CN109638313B - 燃料电池的单体电池的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池的单体电池的制造方法，其包括：制备膜‑电极‑气体扩散层组件，膜‑电极‑气体扩散层组件包括：电解质膜；第一催化剂层；第二催化剂层；第一气体扩散层；以及第二气体扩散层；制备框架构件，框架构件包括：外周边缘；内周边缘；弯曲部，弯曲部定位在外周边缘和内周边缘之间，并且弯曲部通过从框架构件的一个表面突出的凸表面和从框架构件的另一个表面凹进的凹表面限定；在框架构件的另一个表面通过粘合剂与周边区域接触的状态下，通过推压凸表面并使弯曲部变形，使框架构件的内周边缘与第一气体扩散层接触；以及在框架构件的内周边缘与第一气体扩散层接触的状态下，利用粘合剂使框架构件和膜‑电极‑气体扩散层组件结合。

Description

燃料电池的单体电池的制造方法

技术领域

本发明涉及燃料电池的单体电池的制造方法。

背景技术

燃料电池的单体电池包括膜-电极-气体扩散层组件和结合到该膜-电极-气体扩散层组件的树脂框架构件。膜-电极-气体扩散层组件如下地结合到框架构件。框架构件被部分加热至软化，然后软化部分被加压以流动成与膜-电极-气体扩散层组件的气体扩散层接触。之后，软化部分被冷却(参见，例如，日本未审专利申请特开第2015-015256号)。

在上述方法中，由于框架构件需要在高温下长时间部分地加热到框架构件由于加压而部分地流动的程度，所以燃料电池的单体电池的制造效率可能降低。另外，框架构件在高温下长时间部分地加热，这可能使非期望部分软化、变形和劣化，使得可能降低制造效率。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种抑制生产率降低的燃料电池的单体电池的制造方法。

上述目的通过一种燃料电池的单体电池的制造方法来实现，该方法包括：制备膜-电极-气体扩散层组件，所述膜-电极-气体扩散层组件包括：电解质膜；第一催化剂层，所述第一催化剂层被形成在电解质膜的一个表面上，以便露出电解质膜的一个表面的周边区域；第二催化剂层，所述第二催化剂层被形成在电解质膜的另一个表面上；第一气体扩散层，所述第一气体扩散层结合到第一催化剂层，以便露出周边区域；以及第二气体扩散层，所述第二气体扩散层结合到第二催化剂层；制备由树脂制成的框架构件，所述框架构件包括：外周边缘，所述外周边缘大于电解质膜；内周边缘，所述内周边缘小于电解质膜并且大于第一气体扩散层；弯曲部，所述弯曲部被定位在外周边缘和内周边缘之间，并且所述弯曲部由从框架构件的一个表面突出的凸表面和从框架构件的另一个表面凹进的凹表面限定；在框架构件的另一个表面通过粘合剂与周边区域接触的状态下，通过推压凸表面并且通过使弯曲部变形，而使框架构件的内周边缘与第一气体扩散层接触；以及在框架构件的内周边缘与第一气体扩散层接触的状态下，利用粘合剂使框架构件与膜-电极-气体扩散层组件结合。

由于框架构件的弯曲部由凸表面和凹表面限定，所以通过推压凸表面，可以容易地使弯曲部变形，由此，框架构件的内周边缘和第一气体扩散层彼此接触。这消除了在高温下长时间加热框架构件的需要，由此抑制了生产率的降低。

可以包括：在使框架构件的内周边缘与第一气体扩散层接触之前，将膜-电极-气体扩散层组件以及框架构件的在弯曲部和外周边缘之间的第一部分定位在支撑基座上。

可以包括：在使框架构件的内周边缘与第一气体扩散层接触之前，把被定位的框架构件的第一部分和弯曲部之间的框架构件的第二部分保持到支撑基座。

在使框架构件的内周边缘与第一气体扩散层接触时，可以在弯曲部被加热的同时推压凸表面。

在使框架构件的内周边缘与第一气体扩散层接触时，可以在弯曲部被加热到低于框架构件的熔点的温度的同时推压凸表面。

弯曲部可以包括第一弯曲部和第二弯曲部，第一弯曲部和第二弯曲部分别沿着内周边缘的彼此相邻的第一边和第二边设置，并且框架构件可以包括切口部，所述切口部延续到内周边缘并且将第一弯曲部及第二弯曲部彼此分离。

发明效果

根据本发明，能够提供一种抑制生产率降低的燃料电池的单体电池的制造方法。

附图说明

图1是燃料电池的单体电池的分解透视图；

图2是燃料电池的单体电池的局部横截面视图；

图3是图示燃料电池的单体电池的制造方法的流程图；

图4是图示MEGA和框架构件的结合方法的流程图；

图5A和图5B是MEGA和框架构件的结合方法的说明图；

图6A和图6B是MEGA和框架构件的结合方法的说明图；

图7A是用于实现结合方法的系统的说明图，并且图7B是根据变型例的系统的说明图；并且

图8A和图8B是根据变型例的框架构件的说明图。

具体实施方式

图1是燃料电池的单体电池60的分解透视图。燃料电池通过堆叠单体电池60来构造。该燃料电池是通过接收燃料气体(例如，氢气)和氧化剂气体(例如，氧气)作为反应气体进行发电的聚合物电解质燃料电池。单体电池60包括：膜-电极-气体扩散层组件20(下文中称为MEGA(膜-电极-气体扩散层组件))；以及阳极侧分隔物33a和阴极侧分隔物33c(下文中称为分隔物)。MEGA 20包括阳极侧气体扩散层22a和阴极侧气体扩散层22c(下文中称为扩散层)。

由树脂制成的具有绝缘性质的框架构件40被形成为具有内周边缘42e和外周边缘42f的大致框架形状。外周边缘42f大于MEGA 20。内周边缘42e小于后面描述的MEGA 20的电解质膜11，并且小于扩散层22c。MEGA 20结合到内周边缘42e侧。孔s1至s3沿着框架构件40的两个短边中的一边形成，并且孔s4至s6沿着另一边形成。同样，孔a1至a3沿着分隔物33a的两个短边中的一边形成，并且孔a4至a6沿着另一边形成。孔c1至c3沿着分隔物33c的两个短边中的一边形成，并且孔c4至c6沿着另一边形成。孔s1、a1和c1彼此连通并限定阴极入口歧管。类似地，孔s2、a2和c2限定冷却剂出口歧管。孔s3、a3和c3限定阳极出口歧管。孔s4、a4和c4限定阳极入口歧管。孔s5、a5和c5限定冷却剂入口歧管。孔s6、a6和c6限定阴极出口歧管。

分隔物33a的面向MEGA 20的表面形成有阳极流路34a，燃料气体沿着该阳极流路34a流动并且该阳极流路34a在阳极入口歧管和阳极出口歧管之间连通。分隔物33a的与阳极流路34a相反的表面和分隔物33c的面向分隔物33a的表面分别形成有冷却剂流路35a和35c，冷却剂沿着该冷却剂流路35a和35c流动并且该冷却剂流路35a和35c在冷却剂入口歧管和冷却剂出口歧管之间连通。分隔物33c的与冷却剂流路35c相反的表面形成有阴极流路34c，氧化剂气体沿着该阴极流路34c流动并且该阴极流路34c连通阴极入口歧管和阴极出口歧管。另外，分隔物33a和33c由具有阻气性质和导电性的材料制成，并且可以由压制不锈钢、由诸如钛和钛合金的金属制成的薄板形构件、或诸如致密碳的碳构件制成。

垫圈46至48被设置在框架构件40上。垫圈46具有沿着框架构件40的外周边缘42f的框架形状。垫圈47围绕相应的孔s1至s6设置并且每个垫圈都具有围绕孔s1至s 6中的每个孔的框架形状。垫圈48具有围绕MEGA 20的框架形状。垫圈46至48由弹性橡胶制成。垫圈46至48单独形成并结合在框架构件40上，但不限于此。框架构件40和垫圈46至48中的至少一个垫圈可以一体形成并且由相同材料或不同材料制成。此外，框架构件40在垫圈48和内周边缘42e之间形成有弯曲部43，并且弯曲部43沿着框架构件40的相应的两个长边延伸。此外，在框架构件40上形成两个定位孔49，该两个定位孔49位于垫圈46的外侧并且位于MEGA20的大致对角线上。弯曲部43和定位孔49将在后面详细描述。

图2是单体电池60的局部横截面视图。MEGA 20包括上述扩散层22c和22a以及膜电极组件(下文中称为MEA)10。MEA 10包括具有大致矩形形状的电解质膜11，并且阴极侧催化剂12c和阳极侧催化剂12a(下文中称为催化剂层)分别被形成在电解质膜11的一个表面(图2中的上表面)和另一个表面(图2中的下表面)上。电解质膜11是在湿态下具有高质子传导性的固体聚合物薄膜，例如氟基离子交换膜。电解质膜11具有周边区域11e和由周边区域11e包围的中央区域11c。

催化剂层12c被形成在电解质膜11的一个表面上的中央区域11c中，但不被形成在周边区域11e中。催化剂层12a被形成为使该催化剂层12a的端部与电解质膜11的端部大致对齐。即，催化剂层12a被大致形成在包括电解质膜11的周边区域11e和中央区域11c的整个另一表面上。催化剂层12c是被形成在电解质膜11的一个表面上的第一催化剂层的示例，使得露出电解质膜11的一个表面的周边区域11e。催化剂层12a是被形成在电解质膜11的另一个表面上的第二催化剂层的示例。催化剂层12a和12c通过在电解质膜11上涂覆含有载有铂(Pt)等的碳支撑物和具有质子传导性的离聚物的催化剂墨而制成。

扩散层22c和22a分别结合到催化剂层12c和12a。扩散层22c和22a由具有透气性和导电性的材料，例如，多孔纤维基材料(例如，碳纤维或石墨纤维)制成。扩散层22c被设置成使得从催化剂层12c的端部稍微向内定位该扩散层22c的端部，或者使扩散层22c的端部与扩散层22c大致对齐。因此，扩散层22c被设置成通过催化剂层12C与电解质膜11的中央区域11c重叠，但不与周边区域11e重叠。因此，扩散层22c被设置成使得露出周边区域11e。扩散层22c是结合到催化剂层12c的第一气体扩散层的示例，以便露出周边区域11e。扩散层22a是结合到催化剂层12a的第二气体扩散层的示例。

类似地，扩散层22a被设置成使得该扩散层22a的端部与催化剂层12a的端部大致对齐，并且催化剂层12a被大致形成在上述电解质膜11的整个另一表面上。因此，扩散层22a被设置成不仅与中央区域11c重叠，而且还通过催化剂层12a与周边区域11e重叠。由于扩散层22a被设置成也以这种方式与周边区域11e重叠，因此MEA 10被稳定地支撑。

框架构件40是用于防止催化剂电极之间的交叉泄漏和电短路的构件。框架构件40结合到分隔物33a。分隔物33c结合到与框架构件40所结合到的分隔物33a的一侧相反的分隔物33a的另一侧。框架构件40的内周边缘42e与扩散层22c的外周接触。

框架构件40的靠近内周边缘42e和电解质膜11的表面(图2中的下表面)的部分利用粘合剂50结合到电解质膜11的周边区域11e。粘合剂50例如是紫外线固化树脂，但也可以是热固性树脂。

弯曲部43以及垫圈46和48被设置在框架构件40的内周边缘42e和外周边缘42f之间。弯曲部43由凸表面431以及凹表面432限定，其中，所述凸表面431从框架构件40的与电解质膜11相反的一个表面突出，而凹表面432位于凸表面431的相反侧处并且从另一表面凹入。如图2中所示，凸表面431和凹表面432每个均具有平滑弯曲形状。弯曲部43在垂直于图2的纸面的方向上延伸。由于框架构件40由具有弹性的材料制成，因此弯曲部43也可以在一定程度上弹性变形。弯曲部43被形成在内周边缘42e和垫圈48之间。此外，凹表面432位于分隔物33a的上方，但是与分隔物33a的表面间隔开。框架构件40的一个表面与电解质膜11相反。框架构件40的另一个表面靠近电解质膜11。

将单体电池60堆叠以构造燃料电池。因此，在燃料电池中，图2中所示的MEGA 20和框架构件40夹在图示的分隔物33a和与图2的单体电池60的上侧相邻的未示出的另一个单体电池的阴极分隔物之间。此外，MEGA和与图2的单体电池60的下侧相邻的另一个未示出的单体电池的框架构件夹在该未示出的单体电池的阳极分隔物和图2的分隔物33c之间。此外，垫圈46至48被邻近于单体电池60的上侧的另一个未示出的单体电池的阴极分隔物压缩。

