带树脂框MEA及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种带树脂框MEA及其制造方法。在带树脂框MEA(10)中，电解质膜(26)具有与树脂框部件(24)的内周部(24i)重叠的外周重叠部(40)。在外周重叠部设置有离子流通阻止部(50、140)。离子流通阻止部阻止铁离子或者铜离子等流通。离子流通阻止部为环状形状，且围绕MEA(22)的发电区域(44)。离子流通阻止部能够形成为物理屏障或者化学屏障。据此，能够抑制电解质膜的中央区域因离子从MEA的外周侧进入而劣化的情况。而劣化的情况。而劣化的情况。

【技术实现步骤摘要】
带树脂框MEA及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种带树脂框MEA及其制造方法。

技术介绍

[0002]例如，在日本专利技术专利公开公报特开2006
‑
85926号中公开一种燃料电池用的发电电池的带树脂框MEA。该带树脂框MEA具有MEA和树脂框部件。MEA具有电解质膜和配设于电解质膜的两侧的一组电极。树脂框部件以从MEA的外周部向外侧突出的方式设置于该外周部。
[0003]带树脂框MEA被夹持于1组隔板之间。由此，形成发电电池。1组隔板的原材料例如为不锈钢等金属。

技术实现思路

[0004]在电解质膜的原材料为固体高分子的情况下，质子在电解质膜内传导。该传导在电解质膜处于湿润状态时产生。因此，为了使电解质膜保持湿润状态，在向MEA供给的反应气体中混合水蒸气。在隔板的原材料为金属材料的情况下，金属材料的一部分有可能会溶出到该水蒸气中。在金属材料为不锈钢的情况下，当发生溶出时，产生铁离子(Fe
2+
)或者铜离子(Cu
2+
)等金属离子。
[0005]在上述这样的带树脂框MEA中，上述的金属离子有时会从电解质膜的外周端经电解质膜内而进入电解质膜的中央区域(形成MEA的发电区域的部分)。当产生这样的情况时，电解质膜的中央区域有可能会劣化。
[0006]本专利技术的目的在于，解决上述的技术问题。
[0007]本专利技术的一方案为一种带树脂框MEA，其为燃料电池用的发电电池的MEA，其具有MEA和树脂框部件，其中，所述MEA具有电解质膜、配设于所述电解质膜的第1面的第1电极和配设于所述电解质膜的第2面的第2电极；所述树脂框部件以从所述MEA的外周部向外侧突出的方式被安装于该外周部，所述电解质膜具有与所述树脂框部件的内周部重叠的外周重叠部，在所述外周重叠部上设置有阻止离子流通的离子流通阻止部，所述离子流通阻止部为围绕所述MEA的发电区域的环状形状。
[0008]本专利技术的另一方案为一种带树脂框MEA的制造方法，该带树脂框MEA为燃料电池用的发电电池的MEA，所述带树脂框MEA具有MEA和树脂框部件，其中，所述MEA具有电解质膜、配设于所述电解质膜的第1面的第1电极和配设于所述电解质膜的第2面的第2电极；所述树脂框部件以从所述MEA的外周部向外侧突出的方式被安装于该外周部，该制造方法包括层叠工序、接合工序和阻止部形成工序，其中，在所述层叠工序中，通过将所述电解质膜层叠于所述第1电极而获得层叠体；
在所述接合工序中，将所述树脂框部件的内周部重叠于层叠有所述第1电极的所述电解质膜的所述外周部而在所述电解质膜上形成外周重叠部，且将所述树脂框部件的所述内周部与所述电解质膜的所述外周重叠部接合；在所述阻止部形成工序中，在所述层叠工序之后，在所述电解质膜的所述外周重叠部设置阻止离子流通的离子流通阻止部，将所述离子流通阻止部形成为围绕所述MEA的发电区域的环状形状。
