本发明专利技术的目的是提供成形工序数少、生产性良好的燃料电池单元，将在于高分子电解质膜（４４）设置阳极（４６ａ）和阴极（４６ｂ）而形成的电极部的外周露出的高分子电解质膜（４４）的边缘放置在构成上述框体的一侧框（４７ａ）的上表面，在该上表面注入杨氏模量小于上述一侧框（４７ａ）的树脂材料成形另一侧框（４７ｃ）的同时，在上述一侧框（４７ａ）的下表面同时形成与上述另一侧框（４７ｃ）相同材质的密封部（４９）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在固体高分子电解质型燃料电池(PEFC)等中作为构成 零部件使用的燃料电池单元，特别涉及电解质膜一电极接合体。
技术介绍
固体高分子电解质型燃料电池的结构如图7所示。电池堆30具有由数个燃料电池单元串联连接的层叠构造。由外部向该 电池堆30提供燃料气体A和含氧气体B，通过电化学反应，同时产生电、 热以及水。由电池堆30产生的电力通过电力输出部41获取。电池堆30的各燃料电池单元如图8所示，由两块分离板43a，43b将电 解质膜一电极接合体42夹在中间而构成。电解质膜一电极接合体42的构 造如图9(e)所示，在高分子电解质膜44外周用框体45保持，在高分子电 解质膜44的一侧表面设置阳极(燃料极)46a,在高分子电解质膜44的另一 侧表面设置阴极(氧化剂极)46b。在分离板43a和阳极(燃料极)46a之间形成 燃料气体A的通路，在分离板43b和阴极(氧化剂极)46b之间便形成含氧气 体B的通路。该电解质膜一电极接合体42如专利文献1等所示，可通过图9(a) 图 9(e)的工序来制造。图9(a)的框体一次成形工序中，可形成作为上述框体45的一部分的一 侧的框47a。图9(b)中，在高分子电解质膜44设置阳极(燃料极)46a以及阴极(氧化 剂极)46b而形成电极部。图9(c)(d)中，将在电极部的外周露出的高分子电解质膜44的边缘放置 于上述一侧的框47a的上表面，注入树脂材料，成形为作为上述框体45的 一部分的另一侧的框47b，该一侧的框47a与另一侧的框47b将高分子电解质膜44夹住。图9(e)中，注入杨氏模量小于上述框47a，47b的树脂材料，在一侧的框 47a与另一侧的框47b的外侧的面上，与相邻的燃料电池单元抵接，形成密 封的突起部48a,48b。另外，专利文献2、专利文献6中揭示了覆盖高分子电解质膜的周缘部 的框体弹性率为2000MPa以上2000000MPa以下，在框体与分离板间设置 的弹性体的弹性率为200MPa以下。专利文献3中揭示了在高分子电解质膜的周缘部的两侧具有密封垫板 的电解质膜一电极接合体。在密封垫板设有密封用凸部。专利文献4中揭示了由弹性体形成的密封材料被一体成形而获得的薄 膜载体密封垫板，载体的正反面设有硬度或材质不同的密封材料。专利文献5中揭示了在高分子电解质膜的周缘部形成的密封构件是由 两层弹性率不同的材料叠加而成的结构，使得在高分子电解质膜上形成的 密封构件(分离板侧)的弹性率比高分子电解质膜一侧的密封构件更低，吸收 分离板的粗度。专利文献7中揭示了电解质膜一电极接合体由高分子电解质膜与夹住 它的电极组成，周缘部由弹性体形成的框架围起，在框架上形成密封凸起 部分。专利文献8、专利文献9中揭示了密封构件由两层弹性率不同的材料叠 加而成，高分子电解质膜的密封构件的弹性率要比分离板侧的密封构件弹 性率高。专利文献1 专利文献2 专利文献3 专利文献4 专利文献5 专利文献6 专利文献7 专利文献8日本专利特开2004 — 311254公报 日本专利特开2004 — 319461公报 日本专利特开2007 — 95669公报 日本专利特开2001—336640公报 日本专利特开2000_ 182639公报 US2004/0234831公报 US2007/0072045公报 US2002/0064703公报专利文献9: US2002/0150810公报专利技术的揭示目前的情况如图9(a) (e)所示，由于成形的工序多，操作性差，因此 需要减少成形工序数。因此，如附图说明图10(a)所示，考虑在模具100上设置电极部，从浇口101注 入树脂材料102，通过一次成形形成框体45，但存在下述问题。S卩，由于 高分子电解质膜44很薄，为扰性材料，因此高分子电解质膜44的边缘会 由于树脂的注入而如图10(b)所示那样因树脂压力而不平衡，发生变形，从 而不能够达到稳定的支持状态。本专利技术的目的是提供成形工序数少、生产性良好的燃料电池单元和使 用该电池单元的燃料电池以及燃料电池单元的制造方法。另外，本专利技术的目的是提供成形工序数少，操作性良好，而且能够得 到高分子电解质膜的稳定的支持状态的燃料电池单元的制造方法。本专利技术 的权利要求1记载的燃料电池单元是高分子电解质膜的边缘由框体支承的 燃料电池单元，该电池单元的特征在于，上述框体由将高分子电解质膜的 边缘夹在中间而接合的一侧框和另一侧框构成，上述另一侧框是由杨氏模 量小于上述一侧框的树脂材料形成的，且在上述一侧框与上述另一侧框的 接合面的相反侧的表面形成了与上述另一侧框相同材质的密封部。本专利技术的权利要求2记载的燃料电池单元的特征在于，如权利要求1 所述，在上述另一侧框形成了露出上述高分子电解质膜的开口。本专利技术的权利要求3记载的燃料电池的特征在于，对于将数个权利要 求1或权利要求2记载的燃料电池单元串联连接而成的层叠构造的电池堆， 向各燃料电池单元的阳极(燃料极)和阴极(氧化剂极)提供燃料气体和氧化 气体而构成。本专利技术的权利要求4记载的燃料电池单元的制造方法的特征在于，在 制造高分子电解质膜的边缘由框体支承的燃料电池单元时，将在于高分子 电解质膜设置阳极(燃料极)和阴极(氧化剂极)而形成的电极部的外周露出6的高分子电解质膜的边缘放置在构成上述框体的一侧框的上表面，在上述 一侧框的上表面注入杨氏模量小于上述一侧框的树脂材料，成形为构成上 述框体的另一侧框的同时，在上述一侧框的下表面同时成形与上述另一侧 框相同材质的密封部。本专利技术的权利要求5记载的燃料电池单元的制造方法的特征在于，在 制造高分子电解质膜的边缘由框体支承的燃料电池单元时，将在于高分子 电解质膜设置阳极(燃料极)和阴极(氧化剂极)而形成的电极部的外周露出 的高分子电解质膜的边缘放置在构成上述框体的一侧框的上表面， 一边用 按压部件将高分子电解质膜的边缘按在上述一侧框的上表面， 一边在上述 一侧框的上表面注入杨氏模量小于上述一侧框的树脂材料，成形为构成上 述框体的另一侧框的同时，在上述一侧框的下表面同时成形与上述另一侧框相同材质的密封部。本专利技术的权利要求6记载的燃料电池单元的制造方法的如权利要求4 或权利要求5所述，注入烯烃类树脂材料形成上述一侧框，注入杨氏模量 小于上述一侧框的烯烃类弹性体树脂材料，形成上述另一侧框并在上述一 侧框的下表面形成密封部。本专利技术的权利要求7记载的燃料电池单元如权利要求1所述，在上述 一侧框形成连接该一侧框的两面的贯通孔，上述另一侧框和上述密封部通 过被填入上述贯通孔的树脂材料连结。本专利技术的权利要求8记载的燃料电池单元的制造方法如权利要求4所 述，在上述一侧框的上表面注入树脂材料而成形上述另一侧框时，通过形 成于上述一侧框的贯通孔在与上述另一侧框相反侧的表面注入树脂材料， 成形上述密封部。根据该构成，可实现能够获得高分子电解质膜的稳定的支持状态的燃 料电池单元。另外，在一侧框的上表面注入杨氏模量小于上述一侧框的树 脂材料而成形另一侧框的同时，在上述一侧框的下表面同时成形与上述另 一侧框相同材质的密封部，因此能够以较少的工序制作燃料电池单元。附图的简单说明本专利技术的实施方式1的燃料电池单元的重要部分的放大剖视图。同上实施方式的制造工序图。本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃料电池单元，其高分子电解质膜的边缘由框体支承，其特征在于， 所述框体由将高分子电解质膜的边缘夹在中间而接合的一侧框和另一侧框构成， 所述另一侧框由杨氏模量小于所述一侧框的树脂材料形成，且在所述一侧框与所述另一侧框的接合面的 相反侧的表面形成与所述另一侧框相同材质的密封部。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：森本隆志，日下部弘树，松本敏宏，川畑德彦，吉村光生，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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