JP2011070993A - Fuel cell and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell capable of achieving miniaturization of a cell of the fuel cell by omitting a gas passage layer while burr and cut pieces generated at a pre-processing stage are canceled without damaging a gas diffusion layer and lessening a size of the fuel cell where fuel cell cells are laminated, and to provide a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: In the method of manufacturing the fuel cell 200 wherein the cell of the fuel cell is formed with a membrane-electrode assembly 3, the gas diffusion layers 4A, 4B arranged on both side faces of the membrane-electrode assembly 3, and a separator 6 for holding two gas diffusion layers 4A, 4B and the cell of the fuel cells are laminated, a cell laminated body is formed by stacking the plurality of fuel cell cells, the cell laminated body is compressed (compression force Q) from a direction perpendicular to the cell stacking direction, and gas passage holes 8 extending in an in-plane direction are formed inside the gas diffusion layers 4A, 4B by means of this compressing. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガス拡散層内において、その面内方向に延びるガス流路孔を有する燃料電池と、その製造方法に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell having a gas passage hole extending in an in-plane direction in a gas diffusion layer, and a method for manufacturing the fuel cell.

固体高分子型燃料電池の燃料電池セルは、イオン透過性の電解質膜と、該電解質膜を挟持するアノード側およびカソード側の触媒層とから膜電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)が形成され、この膜電極接合体とこれを挟持するアノード側およびカソード側のガス拡散層(GDL)とから電極体(MEGA:Membrane Electrode & Gas Diffusion Layer Assembly)が形成され、電極体に燃料ガスもしくは酸化剤ガスを提供するとともに電気化学反応によって生じた電気を集電するための金属多孔体からなるガス流路層とセパレータが電極体の両側に配されて構成されている。なお、セパレータにガス流路溝が形成された燃料電池セルも従来一般のものであり、この形態の場合にはガス流路層となる金属多孔体は不要である。実際の燃料電池スタックは、所要電力に応じた基数の燃料電池セルが積層され、燃料電池セルの積層方向でスタッキング、すなわち、圧縮されることによって形成されている。   A fuel cell of a polymer electrolyte fuel cell has a membrane electrode assembly (MEA) formed from an ion-permeable electrolyte membrane and an anode-side and cathode-side catalyst layer sandwiching the electrolyte membrane. An electrode body (MEGA: Membrane Electrode & Gas Diffusion Layer Assembly) is formed from the membrane electrode assembly and the anode-side and cathode-side gas diffusion layers (GDL) sandwiching the membrane-electrode assembly, and a fuel gas or an oxidant is formed on the electrode body A gas flow path layer made of a porous metal body for collecting gas and collecting electricity generated by an electrochemical reaction and a separator are arranged on both sides of the electrode body. In addition, the fuel cell in which the gas flow channel groove is formed in the separator is also a conventional one, and in this case, the metal porous body that becomes the gas flow channel layer is unnecessary. An actual fuel cell stack is formed by stacking radix fuel cells corresponding to required power and stacking, ie, compressing, fuel cells in the stacking direction.

上記する燃料電池では、アノード電極に燃料ガスとして水素ガス等が提供され、カソード電極には酸化剤ガスとして酸素や空気が提供され、各電極では固有のガス流路層(またはセパレータに形成されたガス流路溝)にて面内方向にガスが流れ、次いでガス拡散層にて拡散されたガスが電極触媒層に導かれて電気化学反応がおこなわれるものである。   In the fuel cell described above, hydrogen gas or the like is provided as a fuel gas to the anode electrode, oxygen or air is provided as the oxidant gas to the cathode electrode, and each electrode has a unique gas flow path layer (or formed in a separator). The gas flows in the in-plane direction in the gas channel groove), and then the gas diffused in the gas diffusion layer is guided to the electrode catalyst layer to cause an electrochemical reaction.

一般に、触媒層は電解質膜よりも狭小な平面積(小さな平面積)を有しており、電解質膜が触媒層にて被覆されていない触媒層の周縁の露出領域には、ポリマー素材の補強膜(もしくは保護フィルム)が配設されており、この補強膜がガス拡散層と電解質膜の間に介在した構造が一般的である。補強膜を触媒層の周縁領域でガス拡散層と電解質膜の間に介在させることにより、触媒層を有する電解質膜(膜電極接合体)とガス拡散層をたとえば100〜130℃程度の高温雰囲気下、1〜3MPa程度の圧縮力で熱圧着する(電解質膜に影響を与えない熱圧着条件)際に、繊維質のガス拡散層(もしくはこれを構成する拡散層基材)の表面から突出する毛羽が電解質膜に突き刺さることを抑止することができる。   In general, the catalyst layer has a smaller planar area (smaller planar area) than the electrolyte membrane, and a polymer material reinforcing membrane is formed in the exposed region at the periphery of the catalyst layer where the electrolyte membrane is not covered with the catalyst layer. (Or a protective film) is provided, and a structure in which this reinforcing membrane is interposed between the gas diffusion layer and the electrolyte membrane is common. By interposing the reinforcing membrane between the gas diffusion layer and the electrolyte membrane in the peripheral region of the catalyst layer, the electrolyte membrane (membrane electrode assembly) having the catalyst layer and the gas diffusion layer are placed in a high temperature atmosphere of about 100 to 130 ° C., for example. Fluff protruding from the surface of the fibrous gas diffusion layer (or the diffusion layer base material constituting it) when thermocompression bonding with a compression force of about 1 to 3 MPa (thermocompression bonding conditions that do not affect the electrolyte membrane) Can be prevented from piercing the electrolyte membrane.

一方、膜電極接合体のアノード側およびカソード側の両側面にガス拡散層が配され、これをアノード側およびカソード側の金属多孔体からなるガス流路層と、セパレータが挟持してなる燃料電池セルを積層し、スタッキングしてなる燃料電池においては、セパレータを介してガス流路層に提供された燃料ガスや酸化剤ガスが、このガス流路層内をその面内方向に流通しながらガス拡散層に拡散提供され、ガス拡散層を介して膜電極接合体に提供されるようになっている。   On the other hand, a gas diffusion layer is disposed on both sides of the anode and cathode sides of the membrane electrode assembly, and a fuel cell comprising a gas channel layer made of a metal porous body on the anode side and cathode side and a separator sandwiched between the gas diffusion layers In a fuel cell in which cells are stacked and stacked, a fuel gas or an oxidant gas provided to a gas flow path layer via a separator flows through the gas flow path layer in the in-plane direction. Diffusion is provided to the diffusion layer, and is provided to the membrane electrode assembly via the gas diffusion layer.

