JP6092053B2 - Electrolyte membrane / electrode structure with resin frame for fuel cells - Google Patents

Electrolyte membrane / electrode structure with resin frame for fuel cells Download PDF

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Description

本発明は、固体高分子電解質膜を第1電極及び第2電極で挟んだ段差MEAと、前記段差MEAの外周を周回して設けられる樹脂枠部材とを備える燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体に関する。   The present invention relates to an electrolyte membrane with a resin frame for a fuel cell, comprising: a step MEA in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a first electrode and a second electrode; and a resin frame member provided around the outer periphery of the step MEA. The present invention relates to an electrode structure.

一般的に、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ触媒層(電極触媒層)とガス拡散層(多孔質カーボン)とからなるアノード電極及びカソード電極を配設した電解質膜・電極構造体(MEA)を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータ(バイポーラ板)によって挟持されることにより、燃料電池が構成されている。この燃料電池は、所定の数だけ積層して燃料電池スタックを構成することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。   In general, a polymer electrolyte fuel cell employs a polymer electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane. This fuel cell comprises an electrolyte membrane / electrode structure in which an anode electrode and a cathode electrode each comprising a catalyst layer (electrode catalyst layer) and a gas diffusion layer (porous carbon) are disposed on both sides of a solid polymer electrolyte membrane ( MEA). The electrolyte membrane / electrode structure is sandwiched between separators (bipolar plates) to constitute a fuel cell. This fuel cell is used as, for example, an in-vehicle fuel cell stack by stacking a predetermined number of fuel cells to form a fuel cell stack.

電解質膜・電極構造体では、一方のガス拡散層が固体高分子電解質膜よりも小さな平面寸法に設定されるとともに、他方のガス拡散層が前記固体高分子電解質膜と同一の平面寸法に設定される、所謂、段差MEAを構成する場合がある。その際、比較的高価な固体高分子電解質膜の使用量を削減させるとともに、薄膜状で強度が低い前記固体高分子電解質膜を保護するために、樹脂枠部材を組み込んだ樹脂枠付きMEAが採用されている。   In the electrolyte membrane / electrode structure, one gas diffusion layer is set to a plane size smaller than that of the solid polymer electrolyte membrane, and the other gas diffusion layer is set to the same plane size as the solid polymer electrolyte membrane. In other words, a so-called step MEA may be formed. At that time, in order to reduce the amount of the relatively expensive solid polymer electrolyte membrane used and to protect the solid polymer electrolyte membrane having a thin film shape and low strength, an MEA with a resin frame incorporating a resin frame member is adopted. Has been.

この種の樹脂枠付きMEAとして、例えば、特許文献1に開示されている電解質膜−電極接合体が知られている。この電解質膜−電極接合体では、図8に示すように、膜1と、前記膜1の一方の側に配置されたアノード触媒層2aと、前記膜1の他方の側に配置されたカソード触媒層3aとを有している。膜1の両面には、GDL(ガス拡散層)2bとGDL3bとが備えられるとともに、アノード側の前記GDL2b側の面積(平面寸法)は、カソード側の前記GDL3bの面積よりも大きな面積(平面寸法)に形成されている。   As this type of MEA with a resin frame, for example, an electrolyte membrane-electrode assembly disclosed in Patent Document 1 is known. In this electrolyte membrane-electrode assembly, as shown in FIG. 8, the membrane 1, the anode catalyst layer 2a arranged on one side of the membrane 1, and the cathode catalyst arranged on the other side of the membrane 1 Layer 3a. Both surfaces of the film 1 are provided with GDL (gas diffusion layer) 2b and GDL 3b, and the anode side GDL 2b side area (plane dimension) is larger than the cathode side GDL 3b area (plane dimension). ).

MEAのエッジ領域は、アノード触媒層2a及びカソード触媒層3aの端部の周囲の少なくとも一部に配置されるカソード側とアノード側のガスケット層が一体化されてなるガスケット構造体4が配されている。少なくともGDL面積が小さい側(GDL3b側)の膜1の外周部と、ガスケット構造体4とは、接着層5を介して接合されている。   In the edge region of the MEA, a gasket structure 4 in which a cathode layer and an anode side gasket layer arranged at least in a part around the ends of the anode catalyst layer 2a and the cathode catalyst layer 3a are integrated is arranged. Yes. At least the outer peripheral portion of the film 1 on the side having a small GDL area (GDL 3 b side) and the gasket structure 4 are bonded via an adhesive layer 5.

特開2007−66766号公報JP 2007-66766 A

ところで、接着層5は、通常、ディスペンサー(図示せず)からガスケット構造体4の内周面4aに接着剤を塗布することにより、形成されている。その際、ガスケット構造体4は、額縁状(枠状)を有しており、内周面4aに沿って移動するディスペンサーの速度が、各角部近傍で遅くなってしまう。従って、各角部では、接着剤の塗布量が他の部位、例えば、直線部位に比べて増加し易く、前記接着剤が所望の部位からはみ出してしまうという問題がある。   By the way, the adhesive layer 5 is usually formed by applying an adhesive to the inner peripheral surface 4a of the gasket structure 4 from a dispenser (not shown). At that time, the gasket structure 4 has a frame shape (frame shape), and the speed of the dispenser moving along the inner peripheral surface 4a becomes slow in the vicinity of each corner. Therefore, at each corner, there is a problem that the application amount of the adhesive tends to increase as compared with other parts, for example, straight parts, and the adhesive protrudes from the desired part.

本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、段差MEAを構成する固体高分子電解質膜の外周を周回して樹脂製枠部材を強固に接合するとともに、接着剤のはみ出しを可及的に抑制することが可能な燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を提供することを目的とする。   The present invention solves this type of problem. With a simple configuration, the resin frame member is firmly joined around the outer periphery of the solid polymer electrolyte membrane constituting the step MEA, and the adhesive An object of the present invention is to provide an electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame for a fuel cell capable of suppressing protrusion as much as possible.

本発明に係る燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体では、固体高分子電解質膜の一方の面には、第1触媒層及び第1拡散層を有する第1電極が設けられている。固体高分子電解質膜の他方の面には、第2触媒層及び第2拡散層を有する第2電極が設けられている。第1電極の平面寸法は、第2電極の平面寸法よりも大きな寸法に設定されることにより、段差状の電解質膜・電極構造体が構成されている。固体高分子電解質膜の外周を周回して、樹脂枠部材が設けられている。   In the electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame for a fuel cell according to the present invention, a first electrode having a first catalyst layer and a first diffusion layer is provided on one surface of the solid polymer electrolyte membrane. A second electrode having a second catalyst layer and a second diffusion layer is provided on the other surface of the solid polymer electrolyte membrane. The planar dimension of the first electrode is set to be larger than the planar dimension of the second electrode, thereby forming a step-shaped electrolyte membrane / electrode structure. A resin frame member is provided around the outer periphery of the solid polymer electrolyte membrane.

この燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体では、樹脂枠部材の第2電極側に膨出する内側膨出部は、電解質膜・電極構造体との当接部位を周回して接着剤が設けられる周回凹部を有している。そして、周回凹部は、内側膨出部の内周端側に設けられるとともに前記第2触媒層に当接する内周凸部と、前記内側膨出部の外周端側に設けられるとともに固体高分子電解質膜に当接する外周凸部との間に形成されている。前記周回凹部は、弧状に湾曲する角部を有する。 In this electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame for a fuel cell, the inner bulging portion that bulges to the second electrode side of the resin frame member circulates around the contact portion with the electrolyte membrane / electrode structure, and is an adhesive. Has a circumferential recess. The circumferential concave portion is provided on the inner peripheral end side of the inner bulging portion, and is provided on the inner peripheral convex portion contacting the second catalyst layer, and on the outer peripheral end side of the inner bulging portion, and on the solid polymer electrolyte membrane. It is formed between the outer peripheral convex part which contacts . The circumferential recess has a corner that curves in an arc.

ここで、内周凸部と外周凸部との離間距離である接着剤幅は、周回凹部の角部における前記接着剤幅が、他の部における前記接着剤幅よりも大きな寸法に設定されている。   Here, the adhesive width, which is the separation distance between the inner peripheral convex portion and the outer peripheral convex portion, is set such that the adhesive width at the corner portion of the circumferential concave portion is larger than the adhesive width at the other portion.

また、この燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体では、第2触媒層は、第2拡散層よりも大きな平面寸法に設定されている。第2触媒層の外周端部と第2拡散層の外周端部との離間間隔は、前記第2触媒層及び前記第2拡散層の角部における離間間隔が、他の部における離間間隔よりも大きな寸法に設定されることが好ましい。   Further, in the electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame for a fuel cell, the second catalyst layer is set to have a larger planar dimension than the second diffusion layer. The separation interval between the outer peripheral end portion of the second catalyst layer and the outer peripheral end portion of the second diffusion layer is such that the separation interval at the corners of the second catalyst layer and the second diffusion layer is larger than the separation interval at the other portions. It is preferable to set a large dimension.

さらに、この燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体では、第2触媒層の角部は、周回凹部の角部に対応する内周凸部の角部に重なり合うことが好ましい。   Furthermore, in this electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame for a fuel cell, the corner portion of the second catalyst layer preferably overlaps with the corner portion of the inner circumferential convex portion corresponding to the corner portion of the circumferential concave portion.

本発明によれば、接着剤が設けられる周回凹部は、角部における接着剤幅が、他の部における接着剤幅よりも大きな寸法に設定されている。このため、他の部に比べて多量の接着剤が塗布され易い角部では、前記他の部よりも容量が増加されており、接着剤を確実に収容することができる。   According to the present invention, the circumferential recess provided with the adhesive is set such that the adhesive width at the corner is larger than the adhesive width at the other part. For this reason, in the corner | angular part in which a lot of adhesives are easy to apply | coat compared with another part, the capacity | capacitance is increased rather than the said other part, and an adhesive agent can be accommodated reliably.

これにより、簡単な構成で、段差MEAを構成する固体高分子電解質膜の外周を周回して樹脂製枠部材を強固に接合するとともに、接着剤のはみ出しを可及的に抑制することが可能になる。   As a result, with a simple configuration, the resin frame member can be firmly joined by circling the outer periphery of the solid polymer electrolyte membrane constituting the step MEA, and the protrusion of the adhesive can be suppressed as much as possible. Become.

本発明の実施形態に係る樹脂枠付き電解質膜・電極構造体が組み込まれる固体高分子型燃料電池の要部分解斜視説明図である。It is a principal part disassembled perspective explanatory view of the polymer electrolyte fuel cell in which the electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame according to the embodiment of the present invention is incorporated. 前記燃料電池の、図1中、II−II線断面説明図である。FIG. 2 is a sectional view of the fuel cell taken along line II-II in FIG. 1. 前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体のカソード電極側の正面説明図である。It is front explanatory drawing by the side of the cathode electrode of the said electrolyte membrane-electrode structure with a resin frame. 前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の一部分解斜視説明図である。FIG. 3 is a partially exploded perspective view of the resin frame-attached electrolyte membrane / electrode structure. 前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の角部の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the corner | angular part of the said electrolyte membrane and electrode structure with a resin frame. 前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を製造する方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method to manufacture the said electrolyte membrane-electrode structure with a resin frame. 前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を製造する方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method to manufacture the said electrolyte membrane-electrode structure with a resin frame. 特許文献1に開示されている電解質膜−電極接合体の説明図である。6 is an explanatory diagram of an electrolyte membrane-electrode assembly disclosed in Patent Document 1. FIG.

図1及び図2に示すように、本発明の実施形態に係る樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10は、横長(又は縦長)の長方形状の固体高分子型燃料電池12に組み込まれる。複数の燃料電池12は、例えば、矢印A方向(水平方向)又は矢印C方向(重力方向)に積層されて燃料電池スタックが構成される。燃料電池スタックは、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池電気自動車(図示せず)に搭載される。   As shown in FIGS. 1 and 2, an electrolyte membrane / electrode structure 10 with a resin frame according to an embodiment of the present invention is incorporated in a horizontally long (or vertically long) rectangular polymer electrolyte fuel cell 12. The plurality of fuel cells 12 are stacked in, for example, an arrow A direction (horizontal direction) or an arrow C direction (gravity direction) to form a fuel cell stack. The fuel cell stack is mounted on, for example, a fuel cell electric vehicle (not shown) as an in-vehicle fuel cell stack.

