[发明专利]燃料电池用带树脂框的电解质膜-电极结构体

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池用带树脂框的电解质膜-电极结构体，其具备 由第一电极及第二电极夹着固体高分子电解质膜的所谓阶梯MEA、环绕 所述阶梯MEA的外周而设置的树脂框构件。

背景技术

一般而言，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜构成的固 体高分子电解质膜。燃料电池具备电解质膜-电极结构体(MEA)，其在固 体高分子电解质膜的一侧配设有阳极电极，且在所述固体高分子电解质膜 的另一侧配设有阴极电极。阳极电极及阴极电极分别具有催化剂层(电极 催化剂层)和气体扩散层(多孔质碳)。

通过由隔板(双极板)夹持电解质膜-电极结构体，从而构成燃料电池。 通过层叠规定的数量的该燃料电池，从而例如作为车载用燃料电池组使 用。

在电解质膜-电极结构体中，存在构成所谓阶梯MEA的情况，该阶梯 MEA中，一方的气体扩散层设定成比固体高分子电解质膜小的平面尺寸， 并且，另一方的气体扩散层设定成与所述固体高分子电解质膜相同的平面 尺寸。此时，为了削减比较高价的固体高分子电解质膜的使用量，且为了 保护薄膜状且强度低的所述固体高分子电解质膜，而采用在外周装入树脂 框构件的带树脂框的MEA。

作为带树脂框的MEA，例如，已知有专利文献1所公开的电解质膜 -电极接合体。在该电解质膜-电极接合体中，如图8所示，在膜1的一 侧配置具有与所述膜1相同的外形尺寸的阳极催化剂层2a和阳极气体扩 散层2b。在膜1的另一侧配置具有比所述膜1小的外形尺寸的阴极催化剂 层3a和阴极气体扩散层3b。由此，构成阶梯MEA4。

阳极气体扩散层2b设定成比阴极气体扩散层3b大的面积，所述阴极 气体扩散层3b侧的膜1的外周部与填料片结构体5经由粘接部位6接合。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-66766号公报

发明要解决的课题

然而，在上述的专利文献1中，阴极气体扩散层3b侧的膜1的外周 缘部(平面)与填料片结构体5的内周薄壁部5a的平面经由边框平面形 状的粘接部位6而接合。

但是，在阶梯MEA4与填料片结构体5的粘接工序中，当在粘接部位 6上过度地涂敷粘接剂或接合载荷不均时，所述粘接剂可能从所述粘接部 位6露出。

并且，对于粘接部位6而言，形成密闭空间的情况较多，在该粘接部 位6内使粘接剂扩展时，空气可能无法从所述粘接部位6逃离。由此，因 粘接部位6内残留的空气而导致无法将粘接剂涂敷成均匀厚度，从而存在 气体隔绝性、粘接耐久性等品质产生较大不均的问题。

发明内容

本发明用于解决此种问题，其目的在于提供一种能够通过简单的结构 将电解质膜-电极结构体与树脂框构件牢固且良好地接合，并且能够尽可能 地抑制在粘接剂的内部产生气泡的燃料电池用带树脂框的电解质膜-电极 结构体。

用于解决课题的方案

在本发明的燃料电池用带树脂框的电解质膜-电极结构体中，具备阶梯 状的电解质膜-电极结构体。在电解质膜-电极结构体中，在固体高分子电 解质膜的一侧的面上设有第一电极，在所述固体高分子电解质膜的另一侧 的面上设有第二电极。第一电极的平面尺寸设定成比第二电极的平面尺寸 大的尺寸。在电解质膜-电极结构体上，环绕固体高分子电解质膜的外周而 设有树脂框构件。

而且，树脂框构件具有从内周基端部向第二电极侧鼓出的薄壁状的内 侧鼓出部。在内侧鼓出部上设有平坦面部，在所述平坦面部与至少从第二 电极的端部向面方向外侧露出的固体高分子电解质膜的外周面部之间形 成有粘接剂层。粘接剂层构成从内侧鼓出部的前端部朝向内周基端部而所 述粘接剂层的厚度变厚的锥形状。

另外，在该燃料电池用带树脂框的电解质膜-电极结构体中，优选在构 成树脂框构件的内侧鼓出部上设置锥形状部。

并且，在该燃料电池用带树脂框的电解质膜-电极结构体中，优选在内 周基端部设有树脂突起部，所述树脂突起部通过熔融而浸渍于第一电极的 外周缘部，从而形成树脂浸渍部。此时，优选在内侧鼓出部上设有凸状部， 所述凸状部位于内周基端部的附近且与固体高分子电解质膜的外周面部 抵接。优选凸状部的从内周基端部朝向前端部的宽度尺寸设定成比树脂浸 渍部的宽度尺寸大的尺寸。

发明效果