このセパレータには、たとえばチタンやステンレスからなる2枚のプレートの間に流路が形成されたプレートが介層された3層構造のものや、中間層を樹脂製の枠材とし、2枚のプレートの一方から多数のディンプルや流路を画成するリブを突出させて冷却水流路(このような構造のセパレータも、同様に3層構造のセパレータに含まれる)を形成するものなどがある。このような構造のセパレータは、当該セル自体のアノード側もしくはカソード側のいずれか一方のセパレータであると同時に、積層姿勢において隣接するセルのアノード側もしくはカソード側の他方のセパレータとなるものである。すなわち、この3層構造セパレータを有する燃料電池セルのセル構成部材は、一つの3層構造セパレータと、アノード側およびカソード側の金属多孔体(ガス流路層)と、膜電極接合体もしくは電極体と、からなり、複数の燃料電池セルが積層された姿勢において、任意の燃料電池セルは、その両端にアノード側およびカソード側のセパレータを有することとなる。   This separator has, for example, a three-layer structure in which a plate in which a flow path is formed between two plates made of titanium or stainless steel, or an intermediate layer made of a resin frame material. There is a type in which a large number of dimples and ribs defining a flow path are projected from one side of a plate to form a cooling water flow path (a separator having such a structure is also included in a three-layered separator). The separator having such a structure is a separator on either the anode side or the cathode side of the cell itself and at the same time the other separator on the anode side or the cathode side of an adjacent cell in the stacking posture. That is, the cell constituent member of the fuel cell having this three-layer structure separator includes one three-layer structure separator, a metal porous body (gas channel layer) on the anode side and the cathode side, and a membrane electrode assembly or electrode body. In a posture in which a plurality of fuel cells are stacked, an arbitrary fuel cell has anode-side and cathode-side separators at both ends thereof.

ところで、ハイブリッド車や電気自動車の需要拡大に際し、そのより一層の低燃費化を実現するべく、搭載される燃料電池の軽量化と体格の縮小化が重要な開発要素の一つとなっている。このことに鑑みれば、既述する構成の燃料電池セル、すなわち、ガスをその面内に流通させる金属多孔体からなるガス流路層が、ガス拡散層および膜電極接合体を挟持した構造を呈する燃料電池セルにおいて、たとえばガス流路層に期待される作用、すなわち、ガスを面内方向に拡散させる作用を他の構成部材が担い、もってこのガス流路層を省略して、燃料電池セルの体格縮小化を図ることのできる技術の開発が切望されている。   By the way, when the demand for hybrid vehicles and electric vehicles expands, in order to realize further reduction in fuel consumption, weight reduction and size reduction of mounted fuel cells are one of the important development factors. In view of this, the fuel cell having the above-described configuration, that is, a gas flow path layer made of a metal porous body that allows gas to flow in the plane thereof, has a structure in which the gas diffusion layer and the membrane electrode assembly are sandwiched. In the fuel cell, for example, other constituent members have the expected effect on the gas flow path layer, that is, the function of diffusing the gas in the in-plane direction. The development of technology that can reduce the size of the body is eagerly desired.

ここで、ガス拡散層内にガス中空流路を形成し、ガス拡散層によってガスをその面内方向に流通させ、面内に流通されたガスを膜電極接合体側に拡散させることのできる燃料電池が、特許文献1に開示されている。   Here, a fuel cell in which a gas hollow channel is formed in the gas diffusion layer, the gas is circulated in the in-plane direction by the gas diffusion layer, and the gas circulated in the surface can be diffused to the membrane electrode assembly side. However, this is disclosed in Patent Document 1.

特開2006−339089号公報JP 2006-339089 A

特許文献1に開示の燃料電池によれば、その面内方向にガスを流通させることのできるガス拡散層を備えていることで、金属多孔体等からなるガス流路層を省略でき、もって燃料電池セル(燃料電池)の体格縮小化を図ることができる。しかし、この燃料電池では、ガス拡散層に対して直接的に、溝加工を施したり、プレス加工を施す等の前加工をおこなうことを必須とするものであり、この前加工においてガス拡散層を傷めてしまうという危険性、前加工で生じ得るバリや切断片等の処理の問題など、解決するべき課題が多数あり、現実的かつ効果的な改良技術から遠いものであることは否めない。さらには、燃料電池セルを積層し、この積層方向でスタッキングして各燃料電池セルに圧縮力を付与することに変わりはないことから、ガス拡散層からの毛羽や上記するバリ等が膜電極接合体に突き刺さり、場合によってはこれが電解質膜を貫通してガスのクロスリーク路を形成し得るという問題は、依然として解消できないものである。   According to the fuel cell disclosed in Patent Document 1, the gas flow path layer made of a metal porous body or the like can be omitted by providing the gas diffusion layer capable of circulating the gas in the in-plane direction. The size of the battery cell (fuel cell) can be reduced. However, in this fuel cell, it is essential to perform pre-processing such as grooving or pressing directly on the gas diffusion layer. There are many problems to be solved such as the risk of being damaged and the problem of processing of burrs and cut pieces that may occur in the pre-processing, and it cannot be denied that this is far from a practical and effective improvement technique. Furthermore, since there is no change in stacking fuel cells and stacking them in this stacking direction to apply a compressive force to each fuel cell, fluff from the gas diffusion layer and the above-mentioned burrs are bonded to the membrane electrode. The problem of sticking into the body and possibly forming a gas cross-leakage path through the electrolyte membrane remains unresolved.

本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、ガス拡散層を傷めることなく、前加工段階で生じ得るバリや切断片等を解消しながら、ガス流路層を省略して燃料電池セルの体格縮小化を実現でき、もって該燃料電池セルが積層された燃料電池の体格の縮小化を図ることのできる燃料電池と、その製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and eliminates the gas flow path layer while eliminating the burrs and cut pieces that may occur in the pre-processing stage without damaging the gas diffusion layer, and the fuel cell. It is an object of the present invention to provide a fuel cell capable of realizing a reduction in the size of the cell, and hence a reduction in the size of the fuel cell in which the fuel cells are stacked, and a method for manufacturing the fuel cell.

前記目的を達成すべく、本発明による燃料電池の製造方法は、膜電極接合体と、該膜電極接合体の両側面に配されたガス拡散層と、2つの該ガス拡散層を挟持するセパレータと、から燃料電池セルが形成され、該燃料電池セルが積層されてなる燃料電池の製造方法であって、複数の前記燃料電池セルを積層してセル積層体を形成し、該セル積層体を、セル積層方向に直交する方向から圧縮し、この圧縮によって、前記ガス拡散層内にその面内方向に延びるガス流路孔を形成するものである。   In order to achieve the above object, a method of manufacturing a fuel cell according to the present invention includes a membrane electrode assembly, a gas diffusion layer disposed on both side surfaces of the membrane electrode assembly, and a separator sandwiching the two gas diffusion layers. And a fuel cell manufacturing method in which the fuel cell is formed by laminating a plurality of the fuel cell cells to form a cell stack, Compressing from the direction orthogonal to the cell stacking direction, and by this compression, gas flow path holes extending in the in-plane direction are formed in the gas diffusion layer.

