JP2005190745A - 固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 導電性多孔質体を有する燃料電池の組立て工数を低減できるとともに、組立て精度の向上を図ることができる固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材およびその製造方法を提供することにある。
【解決手段】 固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材１０であって、導電性多孔質体１４の表面に当該面方向に延びる二次元網目構造を有する集電体１５が配設され、少なくとも導電性多孔質体１４の外周縁に、面方向に延びる樹脂部１２が全周にわたって一体に形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材およびその製造方法に関するものである。

近年、固体高分子電解質の利用により、携帯可能な小型の固体高分子型燃料電池の開発が進められている。通常、固体高分子型燃料電池では、一対の電極（単セル）による起電力が小さいので、複数の単セルを直列に接続することにより大きな起電力を得ている。この単セルは一般に、導電性の多孔質体を有する構成とされている。

ところで、複数の単セルを順次接続するために、単セルを積み重ねた構成（いわゆるスタック型）を採用すると、積み重ねた各単セル間にセパレータ板を配置しなければならず、また、積み重ねた狭い流路に燃料であるメタノール水溶液や空気を送る必要が生じ、ポンプなどの補機が必要となる。そのため、体積、重量、コスト等の点で不利となる。そこで、省スペース化を図るために、セパレータ板を用いずに単セルを平面に並べて接続する、いわゆる平面型の開発が進められている。

平面型燃料電池としては、たとえば、燃料極と空気極との間に電解質層を挟んだ単セルを構成し、各単セルの燃料極および空気極の電解質層とは反対側の面に、燃料供給用若しくは空気供給用の貫通孔を有する導電性の接続板を配置して、隣り合う単セルの燃料極と空気極とを接続板で順次電気的に接続する構成が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

そして、このような平面型燃料電池を組立てる方法として、燃料マニホールドの上に、各ガスシール部とともに一体化された各単セルと各接続板とを配置した後に、隣接する接続板間の隙間にシール剤を充填することにより一体化された単セルの直列接続体を乗せ、さらにその上に電気絶縁板を乗せ、各部材を貫通するねじ穴に締め付けねじを通して所定の圧力で締め付けることにより行う方法が開示されている。
特開２００２−５６８５５号公報

しかしながら、前記従来では、燃料マニホールドの上に、各単セル等を配置した後に、隣接する接続板間の隙間にシール剤を充填するので、この電池の組立て工数がかかるとともに、シール剤の硬化収縮挙動により、各単セル等が位置ずれし、高精度に燃料電池を組立てることが困難であるという問題があった。特に、単セルを構成する導電性多孔質体は強度が低いので、取り扱いが難しく、前記組立て工数の増大を増長するという問題があった。

本発明は、以上の課題に鑑みてなされたもので、導電性多孔質体を有する燃料電池の組立て工数を低減できるとともに、組立て精度の向上を図ることができる固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材およびその製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、三次元網目構造を有するシート状の導電性多孔質体と、該導電性多孔質体の表面に配設された集電体とを備え、該集電体は面方向に延びる二次元網目構造を有し、少なくとも前記導電性多孔質体の外周縁に、面方向に延びる樹脂部が全周にわたって一体に形成されてなることを特徴とする。
なお、樹脂部を構成する樹脂は、いわゆる合成樹脂に限らずエラストマーなどのゴム材なども含むものとする。また、集電体は、導電性多孔質体より面内抵抗、すなわち表面上の所定位置における２点間の電気抵抗値が小さい特性を有する。さらに、集電体の二次元網目構造は、この面方向に延びる構成であれば、必ずしもこの方向に平行でなくてもよい。この集電体としては、エキスパンドメタル,金網,若しくはパンチングメタル等の穴明き平板状構造がある。

この発明では、少なくとも導電性多孔質体の外周縁に樹脂部が一体に形成されているので、このガス拡散層用部材の取り扱い性の向上を図ることができ、このガス拡散層用部材を用いて固体高分子型燃料電池を組立てる際の組立て工数の低減を図ることができるとともに、組立て精度の向上を図ることができる。
また、樹脂部が、少なくとも導電性多孔質体の外周縁に全周にわたって配設されているので、たとえば、樹脂部にのみ加工を施し、装置固定用の穴等の形状を容易に付与することも可能になる。

さらに、集電体が面方向に延びる二次元網目構造を有するので、固体高分子型燃料電池で発生した電流を、集電体によりこの面方向に良好に伝導させることが可能になる。
さらにまた、樹脂部を導電性多孔質体の外周縁のみならず、集電体の外周縁にも一体に形成した構成では、これらの導電性多孔質体と集電体とを互いが対向する表面同士で略一様に接続させることが可能になる。したがって、導電性多孔質体と集電体との間の電気抵抗を最小限に抑制することができる。

請求項２の発明は、三次元網目構造を有するシート状の導電性多孔質体と、該導電性多孔質体の表面に配設された集電体とを備える固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材の製造方法であって、前記導電性多孔質体の表面に前記集電体を配置してなる当該導電性多孔質体および集電体をインサート部品として、金型面上に配置した前記インサート部品をこれらの金型面によってこの厚さ方向に圧縮して固定するとともに、キャビティを形成する型締め工程と、該型締め工程の後に、前記キャビティに溶融樹脂を射出し、前記導電性多孔質体および前記集電体の外周縁に、面方向に延びる樹脂部を全周にわたって一体に形成することを特徴とする。

この発明によれば、導電性多孔質体と集電体と樹脂部とが一体に形成されてなる固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材を良好に形成することができる。特に、型締め工程で、金型面により前記インサート部品をこの厚さ方向に圧縮して固定した後に、この状態で、キャビティ内に溶融樹脂を射出するので、金型面と前記インサート部品とを密接させることが可能になる。したがって、金型面と導電性多孔質体および集電体との間に溶融樹脂が入り込むことを抑制することができるとともに、溶融樹脂のキャビティ内での射出圧によりこのインサート部品が位置ずれすることを抑制することが可能になる。これにより、このガス拡散層用部材を高精度にかつ確実に形成することができる。

また、導電性多孔質体と樹脂部とが接続される部分において、導電性多孔質体の側部に開口する気孔中に溶融樹脂が入り込んで固化するので、アンカー効果により前記多孔質体と樹脂部とが強固に接続される。したがって、樹脂部が前記多孔質体の外周縁のみならず集電体の外周縁にも一体に形成されると、導電性多孔質体と集電体と樹脂部とからなるガス拡散層用部材の各部材の接続の高強度化および長寿命化を図ることができる。

本発明に係る固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材およびその製造方法によれば、導電性多孔質体を有する燃料電池の組立て工数を低減できるとともに、この組立て精度の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
まず、本発明の固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材１０の一実施形態について図１に従い説明する。
ところで、固体高分子型燃料電池に用いられる代表的な燃料としては水素ガスとメタノール水溶液の２種類があり、メタノール水溶液を用いる場合には導電性多孔質体を流れる燃料は液体であるが、この部分は慣用的にガス拡散層と呼ばれている。ここでは、液体燃料を用いる場合も含めて、慣用に従いガス拡散層と呼んでいるのであって、気体燃料用に限定するものではない。
このガス拡散層用部材１０は、面方向に間隔をおいて複数枚（本実施形態では４枚）並んで配置されたガス拡散電極１１と、このガス拡散電極１１の外周縁を被覆する樹脂部１２と、ガス拡散電極１１に接続された接続用の端子部１３とを備える概略構成とされている。

ガス拡散電極１１は、三次元網目構造を有するシート状の導電性多孔質体（以下、単に「多孔質体」という）１４と、この多孔質体１４の一方の表面に配設され、当該面方向に延びる二次元網目構造を有する集電体１５とを備えている。そして、本実施形態では、多孔質体１４の表面のうち、集電体１５が配設された表面と反対側の表面が、電極面１１ａとされている。以下、説明の便宜のため、ガス拡散層用部材１０の表面のうち、電極面１１ａが位置する表面をガス拡散層用部材１０の電極面１０ａという。なお、ガス拡散電極１１の表面のうち、集電体１５が配設された側の表面を電極面１１ａとしてもよい。

多孔質体１４は、気孔率や厚さを適宜調節でき、使用できる原料金属も多様である発泡金属焼結シートにより形成されている。この発泡金属焼結シートは、後述するように、金属粉末をバインダ、溶媒を加えて混練したものに発泡剤を混ぜて発泡性スラリーとし、発泡成形後に焼結して得られるものである。

集電体１５は、図１および図２に示すように、エキスパンドメタル若しくは金網により形成され、両者ともに材質はＳＵＳ３１６Ｌとされている。
エキスパンドメタルの場合、図２においてＬＷ値が約３．０ｍｍ、ＳＷ値が１．０ｍｍ、Ｗ値が０．６ｍｍ,厚さが０．２ｍｍとされ、また、金網の場合、線径が０．０５ｍｍで５０メッシュ〜３００メッシュとされている。

樹脂部１２は、導電性および通気性のない樹脂（本実施形態では熱可塑性樹脂）により形成され、各ガス拡散電極１１,すなわち多孔質体１４および集電体１５の外周縁に、この面方向に延びて一体に形成されており、これら１４,１５の外周縁全体が樹脂部１２によって被覆され、各ガス拡散電極１１間が絶縁されるようになっている。さらに、この樹脂部１２により、多孔質体１４と集電体１５とが、互いに対向する表面同士が一様に接続された構成となっている。

端子部１３は、導電性を有し通気性のない薄板状の金属部材であり、集電体１５の側面１５ａにスポット溶接により接合されている。

なお、本実施形態では、前述したように、多孔質体１４として、発泡金属焼結シートを採用したが、これに代えて、金属不職布、またはカーボンペーパー、カーボンクロスといったカーボン製多孔体を用いてもよい。ただし、固体高分子型燃料電池に供される多孔質体１４は、良好なガス拡散性および導電性が要求されるため、発泡金属焼結シート,金属不職布,および積層メッシュ等が好ましい。なかでも発泡金属焼結シートは、前述したように、気孔率や厚さを適宜調節でき、使用できる原料金属も多様であり、さらに高い気孔率までも製造可能であるため、より好ましい。

また、集電体１５として、エキスパンドメタル若しくは金網を示したが、これに限らず、例えばパンチングメタル等であってもよい。すなわち、面方向および厚さ方向に導電性を有し、特に面方向の導電性が多孔質体１４より良好で（電気抵抗が小さい）、かつ厚さ方向に通気性を有する構成、つまり面方向に延びる二次元網目構造を有する導電体であればよい。

さらに、ガス拡散層用部材１０が固体高分子型燃料電池に用いられる場合、端子部１３,多孔質体１４,集電体１５には、電極反応による電子が流れることになるので、これらの各部材１３〜１５は、ステンレス鋼等の耐食材料を用いることが好ましい。

図３に、このガス拡散層用部材１０を適用した固体高分子型燃料電池２０の要部断面図を示す。
この燃料電池２０は、一対のガス拡散層用部材１０,１０と、これら一対のガス拡散層用部材１０,１０の電極面１０ａ,１０ａに挟まれた電解質層３０と、燃料極Ａとしての一方のガス拡散層用部材１０に燃料を供給する燃料供給部４０とを備える概略構成とされている。電解質層３０は、例えばフッ素樹脂系の高分子電解質膜で形成され、膜中では水素イオンが移動可能である反面、電子を通過させないという性質を有している。なお、一対のガス拡散層用部材１０,１０のうち他方は空気極Ｂとされている。

燃料極Ａは、各ガス拡散電極１１の電極面１１ａが触媒層Ｃを介して電解質層３０に接続されるとともに、この電極面１１ａと反対側の表面が燃料を保持および供給する燃料供給部４０に接続された構成となっている。触媒層Ｃは、ガス拡散電極１１の電極面１１ａの表面に、白金系触媒微粒子を担持させたカーボン粒子を含む高分子電解質溶液を塗布することにより形成される。

