燃料电池、燃料电池的制造方法技术

燃料电池具备：在电解质膜的两面形成有电极催化剂层的膜电极接合体、配置于膜电极接合体的两面的气体扩散层及配置于膜电极接合体的周缘的框架，在膜电极接合体和气体扩散层被组合了的状态下，膜电极接合体形成向气体扩散层的外侧突出的突出部，框架具有用于与突出部卡合的卡合部，在突出部与卡合部之间具备由紫外线固化型的粘接剂构成的粘接层。

Fuel cell and method for manufacturing fuel cell

Fuel cell with gas has two sides: frame formed membrane electrode assembly, electrode catalyst layer is arranged on the membrane electrode assembly of the diffusion layer and is arranged on the periphery of the membrane electrode assembly on both sides of the electrolyte membrane, membrane electrode assembly and gas diffusion layer is composed of the state, the membrane electrode assembly the formation of protrusions protruding to the outside of the gas diffusion layer, and the frame having a protrusion engaging portion, with a bonding layer composed of ultraviolet curable adhesive between the protruding part and the clamping part.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请主张基于在2014年3月18日提出申请的申请编号2014-54314号的日本专利申请、在2015年3月10日提出申请的申请编号2015-47025号的日本专利申请的优先权，并通过参照其全部公开内容而援引于本申请中。
本专利技术涉及燃料电池。
技术介绍
在使用高分子电解质膜(以后也简称为“电解质膜”)的燃料电池中，MEGA(膜电极气体扩散层接合、Membrane.Electrode&Gas.Diffusion Layer.Assembly)以各种方法制作。例如，MEGA通过在由电解质膜和电极催化剂层构成的CCM(Catalyst Coated Membrane：催化剂涂层膜)的两面层叠气体扩散层的方法来制作。另外，MEGA使用在电解质膜的两面层叠由电极催化剂层和气体扩散层构成的气体扩散电极GDE(Gas Diffusion Electrode)的方法来制作。这种结构的MEGA较薄且容易弯曲。因此，在日本特开2012-134033号公报中记载了对MEGA的周缘配置有衬垫的燃料电池。
技术实现思路
专利技术要解决的课题在日本特开2012-134033号公报记载的技术中，制造成本高且缺乏量产性。因此，已知以保护MEGA和降低制造成本为目的，而在MEGA的周缘配置有框架的带有框架的MEGA(以后也称为“框架MEGA”)。在框架MEGA中，使用粘接剂来粘接MEGA与框架。作为粘接剂，一般以降低制造成本为目的而使用PP(聚丙烯、polypropylene)那样的热塑性树脂。在此，PP气体扩散层存在线膨胀差。因此，在使用热塑性树脂作为粘接剂的情况下，存在如下的课题：在加热时，包含膜电极接合体的MEGA整体可能会产生翘曲或变形。在日本特开2012-134033号公报、日本特开2007-287608号公报及日本特开2013-251253号公报记载的技术中，关于在框架MEGA中抑制膜电极接合体的变形未作任何考虑。另外，这样的课题在要实现燃料电池的薄型化的情况下特别显著。此外，对于以往的燃料电池，希望制造的容易化、低成本化、省资源化、性能的提高等。用于解决课题的方案本专利技术为了解决上述课题的至少一部分而作出，能够作为以下的方式实现。(1)根据本专利技术的一方式，提供一种燃料电池。该燃料电池具备：在电解质膜的两面形成有电极催化剂层的膜电极接合体、配置于上述膜电极接合体的两面的气体扩散层及配置于上述膜电极接合体的周缘的框架，在上述膜电极接合体和上述气体扩散层被组合了的状态下，上述膜电极接合体形成向上述气体扩散层的外侧突出的突出部，上述框架具有用于与上述突出部卡合的卡合部，在上述突出部与上述卡合部之间具备由紫外线固化型的粘接剂构成的粘接层。根据该方式的燃料电池，在膜电极接合体和气体扩散层被组合了的状态下，膜电极接合体向外侧突出的突出部与为了和突出部卡合而设置的框架的卡合部之间的粘接层由紫外线固化型的粘接剂构成。因此，不需要为了配置有气体扩散层的膜电极接合体与框架的粘接而进行加热处理。因此，能够抑制在框架使用了PP等热塑性树脂的情况下以往产生的问题、即框架与气体扩散层的线膨胀差引起的膜电极接合体的变形(翘曲等)的产生。(2)在上述方式的燃料电池中，也可以是，在上述粘接层中还混入有热固化剂。根据该方式的燃料电池的制造方法，由于在粘接层中混入有热固化剂，因此在制作燃料电池的单电池的工序中，在对框架和膜电极接合体进行加热时，能够使未固化的粘接剂固化。(3)在上述方式的燃料电池中，也可以是，上述框架由热塑性树脂形成。根据该方式的燃料电池，框架由热塑性树脂形成，因此能够使用例如廉价的聚丙烯作为框架的材料。(4)在上述方式的燃料电池中，也可以是，在上述框架的上述卡合部形成有沿上述框架的厚度方向贯通上述框架的贯通孔。根据该方式的燃料电池，在框架的卡合部形成有沿框架的厚度方向贯通框架的贯通孔。因此，在将膜电极接合体的突出部与框架的卡合部在它们之间经由粘接剂而组合时，能够在卡合部的设有贯通孔的部分使粘接剂露出。其结果是，在形成粘接层时，从贯通孔(换言之，从粘接剂露出的部分)照射紫外线，由此能够使粘接材可靠地固化而形成粘接层。此外，根据该方式的燃料电池，即使在用于使粘接剂固化的紫外线的条件与框架具有的紫外线的隔断特性重复的情况下，通过从贯通孔照射紫外线，也能够使粘接剂固化而形成粘接层。(5)在上述方式的燃料电池中，也可以是，上述框架还具备能够使紫外线透过的、以至少覆盖上述贯通孔的开口的方式形成的保护层。根据该方式的燃料电池，至少贯通孔的开口被保护层覆盖。因此，在形成粘接层时，即便在使用例如液状、冻胶状、凝胶状、膏剂状的容易变形的粘接剂的情况下，也能够抑制粘接剂进入到框架的贯通孔内。另外，保护层能够使紫外线透过，因此通过经由保护层从贯通孔照射紫外线，能够使粘接材可靠地固化而形成粘接层。(6)在上述方式的燃料电池中，可以是，上述框架的上述保护层由热塑性树脂形成。根据该方式的燃料电池，框架的保护层由热塑性树脂形成，因此在制作燃料电池的单电池的工序中，在对框架和膜电极接合体进行加热时，能够将保护层与配置在保护层周围的部件粘接。能够使保护层固化。(7)根据本专利技术的一方式提供燃料电池的制造方法，上述燃料电池具备：在电解质膜的两面形成有电极催化剂层的膜电极接合体、配置于上述膜电极接合体的两面的气体扩散层及配置于上述膜电极接合体的周缘的框架。该燃料电池的制造方法具备以下工序：在上述膜电极接合体和上述气体扩散层被组合了的状态下，对上述膜电极接合体向上述气体扩散层的外侧突出的突出部和上述框架的用于与上述突出部卡合的卡合部中的至少任一方配置紫外线固化型的粘接剂；使上述突出部与上述卡合部卡合；及照射紫外线而使上述粘接剂固化。根据该方式的燃料电池的制造方法，在膜电极接合体和气体扩散层被组合了的状态下，对膜电极接合体向外侧突出的突出部和为了与突出部卡合而设置的框架的卡合部中的至少任一方配置紫外线固化型的粘接剂，然后照射紫外线而使粘接剂固化。因此，无需为了配置有气体扩散层的膜电极接合体与框架的粘接而进行加热处理。因此，能够抑制框架使用了PP等热塑性树脂的情况下以往产生的问题、即框架与气体扩散层的线膨胀差引起的膜电极接合体的变形(翘曲等)的产生。(8)在上述方式的燃料电池的制造方法中，也可以是，在上述卡合的工序之后，上述燃料电池的制造方法还具备避开上述突出部和上述卡合部而配置能够隔断紫外线的部件的工序。根据该方式的燃料电池的制造方法，避开突出部和卡合部而配置能够隔断紫外线的部件，然后照射紫外线使粘接剂固化。因此，仅对突出部即由于膜电极接合体向外侧突出而变薄的部分和卡合部即框架变薄的部分照射紫外线，能够高效地使粘接剂固化。其结果是，能够缩短紫外线照射时间，并且能够抑制气体扩散层或框架随着吸收紫外线而温度上升及产生线膨胀差。(9)在上述方式的燃料电池的制造方法中，也可以是，在上述固化的工序之后，上述燃料电池的制造方法还具备去除上述气体扩散层的表面的未固化的上述粘接剂的工序。根据该方式的燃料电池的制造方法，由于气体扩散层的表面的粘接剂未固化，因此能够容易地去除。(10)在上述方式的燃料电池的制造方法中，也可以是，在上述粘接剂中混入有热固化剂，上述燃料电池的制造方法还具备通过对粘接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池，具备：在电解质膜的两面形成有电极催化剂层的膜电极接合体；配置于所述膜电极接合体的两面的气体扩散层；及配置于所述膜电极接合体的周缘的框架，在所述膜电极接合体和所述气体扩散层被组合了的状态下，所述膜电极接合体形成向所述气体扩散层的外侧突出的突出部，所述框架具有用于与所述突出部卡合的卡合部，在所述突出部与所述卡合部之间具备由紫外线固化型的粘接剂构成的粘接层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.18 JP 2014-054314;2015.03.10 JP 2015-047021.一种燃料电池，具备：在电解质膜的两面形成有电极催化剂层的膜电极接合体；配置于所述膜电极接合体的两面的气体扩散层；及配置于所述膜电极接合体的周缘的框架，在所述膜电极接合体和所述气体扩散层被组合了的状态下，所述膜电极接合体形成向所述气体扩散层的外侧突出的突出部，所述框架具有用于与所述突出部卡合的卡合部，在所述突出部与所述卡合部之间具备由紫外线固化型的粘接剂构成的粘接层。2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，在所述粘接层中还混入有热固化剂。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其中，所述框架由热塑性树脂形成。4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池，其中，在所述框架的所述卡合部形成有沿所述框架的厚度方向贯通所述框架的贯通孔。5.根据权利要求4所述的燃料电池，其中，所述框架还具备能够使紫外线透过的、以至少覆盖所述贯通孔的开口的方式形成的保护层。6.根据权利要求5所述的燃料电池，其中，所述框架的所述保护层由热塑性树脂形成。7.一种燃料电池的制造方法，所述燃料电池具备：在电解质膜的两面形成有电极催化剂层的膜电极接合体、配置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田耕太郎，长谷川辉，麻田尚宏，吉田慎，林友和，望月道久，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP