膜-膜增强部件组件、膜-催化剂层组件、膜-电极组件、高分子电解质型燃料电池、以及膜-电极组件的制造方法技术

本发明专利技术提供膜－膜增强部件组件、膜－催化剂层组件、膜－电极组件、高分子电解质型燃料电池、以及膜－电极组件的制造方法。本发明专利技术的膜－膜增强部件组件具备：高分子电解质膜（１），以作为整体沿着该高分子电解质膜（１）的周边进行延伸的方式被配置于高分子电解质膜（１）的主面（Ｆ１０）之上的１个以上的膜片状的第１膜增强部件（１０），以及以作为整体沿着高分子电解质膜（１）的周边进行延伸并且其内缘与第１膜增强部件（１０）的内缘互相不相一致的方式被配置于第１膜增强部件（１０）之上的１个以上的膜片状的第２膜增强部件（１１）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及膜-膜增强部件组件、膜-催化剂厚组件、膜-电极组件 以及高分子电解质型燃料电池，特别是涉及增强高分子电解质膜的膜 增强部件的形状。另外，本专利技术涉及膜-电极组件的制造方法，特别是 涉及设置了增强高分子电解质膜的膜增强部件的膜-电极组件的制造方 法。
技术介绍
高分子电解质型燃料电池(以下称之为PEFC)是通过重整城市燃 气等的原料气体并使含有氢的燃料气体与空气等含有氧的氧化剂气体 发生电化学反应从而同时产生电和热的装置。此时，在阳极上发生由 化(1)所表示的反应，在阴极上发生由化(2)所表示的反应。H2—2H++2e-(化l)1/202+21^+2^—1120 (化2 )还有，PEFC在发电过程中在阴极上所生成的水的一部分发生逆向 扩散并向阳极移动。如此的PEFC中的现有的单电池(cell)的一般构造如图25所示。如图25所示，PEFC的单电池80具有在高分子电解质膜71的 主面上配置了由催化剂层72和扩散层73构成的电极74的膜-电极组件 75、密封垫圈(gasket) 76和导电性的隔板77。并且，在单电池80中， 在高分子电解质膜71的厚度方向上，在高分子电解质膜71和扩散层 73之间的区域中的没有设置催化剂层72的端部，形成缝隙，而因为在 该缝隙部分没有支撑高分子电解质膜71的部件，所以在高分子电解质 膜71的膜厚较薄的情况下会产生以下不良状况。例如，被认为的情况有在由热压等将电极74和高分子电解质膜 71进行接合的时候，构成电极74的扩散层73的端部与高分子电解质膜71的主面相接触，从而使高分子电解质膜71发生损伤的情况；以及，在紧固连结单电池80的时候，在高分子电解质膜71上会承受机 械应力，从而使高分子电解质膜71发生破损的情况。另外，还认为有 由于燃料气体和氧化剂气体的压力差而使高分子电解质膜71发生破损 的情况。并且，如果高分子电解质膜71发生破损，那么燃料气体和氧 化剂气体就会发生交叉泄漏，从而产生这些气体发生燃烧的危险等安 全性方面重大的问题。针对这样的问题，已知有一种将镜框状的保护膜安装于高分子电 解质膜上而成的固体高分子电解质膜型燃料电池的密封构造(例如， 参照专利文献l)。图26是表示由专利文献1所公开的固体高分子电解质型燃料电池 的密封构造的概要的示意图。如图26所示，以氟树脂类片形成的镜框状的保护膜220以其内周 缘部被电极213覆盖的方式，被设置于固体高分子电解质膜210的主 面上。另外，气体密封部件212以使气体密封部件212和电极213之 间具有间隙214的方式，围绕电极213而配设。由此，在气体密封部 件212以及电极213与固体高分子电解质膜210之间夹持着保护膜 220，并且保护膜220在间隙214中增强固体高分子电解质膜210，所 以可以不增厚固体高分子电解质膜210的厚度而防止固体高分子电解 质膜210的破损。专利文献l:日本特开平5-21077号公报
技术实现思路
然而，在由专利文献1所公开的固体高分子型燃料电池中，紧固 连结单电池时，固体高分子电解质膜210上的、与由保护膜220的与 固体高分子电解质膜210相接触的主面和内周面形成的角部相接触的 部分，与固体高分子电解质膜210上的其它部分相比较，承受着较大 的机械应力，所以在该部分上固体高分子电解质膜210可能发生破损， 还有改善的余地。另外，就由专利文献1所公开的固体高分子型燃料电池而言，如 果意图进一步提高生产率(想要高效率的大批量生产)，那么还存在着改善的余地。本专利技术就是鉴于以上的问题而做出的，第1目的是提供一种防止由于接触气体扩散层的端部而引起的高分子电解质膜的破损、并且更加切实地抑制由膜增强部件的端部而造成的高分子电解质膜的破损并提高了耐久性的膜-膜增强部件组件、膜-催化剂层组件、膜-电极组件以及高分子电解质型燃料电池。另外，本专利技术的第2目的是提供一种能够高效率地进行高分子电解质型燃料电池的大批量生产的膜-电极组件的制造方法。为了解决上述问题，本专利技术所涉及的膜-膜增强部件组件具备高分子电解质膜；1个以上的膜片状的第1膜增强部件，被配置于所述高分子电解质膜的主面之上，作为整体沿着所述高分子电解质膜的周边延伸；以及1个以上的膜片状的第2膜增强部件，被配置于所述第1膜增强部件之上，作为整体沿着所述高分子电解质膜的周边延伸，并且从所述高分子电解质膜的厚度方向看，其内缘与所述第1膜增强部件的内缘互相不一致。在此，在本专利技术中，所谓第1膜增强部件或者第2膜增强部件的"内缘"，是指在第1以及第2膜增强部件的全部周边中、其法线朝着高分子电解质膜的内侧的膜增强部件的边缘。由此，能够缓解在第1膜增强部件的内缘部上所承受的压力，从而能够更加切实地抑制与该内缘部相接触的高分子电解质膜的破损。另外，在本专利技术所涉及的膜-膜增强部件组件中，所述第l膜增强部件以及第2膜增强部件也可以仅仅配置于所述高分子电解质膜的一个主面上。另外，在本专利技术所涉及的膜-膜增强部件组件中，所述第l膜增强部件以及第2膜增强部件也可以分别配置于所述高分子电解质膜的两个主面上。另外，在本专利技术所涉及的膜-膜增强部件组件中，所述第l膜增强部件以及第2膜增强部件也可以被形成为环(doughnut)状。另外，本专利技术所涉及的膜-膜增强部件组件也可以是所述高分子电解质膜具有基本为4角形的形状；第1对所述第1膜增强部件分别被配置在所述高分子电解质膜的一个主面之上，沿着所述高分子电解质膜的4边中互相相对的1组边延伸；第2对所述第1膜增强部件分别被配置在所述高分子电解质膜的另一个主面之上，沿着所述高分子电解质膜的4边中互相相对的另1组边延伸；第1对所述第2膜增强部件分别被配置成沿着所述第1对第1膜增强部件之上延伸；第2对所述第2膜增强部件分别被配置成沿着所述第2对第1膜增强部件之上延伸。另外，本专利技术所涉及的膜-膜增强部件组件可以是从所述高分子电解质膜的厚度方向看，所述第1对第2膜增强部件被配置成位于所述第2对第1膜增强部件之间；所述第2对第2膜增强部件被配置成位于所述第1对第1膜增强部件之间。另外，本专利技术所涉及的膜-膜增强部件组件也可以是所述第1膜增强部件的内缘被形成为较所述第2膜增强部件的内缘，更加位于所述高分子电解质膜的内侧。再有，本专利技术所涉及的膜-膜增强部件组件也可以是所述第2膜增强部件的内缘被形成为较所述第1膜增强部件的内缘，更加位于所述高分子电解质膜的内侧。另外，本专利技术所涉及的膜-催化剂层组件具备上述的膜-膜增强部件组件，被配置成覆盖所述高分子电解质膜的一个主面的至少一部分的第1催化剂层，以及被配置成覆盖所述高分子电解质膜的另一个主面的至少一部分的的第2催化剂层。另外，本专利技术所涉及的膜-电极组件具备膜-催化剂层组件、被配置成覆盖所述第1催化剂层的主面的至少一部分的第1气体扩散层，以及被配置成覆盖所述第2催化剂层的主面的至少一部分的第2气体扩散层。另外，在本专利技术所涉及的膜-电极组件中，也可以是所述第l气体扩散层被配置成覆盖所述第1催化剂层和所述第1膜增强部件或者第2膜增强部件中的任意一个的主面的一部分；所述第2气体扩散层被配置成覆盖所述第2催化剂层和所述第1膜增强部件或者第2膜增强部件中的任意一个的主面的一部分。再有，在本专利技术所涉及的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜－膜增强部件组件，其特征在于：　具备：　高分子电解质膜，　１个以上的膜片状的第１膜增强部件，被配置于所述高分子电解质膜的主面之上，作为整体沿着所述高分子电解质膜的周边延伸，以及　１个以上的膜片状的第２膜增强部件 ，被配置于所述第１膜增强部件之上，作为整体沿着所述高分子电解质膜的周边延伸，并且从所述高分子电解质膜的厚度方向看，其内缘与所述第１膜增强部件的内缘互相不一致。

【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：山内将树，辻庸一郎，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，旭硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]