JP2017068908A - Manufacturing method for resin frame-attached electrolyte membrane-electrode structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体高分子電解質膜を第1電極及び第2電極で挟んだ段差MEAと、前記段差MEAの外周に接合される樹脂枠部材とを備える燃料電池用の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to an electrolyte membrane / electrode with a resin frame for a fuel cell, comprising: a step MEA having a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between a first electrode and a second electrode; and a resin frame member joined to the outer periphery of the step MEA. The present invention relates to a method for manufacturing a structure.
一般的に、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。燃料電池は、固体高分子電解質膜の一方の面にアノード電極が、前記固体高分子電解質膜の他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体(MEA)を備えている。アノード電極及びカソード電極は、それぞれ触媒層(電極触媒層)とガス拡散層(多孔質カーボン)とを有している。 In general, a polymer electrolyte fuel cell employs a polymer electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane. The fuel cell includes an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) in which an anode electrode is disposed on one surface of a solid polymer electrolyte membrane and a cathode electrode is disposed on the other surface of the solid polymer electrolyte membrane. Yes. The anode electrode and the cathode electrode each have a catalyst layer (electrode catalyst layer) and a gas diffusion layer (porous carbon).
電解質膜・電極構造体は、セパレータ(バイポーラ板)によって挟持されることにより、発電セル(単位燃料電池)が構成されている。この発電セルは、所定の数だけ積層することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。 The electrolyte membrane / electrode structure is sandwiched between separators (bipolar plates) to form a power generation cell (unit fuel cell). This power generation cell is used as, for example, an in-vehicle fuel cell stack by stacking a predetermined number.
電解質膜・電極構造体では、一方のガス拡散層が固体高分子電解質膜よりも小さな平面寸法に設定されるとともに、他方のガス拡散層が前記固体高分子電解質膜と略同一の平面寸法に設定される、所謂、段差MEAを構成する場合がある。その際、比較的高価な固体高分子電解質膜の使用量を削減させるとともに、薄膜状で強度が低い前記固体高分子電解質膜を保護するために、樹脂枠部材を組み込んだ樹脂枠付きMEAが採用されている。 In the electrolyte membrane / electrode structure, one gas diffusion layer is set to a plane size smaller than that of the solid polymer electrolyte membrane, and the other gas diffusion layer is set to substantially the same plane size as the solid polymer electrolyte membrane. The so-called step MEA may be configured. At that time, in order to reduce the amount of the relatively expensive solid polymer electrolyte membrane used and to protect the solid polymer electrolyte membrane having a thin film shape and low strength, an MEA with a resin frame incorporating a resin frame member is adopted. Has been.
樹脂枠付きMEAとして、例えば、特許文献1に開示されている燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体が知られている。この燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体では、樹脂製枠部材の内周端部と固体高分子電解質膜の外周縁部とが、接着剤層、例えば、エステル系又はウレタン系のホットメルト接着剤により固定されている。
As an MEA with a resin frame, for example, an electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame for a fuel cell disclosed in
ところで、MEAと樹脂製枠部材の接合の接着剤としてホットメルトシートが使用される際、前記ホットメルトシートと樹脂製枠部材との間に、又は前記ホットメルトシートと固体高分子電解質膜との間に、空気が入り込む場合がある(所謂、エア噛み)。このため、固体高分子電解質膜と樹脂製枠部材との接着強度が低下するとともに、ガス遮断性が劣化するという問題がある。 By the way, when a hot melt sheet is used as an adhesive for joining the MEA and the resin frame member, between the hot melt sheet and the resin frame member or between the hot melt sheet and the solid polymer electrolyte membrane. There is a case where air enters in between (so-called air biting). For this reason, there is a problem that the adhesive strength between the solid polymer electrolyte membrane and the resin frame member is lowered and the gas barrier property is deteriorated.
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な工程で、接着部位のエア噛みを確実に抑制することができ、接着強度に優れた接着剤層を形成することが可能な樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem, and is a resin capable of reliably suppressing air biting at an adhesion site and forming an adhesive layer with excellent adhesion strength by a simple process. It aims at providing the manufacturing method of the electrolyte membrane and electrode structure with a frame.
本発明は、段差MEAと樹脂枠部材とを有する燃料電池用の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法に関するものである。段差MEAでは、固体高分子電解質膜の一方の面には、第1電極が設けられ、前記固体高分子電解質膜の他方の面には、第2電極が設けられるとともに、前記第1電極の平面寸法は、前記第2電極の平面寸法よりも大きな寸法に設定されている。樹脂枠部材は、固体高分子電解質膜の、第2電極の外方に露呈する外周面に、ホットメルトにより接合されている。 The present invention relates to a method of manufacturing an electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame for a fuel cell having a step MEA and a resin frame member. In the step MEA, a first electrode is provided on one surface of the solid polymer electrolyte membrane, a second electrode is provided on the other surface of the solid polymer electrolyte membrane, and a plane of the first electrode is provided. The dimension is set to be larger than the planar dimension of the second electrode. The resin frame member is joined to the outer peripheral surface of the solid polymer electrolyte membrane exposed to the outside of the second electrode by hot melt.
この製造方法では、ホットメルトは、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が形成されたシート状ホットメルトであり、前記固体高分子電解質膜と樹脂枠部材との接合部位に、前記シート状ホットメルトを配設する工程を有している。この製造方法では、さらにシート状ホットメルトが配設された接合部位に対して加熱を行うとともに、荷重を付与する工程を有している。 In this manufacturing method, the hot melt is a sheet-like hot melt in which a plurality of through-holes penetrating in the thickness direction are formed, and the sheet-like hot melt is formed at a joint portion between the solid polymer electrolyte membrane and the resin frame member. A step of disposing the melt. This manufacturing method further includes a step of heating the bonding site where the sheet-like hot melt is disposed and applying a load.
また、この製造方法では、貫通孔は、直径が20μm〜500μmの範囲内であることが好ましい。 In this manufacturing method, the through hole preferably has a diameter in the range of 20 μm to 500 μm.
本発明によれば、シート状ホットメルトには、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている。このため、接合部位でシート状ホットメルトにエア噛みが発生すると、エアは、貫通孔を通って前記接合部位の外部に排出される。従って、簡単な工程で、エア噛みを確実に抑制することができ、接着強度に優れた接着剤層を確実に形成することが可能になる。 According to the present invention, the sheet-like hot melt is formed with a plurality of through holes penetrating in the thickness direction. For this reason, when air biting occurs in the sheet-like hot melt at the joining portion, the air is discharged to the outside of the joining portion through the through hole. Therefore, the air biting can be reliably suppressed by a simple process, and an adhesive layer excellent in adhesive strength can be reliably formed.
図1及び図2に示すように、本発明の実施形態に係る製造方法が適用される樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10は、横長(又は縦長)の長方形状の固体高分子型発電セル(燃料電池)12に組み込まれる。複数の発電セル12は、例えば、矢印A方向(水平方向)又は矢印C方向(重力方向)に積層されて燃料電池スタックが構成される。燃料電池スタックは、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池電気自動車(図示せず)に搭載される。
As shown in FIGS. 1 and 2, an electrolyte membrane /
発電セル12は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10を第1セパレータ14及び第2セパレータ16で挟持する。第1セパレータ14及び第2セパレータ16は、横長(又は縦長)の長方形状を有する。第1セパレータ14及び第2セパレータ16は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板や、カーボン部材等で構成される。
The
長方形状の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10は、段差MEA10aを備える。図2に示すように、段差MEA10aは、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である固体高分子電解質膜18と、前記固体高分子電解質膜18を挟持するアノード電極(第1電極)20及びカソード電極(第2電極)22とを有する。固体高分子電解質膜18は、陽イオン交換膜であり、フッ素系電解質の他、HC(炭化水素)系電解質を使用してもよい。
The electrolyte membrane /
カソード電極22は、固体高分子電解質膜18及びアノード電極20よりも小さな平面寸法(外形寸法)を有するとともに、前記固体高分子電解質膜18と前記アノード電極20とは、同一の平面寸法を有する。なお、上記の構成に代えて、アノード電極20は、固体高分子電解質膜18及びカソード電極22よりも小さな平面寸法を有するように構成してもよい。その際、アノード電極20は、第2電極となり、カソード電極22は、第1電極となる。
The
図2に示すように、アノード電極20は、固体高分子電解質膜18の一方の面18aに接合される第1電極触媒層20aと、前記第1電極触媒層20aに積層される第1ガス拡散層20bとを設ける。第1電極触媒層20a及び第1ガス拡散層20bは、同一の平面寸法(外形寸法)を有するとともに、固体高分子電解質膜18と同一(又は同一未満)の平面寸法に設定される。なお、第1電極触媒層20aは、第1ガス拡散層20bよりも小さな平面寸法(又は大きな平面寸法)に設定されてもよい。
As shown in FIG. 2, the
カソード電極22は、固体高分子電解質膜18の面18bに接合される第2電極触媒層22aと、前記第2電極触媒層22aに積層される第2ガス拡散層22bとを設ける。第2電極触媒層22a及び第2ガス拡散層22bは、同一の平面寸法を有するとともに、固体高分子電解質膜18の平面寸法よりも小さな平面寸法に設定される。固体高分子電解質膜18の面18b側の外周縁部には、カソード電極22の外方に露呈する露出面18beが設けられる。
The
なお、第2電極触媒層22aと第2ガス拡散層22bとは、同一の平面寸法に設定されているが、前記第2電極触媒層22aの平面寸法は、前記第2ガス拡散層22bの平面寸法よりも大きな寸法(又は小さな寸法)を有してもよい。
The second
第1電極触媒層20aは、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、第1ガス拡散層20bの表面に一様に塗布されて形成される。第2電極触媒層22aは、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、第2ガス拡散層22bの表面に一様に塗布されて形成される。
The first
第1ガス拡散層20bは、多孔性と導電性を有するマイクロポーラス層20b(m)と、カーボンペーパ又はカーボンクロス等のカーボン層20b(c)とから形成される。第2ガス拡散層22bは、多孔性と導電性を有するマイクロポーラス層22b(m)と、カーボンペーパ又はカーボンクロス等のカーボン層22b(c)とから形成される。第2ガス拡散層22bの平面寸法は、第1ガス拡散層20bの平面寸法よりも小さく設定される。
The first
第1電極触媒層20a及び第2電極触媒層22aは、固体高分子電解質膜18の両面に形成される。なお、マイクロポーラス層20b(m)及び22b(m)は、必要に応じて設ければよく、不要にすることもできる。
The first
樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10は、固体高分子電解質膜18の露出面18beに接合されるフィルム状の樹脂枠部材(樹脂成形体又は樹脂フィルム)24を備える。
The electrolyte membrane /
樹脂枠部材24は、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PPA(ポリフタルアミド)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PES(ポリエーテルサルフォン)、LCP(リキッドクリスタルポリマー)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、m−PPE(変性ポリフェニレンエーテル樹脂)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)又は変性ポリオレフィン等で構成される。
The
樹脂枠部材24は、平板状を有し、固体高分子電解質膜18の露出面18beに接合される接着面24aを設ける。固体高分子電解質膜18の露出面18beと樹脂枠部材24の接着面24aとの間には、ホットメルトシート(シート状ホットメルト)26aによる接着剤層26が設けられる。ホットメルトシート26aは、例えば、シート状の固体接着剤であってエポキシ基を含有する接着剤である。
The
