JP2015170398A - Solid-state polymer electrolytic fuel battery - Google Patents
Solid-state polymer electrolytic fuel battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015170398A JP2015170398A JP2014042327A JP2014042327A JP2015170398A JP 2015170398 A JP2015170398 A JP 2015170398A JP 2014042327 A JP2014042327 A JP 2014042327A JP 2014042327 A JP2014042327 A JP 2014042327A JP 2015170398 A JP2015170398 A JP 2015170398A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polymer electrolyte
- seal
- frame
- sub
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0276—Sealing means characterised by their form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/028—Sealing means characterised by their material
- H01M8/0284—Organic resins; Organic polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
本発明は、固体高分子電解質型燃料電池に関し、特に燃料電池の電極−膜−枠接合体の構造に関するものである。 The present invention relates to a solid polymer electrolyte fuel cell, and more particularly to the structure of an electrode-membrane-frame assembly of a fuel cell.
固体高分子電解質型燃料電池(以下、「PEFC」という場合もある。)は、水素を含有する燃料ガスと、空気など酸素を含有する酸化剤ガスとを電気化学的に反応させることにより、電力と熱を同時に発生させる装置である。 A solid polymer electrolyte fuel cell (hereinafter sometimes referred to as “PEFC”) uses a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen such as air to react electrochemically. And a device that generates heat at the same time.
このPEFCの基本的構成要素としては、まず、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜、及びその高分子電解質膜の両面に形成されたアノード電極、カソード電極がある。これらの電極は、高分子電解質膜の表面に形成される触媒層、及びその触媒層の外側に配置される、通気性と電子導電性を併せ持つガス拡散層(GDL)を有する。このように高分子電解質膜と電極とが一体的に接合されて組み立てられたものを電解質膜−電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)と呼ぶ。 Basic components of the PEFC include a polymer electrolyte membrane that selectively transports hydrogen ions, and an anode electrode and a cathode electrode formed on both sides of the polymer electrolyte membrane. These electrodes have a catalyst layer formed on the surface of the polymer electrolyte membrane, and a gas diffusion layer (GDL) having both air permeability and electronic conductivity disposed outside the catalyst layer. Such an assembly in which the polymer electrolyte membrane and the electrode are integrally joined together is called an electrolyte membrane-electrode assembly (MEA).
また、そのMEAの外縁には枠が嵌められて電極−膜−枠接合体を構成している。他方、そのMEAの両側には、MEAを機械的に挟み込んで固定するとともに、隣接するMEAを互いに電気的に直列に接続するための、導電性のセパレータが配置される。そのセパレータのMEAと接触する部分には、それぞれの電極に反応ガスを供給し、また生成水や余剰ガスを運び去るためのガス流路が形成されている。このように、MEAが一対のセパレータにより挟み込まれた構造体を単電池モジュール(単セル)という。 Further, a frame is fitted on the outer edge of the MEA to form an electrode-membrane-frame assembly. On the other hand, on both sides of the MEA, conductive separators are disposed for mechanically sandwiching and fixing the MEAs and electrically connecting adjacent MEAs in series. In the portion of the separator that comes into contact with the MEA, a gas flow path is formed for supplying a reaction gas to each electrode and carrying away generated water and surplus gas. A structure in which an MEA is sandwiched between a pair of separators is referred to as a single battery module (single cell).
また、反応ガスをガス流路に供給するために、セパレータの縁部にマニホールド孔を設け、反応ガスを分配する。更に、ガス流路に供給される反応ガス等が外部へリークしたり、混合したりしないように、MEAにおける電極形成部、すなわち、発電領域の外周を囲むように、一対のセパレータの間には封止部材(ガスケット)が配置される。 Further, in order to supply the reaction gas to the gas flow path, a manifold hole is provided at the edge of the separator to distribute the reaction gas. Furthermore, the electrode forming part in the MEA, that is, between the pair of separators is surrounded so as to surround the outer periphery of the power generation region so that the reaction gas supplied to the gas flow path does not leak to the outside or mix. A sealing member (gasket) is disposed.
ところで、PEFCにおける重要な課題の一つに、ガスの利用効率の向上がある。利用効率を下げる要因としては、ガスのクロスリーク、ガスの外部リーク、ガスのショートカットがある。 Incidentally, one of the important issues in PEFC is the improvement of gas utilization efficiency. Factors that reduce the utilization efficiency include gas cross leak, gas external leak, and gas shortcut.
具体的には、クロスリークとは、以下のような状態になることであり、これらが原因でガスの利用効率が低下し、PEFCの効率(発電効率)が低下するとともに膜が劣化する。 Specifically, the cross leak is a state as described below. Due to these, the gas utilization efficiency decreases, the PEFC efficiency (power generation efficiency) decreases, and the membrane deteriorates.
1)MEAに孔が開いてしまうこと。 1) A hole is opened in the MEA.
2)アノード側の燃料ガスがMEAの表面を通りMEAの端部を回りこんでカソード側に抜けること。 2) The fuel gas on the anode side passes through the surface of the MEA, wraps around the end of the MEA, and escapes to the cathode side.
3)カソード側の酸化剤ガスがMEAの表面を通りMEAの端部を回りこんでアノード側に抜けること。 3) The cathode side oxidant gas passes through the surface of the MEA, wraps around the end of the MEA, and escapes to the anode side.
ガスの外部リークとは、封止シールと当接する面の凹凸や、異材質を跨ぐなどの問題から、封止シール性が保てなくなることであり、ガスリークして利用効率が低下し、PEFCの効率(発電効率)が低下する。 Gas external leakage means that the sealing and sealing properties cannot be maintained due to problems such as unevenness of the surface in contact with the sealing seal and straddling different materials. Efficiency (power generation efficiency) decreases.
ガスのショートカットについては、MEAは、加工工程上の制約等の理由から、ガスケットの内縁と電極層の外縁との間には間隙が生じる場合がある。 As for the gas shortcut, the MEA may have a gap between the inner edge of the gasket and the outer edge of the electrode layer due to limitations in processing steps.
このような間隙が存在するような場合には、PEFC運転時において間隙に燃料ガス及び酸化剤ガスが漏出し、さらに、漏出した燃料ガス及び酸化剤ガスがMEAにほとんど曝露されないまま、外部へ排出されることになる。その結果、燃料ガス及び酸化剤ガスの利用効率が低下し、すなわち、PEFCの効率(発電効率)の低下を招く。 When such a gap exists, fuel gas and oxidant gas leak into the gap during PEFC operation, and the leaked fuel gas and oxidant gas are discharged to the outside with little exposure to the MEA. Will be. As a result, the utilization efficiency of the fuel gas and the oxidant gas is reduced, that is, the PEFC efficiency (power generation efficiency) is reduced.
また、近年、低コスト化に伴い、プロセスに射出成形を用いることが多くなってきているが、MEAに対して直接射出成形すると、過大な熱や圧力の負荷がかかり、孔が開くなどMEAの耐久時間に影響することが予想され、耐久性能の低下も招くなどの状況にある。 In recent years, with the cost reduction, injection molding is often used in the process. However, when direct injection molding is applied to the MEA, excessive heat and pressure are applied, and a hole is opened. It is expected that the durability time will be affected, leading to a decline in durability performance.
このような問題を解決するために、従来の固体高分子電解質型燃料電池の電極−膜−枠接合体は、MEAを保持する枠体と、弾力性のあるガスケット材料を組み合わせ、又は、2色成形等の工法で一体化したものを組み合わせて、MEA一体化製品とすることで、上述の課題を解決し、MEAへの直接射出成形による過大な熱や圧力の負荷を軽減する構造が開示されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
In order to solve such a problem, the electrode-membrane-frame assembly of a conventional solid polymer electrolyte fuel cell is a combination of a frame holding MEA and an elastic gasket material, or two colors A structure that solves the above-mentioned problems and reduces excessive heat and pressure load by direct injection molding to MEA is disclosed by combining products integrated by methods such as molding into MEA integrated products. (For example, refer to
図15は、特許文献1に記載の、従来の燃料電池の電極−膜−枠接合体を示す図である。図15は、特許文献1の図4に対応する。
FIG. 15 is a diagram showing an electrode-membrane-frame assembly of a conventional fuel cell described in
なお、本発明の符号と区別するために「’」を追加している。また、図15においては、それぞれ上方部分は見やすくするために、少し部材同士を離して描いている。 In addition, “′” is added to distinguish from the code of the present invention. Further, in FIG. 15, the upper portions are drawn slightly apart from each other for easy viewing.
この特許文献1の接合体では、別々に所定の樹脂材料にて作られた第1の枠体6A’と第2の枠体6B’があり、第1の枠体6A’および第2の枠体6B’の間に触媒層5Bが塗られていない高分子電解質膜5A’部を挟みこみGDLと枠体の間の触媒層5Bが塗られていない高分子電解質膜5A’部を膜用封止部剤でふさぐことでMEA一体化製品を構成している。
In the joined body of
このMEA一体化製品をアノードセパレータ2’と、カソードセパレータ3’とで挟持することで単電池10’を構成する。第1の枠体6A’には、高分子電解質膜5A’が当接する側にクロスリーク防止用の膜用封止部材(メインシール7A’)を設ける。また、第1の枠体6A’及び、アノードセパレータ2’とカソードセパレータ3’の間を封止するためのセパレータ用封止部材7D’を設ける構造が提案されている。
The MEA integrated product is sandwiched between an anode separator 2 'and a cathode separator 3' to constitute a unit cell 10 '. The
図16は、特許文献2に記載の、従来の燃料電池の一部時拡大断面図である。図16は特許文献2の図2に対応する。なお本発明の符号と区別するために「’」を追加している。
FIG. 16 is a partially enlarged sectional view of a conventional fuel cell described in
特許文献2の構造には、同文献の請求項1にあるように、触媒層の外縁部5Ba’は、GDL5C’の外縁部5Ca’よりも外側でガスケット(メインシール7A’)の中心部よりも内側に位置するように設けられているとある。また、同文献の請求項5にあるように、ガスケット(メインシール7A’)と発電領域の端部の間には、ガスケット(メインシール7A’)の厚さの2倍以上の距離があるとされている。
In the structure of
図17は、特許文献2に記載の、第8実施形態にかかる燃料電池の構成を模式的に示す一部拡大断面図である。図17は特許文献2の図11に対応する。なお、本発明の符号と区別するために「’」を追加している。
FIG. 17 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing the configuration of the fuel cell according to the eighth embodiment described in
この特許文献2の請求項6において、図17において第1の枠体6A、第2の枠体6Bと前記セパレータ2’、3’とを密着させるため接着剤40で固定することが記されている。
In
しかしながら、上記特許文献1の従来の構成においては、触媒層は、枠体と接触する領域には存在しない。ガスケット直下の枠体と高分子電解質膜の間に弾性体があり、枠体と高分子電解質膜の間には隙間が生じる。したがって高分子電解質膜にガスが直接触れることによる膜劣化が生じ、耐久性が著しく落ちるという課題がある。
However, in the conventional configuration of
また、上記特許文献2においては、触媒層の外縁部は、ガスケットと発電領域の端部の間にあり、その幅はガスケットの厚さの2倍以上の距離があることが開示され、また、その幅の間で枠体とセパレータを接着剤で固定し、枠体とセパレータとの間を密着させる手法も開示されている。このことから、ガスケットは、ガスが外部やクロスリークすることを防止するための反力が大きくなり、枠体の電極側が開くことになる。
Moreover, in the said
また枠体が、セパレータに接着剤により引っ張られるため、枠体と高分子電解質膜の間には隙間が生じ、高分子電解質膜にガスが直接触れることによる膜劣化が生じ、耐久性が著しく落ちるという課題も生じる。 Also, since the frame is pulled by the separator to the separator, a gap is generated between the frame and the polymer electrolyte membrane, and membrane deterioration occurs due to direct gas contact with the polymer electrolyte membrane, resulting in a significant decrease in durability. The problem also arises.
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、簡単なガスケット形状で枠体と高分子電解質膜の間に燃料電池モジュールの締結圧力を増加させることなく隙間をなくし、高分子電解質膜にガスが直接触れることによる膜劣化が生じない、耐久性に優れた固体高分子電解質型燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and eliminates a gap between the frame body and the polymer electrolyte membrane without increasing the fastening pressure of the fuel cell module with a simple gasket shape. An object of the present invention is to provide a solid polymer electrolyte fuel cell excellent in durability, in which membrane deterioration due to direct gas contact does not occur.
本発明の固体高分子電解質型燃料電池は、以下の特徴を有する。
〔1〕高分子電解質膜と、前記高分子電解質膜のそれぞれの表面に設けられた触媒層と、前記触媒層の表面に設けられたガス拡散層と、
前記高分子電解質膜の外周を挟むように設けられた一対の枠体と、前記ガス拡散層上に設けられた一対のセパレータと、を有する点。当該〔1〕において、
〔2〕前記一対のセパレータのうち前記高分子電解質膜が配置される側の表面、かつ、前記ガス拡散層より外側に配置され、環状に設けられたメインシールと、前記枠体の内縁部よりも外側でかつ前記メインシールの中心部よりも内側に設けられるサブシールを備える点にある。
The solid polymer electrolyte fuel cell of the present invention has the following characteristics.
[1] a polymer electrolyte membrane, a catalyst layer provided on each surface of the polymer electrolyte membrane, a gas diffusion layer provided on the surface of the catalyst layer,
The point which has a pair of frame provided so that the outer periphery of the said polymer electrolyte membrane might be pinched | interposed, and a pair of separator provided on the said gas diffusion layer. In [1],
[2] Of the pair of separators, on the surface on the side where the polymer electrolyte membrane is disposed and on the outer side of the gas diffusion layer, the main seal provided in an annular shape, and the inner edge of the frame Is provided with a sub seal provided on the outer side and on the inner side of the center portion of the main seal.
以上のように、本構成の簡単なガスケット形状によって、枠体と高分子電解質膜の間に燃料電池モジュールの締結圧力を増加させることなく隙間をなくすことができ、高分子電解質膜の膜劣化が抑制され、耐久性に優れた固体高分子電解質型燃料電池を提供することができる。 As described above, the simple gasket shape of this configuration can eliminate the gap between the frame and the polymer electrolyte membrane without increasing the fastening pressure of the fuel cell module, and the membrane degradation of the polymer electrolyte membrane can be prevented. A solid polymer electrolyte fuel cell which is suppressed and excellent in durability can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(Embodiment 1)
Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態1に係るPEFCの構造を、一部を分解して模式的に示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a part of the structure of the PEFC according to
図2は、電極−膜−枠接合体1のアノードセパレータ2側から見た正面図であり、図3は、その電極−膜−枠接合体1のカソードセパレータ3側から見た正面図である。また、図4は、図2の矢視A−Aの一部断面図であり、図5は、図2の矢視B−Bの断面図である。図4、図5においては、右半分は若干、分解して表示している。
2 is a front view of the electrode-membrane-
更に、以下の図面は、電極−膜−枠接合体1をアノード側及びカソード側から挟みこむセパレータ部材の図面である。すなわち、図6は、図1のアノードセパレータをアノード側表面から見た正面図であり、メインシール7Aおよびサブシール7Bが一体化された場合の図である。
Further, the following drawings are drawings of a separator member that sandwiches the electrode-membrane-
図7は、図1のカソードセパレータをカソード側表面から見た正面図であり、メインシール7Aおよびサブシール7Bが一体化された場合の図である。
FIG. 7 is a front view of the cathode separator of FIG. 1 as viewed from the cathode side surface, and is a view when the
図1に示すようにPEFC100は、複数のセル(単電池モジュール)10を積層させて構成されている。なお、図示しないが、積層された複数のセル10の両端側に位置する最外のセル10には、集電板,絶縁板,エンドプレート(端板)が取り付けられ、複数のセル10は両側から、ボルト穴4を挿通する締結ボルトとナット(ともに図示なし)とで締結されている。
As shown in FIG. 1, the
本実施の形態1では、セル10は60個積層されて、ボルト穴4に挿通されるボルトとナットによって締結力10kNで締結されている。なお、本実施の形態1においては、複数のセル10が積層された構造を例として説明するが、1個のセルによりPEFCが構成されるような場合であっても良い。
In the first embodiment, 60
セル10は、電極−膜−枠接合体1を、一対の導電性セパレータである、アノードセパレータ2とカソードセパレータ3により挟んで構成されている。より具体的には、電極−膜−枠接合体1の周縁部に位置する枠体6の両面が、その両面に配置された封止部材の一例であるガスケット(メインシール7Aおよびサブシール7B)を介して、一対のセパレータ2、3により挟まれることで、セル10が構成されている(図4、図5参照)。
The
これにより、電極と電解質膜との接合体である膜電極接合体(MEA)5の拡散層5C(図4参照)が、セパレータ2、3の表面と当接し、アノードセパレータ2の燃料ガス流路溝21の拡散層当接部21A及びカソードセパレータ3の酸化剤ガス流路溝31の拡散層当接部31Aと、それぞれの拡散層5Cとによって、燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路が画定される。
Thereby, the
これにより、拡散層当接部21Aを流通する燃料ガスは、アノードセパレータ2側の拡散層5Cに接触して、PEFC100の電気化学反応を生じさせる。また、積層されたセル10においては、隣接したMEA5が互いに電気的に直列、又は並列に接続される。セパレータ2,3及び電極−膜−枠接合体1の周縁部にある枠体6には、燃料ガス及び酸化剤ガスが流通するそれぞれ一対の貫通孔、すなわち、燃料ガスマニホールド孔12,22,32及び、酸化剤マニホールド孔13,23,33が設けられている。セル10が積層された状態では、これら貫通孔が積層して、燃料ガスマニホールド及び酸化剤マニホールドを形成する。
As a result, the fuel gas flowing through the diffusion
上述のとおり、アノードセパレータ2の内側の主面には、一対の燃料ガスマニホールド孔22、22間を結ぶようにして燃料ガス流路溝21が設けられている。カソードセパレータ3の内側の主面には、一対の酸化剤ガスマニホールド孔33,33間を結ぶようにして酸化剤ガス流路溝31が形成されている。つまり、酸化剤ガス及び燃料ガスが、それぞれ一方のマニホールド、すなわち供給側のマニホールドから、流路溝21,31に分岐して、それぞれの他方のマニホールド、すなわち、排出側のマニホールドに流通するように構成される。
As described above, the fuel
そして、燃料ガス流路溝21は、セル10の組立状態において拡散層5Cと当接する表面部分に形成されている拡散層当接部21A及び連絡用流路溝である一対の連絡部21Bを有する。この連絡部21Bは、拡散層5Cに当接する部分と拡散層5Cの周囲に対向する部分との間が繋がるように形成されている。
The fuel
同様にして、酸化剤ガス流路溝31は、セル10の組立状態において拡散層5Cと当接する表面部分に形成されている拡散層当接部31A及び連絡用流路溝である一対の連絡部31Bを有する。この連絡部31Bは、拡散層5Cに当接する部分と拡散層5Cの周囲に対向する部分との間を繋ぐように形成されている。ここでは、連絡部21B、31Bは、一対のマニホールド孔22,33と拡散層当接部21A,31Aとを結ぶように形成されている。
Similarly, the oxidant gas
これによって、酸化剤ガスと燃料ガスとは、それぞれ供給側の燃料ガスマニホールド孔22及び酸化剤ガスマニホールド孔33から連絡部21B、31Bに分岐して流入し、それぞれ拡散層当接部21A、31Aにおいてそれぞれの拡散層5Cに接触し、電気化学反応を起こす。そして、それらの余剰のガスや反応生成成分は、排出側の燃料ガスマニホールド孔22及び酸化剤ガスニホールド孔33に接続されている連絡部21B、31Bを経由して排出側の燃料ガスマニホールド孔22及び酸化剤ガスマニホールド孔33に排出される。
As a result, the oxidant gas and the fuel gas branch from the supply-side fuel
電極−膜−枠接合体1の枠体6の両側主面にはメインシール7A、サブシール7Bが配設されている。メインシール7Aは、酸化剤ガスと燃料ガスとが、所定の流路溝21,31から流出しないように配設されている。すなわち、メインシール7Aは、マニホールド孔12,13,14の周囲及び枠の周囲を包囲するようにして配設されている。また、ここでは、アノードセパレータ2側では、セル10の組立状態において、燃料ガス流路溝21の連絡部21Bが当接する位置には、メインシール7A、サブシール7Bが配設されていない。
A
また、燃料ガスマニホールド孔12とMEA5とが一体的に包囲されるように、メインシール7A,及び,サブシール7Bが配設されている。同様に、カソードセパレータ3側では(図3参照)、セル10の組立状態において、酸化剤ガス流路溝31の連絡部31Bが当接する位置Pには、メインシール7A,サブシール7Bは配設されていない。
In addition, a
また、燃料ガスマニホールド孔22とMEA5との間を流通する燃料ガス、及び、酸化剤ガスマニホールド孔33とMEA5との間を流通する酸化剤ガスの流通が阻害されないようにしながら、メインシール7Aによって、燃料ガス流路21及び酸化剤ガス流路31外への燃料ガス及び酸化剤ガスの漏出が防止される。
Further, the
なお、図1においては、メインシール7A、サブシール7B、セパレータ2,3の拡散層当接部21A,31Aの流路溝21,31の蛇行構造については概略構成として示している。
In FIG. 1, the meander structure of the
なお、実施の形態1のPEFC100においては、マニホールド孔をセパレータの貫通孔により形成されるような場合について説明するが、このような場合に代えて、所謂、外部マニホールド、すなわち、セパレータの外側に形成されるマニホールドによる構成もある。なお、PEFC100のコンパクト化、及び外観状の構成の簡素さという観点からは、マニホールドがセパレータの貫通孔により形成されることが好ましい。
In the
また、セパレータ2,3及び電極−膜−枠接合体1の周縁部に、燃料ガスマニホールド孔12,22,32及び酸化剤ガスマニホールド孔13,23,33と同様に、水が流通する二対のマニホールドを形成する水マニホールド孔14,24,34が設けられている。これによって、セル10が積層された状態では、これらマニホールド孔はそれぞれ積層して二対の水マニホールド孔が形成される。
Further, two pairs in which water circulates in the peripheral portions of the
ここで、電極−膜−枠接合体1の模式平面図を図2に示し、図2の電極−膜−枠接合体1における矢視AーA断面図を図4に示すとともに、矢視BーB断面図を図5に示す。図5での燃料ガスマニホールド孔12は少し小さめに描画している。また、図4、図5においては右半分は少し分解して描画している。
Here, a schematic plan view of the electrode-membrane-
図4及び図5に示すように、MEA5は、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜5Aと、高分子電解質膜5Aの両面に形成された一対の電極層5D(アノードとカソードの電極層)とを備えている。電極層5Dは、通常、白金触媒を担持したカーボン粉末を主成分とし、高分子電解質膜5Aの表面に形成される触媒層5Bと、この触媒層5Bの外面に形成される通気性及び導電性を併せ持つ拡散層5Cを備えている。なお、触媒層5Bは、図示しない撥水カーボン層と白金カーボン層との2層構造となっていてもよい。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
アノードセパレータ2及びカソードセパレータ3は、平板状であって、電極−膜−枠接合体1と接触する側の面、すなわち、内面は、電極−膜−枠接合体1の形状、より具体的には、枠体6の厚みとMEA5の厚みとの違いにより生じている段差に応じて、中央部が台形状に突出するように段差2a、3aを有している。
The
すなわち、高分子電解質膜5A、触媒層5B、拡散層5Cの合計厚さよりも、枠体6の厚さが大きく、そのため段差が生じており、その段差の形に応じてセパレータの厚みに段差2a、3aをつけているが、完全に勘合しているのではなく、図5の左部分のように、隙間が残っている。その隙間にガスケット(メインシール7A、サブシール7B)が挟み込まれている。
That is, the thickness of the
ここで、アノードセパレータ2及びカソードセパレータ3は、例えば、東海カーボン株式会社製グラッシーカーボン(厚さ3mm)を用いている。セパレータ2,3では、各種マニホールド孔22,23,32,33,34、並びにボルト穴4がセパレータ2,3の厚み方向に貫通している。
Here, for example, glassy carbon (
また、セパレータ2,3の内面には、燃料ガス流路溝21、酸化剤ガス流路31が形成されて、セパレータ2,3の背面には、図示しない水流路溝が形成されている。各種マニホールド孔22,23,24,32,33,34、ボルト穴4、燃料ガス流路溝31,水流路溝50などは、切削加工あるいは成形加工により形成される。
A fuel
ここで、水流路溝は、二対の水マニホールド孔24,34間を結ぶようにして形成される。すなわち、水がそれぞれ一方のマニホールド孔、すなわち供給側のマニホールド孔から水流路溝に分岐して、それぞれ他方のマニホールド孔、すなわち、排水側のマニホールド孔に流通するように構成される。これによって、水の伝熱能力によりセル10を電気化学反応に適した所定の温度に保つことができる。
