JPH10199551A - 燃料電池構造体およびその製造方法 - Google Patents
燃料電池構造体およびその製造方法Info
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- JPH10199551A JPH10199551A JP9000419A JP41997A JPH10199551A JP H10199551 A JPH10199551 A JP H10199551A JP 9000419 A JP9000419 A JP 9000419A JP 41997 A JP41997 A JP 41997A JP H10199551 A JPH10199551 A JP H10199551A
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- cell structure
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電解質膜を確実かつ強固に補強することがで
き、取扱作業性を有効に向上させることを可能にする。 【解決手段】固体高分子電解質膜１２と、この電解質膜
１２を挟んで配設されるアノード側電極１４およびカソ
ード側電極１６と、前記電解質膜１２、前記アノード側
電極１４および前記カソード側電極１６の外周端部に一
部を重ね合わせて一体化される樹脂製枠部材１８とを備
える。
き、取扱作業性を有効に向上させることを可能にする。 【解決手段】固体高分子電解質膜１２と、この電解質膜
１２を挟んで配設されるアノード側電極１４およびカソ
ード側電極１６と、前記電解質膜１２、前記アノード側
電極１４および前記カソード側電極１６の外周端部に一
部を重ね合わせて一体化される樹脂製枠部材１８とを備
える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子電解質
膜をアノード側電極とカソード側電極で挟んで構成され
る燃料電池構造体およびその製造方法に関する。
膜をアノード側電極とカソード側電極で挟んで構成され
る燃料電池構造体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子型燃料電池は、高分子イオン
交換膜（陽イオン交換膜）からなる電解質とこの電解質
の両側にそれぞれ配置されるアノード側電極およびカソ
ード側電極とを有した燃料電池構造体（燃料電池セル）
を、セパレータによって挟持することにより構成されて
いる。
交換膜（陽イオン交換膜）からなる電解質とこの電解質
の両側にそれぞれ配置されるアノード側電極およびカソ
ード側電極とを有した燃料電池構造体（燃料電池セル）
を、セパレータによって挟持することにより構成されて
いる。
【０００３】この種の燃料電池において、アノード側電
極に供給された燃料ガス、例えば、水素は、触媒電極上
で水素イオン化され、適度に加湿された電解質を介して
カソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子が
外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用
される。カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、酸
素ガスあるいは空気が供給されているために、このカソ
ード側電極において、前記水素イオン、前記電子および
酸素が反応して水が生成される。
極に供給された燃料ガス、例えば、水素は、触媒電極上
で水素イオン化され、適度に加湿された電解質を介して
カソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子が
外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用
される。カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、酸
素ガスあるいは空気が供給されているために、このカソ
ード側電極において、前記水素イオン、前記電子および
酸素が反応して水が生成される。
【０００４】例えば、導電性多孔質と固体高分子膜を一
体的に接合する構成が、Ballard Power Systems 社から
提案された米国特許５，１７６，９６６により知られて
いる。これには、多孔質部の貫通穴の部分をシールする
ために、接合した多孔質部分を機械的切削加工で除去し
た後、シリコン樹脂のシールを埋設したり、インジェク
ション成形する方法が示されているが、膜の厚みが薄く
なるに従い膜に傷をつけるおそれがあるため、切削に注
意が必要である。さらに、溝を切削せず、多孔質の上面
から直接インジェクションでシール材料を含浸埋設する
方法も示されているが、確実に埋設されたか否かの判別
や埋設の程度を確認することが困難であり、総じて、信
頼性に欠けるという問題がある。また、高分子イオン交
換膜からなる電解質は、極めて薄いフイルム状の膜であ
るため、その取扱作業が相当に煩雑であるという不具合
もある。
体的に接合する構成が、Ballard Power Systems 社から
提案された米国特許５，１７６，９６６により知られて
いる。これには、多孔質部の貫通穴の部分をシールする
ために、接合した多孔質部分を機械的切削加工で除去し
た後、シリコン樹脂のシールを埋設したり、インジェク
ション成形する方法が示されているが、膜の厚みが薄く
なるに従い膜に傷をつけるおそれがあるため、切削に注
意が必要である。さらに、溝を切削せず、多孔質の上面
から直接インジェクションでシール材料を含浸埋設する
方法も示されているが、確実に埋設されたか否かの判別
や埋設の程度を確認することが困難であり、総じて、信
頼性に欠けるという問題がある。また、高分子イオン交
換膜からなる電解質は、極めて薄いフイルム状の膜であ
るため、その取扱作業が相当に煩雑であるという不具合
もある。
【０００５】そこで、特開平７−６５８４７号公報に開
示されているように、燃料電池セルの周縁部に、電解質
層を機械的に補強するとともに、電解質層との境界面か
ら燃料ガスや酸化剤ガスが漏れないように気密に接合さ
れた補強枠を備えた燃料電池が知られている。
示されているように、燃料電池セルの周縁部に、電解質
層を機械的に補強するとともに、電解質層との境界面か
ら燃料ガスや酸化剤ガスが漏れないように気密に接合さ
れた補強枠を備えた燃料電池が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、電解質膜および電極と補強枠とが接着剤
を介して固定されるため、特に前記電極と前記補強枠と
が強固に固定されないおそれがある。これにより、電解
質膜を十分に補強することができず、取扱作業性が低下
するという問題が指摘されている。
従来技術では、電解質膜および電極と補強枠とが接着剤
を介して固定されるため、特に前記電極と前記補強枠と
が強固に固定されないおそれがある。これにより、電解
質膜を十分に補強することができず、取扱作業性が低下
するという問題が指摘されている。
【０００７】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、電解質膜を確実かつ強固に補強することができ、
取扱作業性を有効に向上させることが可能な燃料電池構
造体およびその製造方法を提供することを目的とする。
あり、電解質膜を確実かつ強固に補強することができ、
取扱作業性を有効に向上させることが可能な燃料電池構
造体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、少なくとも固体高分子電解質膜の両面
に固定された多孔質体の外周端部に、気密性を有した枠
部材の一部を重ね合わせて圧入処理により一体化する。
このため、特に多孔質体と枠部材とが強固かつ確実に接
合され、燃料電池構造体の取扱作業性が有効に向上す
る。
めに、本発明は、少なくとも固体高分子電解質膜の両面
に固定された多孔質体の外周端部に、気密性を有した枠
部材の一部を重ね合わせて圧入処理により一体化する。
このため、特に多孔質体と枠部材とが強固かつ確実に接
合され、燃料電池構造体の取扱作業性が有効に向上す
る。
【０００９】また、燃料電池構造体は、固体高分子電解
質膜および多孔質体の積層方向の厚さが、樹脂製枠部材
を含む前記燃料電池構造体全体にわたって均一に設定さ
れる。従って、燃料電池構造体をセパレータを介して確
実に挟持することが可能になり、燃料電池の高性能化が
容易に図られる。
質膜および多孔質体の積層方向の厚さが、樹脂製枠部材
を含む前記燃料電池構造体全体にわたって均一に設定さ
れる。従って、燃料電池構造体をセパレータを介して確
実に挟持することが可能になり、燃料電池の高性能化が
容易に図られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係る燃料電池構造体１０の概略縦断面説明図である。
に係る燃料電池構造体１０の概略縦断面説明図である。
【００１１】燃料電池構造体１０は、固体高分子電解質
膜１２と、この電解質膜１２を挟んで配設されるととも
に、前記電解質膜１２と面方向に同一の寸法を有するア
ノード側電極１４およびカソード側電極１６と、前記電
解質膜１２、前記アノード側電極１４および前記カソー
ド側電極１６の外周端部に一部を重ね合わせて一体化さ
れる樹脂製枠部材１８とを備える。
膜１２と、この電解質膜１２を挟んで配設されるととも
に、前記電解質膜１２と面方向に同一の寸法を有するア
ノード側電極１４およびカソード側電極１６と、前記電
解質膜１２、前記アノード側電極１４および前記カソー
ド側電極１６の外周端部に一部を重ね合わせて一体化さ
れる樹脂製枠部材１８とを備える。
【００１２】アノード側電極１４およびカソード側電極
１６は、多孔質カーボンペーパ（多孔質体）２０、２２
を有し、この多孔質カーボンペーパ２０、２２の一方の
面には、それぞれ白金等の所定の電極触媒を塗布して触
媒層２４、２６が設けられている。電解質膜１２の両面
にアノード側電極１４およびカソード側電極１６が配設
されることにより、発電部２８が構成される。
１６は、多孔質カーボンペーパ（多孔質体）２０、２２
を有し、この多孔質カーボンペーパ２０、２２の一方の
面には、それぞれ白金等の所定の電極触媒を塗布して触
媒層２４、２６が設けられている。電解質膜１２の両面
にアノード側電極１４およびカソード側電極１６が配設
されることにより、発電部２８が構成される。
【００１３】枠部材１８は、額縁形状の樹脂シートであ
り、取り扱い上、ヤング率が大きく（剛性が高く）、ア
ノード側電極１４およびカソード側電極１６や燃料電池
を構成するガス供給用セパレータ材料（図示せず）と同
等の熱膨張率を有することが好ましい。枠部材１８の具
体的な材料としては、ポリカーボネード（ＰＣ）、エチ
レンプロピレン共重合体（ＥＰＰ）、ポリエステル、変
性ポリフェニレンオキサイド（変性ＰＰＯ）、ポリフェ
ニレンサルファイド（ＰＰＳ）、またはアクリロニトリ
ルスチレン（ＡＳ）等の熱可塑性樹脂が使用される。
り、取り扱い上、ヤング率が大きく（剛性が高く）、ア
ノード側電極１４およびカソード側電極１６や燃料電池
を構成するガス供給用セパレータ材料（図示せず）と同
等の熱膨張率を有することが好ましい。枠部材１８の具
体的な材料としては、ポリカーボネード（ＰＣ）、エチ
レンプロピレン共重合体（ＥＰＰ）、ポリエステル、変
性ポリフェニレンオキサイド（変性ＰＰＯ）、ポリフェ
ニレンサルファイド（ＰＰＳ）、またはアクリロニトリ
ルスチレン（ＡＳ）等の熱可塑性樹脂が使用される。
【００１４】枠部材１８は、その内周寸法が発電部２８
の外形寸法よりも小さく設定されており、この枠部材１
８の厚さは、電解質膜１２、アノード側電極１４および
カソード側電極１６の積層方向（矢印Ａ方向）の厚さと
同一に設定される。
の外形寸法よりも小さく設定されており、この枠部材１
８の厚さは、電解質膜１２、アノード側電極１４および
カソード側電極１６の積層方向（矢印Ａ方向）の厚さと
同一に設定される。
【００１５】枠部材１８の上下両端には、それぞれ反応
ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスや冷却水等を流す
ための複数の通路３０ａ〜３０ｃ、３０ｄ〜３０ｆが形
成される。枠部材１８には、通路３０ａ〜３０ｆから燃
料ガスおよび酸化剤ガスや水等が漏洩することを阻止す
るために、各シール溝３１に対応して複数のシール部材
３２が配設される。
ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスや冷却水等を流す
ための複数の通路３０ａ〜３０ｃ、３０ｄ〜３０ｆが形
成される。枠部材１８には、通路３０ａ〜３０ｆから燃
料ガスおよび酸化剤ガスや水等が漏洩することを阻止す
るために、各シール溝３１に対応して複数のシール部材
３２が配設される。
【００１６】このように構成される燃料電池構造体１０
を製造する方法について、以下に説明する。
を製造する方法について、以下に説明する。
【００１７】先ず、多孔質カーボンペーパ２０、２２の
一方の面に触媒層２４、２６がスクリーン印刷等のコー
ティング処理により設けられたアノード側電極１４およ
びカソード側電極１６を用意し、前記アノード側電極１
４および前記カソード側電極１６で電解質膜１２を挟持
し、あるいはホットプレス等により接合する。そして、
電解質膜１２と、アノード側電極１４およびカソード側
電極１６を一体的に所定の寸法毎に切断することによ