本発明の燃料電池の製造方法は、従来の製造方法のごとく、積層される燃料電池セルの積層方向でスタッキングし、このスタッキング時の圧縮力で積層された燃料電池セルを締結する方法に改良を加え、スタッキング方向、すなわち、圧縮方向をセル積層方向に直交する方向から実行することで、この横方向からの圧縮力によってガス拡散層にその面内方向に延びるガス流路孔を形成するようにして、このガス流路孔をガス流路層に代わる構成要素とするものである。   The fuel cell manufacturing method of the present invention is an improvement over the conventional method in which stacking is performed in the stacking direction of the stacked fuel cells, and the stacked fuel cells are fastened by the compressive force at the time of stacking. In addition, by executing the stacking direction, that is, the compression direction from the direction orthogonal to the cell stacking direction, a gas flow path hole extending in the in-plane direction is formed in the gas diffusion layer by the compression force from the lateral direction. Thus, the gas channel hole is used as a constituent element instead of the gas channel layer.

なお、この製造方法においては、従来の製造方法で適用されている、セル積層方向に圧縮力を作用させることを完全に排除するものではない。すなわち、セル積層方向に直交する方向からの圧縮力をセル積層方向の圧縮力に比して相対的に大きくすることもでき、これにより、ガス拡散層にはセル積層方向に直交する方向からの圧縮力によってガス流路孔が形成されることに変わりはない。そして、セル積層方向の圧縮力によって、このガス流路孔の孔寸法が仮に小さくなったとしても、その小さくなった孔寸法が所望するガス流路孔の寸法となるように双方の圧縮力、ガス拡散層自体の変形性能が調整されていればよい。燃料電池セルの積層体に対して、相互の圧縮力が調整された2方向の圧縮力を付与することで、燃料電池スタックの締結と、ガス拡散層中のガス流路孔の形成と、の双方を保障することができる。   In this manufacturing method, it is not completely excluded to apply a compressive force in the cell stacking direction, which is applied in the conventional manufacturing method. In other words, the compressive force from the direction perpendicular to the cell stacking direction can be relatively increased compared to the compressive force in the cell stacking direction, whereby the gas diffusion layer can be expanded from the direction orthogonal to the cell stacking direction. The gas channel hole is still formed by the compressive force. And even if the hole size of the gas flow path hole is reduced by the compression force in the cell stacking direction, both compression forces, so that the reduced hole size becomes the desired gas flow path hole size, It is sufficient that the deformation performance of the gas diffusion layer itself is adjusted. By applying a compressive force in two directions with the mutual compressive force adjusted to the stack of fuel cells, the fastening of the fuel cell stack and the formation of the gas flow path hole in the gas diffusion layer Both sides can be guaranteed.

ここで、本発明の製造方法で使用されるガス拡散層の一実施の形態として、第1のガス拡散層と第2のガス拡散層を積層させ、これらを複数の連結箇所で連結させて前記ガス拡散層を構成し、前記圧縮により、隣接する前記連結部の間で、第1のガス拡散層と第2のガス拡散層が変形して前記ガス流路孔を形成する形態を挙げることができる。   Here, as one embodiment of the gas diffusion layer used in the production method of the present invention, the first gas diffusion layer and the second gas diffusion layer are laminated, and these are connected at a plurality of connection points to Forming a gas diffusion layer and forming the gas flow path hole by deforming the first gas diffusion layer and the second gas diffusion layer between the adjacent connecting portions by the compression. it can.

この実施の形態によれば、たとえば層状の2つのガス拡散層(第1、第2のガス拡散層)が積層され、これらが複数の連結箇所で連結された構成となっていることで、この2つを側方から圧縮した際に、連結箇所はその連結構造を保持したまま、隣接する連結箇所の間の第1、第2のガス拡散層は、たとえば相互に反対側に変形し、この変形によって、楕円形、円形やそれらに近似した形状のガス流路孔を形成することができる。   According to this embodiment, for example, two layered gas diffusion layers (first and second gas diffusion layers) are stacked and connected at a plurality of connection points. When the two are compressed from the side, the first and second gas diffusion layers between the adjacent connection points are deformed, for example, opposite to each other while the connection points maintain the connection structure. By the deformation, gas flow path holes having an elliptical shape, a circular shape, or a shape similar to them can be formed.

ここで、ガス拡散層は、通常一般の構造、すなわち、たとえばカーボン繊維を編み込んでなる構造、これとバインダー(バインダー繊維を含む)とから構成される構造など、のものを使用でき、2つのガス拡散層を連結する連結箇所においては、縫合糸にてガス拡散層同士をステッチする方法、接着剤にて連結する方法、さらにはそれらの組み合わせにて連結する方法など、連結箇所の構成、構造もまた適宜選択できるものである。   Here, the gas diffusion layer can be of a general structure, that is, for example, a structure in which carbon fibers are knitted, a structure composed of this and a binder (including binder fibers), and two gas can be used. In the connection location where the diffusion layers are connected, the structure and structure of the connection location, such as the method of stitching the gas diffusion layers with a suture, the method of connecting with an adhesive, and the method of connecting with a combination of them, etc. Moreover, it can select suitably.

上記する燃料電池の製造方法によれば、ガス流路層に期待される作用、すなわち、セパレータを介してセル内に提供された酸化剤ガスや燃料ガスをガス流路層の面内方向に流通させる作用を、ガス拡散層中に形成されたガス流路孔が実行することができ、ガス拡散層中でその面内方向に流通されたガスを、ガス拡散層内で直接的に、膜電極接合体に分散提供させることができる。したがって、燃料電池セルの構成部材から金属多孔体からなるガス流路層を廃することができ、燃料電池セルの体格の縮小化、ひいては、これが積層されてなる燃料電池スタックの体格の縮小化を実現することができる。また、ガス流路層を廃したことで、燃料電池の製造に要するコストの低減にも繋がるものである。   According to the fuel cell manufacturing method described above, the expected action of the gas flow path layer, that is, the oxidant gas or fuel gas provided in the cell via the separator is circulated in the in-plane direction of the gas flow path layer. The gas channel hole formed in the gas diffusion layer can perform the function of causing the gas circulated in the in-plane direction in the gas diffusion layer directly in the gas diffusion layer to the membrane electrode. The bonded body can be distributed and provided. Therefore, it is possible to eliminate the gas flow path layer made of the metal porous body from the constituent members of the fuel cell, and to reduce the size of the fuel cell, and hence the size of the fuel cell stack in which the fuel cell stack is laminated. Can be realized. Further, the elimination of the gas flow path layer leads to a reduction in the cost required for manufacturing the fuel cell.

また、上記する燃料電池の製造方法で製造された燃料電池では、セル積層方向に圧縮力が付与されない、もしくは過度の圧縮力が付与されないことから、従来の製造方法のように、セル積層方向に過度の圧縮力を付与し、その際にガス拡散層からの毛羽が電解質膜を貫通等してガスのクロスリーク路を形成し得るという危険性を抑止もしくは抑制することができる。   In addition, in the fuel cell manufactured by the above-described fuel cell manufacturing method, no compressive force is applied in the cell stacking direction, or excessive compressive force is not applied, so that in the cell stacking direction as in the conventional manufacturing method. An excessive compressive force is applied, and the risk that fluff from the gas diffusion layer may penetrate the electrolyte membrane and form a gas cross-leakage path at that time can be suppressed or suppressed.

また、本発明による燃料電池は、膜電極接合体と、該膜電極接合体の両側面に配されたガス拡散層と、2つの該ガス拡散層を挟持するセパレータと、から燃料電池セルが形成され、該燃料電池セルが積層されてなる燃料電池であって、前記燃料電池は、複数の前記燃料電池セルが積層されてなるセル積層体がセル積層方向に直交する方向から圧縮され、この圧縮によってガス拡散層内に形成された、該ガス拡散層の面内方向に延びるガス流路孔を有するものである。   The fuel cell according to the present invention includes a membrane electrode assembly, a gas diffusion layer disposed on both sides of the membrane electrode assembly, and a separator sandwiching the two gas diffusion layers. A fuel cell in which the fuel cells are stacked, and in the fuel cell, a cell stack in which a plurality of the fuel cells are stacked is compressed from a direction perpendicular to the cell stacking direction. The gas flow path hole formed in the gas diffusion layer and extending in the in-plane direction of the gas diffusion layer is provided.

この燃料電池の一実施の形態として、前記ガス拡散層は、第1のガス拡散層と第2のガス拡散層が積層され、これらが複数の連結箇所で連結されて構成されるものであり、前記ガス流路孔は、前記圧縮の際に、隣接する前記連結部の間で、第1のガス拡散層と第2のガス拡散層が変形されて形成されるものを挙げることができる。   As one embodiment of this fuel cell, the gas diffusion layer is formed by laminating a first gas diffusion layer and a second gas diffusion layer, and these are connected at a plurality of connection points, Examples of the gas flow path hole include those formed by deforming the first gas diffusion layer and the second gas diffusion layer between the adjacent connecting portions during the compression.

上記する本発明の燃料電池によれば、本発明の製造方法によって製造される燃料電池に関して既に述べたように、ガス拡散層の面内方向への酸化剤ガスや燃料ガスの十分な拡散提供を担保しながら、金属多孔体からなるガス流路層を廃してその体格を縮小化でき、さらには、ガス拡散層からの毛羽の膜電極接合体への突き刺さりとこれに起因するガスのクロスリーク路の形成を解消することができる。   According to the fuel cell of the present invention described above, as already described regarding the fuel cell manufactured by the manufacturing method of the present invention, sufficient diffusion of oxidant gas and fuel gas in the in-plane direction of the gas diffusion layer is provided. The gas flow path layer made of a metal porous body can be abolished and the size can be reduced, and further, the fluff from the gas diffusion layer to the membrane electrode assembly and the resulting gas cross leak path Can be eliminated.

以上の説明から理解できるように、本発明の燃料電池とその製造方法によれば、ガス拡散層に対して直接的に切断加工やプレス加工等を施すことなく、該ガス拡散層中にその面内方向に延びるガス流路孔を形成するものであり、したがって、燃料ガスや酸化剤ガスのガス拡散層の面内方向への十分な拡散提供を保障しながら、金属多孔体からなるガス流路層を廃することができ、さらには、セル積層方向への過度の圧縮力がセル積層体に作用することもない。したがって、ガス拡散層からの毛羽等が電解質膜を貫通してガスのクロスリーク路を形成し得るという問題も効果的に解消しながら、燃料電池の体格の縮小化、製造コストの低減の双方を実現することができる。   As can be understood from the above description, according to the fuel cell of the present invention and the method for manufacturing the same, the surface of the gas diffusion layer is not directly cut or pressed, but the surface thereof is formed in the gas diffusion layer. A gas flow path formed of a metal porous body that forms a gas flow path hole extending in an inward direction, and thus ensures sufficient diffusion in the in-plane direction of the gas diffusion layer of the fuel gas or oxidant gas. A layer can be abolished, and further, an excessive compressive force in the cell stacking direction does not act on the cell stack. Therefore, while effectively solving the problem that fluff from the gas diffusion layer can penetrate the electrolyte membrane and form a gas cross-leakage path, it is possible to reduce both the size of the fuel cell and the manufacturing cost. Can be realized.

本発明の燃料電池の製造方法を説明した図であって、燃料電池セルを積層してなるセル積層体を形成し、これに圧縮力を付与する前の状態を示した縦断面図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the fuel battery | cell of this invention, Comprising: The cell laminated body formed by laminating | stacking a fuel battery cell is formed, and it is the longitudinal cross-sectional view which showed the state before giving compressive force to this. 図1に続いて、セル積層体に対し、燃料電池セルの積層方向に直交する方向から圧縮力を付与して製造された、本発明の燃料電池を示した縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the fuel cell of the present invention manufactured by applying a compressive force to the cell stack from a direction orthogonal to the stacking direction of the fuel cells, following FIG. 1. 図2で示す燃料電池において、ガス流路孔を通る断面で切断した横断面図である。In the fuel cell shown in FIG. 2, it is the cross-sectional view cut | disconnected in the cross section which passes along a gas flow path hole.

以下、図面を参照して本発明の燃料電池とその製造方法の実施の形態を説明する。
図1,2は順に、本発明の燃料電池の製造方法を説明した図であり、図2は、さらに、この製造方法によって製造された本発明の燃料電池をも示すものである。
Embodiments of a fuel cell and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 and 2 are diagrams for explaining a method for manufacturing a fuel cell according to the present invention, and FIG. 2 further shows a fuel cell according to the present invention manufactured by this manufacturing method.

まず、所定基数の燃料電池セルが積層されてなるセル積層体を形成する。このセル積層体100を構成する各燃料電池セル10は、電解質膜1と、カソード側およびアノード側の触媒層2A,2Bと、から膜電極接合体3が形成され、これをカソード側およびアノード側のガス拡散層4A,4Bが挟持して電極体5を形成し、電極体5のカソード側に3層構造のセパレータ6が配され、電極体5の周縁に樹脂素材のガスケット7が形成されて、その全体が大略構成されている。なお、図示するように、燃料電池セル10が複数積層され、スタッキングされた姿勢において、電極体5は、自身のセパレータ6と、積層姿勢で隣接する燃料電池セル10のセパレータ6とで挟持された構造となる。すなわち、この構造において、自身のセパレータ6のカソード側プレート61を介して酸化剤ガスが電極体5に供給されるようになっており、積層姿勢で隣接する燃料電池セル10のセパレータ6のアノード側プレート62を介して、電極体5に燃料ガスが供給されるようになっている。   First, a cell laminate is formed by laminating a predetermined number of fuel cells. Each fuel battery cell 10 constituting the cell stack 100 includes a membrane electrode assembly 3 formed of an electrolyte membrane 1 and cathode and anode catalyst layers 2A and 2B. The membrane electrode assembly 3 is formed on the cathode and anode sides. The gas diffusion layers 4A and 4B are sandwiched to form an electrode body 5, a separator 6 having a three-layer structure is disposed on the cathode side of the electrode body 5, and a resin material gasket 7 is formed on the periphery of the electrode body 5. The whole is roughly structured. As shown in the drawing, in a posture in which a plurality of fuel cells 10 are stacked and stacked, the electrode body 5 is sandwiched between its own separator 6 and the separator 6 of the adjacent fuel cell 10 in the stacking posture. It becomes a structure. That is, in this structure, the oxidant gas is supplied to the electrode body 5 via the cathode side plate 61 of its own separator 6, and the anode side of the separator 6 of the adjacent fuel cell 10 in the stacked posture. A fuel gas is supplied to the electrode body 5 through the plate 62.

ここで、触媒層2A,2Bは電解質膜1に比してそれらの面積が狭小であり、したがって、電解質膜1の両側の触媒層2A,2Bの周縁には該触媒層2A,2Bが存在しない露出領域1’が形成される。   Here, the area of the catalyst layers 2A and 2B is smaller than that of the electrolyte membrane 1, and therefore the catalyst layers 2A and 2B do not exist at the periphery of the catalyst layers 2A and 2B on both sides of the electrolyte membrane 1. An exposed region 1 ′ is formed.

この露出領域1’には、不図示の補強膜が配されるのが好ましく、たとえば、該補強膜の一部が触媒層2A,2B上にラップした姿勢で、触媒層2A、2Bから露出領域1’に亘って補強膜が配される形態を挙げることができる。この補強膜が配されていることにより、ガス拡散層4A,4Bから突出する毛羽が電解質膜1に突き刺さるのを完全に防護することができる。   It is preferable that a reinforcing film (not shown) is disposed in the exposed region 1 ′. For example, the exposed region is exposed from the catalyst layers 2A and 2B in a posture in which a part of the reinforcing film is wrapped on the catalyst layers 2A and 2B. A form in which the reinforcing film is arranged over 1 ′ can be mentioned. By providing this reinforcing film, it is possible to completely protect the fluff protruding from the gas diffusion layers 4A and 4B from being stuck into the electrolyte membrane 1.

ここで、膜電極接合体3を構成する電解質膜1は、たとえば、スルホン酸基やカルボニル基を持つフッ素系イオン交換膜、置換フェニレンオキサイドやスルホン化ポリアリールエーテルケトン、スルホン化ポリアリールエーテルスルホン、スルホン化フェニレンスルファイドなどの非フッ素系のポリマーなどから形成される。   Here, the electrolyte membrane 1 constituting the membrane electrode assembly 3 includes, for example, a fluorine ion exchange membrane having a sulfonic acid group or a carbonyl group, a substituted phenylene oxide, a sulfonated polyaryletherketone, a sulfonated polyarylethersulfone, It is formed from a non-fluorine polymer such as sulfonated phenylene sulfide.

また、触媒層2A,2Bは、触媒が担持された導電性担体(粒子状のカーボン担体など)と、電解質と、分散溶媒(有機溶媒)と、を混合して触媒溶液(触媒インク)を生成し、これを電解質膜1やガス拡散層4A,4B等の基材にたとえば塗工ブレードにて層状に引き伸ばして塗膜を形成し、温風乾燥炉等で乾燥することで触媒層が形成される。ここで、触媒溶液を形成する電解質は、プロトン伝導性ポリマーである、有機系の含フッ素高分子を骨格とするイオン交換樹脂、例えばパーフルオロカーボンスルフォン酸樹脂、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルホン、スルホン化ポリスルフィド、スルホン化ポリフェニレン等のスルホン化プラスチック系電解質、スルホアルキル化ポリエーテルエーテルケトン、スルホアルキル化ポリエーテルスルホン、スルホアルキル化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホアルキル化ポリスルホン、スルホアルキル化ポリスルフィド、スルホアルキル化ポリフェニレンなどのスルホアルキル化プラスチック系電解質などを挙げることができる。なお、市販素材としては、ナフィオン(Nafion)(登録商標、デュポン社製)やフレミオン(Flemion)(登録商標、旭硝子株式会社製)などを挙げることができる。また、分散溶媒としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、プロピレンカーボネート、酢酸エチルや酢酸ブチルなどのエステル類、芳香族系あるいはハロゲン系の種々の溶媒を挙げることができ、さらには、これらを単独で、もしくは混合液として使用することができる。さらに、触媒が担持された導電性担体に関し、この導電性担体としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーなどの炭素材料のほか、炭化ケイ素などに代表される炭素化合物などを挙げることができ、この触媒(金属触媒)としては、たとえば、白金や白金合金、パラジウム、ロジウム、金、銀、オスミウム、イリジウムなどのうちのいずれか一種を使用することができ、好ましくは白金または白金合金を使用するのがよい。さらに、この白金合金としては、たとえば、白金と、アルミニウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ガリウム、ジルコニウム、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、バナジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、チタンおよび鉛のうちの少なくとも一種との合金を挙げることができる。   The catalyst layers 2A and 2B are formed by mixing a conductive carrier (particulate carbon carrier, etc.) carrying a catalyst, an electrolyte, and a dispersion solvent (organic solvent) to produce a catalyst solution (catalyst ink). Then, the catalyst layer is formed by stretching this in a layer shape with a coating blade, for example, on a substrate such as the electrolyte membrane 1 or the gas diffusion layers 4A and 4B, and drying in a warm air drying furnace or the like. The Here, the electrolyte forming the catalyst solution is a proton conductive polymer, an ion exchange resin having a skeleton of an organic fluorine-containing polymer, such as a perfluorocarbon sulfonic acid resin, a sulfonated polyether ketone, a sulfonated polyether. Sulfonated plastic electrolytes such as sulfone, sulfonated polyetherethersulfone, sulfonated polysulfone, sulfonated polysulfide, sulfonated polyphenylene, sulfoalkylated polyetheretherketone, sulfoalkylated polyethersulfone, sulfoalkylated polyetherethersulfone And sulfoalkylated plastic electrolytes such as sulfoalkylated polysulfone, sulfoalkylated polysulfide, and sulfoalkylated polyphenylene. Examples of commercially available materials include Nafion (registered trademark, manufactured by DuPont) and Flemion (registered trademark, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.). Examples of the dispersion solvent include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, ethylene glycol, and diethylene glycol, acetone, methyl ethyl ketone, dimethylformamide, dimethylimidazolidinone, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone. , Propylene carbonate, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, and various aromatic or halogen solvents, and these can be used alone or as a mixed solution. Furthermore, regarding a conductive carrier carrying a catalyst, examples of the conductive carrier include carbon materials such as carbon black, carbon nanotubes, and carbon nanofibers, and carbon compounds typified by silicon carbide. As this catalyst (metal catalyst), for example, any one of platinum, platinum alloy, palladium, rhodium, gold, silver, osmium, iridium, etc. can be used, preferably platinum or platinum alloy is used. It is good to do. Further, examples of the platinum alloy include platinum, aluminum, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, gallium, zirconium, molybdenum, ruthenium, rhodium, palladium, vanadium, tungsten, rhenium, osmium, iridium, titanium, and lead. An alloy with at least one of them can be mentioned.

また、ガス拡散層4A,4Bはそれぞれ、2枚の層状の第1のガス拡散層4Aa,4Baと第2のガス拡散層4Ab,4Bbをそれぞれ積層させ、これらを複数の連結部4C,…で連結させて構成されるものである。   Each of the gas diffusion layers 4A and 4B includes two layered first gas diffusion layers 4Aa and 4Ba and a second gas diffusion layer 4Ab and 4Bb, which are stacked at a plurality of connecting portions 4C,. It is configured to be connected.

この第1のガス拡散層4Aa,4Ba、第2のガス拡散層4Ab,4Bbはともに、電気抵抗が低く、集電を行えるものであれば特に限定されるものではないが、たとえば、導電性無機物質を主とするものを挙げることができ、この導電性無機物質としては、ポリアクリロニトリルからの焼成体、ピッチからの焼成体、黒鉛及び膨張黒鉛等の炭素材やこれらのナノカーボン材料、ステンレススチール、モリブデン、チタン等を挙げることができる。また、導電性無機物質の形態は特に限定されるものではなく、たとえば繊維状あるいは粒子状で用いられるが、ガス透過性の点から無機導電性繊維であって、特に炭素繊維が好ましい。無機導電性繊維を用いた拡散層基材としては、織布あるいは不織布いずれの構造のものも使用することができ、カーボンペーパーやカーボンクロスなどを挙げることができる。織布としては、紋織、平織など、特に限定されるものではなく、不織布としては、抄紙法、ウォータージェットパンチ法によるものなどが挙げられる。さらに、この炭素繊維としては、フェノール系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維などを挙げることができる。また、無機導電性繊維をバインダーにて一体化して第1のガス拡散層4Aa,4Ba、第2のガス拡散層4Ab,4Bbを形成してもよく、このバインダーとしては、化学的に安定という理由からパーフルオロカーボンスルフォン酸系高分子であるナフィオン、スルホン酸基などのイオン伝導性基を導入した芳香族エンプラ系樹脂、スチレン系の熱可塑性エラストマーからなるカチオン伝導性バインダーなどを使用することができる。   The first gas diffusion layers 4Aa and 4Ba and the second gas diffusion layers 4Ab and 4Bb are not particularly limited as long as they have low electrical resistance and can collect current. Examples of the conductive inorganic substance include calcined products from polyacrylonitrile, calcined products from pitch, carbon materials such as graphite and expanded graphite, nanocarbon materials thereof, stainless steel, and the like. , Molybdenum, titanium and the like. Further, the form of the conductive inorganic substance is not particularly limited, and for example, it is used in the form of fibers or particles. From the viewpoint of gas permeability, it is an inorganic conductive fiber, and carbon fiber is particularly preferable. As the diffusion layer substrate using inorganic conductive fibers, a woven fabric or non-woven fabric structure can be used, and examples thereof include carbon paper and carbon cloth. The woven fabric is not particularly limited, such as a plain weave or a plain weave, and examples of the nonwoven fabric include a papermaking method and a water jet punch method. Further, examples of the carbon fiber include phenol-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fiber, and rayon-based carbon fiber. In addition, the first gas diffusion layers 4Aa and 4Ba and the second gas diffusion layers 4Ab and 4Bb may be formed by integrating inorganic conductive fibers with a binder. In addition, perfluorocarbon sulfonic acid polymers such as Nafion, aromatic engineering plastic resins introduced with ion conductive groups such as sulfonic acid groups, and cationic conductive binders made of styrene thermoplastic elastomers can be used.

上記する第1のガス拡散層4Aa,4Ba、第2のガス拡散層4Ab,4Bbをそれぞれ連結する連結部4Cは、たとえば、縫合糸にてステッチする方法により、もしくは、接着剤にて連結する方法により、形成することができる。   The connecting portions 4C for connecting the first gas diffusion layers 4Aa and 4Ba and the second gas diffusion layers 4Ab and 4Bb described above are connected by, for example, a stitching method using a suture thread or a bonding method. Can be formed.

カソード側のガス拡散層4Aにはさらに、3層構造のセパレータ6が積層される。このセパレータ6は、ステンレスやチタンからなる金属製のカソード側プレート61、アノード側プレート62と、その間に介在する中間プレート63(中間プレート)が、ろう付け等で一体化されたものである。   A separator 6 having a three-layer structure is further laminated on the gas diffusion layer 4A on the cathode side. In the separator 6, a metal cathode side plate 61 and an anode side plate 62 made of stainless steel or titanium and an intermediate plate 63 (intermediate plate) interposed therebetween are integrated by brazing or the like.

図示するセパレータ6を構成する中間プレート63には、自身が構成要素となる燃料電池セルのカソード側のガス拡散層4Aに酸化剤ガスを供給するための導入路(不図示)と、セルの積層姿勢において、隣接する燃料電池セルのアノード側のガス拡散層4Bに燃料ガスを供給するための導入路(不図示)が形成されている。さらには、冷却水等の冷却媒体が流通する冷却用流路(不図示)が形成されている。   The intermediate plate 63 constituting the separator 6 shown in the figure has an introduction path (not shown) for supplying an oxidant gas to the gas diffusion layer 4A on the cathode side of the fuel battery cell which is a constituent element, and a stack of cells. In the posture, an introduction path (not shown) for supplying fuel gas to the gas diffusion layer 4B on the anode side of the adjacent fuel battery cell is formed. Furthermore, a cooling channel (not shown) through which a cooling medium such as cooling water flows is formed.

図1で示すように、所定基数の燃料電池セル10を構成するそれぞれの構成要素を順次積層し、これらの周縁にガスケット7を成形して仮に一体化する。このガスケット7の成形方法の概要は、不図示の成形型内にガスケット7を成形する前のセル積層体を収容し、各燃料電池セルの膜電極接合体の側方のガスケット用キャビティ内に樹脂を注入する(射出成形)等の方法でおこなわれる。ここで、このガスケットの材料としては、耐メタノール性を有するエポキシ系樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ウレタンRTVゴムやブチルゴム系樹脂、シリコーンRTVゴム、EPDM系樹脂等が使用できる。   As shown in FIG. 1, the respective constituent elements constituting the predetermined number of fuel cells 10 are sequentially laminated, and a gasket 7 is formed around these peripheral edges to be integrated temporarily. The outline of the molding method of the gasket 7 is that a cell laminate before molding the gasket 7 is accommodated in a molding die (not shown), and a resin is placed in the gasket cavity on the side of the membrane electrode assembly of each fuel cell. Is performed by a method such as injection (injection molding). Here, as the material of the gasket, methanol-resistant epoxy resin, epoxy-modified silicone resin, silicone resin, fluorine resin, urethane RTV rubber, butyl rubber resin, silicone RTV rubber, EPDM resin, etc. are used. it can.

なお、図1からも明らかなように、セル積層体100を構成する各燃料電池セル10の構成要素として、エキスパンドメタルや金属発泡焼結体等からなるガス流路層は含まれていない。   As is clear from FIG. 1, the gas flow path layer made of expanded metal, metal foam sintered body, or the like is not included as a component of each fuel cell 10 constituting the cell stack 100.

次に、図2で示すように、セル積層体100に対して、セル積層方向に直交する方向から(図では横方向から)、圧縮力Qにてスタッキングし、燃料電池200を製造する。   Next, as shown in FIG. 2, the fuel cell 200 is manufactured by stacking the cell stack 100 with a compressive force Q from a direction orthogonal to the cell stacking direction (from the lateral direction in the figure).

この横方向からの圧縮力Qにより、ガス拡散層4A,4Bを構成する、第1のガス拡散層4Aaと第2のガス拡散層4Ab,第1のガス拡散層4Baと第2のガス拡散層4Bbはそれぞれ、他方に対して反対側に変位し、これらが変位することで、ガス拡散層4A,4B内において、図3で示すように、たとえば、燃料ガスや酸化剤ガスのガス供給用マニホールドMから、ガス排気用マニホールドMに通じる複数のガス流路孔8,8が形成される。   The first gas diffusion layer 4Aa, the second gas diffusion layer 4Ab, the first gas diffusion layer 4Ba, and the second gas diffusion layer constituting the gas diffusion layers 4A, 4B by the compressive force Q from the lateral direction. 4Bb is displaced to the opposite side with respect to the other, and as these are displaced, in the gas diffusion layers 4A and 4B, as shown in FIG. 3, for example, a gas supply manifold for fuel gas or oxidant gas A plurality of gas flow path holes 8, 8 leading from the M to the gas exhaust manifold M are formed.

すなわち、圧縮力Qがセル積層体100に作用したした際に、連結部4Cはその連結構造を保持したまま、隣接する連結部4C,4Cの間の第1、第2のガス拡散層4Aa,4Ba、4Ab,4Bbは、たとえば相互に反対側に変形し、この変形によって、図2で示すような、流路断面が楕円形、円形やそれらに近似した形状のガス流路孔8,8を形成するものである。   That is, when the compressive force Q is applied to the cell stack 100, the first and second gas diffusion layers 4Aa, 4Aa between the adjacent connecting portions 4C, 4C while the connecting portion 4C maintains the connecting structure. 4Ba, 4Ab, and 4Bb are deformed, for example, to the opposite sides, and due to this deformation, the gas flow path holes 8 and 8 having a flow path cross section that is elliptical, circular, or a shape similar to them as shown in FIG. To form.

このガス流路孔8は、従来構造の燃料電池セルにおける金属多孔体からなるガス流路層と同様の作用を奏するものであり、ガス供給用マニホールドからガス拡散層4A,4Bに提供されたガスは、このガス流路孔8を通って該ガス拡散層4A,4B内を面内方向に拡散提供され、面内方向に提供されたガスは、ガス拡散層4Aa,4Baを介して膜電極接合体3に提供される。   This gas flow path hole 8 has the same effect as a gas flow path layer made of a metal porous body in a fuel cell having a conventional structure, and the gas provided from the gas supply manifold to the gas diffusion layers 4A and 4B. Is diffused and provided in the gas diffusion layers 4A and 4B in the in-plane direction through the gas passage hole 8, and the gas provided in the in-plane direction is joined to the membrane electrode via the gas diffusion layers 4Aa and 4Ba. Provided to body 3.

このように、本発明の製造方法、この製造方法によって製造された燃料電池200においては、その構成部材であるガス拡散層4A,4Bがそれぞれ、2層のガス拡散層によって連結部4Cを介して接続され、この2層のガス拡散層が変位してガス流路孔8を形成するものであり、従来の製造方法のように、ガス拡散層に直接的に切断加工やプレス加工等を施す必要のないものであることから、この前処理に要する時間の短縮、この前処理で生じ得るバリや切断片の処理等は一切不要となる。   As described above, in the manufacturing method of the present invention and the fuel cell 200 manufactured by this manufacturing method, the gas diffusion layers 4A and 4B as the constituent members are respectively connected by the two gas diffusion layers via the connecting portion 4C. The two gas diffusion layers are connected to form the gas flow path hole 8, and it is necessary to directly cut or press the gas diffusion layer as in the conventional manufacturing method. Therefore, it is not necessary to shorten the time required for this pretreatment, and to handle burrs and cut pieces that may occur in this pretreatment.

また、横方向からの圧縮力Qによって、ガス拡散層内にその面内方向に延びるガス流路孔(これが、面内方向にガスを拡散提供する)を形成できるため、ガス流路層を不要とすることができ、結果として、燃料電池セルの体格縮小化、ひいては燃料電池の体格縮小化と、製造コストの低減の双方を同時に図ることができる。   Further, a gas flow path hole (which diffuses and provides gas in the in-plane direction) can be formed in the gas diffusion layer by the compressive force Q from the lateral direction, so that the gas flow path layer is not required. As a result, it is possible to simultaneously reduce both the size of the fuel cell and the size of the fuel cell and the manufacturing cost.

さらに、セル積層方法に過度の圧縮力が作用することがないため、この過度の圧縮力によってガス拡散層からの毛羽が膜電極接合体に突き刺さり、電解質膜を貫通してガスのクロスリーク路を形成し得る、という問題は生じ得ない。   Furthermore, since an excessive compressive force does not act on the cell stacking method, the fluff from the gas diffusion layer pierces the membrane electrode assembly by this excessive compressive force, penetrates the electrolyte membrane, and crosses the gas cross leak path. The problem that it can be formed cannot occur.

なお、図2で示すように、セル積層体100に対して、セル積層方向に直交する方向から圧縮力Qを作用させることに加えて、この圧縮力Qよりも小さな圧縮力Pをセル積層方向に作用させて、燃料電池スタックを製造する方法であってもよい。   As shown in FIG. 2, in addition to applying a compressive force Q to the cell stack 100 from a direction orthogonal to the cell stacking direction, a compressive force P smaller than the compressive force Q is applied in the cell stacking direction. The method of manufacturing the fuel cell stack may be applied to the above.

圧縮力Pが圧縮力Qよりも小さいことから、各燃料電池セル10に対してセル積層方向の過度の圧縮力が作用することを抑止しながら、縦方向、横方向でスタッキングすることで、電解質膜を貫通するクロスリーク路の形成を抑制しながら、セル構成部材間のより一層の界面抵抗の低減を図ることができる。   Since the compressive force P is smaller than the compressive force Q, stacking is performed in the vertical direction and the horizontal direction while suppressing the excessive compressive force in the cell stacking direction from acting on each fuel cell 10. It is possible to further reduce the interfacial resistance between the cell constituent members while suppressing the formation of a cross leak path penetrating the membrane.

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.

1…電解質膜、1’…電解質膜の露出領域、2A…カソード側の触媒層、2B…アノード側の触媒層、3…膜電極接合体、4A…カソード側のガス拡散層、4Aa…第1のガス拡散層、4Ab…第2のガス拡散層、4B…アノード側のガス拡散層、4Ba…第1のガス拡散層、4Bb…第2のガス拡散層、4C…連結部、5…電極体、6…セパレータ、61…カソード側プレート、62…アノード側プレート、63…中間層(中間プレート)、7…ガスケット、8…ガス流路孔、100…セル積層体、200…燃料電池、Q…圧縮力(セル積層方向に直交する方向)、P…圧縮力(セル積層方向)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrolyte membrane, 1 '... Exposed area | region of electrolyte membrane, 2A ... Cathode side catalyst layer, 2B ... Anode side catalyst layer, 3 ... Membrane electrode assembly, 4A ... Cathode side gas diffusion layer, 4Aa ... 1st Gas diffusion layer, 4Ab ... second gas diffusion layer, 4B ... gas diffusion layer on the anode side, 4Ba ... first gas diffusion layer, 4Bb ... second gas diffusion layer, 4C ... connection portion, 5 ... electrode body , 6 ... Separator, 61 ... Cathode side plate, 62 ... Anode side plate, 63 ... Intermediate layer (intermediate plate), 7 ... Gasket, 8 ... Gas channel hole, 100 ... Cell stack, 200 ... Fuel cell, Q ... Compressive force (direction perpendicular to cell stacking direction), P ... Compressive force (cell stacking direction)

Claims (4)

膜電極接合体と、該膜電極接合体の両側面に配されたガス拡散層と、2つの該ガス拡散層を挟持するセパレータと、から燃料電池セルが形成され、該燃料電池セルが積層されてなる燃料電池の製造方法であって、
複数の前記燃料電池セルを積層してセル積層体を形成し、該セル積層体を、セル積層方向に直交する方向から圧縮し、この圧縮によって、前記ガス拡散層内にその面内方向に延びるガス流路孔を形成する、燃料電池の製造方法。
A fuel cell is formed from a membrane electrode assembly, a gas diffusion layer disposed on both sides of the membrane electrode assembly, and a separator sandwiching the two gas diffusion layers, and the fuel cell is laminated. A fuel cell manufacturing method comprising:
A plurality of the fuel battery cells are stacked to form a cell stack, and the cell stack is compressed from a direction orthogonal to the cell stacking direction, and this compression extends in the in-plane direction into the gas diffusion layer. A method of manufacturing a fuel cell, wherein a gas flow path hole is formed.
前記ガス拡散層は、第1のガス拡散層と第2のガス拡散層を積層させ、これらを複数の連結箇所で連結させて構成されるものであり、
前記圧縮により、隣接する前記連結部の間で、第1のガス拡散層と第2のガス拡散層が変形して前記ガス流路孔を形成するものである、請求項1に記載の燃料電池の製造方法。
The gas diffusion layer is configured by laminating a first gas diffusion layer and a second gas diffusion layer, and connecting them at a plurality of connection points.
2. The fuel cell according to claim 1, wherein the compression causes the first gas diffusion layer and the second gas diffusion layer to deform to form the gas flow path hole between the adjacent connecting portions. Manufacturing method.
膜電極接合体と、該膜電極接合体の両側面に配されたガス拡散層と、2つの該ガス拡散層を挟持するセパレータと、から燃料電池セルが形成され、該燃料電池セルが積層されてなる燃料電池であって、
前記燃料電池は、複数の前記燃料電池セルが積層されてなるセル積層体がセル積層方向に直交する方向から圧縮され、この圧縮によってガス拡散層内に形成された、該ガス拡散層の面内方向に延びるガス流路孔を有するものである、燃料電池。
A fuel cell is formed from a membrane electrode assembly, a gas diffusion layer disposed on both sides of the membrane electrode assembly, and a separator sandwiching the two gas diffusion layers, and the fuel cell is laminated. A fuel cell comprising:
In the fuel cell, a cell laminate formed by laminating a plurality of the fuel cells is compressed from a direction orthogonal to the cell stacking direction, and is formed in the gas diffusion layer by this compression. A fuel cell having a gas passage hole extending in a direction.
前記ガス拡散層は、第1のガス拡散層と第2のガス拡散層が積層され、これらが複数の連結箇所で連結されて構成されるものであり、
前記ガス流路孔は、前記圧縮の際に、隣接する前記連結部の間で、第1のガス拡散層と第2のガス拡散層が変形されて形成されるものである、請求項3に記載の燃料電池。
The gas diffusion layer is formed by laminating a first gas diffusion layer and a second gas diffusion layer, and these are connected at a plurality of connection points,
The gas flow path hole is formed by deforming the first gas diffusion layer and the second gas diffusion layer between the adjacent connecting portions during the compression. The fuel cell as described.
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