス流路とが異なる厚さで構成されている燃料電池において、当該MEAとセパレータとの間に挟まれたシール部材は、対応するガス流路の厚さに応じてそれぞれ積層方向に異なる高さで構成されている。第1の発明によれば、これらの高さの異なるシール部材は、燃料電池が所定の締結力で締結された場合に、積層方向の圧縮変形量が略等しくなるように構成されている。このため、本発明によれば、該MEAにせん断応力が発生する事態を効果的に回避することができ、燃料電池の耐久性が低下する事態を効果的に抑制することができる。   In a fuel cell in which a gas flow path disposed on one electrode in a membrane electrode assembly (MEA) and a gas flow path disposed on the other electrode have different thicknesses, the MEA and the separator The sealing members sandwiched between them are configured to have different heights in the stacking direction according to the thickness of the corresponding gas flow path. According to the first invention, the seal members having different heights are configured so that the amount of compressive deformation in the stacking direction becomes substantially equal when the fuel cell is fastened with a predetermined fastening force. For this reason, according to the present invention, it is possible to effectively avoid a situation in which shear stress is generated in the MEA, and to effectively suppress a situation in which the durability of the fuel cell is lowered.

第2の発明によれば、シール部材は、該シール部材の積層方向の高さが高いほど、硬度の高い弾性材料で構成されている。該シール部材に作用される圧縮力が等しい場合において、シール部材の積層方向の高さが高いほど圧縮変形量が大きくなる。一方、材料の硬度が高いほど圧縮変形量は小さくなる。このため、本発明によれば、シール部材の積層方向の高さが異なる場合であっても、使用される材料の硬度を調整することにより、これらのシール部材の圧縮変形量を等しくすることができる。   According to the second invention, the sealing member is made of an elastic material having higher hardness as the height of the sealing member in the stacking direction is higher. When the compressive force applied to the seal member is equal, the amount of compressive deformation increases as the height of the seal member in the stacking direction increases. On the other hand, the higher the hardness of the material, the smaller the amount of compressive deformation. For this reason, according to the present invention, even if the heights of the seal members in the stacking direction are different, the amount of compressive deformation of these seal members can be made equal by adjusting the hardness of the materials used. it can.

第3の発明によれば、第1シール部材の硬度と第2シール部材の硬度との比率が、第1シール部材における積層方向の高さと第2シール部材における積層方向の高さとの比率と略等しくなるように、シール部材の硬度が設定される。シール部材の弾性域においては、ひずみ方向の長さは変形量と相関があり、また、材料の硬度に関しても変形量と相関がある。このため、本発明によれば、使用される材料の硬度を、シール部材の積層方向の高さ比率に応じて設定することにより、これらのシール部材の圧縮変形量を等しくすることができる。   According to the third invention, the ratio between the hardness of the first seal member and the hardness of the second seal member is approximately equal to the ratio between the height in the stacking direction of the first seal member and the height in the stacking direction of the second seal member. The hardness of the seal member is set so as to be equal. In the elastic region of the seal member, the length in the strain direction has a correlation with the deformation amount, and the hardness of the material also has a correlation with the deformation amount. For this reason, according to this invention, the amount of compressive deformation of these sealing members can be made equal by setting the hardness of the material used according to the height ratio of the lamination direction of a sealing member.

第4の発明によれば、シール部材は、該シール部材の積層方向の高さが高いほど、MEAへの接触面積が大きくなるように構成されている。該シール部材に作用される圧縮力が等しい場合において、シール部材の積層方向の高さが高いほど圧縮変形量が大きくなる。一方、該圧縮力が作用する面積が大きいほど圧縮変形量は小さくなる。このため、本発明によれば、シール部材の積層方向の高さが異なる場合であっても、MEAへの接触面積を調整することにより、これらのシール部材の圧縮変形量を等しくすることができる。   According to 4th invention, the sealing member is comprised so that the contact area to MEA may become large, so that the height of the lamination direction of this sealing member is high. When the compressive force applied to the seal member is equal, the amount of compressive deformation increases as the height of the seal member in the stacking direction increases. On the other hand, the larger the area on which the compressive force acts, the smaller the amount of compressive deformation. For this reason, according to this invention, even if it is a case where the height of the lamination direction of a sealing member differs, the amount of compressive deformation of these sealing members can be made equal by adjusting the contact area to MEA. .

第5の発明によれば、第1シール部材のMEAへの接触面積と第2シール部材のMEAへの接触面積との比率が、第1シール部材における積層方向の高さと第2シール部材における積層方向の高さとの比率と略等しくなるように、シール部材の形状が設定される。シール部材の弾性域においては、ひずみ方向の長さは変形量と相関があり、また、ひずみ方向に対する作用面積に関しても変形量と相関がある。このため、本発明によれば、使用されるシール部材のMEAへの接触面積を、シール部材の積層方向の高さ比率に応じて設定することにより、これらのシール部材の圧縮変形量を等しくすることができる。   According to the fifth invention, the ratio of the contact area of the first seal member to the MEA and the contact area of the second seal member to the MEA is such that the height in the stacking direction of the first seal member and the stack of the second seal member The shape of the seal member is set so as to be substantially equal to the ratio to the height in the direction. In the elastic region of the seal member, the length in the strain direction correlates with the deformation amount, and the action area with respect to the strain direction also correlates with the deformation amount. Therefore, according to the present invention, by setting the contact area of the seal member used to the MEA in accordance with the height ratio of the seal member in the stacking direction, the amount of compressive deformation of these seal members is made equal. be able to.

第6の発明によれば、MEAと、第1シール部材と、第2シール部材とが一体として形成されたシール一体型MEAを用いて、本発明を実行することができる。   According to the sixth aspect of the invention, the present invention can be implemented using a seal-integrated MEA in which the MEA, the first seal member, and the second seal member are integrally formed.

以下、図面に基づいてこの発明の幾つかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Several embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. The present invention is not limited to the following embodiments.

実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
本発明の実施の形態としての燃料電池は、図7に示すような発電システム(燃料電池システム)に使用される。図7は、本発明にかかる燃料電池を使用可能な燃料電池システムの全体を示す概略構成図である。この燃料電池システムは、燃料電池自動車に搭載される車両用燃料電池システムとして好適である。尚、他の用途の燃料電池システムへの適用も勿論可能である。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
The fuel cell as an embodiment of the present invention is used in a power generation system (fuel cell system) as shown in FIG. FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing an entire fuel cell system in which the fuel cell according to the present invention can be used. This fuel cell system is suitable as a vehicle fuel cell system mounted on a fuel cell vehicle. Of course, application to fuel cell systems for other purposes is also possible.

図7に示す燃料電池システムでは、燃料ガスとしての水素(以下、「アノードガス」とも称す)が燃料電池100に供給される。燃料電池100に供給される水素は高圧の水素タンク114に貯蔵されている。水素タンク114と燃料電池100のアノードとは水素供給管110によって接続され、水素供給管110の途中にはシャットバルブ116および調圧バルブ118が配置されている。また、燃料電池100のアノードには、アノードオフガスを排出するためのオフガス排出管112が接続されている。オフガス排出管112は、水素供給管110における調圧バルブ118の下流側に接続され、水素供給管110と共に水素の循環系を構成している。オフガス排出管112の途中には、循環系内で水素を循環させるための循環ポンプ120が配置されている。   In the fuel cell system shown in FIG. 7, hydrogen (hereinafter also referred to as “anode gas”) as a fuel gas is supplied to the fuel cell 100. Hydrogen supplied to the fuel cell 100 is stored in a high-pressure hydrogen tank 114. The hydrogen tank 114 and the anode of the fuel cell 100 are connected by a hydrogen supply pipe 110, and a shut valve 116 and a pressure regulating valve 118 are disposed in the middle of the hydrogen supply pipe 110. Further, an off-gas discharge pipe 112 for discharging anode off-gas is connected to the anode of the fuel cell 100. The off-gas discharge pipe 112 is connected to the downstream side of the pressure regulating valve 118 in the hydrogen supply pipe 110 and constitutes a hydrogen circulation system together with the hydrogen supply pipe 110. A circulation pump 120 for circulating hydrogen in the circulation system is disposed in the middle of the offgas discharge pipe 112.

このシステムでは、酸化ガスとしての空気(以下、「カソードガス」とも称す)が燃料電池100に供給される。燃料電池100に供給される空気は、コンプレッサ134によって大気から取り込まれる。コンプレッサ134と燃料電池100のカソードとは空気供給管130によって接続されている。また、燃料電池100のカソードには、カソードオフガスを排出するためのオフガス排出管132が接続されている。オフガス排出管132は大気開放され、その管路の途中には空気圧を調整する為の調圧バルブ136が設けられている。   In this system, air as an oxidizing gas (hereinafter also referred to as “cathode gas”) is supplied to the fuel cell 100. Air supplied to the fuel cell 100 is taken in from the atmosphere by the compressor 134. The compressor 134 and the cathode of the fuel cell 100 are connected by an air supply pipe 130. Further, an off-gas discharge pipe 132 for discharging the cathode off-gas is connected to the cathode of the fuel cell 100. The off gas discharge pipe 132 is opened to the atmosphere, and a pressure regulating valve 136 for adjusting the air pressure is provided in the middle of the pipe line.

更に、このシステムでは、上記の反応ガス(燃料ガスおよび酸化ガス)とは別に、燃料電池100を冷却するための冷媒(水、不凍液或いは空気等)が燃料電池100に供給される。燃料電池100には冷媒を供給するための冷媒供給管140と冷媒を排出するための冷媒排出管142とが接続されている。冷媒供給管140と冷媒排出管142はともにラジエータ146に接続され、冷媒はラジエータ146を通って冷媒排出管142から冷媒供給管140へ循環するようになっている。冷媒排出管142の途中には、循環系内で冷媒を循環させるための循環ポンプ148が配置されている。   Further, in this system, a coolant (water, antifreeze, air, or the like) for cooling the fuel cell 100 is supplied to the fuel cell 100 separately from the reaction gas (fuel gas and oxidizing gas). The fuel cell 100 is connected to a refrigerant supply pipe 140 for supplying a refrigerant and a refrigerant discharge pipe 142 for discharging the refrigerant. Both the refrigerant supply pipe 140 and the refrigerant discharge pipe 142 are connected to the radiator 146, and the refrigerant circulates from the refrigerant discharge pipe 142 to the refrigerant supply pipe 140 through the radiator 146. A circulation pump 148 for circulating the refrigerant in the circulation system is arranged in the middle of the refrigerant discharge pipe 142.

