專利名稱：膜-膜增強(qiáng)部件組件、膜-催化劑層組件、膜-電極組件、以及高分子電解質(zhì)型燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膜-膜增強(qiáng)部件組件、膜-催化劑層組件、膜-電極組件、 以及高分子電解質(zhì)型燃料電池，特別涉及膜-膜增強(qiáng)部件組件的構(gòu)造。
背景技術(shù)：
燃料電池是通過使城市天然氣等原料氣體改性后的含氫的燃料氣 體和空氣等含氧的氧化劑氣體發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生電和熱的裝 置。該燃料電池的單電池(電池)具有由高分子電解質(zhì)膜及一對(duì)氣體
擴(kuò)散電極構(gòu)成的MEA (Membrane-Electrode-Assembly)、墊片、和導(dǎo)電
性隔板。在隔板上，在和氣體擴(kuò)散電極相接的主面上設(shè)置有用于流動(dòng) 燃料氣體或者氧化劑氣體(將它們稱為反應(yīng)氣體)的溝狀的氣體流路。 并且，在周緣部上配置有墊片的MEA被一對(duì)隔板所夾，從而構(gòu)成電池。
這種燃料電池是將電池層疊并締結(jié)、使鄰接的MEA相互串聯(lián)地電 連接而成的所謂的層疊型的燃料電池，這種層疊型的燃料電池很一般， 但是，在制造電池堆時(shí)，用端板夾持層疊的電池的兩端，通過締結(jié)工 具來締結(jié)該端板和電池。因此，為了能承受締結(jié)的壓力，而且，為了 在長(zhǎng)時(shí)間的使用中不發(fā)生磨耗等造成的物理的破損，高分子電解質(zhì)膜 必須具有充分的強(qiáng)度。
針對(duì)這樣的要求，已知有在高分子電解質(zhì)膜上安裝框狀的保護(hù)膜 的固體高分子電解質(zhì)型燃料電池的密封構(gòu)造(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
圖9是表示專利文獻(xiàn)1所公開的固體高分子電解質(zhì)型燃料電池的 密封構(gòu)造的概要的模式圖。
如圖9所示，由氟樹脂類薄片形成的框狀的保護(hù)膜220以它的內(nèi) 周緣部被電極213覆蓋的方式被配置在固體高分子電解質(zhì)膜210的主 面上。而且，以氣體密封件212和電極213之間具有縫隙214的方式， 且以包圍電極213的方式配設(shè)有氣體密封件212。于是，在氣體密封件212及電極213和固體高分子電解質(zhì)膜210之間夾持有保護(hù)膜220，保 護(hù)膜220在縫隙214中增強(qiáng)了固體高分子電解質(zhì)膜210，因而，可以不 使固體高分子電解質(zhì)膜210的厚度變厚，并防止固體高分子電解質(zhì)膜 210的破損。
但是，在專利文獻(xiàn)1所公開的固體高分子電解質(zhì)型燃料電池的密 封構(gòu)造中，為了形成框狀的保護(hù)膜220，有必要沖壓大致矩形的氟樹脂 類薄片的中心部分，這造成保護(hù)膜220的成品率變差，因而，在意圖 進(jìn)一步降低燃料電池的制造中的成本的情況下，還存在著改善的余地。
專利文獻(xiàn)1:日本特開平5-21077號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于以上課題而完成，目的在于提供可以確保充分的耐久 性、并且具有適于燃料電池的低成本化的構(gòu)成的膜-膜增強(qiáng)部件組件、 膜-催化劑層組件、膜-電極組件以及高分子電解質(zhì)型燃料電池。
為了解決上述問題，本發(fā)明所涉及的膜-膜增強(qiáng)部件組件具備具 有大致四角形的高分子電解質(zhì)膜；膜狀的第1膜增強(qiáng)部件，所述第1
膜增強(qiáng)部件在所述高分子電解質(zhì)膜的一個(gè)主面，配置成在該高分子電
解質(zhì)膜的角處彎曲成大致直角，并且沿夾著該角的邊延伸；以及膜狀 的第2膜增強(qiáng)部件，所述第2膜增強(qiáng)部件在所述高分子電解質(zhì)膜的另 一個(gè)主面上，配置成在該高分子電解質(zhì)膜的角處彎曲成大致直角，并 且沿夾著該角的邊延伸，所述第1膜增強(qiáng)部件和所述第2膜增強(qiáng)部件 以作為整體沿所述高分子電解質(zhì)膜的四條邊延伸的方式配置。
如上所述，在本發(fā)明所涉及的膜-膜增強(qiáng)部件組件中，因?yàn)槭褂么?致L字狀的膜增強(qiáng)部件，因此不存在像專利文獻(xiàn)1所公開的燃料電池 中的框狀的保護(hù)膜220那樣的沖壓部分，所以以低成本進(jìn)行制造成為 可能。
而且，在本發(fā)明所涉及的膜-膜增強(qiáng)部件組件中，在所述高分子電 解質(zhì)膜的一個(gè)主面上，在所述高分子電解質(zhì)膜的一對(duì)角處，配置有一 對(duì)所述第1膜增強(qiáng)部件，在所述高分子電解質(zhì)膜的另一個(gè)主面上，在 所述高分子電解質(zhì)膜的另一對(duì)角處，配置有一對(duì)所述第2膜增強(qiáng)部件， 從所述高分子電解質(zhì)膜的厚度方向看，所述一對(duì)第1膜增強(qiáng)部件和所述一對(duì)第2膜增強(qiáng)部件以相互不重合的方式配置。
而且，在本發(fā)明所涉及的膜-膜增強(qiáng)部件組件中，所述一對(duì)第l膜 增強(qiáng)部件以分別在所述高分子電解質(zhì)膜的相互鄰接的一對(duì)角處彎曲的
方式配置，所述一對(duì)第2膜增強(qiáng)部件以分別在所述高分子電解質(zhì)膜的 相互鄰接的另一對(duì)角處彎曲的方式配置。
而且，在本發(fā)明所涉及的膜-膜增強(qiáng)部件組件中，所述一對(duì)第l膜 增強(qiáng)部件以分別在所述高分子電解質(zhì)膜的相互相對(duì)的一對(duì)角處彎曲的 方式配置，所述一對(duì)第2膜增強(qiáng)部件以分別在所述高分子電解質(zhì)膜的 相互相對(duì)的另一對(duì)角處彎曲的方式配置。
而且，在本發(fā)明所涉及的膜-膜增強(qiáng)部件組件中，所述高分子電解
質(zhì)膜可以彎曲成為所述第1膜增強(qiáng)部件的與所述高分子電解質(zhì)膜不
接觸的一側(cè)的主面和所述一個(gè)主面上的沒有配置第1膜增強(qiáng)部件的部
分作為整體位于同一平面上，并且，所述第2膜增強(qiáng)部件的與所述高
分子電解質(zhì)膜不接觸的一側(cè)的主面和所述另一個(gè)主面上的沒有配置第
2膜增強(qiáng)部件的部分作為整體位于同一平面上
因此，在締結(jié)燃料電池時(shí)，可以減小膜-膜增強(qiáng)部件組件中的高分 子電解質(zhì)膜的一個(gè)主面上的沒有配置第1膜增強(qiáng)部件的部分和第1膜 增強(qiáng)部件的與高分子電解質(zhì)膜不接觸的一側(cè)的主面上所施加的壓力的 偏差。并且，可以減小高分子電解質(zhì)膜的另一個(gè)主面上的沒有配置第2 膜增強(qiáng)部件的部分和第2膜增強(qiáng)部件的與高分子電解質(zhì)膜不接觸的一 側(cè)的主面上所施加的壓力的偏差。而且，由于可以減小壓力的偏差， 因而，可以減少膜-膜增強(qiáng)部件組件的破損。
而且，在本發(fā)明所涉及的膜-膜增強(qiáng)部件組件中，所述高分子電解 質(zhì)膜可以具有內(nèi)部增強(qiáng)膜，該內(nèi)部增強(qiáng)膜在其內(nèi)部具有作為離子傳導(dǎo) 通路的貫通孔。
因此，可以增強(qiáng)高分子電解質(zhì)膜作為整體的機(jī)械強(qiáng)度，而且，即 使在高分子電解質(zhì)膜破損的情況下，通過內(nèi)部增強(qiáng)膜也可以更加可靠 地防止反應(yīng)氣體的交叉泄露。
而且，本發(fā)明所涉及的膜-催化劑層組件具備所述膜-膜增強(qiáng)部件
組件、以覆蓋所述高分子電解質(zhì)膜的一個(gè)主面的方式配置的第1催化
劑層；以及以覆蓋所述高分子電解質(zhì)膜的另一個(gè)主面的方式配置的第2催化劑層，從所述高分子電解質(zhì)膜的厚度方向看，所述第1催化劑層
和所述第2催化劑層以各自的周緣部在整一周上且和所述第1膜增強(qiáng) 部件及第2膜增強(qiáng)部件重合的方式配置。
如上所述，在本發(fā)明所涉及的膜-催化劑層組件中，在締結(jié)燃料電 池時(shí)，由于對(duì)高分子電解質(zhì)膜施加適當(dāng)壓力的催化劑層的端部以和膜 增強(qiáng)部件接觸的方式(以膜增強(qiáng)部件介于催化劑層的端部和高分子電 解質(zhì)膜之間的方式)配置，因而，可以防止高分子電解質(zhì)膜的破損。 而且，在高分子電解質(zhì)膜的一個(gè)主面上，即使在和催化劑層的端部接 觸的部分破損的情況下，由于在該部分的另一個(gè)主面?zhèn)壬吓湓O(shè)有膜增 強(qiáng)部件，因而，也可以防止反應(yīng)氣體的交叉泄露。
而且，本發(fā)明所涉及的膜-催化劑層組件中，因?yàn)榫邆渖鲜霰景l(fā)明 所涉及的膜-膜增強(qiáng)部件組件，所以容易實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步低成本化。
因此，本發(fā)明所涉及的膜-催化劑層組件可以確保充分的耐久性， 并且，可以容易實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步低成本化，以及進(jìn)一步提高生產(chǎn)性。
而且，本發(fā)明所涉及的膜-電極組件具備所述膜-催化劑層組件； 以覆蓋所述膜-催化劑層組件的所述第1催化劑層的方式配置的第1氣 體擴(kuò)散層；以及以覆蓋所述膜-催化劑層組件的所述第2催化劑層的方 式配置的第2氣體擴(kuò)散層。
而且，本發(fā)明所涉及的高分子電解質(zhì)型燃料電池具備所述膜-電極 組件。
因此，本發(fā)明所涉及的高分子電解質(zhì)型燃料電池具備上述本發(fā)明 所涉及的膜-電極組件，因而，可以容易實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步低成本化，以及進(jìn) 一步提高生產(chǎn)性。