接下来，将描述单体电池60的制造方法。图3是图示单体电池60的制造方法的流程图。首先，制备MEGA 20、框架构件40以及分隔物33a和33c(步骤S10)。其次，框架构件40的靠近内周边缘42e的另一表面的部分利用粘合剂50结合到电解质膜11的周边区域11e(步骤S20)。第三，分隔物33c和33a通过例如激光焊接彼此结合(步骤S30)。最后，框架构件40和分隔物33c利用例如紫外线固化树脂彼此结合(步骤S40)。另外，步骤S30和S40的顺序可以颠倒。步骤S10是制备MEGA 20的步骤和制备框架构件40的步骤的示例。

接下来，将详细描述MEGA 20和框架构件40的结合方法。图4是图示MEGA 20和框架构件40的结合方法的流程图。图5A、图5B、图6A和图6B是MEGA 20和框架构件40的结合方法的说明图。在图5B、图6A和图6B中，省略了垫圈46等的图示，以便于理解。首先，如图5A中所示，MEGA 20被定位在支撑基座80上(步骤S21)。能够收纳MEGA 20的扩散层22a的凹陷部83被形成在支撑基座80的上表面81的中央部中。凹陷部83的深度被设定成与MEA 10和扩散层22a的总厚度大致相同。支撑基座80的上表面81在凹陷部83的大致对角线上设置有两个定位销85，以便夹住凹陷部83。通过在凹陷部83中收纳MEGA 20的扩散层22a，MEGA 20被定位在支撑基座80上。固化之前的粘合剂50通过例如分配器等涂布在周边区域11e上和从扩散层22c突出的催化剂层12c上。粘合剂50将在后面描述。

第二，如图5B中所示，框架构件40被定位在支撑基座80上(步骤S22)。具体地，定位销85被插入到在框架构件40中预先设置的相应的定位孔49中，使得框架构件40的靠近内周边缘42e的另一表面(图5B中下表面)的部分被设定在粘合剂50上。因此，框架构件40的靠近外周边缘42f的部分被定位在支撑基座80上。这里，由于定位孔49被设置在外周边缘42f和垫圈46之间，因此定位孔49恰好被设置在外周边缘42f和弯曲部43之间。另外，此时，在框架构件40的内周边缘42e和扩散层22c之间存在间隙。步骤S22和S23是在如下所述使框架构件40的内周边缘42e与扩散层22c接触之前，将MEGA 20以及框架构件40的在弯曲部43和外周边缘42f之间的第一部分定位在支撑基座上的步骤的示例。

第三，如图6A中所示，框架构件40的在定位销85和弯曲部43之间的部分通过推压构件90保持在支撑底座80的上表面81上(步骤S23)。推压构件90具有在弯曲部43延伸的方向上延伸的形状。推压构件90优选地推压框架构件40的一部分而不干涉图6A中未示出的垫圈46和48。步骤S23是在使框架构件40的内周边缘42e与扩散层22c接触之前，把被定位的框架构件40的第一部分和弯曲部43之间的框架构件40的第二部分保持到支撑基座80的步骤的示例。

第四，如图6B中所示，通过将凸表面431推压到支撑基座80的上表面81以便被压扁，从而使框架构件40的内周边缘42e与扩散层22c接触(步骤S24)。这里，通过推压凸表面431，弯曲部43被压扁，使得凸表面431和凹表面432的每个的曲率变小。因此，弯曲部43扩展，使得内周边缘42e可以与扩散层22c接触。步骤S24是在内周边缘侧的框架构件40的另一表面通过粘合剂50与周边区域11e接触的状态下，通过推压凸表面431并通过使弯曲部43变形,而使框架构件40的内周边缘42e与扩散层22c接触的步骤的示例。

第五，在内周边缘42e被维持与扩散层22c接触的状态下，利用紫外线照射粘合剂50以固化粘合剂50(步骤S25)。另外，框架构件40具有紫外线透过性。以这种方式，MEGA 20和框架构件40彼此结合。在MEGA 20和框架构件40彼此结合之后，框架构件40结合到分隔物33c和33a，使得框架构件40的外周边缘42f与上述分隔物33c和33a的外周边缘大致对齐，以此完成单体电池60。步骤S25是在框架构件40的内周边缘42e与扩散层22c接触的状态下，利用粘合剂50结合框架构件40和MEGA 20的步骤的示例。

即使框架构件40没有以这种方式加热，也可以通过推压凸表面431并使弯曲部43变形来使内周边缘42e与扩散层22c接触，由此MEGA 20与框架构件40彼此结合。因此，可以减少框架构件40的加热时段，并且可以抑制生产率的降低。另外，由于内周边缘42e和扩散层22c可以彼此结合而不在它们之间产生间隙，因此可以确保电解质膜11的耐久性。此外，由于与凸表面431相反的凹表面432与分隔物33a的表面间隔开，所以即使当小的推压力施加在凸表面上时，弯曲部43也可以容易地变形，这可以有利于使内周边缘42e与扩散层22c接触。

此外，当在步骤S24中推压凸表面431时，上述步骤S23抑制框架构件40的在凸表面431和框架构件40的被定位的部分之间的部分远离支撑基座80的上表面81浮动。因此，形成为期望形状的框架构件40可以结合到MEGA 20。

对于在图5中涂布在周边区域11e上和催化剂层12c的从扩散层22c突出的外周侧上的粘合剂50，可以当MEGA 20被容纳在支撑基座80的凹陷部83中之时或在其之前涂布粘合剂50。在使用热固性粘合代替紫外线固化粘合剂50的情况下，框架构件40可以在框架构件40的内周边缘42e与扩散层22c接触的状态下通过热压结合到MEGA 20，如图6B中所示。另外，用于结合框架构件40和MEGA 20的热固性粘合剂的固化温度低于框架构件40的耐热温度。

如图1和图2中所示，所完成的单体电池60的弯曲部43具有维持凸表面431和凹表面432的形状，但是不限于此。例如，对于MEGA20和框架构件40的结合步骤，凸表面431的推压可以使凸表面431和凹表面432平坦，以使框架构件40的内周边缘42e与扩散层22c接触，扩散层22c可以将框架构件40和MEGA 20彼此结合。此外，尽管凸表面431的高度低于图2中的每个垫圈46和48的高度，但是凸表面431的高度期望被设定成：当堆叠多个单体电池60时，凸表面431不与另一相邻的单体电池的分隔物接触。类似地，凸表面431期望被设置在不与另一个相邻的单体电池的分隔物接触的位置处。

在根据本实施例的框架构件40中，弯曲部43沿着具有大致矩形形状的内周边缘42e的两个相应的长边形成。然而，弯曲部43可以是沿着内周边缘42e的至少一边形成的任何弯曲部。弯曲部43可以沿着内周边缘42e的整个周边形成。尽管在本实施例中框架构件40通过定位销85定位，但是用于定位框架构件40的构件的形状不限于销形状。例如，框架构件40可以通过使框架构件40的外周边缘42f与形成在支撑基座上的壁部或突出部接触而被定位在支撑基座上。此外，在MEGA20和框架构件40的结合步骤完成之后，垫圈46至48可以被设置在框架构件40上。

图7A是用于实现上述结合方法的系统100的说明图。控制器200是包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、存储器等的微型计算机，并且控制相机110、推压机构120和保持机构130。通过控制器200控制推压机构120和保持机构130向上和向下移动。保持机构130在弯曲部43和定位销85之间向下移动，以将框架构件的在弯曲部43和外周边缘42f之间的部分保持到支撑基座80的上表面81。接着，推压机构120推压凸表面431。相机110拍摄内周边缘42e和扩散层22c之间的间隙，并且控制器200基于捕捉到的图像调整推压机构120的推压力，使得间隙变为零。之后，粘合剂50固化。以这种方式，可以基于由相机110捕捉到的图像来调整由推压机构120施加在凸表面431上的推压力。

图7B是根据变型例的系统100a的说明图。另外，相同的部件由相同的附图标记表示，并且省略重复的说明。推压机构120a包括内置加热器120h。当推压机构120a推压凸表面431时，凸表面431在通过由控制器200a控制的推压机构120a的内置加热器120h加热的同时被推压。这可以减小在从凸表面431释放推压力之后弯曲部43中的残余应力，由此抑制由于弯曲部43中的残余应力导致框架构件40从MEGA20剥离，并且由此抑制框架构件40的翘曲。另外，为了不使凸表面431熔化，并且为了使弯曲部43容易变形和软化，可以调节当推压机构120a推压凸表面431时施加到凸表面431的热值，使得在低于框架构件40的材料熔点的温度下加热框架构件40。

