[发明专利]电极-膜-框接合体及其制造方法、以及燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及例如作为汽车等移动体、分散发电系统、家庭用的废热发 电系统(コ一ジエネレ一シヨンシステム)等的驱动源来使用的燃料电池， 特别涉及该燃料电池所具备的电极-膜-框接合体及其制造方法。

背景技术

燃料电池(例如，高分子电解质型燃料电池)是通过使含有氢的燃料 气体和空气等含有氧的氧化剂气体产生电化学反应，来同时产生电力和热 的装置。

燃料电池一般通过层叠多个单元，并用螺栓等紧固部件将这些单元加 压紧固而构成。1个单元通过用一对板状的导电性的隔板夹着膜电极接合 体(以下，称作MEA：Membrane-Electrode-Assembly)而构成。MEA的 边缘部用框体来保持。另外，在此，将具备所述框体的MEA称作电极- 膜-框接合体。

电极-膜-框接合体，通常如下来形成(例如，参照专利文献1：国 际公开号WO2009/072291号)。图26A～图26C是将MEA和框体的接 合部分放大来示出现有的电极-膜-框接合体的制造工序的示意说明图。

首先，如图26A所示，通过在模具T100A内流入熔融后的热塑性树 脂，来对构成框体102的一部分的一次成形体102A进行注射成形。

接下来，如图26B所示，在一次成形体102A上配置MEA101。

在此，MEA101由高分子电解质膜111、和配置于该高分子电解质膜 111的两面的一对电极层112构成。各电极层112通常由以担载了金属催 化剂的碳粉为主要成分的催化剂层113、和配置于该催化剂层113上的多 孔且具有导电性的气体扩散层114构成。

接着，如图26C所示，通过在模具T100B内流入熔融后的热塑性树 脂，来对构成框体102的其他部分的二次成形体102B进行注射成形。由 此，一次成形体102A和二次成形体102B一体化地形成框体102，制造了 电极-膜-框接合体。

专利技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开号WO2009/072291

在所述现有的制造方法中，通过注射成形来形成框体102的二次成形 体102B。在该注射成形中，需要使热塑性树脂熔融，因此流入到模具内 时的热塑性树脂的温度成为例如200度以上的高温。在对二次成形体102B 进行注射成形时，在高温的热塑性树脂直接接触高分子电解质膜111的情 况下，由于热塑性树脂的热从而高分子电解质膜111有可能发生劣化(膜 厚的减少、强度降低等)。此外，催化剂层113通常由以担载了金属催化 剂的碳粉为主要成分的多孔的部件构成。在高温的热塑性树脂直接接触催 化剂层113的情况下，高温的热塑性树脂透过催化剂层113而到达高分子 电解质膜111，由于热塑性树脂的热从而高分子电解质膜111有可能发生 劣化(膜厚的减少、强度降低等)。

此外，为了确保足够的成形精度，一般需要使热塑性树脂向模具内的 注射压力为例如单元的紧固压的10倍以上的高压。在对二次成形体102B 进行注射成形时，在高压的热塑性树脂直接接触高分子电解质膜111的情 况下，由于热塑性树脂的压力从而高分子电解质膜111有可能发生劣化。 此外，在高压的热塑性树脂直接接触催化剂层113的情况下，高压的热塑 性树脂透过催化剂层113而到达高分子电解质膜111，由于热塑性树脂的 压力从而高分子电解质膜111有可能发生劣化。

若高分子电解质膜111发生劣化，则燃料电池的发电性能将降低。特 别是，因为二次成形体102B靠近发电部，所以发电部附近的高分子电解 质膜111劣化所导致的发电性能的降低的问题变得显著。在此，发电部是 指从高分子电解质膜111的厚度方向来看，一对气体扩散层114、114相 互重叠的部分。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决所述问题，提供一种能够抑制高分子电 解质膜的劣化的电极-膜-框接合体及其制造方法、以及具备该电极-膜 -框接合体的燃料电池。

为了达成所述目的，本发明如下来构成。