JP5273541B2 - 高分子型燃料電池セル - Google Patents
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Description
当該両面接着枠体の内周寸法よりも大きく且つ当該両面接着枠体の外周寸法よりも小さな外周寸法を有する電極を当該両面接着枠体に位置づけ、
当該両面接着枠体の外周寸法よりも小さな内周寸法と当該高分子電解質膜の外周寸法と同じ外周寸法とを有するガスシール枠体を当該両面接着枠体に位置づけて、
電解質膜と電極とガスシール枠体とを前記両面接着枠体にそれぞれ接着させて、電解質膜−電極−ガスシール枠体接合体を形成し、
当該電解質膜−電極−ガスシール枠体接合体にセパレータを取り付ける、高分子型燃料電池セルの製造方法が提供される。
当該高分子電解質膜の両面にそれぞれ密着する一対の電極と、
当該一対の電極の各々にそれぞれ隣接して配置されている一対のガスシール枠体と、
当該一対のガスシール枠体の各々にそれぞれ密着して配置されているガス流路を有するセパレータと、
当該高分子電解質膜と当該一対の電極との間にそれぞれ配置されている一対の両面接着枠体と、からなる燃料電池セルにおいて、
当該両面接着枠体は、当該電極の外周よりも小さな内周縁と、当該ガスシール枠体の内周よりも大きな外周縁と、を有し、当該電極及び当該ガスシール枠体の両者を当該高分子電解質膜に接着させ、電解質膜−電極−ガスシール枠体接合体を形成することを特徴とする、高分子型燃料電池セルが提供される。
図3には、高分子電解質膜1と、高分子電解質膜1の両面にそれぞれ密着する一対の電極4と、一対の電極4の各々にそれぞれ隣接して配置されている一対のガスシール枠体2と、一対のガスシール枠体2の各々にそれぞれ密着して配置されているガス流路を有するセパレータ5と、高分子電解質膜1と一対の電極4との間にそれぞれ配置されている一対の両面接着枠体3と、からなる燃料電池セルが示されている。両面接着枠体3は、電極4の外周よりも小さな内周縁と、ガスシール枠体2の内周よりも大きな外周縁と、を有する。両面接着枠体3は、電極4の外周縁部とガスシール枠体2の内周縁部との両者に接着し且つ高分子電解質膜1に接着して、電解質膜−電極−ガスシール枠体接合体を形成する。ガスシール枠体2と多孔質触媒電極4との間の隙間6には、両面接着枠体3が存在するので、多孔質触媒電極1は両面接着枠体3により支持されると共に反応ガスまたは流路の空間に直接さらされることはない。
(実施例)
ナフィオン212(Dupont社製、膜厚50μm)10cm×10cmを高分子電解質膜1とした。高分子電解質膜1の両面に、同心位置となるように両面接着枠体3を貼り付けた。両面接着枠体3は、日東電工株式会社製極薄両面接着テープ(厚さ10μm No.5601)を外周6cm×6cm、内周5cm×5cm、幅1cmの正方形額縁状に裁断して作製した。
そして、当該高分子電解質膜−多孔質触媒電極−ガスシール枠体接合体の両面に、一対のセパレータ5(ガス流路面積、5cm×5cm)を組み込み、燃料電池セルを構成した。
(比較例)
両面接着枠体3を除き、前記実施例と同じ条件で高分子電解質膜1と多孔質触媒電極4をホットプレス装置により熱圧着して、高分子電解質膜−多孔質触媒電極接合体を作製した。高分子電解質膜−多孔質触媒電極接合体の両面にガスシール枠体2及びセパレータ5を組み込み、燃料電池セルを構成し、発電試験を行った。すなわち、10cm×10cmのナフィオン212高分子電解質膜1と、5cm×5cmの多孔質触媒電極4とを重ねてホットプレス装置に供し、140℃、10MPaで1分間熱圧着を行って、高分子電解質膜−多孔質触媒電極接合体を作製した。この高分子電解質膜−多孔質触媒電極接合体に、ガスシール枠体2(150μm厚さのPTFEテフロン薄膜から作製した正方形額縁状のものであり、額縁状の外周は10cm×10cmで、内周は5.1cm×5.1cm)で挟み、さらに一対のセパレータ5(ガス流路面積5cm×5cm)で挟んで、燃料電池セルを構成した。この燃料電池セルを用いて発電試験を行った。燃料電池の温度を95℃に維持し、燃料極に水素、酸化剤極に酸素を供給する。ガスの加湿度を、水素、酸素共に相対湿度80%で、電流密度が0.3A/cm2のときのセル電圧を長時間連続で記録する。その結果を図5に示した。
(評価結果)
実施例および比較例の評価結果を図5に示す。図5より、実施例においては95℃で1000時間以上連続運転できたことがわかる。この間の電圧の低下速度はわずか3μV/hであった。一方、比較例では、同じ運転条件で200時間しか連続運転できなかった。この間の電圧の低下速度は100μV/hと、実施例の33倍以上の電圧降下速度であった。
2:ガスシール枠体
3:両面接着枠体
4:多孔質触媒電極(白金担持カーボンブラック塗布したカーボンペーパー)
5:セパレータ
6:隙間
Claims (2)
- 高分子電解質膜の両面に、基材の両面に接着剤が塗布されてなる両面接着枠体を位置づけ、
当該両面接着枠体の内周寸法よりも大きく且つ当該両面接着枠体の外周寸法よりも小さな外周寸法を有する電極を当該両面接着枠体に位置づけ、
当該両面接着枠体の外周寸法よりも小さな内周寸法と当該高分子電解質膜の外周寸法と同じ外周寸法とを有するガスシール枠体を当該両面接着枠体に位置づけて、
ホットプレス法により、電解質膜と電極とガスシール枠体とを前記両面接着枠体にそれぞれ接着させて、電解質膜−電極−ガスシール枠体接合体を形成し、
当該電解質膜−電極−ガスシール枠体接合体にセパレータを取り付ける、高分子型燃料電池セルの製造方法。 - 前記両面接着枠体の内周縁部と前記電極の外周縁部とが全周囲にわたり幅3mm以下の重なりとなるように前記両面接着枠体に対して前記電極を位置づけ、
前記両面接着枠体の外周縁部と前記ガスシール枠体の内周縁部とが全周囲にわたり幅3mm以下の重なりとなるように前記両面接着枠体に対して前記ガスシール枠体を位置づける、
請求項1に記載の高分子型燃料電池セルの製造方法。
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