JP6553499B2 - 燃料電池用樹脂枠付き段差ｍｅａ - Google Patents

Description

本発明は、固体高分子電解質膜を平面寸法の異なる第１電極及び第２電極で挟んだ段差ＭＥＡと、前記段差ＭＥＡの外周を周回する樹脂枠部材とを備える燃料電池用樹脂枠付き段差ＭＥＡに関する。

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。燃料電池は、固体高分子電解質膜の一方の面にアノード電極が、前記固体高分子電解質膜の他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。アノード電極及びカソード電極は、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）とを有している。

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、発電セル（単位燃料電池）が構成されている。発電セルは、所定の数だけ積層することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。

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、外周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。

樹脂枠付きＭＥＡとして、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体が知られている。この電解質膜・電極構造体では、第１電極の平面寸法が第２電極の平面寸法よりも大きな寸法に設定された段差ＭＥＡ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ている。

そして、第２電極の外周端から外方に突出する固体高分子電解質膜の外周面と、樹脂枠部材とは、接着層により接着されている。接着層は、例えば、ホットメルト接着剤等の熱可塑性接着剤が使用されている。

特開２０１４−０１１１２５号公報

ところで、上記のように、接着剤として熱可塑性接着剤が用いられると、燃料電池の運転時に前記熱可塑性接着剤が軟化（ゲル化）する場合がある。このため、軟化した熱可塑性接着剤は、運転時の圧力に耐えることができず、反応ガス流路に流れ出すおそれがある。従って、反応ガス流路の圧力損失が増大するという問題がある。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な構成及び工程で、接着剤の流出を確実且つ容易に阻止することが可能な燃料電池用樹脂枠付き段差ＭＥＡを提供することを目的とする。

本発明に係る燃料電池用樹脂枠付き段差ＭＥＡでは、段差ＭＥＡと樹脂枠部材とを備えている。段差ＭＥＡでは、固体高分子電解質膜の一方の面には、第１電極触媒層及び第１ガス拡散層を有する第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電極触媒層及び第２ガス拡散層を有する第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ている。樹脂枠部材は、固体高分子電解質膜の外周を周回して設けられるとともに、第２電極側に膨出する内側膨出部を有している。

この燃料電池用樹脂枠付き段差ＭＥＡでは、内側膨出部の外周端部には、段差部を介して厚さ方向に前記内側膨出部の内周側より肉厚となり、固体高分子電解質膜の外周面に当接する棚部が設けられている。樹脂枠部材の棚部には、固体高分子電解質膜の外周面が当接する当接領域に、親水化表面処理が施された状態の第１親水部位が設けられ、前記棚部と前記固体高分子電解質膜の外周面は接合され、第２電極の外周端から外方に突出する前記固体高分子電解質膜の前記外周面の内方と前記内側膨出部の内周側とは、熱可塑性接着剤により接着されるとともに、前記樹脂枠部材の前記熱可塑性接着剤に接する部位には、前記第１親水部位と連続した第２親水部位が設けられる。

さらにまた、第２電極の外周端から外方に突出する固体高分子電解質膜の外周面と内側膨出部とは、熱可塑性接着剤により接着されるとともに、樹脂枠部材の前記熱可塑性接着剤に接する部位には、親水部位が設けられることが好ましい。

本発明によれば、樹脂枠部材の棚部には、固体高分子電解質膜の外周面が当接する当接領域に、親水化表面処理が施された状態の親水部位が設けられている。このため、樹脂枠部材の棚部と固体高分子電解質膜の外周面とは、互いに大きな接合力で接合され、これらの間から軟化した熱可塑性接着剤が流出することを阻止できる。従って、簡単な構成で、熱可塑性接着剤の流出を確実且つ容易に抑制することが可能になる。

