JP5774045B2 - 膜電極組立体の製造方法およびそれにより製造された膜電極組立体 - Google Patents
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Description
(1)高分子電解質膜と、該電解質膜の一方の面側に設けられた第1の電極層と、該第1の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第1の多孔質ガス拡散層と、該電解質膜の他方の面側に設けられた第2の電極層と、該第2の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第2の多孔質ガス拡散層とを含む膜電極接合体を用意し、そして、該膜電極接合体に対して、型成形により、該電解質膜の外周縁の全部ならびに該第1および第2のガス拡散層の外周縁の少なくとも該第1および第2の電極層の近傍を包囲するように樹脂枠を設けるに際し、当該樹脂枠材料の該ガス拡散層および/または該電極層への侵入を抑制または防止することを特徴とする、固体高分子形燃料電池用の補強された膜電極組立体の製造方法が提供される。
(2)該型成形に用いられる型に突起部を設けることにより該樹脂枠材料の該ガス拡散層および/または該電極層への侵入を抑制または防止する、(1)に記載の方法が提供される。
(3)該突起部が該樹脂枠材料の流れに対してバッフルとして作用する、(2)に記載の方法が提供される。
(4)該突起部が該ガス拡散層を少なくとも部分的に圧縮する、(2)または(3)に記載の方法が提供される。
(5)該型成形に用いられる型にガス導入部を設け、該樹脂枠材料の流れに抗するようにガスを吹き込む、またはガスで加圧することにより該樹脂枠材料の該ガス拡散層および/または該電極層への侵入を抑制または防止する、(1)に記載の方法が提供される。
(6)該ガス拡散層および/または該電極層と該樹脂枠との間に遮蔽物を配置することにより該樹脂枠材料の該ガス拡散層および/または該電極層への侵入を抑制または防止する、(1)に記載の方法が提供される。
(7)該遮蔽物が、該高分子電解質膜の周縁部を折り曲げることにより構成されたものである、(6)に記載の方法が提供される。
(8)該ガス拡散層および/または該電極層の多孔部の少なくとも一部を部分的に閉塞することにより該樹脂枠材料の該ガス拡散層および/または該電極層への侵入を抑制または防止する、(1)に記載の方法が提供される。
(9)該ガス拡散層および/または該電極層の周縁部をテーパー状にすることにより該樹脂枠材料の該ガス拡散層および/または該電極層への侵入を抑制または防止する、(1)に記載の方法が提供される。
(10)該ガス拡散層および/または該電極層の周縁部を逆テーパー状にすることにより該樹脂枠材料の該ガス拡散層および/または該電極層への侵入を抑制または防止する、(1)に記載の方法が提供される。
(11)高分子電解質膜と、該電解質膜の一方の面側に設けられた第1の電極層と、該第1の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第1のガス拡散層と、該電解質膜の他方の面側に設けられた第2の電極層と、該第2の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第2のガス拡散層とを含む膜電極接合体であって、該第1のガス拡散層および該第1の電極層が、該第1のガス拡散層の外周縁全体が該電解質膜の外周縁の範囲内に収まると共に該第1の電極層の外周縁全周に亘って該第1の電極層の外周縁と該電解質膜の外周縁との間に該電解質膜の表面領域が残るように該電解質膜の表面上に配置されており、かつ、該第2のガス拡散層が、該電解質膜の外周縁全周に亘って該表面領域とは反対側の少なくとも一部にまで延在している膜電極接合体を用意し、そして、該膜電極接合体に対して、型成形により、該電解質膜の外周縁の全部ならびに該第1および第2のガス拡散層の外周縁の少なくとも該第1および第2の電極層の近傍を包囲し、かつ、該表面領域の少なくとも一部に固着するように樹脂枠を設けるに際し、当該樹脂枠材料の流動先端部が該電解質膜と該第2の電極層との界面に当たらないようにすることを特徴とする、固体高分子形燃料電池用の膜電極組立体の製造方法が提供される。
(12)該型成形に用いられる型に凹部を設けることにより、該樹脂枠材料の流動先端部が該電解質膜と該第2の電極層との界面に当たらないようにする、(11)に記載の方法が提供される。
(13)該樹脂枠材料の充填後、さらに該凹部を圧縮することにより該樹脂枠を平坦化する、(12)に記載の方法が提供される。
(14)該樹脂枠が該第1のガス拡散層側へオフセットされるように型を構成することにより、該樹脂枠材料の流動先端部が該電解質膜と該第2の電極層との界面に当たらないようにする、(11)に記載の方法が提供される。
(15)該型成形を2回に分けて実施し、1回目の型成形により該第2のガス拡散層の外周縁の少なくとも該第2の電極層の近傍を包囲し、2回目の型成形により該第1のガス拡散層の外周縁の少なくとも該第1の電極層の近傍を包囲し、かつ、該表面領域の少なくとも一部に固着するように該樹脂枠を設ける、(11)に記載の方法が提供される。
(16)該型成形により該第1のガス拡散層の外周縁の少なくとも該第1の電極層の近傍を包囲し、かつ、該表面領域の少なくとも一部に固着するように該樹脂枠を設ける、(11)に記載の方法が提供される。
(17)該型成形に用いられる型の該第1のガス拡散層に接する部分の近傍に排出口を設ける、(11)に記載の方法が提供される。
(18)該排出口を多孔質材料で構成する、(17)に記載の方法が提供される。
(19)該第2のガス拡散層の厚さを該第1のガス拡散層より薄くする、(11)に記載の方法が提供される。
(20)該第2のガス拡散層をその周縁部でより薄くした、(11)に記載の方法が提供される。
(21)該型成形にアウトサートを設置し、かつ、該表面領域に向けて該樹脂枠材料を射出する、(11)に記載の方法が提供される。
(22)該型成形に段差付きアウトサートを設置し、かつ、該アウトサートの段差部に向けて該樹脂枠材料を射出する、(11)に記載の方法が提供される。
(23)(1)〜(22)のいずれか1項に記載の方法により製造された、固体高分子形燃料電池用の補強された膜電極組立体が提供される。
11 第1のガス拡散層
12 第1の電極層
13 高分子電解質膜
20 突起部
21 突起部
22 突起部
30 突起部
31 突起部
40 ガス導入部
50 遮蔽物
60 閉塞部
70 空気
100 上部型
110 第1のガス拡散層
120 第1の電極層
130 高分子電解質膜
140 第2の電極層
150 第2のガス拡散層
160 下部型
200 凹部
300 圧縮手段
400 樹脂枠
410 シール部材
500 排出口
510 多孔質排出口
600 射出口
Claims (10)
- 高分子電解質膜と、該電解質膜の一方の面側に設けられた第1の電極層と、該第1の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第1のガス拡散層と、該電解質膜の他方の面側に設けられた第2の電極層と、該第2の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第2のガス拡散層とを含む膜電極接合体であって、該第1のガス拡散層および該第1の電極層が、該第1のガス拡散層の外周縁全体が該電解質膜の外周縁の範囲内に収まると共に該第1の電極層の外周縁全周に亘って該第1の電極層の外周縁と該電解質膜の外周縁との間に該電解質膜の表面領域が残るように該電解質膜の表面上に配置されており、かつ、該第2のガス拡散層が、該電解質膜の外周縁全周に亘って該表面領域とは反対側の少なくとも一部にまで延在している膜電極接合体を用意し、そして、該膜電極接合体に対して、型成形により、該電解質膜の外周縁の全部ならびに該第1および第2のガス拡散層の外周縁の少なくとも該第1および第2の電極層の近傍を包囲し、かつ、該表面領域の少なくとも一部に固着するように樹脂枠を設けるに際し、当該樹脂枠材料の流動先端部が該電解質膜と該第2の電極層との界面に当たらないようにすることを特徴とし、さらに該型成形に用いられる型に凹部を設けることにより、該樹脂枠材料の流動先端部が該電解質膜と該第2の電極層との界面に当たらないようにし、かつ、該樹脂枠材料の充填後、さらに該凹部を圧縮することにより該樹脂枠を平坦化する、固体高分子形燃料電池用の膜電極組立体の製造方法。
- 高分子電解質膜と、該電解質膜の一方の面側に設けられた第1の電極層と、該第1の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第1のガス拡散層と、該電解質膜の他方の面側に設けられた第2の電極層と、該第2の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第2のガス拡散層とを含む膜電極接合体であって、該第1のガス拡散層および該第1の電極層が、該第1のガス拡散層の外周縁全体が該電解質膜の外周縁の範囲内に収まると共に該第1の電極層の外周縁全周に亘って該第1の電極層の外周縁と該電解質膜の外周縁との間に該電解質膜の表面領域が残るように該電解質膜の表面上に配置されており、かつ、該第2のガス拡散層が、該電解質膜の外周縁全周に亘って該表面領域とは反対側の少なくとも一部にまで延在している膜電極接合体を用意し、そして、該膜電極接合体に対して、型成形により、該電解質膜の外周縁の全部ならびに該第1および第2のガス拡散層の外周縁の少なくとも該第1および第2の電極層の近傍を包囲し、かつ、該表面領域の少なくとも一部に固着するように樹脂枠を設けるに際し、当該樹脂枠材料の流動先端部が該電解質膜と該第2の電極層との界面に当たらないようにすることを特徴とし、該樹脂枠が該第1のガス拡散層側へオフセットされるように型を構成することにより、該樹脂枠材料の流動先端部が該電解質膜と該第2の電極層との界面に当たらないようにする、固体高分子形燃料電池用の膜電極組立体の製造方法。