り、発電部２８が得られる（図２Ａ参照）。なお、電解
質膜１２の両面に触媒層２４、２６をコーティングした
後、多孔質カーボンペーパ２０、２２をホットプレス等
により接合してもよい。
一方の面に触媒層２４、２６がスクリーン印刷等のコー
ティング処理により設けられたアノード側電極１４およ
びカソード側電極１６を用意し、前記アノード側電極１
４および前記カソード側電極１６で電解質膜１２を挟持
し、あるいはホットプレス等により接合する。そして、
電解質膜１２と、アノード側電極１４およびカソード側
電極１６を一体的に所定の寸法毎に切断することによ
り、発電部２８が得られる（図２Ａ参照）。なお、電解
質膜１２の両面に触媒層２４、２６をコーティングした
後、多孔質カーボンペーパ２０、２２をホットプレス等
により接合してもよい。
【００１８】次いで、発電部２８と枠部材１８とが接合
位置に配置される。図２Ｂに示すように、発電部２８の
外形寸法は、枠部材１８の内側寸法よりも大きく設定さ
れている。具体的には、発電部２８の外側端面２８ａと
枠部材１８の内側端面１８ａとは、所定の距離Ｈだけ重
なり合っている。
位置に配置される。図２Ｂに示すように、発電部２８の
外形寸法は、枠部材１８の内側寸法よりも大きく設定さ
れている。具体的には、発電部２８の外側端面２８ａと
枠部材１８の内側端面１８ａとは、所定の距離Ｈだけ重
なり合っている。
【００１９】そこで、発電部２８と枠部材１８とに対し
て、それぞれの一部を重ね合わせた状態で、ホットプレ
ス処理が施される。すなわち、図２Ｃに示すように、枠
部材１８が所定の温度に加温されながら発電部２８に対
して相対的に近接する方向（矢印Ｂ方向）に加圧され
る。このため、枠部材１８の内側端部は、発電部２８の
外側端部との重なり部分に軟化圧入され、この内側端部
が前記発電部２８と同等の厚さになるように変形されて
前記枠部材１８と前記発電部２８とが一体的に接合され
る（図２Ｄ参照）。
て、それぞれの一部を重ね合わせた状態で、ホットプレ
ス処理が施される。すなわち、図２Ｃに示すように、枠
部材１８が所定の温度に加温されながら発電部２８に対
して相対的に近接する方向（矢印Ｂ方向）に加圧され
る。このため、枠部材１８の内側端部は、発電部２８の
外側端部との重なり部分に軟化圧入され、この内側端部
が前記発電部２８と同等の厚さになるように変形されて
前記枠部材１８と前記発電部２８とが一体的に接合され
る（図２Ｄ参照）。
【００２０】さらに、枠部材１８には、燃料ガス、酸化
剤ガスおよび冷却水等を流すための通路３０ａ〜３０ｆ
の他、位置決め用穴（図示せず）等がパンチング等によ
り加工される。また、製造された燃料電池構造体１０の
表面は、必要に応じて線状のゴムシールが貼着剤を用い
て一体化される。
剤ガスおよび冷却水等を流すための通路３０ａ〜３０ｆ
の他、位置決め用穴（図示せず）等がパンチング等によ
り加工される。また、製造された燃料電池構造体１０の
表面は、必要に応じて線状のゴムシールが貼着剤を用い
て一体化される。
【００２１】このように、第１の実施形態では、枠部材
１８と発電部２８とが、互いに一部を重ね合わせた状態
でホットプレスにより圧入されて一体化される。従っ
て、発電部２８と枠部材１８とを接着剤により接合する
従来の構造に比べ、前記枠部材１８と前記発電部２８と
を強固かつ確実に接合することができる。
１８と発電部２８とが、互いに一部を重ね合わせた状態
でホットプレスにより圧入されて一体化される。従っ
て、発電部２８と枠部材１８とを接着剤により接合する
従来の構造に比べ、前記枠部材１８と前記発電部２８と
を強固かつ確実に接合することができる。
【００２２】これにより、極めて薄いフイルム状の電解
質膜１２を、アノード側電極１４およびカソード側電極
１６と枠部材１８とで確実に補強することが可能にな
り、燃料電池構造体１０の取扱作業性が有効に向上する
という効果が得られる。しかも、発電部２８と枠部材１
８とを、一部を重ね合わせた状態でホットプレスにより
一体的に圧入するだけでよく、燃料電池構造体１０の製
造作業が一挙に簡素化するとともに、この製造作業に用
いられる設備構成が単純化される。
質膜１２を、アノード側電極１４およびカソード側電極
１６と枠部材１８とで確実に補強することが可能にな
り、燃料電池構造体１０の取扱作業性が有効に向上する
という効果が得られる。しかも、発電部２８と枠部材１
８とを、一部を重ね合わせた状態でホットプレスにより
一体的に圧入するだけでよく、燃料電池構造体１０の製
造作業が一挙に簡素化するとともに、この製造作業に用
