專利名稱：燃料電池組、燃料電池組的制造方法、及構(gòu)成燃料電池組的模塊的更換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池的電池組結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
作為燃料電池的電池組結(jié)構(gòu)，在下述專利文獻(xiàn)I中公開有ー種利用填料片將燃料電池單元間密封的結(jié)構(gòu)，該燃料電池單元由對置的2張隔板夾持MEA (膜電極接合體)而構(gòu)成。在該專利文獻(xiàn)I中，填料片具有大致三角狀的截面，其底面與各燃料電池單元的ー個面粘接。各燃料電池單元中，使填料片的前端朝向ー個方向而分別層疊。圖I示出在這種現(xiàn)有的電池組結(jié)構(gòu)中，例如將需要更換的燃料電池單元I從燃料 電池組2內(nèi)抽出的例子。如圖I所示，在以往的電池組結(jié)構(gòu)中抽出燃料電池單元I時，與抽出的燃料電池單元I相鄰的燃料電池單元3上粘接的填料片4露出。然而，填料片等密封構(gòu)件一旦向外部露出，則塵埃等異物附著而密封力可能會下降，難以再使用。因此，在要更換該露出的填料片4吋，由于無法僅更換填料片4，因此還需要更換粘接有填料片4的燃料電池單元3。因此，在要更換燃料電池單元3時，還需要更換位于燃料電池單元3的下方的燃料電池單元，結(jié)果是，在圖I的情況下，存在于比需要更換的燃料電池單元I靠下方的全部的燃料電池單元都需要更換。即，以往不得不更換比作為需要更換的目標(biāo)的燃料電池單元多的燃料電池單元，而燃料電池組的修理需要很大的成本。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I日本特開2006-244765號公報專利文獻(xiàn)2日本特開2002-151112號公報

發(fā)明內(nèi)容
考慮到這種問題，本發(fā)明要解決的課題在于提供一種能夠經(jīng)濟(jì)地更換構(gòu)成燃料電池組的模塊的技木。本發(fā)明為了解決上述課題的至少一部分而作出，能夠作為以下的方式或適用例來實現(xiàn)。[適用例I]ー種燃料電池組，層疊多個模塊而構(gòu)成，具備第一模塊，包括電解質(zhì)膜、陽極、陰扱；第二模塊，包括隔板，隔著第一密封構(gòu)件而與所述第一模塊的ー側(cè)的面相鄰配置；及第三模塊，包括隔板，隔著第二密封構(gòu)件而與所述第一模塊的另ー側(cè)的面相鄰配置，所述第一密封構(gòu)件的相對于所述第一模塊的剝離強(qiáng)度比相對于所述第二模塊的剝離強(qiáng)度高，所述第二密封構(gòu)件的相對于所述第一模塊的剝離強(qiáng)度比相對于所述第三模塊的剝離強(qiáng)度高。若為這種結(jié)構(gòu)的燃料電池組，則通過使第一密封構(gòu)件和第二密封構(gòu)件具有上述那樣的剝離強(qiáng)度而夾設(shè)在第一 第三模塊間，而在更換第一模塊吋，能夠連同第一密封構(gòu)件及第ニ密封構(gòu)件從燃料電池組內(nèi)抽出第一模塊。因此，能夠抑制第一密封構(gòu)件、第二密封構(gòu)件從與抽出的第一模塊相鄰的第二或第三模塊露出。由此，無需如以往那樣抽出比作為更換對象的燃料電池單元多的燃料電池單元，而能夠經(jīng)濟(jì)地更換構(gòu)成燃料電池組的模塊。[適用例2]在適用例I所記載的燃料電池組中，所述第一模塊、所述第二模塊及所述第三模塊分別具備ー個或多個燃料電池單元，該燃料電池單元包括所述電解質(zhì)膜、所述陽極、所述陰極、及夾持該電解質(zhì)膜、陽極、陰極的ー對所述隔板。若為這種結(jié)構(gòu)，則能夠通過I個或多個燃料電池單元來構(gòu)成各模塊，因此能夠?qū)⒁淮胃鼡Q的燃料電池單元的単位設(shè)定成各種個數(shù)。[適用例3]在適用例I所記載的燃料電池組中，所述第二模塊所包含的所述隔板與所述第一模塊具有的所述陽極或所述陰極相鄰配置，所述第三模塊所包含的所述隔板與所述第一模塊具有的所述陽極或所述陰極相鄰配置。
若為這種結(jié)構(gòu)，例如能夠僅通過隔板來構(gòu)成第二模塊或第三模塊。因此，在需要更換電解質(zhì)膜、陽極、陰極時，只要僅更換第一模塊即可。[適用例4]在適用例I至適用例3中的任ー項所記載的燃料電池組中，所述第一密封構(gòu)件的相對于所述第一模塊的接觸面積比所述第一密封構(gòu)件的相對于所述第二模塊的接觸面積大，所述第二密封構(gòu)件的相對于所述第一模塊的接觸面積比所述第一密封構(gòu)件的相對于所述第二模塊的接觸面積大。若為這種結(jié)構(gòu)，則能夠使各密封構(gòu)件與第一模塊接觸的面積大于與其他模塊接觸的面積，因此容易連同各密封構(gòu)件抽出第一模塊。[適用例5]在適用例I至適用例4中的任ー項所記載的燃料電池組中，所述第一密封構(gòu)件粘接于所述第一模塊，而粘附于所述第二模塊，所述第二密封構(gòu)件粘接于所述第一模塊，并粘附于所述第三模塊。若為這種結(jié)構(gòu)，則第一密封構(gòu)件、第二密封構(gòu)件粘接于第一模塊，并粘附于其他模塊，因此能夠容易地連同各密封構(gòu)件抽出第一模塊。[適用例6]在適用例I至適用例5中的任ー項所記載的燃料電池組中，所述第二模塊與所述第三模塊為同一結(jié)構(gòu)，所述第一密封構(gòu)件、所述第一模塊、所述第二密封構(gòu)件、所述第二模塊按照所述第一密封構(gòu)件、所述第一模塊、所述第二密封構(gòu)件、所述第二模塊的
順序?qū)盈B多組。若為這種結(jié)構(gòu)，在更換第二模塊時，通過將第一密封構(gòu)件、與該第一密封構(gòu)件相鄰的第一模塊、與該第一模塊相鄰的第二密封構(gòu)件、與該第二密封構(gòu)件相鄰的第二模塊、與該第二模塊相鄰的第一密封構(gòu)件、與該第一密封構(gòu)件相鄰的第一模塊、與該第一模塊相鄰的第二密封構(gòu)件集中抽出，能夠抑制第一密封構(gòu)件、第二密封構(gòu)件露出到燃料電池組內(nèi)的情況。因此，無需像以往那樣從作為更換對象的燃料電池單元更換存在于ー個方向的全部的燃料電池單元，從而能夠經(jīng)濟(jì)地更換構(gòu)成燃料電池組的模塊。本發(fā)明除了作為所述的燃料電池組的結(jié)構(gòu)之外，也可以構(gòu)成作為以下那樣的燃料電池組的制造方法、構(gòu)成燃料電池組的模塊的更換方法。[適用例7]—種燃料電池組的制造方法，包括如下エ序(a)在包含電解質(zhì)膜、陽極、陰極的第一模塊的一側(cè)的面上配置第一密封構(gòu)件，在另ー側(cè)的面上配置第二密封構(gòu)件；
(b)隔著所述第一密封構(gòu)件在所述第一模塊的所述ー側(cè)的面上配置包含隔板的第ニ模塊 '及(C)隔著所述第二密封構(gòu)件在所述第一模塊的所述另ー側(cè)的面上配置包含隔板的第二模塊，所述第一密封構(gòu)件的相對于所述第一模塊的剝離強(qiáng)度比相對于所述第二模塊的剝離強(qiáng)度高，所述第二密封構(gòu)件的相對于所述第一模塊的剝離強(qiáng)度比相對于所述第三模塊的剝離強(qiáng)度高。[適用例8]—種更換方法，是構(gòu)成燃料電池組的模塊的更換方法，其中，所述燃料電池組具備第一模塊，包括電解質(zhì)膜、陽極、陰極；第二模塊，包括隔板，隔著第一密封構(gòu)件而與所述第一模塊的ー側(cè)的面相鄰配置；及第三模塊，包括隔板，隔著第二密封構(gòu)件而與所述第一模塊的另ー側(cè)的面相鄰配置，所述第一密封構(gòu)件的相對于所述第一模塊的剝離強(qiáng)度比相對于所述第二模塊的剝離強(qiáng)度高，所述第二密封構(gòu)件的相對于所述第一模塊的剝離強(qiáng)度比相對于所述第三模塊的剝離強(qiáng)度高，在更換所述第一模塊的情況下，所述更換方法包括如下エ序(a)將所述第一模塊、與該第一模塊相接的所述第一密封構(gòu)件、與該第一模塊相接的所述第二密封構(gòu)件作為第一更換單位模塊，從所述燃料電池組抽出；及(b)由新的所述第一更換單位模塊代替抽出的所述第一更換單位模塊而配置在所述燃料電池組內(nèi)。[適用例9]在適用例8所記載的更換方法中，所述第二模塊與所述第三模塊為同一結(jié)構(gòu)，所述燃料電池組通過將所述第一密封構(gòu)件、所述第一模塊、所述第二密封構(gòu)件、所述第二模塊按照所述第一密封構(gòu)件、所述第一模塊、所述第二密封構(gòu)件、所述第二模塊的順序?qū)盈B多組而構(gòu)成，在更換所述第二模塊的情況下，所述更換方法包括如下エ序(C)將所述第一密封構(gòu)件、與該第一密封構(gòu)件相鄰的所述第一模塊、與該第一模塊相鄰的所述第二密封構(gòu)件、與該第二密封構(gòu)件相鄰的所述第二模塊、與該第二模塊相鄰的所述第一密封構(gòu)件、與該第一密封構(gòu)件相鄰的所述第一模塊、與該第一模塊相鄰的所述第ニ密封構(gòu)件作為第二更換單位模塊，從所述燃料電池組抽出 '及(d)由新的所述第二更換單位模塊代替抽出的所述第二更換單位模塊而配置在所述燃料電池組內(nèi)。


圖I是表示燃料電池的以往的電池組結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是第一實施例的燃料電池組的外觀立體圖。圖3是燃料電池組的剖視圖。圖4是表示燃料電池單元的簡要結(jié)構(gòu)的說明圖。圖5是表示在隔板上粘接填料片的方法的說明圖。圖6是表示在隔板上粘接填料片的另一方法的說明圖。圖7是表示在隔板上粘接填料片的又一方法的說明圖。圖8是表示更換第一燃料電池單元的方法的說明圖。圖9是表示更換第二燃料電池單元的方法的說明圖。 圖10是表示第二實施例的多個單元模塊的簡要結(jié)構(gòu)的說明圖。圖11是第二實施例的燃料電池組的剖視圖。圖12是表示第三實施例的模塊的簡要結(jié)構(gòu)的說明圖。圖13是第三實施例的燃料電池組的剖視圖。
具體實施例方式A.第一實施例以下，基于實施例，說明本發(fā)明的實施方式。圖2是作為本發(fā)明的第一實施例的燃料電池組100的外觀立體圖，圖3是燃料電池組100的剖視圖。燃料電池組100通過將固體高分子型的燃料電池單元10層疊多個而構(gòu)成。需要說明的是，在本實施例中，燃料電池組100由固體高分子型的燃料電池單元10構(gòu)成，但也可以由固體氧化物型等其他形式的燃料電池單元構(gòu)成。如圖2及圖3所示，在燃料電池組100的兩端分別具備作為集電板的接線板30a、30b和作為絕緣體的絕緣體40a、40b，它們由一對端板50a、50b夾持。在燃料電池組100的四角分別配置有軸60，這些軸60從ー對端板50a、50b的兩側(cè)通過螺栓65固定，由此將各燃料電池單元10沿著層疊方向(圖3中的上下方向)以規(guī)定的カ緊固。如圖2所示，在端板50a、絕緣體40a及接線板30a上，在多個部位形成有用于使氫或空氣、冷卻水向燃料電池組100內(nèi)流動的岐管70。而且，如圖3所示，在各燃料電池單元10中，在與所述岐管70對應(yīng)的位置形成有岐管71。經(jīng)由所述岐管70、71，向各燃料電池單元10內(nèi)導(dǎo)入氫或空氣，向燃料電池單元10間的間隙導(dǎo)入冷卻水。圖4是表示燃料電池單元10的簡要結(jié)構(gòu)的說明圖。本實施例的燃料電池單元10對應(yīng)于填料片80的有無而存在2個種類。圖4 (a)表示具有填料片80的第一燃料電池單元IOA的剖面，圖4 (b)表示不具有填料片80的第二燃料電池單元IOB的剖面。以下，在未區(qū)別第一燃料電池單元IOA和第二燃料電池單元IOB時，簡稱為“燃料電池單元10”。燃料電池單元10通過利用一對隔板15隔著具有導(dǎo)電性及透氣性的氣體擴(kuò)散層14夾持陽極催化劑層12和陰極催化劑層13而構(gòu)成，所述陽極催化劑層12和陰極催化劑層13夾持電解質(zhì)膜11。在各隔板15的內(nèi)面形成有用于使氫或空氣流動的多個槽，在背面形成有用于使冷卻水流動的多個槽。在岐管71的周邊配置有層壓樹脂、粘接劑等接合材料16，通過該接合材料16，上表面及下表面的隔板15彼此接合。需要說明的是，陽極催化劑層12和與其相鄰的氣體擴(kuò)散層14相當(dāng)于本發(fā)明的“陽極”，陰極催化劑層13和與其相鄰的氣體擴(kuò)散層14相當(dāng)于本發(fā)明的“陰扱”。
如圖4 (a)所示，在第一燃料電池單元IOA的岐管71的周圍，在上側(cè)的隔板15的上表面及下側(cè)的隔板15的下表面分別粘接有填料片80。填料片80的截面為多邊形形狀，其具有大致三角形形狀(或大致等腰梯形形狀)的主體部81和板狀的底座部82。填料片80通過這種截面形狀而具有面積比較寬的底面和面積比底面窄的前端面。各填料片80的底面與隔板15的外表面粘接，前端面沿著第一燃料電池單元IOA的層疊方向朝向上側(cè)或下偵U。如此在兩面粘接有填料片80的第一燃料電池單元IOA相當(dāng)于本申請的“第一模塊”。另ー方面，如圖4 (b)所示，在第二燃料電池單元IOB未設(shè)置填料片80。如此，未設(shè)置填料片80的第二燃料電池單元IOB相當(dāng)于本申請的“第二模塊”及“第三模塊”。而且，填料片80相當(dāng)于本申請的“第一密封構(gòu)件”及“第二密封構(gòu)件”。圖5是表示在隔板15上粘接填料片80的方法的說明圖。在本實施例中，在將隔板15預(yù)先配置在內(nèi)部的模具200內(nèi)，將高溫硫化硅橡膠或未加硫的液狀橡膠射出到隔板15 上，使其加熱硬化，由此將隔板15和填料片80粘接。即，在本實施例中，通過射出成形而在隔板15上粘接填料片80。此時，在成形有填料片80的部分的隔板15的表面上預(yù)先涂敷底涂劑或加硫粘接劑，由此能夠?qū)⑻盍掀?0牢固地粘接于隔板15。而且，對該部分進(jìn)行粗研磨，利用錨效果進(jìn)行接合，也能夠牢固地進(jìn)行粘接。此外，也可以對隔板15不進(jìn)行任何加エ，而通過向原料的橡膠調(diào)合粘接成分進(jìn)行粘接。在隔板15上粘接了填料片80之后，在粘接有填料片80的2個隔板15之間配置電解質(zhì)膜11、陽極催化劑層12、陰極催化劑層13、氣體擴(kuò)散層14而利用接合材料16將岐管71的周邊接合，從而完成第一燃料電池單元10A。如此，若事先在隔板15上粘接填料片80，則在第一燃料電池單元IOA的組裝時無需對填料片80進(jìn)行加熱，因此能夠抑制電解質(zhì)膜、催化劑層發(fā)生老化的情況。需要說明的是，在隔板15上粘接填料片80的方法并不局限于這種方法，可以通過各種方法進(jìn)行粘接。例如圖6所示，也可以在模具201內(nèi)僅對填料片80進(jìn)行射出成形，然后，使用粘接劑將該填料片80粘接于隔板5。此外，如圖7所示，也可以通過僅對填料片80進(jìn)行射出成形的模具202，以橡膠未完全硬化的溫度來預(yù)備成形填料片80，然后，將預(yù)備成形了的填料片80在壓縮成型用的模具203內(nèi)以橡膠硬化的溫度壓接于隔板15。這種情況下，如所述那樣，既可以在隔板15的表面涂敷底涂劑或加硫粘接劑，也可以對隔板進(jìn)行粗研磨。而且，還可以向原料的橡膠調(diào)合粘接成分。在本實施例中，如以上那樣通過將粘接有填料片80的第一燃料電池單元IOA和未粘接填料片80的第二燃料電池單元IOB如圖3所示那樣交替層疊來形成燃料電池組100。當(dāng)?shù)谝蝗剂想姵貑卧狪OA與第二燃料電池單元IOB層疊時，粘接在第一燃料電池單元IOA上的填料片80的前端面以在作為粘弾性體的填料片80上固有的粘附力，而緊貼于第二燃料電池單元IOB的隔板15的外表面。如此，填料片80作為密封構(gòu)件發(fā)揮功能，能夠防止氫、氧、冷卻水從岐管71內(nèi)向外部漏出的情況。需要說明的是，所述的粘附カ是比填料片80粘接于隔板15的力弱的力。即，填料片80的相對于第一燃料電池單元IOA的剝離強(qiáng)度比填料片80的相對于第二燃料電池單元IOB的剝離強(qiáng)度高。圖8是表示更換燃料電池組100內(nèi)的第一燃料電池單元IOA的方法的說明圖。更換燃料電池組100內(nèi)的第一燃料電池單元IOA吋，首先，將螺栓65和軸60取下而解除燃料電池組100的緊固。然后，從作為更換對象的第一燃料電池單元IOA的兩面將層疊解開，抽出作為目標(biāo)的第一燃料電池單元10A。于是，由于為了將填料片80從第一燃料電池單元IOA剝離所需的カ大于為了將填料片80從第二燃料電池單元IOB剝離所需的力，因此第一燃料電池單元IOA被連同粘接在其兩面上的填料片80而抽出。由此，在燃料電池組100內(nèi)，與該抽出的第一燃料電池單元IOA的兩面相鄰的第二燃料電池單元IOB的隔板15露出。如此，在抽出了第一燃料電池單元IOA之后，將新的第一燃料電池單元IOA配置在燃料電池組100內(nèi)，通過軸60及螺栓65，從兩端將燃料電池組100緊固。根據(jù)這種第一燃料電池單元IOA的更換方法，即使以單體的方式抽出第一燃料電池單元10A，填料片80也不會向燃料電池組100內(nèi)露出，因此能夠?qū)⒌谝蝗剂想姵貑卧狪OA以單體的方式作為更換単位的模塊(第一更換單位模塊)進(jìn)行處理。圖9是表示更換燃料電池組100內(nèi)的第二燃料電池單元IOB的方法的說明圖。更換燃料電池組100內(nèi)的第二燃料電池單元IOB吋，首先，將螺栓65和軸60取下而解除燃料電池組100的緊固。然后，從與作為更換對象的第二燃料電池單元IOB的兩面相鄰的第一燃料電池單元IOA的兩端將層疊解開，抽出這3個燃料電池單元10。如此，將3個燃料電池單元10從燃料電池組100抽出時，與作為目標(biāo)的第二燃料電池單元IOB同時抽出的2個第一燃料電池單元IOA所相鄰的第二燃料電池單元IOB的隔板15向燃料電池組100內(nèi)露出。如此，在抽出了 3個燃料電池單元10之后，將新的3個燃料電池單元10配置在燃料電池組100內(nèi)，通過軸60及螺栓65，從兩端將燃料電池組100緊固。根據(jù)這種第二燃料電池單元IOB的更換方法，無需像以往那樣從作為目標(biāo)的燃料電池單元10更換在ー個方向存在的全部的燃料電池單元10，從而能夠?qū)⒆钚∠薅鹊娜剂想姵貑卧?0 (I個第二燃料電池單元IOB和2個第一燃料電池單元10A)作為更換單位的模塊(第二更換單位模塊)進(jìn)行處理。在以上說明的本實施例中，將在兩面具有填料片80的第一燃料電池單元IOA和不具有填料片80的第二燃料電池單元IOB交替層疊而構(gòu)成燃料電池組100。因此，在更換第一燃料電池單元IOA的情況下，能夠?qū)⑷剂想姵貑卧?0以I個單體的方式進(jìn)行更換，在更換第二燃料電池單元IOB時，能夠?qū)⑷剂想姵貑卧?0以3個單位(I個第二燃料電池單元IOB及2個第一燃料電池單元10A)的方式進(jìn)行更換。因此，無需像以往那樣從作為更換對象的燃料電池單元10更換在ー個方向存在的全部的燃料電池單元10，因此能夠經(jīng)濟(jì)地更換燃料電池單元10。另外，在本實施例中，能夠連同填料片80進(jìn)行燃料電池單元10的更換，因此無需在緊固被解除后的不穩(wěn)定的燃料電池組100內(nèi)進(jìn)行填料片80的改貼。因此，能夠抑制伴隨填料片80的改貼作業(yè)產(chǎn)生的異物的混入、隔板15的損傷、填料片80的位置錯動、加熱引起的電解質(zhì)膜11的老化等。需要說明的是，在本實施例中，與第一燃料電池單元IOA粘接的填料片80的前端面通過填料片80的粘附カ，而與第二燃料電池單元IOB緊貼。然而，如果滿足為了將填料片80從第一燃料電池單元IOA剝離所需的カ大于為了將填料片80從第二燃料電池單元IOB剝離所需的力這樣的條件，則也可以將填料片80的前端面和第二燃料電池單元IOB通過粘接劑等進(jìn)行粘接。而且，如果滿足所述條件，則填料片80的底面也可以不粘接于第一燃料電池單元IOA而粘附于第一燃料電池單元10A。此外，各燃料電池單元10具有的一對隔板 15通過接合材料16進(jìn)行了粘接，但也可以利用比填料片80的前端面的粘附カ強(qiáng)的カ進(jìn)行粘附。B.第二實施例
在上述的第一實施例中，將在兩面具有填料片80的第一燃料電池單元IOA和不具有填料片80的第二燃料電池單元IOB交替層疊而形成燃料電池組100。相對于此，在第二實施例中，準(zhǔn)備了由多個燃料電池單元10構(gòu)成的兩種的多電池單元模塊，在一方的多電池單元模塊的兩面粘接填料片80，在另一方的多電池單元模塊的兩面未粘接填料片80。圖10是表示構(gòu)成本實施例的燃料電池組的多電池單元模塊的簡要結(jié)構(gòu)的說明圖。圖10 Ca)表示第一多電池單元模塊IOC的剖面，圖10 (b)表示第二多電池單元模塊IOD的剖面。如圖10 (a)及圖10 (b)所示，第一多電池單元模塊IOC及第ニ多電池單元模塊IOD通過對3個燃料電池單元10進(jìn)行層疊而構(gòu)成。各燃料電池單元10的結(jié)構(gòu)與第一實施例相同，通過利用一對隔板隔著氣體擴(kuò)散層夾持電解質(zhì)膜、陽極及陰極而構(gòu)成。在本實施例中，構(gòu)成第一多電池單元模塊IOC和第二多電池單元模塊IOD的3個燃料電池單元10分別通過利用層壓樹脂、粘接劑等接合劑或釬焊等將岐管71的周圍接合而進(jìn)行一體化。如圖10 Ca)所示，在第一多電池單元模塊IOC的上表面及下表面的隔板15上分 別粘接有填料片80。填料片80的相對于隔板15的粘接方法與第一實施例相同。相對于此，關(guān)于第二多電池單元模塊10D，如圖10 (b)所示，未粘接填料片80。在本實施例中，第一多電池單元模塊IOC相當(dāng)于本申請的“第一模塊”，第二多電池單元模塊IOD相當(dāng)于本申請的“第二模塊”及“第三模塊”。圖11是作為本發(fā)明的第二實施例的燃料電池組IOOb的剖視圖。如圖11所示，本實施例的燃料電池組IOOb通過將所述的第一多電池單元模塊IOC與第二多電池單元模塊IOD交替層疊而構(gòu)成。在這種結(jié)構(gòu)的燃料電池組IOOb中，在需要進(jìn)行某燃料電池單元10的更換時，該燃料電池單元10包含于第一多電池單元模塊IOC的情況下，連同該第一多電池単元模塊IOC進(jìn)行更換，由此能夠進(jìn)行燃料電池單元10的更換。另ー方面，在作為目標(biāo)的燃料電池單元10包含于第二多電池單元模塊IOD的情況下，連同該第二多電池單元模塊IOD和與該第二多電池單元模塊IOD的兩面相鄰的ー對第一多電池單元模塊IOC這總計3個多電池單元模塊進(jìn)行更換。即，在本實施例中，若作為目標(biāo)的燃料電池單元10包含于第一多電池單元模塊10C，則需要更換3個燃料電池單元10，若作為目標(biāo)的燃料電池單元10包含于第二多電池單元模塊10D，則需要更換9個燃料電池單元10。然而，無論何種情況下，都無需像以往那樣從作為更換對象的燃料電池單元10更換在ー個方向存在的全部的燃料電池單元10，因此能夠經(jīng)濟(jì)地更換燃料電池單元10。而且，在本實施例中，也與第一實施例同樣地，無需在緊固被解除了的不穩(wěn)定的燃料電池組100內(nèi)進(jìn)行填料片80的改貼。因此，能夠抑制伴隨填料片80的改貼作業(yè)產(chǎn)生的異物的混入、隔板15的損傷、填料片80的位置錯動、加熱引起的電解質(zhì)膜11的老化等。需要說明的是，在本實施例中，第一多電池單元模塊IOC和第二多電池單元模塊IOD均包含3個燃料電池單元10，但含有的燃料電池單元10的個數(shù)分別是任意的。例如，第一多電池單元模塊IOC及第ニ多電池單元模塊IOD也可以均包含2個或4個以上的燃料電池單元10。而且，也可以在第一多電池單元模塊IOC中含有2個燃料電池單元10且在第ニ多電池單元模塊IOD中含有3個燃料電池單元10等那樣，使第一多電池單元模塊IOC和第二多電池單元模塊IOD分別含有不同個數(shù)的燃料電池單元10。C.第三實施例在上述的第一實施例中，第一燃料電池單元IOA及第ニ燃料電池單元IOB分別含有I個燃料電池單元10，在第二實施例中，第一多電池單元模塊IOC及第ニ多電池單元模塊IOD分別含有多個燃料電池單元10。相對于這些實施例，在第三實施例中，通過將作為燃料電池單元的半完成體而分別構(gòu)成的第一模塊與第二模塊交替層疊而構(gòu)成燃料電池組。圖12是表示構(gòu)成本實施例的燃料電池組的模塊的簡要結(jié)構(gòu)的說明圖。圖12 (a)表不第一模塊IOE的剖面，圖12 (b)表不第二模塊IOF的剖面。如圖12 (a)所不,在本實施例中，第一模塊I OE通過將僅在內(nèi)側(cè)具有隔板15且在外側(cè)不具有隔板15的2個燃料電池単元在岐管71的周圍利用接合剤、釬焊等進(jìn)行接合而構(gòu)成。在各燃料電池單元中，在電解質(zhì)膜等的周圍通過射出成形而一體地形成有填料片80c。各填料片80c朝向第一模塊IOE的上側(cè)或下側(cè)而具有凸部83。相對于此，第二模塊IOF如圖12 (b)所示，通過將2張隔板15在背面彼此通過利用粘接劑、釬焊等貼合而形成，未設(shè)置填料片。圖13是表示本實施例的燃料電池組IOOc的結(jié)構(gòu)的說明圖。如圖13所示，本實施例的燃料電池組IOOc通過將上述的第一模塊IOE與第二模塊IOF交替層疊而構(gòu)成。在這種結(jié)構(gòu)的燃料電池組IOOb中，在需要更換某燃料電池單元時，僅通過將第一模塊IOE單體抽出，就能夠不使填料片80c向燃料電池組IOOc內(nèi)露出而更換燃料電池單元。由此，根據(jù)本實施例，也能夠經(jīng)濟(jì)地更換燃料電池單元。而且，在本實施例中，也與第一實施例同樣地，無需在緊固被解除了的不穩(wěn)定的燃料電池組100內(nèi)進(jìn)行填料片80的改貼。因此，能夠抑制伴隨填料片的改貼作業(yè)產(chǎn)生的異物的混入、隔板的損傷、填料片的位置錯動、加熱引起的電解質(zhì)膜的老化等。以上，說明了本發(fā)明的各種實施例，但本發(fā)明并未限定為這些實施例，在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)能夠采用各種結(jié)構(gòu)。例如，能夠進(jìn)行以下那樣的變形。在上述實施例中，通過填料片80進(jìn)行了燃料電池單元10間的密封，但只要是在岐管71內(nèi)的壓カ的作用下氫或空氣不泄漏的構(gòu)件，就并未限定為填料片而能夠適用各種密封構(gòu)件。例如，也可以使用O環(huán)或橡膠片等密封構(gòu)件。另外，在上述實施例中，填料片80粘接固定在燃料電池單元10的隔板15上，但例如也可以通過在填料片80的底面設(shè)置鉤狀的突起，并將該突起嵌入到隔板15上設(shè)置的孔中來進(jìn)行固定。另外，在上述實施例中，粘接在燃料電池單元10的兩面上的填料片80分別以相同的粘接力粘接在燃料電池單元10的上表面及下表面中的任一面。相對于此，也可以通過不同的粘接力粘接在燃料電池單元10的上表面和下表面。但是，即使在這種情況下，也設(shè)定分別以比填料片80的粘附カ強(qiáng)的力粘接。標(biāo)號說明10…燃料電池單元IOA…第一燃料電池單元IOB…第二燃料電池單元IOC…第一多電池單元模塊IOD…第二多電池單元模塊IOE…第一模塊IOF…第二模塊11…電解質(zhì)膜
12…陽極催化劑層13…陰極催化劑層14…氣體擴(kuò)散層15…隔板16…接合材料30a、30b …接線板40a、40b …絕緣體50a、50b …端板 60 …軸65…螺栓70、71 …岐管80、80c…填料片100、100b、IOOc …燃料電池組200、201、202、203 …模具
權(quán)利要求
1.ー種燃料電池組，層疊多個模塊而構(gòu)成，具備 第一模塊，包括電解質(zhì)膜、陽極、陰極； 第二模塊，包括隔板，隔著第一密封構(gòu)件而與所述第一模塊的ー側(cè)的面相鄰配置 '及第三模塊，包括隔板，隔著第二密封構(gòu)件而與所述第一模塊的另ー側(cè)的面相鄰配置，所述第一密封構(gòu)件的相對于所述第一模塊的剝離強(qiáng)度比相對于所述第二模塊的剝離強(qiáng)度高， 所述第二密封構(gòu)件的相對于所述第一模塊的剝離強(qiáng)度比相對于所述第三模塊的剝離強(qiáng)度高。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料電池組，其中， 所述第一模塊、所述第二模塊及所述第三模塊分別具備ー個或多個燃料電池單元，該燃料電池單元包括所述電解質(zhì)膜、所述陽極、所述陰極、及夾持該電解質(zhì)膜、陽極、陰極的一對所述隔板。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料電池組，其中， 所述第二模塊所包含的所述隔板與所述第一模塊具有的所述陽極或所述陰極相鄰配置， 所述第三模塊所包含的所述隔板與所述第一模塊具有的所述陽極或所述陰極相鄰配置。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3中任一項所述的燃料電池組，其中， 所述第一密封構(gòu)件的相對于所述第一模塊的接觸面積比所述第一密封構(gòu)件的相對于所述第二模塊的接觸面積大， 所述第二密封構(gòu)件的相對于所述第一模塊的接觸面積比所述第一密封構(gòu)件的相對于所述第二模塊的接觸面積大。
5.根據(jù)權(quán)利要求廣4中任一項所述的燃料電池組，其中， 所述第一密封構(gòu)件粘接于所述第一模塊，而粘附于所述第二模塊， 所述第二密封構(gòu)件粘接于所述第一模塊，而粘附于所述第三模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1飛中任一項所述的燃料電池組，其中， 所述第二模塊與所述第三模塊為同一結(jié)構(gòu)， 所述第一密封構(gòu)件、所述第一模塊、所述第二密封構(gòu)件、所述第二模塊按照所述第一密封構(gòu)件、所述第一模塊、所述第二密封構(gòu)件、所述第二模塊的順序?qū)盈B多組。
7.ー種燃料電池組的制造方法，包括如下エ序 (a)在包含電解質(zhì)膜、陽極、陰極的第一模塊的一側(cè)的面上配置第一密封構(gòu)件，在另ー側(cè)的面上配置第二密封構(gòu)件； (b)隔著所述第一密封構(gòu)件在所述第一模塊的所述ー側(cè)的面上配置包含隔板的第二模塊；及 (c)隔著所述第二密封構(gòu)件在所述第一模塊的所述另ー側(cè)的面上配置包含隔板的第三模塊， 所述第一密封構(gòu)件的相對于所述第一模塊的剝離強(qiáng)度比相對于所述第二模塊的剝離強(qiáng)度高， 所述第二密封構(gòu)件的相對于所述第一模塊的剝離強(qiáng)度比相對于所述第三模塊的剝離強(qiáng)度高。
8.一種更換方法，是構(gòu)成燃料電池組的模塊的更換方法，其中， 所述燃料電池組具備 第一模塊，包括電解質(zhì)膜、陽極、陰極； 第二模塊，包括隔板，隔著第一密封構(gòu)件而與所述第一模塊的ー側(cè)的面相鄰配置 '及 第三模塊，包括隔板，隔著第二密封構(gòu)件而與所述第一模塊的另ー側(cè)的面相鄰配置， 所述第一密封構(gòu)件的相對于所述第一模塊的剝離強(qiáng)度比相對于所述第二模塊的剝離強(qiáng)度高， 所述第二密封構(gòu)件的相對于所述第一模塊的剝離強(qiáng)度比相對于所述第三模塊的剝離強(qiáng)度高， 在更換所述第一模塊的情況下，所述更換方法包括如下エ序 (a)將所述第一模塊、與該第一模塊相接的所述第一密封構(gòu)件、與該第一模塊相接的所述第二密封構(gòu)件作為第一更換單位模塊，從所述燃料電池組抽出 '及 (b)由新的所述第一更換單位模塊代替抽出的所述第一更換單位模塊而配置在所述燃料電池組內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的更換方法，其中， 所述第二模塊與所述第三模塊為同一結(jié)構(gòu)， 所述燃料電池組通過將所述第一密封構(gòu)件、所述第一模塊、所述第二密封構(gòu)件、所述第ニ模塊按照所述第一密封構(gòu)件、所述第一模塊、所述第二密封構(gòu)件、所述第二模塊的順序?qū)盈B多組而構(gòu)成， 在更換所述第二模塊的情況下，所述更換方法包括如下エ序 (c)將所述第一密封構(gòu)件、與該第一密封構(gòu)件相鄰的所述第一模塊、與該第一模塊相鄰的所述第二密封構(gòu)件、與該第二密封構(gòu)件相鄰的所述第二模塊、與該第二模塊相鄰的所述第一密封構(gòu)件、與該第一密封構(gòu)件相鄰的所述第一模塊、與該第一模塊相鄰的所述第二密封構(gòu)件作為第二更換單位模塊，從所述燃料電池組抽出 '及 Cd)由新的所述第二更換單位模塊代替抽出的所述第二更換單位模塊而配置在所述燃料電池組內(nèi)。
全文摘要
燃料電池組具備第一模塊，包括電解質(zhì)膜、陽極、陰極；第二模塊，包括隔板，隔著第一密封構(gòu)件而與第一模塊的一側(cè)的面相鄰配置；第三模塊，包括隔板，隔著第二密封構(gòu)件而與第一模塊的另一側(cè)的面相鄰配置。在這種燃料電池組中，第一密封構(gòu)件的相對于第一模塊的剝離強(qiáng)度比相對于第二模塊的剝離強(qiáng)度高，第二密封構(gòu)件的相對于第一模塊的剝離強(qiáng)度比相對于第三模塊的剝離強(qiáng)度高。
文檔編號H01M8/02GK102687330SQ20108006000
公開日2012年9月19日 申請日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者雫文成 申請人:豐田自動車株式會社