- 高分子電解質膜と、該電解質膜の一方の面側に設けられた第1の電極層と、該第1の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第1のガス拡散層と、該電解質膜の他方の面側に設けられた第2の電極層と、該第2の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第2のガス拡散層とを含む膜電極接合体であって、該第1のガス拡散層および該第1の電極層が、該第1のガス拡散層の外周縁全体が該電解質膜の外周縁の範囲内に収まると共に該第1の電極層の外周縁全周に亘って該第1の電極層の外周縁と該電解質膜の外周縁との間に該電解質膜の表面領域が残るように該電解質膜の表面上に配置されており、かつ、該第2のガス拡散層が、該電解質膜の外周縁全周に亘って該表面領域とは反対側の少なくとも一部にまで延在している膜電極接合体を用意し、そして、該膜電極接合体に対して、型成形により、該電解質膜の外周縁の全部ならびに該第1および第2のガス拡散層の外周縁の少なくとも該第1および第2の電極層の近傍を包囲し、かつ、該表面領域の少なくとも一部に固着するように樹脂枠を設けるに際し、当該樹脂枠材料の流動先端部が該電解質膜と該第2の電極層との界面に当たらないようにすることを特徴とし、該型成形を2回に分けて実施し、1回目の型成形により該第2のガス拡散層の外周縁の少なくとも該第2の電極層の近傍を包囲し、2回目の型成形により該第1のガス拡散層の外周縁の少なくとも該第1の電極層の近傍を包囲し、かつ、該表面領域の少なくとも一部に固着するように該樹脂枠を設ける、固体高分子形燃料電池用の膜電極組立体の製造方法。
- 高分子電解質膜と、該電解質膜の一方の面側に設けられた第1の電極層と、該第1の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第1のガス拡散層と、該電解質膜の他方の面側に設けられた第2の電極層と、該第2の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第2のガス拡散層とを含む膜電極接合体であって、該第1のガス拡散層および該第1の電極層が、該第1のガス拡散層の外周縁全体が該電解質膜の外周縁の範囲内に収まると共に該第1の電極層の外周縁全周に亘って該第1の電極層の外周縁と該電解質膜の外周縁との間に該電解質膜の表面領域が残るように該電解質膜の表面上に配置されており、かつ、該第2のガス拡散層が、該電解質膜の外周縁全周に亘って該表面領域とは反対側の少なくとも一部にまで延在している膜電極接合体を用意し、そして、該膜電極接合体に対して、型成形により、該電解質膜の外周縁の全部ならびに該第1および第2のガス拡散層の外周縁の少なくとも該第1および第2の電極層の近傍を包囲し、かつ、該表面領域の少なくとも一部に固着するように樹脂枠を設けるに際し、当該樹脂枠材料の流動先端部が該電解質膜と該第2の電極層との界面に当たらないようにすることを特徴とし、該型成形に用いられる型の該第1のガス拡散層に接する部分の近傍に排出口を設ける、固体高分子形燃料電池用の膜電極組立体の製造方法。
- 該排出口を多孔質材料で構成する、請求項4に記載の方法。
- 高分子電解質膜と、該電解質膜の一方の面側に設けられた第1の電極層と、該第1の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第1のガス拡散層と、該電解質膜の他方の面側に設けられた第2の電極層と、該第2の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第2のガス拡散層とを含む膜電極接合体であって、該第1のガス拡散層および該第1の電極層が、該第1のガス拡散層の外周縁全体が該電解質膜の外周縁の範囲内に収まると共に該第1の電極層の外周縁全周に亘って該第1の電極層の外周縁と該電解質膜の外周縁との間に該電解質膜の表面領域が残るように該電解質膜の表面上に配置されており、かつ、該第2のガス拡散層が、該電解質膜の外周縁全周に亘って該表面領域とは反対側の少なくとも一部にまで延在している膜電極接合体を用意し、そして、該膜電極接合体に対して、型成形により、該電解質膜の外周縁の全部ならびに該第1および第2のガス拡散層の外周縁の少なくとも該第1および第2の電極層の近傍を包囲し、かつ、該表面領域の少なくとも一部に固着するように樹脂枠を設けるに際し、当該樹脂枠材料の流動先端部が該電解質膜と該第2の電極層との界面に当たらないようにすることを特徴とし、該第2のガス拡散層の厚さを該第1のガス拡散層より薄くする、固体高分子形燃料電池用の膜電極組立体の製造方法。