燃料電池12は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10を第1セパレータ14及び第2セパレータ16で挟持する。第1セパレータ14及び第2セパレータ16は、横長(又は縦長)の長方形状を有する。第1セパレータ14及び第2セパレータ16は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板や、カーボン部材等で構成される。   In the fuel cell 12, the electrolyte membrane / electrode structure 10 with a resin frame is sandwiched between the first separator 14 and the second separator 16. The first separator 14 and the second separator 16 have a horizontally long (or vertically long) rectangular shape. The first separator 14 and the second separator 16 are made of, for example, a steel plate, a stainless steel plate, an aluminum plate, a plating-treated steel plate, a metal plate whose surface is subjected to anticorrosion treatment, a carbon member, or the like.

長方形状の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10は、図2及び図3に示すように、電解質膜・電極構造体10aを備える。電解質膜・電極構造体10aは、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜18と、前記固体高分子電解質膜18を挟持するアノード電極(第1電極)20及びカソード電極(第2電極)22とを有する。   The electrolyte membrane / electrode structure 10 with a rectangular resin frame includes an electrolyte membrane / electrode structure 10a as shown in FIGS. The electrolyte membrane / electrode structure 10a includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 18 in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water, an anode electrode (first electrode) 20 sandwiching the solid polymer electrolyte membrane 18, and And a cathode electrode (second electrode) 22.

固体高分子電解質膜18は、フッ素系電解質の他、HC(炭化水素)系電解質を使用してもよい。カソード電極22は、固体高分子電解質膜18及びアノード電極20よりも小さな平面寸法を有する。   The solid polymer electrolyte membrane 18 may use an HC (hydrocarbon) based electrolyte in addition to the fluorine based electrolyte. The cathode electrode 22 has a smaller planar dimension than the solid polymer electrolyte membrane 18 and the anode electrode 20.

なお、上記の構成に代えて、アノード電極20が、固体高分子電解質膜18及びカソード電極22よりも小さな平面寸法を有するように構成してもよい。その際、アノード電極20は、第2電極であり、カソード電極22は、第1電極である。   Instead of the above configuration, the anode electrode 20 may be configured to have a smaller planar dimension than the solid polymer electrolyte membrane 18 and the cathode electrode 22. At that time, the anode electrode 20 is a second electrode, and the cathode electrode 22 is a first electrode.

アノード電極20は、固体高分子電解質膜18の一方の面18aに接合される第1電極触媒層(第1触媒層)20aと、前記第1電極触媒層20aに積層される第1ガス拡散層(第1拡散層)20bとを設ける。第1電極触媒層20a及び第1ガス拡散層20bは、同一の外形寸法を有するとともに、固体高分子電解質膜18と同一(又は同一未満)の外形寸法に設定される。   The anode electrode 20 includes a first electrode catalyst layer (first catalyst layer) 20a joined to one surface 18a of the solid polymer electrolyte membrane 18, and a first gas diffusion layer laminated on the first electrode catalyst layer 20a. (First diffusion layer) 20b. The first electrode catalyst layer 20a and the first gas diffusion layer 20b have the same external dimensions and are set to the same external dimensions as (or less than) the solid polymer electrolyte membrane 18.

カソード電極22は、固体高分子電解質膜18の面18bに接合される第2電極触媒層(第2触媒層)22aと、前記第2電極触媒層22aに積層される第2ガス拡散層(第2拡散層)22bとを設ける。第2電極触媒層22aの外周端部22aeは、第2ガス拡散層22bの外周端部22beよりも外方に突出するとともに、前記第2電極触媒層22aは、固体高分子電解質膜18の外形寸法よりも小さな外形寸法に設定される。   The cathode electrode 22 includes a second electrode catalyst layer (second catalyst layer) 22a joined to the surface 18b of the solid polymer electrolyte membrane 18, and a second gas diffusion layer (first electrode) laminated on the second electrode catalyst layer 22a. 2 diffusion layer) 22b. The outer peripheral end 22ae of the second electrode catalyst layer 22a protrudes outward from the outer peripheral end 22be of the second gas diffusion layer 22b, and the second electrode catalyst layer 22a has an outer shape of the solid polymer electrolyte membrane 18. The outer dimension is set smaller than the dimension.

図3及び図4に示すように、第2電極触媒層22aの四隅には、それぞれ外方に突出する角部22a(cor.)が設けられる。第2電極触媒層22aの外周端部22aeと第2ガス拡散層22bの外周端部22beとの離間間隔は、前記第2電極触媒層22a及び前記第2ガス拡散層22bの角部における離間間隔L1が、他の部における離間間隔L2よりも大きな寸法に設定される(L1>L2)。角部22a(cor.)は、離間間隔L2を維持して湾曲する際の曲率よりも大きな曲率に設定され、後述する樹脂枠部材24の周回凹部26aの角部に対応する内周凸部26b1の角部に重なり合う。   As shown in FIGS. 3 and 4, corners 22a (cor.) Projecting outward are provided at the four corners of the second electrode catalyst layer 22a. The spacing between the outer peripheral end 22ae of the second electrode catalyst layer 22a and the outer peripheral end 22be of the second gas diffusion layer 22b is the spacing between the corners of the second electrode catalyst layer 22a and the second gas diffusion layer 22b. L1 is set to a size larger than the separation interval L2 in the other part (L1> L2). The corner portion 22a (cor.) Is set to have a larger curvature than the curvature at the time of bending while maintaining the separation interval L2, and the corner of the inner circumferential convex portion 26b1 corresponding to the corner portion of the circumferential concave portion 26a of the resin frame member 24 described later. Overlapping parts.

第1電極触媒層20a及び第2電極触媒層22aは、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が第1ガス拡散層20b及び第2ガス拡散層22bの表面に一様に塗布されて形成される。第1ガス拡散層20b及び第2ガス拡散層22bは、カーボンペーパ等からなるとともに、前記第2ガス拡散層22bの平面寸法は、前記第1ガス拡散層20bの平面寸法よりも小さく設定される。第1電極触媒層20a及び第2電極触媒層22aは、例えば、固体高分子電解質膜18の両面に形成される。   In the first electrode catalyst layer 20a and the second electrode catalyst layer 22a, porous carbon particles having a platinum alloy supported thereon are uniformly applied to the surfaces of the first gas diffusion layer 20b and the second gas diffusion layer 22b. It is formed. The first gas diffusion layer 20b and the second gas diffusion layer 22b are made of carbon paper or the like, and the planar dimension of the second gas diffusion layer 22b is set smaller than the planar dimension of the first gas diffusion layer 20b. . The first electrode catalyst layer 20a and the second electrode catalyst layer 22a are formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 18, for example.

図1〜図3に示すように、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10は、固体高分子電解質膜18の外周を周回するとともに、アノード電極20及びカソード電極22に接合される樹脂枠部材24を備える。樹脂枠部材24は、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PPA(ポリフタルアミド)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PES(ポリエーテルサルフォン)、LCP(リキッドクリスタルポリマー)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、シリコーンゴム、フッ素ゴム又はEPDM(エチレンプロピレンゴム)等で構成される。   As shown in FIGS. 1 to 3, the electrolyte membrane / electrode structure 10 with a resin frame circulates around the outer periphery of the solid polymer electrolyte membrane 18 and is joined to the anode electrode 20 and the cathode electrode 22. Is provided. The resin frame member 24 includes, for example, PPS (polyphenylene sulfide), PPA (polyphthalamide), PEN (polyethylene naphthalate), PES (polyethersulfone), LCP (liquid crystal polymer), PVDF (polyvinylidene fluoride), It is composed of silicone rubber, fluorine rubber, EPDM (ethylene propylene rubber) or the like.

樹脂枠部材24とアノード電極20の第1ガス拡散層20bとは、樹脂含浸部24tにより一体化される。樹脂含浸部24tは、後述するように、樹脂枠部材24に一体成形される樹脂突起部24taにより構成される。   The resin frame member 24 and the first gas diffusion layer 20b of the anode electrode 20 are integrated by a resin impregnated portion 24t. As will be described later, the resin impregnated portion 24t is configured by a resin protrusion 24ta formed integrally with the resin frame member 24.

樹脂枠部材24の内側壁部24bには、カソード電極22の外周側に突出する薄肉状内側膨出部24aが一体に設けられる。内側膨出部24aは、カソード電極22と同一の肉厚、実質的には、第2ガス拡散層22bと同一の肉厚である厚さ(第2ガス拡散層22b上に中間層を設ける場合には、前記中間層の厚さも含む)を有する。   A thin-walled inner bulging portion 24 a that protrudes to the outer peripheral side of the cathode electrode 22 is integrally provided on the inner wall portion 24 b of the resin frame member 24. The inner bulging portion 24a has the same thickness as the cathode electrode 22, substantially the same thickness as the second gas diffusion layer 22b (when an intermediate layer is provided on the second gas diffusion layer 22b). (Including the thickness of the intermediate layer).

内側膨出部24aは、電解質膜・電極構造体10aとの当接部位を周回して接着剤25が設けられる周回凹部26aを有する。周回凹部26aは、内側膨出部24aの内周端側に設けられる内周凸部26b1と、前記内側膨出部24aの外周端側に設けられる外周凸部26b2との間に形成される。   The inner bulging portion 24a has a circumferential recess 26a in which an adhesive 25 is provided around the contact portion with the electrolyte membrane / electrode structure 10a. The circumferential recess 26a is formed between an inner peripheral convex portion 26b1 provided on the inner peripheral end side of the inner bulged portion 24a and an outer peripheral convex portion 26b2 provided on the outer peripheral end side of the inner bulged portion 24a.

内周凸部26b1及び外周凸部26b2には、接着剤25が塗布されていない。第2電極触媒層22aの外周端部22aeは、周回凹部26a内に突出して配置される。外周凸部26b2は、第2電極触媒層22aの厚さ分だけ内周凸部26b1の厚さよりも厚く構成される。   The adhesive 25 is not applied to the inner peripheral convex portion 26b1 and the outer peripheral convex portion 26b2. The outer peripheral end 22ae of the second electrode catalyst layer 22a is disposed so as to protrude into the circumferential recess 26a. The outer peripheral convex portion 26b2 is configured to be thicker than the inner peripheral convex portion 26b1 by the thickness of the second electrode catalyst layer 22a.

内周凸部26b1は、電解質膜・電極構造体10aの第2ガス拡散層22bから外方に突出する第2電極触媒層22aに当接する。外周凸部26b2は、電解質膜・電極構造体10aを構成する固体高分子電解質膜18の最外周部に当接する。   The inner circumferential convex portion 26b1 contacts the second electrode catalyst layer 22a protruding outward from the second gas diffusion layer 22b of the electrolyte membrane / electrode structure 10a. The outer peripheral convex part 26b2 is in contact with the outermost peripheral part of the solid polymer electrolyte membrane 18 constituting the electrolyte membrane / electrode structure 10a.

図5に示すように、外周凸部26b2の各角部には、湾曲角部26b2(cor.)が設けられる。内周凸部26b1と外周凸部26b2との離間距離である接着剤幅L3を維持して前記外周凸部26b2に湾曲角部26b2(ref.)を設ける従来の構成では、前記湾曲角部26b2(ref.)の曲率k1が、内周凸部26b1の湾曲角部の曲率よりも小さい。湾曲角部26b2(cor.)の曲率k2は、内周凸部26b1の湾曲角部の曲率と略同等に設定される。   As shown in FIG. 5, a curved corner portion 26b2 (cor.) Is provided at each corner portion of the outer peripheral convex portion 26b2. In the conventional configuration in which the outer peripheral convex portion 26b2 is provided with the curved corner portion 26b2 (ref.) While maintaining the adhesive width L3 that is the separation distance between the inner peripheral convex portion 26b1 and the outer peripheral convex portion 26b2, the curved corner portion 26b2 (ref. .) Is smaller than the curvature of the curved corner of the inner peripheral convex portion 26b1. The curvature k2 of the curved corner portion 26b2 (cor.) Is set substantially equal to the curvature of the curved corner portion of the inner peripheral convex portion 26b1.

これにより、k1<k2の関係を有し、湾曲角部26b2(cor.)と内周凸部26b1の湾曲角部との間には、空間部28が設けられる。内周凸部26b1と外周凸部26b2との離間距離である接着剤幅は、周回凹部26aの湾曲角部26b2(cor.)における接着剤幅L4が、他の部における接着剤幅L3よりも大きな寸法に設定されるからである(L3<L4)。   As a result, there is a relationship of k1 <k2, and the space portion 28 is provided between the curved corner portion 26b2 (cor.) And the curved corner portion of the inner peripheral convex portion 26b1. The adhesive width, which is the distance between the inner peripheral convex portion 26b1 and the outer peripheral convex portion 26b2, is such that the adhesive width L4 in the curved corner portion 26b2 (cor.) Of the peripheral concave portion 26a is larger than the adhesive width L3 in other portions. (L3 <L4).

樹脂枠部材24の内側膨出部24aと電解質膜・電極構造体10aとは、周回凹部26aに塗布される接着剤25の層により接着される。接着剤25の層は、固体高分子電解質膜18の外周縁部18beの全周に亘って額縁状に形成される。接着剤25としては、例えば、液状シールやホットメルト剤が使用される。図2に示すように、樹脂枠部材24の内周端部24aeと第2ガス拡散層22bの外周端部22beとの間には、隙間が形成される。この隙間には、接着剤25の層が形成される。   The inner bulging portion 24a of the resin frame member 24 and the electrolyte membrane / electrode structure 10a are bonded together by a layer of adhesive 25 applied to the circumferential recess 26a. The layer of the adhesive 25 is formed in a frame shape over the entire circumference of the outer peripheral edge portion 18be of the solid polymer electrolyte membrane 18. As the adhesive 25, for example, a liquid seal or a hot melt agent is used. As shown in FIG. 2, a gap is formed between the inner peripheral end 24ae of the resin frame member 24 and the outer peripheral end 22be of the second gas diffusion layer 22b. A layer of adhesive 25 is formed in the gap.

図1に示すように、燃料電池12の矢印B方向(図1中、水平方向)の一端縁部には、積層方向である矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔30a、冷却媒体入口連通孔32a及び燃料ガス出口連通孔34bが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔30aは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する一方、冷却媒体入口連通孔32aは、冷却媒体を供給する。燃料ガス出口連通孔34bは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。酸化剤ガス入口連通孔30a、冷却媒体入口連通孔32a及び燃料ガス出口連通孔34bは、矢印C方向(鉛直方向)に配列して設けられる。   As shown in FIG. 1, one end edge of the fuel cell 12 in the direction of arrow B (horizontal direction in FIG. 1) communicates with each other in the direction of arrow A, which is the stacking direction. A cooling medium inlet communication hole 32a and a fuel gas outlet communication hole 34b are provided. The oxidant gas inlet communication hole 30a supplies an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas, while the cooling medium inlet communication hole 32a supplies a cooling medium. The fuel gas outlet communication hole 34b discharges fuel gas, for example, hydrogen-containing gas. The oxidant gas inlet communication hole 30a, the cooling medium inlet communication hole 32a, and the fuel gas outlet communication hole 34b are arranged in the direction of arrow C (vertical direction).

燃料電池12の矢印B方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを供給する燃料ガス入口連通孔34a、冷却媒体を排出する冷却媒体出口連通孔32b、及び酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口連通孔30bが設けられる。燃料ガス入口連通孔34a、冷却媒体出口連通孔32b及び酸化剤ガス出口連通孔30bは、矢印C方向に配列して設けられる。   The other end edge of the fuel cell 12 in the direction of arrow B communicates with each other in the direction of arrow A, the fuel gas inlet communication hole 34a for supplying fuel gas, the cooling medium outlet communication hole 32b for discharging the cooling medium, and the oxidation An oxidant gas outlet communication hole 30b for discharging the oxidant gas is provided. The fuel gas inlet communication hole 34a, the cooling medium outlet communication hole 32b, and the oxidant gas outlet communication hole 30b are arranged in the direction of arrow C.

第2セパレータ16の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10に向かう面16aには、酸化剤ガス入口連通孔30aと酸化剤ガス出口連通孔30bとに連通する酸化剤ガス流路36が設けられる。   An oxidant gas flow path 36 communicating with the oxidant gas inlet communication hole 30a and the oxidant gas outlet communication hole 30b is provided on the surface 16a of the second separator 16 facing the electrolyte membrane / electrode structure 10 with a resin frame. .

第1セパレータ14の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10に向かう面14aには、燃料ガス入口連通孔34aと燃料ガス出口連通孔34bとに連通する燃料ガス流路38が形成される。互いに隣接する第1セパレータ14の面14bと第2セパレータ16の面16bとの間には、冷却媒体入口連通孔32aと冷却媒体出口連通孔32bとに連通する冷却媒体流路40が形成される。   A fuel gas flow path 38 communicating with the fuel gas inlet communication hole 34a and the fuel gas outlet communication hole 34b is formed on the surface 14a of the first separator 14 facing the electrolyte membrane / electrode structure 10 with a resin frame. A cooling medium flow path 40 communicating with the cooling medium inlet communication hole 32a and the cooling medium outlet communication hole 32b is formed between the surface 14b of the first separator 14 and the surface 16b of the second separator 16 adjacent to each other. .

図1及び図2に示すように、第1セパレータ14の面14a、14bには、この第1セパレータ14の外周端部を周回して、第1シール部材42が一体化される。第2セパレータ16の面16a、16bには、この第2セパレータ16の外周端部を周回して、第2シール部材44が一体化される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the first seal member 42 is integrated with the surfaces 14 a and 14 b of the first separator 14 around the outer peripheral end of the first separator 14. The second seal member 44 is integrated with the surfaces 16 a and 16 b of the second separator 16 around the outer peripheral end portion of the second separator 16.

図2に示すように、第1シール部材42は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10を構成する樹脂枠部材24に当接する第1凸状シール42aと、第2セパレータ16の第2シール部材44に当接する第2凸状シール42bとを有する。第2シール部材44は、第2凸状シール42bに当接する面がセパレータ面に沿って平面状に延在する平面シールを構成する。なお、第2凸状シール42bに代えて、第2シール部材44に凸状シール(図示せず)を設けてもよい。   As shown in FIG. 2, the first seal member 42 includes a first convex seal 42 a that contacts the resin frame member 24 constituting the electrolyte membrane / electrode structure 10 with a resin frame, and a second seal of the second separator 16. And a second convex seal 42b in contact with the member 44. The second seal member 44 constitutes a flat seal in which the surface that contacts the second convex seal 42b extends in a flat shape along the separator surface. Instead of the second convex seal 42b, the second seal member 44 may be provided with a convex seal (not shown).

第1シール部材42及び第2シール部材44には、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。   For the first seal member 42 and the second seal member 44, for example, EPDM, NBR, fluororubber, silicone rubber, fluorosilicone rubber, butyl rubber, natural rubber, styrene rubber, chloroprene or acrylic rubber or the like, cushion material Alternatively, an elastic seal member such as a packing material is used.

次いで、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10を製造する方法について、以下に説明する。   Next, a method for producing the resin frame-attached electrolyte membrane / electrode structure 10 will be described below.

先ず、図6に示すように、段差MEAである電解質膜・電極構造体10aが作製される一方、樹脂枠部材24は、金型(図示せず)を用いて射出成形されることにより、成形される。樹脂枠部材24は、肉薄形状の内側膨出部24aを有する。内側膨出部24aとは反対側の面には、厚さ方向に突出して樹脂含浸部24tを形成するための樹脂突起部24taが、枠状に周回して一体成形される。   First, as shown in FIG. 6, an electrolyte membrane / electrode structure 10a that is a step MEA is manufactured, while the resin frame member 24 is molded by injection molding using a mold (not shown). Is done. The resin frame member 24 has a thin inner bulging portion 24a. On the surface opposite to the inner bulging portion 24a, a resin protruding portion 24ta for projecting in the thickness direction to form the resin-impregnated portion 24t is formed integrally around the frame.

次に、樹脂枠部材24の周回凹部26aには、接着剤25が、例えば、図示しないディスペンサーを介して塗布される。一方、樹脂枠部材24の内周端部24aeの内周面には、接着剤25が塗布される。そして、樹脂枠部材24の内側壁部24bと電解質膜・電極構造体10aの第1ガス拡散層20bの外周端部20beとが位置合わせされ、接着剤25が加熱されるとともに、荷重(プレス等)が付与される。   Next, the adhesive 25 is applied to the circumferential recess 26a of the resin frame member 24 through, for example, a dispenser (not shown). On the other hand, an adhesive 25 is applied to the inner peripheral surface of the inner peripheral end 24 ae of the resin frame member 24. Then, the inner wall portion 24b of the resin frame member 24 and the outer peripheral end portion 20be of the first gas diffusion layer 20b of the electrolyte membrane / electrode structure 10a are aligned, the adhesive 25 is heated, and the load (press or the like) ) Is given.

これにより、樹脂枠部材24の内側膨出部24aと固体高分子電解質膜18の外周縁部18beとは、接着剤25の層を介して接着される。また、樹脂枠部材24の内周端部24aeの内周面と第2ガス拡散層22bの外周端部22beの先端面とは、接着剤25の層を介して接着される。   Thereby, the inner bulging portion 24a of the resin frame member 24 and the outer peripheral edge portion 18be of the solid polymer electrolyte membrane 18 are bonded to each other through the adhesive 25 layer. Further, the inner peripheral surface of the inner peripheral end 24 ae of the resin frame member 24 and the distal end surface of the outer peripheral end 22 be of the second gas diffusion layer 22 b are bonded via an adhesive 25 layer.

さらに、図7に示すように、電解質膜・電極構造体10aと樹脂枠部材24とが位置合わせされた状態で、荷重が付与されるとともに、前記樹脂枠部材24の樹脂突起部24taが加熱される。加熱方式としては、レーザ溶着、赤外線溶着やインパルス溶着等が採用される。   Further, as shown in FIG. 7, while the electrolyte membrane / electrode structure 10a and the resin frame member 24 are aligned, a load is applied and the resin protrusion 24ta of the resin frame member 24 is heated. The As the heating method, laser welding, infrared welding, impulse welding, or the like is employed.

従って、樹脂突起部24taは、加熱溶融され、前記樹脂突起部24taは、アノード電極20を構成する第1ガス拡散層20bに含浸される。これにより、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10が製造される。   Accordingly, the resin protrusion 24ta is heated and melted, and the resin protrusion 24ta is impregnated in the first gas diffusion layer 20b constituting the anode electrode 20. Thereby, the electrolyte membrane and electrode structure 10 with a resin frame is manufactured.

樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10は、図2に示すように、第1セパレータ14及び第2セパレータ16により挟持される。第2セパレータ16は、樹脂枠部材24の内周端部24aeに当接し、第1セパレータ14と共に樹脂枠付き電解質膜・電極構造体10に荷重を付与する。さらに、燃料電池12は、所定数だけ積層されて燃料電池スタックが構成されるとともに、図示しないエンドプレート間に締め付け荷重が付与される。   As shown in FIG. 2, the resin membrane-attached electrolyte membrane / electrode structure 10 is sandwiched between the first separator 14 and the second separator 16. The second separator 16 contacts the inner peripheral end 24 ae of the resin frame member 24 and applies a load to the electrolyte membrane / electrode structure 10 with a resin frame together with the first separator 14. Furthermore, a predetermined number of fuel cells 12 are stacked to form a fuel cell stack, and a clamping load is applied between end plates (not shown).

このように構成される燃料電池12の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell 12 configured as described above will be described below.

先ず、図1に示すように、酸化剤ガス入口連通孔30aに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔34aに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔32aに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。   First, as shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas inlet communication hole 30a, and a fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied to the fuel gas inlet communication hole 34a. Further, a cooling medium such as pure water, ethylene glycol, or oil is supplied to the cooling medium inlet communication hole 32a.

このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔30aから第2セパレータ16の酸化剤ガス流路36に導入され、矢印B方向に移動して電解質膜・電極構造体10aのカソード電極22に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔34aから第1セパレータ14の燃料ガス流路38に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路38に沿って矢印B方向に移動し、電解質膜・電極構造体10aのアノード電極20に供給される。   For this reason, the oxidant gas is introduced into the oxidant gas flow path 36 of the second separator 16 from the oxidant gas inlet communication hole 30a and moves in the direction of arrow B to the cathode electrode 22 of the electrolyte membrane / electrode structure 10a. Supplied. On the other hand, the fuel gas is introduced into the fuel gas flow path 38 of the first separator 14 from the fuel gas inlet communication hole 34a. The fuel gas moves in the direction of arrow B along the fuel gas flow path 38 and is supplied to the anode electrode 20 of the electrolyte membrane / electrode structure 10a.

従って、各電解質膜・電極構造体10aでは、カソード電極22に供給される酸化剤ガスと、アノード電極20に供給される燃料ガスとが、第2電極触媒層22a及び第1電極触媒層20a内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。   Therefore, in each electrolyte membrane / electrode structure 10a, the oxidant gas supplied to the cathode electrode 22 and the fuel gas supplied to the anode electrode 20 are in the second electrode catalyst layer 22a and the first electrode catalyst layer 20a. In this way, it is consumed by an electrochemical reaction to generate electricity.

次いで、カソード電極22に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔30bに沿って矢印A方向に排出される。同様に、アノード電極20に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔34bに沿って矢印A方向に排出される。   Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the cathode electrode 22 is discharged in the direction of arrow A along the oxidant gas outlet communication hole 30b. Similarly, the fuel gas consumed by being supplied to the anode electrode 20 is discharged in the direction of arrow A along the fuel gas outlet communication hole 34b.

また、冷却媒体入口連通孔32aに供給された冷却媒体は、第1セパレータ14と第2セパレータ16との間の冷却媒体流路40に導入された後、矢印B方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体10aを冷却した後、冷却媒体出口連通孔32bから排出される。   The cooling medium supplied to the cooling medium inlet communication hole 32a is introduced into the cooling medium flow path 40 between the first separator 14 and the second separator 16, and then flows in the direction of arrow B. The cooling medium is discharged from the cooling medium outlet communication hole 32b after the electrolyte membrane / electrode structure 10a is cooled.

この場合、本実施形態では、図4及び図5に示すように、内周凸部26b1と外周凸部26b2との離間距離である接着剤幅は、周回凹部26aの湾曲角部26b2(cor.)における接着剤幅L4が、他の部における接着剤幅L3よりも大きな寸法に設定されている。このため、湾曲角部26b2(cor.)は、従来の湾曲角部26b2(ref.)より外方に突出しており、前記湾曲角部26b2(ref.)の外方には、空間部28が設けられている(図5参照)。   In this case, in this embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the adhesive width, which is the separation distance between the inner circumferential convex portion 26 b 1 and the outer circumferential convex portion 26 b 2, is at the curved corner portion 26 b 2 (cor.) Of the circumferential concave portion 26 a. The adhesive width L4 is set to a size larger than the adhesive width L3 in other portions. Therefore, the curved corner portion 26b2 (cor.) Protrudes outward from the conventional curved corner portion 26b2 (ref.), And the space portion 28 is formed outward of the curved corner portion 26b2 (ref.). Provided (see FIG. 5).

ここで、移動するディスペンサーから周回凹部26aに接着剤25が塗布される際、特に前記ディスペンサーの速度が低下する各湾曲角部26b2(cor.)では、他の部に比べて多量の前記接着剤25が塗布され易い。その際、本実施形態では、空間部28により湾曲角部26b2(cor.)の容量が他の部の容量よりも増加されている。従って、湾曲角部26b2(cor.)に塗布された接着剤25は、確実に収容されることができる。   Here, when the adhesive 25 is applied from the moving dispenser to the circumferential recess 26a, particularly in each curved corner portion 26b2 (cor.) Where the speed of the dispenser is reduced, a larger amount of the adhesive than in other portions. 25 is easy to apply. At this time, in the present embodiment, the capacity of the curved corner portion 26b2 (cor.) Is increased by the space portion 28 as compared with the capacity of other portions. Therefore, the adhesive 25 applied to the curved corner portion 26b2 (cor.) Can be reliably accommodated.

これにより、簡単な構成で、段差MEAを構成する固体高分子電解質膜18の外周を周回して樹脂枠部材24を強固に接合するとともに、接着剤25のはみ出しを可及的に抑制することが可能になるという効果が得られる。   Accordingly, the resin frame member 24 can be firmly joined around the outer periphery of the solid polymer electrolyte membrane 18 constituting the step MEA with a simple configuration, and the protrusion of the adhesive 25 can be suppressed as much as possible. The effect that it becomes possible is obtained.

しかも、カソード電極22の第2電極触媒層22aの四隅には、それぞれ外方に突出する角部22a(cor.)が設けられている。具体的には、第2電極触媒層22a及び第2ガス拡散層22bの角部における離間間隔L1が、他の部における離間間隔L2よりも大きな寸法に設定されている(L1>L2)。   Moreover, corners 22a (cor.) Projecting outward are provided at the four corners of the second electrode catalyst layer 22a of the cathode electrode 22, respectively. Specifically, the separation interval L1 at the corners of the second electrode catalyst layer 22a and the second gas diffusion layer 22b is set to be larger than the separation interval L2 at the other portions (L1> L2).

このため、電解質膜・電極構造体10aと樹脂枠部材24とを位置決めする際、相対的な位置ずれが惹起しても、角部22a(cor.)と樹脂枠部材24の内周凸部26b1の角部とを確実に重ね合わせることができる。従って、酸化剤ガスの漏れ等を確実に抑制することが可能になる。   For this reason, when positioning the electrolyte membrane / electrode structure 10a and the resin frame member 24, even if a relative positional shift occurs, the corner 22a (cor.) And the corner of the inner peripheral convex portion 26b1 of the resin frame member 24 are formed. The portion can be reliably overlapped. Therefore, leakage of the oxidant gas and the like can be reliably suppressed.

