JP3910426B2

JP3910426B2 - Method for forming ion exchange membrane for fuel cell

Info

Publication number: JP3910426B2
Application number: JP2001366631A
Authority: JP
Inventors: 修角谷; 孝鈴木; 陽一神山; 玄沖山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP2003168450A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池の正・負極間に備えるイオン交換膜の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３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１４（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１３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１４（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１４（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１３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５角形以上の多角形状の正・負極のいずれか一方の電極を基台に載置する工程と、この電極に沿って複数のスラリーノズルを水平移動させるとともに、複数のスラリーノズルから前記イオン交換膜用のスラリーを噴霧させ、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】
複数のスラリーノズルからイオン交換膜用のスラリーを噴霧し、噴霧したスラリーを電極に塗布するように構成した。複数のスラリーノズルを使用することで、スラリーの塗布中に、一部のスラリーノズルが電極から外れた場合には、これらのスラリーノズルからスラリーを噴霧しないようにする。これにより、電極から外れたエリアにスラリーを塗布しないようにできる。
【００１３】
また、複数のスラリーノズルからイオン交換膜用のスラリーを噴霧して電極にイオン交換膜を成形する構成にしたので、各々のスラリーノズルからのスラリー噴霧量を個別に調整することができる。これにより、それぞれのスラリーノズルの噴霧精度を必要以上に高めなくても、イオン交換膜の表面を比較的簡単に平坦に成形することができる。
【００１４】
また、請求項１は、複数のスラリーノズルを千鳥状に設けることにより、隣接するスラリーノズルから噴霧したスラリー同士を重ね合わせることを特徴とする。
【００１５】
ここで、スラリーノズルから噴霧したスラリーは、外周部位の塗布量が少量になる。このため、外周部位の塗布量を中央部位と均一にするためには、外周部位の塗布量を補う必要がある。そこで、請求項１において、複数のスラリーノズルを千鳥状に設けた。
複数のスラリーノズルを千鳥状に配置することで、スラリー同士が重なり合うことを防止することができる。このため、噴霧状態のスラリーに乱れが発生することを防止できるので、スラリーの塗布状態を良好に保つことができる。
【００１６】
一方、複数のスラリーノズルを千鳥状に配置しているので、これらのスラリーノズルを電極に沿って移動すれば、スラリーの外周部位同士を重ね合せることができる。このように、スラリーの外周部位同士を重ね合せることで、外周部位の塗布量を補うことができる。
【００１７】
請求項２は、電極の外周に沿ってガイド枠部材を配置することにより、このガイド枠部材で前記スラリーの塗布領域を規制することを特徴とする。
【００１８】
ガイド枠部材でスラリーの塗布領域を規制することで、スラリーを所望の形状に簡単に成形することができる。このため、イオン交換膜の周縁を手間をかけないで好適に形成することができる。
【００１９】
【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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
噴霧手段４０は、複数のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊを千鳥状に備え、この複数のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊを矢印の如く移動可能に支持し、それぞれのスラリーノズル４１ａ〜４１ｊにマイナス電荷付与手段４２を備える。
複数のスラリー４１ａ〜４１ｊは、スラリーを噴霧する状態と、スラリーを噴霧しない状態とに個別に切換え可能に構成されている。
マイナス電荷付与手段４２は、それぞれのスラリーノズル４１ａ〜４１ｊから噴霧するスラリーにマイナスの電荷を付与するものである。
【００２７】
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平面図である。
複数のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊは、一例として第１スラリーノズル〜第１０スラリーノズル４１ａ〜４１ｊからなり、これらのスラリーノズル４１ａ〜４１ｊを千鳥状に配置したものである。
第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊのうちの第３〜第８のスラリーノズル４１ｃ〜４１ｈを距離Ｌ１において噴霧状態とすることで、負極１２の中央に位置する第１エリア４５を塗布することができる。
【００２８】
また、第３スラリーノズル４１ｃの外側に位置する第２スラリーノズル４１ｂと、第８スラリーノズル４１ｈの外側に位置する第９スラリーノズル４１ｉとを距離Ｌ２において噴霧状態とすることで、第１エリア４５の両外側の第２エリア４６，４６を塗布することができる。
【００２９】
さらに、第２スラリーノズル４１ｂの外側に位置する第１スラリーノズル４１ａと、第９スラリーノズル４１ｉの外側に位置する第１０スラリーノズル４１ｊとを距離Ｌ３において噴霧状態とすることで、第２エリア４６，４６の外側の第３エリア４７，４７を塗布することができる。
【００３０】
図５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、千鳥状に配置した第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊからそれぞれ第１〜第１０の噴霧状スラリー５１・・・を噴霧して負極１２にスラリー５２を塗布した状態を示す。
【００３１】
ここで、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・は、それぞれの外周部位５１ａ・・・の塗布量が少量になる。このため、外周部位５１ａ・・・の塗布量を中央部位５１ｂ・・・の塗布量と均一にするためには、外周部位５１ａ・・・の塗布量を補う必要がある。
そこで、外周部位５１ａ・・・の塗布量を補う方法として、隣接する噴霧状スラリー５１，５１の外周部位５１ａ，５１ａ同士を重ね合わせることが考えられる。
【００３２】
しかし、隣接する噴霧状スラリー５１，５１の外周部位５１ａ，５１ａ同士が干渉し合うと、干渉した外周部位５１ａ，５１ａに乱れが発生してスラリー５２を好適に塗布することができない。そこで、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊを千鳥状に配置して、隣接する噴霧状スラリー５１，５１の外周部位５１ａ，５１ａ同士が干渉し合うことを防ぐことにした。
【００３３】
そして、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊを移動させることで、隣接する噴霧状スラリー５１，５１の一方を先に負極１２の表面に塗布し、塗布したスラリー５２の外周部位に、他方の噴霧状スラリー５１の外周部位５１ａを塗布するようにした。
これにより、隣接する噴霧状スラリー５１，５１に乱れを発生させることなく、隣接する噴霧状スラリー５１，５１の外周部位５１ａ，５１ａ同士を重ね合わせた状態に塗布することができる。
なお、この内容については図１１において詳説する。
【００３４】
具体的には、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊを千鳥状に配置することで、第２、第４、第６、第８、第１０のスラリーノズル４１ｂ，４１ｄ，４１ｆ，４１ｈ，４１ｊを第１、第３、第５、第７、第９のスラリーノズル４１ａ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｇ，４１ｉの前方に配置することができる。
これにより、第２、第４、第６、第８、第１０のスラリーノズル４１ｂ，４１ｄ，４１ｆ，４１ｈ，４１ｊから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・と、第１、第３、第５、第７、第９のスラリーノズル４１ａ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｇ，４１ｉから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・とが重なり合わないようにすることができる。
【００３５】
一方、第２、第４、第６、第８、第１０のスラリーノズル４１ｂ，４１ｄ，４１ｆ，４１ｈ，４１ｊから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・と、第１、第３、第５、第７、第９のスラリーノズル４１ａ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｇ，４１ｉから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・とは、図５のように正面視で重なり合っているように見える。
【００３６】
これにより、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊが、図面上で紙面に直交する方向に移動することで、第２、第４、第６、第８、第１０のスラリーノズル４１ｂ，４１ｄ，４１ｆ，４１ｈ，４１ｊからの噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・を先に負極１２の表面に塗布し、塗布したスラリー５２の外周部位に、第１、第３、第５、第７、第９のスラリーノズル４１ａ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｇ，４１ｉからの噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・を塗布することができる。
【００３７】
よって、噴霧状スラリー５１・・・に乱れを発生させることなく、噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・同士を重ね合わせた状態に塗布することができる。従って、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・の塗布量を、それぞれの噴霧状スラリー５１・・・の中央部位５１ｂ・・・の塗布量と均一にすることができる。
【００３８】
なお、隣接するスラリーノズル４１ａ〜４１ｊの間隔Ｓ１は、第２、第４、第６、第８、第１０のスラリーノズル４１ｂ，４１ｄ，４１ｆ，４１ｈ，４１ｊから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・と、第１、第３、第５、第７、第９のスラリーノズル４１ａ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｇ，４１ｉから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・とを重合せ量Ｓ２で重ね合わせて塗布可能に設定されている。
【００３９】
次に、燃料電池用イオン交換膜の成形方法を図６〜図１０に基づいて説明する。
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。
【００４０】
（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、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊから噴霧する噴霧状スラリー５１・・・（図５に示す）にマイナスの電荷を付与するようにする。
【００４１】
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２工程説明図である。
（ａ）において、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊ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、第３〜第８のスラリーノズル４１ｃ〜４１ｈから噴霧状スラリー５１・・・（（ｂ）に示す）を噴霧する。
【００４２】
（ｂ）において、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊを継続して負極１２に沿わせて水平移動することにより、第４、第６、第８のスラリーノズル４１ｄ，４１ｆ，４１ｈから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・で塗布した表面に、第３、第５、第７のスラリーノズル４１ｃ，４１ｅ，４１ｇから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・を重ね合わせて塗布することができる。
これにより、第３〜第８のスラリーノズル４１ｃ〜４１ｈから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・の塗布量を、それぞれの噴霧状スラリー５１・・・の中央部位５１ｂ・・・の塗布量と均一にすることができる。
【００４３】
一方、塗布量を均一に保つために、第３、第８のスラリーノズル４１ｃ，４１ｈから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・は、外周部位５１ａ・・・をガイド枠部材３３の内周壁３４の外側にはみ出すようにしている。このはみ出した外周部位５１ａ・・・を回収溝３５で回収する。
【００４４】
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３工程説明図である。
（ａ）において、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊが第１噴霧位置Ｐ１から矢印▲２▼の如く水平移動して第２噴霧位置Ｐ２に到達したとき、第３〜第８のスラリーノズル４１ｃ〜４１ｈからの噴霧状スラリー５１・・・（（ｂ）に示す）の噴霧を継続させたまま、第２，第９のスラリーノズル４１ｂ，４１ｉから噴霧状スラリー５１・・・を噴霧する。
【００４５】
（ｂ）において、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊを継続して負極１２に沿わせて水平移動することにより、第２、第４、第６、第８のスラリーノズル４１ｂ，４１ｄ，４１ｆ，４１ｈから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・で塗布した表面に、第３、第５、第７、第９のスラリーノズル４１ｃ，４１ｅ，４１ｇ，４１ｉから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・を重ね合わせて塗布することができる。
これにより、第２〜第９のスラリーノズル４１ｂ〜４１ｉから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・の塗布量を、それぞれの噴霧状スラリー５１・・・の中央部位５１ｂ・・・の塗布量と均一にすることができる。
【００４６】
一方、塗布量を均一に保つために、第２、第９のスラリーノズル４１ｂ，４１ｉから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・は、外周部位５１ａ・・・をガイド枠部材３３の内周壁３４の外側にはみ出すようにしている。このはみ出した外周部位５１ａ・・・を回収溝３５で回収する。
【００４７】
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４工程説明図である。
（ａ）において、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊが第２噴霧位置Ｐ２から矢印▲３▼の如く水平移動して第３噴霧位置Ｐ３に到達したとき、第２〜第９のスラリーノズル４１ｂ〜４１ｉからの噴霧状スラリー５１・・・（（ｂ）に示す）の噴霧を継続させたまま、第１，第１０のスラリーノズル４１ａ，４１ｊから噴霧状スラリー５１・・・を噴霧する。
【００４８】
（ｂ）において、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊを継続して負極１２に沿わせて水平移動することにより、第２、第４、第６、第８、第１０のスラリーノズル４１ｂ，４１ｄ，４１ｆ，４１ｈ，４１ｊから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・で塗布した表面に、第１、第３、第５、第７、第９のスラリーノズル４１ａ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｇ，４１ｉから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・を重ね合わせて塗布することができる。
これにより、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・の塗布量を、それぞれの噴霧状スラリー５１・・・の中央部位５１ｂ・・・の塗布量と均一にすることができる。
【００４９】
一方、塗布量を均一に保つために、第１、第１０のスラリーノズル４１ａ，４１ｊから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・は、外周部位５１ａ・・・をガイド枠部材３３の内周壁３４の外側にはみ出すようにしている。このはみ出した外周部位５１ａ・・・を回収溝３５で回収する。
【００５０】
図１０（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、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊが第４噴霧位置Ｐ４に到達したとき、第１、第１０のスラリーノズル４１ａ，４１ｊから噴霧状スラリー５１・・・を噴霧することを停止する。これにより、第３エリア４７，４７の塗布が完了する。
【００５１】
次に、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊが第５噴霧位置Ｐ５に到達したとき、第２、第９のスラリーノズル４１ｂ，４１ｉから噴霧状スラリー５１・・・を噴霧することを停止する。これにより、第２エリア４６，４６の塗布が完了する。
【００５２】
次いで、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊが第６噴霧位置Ｐ６に到達したとき、第３〜第８のスラリーノズル４１ｃ〜４１ｈから噴霧状スラリー５１を噴霧することを停止する。これにより、第１エリア４５の塗布が完了する。
第１エリア４５の塗布の完了で、負極１２にスラリー５２を塗布する工程を完了する。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。
【００５３】
第１実施形態によれば、複数のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊを使用することで、噴霧状スラリー５１・・・の塗布中に、一部のスラリーノズルが負極１２の外周１２ｂから外れた場合には、外れたスラリーノズルから噴霧状スラリー５１・・・を噴霧しないようにした。
これにより、負極１２の外周１２ｂから外れたエリア５４・・・（すなわち、ガイド枠部材３３のコーナ部）にスラリー５２を塗布しないようにすることができるので、塗布後のスラリー回収の時間を短くすることができる。
【００５４】
また、複数のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊから各々個別に噴霧状スラリー５１・・・を噴霧して負極１２に塗布する構成にしたので、それぞれのスラリーノズル４１ａ〜４１ｊからのスラリー噴霧量を個別に調整することができる。
これにより、スラリーノズル４１ａ〜４１ｊの噴霧精度を必要以上に高めなくても、それぞれのスラリーノズル４１ａ〜４１ｊからのスラリー噴霧量を個別に調整するだけで、スラリー５２の表面を比較的簡単に平坦にできる。
【００５５】
さらに、負極１２にプラスの電荷を付与するとともに、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊ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。
【００５６】
また、図７〜図９で説明したように、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊから噴霧状スラリー５１・・・を噴霧する際に、第２、第４、第６、第８、第１０のスラリーノズル４１ｂ，４１ｄ，４１ｆ，４１ｈ，４１ｊから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・で塗布した表面に、第１、第３、第５、第７、第９のスラリーノズル４１ａ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｇ，４１ｉから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・を重ね合わせて塗布することができる。
これにより、第１〜第１０のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊから噴霧したスラリー５１・・・を、負極１２に均一に塗布することができるので、図２に示すイオン交換膜１４の厚さを均一に成形することができる。
【００５７】
加えて、ガイド枠部材３３でスラリー５２の塗布領域（第１、第２、第３エリア）４５，４６，４６，４７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。
【００５８】
図１１（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の特徴を比較例と比べて説明した図であり、（ａ）は比較例を示し、（ｂ）は第１実施形態のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊのうちの一部（スラリーノズル４１ｈ，４１ｉ，４１ｊ）を実施例として示したものである。
【００５９】
（ａ）において、スラリーノズル６１ａ〜６１ｃを直線６３上に配置することにより、それぞれのスラリーノズル６１ａ〜６１ｃから噴霧状スラリー６２・・・を噴霧した際に、隣接する噴霧状スラリー６２・・・の外周部位６２ａ・・・同士が干渉し合い、噴霧状スラリー６２・・・の外周部位６２ａ・・・に乱れが発生してしまう。
これにより、スラリーノズル６１ａ〜６１ｃを矢印の如く移動してもスラリーを均一に塗布することができないので、イオン交換膜の厚さを均一に成形することができない。
【００６０】
（ｂ）において、スラリーノズル４１ｈ，４１ｉ，４１ｊを千鳥状に配置することにより、それぞれのスラリーノズル４１ｈ，４１ｉ，４１ｊから噴霧状スラリー５１・・・を噴霧した際に、隣接する噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・同士が干渉し合うことを防ぐことができる。
【００６１】
そして、それぞれのスラリーノズル４１ｈ，４１ｉ，４１ｊが矢印▲５▼の如く移動した際に、先ずスラリーノズル４１ｈ，４１ｊから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・で負極１２の表面を塗布し、次にスラリーノズル４１ｉから噴霧した噴霧状スラリー５１・・・の外周部位５１ａ・・・を重ね合わせて塗布する。
これにより、スラリー５２（図１０に示す）を均一に塗布することができるので、図２に示すイオン交換膜１４の厚さを均一に成形することができる。
【００６２】
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１２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７０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７３を備え、このガイド枠部材７３の上方に噴霧手段４０を備える。
【００６３】
ガイド枠部材７３は、負極１２の外周１２ｂに沿った内周面７４を形成し、この内周面７４に沿った回収溝７５を形成し、この回収溝７５に連通する回収路７６を形成し、この吸込流路７６を介して回収溝７５に吸込手段（図示しない）を連通し、内周面７４にコーティング剤を塗布したものである。
回収溝７５に吸込手段を連通することで、回収溝７５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。
【００６４】
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、複数のスラリーノズル４１ａ〜４１ｊの本数を１０本とした例について説明したが、スラリーノズルの本数はこれに限らないで任意に設定することができる。
【００６５】
さらに、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。
また、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。
【００６６】
さらに、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。
また、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。
【００６７】
【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、複数のスラリーノズルからイオン交換膜用のスラリーを噴霧し、噴霧したスラリーを電極に塗布するように構成した。複数のスラリーノズルを使用することで、スラリーの塗布中に、一部のスラリーノズルが電極から外れた場合には、これらのスラリーノズルからスラリーを噴霧しないようにする。
これにより、電極から外れたエリアにスラリーを塗布しないようにできるので、塗布後のスラリー回収の時間を短くすることができ、生産性を高めることができる。
【００６８】
また、複数のスラリーノズルからイオン交換膜用のスラリーを噴霧して電極にイオン交換膜を成形する構成にしたので、各々のスラリーノズルからのスラリー噴霧量を個別に調整することができる。これにより、それぞれのスラリーノズルの噴霧精度を必要以上に高めなくても、イオン交換膜の表面を比較的簡単に平坦に成形することができるので、設備費を抑えて、コスト低減を図ることが可能になる。
【００６９】
また、請求項１は、複数のスラリーノズルを千鳥状に配置することで、スラリー同士が重なり合うことを防止することができる。このため、噴霧状態のスラリーに乱れが発生することを防止できるので、スラリーの塗布状態を良好に保つことができる。
【００７０】
一方、複数のスラリーノズルを千鳥状に配置しているので、これらのスラリーノズルを電極に沿って移動すれば、スラリーの外周部位同士を重ね合せることができる。
このように、スラリーの外周部位同士を重ね合せることで、外周部位の塗布量を補うことができる。このため、スラリー外周部位の塗布量を中央部位と均一にして、イオン交換膜の表面を平坦に、かつ膜厚を均一に成形することができる。従って、生産工程において手間をかけないで簡単に品質の安定を図ることができるので、コストを抑えるとともに、生産性をより一層高めることができる。
【００７１】
請求項２は、ガイド枠部材でスラリーの塗布領域を規制することで、スラリーを所望の形状に簡単に成形することができる。このため、イオン交換膜の周縁を手間をかけないで好適に形成することができる。従って、生産工程において手間をかけないで簡単に品質の安定をより一層高めることができる。
【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平面図
【図５】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１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２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３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４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１実施形態）を説明する第５工程説明図
【図１１】本発明に係る燃料電池用イオン交換膜の成形方法の特徴を比較例と比べて説明した図
【図１２】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１３】従来の燃料電池を示す説明図
【図１４】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、４１ａ〜４１ｊ…第１〜第１０のスラリーノズル（スラリーノズル）、５１…噴霧状スラリー、５１ａ…噴霧状スラリーの外周部位、５２…スラリー、１２ｂ…負極の外周（電極の外周）、３３，７３…ガイド枠部材、４５，４６，４６，４７…第１、第２、第３エリア（塗布領域）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming an ion exchange membrane provided between a positive electrode and a negative electrode of a fuel cell.
[0002]
[Prior art]
FIG. 13 is an explanatory view showing a conventional fuel cell. In this fuel cell 100, an ion exchange membrane 103 is disposed between a negative electrode (hydrogen electrode) 101 and a positive electrode (oxygen electrode) 102, and hydrogen molecules (H ₂ ) Are brought into contact with each other, and oxygen molecules (O ₂ ) To contact the electron e ^- Is caused to flow as shown by an arrow to generate a current. When generating an electric current, hydrogen molecules (H ₂ ) And oxygen molecules (O ₂ ) And produced water (H ₂ O) is obtained.
Among the positive and negative electrodes of this fuel cell, there is one that adopts a polygon (for example, an octagon) according to the application.
[0003]
FIGS. 14A and 14B are explanatory views showing a method of forming an ion exchange membrane constituting a conventional fuel cell, and an example in which the ion exchange membrane 103 is applied to the negative electrode 101 will be described.
In (a), a polygonal (octagonal) negative electrode 101 is formed of carbon paper, and this negative electrode 101 is placed on a mounting table 105. Next, the screen printer 106 is moved as indicated by an arrow from the one end 105a side of the mounting table 105 toward the other end 105b side.
[0004]
The screen printing machine 106 includes legs 106a and 106a at both ends, and includes a discharge unit 106b across the legs 106a and 106a. When the discharge unit 106b of the screen printing machine 106 reaches above the negative electrode 101, The resin solution for the ion exchange membrane is discharged from the discharge portion 106b.
[0005]
In (b), when the screen printer 106 is moved between the positions E1 and E2, slurry (resin solution) 108 for ion exchange membrane is applied to the negative electrode 101 from the discharge portion 106b of the screen printer 106. Next, after removing the slurry 108 applied to the outside of the negative electrode, the resin solution on the surface of the negative electrode 101 is dried to obtain the ion exchange membrane 103 (shown in FIG. 13).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when applying the slurry 108 by the screen printer 106, the slurry 108 is discharged from the discharge portion 106b while moving the discharge portion 106b as shown by an arrow as shown in FIG. The application area 109 is rectangular as shown in FIG.
[0007]
For this reason, the slurry 108 is also applied to the extra areas 109a ... (that is, the rectangular corners) outside the negative electrode 101, and the slurry 108 applied to these extra areas 109a ... is recovered. There is a need to. This collection operation took time, which hindered productivity.
[0008]
On the other hand, in order to ensure the performance of the fuel cell, the surface of the ion exchange membrane 103 (shown in FIG. 13) needs to be formed flat. Therefore, when the slurry 108 is applied by the screen printer 106, it is necessary to uniformly discharge the slurry 108 from the entire area of the discharge unit 108.
[0009]
However, in order to uniformly discharge the slurry 108 from the relatively wide portion such as the discharge unit 106b over the entire region, it is necessary to further increase the discharge accuracy of the screen printer 106. For this reason, the equipment cost of the screen printing machine 106 is increased, which hinders the cost reduction of the fuel cell.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of forming an ion exchange membrane for a fuel cell, which can prevent slurry from being applied to an excess area and can form the ion exchange membrane relatively easily and flatly. There is to do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, claim 1 of the present invention constitutes a fuel cell. More than pentagon A step of placing one of the polygonal positive and negative electrodes on the base, a plurality of slurry nozzles horizontally moving along the electrodes, and the slurry for the ion exchange membrane from the plurality of slurry nozzles Sprayed and sprayed slurry A method for forming an ion exchange membrane for a fuel cell, comprising a step of coating the electrode on the electrode and a step of drying the coated slurry.
[0012]
Sprayed slurry for ion exchange membrane from multiple slurry nozzles and sprayed slurry Was applied to the electrode. By using a plurality of slurry nozzles, when some of the slurry nozzles are detached from the electrodes during application of the slurry, the slurry is prevented from being sprayed from these slurry nozzles. Thereby, it is possible to prevent the slurry from being applied to the area separated from the electrode.
[0013]
Moreover, since the ion exchange membrane slurry is sprayed from the plurality of slurry nozzles to form the ion exchange membrane on the electrode, the amount of slurry spray from each slurry nozzle can be individually adjusted. Thereby, the surface of the ion exchange membrane can be formed relatively easily and flatly without increasing the spraying accuracy of each slurry nozzle more than necessary.
[0014]
Also, Claim 1 Is characterized in that, by providing a plurality of slurry nozzles in a staggered manner, the slurry sprayed from the adjacent slurry nozzles is overlapped.
[0015]
Here, the slurry sprayed from the slurry nozzle has a small amount of coating on the outer peripheral portion. For this reason, in order to make the coating amount of the outer peripheral part uniform with the central part, it is necessary to supplement the coating amount of the outer peripheral part. Therefore, the claim 1 A plurality of slurry nozzles were provided in a staggered pattern.
By arranging a plurality of slurry nozzles in a staggered manner, the slurry can be prevented from overlapping each other. For this reason, since it can prevent that disorder | damage | failure generate | occur | produces in the slurry of a sprayed state, the application | coating state of a slurry can be kept favorable.
[0016]
On the other hand, since the plurality of slurry nozzles are arranged in a staggered manner, the outer peripheral portions of the slurry can be overlapped by moving these slurry nozzles along the electrodes. Thus, the coating amount of the outer peripheral portion can be supplemented by overlapping the outer peripheral portions of the slurry.
[0017]
Claim 2 Is characterized in that a guide frame member is disposed along the outer periphery of the electrode to restrict the application area of the slurry with the guide frame member.
[0018]
By restricting the application area of the slurry with the guide frame member, the slurry can be easily formed into a desired shape. For this reason, the periphery of the ion exchange membrane can be suitably formed without taking time and effort.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a fuel cell including an ion exchange membrane formed by the method for forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention (first embodiment).
The fuel cell unit 10 is composed of a plurality (two) of fuel cells 11 and 11. In the fuel cell 11, a fuel cell ion exchange membrane (ion exchange membrane) 14 is provided on a negative electrode (electrode) 12, a positive electrode (electrode) 16 is stacked on the ion exchange membrane 14, and a negative-side flow path substrate is disposed outside the negative electrode 12. 21 is disposed, and the positive-side flow path substrate 24 is disposed outside the positive electrode 16.
The fuel cell unit 10 is configured by providing a plurality (two) of the fuel cells 11 via the separator 26.
[0020]
By stacking the negative electrode side flow path substrate 21 on the negative electrode 12, the flow path groove 21 a of the negative electrode side flow path substrate 21 is covered with the negative electrode 12, thereby forming the hydrogen gas flow path 22. Further, by stacking the positive electrode side flow path substrate 24 on the positive electrode 16, the flow path groove 24 a of the positive electrode side flow path substrate 24 is covered with the positive electrode 16, thereby forming the oxygen gas flow path 25.
[0021]
By supplying hydrogen gas to the hydrogen gas flow path 22, hydrogen molecules (H ₂ ) And oxygen gas is supplied to the oxygen gas flow path 25, so that oxygen molecules (O ₂ ). As a result, electrons (e ^- ) As shown by an arrow to generate a current.
When generating an electric current, hydrogen molecules (H ₂ ) And oxygen molecules (O ₂ ) And produced water (H ₂ O) is obtained.
[0022]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an ion exchange membrane formed by the method for forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention (first embodiment), and shows a state where the negative electrode 12 is covered with an ion exchange membrane 14.
The negative electrode 12 is a sheet material formed from carbon paper into a polygonal shape (an octagon as an example) (see also FIG. 1). The negative electrode 12 includes a catalyst inside, and the catalyst contains hydrogen molecules (H ₂ ).
Here, carbon paper refers to paper made of carbon fiber.
Note that the positive electrode 16 shown in FIG. 1 is a sheet material formed of carbon similarly to the negative electrode 12, and includes a catalyst therein, and oxygen molecules (O ₂ ).
[0023]
The ion exchange membrane 14 is a polygonal (e.g., octagonal) resin membrane obtained by applying a resin solution (hereinafter, referred to as “slurry”) to the surface 12 a of the negative electrode 12, and drying after application. The resin solution corresponds to, for example, an HC polymer solution.
The slurry refers to a solution formed by mixing a resin and a liquid.
[0024]
FIG. 3 is a perspective view showing an ion exchange membrane molding apparatus for carrying out the method for molding an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention (first embodiment).
The ion exchange membrane forming apparatus 30 includes a base 31 on which the octagonal negative electrode 12 (shown in FIG. 2) is placed, a guide frame member 33 that surrounds the negative electrode 12 by being set on the base 31, and the guide frame member The spray means 40 is provided above 33.
[0025]
The base 31 includes a positive charge imparting unit 32 for imparting a positive charge to the negative electrode 12.
The guide frame member 33 forms an octagonal inner peripheral surface 34 along the outer periphery 12b (shown in FIG. 2) of the negative electrode 12, forms a recovery groove 35 along the inner peripheral surface 34, and this recovery groove 35. A recovery hole 36 communicating with the inner surface 34 is formed, and a coating agent (not shown) is applied to the inner peripheral surface 34.
[0026]
The spraying means 40 includes a plurality of slurry nozzles 41a to 41j in a staggered manner, supports the plurality of slurry nozzles 41a to 41j movably as indicated by arrows, and a negative charge imparting means 42 is provided to each of the slurry nozzles 41a to 41j. Prepare.
The plurality of slurries 41a to 41j are configured to be individually switchable between a state where the slurry is sprayed and a state where the slurry is not sprayed.
The negative charge imparting means 42 imparts a negative charge to the slurry sprayed from each of the slurry nozzles 41a to 41j.
[0027]
FIG. 4 is a plan view showing an ion exchange membrane forming apparatus for carrying out the first embodiment of the present invention.
As an example, the plurality of slurry nozzles 41a to 41j includes a first slurry nozzle to a tenth slurry nozzle 41a to 41j, and the slurry nozzles 41a to 41j are arranged in a staggered manner.
The 1st area 45 located in the center of the negative electrode 12 is apply | coated by making the 3rd-8th slurry nozzle 41c-41h of the 1st-10th slurry nozzles 41a-41j into a spray state in the distance L1. be able to.
[0028]
Also, the first area 45 is obtained by spraying the second slurry nozzle 41b located outside the third slurry nozzle 41c and the ninth slurry nozzle 41i located outside the eighth slurry nozzle 41h at the distance L2. The second areas 46, 46 on the outer sides of the two can be applied.
[0029]
Further, the second area 46 is obtained by spraying the first slurry nozzle 41a located outside the second slurry nozzle 41b and the tenth slurry nozzle 41j located outside the ninth slurry nozzle 41i at a distance L3. , 46 can be applied to the third areas 47, 47 outside.
[0030]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an ion exchange membrane forming apparatus for carrying out the first embodiment according to the present invention. The first to tenth slurry nozzles 41a to 41j are arranged in a staggered manner. The sprayed slurry 51 is sprayed and the slurry 52 is applied to the negative electrode 12.
[0031]
Here, the sprayed slurry 51... Sprayed from the first to tenth slurry nozzles 41 a to 41 j has a small amount of coating on the outer peripheral portions 51 a. For this reason, in order to make the coating amount of outer peripheral part 51a ... uniform with the coating amount of central part 51b ..., it is necessary to supplement the coating amount of outer peripheral part 51a ....
Therefore, as a method of supplementing the coating amount of the outer peripheral portions 51a..., It can be considered that the outer peripheral portions 51a and 51a of the adjacent spray-like slurries 51 and 51 are overlapped.
[0032]
However, when the outer peripheral portions 51a and 51a of the adjacent spray-like slurries 51 and 51 interfere with each other, the disturbed outer peripheral portions 51a and 51a are disturbed, and the slurry 52 cannot be suitably applied. Therefore, the first to tenth slurry nozzles 41a to 41j are arranged in a staggered manner to prevent the outer peripheral portions 51a and 51a of the adjacent spray-like slurry 51 and 51 from interfering with each other.
[0033]
Then, by moving the first to tenth slurry nozzles 41 a to 41 j, one of the adjacent sprayed slurries 51, 51 is first applied to the surface of the negative electrode 12, and the other part is applied to the outer peripheral portion of the applied slurry 52. The outer peripheral portion 51a of the spray slurry 51 was applied.
Thereby, it can apply | coat in the state which the outer peripheral site | parts 51a and 51a of the adjacent spray-like slurry 51 and 51 overlapped, without generating disorder in the spray-like slurry 51 and 51 which adjoins.
This content will be described in detail in FIG.
[0034]
Specifically, by arranging the first to tenth slurry nozzles 41a to 41j in a staggered manner, the second, fourth, sixth, eighth and tenth slurry nozzles 41b, 41d, 41f, 41h, 41j can be disposed in front of the first, third, fifth, seventh, and ninth slurry nozzles 41a, 41c, 41e, 41g, and 41i.
Thereby, the outer peripheral part 51a ... of the sprayed slurry 51 ... sprayed from the second, fourth, sixth, eighth, tenth slurry nozzles 41b, 41d, 41f, 41h, 41j, and the first , 3rd, 5th, 7th and 9th slurry nozzles 41a, 41c, 41e, 41g, 41i, so as not to overlap with the outer peripheral portion 51a of the sprayed slurry 51 ... sprayed. Can do.
[0035]
On the other hand, the outer peripheral part 51a ... of the sprayed slurry 51 ... sprayed from the second, fourth, sixth, eighth, tenth slurry nozzles 41b, 41d, 41f, 41h, 41j, and the first, The outer peripheral portion 51a of the sprayed slurry 51... Sprayed from the third, fifth, seventh and ninth slurry nozzles 41a, 41c, 41e, 41g and 41i is a front view as shown in FIG. It looks like they are overlapping.
[0036]
Thereby, the 1st-10th slurry nozzle 41a-41j moves to the direction orthogonal to a paper surface on drawing, and it is 2nd, 4th, 6th, 8th, 10th slurry nozzle 41b, 41d. , 41f, 41h, 41j, the outer peripheral portion 51a ... of the sprayed slurry 51 ... is first applied to the surface of the negative electrode 12, and the first, third, fifth are applied to the outer peripheral portion of the applied slurry 52. The outer peripheral portions 51a of the spray-like slurry 51 from the seventh and ninth slurry nozzles 41a, 41c, 41e, 41g, 41i can be applied.
[0037]
Therefore, the outer peripheral portions 51a of the spray-like slurry 51 can be applied in an overlapped state without causing disturbance in the spray-like slurry 51. Therefore, the coating amount of the outer peripheral part 51a ... of the spray-like slurry 51 ... sprayed from the first to tenth slurry nozzles 41a-41j is set to the central part 51b of each spray-like slurry 51 ...・ The coating amount can be made uniform.
[0038]
The interval S1 between the adjacent slurry nozzles 41a to 41j is a sprayed slurry 51 sprayed from the second, fourth, sixth, eighth, and tenth slurry nozzles 41b, 41d, 41f, 41h, and 41j. Of the sprayed slurry 51... Sprayed from the first, third, fifth, seventh, and ninth slurry nozzles 41a, 41c, 41e, 41g, and 41i. .. and are superposed with a superposition amount S2 and set so that application is possible.
[0039]
Next, a method for forming an ion exchange membrane for a fuel cell will be described with reference to FIGS.
FIGS. 6A and 6B are first process explanatory views for explaining a method (first embodiment) for forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention.
In (a), a polygonal negative electrode (electrode) 12 is formed from carbon paper, and the negative electrode 12 is placed on a base 31. Next, the positive charge applying means 32 is adjusted so as to apply a positive charge to the negative electrode 12.
[0040]
In (b), the guide frame member 33 is disposed so as to surround the negative electrode 12. Next, the negative charge applying means 42 is adjusted so as to apply a negative charge to the sprayed slurry 51 (shown in FIG. 5) sprayed from the first to tenth slurry nozzles 41a to 41j. .
[0041]
FIGS. 7A and 7B are explanatory views of a second step for explaining a method (first embodiment) for forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention.
In (a), when the first to tenth slurry nozzles 41a to 41j move horizontally from the standby position P0 as indicated by the arrow (1) and reach the first spray position P1, the third to eighth slurry nozzles 41c. Spraying slurry 51 ... (shown in (b)) from ~ 41h.
[0042]
In (b), the first to tenth slurry nozzles 41a to 41j are continuously moved horizontally along the negative electrode 12 to spray from the fourth, sixth, and eighth slurry nozzles 41d, 41f, and 41h. Of the sprayed slurry 51... Sprayed from the third, fifth, and seventh slurry nozzles 41 c, 41 e, 41 g on the surface coated with the outer peripheral portion 51 a of the sprayed slurry 51. 51a... Can be applied in an overlapping manner.
Thereby, the coating amount of the outer peripheral part 51a ... of the spray-like slurry 51 ... sprayed from the third to eighth slurry nozzles 41c-41h is changed to the central part 51b of each spray-like slurry 51 ...・ The coating amount can be made uniform.
[0043]
On the other hand, in order to keep the coating amount uniform, the sprayed slurry 51... Sprayed from the third and eighth slurry nozzles 41 c and 41 h has an outer peripheral portion 51 a... Of the inner peripheral wall 34 of the guide frame member 33. It protrudes to the outside. The protruding outer peripheral portion 51 a... Is recovered by the recovery groove 35.
[0044]
FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams of a third step for explaining a method (first embodiment) for forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention.
In (a), when the first to tenth slurry nozzles 41a to 41j move horizontally from the first spray position P1 as indicated by the arrow (2) and reach the second spray position P2, the third to eighth slurry. The sprayed slurry 51... Is sprayed from the second and ninth slurry nozzles 41 b and 41 i while spraying of the sprayed slurry 51... (Shown in (b)) from the nozzles 41 c to 41 h is continued. .
[0045]
In (b), the first to tenth slurry nozzles 41a to 41j are continuously moved horizontally along the negative electrode 12, whereby the second, fourth, sixth and eighth slurry nozzles 41b, 41d, Sprayed from the third, fifth, seventh, and ninth slurry nozzles 41c, 41e, 41g, and 41i onto the surface coated at the outer peripheral portion 51a of the sprayed slurry 51 that is sprayed from 41f and 41h. The outer peripheral portions 51a of the spray-like slurry 51 can be applied in an overlapping manner.
Thereby, the coating amount of the outer peripheral part 51a ... of the spray-like slurry 51 ... sprayed from the second to ninth slurry nozzles 41b-41i is changed to the central part 51b of each spray-like slurry 51 ...・ The coating amount can be made uniform.
[0046]
On the other hand, in order to keep the coating amount uniform, the sprayed slurry 51... Sprayed from the second and ninth slurry nozzles 41 b and 41 i is formed on the outer peripheral portion 51 a of the inner peripheral wall 34 of the guide frame member 33. It protrudes to the outside. The protruding outer peripheral portion 51 a... Is recovered by the recovery groove 35.
[0047]
FIGS. 9A and 9B are explanatory diagrams of a fourth step for explaining a method (first embodiment) for forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention.
In (a), when the first to tenth slurry nozzles 41a to 41j move horizontally from the second spray position P2 as indicated by the arrow (3) and reach the third spray position P3, the second to ninth slurry. The sprayed slurry 51... Is sprayed from the first and tenth slurry nozzles 41 a and 41 j while spraying the sprayed slurry 51... (Shown in (b)) from the nozzles 41 b to 41 i is continued. .
[0048]
In (b), the second, fourth, sixth, eighth, and tenth slurry nozzles 41b are obtained by continuously moving the first to tenth slurry nozzles 41a to 41j along the negative electrode 12. , 41d, 41f, 41h, 41j, the first, third, fifth, seventh, and ninth slurry nozzles 41a, The outer peripheral parts 51a ... of the sprayed slurry 51 ... sprayed from 41c, 41e, 41g, 41i can be applied in an overlapping manner.
Thereby, the coating amount of the outer peripheral part 51a ... of the spray-like slurry 51 ... sprayed from the first to tenth slurry nozzles 41a-41j is changed to the central part 51b of each spray-like slurry 51 ...・ The coating amount can be made uniform.
[0049]
On the other hand, in order to keep the coating amount uniform, the sprayed slurry 51... Sprayed from the first and tenth slurry nozzles 41 a, 41 j is arranged on the outer peripheral portion 51 a of the inner peripheral wall 34 of the guide frame member 33. It protrudes to the outside. The protruding outer peripheral portion 51 a... Is recovered by the recovery groove 35.
[0050]
FIGS. 10A and 10B are explanatory views of a fifth step for explaining a method (first embodiment) for forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention.
In (a), when the first to tenth slurry nozzles 41a to 41j reach the fourth spray position P4, the sprayed slurry 51 ... is sprayed from the first and tenth slurry nozzles 41a, 41j. To stop. Thereby, application | coating of the 3rd areas 47 and 47 is completed.
[0051]
Next, when the first to tenth slurry nozzles 41a to 41j reach the fifth spray position P5, the spraying of the sprayed slurry 51... From the second and ninth slurry nozzles 41b and 41i is stopped. To do. Thereby, application | coating of the 2nd areas 46 and 46 is completed.
[0052]
Next, when the first to tenth slurry nozzles 41a to 41j reach the sixth spray position P6, the spraying of the sprayed slurry 51 from the third to eighth slurry nozzles 41c to 41h is stopped. Thereby, the application of the first area 45 is completed.
When the application of the first area 45 is completed, the process of applying the slurry 52 to the negative electrode 12 is completed. After the coating process is completed, the slurry 52 applied to the negative electrode 12 is dried to form the ion exchange membrane 14 (shown in FIG. 2).
[0053]
According to 1st Embodiment, when some slurry nozzles remove | deviate from the outer periphery 12b of the negative electrode 12 during application | coating of the spray-like slurry 51 ... by using several slurry nozzle 41a-41j. The sprayed slurry 51 was not sprayed from the detached slurry nozzle.
Thereby, it is possible to prevent the slurry 52 from being applied to the areas 54... (That is, the corners of the guide frame member 33) deviated from the outer periphery 12 b of the negative electrode 12. can do.
[0054]
Further, since the sprayed slurry 51... Is sprayed individually from the plurality of slurry nozzles 41 a to 41 j and applied to the negative electrode 12, the slurry spray amount from each of the slurry nozzles 41 a to 41 j is individually adjusted. can do.
As a result, even if the spraying accuracy of the slurry nozzles 41a to 41j is not increased more than necessary, the surface of the slurry 52 can be flattened relatively simply by adjusting the slurry spray amount from each of the slurry nozzles 41a to 41j individually. Can be.
[0055]
Furthermore, by applying a positive charge to the negative electrode 12 and also applying a negative charge to the slurry sprayed from the first to tenth slurry nozzles 41a to 41j, uneven application of the slurry 52 can be prevented. Thereby, the ion exchange membrane 14 shown in FIG. 2 can be formed to a uniform thickness.
[0056]
7 to 9, when the sprayed slurry 51 is sprayed from the first to tenth slurry nozzles 41a to 41j, the second, fourth, sixth, eighth, The first, third, fifth, seventh, and seventh surfaces coated with the outer peripheral portions 51a of the sprayed slurry 51... Sprayed from the tenth slurry nozzles 41b, 41d, 41f, 41h, and 41j. The outer peripheral portions 51a of the sprayed slurry 51... Sprayed from the nine slurry nozzles 41a, 41c, 41e, 41g, 41i can be applied in an overlapping manner.
Thus, the slurry 51... Sprayed from the first to tenth slurry nozzles 41a to 41j can be uniformly applied to the negative electrode 12, so that the thickness of the ion exchange membrane 14 shown in FIG. Can be molded.
[0057]
In addition, by restricting the application area (first, second, and third areas) 45, 46, 46, and 47 of the slurry 52 with the guide frame member 33, the slurry 52 can be easily formed into a desired shape. it can. For this reason, the peripheral edge 14a of the ion exchange membrane 14 can be suitably formed without taking time and effort.
As described above, the thickness of the ion exchange membrane 14 can be uniformly formed, and the peripheral edge 14a of the ion exchange membrane 14 can be suitably formed.
[0058]
11 (a) and 11 (b) are diagrams explaining the characteristics of the method for forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention compared to a comparative example, (a) showing a comparative example, and (b) A part (slurry nozzles 41h, 41i, 41j) of the slurry nozzles 41a to 41j of the first embodiment is shown as an example.
[0059]
In (a), by arranging the slurry nozzles 61a to 61c on the straight line 63, when the sprayed slurry 62... Is sprayed from the respective slurry nozzles 61a to 61c, the adjacent sprayed slurry 62. Of the outer peripheral parts 62a of the sprayed slurry 62 are disturbed, and the outer peripheral parts 62a of the spray-like slurry 62 are disturbed.
As a result, even if the slurry nozzles 61a to 61c are moved as shown by the arrows, the slurry cannot be uniformly applied, so that the thickness of the ion exchange membrane cannot be uniformly formed.
[0060]
In (b), by disposing the slurry nozzles 41h, 41i, 41j in a staggered manner, when the sprayed slurry 51 is sprayed from the respective slurry nozzles 41h, 41i, 41j, the adjacent sprayed slurry 51 is sprayed. Can be prevented from interfering with each other.
[0061]
And when each slurry nozzle 41h, 41i, 41j moves as shown by the arrow (5), first, the outer peripheral portion 51a ... of the sprayed slurry 51 ... sprayed from the slurry nozzles 41h, 41j ... The surface is applied, and then the outer peripheral portions 51a of the spray-like slurry 51 ... sprayed from the slurry nozzle 41i are applied in an overlapping manner.
Thereby, since the slurry 52 (shown in FIG. 10) can be applied uniformly, the thickness of the ion exchange membrane 14 shown in FIG. 2 can be uniformly formed.
[0062]
Next, a second embodiment will be described. Note that in the second embodiment, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an ion exchange membrane forming apparatus for carrying out the method for forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention (second embodiment).
The ion exchange membrane forming apparatus 70 includes a base 31 on which the negative electrode 12 is placed, a guide frame member 73 that surrounds the negative electrode 12 by being set on the base 31, and the spraying means 40 above the guide frame member 73. Is provided.
[0063]
The guide frame member 73 forms an inner peripheral surface 74 along the outer periphery 12 b of the negative electrode 12, forms a recovery groove 75 along the inner peripheral surface 74, and forms a recovery path 76 that communicates with the recovery groove 75. A suction means (not shown) is communicated with the recovery groove 75 via the suction flow path 76, and a coating agent is applied to the inner peripheral surface 74.
By connecting the suction means to the collection groove 75, the slurry accumulated in the collection groove 75 can be sucked, so that the slurry can be collected more easily. For this reason, the productivity of the fuel cell can be further increased.
[0064]
In the above-described embodiment, the example in which the slurry 52 is applied to the negative electrode 12 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained by applying the slurry 52 to the positive electrode 16.
Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which set the number of the some slurry nozzles 41a-41j to ten, the number of slurry nozzles can set arbitrarily without being restricted to this.
[0065]
Furthermore, although the said embodiment demonstrated the example which apply | coated the coating agent to the inner peripheral walls 34 and 74 of the guide wall members 33 and 73, respectively, it is not necessary to apply a coating agent.
Further, the guide wall members 33 and 73 can be divided to facilitate attachment / detachment.
[0066]
Furthermore, while an example in which a positive charge is applied to the negative electrode 12 and a negative charge is applied to the spray-like slurry nozzles 51 has been described, the present invention is not limited thereto, and a negative charge is applied to the negative electrode 12. The positive charge may be imparted to the spray-like slurry nozzles 51, and the charge may not be imparted to the negative electrode 12 or the spray-like slurry 51.
Moreover, although the example which apply | coats the slurry 52 to a polygonal negative electrode was demonstrated in the said embodiment, the shape of a negative electrode is not restricted to an octagon, It can apply to the polygon more than a pentagon.
[0067]
【The invention's effect】
The present invention exhibits the following effects by the above configuration.
In the first aspect, the slurry for the ion exchange membrane is sprayed from a plurality of slurry nozzles and sprayed. slurry Was applied to the electrode. By using a plurality of slurry nozzles, when some of the slurry nozzles are detached from the electrodes during application of the slurry, the slurry is prevented from being sprayed from these slurry nozzles.
Thereby, since it is possible to prevent the slurry from being applied to the area off the electrode, the time for collecting the slurry after the application can be shortened, and the productivity can be increased.
[0068]
Moreover, since the ion exchange membrane slurry is sprayed from the plurality of slurry nozzles to form the ion exchange membrane on the electrode, the amount of slurry spray from each slurry nozzle can be individually adjusted. As a result, the surface of the ion exchange membrane can be formed relatively easily and flatly without increasing the spraying accuracy of each slurry nozzle more than necessary, thereby reducing equipment costs and reducing costs. It becomes possible.
[0069]
Also, Claim 1 Can prevent the slurry from overlapping each other by arranging the plurality of slurry nozzles in a staggered manner. For this reason, since it can prevent that disorder | damage | failure generate | occur | produces in the slurry of a sprayed state, the application | coating state of a slurry can be kept favorable.
[0070]
On the other hand, since the plurality of slurry nozzles are arranged in a staggered manner, the outer peripheral portions of the slurry can be overlapped by moving these slurry nozzles along the electrodes.
Thus, the coating amount of the outer peripheral portion can be supplemented by overlapping the outer peripheral portions of the slurry. For this reason, the coating amount of the slurry outer peripheral part can be made uniform with the central part, and the surface of the ion exchange membrane can be made flat and the film thickness can be made uniform. Therefore, the quality can be easily stabilized without taking time and effort in the production process, so that the cost can be reduced and the productivity can be further enhanced.
[0071]
Claim 2 The slurry can be easily formed into a desired shape by regulating the slurry application region with the guide frame member. For this reason, the periphery of the ion exchange membrane can be suitably formed without taking time and effort. Therefore, it is possible to easily further improve the quality stability without taking time and effort in the production process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a fuel cell including an ion exchange membrane formed by the method for forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention (first embodiment).
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an ion exchange membrane formed by the method for forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention (first embodiment).
FIG. 3 is a perspective view showing an ion exchange membrane molding apparatus for performing the method for molding an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention (first embodiment).
FIG. 4 is a plan view showing an ion exchange membrane forming apparatus for carrying out the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an ion exchange membrane forming apparatus for carrying out the first embodiment according to the present invention.
FIG. 6 is a first process explanatory diagram illustrating a method for forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention (first embodiment).
FIG. 7 is an explanatory diagram of a second process for explaining a method (first embodiment) of forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a third step for explaining a method (first embodiment) of forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a fourth step for explaining a method (first embodiment) of forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a fifth step for explaining a method (first embodiment) of forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating the characteristics of the method for forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention in comparison with a comparative example.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an ion exchange membrane forming apparatus for performing the method for forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to the present invention (second embodiment).
FIG. 13 is an explanatory view showing a conventional fuel cell.
FIG. 14 is an explanatory view showing a method for forming an ion exchange membrane constituting a conventional fuel cell.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Fuel cell, 12 ... Negative electrode (electrode), 14 ... Ion exchange membrane, 16 ... Positive electrode (electrode), 31 ... Base, 41a-41j ... 1st-10th slurry nozzle (slurry nozzle), 51 ... Spray Slurry, 51a ... outer peripheral part of spray slurry, 52 ... slurry, 12b ... outer periphery of negative electrode (electrode outer periphery), 33, 73 ... guide frame member, 45, 46, 46, 47 ... first, second, second 3 areas (application area).

Claims

Placing one of the polygonal positive and negative electrodes constituting the fuel cell on a base; and
A step of horizontally moving a plurality of slurry nozzles along the electrode, spraying the slurry for the ion exchange membrane from the plurality of slurry nozzles, and applying the sprayed slurry to the electrode;
In the method of drying the applied slurry, and a method for forming an ion exchange membrane for a fuel cell comprising :
A method of forming an ion exchange membrane for a fuel cell, wherein the plurality of slurry nozzles are provided in a staggered manner to overlap the slurry sprayed from adjacent slurry nozzles .

2. The method for forming an ion exchange membrane for a fuel cell according to claim 1, wherein a guide frame member is disposed along the outer periphery of the electrode to restrict an application region of the slurry by the guide frame member. 3.