いられる設備構成が単純化される。
【００２３】さらに、第１の実施形態では、電解質膜１
２、アノード側電極１４およびカソード側電極１６の積
層方向の厚さが、枠部材１８を含んだ燃料電池構造体１
０の全体にわたって均一に設定される。このため、燃料
電池構造体１０を燃料電池に組み込む際にこの燃料電池
構造体１０とガス供給用セパレータが確実に密着するよ
うに、枠部材１８にプレート状のシール材等を挟み込ん
で高さを調整する作業が不要になる。また、燃料電池構
造体１０を確実に挟持することが可能になるため、接触
抵抗が下がり、燃料電池の高性能化が容易に図られると
いう利点がある。
２、アノード側電極１４およびカソード側電極１６の積
層方向の厚さが、枠部材１８を含んだ燃料電池構造体１
０の全体にわたって均一に設定される。このため、燃料
電池構造体１０を燃料電池に組み込む際にこの燃料電池
構造体１０とガス供給用セパレータが確実に密着するよ
うに、枠部材１８にプレート状のシール材等を挟み込ん
で高さを調整する作業が不要になる。また、燃料電池構
造体１０を確実に挟持することが可能になるため、接触
抵抗が下がり、燃料電池の高性能化が容易に図られると
いう利点がある。
【００２４】図３ＡおよびＢは、本発明の第２の実施形
態に係る製造方法の説明図である。この第２の実施形態
では、枠部材１８が厚さ方向に二分された第１および第
２枠体４０、４２を備え、図３Ａに示すように、予め製
造された発電部２８の両側に前記第１および第２枠体４
０、４２が配置される。
態に係る製造方法の説明図である。この第２の実施形態
では、枠部材１８が厚さ方向に二分された第１および第
２枠体４０、４２を備え、図３Ａに示すように、予め製
造された発電部２８の両側に前記第１および第２枠体４
０、４２が配置される。
【００２５】ここで、第１および第２枠体４０、４２の
内側端面４０ａ、４２ａと発電部２８の外側端面２８ａ
とは、所定の距離Ｈだけ重なり合っており、ホットプレ
スを介して前記第１および第２枠体４０、４２が互いに
近接する方向（矢印ＣおよびＤ方向）に加圧される。こ
れにより、第１および第２枠体４０、４２は、発電部２
８に一部を重ね合わせた状態で前記発電部２８に一体的
に圧入接合される（図３Ｂ参照）。なお、第１および第
２枠体４０、４２の互いの接合面には、予め接着剤を介
装しておくと好適である。
内側端面４０ａ、４２ａと発電部２８の外側端面２８ａ
とは、所定の距離Ｈだけ重なり合っており、ホットプレ
スを介して前記第１および第２枠体４０、４２が互いに
近接する方向（矢印ＣおよびＤ方向）に加圧される。こ
れにより、第１および第２枠体４０、４２は、発電部２
８に一部を重ね合わせた状態で前記発電部２８に一体的
に圧入接合される（図３Ｂ参照）。なお、第１および第
２枠体４０、４２の互いの接合面には、予め接着剤を介
装しておくと好適である。
【００２６】このように、第２の実施形態では、互いに
分割形成された第１および第２枠体４０、４２が、発電
部２８の両側からそれぞれこの発電部２８に一部を重ね
合わせた状態で加圧され、前記発電部２８に枠部材１８
が一体的に接合される。従って、第２の実施形態におい
ても、第１の実施形態と同様の効果が得られることにな
る。
分割形成された第１および第２枠体４０、４２が、発電
部２８の両側からそれぞれこの発電部２８に一部を重ね
合わせた状態で加圧され、前記発電部２８に枠部材１８
が一体的に接合される。従って、第２の実施形態におい
ても、第１の実施形態と同様の効果が得られることにな
る。
【００２７】図４は、本発明の第３の実施形態に係る製
造方法により製造される燃料電池構造体５０の概略縦断
面説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池
構造体１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付し
て、その詳細な説明は省略する。
造方法により製造される燃料電池構造体５０の概略縦断
面説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池
構造体１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付し
て、その詳細な説明は省略する。
【００２８】燃料電池構造体５０は、発電部５２と枠部
材５４とを備え、この発電部５２を構成する電解質膜５
６は、アノード側電極１４およびカソード側電極１６よ
りも面方向に大きな寸法を有している。枠部材５４は、
第１および第２枠体５８、６０を有し、この第１および
第２枠体５８、６０が、電解質膜５６の外周縁部５６ａ
を両側から挟むようにしてこの外周縁部５６ａに一体的
に接合され、かつアノード側電極１４およびカソード側
電極１６の外側端面１４ａ、１６ａに一部を重ね合わせ
てホットプレス処理により一体的に接合される。
材５４とを備え、この発電部５２を構成する電解質膜５
６は、アノード側電極１４およびカソード側電極１６よ
りも面方向に大きな寸法を有している。枠部材５４は、
第１および第２枠体５８、６０を有し、この第１および
第２枠体５８、６０が、電解質膜５６の外周縁部５６ａ
を両側から挟むようにしてこの外周縁部５６ａに一体的
に接合され、かつアノード側電極１４およびカソード側
電極１６の外側端面１４ａ、１６ａに一部を重ね合わせ
てホットプレス処理により一体的に接合される。
【００２９】このように構成される燃料電池構造体５０
を製造する方法について、以下に説明する。
を製造する方法について、以下に説明する。
【００３０】先ず、図５Ａに示すように、第１および第
２枠体５８、６０が、その内側端面５８ａ、６０ａをア
ノード側電極１４およびカソード側電極１６の外側端面
１４ａ、１６ａから内方に所定の距離Ｈだけ入り込んだ
状態で位置決めされ、この第１および第２枠体５８、６
０と前記アノード側電極１４およびカソード側電極１６
とがホットプレス処理される。このため、第１および第
２枠体５８、６０とアノード側電極１４およびカソード
側電極１６との重なり部分に、この第１および第２枠体
５８、６０の樹脂が軟化圧入され、全体的に均一な厚み
を有した接合体６２、６４が得られる。
２枠体５８、６０が、その内側端面５８ａ、６０ａをア
ノード側電極１４およびカソード側電極１６の外側端面
１４ａ、１６ａから内方に所定の距離Ｈだけ入り込んだ
状態で位置決めされ、この第１および第２枠体５８、６
０と前記アノード側電極１４およびカソード側電極１６
とがホットプレス処理される。このため、第１および第
２枠体５８、６０とアノード側電極１４およびカソード
側電極１６との重なり部分に、この第１および第２枠体
５８、６０の樹脂が軟化圧入され、全体的に均一な厚み
を有した接合体６２、６４が得られる。
【００３１】次に、アノード側電極１４およびカソード
側電極１６には、電極触媒層がスクリーン印刷等により
コーティング処理されて触媒層２４、２６が設けられ
る。なお、電解質膜５６の両面に、コーティング処理を
施して触媒層２４、２６を設けてもよい。
側電極１６には、電極触媒層がスクリーン印刷等により
コーティング処理されて触媒層２４、２６が設けられ
る。なお、電解質膜５６の両面に、コーティング処理を
施して触媒層２４、２６を設けてもよい。
【００３２】そこで、第１枠体５８とアノード側電極１
４との接合体６２、および第２枠体６０とカソード側電
極１６との接合体６４のそれぞれの枠体側接着面に接着
剤が塗布された後、図５Ｂに示すように、前記それぞれ
の接合体６２、６４がホットプレス処理により電解質膜
５６の両面に接合されて一体化される。これにより、図
５Ｃに示すように、燃料電池構造体５０が製造されるこ
とになる。なお、接着剤としては、取扱作業性が容易で
ある等の点から、フイルム状のものを用いることが好ま
しい。
４との接合体６２、および第２枠体６０とカソード側電
極１６との接合体６４のそれぞれの枠体側接着面に接着
剤が塗布された後、図５Ｂに示すように、前記それぞれ
の接合体６２、６４がホットプレス処理により電解質膜
５６の両面に接合されて一体化される。これにより、図
５Ｃに示すように、燃料電池構造体５０が製造されるこ
とになる。なお、接着剤としては、取扱作業性が容易で
ある等の点から、フイルム状のものを用いることが好ま
しい。
【００３３】さらに、枠部材５４と電解質膜５６の外周
縁部５６ａとには、燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却水
等の流体通過用の通路３０ａ〜３０ｆの他、位置決め用
穴（図示せず）等が加工される。
縁部５６ａとには、燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却水
等の流体通過用の通路３０ａ〜３０ｆの他、位置決め用
穴（図示せず）等が加工される。
【００３４】このように、第３の実施形態では、枠部材
５４を構成する第１および第２枠体５８、６０が、アノ
ード側電極１４およびカソード側電極１６に一部を重ね
合わせた状態でホットプレスにより一体的に接合され
る。このため、枠部材５４とアノード側電極１４および
カソード側電極１６とを確実かつ強固に接合することが
でき、第１および第２の実施形態と同様の効果が得られ
る。
５４を構成する第１および第２枠体５８、６０が、アノ
ード側電極１４およびカソード側電極１６に一部を重ね
合わせた状態でホットプレスにより一体的に接合され
る。このため、枠部材５４とアノード側電極１４および
カソード側電極１６とを確実かつ強固に接合することが
でき、第１および第２の実施形態と同様の効果が得られ
る。
【００３５】しかも、第１および第２枠体５８、６０と
アノード側電極１４およびカソード側電極１６とをホッ
トプレス処理により一体化した後、これらの接合体６
２、６４を電解質膜５６の両面側に接着剤を用いてホッ
トプレス処理により一体化している。これにより、燃料
電池構造体５０の製造作業が有効に簡素化するととも
に、高精度な接合作業が容易に遂行される。
アノード側電極１４およびカソード側電極１６とをホッ
トプレス処理により一体化した後、これらの接合体６
２、６４を電解質膜５６の両面側に接着剤を用いてホッ
トプレス処理により一体化している。これにより、燃料
電池構造体５０の製造作業が有効に簡素化するととも
に、高精度な接合作業が容易に遂行される。
【００３６】なお、燃料電池構造体５０は、図６に示す
接合方法により製造することができる。この第４の実施
形態では、予め電解質膜５６の両面にアノード側電極１
４およびカソード側電極１６が接合されており、次い
で、枠部材５４を構成する第１および第２枠体５８、６
０が前記電解質膜５６の外周縁部５６ａの両面側に接合
される。
接合方法により製造することができる。この第４の実施
形態では、予め電解質膜５６の両面にアノード側電極１
４およびカソード側電極１６が接合されており、次い
で、枠部材５４を構成する第１および第２枠体５８、６
０が前記電解質膜５６の外周縁部５６ａの両面側に接合
される。
【００３７】その際、第１および第２枠体５８、６０
は、接着剤を介して電解質膜５６の外周縁部５６ａの両
面に接合されるとともに、前記第１および第２枠体５
８、６０の内側端部がアノード側電極１４およびカソー
ド側電極１６の外側端部に一部を重ね合わせた状態でホ
ットプレス処理により一体化される。従って、第４の実
施形態では、第３の実施形態と同様の効果が得られるこ
とになる。
は、接着剤を介して電解質膜５６の外周縁部５６ａの両
面に接合されるとともに、前記第１および第２枠体５
８、６０の内側端部がアノード側電極１４およびカソー
ド側電極１６の外側端部に一部を重ね合わせた状態でホ
ットプレス処理により一体化される。従って、第４の実
施形態では、第３の実施形態と同様の効果が得られるこ
とになる。
【００３８】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る燃料電池構
造体およびその製造方法では、固体高分子電解質膜の両
面に固定される多孔質体の外周端部に、圧入処理により
一部を重ね合わせて枠部材が圧入されるため、特にこの
多孔質体と前記枠部材とが強固かつ確実に一体化され
る。従って、固体高分子電解質膜を有効に補強すること
ができ、燃料電池構造体の取扱作業性が大幅に向上す
る。
造体およびその製造方法では、固体高分子電解質膜の両
面に固定される多孔質体の外周端部に、圧入処理により
一部を重ね合わせて枠部材が圧入されるため、特にこの
多孔質体と前記枠部材とが強固かつ確実に一体化され
る。従って、固体高分子電解質膜を有効に補強すること
ができ、燃料電池構造体の取扱作業性が大幅に向上す
る。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池構造体
の概略縦断面説明図である。
の概略縦断面説明図である。
【図２】図２Ａは、発電部の一部説明図であり、図２Ｂ
は、前記発電部と枠部材との接合前の状態を示す一部説
明図であり、図２Ｃは、前記枠部材を前記発電部に一部
を重ね合わせて圧入を行う途上の説明図であり、図２Ｄ
は、前記枠部材と前記発電部とが接合された状態の説明
図である。
は、前記発電部と枠部材との接合前の状態を示す一部説
明図であり、図２Ｃは、前記枠部材を前記発電部に一部
を重ね合わせて圧入を行う途上の説明図であり、図２Ｄ
は、前記枠部材と前記発電部とが接合された状態の説明
図である。
【図３】図３Ａは、分割型枠部材と前記発電部との接合
前の状態を示す説明図であり、図３Ｂは、前記分割型枠
部材と前記発電部とが接合された状態の説明図である。
前の状態を示す説明図であり、図３Ｂは、前記分割型枠
部材と前記発電部とが接合された状態の説明図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池構造体
の概略縦断面説明図である。
の概略縦断面説明図である。
【図５】図５Ａは、前記第３の実施形態に係る燃料電池
構造体を構成する枠部材とアノード側電極およびカソー
ド側電極との接合前の状態を示す説明図であり、図５Ｂ
は、接合体と電解質膜との配置状態を示す説明図であ
り、図５Ｃは、接合後の前記第３の実施形態に係る燃料
電池構造体の一部説明図である。
構造体を構成する枠部材とアノード側電極およびカソー
ド側電極との接合前の状態を示す説明図であり、図５Ｂ
は、接合体と電解質膜との配置状態を示す説明図であ
り、図５Ｃは、接合後の前記第３の実施形態に係る燃料
電池構造体の一部説明図である。
【図６】前記第３の実施形態に係る燃料電池構造体の別
の製造方法の説明図である。
の製造方法の説明図である。
１０、５０…燃料電池構造体 １２、５６…電
解質膜 １４…アノード側電極 １６…カソード
側電極 １８、５４…枠部材 ２０、２２…多
孔質カーボンペーパ ２４、２６…触媒層 ２８、５２…発
電部 ４０、４２、５８、６０…枠体
解質膜 １４…アノード側電極 １６…カソード
側電極 １８、５４…枠部材 ２０、２２…多
孔質カーボンペーパ ２４、２６…触媒層 ２８、５２…発
電部 ４０、４２、５８、６０…枠体
Claims (4)
- 【請求項１】固体高分子電解質膜をアノード側電極とカ
ソード側電極で挟んで構成される燃料電池構造体であっ
て、 前記固体高分子電解質膜の両面に、前記アノード側電極
および前記カソード側電極を構成する触媒層を介装して
固定される多孔質体と、 少なくとも前記多孔質体の外周端部に、内周端部の一部
を圧入して一体化される気密性を有した枠部材と、 を備えることを特徴とする燃料電池構造体。 - 【請求項２】請求項１記載の燃料電池構造体において、
前記多孔質体は、面方向に対して前記固体高分子電解質
膜と同一の寸法を有しており、前記多孔質体および前記
固体高分子電解質膜の外周端部と前記枠部材の内周端部
の一部とが互いに圧入により一体化されることを特徴と
する燃料電池構造体。 - 【請求項３】請求項１または２記載の燃料電池構造体に
おいて、前記燃料電池構造体の前記固体高分子電解質膜
および前記多孔質体の積層方向の厚さが、前記枠部材を
含む該燃料電池構造体全体にわたって均一に設定される
ことを特徴とする燃料電池構造体。 - 【請求項４】固体高分子電解質膜をアノード側電極とカ
ソード側電極で挟んで構成される燃料電池構造体の製造
方法であって、 前記固体高分子電解質膜と面方向に同一の寸法を有する
多孔質体を、該固体高分子電解質膜の両面に前記アノー
ド側電極および前記カソード側電極を構成する触媒層を
介装して固定する工程と、 前記多孔質体および前記固体高分子電解質膜の外周端部
に、気密性を有した枠部材の内周端部の一部を重ね合わ
せて圧入処理により一体化する工程と、 を有することを特徴とする燃料電池構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9000419A JPH10199551A (ja) | 1997-01-06 | 1997-01-06 | 燃料電池構造体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9000419A JPH10199551A (ja) | 1997-01-06 | 1997-01-06 | 燃料電池構造体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10199551A true JPH10199551A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=11473293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9000419A Pending JPH10199551A (ja) | 1997-01-06 | 1997-01-06 | 燃料電池構造体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10199551A (ja) |
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