專利名稱：筒形燃料電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及筒形燃料電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往，專利文獻(xiàn)l中公開了一種燃料電池單元，其具有氧化鋯系的固 體電解質(zhì)膜、配置于氧化鋯系的固體電解質(zhì)膜的厚度方向的一側(cè)的陶資系 的燃料側(cè)電極、配置于固體電解質(zhì)膜的厚度方向的另 一側(cè)的陶瓷系的氧化 劑側(cè)電極、在固體電解質(zhì)膜與氧化劑側(cè)電極之間的二氧化鈰以及釤系的中 間層。根據(jù)該燃料電池單元，首先，通過擠壓成型法形成沿縱向延伸的導(dǎo) 電性支持基板成型體。然后，在該導(dǎo)電性支持基板上涂敷燃料側(cè)電極用的 漿液并進(jìn)行千燥，從而層疊燃料側(cè)電極。然后，使燃料側(cè)電極層疊陶瓷制
的固體電解質(zhì)膜。將該狀態(tài)的導(dǎo)電性支持基板在100(TC附近煅燒，形成疊 層煅燒體。然后，在疊層煅燒體的固體電解質(zhì)膜上涂敷含有二氧化鈰以及 釤系的中間層原料粉末的漿液，形成具有中間層的中間成型體。然后，使 氧側(cè)電極層疊在中間疊層體的中間層上。在此，中間層具有抑制燒成時(shí)固 體電解質(zhì)膜產(chǎn)生裂紋的功能。
該燃料電池單元呈沿縱向延伸的筒形。并且，為下述形狀燃料側(cè)電 極以及固體電解質(zhì)膜的一端部在截面上呈C形狀，另一端部在截面上呈反 C形狀。
專利文獻(xiàn)1日本特開2005-100816號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
上述的燃料電池單元呈沿縱向延伸的筒形，對(duì)確保發(fā)電性能，并謀求 橫截面尺寸的小型化有利。然而，上述的專利文獻(xiàn)所涉及的燃料電池單元中，燃料側(cè)電極以及中間層等是基于涂敷漿液并使其干燥的操作而形成，
并不是通過使膜電極接合體彎曲成形的操作來主動(dòng)彎曲成形為截面呈c形 狀以及截面呈反c形狀的。
本發(fā)明是鑒于上述的實(shí)際情況而完成的，其目的在于提供通過彎曲成 形而形成為筒形、并且對(duì)謀求橫截面尺寸以及體積的小型化有利的筒形燃 料電池及其制造方法。
方案l所涉及的本發(fā)明的筒形燃料電池，具備(i)筒形的膜電極接 合體，其具有有離子傳導(dǎo)性的離子傳導(dǎo)膜、配置于離子傳導(dǎo)膜的厚度方向 的 一側(cè)的燃料側(cè)電極、和配置于離子傳導(dǎo)膜的厚度方向的另 一側(cè)的氧化劑 側(cè)電極；和(ii)設(shè)置于膜電極接合體上的集電體，該筒形燃料電池的特征 在于，(iii)在沿著與筒形燃料電池的縱向交叉的方向的截面上，膜電極 接合體具有沿折回方向彎曲成形的形狀。
膜電極接合體具有沿折回方向彎曲成形的形狀。因此可容易地形成筒 形燃料電池。筒形燃料電池對(duì)確保發(fā)電能力并謀求橫截面尺寸以及體積的 小型化有利。
方案2所涉及的本發(fā)明的筒形燃料電池，在上述的方案基礎(chǔ)上，膜電 極接合體的一端部^^皮彎曲成形為截面呈C形狀，膜電極接合體的另一端部 被彎曲成形為截面呈反C形狀。該場(chǎng)合下，可良好地形成筒形燃料電池。 所謂C形狀以及反C形狀，并不是以膜電極接合體沿在筒形燃料電池的縱 向延伸的軸芯的周圍繞一周的方式完全地連續(xù)地延伸設(shè)置的，而是沿著在 筒形燃料電池的縱向延伸的軸芯的周圍，膜電極接合體連續(xù)地延伸設(shè)置， 并且局部具有缺口的形狀的意思。C形狀包括類似C形狀。反C形狀包括
類似反C形狀。類似C形狀以及類似反C形狀包括使V字橫躺著的形狀、 使U字橫躺著的形狀、S形狀以及類似S形狀。并不限于這些形狀。
方案3所涉及的本發(fā)明的筒形燃料電池，在上述的方案基礎(chǔ)上，在沿 著與膜電極接合體的縱向交叉的方向的截面上，(0膜電極接合體的離子 傳導(dǎo)膜的一端部比燃料側(cè)電極的一端部和氧化劑側(cè)電極的一端部突出，并 與集電體接合，并且，(ii)膜電極接合體的離子傳導(dǎo)膜的另一端部比燃料側(cè)電極的另一端部和氧化劑側(cè)電極的另一端部突出，并與集電體接合。該 場(chǎng)合下，膜電極接合體的端部可良好地維持成沿折回方向彎曲成形的形狀， 可良好地形成筒形燃料電池。
方案4所涉及的本發(fā)明的筒形燃料電池，在上述的方案基礎(chǔ)上，具備 通過巻繞膜電極接合體來提高膜電極接合體的端部與集電體的一體性的巻 繞要素。該場(chǎng)合下，膜電極接合體的端部與集電體的一體性進(jìn)一步提高。 巻繞要素優(yōu)選具有較高的電絕緣性。作為巻繞要素，可例舉繩狀、索纜狀。
方案5所涉及的本發(fā)明的筒形燃料電池，在上述的方案基礎(chǔ)上，集電 體具備容納巻繞要素的凹狀或凸?fàn)畹娜菁{部。該場(chǎng)合下，由于巻繞要素被 收容，因此可抑制巻繞要素干擾集電和疊層化。
方案6所涉及的本發(fā)明的筒形燃料電池，在上述的方案基礎(chǔ)上，集電 體為沿筒形燃料電池的縱向延伸設(shè)置的形狀。該場(chǎng)合下，沿縱向延伸設(shè)置 的筒形燃料電池容易被形成。
方案7所涉及的本發(fā)明的筒形燃料電池，在上述的方案基礎(chǔ)上，在夾 持膜電極接合體端部的位置設(shè)有將膜電極接合體端部與集電體一起夾持的 夾持要素。該場(chǎng)合下，膜電極接合體的端部被良好地固定于集電體上。
方案8所涉及的本發(fā)明的筒形燃料電池的制造方法，是制造上述的方 案所涉及的筒形燃料電池的方法，其特征在于，包括(i)準(zhǔn)備工序準(zhǔn) 備呈平片狀的膜電極接合體和設(shè)置于所述膜電極接合體上的集電體，所述 膜電極接合體具有呈平片狀的具有離子傳導(dǎo)性的離子傳導(dǎo)膜、配置于離子 傳導(dǎo)膜的厚度方向的一側(cè)的燃料側(cè)電極和配置于離子傳導(dǎo)膜的厚度方向的 另一側(cè)的氧化劑側(cè)電極；和(ii)固定工序在沿著與筒形燃料電池的縱向 交叉的方向的截面上，執(zhí)行使呈平片狀的膜電極接合體的端部沿折回方向 彎曲成形的彎曲成形操作，將彎曲成形部分固定在集電體上。該場(chǎng)合下， 可將膜電極接合體的端部設(shè)定成沿折回方向彎曲成形的形狀。因此，對(duì)謀 求筒形燃料電池的橫截面尺寸以及體積的小型化有利。
方案9所涉及的本發(fā)明的筒形燃料電池的制造方法，在上述的方案基 礎(chǔ)上，彎曲成形操作包括準(zhǔn)備矯正要素的工序，所述矯正要素具備矯正腔，所述矯正腔具有相互對(duì)置的第1彎曲成形模面和第2彎曲成形模面， 同時(shí)沿筒形燃料電池的縱向延伸設(shè)置；和通過使矯正前的膜電極接合體在 矯正要素的矯正腔中沿上述縱向相對(duì)于矯正要素相對(duì)移動(dòng)，來利用第l模 面和第2模面矯正膜電極接合體的端部，由此使其沿折回方向彎曲成形的 工序。該場(chǎng)合下，可將膜電極接合體的端部設(shè)定成沿折回方向延伸設(shè)置的 形狀。因此，對(duì)謀求筒形燃料電池的橫截面尺寸以及體積的小型化有利。
方案IO所涉及的本發(fā)明的筒形燃料電池的制造方法，在上述的方案基 礎(chǔ)上，彎曲成形操作包括在沿著與筒形燃料電池的縱向交叉的方向的截 面上，在膜電極接合體的外側(cè)配置彎曲成形用夾具的工序；和通過使彎曲 成形用夾具接近膜電極接合體，而使膜電極接合體的端部由彎曲成形用夾 具沿折回方向彎曲成形的工序。該場(chǎng)合下，可將膜電極接合體的端部設(shè)定 成沿折回方向延伸設(shè)置的形狀。因此，對(duì)謀求筒形燃料電池的橫截面尺寸 以及體積的小型化有利。
方案11所涉及的本發(fā)明的筒形燃料電池的制造方法，在上述的方案基 礎(chǔ)上，彎曲成形操作包括在沿著與筒形燃料電池的縱向交叉的方向的截 面上，在膜電極接合體的外側(cè)配置滾動(dòng)體的工序；和通過一邊使?jié)L動(dòng)體接 近膜電極接合體， 一邊使其跟隨膜電極接合體，而使膜電極接合體的端部 沿折回方向彎曲成形的工序。該場(chǎng)合下，可將膜電極接合體的端部設(shè)定成 沿折回方向延伸設(shè)置的形狀。因此，對(duì)謀求筒形燃料電池的橫截面尺寸以
及體積的小型化有利。 發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，通過彎曲成形，膜電極接合體被成形為筒形，因此可得 到對(duì)謀求橫截面尺寸以及體積的小型化有利的筒形燃料電池。這樣的筒形 燃料電池，與平板形狀的燃料電池比較，對(duì)確保發(fā)電能力并謀求橫截面尺 寸的小型化有利。


圖l是具有沿橫截方向切斷的切斷端面的筒形燃料電池的立體圖。
圖2( A )是表示將筒形燃料電池沿橫截方向切斷的切斷端面的截面圖。 圖2 ( B)是表示將另 一筒形燃料電池沿橫截方向切斷的切斷端面的截 面圖。
圖2 ( C )是表示將另 一筒形燃料電池沿橫截方向切斷的切斷端面的截 面圖。
圖3是離子傳導(dǎo)膜的截面圖。 圖4是另一離子傳導(dǎo)膜的截面圖。 圖5示出制造過程，是平片狀的離子傳導(dǎo)膜的截面圖。 圖6示出制造過程，是平片狀的膜電極接合體的截面圖。 圖7示出制造過程，是在平片狀的膜電極接合體上載置了第1集電體 的狀態(tài)的截面圖。
圖8示出制造過程，是在平片狀的膜電極接合體上載置了第1集電體 以及第2集電體的狀態(tài)的截面圖。
圖9示出制造過程，是將平片狀的膜電極接合體的端部彎曲成形的狀 態(tài)的截面圖。
圖10示出制造過程，是對(duì)彎曲成形了的膜電極接合體的端部照射高能
量密度束的狀態(tài)的截面圖。
圖11示出制造過程，是將彎曲成形了的膜電極接合體用巻繞要素捆束
的狀態(tài)的截面圖。
圖12是表示將平片狀的膜電極接合體彎曲成形的過程的一例的立體圖。
圖13是表示將平片狀的膜電極接合體彎曲成形的過程的另一例的截 面圖。
圖14是表示將平片狀的膜電極接合體彎曲成形的過程的另一例的立 體圖。
圖15是表示將平片狀的膜電極接合體彎曲成形的過程的又一例的截 面圖。圖16示出實(shí)施例2，是表示將筒形燃料電池沿橫截方向切斷的切斷端 面的截面圖。
圖17示出實(shí)施例3，是表示將筒形燃料電池沿橫截方向切斷的切斷端 面的截面圖。
圖18示出實(shí)施例4，是表示將筒形燃料電池沿橫截方向切斷的切斷端 面的截面圖。
圖19示出實(shí)施例5，是表示將筒形燃料電池沿橫截方向切斷的切斷端 面的截面圖。
圖20示出實(shí)施例6，是表示將多個(gè)筒形燃料電池層疊的狀態(tài)的截面圖。
圖21示出實(shí)施例7，是表示將多個(gè)筒形燃料電池層疊，同時(shí)沿橫截方 向并排設(shè)置的狀態(tài)的截面圖。
圖22實(shí)施例8，是表示將層疊的多個(gè)筒形燃料電池沿橫截方向切斷的 切斷端面的截面圖。
圖23示出實(shí)施例9，是表示將層疊的多個(gè)筒形燃料電池沿橫截方向切 斷的切斷端面的截面圖。
圖24示出實(shí)施例10，是表示將筒形燃料電池沿橫截方向切斷的切斷 端面的截面圖。
圖25實(shí)施例11，是具有沿橫截方向切斷的切斷端面的筒形燃料電池 的立體圖。
圖26示出實(shí)施例12,是表示沿橫截方向切斷的筒形燃料電池的切斷 端面的截面圖。
圖27示出實(shí)施例13，是沿橫截方向切斷的彎曲成形前的筒形燃料電 池的截面圖。
圖28示出實(shí)施例14，是沿橫截方向切斷的彎曲成形前的膜電極接合 體的截面圖。
圖29示出實(shí)施例15，是第1集電體的局部立體圖。 圖30示出實(shí)施例16，是沿橫截方向切斷的彎曲成形前的筒形燃料電 池的截面圖。附圖標(biāo)記說明
1-筒形燃料電池、2-膜電極接合體、2-膜電極接合體的端部、230-夾持 要素、3-離子傳導(dǎo)膜、4-燃料側(cè)電極、41-燃料側(cè)催化劑層、42-燃料側(cè)透過 層、5-氧化劑側(cè)電極、51-氧化劑側(cè)催化劑層、52-氧化劑側(cè)透過層、6-集電 體、61-第1集電體、致冷劑通路61h、 62-第2集電體、68-巻繞要素、69-容納部、7-矯正模(矯正要素)、8-彎曲成形用夾具。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的筒形燃料電池，具有彎曲成形為筒形的膜電極接合體和配置 于膜電極接合體上的集電體。所謂筒形，包括接近于截面扁平的筒形、接 近于截面正圓的筒形、接近于截面橢圓的筒形。
彎曲成形為筒形的膜電極接合體具有離子傳導(dǎo)膜、配置于離子傳導(dǎo)膜 的厚度方向的一側(cè)的燃料側(cè)電極和配置于離子傳導(dǎo)膜的厚度方向的另一側(cè) 的氧化劑側(cè)電極。集電體，如果是具有集電功能的材料，則不管材質(zhì)和結(jié) 構(gòu)，可例舉出碳系或金屬系。金屬系優(yōu)選耐蝕性良好的金屬系，可例舉出 不銹鋼等合金系、鈦系、鋁系。燃料側(cè)電極是被供給燃料的一側(cè)的電極。 氧化劑側(cè)電極是被供給氧化劑流體的一側(cè)的電極。作為燃料，可例舉出氣 體燃料(例如氫氣、含氫氣體)、液體燃料(例如甲醇、乙醇、二曱醚)、 固體燃料(例如硼烷等的氫化合物)。作為氧化劑，可例舉出空氣等的含 氧氣體、氧氣。
在沿著與筒形燃料電池(膜電極接合體)的縱向交叉的方向的截面上， 優(yōu)選膜電極接合體的一端部和另一端部之中的至少一方具有沿折回方向彎 曲成形的形狀。
作為離子傳導(dǎo)膜，可例舉出以固體高分子材料為基材而形成的形態(tài)， 但也可以是將無機(jī)材料和高分子材料復(fù)合化或混合的材料。作為固體高分 子材料，可例舉出氟碳化合物系(例如全氟磺酸膜)、烴系。在此，離子 傳導(dǎo)膜可例舉出以固體高分子材料為基材而形成，并具備補(bǔ)強(qiáng)要素的形態(tài)。 作為補(bǔ)強(qiáng)要素，既可以是纖維，也可以是具有多孔質(zhì)性的高分子材料。離子傳導(dǎo)膜可例舉出復(fù)合膜的形態(tài)，所述復(fù)合膜同時(shí)具有離子傳導(dǎo)性高的第
1部分和具有補(bǔ)強(qiáng)性的第2部分。作為集電體，優(yōu)選具備將膜電極接合體 的端部接合的接合部。
接合部也可以被粗面化?？衫e出具備通過巻繞膜電極接合體來提高 膜電極接合體的端部與集電體的一體性的巻繞要素的形態(tài)。關(guān)于巻繞要素， 可例舉出繩、絲線、索纜等的具有可撓性的構(gòu)件、具有伸縮性的輪狀構(gòu)件。 作為巻繞要素的材質(zhì)，可例舉出樹脂系、碳系、陶瓷系、金屬系，但優(yōu)選 電絕緣性高的材質(zhì)，以避免給集電體的集電性造成影響。特別優(yōu)選玻璃化 轉(zhuǎn)變點(diǎn)高的材質(zhì)。
關(guān)于集電體，可例舉出具備容納巻繞要素的凹狀或凸?fàn)畹娜菁{部的形 態(tài)。該場(chǎng)合下，巻繞要素被收容，可抑制干擾集電性。燃料側(cè)電極可例舉 出具備燃料側(cè)催化劑層和燃料側(cè)透過層的形態(tài)，氧化劑側(cè)電極可例舉出具 備氧化劑側(cè)催化劑層和氧化劑側(cè)透過層的形態(tài)。雖然通常設(shè)有上述的催化 劑層，但在高溫型的燃料電池的情況下，有時(shí)不設(shè)置。關(guān)于燃料側(cè)透過層 和氧化劑側(cè)透過層，優(yōu)選是具有多孔性和導(dǎo)電性的，可例舉出碳系、金屬 系、金屬與陶瓷的混合物系。集電體也可以具有致冷劑通路。
作為集電體，可例舉出具有與燃料側(cè)電極或氧化劑側(cè)電極電接觸的第 1集電體和與第1集電體電接觸的第2集電體的形態(tài)。由于組合有第1集 電體和第2集電體，因此容易確保集電路徑。關(guān)于第1集電體或第2集電 體，可例舉出具有沿筒形燃料電池的縱向延伸設(shè)置的形狀(例如棒狀構(gòu)件 或線(Wire)構(gòu)件)的形態(tài)。將膜電極接合體的端部與集電體一起夾持的 夾持要素，可例舉出設(shè)置于夾持膜電極接合體端部的位置的形態(tài)。夾持要 素的材質(zhì)不被限定，可例舉出碳系、金屬系、樹脂系。
根據(jù)本發(fā)明的筒形燃料電池的制造方法，(i)實(shí)施準(zhǔn)備工序，準(zhǔn)備呈 平片狀的膜電極接合體和配置于膜電極接合體上的集電體，所述膜電極接 合體具有呈平片狀的離子傳導(dǎo)膜、配置于離子傳導(dǎo)膜的厚度方向的一側(cè)的
燃料側(cè)電極和配置于離子傳導(dǎo)膜的厚度方向的另 一側(cè)的氧化劑側(cè)電極;(ii) 實(shí)施固定工序，在沿著與筒形燃料電池的縱向交叉的方向的截面上，執(zhí)行使呈平片狀的膜電極接合體的端部沿折回方向彎曲成形的彎曲成形操作， 將彎曲成形部分固定于集電體上。該場(chǎng)合下，可良好地形成沿縱向延伸的 筒形燃料電池。
另外， 一例的上述彎曲成形操作可包括(a)準(zhǔn)備矯正要素的工序， 所述矯正要素具備矯正腔，所述矯正腔具有相互對(duì)置的第1彎曲成形模面 和笫2彎曲成形模面，同時(shí)沿筒形燃料電池的縱向延伸設(shè)置；和(b)通過 使矯正前的膜電極接合體在矯正要素的矯正腔中沿上述縱向相對(duì)于矯正要 素相對(duì)移動(dòng)，來利用第l模面和第2模面矯正膜電極接合體的端部，由此 使其沿折回方向彎曲成形，將彎曲成形部分固定于集電體上的工序。該場(chǎng) 合下，可將膜電極接合體的端部良好地彎曲成形。
另外，另一例的上述彎曲成形操作可包括在沿著與筒形燃料電池的 縱向交叉的方向的截面上，(a)在膜電極接合體的外側(cè)配置彎曲成形用夾 具的工序；和(b)通過使彎曲成形用夾具接近膜電極接合體，而使膜電極 接合體的端部由彎曲成形用夾具沿折回方向彎曲成形，將彎曲成形部分固 定于集電體上的工序。該場(chǎng)合下，可將膜電極接合體的端部良好地彎曲成 形。
另外，另一例的上述彎曲成形操作可包括在沿著與筒形燃料電池的 縱向交叉的方向的截面上，U)在膜電極接合體的外側(cè)配置滾動(dòng)體的工序； 和(b)通過一邊使?jié)L動(dòng)體接近膜電極接合體， 一邊使其跟隨膜電極接合體， 而使膜電極接合體的端部沿折回方向彎曲成形，將彎曲成形部分固定于集 電體上的工序。該場(chǎng)合下，可將膜電極接合體的端部良好地彎曲成形。作 為滾動(dòng)體，可例舉出圓筒輥和球體。
關(guān)于上述的固定工序，可例舉出下述形態(tài)借助于涂敷于膜電極接合 體和集電體之中的至少一部分上的粘接劑，或者通過膜電極接合體的至少 一部分的熔敷或者膜電極接合體的至少一部分的熔合來進(jìn)行。關(guān)于上述的
接合，可例舉出下述形態(tài)通過對(duì)膜電極接合體與集電體的接合部分賦予 高能量密度束、紫外線、紅外線和熱能、機(jī)械的加壓壓力之中的至少一種 來進(jìn)行。實(shí)施例1
圖1~圖15示出實(shí)施例1。在附圖中，為避免復(fù)雜化，有省略了剖面 線的部位。圖l表示具有沿橫截方向(X方向)切斷的切斷面的沿縱向(箭 頭L方向)延伸設(shè)置的扁平狀的筒形燃料電池1的立體圖。圖2 (A)示 出一個(gè)筒形燃料電池l的切斷面。圖2(B)示出另一筒形燃料電池l的切 斷面。圖2 (C)示出又一筒形燃料電池l的切斷面。圖2 (A) ~圖(C) 的筒形燃料電池1具有基本同樣的構(gòu)成。
如圖1所示，本實(shí)施例的筒形燃料電池l呈扁平的長(zhǎng)筒形(管形)。 筒形燃料電池1具有彎曲成形為筒形的膜電極接合體2和配置于膜電極接 合體2上的集電體6。彎曲成形為筒形的膜電極接合體2具有有離子傳 導(dǎo)性(質(zhì)子傳導(dǎo)性)的片狀的離子傳導(dǎo)膜3、與離子傳導(dǎo)膜3的厚度方向 的一側(cè)接合的具有可撓性的片狀的燃料側(cè)電極4和與離子傳導(dǎo)膜3的厚度 方向的另一側(cè)接合的具有可撓性的片狀的氧化劑側(cè)電極5。燃料側(cè)電極4 是被供給燃料(氫氣或含氫氣體)的一側(cè)的電極。氧化劑側(cè)電極5是被供 給氧化劑流體(空氣等含氧氣體)的一側(cè)的電極。
在此，如圖l所示，燃料側(cè)電極4具備與離子傳導(dǎo)膜3面對(duì)接觸的燃 料側(cè)催化劑層41和與離子傳導(dǎo)膜3背向的燃料側(cè)透過層42。氧化劑側(cè)電 極5具備與離子傳導(dǎo)膜3面對(duì)接觸的氧化劑側(cè)催化劑層51和與離子傳導(dǎo)膜 3背向的氧化劑側(cè)透過層52。燃料側(cè)催化劑層41和氧化劑側(cè)催化劑層51 具有催化劑成分、具有離子傳導(dǎo)性的高分子型電解質(zhì)成分和炭黑等的微小 的導(dǎo)電物質(zhì)。作為催化劑成分，可舉出鉑、釕、鈀、銠等的至少一種。
燃料側(cè)透過層42和氧化劑側(cè)透過層52具有多孔性(流體通過性)和 導(dǎo)電性，例如由碳纖維等碳材的集合體形成，也起到具有流體透過性和可 撓性的集電體的功能。再者，作為碳材的集合體，可例舉出使碳纖維堆積 而成的碳紙(復(fù)寫紙；carbon paper)或者編有碳纖維的碳布。
如圖1所示，在筒形燃料電池l中，燃料側(cè)電極4配置于膜電極接合 體2的內(nèi)側(cè)，與形成于筒形燃料電池l的內(nèi)部的燃料流體流路18面對(duì)。氧 化劑側(cè)電極5配置于膜電極接合體2的外側(cè)，與形成于筒形燃料電池1的
15外部的氧化劑流體流路19面對(duì)。
如圖1和圖2所示，在膜電極接合體2中，其中間部25基本上未彎曲 成形，為沿筒形燃料電池l的橫向(箭頭X方向)的平坦?fàn)?。如果利用?坦?fàn)畹闹虚g部25，則容易確保電取出面積，電取出變得容易。與此相對(duì)， 比中間部25靠外側(cè)的端部20 (—端部20e和另一端部20f)具有沿折回方 向彎曲成形為弧狀的形狀。換言之，膜電極接合體2的離子傳導(dǎo)膜3的一 端部30e通過被彎曲成形為C形狀(弧狀)，而沿折回方向延伸設(shè)置。離 子傳導(dǎo)膜3的另一端部30f通過被彎曲成形為C形狀(弧狀)，而沿折回 方向延伸設(shè)置。如圖1和圖2所示，膜電極接合體2的電解質(zhì)膜20，沒有 在沿筒形燃料電池l的縱向(箭頭L方向)的軸芯的周圍繞一周，電解質(zhì) 膜20的一端部20e和另一端部20f形成開口 20y，成為第2集電體62氣密 地封閉該開口 20y的結(jié)構(gòu)。
該離子傳導(dǎo)膜3以固體高分子材料為基材而形成。作為固體高分子材 料，可例舉出氟化碳系(例如全氟磺酸系的聚合物膜)或者具有離子傳導(dǎo) 基(質(zhì)子傳導(dǎo)基)的烴系。在此，作為離子傳導(dǎo)膜3，如圖3所示，可以 以具有離子傳導(dǎo)性(例如質(zhì)子傳導(dǎo)性)、含水性以及可撓性的固體高分子 材料為基材而形成?；蛘?，離子傳導(dǎo)膜3，如圖4所示，可以采用具有固 體高分子材料的第1部分31和固體高分子材料的第2部分32的復(fù)合膜。 在此，第1部分31具有高的離子傳導(dǎo)性。第2部分32具有比第l部分31 低的離子傳導(dǎo)性或者不具有離子傳導(dǎo)性，可作為強(qiáng)化離子傳導(dǎo)膜3的補(bǔ)強(qiáng) 要素發(fā)揮功能。這樣的復(fù)合膜，除了可提高漏氣抑制性、提高發(fā)電效率以 外，即使長(zhǎng)期發(fā)電運(yùn)行也能夠抑制離子傳導(dǎo)膜3的褶皺等，可提高耐久性。
集電體6是具有集電功能(導(dǎo)電功能)的，可例舉出碳系或金屬系或 金屬與陶瓷的混合物系。集電體6具備與膜電極接合體2的燃料側(cè)電極4 電接觸的第1集電體61和與第1集電體61電接觸的第2集電體62。第1 集電體61,可通過將具有規(guī)定的截面形狀的沿縱向(箭頭L方向)延伸的 線材或棒材，沿膜電極接合體2的方向(箭頭X方向)并排設(shè)置多個(gè)而形 成。第1集電體61配置于筒形的膜電極接合體2的內(nèi)部，因此可對(duì)維持筒 形的膜電極接合體2的形狀作出貢獻(xiàn)。再者，關(guān)于第1集電體61，可以由 致密體形成，或者可以以具有多孔質(zhì)性的方式形成，使得提高流體透過性， 或者可以由能夠在徑向壓潰變形的材料形成，使導(dǎo)電接觸性提高。
由第1集電體61的外壁面形成的第1導(dǎo)電面61f，與膜電極接合體2 的燃料側(cè)電極4電接觸。第1集電體61彼此的第l導(dǎo)電面61f相互電接觸。 第2集電體62可采用具有所規(guī)定的截面形狀的沿縱向(箭頭L方向)延 伸的板狀材料形成。第2集電體62具有與第1集電體61的第l導(dǎo)電面61f 電接觸的第2導(dǎo)電面62f和向外方露出的露出導(dǎo)電面63f。第1集電體61 以及第2集電體62沿縱向(箭頭L方向)延伸設(shè)置，因此可確保筒形燃 料電池1的縱向的長(zhǎng)度和剛性。
第2集電體62，除了起到集電功能以外，還起到將燃料流體流路18 和氧化劑流體流路19隔離的功能，因此優(yōu)選致密性高。第2集電體62具 備具有接合面66的接合部65。接合面66將膜電極接合體2的離子傳導(dǎo)膜 3的端部30 (—端部30e以及另一端部30f)接合。接合面66沿縱向(箭 頭L方向)延伸，因此可確保接合面積。接合面66，隨著趨向箭頭X方 向的外側(cè)而形成為下降傾斜的傾斜面。即，接合面66隨著趨向離子傳導(dǎo)膜 3的彎曲成形部分，形成為下降傾斜的傾斜面。這是因?yàn)槿菀资闺x子傳導(dǎo) 膜3的端部30接合。接合部65的接合面66,為了提高與離子傳導(dǎo)膜3的 接合性，可以進(jìn)行粗面化。再者，也可以在接合面66上預(yù)先涂敷粘接劑。
根據(jù)本實(shí)施例，被收容于筒形的膜電極接合體2的內(nèi)部的第1集電體 61和與第1集電體61導(dǎo)通的第2集電體62組合，可形成集電體6。因此， 即使膜電極接合體2被彎曲成形，也容易確保膜電極接合體2的集電路徑。 由于第1集電體61沿縱向延伸設(shè)置，因此容易確保與膜電極接合體2的導(dǎo) 電接觸面積、。
如果將膜電極接合體2的離子傳導(dǎo)膜3的一端部30e和另一端部30f 與集電體6的接合部65的接合面66氣密地接合，則燃料流體流路18和氧 化劑流體流路19被相互隔離。因此，可抑制在燃料流體流路18中流動(dòng)的燃料流體流入氧化劑流體流路19。同樣地，可抑制在氧化劑流體流路19 中流動(dòng)的氧化劑流體流入燃料流體流路18。
如圖1所示，在集電體6的露出導(dǎo)電面63f上形成有多個(gè)或單個(gè)的溝 凹狀的容納部69。容納部69沿第1集電體61的并排設(shè)置方向(箭頭X方 向)延伸設(shè)置。如后所述，當(dāng)電絕緣性高的巻繞要素68被收容于容納部 69時(shí)，可抑制損害集電性。
在發(fā)電運(yùn)行時(shí)，向燃料流體流路18供給燃料流體( 一般地為氬氣或含 氫氣體)，同時(shí)向氧化劑流體流路19供給氧化劑流體(一般地為空氣、含 氧氣體)。該場(chǎng)合下，燃料流體從燃料側(cè)電極4的燃料側(cè)透過層42透過至 燃料側(cè)催化劑層41，被燃料側(cè)催化劑層41的催化劑成分分成質(zhì)子和電子。 電子經(jīng)由第1集電體61被集電于第2集電體62側(cè)。質(zhì)子從離子傳導(dǎo)膜3 沿厚度方向透過，到達(dá)氧化劑側(cè)電極5。與此相對(duì)，被供給至氧化劑流體 流路19的氧化劑流體的氧透過氧化劑側(cè)電極5的氧化劑側(cè)透過層52，到 達(dá)氧化劑側(cè)催化劑層51，與透過離子傳導(dǎo)膜3的質(zhì)子進(jìn)行反應(yīng)，生成水。 通過這樣的發(fā)電反應(yīng)，可取出電能。
再者，將被供給至燃料流體流路18的燃料流體的壓力設(shè)為Pi，將被 供給至氧化劑流體流路19的氧化劑流體的壓力設(shè)為Po時(shí)，壓力Po比壓 力Pi高(Po〉Pi)。因此，會(huì)將膜電極接合體2的離子傳導(dǎo)膜3的端部 30 (—端部30e以及另一端部30f)向?qū)婓w6的接合面66加壓的方向 推壓。該場(chǎng)合下，可進(jìn)一步對(duì)防止離子傳導(dǎo)膜3的端部30的剝離作出貢獻(xiàn)。 這樣，燃料流體的壓力和氧化劑流體的壓力被設(shè)定使得對(duì)膜電極接合體2 的離子傳導(dǎo)膜3的端部30 (—端部30e以及另一端部30f)在向集電體6 的接合面66加壓的方向進(jìn)行作用。但是，并不是被限定為Po〉Pi，也可 以才艮據(jù)需要i殳定成Po〈Pi、 PoHPi、 Po = Pi。
在此，根據(jù)圖2 (B)所示的筒形燃料電池l，提高了使作為第l集電 體61的外面的第1導(dǎo)電面61f與膜電極接合體2的電極(燃料側(cè)電極4) 的面相接觸的頻率。由此，使接觸導(dǎo)電面積增加。第l導(dǎo)電面61f呈圓弧 凸面形狀。該電極的面呈與該圓弧凸面嵌合的圓弧凹面形狀。因此容易使接觸導(dǎo)電面積增加，可提高發(fā)電效率。
此外，根據(jù)圖2(C)所示的筒形燃料電池l，提高了使第l導(dǎo)電面61f 和膜電極接合體2的電極(燃料側(cè)電極4)相接觸的頻率。而且，第1集 電體61的第l導(dǎo)電面61f中，與膜電極接合體2的電極(燃料側(cè)電極4) 面對(duì)的部分上形成有溝等的凹部61k(流體通路)。該場(chǎng)合下，由于燃料 流體(反應(yīng)流體)可通過凹部61k,因此可確保燃料流體(反應(yīng)流體)向 膜電極接合體2的電極(燃料側(cè)電極4 )的供給性。
對(duì)上述的筒形燃料電池1的制造方法的一例進(jìn)行說明。首先，如圖5 所示，準(zhǔn)備呈平片狀的具有可撓性的離子傳導(dǎo)膜3。通過放電等的粗面化 處理可對(duì)離子傳導(dǎo)膜3的端部30 (—端部30e和另一端部30f)進(jìn)行粗面 化處理。如圖6所示，使離子傳導(dǎo)膜3的厚度方向的一側(cè)層疊燃料側(cè)電極 4，同時(shí)使離子傳導(dǎo)膜3的厚度方向的另一側(cè)配置氧化劑側(cè)電極5。由此， 形成呈平片狀的膜電極接合體2。離子傳導(dǎo)膜3、燃料側(cè)電極4以及氧化劑 側(cè)電極5具有可撓性，能夠彎曲成形。如圖6所示，在平片狀態(tài)下，離子 傳導(dǎo)膜3的一端部30e，相比于燃料側(cè)電極4的一端部40e、氧化劑側(cè)電極 5的一端部50e向外方突出。另外，離子傳導(dǎo)膜3的另一端部30f,相比于 燃料側(cè)電極4的另 一端部40f、氧化劑側(cè)電極5的另 一端部50f向外方突出。 接著，如圖7所示，將膜電極接合體2上要配置的第1集電體"擱置于膜 電極接合體2上。接著，在第1集電體61上載置第2集電體62。
再者，在上述的制造過程中，優(yōu)選在離子傳導(dǎo)膜3的端部30 (—端部 30e和另一端部30f)涂敷粘接劑3m。還優(yōu)選在第2集電體62的接合部 65的接合面66也涂敷粘接劑3m。但是，粘接劑3m也可以只涂敷于端部 30和接合面66的任一方上。作為粘接劑3m，可例舉出熱固化型或者紫外 線固化型。
圖9示出沿著與筒形燃料電池1的縱向交叉的方向的截面。如圖9所 示，執(zhí)行使呈平片狀的具有可撓性的膜電極接合體2的離子傳導(dǎo)膜3的端 部30 (—端部30e和另一端部30f)沿折回方向彎曲成形的彎曲成形操作。 該場(chǎng)合下，氧化劑側(cè)電極5的端部50 (—端部50e和另一端部50f)、燃料側(cè)電極4的端部40 (—端部40e和另一端部40f)也,皮同樣地彎曲成形。 其結(jié)果，如圖9所示，膜電極接合體2的離子傳導(dǎo)膜30的一端部30e 被彎曲成形為C形狀，另一端部30f被彎曲成形為反C形狀。同樣地，氧 化劑側(cè)電極5的一端部50e被彎曲成形為C形狀，另一端部50f被彎曲成 形為反C形狀。同樣地，燃料側(cè)電極4的一端部40e被彎曲成形為C形狀， 另一端部40f被彎曲成形為反C形狀。并且，將膜電極接合體2的彎曲成 形部分與集電體6的接合部65的接合面66緊貼。具體的講，如圖9所示， 將離子傳導(dǎo)膜30的一端部30e與集電體6的一個(gè)接合部65的接合面66緊 貼。同樣地，將離子傳導(dǎo)膜30的另一端部30f與集電體6的另一接合部65 的接合面66緊貼。此時(shí)，通過粘接劑3m和粗面化處理而使接合性提高。 該場(chǎng)合下，優(yōu)選通過對(duì)離子傳導(dǎo)膜3的接合部分適當(dāng)施加加壓操作，來提 高接合部分的粘接性。
如圖9所示，離子傳導(dǎo)膜3的一端部30e，相比于燃料側(cè)電極4的一 端部40e、氧化劑側(cè)電極5的一端部50e向外方突出，與笫2集電體62的 一個(gè)接合面66接合并被固定。另外，離子傳導(dǎo)膜3的另一端部30f，相比 于燃料側(cè)電極4的另一端部40f、氧化劑側(cè)電極5的另一端部50f向外方突 出，與第2集電體62的另一接合面66接合并被固定。
另夕卜，也可以根據(jù)需要，如圖IO所示那樣，使用高能量密度束Wp(例 如激光束、電子束)，對(duì)離子傳導(dǎo)膜3的一端部30e以及另一端部30f (彎 曲成形部分)與集電體6的接合部65的接合面66的接合部分進(jìn)行照射， 從而促進(jìn)熔敷或熔合。由此，可進(jìn)一步提高將彎曲成形部分固定于集電體 6的接合部65的接合面66上的固定性。如果沒有必要，則也可以廢止高 能量密度束Wp。
再者，在粘接劑3m為熱固化型的情況下，也可以代替高能量密度束 Wp照射紅外線等的熱能使粘接劑3m固化。另外，在粘接劑3m為紫外線 固化型的情況下，也可以對(duì)接合部分照射紫外線使粘接劑3m固化。
然后，如圖ll所示，對(duì)被彎曲成形的膜電極接合體2從外側(cè)巻繞絲線 狀或繩狀的巻繞要素68，并將巻繞要素68的端部68a彼此捆束。其結(jié)果，可進(jìn)一步提高膜電極接合體2的端部20與集電體6的一體性。若這樣地用 巻繞要素68捆束，則能夠進(jìn)一步提高燃料側(cè)電極4與第1集電體61的電 接觸性。而且，能夠提高第1集電體61與第2集電體62的電接觸性。再 者，作為巻繞要素，為了提高接觸性或緊固性，可以是富有彈性的結(jié)構(gòu)以 便可給予附加力(例如橡膠繩)、或者是形成為具有向膜電極接合體2突 出的凸?fàn)钔黄鸬慕Y(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。
作為巻繞要素68，優(yōu)選在燃料電池l的縱向隔開間隔設(shè)置多個(gè)。該場(chǎng) 合下，由巻繞要素68緊固的部位，在燃料電池l的縱向隔開間隔地具有多 個(gè)部位。將巻繞要素68及其緊固部68c (參照?qǐng)D1)收容于第2集電體62 的溝狀容納部69。因此，可抑制巻繞要素68成為集電障礙。作為巻繞要 素68的材質(zhì)，沒有特別限定，但優(yōu)選電絕緣性、抗拉強(qiáng)度以及玻璃化轉(zhuǎn)變 點(diǎn)高的樹脂制(例如尼龍、芳族聚酰胺、聚醚砜等樹脂纖維)的材質(zhì)。特 別優(yōu)選工程塑料系的樹脂。但是，并不限于這些材質(zhì)。
圖12~圖15表示上述的彎曲成形操作的另一代表形態(tài)。彎曲成形操 作的形態(tài)并不限于圖12 ~圖15。
在圖12所示的場(chǎng)合，準(zhǔn)備矯正模7作為將膜電極接合體2的形狀彎曲 成形并進(jìn)行矯正的矯正要素。矯正模7具備沿筒形燃料電池1的縱向(箭 頭L方向)延伸設(shè)置的矯正腔70。矯正腔70具有截面呈C形狀的第1彎 曲成形模面71、截面呈反C形狀的第2彎曲成形模面72、以朝向第1彎 曲成形模面71內(nèi)徑變小的方式傾斜的圓錐面的第1導(dǎo)向面73和以朝向第 2彎曲成形模面72內(nèi)徑變小的方式傾斜的圓錐面的第2導(dǎo)向面74。
另外，如圖12所示，使矯正前的膜電極接合體2在矯正模7的矯正腔 70中通過。由此，使膜電極接合體2沿著矯正腔的縱向，即沿著箭頭Kl 方向相對(duì)于矯正模7進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)。由此， 一邊利用第1導(dǎo)向面73和笫2 導(dǎo)向面74使膜電極接合體2的端部20 (20e, 20f)縮徑， 一邊利用第1 彎曲成形模面71和第2彎曲成形模面進(jìn)行矯正。其結(jié)果，將膜電極接合體 2的一端部20e彎曲成形為截面呈C形狀，將另一端部20f彎曲成形為截 面呈反C形狀。在為圖12所示的形態(tài)時(shí)，第1彎曲成形模面71的加壓部71r向膜電極接合體2 —端部20e向內(nèi)側(cè)(箭頭Sl方向)加壓，提高對(duì)笫2集電體62的接合性。第2彎曲成形模面72的加壓部72r將膜電極接合體2的另一端部20f向內(nèi)側(cè)(箭頭S2方向)加壓，提高對(duì)第2集電體62的接合性。如圖12所示，從矯正模7的端口 7m排出的膜電極接合體2被彎曲成形為筒形。因此，對(duì)從端口 7m排出的筒形的膜電極接合體2的離子傳導(dǎo)膜3的端部30 (30e， 30f)照射高能量密度束Wp進(jìn)行接合。由此進(jìn)一步提高接合性。
圖13表示沿著與筒形燃料電池1的縱向(箭頭L方向)交叉的方向的截面。在圖13所示的場(chǎng)合，在膜電極接合體2的外側(cè)配置彎曲成形用夾具8。彎曲成形用夾具8具有第1彎曲成形用夾具81和第2彎曲成形用夾具82。第1彎曲成形用夾具81具有截面呈C形狀的第1彎曲成形模面83。第2彎曲成形用夾具82具有截面呈反C形狀的第2彎曲成形模面84。第1彎曲成形模面83和第2彎曲成形模面84沿筒形燃料電池1的縱向(箭頭L方向)延伸設(shè)置。
另外，通過^f吏第1彎曲成形用夾具81和第2彎曲成形用夾具82沿箭頭Wl方向接近膜電極接合體2，從而利用第1彎曲成形用夾具81和第2彎曲成形用夾具82使膜電極接合體2的端部20 (20e， 20f)沿折回方向彎曲成形，形成C形狀以及反C形狀。然后，使具有加壓面86的加壓體85接近膜電極接合體2，用加壓面86將膜電極接合體2的端部20 (20e， 20f)朝向第2集電體62加壓，進(jìn)一步提高端部20與第2集電體62的接合性。該場(chǎng)合下，壓力優(yōu)選為不損傷膜電極接合體2的結(jié)構(gòu)的程度。
另外，在圖14所示的場(chǎng)合，使用將沿著筒形燃料電池l的縱向(箭頭L方向)延伸設(shè)置的棒狀的細(xì)條材90利用連結(jié)線90s并排設(shè)置多個(gè)而成的簾狀的巻繞片9。 1根細(xì)條材90的外徑遠(yuǎn)小于筒形燃料電池1的寬幅。巻繞片9在細(xì)條材90的延伸設(shè)置方向(與筒形燃料電池1的縱向即箭頭L方向相當(dāng)?shù)姆较?具有較高的剛性，在細(xì)條材90的延伸設(shè)置方向(與筒形燃料電池l的方向即箭頭X方向相當(dāng)?shù)姆较?具有較高的可撓性。而且，如果在將平片狀的膜電極接合體2載置于巻繞片9上的狀態(tài)下將膜電極接合體2與巻繞片9一同沿巻繞方向(箭頭R2方向)巻繞，則可良好地形成筒形的膜電極*接合體2。
圖15示出沿著與筒形燃料電池1的縱向(箭頭L方向)交叉的方向(箭頭X方向)的截面。在圖15所示的場(chǎng)合，在平片狀的膜電極接合體2的外側(cè)配置作為可滾動(dòng)的滾動(dòng)體的滾動(dòng)輥100。滾動(dòng)輥100具有圓筒外周面形狀的加壓面101和軸芯102。另外， 一邊〗吏滾動(dòng)輥100繞軸芯102旋轉(zhuǎn)， 一邊使?jié)L動(dòng)輥100接近膜電極接合體2， 一邊使?jié)L動(dòng)輥100跟隨膜電極接合體2。由此一邊對(duì)膜電極接合體2的端部20 (20e， 20f)進(jìn)行加壓一邊使其沿折回方向彎曲成形，將一端部20e彎曲成形為C形狀，將另一端部20f彎曲成形為反C形狀。因此，滾動(dòng)輥100作為一邊使膜電極接合體2的端部20彎曲成形， 一邊使其加壓到第2集電體62的接合部65上從而提高粘接性的加壓手段發(fā)揮功能。在為圖15所示的形態(tài)時(shí)，第1集電體61具有用于增加其與膜電極接合體2的導(dǎo)電接觸面積的平坦?fàn)畹慕佑|頻率增加面61x。該場(chǎng)合下，使第1集電體61的接觸頻率增加面61x彼此的接觸面積、笫1集電體61的接觸頻率增加面61x與第2集電體62的接觸面積增加。
可是，如圖4所示，同時(shí)具有第1部分61和第2部分62的復(fù)合膜有時(shí)作為離子傳導(dǎo)膜3使用。該場(chǎng)合下，由于復(fù)合膜的耐久性高，因此可以得到即使發(fā)電運(yùn)行經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間，也有利于提高離子傳導(dǎo)膜3的耐久性的優(yōu)點(diǎn)。另外，根據(jù)筒形燃料電池1，也可考慮利用通過涂敷流動(dòng)液狀的高分子材料并使其固化來形成筒形的離子傳導(dǎo)膜的方式來形成。然而，以涂敷流動(dòng)液狀的高分子材料的方式形成同時(shí)具有第1部分61和笫2部分62的筒形復(fù)合膜是困難的。因此，對(duì)于以往的筒形燃料電池而言，形成具有由復(fù)合膜形成的離子傳導(dǎo)膜3的筒形燃料電池并不容易。
才艮據(jù)所述本實(shí)施例，如上迷那樣并不是以敷方式形成筒形的離子傳導(dǎo)膜3,而是預(yù)先準(zhǔn)備呈平片狀的離子傳導(dǎo)膜3，使離子傳導(dǎo)膜3的厚度方向的一側(cè)層疊燃料側(cè)電極4，同時(shí)使離子傳導(dǎo)膜3的厚度方向的另一側(cè)配置氧化劑側(cè)電極5。由此，形成呈平片狀的膜電極接合體2。然后，可采用使呈平片狀的膜電極接合體2的端部20 (20e， 20f)彎曲成形從而進(jìn)行變形的方式。因此，根據(jù)本實(shí)施例，可由采用復(fù)合膜形成的平片狀的離子傳導(dǎo)膜3容易地制作采用復(fù)合膜形成的筒形的離子傳導(dǎo)膜3。由此，可實(shí)現(xiàn)集電性和耐久性優(yōu)異的筒形燃料電池。這樣，有利于本實(shí)施例適用于離子傳導(dǎo)膜3具有復(fù)合膜結(jié)構(gòu)的情況。
對(duì)于本實(shí)施例的筒形燃料電池l而言，在形成平片型的膜電極接合體2之后，可以采用使膜電極接合體2的端部20沿折回方向彎曲成形從而進(jìn)行變形的彎曲成形方式。因此，能夠應(yīng)用制造平板型的膜電極接合體2的過程的已有技術(shù)，因此對(duì)降低制造成本有利。再者，根據(jù)本實(shí)施例，第1集電體61被并排設(shè)置3個(gè)，但不限于此，可以為1個(gè)，可以為2個(gè)，可以為4個(gè)，可以為更多個(gè)。實(shí)施例2
關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例2，參照?qǐng)D16進(jìn)行說明。本實(shí)施例具有與實(shí)施例1基本同樣的構(gòu)成以及同樣的作用效果。以下，以不同的部分為中心進(jìn)行說明。將膜電極接合體2的離子傳導(dǎo)膜3的端部30 (—端部30e和另一端部30f)進(jìn)一步折回為U形狀，形成為層疊的多層。由此，形成了折疊部36。然后，通過粘接劑3m、高能量束的照射等，將折疊部36與第2集電體62的接合部65的接合面66接合。該場(chǎng)合下，即使是離子傳導(dǎo)膜3的厚度較薄的情況下，也可良好地確保離子傳導(dǎo)膜3的端部30 (—端部30e和另一端部30f)的接合部分的厚度。因此，可以得到容易將離子傳導(dǎo)膜3的端部30 (—端部30e和另一端部30f)與第2集電體62的接合部65的接合面66接合的優(yōu)點(diǎn)。折疊部36可以為兩層折疊，可以為3層折疊，可以為更多層折疊。
此外，根據(jù)本實(shí)施例，膜電極接合體2的燃料側(cè)電極4配置于外側(cè)，與形成于筒形燃料電池l的外部的燃料流體流路18面對(duì)。氧化劑側(cè)電極5配置于內(nèi)側(cè)，與形成于筒形燃料電池l的內(nèi)部的氧化劑流體流路19面對(duì)。但是，也可以與實(shí)施例1同樣地形成為膜電極接合體2的燃料側(cè)電極4配置于內(nèi)側(cè)，與形成于筒形燃料電池1的內(nèi)部的燃料流體流路18面對(duì)的形 態(tài)。該場(chǎng)合下，為氧化劑側(cè)電極5配置于外側(cè)，與形成于筒形燃料電池l 的外部的氧化劑流體流路19面對(duì)的構(gòu)成。 實(shí)施例3
關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例3，參照?qǐng)D17進(jìn)行說明。本實(shí)施例具有與實(shí)施例 1基本同樣的構(gòu)成以及同樣的作用效果。以下，以不同的部分為中心進(jìn)行 說明。第1集電體61具有可流通燃料流體的多個(gè)孔(連通孔)61p,具有 多孔質(zhì)性、氣體透過性以及導(dǎo)電性?？?1p在第1集電體61的厚度方向和 長(zhǎng)度方向具有氣體通過性。從第1集電體61的孔61p透過的燃料流體，可 從作為第1集電體61的外壁面的第l導(dǎo)電面61f轉(zhuǎn)移至燃料側(cè)電極4。因 此，容易向燃料側(cè)電極4供給燃料流體。與此相對(duì)，第2集電體62由致密 性高的致密體形成，具有針對(duì)燃料流體流路18的燃料流體等的氣體阻隔 性。因此，可抑制燃料流體流路18的燃料流體以及氧化劑流體流路19的 氧化劑流體從第1集電體61的內(nèi)部透過。 實(shí)施例4
關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例4，參照?qǐng)D18進(jìn)行說明。本實(shí)施例具有與實(shí)施例 1基本同樣的構(gòu)成以及同樣的作用效果。以下，以不同的部分為中心進(jìn)行 說明。集電體6X同時(shí)具備有氣體透過性的多孔質(zhì)部分6h (第1集電體部 分)和具有氣體阻隔性的致密部分6k (第2集電體部分)。由于設(shè)置有具 有氣體阻隔性的致密性高的致密部分6k，因此可確保燃料流體流路18與 氧化劑流體流路19的隔離性。多孔質(zhì)部分6h在集電體6X的厚度方向和 長(zhǎng)度方向具有氣體通過性。 實(shí)施例5
關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例5，參照?qǐng)D19進(jìn)行說明。本實(shí)施例具有與實(shí)施例 1基本同樣的構(gòu)成以及同樣的作用效果。以下，以與實(shí)施例l不同的部分 為中心進(jìn)行說明。收容于筒形的膜電極接合體2的內(nèi)部的第1集電體61 和與第1集電體61電導(dǎo)通的第2集電體62相組合，形成有集電體6。因 此，可容易確保膜電極接合體2的集電路徑。第1集電體61由2根線材形成。
實(shí)施例6
關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例6，參照?qǐng)D20進(jìn)行，說明。本實(shí)施例具有與實(shí)施例 1基本同樣的構(gòu)成以及同樣的作用效果。以下，以與實(shí)施例1不同的部分 為中心進(jìn)行說明。筒形燃料電池1具有筒形的膜電極接合體2和設(shè)置于膜 電極接合體2上的集電體6。筒形的膜電極接合體2具有離子傳導(dǎo)膜3、配 置于離子傳導(dǎo)膜3的厚度方向的一側(cè)的燃料側(cè)電極4和配置于離子傳導(dǎo)膜 3的厚度方向的另 一側(cè)的氧化劑側(cè)電極5 。
本例的筒形燃料電池l可層疊。因此，如圖20所示，筒形燃料電池l 在一個(gè)方向(箭頭HA方向)排列，配置成層疊狀態(tài)。該一個(gè)方向(箭頭 HA方向)相當(dāng)于與第1集電體61的并排設(shè)置方向(箭頭X方向)正交的 方向。
如圖20所示，在鄰接的筒形燃料電池1之間介有具有導(dǎo)電性的中間連 接部200。中間連接部200具有與一方的筒形燃料電池l的氧化劑側(cè)電極5 的中間部25電接合的第1導(dǎo)通面201和與另 一方的筒形燃料電池1的燃料 側(cè)電極4側(cè)的集電體6電接合的第2導(dǎo)通面202。因此，多個(gè)筒形燃料電 池1被串聯(lián)地電連接從而被層疊，并被收容于殼體400的殼體室401的內(nèi) 部。殼體室401形成有可流通氧化劑流體(含氧氣體)的氧化劑流體流路 19。由于如上所述那樣，多個(gè)筒形燃料電池l被串聯(lián)地電連接從而被層疊， 因此可謀求升壓電路的簡(jiǎn)化、廢止，可提高總體效率。
由于膜電極接合體2的中間部25大致為平坦?fàn)睿虼巳菀自黾邮怪虚g 連接部200的第1導(dǎo)通面201與氧化劑側(cè)電極5之中的對(duì)應(yīng)于中間部25 的部分電接觸的導(dǎo)電面積，可以得到容易確保電能取出面積的優(yōu)點(diǎn)。再者， 也可以根據(jù)情況，將中間連接部200廢止，使筒形燃料電池l的外側(cè)的氧 化劑側(cè)電極5與其他的筒形燃料電池1的集電體6直接接觸。 實(shí)施例7
關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例7，參照?qǐng)D21進(jìn)行說明。本實(shí)施例具有與實(shí)施例 6基本同樣的構(gòu)成以及同樣的作用效果。以下，以與實(shí)施例l不同的部分為中心進(jìn)行說明。筒形燃料電池l在一個(gè)方向(箭頭HA方向)排列從而 層疊。在此，該一個(gè)方向(箭頭HA方向)相當(dāng)于與第1集電體61的并排 設(shè)置方向(箭頭X方向)正交的方向。而且，筒形燃料電池1在箭頭X方 向排列地配置。箭頭X方向相當(dāng)于第1集電體61的并排設(shè)置方向。
如圖21所示，在鄰接的筒形燃料電池1之間介有中間連接部200。多 個(gè)筒形燃料電池l電連接，并被收容于殼體400的殼體室401的內(nèi)部。殼 體室401形成有可流通氧化劑流體(例如含氧氣體)的氧化劑流體流路19。 實(shí)施例8
關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例8，參照?qǐng)D22進(jìn)行說明。本實(shí)施例具有與實(shí)施例 1基本同樣的構(gòu)成以及同樣的作用效果。以下，以與實(shí)施例l不同的部分 為中心進(jìn)行說明。筒形燃料電池1具有筒形的膜電極接合體2和設(shè)置于膜 電極接合體2上的集電體6。在相互鄰接的筒形燃料電池1之間介有具有 導(dǎo)電性的中間連接部200B 。
中間連接部200B具有與一方的筒形燃料電池1的氧化劑側(cè)電極5的 平坦部分(與中間部25相當(dāng))電接觸的平坦的第1導(dǎo)通面201和與另 一方 的筒形燃料電池l的燃料側(cè)電極4的集電體6的第2集電體62電接觸的平 坦的第2導(dǎo)通面202。
而且，中間連接部200B具有夾持要素230。夾持要素230是將膜電極 接合體2的離子傳導(dǎo)膜3的端部30 (—端部30e和另一端部30f)與集電 體6的接合部65 —同夾持的夾持要素，因此設(shè)置于夾持端部30的位置。 利用這樣的夾持要素230，離子傳導(dǎo)膜3的端部30 (—端部30e和另一端 部30f)的固定性提高，端部30的耐久性提高。 實(shí)施例9
關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例9，參照?qǐng)D23進(jìn)行說明。本實(shí)施例具有與實(shí)施例 8基本同樣的構(gòu)成以及同樣的作用效果。以下，以與實(shí)施例8不同的部分 為中心進(jìn)行說明。在相互鄰接的筒形燃料電池1之間介有具有導(dǎo)電性的中 間連接部200C。中間連接部200C具有與一方的筒形燃料電池1的氧化劑 側(cè)電極5的平坦?fàn)畈糠?與中間部25相當(dāng))電接觸的第1導(dǎo)通面201和與
27另一方的筒形燃料電池1的燃料側(cè)電極4的集電體6電接觸的第2導(dǎo)通面 202。
中間連接部200C具有夾持要素230C。夾持要素230C由適合于將膜 電極接合體2的離子傳導(dǎo)膜3的端部30 (—端部30e和另一端部30f)與 集電體6—同夾持的材料形成。例如，夾持要素230C采用由樹脂或橡膠 等的高分子材料形成的彈性材料形成。這樣的夾持要素230C，設(shè)置于夾持 膜電極接合體2的離子傳導(dǎo)膜3的端部30的位置。利用夾持要素230C， 離子傳導(dǎo)膜3的端部30的固定性進(jìn)一步提高，端部30的耐久性提高。 實(shí)施例10
關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例10，參照?qǐng)D24進(jìn)行說明。本實(shí)施例具有與實(shí)施 例l基本同樣的構(gòu)成以及同樣的作用效果。以下，以與實(shí)施例l不同的部 分為中心進(jìn)行說明。膜電極接合體2的整體，實(shí)質(zhì)上被彎曲成形為圓筒形 狀或類似圓筒形狀。集電體6E由致密體形成，將配置于膜電極接合體2 的內(nèi)部的第1集電體61E和從膜電極接合體2露出的第2集電體62E —體 地成形而形成。膜電極接合體2的端部20 (20e， 20f)沿折回方向彎曲成 形。
即，膜電極接合體2的離子傳導(dǎo)膜3的整體，與燃料側(cè)電極4以及氧 化劑側(cè)電極5 —同被彎曲成形為圓筒形狀或類似圓筒形狀。離子傳導(dǎo)膜3 的端部30 ( —端部30e和另 一端部30f)被彎曲成形，與集電體6E的接合 部65的接合面66接合。再者，燃料側(cè)電極4具備燃料側(cè)催化劑層41和燃 料側(cè)透過層42,氧化劑側(cè)電極5具備氧化劑側(cè)催化劑層51和氧化劑側(cè)透 過層52 。在第1集電體61E的外周壁面與燃料側(cè)電極4之間形成有燃料流 體流路18。再者，也可以使燃料流體流路18和氧化劑流體流路19的位置 反過來。 實(shí)施例11
關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例11,參照?qǐng)D25進(jìn)行說明。本實(shí)施例具有與實(shí)施 例1基本同樣的構(gòu)成以及同樣的作用效果。以下，以與實(shí)施例1不同的部 分為中心進(jìn)行說明。圖25表示具有沿橫截方向(X方向)切斷的切斷面的扁平筒形的燃料電池l的立體圖。
如圖25所示，本實(shí)施例的筒形燃料電池l呈立式的扁平筒形(管形)。 膜電極接合體2的整體被彎曲成形為截面呈U形狀。因此，膜電極接合體 2以固體高分子材料為基材而形成，具有被彎曲成形為U形狀的離子傳導(dǎo) 膜3、配置于離子傳導(dǎo)膜3的厚度方向的一側(cè)的被彎曲成形為截面呈U形 狀的燃料側(cè)電極4和配置于離子傳導(dǎo)膜3的厚度方向的另 一側(cè)的#1彎曲成 形為截面呈U形狀的氧化劑側(cè)電極5 。
如圖25所示，膜電極接合體2的橫截方向(箭頭X方向)的中間部 25，為沿折回方向彎曲成形的彎曲成形起點(diǎn)，大致被彎曲成形為半圓狀。 比中間部25靠外側(cè)的端部20 (—端部20e和另一端部20f)為直形。
如圖25所示，集電體6具備與膜電極接合體2的燃料側(cè)電極4電接觸 的呈線狀或棒狀的第1集電體61和與第1集電體61電接觸的呈線狀或棒 狀的第2集電體62。第1集電體61，是通過將具有所規(guī)定的截面形狀的沿 縱向(箭頭L方向)延伸的線材或棒材，沿著與膜電極接合體2的方向(箭 頭X方向)正交的方向(箭頭Y方向)并排設(shè)置多個(gè)而形成的。
如圖25所示，由第1集電體61的外壁面形成的第1導(dǎo)電面61f,與膜 電極接合體2的燃料側(cè)電極4電接觸。第2集電體62，由具有所規(guī)定的截 面形狀的沿縱向(箭頭L方向)延伸的板狀材料形成。第2集電體62具 有與第1集電體61的第1導(dǎo)電面61f電接觸的第2導(dǎo)電面62f和向外方露 出的露出導(dǎo)電面63f。這樣，由于第1集電體61和第2集電體62相組合， 因此容易確保膜電極接合體2的集電路徑。第1集電體61以及第2集電體 62沿縱向(箭頭L方向)延伸設(shè)置，因此容易確保筒形燃料電池1的縱向 長(zhǎng)度。
如圖25所示，第2集電體62具有將膜電極接合體2的離子傳導(dǎo)膜3 的直形的端部30 (直形的一端部30e和直形的另一端部30f)接合的平坦 狀的接合面66。如果將膜電極接合體2的離子傳導(dǎo)膜3的一端部30e和另 一端部30f與第2集電體62的接合部65的接合面66接合，則燃料流體流 路18和氧化劑流體流路19被隔離。因此，可抑制在燃料流體流路18中流動(dòng)的燃料流體流入到氧化劑流體流路19中。同樣地，可抑制在氧化劑流體 流路19中流動(dòng)的氧化劑流體流入到燃料流體流路18中。再者，也可以使 燃料流體流路18和氧化劑流體流路19的位置反過來。 實(shí)施例12
對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例12，參照?qǐng)D26進(jìn)行說明。本實(shí)施例具有與實(shí)施 例1基本同樣的構(gòu)成以及同樣的作用效果。以下，以與實(shí)施例l不同的部 分為中心進(jìn)行說明。如圖26所示，與膜電極接合體2的燃料側(cè)電極4電接 觸的線狀或棒狀的多個(gè)第1集電體61，構(gòu)成一群而設(shè)置。多個(gè)笫l集電體 61以相互接觸的方式在縱向和橫向?qū)盈B，以捆束的狀態(tài)接近，且并排地設(shè) 置。多個(gè)第1集電體61被配置為當(dāng)將相鄰設(shè)置的第1集電體61的中心61c 彼此連接時(shí)，可形成假想的三角形狀。作為第1集電體61的外周壁面的第 l導(dǎo)電面61f，具有截面為圓形的外壁面。該場(chǎng)合下，鄰接的第1集電體61 的第1導(dǎo)電面61f彼此電接觸的頻率提高。如果是這樣的結(jié)構(gòu)，則即使是 第1集電體61的數(shù)量增加時(shí)，也容易形成截面為非扁平形的、具有接近于 類似圓的截面形狀的燃料電池l。 實(shí)施例13
關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例13，參照?qǐng)D27進(jìn)行說明。以下，以與實(shí)施例1 不同的部分為中心進(jìn)行說明。在膜電極接合體2之中的成為彎曲內(nèi)周側(cè)的 面上，形成有多個(gè)或單個(gè)的彎曲成形促進(jìn)部2v。彎曲成形促進(jìn)部2v，形成 于在膜電極接合體2的內(nèi)周側(cè)配置的燃料側(cè)電極4上。彎曲成形促進(jìn)部2v 具有使膜電極接合體2容易彎曲的功能，可由凹狀部或折口形成。優(yōu)選彎 曲成形促進(jìn)部2v沿著筒形燃料電池1的縱向連續(xù)地延伸設(shè)置、或者隔開間 隔而斷續(xù)地延伸設(shè)置。再者，如果膜電極接合體2的內(nèi)周側(cè)為氧化劑側(cè)電 極5，則在氧化劑側(cè)電極5上形成彎曲成形促進(jìn)部2v。 實(shí)施例14
關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例14，參照?qǐng)D28進(jìn)行說明。以下，以與實(shí)施例1 不同的部分為中心進(jìn)行說明。在橫截面(圖28)上，膜電極接合體2之中 的彎曲外周側(cè)的電極被設(shè)定得比彎曲內(nèi)周側(cè)的電極長(zhǎng)。彎曲內(nèi)周側(cè)的電極被設(shè)定得比彎曲外周側(cè)的電極短。具體地講，在膜電極接合體2中，燃料 側(cè)電極4 (膜電極接合體2之中的彎曲內(nèi)周側(cè)的電極)被設(shè)定得比氧化劑 側(cè)電極5短。氧化劑側(cè)電極5 (膜電極接合體2之中的彎曲外周側(cè)的電極) 被設(shè)定得比燃料側(cè)電極4長(zhǎng)。因此，使膜電極接合體l彎曲成形為筒形狀 時(shí)，在橫截面上，彎曲外周側(cè)的電極的弧長(zhǎng)尺寸和彎曲內(nèi)周側(cè)的電極的弧 長(zhǎng)尺寸容易均衡，容易取得平衡。 實(shí)施例15
關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例15，參照?qǐng)D29進(jìn)行說明。以下，以與實(shí)施例1 不同的部分為中心進(jìn)行說明。在橫截面(圖28)上，在構(gòu)成集電體6的第 1集電體61的內(nèi)部，沿著第1集電體61的長(zhǎng)度形成有空洞狀致冷劑通路 61h。致冷劑在致冷劑通路61h中通過(例如，電絕緣性高的冷卻水、冷 卻氣體)。第1集電體61可由金屬系(鈦、不銹鋼等)或碳系形成。可抑 制筒形燃料電池1的溫度過剩。 實(shí)施例16
關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例16，參照?qǐng)D30進(jìn)行說明。以下，以與實(shí)施例1 不同的部分為中心進(jìn)行說明。膜電極接合體2的離子傳導(dǎo)膜3的一端部30e, 通過被彎曲成形為反S字形狀，而沿折回方向延伸設(shè)置，并與第2集電體 62之中的反C形狀的一方的接合面66接合。離子傳導(dǎo)膜3的另一端部30f， 通過被彎曲成形為S字形狀，而沿折回方向延伸設(shè)置，并與第2集電體62 之中的反C形狀的另一方的接合面66接合。該場(chǎng)合下，離子傳導(dǎo)膜3的 一端部30e以及另一端部30f與第2集電體62的接合面積增加，接合力增 加。在此，S字形狀的軌跡包括C形狀。反S字形狀的軌跡包括反C形狀。 (其他的實(shí)施例)
根據(jù)上述的各實(shí)施例，集電體6具備與膜電極接合體2的燃料側(cè)電極 4電接觸的第1集電體61和與第l集電體61電接觸的笫2集電體62，但 集電體的形狀并不限于此。第1集電體61的數(shù)量可以為1個(gè)，可以為2 個(gè)，可以為3個(gè)，可以為4個(gè)，沒有特別的限定。第2集電體6的形狀以 及數(shù)量并不限于上述的情況。不限于燃料流體流路18配置于筒形燃料電池內(nèi)部，氧化劑流體流路 19配置于筒形燃料電池外部的形態(tài)。因此，也可以為燃料流體流路18配 置于筒形燃料電池外部，氧化劑流體流路19配置于筒形燃料電池內(nèi)部的形 態(tài)。離子傳導(dǎo)膜不限于高分子系，也可以為有機(jī)無機(jī)復(fù)合系。
根據(jù)上述的實(shí)施例1，燃料側(cè)電極4可為具備與離子傳導(dǎo)膜3面對(duì)接 觸的燃料側(cè)催化劑層41和與離子傳導(dǎo)膜3背向的燃料側(cè)透過層42的形態(tài)， 但并不限于此，在第1集電體61具有集電功能和氣體透過功能這兩者時(shí)， 也可期待廢止燃料側(cè)透過層42。在圖ll所示的例中，對(duì)被彎曲成形的膜 電極接合體2從外側(cè)巻繞絲線狀或繩狀的巻繞要素68，將巻繞要素68的 端部68a彼此捆束，但也可以廢止巻繞要素68。
本發(fā)明并不只限于上述的且在附圖中所示的實(shí)施例，在不脫離要旨的 范圍內(nèi)可進(jìn)行適當(dāng)變更從而實(shí)施。特定的實(shí)施例所特有的構(gòu)成，只要沒有
問題，就也可適用于其他的實(shí)施例。在特定的實(shí)施例中釆用的構(gòu)成，也可 以與其他的實(shí)施例的構(gòu)成進(jìn)行部分的置換。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
本發(fā)明可用于例如車輛用、定置用、電氣設(shè)備用、電子設(shè)備用、便攜 用的燃料電池系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1. 一種筒形燃料電池，具備(i)筒形的膜電極接合體，其具有有離子傳導(dǎo)性的離子傳導(dǎo)膜、配置于所述離子傳導(dǎo)膜的厚度方向的一側(cè)的燃料側(cè)電極、和配置于所述離子傳導(dǎo)膜的厚度方向的另一側(cè)的氧化劑側(cè)電極；和(ii)設(shè)置于所述膜電極接合體上的集電體，其特征在于，(iii)在沿著與所述筒形燃料電池的縱向交叉的方向的截面上，所述膜電極接合體具有沿折回方向彎曲成形的形狀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的筒形燃料電池，其特征在于，所述膜電極 接合體的所述一端部被彎曲成形為截面呈C形狀，所述膜電極接合體的所 述另一端部被彎曲成形為截面呈反C形狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的筒形燃料電池，其特征在于，在沿著 與所述燃料電池的縱向交叉的方向的截面上，(i)所述膜電極接合體的所 述離子傳導(dǎo)膜的一端部比所述燃料側(cè)電極的一端部和所述氧化劑側(cè)電極的 一端部突出，并與所述集電體接合，并且，(ii)所述膜電極接合體的所述離子傳導(dǎo)膜的另一端部比所述燃料側(cè) 電極的另 一端部和所述氧化劑側(cè)電極的另 一端部突出，并與所述集電體接 合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~3中的任一項(xiàng)所述的筒形燃料電池，其特征在于， 所述離子傳導(dǎo)膜以固體高分子材料為基材而形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~4中的任一項(xiàng)所述的筒形燃料電池，其特征在于， 所述離子傳導(dǎo)膜為具備離子傳導(dǎo)性高的第l部分和與所述第l部分相比具 有補(bǔ)強(qiáng)性的第2部分的復(fù)合膜。
6，根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 5中的任一項(xiàng)所述的筒形燃料電池，其特征在于， 所述集電體具備將所述膜電極接合體的端部接合的接合部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 6中的任一項(xiàng)所述的筒形燃料電池，其特征在于，具備通過巻繞所述膜電極接合體來提高所述膜電極接合體的端部與所述集 電體的一體性的巻繞要素。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的筒形燃料電池，其特征在于，所述集電體 具備容納所述巻繞要素的凹狀或凸?fàn)畹娜菁{部。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~8中的任一項(xiàng)所述的筒形燃料電池，其特征在于， 所述燃料側(cè)電極具備燃料側(cè)催化劑層和燃料側(cè)透過層，所述氧化劑側(cè)電極 具備氧化劑側(cè)催化劑層和氧化劑側(cè)透過層。
10. 根椐權(quán)利要求1~9中的任一項(xiàng)所述的筒形燃料電池，其特征在 于，所述集電體具備第1集電體和第2集電體，所述第1集電體與所述燃 料側(cè)電極或所述氧化劑側(cè)電極電接觸，所述第2集電體被配置成從所述膜 電極接合體露出，并與所述第1集電體電接觸。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1~10中的任一項(xiàng)所述的筒形燃料電池，其特征在 于，所述集電體具有沿所述筒形燃料電池的縱向延伸設(shè)置的形狀。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1~11中的任一項(xiàng)所述的筒形燃料電池，其特征在 于，在夾持所述膜電極接合體端部的位置，設(shè)有將所述膜電極接合體的端 部與所述集電體一同夾持的夾持要素。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1~12中的任一項(xiàng)所述的筒形燃料電池，其特征在 于，在所述膜電極接合體之中成為彎曲內(nèi)周側(cè)的面上，形成有多個(gè)或單個(gè) 的彎曲成形促進(jìn)部。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1~13中的任一項(xiàng)所迷的筒形燃料電池，其特征在 于，所述燃料側(cè)電極和所述氧化劑側(cè)電極中的一方是彎曲外周側(cè)電極，所 述燃料側(cè)電極和所述氧化劑側(cè)電極中的另 一方是彎曲內(nèi)周側(cè)電極，在橫截面上，所述膜電極接合體之中所述彎曲外周側(cè)電極被設(shè)定得 較長(zhǎng)，并且所述彎曲內(nèi)周側(cè)電極被設(shè)定得較短。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1~14中的任一項(xiàng)所述的筒形燃料電池，其特征在 于，在集電體的內(nèi)部形成有致冷劑通過的空洞狀致冷劑通路。
16. —種筒形燃料電池的制造方法，是制造權(quán)利要求l所述的筒形燃 料電池的方法，其特征在于，包括(i) 準(zhǔn)備工序準(zhǔn)備呈平片狀的膜電極接合體和設(shè)置于所述膜電極 接合體上的集電體，所述膜電極接合體具有呈平片狀的具有離子傳導(dǎo)性的 離子傳導(dǎo)膜、配置于所述離子傳導(dǎo)膜的厚度方向的一側(cè)的燃料側(cè)電極和配 置于所述離子傳導(dǎo)膜的厚度方向的另 一側(cè)的氧化劑側(cè)電極；和(ii) 固定工序在沿著與筒形燃料電池的縱向交叉的方向的截面上， 執(zhí)行使呈平片狀的所述膜電極接合體的端部沿折回方向彎曲成形的彎曲成 形操作從而形成彎曲成形部分，將所述彎曲成形部分固定在所述集電體上。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的筒形燃料電池的制造方法，其特征在于， 所述彎曲成形操作包括U)準(zhǔn)備矯正要素的工序，所述矯正要素具備矯 正腔，所述矯正腔具有相互對(duì)置的笫1彎曲成形模面和第2彎曲成形模面， 同時(shí)沿所述筒形燃料電池的縱向延伸設(shè)置；和(b)通過使矯正前的所述膜 電極接合體在所述矯正要素的所述矯正腔中沿所述縱向相對(duì)于所述矯正要 素相對(duì)移動(dòng)，來利用所述第1模面和所述第2模面矯正所述膜電極接合體 的端部，由此使其沿折回方向彎曲成形，將該彎曲成形部分固定在所述集 電體上的工序。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的筒形燃料電池的制造方法，其特征在于， 所述彎曲成形操作包括在沿著與所述筒形燃料電池的縱向交叉的方向的 截面上，(a)在所述膜電極接合體的外側(cè)配置彎曲成形用夾具的工序；和(b )通過使所述彎曲成形用夾具接近所述膜電極接合體，而使所述膜電極 接合體的端部由所述彎曲成形用夾具沿折回方向彎曲成形，將該彎曲成形 部分固定在所述集電體上的工序。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的筒形燃料電池的制造方法，其特征在于， 所述彎曲成形操作包括在沿著與所述筒形燃料電池的縱向交叉的方向的 截面上，(a)在所述膜電極接合體的外側(cè)配置滾動(dòng)體的工序；和(b)通 過一邊使所述滾動(dòng)體接近膜電極接合體， 一邊使其跟隨所述膜電極接合體， 而使所述膜電極接合體的端部沿折回方向彎曲成形，將該彎曲成形部分固 定在所述集電體上的工序。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16~ 19中的任一項(xiàng)所述的筒形燃料電池的制造方法，其特征在于，所述固定工序，是借助于涂敷于所述膜電極接合體和所 述集電體之中的至少一部分上的粘接劑，或者通過所述膜電極接合體的至 少一部分的熔敷或者所述膜電極接合體的至少一部分的熔合來進(jìn)行。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16~20中的任一項(xiàng)所述的筒形燃料電池的制造方 法，其特征在于，所述固定工序是通過將所述膜電極接合體的所述離子傳 導(dǎo)膜的端部與所述集電體接合來進(jìn)行。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的筒形燃料電池的制造方法，其特征在于， 所述接合是通過對(duì)所述膜電極接合體與所述集電體的接合部分賦予加壓壓 力、高能量密度束、紫外線、紅外線和熱能之中的至少一種來進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供通過彎曲成形而形成為筒形的并且對(duì)謀求橫截面尺寸和體積的小型化有利的筒形燃料電池及其制造方法。筒形燃料電池(1)具有筒形的膜電極接合體(2)和設(shè)置于膜電極接合體(2)上的集電體(6)。膜電極接合體(2)具有離子傳導(dǎo)膜(3)、配置于離子傳導(dǎo)膜(3)的厚度方向的一側(cè)的燃料側(cè)電極(4)和配置于離子傳導(dǎo)膜(3)的厚度方向的另一側(cè)的氧化劑側(cè)電極(5)。在沿著與筒形燃料電池(1)的縱向交叉的方向的截面上，膜電極接合體(2)具有沿折回方向彎曲成形的形狀。
文檔編號(hào)H01M8/02GK101479870SQ20078002425
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月27日
發(fā)明者片山幸久 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社