JP4878419B2 - Membrane / electrode assembly trim device for fuel cells - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子電解質膜を小荷重で確実に切断するために改良した燃料電池用膜・電極接合体トリム装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
燃料電池は、水の電気分解の逆の原理を利用し、水素と酸素とを反応させて水を得る過程で電気を得ることができる電池である。一般に、水素に燃料ガスを置き換え、酸素に空気や酸化剤ガスを置き換えるので、燃料ガス、空気、酸化剤ガスの用語を使用することが多い。
【0003】
このような燃料電池としては、例えば、特開2000−123848公報「燃料電池」が知られている。
同公報の図1及び図2を基に作成した次図で燃料電池のセルについて説明する。なお、符号は振り直した。
【0004】
図8は燃料電池のセルの断面図であり、セル100は、電解質膜101の両面に、アノード側電極102とカソード側電極103とを貼り合わせ、これらのアノード側電極102及びカソード側電極103を2枚のセパレータ104,105で挟み込み、セパレータ104に、アノード側電極102へ燃料である水素ガスを供給するための複数の流路溝106を形成し、セパレータ105に、カソード103へ酸化剤である酸素ガスを供給するための複数の流路溝107を形成した構造のものであり、このセル100を多数積層することで所望の電圧を得る。
ここで、111,112は電解質膜101と各セパレータ104,105との間をシールするためのシール材(ガスケット)である。
【0005】
電解質膜101は、高分子化合物からなる高分子電解質膜(PEM:Polymer Electrolyte Membrane)である。この電解質膜101を以下PEM101と記す。
また、PEM101、アノード側電極102及びカソード側電極103は、膜・電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)108を構成するものである。この膜・電極接合体108を以下MEA108と記す。
【0006】
上記公報には、MEA108の製造方法は記載されていないが、一般的に、▲1▼最終成形する外形よりも大きく裁断されたPEMの表裏の各面に、このPEMよりも小さい面積のアノード側電極102及びカソード側電極103を圧着し、▲2▼PEMの縁をトリム刃で切断(トリム)して最終成形する方法が知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、MEA108の製造装置を用いて上記製造を試みたが、▲2▼に示したPEMのトリムの際に、図9及び図10に示すような課題が発生した。
図9(a),(b)はMEAのトリム装置及びトリム処理の要領を説明する第1説明図である。
(a)において、載置台121に、両面に電極を貼り合わせたPEM101aを載せる。(切断後のPEM101と区別するために切断前のPEMの符号を便宜上101aとする。次に、PEM101aの上方から、刃先122にうねりが生じているトリム刃123を白抜き矢印のように下降させる。(説明の都合上、刃先122のうねり量を誇張した。)
【0008】
(b)において、トリム刃123でPEM101aを切断する。しかし、刃先122のうねりのために、PEM101aの断面のうち、クロスハッチングを施した部分は切断されない。
【0009】
PEM101aを完全に切断するには、更に大きな押付け力でトリム刃123をPEM101aに押付けることになり、トリム刃123に作用する荷重が大きくなるため、この荷重に耐えるためにトリム刃123の強度を増したり、トリム刃123を押付けるシリンダ装置を大型にする必要がある。
【0010】
図10(a),(b)はMEAのトリム装置及びトリム処理の要領を説明する第2説明図である。
(a)において、載置台121に、両面に電極を貼り合わせたPEM101aを載せる。
【0011】
PEM101aの上方からトリム刃125を白抜き矢印のように下降させる。
例えば、載置台121の上面とトリム刃125の刃先126との平行度が大きい(載置台121の上面に対して刃先126が角度θだけ傾いている)場合、(b)において、トリム刃125でPEM101aを切断するときに、PEM101aの断面のうち、クロスハッチングを施した部分は切断されない。
従って、PEM101aを切断するには、図9で説明したのと同様にトリム刃125に更に大きな押圧力を加える必要がある。
【0012】
そこで、本発明の目的は、燃料電池用膜・電極接合体トリム装置を改良することにより、高分子電解質膜を小荷重で確実に切断することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1は、高分子電解質膜の両面にこれより小面積のカーボン電極を貼り合わせてなる膜・電極接合体をトリム対象として、前記高分子電解質膜の縁をトリム刃で切断する燃料電池用膜・電極接合体トリム装置において、このトリム装置は、膜・電極接合体を載せるプレス下型と、このプレス下型の上方に配置され下面に前記トリム刃を備えたプレス上型とで構成し、プレス下型に、膜・電極接合体より広い面積であって弾性体からなる第1受け部材を設け、この第1受け部材の上に前記第1受け部材より硬い軟質材からなり高分子電解質膜の縁を受ける第2受け部材を取付けることで、トリム刃の切断力を高分子電解質膜の縁、第2受け部材、第1受け部材の順で伝える構造にしたことを特徴とする。
【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。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係る燃料電池用膜・電極接合体トリム装置の断面図であり、膜・電極接合体トリム装置10(以下「MEAトリム装置10」と記す。)は、カーボンペーパーからなるカーボン電極11,12を各面に圧着した高分子電解質膜13a(以下「PEM13a」と記す。後述する切断後のPEM13と区別するために切断前のPEMをこのようにPEM13aとする。)を載せるトリム下型14と、上記のPEM13aの縁を切り取る、即ちトリムを行うトリム刃15を備えたトリム上型16と、カーボン電極12及びPEM13aを吸着・保持するためにトリム上型16に連結した吸着保持装置17と、トリム上型16を下降させるシリンダ装置18とからなる。
2枚のカーボン電極11,12は、同一のものであるが、便宜上、符号を別にした。
【0020】
トリム下型14は、PEM13aの位置決め部を兼ねる載置部21と、この載置部21を支持する下型支持部22と、PEM13aの周縁部を吸着する下型用吸着部23とからなる。
【0021】
載置部21は、下部支持部22の底部22aに設けた第1受け部材としての下部受け部材25と、この下部受け部材25の上方に配置することでPEM13aを載せる第2受け部材としての上部受け部材26とからなり、この上部受け部材26の中央部にカーボン電極11の位置決めを行うための位置決め収納部27を設け、下部受け部材25の上部で且つ位置決め収納部27の下方に樹脂板28を配置したものである。
【0022】
下部受け部材25は、材質をポリウレタン等のフォーム状弾性体とし、上部受け部材26は、材質をPET(ポリエチレンテレフタレート)材等の軟質材としたものである。樹脂板28は、カーボン電極11が下部受け部材25に接触しないようにして、下部受け部材25に金属イオンが付着していた場合に、金属イオンがカーボン電極11に付着しないようにするための部材である。
【0023】
もし、カーボン電極11に金属イオンが付着すると、この金属イオンと電子とが結合し、カーボン電極11に金属が析出する。これにより、析出した金属が水素と酸素との反応を妨げ、燃料電池の性能を低下させることがある。
【0024】
下型用吸着部23は、載置部21に開けた吸着孔31・・・(・・・は複数個を示す。以下同様。)と、この吸着孔31・・・にそれぞれジョイント32・・・を介して連結させた連結管33・・・とからなり、これらの連結管33・・・を図示せぬ吸引装置に接続することで、吸着孔31・・・から空気を吸引し、PEM13aを吸着するものである。
【0025】
トリム刃15は、平面視略矩形状のものであり、カーボン電極11,12より外側のPEM13aの周縁部を切り落とす部材である。
トリム上型16は、トリム刃15と、このトリム刃15を固定するトリム刃固定部35とからなる。
【0026】
吸着保持装置17は、PEM13aのトリム時にPEM13aを押えて位置決めしたり、PEM13aのトリム後の搬送時に横ずれを防止するために、トリム刃固定部35にロッド36・・・を介して連結するとともにトリム刃固定部35との間にスプリング37を介在させて下方に押圧するようにしたものであり、トリム時にPEM13aを押える押え部41と、この押え部41の内側に設けた第1凹部42と、この第1凹部42内に配置した多孔質材からなるパッド43と、このパッド43を介してカーボン電極12を吸着する上型用第1吸着部44と、上記した押え部41の位置でPEM13aを吸着する上型用第2吸着部45とからなる。なお、17a・・・はロッド36・・・をガイドするためにトリム刃固定部35に設けたガイド孔、17b・・・は連結管48,52・・・を通すための通孔、43aはカーボン電極12を収納するためにパッド43の下部に設けた第2凹部である。
【0027】
パッド43は、多孔質樹脂材料であり、通気性を有するもので、しかも上記したトリム下型14の樹脂板28と同様に、カーボン電極12に金属イオンが付着しないようにするためのものでもある。
上型用第1吸着部44は、第1凹部42の底に開けた吸着孔47と、この吸着孔47にジョイント32を介して連結させた連結管48とからなり、この連結管48を図示せぬ吸引装置に接続することで、第1凹部42内の空気をパッド43及び吸着孔47を通じて吸引し、カーボン電極12を吸着するものである。
【0028】
上型用第2吸着部45は、押え部41に開けた吸着孔51・・・と、これらの吸着孔51・・・にそれぞれジョイント32・・・を介して連結させた連結管52・・・とからなり、これらの連結管52・・・を図示せぬ吸引装置に接続することで、吸着孔51・・・から空気を吸引し、PEM13aを吸着するものである。
【0029】
シリンダ装置18は、シリンダ本体61と、このシリンダ本体61に移動可能に収納した図示せぬピストンと、このピストンに取付けたピストンロッド62と、このピストンロッド62の下端に取付けた押圧部63とからなる。
【0030】
以上に述べたMEAトリム装置10によるMEAのトリム処理を含む燃料電池セルの製造の要領を次に説明する。
図2は本発明に係るMEAトリム装置によるトリム処理を含む燃料電池セルの製造の流れを説明するフローである。なお、ST××はステップ番号を示す。
ST01…カーボン電極を貼り付けたPEMをトリム下型に載置する。
ST02…PEMを位置決めする。
ST03…PEMをトリムし、MEAを造る。
【0031】
ST04…MEAを積層ステーションに搬送する。
ST05…セパレータにシール材を塗布する。
ST06…シール材を塗布したセパレータとMEAとを積層し、セルを造る。
そして、このセルを複数積層することで所望電圧の燃料電池ができあがる。
上記したST01〜ST03の各工程を以下で詳述する。
【0032】
図3(a)〜(c)は本発明に係るMEAトリム装置の作用を説明する第1作用図であり、(a),(b)は平面図、(c)は(b)のc−c線断面図である。
まず、(a)において、トリム下型14の載置部21にカーボン電極11,12(カーボン電極11はPEM13aの奥側)を貼り付けたPEM13aを載せる。
【0033】
(b)及び(c)において、載置部21の位置決め収納部27の2つの側壁27a,27bにカーボン電極11の二辺を当てて、載置部21に対するカーボン電極11の位置決めを行う。((b)では説明の都合上、カーボン電極12は図示していない。)
【0034】
図4(a),(b)は本発明に係るMEAトリム装置の作用を説明する第2作用図である。
載置部21に対するPEM13aの位置決めを行った後に、図1の状態から、図4(a)において、下型用吸着部23でPEM13aの周縁部の吸着を開始し、この吸着の状態で、シリンダ装置18を作動させ、このシリンダ装置18の押圧部63を下降させて、トリム上型16のトリム刃固定部35を下方へ押し下げる。
これにより、カーボン電極12を第2凹部43a内に収納するとともに、吸着保持装置17の押え部41でスプリング37の弾性力によりPEM13aを押え付け、この後に、トリム刃15でPEM13aの周縁部を切断する。
【0035】
PEM13aの周縁部を切断中及び切断後は、上型用第1吸着部44でカーボン電極12を吸着するとともに、上型用第2吸着部45でPEM13aを吸着する。この後、(b)において、シリンダ装置18の押圧部63を上昇させ、トリム上型16を上昇させる。上型用第1吸着部44及び上型用第2吸着部45では、カーボン電極12及びPEM13の吸着を継続する。
【0036】
PEM13aを切断して不用になった枠状部材13bは、下型用吸着部23での吸着を止めてトリム下型14から取除く。
ここでは、周縁部を切断したPEM13及びカーボン電極11,12の接合体を膜・電極接合体65、即ちMEA65とする。なお、周縁部を切断する前のMEAをMEA65と区別するためにMEA65aとする。
【0037】
図5は本発明に係るMEAトリム装置の作用を説明する第3作用図であり、PEM13aを示す平面図において、想像線67で示す位置を図4(a)に示したトリム刃15で切断することを示す。
上記切断位置は、カーボン電極11,12(奥側のカーボン電極11は不図示)の輪郭よりも外側の部分である。
【0038】
図6は本発明に係るMEAトリム装置の作用を説明する第4作用図である。
PEM13aの周縁部を切断する場合、トリム刃15の刃先15aに、例えばうねりが生じていても、トリム下型14の上部受け部材26が軟質材であるために、トリム刃15の刃先15aが上部受け部材26に食い込み、刃先15aのうねりの最上部、例えば点AをPEM13aの下面よりも下位にすることができ、刃先15aの全体でPEM13aを切断することができる。
従って、比較的小荷重でもPEM13aを確実に切断することができる。
【0039】
図7(a),(b)は本発明に係るMEAトリム装置の作用を説明する第5作用図である。
(a)において、例えば、トリム下型14の載置部21の上面(上部受け部材26の上面)に対して、トリム上型16のトリム刃15の刃先15aが角度θだけ傾き、且つ刃先15aが直線的である場合、即ち載置部21とトリム刃15の刃先15aとの平行度が大きい場合に、(b)に示すように、PEM13aを切断するときに、弾性体である下部受け部材25の圧縮が部分的に大きくなって上部受け部材26及びPEM13aのそれぞれの上面がトリム刃15の刃先15aに倣い、刃先15aがPEM13aの全面に当たるようになる。従って、PEM13aを小荷重で確実に切断することができる。
【0040】
以上の図1で説明したように、本発明は第1に、PEM13aの両面にこれより小面積のカーボン電極11,12を貼り合わせてなるMEA65aをトリム対象として、PEM13aの縁をトリム刃15で切断する燃料電池用膜・電極接合体トリム装置10において、このトリム装置10は、MEA65aを載せるトリム下型14と、トリム刃15を備えたトリム上型16とで構成し、トリム下型14にMEA65aより広い面積の下部受け部材25を設け、この下部受け部材25にPEM13aの縁を受ける上部受け部材26を取付けることで、トリム刃15の切断力をPEM13aの縁、上部受け部材26、下部受け部材25の順で伝える構造にしたことを特徴とする。
【0041】
下部受け部材25及び上部受け部材26でトリム刃15の切断力を受ける構造にしたため、例えば、下部受け部材25と上部受け部材26との材質を別のものにすることができ、下部受け部材25と上部受け部材26との硬度に差をつければ、PEM13aをトリム刃15で切断する場合に、下部受け部材25又は上部受け部材26をトリム刃15の刃先15aの形状に倣うように変形させたり、トリム下型14とトリム上型16との組付誤差、トリム上型16に対するトリム刃15の組付誤差等を下部受け部材25又は上部受け部材26で吸収しつつ切断を行うことができる。
【0042】
即ち、下部受け部材25又は上部受け部材26を比較的硬くすれば、トリム刃15自体の寸法誤差等の比較的小さな狂いを吸収しつつ切断力をPEM13aに確実に伝えることができる。
また、下部受け部材25又は上部受け部材26を柔らかくすれば、トリム下型14とトリム上型16との組付誤差やトリム下型14に対するトリム刃15の組付誤差等の大きな狂いを吸収することができる。
【0043】
従って、例えば、上記した硬度の異なる下部受け部材25及び上部受け部材26を組合わせることで、上記した各部の寸法誤差、組付誤差を吸収して、PEM13aにトリム刃15の全体を当てることができ、且つトリム刃15の切断力を下部受け部材25及び上部受け部材26に確実に伝えることができる。この結果、PEM13aの切断を小荷重で良好に行うことができる。
【0044】
これにより、トリム刃15に大きな荷重が作用しないため、トリム刃15の摩耗を抑えることができる。また、トリム刃15やMEAトリム装置10の各部の強度は小さくて済み、トリム刃15を押付けるシリンダ装置18を大型にする必要がないため、MEAトリム装置10の製造コストを低減することができる。
【0045】
本発明は第2に、図1及び図7で説明したように、下部受け部材25を、弾性体としたことを特徴とする。
下部受け部材25を弾性体としたことで、トリム刃15の刃先15aとトリム下型14側との平行度が大きくなったとしても、トリム刃15でPEM13aの縁を切断するときに、下部受け部材25が撓んで、トリム刃15の全体をPEM13aに当てることができ、PEM13aをトリム刃15の全体でむら無く切断することができる。
【0046】
本発明は第3に、図1及び図6で説明したように、上部受け部材26を、下部受け部材25より硬い軟質材としたことを特徴とする。
上部受け部材26を軟質材としたことで、トリム刃15の刃先15aにうねり等が生じて刃先15aが直線でない状態でも、トリム刃15でPEM13aの縁を切断するときに、トリム刃15を上部受け部材26に食い込ませることができ、トリム刃15の全体がPEM13aに当たり、PEM13aをトリム刃15の全体でむら無く切断することができる。
【0047】
尚、本発明では、第1受け部材及び第2受け部材を用いて、PEM切断時におけるMEAトリム装置各部の寸法誤差や組付誤差を吸収するようにしたが、これに限らず、トリム上型16にボールジョイント等の自在継手を介してトリム刃15を取付けたり、トリム上型16に弾性体、軟質材を介してトリム刃15を取付けるようにして上記誤差を吸収してもよい。
【0048】
【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の燃料電池用膜・電極接合体トリム装置は、膜・電極接合体を載せるプレス下型と、トリム刃を備えたプレス上型とで構成し、プレス下型に膜・電極接合体より広い面積の第1受け部材を設け、この第1受け部材に高分子電解質膜の縁を受ける第2受け部材を取付けることで、トリム刃の切断力を高分子電解質膜の縁、第2受け部材、第1受け部材の順で伝える構造にしたので、例えば、第1受け部材と第2受け部材との材質を別のものにすることができ、第1受け部材と第2受け部材との硬度に差をつければ、高分子電解質膜をトリム刃で切断する場合に、第1受け部材又は第2受け部材をトリム刃の刃先の形状に倣うように変形させたり、トリム下型とトリム上型との組付誤差、トリム上型に対するトリム刃の組付誤差等を第1受け部材又は第2受け部材で吸収しつつ切断を行うことができる。
【0049】
従って、高分子電解質膜にトリム刃全体を当てることができ、且つトリム刃の切断力を高分子電解質膜、第2受け部材及び第1受け部材に確実に伝えることができる。この結果、高分子電解質膜の切断を小荷重で確実に行うことができる。
【0050】
加えて、請求項1の燃料電池用膜・電極接合体トリム装置は、第1受け部材を、弾性体としたので、トリム刃の刃先とトリム下型側との平行度が大きくなったとしても、トリム刃で高分子電解質膜の縁を切断するときに、第1受け部材が撓んで、トリム刃の全体を高分子電解質膜に当てることができ、高分子電解質膜をトリム刃全体でむら無く切断することができる。
【0051】
さらに加えて、請求項1の燃料電池用膜・電極接合体トリム装置は、第2受け部材を、第1受け部材より硬い軟質材としたので、トリム刃の刃先にうねり等が生じて刃先が直線でない状態でも、トリム刃で高分子電解質膜の縁を切断するときに、トリム刃を第2受け部材に食い込ませることができ、トリム刃の全体が高分子電解質膜に当たり、高分子電解質膜をトリム刃全体でむら無く切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る燃料電池用膜・電極接合体トリム装置の断面図
【図2】本発明に係るMEAトリム装置によるトリム処理を含む燃料電池セルの製造の流れを説明するフロー
【図3】本発明に係るMEAトリム装置の作用を説明する第1作用図
【図4】本発明に係るMEAトリム装置の作用を説明する第2作用図
【図5】本発明に係るMEAトリム装置の作用を説明する第3作用図
【図6】本発明に係るMEAトリム装置の作用を説明する第4作用図
【図7】本発明に係るMEAトリム装置の作用を説明する第5作用図
【図8】燃料電池のセルの断面図
【図9】膜・電極接合体のトリム装置及びトリム処理の要領を説明する第1説明図
【図10】膜・電極接合体のトリム装置及びトリム処理の要領を説明する第2説明図
【符号の説明】
10…膜・電極接合体トリム装置、11,12…カーボン電極、13…高分子電解質膜、13a…トリム前の高分子電解質膜、14…プレス下型(トリム下型)、15…トリム刃、16…プレス上型(トリム上型)、25…第1受け部材(下部受け部材)、26…第2受け部材(上部受け部材)、65…膜・電極接合体、65a…トリム前の膜・電極接合体。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel cell membrane / electrode assembly trim apparatus improved for reliably cutting a polymer electrolyte membrane with a small load.
[0002]
[Prior art]
A fuel cell is a battery that utilizes the reverse principle of water electrolysis and can obtain electricity in the process of obtaining water by reacting hydrogen and oxygen. In general, since the fuel gas is replaced by hydrogen and the air or oxidant gas is replaced by oxygen, the terms fuel gas, air, and oxidant gas are often used.
[0003]
As such a fuel cell, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-123848 “Fuel Cell” is known.
The cells of the fuel cell will be described with reference to the following diagram created based on FIGS. 1 and 2 of the publication. In addition, the code | symbol was reassigned.
[0004]
FIG. 8 is a cross-sectional view of a cell of a fuel cell. In the
Here, 111 and 112 are sealing materials (gaskets) for sealing between the
[0005]
The
Further, the
[0006]
The above publication does not describe a method of manufacturing the MEA 108. However, in general, (1) the anode side having a smaller area than the PEM is provided on each of the front and back surfaces of the PEM that is cut larger than the final shape to be molded. A method is known in which the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventors tried the above production using the
FIGS. 9A and 9B are first explanatory views for explaining the MEA trim device and the trim processing procedure.
In (a), the PEM 101 a having electrodes bonded to both sides is placed on the mounting table 121. (In order to distinguish from the
[0008]
In (b), the
[0009]
In order to completely cut the
[0010]
FIGS. 10A and 10B are second explanatory diagrams for explaining the MEA trim device and the trim processing procedure.
In (a), the PEM 101 a having electrodes bonded to both sides is placed on the mounting table 121.
[0011]
The
For example, when the parallelism between the upper surface of the mounting table 121 and the
Therefore, in order to cut the
[0012]
Accordingly, an object of the present invention is to reliably cut a polymer electrolyte membrane with a small load by improving a membrane-electrode assembly trim device for a fuel cell.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention is to trim a membrane / electrode assembly formed by bonding a carbon electrode having a smaller area on both sides of a polymer electrolyte membrane, and trim the edges of the polymer electrolyte membrane. In a fuel cell membrane / electrode assembly trim device for cutting with a blade, the trim device comprises a lower press mold for placing the membrane / electrode assembly, and the trim blade disposed on the lower surface of the press lower die . constituted by an upper mold press, the press lower mold, a first receiving member made of an elastic body provided a wider area than the membrane electrode assembly, harder than the first receiving member on the first receiving member By attaching a second receiving member made of a soft material and receiving the edge of the polymer electrolyte membrane, the cutting force of the trim blade is transmitted in the order of the edge of the polymer electrolyte membrane, the second receiving member, and the first receiving member. It is characterized by that.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a fuel cell membrane / electrode assembly trim apparatus according to the present invention. A membrane / electrode assembly trim apparatus 10 (hereinafter referred to as “
The two
[0020]
The trim
[0021]
The mounting
[0022]
The
[0023]
If metal ions adhere to the
[0024]
The lower
[0025]
The
The trim
[0026]
The
[0027]
The
The upper mold
[0028]
The upper mold
[0029]
The
[0030]
Next, a procedure for manufacturing the fuel cell including the MEA trim processing by the
FIG. 2 is a flowchart illustrating the flow of manufacturing a fuel cell including trim processing by the MEA trim device according to the present invention. STXX indicates a step number.
ST01: The PEM with the carbon electrode attached is placed on the lower trim mold.
ST02 ... Position the PEM.
ST03 ... Trim PEM and build MEA.
[0031]
ST04 ... The MEA is transported to the stacking station.
ST05 ... A sealing material is applied to the separator.
ST06 ... A separator coated with a sealing material and MEA are laminated to form a cell.
Then, by stacking a plurality of these cells, a fuel cell having a desired voltage is completed.
Each process of above-mentioned ST01-ST03 is explained in full detail below.
[0032]
FIGS. 3A to 3C are first operation views for explaining the operation of the MEA trim device according to the present invention. FIGS. 3A and 3B are plan views, and FIG. It is c line sectional drawing.
First, in (a), PEM13a which stuck
[0033]
In (b) and (c), the two sides of the
[0034]
4 (a) and 4 (b) are second operation diagrams for explaining the operation of the MEA trim device according to the present invention.
After the positioning of the
As a result, the
[0035]
During and after cutting the peripheral edge of the
[0036]
The frame-shaped
Here, the joined body of the
[0037]
FIG. 5 is a third action view for explaining the action of the MEA trim device according to the present invention. In the plan view showing the
The cutting position is a portion outside the contour of the
[0038]
FIG. 6 is a fourth operation view for explaining the operation of the MEA trim device according to the present invention.
When cutting the peripheral edge of the
Therefore, the
[0039]
FIGS. 7A and 7B are fifth operation diagrams for explaining the operation of the MEA trim device according to the present invention.
In (a), for example, the
[0040]
As described above with reference to FIG. 1, first, the present invention first targets the
[0041]
Since the lower receiving
[0042]
That is, if the lower receiving
Further, if the lower receiving
[0043]
Therefore, for example, by combining the lower receiving
[0044]
Thereby, since a big load does not act on the
[0045]
Secondly, the present invention is characterized in that the lower receiving
Even if the parallelism between the
[0046]
Third, the present invention is characterized in that the upper receiving
Since the upper receiving
[0047]
In the present invention, the first receiving member and the second receiving member are used to absorb dimensional errors and assembly errors of each part of the MEA trim device at the time of PEM cutting. The above error may be absorbed by attaching the
[0048]
【Effect of the invention】
The present invention exhibits the following effects by the above configuration.
The fuel cell membrane / electrode assembly trim device according to claim 1 comprises a lower press mold on which the membrane / electrode assembly is placed and a press upper mold provided with a trim blade. A first receiving member having a larger area is provided, and a second receiving member that receives the edge of the polymer electrolyte membrane is attached to the first receiving member, whereby the cutting force of the trim blade is adjusted to the edge of the polymer electrolyte membrane, the second receiving member. Since it is structured to transmit in the order of the member and the first receiving member, for example, the first receiving member and the second receiving member can be made of different materials, and the first receiving member and the second receiving member If there is a difference in hardness, when the polymer electrolyte membrane is cut with a trim blade, the first receiving member or the second receiving member may be deformed to follow the shape of the edge of the trim blade, or the lower trim and upper trim The first is the assembly error with the mold and the trim blade assembly error with respect to the upper mold. It is possible to perform the absorbed while cutting with only member or the second receiving member.
