JP4164808B2 - 膜−電極接合体の製造方法および固体高分子膜・電極膜の加熱圧着装置。 - Google Patents
膜−電極接合体の製造方法および固体高分子膜・電極膜の加熱圧着装置。 Download PDFInfo
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Description
本発明は、膜−電極接合体の製造方法および固体高分子膜・電極膜の加熱圧着装置に係り、より詳しくは、固体高分子膜を二枚の電極膜で挟んだ後ホットプレスして固体高分子型燃料電池用の膜−電極接合体を製造する膜−電極接合体（ＭＥＡ）の製造方法および、前記固体高分子膜を前記二枚の電極膜で挟んで成る膜集合体を、ホットプレス装置にセットする前に数箇所加熱圧着する固体高分子膜・電極膜の加熱圧着装置に関する。
一般に、固体高分子型燃料電池に用いる膜−電極接合体は、厚さ約５０μｍ程度の固体高分子膜を、厚さ約０．３〜０．４ｍ程度で対を成す２枚のカーボンシート製或はカーボンクロス製の電極膜で挟んだ後加熱するとともに圧着して製造されている。そして、固体高分子膜は、周縁部が電極膜より約５〜３０ｍｍ程度長い大きさを有していて、２枚の電極膜の間を絶縁するとともに２枚の電極膜にそれぞれ供給される酸素と水素が直接接触しないようにしており、さらに電極膜から飛出した周縁部分は環状パッキンを介して導電性のセパレータによって表裏両側から挟持されている。
ところで、固体高分子膜を二枚の電極膜で挟んで作製した膜集合体における膜同士の接合は、従来、この膜集合体を、ホットプレス装置の加熱された上・下均熱盤によってホットプレスしたり、加熱された上・下一対のロールによって加熱プレスすることにより行われている（特許文献１参照）。
特開２００１−２３６９７１号公報
しかし、このように構成された従来の接合方法では、２枚の電極膜と固体高分子膜とを重ね合わせる位置から接合する位置まで搬送する際、これら２枚の電極膜と固体高分子膜は、これら膜自体が極めて軽いため僅かな衝撃でも膜同士が相互に位置ずれを起こしてしまうなどの問題があった。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、固体高分子膜を二枚の電極膜で挟んで成る膜集合体が搬送中などに衝撃がかかっても膜同士が相互に位置ずれを起こすことがない膜−電極接合体の製造方法および固体高分子膜・電極膜の加圧圧着装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために本発明における膜−電極接合体の製造方法は、固体高分子膜を二枚の電極膜で挟んだ後ホットプレスして固体高分子型燃料電池用の膜−電極接合体を製造する膜−電極接合体の製造方法において、前記固体高分子膜を前記二枚の電極膜で挟んで膜集合体にした後ホットプレス装置にセットする前に、前記膜集合体を予め別途数箇所加熱圧着して膜同士を相互に仮止め固定することを特徴とする。
以上の説明から明らかなように本発明は、固体高分子膜を二枚の電極膜で挟んだ後ホットプレスして固体高分子型燃料電池用の膜−電極接合体を製造する膜−電極接合体の製造方法において、前記固体高分子膜を前記二枚の電極膜で挟んで膜集合体にした後ホットプレス装置にセットする前に、前記膜集合体を予め別途数箇所加熱圧着して膜同士を相互に仮止め固定するから、固体高分子膜を二枚の電極膜で挟んで成る膜集合体が搬送中などに衝撃がかかっても膜同士が相互に位置ずれを起こすことがないなどの優れた実用的効果を奏する。
以下、本発明を適用した膜−電極接合体の製造方法の一実施例について図１および図２に基づき詳細に説明する。図１に示すものは、固体高分子膜・電極膜の加圧圧着装置１であって、固体高分子膜Ｐを二枚の電極膜Ｅ・Ｅで挟んで成る膜集合体Ｗを後述のホットプレス装置６にセットする前に数箇所加熱圧着する機能を有している。そして、この固体高分子膜・電極膜の加圧圧着装置１は、板状の支持部材２と、この支持部材２の上方に昇降可能に配設されかつ図示しないヒータで加熱されて前記膜集合体Ｗの複数個所を前記支持部材２とで加熱圧着する複数の加熱圧着部材３・３と、で構成してある。
次に、上・下均熱盤４・５を備えた慣用のホットプレス装置６および固体高分子膜・電極膜の加熱圧着装置１を用いて固体高分子型燃料電池用の膜−電極接合体を製造する手順について述べる。まず、図１に示すように、厚さ約５０μｍ程度の固体高分子膜Ｐとこれより小さい厚さ約０．３〜０．４ｍ程度の２枚のカーボンシート製電極膜Ｅ・Ｅの間にそれぞれ白金触媒を塗布した後、固体高分子膜Ｐを二枚の電極膜Ｅ・Ｅで挟んで膜集合体Ｗにする。次いで、固体高分子膜・電極膜の加熱圧着装置１の支持部材２上の所定位置にこの膜集合体Ｗを載置し、続いて、所要温度に加熱した複数の加熱圧着部材３・３を下降させて膜集合体Ｗの複数個所を加熱するとともに支持部材２とで圧着する。これにより、膜集合体Ｗは膜同士が固定されて相互にずれないようになる。
次いで、図２に示すように、膜同士が固定された膜集合体Ｗを、ホットプレス装置１６における図示しないヒータで所定温度に加熱した下均熱盤１５上にセットし、続いて、ホットプレス装置１６における図示しないヒータで所定温度に加熱した上均熱盤１４を下降させて、膜集合体Ｗを所定の力で押圧してホットプレスする。
これにより、所望の膜−電極接合体が得られる。
これにより、所望の膜−電極接合体が得られる。
１ 固体高分子膜・電極膜の加圧圧着装置
２ 支持部材
３ 加熱圧着部材
Claims (2)
- 固体高分子膜を二枚の電極膜で挟んだ後ホットプレスして固体高分子型燃料電池用の膜−電極接合体を製造する膜−電極接合体の製造方法において、
前記固体高分子膜を前記二枚の電極膜で挟んで膜集合体にした後ホットプレス装置にセットする前に、前記膜集合体を予め別途数箇所加熱圧着して膜同士を相互に仮止め固定することを特徴とする膜−電極接合体の製造方法。 - 請求項１に記載の前記膜集合体を予め別途数箇所加熱圧着する装置であって、
板状の支持部材と、
この支持部材の上方に昇降可能に配設されかつ加熱されて前記膜集合体の複数個所を前記支持部材とで加熱圧着する複数の加熱圧着部材と、
を具備したことを特徴とする固体高分子膜・電極膜の加熱圧着装置。
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