JP2002151099A - 電解質膜・電極構造体の製造方法 - Google Patents
電解質膜・電極構造体の製造方法Info
- Publication number
- JP2002151099A JP2002151099A JP2000341721A JP2000341721A JP2002151099A JP 2002151099 A JP2002151099 A JP 2002151099A JP 2000341721 A JP2000341721 A JP 2000341721A JP 2000341721 A JP2000341721 A JP 2000341721A JP 2002151099 A JP2002151099 A JP 2002151099A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte membrane
- polymer electrolyte
- solid polymer
- electrode
- frame
- 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
Links
Classifications
-
- 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
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 固体高分子電解質膜に皺が発生するのを防止
できる電解質膜・電極構造体の製造方法を提供する。 【解決手段】 固体高分子電解質膜１２を第１、第２カ
ーボンペーパー１４ａ，１４ｂとで挟持する工程と、第
１、第２カーボンペーパー１４ａ，１４ｂの外周からは
み出した固体高分子電解質膜１２を第１、第２枠状シー
ト２２ａ，２２ｂで挟持する工程と、第１、第２カーボ
ンペーパー１４ａ，１４ｂの外側面を、第１、第２カー
ボンペーパー１４ａ，１４ｂの外周に対する通気孔２１
を有する第１、第２シート部材２０ａ，２０ｂで挟持す
る工程と、前記第１、第２シート部材２０ａ，２０ｂの
両外側を吸水性のある第１、第２ペーパーウエス１９
ａ，１９ｂで挟持する工程と、前記第１、第２ペーパー
ウエス１９ａ，１９ｂ両外側を挟持してホットプレスを
行う工程とを有することを特徴とする。
できる電解質膜・電極構造体の製造方法を提供する。 【解決手段】 固体高分子電解質膜１２を第１、第２カ
ーボンペーパー１４ａ，１４ｂとで挟持する工程と、第
１、第２カーボンペーパー１４ａ，１４ｂの外周からは
み出した固体高分子電解質膜１２を第１、第２枠状シー
ト２２ａ，２２ｂで挟持する工程と、第１、第２カーボ
ンペーパー１４ａ，１４ｂの外側面を、第１、第２カー
ボンペーパー１４ａ，１４ｂの外周に対する通気孔２１
を有する第１、第２シート部材２０ａ，２０ｂで挟持す
る工程と、前記第１、第２シート部材２０ａ，２０ｂの
両外側を吸水性のある第１、第２ペーパーウエス１９
ａ，１９ｂで挟持する工程と、前記第１、第２ペーパー
ウエス１９ａ，１９ｂ両外側を挟持してホットプレスを
行う工程とを有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体高分子電解
質膜の両面に電極を接合した電解質膜・電極構造体の製
造方法に係り、特に、固体高分子電解質膜に皺等が発生
しないようにした電解質膜・電極構造体の製造方法に関
するものである。
質膜の両面に電極を接合した電解質膜・電極構造体の製
造方法に係り、特に、固体高分子電解質膜に皺等が発生
しないようにした電解質膜・電極構造体の製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】通常、固体高分子電解質膜の両面に電極
を配設した電解質膜・電極構造体が、燃料電池、塩水の
電解処理装置、あるいはオゾンの生成装置等に使用され
ている。例えば、固体高分子電解質膜を挟んでアノード
電極とカソード電極とを対設した電解質膜・電極構造体
をセパレータによって扶持して複数積層することにより
構成された燃料電池が開発され、種々の用途に実用化さ
れつつある。
を配設した電解質膜・電極構造体が、燃料電池、塩水の
電解処理装置、あるいはオゾンの生成装置等に使用され
ている。例えば、固体高分子電解質膜を挟んでアノード
電極とカソード電極とを対設した電解質膜・電極構造体
をセパレータによって扶持して複数積層することにより
構成された燃料電池が開発され、種々の用途に実用化さ
れつつある。
【０００３】この種の燃料電池は、例えば、水素タンク
から、あるいはメタノールの水蒸気改質により生成され
た水素ガス（燃料ガス）をアノード電極に供給するとと
もに、酸化剤ガス（空気）をカソード電極に供給するこ
とにより、前記水素ガスがイオン化して固体高分子電解
質膜内を移動し、これにより外部に電気エネルギーが得
られるように構成されている。
から、あるいはメタノールの水蒸気改質により生成され
た水素ガス（燃料ガス）をアノード電極に供給するとと
もに、酸化剤ガス（空気）をカソード電極に供給するこ
とにより、前記水素ガスがイオン化して固体高分子電解
質膜内を移動し、これにより外部に電気エネルギーが得
られるように構成されている。
【０００４】ところで、上記電解質膜・電極構造体を製
造する場合には、固体高分子電解質膜を２枚の触媒電極
（アノード電極、カソード電極）で扶持した状態で、こ
れをホットプレスにより一体化する作業が行われてい
る。しかしながら、１００℃以上の温度でホットプレス
を行うと、固体高分子電解質膜内の水分が蒸発し易く、
これにより固体高分子電解質膜が劣化してしまうという
不具合が指摘されている。
造する場合には、固体高分子電解質膜を２枚の触媒電極
（アノード電極、カソード電極）で扶持した状態で、こ
れをホットプレスにより一体化する作業が行われてい
る。しかしながら、１００℃以上の温度でホットプレス
を行うと、固体高分子電解質膜内の水分が蒸発し易く、
これにより固体高分子電解質膜が劣化してしまうという
不具合が指摘されている。
【０００５】そこで、特開平３−２９５１７１号公報に
開示されている電解質膜・電極構造体の製造方法が採用
されている。この製造方法では、図１２に示すように、
固体高分子電解質膜２の両面に触媒電極４ａ，４ｂを配
置し、この触媒電極４ａ，４ｂの周囲にこれらに対応す
る開口部３ａ，３ｂを有するスペーサ５ａ，５ｂを設
け、このスペーサ５ａ，５ｂと共に上記触媒電極４ａ，
４ｂを前記固体高分子電解質膜２とゴムシート６ａ，６
ｂの間に介装した状態で、プレス型７ａ，７ｂによりホ
ットプレスを行っている。
開示されている電解質膜・電極構造体の製造方法が採用
されている。この製造方法では、図１２に示すように、
固体高分子電解質膜２の両面に触媒電極４ａ，４ｂを配
置し、この触媒電極４ａ，４ｂの周囲にこれらに対応す
る開口部３ａ，３ｂを有するスペーサ５ａ，５ｂを設
け、このスペーサ５ａ，５ｂと共に上記触媒電極４ａ，
４ｂを前記固体高分子電解質膜２とゴムシート６ａ，６
ｂの間に介装した状態で、プレス型７ａ，７ｂによりホ
ットプレスを行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来方法では、固体高分子電解質膜２に含まれる水分が
ホットプレスの際に加えられる熱により水蒸気となり、
これが固体高分子電解質膜２の外周部分で偏ると水分の
疎密部分を作ってしまう。その結果、水分の多い部分
は、水分の少ない部分に比較して固体高分子電解質膜２
の膨潤が進むため、このような状態でホットプレスを行
うと、固体高分子電解質膜２に皺が発生してしまうとい
う問題がある。このように固体高分子電解質膜２の外周
部分に皺ができると、この皺は電解質膜・電極構造体の
外周部分の両側にシールを設け、これを一対のセパレー
タで挟持する際のシール性を悪化させる虞がある。そこ
で、この発明は、固体高分子電解質膜に皺が発生するの
を防止できる電解質膜・電極構造体の製造方法を提供す
るものである。
従来方法では、固体高分子電解質膜２に含まれる水分が
ホットプレスの際に加えられる熱により水蒸気となり、
これが固体高分子電解質膜２の外周部分で偏ると水分の
疎密部分を作ってしまう。その結果、水分の多い部分
は、水分の少ない部分に比較して固体高分子電解質膜２
の膨潤が進むため、このような状態でホットプレスを行
うと、固体高分子電解質膜２に皺が発生してしまうとい
う問題がある。このように固体高分子電解質膜２の外周
部分に皺ができると、この皺は電解質膜・電極構造体の
外周部分の両側にシールを設け、これを一対のセパレー
タで挟持する際のシール性を悪化させる虞がある。そこ
で、この発明は、固体高分子電解質膜に皺が発生するの
を防止できる電解質膜・電極構造体の製造方法を提供す
るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明は、固体高分子電解質膜
（例えば、実施形態における固体高分子電解質膜１２）
をアノード電極（例えば、実施形態における第１カーボ
ンペーパー１４ａと電極触媒層１３）とカソード電極
（例えば、実施形態における第２カーボンペーパー１４
ｂと電極触媒層１３）とで挟持して構成される電解質膜
・電極構造体（例えば、実施形態における電解質膜・電
極構造体１１）の製造方法であって、固体高分子電解質
膜をアノード電極とカソード電極とで挟持する工程と、
アノード電極とカソード電極の外周からはみ出した固体
高分子電解質膜を一対の額縁状のシート（例えば、実施
形態における第１、第２枠状シート２２ａ，２２ｂ）で
挟持する工程と、アノード電極の固体高分子電解質膜と
反対側の面と、カソード電極の固体高分子電解質膜と反
対側の面とを、アノード電極とカソード電極の少なくと
もいずれかの電極外周に対応する部分に通気孔（例え
ば、実施形態における通気孔２１）を有する一対の耐熱
性シート（例えば、実施形態における第１、第２シート
部材２０ａ，２０ｂ）で挟持する工程と、前記一対の耐
熱性シートの両外側を一対の吸水性シート（例えば、実
施形態における第１、第２ペーパーウエス１９ａ，１９
ｂ）で挟持する工程と、前記一対の吸水性シートの両外
側を挟持してホットプレスを行う工程とを有することを
特徴とする。このように工程を構成することで、固体高
分子電解質膜に含まれる水分は、ホットプレスを行う際
に気化して、前記耐熱性シートの通気孔から放出され、
吸水性シートにて吸水される。その結果、固体高分子電
解質膜に含まれる水分により固体高分子電解質膜に皺が
発生するのを防止することができる。
に、請求項１に記載した発明は、固体高分子電解質膜
（例えば、実施形態における固体高分子電解質膜１２）
をアノード電極（例えば、実施形態における第１カーボ
ンペーパー１４ａと電極触媒層１３）とカソード電極
（例えば、実施形態における第２カーボンペーパー１４
ｂと電極触媒層１３）とで挟持して構成される電解質膜
・電極構造体（例えば、実施形態における電解質膜・電
極構造体１１）の製造方法であって、固体高分子電解質
膜をアノード電極とカソード電極とで挟持する工程と、
アノード電極とカソード電極の外周からはみ出した固体
高分子電解質膜を一対の額縁状のシート（例えば、実施
形態における第１、第２枠状シート２２ａ，２２ｂ）で
挟持する工程と、アノード電極の固体高分子電解質膜と
反対側の面と、カソード電極の固体高分子電解質膜と反
対側の面とを、アノード電極とカソード電極の少なくと
もいずれかの電極外周に対応する部分に通気孔（例え
ば、実施形態における通気孔２１）を有する一対の耐熱
性シート（例えば、実施形態における第１、第２シート
部材２０ａ，２０ｂ）で挟持する工程と、前記一対の耐
熱性シートの両外側を一対の吸水性シート（例えば、実
施形態における第１、第２ペーパーウエス１９ａ，１９
ｂ）で挟持する工程と、前記一対の吸水性シートの両外
側を挟持してホットプレスを行う工程とを有することを
特徴とする。このように工程を構成することで、固体高
分子電解質膜に含まれる水分は、ホットプレスを行う際
に気化して、前記耐熱性シートの通気孔から放出され、
吸水性シートにて吸水される。その結果、固体高分子電
解質膜に含まれる水分により固体高分子電解質膜に皺が
発生するのを防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
と共に説明する。図１は、この発明の第１実施形態の製
造方法に用いられるホットプレス装置１０及び電解質膜
・電極構造体１１の分解斜視図、図２は、図１の電解質
膜・電極構造体１１を一体とした状態を示す正面図であ
る。前記電解質膜・電極構造体１１は、固体高分子電解
質膜１２と、例えばスクリーン印刷により電極触媒層１
３が設けられた一対の第１、第２カーボンペーパー１４
ａ，１４ｂを備えている。尚、第１、第２カーボンペー
パー１４ａ，１４ｂに代えて、カーボンクロス、カーボ
ンフェルト、多孔質炭素焼結体等を使用することができ
る。
と共に説明する。図１は、この発明の第１実施形態の製
造方法に用いられるホットプレス装置１０及び電解質膜
・電極構造体１１の分解斜視図、図２は、図１の電解質
膜・電極構造体１１を一体とした状態を示す正面図であ
る。前記電解質膜・電極構造体１１は、固体高分子電解
質膜１２と、例えばスクリーン印刷により電極触媒層１
３が設けられた一対の第１、第２カーボンペーパー１４
ａ，１４ｂを備えている。尚、第１、第２カーボンペー
パー１４ａ，１４ｂに代えて、カーボンクロス、カーボ
ンフェルト、多孔質炭素焼結体等を使用することができ
る。
【０００９】固体高分子電解質膜１２は、スルホン酸基
を持つペルフルオロ系の陽イオン交換膜であり、好まし
くは、ナフィオン（商品名：Ｄｕｐｏｎｔの商標）を電
解質膜として使用する。電極触媒層１３は、Ｐｔ担持カ
ーボン等の電極用触媒と、ナフィオン溶液等のイオン導
電性成分と必要に応じて撥水剤としてのＰＴＦＥ（ポリ
テトラフルオロエチレン）とを含んでいる。第１、第２
カーボンぺーパー１４ａ，１４ｂはガス拡散層であり、
多孔質を有すると共にその表面の細孔が水によって閉塞
されないように予め撥水化処理が施されている。第１カ
ーボンペーパー１４ａと電極触媒層１３とで、アノード
電極が構成される。また、第２カーボンペーパー１４ｂ
と電極触媒層１３とでカソード電極が構成される。
を持つペルフルオロ系の陽イオン交換膜であり、好まし
くは、ナフィオン（商品名：Ｄｕｐｏｎｔの商標）を電
解質膜として使用する。電極触媒層１３は、Ｐｔ担持カ
ーボン等の電極用触媒と、ナフィオン溶液等のイオン導
電性成分と必要に応じて撥水剤としてのＰＴＦＥ（ポリ
テトラフルオロエチレン）とを含んでいる。第１、第２
カーボンぺーパー１４ａ，１４ｂはガス拡散層であり、
多孔質を有すると共にその表面の細孔が水によって閉塞
されないように予め撥水化処理が施されている。第１カ
ーボンペーパー１４ａと電極触媒層１３とで、アノード
電極が構成される。また、第２カーボンペーパー１４ｂ
と電極触媒層１３とでカソード電極が構成される。
【００１０】図２に基づいて、この発明に係る電解質膜
・電極構造体１１の製造方法を実施するホットプレス装
置について説明する。ホットプレス装置１０は、下型１
５の上部に下型プレス部１６が設けられ、上型１７の下
部に上型プレス部１８が設けられている。更に、下型プ
レス部１６の上面にはガラスのメッシュ等の第１ペーパ
ーウエス１９ａが、また、上型プレス部１８の下面には
同様の構成の第２ペーパーウエス１９ｂが配置されてい
る。これら第１、第２ペーパーウエス１９ａ，１９ｂは
吸水性があり、ホットプレスの温度に耐えられる材質で
あればよい。
・電極構造体１１の製造方法を実施するホットプレス装
置について説明する。ホットプレス装置１０は、下型１
５の上部に下型プレス部１６が設けられ、上型１７の下
部に上型プレス部１８が設けられている。更に、下型プ
レス部１６の上面にはガラスのメッシュ等の第１ペーパ
ーウエス１９ａが、また、上型プレス部１８の下面には
同様の構成の第２ペーパーウエス１９ｂが配置されてい
る。これら第１、第２ペーパーウエス１９ａ，１９ｂは
吸水性があり、ホットプレスの温度に耐えられる材質で
あればよい。
【００１１】下側の第１ペーパーウエス１９ａの上面に
は、厚さ０．１ｍｍ程度でＰＴＦＥ製の第１シート部材
２０ａが配置されている。この第１シート部材２０ａ
は、電解質膜・電極構造体１１の第１カーボンペーパー
１４ａの周囲に対応する部分に複数の通気孔２１を備え
た耐熱性のシートである。また、上側の第２ペーパーウ
エス１９ｂの下面にも同様の構成の第２シート部材２０
ｂが配置されている。このような位置に通気孔２１を設
けるのは、固体高分子電解質膜１２に含まれホットプレ
スの際に加えられる熱により気化した水分を外部に放出
できるようにして当該部分に皺が発生しないようにし、
電解質膜・電極構造体１１の外周部分の両側にシール部
材を設け、これを一対のセパレータで挟持する際のシー
ル性の悪化を防止するためである。電解質膜・電極構造
体１１は、固体高分子電解質膜１２を両側から電極触媒
層１３を設けた第１、第２カーボンペーパー１４ａ，１
４ｂで挟持し、かつ両カーボンペーパー１４ａ，１４ｂ
からはみ出した固体高分子電解質膜１２の周囲を挟持す
る額縁状の第１、第２枠状シート２２ａ、２２ｂを備え
ている。尚、これら第１、第２枠状シート２２ａ，２２
ｂの内周縁と第１、第２カーボンペーパー１４ａ，１４
ｂの外周縁との間には隙間２３が形成されている。この
ようにして構成された、ホットプレス装置１０により、
型温度１００〜２００℃、荷重１０〜５０ｋｇ／ｃ
ｍ2、加熱時間３０ｓｅｃ〜５ｍｉｎの条件でホットプ
レスが行われる。
は、厚さ０．１ｍｍ程度でＰＴＦＥ製の第１シート部材
２０ａが配置されている。この第１シート部材２０ａ
は、電解質膜・電極構造体１１の第１カーボンペーパー
１４ａの周囲に対応する部分に複数の通気孔２１を備え
た耐熱性のシートである。また、上側の第２ペーパーウ
エス１９ｂの下面にも同様の構成の第２シート部材２０
ｂが配置されている。このような位置に通気孔２１を設
けるのは、固体高分子電解質膜１２に含まれホットプレ
スの際に加えられる熱により気化した水分を外部に放出
できるようにして当該部分に皺が発生しないようにし、
電解質膜・電極構造体１１の外周部分の両側にシール部
材を設け、これを一対のセパレータで挟持する際のシー
ル性の悪化を防止するためである。電解質膜・電極構造
体１１は、固体高分子電解質膜１２を両側から電極触媒
層１３を設けた第１、第２カーボンペーパー１４ａ，１
４ｂで挟持し、かつ両カーボンペーパー１４ａ，１４ｂ
からはみ出した固体高分子電解質膜１２の周囲を挟持す
る額縁状の第１、第２枠状シート２２ａ、２２ｂを備え
ている。尚、これら第１、第２枠状シート２２ａ，２２
ｂの内周縁と第１、第２カーボンペーパー１４ａ，１４
ｂの外周縁との間には隙間２３が形成されている。この
ようにして構成された、ホットプレス装置１０により、
型温度１００〜２００℃、荷重１０〜５０ｋｇ／ｃ
ｍ2、加熱時間３０ｓｅｃ〜５ｍｉｎの条件でホットプ
レスが行われる。
【００１２】次に、図３〜図１１に基づいてこの発明の
実施形態の製造方法を説明する。図３に示すように、下
型１５の下型プレス部１６上面に第１ペーパーウエス１
９ａを載置し、更にその上面に第１シート部材２０ａを
載置する。次に、図４に示すように、第１シート部材２
０ａの上面に額縁状の第１枠状シート２２ａを載置す
る。このとき、第１枠状シート２２ａの内周縁を第１シ
ート部材２０ａの通気孔２１の位置に整合させる。
実施形態の製造方法を説明する。図３に示すように、下
型１５の下型プレス部１６上面に第１ペーパーウエス１
９ａを載置し、更にその上面に第１シート部材２０ａを
載置する。次に、図４に示すように、第１シート部材２
０ａの上面に額縁状の第１枠状シート２２ａを載置す
る。このとき、第１枠状シート２２ａの内周縁を第１シ
ート部材２０ａの通気孔２１の位置に整合させる。
【００１３】そして、図５に示すように、第１枠状シー
ト２２ａの開口部２２０内で露出している第１シート部
材２０ａの上面に第１カーボンペーパー１４ａを載置す
る。ここで、第１カーボンペーパー１４ａは、電極触媒
層１３を上側にして載置する。このとき、第１カーボン
ペーパー１４ａと額縁状の第１枠状シート２２ａとの間
の隙間２３を一定にする。更に、図６に示すように、固
体高分子電解質膜１２を第１カーボンペーパー１４ａと
第１枠状シート２２ａとの上に載置する。このとき、固
体高分子電解質膜１２の外周縁と第１枠状シート２２ａ
の外周縁とを一致させる。
ト２２ａの開口部２２０内で露出している第１シート部
材２０ａの上面に第１カーボンペーパー１４ａを載置す
る。ここで、第１カーボンペーパー１４ａは、電極触媒
層１３を上側にして載置する。このとき、第１カーボン
ペーパー１４ａと額縁状の第１枠状シート２２ａとの間
の隙間２３を一定にする。更に、図６に示すように、固
体高分子電解質膜１２を第１カーボンペーパー１４ａと
第１枠状シート２２ａとの上に載置する。このとき、固
体高分子電解質膜１２の外周縁と第１枠状シート２２ａ
の外周縁とを一致させる。
【００１４】 次いで、図７に示すように、固体高分子
電解質膜１２の上面に額縁状の第２枠状シート２２ｂを
載置する。この工程により、固体高分子電解質膜１２を
第１枠状シート２２ａと第２枠状シート２２ｂとで覆う
ため、固体高分子電解質膜１２に蒸気が直接触れるのを
防止できる。また、固体高分子電解質膜１２を第１枠状
シート２２ａと第２枠状シート２２ｂとで両側から押さ
えることで、平らに矯正できる。この工程が、「アノー
ド電極とカソード電極の外周からはみ出した固体高分子
電解質膜を一対の額縁状のシートで挟持する工程」を構
成する。
電解質膜１２の上面に額縁状の第２枠状シート２２ｂを
載置する。この工程により、固体高分子電解質膜１２を
第１枠状シート２２ａと第２枠状シート２２ｂとで覆う
ため、固体高分子電解質膜１２に蒸気が直接触れるのを
防止できる。また、固体高分子電解質膜１２を第１枠状
シート２２ａと第２枠状シート２２ｂとで両側から押さ
えることで、平らに矯正できる。この工程が、「アノー
ド電極とカソード電極の外周からはみ出した固体高分子
電解質膜を一対の額縁状のシートで挟持する工程」を構
成する。
【００１５】そして、図８に示すように、第２枠状シー
ト２２ｂの開口部２２０内で露出している固体高分子電
解質膜１２の上面に第２カーボンペーパー１４ｂを載置
する。このとき、第２カーボンペーパー１４ｂの外周縁
と第２枠状シート２２ｂの開口部２２０の内周縁との間
の隙間２３を一定にする。図８に示す工程が、「固体高
分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟持す
る工程」を構成する。
ト２２ｂの開口部２２０内で露出している固体高分子電
解質膜１２の上面に第２カーボンペーパー１４ｂを載置
する。このとき、第２カーボンペーパー１４ｂの外周縁
と第２枠状シート２２ｂの開口部２２０の内周縁との間
の隙間２３を一定にする。図８に示す工程が、「固体高
分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟持す
る工程」を構成する。
【００１６】そして、図９に示すように、第２カーボン
ペーパー１４ｂと第２枠状シート２２ｂの上面に第２シ
ート部材２０ｂを載置する。このとき、第２シート部材
２０ｂの通気孔２１の位置を第２カーボンペーパー１４
ｂの外周縁と第２枠状シート２２ｂの開口部２２０の内
周縁との間の隙間２３に整合させる。図９に示す工程
が、「アノード電極の固体高分子電解質膜と反対側の面
と、カソード電極の固体高分子電解質膜と反対側の面と
を、アノード電極外周とカソード電極外周に対する通気
孔を有する一対の耐熱性シートで挟持する工程」を構成
する。
ペーパー１４ｂと第２枠状シート２２ｂの上面に第２シ
ート部材２０ｂを載置する。このとき、第２シート部材
２０ｂの通気孔２１の位置を第２カーボンペーパー１４
ｂの外周縁と第２枠状シート２２ｂの開口部２２０の内
周縁との間の隙間２３に整合させる。図９に示す工程
が、「アノード電極の固体高分子電解質膜と反対側の面
と、カソード電極の固体高分子電解質膜と反対側の面と
を、アノード電極外周とカソード電極外周に対する通気
孔を有する一対の耐熱性シートで挟持する工程」を構成
する。
【００１７】更に、図１０に示すように、第２シート部
材の２０ｂ上面に第２ペーパーウエス１９ｂを載置す
る。この工程が、「一対の耐熱性シートの両外側を一対
の吸水性シートで挟持する工程」を構成する。
材の２０ｂ上面に第２ペーパーウエス１９ｂを載置す
る。この工程が、「一対の耐熱性シートの両外側を一対
の吸水性シートで挟持する工程」を構成する。
【００１８】次に、図１１に示すように型締めして、下
型１５の下型プレス部１６と、上型１７の上型プレス部
１８との間で上記各部材を挟持し、下型１５及び上型１
７の型温度１５０℃、荷重２５ｋｇ／ｃｍ2、加熱時間
６０ｓｅｃの条件でホットプレスを行う。この工程が、
「一対の吸水性シートの両外側を挟持してホットプレス
を行う工程」を構成する。そして、ホットプレス後に、
型開きを行い、第１カーボンペーパー１４ａと第２カー
ボンペーパー１４ｂとで固体高分子電解質膜１２を挟持
した電解質膜・電極構造体１１を得る。
型１５の下型プレス部１６と、上型１７の上型プレス部
１８との間で上記各部材を挟持し、下型１５及び上型１
７の型温度１５０℃、荷重２５ｋｇ／ｃｍ2、加熱時間
６０ｓｅｃの条件でホットプレスを行う。この工程が、
「一対の吸水性シートの両外側を挟持してホットプレス
を行う工程」を構成する。そして、ホットプレス後に、
型開きを行い、第１カーボンペーパー１４ａと第２カー
ボンペーパー１４ｂとで固体高分子電解質膜１２を挟持
した電解質膜・電極構造体１１を得る。
【００１９】上記実施形態によれば、図１１において、
ホットプレスを行っている際に、固体高分子電解質膜１
２に含まれる水分はホットプレスの際に加えられる熱に
より気化して水蒸気となるが、この水蒸気は第１、第２
カーボンペーパー１４ａ，１４ｂの外周縁と第１、第２
枠状シート２２ａ，２２ｂの開口部２２０の内周縁との
間に形成された各隙間２３から下型１５，上型１７側に
排出される。そして、隙間２３から排出された水蒸気
は、隙間２３に整合する第１、第２シート部材２０ａ，
２０ｂに形成された通気孔２１から、第１、第２ペーパ
ーウエス１９ａ，１９ｂに向かって排出される。そし
て、第１、第２ペーパーウエス１９ａ，１９ｂに吸水さ
れる。
ホットプレスを行っている際に、固体高分子電解質膜１
２に含まれる水分はホットプレスの際に加えられる熱に
より気化して水蒸気となるが、この水蒸気は第１、第２
カーボンペーパー１４ａ，１４ｂの外周縁と第１、第２
枠状シート２２ａ，２２ｂの開口部２２０の内周縁との
間に形成された各隙間２３から下型１５，上型１７側に
排出される。そして、隙間２３から排出された水蒸気
は、隙間２３に整合する第１、第２シート部材２０ａ，
２０ｂに形成された通気孔２１から、第１、第２ペーパ
ーウエス１９ａ，１９ｂに向かって排出される。そし
て、第１、第２ペーパーウエス１９ａ，１９ｂに吸水さ
れる。
【００２０】したがって、固体高分子電解質膜１２から
発生した水蒸気は、隙間２３から適量が外部に排出され
る。よって、固体高分子電解質膜１２の外周に水分の疎
密部分が形成された場合のように、ホットプレス後に第
１、第２カーボンペーパー１４ａ，１４ｂからはみ出し
た固体高分子電解質膜１２の周囲に皺が発生せず、平ら
な固体高分子電解質膜１２とすることができる。その結
果、製造された電解質膜・電極構造体１１の外周部分の
両側にシール部材を設けこれを一対のセパレータで挟持
して、燃料電池を製造する際に、固体高分子電解質膜１
２の周囲の皺が原因でシール性を悪化させることはな
い。
発生した水蒸気は、隙間２３から適量が外部に排出され
る。よって、固体高分子電解質膜１２の外周に水分の疎
密部分が形成された場合のように、ホットプレス後に第
１、第２カーボンペーパー１４ａ，１４ｂからはみ出し
た固体高分子電解質膜１２の周囲に皺が発生せず、平ら
な固体高分子電解質膜１２とすることができる。その結
果、製造された電解質膜・電極構造体１１の外周部分の
両側にシール部材を設けこれを一対のセパレータで挟持
して、燃料電池を製造する際に、固体高分子電解質膜１
２の周囲の皺が原因でシール性を悪化させることはな
い。
【００２１】尚、この発明は上記実施形態に限られるも
のではなく、例えば、上述した実施形態では、下型１５
側がアノード極側、上型１７側がカソード極側として説
明したが、下型１５側をカソード極側、上型１７側をア
ノード極側としてもよい。
のではなく、例えば、上述した実施形態では、下型１５
側がアノード極側、上型１７側がカソード極側として説
明したが、下型１５側をカソード極側、上型１７側をア
ノード極側としてもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１に記
載した発明によれば、固体高分子電解質膜に含まれる水
分は、ホットプレスを行う際に気化して、前記耐熱性シ
ートの通気孔から放出され、吸水性シートにて吸水され
るため、固体高分子電解質膜に含まれる水分により固体
高分子電解質膜に皺が発生するのを防止することができ
る効果がある。
載した発明によれば、固体高分子電解質膜に含まれる水
分は、ホットプレスを行う際に気化して、前記耐熱性シ
ートの通気孔から放出され、吸水性シートにて吸水され
るため、固体高分子電解質膜に含まれる水分により固体
高分子電解質膜に皺が発生するのを防止することができ
る効果がある。
【図１】 この発明の実施形態の製造方法に用いられる
ホットプレス装置及び電解質膜・電極構造体の分解斜視
図である。
ホットプレス装置及び電解質膜・電極構造体の分解斜視
図である。
【図２】 図１の電解質膜・電極構造体を一体とした状
態を示す分解正面図である。
態を示す分解正面図である。
【図３】 この発明の実施形態の第１ペーパーウエスと
第１シート部材を載置する工程図である。
第１シート部材を載置する工程図である。
【図４】 この発明の実施形態の第１枠状シートを載置
する工程図である。
する工程図である。
【図５】 この発明の実施形態の第１カーボンペーパー
を載置する工程図である。
を載置する工程図である。
【図６】 この発明の実施形態の固体高分子電解質膜を
載置する工程図である。
載置する工程図である。
【図７】 この発明の実施形態の第２枠状シートを載置
する工程図である。
する工程図である。
【図８】 この発明の実施形態の第２カーボンペーパー
を載置する工程図である。
を載置する工程図である。
【図９】 この発明の実施形態の第２シート部材を載置
する工程図である。
する工程図である。
【図１０】 この発明の実施形態の第２ペーパーウエス
を載置する工程図である。
を載置する工程図である。
【図１１】 この発明の実施形態のホットプレスを行う
工程図である。
工程図である。
【図１２】 従来技術の断面図である。
１１ 電解質膜・電極構造体 １２ 固体高分子電解質膜 １３ 電極触媒層 １４ａ 第１カーボンペーパー（アノード電極） １４ｂ 第２カーボンペーパー（カソード電極） １９ａ 第１ペーパーウエス（吸水性シート） １９ｂ 第２ペーパーウエス（吸水性シート） ２０ａ 第１シート部材（耐熱性シート） ２０ｂ 第２シート部材（耐熱性シート） ２１ 通気孔 ２２ａ 第１枠状シート（額縁状のシート） ２２ｂ 第２枠状シート（額縁状のシート）
Claims (1)
- 【請求項１】 固体高分子電解質膜をアノード電極とカ
ソード電極とで挟持して構成される電解質膜・電極構造
体の製造方法であって、 固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで
挟持する工程と、アノード電極とカソード電極の外周か
らはみ出した固体高分子電解質膜を一対の額縁状のシー
トで挟持する工程と、 アノード電極の固体高分子電解質膜と反対側の面と、カ
ソード電極の固体高分子電解質膜と反対側の面とを、ア
ノード電極とカソード電極の少なくともいずれかの電極
外周に対応する部分に通気孔を有する一対の耐熱性シー
トで挟持する工程と、 前記一対の耐熱性シートの両外側を一対の吸水性シート
で挟持する工程と、 前記一対の吸水性シートの両外側を挟持してホットプレ
スを行う工程とを有することを特徴とする電解質膜・電
極構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000341721A JP4350297B2 (ja) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | 電解質膜・電極構造体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000341721A JP4350297B2 (ja) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | 電解質膜・電極構造体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002151099A true JP2002151099A (ja) | 2002-05-24 |
| JP4350297B2 JP4350297B2 (ja) | 2009-10-21 |
Family
ID=18816421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000341721A Expired - Fee Related JP4350297B2 (ja) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | 電解質膜・電極構造体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4350297B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008098152A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-04-24 | Toray Ind Inc | 膜電極複合体の製造方法 |
| JP2008527659A (ja) * | 2005-01-14 | 2008-07-24 | ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト | ガス拡散電極およびそれを生産するプロセスおよびその使用 |
| JP2009037854A (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2014207229A (ja) * | 2013-04-12 | 2014-10-30 | 現代自動車株式会社 | 燃料電池スタック部品製造装置 |
-
2000
- 2000-11-09 JP JP2000341721A patent/JP4350297B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008527659A (ja) * | 2005-01-14 | 2008-07-24 | ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト | ガス拡散電極およびそれを生産するプロセスおよびその使用 |
| JP2008098152A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-04-24 | Toray Ind Inc | 膜電極複合体の製造方法 |
| JP2009037854A (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2014207229A (ja) * | 2013-04-12 | 2014-10-30 | 現代自動車株式会社 | 燃料電池スタック部品製造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4350297B2 (ja) | 2009-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3368907B2 (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池のシ−ル構造 | |
