燃料电池用带树脂框的电解质膜‑电极结构体制造技术

本发明专利技术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。在带树脂框的电解质膜‑电极结构体(10)中，将电解质膜‑电极结构体(10a)与树脂框构件(24)一体化。树脂框构件(24)具有从内周基端部(24s)向阴极电极(22)侧鼓出的内侧鼓出部(24a)。在内侧鼓出部(24a)上设有平坦面部(26b)，在该平坦面部(26b)与固体高分子电解质膜(18)的外周面部(18be)之间形成有粘接剂层(28)。平坦面部(26b)构成从内侧鼓出部(24a)的前端部(24ae)朝向内周基端部(24s)倾斜的锥面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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号公报专利技术要解决的课题然而，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。
技术实现思路
本专利技术用于解决此种问题，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专利技术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。专利技术效果根据本专利技术，在树脂框构件的内侧鼓出部上设有平坦面部，所述平坦面部上形成有粘接剂层。而且，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。因此，在平坦面部上设置的粘接剂层朝向内周基端部延伸时，沿着锥形状移动。此时，粘接剂层从内侧鼓出部的前端部朝向内周基端部而具有锥形状，且朝向所述内周基端部侧而容量(容积)增加。因此，粘接剂层内的空气能够沿着粘接剂的流动而向内周基端部侧可靠地移动。由此，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，并且能够尽可能抑制在粘接剂的内部产生气泡的情况。附图说明图1是装入有本专利技术的实施方式的带树脂框的电解质膜-电极结构体的固体高分子型燃料电池的主要部分分解立体说明图。图2是所述燃料电池的、图1中II-II线剖视说明图。图3是所述带树脂框的电解质膜-电极结构体的主要部分剖视说明图。图4是构成所述带树脂框的电解质膜-电极结构体的树脂框构件的局部剖视立体说明图。图5是制造所述带树脂框的电解质膜-电极结构体的方法的说明图。图6是制造所述带树脂框的电解质膜-电极结构体的方法的说明图。图7是制造所述带树脂框的电解质膜-电极结构体的方法的说明图。图8是专利文献1所公开的电解质膜-电极接合体的说明图。符号说明：10带树脂框的电解质膜-电极结构体10a电解质膜-电极结构体12燃料电池14、16隔板18固体高分子电解质膜18be外周面部20阳极电极20a、22a电极催化剂层20b、22b气体扩散层20be、22be外周端部22阴极电极24树脂框构件24a内侧鼓出部24ae前端部24s内周基端部24t树脂突起部26a凸状部26b平坦面部28粘接剂层28a树脂浸渍部30a氧化剂气体入口连通孔30b氧化剂气体出口连通孔32a冷却介质入口连通孔32b冷却介质出口连通孔34a燃料气体入口连通孔34b燃料气体出口连通孔36氧化剂气体流路38燃料气体流路40冷却介质流路42、44密封构件具体实施方式如图1及图2所示，本专利技术的实施方式的带树脂框的电解质膜-电极结构体10装入横长(或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池用带树脂框的电解质膜‑电极结构体，其具备：阶梯状的电解质膜‑电极结构体，其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，并且所述第一电极的平面尺寸设定成比所述第二电极的平面尺寸大的尺寸；以及树脂框构件，其环绕所述固体高分子电解质膜的外周而设置，所述燃料电池用带树脂框的电解质膜‑电极结构体的特征在于，所述树脂框构件具有从内周基端部向所述第二电极侧鼓出的薄壁状的内侧鼓出部，在所述内侧鼓出部上设有平坦面部，在所述平坦面部与至少从所述第二电极的端部向面方向外侧露出的所述固体高分子电解质膜的外周面部之间形成有粘接剂层，并且，所述粘接剂层构成从所述内侧鼓出部的前端部朝向所述内周基端部而所述粘接剂层的厚度变厚的锥形状。

【技术特征摘要】
2014.11.20 JP 2014-2355501.一种燃料电池用带树脂框的电解质膜-电极结构体，其具备：
阶梯状的电解质膜-电极结构体，其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，并且所述第一电极的平面尺寸设定成比所述第二电极的平面尺寸大的
尺寸；以及
树脂框构件，其环绕所述固体高分子电解质膜的外周而设置，
所述燃料电池用带树脂框的电解质膜-电极结构体的特征在于，
所述树脂框构件具有从内周基端部向所述第二电极侧鼓出的薄壁状
的内侧鼓出部，
在所述内侧鼓出部上设有平坦面部，在所述平坦面部与至少从所述第
二电极的端部向面方向外侧露出的所述固体高分子电解质膜的外周面部
之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中之人，满田直树，杉浦诚治，大森优，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP