[發明專利]帶有燃料電池用樹脂框的電解質膜-電極結構體

有效

• 申請號: 201310238007.2
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103531830A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 滿田直樹;相馬浩;田中之人;岡部祐介;苫名佑
• 申請（專利權）人: 本田技研工業株式會社
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 雒運樸

技術領域

本發明涉及包括階梯件MEA和樹脂制框構件的帶有燃料電池用樹脂框的電解質膜-電極結構體。

背景技術

一般而言，固體高分子型燃料電池采用由高分子離子交換膜構成的固體高分子電解質膜。該燃料電池利用隔板(雙極板)來夾持電解質膜-電極結構體(MEA)，該電解質膜-電極結構體(MEA)在固體高分子電解質膜的兩側分別配設由催化劑層(電極催化劑層)和氣體擴散層(多孔質碳)構成的陽極電極及陰極電極。將該燃料電池層疊規定數量而構成燃料電池組作為例如車載用燃料電池組使用。

在該種電解質膜-電極結構體中，存在構成設定為一方的氣體擴散層的表面積小于固體高分子電解質膜的表面積、并且另一方的氣體擴散層的表面積與所述固體高分子電解質膜的表面積相同的所謂的階梯件MEA的情況。此時，削減了比較高價的固體高分子電解質膜的使用量，并且為了保護薄膜狀且強度較低的所述固體高分子電解質膜而采用組裝了樹脂制框構件的帶有框的MEA。

例如，公知有專利文獻1公開的電解質膜-電極接合體。在該電解質膜-電極接合體中，如圖7所示，在膜1的一側配置有陽極催化劑層2a和陽極擴散層2b，并且在所述膜1的另一側配置有陰極催化劑層3a和陰極擴散層3b，從而構成階梯件MEA4。

陽極擴散層2b的面積設定為大于陰極擴散層3b的面積，所述陰極擴散層3b側的膜1的外周部和襯墊結構體5通過粘接層6接合在一起。

專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-66766號公報

但是，在上述專利文獻1中，襯墊結構體5通過臺階部內表面5a設有薄壁部5b。而且，陽極擴散層2b的外周面與臺階部內表面5a相對配置，并且陰極擴散層3b的外周面與薄壁部5b的內側端面5bb相對配置。

因此，在相互配置階梯件MEA4和襯墊結構體5時，需要將陽極擴散層2b的外周面插入臺階部內表面5a，而將陰極擴散層3b的外周面插入薄壁部5b的內側端面5bb。但是，難以正確且迅速地進行上述兩者的插入作業。例如，有可能在陰極擴散層3b的外周面躍上襯墊結構體5的薄壁部5b的狀態下接合在一起。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而做成的，其目的在于以簡單且經濟的結構提供能容易且正確地組裝階梯件MEA和樹脂制框構件的帶有燃料電池用樹脂框的電解質膜-電極結構體。

本發明涉及帶有燃料電池用樹脂框的電解質膜-電極結構體，該帶有燃料電池用樹脂框的電解質膜-電極結構體包括：電解質膜-電極結構體，其在固體高分子電解質膜的一面上配設有具有第一催化劑層及第一氣體擴散層的第一電極，且在所述固體高分子電解質膜的另一面上配設有具有第二催化劑層及第二氣體擴散層的第二電極，并且，所述第一氣體擴散層的平面尺寸大于所述第二氣體擴散層的平面尺寸；樹脂制框構件，其具有環繞所述固體高分子電解質膜的外周的框形狀，且在該樹脂制框構件上設有：通過臺階部形成為比外周部薄的薄壁狀且向所述第二氣體擴散層側突出的內周突部、構成所述臺階部且與所述第一氣體擴散層的外周端面相對的內側壁面。

在該帶有燃料電池用樹脂框的電解質膜-電極結構體中，第二氣體擴散層的外周端面和內周突部的內側端面之間的間隙即第一間隔的尺寸與第一氣體擴散層的外周端面和內側壁面之間的間隙即第二間隔的尺寸不同。

另外，在該帶有燃料電池用樹脂框的電解質膜-電極結構體中，優選為，第一間隔的尺寸大于第二間隔的尺寸。

另外，在該帶有燃料電池用樹脂框的電解質膜-電極結構體中，優選為，臺階部的厚度尺寸與固體高分子電解質膜的厚度及第一電極的厚度的合計厚度尺寸相同。

發明效果

采用本發明，通過以第二氣體擴散層的外周端面和內周突部的內側端面之間的間隙為基準進行定位或以第一氣體擴散層的外周端面和內側壁面之間的間隙為基準進行定位，能進行電解質膜-電極結構體(階梯件MEA)和樹脂制框構件的安裝作業。即，僅進行間隙較小的一方的定位，間隙較大的另一方就能追隨上述一方的定位而定位。

由此，僅將各個間隙即第一間隔和第二間隔設定為不同的尺寸即可，能以簡單且經濟的結構容易且正確地組裝電解質膜-電極結構體(階梯件MEA)和樹脂制框構件。

附圖說明

圖1是組裝有本發明的實施方式的帶有樹脂框的電解質膜-電極結構體的固體高分子型燃料電池的主要部分分解立體說明圖。

圖2是所述燃料電池的圖1中的II-II線剖面說明圖。

圖3是所述帶有樹脂框的電解質膜-電極結構體的陽極電極側的主視說明圖。