燃料極Ａおよび空気極Ｂにそれぞれ４つ連設された各ガス拡散電極１１は、これらの電極１１に各別に設けられた端子部１３によって、ガス拡散電極１１の連設方向に直列に接続されるように、電解質層３０を挟んでこの連設方向の隣に位置するガス拡散電極１１の端子部１３に、配線１６を介して接続されている。そして、前記直列の両端に位置する端子部１３がこの燃料電池２０の陽極２１,陰極２２として機能するようになっている。

燃料供給部４０は、燃料（ここではメタノール水溶液）を保持し、燃料極Ａのガス拡散電極１１に供給するフェルトなどからなる多孔質部４１が、樹脂枠４２によって被覆された構造となっている。そして、燃料供給部４０の多孔質部４１を燃料極Ａのガス拡散電極１１の集電体１５に接触して配置させることにより、多孔質部４１に保持された燃料を、浸透圧によってガス拡散電極１１に供給させることができる。燃料供給部４０の樹脂枠４２とガス拡散層用部材１０の樹脂部１２とは、たとえば超音波接合により固定されている。

つまり、燃料極Ａおよび空気極Ｂのガス拡散電極１１は、この固体高分子型燃料電池２０において、三次元網目構造を有する多孔質体１４が通気性および導電性を備え、また、二次元網目構造を有する集電体１５も通気性および導電性、特に面方向における導電性を備えることにより、いわゆるガス拡散層と集電板とを兼ねるようになっている。

なお、触媒層Ｃは、ここではガス拡散電極１１の電極面１１ａに塗布形成したが、ガス拡散電極１１と電解質層３０との界面に設けられていればよいので、電解質層３０の表面に形成してもよい。

以上のように構成された燃料電池２０は、燃料供給部４０から燃料極Ａ側のガス拡散電極１１に供給された燃料中の水素が、触媒層Ｃ上で電極反応によりイオン化して電解質層３０を空気極Ｂに向かい移動する。そして、電解質層３０を挟んで他方側に配置された空気極Ｂに到達した水素イオンは、電解質層３０と触媒層Ｃとの界面で、このガス拡散電極１１の電極面１１ａと反対側の表面から供給された空気中の酸素と電極反応により反応して水を生成する。

一方で、水素のイオン化により発生した電子は、ガス拡散層用部材１０の外部に設けられた回路（図示せず）を、燃料極Ａから端子部１３を介して空気極Ｂへと移動する。この電子の移動により、電気エネルギを発生させることができる。

ここで、ガス拡散電極１１に好適な発泡金属焼結シートの製造方法について説明する。この発泡金属焼結シートは、たとえば、金属粉末を含むスラリーＳを薄く成形して乾燥させたグリーンシートＧを焼成することにより製造される。

スラリーＳは、導電性を有する金属粉末、発泡剤（ヘキサン）、有機バインダ（メチルセルロース）、溶媒（水）等を混合したものである。このスラリーＳをドクターブレード法により薄く成形するグリーンシート製造装置５０を図４に示す。

グリーンシート製造装置５０において、まず、スラリーＳが貯蔵されたホッパー５１から、キャリアシート５２上にスラリーＳが供給される。キャリアシート５２はローラ５３によって搬送されており、キャリアシート５２上のスラリーＳは、移動するキャリアシート５２とドクターブレード５４との間で延ばされ、所要の厚さに成形される。

成形されたスラリーＳは、さらにキャリアシート５２によって搬送され、加熱処理を行う発泡槽５５および加熱炉５６を順次通過する。発泡槽５５では高湿度雰囲気下にて加熱処理を行うので、スラリーＳにひび割れを生じさせずに発泡剤を発泡させることができる。そして、発泡により空洞が形成されたスラリーＳが加熱炉５６にて乾燥されると、粒子間に空洞を形成している金属粉末が有機バインダによって接合された状態のグリーンシートＧが形成される。

このグリーンシートＧを、キャリアシート５２から取り外した後、図示しない真空炉にて脱脂・焼成することにより、有機バインダが取り除かれ、金属粉末同士が焼結して三次元網目構造となった発泡金属焼結シート（多孔質体１４）が得られる。

次に、本発明の一実施形態に係るガス拡散層用部材の製造方法について説明する。
この方法は、端子部１３,多孔質体１４,および集電体１５をインサート部品としてインサート成形するものであり、ここでは、１つのガス拡散層用部材１０について、４組の端子部１３,多孔質体１４,および集電体１５をインサートするものとする。

まず、このインサート成形を実施するためのインサート成形用金型装置４０の概略構成について図５および図６に従い説明する。
このインサート成形用金型装置４０は、可動金型面４１ａと固定金型面４２ａとが互いに対向するように配設された一対の可動金型４１と固定金型４２とを備える概略構成とされ、可動金型４１が固定金型４２に向かって進退可能に支持された構成となっている。そして、可動金型４１が固定金型４２に向って前進移動し型締め状態になると、各金型面４１ａ,４２ａ間にキャビティ４３が形成されるようになっている。なお、図示はしていないが、前記インサート部品を金型面４１ａ,４２ａの表面に沿った方向に位置決めするための位置決めピンが、可動金型面４１ａの表面に出没可能に支持されている。

以上のように構成されたインサート成形用金型装置４０により、図１に示すガス拡散層用部材１０を形成するに際しては、まず予め、集電体１５の端面１５ａに端子部１３を溶接しておき、これらのうち集電体１５の表面に多孔質体１４を積層配置したもの４つを、可動金型面４１ａ上のうち、前記位置決めピンが突出した位置に合わせて、互いに面方向に間隔を空けて、集電体１４および端子部１３の表面が可動金型面４１ａと当接するように配置する。
ここで、多孔質体１４の厚さと集電体１５の厚さとの総和は、型締め時に形成されるキャビティ４３の深さ（型開閉方向の大きさ）より大きくされ、具体的には、集電体１５の厚さ以下の大きさだけ、キャビティ４３の深さより大きく設定されている。

次に、可動金型４１を固定金型４２に向って前進移動し型締めを行いキャビティ４３を形成する。この際、前述のように、多孔質体１４と集電体１５との積層方向の大きさは、キャビティ４３の深さより大きく設定されているので、型締め時に、多孔質体１４と固定金型面４２ａとが、および集電体１５と可動金型面４１ａとがそれぞれ一様に密接するとともに、型締め方向に多孔質体１４が塑性変形され、多孔質体１４,集電体１５,および端子部１３が金型面４１ａ，４２ａ間で強固に固定される。また、この際、多孔質体１４は３〜９０％圧縮されることにより、製造するガス拡散層用部材１０を構成する多孔質体１４の気孔率に調整されるとともに、二次元網目構造を構成する集電体１５の複数の孔内に、多孔質体１４が各別に食い込んだ状態で、多孔質体１４と集電体１５とが接続され、これらの各部材１４,１５の互いが対向する表面同士が密接することになる。

そして、前記位置決めピンを可動金型面４１ａ上から後退移動した後に、ランナ４４からゲート４５を通じて射出した溶融樹脂４６をキャビティ４３内に充填することにより、多孔質体１４,集電体１５,および端子部１３と、樹脂部１２とが連なり一体になったインサート成形品であるガス拡散層用部材１０を形成する。

なお、射出圧力や成形温度等の射出成形条件は、樹脂の種類に応じて適宜選定される。たとえば、射出圧力が高すぎると、導電性多孔質体中に樹脂が過剰に充填されてしまい、通気性を損なうなど、多孔質体の機能を発揮できなくなる。また、熱可塑性樹脂を用いる場合は導電性多孔質体に接する金型面を部分的に冷却したり、シリコーンゴムのような熱硬化性樹脂を用いる場合は金型面を部分的に加熱するなどして、多孔質体への樹脂の浸透を制御することができる。具体的に一例を挙げると、樹脂部１２としてポリプロピレンを採用した場合、成形温度１８０℃、８０ｋＮで型締めし、成形圧２５０ｋｇ／ｃｍ^２で射出成形すると、このようなガス拡散層用部材１０が得られる。

