CN105359317A - 燃料电池用电极框架组件的制造方法及制造装置 - Google Patents

燃料电池用电极框架组件的制造方法及制造装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105359317A
CN105359317A CN201480037629.1A CN201480037629A CN105359317A CN 105359317 A CN105359317 A CN 105359317A CN 201480037629 A CN201480037629 A CN 201480037629A CN 105359317 A CN105359317 A CN 105359317A
Authority
CN
China
Prior art keywords
diffusion layer
framework
stamping
sheet material
cathode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480037629.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105359317B (zh
Inventor
金井伸夫
林友和
水野惠介
铃木弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN105359317A publication Critical patent/CN105359317A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105359317B publication Critical patent/CN105359317B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0276—Sealing means characterised by their form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0286—Processes for forming seals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0297—Arrangements for joining electrodes, reservoir layers, heat exchange units or bipolar separators to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H01M4/8896—Pressing, rolling, calendering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2404—Processes or apparatus for grouping fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

抑制在制造燃料电池用电极框架组件时的错位。燃料电池用电极框架组件的制造方法包括如下的工序：(a)将框架与扩散层重叠而配置；及(b)在使所述扩散层与所述框架重叠的状态下对所述扩散层与所述框架进行冲裁，从而在所述框架形成开口部，所述开口部具有与冲裁出的所述扩散层匹配的形状。

Description

燃料电池用电极框架组件的制造方法及制造装置
技术领域
本发明涉及燃料电池用电极框架组件的制造方法及制造装置。
背景技术
专利文献1中记载了一种膜电极接合体、使用了该膜电极接合体的燃料电池及它们的制造方法。在专利文献1的方法中，在带状的电解质膜上隔开规定的间隔而形成电极催化剂层，在电极催化剂层上配置比电极催化剂层小的扩散层(GDL)，以使扩散层嵌入框架的开口部的方式重叠具有开口部的框架来制造了膜电极接合体。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2005-129343号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
在电解质膜上重叠框架时，优选框架不与扩散层重叠而将扩散层可靠地配置在框架的开口部之中。然而，需要考虑扩散层的冲裁尺寸公差和/或扩散层的放置公差、及框架的成形或冲裁公差、框架的放置公差，其结果是，在专利文献1的方法中，为了在框架的开口部之中可靠地配置扩散层，框架的开口部的尺寸(面积)形成为了比扩散层的尺寸(面积)大得多。因此，在框架的开口部的缘部与扩散层之间有时会产生大的间隙。具体而言，若考虑到与扩散层和框架的嵌合关联的公差，则框架与扩散层的间隙可能会扩展至2mm左右。若产生这样的大间隙，则在框架与扩散层的间隙中，电解质膜由于膨胀/收缩而移动，有时成为产生电解质膜损伤的不良情况的原因。
其结果是，以往产生了以下的课题。第一，由于较大地取框架与扩散层之间的间隙，因此包含框架在内的燃料电池单电池整体的尺寸(面积)比发电区域(电极催化剂层)的尺寸(面积)大得多。因此，单电池尺寸变大，成为高成本的原因。第二，在框架与扩散层的间隙未由粘结剂填埋而残留的情况下，电解质膜(及催化剂电极层)会从间隙露出，因此单电池性能可能会提前劣化。
【用于解决课题的手段】
本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出，可以作为以下的方式实现。
(1)根据本发明的一方式，提供一种燃料电池用电极框架组件的制造方法。该燃料电池用电极框架组件的制造方法包括如下的工序：(a)将框架与扩散层重叠而配置；及(b)在使所述扩散层与所述框架重叠的状态下对所述扩散层与所述框架进行冲裁，从而在所述框架形成开口部，所述开口部具有与冲裁出的所述扩散层匹配的形状。根据该方式，由于冲裁出的扩散层与框架的开口部的形状匹配，因此能够使扩散层的放置公差和/或框架的放置公差大致为0，其结果是，能够实现燃料电池单电池的紧凑化。
(2)在上述方式的燃料电池用电极框架组件的制造方法中，可以是，还包括如下工序：在所述工序(b)的冲裁时或冲裁后，在分别维持所述冲裁出的扩散层和所述框架的宽度方向及长度方向的位置的状态下，将所述冲裁出的扩散层嵌入所述框架的所述开口部。根据该方式，在维持冲裁出的扩散层和框架的宽度方向及长度方向的位置的状态下使扩散层与框架组合，因此可以不考虑扩散层的放置公差和/或框架的放置公差地使扩散层与框架组合。其结果是，能够实现燃料电池单电池的紧凑化，并且能够实现制造工序的简化。
(3)在上述方式的燃料电池用电极框架组件的制造方法中，可以是，所述冲裁的形状为大致长方形，而且，在所述大致长方形的边和角中的至少一个部位具有嵌合形状。根据该方式，在搬运时能够使框架与扩散层这两者彼此不易脱离。其结果是，能够简化制造工序。
(4)在上述方式的燃料电池用电极框架组件的制造方法中，可以是，所述嵌合形状是在所述冲裁出的扩散层中所述大致长方形的外缘侧凸出的形状，并且，所述嵌合形状形成于所述大致长方形的边中的与所述框架的搬运方向平行的边或所述大致长方形的角。根据该方式，在搬运时能够使框架与扩散层这两者更不易脱离。
(5)在上述方式的燃料电池用电极框架组件的制造方法中，可以是，所述冲裁出的扩散层的所述嵌合形状具有后掠角部分，该后掠角部分相对于所述搬运方向具有后掠角。根据该方式，在搬运时能够使框架与扩散层这两者更不易脱离。
