專利名稱：電極-膜-框接合體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于固態(tài)高分子電解質(zhì)型燃料電池的電極-膜-框接合體的制造方法 的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
固態(tài)高分子電解質(zhì)膜型燃料電池(以下，稱之為“PEFC”)為如下所述的裝置通 過使含有氫的燃料氣體與含有空氣等氧的氧化劑氣體進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，由此同時(shí)產(chǎn)生電力 與熱量。PEFC —般通過層疊多個(gè)電池單元而構(gòu)成。在一個(gè)電池單元中，由一對(duì)板狀的導(dǎo)電 性隔板、具體而言由陽(yáng)極隔板與陰極隔板夾持膜電極接合體(以下，稱之為“MEA”)而構(gòu)成。 MEA具有MEA主體部、在MEA主體部的周緣部延伸設(shè)置且包圍MEA主體部地配設(shè)的框體。并 且，在此，將具有所述框體的MEA稱之為“電極-膜-框接合體”。MEA主體部包括將周緣部支承在所述框體上的高分子電解質(zhì)膜；形成在該高分 子電解質(zhì)膜的兩表面且配置在所述框體的內(nèi)側(cè)的一對(duì)電極層。一對(duì)電極層包括形成在高 分子電解質(zhì)膜的兩表面的鉬等催化劑層；由形成在該催化劑層上的多孔質(zhì)構(gòu)成且具有導(dǎo)電 性的氣體擴(kuò)散層。通過使燃料氣體或氧化劑氣體分別與所述一對(duì)電極層接觸而發(fā)生電化學(xué) 反應(yīng)，并產(chǎn)生電力與熱量。另一方面，在框體的表面設(shè)有將與隔板之間密封的襯墊，且通過 該襯墊，遮斷或抑制燃料氣體及氧化劑氣體向外部的漏出。以下，對(duì)現(xiàn)有例1的MEA的制造工序進(jìn)行說明。圖20A 圖20D是將MEA主體部 與框體的接合部分放大來表示現(xiàn)有例1的MEA的制造工序的示意說明圖。如圖20A所示，首先，將第一模具TlOl與第二模具T102合模，而成形構(gòu)成框體106 的一部分的一次成形體106A。然后，卸除第二模具T102，如圖20B所示，將在高分子電解質(zhì)膜105A的兩表面且高 分子電解質(zhì)膜105A的周緣部的內(nèi)側(cè)形成有一對(duì)電極層105D的MEA主體部105配置在第一 模具TlOl的凹陷部T101A。此時(shí)，MEA主體部105的周緣部105E配置在第一模具TlOl的 平坦部IOlB及一次成形體106A的平坦部106A1上。接著，如圖20C所示，將配置有MEA主體部105的第一模具TlOl與第三模具T103 合模，而成形構(gòu)成框體106的另一部分的二次成形體106B。由此，將一次成形體106A與二 次成形體106B —體化而形成框體106。接著，從第一模具TlOl及第三模具T103中取出接合有框體106的MEA主體部105， 將其配置在第四模具T104與第五模具T105之間。接著，如圖20D所示，將第四模具T104 與第五模具T105合模，且在框體106的表面上成形襯墊107。在如上所述構(gòu)成的現(xiàn)有例1的MEA中，在電極層105D與框體106之間具有高分子 電解質(zhì)膜105A單獨(dú)存在的部分，即存在高分子電解質(zhì)膜105A既未被電極層105D支承也未 被框體106支承的部分。由此，從操作性的觀點(diǎn)出發(fā)及從防止因運(yùn)轉(zhuǎn)中的燃料氣體與氧化 劑氣體的壓力差等造成的高分子電解質(zhì)膜105A的斷裂的觀點(diǎn)出發(fā)，要對(duì)位于電極層105D與框體106之間的高分子電解質(zhì)膜105A進(jìn)行加強(qiáng)。作為這樣的加強(qiáng)技術(shù)，例如存在專利文 獻(xiàn)1、2中公開的技術(shù)。圖21A 圖21D是將MEA主體部與框體的接合部分放大來表示專利文獻(xiàn)1 (日本 專利3368907號(hào)公報(bào))中公開的現(xiàn)有例2的MEA的制造工序的示意說明圖。如圖21A 圖 21D所示，在現(xiàn)有例2的MEA中，在MEA主體部105的周緣部105E設(shè)置呈鏡框狀的加強(qiáng)膜 108，并在對(duì)高分子電解質(zhì)膜105A進(jìn)行加強(qiáng)后，成形框體106及襯墊107。圖22A 圖22D是將MEA主體部與框體的接合部分放大來表示專利文獻(xiàn)2 (日本 專利3897808號(hào)公報(bào))中公開的現(xiàn)有例3的MEA的制造工序的示意說明圖。如圖22A 圖 22D所示，在現(xiàn)有例3的MEA中，使用第六模具及第七模具T106、T107來代替第四模具及第 五模具Τ104、Τ105。由此，以覆蓋位于電極層105D與框體106之間的高分子電解質(zhì)膜105Α 的方式成形襯墊107Α，對(duì)高分子電解質(zhì)膜105Α進(jìn)行加強(qiáng)。專利文獻(xiàn)1 日本專利第3368907號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2 日本專利第3897808號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在設(shè)有現(xiàn)有例2的加強(qiáng)膜108的技術(shù)中，顯然部件數(shù)量增加且制造工序增 加。進(jìn)而，為了呈鏡框狀地形成加強(qiáng)膜108，在例如通過沖裁加工來制成加強(qiáng)膜108的情況 下，還存在其沖裁掉的部分形成損失等成本方面的缺陷。另外，在成形現(xiàn)有例3的襯墊107Α的技術(shù)中，在模具Τ106、Τ107內(nèi)流入構(gòu)成襯墊 107Α的構(gòu)件例如熱塑性樹脂時(shí)，施加在高分子電解質(zhì)膜105Α的兩表面的樹脂的壓力變得 不均勻。由此，如圖23的虛線所包圍的部分所示，高分子電解質(zhì)膜105Α產(chǎn)生變形(例如， 波動(dòng))。因而，為了抑制該變形，需要提高模具Τ106、Τ107的精度，或嚴(yán)格地控制樹脂的壓 力。因而，本發(fā)明的目的在于解決上述問題，其提供一種無(wú)需提高模具的精度或嚴(yán)格 地控制樹脂的壓力，而能夠防止高分子電解質(zhì)膜的斷裂及變形的電極-膜-框接合體的制 造方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如下。根據(jù)本發(fā)明的第一方式，提供一種電極-膜-框接合體的制造方法，通過該制造方 法在電極-膜-框接合體主體部的周緣部的周圍形成框體而制造電極-膜-框接合體，所 述電極-膜-框接合體主體部具有第一催化劑層，其配置在高分子電解質(zhì)膜的一面；第一 氣體擴(kuò)散層，其配置在該第一催化劑層的表面且比所述電解質(zhì)膜的周緣部更靠?jī)?nèi)側(cè)；第二 催化劑層，其配置在所述電解質(zhì)膜的另一面；第二氣體擴(kuò)散層，其配置在該第二催化劑層的 表面且比所述電解質(zhì)膜的周緣部更靠?jī)?nèi)側(cè)，并配置成使外緣的位置與第一氣體擴(kuò)散層相互 不同，其中，以平坦部的一部分與所述第一氣體擴(kuò)散層或所述第二氣體擴(kuò)散層中任一者的外 緣部分隔著所述電解質(zhì)膜在所述電解質(zhì)膜的厚度方向上對(duì)置的方式將所述主體部的周緣 部配置在所述平坦部上，所述平坦部以與所述電解質(zhì)膜的面方向平行的方式設(shè)置在與第一 成形模具嵌合的構(gòu)成所述框體的一部分的框狀的一次成形體的框內(nèi)緣，所述第一氣體擴(kuò)散 層或所述第二氣體擴(kuò)散層中任一者的外緣部分位于比所述第一氣體擴(kuò)散層與所述第二氣
5體擴(kuò)散層隔著所述電解質(zhì)膜相互對(duì)置的部分更靠外側(cè)的位置，將第二成形模具合模在所述第一成形模具上，在該第一成形模具上嵌合著所述一 次成形體，在該一次成形體上配置有所述主體部，在所述第一成形模具及所述一次成形體與所述第二成形模具之間流入熱塑性樹 脂，成形構(gòu)成所述框體的其他部分的二次成形體，從而形成所述框體。根據(jù)本發(fā)明的第二方式，提供在第一方式中記載的電極-膜-框接合體的制造方 法，在成形所述二次成形體時(shí)，以將構(gòu)成所述二次成形體的樹脂的一部分混入所述外緣部 分的方式成形所述二次成形體。根據(jù)本發(fā)明的第三方式，提供在第一方式中記載的電極-膜-框接合體的制造方 法，在形成所述框體時(shí)，與所述第一氣體擴(kuò)散層及所述第二氣體擴(kuò)散層空有間隙地形成所 述框體，在將形成了所述框體的所述主體部配置在第三成形模具與第四成形模具之間后， 將所述第三成形模具與所述第四成形模具合模，在所述第三成形模具及所述第四成形模具與形成了所述框體的所述主體部之間 流入熱塑性樹脂或熱塑性高彈體，從而在所述間隙及所述框體的表面的一部分連續(xù)成形彈 性體。根據(jù)本發(fā)明的第四方式，提供在第三方式中記載的電極-膜-框接合體的制造方 法，在成形所述彈性體時(shí)，以將構(gòu)成所述彈性體的樹脂或高彈體的一部分混入所述外緣部 分的方式成形所述彈性體。根據(jù)本發(fā)明的第五方式，提供在第一方式中記載的電極-膜-框接合體的制造方 法，在所述平坦部上配置所述主體部的周緣部后，在所述主體部的周緣部上配置按壓構(gòu)件， 而抑制所述主體部的周緣部從所述平坦部浮起，在這種狀態(tài)下，將所述第二成形模具合模 在所述第一成形模具上。