図1に示すように、発電セル12の矢印B方向(図1中、水平方向)の一端縁部には、積層方向である矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔30a、冷却媒体入口連通孔32a及び燃料ガス出口連通孔34bが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔30aは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する一方、冷却媒体入口連通孔32aは、冷却媒体を供給する。燃料ガス出口連通孔34bは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。酸化剤ガス入口連通孔30a、冷却媒体入口連通孔32a及び燃料ガス出口連通孔34bは、矢印C方向(鉛直方向)に配列して設けられる。
As shown in FIG. 1, one end edge portion of the
発電セル12の矢印B方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを供給する燃料ガス入口連通孔34a、冷却媒体を排出する冷却媒体出口連通孔32b、及び酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口連通孔30bが設けられる。燃料ガス入口連通孔34a、冷却媒体出口連通孔32b及び酸化剤ガス出口連通孔30bは、矢印C方向に配列して設けられる。
The other end edge of the
樹脂枠部材24には、酸化剤ガス入口連通孔30a、冷却媒体入口連通孔32a、燃料ガス出口連通孔34b、燃料ガス入口連通孔34a、冷却媒体出口連通孔32b及び酸化剤ガス出口連通孔30bは形成されない。
The
第2セパレータ16の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10に向かう面16aには、酸化剤ガス入口連通孔30aと酸化剤ガス出口連通孔30bとに連通して矢印B方向に延在する複数本の酸化剤ガス流路36が設けられる。
The
第1セパレータ14の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10に向かう面14aには、燃料ガス入口連通孔34aと燃料ガス出口連通孔34bとに連通して矢印B方向に延在する複数本の燃料ガス流路38が形成される。互いに隣接する第1セパレータ14の面14bと第2セパレータ16の面16bとの間には、冷却媒体入口連通孔32aと冷却媒体出口連通孔32bとに連通して矢印B方向に延在する複数本の冷却媒体流路40が形成される。
The
図1及び図2に示すように、第1セパレータ14の面14a、14bには、この第1セパレータ14の外周端部を周回して、第1シール部材42が一体化される。第2セパレータ16の面16a、16bには、この第2セパレータ16の外周端部を周回して、第2シール部材44が一体化される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図2に示すように、第1シール部材42は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10を構成する樹脂枠部材24に当接する第1凸状シール42aと、第2セパレータ16の第2シール部材44に当接する第2凸状シール42bとを有する。第2シール部材44は、第2凸状シール42bに当接する面がセパレータ面に沿って平面状に延在する平面シールを構成する。なお、第2凸状シール42bに代えて、第2シール部材44に凸状シール(図示せず)を設けてもよい。
As shown in FIG. 2, the
第1シール部材42及び第2シール部材44には、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。
For the
次いで、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10を製造するための本発明の実施形態に係る製造方法について、以下に説明する。
Next, a manufacturing method according to an embodiment of the present invention for manufacturing an electrolyte membrane /
先ず、段差MEA10aが作製される一方、樹脂枠部材24は、金型(図示せず)を用いて射出成形された部材、又は、フィルムをトムソン刃で枠状に切断した部材が用意される。段差MEA10aを作製するには、先ず、カーボンペーパからなるカーボン層20b(c)の平坦面に、カーボンブラックとPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)粒子との混合物からなるスラリーを塗布し、乾燥させて下地層であるマイクロポーラス層20b(m)が形成される。
First, while the
マイクロポーラス層20b(m)にカーボン層20b(c)が接合されることにより、第1ガス拡散層20bが形成される。同様に、マイクロポーラス層22b(m)が形成され、前記マイクロポーラス層22b(m)にカーボン層22b(c)が接合されることにより、第2ガス拡散層22bが形成される。
The first
一方、電極触媒に溶媒を加えた後、イオン導電性高分子バインダ溶液として、例えば、パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物の溶液が投入される。そして、所定のインク粘土になるまで、溶媒を添加することにより、アノード電極インク及びカソード電極インクが作成される。 On the other hand, after adding a solvent to the electrode catalyst, for example, a solution of a perfluoroalkylenesulfonic acid polymer compound is added as an ion conductive polymer binder solution. Then, an anode electrode ink and a cathode electrode ink are created by adding a solvent until a predetermined ink clay is obtained.
そこで、図3に示すように、アノード電極インクは、PETフィルム50aにスクリーン印刷により塗工され、加熱乾燥されることにより、第1電極触媒層20aを設けたアノード電極シート52が形成される。第1電極触媒層20aは、固体高分子電解質膜18と同一の平面寸法に設定される。
Therefore, as shown in FIG. 3, the anode electrode ink is applied to the
同様に、カソード電極インクは、PETフィルム50bにスクリーン印刷により塗工され、加熱乾燥されることにより、第2電極触媒層22aを設けたカソード電極シート54が形成される。第2電極触媒層22aは、固体高分子電解質膜18よりも小さな平面寸法に設定される。
Similarly, the cathode electrode ink is applied to the
次いで、固体高分子電解質膜18が、アノード電極シート52及びカソード電極シート54に挟持された状態で、ホットプレスが行われる。そして、PETフィルム50a、50bが剥離されることにより、接合体(CCM)(catalyst coated membrane)が形成される。さらに、第1ガス拡散層20bと第2ガス拡散層22bとは、マイクロポーラス層20b(m)、22b(m)間にCCMを挟持し、ホットプレスにより一体化されて段差MEA10aが作製される(図2参照)。
Next, hot pressing is performed in a state where the solid
そして、長尺状のホットメルトウエブが用意され、トムソン刃によりカットすることにより、枠形状のホットメルトシート26aが加工される。図4に示すように、ホットメルトシート26aは、幅寸法tが、1mm〜5mmの範囲内に設定されるとともに、前記ホットメルトシート26aには、レーザ光照射やプレス成形により複数の貫通孔56が形成される(図4及び図5参照)。
A long hot melt web is prepared and cut with a Thomson blade to process the frame-shaped
図4に示すように、貫通孔56は、直径が20μm〜500μmの範囲内であるとともに、各貫通孔56は、互いに矢印B方向に沿って寸法S1及び矢印C方向に沿って寸法S2だけ離間する。各貫通孔56は、幅方向に対して互いにオフセットして配置される。寸法S1及びS2は、例えば、2mm〜10mmの範囲内に設定される。幅寸法tにおいて、貫通孔56が一列の場合には、前記貫通孔56は、幅寸法tの中央位置に配置される。貫通孔56が二列の場合には、前記貫通孔56は、幅寸法tの1/3及び2/3の位置に配置される。貫通孔56が三列の場合には、前記貫通孔56は、幅寸法tの1/4、2/4及び3/4の位置に配置される。
As shown in FIG. 4, the through
次に、図5に示すように、ホットメルトシート26aは、固体高分子電解質膜18の露出面18be上に配置される。なお、ホットメルトシート26aは、樹脂枠部材24の接着面24a上に配置されてもよい。
Next, as shown in FIG. 5, the
さらに、図6に示すように、固体高分子電解質膜18の露出面18beと樹脂枠部材24の接着面24aとの接合部位は、ホットメルトシート26aが介装された状態で、サーボプレス機60により加熱及び加圧処理される。サーボプレス機60は、固定基台62と可動基台64とを備え、前記可動基台64は、ピストン66により前記固定基台62に対して進退可能である。
Further, as shown in FIG. 6, the
そこで、固定基台62及び可動基台64が、所定温度、例えば、160℃に昇温した際、前記固定基台62及び前記可動基台64により接合部位を、例えば、0.01MPaの初期荷重(圧力)で挟持する。そして、ホットメルトシート26aの温度が160℃に至るまで、所定のインターバルだけ、接合部位に初期荷重を付与している。
Therefore, when the fixed
上記の初期荷重が付与されてから所定のインターバル、例えば、10秒間が経過した後、接合部位に印加される接合荷重(圧力)が、例えば、0.5MPaに増加され、所定の時間だけ前記接合荷重の付与が行われる。なお、接合荷重は、0.1MPa〜2MPaの範囲に設定される。このため、段差MEA10aと樹脂枠部材24とは、接着剤層26により接合され、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10が製造される。
After a predetermined interval, for example, 10 seconds elapses after the initial load is applied, the bonding load (pressure) applied to the bonding portion is increased to, for example, 0.5 MPa, and the bonding is performed for a predetermined time. A load is applied. The bonding load is set in the range of 0.1 MPa to 2 MPa. For this reason, the
ところで、ホットメルトシート26aは、撓み易いため、例えば、図7に示すように、前記ホットメルトシート26aが、固体高分子電解質膜18(又は樹脂枠部材24)に変形した状態で配置されることがある。このため、ホットメルトシート26aと固体高分子電解質膜18との間に空間部68が形成され、前記空間部68によるエア噛みが発生するおそれがある。
By the way, since the
この場合、本実施形態では、ホットメルトシート26aには、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔56が形成されている。従って、空間部68のエアは、貫通孔56を通ってホットメルトシート26aの外部に排出されている。
In this case, in the present embodiment, the
さらに、貫通孔56は、ホットメルトシート26aがサーボプレス機60により加熱及び加圧処理される際に、閉塞されており、接着剤層26に前記貫通孔56が残ることがない。これにより、簡単な工程で、エア噛みを確実に抑制することができ、接着強度及びガス遮断性に優れた接着剤層26を確実に形成することが可能になるという効果が得られる。
Further, the through
さらに、貫通孔56は、直径が20μm〜500μmの範囲内に設定されている。貫通孔56の直径が20μm未満では、エアが抜け難くなり、エア噛みを確実に解消させることができないおそれがある。一方、貫通孔56の直径が500μmを上回る際には、接着時に前記貫通孔56を塞ぐことができない場合があり、接着強度が低下するおそれがある。
Furthermore, the through-
また、ホットメルトシート26aの幅寸法tは、1mm〜5mmの範囲内に設定されている。幅寸法tが1mm未満では、接着力不足が惹起される一方、幅寸法tが5mmを上回ると、発電セル12全体の寸法が必要以上に大きくなってしまう。
The width dimension t of the
次に、このように構成される発電セル12の動作について、以下に説明する。
Next, operation | movement of the electric
先ず、図1に示すように、酸化剤ガス入口連通孔30aには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔34aには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔32aには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
First, as shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔30aから第2セパレータ16の酸化剤ガス流路36に導入され、矢印B方向に移動して段差MEA10aのカソード電極22に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔34aから第1セパレータ14の燃料ガス流路38に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路38に沿って矢印B方向に移動し、段差MEA10aのアノード電極20に供給される。
Therefore, the oxidant gas is introduced from the oxidant gas
従って、各段差MEA10aでは、カソード電極22に供給される酸化剤ガスと、アノード電極20に供給される燃料ガスとが、第2電極触媒層22a及び第1電極触媒層20a内で電気化学反応により消費されて、発電が行われる。
Therefore, in each
次いで、カソード電極22に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔30bに沿って矢印A方向に排出される。同様に、アノード電極20に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔34bに沿って矢印A方向に排出される。
Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the
また、冷却媒体入口連通孔32aに供給された冷却媒体は、第1セパレータ14と第2セパレータ16との間の冷却媒体流路40に導入された後、矢印B方向に流通する。この冷却媒体は、段差MEA10aを冷却した後、冷却媒体出口連通孔32bから排出される。
The cooling medium supplied to the cooling medium
10…樹脂枠付き電解質膜・電極構造体 10a…段差MEA
12…発電セル 14、16…セパレータ
18…固体高分子電解質膜 18be…露出面
20…アノード電極 20a、22a…電極触媒層
20b、22b…ガス拡散層 22…カソード電極
24…樹脂枠部材 24a…接着面
26a…ホットメルトシート 30a…酸化剤ガス入口連通孔
30b…酸化剤ガス出口連通孔 32a…冷却媒体入口連通孔
32b…冷却媒体出口連通孔 34a…燃料ガス入口連通孔
34b…燃料ガス出口連通孔 36…酸化剤ガス流路
38…燃料ガス流路 40…冷却媒体流路
42、44…シール部材 52…アノード電極シート
54…カソード電極シート 56…貫通孔
60…サーボプレス機
10 ... Electrolyte membrane / electrode structure with
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記固体高分子電解質膜の、前記第2電極の外方に露呈する外周面に、ホットメルトにより接合される樹脂枠部材と、
を有する燃料電池用の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法であって、
前記ホットメルトは、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が形成されたシート状ホットメルトであり、前記固体高分子電解質膜と前記樹脂枠部材との接合部位に、前記シート状ホットメルトを配設する工程と、
前記シート状ホットメルトが配設された前記接合部位に対して加熱を行うとともに、荷重を付与する工程と、
を有することを特徴とする樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。 A first electrode is provided on one surface of the solid polymer electrolyte membrane, a second electrode is provided on the other surface of the solid polymer electrolyte membrane, and the planar dimensions of the first electrode are A step MEA set to a dimension larger than the planar dimension of the second electrode;
A resin frame member bonded to the outer peripheral surface of the solid polymer electrolyte membrane exposed to the outside of the second electrode by hot melt;
A method for producing an electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame for a fuel cell, comprising:
The hot melt is a sheet-like hot melt in which a plurality of through-holes penetrating in the thickness direction is formed, and the sheet-like hot melt is disposed at a joint portion between the solid polymer electrolyte membrane and the resin frame member. A process of installing,
Heating the joint site where the sheet-like hot melt is disposed, and applying a load;
A process for producing an electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame, comprising:
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JP2019096413A (en) * | 2017-11-20 | 2019-06-20 | トヨタ自動車株式会社 | Method of manufacturing fuel cell |
JP2021180135A (en) * | 2020-05-14 | 2021-11-18 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel battery unit cell |
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2015
- 2015-09-28 JP JP2015189406A patent/JP2017068908A/en active Pending
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