JP2003229140A - 燃料電池用構成部品 - Google Patents
燃料電池用構成部品Info
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Abstract
て、その成形時に電解質膜2の水分の蒸発により電解質
膜2に変形や破損等が発生するのを抑えることができる
燃料電池用構成部品1を提供する。 【解決手段】 有機または無機の多孔質体4を骨格とす
るとともに前記多孔質体4の細孔4a内に高分子電解質
5を充填した電解質膜2とゴム状弾性材製のガスケット
3とを一体化することにした。また、有機または無機の
多孔質体4を骨格とするとともに前記多孔質体4の細孔
4a内に高分子電解質5を後工程で充填する電解質膜2
とゴム状弾性材製のガスケット3とを一体化することに
した。
Description
素をなす燃料電池用の構成部品に関するものであり、更
に詳しくは、電解質膜とガスケットとの一体品に関する
ものである。
として、燃料電池部品とガスケットとを一体部品とする
方法が検討されており、例えば、金属、樹脂またはカー
ボン製のセパレータとガスケットとを一体化する方法
や、電解質膜とガスケットとを一体化する方法(特開2
001−102072公報参照)等が検討されている。
ケットとを一体化する方法において実際に電解質膜を1
00〜180℃の高温の金型にセットしてガスケットを
成形すると、電解質膜の水分が蒸発することによって電
解質膜に変形や破損等が発生する問題がある。
みて、電解質膜とガスケットとの一体部品において、そ
の成形時に電解質膜の水分の蒸発により電解質膜に変形
や破損等が発生するのを抑えることが可能な燃料電池用
構成部品を提供することを目的とする。
め、本発明の請求項1による燃料電池用構成部品は、有
機または無機の多孔質体を骨格とするとともに前記多孔
質体の細孔内に高分子電解質を充填した電解質膜とゴム
状弾性材製のガスケットとを一体化したことを特徴とす
るものである。
構成部品は、有機または無機の多孔質体を骨格とすると
ともに前記多孔質体の細孔内に高分子電解質を後工程で
充填する電解質膜とゴム状弾性材製のガスケットとを一
体化したことを特徴とするものである。
構成部品は、上記した請求項1または2の燃料電池用構
成部品において、ガスケットが電解質膜の一面または両
面に一体化されていることを特徴とするものである。
構成部品は、上記した請求項1または2の燃料電池用構
成部品において、ガスケットが接着剤を用いて電解質膜
に一体化されていることを特徴とするものである。
池用構成部品は、上記した請求項1または2の燃料電池
用構成部品において、ガスケットが電解質膜に設けた貫
通穴を介して前記電解質膜に一体化されていることを特
徴とするものである。
クトメタノール燃料電池のための固体高分子膜の開発が
進められており、東京大学大学院工学系研究科化学シス
テム工学専攻の山口猛央氏の発表(第5回SST研究講
座講演要旨集「ダイレクトメタノール燃料電池用細孔フ
ィルング電解質膜の開発」)によると、樹脂または無機
物質から形成された多孔質膜を骨格とする固体高分子膜
を使用することによってダイレクトメタノール燃料電池
用膜の可能性が高められ、骨格によって電解質高分子の
膨潤が抑えられるためにメタノール分子が透過しにくく
なる。骨格としては主にPTFEの多孔質膜や多孔質の
シリカが使用される。
を一体化することは可能であり、金型温度よりも高温の
耐熱性をもつ樹脂や無機物の多孔質体を電解質膜の骨格
として使用することによって、電解質膜の水分の蒸発に
よる膜の変形や破損を抑えることが可能となる。また、
骨格である多孔質樹脂膜や無機物質膜に前もってガスケ
ットを成形し、電解質高分子をあとから骨格膜の細孔に
一体化する方法も考えられる。上記山口氏の発表による
と、多孔質PTFE基材に電化質ポリマーを充填させる
方法には、プラズマグラフトフィリング重合や、細孔中
にモノマーを含浸させた後にラジカル重合する方法等が
ある。
記構成を備えた本発明の請求項1による燃料電池用構成
部品においては、有機または無機の多孔質体を骨格とし
てその細孔内に高分子電解質を充填した電解質膜とゴム
状弾性材製のガスケットとを一体化するようにしたため
に、上記骨格の存在により、電解質膜を金型にセットし
てガスケットを成形する際に電解質膜の水分の蒸発によ
って電解質膜に変形や破損等が発生するのを抑えること
が可能となる。
による燃料電池用構成部品においては、有機または無機
の多孔質体を骨格としてその細孔内に高分子電解質を後
工程で充填する電解質膜とゴム状弾性材製のガスケット
とを一体化するようにしたために、上記骨格の存在によ
り、電解質膜を金型にセットしてガスケットを成形する
際に電解質膜の水分の蒸発によって電解質膜に変形や破
損等が発生するのを抑えることが可能となる。
成しても良く、両面に形成しても良い(請求項3)。
手段としては、接着剤を用いて一体化する手段(請求項
4)や、電解質膜に設けた貫通穴を介して一体化する手
段(請求項5)等がある。
ンゴム、フッ素ゴム、EPDMまたはブチルゴム等が用
いられる。
まれる。
出願が提案する燃料電池用構成部品は以下の内容を備え
ている。
格とした高分子電解質膜とガスケットの一体品(燃料電
池ガスケット)。 有機多孔質膜および無機多孔質膜とガスケットの一
体品(燃料電池ガスケット)。 上記ガスケットが膜に対して両面の場合も含む。 上記ガスケットは接着剤を用いてガスケットを膜に
固定する方法と、貫通穴を空けてガスケットを物理的に
固定する方法が含まれる。
有機または無機の多孔質膜を骨格とした電解質膜を金型
内にセットする。金型の温度は一般に100〜180℃
程度である。骨格の多孔質膜は、耐熱性が金型温度より
高いものを使用する。多孔質膜と電解質との一体品の厚
さは0.05〜1mmである。金型内にセットした多孔
質膜と電解質の一体品上にガスケットをインジェクショ
ンで成形する。ガスケット材料は、シリコーンゴム、フ
ッ素ゴム、EPDM、ブチルゴム等がある。ガスケット
の高さは0.1〜2mm程度である。硬度は10〜80
度程度が良好である。金型形状でガスケット形状が決定
されるため、様々なガスケット断面形状を製作すること
ができる。多孔質膜内に高分子電解質を含浸する前にガ
スケットを成形する方法もあり、その場合には、ガスケ
ットを上記のようにインジェクションで成形し、その
後、プラズマグラフトフィリング重合や、細孔中にモノ
マーを含浸させた後にラジカル重合する方法等で、高分
子電解質と多孔質膜一体ガスケットとを一体化する。
たがって説明する。
施例に係る燃料電池用構成部品1の平面図であって、そ
のA−A線拡大断面が図2に示されている。また、図3
は図2におけるB部拡大図である。
は、電解質膜2とガスケット3との一体品であって、以
下のように構成されている。
略矩形)を備えた平板状の電解質膜2が設けられてお
り、この電解質膜2の一面2a上であってその周縁部ま
たはその近傍にガスケット3が一体成形されている。
示すように、有機または無機の多孔質体(多孔質膜)4
を骨格としてその細孔4a内に高分子電解質(高分子)
5を充填したものであって、具体的にはポリテトラフル
オロエチレン(PTFE)の多孔質膜や多孔質のシリカ
等の耐熱性多孔質体を骨格としてその細孔内に電化質ポ
リマーが充填されている。この電解質膜2の厚さは一般
に0.05〜1mm程度とされる。
コーンゴム、フッ素ゴム、EPDMまたはブチルゴム等
を成形材料として断面山形のリップ状に成形されてお
り、図示しない接着剤を用いて電解質膜2の一面2aに
接着されている。このガスケット3の高さは一般に0.
1〜2mm程度とされ、またガスケット3の硬度は一般
に10〜80度程度が良好である。
は、電解質膜2を図示しない金型内にセットし、この電
解質膜2の一面2aにガスケット3をインジェクション
成形し、電解質膜2の一面2aに予め塗布した接着剤に
よってガスケット3をその成形と同時に電解質膜2の一
面2aに一体成形する。
ト成形時に水分の蒸発によって電解質膜に変形や破損等
が発生していたところ、当該構成部品1によれば、上記
耐熱性多孔質体よりなる骨格が存在するために、ガスケ
ット成形時に水分の蒸発によって電解質膜2に変形や破
損等が発生するのを抑えることができ、よって変形や破
損等のない高品質の構成部品1を提供することができ
る。
施例に係る燃料電池用構成部品1の平面図であって、そ
のC−C線拡大断面が図5に示されている。また、図6
は図5におけるD部拡大図である。
は、電解質膜2とガスケット3との一体品であって、以
下のように構成されている。
略矩形)を備えた平板状の電解質膜2が設けられてお
り、この電解質膜2の一面2a上であってその周縁部ま
たはその近傍にガスケット3が一体成形されている。
示すように、有機または無機の多孔質体(多孔質膜)4
を骨格としてその細孔4a内に後工程において図示しな
い高分子電解質(高分子)を充填するものであって、具
体的にはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の多
孔質膜や多孔質のシリカ等の耐熱性多孔質体を骨格とし
てその細孔内に後工程において電化質ポリマーが充填さ
れる。この電解質膜2の厚さは一般に0.05〜1mm
程度とされる。
コーンゴム、フッ素ゴム、EPDMまたはブチルゴム等
を成形材料として断面山形のリップ状に成形されてお
り、図示しない接着剤を用いて電解質膜2の一面2aに
接着されている。このガスケット3の高さは一般に0.
1〜2mm程度とされ、またガスケット3の硬度は一般
に10〜80度程度が良好である。
は、電解質膜2を図示しない金型内にセットし、この電
解質膜2の一面2aにガスケット3をインジェクション
成形し、電解質膜2の一面2aに予め塗布した接着剤に
よってガスケット3をその成形と同時に電解質膜2の一
面2aに一体成形する。次いで、上記プラズマグラフト
フィリング重合や、細孔中にモノマーを含浸させた後に
ラジカル重合する方法等によって電解質膜2の多孔質体
4に高分子電解質5を一体化する。
形時に水分の蒸発によって電解質膜に変形や破損等が発
生していたところ、当該構成部品1によれば、上記耐熱
性多孔質体よりなる骨格が存在するために、ガスケット
成形時に水分の蒸発によって電解質膜2に変形や破損等
が発生するのを抑えることができ、よって変形や破損等
のない高品質の構成部品1を提供することができる。
は、ガスケット3を電解質膜2の一面2aのみに一体化
したが、ガスケット3を電解質膜2の両面にそれぞれ一
体化することにしても良い。
は、ガスケット3を接着剤を用いて電解質膜2に一体化
したが、電解質膜2にその厚さ方向に貫通する貫通穴
(図示せず)を予め形成し、この貫通穴にガスケット材
料の一部を充填して抜止めとすることにより、ガスケッ
ト3を電解質膜2に一体化することにしても良い。
請求項1による燃料電池用構成部品においては、有機ま
たは無機の多孔質体を骨格としてその細孔内に高分子電
解質を充填した電解質膜とゴム状弾性材製のガスケット
とを一体化するようにしたために、上記多孔質体よりな
る骨格の存在により、電解質膜を金型にセットしてガス
ケットを成形する際に電解質膜の水分の蒸発によって電
解質膜に変形や破損等が発生するのを抑えることができ
る。したがって、変形や破損等のない高品質の構成部品
を提供することができる。
による燃料電池用構成部品においては、有機または無機
の多孔質体を骨格としてその細孔内に高分子電解質を後
工程で充填する電解質膜とゴム状弾性材製のガスケット
とを一体化するようにしたために、上記多孔質体よりな
る骨格の存在により、電解質膜を金型にセットしてガス
ケットを成形する際に電解質膜の水分の蒸発によって電
解質膜に変形や破損等が発生するのを抑えることができ
る。したがって、変形や破損等のない高品質の構成部品
を提供することができる。
の平面図
の平面図
Claims (5)
- 【請求項1】 有機または無機の多孔質体(4)を骨格
とするとともに前記多孔質体(4)の細孔(4a)内に
高分子電解質(5)を充填した電解質膜(2)とゴム状
弾性材製のガスケット(3)とを一体化したことを特徴
とする燃料電池用構成部品。 - 【請求項2】 有機または無機の多孔質体(4)を骨格
とするとともに前記多孔質体(4)の細孔(4a)内に
高分子電解質(5)を後工程で充填する電解質膜(2)
とゴム状弾性材製のガスケット(3)とを一体化したこ
とを特徴とする燃料電池用構成部品。 - 【請求項3】 請求項1または2の燃料電池用構成部品
において、 ガスケット(3)が電解質膜(2)の一面(2a)また
は両面に一体化されていることを特徴とする燃料電池用
構成部品。 - 【請求項4】 請求項1または2の燃料電池用構成部品
において、 ガスケット(3)が接着剤を用いて電解質膜(2)に一
体化されていることを特徴とする燃料電池用構成部品。 - 【請求項5】 請求項1または2の燃料電池用構成部品
において、 ガスケット(3)が電解質膜(2)に設けた貫通穴を介
して前記電解質膜(2)に一体化されていることを特徴
とする燃料電池用構成部品。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002027601A JP3841162B2 (ja) | 2002-02-05 | 2002-02-05 | 燃料電池用構成部品の製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003229140A true JP2003229140A (ja) | 2003-08-15 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005166508A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-06-23 | Uchiyama Mfg Corp | 燃料電池用ガスケット |
JP2017509128A (ja) * | 2014-03-24 | 2017-03-30 | ジョンソン、マッセイ、フュエル、セルズ、リミテッドJohnson Matthey Fuel Cells Limited | 膜シールアセンブリ |
JP2017515261A (ja) * | 2014-03-24 | 2017-06-08 | ジョンソン、マッセイ、フュエル、セルズ、リミテッドJohnson Matthey Fuel Cells Limited | 方法 |
-
2002
- 2002-02-05 JP JP2002027601A patent/JP3841162B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005166508A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-06-23 | Uchiyama Mfg Corp | 燃料電池用ガスケット |
JP2017509128A (ja) * | 2014-03-24 | 2017-03-30 | ジョンソン、マッセイ、フュエル、セルズ、リミテッドJohnson Matthey Fuel Cells Limited | 膜シールアセンブリ |
JP2017515261A (ja) * | 2014-03-24 | 2017-06-08 | ジョンソン、マッセイ、フュエル、セルズ、リミテッドJohnson Matthey Fuel Cells Limited | 方法 |
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