燃料电池制造技术

从高分子电解质膜(11)的厚度方向来看，在比气体扩散层(14)的外缘部(14a)更靠外侧并且比垫圈(21)的内缘部更靠内侧的位置，设置隔离件(30、40)和框体(20)紧密相接的密接区域(E1)。由此，能够抑制生产成本的增加并且抑制由于从垫圈溶出的杂质向气体扩散层侧流动而产生的发电性能的下降。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及例如作为汽车等移动体、分散发电系统、家庭用废热发电系统等的驱动源来使用的燃料电池。
技术介绍
燃料电池(例如，高分子电解质型燃料电池)，是通过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，来使电力和热同时产生的装置。根据该燃料电池，由于直接或间接地将燃料所具有的化学能量变换为电能，因此能够获得高发电效率。燃料电池，一般来说通过层叠多个单元(单电池)，并用螺栓等紧固构件对它们进行加压紧固而构成。I个单元，用一对板状的导电性的隔离件夹住膜电极接合体(以下，称作MEA Membrane-Electrode-Assembly)而构成。MEA,为了提高操作性，用形成为边框状的框体来保持其边缘部(也称作外周区域)。另外，在此，将具备所述框体的MEA称作电极-膜-框接合体。MEA,由外周区域(边缘部)被所述框体支撑的高分子电解质膜、和形成于该电解质膜的两面并且配置于所述框体的内侧的一对电极层构成。一对电极层，由形成于高分子电解质膜的两面的催化剂层、和在该催化剂层上形成的气体扩散层构成。通过对一对电极层供给反应气体(燃料气体或氧化剂气体)，从而发生电化学反应，产生电力和热。此外，在框体的表面，为了阻断或抑制反应气体向外部的漏出，按照对隔离件与框体之间进行密封的方式设置有垫圈(弹性构件)。该垫圈通常由树脂材料构成。在所述垫圈中，通常含有为了保持防漏气功能所需的添加剂、软化剂等。此外，在所述垫圈中，通常含有为了通过注塑成型等来形成密封的形状所需的增塑剂、添加剂、抗氧化剂、成型后残留的它们的反 应物或分解物等。在这些垫圈所含有的物质中，有时含有成为阻碍燃料电池的发电反应的催化剂中毒物质的杂质。因此，在具有上述构成的现有的燃料电池中，垫圈所含的杂质，溶出到反应气体中的水分或伴随电化学反应而生成的生成水中，存在使电极层催化剂中毒的问题。若电极层催化剂中毒，则电化学反应受到阻碍，将会导致燃料电池的发电性能的下降。因此，在现有技术中，作为垫圈的材料，使用不溶出或不易溶出杂质的树脂材料(例如氟系树脂)，或者应用从垫圈溶出的杂质不使MEA催化剂中毒或不易使MEA催化剂中毒的构成等。例如，在专利文献I (JP特开2009-170273号公报)中，公开了一种燃料电池，该燃料电池通过按照覆盖气体扩散层的外周区域的方式形成框体，并将设置于该框体的突起部扎入气体扩散层来抑制框体的移动，由此不需要设置垫圈。此外，在专利文献2 (JP特开2003-217613号公报)中，公开了一种燃料电池，该燃料电池通过使从树脂材料溶出的杂质，吸附于隔离件或在气体扩散层中分散配置的吸附介质，来进行净化。在先技术文献专利文献专利文献I JP特开2009-170273号公报专利文献2 JP特开2003-217613号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，在采用不易溶出杂质的材料作为垫圈的材料的情况下，密封性不足，结果，存在燃料电池的发电性能下降的可能性。此外，不易溶出杂质的材料，通常价格高，因此生产成本提高。此外，在专利文献I的构成中，由于不设置垫圈，因此隔离件与框体的密接性不足，存在产生反应气体的泄露不良，燃料电池的发电性能下降的可能性。此外，在专利文献2的构成中，在隔离件或气体扩散层形成了气体流路的情况下，由于在隔离件或气体扩散层中分散配置的吸附介质，存在反应气体的压力损失上升而燃料电池的发电性能下降的可能性。此外，由于设置吸附介质，生产成本提高。因此，本专利技术的目的在于，解决上述课题，提供一种能够抑制生产成本的增加，并且抑制发电性能的下降的燃料电池。解决课题的手段为了达成上述目的，本专利技术如以下方式构成。根据本专利技术，提供 一种燃料电池，其具备高分子电解质膜；催化剂层，其设置在所述高分子电解质膜上；气体扩散层，其设置在所述催化剂层上；框体，其设置在从所述高分子电解质膜的厚度方向来看比所述气体扩散层的外缘部更靠外侧的所述高分子电解质膜的外周区域上；隔离件，其设置在所述气体扩散层上，并且按照具有与所述框体紧密相接的密接区域的方式设置；和垫圈，其在从所述厚度方向来看比所述密接区域更靠外侧的位置，按照将所述隔离件和所述框体之间密封的方式设置。专利技术效果根据本专利技术所涉及的燃料电池，通过设置所述密接区域这一简单的构成，能够防止从垫圈溶出的杂质流动到气体扩散层侧。由此，能够抑制生产成本的增加，并且抑制发电性能的下降。附图说明本专利技术的这些及其他目的和特征，由针对附图的与优选实施方式关联的如下记述而明确。在该附图中，图1是示意性地表示本专利技术的第I实施方式所涉及的燃料电池的基本构造的剖面图，图2是图1的燃料电池的局部放大剖面图，图3是表示连结了多个图1的燃料电池而得到的燃料电池堆的基本构造的分解立体图，图4是示意性地表示本专利技术的第2实施方式所涉及的燃料电池的构成的局部放大剖面图，图5是示意性地表示本专利技术的第3实施方式所涉及的燃料电池的构成的局部放大剖面图，图6是示意性地表示本专利技术的第4实施方式所涉及的燃料电池的构成的局部放大剖面图，图7是示意性地表示本专利技术的第5实施方式所涉及的燃料电池的构成的局部放大剖面图，图8是表示图7的燃料电池的变形例的局部放大剖面图，图9是示意性地表示本专利技术的第6实施方式所涉及的燃料电池的构成的局部放大剖面图，图10是示意性地表示本专利技术的第7实施方式所涉及的燃料电池的构成的局部放大剖面图， 图11是示意性地表示本专利技术的第8实施方式所涉及的燃料电池的构成的局部放大剖面图。具体实施例方式根据本专利技术的第I方式，提供一种燃料电池，其具备高分子电解质膜；催化剂层，其设置在所述高分子电解质膜上；气体扩散层，其设置在所述催化剂层上；框体，其设置在从所述高分子电解质膜的厚度方向来看比所述气体扩散层的外缘部更靠外侧的所述高分子电解质膜的外周区域上，隔离件，其设置在所述气体扩散层上，并且设置为具有与所述框体紧密相接的密接区域；和垫圈，其在从所述厚度方向来看比所述密接区域更靠外侧的位置，按照将所述隔离件与所述框体之间密封的方式设置。根据本专利技术的第2方式，提供一种第I方式所述的燃料电池，其中，所述气体扩散层的外缘部与所述框体的内缘部紧密相接。根据本专利技术的第3方式，提供一种第2方式所述的燃料电池，其中，构成所述框体的树脂材料的一部分混合存在于所述气体扩散层的外周区域。根据本专利技术的第4方式，提供一种第I 3方式中任一项所述的燃料电池，其中，所述催化剂层的外缘部，从所述厚度方向来看，设置为比所述气体扩散层的外缘部更靠外侧并且比所述垫圈的中心部更靠内侧。根据本专利技术的第5方式，提供一种第I 4方式中任一项所述的燃料电池，其中，从所述厚度方向来看所述密接区域的内缘部与外缘部的最短距离，比所述垫圈的宽度长。根据本专利技术的第6方式，提供一种第I 4方式中任一项所述的燃料电池，其中，从所述厚度方向来看所述密接区域的内缘部与外缘部的最短距离，是所述垫圈的宽度的2倍以上。根据本专利技术的第7方式，提供一种第I 6方式中任一项所述的燃料电池，其中，在所述密接区域设置有将所述隔离件和所述框体粘接的粘接构件。根据本专利技术的第8方式，提供一种第I方式所述的燃料电池，其中，所述框体，在所述密接区域具备与所述隔离件紧密相接的环状的凸部。根据本专利技术的第9方式，提供一种第8方式所述的燃料电池，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.10 JP 2011-1746251.一种燃料电池，具备 高分子电解质膜； 催化剂层，其设置在所述高分子电解质膜上； 气体扩散层，其设置在所述催化剂层上； 框体，其设置在从所述高分子电解质膜的厚度方向来看比所述气体扩散层的外缘部更靠外侧的所述高分子电解质膜的外周区域上， 隔离件，其设置在所述气体扩散层上，并且设置为具有与所述框体紧密相接的密接区域；和 垫圈，其在从所述厚度方向来看比所述密接区域更靠外侧的位置，按照将所述隔离件与所述框体之间密封的方式设置。2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中， 所述气体扩散层的外缘部与所述框体的内缘部紧密相接。3.根据权利要求2所述的燃料电池，其中， 构成所述框体的树脂材料的一部分混合存在于所述气体扩散层的外周区域。4.根据权利要求1 3中任一项所述的燃料电池，其中， 所述催化剂层...

【专利技术属性】
技术研发人员：山内将树，菅原靖，竹口伸介，辻庸一郎，日下部弘树，森本隆志，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：