[发明专利]制造氢分离膜燃料电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造氢分离膜燃料电池的方法。

背景技术

一些称为氢分离膜燃料电池的燃料电池在其阳极层内具有可选择 性透过氢的氢分离膜，由此仅将氢从含氢气体供给到电解质。例如，日 本专利申请公开号2006-12467记载了用于制造氢分离膜燃料电池的方 法，其中在氢分离膜基底的表面上形成电解质膜。

一般而言，电解质膜是在高温下形成的。因此，如果电解质膜在形 成之后置于低温下，则可能由于电解质膜的晶体收缩而在电解质膜中产 生内应力(张应力)。此外，氢分离膜基底的热膨胀系数通常高于电解 质膜的热膨胀系数。因此，已知氢分离膜在一般与燃料电池使用期间氢 的移动方向垂直的方向上膨胀。因此，在氢分离膜上形成的电解质膜易 于在燃料电池的使用期间受到产生于与氢分离膜基底的界面处的张应 力的作用。

如果这种内应力变得大于电解质膜的强度或与氢分离膜的粘结强 度，则电解质膜可能开裂以导致电极间短路，或者电解质膜可能以其它 方式损伤，例如氢分离膜从电解质膜剥离。

发明内容

本发明提供一种降低氢分离膜燃料电池的电解质膜的损伤可能性 的方法。

本发明的一个方面提供了用于制造燃料电池的方法，包括：在可透 过氢的氢分离膜上形成电解质膜以形成组合件；和改变该组合件的电解 质膜的曲率以在所述电解质膜中产生压应力。

根据该方面，即使在所述电解质膜中产生内应力(张应力)，在制 造工艺期间产生的压应力也吸收或降低了该张应力，降低了由于张应力 增加而引起的对电解质膜的损伤的可能性。

在形成组合件之前，氢分离膜可以设置有用于支撑所述氢分离膜的 支撑构件。

根据该方法，通过该支撑构件提高了氢分离膜的强度，有利于并确 保诸如变形的后续工艺。

可以使该组合件弯曲，使得该组合件的形成有电解质膜的表面凹形 弯曲。

根据该方法，在电解质膜中产生沿凹面的压应力，降低电解质膜中 相反的张应力，由此降低对电解质膜的损伤的可能性。

该组合件的形成有电解质膜的表面可以从凹形形状变形到平坦形 状。

根据该方法，在氢分离膜弯曲使其待形成电解质膜的表面为凹形且 随后在氢分离膜上形成有电解质膜的情形中，通过使弯曲表面变形成平 坦表面在电解质膜中产生压应力。因此，由于其中的张应力而引起的对 电解质膜的损伤的可能性降低。

可以通过在氢分离膜表面上生长柱状晶体来形成电解质膜。

根据该方法，由于柱状晶体的晶体结构，电解质膜的晶体受到一般 与柱状晶体的纵向垂直的方向上的应力。因此，进一步降低了张应力并 因此进一步降低对电解质膜的损伤的可能性。

本发明可以以不同形式实施，例如氢分离膜燃料电池、包括氢分离 膜燃料电池的燃料电池系统、和引入该燃料电池系统的车辆。

附图说明

参照附图，从以下示例性实施方案的说明中，本发明的前述和其它 目的、特征和优点会变得显而易见，附图中相同的附图标记表示相同的 要素/元件，其中：

图1是显示氢分离膜燃料电池的结构的一个实例的示意横截面图；

图2A和2B示出根据第一实施方案的用于制造氢分离膜燃料电池 的方法；

图3A和3B示出根据第一实施方案的用于制造氢分离膜燃料电池 的所述方法；

图4A和4B示出根据第二实施方案的用于制造氢分离膜燃料电池 的方法；

图5A和5B示出根据第二实施方案的用于制造氢分离膜燃料电池 的所述方法；

图6A到6C示意性示出用于制造根据第三实施方案的氢分离膜燃 料电池的方法；以及

图7是显示根据第四实施方案的氢分离膜燃料电池的示意图。

具体实施方式

图1是显示氢分离膜燃料电池结构的一个实例的示意横截面图。氢 分离膜燃料电池100的单电池包括膜电极组合件13和其间插入组合件 13的隔离器(隔板)14和15。膜电极组合件13包括电解质膜10和其 间插入电解质膜10的阴极层11和氢分离阳极层12。通常，多个这种单 电池堆叠在一起构成氢分离膜燃料电池堆。