本実施の形態の燃料電池100は単位セル10を複数積層したスタック構造を有している。図1は、単位セル10の分解斜視図を示す。この図に示すとおり、単位セル10は、発電体12、酸化ガスが流れる多孔体流路14、燃料ガスが流れる多孔体流路16、および隣接する発電体12を隔離するセパレータ18によって構成されている。発電体12は、電解質膜を挟んでアノードとカソードが配置された膜電極接合体(MEA)20の外側に、図示しないガス拡散層をシールガスケットで囲んで一体として形成されている。   The fuel cell 100 of the present embodiment has a stack structure in which a plurality of unit cells 10 are stacked. FIG. 1 is an exploded perspective view of the unit cell 10. As shown in this figure, the unit cell 10 includes a power generation body 12, a porous body flow path 14 through which oxidizing gas flows, a porous body flow path 16 through which fuel gas flows, and a separator 18 that isolates adjacent power generation bodies 12 from each other. Yes. The power generation body 12 is integrally formed outside a membrane electrode assembly (MEA) 20 in which an anode and a cathode are arranged with an electrolyte membrane interposed therebetween, and a gas diffusion layer (not shown) is surrounded by a seal gasket.

多孔体流路14および16は、ステンレス鋼やチタン、或いはチタン合金などの発砲焼結金属や、金属メッシュなどの内部に多数の細孔を備えた多孔体によって形成されている。多孔体流路14および16は所定方向へ反応ガスを流すことを主目的としているため、反応ガスの流れの圧力損失を抑え、排水性を構造させるように、比較的気孔率の大きい多孔体が使用される。当該多孔体流路14および16に導入された反応ガスは内部の細孔を通過しMEA20のアノードおよびカソードに供給される。   The porous body channels 14 and 16 are formed of a foamed sintered metal such as stainless steel, titanium, or a titanium alloy, or a porous body having a large number of pores inside a metal mesh or the like. Since the porous body channels 14 and 16 are mainly intended to flow the reaction gas in a predetermined direction, a porous body having a relatively high porosity is formed so as to suppress the pressure loss of the flow of the reaction gas and to structure drainage. used. The reaction gas introduced into the porous body channels 14 and 16 passes through the internal pores and is supplied to the anode and cathode of the MEA 20.

セパレータ18は、ステンレス鋼、チタンなどの導電性の金属の薄板を積層して形成される三層積層型のセパレータである。より具体的には、多孔体流路14と接触するカソードプレートと、多孔体流路16と接触するアノードプレートと、これらのプレートの中間に挟まれた中間プレートとから構成されている。また、中間プレートには、冷媒流路としての複数の溝(図示せず)が形成されている。   The separator 18 is a three-layer laminated separator formed by laminating thin conductive metal plates such as stainless steel and titanium. More specifically, the cathode plate is in contact with the porous body flow path 14, the anode plate is in contact with the porous body flow path 16, and an intermediate plate sandwiched between these plates. The intermediate plate is formed with a plurality of grooves (not shown) as refrigerant flow paths.

次に、図2を参照して、発電体12の構成について詳細に説明する。図2は、発電体12の構成を説明するための図である。図2(a)は、発電体12をスタックの積層方向からみた図を示す。また、図2(b)は図2(a)におけるII−II断面を模式的に示す断面図である。この図に示すとおり、MEA20は、電解質膜22の表面上に、それぞれ電極触媒層としてのカソード24およびアノード26を備えている。電解質膜22は、プロトン伝導性を備え、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す固体高分子材料の薄膜である。当該電解質膜22の表面上に形成されたカソード24およびアノード26は、電気化学反応を促進させる触媒(例えば、白金など)を備えている。   Next, the configuration of the power generator 12 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the power generator 12. FIG. 2A shows the power generation body 12 as seen from the stacking direction of the stack. Moreover, FIG.2 (b) is sectional drawing which shows typically the II-II cross section in Fig.2 (a). As shown in this figure, the MEA 20 includes a cathode 24 and an anode 26 as electrode catalyst layers, respectively, on the surface of the electrolyte membrane 22. The electrolyte membrane 22 is a thin film of a solid polymer material that has proton conductivity and exhibits good electrical conductivity in a wet state. The cathode 24 and the anode 26 formed on the surface of the electrolyte membrane 22 include a catalyst (for example, platinum) that promotes an electrochemical reaction.

また、図2(b)に示すとおり、MEA20におけるカソード24およびアノード26の外側には、ガス拡散層28がそれぞれ配置されている。ガス拡散層28は、気孔率が60〜70%程度のカーボン製の多孔体(例えば、カーボンクロスなど)により構成されている。以下、ガス拡散層28が一体化されたMEA20を、MEGA30と称することとする。   Further, as shown in FIG. 2B, gas diffusion layers 28 are respectively disposed outside the cathode 24 and the anode 26 in the MEA 20. The gas diffusion layer 28 is composed of a carbon porous body (for example, carbon cloth) having a porosity of about 60 to 70%. Hereinafter, the MEA 20 in which the gas diffusion layer 28 is integrated will be referred to as MEGA 30.

