JP2975954B2 - 高分子電解質型燃料電池の製造方法 - Google Patents
高分子電解質型燃料電池の製造方法Info
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- JP2975954B2 JP2975954B2 JP3295817A JP29581791A JP2975954B2 JP 2975954 B2 JP2975954 B2 JP 2975954B2 JP 3295817 A JP3295817 A JP 3295817A JP 29581791 A JP29581791 A JP 29581791A JP 2975954 B2 JP2975954 B2 JP 2975954B2
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- polymer electrolyte
- fuel cell
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- electrolyte fuel
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は高分子電解質型燃料電
池の製造方法に関する。
池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高分子電解質型燃料電池は、電極シート
間にメンブレンを挾み込んで両者を接合したセルを組み
合わせたものであり、この電池におけるセルの接合方法
としては一般にホットプレスが採用されている。
間にメンブレンを挾み込んで両者を接合したセルを組み
合わせたものであり、この電池におけるセルの接合方法
としては一般にホットプレスが採用されている。
【０００３】一例として、詳細に述べれば、まず、プレ
ス装置の温度を１００℃程度に保ち、電極シート間に挾
み込んだメンブレン（固体高分子電解質膜）を２枚のプ
レス板間に挿入し、メンブレン中の水分を蒸発させた
後、１２５〜１３０℃に温度を上昇させ、１００ kgf／
cm2 で１分間ホットプレスを行うことにより、メンブレ
ンと電極シートとを接合している。
ス装置の温度を１００℃程度に保ち、電極シート間に挾
み込んだメンブレン（固体高分子電解質膜）を２枚のプ
レス板間に挿入し、メンブレン中の水分を蒸発させた
後、１２５〜１３０℃に温度を上昇させ、１００ kgf／
cm2 で１分間ホットプレスを行うことにより、メンブレ
ンと電極シートとを接合している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したような方法で
は、プレス時にメンブレン中の水分を蒸発させているた
め、水分蒸発に伴いメンブレンが収縮した状態でメンブ
レンと電極シートとが接合されることになる。
は、プレス時にメンブレン中の水分を蒸発させているた
め、水分蒸発に伴いメンブレンが収縮した状態でメンブ
レンと電極シートとが接合されることになる。
【０００５】しかしながら、高分子電解質型燃料電池の
運転中においてはメンブレンが含水状態となるため、含
水に伴うメンブレンの膨張によりメンブレンと電極との
間に応力が発生し、ひずみが生ずるといった問題が生ず
る。
運転中においてはメンブレンが含水状態となるため、含
水に伴うメンブレンの膨張によりメンブレンと電極との
間に応力が発生し、ひずみが生ずるといった問題が生ず
る。
【０００６】そこで、この発明の課題は、運転中におい
てメンブレンと電極間にひずみの発生しない高分子電解
質型燃料電池を提供すべく、その製造方法を改良するこ
とにある。
てメンブレンと電極間にひずみの発生しない高分子電解
質型燃料電池を提供すべく、その製造方法を改良するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、電極間にメンブレンを挾み込み、プレ
ス接合する高分子電解質型燃料電池の製造方法におい
て、メンブレン周囲の温度がメンブレン温度と同程度
で、かつメンブレン周囲の圧力がメンブレン温度におけ
る飽和水蒸気圧より高く、しかもメンブレン周囲を加湿
雰囲気にしてプレスするようにしたのである。
め、この発明は、電極間にメンブレンを挾み込み、プレ
ス接合する高分子電解質型燃料電池の製造方法におい
て、メンブレン周囲の温度がメンブレン温度と同程度
で、かつメンブレン周囲の圧力がメンブレン温度におけ
る飽和水蒸気圧より高く、しかもメンブレン周囲を加湿
雰囲気にしてプレスするようにしたのである。
【０００８】かかるプレス条件を満足させるための具体
的な方法として、この発明ではメンブレンを挾み込んだ
電極を、予め水を蓄えた弾性材料から成る密閉容器内に