なお、本実施形態では、樹脂含浸部24tが樹脂枠部材24に一体成形される樹脂突起部24taにより構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、樹脂枠部材24とは別体の樹脂部材を用意し、この樹脂部材を前記樹脂枠部材24と第1ガス拡散層20bとに跨って溶融させることにより、樹脂含浸部24tを形成してもよい。   In the present embodiment, the resin-impregnated portion 24t is constituted by the resin protrusion 24ta that is integrally formed with the resin frame member 24. However, the present invention is not limited to this. For example, a resin member separate from the resin frame member 24 is prepared, and the resin member is melted across the resin frame member 24 and the first gas diffusion layer 20b to form the resin impregnated portion 24t. Also good.

10…樹脂枠付き電解質膜・電極構造体 10a…電解質膜・電極構造体
12…燃料電池 14、16…セパレータ
18…固体高分子電解質膜 20…アノード電極
20a、22a…電極触媒層 20b、22b…ガス拡散層
22…カソード電極 22a(cor.)…角部
24…樹脂枠部材 24a…内側膨出部
24b…内側壁部 24t…樹脂含浸部
24ta…樹脂突起部 25…接着剤
26a…周回凹部 26b1…内周凸部
26b2…外周凸部 26b2(cor.)…湾曲角部
30a…酸化剤ガス入口連通孔 30b…酸化剤ガス出口連通孔
32a…冷却媒体入口連通孔 32b…冷却媒体出口連通孔
34a…燃料ガス入口連通孔 34b…燃料ガス出口連通孔
36…酸化剤ガス流路 38…燃料ガス流路
40…冷却媒体流路 42、44…シール部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electrolyte membrane / electrode structure with resin frame 10a ... Electrolyte membrane / electrode structure 12 ... Fuel cell 14, 16 ... Separator 18 ... Solid polymer electrolyte membrane 20 ... Anode electrode 20a, 22a ... Electrode catalyst layer 20b, 22b ... Gas diffusion layer 22 ... Cathode electrode 22a (cor.) ... Corner 24 ... Resin frame member 24a ... Inner bulge 24b ... Inner side wall 24t ... Resin impregnated portion 24ta ... Resin protrusion 25 ... Adhesive 26a ... Circumferential recess 26b1 ... inner peripheral convex part 26b2 ... outer peripheral convex part 26b2 (cor.) ... curved corner part 30a ... oxidant gas inlet communication hole 30b ... oxidant gas outlet communication hole 32a ... cooling medium inlet communication hole 32b ... cooling medium outlet communication hole 34a ... fuel Gas inlet communication hole 34b ... Fuel gas outlet communication hole 36 ... Oxidant gas flow path 38 ... Fuel gas flow path 40 ... Cooling medium flow path 42, 44 ... Sealing member

Claims (3)

固体高分子電解質膜の一方の面には、第1触媒層及び第1拡散層を有する第1電極が設けられ、前記固体高分子電解質膜の他方の面には、第2触媒層及び第2拡散層を有する第2電極が設けられるとともに、前記第1電極の平面寸法は、前記第2電極の平面寸法よりも大きな寸法に設定される段差状の電解質膜・電極構造体と、
前記固体高分子電解質膜の外周を周回して設けられる樹脂枠部材と、
を備える燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体であって、
前記樹脂枠部材の前記第2電極側に膨出する内側膨出部は、前記電解質膜・電極構造体との当接部位を周回して接着剤が設けられる周回凹部を有するとともに、
前記周回凹部は、前記内側膨出部の内周端側に設けられるとともに前記第2触媒層に当接する内周凸部と、前記内側膨出部の外周端側に設けられるとともに前記固体高分子電解質膜に当接する外周凸部との間に形成され、
前記周回凹部は、弧状に湾曲する角部を有し、
前記内周凸部と前記外周凸部との離間距離である接着剤幅は、前記周回凹部の前記角部における前記接着剤幅が、他の部における前記接着剤幅よりも大きな寸法に設定されることを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体。
A first electrode having a first catalyst layer and a first diffusion layer is provided on one surface of the solid polymer electrolyte membrane, and a second catalyst layer and a second electrode are provided on the other surface of the solid polymer electrolyte membrane. A stepped electrolyte membrane / electrode structure in which a second electrode having a diffusion layer is provided, and a planar dimension of the first electrode is set to be larger than a planar dimension of the second electrode;
A resin frame member provided around the outer periphery of the solid polymer electrolyte membrane;
An electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame for a fuel cell comprising:
The inner bulge portion that bulges to the second electrode side of the resin frame member has a circumferential recess in which an adhesive is provided by circling a contact portion with the electrolyte membrane / electrode structure,
The circumferential concave portion is provided on the inner peripheral end side of the inner bulge portion and is provided on the outer peripheral end side of the inner bulge portion and the inner peripheral convex portion that contacts the second catalyst layer, and the solid polymer electrolyte membrane Is formed between the outer peripheral convex part abutting to the
The circumferential recess has a corner that curves in an arc,
Adhesive width that is a distance between the outer convex portion and the inner peripheral protrusions, said adhesive width in the corner portions of the circumferential recess is set to a larger dimension than the adhesive width in the other parts An electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame for a fuel cell.
請求項1記載の燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体において、前記第2触媒層は、前記第2拡散層よりも大きな平面寸法に設定されるとともに、
前記第2触媒層の外周端部と前記第2拡散層の外周端部との離間間隔は、前記第2触媒層及び前記第2拡散層の角部における離間間隔が、他の部における離間間隔よりも大きな寸法に設定されることを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体。
The electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame for a fuel cell according to claim 1, wherein the second catalyst layer is set to have a larger planar dimension than the second diffusion layer,
The separation interval between the outer peripheral end portion of the second catalyst layer and the outer peripheral end portion of the second diffusion layer is such that the separation interval at the corners of the second catalyst layer and the second diffusion layer is the separation interval at the other portion. An electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame for a fuel cell, characterized in that the size is set to a larger dimension.
請求項1又は2記載の燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体において、前記第2触媒層の角部は、前記周回凹部の角部に対応する前記内周凸部の角部に重なり合うことを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体。   The electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame for a fuel cell according to claim 1 or 2, wherein a corner portion of the second catalyst layer overlaps a corner portion of the inner circumferential convex portion corresponding to a corner portion of the circumferential concave portion. An electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame for a fuel cell.
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