本発明の実施形態に係る樹脂枠付き段差ＭＥＡが組み込まれる固体高分子型発電セルの要部分解斜視説明図である。 前記発電セルの、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。 前記樹脂枠付き段差ＭＥＡの要部断面説明図である。 前記樹脂枠付き段差ＭＥＡを構成する樹脂枠部材の断面説明図である。 前記樹脂枠部材に対して熱可塑性接着剤及び段差ＭＥＡが配置された状態の説明図である。 前記樹脂枠部材と前記段差ＭＥＡとが接合される際の動作説明図である。 前記樹脂枠部材と前記段差ＭＥＡとの間に対応して熱硬化性樹脂が配置された状態の説明図である。 前記熱硬化性樹脂がホットプレスされた際の動作説明図である。

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池用樹脂枠付き段差ＭＥＡ（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発電セル（燃料電池）１２に組み込まれる。複数の発電セル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。

発電セル１２は、樹脂枠付き段差ＭＥＡ１０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。

長方形状の樹脂枠付き段差ＭＥＡ１０は、段差ＭＥＡ１０ａを備える。図２及び図３に示すように、段差ＭＥＡ１０ａは、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）１８を有する。固体高分子電解質膜１８は、アノード電極（第１電極）２０及びカソード電極（第２電極）２２に挟持される。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）系電解質を使用することができる。

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（外形寸法）を有する。なお、上記の構成に代えて、アノード電極２０は、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電極となり、カソード電極２２は、第１電極となる。

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、同一の平面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）の平面寸法に設定される。

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２２ｂとを設ける。第２電極触媒層２２ａは、第２ガス拡散層２２ｂの外周端２２ｂｅから外方に突出しており、前記第２ガス拡散層２２ｂよりも大きな平面寸法を有するとともに、固体高分子電解質膜１８よりも小さな平面寸法に設定される。

なお、第２電極触媒層２２ａと第２ガス拡散層２２ｂとは、同一の平面寸法に設定されてもよく、前記第２電極触媒層２２ａは、前記第２ガス拡散層２２ｂよりも小さな平面寸法を有してもよい。

第１電極触媒層２０ａは、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、イオン導電性高分子バインダとともに第１ガス拡散層２０ｂの表面に一様に塗布されて形成される。第２電極触媒層２２ａは、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、イオン導電性高分子バインダとともに第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、カーボンペーパ又はカーボンクロス等から形成される。第２ガス拡散層２２ｂの平面寸法は、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、固体高分子電解質膜１８の両方の面１８ａ、１８ｂに形成される。

樹脂枠付き段差ＭＥＡ１０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（樹脂フィルムも含む）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）、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ｍ−ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル樹脂）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）又は変性ポリオレフィン等で構成される。

樹脂枠部材２４は、枠形状を有するとともに、図３に示すように、外周端部から内方に所定の長さに亘って厚さｔ１を有する外周縁部２４ａを設ける。外周縁部２４ａの内方端部には、第１段差部２４ｓ１を介して固体高分子電解質膜１８の外周面１８ｂｅに当接する棚部２４ｂが設けられる。棚部２４ｂは、厚さｔ２を有し、前記厚さｔ２は、厚さｔ１よりも小さな寸法（肉薄）に設定される（ｔ１＞ｔ２）。

棚部２４ｂの内方端部には、第２段差部２４ｓ２を介してカソード電極２２側に膨出する薄肉状の内側膨出部２４ｃが設けられる。内側膨出部２４ｃは、厚さｔ３を有し、前記厚さｔ３は、厚さｔ２よりも小さな寸法（肉薄）に設定される（ｔ２＞ｔ３）。内側膨出部２４ｃの内周端２４ｃｅとカソード電極２２の外周端２２ｂｅとは、距離Ｌだけ離間する。

樹脂枠部材２４の外周縁部２４ａには、アノード電極２０側の面に厚さ方向に突出する突起部２４ｔを設けてもよい。突起部２４ｔは、溶融されることにより、アノード電極２０の第１ガス拡散層２０ｂの外周縁部に樹脂含浸される。

図２及び図３に示すように、内側膨出部２４ｃと固体高分子電解質膜１８の外周面１８ｂｅとの間には、充填室２６が設けられるとともに、前記充填室２６には、熱可塑性接着剤２８が配置される。熱可塑性接着剤２８には、熱可塑性樹脂、例えば、アクリル系樹脂、エステル系樹脂、スチレン系樹脂等のホットメルト剤が用いられる。内側膨出部２４ｃの内周端２４ｃｅとカソード電極２２の外周端２２ｂｅとの間には、熱硬化性樹脂３０が配置される。熱硬化性樹脂３０には、例えば、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂等が用いられる。

樹脂枠部材２４の棚部２４ｂには、固体高分子電解質膜１８の外周面１８ｂｅが当接する当接領域に、親水化表面処理が施された状態の親水部位３２ａが設けられる。親水部位３２ａの内側端部には、親水部位３２ｂが連続して形成され、前記親水部位３２ｂは、第２段差部２４ｓ２から内側膨出部２４ｃの内方先端に亘って設けられる。

親水部位３２ａ、３２ｂには、例えば、水酸基（−ＯＨ基）やカルボキシル基（−ＣＯＯＨ基）等の親水基が存在する。親水基は、樹脂枠部材２４に、ＶＵＶ（真空紫外線）、大気プラズマ又は、Ｏ₂プラズマ等の表面処理を施すことによって設けられる。

図１に示すように、発電セル１２の矢印Ｂ方向（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３４ａ、冷却媒体入口連通孔３６ａ及び燃料ガス出口連通孔３８ｂが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔３４ａ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３６ａは、冷却媒体を供給する。燃料ガス出口連通孔３８ｂ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３４ａ、冷却媒体入口連通孔３６ａ及び燃料ガス出口連通孔３８ｂは、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。

発電セル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３８ａ、冷却媒体を排出する冷却媒体出口連通孔３６ｂ、及び酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口連通孔３４ｂが設けられる。燃料ガス入口連通孔３８ａ、冷却媒体出口連通孔３６ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔３４ｂは、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。

第２セパレータ１６の樹脂枠付き段差ＭＥＡ１０に向かう面１６ａには、酸化剤ガス入口連通孔３４ａと酸化剤ガス出口連通孔３４ｂとに連通する酸化剤ガス流路４０が設けられる。酸化剤ガス流路４０は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の直線状流路溝（又は波状流路溝）を有する。

第１セパレータ１４の樹脂枠付き段差ＭＥＡ１０に向かう面１４ａには、燃料ガス入口連通孔３８ａと燃料ガス出口連通孔３８ｂとに連通する燃料ガス流路４２が設けられる。燃料ガス流路４２は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の直線状流路溝（又は波状流路溝）を有する。

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３６ａと冷却媒体出口連通孔３６ｂとに連通する冷却媒体流路４４が、矢印Ｂ方向に延在して形成される。

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４６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４８が一体化される。

図２に示すように、第１シール部材４６は、樹脂枠付き段差ＭＥＡ１０を構成する樹脂枠部材２４の外周縁部２４ａに当接する第１凸状シール４６ａを有する。第１シール部材４６は、第２セパレータ１６の第２シール部材４８に当接する第２凸状シール４６ｂを有する。第２シール部材４８は、第２凸状シール４６ｂに当接する面がセパレータ面に沿って均一な厚さを有して延在する平面シール部４８ｆを構成する。なお、第２凸状シール４６ｂに代えて、第２シール部材４８に凸状シール（図示せず）を設ける一方、第１シール部材４６に平面シール部を構成してもよい。

第１シール部材４６及び第２シール部材４８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。

次に、本実施形態に係る樹脂枠付き段差ＭＥＡ１０を製造する方法について、以下に説明する。

まず、樹脂枠部材２４は、金型（図示せず）を用いて射出成形される。樹脂枠部材２４には、図４に示すように、親水化表面処理を施して親水基を設けることにより、棚部２４ｂから内側膨出部２４ｃの内方先端に亘って親水部位３２ａ、３２ｂが一体に設けられる。

具体的には、樹脂枠部材２４に対して、親水部位３２ａ、３２ｂを形成する領域以外にマスクキングした状態で、前記樹脂枠部材２４が紫外線照射装置（図示せず）内に配置される。そして、樹脂枠部材２４には、紫外線が照射される。紫外線としては、極短波長の真空紫外線が好適である。紫外線が照射された部位には、親水基である水酸基やカルボキシル基等が生成されることにより、親水部位３２ａ、３２ｂが形成される。

なお、紫外線照射に代替し、プラズマ照射を行うようにしてもよい。プラズマ照射を行うための装置は、大気プラズマ装置であってもよく、Ｏ₂プラズマ装置であってもよい。この場合には、紫外線照射と同様に、プラズマが照射された部位に水酸基やカルボキシル基等が生成されることにより、親水部位３２ａ、３２ｂが形成される。

一方、段差ＭＥＡ１０ａが作製される。そして、図５に示すように、枠形状の熱可塑性接着剤２８が用意され、前記熱可塑性接着剤２８は、樹脂枠部材２４の内側膨出部２４ｃ上に配置される。さらに、段差ＭＥＡ１０ａは、カソード電極２２を樹脂枠部材２４に向けて熱可塑性接着剤２８上に配置される。

そこで、図６に示すように、段差ＭＥＡ１０ａと樹脂枠部材２４とには、ホットプレス処理が施される。このため、熱可塑性接着剤２８が加熱溶融されて、樹脂枠部材２４の内側膨出部２４ｃと固体高分子電解質膜１８の外周面１８ｂｅとが仮接着される。一方、樹脂枠部材２４の棚部２４ｂには、親水部位３２ａを介して固体高分子電解質膜１８の外周面１８ｂｅが直接接着される。その際、固体高分子電解質膜１８の素材である樹脂は、親水基を有していれば、この親水基と、親水部位３２ａの親基とが、例えば、水素結合を介して結合される。

次いで、図７に示すように、枠形状の熱硬化性樹脂３０が用意され、前記熱硬化性樹脂３０は、内側膨出部２４ｃの内周端２４ｃｅとカソード電極２２の外周端２２ｂｅとの間に配置される。この状態で、図８に示すように、ホットプレス処理が施されることにより、内側膨出部２４ｃの内周端２４ｃｅとカソード電極２２の外周端２２ｂｅとの間で、熱硬化性樹脂３０が硬化されて仮接着体が得られる。

この仮接着体は、炉（図示せず）内に配置されてアニール処理（焼き鈍し）され、熱硬化性樹脂３０がアニールにより硬化される。これにより、段差ＭＥＡ１０ａと樹脂枠部材２４とが一体化されて樹脂枠付き段差ＭＥＡ１０が製造される。

樹脂枠付き段差ＭＥＡ１０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の内側膨出部２４ｃに当接し、第１セパレータ１４とともに樹脂枠付き段差ＭＥＡ１０に、積層方向に荷重を付与する。さらに、発電セル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。

このように構成される発電セル１２の動作について、以下に説明する。

まず、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３４ａには、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３８ａには、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３６ａには、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。

このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔３４ａから第２セパレータ１６の酸化剤ガス流路４０に導入され、矢印Ｂ方向に移動して段差ＭＥＡ１０ａ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３８ａから第１セパレータ１４の燃料ガス流路４２に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路４２に沿って矢印Ｂ方向に移動し、段差ＭＥＡ１０ａのアノード電極２０に供給される。

従って、段差ＭＥＡ１０ａ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。

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３４ｂ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３８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。

また、冷却媒体入口連通孔３６ａ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４４に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、段差ＭＥＡ１０ａを冷却した後、冷却媒体出口連通孔３６ｂから排出される。

上記のように、発電セル１２が運転（発電）されていると、樹脂枠付き段差ＭＥＡ１０の温度が上昇し、熱可塑性接着剤２８が軟化される場合がある。軟化された熱可塑性接着剤２８は、接合力が低下し、樹脂枠付き段差ＭＥＡ１０の外部、例えば、酸化剤ガス流路４０に流入するおそれがある。

ここで、本実施形態では、図２及び図３に示すように、樹脂枠部材２４を構成する内側膨出部２４ｃの内周端２４ｃｅとカソード電極２２の外周端２２ｂｅとの間に、熱硬化性樹脂３０が配置されている。このため、発電セル１２の運転中に熱可塑性接着剤２８が軟化しても、熱硬化性樹脂３０により、軟化した前記熱可塑性接着剤２８が内側膨出部２４ｃの内周端２４ｃｅとカソード電極２２の外周端２２ｂｅとの間から流出することがない。

