、天然橡膠、苯乙烯橡膠、氯丁二烯或丙烯酸橡膠等密封材料、緩沖材料或填密材料等具有彈性的密封構件。
[0085]接下來，以下，對制造帶樹脂框的電解質膜-電極結構體10的方法進行說明。
[0086]首先，制作作為階梯MEA的電解質膜-電極結構體10a，另一方面，使用模具(未圖示)將樹脂框構件24注射模塑成形。如圖4所示，樹脂框構件24具有薄壁形狀的內側鼓出部24a。在內側鼓出部24a上從內周基端部24s設有凸狀部26a，并且，在所述凸狀部26a的內側端部設有形成為比所述凸狀部26a薄壁狀的平坦面部26b。在樹脂框構件24上，與內周基端部24s相鄰而一體地成形有樹脂突起部24t。
[0087]接下來，如圖5所示，在電解質膜-電極結構體1a上，沿著固體高分子電解質膜18的外周面部18be設置粘接劑28s。粘接劑28s例如可以使用熱熔片，或者也可以借助未圖示的分配器涂敷粘接劑28s。
[0088]將樹脂框構件24的內周基端部24s與構成電解質膜-電極結構體1a的第一氣體擴散層20b的外周端部20be對位。然后，將第一氣體擴散層20b的外周端部20be重疊在內側鼓出部24a的凸狀部26a上。進而，如圖6所示，在將樹脂框構件24的內側鼓出部24a與電解質膜-電極結構體1a的固體高分子電解質膜18相互定位了的狀態下，將粘接劑28s加熱熔融，并且沿厚度方向施加載荷(沖壓等)。
[0089]由此，樹脂框構件24的內側鼓出部24a與固體高分子電解質膜18的外周面部ISbe經由粘接劑層28而粘接。并且，樹脂框構件24的前端部24ae的內周面與第二氣體擴散層22b的外周端部22be的前端面經由粘接劑層28而粘接。
[0090]接下來，如圖7所示，將樹脂框構件24的樹脂突起部24t由其接觸的模具(未圖示)進行加熱及加壓。作為加熱方式，采用激光加熱、紅外線加熱、脈沖加熱、加熱器加熱等。因此，樹脂突起部24t被加熱熔融，所述樹脂突起部24t浸漬于構成陽極電極20的第一氣體擴散層20b而設置樹脂浸漬部28a。因此，制造出帶樹脂框的電解質膜-電極結構體10。
[0091]如圖2所示，帶樹脂框的電解質膜-電極結構體10由第一隔板14及第二隔板16夾持。第二隔板16與樹脂框構件24的內側鼓出部24a抵接，且與第一隔板14 一起對帶樹脂框的電解質膜-電極結構體10施加載荷。并且，通過層疊規定數量的燃料電池12而構成燃料電池組，并且對未圖示的端板之間施加緊固載荷。
[0092]以下，對這樣構成的燃料電池12的動作進行說明。
[0093]首先，如圖1所示，向氧化劑氣體入口連通孔30a供給含氧氣體等氧化劑氣體，并且向燃料氣體入口連通孔34a供給含氫氣體等燃料氣體。而且，向冷卻介質入口連通孔32a供給純水或乙二醇、油等冷卻介質。
[0094]因此，氧化劑氣體從氧化劑氣體入口連通孔30a向第二隔板16的氧化劑氣體流路36導入，沿箭頭B方向移動而向電解質膜-電極結構體1a的陰極電極22供給。另一方面，燃料氣體從燃料氣體入口連通孔34a向第一隔板14的燃料氣體流路38導入。燃料氣體沿著燃料氣體流路38而沿箭頭B方向移動，向電解質膜-電極結構體1a的陽極電極20供給。
[0095]因此，在各電解質膜-電極結構體1a中，向陰極電極22供給的氧化劑氣體和向陽極電極20供給的燃料氣體在第二電極催化劑層22a及第一電極催化劑層20a內通過電化學反應而被消耗，進行發電。
[0096]接下來，向陰極電極22供給而被消耗了的氧化劑氣體沿著氧化劑氣體出口連通孔30b而向箭頭A方向排出。同樣，向陽極電極20供給而被消耗了的燃料氣體沿著燃料氣體出口連通孔34b而向箭頭A方向排出。
[0097]另外，供給到冷卻介質入口連通孔32a中的冷卻介質在被導入第一隔板14與第二隔板16之間的冷卻介質流路40之后，沿箭頭B方向流通。該冷卻介質將電解質膜-電極結構體1a冷卻后，從冷卻介質出口連通孔32b排出。
[0098]在該情況下，在本實施方式中，如圖2及圖3所示，在樹脂框構件24的內側鼓出部24a上設有平坦面部26b，該平坦面部26b形成有具有錐形狀的粘接劑層28。而且，平坦面部26b構成從內側鼓出部24a的前端部24ae朝向內周基端部24s而向從固體高分子電解質膜18的外周面部ISbe離開的方向傾斜的錐面。
[0099]因此，如圖5所示，在平坦面部26b上設置的粘接劑28s在朝向內周基端部24s延伸時，沿著構成所述平坦面部26b的錐面移動(參照圖6)。此時，錐面朝向內周基端部24s而從固體高分子電解質膜18的外周面部ISbe離開，且朝向所述內周基端部24s側而容量(容積)增加。因此，粘接劑層28內的空氣能夠沿著粘接劑28s的流動而向內周基端部24s側可靠地移動。
[0100]由此，能夠得到如下效果，即，能夠通過簡單的結構將電解質膜-電極結構體1a與樹脂框構件24牢固且良好地接合，并且能夠盡可能抑制在粘接劑層28的內部產生氣泡。
[0101]并且，在本實施方式中，如圖3所示，樹脂浸漬部28a的寬度尺寸LI設定成比構成內側鼓出部24a的凸狀部26a的寬度尺寸L2小的尺寸。因此，如圖7所示，在將樹脂框構件24的樹脂突起部24t加熱及加壓時，凸狀部26a作為載荷承受部(背承部)而發揮功能。因此，能夠可靠地對樹脂突起部24t進行加壓，能夠良好且迅速地形成所期望的樹脂浸漬部28a。
【主權項】
1.一種燃料電池用帶樹脂框的電解質膜-電極結構體，其具備: 階梯狀的電解質膜-電極結構體，其在固體高分子電解質膜的一側的面上設有第一電極，在所述固體高分子電解質膜的另一側的面上設有第二電極，并且所述第一電極的平面尺寸設定成比所述第二電極的平面尺寸大的尺寸；以及 樹脂框構件，其環繞所述固體高分子電解質膜的外周而設置， 所述燃料電池用帶樹脂框的電解質膜-電極結構體的特征在于， 所述樹脂框構件具有從內周基端部向所述第二電極側鼓出的薄壁狀的內側鼓出部，在所述內側鼓出部上設有平坦面部，在所述平坦面部與至少從所述第二電極的端部向面方向外側露出的所述固體高分子電解質膜的外周面部之間形成有粘接劑層， 并且，所述粘接劑層構成從所述內側鼓出部的前端部朝向所述內周基端部而所述粘接劑層的厚度變厚的錐形狀。2.根據權利要求1所述的燃料電池用帶樹脂框的電解質膜-電極結構體，其特征在于， 在構成所述樹脂框構件的所述內側鼓出部上設置錐形狀部。3.根據權利要求1或2所述的燃料電池用帶樹脂框的電解質膜-電極結構體，其特征在于， 在所述內周基端部上設有樹脂突起部，所述樹脂突起部通過熔融而浸漬于所述第一電極的外周緣部，從而形成樹脂浸漬部， 并且，在所述內側鼓出部上設有凸狀部，所述凸狀部位于所述內周基端部的附近且與所述固體高分子電解質膜的所述外周面部抵接， 所述凸狀部的從所述內周基端部朝向所述前端部的寬度尺寸設定成比所述樹脂浸漬部的寬度尺寸大的尺寸。
【專利摘要】本發明提供一種能夠通過簡單的結構將電解質膜-電極結構體與樹脂框構件牢固且良好地接合，并且能夠盡可能地抑制在粘接劑的內部產生氣泡的燃料電池用帶樹脂框的電解質膜-電極結構體。在帶樹脂框的電解質膜-電極結構體(10)中，將電解質膜-電極結構體(10a)與樹脂框構件(24)一體化。樹脂框構件(24)具有從內周基端部(24s)向陰極電極(22)側鼓出的內側鼓出部(24a)。在內側鼓出部(24a)上設有平坦面部(26b)，在該平坦面部(26b)與固體高分子電解質膜(18)的外周面部(18be)之間形成有粘接劑層(28)。平坦面部(26b)構成從內側鼓出部(24a)的前端部(24ae)朝向內周基端部(24s)傾斜的錐面。
【IPC分類】H01M8/1004, H01M8/0271
【公開號】CN105633428
【申請號】CN201510794675
【發明人】田中之人, 滿田直樹, 杉浦誠治, 大森優
【申請人】本田技研工業株式會社
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年11月18日
【公告號】US20160149232