这里，树脂制成的框架构件40的材料可以是聚丙烯(PP)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、间同立构聚苯乙烯(SPS)、环烯烃共聚物(COC)等，但不限于此。关于每种材料的熔点，PP是160摄氏度。PEN是265摄氏度。PET是260摄氏度。PPS是280摄氏度。SPS是270摄氏度。COC是250摄氏度。如上所述，当在加热的同时推压凸表面431时，优选地，在低于上述熔点的温度下加热凸表面431。即使当凸表面431在高于熔点的温度下被加热时，只要凸表面431被加热短时间，框架构件40就不会完全熔化。因此，通过以相对弱的力推压凸表面431，弯曲部43可以容易地变形。

接下来，将描述根据变型例的框架构件40a。图8A是根据该变型例的框架构件40a的说明图。另外，相同的部件由相同的附图标记表示，并且省略重复的说明。框架构件40a的弯曲部43a被布置在电解质膜11的周边区域11e上。同样在这种情况下，通过推压凸表面431a使周边区域11e和扩散层22c彼此接触，然后可以结合框架构件40a和MEGA 20。另外，由于在该变型中，弯曲部43a被布置在电解质膜11的上方，因此期望使用紫外线固化粘合剂50来结合框架构件40a和MEGA 20.此外，凸表面431a的位置和高度期望被设定成当完成的单体电池堆叠时不与分隔物接触。在该变型例中，凹表面432a与电解质膜11间隔开，但是不限于此。图示的凹表面432a可以具有平坦形状，以便与电解质膜11接触。

接下来，将描述根据变型例的框架构件40b。图8B是当从上方观察时结合到MEGA20之后的根据变型例的框架构件40b的局部放大视图。弯曲部43b1和43b2以及切口部45被形成在框架构件40b中。弯曲部43b1沿着内周边缘42e的长边延伸。弯曲部43b2在基本垂直于弯曲部43b1的方向上延伸并沿着内周边缘42e的短边延伸。此外，切口部45从内周边缘42e连续形成，以便分离弯曲部43b1和43b2。因此，当在框架构件40b和MEGA 20的结合步骤中推压弯曲部43b1和43b2中的一个弯曲部时，切口部45吸收变形，这抑制了弯曲部43b1和43b2中的另一个弯曲部变形。因此，内周边缘42e的两个相邻边可以分别与扩散层22c的两边接触，由此，框架构件40b和MEGA 20彼此结合。弯曲部43b1和43b2是沿着内周边缘42e的两个相邻边的第一弯曲部和第二弯曲部的示例。

另外，由于切口部45被形成在与电解质膜11重叠的区域内，所以抑制了阴极气体和阳极气体混合。此外，弯曲部43b1和43b2与电解质膜11重叠，类似于图8A中所示的框架构件40a。当框架构件40b通过粘合剂50被布置在MEGA 20上时，内周边缘42e的长边和扩散层22c之间的间隙可能与内周边缘42e的短边和扩散层22c之间的间隙不同。因此，通过控制每个弯曲部43b1和43b2的推压的行程和负载，可以使内周边缘42e的相邻的两边与扩散层22c接触。

尽管切口部45不限于图8B中所示的形状，但是考虑到确保电解质膜11的耐久性，优选地，从切口部45露出小面积的电解质膜11。因此，例如，切口部45具有如下的形状，使得即使当弯曲部43b1和弯曲部43b2的凸表面被推压，也通过切口部45使框架构件40的靠近弯曲部43b1的部分和框架构件40的靠近弯曲部43b2的部分彼此接触。此外，考虑到确保电解质膜11的耐久性，优选地，利用粘合剂50覆盖从切口部45露出的电解质膜11的表面。

尽管本发明的一些实施例已经详细地说明，但本发明并不限于特定的实施例，而是可以在如所要求保护的本发明的范围内进行改变或变更。

在上述实施例中，如图2中所示，沿着内周边缘42e的一边设置弯曲部43，但不限于此。例如，可以沿着内周边缘42e的一边形成两对或更多对彼此基本平行的弯曲部43。这也适用于图8A中所示的变型例。