従って、簡単な構成及び工程で、熱可塑性接着剤２８の流出を確実且つ容易に阻止することが可能になる。これにより、軟化した熱可塑性接着剤２８が、例えば、酸化剤ガス流路４０に進入することを阻止することができ、前記酸化剤ガス流路４０の圧力損失が増大することを確実に抑制することが可能になる。

また、本実施形態では、樹脂枠部材２４の棚部２４ｂには、固体高分子電解質膜１８の外周面１８ｂｅが直接当接する当接領域に、親水化表面処理が施された状態の親水部位３２ａが設けられている。このため、樹脂枠部材２４の棚部２４ｂと固体高分子電解質膜１８の外周面１８ｂｅとは、互いに大きな接合力で接合され、これらの間から軟化した熱可塑性接着剤２８が流出することを阻止できる。従って、簡単な構成で、熱可塑性接着剤２８の流出を確実且つ容易に抑制することが可能になる。

さらにまた、親水部位３２ａの内側端部には、親水部位３２ｂが連続して形成され、前記親水部位３２ｂは、第２段差部２４ｓ２から内側膨出部２４ｃの内方先端に亘って設けられている。これにより、親水部位３２ｂは、熱可塑性接着剤２８に接する部位に設けられており、前記熱可塑性接着剤２８との接着性が有効に向上するという利点がある。

１０…樹脂枠付き段差ＭＥＡ １０ａ…段差ＭＥＡ
１２…発電セル １４、１６…セパレータ
１８…固体高分子電解質膜 １８ｂｅ…外周面
２０…アノード電極 ２０ａ、２２ａ…電極触媒層
２０ｂ、２２ｂ…ガス拡散層 ２２ｂｅ…外周端
２２…カソード電極 ２４…樹脂枠部材
２４ａ…外周縁部 ２４ｂ…棚部
２４ｃ…内側膨出部 ２４ｃｅ…内周端
２８…熱可塑性接着剤 ３０…熱硬化性樹脂
３２ａ、３２ｂ…親水部位 ３４ａ…酸化剤ガス入口連通孔
３４ｂ…酸化剤ガス出口連通孔 ３６ａ…冷却媒体入口連通孔
３６ｂ…冷却媒体出口連通孔 ３８ａ…燃料ガス入口連通孔
３８ｂ…燃料ガス出口連通孔 ４０…酸化剤ガス流路
４２…燃料ガス流路 ４４…冷却媒体流路

Claims (2)

1. 固体高分子電解質膜の一方の面には、第１電極触媒層及び第１ガス拡散層を有する第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電極触媒層及び第２ガス拡散層を有する第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ＭＥＡ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とともに、前記第２電極側に膨出する内側膨出部を有する樹脂枠部材と、
   を備える燃料電池用樹脂枠付き段差ＭＥＡであって、
   前記内側膨出部の外周端部には、段差部を介して厚さ方向に前記内側膨出部の内周側より肉厚となり、前記固体高分子電解質膜の外周面に当接する棚部が設けられ、
   前記樹脂枠部材の前記棚部には、前記固体高分子電解質膜の前記外周面が直接当接する当接領域に、親水化表面処理が施された状態の第１親水部位が設けられ、前記棚部と前記固体高分子電解質膜の外周面は接合され、
   前記第２電極の外周端から外方に突出する前記固体高分子電解質膜の前記外周面の内方と前記内側膨出部の内周側とは、熱可塑性接着剤により接着されるとともに、
   前記樹脂枠部材の前記熱可塑性接着剤に接する部位には、前記第１親水部位と連続した第２親水部位が設けられることを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き段差ＭＥＡ。
2. 請求項１記載の燃料電池用樹脂枠付き段差ＭＥＡであって、
   前記棚部の厚さは、前記内側膨出部よりも厚いことを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き段差ＭＥＡ。

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