収容し、この密閉容器自体をホットプレスする方法を採
る。
的な方法として、この発明ではメンブレンを挾み込んだ
電極を、予め水を蓄えた弾性材料から成る密閉容器内に
収容し、この密閉容器自体をホットプレスする方法を採
る。
【０００９】
【作用】以上のような高分子電解質型燃料電池の製造方
法にあっては、メンブレン周囲の温度とメンブレン温度
とが等しい条件のもとでメンブレン周囲の圧力を飽和水
蒸気圧より高くすることにより、メンブレン中の水分の
蒸発によるメンブレンからの水分の流出が抑制され、メ
ンブレン周囲を加湿することによりメンブレン表面から
の水分の蒸発が抑制される。従って、メンブレンが非収
縮の状態で、電極に接合される。なお、特開平３−８４
８６６号公報には、メンブレンの膨潤状態を保つために
メンブレンを２枚のガス拡散電極で挟んで飽和水蒸気圧
の下で接合する方法が示されているが、給水路を設けた
剛体材料の密閉系を採用するその方法と違って、この発
明の方法は、予め水を蓄えた弾性材料から成る密閉容器
を密閉系とし、その容器自体をホットプレスするので、
装置の簡素化や作業の簡素化等の面で有利である。
法にあっては、メンブレン周囲の温度とメンブレン温度
とが等しい条件のもとでメンブレン周囲の圧力を飽和水
蒸気圧より高くすることにより、メンブレン中の水分の
蒸発によるメンブレンからの水分の流出が抑制され、メ
ンブレン周囲を加湿することによりメンブレン表面から
の水分の蒸発が抑制される。従って、メンブレンが非収
縮の状態で、電極に接合される。なお、特開平３−８４
８６６号公報には、メンブレンの膨潤状態を保つために
メンブレンを２枚のガス拡散電極で挟んで飽和水蒸気圧
の下で接合する方法が示されているが、給水路を設けた
剛体材料の密閉系を採用するその方法と違って、この発
明の方法は、予め水を蓄えた弾性材料から成る密閉容器
を密閉系とし、その容器自体をホットプレスするので、
装置の簡素化や作業の簡素化等の面で有利である。
【００１０】
【実施例】以下、実施例について図面を参照して説明す
る。 −実施例１− 純水中に漬けていた厚さ０．２mmのメンブレン（Ｎａｆ
ｉｏｎ１１７（デュポン社製））１と厚さ０．５mmの電
極２とを図１（ａ）に示すように重ね合わせ、予め水４
を蓄えた密閉容器３の中にセットした。この密閉容器３
は、四フッ化エチレン樹脂を使用し、隙間はシリコーン
グリースで封止した。なお、密閉容器３内の空間の高さ
は１．２mmとした。
る。 −実施例１− 純水中に漬けていた厚さ０．２mmのメンブレン（Ｎａｆ
ｉｏｎ１１７（デュポン社製））１と厚さ０．５mmの電
極２とを図１（ａ）に示すように重ね合わせ、予め水４
を蓄えた密閉容器３の中にセットした。この密閉容器３
は、四フッ化エチレン樹脂を使用し、隙間はシリコーン
グリースで封止した。なお、密閉容器３内の空間の高さ
は１．２mmとした。
【００１１】この密閉容器３を、同図（ｂ）に示すよう
に、開放型のホットプレス装置６にセットし、加圧（１
００ kgf／cm2 ）状態でプレス温度を１３０℃に上昇さ
せて１分間維持した後、温度を５０℃に下降させてプレ
ス装置から取り出し、密閉容器３を開いてメンブレン１
と電極２との接合体を取り出した。
に、開放型のホットプレス装置６にセットし、加圧（１
００ kgf／cm2 ）状態でプレス温度を１３０℃に上昇さ
せて１分間維持した後、温度を５０℃に下降させてプレ
ス装置から取り出し、密閉容器３を開いてメンブレン１
と電極２との接合体を取り出した。
【００１２】これを高分子電解質型燃料電池に組み込ん
で８時間運転し、接合体を取り出したところメンブレン
１に歪は生じなかった。
で８時間運転し、接合体を取り出したところメンブレン
１に歪は生じなかった。
【００１３】なお、前記密閉容器３は、圧縮可能な材
料、例えばフッ素ゴム、シリコンゴム弾性材料あるいは
フッ素樹脂、架橋ポリエチレン等の耐熱性樹脂を使用
し、隙間の封止材としては接着材、パテ、グリース等を
使用すればよい。
料、例えばフッ素ゴム、シリコンゴム弾性材料あるいは
フッ素樹脂、架橋ポリエチレン等の耐熱性樹脂を使用
し、隙間の封止材としては接着材、パテ、グリース等を
使用すればよい。
【００１４】また、使用するメンブレンは、アニオン交
換膜又はカチオン交換膜のいずれであってもよい。
換膜又はカチオン交換膜のいずれであってもよい。
【００１５】
【００１６】
【００１７】なお、実施例１における加圧力、プレス温
度およびプレス後の電極の取り出し温度は、それぞれ２
０〜３００ kgf／cm2 、１３０〜２００℃および１０〜
５０℃の範囲内で適宜決定すればよい。図２（ｂ）は、
水４の貯溜部を有し、その外側をＯリングやガスケット
７等によって外気を遮断する構造の密閉型のホットプレ
ス装置５を示している。メンブレン１を挟み込んだ電極
