JP3530339B2 - Polymer electrolyte fuel cell and method of manufacturing the same - Google Patents

Polymer electrolyte fuel cell and method of manufacturing the same

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JP3530339B2 JP09417997A JP9417997A JP3530339B2 JP 3530339 B2 JP3530339 B2 JP 3530339B2 JP 09417997 A JP09417997 A JP 09417997A JP 9417997 A JP9417997 A JP 9417997A JP 3530339 B2 JP3530339 B2 JP 3530339B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子型燃料
電池に関し、ガスシール性能向上の技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell, and to a technique for improving gas sealing performance.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体高分子型燃料電池400の一例を図
9に示す。同図に示すように、固体高分子膜411の中
央部にアノード412とカソード413(同図において
は固体高分子膜11の背面にあって見えない。)とが配
されたセル410と、セル410を挟持する1対のリブ
付きセパレータ板420,430と、アノード412,
カソード413と接するように、セパレータ板420,
430とセル410との間に介挿された1対の集電体4
40,441と、セパレータ板420,430の外周部
とセル410との間に介挿されたこの部分をシールする
シール部材450,460とが積層された構成であっ
て、上記セパレータ420,430に各々ガスを供給し
電力を発生させるものである。
2. Description of the Related Art An example of a polymer electrolyte fuel cell 400 is shown in FIG. As shown in the figure, a cell 410 in which an anode 412 and a cathode 413 (in the figure, the back surface of the solid polymer film 11 is not visible) are arranged in the central portion of the solid polymer film 411, and a cell 410 A pair of ribbed separator plates 420 and 430 that sandwich 410, and an anode 412.
The separator plate 420, so as to contact the cathode 413,
A pair of current collectors 4 inserted between 430 and the cell 410
40 and 441, and sealing members 450 and 460 for sealing this portion interposed between the outer periphery of the separator plates 420 and 430 and the cell 410, are laminated, and the separators 420 and 430 have the same structure. Each gas is supplied to generate electric power.

【0003】以上の固体高分子型燃料電池においては、
供給される水素ガスと空気とが漏れないようにするため
に、外周部はシールされている。即ち、図9に示したよ
うに固体高分子膜411の主表面の周縁部をシール部材
450,460で圧接することでガスの封止性に優れた
ガスシール構造を実現している。
In the above solid polymer fuel cell,
The outer periphery is sealed to prevent the supplied hydrogen gas and air from leaking. That is, as shown in FIG. 9, the peripheral edge portion of the main surface of the solid polymer film 411 is brought into pressure contact with the seal members 450 and 460 to realize a gas seal structure having an excellent gas sealing property.

【0004】ところが、前記ガスシール構造では、固体
高分子膜がシール部材450,460で上下から単に圧
接されているものでは、電池運転に伴って次第に締付力
が低下すると、シール部材と固体高分子膜との配置状態
がずれるなどしてガスシール性も低下してしまうといっ
た問題がある。これに対して、特開平5−283093
号公報には、図10(a)に示すように固体高分子膜5
01の中央部分に電極502,503を対向させ、さら
に、電極502,503の周囲にシール部材である枠体
状のゴムシート504,505をその内周部分に電極外
周部分が内接(図10(b)を参照)するように配置し
た積層体を、熱圧着することによって固体高分子膜にゴ
ムシートを圧着させた構造体510を得て、これをセパ
レータ520,530と交互に積層することによって、
前述のようなガスシール性能の低下といった問題を克服
した固体高分子型燃料電池について開示されている。
However, in the gas seal structure, when the solid polymer membrane is simply pressed against the seal members 450 and 460 from above and below, when the tightening force is gradually reduced as the battery is operated, the seal member and the solid member are separated from each other. There is a problem that the gas sealing property is also deteriorated due to the dislocation of the molecular film. On the other hand, JP-A-5-283093
In the publication, as shown in FIG. 10 (a), a solid polymer film 5 is used.
The electrodes 502 and 503 are opposed to the central part of 01, and further, the frame-shaped rubber sheets 504 and 505 which are sealing members around the electrodes 502 and 503 are inscribed in the inner peripheral part of the electrode outer peripheral part (see FIG. 10). By thermocompressing the laminated body arranged as shown in (b)) to obtain a structure 510 in which a rubber sheet is pressure-bonded to a solid polymer film, and alternately stacking the structure 510 with separators 520 and 530. By
A polymer electrolyte fuel cell is disclosed which has overcome the above-mentioned problems such as deterioration in gas sealing performance.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、固体高分子
型燃料電池において、通常、電極の外周とシール部材の
内周との間に間隙があれば、反応ガスの差圧によって固
体高分子膜が弛んだり、破損したりすることもある。上
記公報の燃料電池においてもそのような膜の損傷を防ぐ
ためには、シール部材の内周と電極の外周の寸法を厳密
に揃える必要があるが、実際には製作上困難性を伴うと
考えられる。
In the polymer electrolyte fuel cell, if there is a gap between the outer periphery of the electrode and the inner periphery of the seal member, the solid polymer membrane will be formed due to the differential pressure of the reaction gas. It may become loose or damaged. Even in the fuel cell of the above publication, in order to prevent such damage to the membrane, the inner circumference of the seal member and the outer circumference of the electrode must be precisely aligned with each other, but it is considered to be actually difficult to manufacture. .

【0006】また、そればかりか、固体高分子膜の膨張
・収縮にともなって生じる張力によって、固体高分子膜
の周縁部分の強度が低下する。この強度低下が進行すれ
ば、最悪は固体高分子膜自体が破損してしまう場合もあ
る。そこで、本発明は、以上の課題に鑑みてなされたも
のであって、少なくとも、水素ガスのシール性能が向上
した固体高分子型燃料電池を提供し、かつ、その簡単な
製造方法を提供することを目的としてなされたものであ
る。
Moreover, the strength of the peripheral portion of the solid polymer membrane is reduced due to the tension generated by the expansion and contraction of the solid polymer membrane. If this decrease in strength progresses, the solid polymer film itself may be damaged in the worst case. Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and at least the hydrogen gas sealing performance is improved.
The present invention has been made for the purpose of providing the polymer electrolyte fuel cell described above and a simple manufacturing method thereof.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、固体高分子膜
の一方の面の略中央部にアノード、他方の面に前記アノ
ードと対向してカソードを設け、前記アノードを覆って
アノード側集電体を、前記カソードを覆ってカソード側
集電体を設け、前記両集電体を覆って前記アノード及び
カソードよりも大きな、水素ガス供給用のアノード側セ
パレータ及び空気供給用のカソード側セパレータを設
け、前記カソード側集電体の大きさを前記カソードより
大きくして前記カソード側集電体の外周部分に前記固体
高分子膜の外周部分を接合して一体化するよう構成し、
前記固体高分子膜と前記アノード側セパレータとの間
に、前記アノードの端面と前記アノード側集電体の端面
を覆うシール部材を前記固体高分子膜、前記アノード側
セパレータ、前記アノード端面及び前記アノード側集電
体に接合し一体化して設けたことを特徴とする。
According to the present invention , an anode is provided substantially at the center of one surface of a solid polymer membrane, a cathode is provided on the other surface of the solid polymer membrane so as to face the anode, and the anode is covered by covering the anode. A cathode-side current collector is provided to cover the cathode, and a cathode-side separator for supplying hydrogen gas and a cathode-side separator for supplying air, which are larger than the anode and the cathode and cover both current collectors. The cathode side current collector is provided with a size larger than that of the cathode, and the outer periphery of the cathode side current collector is joined to and integrated with the outer periphery of the solid polymer film.
Between the solid polymer film and the anode-side separator, a sealing member that covers the end face of the anode and the end face of the anode-side current collector is provided on the solid polymer film and the anode side.
Separator, the anode end face and the anode side current collector
It is characterized by being joined to the body and integrated .

【0008】これによって、強度が低下しやすい固体高
分子膜の周縁部分を集電体と接合させることによって、
膜周縁部分の強度を補強する構造となっている。したが
って、ガス差圧および膜自体の膨張・収縮による膜の破
損を確実に防止することができ、少なくとも水素ガスに
対しては確実なガスシールできる。しかも、このような
構成によれば、厳密に寸法合わせしなくても電極まわり
の間隙をなくすことができるので、ガスシール構造の作
製が簡単である。
As a result, by joining the peripheral portion of the solid polymer film, which is apt to decrease in strength, to the current collector,
It has a structure that reinforces the strength of the peripheral portion of the membrane. Therefore, it is possible to reliably prevent the membrane from being damaged due to the gas pressure difference and the expansion and contraction of the membrane itself , and at least to the hydrogen gas.
On the other hand, a reliable gas seal can be achieved. Moreover, according to such a configuration, the gap around the electrodes can be eliminated without strict size matching, so that the gas seal structure can be easily manufactured.

【0009】また、本発明は、固体高分子膜の一方の面
の略中央部にアノード、他方の面に前記アノードと対向
してカソードを設け、前記アノードを覆ってアノード側
集電体を、前記カソードを覆ってカソード側集電体を設
け、前記両集電体を覆って前記アノード及びカソードよ
りも大きな、水素ガス供給用のアノード側セパレータ及
び空気供給用のカソード側セパレータを設け、前記アノ
ード側集電体の周縁部を冠着する第1のシール部材を設
け、前記アノード側集電体の大きさを前記アノードより
大きくして、前記固体高分子膜の前記アノード側の周囲
面を前記第1のシール部材の一方の面及び前記集電体の
周囲寄り一方の面に接合して一体化し、前記固体高分子
のカソード側の周囲面と前記カソード側セパレータ
周囲面との間に、前記カソードの端面と前記カソード側
集電体の端面を覆う第2のシール部材を設け、前記固体
高分子膜のカソード側の周囲面と前記第2のシール部材
とを接合し一体化したことを特徴とする。アノード側
集電体の周縁部に、シール部材を嵌め込んでいるので、
水素ガスのガスシール性能は確実となる。
Further , according to the present invention, an anode is provided substantially at the center of one surface of the solid polymer film, a cathode is provided on the other surface of the solid polymer film so as to face the anode, and an anode side current collector is provided so as to cover the anode. the cathode covers provided on the cathode side collector, the greater than said anode and cathode covers both current collector, provided with a cathode side separator of the anode separator and the air supply for the hydrogen gas supply, the anode
A first sealing member is provided to cover the peripheral portion of the current collector on the card side.
Only the magnitude of the anode-side current collector are larger than the anode, around the anode side of the solid polymer membrane
A surface of the first seal member and a surface of the current collector.
Integrally joined to the periphery toward one side, the cathode side the cathode side separator and the peripheral surface of the solid polymer membrane
A second sealing member that covers the end surface of the cathode and the end surface of the cathode side current collector is provided between the peripheral surface and the solid surface.
Peripheral surface of the polymer membrane on the cathode side and the second seal member
It is characterized by joining and integrating . Since the seal member is fitted in the peripheral portion of the current collector on the anode side ,
The gas sealing performance of hydrogen gas becomes reliable.

【0010】また、本発明は、固体高分子膜の一方の面
の略中央部にアノード、他方の面に前記アノードと対向
してカソードを設けるステップと、前記アノードを覆っ
てアノード側集電体を、前記カソードを覆ってカソード
側集電体を設けるステップと、前記両集電体を覆って前
記アノード及びカソードよりも大きな、水素ガス供給用
のアノード側セパレータ及び空気供給用のカソード側セ
パレータを設けるステップと、前記カソード側集電体の
大きさを前記カソードより大きくして前記カソード側集
電体の外周部分に前記固体高分子膜の外周部分を融着に
より接合して一体化するステップと、前記固体高分子膜
と前記アノード側セパレータとの間に、前記アノードの
端面と前記アノード側集電体の端面を覆うシール部材を
設けるステップと、前記固体高分子膜の周縁部と前記シ
ール部材と直接融着するするステップとを備えたことを
特徴とする。また、固体高分子膜の一方の面の略中央部
にアノード、他方の面に前記アノードと対向してカソー
ドを設けるステップと、前記アノードを覆ってアノード
側集電体を、前記カソードを覆ってカソード側集電体を
設けるステップと、前記両集電体を覆って前記アノード
及びカソードよりも大きな、水素ガス供給用のアノード
側セパレータ及び空気供給用のカソード側セパレータを
設けるステップと、前記アノード側集電体の周縁部を冠
着して第1のシール部材を設けるステップと、前記アノ
ード側集電体の大きさを前記アノードより大きくして
前記固体高分子膜の前記アノード側の周囲部を前記第1
のシール部材の一方の面及び前記集電体の周囲寄り一方
の面に融着により接合して一体化するステップと、前記
固体高分子膜と前記カソード側セパレータとの間に、前
記カソードの端面と前記カソード側集電体の端面を覆う
第2のシール部材を設けるステップと、前記固体高分子
膜のカソード側の周囲面と前記第2のシール部材とを融
着により接合し一体化するステップとを備えたことを特
徴とする。
The present invention also provides a step of providing an anode on the substantially central portion of one surface of the solid polymer film, a cathode on the other surface of the solid polymer film so as to face the anode, and an anode side current collector covering the anode. And a step of providing a cathode side current collector covering the cathode, and an anode side separator for supplying hydrogen gas and a cathode side separator for supplying air which are larger than the anode and the cathode and cover both current collectors. And a step of making the size of the cathode-side current collector larger than that of the cathode so that the outer periphery of the cathode-side current collector is joined by fusion bonding to the outer periphery of the solid polymer film. , between the polymer film and the anode side separator, the steps of: providing a sealing member covering the end face of the anode-side current collector and the anode of the end face Wherein the peripheral portion of the polymer film sheet
And a step of directly fusion-bonding with the roll member . Further, a step of providing an anode on substantially the center of one surface of the solid polymer film and a cathode on the other surface facing the anode, and covering the anode with an anode side current collector and covering the cathode. providing at cathode current collector, comprising the steps of: providing a cathode side separator of the larger than the anode and cathode covers both current collector, the anode-side separator and the air supply for the hydrogen gas supply, the anode side Cap the periphery of the current collector
Wearing the first sealing member, and increasing the size of the anode side current collector to be larger than the anode ,
The peripheral portion of the solid polymer membrane on the anode side is provided with the first
One surface of the sealing member of the one and one side near the periphery of the current collector
A step of integrally bonded to the surface by fusion, between the polymer film and the cathode side separator, covering the end face of the cathode-side current collector and the cathode end face
Providing a second sealing member, the solid polymer
The peripheral surface of the membrane on the cathode side is fused with the second seal member.
And a step of joining and integrating by wearing .

【0011】この製法によれば、従来のように固体高分
子膜を挟持する枠体寸法を厳密に規定しなくても、簡単
にガスシール性に優れた固体高分子型燃料電池を作製す
ることができる。また、電池組立時の固体高分子膜のカ
ーリングを防止できるので、組立時における固体高分子
膜のハンドリングが容易である。そのため、作業工程が
スムーズに進行する。
According to this manufacturing method, a solid polymer type fuel cell excellent in gas sealability can be easily manufactured without strictly defining the dimensions of the frame body for sandwiching the solid polymer membrane as in the conventional case. You can Further, since curling of the solid polymer film at the time of assembling the battery can be prevented, handling of the solid polymer film at the time of assembly is easy. Therefore, the work process proceeds smoothly.

【0012】ここで、前記融着は、ホットプレス法が最
も簡便な方法である。前記ホットプレス法の条件は、温
度;固体高分子膜のガラス転移温度以上、固体高分子膜
の分解温度未満、圧力;5kg/cm2以上100kg
/cm2以下に規定すれば、より確実に優れたガスシー
ル構造を、電池電圧を低下させることなく実現すること
ができる。
The hot pressing method is the simplest method for the fusion . The conditions of the hot pressing method are: temperature; not less than the glass transition temperature of the solid polymer film, less than the decomposition temperature of the solid polymer film, pressure; 5 kg / cm 2 or more and 100 kg
If it is specified to be / cm 2 or less, a more excellent gas seal structure can be realized without lowering the battery voltage.

【0013】また、接着剤を集電体と固体高分子膜の接
触面に塗布すれば、より密着性に優れたセル構造体を作
製できる。ここで前記接着剤に、導電性粉末を添加した
ものを用いれば、集電性能を向上させることができる。
If an adhesive is applied to the contact surface between the current collector and the solid polymer film, a cell structure having even better adhesion can be produced. Here, if a conductive powder is added to the adhesive, the current collecting performance can be improved.

【0014】また、固体高分子膜の一方の面の略中央部
にアノード、他方の面に前記アノードと対向してカソー
ドを設け、前記アノードを覆ってこのアノードと略同じ
大きさの第2アノード側集電体を、前記カソードを覆っ
てこのカソードと略同じ大きさの第2カソード側集電体
を設け、前記固体高分子膜とほぼ同じ大きさで、その略
中央部に前記アノード及び前記第2アノード側集電体が
圧接して嵌め込まれて、水素ガスが供給される窓が開設
された第1アノード集電体、及び前記固体高分子膜と略
同じ大きさで、その略中央部に前記カソード及び前記第
2カソード側集電体が圧接して嵌め込まれて、空気が供
給される窓が開設された第1カソード側集電体を設け、
前記第1アノード側集電体及び第1カソード側集電体の
それぞれの外周部分に前記固体高分子膜の外周部分を接
合するよう構成したことを特徴とする。
Further, the substantially central portion of one surface of the solid polymer film
The anode, and the other side of the anode facing the anode.
The same as this anode by covering the anode.
A second anode-side current collector having a size covering the cathode.
Second cathode-side current collector having approximately the same size as the lever cathode
The same size as the solid polymer membrane,
The anode and the second anode side current collector are provided in the central portion.
Opened a window to which hydrogen gas is supplied by press fitting
The first anode current collector and the solid polymer film
With the same size, the cathode and the first
2 The cathode side current collector is pressed into contact and fitted into
A first cathode side current collector with a window to be supplied is provided,
Of the first anode side current collector and the first cathode side current collector
Connect the outer periphery of the solid polymer membrane to each outer periphery.
It is characterized in that it is configured to match.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

〔実施形態1〕 (固体高分子型燃料電池1の全体の構成について)本発
明の実施の形態に係る固体高分子型燃料電池1(以下
「燃料電池1」という。)について、図面を参照しなが
ら説明する。図1は、その構成を示す組立図であり、図
2は、図1におけるX−X線矢視断面図である。
[Embodiment 1] (Regarding Overall Configuration of Solid Polymer Fuel Cell 1) With reference to the drawings, a solid polymer fuel cell 1 (hereinafter referred to as "fuel cell 1") according to an embodiment of the present invention will be described. While explaining. FIG. 1 is an assembly diagram showing the configuration, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line XX in FIG.

【0016】この燃料電池1における基本単位100
は、固体高分子膜11の中央部に相当する位置において
片面(図面では下面)にアノード12を配した集電体4
0と、片面(図面では上面)にカソード13(図1では
見えない)を配し固体高分子膜11と同等の縦・横寸法
をなした集電体41と、シール部材50とが接合により
一体化したセル構造体CU1と、セル構造体CU1を挟
持するガスチャネル21…が形成されたセパレータ板2
0およびガスチャネル31…が形成されたセパレータ板
30とを積層した構成である。
Basic unit 100 in this fuel cell 1
Is a current collector 4 having an anode 12 on one surface (lower surface in the drawing) at a position corresponding to the center of the solid polymer film 11.
0, a collector 13 (not visible in FIG. 1) having a cathode 13 (not visible in FIG. 1) on one surface (upper surface in the drawing), and a current collector 41 having vertical and horizontal dimensions equivalent to those of the solid polymer film 11, and the seal member 50 A separator plate 2 in which an integrated cell structure CU1 and a gas channel 21 for sandwiching the cell structure CU1 are formed.
0 and the separator plate 30 in which the gas channels 31 are formed are laminated.

【0017】そして、燃料電池1はこのような基本単位
100が、例えば5個積層される毎に、冷却水流通路1
11が形成された冷却プレート110が介挿されて積層
体が形成され、当該積層体の両端が1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100の数は、出力しようとする電圧に応じて
設定される。
In the fuel cell 1, the cooling water flow passage 1 is formed every time, for example, five such basic units 100 are stacked.
A cooling plate 110 on which 11 is formed is inserted to form a laminated body, and both ends of the laminated body are pressed by a pair of end plates (not shown). The number of basic units 100 to be stacked is set according to the voltage to be output.

【0018】前記アノードガスチャネル21…は集電体
40を介してアノード12と対向し、カソードガスチャ
ネル31…は集電体41を介してカソード13と対向し
ている。セル構造体CU1,セパレータ板20,30お
よび冷却プレート110の各々の角の部分には反応ガス
供給・排出用のマニホールドを構成する貫通孔121〜
124が開設され、セパレータ板20,30の対角線上
に位置する貫通孔121,123および122,124
は前記ガスチャネルと連通されている。また、各プレー
トの一対の対向する辺の中央部に冷却水流入・流出用マ
ニホールドを構成する貫通孔125,126が開設さ
れ、冷却水流通路111と連通されている。
The anode gas channels 21 face the anode 12 via the current collector 40, and the cathode gas channels 31 face the cathode 13 via the current collector 41. At the corners of the cell structure CU1, the separator plates 20 and 30, and the cooling plate 110, through holes 121 to form a manifold for reaction gas supply / discharge.
Through holes 121, 123 and 122, 124 are formed on the diagonal lines of the separator plates 20, 30.
Are in communication with the gas channel. Further, through holes 125 and 126 forming a cooling water inflow / outflow manifold are formed in the central portions of a pair of opposing sides of each plate, and communicate with the cooling water flow passage 111.

【0019】なお、このような内部マニホールドの構造
に関しては、公知であるので便宜上詳述は避ける。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21…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 structure of such an internal manifold is well known and will not be described in detail for the sake of convenience. Then, the cathode gas supplied to the cathode gas supply manifold is distributed to the plurality of cathode gas channels 31, ..., Used for power generation in the cathode 13, and then discharged from the cathode gas discharge manifold. On the other hand, the anode gas supplied to the manifold for supplying the anode gas is distributed to the plurality of anode gas channels 21 ...
After being used for power generation at the anode 12, it is discharged from a manifold for discharging anode gas.

【0020】(セル構造体CU1について) 次に、前記セル構造体CU1について詳細に説明する。
セル構造体CU1における固体高分子膜11は、陽イオ
ン交換性を有する数十μm(例えば、50μm)の厚み
で、長方形状の全フッ素化イオノマー膜を用いる。その
他にも、スルホン酸基を持つポリスチレン系樹脂或はパ
ーフルオロカーボンスルホン酸に補強剤としてのポリテ
トラフルオロエチレンを混合した混合膜,フルオロカー
ボンスルホン酸と補強剤としてのポリビニリデンフロラ
イドとの混合膜,このような混合膜にさらにトリフルオ
ロエチレンを補強剤としてグラフト化したものなどを用
いることができる。
(Regarding Cell Structure CU1) Next, the cell structure CU1 will be described in detail.
As the solid polymer film 11 in the cell structure CU1, a rectangular perfluorinated ionomer film having a thickness of several tens of μm (for example, 50 μm) having a cation exchange property is used. Besides, Porite as a reinforcing agent in the polystyrene resin, or a perfluorocarbon sulfonic acid having a sulfonic acid group
It is possible to use a mixed film in which trafluoroethylene is mixed, a mixed film of fluorocarbon sulfonic acid and polyvinylidene fluoride as a reinforcing agent, or such a mixed film in which trifluoroethylene is further grafted as a reinforcing agent. .

【0021】シール部材50は、弾力性のある材質、例
えばEPDMゴムからなり、その外周は固体高分子膜1
1の外周と同等の寸法であり、その内周は、アノード1
2の外周、集電体40の外周と略同等の寸法である。集
電体41は、溌水処理した多孔性カーボンの薄板であっ
て、例えば、カーボン粉末とフッ素樹脂のペースト状の
混合物を市販のカーボンペーパに塗布し、この塗布され
たものを熱処理(例えば、380℃で2時間処理す
る。)して作製することができる。
The seal member 50 is made of an elastic material such as EPDM rubber, and the outer periphery thereof is the solid polymer film 1.
1 has the same size as the outer circumference, and the inner circumference has the anode 1
The outer circumference of 2 and the outer circumference of the current collector 40 have substantially the same dimensions. The current collector 41 is a thin plate of porous carbon that has been subjected to water repellent treatment. For example, a paste-like mixture of carbon powder and fluororesin is applied to commercially available carbon paper, and the applied product is heat treated (for example, It can be prepared by treating at 380 ° C. for 2 hours.

【0022】フッ素樹脂の具体例としては、PTFEの
他に、全フッ素化イオノマー,テトラフルオロエチレン
−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PF
A),テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合(FEP),ポリクロロトリフルオロエチレ
ン(PCTFE),ポリフッ化ビニリデン(PVD
F),テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(E
TFE)等を挙げることができる。
Specific examples of the fluororesin include PTFE, perfluorinated ionomer , and tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PF).
A), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymerization (FEP), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyvinylidene fluoride (PVD)
F), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (E
TFE) etc. can be mentioned.

【0023】前記ペーストを塗布したものを乾燥後、さ
らに、フッ素樹脂を分散させた溶液を含浸させるか、あ
るいは、スプレーによって噴霧し、これを熱処理するこ
とで、集電体41は均一に溌水処理され、かつ、溌水性
が向上する。この集電体41の中央部分に対して、白金
が担持されたカーボン粉末と全フッ素化イオノマーとの
混合物をスクリーン印刷法で所定の厚み(例えば、30
μm)に塗布することによりカソード13を構成する触
媒層が形成される。
After the paste applied is dried, it is further impregnated with a solution in which a fluororesin is dispersed, or sprayed by spraying and then heat-treated to make the current collector 41 uniformly repel water. Treated and the water repellent property is improved. A mixture of a platinum-supported carbon powder and a perfluorinated ionomer was screen-printed on the central portion of the current collector 41 to a predetermined thickness (for example, 30
to form a catalyst layer constituting the cathode 13.

【0024】なお、集電体41において、前記のように
カーボン粉末と樹脂との混合ペーストを使用して溌水処
理することによって、発電によってカソード側で生成す
る反応生成水が電極との接触面に滞留しにくく、反応ガ
スの流通性が妨げられない。なお、カーボン粉末に替え
て、その他の導電性粉末を用いることもでき、また、シ
リカゲルやゼオライト粉末等の非導電性物質であって
も、集電体41の導電性に影響を与えない程度のもので
あれば使用可能である。
In the current collector 41, the reaction product water generated on the cathode side by the power generation is contacted with the electrode by the water repellent treatment using the mixed paste of the carbon powder and the resin as described above. It does not easily stay in the chamber, and the flowability of the reaction gas is not hindered. Other conductive powders can be used instead of the carbon powder, and even non-conductive substances such as silica gel and zeolite powder can be used as long as they do not affect the conductivity of the current collector 41. Anything can be used.

【0025】集電体40は、市販のカーボンペーパに、
FEP16wt%含有アルコール溶液を含浸させたの
ち、これを例えば380℃で1時間熱処理し、これにカ
ソードと同様に同等の大きさにスクリーン印刷によっ
て、アノード12を構成する触媒層を形成し、アノード
12の周縁部分のカーボンペーパを切り落として作製さ
れたものである。
The current collector 40 is a commercially available carbon paper,
After impregnating an alcohol solution containing 16 wt% of FEP, this is heat-treated at, for example, 380 ° C. for 1 hour, and a catalyst layer constituting the anode 12 is formed on this by screen printing in the same size as that of the cathode. It was produced by cutting off the carbon paper in the peripheral edge portion of.

【0026】そして、セル構造体CU1は、電極触媒層
(アノード12およびカソード13)が固体高分子膜1
1に対して対向するように集電体40と集電体41間に
固体高分子膜11を介在させ、さらに、集電体40周囲
にシール部材50を配置して積層体を作製し、これをホ
ットプレス法によって、電極中の結着剤であるPTF
E,集電体40の溌水処理剤,集電体41の表面の溌水
処理剤,固体高分子膜11およびシール部材50全てを
融着させることで一体化して作製される(第1ステッ
プ)。なお、接合方法はホットプレス法に限定されるこ
となく、その他、高周波融解などでもよい。
In the cell structure CU1, the electrode catalyst layer (anode 12 and cathode 13) is the solid polymer film 1.
1, the solid polymer film 11 is interposed between the current collector 40 and the current collector 41 so as to face the current collector 1, and the seal member 50 is arranged around the current collector 40 to produce a laminate. By hot pressing the PTF, which is the binder in the electrode
E, the water repellent agent for the current collector 40, the water repellent agent for the surface of the current collector 41, the solid polymer membrane 11, and the sealing member 50 are all fused and produced integrally (first step). ). The joining method is not limited to the hot pressing method, and other methods such as high frequency melting may be used.

【0027】融着条件は、融着に供される部材のガラス
転移温度以上で、熱分解しない程度の温度で、付加する
圧力は、各部材の厚みや構成素材などにも依存するが、
シール性を確保するために5kgf/cm2以上である
ことが望ましく、また、電極のショート発生の防止を図
るために100kg/cm2以下であることが望まし
い。なお、以下の各実施の形態においても、同様に融着
は前述した範囲の条件で行うことが望ましい。
The fusion condition is a temperature not lower than the glass transition temperature of the members used for fusion and not causing thermal decomposition, and the applied pressure depends on the thickness of each member and the constituent materials.
It is preferably 5 kgf / cm 2 or more in order to secure the sealing property, and 100 kg / cm 2 or less in order to prevent the occurrence of a short circuit of the electrode. In each of the following embodiments, it is desirable that the fusion is similarly performed under the conditions in the above range.

【0028】ホットプレス法における具体的な条件とし
ては、例えば、温度;150℃,圧力;50kg/cm
2,処理時間;90secが挙げられる。また、上記融
着処理において、固体高分子膜11と集電体41の間
に、全フッ素化イオノマー等、固体高分子膜11と同様
のフッ素樹脂のアルコール溶液を塗布し、上記ホットプ
レス法を施せば、当該樹脂を接着剤とすることによって
密着性がさらに向上する。
Specific conditions in the hot pressing method are, for example, temperature: 150 ° C., pressure: 50 kg / cm.
2 , processing time: 90 sec. In the fusion treatment, an alcohol solution of the same fluororesin as the solid polymer film 11, such as a perfluorinated ionomer , is applied between the solid polymer film 11 and the current collector 41, and the hot press method is applied. If applied, the adhesiveness is further improved by using the resin as an adhesive.

【0029】さらに、前記フッ素樹脂等が単独の塗布剤
ではなく、導電性に優れる例えばカーボン粉末を添加混
合したペーストを用いて、接合させれば集電体41の集
電性能を向上させることができる。このように、フッ素
樹脂を塗布した場合にあっては、この塗布剤は液体であ
るので、それを用いない場合よりも、低い温度でも融着
させることが可能である。
Further, the current collecting performance of the current collector 41 can be improved by joining using a paste in which the above-mentioned fluororesin or the like is not a single coating agent but has excellent conductivity, for example, carbon powder is added and mixed. it can. In this way, when the fluororesin is applied, since this coating agent is a liquid, it can be fused at a lower temperature than when it is not used.

【0030】このような融着処理によって、集電体41
の電極周囲部41aと、固体高分子膜11の下面周縁部
11aとが、また、固体高分子膜11の上面周縁部11
bとシール部材50の下面50aとが直接的に融着され
る。電極12および13は固体高分子膜11に対向する
面の全面が、固体高分子膜11に対して融着される。前
記一体構成のセル構造体CU1を、セパレータ板20,
30等と交互に積層することによって、電池積層体は組
み立てる(第2ステップ)。
By the above fusion treatment, the current collector 41 is
The electrode peripheral portion 41a and the lower surface peripheral portion 11a of the solid polymer film 11, and the upper surface peripheral portion 11 of the solid polymer film 11
b and the lower surface 50a of the seal member 50 are directly fused. The entire surfaces of the electrodes 12 and 13 facing the solid polymer film 11 are fused to the solid polymer film 11. The cell structure CU1 having the integral structure is provided with a separator plate 20,
The battery stack is assembled by alternately stacking 30 and the like (second step).

【0031】なお、以上説明した燃料電池1では、集電
体41の両端部から空気が外部に漏出することを防止す
るためのシール部材は設けていないが、空気が外部に少
し漏れても発電上なんら問題はないし、当然のことなが
ら空気であるので人体に害になることや危険性も無い。
In the fuel cell 1 described above, current collection
No seal member is provided to prevent air from leaking out from both ends of the body 41, but air is not
If there is a leak, there is no problem in power generation , and of course
Since it is air, it is neither harmful to humans nor dangerous.

【0032】また、電池運転に伴う温度変化によって固
体高分子膜11およびシール部材50に膨張、収縮する
ような力が作用したとしても、それらの接触面は接合し
ているので、常に、双方は高い密着性を維持することが
でき、固体高分子膜11とシール部材50との位置はず
れない。さらに、電極周囲には間隙が殆どないので、ガ
スシール構造における基本的性能としてのガス圧差(図
2における矢印T2)に対する耐性も確保されている。
Even if a force such as expansion and contraction acts on the solid polymer membrane 11 and the seal member 50 due to a temperature change due to the battery operation, since the contact surfaces thereof are joined, they are always connected to each other. High adhesion can be maintained, and the solid polymer film 11 and the seal member 50 are not displaced. Furthermore, since there is almost no gap around the electrodes, the resistance to the gas pressure difference (arrow T2 in FIG. 2), which is the basic performance of the gas seal structure, is secured.

【0033】つまり、反応ガスのクロスリークや外部へ
の漏出は確実に防止され、ガス利用率を低下させること
なく発電することができる。燃料電池1は、第2ステッ
プの積層工程において、固体高分子膜11が予めカソー
ド側集電体41に融着されているので、固体高分子膜1
1がその角部分で中央方向にカーリングすることがな
く、固体高分子膜のハンドリングが容易であり、かつ、
固体高分子膜の変形をなくすことができる。つまり、電
池組立作業を容易、かつ、迅速に実施できる。
That is, the cross leak of the reaction gas and the leakage to the outside are surely prevented, and the power generation can be performed without lowering the gas utilization rate. In the fuel cell 1, in the second step of the stacking process, the solid polymer film 11 is previously fused to the cathode side current collector 41.
1 does not curl in the central direction at its corners, and the solid polymer membrane is easy to handle, and
The deformation of the solid polymer film can be eliminated. That is, the battery assembling work can be performed easily and quickly.

【0034】また、固体高分子膜11を、集電体41の
周縁部に接合させるという簡単な方法で、確実に電極周
囲部分での膜の強度を補強することができる。 〔実施の形態2〕本発明の別な実施の形態に係る燃料電
池200について図を用いて説明する。図3は燃料電池
200の主要構成を示す組立図であり、図4はそのY−
Y線矢視断面図である。
Further, the strength of the film around the electrode can be surely reinforced by the simple method of joining the solid polymer film 11 to the peripheral portion of the current collector 41. [Second Embodiment] A fuel cell 200 according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is an assembly diagram showing the main configuration of the fuel cell 200, and FIG.
It is a Y line arrow cross section.

【0035】本燃料電池200は、アノード側集電体と
カソード側集電体の大小関係が前記燃料電池1とは逆の
関係をなし、アノード側とカソード側の両方にシール部
材が介在されている以外、基本的な構造は前記燃料電池
1と略同一の構成の燃料電池である。図3及び図4に示
すように、当該燃料電池200においては、アノード2
02側の集電体201が固体高分子膜203と略同等の
縦・横寸法をしており、カソード204側の集電体20
5は、固体高分子膜203の中央部に位置するカソード
204と略同等の縦・横寸法をなしている。
In the present fuel cell 200, the size relationship between the anode side current collector and the cathode side current collector is opposite to that of the fuel cell 1, and a sealing member is interposed on both the anode side and the cathode side. The basic structure of the fuel cell is substantially the same as that of the fuel cell 1 except for the above. As shown in FIGS. 3 and 4, in the fuel cell 200, the anode 2
The current collector 201 on the 02 side has substantially the same vertical and horizontal dimensions as the solid polymer film 203, and the current collector 20 on the cathode 204 side.
Reference numeral 5 has substantially the same vertical and horizontal dimensions as the cathode 204 located at the center of the solid polymer film 203.

【0036】集電体201の上下面を含む周縁部には、
四辺形の枠体状、弾力性のある材質からなるシール部材
206が嵌め込めれ、固体高分子膜203のアノード2
02側の周囲面203aが、前記シール部材206の下
面206aおよび集電体201の周囲寄り下面201a
に対して、また、固体高分子膜203のカソード204
側の周囲面203bとシール部材207の上面207a
とが接合し一体化したセル構造体CU2を構成してい
る。
At the peripheral portion including the upper and lower surfaces of the current collector 201,
The anode 2 of the solid polymer film 203 into which the seal member 206 made of a quadrangular frame-shaped elastic material is fitted.
The peripheral surface 203a on the 02 side is the lower surface 206a of the seal member 206 and the peripheral lower surface 201a of the current collector 201.
Against the cathode 204 of the solid polymer film 203
Side peripheral surface 203b and the upper surface 207a of the seal member 207.
Form a cell structure CU2 that is joined and integrated.

【0037】このセル構造体CU2の上下面が、セパレ
ータ板210,セパレータ板220で挟持されてなる基
本単位が、適宜冷却プレート230を介在させながら交
互に積層されて燃料電池スタックを構成する。セパレー
タ板210,220双方には、前記セパレータ板20,
30と同様にガスチャネル211…並びにガスチャネル
221…が形成されているが、本実施の形態では、積層
時にリブ211a…がアノード側集電体201に接触す
るようにセパレータ板210の主表面の周縁部分が、前
記シール部材206の厚みd相当だけ切削されている。
The upper and lower surfaces of the cell structure CU2 are laminated alternately with basic units sandwiched between the separator plates 210 and 220, with a cooling plate 230 interposed therebetween, to form a fuel cell stack. Both of the separator plates 210, 220 have the separator plate 20,
The gas channels 211 ... And the gas channels 221 ... Are formed similarly to 30, but in the present embodiment, the main surface of the separator plate 210 is so arranged that the ribs 211a. The peripheral portion is cut by an amount corresponding to the thickness d of the seal member 206.

【0038】セル構造体CU2は、前記セル構造体CU
1と同様に作製される。即ち、中央部に電極触媒層(ア
ノード202を構成する。)が形成された集電体201
にシール部材206を冠着し、電極触媒層(カソード2
04を構成する)が形成されたカソード側集電体205
とを固体高分子膜203と触媒層が対向するように積層
し、さらに、シール部材207を集電体205の周囲に
配置して積層体を作製し、前記同様にホットプレス法な
どを施すことによって固体高分子膜のアノード周囲部分
が集電体201およびシール部材206,207に対し
て接合することによって作製される。
The cell structure CU2 is the cell structure CU.
It is produced in the same manner as 1. That is, the current collector 201 in which the electrode catalyst layer (which constitutes the anode 202) is formed in the central portion.
A seal member 206 is attached to the electrode catalyst layer (cathode 2
04) is formed on the cathode side current collector 205.
And are laminated so that the solid polymer membrane 203 and the catalyst layer face each other, and further, the seal member 207 is arranged around the current collector 205 to prepare a laminated body, and the hot pressing method or the like is performed as described above. The solid polymer film is manufactured by bonding the anode peripheral portion to the current collector 201 and the seal members 206 and 207.

【0039】このようなセル構造体CU2を有した燃料
電池200においては、実施形態1の燃料電池1と同様
の効果を奏するが、アノード側とカソード側の両方にシ
ール部材206,207が配されていることによって、
水素ガスの漏出だけでなく、空気の漏出をも防止しなが
ら発電することができる点で、ガスのシール性により優
れる。
The fuel cell 200 having such a cell structure CU2 has the same effect as the fuel cell 1 of the first embodiment, but the seal members 206 and 207 are arranged on both the anode side and the cathode side. By
It is superior to the gas sealing property in that it can generate electricity while preventing not only hydrogen gas leakage but also air leakage.

【0040】なお、本燃料電池のようにアノード側集電
体201を固体高分子膜203と同等の大きさにして、
双方を接合させることによってガスのシール化を図る構
造において、集電体201と固体高分子膜203との接
合だけでは、通常、加圧して供給される水素ガスの漏出
は十分に防止されないと考えられる。従って、シール部
材を集電体周縁部に冠着したシール構造とし、水素ガス
の漏出を回避している。
As in the present fuel cell, the anode-side current collector 201 is made to have the same size as the solid polymer film 203,
In the structure for sealing the gas by joining the both, it is considered that normally only the joining of the current collector 201 and the solid polymer film 203 does not sufficiently prevent the leakage of the hydrogen gas supplied under pressure. To be Therefore, the sealing member has a sealing structure which is attached to the periphery of the current collector to prevent leakage of hydrogen gas.

【0041】〔実施の形態3〕本実施形態では、本発明
に係る乾電池タイプで二次電池的な使用が可能な小型の
燃料電池について図を用いながら詳細に説明する。図5
は、燃料電池300の組立図であり、図6はそのZ−Z
線矢視断面図である。
[Embodiment 3] In the present embodiment, a dry fuel cell type small fuel cell according to the present invention that can be used as a secondary battery will be described in detail with reference to the drawings. Figure 5
6 is an assembly drawing of the fuel cell 300, and FIG.
FIG.

【0042】燃料電池300は、固体高分子膜301の
両主表面の中央部に相当する位置に、カソード302
と、アノード303とを積層し、前記アノード303お
よびカソード302に対向接触するように第2カソード
集電体304および第2アノード集電体305を介在さ
せながら、第1カソード集電体306および第1アノー
ド集電体307で挟持された積層体からなり、各部材の
接触面が融着された直方体状のセル構造体CU3が、容
器308上に載置され、圧着部材309および310で
対向側面において圧着された構成である。
In the fuel cell 300, the cathode 302 is provided at a position corresponding to the center of both main surfaces of the solid polymer membrane 301.
And an anode 303 are laminated, and a first cathode current collector 306 and a second cathode current collector 304 and a second cathode current collector 305 are interposed so as to face and contact the anode 303 and the cathode 302, respectively. 1. A rectangular parallelepiped cell structure CU3 composed of a laminated body sandwiched by one anode current collector 307 and having contact surfaces of the respective members fused together is placed on a container 308, and the side surfaces facing each other by the crimping members 309 and 310. It is the structure crimped | bonded in.

【0043】固体高分子膜301としては、例えば厚み
50μmで10×10cmの縦・横寸法の全フッ素化イ
オノマー膜を用いることができる。用いる電極302お
よび303は、フッ素樹脂を含浸させて高温熱処理によ
って溌水処理されたカーボンペーパに対して、前述した
ように白金担持カーボンとPTFEの混合物をスクリー
ン印刷によって形成する方法や、白金担持カーボン,結
着剤としてのPTFE,造孔剤としての炭酸カルシウム
を混合,濾過し、それを圧延してシート状に成形し、次
いで1N硝酸中に浸漬して造孔剤を除去し、多孔性の電
極シートを作製することもできる。なお、後述する実験
では、後者によって作製した電極を使用してある。
As the solid polymer film 301, for example, a perfluorinated film having a thickness of 50 μm and a length and width of 10 × 10 cm is used.
Onomer films can be used. The electrodes 302 and 303 used are a method of forming a mixture of platinum-supporting carbon and PTFE by screen printing as described above, or a method of forming a platinum-supporting carbon on carbon paper impregnated with a fluororesin and subjected to water repellent treatment by high temperature heat treatment. , PTFE as a binder and calcium carbonate as a pore-forming agent are mixed and filtered, which is rolled to form a sheet, which is then immersed in 1N nitric acid to remove the pore-forming agent, and to remove porosity. It is also possible to produce an electrode sheet. In the experiment described later, the electrode produced by the latter is used.

【0044】第1カソード集電体306および第1アノ
ード集電体307は、単セル(固体高分子膜よおび各電
極から構成される。)を固定する挟持部材を兼ねてお
り、固体高分子膜301と同様の縦・横寸法で、適当な
強度を有する(例えば、厚みが1mm)、PTFEなど
のフッ素樹脂等で表面が溌水処理が施されたカーボン性
の板体であり、それら中央部には各電極302および3
03並びに第2カソード集電体304および第2アノー
ド集電体305よりも少し小さめの縦・横寸法の窓30
6a並びに窓307aが開設されている。
The first cathode current collector 306 and the first anode current collector 307 also serve as a holding member for fixing a single cell (comprising a solid polymer film and each electrode), and are made of a solid polymer. A carbon plate having the same vertical and horizontal dimensions as the membrane 301 and having appropriate strength (for example, a thickness of 1 mm), the surface of which has been subjected to a water repellent treatment with a fluororesin such as PTFE, and the center thereof. Each part has electrodes 302 and 3
03 and the window 30 of vertical and horizontal dimensions slightly smaller than the second cathode current collector 304 and the second anode current collector 305.
6a and window 307a are opened.

【0045】このように各窓306a並びに307aを
少しだけ小さくするのは、第2集電体304及び305
を第1集電体306及び307に接触させて集電するた
めである。第2集電体304および305は、アノード
302およびカソード303と同等の縦・横寸法を有す
るPTFEなどのフッ素樹脂で溌水処理が施されたガス
透過性のカーボンペーパである。なお、この第2集電体
304および305を設けることによって、電池の集電
性向上を図っている。
The reason why the windows 306a and 307a are made slightly smaller in this way is that the second current collectors 304 and 305 are used.
This is because the current is brought into contact with the first current collectors 306 and 307 to collect current. The second current collectors 304 and 305 are gas-permeable carbon paper that has been subjected to a water repellent treatment with a fluororesin such as PTFE having the same vertical and horizontal dimensions as the anode 302 and the cathode 303. By providing the second current collectors 304 and 305, the current collection performance of the battery is improved.

【0046】以上の第1集電体306,307,第2集
電体304,305,電極302,303および固体高
分子膜301を所定の順に積層し、この積層体に対して
前述のホットプレス法の処理を施して各部材が接合した
セル構造体CU3をなす。なお、ホットプレス法に関
し、図6に示すように、第2集電体304,305の第
1集電体306,307との接触部分が押し潰されるよ
うに行うことが望ましい。これによって、ガスシール性
により優れたものとなる。ここで、第2集電体304,
305の周縁部分を、ガス拡散性を有さなくするまで押
し潰せば、ガスシール性は一層向上する。
The first current collectors 306 and 307, the second current collectors 304 and 305, the electrodes 302 and 303, and the solid polymer film 301 described above are laminated in a predetermined order, and the hot press is performed on the laminated body. Then, the cell structure CU3 in which the respective members are joined is formed by performing the process of the method. Regarding the hot press method, as shown in FIG. 6, it is desirable to perform it so that the contact portions of the second current collectors 304 and 305 with the first current collectors 306 and 307 are crushed. As a result, the gas sealability is improved. Here, the second current collector 304,
If the peripheral portion of 305 is crushed until it does not have gas diffusibility, the gas sealing property is further improved.

【0047】セル構造体CU3作製はこれに限られるも
のではなく、まず、固体高分子膜301に対して、アノ
ード303およびカソード302をホットプレスによっ
て圧着し、次に、固体高分子膜301と第1集電体30
6および307の間に全フッ素化イオノマー等のフッ素
樹脂溶液を塗布し、これをさらに同様に熱処理すること
によって、各部材をより確実に融着させたり、導電性に
優れる例えばカーボン粉末とフッ素樹脂の混合ペースト
を前記塗布剤として用いて、集電性能の向上を図ること
もできる。
The production of the cell structure CU3 is not limited to this. First, the anode 303 and the cathode 302 are pressure-bonded to the solid polymer film 301 by hot pressing, and then the solid polymer film 301 and the 1 current collector 30
6 and 307, a fluororesin solution such as a perfluorinated ionomer is applied and further heat-treated in the same manner so that each member is more reliably fused and excellent in conductivity, such as carbon powder and fluororesin. It is also possible to improve the current collecting performance by using the mixed paste of (1) as the coating agent.

【0048】次に、容器308は、内部に水素を貯蔵す
る空間、即ち水素ガス貯蔵室が穿設された四角柱状の成
形体であって、その器壁上面は、固体高分子膜301と
同等の寸法を有し、アノード303および第2集電体3
05と略同等の縦・横寸法の水素ガス供給用の窓308
aが開設されている。容器308の器壁底部には、水素
ガスを外部から補給するための補給口308b(図6参
照)が設けられている。図6に示す補給口308bは、
容器308の器壁底面を貫通する円形孔にゴム製のパッ
キングが嵌め込まれて形成されており、外部からシリン
ジ注入により水素ガスを簡単に補給することができるよ
うになっている。
Next, the container 308 is a rectangular columnar molded body in which a space for storing hydrogen, that is, a hydrogen gas storage chamber is formed, and the upper surface of the container wall is equivalent to the solid polymer film 301. Of the anode 303 and the second current collector 3
Window 308 for hydrogen gas supply with vertical and horizontal dimensions approximately equal to 05
a has been opened. A replenishment port 308b (see FIG. 6) for replenishing hydrogen gas from the outside is provided at the bottom of the vessel wall of the container 308. The supply port 308b shown in FIG.
A rubber packing is fitted into a circular hole penetrating the bottom surface of the container wall of the container 308 so that hydrogen gas can be easily replenished from the outside by syringe injection.

【0049】補給口308bは、この他に、小型の逆止
弁(タイヤのチューブに用いられるもの。)や開閉バル
ブを取り付けて構成することもできる。容器308の器
壁並びに圧着部材309,310は、セル構造体CU3
を挟んで固定するのに適した強度を有する絶縁性板によ
って形成されており、その絶縁性板の具体例としては、
樹脂板,セラミックス板あるいは非導電性物質で被覆し
た金属板等を挙げることができる。
In addition to this, the supply port 308b may be constructed by attaching a small check valve (used for a tire tube) or an opening / closing valve. The container wall of the container 308 and the pressure bonding members 309 and 310 are the cell structure CU3.
It is formed by an insulating plate having a strength suitable for sandwiching and fixing, and a specific example of the insulating plate is
Examples thereof include a resin plate, a ceramics plate, and a metal plate coated with a non-conductive material.

【0050】圧着部材309,310は、積層体におけ
る別の対向する側面を覆う断面コ字形であって、積層体
を圧着して固定できるような強度を持つ弾性部材であ
る。また、第1集電体306と集電体307との短絡が
生じないよう、圧着部材309,310は、樹脂或セラ
ミックス等の絶縁性材料で形成するか、金属板で形成す
る場合も、表面に絶縁物を配しておくことが望ましい。
The pressure-bonding members 309 and 310 are U-shaped cross-sections that cover the other opposing side surfaces of the laminated body, and are elastic members having strength such that the laminated body can be pressure-bonded and fixed. Further, in order to prevent a short circuit between the first current collector 306 and the current collector 307, the pressure-bonding members 309 and 310 are formed of an insulating material such as resin or ceramics, or when formed of a metal plate, the surface It is desirable to place an insulator in the.

【0051】このような構成の燃料電池300にあって
は、前述したように、確実に、ガスのシール性能を向上
させるという効果を奏するものである。すなわち、第1
集電体306および307双方の周縁部分と、固体高分
子膜301の電極周囲の周縁部分略全面とが接合されい
ることにより、前述同様に耐久性に優れたガスシール構
造を確実に実現している。
As described above, the fuel cell 300 having such a structure has the effect of reliably improving the gas sealing performance. That is, the first
By bonding the peripheral edge portions of both the current collectors 306 and 307 and the substantially entire peripheral edge portion around the electrodes of the solid polymer film 301, it is possible to reliably realize a gas seal structure having excellent durability as described above. There is.

【0052】なお、第2集電体を電極より大きめで固体
高分子膜と同じ縦・横寸法とすれば、一層、その確実性
は向上する。また、本燃料電池でさらに特徴的な点は、
ポリ−テトラ−フルオロ−エチレンシート等の樹脂性の
シール部材を配すことなくシール構造を実現している点
である。これによって、シール部材中の有機物が発電中
に溶出し、これが固体高分子膜のイオン伝導性に与える
悪影響を回避することができるといった効果をも奏す
る。
If the second current collector is made larger than the electrode and has the same vertical and horizontal dimensions as the solid polymer film, its reliability is further improved. In addition, a further characteristic point of this fuel cell is
This is a point that a sealing structure is realized without disposing a resinous sealing member such as a poly-tetra-fluoro-ethylene sheet . As a result, the organic substance in the seal member is eluted during power generation, and it is possible to avoid an adverse effect on the ionic conductivity of the solid polymer membrane.

【0053】〔実験1〕 実施の形態3に基づいて、以下の各部材を用い、圧力や
接合形態等のシール条件を表1に示すように変化させて
試験電池A〜Hを作製した。 (使用する各部材) 固体高分子膜;全フッ素化イオノマー,5cm×8c
m,厚み50μm 電極;2.3cm×2.8cm,厚み50μm,触媒層
は白金担持カーボンからなる。
[Experiment 1] Based on the third embodiment, test batteries A to H were manufactured by using the following members and changing the sealing conditions such as pressure and bonding form as shown in Table 1. (Each member used) Solid polymer membrane; Perfluorinated ionomer , 5 cm x 8 c
m, thickness 50 μm electrode; 2.3 cm × 2.8 cm, thickness 50 μm, catalyst layer made of platinum-supporting carbon.

【0054】第2集電体;2.3cm×2.8cm,厚
み200μm 第1集電体;5cm×8cm,厚み1mm, アノード側の集電体には、中央部に2cm×2.5cm
の窓を開設したもの これらを部材を積層し、表1に示す条件でホットプレス
して各部材が接合されたセル構造体A〜Hを作製した。
Second current collector: 2.3 cm × 2.8 cm, thickness 200 μm First current collector: 5 cm × 8 cm, thickness 1 mm, 2 cm × 2.5 cm in the central part of the current collector on the anode side
The windows were opened, and the members were laminated and hot pressed under the conditions shown in Table 1 to fabricate cell structures A to H in which the respective members were joined.

【0055】[0055]

【表1】 [Table 1]

【0056】このセル構造体A〜Hを、注入バルブを有
するガス注入配管が側壁に対して挿設され、上面中央部
に2cm×2.5cm縦・横寸法の窓が開設された容器
上に載置し、これを対向側面で圧着部材によって締付固
定して、図7(図7(a)は、電池全体の垂直断面図で
あり、図7(b)は、上面図である。)に示すような試
験電池A〜Hを作製した。
The cell structures A to H were placed on a container in which a gas injection pipe having an injection valve was inserted into the side wall, and a window having vertical and horizontal dimensions of 2 cm × 2.5 cm was opened at the center of the upper surface. It is placed and clamped and fixed by a pressure-bonding member on the opposite side surfaces, and FIG. 7 (FIG. 7A is a vertical sectional view of the entire battery, and FIG. 7B is a top view). Test batteries A to H as shown in were prepared.

【0057】なお、この試験電池A〜Hでは、カソード
側の集電体には、空気導入用の窓が開設されていない
が、これは、シール構造のガスの密閉性を評価するため
にこのような構成にしてある。比較例の電池Iは、固体
高分子膜の表裏面に電極を形成した単セルを、第1集電
体と固体高分子膜の間に所定の厚みを有する枠体状の
リ−テトラ−フルオロ−エチレンシートを介在させて、
水素ガス貯蔵用の容器ともども圧着部材で挟持して作製
した。ここで、各部材の素材や寸法などは、すべて試験
電池A〜Hと同じものを用いている。
In each of the test batteries A to H, the cathode side current collector was not provided with a window for introducing air, but this was used to evaluate the gas tightness of the seal structure. It has such a structure. Battery I of the comparative example, a single cell having electrodes formed on both surfaces of the solid polymer membrane, frame-like port having a predetermined thickness between the first current collector and the polymer electrolyte membrane
With the interposition of the Li-tetra-fluoro-ethylene sheet ,
It was produced by sandwiching it with a container for hydrogen gas storage with a crimping member. Here, the materials and dimensions of each member are the same as those of the test batteries A to H.

【0058】以上のようにして作製した電池A〜Iにつ
いて、封入された水素ガスのシール性能について評価し
た。前記ガス注入管入口に圧力計を設置し、初期リーク
量と保存後リーク量とを測定した。初期リーク量の測定
は、電池組立直後に行い、測定開始から3時間経過後の
容器内の水素ガス圧の変化量を初期リーク量とした。
With respect to the batteries A to I produced as described above, the sealing performance of the enclosed hydrogen gas was evaluated. A pressure gauge was installed at the inlet of the gas injection pipe, and the initial leak amount and the leak amount after storage were measured. The initial leak amount was measured immediately after the battery was assembled, and the change amount of the hydrogen gas pressure in the container after 3 hours from the start of the measurement was taken as the initial leak amount.

【0059】また、保存後リーク量の測定は、電池組立
直後から注入バルブを閉じて水素ガスが漏出しない状態
で1ヶ月保存した後に行い、前記同様にして測定開始か
ら3時間経過後の水素ガス圧の変化量をその値とした。
なお、初期の水素ガスの封入圧は、双方ともに1.2a
tmに設定した。前記表1に測定の結果を示した。これ
に示すように、ホットプレスの圧力が5kg/cm2
満であると、シール性が十分に得られないことがわか
る。5kg/cm2以上では、従来のポリ−テトラ−フ
ルオロ−エチレンシートによるシール構造に対して初期
性能としては変わらないものの、長期間保存してもシー
ル性は劣化せず、耐久性に優れることがわかる。
The amount of leak after storage was measured after the battery was assembled and stored for one month with the injection valve closed and hydrogen gas not leaking. The hydrogen gas was measured 3 hours after the start of measurement in the same manner as above. The amount of change in pressure was taken as the value.
The initial hydrogen gas filling pressure was 1.2a for both.
set to tm. The measurement results are shown in Table 1 above. As shown in this figure, it is understood that if the pressure of the hot press is less than 5 kg / cm 2 , sufficient sealing property cannot be obtained. Above 5 kg / cm 2 , conventional poly-tetraf
It can be seen that, although the initial performance is the same as that of the sealing structure using the Luoro-ethylene sheet, the sealing property does not deteriorate even after long-term storage and the durability is excellent.

【0060】〔実験2〕本実験で用いる燃料電池は、図
8に示すように、カソード側集電板のカソードに対応す
る位置に空気導入用の窓が開設され、また、前記容器の
対向側壁には、水素ガス注入管および水素ガス排出管が
挿設されている以外は、シール条件等を含め全て同じよ
うにして作製された構成の電池A´〜I´である。
[Experiment 2] In the fuel cell used in this experiment, as shown in FIG. 8, a window for introducing air was opened at a position corresponding to the cathode of the cathode side current collecting plate, and the opposite side wall of the container was provided. The batteries A ′ to I ′ are configured in the same manner except that a hydrogen gas injection pipe and a hydrogen gas discharge pipe are inserted therein, including sealing conditions.

【0061】この電池A´〜I´の電池組立直後におい
て、水素ガスを常に注入管から注入させながら、電流密
度200mA/cm2下で発電した場合のセル電圧mV
を測定した。この結果を表2に示す。
Immediately after the assembling of the batteries A ′ to I ′, the cell voltage mV when the hydrogen gas was constantly injected from the injection tube and the power was generated at the current density of 200 mA / cm 2
Was measured. The results are shown in Table 2.

【0062】[0062]

【表2】 [Table 2]

【0063】これに示すように、シール時の圧力が5k
g/cm2未満では電池A´の電圧値が示すように、電
圧は低下する。これはシール性が十分でないからであ
る。また、圧力が100kg/cm2を越えると、電池
F´の電圧値が示すように、さらに電圧は低下してい
る。これは、シール時の圧力が高すぎるため、電極同士
がショートしたことによるためと考えられる。
As shown in the figure, the sealing pressure is 5k.
If it is less than g / cm 2 , the voltage decreases as shown by the voltage value of the battery A ′. This is because the sealing property is not sufficient. Further, when the pressure exceeds 100 kg / cm 2 , the voltage further decreases as shown by the voltage value of the battery F ′. It is considered that this is because the pressure at the time of sealing was too high and the electrodes were short-circuited.

【0064】次に、電池G´とH´の電圧の違いは、塗
布剤にカーボンペーストを用いると、カーボンを用いな
い場合に対してセル電圧は向上することを示している。
なお、実験データは記載しないが、第2集電体を介在さ
せた場合の電圧値と、介在させない場合の電圧値とを比
較する実験を行ったところ、第2集電体を介在させた場
合の方が高い電圧を示していた。
Next, the difference between the voltages of the batteries G'and H'shows that the use of carbon paste as the coating material improves the cell voltage as compared with the case where carbon is not used.
Although the experimental data is not described, an experiment was conducted to compare the voltage value with the second current collector interposed and the voltage value without the second current collector. Showed a higher voltage.

【0065】〔その他の事項〕 (1) 前記実施の形態1および2では、ガスシール性
の優れた内部マニホールド方式の場合について説明した
が、これに限定されないのは言うまでもなく、外部マニ
ホールドを用いた電池構成であっても、同様に実施可能
である。 (2) 実施の形態3において、第1集電体は集電とセ
ル挟持を兼ねるものであったが、これに限定されず、第
1集電体と挟持部材とを別体としても同様に実施可能で
ある。なお、実施の形態3における第1集電体のように
一体のものとすれば、電池構成部材を少なくすることが
できるといった利点がある。
[Other Matters] (1) In the first and second embodiments described above, the case of the internal manifold type having an excellent gas sealing property has been described, but needless to say, the external manifold is used. Even with a battery configuration, it can be similarly implemented. (2) In the third embodiment, the first current collector serves both as a current collector and a cell sandwicher. However, the present invention is not limited to this, and the same applies to the case where the first current collector and the sandwiching member are separate bodies. It is feasible. In addition, if the first current collector in the third embodiment is integrated, there is an advantage that the number of battery constituent members can be reduced.

【0066】(3) 実施の形態3の燃料電池におい
て、水素貯蔵用の空間を要した容器上にセル構造体CU
3を載置した二次電池仕様のものについて言及したが、
セル構造体CU3を行列状に配列し、これに水素ガス供
給マニホールドを取り付けた構成のものでも同様に実施
可能である。 (4) 前記各セル構造体CU1〜3において、融着は
構成部材のフッ素樹脂によるものであったが、固体高分
子膜と集電体の融着に関し、溌水処理していないカーボ
ンペーパに直接ホットプレス法等を施して、いわゆる焼
き付かせてもよい。なお、この場合にも、固体高分子膜
が分解しない程度にする必要はある。
(3) In the fuel cell according to the third embodiment, the cell structure CU is placed on a container which requires a space for hydrogen storage.
I mentioned the secondary battery specification with 3 mounted,
The cell structures CU3 may be arranged in a matrix, and a hydrogen gas supply manifold may be attached to the cell structures CU3 to implement the same. (4) In each of the cell structures CU1 to CU3 described above, the fusion was due to the fluororesin of the constituent member. However, regarding fusion of the solid polymer film and the current collector, carbon paper not subjected to the water repellent treatment was used. A so-called baking may be performed by directly applying a hot pressing method or the like. In this case as well, it is necessary that the solid polymer membrane is not decomposed.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば本発明は、カソード側集電体と、カソードと、固体高
分子膜と、アノードと、アノード側集電体とを配した固
体高分子型燃料電池において、前記固体高分子膜の主表
面、略中央部にアノードおよびカソードが位置し、アノ
ード側集電体およびカソード側集電体の少なくとも一方
が、隣接する電極よりも大きく、固体高分子膜の外周部
分は、当該集電体と接合しているので、耐久性に優れた
ガスシール構造を確実に実現する。
As described above, according to the present invention, the present invention provides a solid body including a cathode side current collector, a cathode, a solid polymer film, an anode, and an anode side current collector. In a polymer fuel cell, an anode and a cathode are located on the main surface of the solid polymer membrane, substantially in the center, and at least one of the anode-side current collector and the cathode-side current collector is larger than adjacent electrodes, Since the outer peripheral portion of the solid polymer film is joined to the current collector, a gas seal structure having excellent durability is surely realized.

【0068】以上のように、アノード側集電体或はカソ
ード側集電体の一方が、アノード又はカソードよりも大
きく形成され、固体高分子膜の外周部分は、当該集電体
の外周部と接合して一体化されているので、耐久性に優
れたガスシール構造を実現することができ少なくとも水
素ガスのガスシールは向上するものである。
As described above, one of the anode-side current collector and the cathode-side current collector is formed larger than the anode or the cathode, and the outer peripheral portion of the solid polymer film is the outer peripheral portion of the current collector. Since they are joined and integrated , a gas seal structure having excellent durability can be realized, and at least the gas seal of hydrogen gas is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施の形態1に係る固体高分子型燃料電池の要
部組立図である。
FIG. 1 is an essential part assembly view of a polymer electrolyte fuel cell according to a first embodiment.

【図2】図1における組立後の固体高分子型燃料電池の
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the polymer electrolyte fuel cell after assembly in FIG.

【図3】別な実施の形態に係る固体高分子型燃料電池の
要部組立図である。
FIG. 3 is an essential part assembly view of a polymer electrolyte fuel cell according to another embodiment.

【図4】図3における組立後の固体高分子型燃料電池の
断面図である。
4 is a cross-sectional view of the polymer electrolyte fuel cell after assembly in FIG.

【図5】さらに、別な実施の形態に係る固体高分子型燃
料電池の組立図である。
FIG. 5 is an assembly diagram of a polymer electrolyte fuel cell according to another embodiment.

【図6】図5における組立後の固体高分子型燃料電池の
断面図である。
6 is a cross-sectional view of the polymer electrolyte fuel cell after assembly in FIG.

【図7】実験に用いる固体高分子型燃料電池の断面図お
よび正面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view and a front view of a polymer electrolyte fuel cell used in an experiment.

【図8】別な実験に用いる固体高分子型燃料電池の断面
図および正面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view and a front view of a polymer electrolyte fuel cell used in another experiment.

【図9】従来の固体高分子型燃料電池の要部構成図であ
る。
FIG. 9 is a configuration diagram of a main part of a conventional polymer electrolyte fuel cell.

【図10】別な従来の固体高分子型燃料電池の要部構成
図および断面拡大図である。
FIG. 10 is a main part configuration diagram and a sectional enlarged view of another conventional polymer electrolyte fuel cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固体高分子型燃料電池 11 固体高分子膜 12 アノード 13 カソード 20,30 セパレータ板 40,41 集電体 50 シール部材 200 固体高分子型燃料電池 201,205 集電体 202 アノード 203 固体高分子膜 204 カソード 206,207 シール部材 210,220 セパレータ板 300 固体高分子型燃料電池 301 固体高分子膜 302 カソード 303 アノード 304,305 第2集電体 306,307 第1集電体 308 容器 309,310 圧着部材 1 Polymer electrolyte fuel cell 11 Solid polymer membrane 12 Anode 13 cathode 20,30 Separator plate 40,41 Current collector 50 seal member 200 Polymer electrolyte fuel cell 201,205 Current collector 202 anode 203 Solid polymer membrane 204 cathode 206,207 Seal member 210,220 Separator plate 300 polymer electrolyte fuel cell 301 solid polymer membrane 302 cathode 303 Anode 304,305 Second current collector 306, 307 1st current collector 308 container 309, 310 Crimping member

フロントページの続き (72)発明者 金子 実 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 (72)発明者 濱田 陽 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 (72)発明者 三宅 泰夫 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7−220742(JP,A) 特開 平6−68899(JP,A) 特開 平8−185875(JP,A) 特表 平8−509571(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/02 H01M 8/10 Front page continuation (72) Minor Kaneko 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Yo Hamada 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Sanyo Electric Machinery Co., Ltd. (72) Inventor Yasuo Miyake 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (56) Reference JP-A-7-220742 (JP, A) JP-A-6- 68899 (JP, A) JP 8-185875 (JP, A) Special Table 8-509571 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 8/02 H01M 8 /Ten

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】固体高分子膜の一方の面の略中央部にアノ
ード、他方の面に前記アノードと対向してカソードを設
け、前記アノードを覆ってアノード側集電体を、前記カ
ソードを覆ってカソード側集電体を設け、前記両集電体
を覆って前記アノード及びカソードよりも大きな、水素
ガス供給用のアノード側セパレータ及び空気供給用のカ
ソード側セパレータを設け、前記カソード側集電体の大
きさを前記カソードより大きくして前記カソード側集電
体の外周部分に前記固体高分子膜の外周部分を接合して
一体化するよう構成し、前記固体高分子膜と前記アノー
ド側セパレータとの間に、前記アノードの端面と前記ア
ノード側集電体の端面を覆うシール部材を前記固体高分
子膜、前記アノード側セパレータ、前記アノード端面及
び前記アノード側集電体に接合し一体化して設けたこと
を特徴とする固体高分子型燃料電池。
1. A solid polymer membrane is provided with an anode at substantially the center of one surface thereof, a cathode is provided on the other surface thereof so as to face the anode, and the anode is covered with an anode-side current collector and the cathode is covered with the cathode. A cathode-side current collector, and a cathode-side current collector that covers both of the current-collectors and that is larger than the anode and the cathode and that is provided with an anode-side separator for supplying hydrogen gas and a cathode-side separator for supplying air. Is larger than the cathode, and the outer peripheral portion of the solid polymer film is joined to the outer peripheral portion of the cathode side current collector.
Configured to integrate, the solid between the polymer membrane and the anode side separator, the seal member covering the end face of the anode-side current collector and the anode end face the solid high content
Sub-membrane, the anode side separator, the anode end surface and
And a solid polymer fuel cell, which is provided integrally with the anode side current collector .
【請求項2】固体高分子膜の一方の面の略中央部にアノ
ード、他方の面に前記アノードと対向してカソードを設
け、前記アノードを覆ってアノード側集電体を、前記カ
ソードを覆ってカソード側集電体を設け、前記両集電体
を覆って前記アノード及びカソードよりも大きな、水素
ガス供給用のアノード側セパレータ及び空気供給用のカ
ソード側セパレータを設け、前記アノード側集電体の周
縁部を冠着する第1のシール部材を設け、前記アノード
側集電体の大きさを前記アノードより大きくして、前記
固体高分子膜の前記アノード側の周囲面を前記第1のシ
ール部材の一方の面及び前記集電体の周囲寄り一方の面
に接合して一体化し、前記固体高分子膜のカソード側の
周囲面と前記カソード側セパレータの周囲面との間に、
前記カソードの端面と前記カソード側集電体の端面を覆
第2のシール部材を設け、前記固体高分子膜のカソー
ド側の周囲面と前記第2のシール部材とを接合し一体化
したことを特徴とする固体高分子型燃料電池。
2. A solid polymer film is provided with an anode on substantially the center of one surface thereof, a cathode on the other surface thereof so as to face the anode, and covers the anode with an anode side current collector and the cathode. A cathode-side current collector, and a hydrogen gas supply anode-side separator and an air supply cathode-side separator, which are larger than the anode and the cathode, are provided to cover both the current collectors, and the anode-side current collector. Lap
The edge is provided a first seal member for crown wears, the magnitude of the anode-side current collector are larger than the anode, the
The peripheral surface of the solid polymer membrane on the anode side is attached to the first shield.
Surface of the collector member and one surface near the periphery of the current collector
To be integrated with the solid polymer film on the cathode side.
Between the peripheral surface peripheral surface of the cathode side separator,
A second sealing member covering the end face of the cathode-side current collector and the cathode end face is provided, cathode of the solid polymer membrane
The peripheral surface on the door side and the second seal member are joined and integrated.
A polymer electrolyte fuel cell characterized by the above.
【請求項3】固体高分子膜の一方の面の略中央部にアノ
ード、他方の面に前記アノードと対向してカソードを設
けるステップと、前記アノードを覆ってアノード側集電
体を、前記カソードを覆ってカソード側集電体を設ける
ステップと、前記両集電体を覆って前記アノード及びカ
ソードよりも大きな、水素ガス供給用のアノード側セパ
レータ及び空気供給用のカソード側セパレータを設ける
ステップと、前記カソード側集電体の大きさを前記カソ
ードより大きくして前記カソード側集電体の外周部分に
前記固体高分子膜の外周部分を融着により接合して一体
するステップと、前記固体高分子膜と前記アノード側
セパレータとの間に、前記アノードの端面と前記アノー
ド側集電体の端面を覆うシール部材を設けるステップ
、前記固体高分子膜の周縁部と前記シール部材と直接
融着するするステップとを備えたことを特徴とする固体
高分子型燃料電池の製造方法。
3. A step of providing an anode on a substantially central portion of one surface of a solid polymer membrane, a cathode on the other surface of the solid polymer membrane so as to face the anode, and an anode side current collector covering the anode, the cathode And a step of providing a cathode side current collector, and a step of covering both of the current collectors, the anode side separator for hydrogen gas supply and the cathode side separator for air supply larger than the anode and the cathode, The cathode-side current collector is made larger than the cathode, and the outer periphery of the cathode-side current collector is joined to the outer periphery of the solid polymer film by fusion to be integrated.
And a step of providing, between the solid polymer film and the anode-side separator, a seal member that covers the end surface of the anode and the end surface of the anode-side current collector, and a peripheral edge portion of the solid polymer film. And directly with the sealing member
And a step of fusing . A method for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell, comprising:
【請求項4】固体高分子膜の一方の面の略中央部にアノ
ード、他方の面に前記アノードと対向してカソードを設
けるステップと、前記アノードを覆ってアノード側集電
体を、前記カソードを覆ってカソード側集電体を設ける
ステップと、前記両集電体を覆って前記アノード及びカ
ソードよりも大きな、水素ガス供給用のアノード側セパ
レータ及び空気供給用のカソード側セパレータを設ける
ステップと、前記アノード側集電体の周縁部を冠着して
第1のシール部材を設けるステップと、前記アノード側
集電体の大きさを前記アノードより大きくして、前記固
体高分子膜の前記アノード側の周囲部を前記第1のシー
ル部材の一方の面及び前記集電体の周囲寄り一方の面に
融着により接合して一体化するステップと、前記固体高
分子膜と前記カソード側セパレータとの間に、前記カソ
ードの端面と前記カソード側集電体の端面を覆う第2の
シール部材を設けるステップと、前記固体高分子膜のカ
ソード側の周囲面と前記第2のシール部材とを融着によ
り接合し一体化するステップとを備えたことを特徴とす
る固体高分子型燃料電池の製造方法。
4. A step of providing an anode on substantially the center of one surface of a solid polymer membrane, and a cathode on the other surface so as to face the anode, and an anode side current collector covering the anode, And a step of providing a cathode side current collector, and a step of covering both of the current collectors, the anode side separator for hydrogen gas supply and the cathode side separator for air supply larger than the anode and the cathode, By covering the peripheral portion of the anode side current collector
Providing a first seal member, and increasing the size of the anode side current collector to be larger than that of the anode ,
The peripheral portion of the body polymer film on the anode side is connected to the first sheet.
Between one surface of the conductive member and one surface near the periphery of the current collector by fusion bonding and integrating, and between the solid polymer film and the cathode side separator, providing a second <br/> sealing member covering the end face of the end face of the cathode and the cathode-side current collector, mosquitoes of the solid polymer membrane
The peripheral surface on the sword side and the second seal member are fused together.
A method for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell, comprising the steps of: re-bonding and integrating .
【請求項5】前記融着により接合するステップはホット
プレス法による融着を用いていることを特徴とする請求
項3又は4記載の固体高分子型燃料電池の製造方法。
5. The method for producing a polymer electrolyte fuel cell according to claim 3, wherein the step of joining by fusion uses fusion by a hot pressing method.
【請求項6】前記ホットプレス法による融着の条件を、
温度を前記固体高分子膜のガラス転移温度以上で前記固
体高分子膜の分解温度未満とし、圧力を5kg/cm2
以上で100kg/cm2以下とすることを特徴とする
請求項5記載の固体高分子型燃料電池の製造方法。
6. The conditions for fusion by the hot pressing method are as follows:
The temperature is not lower than the glass transition temperature of the solid polymer film and lower than the decomposition temperature of the solid polymer film, and the pressure is 5 kg / cm 2.
The method for producing a polymer electrolyte fuel cell according to claim 5, wherein the pressure is 100 kg / cm 2 or less.
【請求項7】接着剤を前記集電体と前記固体高分子膜と
の接触面に塗布するサブステップを備えることを特徴と
する請求項5記載の固体高分子型燃料電池の製造方法。
7. The method for producing a polymer electrolyte fuel cell according to claim 5, further comprising a sub-step of applying an adhesive to a contact surface between the current collector and the polymer electrolyte membrane.
【請求項8】前記接着剤には、導電性粉末が添加されて
いることを特徴とする請求項7記載の固体高分子型燃料
電池の製造方法。
8. The method for producing a polymer electrolyte fuel cell according to claim 7, wherein electrically conductive powder is added to the adhesive.
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