根據(jù)本發(fā)明的第六方式，提供在第一方式至第五方式中記載的電極-膜-框接合 體的制造方法，所述第二氣體擴(kuò)散層形成為包含在所述第一氣體擴(kuò)散層中的大小，且配置 成在所述電解質(zhì)膜的厚度方向上包含在所述第一氣體擴(kuò)散層中，從而其外緣的位置配置成 與所述第一氣體擴(kuò)散層的外緣的位置相互不同。根據(jù)本發(fā)明的第七方式，提供在第一方式至第五方式中記載的電極-膜-框接合 體的制造方法，所述第一氣體擴(kuò)散層及所述第二氣體擴(kuò)散層分別形成為長(zhǎng)方形狀，所述第二氣體擴(kuò)散層配置成其長(zhǎng)邊與所述第一氣體擴(kuò)散層的一組長(zhǎng)邊分別交叉， 從而其外緣的位置配置成與所述第一氣體擴(kuò)散層的外緣的位置相互不同。根據(jù)本發(fā)明的第八方式，提供在第一方式至第五方式中記載的電極-膜-框接合 體的制造方法，所述第一氣體擴(kuò)散層及所述第二氣體擴(kuò)散層分別形成為相同的大小，所述第二氣體擴(kuò)散層相對(duì)于所述第一氣體擴(kuò)散層在所述電解質(zhì)膜的厚度方向上 具有重疊部分且在所述電解質(zhì)膜的面方向上錯(cuò)位配置，從而其外緣的位置配置成與所述第 一氣體擴(kuò)散層的外緣的位置相互不同。根據(jù)本發(fā)明的第九方式，提供一種電極-膜-框接合體的制造方法，通過該方法 在電極-膜-框接合體主體部的周緣部的周圍形成框體而制造電極-膜-框接合體，該電 極-膜_框接合體主體部通過在高分子電解質(zhì)膜的兩表面上設(shè)置第一及第二催化劑層，在該第一及第二催化劑層的表面上以層疊狀配置第一及第二氣體擴(kuò)散層而形成，在所述電解質(zhì)膜的一面上設(shè)置第一催化劑層，在該第一催化劑層的表面且比所述 電解質(zhì)膜的周緣部更靠?jī)?nèi)側(cè)配置第一氣體擴(kuò)散層，在所述電解質(zhì)膜的另一面設(shè)置第二催化 劑層，在該第二催化劑層的表面且比所述電解質(zhì)膜的周緣部更靠?jī)?nèi)側(cè)，以使外緣的位置與 所述第一氣體擴(kuò)散層相互不同的方式配置第二氣體擴(kuò)散層，由此形成所述主體部。以所述第一或所述第二氣體擴(kuò)散層中任一者的位于比所述第一氣體擴(kuò)散層與所 述第二氣體擴(kuò)散層隔著所述電解質(zhì)膜相互對(duì)置的部分更靠外側(cè)的外緣部分、與以與所述電 解質(zhì)膜的面方向平行的方式設(shè)于框形狀的一次成形體的框內(nèi)緣的平坦部的一部分隔著所 述電解質(zhì)膜在所述電解質(zhì)膜的厚度方向上對(duì)置的方式，在所述平坦部上配置所述主體部的 周緣部之后，成形與所述一次成形體一同覆蓋所述電解質(zhì)膜的周緣部的二次成形體，由此 形成所述框體。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的電極-膜-框接合體的制造方法，所述主體部形成為使第一氣體擴(kuò) 散層的外緣的位置與第二氣體擴(kuò)散層的外緣的位置相互不同。即，位于比第一氣體擴(kuò)散層 與第二氣體擴(kuò)散層隔著所述電解質(zhì)膜相互對(duì)置的部分更靠外側(cè)的外緣部分形成為存在于 第一氣體擴(kuò)散層或第二氣體擴(kuò)散層中的任一者上。另外，以所述外緣部分與一次成形體的 框內(nèi)緣的平坦部的一部分對(duì)置的方式在所述平坦部配置所述主體部的周緣部之后，成形二 次成形體而形成框體。由此，在二次成形體的成形時(shí)，所述電解質(zhì)膜在其面方向上被支承在 所述外緣部分或所述平坦部中的任一者上。因而，即使對(duì)所述電解質(zhì)膜沿所述電解質(zhì)膜的厚度方向施加有構(gòu)成二次成形體的 樹脂的射出壓力，也可防止所述電解質(zhì)膜的斷裂及變形，因此，無(wú)需提高模具的精度、或嚴(yán) 格地控制樹脂的壓力。


本發(fā)明的這些目的及特征和其他目的及特征可從與添加的附圖中的優(yōu)選實(shí)施方 式相關(guān)的以下記載中清楚得到。在這些附圖中，圖1是將本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的固態(tài)高分子電解質(zhì)型燃料電池的結(jié)構(gòu) 的一部分分解而示意性表示的立體圖。圖2是將圖1的II - II線剖面的電池單元的層疊剖面的一部分分解而表示的剖視 圖。圖3A是本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的具有MEA的MEA主體部的俯視圖。圖3B是圖3A的IV - IV線剖視圖。圖4是表示圖1的MEA的陽(yáng)極隔板側(cè)的表面結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖5是表示圖1的MEA的陰極隔板側(cè)的表面結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖6A是在圖4及圖5的IV _ IV線剖面中表示MEA的制造工序的示意說明圖。圖6B是表示圖6A下一工序的示意說明圖。圖6C是表示圖6B下一工序的示意說明圖。圖6D是表示圖6C下一工序的示意說明圖。圖7A是將MEA主體部與框體的接合部分放大來表示MEA的制造工序的示意說明圖。圖7B是表示圖7A下一工序的示意說明圖。圖7C是表示圖7B下一工序的示意說明圖。圖7D是表示圖7C下一工序的示意說明圖。圖8A是表示在本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的構(gòu)成MEA的框體的一部分的一次 成形體上配置有MEA主體部的狀態(tài)的示意剖視圖。圖8B是表示從圖8A的狀態(tài)進(jìn)而成形有構(gòu)成MEA的框體的另一部分的二次成形體 的狀態(tài)的示意剖視圖。圖9A是將MEA主體部與框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉 及的第一變形例的制造工序的示意說明圖。圖9B是表示圖9A下一工序的示意說明圖。圖9C是表示圖9B下一工序的示意說明圖。圖9D是表示圖9C下一工序的示意說明圖。 圖IOA是將MEA主體部與框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉 及的MEA的第二變形例的制造工序的示意說明圖。圖IOB是表示圖IOA下一工序的示意說明圖。圖IOC是表示圖IOB下一工序的示意說明圖。圖IOD是表示圖IOC下一工序的示意說明圖。圖1IA是將MEA主體部與框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉 及的MEA的制造工序的示意說明圖。圖IlB是表示圖IlA下一工序的示意說明圖。圖IlC是表示圖IlB下一工序的示意說明圖。圖IlD是表示圖IlC下一工序的示意說明圖。圖12是本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的MEA的示意剖視圖。圖13是本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的具有MEA的MEA主體部的俯視圖。圖14A是本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的具有MEA的MEA主體部的俯視圖。圖14B是圖14A的VDI - VDI線剖視圖。圖15A是表示在本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的構(gòu)成MEA的框體的一部分的一次 成形體上配置有MEA主體部的狀態(tài)的示意剖視圖。圖15B是表示從圖15A的狀態(tài)進(jìn)而成形有構(gòu)成MEA的框體的另一部分的二次成形 體的狀態(tài)的示意剖視圖。圖15C是表示從圖15B的狀態(tài)進(jìn)而配置有襯墊的狀態(tài)的示意剖視圖。圖16A是將MEA主體部與框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式所涉 及的MEA的制造工序的示意說明圖。圖16B是表示圖16A下一工序的示意說明圖。圖16C是表示圖16B下一工序的示意說明圖。圖16D是表示圖16C下一工序的示意說明圖。圖17是浮起防止用按壓構(gòu)件的立體圖。圖18是表示定期性測(cè)定發(fā)電試驗(yàn)中的電壓的進(jìn)展與從電池單元中排出的水分中所含有的氟化物離子的排出速度的結(jié)果的曲線圖。圖19是表示相對(duì)于發(fā)電試驗(yàn)時(shí)間來測(cè)定燃料氣體從陽(yáng)極側(cè)至陰極側(cè)的交叉泄漏 (夕口 ；^ )的發(fā)生率的結(jié)果的曲線圖。圖20A是將MEA主體部與框體的接合部分放大來表示現(xiàn)有例1的MEA的制造工序 的示意說明圖。圖20B是表示圖20A下一工序的示意說明圖。圖20C是表示圖20B下一工序的示意說明圖。圖20D是表示圖20C下一工序的示意說明圖。圖21A是將MEA主體部與框體的接合部分放大來表示現(xiàn)有例2的MEA的制造工序 的示意說明圖。圖21B是表示圖21A下一工序的示意說明圖。圖21C是表示圖21B下一工序的示意說明圖。圖21D是表示圖21C下一工序的示意說明圖。 圖22A是將MEA主體部與框體的接合部分放大來表示現(xiàn)有例2的MEA的制造工序 的示意說明圖。圖22B是表示圖22k下一工序的示意說明圖。圖22C是表示圖22B下一工序的示意說明圖。圖22D是表示圖22C下一工序的示意說明圖。圖23是表示在現(xiàn)有例3的MEA的制造工序中在高分子電解質(zhì)膜變形的狀態(tài)下將 MEA主體部與框體接合了的狀態(tài)的示意說明圖。
具體實(shí)施例方式在繼續(xù)本發(fā)明的敘述之前，對(duì)在附圖中相同的構(gòu)件標(biāo)以相同的參考標(biāo)號(hào)。以下，對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式邊參考附圖邊說明?！兜谝粚?shí)施方式》圖1是將本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的具有電極-膜-框接合體的固態(tài)高分子 電解質(zhì)型燃料電池的結(jié)構(gòu)的一部分分解而示意性表示的立體圖。如圖1所示，固態(tài)高分子電解質(zhì)型燃料電池(PEFC) 100通過層疊多個(gè)作為基本單 位結(jié)構(gòu)的電池單元(單電池組件)10而構(gòu)成。并且，雖然沒有圖示，但在電池單元10的兩 端的最外層安裝有集電板、絕緣板及端板，電池單元10從兩端通過穿過螺栓孔4的緊固螺 栓與螺母(均未圖示)而緊固構(gòu)成。在本第一實(shí)施方式中，電池單元10層疊60個(gè)，且插通 于螺栓孔4中的螺栓與螺母以緊固力IOkN來緊固。電池單元10構(gòu)成為，通過一對(duì)導(dǎo)電性的隔板、更具體而言通過陽(yáng)極隔板2及陰極 隔板3挾持電極-膜-框接合體(以下，稱之為“MEA”)1的兩表面周緣部的框體6(更準(zhǔn) 確來說為襯墊7)。由此，設(shè)于后述的MEA主體部5的電極層的最外側(cè)的氣體擴(kuò)散層5C1、 5C2(參考圖2)與隔板2、3的表面抵接，并通過陽(yáng)極隔板2的燃料氣體流路槽21的氣體擴(kuò) 散層抵接部21A及陰極隔板3的氧化劑氣體流路槽31的氣體擴(kuò)散層抵接部31A、氣體擴(kuò)散 層5C1、5C2來劃定燃料氣體流路及氧化劑氣體流路。由此，在氣體擴(kuò)散層抵接部21A中流通 的燃料氣體與陽(yáng)極隔板2側(cè)的氣體擴(kuò)散層5C1接觸，在氣體擴(kuò)散層抵接部31A中流通的氧化劑氣體與陰極隔板3側(cè)的氣體擴(kuò)散層5C2接觸，而能夠產(chǎn)生PEFC100的電化學(xué)反應(yīng)。另 外，在被層疊的電池單元10中，鄰接的MEA主體部5相互電串聯(lián)或并聯(lián)連接。在隔板2、3及框體6分別設(shè)有燃料氣體及氧化劑氣體流通的一對(duì)貫通孔，即燃料 氣體岐管孔12、22、32及氧化劑氣體岐管孔13、23、33。在層疊電池單元10的狀態(tài)下，這些 貫通孔被層疊連結(jié)，從而形成燃料氣體岐管及氧化劑氣體岐管。在陽(yáng)極隔板2的內(nèi)側(cè)的主表面上以將一對(duì)燃料氣體岐管孔22、22之間連結(jié)的方式 設(shè)有燃料氣體流路槽21。在陰極隔板3的內(nèi)側(cè)的主表面上以將一對(duì)氧化劑氣體岐管孔33、 33之間連結(jié)的方式設(shè)有氧化劑氣體流路槽31。也就是說，氧化劑氣體及燃料氣體分別從一 側(cè)的岐管(即，供給側(cè)的岐管)向流路槽21、31分支，并向各自的另一側(cè)的岐管(S卩，排出 側(cè)的岐管)流通。在電池單元10的組裝狀態(tài)下，燃料氣體流路槽21包括形成在與氣體擴(kuò)散層5C1 抵接的表面上的氣體擴(kuò)散層抵接部21A ；架設(shè)在與氣體擴(kuò)散層5C1抵接的表面和與氣體擴(kuò) 散層5C1的周圍對(duì)置的表面之間而形成的一對(duì)連絡(luò)部(連絡(luò)用流路槽)21B。同樣地，在電 池單元10的組裝狀態(tài)下，氧化劑氣體流路槽31包括形成在與氣體擴(kuò)散層5C2抵接的表面 上的氣體擴(kuò)散層抵接部31A ；架設(shè)在與氣體擴(kuò)散層5C2抵接的表面和與氣體擴(kuò)散層5C2的 周圍對(duì)置的表面之間而形成的一對(duì)連絡(luò)部(連絡(luò)用流路槽)31B。此處，連絡(luò)部21B、31B以 將一對(duì)岐管孔22、33與氣體擴(kuò)散層抵接部21A、31A連結(jié)的方式形成。由此，氧化劑氣體及 燃料氣體分別從供給側(cè)的燃料氣體岐管孔22及氧化劑岐管孔33向連絡(luò)部21B、31B分支流 入，并分別在氣體擴(kuò)散層抵接部21A、31A中與氣體擴(kuò)散層5C1、5C2接觸，從而發(fā)生電化學(xué)反 應(yīng)。氧化劑氣體及燃料氣體的剩余的氣體和反應(yīng)生成成分隔著與排出側(cè)的燃料氣體岐管孔 22及氧化劑氣體岐管孔33連接的連絡(luò)部21B、31B，向排出側(cè)的燃料氣體岐管孔22及氧化 劑氣體岐管孔33排出。在MEAl的框體6的兩側(cè)主表面上配設(shè)有襯墊7。襯墊7以使氧化劑氣體及燃料氣 體從規(guī)定的流路槽21、31不向流路槽21、31外流出的方式配設(shè)。即，襯墊7以包圍岐管孔 12、13、14的周圍及框的周圍的方式配設(shè)。此處，在陽(yáng)極隔板2側(cè)，在電池單元10的組裝狀 態(tài)下，在燃料氣體流路槽21的連絡(luò)部21B所抵接的位置未配設(shè)有襯墊7，且以使燃料氣體岐 管孔12與MEA主體部5 —體被包圍的方式配設(shè)襯墊7。同樣地，在陰極隔板3側(cè)，在電池單 元10的組裝狀態(tài)下，在氧化劑氣體流路槽31的連絡(luò)部31B所抵接的位置未配設(shè)有襯墊7， 且以使氧化劑氣體岐管孔13與MEA主體部5 —體被包圍的方式配設(shè)襯墊7。由此，襯墊7不會(huì)成為在燃料氣體岐管孔12與MEA主體部5之間流通的燃料氣體 及在氧化劑岐管孔33與MEA主體部5之間流通的氧化劑氣體的障礙，且防止燃料氣體及氧 化劑氣體向流路槽21、31外的流出。并且，在圖1中，為了便于說明，對(duì)襯墊7及隔板2、3 的氣體擴(kuò)散層抵接部21A、31A的流路槽21、31的曲折結(jié)構(gòu)以概略構(gòu)成來示出。而且，所述各岐管也可以通過所謂的“外部岐管”構(gòu)成。在采用外部岐管的結(jié)構(gòu)的 情況下，燃料氣體岐管孔12、22、23及氧化劑氣體岐管孔13、23、33未形成在MEAl及隔板2、 3上，而燃料氣體流路槽21及氧化劑氣體流路槽31的連絡(luò)部21B、31B分別延伸到隔板2、3 的端面。并且，分別供給燃料氣體及氧化劑氣體的配管分別向隔板2、3的端面分支并接合 而構(gòu)成。在外部岐管的情況下，襯墊7沿著燃料氣體流路槽21及氧化劑氣體流路槽31的 連絡(luò)部21B、31B各自的周圍而延伸配設(shè)到框體6的端面。
在隔板2、3及框體6設(shè)有與燃料氣體岐管孔12、22、32及氧化劑氣體岐管孔13、 23、33同樣地、形成流通冷卻水(例如純水)的兩對(duì)岐管的水岐管孔14、24、34。由此，在層 疊電池單元10的狀態(tài)下，這些貫通孔被分別層疊連結(jié)，從而形成兩對(duì)水岐管。圖2是將圖1的II - II線剖面的電池單元10的層疊剖面的一部分分解而表示的 剖視圖。圖3A是MEA主體部5的俯視圖，圖3B是圖3A的IV - IV線剖視圖。MEA主體部5由選擇性輸送氫離子的高分子電解質(zhì)膜5A與形成在該高分子電解 質(zhì)膜5A的兩表面上的一對(duì)電極層5D1、5D2(即，陽(yáng)極及陰極的電極層)構(gòu)成。一對(duì)電極層 5D1、5D2分別由作為第一、第二催化劑層的一例的催化劑層5B1、5B2和作為第一、第二氣體 擴(kuò)散層的一例的氣體擴(kuò)散層5C1、5C2的雙層結(jié)構(gòu)而構(gòu)成。高分子電解質(zhì)膜5A由示出質(zhì)子 導(dǎo)電性的固態(tài)高分子材料、例如全氟磺酸膜(杜邦公司制奈費(fèi)奧恩膜)構(gòu)成。催化劑層 5BU5B2通常以擔(dān)載鉬族金屬催化劑的碳粉末為主成分，且形成在高分子電解質(zhì)膜5A的表 面上。氣體擴(kuò)散層5C1、5C2形成在催化劑層5B1、5B2的表面上，且同時(shí)具有燃料氣體或氧 化劑氣體的通氣性和電子傳導(dǎo)性這二者。氣體擴(kuò)散層5C1、5C2作為其基材可采用由碳纖維 構(gòu)成的、例如碳纖維織布或無(wú)紡布。另外，氣體擴(kuò)散層5C1、5C2作為其基材也可不使用碳纖 維，而是將至少具有碳粉末與粘合劑(例如PTFE 聚四氟乙烯)的混合物混煉而形成為板 狀的多孔質(zhì)板。另外，在該多孔質(zhì)板中也可以含有少量的碳纖維。另外，如圖3A及圖3B所示，一對(duì)電極層5D1、5D2分別構(gòu)成為，其外形尺寸比各高 分子電解質(zhì)膜5A小，且陽(yáng)極電極層5D1的外形尺寸進(jìn)而比陰極電極層5D2小，且陽(yáng)極電極 層5D1的外緣的位置構(gòu)成為位于比陰極電極層5D2的外緣的位置更靠?jī)?nèi)側(cè)的位置。換而言 之，陽(yáng)極電極層5D1形成為包含在陰極電極層5D2中的大小，且在高分子電解質(zhì)膜5A的厚 度方向上配置為包含在陰極電極層5D2中。另外，如圖2所示，陰極電極層5D2的外緣與框體6的內(nèi)緣連結(jié)。陰極電極層5D2 的外緣的附近部分形成構(gòu)成框體6的樹脂的一部分進(jìn)入氣體擴(kuò)散層5C1并混雜在其中的狀 態(tài)。由此，可牢固地固定陰極電極層5D2與框體6，進(jìn)而可牢固地固定MEA主體部5與框體 6。并且，構(gòu)成框體6的樹脂與氣體擴(kuò)散層5C1混雜的部分由于難以發(fā)生期望的電化學(xué)反應(yīng)， 故優(yōu)選位于比陽(yáng)極電極層5D1的外緣更靠外側(cè)的位置。陽(yáng)極隔板2及陰極隔板3為平板狀，與MEAl接觸的一側(cè)的表面(S卩，內(nèi)表面)與 MEAl的形狀、更具體而言與由框體6和MEA主體部5的厚度的不同而引起的臺(tái)階相應(yīng)，具有 中央部呈梯形狀突出地臺(tái)階25、35。隔板2、3可以是不透氣性的導(dǎo)電性材料，例如可以采用 將樹脂浸漬碳材料切削成規(guī)定形狀的構(gòu)件、將碳粉末與樹脂材料的混合物成形的構(gòu)件。在 此，作為隔板2、3，采用東海碳株式會(huì)社制古拉希碳(厚度3mm)。在隔板2、3中，各種岐管 孔22、23、24、32、33、34及螺栓孔4在厚度方向上貫通過該隔板2、3。在隔板2、3的內(nèi)表面形成有燃料氣體流路槽21、氧化劑氣體流路槽31。在隔板2、 3的背面形成有水流路槽50。各種岐管孔22、23、24、32、33、34、螺栓孔4、燃料氣體流路槽 21、氧化劑氣體流路槽31及水流路槽50等通過切削加工或成形加工來形成。水流路槽50以將兩對(duì)水岐管孔24、34之間連結(jié)的方式形成。也就是說，冷卻水分 別從一側(cè)的岐管、即供給側(cè)的岐管向水流路槽50分支，并分別向另一側(cè)的岐管、即排出側(cè) 的岐管流通。由此，借助水的傳熱能力，能夠?qū)㈦姵貑卧?0保持在適于電化學(xué)反應(yīng)的規(guī)定 溫度。而且，與燃料氣體及氧化劑氣體同樣地，在隔板2、3及框體6未形成水岐管孔14、24、
1134，而是可以使冷卻水供排路形成為在前所述的外部岐管結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，可以在隔板2、3的背 面未形成水流路槽50，在鄰接的電池單元10之間插入冷卻水循環(huán)的冷卻單元，并將電池單 元10層疊構(gòu)成。襯墊7由彈性體構(gòu)成，其被MEAl及隔板2、3按壓而變形，從而對(duì)MEA主體部5的 周圍及岐管孔14的周圍進(jìn)行密封。而且，在燃料氣體岐管孔12及氧化劑氣體岐管孔13中 也同樣地，通過襯墊7來密封各自的岐管孔的周圍(參考圖3)。框體6由熱塑性樹脂構(gòu)成。該熱塑性樹脂在PEFC100的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度下，化學(xué)性清潔 且穩(wěn)定，并具有適度的彈性模數(shù)與較高的載荷撓曲溫度。例如，在隔板2、3的燃料氣體流路 槽21及氧化劑氣體流路槽31的寬度為1 2mm左右且框體6的厚度為大致Imm以下的情 況下，優(yōu)選框體6的壓縮彈性模數(shù)至少在2. OOOMPa以上。此處，所謂“彈性模數(shù)”，是指由 JIS-K7181規(guī)定的壓縮彈性模數(shù)測(cè)定法來計(jì)測(cè)出的壓縮彈性模數(shù)。另外，由于PEFC100的 運(yùn)轉(zhuǎn)溫度一般在90°C以下，故優(yōu)選框體6的載荷撓曲溫度在120°C以上。另外，框體6從化 學(xué)穩(wěn)定性觀點(diǎn)來看，優(yōu)選不是非晶態(tài)樹脂而是結(jié)晶性樹脂，在其中優(yōu)選機(jī)械強(qiáng)度大且耐熱 性高的材質(zhì)。例如，所謂“特種工程塑料等級(jí)”的材料是適當(dāng)?shù)?，可例示出聚苯硫?PPS)、 聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物(LCP)、聚萘二甲酸乙二醇脂(PEN)等。這些材料具有從幾 千到幾萬(wàn)MPa的壓縮彈性模數(shù)和150°C以上的載荷撓曲溫度，為適當(dāng)?shù)牟牧?。另外，作為?用的樹脂材料，例如填充有玻璃填料的聚丙烯(GFPP)等具有非填充的聚丙烯(壓縮彈性模 數(shù)1. 000 1. 500MPa)的幾倍的彈性模數(shù)，且具有接近150°C的載荷撓曲溫度，故可適當(dāng)使 用。在本實(shí)施方式中，采用作為熱塑性樹脂的玻璃填料添加PPS (大日本油墨株式會(huì)社公司 制 DIC-PPSFZ1140-B2)。襯墊7由熱塑性樹脂及熱塑性高彈體構(gòu)成。該熱塑性樹脂及熱塑性高彈體在 PEFC100的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度下，具有化學(xué)性穩(wěn)定、特別不會(huì)發(fā)生水解等的耐熱水性。例如，襯墊7的 壓縮彈性模量?jī)?yōu)選在200MPa以下。襯墊7的最佳材料為從如下材料構(gòu)成的群中選擇出的 至少一種聚乙烯、聚丙烯(PP)、乙烯_丙烯_雙烯三元共聚物(EPDM =Ethylene-Propylen e-DieneMethylene linkage)、聚丁烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙 烯酰胺、聚酰胺、聚碳酸酯、聚縮醛、聚氨酯、硅酮、氟樹脂、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚對(duì)苯 二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇脂、間規(guī)-聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮、液 晶聚合物、聚醚腈、改性聚苯醚、聚砜、聚醚砜、多芳基化合物、聚酰胺亞胺、聚醚酰亞胺及熱 塑性聚酰亞胺等。由此，在本第一實(shí)施方式中，采用作為具有PP及EPDM的聚烯烴系熱塑性 高彈體的薩恩濤普萊恩8101-55 (Advanced ElasotomerSystem公司制)。在陽(yáng)極隔板2及陰極隔板3的背面，在各種岐管孔的周圍配設(shè)有由耐熱性的材質(zhì) 構(gòu)成的擠壓密封圈等的一般性的密封構(gòu)件9。由此，在互相鄰接的電池單元10、10之間，防 止燃料氣體、氧化劑氣體及水從各種岐管孔22、23、24、32、33、34的連結(jié)部的流出。圖4是表示圖1的MEA的陽(yáng)極隔板側(cè)的表面結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖5是表示圖1的MEA 的陰極隔板側(cè)的表面結(jié)構(gòu)的俯視圖。在兩圖中，點(diǎn)劃線表示在電池單元10的組裝狀態(tài)下， 陽(yáng)極隔板2及陰極隔板3的燃料氣體流路槽21及氧化劑氣體流路槽31抵接或?qū)χ玫奈恢?。如圖4及圖5所示，在本第一實(shí)施方式的MEAl中，在MEA主體部5的周緣部5E設(shè) 有框體6，在框體6的兩主表面上設(shè)有襯墊7?？蝮w6為挾持MEA主體部5的高分子電解質(zhì)膜5A(參考圖2)且與該高分子電解質(zhì)膜5A的外緣接合的矩形平板狀的框體。如上所述，在框體6上以沿厚度方向貫通過該 框體6的方式設(shè)有一對(duì)燃料氣體岐管孔12、一對(duì)氧化劑氣體岐管孔13、兩對(duì)水岐管孔14、 位于框體6的角部附近的四個(gè)螺栓孔4等。在本第一實(shí)施方式中，框體6構(gòu)成為外形尺寸 20mmX 180mm的矩形平板狀。另外，框體6的厚度為0. 8mm。襯墊7具有環(huán)狀部7A，該環(huán)狀部7A包圍一對(duì)燃料氣體岐管孔12、一對(duì)氧化劑氣體 岐管孔13和兩對(duì)水岐管孔14，且包圍MEA主體部5的氣體擴(kuò)散層5C1、5C2。如圖4所示， 在陽(yáng)極隔板2側(cè)，以將燃料氣體岐管孔12與MEA主體部5 —體包圍的方式形成環(huán)狀部7A。 另外，如圖5所示，在陰極隔板3側(cè)，以將氧化劑岐管孔13與MEA主體部5包圍的方式形成 環(huán)狀部7A。由此，防止燃料氣體及氧化劑氣體向燃料氣體流路槽21及氧化劑氣體流路槽 31外的流出。而且，在這種情況下，襯墊7的環(huán)狀部7A可產(chǎn)生燃料氣體流路槽21及氧化劑 氣體流路槽31的連絡(luò)部21B、31B的流路阻力，不過，由于設(shè)于各隔板2、3的槽的深度充分， 故不會(huì)成為燃料氣體及氧化劑氣體的流通的障礙。而且，在電池單元10的組裝狀態(tài)下，在 燃料氣體流路槽21及氧化劑氣體流路槽31的連絡(luò)部21B、31B所抵接的位置也可以不配設(shè) 襯墊7的環(huán)狀部7A。在這種情況下，能夠進(jìn)一步地降低燃料氣體流路槽21及氧化劑氣體流 路槽31的連絡(luò)部21B、31B的流路阻力。另外，如圖2所示，在襯墊7的環(huán)狀部7A的頂面以沿著其延伸設(shè)置方向伸展的方 式形成有肋7B。在電池單元10的組裝狀態(tài)下，該肋7B與隔板2、3抵接而被壓潰。其結(jié)果 是，電池單元10的緊固力集中在肋7B的局部，而更可靠地將各岐管孔12、13、14及MEA主 體部5的周圍加以密封。即，通過肋7B能夠更可靠地進(jìn)行襯墊7的密封。由此，在各岐管 孔12、13、14中通過的流體成為高壓以防止從岐管孔12、13、14的泄漏。而且，位于最內(nèi)側(cè)(氣體擴(kuò)散層5C1側(cè))的肋7B優(yōu)選位于比高分子電解質(zhì)膜5A 的外緣更靠?jī)?nèi)側(cè)的位置。通過這樣的結(jié)構(gòu)，借助電池單元10的組裝狀態(tài)下的所述緊固力， 互相對(duì)置的肋7B、7B隔著框體6挾持MEA主體部5的周緣部5E，從而能夠強(qiáng)化MEA主體部 5的周緣部5E與框體6的密接性及接合力。另外，在框體6的兩表面的與襯墊7的接觸部分上形成有槽6A。襯墊7通過其一 部分與該槽部6A嵌合而牢固地被固定。接著，對(duì)MEAl的制造方法進(jìn)行說明。圖6A 圖6D是在圖4及圖5的IV _ IV線剖 面中表示MEA的各制造工序的示意說明圖。圖7A 圖7D是將圖6A 圖6D的MEA主體部 與框體的接合部分放大表示的示意說明圖。圖8A是表示在構(gòu)成框體的一部分的一次成形 體上配置有MEA主體部的狀態(tài)的示意剖視圖，圖8B是表示從圖8A的狀態(tài)進(jìn)而成形有構(gòu)成 框體的另一部分的二次成形體的狀態(tài)的示意剖視圖。首先，如圖8A及圖8B所示，在高分子電解質(zhì)膜5A的中央部?jī)杀砻嫔戏謩e形成催 化劑層5B1、5B2，且在這些構(gòu)件上形成氣體擴(kuò)散層5C1、5C2，從而制出MEA主體部5。此時(shí)， 構(gòu)成陽(yáng)極電極層5D1的催化劑層5B1及氣體擴(kuò)散層5C1設(shè)置成其尺寸小于構(gòu)成陰極電極層 5D2的催化劑層5B2及氣體擴(kuò)散層5C2且其外緣位于內(nèi)側(cè)。催化劑層5B1、5B2例如如下形成。在科琴碳黑(KETJENBLACK INTERNATIONAL公司制爐黑、比表面積800m2/g、DBP吸 油量360ml/100g)中，以重量比1 1的比例擔(dān)載鉬。接著，在該催化劑粉末IOg中，混合 水35g及氫離子傳導(dǎo)性高分子電解質(zhì)的乙醇分散液(旭硝子株式會(huì)社制，9% FSS)，采用超聲波攪拌機(jī)分散，而制成催化劑層油墨。然后，將該催化劑層油墨以20 μ m的厚度噴射 涂裝在高分子電解質(zhì)膜5A的陰極面上，之后在115°C下進(jìn)行20分鐘的熱處理，形成陰極 側(cè)催化劑層5B2。而且，在進(jìn)行所述噴射涂裝之際，在高分子電解質(zhì)膜5A上進(jìn)行覆蓋具有 120mmX 120mm的開口部的掩模。另外，與上述同樣地，制作所述催化劑層油墨，以20 μ m的 厚度噴射涂裝在高分子電解質(zhì)膜5A的陽(yáng)極面上，之后在115°C下進(jìn)行20分鐘的熱處理，形 成陽(yáng)極側(cè)催化劑層5B2。在進(jìn)行所述噴射涂裝之際，在高分子電解質(zhì)膜5A上進(jìn)行覆蓋具有 115mmX 115mm的開口部的掩模。由此，形成有尺寸比陰極側(cè)催化劑層5B1小的陽(yáng)極側(cè)催化 劑層5B2。而且，作為高分子電解質(zhì)膜5A，例如可使用外形尺寸140mm方，厚度50 μ m的全 氟化碳磺酸膜(DUP0NT公司制nafi0n117 (注冊(cè)商標(biāo)))。氣體擴(kuò)散層5C1、5C2由具有多個(gè)微細(xì)孔部的多孔質(zhì)體而構(gòu)成。通過燃料氣體或氧 化劑氣體侵入該多孔質(zhì)體的孔部中，這些氣體發(fā)生擴(kuò)散，而容易到達(dá)催化劑層5B1、5B2。在 本第一實(shí)施方式中，作為一例，在陰極側(cè)催化劑層5B1上覆蓋120mm方的碳纖維布(JAPAN GORE-TEX公司制Carbel CL400、厚度400 μ m)，在陽(yáng)極側(cè)催化劑層5B2上覆蓋115mm方的碳 纖維布。然后，在壓力0. 5MPa、135°C、5分鐘的條件下對(duì)這些碳纖維布進(jìn)行熱壓，由此在高 分子電解質(zhì)膜5A的兩主表面的催化劑層5B1、5B2上形成氣體擴(kuò)散層5C1、5C2。接著，在MEA主體部5的周緣部5E上形成框體6。首先，在第一工序中，成形作為框體6的一部分的一次成形體6C。具體而言，如圖6A及圖7A所示，在將作為第一成形模具的一例的第一模具Tl與 第二模具T2合模之后，在第一模具Tl與第二模具T2之間的間隙通過射出等而流入框體6 的熱塑性樹脂，由此成形矩形框狀的一次成形體6C。此時(shí)，在一次成形體6C形成有在框內(nèi) 緣上配置有MEA主體部5的周緣部5E的平坦部6C1。此處，第一模具Tl構(gòu)成為使框體部TlC具有與一次成形體6C、即框體6的下半面 的形狀對(duì)應(yīng)的形狀。另外，在第一模具Tl的框內(nèi)部分構(gòu)成有能夠配置MEA主體部5的周緣 部5E的平坦部T1B。也就是說，平坦部TlB具有從框體部TlC的框內(nèi)緣側(cè)與一次成形體6C、 即框體6的框面S大致平行延伸的頂面。進(jìn)而，在第一模具Tl的框內(nèi)的部分形成有能夠以 平面狀收容MEA主體部5而配置的凹陷部T1A。也就是說，凹陷部TlA在平坦部TlB的頂 面延伸構(gòu)成的第一模具Tl的框內(nèi)部分，形成比氣體擴(kuò)散層5C的外緣更延伸幾毫米左右的 寬度，底部以平坦部TlB的頂面為基準(zhǔn)，構(gòu)成為MEA主體部5的催化劑層5B2及氣體擴(kuò)散層 5C1的厚度程度的深度的平面。第二模具T2構(gòu)成為使框體部T2C成形一次成形體6C、即框體6的上半面。其中， 在第二模具T2的框內(nèi)緣部分以使能夠呈平面狀配置MEA主體部5的周緣部5E的平坦部 6C1形成在一次成形體6C上的方式來構(gòu)成平坦部T2B。也就是說，平坦部T2B具有與第一 模具Tl的平坦部TlB的頂面抵接，并朝向框外緣延伸到MEA主體部5的周緣部5E的寬度 以上的頂面。另外，在第二模具T2設(shè)有用于使構(gòu)成一次成形體6C的樹脂流入模具內(nèi)的投 入口(未圖示)。該投入口與矩形框狀的一次成形體6C的各邊相對(duì)應(yīng)，在各邊上以40mm間 距設(shè)置四處左右。在框體部TIC、T2C上，在襯墊7的配設(shè)位置、即在包圍岐管孔12、13、14且包圍框 體6的框內(nèi)的位置形成有凸部T1D、T2D。在此，凸部T1D、T2D的截面形成深度約0. 5mm，寬 度約0.5mm。由此，在一次成形體6C形成有槽部6A。而且，也可以使框體部TIC、T2C構(gòu)成為不具有凸部T1D、T2D，而在框體6完成后通過切削加工形成槽部6A。另外，框體部T1C、T2C具有能夠形成岐管孔12、13、14的形狀。因而，岐管孔12、 13、14在一次成形體6C的成形時(shí)形成。而且，也可以框體部T1C、T2C構(gòu)成為不具有岐管孔 12、13、14的形狀，而通過切削加工或沖裁加工加工為形成有岐管孔12、13、14。接著，在第二工序中，如圖6B及圖7B所示，從一次成形體6C去除第二模具T2后， 在與第一模具Tl嵌合的一次成形體6C的框內(nèi)呈平面狀配置MEA主體部5，且在一次成形體 6C的平坦部6C1配置MEA主體部5的周緣部5E。更具體而言，在MEA主體部5的周緣部5E上延伸設(shè)置的高分子電解質(zhì)膜5A位于 一次成形體6C的平坦部6C1，陽(yáng)極電極層5D1位于第一模具Tl的凹陷部T1A，且陰極電極 層5D2配置成隔著高分子電解質(zhì)膜5A而位于第一模具Tl的平坦部TlB的頂面上。由此， 如圖8A所示，MEA主體部5以平面狀態(tài)配置。此外，此時(shí)，陰極電極層5D2的外緣在MEA主 體部5的面方向上，如圖6B及圖7B所示，位于比一次成形體6C的框內(nèi)緣更靠外側(cè)的位置。 即，陰極電極層5D2與一次成形體6C的平坦部6C1的一部分對(duì)置配置。由此，高分子電解 質(zhì)膜5A沒有無(wú)支承構(gòu)件而單獨(dú)存在的部分，即沒有不被電極層5D1、5D2及一次成形體6C 支承的部分。接著，在第三工序中，制作接合有MEA主體部5的框體6。更具體而言，在嵌合了配置有MEA主體部5的一次成形體6C的第一模具Tl上合 模作為第二成形模具的第三模具T3。此處，第三模具T3與第一模具Tl同樣地，在與氣體擴(kuò) 散層5C2干涉的位置設(shè)有使氣體擴(kuò)散層5C2與第三模具T3不干涉的凹陷部T3A。由此，在 第三工序中，由于第三模具T3與MEA主體部5不干涉，因此能夠防止MEA主體部5的損傷。在上述第一模具Tl與第三模具T3的接合后，在它們之間通過射出等流入構(gòu)成框 體6的熱塑性樹脂，而成形二次成形體6D。由此，如圖8B所示，將一次成形體6C與二次成 形體6D —體化，而成形框體6。此處，第三模具T3構(gòu)成使框體部T3B形成框體6的上半面的形狀。也就是說，在 形成于第三模具T3的框體部T3B與一次成形體6C之間的間隙成形二次成形體6D。另外， 在第三模具T3設(shè)有用于使構(gòu)成二次成形體6D的樹脂流入模具內(nèi)的投入口(未圖示)。該 投入口與矩形框狀的二次成形體6D的各邊相對(duì)應(yīng)，在各邊上以80mm間距設(shè)置兩處左右。另 外，第三模具T3設(shè)置成在與第一模具Tl合模的狀態(tài)下，使框體部T3B與凹陷部T3A連續(xù)且 相互連通。因而，在二次成形體6D的成形時(shí)，構(gòu)成二次成形體6D的熱塑性樹脂的一部分流入 作為多孔質(zhì)體的陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層5C2的外緣部分，并混雜在其中。由此，可牢固地固定二 次成形體6D與陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層5C2。而且，在牢固地接合框體6與MEA主體部5的觀點(diǎn) 方面，構(gòu)成框體6的樹脂混雜在陰極電極層5D2的外緣部分的優(yōu)選寬度為5mm IOmm左右。 另外，構(gòu)成框體6的樹脂混雜在陰極電極層5D2的外緣部分的寬度主要依靠于該樹脂的粘 度。