(6)在上述方式的燃料电池用电极框架组件的制造方法中，可以是，在所述工序(b)中，在使所述扩散层与所述框架重叠的状态下对所述扩散层与所述框架进行冲裁时，以使所述冲裁出的扩散层的法线方向上的所述框架侧的大小小于所述冲裁出的扩散层的法线方向上的与所述框架相反一侧的大小的方式，从所述扩散层侧相对于所述扩散层的法线方向倾斜地冲裁。根据该方式，冲裁出的扩散层的框架侧小且与框架相反的一侧大。另一方面，冲裁出的框架(框)的扩散层侧大且框架侧小，因此能够利用冲裁出的框架容易地支承冲裁出的扩散层。
(7)在上述方式的燃料电池用电极框架组件的制造方法中，可以是，所述扩散层由碳纸形成。根据该方式，由于扩散层由碳纸形成，因此存在张力，能够使得不易从框架脱离。
(8)在上述方式的燃料电池用电极框架组件的制造方法中，可以是，框架由透明的树脂形成。根据该方式，由于框架由透明的树脂形成，因此通过从框架侧观察，燃料电池用电极框架组件与其他的构件例如催化剂层接合电解质膜的位置对合变得容易。
(9)根据本发明的一方式，提供一种燃料电池用电极框架组件的制造装置。该燃料电池用电极框架组件的制造装置具备：第一辊，卷绕有扩散层的片材；第二辊，卷绕有框架的片材；搬运装置，搬运所述扩散层的片材和所述框架的片材；及冲裁装置，在使所述扩散层的片材与所述框架的片材重叠的状态下同时对所述扩散层的片材与所述框架的片材进行冲裁，从而在所述框架形成开口部，所述开口部具有与冲裁出的所述扩散层匹配的形状。根据该方式，由于冲裁出的扩散层与框架的开口部的形状匹配，因此能够使扩散层的放置公差和/或框架的放置公差大致为0，其结果是，能够实现燃料电池单电池的紧凑化。
(10)在上述方式的燃料电池用电极框架组件的制造装置中，可以是，所述冲裁装置具备：刀具，用于进行所述冲裁；及按压构件，用于在所述冲裁之后使所述刀具后退时，按压所述冲裁出的扩散层而将所述冲裁出的扩散层嵌入所述框架的所述开口部。根据该方式，能够在冲裁出的扩散层、冲裁出的框架的宽度方向及长度方向的位置保持固定的状态下使扩散层与框架组合，能够抑制扩散层与框架的错位。
(11)在上述方式的燃料电池用电极框架组件的制造装置中，可以是，所述冲裁的形状为大致长方形，而且，在所述大致长方形的边和角中的至少一个部位具有嵌合形状。根据该方式，能够在搬运时使框架与扩散层这两者彼此不易脱离。其结果是，能够简化制造工序。
(12)在上述方式的燃料电池用电极框架组件的制造装置中，可以是，所述嵌合形状是在所述冲裁出的扩散层中所述大致长方形的外缘侧凸出的形状，并且，所述嵌合形状形成于所述大致长方形的边中的与所述框架的搬运方向平行的边或所述大致长方形的角。根据该方式，能够在搬运时使框架与扩散层这两者更不易脱离。
(13)在上述方式的燃料电池用电极框架组件的制造装置中，可以是，所述冲裁出的扩散层的所述嵌合形状具有后掠角部分，该后掠角部分相对于所述搬运方向具有后掠角。根据该方式，能够在搬运时使扩散层不易从框架脱离。
(14)在上述方式的燃料电池用电极框架组件的制造装置中，可以是，所述冲裁的形状为长方形，冲裁所述长方形的相对的两条边的刀具在对所述扩散层的片材和所述框架的片材进行冲裁时，以使所述冲裁出的扩散层的法线方向上的所述框架侧的大小小于所述冲裁出的扩散层的法线方向上的与所述框架相反一侧的大小的方式，从所述扩散层侧相对于所述扩散层的法线方向倾斜地冲裁。根据该方式，冲裁出的扩散层的框架侧小且与框架相反的一侧大。另一方面，冲裁出的框架(框)的扩散层侧大且框架侧小，因此能够通过冲裁出的框架容易地支承冲裁出的扩散层。
(15)在上述方式的燃料电池用电极框架组件的制造装置中，可以是，所述扩散层由碳纸形成。根据该方式，由于扩散层由碳纸形成，因此存在张力，能够使得不易从框架脱离。
(16)在上述方式的燃料电池用电极框架组件的制造装置中，可以是，所述框架由透明的树脂形成。根据该方式，由于框架由透明的树脂形成，因此通过从框架侧观察，从而燃料电池用电极框架组件与其他的构件例如催化剂层接合电解质膜的位置对合变得容易。
需要说明的是，本发明能够以各种形态实现。例如，除了燃料电池用电极框架组件的制造方法、制造装置之外，还能够以燃料电池的制造方法等方式实现。
附图说明
图1是表示燃料电池组的概略结构的剖视图。
图2是说明本实施方式的燃料电池用电极框架组件的制造工序的说明图。
图3是表示以往的燃料电池用电极框架组件的制造工序的说明图。
图4是表示燃料电池用电极框架组件的制造装置的一部分的说明图。
图5是表示冲裁装置的内部结构和动作的说明图。
图6是表示嵌入有阴极侧扩散层的框架片材与阳极侧构件的粘贴装置及工序的说明图。
图7是表示框架和MEA的形状的变化的说明图。
图8是表示第二实施方式的框架片材和阴极侧扩散层的说明图。
图9是表示具有嵌合形状的情况的效果的说明图。
图10是表示嵌合形状的变形例的说明图。
图11是表示第三实施方式的说明图。
图12是表示第三实施方式中的阴极侧扩散层的冲裁工序的说明图。
图13是表示第四实施方式的说明图。
图14是表示第五实施方式的说明图。
图15是表示第五实施方式的冲裁装置内部结构和动作的说明图。
具体实施方式
第一实施方式：
图1是表示燃料电池组10的概略结构的剖视图。燃料电池组10具有将多个发电单元100串联配置的结构。发电单元100具备催化剂层接合电解质膜110(CatalystCoatedMembrane，以下称为“CCM110”)、阴极侧扩散层120、阳极侧扩散层130、加强用的框架140、分隔件150、160。CCM110具备质子传导性的电解质膜、分别涂敷于电解质膜的两面的阴极侧催化剂层和阳极侧催化剂层。在一实施方式中，阳极侧催化剂层涂敷在电解质膜的第一面的整个区域，另一方面，阴极侧催化剂层仅涂敷在电解质膜的第二面中的一部分的矩形区域(发电区域)。其理由是因为，阳极侧催化剂层的每单位面积的催化剂量比阴极侧催化剂层少即可(典型的是1/2以下，例如约1/3)，因此即使在电解质膜的第一面的整个区域涂敷催化剂，也不会成为过度的浪费，反而涂敷工序变得简单。相反，阴极侧催化剂层的每单位面积的催化剂量比阳极侧催化剂层多，因此通过仅在一部分的小区域涂敷，能够减少催化剂的浪费。
阴极侧扩散层120和阳极侧扩散层130由例如碳纸和/或碳无纺布形成。需要说明的是，阴极侧扩散层120如后所述在制造工序中嵌入框架140的开口部而与框架140一起被搬运，因此优选由具有张力的材料形成，以使在搬运中不易从开口部落下。从该观点出发，与阴极侧扩散层120由碳无纺布形成相比，阴极侧扩散层120优选由碳纸形成。将CCM110、阴极侧扩散层120、阳极侧扩散层130合在一起称为膜电极接合体(MembraneElectrodeAssembly)或膜电极扩散层接合体(MembraneElectrodeGas-difusion-layerAssembly)。以下，将膜电极接合体或膜电极扩散层接合体称为“MEA”。框架140优选由聚丙烯等能够透过紫外线的材料形成，尤其是优选由透明的材料形成。将MEA和框架140合在一起称为“燃料电池用电极框架组件”。
