JP5274037B2 - 膜電極接合体、燃料電池および膜電極接合体の製造方法 - Google Patents
膜電極接合体、燃料電池および膜電極接合体の製造方法 Download PDFInfo
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Description
空気極:1/2O2+2H++2e−→H2O・・・・(2)
アノードおよびカソードは、それぞれ触媒層とガス拡散層が積層した構造からなる。各電極の触媒層が固体高分子膜を挟んで対向配置され、燃料電池を構成する。触媒層は、触媒または触媒を担持した炭素粒子がイオン交換樹脂により結着されてなる層である。ガス拡散層は酸化剤ガスや燃料ガスの通過経路となる。
ドが設けられている電極形成領域とを有する。電極非形成領域は、電極形成領域における膜厚より薄く形成されている薄膜領域を有し、前記電解質膜と前記アノードと前記カソードとからなるセルが平面状に複数形成され、隣接する各セルのカソード間に前記薄膜領域が形成されており、薄膜領域は、前記電解質膜のカソード側の表面が凹んだ凹部が設けられている。
図1は、第1の実施の形態に係る燃料電池システム100の構成を示す概略図である。本実施の形態に係る燃料電池システム100は、ノートPC、携帯電話などの携帯機器の電源として好適に用いられる。図1に示すように、燃料電池システム100は、燃料カートリッジ110、改質部120、燃料電池10を有する。
的には、薄膜領域62は、図3(c)に示すように、電解質膜30のカソード50側の表面Sが凹んだ凹部64が設けられている。これにより、カソード50で生成された生成水66をカソード50と接しにくい状態で蓄えることができる。なお、凹部64が形成されている薄膜領域62は、電極形成領域Yから離れるにしたがって膜厚が薄くなるように形成してもよい。
ることで、カソード50やアノード40を微細な幅で電解質膜30に到達する深さまで除去することができる。さらには、カソード50やアノード40と同様に電解質膜30の表層部も微細な幅で除去することで、簡便に精度よく薄膜領域62を形成することができる。
図4は、第2の実施の形態に係る膜電極接合体の上面図である。本実施の形態に係る膜電極接合体160は、第1の実施の形態に係る膜電極接合体60の直線的な溝部68とは異なり、電極形成領域Yに囲まれた不連続かつ直線的に配置された溝部168が形成されている。これにより、膜電極接合体160の強度が向上する。
図5は、第3の実施の形態に係る膜電極接合体の上面図である。本実施の形態に係る膜電極接合体260は、第1の実施の形態に係る膜電極接合体60の直線的な溝部68とは異なり、電極形成領域Yに囲まれた連続的かつ折れ曲がった溝部268が形成されている。これにより、膜電極接合体260の強度が向上する。
図6は、第4の実施の形態に係る膜電極接合体の上面図である。本実施の形態に係る膜電極接合体360は、第1の実施の形態に係る膜電極接合体60の直線的な溝部68とは異なり、電極形成領域Yに囲まれた不連続かつ折れ曲がったように配置された溝部368が
形成されている。これにより、膜電極接合体360の強度が向上する。
一般的に、図2に示した燃料電池10のように、複数のセルを作製するにあたり、一枚の電解質膜の両側に複数のアノードやカソードを等間隔で設ける必要がある。そのためには、各アノードや各カソードごとに加工された部材を精度よく電解質膜の表面に配列し圧着する必要があり、製造工程の増加や生産性の観点から更なる改良が求められている。
、電極形成領域Yにおける膜厚より薄く形成されている薄膜領域462を有する。
60 膜電極接合体、 62 薄膜領域、 64 凹部、 66 生成水、 68 溝部、 100 燃料電池システム。
Claims (8)
- 電解質膜と、
前記電解質膜の一方の面に設けられたアノードと、
前記電解質膜の他方の面に設けられたカソードと、を備え、
前記電解質膜は、表面にカソードが設けられていない電極非形成領域と、表面にカソードが設けられている電極形成領域とを有し、
前記電極非形成領域は、前記電極形成領域における膜厚より薄く形成されている薄膜領域を有し、前記電解質膜と前記アノードと前記カソードとからなるセルが平面状に複数形成され、隣接する各セルのカソード間に前記薄膜領域が形成されており、前記薄膜領域は、前記電解質膜のカソード側の表面が凹んだ凹部が設けられていることを特徴とする膜電極接合体。 - 前記薄膜領域は、前記電極形成領域に囲まれた直線状の溝部を有することを特徴とする請求項1に記載の膜電極接合体。
- 前記薄膜領域は、前記電極形成領域に囲まれた折れ曲がった溝部を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の膜電極接合体。
- 前記溝部は、不連続に形成されていることを特徴とする請求項2または3に記載の膜電極接合体。
- 前記溝部は、その幅が5μm以上200μm以下であることを特徴とする請求項2乃至4に記載の膜電極接合体。
- 前記薄膜領域は、前記電極形成領域の膜厚の50%以上の膜厚を有するとともに、前記電極形成領域の膜厚より5μm以上薄い膜厚を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の膜電極接合体。
- 前記電極形成領域の面積に対する前記薄膜領域の面積の割合は、0.01以上0.1以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の膜電極接合体。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載の膜電極接合体を備えることを特徴とする燃料電池。
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