以上説明したように、本実施形態によるガス拡散層用部材１０によれば、多孔質体１４および集電体１５の外周縁に樹脂部１２が一体に形成されているので、このガス拡散層用部材１０の取り扱い性の向上を図ることができ、このガス拡散層用部材１０を用いて固体高分子型燃料電池２０を組立てる際の組立て工数の低減を図ることができるとともに、組立て精度の向上を図ることができる。
また、樹脂部１２が、多孔質体１４および集電体１５の外周縁に全周にわたって配設されているので、たとえば、樹脂部１２にのみ加工を施し、装置固定用の穴等の形状を容易に付与することも可能になる。

さらに、集電体１５が面方向に延びる二次元網目構造を有するので、固体高分子型燃料電池２０で発生した電流を、集電体１５によりこの面方向に良好に伝導させることが可能になる。
さらにまた、本実施形態では、樹脂部１２を多孔質体１４の外周縁のみならず、集電体１５の外周縁にも一体に形成しているので、これらの多孔質体１４と集電体１５とを互いが対向する表面同士で略一様に接続させることが可能になる。したがって、多孔質体１４と集電体１５との間の電気抵抗を最小限に抑制することができる。また、この場合、樹脂部１２によりこれらの接続状態を長期にわたって維持することが可能になる。

さらに、集電体１５は、導電性多孔質体１４の表面に配置された状態で、これらの厚さ方向に圧縮され、導電性多孔質体１４をこの厚さ方向に塑性変形させることにより、導電性多孔質体１４に配設されるので、二次元網目構造を構成する集電体１５の複数の孔内に、多孔質体１４が各別に食い込んだ状態で、多孔質体１４と集電体１５とが接続され、これらの各部材１４,１５の互いが対向する表面同士が密接することになる。したがって、多孔質体１４と集電体１５との、互いが対向する表面同士での一様な接続状態を確実に実現することができる。

また、本実施形態によるガス拡散層用部材の製造方法によれば、導電性多孔質体１４と集電体１５とをこれらの積層方向に圧縮して固定した状態で、キャビティ４３内に溶融樹脂４６を射出するので、キャビティ４３内における溶融樹脂４６の射出圧により、多孔質体１４および集電体１５が金型面４１ａ,４２ａに沿った方向に位置ずれすることを抑制することができる。さらに、型締め時に、導電性多孔質体１４をこの厚さ方向に塑性変形させるとともに、集電体１５が二次元網目構造を有するので、集電体１５表面の孔内に多孔質体１４を食い込ませることができる。したがって、前述した、多孔質体１４と集電体１５との一様な接続状態を容易に実現できるとともに、位置ずれ発生を確実に抑制することができる。

また、多孔質体１４と固定金型面４２ａとが、および集電体１５と可動金型面４１ａとがそれぞれ密接した状態で、キャビティ４３内に溶融樹脂４６を射出するので、この樹脂４６がこれらの１４,４２ａ間、および１５,４１ａ間に入り込むことを抑制することができる。
以上により、多孔質体１４と集電体１５との間の電気抵抗を最小限に抑制することが可能なガス拡散層用部材１０を確実にかつ高精度に形成することができる。
特に、集電体１５としてパンチングメタルを採用した場合には、パンチングメタルの製造プロセス上、集電体１５の表裏面のうち一方の表面における、貫通孔の開口縁部が、この表面から突起することになる。したがって、多孔質体１４の表面に、集電体１５を、前記一方の表面が対向するように配置した状態で、これらを圧縮すると、集電体１５を多孔質体１４の表面に良好に食い込ませることができる。

さらに、溶融樹脂４６をキャビティ４３に射出した際、この溶融樹脂４６は多孔質体１４の側部に開口する気孔内に５μｍ〜１０００μｍ程度の深さまで含浸して硬化することなり、多孔質体１４と樹脂部１２とはアンカー効果で強固に接合されることになる。また、キャビティ４３内に溶融樹脂４６を射出する際に、前述したように、多孔質体１４と集電体１５とが密接していることと相俟って、多孔質体１４,集電体１５,端子部１３,および樹脂部１２の接続の高強度化および長寿命化を図ることができる。

なお、以上の実施形態において示した各構成部材、その諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求に基づき種々変更可能である。
例えば、樹脂部１２の材質として前記実施形態では、熱可塑性樹脂を採用した構成を示したが、これに限られるものではない。すなわち、樹脂部１２は、エラストマー（ゴムを含む）など、射出成形可能な材質で、かつ導電性および通気性を有していなければよいので、耐熱温度や硬度等を考慮し、適宜選択することが可能である。軟質な樹脂を用いれば、シール性を高めることができる。

また、樹脂部１２および端子部１３をいわゆる二色成形により成形することもできる。つまり、導電性樹脂を射出成形して端子部１３を形成し、その後、非導電性樹脂を射出成形して樹脂部１２を形成してよい。

さらに、前述したインサート成形を行うに先立ち、多孔質体１４と集電体１５とを予め、ろう付け,スポット溶接,若しくは拡散接合しておいてもよい。この場合、キャビティ４３内に溶融樹脂４６を射出する前に、前記位置決めピンを後退移動させる際の、多孔質体１４と集電体１５との相対的な位置ずれ発生を確実に抑制することができる。
また、ガス拡散層用部材１０を用いて固体高分子型燃料電池を形成するに際して、この部材１０の集電体１５が配設されている表面を電極面１１ａとすることも可能である。

さらに、前記実施形態では、樹脂部１２を多孔質体１４および集電体１５の双方の外周縁部に一体に形成した構成を示したが、図７に示すように、多孔質体１４の外周縁部にのみ樹脂部１２を形成してもよい。この場合においても、ガス拡散層用部材１０を用いた燃料電池の組立て工数を低減できるとともに、組立て精度の向上を図ることができる。

導電性多孔質体を有する燃料電池の組立て工数を低減できるとともに、組立て精度の向上を図ることができる固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材およびその製造方法を提供する。

本発明の一実施形態として示した固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材の平面図および断面図である。 図１に示す集電体の拡大平面図である。 図１に示すガス拡散層用部材を用いた固体高分子型燃料電池の一実施形態である。 多孔質体を製造する方法の一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態として示した固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材をインサート成形する際の第１工程を示す図である。 本発明の一実施形態として示した固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材をインサート成形する際の第２工程を示す図である。 本発明の第二実施形態として示した固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材の断面図である。

符号の説明

１０ ガス拡散層用部材
１１ａ 電極面
１２ 樹脂部
１４ 導電性多孔質体
１５ 集電体
２０ 固体高分子型燃料電池
４１ａ,４２ａ 金型面
４３ キャビティ
４６ 溶融樹脂

Claims (2)

1. 三次元網目構造を有するシート状の導電性多孔質体と、該導電性多孔質体の表面に配設された集電体とを備え、該集電体は面方向に延びる二次元網目構造を有し、
   少なくとも前記導電性多孔質体の外周縁に、面方向に延びる樹脂部が全周にわたって一体に形成されてなることを特徴とする固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材。
2. 三次元網目構造を有するシート状の導電性多孔質体と、該導電性多孔質体の表面に配設された集電体とを備える固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材の製造方法であって、
   前記導電性多孔質体の表面に前記集電体を配置してなる当該導電性多孔質体および集電体をインサート部品として、
   金型面上に配置した前記インサート部品をこれらの金型面によってこの厚さ方向に圧縮して固定するとともに、キャビティを形成する型締め工程と、
   該型締め工程の後に、前記キャビティに溶融樹脂を射出し、前記導電性多孔質体および前記集電体の外周縁に、面方向に延びる樹脂部を全周にわたって一体に形成することを特徴とする固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材の製造方法。
   
   

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