[go: up one dir, main page]

JP2014179252A - Fuel cell and process of manufacturing the same - Google Patents

Fuel cell and process of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2014179252A
JP2014179252A JP2013052779A JP2013052779A JP2014179252A JP 2014179252 A JP2014179252 A JP 2014179252A JP 2013052779 A JP2013052779 A JP 2013052779A JP 2013052779 A JP2013052779 A JP 2013052779A JP 2014179252 A JP2014179252 A JP 2014179252A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
seal member
fuel cell
diffusion layer
gas diffusion
power generation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013052779A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Otani
聡司 大谷
Shinsuke Takeguchi
伸介 竹口
Tomohiro Kuroba
智宏 黒羽
Yasushi Sugawara
靖 菅原
Norihisa Yoshimoto
規寿 吉本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2013052779A priority Critical patent/JP2014179252A/en
Publication of JP2014179252A publication Critical patent/JP2014179252A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

【課題】シールをセパレータへ一体成形する場合におけるセパレータ段差起因によるガス回り込み防止し、発電性能を一層向上させることができる燃料電池を提供する。
【解決手段】高分子電解質膜11の厚さ方向から見てその外縁が枠体20の内縁よりも外側に位置するように、触媒層13及び枠体上に設けられたガス拡散層14を備える燃料電池において、セパレータ30,40の段差の側面15に第1シール部材18を設けることで、セパレータの段差の側面とガス拡散層との間に隙間を生じないようにする。
【選択図】図3
The present invention provides a fuel cell capable of preventing gas from flowing around due to a separator step when integrally forming a seal on a separator and further improving power generation performance.
A polymer electrolyte membrane (11) includes a catalyst layer (13) and a gas diffusion layer (14) provided on the frame so that an outer edge of the polymer electrolyte membrane (11) is located outside an inner edge of the frame (20) when viewed from the thickness direction. In the fuel cell, the first seal member 18 is provided on the side surface 15 of the step of the separators 30 and 40 so that no gap is generated between the side surface of the step of the separator and the gas diffusion layer.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、例えば、自動車などの移動体、分散発電システム、家庭用のコージェネレーションシステムなどの駆動源として使用される燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell used as a drive source for a mobile object such as an automobile, a distributed power generation system, and a household cogeneration system.

燃料電池(例えば、高分子電解質形燃料電池)は、水素を含有する燃料ガスと空気など酸素を含有する酸化剤ガスとを電気化学的に反応させることにより、電力と熱とを同時に発生させる装置である。   BACKGROUND ART A fuel cell (for example, a polymer electrolyte fuel cell) is an apparatus that generates electric power and heat simultaneously by electrochemically reacting a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen such as air. It is.

従来、この種の燃料電池としては、例えば、特許文献1(特開2004−47230号公報)に記載されたものが知られている。   Conventionally, as this type of fuel cell, for example, one described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-47230) is known.

図10に示すように、特許文献1の燃料電池は、膜電極接合体101(以下、MEA:Membrane−Electrode−Assemblyという)を一対の板状の導電性のセパレータ102,102で挟んで構成されている。   As shown in FIG. 10, the fuel cell of Patent Document 1 is configured by sandwiching a membrane electrode assembly 101 (hereinafter referred to as MEA: Membrane-Electrode-Assembly) between a pair of plate-like conductive separators 102 and 102. ing.

MEA101は、高分子電解質膜111と、当該電解質膜111の両面に形成された一対の電極層112,112とで構成されている。電極層112は、高分子電解質膜111の表面に形成された触媒層113と、当該触媒層113上に形成されたガス拡散層114とで構成されている。   The MEA 101 includes a polymer electrolyte membrane 111 and a pair of electrode layers 112 and 112 formed on both surfaces of the electrolyte membrane 111. The electrode layer 112 includes a catalyst layer 113 formed on the surface of the polymer electrolyte membrane 111 and a gas diffusion layer 114 formed on the catalyst layer 113.

MEA101は、ハンドリング性の向上のため、その周縁部(外周領域ともいう)を額縁状に形成された枠体115で保持されている。枠体115の内縁部は、触媒層113とガス拡散層114との間に位置している。言い換えれば、ガス拡散層114は、枠体115上に乗り上げるように構成されている。なお、ここでは、枠体115を備えるMEA101を電極−膜−枠接合体103という。   The MEA 101 is held by a frame body 115 having a peripheral edge portion (also referred to as an outer peripheral region) formed in a frame shape in order to improve handling properties. The inner edge portion of the frame 115 is located between the catalyst layer 113 and the gas diffusion layer 114. In other words, the gas diffusion layer 114 is configured to run on the frame 115. Here, the MEA 101 including the frame body 115 is referred to as an electrode-membrane-frame assembly 103.

セパレータ102には、反応ガス(燃料ガス又は酸化剤ガス)が供給される反応ガス流路121が形成されている。一方のセパレータ102の反応ガス流路121に燃料ガスが供給されるとともに、他方のセパレータ102の反応ガス流路121に酸化剤ガスが供給されることにより、MEA101内で電気化学反応が起こり、電力と熱とが発生する。   The separator 102 is formed with a reaction gas channel 121 through which a reaction gas (fuel gas or oxidant gas) is supplied. The fuel gas is supplied to the reaction gas channel 121 of one separator 102 and the oxidant gas is supplied to the reaction gas channel 121 of the other separator 102, thereby causing an electrochemical reaction in the MEA 101, and And heat is generated.

セパレータ102の枠体115と対向する位置には、反応ガスの外部への漏出を遮断又は抑制するため、樹脂製のシール部材122が設けられている。   A resin sealing member 122 is provided at a position facing the frame 115 of the separator 102 in order to block or suppress leakage of the reaction gas to the outside.

特開2004−47230号公報JP 2004-47230 A

特許文献1のような従来の燃料電池においては、発電性能を一層向上させるという観点において、未だ改善の余地があった。
従って、本発明の目的は、発電性能を一層向上させることができる燃料電池及びその製造方法を提供することにある。
In the conventional fuel cell such as Patent Document 1, there is still room for improvement from the viewpoint of further improving the power generation performance.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell and a method for manufacturing the same that can further improve power generation performance.

前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明によれば、
高分子電解質膜と、
前記高分子電解質膜上に設けられた触媒層と、
前記高分子電解質膜の外周領域上に設けられた枠体と、
前記高分子電解質膜の厚さ方向から見てその外縁が前記枠体の内縁よりも外側に位置するように、前記触媒層及び前記枠体上に設けられたガス拡散層と、
前記ガス拡散層上に設けられ、発電を行う領域である発電領域と、前記発電領域よりも外側の領域である発電領域以外の領域とを有するセパレータと、
を備え、
前記発電領域と発電領域以外の領域との境界には段差が設けられ、
前記段差の側面には、前記段差の側面と前記ガス拡散層との間に形成される隙間を埋める第1シール部材が設けられている、
燃料電池を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
According to the present invention,
A polymer electrolyte membrane;
A catalyst layer provided on the polymer electrolyte membrane;
A frame provided on an outer peripheral region of the polymer electrolyte membrane;
A gas diffusion layer provided on the catalyst layer and the frame body such that the outer edge thereof is located outside the inner edge of the frame body as viewed from the thickness direction of the polymer electrolyte membrane;
A separator that is provided on the gas diffusion layer and has a power generation region that generates power, and a region other than the power generation region that is an area outside the power generation region;
With
A step is provided at the boundary between the power generation region and the region other than the power generation region,
A side surface of the step is provided with a first seal member that fills a gap formed between the side surface of the step and the gas diffusion layer.
A fuel cell is provided.

また、本発明によれば、
高分子電解質膜と、
前記高分子電解質膜上に設けられた触媒層と、前記高分子電解質膜の外周領域上に設けられた枠体と、
前記高分子電解質膜の厚さ方向から見てその外縁が前記枠体の内縁よりも外側に位置するように、前記触媒層及び前記枠体上に設けられたガス拡散層と、
を備える電極−膜−枠接合体を用意し、
発電を行う領域である発電領域と、前記発電領域よりも外側の領域である発電領域以外の領域とが段差により区画され、前記段差の側面にシール部材が設けられた、セパレータを用意し、
前記電極−膜−枠接合体と前記セパレータとを締結する、
ことを含む、燃料電池の製造方法を提供する。
Moreover, according to the present invention,
A polymer electrolyte membrane;
A catalyst layer provided on the polymer electrolyte membrane; a frame provided on an outer peripheral region of the polymer electrolyte membrane;
A gas diffusion layer provided on the catalyst layer and the frame body such that the outer edge thereof is located outside the inner edge of the frame body as viewed from the thickness direction of the polymer electrolyte membrane;
An electrode-membrane-frame assembly comprising:
A power generation region, which is a region where power generation is performed, and a region other than the power generation region, which is a region outside the power generation region, are partitioned by a step, and a separator provided with a seal member on a side surface of the step is prepared.
Fastening the electrode-membrane-frame assembly and the separator;
The manufacturing method of a fuel cell including this is provided.

本発明にかかる燃料電池及びその製造方法によれば、発電性能を一層向上させることができるという効果を奏する。   According to the fuel cell and the manufacturing method thereof according to the present invention, there is an effect that the power generation performance can be further improved.

検討段階の燃料電池の基本構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the basic structure of the fuel cell of the examination stage. 本発明の第1実施形態にかかる燃料電池の基本構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the basic structure of the fuel cell concerning 1st Embodiment of this invention. 図2の燃料電池の一部拡大断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the fuel cell of FIG. 2. 図2の燃料電池の、電極−膜−枠接合体とセパレータとを締結する前の状態を示す一部拡大断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view showing a state before the electrode-membrane-frame assembly and the separator of the fuel cell of FIG. 2 are fastened. 図2の燃料電池を複数個連結した燃料電池スタックの基本構造を示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing a basic structure of a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells of FIG. 2 are connected. 本発明の第2実施形態にかかる燃料電池の構成を模式的に示す一部拡大断面図である。It is a partially expanded sectional view which shows typically the structure of the fuel cell concerning 2nd Embodiment of this invention. 図6の燃料電池の、膜電極接合体とセパレータとを締結する前の状態を示す一部拡大断面図である。It is a partially expanded sectional view which shows the state before fastening the membrane electrode assembly and separator of the fuel cell of FIG. 本発明の第2実施形態にかかる燃料電池の構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the structure of the fuel cell concerning 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態にかかる燃料電池の、電極−膜−枠接合体とセパレータとを締結する前の状態を示す一部拡大断面図である。It is a partially expanded sectional view which shows the state before fastening the electrode-membrane-frame assembly and a separator of the fuel cell concerning 2nd Embodiment of this invention. 従来の燃料電池の、電極−膜−枠接合体とセパレータとを締結する前の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state before fastening the electrode-membrane-frame assembly and a separator of the conventional fuel cell.

(本発明の基礎となった知見)
従来の燃料電池は、図10に示す状態から、電極−膜−枠接合体103を一対のセパレータ102,102で挟んで締結することにより製造される。燃料電池の各部品は、ガス拡散層114の外縁114aとシール部材122の内縁122aとが隙間無く接触するように設計されている。
(Knowledge that became the basis of the present invention)
A conventional fuel cell is manufactured by sandwiching an electrode-membrane-frame assembly 103 between a pair of separators 102 and 102 from the state shown in FIG. Each component of the fuel cell is designed such that the outer edge 114a of the gas diffusion layer 114 and the inner edge 122a of the seal member 122 are in contact with each other without a gap.

しかしながら、従来の燃料電池を量産すると、締結時の置きズレや公差(±0.5mm程度)により、ガス拡散層114の外縁114aとシール部材122の内縁122aとの間に隙間が生じることが起こり得る。外縁114aと内縁122aとの間に隙間が生じると、燃料電池の内部に供給された反応ガスが、反応ガス流路121を通らず、当該隙間を通じて燃料電池の外部に排出されてしまうことが起こり得る。以下、この現象をガスの回り込み現象という。この回り込み現象が発生すると、反応ガスの利用効率が低下し、燃料電池の発電性能が低下することになる。   However, when a conventional fuel cell is mass-produced, a gap may occur between the outer edge 114a of the gas diffusion layer 114 and the inner edge 122a of the seal member 122 due to misalignment or tolerance (about ± 0.5 mm) at the time of fastening. obtain. If a gap is generated between the outer edge 114a and the inner edge 122a, the reaction gas supplied to the inside of the fuel cell may not be passed through the reaction gas flow path 121 and may be discharged to the outside of the fuel cell through the gap. obtain. Hereinafter, this phenomenon is referred to as a gas wraparound phenomenon. When this wraparound phenomenon occurs, the utilization efficiency of the reaction gas decreases, and the power generation performance of the fuel cell decreases.

ガスの回り込み現象を抑える方法として、シール部材122の体積を大きくすることが考えられる。この場合、締結時にシール部材122が圧縮されて弾性変形することで、前記隙間を埋められると考えられる。しかしながら、この場合、シール部材122の体積を大きくするので、当然ながらその分、コストアップにつながる。   As a method of suppressing the gas wraparound phenomenon, it is conceivable to increase the volume of the seal member 122. In this case, it is considered that the gap is filled by the seal member 122 being compressed and elastically deformed at the time of fastening. However, in this case, since the volume of the sealing member 122 is increased, it naturally increases the cost accordingly.

そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、シール部材122とガス拡散層114の少なくともいずれか一方が他方により厚さ方向に押し潰されるようにすることで、前記置きズレや公差が生じても、シール部材122の体積を大きくすることなく、当該押し潰されて変形した部分で前記隙間を埋めることができることを見出した。この知見に基づき、本発明者らは、以下の燃料電池を検討した。   Therefore, as a result of intensive studies, the present inventors have caused the above-described misalignment and tolerance by causing at least one of the seal member 122 and the gas diffusion layer 114 to be crushed in the thickness direction by the other. In addition, the present inventors have found that the gap can be filled with the crushed and deformed portion without increasing the volume of the seal member 122. Based on this knowledge, the present inventors examined the following fuel cells.

図1は、検討段階の燃料電池の基本構造を模式的に示す断面図である。図1に示すように検討段階の燃料電池は、
高分子電解質膜と、
前記高分子電解質膜上に設けられた触媒層と、
前記高分子電解質膜の外周領域上に設けられた枠体と、
前記高分子電解質膜の厚さ方向から見てその外縁が前記枠体の内縁よりも外側に位置するように、前記触媒層及び前記枠体上に設けられたガス拡散層と、
前記ガス拡散層上に設けられたセパレータと、
前記セパレータと前記枠体の両方に接触するように設けられた樹脂製の第2シール部材と、を備え、
前記第2シール部材と前記ガス拡散層の外周部分の少なくとも一方が他方により前記厚さ方向に押し潰されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the basic structure of a fuel cell at the examination stage. As shown in FIG. 1, the fuel cell under study is
A polymer electrolyte membrane;
A catalyst layer provided on the polymer electrolyte membrane;
A frame provided on an outer peripheral region of the polymer electrolyte membrane;
A gas diffusion layer provided on the catalyst layer and the frame body such that the outer edge thereof is located outside the inner edge of the frame body as viewed from the thickness direction of the polymer electrolyte membrane;
A separator provided on the gas diffusion layer;
A resin-made second seal member provided so as to come into contact with both the separator and the frame,
At least one of the outer peripheral portions of the second seal member and the gas diffusion layer is crushed in the thickness direction by the other.

また、検討段階の燃料電池のセパレータ30,40は、発電を行う領域である発電領域16と、前記発電領域16よりも外側の領域である発電領域以外の領域17とを有し、発電領域16と発電領域以外の領域17との境界には段差が設けられている。なお、本明細書において発電領域とは、セパレータにおける領域を意味し、高分子電解質膜の厚み方向から見た場合に、ガス流路が設けられている領域と重なる領域を意味する。   In addition, the fuel cell separators 30 and 40 in the examination stage include a power generation region 16 that is a region where power generation is performed and a region 17 other than the power generation region that is an outer region of the power generation region 16. And a step between the region 17 other than the power generation region. In the present specification, the power generation region means a region in the separator, and means a region that overlaps a region in which a gas flow path is provided when viewed from the thickness direction of the polymer electrolyte membrane.

検討段階の燃料電池において、第2シール部材21は、ガス拡散層14の外周部分14bと接触し、当該外周部分14bを高分子電解質膜11の厚さ方向に押し潰すように設けられている。これにより、第2シール部材21とガス拡散層14との間には、隙間が生じないようになっている。   In the fuel cell at the examination stage, the second seal member 21 is provided so as to come into contact with the outer peripheral portion 14 b of the gas diffusion layer 14 and to crush the outer peripheral portion 14 b in the thickness direction of the polymer electrolyte membrane 11. As a result, no gap is formed between the second seal member 21 and the gas diffusion layer 14.

本検討段階の燃料電池によれば、第2シール部材21が、枠体20と接触するとともに、ガス拡散層14の外周部分14bを高分子電解質膜11の厚さ方向に押し潰すように設けられている。これにより、第2シール部材21とガス拡散層14との隙間を無くすことができ、ガスの回り込み現象を抑えて、燃料電池の発電性能を一層向上させることができる。さらに、高分子電解質膜11の厚さ方向から見て、触媒層13と重ならない部分であるガス拡散層14の外周部分14bを押し潰すことができる。そのため、ガス拡散層14の外周部分14bを反応ガスが通流することを抑制できる。これにより、触媒層13に供給されず、発電反応に寄与しない反応ガスがガス拡散層14の外周部分14bを通流することを抑制でき、反応ガスをより有効に利用することができる。   According to the fuel cell in the present examination stage, the second seal member 21 is provided so as to contact the frame body 20 and to crush the outer peripheral portion 14b of the gas diffusion layer 14 in the thickness direction of the polymer electrolyte membrane 11. ing. Thereby, the clearance gap between the 2nd sealing member 21 and the gas diffusion layer 14 can be eliminated, the gas wraparound phenomenon can be suppressed, and the power generation performance of the fuel cell can be further improved. Furthermore, when viewed from the thickness direction of the polymer electrolyte membrane 11, the outer peripheral portion 14 b of the gas diffusion layer 14 that does not overlap with the catalyst layer 13 can be crushed. Therefore, the reaction gas can be prevented from flowing through the outer peripheral portion 14 b of the gas diffusion layer 14. Thereby, it can suppress that the reactive gas which is not supplied to the catalyst layer 13 and does not contribute to an electric power generation reaction flows through the outer peripheral part 14b of the gas diffusion layer 14, and can utilize a reactive gas more effectively.

ところが、検討段階の燃料電池は、発電性能を一層向上させるという観点において、未だ改善の余地があることを見出した。検討段階の燃料電池を量産すると、締結時の置きズレや公差(±0.5mm程度)により、セパレータ30,40の段差の側面15とガス拡散層14との間に隙間が生じることが起こり得る。セパレータ30,40の段差の側面15とガス拡散層14との間に隙間が生じると、この隙間を通じたガスの回り込み現象が生じる。この回り込み現象が発生すると、反応ガスの利用効率が低下し、燃料電池の発電性能が低下することになる。   However, it has been found that the fuel cell in the examination stage still has room for improvement in terms of further improving the power generation performance. When mass production of the fuel cell at the examination stage, a gap may occur between the side surface 15 of the step of the separators 30 and 40 and the gas diffusion layer 14 due to misalignment or tolerance (about ± 0.5 mm) at the time of fastening. . When a gap is formed between the side surface 15 of the step of the separators 30 and 40 and the gas diffusion layer 14, a gas wraparound phenomenon occurs through the gap. When this wraparound phenomenon occurs, the utilization efficiency of the reaction gas decreases, and the power generation performance of the fuel cell decreases.

そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、セパレータ30,40の段差の側面15とガス拡散層14との間に第1シール部材18を設けることで、前記置きズレや公差が生じても、第1シール部材18により、前記隙間を埋めることができることを見出した。この知見に基づき、本発明者らは、以下の発明に至った。   Therefore, as a result of intensive studies, the present inventors have provided the first seal member 18 between the side surface 15 of the step of the separators 30 and 40 and the gas diffusion layer 14, so that the above-described misalignment and tolerance may occur. It has been found that the gap can be filled with the first seal member 18. Based on this knowledge, the present inventors have reached the following invention.

本発明の第1態様によれば、高分子電解質膜と、前記高分子電解質膜上に設けられた触媒層と、前記高分子電解質膜の外周領域上に設けられた枠体と、前記高分子電解質膜の厚さ方向から見てその外縁が前記枠体の内縁よりも外側に位置するように、前記触媒層及び前記枠体上に設けられたガス拡散層と、前記ガス拡散層上に設けられ、発電を行う領域である発電領域と、前記発電領域よりも外側の領域である発電領域以外の領域とを有するセパレータと、を備え、前記発電領域と発電領域以外の領域との境界には段差が設けられ、前記段差の側面には、前記段差の側面と前記ガス拡散層との間に形成される隙間を埋める第1シール部材が設けられている、燃料電池を提供する。   According to the first aspect of the present invention, a polymer electrolyte membrane, a catalyst layer provided on the polymer electrolyte membrane, a frame provided on an outer peripheral region of the polymer electrolyte membrane, and the polymer The catalyst layer and the gas diffusion layer provided on the frame body, and the gas diffusion layer provided on the gas diffusion layer so that the outer edge thereof is located outside the inner edge of the frame body when viewed from the thickness direction of the electrolyte membrane. And a separator having a power generation region that is a region where power generation is performed and a region other than the power generation region that is an area outside the power generation region, and a boundary between the power generation region and the region other than the power generation region A fuel cell is provided in which a step is provided, and a first seal member is provided on a side surface of the step to fill a gap formed between the side surface of the step and the gas diffusion layer.

本発明の第2態様によれば、さらに、前記セパレータと前記枠体の両方に接触するように設けられた樹脂製の第2シール部材、を備え、前記第2シール部材と前記ガス拡散層の外周部分の少なくとも一方が他方により前記厚さ方向に押し潰されている、第1態様に記載の燃料電池を提供する。   According to the second aspect of the present invention, it further comprises a resin-made second seal member provided so as to be in contact with both the separator and the frame body, and the second seal member and the gas diffusion layer. The fuel cell according to the first aspect, wherein at least one of the outer peripheral portions is crushed by the other in the thickness direction.

本発明の第3態様によれば、前記シール部材と前記ガス拡散層の外周部分との接触圧力は、前記シール部材と前記枠体との接触圧力よりも小さい、第2態様に記載の燃料電池を提供する。 According to a third aspect of the present invention, the fuel cell according to the second aspect, wherein the contact pressure between the seal member and the outer peripheral portion of the gas diffusion layer is smaller than the contact pressure between the seal member and the frame. I will provide a.

本発明の第4態様によれば、前記シール部材と前記ガス拡散層の両方が押し潰されている、第2又は3態様に記載の燃料電池を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the fuel cell according to the second or third aspect, wherein both the sealing member and the gas diffusion layer are crushed.

本発明の第5態様によれば、前記シール部材は、前記セパレータの表面に形成されている、第1〜4のいずれか1つ態様に記載の燃料電池を提供する。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the fuel cell according to any one of the first to fourth aspects, wherein the seal member is formed on a surface of the separator.

本発明の第6態様によれば、前記シール部材は、射出成形により前記セパレータの表面に形成されている、第5態様に記載の燃料電池を提供する。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the fuel cell according to the fifth aspect, wherein the seal member is formed on the surface of the separator by injection molding.

