燃料电池制造技术

构成燃料电池(10)的电解质膜电极构造体(16)设置固体高分子电解质膜(50)与阴极电极(52)及阳极电极(54)。阴极电极(52)的阴极侧电极催化剂层(52b)具有比阳极电极(54)的阳极侧电极催化剂层(54b)小的平面尺寸。设在阳极侧电极催化剂层(54b)的外侧的不透气性薄膜(56)的内周侧端部(56a)配置在与阴极侧电极催化剂层(52b)的外周端部(52be)夹着固体高分子电解质膜(50)进行重叠的位置。

fuel cell

An electrolyte membrane electrode structure (16) constituting a fuel cell (10) is provided with a solid polymer electrolyte membrane (50) and a cathode electrode (52) and an anode electrode (54). The cathode side electrode catalyst layer (52b) of the cathode electrode (52) has a planar dimension smaller than that of the anode electrode (54) and the anode side electrode catalyst layer (54B). In the anode side of the electrode catalyst layer (54B) is not a breathable film (56) of the inner peripheral end (56a) and configuration in the cathode catalyst layer (52b) of the peripheral end (52be) with solid polymer electrolyte membrane (50) overlap position.

【技术实现步骤摘要】
燃料电池
本专利技术涉及一种燃料电池，其在固体高分子电解质膜的一方的面上设置具有第一电极催化剂层及第一气体扩散层的第一电极，在所述固体高分子电解质膜的另一方的面上设置具有第二电极催化剂层及第二气体扩散层的第二电极，并且所述第一电极催化剂层的平面尺寸设定得比所述第二电极催化剂层小的电解质膜电极构造体由一对金属隔板夹持。
技术介绍
例如，固体高分子型燃料电池构成为在由高分子离子交换膜构成的固体高分子电解质膜的两侧各自设有阳极电极及阴极电极而成的电解质膜电极构造体(MEA)由一对隔板夹持的发电元件。燃料电池通常层叠多个发电元件而构成燃料电池堆栈，并且例如通过组装于燃料电池车辆而用作车载用燃料电池系统。电解质膜电极构造体有时构成如下所述的所谓的台阶型MEA，即一方的电极设定为比固体高分子电解质膜小的平面尺寸，并且另一方的电极设定为与所述固体高分子电解质膜相同或比所述固体高分子电解质膜小的平面尺寸且比所述第一电极大的平面尺寸。例如，在 专利第3242737号公报所公开的燃料电池中，如图31所示，在电解质膜I的一方的面上设有电极2，并且在所述电解质膜I的另一方的面上设有电极3。电极2设定为比电极3小的平面尺寸。在电解质膜I的外周端部一边以环绕电极2的方式配置隔离物4，一边以环绕电极3的方式配置隔离物5。电极2、3各自的电极面积不同，且所述电极2、3的端部相对于电解质膜I而不处于对称的位置。因此，在电极2、3的周边部，所述电极2、3中的任何一个支承电解质膜1，从而使该周边部的机械强度提高。然而，在上述的燃料电池中，电极2设定为比电极3小的平面尺寸。因此，在电解质膜I处形成有仅在外周部设有电极3的催化剂层的、所谓的半电极区域。因此，从电极外周向半电极区域附近容易产生高电位或电位梯度，尤其是使用金属隔板时，可能使金属离子从与所述半电极区域附近对置的所述金属隔板的外周端部熔出。由此，与金属隔板的外周端部对置的电解质膜I的部分容易因熔出的金属离子而受到损害。
技术实现思路
本专利技术用于解决此类问题，其目的在于，提供一种能够以简单且经济的结构阻止来自金属隔板的金属离子的熔出且尽可能地抑制固体高分子电解质膜的劣化的燃料电池。本专利技术涉及一种燃料电池，其中，电解质膜电极构造体由一对金属隔板夹持，在该电解质膜电极构造体中，在固体高分子电解质膜的一方的面上设置具有第一电极催化剂层及第一气体扩散层的第一电极，在所述固体高分子电解质膜的另一方的面上设置具有第二电极催化剂层及第二气体扩散层的第二电极，并且将所述第一电极催化剂层的平面尺寸设定得比所述第二电极催化剂层的平面尺寸小。在燃料电池中，至少在第二电极催化剂层的外周侧或第一电极催化剂层的外周侧以使内周侧端部抵接或使所述内周侧端部重叠的方式设置边框状遮断层。在本专利技术中，至少在第一电极催化剂层的外周侧或第二电极催化剂层的外周侧设有边框状遮断层。边框状遮断层具有电绝缘性。进一步优选的是，该边框状遮断层具有金属离子不透过性。因此，即便电位从第一电极催化剂层的端部附近朝向仅存在第二电极催化剂层的外周侧上升，并且产生电位梯度，也能够抑制从金属隔板的外侧端部熔出金属离子。并且，即使产生滞留水，也能够良好地保护固体高分子电解质膜。由此，能够以简单且经济的结构阻止来自金属隔板的金属离子的熔出且尽可能地抑制固体高分子电解质膜的劣化。【附图说明】基于参照附图进行说明的以下的实施方式的说明，使上述的目的、特征及优点容易被理解。图1是构成本专利技术的第一实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的分解立体说明图。图2是所述发电元件的图1中I1-1I线剖视图。图3是构成所述发电元件的第一金属隔板的主视说明图。图4是构成所述发电元件的第二金属隔板的主视说明图。图5是构成所述发电元件的电解质膜电极构造体的主视说明图。图6是构成本专利技术的第二实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图7是构成本专利技术的第三实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图8是构成本专利技术的第四实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图9是构成本专利技术的第五实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图10是构成本专利技术的第六实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图11是构成本专利技术的第七实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图12是构成本专利技术的第八实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图13是构成本专利技术的第九实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图14是构成本专利技术的第十实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图15是构成本专利技术的第十一实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图16是构成本专利技术的第十二实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图17是构成本专利技术的第十三实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图18是构成本专利技术的第十四实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图19是构成本专利技术的第十五实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图20是构成本专利技术的第十六实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图21是构成本专利技术的第十七实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图22是构成本专利技术的第十八实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图23是构成本专利技术的第十九实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图24是构成本专利技术的第二十实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图25是构成本专利技术的第二十一实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图26是构成本专利技术的第二十二实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图27是构成本专利技术的第二十三实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图28是构成本专利技术的第二十四实施方式所涉及的燃料电池的发电元件的主要部分的剖视说明图。图29是对设置边框状遮断层的范围进行规定的、构成本专利技术的第二十五实施方式所涉及的燃料电池的第二金属隔板的主视说明图。图30是对设置边框状遮断层的范围进行规定的、构成本专利技术的第二十六实施方式所涉及的燃料电池的第二金属隔板的主视说明图。图31是日本专利第3242737号公报所公开的燃料电池的剖视说明图。【具体实施方式】如图1及图2所示，本专利技术的第一实施方式所涉及的燃料电池10中，多个发电元件12例如以立起姿势沿水平方向(箭头A方向)层叠。发电元件12具有横宽形状，并且具备电解质膜电极构造体(MEA) 16、夹持所述电解质膜电极构造体16的第一金属隔板18及第二金属隔板20。第一金属隔板18及第二金属隔板20通过将薄板状的金属板分别冲压加工成波形状而具有截面凹凸形状(参照图2)。第一金属隔板18及第二金属隔板20例如由铝板、不锈钢钢板、钛板或铌板等形成。在发电元件12的长边方向(图1中，箭头B方向)的一端缘部以沿箭头A方向相互连通的方式设有用于供给氧化剂气体例如含氧气体的氧化剂气体供给连通孔26a、用于供给冷却介质的冷却介质供给连通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池，电解质膜电极构造体由一对金属隔板夹持，在所述电解质膜电极构造体中，在固体高分子电解质膜的一方的面上设置具有第一电极催化剂层及第一气体扩散层的第一电极，在所述固体高分子电解质膜的另一方的面上设置具有第二电极催化剂层及第二气体扩散层的第二电极，并且将所述第一电极催化剂层的平面尺寸设定得比所述第二电极催化剂层的平面尺寸小，所述燃料电池的特征在于，至少在所述第二电极催化剂层的外周侧或所述第一电极催化剂层的外周侧以使内周侧端部抵接或使所述内周侧端部重叠的方式设置边框状遮断层。

【技术特征摘要】
2012.07.12 JP 2012-156084;2013.07.02 JP 2013-13901.一种燃料电池，电解质膜电极构造体由一对金属隔板夹持，在所述电解质膜电极构造体中，在固体高分子电解质膜的一方的面上设置具有第一电极催化剂层及第一气体扩散层的第一电极，在所述固体高分子电解质膜的另一方的面上设置具有第二电极催化剂层及第二气体扩散层的第二电极，并且将所述第一电极催化剂层的平面尺寸设定得比所述第二电极催化剂层的平面尺寸小， 所述燃料电池的特征在于， 至少在所述第二电极催化剂层的外周侧或所述第一电极催化剂层的外周侧以使内周侧端部抵接或使所述内周侧端部重叠的方式设置边框状遮断层。2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于， 所述边框状遮断层至少是不透气性薄膜、树脂含浸部或树脂框构件中的任一种。3.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于， 在所述第二电极催化剂层的外周设置所述边框状遮断层，并且， 所述边框状遮断层的内周侧端部配置在夹着所述固体高分子电解质膜且至少与所述第一电极催化剂层的外周端重叠的位置。4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎惠子，古山雅孝，加藤高士，神马亮，隅英明，涩谷将嵩，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：