JP3345240B2 - Polymer electrolyte fuel cell and method of manufacturing the same - Google Patents
Polymer electrolyte fuel cell and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、積層型の固体高分
子型燃料電池及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stacked polymer electrolyte fuel cell and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】積層型の固体高分子型燃料電池は、一般
的にイオン交換膜の中央部にアノードとカソードを配し
たセルが、アノードガスチャネル並びにカソードガスチ
ャネルが形成された一対の電池プレートで挟持され、セ
ルと電池プレートとの間に集電体が介挿されて電池の基
本単位が構成されており、アノードガスチャネル並びに
カソードガスチャネルを通して、各電極にアノードガス
並びにカソードガスを加圧供給し、セルで発電された電
気は集電体で取り出すようになっている。2. Description of the Related Art A stacked polymer electrolyte fuel cell generally comprises a cell in which an anode and a cathode are arranged in the center of an ion exchange membrane, and a pair of cell plates in which an anode gas channel and a cathode gas channel are formed. And a current collector is interposed between the cell and the battery plate to form a basic unit of the battery. The anode gas and the cathode gas are pressurized to each electrode through the anode gas channel and the cathode gas channel. The electricity supplied and generated by the cell is taken out by a current collector.
【0003】そして、実用的な製品としては、このよう
な基本単位が何段にも積層されて高電圧が取り出せるよ
うになっているものが多い。ところで、このような固体
高分子型燃料電池においては、セルを構成するイオン交
換膜が薄く且つ柔軟であり、またアノードガス,カソー
ドガスが加圧供給されるため、一般的に、セルは一対の
電極がイオン交換膜の中央部にだけ配されており、電極
が配されていないイオン交換膜の外周部と電池プレート
との間は、シール部材,或は電池プレートの外周部に形
成された周壁部等でシールすることによって、セルが保
持されると共にアノードガス及びカソードガスが外に漏
れないようになっている。また、セルの中央部の電極部
分は一対の集電体で両側から挟まれて更にその外側から
電池プレートで挟持されているので、イオン交換膜はア
ノードガスとカソードガスの差圧にも耐えることができ
るようになっている。[0003] In many practical products, such basic units are stacked in many layers so that a high voltage can be taken out. By the way, in such a polymer electrolyte fuel cell, the ion exchange membrane constituting the cell is thin and flexible, and the anode gas and the cathode gas are supplied under pressure. The electrode is arranged only at the center of the ion exchange membrane, and between the outer periphery of the ion exchange membrane where the electrode is not arranged and the battery plate, a sealing member or a peripheral wall formed on the outer periphery of the battery plate. By sealing with a part or the like, the cell is held and the anode gas and the cathode gas do not leak out. In addition, the electrode portion at the center of the cell is sandwiched between the pair of current collectors from both sides and further sandwiched between the battery plates from outside, so that the ion exchange membrane can withstand the differential pressure between the anode gas and the cathode gas. Is available.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな固体高分子型燃料電池において、セルの電極の外周
とシール部の内周との間において、上述した差圧等の原
因によって、イオン交換膜がたるむように変形したり、
更にはイオン交換膜が破損したりするといった問題が生
じていた。However, in such a polymer electrolyte fuel cell, the ion exchange membrane is formed between the outer periphery of the cell electrode and the inner periphery of the seal portion due to the above-mentioned differential pressure or the like. Deformation to sag,
Further, there has been a problem that the ion exchange membrane is broken.
【0005】このイオン交換膜の変形はセルの性能劣化
につながり、イオン交換膜が破損した場合には、アノー
ドガスとカソードガスが混合して電池としての機能が損
なわれ、電池寿命に達してしまうので、これを解決する
方法が望まれていた。本発明は、上記課題に鑑み、イオ
ン交換膜が変形したり破損したりすることを防止するこ
とによって、電池の長寿命化を実現できる固体高分子型
燃料電池及びその簡便な製造方法を提供することを目的
とする。[0005] The deformation of the ion exchange membrane leads to the deterioration of the performance of the cell. If the ion exchange membrane is broken, the anode gas and the cathode gas are mixed, thereby impairing the function as a battery and extending the life of the battery. Therefore, a method for solving this has been desired. The present invention has been made in view of the above problems, and provides a polymer electrolyte fuel cell capable of realizing a longer battery life by preventing the ion exchange membrane from being deformed or damaged, and a simple manufacturing method thereof. The purpose is to:
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、イオン交換膜の中央部に一
対の電極を配したセルが、前記電極に対向してガスチャ
ネルが設けられた一対の電池プレートで挟持されて構成
され、且つ前記セルの中央部と電池プレートとの間には
一対の集電体が介挿され、前記セルの外周部と一対の電
池プレートと間にはシール部が設けられている固体高分
子型燃料電池において、前記集電体には、前記電極の外
周と前記シール部との間において、イオン交換膜と電池
プレートとの間の間隙を充填する充填材を兼ねる、加圧
によって収縮する多孔性の材料からなる外周端部が形成
されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a cell having a pair of electrodes disposed at the center of an ion exchange membrane has a gas channel provided facing the electrodes. A pair of battery plates, and a pair of current collectors is interposed between the central portion of the cell and the battery plate, and between the outer peripheral portion of the cell and the pair of battery plates. Is a solid polymer fuel cell provided with a seal portion, wherein the current collector is provided outside the electrode.
An ion exchange membrane and a battery
Pressurizing doubles as filling material to fill gaps between plates
Outer edge made of porous material that shrinks
It is characterized by having been done.
【0007】この発明の固体高分子型燃料電池によれ
ば、充填材を兼ねる集電体の外周端部によって、イオン
交換膜の変形や破損が防止される。また、集電体に充填
材を兼ねる外周端部が形成されているので、集電体と充
填材との位置関係がずれることはない。また、請求項2
記載の発明は、イオン交換膜の中央部に一対の電極を配
したセルが、電極に対向してガスチャネルが設けられた
一対の電池プレートで挟持されて構成され、且つセルの
中央部と電池プレートとの間には一対の集電体が介挿さ
れ、セルの外周部と一対の電池プレートとの間にはシー
ル部が設けられている固体高分子型燃料電池において、
電極の外周と前記シール部との間には、イオン交換膜と
電池プレートとの間の間隙を充填する加圧によって収縮
する多孔性の材料からなる充填材が設けられ、且つ、シ
ール部は、セルを所定の形状に保持する保持用枠体とし
ての機能を兼ね備えるとともに、イオン交換膜の外周部
に接合されていることを特徴とする。この発明の固体高
分子型燃料電池によれば、充填材によって、イオン交換
膜の変形や破損が防止される。セルを所定の形状に保持
する保持用枠体としての機能を有するシール部が形成さ
れているので、セルが単独で存在する場合(電池に組み
込まれていない状態)においても、セルはシール部によ
って所定の形状に保持される。また、請求項5記載の発
明は、イオン交換膜の中央部に一対の電極を配したセル
が、電極に対向してガスチャネルが設けられた一対の電
池プレートで挟持されて構成され、且つ、セルの中央部
と電池プレートとの間には一対の集電体が介挿され、セ
ルの外周部と一対の電池プレートとの間にはシール部が
設けられ、電極の外周とシール部との間には、イオン交
換膜と電池プレートとの間の間隙を充填する多孔性の充
填材が設けられている固体高分子型燃料電池の製造方法
であって、シール部は、セルを所定の形状に保持する保
持用枠体としての機能を兼ね備えるとともに、イオン交
換膜の外周部に接合されており、一対の集電体と、充填
材の材料とを介挿しつつ、該セルを一対の電池プレート
で挟持する積層ステップと、積層ステップの後、充填材
の材料を圧縮してイオン交換膜上の空間を隙間なく 充填
しながら、一対の電池プレートを締め付けると共に、セ
ルと一対の電池プレートの外周部とをシールする締付ス
テップとを備えることを特徴とする。 According to the polymer electrolyte fuel cell of the present invention, deformation and breakage of the ion exchange membrane are prevented by the outer peripheral end of the current collector also serving as the filler. In addition, since the outer peripheral edge portion also serving as the filler is formed on the current collector, the positional relationship between the current collector and the filler does not shift. Claim 2
In the described invention , a pair of electrodes is arranged at the center of the ion exchange membrane.
Cell was provided with a gas channel facing the electrode
It is configured to be sandwiched between a pair of battery plates, and
A pair of current collectors is inserted between the center and the battery plate.
Between the outer periphery of the cell and the pair of battery plates.
In the polymer electrolyte fuel cell provided with the
An ion exchange membrane is provided between the outer periphery of the electrode and the seal portion.
Shrink by pressure to fill gap between battery plate
A filler made of a porous material is provided.
The cell part is a holding frame that holds the cell in a predetermined shape.
Function and the outer periphery of the ion exchange membrane
It is characterized by being joined to. According to the polymer electrolyte fuel cell of the present invention, the filler prevents the ion exchange membrane from being deformed or damaged. A seal portion having a function as a holding frame for holding the cell in a predetermined shape is formed.
Even if the cell exists alone (in a state where it is not built into the battery), the cell is sealed by the seal.
Is maintained in a predetermined shape. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a cell in which a pair of electrodes are arranged in a central portion of an ion exchange membrane.
However, a pair of electrodes provided with gas channels facing the electrodes
It is configured to be sandwiched by a pond plate and at the center of the cell
A pair of current collectors is inserted between the battery
Between the outer periphery of the battery and the pair of battery plates
Ion exchange between the outer periphery of the electrode and the seal
Porous filling the gap between the exchange membrane and the battery plate
Method for manufacturing polymer electrolyte fuel cell provided with filler
And the seal part is for holding the cell in a predetermined shape.
In addition to having the function of a holding frame,
It is joined to the outer periphery of the exchange membrane, and a pair of current collectors and
The cell is inserted into a pair of battery plates while
In the laminating step sandwiched by
Material is compressed to fill the space above the ion exchange membrane without gaps
While tightening the pair of battery plates,
Screw that seals the outer periphery of the battery
And a step.