上述实施例示例性描述了MEGA 20，在该MEGA 20中扩散层22c的外周形状比扩散层22a的外周形状小，并且在该MEGA 20中催化剂层12c和扩散层22c被设置成使得露出电解质膜11的周边区域11e。然而，MEGA 20不限于此。根据上述实施例和变型例的结合方法甚至可以适用于例如如下的MEGA，其中，阳极侧扩散层的外周形状小于阴极侧扩散层的外周形状，并且其中，阳极催化剂层和阳极侧气体扩散层被设置成使得露出电解质膜的周边区域。同样在这种情况下，与上述实施例类似，在框架构件40的凹表面432凹入的靠近内周边缘42e侧的表面通过粘合剂与周边区域重叠的状态下，推压凸表面431以使内周边缘42e和阳极侧气体扩散层彼此接触，然后使粘合剂固化以结合MEGA和框架构件40。

Claims (8)

1.一种燃料电池的单体电池的制造方法，包括：

制备膜-电极-气体扩散层组件，所述膜-电极-气体扩散层组件包括：

电解质膜；

第一催化剂层，所述第一催化剂层被形成在所述电解质膜的一个表面上，以便露出所述电解质膜的所述一个表面的周边区域；

第二催化剂层，所述第二催化剂层被形成在所述电解质膜的另一个表面上；

第一气体扩散层，所述第一气体扩散层结合到所述第一催化剂层，以便露出所述周边区域；和

第二气体扩散层，所述第二气体扩散层结合到所述第二催化剂层；

制备由树脂制成的框架构件，所述框架构件包括：

外周边缘，所述外周边缘大于所述电解质膜；

内周边缘，所述内周边缘小于所述电解质膜并且大于所述第一气体扩散层；

弯曲部，所述弯曲部被定位在所述外周边缘和所述内周边缘之间，并且所述弯曲部由从所述框架构件的一个表面突出的凸表面和从所述框架构件的另一个表面凹进的凹表面限定；

在所述框架构件的所述另一个表面通过粘合剂与所述周边区域接触的状态下，通过推压所述凸表面并且通过使所述弯曲部变形，而使所述框架构件的所述内周边缘与所述第一气体扩散层接触；以及

在所述框架构件的所述内周边缘与所述第一气体扩散层接触的状态下，利用所述粘合剂使所述框架构件与所述膜-电极-气体扩散层组件结合。

2.根据权利要求1所述的燃料电池的单体电池的制造方法，还包括：在使所述框架构件的所述内周边缘与所述第一气体扩散层接触之前，将所述膜-电极-气体扩散层组件以及所述框架构件的在所述弯曲部和所述外周边缘之间的第一部分定位在支撑基座上。

3.根据权利要求2所述的燃料电池的单体电池的制造方法，还包括：在使所述框架构件的所述内周边缘与所述第一气体扩散层接触之前，把被定位的所述框架构件的所述第一部分和所述弯曲部之间的所述框架构件的第二部分保持到所述支撑基座。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池的单体电池的制造方法，其中，在使所述框架构件的所述内周边缘与所述第一气体扩散层接触时，在所述弯曲部被加热的同时推压所述凸表面。

5.根据权利要求4所述的燃料电池的单体电池的制造方法，其中，在使所述框架构件的所述内周边缘与所述第一气体扩散层接触时，在所述弯曲部被加热到低于所述框架构件的熔点的温度的同时推压所述凸表面。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池的单体电池的制造方法，其中：

所述弯曲部包括第一弯曲部及第二弯曲部，所述第一弯曲部及所述第二弯曲部分别沿着所述内周边缘的彼此相邻的第一边和第二边设置，并且

所述框架构件包括切口部，所述切口部延续到所述内周边缘并且将所述第一弯曲部及所述第二弯曲部彼此分离。

7.根据权利要求4所述的燃料电池的单体电池的制造方法，其中：

所述弯曲部包括第一弯曲部及第二弯曲部，所述第一弯曲部及所述第二弯曲部分别沿着所述内周边缘的彼此相邻的第一边和第二边设置，并且

所述框架构件包括切口部，所述切口部延续到所述内周边缘并且将所述第一弯曲部及所述第二弯曲部彼此分离。

8.根据权利要求5所述的燃料电池的单体电池的制造方法，其中：

所述弯曲部包括第一弯曲部及第二弯曲部，所述第一弯曲部及所述第二弯曲部分别沿着所述内周边缘的彼此相邻的第一边和第二边设置，并且

所述框架构件包括切口部，所述切口部延续到所述内周边缘并且将所述第一弯曲部及所述第二弯曲部彼此分离。

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