２を、この装置５でプレス接合する方法でもメンブレン
の歪抑制が図れるが、この方法はプレス装置が特殊にな
る。この発明の方法では、その不具合が生じない。
度およびプレス後の電極の取り出し温度は、それぞれ２
０〜３００ kgf／cm2 、１３０〜２００℃および１０〜
５０℃の範囲内で適宜決定すればよい。図２（ｂ）は、
水４の貯溜部を有し、その外側をＯリングやガスケット
７等によって外気を遮断する構造の密閉型のホットプレ
ス装置５を示している。メンブレン１を挟み込んだ電極
２を、この装置５でプレス接合する方法でもメンブレン
の歪抑制が図れるが、この方法はプレス装置が特殊にな
る。この発明の方法では、その不具合が生じない。
【００１８】−比較例１− 純水中に漬けていたメンブレン（Ｎａｆｉｏｎ１１７
（デュポン社製））１と電極２とを、図２（ａ）に示す
ように重ね合わせ、図３に示すように、開放型のホット
プレス６にセットし、加圧（１００ kgf／cm2 ）状態で
プレス温度を１３０℃に上昇させて１分間維持した後、
ホットプレス装置６よりメンブレン１と電極２との接合
体を取り出した。
（デュポン社製））１と電極２とを、図２（ａ）に示す
ように重ね合わせ、図３に示すように、開放型のホット
プレス６にセットし、加圧（１００ kgf／cm2 ）状態で
プレス温度を１３０℃に上昇させて１分間維持した後、
ホットプレス装置６よりメンブレン１と電極２との接合
体を取り出した。
【００１９】これを高分子電解質型燃料電池に組み込ん
で８時間運転し、接合体を取り出したところ電極の外側
のメンブレンの部分に波状の歪が生じていた。この歪
は、メンブレン中の水分が蒸発したことにより、メンブ
レンが収縮した状態で電極と接合し、高分子電解質型燃
料電池に組み込んで８時間の運転によりメンブレンが膨
脹したことが原因である。
で８時間運転し、接合体を取り出したところ電極の外側
のメンブレンの部分に波状の歪が生じていた。この歪
は、メンブレン中の水分が蒸発したことにより、メンブ
レンが収縮した状態で電極と接合し、高分子電解質型燃
料電池に組み込んで８時間の運転によりメンブレンが膨
脹したことが原因である。
【００２０】−比較例２− 純水中に漬けていた厚さ０．２mmのメンブレン（Ｎａｆ
ｉｏｎ１１７（デュポン社製））１と厚さ０．５mmの電
極２とを図１（ａ）に示すように重ね合わせ、水４を加
えずに密閉容器３の中にセットした。この密閉容器３
は、テフロン樹脂を使用し、隙間はシリコーングリース
で封止した。なお、密閉容器内の空間の高さは１．２mm
とした。なお、密閉容器内の空間の高さは１．２mmとし
た。
ｉｏｎ１１７（デュポン社製））１と厚さ０．５mmの電
極２とを図１（ａ）に示すように重ね合わせ、水４を加
えずに密閉容器３の中にセットした。この密閉容器３
は、テフロン樹脂を使用し、隙間はシリコーングリース
で封止した。なお、密閉容器内の空間の高さは１．２mm
とした。なお、密閉容器内の空間の高さは１．２mmとし
た。
【００２１】この密閉容器３を、同図（ｂ）に示すよう
に、開放型のホットプレス装置６にセットし、加圧（１
００ kgf／cm2 ）状態でプレス温度を１３０℃に上昇さ
せて１分間維持した後、温度を５０℃に下降させてプレ
ス装置から取り出し、密閉容器３を開いてメンブレン１
と電極２との接合体を取り出した。
に、開放型のホットプレス装置６にセットし、加圧（１
００ kgf／cm2 ）状態でプレス温度を１３０℃に上昇さ
せて１分間維持した後、温度を５０℃に下降させてプレ
ス装置から取り出し、密閉容器３を開いてメンブレン１
と電極２との接合体を取り出した。
【００２２】これを高分子電解質型燃料電池に組み込ん
で８時間運転し、接合体を取り出したところメンブレン
１に歪が生じた。
で８時間運転し、接合体を取り出したところメンブレン
１に歪が生じた。
【００２３】
【効果】以上のように、この発明においては、メンブレ
ン中の水分が流出しない条件下でメンブレンと電極とを
プレス接合するようにしたため、接合後のメンブレンは
水分の流出に伴う収縮が生じておらず、実際に使用する
際に従来のように再膨張することがないので接合体にひ
ずみが生じない。
ン中の水分が流出しない条件下でメンブレンと電極とを
プレス接合するようにしたため、接合後のメンブレンは
水分の流出に伴う収縮が生じておらず、実際に使用する
際に従来のように再膨張することがないので接合体にひ
ずみが生じない。
【００２４】このため、運転中における接合体の劣化が
抑制され、高分子電解質型燃料電池の寿命が伸びると共
に信頼性が高まる。また、予め水を蓄えた弾性材料から
成る密閉容器を用い、それをホットプレスすることによ
りプレス接合時の条件を成立させるようにしたので、装
置や作業の簡素化も実現できる。