[0049]
Therefore, the entire trim blade can be applied to the polymer electrolyte membrane, and the cutting force of the trim blade can be reliably transmitted to the polymer electrolyte membrane, the second receiving member, and the first receiving member. As a result, the polymer electrolyte membrane can be reliably cut with a small load.
[0050]
In addition, fuel cell membrane electrode assembly trimming apparatus according to claim 1, the first receiving member, since an elastic body, even parallelism between the cutting edge of trimming knife and trim lower mold side is increased When the edge of the polymer electrolyte membrane is cut with the trim blade, the first receiving member bends so that the entire trim blade can be applied to the polymer electrolyte membrane, and the polymer electrolyte membrane can be uniformly applied to the entire trim blade. Can be cut.
[0051]
In addition, in the fuel cell membrane / electrode assembly trim device according to claim 1 , since the second receiving member is made of a soft material harder than the first receiving member, the cutting edge of the trim blade is swelled and the cutting edge is Even when the edge of the polymer electrolyte membrane is cut with the trim blade even when it is not in a straight line, the trim blade can bite into the second receiving member, the entire trim blade hits the polymer electrolyte membrane, The trim blade can be cut evenly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a membrane / electrode assembly trim device for a fuel cell according to the present invention. FIG. 3 is a first operation diagram for explaining the operation of the MEA trim device according to the present invention. FIG. 4 is a second operation diagram for explaining the operation of the MEA trim device according to the present invention. FIG. 6 is a fourth action diagram for explaining the action of the MEA trim device according to the present invention. FIG. 7 is a fifth action diagram for explaining the action of the MEA trim device according to the invention. 8] Cross-sectional view of fuel cell [Fig. 9] Fig. 9 is a first explanatory diagram explaining the trim device and trim processing procedure of the membrane-electrode assembly. [Fig. 10] Trim device of the membrane-electrode assembly and trim procedure. Second explanatory diagram explaining the explanation 【Explanation of symbols】
DESCRIPTION OF
Claims (1)
このトリム装置(10)は、膜・電極接合体(65a)を載せるプレス下型(14)と、このプレス下型(14)の上方に配置され下面に前記トリム刃(15)を備えたプレス上型(16)とで構成し、
前記プレス下型(14)に、前記膜・電極接合体(65a)より広い面積であって弾性体からなる第1受け部材(25)を設け、この第1受け部材(25)の上に前記第1受け部材(25)より硬い軟質材からなり前記高分子電解質膜(13a)の縁を受ける第2受け部材(26)を取付けることで、前記トリム刃(15)の切断力を高分子電解質膜(13a)の縁、第2受け部材(26)、第1受け部材(25)の順で伝える構造にしたことを特徴とする燃料電池用膜・電極接合体トリム装置。The membrane / electrode assembly (65a) formed by bonding the carbon electrodes (11, 12) having a smaller area on both sides of the polymer electrolyte membrane (13a) is to be trimmed, and the edge of the polymer electrolyte membrane (13a) is trimmed. In the fuel cell membrane / electrode assembly trim device (10) for cutting the fuel cell with the trim blade (15) ,
The trim device (10) includes a press lower die (14) on which the membrane / electrode assembly (65a) is placed, and a press having the trim blade (15) provided on the lower surface of the press lower die (14). Consists of the upper mold (16) ,
A first receiving member (25) made of an elastic body having a larger area than the membrane-electrode assembly (65a ) is provided on the lower press die (14) , and the first receiving member (25) is provided with the first receiving member (25). By attaching a second receiving member (26) made of a soft material harder than the first receiving member (25) and receiving the edge of the polymer electrolyte membrane (13a) , the cutting force of the trim blade (15) is reduced to the polymer electrolyte. A membrane / electrode assembly trim device for a fuel cell, characterized in that it is structured so as to transmit the edge of the membrane (13a) , the second receiving member (26) , and the first receiving member (25) in this order.
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