JP2017143050A - 膜−電極接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＥＡ（膜−電極接合体）のロールへの貼り付きを防止することでＧＤＬ（ガス拡散層）の破損を抑制する。
【解決手段】ロール２００によってＧＤＬ（ガス拡散層）２０とＭＥＡ（膜−電極接合体）１０とを加圧して接合する膜−電極接合装置１００であって、ＧＤＬ２０およびＭＥＡ１０として、接合時の搬送方向におけるＭＥＡ１０の幅をＧＤＬ２０の幅よりも小さくしたものを用いることとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、膜−電極接合装置に関する。

燃料電池に用いられるＭＥＧＡ（膜−電極−拡散層接合体(Membrane Electrode ＆ Gas Diffusion Layer Assembly)）を製造する手法として、ＭＥＡ（膜−電極接合体(Membrane Electrode Assembly)）とＧＤＬ（ガス拡散層(Gas Diffusion Layer)）を圧延によって接合することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１７８９９３号公報

しかしながら、高温で加圧を行う際、ＧＤＬ（ガス拡散層）からはみ出したＭＥＡ（膜−電極接合体）がロールの表面に付着し、熱により溶融する可能性がある。溶融した場合には、ＭＥＡがロールに貼り付いてワーク搬送を阻害してしまい、ＧＤＬが割れることもある。このような問題が生じる理由としては、接合体の接合力が低いために高温での加工が必要なこと、搬送精度が低いためにＧＤＬからＭＥＡがはみ出すこと、が挙げられる。

また、ＧＤＬ上のＭＰＬ（マイクロポーラス）層がロールに転写されてロール表面を汚すことがあり、そうすると、転写された部分が異物となってワークに再付着したり、ロールに段差が生じて加圧時にワークを傷つけたり、といった不具合が生じるおそれがある。このような問題が生じる理由としては、ＧＤＬ上のＭＰＬ層はロールを汚しやすい、といった点が挙げられる。

そこで、本発明は、ＭＥＡ（膜−電極接合体）のロールへの貼り付きを防止することでＧＤＬ（ガス拡散層）の破損を抑制する膜−電極接合装置を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するべく、本発明は、ロールによってＧＤＬ（ガス拡散層）とＭＥＡ（膜−電極接合体）とを加圧して接合する膜−電極接合装置において、
前記ＧＤＬおよび前記ＭＥＡとして、接合時の搬送方向における前記ＭＥＡの幅を前記ＧＤＬの幅よりも小さくしたものを用いることを特徴とする。

本発明によれば、ＭＥＡのロールへの貼り付きを防止することでＧＤＬの破損を抑制することができる。

膜−電極接合装置によりＭＥＡとＧＤＬとを接合する様子を示す斜視図である。 膜−電極接合装置におけるＭＥＡとＧＤＬとをワーク搬送方向から見た図である。 ＭＥＡバックシートを備えたＭＥＡとＧＤＬとをワーク搬送方向から見た図である。

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

図１〜図３に、膜−電極接合装置１の実施形態を示す。膜−電極接合装置１は、ロール２００によってＭＥＡ（膜−電極接合体）１０とＧＤＬ（ガス拡散層）２０とを加圧して接合する装置である。

以下の実施形態におけるワークとして例示するのは、ＭＥＡ（膜−電極接合体）１０とＧＤＬ（ガス拡散層）２０であり、これらが膜−電極接合装置１によって加圧され接合されてＭＥＧＡ（膜−電極−拡散層接合体(Membrane Electrode ＆ Gas Diffusion Layer Assembly)）３０が製造される（図１参照）。ＭＥＡ１０は、工程紙（電解質キャリアフィルム）１１、電解質膜１２、触媒層１３を含む。ＧＤＬ２０は、ＭＰＬ（マイクロポーラス）層２１、ＣＰ（カーボンペーパー）２２を含む（図２、図３参照）。

ここで、ロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式（ロール状に巻かれたワークを加工した後に別のロールに巻き取る方式）の製品を加圧や加熱をして接合する工程において、熱に弱い樹脂層であるＭＥＡ（膜−電極接合体）１０は、加熱されたロール２００に接触すると当該ロール２００に貼り付いてしまい、ワークの搬送に対する抵抗となり、脆いＧＤＬ（ガス拡散層）が破損してしまう場合があるが、これに対し、以下に示す膜−電極接合装置１００においては、加熱、高圧プレスによる接合強度向上によるＭＥＡ１０のロール２００への貼り付きを抑制するため、製品部材の流れ方向つまりワーク搬送方向（搬送送り方向）の幅を、（１）ＭＥＡ≦ＧＤＬ、（２）ＧＤＬ≦ＭＥＡバックシート とする。以下、それぞれについて、第１の実施形態、第２の実施形態として詳しく説明する。

＜第１の実施形態＞
ワーク搬送方向に対する製品幅について、ＧＤＬ２０の幅ｂをＭＥＡ１０の幅ａ以上（ＭＥＡ１０の幅ａ≦ＧＤＬ２０の幅ｂ）とする（図２参照）。ＧＤＬ２０の幅ｂがＭＥＡ１０の幅ａ以上となることで、ＭＥＡ１０のロール２００への貼り付きを防止し、ＧＤＬ２０の破損を抑制する。

＜第２の実施形態＞
ＭＥＡ１０に設けられるＭＥＡバックシート１４の幅ｃをＧＤＬ２０の幅ｂ以上（ＧＤＬ２０の幅ｂ≦ＭＥＡバックシート１４の幅ｃ）とする（図３参照）。こうすることで、ＭＰＬ層２１がロール２００へ転写されることを抑制する。一般に、ロール・ツー・ロールの製品を接合する際、ＧＤＬ２０の表面のカーボン塗膜（ＭＰＬ）はロール２００に接触すると当該ロール２００へと容易に転写され、ロール２００の汚染、他のワークへの再転写による不良発生を誘発することがあるが、本実施形態によればこのような事態が生じるのを抑制することができる。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

本発明は、ロールによってＧＤＬ（ガス拡散層）とＭＥＡ（膜−電極接合体）とを加圧して接合する膜−電極接合装置に適用して好適である。

１０…ＭＥＡ
１１…工程紙
１２…電解質膜
１３…触媒層
１４…ＭＥＡバックシート
２０…ＧＤＬ
２１…ＭＰＬ層
２２…ＣＰ
３０…ＭＥＧＡ
１００…膜−電極接合装置
２００…ロール

Claims (1)

1. ロールによってＧＤＬ（ガス拡散層）とＭＥＡ（膜−電極接合体）とを加圧して接合する膜−電極接合装置において、
   前記ＧＤＬおよび前記ＭＥＡとして、接合時の搬送方向における前記ＭＥＡの幅を前記ＧＤＬの幅よりも小さくしたものを用いることを特徴とする膜−電極接合装置。

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