專利名稱：燃料電池用結(jié)構(gòu)部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為燃料電池用結(jié)構(gòu)元件集合體的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件。
但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，在組裝燃料電池時(shí)，由于要依次組裝這些結(jié)構(gòu)元件，在組裝時(shí)有許多手續(xù)和時(shí)間上的不合適，特別是為了組裝電解質(zhì)膜和催化劑載置電極，由于位置難以固定，有必要進(jìn)行位置確定。
在組裝此電解質(zhì)膜和催化劑載置電極時(shí)，現(xiàn)在開發(fā)了把兩者用熱壓結(jié)合的方法(參照特開2000-223134號公報(bào))，按照這種方法，有可能把作為電解質(zhì)膜和催化劑載置電極的一體品的反應(yīng)電極部(MEA)作為單一的結(jié)構(gòu)元件來使用。
但是，如此將電解質(zhì)膜和催化劑載置電極一體化，在把隔板與電解質(zhì)膜組裝時(shí)，在其間有必要插入墊片。因此，過去組裝墊片是從電解質(zhì)膜的兩側(cè)夾持著電解質(zhì)膜，但由于確定電解質(zhì)膜的位置是很困難的，在組裝時(shí)容易使電解質(zhì)膜起皺而造成不合適。
也開發(fā)了在隔板的電解質(zhì)膜一側(cè)成型墊片使之成為一體的方法(參照特開2000-133288號公報(bào))，在安裝這樣墊片的隔板上也具有和在夾持電解質(zhì)膜的情況下同樣的不合適。
一般說來，燃料電池系統(tǒng)都是昂貴的物品，特別是反應(yīng)電極部是昂貴的部件，因而追求起低成本化。請參照NEDO平成11年度的報(bào)告(平成11年度，新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)委托研究成果報(bào)告，有關(guān)固體高分子型燃料電池的開發(fā)用標(biāo)準(zhǔn)工具的調(diào)查表2.2-1量產(chǎn)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)工具的成本比較)，反應(yīng)電極部也是最昂貴的。
目的在于通過將構(gòu)成燃料電池用層疊單元的各部件預(yù)先一體化，提供能夠削減組裝工序的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，此外，目的還在于通過縮小比較昂貴的部件反應(yīng)電極部的平面面積，提供能夠降低部件成本的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件。
發(fā)明的公開為了達(dá)到如上的目的，如本發(fā)明第一項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件是，在燃料電池結(jié)構(gòu)部件中，在電解質(zhì)膜的兩極側(cè)具有催化劑載置電極，在其兩個(gè)外側(cè)具有能夠促進(jìn)氣體擴(kuò)散的氣體擴(kuò)散層，其特征在于，將用碳纖維等制造的擴(kuò)散層和墊片與上述電解質(zhì)膜和催化劑載置電極的一體化制品接合。
如本發(fā)明的第二項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，在電解質(zhì)膜的兩極側(cè)具有催化劑載置電極，在其兩個(gè)外側(cè)具有能夠促進(jìn)氣體擴(kuò)散的氣體擴(kuò)散層，其特征在于，將氣體擴(kuò)散層和墊片的一體化制品與上述電解質(zhì)膜和催化劑載置電極的一體化制品接合，在由碳纖維等制造的氣體擴(kuò)散層中浸漬橡膠同時(shí)形成墊片。
如本發(fā)明第三項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，在電解質(zhì)膜的兩側(cè)具有兼任氣體擴(kuò)散層的電極，其特征在于，上述電解質(zhì)膜與在其氣體擴(kuò)散層上浸漬了橡膠并形成墊片的氣體擴(kuò)散層和墊片的一體化制品相接合。
如本發(fā)明第四項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，在如上述權(quán)利要求第二項(xiàng)或第三項(xiàng)中任意一項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，其特征在于，利用熱壓機(jī)使一體化制品接合。
如本發(fā)明第五項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，在上述權(quán)利要求的第一項(xiàng)至第四項(xiàng)中任意一項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，其特征在于，電解質(zhì)膜是由高分子電解質(zhì)制造的。
如本發(fā)明第六項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，在如上述權(quán)利要求的第一項(xiàng)至第四項(xiàng)中任意一項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，橡膠是液狀橡膠。
如本發(fā)明第七項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，其反應(yīng)電極部、氣體擴(kuò)散層和墊片實(shí)現(xiàn)了一體化。
如本發(fā)明第八項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，在上述權(quán)利要求的第七項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，在反應(yīng)電極部的外周上固定由樹脂薄膜制造的框架，使得其平面面積擴(kuò)大。
如本發(fā)明第九項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，在上述權(quán)利要求第八項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，在反應(yīng)電極部固定框架的同時(shí)還利用橡膠把上述框架覆蓋，還通過在氣體擴(kuò)散層上浸漬一部分上述橡膠，使上述反應(yīng)電極部、框架、墊片以及氣體擴(kuò)散層實(shí)現(xiàn)一體化。
如本發(fā)明第十項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，設(shè)想構(gòu)成單元的部件中不含氣體擴(kuò)散層的情況，反應(yīng)電極部和墊片實(shí)現(xiàn)一體化。
如本發(fā)明第十一項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，在如上述權(quán)利要求第十項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，在反應(yīng)電極部的外周固定由樹脂薄膜制造的框架，使其平面面積擴(kuò)大。
如本發(fā)明第十二項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，在如上述權(quán)利要求第十一項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，通過浸漬橡膠，使得在反應(yīng)電極部上固定框架的同時(shí)還覆蓋上上述框架，由此使上述反應(yīng)電極部、框架和墊片實(shí)現(xiàn)一體化。
如本發(fā)明第十三項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，在如上述權(quán)利要求第九項(xiàng)或第十二項(xiàng)中任意一項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，用橡膠覆蓋反應(yīng)電極部以及框架的外周。
如本發(fā)明第十四項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，在如上述權(quán)利要求第九項(xiàng)或第十二項(xiàng)中任意一項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，在反應(yīng)電極部和框架上設(shè)置的貫通孔中填充橡膠，由此連接上述反應(yīng)電極部和框架。
如本發(fā)明第十五項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，在如上述權(quán)利要求第九項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，在隔板中也浸漬橡膠，由此實(shí)現(xiàn)反應(yīng)電極部、框架、墊片、氣體擴(kuò)散層和隔板的一體化。
如本發(fā)明第十六項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，在如上述權(quán)利要求第十二項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，在隔板中也浸漬橡膠，由此實(shí)現(xiàn)反應(yīng)電極部、框架、墊片、氣體擴(kuò)散層和隔板的一體化。
如本發(fā)明第十七項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，在如上述權(quán)利要求第十五項(xiàng)或第十六項(xiàng)中任意一項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，在墊片的外周設(shè)有由比上述墊片的氣體密封性更優(yōu)異的材料形成的氣體密封件。
如具有上述結(jié)構(gòu)的按照本發(fā)明權(quán)利要求第一項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，將用碳纖維制造的氣體擴(kuò)散層和墊片與電解質(zhì)膜和催化劑載置電極的一體化制品接合，或者如按照本發(fā)明權(quán)利要求第二項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，將在用碳纖維等制造的氣體擴(kuò)散層上浸漬橡膠并形成墊片的氣體擴(kuò)散層和墊片的一體化制品與電解質(zhì)膜和催化劑載置電極的一體化制品接合，由于這些部件已經(jīng)預(yù)先被一體化，在組裝燃料電池時(shí)就能夠削減這些部件互相組裝的工序。而在這些部件中，由于包括電解質(zhì)膜，而且此電解質(zhì)膜和其它部件實(shí)現(xiàn)了預(yù)先的一體化，在組裝到此電解質(zhì)膜上時(shí)能夠防止產(chǎn)生褶皺。
如按照具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的權(quán)利要求第三項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，在電解質(zhì)膜的兩側(cè)具有兼任氣體擴(kuò)散層的電極的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，將在氣體擴(kuò)散層上浸漬橡膠而形成墊片的氣體擴(kuò)散層和墊片的一體化制品與電解質(zhì)膜接合，仍然由于這些部件已經(jīng)預(yù)先一體化，在組裝燃料電池時(shí)，就能夠削減這些部件互相組裝的工序。而在這些部件中，由于包括電解質(zhì)膜，而此電解質(zhì)膜已經(jīng)預(yù)先和其它部件實(shí)現(xiàn)了一體化，在組裝到此電解質(zhì)膜時(shí)就能夠防止產(chǎn)生褶皺。
在接合上述一體化制品時(shí)，適合于使用由熱壓機(jī)構(gòu)成的熱壓裝置(權(quán)利要求第四項(xiàng))，而在電解質(zhì)膜中，適合于使用由高分子電解質(zhì)制造的材料(權(quán)利要求第五項(xiàng))。
作為在本發(fā)明中使用的橡膠，可以舉出丁基橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠、丙烯酸類橡膠、氟硅橡膠、氟丙烯酸類橡膠或者氫化丁腈橡膠等飽和橡膠或者同類的液狀型橡膠，其中液狀型橡膠，由于對氣體擴(kuò)散層或兼任氣體擴(kuò)散層的電極具有優(yōu)異的浸漬性能，即使熱壓的壓力和溫度低，與電解質(zhì)膜的密切接觸性也優(yōu)異等，因此在密封上是特別優(yōu)選的(權(quán)利要求第六項(xiàng))。
涉及到在上述權(quán)利要求第一項(xiàng)至第六項(xiàng)的本發(fā)明，在本申請中包含如下的技術(shù)內(nèi)容。
也就是說，為了實(shí)現(xiàn)上述目的的本申請?zhí)岢隽巳缦碌募夹g(shù)內(nèi)容。
①在電解質(zhì)膜的兩側(cè)具有催化劑電極，在其兩外側(cè)具有能夠促進(jìn)氣體擴(kuò)散的氣體擴(kuò)散層的燃料電池中，是將用碳纖維等制造的氣體擴(kuò)散層和墊片與電解質(zhì)膜和催化劑電極的一體化制品(MEA)接合的制品。
②在電解質(zhì)膜的兩側(cè)具有催化劑電極，在其兩外側(cè)具有能夠促進(jìn)氣體擴(kuò)散的氣體擴(kuò)散層的燃料電池中，將在用碳纖維等制造的氣體擴(kuò)散層上浸漬了橡膠而形成墊片的氣體擴(kuò)散層和墊片的一體化制品與電解質(zhì)膜和催化劑電極的一體化制品(MEA)接合，成為MEA和氣體擴(kuò)散層和墊片的接合體。
③在電解質(zhì)膜的兩側(cè)具有催化劑電極，在其兩外側(cè)具有能夠促進(jìn)氣體擴(kuò)散的氣體擴(kuò)散層的燃料電池中，將在用碳纖維等制造的氣體擴(kuò)散層上浸漬橡膠而形成墊片的氣體擴(kuò)散層和墊片的一體化制品用熱壓法與電解質(zhì)膜和催化劑電極的一體化制品(MEA)接合，成為MEA和氣體擴(kuò)散層和墊片的接合體。
④在電解質(zhì)膜的兩側(cè)具有兼任氣體擴(kuò)散層的電極的燃料電池中，是將在氣體擴(kuò)散層上浸漬橡膠并形成墊片的氣體擴(kuò)散層和墊片的一體化制品與電解質(zhì)膜接合而形成的制品。
⑤在電解質(zhì)膜的兩側(cè)具有兼任氣體擴(kuò)散層的電極的燃料電池中，使用熱壓法，是將在其氣體擴(kuò)散層上浸漬橡膠并形成墊片的氣體擴(kuò)散層和墊片的一體化制品與電解質(zhì)膜接合所形成的制品。
⑥在上述①至⑤當(dāng)中，燃料電池的接合元部件是以其電解質(zhì)膜是高分子電解質(zhì)膜為特征。
上述提出的事項(xiàng)提出了在現(xiàn)有技術(shù)中沒有見到過的“MEA(電解質(zhì)膜和催化劑電極或催化劑載置電極的接合品)和氣體擴(kuò)散層和墊片的一體化制品”，另外還設(shè)想了不含作為單獨(dú)結(jié)構(gòu)元件的催化劑電極或催化劑載置電極的類型，提出了“電解質(zhì)膜和氣體擴(kuò)散層和墊片的一體化制品”，為了制造這樣的一體化制品，作為一個(gè)制造方法，可以把在氣體擴(kuò)散層上浸漬橡膠形成的氣體擴(kuò)散層-墊片一體化制品用熱壓法與電解質(zhì)膜壓接。
在將氣體擴(kuò)散層-墊片一體化制品與上述MEA壓接的情況下，在位于MEA電極的外周部分的電解質(zhì)膜露出的部分，用熱壓法壓接氣體擴(kuò)散層-墊片一體化制品。
在將兼任電極的氣體擴(kuò)散層-墊片一體化制品與電解質(zhì)膜壓接的情況下，將與電解質(zhì)膜接觸的部分整體壓接。
因此，如上所述，通過把MEA和氣體擴(kuò)散層和墊片一體化或者把電解質(zhì)膜和氣體擴(kuò)散層和墊片一體化，能夠削減組裝燃料電池時(shí)的工序數(shù)，能夠消除膜和密封部各自的問題。
如具有如上結(jié)構(gòu)的按照權(quán)利要求第七項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，如果把反應(yīng)電極部、氣體擴(kuò)散層和墊片實(shí)現(xiàn)一體化，由于這些部件預(yù)先被一體化，就能夠削減組裝的工序數(shù)，或者如按照本發(fā)明權(quán)利要求第八項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，在反應(yīng)電極部的外周固定由樹脂薄膜制造的框架，使得其平面面積擴(kuò)大時(shí)，由于反應(yīng)電極部的平面面積縮小框架追加的部分，就減少了作為昂貴部件的反應(yīng)電極部的使用比例，因此就可能降低部件的成本。這種情況，在進(jìn)行如上所述的反應(yīng)電極部、氣體擴(kuò)散層和墊片一體化時(shí)，如在權(quán)利要求第九項(xiàng)所述，通過在反應(yīng)電極部固定了框架同時(shí)利用橡膠覆蓋框架，并在氣體擴(kuò)散層上浸漬一部分上述橡膠，從而使反應(yīng)電極部、框架、墊片和氣體擴(kuò)散層實(shí)現(xiàn)一體化是合適的。
如具有上述結(jié)構(gòu)的按照本發(fā)明權(quán)利要求第十項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，如果把反應(yīng)電極部和墊片實(shí)現(xiàn)一體化，由于這些部件實(shí)現(xiàn)預(yù)先一體化，能夠削減組裝工序數(shù)，而如按照本發(fā)明權(quán)利要求第十一項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，如果在反應(yīng)電極部的外周固定由樹脂薄膜制造的框架而使其平面面積擴(kuò)大，由于使反應(yīng)電極部的平面面積縮小追加的框架部分，減少了作為昂貴部件的反應(yīng)電極部的使用比例，因此就能夠降低部件的成本。這種情況下，在如上所述進(jìn)行反應(yīng)電極部和墊片的一體化時(shí)，如在權(quán)利要求第十二項(xiàng)所述，在反應(yīng)電極部上固定框架，同時(shí)通過浸漬橡膠使其覆蓋框架，從而使反應(yīng)電極部、框架和墊片實(shí)現(xiàn)一體化就是合適的。
在按照本發(fā)明權(quán)利要求第十三項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，由于在反應(yīng)電極部和框架的外周覆蓋了橡膠，就有可能抑制在電池單元內(nèi)部產(chǎn)生的氣體由反應(yīng)電極部和框架的外周向外部的泄漏，而在按照本發(fā)明權(quán)利要求第十四項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，由于通過向在反應(yīng)電極部和框架上設(shè)置的貫通孔內(nèi)填充橡膠而使反應(yīng)電極部和框架連接起來，所以能夠使此反應(yīng)電極部和框架牢固地接合在一起。
按照本發(fā)明權(quán)利要求第十五項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，在上述權(quán)利要求第九項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，由于通過也使橡膠浸漬于隔板而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)電極部、框架、墊片、氣體擴(kuò)散層以及隔板的一體化，使包括隔板在內(nèi)的部件群也能夠?qū)崿F(xiàn)一體化，按照本發(fā)明權(quán)利要求第十六項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，在上述權(quán)利要求第十二項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，由于使橡膠也浸漬于隔板，使反應(yīng)電極部、框架、墊片和隔板一體化，就使包括隔板在內(nèi)的部件群同樣也可實(shí)現(xiàn)一體化。
再有，按照本發(fā)明權(quán)利要求第十七項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，在上述權(quán)利要求第十五項(xiàng)或第十六項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，由于在墊片的外周設(shè)置了由比上述墊片氣體密封性更好的材料形成的密封件，即使在電池單元的密封部分的氣體密封性過分不良的情況下，也能夠抑制氣體因此氣體密封而泄漏到外部。
在此，所謂“浸漬”，在GDL或電極中意味著浸透其多孔的部分，而在樹脂薄膜或隔板中，意味著浸透其表面的凹凸部分或空隙處。樹脂薄膜也可以是多孔的，而且，當(dāng)使用樹脂薄膜或隔板時(shí)，也可以進(jìn)行表面的粗糙化。
在涉及到上述權(quán)利要求第七項(xiàng)至第十七項(xiàng)有關(guān)的發(fā)明時(shí)，在本申請中包含以下的技術(shù)內(nèi)容。
也就是說，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)岢龅囊粋€(gè)燃料電池用結(jié)構(gòu)部件具有如下特征對MEA(電解質(zhì)膜+反應(yīng)電極)、氣體擴(kuò)散層和墊片實(shí)現(xiàn)了一體化，另外減少了昂貴的MEA面積。
還包含如下的技術(shù)內(nèi)容。
①將MEA、GDL和墊片實(shí)現(xiàn)了一體化的燃料電池用電池單元密封件。
②為了使MEA低成本化，特征在于，在MEA的外周設(shè)置了聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等樹脂薄膜的框架。
③為了提高防氣體泄漏的性能，形成在MEA和樹脂框架的外周上覆蓋橡膠的形狀。
④為了提高樹脂框架和MEA的結(jié)合力，用橡膠連接在成型時(shí)制造的貫通孔。
⑤通過使用液狀橡膠進(jìn)行包含GDL的一體化成型。
⑥在一部分電池單元密封部分的氣體透過性能不佳時(shí)，還要把隔板也一體化，在外周設(shè)置氣體透過性能良好的橡膠，或者用膠乳(latex)覆蓋外周的結(jié)構(gòu)。
在上述②中，由于MEA是很昂貴的，隔板的發(fā)電部以外都不是MEA，由與MEA熱壓接的PI、PEN或PET等形成樹脂框架。在由樹脂框架層合MEA時(shí)，從樹脂框架打開一個(gè)貫通孔，在使用時(shí)，即使熱壓接部脫落通過橡膠的貫通而形成保持的狀態(tài)(上述④)。
在同時(shí)使用GDL的情況下，把裝有樹脂框架的MEA和GDL放入成型模具中，利用液狀橡膠成形實(shí)現(xiàn)一體化(上述⑤)。由于浸漬了橡膠，不會發(fā)生由GDL向外周的氣體泄漏，而由于擔(dān)心由安裝樹脂框架的MEA外周的泄漏，在成形時(shí)在安裝樹脂框架的MEA的外周把橡膠作成一圈的形狀(上述③)。
在液狀橡膠中，使用硅橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠或氟橡膠等，可是在這些材質(zhì)具有氣體透過問題的情況下，在與隔板成為一體的外周部分要覆蓋氣體透過性良好的橡膠(上述⑥)。作為這種情況下的結(jié)構(gòu)，有用橡膠覆蓋的情況，也有涂布膠乳的情況。
按照上述的結(jié)構(gòu)，可起到以下作用的效果。
①通過MEA、GDL和墊片的一體化，由于由原先的5個(gè)部件變成用1個(gè)部件就可以組裝，大幅度削減了組裝的工序數(shù)。
②通過形成安裝樹脂框架的MEA，由于大幅度縮小了MEA的使用面積，實(shí)現(xiàn)了成本下降。以市面銷售的試驗(yàn)層疊電池為例，MEA的面積降低大約30～50％。
③通過使用貫通孔來固定MEA和樹脂框架，MEA不會發(fā)生表面不平。
④通過在外周覆蓋橡膠，即使在MEA和樹脂框架之間的熱壓接不夠充分，也不會從外周發(fā)生氣體泄漏。
⑤由隔板進(jìn)行該MEA一體的電池單元密封的層合，再在外周上使橡膠成形，利用橡膠的厚度降低氣體向外部的透過。
圖2是

圖1中A-A線的放大截面圖。
圖3是表示相同燃料電池用結(jié)構(gòu)部件組裝狀態(tài)的局部截面圖。
圖4是本發(fā)明的第二實(shí)施例的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件的局部截面圖。
圖5是表示相同燃料電池用結(jié)構(gòu)部件組裝狀態(tài)的局部截面圖。
圖6是本發(fā)明的第三實(shí)施例的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件的局部截面圖。
圖7是本發(fā)明的第五實(shí)施例的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件的局部截面圖。
第一實(shí)施例圖1表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件1的平面圖，其A-A線的放大截面圖如圖2所示。而圖3是表示此燃料電池用結(jié)構(gòu)部件1的組裝狀態(tài)的截面圖，在此圖3中的符號10和11是與該燃料電池用結(jié)構(gòu)部件組裝的隔板。
該實(shí)施例中的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件1具有如下方式的構(gòu)成。
首先，設(shè)置有電解質(zhì)膜3和催化劑載置電極4、5成為一體化制品的反應(yīng)電極部(MEA一膜片電極組裝體Membrane ElectrodeAssembly)2，催化劑載置電極4、5分別固定在具有一定平面形狀的、由固體高分子組成的電解質(zhì)膜3的兩極側(cè)或者兩面處，在此反應(yīng)電極部2的兩面分別接合由碳纖維制造的氣體擴(kuò)散層6、7和由橡膠固化體組成的墊片8、9。
在上述反應(yīng)電極部2中，電解質(zhì)膜3的周邊部分3a比催化劑載置電極4、5的周邊部分4a、5a更向平面方向突出，因此在圖上上側(cè)的催化劑載置電極4的上側(cè)和電解質(zhì)膜3的周邊部分3a的上側(cè)配置有上側(cè)的氣體擴(kuò)散層6，在圖上下側(cè)的催化劑載置電極5的下側(cè)和電解質(zhì)膜3的周邊部分3a的下側(cè)配置有下側(cè)的氣體擴(kuò)散層7。而在電解質(zhì)膜3的周邊部分3a的上側(cè)配置有上側(cè)的墊片8，同時(shí)在電解質(zhì)膜3的周邊部分3a的下側(cè)配置有下側(cè)墊片9。
圖上上側(cè)的氣體擴(kuò)散層6和墊片8，圖上下側(cè)的氣體擴(kuò)散層7和墊片9分別進(jìn)行組合，在墊片8、9成形時(shí)，通過在氣體擴(kuò)散層6、7中浸漬一部分作為墊片8、9成形材料的橡膠，從而使之一體化，此一體化制品利用由熱壓機(jī)構(gòu)成的熱壓裝置分別結(jié)合在電解質(zhì)膜3的外周部分3a的上面或下面。因此，該燃料電池用結(jié)構(gòu)部件1是電解質(zhì)膜3、催化劑載置電極4、5、氣體擴(kuò)散層6、7以及墊片8、9的一體化成形品，此一體化成形品如圖3所示，被夾持在一對隔板10、11之間，沒有進(jìn)行粘結(jié)。在隔板10、11上，設(shè)有決定墊片8、9位置以將其壓接的槽狀凹部10a、11a。
在上述結(jié)構(gòu)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件1中，由于如上所述使電解質(zhì)膜3、催化劑載置電極4、5、氣體擴(kuò)散層6、7以及墊片8、9進(jìn)行了一體化的成形，在組裝燃料電池時(shí)，就能夠削減這些部件互相組裝的工序。
由于在這些部件中包含電解質(zhì)膜3，而此電解質(zhì)膜3由其它部件保持了平面的形狀，在此電解質(zhì)膜3上進(jìn)行組裝時(shí)，就能夠防止產(chǎn)生褶皺。
由于形成墊片8、9的橡膠的一部分浸漬在氣體擴(kuò)散層6、7內(nèi)，而使得墊片8、9和氣體擴(kuò)散層6、7成為一體化，此墊片8、9和氣體擴(kuò)散層6、7就成為緊密接觸的結(jié)構(gòu)。因此，就能夠避免在此墊片8、9和氣體擴(kuò)散層6、7之間形成成為氣體捷徑流路的空間。
由于墊片8、9相對于電解質(zhì)膜3的周邊部分3a的上面或下面用由熱壓機(jī)形成的熱壓裝置進(jìn)行接合，此墊片8、9和電解質(zhì)膜3就形成緊密接觸的結(jié)構(gòu)。因此，就能夠避免在此墊片8、9和電解質(zhì)膜3之間形成泄漏氣體的通道。
第二實(shí)施例圖4表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件1的截面圖。圖5表示此燃料電池用結(jié)構(gòu)部件1的組裝狀態(tài)的截面圖，在此圖5中的符號10和11是與該燃料電池用結(jié)構(gòu)部件1組裝的隔板。
在該實(shí)施例中的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件1按照如下的方式構(gòu)成。
這就是說，首先設(shè)置具有預(yù)定平面形狀的、由固體高分子組成的電解質(zhì)膜3。在此電解質(zhì)膜3的兩面分別接合兼任電極14、15的由碳纖維制造的氣體擴(kuò)散層12、13和由液狀橡膠固化物形成的墊片8、9。
在分別組合圖上上側(cè)的氣體擴(kuò)散層12和墊片8、圖上下側(cè)的氣體擴(kuò)散層13和墊片9、以及墊片8、9成形時(shí)，作為墊片8、9成形材料的橡膠的一部分浸漬在氣體擴(kuò)散層12、13內(nèi)而實(shí)現(xiàn)了一體化，此一體化制品用由熱壓機(jī)組成的熱壓裝置分別相對于電解質(zhì)膜3的上面和下面進(jìn)行接合。因此，該燃料電池用結(jié)構(gòu)部件1是電解質(zhì)膜3、兼任氣體擴(kuò)散層12、13的電極14、15以及墊片8、9的一體化成形品，如在圖5中所示，此一體化成形品以非粘結(jié)的形式夾持在一對隔板10、11之間。在隔板10、11上設(shè)有決定墊片8、9位置并將其壓接的槽狀凹部10a、11a。
在上述結(jié)構(gòu)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件1中，由于如上所述把電解質(zhì)膜3、兼任氣體擴(kuò)散層12、13的電極14、15以及墊片8、9形成一體，在組裝燃料電池時(shí)，就能夠削減這些部件互相組裝的工序。
由于在這些部件中包含電解質(zhì)膜3，而此電解質(zhì)膜3由其它部件保持了平面的形狀，在此電解質(zhì)膜3上進(jìn)行組裝時(shí)，就能夠防止產(chǎn)生褶皺。
由于形成墊片8、9的橡膠的一部分浸漬于氣體擴(kuò)散層6、7，而使得墊片8、9和氣體擴(kuò)散層6、7成為一體，此墊片8、9和氣體擴(kuò)散層6、7就成為緊密接觸的結(jié)構(gòu)。因此，就能夠避免在此墊片8、9和氣體擴(kuò)散層6、7之間形成成為氣體捷徑流路的空間。
由于墊片8、9相對于電解質(zhì)膜3的周邊部分3a的上面或下面用由熱壓機(jī)構(gòu)成的熱壓裝置進(jìn)行接合，此墊片8、9和電解質(zhì)膜3就形成緊密接觸的結(jié)構(gòu)。因此，就能夠避免在此墊片8、9和電解質(zhì)膜3之間形成泄漏氣體的通道。
第三實(shí)施例圖6表示在本發(fā)明的第三實(shí)施例中的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件(燃料電池用電池單元密封件)21的截面圖，此燃料電池用結(jié)構(gòu)部件21按照如下的方式構(gòu)成。
這就是說，首先設(shè)置在電解質(zhì)膜(離子交換膜)23的上下兩側(cè)分別安置催化劑載置電極(催化劑層)24、25從而實(shí)現(xiàn)一體化的反應(yīng)電極部(MEA)22，在此反應(yīng)電極部22的上下兩側(cè)，以非粘結(jié)的形式分別疊加氣體擴(kuò)散層(GDL)26、27，在此氣體擴(kuò)散層26、27的上下兩側(cè)，以非粘結(jié)的方式分別疊加隔板28、29，這樣就構(gòu)成了一個(gè)電池單元的層積體。
形成的反應(yīng)電極部22的平面面積比過去更小，為了剛好補(bǔ)足這個(gè)縮小的部分，在反應(yīng)電極部22的外周部分要固定由PI、PEN或PET等樹脂薄膜制造的框架30、31。在反應(yīng)電極部22的周邊部分，電解質(zhì)膜23的外周部分23a由催化劑載置電極24、25的外周部分24a、25a向平面方向突出，框架30、31分別疊加在此電解質(zhì)膜23的外周部分23a的上下兩側(cè)，相對于此電解質(zhì)膜23的外周部分23a分別進(jìn)行熱壓接。框架30、31的厚度與催化劑載置電極24、25大致相同。
在圖上上側(cè)的框架30的上側(cè)以及圖上下側(cè)的框架31的下側(cè)，分別(分別在圖上上側(cè)的框架30和隔板28之間和圖上下側(cè)的框架31和隔板29之間的氣體擴(kuò)散層26、27的外周邊部分)設(shè)有由硅橡膠、EPDM或FKM等液狀橡膠固化物制造的墊片(密封件)32、33，此墊片32、33，通過在和它接觸的框架30、31以及氣體擴(kuò)散層26、27處浸漬了一部分液狀橡膠，使得與框架30、31和氣體擴(kuò)散層26、27實(shí)現(xiàn)一體化，由于如上所述通過熱壓接把框架30、31固定在反應(yīng)電極部22上，通過上述的浸漬，使反應(yīng)電極部22、框架30、31、墊片32、33以及氣體擴(kuò)散層26、27集中在一起實(shí)現(xiàn)了一體化。墊片32、33與隔板28、29緊密接觸。
在電解質(zhì)膜23周邊部分23a以及其上下的框架30、31上，設(shè)有連通上下方向的貫通孔(貫通孔)34，通過在此貫通孔34中填充一部分上述液狀橡膠，由此使上下的墊片32、33直接一體化。貫通孔34是沿著電解質(zhì)膜23的周邊部分以一定的間隔設(shè)置許多個(gè)，在這樣的多個(gè)貫通孔34中分別填充一部分上述液狀橡膠，使墊片32、33直接一體化。
在上下墊片32、33中，覆蓋部35覆蓋在電解質(zhì)膜23的周邊部分23a及其上下框架30、31的外周，沿著整周實(shí)現(xiàn)了一體化。
在具有上述結(jié)構(gòu)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件21中，由于如上所述實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)電極部22、框架30、31、墊片32、33以及氣體擴(kuò)散層26、27的預(yù)先整體一體化，在組裝電池單元或?qū)盈B電池時(shí)，就能夠削減組裝工序數(shù)，而由于反應(yīng)電極部22的平面面積縮小了補(bǔ)充的框架30、31部分，減少了昂貴的反應(yīng)電極部22的使用比例，由此就能夠降低部件的成本。
由于反應(yīng)電極部22和框架30、31的周邊被與墊片32、33一體化成形的覆蓋部35所覆蓋，就能夠抑制在電池單元內(nèi)部發(fā)生的氣體從反應(yīng)電極部22或框架30、31的周邊泄漏到外部，而由于在反應(yīng)電極部22和框架30、31上設(shè)置的貫通孔34中填充橡膠使反應(yīng)電極部22和框架30、31連接在一起，能夠使此兩者牢固地接合在一起。
第四實(shí)施例如上所述，根據(jù)燃料電池用層疊體或者電池單元種類不同，不使用氣體擴(kuò)散層26、27的情況也是有的，在此情況下，能夠省略在上述第三實(shí)施例說明中的氣體擴(kuò)散層26、27。
第五實(shí)施例圖7表示在第五實(shí)施例中的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件(燃料電池用電池單元密封件)21的斷面，此燃料電池用結(jié)構(gòu)部件21按照如下的方式構(gòu)成。
這就是說，首先設(shè)置通過在電解質(zhì)膜(離子交換膜)23的上下兩側(cè)分別疊加催化劑載置電極(催化劑層)24、25從而一體化的反應(yīng)電極部(MEA)22，在此反應(yīng)電極部22的上下兩側(cè)分別以非粘結(jié)的形式疊加上氣體擴(kuò)散層(GDL)26、27，同時(shí)再在此氣體擴(kuò)散層26、27的上下兩側(cè)分別以非粘結(jié)的方式疊加上隔板28、29，這樣就構(gòu)成了一個(gè)電池單元的層疊體。
此反應(yīng)電極部22的平面面積比現(xiàn)有都更小，為了剛好補(bǔ)償此縮小的部分，在反應(yīng)電極部22的周邊部分固定由PI、PEN或PET等的樹脂薄膜制造的框架30、31。在反應(yīng)電極部22的周邊部分，由于電解質(zhì)膜23的周邊部分23a由催化劑載置電極24、25的周邊部分24a、25a向平面方向突出，框架30、31分別疊加在此電解質(zhì)膜23的周邊部分23a的上下兩側(cè)，分別相對于此電解質(zhì)膜23的周邊部分23a熱壓接。框架30、31的厚度與催化劑載置電極24、25的厚度大致相同。
在圖上上側(cè)的框架30的上側(cè)以及圖上下側(cè)的框架31的下側(cè)，分別(分別在圖上上側(cè)的框架30和隔板28之間和圖上下側(cè)的框架31和隔板29之間的氣體擴(kuò)散層26、27的周邊部分)設(shè)有由硅橡膠、EPDM或FKM等液狀橡膠固化物制造的墊片(密封件)32、33，此墊片32、33通過在它所接觸的框架30、31、氣體擴(kuò)散層26、27以及隔板28、29中浸漬一部分液狀橡膠，從而使其與框架30、31、氣體擴(kuò)散層26、27以及隔板28、29實(shí)現(xiàn)了一體化，由于如上所述框架30、31是由熱壓接固定在反應(yīng)電極部22上的，通過上述的浸漬，反應(yīng)電極部22、框架30、31、墊片32、33、氣體擴(kuò)散層26、27以及隔板28、29整體上實(shí)現(xiàn)了一體化。
在電解質(zhì)膜23的周邊部分23a及其上下的框架30、31上設(shè)有連通上下方向的貫通孔(貫通孔)34，通過在此貫通孔34中填充一部分上述液狀橡膠，使上下的墊片32、33直接實(shí)現(xiàn)一體化。此貫通孔34是沿著電解質(zhì)膜23的周邊以一定的間隔設(shè)置許多個(gè)，在這些貫通孔34當(dāng)中，分別填充一部分上述液狀橡膠，使得上下的墊片32、33直接實(shí)現(xiàn)了一體化。
在上下的墊片32、33上，覆蓋部35覆蓋在電解質(zhì)膜23的周邊部分23a及其上下的框架30、31的外周，沿著整周實(shí)現(xiàn)了一體化成形，再有，在包含此覆蓋部35的墊片32、33及其上下隔板28、29的外周，沿著整周設(shè)有由比墊片32、33的氣體密封性更為優(yōu)異的材料成形的氣體密封層36。
在具有上述結(jié)構(gòu)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件21中，由于如上所述使反應(yīng)電極部22、框架30、31、墊片32、33、氣體擴(kuò)散層26、27以及隔板28、29預(yù)先整體實(shí)現(xiàn)了一體化，在電池單元或?qū)盈B體組裝時(shí)就能夠削減組裝工序數(shù)，而由于反應(yīng)電極部22的平面面積縮小了框架30、31補(bǔ)充的部分，減少了昂貴部件反應(yīng)電極部22的使用比例，因此就能夠降低部件的成本。
由于在反應(yīng)電極部22中的框架30、31的外周被與墊片32、33一體化成形的覆蓋部35所覆蓋，因此就能夠抑制在電池內(nèi)部發(fā)生的氣體從反應(yīng)電極部22和框架30、31的外周向外泄漏，而通過在反應(yīng)電極部22和框架30、31上設(shè)置的貫通孔34中填充橡膠而使反應(yīng)電極部22和框架30、31連接起來，能夠在兩者之間形成牢固的連接。
再有，由于在包含覆蓋部的墊片32、33以及隔板28、29的外周設(shè)有由比墊片32、33的氣體密封性更為優(yōu)異的材料制造的氣體密封層36，即使墊片32、33的氣體密封性不夠好，由此氣體密封層36也能夠抑制氣體向外部的泄漏。
第六實(shí)施例如上所述根據(jù)燃料電池用層疊體或電池單元的種類不同，有不使用氣體擴(kuò)散層26、27的情況，在此情況下，由上述第五實(shí)施例的說明中省略掉氣體擴(kuò)散層26、27。
發(fā)明的效果和在產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了如下的效果。
首先，在具有如上結(jié)構(gòu)的按照本發(fā)明權(quán)利要求第一項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，在電解質(zhì)膜的兩極側(cè)具有催化劑載置電極，在其兩個(gè)外側(cè)具有氣體擴(kuò)散層，由于結(jié)構(gòu)為將利用碳纖維等制造的擴(kuò)散層和墊片與電解質(zhì)膜和催化劑載置電極的一體化制品結(jié)合，在組裝此燃料電池時(shí)，能夠削減互相組裝這些部件的工序。因此能夠使燃料電池的組裝操作更加容易。通過這些部件的一體化還能夠提高墊片帶來的密封性。
在具有如上結(jié)構(gòu)的如本發(fā)明第二項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，在電解質(zhì)膜的兩極側(cè)具有催化劑載置電極，在其兩個(gè)外側(cè)具有氣體擴(kuò)散層的燃料電池中，由于形成如下的結(jié)構(gòu)將橡膠浸漬在用碳纖維等制造的氣體擴(kuò)散層同時(shí)形成了墊片的氣體擴(kuò)散層和墊片的一體化制品與電解質(zhì)膜和催化劑載置電極的一體化制品結(jié)合，在組裝此燃料電池時(shí)，能夠削減互相組裝這些部件的工序。因此能夠使燃料電池的組裝操作更加容易。通過這些部件的一體化還能夠提高墊片帶來的密封性。
在具有如上結(jié)構(gòu)的如本發(fā)明第三項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，由于在電解質(zhì)膜的兩側(cè)具有兼任氣體擴(kuò)散層的電極的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，電解質(zhì)膜與在其氣體擴(kuò)散層上浸漬了橡膠同時(shí)形成墊片的氣體擴(kuò)散層和墊片一體化制品相接合，在組裝此燃料電池時(shí)，能夠削減互相組裝這些部件的工序。因此能夠使燃料電池的組裝操作更加容易。通過這些部件的一體化還能夠提高墊片帶來的密封性。
作為在上述各項(xiàng)權(quán)利要求中的發(fā)明通過以下方式都是特別有效的使用熱壓接接合一體化制品(權(quán)利要求的第四項(xiàng))、電解質(zhì)膜由高分子電解質(zhì)制造(權(quán)利要求第五項(xiàng))或者橡膠是液狀橡膠(權(quán)利要求第六項(xiàng))。
在具有如上結(jié)構(gòu)的如本發(fā)明第七項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，其反應(yīng)電極部、氣體擴(kuò)散層和墊片實(shí)現(xiàn)了一體化，在如本發(fā)明第九項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，在反應(yīng)電極部固定框架的同時(shí)還利用橡膠把上述框架覆蓋，還通過在氣體擴(kuò)散層上浸漬一部分上述橡膠，分別使反應(yīng)電極部、框架、墊片以及氣體擴(kuò)散層實(shí)現(xiàn)一體化，能夠使電池單元或?qū)盈B體組裝時(shí)的組裝工序數(shù)削減，而在如本發(fā)明第八項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，由于反應(yīng)電極部的平面面積縮小了框架補(bǔ)充部分，可以減少作為昂貴部件的反應(yīng)電極部的使用比例，由此能夠降低部件的成本。
在如本發(fā)明第十項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，反應(yīng)電極部和墊片實(shí)現(xiàn)了一體化，在如本發(fā)明第十二項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，通過浸漬橡膠，使得在反應(yīng)電極部上固定框架的同時(shí)還覆蓋框架，由此使反應(yīng)電極部、框架和墊片實(shí)現(xiàn)一體化，能夠削減在電池單元或?qū)盈B體組裝時(shí)的組裝工序數(shù)，而在如本發(fā)明第十一項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，由于反應(yīng)電極部的平面面積縮小了補(bǔ)充的框架部分，可以減少作為昂貴部件的反應(yīng)電極部的使用比例，由此能夠降低部件的成本。
在如本發(fā)明第十三項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，由于用橡膠覆蓋反應(yīng)電極部以及框架的外周，能夠抑制在電池單元內(nèi)部發(fā)生的氣體從反應(yīng)電極部和框架的周邊部分向外部泄漏，在如本發(fā)明第十四項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，由于通過向在反應(yīng)電極部和框架上設(shè)置的貫通孔中填充橡膠來連接反應(yīng)電極部和框架，因此可牢固地連接此反應(yīng)電極部和框架。
而在如本發(fā)明第十五項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，在如上述權(quán)利要求第九項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，由于通過在隔板中也浸漬橡膠而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)電極部、框架、墊片、氣體擴(kuò)散層和隔板的一體化，能夠?qū)崿F(xiàn)包括隔板在內(nèi)的部件群的一體化，在如本發(fā)明第十六項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，在如上述權(quán)利要求第十二項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，通過在隔板中也浸漬橡膠，由此實(shí)現(xiàn)反應(yīng)電極部、框架、墊片和隔板的一體化，結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)包括隔板在內(nèi)的部件群的一體化。
再有，在如本發(fā)明第十七項(xiàng)權(quán)利要求的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，在如上述權(quán)利要求第十五項(xiàng)或第十六項(xiàng)中任意一項(xiàng)的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，在墊片的外周設(shè)有由比上述墊片的氣體隔離性更優(yōu)異的材料形成的氣體密封層，在墊片的氣體密封性不特別好的情況下，也能夠由此氣體密封層抑制氣體向外部泄漏。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，該結(jié)構(gòu)部件在電解質(zhì)膜(3)的兩極側(cè)具有催化劑載置電極(4)(5)，在其兩個(gè)外側(cè)具有用于促進(jìn)氣體擴(kuò)散的氣體擴(kuò)散層(6)(7)，其特征在于，將用碳纖維等制造的擴(kuò)散層(6)(7)和墊片(8)(9)與所述電解質(zhì)膜(3)和催化劑載置電極(4)(5)的一體化制品接合。
2.一種燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，該結(jié)構(gòu)部件在電解質(zhì)膜(3)的兩極側(cè)具有催化劑載置電極(4)(5)，在其兩個(gè)外側(cè)具有用于促進(jìn)氣體擴(kuò)散的氣體擴(kuò)散層(6)(7)，其特征在于，將在用碳纖維等制造的氣體擴(kuò)散層(6)(7)上浸漬橡膠并形成墊片(8)(9)的氣體擴(kuò)散層(6)(7)和墊片(8)(9)的一體化制品與所述電解質(zhì)膜(3)和催化劑載置電極(4)(5)的一體化制品接合。
3.一種燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，在電解質(zhì)膜(3)的兩側(cè)具有兼作氣體擴(kuò)散層(12)(13)的電極(14)(15)，其特征在于，所述電解質(zhì)膜(3)與通過在其氣體擴(kuò)散層(12)(13)上浸漬橡膠并形成墊片(8)(9)的氣體擴(kuò)散層(12)(13)和墊片(8)(9)的一體化制品相接合。
4.如權(quán)利要求2或3所述的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，利用熱壓機(jī)使一體化制品接合。
5.如權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，電解質(zhì)膜(3)是由高分子電解質(zhì)制造的。
6.如權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，橡膠是液狀橡膠。
7.一種燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，反應(yīng)電極部(22)、氣體擴(kuò)散層(26)(27)和墊片(32)(33)實(shí)現(xiàn)了一體化。
8.如權(quán)利要求7所述的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，在反應(yīng)電極部(22)的外周上固定由樹脂薄膜制造的框架(30)(31)，使得其平面面積擴(kuò)大。
9.如權(quán)利要求8所述的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，通過在反應(yīng)電極部(22)固定框架(30)(31)的同時(shí)還利用橡膠覆蓋所述框架(30)(31)，并在氣體擴(kuò)散層(26)(27)浸漬一部分所述橡膠，使所述反應(yīng)電極部(22)、框架(30)(31)、墊片(32)(33)以及氣體擴(kuò)散層(26)(27)實(shí)現(xiàn)一體化。
10.一種燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，反應(yīng)電極部(22)和墊片(32)(33)實(shí)現(xiàn)一體化。
11.如權(quán)利要求10所述的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，在反應(yīng)電極部(22)的外周固定由樹脂薄膜制造的框架(30)(31)，使其平面面積擴(kuò)大。
12.如權(quán)利要求11所述的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，通過浸漬橡膠，使得在反應(yīng)電極部(22)上固定框架(30)(31)的同時(shí)還覆蓋所述框架(30)(31)，由此使所述反應(yīng)電極部(22)、框架(30)(31)和墊片(32)(33)實(shí)現(xiàn)一體化。
13.如權(quán)利要求9或12所述的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，用橡膠覆蓋反應(yīng)電極部(22)以及框架(30)(31)的外周。
14.如權(quán)利要求9或12所述的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，在反應(yīng)電極部(22)和框架(30)(31)處設(shè)置的貫通孔(34)中填充橡膠，由此連接所述反應(yīng)電極部(22)和框架(30)(31)。
15.如權(quán)利要求9所述的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，通過在隔板(28)(29)中也浸漬橡膠，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)電極部(22)、框架(30)(31)、墊片(32)(33)、氣體擴(kuò)散層(26)(27)和隔板(28)(29)的一體化。
16.如權(quán)利要求12所述的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，通過在隔板(28)、(29)中也浸漬橡膠，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)電極部(22)、框架(30)(31)、墊片(32)(33)和隔板(28)(29)的一體化。
17.如權(quán)利要求15或16所述的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件，其特征在于，在墊片(32)(33)的外周設(shè)有由比所述墊片(32)(33)的氣體密封性更優(yōu)異的材料形成的氣體密封層(36)。
全文摘要
在電解質(zhì)膜的兩極側(cè)具有催化劑載置電極、在其兩外側(cè)具有能夠促進(jìn)氣體擴(kuò)散的氣體擴(kuò)散層的燃料電池用結(jié)構(gòu)部件中，使橡膠浸漬于由碳纖維等制造的氣體擴(kuò)散層并形成墊片的氣體擴(kuò)散層和墊片的一體化制品，使用熱壓接與電解質(zhì)膜和催化劑載置電極的一體化制品接合，使得能夠削減燃料電池用結(jié)構(gòu)部件的組裝工序數(shù)并防止在電解質(zhì)膜上產(chǎn)生褶皺。
文檔編號H01M8/10GK1476646SQ01819291
公開日2004年2月18日 申請日期2001年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月21日
發(fā)明者黑木雄一, 井上智廣, 廣 申請人:Nok株式會社