燃料电池单电池制造技术

本发明专利技术提供燃料电池单电池，具有第1气体扩散层，该第1气体扩散层以外周缘部分从膜电极接合体的第1面突出的方式层叠于膜电极接合体的第1面，并且在第1部分具有粘接层，由此，在第1气体扩散层的比外周缘部分靠内侧的部分与膜电极接合体之间，粘接层将它们相互粘接，并且在支承框架与第1气体扩散层的外周缘部分之间、支承框架与第1隔板之间、以及/或者支承框架与第2隔板之间，粘接层将它们相互粘接。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池单电池
本公开涉及燃料电池单电池。
技术介绍
近些年，公知有通过使阳极气体例如氢与阴极气体例如氧发生化学反应来进行发电的燃料电池。作为这样的燃料电池的构成要素亦即燃料电池单电池，公知有具有膜电极接合体和在膜电极接合体的两面配置了气体扩散层以及隔板的结构的燃料电池单电池，该膜电极接合体具有电解质膜以及配置于电解质膜的两面的电极催化剂层。日本专利第5681792关于燃料电池单电池，公开了在膜电极接合体的外周设置有树脂制框部件且树脂制框部件的一部分含浸于气体扩散层、将膜电极接合体与树脂制框部件固定的构造。另外，日本特开2016-162649关于燃料电池单电池，公开了一种利用粘接层固定膜电极接合体与支承框架的构造。本专利技术人在制造日本专利第5681792以及日本特开2016-162649中公开的燃料电池单电池时、在相互层叠来制造燃料电池层叠体时、以及使用燃料电池层叠体时即进行发电时等，获得如下见识：存在因燃料电池单电池的内部构造例如膜电极接合体以及气体扩散层等产生断裂以及/或者破损而导致燃料电池单电池恶化的情况。更具体地说，能够举出以下那样的问题。日本专利第5681792以及日本特开2016－162649公开了具有支承框架与膜电极接合体利用粘接层粘接的构造的燃料电池单电池。在燃料电池单电池具有这样的构造的情况下，在制造燃料电池单电池时、以及层叠燃料电池单电池来制造燃料电池层叠体时，在燃料电池单电池的面内方向，有时对膜电极接合体与支承框架施加相互分离的方向或者接近的方向的应力。另外，若使用燃料电池单电池，则因发热而导致燃料电池单电池内的部件的温度发生变化。而且，在支承框架与气体扩散层的热膨胀率不同的情况下，例如在支承框架使用树脂片材并且气体扩散层使用碳纤维无纺布等的情况下，若使用燃料电池单电池，则有时因发热而导致支承框架的气体扩散层侧的端部与固定于气体扩散层的膜电极接合体的相对位置关系发生变化。由此，在燃料电池单电池的面内方向，有时对膜电极接合体与支承框架施加相互分离的方向或者接近的方向的应力。由此，存在如下担忧：强度比较弱的膜电极接合体因被向燃料电池单电池的面内方向中的端部方向即燃料电池单电池的端部方向拉长而破裂，或者因被向燃料电池单电池的面内方向中的中心方向即燃料电池单电池的中心方向按压而产生褶皱，等等。另外，在采用日本特开2016-162649中公开的那样的、在支承框架与气体扩散层之间存在间隙的结构的情况下，存在如下担忧：在使用了燃料电池单电池时，在该间隙的部分即膜电极接合体露出的部分，因阴极侧以及阳极侧的气体的压力差而导致燃料电池单电池的该部分在厚度方向上变形并破裂。另外，由于隔板与气体扩散层未固定，因而例如在因从燃料电池单电池的外部施加应力而导致燃料电池单电池向面内方向挠曲的情况下，存在如下担忧：在隔板与气体扩散层之间产生偏移，气体扩散层相对于隔板相对地向面内方向中的端部方向或者中心方向即燃料电池单电池的端部方向或者中心方向运动，从而强度相对低的膜电极接合体破裂。并且，总的来说，存在燃料电池单电池中使用的气体扩散层例如使用碳纤维无纺布那样的具有导电性的多孔质的材料的情况。在由这样的材料形成的气体扩散层的端部中，例如存在碳纤维起毛等粗糙的情况。在采用使用这样的气体扩散层在专利第5681792以及日本特开2016-162649公开的那样的、在膜电极接合体的第1面残留膜电极接合体的外周缘部分而直接层叠气体扩散层的结构的情况下，存在如下担忧：在气体扩散层的端部与膜电极接合体接触的部分，气体扩散层的粗糙的端部例如碳纤维起毛的部分刺入至膜电极接合体，损伤膜电极接合体，并且使其断裂以及/或者破损。在膜电极接合体损伤的情况下，该部分变脆弱，存在导致膜电极接合体的断裂以及/或者破损的担忧。另外，在膜电极接合体断裂以及/或者破损的情况下，还存在燃料电池单电池的内部产生短路的担忧。因此，追求燃料电池单电池的进一步的耐久性的提高。
技术实现思路
本公开提供机械耐久性较高的燃料电池单电池。本专利技术人发现能够通过以下的机构实现上述课题：《形态1》一种燃料电池单电池，具备：(I)电极层叠体，具有下述(a)、(b)以及(c)，(a)膜电极接合体，在电解质层的两侧面上分别层叠有电极催化剂层，(b)第1气体扩散层，以外周缘部分从上述膜电极接合体的上述第1面突出的方式层叠于上述膜电极接合体的第1面，以及(c)第2气体扩散层，层叠于上述膜电极接合体的第2面；(II)支承框架，以从上述膜电极接合体分离的方式配置于上述膜电极接合体的外周；(III)第1隔板，层叠于上述电极层叠体的上述第1气体扩散层侧，固定于上述支承框架，且与上述第1气体扩散层抵接；以及(IV)第2隔板，层叠于上述电极层叠体的上述第2气体扩散层侧，固定于上述支承框架，且与上述第2气体扩散层抵接，在上述燃料电池单电池的第1部分中具有粘接层，由此，在上述第1气体扩散层的比上述外周缘部分靠内侧的部分与上述膜电极接合体之间，上述粘接层将它们相互粘接，并且，在上述支承框架与上述第1气体扩散层的上述外周缘部分之间、上述支承框架与上述第1隔板之间、以及/或者上述支承框架与上述第2隔板之间，上述粘接层将它们相互粘接。《形态2》在形态1所记载的燃料电池单电池中，可以构成为上述支承框架在上述燃料电池单电池的厚度方向上配置于上述第1气体扩散层的上述外周缘部分与上述第2隔板之间。《形态3》在形态1所记载的燃料电池单电池中，可以构成为上述支承框架以从上述第1气体扩散层分离的方式配置于上述第1气体扩散层的外周。《形态4》在形态2或者3所记载的燃料电池单电池中，可以构成为在上述燃料电池单电池的第2部分中，上述第2隔板具有反应气体流路，遍及上述第2隔板与上述第2气体扩散层之间、上述第2隔板与上述第1气体扩散层的上述外周缘部分之间、以及上述第2隔板与上述支承框架之间配置有第2盖板，在上述第1气体扩散层的比上述外周缘部分靠内侧的部分与上述膜电极接合体之间，上述粘接层将它们相互粘接，在上述第1气体扩散层的上述外周缘部分与上述第2盖板之间，上述粘接层粘接于上述第2盖板，并且，在上述支承框架与上述第1气体扩散层的上述外周缘部分之间、上述支承框架与上述第1隔板之间、以及/或者上述支承框架与上述第2隔板之间，上述粘接层将它们相互粘接，由此，上述粘接层被相对于上述第2隔板的上述反应气体流路隔离。《形态5》在形态4所记载的燃料电池单电池中，可以构成为在上述燃料电池单电池的上述第2部分中，还有上述第1隔板具有反应气体流路，遍及上述第1隔板与上述第1气体扩散层之间、以及上述第1隔板与上述支承框架之间配置有第1盖板，在上述支承框架与上述第1盖板之间，上述粘接层将它们相互粘接，由此，上述粘接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池单电池，其特征在于，包括：/n电极层叠体，具有膜电极接合体、第1气体扩散层以及第2气体扩散层，所述膜电极接合体在电解质层的两侧面上分别层叠有电极催化剂层，所述第1气体扩散层以外周缘部分从所述膜电极接合体的所述第1面突出的方式层叠于所述膜电极接合体的第1面，所述第2气体扩散层层叠于所述膜电极接合体的第2面；/n支承框架，以从所述膜电极接合体分离的方式配置于所述膜电极接合体的外周；/n第1隔板，层叠于所述电极层叠体的所述第1气体扩散层侧，固定于所述支承框架，且与所述第1气体扩散层抵接；以及/n第2隔板，层叠于所述电极层叠体的所述第2气体扩散层侧，固定于所述支承框架，且与所述第2气体扩散层抵接，/n其中，在所述燃料电池单电池的第1部分中具有粘接层，由此，/n在所述第1气体扩散层的比所述外周缘部分靠内侧的部分与所述膜电极接合体之间，所述粘接层将它们相互粘接，并且，/n在所述支承框架与所述第1气体扩散层的所述外周缘部分之间、所述支承框架与所述第1隔板之间、以及/或者所述支承框架与所述第2隔板之间，所述粘接层将它们相互粘接。/n

【技术特征摘要】
20190930 JP 2019-1795331.一种燃料电池单电池，其特征在于，包括：
电极层叠体，具有膜电极接合体、第1气体扩散层以及第2气体扩散层，所述膜电极接合体在电解质层的两侧面上分别层叠有电极催化剂层，所述第1气体扩散层以外周缘部分从所述膜电极接合体的所述第1面突出的方式层叠于所述膜电极接合体的第1面，所述第2气体扩散层层叠于所述膜电极接合体的第2面；
支承框架，以从所述膜电极接合体分离的方式配置于所述膜电极接合体的外周；
第1隔板，层叠于所述电极层叠体的所述第1气体扩散层侧，固定于所述支承框架，且与所述第1气体扩散层抵接；以及
第2隔板，层叠于所述电极层叠体的所述第2气体扩散层侧，固定于所述支承框架，且与所述第2气体扩散层抵接，
其中，在所述燃料电池单电池的第1部分中具有粘接层，由此，
在所述第1气体扩散层的比所述外周缘部分靠内侧的部分与所述膜电极接合体之间，所述粘接层将它们相互粘接，并且，
在所述支承框架与所述第1气体扩散层的所述外周缘部分之间、所述支承框架与所述第1隔板之间、以及/或者所述支承框架与所述第2隔板之间，所述粘接层将它们相互粘接。


2.根据权利要求1所述的燃料电池单电池，其特征在于，
所述支承框架在所述燃料电池单电池的厚度方向上配置于所述第1气体扩散层的所述外周缘部分与所述第2隔板之间。


3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：野野山顺朗，长谷川辉，
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