本発明の第7態様によれば、前記セパレータと前記枠体との間に設けられた環状で樹脂製の第3シール部材を備え、前記第2シール部材は、前記ガス拡散層の外縁に対して隙間を空けて配置され、前記シール部材は、前記隙間の一部を塞ぐように設けられている、第5態様に記載の燃料電池を提供する。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an annular resin-made third seal member provided between the separator and the frame body, and the second seal member is formed with respect to an outer edge of the gas diffusion layer. A fuel cell according to a fifth aspect is provided, wherein the fuel cell is disposed with a gap therebetween, and the seal member is provided so as to close a part of the gap.

本発明の第8態様によれば、前記シール部材と前記第2シール部材と前記第3シール部材とは、一体に構成されている、第7態様に記載の燃料電池を提供する。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the fuel cell according to the seventh aspect, wherein the seal member, the second seal member, and the third seal member are integrally formed.

本発明の第9態様によれば、前記シール部材と前記第2シール部材と前記第3シール部材とは同一の樹脂材料により構成されている、第8態様に記載の燃料電池を提供する。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the fuel cell according to the eighth aspect, wherein the seal member, the second seal member, and the third seal member are made of the same resin material.

本発明の第10態様によれば、前記ガス拡散層は、導電性粒子と高分子樹脂とを主成分とした多孔質部材で構成されている、第1〜9のいずれか1つ態様に記載の燃料電池を提供する。 According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the first to ninth aspects, the gas diffusion layer is composed of a porous member mainly composed of conductive particles and a polymer resin. A fuel cell is provided.

本発明の第11態様によれば、高分子電解質膜と、前記高分子電解質膜上に設けられた触媒層と、前記高分子電解質膜の外周領域上に設けられた枠体と、前記高分子電解質膜の厚さ方向から見てその外縁が前記枠体の内縁よりも外側に位置するように、前記触媒層及び前記枠体上に設けられたガス拡散層と、を備える電極−膜−枠接合体を用意し、発電を行う領域である発電領域と、前記発電領域よりも外側の領域である発電領域以外の領域とが段差により区画され、前記段差の側面にシール部材が設けられた、セパレータを用意し、前記電極−膜−枠接合体と前記セパレータとを締結する、ことを含む、燃料電池の製造方法。 According to an eleventh aspect of the present invention, a polymer electrolyte membrane, a catalyst layer provided on the polymer electrolyte membrane, a frame provided on an outer peripheral region of the polymer electrolyte membrane, and the polymer An electrode-membrane-frame comprising: the catalyst layer and a gas diffusion layer provided on the frame body such that an outer edge thereof is located outside an inner edge of the frame body as viewed from the thickness direction of the electrolyte membrane. A joined body is prepared, and a power generation region that is a region where power generation is performed and a region other than the power generation region that is an area outside the power generation region are partitioned by a step, and a seal member is provided on a side surface of the step, A method for producing a fuel cell, comprising preparing a separator and fastening the electrode-membrane-frame assembly to the separator.

本発明の第12態様によれば、前記シール部材は、射出成形により前記セパレータの表面に形成されている、第10態様に記載の燃料電池の製造方法を提供する。
本発明の第13態様によれば、前記ガス拡散層は、導電性粒子と高分子樹脂とを主成分とした多孔質部材で構成されている、第11又は12態様に記載の燃料電池の製造方法を提供する。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the fuel cell manufacturing method according to the tenth aspect, wherein the seal member is formed on the surface of the separator by injection molding.
According to a thirteenth aspect of the present invention, the gas diffusion layer is made of a porous member mainly composed of conductive particles and a polymer resin, and the fuel cell according to the eleventh or twelfth aspect is manufactured. Provide a method.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の全ての図において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all of the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

《第1実施形態》
本発明の第1実施形態にかかる燃料電池について説明する。図2は、本発明の第1実施形態にかかる燃料電池の基本構造を模式的に示す断面図であり、図3は、その一部拡大断面図である。
<< First Embodiment >>
A fuel cell according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a sectional view schematically showing the basic structure of the fuel cell according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a partially enlarged sectional view thereof.

本第1実施形態にかかる燃料電池は、水素を含有する燃料ガスと、空気などの酸素を含む酸化剤ガスとを電気化学的に反応させることにより、電力と熱とを同時に発生させる高分子電解質形燃料電池である。なお、本発明は、高分子電解質形燃料電池に限定されるものではなく、種々の燃料電池に適用可能である。   The fuel cell according to the first embodiment includes a polymer electrolyte that generates electric power and heat simultaneously by electrochemically reacting a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen such as air. This is a fuel cell. The present invention is not limited to the polymer electrolyte fuel cell, but can be applied to various fuel cells.

図2に示すように、本第1実施形態にかかる燃料電池1は、電極−膜−枠接合体2と、電極−膜−枠接合体2を挟んで配置される一対のセパレータ30,40とを備えている。電極−膜−枠接合体2は、MEA(膜電極接合体)10と、MEA10の外周領域(周縁部)上に設けられた額縁状の枠体20とを備えている。   As shown in FIG. 2, the fuel cell 1 according to the first embodiment includes an electrode-membrane-frame assembly 2 and a pair of separators 30 and 40 arranged with the electrode-membrane-frame assembly 2 interposed therebetween. It has. The electrode-membrane-frame assembly 2 includes an MEA (membrane electrode assembly) 10 and a frame-like frame body 20 provided on the outer peripheral region (peripheral portion) of the MEA 10.

MEA10は、高分子電解質膜11と、当該高分子電解質膜11の両面に形成された一対の電極層12,12とを備えている。一対の電極層12の一方はアノード電極であり、他方はカソード電極である。電極層12は、触媒層13とガス拡散層14とを備えている。触媒層13は、高分子電解質膜11の表面に形成され、当該触媒層13上にガス拡散層14が形成されている。   The MEA 10 includes a polymer electrolyte membrane 11 and a pair of electrode layers 12 and 12 formed on both surfaces of the polymer electrolyte membrane 11. One of the pair of electrode layers 12 is an anode electrode, and the other is a cathode electrode. The electrode layer 12 includes a catalyst layer 13 and a gas diffusion layer 14. The catalyst layer 13 is formed on the surface of the polymer electrolyte membrane 11, and the gas diffusion layer 14 is formed on the catalyst layer 13.

高分子電解質膜11は、触媒層13及びガス拡散層14よりもサイズが多く、外周領域が触媒層13及びガス拡散層14からはみ出すように設けられている。この高分子電解質膜11の外周領域(周縁部)上に枠体20が設けられている。   The polymer electrolyte membrane 11 is larger in size than the catalyst layer 13 and the gas diffusion layer 14, and is provided so that the outer peripheral region protrudes from the catalyst layer 13 and the gas diffusion layer 14. A frame 20 is provided on the outer peripheral region (peripheral portion) of the polymer electrolyte membrane 11.

枠体20の内縁20aは、触媒層13とガス拡散層14との間に位置している。言い換えれば、ガス拡散層14は、枠体20上に乗り上げるように構成されている。さらに言い換えれば、ガス拡散層14は、高分子電解質膜11の厚さ方向(図2の上下方向)から見てその外縁14aが枠体20の内縁20aよりも外側に位置するように、触媒層13及び枠体20上に設けられている。   The inner edge 20 a of the frame body 20 is located between the catalyst layer 13 and the gas diffusion layer 14. In other words, the gas diffusion layer 14 is configured to run on the frame body 20. In other words, the gas diffusion layer 14 is a catalyst layer such that the outer edge 14a thereof is located outside the inner edge 20a of the frame body 20 when viewed from the thickness direction of the polymer electrolyte membrane 11 (vertical direction in FIG. 2). 13 and the frame 20 are provided.

セパレータ30は、一方のガス拡散層14上に設けられている。セパレータ40は、他方のガス拡散層14上に設けられている。セパレータ30,40は発電を行う領域である発電領域16と、前記発電領域16よりも外側の領域である発電領域以外の領域17とを有し、発電領域16と発電領域以外の領域17との境界には段差が設けられている。また、段差の側面15には、段差の側面15とガス拡散層14との間に形成される隙間を埋める第1シール部材18が設けられている。第1シール部材18は、環状に形成され、セパレータ30の段差の側面15とガス拡散層14の両方、又はセパレータ40の段差の側面15とガス拡散層14の両方に接触するように設けられている。これにより、セパレータ30の段差の側面15とガス拡散層14との間、又はセパレータ40の段差の側面15とガス拡散層14との間には、隙間が生じないようになっている。また、セパレータ30と枠体20との間、及びセパレータ40と枠体20との間には、それぞれ樹脂製の第2シール部材21が設けられている。   The separator 30 is provided on one gas diffusion layer 14. The separator 40 is provided on the other gas diffusion layer 14. The separators 30 and 40 have a power generation region 16 that is a region where power generation is performed, and a region 17 other than the power generation region that is an area outside the power generation region 16, and the power generation region 16 and the region 17 other than the power generation region A step is provided at the boundary. Further, a first seal member 18 that fills a gap formed between the side surface 15 of the step and the gas diffusion layer 14 is provided on the side surface 15 of the step. The first seal member 18 is formed in an annular shape, and is provided so as to contact both the step side surface 15 and the gas diffusion layer 14 of the separator 30, or both the step side surface 15 and the gas diffusion layer 14 of the separator 40. Yes. Thereby, no gap is formed between the side surface 15 of the step of the separator 30 and the gas diffusion layer 14 or between the side surface 15 of the step of the separator 40 and the gas diffusion layer 14. Also, resin-made second seal members 21 are provided between the separator 30 and the frame body 20 and between the separator 40 and the frame body 20, respectively.

第2シール部材21は、環状に形成され、セパレータ30と枠体20の両方、又はセパレータ40と枠体20の両方に接触するように設けられている。第2シール部材21と枠体20との接触圧力は、燃料電池1の内部に供給された反応ガスが外部へ流れようとする圧力よりも高くなっている。これにより、反応ガスの外部への漏出が防止される。   The second seal member 21 is formed in an annular shape and is provided so as to contact both the separator 30 and the frame body 20 or both the separator 40 and the frame body 20. The contact pressure between the second seal member 21 and the frame body 20 is higher than the pressure at which the reaction gas supplied into the fuel cell 1 tends to flow to the outside. Thereby, leakage of the reaction gas to the outside is prevented.

また、第2シール部材21は、ガス拡散層14の外周部分14bと接触し、当該外周部分14bを高分子電解質膜11の厚さ方向に押し潰すように設けられている。これにより、第2シール部材21とガス拡散層14との間には、隙間が生じないようになっている。   The second seal member 21 is provided so as to come into contact with the outer peripheral portion 14 b of the gas diffusion layer 14 and to crush the outer peripheral portion 14 b in the thickness direction of the polymer electrolyte membrane 11. As a result, no gap is formed between the second seal member 21 and the gas diffusion layer 14.

また、第2シール部材21とガス拡散層14の外周部分14bとの接触圧力は、第2シール部材21と枠体20との接触圧力よりも小さくなっている。これにより、ガス拡散層14の外周部分14bが圧縮されることにより生じる反力により、高分子電解質膜11に孔が空いて高分子電解質膜11の耐久性や発電性能が低下するなどの不具合が発生することを回避することができる。なお、「接触圧力」とは、例えば、接触領域内での最大圧力(kg/cm2又はkg/m)をいう。   Further, the contact pressure between the second seal member 21 and the outer peripheral portion 14 b of the gas diffusion layer 14 is smaller than the contact pressure between the second seal member 21 and the frame body 20. Thereby, due to the reaction force generated by compressing the outer peripheral portion 14b of the gas diffusion layer 14, there is a problem such that the polymer electrolyte membrane 11 is perforated and the durability and power generation performance of the polymer electrolyte membrane 11 are reduced. It is possible to avoid the occurrence. The “contact pressure” refers to, for example, the maximum pressure (kg / cm 2 or kg / m) within the contact area.

本第1実施形態にかかる燃料電池によれば、セパレータ30,40の段差の側面15に第1シール部材18が設けられている。これにより、セパレータ30,40の段差の側面15とガス拡散層14との間の隙間を無くすことができる。そのため、ガス拡散層14の外周部分14bを反応ガスが通流することを抑制できる。これにより、触媒層13に供給されず、発電反応に寄与しない反応ガスがガス拡散層14の外周部分14bを通流することを抑制でき、反応ガスをより有効に利用することができる。また、第2シール部材21が、枠体20と接触するとともに、ガス拡散層14の外周部分14bを高分子電解質膜11の厚さ方向に押し潰すように設けられている。これにより、第2シール部材21とガス拡散層14との隙間を無くすことができ、ガスの回り込み現象を抑えて、燃料電池の発電性能を一層向上させることができる。さらに、高分子電解質膜11の厚さ方向から見て、触媒層13と重ならない部分であるガス拡散層14の外周部分14bを押し潰すことができる。そのため、ガス拡散層14の外周部分14bを反応ガスが通流することを抑制できる。これにより、触媒層13に供給されず、発電反応に寄与しない反応ガスがガス拡散層の外周部分14bを通流することを抑制でき、反応ガスをより有効に利用することができる。   In the fuel cell according to the first embodiment, the first seal member 18 is provided on the side surface 15 of the step between the separators 30 and 40. Thereby, the clearance gap between the side surface 15 of the level | step difference of the separators 30 and 40 and the gas diffusion layer 14 can be eliminated. Therefore, the reaction gas can be prevented from flowing through the outer peripheral portion 14 b of the gas diffusion layer 14. Thereby, it can suppress that the reactive gas which is not supplied to the catalyst layer 13 and does not contribute to an electric power generation reaction flows through the outer peripheral part 14b of the gas diffusion layer 14, and can utilize a reactive gas more effectively. The second seal member 21 is provided so as to contact the frame body 20 and to crush the outer peripheral portion 14 b of the gas diffusion layer 14 in the thickness direction of the polymer electrolyte membrane 11. Thereby, the clearance gap between the 2nd sealing member 21 and the gas diffusion layer 14 can be eliminated, the gas wraparound phenomenon can be suppressed, and the power generation performance of the fuel cell can be further improved. Furthermore, when viewed from the thickness direction of the polymer electrolyte membrane 11, the outer peripheral portion 14 b of the gas diffusion layer 14 that does not overlap with the catalyst layer 13 can be crushed. Therefore, the reaction gas can be prevented from flowing through the outer peripheral portion 14 b of the gas diffusion layer 14. Thereby, it can suppress that the reactive gas which is not supplied to the catalyst layer 13 and does not contribute to an electric power generation reaction flows through the outer peripheral part 14b of a gas diffusion layer, and can use a reactive gas more effectively.

次に、燃料電池1を構成する各部材についてより詳しく説明する。   Next, each member constituting the fuel cell 1 will be described in more detail.

高分子電解質膜11は、好ましくは、水素イオン伝導性を有する高分子膜である。高分子電解質膜11としては、特に限定されるものではないが、例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸からなるフッ素系高分子電解質膜(例えば、米国DuPont社製のNafion(登録商標)、旭化成(株)製のAciplex(登録商標)、旭硝子(株)製のFlemion(登録商標)など)や各種炭化水素系電解質膜を使用することができる。高分子電解質膜11の材料は、水素イオンを選択的に移動させるものであればよい。高分子電解質膜11の形状は、特に限定されるものではないが、本第1実施形態では略矩形とする。   The polymer electrolyte membrane 11 is preferably a polymer membrane having hydrogen ion conductivity. The polymer electrolyte membrane 11 is not particularly limited. For example, a fluorine-based polymer electrolyte membrane made of perfluorocarbon sulfonic acid (for example, Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont, USA, manufactured by Asahi Kasei Corporation) Aciplex (registered trademark), Flemion (registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) and various hydrocarbon electrolyte membranes can be used. The material of the polymer electrolyte membrane 11 may be any material that selectively moves hydrogen ions. The shape of the polymer electrolyte membrane 11 is not particularly limited, but is substantially rectangular in the first embodiment.

触媒層13は、好ましくは、水素又は酸素の酸化還元反応に対する触媒を含む層である。触媒層13は、好ましくは、外縁13aが、高分子電解質膜11の厚さ方向から見て、第2シール部材21の中心部よりも内側に位置するように設けられる。触媒層13の外縁13aが第2シール部材21の中心部よりも外側にあると、多孔質な触媒層13の内部を通過した反応ガスが外側に抜けやすくなり、(外部リーク)ガスロスが生じる。また、触媒層13は、特に限定されるものではないが、例えば、白金系金属触媒を坦持したカーボン粉末とプロトン導電性を有する高分子材料とを主成分とした多孔質部材により構成することができる。触媒層13は、導電性を有し、且つ水素及び酸素の酸化還元反応に対する触媒能を有するものであればよい。触媒層13の形状は、特に限定されるものではないが、本第1実施形態では略矩形とする。触媒層13は、高分子電解質膜11の表面に触媒層形成用インクを塗工又はスプレーするなどして形成することができる。また、一般的な転写法により作製しても良い。   The catalyst layer 13 is preferably a layer containing a catalyst for a redox reaction of hydrogen or oxygen. The catalyst layer 13 is preferably provided such that the outer edge 13 a is located inside the center portion of the second seal member 21 when viewed from the thickness direction of the polymer electrolyte membrane 11. When the outer edge 13a of the catalyst layer 13 is outside the center of the second seal member 21, the reaction gas that has passed through the porous catalyst layer 13 is likely to escape to the outside, and (external leakage) gas loss occurs. Further, the catalyst layer 13 is not particularly limited. For example, the catalyst layer 13 is composed of a porous member mainly composed of a carbon powder carrying a platinum-based metal catalyst and a polymer material having proton conductivity. Can do. The catalyst layer 13 only needs to have conductivity and have a catalytic ability for a redox reaction of hydrogen and oxygen. The shape of the catalyst layer 13 is not particularly limited, but is substantially rectangular in the first embodiment. The catalyst layer 13 can be formed by coating or spraying a catalyst layer forming ink on the surface of the polymer electrolyte membrane 11. Further, it may be produced by a general transfer method.

ガス拡散層14は、好ましくは、炭素繊維を基材として用いずに構成したいわゆる基材レスガス拡散層で構成される。具体的には、ガス拡散層14は、導電性粒子と高分子樹脂とを主成分とした多孔質部材から構成される。ここで、「導電性粒子と高分子樹脂とを主成分とした多孔質部材」とは、炭素繊維を基材とすることなく、導電性粒子と高分子樹脂のみで支持される構造(いわゆる自己支持体構造)を持つ多孔質部材を意味する。導電性粒子と高分子樹脂とで多孔質部材を製造する場合、例えば、界面活性剤と分散溶媒とを用いる。この場合、製造工程中に、焼成により界面活性剤と分散溶媒とを除去するが、十分に除去できずにそれらが多孔質部材中に残留することが有り得る。従って、「導電性粒子と高分子樹脂とを主成分とした多孔質部材」とは、炭素繊維を基材として使用しない自己支持体構造である限り、そのようにして残留した界面活性剤と分散溶媒が多孔質部材に含まれてもよいことを意味する。また、炭素繊維を基材として基材として使用しない自己支持体構造であれば、他の材料(例えば、短繊維の炭素繊維など)が多孔質部材に含まれてもよいことも意味する。   The gas diffusion layer 14 is preferably formed of a so-called base material-less gas diffusion layer that is configured without using carbon fiber as a base material. Specifically, the gas diffusion layer 14 is composed of a porous member mainly composed of conductive particles and a polymer resin. Here, the “porous member mainly composed of conductive particles and polymer resin” means a structure (so-called self-supporting structure) that is supported only by conductive particles and polymer resin without using carbon fiber as a base material. It means a porous member having a support structure. When producing a porous member with conductive particles and a polymer resin, for example, a surfactant and a dispersion solvent are used. In this case, during the production process, the surfactant and the dispersion solvent are removed by firing, but they may not be sufficiently removed and may remain in the porous member. Therefore, as long as the “porous member mainly composed of conductive particles and polymer resin” has a self-supporting structure in which carbon fiber is not used as a base material, the surfactant and the dispersion remaining in this manner are dispersed. It means that a solvent may be included in the porous member. In addition, if the self-supporting structure does not use carbon fibers as a base material, it means that other materials (for example, carbon fibers of short fibers) may be included in the porous member.

ガス拡散層14は、高分子樹脂と導電性粒子とを含む混合物を混練して、押出し、圧延してから、焼成することにより製造することができる。具体的には、導電性粒子であるカーボンと分散溶媒、界面活性剤を攪拌・混錬機に投入後、混錬して粉砕・造粒して、カーボンを分散溶媒中に分散させる。次いで、高分子樹脂であるフッ素樹脂をさらに攪拌・混錬機に投下して、攪拌及び混錬して、カーボンとフッ素樹脂を分散する。得られた混錬物を圧延してシートを形成し、焼成して分散溶媒、界面活性剤を除去する。これにより、シート状のガス拡散層14を製造することができる。   The gas diffusion layer 14 can be manufactured by kneading, extruding, rolling, and firing a mixture containing a polymer resin and conductive particles. Specifically, carbon, which is conductive particles, a dispersion solvent, and a surfactant are introduced into a stirrer / kneader, and then kneaded, pulverized, and granulated to disperse the carbon in the dispersed solvent. Next, the fluororesin, which is a polymer resin, is further dropped into a stirrer / kneader and stirred and kneaded to disperse the carbon and the fluororesin. The obtained kneaded material is rolled to form a sheet and fired to remove the dispersion solvent and the surfactant. Thereby, the sheet-like gas diffusion layer 14 can be manufactured.

ガス拡散層14を構成する導電性粒子の材料としては、例えば、グラファイト、カーボンブラック、活性炭などのカーボン材料が挙げられる。前記カーボンブラックとしては、アセチレンブラック(AB)、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、バルカンなどが挙げられ、これらの材料を単独で使用してもよく、また、複数の材料を組み合わせて使用してもよい。また、カーボン材料の原料形態としては、粉末状、繊維状、粒状等のいずれの形状であってもよい。   Examples of the material of the conductive particles constituting the gas diffusion layer 14 include carbon materials such as graphite, carbon black, and activated carbon. Examples of the carbon black include acetylene black (AB), furnace black, ketjen black, vulcan, and the like. These materials may be used alone, or a plurality of materials may be used in combination. . In addition, the raw material form of the carbon material may be any shape such as powder, fiber, and granule.

ガス拡散層14を構成する高分子樹脂の材料としては、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、FEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PVDF(ポリビニリデンフルオライド)、ETFE(テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体)、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等が挙げられる。これらの中でも、高分子樹脂の材料としてPTFEが使用されることが、耐熱性、撥水性、耐薬品性の観点から好ましい。PTFEの原料形態としては、ディスパージョン、粉末状などがあげられる。それらの中でも、PTFEの原料形態としてディスパージョンが採用されることが、作業性の観点から好ましい。なお、ガス拡散層14を構成する高分子樹脂は、導電性粒子同士を結着するバインダとしての機能を有する。また、前記高分子樹脂は、撥水性を有するため、燃料電池の内部にて水を系内に閉じ込める機能(保水性)も有する。   Materials for the polymer resin constituting the gas diffusion layer 14 include PTFE (polytetrafluoroethylene), FEP (tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer), PVDF (polyvinylidene fluoride), ETFE (tetrafluoroethylene). -Ethylene copolymer), PCTFE (polychlorotrifluoroethylene), PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) and the like. Among these, PTFE is preferably used as the polymer resin material from the viewpoints of heat resistance, water repellency, and chemical resistance. Examples of the raw material form of PTFE include dispersion and powder. Among these, it is preferable from the viewpoint of workability that a dispersion is adopted as a raw material form of PTFE. The polymer resin constituting the gas diffusion layer 14 functions as a binder that binds the conductive particles. Further, since the polymer resin has water repellency, it also has a function (water retention) for confining water in the system inside the fuel cell.

また、ガス拡散層14には、上述したように、導電性粒子及び高分子樹脂以外に、製造時に使用する界面活性剤及び分散溶媒などが微量含まれていてもよい。分散溶媒としては、例えば、水、メタノール及びエタノール等のアルコール類、エチレングリコール等のグリコール類が挙げられる。界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどのノニオン系、アルキルアミンオキシドなどの両性イオン系が挙げられる。製造時に使用する分散溶媒の量及び界面活性剤の量は、導電性粒子の種類、高分子樹脂の種類、それらの配合比率などに応じて適宜設定すればよい。なお、一般的には、分散溶媒の量、界面活性剤の量が多いほど、高分子樹脂と導電性粒子が均一分散しやすい傾向がある一方で、流動性が高くなり、ガス拡散層のシート化が難しくなる傾向がある。なお、界面活性剤は、導電性粒子の材料、分散溶媒の種類により適宜選択することができる。また、界面活性剤を使用しなくてもよい。   In addition, as described above, the gas diffusion layer 14 may contain a trace amount of a surfactant, a dispersion solvent, and the like used during production in addition to the conductive particles and the polymer resin. Examples of the dispersion solvent include water, alcohols such as methanol and ethanol, and glycols such as ethylene glycol. Examples of the surfactant include nonionic compounds such as polyoxyethylene alkyl ethers and zwitterionic compounds such as alkylamine oxides. What is necessary is just to set suitably the quantity of the dispersion solvent used at the time of manufacture, and the quantity of surfactant according to the kind of electroconductive particle, the kind of polymer resin, those compounding ratios, etc. In general, as the amount of the dispersion solvent and the amount of the surfactant increases, the polymer resin and the conductive particles tend to be uniformly dispersed, but the fluidity increases and the sheet of the gas diffusion layer is increased. It tends to be difficult. The surfactant can be appropriately selected depending on the material of the conductive particles and the type of the dispersion solvent. Moreover, it is not necessary to use a surfactant.

なお、ガス拡散層14は、カソード電極側及びアノード電極側において同じ構造のガス拡散層を用いても、異なる構造のガス拡散層を用いてもよい。例えば、カソード電極側及びアノード電極側のいずれか一方に炭素繊維を基材としたガス拡散層を用い、いずれか他方に前述した基材レスガス拡散層を用いてもよい。   In addition, the gas diffusion layer 14 may use a gas diffusion layer having the same structure or a gas diffusion layer having a different structure on the cathode electrode side and the anode electrode side. For example, a gas diffusion layer using carbon fiber as a base material may be used on either the cathode electrode side or the anode electrode side, and the above-described base material-less gas diffusion layer may be used on either side.

枠体20は、MEA10のハンドリング性の向上のために設けられる部材である。枠体20の材料としては、一般的な熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができる。例えば、枠体20の材料として、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル樹脂、ABS樹脂、ポリプロピレン、液晶性ポリマー、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリスルホン、ガラス繊維強化樹脂などを用いることができる。枠体20の形状は、特に限定されるものではないが、本第1実施形態では略矩形環状とする。   The frame body 20 is a member provided for improving the handleability of the MEA 10. As a material of the frame body 20, a general thermoplastic resin, a thermosetting resin, or the like can be used. For example, as a material of the frame 20, silicon resin, epoxy resin, melamine resin, polyurethane resin, polyimide resin, acrylic resin, ABS resin, polypropylene, liquid crystalline polymer, polyphenylene sulfide resin, polysulfone, glass fiber reinforced resin, etc. Can be used. The shape of the frame 20 is not particularly limited, but in the first embodiment, it is a substantially rectangular ring.

セパレータ30,40は、好ましくはMEA10を機械的に固定するための部材である。セパレータ30,40は、好ましくは、カーボンを含む材質や金属を含む材質で構成される。セパレータ30,40がカーボンを含む材質で構成される場合、セパレータ30,40は、カーボン粉末と樹脂バインダとを混合した原料粉を金型内に供給し、当該金型内に供給された原料粉に圧力と熱を加えることによって形成することができる。セパレータ30,40が金属を含む材質で構成される場合、セパレータ30,40は、金属プレートからなるものであってもよい。また、セパレータ30,40として、チタンやステンレス鋼製の板の表面に金メッキを施したものを使用することができる。   The separators 30 and 40 are preferably members for mechanically fixing the MEA 10. The separators 30 and 40 are preferably made of a material containing carbon or a material containing metal. In the case where the separators 30 and 40 are made of a material containing carbon, the separators 30 and 40 supply raw material powder in which carbon powder and a resin binder are mixed into the mold, and the raw material powder supplied into the mold Can be formed by applying pressure and heat. When the separators 30 and 40 are made of a material containing metal, the separators 30 and 40 may be made of a metal plate. Further, as the separators 30 and 40, those obtained by performing gold plating on the surface of a plate made of titanium or stainless steel can be used.

セパレータ30のガス拡散層14と接触する主面(以下、電極面ともいう)には、燃料ガス用のガス流路31が設けられている。また、セパレータ40のガス拡散層14と接触する主面(以下、電極面ともいう)には、酸化剤ガス用のガス流路41が設けられている。ガス流路31を通じて一方の電極層12に燃料ガスが供給され、ガス流路41を通じて他方の電極層12に酸化剤ガスが供給されることで、電気化学反応が起こり、電力と熱とが発生する。   A gas flow path 31 for fuel gas is provided on a main surface (hereinafter also referred to as an electrode surface) that contacts the gas diffusion layer 14 of the separator 30. A gas flow path 41 for oxidant gas is provided on a main surface (hereinafter also referred to as an electrode surface) that contacts the gas diffusion layer 14 of the separator 40. The fuel gas is supplied to one electrode layer 12 through the gas flow path 31 and the oxidant gas is supplied to the other electrode layer 12 through the gas flow path 41, so that an electrochemical reaction occurs and electric power and heat are generated. To do.

第1シール部材18及び第2シール部材21は、好ましくは、適度な機械的強度と柔軟性を有する合成樹脂で構成される。第1シール部材18及び第2シール部材21を構成する材料としては、例えば、ゴム材料や熱可塑性エラストマーや接着剤等の化合物を使用することができる。第2シール部材21を構成するシール材の具体例としては、フッ素ゴム、シリコーンゴム、天然ゴム、EPDM、ブチルゴム、塩化ブチルゴム、臭化ブチルゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニルゴム、アクリルゴム、ポリイソプロピレンポリマー、パーフルオロカーボン、ポリベンゾイミダゾール、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリエステル系及びポリアミド系等の熱可塑性エラストマー、あるいはイソプレンゴム及びブタジエンゴム等のラテックスを用いた接着剤、液状のポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、シリコーンゴム、フッ素ゴム及びアクリロニトリル−ブタジエンゴム等を用いた接着剤等を挙げることができるが、これらの化合物に限定されない。また、これらの化合物を単体で用いても、あるいは2種類以上を混合もしくは複合して用いてもよい。また、第1シール部材18及び第2シール部材21を構成するシール材として、具体的には、ポリプロピレン及びEPDMを有してなるポリオレフィン系熱可塑性エラストマーであるサントプレン8101−55等を用いることができる。第1シール部材18及び第2シール部材21の形状は、特に限定されるものではないが、本第1実施形態では略矩形環状とする。   The first seal member 18 and the second seal member 21 are preferably made of a synthetic resin having appropriate mechanical strength and flexibility. As a material constituting the first seal member 18 and the second seal member 21, for example, a compound such as a rubber material, a thermoplastic elastomer, or an adhesive can be used. Specific examples of the sealing material constituting the second sealing member 21 include fluorine rubber, silicone rubber, natural rubber, EPDM, butyl rubber, butyl rubber, butyl bromide rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene copolymer, and ethylene-vinyl acetate rubber. Acrylic rubber, polyisopropylene polymer, perfluorocarbon, polybenzimidazole, polystyrene-based, polyolefin-based, polyester-based and polyamide-based thermoplastic elastomers, or isoprene rubber and butadiene rubber latex-based adhesives, liquid Examples of the adhesive include polybutadiene, polyisoprene, polychloroprene, silicone rubber, fluororubber, and acrylonitrile-butadiene rubber, but are not limited to these compounds. These compounds may be used alone or in combination of two or more. Further, as the sealing material constituting the first sealing member 18 and the second sealing member 21, specifically, Santoprene 8101-55, which is a polyolefin-based thermoplastic elastomer having polypropylene and EPDM, can be used. . Although the shape of the 1st seal member 18 and the 2nd seal member 21 is not specifically limited, In this 1st Embodiment, it shall be a substantially rectangular ring shape.

次に、本第1実施形態にかかる燃料電池1の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the fuel cell 1 according to the first embodiment will be described.

まず、図3に示すように、電極−膜−枠接合体2とセパレータ30,40を用意する。本第1実施形態において、第2シール部材21は、断面が半楕円形に形成されている。また第1シール部材18は、セパレータ30,40の段差の側面15の表面に形成されている。また、第2シール部材21は、セパレータ30,40の表面に形成されている。   First, as shown in FIG. 3, an electrode-membrane-frame assembly 2 and separators 30 and 40 are prepared. In the first embodiment, the second seal member 21 has a semi-elliptical cross section. The first seal member 18 is formed on the surface of the side surface 15 of the step between the separators 30 and 40. The second seal member 21 is formed on the surfaces of the separators 30 and 40.

次いで、高分子電解質膜11の厚さ方向から見て、第2シール部材21の頂部21aよりも内側(図3の左側)にある内周部分21bとガス拡散層14の外周部分14bとが重なるように位置合わせする。   Next, when viewed from the thickness direction of the polymer electrolyte membrane 11, the inner peripheral portion 21b located on the inner side (left side in FIG. 3) of the second seal member 21 and the outer peripheral portion 14b of the gas diffusion layer 14 overlap each other. Align so that.

次いで、電極−膜−枠接合体2と各セパレータ30,40とを締結する。この際、第1シール部材18がガス拡散層14に接触する。これにより、セパレータ30,40の段差の側面15とガス拡散層14との間に隙間が発生しないようになっている。
また、電極−膜−枠接合体2と各セパレータ30,40とを締結することで、第2シール部材21の内周部分21bがガス拡散層14の外周部分14bを高分子電解質膜11の厚さ方向に押し潰すとともに、第2シール部材21の頂部21aが枠体20に接触する。このとき、ガス拡散層14の外周部分14bが変形することにより、第2シール部材21とガス拡散層14との間に隙間が発生しないようになっている。
Next, the electrode-membrane-frame assembly 2 and the separators 30 and 40 are fastened. At this time, the first seal member 18 contacts the gas diffusion layer 14. Thereby, a gap is not generated between the side surface 15 of the step of the separators 30 and 40 and the gas diffusion layer 14.
Further, the electrode-membrane-frame assembly 2 and the separators 30 and 40 are fastened, whereby the inner peripheral portion 21b of the second seal member 21 is replaced with the outer peripheral portion 14b of the gas diffusion layer 14 by the thickness of the polymer electrolyte membrane 11. While crushing in the vertical direction, the top portion 21 a of the second seal member 21 contacts the frame body 20. At this time, the outer peripheral portion 14 b of the gas diffusion layer 14 is deformed, so that no gap is generated between the second seal member 21 and the gas diffusion layer 14.

以上のようにして、図3に示す燃料電池1が製造される。   As described above, the fuel cell 1 shown in FIG. 3 is manufactured.

本第1実施形態にかかる燃料電池の製造方法によれば、セパレータ30,40の段差の側面15に第1シール部材18が設けられている燃料電池を製造することができる。これにより、セパレータ30,40の段差の側面15とガス拡散層14との間の隙間を無くすことができ、ガスの周り込み現象を抑えて、発電性能を一層向上させることができる。第2シール部材21が、枠体20に接触するとともに、ガス拡散層14の外周部分14bを高分子電解質膜11の厚さ方向に押し潰すように、電極−膜−枠接合体2とセパレータ30,40とを締結している。これにより、第2シール部材21とガス拡散層14との隙間を無くすことができ、ガスの回り込み現象を抑えて、発電性能を一層向上させることができる。   According to the fuel cell manufacturing method of the first embodiment, a fuel cell in which the first seal member 18 is provided on the side surface 15 of the step of the separators 30 and 40 can be manufactured. Thereby, the clearance gap between the side surface 15 of the level | step difference of the separators 30 and 40 and the gas diffusion layer 14 can be eliminated, the gas entrainment phenomenon can be suppressed, and the power generation performance can be further improved. The electrode-membrane-frame assembly 2 and the separator 30 so that the second seal member 21 contacts the frame body 20 and crushes the outer peripheral portion 14b of the gas diffusion layer 14 in the thickness direction of the polymer electrolyte membrane 11. , 40. Thereby, the clearance gap between the 2nd seal member 21 and the gas diffusion layer 14 can be eliminated, the gas wraparound phenomenon can be suppressed, and the power generation performance can be further improved.

なお、ガス拡散層14は、前述したような、導電性粒子と高分子樹脂とを主成分とした多孔質部材で構成することが好ましい。この場合、当該多孔質部材が弾性を有するので、当該多孔質部材が押し潰された際に弾性変形して、第1シール部材18及び第2シール部材21とガス拡散層14との間に隙間が発生することをより確実に防ぐことができる。   The gas diffusion layer 14 is preferably composed of a porous member mainly composed of conductive particles and a polymer resin as described above. In this case, since the porous member has elasticity, it is elastically deformed when the porous member is crushed, and a gap is formed between the first seal member 18 and the second seal member 21 and the gas diffusion layer 14. Can be prevented more reliably.

なお、ガス拡散層14として剛性の高い部材を用いた場合には、当該ガス拡散層14と第1シール部材18及び第2シール部材21とが接触した際に生じる反力により、第1シール部材18及び第2シール部材21やセパレータ30,40、枠体20に割れや欠けが生じるおそれがある。このため、ガス拡散層14は、剛性の低い部材で構成することが好ましい。   In addition, when a highly rigid member is used as the gas diffusion layer 14, the first seal member is generated by a reaction force generated when the gas diffusion layer 14, the first seal member 18, and the second seal member 21 come into contact with each other. 18 and the second seal member 21, the separators 30 and 40, and the frame body 20 may be cracked or chipped. For this reason, it is preferable to comprise the gas diffusion layer 14 with a member with low rigidity.

また、前記では、ガス拡散層14の外周部分14bが押し潰されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。少なくとも第1シール部材18の外周部分18a、または第2シール部材21の内周部分21bのどちらか一方が押し潰されるようにし、第1シール部材18及び第2シール部材21とガス拡散層14との間に隙間が発生することを防いでもよい。この場合、ガス拡散層14として剛性の高い部材を用いることができる。また、ガス拡散層14の外周部分14bと第1シール部材18の外周部分18a及び第2シール部材21の内周部分21bの両方が押し潰されるようにしてもよい。この場合、第1シール部材18の外周部分18a及び第2シール部材21とガス拡散層14とが密着し、第2シール部材21とガス拡散層14との間に隙間が発生することをより確実に抑えることができる。また、ガス拡散層14及び第1シール部材18の外周部分18a及び第2シール部材21の材料の選択の幅を拡げることができる。   In the above description, the outer peripheral portion 14b of the gas diffusion layer 14 is crushed, but the present invention is not limited to this. At least one of the outer peripheral portion 18a of the first seal member 18 and the inner peripheral portion 21b of the second seal member 21 is crushed, and the first seal member 18, the second seal member 21, the gas diffusion layer 14, It may be possible to prevent a gap from being generated. In this case, a highly rigid member can be used as the gas diffusion layer 14. Further, both the outer peripheral portion 14b of the gas diffusion layer 14, the outer peripheral portion 18a of the first seal member 18 and the inner peripheral portion 21b of the second seal member 21 may be crushed. In this case, it is more reliable that the outer peripheral portion 18a of the first seal member 18 and the second seal member 21 and the gas diffusion layer 14 are in close contact with each other and a gap is generated between the second seal member 21 and the gas diffusion layer 14. Can be suppressed. Moreover, the selection range of the material of the gas diffusion layer 14, the outer peripheral portion 18a of the first seal member 18, and the second seal member 21 can be expanded.

また、第1シール部材18及び第2シール部材21は、前述したように、セパレータ30,40の表面に形成されることが好ましい。この場合、セパレータ30,40は、枠体20よりも寸法精度が高く、反りも少ないので、歩留まりが高いという利点がある。また、第1シール部材18及び第2シール部材21を射出成形によりセパレータ30,40の表面に形成する場合、セパレータ30,40は剛性が高いため、当該射出成形が容易であるという利点がある。なお、第1シール部材18及び第2シール部材21を射出成形により枠体20に形成した場合には、射出成形時に発生する熱により、高分子電解質膜11が劣化するおそれがある。この場合、発電性能が低下することになる。   Further, the first seal member 18 and the second seal member 21 are preferably formed on the surfaces of the separators 30 and 40 as described above. In this case, since the separators 30 and 40 have higher dimensional accuracy and less warpage than the frame 20, there is an advantage that the yield is high. Further, when the first seal member 18 and the second seal member 21 are formed on the surfaces of the separators 30 and 40 by injection molding, there is an advantage that the injection molding is easy because the separators 30 and 40 have high rigidity. In addition, when the 1st seal member 18 and the 2nd seal member 21 are formed in the frame 20 by injection molding, there exists a possibility that the polymer electrolyte membrane 11 may deteriorate with the heat | fever generate | occur | produced at the time of injection molding. In this case, the power generation performance is reduced.

次に、図2に示す燃料電池(単電池)1を複数個直列に連結して、いわゆる燃料電池スタックとして使用する場合の構造について説明する。図5は、燃料電池1を複数個連結した燃料電池スタック3の基本構造を示す分解斜視図である。   Next, a structure when a plurality of fuel cells (unit cells) 1 shown in FIG. 2 are connected in series and used as a so-called fuel cell stack will be described. FIG. 5 is an exploded perspective view showing a basic structure of a fuel cell stack 3 in which a plurality of fuel cells 1 are connected.

複数個の燃料電池1を燃料電池スタック3として使用する場合、ガス流路31,41に反応ガス(燃料ガス又は酸化剤ガス)を供給するためには、反応ガスを供給する配管を、セパレータ30,40の枚数に対応する数に分岐し、それらの分岐先をガス流路31,41につなぐマニホールドが必要となる。   When a plurality of fuel cells 1 are used as the fuel cell stack 3, in order to supply the reaction gas (fuel gas or oxidant gas) to the gas flow paths 31, 41, a pipe for supplying the reaction gas is provided with a separator 30. , 40, and manifolds that branch to the gas flow paths 31 and 41 are required.

このため、本第1実施形態では、図5に示すように、枠体20及び一対のセパレータ30,40にそれぞれ、燃料ガスが供給される一対の貫通孔である燃料ガスマニホールド孔22,32,42が設けられている。また、枠体20及び一対のセパレータ30,40にはそれぞれ、酸化剤ガスが流通する一対の貫通孔である酸化剤ガスマニホールド孔23,33,43が設けられている。枠体20及び一対のセパレータ30,40が燃料電池1として連結された状態では、燃料ガスマニホールド孔22,32,42が連結され、燃料ガスマニホールドが形成される。同様に、枠体20及び一対のセパレータ30,40が燃料電池1として連結された状態では、酸化剤ガスマニホールド孔23,33,43が連結され、酸化剤ガスマニホールドが形成される。   Therefore, in the first embodiment, as shown in FIG. 5, fuel gas manifold holes 22, 32, which are a pair of through holes for supplying fuel gas to the frame 20 and the pair of separators 30, 40, respectively. 42 is provided. The frame 20 and the pair of separators 30 and 40 are provided with oxidant gas manifold holes 23, 33, and 43, which are a pair of through holes through which the oxidant gas flows. In a state where the frame 20 and the pair of separators 30 and 40 are connected as the fuel cell 1, the fuel gas manifold holes 22, 32 and 42 are connected to form a fuel gas manifold. Similarly, in a state where the frame 20 and the pair of separators 30 and 40 are connected as the fuel cell 1, the oxidant gas manifold holes 23, 33 and 43 are connected to form an oxidant gas manifold.

また、枠体20及び一対のセパレータ30,40には、冷却媒体(例えば、純水やエチレングリコール)が流通するそれぞれ二対の貫通孔である冷却媒体マニホールド孔24,34,44が設けられている。枠体20及び一対のセパレータ30,40が燃料電池1として連結された状態では、冷却媒体マニホールド孔24,34,44が連結され、二対の冷却媒体マニホールドが形成される。   The frame body 20 and the pair of separators 30 and 40 are provided with cooling medium manifold holes 24, 34, and 44, which are two pairs of through holes, respectively, through which a cooling medium (for example, pure water or ethylene glycol) flows. Yes. In the state where the frame 20 and the pair of separators 30 and 40 are connected as the fuel cell 1, the cooling medium manifold holes 24, 34 and 44 are connected to form two pairs of cooling medium manifolds.

また、枠体20及び一対のセパレータ30,40には、それぞれの角部の近傍に4つのボルト孔50が設けられている。各ボルト孔50に締結ボルトが挿通され、当該締結ボルトにナットが結合することによって複数個の燃料電池1が締結される。   The frame body 20 and the pair of separators 30 and 40 are provided with four bolt holes 50 in the vicinity of each corner. Fastening bolts are inserted into the respective bolt holes 50, and a plurality of fuel cells 1 are fastened by coupling nuts to the fastening bolts.

ガス流路31は、一対の燃料ガスマニホールド32,32間を結ぶように設けられている。ガス流路41は、一対の酸化剤ガスマニホールド43,43間を結ぶように設けられている。なお、図5では、ガス流路31,41をサーペンタイン型の流路として示したが、その他の形態(例えば直線型)の流路であってもよい。   The gas flow path 31 is provided so as to connect the pair of fuel gas manifolds 32, 32. The gas flow path 41 is provided so as to connect the pair of oxidant gas manifolds 43, 43. In addition, in FIG. 5, although the gas flow paths 31 and 41 were shown as a serpentine type flow path, the flow path of another form (for example, linear type) may be sufficient.

また、セパレータ30の電極面とは反対側の主面及びセパレータ40の電極面とは反対側の主面には、図示していないが、好ましくは、それぞれ冷却媒体流路が形成される。冷却媒体流路は、二対の冷却媒体マニホールド孔34,44間を結ぶように形成される。すなわち、冷却媒体がそれぞれ供給側の冷却媒体マニホールドから冷却媒体流路に分岐して、それぞれ排出側の冷却媒体マニホールドに流通するように構成されている。これにより、冷却媒体の伝熱能力を利用して、燃料電池1を電気化学反応に適した所定の温度に保つようにしている。   Moreover, although not shown in figure in the main surface on the opposite side to the electrode surface of the separator 30, and the main surface on the opposite side to the electrode surface of the separator 40, Preferably, a cooling medium flow path is each formed. The cooling medium flow path is formed so as to connect the two pairs of cooling medium manifold holes 34 and 44. That is, the cooling medium is configured to branch from the cooling medium manifold on the supply side to the cooling medium flow path and to flow to the cooling medium manifold on the discharge side. Thus, the fuel cell 1 is kept at a predetermined temperature suitable for the electrochemical reaction by utilizing the heat transfer capability of the cooling medium.

なお、前記では、セパレータ30,40に燃料ガス、酸化剤ガス、及び冷却水の各マニホールド孔を設け、積層した際に燃料ガス、酸化剤ガス、及び冷却水の各供給マニホールドが形成されるように構成した、いわゆる内部マニホールド方式の燃料電池を例示して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、燃料電池スタック3の側面に燃料ガス、酸化剤ガス、及び冷却水の各供給マニホールドを設けた、いわゆる外部マニホールド方式の燃料電池であってもよい。この場合でも、同様の効果を得ることができる。また、セパレータ30,40を多孔状の導電材にて形成し、冷却媒体流路を流れる冷却水の圧力が、ガス流路31,41を流れる反応ガスの圧力よりも高くなるようにして、冷却水の一部を電極面側にセパレータ30,40を透過させて、高分子電解質膜11を湿らせる、いわゆる内部加湿型の燃料電池であってもよい。   In the above description, the manifolds for the fuel gas, the oxidant gas, and the cooling water are provided in the separators 30 and 40, and the supply manifolds for the fuel gas, the oxidant gas, and the cooling water are formed when they are stacked. The so-called internal manifold type fuel cell configured as described above has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, a so-called external manifold type fuel cell in which supply manifolds of fuel gas, oxidant gas, and cooling water are provided on the side surface of the fuel cell stack 3 may be used. Even in this case, the same effect can be obtained. Further, the separators 30 and 40 are formed of a porous conductive material, and cooling is performed so that the pressure of the cooling water flowing through the cooling medium flow path is higher than the pressure of the reaction gas flowing through the gas flow paths 31 and 41. A so-called internal humidification type fuel cell in which a part of water is allowed to pass through the separators 30 and 40 to the electrode surface side to wet the polymer electrolyte membrane 11 may be used.

また、前記では、セパレータ30,40にガス流路31,41を設けるようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、一方のガス拡散層14にガス流路31を設け、他方のガス拡散層14にガス流路41を設けるようにしてもよい。また、セパレータ30と一方のガス拡散層14の両方にガス流路31を形成するようにしてもよい。また、セパレータ40と他方のガス拡散層14の両方にガス流路41を形成するようにしてもよい。   In the above description, the gas flow paths 31 and 41 are provided in the separators 30 and 40. However, the present invention is not limited to this. For example, the gas flow path 31 may be provided in one gas diffusion layer 14 and the gas flow path 41 may be provided in the other gas diffusion layer 14. Further, the gas flow path 31 may be formed in both the separator 30 and the one gas diffusion layer 14. Further, the gas flow path 41 may be formed in both the separator 40 and the other gas diffusion layer 14.

《第2実施形態》
次に、本発明の第2実施形態にかかる燃料電池について説明する。図6は、本発明の第2実施形態にかかる燃料電池の構成を模式的に示す一部拡大断面図である。本第2実施形態の燃料電池が前記第1実施形態の燃料電池と異なる点は、セパレータ30,40と枠体20との間に第3シール部材60を備える点である。
<< Second Embodiment >>
Next, a fuel cell according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing the configuration of the fuel cell according to the second embodiment of the present invention. The fuel cell of the second embodiment is different from the fuel cell of the first embodiment in that a third seal member 60 is provided between the separators 30 and 40 and the frame body 20.

第3シール部材60は、環状に形成され、セパレータ30と枠体20の両方、又はセパレータ40と枠体20の両方に接触するように設けられている。また、第3シール部材60は、第2シール部材21に外側で隣接するように設けられている。第2シール部材21と枠体20との接触圧力は、燃料電池1の内部に供給された反応ガスが外部へ流れようとする圧力よりも高くなっている。   The third seal member 60 is formed in an annular shape and is provided so as to contact both the separator 30 and the frame body 20 or both the separator 40 and the frame body 20. The third seal member 60 is provided so as to be adjacent to the second seal member 21 on the outside. The contact pressure between the second seal member 21 and the frame body 20 is higher than the pressure at which the reaction gas supplied into the fuel cell 1 tends to flow to the outside.

本第2実施形態にかかる燃料電池によれば、第3シール部材60を更に備えることにより、第3シール部材60で、セパレータ30,40と枠体20との隙間を十分にシールすることができる。これにより、反応ガスの外部への漏出をより確実に防ぐことができる。さらに、高分子電解質膜11の厚さ方向から見て、触媒層13と重ならない部分であるガス拡散層14の外周部分14bを第2シール部材21で押し潰すことができる。そのため、ガス拡散層14の外周部分14bを反応ガスが通流することを抑制できる。これにより、触媒層13に供給されず、発電反応に寄与しない反応ガスがガス拡散層の外周部分14bを通流することを抑制でき、反応ガスをより有効に利用することができる。なお、第2シール部材21を第3シール部材60とガス拡散層14との隙間C1の全部を塞ぐように設ける場合は、第2シール部材21と第3シール部材60とで、セパレータ30,40と枠体20との隙間を二重にシールすることができる。これにより、反応ガスの外部への漏出をより一層防ぐことができる。   According to the fuel cell according to the second embodiment, by further including the third seal member 60, the gap between the separators 30 and 40 and the frame body 20 can be sufficiently sealed by the third seal member 60. . Thereby, leakage of the reaction gas to the outside can be prevented more reliably. Furthermore, when viewed from the thickness direction of the polymer electrolyte membrane 11, the outer peripheral portion 14 b of the gas diffusion layer 14 that does not overlap with the catalyst layer 13 can be crushed by the second seal member 21. Therefore, the reaction gas can be prevented from flowing through the outer peripheral portion 14 b of the gas diffusion layer 14. Thereby, it can suppress that the reactive gas which is not supplied to the catalyst layer 13 and does not contribute to an electric power generation reaction flows through the outer peripheral part 14b of a gas diffusion layer, and can use a reactive gas more effectively. In the case where the second seal member 21 is provided so as to close the entire gap C <b> 1 between the third seal member 60 and the gas diffusion layer 14, the separators 30 and 40 are formed by the second seal member 21 and the third seal member 60. And the frame 20 can be double sealed. Thereby, leakage of the reaction gas to the outside can be further prevented.

なお、第3シール部材60により、反応ガスの外部への漏出を防ぐことができるので、第2シール部材21は、反応ガスの外部への漏出を防ぐものでなくてもよく、ガス拡散層14と第3シール部材60との隙間を埋められるものであればよい。このため、図7に示すように、セパレータ30,40と電極−膜−枠接合体2とを接合する前において、第2シール部材21は、頂部21aが第3シール部材60の頂部60aよりも低くなるように形成されてもよい。   Since the third sealing member 60 can prevent leakage of the reaction gas to the outside, the second sealing member 21 does not have to prevent leakage of the reaction gas to the outside, and the gas diffusion layer 14 What is necessary is just to be able to fill the gap between the first seal member 60 and the third seal member 60. For this reason, as shown in FIG. 7, before joining the separators 30 and 40 and the electrode-membrane-frame assembly 2, the second seal member 21 has a top portion 21 a that is more than the top portion 60 a of the third seal member 60. You may form so that it may become low.

また、第2シール部材21と第3シール部材60とは、異なる樹脂材料で構成されてもよい。例えば、第2シール部材21は、第3シール部材60よりも柔らかい樹脂材料で構成されてもよい。この場合、第2シール部材21が弾性変形し易くなるため、ガス拡散層14と第3シール部材60との隙間をより確実に埋めることができる。   Further, the second seal member 21 and the third seal member 60 may be made of different resin materials. For example, the second seal member 21 may be made of a softer resin material than the third seal member 60. In this case, since the second seal member 21 is easily elastically deformed, the gap between the gas diffusion layer 14 and the third seal member 60 can be filled more reliably.

また、第2シール部材21と第3シール部材60とは、同一の樹脂材料により一体に形成されてもよい。この場合、第2シール部材21と第3シール部材60とを同時に形成することができるので、製造工程の増加を抑えることができる。   Further, the second seal member 21 and the third seal member 60 may be integrally formed of the same resin material. In this case, since the 2nd seal member 21 and the 3rd seal member 60 can be formed simultaneously, the increase in a manufacturing process can be suppressed.

また、図9に示すように第1シール部材18と第2シール部材21と第3シール部材60とは、同一の樹脂材料により一体に形成されてもよい。この場合、第1シール部材18と第2シール部材21が連続しているため、ガス拡散層14の剛性によらずセパレータ30,40の段差の側面15とガス拡散層14との隙間をより確実に埋めることができる。さらに、第1シール部材18と第2シール部材21と第3シール部材60とを同時に形成することができるので、製造工程の増加を抑えることができる。 Moreover, as shown in FIG. 9, the 1st seal member 18, the 2nd seal member 21, and the 3rd seal member 60 may be integrally formed with the same resin material. In this case, since the first seal member 18 and the second seal member 21 are continuous, the gap between the side surface 15 of the step of the separators 30 and 40 and the gas diffusion layer 14 is more surely independent of the rigidity of the gas diffusion layer 14. Can be buried. Furthermore, since the 1st seal member 18, the 2nd seal member 21, and the 3rd seal member 60 can be formed simultaneously, the increase in a manufacturing process can be suppressed.

また、第1シール部材18は、図8に示すように、セパレータ30,40の段差の側面15とガス拡散層14との隙間C2の全部を塞ぐのではなく、当該隙間C2の一部を塞ぐように設けられてもよい。この場合でも、反応ガスが隙間C2を通じて燃料電池の外部に排出されること(ガスの回り込み現象)を抑えることができるので、従来の燃料電池よりも発電性能を向上させることができる。   Further, as shown in FIG. 8, the first seal member 18 does not block the entire gap C2 between the side surface 15 of the step of the separators 30 and 40 and the gas diffusion layer 14, but blocks a part of the gap C2. It may be provided as follows. Even in this case, since the reaction gas can be prevented from being discharged to the outside of the fuel cell through the gap C2 (gas wraparound phenomenon), the power generation performance can be improved as compared with the conventional fuel cell.

また、第2シール部材21は、図8に示すように、第3シール部材60とガス拡散層14との隙間C1の全部を塞ぐのではなく、当該隙間C1の一部を塞ぐように設けられてもよい。この場合でも、反応ガスが隙間C1を通じて燃料電池の外部に排出されること(ガスの回り込み現象)を抑えることができるので、従来の燃料電池よりも発電性能を向上させることができる。高分子電解質膜11の厚さ方向から見て、触媒層13と重ならない部分であるガス拡散層14の外周部分14bの一部を押し潰すことができる。ガス拡散層14の外周部分14bの一部を押し潰すことによって、ガス拡散層14の外周部分14bを反応ガスが通流することを抑制できる。これにより、触媒層13に供給されず、発電反応に寄与しない反応ガスがガス拡散層の外周部分14bを通流することを抑制でき、反応ガスをより有効に利用することができる。また、第2シール部材21を配置する面積を少なくすることで、電極−膜−枠接合体2とセパレータ30,40とを締結する際に、当該第2シール部材21を押し潰すために必要な締結荷重が増加することを抑えることができる。これにより、セパレータ30,40に強度の低い部材を用いることができ、コストを抑えることができる。   Further, as shown in FIG. 8, the second seal member 21 is provided not to cover the entire gap C <b> 1 between the third seal member 60 and the gas diffusion layer 14 but to partially close the gap C <b> 1. May be. Even in this case, since the reaction gas can be prevented from being discharged to the outside of the fuel cell through the gap C1 (gas wraparound phenomenon), the power generation performance can be improved as compared with the conventional fuel cell. When viewed from the thickness direction of the polymer electrolyte membrane 11, a part of the outer peripheral portion 14b of the gas diffusion layer 14, which is a portion not overlapping with the catalyst layer 13, can be crushed. By crushing a part of the outer peripheral portion 14 b of the gas diffusion layer 14, it is possible to suppress the reaction gas from flowing through the outer peripheral portion 14 b of the gas diffusion layer 14. Thereby, it can suppress that the reactive gas which is not supplied to the catalyst layer 13 and does not contribute to an electric power generation reaction flows through the outer peripheral part 14b of a gas diffusion layer, and can use a reactive gas more effectively. Moreover, when the electrode-membrane-frame assembly 2 and the separators 30 and 40 are fastened by reducing the area where the second seal member 21 is disposed, it is necessary to crush the second seal member 21. An increase in the fastening load can be suppressed. Thereby, a low intensity | strength member can be used for the separators 30 and 40, and cost can be held down.

なお、図8では、複数の第2シール部材21が隙間C1に設けられる例を示したが、本発明はこれに限定されない。隙間C1に第2シール部材21を1つ設けた場合でも、ガスの回り込み現象を抑えることができ、従来の燃料電池よりも発電性能を向上させることができる。   Although FIG. 8 shows an example in which the plurality of second seal members 21 are provided in the gap C1, the present invention is not limited to this. Even when one second seal member 21 is provided in the gap C1, it is possible to suppress the gas wraparound phenomenon and improve the power generation performance as compared with the conventional fuel cell.

また、前記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
例えば、第1シール部材等がアノード側及びカソード側のいずれか一方にのみ設けられてもよい。
In addition, by appropriately combining any of the various embodiments, the effects possessed by them can be produced.
For example, the first seal member or the like may be provided only on either the anode side or the cathode side.

本発明にかかる燃料電池は、発電性能を一層向上させることができるので、例えば、自動車などの移動体、分散発電システム、家庭用のコージェネレーションシステムなどの駆動源として使用される燃料電池として有用である。   Since the power generation performance of the fuel cell according to the present invention can be further improved, the fuel cell is useful as a fuel cell used as a drive source for a mobile body such as an automobile, a distributed power generation system, a household cogeneration system, and the like. is there.

1 燃料電池
2 電極−膜−枠接合体
3 燃料電池スタック
10 MEA(膜電極接合体)
11 高分子電解質膜
12 電極層
13 触媒層
13a 外縁
14 ガス拡散層
14a 外縁
14b 外周部分
15 段差の側面
16 発電領域
17 発電領域以外の領域
18 第1シール部材
18a 第1シール部材外周部
20 枠体
20a 内縁
20b 突起部
21 第2シール部材
21a 頂部
21b 内周部分
30,40 セパレータ
31,41 ガス流路
60 第3シール部材
60a 頂部
C1,C2 隙間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell 2 Electrode-membrane-frame assembly 3 Fuel cell stack 10 MEA (membrane electrode assembly)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Polymer electrolyte membrane 12 Electrode layer 13 Catalyst layer 13a Outer edge 14 Gas diffusion layer 14a Outer edge 14b Outer peripheral part 15 Side surface of level | step difference 16 Power generation area | region 17 Area | regions other than a power generation area | region 18 20a Inner edge 20b Projection part 21 Second seal member 21a Top part 21b Inner peripheral part 30, 40 Separator 31, 41 Gas flow path 60 Third seal member 60a Top part C1, C2 Gap

Claims (13)

高分子電解質膜と、
前記高分子電解質膜上に設けられた触媒層と、
前記高分子電解質膜の外周領域上に設けられた枠体と、
前記高分子電解質膜の厚さ方向から見てその外縁が前記枠体の内縁よりも外側に位置するように、前記触媒層及び前記枠体上に設けられたガス拡散層と、
前記ガス拡散層上に設けられ、発電を行う領域である発電領域と、前記発電領域よりも外側の領域である発電領域以外の領域とを有するセパレータと、
を備え、
前記発電領域と発電領域以外の領域との境界には段差が設けられ、
前記段差の側面には、前記段差の側面と前記ガス拡散層との間に形成される隙間を埋める第1シール部材が設けられている、
燃料電池。
A polymer electrolyte membrane;
A catalyst layer provided on the polymer electrolyte membrane;
A frame provided on an outer peripheral region of the polymer electrolyte membrane;
A gas diffusion layer provided on the catalyst layer and the frame body such that the outer edge thereof is located outside the inner edge of the frame body as viewed from the thickness direction of the polymer electrolyte membrane;
A separator that is provided on the gas diffusion layer and has a power generation region that generates power, and a region other than the power generation region that is an area outside the power generation region;
With
A step is provided at the boundary between the power generation region and the region other than the power generation region,
A side surface of the step is provided with a first seal member that fills a gap formed between the side surface of the step and the gas diffusion layer.
Fuel cell.
さらに、前記セパレータと前記枠体の両方に接触するように設けられた樹脂製の第2シール部材、を備え、
前記第2シール部材と前記ガス拡散層の外周部分の少なくとも一方が他方により前記厚さ方向に押し潰されている、請求項1に記載の燃料電池。
Furthermore, a resin-made second seal member provided so as to come into contact with both the separator and the frame,
2. The fuel cell according to claim 1, wherein at least one of the second seal member and the outer peripheral portion of the gas diffusion layer is crushed in the thickness direction by the other.
前記シール部材と前記ガス拡散層の外周部分との接触圧力は、前記シール部材と前記枠体との接触圧力よりも小さい、請求項2に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 2, wherein a contact pressure between the seal member and an outer peripheral portion of the gas diffusion layer is smaller than a contact pressure between the seal member and the frame. 前記シール部材と前記ガス拡散層の両方が押し潰されている、請求項2又は3に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 2 or 3, wherein both the sealing member and the gas diffusion layer are crushed. 前記シール部材は、前記セパレータの表面に形成されている、請求項1〜4のいずれか1つに記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the seal member is formed on a surface of the separator. 前記シール部材は、射出成形により前記セパレータの表面に形成されている、請求項5に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 5, wherein the seal member is formed on a surface of the separator by injection molding. 前記セパレータと前記枠体との間に設けられた環状で樹脂製の第3シール部材を備え、
前記第2シール部材は、前記ガス拡散層の外縁に対して隙間を空けて配置され、
前記シール部材は、前記隙間の一部を塞ぐように設けられている、請求項5に記載の燃料電池。
An annular resin-made third seal member provided between the separator and the frame;
The second seal member is disposed with a gap with respect to an outer edge of the gas diffusion layer,
The fuel cell according to claim 5, wherein the seal member is provided so as to close a part of the gap.
前記シール部材と前記第2シール部材と前記第3シール部材とは、一体に構成されている、請求項7記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 7, wherein the seal member, the second seal member, and the third seal member are integrally formed. 前記シール部材と前記第2シール部材と前記第3シール部材とは同一の樹脂材料により構成されている、請求項8に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 8, wherein the seal member, the second seal member, and the third seal member are made of the same resin material. 前記ガス拡散層は、導電性粒子と高分子樹脂とを主成分とした多孔質部材で構成されている、請求項1〜9のいずれか1つに記載の燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 1 to 9, wherein the gas diffusion layer is composed of a porous member mainly composed of conductive particles and a polymer resin. 高分子電解質膜と、前記高分子電解質膜上に設けられた触媒層と、前記高分子電解質膜の外周領域上に設けられた枠体と、前記高分子電解質膜の厚さ方向から見てその外縁が前記枠体の内縁よりも外側に位置するように、前記触媒層及び前記枠体上に設けられたガス拡散層と、を備える電極−膜−枠接合体を用意し、
発電を行う領域である発電領域と、前記発電領域よりも外側の領域である発電領域以外の領域とが段差により区画され、前記段差の側面にシール部材が設けられた、セパレータを用意し、
前記電極−膜−枠接合体と前記セパレータとを締結する、
ことを含む、燃料電池の製造方法。
A polymer electrolyte membrane, a catalyst layer provided on the polymer electrolyte membrane, a frame provided on an outer peripheral region of the polymer electrolyte membrane, and a thickness of the polymer electrolyte membrane as viewed from the thickness direction. Preparing an electrode-membrane-frame assembly comprising the catalyst layer and a gas diffusion layer provided on the frame so that the outer edge is positioned outside the inner edge of the frame;
A power generation region, which is a region where power generation is performed, and a region other than the power generation region, which is a region outside the power generation region, are partitioned by a step, and a separator provided with a seal member on a side surface of the step is prepared.
Fastening the electrode-membrane-frame assembly and the separator;
The manufacturing method of a fuel cell including this.
前記シール部材は、射出成形により前記セパレータの表面に形成されている、請求項10に記載の燃料電池の製造方法。   The fuel cell manufacturing method according to claim 10, wherein the seal member is formed on a surface of the separator by injection molding. 前記ガス拡散層は、導電性粒子と高分子樹脂とを主成分とした多孔質部材で構成されている、請求項11又は12に記載の燃料電池の製造方法。   The method for producing a fuel cell according to claim 11 or 12, wherein the gas diffusion layer is composed of a porous member mainly composed of conductive particles and a polymer resin.
JP2013052779A 2013-03-15 2013-03-15 Fuel cell and process of manufacturing the same Pending JP2014179252A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013052779A JP2014179252A (en) 2013-03-15 2013-03-15 Fuel cell and process of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013052779A JP2014179252A (en) 2013-03-15 2013-03-15 Fuel cell and process of manufacturing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014179252A true JP2014179252A (en) 2014-09-25

Family

ID=51698998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013052779A Pending JP2014179252A (en) 2013-03-15 2013-03-15 Fuel cell and process of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014179252A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017168230A (en) * 2016-03-15 2017-09-21 パナソニックIpマネジメント株式会社 Gasket-separator member assembly, manufacturing method for the same and fuel battery using gasket-separator member assembly
JP2018133327A (en) * 2017-02-16 2018-08-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Polymer electrolyte type fuel cell, and method for manufacturing the same
JP2018190536A (en) * 2017-04-28 2018-11-29 本田技研工業株式会社 Manufacturing method of polymer electrolyte with resin frame/electrode structure
US11043685B2 (en) 2017-04-28 2021-06-22 Honda Motor Co., Ltd. Method and apparatus for producing resin frame equipped membrane electrode assembly

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017168230A (en) * 2016-03-15 2017-09-21 パナソニックIpマネジメント株式会社 Gasket-separator member assembly, manufacturing method for the same and fuel battery using gasket-separator member assembly
JP2018133327A (en) * 2017-02-16 2018-08-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Polymer electrolyte type fuel cell, and method for manufacturing the same
JP7018580B2 (en) 2017-02-16 2022-02-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 Polyelectrolyte type fuel cell and its manufacturing method
JP2018190536A (en) * 2017-04-28 2018-11-29 本田技研工業株式会社 Manufacturing method of polymer electrolyte with resin frame/electrode structure
US11043685B2 (en) 2017-04-28 2021-06-22 Honda Motor Co., Ltd. Method and apparatus for producing resin frame equipped membrane electrode assembly
US11962050B2 (en) 2017-04-28 2024-04-16 Honda Motor Co., Ltd. Method for producing resin frame equipped membrane electrode assembly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5979562B2 (en) Fuel cell and manufacturing method thereof
JP5302481B2 (en) Fuel cell
US8846269B2 (en) Polymer electrolyte fuel cell and fuel cell stack comprising the same
US8999599B2 (en) Method of fabricating membrane electrode assembly and gas diffusion layer
JP5079146B2 (en) Polymer electrolyte fuel cell
JP2014518584A (en) Solid polymer electrolyte fuel cell and electrolyte membrane-electrode-frame assembly
JP2014179252A (en) Fuel cell and process of manufacturing the same
JP5178968B2 (en) POLYMER ELECTROLYTE FUEL CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
JP2015170398A (en) Solid-state polymer electrolytic fuel battery
JP2013258096A (en) Production method of electrolyte membrane/electrode structure with resin frame for fuel cell
JP2015156334A (en) High-polymer electrolyte type fuel cell
JP5259888B1 (en) Polymer electrolyte fuel cell
JP5312820B2 (en) FUEL CELL, FUEL CELL STACK HAVING THE SAME AND FUEL CELL MANUFACTURING METHOD
JP2013037932A (en) Method for manufacturing electrode-membrane-frame assembly, and method for manufacturing fuel cell
JP2011129303A (en) Membrane electrode assembly, fuel cell, and method for manufacturing gas diffusion layer for the fuel cell
JP2013062049A (en) Manufacturing method of electrode-membrane-frame assembly and manufacturing method of fuel cell
JP2017091632A (en) Fuel battery
JP2017079186A (en) Separator and fuel cell stack using the same
JP2012221666A (en) Polymer electrolyte fuel cell
JP2013016411A (en) Polymer electrolyte fuel cell
JP2015216045A (en) Polymer electrolyte fuel battery

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20150312

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20150319