JP5359341B2 - 燃料電池構成材の製造方法 - Google Patents
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Description
図1を参照して本発明による燃料電池構成材の製造方法の第1の形成を説明する。図1(a)は、ここで用いる第1部材50を示す。第1部材50は、電解質前駆体樹脂(以下、「F型電解質樹脂」という)からなる電解質膜前駆体51と、その両側に積層されたF型電解質樹脂と触媒担持導電体とを含む触媒混合物からなる触媒層52,52と、前記触媒層52,52の外側面に積層されたカーボンペーパーまたはカーボンクロス等からなる拡散層53,53が積層されて構成されている。
第1部材として、拡散層53を積層しないものを用いることもできる。この場合には、従来知られた加水分解処理法によって、F型電解質樹脂をH型電解質樹脂に変換しやすくなる。従って、この態様では、アルカリ金属水酸化物を含まない電解質膜前駆体51を用い、また、加水分解処理用の流体70としてアルカリ水溶液を用いても、本発明による製造方法を実施することができる。ただし、この態様による場合には、MEGAを得るのに、製造された本発明による燃料電池構成材に対して、後作業で拡散層を積層する工程が必要となる。
第1部材として、拡散層53および触媒層52を積層しないもの、すなわちF型電解質樹脂からなる電解質膜前駆体51単独のものを用いることもできる。この場合にも、従来知られた加水分解処理によってF型電解質樹脂をH型電解質樹脂に容易に変換することができる。ただし、この態様による場合には、MEGAを得るのに、製造された本発明による燃料電池構成材に対して、後作業で触媒層と拡散層を積層する工程が必要となる。
図2を参照して本発明による燃料電池構成材の製造方法の第2の態様を説明する。図2(a)に示すように、ここで用いる第1部材50は、第1の形態で用いた第1部材50と同じものであり、同じ符号を付して説明は省略する。
50…第1部材、
51…電解質前駆体樹脂(F型電解質樹脂)からなる電解質膜前駆体、
52…触媒層、
53…拡散層、
54…溶融した熱硬化性樹脂、
55…ガスケットとして機能するシール部材、
60…成形型、
61…キャビティ空間、
62…シール材の供給孔、
63…区画壁、
64…流体用空間、
65…流体入り口、
66…流体出口、
70…加水分解処理用の流体、
80…セパレータ部材、
81…ガス流路、
82…供給口、
83…排出口、
84…区画壁、
85…段差部、
86…熱硬化性樹脂、
87…シール部材、
90…成形型、
91…流体入り口、
92…流体出口。
Claims (7)
- 加水分解処理を行うことによりプロトン伝導性を発揮する電解質前駆体樹脂を用いて形成された電解質膜と該電解質膜の周囲に形成されたシール部材とを少なくとも備えてなる燃料電池構成材の製造方法であって、
前記電解質前駆体樹脂で構成される電解質膜前駆体を少なくとも備える第1部材を成形型に形成した区画壁の下端部によって両面から挟持することによってその周囲が固定された状態で成形型に配置した後、前記区画壁の外側領域においての前記第1部材に対する前記シール部材の形成処理と前記区画壁の内側領域においての前記電解質前駆体樹脂に対する加水分解処理とを前記成形型内で同時に行うことによって前記燃料電池構成材とすることを特徴とする燃料電池構成材の製造方法。 - 前記成形型として、加熱手段と、前記区画壁の外側において前記電解質膜前駆体におけるシール部材が形成されるべき領域に対向して形成されたキャビティ空間と、前記区画壁の内側において前記電解質膜前駆体におけるプロトン伝導性が付与されるべき領域に加水分解処理用の流体を供与するための流体供与回路とを少なくとも備えたものを用い、前記成形型を前記加熱手段で加熱しながら、前記キャビティ空間への前記シール部材用の熱硬化性樹脂の供給と、前記流体供与回路への加水分解処理用の流体の供与とを同時に行うことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池構成材の製造方法。
- 加水分解処理を行うことによりプロトン伝導性を発揮する電解質前駆体樹脂を用いて形成された電解質膜と該電解質膜の周囲に形成されたシール部材とセパレータ部材とを少なくとも備えてなる燃料電池構成材の製造方法であって、
前記電解質前駆体樹脂で構成される電解質膜前駆体を少なくとも備える第1部材をその両面に配置したセパレータ部材に形成した区画壁の下端部によって両面から挟持しさらに該セパレータ部材の両面に成形型を配置することによって、その周囲が固定された状態で成形型に配置した後、前記セパレータ部材に形成した区画壁の外側領域においての前記第1部材に対する前記シール部材の形成処理と前記区画壁の内側領域においての前記電解質前駆体樹脂に対する加水分解処理とを前記成形型内で同時に行うことによって前記燃料電池構成材とすることを特徴とする燃料電池構成材の製造方法。 - 前記セパレータ部材として、前記区画壁の外側において前記電解質膜前駆体におけるシール部材が形成されるべき領域に対向して形成されたキャビティ空間と、前記区画壁の内側において前記電解質膜前駆体におけるプロトン伝導性が付与されるべき領域に加水分解処理用の流体を供与することのできる流体供与回路とを少なくとも備えたものを用い、前記キャビティ空間内に前記シール部材用の熱硬化性樹脂を配置した状態で第1部材をセパレータ部材によって挟持し、成形型を加熱手段で加熱しながら、前記熱硬化性樹脂の硬化処理と、前記流体供与回路への加水分解処理用の流体の供与とを同時に行うことを特徴とする請求項3に記載の燃料電池構成材の製造方法。
- 前記第1部材として、電解質前駆体樹脂を少なくとも含む触媒層を前記電解質膜前駆体に積層した形態のものを用いることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の燃料電池構成材の製造方法。
- 前記第1部材として、電解質前駆体樹脂を少なくとも含む触媒層と拡散層とを触媒層を電解質膜側として電解質膜に積層した形態のものを用いることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の燃料電池構成材の製造方法。
- 請求項6に記載の燃料電池構成材の製造方法であって、前記電解質前駆体樹脂として予めアルカリ金属水酸化物を混合または配置してなる電解質前駆体樹脂を用い、前記加水分解処理用の流体として過熱水蒸気を用いることを特徴とする燃料電池構成材の製造方法。
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