JP2014082131A - 燃料電池および燃料電池の製造方法 - Google Patents
燃料電池および燃料電池の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014082131A JP2014082131A JP2012230116A JP2012230116A JP2014082131A JP 2014082131 A JP2014082131 A JP 2014082131A JP 2012230116 A JP2012230116 A JP 2012230116A JP 2012230116 A JP2012230116 A JP 2012230116A JP 2014082131 A JP2014082131 A JP 2014082131A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas diffusion
- diffusion layer
- electrolyte membrane
- outer periphery
- membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【解決手段】膜−電極接合体29と、導電性多孔質体によって構成される第1と第2のガス拡散層23,24と、を備える燃料電池であって、第1のガス拡散層の外周の少なくとも一部と、第2のガス拡散層および膜−電極接合体の外周とは、積層方向に重ならず、第1のガス拡散層の外周の前記少なくとも一部は、第2のガス拡散層および膜−電極接合体の外周よりも、第1と第2のガス拡散層の中央部寄りに配置されている。この燃料電池は、膜−電極接合体における第1のガス拡散層が設けられる面上において、さらに、第1のガス拡散層の外周の前記少なくとも一部の近傍に設けられたシール部材30と、第1のガス拡散層の外周の前記少なくとも一部とシール部材との間の隙間の少なくとも一部を塞ぐ保護層32と、を備える。
【選択図】図1
Description
A−1.燃料電池の構成:
図1は、本発明の第1の実施形態としての燃料電池の概略構成を表わす断面模式図である。図1では、発電モジュールである単セル10の構造を示しているが、燃料電池は図1に示す単セル10を複数積層したスタック構造を有している。
以下に、本実施形態の燃料電池の製造方法を、保護層32の形成方法を中心に説明する。図3は、本実施形態の燃料電池の製造方法を表わす工程図である。また、図4は、燃料電池の製造工程の途中であって、保護層32を形成する様子を表わす説明図である。
本実施形態では、保護層32を設けることにより、隙間35で露出する電解質膜20(MEA29)が隙間35で座屈することを抑制している。すなわち、高分子電解質によって構成される電解質膜20は、燃料電池が発電と停止を繰り返したり発電状態が変化するのに伴って、吸湿と乾燥を繰り返す。電解質膜20は吸湿することで膨潤し、乾燥することで収縮する。そのため、電解質膜20がある程度以上膨潤すると、隙間35内で電解質膜20が座屈する(うねりを生じる)。
図7は、第2の実施形態の燃料電池の製造方法における工程の一部を表わす説明図である。第2の実施形態は、第1の実施形態と比べて、燃料電池の製造方法における保護層の製造工程だけが異なっている。そのため、第2の実施形態の燃料電池において、第1の実施形態の燃料電池と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明を省略する。
・変形例1(保護層の材料に係る変形):
第1および第2の実施形態では、電解質膜20と同様の高分子電解質を水やアルコールなどの溶媒中に溶解あるいは分散させた樹脂含有液52を用いて保護層を形成したが、異なる構成としてもよい。例えば、高分子電解質以外の樹脂材料をさらに含む樹脂溶液を用いて保護層を形成してもよい。あるいは、保護層は、電解質膜20を構成する高分子電解質とは異種の電解質によって構成してもよい。保護層が高分子電解質を含有するならば、保護層は電解質膜20と同様に膨潤および収縮するため、保護層とMEA29との界面に応力が生じ難くなって望ましい。ただし、各実施形態のように、電解質膜20と同種の電解質により保護層を形成すれば、保護層と電解質膜20の膨潤及び収縮の率がより近くなり、また、保護層と電解質膜20の親和性が高まるためさらに望ましい。
上記した種々の材料を用いて保護層を形成する場合に、保護層を形成するための軟化した材料としては、樹脂等の材料を溶媒に溶解あるいは分散させた材料含有液を用いる他、保護層を形成するための樹脂等を加熱して軟化させた材料を用いることができる。したがって、保護層を構成する材料は、保護層の形成時には上記のように軟化した状態とすることができ、その後に硬化させることができ、かつ、燃料電池の運転温度よりも融点が高く、燃料電池の内部環境下で安定であればよい。軟化した材料として、保護層を形成するための樹脂等を加熱して溶融状態にした材料を用いる場合であっても、ノズル50にヒータを設けることで、軟化した材料の粘度を充分に低下させることができる。
第1および第2の実施形態では、カソード側のガス拡散層24を、アノード側のガス拡散層23よりも小さく形成したが、逆の構成としてもよい。ガス拡散層23をガス拡散層24よりも小さく形成し、ガス拡散層23の外周を、ガス拡散層24および電解質膜20の外周よりも中央部寄りに配置してもよい。この場合にも、本発明を適用することで、電解質膜20の座屈を抑制する同様の効果が得られる。また、酸化ガスと燃料ガスのクロスリークを抑制し、電解質膜20を間に介したガス拡散層同士の短絡を抑制する同様の効果が得られる。
実施例は溝流路としたが、異なる構成であっても良い。例えば、流路溝を形成するための凹凸を有しない平板上のセパレータを用い、セパレータとガス拡散層との間に導電性の多孔質部材(例えば発泡金属やエクステンションメタル等)を配置し、上記多孔質部材内の細孔によってセル内ガス流路を形成しても良い。この場合であっても、外周が積層方向に重ならない一対のガス拡散層を用い、他方のガス拡散層に比べてガス拡散層の中心部寄りに外周が配置される一方のガス拡散層の外周近傍にシール部材を設け、上記一方のガス拡散層の外周とシール部材との間の隙間に保護層を設けて本発明を適用するならば、各実施形態と同様の効果が得られる。
20…電解質膜
21…アノード
22…カソード
23,24,223,224…ガス拡散層
25,26…ガスセパレータ
27,28…撥水層
29…MEA
30…シール部材
32,132…保護層
35…隙間
41,42…流路溝
50…ノズル
52…樹脂含有液
54…樹脂含有液層
Claims (5)
- 電解質膜の両面に電極が形成された膜−電極接合体と、前記膜−電極接合体の各々の面と接するように前記膜−電極接合体上に配置されて導電性多孔質体によって構成される第1と第2のガス拡散層と、を備える燃料電池であって、
前記第1のガス拡散層の外周の少なくとも一部と、前記第2のガス拡散層および前記膜−電極接合体の外周とは、前記第1と第2のガス拡散層の積層方向に重ならず、前記第1のガス拡散層の外周の前記少なくとも一部は、前記第2のガス拡散層および前記膜−電極接合体の外周よりも、前記第1と第2のガス拡散層の中央部寄りに配置されており、
前記燃料電池は、前記膜−電極接合体における前記第1のガス拡散層が設けられる面上において、さらに、
前記第1のガス拡散層の外周の前記少なくとも一部の近傍に設けられたシール部材と、
前記第1のガス拡散層の外周の前記少なくとも一部と前記シール部材との間の隙間の少なくとも一部を塞ぐ保護層と、
を備える燃料電池。 - 請求項1に記載の燃料電池であって、
前記保護層は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂によって形成される
燃料電池。 - 請求項2に記載の燃料電池であって、
前記保護層は、高分子電解質を含有する
燃料電池。 - 電解質膜の両面に電極が形成された膜−電極接合体と、前記膜−電極接合体の各々の面と接するように前記膜−電極接合体上に配置されて導電性多孔質体によって構成される第1と第2のガス拡散層と、を備える燃料電池の製造方法であって、
前記膜−電極接合体を用意する第1の工程と、
前記第1のガス拡散層の外周の少なくとも一部と、前記第2のガス拡散層および前記膜−電極接合体の外周とが、前記第1と第2のガス拡散層の積層方向に重ならず、前記第1のガス拡散層の外周の前記少なくとも一部が、前記第2のガス拡散層および前記膜−電極接合体の外周よりも、前記第1と第2のガス拡散層の中央部寄りに配置するように、前記膜−電極接合体を前記第1と第2のガス拡散層で挟持する第2の工程と、
前記膜−電極接合体における前記第1のガス拡散層が設けられる面上であって、前記第1のガス拡散層の外周の前記少なくとも一部の近傍に、シール部材を配置する第3の工程と、
前記膜−電極接合体における前記第1のガス拡散層が設けられる面上であって、前記第1のガス拡散層の外周の前記少なくとも一部と前記シール部材との間の隙間の少なくとも一部に、軟化した材料を塗布する第4の工程と、
塗布された前記軟化した材料を硬化させて保護層を形成する第5の工程と、
を備える燃料電池の製造方法。 - 請求項4に記載の燃料電池の製造方法であって、
前記第4の工程は、電解質を含有する溶液を塗布する工程であり、
前記第5の工程は、前記溶液中の溶媒を気化させることにより、前記電解質を含む保護層を形成する工程である
燃料電池の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012230116A JP5825241B2 (ja) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | 燃料電池および燃料電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012230116A JP5825241B2 (ja) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | 燃料電池および燃料電池の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014082131A true JP2014082131A (ja) | 2014-05-08 |
JP5825241B2 JP5825241B2 (ja) | 2015-12-02 |
Family
ID=50786139
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012230116A Active JP5825241B2 (ja) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | 燃料電池および燃料電池の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5825241B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107632049A (zh) * | 2016-07-19 | 2018-01-26 | 松下知识产权经营株式会社 | 检测系统 |
CN116908074A (zh) * | 2023-09-11 | 2023-10-20 | 常州市建筑材料研究所有限公司 | 一种建筑防水材料智能检测装置及检测方法 |
-
2012
- 2012-10-17 JP JP2012230116A patent/JP5825241B2/ja active Active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107632049A (zh) * | 2016-07-19 | 2018-01-26 | 松下知识产权经营株式会社 | 检测系统 |
CN116908074A (zh) * | 2023-09-11 | 2023-10-20 | 常州市建筑材料研究所有限公司 | 一种建筑防水材料智能检测装置及检测方法 |
CN116908074B (zh) * | 2023-09-11 | 2023-12-08 | 常州市建筑材料研究所有限公司 | 一种建筑防水材料智能检测装置及检测方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5825241B2 (ja) | 2015-12-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10797325B2 (en) | Fuel cell and method of manufacturing same | |
JP6104050B2 (ja) | 燃料電池用電解質膜・電極構造体 | |
KR101122473B1 (ko) | 단위화된 막 전극 조립체 및 그의 제조 방법 | |
WO2012137609A1 (ja) | 燃料電池用電解質膜・電極構造体及びその製造方法 | |
KR20080048533A (ko) | 막전극 접합체 및 고체 고분자형 연료 전지 | |
JP2007141674A (ja) | 膜電極接合体の製造方法及び燃料電池の組み立て方法 | |
JP2019109964A (ja) | 燃料電池 | |
KR101710253B1 (ko) | 연료 전지용 가스 확산층 및 그 형성 방법 | |
JP2008171613A (ja) | 燃料電池 | |
JP6751891B2 (ja) | 燃料電池、及び燃料電池の製造方法 | |
EP1429408A1 (en) | Electrolyte membrane/electrode union for fuel cell and process for producing the same | |
JP5184833B2 (ja) | 燃料電池用ガス拡散基板製造方法 | |
JP5825241B2 (ja) | 燃料電池および燃料電池の製造方法 | |
JP2014186876A (ja) | 燃料電池 | |
JP3530339B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池およびその製造方法 | |
JP6666664B2 (ja) | 燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体 | |
JP5838570B2 (ja) | 固体高分子形燃料電池における膜電極接合体 | |
WO2008029818A1 (en) | Electrolyte membrane, membrane electrode assembly, and methods for manufacturing the same | |
JP2013258096A (ja) | 燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法 | |
JP2014026799A (ja) | 燃料電池用電解質膜・電極構造体 | |
KR102512284B1 (ko) | 막-전극 접합체 및 이의 제조방법 | |
JP5907054B2 (ja) | 燃料電池の製造方法 | |
JP5604404B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP6856003B2 (ja) | 燃料電池の製造方法 | |
JP6133094B2 (ja) | 燃料電池の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141107 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150422 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150507 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150629 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150915 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150928 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5825241 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |