JP3887219B2 - 燃料電池用イオン交換膜の成形方法 - Google Patents
燃料電池用イオン交換膜の成形方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3887219B2 JP3887219B2 JP2001366662A JP2001366662A JP3887219B2 JP 3887219 B2 JP3887219 B2 JP 3887219B2 JP 2001366662 A JP2001366662 A JP 2001366662A JP 2001366662 A JP2001366662 A JP 2001366662A JP 3887219 B2 JP3887219 B2 JP 3887219B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- slurry
- electrode
- ion exchange
- exchange membrane
- negative electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン交換膜の両側に配置した正・負極に含む燃料電池用電解質膜の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来の燃料電池を示す説明図である。この燃料電池１００は、負極（水素極）１０１と正極（酸素極）１０２との間にイオン交換膜１０３を配置し、負極１０１に含む触媒に水素分子（Ｈ2）を接触させるとともに、正極１０２に含む触媒に酸素分子（Ｏ2）を接触させることにより、電子ｅ-を矢印の如く流すことにより、電流を発生させるものである。電流を発生させる際に、水素分子（Ｈ2）と酸素分子（Ｏ2）とから生成水（Ｈ2Ｏ）を得る。
この燃料電池の正・負極のなかには、用途に応じて多角形（一例として、８角形）のものを採用したものがある。
【０００３】
図１２（ａ），（ｂ）は従来の燃料電池を構成するイオン交換膜の成形方法を示す説明図であり、負極１０１にイオン交換膜１０３を塗布する例を説明する。
（ａ）において、カーボンペーパーで多角形（８角形）の負極１０１を形成し、この負極１０１を載置台１０５に載せる。次に、スクリーン印刷機１０６を載置台１０５の一端１０５ａ側から他端１０５ｂ側に向けて矢印の如く移動する。
【０００４】
このスクリーン印刷機１０６は、両端に脚部１０６ａ，１０６ａを備え、それぞれの脚部１０６ａ，１０６ａに渡って吐出部１０６ｂを備え、スクリーン印刷機１０６の吐出部１０６ｂが負極１０１の上方に到達した際に吐出部１０６ｂからイオン交換膜用の樹脂溶液を吐出するものである。
【０００５】
（ｂ）において、スクリーン印刷機１０６を位置Ｅ１〜位置Ｅ２間で移動する際に、スクリーン印刷機１０６の吐出部１０６ｂから負極１０１にイオン交換膜用のスラリー（樹脂溶液）１０８を塗布する。次に、この負極の外側に塗布したスラリー１０８を除去した後、負極１０１表面上の樹脂溶液を乾燥してイオン交換膜１０３（図１１に示す）を得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スクリーン印刷機１０６でスラリー１０８を塗布する際には、図１２（ａ）に示すように吐出部１０６ｂを矢印の如く移動させながら、吐出部１０６ｂからスラリー１０８を吐出させるので、スラリー１０８の塗布エリア１０９は、図１２（ｂ）に示すように矩形になる。
【０００７】
このため、負極１０１の外側の余分なエリア１０９ａ・・・（すなわち、矩形のコーナ部）にもスラリー１０８を塗布することになり、これらの余分なエリア１０９ａ・・・に塗布したスラリー１０８を回収する必要がある。この回収作業に時間がかかり、そのことが生産性を上げる妨げになっていた。
【０００８】
一方、燃料電池の性能を確保するために、イオン交換膜１０３（図１１に示す）の表面を平坦に成形する必要がある。そのため、スクリーン印刷機１０６でスラリー１０８を塗布する際には、吐出部１０８の全域からスラリー１０８を均一に吐出する必要がある。
【０００９】
しかし、吐出部１０６ｂのように比較的幅が広い部位から、全域に渡ってスラリー１０８を均一に吐出するためには、スクリーン印刷機１０６の吐出精度をより一層高める必要がある。このため、スクリーン印刷機１０６の設備費が嵩み、そのことが燃料電池のコストを下げる妨げになっていた。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、スラリーを余分なエリアに塗布することを防ぐことができ、かつイオン交換膜を比較的簡単に平坦に成形することができる燃料電池用イオン交換膜の成形方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１は、燃料電池を構成する正・負極のいずれか一方の電極を基台に載置するとともに、この電極にプラスの電荷を付与させる工程と、前記イオン交換膜用のスラリーにマイナスの電荷を付与させた状態で、スラリーノズルからスラリーを噴霧させるとともに、このスラリーノズルを前記電極に沿って移動させ、噴霧したスラリーを電極に塗布する工程と、この塗布したスラリーを乾燥させる工程と、からなる燃料電池用イオン交換膜の成形方法を特徴とする。
【００１２】
電極にプラスの電荷を付与させるとともに、イオン交換膜用のスラリーにマイナスの電荷を付与させた状態でスラリーノズルから噴霧することで、スラリーの塗布ムラを防ぐことができる。これにより、スラリーを負極に好適に塗布することができ、イオン交換膜を平坦に成形することができる。
【００１３】
請求項２は、電極を５角形以上の多角形に形成した場合、この電極の幅が狭い部位においてスラリーノズルを電極に近づけるとともに、スラリーの噴霧量を減少させ、電極の幅が広い部位においてスラリーノズルを電極から離すとともに、スラリーの噴霧量を増加させることを特徴とする。
【００１４】
電極の幅が狭い部位においてスラリーノズルを電極に近づけることで、スラリーノズルから噴霧するスラリーの幅を狭くして、電極の狭い部位からスラリーをはみ出さないようにすることができる。
一方、電極の幅が広い部位においてスラリーノズルを電極から離すことで、スラリーノズルから噴霧するスラリーの幅を広くして、電極の広い部位をスラリーで塗布することができる。
このように、スラリーノズルの高さを電極の幅に合せて調整することで、例えば電極の狭い部位において、スラリーを電極からはみ出さないようにでき、余分なエリアにスラリーを塗布することを防ぐことができる。
さらに、スラリーノズルを電極に近づけるとともに、スラリーの噴霧量を減少させることで、スラリーを均一に塗布することができる。
加えて、スラリーノズルを電極から離すとともに、スラリーの噴霧量を増加させることで、スラリーを均一に塗布することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）で成形したイオン交換膜を備えた燃料電池を示す分解斜視図である。
燃料電池ユニット１０は複数（２個）の燃料電池１１，１１で構成したものである。燃料電池１１は、負極（電極）１２に燃料電池用イオン交換膜（イオン交換膜）１４を設け、このイオン交換膜１４に正極（電極）１６を重ね、負極１２の外側に負極側流路基板２１を配置し、正極１６の外側に正極側流路基板２４を配置したものである。
この燃料電池１１をセパレータ２６を介して複数個（２個）備えることで、燃料電池ユニット１０を構成する。
【００１６】
負極１２に負極側流路基板２１を積層することで、負極側流路基板２１の流路溝２１ａを負極１２で覆うことにより、水素ガス流路２２を形成する。また、正極１６に正極側流路基板２４を積層することで、正極側流路基板２４の流路溝２４ａを正極１６で覆うことにより、酸素ガス流路２５を形成する。
【００１７】
水素ガス流路２２に水素ガスを供給することで、負極１２に含む触媒に水素分子（Ｈ2）を吸着させるとともに、酸素ガス流路２５に酸素ガスを供給することで、正極１６に含む触媒に酸素分子（Ｏ2）を吸着させる。これにより、電子（ｅ-）を矢印の如く流して電流を発生させることができる。
なお、電流を発生させる際に、水素分子（Ｈ2）と酸素分子（Ｏ2）とから生成水（Ｈ2Ｏ）を得る。
【００１８】
図２は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）で成形したイオン交換膜を示す断面図であり、負極１２をイオン交換膜１４で覆った状態を示す。
負極１２は、カーボンペーパーから多角形（一例として、８角形）に形成したシート材であり（図１も参照）、内部に触媒を含み、この触媒に水素分子（Ｈ2）を吸着させる。
ここで、カーボンペーパーとは、炭素繊維からなる紙をいう。
なお、図１に示す正極１６は、負極１２と同様にカーボンで形成したシート材であり、内部に触媒を含み、この触媒に酸素分子（Ｏ2）を吸着させる。
【００１９】
イオン交換膜１４は、負極１２の表面１２ａに樹脂溶液（以下、「スラリー」という）を塗布し、塗布後、乾燥することで得た多角形（一例として、８角形）の樹脂膜である。樹脂溶液は、例えばＨＣ系ポリマー溶液が該当する。
なお、スラリーとは、樹脂と液体を混合して形成した溶液をいう。
【００２０】
図３は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を実施するイオン交換膜の成形装置を示す斜視図である。
イオン交換膜の成形装置３０は、８角形の負極１２（図２に示す）を載せる基台３１と、この基台３１にセットすることで負極１２を囲うガイド枠部材３３と、このガイド枠部材３３の上方に噴霧手段４０とを備える。
【００２１】
基台３１は、負極１２にプラスの電荷を付与するためのプラス電荷付与手段３２を備える。
ガイド枠部材３３は、負極１２の外周１２ｂ（図２に示す）に沿った８角形の内周面３４を形成し、この内周面３４に沿った回収溝３５を形成し、この回収溝３５に連通する回収孔３６を形成し、内周面３４にコーティング剤（図示しない）を塗布したものである。
【００２２】
噴霧手段４０は、スラリーノズル４１を備え、このスラリーノズル４１を矢印の如く移動可能に支持し、スラリーノズル４１にマイナス電荷付与手段４２を備える。このスラリーノズル４１の先端部４１ａから噴霧状スラリーを噴霧することができる。
スラリーノズル４１は、先端部４１ａの噴霧口の形状を、噴霧口から噴霧した噴霧状スラリーが楕円形になるように形成するしたものである。
マイナス電荷付与手段４２は、スラリーノズル４１から噴霧した噴霧状スラリーにマイナスの電荷を付与するものである。
【００２３】
また、噴霧手段４０は、スラリーノズル４１を位置Ｐ１から位置Ｐ４まで移動する際に、位置Ｐ１〜位置２の第１範囲（電極の幅が狭い部位）Ｅ１で矢印の如く湾曲状に上り勾配で上昇させ、位置Ｐ２〜位置Ｐ３の第２範囲（電極の幅が広い部位）Ｅ２で矢印の如く水平に移動させ、位置Ｐ３〜位置４の第３範囲（電極の幅が狭い部位）Ｅ３で矢印の如く湾曲状に下り勾配で下降させることができる。
なお、スラリーノズル４１の移動はこれに限らないで、負極１２に対応させて任意に設定することができる。
【００２４】
図４は本発明に係る第１実施形態を実施するイオン交換膜の成形装置を示す断面図であり、スラリーノズル４１から噴霧状スラリー５１を噴霧しながら、位置Ｐ１〜位置２の第１範囲Ｅ１でスラリーノズル４１を矢印の如く湾曲状に上り勾配で上昇し、位置Ｐ２〜位置Ｐ３の第２範囲Ｅ２でスラリーノズル４１を矢印の如く水平に移動し、位置Ｐ３〜位置４の第３範囲Ｅ３でスラリーノズル４１を矢印の如く湾曲状に下り勾配で下降する状態を示す。
【００２５】
位置Ｐ１〜位置２の第１範囲Ｅ１においては、負極１２の幅は最小幅Ｗ１から最大幅Ｗ２まで徐々に大きくなる。このため、スラリーノズル４１を位置Ｐ１〜位置２の第１範囲Ｅ１で移動する際には、スラリーノズル４１を高さＨ１の位置から矢印の如く湾曲状に上り勾配で上昇させる。
【００２６】
これにより、スラリーノズル４１から噴霧する噴霧状スラリーの幅を負極１２の幅に対応させて変化させて、負極１２からスラリーをはみ出さないようにすることができる。
なお、スラリーノズル４１から噴霧する噴霧状スラリー５１の噴霧量をスラリーノズル４１の上昇に合せて増加させる。これにより、噴霧状スラリー５１を負極１２に均一に塗布することができる。
【００２７】
また、位置Ｐ２〜位置３の第２範囲Ｅ２においては、負極１２の幅は最大幅Ｗ２で一定である。このため、スラリーノズル４１を位置Ｐ２〜位置３の第２範囲Ｅ２で移動する際には、スラリーノズル４１を最大高さＨ３に保ちながら水平に移動させる。
【００２８】
これにより、スラリーノズル４１から噴霧する噴霧状スラリーの幅を負極１２の最大幅Ｗ２に対応させて広げて、負極１２の最大幅Ｗ２を噴霧状スラリーで塗布することができる。
なお、第２範囲Ｅ２において、スラリーノズル４１から噴霧する噴霧状スラリー５１の噴霧量を最大に設定する。これにより、噴霧状スラリー５１を、第１範囲Ｅ１のスラリーに合せて均一に塗布することができる。
【００２９】
さらに、位置Ｐ３〜位置４の第３範囲Ｅ３においては、図３に示すように負極１２の幅は最大幅Ｗ２から最小幅Ｗ１まで徐々に小さくなる。このため、スラリーノズル４１を位置Ｐ３〜位置４の第３範囲Ｅ３で移動する際には、スラリーノズル４１を最大高さＨ２から最小高さＨ１の位置まで矢印の如く湾曲状に下り勾配で下降させる。
【００３０】
これにより、スラリーノズル４１から噴霧する噴霧状スラリー５１の幅を負極１２の幅に対応させて変化させて、負極１２から噴霧状スラリー５１を必要以上にはみ出さないようにすることができる。
なお、スラリーノズル４１から噴霧する噴霧状スラリー５１の噴霧量をスラリーノズル４１の下降に合せて減少させる。これにより、噴霧状スラリー５１を、第１範囲Ｅ１及び第２範囲Ｅ２のスラリーに合せて均一に塗布することができる。
【００３１】
このように、スラリーノズル４１の高さを負極１２の幅に合せて調整することで、例えば負極１２の狭い部位において、噴霧状スラリー５１を負極１２からはみ出さないようにでき、余分なエリアに噴霧状スラリー５１を塗布することを防ぐことができる。
加えて、スラリーノズル４１の高さの変動に合せて、噴霧状スラリー５１の噴霧量を変化させることにより、負極１２の表面１２ａにスラリー５２を均一の厚さに塗布することができる。これにより、イオン交換膜１４（図２に示す）の表面を平坦に成形することができ、燃料電池の品質を安定させることができる。
【００３２】
ところで、スラリーノズル４１を位置Ｐ１又は位置Ｐ４に配置した際に、噴霧状スラリー５１の外周部位５１ａがガイド枠部材３３の内周壁３４の外側にはみ出してしまうが、はみ出した噴霧状スラリーの外周部位５１ａを回収溝３５で回収することができる。
【００３３】
次に、燃料電池用イオン交換膜の成形方法を図５〜図９に基づいて説明する。図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第１工程説明図である。
（ａ）において、カーボンペーパーから多角形状の負極（電極）１２を形成し、負極１２を基台３１に載置する。次に、プラス電荷付与手段３２を調整して負極１２にプラスの電荷を付与するようにする。
【００３４】
（ｂ）において、負極１２を囲うようにガイド枠部材３３を配置する。次に、マイナス電荷付与手段４２を調整して、スラリーノズル４１から噴霧する噴霧状スラリー５１・・・（図４に示す）にマイナスの電荷を付与するようにする。
【００３５】
図６（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第２工程説明図である。
（ａ）において、スラリーノズル４１が待機位置Ｐ０から矢印▲１▼の如く水平移動して第１噴霧位置Ｐ１に到達したとき、スラリーノズル４１から噴霧状スラリー５１（（ｂ）に示す）を噴霧する。
【００３６】
（ｂ）において、スラリーノズル４１を、先端部４１ａが負極１２の表面１２ａから高さＨ１になるように低く配置することで、（ａ）に示すように噴霧状スラリー５１の幅Ｗ３を負極１２の一端幅（最小幅）Ｗ１より僅かに大きくなるように設定することができる。これにより、噴霧状スラリー５１を負極１２から必要以上にはみ出さないようにすることができる。
なお、ガイド枠部材３３の内周壁３４の外側にはみ出した噴霧状スラリー５１の外周部位を回収溝３５で回収する。
【００３７】
図７（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第３工程説明図である。
（ａ）において、スラリーノズル４１から噴霧状スラリー５１を噴霧した状態で、スラリーノズル４１を位置Ｐ１から位置Ｐ２まで矢印▲２▼の如く移動する。
【００３８】
（ｂ）において、スラリーノズル４１は位置Ｐ１〜位置２の第１範囲Ｅ１でスラリーノズル４１を湾曲状に上り勾配で上昇するので、スラリーノズル４１の先端部４１ａの高さＨ３はスラリーノズル４１の移動に従って徐々に上昇する。
よって、（ａ）に示すように、スラリーノズル４１から噴霧した噴霧状スラリー５１の幅Ｗ５を、負極１２の傾斜部の幅Ｗ４に合せて徐々に大きくすることができる。これにより、噴霧状スラリー５１を負極１２から必要以上にはみ出さないようにすることができる。
なお、ガイド枠部材３３の内周壁３４の外側にはみ出した噴霧状スラリー５１の外周部位を回収溝３５で回収する。
【００３９】
加えて、スラリーノズル４１の上昇に従って噴霧状スラリー５１の噴霧量を徐々に増やすように制御する。よって、（ｂ）に示すように負極１２の表面１２ａにスラリー５２を均一の厚さで塗布することができる。
【００４０】
図８（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第４工程説明図である。
（ａ）において、スラリーノズル４１から噴霧状スラリー５１を噴霧した状態で、スラリーノズル４１を位置Ｐ２から位置Ｐ３まで矢印▲３▼の如く移動する。
【００４１】
（ｂ）において、スラリーノズルは位置Ｐ２〜位置３の第２範囲Ｅ２でスラリーノズル４１を最大高さＨ２に設定した状態で水平移動する。
よって、（ａ）に示すように、スラリーノズル４１から噴霧した噴霧状スラリー５１の幅Ｗ６を、負極１２の最大幅Ｗ２より僅かに大きくした状態に保つことができる。これにより、噴霧状スラリー５１で負極１２の最大幅全体を塗布することができる。
なお、ガイド枠部材３３の内周壁３４の外側にはみ出した噴霧状スラリー５１を回収溝３５で回収する。
【００４２】
加えて、最上位Ｈ３のスラリーノズル４１から噴霧状スラリー５１を噴霧するために、噴霧状スラリー５１の噴霧量を最大まで増加するように制御する。よって、（ｂ）に示すように負極１２の表面１２ａにスラリー５２を均一の厚さで塗布することができる。
【００４３】
図９（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第５工程説明図である。
（ａ）において、スラリーノズル４１から噴霧状スラリー５１を噴霧した状態で、スラリーノズル４１を位置Ｐ３から位置Ｐ４まで矢印▲４▼の如く移動する。
【００４４】
（ｂ）において、スラリーノズル４１は位置Ｐ３〜位置４の第３範囲Ｅ３でスラリーノズル４１を矢印▲４▼の如く湾曲状に下り勾配で下降するので、スラリーノズル４１の先端部４１ａの最大高さＨ２から最小高さＨ１までスラリーノズル４１の移動に従って徐々に下降する。
【００４５】
よって、（ａ）に示すように、スラリーノズル４１から噴霧した噴霧状スラリー５１の幅Ｗ３を、負極１２の他端幅（最小幅）Ｗ１に合せて徐々に小さくすることができる。これにより、噴霧状スラリー５１を負極１２から必要以上にはみ出さないようにすることができる。
なお、ガイド枠部材３３の内周壁３４の外側にはみ出した噴霧状スラリー５１を回収溝３５で回収する。
【００４６】
加えて、スラリーノズル４１の下降に従って噴霧状スラリー５１の噴霧量を徐々に減らすように制御する。よって、（ｂ）に示すように負極１２の表面１２ａにスラリー５２を均一の厚さで塗布することができる。
このように、スラリーノズル４１が位置Ｐ４に到達することで、スラリー５２の塗布工程は完了する。塗布工程の完了後、負極１２に塗布したスラリー５２を乾燥させることにより、イオン交換膜１４（図２に示す）を成形する。
【００４７】
第１実施形態によれば、負極１２にプラスの電荷を付与するとともに、スラリーノズル４１から噴霧するスラリーにマイナスの電荷を付与することで、スラリー５２の塗布ムラを防ぐことができる。これにより、図２に示すイオン交換膜１４を均一の厚さに成形することができる。
【００４８】
加えて、ガイド枠部材３３でスラリー５２の塗布領域を規制することで、スラリー５２を所望の形状に簡単に成形することができる。このため、イオン交換膜１４の周縁１４ａを手間をかけないで好適に形成することができる。
このように、イオン交換膜１４の厚さを均一に成形するとともに、イオン交換膜１４の周縁１４ａを好適に成形することができる。
【００４９】
次に、第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一部材については同一符号を付して説明を省略する。
図１０は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第２実施形態）を実施するイオン交換膜の成形装置を示す断面図である。
イオン交換膜の成形装置６０は、負極１２を載せる基台３１を備え、この基台３１にセットすることで負極１２を囲うガイド枠部材６３を備え、このガイド枠部材６３の上方に噴霧手段４０を備える。
【００５０】
ガイド枠部材６３は、負極１２の外周１２ｂに沿った内周面６４を形成し、この内周面６４に沿った回収溝６５を形成し、この回収溝６５に連通する回収路６６を形成し、この吸込流路６６を介して回収溝６５に吸込手段（図示しない）を連通し、内周面６４にコーティング剤を塗布したものである。
回収溝６５に吸込手段を連通することで、回収溝６５に溜まったスラリーを吸引することができるので、スラリーをより一層簡単に回収することができる。このため、燃料電池の生産性をより一層高めることができる。
【００５１】
なお、前記実施形態では、負極１２にスラリー５２を塗布する例について説明したが、これに限らないで、正極１６にスラリー５２を塗布しても同様の効果を得ることができる。
また、前記実施形態では、ガイド壁部材３３，７３の内周壁３４，７４にそれぞれコーティング剤を塗布した例について説明したが、コーティング剤を塗布しなくてもよい。
さらに、ガイド壁部材３３，７３を分割することで、着脱の容易化を図ることも可能である。
【００５２】
また、負極１２にプラスの電荷を付与するとともに、噴霧状スラリーノズル５１・・・にマイナスの電荷を付与する例について説明したが、これに限らないで、負極１２にマイナスの電荷を付与するとともに、噴霧状スラリーノズル５１・・・にプラスの電荷を付与してもよく、負極１２や噴霧状スラリー５１・・・に電荷を付与しなくてもよい。
さらに、前記実施形態では、多角形の負極にスラリー５２を塗布する例について説明したが、負極の形状は８角形に限らないで、５角形以上の多角形に適用することができる。
【００５３】
また、前記実施形態では、スラリーノズル４１を位置Ｐ１から位置Ｐ４まで湾曲状の上り勾配で上昇させ、位置Ｐ３〜位置４まで湾曲状の下り勾配で下降させた例について説明したが、これに限らないで、スラリーノズル４１を位置Ｐ１から位置Ｐ４まで直線状の上り勾配で上昇させ、位置Ｐ３〜位置４まで直線状の下り勾配で下降させることも可能である。
要は、負極１２の幅が狭い部位においてスラリーノズル４１を負極１２に近づけ、負極１２の幅が広い部位においてスラリーノズル４１を負極１２から離すように、スラリーノズル４１を移動すればよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、電極にプラスの電荷を付与させるとともに、イオン交換膜用のスラリーにマイナスの電荷を付与させた状態でスラリーノズルから噴霧することで、スラリーの塗布ムラを防ぐことができる。
これにより、スラリーを負極に好適に塗布することができ、イオン交換膜を平坦に成形することができるので、品質の安定を図ることができる。
【００５５】
請求項２は、電極の幅が狭い部位においてスラリーノズルを電極に近づけることで、スラリーノズルから噴霧するスラリーの幅を狭くして、電極の狭い部位からスラリーをはみ出さないようにすることができる。
一方、電極の幅が広い部位においてスラリーノズルを電極から離すことで、スラリーノズルから噴霧するスラリーの幅を広くして、電極の広い部位をスラリーで塗布することができる。
【００５６】
このように、スラリーノズルの高さを電極の幅に合せて調整することで、例えば電極の狭い部位において、スラリーを電極からはみ出さないようにでき、余分なエリアにスラリーを塗布することを防ぐことができる。従って、余分なエリアに塗布したスラリーを回収する手間を省くことができるので、生産性の向上を図ることができる。
さらに、スラリーノズルを電極に近づけるとともに、スラリーの噴霧量を減少させることで、スラリーを均一に塗布することができる。
加えて、スラリーノズルを電極から離すとともに、スラリーの噴霧量を増加させることで、スラリーを均一に塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）で成形したイオン交換膜を備えた燃料電池を示す分解斜視図
【図２】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）で成形したイオン交換膜を示す断面図
【図３】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を実施するイオン交換膜の成形装置を示す斜視図
【図４】本発明に係る第１実施形態を実施するイオン交換膜の成形装置を示す断面図
【図５】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第１工程説明図
【図６】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第２工程説明図
【図７】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第３工程説明図
【図８】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第４工程説明図
【図９】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第５工程説明図
【図１０】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第２実施形態）を実施するイオン交換膜の成形装置を示す断面図
【図１１】従来の燃料電池を示す説明図
【図１２】従来の燃料電池を構成するイオン交換膜の成形方法を示す説明図
【符号の説明】
１１…燃料電池、１２…負極（電極）、１４…イオン交換膜、１６…正極（電極）、３１…基台、３２…プラス電荷付与手段、３３，６３…ガイド枠部材、４１…スラリーノズル、４２…マイナス電荷付与手段、５１…噴霧状スラリー、５２…スラリー、Ｅ２…（電極の幅が広い部位）、Ｅ１，Ｅ３…（電極の幅が狭い部位）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン交換膜の両側に配置した正・負極に含む燃料電池用電解質膜の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来の燃料電池を示す説明図である。この燃料電池１００は、負極（水素極）１０１と正極（酸素極）１０２との間にイオン交換膜１０３を配置し、負極１０１に含む触媒に水素分子（Ｈ2）を接触させるとともに、正極１０２に含む触媒に酸素分子（Ｏ2）を接触させることにより、電子ｅ-を矢印の如く流すことにより、電流を発生させるものである。電流を発生させる際に、水素分子（Ｈ2）と酸素分子（Ｏ2）とから生成水（Ｈ2Ｏ）を得る。
この燃料電池の正・負極のなかには、用途に応じて多角形（一例として、８角形）のものを採用したものがある。
【０００３】
図１２（ａ），（ｂ）は従来の燃料電池を構成するイオン交換膜の成形方法を示す説明図であり、負極１０１にイオン交換膜１０３を塗布する例を説明する。
（ａ）において、カーボンペーパーで多角形（８角形）の負極１０１を形成し、この負極１０１を載置台１０５に載せる。次に、スクリーン印刷機１０６を載置台１０５の一端１０５ａ側から他端１０５ｂ側に向けて矢印の如く移動する。
【０００４】
このスクリーン印刷機１０６は、両端に脚部１０６ａ，１０６ａを備え、それぞれの脚部１０６ａ，１０６ａに渡って吐出部１０６ｂを備え、スクリーン印刷機１０６の吐出部１０６ｂが負極１０１の上方に到達した際に吐出部１０６ｂからイオン交換膜用の樹脂溶液を吐出するものである。
【０００５】
（ｂ）において、スクリーン印刷機１０６を位置Ｅ１〜位置Ｅ２間で移動する際に、スクリーン印刷機１０６の吐出部１０６ｂから負極１０１にイオン交換膜用のスラリー（樹脂溶液）１０８を塗布する。次に、この負極の外側に塗布したスラリー１０８を除去した後、負極１０１表面上の樹脂溶液を乾燥してイオン交換膜１０３（図１１に示す）を得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スクリーン印刷機１０６でスラリー１０８を塗布する際には、図１２（ａ）に示すように吐出部１０６ｂを矢印の如く移動させながら、吐出部１０６ｂからスラリー１０８を吐出させるので、スラリー１０８の塗布エリア１０９は、図１２（ｂ）に示すように矩形になる。
【０００７】
このため、負極１０１の外側の余分なエリア１０９ａ・・・（すなわち、矩形のコーナ部）にもスラリー１０８を塗布することになり、これらの余分なエリア１０９ａ・・・に塗布したスラリー１０８を回収する必要がある。この回収作業に時間がかかり、そのことが生産性を上げる妨げになっていた。
【０００８】
一方、燃料電池の性能を確保するために、イオン交換膜１０３（図１１に示す）の表面を平坦に成形する必要がある。そのため、スクリーン印刷機１０６でスラリー１０８を塗布する際には、吐出部１０８の全域からスラリー１０８を均一に吐出する必要がある。
【０００９】
しかし、吐出部１０６ｂのように比較的幅が広い部位から、全域に渡ってスラリー１０８を均一に吐出するためには、スクリーン印刷機１０６の吐出精度をより一層高める必要がある。このため、スクリーン印刷機１０６の設備費が嵩み、そのことが燃料電池のコストを下げる妨げになっていた。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、スラリーを余分なエリアに塗布することを防ぐことができ、かつイオン交換膜を比較的簡単に平坦に成形することができる燃料電池用イオン交換膜の成形方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１は、燃料電池を構成する正・負極のいずれか一方の電極を基台に載置するとともに、この電極にプラスの電荷を付与させる工程と、前記イオン交換膜用のスラリーにマイナスの電荷を付与させた状態で、スラリーノズルからスラリーを噴霧させるとともに、このスラリーノズルを前記電極に沿って移動させ、噴霧したスラリーを電極に塗布する工程と、この塗布したスラリーを乾燥させる工程と、からなる燃料電池用イオン交換膜の成形方法を特徴とする。
【００１２】
電極にプラスの電荷を付与させるとともに、イオン交換膜用のスラリーにマイナスの電荷を付与させた状態でスラリーノズルから噴霧することで、スラリーの塗布ムラを防ぐことができる。これにより、スラリーを負極に好適に塗布することができ、イオン交換膜を平坦に成形することができる。
【００１３】
請求項２は、電極を５角形以上の多角形に形成した場合、この電極の幅が狭い部位においてスラリーノズルを電極に近づけるとともに、スラリーの噴霧量を減少させ、電極の幅が広い部位においてスラリーノズルを電極から離すとともに、スラリーの噴霧量を増加させることを特徴とする。
【００１４】
電極の幅が狭い部位においてスラリーノズルを電極に近づけることで、スラリーノズルから噴霧するスラリーの幅を狭くして、電極の狭い部位からスラリーをはみ出さないようにすることができる。
一方、電極の幅が広い部位においてスラリーノズルを電極から離すことで、スラリーノズルから噴霧するスラリーの幅を広くして、電極の広い部位をスラリーで塗布することができる。
このように、スラリーノズルの高さを電極の幅に合せて調整することで、例えば電極の狭い部位において、スラリーを電極からはみ出さないようにでき、余分なエリアにスラリーを塗布することを防ぐことができる。
さらに、スラリーノズルを電極に近づけるとともに、スラリーの噴霧量を減少させることで、スラリーを均一に塗布することができる。
加えて、スラリーノズルを電極から離すとともに、スラリーの噴霧量を増加させることで、スラリーを均一に塗布することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）で成形したイオン交換膜を備えた燃料電池を示す分解斜視図である。
燃料電池ユニット１０は複数（２個）の燃料電池１１，１１で構成したものである。燃料電池１１は、負極（電極）１２に燃料電池用イオン交換膜（イオン交換膜）１４を設け、このイオン交換膜１４に正極（電極）１６を重ね、負極１２の外側に負極側流路基板２１を配置し、正極１６の外側に正極側流路基板２４を配置したものである。
この燃料電池１１をセパレータ２６を介して複数個（２個）備えることで、燃料電池ユニット１０を構成する。
【００１６】
負極１２に負極側流路基板２１を積層することで、負極側流路基板２１の流路溝２１ａを負極１２で覆うことにより、水素ガス流路２２を形成する。また、正極１６に正極側流路基板２４を積層することで、正極側流路基板２４の流路溝２４ａを正極１６で覆うことにより、酸素ガス流路２５を形成する。
【００１７】
水素ガス流路２２に水素ガスを供給することで、負極１２に含む触媒に水素分子（Ｈ2）を吸着させるとともに、酸素ガス流路２５に酸素ガスを供給することで、正極１６に含む触媒に酸素分子（Ｏ2）を吸着させる。これにより、電子（ｅ-）を矢印の如く流して電流を発生させることができる。
なお、電流を発生させる際に、水素分子（Ｈ2）と酸素分子（Ｏ2）とから生成水（Ｈ2Ｏ）を得る。
【００１８】
図２は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）で成形したイオン交換膜を示す断面図であり、負極１２をイオン交換膜１４で覆った状態を示す。
負極１２は、カーボンペーパーから多角形（一例として、８角形）に形成したシート材であり（図１も参照）、内部に触媒を含み、この触媒に水素分子（Ｈ2）を吸着させる。
ここで、カーボンペーパーとは、炭素繊維からなる紙をいう。
なお、図１に示す正極１６は、負極１２と同様にカーボンで形成したシート材であり、内部に触媒を含み、この触媒に酸素分子（Ｏ2）を吸着させる。
【００１９】
イオン交換膜１４は、負極１２の表面１２ａに樹脂溶液（以下、「スラリー」という）を塗布し、塗布後、乾燥することで得た多角形（一例として、８角形）の樹脂膜である。樹脂溶液は、例えばＨＣ系ポリマー溶液が該当する。
なお、スラリーとは、樹脂と液体を混合して形成した溶液をいう。
【００２０】
図３は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を実施するイオン交換膜の成形装置を示す斜視図である。
イオン交換膜の成形装置３０は、８角形の負極１２（図２に示す）を載せる基台３１と、この基台３１にセットすることで負極１２を囲うガイド枠部材３３と、このガイド枠部材３３の上方に噴霧手段４０とを備える。
【００２１】
基台３１は、負極１２にプラスの電荷を付与するためのプラス電荷付与手段３２を備える。
ガイド枠部材３３は、負極１２の外周１２ｂ（図２に示す）に沿った８角形の内周面３４を形成し、この内周面３４に沿った回収溝３５を形成し、この回収溝３５に連通する回収孔３６を形成し、内周面３４にコーティング剤（図示しない）を塗布したものである。
【００２２】
噴霧手段４０は、スラリーノズル４１を備え、このスラリーノズル４１を矢印の如く移動可能に支持し、スラリーノズル４１にマイナス電荷付与手段４２を備える。このスラリーノズル４１の先端部４１ａから噴霧状スラリーを噴霧することができる。
スラリーノズル４１は、先端部４１ａの噴霧口の形状を、噴霧口から噴霧した噴霧状スラリーが楕円形になるように形成するしたものである。
マイナス電荷付与手段４２は、スラリーノズル４１から噴霧した噴霧状スラリーにマイナスの電荷を付与するものである。
【００２３】
また、噴霧手段４０は、スラリーノズル４１を位置Ｐ１から位置Ｐ４まで移動する際に、位置Ｐ１〜位置２の第１範囲（電極の幅が狭い部位）Ｅ１で矢印の如く湾曲状に上り勾配で上昇させ、位置Ｐ２〜位置Ｐ３の第２範囲（電極の幅が広い部位）Ｅ２で矢印の如く水平に移動させ、位置Ｐ３〜位置４の第３範囲（電極の幅が狭い部位）Ｅ３で矢印の如く湾曲状に下り勾配で下降させることができる。
なお、スラリーノズル４１の移動はこれに限らないで、負極１２に対応させて任意に設定することができる。
【００２４】
図４は本発明に係る第１実施形態を実施するイオン交換膜の成形装置を示す断面図であり、スラリーノズル４１から噴霧状スラリー５１を噴霧しながら、位置Ｐ１〜位置２の第１範囲Ｅ１でスラリーノズル４１を矢印の如く湾曲状に上り勾配で上昇し、位置Ｐ２〜位置Ｐ３の第２範囲Ｅ２でスラリーノズル４１を矢印の如く水平に移動し、位置Ｐ３〜位置４の第３範囲Ｅ３でスラリーノズル４１を矢印の如く湾曲状に下り勾配で下降する状態を示す。
【００２５】
位置Ｐ１〜位置２の第１範囲Ｅ１においては、負極１２の幅は最小幅Ｗ１から最大幅Ｗ２まで徐々に大きくなる。このため、スラリーノズル４１を位置Ｐ１〜位置２の第１範囲Ｅ１で移動する際には、スラリーノズル４１を高さＨ１の位置から矢印の如く湾曲状に上り勾配で上昇させる。
【００２６】
これにより、スラリーノズル４１から噴霧する噴霧状スラリーの幅を負極１２の幅に対応させて変化させて、負極１２からスラリーをはみ出さないようにすることができる。
なお、スラリーノズル４１から噴霧する噴霧状スラリー５１の噴霧量をスラリーノズル４１の上昇に合せて増加させる。これにより、噴霧状スラリー５１を負極１２に均一に塗布することができる。
【００２７】
また、位置Ｐ２〜位置３の第２範囲Ｅ２においては、負極１２の幅は最大幅Ｗ２で一定である。このため、スラリーノズル４１を位置Ｐ２〜位置３の第２範囲Ｅ２で移動する際には、スラリーノズル４１を最大高さＨ３に保ちながら水平に移動させる。
【００２８】
これにより、スラリーノズル４１から噴霧する噴霧状スラリーの幅を負極１２の最大幅Ｗ２に対応させて広げて、負極１２の最大幅Ｗ２を噴霧状スラリーで塗布することができる。
なお、第２範囲Ｅ２において、スラリーノズル４１から噴霧する噴霧状スラリー５１の噴霧量を最大に設定する。これにより、噴霧状スラリー５１を、第１範囲Ｅ１のスラリーに合せて均一に塗布することができる。
【００２９】
さらに、位置Ｐ３〜位置４の第３範囲Ｅ３においては、図３に示すように負極１２の幅は最大幅Ｗ２から最小幅Ｗ１まで徐々に小さくなる。このため、スラリーノズル４１を位置Ｐ３〜位置４の第３範囲Ｅ３で移動する際には、スラリーノズル４１を最大高さＨ２から最小高さＨ１の位置まで矢印の如く湾曲状に下り勾配で下降させる。
【００３０】
これにより、スラリーノズル４１から噴霧する噴霧状スラリー５１の幅を負極１２の幅に対応させて変化させて、負極１２から噴霧状スラリー５１を必要以上にはみ出さないようにすることができる。
なお、スラリーノズル４１から噴霧する噴霧状スラリー５１の噴霧量をスラリーノズル４１の下降に合せて減少させる。これにより、噴霧状スラリー５１を、第１範囲Ｅ１及び第２範囲Ｅ２のスラリーに合せて均一に塗布することができる。
【００３１】
このように、スラリーノズル４１の高さを負極１２の幅に合せて調整することで、例えば負極１２の狭い部位において、噴霧状スラリー５１を負極１２からはみ出さないようにでき、余分なエリアに噴霧状スラリー５１を塗布することを防ぐことができる。
加えて、スラリーノズル４１の高さの変動に合せて、噴霧状スラリー５１の噴霧量を変化させることにより、負極１２の表面１２ａにスラリー５２を均一の厚さに塗布することができる。これにより、イオン交換膜１４（図２に示す）の表面を平坦に成形することができ、燃料電池の品質を安定させることができる。
【００３２】
ところで、スラリーノズル４１を位置Ｐ１又は位置Ｐ４に配置した際に、噴霧状スラリー５１の外周部位５１ａがガイド枠部材３３の内周壁３４の外側にはみ出してしまうが、はみ出した噴霧状スラリーの外周部位５１ａを回収溝３５で回収することができる。
【００３３】
次に、燃料電池用イオン交換膜の成形方法を図５〜図９に基づいて説明する。図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第１工程説明図である。
（ａ）において、カーボンペーパーから多角形状の負極（電極）１２を形成し、負極１２を基台３１に載置する。次に、プラス電荷付与手段３２を調整して負極１２にプラスの電荷を付与するようにする。
【００３４】
（ｂ）において、負極１２を囲うようにガイド枠部材３３を配置する。次に、マイナス電荷付与手段４２を調整して、スラリーノズル４１から噴霧する噴霧状スラリー５１・・・（図４に示す）にマイナスの電荷を付与するようにする。
【００３５】
図６（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第２工程説明図である。
（ａ）において、スラリーノズル４１が待機位置Ｐ０から矢印▲１▼の如く水平移動して第１噴霧位置Ｐ１に到達したとき、スラリーノズル４１から噴霧状スラリー５１（（ｂ）に示す）を噴霧する。
【００３６】
（ｂ）において、スラリーノズル４１を、先端部４１ａが負極１２の表面１２ａから高さＨ１になるように低く配置することで、（ａ）に示すように噴霧状スラリー５１の幅Ｗ３を負極１２の一端幅（最小幅）Ｗ１より僅かに大きくなるように設定することができる。これにより、噴霧状スラリー５１を負極１２から必要以上にはみ出さないようにすることができる。
なお、ガイド枠部材３３の内周壁３４の外側にはみ出した噴霧状スラリー５１の外周部位を回収溝３５で回収する。
【００３７】
図７（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第３工程説明図である。
（ａ）において、スラリーノズル４１から噴霧状スラリー５１を噴霧した状態で、スラリーノズル４１を位置Ｐ１から位置Ｐ２まで矢印▲２▼の如く移動する。
【００３８】
（ｂ）において、スラリーノズル４１は位置Ｐ１〜位置２の第１範囲Ｅ１でスラリーノズル４１を湾曲状に上り勾配で上昇するので、スラリーノズル４１の先端部４１ａの高さＨ３はスラリーノズル４１の移動に従って徐々に上昇する。
よって、（ａ）に示すように、スラリーノズル４１から噴霧した噴霧状スラリー５１の幅Ｗ５を、負極１２の傾斜部の幅Ｗ４に合せて徐々に大きくすることができる。これにより、噴霧状スラリー５１を負極１２から必要以上にはみ出さないようにすることができる。
なお、ガイド枠部材３３の内周壁３４の外側にはみ出した噴霧状スラリー５１の外周部位を回収溝３５で回収する。
【００３９】
加えて、スラリーノズル４１の上昇に従って噴霧状スラリー５１の噴霧量を徐々に増やすように制御する。よって、（ｂ）に示すように負極１２の表面１２ａにスラリー５２を均一の厚さで塗布することができる。
【００４０】
図８（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第４工程説明図である。
（ａ）において、スラリーノズル４１から噴霧状スラリー５１を噴霧した状態で、スラリーノズル４１を位置Ｐ２から位置Ｐ３まで矢印▲３▼の如く移動する。
【００４１】
（ｂ）において、スラリーノズルは位置Ｐ２〜位置３の第２範囲Ｅ２でスラリーノズル４１を最大高さＨ２に設定した状態で水平移動する。
よって、（ａ）に示すように、スラリーノズル４１から噴霧した噴霧状スラリー５１の幅Ｗ６を、負極１２の最大幅Ｗ２より僅かに大きくした状態に保つことができる。これにより、噴霧状スラリー５１で負極１２の最大幅全体を塗布することができる。
なお、ガイド枠部材３３の内周壁３４の外側にはみ出した噴霧状スラリー５１を回収溝３５で回収する。
【００４２】
加えて、最上位Ｈ３のスラリーノズル４１から噴霧状スラリー５１を噴霧するために、噴霧状スラリー５１の噴霧量を最大まで増加するように制御する。よって、（ｂ）に示すように負極１２の表面１２ａにスラリー５２を均一の厚さで塗布することができる。
【００４３】
図９（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第５工程説明図である。
（ａ）において、スラリーノズル４１から噴霧状スラリー５１を噴霧した状態で、スラリーノズル４１を位置Ｐ３から位置Ｐ４まで矢印▲４▼の如く移動する。
【００４４】
（ｂ）において、スラリーノズル４１は位置Ｐ３〜位置４の第３範囲Ｅ３でスラリーノズル４１を矢印▲４▼の如く湾曲状に下り勾配で下降するので、スラリーノズル４１の先端部４１ａの最大高さＨ２から最小高さＨ１までスラリーノズル４１の移動に従って徐々に下降する。
【００４５】
よって、（ａ）に示すように、スラリーノズル４１から噴霧した噴霧状スラリー５１の幅Ｗ３を、負極１２の他端幅（最小幅）Ｗ１に合せて徐々に小さくすることができる。これにより、噴霧状スラリー５１を負極１２から必要以上にはみ出さないようにすることができる。
なお、ガイド枠部材３３の内周壁３４の外側にはみ出した噴霧状スラリー５１を回収溝３５で回収する。
【００４６】
加えて、スラリーノズル４１の下降に従って噴霧状スラリー５１の噴霧量を徐々に減らすように制御する。よって、（ｂ）に示すように負極１２の表面１２ａにスラリー５２を均一の厚さで塗布することができる。
このように、スラリーノズル４１が位置Ｐ４に到達することで、スラリー５２の塗布工程は完了する。塗布工程の完了後、負極１２に塗布したスラリー５２を乾燥させることにより、イオン交換膜１４（図２に示す）を成形する。
【００４７】
第１実施形態によれば、負極１２にプラスの電荷を付与するとともに、スラリーノズル４１から噴霧するスラリーにマイナスの電荷を付与することで、スラリー５２の塗布ムラを防ぐことができる。これにより、図２に示すイオン交換膜１４を均一の厚さに成形することができる。
【００４８】
加えて、ガイド枠部材３３でスラリー５２の塗布領域を規制することで、スラリー５２を所望の形状に簡単に成形することができる。このため、イオン交換膜１４の周縁１４ａを手間をかけないで好適に形成することができる。
このように、イオン交換膜１４の厚さを均一に成形するとともに、イオン交換膜１４の周縁１４ａを好適に成形することができる。
【００４９】
次に、第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一部材については同一符号を付して説明を省略する。
図１０は本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第２実施形態）を実施するイオン交換膜の成形装置を示す断面図である。
イオン交換膜の成形装置６０は、負極１２を載せる基台３１を備え、この基台３１にセットすることで負極１２を囲うガイド枠部材６３を備え、このガイド枠部材６３の上方に噴霧手段４０を備える。
【００５０】
ガイド枠部材６３は、負極１２の外周１２ｂに沿った内周面６４を形成し、この内周面６４に沿った回収溝６５を形成し、この回収溝６５に連通する回収路６６を形成し、この吸込流路６６を介して回収溝６５に吸込手段（図示しない）を連通し、内周面６４にコーティング剤を塗布したものである。
回収溝６５に吸込手段を連通することで、回収溝６５に溜まったスラリーを吸引することができるので、スラリーをより一層簡単に回収することができる。このため、燃料電池の生産性をより一層高めることができる。
【００５１】
なお、前記実施形態では、負極１２にスラリー５２を塗布する例について説明したが、これに限らないで、正極１６にスラリー５２を塗布しても同様の効果を得ることができる。
また、前記実施形態では、ガイド壁部材３３，７３の内周壁３４，７４にそれぞれコーティング剤を塗布した例について説明したが、コーティング剤を塗布しなくてもよい。
さらに、ガイド壁部材３３，７３を分割することで、着脱の容易化を図ることも可能である。
【００５２】
また、負極１２にプラスの電荷を付与するとともに、噴霧状スラリーノズル５１・・・にマイナスの電荷を付与する例について説明したが、これに限らないで、負極１２にマイナスの電荷を付与するとともに、噴霧状スラリーノズル５１・・・にプラスの電荷を付与してもよく、負極１２や噴霧状スラリー５１・・・に電荷を付与しなくてもよい。
さらに、前記実施形態では、多角形の負極にスラリー５２を塗布する例について説明したが、負極の形状は８角形に限らないで、５角形以上の多角形に適用することができる。
【００５３】
また、前記実施形態では、スラリーノズル４１を位置Ｐ１から位置Ｐ４まで湾曲状の上り勾配で上昇させ、位置Ｐ３〜位置４まで湾曲状の下り勾配で下降させた例について説明したが、これに限らないで、スラリーノズル４１を位置Ｐ１から位置Ｐ４まで直線状の上り勾配で上昇させ、位置Ｐ３〜位置４まで直線状の下り勾配で下降させることも可能である。
要は、負極１２の幅が狭い部位においてスラリーノズル４１を負極１２に近づけ、負極１２の幅が広い部位においてスラリーノズル４１を負極１２から離すように、スラリーノズル４１を移動すればよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、電極にプラスの電荷を付与させるとともに、イオン交換膜用のスラリーにマイナスの電荷を付与させた状態でスラリーノズルから噴霧することで、スラリーの塗布ムラを防ぐことができる。
これにより、スラリーを負極に好適に塗布することができ、イオン交換膜を平坦に成形することができるので、品質の安定を図ることができる。
【００５５】
請求項２は、電極の幅が狭い部位においてスラリーノズルを電極に近づけることで、スラリーノズルから噴霧するスラリーの幅を狭くして、電極の狭い部位からスラリーをはみ出さないようにすることができる。
一方、電極の幅が広い部位においてスラリーノズルを電極から離すことで、スラリーノズルから噴霧するスラリーの幅を広くして、電極の広い部位をスラリーで塗布することができる。
【００５６】
このように、スラリーノズルの高さを電極の幅に合せて調整することで、例えば電極の狭い部位において、スラリーを電極からはみ出さないようにでき、余分なエリアにスラリーを塗布することを防ぐことができる。従って、余分なエリアに塗布したスラリーを回収する手間を省くことができるので、生産性の向上を図ることができる。
さらに、スラリーノズルを電極に近づけるとともに、スラリーの噴霧量を減少させることで、スラリーを均一に塗布することができる。
加えて、スラリーノズルを電極から離すとともに、スラリーの噴霧量を増加させることで、スラリーを均一に塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）で成形したイオン交換膜を備えた燃料電池を示す分解斜視図
【図２】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）で成形したイオン交換膜を示す断面図
【図３】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を実施するイオン交換膜の成形装置を示す斜視図
【図４】本発明に係る第１実施形態を実施するイオン交換膜の成形装置を示す断面図
【図５】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第１工程説明図
【図６】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第２工程説明図
【図７】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第３工程説明図
【図８】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第４工程説明図
【図９】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第１実施形態）を説明する第５工程説明図
【図１０】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法（第２実施形態）を実施するイオン交換膜の成形装置を示す断面図
【図１１】従来の燃料電池を示す説明図
【図１２】従来の燃料電池を構成するイオン交換膜の成形方法を示す説明図
【符号の説明】
１１…燃料電池、１２…負極（電極）、１４…イオン交換膜、１６…正極（電極）、３１…基台、３２…プラス電荷付与手段、３３，６３…ガイド枠部材、４１…スラリーノズル、４２…マイナス電荷付与手段、５１…噴霧状スラリー、５２…スラリー、Ｅ２…（電極の幅が広い部位）、Ｅ１，Ｅ３…（電極の幅が狭い部位）。
Claims (2)
- 燃料電池を構成する正・負極のいずれか一方の電極を基台に載置するとともに、この電極にプラスの電荷を付与させる工程と、
前記イオン交換膜用のスラリーにマイナスの電荷を付与させた状態で、スラリーノズルからスラリーを噴霧させるとともに、このスラリーノズルを前記電極に沿って移動させ、噴霧したスラリーを電極に塗布する工程と、
この塗布したスラリーを乾燥させる工程と、からなる燃料電池用イオン交換膜の成形方法。 - 前記電極を５角形以上の多角形に形成した場合、
この電極の幅が狭い部位においてスラリーノズルを電極に近づけるとともに、スラリーの噴霧量を減少させ、
電極の幅が広い部位においてスラリーノズルを電極から離すとともに、スラリーの噴霧量を増加させることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用イオン交換膜の成形方法。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001366662A JP3887219B2 (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 燃料電池用イオン交換膜の成形方法 |
| CA2462303A CA2462303C (en) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | Fuel cell electrode manufacturing method |
| KR1020047005453A KR100909759B1 (ko) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | 연료 전지용 전극의 제조 방법 |
| EP02788648A EP1450426B1 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | Method for manufacturing electrode for fuel cell |
| DE60236614T DE60236614D1 (de) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | Verahren zur herstellung einer elektrode für eine brennstoffzelle |
| AU2002355028A AU2002355028A1 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | Method for manufacturing electrode for fuel cell |
| US10/494,866 US20050019649A1 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | Method for manufacturing electrode for fuel cell |
| PCT/JP2002/012301 WO2003047018A1 (fr) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | Procede de fabrication d'electrode de pile a combustible |
| CNB028238184A CN1321474C (zh) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | 燃料电池用电极的制备方法和燃料电池用电极 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001366662A JP3887219B2 (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 燃料電池用イオン交換膜の成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003168451A JP2003168451A (ja) | 2003-06-13 |
| JP3887219B2 true JP3887219B2 (ja) | 2007-02-28 |
Family
ID=19176528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001366662A Expired - Fee Related JP3887219B2 (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 燃料電池用イオン交換膜の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3887219B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3021412A1 (en) * | 2014-11-12 | 2016-05-18 | Toto Ltd. | Solid oxid fuel cell manufacturing method and dispenser apparatus for manufacturing same |
-
2001
- 2001-11-30 JP JP2001366662A patent/JP3887219B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003168451A (ja) | 2003-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100909759B1 (ko) | 연료 전지용 전극의 제조 방법 | |
| EP2124275B1 (en) | Apparatus for manufacturing electrode for polymer electrolyte fuel cell, and method of manufacturing the same | |
| CN101584065B (zh) | 三维电池及其制造方法 | |
| JP4291575B2 (ja) | フローフィールドプレートジオメトリ | |
| KR101679095B1 (ko) | 전기 집전 장치용 ｍｃｍ | |
| CN101405903A (zh) | 穿孔流量分配器板 | |
| US20130288161A1 (en) | Metal separator for fuel cells and manufacturing method thereof | |
| CA2585873C (en) | Method of producing electrode layer for fuel cell | |
| US20050098101A1 (en) | Apparatus for manufacturing fuel cell membrane electrode assembly | |
| CN108063273A (zh) | 燃料电池的单电池 | |
| JP3887219B2 (ja) | 燃料電池用イオン交換膜の成形方法 | |
| US20030060356A1 (en) | Method of and apparatus for producing electrode of fuel cell | |
| JPS5827993A (ja) | 微小部分メツキ方法及びその装置 | |
| JP3910426B2 (ja) | 燃料電池用イオン交換膜の成形方法 | |
| US20110136039A1 (en) | Membrane electrode assembly and methods for making same | |
| CN101483250A (zh) | 流体基本平行于电解质膜流通的燃料电池及其制造方法 | |
| JP3910425B2 (ja) | 燃料電池用電解質膜の成形方法 | |
| JPH10189004A (ja) | 燃料電池用電極及びその製造方法 | |
| JP2005166914A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| WO2011111192A1 (ja) | 太陽電池セルの電極形成方法及び太陽電池セル | |
| KR100760312B1 (ko) | 연료전지용 금속 분리판 제작 방법 | |
| CN214624988U (zh) | 硅片刻蚀装置 | |
| KR101786378B1 (ko) | 수직형 전해장치 | |
| JP2019185923A (ja) | 膜電極ガス拡散層接合体の製造方法 | |
| JP2014161822A (ja) | シール剤塗布方法およびシール剤塗布装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050705 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050829 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061121 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061124 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091201 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101201 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101201 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111201 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111201 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121201 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131201 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |