[发明专利]膜电极接合体的制造方法、膜电极接合体以及其制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种构成燃料电池的膜电极接合体的制造方法、膜电极接合体以及其制造装置。

背景技术

通常，燃料电池是通过将膜电极接合体隔着隔板层叠而成，该膜电极接合体分别在电解质膜两面设有催化剂层以及气体扩散层。该膜电极接合体的外周部不设置催化剂层以及气体扩散层、而露出电解质膜，在此，应用用于将隔板之间密封的树脂制衬垫(例如，参照专利文献1)。根据该衬垫与气体扩散层厚度的关系来确定该衬垫的最佳厚度。因此，在气体扩散层尺寸不统一的情况下，为了改变衬垫的厚度，需要准备不同厚度的多种衬垫。但是，要准备许多种类的该衬垫，其种类上是有限度的，因此有时也不一定都能应用最佳厚度的衬垫。例如在衬垫厚度较小时，气体扩散层被过度压扁，气体扩散性能以及排水性能变差，在衬垫厚度较大时，气体扩散层的电阻增大，无论在哪种场合，发电效率都降低。

专利文献1：国际公开第01/017048号小册子

发明内容

本发明是为了解决上述以往技术存在的课题而产生的，其目的在于提供一种可以不需准备多种衬垫，就可容易应用最佳厚度的衬垫、且发电效率优良的膜电极接合体的制造方法、膜电极接合体以及其制造装置。

达到上述目的的本发明的膜电极接合体的制造方法，该膜电极接合体分别在电解质膜两面设有催化剂层及气体扩散层，根据上述催化剂层及气体扩散层的厚度在上述电解质膜的至少一面、且上述催化剂层及气体扩散层的周边部控制成形厚度，从而一体成形树脂制衬垫部。

达到上述目的的本发明的膜电极接合体，分别在电解质膜两面设有催化剂层及气体扩散层，根据上述催化剂层及气体扩散层的厚度在上述电解质膜的至少一面、且上述催化剂层及气体扩散层的周边部一体成形不同成形厚度的树脂制衬垫部。

达到上述目的的本发明的膜电极接合体的制造装置，该膜电极接合体分别在电解质膜两面设有催化剂层及气体扩散层，其特征在于，该制造装置包括：成形模具，该成形模具形成有从两面把持上述电解质膜的上述催化剂层及气体扩散层周边部的把持部，并设有用于注射树脂材料的浇口；测量部，该测量部用于测量上述气体扩散层的厚度；可动块，该可动块可沿着上述把持部内侧面相对于电解质膜进退移动，形成与上述电解质膜相对的相对面，该相对面的与把持部相反的一侧同气体扩散层外周端部相对；控制部，根据由上述测量部测量出的催化剂层及气体扩散层厚度来控制上述可动块的进退移动。

对于如上所述构成的本发明的膜电极接合体的制造方法，由于根据催化剂层及气体扩散层的厚度对电解质膜的边缘部控制成形厚度，从而一体成形树脂制的衬垫部，因此，不需要预先准备不同厚度的多种衬垫，就可以形成最佳厚度的衬垫部。因此，使用制造出的膜电极接合体构成燃料电池时，将气体扩散层压扁至最佳厚度，良好地保持气体扩散性能、排水性能以及电阻，从而提高燃料电池的发电效率。

对于如上所述构成的本发明的膜电极接合体，根据催化剂层及气体扩散层的厚度对电解质膜的边缘部控制成形厚度，从而一体成形树脂制的衬垫部，因此，不需要预先准备不同厚度的多种衬垫，可以实现最佳厚度的衬垫部。因此，在使用该膜电极接合体构成燃料电池时，将气体扩散层压扁至最佳厚度，良好地保持气体扩散性能、排水性能以及电阻，从而提高燃料电池的发电效率。

对于如上所述构成的本发明的膜电极接合体的制造装置，由于具备相对于电解质膜可以进退移动的可动块，因此，通过控制部改变可动块的位置，从而可以成形最佳厚度的衬垫部。因此，在使用由该制造装置制造出的膜电极接合体来构成燃料电池时，将气体扩散层压扁至最佳厚度，良好地保持气体扩散性能、排水性能以及电阻，从而提高燃料电池的发电效率。

附图说明

图1为本发明的膜电极接合体的俯视图。

图2为图1的沿着II-II线的局部剖视图。

图3为燃料电池的局部剖视图。

图4为表示衬垫部成形前的预备接合体的俯视图。

图5为图4的沿着V-V线的局部剖视图。

图6为表示本发明的膜电极接合体的制造装置的侧视图。

图7为图6的沿着VII-VII线的第1成形模具的俯视图。

图8为图6的沿着VIII-VIII线的第2成形模具的俯视图。

图9为图6的沿着VI-VI线的局部剖视图。

图10为表示在本实施方式的制造装置了上载置预备接合体时的局部剖视图。

图11为表示将该制造装置的成形模具合模时的局部剖视图。