また、本実施の形態の発電体12は、MEGA30の周囲をシールガスケット32により囲まれて形成されている。シールガスケット32は、シリコンゴム、ブチルゴム、或いはフッ素ゴムなどの弾性を有する絶縁性樹脂材料であり、該MEGA30の周囲に射出成型されて、該MEGA30の外周の一部を厚み方向に挟むように形成されている。   Further, the power generator 12 of the present embodiment is formed by surrounding the MEGA 30 with a seal gasket 32. The seal gasket 32 is an insulating resin material having elasticity, such as silicon rubber, butyl rubber, or fluorine rubber, and is formed around the MEGA 30 so as to sandwich a part of the outer periphery of the MEGA 30 in the thickness direction. Has been.

シールガスケット32の外形は、セパレータ18と同一の略長方形形状に形成されており、その4辺に沿って、反応ガスおよび冷媒のマニホールドを形成する貫通孔が設けられている。これらのマニホールドの周囲およびMEGA30の周囲には、シールガスケット32のカソード24側厚み方向に凸形状に形成されたリップ34aが設けられている。同様に、シールガスケット32のアノード26側には、凸形状に形成されたリップ34bが形成されている(以下、これらを特に区別しないときは、単に「リップ34」と称す)。リップ34は、シールガスケット32を挟むセパレータ18に接触することにより、スタックの積層方向に所定の締結力(圧縮力)を受けて変形し、マニホールドやMEGA30表面を流れる反応ガスの漏れを抑制するシールラインを形成する。   The outer shape of the seal gasket 32 is formed in a substantially rectangular shape identical to that of the separator 18, and through holes are formed along the four sides thereof to form a manifold for reaction gas and refrigerant. Around these manifolds and around the MEGA 30, a lip 34a formed in a convex shape in the thickness direction of the cathode 24 side of the seal gasket 32 is provided. Similarly, a lip 34b formed in a convex shape is formed on the anode 26 side of the seal gasket 32 (hereinafter, when these are not particularly distinguished, they are simply referred to as “lip 34”). The lip 34 is contacted with the separator 18 sandwiching the seal gasket 32 to be deformed by receiving a predetermined fastening force (compression force) in the stacking direction of the stack, and suppresses leakage of reaction gas flowing on the surface of the manifold or MEGA 30. Form a line.

[本実施の形態の特徴的構成]
次に、図3乃至図5を参照して、本実施の形態の特徴的構成について説明する。図3は、本実施の形態の燃料電池100を積層方向に切断した断面の一部を示す図である。この図に示すとおり、本実施の形態においては、MEGA30のカソード24側に配置された多孔体流路14と、該MEGA30におけるアノード26側に配置された多孔体流路16とが、反応ガスの供給を行う上でそれぞれ最適となる厚さに構成されている。このため、これら多孔体流路14、16は、互いに異なる厚さとして構成されている。
[Characteristic configuration of the present embodiment]
Next, a characteristic configuration of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram showing a part of a cross section of fuel cell 100 of the present embodiment cut in the stacking direction. As shown in this figure, in the present embodiment, the porous channel 14 arranged on the cathode 24 side of the MEGA 30 and the porous channel 16 arranged on the anode 26 side of the MEGA 30 Each of the thicknesses is optimum for supplying. For this reason, these porous body flow paths 14 and 16 are comprised as mutually different thickness.

このような単位セル10においては、リップ34の高さが多孔体流路14、16の厚さに応じて設定される。より具体的には、多孔体流路14に対応するリップ34aの高さは高く設定され、多孔体流路14よりも薄い多孔体流路16に対応するリップ34bの高さは低く設定される。   In such a unit cell 10, the height of the lip 34 is set according to the thickness of the porous body channels 14 and 16. More specifically, the height of the lip 34a corresponding to the porous body channel 14 is set high, and the height of the lip 34b corresponding to the porous body channel 16 thinner than the porous body channel 14 is set low. .

しかしながら、これらのリップ34a、34bに同一の締結力が加わると、リップ34aと34bとの間で圧縮変形量に差異が生じてしまう。図4は、単位セル10に所定の締結力が作用した状態を説明するための模式図である。この図に示すとおり、リップ高さが高く設定されたリップ34aは、リップ34aに比して大きく変形することとなる。つまり、発電体12におけるリップ34とMEGA30との間の相対的位置関係にズレが発生してしまう。このため、発電体12内部に生じるせん断応力により、発電体12に破損等が発生し、燃料電池の耐久性が低下するおそれがある。   However, if the same fastening force is applied to the lips 34a and 34b, a difference in the amount of compressive deformation occurs between the lips 34a and 34b. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a state in which a predetermined fastening force is applied to the unit cell 10. As shown in this figure, the lip 34a having a high lip height is greatly deformed as compared with the lip 34a. That is, a deviation occurs in the relative positional relationship between the lip 34 and the MEGA 30 in the power generation body 12. For this reason, damage or the like occurs in the power generation body 12 due to the shear stress generated in the power generation body 12, and the durability of the fuel cell may be reduced.

そこで、本実施の形態における燃料電池においては、単位セル10におけるリップ34aと34bとに、硬度の異なる材料を用いることにより、これらリップ34の圧縮変形量を等しくすることとする。図5は、リップ34aと34bとが異なる材料で構成された単位セル10の断面を模式的に示す図である。この図に示すとおり、シールガスケット32におけるリップ34a側とリップ34b側とは、それぞれ異なる組成の材料で構成されている。より具体的には、単位セル10に所定の締結力が加えられた場合に、リップ34aとリップ34bとの圧縮変形量が同一となるように、各材料の組成が決定される。以下、材料組成を決定するための演算の一例を説明する。尚、以下の演算においては、リップ34a、34bは、積層方向の断面形状が長方形のリップ形状であるとする。   Therefore, in the fuel cell according to the present embodiment, the lip 34a and 34b in the unit cell 10 are made of materials having different hardnesses so that the amount of compressive deformation of these lips 34 is made equal. FIG. 5 is a diagram schematically showing a cross section of the unit cell 10 in which the lips 34a and 34b are made of different materials. As shown in this figure, the lip 34a side and the lip 34b side of the seal gasket 32 are made of materials having different compositions. More specifically, when a predetermined fastening force is applied to the unit cell 10, the composition of each material is determined so that the amount of compressive deformation of the lip 34a and the lip 34b is the same. Hereinafter, an example of the calculation for determining the material composition will be described. In the following calculation, it is assumed that the lips 34a and 34b have a lip shape having a rectangular cross-sectional shape in the stacking direction.

先ず、リップ34aにおける応力σ、ひずみε、弾性係数E、高さh、圧縮変形量Δhとすると、σおよびεは近似的に以下に示す式で表される。
σ=ε ・・・(1)
ε=Δh/h ・・・(2)
First, assuming that the stress σ a , the strain ε a , the elastic modulus E a , the height h a , and the amount of compressive deformation Δh a in the lip 34a, σ a and ε a are approximately expressed by the following equations.
σ a = ε a E a (1)
ε a = Δh a / h a (2)

リップ34aとセパレータ18との接触面積A、スタック締結力Pとして上式(1)、(2)を変形すると、圧縮変形量Δhは以下の式で表される。
Δh=hσ/E=Ph/A ・・・(3)
Contact area A a of the lip 34a and the separator 18, the above equation as a stack fastening force P (1), by modifying (2), the amount of compressive deformation Delta] h a is expressed by the following equation.
Δh a = h a σ a / E a = Ph a / A a E a (3)

同様に、リップ34bにおける応力σ、ひずみε、弾性係数E、高さh、圧縮変形量Δh、接触面積A、締結力Pとすると、圧縮変形量Δhは以下の式で表される。
Δh=hσ/E=Ph/A ・・・(4)
Similarly, assuming that the stress σ b , strain ε b , elastic modulus E b , height h b , compression deformation amount Δh b , contact area A b , and fastening force P in the lip 34 b , the compression deformation amount Δh b is expressed by the following equation: It is represented by
Δh b = h b σ b / E b = Ph b / A b E b (4)

本実施の形態における単位セル10においては、リップ34の接触面積AおよびAが等しいため、リップ34a、34bの圧縮変形量Δh、Δhが等しくなるための弾性係数EおよびEの関係は、上式(3)、(4)を整理して、以下のように導かれる。
/E=h/h ・・・(5)
In the unit cell 10 in the present embodiment, since the contact area A a and A b of the lip 34 is equal, the lip 34a, the amount of compressive deformation Delta] h a of 34b, the elastic modulus for Delta] h b is equal E a and E b This relationship is derived as follows by arranging the above equations (3) and (4).
E b / E a = h b / h a (5)

このように、弾性係数が上式(5)に示す関係を満たすように材料を組成することにより、スタックに所定の締結力が作用した場合の、リップ34aおよびリップ34bにおける圧縮変形量を等しくすることができる。これにより、発電体12にせん断応力が発生する事態を効果的に回避することができる。   Thus, by composing the material so that the elastic coefficient satisfies the relationship shown in the above equation (5), the amount of compressive deformation in the lip 34a and the lip 34b when a predetermined fastening force acts on the stack is made equal. be able to. Thereby, the situation where a shear stress is generated in the power generation body 12 can be effectively avoided.

ところで、上述した実施の形態1においては、リップ34が、発電体12と一体として形成されているが、リップ34の構成はこれに限られない。すなわち、リップ34に相当するシールガスケットが発電体12とは別体として設けられた燃料電池において本発明を実行することとしてもよい。   By the way, in Embodiment 1 mentioned above, the lip | rip 34 is formed integrally with the electric power generation body 12, However, The structure of the lip | rip 34 is not restricted to this. That is, the present invention may be implemented in a fuel cell in which a seal gasket corresponding to the lip 34 is provided separately from the power generator 12.

また、上述した実施の形態1においては、多孔体流路14が、多孔体流路16に比して積層方向に厚く構成された燃料電池が使用されているが、燃料電池の構成はこれに限られない。すなわち、反応ガスの供給の最適化を図るために、燃料ガスが流通する多孔体流路16が、多孔体流路14に比して厚く構成された燃料電池において、本発明を実行することとしても良い。   In the first embodiment described above, a fuel cell is used in which the porous channel 14 is thicker in the stacking direction than the porous channel 16, but the configuration of the fuel cell is the same. Not limited. That is, in order to optimize the supply of the reaction gas, the present invention is implemented in a fuel cell in which the porous channel 16 through which the fuel gas flows is configured to be thicker than the porous channel 14. Also good.