抑制され、高分子電解質型燃料電池の寿命が伸びると共
に信頼性が高まる。また、予め水を蓄えた弾性材料から
成る密閉容器を用い、それをホットプレスすることによ
りプレス接合時の条件を成立させるようにしたので、装
置や作業の簡素化も実現できる。
【図１】（ａ）はメンブレンと電極とを密閉容器にセッ
トした状態を示す断面図、（ｂ）は同上のプレス状態を
示す断面図
トした状態を示す断面図、（ｂ）は同上のプレス状態を
示す断面図
【図２】（ａ）はメンブレンと電極とを重ね合わせた状
態を示す側面図、（ｂ）は同上のプレス状態を示す断面
図
態を示す側面図、（ｂ）は同上のプレス状態を示す断面
図
【図３】従来のプレス状態を示す側面図
１ メンブレン ２ 電極 ３ 密閉容器 ４ 水 ５、６ ホットプレス装置 ７ ガスケット
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−84866（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 8/02 H01M 8/10
Claims (1)
- 【請求項１】 電極間にメンブレン（高分子電解質膜）
を挾み込み、プレス接合する高分子電解質型燃料電池の
製造方法において、 メンブレンを挾み込んだ前記電極を、予め水を蓄えた弾
性材料から成る密閉容器内に収容し、この密閉容器自体
をホットプレスすることを特徴とする高分子電解質型燃
料電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3295817A JP2975954B2 (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 高分子電解質型燃料電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3295817A JP2975954B2 (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 高分子電解質型燃料電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05135785A JPH05135785A (ja) | 1993-06-01 |
| JP2975954B2 true JP2975954B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=17825554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3295817A Expired - Lifetime JP2975954B2 (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 高分子電解質型燃料電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2975954B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006147231A (ja) * | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Nissan Motor Co Ltd | 膜電極接合体の接合装置及び膜電極接合体の接合方法 |
| CN101517800B (zh) | 2006-09-29 | 2011-10-12 | 富士胶片株式会社 | 膜电极接合体及其制造方法 |
| JP5068610B2 (ja) | 2007-09-11 | 2012-11-07 | 富士フイルム株式会社 | イオン性ポリマー粒子分散液およびその製造方法 |
| US20110240203A1 (en) * | 2010-04-01 | 2011-10-06 | Korea Institute Of Science & Technology | Method for producing a membrane-electrode assembly for a fuel cell |
| JP5733182B2 (ja) * | 2011-12-02 | 2015-06-10 | トヨタ自動車株式会社 | 膜電極接合体の製造方法 |
-
1991
- 1991-11-12 JP JP3295817A patent/JP2975954B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05135785A (ja) | 1993-06-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |