JPH0845517A - 高分子電解質型燃料電池用シール構造及びその製造方法 - Google Patents
高分子電解質型燃料電池用シール構造及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH0845517A JPH0845517A JP6195965A JP19596594A JPH0845517A JP H0845517 A JPH0845517 A JP H0845517A JP 6195965 A JP6195965 A JP 6195965A JP 19596594 A JP19596594 A JP 19596594A JP H0845517 A JPH0845517 A JP H0845517A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current collector
- polymer electrolyte
- fuel cell
- sealant
- sealing material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 セルスタックを積層する時の部品点数を減ら
し、確実なセッティングができると共に、膜厚が薄い場
合にも機械的強度を高めることができ、さらにガスを加
圧してもシール部のガスリークを無くし、出力を向上す
ることのできる高分子固体電解質型燃料電池用シール構
造とその製造方法を提供する。 【構成】 アノード集電体、アノード触媒層、イオン交
換膜、カソード触媒層、カソード集電体より成る５層構
造の集電体の表面周囲に、シール材が重なるように一体
化されたことを特徴とする高分子電解質型燃料電池用シ
ール構造。 アノード集電体、アノード触媒層、イオン
交換膜、カソード触媒層、カソード集電体から成る５層
構造を、液状あるいはシート状のシール材を用いてシー
ル材と共に一体化することを特徴とする高分子電解質型
燃料電池用シール構造の製造方法。
し、確実なセッティングができると共に、膜厚が薄い場
合にも機械的強度を高めることができ、さらにガスを加
圧してもシール部のガスリークを無くし、出力を向上す
ることのできる高分子固体電解質型燃料電池用シール構
造とその製造方法を提供する。 【構成】 アノード集電体、アノード触媒層、イオン交
換膜、カソード触媒層、カソード集電体より成る５層構
造の集電体の表面周囲に、シール材が重なるように一体
化されたことを特徴とする高分子電解質型燃料電池用シ
ール構造。 アノード集電体、アノード触媒層、イオン
交換膜、カソード触媒層、カソード集電体から成る５層
構造を、液状あるいはシート状のシール材を用いてシー
ル材と共に一体化することを特徴とする高分子電解質型
燃料電池用シール構造の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高分子電解質膜を用い
た燃料電池セルスタックの構造及びガスシール技術に関
するものである。
た燃料電池セルスタックの構造及びガスシール技術に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の高分子電解質膜を用いた燃料電池
セルスタックは、図４に示すようにアノード側セルスタ
ックプレート１の両側にシール材２を配し、中間にアノ
ード集電体３とアノード触媒層４を重ねて配し、これら
の上にイオン交換膜５を配し、その上の両側にシール材
６を配し、中間にカソード触媒層７とカソード集電体８
を重ねて配し、さらにその上にカソード側セルスタック
プレート９を配して積層した構成となっていた。かかる
構成の燃料電池セルスタックに於いて、触媒層４、７
は、集電体３、８又はイオン交換膜５上に形成されて一
体化されたものを用いる場合と、触媒層４、７を単独で
シート化して用いる場合があり、シール材２、６はＯリ
ングを用いる場合とフラットパッキンを用いる場合があ
った。また、セルスタックプレート１、９は、カーボン
又は金属等ガスを透過せず、電気伝導度の高い材料を用
いてガス供給溝10とガスマニホールド11を形成したもの
であった。燃料電池セルスタックは、必要電圧に応じて
数層から数百層積層して用いるが、従来のセルスタック
では積層時に部品点数が多い為、構成部品の正確な位置
決めに時間がかかり、しかも確実なセッティングが困難
であった。一般に、高分子電解質を用いた燃料電池は、
高分子電解質膜（イオン交換膜）の厚みが薄い程、内部
抵抗が減少し、高出力が得られるが、膜の機械的強度が
弱くなる為に、膜厚は 100μｍ程度が限界とされてい
た。また、ガスの加圧圧力を高めると、出力電流が増加
するが、従来のセルスタックの構造では、ガスの加圧圧
力を高めた場合、シール材２、６からガスがリークし、
出力が低下する場合があった。
セルスタックは、図４に示すようにアノード側セルスタ
ックプレート１の両側にシール材２を配し、中間にアノ
ード集電体３とアノード触媒層４を重ねて配し、これら
の上にイオン交換膜５を配し、その上の両側にシール材
６を配し、中間にカソード触媒層７とカソード集電体８
を重ねて配し、さらにその上にカソード側セルスタック
プレート９を配して積層した構成となっていた。かかる
構成の燃料電池セルスタックに於いて、触媒層４、７
は、集電体３、８又はイオン交換膜５上に形成されて一
体化されたものを用いる場合と、触媒層４、７を単独で
シート化して用いる場合があり、シール材２、６はＯリ
ングを用いる場合とフラットパッキンを用いる場合があ
った。また、セルスタックプレート１、９は、カーボン
又は金属等ガスを透過せず、電気伝導度の高い材料を用
いてガス供給溝10とガスマニホールド11を形成したもの
であった。燃料電池セルスタックは、必要電圧に応じて
数層から数百層積層して用いるが、従来のセルスタック
では積層時に部品点数が多い為、構成部品の正確な位置
決めに時間がかかり、しかも確実なセッティングが困難
であった。一般に、高分子電解質を用いた燃料電池は、
高分子電解質膜（イオン交換膜）の厚みが薄い程、内部
抵抗が減少し、高出力が得られるが、膜の機械的強度が
弱くなる為に、膜厚は 100μｍ程度が限界とされてい
た。また、ガスの加圧圧力を高めると、出力電流が増加
するが、従来のセルスタックの構造では、ガスの加圧圧
力を高めた場合、シール材２、６からガスがリークし、
出力が低下する場合があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、セル
スタックを積層する時の部品点数を減らし、確実なセッ
ティングができると共に、膜厚が薄い場合にも機械的強
度を高めることのできる技術と、さらにガスを加圧して
もシール部のガスリークを無くし、出力を向上すること
が可能な技術を提供しようとするものである。
スタックを積層する時の部品点数を減らし、確実なセッ
ティングができると共に、膜厚が薄い場合にも機械的強
度を高めることのできる技術と、さらにガスを加圧して
もシール部のガスリークを無くし、出力を向上すること
が可能な技術を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の高分子電解質型燃料電池用シール材付電極膜
複合体は、アノード集電体、アノード触媒層、イオン交
換膜、カソード触媒層、カソード集電体より成る５層構
造の集電体の周囲に、シール材が重なるように一体化し
たものである。この高分子電解質型燃料電池用シール材
付電極膜複合体は、集電体のシール材に覆われていない
ガス供給面の厚さが、周囲の厚さに比べて厚く、凸状に
なるように成形されている場合がある。また、上記高分
子電解質型燃料電池用シール材付電極膜複合体は、少な
くともシール材の一部分の厚さが、集電体のガス供給面
の厚さに比べて厚く、凹状になるように成形されている
場合がある。さらに、上記各シール材付電極膜複合体に
は、ガスを分配供給するためのマニホールド用の穴と、
セルスタック積層時の位置決め用の穴が形成されている
場合がある。上記各シール材付電極膜複合体に用いるシ
ール材は、ゴム状の弾性体又は繊維強化されたゴム状の
弾性体である場合があり、また、シール材が硬質の高分
子又は繊維強化された高分子（ＦＲＰ）である場合があ
る。硬質のシール材の場合、その表面の少なくとも一部
分に、ゴム状弾性体が形成されていることが好ましい。
本発明の高分子電解質型燃料電池用シール材付電極膜複
合体の製造方法は、アノード集電体、アノード触媒層、
イオン交換膜、カソード触媒層、カソード集電体から成
る５層構造を完全硬化していない高分子シートで挟んだ
後、一体化成形処理を施すことを特徴とするものであ
る。処理には硬化処理の場合がある。本発明のシール材
付電極膜複合体の製造方法の他の１つは、アノード集電
体、アノード触媒層、イオン交換膜、カソード触媒層、
カソード集電体から成る５層構造を、液状あるいはシー
ト状の接着剤又はシール材を用いてシール材と共に一体
化することを特徴とするものである。本発明のシール材
付電極膜複合体の製造方法のさらに他の１つは、アノー
ド集電体、アノード触媒層、イオン交換膜、カソード触
媒層、カソード集電体より成る５層構造を、液状シール
材を注入する間隙を設けた金型に挾み込み、液状シール
材を注入、硬化することを特徴とするものである。本発
明の高分子電解質型燃料電池セルスタックのガスシール
方法は、アノード集電体、アノード触媒層、イオン交換
膜、カソード触媒層、カソード集電体から成る５層構造
を、ガス供給溝を有するセルスタックプレートと共に積
層する際、液状あるいはシート状の接着剤又はシール材
を用いて、セルスタックを締結した後硬化処理を施し、
さらに圧力を増加して締結することを特徴とするもので
ある。本発明の高分子電解質型燃料電池のセルスタック
のガスシール方法の他の１つは、アノード集電体、アノ
ード触媒層、イオン交換膜、カソード触媒層、カソード
集電体から成る５層構造を、ガス供給溝を有するセルス
タックプレートと共に積層したセルスタックに於いて、
セルスタックプレートがシール材と接触する部分の少な
くとも一部に凹又は凸状の溝を形成することを特徴とす
るものである。本発明の高分子電解質型燃料電池セルス
タックは、ガスを分配供給するマニホールド用の穴を有
するシール材付電極膜複合体であってシール材及びイオ
ン交換膜と重ならない集電体部分にガスが透過するマニ
ホールドが形成されたシール材付電極膜複合体と、マニ
ホールド用の穴を有するセパレータープレートより成る
セルスタックであって、集電体厚さ方向の断面をガスが
通過する構造としたことを特徴とするものである。
の本発明の高分子電解質型燃料電池用シール材付電極膜
複合体は、アノード集電体、アノード触媒層、イオン交
換膜、カソード触媒層、カソード集電体より成る５層構
造の集電体の周囲に、シール材が重なるように一体化し
たものである。この高分子電解質型燃料電池用シール材
付電極膜複合体は、集電体のシール材に覆われていない
ガス供給面の厚さが、周囲の厚さに比べて厚く、凸状に
なるように成形されている場合がある。また、上記高分
子電解質型燃料電池用シール材付電極膜複合体は、少な
くともシール材の一部分の厚さが、集電体のガス供給面
の厚さに比べて厚く、凹状になるように成形されている
場合がある。さらに、上記各シール材付電極膜複合体に
は、ガスを分配供給するためのマニホールド用の穴と、
セルスタック積層時の位置決め用の穴が形成されている
場合がある。上記各シール材付電極膜複合体に用いるシ
ール材は、ゴム状の弾性体又は繊維強化されたゴム状の
弾性体である場合があり、また、シール材が硬質の高分
子又は繊維強化された高分子（ＦＲＰ）である場合があ
る。硬質のシール材の場合、その表面の少なくとも一部
分に、ゴム状弾性体が形成されていることが好ましい。
本発明の高分子電解質型燃料電池用シール材付電極膜複
合体の製造方法は、アノード集電体、アノード触媒層、
イオン交換膜、カソード触媒層、カソード集電体から成
る５層構造を完全硬化していない高分子シートで挟んだ
後、一体化成形処理を施すことを特徴とするものであ
る。処理には硬化処理の場合がある。本発明のシール材
付電極膜複合体の製造方法の他の１つは、アノード集電
体、アノード触媒層、イオン交換膜、カソード触媒層、
カソード集電体から成る５層構造を、液状あるいはシー
ト状の接着剤又はシール材を用いてシール材と共に一体
化することを特徴とするものである。本発明のシール材
付電極膜複合体の製造方法のさらに他の１つは、アノー
ド集電体、アノード触媒層、イオン交換膜、カソード触
媒層、カソード集電体より成る５層構造を、液状シール
材を注入する間隙を設けた金型に挾み込み、液状シール
材を注入、硬化することを特徴とするものである。本発
明の高分子電解質型燃料電池セルスタックのガスシール
方法は、アノード集電体、アノード触媒層、イオン交換
膜、カソード触媒層、カソード集電体から成る５層構造
を、ガス供給溝を有するセルスタックプレートと共に積
層する際、液状あるいはシート状の接着剤又はシール材
を用いて、セルスタックを締結した後硬化処理を施し、
さらに圧力を増加して締結することを特徴とするもので
ある。本発明の高分子電解質型燃料電池のセルスタック
のガスシール方法の他の１つは、アノード集電体、アノ
ード触媒層、イオン交換膜、カソード触媒層、カソード
集電体から成る５層構造を、ガス供給溝を有するセルス
タックプレートと共に積層したセルスタックに於いて、
セルスタックプレートがシール材と接触する部分の少な
くとも一部に凹又は凸状の溝を形成することを特徴とす
るものである。本発明の高分子電解質型燃料電池セルス
タックは、ガスを分配供給するマニホールド用の穴を有
するシール材付電極膜複合体であってシール材及びイオ
ン交換膜と重ならない集電体部分にガスが透過するマニ
ホールドが形成されたシール材付電極膜複合体と、マニ
ホールド用の穴を有するセパレータープレートより成る
セルスタックであって、集電体厚さ方向の断面をガスが
通過する構造としたことを特徴とするものである。
【０００５】
【作用】前述の本発明の高分子電解質型燃料電池用シー
ル材付電極膜複合体は、５層構造の集電体の周囲或いは
ガス供給面側周囲に、シール材が重なるように一体化し
たものであるから、従来のようにシール材が電極（集電
体と触媒層の総称）と別個で、シール材と電極の間隙で
はアノードガスとカソードガスがイオン交換膜を挾んで
相対していたのとは異なり、アノードガスとカソードガ
スの双方がイオン交換膜と直接接触することがない。
尚、シール材と電極の重なる部分は、ガス透過性のある
ポーラスな電極構造中にシール材あるいは接着剤を含浸
した構造とすることが好ましいが、集電体のガス供給面
側（触媒層と反対側）周囲の表面を覆っているだけでも
効果がある。本発明のシール材付電極膜複合体の他の１
つは、集電体のシール材に覆われていないガス供給面の
厚さが周囲の厚さに比べて厚く、凸状になるように成形
されているので、構成部品を増やさずに接触抵抗を減少
することができる。即ち、集電体はガス透過性の良いカ
ーボンペーパー等を撥水化処理したものを用いるが、シ
ール材に比べ同じ応力に対する歪量が多い為、集電体面
とシール面が同一の場合にはガス供給溝を有するセルス
タックプレートのリブ部分との接触圧が不十分で、接触
抵抗の増加が出力電圧の低下を招く原因となる場合があ
り、これを防ぐ為に集電体のガス供給面にさらに集電体
シートを重ねて接触圧を増大させることもできるが、本
発明では構成部品を増やさずに接触抵抗を減少し、出力
電圧の低下を招く原因を解消できる。本発明のシール材
付電極膜複合体の他の１つは、少なくともシール材の一
部分の厚さが集電体のガス供給面の厚さに比べて厚く、
凹状になるように成形されたものであるから、つまりガ
ス供給溝を有するセルスタックプレートのシール材と接
触する部分の一部に凹状の溝を設けたものを一緒に用い
ることによって、ガスシール効果を高めることができる
ものである。これはシール材の一部の厚さが厚い為に同
じセルスタックの締結圧力を加えた場合にもシール材の
変形量が多くなる為、ガスシール効果が増し、Ｏリング
を用いた場合と同様の効果を得ることができるからであ
る。本発明のシール材付電極膜複合体の他の１つは、ガ
スを分配供給するためのマニホールド穴とセルスタック
積層時の位置決め用の穴が形成されているので、セルス
タック組立の際にガイド棒を案内としてアノード側セル
スタックプレート、シール材付電極膜複合体、カソード
側セルスタックプレートの順に積層することによって容
易に組立ができる。また、セルスタックを積層する際、
液状あるいはシート状の接着剤またはシール材を用い
て、又は重ねてセルスタックを締結した際、接着剤また
はシール材を用いて、あるいはシート状の接着剤または
シール材を重ねてセルスタックを締結した後、硬化処理
を施し、さらに圧力を増加して締結することによって、
より高いガス加圧圧力に対してもリークのないシールが
できる。然して本発明の前記各高分子電解質型燃料電池
用シール材付電極膜複合体の製造方法によれば、シール
材と電極及びイオン交換膜の接合界面が一体化して、ガ
スのシール性が高められている。また、一体化する時の
金型に凹凸を形成することにより、集電体若しくはシー
ル材に凹凸を形成したり、マニホールド及び位置決め用
の穴を一体化と同時に形成することもできる。このよう
な凹凸部を設けたシール材付電極膜複合体を使用する
際、セルスタックプレート側に凹凸部を設けることによ
って、さらにシール効果が高められる。
ル材付電極膜複合体は、５層構造の集電体の周囲或いは
ガス供給面側周囲に、シール材が重なるように一体化し
たものであるから、従来のようにシール材が電極（集電
体と触媒層の総称）と別個で、シール材と電極の間隙で
はアノードガスとカソードガスがイオン交換膜を挾んで
相対していたのとは異なり、アノードガスとカソードガ
スの双方がイオン交換膜と直接接触することがない。
尚、シール材と電極の重なる部分は、ガス透過性のある
ポーラスな電極構造中にシール材あるいは接着剤を含浸
した構造とすることが好ましいが、集電体のガス供給面
側（触媒層と反対側）周囲の表面を覆っているだけでも
効果がある。本発明のシール材付電極膜複合体の他の１
つは、集電体のシール材に覆われていないガス供給面の
厚さが周囲の厚さに比べて厚く、凸状になるように成形
されているので、構成部品を増やさずに接触抵抗を減少
することができる。即ち、集電体はガス透過性の良いカ
ーボンペーパー等を撥水化処理したものを用いるが、シ
ール材に比べ同じ応力に対する歪量が多い為、集電体面
とシール面が同一の場合にはガス供給溝を有するセルス
タックプレートのリブ部分との接触圧が不十分で、接触
抵抗の増加が出力電圧の低下を招く原因となる場合があ
り、これを防ぐ為に集電体のガス供給面にさらに集電体
シートを重ねて接触圧を増大させることもできるが、本
発明では構成部品を増やさずに接触抵抗を減少し、出力
電圧の低下を招く原因を解消できる。本発明のシール材
付電極膜複合体の他の１つは、少なくともシール材の一
部分の厚さが集電体のガス供給面の厚さに比べて厚く、
凹状になるように成形されたものであるから、つまりガ
ス供給溝を有するセルスタックプレートのシール材と接
触する部分の一部に凹状の溝を設けたものを一緒に用い
ることによって、ガスシール効果を高めることができる
ものである。これはシール材の一部の厚さが厚い為に同
じセルスタックの締結圧力を加えた場合にもシール材の
変形量が多くなる為、ガスシール効果が増し、Ｏリング
を用いた場合と同様の効果を得ることができるからであ
る。本発明のシール材付電極膜複合体の他の１つは、ガ
スを分配供給するためのマニホールド穴とセルスタック
積層時の位置決め用の穴が形成されているので、セルス
タック組立の際にガイド棒を案内としてアノード側セル
スタックプレート、シール材付電極膜複合体、カソード
側セルスタックプレートの順に積層することによって容
易に組立ができる。また、セルスタックを積層する際、
液状あるいはシート状の接着剤またはシール材を用い
て、又は重ねてセルスタックを締結した際、接着剤また
はシール材を用いて、あるいはシート状の接着剤または
シール材を重ねてセルスタックを締結した後、硬化処理
を施し、さらに圧力を増加して締結することによって、
より高いガス加圧圧力に対してもリークのないシールが
できる。然して本発明の前記各高分子電解質型燃料電池
用シール材付電極膜複合体の製造方法によれば、シール
材と電極及びイオン交換膜の接合界面が一体化して、ガ
スのシール性が高められている。また、一体化する時の
金型に凹凸を形成することにより、集電体若しくはシー
ル材に凹凸を形成したり、マニホールド及び位置決め用
の穴を一体化と同時に形成することもできる。このよう
な凹凸部を設けたシール材付電極膜複合体を使用する
際、セルスタックプレート側に凹凸部を設けることによ
って、さらにシール効果が高められる。
【０００６】
【実施例】本発明の実施例を図によって説明する。図１
のａ〜ｄは本発明の高分子電解質型燃料電池用シール材
付電極膜複合体の各種の実施例を示すもので、夫々アノ
ード集電体３、アノード触媒層４、イオン交換膜５、カ
ソード触媒層７、カソード集電体８よりなる５層構造の
集電体の周囲或いはガス供給側の周囲にシール材15が重
なるように配したものであって、シール材15によりアノ
ードガスとカソードガスの双方のガスがイオン交換膜５
と直接接触することのないように、且つ電極及びイオン
交換膜５をシール材15により一体化して１つの部材とし
たものである。図１のａは、シール材15と電極の重なる
部分16を、ガス透過性のあるポーラスな電極構造中にシ
ール材を含浸した構造としたものである。図１のｂは、
アノード集電体３、カソード集電体８のガス供給面側
（触媒層４、７と反対側）周囲の表面をシール材15で覆
っただけのものである。図１のｃは、アノード集電体
３、カソード集電体８のシール材15に覆われていないガ
ス供給面の厚さが周囲の厚さに比べて厚く凸状になるよ
うに成形したものである。この図１のｃのシール材付電
極膜複合体によれば、構成部品を増やさずに接触抵抗を
減少できる。即ち、集電体３、８はガス透過性の良いカ
ーボンベーパー等を撥水化処理したものを用いるが、シ
ール材15に比べ同じ応力に対する歪量が多い為、集電体
３、８の面とシール材15の面が同一の場合にはガス供給
溝を有するセルスタックプレートのリブ部分との接触圧
が不十分で、接触抵抗の増加が出力電圧の低下を招く原
因となる場合があり、これを防ぐ為に集電体３、８のガ
ス供給面にさらに集電体シートを重ねて接触圧を増大さ
せることもできるが、図１のｃのシール材付電極膜複合
体では、構成部品を増やさずに接触抵抗を減少し、出力
電圧の低下を招く原因を解消できる。図１のｄは、少な
くともシール材15の一部分の厚さが集電体３、８のガス
供給面の厚さに比べて厚くし、シール状材付電極膜複合
体が凹状になるように成形したものである。これはガス
供給溝を有するセルスタックプレートのシール材と接触
する部分の一部に凹状の溝を形成したものと一緒に用い
ることによって、ガスシール効果を高めることができ
る。これはシール材15の一部の厚さが厚い為に同じセル
スタックの締結圧力を加えた場合にもシール材15の変形
量が多くなる為、ガスシール効果が増し、Ｏリングを用
いた場合と同様の効果を得ることができるからである。
図２は本発明のガスシール方法を実施した高分子固体電
解質型燃料電池セルスタックを示すもので、図２のａは
セルスタックプレート１、９のガス供給溝17、18の部分
を厚くすることによって、集電体３、８との接触圧力を
増加することができ、ガスシール効果を高めることがで
きたものであり、図２のｂはセルスタックプレート１、
９のシール材15と接触する部分の一部に凸状の突起21を
形成することによってシール材15の変形量の多い部分を
作り、ガスシール効果を高めることができたものであ
る。本発明の高分子電解質型燃料電池用シール材付電極
膜複合体としては、図３に示すようにガスを分配供給す
るためのマニホールド穴22と、セルスタック積層時の位
置決め用の穴23を形成したものがあり、これによるとセ
ルスタック組立の際にガイド棒を案内して、これをアノ
ード側セルスタックプレート、シール材付電極膜複合
体、カソード側セルスタックプレートの順に積層するこ
とによって容易に組立ができる。尚、図３中、（イ）の
部分は集電体とシール材の重なる部分、（ロ）の部分は
イオン交換膜とシール材の重なる部分である。上記セル
スタックの積層時、接着剤または液状ゴムシール材を塗
布し、セルスタックを締結した後、硬化処理を施し、さ
らに圧力を増加して締結することによって、より高いガ
ス加圧圧力に対してもリークの無いシールができる。本
発明による高分子固体電解質型燃料電池用シール材付電
極膜複合体に用いるシール材の１つは、ゴム状の弾性体
又は繊維強化されたゴム状の弾性体であって、フッ素ゴ
ム、シリコンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルウ
レタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、アクリルゴム等
の合成ゴムとそれらの共重合体及び天然ゴムが用いら
れ、長期間の使用に対し、ゴムの流れ防止する必要があ
る場合には繊維強化されたものを用いる。シール材の他
の１つは、硬質の高分子又は繊維強化された高分子であ
って、芳香族、脂肪族、または脂環系のポリアミド、ポ
リエステル、ポリイミド、ポリエーテル、ポリエーテル
ケトン、ポリサルフォン、若しくはエポキシ樹脂、ポリ
カーボネート、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹
脂、フッ素樹脂等、弾性率の高い結晶性の高分子または
二次転移温度が80℃以上の耐熱性高分子が用いられ、長
期間の使用に対して厚さ寸法の変化を防止する必要があ
る場合には、繊維強化されたものを用いる。上記２種類
のシール材を強化する為の繊維としては、ガラス、炭
素、セラミック、高分子、天然素材より選択された材料
を用いてウィスカー状若しくは繊維状にしたものや、そ
れらを紙状にシート化したものや布状に織ったものが用
いられる。ゴム状の弾性体又は繊維強化されたゴム状の
弾性体をシール材として使用する場合、従来技術のＯリ
ングやフラットパッキンを使用する場合と同様にセルス
タックの締結圧力、若しくはシール材の変形率を規定し
て使用することが好ましく、締結圧力は10〜 100kgf/cm
2 、変形率は10〜50％の範囲であることがガスシールを
する為に好ましい。また、硬質の高分子又は繊維強化さ
れた高分子をシール材として使用する場合、硬質のシー
ル材によってセルスタックプレート間のギャップが規制
される為、硬質シール材の弾性限界を超えない範囲（一
例として、締結圧力30kgf/cm2 までの場合、シール材の
変形率が７％以下）で、締結圧力を任意に設定すること
ができる。この際に硬質のシール材表面に変形量の多い
ゴム状弾性体を予め形成しておくことによって、セルス
タックプレートの表面の傷や加工仕上げの荒さを吸収で
きて、シール効果が高めることができる。ゴム状弾性体
は締結圧力が30kgf/cm2 の場合、変形量が30％以上であ
ることが好ましく、表面が硬化していない粘着性のゴム
状の材料を用いることもできる。本発明の高分子電解質
型燃料電池用シール材付電極膜複合体の製造方法の具体
的な実施例を説明する。プロトンフォーム（デュポン社
製）のナフィオン 115（イオン交換膜）を４個のマニホ
ールド穴と位置決め用の穴、及び60mm×60mmの集電体が
収まる穴を打抜き加工した厚さ 200μｍのガラスクロス
入りエポキシプリプレグでサンドイッチした。さらにＰ
ＴＦＥを用いて撥水化処理したカーボンペーパー集電体
の片面にナフィオン樹脂体とＰｔ担持触媒よりなる層を
形成し、58mm×58mm、厚さ 400μｍのアノード及びカソ
ード電極を得て、先のサンドイッチ構造の両側の60mm×
60mmの枠に嵌め込んだ。これを別途用意した４個のマニ
ホールド穴と位置決め用の穴、及び電極周囲と重なるよ
うに50mm×50mmの穴を打抜き加工した厚さ 200μｍのガ
ラス入りエポキシプリプレグでサンドイッチして、 130
℃でホットプレスを行い一体成形した。この際用いた金
型には中央に50mm×50mmの寸法の逃げ部を設け電極中央
部が圧縮されるのを防止し、シール部 800μｍ、電極中
央部 940μｍのシール材付電極膜複合体を得た。一方、
ガスマニホールドとガス供給溝を有する厚さ３mmのアノ
ード及びカソード用セルスタックプレートに、液状シリ
コンゴム接着剤を、シール材付電極膜複合体を位置決め
用ガイド棒に沿って各セルスタックプレートと共に合わ
せ、80℃、１トン（15kgf/cm2 ）の圧力でプレスし、接
着剤が硬化した後、ステンレス製の締結プレートとボル
トで締結した。この際の締結圧力を25kgf/cm2 に保つ
為、コイルばねを介して締結プレートを圧縮、締結し
た。この高分子電解質燃料電池セルスタックにゲージ圧
で３kgf/cm2 のＮ2 ガスを一方の電極側に流し、他方の
電極側へのガスリークの有無を検査した処、ガスリーク
は見られなかった。またＨ2 及びＯ2 ガスを用いて、回
路開放時の電圧（Ｏ、Ｃ、Ｖ）を測定した処、1060mVを
示し、ガスリークの無いことを確認した。尚、シール材
付電極膜複合体のイオン交換膜とシール材界面の接合力
をさらに向上するための一手法として、熱可塑性の、例
えばフッ素フォームのイオン交換膜とシール材を熱圧着
して接合した後に、加水分解処理を施すことによってプ
ロトンフォームに変換することもできる。
のａ〜ｄは本発明の高分子電解質型燃料電池用シール材
付電極膜複合体の各種の実施例を示すもので、夫々アノ
ード集電体３、アノード触媒層４、イオン交換膜５、カ
ソード触媒層７、カソード集電体８よりなる５層構造の
集電体の周囲或いはガス供給側の周囲にシール材15が重
なるように配したものであって、シール材15によりアノ
ードガスとカソードガスの双方のガスがイオン交換膜５
と直接接触することのないように、且つ電極及びイオン
交換膜５をシール材15により一体化して１つの部材とし
たものである。図１のａは、シール材15と電極の重なる
部分16を、ガス透過性のあるポーラスな電極構造中にシ
ール材を含浸した構造としたものである。図１のｂは、
アノード集電体３、カソード集電体８のガス供給面側
（触媒層４、７と反対側）周囲の表面をシール材15で覆
っただけのものである。図１のｃは、アノード集電体
３、カソード集電体８のシール材15に覆われていないガ
ス供給面の厚さが周囲の厚さに比べて厚く凸状になるよ
うに成形したものである。この図１のｃのシール材付電
極膜複合体によれば、構成部品を増やさずに接触抵抗を
減少できる。即ち、集電体３、８はガス透過性の良いカ
ーボンベーパー等を撥水化処理したものを用いるが、シ
ール材15に比べ同じ応力に対する歪量が多い為、集電体
３、８の面とシール材15の面が同一の場合にはガス供給
溝を有するセルスタックプレートのリブ部分との接触圧
が不十分で、接触抵抗の増加が出力電圧の低下を招く原
因となる場合があり、これを防ぐ為に集電体３、８のガ
ス供給面にさらに集電体シートを重ねて接触圧を増大さ
せることもできるが、図１のｃのシール材付電極膜複合
体では、構成部品を増やさずに接触抵抗を減少し、出力
電圧の低下を招く原因を解消できる。図１のｄは、少な
くともシール材15の一部分の厚さが集電体３、８のガス
供給面の厚さに比べて厚くし、シール状材付電極膜複合
体が凹状になるように成形したものである。これはガス
供給溝を有するセルスタックプレートのシール材と接触
する部分の一部に凹状の溝を形成したものと一緒に用い
ることによって、ガスシール効果を高めることができ
る。これはシール材15の一部の厚さが厚い為に同じセル
スタックの締結圧力を加えた場合にもシール材15の変形
量が多くなる為、ガスシール効果が増し、Ｏリングを用
いた場合と同様の効果を得ることができるからである。
図２は本発明のガスシール方法を実施した高分子固体電
解質型燃料電池セルスタックを示すもので、図２のａは
セルスタックプレート１、９のガス供給溝17、18の部分
を厚くすることによって、集電体３、８との接触圧力を
増加することができ、ガスシール効果を高めることがで
きたものであり、図２のｂはセルスタックプレート１、
９のシール材15と接触する部分の一部に凸状の突起21を
形成することによってシール材15の変形量の多い部分を
作り、ガスシール効果を高めることができたものであ
る。本発明の高分子電解質型燃料電池用シール材付電極
膜複合体としては、図３に示すようにガスを分配供給す
るためのマニホールド穴22と、セルスタック積層時の位
置決め用の穴23を形成したものがあり、これによるとセ
ルスタック組立の際にガイド棒を案内して、これをアノ
ード側セルスタックプレート、シール材付電極膜複合
体、カソード側セルスタックプレートの順に積層するこ
とによって容易に組立ができる。尚、図３中、（イ）の
部分は集電体とシール材の重なる部分、（ロ）の部分は
イオン交換膜とシール材の重なる部分である。上記セル
スタックの積層時、接着剤または液状ゴムシール材を塗
布し、セルスタックを締結した後、硬化処理を施し、さ
らに圧力を増加して締結することによって、より高いガ
ス加圧圧力に対してもリークの無いシールができる。本
発明による高分子固体電解質型燃料電池用シール材付電
極膜複合体に用いるシール材の１つは、ゴム状の弾性体
又は繊維強化されたゴム状の弾性体であって、フッ素ゴ
ム、シリコンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルウ
レタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、アクリルゴム等
の合成ゴムとそれらの共重合体及び天然ゴムが用いら
れ、長期間の使用に対し、ゴムの流れ防止する必要があ
る場合には繊維強化されたものを用いる。シール材の他
の１つは、硬質の高分子又は繊維強化された高分子であ
って、芳香族、脂肪族、または脂環系のポリアミド、ポ
リエステル、ポリイミド、ポリエーテル、ポリエーテル
ケトン、ポリサルフォン、若しくはエポキシ樹脂、ポリ
カーボネート、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹
脂、フッ素樹脂等、弾性率の高い結晶性の高分子または
二次転移温度が80℃以上の耐熱性高分子が用いられ、長
期間の使用に対して厚さ寸法の変化を防止する必要があ
る場合には、繊維強化されたものを用いる。上記２種類
のシール材を強化する為の繊維としては、ガラス、炭
素、セラミック、高分子、天然素材より選択された材料
を用いてウィスカー状若しくは繊維状にしたものや、そ
れらを紙状にシート化したものや布状に織ったものが用
いられる。ゴム状の弾性体又は繊維強化されたゴム状の
弾性体をシール材として使用する場合、従来技術のＯリ
ングやフラットパッキンを使用する場合と同様にセルス
