[发明专利]燃料电池以及燃料电池的制造方法

说明书

一种燃料电池包括：膜电极气体扩散层组件；第一隔离物和第二隔离物，其夹住膜电极气体扩散层组件；密封构件，其具有树脂制成的基材；第一粘合剂层，其将基材的一个表面接合至第一隔离物；第二粘合剂层，其将基材的另一个表面接合至第二隔离物；以及粘合部分，其将基材的一个表面的内周缘接合至电解质膜的周缘。第一粘合剂层和第二粘合剂层与粘合部分分开，在基材的内周缘与第一粘合剂层和第二粘合剂层之间的基材上除了粘合部分之外不提供其他粘合剂部件，并且基材的线性膨胀系数比第一粘合剂层的线性膨胀系数和第二粘合剂层的线性膨胀系数中的任何线性膨胀系数都小。

发明领域

本发明涉及燃料电池和燃料电池的制造方法。

背景技术

已知一种燃料电池，其包括：膜电极气体扩散层组件，该膜电极气体扩散层组件设置有阶梯状部分，使得电解质膜的阴极侧周缘区域暴露；一对隔离物，该一对隔离物夹住膜电极气体扩散层组件；以及密封构件，该密封构件被夹在该对隔离物之间并且被接合至电解质膜的周缘区域。在密封构件的树脂基材的两侧分别设置有粘合剂层，并且粘合剂层接合至该对隔离物。此外，粘合剂层中的一个粘合剂层接合至电解质膜(例如，参见第2014-67689号日本专利申请公开(JP 2014-67689 A))。

对于密封构件的粘合剂层，例如，使用热塑性树脂或热固性树脂，并且粘合剂层被热压接合至隔离物。在粘合剂层由热塑性树脂制成的情况下，粘合剂层中的既未接合至隔离物也未接合至电解质膜的部分在热压接合之后的冷却时收缩，并且张力会被施加于电解质膜。在粘合剂层是热固性树脂的情况下，粘合剂层中的该部分在热固化之后的冷却时收缩，并且会发生类似的问题。此外，在这样的燃料电池组被置于低温环境下的情况下，粘合剂层的该部分收缩，并且会出现类似的问题。

发明内容

本发明提供了一种抑制施加到电解质膜的张力的燃料电池，以及燃料电池的制造方法。

根据本发明的第一方面的燃料电池包括膜电极气体扩散层组件、第一隔离物和第二隔离物、密封构件以及粘合部分。膜电极气体扩散层组件具有：电解质膜；第一催化剂层，该第一催化剂层布置在电解质膜的一个表面上；第二催化剂层，该第二催化剂层布置在电解质膜的另一个表面上，使得电解质膜的周缘区域被暴露；第一气体扩散层，该第一气体扩散层连结至第一催化剂层；以及第二气体扩散层，该第二气体扩散层连结至第二催化剂层，使得该周缘区域被暴露。第一隔离物和第二隔离物夹住膜电极气体扩散层组件。密封构件具有：基材，该基材是树脂制成的并且具有框架形状；第一粘合剂层，该第一粘合剂层将基材的一个表面接合至第一隔离物；以及第二粘合剂层，该第二粘合剂层将基材的另一个表面接合至第二隔离物。粘合部分将基材的一个表面的内周缘侧接合至电解质膜的周缘区域。第一粘合剂层和第二粘合剂层在电解质膜的平面方向上与粘合部分分开，并且第一粘合剂层和第二粘合剂层在电解质膜的平面方向上被布置在电解质膜的外部。在电解质膜的平面方向上，在基材的内周缘与第一粘合剂层和第二粘合剂层之间的基材上没有设置除了粘合部分之外的其他粘合剂部件。基材的线性膨胀系数比第一粘合剂层的线性膨胀系数和第二粘合剂层的线性膨胀系数中的任何线性膨胀系数都小。

基材的一个表面的内周缘侧通过粘合部分被接合至电解质膜的周缘区域。第一粘合剂层和第二粘合剂层在电解质膜的平面方向上与粘合部分分开，并且第一粘合剂层和第二粘合剂层在电解质膜的平面方向上被布置在电解质膜的外部。在电解质膜的平面方向上，在基材的内周缘与第一粘合剂层和第二粘合剂层之间的基材上没有设置除了粘合部分之外的其他粘合剂部件。因此，抑制了基材连同第一粘合剂层和第二粘合剂层的收缩而一起收缩。基材被接合至电解质膜的周缘区域。然而，由于基材的线性膨胀系数比第一粘合剂层的线性膨胀系数和第二粘合剂层的线性膨胀系数中的任何线性膨胀系数都小，因此抑制了基材本身的收缩。从而，抑制了连同基材的收缩一起施加于电解质膜的张力。

基材的线性膨胀系数可以是57×10^-6/K或更小。

第一粘合剂层和第二粘合剂层可以是热塑性树脂。