[发明专利]电极-膜-框接合体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于固态高分子电解质型燃料电池的电极-膜-框接合体的制造方法的改进。

背景技术

固态高分子电解质膜型燃料电池(以下，称之为“PEFC”)为如下所述的装置：通过使含有氢的燃料气体与含有空气等氧的氧化剂气体进行电化学反应，由此同时产生电力与热量。

PEFC一般通过层叠多个电池单元而构成。在一个电池单元中，由一对板状的导电性隔板、具体而言由阳极隔板与阴极隔板夹持膜电极接合体(以下，称之为“MEA”)而构成。MEA具有MEA主体部、在MEA主体部的周缘部延伸设置且包围MEA主体部地配设的框体。并且，在此，将具有所述框体的MEA称之为“电极-膜-框接合体”。

MEA主体部包括：将周缘部支承在所述框体上的高分子电解质膜；形成在该高分子电解质膜的两表面且配置在所述框体的内侧的一对电极层。一对电极层包括：形成在高分子电解质膜的两表面的铂等催化剂层；由形成在该催化剂层上的多孔质构成且具有导电性的气体扩散层。通过使燃料气体或氧化剂气体分别与所述一对电极层接触而发生电化学反应，并产生电力与热量。另一方面，在框体的表面设有将与隔板之间密封的衬垫，且通过该衬垫，遮断或抑制燃料气体及氧化剂气体向外部的漏出。

以下，对现有例1的MEA的制造工序进行说明。图20A～图20D是将MEA主体部与框体的接合部分放大来表示现有例1的MEA的制造工序的示意说明图。

如图20A所示，首先，将第一模具T101与第二模具T102合模，而成形构成框体106的一部分的一次成形体106A。

然后，卸除第二模具T102，如图20B所示，将在高分子电解质膜105A的两表面且高分子电解质膜105A的周缘部的内侧形成有一对电极层105D的MEA主体部105配置在第一模具T101的凹陷部T101A。此时，MEA主体部105的周缘部105E配置在第一模具T101的平坦部101B及一次成形体106A的平坦部106A1上。

接着，如图20C所示，将配置有MEA主体部105的第一模具T101与第三模具T103合模，而成形构成框体106的另一部分的二次成形体106B。由此，将一次成形体106A与二次成形体106B一体化而形成框体106。

接着，从第一模具T101及第三模具T103中取出接合有框体106的MEA主体部105，将其配置在第四模具T104与第五模具T105之间。接着，如图20D所示，将第四模具T104与第五模具T105合模，且在框体106的表面上成形衬垫107。

在如上所述构成的现有例1的MEA中，在电极层105D与框体106之间具有高分子电解质膜105A单独存在的部分，即存在高分子电解质膜105A既未被电极层105D支承也未被框体106支承的部分。由此，从操作性的观点出发及从防止因运转中的燃料气体与氧化剂气体的压力差等造成的高分子电解质膜105A的断裂的观点出发，要对位于电极层105D与框体106之间的高分子电解质膜105A进行加强。作为这样的加强技术，例如存在专利文献1、2中公开的技术。

图21A～图21D是将MEA主体部与框体的接合部分放大来表示专利文献1(日本专利3368907号公报)中公开的现有例2的MEA的制造工序的示意说明图。如图21A～图21D所示，在现有例2的MEA中，在MEA主体部105的周缘部105E设置呈镜框状的加强膜108，并在对高分子电解质膜105A进行加强后，成形框体106及衬垫107。

图22A～图22D是将MEA主体部与框体的接合部分放大来表示专利文献2(日本专利3897808号公报)中公开的现有例3的MEA的制造工序的示意说明图。如图22A～图22D所示，在现有例3的MEA中，使用第六模具及第七模具T106、T107来代替第四模具及第五模具T104、T105。由此，以覆盖位于电极层105D与框体106之间的高分子电解质膜105A的方式成形衬垫107A，对高分子电解质膜105A进行加强。

专利文献1：日本专利第3368907号公报；

专利文献2：日本专利第3897808号公报。

发明内容

然而，在设有现有例2的加强膜108的技术中，显然部件数量增加且制造工序增加。进而，为了呈镜框状地形成加强膜108，在例如通过冲裁加工来制成加强膜108的情况下，还存在其冲裁掉的部分形成损失等成本方面的缺陷。