また、上述した実施の形態1においては、シールガスケット32におけるリップ34の形状を柱形状としているが、リップ形状はこれに限定されない。すなわち、所定の締結力が加えられた場合に、圧縮変形量Δh、Δhが等しくなるように材料の組成を設定できるのであれば、積層方向の断面形状が台形形状や半円形状であってもよい。 In the first embodiment described above, the shape of the lip 34 in the seal gasket 32 is a column shape, but the lip shape is not limited to this. That is, if the composition of the material can be set so that the compression deformation amounts Δh a and Δh b are equal when a predetermined fastening force is applied, the cross-sectional shape in the stacking direction is trapezoidal or semicircular. May be.

尚、上述した実施の形態1においては、多孔体流路14が前記第1の発明における「第1ガス流路」に、多孔体流路16が前記第1の発明における「第2ガス流路」に、シールガスケット32が前記第1の発明における「シール部材」に、リップ34aが前記第1の発明における「第1シール部材」に、リップ34bが前記第1の発明における「第2シール部材」に、それぞれ相当している。   In the first embodiment described above, the porous body flow path 14 is the “first gas flow path” in the first invention, and the porous body flow path 16 is the “second gas flow path” in the first invention. The seal gasket 32 is the “seal member” in the first invention, the lip 34a is the “first seal member” in the first invention, and the lip 34b is the “second seal member” in the first invention. Respectively.

実施の形態2.
[実施の形態2の構成]
次に、図6を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。図6は、本実施の形態2の燃料電池における単位セル40の断面を模式的に示す図である。尚、図6に示す単位セル40において、図5に示す単位セル10と共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
[Configuration of Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram schematically showing a cross section of the unit cell 40 in the fuel cell of the second embodiment. In the unit cell 40 shown in FIG. 6, elements common to the unit cell 10 shown in FIG.

この図に示すとおり、単位セル40は、MEGA30の周囲をシールガスケット42により囲まれて形成されている。また、シールガスケット42におけるマニホールドおよびMEGA30の周囲には、カソード24側に凸形状として形成されたリップ44aと、アノード26側に凸形状として形成されたリップ44bとが設けられている(以下、これらを特に区別しないときは、単に「リップ44」と称す)。リップ44は、シールガスケット42を挟むセパレータ18に接触することにより、スタックの積層方向に所定の締結力(圧縮力)を受けて変形し、マニホールドやMEGA30表面を流れる反応ガスの漏れを抑制するシールラインを形成する。   As shown in this figure, the unit cell 40 is formed by surrounding the MEGA 30 with a seal gasket 42. Further, a lip 44a formed as a convex shape on the cathode 24 side and a lip 44b formed as a convex shape on the anode 26 side are provided around the manifold and the MEGA 30 in the seal gasket 42 (hereinafter referred to as these). Are simply referred to as “lip 44”). The lip 44 is contacted with the separator 18 sandwiching the seal gasket 42 to be deformed by receiving a predetermined fastening force (compression force) in the stacking direction of the stack, and suppresses leakage of reaction gas flowing on the surface of the manifold or MEGA 30. Form a line.

[実施の形態2の特徴]
上述した本実施の形態1においては、燃料電池がスタックとして締結された場合に、シールガスケット32におけるリップ34a、34bの圧縮変形量が等しくなるように、各リップにそれぞれ硬度の異なる材料を使用することとしている。つまり、シールガスケット32が2種の材料で構成され、使用される材料、すなわち材料固有の弾性係数を変更することにより、リップ34の圧縮変化量を調整することとしている。
[Features of Embodiment 2]
In the above-described first embodiment, when the fuel cell is fastened as a stack, materials having different hardness are used for each lip so that the amount of compressive deformation of the lips 34a and 34b in the seal gasket 32 becomes equal. I am going to do that. That is, the seal gasket 32 is made of two kinds of materials, and the amount of compression change of the lip 34 is adjusted by changing the material used, that is, the elastic coefficient specific to the material.

一方、リップに使用される材料を変更しなくても、シールガスケットにおけるリップ形状により圧縮変化量を調整することも可能である。つまり、リップとセパレータとの接触面積を大きくするほど、当該リップにおける圧縮変形量を小さくすることが可能となる。そこで、本実施の形態2においては、リップ44aにおけるセパレータ18との接触面積Aと、リップ44aにおける接触面積Aとを調整することにより、これらリップ44a、44bにおける圧縮変形量を等しくすることとする。接触面積AおよびAの設定は、例えば、以下の演算により行うことができる。尚、以下の演算においては、リップ44a、44bは、積層方向の断面形状が長方形のリップ形状であるとする。 On the other hand, even if the material used for the lip is not changed, the amount of change in compression can be adjusted by the lip shape of the seal gasket. That is, the larger the contact area between the lip and the separator, the smaller the amount of compressive deformation in the lip. Therefore, in the second embodiment, a contact area A b of the separator 18 at the lip 44a, by adjusting the contact area A a in the lip 44a, equalizing the compressive deformation amount in these lips 44a, 44b And The setting of the contact areas A a and A b can be performed, for example, by the following calculation. In the following calculation, it is assumed that the lips 44a and 44b are lip shapes having a rectangular cross-sectional shape in the stacking direction.

本実施の形態における単位セル40においては、リップ44aの弾性係数Eとリップ44bの弾性係数Eが等しいため、上式(3)、(4)を整理すると以下の関係が導かれる。
/A=h/h ・・・(6)
In the unit cell 40 in this embodiment, since the elastic modulus E b of the elastic modulus E a lip 44b of the lip 44a are equal, the above equation (3), the following relationship is guided to organize (4).
A b / A a = h b / h a (6)

このように、接触面積Aが上式(6)に示す関係を満たすようにリップ44が形成されることにより、スタックに所定の締結力が作用した場合の、リップ44aおよびリップ44bにおける圧縮変形量Δh、Δhを等しくすることができる。これにより、発電体12の内部にせん断応力が発生し、燃料電池の耐久性が低下する事態を効果的に抑制することができる。 As described above, the lip 44 is formed so that the contact area A satisfies the relationship expressed by the above equation (6), and thus, the amount of compressive deformation in the lip 44a and the lip 44b when a predetermined fastening force is applied to the stack. Δh a and Δh b can be made equal. As a result, it is possible to effectively suppress a situation in which shear stress is generated inside the power generator 12 and the durability of the fuel cell is lowered.

ところで、上述した実施の形態2においては、リップ44が、発電体12と一体として形成されているが、リップ44の構成はこれに限られない。すなわち、リップ44に相当するシールガスケットが発電体12とは別体として設けられた燃料電池において本発明を実行することとしてもよい。   By the way, in Embodiment 2 mentioned above, the lip 44 is integrally formed with the electric power generation body 12, However, The structure of the lip 44 is not restricted to this. That is, the present invention may be implemented in a fuel cell in which a seal gasket corresponding to the lip 44 is provided separately from the power generator 12.

また、上述した実施の形態2においては、多孔体流路14が、多孔体流路16に比して積層方向に厚く構成された燃料電池が使用されているが、燃料電池の構成はこれに限られない。すなわち、反応ガスの供給の最適化を図るために、燃料ガスが流通する多孔体流路16が、多孔体流路14に比して厚く構成された燃料電池において、本発明を実行することとしても良い。   In the second embodiment described above, a fuel cell is used in which the porous channel 14 is thicker in the stacking direction than the porous channel 16, but the configuration of the fuel cell is the same. Not limited. That is, in order to optimize the supply of the reaction gas, the present invention is implemented in a fuel cell in which the porous channel 16 through which the fuel gas flows is configured to be thicker than the porous channel 14. Also good.

また、上述した実施の形態2においては、シールガスケット42におけるリップ44の形状を柱形状としているが、リップ形状はこれに限定されない。すなわち、所定の締結力が加えられた場合に、圧縮変形量Δh、Δhが等しくなるようにリップ44の形状を設定できるのであれば、積層方向の断面形状が台形形状や半円形状であってもよい。 In the second embodiment described above, the shape of the lip 44 in the seal gasket 42 is a column shape, but the lip shape is not limited to this. That is, if the shape of the lip 44 can be set so that the compression deformation amounts Δh a and Δh b are equal when a predetermined fastening force is applied, the cross-sectional shape in the stacking direction is a trapezoidal shape or a semicircular shape. There may be.

尚、上述した実施の形態2においては、多孔体流路14が前記第1の発明における「第1ガス流路」に、多孔体流路16が前記第1の発明における「第2ガス流路」に、シールガスケット42が前記第1の発明における「シール部材」に、リップ44aが前記第1の発明における「第1シール部材」に、リップ44bが前記第1の発明における「第2シール部材」に、それぞれ相当している。   In the second embodiment described above, the porous body channel 14 is the “first gas channel” in the first invention, and the porous body channel 16 is the “second gas channel” in the first invention. The seal gasket 42 is the “seal member” in the first invention, the lip 44a is the “first seal member” in the first invention, and the lip 44b is the “second seal member” in the first invention. Respectively.

単位セル10の分解斜視図を示す図である。2 is an exploded perspective view of a unit cell 10. FIG. 発電体12の構成を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a configuration of a power generator 12. 本実施の形態1の燃料電池100を積層方向に切断した断面の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of cross section which cut | disconnected the fuel cell 100 of this Embodiment 1 in the lamination direction. 単位セル10に所定の締結力が作用した状態を説明するための模式図である。4 is a schematic diagram for explaining a state in which a predetermined fastening force is applied to the unit cell 10. FIG. 本実施の形態1の単位セル10におけるシールガスケット32の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the seal gasket 32 in the unit cell 10 of this Embodiment 1. FIG. 本実施の形態2の単位セル40におけるシールガスケット42の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the seal gasket 42 in the unit cell 40 of this Embodiment 2. FIG. 燃料電池システムの全体を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing the whole fuel cell system.

符号の説明Explanation of symbols

10 単位セル
12 発電体
14 多孔体流路(カソード側)
16 多孔体流路(アノード側)
18 セパレータ
20 MEA(Membrane Electrode Assembly)
22 電解質膜
24 カソード
26 アノード
28 ガス拡散層
30 MEGA
32 シールガスケット
34 リップ
40 単位セル
42 シールガスケット
44 リップ
100 燃料電池
110 水素供給管
112 オフガス排出管
114 水素タンク
116 シャットバルブ
118 調圧バルブ
120 循環ポンプ
130 空気供給管
132 オフガス排出管
134 コンプレッサ
136 調圧バルブ
140 冷媒供給管
142 冷媒排出管
146 ラジエータ
148 循環ポンプ
10 unit cell 12 power generation body 14 porous body flow path (cathode side)
16 Porous channel (anode side)
18 Separator 20 MEA (Membrane Electrode Assembly)
22 Electrolyte membrane 24 Cathode 26 Anode 28 Gas diffusion layer 30 MEGA
32 Seal gasket 34 Lip 40 Unit cell 42 Seal gasket 44 Lip 100 Fuel cell 110 Hydrogen supply pipe 112 Off gas discharge pipe 114 Hydrogen tank 116 Shut valve 118 Pressure regulating valve 120 Circulation pump 130 Air supply pipe 132 Off gas discharge pipe 134 Compressor 136 Pressure regulation Valve 140 Refrigerant supply pipe 142 Refrigerant discharge pipe 146 Radiator 148 Circulation pump

Claims (6)

電解質膜を電極で挟んで構成された膜電極接合体と、
前記膜電極接合体における一方の電極に配置された第1ガス流路と、
前記膜電極接合体における他方の電極に配置され、前記第1ガス流路よりも薄く形成された第2ガス流路と、
前記膜電極接合体との間で前記第1ガス流路および/または前記第2ガス流路を挟むセパレータと、
前記膜電極接合体とセパレータとの間に挟まれて、積層方向に収縮することにより燃料電池の気密を保つシール部材と、を複数積層して構成された燃料電池において、
前記シール部材は、
前記膜電極接合体における前記第1ガス流路側に配置された第1シール部材と、
前記膜電極接合体における前記第2ガス流路側に配置され、前記第1シール部材に比して積層方向の高さが低く形成された第2シール部材と、を含み、
前記燃料電池が所定の締結力で締結された場合に、前記第1シール部材と第2シール部材との積層方向の収縮量が略等しいことを特徴とする燃料電池。
A membrane electrode assembly configured by sandwiching an electrolyte membrane between electrodes;
A first gas flow path disposed on one electrode of the membrane electrode assembly;
A second gas channel disposed on the other electrode of the membrane electrode assembly and formed thinner than the first gas channel;
A separator sandwiching the first gas channel and / or the second gas channel with the membrane electrode assembly;
In a fuel cell configured by laminating a plurality of sealing members sandwiched between the membrane electrode assembly and the separator and maintaining the airtightness of the fuel cell by contracting in the stacking direction,
The sealing member is
A first seal member disposed on the first gas flow path side in the membrane electrode assembly;
A second seal member that is disposed on the second gas flow path side in the membrane electrode assembly and is formed to have a lower height in the stacking direction than the first seal member;
When the fuel cell is fastened with a predetermined fastening force, the amount of contraction in the stacking direction of the first seal member and the second seal member is substantially equal.
前記シール部材は、積層方向の高さが高いほど、硬度の高い弾性材料で構成されていることを特徴とする請求項1記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the seal member is made of an elastic material having a higher hardness as the height in the stacking direction is higher. 前記シール部材は、前記第1シール部材の硬度と前記第2シール部材の硬度との比率が、前記第1シール部材における積層方向の高さと前記第2シール部材における積層方向の高さとの比率と略等しくなるように構成されていることを特徴とする請求項2記載の燃料電池。   In the sealing member, the ratio between the hardness of the first seal member and the hardness of the second seal member is a ratio between the height in the stacking direction of the first seal member and the height in the stacking direction of the second seal member. The fuel cell according to claim 2, wherein the fuel cells are configured to be substantially equal. 前記シール部材は、積層方向の高さが高いほど、前記膜電極接合体への接触面積が大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項1記載の燃料電池。   2. The fuel cell according to claim 1, wherein the seal member is configured such that the contact area with the membrane electrode assembly increases as the height in the stacking direction increases. 前記シール部材は、前記第1シール部材における接触面積と前記第2シール部材における接触面積との比率が、前記第1シール部材における積層方向の高さと前記第2シール部材における積層方向の高さとの比率と略等しくなるように構成されていることを特徴とする請求項4記載の燃料電池。   In the sealing member, a ratio of a contact area in the first seal member and a contact area in the second seal member is such that a height in the stacking direction in the first seal member and a height in the stacking direction in the second seal member. The fuel cell according to claim 4, wherein the fuel cell is configured to be substantially equal to the ratio. 前記第1シール部材および前記第2シール部材は、前記膜電極接合体と一体として形成されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載の燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein the first seal member and the second seal member are formed integrally with the membrane electrode assembly.
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KR101470143B1 (en) * 2013-04-15 2014-12-05 현대자동차주식회사 Gasket device for a fuel cell stack
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DE102018115994A1 (en) * 2018-07-02 2020-01-02 Elringklinger Ag Assembly for an electrochemical device and method for producing such an assembly

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001336640A (en) * 2000-05-30 2001-12-07 Uchiyama Mfg Corp Thin-film carrier gasket
JP4733915B2 (en) * 2003-07-02 2011-07-27 本田技研工業株式会社 Fuel cell
JP2006059593A (en) * 2004-08-18 2006-03-02 Equos Research Co Ltd Fuel cell system and its operation method
JP2007059187A (en) * 2005-08-24 2007-03-08 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell
JP2007095669A (en) * 2005-08-31 2007-04-12 Nissan Motor Co Ltd Electrolyte film-electrode assembly

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