燃料电池单电池的制造方法技术

具备在电解质膜(5e)两侧分别形成电极催化剂层(5a、5c)的膜电极接合体(5)、配置在膜电极接合体一侧面(51)上的第一气体扩散层(3a)、配置在膜电极接合体另一侧面(52)上的第二气体扩散层(3c)及在膜电极接合体的外周支承膜电极接合体的支承框(2)的燃料电池单电池(1)的制造方法包括：在一侧面上配置有第一气体扩散层的膜电极接合体的另一侧面的外周缘部(E)上形成具有紫外线固化性及热固化性的粘接剂层(10)的工序；在粘接剂层的外侧部分上配置支承框的内周缘部(22)且在粘接剂层的内侧部分上配置第二气体扩散层的外周缘部的工序；使粘接剂层固化而使膜电极接合体、第二气体扩散层及支承框一体化的工序。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池单电池的制造方法。
技术介绍
公知有如下的燃料电池单电池的制造方法，该燃料电池单电池具备：在电解质膜的两侧分别形成有电极催化剂层的膜电极接合体；配置在膜电极接合体的一侧面上的第一气体扩散层；配置在膜电极接合体的另一侧面上的第二气体扩散层；以及在膜电极接合体的外周支承膜电极接合体的支承框，其中，该燃料电池单电池的制造方法具备：在膜电极接合体的另一侧面的外周缘部上形成具有热塑性的粘接剂层的工序；在膜电极接合体的一侧面上配置第一气体扩散层、在膜电极接合体的另一侧面上配置第二气体扩散层，使得第二气体扩散层的外周缘部重叠在粘接剂层的内侧部分上的工序；对第一气体扩散层、膜电极接合体、粘接剂层的内侧部分以及第二气体扩散层进行加热/压缩而进行一体化的工序；在粘接剂层的外侧部分上配置支承框的内周缘部的工序；以及对支承框、粘接剂层的外侧部分以及膜电极接合体进行加热/压缩而进行一体化的工序(例如参照日本特开2014－029834)。在日本特开2014－029834中，粘接剂层覆盖膜电极接合体的另一侧面的外周缘部，由此，膜电极接合体的外周缘部不会从支承框与第二气体扩散层之间的间隙相对于供给气体露出，因此能够避免露出时产生的膜电极接合体的龟裂。但是，当对支承框、粘接剂层的外侧部分以及膜电极接合体进行加热/压缩而进行一体化时，存在因加热而导致树脂制的支承框变形的担忧。因此，为了应对该情况，专利技术人此次研究使用借助紫外线固化的粘接剂、即具有紫外线固化性的粘接剂。然而，由于紫外线无法透过气体扩散层，因此需要在将气体扩散层配置于膜电极接合体前使粘接剂固化。即，需要在膜电极接合体的外周缘部上涂布紫外线固化性的粘接剂而形成粘接剂层，在将支承框的内周缘部配置于粘接剂层的外侧部分上之后、且将第二气体扩散层的外周缘部配置于粘接剂层的内侧部分上之前，利用紫外线使粘接剂层固化。但是，在该情况下，若欲在借助紫外线而固化了的粘接剂层上配置第二气体扩散层，则第二气体扩散层的外周缘部以叠加的方式重叠于粘接剂层的内侧部分的上部，第二气体扩散层的外周缘部与第二气体扩散层的其它部分相比隆起。结果，存在产生如下现象而电池性能降低的担忧：由第二气体扩散层和其上的隔离件划分形成的供给气体的流路由隆起部分堵塞、或形成第二气体扩散层的纤维在隆起部分起毛、或对粘接剂层下的膜电极接合体施加有过度的面压力，等等。虽然这样，但若减少涂布在膜电极接合体的外周缘部上的粘接剂而使得粘接剂层不到达气体扩散层下，则存在膜电极接合体的外周缘部的一部分露出的担忧。期望实现一种能够在不使膜电极接合体露出、且不使支承框变形的情况下，使支承框、气体扩散层以及膜电极接合体可靠地一体化的技术。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方式，提供一种燃料电池单电池的制造方法，该燃料电池单电池具备：在电解质膜的两侧分别形成有电极催化剂层的膜电极接合体；配置在上述膜电极接合体的一侧面上的第一气体扩散层；配置在上述膜电极接合体的另一侧面上的第二气体扩散层；以及在上述膜电极接合体的外周支承上述膜电极接合体的支承框，其中，上述燃料电池单电池的制造方法包括：准备在上述一侧面上配置有上述第一气体扩散层的上述膜电极接合体的工序；在上述膜电极接合体的上述另一侧面的外周缘部上形成具有紫外线固化性以及热固化性的粘接剂层的工序；在上述粘接剂层的外侧部分上配置上述支承框的内周缘部、并且在上述粘接剂层的内侧部分上配置上述第二气体扩散层的外周缘部的工序；以及使上述粘接剂层固化而使上述膜电极接合体、上述第二气体扩散层以及上述支承框一体化的工序。根据上述本专利技术的一个方式，能够在不使膜电极接合体露出、且不使支承框变形的情况下，使支承框、气体扩散层以及膜电极接合体可靠地一体化。通过以下参照附图对本专利技术的优选实施方式的详细描述，能够进一步清楚本专利技术的特征、优点以及技术上和工业上的意义，其中，相同的附图标记表示相同的要素。附图说明图1是示出包含燃料电池单电池的燃料电池组的结构例的局部剖视图。图2是图1的局部放大图。图3是示出燃料电池单电池的制造方法的工序的局部剖视图。图4是示出燃料电池单电池的制造方法的工序的局部剖视图。图5是示出燃料电池单电池的制造方法的工序的局部剖视图。图6是示出燃料电池单电池的制造方法的工序的局部剖视图。图7是示出燃料电池单电池的制造方法的工序的局部剖视图。图8是示出燃料电池单电池的制造方法的工序的局部剖视图。图9是示出比较例的燃料电池组的结构例的局部剖视图。图10是示出比较例和实施例的燃料电池单电池的粘接强度的图表。图11是示出比较例的燃料电池单电池的面压力分布的感压纸的照片。图12是示出实施例的燃料电池单电池的面压力分布的感压纸的照片。具体实施方式图1是示出包含燃料电池单电池1的燃料电池组A的结构例的局部剖视图。参照图1，燃料电池组A由多个燃料电池单电池1在燃料电池单电池1的厚度方向S层叠而成的层叠体形成。燃料电池单电池1通过被供给至燃料电池单电池1的燃料气体以及氧化剂气体的电化学反应而产生电力。在燃料电池单电池1产生的电力经由从配置于层叠体的两端的端子板(未图示)至燃料电池组A的外部的多个配线(未图示)而被取出至燃料电池组A的外部。从燃料电池组A取出的电力例如被供给至电动车辆的驱动用电动马达或者蓄电器。燃料电池单电池1具备：在电解质膜5e的两侧分别形成有电极催化剂层5c、5a的膜电极接合体5；配置在膜电极接合体5的一侧面51上的第一气体扩散层3a；配置在膜电极接合体5的另一侧面52上的第二气体扩散层3c；以及在膜电极接合体5的外周支承膜电极接合体5的支承框2。此外，以下，也将第一气体扩散层3a和第二气体扩散层3c总称为气体扩散层3。作为电解质膜5e的材料，例如可以举出全氟磺酸之类的具有离子传导性的氟系的高分子膜。作为电极催化剂层5a以及电极催化剂层5c的材料，例如可以举出担载有铂或者铂合金之类的催化剂的催化剂担载碳。在其它实施例中，在催化剂担载碳上还添加有与电解质膜相同材料的离聚物。然而，电解质膜5e、电极催化剂层5a以及电极催化剂层5c具有大致相同的大小。当在电解质膜5e的两侧配置电极催化剂层5c、5a而形成膜电极接合体5时，电解质膜5e、电极催化剂层5a以及电极催化剂层5c大致重叠。在其它实施例中，电极催化剂层5a以及电极催...

【技术保护点】
一种燃料电池单电池的制造方法，其中，所述燃料电池单电池的制造方法包括：将第一气体扩散层在膜电极接合体的第一侧面上一体化的工序，所述膜电极接合体由电解质膜和配置于所述电解质膜的两侧的电极催化剂层构成；在所述膜电极接合体的第二侧面的外周缘部上形成具有紫外线固化性以及热固化性的粘接剂层的工序；以支承框的内周缘部配置于所述粘接剂层的外侧部分上的方式配置所述支承框的工序，所述支承框支承所述膜电极接合体；在所述膜电极接合体的第二侧面上，以第二气体扩散层的外周缘部配置在所述粘接剂层的内侧部分上的方式，配置所述第二气体扩散层的工序；以及使所述粘接剂层固化，从而将与所述第一气体扩散层一体化了的膜电极接合体、所述第二气体扩散层以及所述支承框一体化的工序。

【技术特征摘要】
2014.10.08 JP 2014-2073041.一种燃料电池单电池的制造方法，其中，
所述燃料电池单电池的制造方法包括：
将第一气体扩散层在膜电极接合体的第一侧面上一体化的工序，所
述膜电极接合体由电解质膜和配置于所述电解质膜的两侧的电极催化
剂层构成；
在所述膜电极接合体的第二侧面的外周缘部上形成具有紫外线固
化性以及热固化性的粘接剂层的工序；
以支承框的内周缘部配置于所述粘接剂层的外侧部分上的方式配
置所述支承框的工序，所述支承框支承所述膜电极接合体；
在所述膜电极接合体的第二侧面上，以第二气体扩散层的外周缘部
配置在所述粘接剂层的内侧部分上的方式，配置所述第二气体扩散层的
工序；以及
使所述粘接剂层固化，从而将与所述第一气体扩散层一体化了的膜
电极接合体、所述第二气体扩散层以及所述支承框一体化的工序。
2.根据权利要求1所述的燃料电池单电池的制造方法，其中，
将与所述第一气体扩散层一体化了的膜电极接合体、所述第二气体
扩散层以及所述支承框一体化的工序包括：
朝...

【专利技术属性】
技术研发人员：川角明人，池田耕太郎，
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