JP2008258142A - 膜電極接合体、燃料電池および膜電極接合体の製造方法 - Google Patents
膜電極接合体、燃料電池および膜電極接合体の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】膜電極接合体60は、電解質膜30と、電解質膜30の一方の面に設けられたアノード40と、電解質膜30の他方の面に設けられたカソード50と、を備える。電解質膜30は、表面にカソード50が設けられていない電極非形成領域Xと、表面にカソードが設けられている電極形成領域Yとを有する。電極非形成領域Xは、電極形成領域Yにおける膜厚より薄く形成されている薄膜領域62を有する。
【選択図】図3
Description
空気極:1/2O2+2H++2e−→H2O・・・・(2)
アノードおよびカソードは、それぞれ触媒層とガス拡散層が積層した構造からなる。各電極の触媒層が固体高分子膜を挟んで対向配置され、燃料電池を構成する。触媒層は、触媒または触媒を担持した炭素粒子がイオン交換樹脂により結着されてなる層である。ガス拡散層は酸化剤ガスや燃料ガスの通過経路となる。
図1は、第1の実施の形態に係る燃料電池システム100の構成を示す概略図である。本実施の形態に係る燃料電池システム100は、ノートPC、携帯電話などの携帯機器の電源として好適に用いられる。図1に示すように、燃料電池システム100は、燃料カートリッジ110、改質部120、燃料電池10を有する。
図4は、第2の実施の形態に係る膜電極接合体の上面図である。本実施の形態に係る膜電極接合体160は、第1の実施の形態に係る膜電極接合体60の直線的な溝部68とは異なり、電極形成領域Yに囲まれた不連続かつ直線的に配置された溝部168が形成されている。これにより、膜電極接合体160の強度が向上する。
図5は、第3の実施の形態に係る膜電極接合体の上面図である。本実施の形態に係る膜電極接合体260は、第1の実施の形態に係る膜電極接合体60の直線的な溝部68とは異なり、電極形成領域Yに囲まれた連続的かつ折れ曲がった溝部268が形成されている。これにより、膜電極接合体260の強度が向上する。
図6は、第4の実施の形態に係る膜電極接合体の上面図である。本実施の形態に係る膜電極接合体360は、第1の実施の形態に係る膜電極接合体60の直線的な溝部68とは異なり、電極形成領域Yに囲まれた不連続かつ折れ曲がったように配置された溝部368が形成されている。これにより、膜電極接合体360の強度が向上する。
一般的に、図2に示した燃料電池10のように、複数のセルを作製するにあたり、一枚の電解質膜の両側に複数のアノードやカソードを等間隔で設ける必要がある。そのためには、各アノードや各カソードごとに加工された部材を精度よく電解質膜の表面に配列し圧着する必要があり、製造工程の増加や生産性の観点から更なる改良が求められている。
Claims (16)
- 電解質膜と、
前記電解質膜の一方の面に設けられたアノードと、
前記電解質膜の他方の面に設けられたカソードと、を備え、
前記電解質膜は、表面にカソードが設けられていない電極非形成領域と、表面にカソードが設けられている電極形成領域とを有し、
前記電極非形成領域は、前記電極形成領域における膜厚より薄く形成されている薄膜領域を有することを特徴とする膜電極接合体。 - 前記電解質膜と前記アノードと前記カソードとからなるセルが平面状に複数形成され、
隣接する各セルのカソード間に前記薄膜領域が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の膜電極接合体。 - 前記薄膜領域は、前記電解質膜のカソード側の表面が凹んだ凹部が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の膜電極接合体。
- 前記薄膜領域は、前記電極形成領域に囲まれた直線状の溝部を有することを特徴とする請求項に1乃至3のいずれかに記載の膜電極接合体。
- 前記薄膜領域は、前記電極形成領域に囲まれた折れ曲がった溝部を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の膜電極接合体。
- 前記溝部は、不連続に形成されていることを特徴とする請求項4または5に記載の膜電極接合体。
- 前記溝部は、その幅が5μm以上200μm以下であることを特徴とする請求項4乃至6のいずれかに記載の膜電極接合体。
- 前記薄膜領域は、前記電極形成領域の膜厚の50%以上の膜厚を有するとともに、前記電極形成領域の膜厚より5μm以上薄い膜厚を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の膜電極接合体。
- 前記電極形成領域の面積に対する前記薄膜領域の面積の割合は、0.01以上0.1以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の膜電極接合体。
- 電解質膜と、
前記電解質膜の一方の面に設けられたアノードと、
前記電解質膜の他方の面に設けられたカソードと、を備え、
前記電解質膜は、表面にカソードが設けられていない電極非形成領域と、表面にカソードが設けられている電極形成領域とを有し、
前記電極非形成領域は、隣接する前記電極形成領域における電解質膜の表面より凹んだ凹部を有する薄膜領域が形成されていることを特徴とする膜電極接合体。 - 請求項1乃至10のいずれかに記載の膜電極接合体を備えることを特徴とする燃料電池。
- 電解質膜と、
前記電解質膜の一方の面に設けられたアノードと、
前記電解質膜の他方の面に設けられたカソードと、を備え、
前記電解質膜は、表面にカソードが設けられていない電極非形成領域と、表面にカソードが設けられている電極形成領域とを有する膜電極接合体の製造方法であって、
前記電極形成領域における前記電解質膜より膜厚が薄く表面が露出している薄膜領域を、前記電極非形成領域の一部として形成する薄膜化工程を備えることを特徴とする膜電極接合体の製造方法。 - 前記薄膜化工程は、レーザを用いて、カソードまたはアノードとともに電解質膜の表層部を除去する工程を含むことを特徴とする請求項12に記載の膜電極接合体の製造方法。
- 前記レーザは、その発振波長が100nm以上1100nm以下であることを特徴とする請求項13に記載の膜電極接合体の製造方法。
- 前記レーザは、その発振波長が180nm以上550nm以下であることを特徴とする請求項13に記載の膜電極接合体の製造方法。
- 前記レーザのレーザ種はKrFエキシマレーザであることを特徴とする請求項13に記載の膜電極接合体の製造方法。
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