【0008】このような製造方法によって、上記の充填
材が充填された固体高分子型燃料電池を作業性よく且つ
精度良く作製することができる。[0008] By such a manufacturing method, a polymer electrolyte fuel cell above the filling material is filled with good workability and
It can be manufactured with high accuracy .
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】本発明者等は、固体高分子型燃料
電池のイオン交換膜が変形したり破損したりする現象を
観察した結果、従来の固体高分子型燃料電池では、構造
上、電極の外周に沿ってイオン交換膜上に間隙が形成さ
れ、この間隙がイオン交換膜の変形や破損の発生と関わ
りが深いことがわかった。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors have observed the phenomenon that an ion exchange membrane of a polymer electrolyte fuel cell is deformed or damaged. It was found that a gap was formed on the ion exchange membrane along the outer periphery of the electrode, and the gap was closely related to the occurrence of deformation and breakage of the ion exchange membrane.
【0010】即ち、固体高分子型燃料電池の電極の厚み
は通常20〜30μm程度の薄さなので、電極の外周に
沿って形成される間隙の厚さもわずかなものであるが、
この間隙があるために、柔軟なイオン交換膜にかかる差
圧によって、イオン交換膜が変形したり破損したりす
る。また、固体高分子型燃料電池は、通常の運転時には
イオン交換膜が加湿されて湿潤状態に保たれるよう運転
するが、運転停止時等にイオン交換膜が乾燥した場合に
は収縮し、収縮に伴ってイオン交換膜の間隙の部分が破
損する場合もある。That is, since the thickness of the electrode of the polymer electrolyte fuel cell is usually as thin as about 20 to 30 μm, the thickness of the gap formed along the outer periphery of the electrode is also small.
Due to the gap, the ion exchange membrane is deformed or broken by a differential pressure applied to the flexible ion exchange membrane. In addition, the polymer electrolyte fuel cell operates during normal operation so that the ion exchange membrane is humidified and kept in a wet state, but when the ion exchange membrane is dried during operation stop or the like, it contracts and contracts. Accordingly, the gaps of the ion exchange membrane may be damaged.
【0011】例えば、図10に示す従来の固体高分子型
燃料電池では、アノード312及びカソード313上
に、これより若干大きい集電体340,341が積層さ
れている。従って、アノード312及びカソード313
の外周312a,313aとシール材350,351と
の間には、イオン交換膜311と集電体340,341
との間に、アノード312,カソード313の厚みに相
当する間隙390,391が形成されている。図10で
は、イオン交換膜11が間隙391側に押されて変形し
た様子(即ち膜がたるんだ状態)が示されている。この
ような状況は、アノードガスの圧力がカソードガスの圧
力より高い場合に発生する。For example, in the conventional polymer electrolyte fuel cell shown in FIG. 10, current collectors 340 and 341 slightly larger than the anode 312 and the cathode 313 are stacked. Therefore, the anode 312 and the cathode 313
The ion exchange membrane 311 and the current collectors 340, 341 are located between the outer circumferences 312a, 313a of the
And gaps 390 and 391 corresponding to the thickness of the anode 312 and the cathode 313. FIG. 10 shows a state in which the ion-exchange membrane 11 is pushed toward the gap 391 and deformed (that is, a state in which the membrane is sagged). Such a situation occurs when the pressure of the anode gas is higher than the pressure of the cathode gas.
【0012】ここで、集電体340,341をアノード
312,カソード313と同等の大きさに設定したとす
れば、アノード312及びカソード313の外周312
a,313aとシール材350,360との間には、イ
オン交換膜311と電池プレート320,330との間
に間隙が形成されるので、同様の問題が生じる。またこ
こで、シール材350,360を、アノード312及び
カソード313の外周312a,313aにぴったりと
接触させることができれば、間隙390,391をなく
すことができるとも考えられる。If the current collectors 340 and 341 are set to the same size as the anode 312 and the cathode 313, the outer periphery 312 of the anode 312 and the cathode 313
A similar problem occurs because a gap is formed between the ion exchange membrane 311 and the battery plates 320 and 330 between the a and 313a and the sealing materials 350 and 360. Here, if the sealing materials 350 and 360 can be brought into close contact with the outer circumferences 312 a and 313 a of the anode 312 and the cathode 313, it is considered that the gaps 390 and 391 can be eliminated.
【0013】しかし、アノード312及びカソード31
3の外周312a,313aと、集電体40,41の外
周とをぴったり合わせることは事実上困難であるし、シ
ール材350,360及び集電体340,341を介挿
させながらセル310を一対の電池プレート320,3
30で挟持するという電池の組立工程において、シール
材350,360と、アノード312及びカソード31
3の外周312a,313aとを隙間なくぴったりと合
わせることは事実上困難であって、ある程度の間隙が生
じるのは避けられなかった。However, the anode 312 and the cathode 31
It is practically difficult to fit the outer peripheries 312a and 313a of the third electrode 3 and the outer peripheries of the current collectors 40 and 41 exactly, and the pair of cells 310 is inserted while the sealing materials 350 and 360 and the current collectors 340 and 341 are interposed. Battery plates 320, 3
In the process of assembling the battery in which the anode and cathode are sandwiched between the anodes 312 and the cathodes 31,
It is practically difficult to fit the outer circumferences 312a and 313a of the No. 3 tightly without any gap, and it is inevitable that a certain gap is formed.
【0014】本発明者等は、この間隙が形成される部分
に充填材を配することによって、イオン交換膜の変形や
破損を防止できることを見いだし本発明に到った。請求
項1記載の発明によれば、電極が配されたセルの中央部
と電池プレートとの間に介挿される一対の集電体には、
前記電極の外周とシール部との間において、イオン交換
膜と電池プレートとの間の間隙を充填する充填材を兼ね
る外周端部が形成されているので、前記外周端部がイオ
ン交換膜を両側から押さえて保持する。 従って、差圧に
よるイオン交換膜の変形や破損が防止され、またイオン
交換膜の収縮に伴う破損も防止される。また、集電体と
充填材との位置関係がずれることもない。 The present inventors have found that by arranging a filler in a portion where the gap is formed, it is possible to prevent deformation and breakage of the ion exchange membrane, and have reached the present invention. According to the first aspect of the present invention, the central portion of the cell in which the electrodes are arranged.
And a pair of current collectors interposed between the battery plate and
Ion exchange between the outer periphery of the electrode and the seal
Also serves as a filler to fill the gap between the membrane and the battery plate
Since the outer peripheral end is formed, the outer peripheral end
Press and hold the exchange membrane from both sides. Therefore, the differential pressure
Deformation and breakage of the ion exchange membrane due to
Breakage due to shrinkage of the exchange membrane is also prevented. Also, with the current collector
The positional relationship with the filler does not shift.
【0015】燃料電池の組立時において、このような集
電体を電極上に配すれば、セルに対する充填材の配置も
自動的に行うことができ、作業性に優れる。 また、集電
体は、多孔性カーボン等の通気性を持つ材料で形成され
ているため、加圧によって圧縮されたり弾力性を有した
りする点で、充填材の材料として適している。 At the time of assembling the fuel cell, such a collection is
If the conductor is placed on the electrode, the placement of the filler in the cell
It can be performed automatically and has excellent workability. Also, current collection
The body is made of breathable material such as porous carbon
Is compressed or elastic by pressure
Therefore, it is suitable as a filler material.
【0016】請求項2記載の発明によれば、電極の外周
とシール部との間には、イオン交換膜と電池プレートと
の間の間隙を充填する、加圧によって収縮する多孔性の
材料からなる充填材が設けられ、且つ、シール部は、セ
ルを所定の形状に保持する保持用枠体としての機能を兼
ね備えるとともに、イオン交換膜の外周部に接合されて
いる。従って、セルが単独で存在する場合(電池に組み
込まれていない状態)においても、セルは保持用枠体と
しての機能を兼ね備えるシール部によって所定の形状に
保持される。 According to the second aspect of the present invention, the outer periphery of the electrode
Between the ion exchange membrane and the battery plate
Filling the gap between, porous shrinkage by pressure
A filler made of a material is provided, and the seal portion is
Function as a holding frame that holds the
As well as being bonded to the outer periphery of the ion exchange membrane
I have. Therefore, even when the cell is present alone (in a state where the cell is not incorporated in the battery), the cell is connected to the holding frame.
To the specified shape by the seal part which also has the function of
Will be retained.
【0017】[0017]
【0018】[0018]
【0019】従って、燃料電池を組立てるときに、セル
の乾燥等に伴って変形したり寸法が変化することが少な
いため、電池の組立の作業性が優れる。シール部の材料
としては、充填材の材料と同様の耐熱性、耐圧性が必要
であり、ある程度の剛性も必要である。シール部の材料
の具体例としては、耐熱性高分子材料(ポリアミド,ポ
リイミド,ポリスルホン,メラミン樹脂,尿素樹脂,A
BS樹脂,エポキシ樹脂,ジアリルフタレート樹脂,ケ
イ素樹脂,ポリチアゾール,PTFE、窒化ホウ素、グ
ラファイト等)、或はこれらにガラス繊維,合成繊維,
セルロース繊維等を充填して剛性を高めたものを用いる
ことができる。また、充填材の材料としては、電池の作
動温度(100℃程度)に耐える耐熱性と、作動圧力に
耐える耐圧性とを有することが必要であって、更に適度
な柔軟性及び弾力性を備えることが望ましい。具体例と
しては、ポリアミド,ポリイミド,ポリスルホン,メラ
ミン樹脂,尿素樹脂,ABS樹脂,エポキシ樹脂,ジア
リルフタレート樹脂,ケイ素樹脂,ポリチアゾール,ポ
リテトラフルオロエチレン(PTFE)などの耐熱性高
分子を発泡させた多孔性の材料等を用いることができ
る。 Accordingly, when assembling the fuel cell, the cell is less likely to be deformed or changed in size due to drying of the cell and the like, so that the workability of assembling the cell is excellent. The material of the seal portion needs to have the same heat resistance and pressure resistance as the material of the filler, and also needs some rigidity. Specific examples of the material of the seal portion include heat-resistant polymer materials (polyamide, polyimide, polysulfone, melamine resin, urea resin, A
BS resin, epoxy resin, diallyl phthalate resin, silicon resin, polythiazole, PTFE, boron nitride, graphite, etc.) or glass fiber, synthetic fiber,
A material having increased rigidity by filling with cellulose fibers or the like can be used. In addition, the material of the filler needs to have heat resistance to withstand the operating temperature (about 100 ° C.) of the battery and pressure resistance to withstand the operating pressure, and further has appropriate flexibility and elasticity. It is desirable. Specific examples and
For example, polyamide, polyimide, polysulfone,
Min resin, urea resin, ABS resin, epoxy resin, dia
Ril phthalate resin, silicon resin, polythiazole,
High heat resistance such as Litetrafluoroethylene (PTFE)
A porous material with foamed molecules can be used.
You.
【0020】請求項3記載の発明によれば、電極の外周
とシール部との間には、イオン交換膜と電池プレートと
の間の間隙を充填する、加圧によって収縮する多孔性の
材料からなる充填材が設けられ、且つ、イオン交換膜の
外周部には、セルを所定の形状に保持する保持用枠体が
接合されており、当該保持用枠体の上にシール部が重ね
られている。 シール部の材料および充填材の材料など
は、上記と同様である。 この燃料電池も、上記請求項2
に記載の発明の場合と同様に、保持用枠体によりセルを
所定の形状に保持することが出来るので、燃料電池を組
立てるときに、セルの乾燥等に伴って変形したり寸法が
変化することが少なくすることが出来、電池の組立の作
業性が優れる。 請求項4記載の発明によれば、充填材の
材料は、電池プレートが挟持する圧力で加圧するときに
圧縮される材料である。従って、圧縮される前の充填材
の材料としては、厚さの厚い材料を用いることができる
ので、電池組立時の作業性に優れ、また、イオン交換膜
と電池プレートとの間を隙間なく充填する作用も優れ
る。 According to the third aspect of the present invention, the outer periphery of the electrode
Between the ion exchange membrane and the battery plate
Filling the gap between, porous shrinkage by pressure
A filler made of a material is provided, and an ion exchange membrane is provided.
On the outer periphery, a holding frame for holding the cells in a predetermined shape is provided.
The sealing part is overlaid on the holding frame.
Have been. Seal material and filler material, etc.
Is the same as above. The fuel cell according to claim 2
As in the case of the invention described in (1), cells are held by the holding frame.
Since it can be held in a predetermined shape, the fuel cell
When standing up, it may be deformed due to cell drying etc.
Changes can be reduced, and the battery assembly
Excellent workability. According to the invention described in claim 4, the filling material
When the material is pressed with the pressure that the battery plate clamps
The material to be compressed. Therefore, the filler before being compressed
As the material for the material, a thick material can be used.
Excellent workability when assembling the battery, and an ion exchange membrane
Of filling the gap between the battery and the battery plate without any gap
You.
【0021】請求項5記載の発明によれば、セルを所定
の形状に保持する保持用枠体としての機能を持たせたシ
ール部をイオン交換膜の外周部に接合しておき、積層ス
テップでは、一対の集電体と多孔性の充填材の材料を介
挿しつつ、セルを一対の電池プレートで挟持し、その
後、締付ステップでは、充填材の材料を圧縮してイオン
交換膜上の空間を隙間なく充填しながら、一対の電池プ
レートを締め付ける共に、セルと一対の電池プレートの
外周部とをシールする。この製造方法によれば、積層ス
テップを行うときに、セルはシール部によって所定の形
状に保持されており、イオン交換膜が乾燥したとして
も、セルが変形したり寸法が変化することが少ないた
め、作業性よく且つ精度よく電池を組み立てることがで
きる。請求項6記載の発明によれば、枠体形成ステップ
において、セルを所定の形状に保持する保持用枠体をイ
オン交換膜とシール部との間に介挿するとともにイオン
交換膜の外周部に接合しておき、枠体形成ステップの後
の積層ステップにおいて、一対の集電体と充填材の材料
とを介挿しつつ、該セルを一対の電池プレートで挟持
し、積層ステップの後の締め付けステップにおいて、充
填材の材料を圧縮してイオン交換膜上の空間を隙間なく
充填しながら、一対の電池プレートを締め付けると共
に、セルと一対の電池プレートの外周部とをシールす
る。この製造方法においても、上記請求項5記載の発明
と同様に、積層ステップを行うときに、セルはシール部
によって所定の形状に保持されており、イオン交換膜が
乾燥したとしても、セルが変形したり寸法が変化するこ
とが少ないため、作業性よく且つ精度よく電池を組み立
てることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the cell
With a function as a holding frame for holding in the shape of
To the outer periphery of the ion-exchange membrane.
In TEP, a pair of current collectors and a porous filler material are interposed.
While inserting, the cell is sandwiched between a pair of battery plates,
Later, in the tightening step, the filler material is compressed
While filling the space on the exchange membrane without gaps,
While tightening the rate, the cell and a pair of battery plates
Seal the outer periphery. According to this manufacturing method, when performing the laminating step, the cells are held in a predetermined shape by the seal portion, and even if the ion exchange membrane is dried, the cells are less likely to deform or change in dimensions. The battery can be assembled with good workability and high accuracy. According to the invention described in claim 6, a frame forming step
A holding frame for holding the cells in a predetermined shape
Insertion between ion-exchange membrane and seal
After bonding to the outer periphery of the exchange membrane,
In the laminating step, the pair of current collectors and the filler material
While holding the cell between a pair of battery plates.
In the tightening step after the laminating step,
Compress the filler material to create a space on the ion exchange membrane without gaps
Tighten a pair of battery plates while filling
Then, seal the cell and the outer periphery of the pair of battery plates.
You. Also in this manufacturing method, the invention according to claim 5 is provided.
Similar to the above, when performing the lamination step, the cell
Is held in a predetermined shape by the ion exchange membrane.
Even if dry, cells may deform or change dimensions.
Battery with good workability and accuracy
I can do it.
【0022】[0022]
【実施例】(参考例1) 図1は、固体高分子型燃料電池の一参考例における基本
単位の構成を示す分解斜視図である。この燃料電池1
は、イオン交換膜11の中央部にアノード12とカソー
ド13(図1においてはイオン交換膜11の背面にあっ
て見えない。図2参照)とが配されたセル10と、セル
10を挟持する1対の電池プレート20,30と、アノ
ード12,カソード13と接するように、電池プレート
20,30とセル10との間に介挿された一対の集電体
40,41と、電池プレート20,30の外周部とセル
10との間に介挿されこの部分をシールするシール材5
0,60と、アノード12の外周12aとカソード13
の外周13a(図1においては見えない。図2参照)に
沿って配され、イオン交換膜11と集電体40,41と
の間を充填する充填材70,80とから構成されてい
る。Embodiment 1 (Reference Example 1) FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a basic unit in a reference example of a polymer electrolyte fuel cell. This fuel cell 1
Is sandwiched between a cell 10 having an anode 12 and a cathode 13 at the center of the ion exchange membrane 11 (in FIG. 1, behind the ion exchange membrane 11 and not visible; see FIG. 2). A pair of current collectors 40 and 41 interposed between the battery plates 20 and 30 and the cell 10 so as to be in contact with the pair of battery plates 20 and 30 and the anode 12 and the cathode 13; Sealing material 5 interposed between the outer peripheral portion of cell 30 and cell 10 to seal this portion
0, 60, the outer periphery 12a of the anode 12, and the cathode 13
1 are arranged along the outer periphery 13a (not visible in FIG. 1; see FIG. 2), and are composed of fillers 70, 80 filling the space between the ion exchange membrane 11 and the current collectors 40, 41.
【0023】上記参考例1の固体高分子型燃料電池は、
このような基本単位の燃料電池1が所定の数だけ積層さ
れ、その積層体の両端が一対の端板(不図示)で押さえ
られて構成されている。なお、積層される基本単位の数
は、出力しようする電圧に応じて設定される。イオン交
換膜11は、ナフィオン115(ナフィオンは商品名,
USA DuPont社製,厚み0.13mm)からな
る長方形状の薄膜である。アノード12,カソード13
は、共に白金担持カーボンからなる所定の厚さ(20〜
30μm)の成形体であって、イオン交換膜11の中央
部に密着されており、所定の白金担持量(0.7mg/
cm2)に調整されている。また、イオン交換膜11の
外周部の4つ角の部分には、内部マニホールドを形成す
るための4つの円形の窓14,15,16…が開設され
ている。The polymer electrolyte fuel cell of Reference Example 1 is
A predetermined number of such basic unit fuel cells 1 are stacked, and both ends of the stack are pressed by a pair of end plates (not shown). The number of basic units to be stacked is set according to a voltage to be output. The ion exchange membrane 11 is made of Nafion 115 (Nafion is a trade name,
USA DuPont, 0.13 mm thick). Anode 12, cathode 13
Has a predetermined thickness (20 to
30 μm), which is in close contact with the center of the ion exchange membrane 11 and has a predetermined platinum loading (0.7 mg /
cm 2 ). Further, four circular windows 14, 15, 16,... For forming an internal manifold are opened at the four corners of the outer peripheral portion of the ion exchange membrane 11.
【0024】電池プレート20,30は、共にイオン交
換膜11と同等の寸法に形成されたカーボン材料からな
るプレートであって、電池プレート20のアノード12
と対向する側には複数のアノードガスチャネル21…が
刻まれ(図1においては、電池プレートの背面側に形成
されているので見えない。図2参照)、電池プレート3
0のカソード13と対向する側には複数のカソードガス
チャネル31…が刻まれている。Each of the battery plates 20 and 30 is a plate made of a carbon material having the same size as the ion exchange membrane 11.
