膜电极接合体制造技术

本发明专利技术提供一种膜电极接合体，抑制向催化剂层供给的燃料气体及氧化剂气体向外部的泄漏。本发明专利技术的膜电极接合体具有电解质膜(30)、配置于电解质膜(30)两面的框状的第一及第二衬垫(40、60)。第一及第二衬垫(40、60)具有：位于电解质膜(30)的外周缘(31)且与电解质膜(30)相对的重叠部(42、62)；位于外周缘(31)的外侧且相互粘接的接合部(52、72)。重叠部(42、62)及接合部(52、72)具有在电解质膜(30)的厚度方向(T)上延伸的贯通孔(48、68、58、78)。重叠部(42、62)的贯通孔(48、68)的开口率比接合部(52、72)的贯通孔(58、78)的开口率更大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及膜电极接合体。
技术介绍
燃料电池的单电池所包含的膜电极接合体(MEA：membrane electrode assembly)具有配置有催化剂层的高分子电解质膜和配置于高分子电解质膜的两面的框状的衬垫。衬垫以包围高分子电解质膜的催化剂层的方式定位，具有防止向催化剂层供给的燃料气体及氧化剂气体向外部泄漏的功能。但是，在高分子电解质膜的两面配置并贴合衬垫时，若在衬垫间或衬垫与高分子电解质膜之间残留气泡，则在制造的膜电极接合体中成为气体泄漏的主要原因。另一方面，已知具有贯通孔的树脂片材(例如，参照专利文献1)。专利文献1：(日本)专利第4898221号说明书但是，专利文献1的树脂片材并非衬垫用途，即使应用于膜电极接合体的衬垫，也难以抑制气泡的残留。因此，被衬垫包围的区域和位于衬垫的外周缘外侧的区域由残留的气泡而连通，或由于残留的气泡在衬垫形成凸部，而使衬垫与隔板的紧密贴合性降低，由此，向催化剂层供给的燃料气体及氧化剂气体可能会向外部泄漏。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述现有技术的课题而设立的，其目的在于提供一种膜电极接合体，抑制向催化剂层供给的燃料气体及氧化剂气体向外部的泄漏。为了实现上述目的，本专利技术的膜电极接合体具有电解质膜和配置于所述电解质膜的两面的框状的第一及第二衬垫。所述第一及第二衬垫具有：重叠部，其位于所述电解质膜的外周缘且与所述电解质膜相对；接合部，其位于r>所述外周缘的外侧且相互粘接。所述重叠部及所述接合部具有在所述电解质膜的厚度方向上延伸的贯通孔，所述重叠部的贯通孔的开口率比所述接合部的贯通孔的开口率大。根据本专利技术，第一及第二衬垫的重叠部及接合部具有在电解质膜的厚度方向上延伸的贯通孔，因此，在电解质膜上配置并贴合有第一及第二衬垫之后，能够经由贯通孔将残留于接合部的间隙或重叠部的气泡除去。另外，此时，重叠部的贯通孔的开口率比接合部的贯通孔的开口率大，故而重叠部的贯通孔即使介着电解质膜的外周缘也能够发挥充分的气泡除去功能。由此，与未配置有高分子电解质膜的第一衬垫的接合部和第二衬垫的接合部的情况同样地，重叠部和电解质膜的外周缘充分粘接，抑制气泡的残留。因此，能够提供抑制向催化剂层供给的燃料气体及氧化剂气体向外部的泄漏的膜电极接合体。本专利技术的其他目的、特征及特性通过参照以后的说明及附图所示例的优选的实施方式而可明了。附图说明图1是用于说明本专利技术实施方式的燃料电池的电池结构的剖面图；图2是用于说明配置在图1所示的高分子电解质膜的外周部的两面的第一及第二衬垫的平面图；图3是用于说明配置在图1所示的高分子电解质膜的外周部的两面的第一及第二衬垫的剖面图；图4是用于说明图2及图3所示的第一及第二衬垫的贯通孔的平面图；图5是用于说明图2及图3所示的第一及第二衬垫的贯通孔的剖面图；图6是用于说明图4所示的接合部的比较例1的平面图；图7是用于说明图4所示的接合部的比较例2的平面图；图8是用于说明本专利技术实施方式的高分子电解质膜中的第一及第二衬垫的配置的剖面图，表示第二衬垫的配置；图9是用于说明在图8所示的第二衬垫的配置之后的高分子电解质膜的配置的剖面图；图10是用于说明在高分子电解质膜的配置之后的第一衬垫的配置的剖面图；图11是用于说明在第一衬垫的配置之后的由刮板进行的气泡除去的平面图；图12是用于说明第一衬垫的配置的比较例1的剖面图；图13是用于说明第一衬垫的配置的比较例2的剖面图；图14是用于说明本专利技术实施方式的变形例的平面图。标记说明10：单电池20：膜电极接合体30：高分子电解质膜31：外周缘32、33：催化剂层35、36：气体扩散层40、140、140A：第一衬垫42：重叠部48：贯通孔52：接合部54：内侧部56：外侧部58：贯通孔60、160、160A：第二衬垫62：重叠部68：贯通孔72：接合部74：内侧部76：外侧部78：贯通孔80、85：隔板82、87：槽部90：冷却板92：槽部98：载置台99：刮板156、176：外侧部157、158、178：贯通孔177：裂纹T：厚度方向S：间隙具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。图1是用于说明本专利技术实施方式的燃料电池的电池结构的剖面图，图2及图3是用于说明配置在图1所示的高分子电解质膜的外周部的两面的第一及第二衬垫的平面图及剖面图。图1所示的单电池10适用于以氢为燃料的固体高分子型燃料电池(PEFC)等，具有膜电极接合体20及隔板80、85。此外，单电池10在堆积而使用的情况下，还具有例如冷却板90，利用设于冷却板90的槽部92构成用于将单电池10冷却的制冷剂流通的制冷剂流路。膜电极接合体20具有高分子电解质膜30、催化剂层32、33、气体扩散层(GDL：Gas Diffusion Layer)35、36、第一衬垫40及第二衬垫60。催化剂层32含有催化剂成分、承载催化剂成分的导电性的催化剂载体、高分子电解质，为进行氢的氧化反应的阳极催化剂层，配置在高分子电解质膜30的一侧。催化剂层33含有催化剂成分、承载催化剂成分的导电性的催化剂载体、高分子电解质，为进行氧的还原反应的阴极催化剂层，配置在高分子电解质膜30的另一侧。高分子电解质膜30具有使在催化剂层32生成的质子选择性地透过催化剂层33的功能、及用于不使向阳极侧供给的燃料气体和向阴极侧供给的氧化剂气体混合的作为隔壁的功能。气体扩散层35是用于使向阳极侧供给的燃料气体分散的阳极气体扩散层，其位于隔板80与催化剂层32之间。气体扩散层36是用于使向阴极侧供给的氧化剂气体分散的阴极气体扩散层，其位于隔板85与催化剂层33之间。如图2及图3所示，第一及第二衬垫40、60为框状且配置在高分子电解质膜30的外周部的两面。衬垫40以包围催化剂层32及气体扩散层35的方式定位，具有防止向催化剂层32供给的燃料气体向外部泄漏的功能。衬垫60以包围催化剂层33及气体扩散层36的方式定位，具有防止向催化剂层33供给的氧化剂气体向外部泄漏的功能。隔板80、85具有串联地电连接单电池10的功能、及将燃料气体、氧化剂气体及制冷剂相互遮断的作为隔壁的功能，与膜电极接合体20为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜电极接合体，其中，具有电解质膜、配置于所述电解质膜的两面的框状的第一及第二衬垫，所述第一及第二衬垫具有：重叠部，其位于所述电解质膜的外周缘且与所述电解质膜相对；接合部，其位于所述外周缘的外侧且相互粘接，所述重叠部及所述接合部具有在所述电解质膜的厚度方向上延伸的贯通孔，所述重叠部的贯通孔的开口率比所述接合部的贯通孔的开口率大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.10 JP 2012-1549611.一种膜电极接合体，其中，具有电解质膜、配置于所述电解质膜的
两面的框状的第一及第二衬垫，
所述第一及第二衬垫具有：
重叠部，其位于所述电解质膜的外周缘且与所述电解质膜相对；
接合部，其位于所述外周缘的外侧且相互粘接，
所述重叠部及所述接合部具有在所述电解质膜的厚度方向上延伸的贯
通孔，
所述重叠部的...

【专利技术属性】
技术研发人员：小野圭，寺崎贵行，山本将也，豊岛剑一，堀部哲史，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP