[发明专利]燃料电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在膜-电极接合体的两面具有扩散层的燃料电池及其制造方法。

背景技术

在燃料电池中存在如下燃料电池，即具备在电解质膜的两侧接合有作为一对电极的催化剂层的膜-电极接合体、和配置在该膜-电极接合体的两侧的扩散层。另外，在这样的燃料电池的制造方法中，存在如下技术：涂敷各溶液在未干燥的状态下对扩散层、催化剂层、电解质膜、催化剂层以及扩散层进行层叠，其后，使其干燥而使其一体化(例如参照特开2004-14202号公报)。

发明内容

但是，在上述技术中，通过所谓的热压来使膜-电极接合体与扩散层接合，并使其相互粘着，因此，例如由于发电时的水的生成或发热而在膜-电极接合体的电解质膜与扩散层之间产生含水膨胀量或热膨胀量的不同时，会对介于这些电解质膜和扩散层之间的催化剂层施加应力(stress)，有可能产生破损。

在此，本发明的目的在于提供一种能够减轻作用于催化剂层的应力的燃料电池及其制造方法。

为了达成上述目的，本发明的燃料电池具备在电解质膜的两面接合有作为一对电极的催化剂层的膜-电极接合体、和配置在该膜-电极接合体的两面的扩散层，在上述膜-电极接合体与上述扩散层的接触面中的沿面方向的面的至少一部分上具有非接合部。

根据上述结构，能够在非接合部中容许催化剂层与扩散层之间的滑动和分离。因此，即使例如因伴随发电的水的生成或发热而在膜-电极接合体的电解质膜与扩散层之间产生含水膨胀量或热膨胀量的不同，也能够减轻作用在介于电解质膜和扩散层之间的催化剂层的应力。

在该情况下，也可以在上述膜-电极接合体与上述扩散层的接触面的一部分上具有接合部，其余部分为上述非接合部。

根据上述结构，不是使膜-电极接合体和扩散层的整个接触面为非接合，而是接合接触面的一部分，因此，能够实现膜-电极接合体和扩散层的模块化，可以提高处理性。

另外，上述扩散层可以是在层叠前预先对其与上述膜-电极接合体的接触面进行了平滑化处理(例如夹压成形)的层。

根据上述结构，可以抑制由于扩散层的凹凸或绒毛状立起等导致的、对在两面层叠有该扩散层的膜-电极接合体的损伤(攻击性)。

另外，本发明的燃料电池的制造方法是具备在电解质膜的两面接合有作为一对电极的催化剂层的膜-电极接合体、和配置在该膜-电极接合体的两面的扩散层的燃料电池的制造方法，该燃料电池的制造方法包括层叠工序，该工序使上述膜-电极接合体和上述扩散层的接触面中的沿面方向的面的至少一部分不接合地使它们层叠。

根据上述结构，能够制造在非接合部中容许催化剂层和扩散层之间的滑动和分离的燃料电池。

在上述层叠工序中，也可以在上述膜-极接合体和上述扩散层的接触面的一部分上预先涂敷粘结剂。

根据上述结构，能够实现膜-电极接合体和扩散层的模块化，并可以提高燃料电池的制造过程中的处理性。

可以包括对上述扩散层的表面中的与上述膜-电极接合体的接触面预先进行平滑化处理的工序，在上述层叠工序中，将上述被平滑化处理后的扩散层层叠在上述膜-电极接合体的两面。

根据上述结构，能够制造抑制了由扩散层对膜-电极接合体所产生的损伤(攻击性)的燃料电池。

根据本发明，能够减轻作用于催化剂层的应力，可以提高催化剂层的耐久性，进而提高燃料电池的耐久性。

附图说明

图1是表示本发明燃料电池的第一实施方式的侧视图。

图2是表示构成图1的燃料电池的电池单元(cell)的侧面剖视图。

图3是表示构成图1的燃料电池的MEA的侧视图。

图4是表示构成图1的燃料电池的MEA和扩散层的侧视图。

图5是表示构成本发明燃料电池的第二实施方式的MEA和扩散层的分解图。

图6是表示图5的MEA和扩散层的侧视图。

具体实施方式

以下，参照图1～图4对本发明燃料电池的第一实施方式进行说明。第一实施方式的燃料电池1是固体高分子型的燃料电池，如图1所示，具有层叠有多个作为基本单位的电池单元(cell)2的堆积主体3、和支撑堆积主体3的框架5。在沿电池单元2的层叠方向的堆积主体3的一端配置有终端板7，在其外侧配置有绝缘板8。在其更外侧配置有构成框架5的端板9a。

另外，在堆积主体3的另一端配置有终端板7，在其外侧配置有绝缘板8，在其更外侧配置有压板13。