在CCM110的一面上配置阴极侧扩散层120，在CCM110的另一面上配置阳极侧扩散层130。在本实施方式中，阳极侧扩散层130的大小形成为与CCM110的电解质膜的大小大致相同的大小。另一方面，阴极侧扩散层120的大小比CCM110的电解质膜及阳极侧扩散层130的大小形成得小。而且，阴极侧扩散层120形成为比阴极侧催化剂层小的形状，以阴极侧扩散层120收束于阴极侧催化剂层的区域内的方式配置。其理由是因为，在阴极侧扩散层120由碳纸形成的情况下，若阴极侧扩散层120的端部达到催化剂层不存在的电解质膜的位置，则碳纸的纤维可能会扎入电解质膜，成为电解质膜的损伤和/或交叉泄漏(crossleak)的原因。
框架140是加强用的板状构件，以包围CCM110、阴极侧扩散层120、阳极侧扩散层130的外缘的整周的方式配置。在本实施方式中，框架140粘结于CCM110的一面中的从阴极侧扩散层120露出的部分。需要说明的是，CCM110的整个区域中与框架140粘结的区域由于反应气体不扩散而对发电不起作用，因此可以不形成阴极侧催化剂层。即，框架140与CCM110的电解质膜可以粘结。由此，在粘结部分，能够减少作为贵金属的催化剂金属的使用量。但是，如前所述，在阴极侧扩散层120由碳纸形成的情况下，为了防止碳纸的纤维向电解质膜扎入，可以将阴极侧催化剂层的区域形成得比阴极侧扩散层120稍大。
分隔件150、160是具有凹凸的金属制的板状构件。在分隔件150与阴极侧扩散层120之间形成氧流路155，在分隔件160与阳极侧扩散层130之间形成氢流路165，在分隔件150与分隔件160之间形成制冷剂流路170。
图2是说明本实施方式中的燃料电池用电极框架组件180的制造工序的说明图。首先，简单说明与后述的以往的制造工序的差异。在以往的制造工序中，先形成带扩散层的MEA，然后，以在框架140的开口部内嵌入MEA的阴极侧扩散层的方式将框架140配置在MEA上来制造燃料电池用电极框架组件180。相对于此，在本实施方式中，首先，在使框架140的片材(称为“框架片材140s”)与阴极侧扩散层120的片材(称为“阴极侧扩散层片材120s”)重叠的状态下同时进行冲裁，由此形成阴极侧扩散层120嵌入于框架140的框架/扩散层集合体，然后，将该框架/扩散层集合体与粘贴有CCM110的阳极侧扩散层130粘贴来制造燃料电池用电极框架组件180。
在图2(A)中，在框架片材140s上重叠阴极侧扩散层片材120s。框架片材140s和阴极侧扩散层片材120s都是未形成开口部的片材状。需要说明的是，在该例子中，框架片材140s在与阳极侧扩散层片材130s重叠的区域形成为较薄。
在图2(B)中，将构件冲裁为大致长方形的汤姆逊刀具(或者雕刻刀具、pinnacle刀具)200(以下也称为“刀具200”)从阴极侧扩散层片材120s的侧插入而对阴极侧扩散层片材120s和框架片材140s进行冲裁。刀具200的移动方向与阴极侧扩散层片材120s的法线NL平行。此时，将冲裁出的大致长方形的构件称为阴极侧扩散层120及框架残留部140a，将冲裁了大致长方形的构件的框侧的构件称为阴极侧扩散层残留部120b及框架140。当插入刀具200时，阴极侧扩散层120和框架140从刀具200受到压缩应力。
在图2(C)所示的状态下，在上表面处将刀具200压入至阴极侧扩散层120与框架140成为大致齐面之后，维持该齐面的状态并拔出刀具200。通过拔出刀具200，夹入刀具200之间的框架残留部140a落下，阴极侧扩散层120在分别维持宽度方向及长度方向的位置的状态下，向框架140嵌入。需要说明的是，阴极侧扩散层120与框架140的开口部匹配。
图2(D)示出在框架140嵌入有阴极侧扩散层120的状态。在该状态下，在阴极侧扩散层120与框架140之间，相互压缩的方向的应力起作用，阴极侧扩散层120成为保持于框架140的状态。尤其是阴极侧扩散层120若由碳纸那样具有一定程度的刚性的构件形成，则在该保持状态(嵌入状态)变得更加牢固的点上是优选的。也将如图2(D)那样在框架140保持有阴极侧扩散层120的物体称为“框架/扩散层集合体400”。
在图2(E)中，通过粘结剂190将框架/扩散层集合体400粘结于CCM100。该CCM100在其一面(下表面)接合阳极侧扩散层130，并且在CCM100的另一面(上表面)的外缘部涂敷粘结剂190。作为粘结剂190，也可以使用通过紫外线而固化的粘结剂。若利用紫外线透过性的构件形成框架140，则通过从框架140的阴极侧照射紫外线，能够使粘结剂190固化。需要说明的是，粘结剂190也可以扩展至阴极侧扩散层120。图2(F)示出制造出的燃料电池用电极框架组件180。
图3是示出以往的燃料电池用电极框架组件的制造工序的说明图。在图3(A)中，首先，将阳极侧扩散层130与CCM110接合。在图3(B)中，在CCM110之上配置比CCM110的大小更小的阴极侧扩散层120，而形成MEA。在图3(C)中，在阴极侧扩散层120的外侧的CCM110上涂敷粘结剂190。在图3(D)中，具有开口部的框架140覆盖于MEA。图3(E)示出形成的燃料电池用电极框架组件181。
在以往的制造方法中，阴极侧扩散层120向框架140的开口部的嵌入、及框架140与CCM110的粘结同时进行。在此，通常在框架140的开口部和/或阴极侧扩散层120的形成以及它们的配置工序中，会产生公差和/或误差。即，作为公差，包括扩散层的冲裁尺寸公差和/或扩散层的放置公差、及框架的放置公差。因此，为了使得即使产生这样的公差和/或误差而框架140与阴极侧扩散层120的外缘也不会重叠，在以往的制造工序中，将框架140的开口部的大小形成得比阴极侧扩散层120的大小更大。因此，在燃料电池用电极框架组件180中，在阴极侧扩散层120与框架140的开口部之间产生0.5mm～2mm左右的间隙，存在如下问题：(a)燃料电池用电极框架组件的大小变大，(b)在间隙未由粘结剂190填埋的情况下，CCM110的耐久性下降。
需要说明的是，在以往的制造工序中，出于以下的理由，关于阴极侧扩散层120的配置需要付出相当多的注意。如前所述，通常，阴极侧扩散层120形成为比阴极侧催化剂层小的形状，阴极侧扩散层120以收束于阴极侧催化剂层的区域内的方式配置。其理由是因为，在阴极侧扩散层120由碳纸形成的情况下，若阴极侧扩散层120的端部达到不存在催化剂层的电解质膜的位置，则碳纸的纤维可能会扎入电解质膜，成为电解质膜的损伤和/或交叉泄漏的原因。因此，为了防止这样的损伤和/或交叉泄漏，优选阴极侧扩散层120以可靠地收束于阴极侧催化剂层的区域内的方式配置。因此，阴极侧扩散层120需要一张张地付出细心的注意而配置在CCM110上。
在图2说明的本实施方式中，利用同一刀具200形成框架140的开口部和阴极侧扩散层120，因此在阴极侧扩散层120与框架140的开口部之间不会产生间隙。而且，在本实施方式中，在拔出刀具200时，阴极侧扩散层120嵌入框架140的开口部，因此在框架140与CCM110的粘结时，阴极侧扩散层120嵌入框架140的开口部，框架140与阴极侧扩散层120的外缘不会重叠。而且，由于能够使阴极侧扩散层120的放置公差和/或框架140的放置公差大致为0，因此框架140的尺寸变小，进而，能够实现燃料电池单电池的紧凑化。
此外，在本实施方式中，若利用透明的树脂形成框架140，则能够使用紫外线等光线来使粘结剂190固化。而且，能够从框架140侧观察框架/扩散层集合体400与CCM110的位置对合状态(图2(E))，因此能够高精度地进行框架/扩散层集合体400与CCM110的位置对合(即，阴极侧扩散层120与CCM110的阴极侧催化剂层的位置对合)。