| CN1416604B (zh) | 高分子电解质型燃料电池及其制造方法 | |
| JP5052024B2 (ja) | 膜−電極接合体製造方法 | |
| WO2006137203A1 (ja) | 膜－電極接合体製造方法 | |
| JP4965834B2 (ja) | 固体高分子電解質膜電極接合体及び固体高分子形燃料電池 | |
| JP5340738B2 (ja) | 膜−膜補強部材接合体、膜−触媒層接合体、膜−電極接合体、及び高分子電解質形燃料電池 | |
| JPH07220742A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池及び該燃料電池の電極−イオン交換膜接合体の製造方法 | |
| WO2006025335A1 (ja) | 固体高分子形燃料電池用の膜電極接合体及び固体高分子形燃料電池 | |
| KR100877273B1 (ko) | 연료 전지 | |
| US20090017359A1 (en) | Method for Manufacturing Membrane Electrode Assembly and Reinforced Electrolyte Membrane in Polymer Electrolyte Fuel Cell, and Mebrane Electrode Assembly and Reinforced Electrolyte Membrane Obtained by the Manufacturing Method | |
| KR20140005125A (ko) | 멤브레인 구조체 | |
| US20030175575A1 (en) | PEM fuel cell stack and method of making same | |
| EP2112705A1 (en) | Film-film reinforcing member bonded body, film-catalyst layer bonded body, film-electrode bonded body, and polyelectrolyte type fuel cell | |
| JPH07312223A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH0997619A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2008135295A (ja) | 固体高分子形燃料電池用ガス拡散層要素、固体高分子形燃料電池およびその製造方法 | |
| JP2004303627A (ja) | 直接メタノール形燃料電池用電解質膜−電極積層体の作製方法 | |
| JP4350297B2 (ja) | 電解質膜・電極構造体の製造方法 | |
| KR20080064543A (ko) | 연료전지용 막-전극 접합체의 연속제조장치 | |
| JP2008123957A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| JP2012190720A (ja) | 固体高分子形燃料電池における膜電極接合体とその製造方法 | |
| JP2010003470A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH07201346A (ja) | 燃料電池とその固体高分子電解質膜および電極 | |
| JP2009277370A (ja) | 膜電極接合体 | |
| JP5645982B2 (ja) | 固体高分子形燃料電池用ガス拡散層要素、固体高分子形燃料電池およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061201 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090701 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090714 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090722 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120731 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4350297 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120731 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130731 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140731 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |