JP5708531B2 - Membrane electrode assembly manufacturing method and manufacturing apparatus thereof. - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池用の膜電極接合体を製造する技術に関する。 The present invention relates to a technique for manufacturing a membrane electrode assembly for a fuel cell.
一般に、燃料電池用の膜電極接合体の製造の際には、電解質膜に触媒層およびガス拡散層を積層し、裁断刃によってその積層体を定型に裁断することが行われている。そして、この裁断を、積層体の積層方向に対して垂直方向に裁断刃を移動させることで行うことが提案されている(特許文献1)。この手法によれば、裁断面から突き出る毛羽の発生を抑制することができる。 In general, when manufacturing a membrane electrode assembly for a fuel cell, a catalyst layer and a gas diffusion layer are laminated on an electrolyte membrane, and the laminate is cut into a fixed shape with a cutting blade. And it is proposed to perform this cutting by moving the cutting blade in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate (Patent Document 1). According to this method, generation | occurrence | production of the fluff which protrudes from a cut surface can be suppressed.
しかしながら、前記膜電極接合体の製造方法によれば、裁断刃の刃先は鋭利であることから摩耗し易く、刃の寿命が短いといった問題があった。 However, according to the method for manufacturing a membrane electrode assembly, there is a problem in that the cutting edge of the cutting blade is sharp and therefore easily worn and the life of the blade is short.
本発明は、裁断のための刃部の寿命を向上することを目的とする。 An object of this invention is to improve the lifetime of the blade part for cutting.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために以下の形態または適用例として実現することが可能である。本発明の一形態は、
ガス拡散層を含む膜電極接合体を、積層方向に沿って裁断面が形成されるように裁断する膜電極接合体の製造方法であって、
80度から直角までの角度に形成された第1の角部を有する上型を、80度から直角までの角度に形成された第2の角部を有する下型に対して前記積層方向において相対移動することで、前記第1の角部と前記第2の角部によるせん断加工によって前記裁断面を形成する、膜電極接合体の製造方法。
本発明の他の形態は、
ガス拡散層を含む膜電極接合体を、積層方向に沿って裁断面が形成されるように裁断する膜電極接合体の製造装置であって、
80度から直角までの角度に形成された第1の角部を有する上型と、
80度から直角までの角度に形成された第2の角部を有する下型と、
前記上型を前記下型に対して前記積層方向において相対移動することで、前記第1の角部と前記第2の角部によるせん断加工によって前記裁断面を形成する裁断制御部と
を備える膜電極接合体の製造装置。
その他、本発明は、以下の形態又は適用例として実現することも可能である。
The present invention can be realized as the following forms or application examples in order to solve at least a part of the above-described problems. One aspect of the present invention is:
A membrane electrode assembly including a gas diffusion layer, wherein the membrane electrode assembly is cut so that a cut surface is formed along the stacking direction.
An upper mold having a first corner formed at an angle from 80 degrees to a right angle is relative to a lower mold having a second corner formed at an angle from 80 degrees to a right angle in the stacking direction. A method of manufacturing a membrane electrode assembly, wherein the cut surface is formed by shearing by the first corner and the second corner by moving.
Another aspect of the present invention is:
A membrane electrode assembly manufacturing apparatus for cutting a membrane electrode assembly including a gas diffusion layer so that a cut surface is formed along a stacking direction,
An upper mold having a first corner formed at an angle from 80 degrees to a right angle;
A lower mold having a second corner formed at an angle from 80 degrees to a right angle;
A cutting control unit that forms the cut surface by shearing with the first corner and the second corner by moving the upper mold relative to the lower mold in the stacking direction;
An apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly.
In addition, the present invention can be realized as the following forms or application examples.
[適用例1] ガス拡散層を含む膜電極接合体を、積層方向に裁断面が形成されるように裁断する膜電極接合体の製造方法であって、
前記裁断面と平行な第1平面を有する上型を、前記裁断面を含む平面位置の一方側に前記第1平面が位置するように配置し、
前記裁断面と平行な第2平面を有する下型を、前記裁断面を含む平面位置の他方側に前記第2平面が位置するように配置し、
前記上型を前記下型に対して前記積層方向において相対移動することで、せん断加工によって前記裁断面を形成する、膜電極接合体の製造方法。
[Application Example 1] A method for manufacturing a membrane electrode assembly, in which a membrane electrode assembly including a gas diffusion layer is cut so that a cut surface is formed in the stacking direction,
An upper mold having a first plane parallel to the cut surface is disposed so that the first plane is located on one side of a plane position including the cut surface,
A lower mold having a second plane parallel to the cut surface is arranged so that the second plane is located on the other side of the plane position including the cut surface,
A method of manufacturing a membrane electrode assembly, wherein the cut surface is formed by shearing by moving the upper mold relative to the lower mold in the stacking direction.
適用例1の燃料電池によれば、上型と下型を用いたせん断加工によって裁断がなされる。せん断加工は、上型と下型の各角部の組み合わせによってなされるが、この角部は鋭利である必要もない。このために、摩耗しにくく、刃部の寿命を向上することができる。 According to the fuel cell of Application Example 1, cutting is performed by shearing using an upper mold and a lower mold. The shearing process is performed by a combination of each corner of the upper mold and the lower mold, but the corner does not need to be sharp. For this reason, it is hard to wear and the lifetime of a blade part can be improved.
[適用例2] 適用例1に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記上型と下型のうちの前記膜電極接合体の外周側に位置する型の有する前記第1平面または第2平面の位置と前記裁断面の位置との間に所定距離の間隙を有し、
前記裁断面の形成後、前記外周側に位置する型の先端面から引き離れる方向に前記膜電極接合体を移動する、膜電極接合体の製造方法。
この構成によれば、裁断面における層の剥がれを防止することができる。
[Application Example 2] A method of manufacturing a membrane electrode assembly according to Application Example 1,
A gap of a predetermined distance is provided between the position of the first plane or the second plane of the mold located on the outer peripheral side of the membrane electrode assembly of the upper mold and the lower mold and the position of the cut surface. ,
A method of manufacturing a membrane electrode assembly, wherein the membrane electrode assembly is moved in a direction away from the tip surface of the mold located on the outer peripheral side after the cut surface is formed.
According to this configuration, peeling of the layer at the cut surface can be prevented.
[適用例3] 適用例1または2に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第1平面の位置と前記第2平面の位置との間に、5μm〜10μmの間隙を有するように、前記上型および下型の配置を行う、膜電極接合体の製造方法。
この構成によれば、裁断面の毛羽の発生を抑制することができる。
[Application Example 3] A method for producing a membrane electrode assembly according to Application Example 1 or 2,
A method of manufacturing a membrane electrode assembly, wherein the upper mold and the lower mold are arranged so as to have a gap of 5 μm to 10 μm between the position of the first plane and the position of the second plane.
According to this structure, generation | occurrence | production of the fluff of a cut surface can be suppressed.
[適用例4] ガス拡散層を含む膜電極接合体を、積層方向に裁断面が形成されるように裁断する膜電極接合体の製造装置であって、
前記裁断面と平行な第1平面を有し、前記裁断面を含む平面位置の一方側に前記第1平面が位置するように配置された上型と、
前記裁断面と平行な第2平面を有し、前記裁断面を含む平面位置の他方側に前記第2平面が位置するように配置された下型と、
前記上型を前記下型に対して前記積層方向において相対移動することで、せん断加工によって前記裁断面を形成する裁断制御部と
を備える膜電極接合体の製造装置。
この膜電極接合体の製造装置によれば、前記膜電極接合体の製造方法と同様に、刃部の寿命を向上することができる。
Application Example 4 A membrane electrode assembly manufacturing apparatus that cuts a membrane electrode assembly including a gas diffusion layer so that a cut surface is formed in the stacking direction,
An upper mold having a first plane parallel to the cut surface and disposed so that the first plane is located on one side of a plane position including the cut surface;
A lower mold having a second plane parallel to the cut surface and disposed so that the second plane is located on the other side of the plane position including the cut surface;
An apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly, comprising: a cutting control unit that forms the cut surface by shearing by moving the upper mold relative to the lower mold in the stacking direction.
According to the apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly, the life of the blade portion can be improved in the same manner as the method for manufacturing the membrane electrode assembly.