而且，參照附圖，從以下優(yōu)選的實(shí)施方式的詳細(xì)說明可以明確本 發(fā)明的上述目的、其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的膜-膜增強(qiáng)部件組件、膜-催化劑層組件、膜-電極組 件、以及高分子電解質(zhì)型燃料電池，可以提供能夠確保充分的耐久性 且適于低成本化和大量生產(chǎn)的膜-膜增強(qiáng)部件組件、膜-催化劑層組件、 膜-電極組件、以及高分子電解質(zhì)型燃料電池。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的高分子電解質(zhì)型燃料 電池的電池的概略構(gòu)成的截面圖。
圖2 (a)是模式地表示圖1所示的PEFC的電池中的高分子電解 質(zhì)膜上配置有第1膜增強(qiáng)部件和第2膜增強(qiáng)部件的狀態(tài)的立體圖。
圖2 (b)是表示從圖2 (a)中的箭頭IIB的方向所見的膜-膜增強(qiáng) 部件組件的模式圖。
圖2 (c)是模式地表示圖1所示的PEFC的電池中的膜-膜增強(qiáng)部 件組件的概略構(gòu)成的立體圖。
圖3 (a)是模式地表示圖1所示的高分子電解質(zhì)型燃料電池的電 池中的膜-催化劑層組件的概略構(gòu)成的立體圖。
圖3 (b)是表示從圖3 (a)所示的箭頭IIIB的方向所見的模式圖。
圖4 (a)是表示圖1所示的高分子電解質(zhì)型燃料電池的電池中的 MEA的概略構(gòu)成的模式圖。
圖4 (b)是從圖4 (a)所示的箭頭IVB的方向所見的模式圖。
圖5是概略地表示用于制造圖3 (a)和圖3 (b)所示的膜-催化劑 層層疊體的一系列工序(處理區(qū)域)以及制造線的一部分的模式圖。
圖6是用于說明圖5所示的膜-催化劑層組件的制造工序中的第1 涂布工序的模式圖。
圖7是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的PEFC的電池的概略 構(gòu)成的模式圖。
圖8是表示圖7所示的電池中的高分子電解質(zhì)膜-內(nèi)部增強(qiáng)膜復(fù)合 體的內(nèi)部增強(qiáng)膜的概略構(gòu)成的模式圖。
圖9是表示專利文獻(xiàn)1所公開的固體高分子電解質(zhì)型燃料電池的 密封構(gòu)造的概要的模式圖。
圖10是用于說明本發(fā)明所涉及的膜-膜增強(qiáng)部件組件中的膜增強(qiáng) 部件的制造方法的說明圖。
圖11是用于說明專利文獻(xiàn)1所公開的燃料電池中的保護(hù)膜的制造 方法的說明圖。
圖12是表示MEA的高分子電解質(zhì)膜未彎曲的狀態(tài)(比較例1) 的模式圖。
圖13是模式地表示高分子電解質(zhì)膜上配置有一對(duì)第1膜增強(qiáng)部件和一對(duì)第2膜增強(qiáng)部件的狀態(tài)的立體圖。
圖14是從圖13中的箭頭XIV的方向所見的膜-膜增強(qiáng)部件組件的 模式圖。
圖15是模式地表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的膜-膜增強(qiáng)部件 組件的概略構(gòu)成的立體圖。
圖16是模式地表示圖15所示的膜-膜增強(qiáng)部件組件上配置有催化 劑層的膜-催化劑層組件的概略構(gòu)成的立體圖。
圖17是從圖16所示的箭頭XVII的方向所見的模式圖。
圖18是模式地表示從斜上方所見的本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及 的膜-膜增強(qiáng)部件組件的變形例的概略構(gòu)成的立體圖。
符號(hào)的說明
1高分子電解質(zhì)膜
2催化劑層
2a陽極催化劑層
2b陰極催化劑層
3氣體擴(kuò)散層
3a陽極氣體擴(kuò)散層
3b陰極氣體擴(kuò)散層
4電極
4a陽極
5MEA (膜-電極組件) 6a陽極隔板 6b陰極隔板 7燃料氣體流路 8氧化劑氣體流路 9熱介質(zhì)流路 10a第1膜增強(qiáng)部件 10b第2膜增強(qiáng)部件 11墊片12縫隙
12a縫隙 12b縫隙 13彎曲部
15高分子電解質(zhì)膜-內(nèi)部增強(qiáng)膜復(fù)合體 15a高分子電解質(zhì)膜 15b高分子電解質(zhì)膜 15c內(nèi)部增強(qiáng)膜 16開口
20膜-膜增強(qiáng)部件組件 30膜-催化劑層組件 40高分子電解質(zhì)膜軋輥 41高分子電解質(zhì)膜薄片 42膜-膜增強(qiáng)部件層疊體 43膜-膜增強(qiáng)部件組件薄片 44膜-催化劑層薄片 45膜-催化劑層組件薄片 47掩模 48開口部
49催化劑層形成裝置 60膜增強(qiáng)部件薄片 80熱壓 81輥?zhàn)?100電池
210固體高分子電解質(zhì)膜
212氣密封材料
213電極
214縫隙
220保護(hù)膜
222開口部