图4是表示燃料电池用电极框架组件180的制造装置20的一部分的说明图。制造装置20具备冲裁装置500和搬运装置600。搬运装置600具备扩散层片材抽出辊220、框架片材抽出辊240、搬运辊250、260。扩散层片材抽出辊220卷绕有阴极侧扩散层片材120s，将阴极侧扩散层片材120s抽出。框架片材抽出辊240卷绕有框架片材140s，将框架片材140s抽出。
搬运辊250将阴极侧扩散层片材120s与框架片材140s重叠地向冲裁装置500输送。冲裁装置500具有图2中说明的刀具200，从阴极侧扩散层片材120s冲裁阴极侧扩散层120，在框架片材140s形成开口部，并且在拔出刀具200时，将阴极侧扩散层120嵌入框架片材140s的开口部。搬运辊260中的阴极侧扩散层片材120s侧的搬运辊260a具有与阴极侧扩散层片材120s的宽度大致相同的宽度，而框架片材140s侧的搬运辊260b被分割成两部分。2个搬运辊260b的间隔比阴极侧扩散层121a的宽度稍大。
图5是示出冲裁装置500的内部结构和动作的说明图。冲裁装置500具备刀具200、上部壳体212、下部台214、上部按压构件216、下部按压构件218。上述的按压构件216、218优选由具有弹性的构件(例如发泡构件等缓冲性构件)形成。而且，嵌入于框架片材140s的阴极侧扩散层120比框架片材140s的下表面向下侧突出，因此下部台214的搬运方向下游侧214b为了避免与阴极侧扩散层120的干涉而比搬运方向上游侧214a低。
图5(A)示出阴极侧扩散层片材120s和框架片材140s被搬运到冲裁位置的状态。下部台214的搬运方向上游侧214a的上表面与下部按压构件218的上表面为齐面。
图5(B)示出刀具200被放下的状态。刀具200具有锥形形状，以锥形将阴极侧扩散层片材120s的切断面推开而从阴极侧扩散层片材120s冲裁阴极侧扩散层120，进而啮入框架片材140s。此时，上部按压构件216可以与刀具200同时动作。
图5(C)示出刀具200对阴极侧扩散层片材120s和框架片材140s进行了冲裁后的状态。上部按压构件216被放下至阴极侧扩散层120的上表面与框架片材140s的上表面成为齐面的状态。刀具200具有锥形形状，因此框架片材140s的开口部被推开，阴极侧扩散层120被压缩而面积变窄。其结果是，能够使阴极侧扩散层120位于框架片材140s的开口部的内侧。并且，在维持该状态的情况下，拔出刀具200。由此，阴极侧扩散层120嵌入框架片材140s的开口部。嵌入有阴极侧扩散层120的框架片材140s被向下一工序搬运。下部台214的搬运方向下游侧214b比搬运方向上游侧214a低，因此能够不使阴极侧扩散层120与下部台214的搬运方向下游侧214b干涉地搬运框架片材140s。需要说明的是，当拔出刀具200时，框架残留部140a残留在下部按压构件218上，因此，例如也可以将框架残留部140a沿与框架片材140s的搬运方向相交的方向排出。
图6是表示嵌入有阴极侧扩散层120的框架片材140s与阳极侧构件的粘贴装置及工序的说明图。阳极侧构件粘贴装置30具备上部冲压板310和下部冲压板320。阳极侧构件135是具备CCP110和阳极侧扩散层130的构件。CCP110具备电解质膜111、阴极侧催化剂层112、阳极侧催化剂层113。在阳极侧扩散层130上粘贴形成有阳极侧催化剂层113的电解质膜111，在电解质膜111上涂敷阴极催化剂层，由此预先作成阳极侧构件135。阴极侧催化剂层112的大小是与阴极侧扩散层120的大小大致相同的大小。需要说明的是，阴极侧催化剂层112的大小优选比阴极侧扩散层120稍大。电解质膜111与阳极侧催化剂层113的大小大致相同，比阴极侧催化剂层112的大小更大，电解质膜111的外缘比阴极侧催化剂层112向外侧扩展。在阳极侧催化剂层113的外面侧(在附图中为下侧)隔着微孔层116(以下也称为“MPL116”)而配置阳极侧扩散层130。阳极侧扩散层130的大小与阳极侧催化剂层113的大小大致相同。需要说明的是，MPL116也可以省略。
在图6(A)中，在电解质膜111的比阴极侧催化剂层112向外侧露出的部分涂敷粘结剂。然后，以使阴极侧扩散层120与阴极侧催化剂层112重叠的方式进行位置对合。若框架片材140s由透明的构件形成，则能够观察位置对合状态，因此能够提高位置对合精度。
在图6(B)中，上部冲压板310向下方移动至与阴极侧扩散层120及框架片材140s相接为止，载置有阳极侧构件135的下部冲压板320向上方移动。
在图6(C)中，阴极侧扩散层120沿上下方向被压缩，粘结剂与框架片材140s接触，框架片材140s与CCP111通过粘结剂190而粘结。需要说明的是，也可以通过上部冲压板310和下部冲压板320的移动，使压缩阳极侧扩散层130也沿上下方向被压缩。而且，如上所述，粘结剂190可以是通过紫外线而固化的材质。这种情况下，上部冲压板310可以通过使紫外线透过的材料例如石英来制作。
图6(D)示出形成的燃料电池用电极框架组件180。与图6(C)相比，阴极侧扩散层120的压缩状态得以缓和，比框架片材140s向上方突出。但是，如图1所示，在燃料电池用电极框架组件180组装于燃料电池组10时，阴极侧扩散层120在燃料电池组10的结合力下，被压缩成图6(C)所示的状态。需要说明的是，在图3所示的以往的燃料电池用电极框架组件的制造工序中，在框架140与阴极侧扩散层120之间存在间隙，因此在为了避免未涂敷粘结剂190的部分而尽可能多量地涂敷了粘结剂190的情况下，粘结剂190可能会穿过框架140与阴极侧扩散层120的间隙向上露出而产生不良情况。因此，难以涂敷较多的粘结剂190，存在由粘结剂190的量的不足引起的“未涂敷部位”存在的情况。另一方面，在本实施方式的情况下，在框架片材140s与阴极侧扩散层120之间几乎没有间隙，粘结剂190从间隙向上露出的可能性低，因此能够仅涂覆需要的量的粘结剂190。
图7是表示框架和MEA的形状的变化的说明图。图7(A)是到目前为止说明的框架140(或框架片材140s)存在阶差的形状。如图7(B)所示，框架140的阶差形状也可以省略。而且，在形成框架140时，可以在表面上同时挤压形成具有粘结性的聚合物而设置密封部。这种情况下，在将CCP与框架140粘结时能够削减粘结剂。图7(C)、(D)分别示出具有密封部的框架的不具有阶差构造的情况下和具有阶差构造的情况下的形状。
第二实施方式：
图8是示出第二实施方式的框架片材140s和阴极侧扩散层120的说明图。第二实施方式的刀具200的冲裁形状与第一实施方式不同。刀具200的冲裁形状在第一实施方式中为长方形，但是在第二实施方式中是在图8所示的长方形加入了嵌合形状122的形状。在本实施方式中，嵌合形状122在从阴极侧扩散层120侧观察时，具有向长方形的外缘侧突出的凸形状，设置在长方形的四个角和长边的大致中央。嵌合形状122具有根部缩窄的形状，设置在与搬运方向平行的边或其两端部。嵌合形状122的搬运方向后侧的边122a形成相对于搬运方向具有后掠角的后掠角部分。通过具有这样的嵌合形状122，框架片材140s与边122a咬合，因此在搬运中途，阴极侧扩散层120不易从框架片材140s的开口部脱落。
图9是示出具有嵌合形状122的情况的效果的说明图。在冲裁形状不具有嵌合形状122的情况下，如图9的右下(D)所示，在搬运中途，会产生阴极侧扩散层120从框架片材140s的开口部脱落的情况，但是在具有嵌合形状122的情况下，如图9的右上(C)所示，在搬运中途，阴极侧扩散层120不易从框架片材140s的开口部脱落。
图10是示出嵌合形状的变形例的说明图。在该变形例中，嵌合形状123设置在与搬运方向平行的边上。而且，嵌合形状123具有根部缩窄的形状，嵌合形状123的搬运方向后侧的边123a相对于搬运方向具有后掠角。需要说明的是，在图8所示的例子中，在四个角具有嵌合形状202，在图10所示的例子中，在与搬运方向平行的两条边这两方具有嵌合形状202，但是嵌合形状122、123只要处于四个角中的任一个或者与搬运方向平行的两条边中的任一边的至少一个部位即可。
第三实施方式：
图11是表示第三实施方式的说明图。第三实施方式是框架片材142s具有阶差142c的情况的实施方式。在第三实施方式中，在框架片材142s与阴极侧扩散层片材120s重叠时，在框架片材142s与阴极侧扩散层片材120s之间夹入缓冲片材300s。即，第三实施方式通过缓冲片材300s对框架片材142s的阶差142c进行缓和。缓冲片材300s由例如厚度200μm～300μm的发泡片材形成。需要说明的是，缓冲片材300s可以由发砲片材以外的材料例如纸和/或无纺布形成。需要说明的是，关于其他的结构，与图5中说明的情况相同。
图12是表示第三实施方式的阴极侧扩散层120的冲裁工序的说明图。图12(A)示出阴极侧扩散层片材120s、缓冲片材300s、框架片材142s被搬运到冲裁位置的状态。图12(B)示出刀具200被放下的状态。刀具200利用锥形将阴极侧扩散层片材120s的切断面推开而对阴极侧扩散层片材120s进行冲裁，进而啮入缓冲片材300s。此时，缓冲片材300s由上部按压构件216及冲裁出的阴极侧扩散层120向下方按压，与框架片材142s紧贴。
在图12(C)中，刀具200啮入框架片材142s，将框架片材142s的切断面推开而对框架片材142s进行冲裁。需要说明的是，刀具200具有锥形形状，因此阴极侧扩散层的切断面被进一步推开。如图12(C)所示，上部按压构件216下降至阴极侧扩散层120与框架片材142s成为齐面的状态。刀具200具有锥形形状，因此框架片材142s的开口部被推开，阴极侧扩散层120被压缩而面积变窄。其结果是，能够使阴极侧扩散层120位于框架片材142s的开口部的内侧。然后，在维持该状态的情况下，拔出刀具200。由此，阴极侧扩散层120嵌入框架片材142s的开口部。嵌入有阴极侧扩散层120的框架片材142s被向图6中说明的阳极侧构件的粘贴工序搬运。当拔出刀具200时，缓冲片材残留部300a及框架残留部142a残留在下部按压构件218上，因此例如也可以沿与框架片材142s的搬运方向相交的方向排出。
如以上所述，即使在框架片材142s存在阶差142c的情况下，通过在阴极侧扩散层片材120s与框架片材142s之间夹入缓冲片材300s，也能够向框架片材142s的开口部嵌入阴极侧扩散层120。
第四实施方式：
图13是表示第四实施方式的说明图。在第一～第三实施方式中，在拔出刀具200的同时，将阴极侧扩散层120嵌入框架片材140s(或框架片材142s)。在第四实施方式中，使对阴极侧扩散层120进行冲裁的工序与向框架片材140s嵌入阴极侧扩散层120的工序独立。
燃料电池用电极框架组件的制造装置40具备冲裁装置500、框架片材抽出辊240、阳极侧构件粘贴装置30、卷绕辊245。本实施方式的冲裁装置500的结构是与图5中说明的冲裁装置500同样的结构，阳极侧构件粘贴装置30的结构与图6中说明的阳极侧构件粘贴装置30的结构相同。在本实施方式中，冲裁装置500的刀具200仅对框架片材140s进行冲裁。而且，冲裁出的框架残留部140a不向框架片材140s嵌入而沿着与搬运方向相交的方向排出。在本实施方式中，阴极侧扩散层120预先从阴极侧扩散层片材120s冲裁而形成。
在本实施方式中，也是在向框架片材140s嵌入阴极侧扩散层120之后粘贴阳极侧构件135，因此在框架片材140s的开口部的形成、阴极侧扩散层120的形成、配置中，可以不考虑公差和/或误差。而且，框架片材140s与阴极侧扩散层120的外缘不易重叠，也不易引起反应气体的泄漏。而且，可以将阴极侧扩散层120与框架片材140s成组地搬运。而且，在第一～第三实施方式中，先将阴极侧扩散层片材120s与框架片材140s重叠，因此1个发电单元100所使用的阴极侧扩散层片材120s与框架片材140s的搬运方向的长度相同。相对于此，在该实施方式中，能够使1个发电单元100所使用的阴极侧扩散层片材120s的搬运方向的长度比框架片材140s的搬运方向的长度短，因此能够节约阴极侧扩散层片材120s的消耗。
第五实施方式：
图14是表示第五实施方式的说明图。与图2所示的第一实施方式的差异在于刀具200a、200b的移动方向。在图2所示的第一实施方式中，如图2(B)所示，刀具200沿着与阴极侧扩散层片材120s的法线NL平行的方向移动。相对于此，在第五实施方式中，如图14(B)所示，刀具200a，200b的前端侧的间隔比刀具200a、200b的根部侧的间隔窄。
如图14(C)所示，刀具200a、200b以使冲裁出的阴极侧扩散层120的法线NL方向的框架140侧的表面的大小小于与框架140相反的一侧的表面的大小的方式从阴极侧扩散层片材120s侧相对于法线NL方向倾斜地冲裁。如图14(D)所示，将刀具200a、200b压入至阴极侧扩散层120与框架140成为大致齐面为止。然后，如图14(E)所示，维持该齐面的状态并拔出刀具200a、200b。通过拔出刀具200a、200b，夹在刀具200a、200b之间的框架残留部140a落下，阴极侧扩散层120嵌入框架140。
图14(F)示出在框架140嵌入有阴极侧扩散层120的状态。阴极侧扩散层120成为上侧大且下侧小的形状。另一方面，框架140的开口部成为上侧大且下侧小的形状。并且，阴极侧扩散层120的上侧的大小比框架140的开口部的下侧的大小大。其结果是，阴极侧扩散层120由框架140物理性支承。在第一实施方式中，阴极侧扩散层120通过与框架140之间的摩擦力而被保持。相对于此，在第五实施方式中，阴极侧扩散层120的外缘部由框架140从下方支承，因此与利用摩擦力保持相比，阴极侧扩散层120不易落下。图14(F)转移的工序与图2(E)(F)相同，因此省略说明。
图15是表示第五实施方式的冲裁装置500的内部结构和动作的说明图。与图5所示的第一实施方式的冲裁装置500的差异在于，以使刀具200a、200b的前端侧的间隔比刀具200a、200b的根部侧的间隔变宽的方式安装刀具200a、200b的点、具备使刀具200a、200b沿与法线NL倾斜的方向移动的移动装置205a、205b的点。
图15(A)示出阴极侧扩散层片材120s和框架片材140s被搬运到冲裁位置的状态。下部台214的搬运方向上游侧214a的上表面与下部按压构件218的上表面为齐面。
图15(B)示出刀具200a、200b沿相对于法线NL倾斜的方向移动，朝向阴极侧扩散层片材120s被放下的状态。刀具200a、200b具有锥形形状，利用锥形将阴极侧扩散层片材120s的切断面推开而从阴极侧扩散层片材120s冲裁阴极侧扩散层120，进而啮入框架片材140s。此时，上部按压构件216也可以与刀具200a、200b同时动作。
图15(C)示出刀具200a、200b对阴极侧扩散层片材120s和框架片材140s进行了冲裁后的状态。上部按压构件216被放下至阴极侧扩散层120的上表面与框架片材140s的上表面成为齐面的状态为止。刀具200、200a、200b具有锥形形状，因此框架片材140s的开口部被推开，阴极侧扩散层120被压缩而面积缩窄。其结果是，能够使阴极侧扩散层120位于框架片材140s的开口部的内侧。然后，在维持该状态的情况下，拔出刀具200、200a、200b。此时，阴极侧扩散层120的上侧的大小大于框架片材140s的开口部的下侧的大小，因此能够通过框架片材140s来支承阴极侧扩散层120。以后的工序与第一实施方式相同，因此省略说明。
在第一实施方式中，在阴极侧扩散层120与框架140之间，由于相互压缩的方向的应力而阴极侧扩散层120成为保持于框架140的状态，但是若该应力弱，则阴极侧扩散层120可能无法保持于框架140。然而，根据第五实施方式，阴极侧扩散层120的上侧的大小大于框架140的开口部的下侧的大小，因此即使应力弱，阴极侧扩散层120也成为保持于框架140的状态。
需要说明的是，在由刀具200a、200b产实现的冲裁形状为长方形的情况下，刀具200a、200b也可以是对冲裁形状的相对的两条边进行切割的刀具。框架140能够利用两条边来保持阴极侧扩散层120。
在第五实施方式中，设为了使刀具200a、200b相对于阴极侧扩散层120的法线NL的方向倾斜地移动，但是也可以使阴极侧扩散层片材120s沿与铅垂方向垂直的水平方向移动，使刀具200a、200b相对于铅垂方向(重力方向)倾斜移动，对阴极侧扩散层片材120s和框架片材140s进行冲裁。
以上，基于若干的实施例而说明了本发明的实施方式，但是上述的发明的实施方式是为了便于理解本发明的方式，没有限定本发明。本发明当然能够不脱离其主旨以及权利要求书的范围地进行变更、改良，并且本发明中当然包含其等同物。
【附图标记说明】
10…燃料电池组
20…制造装置
30…阳极侧构件粘贴装置
40…制造装置
100…发电单元
110…催化剂层接合电解质膜
111…电解质膜
112…阴极侧催化剂层
113…阳极侧催化剂层
116…微孔层
120…阴极侧扩散层
120b…阴极侧扩散层残留部
120s…阴极侧扩散层片材
123…嵌合形状
122a、123a…边
130…阳极侧扩散层
135…阳极侧构件
140…框架
140s、142s…框架片材
142c…阶差
150…分隔件
155…氧流路
160…分隔件
165…氢流路
170…制冷剂流路
180、181…燃料电池用电极框架组件
190…粘结剂
200、200a、200b…汤姆逊刀具(刀具)
205a、205b…(刀具的)移动装置
210…刀具部壳体
212…上部壳体
214…下部台
214a…搬运方向上游侧
214b…搬运方向下游侧
216…上部按压构件
218…下部按压构件
220…扩散层片材抽出辊
240…框架片材抽出辊
245…卷绕辊
250、260、260a、260b…搬运辊
300a…缓冲片材残留部
300s…缓冲片材
310…上部冲压板
320…下部冲压板
400…框架/扩散层集合体
500…冲裁装置
600…搬运装置

Claims (16)

1.一种燃料电池用电极框架组件的制造方法，其中，包括如下的工序：
(a)将框架与扩散层重叠而配置；及
(b)在使所述扩散层与所述框架重叠的状态下对所述扩散层与所述框架进行冲裁，从而在所述框架形成开口部，所述开口部具有与冲裁出的所述扩散层匹配的形状。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用电极框架组件的制造方法，其中，
还包括如下工序：在所述工序(b)的冲裁时或冲裁后，在分别维持所述冲裁出的扩散层和所述框架的宽度方向及长度方向的位置的状态下，将所述冲裁出的扩散层嵌入所述框架的所述开口部。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池用电极框架组件的制造方法，其中，
所述冲裁的形状为大致长方形，而且，在所述大致长方形的边和角中的至少一个部位具有嵌合形状。
4.根据权利要求3所述的燃料电池用电极框架组件的制造方法，其中，
所述嵌合形状是在所述冲裁出的扩散层中所述大致长方形的外缘侧凸出的形状，
并且，所述嵌合形状形成于所述大致长方形的边中的与所述框架的搬运方向平行的边或所述大致长方形的角。
5.根据权利要求4所述的燃料电池用电极框架组件的制造方法，其中，
所述冲裁出的扩散层的所述嵌合形状具有后掠角部分，该后掠角部分相对于所述搬运方向具有后掠角。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的燃料电池用电极框架组件的制造方法，其中，
在所述工序(b)中，在使所述扩散层与所述框架重叠的状态下对所述扩散层与所述框架进行冲裁时，以使所述冲裁出的扩散层的法线方向上的所述框架侧的大小小于所述冲裁出的扩散层的法线方向上的与所述框架相反一侧的大小的方式，从所述扩散层侧相对于所述扩散层的法线方向倾斜地冲裁。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的燃料电池用电极框架组件的制造方法，其中，
所述扩散层由碳纸形成。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的燃料电池用电极框架组件的制造方法，其中，
所述框架由透明的树脂形成。
9.一种燃料电池用电极框架组件的制造装置，其中，具备：
第一辊，卷绕有扩散层的片材；
第二辊，卷绕有框架的片材；
搬运装置，搬运所述扩散层的片材和所述框架的片材；及
冲裁装置，在使所述扩散层的片材与所述框架的片材重叠的状态下同时对所述扩散层的片材与所述框架的片材进行冲裁，从而在所述框架形成开口部，所述开口部具有与冲裁出的所述扩散层匹配的形状。
10.根据权利要求9所述的燃料电池用电极框架组件的制造装置，其中，
所述冲裁装置具备：
刀具，用于进行所述冲裁；及
按压构件，用于在所述冲裁之后使所述刀具后退时，按压所述冲裁出的扩散层而将所述冲裁出的扩散层嵌入所述框架的所述开口部。
11.根据权利要求9或10所述的燃料电池用电极框架组件的制造装置，其中，
所述冲裁的形状为大致长方形，而且，在所述大致长方形的边和角中的至少一个部位具有嵌合形状。
12.根据权利要求11所述的燃料电池用电极框架组件的制造装置，其中，
所述嵌合形状是在所述冲裁出的扩散层中所述大致长方形的外缘侧凸出的形状，
并且，所述嵌合形状形成于所述大致长方形的边中的与所述框架的搬运方向平行的边或所述大致长方形的角。
13.根据权利要求12所述的燃料电池用电极框架组件的制造装置，其中，
所述冲裁出的扩散层的所述嵌合形状具有后掠角部分，该后掠角部分相对于所述搬运方向具有后掠角。
14.根据权利要求9～13中任一项所述的燃料电池用电极框架组件的制造装置，其中，
所述冲裁的形状为长方形，
冲裁所述长方形的相对的两条边的刀具在对所述扩散层的片材和所述框架的片材进行冲裁时，以使所述冲裁出的扩散层的法线方向上的所述框架侧的大小小于所述冲裁出的扩散层的法线方向上的与所述框架相反一侧的大小的方式，从所述扩散层侧相对于所述扩散层的法线方向倾斜地冲裁。
15.根据权利要求9～14中任一项所述的燃料电池用电极框架组件的制造装置，其中，
所述扩散层由碳纸形成。
16.根据权利要求9～15中任一项所述的燃料电池用电极框架组件的制造装置，其中，
所述框架由透明的树脂形成。
CN201480037629.1A 2013-12-27 2014-12-19 燃料电池用电极框架组件的制造方法及制造装置 Expired - Fee Related CN105359317B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013270768 2013-12-27
JP2013-270768 2013-12-27
JP2014-227763 2014-11-10
JP2014227763A JP6020535B2 (ja) 2013-12-27 2014-11-10 燃料電池用電極フレームアッシーの製造方法及び製造装置
PCT/JP2014/006345 WO2015098068A1 (ja) 2013-12-27 2014-12-19 燃料電池用電極フレームアッシーの製造方法及び製造装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105359317A true CN105359317A (zh) 2016-02-24
CN105359317B CN105359317B (zh) 2018-06-22

Family

ID=53477970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480037629.1A Expired - Fee Related CN105359317B (zh) 2013-12-27 2014-12-19 燃料电池用电极框架组件的制造方法及制造装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10090538B2 (zh)
EP (1) EP3089251B1 (zh)
JP (1) JP6020535B2 (zh)
KR (1) KR101845599B1 (zh)
CN (1) CN105359317B (zh)
CA (1) CA2915338C (zh)
NO (1) NO3089251T3 (zh)
WO (1) WO2015098068A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111755724A (zh) * 2020-06-01 2020-10-09 无锡先导智能装备股份有限公司 燃料电池膜电极生产设备

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6365359B2 (ja) * 2015-03-12 2018-08-01 トヨタ自動車株式会社 拡散層配設フレームアッセンブリーの製造方法
JP6260609B2 (ja) 2015-12-02 2018-01-17 トヨタ自動車株式会社 燃料電池セル及び燃料電池セルの製造方法
JP6777429B2 (ja) * 2016-06-03 2020-10-28 株式会社Ｓｏｋｅｎ 燃料電池の製造方法
JP6547729B2 (ja) * 2016-12-01 2019-07-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池の製造方法
DE102017000960B4 (de) 2017-02-03 2023-08-17 Cellcentric Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Herstellen einer Membran-Elektroden-Anordnung für eine Brennstoffzelle
JP6663901B2 (ja) * 2017-12-05 2020-03-13 本田技研工業株式会社 燃料電池
DE102018204816A1 (de) * 2018-03-29 2019-10-02 Audi Ag Brennstoffzellenaufbau
JP7052483B2 (ja) * 2018-03-29 2022-04-12 トヨタ自動車株式会社 一体化シートの製造方法
JP7096717B2 (ja) * 2018-07-04 2022-07-06 東レエンジニアリング株式会社 電極シートの製造方法および電極シートの製造装置
EP4150137B1 (de) * 2020-05-13 2024-05-29 Greenerity GmbH Zellenstapel, verfahren zur herstellung eines zellenstapels sowie brennstoffzelle oder elektrolysezelle umfassend einen zellenstapel

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10199551A (ja) * 1997-01-06 1998-07-31 Honda Motor Co Ltd 燃料電池構造体およびその製造方法
CN1316110A (zh) * 1998-07-28 2001-10-03 国际电力有限公司 激光切割含氟聚合物膜片并将其连接到聚合物框架上的方法
CN201179668Y (zh) * 2008-04-29 2009-01-14 新源动力股份有限公司 膜电极的冲割成型及修整装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09289028A (ja) * 1996-04-24 1997-11-04 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 固体高分子電解質型燃料電池用電解質膜、ガスシール構造及びスタック
JP4151314B2 (ja) 2001-06-18 2008-09-17 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
KR100819783B1 (ko) * 2001-07-06 2008-04-07 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 연료전지용 막/전극 접합체의 트리밍 장치 및 방법과반송장치
US7018494B2 (en) * 2002-08-28 2006-03-28 Kyocera Corporation Method of producing a composite sheet and method of producing a laminate by using the composite sheet
JP2005129343A (ja) 2003-10-23 2005-05-19 Toyota Motor Corp 膜電極接合体とそれを用いた燃料電池およびそれらの製造方法
JP2005135655A (ja) * 2003-10-28 2005-05-26 Toyota Motor Corp 拡散層を積層した膜電極接合体の製造方法と装置および膜電極接合体
JP4729849B2 (ja) * 2003-12-02 2011-07-20 日産自動車株式会社 燃料電池スタックの製造方法および製造装置
JP2006032041A (ja) 2004-07-14 2006-02-02 Toyota Motor Corp 燃料電池、その製造方法、及びセパレータ
JP2006269239A (ja) * 2005-03-24 2006-10-05 Toyota Motor Corp 燃料電池用膜電極接合体
JP2007141739A (ja) 2005-11-21 2007-06-07 Toyota Motor Corp 燃料電池用樹脂フレーム
ITMI20052508A1 (it) * 2005-12-28 2007-06-29 Solvay Solexis Spa Processo per ottenere ccm con subgasket
JP5077226B2 (ja) 2006-03-08 2012-11-21 トヨタ自動車株式会社 セル積層体およびこれを備えた燃料電池
JP2008123812A (ja) 2006-11-10 2008-05-29 Toyota Motor Corp 燃料電池
JP2008146872A (ja) 2006-12-06 2008-06-26 Toyota Motor Corp 燃料電池および燃料電池の製造方法
JP2008311012A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Toyota Motor Corp 燃料電池用電極材料接合体の製造装置および製造方法、燃料電池
JP2009134953A (ja) 2007-11-29 2009-06-18 Toyota Motor Corp フレーム付き膜電極接合体および燃料電池セルの連続製造方法
KR100957368B1 (ko) * 2008-04-11 2010-05-12 현대자동차주식회사 연료전지용 ｍｅａ 소재 자동 타발 및 접합 설비
KR20120117266A (ko) * 2011-04-15 2012-10-24 현대자동차주식회사 막전극접합체 제조 장치
JP6036536B2 (ja) 2013-05-15 2016-11-30 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用フレーム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10199551A (ja) * 1997-01-06 1998-07-31 Honda Motor Co Ltd 燃料電池構造体およびその製造方法
CN1316110A (zh) * 1998-07-28 2001-10-03 国际电力有限公司 激光切割含氟聚合物膜片并将其连接到聚合物框架上的方法
CN201179668Y (zh) * 2008-04-29 2009-01-14 新源动力股份有限公司 膜电极的冲割成型及修整装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111755724A (zh) * 2020-06-01 2020-10-09 无锡先导智能装备股份有限公司 燃料电池膜电极生产设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN105359317B (zh) 2018-06-22
EP3089251A1 (en) 2016-11-02
JP6020535B2 (ja) 2016-11-02
KR101845599B1 (ko) 2018-04-04
WO2015098068A1 (ja) 2015-07-02
CA2915338A1 (en) 2015-07-02
EP3089251A4 (en) 2016-12-07
EP3089251B1 (en) 2018-01-31
US20160293976A1 (en) 2016-10-06
US10090538B2 (en) 2018-10-02
CA2915338C (en) 2018-02-27
NO3089251T3 (zh) 2018-06-30
JP2015144112A (ja) 2015-08-06
KR20160013943A (ko) 2016-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105359317A (zh) 燃料电池用电极框架组件的制造方法及制造装置
CN102939677B (zh) 燃料电池和燃料电池的制造方法
JP5124273B2 (ja) メンブラン電極アセンブリー
KR101531538B1 (ko) 연료전지 및 이의 생산 방법
WO2011019093A1 (ja) 補強された膜電極組立体の製造方法および補強された膜電極組立体
EP2526585B1 (en) Five-layer membrane electrode assembly with attached border and method of making same
EP2555282A1 (en) Electrode plate manufacturing apparatus
WO2008153147A1 (ja) 膜－電極－ガス拡散層－ガスケット接合体及びその製造方法、並びに固体高分子形燃料電池
EP2704241A1 (fr) Procédé de fabrication d'une pile à combustible incluant un assemblage électrode/membrane
JP2007173225A5 (zh)
CN101589495B (zh) 膜-膜增强部件组件、膜-催化剂层组件、膜-电极组件、以及高分子电解质型燃料电池
JP2009181951A (ja) 膜電極組立体の製造方法およびそれにより製造された膜電極組立体
KR20150010693A (ko) 연료전지층의 형성방법
WO2007089860A3 (en) Method of making membrane electrode assemblies
WO2007084109A3 (en) Ultrasonically welded fuel cell unitized electrode assembly
JP2009105009A (ja) 燃料電池、および燃料電池の製造方法
WO2008022638A3 (de) Wiederholeinheit für einen stapel elektrochemischer zellen, stapelanordnung und verfahren zum herstellen einer wiederholeinheit
CN115036544B (zh) 膜电极接合体和膜电极接合体的制造方法
JP2007328935A (ja) 燃料電池に用いられる膜電極接合体、燃料電池、および、膜電極接合体の製造方法
CN105529479B (zh) 多孔体流路的焊接方法
JP2008177047A (ja) 燃料電池
US10056619B2 (en) Fuel cell having a recess in the separator
WO2008129398A3 (en) Manufacturing method of membrane electrode assembly used in a fuel cell, and membrane electrode assembly
JP2008204710A (ja) 燃料電池、燃料電池用接合体及びその製造方法
JP4639853B2 (ja) 燃料電池およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180622