JP2014194853A - Manufacturing device for electrolyte membrane with gasket, manufacturing method for electrolyte membrane with gasket, and electrolyte membrane with gasket - Google Patents

Manufacturing device for electrolyte membrane with gasket, manufacturing method for electrolyte membrane with gasket, and electrolyte membrane with gasket Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing an electrolyte membrane with a gasket having a stable form.SOLUTION: A manufacturing device for an electrolyte membrane with a gasket manufactures an electrolyte membrane with a gasket by jointing a catalyst layer apply electrolyte membrane in which a catalyst layer 11 is provided in a predetermined region of an electrolyte membrane 12 to a gasket provided with an opening part having a shape corresponding to the predetermined region. It includes a pair of rollers 21 which are pasted together by pinching the catalyst layer apply electrolyte membrane and the gasket for press-contacting, a protruding part 25 which is provided on a surface of one roller 21 to be engaged with the opening part of the gasket, in the pair of rollers 21 facing each other, a metal blade 26 having heating means of a height equal to the protruding part 25 or higher, having a shape larger than the opening part 131, and a roller control part which operates the pair of rollers 21 so that, in a state in which the protruding part 25 is engaged with the opening part 131, the gasket is thermally fused and cut with a nip pressure of the pair of rollers 21 while welded to an end part of the catalyst layer apply electrolyte membrane 10 for sealing.

Description

本発明は、ガスケット付き電解質膜製造装置、ガスケット付き電解質膜製造方法及びガスケット付き電解質膜に関し、特に電解質膜にガスケット部材を配置し、そのガスケット部材を熱溶融切断するとともに触媒層塗工電解質膜(Catlyst Coated Membranes:以下、単にCCMともいう)に貼り合せて封止するガスケット付き電解質膜製造装置、ガスケット付き電解質膜製造方法及びガスケット付き電解質膜に関する。   The present invention relates to a gasketed electrolyte membrane manufacturing apparatus, a gasketed electrolyte membrane manufacturing method, and a gasketed electrolyte membrane, and in particular, a gasket member is disposed on the electrolyte membrane, the gasket member is thermally melted and cut, and a catalyst layer coated electrolyte membrane ( The present invention relates to an apparatus for manufacturing an electrolyte membrane with gasket, a method for manufacturing an electrolyte membrane with gasket, and an electrolyte membrane with gasket, which are attached to and sealed on a catalyst coated membranes (hereinafter also referred to simply as CCM).

脱炭素社会の構築に向けた動きの中で、エネルギー中間キャリアとして水素が注目されている。燃料電池は、水素エネルギーの利用形態の1つとして開発が進められている。
特に、種々の燃料電池の中で、固体高分子形燃料電池(以下、単に燃料電池ともいう)は、高出力密度や低温作動、電池本体がコンパクトであることから、自動車用途または家庭用途の電源として早期の実用化が期待されている。
In the movement toward building a decarbonized society, hydrogen is attracting attention as an intermediate energy carrier. Development of a fuel cell is underway as one form of utilization of hydrogen energy.
In particular, among various fuel cells, polymer electrolyte fuel cells (hereinafter also simply referred to as fuel cells) have a high power density, low temperature operation, and a compact battery body. As a result, early commercialization is expected.

燃料電池は、水素等の燃料ガスと空気等の酸化ガスを電気化学的に反応させて電力を取り出す発電システムである。固体高分子形燃料電池における膜電極接合体(Membrane Electrode Assembly:以下、MEAともいう)は、電解質膜と触媒層、ガス拡散層、ガスケット層より構成される。この触媒層塗工電解質膜の一部を構成するガスケット層には、電解質を支持し、酸素及び水素のリークの抑制と電解質膜の湿度維持に寄与することが求められている。   A fuel cell is a power generation system that takes out electric power by electrochemically reacting a fuel gas such as hydrogen and an oxidizing gas such as air. A membrane electrode assembly (hereinafter also referred to as MEA) in a polymer electrolyte fuel cell includes an electrolyte membrane, a catalyst layer, a gas diffusion layer, and a gasket layer. The gasket layer constituting a part of the catalyst layer-coated electrolyte membrane is required to support the electrolyte and contribute to the suppression of oxygen and hydrogen leakage and the maintenance of the electrolyte membrane humidity.

ガスケット付き電解質膜を製造する技術として、例えば、特許文献1に示す電解質ガスケット付き電解質膜の製造方法が知られている。この製造方法は、以下の工程を有する。まず、帯状の電解質膜に所定間隔で触媒層を形成して成る触媒層塗工電解質膜(CCM)を、原反ロールから巻き戻して搬送する。つぎに、前記触媒層塗電解質工膜に開口部が設けられたガスケットを、一対のロールにより圧着してガスケット付き電解質膜を形成する。これらの工程を実行すれば、帯状の触媒塗工電解質膜から複数のガスケット付き電解質膜を製造することができるという製造方法である。   As a technique for manufacturing an electrolyte membrane with a gasket, for example, a method for manufacturing an electrolyte membrane with an electrolyte gasket shown in Patent Document 1 is known. This manufacturing method includes the following steps. First, a catalyst layer coated electrolyte membrane (CCM) formed by forming a catalyst layer on a strip-shaped electrolyte membrane at a predetermined interval is unwound from a raw fabric roll and conveyed. Next, a gasket provided with an opening in the catalyst layer-coated electrolyte membrane is pressure-bonded by a pair of rolls to form an electrolyte membrane with a gasket. If these steps are executed, the manufacturing method is such that a plurality of gasketed electrolyte membranes can be manufactured from the strip-shaped catalyst-coated electrolyte membrane.

特開2007−180031号公報JP 2007-180031 A

上記特許文献1の製造方法では電解質膜に形成される触媒層の形成部とガスケットの開口部との位置合わせが必要となる。しかしながら、従来の技術では、このような触媒層形成部と、ガスケット開口部との位置ずれが発生するという問題があった。その位置ずれを見込み、ガスケット開口部面積を、触媒層形成部より大きめに形成する方法が考案されている。しかし、その方法では、ガスケットに被覆されていない電解質膜の暴露部分の耐久性が低下する虞がある。また、ガスケット部材の厚みは、一般的に数十μm程度と薄く、かつ、内側に開口部を持つ額縁状の形状である。このように、ガスケット部材は、非常に薄い額縁状の形状のため、その形状保持が困難である。したがって、触媒層とガスケット部材とを精度良く配置して接合することが困難であるという問題があった。   In the manufacturing method of Patent Document 1, it is necessary to align the catalyst layer forming portion formed on the electrolyte membrane and the opening of the gasket. However, the conventional technique has a problem in that such a displacement between the catalyst layer forming portion and the gasket opening portion occurs. In view of the displacement, a method of forming the gasket opening area larger than the catalyst layer forming part has been devised. However, this method may reduce the durability of the exposed portion of the electrolyte membrane not covered with the gasket. Further, the thickness of the gasket member is generally as thin as about several tens of μm and has a frame shape having an opening inside. Thus, since the gasket member has a very thin frame shape, it is difficult to maintain the shape. Therefore, there is a problem that it is difficult to accurately arrange and join the catalyst layer and the gasket member.

また、熱による貼り合せ(以下、貼合ともいう)を行う場合、ガスケット部材に熱溶着可能な溶着層を設ける必要がある。その溶着層を設けるには、基材に溶着層として熱可塑性フィルムをラミネーションすることが一般的である。あるいは、基材に溶着層として熱可塑性樹脂のディスパージョンをコーティングする方法等もある。しかしながら、熱可塑性フィルムをラミネーションする方法、あるいは、熱可塑性樹脂のディスパージョンをコーティングする方法においては、工程及び材料が増えるため、コストアップにつながる。また、汎用溶着層として用いられるポリオレフィンは、融点が130℃と低い。この温度は、発電温度に近いため、製品化された燃料電池の可動中に、ポリオレフィンが軟化する虞がある。さらに、ポリオレフィンの加工性向上のため使用される、滑剤、帯電防止剤、可塑剤、又は酸化防止剤等の添加剤がブリードアウトすることによる電解質膜への悪影響の虞もある。   Moreover, when bonding by heat (henceforth bonding), it is necessary to provide the gasket member with the welding layer which can be heat-welded. In order to provide the weld layer, it is common to laminate a thermoplastic film as a weld layer on a substrate. Alternatively, there is a method of coating a dispersion of a thermoplastic resin as a welding layer on the base material. However, in the method of laminating a thermoplastic film or the method of coating a dispersion of a thermoplastic resin, the number of processes and materials increases, leading to an increase in cost. Moreover, the polyolefin used as a general-purpose welding layer has a melting point as low as 130 ° C. Since this temperature is close to the power generation temperature, the polyolefin may be softened while the commercialized fuel cell is moving. Furthermore, there is a risk of adverse effects on the electrolyte membrane due to bleeding out of additives such as lubricants, antistatic agents, plasticizers, or antioxidants used for improving the processability of polyolefin.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ガスケットを電解質膜の所定の位置に精度良く配置し、溶着層無しに封止することにより、コスト低減、安定性を向上することのできるガスケット付き電解質膜製造装置、ガスケット付き電解質膜製造方法及びガスケット付き電解質膜を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and the object thereof is to reduce the cost by accurately placing the gasket at a predetermined position of the electrolyte membrane and sealing without a weld layer. An object of the present invention is to provide a gasketed electrolyte membrane manufacturing apparatus, a gasketed electrolyte membrane manufacturing method, and a gasketed electrolyte membrane capable of improving stability.

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に係る発明は、電解質膜(12)の所定領域に触媒層(11,11a,11b)が設けられた触媒層塗工電解質膜(10,30)と、前記所定領域に応じた形状の開口部(131)が設けられたガスケット(13,13a,13b)とを接合してガスケット付き電解質膜(14,34)を製造するガスケット付き電解質膜製造装置において、前記触媒層塗工電解質膜(10,30)と前記ガスケット(13,13a,13b)とを挟持して圧接することにより貼り合せる一対のローラ(21,21a,21b,22)と、対向して配設された前記一対のローラ(21,21a,21b,22)のうち、片方のローラ(21,21a)の表面に設けられて前記ガスケット(13,13a,13b)の開口部(131)に嵌合する凸部(25)と、前記開口部(131)より大きな形状であり前記凸部(25)以上の高さで加熱手段を有する金属刃(26)と、前記凸部(25)と前記開口部(131)とを嵌合させた状態で前記ガスケット(13,13a,13b)を前記一対のローラ(21,21a,21b,22)のニップ圧を伴って熱溶融切断するとともに前記触媒層塗工電解質膜(10,30)の端部に溶着させて封止するように前記一対のローラ(21,21a,21b,22)を動作させるローラ制御部と、を備えたことを特徴とするガスケット付き電解質膜製造装置である。(実施例1:図6、図7、実施例2:図9)   The present invention has been made to achieve such an object. The invention according to claim 1 is a catalyst layer in which a catalyst layer (11, 11a, 11b) is provided in a predetermined region of the electrolyte membrane (12). The coated electrolyte membrane (10, 30) and the gasket (13, 13a, 13b) provided with the opening (131) having a shape corresponding to the predetermined region are joined to each other, and the gasket-attached electrolyte membrane (14, 34). In the apparatus for manufacturing an electrolyte membrane with gaskets, a pair of rollers (21, 21) that are bonded by sandwiching and pressing the catalyst layer coating electrolyte membrane (10, 30) and the gasket (13, 13a, 13b) 21a, 21b, 22) and the pair of rollers (21, 21a, 21b, 22) arranged opposite to each other, provided on the surface of one of the rollers (21, 21a) and the gasket ( 3, 13 a, 13 b) a protrusion (25) that fits into the opening (131), and a metal that is larger than the opening (131) and has a heating means at a height that is higher than the protrusion (25). The gasket (13, 13a, 13b) and the pair of rollers (21, 21a, 21b, 22) in a state where the blade (26), the convex portion (25), and the opening portion (131) are fitted. The pair of rollers (21, 21a, 21b, 22) are operated so as to be thermally melted and cut with a nip pressure of and to be welded and sealed to the end of the catalyst layer coating electrolyte membrane (10, 30). An electrolyte membrane manufacturing apparatus with a gasket, comprising: a roller control unit. (Example 1: FIG. 6, FIG. 7, Example 2: FIG. 9)

また、請求項2に係る発明は、前記凸部(25)の平面視形状は前記ガスケットの前記開口部(131)の形状と相似する形状であることを特徴とする請求項1に記載のガスケット付き電解質膜製造装置である。(実施例1:図6、図7、実施例2:図9)
また、請求項3に係る発明は、前記凸部(25)の高さが前記ガスケット(13,13a,13b)厚みと同じであることを特徴とする請求項1又は2に記載のガスケット付き電解質膜製造装置である。(実施例1:図6、図7、実施例2:図9)
また、請求項4に係る発明は、前記凸部(25)の材質を弾性体とすることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のガスケット付き電解質膜製造装置である。
The invention according to claim 2 is the gasket according to claim 1, wherein the shape of the projection (25) in plan view is similar to the shape of the opening (131) of the gasket. It is an attached electrolyte membrane manufacturing apparatus. (Example 1: FIG. 6, FIG. 7, Example 2: FIG. 9)
The invention according to claim 3 is characterized in that the height of the convex portion (25) is the same as the thickness of the gasket (13, 13a, 13b). It is a film manufacturing apparatus. (Example 1: FIG. 6, FIG. 7, Example 2: FIG. 9)
The invention according to claim 4 is the gasket-attached electrolyte membrane manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the material of the convex portion (25) is an elastic body.

また、請求項5に係る発明は、前記ガスケット(13,13a,13b)は帯状をなし、前記開口部(131)は前記ガスケット(13,13a,13b)の長手方向に所定の間隔毎に複数形成され、前記凸部(25)は前記所定の間隔に応じた間隔毎に複数形成され、前記制御部は、前記一対のローラ(21,21a,21b,22)を回転させることにより、前記複数の凸部(25)と前記複数の開口部(131)とを各々連続的に嵌合させて、前記触媒層塗工電解質膜(10,30)とガスケット(13,13a,13b)とを接合することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のガスケット付き電解質膜製造装置である。(実施例1:図6、図7、実施例2:図9)   According to a fifth aspect of the present invention, the gasket (13, 13a, 13b) has a strip shape, and the opening (131) includes a plurality of openings at predetermined intervals in the longitudinal direction of the gasket (13, 13a, 13b). The plurality of convex portions (25) are formed at intervals corresponding to the predetermined interval, and the control unit rotates the pair of rollers (21, 21a, 21b, 22) to The convex portion (25) of the catalyst and the plurality of openings (131) are continuously fitted to each other to join the catalyst layer coated electrolyte membrane (10, 30) and the gasket (13, 13a, 13b). It is an electrolyte membrane manufacturing apparatus with a gasket of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. (Example 1: FIG. 6, FIG. 7, Example 2: FIG. 9)

また、請求項6に係る発明は、前記一対のローラ(21,21a,21b,22)は、前記ガスケット付き電解質膜(14,34)の完成時の形状に合わせた金属刃(26)が配設された第1のローラ(21,21a)と、前記凸部(25)のみを有して前記第1のローラ(21,21a)に配設された前記金属刃(26)を受ける第2のローラ(21,21b)と、前記制御部は前記触媒層塗工電解質膜(10,30)の裏表両面のガスケット位置を合わせるように、第1のローラ(21,21a)と、前記第2のローラ(21,21b)とを動作させることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のガスケット付き電解質膜製造装置。(実施例2:図9)   In the invention according to claim 6, the pair of rollers (21, 21a, 21b, 22) is provided with a metal blade (26) that matches the shape of the electrolyte membrane with gasket (14, 34) upon completion. The first roller (21, 21a) provided and the second roller (26) having only the convex portion (25) and receiving the metal blade (26) disposed on the first roller (21, 21a). Of the first roller (21, 21a) and the second roller (21, 21b) and the control unit so that the gasket positions of the back and front surfaces of the catalyst layer coating electrolyte membrane (10, 30) are aligned. The apparatus for manufacturing an electrolyte membrane with gasket according to any one of claims 1 to 5, wherein the roller (21, 21b) is operated. (Example 2: FIG. 9)

また、請求項7に係る発明は、電解質膜(12)と触媒層(11,11a,11b)とを有する触媒層塗工電解質膜(10,30)とを、触媒形状に応じた開口部(131)が設けられたガスケット(13,13a,13b)を熱溶融切断して、ガスケット付き電解質膜(14,34)を製造する製造方法であって、前記ガスケット(13,13a,13b)に当接して前記触媒層塗工電解質膜(10,30)とガスケット(13,13a,13b)とを、熱溶融切断して封止するローラ(21,21a,21b,22)の表面に設けられた凸部(25)とガスケット開口部(131)を嵌合するように前記一対のローラ(21,21a,21b,22)を動作させるステップ(S1)と、前記凸部(25)と前記開口部(131)とを嵌合させた状態で前記ガスケット(13,13a,13b)を前記一対のローラ(21,21a,21b,22)のニップ圧を伴って熱溶融切断するとともに前記触媒層塗工電解質膜(10,30)の端部に溶着させて封止するステップ(S2)とを、有することを特徴とするガスケット付き電解質膜製造方法である。   In the invention according to claim 7, the catalyst layer coated electrolyte membrane (10, 30) having the electrolyte membrane (12) and the catalyst layer (11, 11a, 11b) is provided with an opening ( 131) is a manufacturing method for manufacturing the gasketed electrolyte membrane (14, 34) by hot-melt cutting the gasket (13, 13a, 13b) provided with the gasket (13, 13a, 13b). The catalyst layer coating electrolyte membranes (10, 30) and gaskets (13, 13a, 13b) were provided on the surfaces of rollers (21, 21a, 21b, 22) that were cut by hot-melt cutting. A step (S1) of operating the pair of rollers (21, 21a, 21b, 22) so as to fit the convex portion (25) and the gasket opening portion (131); the convex portion (25) and the opening portion; Mating with (131) In this state, the gasket (13, 13a, 13b) is thermally melted and cut with the nip pressure of the pair of rollers (21, 21a, 21b, 22) and the catalyst layer coated electrolyte membrane (10, 30). A gasket-attached electrolyte membrane manufacturing method comprising: (2) sealing at an end portion of the gasket (S2).

また、請求項8に係る発明は、請求項1〜5の何れか1項に記載のガスケット付き電解質膜製造装置で製造されたガスケット付き電解質膜(14,34)であって、前記触媒層(11,11a,11b)の縁部の周囲に配置されるガスケット(13,13a,13b)を備え、該ガスケット(13,13a,13b)は、燃料ガス及び酸化ガスの透過を防止し、耐熱性を有する単層の熱可塑性樹脂フィルムから構成されることを特徴とするガスケット付き電解質膜である。   The invention according to claim 8 is the electrolyte membrane with gasket (14, 34) manufactured by the electrolyte membrane manufacturing apparatus with gasket according to any one of claims 1 to 5, wherein the catalyst layer ( 11, 11 a, 11 b) provided with gaskets (13, 13 a, 13 b) arranged around the edges of the gasket, the gaskets (13, 13 a, 13 b) prevent permeation of fuel gas and oxidant gas and are heat resistant It is an electrolyte membrane with a gasket characterized by being comprised from the single layer thermoplastic resin film which has this.

また、請求項9に係る発明は、前記ガスケット(13,13a,13b)はポリエステル系樹脂である請求項8に記載のガスケット付き電解質膜である。
また、請求項10に係る発明は、前記ガスケット(13,13a,13b)は二軸延伸ポリエチレンナフタレートである請求項8又は9に記載のガスケット付き電解質膜である。
The invention according to claim 9 is the electrolyte membrane with gasket according to claim 8, wherein the gasket (13, 13a, 13b) is a polyester resin.
The invention according to claim 10 is the electrolyte membrane with gasket according to claim 8 or 9, wherein the gasket (13, 13a, 13b) is biaxially stretched polyethylene naphthalate.

本発明によれば、ガスケットを電解質膜の所定の位置に精度良く配置し、溶着層無しに封止することにより、コスト低減、安定性を向上することのできるガスケット付き電解質膜製造装置、ガスケット付き電解質膜製造方法及びガスケット付き電解質膜を提供することが可能となる。より詳しくは、以下のとおりである。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrolyte membrane manufacturing apparatus with a gasket which can improve cost reduction and stability by arranging a gasket accurately in the predetermined position of an electrolyte membrane, and sealing without a welding layer, with a gasket An electrolyte membrane manufacturing method and an electrolyte membrane with a gasket can be provided. The details are as follows.

1)封止ロールに設けられた凸部とガスケット開口部とを嵌合させつつガスケットと電解質膜とを封止することによって、ガスケットを電解質膜に精度良く封止することが容易にできる。
2)融点130℃のポリオレフィンを汎用溶着層として用いる代わりに、融点が約270℃の熱溶融切断シールを用いることで、高温でも溶着層を設けなくとも端面の封止が可能である。
3)耐熱性フィルムである二軸延伸ポリエステルナフタレートを用いてガスケット層を構成することによって、発電時の耐熱性が向上するとともに、添加剤のブリードアウトの虞も無くなる。
1) By sealing the gasket and the electrolyte membrane while fitting the convex portion provided on the sealing roll and the gasket opening, the gasket can be easily sealed to the electrolyte membrane with high accuracy.
2) Instead of using a polyolefin having a melting point of 130 ° C. as a general-purpose welding layer, the end face can be sealed even without providing a welding layer by using a hot melt cutting seal having a melting point of about 270 ° C.
3) By forming the gasket layer using biaxially stretched polyester naphthalate, which is a heat resistant film, the heat resistance during power generation is improved and the possibility of bleeding out of the additive is eliminated.

本発明の実施例1に係るガスケット付き電解質膜製造装置で材料として用いられる触媒層塗工電解質膜の平面図である。It is a top view of the catalyst layer coating electrolyte membrane used as a material with the electrolyte membrane manufacturing apparatus with a gasket which concerns on Example 1 of this invention. 図1に示した触媒層塗工電解質膜のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of the catalyst layer coating electrolyte membrane shown in FIG. 図1の触媒層塗工電解質膜の材料となるガスケットの平面図である。It is a top view of the gasket used as the material of the catalyst layer coating electrolyte membrane of FIG. 本発明の実施例1に係るガスケット付き電解質膜の平面図である。It is a top view of the electrolyte membrane with a gasket concerning Example 1 of the present invention. 図4に示したガスケット付き電解質膜のB−B断面図である。It is BB sectional drawing of the electrolyte membrane with a gasket shown in FIG. 本発明の実施例1に係るガスケット付き電解質膜製造装置の概略図である。It is the schematic of the electrolyte membrane manufacturing apparatus with a gasket which concerns on Example 1 of this invention. 図6のガスケット付き電解質膜製造装置における凸部、金属刃付き圧着ローラの概略図である。It is the schematic of the convex part in the electrolyte membrane manufacturing apparatus with a gasket of FIG. 6, and a pressure roller with a metal blade. 本発明の実施例2に係るガスケット付き電解質膜の断面図である。It is sectional drawing of the electrolyte membrane with a gasket which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係るガスケット付き電解質膜製造装置の概略図である。It is the schematic of the electrolyte membrane manufacturing apparatus with a gasket which concerns on Example 2 of this invention. 図9に示すガスケット付き電解質膜製造装置で材料として用いられる触媒層塗工電解質膜の断面図である。It is sectional drawing of the catalyst layer coating electrolyte membrane used as a material with the electrolyte membrane manufacturing apparatus with a gasket shown in FIG. 本発明の実施例に係るガスケット付き電解質膜製造方法の要点を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the principal point of the electrolyte membrane manufacturing method with a gasket which concerns on the Example of this invention.

以下に、本発明の実施例1に係るガスケット付き電解質膜の製造装置1及び製造方法について説明する。
まず、本発明に係るガスケット付き電解質膜製造装置1によって製造されるガスケット付き電解質膜14について説明する。ガスケット付き電解質膜14は、ガスケット付き電解質膜製造装置1を用いて、触媒層塗工電解質膜(CCM)10にガスケット13が熱溶融切断により封止されることで形成される。
Below, the manufacturing apparatus 1 and manufacturing method of the electrolyte membrane with a gasket which concern on Example 1 of this invention are demonstrated.
First, the gasketed electrolyte membrane 14 manufactured by the gasketed electrolyte membrane manufacturing apparatus 1 according to the present invention will be described. The gasketed electrolyte membrane 14 is formed by sealing the gasket 13 on the catalyst layer coated electrolyte membrane (CCM) 10 by hot melt cutting using the gasketed electrolyte membrane manufacturing apparatus 1.

図1は、本発明の実施例1に係るガスケット付き電解質膜製造装置で材料として用いられる触媒層塗工電解質膜の平面図である。
図2は、図1に示した触媒層塗工電解質膜のA−A断面図である。触媒層塗工電解質膜10は、固体高分子電解質膜(以下、単に電解質膜ともいう)12に触媒層11を配設して構成される部材である。本実施例1においては、帯状の電解質膜12の表面において、長手方向の所定間隔毎に、平面視して矩形状の触媒層11が形成されている。なお、本実施例1で用いる電解質膜12は、固体高分子形燃料電池に一般的に用いられるもので良い。この電解質膜12として、例えば、フッ素系電解質膜や炭化水素電解質膜が好適である。それらの中でも、特に、フッ素系電解質膜が好ましい。
FIG. 1 is a plan view of a catalyst layer coated electrolyte membrane used as a material in the gasketed electrolyte membrane manufacturing apparatus according to Example 1 of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the catalyst layer-coated electrolyte membrane shown in FIG. The catalyst layer coating electrolyte membrane 10 is a member configured by disposing a catalyst layer 11 on a solid polymer electrolyte membrane (hereinafter also simply referred to as an electrolyte membrane) 12. In the first embodiment, a rectangular catalyst layer 11 is formed on the surface of the strip-shaped electrolyte membrane 12 in plan view at predetermined intervals in the longitudinal direction. The electrolyte membrane 12 used in Example 1 may be one generally used for a polymer electrolyte fuel cell. As the electrolyte membrane 12, for example, a fluorine-based electrolyte membrane or a hydrocarbon electrolyte membrane is suitable. Among these, a fluorine-based electrolyte membrane is particularly preferable.

同様に、本実施例1で用いる触媒層11は、固体高分子形燃料電池に一般的に用いられるもので良い。この触媒層11として、例えば、白金または白金と他の金属(例えばRu,Rh,Mo,Cr,Co,Fe等)との合金の微粒子(平均粒径は10nm以下が望ましい)が、表面に担持されたカーボンブラック等の導電性炭素微粒子(平均粒径:20〜100nm程度)と、パーフルオロスルホン酸樹脂溶液等の高分子溶液とが、適当な溶剤(エタノール等)中で均一に混合されたインクより作成されるものが使用できる。   Similarly, the catalyst layer 11 used in Example 1 may be one generally used for a polymer electrolyte fuel cell. As this catalyst layer 11, for example, fine particles of platinum or an alloy of platinum and other metals (for example, Ru, Rh, Mo, Cr, Co, Fe, etc.) (the average particle diameter is preferably 10 nm or less) are supported on the surface. Conductive carbon fine particles such as carbon black (average particle size: about 20 to 100 nm) and polymer solution such as perfluorosulfonic acid resin solution were uniformly mixed in an appropriate solvent (ethanol or the like). Those made from ink can be used.

図3は、図1の触媒層塗工電解質膜の材料となるガスケットの平面図である。ガスケット13は原反ロールから巻き戻して供給される帯状のシート部材であり、長手方向の所定間隔毎に開口部131が形成されている。この開口部131が形成される間隔は、前記触媒層11の間隔に応じて予め定められる。この触媒層11の間隔は、目的とするMEAのサイズによって定められる。   FIG. 3 is a plan view of a gasket serving as a material for the catalyst layer-coated electrolyte membrane of FIG. The gasket 13 is a strip-shaped sheet member that is supplied after being unwound from a raw roll, and has openings 131 at predetermined intervals in the longitudinal direction. The interval at which the openings 131 are formed is determined in advance according to the interval between the catalyst layers 11. The distance between the catalyst layers 11 is determined by the size of the target MEA.

図4は、本発明の実施例1に係るガスケット付き電解質膜の平面図である。
図5は、図4に示したガスケット付き電解質膜のB−B断面図である。なお、図5に示す触媒層11a及びガスケット13aは、図4に示す触媒層11及びガスケット13と、それぞれ同じ部材であるが、後述する図8及び図9との整合のために、より細かく符号付している。
FIG. 4 is a plan view of an electrolyte membrane with a gasket according to Example 1 of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the electrolyte membrane with gasket shown in FIG. The catalyst layer 11a and the gasket 13a shown in FIG. 5 are the same members as the catalyst layer 11 and the gasket 13 shown in FIG. 4, respectively, but for the sake of alignment with FIGS. It is attached.

図4及び図5に示すガスケット付き電解質膜14は、以下の工程により製造される。先ず、電解質膜12の表面における適切な位置関係を保持するように、ガスケット13が配置される。そのように配置された電解質膜12とガスケット13とは、過熱された金属刃26(図7)によって押し切られる。この金属刃26は、同一形状のガスケット13を、繰り返して多数製造する、いわば金型のような機能を有して配置されている。このような工程によって製造されるガスケット付き電解質膜14は、溶着幅がほとんど無いシール部15を形成する。その際、触媒層11が、ガスケット13の開口部131に正確に嵌合するように、ガスケット13が配置される。つまり、触媒層11の周囲を囲むように、ガスケット13の開口部131に、触媒層11の周囲を嵌合させる。   The gasketed electrolyte membrane 14 shown in FIGS. 4 and 5 is manufactured by the following steps. First, the gasket 13 is disposed so as to maintain an appropriate positional relationship on the surface of the electrolyte membrane 12. The electrolyte membrane 12 and the gasket 13 arranged in this manner are pushed by the overheated metal blade 26 (FIG. 7). The metal blade 26 is arranged with a function like a mold, which repeatedly manufactures a large number of gaskets 13 having the same shape. The gasketed electrolyte membrane 14 manufactured by such a process forms the seal portion 15 having almost no welding width. At that time, the gasket 13 is arranged so that the catalyst layer 11 is accurately fitted into the opening 131 of the gasket 13. That is, the periphery of the catalyst layer 11 is fitted into the opening 131 of the gasket 13 so as to surround the periphery of the catalyst layer 11.

金属刃26の加熱方法は、特に限定されるものではないが、低熱伝導率の材質で金属刃26を構成し、その金属刃26に通電することで自己発熱させる方法がある。また、金属刃26の根元部分に発熱ヒーターを埋め込んで、そのヒーターからの伝熱によって加熱する方法も考えられる。
ガスケット13は、二軸延伸ポリエチレンナフタレートから構成される。このような、熱可塑性樹脂フィルムは、二軸延伸を行うことで、分子の配向が揃い、強度、耐薬品性、耐熱性に優れる。また、ポリエチレンナフタレートは、ガスバリア性、機械強度、耐薬品性に優れる汎用フィルムである。
Although the heating method of the metal blade 26 is not particularly limited, there is a method in which the metal blade 26 is made of a material having low thermal conductivity, and the metal blade 26 is energized to cause self-heating. Further, a method of embedding a heat generating heater in the base portion of the metal blade 26 and heating by heat transfer from the heater is also conceivable.
The gasket 13 is composed of biaxially stretched polyethylene naphthalate. Such a thermoplastic resin film is biaxially stretched so that the orientation of the molecules is uniform and the strength, chemical resistance, and heat resistance are excellent. Polyethylene naphthalate is a general-purpose film excellent in gas barrier properties, mechanical strength, and chemical resistance.

本実施例1係るガスケット付き電解質膜製造装置1において、ガスケット付き電解質膜14を製造する際に、材料として用いられる触媒層塗工電解質膜10は、触媒層11,11aの縁部の周囲に配置されるガスケット13,13aを備え、そのガスケット13,13aは、燃料ガス及び酸化ガスの透過を防止し、耐熱性を有する単層の熱可塑性樹脂フィルムから構成されている。
本実施例1係るガスケット付き電解質膜製造装置1において、ガスケット付き電解質膜14を製造する際に、材料として用いられるガスケット13,13aは、ポリエステル系樹脂で形成されることが好ましい。さらに、このガスケット13,13aは、二軸延伸ポリエチレンナフタレートで形成されることが好ましい。
In the electrolyte membrane manufacturing apparatus 1 with gasket according to the first embodiment, when manufacturing the electrolyte membrane 14 with gasket, the catalyst layer coated electrolyte membrane 10 used as a material is arranged around the edges of the catalyst layers 11 and 11a. The gaskets 13 and 13a are made of a single layer thermoplastic resin film that prevents permeation of fuel gas and oxidizing gas and has heat resistance.
In the electrolyte membrane manufacturing apparatus 1 with a gasket according to the first embodiment, when manufacturing the electrolyte membrane 14 with a gasket, the gaskets 13 and 13a used as materials are preferably formed of a polyester resin. Further, the gaskets 13 and 13a are preferably formed of biaxially stretched polyethylene naphthalate.

次に、本実施例1に係るガスケット付き電解質膜の製造装置1の構成について説明する。
図6は、本発明の実施例1に係るガスケット付き電解質膜製造装置の概略図である。
本発明の実施例1に係るガスケット付き電解質膜製造装置1の概略図である。ガスケット付き電解質膜製造装置1は、巻き出しローラ19a、巻き出しローラ19b、凸部、金属刃付き第1の封止ローラ(第1の封止ローラ)21、第2の封止ローラ(第2の封止ローラ)22、加圧装置23及びローラ制御部(図示せず)を備える。なお、これらの各種ローラを、単に、ローラともいう。
Next, the structure of the manufacturing apparatus 1 of the electrolyte membrane with a gasket which concerns on the present Example 1 is demonstrated.
FIG. 6 is a schematic diagram of an apparatus for manufacturing an electrolyte membrane with gaskets according to Example 1 of the present invention.
It is the schematic of the electrolyte membrane manufacturing apparatus 1 with a gasket which concerns on Example 1 of this invention. The gasket-attached electrolyte membrane manufacturing apparatus 1 includes an unwinding roller 19a, an unwinding roller 19b, a convex portion, a first sealing roller (first sealing roller) 21 with a metal blade, and a second sealing roller (second ), A pressure device 23, and a roller controller (not shown). Note that these various rollers are also simply referred to as rollers.

巻き出しローラ19aは、予めロール状に巻かれている原反からガスケット13を巻き出す装置である。巻き出しローラ19bは、同様に予めロール状に巻かれている原反から触媒層塗工電解質膜10を巻き出す装置である。第2の封止ローラ22は、凸部、金属刃付き第1の封止ローラ21と共に触媒層塗工電解質膜10とガスケット13を加圧し、加熱された金属刃26でガスケットを熱溶融切断封止する装置である。加圧装置23は、第2の封止ローラ22と接続され、凸部、金属刃付き封止ローラ21及び封止ローラ22の間にニップ圧力を作用させる装置である。   The unwinding roller 19a is a device for unwinding the gasket 13 from a raw material previously wound in a roll shape. Similarly, the unwinding roller 19b is an apparatus for unwinding the catalyst layer coating electrolyte membrane 10 from a raw material previously wound in a roll shape. The second sealing roller 22 pressurizes the catalyst layer coating electrolyte membrane 10 and the gasket 13 together with the convex and first sealing roller 21 with the metal blade, and heat-melts, cuts and seals the gasket with the heated metal blade 26. It is a device to stop. The pressure device 23 is a device that is connected to the second sealing roller 22 and applies a nip pressure between the convex portion, the sealing blade 21 with a metal blade, and the sealing roller 22.

ローラ制御部は、巻き出しローラ19a、巻き出しローラ19b、凸部、金属刃付き封止ローラ21a、封止ローラ22、及び加圧装置23の動作を制御する装置である。ローラ制御部は、典型的にはCPU等の情報処理装置やメモリ等の記憶装置、及びインターフェース回路を備え、予め記憶されたプログラムに従い、巻き出しローラ19a、巻き出しローラ19b、凸部、金属刃付き封止ローラ21a、封止ローラ22、及び加圧装置23を制御する。
凸部、金属刃付き封止ローラ21は、ガスケット13に当接して触媒層塗工電解質膜10,30とガスケット13とを貼合するための装置である。凸部、金属刃付き封止ローラ21は、図7に示すように円柱状の本体部24の外周面に複数の凸部25と金属刃26が設けられて成る。
The roller control unit is a device that controls operations of the unwinding roller 19a, the unwinding roller 19b, the convex portion, the sealing roller 21a with a metal blade, the sealing roller 22, and the pressure device 23. The roller control unit typically includes an information processing device such as a CPU, a storage device such as a memory, and an interface circuit, and in accordance with a program stored in advance, the unwinding roller 19a, unwinding roller 19b, convex portion, and metal blade The attached sealing roller 21a, the sealing roller 22, and the pressure device 23 are controlled.
The convex part and the sealing roller 21 with a metal blade are devices for contacting the gasket 13 and bonding the catalyst layer coating electrolyte membranes 10 and 30 and the gasket 13 together. As shown in FIG. 7, the sealing roller 21 with convex portions and metal blades is formed by providing a plurality of convex portions 25 and metal blades 26 on the outer peripheral surface of a cylindrical main body portion 24.

図7は、図6のガスケット付き電解質膜製造装置における凸部、金属刃付き圧着ローラの概略図である。ガスケット付き電解質膜製造装置1における凸部25は、ガスケット13の開口部131と嵌合するように、その開口部131の形状と相似する平面視形状であることが好ましい。また、金属刃26は、ガスケット付き電解質膜14の完成時の形状に合わせた配置にすることが好ましい。本実施例1のガスケット付き電解質膜製造装置1において、凸部25は、本体部24の表面から凸部25の頂部までの高さ(以下、凸部の高さという)を、ガスケット13の厚みと略同じにすることが好ましい。凸部25は、例えば本体部24の表面を切削することにより形成される。   FIG. 7 is a schematic view of a convex portion and a pressure roller with a metal blade in the electrolyte membrane manufacturing apparatus with a gasket of FIG. The convex portion 25 in the gasketed electrolyte membrane manufacturing apparatus 1 preferably has a shape in plan view similar to the shape of the opening 131 so as to be fitted to the opening 131 of the gasket 13. Moreover, it is preferable that the metal blades 26 are arranged according to the shape of the electrolyte membrane 14 with gasket when it is completed. In the electrolyte membrane manufacturing apparatus 1 with gasket of the first embodiment, the height of the convex portion 25 from the surface of the main body portion 24 to the top of the convex portion 25 (hereinafter referred to as the height of the convex portion) is the thickness of the gasket 13. It is preferable to make it substantially the same. The convex part 25 is formed by cutting the surface of the main body part 24, for example.

このように、ガスケット13,13aは、帯状をなしており、開口部131はガスケット13,13aの長手方向に所定の間隔毎に複数形成されている。その所定の間隔に応じた間隔毎に、凸部25が、ローラ21の本体24の周面に複数形成されている。同様に、凸部25が、ローラ22の本体の周面にも複数形成されている。また、ローラ制御部は、一対のローラ21,22を回転させることにより、複数の凸部25と複数の開口部131とを各々連続的に嵌合させることにより、触媒層塗工電解質膜10,とガスケット13,13aとを接合する構成である。そして、凸部25の平面視形状は、ガスケット13,13aの開口部131の形状と相似する形状である。また、凸部25の高さがガスケット13,13aの厚みと同じである。そして、凸部25の材質を弾性体とすることが好ましい。   As described above, the gaskets 13 and 13a have a band shape, and a plurality of openings 131 are formed at predetermined intervals in the longitudinal direction of the gaskets 13 and 13a. A plurality of convex portions 25 are formed on the peripheral surface of the main body 24 of the roller 21 at intervals corresponding to the predetermined intervals. Similarly, a plurality of convex portions 25 are formed on the peripheral surface of the main body of the roller 22. Further, the roller control unit rotates the pair of rollers 21 and 22 so that the plurality of convex portions 25 and the plurality of openings 131 are successively fitted to each other, whereby the catalyst layer coating electrolyte membrane 10, And gaskets 13 and 13a are joined together. And the planar view shape of the convex part 25 is a shape similar to the shape of the opening part 131 of the gaskets 13 and 13a. Moreover, the height of the convex part 25 is the same as the thickness of the gaskets 13 and 13a. And it is preferable to make the material of the convex part 25 into an elastic body.

また、金属刃26は凸部25の嵌合を妨げず、封止ローラ21の加圧によって電解質膜12とガスケット13に押し当たる高さに調整することが望ましい。凸部、金属刃付き封止ローラ21及び封止ローラ22は互いに対向するよう配置される。
このように、ガスケット付き電解質膜製造装置1は、電解質膜12の所定領域に触媒層11,11aが設けられた触媒層塗工電解質膜10と、触媒層11,11aが設けられた所定領域に応じた形状の開口部131が設けられたガスケット13,13aとを接合してガスケット付き電解質膜14を製造する。
Further, it is desirable that the metal blade 26 is adjusted to a height at which the metal blade 26 is pressed against the electrolyte membrane 12 and the gasket 13 by pressurizing the sealing roller 21 without interfering with the fitting of the convex portion 25. The convex portion, the sealing roller 21 with a metal blade, and the sealing roller 22 are arranged to face each other.
As described above, the gasketed electrolyte membrane manufacturing apparatus 1 includes the catalyst layer coated electrolyte membrane 10 in which the catalyst layers 11 and 11a are provided in a predetermined region of the electrolyte membrane 12, and the predetermined region in which the catalyst layers 11 and 11a are provided. The gasket-attached electrolyte membrane 14 is manufactured by joining the gaskets 13 and 13a provided with the openings 131 having a corresponding shape.

このガスケット付き電解質膜製造装置1は、触媒層塗工電解質膜10とガスケット13,13aとを挟持して圧接することにより貼り合せる一対のローラ21,22と、これら対向して配設された一対のローラ21,22のうち、片方のローラ21,21aの表面に設けられてガスケット13,13a,13bの開口部131に嵌合する凸部25と、開口部131より大きな形状であり凸部25以上の高さで加熱手段を有する金属刃26と、凸部25と開口部131とを嵌合させた状態でガスケット13,13aを一対のローラ21,22のニップ圧を伴って熱溶融切断するとともに触媒層塗工電解質膜10の端部に溶着させて封止するように一対のローラ21,22を動作させるローラ制御部と、を備えている。   This gasket-attached electrolyte membrane manufacturing apparatus 1 includes a pair of rollers 21 and 22 that are bonded to each other by sandwiching and pressing the catalyst layer coating electrolyte membrane 10 and the gaskets 13 and 13a. Of the rollers 21, 22 are provided on the surface of one of the rollers 21, 21a and are fitted into the openings 131 of the gaskets 13, 13a, 13b. With the metal blade 26 having heating means at the above height, the convex portion 25 and the opening 131 fitted together, the gaskets 13 and 13a are subjected to hot melt cutting with the nip pressure of the pair of rollers 21 and 22. And a roller control unit that operates the pair of rollers 21 and 22 so as to be welded and sealed to the end of the catalyst layer coating electrolyte membrane 10.

以下、上述したガスケット付き電解質膜製造装置1の動作について説明する。
先ず、ローラ制御部は、凸部、金属刃付き封止ローラ21の凸部がガスケットの開口部131に挿入できるように、また、凸部、金属刃付き封止ローラ21の凸部と触媒層塗工電解質膜10の触媒層部分が重なるように、凸部、金属刃付き封止ローラ21、巻き出しローラ19a、及び巻き出しローラ19bを同期して回転させる。このような動作により、巻き出されたガスケット13の開口部131部分に、凸部25が挿入された状態で搬送される。
Hereinafter, operation | movement of the electrolyte membrane manufacturing apparatus 1 with a gasket mentioned above is demonstrated.
First, the roller control unit is configured so that the convex portion and the convex portion of the sealing roller 21 with metal blade can be inserted into the opening 131 of the gasket, and the convex portion and the convex portion of the sealing roller 21 with metal blade and the catalyst layer. The convex portion, the sealing roller 21 with metal blade, the unwinding roller 19a, and the unwinding roller 19b are rotated in synchronization so that the catalyst layer portions of the coating electrolyte membrane 10 overlap. By such an operation, the sheet is conveyed in a state in which the convex portion 25 is inserted into the opening 131 portion of the wound gasket 13.

巻き出しローラ19a、19bから各々巻き出された触媒層塗工電解質膜10及びガスケット13は、凸部、金属刃付き封止ローラ21と封止ローラ22との間に引き込まれて熱溶融切断されるとともに封止される。この一連の動作において、ローラ制御部は、各部の動作を同期して制御する。すなわち、凸部25の頂面の中心と、触媒層11の形成領域の面中心とが、貼合時に一致するように、凸部、金属刃付き封止ローラ21、巻き出しローラ19a、及び巻き出しローラ19bに対し、それらの回転角度及び回転速度を適切に同期させるように制御する。   The catalyst layer coating electrolyte membrane 10 and the gasket 13 respectively unwound from the unwinding rollers 19a and 19b are drawn between the convex roller 21 and the sealing roller 22 with a metal blade and thermally melted and cut. And sealed. In this series of operations, the roller control unit controls the operation of each unit in synchronization. That is, the convex portion, the sealing roller 21 with a metal blade, the unwinding roller 19a, and the winding roller 19a, so that the center of the top surface of the convex portion 25 and the surface center of the formation region of the catalyst layer 11 coincide at the time of bonding. Control is performed so that the rotation angle and the rotation speed of the take-out roller 19b are appropriately synchronized.

次いで、ローラ制御部は、加圧装置23によって凸部、金属刃付き封止ローラ21と封止ローラ22間に圧力を作用させる。加圧装置23によって作用させるニップ圧力は、10〜100MPaの範囲内で設定された圧力になるよう調節される。なお、ニップ圧力については、10MPa以上100MPa以下の範囲より低い場合、金属刃26に係る圧力が足りず、ガスケット13の端面が熱溶融切断できない。逆に、10MPa以上100MPa以下の圧力範囲より高い場合、高圧力によってガスケット付き電解質膜14が劣化してしまう場合がある。このようにして製造されたガスケット付き電解質膜14は巻き取りローラ20によって巻き取られる。   Next, the roller control unit causes the pressure device 23 to apply pressure between the convex portion, the sealing roller 21 with a metal blade, and the sealing roller 22. The nip pressure applied by the pressurizing device 23 is adjusted to a pressure set within a range of 10 to 100 MPa. In addition, about nip pressure, when lower than the range of 10 MPa or more and 100 MPa or less, the pressure which concerns on the metal blade 26 is insufficient, and the end surface of the gasket 13 cannot be hot-melt-cut. Conversely, when the pressure is higher than the pressure range of 10 MPa or more and 100 MPa or less, the electrolyte membrane 14 with gasket may be deteriorated by the high pressure. The gasketed electrolyte membrane 14 thus manufactured is wound up by a winding roller 20.

このように、本実施例1に係るガスケット付き電解質膜製造方法は、電解質膜12と触媒層11,11aとを有する触媒層塗工電解質膜10と、触媒形状に応じた開口部131が設けられたガスケット13,13aとを熱溶融切断して、ガスケット付き電解質膜14を製造する製造方法である。   As described above, the gasketed electrolyte membrane manufacturing method according to Example 1 is provided with the catalyst layer coated electrolyte membrane 10 having the electrolyte membrane 12 and the catalyst layers 11 and 11a, and the opening 131 corresponding to the catalyst shape. This is a manufacturing method for manufacturing the gasketed electrolyte membrane 14 by hot-melt cutting the gaskets 13 and 13a.

図11は、本発明の実施例に係るガスケット付き電解質膜製造方法の要点を説明するためのフローチャートである。図11に示すように、ガスケット付き電解質膜製造方法は、以下の2つのステップを有する。
第1のステップ(S1)として、ガスケット13に当接して、触媒層塗工電解質膜10とガスケット13とを熱溶融切断して封止するローラ21の表面に設けられた凸部25と、ガスケット開口部131とを嵌合させるように、一対のローラ21,22を動作させる。
FIG. 11 is a flowchart for explaining the main points of the gasketed electrolyte membrane manufacturing method according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the gasketed electrolyte membrane manufacturing method includes the following two steps.
As a first step (S1), a convex portion 25 provided on the surface of a roller 21 that contacts the gasket 13 and seals the catalyst layer coating electrolyte membrane 10 and the gasket 13 by hot-melt cutting, and a gasket, The pair of rollers 21 and 22 are operated so that the opening 131 is fitted.

そして、第2のステップ(S2)として、凸部25と開口部131とを嵌合させた状態で、ガスケット13,13aを一対のローラ21,22のニップ圧を伴って熱溶融切断するとともに触媒層塗工電解質膜10の端部に溶着させて封止する。なお、金属刃26は、各層を、切り裂くためでなく、各層に対して、加熱した金属刃26で一度切り込むことにより、切断面を溶融して接合するために熱溶融させる。   Then, as a second step (S2), the gaskets 13 and 13a are heat-melted and cut with a nip pressure between the pair of rollers 21 and 22 in a state in which the convex portion 25 and the opening 131 are fitted, and the catalyst. It seals by welding to the edge part of the layer coating electrolyte membrane 10. FIG. Note that the metal blade 26 is not melted to cut each layer, but is cut by heat once with the heated metal blade 26 to melt each cut surface so as to melt and join the layers.

以上、説明したように、本実施例1に係るガスケット付き電解質膜製造装置1、及びガスケット付き電解質膜製造方法によれば、ガスケット付き電解質膜14の触媒層11,11aと、ガスケット開口部131との位置ズレを抑制することができる。つまり、ガスケット付き電解質膜製造装置1において、ローラ制御部は、ガスケット13,13aの開口部131及び触媒層塗工電解質膜10の触媒層層11,11aを、凸部、金属刃付き封止ローラ21aの凸部25に、位置を合わせるように、各ローラの回転角度及び回転速度を、適切に同期制御する。その結果、ガスケット付き電解質膜14の触媒層11,11aと、ガスケット開口部131との位置ズレを抑制することができる。   As described above, according to the gasketed electrolyte membrane manufacturing apparatus 1 and the gasketed electrolyte membrane manufacturing method according to the first embodiment, the catalyst layers 11 and 11a of the gasketed electrolyte membrane 14, the gasket opening 131, and the like. Can be suppressed. In other words, in the gasket-attached electrolyte membrane manufacturing apparatus 1, the roller control unit includes the opening 131 of the gaskets 13 and 13a and the catalyst layer layers 11 and 11a of the catalyst layer coating electrolyte membrane 10 with the convex portions and the sealing rollers with metal blades. The rotation angle and rotation speed of each roller are appropriately synchronously controlled so as to align with the convex portion 25 of 21a. As a result, it is possible to suppress the positional deviation between the catalyst layers 11 and 11a of the gasket-attached electrolyte membrane 14 and the gasket opening 131.

また、ガスケット13,13aの開口部131に、凸部、金属刃付き封止ローラ21aの凸部25を挿入するとともに、触媒層塗工電解質膜10とガスケット13,13aとを熱溶融切断封止を行う。その結果、触媒層塗工電解質膜10へのニップ圧力が均一になり、ガスケット13,13aの形状を保ちながら連続的に良好な形状のガスケット付き電解質膜14を製造することができる。なお、上述した凸部、金属刃付き封止ローラ21と、封止ローラ22との間に作用するニップ圧力の大きさは一例である。したがって、この実施例1に限らず、触媒層塗工電解質膜10やガスケット13,13aの材料に応じたニップ圧力を適宜設定しても構わない。   In addition, the convex portion 25 of the sealing roller 21a with a metal blade is inserted into the opening 131 of the gasket 13, 13a, and the catalyst layer coating electrolyte membrane 10 and the gasket 13, 13a are hot-melt cut sealed. I do. As a result, the nip pressure applied to the catalyst layer coated electrolyte membrane 10 becomes uniform, and the gasketed electrolyte membrane 14 having a good shape can be manufactured continuously while maintaining the shapes of the gaskets 13 and 13a. In addition, the magnitude | size of the nip pressure which acts between the convex part mentioned above, the sealing roller 21 with a metal blade, and the sealing roller 22 is an example. Therefore, the nip pressure according to the material of the catalyst layer coating electrolyte membrane 10 and the gaskets 13 and 13a may be set as appropriate without being limited to the first embodiment.

また、実施例1では、本体部24表面を切削して凸部25を形成したが、それに限定されない。凸部25を本体部24の表面に貼り付け、凸部、金属刃付き封止ローラ21を構成しても良い。また、凸部25の素材は、ゴムやスポンジ等の弾性体や、異種金属等任意に選択して良い。凸部25を弾性体とすれば、凸部25が当接する対象物の位置に弾力的にに対応して高さを適切に調整することが可能となる。その柔軟性によって、ガスケット13と触媒層塗工電解質膜10の熱溶融切断封止時の圧力を均一にすることがでる。その結果、ガスケット付き電解質膜14に、皺が発生することを防止できる。   Moreover, in Example 1, although the convex part 25 was formed by cutting the surface of the main-body part 24, it is not limited to it. The convex part 25 may be affixed on the surface of the main-body part 24, and the convex part and the sealing roller 21 with a metal blade may be comprised. The material of the convex portion 25 may be arbitrarily selected from an elastic body such as rubber or sponge, or a different metal. If the convex part 25 is an elastic body, it becomes possible to adjust the height appropriately corresponding to the position of the object with which the convex part 25 abuts. Due to its flexibility, the pressure at the time of hot-melt cutting sealing of the gasket 13 and the catalyst layer coating electrolyte membrane 10 can be made uniform. As a result, wrinkles can be prevented from occurring in the gasket-attached electrolyte membrane 14.

以下、図8乃至図10を参照して実施例2について説明する。なお、実施例1にて説明した構成と同様の構成については同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図8は、本発明の実施例2に係るガスケット付き電解質膜の断面図である。実施例2のガスケット付き電解質膜34は、図8に示すように、触媒層塗工電解質膜30の両面に各々ガスケット13a、13bが接合されている構成である。なお、実施例1のガスケット付き電解質膜製造装置1では、触媒層塗工電解質膜10の一方の面にガスケット13を接合する構成のガスケット付き電解質膜14であった。
The second embodiment will be described below with reference to FIGS. In addition, about the structure similar to the structure demonstrated in Example 1, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
FIG. 8 is a cross-sectional view of an electrolyte membrane with a gasket according to Example 2 of the present invention. As shown in FIG. 8, the electrolyte membrane with gasket 34 of Example 2 has a configuration in which gaskets 13 a and 13 b are joined to both surfaces of the catalyst layer coating electrolyte membrane 30, respectively. In addition, in the electrolyte membrane manufacturing apparatus 1 with a gasket of Example 1, it was the electrolyte membrane 14 with a gasket of the structure which joins the gasket 13 to one side of the catalyst layer coating electrolyte membrane 10. FIG.

図9は、本発明の実施例2に係るガスケット付き電解質膜製造装置の概略図である。ガスケット付き電解質膜製造装置2は、巻き出しローラ19cをさらに備え、封止ローラ22に代えて凸部付き封止ローラ21bを備えている。また、凸部、金属刃付き封止ローラ21aと、凸部付き封止ローラ21bとは互いに対向するよう配置されている。なお、凸部付き封止ローラ21bは、実施例1において、上述した凸部、金属刃付き封止ローラ21とは違い、金属刃26は備えておらず、金属刃26を受けるローラである。また、加圧装置23は、凸部付き封止ローラ21bと接続されてニップ圧を調整する。   FIG. 9 is a schematic view of an apparatus for manufacturing an electrolyte membrane with gasket according to Embodiment 2 of the present invention. The gasket-attached electrolyte membrane manufacturing apparatus 2 further includes an unwinding roller 19c, and includes a sealing roller 21b with a convex portion instead of the sealing roller 22. Moreover, the sealing roller 21a with a convex part and a metal blade, and the sealing roller 21b with a convex part are arrange | positioned so that it may mutually oppose. Note that the sealing roller 21b with the convex portion is a roller that receives the metal blade 26 and does not include the metal blade 26 unlike the convex portion and the sealing roller 21 with the metal blade in the first embodiment. The pressure device 23 is connected to the convex sealing roller 21b to adjust the nip pressure.

このように、一対のローラ21a,21bは、ガスケット付き電解質膜34の完成時の形状に合わせた金属刃26が配設された第1のローラ21aと、凸部25のみを有して第1のローラ21aに配設された金属刃26を受ける第2のローラ21bと、制御部は触媒層塗工電解質膜30の裏表両面のガスケット位置を合わせるように、第1のローラ21aと、第2のローラ21bとを動作させる。なお、第1のローラ21a及び第2のローラ21bは、それぞれ、ローラ21a及びローラ21bともいう。   As described above, the pair of rollers 21a and 21b includes only the first roller 21a on which the metal blade 26 matched with the completed shape of the electrolyte membrane 34 with gasket and the convex portion 25 are provided. The second roller 21b that receives the metal blade 26 disposed on the roller 21a, and the control unit aligns the gasket positions on the front and back surfaces of the catalyst layer coating electrolyte membrane 30 with the first roller 21a and the second roller 21b. The roller 21b is operated. The first roller 21a and the second roller 21b are also referred to as a roller 21a and a roller 21b, respectively.

図10は、図9に示すガスケット付き電解質膜製造装置で材料として用いられる触媒層塗工電解質膜の断面図である。
ガスケット付き電解質膜製造装置2は、図10に示すような、触媒層塗工電解質膜30を用いて、ガスケット付き電解質膜34を製造する。触媒層塗工電解質膜30は、電解質膜12の表裏両面に触媒層11a、11bが各々配設された構成である。この触媒層塗工電解質膜30は、巻き出しローラ19bにより原反から巻き出される。また、巻き出しローラ19aは、ガスケット13aを原反から巻き出す。また、巻き出しローラ19cは、ガスケット13bを巻き出す。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a catalyst layer coated electrolyte membrane used as a material in the gasketed electrolyte membrane manufacturing apparatus shown in FIG.
The gasketed electrolyte membrane production apparatus 2 produces a gasketed electrolyte membrane 34 using a catalyst layer coating electrolyte membrane 30 as shown in FIG. The catalyst layer coating electrolyte membrane 30 has a configuration in which catalyst layers 11 a and 11 b are respectively disposed on both the front and back surfaces of the electrolyte membrane 12. This catalyst layer coating electrolyte membrane 30 is unwound from the original fabric by the unwinding roller 19b. The unwinding roller 19a unwinds the gasket 13a from the original fabric. The unwinding roller 19c unwinds the gasket 13b.

ローラ制御部は、これらの巻き出しローラ19a、19b、19c、及び凸部、金属刃付き封止ローラ21a、凸部付き封止ローラ21bの回転角度及び回転速度を、適切に同期させながら動作させる。具体的には、下記1),2)の動作について、適切に同期させるように、各ローラの動作を制御しつつガスケット13a、13bを巻き出す。
1)ガスケット13aの開口部131内に凸部、金属刃付き封止ローラ21aの凸部25が挿入されること。
2)ガスケット13bの開口部131内に凸部付き封止ローラ21bの凸部25が挿入されること。
The roller control unit operates while appropriately synchronizing the rotation angles and rotation speeds of the unwinding rollers 19a, 19b, and 19c, the convex portion, the sealing roller 21a with the metal blade, and the sealing roller 21b with the convex portion. . Specifically, the gaskets 13a and 13b are unwound while controlling the operation of each roller so that the operations 1) and 2) below are appropriately synchronized.
1) A convex part and the convex part 25 of the sealing roller 21a with a metal blade are inserted into the opening 131 of the gasket 13a.
2) The convex part 25 of the sealing roller 21b with convex part is inserted into the opening 131 of the gasket 13b.

さらに、ローラ制御部は、下記1),2)の動作について、適切に同期させるように、各ローラの動作を制御する。
1)触媒層塗工電解質膜30の触媒層11aの形成領域の中心に対して、凸部、金属刃付き封止ローラ21aの凸部25の中心が一致すること。
2)触媒層塗工電解質膜30の触媒層11bの形成領域の中心と凸部付き封止ローラ21bの凸部25の中心が一致すること。
Further, the roller control unit controls the operation of each roller so as to appropriately synchronize the operations 1) and 2) below.
1) The center of the projecting portion 25 and the center of the projecting portion 25 of the sealing roller 21a with the metal blade coincide with the center of the formation region of the catalyst layer 11a of the catalyst layer coating electrolyte membrane 30.
2) The center of the formation region of the catalyst layer 11b of the catalyst layer coating electrolyte membrane 30 and the center of the convex portion 25 of the sealing roller 21b with the convex portion are matched.

上述した動作は、スプロケットでチェーンを巻き取りながら駆動するような動作であるが、下記1)2)の2ステップに分けて説明することもできる。
1)一対のローラ21a,22bを動作させることよって、巻き出されたガスケット13a,13bは、各々の開口部131に、凸部、金属刃付き封止ローラ21a、凸部付き封止ローラ21bそれぞれの凸部25を、嵌合させた状態で、凸部、金属刃付き封止ローラ21a、及び凸部付き封止ローラ21bの間に引き込まれるステップ(S1)。
The above-described operation is an operation in which the chain is driven while winding the chain with a sprocket. However, the operation can be divided into two steps 1) and 2) below.
1) By operating the pair of rollers 21a and 22b, the gaskets 13a and 13b that have been unwound are provided in the respective openings 131 with a convex portion, a sealing roller 21a with a metal blade, and a sealing roller 21b with a convex portion, respectively. Step S1 is drawn between the convex portion, the sealing roller 21a with a metal blade, and the sealing roller 21b with a convex portion in a state where the convex portion 25 is fitted.

2)ローラ制御部は、加圧装置23を制御することにより、凸部、金属刃付き封止ローラ21a、及び凸部付き封止ローラ21bの間にニップ圧力を発生させ、触媒層塗工電解質膜30とガスケット13aとガスケット13bとの3層を、加熱した金属刃26で熱溶融切断して封止するステップ(S2)。なお、金属刃26は、各層を、切り裂くためでなく、各層に対して、加熱した金属刃26で一度切り込むことにより、切断面を溶融して接合するために熱溶融させる。 2) The roller control unit controls the pressure device 23 to generate a nip pressure between the convex part, the sealing roller 21a with the metal blade, and the sealing roller 21b with the convex part, and the catalyst layer coating electrolyte. A step of sealing the three layers of the membrane 30, the gasket 13a and the gasket 13b by hot-melt cutting with a heated metal blade 26 (S2). Note that the metal blade 26 is not melted to cut each layer, but is cut by heat once with the heated metal blade 26 to melt each cut surface so as to melt and join the layers.

実施例1において、図11を参照して説明したように、実施例2のガスケット付き電解質膜製造方法は、以下の2つのステップを有する。なお、図11の符号は、実施例1のガスケット付き電解質膜製造装置1のみに対応しているが、下記の説明は、実施例2のガスケット付き電解質膜製造装置2に対応している。
第1のステップ(S1)として、ガスケット13a,13bに当接して、触媒層塗工電解質膜30とガスケット13a,13bとを熱溶融切断して封止するローラ21a,22bの表面にそれぞれ設けられた凸部25と、ガスケット開口部131とを嵌合させるように、一対のローラ21a,22bを動作させる。
In Example 1, as described with reference to FIG. 11, the method for manufacturing an electrolyte membrane with gasket of Example 2 includes the following two steps. 11 corresponds to only the gasketed electrolyte membrane manufacturing apparatus 1 of the first embodiment, but the following description corresponds to the gasketed electrolyte membrane manufacturing apparatus 2 of the second embodiment.
As a first step (S1), they are provided on the surfaces of rollers 21a and 22b, which are in contact with the gaskets 13a and 13b and seal the catalyst layer coating electrolyte membrane 30 and the gaskets 13a and 13b by hot-melt cutting. The pair of rollers 21a and 22b are operated so that the convex portion 25 and the gasket opening 131 are fitted.

第2のステップ(S2)として、凸部25と開口部131とを嵌合させた状態で、ガスケット13a,13bを、一対のローラ21a,22bのニップ圧を伴って熱溶融切断するとともに触媒層塗工電解質膜30の端部に溶着させて封止する。
上述した熱溶融切断封止により製造されたガスケット付き電解質膜34は、巻き取りローラ20によってロール状に巻き取られる。
以上説明した実施例2に係るガスケット付き電解質膜製造装置2によれば、触媒層塗工電解質膜30の両面に、ガスケット13、13bが良好な形状で接合されたガスケット付き電解質膜34を製造することができる。
As a second step (S2), the gaskets 13a and 13b are heat-melted and cut with a nip pressure between the pair of rollers 21a and 22b in a state where the convex portion 25 and the opening 131 are fitted, and a catalyst layer. It is welded to the end of the coating electrolyte membrane 30 and sealed.
The gasketed electrolyte membrane 34 manufactured by the above-described hot melt cutting sealing is wound up in a roll shape by the winding roller 20.
According to the gasket-attached electrolyte membrane manufacturing apparatus 2 according to Example 2 described above, the gasket-attached electrolyte membrane 34 in which the gaskets 13 and 13b are bonded to both sides of the catalyst layer-coated electrolyte membrane 30 in a good shape is manufactured. be able to.

次に、本発明の実施例3について説明する。この実施例3は実施例1をより詳しく説明するために設けた別枠である。
まず、実施例1で用いたガスケット付き電解質膜製造装置1に、触媒層塗工電解質膜10と、ガスケット13を設置した。ここで、触媒層塗工電解質膜10の電解質膜12としては、Dupont社製ナフィオン(登録商標)212を用いた。また、触媒層11は白金担持カーボン触媒(商品名:TEC10E50E、田中貴金属工業製)と、20質量%高分子電解質溶液(Dupont社製ナフィオン:登録商標、)とを、水、エタノールの混合溶媒で混合した後、遊星型ボールミルで分散処理を行い、調製したものをインクとして使用し、転写法により形成した。
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described. The third embodiment is a separate frame provided to explain the first embodiment in more detail.
First, the catalyst layer-coated electrolyte membrane 10 and the gasket 13 were installed in the gasket-attached electrolyte membrane manufacturing apparatus 1 used in Example 1. Here, Nafion (registered trademark) 212 manufactured by Dupont was used as the electrolyte membrane 12 of the catalyst layer coating electrolyte membrane 10. The catalyst layer 11 comprises a platinum-supported carbon catalyst (trade name: TEC10E50E, manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd.) and a 20% by mass polymer electrolyte solution (Dupont Nafion: registered trademark) in a mixed solvent of water and ethanol. After mixing, a dispersion treatment was performed using a planetary ball mill, and the prepared product was used as an ink and formed by a transfer method.

また、ガスケット13としては、帝人デュポン社製ポリエチレンナフタレート(Teonex)(登録商標)を打ち抜き機によって裁断して開口部131を形成したものを用いた。また、触媒層11の平面視形状は縦横50mmの正方形とし、ガスケット13の開口部131は52mm四方の正方形とした。   Further, as the gasket 13, a polyethylene naphthalate (Teonex) (registered trademark) manufactured by Teijin DuPont was cut with a punching machine to form an opening 131 was used. Moreover, the planar view shape of the catalyst layer 11 was a square of 50 mm in length and width, and the opening 131 of the gasket 13 was a square of 52 mm square.

続いて、ガスケット付き電解質膜製造装置1により、ガスケット付き電解質膜14を10枚製造した。その設定条件は、凸部25、金属刃付き封止ローラ21及び封止ローラ22のロール温度24℃、金属刃26の温度を360℃、ニップ圧力20MPaである。その結果、ガスケット開口部131の中心座標と、触媒層11aの中心座標とに、ズレがなく製造できた。また、製造したガスケット付き電解質膜14を用い、燃料電池の単セルを製造した。この単セルのアノード側から水素ガス、カソード側から窒素ガスを供給し、リークチェックを行ったところ、ガスリークは確認されなかった。   Subsequently, ten electrolyte membranes 14 with gaskets were manufactured by the electrolyte membrane manufacturing apparatus 1 with gaskets. The setting conditions are the roll temperature of the convex portion 25, the sealing roller 21 with the metal blade 21 and the sealing roller 22, the temperature of the metal blade 26 is 360 ° C., and the nip pressure is 20 MPa. As a result, the center coordinates of the gasket opening 131 and the center coordinates of the catalyst layer 11a could be manufactured without deviation. Moreover, the single cell of the fuel cell was manufactured using the manufactured electrolyte membrane 14 with a gasket. When hydrogen gas was supplied from the anode side of this single cell and nitrogen gas was supplied from the cathode side and a leak check was performed, no gas leak was confirmed.

以上説明したように、本発明によれば、ガスケットを、電解質膜又は触媒層塗工電解質膜の所定の位置に精度良く配置し、溶着層無しに封止することが可能である。そして、コスト低減、安定性を向上することのできるガスケット付き電解質膜製造装置、ガスケット付き電解質膜製造方法及びガスケット付き電解質膜を提供することが可能となる。より詳しくは、以下のとおりである。   As described above, according to the present invention, the gasket can be accurately placed at a predetermined position of the electrolyte membrane or the catalyst layer-coated electrolyte membrane, and can be sealed without a welding layer. And it becomes possible to provide the electrolyte membrane manufacturing apparatus with a gasket which can reduce cost and improve stability, the manufacturing method of an electrolyte membrane with a gasket, and the electrolyte membrane with a gasket. The details are as follows.

1)封止ロールに設けられた凸部とガスケット開口部とを嵌合させつつガスケットと電解質膜とを封止することによって、ガスケットを電解質膜に精度良く封止することが容易にできる。
2)融点130℃のポリオレフィンを汎用溶着層として用いる代わりに、融点が約270℃の熱溶融切断シールを用いることで、高温でも溶着層を設けなくとも端面の封止が可能である。
1) By sealing the gasket and the electrolyte membrane while fitting the convex portion provided on the sealing roll and the gasket opening, the gasket can be easily sealed to the electrolyte membrane with high accuracy.
2) Instead of using a polyolefin having a melting point of 130 ° C. as a general-purpose welding layer, the end face can be sealed even without providing a welding layer by using a hot melt cutting seal having a melting point of about 270 ° C.

3)耐熱性フィルムである二軸延伸ポリエステルナフタレートを用いてガスケット層を構成することによって、発電時の耐熱性が向上するとともに、添加剤のブリードアウトの虞も無くなる。
なお、本発明の実施態様は、上述した各実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて設計の変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の実施形態の範囲に含まれるものである。
3) By forming the gasket layer using biaxially stretched polyester naphthalate, which is a heat resistant film, the heat resistance during power generation is improved and the possibility of bleeding out of the additive is eliminated.
The embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art, and such modifications are added. These embodiments are also included in the scope of the embodiments of the present invention.

本発明は、優れた品質のガスケット付き電解質膜を効率的に製造可能なガスケット付き電解質膜製造装置及び製造方法並びにそれらにより製造されたガスケット付き電解質膜として有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a gasketed electrolyte membrane manufacturing apparatus and manufacturing method capable of efficiently manufacturing an excellent quality gasketed electrolyte membrane and a gasketed electrolyte membrane manufactured by them.

1,2 ガスケット付き電解質膜製造装置
10,30 触媒層塗工電解質膜(触媒層塗工電解質膜)
11,11a、11b 触媒層
12 固体高分子電解質膜(電解質膜)
13,13a、13b ガスケット
14,34 ガスケット付き電解質膜
15 熱溶融封止
19a,19b,19c 巻き出しローラ
20 巻き取りローラ
21,21a 凸部、金属刃付き封止ローラ(第1のローラ、ローラ)
21b 凸部付き封止ローラ(第2のローラ、ローラ)
22 封止ローラ(ローラ、ローラ)
23 加圧装置
24 (凸部、金属刃付き封止ローラの)本体部
25 凸部
26 金属刃
131 開口部
1, 2 Electrolyte membrane production equipment with gasket 10, 30 Catalyst layer coating electrolyte membrane (catalyst layer coating electrolyte membrane)
11, 11a, 11b Catalyst layer 12 Solid polymer electrolyte membrane (electrolyte membrane)
13, 13a, 13b Gasket 14, 34 Electrolyte membrane 15 with gasket Hot melt sealing 19a, 19b, 19c Unwinding roller 20 Winding rollers 21, 21a Convex part, sealing roller with metal blade (first roller, roller)
21b Sealing roller with convex part (second roller, roller)
22 Sealing roller (roller, roller)
23 Pressurizing device 24 Main part 25 (convex part, sealing roller with metal blade) Convex part 26 Metal blade 131 Opening part

Claims (10)

電解質膜の所定領域に触媒層が設けられた触媒層塗工電解質膜と、
前記所定領域に応じた形状の開口部が設けられたガスケットとを接合してガスケット付き電解質膜を製造するガスケット付き電解質膜製造装置において、
前記触媒層塗工電解質膜と前記ガスケットとを挟持して圧接することにより貼り合せる一対のローラと、
対向して配設された前記一対のローラのうち、片方のローラの表面に設けられて前記ガスケットの開口部に嵌合する凸部と、
前記開口部より大きな形状であり前記凸部以上の高さで加熱手段を有する金属刃と、
前記凸部と前記開口部とを嵌合させた状態で前記ガスケットを前記一対のローラのニップ圧を伴って熱溶融切断するとともに前記触媒層塗工電解質膜の端部に溶着させて封止するように前記一対のローラを動作させるローラ制御部と、
を備えたことを特徴とするガスケット付き電解質膜製造装置。
A catalyst layer coating electrolyte membrane in which a catalyst layer is provided in a predetermined region of the electrolyte membrane;
In the electrolyte membrane manufacturing apparatus with gasket for manufacturing the electrolyte membrane with gasket by joining the gasket provided with the opening having a shape corresponding to the predetermined region,
A pair of rollers to be bonded by sandwiching and pressing the catalyst layer coating electrolyte membrane and the gasket;
Of the pair of rollers disposed facing each other, a convex portion provided on the surface of one of the rollers and fitted into the opening of the gasket,
A metal blade having a shape larger than the opening and having a heating means at a height higher than the convex portion;
In a state where the convex portion and the opening portion are fitted, the gasket is thermally melted and cut with a nip pressure of the pair of rollers, and is welded and sealed to an end portion of the catalyst layer coating electrolyte membrane. A roller control unit for operating the pair of rollers,
An apparatus for manufacturing an electrolyte membrane with a gasket, comprising:
前記凸部の平面視形状は前記ガスケットの前記開口部の形状と相似する形状であることを特徴とする請求項1に記載のガスケット付き電解質膜製造装置。   The apparatus for manufacturing an electrolyte membrane with a gasket according to claim 1, wherein the shape of the convex portion in plan view is similar to the shape of the opening of the gasket. 前記凸部の高さが前記ガスケット厚みと同じであることを特徴とする請求項1又は2に記載のガスケット付き電解質膜製造装置。   The apparatus for manufacturing an electrolyte membrane with gasket according to claim 1 or 2, wherein the height of the convex portion is the same as the thickness of the gasket. 前記凸部の材質を弾性体とすることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のガスケット付き電解質膜製造装置。   The apparatus for manufacturing an electrolyte membrane with a gasket according to any one of claims 1 to 3, wherein the material of the convex portion is an elastic body. 前記ガスケットは帯状をなし、前記開口部は前記ガスケットの長手方向に所定の間隔毎に複数形成され、前記凸部は前記所定の間隔に応じた間隔毎に複数形成され、前記制御部は、前記一対のローラを回転させることにより、前記複数の凸部と前記複数の開口部とを各々連続的に嵌合させて、前記触媒層塗工電解質膜とガスケットとを接合することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のガスケット付き電解質膜製造装置。   The gasket has a strip shape, the opening is formed in a plurality at predetermined intervals in the longitudinal direction of the gasket, the projections are formed in plural at intervals corresponding to the predetermined interval, and the control unit The catalyst layer coating electrolyte membrane and the gasket are joined by rotating a pair of rollers so that the plurality of convex portions and the plurality of openings are continuously fitted to each other. Item 5. The apparatus for manufacturing an electrolyte membrane with gasket according to any one of Items 1 to 4. 前記一対のローラは、
前記ガスケット付き電解質膜の完成時の形状に合わせた金属刃が配設された第1のローラと、
前記凸部のみを有して前記第1のローラに配設された前記金属刃を受ける第2のローラと、
前記制御部は前記触媒層塗工電解質膜の裏表両面のガスケット位置を合わせるように、第1のローラと、前記第2のローラとを動作させることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のガスケット付き電解質膜製造装置。
The pair of rollers is
A first roller provided with a metal blade in conformity with the shape of the gasketed electrolyte membrane;
A second roller that has only the convex portion and receives the metal blade disposed on the first roller;
The said control part operates a 1st roller and a said 2nd roller so that the gasket position of the back and front surfaces of the said catalyst layer coating electrolyte membrane may be match | combined, The any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. 2. An apparatus for producing an electrolyte membrane with a gasket according to item 1.
電解質膜と触媒層とを有する触媒層塗工電解質膜とを、触媒形状に応じた開口部が設けられたガスケットを熱溶融切断して、ガスケット付き電解質膜を製造する製造方法であって、
前記ガスケットに当接して前記触媒層塗工電解質膜と前記ガスケットとを、熱溶融切断して封止するローラの表面に設けられた凸部とガスケット開口部を嵌合するように前記一対のローラを動作させるステップと、
前記凸部と前記開口部とを嵌合させた状態で、前記ガスケットを前記一対のローラのニップ圧を伴って熱溶融切断するとともに前記触媒層塗工電解質膜の端部に溶着させて封止するステップと、
を有することを特徴とするガスケット付き電解質膜製造方法。
A manufacturing method for manufacturing an electrolyte membrane with a gasket by thermally melting and cutting a gasket provided with an opening corresponding to a catalyst shape, a catalyst layer-coated electrolyte membrane having an electrolyte membrane and a catalyst layer,
The pair of rollers so as to fit the convex portion provided on the surface of the roller that contacts the gasket and seals the catalyst layer-coated electrolyte membrane and the gasket by hot-melt cutting and the gasket opening. Step to operate,
In a state where the convex portion and the opening portion are fitted, the gasket is thermally melted and cut with a nip pressure of the pair of rollers, and welded to an end portion of the catalyst layer coating electrolyte membrane and sealed. And steps to
A method for producing an electrolyte membrane with gasket, comprising:
請求項1〜6の何れか1項に記載のガスケット付き電解質膜製造装置で製造されたガスケット付き電解質膜であって、
前記触媒層の縁部の周囲に配置されるガスケットを備え、
該ガスケットは、燃料ガス及び酸化ガスの透過を防止し、耐熱性を有する単層の熱可塑性樹脂フィルムから構成されることを特徴とするガスケット付き電解質膜。
It is the electrolyte membrane with a gasket manufactured with the electrolyte membrane manufacturing apparatus with a gasket of any one of Claims 1-6,
Comprising a gasket disposed around an edge of the catalyst layer;
An electrolyte membrane with a gasket, wherein the gasket is composed of a single-layer thermoplastic resin film that prevents permeation of fuel gas and oxidizing gas and has heat resistance.
前記ガスケットはポリエステル系樹脂である請求項8に記載のガスケット付き電解質膜。   The electrolyte membrane with gasket according to claim 8, wherein the gasket is a polyester resin. 前記ガスケットは二軸延伸ポリエチレンナフタレートである請求項8又は9に記載のガスケット付き電解質膜。   The electrolyte membrane with gasket according to claim 8 or 9, wherein the gasket is biaxially stretched polyethylene naphthalate.
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