JP2013239316A - 燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な工程で、樹脂製枠部材に熱変形が発生することを可及的に抑制することができるとともに、接着剤を確実に硬化させることを可能にする電解質膜・電極構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０の製造方法では、樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａには、接着層を構成する接着剤２６ａが塗布される。そして、接着剤２６ａには、固体高分子電解質膜１８の外周縁部１８ｂｅが重ね合わされている。この状態で、ヒートシンク５０を介して樹脂製枠部材２４の他方の面側を冷却しながら、加熱部材５４を介して固体高分子電解質膜１８側から接着剤２６ａを加熱している。
【選択図】図５

Description

本発明は、電解質膜・電極構造体と樹脂製枠部材とを備える燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法に関する。

一般的に、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ触媒層（電極触媒層）とガス拡散層（多孔質カーボン）とからなるアノード電極及びカソード電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持している。この燃料電池は、所定の数だけ積層して燃料電池スタックを構成するとともに、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。

この種の電解質膜・電極構造体では、少なくとも一方のガス拡散層が固体高分子電解質膜よりも小さな表面積に設定される場合がある。その際、比較的高価な固体高分子電解質膜の使用量を削減させるとともに、薄膜状で強度が低い前記固体高分子電解質膜を保護するために、樹脂製枠部材を組み込んだ枠付きＭＥＡが採用されている。

例えば、特許文献１に開示されている電解質膜−電極接合体及びその製造方法が知られている。この電解質膜−電極接合体は、図９に示すように、電解質膜１の両側にアノード電極２及びカソード電極３が配置されている。

電解質膜１上のアノード電極２の周囲には、アノード側接着剤層４ａが配置されるとともに、前記アノード側接着剤層４ａと接してアノード側ガスケット層４ｂが配置されている。電解質膜１上のカソード電極３の周囲には、カソード側接着剤層５ａが配置されるとともに、前記カソード側接着剤層５ａと接してカソード側ガスケット層５ｂが配置されている。

そこで、電解質膜１上に、アノード側接着剤層４ａ及びカソード側接着剤層５ａが塗布された後、ガス不透過材料であるアノード側ガスケット層４ｂ及びカソード側ガスケット層５ｂが塗布されて塗布部材が形成されている。次いで、この塗布部材に加熱処理が施されることにより、硬化されている。

特開２００７−６６７６９号公報

ところで、上記の特許文献１では、塗布部材に加熱処理が施される際、アノード側ガスケット層４ｂ及びカソード側ガスケット層５ｂ自体が加熱膨張されている。このため、アノード側接着剤層４ａ及びカソード側接着剤層５ａは、アノード側ガスケット層４ｂ及びカソード側ガスケット層５ｂが熱膨張により平面方向に引張された状態で、硬化している。

従って、加熱処理後に、電解質膜−電極接合体が取り出された際、アノード側ガスケット層４ｂ及びカソード側ガスケット層５ｂが熱収縮する一方、アノード側接着剤層４ａ及びカソード側接着剤層５ａが硬化して形成を維持している。これにより、特に枠形状を有するアノード側ガスケット層４ｂ及びカソード側ガスケット層５ｂでは、熱収縮分が電解質膜−電極接合体の反り等の熱変形となって顕在化するという問題がある。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な工程で、樹脂製枠部材に熱変形が発生することを可及的に抑制することができるとともに、接着剤を確実に硬化させることが可能な燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、固体高分子電解質膜の両面に触媒層及びガス拡散層を有する電極が配設される電解質膜・電極構造体と、前記固体高分子電解質膜の外周を周回して一体化される樹脂製枠部材とを備える燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法に関するものである。

この製造方法は、樹脂製枠部材の一方の面側に、接着剤を設ける工程と、前記接着剤に固体高分子電解質膜の外周面を重ね合わせる工程と、前記樹脂製枠部材の他方の面側を冷却しながら、前記固体高分子電解質膜側から前記接着剤を加熱する工程とを有している。

また、この製造方法では、樹脂製枠部材の他方の面は、一定温度に維持されるヒートシンクに配置されることが好ましい。

さらに、この製造方法では、固体高分子電解質膜の少なくとも一方の面に、電極を設ける工程と、前記固体高分子電解質膜の他方の面を接着剤に重ね合わせた状態で、前記固体高分子電解質膜の一方の面に設けられた前記電極を加熱し、前記接着剤に熱を付与する工程とを有することが好ましい。

さらにまた、この製造方法では、固体高分子電解質膜の一方の面に、電極を設ける工程と、前記固体高分子電解質膜の一方の面を接着剤に重ね合わせた状態で、前記固体高分子電解質膜の他方の面を加熱し、前記接着剤に熱を付与する工程と、前記固体高分子電解質膜の他方の面に、前記電極を設ける工程とを有することが好ましい。

また、この製造方法では、固体高分子電解質膜の一方の面を接着剤に重ね合わせた状態で、前記固体高分子電解質膜の他方の面を加熱し、前記接着剤に熱を付与する工程と、前記固体高分子電解質膜の一方の面及び他方の面に、それぞれ電極を設ける工程とを有することが好ましい。

本発明によれば、樹脂製枠部材に熱が付与されることを良好に抑制する一方、接着剤には、固体高分子電解質膜側から確実に熱を付与することができる。このため、簡単な工程で、樹脂製枠部材に熱変形が発生することを可及的に抑制することができるとともに、接着剤を確実に硬化させることが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る製造方法により製造される樹脂枠付き電解質膜・電極構造体が組み込まれる固体高分子型燃料電池の要部分解斜視説明図である。 前記燃料電池の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。 前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体のカソード電極側の正面説明図である。 前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を製造する方法の説明図である。 前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を製造する方法の説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る製造方法の説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る製造方法の説明図である。 本発明の第４の実施形態に係る製造方法の説明図である。 特許文献１に開示された電解質膜−電極接合体の断面説明図である。

図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る製造方法により製造される樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０は、固体高分子型燃料電池１２に組み込まれる。燃料電池１２は、矢印Ａ方向に複数積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックが構成される。

燃料電池１２は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０を第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６で挟持する。第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属薄板や、カーボン部材等で構成されている。

図２に示すように、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０は、電解質膜・電極構造体１０ａを備える。電解質膜・電極構造体１０ａは、例えば、フッ素系又は炭化水素系の固体高分子電解質膜１８と、前記固体高分子電解質膜１８を挟持するカソード電極２０及びアノード電極２２とを有する。

アノード電極２２は、固体高分子電解質膜１８及びカソード電極２０よりも小さな表面積を有する。なお、カソード電極２０は、アノード電極２２よりも小さな表面積を有していてもよい。

カソード電極２０は、固体高分子電解質膜１８の一方の面１８ａに配置されるとともに、アノード電極２２は、前記固体高分子電解質膜１８の他方の面１８ｂに配置される。

カソード電極２０は、固体高分子電解質膜１８の面１８ａに接合される第１電極触媒層２０ａと、前記第１電極触媒層２０ａに積層される第１ガス拡散層２０ｂとを有する。第１電極触媒層２０ａと第１ガス拡散層２０ｂとは、同一の表面寸法に設定される。

アノード電極２２は、固体高分子電解質膜１８の面１８ｂに接合される第２電極触媒層２２ａと、前記第２電極触媒層２２ａに積層される第２ガス拡散層２２ｂとを有する。第２電極触媒層２２ａと第２ガス拡散層２２ｂとは、同一の表面寸法に設定される。第１電極触媒層２０ａは、第２電極触媒層２２ａよりも大きな表面積を有しているが、前記第１電極触媒層２０ａと前記第２電極触媒層２２ａとは、同一の表面積に設定されてもよい。

第１電極触媒層２０ａ及び第２電極触媒層２２ａは、カーボンブラックに白金粒子を担持した触媒粒子を形成し、イオン導伝性バインダーとして高分子電解質を使用し、この高分子電解質の溶液中に前記触媒粒子を均一に混合して作製された触媒ペーストを、固体高分子電解質膜１８の両方の面１８ａ、１８ｂに印刷、塗布又は転写することによって構成される。

第１ガス拡散層２０ｂ及び第２ガス拡散層２２ｂは、カーボンブラック及びＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粒子を含む下地層をカーボンペーパに塗布して形成される。下地層は、カーボンペーパと同じ表面寸法に設定されている。なお、下地層は、必要に応じて設ければよい。第１ガス拡散層２０ｂの平面寸法は、第２ガス拡散層２２ｂの平面寸法よりも大きな寸法に設定される。

図１及び図２に示すように、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０は、固体高分子電解質膜１８の外周を周回するとともに、アノード電極２２及びカソード電極２０に接合される樹脂製枠部材２４を備える。

樹脂製枠部材２４は、例えば、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＬＣＰ（リキッドクリスタルポリマー）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・ パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のスーパーエンプラ、若しくは２種類以上のポリマーアロイや、ＰＰ（ポリプロピレン）等の汎用エンプラ、若しくは２種類以上のポリマーアロイ等で構成される。

樹脂製枠部材２４は、アノード電極２２の外周側に突出して固体高分子電解質膜１８の外周縁部１８ｂｅに当接する薄肉状の内周突部２４ａを有する。内周突部２４ａは、アノード電極２２と同一の肉厚、より好ましくは、前記アノード電極２２よりも寸法Ｓだけ厚い肉厚に設定される。

樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａと固体高分子電解質膜１８の外周縁部１８ｂｅとは、接着層２６により接着される。接着層２６は、例えば、液状フッ素エラストマー等の熱硬化性の接着剤２６ａが使用される。接着剤２６ａの溶融温度は、例えば、１２０℃〜１４０℃であるが、前記接着剤２６ａの種類により変動する。図３に示すように、接着層２６は、固体高分子電解質膜１８の外周縁部１８ｂｅの全周に亘って額縁状に形成される。

図１に示すように、燃料電池１２の矢印Ｂ方向（図１中、水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔３２ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔３４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。

燃料電池１２の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔３２ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔３０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。

第２セパレータ１６の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０に向かう面１６ａには、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス出口連通孔３０ｂとに連通する酸化剤ガス流路３６が設けられる。

第１セパレータ１４の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０に向かう面１４ａには、燃料ガス入口連通孔３４ａと燃料ガス出口連通孔３４ｂとに連通する燃料ガス流路３８が形成される。第１セパレータ１４の面１４ｂと第２セパレータ１６の面１６ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔３２ａと冷却媒体出口連通孔３２ｂとに連通する冷却媒体流路４０が形成される。

図１及び図２に示すように、第１セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、この第１セパレータ１４の外周端部を周回して、第１シール部材４２が一体化される。第２セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、この第２セパレータ１６の外周端部を周回して、第２シール部材４４が一体化される。

図２に示すように、第１シール部材４２は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０を構成する樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａに当接する第１凸状シール４２ａと、第２セパレータ１６の第２シール部材４４に当接する第２凸状シール４２ｂとを有する。第２シール部材４４は、第２凸状シール４２ｂに当接する面が平面を有する平面シールを構成する。なお、第２凸状シール４２ｂに代えて、第２シール部材４４に凸状シール（図示せず）を設けてもよい。

第１及び第２シール部材４２、４４には、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。

図１に示すように、第１セパレータ１４には、燃料ガス入口連通孔３４ａを燃料ガス流路３８に連通する供給孔部４６と、前記燃料ガス流路３８を燃料ガス出口連通孔３４ｂに連通する排出孔部４８とが形成される。

次いで、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０を製造する第１の実施形態に係る製造方法について、以下に説明する。

先ず、図４に示すように、段差ＭＥＡである電解質膜・電極構造体１０ａが作製される。具体的には、触媒と溶媒との混合物にバインダー溶液を投入し、所定のインク粘度まで混合した電極インクを、ＰＥＴフィルムからなるＰＥＴシートにスクリーン印刷により塗工した電極シートを形成し、前記電極シート間に固体高分子電解質膜１８を挟持してホットプレスを行う。その後、ＰＥＴシートを剥がすことにより、固体高分子電解質膜１８の面１８ａ及び面１８ｂには、第１電極触媒層２０ａ及び第２電極触媒層２２ａが形成される。

さらに、第１ガス拡散層２０ｂ及び第２ガス拡散層２２ｂの製造工程では、カーボンブラック及びＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粒子を含む混合物をエチレングリコールに均一に分散させたスラリーが形成される。このスラリーは、カーボンペーパに塗布して乾燥されることにより、前記カーボンペーパと下地層とからなる第１ガス拡散層２０ｂ及び第２ガス拡散層２２ｂが作製される。

そこで、固体高分子電解質膜１８の面１８ａ側に、すなわち、第１電極触媒層２０ａに第１ガス拡散層２０ｂが配置されるとともに、前記固体高分子電解質膜１８の面１８ｂに、すなわち、第２電極触媒層２２ａに第２ガス拡散層２２ｂが配置される。これらが一体に積層されてホットプレス処理されることにより、電解質膜・電極構造体１０ａが作製される。

一方、樹脂製枠部材２４は、金型（図示せず）を用いて射出成形することにより、予め成形される。樹脂製枠部材２４は、薄肉形状の内周突部２４ａを有する。樹脂製枠部材２４は、ヒートシンク５０の載置面５０ａに載置されるとともに、前記載置面５０ａは、平坦状に形成される。ヒートシンク５０には、冷却媒体供給管５２ａと冷却媒体排出管５２ｂとが接続されており、前記ヒートシンク５０の内部に冷却媒体（例えば、冷却風や冷却水）が供給され、例えば、室温以下の温度に維持される。

次に、樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａには、接着層２６を構成する接着剤２６ａが塗布された後、電解質膜・電極構造体１０ａが前記樹脂製枠部材２４に載置される。電解質膜・電極構造体１０ａは、固体高分子電解質膜１８の外周縁部１８ｂｅを、接着剤２６ａに重ね合わせるとともに、アノード電極２２が内周突部２４ａの内部に配置される。

この状態で、図５に示すように、加熱部材５４が電解質膜・電極構造体１０ａに押圧される。具体的には、加熱部材５４は、所定の加熱温度に加熱されるとともに、接着剤２６ａの形状に対応する加熱面５４ａを有する。

従って、加熱面５４ａは、電解質膜・電極構造体１０ａのカソード電極２０を構成する第１ガス拡散層２０ｂを加熱押圧し、前記カソード電極２０及び固体高分子電解質膜１８から接着剤２６ａに熱を付与している。これにより、電解質膜・電極構造体１０ａは、固体高分子電解質膜１８の外周縁部１８ｂｅが、樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａに接着層２６を介して接着される。この結果、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０が製造される。

樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０は、図２に示すように、第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６により挟持される。第１セパレータ１４は、樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａに当接し、第２セパレータ１６と共に樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０に荷重を付与する。さらに、燃料電池１２は、所定数だけ積層されて燃料電池スタックが構成されるとともに、図示しないエンドプレート間に締め付け荷重が付与される。

このように構成される燃料電池１２の動作について、以下に説明する。

先ず、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３０ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔３４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔３２ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。

このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから第２セパレータ１６の酸化剤ガス流路３６に導入され、矢印Ｂ方向に移動して電解質膜・電極構造体１０ａのカソード電極２０に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔３４ａから供給孔部４６を通って第１セパレータ１４の燃料ガス流路３８に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路３８に沿って矢印Ｂ方向に移動し、電解質膜・電極構造体１０ａのアノード電極２２に供給される。

従って、各電解質膜・電極構造体１０ａでは、カソード電極２０に供給される酸化剤ガスと、アノード電極２２に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。

次いで、カソード電極２０に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード電極２２に供給されて消費された燃料ガスは、排出孔部４８を通り燃料ガス出口連通孔３４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。

また、冷却媒体入口連通孔３２ａに供給された冷却媒体は、第１セパレータ１４と第２セパレータ１６との間の冷却媒体流路４０に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１０ａを冷却した後、冷却媒体出口連通孔３２ｂから排出される。

この場合、第１の実施形態では、図５に示すように、樹脂製枠部材２４の一方の面（内周突部２４ａの内面）側に、接着剤２６ａが設けられるとともに、前記接着剤２６ａに固体高分子電解質膜１８の外周縁部（外周面）１８ｂｅが重ね合わされている。この状態で、ヒートシンク５０を介して樹脂製枠部材２４の他方の面（一方の面とは反対の面）側を冷却しながら、固体高分子電解質膜１８側から接着剤２６ａを加熱している。

このため、加熱部材５４からの熱は、カソード電極２０及び固体高分子電解質膜１８を介して接着剤２６ａのみに伝えられている。従って、樹脂製枠部材２４に熱が付与されることを良好に抑制する一方、接着剤２６ａには、固体高分子電解質膜１８側から確実に熱を付与することができる。これにより、簡単な工程で、樹脂製枠部材２４に熱変形が発生することを可及的に抑制することができるとともに、接着剤２６ａを確実に硬化させることが可能になるという効果が得られる。

さらに、樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａは、アノード電極２２よりも寸法Ｓだけ厚い肉厚に設置されている。このため、図５に示すように、アノード電極２２の第２ガス拡散層２２ｂは、ヒートシンク５０の載置面５０ａに接触することがない。従って、電解質膜・電極構造体１０ａからヒートシンク５０に放熱されることがなく、接着剤２６ａに確実且つ効率的に熱を供給することができ、前記接着剤２６ａを良好に溶融させて所望の接着層２６を形成することが可能になる。

なお、アノード電極２２は、樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａよりも厚い肉厚に設置されている際には、ヒートシンク５０の載置面５０ａに凹部を形成することにより、前記アノード電極２２と前記載置面５０ａとが接触することを阻止することができる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る製造方法の説明図である。

第２の実施形態では、固体高分子電解質膜１８の面（一方の面）１８ｂに、第２電極触媒層２２ａが形成された後、前記第２電極触媒層２２ａ上に第２ガス拡散層２２ｂが形成される。このため、固体高分子電解質膜１８には、アノード電極２２が設けられる。

アノード電極２２のみが設けられた固体高分子電解質膜１８は、面１８ｂが樹脂製枠部材２４に載置されるとともに、加熱部材５４は、前記固体高分子電解質膜１８を直接、加熱押圧する。従って、加熱面５４ａから固体高分子電解質膜１８を介して内周突部２４ａに塗布された接着剤２６ａに熱が伝達され、前記固体高分子電解質膜１８は、接着層２６を介して樹脂製枠部材２４に接着される。次いで、固体高分子電解質膜１８の面（他方の面）１８ａには、カソード電極２０が設けられる。

図７は、本発明の第３の実施形態に係る製造方法の説明図である。

第３の実施形態では、固体高分子電解質膜１８が樹脂製枠部材２４に載置される。そして、加熱部材５４は、固体高分子電解質膜１８を、直接、加熱押圧している。このため、加熱面５４ａから固体高分子電解質膜１８を介して、内周突部２４ａに塗布された接着剤２６ａに熱が伝達される。これにより、固体高分子電解質膜１８は、接着層２６を介して樹脂製枠部材２４に接着される。

次に、固体高分子電解質膜１８の面１８ａ、１８ｂに、第１電極触媒層２０ａ及び第２電極触媒層２２ａが形成される。さらに、第１電極触媒層２０ａ及び第２電極触媒層２２ａ上には、第１ガス拡散層２０ｂ及び第２ガス拡散層２２ｂが形成される。従って、固体高分子電解質膜１８には、カソード電極２０及びアノード電極２２が設けられる。

図８は、本発明の第４の実施形態に係る製造方法の説明図である。

第４の実施形態では、固体高分子電解質膜１８の面（一方の面）１８ａに、第１電極触媒層２０ａが形成された後、前記第１電極触媒層２０ａ上に第１ガス拡散層２０ｂが形成される。このため、固体高分子電解質膜１８には、カソード電極２０が設けられる。

カソード電極２０のみが設けられた固体高分子電解質膜１８は、面（他方の面）１８ｂが樹脂製枠部材２４に載置されるとともに、加熱部材５４が前記固体高分子電解質膜１８を直接、加熱押圧する。従って、加熱面５４ａから固体高分子電解質膜１８を介して、内周突部２４ａに塗布された接着剤２６ａに熱が伝達され、前記固体高分子電解質膜１８は、接着層２６を介して樹脂製枠部材２４に接着される。次いで、固体高分子電解質膜１８の面１８ｂには、アノード電極２２が設けられる。

このように、第２の実施形態〜第４の実施形態では、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

１０…樹脂枠付き電解質膜・電極構造体 １０ａ…電解質膜・電極構造体
１２…燃料電池 １４、１６…セパレータ
１８…固体高分子電解質膜 １８ａ、１８ｂ…面
１８ｂｅ…外周縁部 ２０…カソード電極
２０ａ、２２ａ…電極触媒層 ２０ｂ、２２ｂ…ガス拡散層
２２…アノード電極 ２４…樹脂製枠部材
２４ａ…内周突部 ２６…接着層
２６ａ…接着剤 ３０ａ…酸化剤ガス入口連通孔
３０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔 ３２ａ…冷却媒体入口連通孔
３２ｂ…冷却媒体出口連通孔 ３４ａ…燃料ガス入口連通孔
３４ｂ…燃料ガス出口連通孔 ３６…酸化剤ガス流路
３８…燃料ガス流路 ４０…冷却媒体流路
４２、４４…シール部材

Claims (5)

1. 固体高分子電解質膜の両面に触媒層及びガス拡散層を有する電極が配設される電解質膜・電極構造体と、前記固体高分子電解質膜の外周を周回して一体化される樹脂製枠部材とを備える燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法であって、
   前記樹脂製枠部材の一方の面側に、接着剤を設ける工程と、
   前記接着剤に前記固体高分子電解質膜の外周面を重ね合わせる工程と、
   前記樹脂製枠部材の他方の面側を冷却しながら、前記固体高分子電解質膜側から前記接着剤を加熱する工程と、
   を有することを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
2. 請求項１記載の製造方法において、前記樹脂製枠部材の他方の面は、一定温度に維持されるヒートシンクに配置されることを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
3. 請求項１又は２記載の製造方法において、前記固体高分子電解質膜の少なくとも一方の面に、前記電極を設ける工程と、
   前記固体高分子電解質膜の他方の面を前記接着剤に重ね合わせた状態で、前記固体高分子電解質膜の一方の面に設けられた前記電極を加熱し、前記接着剤に熱を付与する工程と、
   を有することを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
4. 請求項１又は２記載の製造方法において、前記固体高分子電解質膜の一方の面に、前記電極を設ける工程と、
   前記固体高分子電解質膜の一方の面を前記接着剤に重ね合わせた状態で、前記固体高分子電解質膜の他方の面を加熱し、前記接着剤に熱を付与する工程と、
   前記固体高分子電解質膜の他方の面に、前記電極を設ける工程と、
   を有することを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
5. 請求項１又は２記載の製造方法において、前記固体高分子電解質膜の一方の面を前記接着剤に重ね合わせた状態で、前記固体高分子電解質膜の他方の面を加熱し、前記接着剤に熱を付与する工程と、
   前記固体高分子電解質膜の一方の面及び他方の面に、それぞれ前記電極を設ける工程と、
   を有することを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。

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