[发明专利]燃料电池和制造燃料电池的方法

说明书

一种燃料电池和制造燃料电池的方法，该燃料电池包括膜电极组件和树脂框架，该方法包括：在用于获得膜电极组件的膜电极组件片材中，并且其中包括至少催化电极层的多孔层被布置在电解质膜的至少一个表面上，在包括形成膜电极组件的外周的一部分的区域中将密封剂涂布到多孔层上以密封多孔层的气孔；通过在该区域中切割膜电极组件片材来获得包括膜电极组件的堆叠构件；并且利用粘合剂来将树脂框架粘接到堆叠构件中的多孔层的涂布有密封剂的部分。

技术领域

本发明涉及燃料电池和制造燃料电池的方法。

背景技术

在燃料电池中，通过向形成在电解质膜的不同表面上的阳极和阴极供应不同的反应气体而引起电化学反应，并且获得电动势。因此，为了在燃料电池中维持足够的电力生成性能，期望气密地密封形成在电解质膜的两个表面上的每种反应气体的流路，使得反应气体不会彼此混合。作为用于维持布置在电解质膜的表面上的反应气体的流路(其中电解质膜置于该流路之间)的密封性的构造的实例，已知如下构造，其中电解质膜被暴露而未用催化电极层覆盖的暴露区域被设置在电解质膜的一个表面的外周部中，并且在该暴露区域中利用粘合剂进行气体密封(例如，参考日本未审专利申请公开No.2015-115131(JP 2015-115131A))。

图19是示出了现有技术中已知的示意性密封结构的示意性截面图。图19示出了构成燃料电池的单电池的外周部的结构。图19中的燃料电池包括由电解质膜11、分别布置在电解质膜11的表面上的阳极12和阴极13、以及堆叠在阳极12和阴极13的外侧上的气体扩散层14和气体扩散层15构成的堆叠体。燃料电池还包括树脂框架20，该树脂框架20被布置成围绕堆叠体的外周。未形成阴极13的暴露区域α被布置在电解质膜11的一个表面(图19中的阴极13侧上的表面)的外周部中。在图19中的燃料电池中，电解质膜11在暴露区域α中利用粘合剂122接合到树脂框架20。在这样的构造中，电解质膜11和树脂框架20可以在它们之间不置有多孔体(诸如，阳极12、阴极13、气体扩散层14、15等)的情况下接合在一起。由此，通过利用粘合剂122将电解质膜11和树脂框架20彼此足够接近地接合在一起，在电解质膜11的外周部中能够实现分别布置在电解质膜11的表面上的反应气体的流路之间的足够的气密性。

发明内容

当如图19所示将电解质膜11和树脂框架20彼此粘接时，在电解质膜11的暴露区域α中存在不被阴极13和气体扩散层15或者粘合剂122和树脂框架20覆盖的暴露位置。该暴露位置由图19中的箭头β表示。当使用燃料电池时，燃料电池反复经受温度的增加和降低，或者湿度的增加和降低，并且电解质膜11反复膨胀和收缩。由此，应力集中于暴露位置β，并且电解质膜11有可能损坏。当电解质膜11损坏时，气密性可能在电解质膜11的损坏部分中劣化。由此，期望提供一种用于维持电解质膜的外周部中的气密性并且即使在使用燃料电池时也维持气密性的技术。

本发明可以实施如下。

本发明的第一方面涉及一种制造燃料电池的方法，该燃料电池包括：膜电极组件，在该膜电极组件中催化电极层分别形成在电解质膜的两个表面上；和树脂框架，该树脂框架被接合到膜电极组件的外周部。该方法包括：在用于获得膜电极组件并且包括电解质膜和催化电极层的膜电极组件片材中，并且其中包括至少催化电极层的多孔层被布置在电解质膜的至少一个表面上，在包括将要形成膜电极组件的外周的一部分的区域中将密封剂涂布到多孔层上以密封在该区域中的多孔层的气孔；通过在该区域中切割膜电极组件片材来获得包括膜电极组件的堆叠构件；并且利用粘合剂来将堆叠构件中的多孔层的涂布有密封剂的部分和树脂框架接合。多孔层的气孔包括至少催化电极层的气孔。用根据本发明的第一方面的方法，能够在膜电极组件的外周部中的堆叠构件和树脂框架被彼此接合的部分(即，电解质膜的外周部)中增加气密的可靠性。即使当使用燃料电池时电解质膜反复膨胀和收缩时，通过抑制对电解质膜的损坏也可以维持气密性。