[0009]根据本专利技术，用于阻止离子流通的离子流通阻止部位于MEA的外周部。该离子流通阻止部抑制离子从电解质膜的外周端进入中央区域。由此，能够抑制电解质膜的中央区域因离子从MEA的外周侧进入而劣化的情况。
[0010]上述的目的、特征和优点根据参照附图说明的以下的实施方式的说明应容易地理解。
附图说明
[0011]图1是具有本专利技术的第1实施方式所涉及的带树脂框MEA的发电电池的立体分解图。图2是沿着图1的II
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II的局部省略纵剖视图。图3A是说明本专利技术的第1实施方式所涉及的带树脂框MEA的制造方法的流程图。图3B是说明图3A的填充接合工序的流程图。图4是层叠工序的立体说明图。图5A是槽形成工序的剖视说明图。图5B是槽形成工序后的加工层叠体的立体说明图。图6是填充工序的剖视说明图。图7是接合工序的立体说明图。图8是接合工序的剖视说明图。图9是说明变形例所涉及的填充接合工序的流程图。图10是图9的涂布工序和接合工序的剖视说明图。图11是具有第1实施方式的变形例所涉及的带树脂框MEA的发电电池的局部省略纵剖视图。图12是具有本专利技术的第2实施方式所涉及的带树脂框MEA的发电电池的主要部分纵剖视图。图13是全氟磺酸的化学结构式。图14是说明本专利技术的第2实施方式所涉及的带树脂框MEA的制造方法的流程图。图15是表示形成层叠体的状态的主要部分放大剖视图。图16是表示对层叠体进行热压的状态的主要部分放大剖视图。图17是表示在电解质膜和第2电极上涂布液体(溶液)的状态的主要部分放大剖视图。图18是具有带树脂框MEA的发电电池的局部省略纵剖视图，其中，所述带树脂框MEA具有作为物理屏障的离子流通阻止部和作为化学屏障的离子流通阻止部。
具体实施方式
[0012]图1是具有第1实施方式所涉及的带树脂框MEA10的发电电池12的立体分解图。发电电池12为燃料电池堆14的单体电池。燃料电池堆14具有多个发电电池12。多个发电电池12沿箭头A方向层叠。燃料电池堆14例如作为车载用燃料电池堆被搭载于燃料电池电动汽车(未图示)。
[0013]发电电池12具有横宽的长方形状。发电电池12具有带树脂框MEA10(带树脂框的膜电极组件)和第1隔板部件16及第2隔板部件18。带树脂框MEA10被配设于第1隔板部件16与第2隔板部件18之间。
[0014]第1隔板部件16和第2隔板部件18分别通过将金属薄板的截面冲压成形为波形而形成。该金属薄板例如为钢板、不锈钢板、铝板或电镀处理钢板。该金属薄板可以为表面被实施了防腐蚀用的表面处理的不锈钢板或表面被实施防腐蚀用的表面处理的铝板。第1隔板部件16和第2隔板部件18通过未图示的多条接合线彼此接合而形成接合隔板20。
[0015]在图1和图2中，带树脂框MEA10具有MEA22(膜电极组件)和树脂框部件24。树脂框部件24以从MEA22的外周部22o向外侧突出的方式被安装于该外周部22o。
[0016]如图2所示，MEA22具有电解质膜26、第1电极28和第2电极30。第1电极28例如为阳极。第2电极30例如为阴极。与此相反，也可以使第1电极28为阴极，且使第2电极30为阳极。
[0017]第1电极28被配置于电解质膜26的第1面26a。第2电极30被配置于电解质膜26的第2面26b。电解质膜26例如为固体高分子电解质膜(阳离子交换膜)。固体高分子电解质膜例如为含有水分的全氟磺酸的薄膜。电解质膜26被第1电极28和第2电极30夹持。电解质膜26也可以为氟类电解质或HC(烃)类电解质。
