JP6594809B2 - Step MEA with resin frame for fuel cell and manufacturing method thereof - Google Patents
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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及びその製造方法に関する。 The present invention provides a step MEA with a resin frame for a fuel cell, comprising: a step MEA sandwiching a solid polymer electrolyte membrane between a first electrode and a second electrode having different planar dimensions; and a resin frame member that goes around the outer periphery of the step MEA. And a manufacturing method thereof.
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。 In general, a polymer electrolyte fuel cell employs a polymer electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane. The fuel cell includes an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) in which an anode electrode is disposed on one surface of a solid polymer electrolyte membrane and a cathode electrode is disposed on the other surface of the solid polymer electrolyte membrane. Yes. The anode electrode and the cathode electrode each have a catalyst layer (electrode catalyst layer) and a gas diffusion layer (porous carbon).
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。 The electrolyte membrane / electrode structure is sandwiched between separators (bipolar plates) to constitute a power generation cell (unit fuel cell). The power generation cells are used as, for example, an in-vehicle fuel cell stack by stacking a predetermined number of power generation cells.
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。 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 use of a relatively expensive solid polymer electrolyte membrane 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 on the outer periphery Is adopted.
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。 As an MEA with a resin frame, for example, an electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame for a fuel cell disclosed in Patent Document 1 is known. In this electrolyte membrane / electrode structure, a step MEA in which the planar dimension of the first electrode is set larger than the planar dimension of the second electrode, and a resin frame provided around the outer periphery of the solid polymer electrolyte membrane And a member.
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。 And the outer peripheral surface of the solid polymer electrolyte membrane which protrudes outward from the outer peripheral end of the 2nd electrode, and the resin frame member are adhere | attached with the contact bonding layer. For the adhesive layer, for example, a thermoplastic adhesive such as a hot melt adhesive is used.
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、反応ガス流路を閉塞し圧力損失が増大するという問題がある。 By the way, as described above, when a thermoplastic adhesive is used as the adhesive, the thermoplastic adhesive may be softened (gelled) during operation of the fuel cell. For this reason, the softened thermoplastic adhesive cannot withstand the pressure during operation and may flow out to the reaction gas flow path. Therefore, there is a problem that the reaction gas flow path is closed and the pressure loss increases.
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及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem, and provides a step MEA with a resin frame for a fuel cell that can reliably and easily prevent the outflow of an adhesive with a simple configuration and process, and a method for manufacturing the same. The purpose is to provide.
本発明に係る燃料電池用樹脂枠付き段差MEA及びその製造方法では、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。 The step MEA with a resin frame for a fuel cell and the manufacturing method thereof according to the present invention include the step MEA and a resin frame member. In the step MEA, a first electrode having a first electrode catalyst layer and a first gas diffusion layer is provided on one surface of the solid polymer electrolyte membrane, and the other surface of the solid polymer electrolyte membrane is provided with a first electrode. A second electrode having a two-electrode catalyst layer and a second gas diffusion layer is provided. The planar dimension of the first electrode is set to be larger than the planar dimension of the second electrode. The resin frame member is provided around the outer periphery of the solid polymer electrolyte membrane and has an inner bulging portion that bulges toward the second electrode.
燃料電池用樹脂枠付き段差MEAでは、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ている。一方、第2電極の外周端と内側膨出部の内周端との間には、熱硬化性樹脂が配置されている。 In the step MEA with a resin frame for a fuel cell, the outer peripheral surface of the solid polymer electrolyte membrane projecting outward from the outer peripheral end of the second electrode and the inner bulging portion are bonded with a thermoplastic adhesive. On the other hand, a thermosetting resin is disposed between the outer peripheral end of the second electrode and the inner peripheral end of the inner bulging portion.
また、この製造方法では、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を熱可塑性接着剤により接着する工程を有している。この製造方法は、第2電極の外周端と内側膨出部の内周端との間に熱硬化性接着剤を配置させ、前記熱硬化性接着剤を硬化させて熱硬化性樹脂を形成する工程を有している。 In addition, this manufacturing method includes a step of bonding the outer peripheral surface of the solid polymer electrolyte membrane projecting outward from the outer peripheral end of the second electrode and the inner bulging portion with a thermoplastic adhesive. In this manufacturing method, a thermosetting adhesive is disposed between the outer peripheral end of the second electrode and the inner peripheral end of the inner bulge portion, and the thermosetting adhesive is cured to form a thermosetting resin. It has a process.
本発明によれば、固体高分子電解質膜の外周面と樹脂枠部材の内側膨出部とは、熱可塑性接着剤により接着される一方、第2電極の外周端と前記内側膨出部の内周端との間に熱硬化性樹脂が配置されている。このため、燃料電池の運転中に作動温度が上昇し熱可塑性接着剤が軟化しても、熱硬化性樹脂により、軟化した前記熱可塑性接着剤が第2電極の外周端と内側膨出部の内周端との間から流出することがない。 According to the present invention, the outer peripheral surface of the solid polymer electrolyte membrane and the inner bulging portion of the resin frame member are bonded by the thermoplastic adhesive, while the outer peripheral end of the second electrode and the inner bulging portion A thermosetting resin is disposed between the peripheral end. For this reason, even if the operating temperature rises during operation of the fuel cell and the thermoplastic adhesive softens, the thermoplastic adhesive softened by the thermosetting resin causes the outer peripheral end and the inner bulging portion of the second electrode to It does not flow out from between the inner peripheral edge.
従って、簡単な構成及び工程で、熱可塑性接着剤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が反応ガス流路に進入することを阻止することができ、前記反応ガス流路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。 Therefore, it is possible to reliably and easily prevent the thermoplastic adhesive from flowing out with a simple configuration and process. Thereby, it is possible to prevent the softened thermoplastic adhesive from entering the reaction gas flow path, and it is possible to reliably suppress an increase in pressure loss of the reaction gas flow path.
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。
As shown in FIGS. 1 and 2, a step MEA (resin framed electrolyte membrane / electrode structure) 10 with a resin frame for a fuel cell according to an embodiment of the present invention has a horizontally long (or vertically long) rectangular solid height. It is incorporated into a molecular power generation cell (fuel cell) 12. The plurality of
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The second
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。
The first
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。
The first
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。
The
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。
The
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)。
The
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。
A thin-walled inner bulging
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。
The outer
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、熱硬化性接着剤30が配置される。熱硬化性接着剤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。熱硬化性接着剤30は、硬化した後に熱硬化性樹脂を形成する。
As shown in FIGS. 2 and 3, a filling
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、それぞれ矢印A方向(積層方向)に個別に連通して、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。
As shown in FIG. 1, one end edge of the
発電セル12の矢印B方向の他端縁部には、それぞれ矢印A方向に個別に連通して、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。
A fuel gas
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。
An oxidant
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。
A
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。
Between the
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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
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。
As shown in FIG. 2, the
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。
For the
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。
Next, a method for manufacturing the
まず、図4に示すように、樹脂枠部材24は、金型(図示せず)を用いて射出成形される一方、段差MEA10aが作製される。そして、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。熱可塑性接着剤28としては、シート状のホットメルトが好ましい。
First, as shown in FIG. 4, the
そこで、図5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、固体高分子電解質膜18の外周面18beが直接当接される。
Therefore, as shown in FIG. 5, the
次いで、図6に示すように、枠形状を有するシート状の熱硬化性接着剤30が用意され、前記熱硬化性接着剤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7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、熱硬化性接着剤30が硬化されて仮接着体が得られる。
Next, as shown in FIG. 6, a sheet-like thermosetting adhesive 30 having a frame shape is prepared, and the
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、熱硬化性接着剤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。
This temporary adhesive body is placed in a furnace (not shown) and annealed (annealed), and the
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。
As shown in FIG. 2, the
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。
The operation of the
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。
First, as shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas
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。
Therefore, the oxidant gas is introduced into the oxidant
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。
Therefore, in the
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。
Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the
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。
The cooling medium supplied to the cooling medium
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、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。
As described above, when the
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、熱硬化性接着剤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、熱硬化性接着剤30が硬化している。従って、軟化した熱可塑性接着剤28は、熱硬化性接着剤30に阻止されて、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。
Here, in this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, thermosetting is performed between the inner
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という効果が得られる。
Therefore, it is possible to reliably and easily prevent the thermoplastic adhesive 28 from flowing out with a simple configuration and process. Thereby, for example, the softened thermoplastic adhesive 28 can be prevented from entering the oxidant
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…熱硬化性接着剤
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
10 ... Step MEA with
DESCRIPTION OF
Claims (2)
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外周面と前記内側膨出部とを接着している熱可塑性接着剤と、
前記第2電極の前記外周端と前記内側膨出部の内周端との間に配置されている熱硬化性樹脂と、
を備えることを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き段差MEA。 A first electrode having a first electrode catalyst layer and a first gas diffusion layer is provided on one surface of the solid polymer electrolyte membrane, and a second electrode catalyst layer is provided on the other surface of the solid polymer electrolyte membrane. And a second electrode having a second gas diffusion layer, and the planar dimension of the first electrode is a step MEA set to be larger than the planar dimension of the second electrode;
A resin frame member provided around the outer periphery of the solid polymer electrolyte membrane and having an inner bulging portion bulging toward the second electrode;
A step MEA with a resin frame for a fuel cell comprising:
A thermoplastic adhesive that bonds the outer peripheral surface of the solid polymer electrolyte membrane projecting outward from the outer peripheral end of the second electrode and the inner bulge;
A thermosetting resin disposed between the outer peripheral end of the second electrode and the inner peripheral end of the inner bulge;
A step MEA with a resin frame for a fuel cell, comprising:
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の製造方法であって、
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外周面と前記内側膨出部とを熱可塑性接着剤により接着する工程と、
前記第2電極の前記外周端と前記内側膨出部の内周端との間に熱硬化性接着剤を配置させ、前記熱硬化性接着剤を硬化させて熱硬化性樹脂を形成する工程と、
を有することを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き段差MEAの製造方法。 A first electrode having a first electrode catalyst layer and a first gas diffusion layer is provided on one surface of the solid polymer electrolyte membrane, and a second electrode catalyst layer is provided on the other surface of the solid polymer electrolyte membrane. And a second electrode having a second gas diffusion layer, and the planar dimension of the first electrode is a step MEA set to be larger than the planar dimension of the second electrode;
A resin frame member provided around the outer periphery of the solid polymer electrolyte membrane and having an inner bulging portion bulging toward the second electrode;
A method of manufacturing a step MEA with a resin frame for a fuel cell comprising:
Bonding the outer peripheral surface of the solid polymer electrolyte membrane projecting outward from the outer peripheral edge of the second electrode and the inner bulging portion with a thermoplastic adhesive;
A step of disposing a thermosetting adhesive between the outer peripheral end of the second electrode and an inner peripheral end of the inner bulging portion, and curing the thermosetting adhesive to form a thermosetting resin; ,
A method for producing a step MEA with a resin frame for a fuel cell, comprising:
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