JP2023092550A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、ゴム系接着剤の使用量増加によりコストを増加させることなく、接合力が弱い電解質膜と枠体間が剥離して生じた隙間から燃料ガス、および酸化剤ガスが外部に漏れることが抑制できる電解質膜－電極－枠接合体を用いた燃料電池を提供する。【解決手段】本開示における燃料電池は、電解質膜と、電解質膜の周縁部より内側の両主面に配置される触媒層と、電解質膜を挟んで触媒層の両外側に配置されるガス拡散層と、で構成される電解質膜－電極接合体と、ガス拡散層の両外側に配置される一対のセパレータと、一方のガス拡散層と触媒層との間に配置され、一方の触媒層の外周方向に電解質膜の面に沿って形成される第１枠体と、他方のガス拡散層と触媒層との間に配置され、他方の触媒層の外周方向に電解質膜の面に沿って形成される第２枠体と、第１枠体と第２枠体と電解質膜とを一対のセパレータ間で接着するゴム系接着剤と、を備える。【選択図】図３

Description

本開示は、燃料電池に関する。

特許文献１は、電解質膜と、これよりも狭小な平面積で該電解質膜の両側で当接する触媒層から膜電極接合体が形成され、該膜電極接合体の両側にガス透過層およびセパレータが配されて燃料電池セルを形成し、積層された燃料電池セル内のセパレータ間もしくは燃料電池セル間をシールするガスケットを備えた燃料電池であって、少なくとも、電解質膜が触媒層で被覆されていない周縁の露出領域とガス拡散層の間には、保護フィルムを備える。

特開２０１０－１８６７１１号公報

本開示は、ゴム系接着剤の使用量増加によるコストの増加を抑制し、また接合力が弱い電解質膜と枠体間が剥離して生じた隙間から燃料ガスおよび酸化剤ガスが外部に漏れることを抑制できる燃料電池を提供する。

本開示における燃料電池は、電解質膜と触媒層とガス拡散層とで構成される電解質膜－電極接合体と、セパレータと、第１枠体と、第２枠体と、ゴム系接着剤と、を備え、第１枠体は周縁部が電解質膜の周縁部より外側にあり、第２枠体は周縁部が電解質膜の周縁部より内側にあり、第１枠体の周縁部の側面はゴム系接着剤で覆われていないが、電解質膜の周縁部の側面及び第２枠体の周縁部の側面はゴム系接着剤で覆われるように構成される。

触媒層は、電解質膜の周縁部より内側の両主面に配置される。

ガス拡散層は、解質膜を挟んで触媒層の両外側に配置される。

一対のセパレータは、ガス拡散層の両外側に配置される。

第１枠体は、一方のガス拡散層と触媒層との間に配置され、一方の触媒層の外周方向に電解質膜の面に沿って形成される。

第２枠体は、他方のガス拡散層と触媒層との間に配置され、他方の触媒層の外周方向に電解質膜の面に沿って形成される。

ゴム系接着剤は、第１枠体と第２枠体と電解質膜とを一対のセパレータ間で接着する。

本開示における燃料電池は、電解質膜を第１枠体と第２枠体で挟み、電解質膜の周縁部が第１枠体の周縁部と第２枠体の周縁部との間に配置して接合される電解質膜－電極－枠接合体において、電解質膜の第１枠体の周縁部の側面を露出させた状態で、ゴム系接着剤により第１枠体と第２枠体と電解質膜とをセパレータの間で接着し、シールすることができる。

そのため、第１枠体の周縁部の側面を覆う必要がないためゴム系接着剤の使用量増加によるコストの増加を抑制し、また接合力が弱い電解質膜と枠体間が剥離して生じた隙間から燃料ガス、および酸化剤ガスが外部に漏れることが抑制できる。

実施の形態１における燃料電池スタックの構成を示す外観斜視図 実施の形態１における燃料電池スタックを図１のＡ－Ａ線で切断した断面模式図 実施の形態１における電解質膜－電極－枠接合体を図１のＡ－Ａ線で切断した断面模式図 実施の形態１におけるセルを図１のＡ－Ａ線で切断した断面模式図 実施の形態１におけるセルを分解し図１のＡ－Ａ線で切断した断面模式図 実施の形態１における電解質膜－電極－枠接合体をカソードガス拡散層側から見た模式図

（本開示の基礎となった知見等）
発明者らが本開示に想到するに至った当時、電解質膜と、これよりも狭小な平面積で該電解質膜の両側で当接する触媒層と、から電解質膜－電極接合体が形成され、該電解質膜－電極接合体の両側にガス拡散層およびセパレータが配されて燃料電池セルを成し、積層された燃料電池セル内のセパレータ間もしくは燃料電池セル間をシールするガスケットを備えた燃料電池があった。

この燃料電池に用いられる技術として、電解質膜が触媒層で被覆されていない周縁の露出領域とガス拡散層の間に枠体を介在させ、電解質膜と枠体の間に接着剤を使用せずにホットプレスによる水素結合等で接合し、両枠体の周縁部及び電解質膜の周縁部をガスケット中に埋没させることでガスをシールする技術があった。

この技術では、ガスケットがその端部のマニホールドの周縁に該マニホールドを囲む無端リブを有しており、その成形方法の概要は、アノード側のガス拡散層、電解質膜－電極接合体、カソード側のガス拡散層の順に収容して型締めし、電解質膜－電極接合体の側方のガスケット用キャビティ内に樹脂を注入する（射出成形）等の方法でおこなわれるものであった。

しかしながら、耐久性に優れたゴム系接着剤を燃料電池セル内のセパレータ間に適用しようとすると、ゴム系接着剤は硬化後に収縮するため、セパレータ間で電解質膜及び枠体に接着しているゴム系接着剤がセパレータ側に引っ張られる状態となり、電解質膜及び枠体とゴム系接着剤との接合部である界面を開こうとする力がかかる。

こういった寸法変化に追従させるためにゴム系接着剤を用いているが、電解質膜と枠体の間は、接着剤が介在せず、弱い化学的相互作用である水素結合により接合しているため、燃料電池に供給されるガスに含まれる水分や発電時に生成する水分が電解質膜と枠体の間に浸入することにより、電解質膜と枠体の間が剥離してしまい、燃料ガス、および酸化剤ガスが外部に漏れるという課題があった。

これを解決するために従来では、枠体と電解質膜を完全にゴム系接着剤で覆う手段が用いられていたが、今度は枠体と電解質膜を覆うためにゴム系接着剤の使用量が増え、コストが増加してしまうという課題があった。

そうした状況下において、発明者らは、ゴム系接着剤が電解質膜に対しても優れた接着力があること、枠体そのものはガス透過性がないので表面に露出しても問題ないことから着想を得て、本開示の主題を構成するに至った。

そこで本開示は、電解質膜を第１枠体と第２枠体で挟み、第１枠体は周縁部が電解質膜の周縁部より外側にあり、第２枠体は周縁部が電解質膜の周縁部より内側にあるように電解質膜－電極接合体と第１枠体と第２枠体とから電解質膜－電極－枠接合体を構成し、第１枠体の周縁部の側面はゴム系接着剤で覆われていないが、電解質膜の周縁部の側面及び第２枠体の周縁部の側面はゴム系接着剤で覆われるように構成してシールすることで、電解質膜とゴム系接着剤の接着面を増やし、接合力が弱い電解質膜と枠体間が剥離して生じた隙間から燃料ガス、および酸化剤ガスが外部に漏れることを抑制でき、かつ第１枠体が外部に露出する分ゴム系接着剤の使用量を減少させゴム系接着剤の使用量増加によるコスト増加を抑制できる、電解質膜－電極－枠接合体を用いた燃料電池を提供する。

以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。

なお、添付図面及び以下の説明は、当事者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

（実施の形態１）
以下、図１～６を用いて、実施の形態１を説明する。

［１－１．構成］
図１において、燃料電池スタック９０は、セルを積層したスタック部９１を集電板４０、４１で挟み、さらに、その外側にエンドプレート７０、７７を配置し、ボルト８０でエンドプレート間を締結し圧力を加えている。

エンドプレート７０は、燃料ガスとして水素を導入および排出するための、燃料ガス導入口７１と燃料ガス排出口７２と、酸化剤ガスとして空気を導入および排出するための、酸化剤ガス導入口７３と酸化剤ガス排出口７４と、冷却媒体としてイオン交換水を導入および排出する為の冷却媒体導入口７５と冷却媒体排出口７６と、を備える。

図２において、スタック部９１は、複数のセル１００を積み重ねて形成され、その両端に集電板４０と集電板４１と、その外側に絶縁板４２と絶縁板４３と、更に、その外側にエンドプレート７０とエンドプレート７７と、が配置されている。

図３において、電解質膜－電極－枠接合体１０は、電解質膜１と、カソード触媒層２と、アノード触媒層３と、を有する電解質膜－電極接合体１３と、カソードガス拡散層４と、アノードガス拡散層５と、第１枠体６と、第２枠体７と、を備える。

電解質膜１は、水素イオン伝導性を有する高分子電解質膜であって、具体的には、パーフルオロカーボンスルホン酸からなるフッ素系高分子電解質膜（米国ＤｕＰｏｎｔ社製のＮａｆｉｏｎ（登録商標））を用いる。

カソード触媒層２は、電解質膜１の一方の主面に配置され、酸素の還元反応に対する触媒を含む層である。具体的には、白金系金属触媒を坦持したカーボン粉末とプロトン導電性を有する高分子材料を主成分とした多孔質部材を用いる。

アノード触媒層３は、電解質膜１の他方の主面に配置され、水素の酸化反応に対する触媒を含む層である。具体的には、白金系金属触媒を坦持したカーボン粉末とプロトン導電性を有する高分子材料を主成分とした多孔質部材を用いる。

カソードガス拡散層４及びアノードガス拡散層５は、導電性と撥水性を有する多孔質の部材である。本実施の形態では、カーボンペーパーを用いて作製された多孔質構造を有する導電性基材に、フッ素樹脂を代表とする撥水性高分子樹脂である、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を分散させて構成された部材を用いる。

カソードガス拡散層４は、電解質膜－電極接合体１３のカソード触媒層２の電解質膜１と反対側の面に積層配置される。

アノードガス拡散層５は、電解質膜－電極接合体１３のアノード触媒層３の電解質膜１と反対側の面に積層配置される。

電解質膜－電極接合体１３から露出している電解質膜１の周縁部は、額縁状の第１枠体６と額縁状の第２枠体７で挟まれており、第１枠体６の周縁部は電解質膜１の周縁部より外側にあり、第２枠体７の周縁部は電解質膜１の周縁部より内側にある。つまり、電解質膜１の周縁部は第１枠体６の周縁部と第２枠体７の周縁部の間に配置されている。

第１枠体６と第２枠体７は、適度な機械的強度と耐熱性、優れた耐薬品性を有する樹脂部材である。具体的には、１０μｍの厚みのポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）をトムソン刃で打ち抜いて形成された部材を用いる。

図６において、第１枠体６は、燃料ガスとして水素を導入および排出するための燃料ガス導入口と燃料ガス排出口と、酸化剤ガスとして空気を導入および排出するための酸化剤ガス導入口と酸化剤ガス排出口と、冷却媒体としてイオン交換水を導入および排出するための冷却媒体導入口と冷却媒体排出口とに対し、それぞれと個別に連通している複数のマニホールド孔２５を備えている。

電解質膜－電極－枠接合体１０のカソードガス拡散層４とアノードガス拡散層５の外側両主面には額縁にマニホールド孔２５を備えた外周部８が構成される。

具体的には、カソードガス拡散層４の周縁部と第２枠体７の周縁部との距離を５ｍｍとし、電解質膜１の周縁部と第２枠体７の周縁部との距離を２ｍｍとした。第１枠体６の周縁部はセパレータの外形と同じ大きさとし、電解質膜１の周縁部と第１枠体６の周縁部との距離は４ｍｍ以上確保されている。

図４において、セル１００は、カソードセパレータ２０とアノードセパレータ２１とを用いて、電解質膜－電極－枠接合体１０を挟持し、第１ゴム系接着剤１１と第２ゴム系接着剤１２とにより接着、シールされることで構成される。第１枠体６の周縁部の側面は、第１ゴム系接着剤１１と第２ゴム系接着剤１２とに覆われていない。

カソードセパレータ２０とアノードセパレータ２１は、適度な機械的強度と導電性を有する。具体的には、黒鉛粉末と熱硬化性樹脂の混練物を加熱成型して形成された部材を用いる。

カソードセパレータ２０は、電解質膜－電極－枠接合体１０のカソードガス拡散層４と対向する一方の主面に、酸化剤ガスとしての空気が流れる酸化剤ガス経路２２が形成され、他方の主面にセル１００を重ね合わせたときに別のセル１００のアノードセパレータ２１の冷却媒体経路２４と当接する冷却面２６が形成されている。

カソードセパレータ２０は、燃料ガス導入口と燃料ガス排出口と、酸化剤ガス導入口と酸化剤ガス排出口と、冷却媒体導入口と冷却媒体排出口とに対し、それぞれと個別に連通している複数のマニホールド孔２５とを備えており、酸化剤ガス導入口と酸化剤ガス排出口とが酸化剤ガス経路２２と接続している（図示せず）。

アノードセパレータ２１は、電解質膜－電極－枠接合体１０のアノードガス拡散層５と対向する一方の主面に、燃料ガスとしての水素が流れる燃料ガス経路２３が形成され、他方の主面に、冷却媒体としてのイオン交換水が流れる冷却媒体経路２４が、セル１００を重ね合わせたときに別のセル１００のカソードセパレータ２０の冷却面２６と当接することで形成されている。冷却媒体経路２４は外部に冷却媒体が漏れないようにシールされる（図示せず）。

アノードセパレータ２１は、燃料ガス導入口と燃料ガス排出口と、酸化剤ガス導入口と酸化剤ガス排出口と、冷却媒体導入口と冷却媒体排出口とに対し、それぞれと個別に連通している複数のマニホールド孔２５とを備えており、燃料ガス導入口と燃料ガス排出口が燃料ガス経路２３と接続しており、冷却媒体導入口と冷却媒体排出口とが冷却媒体経路２４と接続している（図示せず）。

図５は、セル１００を構成するカソードセパレータ２０と、アノードセパレータ２１と、電解質膜－電極－枠接合体１０とを、第１ゴム系接着剤１１および第２ゴム系接着剤１２を用いて接着する前の状態を示している。

第１ゴム系接着剤１１は、カソードセパレータ２０の酸化剤ガス経路２２を囲むように、額縁状に配置され、またマニホールド孔２５を囲むように配置されている。

第２ゴム系接着剤１２は、アノードセパレータ２１の燃料ガス経路２３を囲むように、額縁状に配置され、またマニホールド孔２５を囲むように配置されている。

言い換えると、第１ゴム系接着剤１１と第２ゴム系接着剤１２は対向し、電解質膜－電極－枠接合体１０の外周部８の位置に配置される。

第１ゴム系接着剤１１と第２ゴム系接着剤１２は、耐久性に優れ、機械的強度と柔軟性を有する合成樹脂である。具体的には、耐薬品性や耐機械的特性の観点から耐久性が優れたフッ素ゴムを主材としたものを用いる。

［１－２．製造方法］
以上のように構成されたセル１００について、以下に製造方法とその作用を説明する。まず図４に基づいて、その製造方法を説明する。

まず電解質膜１の両主面にカソード触媒層２とアノード触媒層３が配置されて、電解質膜－電極接合体１３が形成される。

第１枠体６は、周縁部が電解質膜１の周縁部より外側にあり、第２枠体７は、周縁部が電解質膜１の周縁部より内側にある状態で配置され、接着剤を用いずに熱プレスを用いて加熱温度５０℃～７０℃の範囲で５分維持し貼り合わされている。

これにより、電解質膜－電極－枠接合体１０の外周部８のカソード触媒層２側は、第１枠体６と電解質膜１と第２枠体７の表面が出た状態、および電解質膜－電極－枠接合体１０の外周部８のアノード触媒層３側は、第１枠体６の表面が出た状態で、電解質膜１と第１枠体６、電解質膜１と第２枠体７の間には接着剤が介在せず、弱い化学的相互作用である水素結合により接合されている。

カソードガス拡散層４を、電解質膜１との間でカソード触媒層２と第２枠体７とを挟みかつカソード触媒層２がカソードガス拡散層４の真ん中に来るように配置し、アノードガス拡散層５を、電解質膜１との間でアノード触媒層３と第１枠体６とを挟みかつアノード触媒層３がアノードガス拡散層５の真ん中に来るように配置し、第１枠体６や第２枠体７と同じく接着剤を用いずに熱プレスを用いて加熱温度１３０℃～１５０℃の範囲で、５～１５分維持し貼り合わせる。

続いて図５に基づいて、製造方法の続きを説明する。

第１ゴム系接着剤１１と第２ゴム系接着剤１２は、メチルエチルケトンなどの溶剤により粘度が下げられた状態で、カソードセパレータ２０、アノードセパレータ２１の外周部８に配置される。本実施の形態では、第１ゴム系接着剤１１と第２ゴム系接着剤１２の塗布にディスペンサーを用いたが、スクリーン印刷などを用いることもできる。また、第１ゴム系接着剤１１と第２ゴム系接着剤１２は半硬化状態のシート状のものを配置することもできる。

そして、カソードセパレータ２０とアノードセパレータ２１とで挟持することで、カソードセパレータ２０と電解質膜－電極－枠接合体１０の間の外周部８の位置にある第２枠体７と電解質膜１と第１枠体６の表面とが、第１ゴム系接着剤１１と接合される。また、アノードセパレータ２１と電解質膜－電極－枠接合体１０の間の外周部８の位置にある第１枠体６の表面とが、第２ゴム系接着剤１２と接合される。

［１－３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、セル１００は、電解質膜１と、カソード触媒層２と、アノード触媒層３と、カソードガス拡散層４と、アノードガス拡散層５と、で構成される電解質膜－電極接合体１３と、カソードセパレータ２０と、アノードセパレータ２１と、第２枠体７と、第１枠体６と、第１ゴム系接着剤１１と、第２ゴム系接着剤１２と、を備える。

第１枠体６は、アノード触媒層３とアノードガス拡散層５との間に配置され、アノード触媒層３の外周方向に電解質膜１の面に沿って形成される。

第２枠体７は、カソード触媒層２とカソードガス拡散層４との間に配置され、カソード触媒層２の外周方向に電解質膜１の面に沿って形成される。

第１ゴム系接着剤１１と第２ゴム系接着剤１２とは、第１枠体６と第２枠体７と電解質膜１とをカソードセパレータ２０とアノードセパレータ２１間で接着する。

また本実施の形態において、セル１００は、第１枠体６は、周縁部が電解質膜１の周縁部より外側にあり、第２枠体７は、周縁部が電解質膜１の周縁部より内側にあり、第１枠体６の周縁部の側面は第１ゴム系接着剤１１及び第２ゴム系接着剤１２で覆われていないが、電解質膜１の周縁部の側面及び第２枠体７の周縁部の側面は第２ゴム系接着剤１２で覆われるように構成される。

これにより、電解質膜１と第１枠体６と第２枠体７とが、それぞれ第１ゴム系接着剤１１または第２ゴム系接着剤１２と接着されることで、第１ゴム系接着剤１１及び第２ゴム系接着剤１２が収縮した時に、接合力が弱い電解質膜１と第１枠体６、電解質膜１と第２枠体７間が剥離して生じた隙間から燃料ガスや酸化剤ガスが外部に漏れることを抑制できる。

また、第１枠体６の側面を露出させるまで伸ばすことでその分第１ゴム系接着剤１１及び第２ゴム系接着剤１２の使用量を減らすことができる。

本実施の形態において、燃料電池スタック９０は、第１枠体６及び第２枠体７は、非導電性の樹脂フィルム、または樹脂シートを用いてもよい。

これにより、アノードセパレータ２１とカソードセパレータ２０の外周部８に非導電性の第１枠体６があるため、アノードセパレータ２１とカソードセパレータ２０の間のガス拡散層の外側の非発電領域が確実に絶縁される。

ただし、第１ゴム系接着剤１１及び第２ゴム系接着剤１２が非導電性なので、第１枠体６及び第２枠体７が導電性物質で構成されていたとしてもセパレータ間は絶縁できるため、必ずしも第１枠体６及び第２枠体７は非導電性の物質で構成されていなくてもよい。

また、本実施の形態において、燃料電池スタック９０は、第１枠体６及び第２枠体７は、電解質膜１及び第１ゴム系接着剤１１、第２ゴム系接着剤１２と接する表面にヒドロキシ基を備えるようにしてもよい。ヒドロキシ基はコロナ処理やプラズマ処理のような表面改質により備えることができる。本実施の形態ではコロナ処理を用いた。表面には、ヒドロキシ基以外にカルボニル基、カルボキシ基等の官能基が備えられてもよい。

これにより、第１枠体６と電解質膜１、第２枠体７と電解質膜１の間が、加熱圧着により水素結合で接合される。

そのため、電解質膜１と第１枠体６、電解質膜１と第２枠体７の間がゴム系接着剤なしで接合されるので、電解質膜－電極－枠接合体１０としてハンドリングが容易になるとともに、電解質膜１の両主面に配置されるカソード触媒層２、アノード触媒層３が第１ゴム系接着剤１１及び第２ゴム系接着剤１２に含まれる溶剤により被毒されない。さらに、第１枠体６及び第２枠体７と第１ゴム系接着剤１１及び第２ゴム系接着剤１２も、より強固に接合される。

そのため、長期間にわたり第１ゴム系接着剤１１と第２ゴム系接着剤１２とが収縮することにより、電解質膜１と第１枠体６との間及び電解質膜１と第２枠体７との間を引きはがそうとする力が加わったとしても、引きはがそうとする力が緩和され界面が剥離しないため、燃料電池の耐久性が向上する。

さらに、濡れ性が悪いフッ素系の電解質膜１との接合は、結合力が強くないとされているが、第１ゴム系接着剤１１および第２ゴム系接着剤１２は、溶剤を含む低分子から成り立っているので、電解質膜１の一部を溶剤により溶かしつつ相溶化することで、濡れ性が向上し、界面間距離が、とても接近するため分子間力が働き、物理的相互作用が構成しやすくなり、接合力を強くできる。

なお、本実施の形態では、第１枠体６と第２枠体７は、額縁状の形状のものを用いたが、額縁状でなくてもよい。例えば、設計上必要であれば、額縁の一部が欠けたような形状を用いてもよい。

なお、本実施の形態では、カソード触媒層２側に第２枠体７を、アノード触媒層３側に第１枠体６を用いたが、カソード触媒層２側に第１枠体６を、アノード触媒層３側に第２枠体７を用いてもよい。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

実施の形態１では、燃料電池スタック９０の１例として、第１枠体６及び第２枠体７に１０μｍの厚みのポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）をトムソン刃で打ち抜いて形成された部材を用いる場合を説明した。第１枠体６および第２枠体７は、アノードセパレータ２１とカソードセパレータ２０の間のカソードガス拡散層４及びアノードガス拡散層５の外側の非発電領域が確実に絶縁されればよい。したがって、第１枠体６および第２枠体７は１０μｍの厚みのポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）に限定されない。

第１枠体６と第２枠体７は、燃料電池スタック９０として電解質膜－電極－枠接合体１０のカソード触媒層２やアノード触媒層３に対して被毒作用の無い、耐久性のあるものであれば、特に限定されず用いられる。例えば、高価なポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）をトムソン刃で打ち抜いて形成された部材以外に安価な変性ポリフェニレンエーテル等を用いて、射出成型により形成された部材を用いてもよい。

これにより、第１枠体６、第２枠体７の材料費を安くできる。

実施の形態１では、燃料電池スタック９０の１例として、第１ゴム系接着剤１１、第２ゴム系接着剤１２にフッ素ゴム系接着剤を用いる場合を説明した。第１ゴム系接着剤１１及び第２ゴム系接着剤１２は、硬化後、弾性変形する熱硬化性エラストマーを主剤とするものであればよい。したがって、燃料電池スタック９０は、第１ゴム系接着剤１１、第２ゴム系接着剤１２がフッ素ゴム系接着剤に限定されない。

ただし、第１ゴム系接着剤１１と第２ゴム系接着剤１２は、燃料電池スタック９０として電解質膜－電極－枠接合体１０のカソード触媒層２やアノード触媒層３に対して被毒作用の無いものであれば、特に限定されず用いられる。例えば、高価なフッ素ゴム系以外に、シリコーンゴム、天然ゴム、ＥＰＤＭ、ブチルゴム等の熱硬化性エラストマー、あるいはイソプレンゴム及びブタジエンゴム等のラテックスを用いた接着剤、液状のポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、シリコーンゴム等を用いた接着剤等を用いてもよい。

これにより、第１ゴム系接着剤１１、第２ゴム系接着剤１２の材料費を安くできる。

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、燃料電池車や定置型燃料電池等の固体高分子型燃料電池や電気化学デバイスに適用可能である。

１ 電解質膜
２ カソード触媒層
３ アノード触媒層
４ カソードガス拡散層
５ アノードガス拡散層
６ 第１枠体
７ 第２枠体
８ 外周部
１０ 電解質膜－電極－枠接合体
１１ 第１ゴム系接着剤
１２ 第２ゴム系接着剤
１３ 電解質膜－電極接合体
２０ カソードセパレータ
２１ アノードセパレータ
２２ 酸化剤ガス経路
２３ 燃料ガス経路
２４ 冷却媒体経路
２５ マニホールド孔
２６ 冷却面
４０ 集電板
４１ 集電板
４２ 絶縁板
４３ 絶縁板
７０ エンドプレート
７１ 燃料ガス導入口
７２ 燃料ガス排出口
７３ 酸化剤ガス導入口
７４ 酸化剤ガス排出口
７５ 冷却媒体導入口
７６ 冷却媒体排出口
７７ エンドプレート
８０ ボルト
９０ 燃料電池スタック
９１ スタック部
１００ セル

Claims (5)

1. 電解質膜と、前記電解質膜の周縁部より内側の両主面に配置される触媒層と、前記電解質膜を挟んで前記触媒層の両外側に配置されるガス拡散層と、で構成される電解質膜－電極接合体と、
   前記ガス拡散層の両外側に配置される一対のセパレータと、
   一方の前記ガス拡散層と前記触媒層との間に配置され、前記一方の触媒層の外周方向に前記電解質膜の面に沿って形成される第１枠体と、
   他方の前記ガス拡散層と前記触媒層との間に配置され、前記他方の触媒層の外周方向に前記電解質膜の面に沿って形成される第２枠体と
   前記第１枠体と、前記第２枠体と、前記電解質膜とを、前記一対のセパレータ間で接着するゴム系接着剤と、
   を備え、
   前記第１枠体は、周縁部が前記電解質膜の周縁部より外側にあり、
   前記第２枠体は、周縁部が前記電解質膜の周縁部より内側にあり、
   前記第１枠体の周縁部の側面は前記ゴム系接着剤で覆われていないが、前記電解質膜の周縁部の側面及び前記第２枠体の周縁部の側面は前記ゴム系接着剤で覆われている、
   燃料電池。
2. 前記第１枠体及び前記第２枠体は、非導電性の樹脂フィルム、または樹脂シートであることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
3. 前記第１枠体及び前記第２枠体は、前記電解質膜及び前記ゴム系接着剤と接する表面にヒドロキシ基を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。
4. 前記ゴム系接着剤は、熱硬化性エラストマーを主材とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池。
5. 前記ゴム系接着剤は、フッ素系ゴムを主材とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池。

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