[0018]第1电极28具有第1电极催化剂层32和第1气体扩散层34。第1电极催化剂层32与电解质膜26的第1面26a接合。第1气体扩散层34被层叠于第1电极催化剂层32。第2电极30具有第2电极催化剂层36和第2气体扩散层38。第2电极催化剂层36与电解质膜26的第2面26b接合。第2气体扩散层38被层叠于第2电极催化剂层36。
[0019]第1电极催化剂层32例如包含表面担载有铂合金的多孔碳粒子。该多孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带树脂框MEA(10、120、200)，其为燃料电池用的发电电池(12、110)的MEA，其特征在于，具有MEA(22、122)和树脂框部件(24、124)，其中，所述MEA(22、122)具有电解质膜(26)、配设于所述电解质膜的第1面(26a)的第1电极(28)和配设于所述电解质膜的第2面(26b)的第2电极(30)；所述树脂框部件(24、124)以从所述MEA的外周部(22o、122o)向外侧突出的方式被安装于该外周部，所述电解质膜具有与所述树脂框部件的内周部(24i、134)重叠的外周重叠部(40)，在所述外周重叠部设置有阻止离子流通的离子流通阻止部(50、140)，所述离子流通阻止部为围绕所述MEA的发电区域(44)的环状形状。2.根据权利要求1所述的带树脂框MEA，其特征在于，所述MEA的所述外周部具有槽(42)，该槽(42)沿厚度方向至少贯穿所述电解质膜的所述外周重叠部，所述离子流通阻止部为进入所述槽的凸形部分(50)。3.根据权利要求2所述的带树脂框MEA，其特征在于，所述第1电极的外周部与所述电解质膜的所述外周重叠部重叠，所述槽形成于所述电解质膜的所述外周重叠部和所述第1电极的所述外周部。4.根据权利要求2所述的带树脂框MEA，其特征在于，形成所述离子流通阻止部的所述凸形部分是通过将所述树脂框部件的所述内周部与所述电解质膜的所述外周重叠部彼此接合的粘接剂(54)设置的。5.根据权利要求1所述的带树脂框MEA，其特征在于，所述离子流通阻止部为所述电解质膜的所述外周重叠部的局部化学变质而成的环状形状的第1变质部(140)。6.根据权利要求5所述的带树脂框MEA，其特征在于，所述电解质膜的原材料为具有官能团的固体高分子，所述第1变质部为所述官能团与除了铁离子、铜离子以外的阳离子化学键合而成的部分。7.根据权利要求6所述的带树脂框MEA，其特征在于，所述官能团为磺酸基，且所述阳离子为铯离子、铅离子、银离子或碱土金属的离子。8.根据权利要求1所述的带树脂框MEA，其特征在于，所述第2电极具有电极催化剂层(36)，所述电极催化剂层为包含电极催化剂和具有官能团的离子导电性高分子的层，具有由所述电极催化剂层的外周部中的所述离子导电性高分子化学变质而成的环状形状的第2变质部(142)。9.根据权利要求8所述的带树脂框MEA，其特征在于，所述第2变质部由所述官能团与除了铁离子、铜离子以外的阳离子化学键合而形成。10.根据权利要求9所述的带树脂框MEA，其特征在于，所述官能团为磺酸基，且所述阳离子为铯离子、铅离子、银离子或碱土金属的离子。11.一种带树脂框MEA(10、120、200)的制造方法，该带树脂框MEA(10、120、200)为燃料电池用的发电电池(12、110)的MEA，其特征在于，
所述带树脂框MEA具有MEA(22、122)和树脂框部件(24、124)，其中，所述MEA(22、122)具有电解质膜(26)、配设于所述电解质膜的第1面(26a)的第1电极(28)和配设于所述电解质膜的第2面(26b)的第2电极(30)；所述树脂框...

【专利技术属性】
技术研发人员：小田优，鹿野嵩瑛，丰田将平，春木达郎，望月崇史，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：