タックの締結圧力、若しくはシール材の変形率を規定し
て使用することが好ましく、締結圧力は10〜 100kgf/cm
2 、変形率は10〜50％の範囲であることがガスシールを
する為に好ましい。また、硬質の高分子又は繊維強化さ
れた高分子をシール材として使用する場合、硬質のシー
ル材によってセルスタックプレート間のギャップが規制
される為、硬質シール材の弾性限界を超えない範囲（一
例として、締結圧力30kgf/cm2 までの場合、シール材の
変形率が７％以下）で、締結圧力を任意に設定すること
ができる。この際に硬質のシール材表面に変形量の多い
ゴム状弾性体を予め形成しておくことによって、セルス
タックプレートの表面の傷や加工仕上げの荒さを吸収で
きて、シール効果が高めることができる。ゴム状弾性体
は締結圧力が30kgf/cm2 の場合、変形量が30％以上であ
ることが好ましく、表面が硬化していない粘着性のゴム
状の材料を用いることもできる。本発明の高分子電解質
型燃料電池用シール材付電極膜複合体の製造方法の具体
的な実施例を説明する。プロトンフォーム（デュポン社
製）のナフィオン 115（イオン交換膜）を４個のマニホ
ールド穴と位置決め用の穴、及び60mm×60mmの集電体が
収まる穴を打抜き加工した厚さ 200μｍのガラスクロス
入りエポキシプリプレグでサンドイッチした。さらにＰ
ＴＦＥを用いて撥水化処理したカーボンペーパー集電体
の片面にナフィオン樹脂体とＰｔ担持触媒よりなる層を
形成し、58mm×58mm、厚さ 400μｍのアノード及びカソ
ード電極を得て、先のサンドイッチ構造の両側の60mm×
60mmの枠に嵌め込んだ。これを別途用意した４個のマニ
ホールド穴と位置決め用の穴、及び電極周囲と重なるよ
うに50mm×50mmの穴を打抜き加工した厚さ 200μｍのガ
ラス入りエポキシプリプレグでサンドイッチして、 130
℃でホットプレスを行い一体成形した。この際用いた金
型には中央に50mm×50mmの寸法の逃げ部を設け電極中央
部が圧縮されるのを防止し、シール部 800μｍ、電極中
央部 940μｍのシール材付電極膜複合体を得た。一方、
ガスマニホールドとガス供給溝を有する厚さ３mmのアノ
ード及びカソード用セルスタックプレートに、液状シリ
コンゴム接着剤を、シール材付電極膜複合体を位置決め
用ガイド棒に沿って各セルスタックプレートと共に合わ
せ、80℃、１トン（15kgf/cm2 ）の圧力でプレスし、接
着剤が硬化した後、ステンレス製の締結プレートとボル
トで締結した。この際の締結圧力を25kgf/cm2 に保つ
為、コイルばねを介して締結プレートを圧縮、締結し
た。この高分子電解質燃料電池セルスタックにゲージ圧
で３kgf/cm2 のＮ2 ガスを一方の電極側に流し、他方の
電極側へのガスリークの有無を検査した処、ガスリーク
は見られなかった。またＨ2 及びＯ2 ガスを用いて、回
路開放時の電圧（Ｏ、Ｃ、Ｖ）を測定した処、1060mVを
示し、ガスリークの無いことを確認した。尚、シール材
付電極膜複合体のイオン交換膜とシール材界面の接合力
をさらに向上するための一手法として、熱可塑性の、例
えばフッ素フォームのイオン交換膜とシール材を熱圧着
して接合した後に、加水分解処理を施すことによってプ
ロトンフォームに変換することもできる。
【０００７】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明によれ
ば、部品点数が著しく少なくなって燃料電池セルスタッ
クのアッセンブリーが容易となり、また薄膜のイオン交
換膜を用いた場合にも加圧運転ができ、しかもガスシー
ルを完全なものにでき、出力を向上することができる。
ば、部品点数が著しく少なくなって燃料電池セルスタッ
クのアッセンブリーが容易となり、また薄膜のイオン交
換膜を用いた場合にも加圧運転ができ、しかもガスシー
ルを完全なものにでき、出力を向上することができる。
【図１】ａ〜ｄは本発明の高分子電解質型燃料電池用シ
ール材付電極膜複合体の各種の実施例を示す図である。
ール材付電極膜複合体の各種の実施例を示す図である。
【図２】ａ、ｂは本発明のガスシール材を実施した高分
子電解質型燃料電池セルスタックを示す図である。
子電解質型燃料電池セルスタックを示す図である。
【図３】本発明の高分子電解質型燃料電池用シール材付
電極膜複合体の一実施例の平面図である。
電極膜複合体の一実施例の平面図である。
【図４】従来の高分子電解質膜を用いた燃料電池セルス
タックを示す図である。
タックを示す図である。
１ アノード側セルタックプレート ３ アノード集電体 ４ アノード触媒層 ５ イオン交換膜 ７ カソード触媒層 ８ カソード集電体 15 シール材 17 ガス供給層 18 ガス供給層 19 リブ 20 リブ 21 突起 22 マニホールド穴 23 位置決め用の穴
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年６月２３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 高分子電解質型燃料電池用シール構造
及びその製造方法
及びその製造方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高分子電解質膜を用い
た燃料電池セルスタックの構造及びガスシール技術に関
するものである。
た燃料電池セルスタックの構造及びガスシール技術に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の高分子電解質膜を用いた燃料電池
セルスタックは、図４に示すようにアノード側セルスタ
ックプレート１の両側にシール材２を配し、中間にアノ
ード集電体３とアノード触媒層４を重ねて配し、これら
の上にイオン交換膜５を配し、その上の両側にシール材
６を配し、中間にカソード触媒層７とカソード集電体８
を重ねて配し、さらにその上にカソード側セルスタック
プレート９を配して積層した構成となっていた。かかる
構成の燃料電池セルスタックに於いて、触媒層４、７
は、集電体３、８又はイオン交換膜５上に形成されて一
体化されたものを用いる場合と、触媒層４、７を単独で
シート化して用いる場合があり、シール材２、６はＯリ
ングを用いる場合とフラットパッキンを用いる場合があ
った。また、セルスタックプレート１、９は、カーボン
又は金属等ガスを透過せず、電気伝導度の高い材料を用
いてガス供給溝10とガスマニホールド11を形成したもの
であった。燃料電池セルスタックは、必要電圧に応じて
数層から数百層積層して用いるが、従来のセルスタック
では積層時に部品点数が多い為、構成部品の正確な位置
決めに時間がかかり、しかも確実なセッティングが困難
であった。一般に、高分子電解質を用いた燃料電池は、
高分子電解質膜（イオン交換膜）の厚みが薄い程、内部
抵抗が減少し、高出力が得られるが、膜の機械的強度が
弱くなる為に、膜厚は 100μｍ程度が限界とされてい
た。また、ガスの加圧圧力を高めると、出力電流が増加
するが、従来のセルスタックの構造では、ガスの加圧圧
力を高めた場合、シール材２、６からガスがリークし、
出力が低下する場合があった。
セルスタックは、図４に示すようにアノード側セルスタ
ックプレート１の両側にシール材２を配し、中間にアノ
ード集電体３とアノード触媒層４を重ねて配し、これら
の上にイオン交換膜５を配し、その上の両側にシール材
６を配し、中間にカソード触媒層７とカソード集電体８
を重ねて配し、さらにその上にカソード側セルスタック
プレート９を配して積層した構成となっていた。かかる
構成の燃料電池セルスタックに於いて、触媒層４、７
は、集電体３、８又はイオン交換膜５上に形成されて一
体化されたものを用いる場合と、触媒層４、７を単独で
シート化して用いる場合があり、シール材２、６はＯリ
ングを用いる場合とフラットパッキンを用いる場合があ
った。また、セルスタックプレート１、９は、カーボン
又は金属等ガスを透過せず、電気伝導度の高い材料を用
いてガス供給溝10とガスマニホールド11を形成したもの
であった。燃料電池セルスタックは、必要電圧に応じて
数層から数百層積層して用いるが、従来のセルスタック
では積層時に部品点数が多い為、構成部品の正確な位置
決めに時間がかかり、しかも確実なセッティングが困難
であった。一般に、高分子電解質を用いた燃料電池は、
高分子電解質膜（イオン交換膜）の厚みが薄い程、内部
抵抗が減少し、高出力が得られるが、膜の機械的強度が
弱くなる為に、膜厚は 100μｍ程度が限界とされてい
た。また、ガスの加圧圧力を高めると、出力電流が増加
するが、従来のセルスタックの構造では、ガスの加圧圧
力を高めた場合、シール材２、６からガスがリークし、
出力が低下する場合があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、セル
スタックを積層する時の部品点数を減らし、確実なセッ
ティングができると共に、膜厚が薄い場合にも機械的強
度を高めることのできる技術と、さらにガスを加圧して
もシール部のガスリークを無くし、出力を向上すること
が可能な技術を提供しようとするものである。
スタックを積層する時の部品点数を減らし、確実なセッ
ティングができると共に、膜厚が薄い場合にも機械的強
度を高めることのできる技術と、さらにガスを加圧して
もシール部のガスリークを無くし、出力を向上すること
が可能な技術を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の高分子電解質型燃料電池用シール構造は、ア
ノード集電体、アノード触媒層、イオン交換膜、カソー
ド触媒層、カソード集電体より成る５層構造の集電体の
周囲に、シール材が重なるように一体化したものであ
る。この高分子電解質型燃料電池用シール構造は、集電
体のシール材に覆われていないガス供給面の厚さが、周
囲の厚さに比べて厚く、凸状になるように成形されてい
る場合がある。また、上記高分子電解質型燃料電池用シ
ール構造は、少なくともシール材の一部分の厚さが、集
電体のガス供給面の厚さに比べて厚く、凹状になるよう
に成形されている場合がある。さらに、上記各シール構
造には、ガスを分配供給するためのマニホールド用の穴
と、セルスタック積層時の位置決め用の穴が形成されて
いる場合がある。上記各シール構造に用いるシール材
は、ゴム状の弾性体又は繊維強化されたゴム状の弾性体
である場合があり、また、シール材が硬質の高分子又は
繊維強化された高分子（ＦＲＰ）である場合がある。硬
質のシール材の場合、その表面の少なくとも一部分に、
ゴム状弾性体が形成されていることが好ましい。本発明
の高分子電解質型燃料電池用シール構造の製造方法は、
アノード集電体、アノード触媒層、イオン交換膜、カソ
ード触媒層、カソード集電体から成る５層構造を完全硬
化していない高分子シートで挟んだ後、一体化成形処理
を施すことを特徴とするものである。処理には硬化処理
の場合がある。本発明のシール構造の製造方法の他の１
つは、アノード集電体、アノード触媒層、イオン交換
膜、カソード触媒層、カソード集電体から成る５層構造
を、液状あるいはシート状の接着剤又はシール材を用い
てシール材と共に一体化することを特徴とするものであ
る。本発明のシール構造の製造方法のさらに他の１つ
は、アノード集電体、アノード触媒層、イオン交換膜、
カソード触媒層、カソード集電体より成る５層構造を、
液状シール材を注入する間隙を設けた金型に挾み込み、
液状シール材を注入、硬化することを特徴とするもので
ある。本発明の高分子電解質型燃料電池セルスタックの
ガスシール方法は、アノード集電体、アノード触媒層、
イオン交換膜、カソード触媒層、カソード集電体から成
る５層構造を、ガス供給溝を有するセルスタックプレー
トと共に積層する際、液状あるいはシート状の接着剤又
はシール材を用いて、セルスタックを締結した後硬化処
理を施し、さらに圧力を増加して締結することを特徴と
するものである。本発明の高分子電解質型燃料電池のセ
ルスタックのガスシール方法の他の１つは、アノード集
電体、アノード触媒層、イオン交換膜、カソード触媒
層、カソード集電体から成る５層構造を、ガス供給溝を
有するセルスタックプレートと共に積層したセルスタッ
クに於いて、セルスタックプレートがシール材と接触す
る部分の少なくとも一部に凹又は凸状の溝を形成するこ
とを特徴とするものである。本発明の高分子電解質型燃
料電池セルスタックは、ガスを分配供給するマニホール
ド用の穴を有するシール構造であってシール材及びイオ
ン交換膜と重ならない集電体部分にガスが透過するマニ
ホールドが形成されたシール構造と、マニホールド用の
穴を有するセパレータープレートより成るセルスタック
であって、集電体厚さ方向の断面をガスが通過する構造
としたことを特徴とするものである。
の本発明の高分子電解質型燃料電池用シール構造は、ア
ノード集電体、アノード触媒層、イオン交換膜、カソー
ド触媒層、カソード集電体より成る５層構造の集電体の
周囲に、シール材が重なるように一体化したものであ
る。この高分子電解質型燃料電池用シール構造は、集電
体のシール材に覆われていないガス供給面の厚さが、周
囲の厚さに比べて厚く、凸状になるように成形されてい
る場合がある。また、上記高分子電解質型燃料電池用シ
ール構造は、少なくともシール材の一部分の厚さが、集
電体のガス供給面の厚さに比べて厚く、凹状になるよう
に成形されている場合がある。さらに、上記各シール構
造には、ガスを分配供給するためのマニホールド用の穴
と、セルスタック積層時の位置決め用の穴が形成されて
いる場合がある。上記各シール構造に用いるシール材
は、ゴム状の弾性体又は繊維強化されたゴム状の弾性体
である場合があり、また、シール材が硬質の高分子又は
繊維強化された高分子（ＦＲＰ）である場合がある。硬
質のシール材の場合、その表面の少なくとも一部分に、
ゴム状弾性体が形成されていることが好ましい。本発明
の高分子電解質型燃料電池用シール構造の製造方法は、
アノード集電体、アノード触媒層、イオン交換膜、カソ
ード触媒層、カソード集電体から成る５層構造を完全硬
化していない高分子シートで挟んだ後、一体化成形処理
を施すことを特徴とするものである。処理には硬化処理
の場合がある。本発明のシール構造の製造方法の他の１
つは、アノード集電体、アノード触媒層、イオン交換
膜、カソード触媒層、カソード集電体から成る５層構造
を、液状あるいはシート状の接着剤又はシール材を用い
てシール材と共に一体化することを特徴とするものであ
る。本発明のシール構造の製造方法のさらに他の１つ
は、アノード集電体、アノード触媒層、イオン交換膜、
カソード触媒層、カソード集電体より成る５層構造を、
液状シール材を注入する間隙を設けた金型に挾み込み、
液状シール材を注入、硬化することを特徴とするもので
ある。本発明の高分子電解質型燃料電池セルスタックの
ガスシール方法は、アノード集電体、アノード触媒層、
イオン交換膜、カソード触媒層、カソード集電体から成
る５層構造を、ガス供給溝を有するセルスタックプレー
トと共に積層する際、液状あるいはシート状の接着剤又
はシール材を用いて、セルスタックを締結した後硬化処
理を施し、さらに圧力を増加して締結することを特徴と
するものである。本発明の高分子電解質型燃料電池のセ
ルスタックのガスシール方法の他の１つは、アノード集
電体、アノード触媒層、イオン交換膜、カソード触媒
層、カソード集電体から成る５層構造を、ガス供給溝を
有するセルスタックプレートと共に積層したセルスタッ
クに於いて、セルスタックプレートがシール材と接触す
る部分の少なくとも一部に凹又は凸状の溝を形成するこ
とを特徴とするものである。本発明の高分子電解質型燃
料電池セルスタックは、ガスを分配供給するマニホール
ド用の穴を有するシール構造であってシール材及びイオ
ン交換膜と重ならない集電体部分にガスが透過するマニ
ホールドが形成されたシール構造と、マニホールド用の
穴を有するセパレータープレートより成るセルスタック
であって、集電体厚さ方向の断面をガスが通過する構造
としたことを特徴とするものである。
【０００５】
【作用】前述の本発明の高分子電解質型燃料電池用シー
ル構造は、５層構造の集電体の周囲或いはガス供給面側
周囲に、シール材が重なるように一体化したものである
から、従来のようにシール材が電極（集電体と触媒層の
総称）と別個で、シール材と電極の間隙ではアノードガ
スとカソードガスがイオン交換膜を挾んで相対していた
のとは異なり、アノードガスとカソードガスの双方がイ
オン交換膜と直接接触することがない。尚、シール材と
電極の重なる部分は、ガス透過性のあるポーラスな電極
構造中にシール材あるいは接着剤を含浸した構造とする
ことが好ましいが、集電体のガス供給面側（触媒層と反
対側）周囲の表面を覆っているだけでも効果がある。本
発明のシール構造の他の１つは、集電体のシール材に覆
われていないガス供給面の厚さが周囲の厚さに比べて厚
く、凸状になるように成形されているので、構成部品を
増やさずに接触抵抗を減少することができる。即ち、集
電体はガス透過性の良いカーボンペーパー等を撥水化処
理したものを用いるが、シール材に比べ同じ応力に対す
る歪量が多い為、集電体面とシール面が同一の場合には
ガス供給溝を有するセルスタックプレートのリブ部分と
の接触圧が不十分で、接触抵抗の増加が出力電圧の低下
を招く原因となる場合があり、これを防ぐ為に集電体の
ガス供給面にさらに集電体シートを重ねて接触圧を増大
させることもできるが、本発明では構成部品を増やさず
に接触抵抗を減少し、出力電圧の低下を招く原因を解消
できる。本発明のシール構造の他の１つは、少なくとも
シール材の一部分の厚さが集電体のガス供給面の厚さに
比べて厚く、凹状になるように成形されたものであるか
ら、つまりガス供給溝を有するセルスタックプレートの
シール材と接触する部分の一部に凹状の溝を設けたもの
を一緒に用いることによって、ガスシール効果を高める
ことができるものである。これはシール材の一部の厚さ
が厚い為に同じセルスタックの締結圧力を加えた場合に
もシール材の変形量が多くなる為、ガスシール効果が増
し、Ｏリングを用いた場合と同様の効果を得ることがで
きるからである。本発明のシール構造の他の１つは、ガ
スを分配供給するためのマニホールド穴とセルスタック
積層時の位置決め用の穴が形成されているので、セルス
タック組立の際にガイド棒を案内としてアノード側セル
スタックプレート、シール構造、カソード側セルスタッ
クプレートの順に積層することによって容易に組立がで
きる。また、セルスタックを積層する際、液状あるいは
シート状の接着剤またはシール材を用いて、又は重ねて
セルスタックを締結した際、接着剤またはシール材を用
いて、あるいはシート状の接着剤またはシール材を重ね
てセルスタックを締結した後、硬化処理を施し、さらに
圧力を増加して締結することによって、より高いガス加
圧圧力に対してもリークのないシールができる。然して
本発明の前記各高分子電解質型燃料電池用シール構造の
製造方法によれば、シール材と電極及びイオン交換膜の
接合界面が一体化して、ガスのシール性が高められてい
る。また、一体化する時の金型に凹凸を形成することに
より、集電体若しくはシール材に凹凸を形成したり、マ
ニホールド及び位置決め用の穴を一体化と同時に形成す
ることもできる。このような凹凸部を設けたシール構造
を使用する際、セルスタックプレート側に凹凸部を設け
ることによって、さらにシール効果が高められる。
ル構造は、５層構造の集電体の周囲或いはガス供給面側
周囲に、シール材が重なるように一体化したものである
から、従来のようにシール材が電極（集電体と触媒層の
総称）と別個で、シール材と電極の間隙ではアノードガ
スとカソードガスがイオン交換膜を挾んで相対していた
のとは異なり、アノードガスとカソードガスの双方がイ
オン交換膜と直接接触することがない。尚、シール材と
電極の重なる部分は、ガス透過性のあるポーラスな電極
構造中にシール材あるいは接着剤を含浸した構造とする
ことが好ましいが、集電体のガス供給面側（触媒層と反
対側）周囲の表面を覆っているだけでも効果がある。本
発明のシール構造の他の１つは、集電体のシール材に覆
われていないガス供給面の厚さが周囲の厚さに比べて厚
く、凸状になるように成形されているので、構成部品を
増やさずに接触抵抗を減少することができる。即ち、集
電体はガス透過性の良いカーボンペーパー等を撥水化処
理したものを用いるが、シール材に比べ同じ応力に対す
る歪量が多い為、集電体面とシール面が同一の場合には
ガス供給溝を有するセルスタックプレートのリブ部分と
の接触圧が不十分で、接触抵抗の増加が出力電圧の低下
を招く原因となる場合があり、これを防ぐ為に集電体の
ガス供給面にさらに集電体シートを重ねて接触圧を増大
させることもできるが、本発明では構成部品を増やさず
に接触抵抗を減少し、出力電圧の低下を招く原因を解消
できる。本発明のシール構造の他の１つは、少なくとも
シール材の一部分の厚さが集電体のガス供給面の厚さに
比べて厚く、凹状になるように成形されたものであるか
ら、つまりガス供給溝を有するセルスタックプレートの
シール材と接触する部分の一部に凹状の溝を設けたもの
を一緒に用いることによって、ガスシール効果を高める
ことができるものである。これはシール材の一部の厚さ
が厚い為に同じセルスタックの締結圧力を加えた場合に
もシール材の変形量が多くなる為、ガスシール効果が増
し、Ｏリングを用いた場合と同様の効果を得ることがで
きるからである。本発明のシール構造の他の１つは、ガ
スを分配供給するためのマニホールド穴とセルスタック
積層時の位置決め用の穴が形成されているので、セルス
タック組立の際にガイド棒を案内としてアノード側セル
スタックプレート、シール構造、カソード側セルスタッ
クプレートの順に積層することによって容易に組立がで
きる。また、セルスタックを積層する際、液状あるいは
シート状の接着剤またはシール材を用いて、又は重ねて
セルスタックを締結した際、接着剤またはシール材を用
いて、あるいはシート状の接着剤またはシール材を重ね
てセルスタックを締結した後、硬化処理を施し、さらに
圧力を増加して締結することによって、より高いガス加
圧圧力に対してもリークのないシールができる。然して
本発明の前記各高分子電解質型燃料電池用シール構造の
製造方法によれば、シール材と電極及びイオン交換膜の
接合界面が一体化して、ガスのシール性が高められてい
る。また、一体化する時の金型に凹凸を形成することに
より、集電体若しくはシール材に凹凸を形成したり、マ
ニホールド及び位置決め用の穴を一体化と同時に形成す
ることもできる。このような凹凸部を設けたシール構造
を使用する際、セルスタックプレート側に凹凸部を設け
ることによって、さらにシール効果が高められる。
【０００６】
【実施例】本発明の実施例を図によって説明する。図１
のａ〜ｄは本発明の高分子電解質型燃料電池用シール構
造の各種の実施例を示すもので、夫々アノード集電体
３、アノード触媒層４、イオン交換膜５、カソード触媒
層７、カソード集電体８よりなる５層構造の集電体の周
囲或いはガス供給側の周囲にシール材15が重なるように
配したものであって、シール材15によりアノードガスと
カソードガスの双方のガスがイオン交換膜５と直接接触
することのないように、且つ電極及びイオン交換膜５を
シール材15により一体化して１つの部材としたものであ
る。図１のａは、シール材15と電極の重なる部分16を、
ガス透過性のあるポーラスな電極構造中にシール材を含
浸した構造としたものである。図１のｂは、アノード集
電体３、カソード集電体８のガス供給面側（触媒層４、
７と反対側）周囲の表面をシール材15で覆っただけのも
のである。図１のｃは、アノード集電体３、カソード集
電体８のシール材15に覆われていないガス供給面の厚さ
が周囲の厚さに比べて厚く凸状になるように成形したも
のである。この図１のｃのシール構造によれば、構成部
品を増やさずに接触抵抗を減少できる。即ち、集電体
３、８はガス透過性の良いカーボンベーパー等を撥水化
処理したものを用いるが、シール材15に比べ同じ応力に
対する歪量が多い為、集電体３、８の面とシール材15の
面が同一の場合にはガス供給溝を有するセルスタックプ
レートのリブ部分との接触圧が不十分で、接触抵抗の増
加が出力電圧の低下を招く原因となる場合があり、これ
を防ぐ為に集電体３、８のガス供給面にさらに集電体シ
ートを重ねて接触圧を増大させることもできるが、図１
のｃのシール構造では、構成部品を増やさずに接触抵抗
を減少し、出力電圧の低下を招く原因を解消できる。図
１のｄは、少なくともシール材15の一部分の厚さが集電
体３、８のガス供給面の厚さに比べて厚くし、シール構
造が凹状になるように成形したものである。これはガス
供給溝を有するセルスタックプレートのシール材と接触
する部分の一部に凹状の溝を形成したものと一緒に用い
ることによって、ガスシール効果を高めることができ
る。これはシール材15の一部の厚さが厚い為に同じセル
スタックの締結圧力を加えた場合にもシール材15の変形
量が多くなる為、ガスシール効果が増し、Ｏリングを用
いた場合と同様の効果を得ることができるからである。
図２は本発明のガスシール方法を実施した高分子固体電
解質型燃料電池セルスタックを示すもので、図２のａは
セルスタックプレート１、９のガス供給溝17、18の部分
を厚くすることによって、集電体３、８との接触圧力を
増加することができ、ガスシール効果を高めることがで
きたものであり、図２のｂはセルスタックプレート１、
９のシール材15と接触する部分の一部に凸状の突起21を
形成することによってシール材15の変形量の多い部分を
作り、ガスシール効果を高めることができたものであ
る。本発明の高分子電解質型燃料電池用シール構造とし
ては、図３に示すようにガスを分配供給するためのマニ
ホールド穴22と、セルスタック積層時の位置決め用の穴
23を形成したものがあり、これによるとセルスタック組
立の際にガイド棒を案内して、これをアノード側セルス
タックプレート、シール構造、カソード側セルスタック
プレートの順に積層することによって容易に組立ができ
る。尚、図３中、（イ）の部分は集電体とシール材の重
なる部分、（ロ）の部分はイオン交換膜とシール材の重
なる部分である。上記セルスタックの積層時、接着剤ま
たは液状ゴムシール材を塗布し、セルスタックを締結し
た後、硬化処理を施し、さらに圧力を増加して締結する
ことによって、より高いガス加圧圧力に対してもリーク
の無いシールができる。本発明による高分子固体電解質
型燃料電池用シール構造に用いるシール材の１つは、ゴ
ム状の弾性体又は繊維強化されたゴム状の弾性体であっ
て、フッ素ゴム、シリコンゴム、スチレンブタジエンゴ
ム、ブチルウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ア
クリルゴム等の合成ゴムとそれらの共重合体及び天然ゴ
ムが用いられ、長期間の使用に対し、ゴムの流れ防止す
る必要がある場合には繊維強化されたものを用いる。シ
ール材の他の１つは、硬質の高分子又は繊維強化された
高分子であって、芳香族、脂肪族、または脂環系のポリ
アミド、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテル、ポ
リエーテルケトン、ポリサルフォン、若しくはエポキシ
樹脂、ポリカーボネート、フェノール樹脂、尿素樹脂、
メラミン樹脂、フッ素樹脂等、弾性率の高い結晶性の高
分子または二次転移温度が80℃以上の耐熱性高分子が用
いられ、長期間の使用に対して厚さ寸法の変化を防止す
る必要がある場合には、繊維強化されたものを用いる。
上記２種類のシール材を強化する為の繊維としては、ガ
ラス、炭素、セラミック、高分子、天然素材より選択さ
れた材料を用いてウィスカー状若しくは繊維状にしたも
のや、それらを紙状にシート化したものや布状に織った
ものが用いられる。ゴム状の弾性体又は繊維強化された
ゴム状の弾性体をシール材として使用する場合、従来技
術のＯリングやフラットパッキンを使用する場合と同様
にセルスタックの締結圧力、若しくはシール材の変形率
を規定して使用することが好ましく、締結圧力は10〜 1
00kgf/cm2 、変形率は10〜50％の範囲であることがガス
シールをする為に好ましい。また、硬質の高分子又は繊
維強化された高分子をシール材として使用する場合、硬
質のシール材によってセルスタックプレート間のギャッ
プが規制される為、硬質シール材の弾性限界を超えない
範囲（一例として、締結圧力30kgf/cm2 までの場合、シ
ール材の変形率が７％以下）で、締結圧力を任意に設定
することができる。この際に硬質のシール材表面に変形
量の多いゴム状弾性体を予め形成しておくことによっ
て、セルスタックプレートの表面の傷や加工仕上げの荒
さを吸収できて、シール効果が高めることができる。ゴ
ム状弾性体は締結圧力が30kgf/cm2 の場合、変形量が30
％以上であることが好ましく、表面が硬化していない粘
着性のゴム状の材料を用いることもできる。本発明の高
分子電解質型燃料電池用シール構造の製造方法の具体的
な実施例を説明する。プロトンフォーム（デュポン社
製）のナフィオン 115（イオン交換膜）を４個のマニホ
ールド穴と位置決め用の穴、及び60mm×60mmの集電体が
収まる穴を打抜き加工した厚さ 200μｍのガラスクロス
入りエポキシプリプレグでサンドイッチした。さらにＰ
ＴＦＥを用いて撥水化処理したカーボンペーパー集電体
の片面にナフィオン樹脂体とＰｔ担持触媒よりなる層を
形成し、58mm×58mm、厚さ 400μｍのアノード及びカソ
ード電極を得て、先のサンドイッチ構造の両側の60mm×
60mmの枠に嵌め込んだ。これを別途用意した４個のマニ
ホールド穴と位置決め用の穴、及び電極周囲と重なるよ
うに50mm×50mmの穴を打抜き加工した厚さ 200μｍのガ
ラス入りエポキシプリプレグでサンドイッチして、 130
℃でホットプレスを行い一体成形した。この際用いた金
型には中央に50mm×50mmの寸法の逃げ部を設け電極中央
部が圧縮されるのを防止し、シール部 800μｍ、電極中
央部 940μｍのシール構造を得た。一方、ガスマニホー
ルドとガス供給溝を有する厚さ３mmのアノード及びカソ
ード用セルスタックプレートに、液状シリコンゴム接着
剤を、シール構造を位置決め用ガイド棒に沿って各セル
スタックプレートと共に合わせ、80℃、１トン（15kgf/
cm2 ）の圧力でプレスし、接着剤が硬化した後、ステン
レス製の締結プレートとボルトで締結した。この際の締
結圧力を25kgf/cm2 に保つ為、コイルばねを介して締結
プレートを圧縮、締結した。この高分子電解質燃料電池
セルスタックにゲージ圧で３kgf/cm2 のＮ2 ガスを一方
の電極側に流し、他方の電極側へのガスリークの有無を
検査した処、ガスリークは見られなかった。またＨ2 及
びＯ2ガスを用いて、回路開放時の電圧（Ｏ、Ｃ、Ｖ）
を測定した処、1060mVを示し、ガスリークの無いことを
確認した。尚、シール構造のイオン交換膜とシール材界
面の接合力をさらに向上するための一手法として、熱可
塑性の、例えばフッ素フォームのイオン交換膜とシール
材を熱圧着して接合した後に、加水分解処理を施すこと
によってプロトンフォームに変換することもできる。
のａ〜ｄは本発明の高分子電解質型燃料電池用シール構
造の各種の実施例を示すもので、夫々アノード集電体
３、アノード触媒層４、イオン交換膜５、カソード触媒
層７、カソード集電体８よりなる５層構造の集電体の周
囲或いはガス供給側の周囲にシール材15が重なるように
配したものであって、シール材15によりアノードガスと
カソードガスの双方のガスがイオン交換膜５と直接接触
することのないように、且つ電極及びイオン交換膜５を
シール材15により一体化して１つの部材としたものであ
る。図１のａは、シール材15と電極の重なる部分16を、
ガス透過性のあるポーラスな電極構造中にシール材を含
浸した構造としたものである。図１のｂは、アノード集
電体３、カソード集電体８のガス供給面側（触媒層４、
７と反対側）周囲の表面をシール材15で覆っただけのも
のである。図１のｃは、アノード集電体３、カソード集
電体８のシール材15に覆われていないガス供給面の厚さ
が周囲の厚さに比べて厚く凸状になるように成形したも
のである。この図１のｃのシール構造によれば、構成部
品を増やさずに接触抵抗を減少できる。即ち、集電体
３、８はガス透過性の良いカーボンベーパー等を撥水化
処理したものを用いるが、シール材15に比べ同じ応力に
対する歪量が多い為、集電体３、８の面とシール材15の
面が同一の場合にはガス供給溝を有するセルスタックプ
レートのリブ部分との接触圧が不十分で、接触抵抗の増
加が出力電圧の低下を招く原因となる場合があり、これ
を防ぐ為に集電体３、８のガス供給面にさらに集電体シ
ートを重ねて接触圧を増大させることもできるが、図１
のｃのシール構造では、構成部品を増やさずに接触抵抗
を減少し、出力電圧の低下を招く原因を解消できる。図
１のｄは、少なくともシール材15の一部分の厚さが集電
体３、８のガス供給面の厚さに比べて厚くし、シール構
造が凹状になるように成形したものである。これはガス
供給溝を有するセルスタックプレートのシール材と接触
する部分の一部に凹状の溝を形成したものと一緒に用い
ることによって、ガスシール効果を高めることができ
る。これはシール材15の一部の厚さが厚い為に同じセル
スタックの締結圧力を加えた場合にもシール材15の変形
量が多くなる為、ガスシール効果が増し、Ｏリングを用
いた場合と同様の効果を得ることができるからである。
図２は本発明のガスシール方法を実施した高分子固体電
解質型燃料電池セルスタックを示すもので、図２のａは
セルスタックプレート１、９のガス供給溝17、18の部分
を厚くすることによって、集電体３、８との接触圧力を
増加することができ、ガスシール効果を高めることがで
きたものであり、図２のｂはセルスタックプレート１、
９のシール材15と接触する部分の一部に凸状の突起21を
形成することによってシール材15の変形量の多い部分を
作り、ガスシール効果を高めることができたものであ
る。本発明の高分子電解質型燃料電池用シール構造とし
ては、図３に示すようにガスを分配供給するためのマニ
ホールド穴22と、セルスタック積層時の位置決め用の穴
23を形成したものがあり、これによるとセルスタック組
立の際にガイド棒を案内して、これをアノード側セルス
タックプレート、シール構造、カソード側セルスタック
プレートの順に積層することによって容易に組立ができ
る。尚、図３中、（イ）の部分は集電体とシール材の重
なる部分、（ロ）の部分はイオン交換膜とシール材の重
なる部分である。上記セルスタックの積層時、接着剤ま
たは液状ゴムシール材を塗布し、セルスタックを締結し
た後、硬化処理を施し、さらに圧力を増加して締結する
ことによって、より高いガス加圧圧力に対してもリーク
の無いシールができる。本発明による高分子固体電解質
型燃料電池用シール構造に用いるシール材の１つは、ゴ
ム状の弾性体又は繊維強化されたゴム状の弾性体であっ
て、フッ素ゴム、シリコンゴム、スチレンブタジエンゴ
ム、ブチルウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ア
クリルゴム等の合成ゴムとそれらの共重合体及び天然ゴ
ムが用いられ、長期間の使用に対し、ゴムの流れ防止す
る必要がある場合には繊維強化されたものを用いる。シ
ール材の他の１つは、硬質の高分子又は繊維強化された
高分子であって、芳香族、脂肪族、または脂環系のポリ
アミド、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテル、ポ
リエーテルケトン、ポリサルフォン、若しくはエポキシ
樹脂、ポリカーボネート、フェノール樹脂、尿素樹脂、
メラミン樹脂、フッ素樹脂等、弾性率の高い結晶性の高
分子または二次転移温度が80℃以上の耐熱性高分子が用
いられ、長期間の使用に対して厚さ寸法の変化を防止す
る必要がある場合には、繊維強化されたものを用いる。
上記２種類のシール材を強化する為の繊維としては、ガ
ラス、炭素、セラミック、高分子、天然素材より選択さ
れた材料を用いてウィスカー状若しくは繊維状にしたも
のや、それらを紙状にシート化したものや布状に織った
ものが用いられる。ゴム状の弾性体又は繊維強化された
ゴム状の弾性体をシール材として使用する場合、従来技
術のＯリングやフラットパッキンを使用する場合と同様
にセルスタックの締結圧力、若しくはシール材の変形率
を規定して使用することが好ましく、締結圧力は10〜 1
00kgf/cm2 、変形率は10〜50％の範囲であることがガス
シールをする為に好ましい。また、硬質の高分子又は繊
維強化された高分子をシール材として使用する場合、硬
質のシール材によってセルスタックプレート間のギャッ
プが規制される為、硬質シール材の弾性限界を超えない
範囲（一例として、締結圧力30kgf/cm2 までの場合、シ
ール材の変形率が７％以下）で、締結圧力を任意に設定
することができる。この際に硬質のシール材表面に変形
量の多いゴム状弾性体を予め形成しておくことによっ
て、セルスタックプレートの表面の傷や加工仕上げの荒
さを吸収できて、シール効果が高めることができる。ゴ
ム状弾性体は締結圧力が30kgf/cm2 の場合、変形量が30
％以上であることが好ましく、表面が硬化していない粘
着性のゴム状の材料を用いることもできる。本発明の高
分子電解質型燃料電池用シール構造の製造方法の具体的
な実施例を説明する。プロトンフォーム（デュポン社
製）のナフィオン 115（イオン交換膜）を４個のマニホ
ールド穴と位置決め用の穴、及び60mm×60mmの集電体が
収まる穴を打抜き加工した厚さ 200μｍのガラスクロス
入りエポキシプリプレグでサンドイッチした。さらにＰ
ＴＦＥを用いて撥水化処理したカーボンペーパー集電体
の片面にナフィオン樹脂体とＰｔ担持触媒よりなる層を
形成し、58mm×58mm、厚さ 400μｍのアノード及びカソ
ード電極を得て、先のサンドイッチ構造の両側の60mm×
60mmの枠に嵌め込んだ。これを別途用意した４個のマニ
ホールド穴と位置決め用の穴、及び電極周囲と重なるよ
うに50mm×50mmの穴を打抜き加工した厚さ 200μｍのガ
ラス入りエポキシプリプレグでサンドイッチして、 130
℃でホットプレスを行い一体成形した。この際用いた金
型には中央に50mm×50mmの寸法の逃げ部を設け電極中央
部が圧縮されるのを防止し、シール部 800μｍ、電極中
央部 940μｍのシール構造を得た。一方、ガスマニホー
ルドとガス供給溝を有する厚さ３mmのアノード及びカソ
ード用セルスタックプレートに、液状シリコンゴム接着
剤を、シール構造を位置決め用ガイド棒に沿って各セル
スタックプレートと共に合わせ、80℃、１トン（15kgf/
cm2 ）の圧力でプレスし、接着剤が硬化した後、ステン
レス製の締結プレートとボルトで締結した。この際の締
結圧力を25kgf/cm2 に保つ為、コイルばねを介して締結
プレートを圧縮、締結した。この高分子電解質燃料電池
セルスタックにゲージ圧で３kgf/cm2 のＮ2 ガスを一方
の電極側に流し、他方の電極側へのガスリークの有無を
検査した処、ガスリークは見られなかった。またＨ2 及
びＯ2ガスを用いて、回路開放時の電圧（Ｏ、Ｃ、Ｖ）
を測定した処、1060mVを示し、ガスリークの無いことを
確認した。尚、シール構造のイオン交換膜とシール材界
面の接合力をさらに向上するための一手法として、熱可
塑性の、例えばフッ素フォームのイオン交換膜とシール
材を熱圧着して接合した後に、加水分解処理を施すこと
によってプロトンフォームに変換することもできる。
【０００７】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明によれ
ば、部品点数が著しく少なくなって燃料電池セルスタッ
クのアッセンブリーが容易となり、また薄膜のイオン交
換膜を用いた場合にも加圧運転ができ、しかもガスシー
ルを完全なものにでき、出力を向上することができる。
ば、部品点数が著しく少なくなって燃料電池セルスタッ
クのアッセンブリーが容易となり、また薄膜のイオン交
換膜を用いた場合にも加圧運転ができ、しかもガスシー
ルを完全なものにでき、出力を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａ〜ｄは本発明の高分子電解質型燃料電池用シ
ール構造の各種の実施例を示す図である。
ール構造の各種の実施例を示す図である。
【図２】ａ、ｂは本発明のガスシール材を実施した高分
子電解質型燃料電池セルスタックを示す図である。
子電解質型燃料電池セルスタックを示す図である。
【図３】本発明の高分子電解質型燃料電池用シール構造
の一実施例の平面図である。
の一実施例の平面図である。
【図４】従来の高分子電解質膜を用いた燃料電池セルス
タックを示す図である。
タックを示す図である。
【符号の説明】 １ アノード側セルタックプレート ３ アノード集電体 ４ アノード触媒層 ５ イオン交換膜 ７ カソード触媒層 ８ カソード集電体 15 シール材 17 ガス供給層 18 ガス供給層 19 リブ 20 リブ 21 突起 22 マニホールド穴 23 位置決め用の穴
Claims (13)
- 【請求項１】 アノード集電体、アノード触媒層、イオ
ン交換膜、カソード触媒層、カソード集電体よりなる５
層構造の集電体の周囲に、シール材が重なるように一体
化されたことを特徴とする高分子電解質型燃料電池用シ
ール材付電極膜複合体。 - 【請求項２】 請求項１記載の高分子電解質型燃料電池
用シール材付電極膜複合体に於いて、集電体のシール材
に覆われていないガス供給面の厚さが、周囲の厚さに比
べて厚く、凸状になるように成形されていることを特徴
とする高分子電解質型燃料電池用シール材付電極膜複合
体。 - 【請求項３】 請求項１記載の高分子電解質型燃料電池
用シール材付電極膜複合体に於いて、少なくともシール
材の一部分の厚さが、集電体のガス供給面の厚さに比べ
て厚く、凹状になるように成形されていることを特徴と
する高分子電解質型燃料電池用シール材付電極膜複合
体。 - 【請求項４】 請求項１又は２若しくは３記載の高分子
電解質型燃料電池用シール材付電極膜複合体に於いて、
ガスを分配供給するためのマニホールド穴と、セルスタ
ック積層時の位置決め用の穴が形成されていることを特
徴とする高分子電解質型燃料電池用シール材付電極膜複
合体。 - 【請求項５】 請求項１、２、３又は４のいずれかに記
載の高分子電解質型燃料電池用シール材付電極膜複合体
に於いて、シール材が、ゴム状の弾性体又は繊維強化さ
れたゴム状の弾性体であることを特徴とする高分子電解
質型燃料電池用シール材付電極膜複合体。 - 【請求項６】 請求項１、２、３又は４のいずれかに記
載の高分子電解質型燃料電池用シール材付電極膜複合体
に於いて、シール材が、硬質の高分子又は繊維強化され
た高分子であることを特徴とする高分子電解質型燃料電
池用シール材付電極膜複合体。 - 【請求項７】 請求項６記載の高分子電解質型燃料電池
用シール材付電極膜複合体に於いて、硬質のシール材の
表面の少なくとも一部分に、ゴム状弾性体が形成されて
いることを特徴とする高分子電解質型燃料電池用シール
材付電極膜複合体。 - 【請求項８】 アノード集電体、アノード触媒層、イオ
ン交換膜、カソード触媒層、カソード集電体からなる５
層構造を、完全硬化していない高分子シートで挟んだ
後、一体化成形処理を施すことを特徴とする高分子電解
質型燃料電池用シール材付電極膜複合体の製造方法。 - 【請求項９】 アノード集電体、アノード触媒層、イオ
ン交換膜、カソード触媒層、カソード集電体から成る５
層構造を、液状あるいはシート状の接着剤又はシール材
を用いてシール材と共に一体化することを特徴とする高
分子電解質型燃料電池用シール材付電極膜複合体の製造
方法。 - 【請求項10】 アノード集電体、アノード触媒層、イオ
ン交換膜、カソード触媒層、カソード集電体からなる５
層構造を、液状シール材を注入する間隙を設けた金型に
挟み込み、液状シール材を注入、硬化することを特徴と
する高分子電解質型燃料電池用シール材付電極膜複合体
の製造方法。 - 【請求項11】 アノード集電体、アノード触媒層、イオ
ン交換膜、カソード触媒層、カソード集電体からなる５
層構造を、ガス供給溝を有するセルスタックプレートと
共に積層する際、液状あるいはシート状の接着剤又はシ
ール材を用いて、セルスタックを締結した後硬化処理を
施し、さらに圧力を増加して締結することを特徴とする
高分子電解質型燃料電池セルスタックのガスシール方
法。 - 【請求項12】 アノード集電体、アノード触媒層、イオ
ン交換膜、カソード触媒層、カソード集電体からなる５
層構造を、ガス供給溝を有するセルスタックプレートと
共に積層したセルスタックに於いて、セルスタックプレ
ートがシール材と接触する部分の少なくとも一部に凹又
は凸状の溝を形成することを特徴とする高分子電解質型
燃料電池セルスタックのガスシール方法。 - 【請求項13】 ガスを分配供給するマニホールド穴を有
するシール材付電極膜複合体であってシール材及びイオ
ン交換膜と重ならない集電体部分にガスが透過するマニ
ホールドが形成されたシール材付電極膜複合体と、マニ
ホールド穴を有するセパレータープレートより成るセル
スタックであって、集電体厚さ方向の断面をガスが通過
する構造としたことを特徴とする高分子電解質型燃料電
池セルスタック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6195965A JPH0845517A (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 高分子電解質型燃料電池用シール構造及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6195965A JPH0845517A (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 高分子電解質型燃料電池用シール構造及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0845517A true JPH0845517A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=16349939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6195965A Pending JPH0845517A (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 高分子電解質型燃料電池用シール構造及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0845517A (ja) |
Cited By (78)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0774794A1 (de) * | 1995-11-15 | 1997-05-21 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft | Integrierte Dichtung für eine Brennstoffzelle mit Polymerelektrolyt |
| EP0966770A1 (de) † | 1997-01-29 | 1999-12-29 | Magnet-Motor Gesellschaft für magnetmotorische Technik mbH | Membran-elektrodeneinheit mit integriertem dichtrand und verfahren zu ihrer herstellung |
| JP2001102072A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-13 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池 |
| WO2001029921A1 (fr) * | 1999-10-18 | 2001-04-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pile a combustible a electrolyte polymere et son procede de production |
| JP2001510932A (ja) * | 1997-07-16 | 2001-08-07 | バラード パワー システムズ インコーポレイティド | 電気化学的燃料電池における膜電極組立体（ｍｅａ）のための弾性シールおよび該シールの製造方法 |
| JP2001319667A (ja) * | 2000-05-02 | 2001-11-16 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2001319668A (ja) * | 2000-05-02 | 2001-11-16 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池及びその製造方法 |
| JP2001319666A (ja) * | 2000-05-02 | 2001-11-16 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池及びその製造方法 |
| WO2002001658A1 (fr) * | 2000-06-29 | 2002-01-03 | Nok Corporation | Composant destine a une pile a combustible |
| WO2002023655A1 (fr) * | 2000-09-18 | 2002-03-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Batterie de piles a combustible de type polymere solide |
| WO2002043172A1 (fr) | 2000-11-21 | 2002-05-30 | Nok Corporation | Partie constitutive pour pile a combustible |
| EP1220346A1 (fr) * | 2000-12-29 | 2002-07-03 | Commissariat A L'energie Atomique | Element de base composite et son joint pour pile à combustible et procédé de fabrication de l'ensemble |
| WO2002061869A1 (fr) * | 2001-01-31 | 2002-08-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pile a carburant electrolytique de haut polymere et ensemble joint a film electrolytique destine a la pile a carburant |
| US6444346B1 (en) | 1998-07-21 | 2002-09-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cells stack |
| JP2002533869A (ja) * | 1998-08-10 | 2002-10-08 | セラニーズ・ヴェンチャーズ・ゲーエムベーハー | 改良した長期間性能を有するｐｅｍ燃料電池、ｐｅｍ燃料電池の操作方法およびｐｅｍ燃料電池蓄電池 |
| JP2002352817A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子電解質型燃料電池 |
| WO2003005468A1 (en) * | 2001-07-06 | 2003-01-16 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Trimming apparatus and method for fuel cell membrane/electrode coupling and transporting apparatus |
| EP1291946A2 (en) * | 2001-09-11 | 2003-03-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell and conductive separator plate thereof |
| JP2003086232A (ja) * | 2001-09-11 | 2003-03-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池スタック |
| US6699610B2 (en) | 2001-04-16 | 2004-03-02 | Asia Pacific Fuel Cell Technologies, Ltd. | Anode stream recirculation system for a fuel cell |
| US6742650B2 (en) | 2001-07-24 | 2004-06-01 | Asia Pacific Fuel Cell Technologies, Ltd. | Metal hydride storage canister design and its manufacture |
| JP2004206986A (ja) * | 2002-12-25 | 2004-07-22 | Toyota Motor Corp | 燃料電池のシール構造 |
| EP1443579A3 (en) * | 2002-07-19 | 2004-08-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Seal structure of fuel cell unit and manufacturing method of the same |
| JP2004303723A (ja) * | 2003-03-14 | 2004-10-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子電解質型燃料電池 |
| US6844101B2 (en) | 2002-01-04 | 2005-01-18 | Ballard Power Systems Inc. | Separator with fluid distribution features for use with a membrane electrode assembly in a fuel cell |
| US6846587B2 (en) | 2001-08-15 | 2005-01-25 | Asia Pacific Fuel Cell Technologies, Ltd. | Diaphragm pump and anode stream recirculation system using such pump for a fuel cell |
| EP1511103A2 (en) * | 2003-08-22 | 2005-03-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| JP2005085594A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-31 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池及びその製造方法 |
| KR100488878B1 (ko) * | 2002-11-28 | 2005-05-11 | 현대자동차주식회사 | 고성능 액상가스켓 조성물 및 이를 이용한 연료전지용가스켓 |
| KR100494402B1 (ko) * | 2001-10-16 | 2005-06-13 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 고분자 전해질형 연료전지 |
| JP2005158690A (ja) * | 2003-10-27 | 2005-06-16 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池およびその製造方法 |
| JP2005310804A (ja) * | 2005-07-21 | 2005-11-04 | Hitachi Ltd | 固体高分子型燃料電池用セパレータ及びそれを用いた固体高分子型燃料電池並びに発電システム |
| JP2006114227A (ja) * | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Nok Corp | 燃料電池セルの密封構造 |
| WO2006054399A1 (ja) * | 2004-11-17 | 2006-05-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | 燃料電池のセパレータ |
| JP2006164628A (ja) * | 2004-12-03 | 2006-06-22 | Toagosei Co Ltd | 電解質膜および燃料電池 |
| JP2006164659A (ja) * | 2004-12-06 | 2006-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池セル |
| JP2006216424A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| WO2006121041A1 (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池 |
| JP2007012583A (ja) * | 2005-06-02 | 2007-01-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体高分子電解質形燃料電池 |
| WO2007026797A1 (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-08 | Nissan Motor Co., Ltd. | 電解質膜－電極接合体 |
| WO2007043587A1 (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | Japan Gore-Tex Inc. | 膜電極接合体および固体高分子形燃料電池 |
| JP2007109664A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Gm Global Technology Operations Inc | 疎水性の拡散媒体を備えた燃料電池 |
| JP2007141792A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Toyota Motor Corp | 燃料電池およびその製造方法 |
| JP2007179769A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| JP2007184212A (ja) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| JP2007250249A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Toyota Motor Corp | シール一体型膜電極接合体 |
| US7276310B2 (en) | 2003-04-02 | 2007-10-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrolyte membrane for a fuel cell, electrolyte membrane electrode assembly for a fuel cell, and a fuel cell |
| JP2007299550A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-15 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| KR100786368B1 (ko) * | 2006-06-21 | 2007-12-17 | 평화오일씰공업주식회사 | 연료전지 스택용 단위전지 |
| JP2007335353A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| WO2008001755A1 (en) * | 2006-06-26 | 2008-01-03 | Panasonic Corporation | Solid polymer electrolyte fuel cell |
| JP2008078148A (ja) * | 2007-10-24 | 2008-04-03 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| CN100386914C (zh) * | 2001-07-06 | 2008-05-07 | 本田技研工业株式会社 | 燃料电池膜电极组件的冲剪方法 |
| JP2008516395A (ja) * | 2004-10-08 | 2008-05-15 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 膜電極アセンブリ用の硬化可能なサブガスケット |
| WO2008059980A1 (fr) * | 2006-11-14 | 2008-05-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Pile à combustible, procédé de fabrication d'une pile à combustible et ensemble de motifs élémentaires |
| JP2008523574A (ja) * | 2004-12-13 | 2008-07-03 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | Ｍｅａをユニット化するための設計、方法、及び工程 |
| US7404848B2 (en) | 2004-11-29 | 2008-07-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Humidifier and a method for producing the same |
| US7407723B2 (en) * | 2004-02-02 | 2008-08-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| JP2008218205A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Toyota Motor Corp | 燃料電池モジュールの製造方法および燃料電池の製造方法および燃料電池 |
| JP2009009912A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池の組立装置および組立方法，この組立方法によって組み立てた燃料電池 |
| JP2009099311A (ja) * | 2007-10-15 | 2009-05-07 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池スタック |
| US7534517B2 (en) | 2003-10-27 | 2009-05-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Fuel cell and method for manufacture thereof |
| JP2009123579A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Toyota Motor Corp | 膜電極接合体、および、膜電極接合体の製造方法 |
| JP2009522720A (ja) * | 2005-12-29 | 2009-06-11 | ユーティーシー パワー コーポレイション | 超音波溶着した燃料電池用一体化電極アセンブリ |
| JP2009129759A (ja) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Dainippon Printing Co Ltd | 補強シート付き電解質膜−触媒層接合体、これを用いた補強シート付き電解質膜−電極接合体及び固体高分子形燃料電池 |
| US7569298B2 (en) | 2001-06-08 | 2009-08-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Separator seal structure for a fuel cell |
| JP2009193922A (ja) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
| JP2009252479A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Tokai Rubber Ind Ltd | 燃料電池モジュールおよびその製造方法 |
| US7651805B2 (en) | 2000-05-02 | 2010-01-26 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell having sealant for sealing a solid polymer electrolyte membrane |
| JP2010092876A (ja) * | 2003-03-14 | 2010-04-22 | Panasonic Corp | 高分子電解質型燃料電池 |
| JP2010186721A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Toyota Motor Corp | 燃料電池構成材の製造方法 |
| JP2010192460A (ja) * | 2010-04-28 | 2010-09-02 | Tokai Rubber Ind Ltd | 燃料電池モジュールの製造方法 |
| JP2012190720A (ja) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | Toppan Printing Co Ltd | 固体高分子形燃料電池における膜電極接合体とその製造方法 |
| US8512907B2 (en) | 2007-09-27 | 2013-08-20 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Membrane catalyst layer assembly with reinforcing films, membrane electrode assembly with reinforcing films, and polymer electrolyte fuel cells |
| US8993188B2 (en) | 2007-01-29 | 2015-03-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaishi | Fuel cell and separator constituting the same |
| WO2015045201A1 (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell and separator |
| JP2016007748A (ja) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 日東電工株式会社 | 接着構造 |
| WO2017221699A1 (ja) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 燃料電池 |
-
1994
- 1994-07-28 JP JP6195965A patent/JPH0845517A/ja active Pending
Cited By (113)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5928807A (en) * | 1995-11-15 | 1999-07-27 | Ballard Power Systems Inc. | Integrated seal for a PEM fuel cell |
| EP0774794A1 (de) * | 1995-11-15 | 1997-05-21 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft | Integrierte Dichtung für eine Brennstoffzelle mit Polymerelektrolyt |
| EP0966770A1 (de) † | 1997-01-29 | 1999-12-29 | Magnet-Motor Gesellschaft für magnetmotorische Technik mbH | Membran-elektrodeneinheit mit integriertem dichtrand und verfahren zu ihrer herstellung |
| EP0966770B2 (de) † | 1997-01-29 | 2009-09-02 | Proton Motor Fuel Cell GmbH | Membran-elektrodeneinheit mit integriertem dichtrand und verfahren zu ihrer herstellung |
| JP2001510932A (ja) * | 1997-07-16 | 2001-08-07 | バラード パワー システムズ インコーポレイティド | 電気化学的燃料電池における膜電極組立体（ｍｅａ）のための弾性シールおよび該シールの製造方法 |
| US6444346B1 (en) | 1998-07-21 | 2002-09-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cells stack |
| JP2002533869A (ja) * | 1998-08-10 | 2002-10-08 | セラニーズ・ヴェンチャーズ・ゲーエムベーハー | 改良した長期間性能を有するｐｅｍ燃料電池、ｐｅｍ燃料電池の操作方法およびｐｅｍ燃料電池蓄電池 |
| JP2001102072A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-13 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池 |
| JP4576646B2 (ja) * | 1999-09-30 | 2010-11-10 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池 |
| WO2001029921A1 (fr) * | 1999-10-18 | 2001-04-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pile a combustible a electrolyte polymere et son procede de production |
| US7081314B2 (en) | 2000-05-02 | 2006-07-25 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell having sealant for sealing a solid polymer electrolyte membrane |
| US7651805B2 (en) | 2000-05-02 | 2010-01-26 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell having sealant for sealing a solid polymer electrolyte membrane |
| JP2001319667A (ja) * | 2000-05-02 | 2001-11-16 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2001319666A (ja) * | 2000-05-02 | 2001-11-16 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池及びその製造方法 |
| JP2001319668A (ja) * | 2000-05-02 | 2001-11-16 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池及びその製造方法 |
| JP3894314B2 (ja) * | 2000-06-29 | 2007-03-22 | Ｎｏｋ株式会社 | 燃料電池用構成部品 |
| WO2002001658A1 (fr) * | 2000-06-29 | 2002-01-03 | Nok Corporation | Composant destine a une pile a combustible |
| US7504173B2 (en) | 2000-06-29 | 2009-03-17 | Nok Corporation | Constituent part for fuel cell |
| US7001688B2 (en) | 2000-09-18 | 2006-02-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Solid polymer type fuel battery |
| CN1299379C (zh) * | 2000-09-18 | 2007-02-07 | 三菱重工业株式会社 | 聚合物电解质燃料电池 |
| WO2002023655A1 (fr) * | 2000-09-18 | 2002-03-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Batterie de piles a combustible de type polymere solide |
| US7226685B2 (en) | 2000-11-21 | 2007-06-05 | Nok Corporation | Constituent part for fuel cell |
| AU2001260606B2 (en) * | 2000-11-21 | 2006-10-19 | Nok Corporation | Constituent part for fuel cell |
| WO2002043172A1 (fr) | 2000-11-21 | 2002-05-30 | Nok Corporation | Partie constitutive pour pile a combustible |
| EP1220346A1 (fr) * | 2000-12-29 | 2002-07-03 | Commissariat A L'energie Atomique | Element de base composite et son joint pour pile à combustible et procédé de fabrication de l'ensemble |
| FR2819108A1 (fr) * | 2000-12-29 | 2002-07-05 | Commissariat Energie Atomique | Element de base composite et son joint pour pile a combustible et procede de fabrication de l'ensemble |
| US6840969B2 (en) | 2001-01-31 | 2005-01-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | High polymer electrolyte fuel cell and electrolyte film-gasket assembly for the fuel cell |
| CN1305157C (zh) * | 2001-01-31 | 2007-03-14 | 松下电器产业株式会社 | 高分子电解质型燃料电池及其电解质膜－密封垫组合体 |
| WO2002061869A1 (fr) * | 2001-01-31 | 2002-08-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pile a carburant electrolytique de haut polymere et ensemble joint a film electrolytique destine a la pile a carburant |
| US6699610B2 (en) | 2001-04-16 | 2004-03-02 | Asia Pacific Fuel Cell Technologies, Ltd. | Anode stream recirculation system for a fuel cell |
| JP2002352817A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子電解質型燃料電池 |
| US7569298B2 (en) | 2001-06-08 | 2009-08-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Separator seal structure for a fuel cell |
| CN100386914C (zh) * | 2001-07-06 | 2008-05-07 | 本田技研工业株式会社 | 燃料电池膜电极组件的冲剪方法 |
| US7011004B2 (en) | 2001-07-06 | 2006-03-14 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Trimming apparatus and method for fuel cell membrane/electrode coupling and transporting apparatus |
| WO2003005468A1 (en) * | 2001-07-06 | 2003-01-16 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Trimming apparatus and method for fuel cell membrane/electrode coupling and transporting apparatus |
| US6742650B2 (en) | 2001-07-24 | 2004-06-01 | Asia Pacific Fuel Cell Technologies, Ltd. | Metal hydride storage canister design and its manufacture |
| US6846587B2 (en) | 2001-08-15 | 2005-01-25 | Asia Pacific Fuel Cell Technologies, Ltd. | Diaphragm pump and anode stream recirculation system using such pump for a fuel cell |
| US6933070B2 (en) | 2001-09-11 | 2005-08-23 | Matushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell and conductive separator plate thereof |
| KR100512341B1 (ko) * | 2001-09-11 | 2005-09-02 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 고분자 전해질형 연료전지 및 그 도전성 세퍼레이터판 |
| EP1291946A3 (en) * | 2001-09-11 | 2006-03-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell and conductive separator plate thereof |
| JP2003086232A (ja) * | 2001-09-11 | 2003-03-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池スタック |
| EP1291946A2 (en) * | 2001-09-11 | 2003-03-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell and conductive separator plate thereof |
| KR100494402B1 (ko) * | 2001-10-16 | 2005-06-13 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 고분자 전해질형 연료전지 |
| US6844101B2 (en) | 2002-01-04 | 2005-01-18 | Ballard Power Systems Inc. | Separator with fluid distribution features for use with a membrane electrode assembly in a fuel cell |
| EP1443579A3 (en) * | 2002-07-19 | 2004-08-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Seal structure of fuel cell unit and manufacturing method of the same |
| KR100488878B1 (ko) * | 2002-11-28 | 2005-05-11 | 현대자동차주식회사 | 고성능 액상가스켓 조성물 및 이를 이용한 연료전지용가스켓 |
| JP2004206986A (ja) * | 2002-12-25 | 2004-07-22 | Toyota Motor Corp | 燃料電池のシール構造 |
| JP2010092876A (ja) * | 2003-03-14 | 2010-04-22 | Panasonic Corp | 高分子電解質型燃料電池 |
| JP2004303723A (ja) * | 2003-03-14 | 2004-10-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子電解質型燃料電池 |
| US7276310B2 (en) | 2003-04-02 | 2007-10-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrolyte membrane for a fuel cell, electrolyte membrane electrode assembly for a fuel cell, and a fuel cell |
| US7572539B2 (en) | 2003-08-22 | 2009-08-11 | Panasonic Corporation | Polymer electrolyte fuel cell |
| EP1511103A2 (en) * | 2003-08-22 | 2005-03-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| EP1511103A3 (en) * | 2003-08-22 | 2008-08-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| JP2005085594A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-31 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池及びその製造方法 |
| JP2005158690A (ja) * | 2003-10-27 | 2005-06-16 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池およびその製造方法 |
| US7534517B2 (en) | 2003-10-27 | 2009-05-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Fuel cell and method for manufacture thereof |
| US7407723B2 (en) * | 2004-02-02 | 2008-08-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| JP2008516395A (ja) * | 2004-10-08 | 2008-05-15 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 膜電極アセンブリ用の硬化可能なサブガスケット |
| JP2006114227A (ja) * | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Nok Corp | 燃料電池セルの密封構造 |
| WO2006054399A1 (ja) * | 2004-11-17 | 2006-05-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | 燃料電池のセパレータ |
| US7404848B2 (en) | 2004-11-29 | 2008-07-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Humidifier and a method for producing the same |
| JP2006164628A (ja) * | 2004-12-03 | 2006-06-22 | Toagosei Co Ltd | 電解質膜および燃料電池 |
| JP2006164659A (ja) * | 2004-12-06 | 2006-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池セル |
| JP4871295B2 (ja) * | 2004-12-13 | 2012-02-08 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | Ｍｅａをユニット化するための設計、方法、及び工程 |
| JP2008523574A (ja) * | 2004-12-13 | 2008-07-03 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | Ｍｅａをユニット化するための設計、方法、及び工程 |
| JP2006216424A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| WO2006121041A1 (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池 |
| US8404401B2 (en) | 2005-05-11 | 2013-03-26 | Panasonic Corporation | Fuel cell having improved contact between separators and gas diffusion layers |
| JP4995573B2 (ja) * | 2005-05-11 | 2012-08-08 | パナソニック株式会社 | 燃料電池 |
| JP2007012583A (ja) * | 2005-06-02 | 2007-01-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体高分子電解質形燃料電池 |
| JP2005310804A (ja) * | 2005-07-21 | 2005-11-04 | Hitachi Ltd | 固体高分子型燃料電池用セパレータ及びそれを用いた固体高分子型燃料電池並びに発電システム |
| JP4647421B2 (ja) * | 2005-07-21 | 2011-03-09 | 株式会社日立製作所 | 固体高分子型燃料電池用セパレータとそのシール部材及びそれを用いた固体高分子型燃料電池並びに発電システム |
| WO2007026797A1 (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-08 | Nissan Motor Co., Ltd. | 電解質膜－電極接合体 |
| WO2007043587A1 (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | Japan Gore-Tex Inc. | 膜電極接合体および固体高分子形燃料電池 |
| JP2007109664A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Gm Global Technology Operations Inc | 疎水性の拡散媒体を備えた燃料電池 |
| JP2007109576A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Japan Gore Tex Inc | 膜電極接合体および固体高分子形燃料電池 |
| JP2007141792A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Toyota Motor Corp | 燃料電池およびその製造方法 |
| JP2007179769A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| US8921010B2 (en) | 2005-12-29 | 2014-12-30 | Ballard Power Systems Inc. | Method of preparing a fuel cell unitized electrode assembly by ultrasonic welding |
| JP2009522720A (ja) * | 2005-12-29 | 2009-06-11 | ユーティーシー パワー コーポレイション | 超音波溶着した燃料電池用一体化電極アセンブリ |
| JP2007184212A (ja) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| JP2007250249A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Toyota Motor Corp | シール一体型膜電極接合体 |
| JP2007299550A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-15 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| JP2007335353A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| KR100786368B1 (ko) * | 2006-06-21 | 2007-12-17 | 평화오일씰공업주식회사 | 연료전지 스택용 단위전지 |
| WO2008001755A1 (en) * | 2006-06-26 | 2008-01-03 | Panasonic Corporation | Solid polymer electrolyte fuel cell |
| JPWO2008001755A1 (ja) * | 2006-06-26 | 2009-11-26 | パナソニック株式会社 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
| US7833673B2 (en) | 2006-06-26 | 2010-11-16 | Panasonic Corporation | Solid polymer electrolytic fuel cell |
| WO2008059980A1 (fr) * | 2006-11-14 | 2008-05-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Pile à combustible, procédé de fabrication d'une pile à combustible et ensemble de motifs élémentaires |
| JP2008123883A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Toyota Motor Corp | 燃料電池、燃料電池の製造方法、および、単セルアッセンブリ |
| US8227141B2 (en) | 2006-11-14 | 2012-07-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell, method of manufacturing fuel cell, and unit cell assembly |
| US8993188B2 (en) | 2007-01-29 | 2015-03-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaishi | Fuel cell and separator constituting the same |
| JP2008218205A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Toyota Motor Corp | 燃料電池モジュールの製造方法および燃料電池の製造方法および燃料電池 |
| JP2009009912A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池の組立装置および組立方法，この組立方法によって組み立てた燃料電池 |
| US8512907B2 (en) | 2007-09-27 | 2013-08-20 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Membrane catalyst layer assembly with reinforcing films, membrane electrode assembly with reinforcing films, and polymer electrolyte fuel cells |
| JP2009099311A (ja) * | 2007-10-15 | 2009-05-07 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池スタック |
| JP2008078148A (ja) * | 2007-10-24 | 2008-04-03 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| JP2009123579A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Toyota Motor Corp | 膜電極接合体、および、膜電極接合体の製造方法 |
| JP2009129759A (ja) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Dainippon Printing Co Ltd | 補強シート付き電解質膜−触媒層接合体、これを用いた補強シート付き電解質膜−電極接合体及び固体高分子形燃料電池 |
| JP2009193922A (ja) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
| JP2009252479A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Tokai Rubber Ind Ltd | 燃料電池モジュールおよびその製造方法 |
| JP4526093B2 (ja) * | 2008-04-04 | 2010-08-18 | 東海ゴム工業株式会社 | 燃料電池モジュール |
| US8679702B2 (en) | 2008-04-04 | 2014-03-25 | Tokai Rubber Industries, Ltd. | Fuel cell module and manufacturing method thereof |
| JP2010186721A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Toyota Motor Corp | 燃料電池構成材の製造方法 |
| JP2010192460A (ja) * | 2010-04-28 | 2010-09-02 | Tokai Rubber Ind Ltd | 燃料電池モジュールの製造方法 |
| JP2012190720A (ja) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | Toppan Printing Co Ltd | 固体高分子形燃料電池における膜電極接合体とその製造方法 |
| WO2015045201A1 (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell and separator |
| JP2015092445A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-05-14 | ブラザー工業株式会社 | 燃料電池及びセパレータ |
| JP2016007748A (ja) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 日東電工株式会社 | 接着構造 |
| WO2017221699A1 (ja) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 燃料電池 |
| JPWO2017221699A1 (ja) * | 2016-06-20 | 2019-04-04 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 燃料電池 |
| EP3474359A4 (en) * | 2016-06-20 | 2019-06-19 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | FUEL CELL |
| US11108055B2 (en) | 2016-06-20 | 2021-08-31 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Fuel cell |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0845517A (ja) | 高分子電解質型燃料電池用シール構造及びその製造方法 | |
| KR101345826B1 (ko) | 막전극 접합체 및 고체 고분자형 연료 전지 | |
| KR100830272B1 (ko) | 연료전지 및 그 제조 방법 | |
| US6231053B1 (en) | Gasket for fuel cell | |
| US5187025A (en) | Unitized fuel cell structure | |
| EP0951086B1 (en) | Solid polymer electrolyte fuel cell and method for producing the same | |
| EP1018177B1 (en) | Resilient seal for membrane electrode assembly (mea) in an electrochemical fuel cell and method of making same | |
| US8642230B2 (en) | Electrode-membrane-frame assembly for fuel cell, polyelectrolyte fuel cell and manufacturing method therefor | |
| US20150357656A1 (en) | Fuel cell assemblies and preparation methods therfor | |
| US10326150B2 (en) | Fuel cell module, fuel cell stack, and method for producing fuel cell module | |
| US7977014B2 (en) | Polymer electrolyte fuel cell and manufacturing method for electrode-membrane-frame assembly | |
| JPH10199551A (ja) | 燃料電池構造体およびその製造方法 | |
| WO2008059980A1 (fr) | Pile à combustible, procédé de fabrication d'une pile à combustible et ensemble de motifs élémentaires | |
| US20030082430A1 (en) | Fuel cell gasket assembly and method of making | |
| JP2000156234A (ja) | 燃料電池用セパレータ構造およびその作成方法 | |
| JP2002042838A (ja) | 燃料電池、多孔質導電体・シール構造体の製造方法及び電極膜構造体の製造方法 | |
| JP2000133291A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池およびその製造法 | |
| EP3257097A1 (en) | Seal for solid polymer electrolyte fuel cell | |
| JP3818149B2 (ja) | 燃料電池 | |
| US20040131918A1 (en) | Separator plate for polymer electrolyte fuel cell and polymer electrolyte fuel cell using the same | |
| JP2005183210A (ja) | 燃料電池のシール構造 | |
| JP2017117759A (ja) | 高分子電解質型燃料電池 | |
| JP7276206B2 (ja) | 燃料電池およびその製造方法 | |
| KR102264147B1 (ko) | 연료전지용 기체확산층 일체형 가스켓, 및 이를 구비한 가스켓 일체형 막-전극 집합체 | |
| JP2016134289A (ja) | 燃料電池および燃料電池の製造方法 |