- 高分子電解質膜と、該電解質膜の一方の面側に設けられた第1の電極層と、該第1の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第1のガス拡散層と、該電解質膜の他方の面側に設けられた第2の電極層と、該第2の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第2のガス拡散層とを含む膜電極接合体であって、該第1のガス拡散層および該第1の電極層が、該第1のガス拡散層の外周縁全体が該電解質膜の外周縁の範囲内に収まると共に該第1の電極層の外周縁全周に亘って該第1の電極層の外周縁と該電解質膜の外周縁との間に該電解質膜の表面領域が残るように該電解質膜の表面上に配置されており、かつ、該第2のガス拡散層が、該電解質膜の外周縁全周に亘って該表面領域とは反対側の少なくとも一部にまで延在している膜電極接合体を用意し、そして、該膜電極接合体に対して、型成形により、該電解質膜の外周縁の全部ならびに該第1および第2のガス拡散層の外周縁の少なくとも該第1および第2の電極層の近傍を包囲し、かつ、該表面領域の少なくとも一部に固着するように樹脂枠を設けるに際し、当該樹脂枠材料の流動先端部が該電解質膜と該第2の電極層との界面に当たらないようにすることを特徴とし、該第2のガス拡散層をその周縁部でより薄くした、固体高分子形燃料電池用の膜電極組立体の製造方法。
- 高分子電解質膜と、該電解質膜の一方の面側に設けられた第1の電極層と、該第1の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第1のガス拡散層と、該電解質膜の他方の面側に設けられた第2の電極層と、該第2の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第2のガス拡散層とを含む膜電極接合体であって、該第1のガス拡散層および該第1の電極層が、該第1のガス拡散層の外周縁全体が該電解質膜の外周縁の範囲内に収まると共に該第1の電極層の外周縁全周に亘って該第1の電極層の外周縁と該電解質膜の外周縁との間に該電解質膜の表面領域が残るように該電解質膜の表面上に配置されており、かつ、該第2のガス拡散層が、該電解質膜の外周縁全周に亘って該表面領域とは反対側の少なくとも一部にまで延在している膜電極接合体を用意し、そして、該膜電極接合体に対して、型成形により、該電解質膜の外周縁の全部ならびに該第1および第2のガス拡散層の外周縁の少なくとも該第1および第2の電極層の近傍を包囲し、かつ、該表面領域の少なくとも一部に固着するように樹脂枠を設けるに際し、当該樹脂枠材料の流動先端部が該電解質膜と該第2の電極層との界面に当たらないようにすることを特徴とし、該型成形にアウトサートを設置し、かつ、該表面領域に向けて該樹脂枠材料を射出する、固体高分子形燃料電池用の膜電極組立体の製造方法。
- 高分子電解質膜と、該電解質膜の一方の面側に設けられた第1の電極層と、該第1の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第1のガス拡散層と、該電解質膜の他方の面側に設けられた第2の電極層と、該第2の電極層の該電解質膜とは反対側に設けられた第2のガス拡散層とを含む膜電極接合体であって、該第1のガス拡散層および該第1の電極層が、該第1のガス拡散層の外周縁全体が該電解質膜の外周縁の範囲内に収まると共に該第1の電極層の外周縁全周に亘って該第1の電極層の外周縁と該電解質膜の外周縁との間に該電解質膜の表面領域が残るように該電解質膜の表面上に配置されており、かつ、該第2のガス拡散層が、該電解質膜の外周縁全周に亘って該表面領域とは反対側の少なくとも一部にまで延在している膜電極接合体を用意し、そして、該膜電極接合体に対して、型成形により、該電解質膜の外周縁の全部ならびに該第1および第2のガス拡散層の外周縁の少なくとも該第1および第2の電極層の近傍を包囲し、かつ、該表面領域の少なくとも一部に固着するように樹脂枠を設けるに際し、当該樹脂枠材料の流動先端部が該電解質膜と該第2の電極層との界面に当たらないようにすることを特徴とし、該型成形に段差付きアウトサートを設置し、かつ、該アウトサートの段差部に向けて該樹脂枠材料を射出する、固体高分子形燃料電池用の膜電極組立体の製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法により製造された、固体高分子形燃料電池用の補強された膜電極組立体。
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