A plurality of anode gas channels 21 are engraved on the side opposite to (not visible in FIG. 1 because it is formed on the back side of the battery plate; see FIG. 2), and the battery plate 3
A plurality of cathode gas channels 31... Are engraved on the side facing the 0 cathode 13.
【0025】また、電池プレート20,30の各々に
も、内部マニホールドを形成するための4つの円形の窓
24,25,26,27並びに窓34,35,36…が
開設されている。図に示されるように窓34及び窓36
は、複数のカソードガスチャネル31…と連通されてお
り、図には示されないが、これと同様に窓25及び窓2
7は、複数のカソードガスチャネル21…と連通されて
いる。Each of the battery plates 20 and 30 is also provided with four circular windows 24, 25, 26 and 27 and windows 34, 35, 36... For forming an internal manifold. Window 34 and window 36 as shown.
Are connected to a plurality of cathode gas channels 31... And are not shown in the figure, but similarly to the windows 25 and 2.
7 communicates with a plurality of cathode gas channels 21.
【0026】集電体40,41は、溌水処理を施した多
孔性カーボンの薄板からなり、アノード12,カソード
13よりも若干大きい寸法で形成されている。そして、
集電体40を介してアノード12と複数のアノードガス
チャネル21…は対向し、集電体41を介して、カソー
ド13と複数のカソードガスチャネル31…とは対向し
ている。The current collectors 40 and 41 are made of a porous carbon thin plate subjected to a water-repellent treatment, and are formed to have dimensions slightly larger than the anode 12 and the cathode 13. And
The anode 12 and the plurality of anode gas channels 21 face each other via the current collector 40, and the cathode 13 faces the plurality of cathode gas channels 31 via the current collector 41.
【0027】シール材50,60は、弾力性のある材料
(例えば、EPDMゴム)からなる枠体状の板であっ
て、その外周はイオン交換膜11の外周と同等の寸法で
あって、その内周50a,60aは、集電体40,41
の外周40a,41aと同等の寸法である。また、シー
ル材50,60の各々にも、内部マニホールドを形成す
るための4つの円形の窓54,55,56…並びに窓6
4,65,66…が開設されている。The sealing members 50 and 60 are frame-shaped plates made of a resilient material (eg, EPDM rubber), and the outer periphery thereof has the same size as the outer periphery of the ion exchange membrane 11. The inner circumferences 50a and 60a are
The dimensions are the same as the outer circumferences 40a and 41a of the. Also, each of the sealing members 50, 60 has four circular windows 54, 55, 56,.
4, 65, 66 ... are established.
【0028】充填材70,80は、耐熱性樹脂からなる
枠体状の薄板であって、その厚さはアノード12及びカ
ソード13と同等である。また、その外周の寸法は集電
体40,41と同等であり、内周70a,80aの寸法
はアノード12,カソード13と同等である。これらの
各部材、即ちセル10、電池プレート20,30及びシ
ール材50,60が積層されることにより、窓24,5
4,14,64,34によってカソードガス供給用のマ
ニホールドが構成され、窓26,56,16,66,3
6によりカソードガス排出用のマニホールドが構成され
ている。また、窓25,55,15,65,35により
アノードガス供給用のマニホールドが構成され、窓27
…によってアノードガス排出用のマニホールドが構成さ
れている。The fillers 70 and 80 are frame-shaped thin plates made of a heat-resistant resin, and have the same thickness as the anode 12 and the cathode 13. The dimensions of the outer circumference are equivalent to the current collectors 40 and 41, and the dimensions of the inner circumferences 70a and 80a are equivalent to the anode 12 and the cathode 13. These members, that is, the cells 10, the battery plates 20, 30 and the sealing materials 50, 60 are laminated to form the windows 24, 5
4, 14, 64, 34 constitute a cathode gas supply manifold, and windows 26, 56, 16, 66, 3
6 constitutes a cathode gas discharge manifold. The windows 25, 55, 15, 65, and 35 form a manifold for supplying anode gas, and
.. Constitute an anode gas discharge manifold.
【0029】そして、カソードガス供給用のマニホール
ドに供給されるカソードガスは、複数のカソードガスチ
ャネル31…に分配され、カソード13で発電に用いら
れた後、カソードガス排出用のマニホールドから排出さ
れる。一方、アノードガス供給用のマニホールドに供給
されるアノードガスは、複数のアノードガスチャネル2
1…に分配され、アノード12で発電に用いられた後、
アノードガス排出用のマニホールドから排出されるよう
になっている。The cathode gas supplied to the cathode gas supply manifold is distributed to a plurality of cathode gas channels 31 and used by the cathode 13 for power generation, and then discharged from the cathode gas discharge manifold. . On the other hand, the anode gas supplied to the anode gas supply manifold includes a plurality of anode gas channels 2.
After being distributed to 1 and being used for power generation at the anode 12,
The anode gas is discharged from a manifold for discharging the gas.
【0030】図2は、図1に示す燃料電池1をX−X線
に沿って切断した断面を描いた図である。図に示すよう
に、イオン交換膜11の外周部は、シール材50,60
を介して電池プレート20,30で挟持されていると共
に、電池プレート20,30の外周部とイオン交換膜1
1との間がシール材50,60でシールされている。ま
た、集電体40は、シール材50の内周50aの内側に
丁度はまり込んでおり、集電体41は、シール材60の
内周60aの内側に丁度はまり込んでいる。FIG. 2 is a drawing showing a cross section of the fuel cell 1 shown in FIG. 1 taken along the line XX. As shown in the figure, the outer periphery of the ion exchange membrane 11 is
Between the battery plates 20 and 30 and the outer peripheral portions of the battery plates 20 and 30 and the ion exchange membrane 1.
1 are sealed with sealing materials 50 and 60. In addition, the current collector 40 has just fit inside the inner circumference 50 a of the sealing material 50, and the current collector 41 has just fit inside the inner circumference 60 a of the sealing material 60.
【0031】また、充填材70は、アノード12の外周
12aとシール材50の内周50aとの間の範囲で、集
電体40とイオン交換膜11との間を充填し、充填材8
0は、カソード13の外周13aとシール材60の内周
60aとの間の範囲で、集電体41とイオン交換膜11
との間を充填している。このように、アノード12,カ
ソード13の外周12a,13aとシール材50の内周
50aとの間の範囲で、イオン交換膜11は、充填材7
0,80によって両側から押さえられているため、差圧
によってイオン交換膜11が変形したり破損したりする
ようなことはなく、またイオン交換膜11が乾燥した場
合にも、収縮による膜の破損は生じにくい。The filler 70 fills the space between the current collector 40 and the ion exchange membrane 11 in a range between the outer periphery 12 a of the anode 12 and the inner periphery 50 a of the sealing material 50,
0 is a range between the outer circumference 13a of the cathode 13 and the inner circumference 60a of the sealing material 60, and the current collector 41 and the ion exchange membrane 11
And filling between. As described above, the ion exchange membrane 11 is filled with the filler 7 in a range between the outer circumferences 12 a and 13 a of the anode 12 and the cathode 13 and the inner circumference 50 a of the sealing material 50.
Since the ion-exchange membrane 11 is pressed from both sides by 0, 80, the ion-exchange membrane 11 does not deform or break due to the differential pressure, and even when the ion-exchange membrane 11 dries, the membrane is damaged by shrinkage. Is unlikely to occur.
【0032】上記参考例1の固体高分子型燃料電池は、
次のようにして製造することができる。セル10は、イ
オン交換膜11に、アノード12,カソード13の材料
をホットプレスで密着させることによって作製できる。
電池プレート20,30は、カーボンプレートを切削加
工することによって作製できる。集電体40,41や、
シール材50,60や、充填材70,80の材料は、各
々の素材を切削することによって作製できる。The polymer electrolyte fuel cell of Reference Example 1 was
It can be manufactured as follows. The cell 10 can be manufactured by bringing the materials of the anode 12 and the cathode 13 into close contact with the ion exchange membrane 11 by hot pressing.
The battery plates 20 and 30 can be manufactured by cutting a carbon plate. Current collectors 40, 41,
The materials of the sealing materials 50 and 60 and the fillers 70 and 80 can be manufactured by cutting each material.
【0033】電池組立て時には、セル10を水に漬けて
イオン交換膜11を湿潤状態にしておく。このように湿
潤させるのは、イオン交換膜11は湿潤させると膨潤す
るので、仮に乾燥状態のままイオン交換膜11を組み込
むと、運転時に加湿によってイオン交換膜11がたるん
でしまうためである。そして、セル10の外周部にはシ
ール材50,60を介挿させ、且つセル10の中央部に
は集電体40,41及び充填材70,80を介挿させな
がら、セル10に電池プレート20,30を積層させ
る。When assembling the battery, the cell 10 is immersed in water to keep the ion exchange membrane 11 wet. The moistening is performed because the ion exchange membrane 11 swells when moistened, and if the ion exchange membrane 11 is incorporated in a dry state, the ion exchange membrane 11 sags during operation. The battery plate is inserted into the cell 10 while the sealing members 50 and 60 are inserted in the outer periphery of the cell 10 and the current collectors 40 and 41 and the fillers 70 and 80 are inserted in the center of the cell 10. 20 and 30 are laminated.
【0034】具体的な手順としては、電池プレート30
を、カソードガスチャネル31…側を上にして置き、そ
の外周部にはシール材60を配置し、中央部には、集電
体41,充填材80の材料,セル10を順に位置合わせ
しながら積層する。更に、セル10の外周部上にシール
材50を、中央部に充填材70の材料,集電体40を位
置合わせしながら順に積層し、その上に電池プレート2
0を、アノードガスチャネル21…側を下にして配置す
ることによって、燃料電池1の積層体を組立てることが
できる。ただし、燃料電池1の積層体を組立てる順序は
これに限られず、例えば、セル10に、充填材70,8
0を介挿させながら集電体40,41を積層させ、これ
に、シール材50,60を介挿させながら電池プレート
を積層させるといった方法等でも可能である。As a specific procedure, the battery plate 30
Are placed with the cathode gas channels 31... Side up, a sealing material 60 is arranged on the outer periphery thereof, and the current collector 41, the material of the filler 80, and the cell 10 are sequentially aligned in the center. Laminate. Further, a sealing material 50 is laminated on the outer peripheral portion of the cell 10 in order while aligning the material of the filler 70 and the current collector 40 in the central portion.
By arranging the fuel cell 1 with the anode gas channels 21... Facing down, the stack of the fuel cell 1 can be assembled. However, the order of assembling the stack of the fuel cell 1 is not limited to this, and for example, the fillers 70, 8
The current collectors 40 and 41 may be stacked while inserting the zero, and the battery plate may be stacked while the sealing members 50 and 60 are inserted.
【0035】このように組み立てた燃料電池1の積層体
を、所定の数だけ積層し、その両端を一対の端板で締め
付ける。このとき、端板による締め付けに伴って、電池
プレート20,30がシール材50,60を介してセル
10を締め付けて、電池プレート20,30の外周部と
イオン交換膜11との間がシールされると共に、充填材
70,80の材料も圧縮されて、充填材70,80が集
電体40,41とイオン交換膜11との間に充填され、
固体高分子型燃料電池が作製される。A predetermined number of the thus-assembled stacks of fuel cells 1 are stacked, and both ends thereof are fastened by a pair of end plates. At this time, with the fastening by the end plates, the battery plates 20 and 30 fasten the cell 10 via the sealing members 50 and 60, and the space between the outer peripheral portions of the battery plates 20 and 30 and the ion exchange membrane 11 is sealed. At the same time, the material of the fillers 70, 80 is also compressed, and the fillers 70, 80 are filled between the current collectors 40, 41 and the ion exchange membrane 11,
A polymer electrolyte fuel cell is manufactured.
【0036】なお、充填材70,80の材料は、電池に
組み込まれた状態(即ち締め付けによって加圧された状
態)において、集電体40,41とイオン交換膜11と
の間がうまく充填されるようにその厚さを設定する。こ
こで、充填材70,80の材料として、加圧によって収
縮する多孔性の材料(例えばPTFEの発泡シート)を
用いれば、材料の厚さを比較的厚く設定することができ
るので、充填材70,80の材料の形成や電池組立時の
取扱いが容易となる。また、このような性質を持つ材料
を充填材70,80として用いると、集電体40,41
とイオン交換膜11との間を隙間なく充填することが比
較的容易であって、その点でも充填材として優れてい
る。The material of the fillers 70 and 80 is well filled between the current collectors 40 and 41 and the ion exchange membrane 11 in a state where the fillers 70 and 80 are incorporated in the battery (ie, a state where they are pressurized by tightening). Set the thickness as follows. Here, if a porous material (for example, a PTFE foam sheet) that shrinks under pressure is used as a material for the fillers 70 and 80, the thickness of the material can be set to be relatively large, so that the filler 70 , 80 and handling during battery assembly is facilitated. When materials having such properties are used as the fillers 70, 80, the current collectors 40, 41
It is relatively easy to fill the gap between the gas and the ion exchange membrane 11 without any gap, and in that respect, it is also excellent as a filler.
【0037】(参考例2) 図3は、参考例2の燃料電池を示す図であって、図2と
同様に断面が描かれている。上記参考例1の燃料電池1
においては、集電体40,41が、アノード12,カソ
ード13より大きく、シール材50,60の内周50
a,60aに丁度納まる大きさであったが、参考例2で
は、図3に示すように、集電体40,41をアノード1
2,カソード13と同等の大きさとし、その代わり、充
填材70,80の厚さを大きくして、充填材70,80
でイオン交換膜11と電池プレート20,30との間を
充填するようにしている。このような燃料電池において
も、上記参考例1の燃料電池1の場合と同様の効果を奏
する。 (Reference Example 2) FIG. 3 is a view showing a fuel cell of Reference Example 2 , and a cross section is drawn similarly to FIG. Fuel cell 1 of Reference Example 1 above
In this case, the current collectors 40 and 41 are larger than the anode 12 and the cathode 13, and the inner circumference 50 of the sealing members 50 and 60.
a, 60a, but in Reference Example 2 , the current collectors 40, 41 were connected to the anode 1 as shown in FIG.
2, the same size as the cathode 13, and instead, the thickness of the fillers 70, 80 is increased,
To fill the space between the ion exchange membrane 11 and the battery plates 20 and 30. In such a fuel cell, the same effect as in the case of the fuel cell 1 of Reference Example 1 can be obtained.
【0038】また図4は、参考例2の燃料電池の変形例
を示す図であって、図2と同様に断面が描かれている。
上記の燃料電池1においては、電池プレート20,30
の外周部が、シール材50,60を介してイオン交換膜
11の外周部を挟持していたが、この変形例では、電池
プレート20,30の代わりに、外周部にイオン交換膜
11を挟持する周壁部29,39が形成された電池プレ
ート28,38が用いられており、更に、周壁部29,
39の外周面29a,39aに沿って、電池プレート2
8,38とイオン交換膜11との間に、枠体状のシール
材51,61がはめ込まれている。なお、この燃料電池
では、各マニホールドは、周壁部29,39の4つ角の
部分に形成されており、シール材51,61にはマニホ
ールド用の窓は開設されていない。FIG. 4 is a view showing a modified example of the fuel cell of Reference Example 2 , and a cross section is drawn similarly to FIG.
In the above-described fuel cell 1, the cell plates 20, 30
Has sandwiched the outer peripheral portion of the ion exchange membrane 11 via the sealing members 50 and 60. In this modification, instead of the battery plates 20 and 30, the outer peripheral portion has the outer peripheral portion. The battery plates 28 and 38 on which the peripheral wall portions 29 and 39 are formed are used.
Along the outer peripheral surfaces 29a, 39a of the battery 39, the battery plate 2
Frame-shaped sealing materials 51 and 61 are fitted between the ion exchange membranes 8 and 38 and the ion exchange membrane 11. In this fuel cell, each manifold is formed at four corners of the peripheral wall portions 29 and 39, and no windows for the manifold are opened in the seal members 51 and 61.
【0039】本例の燃料電池では、充填材70,80
が、アノード12,カソード13と周壁部26,36と
の間の範囲で、イオン交換膜11と集電体40,41と
の間に充填されている。このような燃料電池において
も、上記の燃料電池1の場合と同様、イオン交換膜11
の変形や破損が防止される。In the fuel cell of this embodiment, the fillers 70, 80
Is filled between the ion exchange membrane 11 and the current collectors 40 and 41 in a range between the anode 12 and the cathode 13 and the peripheral wall portions 26 and 36. In such a fuel cell, as in the case of the fuel cell 1, the ion exchange membrane 11 is used.
Deformation and damage are prevented.
【0040】(実施例1) 本実施例の固体高分子型燃料電池は、参考例1の燃料電
池1と同様の構成であるが、燃料電池1ではシール材5
0,60とイオン交換膜11とは圧接されていただけで
あるのに対して、本実施例ではシール材50,60とイ
オン交換膜11とがホットプレスされて接合されている
点が異なっている。 Embodiment 1 The polymer electrolyte fuel cell of this embodiment has the same configuration as the fuel cell 1 of Reference Example 1 , but the fuel cell 1 has a sealing material 5.
The difference is that the seal members 50 and 60 and the ion exchange membrane 11 are hot-pressed and joined in the present embodiment, whereas the ion exchange membranes 11 and 0 are only pressed into contact with each other. .
【0041】また、本実施例では、シール材50,60
に、シール材としての機能と共にセル10を所定の形状
に保持する保持枠体としての機能を持たせるため、シー
ル材50,60の材料に、弾力性と適度の剛性とを備え
たものが用いられている。この場合のシール材50,6
0の材料の例としては、上記の耐熱性高分子、或はこれ
らにガラス繊維,合成繊維,セルロース繊維等を充填し
て剛性を高めたたもの等が挙げられる。In this embodiment, the sealing members 50 and 60 are used.
Further, in order to have a function as a holding frame body for holding the cell 10 in a predetermined shape together with a function as a sealing material, a material having elasticity and appropriate rigidity is used as a material of the sealing materials 50 and 60. Have been. Sealing materials 50 and 6 in this case
Examples of the material of No. 0 include the above-mentioned heat-resistant polymer, or a material in which glass fiber, synthetic fiber, cellulose fiber, or the like is filled to increase rigidity.
【0042】以下、このようにセルが保持枠体と接合さ
れて一体となっているものをセルユニットと称すること
とする。本実施例の固体高分子型燃料電池の製造方法
は、先ず、セル10を水に漬けてイオン交換膜11を湿
潤状態にし、これにシール材50,60を積層しホット
プレス(温度100〜200℃、圧力50〜200kg
/cm2)で接合して、セルユニットを作製する。Hereinafter, the unit in which the cell is joined to the holding frame body to be integrated will be referred to as a cell unit. In the method for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell according to the present embodiment, first, the cell 10 is immersed in water to make the ion exchange membrane 11 wet, sealing materials 50 and 60 are laminated thereon, and hot pressing (temperature 100 to 200). ° C, pressure 50-200kg
/ Cm 2 ) to form a cell unit.
【0043】図5は、このセルユニットの斜視図であ
る。図に示されるように、このセルユニットは、枠体状
のシール材50,60が、セル10の外周部に接合され
てセル10を保持している。従って、イオン交換膜11
が乾燥して収縮力が働いても、セル10はもとの形状が
保持されるようになっている。このように作製されたセ
ルユニットと、電池プレート20,30とを、集電体4
0,41及び充填材70,80の材料を介挿させながら
積層させることによって、基本単位の燃料電池の積層体
を組み立てることができる。FIG. 5 is a perspective view of the cell unit. As shown in the figure, in this cell unit, frame-shaped sealing materials 50 and 60 are joined to the outer periphery of the cell 10 to hold the cell 10. Therefore, the ion exchange membrane 11
The cell 10 retains its original shape even if the cell 10 dries and contracts. The cell unit thus manufactured and the battery plates 20 and 30 are connected to the current collector 4.
By stacking while interposing the materials of 0 and 41 and the fillers 70 and 80, a fuel cell stack of a basic unit can be assembled.
【0044】そして、参考例1と同様に、組み立てた積
層体を所定の数だけ積層し、その両端を一対の端板で締
め付けることによって、固体高分子型燃料電池が作製さ
れる。この製造方法によれば、電池を組み立てる時に、
セル10を、単体ではなく形状が定まったセルユニット
として取り扱える点で、組立て時の作業性が優れたもの
となる。Then, in the same manner as in Reference Example 1 , a predetermined number of the assembled laminates are laminated, and both ends thereof are tightened with a pair of end plates, whereby a polymer electrolyte fuel cell is manufactured. According to this manufacturing method, when assembling the battery,
The workability at the time of assembly is excellent because the cell 10 can be handled not as a single unit but as a cell unit having a fixed shape.
【0045】また、組立時にイオン交換膜11を湿潤さ
せなくてもよく、また組立中にセル10が変形しにくい
という点においても、組立時の作業性が良好となる。特
に、燃料電池1の積層数が多い場合には積層するのに時
間がかかるので、組立中にイオン交換膜11が乾燥して
セル10に収縮力が生じやすいが、セルユニット化する
ことによってセルの変形が防止できる。The workability during assembly is also improved in that the ion exchange membrane 11 does not need to be wetted during assembly and the cell 10 is not easily deformed during assembly. In particular, when the number of stacked fuel cells 1 is large, it takes a long time to stack the fuel cells 1, and the ion exchange membrane 11 dries during assembly, and contraction force is likely to be generated in the cells 10. Can be prevented from being deformed.
【0046】なお、本実施例では、シール材50,60
がセル10を保持する保持枠体を兼ねる例を示したが、
シール材とは別個の保持枠体でセル10を保持してセル
ユニットを作製してもよい。例えば、図5に示したセル
ユニットにおいて、シール材50,60の代わりに、金
属,カーボン,セラミック等の剛性の高い材料で同様に
作製した枠体を用いてセルユニットを作製し、その枠体
の上に別のシール材を重ねて燃料電池を組立てることも
可能であって、この場合も同様の効果を奏する。In this embodiment, the sealing members 50 and 60 are used.
Although the example which also serves as the holding frame body which holds the cell 10 was shown,
The cell unit may be manufactured by holding the cell 10 with a holding frame separate from the sealing material. For example, in the cell unit shown in FIG. 5, instead of the sealing materials 50 and 60, a cell unit is manufactured using a frame made of a highly rigid material such as metal, carbon, and ceramic, and the frame is formed. It is also possible to assemble the fuel cell by stacking another sealing material on the fuel cell, and in this case, the same effect can be obtained.
【0047】(参考例3) 図6は、参考例3にかかる燃料電池の基本単位の構成を
示す図であって、図2と同様に断面が描かれている。な
お、参考例1の燃料電池1と同じ構成要素については、
図中に同一の番号を付し、その説明を省略する。参考例
3の燃料電池101は、参考例1の燃料電池1と同様の
構成であるが、燃料電池1では、シール材50と充填材
70並びにシール材60と充填材80が、各々別体で構
成されているのに対して、燃料電池101では、シール
材と充填材とが一体となったシール充填材150及びシ
ール充填材160が用いられている点が異なっている。 (Reference Example 3) FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a basic unit of a fuel cell according to Reference Example 3 , and a cross section is drawn as in FIG. In addition, about the same component as the fuel cell 1 of the reference example 1 ,
The same reference numerals are given in the drawings, and description thereof will be omitted. Reference example
The fuel cell 101 of No. 3 has the same configuration as the fuel cell 1 of Reference Example 1. However, in the fuel cell 1, the sealing material 50 and the filling material 70 and the sealing material 60 and the filling material 80 are separately formed. On the other hand, the fuel cell 101 is different in that the seal filler 150 and the seal filler 160 in which the sealant and the filler are integrated are used.
【0048】図7は、シール充填材150の斜視図であ
り、図中の斜線部は、X−X線に沿った断面を表してい
る。シール充填材150は、図に示されるようにシール
材としての機能を持つシール部151の内側に、充填材
としての機能を持つ充填部152が形成されている。シ
ール部151及び充填部152は、参考例1のシール材
50及び充填材70と同様の形状であって、図6に示す
ように、アノード12の外周12aが充填部152の内
側に丁度収納されるようになっている。FIG. 7 is a perspective view of the seal filler 150, and a hatched portion in the figure indicates a cross section along the line XX. In the seal filler 150, as shown in the figure, a filler 152 having a function as a filler is formed inside a seal part 151 having a function as a sealant. The sealing portion 151 and the filling portion 152 have the same shape as the sealing material 50 and the filling material 70 of Reference Example 1 , and the outer periphery 12a of the anode 12 is just stored inside the filling portion 152 as shown in FIG. It has become so.
【0049】また、シール充填材160は、シール充填
材150と同じものであって、シール部151と同様の
シール部161及び充填部152と同様の充填部162
が形成され、カソード13の外周13aが充填部162
の内側に丁度収納されるようになっている。シール充填
材150,160の材料としては、シール部151,1
61は弾力製のある材料が適しており、充填部152,
162は柔軟性とある程度の弾力性を備えた材料が適し
ている。その点で、シール部151,161と充填部1
52,162とは、別々の材料で構成するのが好ましい
が、弾力性と柔軟性の両方を備えた単一の材料を用いて
全体を構成することも可能である。The seal filler 160 is the same as the seal filler 150, and has the same seal 161 as the seal 151 and the same filler 162 as the seal 152.
Is formed, and the outer periphery 13 a of the cathode 13 is
It is designed to be stored just inside. As a material of the seal fillers 150 and 160, the seal portions 151 and 1 are used.
61 is made of a resilient material,
For 162, a material having flexibility and some elasticity is suitable. In that respect, the sealing parts 151 and 161 and the filling part 1
52 and 162 are preferably made of different materials, but the whole may be made of a single material having both elasticity and flexibility.
【0050】この燃料電池101においては、シール充
填材150,160の充填部152,162は、燃料電
池1の充填材70,80と同様、アノード12及びカソ
ード13の外周12a,13aに沿って、イオン交換膜
11と集電体40,41との間を充填し、イオン交換膜
11を押さえて保持するので、イオン交換膜11の変形
や破損が防止される。In the fuel cell 101, the filling portions 152 and 162 of the seal filling materials 150 and 160 are formed along the outer circumferences 12 a and 13 a of the anode 12 and the cathode 13 similarly to the filling materials 70 and 80 of the fuel cell 1. Since the space between the ion exchange membrane 11 and the current collectors 40 and 41 is filled and the ion exchange membrane 11 is pressed and held, deformation and breakage of the ion exchange membrane 11 are prevented.
【0051】燃料電池101の製法は、先ず、電池プレ
ート30を、カソードガスチャネル31…側を上にして
置き、その中央部に集電体41を配置した後、シール充
填材160を載置した後、セル10を載置する。更に、
セル10の外周部の上にシール充填材150、中央部の
上に集電体40を順に積層し、その上から電池プレート
20を配置することによって、積層体を組立てることが
でき、その後、実施例1と同様にして締め付けることに
よって作製される。The method of manufacturing the fuel cell 101 is as follows. First, the cell plate 30 is placed with the cathode gas channel 31... Side facing upward, the current collector 41 is disposed at the center thereof, and the seal filler 160 is placed thereon. Thereafter, the cell 10 is placed. Furthermore,
By laminating the seal filler 150 on the outer peripheral portion of the cell 10 and the current collector 40 on the central portion in order, and disposing the battery plate 20 thereon, the laminated body can be assembled. It is produced by tightening as in Example 1.
【0052】ここで、充填材とシール材とが一体となっ
ているため、両者の位置合わせは不要であり、参考例1
の場合と比べて更に組立が容易である。なお、参考例3
の燃料電池101においても、実施例1と同様に、シー
ル充填材150,160をセル10に接合してセルユニ
ットを作製したり、別個の保持枠体を用いてセルユニッ
トを作製することができ、この場合、電池の組立時に実
施例2と同様の効果を得ることが可能である。[0052] Here, since the filler and the sealing material are integrated, both alignment is unnecessary, Reference Example 1
Is easier to assemble than the case of Reference Example 3
In the fuel cell 101 described above, similarly to the first embodiment , the seal fillers 150 and 160 can be joined to the cell 10 to produce a cell unit, or the cell unit can be produced using a separate holding frame. In this case, the same effect as that of the second embodiment can be obtained at the time of assembling the battery.
【0053】(実施例2) 図8は、本実施例にかかる燃料電池の基本単位の構成を
示す図であって、図2と同様に断面が描かれている。な
お、参考例1の燃料電池1と同じ構成要素については、
図中に同一の番号を付し、その説明を省略する。本実施
例の燃料電池201は、参考例1の燃料電池1と同様の
構成であるが、燃料電池1では、集電体40と充填材7
0並びに集電体41と充填材80が各々別体で構成され
ているのに対して、燃料電池201では、充填材として
の機能も備えた集電体140及び集電体141が用いら
れている点が異なっている。 Example 2 FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a basic unit of a fuel cell according to this example, and a cross section is drawn as in FIG. In addition, about the same component as the fuel cell 1 of the reference example 1 ,
The same reference numerals are given in the drawings, and description thereof will be omitted. The fuel cell 201 according to the present embodiment has the same configuration as the fuel cell 1 according to the reference example 1 , but the fuel cell 1 includes the current collector 40 and the filler 7.
In contrast, the fuel cell 201 includes a current collector 140 and a current collector 141 that also function as a filler, whereas the current collector 41 and the filler 80 are formed separately. Is different.
【0054】図9は、集電体141の斜視図であって、
図中の斜線部は、X−X線に沿った断面を表している。
集電体141は、参考例1の集電体41と同じ材料でほ
ぼ同様の形状であるが、図に示されるように、その外周
端部には、中央部141aより厚みの厚い充填部141
bが形成されている点が異なっている。中央部141a
は、カソード13と同じ寸法であって、充填部141b
は、カソード13の厚みだけ厚く形成され、図8に示す
ように、中央部141aにカソード13が丁度納まって
いる。FIG. 9 is a perspective view of the current collector 141,
The hatched portion in the figure indicates a cross section along the line XX.
The current collector 141 is made of the same material as that of the current collector 41 of Reference Example 1 and has substantially the same shape, but as shown in the figure, its outer peripheral end has a filling portion 141 thicker than the central portion 141a.
The difference is that b is formed. Central part 141a
Have the same dimensions as the cathode 13 and the filling portion 141b
Is formed to be as thick as the thickness of the cathode 13, and the cathode 13 is exactly accommodated in the central portion 141a as shown in FIG.
【0055】なお、充填部141bの幅は、参考例の充
填材80と同等で、その厚さは集電体41と充填材80
との厚さを合わせたものに相当する。また、図8に示す
ように、集電体140は、集電体141と同じものであ
って、中央部141aと同様の中央部140a、及び充
填部140bと同様の充填部140bから構成され、中
央部141aにアノード12が丁度納まっている。The width of the filling portion 141b is equal to that of the filling material 80 of the reference example , and the thickness thereof is the same as that of the current collector 41 and the filling material 80.
It corresponds to the sum of the thicknesses. As shown in FIG. 8, the current collector 140 is the same as the current collector 141, and includes a central portion 140a similar to the central portion 141a, and a filling portion 140b similar to the filling portion 140b, The anode 12 is exactly accommodated in the central portion 141a.
【0056】この燃料電池201においては、充填部1
42,143が、燃料電池1の充填材70,80と同様
に、アノード12及びカソード13の外周12a,13
aとシール材50,60との間において、イオン交換膜
11と電池プレート20,30との間を充填し、イオン
交換膜11を押さえて保持するので、イオン交換膜11
の変形や破損が防止される。In this fuel cell 201, the filling section 1
Reference numerals 42 and 143 denote outer circumferences 12 a and 13 of the anode 12 and the cathode 13, similarly to the fillers 70 and 80 of the fuel cell 1.
Since the space between the ion exchange membrane 11 and the battery plates 20 and 30 is filled between the a and the sealing materials 50 and 60, and the ion exchange membrane 11 is pressed and held, the ion exchange membrane 11
Deformation and damage are prevented.
【0057】この燃料電池201は、電池プレート30
を、カソードガスチャネル31…側を上にして置き、そ
の外周部にはシール材60を、中央部には集電体141
を載置した後、セル10を載置する。更に、そのセル1
0の外周部にシール材50、中央部に集電体140を積
層し、その上から電池プレート20を載置することによ
って、積層体を組立てることができ、その後、参考例1
と同様にして締め付けることによって作製される。The fuel cell 201 has a battery plate 30
Are placed with the cathode gas channels 31... Facing upward, a sealing material 60 is provided on the outer peripheral portion, and a current collector 141 is provided on the central portion.
Is placed, and then the cell 10 is placed. Further, the cell 1
Sealing material 50 to the outer periphery of the 0, stacking the collector 140 in the central portion, by placing the battery plate 20 from above, it is possible to assemble the stack, then, Reference Example 1
It is produced by tightening in the same manner as described above.
【0058】ここで、集電体140,141では集電体
と充填材とが一体となっているため、電池組立時に集電
体と充填材との位置合わせが不要であって、参考例1の
燃料電池1の場合と比べて組立が容易である。なお、本
実施例の燃料電池201においても、実施例1と同様
に、シール充填材150,160をセル10に接合する
ことによってセルユニットを作製したり、別個の保持枠
体を用いてセルユニットを作製することができ、この場
合、電池の組立時に実施例1と同様の効果を得ることが
可能である。[0058] Here, since the current collector 140, 141 in the current collector and the filler are integrated, there is no need to align the current collector and the filler when the battery is assembled, Reference Example 1 Is easier to assemble than the fuel cell 1 of the first embodiment. In the fuel cell 201 according to the present embodiment, similarly to the first embodiment , a cell unit is manufactured by bonding the seal fillers 150 and 160 to the cell 10, or the cell unit is formed using a separate holding frame. In this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained at the time of assembling the battery.
【0059】(比較例) 図10は、本比較例にかかる固体高分子型燃料電池の構
成を示す図である。この燃料電池301は、充填材7
0,80が設けられていない点以外は参考例の燃料電池
1と同様の構成であって、イオン交換膜311にアノー
ド312,カソード313を配したセル310と、複数
のアノードガスチャネル321…が形成された電池プレ
ート320及び複数のカソードガスチャネル331…が
形成された電池プレート330と、一対の集電体34
0,341と、シール材350,360とから構成され
ている。(Comparative Example) FIG. 10 is a view showing the configuration of a polymer electrolyte fuel cell according to this comparative example. The fuel cell 301 has a filling material 7
Except that 0 and 80 are not provided, the fuel cell 1 has the same configuration as the fuel cell 1 of the reference example , and includes a cell 310 in which an anode 312 and a cathode 313 are arranged on an ion exchange membrane 311 and a plurality of anode gas channels 321. The battery plate 320 having the formed battery plate 320 and the plurality of cathode gas channels 331.
0, 341 and sealing materials 350, 360.
【0060】この燃料電池301では、アノード31
2,カソード313の外周312a,313aとシール
材350,360との間の範囲で、イオン交換膜311
と集電体340,341との間に、アノード312,カ
ソード313の厚みに相当する間隙390,391が形
成されている。従って、イオン交換膜311にアノード
ガスとカソードガスの差圧がかかったり、イオン交換膜
311が乾燥してこれに収縮力がかかった場合に、間隙
390,391の部分でイオン交換膜311の変形や破
損が発生しやすい。In this fuel cell 301, the anode 31
2. In the range between the outer circumferences 312a, 313a of the cathode 313 and the sealing materials 350, 360, the ion exchange membrane 311
The gaps 390 and 391 corresponding to the thickness of the anode 312 and the cathode 313 are formed between the current collectors 340 and 341. Therefore, when a differential pressure between the anode gas and the cathode gas is applied to the ion exchange membrane 311 or when the ion exchange membrane 311 is dried and contracted, the ion exchange membrane 311 is deformed at the gaps 390 and 391. And breakage easily occur.
【0061】(その他の事項)上記実施例1、2および参考例2、3では、 各電池プレ
ートが一体形成されている例を示したが、複数の部材を
組み合わせて作製した電池プレートを用いても同様に実
施することができる。上記実施例1、2および参考例
2、3では、片面にガスチャネルが形成された電池プレ
ートを用いた燃料電池の例を示したが、両面にガスチャ
ネルが形成されたバイポーラプレートを用いた燃料電池
においても、同様に実施することができる。(Other Matters) In the first and second embodiments and the second and third embodiments, the example in which each battery plate is integrally formed is described. However, a battery plate manufactured by combining a plurality of members is used. Can be similarly implemented. Examples 1 and 2 and Reference Example
In Examples 2 and 3, the example of the fuel cell using the cell plate having the gas channel formed on one side is shown. However, the same can be applied to the fuel cell using the bipolar plate having the gas channel formed on both sides. Can be.
【0062】上記実施例1、2および参考例2、3で
は、内部マニホールド型の固体高分子型燃料電池の例を
示したが、外部マニホールド型の固体高分子型燃料電池
においても、同様にして実施することができる。In Examples 1 and 2 and Reference Examples 2 and 3,
, An example of a polymer electrolyte fuel cell of the internal manifold type, can also be carried out in the same manner in the polymer electrolyte fuel cell of the external manifold type.
【0063】[0063]
【発明の効果】本発明によれば、積層型の固体高分子型
燃料電池において、イオン交換膜が変形したり破損した
りすることを防止することができる。従って、長寿命の
固体高分子型燃料電池を開発する上で価値のある技術で
ある。また、本発明の固体高分子型燃料電池の製造方法
によれば、そのような特性を持つ固体高分子型燃料電池
を容易に製造することができる。According to the present invention, it is possible to prevent the ion exchange membrane from being deformed or damaged in the stacked polymer electrolyte fuel cell. Therefore, this is a valuable technology for developing a long-life polymer electrolyte fuel cell. Further, according to the method for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell of the present invention, a polymer electrolyte fuel cell having such characteristics can be easily manufactured.
【図1】参考例1にかかる固体高分子型燃料電池の基本
単位の構成を示す分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a basic unit of a polymer electrolyte fuel cell according to Reference Example 1 .
【図2】図1に示す燃料電池1をX−X線に沿って切断
した断面を描いた図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a cross section of the fuel cell 1 illustrated in FIG. 1 taken along line XX.
【図3】参考例2にかかる燃料電池を示す図である。FIG. 3 is a view showing a fuel cell according to Reference Example 2 .
【図4】参考例2の燃料電池の一変形例を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a modification of the fuel cell of Reference Example 2 .
【図5】実施例1にかかるシール材が接合されたセルの
図である。FIG. 5 is a view of a cell to which a sealing material according to the first embodiment is joined.
