JP6005635B2 - 燃料電池 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1に係る燃料電池の構造を示す分解斜視図である。図2は、図1のA−A線に沿った断面図である。図1および図2に示すように、燃料電池10は、膜電極接合体(MEA、触媒塗布プロトン交換膜(CCM)ともいう)20が組み込まれた複合膜12、アノード用ハウジング40およびカソード用ハウジング42を備える。また、複合膜12の周縁部に後述する封止部材50が設けられている。
実施の形態1に係る燃料電池に用いられる複合膜12の作製方法について、図5乃至図10を参照して説明する。図5乃至図10は、実施の形態1に係る複合膜12を作製する方法を示す工程図である。なお、図5乃至図10において、左側(i)に平面図を示し、右側(ii)に平面図のA−A線に沿った断面図を示す。
実施の形態1では、電解質膜22の厚膜部23は直線的な帯状に形成されているが、厚膜部23の形態はこれに限られず、様々な形態を取りうる。以下の実施の形態では、電解質膜22に形成される厚膜部23について例示する。
図11(A)は、実施の形態2に係る電解質膜22を示す平面図である。本実施の形態では、厚膜部23aと厚膜部23bが導電方向と直交する方向に間隔を置いて交互に形成されている。厚膜部23aおよび厚膜部23bは、導電方向に延在する横断領域と湾曲領域が組み合わされた帯状の形態である。厚膜部23aの一方の端部(横断領域の端部)は、導電方向と交差する方向に延在する電解質膜22の一方の辺L1に達しており、厚膜部23aの他方の端部(湾曲領域の端部)は、導電方向と交差する方向に延在する電解質膜22の他方の辺L2と離間している。厚膜部23bの一方の端部(横断領域の端部)は、辺L2に達しており、厚膜部23bの他方の端部(湾曲領域の端部)は、辺L1と離間している。また、厚膜部23aの湾曲領域の湾曲の向きは、導電方向と直交する方向において、厚膜部23bの湾曲領域の湾曲の向きと反対側になっている。厚膜部23aの湾曲領域の端部と、隣接する厚膜部23bの横断領域との間隔が、厚膜部23aの横断領域と厚膜部23bの横断領域との間隔に比べて狭くなっている。また、厚膜部23bの湾曲領域の端部と、隣接する厚膜部23aの横断領域との間隔が、厚膜部23aの横断領域と厚膜部23bの横断領域との間隔に比べて狭くなっている。
図11(B)は、実施の形態3に係る電解質膜22を示す平面図である。本実施の形態では、厚膜部23は横断領域と湾曲領域とが組み合わされたS字形状をなしており、その一方の端部は辺L1と離間した状態で辺L1に近接している。また、厚膜部23の他方の端部は辺L2と離間した状態で辺L2に近接している。厚膜部23の横断領域は所定の間隔で並設されている。
図12(A)は、実施の形態4に係る電解質膜22を示す平面図である。本実施の形態では、厚膜部23aおよび厚膜部23bは2つの横断領域と湾曲領域とが組み合わされたU字形状をなしており、厚膜部23aの湾曲領域は辺L1と離間した状態で辺L1に近接している。また、厚膜部23aの2つの横断領域は湾曲領域から辺L2の方へ延在し、横断領域の端部は辺L2と離間している。また、厚膜部23bの湾曲領域は辺L2と離間した状態で辺L2に近接している。厚膜部23bの2つの横断領域は湾曲領域から辺L1の方へ延在し、横断領域の端部は辺L1と離間している。厚膜部23aの横断領域と、厚膜部23bの横断領域とは、導電方向に直交する方向で重畳するように配置されている。
図12(B)は、実施の形態5に係る電解質膜22を示す平面図である。本実施の形態の厚膜部23が辺L1から辺L2に延在する帯状の形態である点では、実施の形態1の電解質膜22と共通するが、帯状の厚膜部23がうねっている点で実施の形態1と異なる。このように、実施の形態1で説明したように、P/Q>1やQ/R>1という関係を満たせば、厚膜部23は直線状である必要はない。
Claims (5)
- 固体高分子材料によって形成された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含む膜電極接合体と、
前記膜電極接合体の周縁部に設けられた集電部と、
を備え、
前記電解質膜に膜厚が相対的に厚い厚膜部が形成されており、
前記アノード、前記カソードの少なくとも一方の電極に形成された個々のクラックについて、電解質膜上における前記集電部に向かう導電方向の成分の長さの総和が、前記導電方向に直交する成分の長さの総和より大きくなるように、前記厚膜部によってクラックの形成が制限されていることを特徴とする燃料電池。 - 前記電解質膜の面内で、前記厚膜部と厚膜部以外の各領域が、電解質膜上の前記導電方向に直交する方向に、交互に配置されている請求項1に記載の燃料電池。
- 前記電解質膜の面内の前記厚膜部と厚膜部以外の各領域が、電解質膜上の前記導電方向に直交する方向に交互に配置されている領域で、前記導電方向と直交する線上において、厚膜部以外の領域が連続する長さの最大値Qが、前記導電方向の電解質膜の長さPより小さい請求項2に記載の燃料電池。
- 前記電解質膜の面内で前記導電方向と直交する線上において、厚膜部が連続する長さの最大値Rが、前記最大値Qより小さい請求項3に記載の燃料電池。
- 前記電解質膜の面内で前記導電方向に、前記厚膜部がいずれか一方の端部より離れて配置されており、離間距離の最大値Sが前記最大値Qまたは前記導電方向の電解質膜の長さPの1/3のいずれか小さい方より小さい請求項4に記載の燃料電池。
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