燃料电池制造技术

提供一种燃料电池，带保护膜电解质膜电极构造体(12)具备：MEA(12a)，其具备夹持固体高分子电解质膜(18)的阴极电极(20)及阳极电极(22)；及保护膜(24a、24b)，其接合于所述固体高分子电解质膜(18)的外周端缘部。带保护膜电解质膜电极构造体(12)具有发电部(46)和边缘部周边(48)。阴极侧隔板(14)及阳极侧隔板(16)在与MEA(12a)相接的外周缘部设有对包括外周端部(20ae、22ae)在内的边缘部周边(48)进行收容的凹部(14c、16c)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种燃料电池，其具备电解质膜电极构造体和隔板，其中电解质膜电极构造体在固体高分子电解质膜的两侧设有分别具有电极催化剂层和气体扩散层的第一电极及第二电极，所述隔板配置于所述电解质膜电极构造体的两面。
技术介绍
一般而言，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜构成的固体高分子电解质膜。该燃料电池通过隔板夹持电解质膜电极构造体(MEA)，其中电解质膜电极构造体在固体高分子电解质膜的两侧分别配置有由催化剂层(电极催化剂层)和气体扩散层(多孔质碳)构成的阳极电极及阴极电极。该燃料电池通过层叠规定的数量，例如作为车载用燃料电池堆使用。在这种电解质膜电极构造体中，一方的催化剂层的外周端部位置和另一方的催化剂层的外周端部位置有时相对于固体高分子电解质膜的膜厚度方向相互错开。例如，日本特开2006-338938号公报(以下，称为现有技术I)所公开的电解质膜-电极接合体如图17所示，具有:高分子电解质膜la、在所述高分子电解质膜Ia的一方的面上形成的阴极催化剂层2a、在所述高分子电解质膜Ia的另一方的面上形成的阳极催化剂层3a以及以有效阳极催化剂层的面积大于有效阴极催化剂层的面积的方式在所述阴极催化剂层2a的端部的至少一部分形成的第一密封垫层4a。而且，相对于高分子电解质膜Ia的至少电解质膜-电极接合体的厚度方向，在与阴极催化剂层2a的端部重复的部位，配置有强度比所述高分子电解质膜Ia高的加强层5a。另外，例如，在日本特开2008-135295号公报(以下，称为现有技术2)所公开的固体高分子形燃料电池中，如图18所示，气体扩散层要素Ib与膜电极接合体2b的两侧组合而构成。膜电极接合体2b具有高分子电解质膜3b，并且在所述高分子电解质膜3b的两面形成有催化剂层4b。气体扩散层要素Ib例如包括:由碳制的通气性导电材料构成的片状多孔质基材5b ;以及含浸在所述多孔质基材5b的周缘部的细孔内的、例如由聚碳酸酯系树脂等热可塑性树脂构成的密封用树脂6b。密封用树脂6b的含浸是通过向层叠配置于周缘部的膜状密封用树脂照射激光而使该膜状密封用树脂熔化来进行的，由此形成密封部7b。在上述的现有技术I中，通过电解质膜-电极接合体被夹持在隔板间，从而构成燃料电池，并且层叠多个所述燃料电池而作为燃料电池堆使用。为了确保希望的发电性能及密封性能，在层叠方向上对燃料电池堆施加规定的紧固载荷。此时，阴极催化剂层2a的外周端部(边缘部)被压接向加强层5a，并且阳极催化剂层3a的外周端部(边缘部)被压接向所述加强层5a及高分子电解质膜la。因此，加强层5a及高分子电解质膜Ia在各边缘部附近面压升高而薄壁化，耐久性下降。另外，在上述的现有技术2中，通常，固体高分子形燃料电池(Μ EA)被夹持在隔板间，并且通过层叠多个所述固体高分子形燃料电池，从而作为燃料电池堆使用。为了确保希望的发电性能及密封性能，在层叠方向上对燃料电池堆施加规定的紧固载荷。此时，在密封部7b的内侧设置的发电部(扩散层非含浸部)Sb与包括所述密封部7b的扩散层含浸部9b的各自的扬氏模量不同。即，在扩散层含浸部9b中，与发电部Sb相t匕，扬氏模量变高。因此，当对固体高分子形燃料电池施加载荷时，扩散层含浸部9b被压接于高分子电解质膜3b。由此，高分子电解质膜3b在被压接于扩散层含浸部9b的外周缘部载荷升高而薄壁化，导致所述高分子电解质膜3b的耐久性下降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种燃料电池，在燃料电池的紧固时，不会对电极催化剂层的外周端部施加过剩的载荷，能够可靠地阻止固体高分子电解质膜的损伤。另外，本专利技术的目的在于，提供一种燃料电池，在燃料电池的紧固时，不会对配置于树脂含浸部的固体高分子电解质膜施加过剩的载荷，能够可靠地阻止所述固体高分子电解质膜的耐久性的下降。本专利技术涉及一种燃料电池，其具备电解质膜电极构造体和隔板，电解质膜电极构造体在固体高分子电解质膜的两侧设有第一电极及第二电极，第一电极及第二电极分别具有电极催化剂层和气体扩散层，隔板配置在所述电解质膜电极构造体的两面。而且，电解质膜电极构造体具有:在第一电极及第二电极间夹着固体高分子电解质膜的发电部；以及在所述第一电极及所述第二电极的各自的电极催化剂层外周端部间夹着所述固体高分子电解质膜的边缘部，在隔板上，在与所述电解质膜电极构造体相接的面上，形成有收容所述边缘部的凹部。另外，本专利技术涉及一种燃料电池，其具备电解质膜电极构造体和隔板，电解质膜电极构造体在固体高分子电解质膜的两侧设有第一电极及第二电极，并且在构成所述第一电极及所述第二电极的气体扩散层的外周端部，设有使树脂含浸的树脂含浸部，隔板配置于所述电解质膜电极构造体的两面。而且，在隔板上，在与电解质膜电极构造体相接的面上，形成有收容树脂含浸部的凹部。根据本专利技术，在隔板上，对应于电解质膜电极构造体的边缘部形成有凹部。因此，在燃料电池被紧固时，边缘部的紧固量被设定成小于发电部的紧固量的尺寸。因此，在发电部，确保用来确保发电性能所需的面压，另一方面，在边缘部，能够抑制过剩的紧固力施加于电极催化剂层外周端部。由此，可以具有希望的发电性能，并且可以良好地抑制在边缘部的固体高分子电解质膜的破损。另外，根据本专利技术，在隔板上，对应于电解质膜电极构造体的树脂含浸部而形成有凹部。因此，在燃料电池被紧固时，树脂含浸部的紧固量被设定成小于发电部的紧固量的尺寸。因此，在发电部，确保用来确保发电性能所需的面压，另一方面，在树脂含浸部，能够抑制过剩的紧固力施加于固体高分子电解质膜。由此，可以具有希望的发电性能，并且可以良好地抑制树脂含浸部引起的固体高分子电解质膜的耐久性的降低。上述的目的、特征及优点，可从通过参照附图说明的以下实施方式的说明中更容易理解。附图说明图1是本专利技术的第一实施方式的燃料电池的主要部分分解立体说明图。图2是所述燃料电池的图1中I1-1I线剖面说明图。图3是构成所述燃料电池的带保护膜电解质膜电极构造体的阳极电极侧的主视说明图。图4是所述燃料电池的紧固前的主要部分剖面说明图。图5是单电池厚度与发电部面压及边缘部面压之间的关系说明图。图6是本专利技术的第二实施方式的燃料电池的主要部分分解立体说明图。图7是所述燃料电池的主要部分剖面说明图。图8是所述燃料电池的紧固前的主要部分剖面说明图。图9是本专利技术的第三实施方式的燃料电池的主要部分剖面说明图。图10是本专利技术的第四实施方式的燃料电池的主要部分剖面说明图。图11是本专利技术的第五实施方式的燃料电池的主要部分分解立体说明图。图12是所述燃料电池的图11中XI1-XII线剖面说明图。图13是构成所述燃料电池的电解质膜电极构造体的阳极电极侧的主视说明图。图14是所述电解质膜电极构造体与阴极侧隔板及阳极侧隔板的紧固前的局部剖面说明图。图15是所述电解质膜电极构造体的制造方法的说明图。图16是MEA厚度与发电部面压及含浸部周边面压之间的关系说明图。图17是现有技术I所公开的膜电极组装体的说明图。图18是现有技术2所公开的固体高分子形燃料电池的说明图。具体实施例方式如图1及图2所示，本专利技术的第一实施方式的燃料电池10具备:带保护膜电解质膜电极构造体12、以及夹持所述带保护膜电解质膜电极构造体12的阴极侧隔板14及阳极侧隔板16。阴极侧隔板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池，其具备：电解质膜电极构造体(12)，其在固体高分子电解质膜(18)的两侧设有第一电极(22)及第二电极(20)，所述第一电极(22)及第二电极(20)分别具有电极催化剂层(22a、20a)和气体扩散层(22b、20b、68b、70b)；以及隔板(14、16)，其配置于所述电解质膜电极构造体(12)的两面，其特征在于，所述电解质膜电极构造体(12)具有：在所述第一电极(22)及所述第二电极(20)间夹着所述固体高分子电解质膜(18)的发电部(46)；以及在所述第一电极(22)及所述第二电极(20)的各自的电极催化剂层外周端部间夹着所述固体高分子电解质膜(18)的边缘部，在所述隔板(14、16)上，在与所述电解质膜电极构造体(12)相接的面形成有收容所述边缘部的凹部(14c、16c)。

【技术特征摘要】
2011.11.01 JP 2011-240366;2011.11.01 JP 2011-24031.一种燃料电池，其具备: 电解质膜电极构造体(12)，其在固体高分子电解质膜(18)的两侧设有第一电极(22)及第二电极(20)，所述第一电极(22)及第二电极(20)分别具有电极催化剂层(22a、20a)和气体扩散层(22b、20b、68b、70b);以及 隔板(14、16)，其配置于所述电解质膜电极构造体(12)的两面， 其特征在于，所述电解质膜电极构造体(12)具有:在所述第一电极(22)及所述第二电极(20)间夹着所述固体高分子电解质膜(18)的发电部(46);以及在所述第一电极(22)及所述第二电极(20)的各自的电极催化剂层外周端部间夹着所述固体高分子电解质膜(18)的边缘部，在所述隔板(14、16) 上，在与所述电解质膜电极构造体(12)相接的面形成有收容所述边缘部的凹部(14c、16c)。2.按权利要求1所述的燃料电池，其特征在于， 构成所述第一电极(22)的电极催化剂层(22a)的外周端部(22ae)被设定成比构成所述第二电极(20)的电极催化剂层(20a)的外周端部(20ae)更向电极面方向外方突出的尺寸。3.按权利要求1所述的燃料电池，其特征在于， 在所述气体扩散层(22b、20b)的外周设有保护膜(24b、24a)。4.按权利要求1所述的燃料电池，其特征在于， 在所述固体高分子电解质膜(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉浦诚治，新海洋，田中健一，川原田美帆子，浦田健多，田中之人，加藤高士，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：