[发明专利]燃料电池用电极框架组件的制造方法及制造装置

说明书

抑制在制造燃料电池用电极框架组件时的错位。燃料电池用电极框架组件的制造方法包括如下的工序：(a)将框架与扩散层重叠而配置；及(b)在使所述扩散层与所述框架重叠的状态下对所述扩散层与所述框架进行冲裁，从而在所述框架形成开口部，所述开口部具有与冲裁出的所述扩散层匹配的形状。

技术领域

本发明涉及燃料电池用电极框架组件的制造方法及制造装置。

背景技术

专利文献1中记载了一种膜电极接合体、使用了该膜电极接合体的燃料电池及它们的制造方法。在专利文献1的方法中，在带状的电解质膜上隔开规定的间隔而形成电极催化剂层，在电极催化剂层上配置比电极催化剂层小的扩散层(GDL)，以使扩散层嵌入框架的开口部的方式重叠具有开口部的框架来制造了膜电极接合体。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2005-129343号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

在电解质膜上重叠框架时，优选框架不与扩散层重叠而将扩散层可靠地配置在框架的开口部之中。然而，需要考虑扩散层的冲裁尺寸公差和/或扩散层的放置公差、及框架的成形或冲裁公差、框架的放置公差，其结果是，在专利文献1的方法中，为了在框架的开口部之中可靠地配置扩散层，框架的开口部的尺寸(面积)形成为了比扩散层的尺寸(面积)大得多。因此，在框架的开口部的缘部与扩散层之间有时会产生大的间隙。具体而言，若考虑到与扩散层和框架的嵌合关联的公差，则框架与扩散层的间隙可能会扩展至2mm左右。若产生这样的大间隙，则在框架与扩散层的间隙中，电解质膜由于膨胀/收缩而移动，有时成为产生电解质膜损伤的不良情况的原因。

其结果是，以往产生了以下的课题。第一，由于较大地取框架与扩散层之间的间隙，因此包含框架在内的燃料电池单电池整体的尺寸(面积)比发电区域(电极催化剂层)的尺寸(面积)大得多。因此，单电池尺寸变大，成为高成本的原因。第二，在框架与扩散层的间隙未由粘结剂填埋而残留的情况下，电解质膜(及催化剂电极层)会从间隙露出，因此单电池性能可能会提前劣化。

【用于解决课题的手段】

本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出，可以作为以下的方式实现。

(1)根据本发明的一方式，提供一种燃料电池用电极框架组件的制造方法。该燃料电池用电极框架组件的制造方法包括如下的工序：(a)将框架与扩散层重叠而配置；及(b)在使所述扩散层与所述框架重叠的状态下对所述扩散层与所述框架进行冲裁，从而在所述框架形成开口部，所述开口部具有与冲裁出的所述扩散层匹配的形状。根据该方式，由于冲裁出的扩散层与框架的开口部的形状匹配，因此能够使扩散层的放置公差和/或框架的放置公差大致为0，其结果是，能够实现燃料电池单电池的紧凑化。

(2)在上述方式的燃料电池用电极框架组件的制造方法中，可以是，还包括如下工序：在所述工序(b)的冲裁时或冲裁后，在分别维持所述冲裁出的扩散层和所述框架的宽度方向及长度方向的位置的状态下，将所述冲裁出的扩散层嵌入所述框架的所述开口部。根据该方式，在维持冲裁出的扩散层和框架的宽度方向及长度方向的位置的状态下使扩散层与框架组合，因此可以不考虑扩散层的放置公差和/或框架的放置公差地使扩散层与框架组合。其结果是，能够实现燃料电池单电池的紧凑化，并且能够实现制造工序的简化。

(3)在上述方式的燃料电池用电极框架组件的制造方法中，可以是，所述冲裁的形状为大致长方形，而且，在所述大致长方形的边和角中的至少一个部位具有嵌合形状。根据该方式，在搬运时能够使框架与扩散层这两者彼此不易脱离。其结果是，能够简化制造工序。