具體而言，當(dāng)降低所述樹脂的粘度時(shí)，能夠增大所述寬度，當(dāng)上升所述樹脂的粘度時(shí)，則 能夠減小所述寬度。另一方面，所述寬度的調(diào)整也可以通過調(diào)整所述樹脂的射出壓力來進(jìn) 行。另外，在所述二次成形體6D的成形時(shí)，高分子電解質(zhì)膜5A至少被一次成形體6C 或陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層5C2中的任一者所支承。因而，可防止高分子電解質(zhì)膜5A發(fā)生斷裂，并且可防止如現(xiàn)有例3 (參考圖19)那樣高分子電解質(zhì)膜5A發(fā)生變形。接著，在第四工序中，在接合有MEA主體部5的框體6的表面上形成襯墊7。更具體而言，從第一模具Tl及第三模具T3取出接合有MEA主體部5的框體6，而 將其配置在第四模具T4與第五模具T5之間。在這種狀態(tài)下，將第四模具T4與第五模具T6 合模。之后，在第四模具T4及第五模具T5與框體6之間的間隙中通過射出等流入構(gòu)成襯 墊7的熱塑性樹脂或熱塑性高彈體，從而在框體6的表面上成形襯墊7。此處，在第四模具T4設(shè)有與第一模具Tl的凹陷部TlA同樣的凹陷部T3A。在第五 模具T5設(shè)有與第三模具T3的凹陷部T3A同樣的凹陷部T5A。另外，第四模具T4構(gòu)成為使 框體部T4C形成為MEAl的下半面的形狀。第五模具T5構(gòu)成為使框體部T5B形成為MEAl 的上半面的形狀。也就是說，在形成于第四模具T4的框體部T4B與框體6之間的間隙中成 形有襯墊7。如上所述地制造MEA1。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的MEA的制造方法，在MEA主體部5的面方向 上，以陰極電極層5D2的外緣位于比陽(yáng)極電極層5D1的外緣更靠外側(cè)的方式形成MEA主體 部5。另外，在以使陰極電極層5D2的外緣部分與一次成形體6C的平坦部6C1對(duì)置的方式 配置MEA主體部4之后，成形二次成形體6D。由此，在二次成形體6D的成形時(shí)，高分子電解 質(zhì)膜5A被一次成形體6C的平坦部6C1或陰極電極層5D2的外緣部分中的任一者支承。因 而，無(wú)需提高模具的精度或嚴(yán)格地控制樹脂的壓力，而能夠防止高分子電解質(zhì)膜5A的斷裂 及變形。另外，沒有為了防止高分子電解質(zhì)膜5A的斷裂及變形而如現(xiàn)有例2那樣另行設(shè)置 加強(qiáng)模的必要性，與現(xiàn)有例1 3相比，零件數(shù)量及制造工序均未增加。另外，在框體6的成形時(shí)，由于使構(gòu)成框體6的樹脂流入并混雜在陰極電極層5D2 的外緣部分中，因此能夠增強(qiáng)框體6與MEA主體部5的接合強(qiáng)度。另外，在第一工序至第三工序中能夠通用使用第一模具Tl，因此，通過采用滑動(dòng)模 具或旋轉(zhuǎn)模具，而能夠在一臺(tái)成形機(jī)內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行第一工序 第三工序。因而，能夠提高 MEAl的量產(chǎn)性。而且，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，而可實(shí)施各種其他方式。例如，在上述記 載中，在高分子電解質(zhì)膜5A的兩面形成催化劑層5B1、5B2后，在催化劑層5B1、5B2上形成 氣體擴(kuò)散層5C1、5C2，但本發(fā)明并局限于此。例如，也可以在氣體擴(kuò)散層5C1、5C2上預(yù)先形 成催化劑層5B1、5B2后，將其配置在高分子電解質(zhì)膜5A的兩面。而且，在這種情況下，可在 氣體擴(kuò)散層5C1、5C2的整面上形成催化劑層5B1、5B2，故與對(duì)應(yīng)氣體擴(kuò)散層5C1、5C2的形 狀而在高分子電解質(zhì)膜5A的兩面形成催化劑層5B1、5B2相比，催化劑層5B1、5B2的形成容 易ο另外，在上述記載中，分別以相同的大小來構(gòu)成催化劑層5B1、5B2與氣體擴(kuò)散層 5C1、5C2，但本發(fā)明并局限于此。例如，如圖9A 圖9D所示，催化劑層5F、5F可以是與高分 子電解質(zhì)膜5A相同的大小。而且，在這種情況下，也可在高分子電解質(zhì)膜5A的整面上形成 催化劑層5B1、5B2，故與在高分子電解質(zhì)膜5A的一部分上預(yù)先形成催化劑層5B1、5B2相比， 催化劑層5B1、5B2的形成容易。另外，如圖IOA 圖IOD所示，催化劑層5G、5G也可以形成 為小于氣體擴(kuò)散層5C1、5C2。另外，在上述記載中，構(gòu)成為使陽(yáng)極電極層5D1的尺寸小于陰極電極層5D2，且陰 極電極層5D2的外緣位置位于比陽(yáng)極電極層5D1的外緣位置更靠外側(cè)，但本發(fā)明并不局限于此。例如，也可以使陰極電極層5D2的尺寸小于陽(yáng)極電極層5D1。即，也可以是構(gòu)成為使 一電極層的外緣的位置位于比另一電極層的外緣更靠外側(cè)的位置。換而言之，陽(yáng)極電極層 5D1的外緣的位置與陰極電極層5D2的外緣的位置可以是相互不同?！兜诙?shí)施方式》接著，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的MEA進(jìn)行說明。圖IlA 圖IlD是將MEA 主體部與框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的MEA的制造工序的 示意說明圖。圖12是本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的MEA的示意剖視圖。在采用上述第一實(shí)施方式所涉及的MEAl來構(gòu)成電池單元10的情況下，如圖2所 示，在MEAl的框體6及MEA主體部5的接合部分附近與隔板2、3之間形成有間隙40。燃料 氣體及氧化劑氣體主要在相互對(duì)置的電極層5D1、5D2之間發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，但該間隙40構(gòu) 成捷徑用的通路，導(dǎo)致燃料氣體及氧化劑氣體可能在電極層5D1、5D2之間無(wú)法通過。由此，在本第二實(shí)施方式所涉及的MEA中，以具有堵塞間隙40地從襯墊7延伸出 的延伸部7C1、7C2的方式來構(gòu)成MEA (參考圖12)。以下，對(duì)本第二實(shí)施方式所涉及的MEA的制造方法進(jìn)行說明。首先，與上述第一實(shí)施方式同樣地，如圖IlA所示，在成形一次成形體6C之后，如 圖IlB所示，在第一模具Tl的凹陷部TlA配置MEA主體部5。然后，如圖IlC所示，將第三 模具T3a與第一模具Tl合模，而成形二次成形體6D1。此處，第三模具T3a構(gòu)成為使框體部T3Ba形成為框體6a的上半面的形狀。也就 是說，在形成于第三模具T3的框體部T3Ba與一次成形體6C之間的間隙中成形二次成形體 6D1。另外，第三模具T3a具有在與第一模具Tl合模的狀態(tài)下，位于二次成形體6D1與陰極 電極層5D2之間且與高分子電解質(zhì)膜5A接觸的平坦部T3Ca。平坦部T3Ca構(gòu)成為其頂面 隔著高分子電解質(zhì)膜5A與一次成形體6C的平坦部6C1對(duì)置，而不與第一模具Tl的平坦部 TlB對(duì)置。在成形所述二次成形體6D1后，如圖1ID所示，在作為第三成形模具的一例的第四 模具T4a與作為第四成形模具的一例的第五模具T5a之間配置接合有MEA主體部5的框體 6a。然后，將第四模具T4a與第五模具T5a合模，而在框體6a上成形襯墊7及延伸部7C1、 7C2(參考圖12)。此時(shí)，延伸部7C1、7C2形成在通過第一模具Tl的平坦部TlB及第三模具T3a的平 坦部T3Ca形成的電極層5D1、5D2與框體6a之間的間隙中。另外，此時(shí)，構(gòu)成延伸部7C1、 7C2的熱塑性樹脂或熱塑性高彈體的一部分流入作為多孔質(zhì)體的氣體擴(kuò)散層5C1、5C2的外 緣部分中，并混雜在其中。由此，可牢固地固定延伸部7C1、7C2與氣體擴(kuò)散層5C1、5C2。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的MEA，設(shè)有堵塞間隙40地從襯墊7延伸出的 延伸部7C1、7C2，因此，能夠抑制燃料氣體及氧化劑氣體的所述捷徑的問題。另外，第一模具Tl的平坦部TlB與第三模具的平坦部T3Ca構(gòu)成為相互不對(duì)置， 因此，成形在由該平坦部TIB、T3Ca形成的間隙中的延伸部7C1、7C2相互不對(duì)置。S卩，構(gòu)成 延伸部7C1、7C2的熱塑性樹脂或熱塑性高彈體的射出壓力不施加在高分子電解質(zhì)膜5A的 同一部分上。另一方面，高分子電解質(zhì)膜5A被一次成形體6C的平坦部6C1或陰極電極層 5D2中的任一者支承。由此，無(wú)需提高模具的精度或嚴(yán)格地控制樹脂的壓力，而能夠防止高 分子電解質(zhì)膜5A的斷裂及變形。另外，在本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的MEA中，與現(xiàn)有例1 3相比，零件數(shù)量及制造工序均未增加。《第三實(shí)施方式》接著，對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的MEA進(jìn)行說明。本發(fā)明的第三實(shí)施方式 所涉及的MEA僅在MEA主體部的結(jié)構(gòu)與上述第一實(shí)施方式所涉及的MEA不同。關(guān)于除此以 外的方面均與上述第一實(shí)施方式所涉及的MEA相同，故省略其重復(fù)的說明。圖13是本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的具有MEA的MEA主體部的俯視圖。如圖 13所示，MEA主體部5a配置成使長(zhǎng)方形的陽(yáng)極電極層5D1與長(zhǎng)方形的陰極電極層5D2的相 互的長(zhǎng)邊(或短邊)交叉(例如正交)，且構(gòu)成為上述長(zhǎng)邊及短邊不相互對(duì)置而具有伸出 的部分。換而言之，陰極電極層5D2的長(zhǎng)邊配置為分別與陽(yáng)極電極層5D1的一組長(zhǎng)邊交叉。 由此，使陽(yáng)極電極層5D1的外緣的位置與陰極電極層5D2的外緣的位置相互不同。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式，在二次成形體6D1的成形時(shí)，能夠通過一次成形體 6C的平坦部6C1、陽(yáng)極電極層5D1或陰極電極層5D2中的任一者來支承高分子電解質(zhì)膜5A。 因而，無(wú)需提高模具的精度或嚴(yán)格地控制樹脂的壓力，而能夠防止高分子電解質(zhì)膜5A的斷 裂及變形。另外，由于僅改變電極層5D1、5D2的配置，故與現(xiàn)有例1 3相比，零件數(shù)量及 制造工序均未增加。《第四實(shí)施方式》接著，對(duì)本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的MEA進(jìn)行說明。本發(fā)明的第四實(shí)施方式 所涉及的MEA僅在MEA主體部的結(jié)構(gòu)與上述第二實(shí)施方式所涉及的MEA不同。關(guān)于除此以 外的方面均與上述第二實(shí)施方式所涉及的MEA相同，故省略其重復(fù)的說明。圖14A是本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的具有MEA的MEA主體部的俯視圖，圖14B 是圖14A的VDI-VDI線剖視圖。如圖14A及圖14B所示，在本第四實(shí)施方式中，使相互相同大小的陽(yáng)極電極層5D1 及陰極電極層5D2配置成在高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向上具有重疊部分同時(shí)在高分子 電解質(zhì)膜5A的面方向上傾斜錯(cuò)位。由此，使陽(yáng)極電極層5D1的外緣的位置與陰極電極層 5D2的外緣的位置相互不同。圖15A 圖15C是表示在MEA主體部成形框體的過程的示意剖視圖。如圖15A所示，在本第四實(shí)施方式中，以使設(shè)于矩形框狀的一次成形體6C的對(duì)邊 部的平坦部6C1、6C1相互逆向的方式成形一次成形體6C。S卩，一平坦部6C1支承高分子電 解質(zhì)膜5A的周緣部的一面，另一平坦部6C1支承高分子電解質(zhì)膜5A的周緣部的另一面，從 而成形一次成形體6C。在這樣成形的一次成形體6C的平坦部6C1、6C1上配置高分子電解 質(zhì)膜5A的周緣部。此時(shí)，使陽(yáng)極電極層5D1的外緣部分與一平坦部6C1對(duì)置，并使陰極電極 層5D2的外緣部分與另一平坦部6C1對(duì)置。然后，與上述第二實(shí)施方式同樣地，在如圖15B 所示地成形二次成形體6D之后，如圖15C所示，成形襯墊7及延伸部7C1、7C2。根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式，與上述第一 第三實(shí)施方式相同地，無(wú)需提高模具 的精度或嚴(yán)格地控制樹脂的壓力，而能夠防止高分子電解質(zhì)膜5A的斷裂及變形。另外，僅 僅改變電極層5D1、5D2的配置，因此與現(xiàn)有例1 3相比，零件數(shù)量及制造工序均未增加。另外，根據(jù)本第四實(shí)施方式，使陽(yáng)極電極層5D1與陰極電極層5D2形成為相互相同 的大小，因此，電極層5D1、5D2的制作通過一種類型的沖壓機(jī)型來完成，從而能夠?qū)崿F(xiàn)制造 成本的降低。
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《第五實(shí)施方式》接著，對(duì)本發(fā)明的第五實(shí)施方式所涉及的MEA進(jìn)行說明。本發(fā)明的第五實(shí)施方式 所涉及的MEA在該MEA的制造工序中，在采用高分子電解質(zhì)膜5A的浮起防止用的按壓構(gòu)件 這一方面與上述第二實(shí)施方式所涉及的MEA不同。關(guān)于除此以外的方面均與上述第二實(shí)施 方式所涉及的MEA相同，故省略其重復(fù)的說明，同時(shí)對(duì)主要不同點(diǎn)進(jìn)行說明。圖16A 圖16D是將MEA主體部與框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第五實(shí)施 方式所涉及的MEA的制造工序的示意說明圖。圖17是高分子電解質(zhì)膜的浮起防止用按壓 構(gòu)件的立體圖。以下，對(duì)本發(fā)明的第五實(shí)施方式所涉及的MEA的制造工序進(jìn)行說明。首先，與上述第二實(shí)施方式同樣地，如圖16A所示，在成形一次成形體6C之后，如 圖16B所示，在第一模具Tl的凹陷部TlA上配置MEA主體部5。然后，如圖16B所示，在位 于一次成形體6C的平坦部6C1上的高分子電解質(zhì)膜5A上配置浮起防止用按壓構(gòu)件60。如圖17所示，按壓構(gòu)件60以與一次成形體6C的平坦部6C1的形狀對(duì)應(yīng)的方式形 成為矩形框狀。按壓構(gòu)件60與配置在一次成形體6C的平坦部6C1上的高分子電解質(zhì)膜5A 面接觸，并通過自重防止高分子電解質(zhì)膜5A的浮起。而且，按壓構(gòu)件60只要是能夠?qū)崿F(xiàn)高 分子電解質(zhì)膜5A的浮起的防止，就可以形成為其他形狀，也可以由多個(gè)構(gòu)件構(gòu)成。另外，按 壓構(gòu)件60由熱塑性樹脂(優(yōu)選與框體6同種的熱塑性樹脂)構(gòu)成。在上述按壓構(gòu)件60的配置后，將第三模具T3a與第一模具Tl合模，在它們之間通 過射出等而流入構(gòu)成二次成形體6D1的熱塑性樹脂，從而成形與按壓構(gòu)件60—體化的二次 成形體6D1。由此，將一次成形體6C與二次成形體6D1 —體化，而成形框體6a。在上述二次成形體6D1的成形后，如圖16D所示，在第四模具T4a與第五模具T5a 之間配置接合有MEA主體部5的框體6a。然后，將第四模具T4a與第五模具T5a合模，而在 框體6a上成形襯墊7及延伸部7C1、7C2 (參考圖12)。如上所述，制造出本發(fā)明的第五實(shí)施方式所涉及的MEA。根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式所涉及的MEA的制造方法，能夠可靠地防止二次成形 體6D1的浮起，因此，能夠進(jìn)一步地防止高分子電解質(zhì)膜的斷裂及變形。另外，無(wú)需提高模 具的精度或嚴(yán)格地控制樹脂的壓力。接著，對(duì)本發(fā)明的第五實(shí)施方式所涉及的MEA與高分子電解質(zhì)膜的周緣部設(shè)有加 強(qiáng)膜的現(xiàn)有例2的MEA(參考圖21D)進(jìn)行的耐久試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行說明。此處，作為本發(fā)明的第五實(shí)施方式所涉及的MEA，使用在上述第一實(shí)施方式作為一 例說明的尺寸及材料的結(jié)構(gòu)，通過一對(duì)碳隔板夾著該MEA而制作電池單元，并對(duì)該電池單 元進(jìn)行耐久試驗(yàn)。另外，作為現(xiàn)有例2的MEA，使用陽(yáng)極側(cè)及陰極側(cè)的全部的催化劑層及氣 體擴(kuò)散層的尺寸為120mmX 120mm的結(jié)構(gòu)，通過一對(duì)碳隔板夾著該MEA而制作電池單元，并 對(duì)該電池單元進(jìn)行耐久試驗(yàn)。而且，各催化劑層與氣體擴(kuò)散層的接合在與本第五實(shí)施方式 同樣的條件下(壓力0. 5MPa、135°C、5分鐘)進(jìn)行熱壓。另外，電池單元的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度設(shè)為90°C，燃料氣體及氧化劑氣體均使用65°C露點(diǎn)的 材料。電流密度設(shè)為0. 16A/cm2，氧化劑氣體的利用率設(shè)為55%，燃料氣體的利用率設(shè)為 75%。圖18是表示定期性測(cè)定發(fā)電試驗(yàn)中的電壓的進(jìn)展與從電池單元中排出的水分中 所含有的氟化物離子的排出速度的結(jié)果的曲線圖。在圖18中，實(shí)線表示本第五實(shí)施方式所
19涉及的具有MEA的電池單元的電壓值的進(jìn)展。在圖18中，虛線表示現(xiàn)有例2的具有MEA的 電池單元的電壓值的進(jìn)展。在圖18中，四角的點(diǎn)示出定期性測(cè)定從本第五實(shí)施方式所涉及 的具有MEA的電池單元中排出的氟化物離子的排出速度的結(jié)果。在圖18中，三角的點(diǎn)示出 定期性測(cè)定從現(xiàn)有例2的具有MEA的電池單元中排出的氟化物離子的排出速度的結(jié)果。由圖18可知，本第五實(shí)施方式所涉及的具有MEA的電池單元中的電壓的進(jìn)展及氟 化物離子的排出速度與現(xiàn)有例2的具有MEA的電池單元大致同等。另外，由圖18可知，在 本第五實(shí)施方式所涉及的具有MEA的電池單元中，與現(xiàn)有例2的具有MEA的電池單元同樣 地，經(jīng)時(shí)性劣化的傾向幾乎看不到。即，根據(jù)本第五實(shí)施方式所涉及的MEA可知，即使不像 現(xiàn)有例2的MEA那樣在高分子電解質(zhì)膜的周緣部上設(shè)置加強(qiáng)膜，也能夠確保充分的發(fā)電性 能和耐久性。另一方面，在MEA的框體與高分子電解質(zhì)膜之間存在間隙的情況下，燃料氣體從 陽(yáng)極側(cè)向陰極側(cè)泄漏、所謂的“交叉泄漏”發(fā)生的比例增高。圖19是表示相對(duì)于發(fā)電試驗(yàn) 時(shí)間來測(cè)定燃料氣體從陽(yáng)極側(cè)至陰極側(cè)的交叉泄漏的發(fā)生量的結(jié)果的曲線圖。交叉泄漏的 測(cè)定方法通過如下方式來測(cè)定在以與發(fā)電時(shí)同量向陰極側(cè)流動(dòng)氮?dú)馇蚁蜿?yáng)極側(cè)流動(dòng)氫氣 的狀態(tài)下，通過氣相色譜法測(cè)定陰極側(cè)的氮?dú)庵泻械臍錃饬康谋壤?。由圖19可知，本第五實(shí)施方式所涉及的具有MEA的電池單元中的燃料氣體的交叉 泄漏的發(fā)生量隔著高分子電解質(zhì)膜收縮在通常泄漏的級(jí)別的以下。由此，本第五實(shí)施方 式的MEA的框體與高分子電解質(zhì)膜無(wú)間隙地充分地接合。由以上結(jié)果可知，根據(jù)本發(fā)明的MEA的制造方法，即使不像現(xiàn)有例2的MEA那樣設(shè) 置加強(qiáng)膜，也可充分地降低對(duì)高分子電解質(zhì)膜的損傷，且能夠形成能夠充分防止密封性的 降低的框體。即，由本發(fā)明的制造方法制造的MEA在發(fā)電電壓及耐久性方面，具有與現(xiàn)有例 2的具有加強(qiáng)膜的MEA同等的性能。而且，通過適當(dāng)組合上述各種實(shí)施方式中任意的實(shí)施方式，可實(shí)現(xiàn)各自所具有的 效果。本發(fā)明參考附圖對(duì)優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行了充分的記載，但對(duì)該技術(shù)熟練的人來說 也可實(shí)現(xiàn)各種的變形或改變。這樣的變形或改變只要不超過附加的權(quán)利要求所要求的本發(fā) 明的范圍，均應(yīng)當(dāng)理解為包含在其中。2007年12月6日申請(qǐng)的日本國(guó)專利申請(qǐng)No. 2007-315476號(hào)的說明書、附圖及權(quán) 利要求的范圍的公開內(nèi)容作為其整體參考并援引在本說明書當(dāng)中。工業(yè)方面的可利用性本發(fā)明的電極-膜-框接合體的制造方法無(wú)需提高模具的精度或嚴(yán)格地控制樹脂 的壓力，而能夠防止高分子電解質(zhì)膜的斷裂及變形，因此，作為用于固態(tài)高分子電解質(zhì)膜型 燃料電池及該燃料電池用電池單元中的電極_膜_框接合體的制造方法而有用。
權(quán)利要求
一種電極-膜-框接合體的制造方法，通過該制造方法在電極-膜-框接合體主體部的周緣部的周圍形成框體而制造電極-膜-框接合體，所述電極-膜-框接合體主體部具有第一催化劑層，其配置在高分子電解質(zhì)膜的一面；第一氣體擴(kuò)散層，其配置在該第一催化劑層的表面且比所述電解質(zhì)膜的周緣部更靠?jī)?nèi)側(cè)；第二催化劑層，其配置在所述電解質(zhì)膜的另一面；第二氣體擴(kuò)散層，其配置在該第二催化劑層的表面且比所述電解質(zhì)膜的周緣部更靠?jī)?nèi)側(cè)，并配置成使外緣的位置與第一氣體擴(kuò)散層相互不同，其中，以平坦部的一部分與所述第一氣體擴(kuò)散層或所述第二氣體擴(kuò)散層中任一者的外緣部分隔著所述電解質(zhì)膜在所述電解質(zhì)膜的厚度方向上對(duì)置的方式將所述主體部的周緣部配置在所述平坦部上，所述平坦部以與所述電解質(zhì)膜的面方向平行的方式設(shè)置在與第一成形模具嵌合的構(gòu)成所述框體的一部分的框狀的一次成形體的框內(nèi)緣，所述第一氣體擴(kuò)散層或所述第二氣體擴(kuò)散層中任一者的外緣部分位于比所述第一氣體擴(kuò)散層與所述第二氣體擴(kuò)散層隔著所述電解質(zhì)膜相互對(duì)置的部分更靠外側(cè)的位置，將第二成形模具合模在所述第一成形模具上，在該第一成形模具上嵌合著所述一次成形體，在該一次成形體上配置有所述主體部，在所述第一成形模具及所述一次成形體與所述第二成形模具之間流入熱塑性樹脂，成形構(gòu)成所述框體的其他部分的二次成形體，從而形成所述框體。
2.如權(quán)利要求1所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，在成形所述二次成形體時(shí)，以將構(gòu)成所述二次成形體的樹脂的一部分混入所述外緣部 分的方式成形所述二次成形體。
3.如權(quán)利要求1所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，在形成所述框體時(shí)，與所述第一氣體擴(kuò)散層及所述第二氣體擴(kuò)散層空有間隙地形成所 述框體，在將形成了所述框體的所述主體部配置在第三成形模具與第四成形模具之間后，將所 述第三成形模具與所述第四成形模具合模，在所述第三成形模具及所述第四成形模具與形成了所述框體的所述主體部之間流入 熱塑性樹脂或熱塑性高彈體，從而在所述間隙及所述框體的表面的一部分連續(xù)成形彈性 體。
4.如權(quán)利要求3所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，在成形所述彈性體時(shí)，以將構(gòu)成所述彈性體的樹脂或高彈體的一部分混入所述外緣部 分的方式成形所述彈性體。
5.如權(quán)利要求1所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，在所述平坦部上配置所述主體部的周緣部后，在所述主體部的周緣部上配置按壓構(gòu) 件，而抑制所述主體部的周緣部從所述平坦部浮起，在這種狀態(tài)下，將所述第二成形模具合 模在所述第一成形模具上。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的電極_膜-框接合體的制造方法，其中，所述第二氣體擴(kuò)散層形成為包含在所述第一氣體擴(kuò)散層中的大小，且配置成在所述電 解質(zhì)膜的厚度方向上包含在所述第一氣體擴(kuò)散層中，從而其外緣的位置配置成與所述第一 氣體擴(kuò)散層的外緣的位置相互不同。
7.如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，所述第一氣體擴(kuò)散層及所述第二氣體擴(kuò)散層分別形成為長(zhǎng)方形狀， 所述第二氣體擴(kuò)散層配置成其長(zhǎng)邊與所述第一氣體擴(kuò)散層的一組長(zhǎng)邊分別交叉，從而 其外緣的位置配置成與所述第一氣體擴(kuò)散層的外緣的位置相互不同。
8.如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的電極_膜-框接合體的制造方法，其中， 所述第一氣體擴(kuò)散層及所述第二氣體擴(kuò)散層分別形成為相同的大小， 所述第二氣體擴(kuò)散層相對(duì)于所述第一氣體擴(kuò)散層在所述電解質(zhì)膜的厚度方向上具有 重疊部分且在所述電解質(zhì)膜的面方向上錯(cuò)位配置，從而其外緣的位置配置成與所述第一氣 體擴(kuò)散層的外緣的位置相互不同。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電極-膜-框接合體的制造方法，該方法用于防止高分子電解質(zhì)膜的斷裂及變形，其中，在電解質(zhì)膜的一面上設(shè)置第一催化劑層，在第一催化劑層的表面且比電解質(zhì)膜更靠?jī)?nèi)側(cè)配置第一氣體擴(kuò)散層，在電解質(zhì)膜的另一面上設(shè)置第二催化劑層，在第二催化劑層的表面且比電解質(zhì)膜的周緣部更靠?jī)?nèi)側(cè)以使外緣的位置與第一氣體擴(kuò)散層相互不同的方式配置第二氣體擴(kuò)散層，從而形成主體部，以第一或第二氣體擴(kuò)散層中任一者的位于比第一氣體擴(kuò)散層與第二氣體擴(kuò)散層相互對(duì)置的部分更靠外側(cè)的外緣部分與設(shè)于框形狀的一次成形體的框內(nèi)的平坦部的一部分對(duì)置的方式在平坦部上配置主體部的周緣部，之后，以與一次成形體一同覆蓋電解質(zhì)膜的周緣部的方式成形二次成形體，從而形成框體。
文檔編號(hào)B29K105/20GK101884130SQ200880118979
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月6日
發(fā)明者日下部弘樹, 松本敏宏, 森本隆志, 辻庸一郎 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社