本発明は、前記適用例のほか、種々の形態にて実現され得る。例えば、本発明は、前記膜電極接合体の製造方法を含む燃料電池製造方法、前記膜電極接合体の製造装置を含む燃料電池製造装置、前記膜電極接合体の製造方法によって製造された燃料電池、前記膜電極接合体の製造装置によって製造された燃料電池として実現される。 The present invention can be realized in various forms in addition to the application example. For example, the present invention provides a fuel cell manufacturing method including the method for manufacturing the membrane electrode assembly, a fuel cell manufacturing apparatus including the device for manufacturing the membrane electrode assembly, and a fuel cell manufactured by the method for manufacturing the membrane electrode assembly. This is realized as a fuel cell manufactured by the apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly.
以下、本発明の実施態様に係る燃料電池について、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, a fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.
A.積層シートの構成:
図1は、本発明の一実施例としての膜電極接合体の製造方法において用いられる積層シートを示す説明図である。図1(a)は積層シート10の平面図であり、図1(b)は図1(a)におけるA−A線矢視図であり、図1(c)は積層シート10の底面図である。これら図に示すように、積層シート10は、長尺状の矩形である電解質膜22を含む積層体である。電解質膜22の一方側の面には、電解質膜22と同一形状のアノード側触媒層24が設けられている。電解質膜22の他方側の面における周辺部を除く領域には、矩形のカソード側触媒層26が複数、設けられている。なお、複数のカソード側触媒層26は、電解質膜22の長尺方向に等間隔で配列されている。アノード側触媒層24と電解質膜22とカソード側触媒層26とから構成される積層体は、膜−電極アセンブリ(MEA:Membrane-Electrode Assembly )20と呼ばれる。
A. Laminated sheet configuration:
FIG. 1 is an explanatory view showing a laminated sheet used in a method for producing a membrane electrode assembly as one embodiment of the present invention. 1A is a plan view of the laminated
電解質膜22は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。本実施例では、ナフィオン膜(デュポン社製)を使用した。「ナフィオン」は登録商標である。
The
アノード側触媒層24およびカソード側触媒層26は、触媒としての白金または白金と他の金属からなる合金を有する層であり、アノード(水素極)とカソード(酸素極)の役割を果たす。また、アノード側触媒層24およびカソード側触媒層26は、触媒金属を担持したカーボンブラックや、ナフィオン(登録商標)等の電解質等を溶媒に分散させたいわゆる触媒インクを、電解質膜22の両面にそれぞれ塗布して、乾燥させることによって形成される。
The anode-
MEA20におけるアノード側触媒層24側の面には、アノード側ガス拡散層30が複数、設けられている。各アノード側ガス拡散層30は、矩形であり、アノード側触媒層24の面における周辺部を除く領域に、電解質膜22の長尺方向に等間隔で配置されている。アノード側ガス拡散層30の表面積はカソード側触媒層26の表面積より大きく、積層方向(図1(b)のZ方向)に見たときに、アノード側ガス拡散層30の周縁は、カソード側触媒層26の周縁を含む。
A plurality of anode side gas diffusion layers 30 are provided on the surface of the
積層シート10はMEA20にアノード側ガス拡散層30を積層したもので、この積層シート10をワークとして定型に裁断する裁断工程を、本実施例の膜電極接合体の製造方法は含む。図2は、この裁断工程の概容を示す説明図である。図示するように、積層シート10から図中ハッチングで示した領域CAを、せん断加工により打ち抜くことにより、積層シート10を定型に裁断している。領域CAは、矩形で、カソード側触媒層26よりも大きく、かつアノード側ガス拡散層30よりも小さい領域である。裁断工程終了後の積層シート10には、続く工程によって、カソード側ガス拡散層が積層されることで、膜−電極−ガス拡散層アセンブリ(MEGA:Membrane Electrode Gas diffusion layer Assembly)が完成する。
The
B.裁断工程の詳細:
裁断工程の詳細を次に詳述する。図3は、裁断工程に用いられる裁断システム100を積層シート10とともに示す説明図である。裁断システム100は、搬送ローラ110、102と、裁断装置120と、上下動装置180、エアーシリンダー182、184、制御ユニット190とを備える。搬送ローラ110、102は、積層シート10をその長尺方向(図中X方向)に搬送する。その搬送路の途中に、裁断装置120が設けられている。裁断装置120は、制御ユニット190からの制御指令を受けて、積層シート10の裁断を行う。
B. Cutting process details:
Details of the cutting process will be described in detail below. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the
裁断装置120は、下型130と、下型130の上方に対面して配置される上型140と、下型130の外側に配置される下側押え150と、上型140の内側に配置される上側押え160とを備える。さらに、下型130の内側には積層シート10を上昇または降下させるリフター170を備える。
The cutting device 120 is disposed inside the
下型130は、積層シート10の搬送路よりも下側に配置された金型であり、縦断面が図示のように凹字状となっている。すなわち、下型130は、全体としては立方体形で、その立方体の上側の面に同じく立方体形状の開口部130aを有する、いわゆる升形状をしている。換言すれば、下型130は、直方体形状の底部131と、底部131の周縁に立設される縦壁132とを有する。なお、この縦壁132の外側面132Sは、搬送ローラ110、102によって搬送される積層シート10の積層方向Zと平行となっている。縦壁132の上側の先端面132Tは、積層方向Zに対して垂直である。四方の外側面132Sによって構成される外周のサイズは、カソード側触媒層26よりも大きく、かつアノード側ガス拡散層30よりも小さい。なお、本実施例で「上側」、「下側」とは、積層方向Zにおける上側、下側を意味する。外側面132Sは、適用例1に係る発明における「第2平面」に相当する。
The
上型140は、積層シート10の搬送路よりも上側に配置された金型であり、縦断面が図示のように凹字を上下反転させた形状となっている。すなわち、上型140は、全体としては立方体形で、その立方体の下側の面に同じく立方体形状の開口140aを有する、いわゆる升形状をしている。換言すれば、上型140は、直方体形状の底部141と、底部141の周縁に立設される縦壁142とを有する。なお、この縦壁142の内側面142Sは、搬送ローラ110、102によって搬送される積層シート10の積層方向Zと平行となっている。縦壁142の下側の先端面142Tは、積層方向Zに対して垂直である。四方の内側面142Sによって構成される開口140aのサイズは、カソード側触媒層26よりも大きく、かつアノード側ガス拡散層30よりも小さい。内側面142Sは、適用例1に係る発明における「第1平面」に相当する。
The
本実施例では、積層シート10の搬送方向(図中のX方向)および図中のY方向(X方向とZ方向に垂直な方向)における下型130と上型140との間の相対的な位置関係は常に一定となっているが、その位置関係は次の条件を満たすものである。
In the present embodiment, the relative relationship between the
図4は、X方向における下型130と上型140と間の相対的な位置関係を示す説明図である。図示するように、X方向における、内側面142Sの位置(平面位置)と下型130における外側面132Sの位置(平面位置)との間は、所定距離のクリアランス(間隙)Hを持つ。ここで、所定距離は、後述する裁断が可能な距離であればいずれの値であってもよいが、好ましくは5μm〜10μmとなっている。なお、Y方向においても、内側面142Sの位置と下型130における外側面132Sとの位置との間は、X方向と同じ所定距離のクリアランスHを持つ。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relative positional relationship between the
上型140は、上下動装置180によって、積層方向Zに沿って下降し、また上昇する。これにより、Z方向における下型130と上型140と間の相対的な位置関係は変動する。
The
下側押え150は、積層シート10を下側から押さえるもので、バネによって積層方向Zに沿って上下動する。下側押え150の平面形状は、矩形の枠状である。
The
上側押え160は、積層シート10を上側から押さえるもので、エアーシリンダー182によって、積層方向Zに沿って下降し、また上昇する。なお、上側押え160は、上型140の上下動に追随して上下動し、また、上型140とは個別に上下動も可能な構成となっている。なお、上側押え160は、原位置においては、上型140の下面より突出している。
The
リフター170は、積層シート10を下側から持ち上げるもので、エアーシリンダー184によって、積層方向Zに沿って上下動する。なお、リフター170の上側の平面(吸着面と呼ぶ)には、複数の孔が空いており、吸引が可能となっている。これによって、積層シート10をリフター170の吸着面170Sに吸着することができる。
The
制御ユニット190は、CPU、ROM、RAM等を備える周知のコンピュータであり、搬送ローラ110、112や、裁断装置120のアクチュエータ(上下動装置180、エアーシリンダー182、184等)を駆動制御する。制御ユニット190は、ROMに記憶されたプログラムをCPUによって実行することで、前述した裁断工程を含む膜電極接合体製造方法を行う。膜電極接合体製造方法に対応した膜電極接合体製造処理について、以下に詳述する。
The
図5は、膜電極接合体製造処理の詳細を示すフローチャートである。図示するように、処理が開始されると、制御ユニット190は、まず、搬送ローラ110、102を駆動して、裁断位置に積層シート10を搬送する処理を行う(ステップS10)。図3に示した状態が、裁断位置に搬送後の状態である。次いで、制御ユニット190は、リフター170の吸着機構を動作させて、積層シート10を吸着し、その後、リフター170を所定の距離だけ下降する(ステップS20)。
FIG. 5 is a flowchart showing details of the membrane electrode assembly manufacturing process. As shown in the figure, when the process is started, the
裁断位置において、図3に示すように、積層シート10とリフター170の上側の平面とは、微小距離だけ離れていたが、ステップS20による吸着機構の動作によって、積層シート10はリフター170の吸着面170Sに吸着し、ステップS20によるリフター170の下降動作により、リフター170に吸着している積層シート10はさらに下側に移動する。これにより裁断しやすいように、積層シート10にテンションをかけることができ、下型130に積層シート10を固定することができる。
At the cutting position, as shown in FIG. 3, the
図6〜図10に、膜電極接合体製造処理において、積層シート10および裁断装置120がどのように変化するかを示した。図6が、ステップS20の実行後の状態である。
FIG. 6 to FIG. 10 show how the
図4のステップS20の実行後、制御ユニット190は、上下動装置180を駆動して、上型140を下降する(ステップS30)。ここでは、上型140が下降することで、図7に示すように、上側押え160も併せて下降し、上側押え160が上型140よりも先に積層シート10のカソード側触媒層26表面に当たる。積層シート10は、上側押え160とリフター170によって挟まれ保持されることによって、裁断時のずれを防止する。
After execution of step S20 in FIG. 4, the
ステップS30の実行後、制御ユニット190は、上下動装置180を駆動して、上型140をさらに下降することで積層シート10を裁断する(ステップS40)。図8は積層シート裁断前の状態を示す図である。図7の状態から上型140がさらに下降すると、図8に示すように、上型140は、リフター170と下側押え150を押し込む形で積層シート10を押さえる。このとき、下側押え150はバネが縮むことで下側方向に逃れ、リフター170もエアーシリンダー184が縮むことで下側方向に逃れる。
After execution of step S30, the
ステップS40によって上型140がさらに下降されると、上型140の内側面142Sと下型130の外側面132Sとが組み合わされることで、積層シート10が裁断される。図9が、積層シート10が裁断された後の状態である。図9に示すように、積層シート10におけるカソード側触媒層26よりも一回り外側、すなわち、電解質膜22、アノード側触媒層24、およびアノード側ガス拡散層30が重なった部位に裁断面が形成されるように裁断される。裁断面は積層方向Zに沿って形成される。
When the
図11は、ステップS40による裁断の様子を詳しく示す説明図である。上型140が下降し(図11(a))、さらに下降すると、上型140の縦壁142が積層シート10を押さえることにより積層シート10内に圧縮力が発生する(図11(b))。さらに、上型140が下降すると、積層シート10内にせん断力が発生する(図11(c))。このせん断力は、積層シート10における、上型140の内側面142S側の角部P1と下型130の外側面132S側の角部P2との間の部分に発生する。このとき、せん断力は、MEA20とアノード側ガス拡散層30が接合された層間に加圧力として加わり、これらの層間の接合力を向上する働きをする。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing in detail the state of cutting in step S40. When the
上型140がさらに下降すると、さらに強いせん断力を積層シート10は受け、積層シート10は分断(裁断)される(図11(d))。すなわち、せん断力によって裁断されるせん断加工がなされることになる。この結果、積層シート10から製品となる部分(以下、「膜電極接合体」と呼ぶ)10Aが打ち抜かれ、積層シート10の残った部分は破材10Bとなる。裁断面は、積層方向Zに沿った方向である。
When the
図5に戻って、ステップS40によって裁断がなされた後に、制御ユニット190は、リフター170を所定の距離だけ上昇する(ステップS50)。
Returning to FIG. 5, after cutting is performed in step S <b> 40, the
図12は、ステップS50によってリフター170を上昇させた後の状態を示す説明図である。この図12は図11(d)に続く図である。図11(d)の状態から、リフター170を所定の距離だけ上昇すると、図12に示すように、膜電極接合体10Aはリフター170によって上側に持ち上げられる。これにより、上型140の縦壁142の先端面142Tから引き離れる方向に、膜電極接合体10Aは移動する。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a state after the
図5に戻って、ステップS50の実行後、制御ユニット190は、上型140を上昇する(ステップS60)。なお、上型140の内側面142Sの位置と下型130の外側面132Sの位置との間は、前述したように、5μm〜10μmのクリアランスを持っているが、この内側面142Sの位置とせん断加工による裁断面の位置と間も所定の距離の間隙を持っている。このために、ステップS60による上型140の上昇の際に、膜電極接合体10Aの切断面に上型140の内側面142Sが接触することがない。また、上型140を上昇する前に、膜電極接合体10Aを上側に移動していることから、上型140を上昇させた際に破材10Bが持ち上がって、膜電極接合体10Aの切断面に破材10Bが接触することもない。
Returning to FIG. 5, after the execution of step S50, the
図13は、ステップS60によって上型140を上昇させた後の状態を示す説明図である。この図13は図12に続く図である。図13に示すように、膜電極接合体10Aは、上型140の内部および下側130の内部の外側に位置することになる。図10には、ステップS60によって上型140を上昇させた後の裁断システム100を示している。図10からも、膜電極接合体10Aは上型140の外側に位置することが判る。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a state after the
図5に戻って、ステップS60の実行後、制御ユニット190は、上型140と下型130の間から、膜電極接合体10Aを搬出する(ステップS70)。この搬出は、例えば、上型140と下型130の間に吸着パッドを挿入し、吸着パッドによってを膜電極接合体10Aを吸着して外へ出す構成等、種々の方法によって行うことができる。ステップS70の実行後、この膜電極接合体製造処理を終了する。
Returning to FIG. 5, after the execution of step S <b> 60, the
C.実施例効果:
以上のように構成された本実施例の膜電極接合体の製造方法によれば、上型140と下型130を用いたせん断加工によって、積層シート10から膜電極接合体10Aを打ち抜くことができる。せん断加工は、上型140の内側面142S側の角部P1と下型130の外側面132S側の角部P2との組み合わせによってなされることになるが、これら角部P1,P2は直角としているため、摩耗しにくい。したがって、本実施例によれば、刃部の寿命を向上することができるという効果を奏する。
C. Example effect:
According to the manufacturing method of the membrane electrode assembly of the present embodiment configured as described above, the
また、本実施例では、せん断の際に、前述したように、せん断力は、MEA20とアノード側ガス拡散層30が接合された層間に加圧力として加わり、層間の接合力を向上する働きをする。このために、製造後の膜電極接合体の接合力を向上する効果を奏する。
In this embodiment, as described above, during shearing, the shearing force is applied as a pressing force between the layers where the
図14は、切断断面がどういった加工法で裁断されるかを本実施例と従来例とで比較した説明図である。ここで、従来例は、[背景技術]の欄で説明した裁断刃を用いた押し切り法によるもので、MEA20側から押し切ったものである。図14(b)に示すように、従来例によれば、MEA920とアノード側ガス拡散層930とが積層されたワークにおいては、積層方向において、アノード側ガス拡散層930の表面側の一部がせん断されているだけで、他の大部分は切断されている。これに対して、本実施例によれば、図14(a)に示すように、MEA20とアノード側ガス拡散層30とが積層されたワークの全体においてせん断がなされている。このために、本実施例では、前述したように、膜電極接合体の接合力を向上することができるのに対して、前記従来例によれば、せん断加工が一部でなされるだけであることから、MEAとアノード側ガス拡散層との間の接合力を向上することができない。
FIG. 14 is an explanatory diagram comparing the working method of the cut cross section between this embodiment and the conventional example. Here, the conventional example is based on the push-off method using the cutting blade described in the “Background Art” column, and is pushed from the
さらに、本実施例では、前述したように、裁断後に、膜電極接合体10Aの切断面に上型140の内側面142Sが接触したり、その切断面に破材10Bが接触したりすることがない。従来の押し切り法、シャーリング切断法によれば、裁断後、刃が戻る際に触媒層端面が接触するために、接合された触媒層がめくれ上がり剥がれることがあったが、本実施例では、その戻りの際に、前述したように接触がないことから、アノード側触媒層24が剥がれることを防止することができる。
Furthermore, in this embodiment, as described above, after cutting, the
図15は、クリアランスHと毛羽の長さとの関係を示すグラフである。クリアランスHは、前述したように、上型140の内側面142Sの位置と下型130の外側面132Sの位置との間の距離である。毛羽は、裁断面から突き出る細かい毛状のものである。実験によって、クリアランスHを変えて膜電極接合体を製造し、その膜電極接合体の切断面に発生する毛羽の長さを測定した。クリアランスHの大きさと毛羽の長さとは、図15のグラフに示すような相関がある。本実施例では、クリアランスHを5μm〜10μmとすることで、毛羽の長さを所定値CL以下とすることができ、毛羽の発生を抑制することができる。所定値CLは、押し切り法によって発生する毛羽の長さと同程度の値である。すなわち、クリアランスHを5μm〜10μmとすることで、鋭利な刃を用いる押し切り法と同程度に毛羽の発生を抑えることができる。
FIG. 15 is a graph showing the relationship between clearance H and fluff length. As described above, the clearance H is the distance between the position of the
D.変形例:
なお、この発明は上記の各実施例や各変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
D. Variation:
The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be carried out in various modes without departing from the scope of the invention. For example, the following modifications are possible. .
・変形例1:
前記実施例および各変形例では、膜電極接合体の製造方法において裁断するワークは、MEA20にアノード側ガス拡散層30を積層したものとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、MEA20の両側にアノード側ガス拡散層とカソード側ガス拡散層とを積層したもの、単にMEAだけのものとすることもできる。さらには、ガス拡散層を、常温での接合が可能な接着性MPL(MPL:Micro Porous Layer)が塗られた構成としたものとすることもできる。この場合には、せん断によって、裁断面付近のMEAとガス拡散層との接合力をより向上させることができる。
・ Modification 1:
In the above-described embodiments and modifications, the workpiece to be cut in the method for manufacturing a membrane electrode assembly is the
・変形例2:
前記実施例および各変形例では、下型130を固定し上型140を下降することで裁断を行っていたが、これに換えて、上型140を固定し下型130を上昇することで裁断を行う構成としてもよいし、下型130を上昇し、かつ上型140を下降することで裁断を行う構成としてもよい。また、前記実施例および各変形例では、上型140を外側の型、すなわち、膜電極接合体の外周側に位置する型としていたが、これに換えて、下型130を外側の型としてもよい。
In the above-described embodiments and modifications, cutting is performed by fixing the
・変形例3:
前記実施例および各変形例では、上型140の内側面142S側の角部P1、および下型130の外側面132S側の角部はそれぞれ直角としたが、本発明はこれに限らない。例えば、85度、80度としてもよい。いずれにしろこうすれば、刃部の寿命を向上する効果を損ねることはない。
・ Modification 3:
In the above-described embodiments and modifications, the corner portion P1 on the
・変形例4:
前記実施例および各変形例では、燃料電池に固体高分子型燃料電池を用いたが、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物形燃料電池等、種々の燃料電池に本発明を適用してもよい。
-Modification 4:
In the above-described embodiments and modifications, the polymer electrolyte fuel cell is used as the fuel cell, but the present invention is applied to various fuel cells such as a phosphoric acid fuel cell, a molten carbonate fuel cell, and a solid oxide fuel cell. The invention may be applied.
・変形例5:
前述した実施例および各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。
-Modification 5:
Of the constituent elements in the above-described embodiments and modifications, elements other than those described in the independent claims are additional elements and can be omitted as appropriate.
10…積層シート
10A…膜電極接合体
10B…破材
20…MEA
22…電解質膜
24…アノード側触媒層
26…カソード側触媒層
30…アノード側ガス拡散層
100…裁断システム
110…搬送ローラ
120…裁断装置
130…下型
130a…開口部
131…底部
132…縦壁
132S…外側面
132T…先端面
140…上型
140a…開口
141…底部
142…縦壁
142S…内側面
142T…先端面
150…下側押え
160…上側押え
170…リフター
170S…吸着面
190…制御ユニット
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (4)
80度から直角までの角度に形成された第1の角部を有する上型を、80度から直角までの角度に形成された第2の角部を有する下型に対して前記積層方向において相対移動することで、前記第1の角部と前記第2の角部によるせん断加工によって前記裁断面を形成する、膜電極接合体の製造方法。 A membrane electrode assembly including a gas diffusion layer, wherein the membrane electrode assembly is cut so that a cut surface is formed along the stacking direction.
An upper mold having a first corner formed at an angle from 80 degrees to a right angle is relative to a lower mold having a second corner formed at an angle from 80 degrees to a right angle in the stacking direction. A method of manufacturing a membrane electrode assembly, wherein the cut surface is formed by shearing by the first corner and the second corner by moving.
前記上型と前記下型のうちの一方は、
4方に縦壁を有した凹形状であり、
前記縦壁の内側面が前記積層方向に沿う方向に形成され、
前記内側面と前記縦壁の先端面との間に前記第1または第2の角部が形成され、
前記凹形状の開口が前記膜電極接合体と向かい合うように配置され、
前記上型と前記下型のうちの他方は、
4方に縦壁を有した凹形状であり、
前記縦壁の外側面が前記積層方向に沿う方向に形成され、
前記外側面と前記縦壁の先端面との間に前記第2または第1の角部が形成され、
前記凹形状の開口が前記膜電極接合体と向かい合うように配置された、膜電極接合体の製造方法。 It is a manufacturing method of the membrane electrode assembly according to claim 1,
One of the upper mold and the lower mold is
It has a concave shape with vertical walls in four directions,
An inner side surface of the vertical wall is formed in a direction along the stacking direction,
The first or second corner is formed between the inner side surface and the front end surface of the vertical wall,
The concave opening is disposed so as to face the membrane electrode assembly,
The other of the upper mold and the lower mold is
It has a concave shape with vertical walls in four directions,
The outer surface of the vertical wall is formed in a direction along the stacking direction,
The second or first corner is formed between the outer surface and the front end surface of the vertical wall,
A method for producing a membrane electrode assembly , wherein the concave opening is disposed so as to face the membrane electrode assembly.
前記内側面と前記外側面との間の前記積層方向に垂直な方向の距離が、5μm〜10μmの間隔を有するように、前記上型および下型の配置を行う、膜電極接合体の製造方法。 It is a manufacturing method of the membrane electrode assembly according to claim 2 ,
A method of manufacturing a membrane electrode assembly, wherein the upper mold and the lower mold are arranged such that a distance in a direction perpendicular to the stacking direction between the inner side surface and the outer side surface has an interval of 5 μm to 10 μm. .
80度から直角までの角度に形成された第1の角部を有する上型と、
80度から直角までの角度に形成された第2の角部を有する下型と、
前記上型を前記下型に対して前記積層方向において相対移動することで、前記第1の角部と前記第2の角部によるせん断加工によって前記裁断面を形成する裁断制御部と
を備える膜電極接合体の製造装置。 A membrane electrode assembly manufacturing apparatus for cutting a membrane electrode assembly including a gas diffusion layer so that a cut surface is formed along a stacking direction,
An upper mold having a first corner formed at an angle from 80 degrees to a right angle ;
A lower mold having a second corner formed at an angle from 80 degrees to a right angle ;
A film comprising: a cutting control unit that forms the cut surface by shearing with the first corner and the second corner by moving the upper mold relative to the lower mold in the stacking direction. Electrode assembly manufacturing equipment.
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2897353B2 (en) * | 1990-06-29 | 1999-05-31 | トヨタ自動車株式会社 | Laminating device with trimming mechanism |
US6823584B2 (en) * | 2001-05-03 | 2004-11-30 | Ballard Power Systems Inc. | Process for manufacturing a membrane electrode assembly |
JP4878417B2 (en) * | 2001-07-06 | 2012-02-15 | 本田技研工業株式会社 | Membrane / electrode assembly trim device for fuel cells |
JP2006236698A (en) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Toyota Motor Corp | Manufacturing method and device of membrane-electrode assembly |
JP2008300137A (en) * | 2007-05-30 | 2008-12-11 | Toyota Motor Corp | Catalyst layer retaining diffusion layer for fuel cell, membrane electrode assembly for fuel cell, manufacturing method of catalyst layer retaining diffusion layer for fuel cell, and manufacturing method of membrane electrode assembly for fuel cell |
JP5369531B2 (en) * | 2008-07-30 | 2013-12-18 | 日産自動車株式会社 | FUEL CELL, FUEL CELL MANUFACTURING METHOD, AND VEHICLE |
-
2012
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110802672A (en) * | 2018-08-06 | 2020-02-18 | 三星Sdi株式会社 | Apparatus for punching electrode plate of battery |
CN110802672B (en) * | 2018-08-06 | 2021-09-10 | 三星Sdi株式会社 | Apparatus for punching electrode plate of battery |
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