【図6】参考例3にかかる燃料電池の基本単位の構成を
示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a basic unit of a fuel cell according to Reference Example 3 .
【図7】参考例3にかかるシール充填材の斜視図であ
る。FIG. 7 is a perspective view of a seal filler according to Reference Example 3 .
【図8】実施例2にかかる燃料電池の基本単位の構成を
示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a basic unit of a fuel cell according to a second embodiment .
【図9】実施例2にかかる集電体の斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of a current collector according to a second embodiment .
【図10】比較例にかかる固体高分子型燃料電池の構成
を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a polymer electrolyte fuel cell according to a comparative example.
1 燃料電池 10 セル 11 イオン交換膜 12 アノード 13 カソード 20,30 電池プレート 21 アノードガスチャネル 31 カソードガスチャネル 40,41 集電体 50,60 シール材 70,80 充填材 101 燃料電池 140,141 集電体 150,160 シール充填材 201 燃料電池 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell 10 Cell 11 Ion exchange membrane 12 Anode 13 Cathode 20, 30 Battery plate 21 Anode gas channel 31 Cathode gas channel 40, 41 Current collector 50, 60 Sealing material 70, 80 Filler 101 Fuel cell 140, 141 Current collection Body 150, 160 Seal filler 201 Fuel cell
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−96783(JP,A) 特開 平7−220742(JP,A) 特開 平7−65847(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/02,8/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Koji Nishio 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-6-96783 (JP, A) JP-A-7-220742 (JP, A) JP-A-7-65847 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 8/02, 8/10
Claims (6)
したセルが、前記電極に対向してガスチャネルが設けら
れた一対の電池プレートで挟持されて構成され、且つ前
記セルの中央部と電池プレートとの間には一対の集電体
が介挿され、前記セルの外周部と一対の電池プレートと
間にはシール部が設けられている固体高分子型燃料電池
において、 前記集電体には、前記電極の外周と前記シール部との間
において、イオン交換膜と電池プレートとの間の間隙を
充填する、加圧によって収縮する多孔性の材料からなる
充填材を兼ねる外周端部が形成されていることを特徴と
する固体高分子型燃料電池。1. A cell having a pair of electrodes disposed in the center of an ion exchange membrane sandwiched between a pair of battery plates provided with gas channels opposed to the electrodes, and the center of the cell. And a battery plate, wherein a pair of current collectors is interposed, and a seal portion is provided between an outer peripheral portion of the cell and the pair of battery plates. In the body, between the outer periphery of the electrode and the seal portion, an outer peripheral end portion that also serves as a filler made of a porous material that contracts by pressurization, filling a gap between the ion exchange membrane and the battery plate. A polymer electrolyte fuel cell, characterized in that:
したセルが、前記電極に対向してガスチャネルが設けら
れた一対の電池プレートで挟持されて構成され、且つ前
記セルの中央部と電池プレートとの間には一対の集電体
が介挿され、前記セルの外周部と一対の電池プレートと
の間にはシール部が設けられている固体高分子型燃料電
池において、 前記電極の外周と前記シール部との間には、イオン交換
膜と電池プレートとの間の間隙を充填する、加圧によっ
て収縮する多孔性の材料からなる充填材が設けられ、 且つ、前記シール部は、前記セルを所定の形状に保持す
る保持用枠体としての機能を兼ね備えており、前記イオ
ン交換膜の外周部に接合されている ことを特徴とする固
体高分子型燃料電池。 2. A pair of electrodes is provided at the center of the ion exchange membrane.
Gas cell is provided facing the electrode.
Between the pair of battery plates
A pair of current collectors is located between the center of the cell and the battery plate.
Is inserted, and the outer peripheral portion of the cell and a pair of battery plates
A solid polymer fuel cell with a seal
In the pond, between the outer periphery of the electrode and the seal portion, ion exchange
By applying pressure, filling the gap between the membrane and the battery plate
A filling material made of a porous material that contracts and is provided, and the sealing portion holds the cell in a predetermined shape.
It also has the function of a holding frame
Solid, characterized in that it is joined to the outer peripheral portion of the-exchange membrane
Polymer fuel cell.
したセルが、前記電極に対向してガスチャネルが設けら
れた一対の電池プレートで挟持されて構成され、且つ前
記セルの中央部と電池プレートとの間には一対の集電体
が介挿され、前記セルの外周部と一対の電池プレートと
の間にはシール部が設けられている固体高分子型燃料電
池において、 前記電極の外周と前記シール部との間には、イオン交換
膜と電池プレートとの間の間隙を充填する、加圧によっ
て収縮する多孔性の材料からなる充填材が設けられ、 且つ、前記イオン交換膜の外周部には、前記セルを所定
の形状に保持する保持用枠体が接合されており、当該保
持用枠体の上に前記シール部が重ねられている ことを特
徴とする固体高分子型燃料電池。 3. A pair of electrodes is provided at the center of the ion exchange membrane.
Gas cell is provided facing the electrode.
Between the pair of battery plates
A pair of current collectors is located between the center of the cell and the battery plate.
Is inserted, and the outer peripheral portion of the cell and a pair of battery plates
A solid polymer fuel cell with a seal
In the pond, between the outer periphery of the electrode and the seal portion, ion exchange
By applying pressure, filling the gap between the membrane and the battery plate
A filler made of a porous material that shrinks and is provided, and the cell is provided with a predetermined shape on an outer peripheral portion of the ion exchange membrane.
The holding frame for holding in the shape of
JP said sealing portion is superimposed on the lifting for frame
Polymer electrolyte fuel cell.
が挟持する圧力で加圧するときに圧縮される材料である
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記
載の固体高分子型燃料電池。4. The solid height according to claim 1, wherein the material of the filler is a material that is compressed when the battery plate is pressurized by a pressure sandwiching the battery plate. Molecular fuel cell.
したセルが、前記電極に対向してガスチャネルが設けら
れた一対の電池プレートで挟持されて構成され、且つ、
前記セルの中央部と電池プレートとの間には一対の集電
体が介挿され、前記セルの外周部と一対の電池プレート
との間にはシール部が設けられ、前記電極の外周と前記
シール部との間には、イオン交換膜と電池プレートとの
間の間隙を充填する多孔性の充填材が設けられている固
体高分子型燃料電池の製造方法であって、 前記シール部は、セルを所定の形状に保持する保持用枠
体としての機能を兼ね備えているとともに、前記イオン
交換膜の外周部に接合されており、 前記一対の集電体と、前記充填材の材料とを介挿しつ
つ、該セルを一対の電池プレートで挟持する積層ステッ
プと、 前記積層ステップの後、前記充填材の材料を圧縮してイ
オン交換膜上の空間を隙間なく充填しながら、一対の電
池プレートを締め付けると共に、セルと一対の電池プレ
ートの外周部とをシールする締付ステップとを備える こ
とを特徴とする固体高分子型燃料電池の製造方法。 5. A pair of electrodes is provided at the center of the ion exchange membrane.
Gas cell is provided facing the electrode.
And is sandwiched between a pair of battery plates, and
A pair of current collectors between the cell center and the battery plate
A body is inserted, and an outer peripheral portion of the cell and a pair of battery plates
Between the outer periphery of the electrode and the
Between the seal part, the ion exchange membrane and the battery plate
Solids provided with a porous filler filling the gaps between
A method for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell, wherein the sealing portion includes a holding frame for holding the cell in a predetermined shape.
It has a function as a body and the ion
The pair of current collectors are joined to the outer peripheral portion of the exchange membrane, and the pair of current collectors and the material of the filler are interposed therebetween.
And a stacking step for holding the cell between a pair of battery plates.
And after the laminating step, compress the material of the filler to
While filling the space on the on-exchange membrane without gaps,
While tightening the pond plate, the cell and a pair of battery
This and a step tightening of sealing an outer peripheral portion of the over bets
A method for producing a polymer electrolyte fuel cell.
したセルが、前記電極に対向してガスチャネルが設けらGas cell is provided facing the electrode.
れた一対の電池プレートで挟持されて構成され、且つ、And is sandwiched between a pair of battery plates, and
前記セルの中央部と電池プレートとの間には一対の集電A pair of current collectors between the cell center and the battery plate
体が介挿され、前記セルの外周部と一対の電池プレートA body is inserted, and an outer peripheral portion of the cell and a pair of battery plates
との間にはシール部が設けられ、前記電極の外周と前記Between the outer periphery of the electrode and the
シール部との間には、イオン交換膜と電池プレートとのBetween the seal part, the ion exchange membrane and the battery plate
間の間隙を充填する多孔性の充填材が設けられている固Solids provided with a porous filler filling the gaps between
体高分子型燃料電池の製造方法であって、A method for producing a polymer electrolyte fuel cell, セルを所定の形状に保持する保持用枠体を、前記イオンThe holding frame for holding the cell in a predetermined shape is
交換膜とシール部との間に介挿するとともに、前記イオInsert between the exchange membrane and the seal,
ン交換膜の外周部に接合する枠体形成ステップと、Forming a frame to be joined to the outer periphery of the exchange membrane, 前記枠体形成ステップの後、前記一対の集電体と、充填After the frame forming step, the pair of current collectors and
材の材料とを介挿しつつ、該セルを一対の電池プレートThe cell is inserted into a pair of battery plates while
で挟持する積層ステップと、A laminating step of sandwiching between 前記積層ステップの後、前記充填材の材料を圧縮してイAfter the laminating step, the material of the filler is compressed to
オン交換膜上の空間を隙間なく充填しながら、一対の電While filling the space on the on-exchange membrane without gaps,
池プレートを締め付けると共に、セルと一対の電池プレWhile tightening the pond plate, the cell and a pair of battery
ートの外周部とをシールする締め付けステップとを備えTightening step to seal the outer periphery of the sheet.
るTo ことを特徴とする固体高分子型燃料電池の製造方法。A method for producing a polymer electrolyte fuel cell, comprising:
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