Here, the water channel groove is formed so as to connect the two pairs of water manifold holes 24 and 34. That is, each of the water branches from one manifold hole, that is, the supply-side manifold hole, to the water flow channel groove, and flows to the other manifold hole, that is, the drain-side manifold hole. Thereby, the
なお、燃料ガス及び酸化剤ガスと同様にして、セパレータ2,3及び電極−膜−枠接合体1の周縁部に水マニホールド孔14,24,34を形成せずに、冷却する給排路を外部マニホールド構造にしてもよい。更には、セパレータ2,3の背面に水流路溝を形成せずに隣接するセルの間に、冷却水が循環する冷却ユニットを挿入してセル10を積層するように構成してもよい。
Similarly to the fuel gas and the oxidant gas, the water supply / discharge passage for cooling is formed without forming the water manifold holes 14, 24, 34 in the peripheral portions of the
図4及び図5に示すように、枠体6は、第1の枠体6Aと第2の枠体6Bと第3の枠体6C、6C−1、6C−2で構成されている。他方、MEA5においては、高分子電解質膜5Aの大きさは、その両面に形成された触媒層5Bや拡散層5Cの大きさより大きい寸法であるため、高分子電解質膜5Aの周縁部のみが外側へ飛びだし露出している形状をしている。そして、第1の枠体6Aと第2の枠体6Bとの間に、高分子電解質膜5Aの飛び出し露出している周縁部が配置されて、両枠体6A,6Bにより挟み込まれることにより、MEA5が枠体6により保持された構成が実現されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
更に、第1の枠体6Aと、第2の枠体6Bを一体化するための第3の枠体6C,6C−1,6C−2が形成されており、第1の枠体6Aと第2の枠体6Bが勘合されてできる、つなぎ目を跨ぐように第3の枠体6C、6C−1、6C−2が溶着部15において溶着されている。これによって第1の枠体6A、第2の枠体6B及び第3の枠体6C,6C−1,6C−2が機械的に一体化されMEA5は保持される。
Further,
第1の枠体6A第2の枠体6Bは、熱可塑性樹脂材料を用いて、射出成形により予め形成される。このような枠体6A、6Bにより、保持されているMEA5とメインシール7A,サブシール7Bとの関係を説明する。
The
図4は、図2の電極−膜−枠接合体の矢視A‐Aにおける一部分解断面図である。同図のように、MEA5を2つの枠体で挟んで保持する場合、燃料ガスが枠体とMEA5の間を抜けて、酸化剤ガス側に又は酸化剤ガスが燃料ガス側に抜けるのを防止する必要がある。また、枠体とMEA5の間を抜けるガスは、触媒層5Bの中を通って移動するため高分子電解質膜5Aの部分をメインシール7A直下で押さえなければならないため、枠体の発電エリア側の先端から3〜7mm外側に離れたところにメインシール7Aの中心は配置される。
4 is a partially exploded cross-sectional view of the electrode-membrane-frame assembly of FIG. As shown in the figure, when the
また、このメインシール7Aは外部リークを防止するための両方を兼ねているため、ガスケットの反力が2〜10N/mm必要である。セル10を積層した際、アノードセパレータ2とカソードセパレータ3がずれて配置されること想定し、枠体の発電エリア側の先端部が開かないように、メインシール7Aと枠体の発電エリア側の先端部の間にサブシール7Bを配置する。
Moreover, since this
このサブシール7Bは、枠体が開かないようにするためだけなので、反力はメインシール7Aほどかける必要がない。メインシール7Aは、外部リークを止める必要があるので必ず閉じていなければならないが、サブシール7Bは、枠体が開かない程度で配置すればよいので閉じている必要はない。メインシール7Aとサブシール7Bは、部分的に接続されている方が望ましい。
Since the
図4は圧縮率を小さくして反力を低くした例である。 FIG. 4 shows an example in which the reaction rate is lowered by reducing the compression rate.
図5は、電極−膜−枠接合体1をアノード側表面から見た正面図である図2において、矢視BーBで断面した図である。図5の通り、流路部についてはメインシール7A、サブシール7Bを配置することができないため、メインシール7A,サブシール7Bがある部分には枠体側からリブ8Bを立てて反力を受けて枠体が開かないようにできる。
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2, which is a front view of the electrode-membrane-
セパレータ上には、封止部材の一例であるメインシール7A、サブシール7Bが配置されている。メインシール7A,サブシール7Bは、第1の枠体6A、第2の枠体6Bに一体化されていてもされていなくても良い。また、セパレータに対しても一体化されていてもされていなくても良い。
On the separator, a
メインシール7A,サブシール7Bは弾性体で構成され、一対のセパレータ2,3間に電極−膜−枠接合体1が配置されて押圧されることによって変形され、図2に示すように、MEA5の周囲(すなわち、MEA5とセパレータ2,3との間)、及び、マニホールド孔の周囲が封止(シール)される。また、燃料ガスマニホールド孔12及び酸化剤マニホールド孔13においても同様にして、メインシール7Aによって、それぞれのマニホールド孔の周囲がシールされる。
The
以下に、メインシール7A,サブシール7Bの形状について詳しく説明する。
Hereinafter, the shapes of the
図6は、図1のアノードセパレータをアノード側表面から見た正面図である。図中の発電エリア内の燃料ガス流路溝21Aの周囲にメインシール7Aとサブシール7Bが複合された複合ガスケット部7が配置されている。サブシール7Bは、図のとおり流路部には存在しないため閉じていない。
FIG. 6 is a front view of the anode separator of FIG. 1 as viewed from the anode side surface. A composite gasket portion 7 in which a
図8に実施の形態1における図6の矢視C−Cにおける部分断面図を示す。メインシール7Aの高さをHA、先端RをRAとしサブシール7Bの高さをHB、先端RをRBとする。また、HPの寸法をシールの圧縮後の寸法とすると、以下のことが言える。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 6 in the first embodiment. The height of the
メインシール7Aの反力よりもサブシール7Bの反力を小さく設計する例を以下に挙げる。
An example in which the reaction force of the
HA=HBの場合、圧縮率は、等しいのでRA>RBとすることで反力を小さくすることができる。 When HA = HB, the compression ratios are equal, so the reaction force can be reduced by setting RA> RB.
HA>HBの場合、RA=RBでも反力は小さくすることは可能であるが、この場合、圧縮率が小さくなりすぎると部品の公差、組立上の公差の関係でサブシール7Bが機能しない場合があるため注意が必要である。
When HA> HB, the reaction force can be reduced even if RA = RB. However, in this case, if the compression ratio becomes too small, the
枠体6(第1の枠体6A、第2の枠体6B,第3の枠体6C、6C−1、6C−2)は、熱可塑性樹脂により形成される。この熱可塑性樹脂は、PEFC100の運転温度以下において、化学的に清浄かつ安定であって、適度の弾性率と比較的高い加重たわみ温度を有する。
The frame body 6 (the
例えば、セパレータ2,3の燃料ガス流路21及び酸化剤ガス流路31の幅が1〜2mm程度、かつ枠体6の厚みが略1mm以下である場合、枠体6の圧縮弾性率は少なくとも2000MPa以上であることが好ましい。ここで、弾性率とは、JIS−K7181に定める圧縮弾性率測定法によって計測された圧縮弾性率をいう。
For example, when the width of the
また、PEFC100の運転温度は一般的には90℃以下であるので、枠体6のたわみ荷重温度は120℃以上であることが好ましい。また、枠体6は機械的強度が大きくかつ耐熱性の高い材料が好ましい。
Moreover, since the operating temperature of PEFC100 is generally 90 ° C. or lower, the deflection load temperature of the
例えば、いわゆるスーパーエンジニアリングプラスチックグレードのものが好適であり、変性ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、結晶ポリマー(LCP)ポリエーテルニトリル(PEN)などが例示できる。 For example, a so-called super engineering plastic grade is suitable, and examples thereof include modified polyphenylene ether (PPE), polyphenylene sulfide (PPS), polyether ether ketone (PEEK), crystalline polymer (LCP) polyether nitrile (PEN) and the like. .
これらは、数千から数万MPaの圧縮弾性率と、120℃以上のたわみ荷重温度を有しており好適な材料である。また、汎用されている樹脂材料であっても、例えば、ガラスフィラーが充填されたポリプロピレン(GFPP)などは、ガラスフィラーが高分子電解質膜に突き刺さる可能性があり適さない。本実施の形態1においては、熱可塑性樹脂である変性PPE(旭化成ケミカルズ株式会社 ザイロン500H)が用いられている。 These are suitable materials having a compression modulus of several thousand to several tens of thousands of MPa and a deflection load temperature of 120 ° C. or more. Further, even a widely used resin material is not suitable, for example, polypropylene (GFPP) filled with a glass filler because the glass filler may pierce the polymer electrolyte membrane. In the first embodiment, modified PPE (Asahi Kasei Chemicals Corporation Zylon 500H), which is a thermoplastic resin, is used.
また、メインシール7A、サブシール7Bは、弾性体としてフッ素ゴムやEPDM、AEMなどのゴムや、可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーから構成される。このメインシール7A、サブシール7Bは、PEFC100の運転条件下において化学的に安定で、特に加水分解をおこさないなど耐熱水性と高分子電解質膜由来の耐酸性を有する。
The
例えば、ガスケット7の圧縮弾性率は200MPa以下であることが好ましい。PEFC100の締結荷重において良好なシール性を確保するために本実施の形態1においては、フッ素ゴムを用いている。 For example, the compression elastic modulus of the gasket 7 is preferably 200 MPa or less. In the first embodiment, fluororubber is used in order to ensure good sealing performance at the fastening load of PEFC100.
アノードセパレータ2及びカソードセパレータ3の背面には、各種マニホールド孔の周囲に、耐熱性の材料からなるスクイーズドパッキンなどの一般的なシール部材9が配設されている。これによって、隣接するセル10の間において、各種マニホールド孔22,23,24,32,33,34のセル10間の連接部からの燃料ガス、酸化剤ガス及び水の流出が防止される。
A
次に、本実施の形態1の電極−膜−枠接合体1の製造方法について説明する。
Next, the manufacturing method of the electrode-membrane-
まず、図4や図5に示すように、高分子電解質膜5Aの中央部の両面に、周縁部を露出させる、つまり、覆わないようにしながら、触媒層5Bをそれぞれ形成する。触媒層5Bの端部は、枠体の電極側端部とメインシール7Aラインの間とする。次に、拡散層5Cを形成するが、拡散層5Cは、枠体6では挟んでから高分子電解質膜5Aに形成された触媒層5Bに貼り付けて形成しても、枠体6ではさむ前に触媒層5Bに貼り付けて形成しても良い。
First, as shown in FIGS. 4 and 5, the
具体的には触媒層5Bは、例えば、以下のようにして形成する。ケッチェンブラックECに白金を重量比が1:1で担持させた触媒粉末10gに水35g及び水素イオン伝導性高分子電解質のアルコール分散液(旭硝子株式会社製、9%FSS)59gを混合攪拌して触媒層インクを作製する。
Specifically, the
次にこの触媒層インクを高分子電解質膜5Aの両主面にスプレー塗工、スクリーン塗工等の一般的な塗布技術を用いて、20μmの厚みに塗工乾燥して触媒層5Bが形成される。ここで、高分子電解質膜5Aには、パーフルオロカーボンスルホン酸膜(DUPONT Nafion117(登録商標))が用いられている。また、図では高分子電解質膜5Aを第1の枠体6Aの段部6D上に精度よく配置することや、仮固定するための構造は省略している。
Next, the
次いで、触媒層5Bの上に拡散層5Cを形成する。拡散層5Cは、微細な孔部を多数有する多孔質体によって構成されている。これによって、燃料ガスあるいは酸化剤ガスが孔部に侵入することによって、それらガスが拡散して、触媒層5Bに到達しやすくなる。
Next, a
本実施の形態1においては、例えば日本ゴア社製Carbel CL400、厚み400μm)を触媒層5Bが付されている高分子電解質膜5Aの両主面に被せる。そして、この炭素繊維布をホットプレスすることによって、高分子電解質膜5Aの両主面の触媒層5Bの上に、拡散層5Cが形成される。
In the first embodiment, for example, Carbel CL400 manufactured by Nippon Gore Co., Ltd., having a thickness of 400 μm) is placed on both main surfaces of the
他方、図2〜図5に示すように、第1の枠体6Aは、熱可塑性樹脂材料を用いて、射出成形により予め形成される。MEA5の発電部は、第1の枠体6Aの開口部である。また、第2の枠体6Bも、熱可塑性樹脂材料を用いて、予め射出成形により形成される。MEA5の発電部は第2の枠体6Bの開口部である。
On the other hand, as shown in FIGS. 2 to 5, the
このように予め、MEA5、第1の枠体6A、及び第2の枠体6Bを準備する。その後、第1の枠体6Aの段部6D上に、MEA5の周縁部を配置する。その際、MEA5の最外端縁が、ガスケットラインとリブ8Bよりも外側に配置されるようにアライメントされる。また、このとき、この状態で第1の枠体6AとMEA5を仮固定してもよい。
In this way, the
次にMEA5を配置した第1の枠体6Aに、第2の枠体6Bを嵌合させる。MEA5の周縁部が第1及び第2の枠体6A、6Bにより挟まれて保持され、第3の枠体6C、6C−1、6C−2を形成するための金型に入れて、第3の枠体6C、6C−1、6C−2の形状を射出成形により成形し、最終的に電極−膜−枠接合体1が作られる。この電極−膜−枠接合体1をそれぞれのセパレータ2,3により挟み込むことで、セル10が完成する。
Next, the
(実施の形態2)
図9は、本発明の実施の形態2の図1のアノードセパレータをアノード側表面から見た正面図である。図1と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a front view of the anode separator of FIG. 1 according to the second embodiment of the present invention as viewed from the anode side surface. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図9の発電エリア内の燃料ガス流路溝21Aの周囲にメインシール7Aとサブシール7Bが複合された複合ガスケット部7が配置されている。サブシール7Bは、同図の通り、流路部には存在しないため閉じていない。また、図中のサブシール7Bは、周方向に積極的に連続しないように配置されている。このことにより、枠体を押さえる部分が減少し、反力が低下する。押さえない範囲は、枠体の剛性とサブシール7Bにより押さえる反力により最適な配置を解析により設定できる。
A composite gasket portion 7 in which the
図10は、実施の形態2における図9の矢視D−Dにおける部分断面図である。前述の実施の形態1と同様に、メインシール7Aの高さをHA、先端RをRAとしサブシール7Bの高さをHB、先端RをRBとする。また、HPの寸法をシールの圧縮後の寸法とすると、以下のことが言える。
FIG. 10 is a partial cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 9 in the second embodiment. As in the first embodiment, the height of the
メインシール7Aの反力よりもサブシール7Bの反力を小さく設計する例を以下に挙げる。
An example in which the reaction force of the
HA=HBの場合、圧縮率は、等しいのでRA>RBとすることで反力を小さくすることができる。 When HA = HB, the compression ratios are equal, so the reaction force can be reduced by setting RA> RB.
HA>HBの場合、RA=RBでも反力は小さくすることは可能であるが、この場合、圧縮率が小さくなりすぎると、部品の公差、組立上の公差の関係でサブシール7Bが機能しない場合があるため注意が必要である。
When HA> HB, the reaction force can be reduced even when RA = RB, but in this case, if the compression ratio becomes too small, the
更に、図11、図12に実施の形態2における図9のサブシール7Bのない部分の矢視E−Eにおける部分断面図を示す。
Further, FIGS. 11 and 12 are partial cross-sectional views taken along arrow EE of the portion without the
図11は、E−Eと図12はE’−E’とする。 In FIG. 11, EE and FIG. 12 are E′-E ′.
図11では、メインシール7Aのみであり、サブシール7B部分とメインシール7Aをつなぐ形状はない。材料の削減の観点から有効な手段といえるが形状がより複雑になることと、サブシール7Bの成形性に影響が出る。
In FIG. 11, only the
図12は、上記成形性の影響を考慮し、サブシール7B部分とメインシール7Aをつなぐ形状を残すことで成形性を向上させた例を示す。
FIG. 12 shows an example in which the formability is improved by leaving the shape connecting the
図13は、実施の形態2における図1のカソードセパレータをカソード側表面から見た正面図であり、アノードセパレータと同様に図13の発電エリア内の燃料ガス流路溝31Aの周囲にメインシール7Aとサブシール7Bが複合された複合ガスケット部7が配置されている。
FIG. 13 is a front view of the cathode separator of FIG. 1 according to the second embodiment as viewed from the cathode side surface. Similar to the anode separator, the
サブシール7Bは、図13の通り、流路部には存在しないため閉じていない。また、図中のサブシール7Bは、周方向に積極的に連続しないように配置されている。このことにより、枠体を押さえる部分が減少し、反力が低下する。押さえない範囲は、枠体の剛性とサブシール7Bにより押さえる反力により最適な配置を解析により設定できる。
As shown in FIG. 13, the
図14は、実施の形態2における図2の固体高分子電解質型燃料電池の電極−膜−枠接合体をアノードセパレータ側表面から見た正面図の矢視F−F部分で、セル10を断面した断面図である。
14 is a cross-sectional view of the
このときアノードセパレータ2に配置されたサブシール7Bとカソードセパレータ3に配置されたサブシール7Bの押さえない部分が重ならないように配置される。すなわち、電極−膜−枠接合体1の枠体6の部分は、アノードセパレータ2のサブシール7B、カソードセパレータ3のサブシール7Bのいずれかで必ず押さえられている。また、サブシール7Bのない部分には、別の目的を持った形状、例えば回りこみ防止形状や位置決め形状を挿入することも可能である。
At this time, the
なお、上述の実施の形態では、メインシール7Aとサブシール7Bとが一体化された形態を示したが、それぞれが独立した形態、すなわち、メインシール7Aとサブシール7Bとが接続されていない形態でも良い。
In the above-described embodiment, the
また、上記様々な実施の形態のうち、任意の実施の形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。 In addition, among the various embodiments described above, any of the embodiments can be combined as appropriate to achieve the respective effects.
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、種々の変形や修正は可能である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。 Although the present invention has been fully described in connection with the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, various changes and modifications can be made. Such changes and modifications are to be understood as being included therein, so long as they do not depart from the scope of the present invention according to the appended claims.
本発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスの利用効率を高めることができるとともに、製造における歩留まりを高めることができるため、コージェネレーションシステムや電気自動車などに用いられる燃料電池として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can increase the utilization efficiency of fuel gas and oxidant gas, and can increase the yield in manufacturing, and thus is useful as a fuel cell used in a cogeneration system, an electric vehicle, and the like.
1 電極−膜−枠接合体
2,2’ アノードセパレータ
3,3’ カソードセパレータ
4 ボルト穴
5 MEA(膜電極接合体)
5A 高分子電解質膜
5B 触媒層
5C 拡散層
5D 電極層
6A,6A’ 第1の枠体
6B,6B’ 第2の枠体
6C 第3の枠体
7A’ 膜用封止部材
7A メインシール
7B サブシール
10 セル
10’単電池
15 溶着部
1 Electrode-membrane-
5A
Claims (8)
前記高分子電解質膜のそれぞれの表面に設けられた触媒層と、
前記触媒層の表面に設けられたガス拡散層と、
前記高分子電解質膜の外周を挟むように設けられた一対の枠体と、
前記ガス拡散層の上に設けられた一対のセパレータと、を有し、
前記一対のセパレータのうち前記高分子電解質膜が配置される側の表面、かつ、前記ガス拡散層より外側に配置され、環状に設けられたメインシールと、
前記枠体の内縁部よりも外側でかつ前記メインシールの中心部よりも内側に設けられるサブシールを備えること、
を特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。 A polymer electrolyte membrane;
A catalyst layer provided on each surface of the polymer electrolyte membrane;
A gas diffusion layer provided on the surface of the catalyst layer;
A pair of frames provided so as to sandwich the outer periphery of the polymer electrolyte membrane;
A pair of separators provided on the gas diffusion layer,
A main seal provided in an annular shape on the surface of the pair of separators on the side where the polymer electrolyte membrane is disposed, and on the outer side of the gas diffusion layer;
A sub seal provided outside the inner edge of the frame and inside the center of the main seal;
A solid polymer electrolyte fuel cell.
請求項1〜3の何れか一項に記載の固体高分子電解質型燃料電池。 The reaction force by which the sub seal pushes the frame is smaller than the reaction force by which the main seal pushes the frame, and the compression rate is small.
The solid polymer electrolyte fuel cell according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4の何れか一項に記載の固体高分子電解質型燃料電池。 The reaction force by which the sub seal part pushes the frame is smaller than the reaction force by which the main seal part pushes the frame, and the sub seal part is configured to be annular and intermittent.
The solid polymer electrolyte fuel cell according to any one of claims 1 to 4.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014042327A JP2015170398A (en) | 2014-03-05 | 2014-03-05 | Solid-state polymer electrolytic fuel battery |
DE102015002500.7A DE102015002500A1 (en) | 2014-03-05 | 2015-02-27 | Polymer electrolyte fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014042327A JP2015170398A (en) | 2014-03-05 | 2014-03-05 | Solid-state polymer electrolytic fuel battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015170398A true JP2015170398A (en) | 2015-09-28 |
Family
ID=53884058
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014042327A Pending JP2015170398A (en) | 2014-03-05 | 2014-03-05 | Solid-state polymer electrolytic fuel battery |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015170398A (en) |
DE (1) | DE102015002500A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022131990A1 (en) * | 2020-12-18 | 2022-06-23 | Powercell Sweden Ab | Fuel cell assembly |
CN116742038A (en) * | 2023-05-18 | 2023-09-12 | 上海氢晨新能源科技有限公司 | Battery unit, battery module and power supply system |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021132696A1 (en) | 2021-12-10 | 2023-06-15 | Carl Freudenberg Kg | Unit |
WO2024022805A2 (en) * | 2022-07-29 | 2024-02-01 | Kamax Holding Gmbh & Co. Kg | Bipolar plate, bipolar plate system, end plate, and fuel cell |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009072291A1 (en) * | 2007-12-06 | 2009-06-11 | Panasonic Corporation | Electrode-film-frame assembly manufacturing method |
WO2013171939A1 (en) * | 2012-05-17 | 2013-11-21 | パナソニック株式会社 | Fuel cell and method for producing same |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4719771B2 (en) | 2007-06-11 | 2011-07-06 | パナソニック株式会社 | Electrode-membrane-frame assembly for fuel cell and manufacturing method thereof, and polymer electrolyte fuel cell and manufacturing method thereof |
CN103069630B (en) | 2011-08-10 | 2016-04-20 | 松下知识产权经营株式会社 | Fuel cell |
-
2014
- 2014-03-05 JP JP2014042327A patent/JP2015170398A/en active Pending
-
2015
- 2015-02-27 DE DE102015002500.7A patent/DE102015002500A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009072291A1 (en) * | 2007-12-06 | 2009-06-11 | Panasonic Corporation | Electrode-film-frame assembly manufacturing method |
WO2013171939A1 (en) * | 2012-05-17 | 2013-11-21 | パナソニック株式会社 | Fuel cell and method for producing same |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022131990A1 (en) * | 2020-12-18 | 2022-06-23 | Powercell Sweden Ab | Fuel cell assembly |
CN116742038A (en) * | 2023-05-18 | 2023-09-12 | 上海氢晨新能源科技有限公司 | Battery unit, battery module and power supply system |
CN116742038B (en) * | 2023-05-18 | 2024-02-23 | 上海氢晨新能源科技有限公司 | Battery unit, battery module and power supply system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102015002500A1 (en) | 2015-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4719771B2 (en) | Electrode-membrane-frame assembly for fuel cell and manufacturing method thereof, and polymer electrolyte fuel cell and manufacturing method thereof | |
US8084165B2 (en) | MEA, MEA manufacturing method, and polymer electrolyte fuel cell | |
JP4305568B2 (en) | POLYMER ELECTROLYTE FUEL CELL AND FUEL CELL | |
JP4099519B2 (en) | Membrane electrode assembly for fuel cell, polymer electrolyte fuel cell, polymer electrolyte fuel cell and method for producing membrane electrode assembly | |
JP5284980B2 (en) | Method for producing electrode-membrane-frame assembly | |
JP5979562B2 (en) | Fuel cell and manufacturing method thereof | |
US8642230B2 (en) | Electrode-membrane-frame assembly for fuel cell, polyelectrolyte fuel cell and manufacturing method therefor | |
KR100938948B1 (en) | Polymer electrolyte fuel cell | |
US9005840B2 (en) | Polymer fuel cell stack and polymer fuel cell separator pair | |
JP5564623B1 (en) | Solid polymer electrolyte fuel cell and electrolyte membrane-electrode-frame assembly | |
JPWO2007123191A1 (en) | Polymer electrolyte fuel cell | |
US9196910B2 (en) | Fuel cell | |
JP5660256B1 (en) | Solid polymer electrolyte fuel cell | |
JP2017147236A (en) | Fuel battery module and fuel battery stack | |
KR20090089844A (en) | Electrode-membrane-frame assembly for polyelectrolyte fuel cell, manufacturing method therefor, and polyelectrolyte fuel cell | |
JP2015170398A (en) | Solid-state polymer electrolytic fuel battery | |
JP2002352817A (en) | Polymer electrolyte fuel cell | |
JP2012195128A (en) | Gasket for polymer electrolyte fuel cell and polymer electrolyte fuel cell | |
JP2012248444A (en) | Fuel battery cell and fuel battery cell stack | |
JP2014179252A (en) | Fuel cell and process of manufacturing the same | |
JP2013258096A (en) | Production method of electrolyte membrane/electrode structure with resin frame for fuel cell | |
JP2005174875A (en) | Fuel battery and its manufacturing method | |
JP2008218200A (en) | Fuel cell stack and manufacturing method for fuel cell stack | |
JP2006269264A (en) | Solid polyelectrolyte fuel cell | |
JP2014165040A (en) | Structure of electrode-membrane-frame assembly for polymer electrolyte fuel cell and manufacturing method therefor, and polymer electrolyte fuel cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160129 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160209 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20160519 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160802 |