JP5131421B2 - 固体高分子型燃料電池およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の他の目的は、燃料の漏洩が防止された信頼性の高い固体高分子型燃料電池及びその製造方法を提供することに有る。
熱溶着性の樹脂を用いれば、加熱して圧力を加えるだけで、燃料極バッグ(40)を燃料極用接合枠(30−1)に接合させることができる。
バッグ配置工程(S40)は、酸化剤極用電極(30−2)上に、酸化剤極(13)を酸化剤保持部(70)を介して被覆するように、酸化剤極バッグ(50)を配置する工程を有し、
電極接合工程(S30)において、酸化剤極用電極(30−2)を酸化剤極(13)に接合させ、
バッグ接合工程(S50)において、酸化剤極バッグ(50)が酸化剤極用電極(30−2)に接合させることが好ましい。
本発明に依れば、更に、燃料の漏洩が防止された信頼性の高い固体高分子型燃料電池及びその製造方法が提供される。
本発明にかかる第1の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
まず、固体高分子電解質膜11を燃料極12と酸化剤極13とで挟んだMEA10を形成する。MEA10は、公知の方法によって形成することができる。
続いて、接合枠30をMEA10の両面に配置する。図7A(a)は、この時の配置の様子を示す側面図である。MEA10の燃料極側には、燃料制限膜20と燃料極側接合枠30−1とが配置される。一方、MEA10の酸化剤極側には、酸化剤極側接合枠30−2と気液分離膜14とが配置される。燃料極側接合枠30−1と酸化剤極側接合枠30−2には、貫通口が設けられている。この貫通口は、ガス排出口15形成用のものである。気液分離膜14は、MEA10と酸化剤極側接合枠30−2の間において、貫通口に対応する位置に配置される。
ステップS20で所定の位置に配置されたMEA10と接合枠30との積層体を、加熱プレスする。図7A(b)は、加熱プレス後の接合枠付きMEA10の構造を示す断面図である。加熱プレスにより、接合枠30の熱溶着樹脂成分が溶融し、多孔質体であるMEA10のアノードガス拡散電極12−2、カソードガス拡散電極13−2に浸透して、接合枠浸透部31、32を形成する。すなわち、接合枠30がMEA10に一体に接合される。また、燃料極側接合枠30−1と酸化剤極側接合枠30−2のうち、MEA10からはみ出した部分は、両者が一体化して抱合部30−3となる。さらに、貫通口の部分は、気液分離膜14の介在したガス排出口15を形成する。
続いて、燃料極バッグ40及び酸化剤極バッグ50を配置する。図7B(a)は、燃料極バッグ40及び酸化剤極バッグ50を配置した様子を示す側面図である。燃料極バッグ40及び酸化剤極バッグ50は、それらのバッグの開口縁が接合枠30に一致するように配置される。ここで、燃料極バッグ40は、その開口縁がガス排出口15の開口を覆う様に配置される。燃料極バッグ40及び酸化剤極バッグ50の夫々には、予め、二箇所に貫通口が形成されている。
燃料極バッグ40及び酸化剤極バッグ50の配置された積層体を、加熱プレスする。図7B(b)は、バッグの接合された後の様子を示す断面図である。加熱プレスにより、燃料極バッグ40及び酸化剤極バッグ50の熱溶着樹脂成分が溶融し、接合枠30に接合して一体化する。
続いて、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態では、第1の実施形態と比較して、燃料極貫通口40−1、40−2の構成が更に工夫されている。燃料極貫通口40−1、40−2以外の点については、第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
10 MEA
11 固体高分子電解質膜
12 燃料極
12−1 アノード触媒層
12−2 アノードガス拡散電極
13 酸化剤極
13−1 カソード触媒層
13−2 カソードガス拡散電極
14 気液分離膜
15 ガス排出口
16 取出用電極
20 燃料制限膜
30 接合枠
30−1 燃料極用接合枠
30−2 酸化剤極用接合枠
30−3 抱合部
31 接合枠浸透部
32 接合枠浸透部
40 燃料極バッグ
40−1 燃料極貫通口
40−2 燃料極貫通口
41 連通用部材
41−1 チューブ
41−2 チューブ
50 酸化剤極バッグ
50−1 酸化剤極貫通口
50−2 酸化剤極貫通口
51 連通用部材
60 燃料保持部
70 酸化剤保持部
100 燃料電池システム
110 ファン
120 ポンプ
130 輸液チューブ
140 燃料調整部
Claims (14)
- 固体高分子電解質膜を燃料極と酸化剤極とによって挟んで、膜・電極接合体を形成する工程と、
前記膜・電極接合体の前記燃料極上に、熱溶着性樹脂を含む枠形状の燃料極側接合枠を配置する接合枠配置工程と、
前記燃料極側接合枠上に、熱溶着性樹脂を含む燃料極バッグを、前記燃料極と前記燃料極バッグとの間に燃料を保持する為の空間である燃料保持部が形成されるように配置する、バッグ配置工程と、
加熱プレスにより、前記配置された燃料極側接合枠を前記燃料極に接合させる、接合枠接合工程と、
加熱プレスにより、前記配置された燃料極バッグを、前記燃料極側接合枠に一体になるように接合させるバッグ接合工程と、
を具備する
固体高分子型燃料電池の製造方法。 - 請求項1に記載された固体高分子型燃料電池の製造方法であって、
前記バッグ配置工程は、前記燃料保持部を燃料流路に連通させるための連通用部材を挟むようにして、前記燃料極バッグを前記燃料極側接合枠上に配置する工程を含む
固体高分子型燃料電池の製造方法。 - 請求項2に記載された固体高分子型燃料電池の製造方法であって、
前記連通用部材は、熱溶着性の樹脂を含んでおり、
前記バッグ接合工程は、加熱プレスにより、前記連通用部材を、前記燃料極バッグ及び前記燃料極側接合枠に一体化させる工程を含む
固体高分子電解質型燃料電池の製造方法。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載された固体高分子型燃料電池の製造方法であって、
前記燃料極は、燃料分子が透過可能な空隙を有するアノードガス拡散電極を有し、
前記接合枠配置工程は、前記燃料極側接合枠を、アノードガス拡散電極上に配置する工程を含み、
前記接合枠接合工程は、前記燃料極側接合枠が、前記アノードガス拡散電極に浸透するように、加熱プレスを行なう工程を含んでいる
固体高分子型燃料電池の製造方法。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載された固体高分子型燃料電池の製造方法であって、
前記燃料極バッグは、更に、金属シートを含んでいる
固体高分子型燃料電池の製造方法。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載された固体高分子型燃料電池の製造方法であって、
前記接合枠配置工程は、前記膜・電極接合体の前記酸化剤極上に、熱溶着性樹脂を含む枠形状の酸化剤極側接合枠を配置する工程を含み、
前記バッグ配置工程は、前記酸化剤極側接合枠上に、熱溶着性樹脂を含む酸化剤極バッグを、前記酸化剤極と前記酸化剤極バッグとの間に酸化剤を保持する為の空間である酸化剤保持部が形成されるように配置する工程を含み、
前記接合枠接合工程は、加熱プレスにより、前記配置された酸化剤極側接合枠を前記酸化剤極に接合させる工程を含み、
前記バッグ接合工程は、加熱プレスにより、前記配置された酸化剤極バッグを、前記酸化剤極側接合枠に一体になるように接合させる工程を含む
固体高分子型燃料電池の製造方法。 - 請求項6に記載された固体高分子型燃料電池の製造方法であって、
前記接合枠配置工程は、前記燃料極側接合枠及び前記酸化剤側接合枠を、それぞれ一部で前記膜・電極接合体上からはみ出すように、配置する工程を含み、
前記接合枠接合工程は、前記燃料極側接合枠と前記酸化剤極側接合枠とが、前記膜・電極接合体上からはみ出た部分で一体化するように、加熱プレスする工程を含んでいる
固体高分子型燃料電池の製造方法。 - 請求項6又は7に記載された固体高分子型燃料電池の製造方法であって、
前記酸化剤極は、酸素分子が透過可能な空隙を有するカソードガス拡散電極を有し、
前記接合枠配置工程は、前記酸化剤極側接合枠を、カソードガス拡散電極上に配置する工程を含み、
前記接合枠接合工程は、前記酸化剤極側接合枠が、前記カソードガス拡散電極に浸透するように、加熱プレスを行なう工程を含んでいる
固体高分子型燃料電池の製造方法。 - 請求項6乃至8のいずれかに記載された固体高分子型燃料電池の製造方法であって、
前記バッグ配置工程は、前記酸化剤保持部を酸化剤流路に連通させるための酸化剤側連通用部材を挟むようにして、前記酸化剤極バッグを前記酸化剤側接合枠上に配置する工程を含む
固体高分子型燃料電池の製造方法。 - 請求項9に記載された固体高分子型燃料電池の製造方法であって、
前記酸化剤側連通用部材は、熱溶着性の樹脂を含んでおり、
前記バッグ接合工程は、加熱プレスにより、前記酸化剤側連通用部材を、前記酸化剤極バッグ及び前記酸化剤極側接合枠に一体化させる工程を含む
固体高分子電解質型燃料電池の製造方法。 - 固体高分子電解質膜を燃料極と酸化剤極とによって挟んで、膜・電極接合体を形成する工程と、
前記膜・電極接合体の前記酸化剤極上に、熱溶着性樹脂を含む枠形状の酸化剤極側接合枠を配置する接合枠配置工程と、
前記酸化剤極側接合枠上に、熱溶着性樹脂を含む酸化剤極バッグを、前記酸化剤極と前記酸化剤極バッグとの間に酸化剤を保持する為の空間である酸化剤保持部が形成されるように配置する、バッグ配置工程と、
加熱プレスにより、前記配置された酸化剤極側接合枠を前記酸化剤極に接合させる、接合枠接合工程と、
加熱プレスにより、前記配置された酸化剤極バッグを、前記酸化剤極側接合枠に一体になるように接合させるバッグ接合工程と、
を具備する
固体高分子型燃料電池の製造方法。 - 請求項11に記載された固体高分子型燃料電池の製造方法であって、
前記バッグ配置工程は、前記酸化剤極保持部に酸化剤を導入する為の連通用部材を挟むようにして、前記酸化剤極バッグを前記酸化剤極側接合枠上に配置する工程を含む
固体高分子型燃料電池の製造方法。 - 請求項12に記載された固体高分子型燃料電池の製造方法であって、
前記連通用部材は、熱溶着性の樹脂を含んでおり、
前記バッグ接合工程は、加熱プレスにより、前記連通用部材を、前記酸化剤極バッグ及び前記酸化剤極側接合枠に一体化させる工程を含む
固体高分子電解質型燃料電池の製造方法。 - 請求項11乃至13のいずれかに記載された固体高分子型燃料電池の製造方法であって、
前記酸化剤極は、酸素分子が透過可能な空隙を有するカソードガス拡散電極を有し、
前記接合枠配置工程は、前記酸化剤極側接合枠を、前記カソードガス拡散電極上に配置する工程を含み、
前記接合枠接合工程は、前記酸化剤極側接合枠が、前記カソードガス拡散電極に浸透するように、加熱プレスを行なう工程を含んでいる
固体高分子型燃料電池の製造方法。
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