252保護(hù)膜薄片Dl前進(jìn)方向 CI角部(角) C2角部(角)
C3角部(角)
C3'角部
C4角部(角)
C4'角部
El邊
E2邊
E3邊
E4邊
E5邊
E6邊
E7邊
E8邊
F10主面
F20主面
PI接合工序
P2推壓工序
P3第1涂布工序
P4第2涂布工序
P5裁斷工序
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，在全部 附圖中，對(duì)相同或者相當(dāng)部分標(biāo)記相同符號(hào)，省略重復(fù)的說明。 (第1實(shí)施方式)
圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的高分子電解質(zhì)型燃料 電池(以下，稱為PEFC)的電池的概略構(gòu)成的截面圖。
如圖1所示，第1實(shí)施方式所涉及的PEFC的電池100具有MEA (Membrane-Electrode-Assembly:膜-電極組件)5、第1膜增強(qiáng)部件10a、第2膜增強(qiáng)部件10b、墊片11、陽極隔板6a、陰極隔板6b。 MEA5 具有有選擇地輸送氫離子的高分子電解質(zhì)膜l、由陽極催化劑層(第l 催化劑層)2a以及陽極氣體擴(kuò)散層(第1氣體擴(kuò)散層)3a構(gòu)成的陽極 4a、由陰極催化劑層(第2催化劑層)2b以及陰極氣體擴(kuò)散層(第2 氣體擴(kuò)散層)3b構(gòu)成的陰極4b。而且，在此，由高分子電解質(zhì)膜l、 第1膜增強(qiáng)部件10a以及第2膜增強(qiáng)部件10b構(gòu)成的組件稱為膜-膜增 強(qiáng)部件組件20。而且，由膜-膜增強(qiáng)部件組件20、陽極催化劑層2a以 及陰極催化劑層2b構(gòu)成的組件稱為膜-催化劑層組件30。 首先，對(duì)膜-膜增強(qiáng)部件組件20進(jìn)行說明。
圖2 (a)是模式地表示圖1所示的PEFC的電池100的高分子電 解質(zhì)膜1上配置有第1膜增強(qiáng)部件10a和第2膜增強(qiáng)部件10b的狀態(tài) 的立體圖。圖2 (b)是表示從圖2 (a)中箭頭IIB的方向所見的膜-膜增強(qiáng)部件組件20的模式圖。圖2(c)是模式地表示圖1所示的PEFC 的電池100中的膜-膜增強(qiáng)部件組件20的概略構(gòu)成的立體圖。
如圖2 (a)所示，高分子電解質(zhì)膜1形成為具有邊E1 E4大致 四角形(在此為矩形)的形狀，具有相互相對(duì)的第1主面F10和第2 主面F20。在第1主面F10上，呈膜狀的大致L字狀的第1膜增強(qiáng)部 件10a以其角部與高分子電解質(zhì)膜1的角部Cl 一致的方式配置，在第 2主面F20上，呈膜狀的大致L字狀的第2膜增強(qiáng)部件10b以其角部 與高分子電解質(zhì)膜1的角部C2 —致的方式配置。
具體而言，第1膜增強(qiáng)部件10a的長(zhǎng)邊部在第1主面F10上沿邊 E2延伸，第1膜增強(qiáng)部件10a的短邊部在第1主面F10上沿邊El延 伸。并且，第2膜增強(qiáng)部件10b的長(zhǎng)邊部在第2主面F20上沿邊E4延 伸，第2膜增強(qiáng)部件10b的短邊部在第2主面F20上沿邊E3延伸。
并且，如圖2 (b)所示，從高分子電解質(zhì)膜1的厚度方向看，第 1膜增強(qiáng)部件10a和第2膜增強(qiáng)部件10b以在第1膜增強(qiáng)部件10a的短 邊部的端面和第2膜增強(qiáng)部件10b的長(zhǎng)邊部之間形成縫隙12a，并在第 2膜增強(qiáng)部件10b的短邊部的端面和第1膜增強(qiáng)部件10a的長(zhǎng)邊部之間 形成縫隙12b的方式，分別配置在第1主面F10和第2主面F20上。 這些縫隙12a、 12b的長(zhǎng)度尺寸以比第1膜增強(qiáng)部件10a和第2膜增強(qiáng) 部件10b的厚度尺寸大一些的方式形成。這樣，第1膜增強(qiáng)部件10a和第2膜增強(qiáng)部件10b作為整體沿高分子電解質(zhì)膜1的四條邊延伸， 以包圍高分子電解質(zhì)膜1的周緣部的方式配置。
然后，如此在高分子電解質(zhì)膜1上配置第1和第2膜增強(qiáng)部件10a、 10b，通過利用如下所述的推壓手段進(jìn)行推壓，使高分子電解質(zhì)膜l彎 曲，形成膜-膜增強(qiáng)部件組件20。
如圖2 (c)所示，該彎曲的膜-膜增強(qiáng)部件組件20中，高分子電 解質(zhì)膜1彎曲成為第1膜增強(qiáng)部件10a的與高分子電解質(zhì)膜1不接 觸的一側(cè)的主面(以下稱為表面)和第1主面FIO的沒有配置第1膜 增強(qiáng)部件10a的部分作為整體位于同一平面上，并且，第2膜增強(qiáng)部 件10b的與高分子電解質(zhì)膜1不接觸的一側(cè)的主面(以下稱為表面) 和第2主面F20的沒有配置第2膜增強(qiáng)部件10b的部分作為整體位于 同一平面上。因此，通過這樣的彎曲，在高分子電解質(zhì)膜1上，以縫 隙12a、 12b的部分而形成彎曲部13。
另外，優(yōu)選高分子電解質(zhì)膜1具有可以彎曲到上述那樣程度的伸 張性。而且，第1膜增強(qiáng)部件10a和第2膜增強(qiáng)部件10b的厚度、或 者長(zhǎng)邊部和短邊部的寬度方向和長(zhǎng)度方向的尺寸只要是在得到本發(fā)明 的效果的范圍內(nèi)，沒有特別的限定，但是，從更加可靠地得到本發(fā)明 的效果的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選第l和第2膜增強(qiáng)部件10a、 10b的厚度或者 長(zhǎng)邊部和短邊部的寬度方向和長(zhǎng)度方向的尺寸相等。此外，在此，第l 和第2膜增強(qiáng)部件10a、 10b，以其長(zhǎng)邊部的長(zhǎng)度尺寸與高分子電解質(zhì) 膜1的邊E2或E4—致的方式構(gòu)成，但并不限定于此，如下所述，從 高分子電解質(zhì)膜1的厚度方向看，如果催化劑層2在整一周上和第1 和第2膜增強(qiáng)部件10a、 10b重合，則其長(zhǎng)度尺寸沒有限定。
接著，對(duì)膜-膜增強(qiáng)部件組件20的各構(gòu)成要素進(jìn)行說明。
高分子電解質(zhì)膜1具有質(zhì)子傳導(dǎo)性。優(yōu)選高分子電解質(zhì)膜1具有 作為陽離子交換基的磺酸基、羧酸基、膦酸基和硫酰亞胺基，從質(zhì)子 傳導(dǎo)性的觀點(diǎn)出發(fā)，特別優(yōu)選高分子電解質(zhì)膜1具有磺酸基。
作為具有構(gòu)成高分子電解質(zhì)膜1的磺酸基的樹脂，優(yōu)選離子交換 容量為0.5 1.5 meq/g的干燥樹脂。如果構(gòu)成高分子電解質(zhì)膜1的干燥 樹脂的離子交換容量為0.5meq/g以上，則由于可以充分地降低發(fā)電時(shí) 的高分子電解質(zhì)膜1的電阻值的上升，因而優(yōu)選，而且，如果干燥樹脂的離子交換容量為1.5meq/g以下，則由于高分子電解質(zhì)膜1的含水 率不會(huì)增大而變得難以膨脹，不用擔(dān)心后述的催化劑層2中的細(xì)孔閉 塞，因而優(yōu)選。而且，從以上同樣的觀點(diǎn)出發(fā)，干燥樹脂的離子交換 容量?jī)?yōu)選為0.8 1.2 meq/g。
作為高分子電解質(zhì)，優(yōu)選為包括基于CF2=CF- (OCF2CFX) m-Op-(CF2) n-S03H所表示的全氟乙烯基化合物(m表示0 3的整數(shù)，n 表示1 12的整數(shù)，p表示0或者l， X表示氟原子或者三氟甲基)的 聚合單元和基于四氟乙烯的聚合單元的共聚物。
作為上述氟乙烯基化合物的優(yōu)選例子，可以舉出下述式(4) (6) 所表示的化合物。在此，在下述式中，q表示l 8的整數(shù)，r表示l 8的整數(shù)，t表示l 3的整數(shù)。
CF2=CFO (CF2) q-S03H…(4) CF2=CFOCF2CF (CF3) O (CF2) r-S03H…(5) CF2=CF (OCF2CF (CF3) ) tO (CF2) 2-S03H…(6) 而且，第1膜增強(qiáng)部件10a和第2膜增強(qiáng)部件10b的構(gòu)成材料優(yōu) 選為在制造時(shí)可以巻繞為軋輥且在解除該巻繞時(shí)可以回到原來的形狀 的具有柔軟性和可撓性的合成樹脂。
進(jìn)而，作為上述合成樹脂，優(yōu)選為由選自聚萘二甲酸乙二醇酯、 聚四氟乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、氟乙烯-丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷氧乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚醚酰胺、聚醚酰亞胺、聚 醚醚酮、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、多硫化物、聚酰亞胺、以及聚 酰胺酰亞胺中的至少1種以上的樹脂構(gòu)成的合成樹脂。 接著，對(duì)膜-催化劑層組件30進(jìn)行說明。
圖3 (a)是模式地表示圖1所示的PEFC的電池100中的膜-催化 劑層組件30的概略構(gòu)成的立體圖。而且，圖3 (b)是從圖3 (a)所 示的箭頭IIIB的方向所見的模式圖。
如圖3 (a)、 (b)所示，膜-催化劑層組件30具有膜-膜增強(qiáng)部件組 件20和催化劑層2 (陽極催化劑層2a或陰極催化劑層2b)。陽極催化 劑層2a以覆蓋高分子電解質(zhì)膜1的第1主面FIO中沒有配置第1膜增 強(qiáng)部件10a的部分和第1膜增強(qiáng)部件10a的表面的方式配置。并且， 陰極催化劑層2b以覆蓋高分子電解質(zhì)膜1的第2主面F20中沒有配置第2膜增強(qiáng)部件10b的部分和第2膜增強(qiáng)部件10b的表面的方式配置。 并且，如圖3 (b)所示，在此，陽極催化劑層2a和陰極催化劑層 2b形成為和高分子電解質(zhì)膜1相似的矩形，從高分子電解質(zhì)膜1的厚 度方向(箭頭IIIB的方向)看，以各自的周緣部在整一周上且和第1 膜增強(qiáng)部件10a及第2膜增強(qiáng)部件10b重合的方式配置。
因此，由于形成陽極催化劑層2a的角部C3的一組邊E5、 E6和第 1膜增強(qiáng)部件10a接觸，不和高分子電解質(zhì)膜1的第1主面F10直接接 觸，因而，高分子電解質(zhì)膜1沒有破損。同樣地，由于在與陰極催化 劑層2b的角部C3'相對(duì)的位置形成角部C4'的一組邊E7、 E8和第2膜 增強(qiáng)部件10b接觸，不和高分子電解質(zhì)膜l的第2主面F20直接接觸， 因而，高分子電解質(zhì)膜l沒有破損。
另一方面，由于形成陽極催化劑層2a的角部C4的一組邊E7、 E8 和高分子電解質(zhì)膜1的第1主面F10直接接觸，因而，也存在高分子 電解質(zhì)膜1在該部分破損的情況。但是，即使在此情況下，由于在高 分子電解質(zhì)膜1的第2主面F20側(cè)，在該部分上配置有第2膜增強(qiáng)部 件10b，因而，反應(yīng)氣體也沒有交叉泄露。而且，同樣地，由于形成陰 極催化劑層2b的角部C3'的邊E5、E6和高分子電解質(zhì)膜1的第2主面 F20直接接觸，因而，也存在高分子電解質(zhì)膜l在該部分破損的情況。 但是，即使在此情況下，由于在高分子電解質(zhì)膜1的第1主面F10偵lJ， 在該部分上配置有第1膜增強(qiáng)部件10a，因而，反應(yīng)氣體也沒有交叉泄 露。并且，盡管高分子電解質(zhì)膜1彎曲而成的彎曲部13沒有配置第1 膜增強(qiáng)部件10a及第2膜增強(qiáng)部件10b，但如圖3 (a)所示，與高分 子電解質(zhì)膜l的其它部分相比較，彎曲部13的厚度形成較厚，因此即 使彎曲部13直接接觸催化劑層2的端部，高分子電解質(zhì)膜1也沒有破 損。
作為催化劑層2的構(gòu)成，只要是可以得到本發(fā)明的效果，沒有特 別的限定，可以具有和公知的燃料電池的氣體擴(kuò)散電極的催化劑層同 樣的構(gòu)成，例如，可以是包括擔(dān)載有電極催化劑的導(dǎo)電性碳粒子(粉 末)和具有陽離子(氫離子)傳導(dǎo)性的高分子電解質(zhì)的構(gòu)成，而且， 也可以是進(jìn)一步包括聚四氟乙烯等防水材料的構(gòu)成。而且，陽極催化 劑層2a和陰極催化劑層2b的構(gòu)成可以相同，也可以不同。催化劑層2可以使用公知的燃料電池的氣體擴(kuò)散電極的催化劑層
的制造方法來形成，例如，可以調(diào)整至少包括催化劑層2的構(gòu)成材料
(例如，上述的擔(dān)載有電極催化劑的導(dǎo)電性碳粒子和高分子電解質(zhì)) 和分散介質(zhì)的液體(催化劑層形成用油墨)，并將其用來作成催化劑層。 而且，作為高分子電解質(zhì)，可以使用和構(gòu)成上述的高分子電解質(zhì) 膜1的材料同種的材料，而且，也可以使用不同種類的材料。而且， 作為電極催化劑，可以使用金屬粒子。作為該金屬粒子，沒有特別限 定，可以使用各種金屬，但是，從電極反應(yīng)活性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為 選自鉑、金、銀、釕、銠、鈀、鋨、銥、鉻、鐵、鈦、錳、鈷、鎳、 鉬、鎢、鋁、硅、鋅和錫中的至少一種以上的金屬。其中，優(yōu)選鉑、 或者鉑和選自上述金屬中的至少一種以上的金屬的合金，鉑和釕的合
金由于在陽極催化劑層2a中的催化劑的活性穩(wěn)定，因而特別優(yōu)選。
而且，優(yōu)選電極催化劑中所使用的上述金屬粒子的平均粒徑為l 5 nm 。 由于平均粒徑為 1 nm 以上的電 極催化劑在工業(yè)上容易調(diào)制，因而優(yōu)選，而且，如果平均粒徑為5nm 以下，則由于更加易于充分地確保電極催化劑每單位質(zhì)量的活性，所 以直接關(guān)系到燃料電池的成本降低，因而優(yōu)選。
優(yōu)選上述的導(dǎo)電性碳粒子的比表面積為50 1500m2/g。如果比表 面積為50m"g以上，則容易提高電極催化劑的擔(dān)載率，且更加充分地 確保所得到的催化劑層2的輸出特性，因而優(yōu)選，如果比表面積為1500 m2/g以下，則由于可以更加容易地確保充分大的細(xì)孔且更加容易被高 分子電解質(zhì)覆蓋，且更加充分地確保催化劑層2的輸出特性，因而優(yōu) 選。從和上述同樣的觀點(diǎn)出發(fā)，更優(yōu)選比表面積為200 900mVg。
而且，優(yōu)選導(dǎo)電性碳粒子的平均粒徑為0.1 1.0pm。如果導(dǎo)電性 碳粒子的平均粒徑為O.lpm以上，則由于易于更加充分地確保催化劑 層2中的氣體擴(kuò)散性且更加可靠地防止溢流，因而優(yōu)選。而且，如果 導(dǎo)電性碳粒子的平均粒徑為1.0 pm以下，則由于易于使被高分子電解 質(zhì)覆蓋的電極催化劑的覆蓋狀態(tài)更加容易地變?yōu)榱己玫臓顟B(tài)，且易于 更加充分地確保被高分子電解質(zhì)覆蓋的電極催化劑的覆蓋面積，因此 易于進(jìn)一步確保充分的電極性能，因而優(yōu)選。
接著，對(duì)MEA (膜-電極組件)5進(jìn)行說明。圖4 (a)是表示圖1所示的PEFC的電池100中的MEA5的概略 構(gòu)成的模式圖。圖4 (b)是表示從圖4 (a)所示的箭頭IVB的方向所 見的MEA5的模式圖。
如圖4 (a)及圖4 (b)所示，在MEA5中，以覆蓋膜-催化劑層 組件30的陽極催化劑層2a的主面的方式設(shè)置有板狀的陽極氣體擴(kuò)散 層3a，同樣地，以覆蓋陰極催化劑層2b的主面的方式設(shè)置有板狀的陰 極氣體擴(kuò)散層3b。陽極4a由陽極催化劑層2a和陽極氣體擴(kuò)散層3a構(gòu) 成，而且，陰極4b由陰極催化劑層2b和陰極氣體擴(kuò)散層3b構(gòu)成。而 且，將陽極4a和陰極4b都稱為電極4。而且，在此，陽極氣體擴(kuò)散層 3a和陰極氣體擴(kuò)散層3b的主面分別構(gòu)成為比陽極催化劑層2a和陰極 催化劑層2b的主面大，但是，并不局限于此，各自的主面也可以相同。
陽極氣體擴(kuò)散層3a和陰極氣體擴(kuò)散層3b (以下，稱為氣體擴(kuò)散層 3)的構(gòu)成，只要是可以得到本發(fā)明的效果，沒有特別的限定，可以具 有和公知的燃料電池的氣體擴(kuò)散電極的氣體擴(kuò)散層相同的構(gòu)成，而且， 氣體擴(kuò)散層3的構(gòu)成可以相同，也可以不同。
作為氣體擴(kuò)散層3，例如，為了使其具有氣體透過性，可以使用用 高表面積的碳微粉末、造孔材料、碳紙或者碳布等制作的具有多孔結(jié) 構(gòu)的導(dǎo)電性基材。而且，從得到充分的排水性的觀點(diǎn)出發(fā)，可以將氟 樹脂為代表的防水性高分子等分散在氣體擴(kuò)散層3中。進(jìn)而，從得到 充分的電子傳導(dǎo)性的觀點(diǎn)出發(fā)，也可以由碳纖維、金屬纖維或者碳微 粉末等電子傳導(dǎo)性材料來構(gòu)成氣體擴(kuò)散層3。
而且，在陽極氣體擴(kuò)散層3a和陽極催化劑層2a之間，以及在陰 極氣體擴(kuò)散層3b和陰極催化劑層2b之間，還可以設(shè)置由防水性高分 子和碳粉末構(gòu)成的防水碳層。于是，可以更加容易且可靠地進(jìn)行MEA5 的水管理(維持MEA5的良好特性所必需的水的保持、以及不必要的 水的迅速排出)。
接著，對(duì)電池100的剩下的構(gòu)成進(jìn)行說明。
如圖1所示，在這樣構(gòu)成的MEA5的陽極4a和陰極4b的周圍， 配設(shè)有夾持高分子電解質(zhì)膜1的一對(duì)框狀的氟橡膠制的墊片11。從而， 可以防止燃料氣體、空氣和氧化劑氣體向電池外泄漏，并且，可以防 止這些氣體在電池100內(nèi)的相互混合。而且，在高分子電解質(zhì)膜1、第1和第2膜增強(qiáng)部件10a、 10b，以及墊片11的周緣部，設(shè)置有由沿厚 度方向的貫通孔所形成的燃料氣體供給歧管孔等歧管孔(圖中沒有表 示)。
而且，以?shī)A持MEA5和墊片11的方式，配設(shè)有導(dǎo)電性的陽極隔板 6a和陰極隔板6b。這些隔板6a、 6b使用在石墨板上浸漬了酚醛樹脂 并固化了的樹脂浸漬石墨板。而且，也可以使用由SUS等金屬材料形 成的隔板。利用陽極隔板6a和陰極隔板6b來機(jī)械地固定MEA5，并 且，使鄰接的MEA5彼此相互串聯(lián)地電連接。
在陽極隔板6a的內(nèi)面(和MEA5相接的面)上，形成有蛇狀的用 于流動(dòng)燃料氣體的溝狀的燃料氣體流路7。另一方面，在陽極隔板6a 的外面上，形成有蛇狀的用于流動(dòng)熱介質(zhì)的溝狀的熱介質(zhì)流路9。而且， 在陽極隔板6a的周緣部，設(shè)置有由沿厚度方向的貫通孔形成的燃料氣 體供給歧管孔等歧管孔(圖中沒有表示)。
另一方面，在陰極隔板6b的內(nèi)面上，形成有蛇狀的用于流動(dòng)氧化 劑氣體的溝狀的氧化劑氣體流路8，在它的外面上，形成有蛇狀的用于 流動(dòng)熱介質(zhì)的溝狀的熱介質(zhì)流路9。而且，在陰極隔板6b的周緣部， 和陽極隔板6a同樣地設(shè)置有由沿厚度方向的貫通孔形成的燃料氣體供 給歧管孔等歧管孔(圖中沒有表示)。
而且，在此，燃料氣體流路7、氧化劑氣體流路8和熱介質(zhì)流路9 形成為蛇狀，但是，并不局限于此，只要是使反應(yīng)氣體或者熱介質(zhì)在 隔板6a、 6b的主面的大致整個(gè)區(qū)域內(nèi)流通，可以為任意的形狀。
通過沿其厚度方向?qū)盈B這樣形成的電池100，形成電池層疊體。此 時(shí)，設(shè)置在陽極隔板6a、陰極隔板6b和墊片IO上的燃料氣體供給歧 管孔等歧管孔在將電池100進(jìn)行層疊時(shí)，分別沿厚度方向連接，分別 形成燃料氣體供給歧管等歧管。然后，在電池層疊體的兩端配置分別 配設(shè)有集電板和絕緣板的端板，并通過用締結(jié)工具來締結(jié)，從而形成 電池堆(PEFC)。
接著，對(duì)比比較例l，對(duì)形成第1實(shí)施方式所涉及的PEFC的MEA5 中的高分子電解質(zhì)膜1彎曲的理由進(jìn)行說明。 (比較例1)
圖12是表示MEA5的高分子電解質(zhì)膜1未彎曲的狀態(tài)(比較例1)的模式圖。
如圖12所示，由于比較例1的MEA5為高分子電解質(zhì)膜1未彎曲 的狀態(tài)，因而，第1膜增強(qiáng)部件10a、 10a的主面和高分子電解質(zhì)膜1 的第1主面F10不在一個(gè)面上，形成為沒有階差。因此，如果在MEA5 的陽極4a周圍配置平板狀的墊片11，則在高分子電解質(zhì)膜1的第1主 面F10的未配置有第1膜增強(qiáng)部件10a、 10a的一側(cè)的端部(邊E3、 E4)上產(chǎn)生縫隙。而且，同樣地，在高分子電解質(zhì)膜1的第2主面F20 的邊E1、 E2部分上產(chǎn)生縫隙。因此，在使用比較例1的MEA5構(gòu)成 PEFC的情況下，由于反應(yīng)氣體在這些縫隙部分的泄露變難，因而，如 果制作形狀像埋入這些縫隙部分的形狀的墊片11來構(gòu)成PEFC，則可 以防止反應(yīng)氣體的泄露，但是，墊片11的成品率變差，帶來了高成本。
因此，如第1實(shí)施方式所涉及的PEFC那樣，如果使MEA5的高 分子電解質(zhì)膜1彎曲，則可以防止反應(yīng)氣體向PEFC的外部泄露，并 且，可以以低成本制造PEFC。
接著，對(duì)第1實(shí)施方式所涉及的PEFC的電池的制造方法進(jìn)行說 明。并且，使用按照以下說明制造的MEA5，制造電池和電池堆(PEFC) 的方法沒有特別的限定，由于可以采用公知的PEFC的制造技術(shù)，因 而省略詳細(xì)的說明。
首先，對(duì)膜-催化劑層層疊體30的制造方法進(jìn)行說明。
圖5是概略地表示用于制造圖3 (a)和圖3 (b)所示的膜-催化劑 層層疊體30的一系列工序(處理區(qū)域)以及制造線的一部分的模式圖。
如圖5所示，膜-催化劑層層疊體30經(jīng)過以下工序而制造接合高 分子電解質(zhì)膜薄片和第1膜增強(qiáng)部件10a以及第2膜增強(qiáng)部件10b以 形成膜-膜增強(qiáng)部件層疊體的接合工序Pl、推壓膜-膜增強(qiáng)部件層疊體 的推壓工序P2、在膜-膜增強(qiáng)部件組件薄片上涂布催化劑層的第1涂布 工序P3、第2涂布工序P4、以及切斷膜-催化劑層組件薄片的裁斷工 序P5。于是，MEA5可以低成本且容易大量生產(chǎn)。
首先，對(duì)接合工序P1進(jìn)行說明。
首先，使用公知的薄膜制造技術(shù)，制造巻繞較長(zhǎng)的高分子電解質(zhì) 膜薄片41 (切斷后，形成圖1所示的高分子電解質(zhì)膜1的部件)的高 分子電解質(zhì)膜軋輥40。并且，如圖IO所示，順次裁斷較長(zhǎng)的膜增強(qiáng)部件薄片60，制作大致L字狀的第1膜增強(qiáng)部件10a (或者第2膜增強(qiáng) 部件10b)。
在此，對(duì)比專利文獻(xiàn)1所公開的燃料電池中的保護(hù)膜的制造方法， 對(duì)本發(fā)明所涉及的膜-催化劑層層疊體30中的第1或第2膜增強(qiáng)部件 10a、 10b的制造方法進(jìn)行說明。
圖10是用于說明本發(fā)明所涉及的膜-催化劑層層疊體30中的第1 或第2膜增強(qiáng)部件10a、 10b的制造方法的說明圖。圖11是用于說明 專利文獻(xiàn)1所公開的燃料電池的保護(hù)膜的制造方法的說明圖。
如圖11所示，為了制造專利文獻(xiàn)1所公開的燃料電池的保護(hù)膜 220，有必要以從較長(zhǎng)的保護(hù)膜薄片252上沖壓出矩形的開口部222， 使其成為框狀的方式來切斷保護(hù)膜薄片，但是該矩形的開口部222變 得浪費(fèi)，保護(hù)膜220的成品率變差。另一方面，如圖10所示，本發(fā)明 的膜增強(qiáng)部件由于是從較長(zhǎng)的膜增強(qiáng)部件薄片60切斷大致L字狀的第 1膜增強(qiáng)部件10a (或者第2膜增強(qiáng)部件10b)，因此可以利用膜增強(qiáng)部 件薄片60的幾乎整個(gè)區(qū)域。
因此，本發(fā)明所涉及的膜-膜增強(qiáng)部件組件可以從膜增強(qiáng)部件薄片 無浪費(fèi)地制造膜增強(qiáng)部件，從而，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低成本化。
并且，如圖5所示，通過驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?1，從高分子電解質(zhì)膜軋輥40 拉出高分子電解質(zhì)膜薄片41。然后，在高分子電解質(zhì)膜薄片41的兩個(gè) 煮面上分別配置第1膜增強(qiáng)部件10a和第2膜增強(qiáng)部件10b，用熱壓 80接合高分子電解質(zhì)膜薄片41、第1膜增強(qiáng)部件10a和第2膜增強(qiáng)部 件10b。此時(shí)，第1膜增強(qiáng)部件10a和第2膜增強(qiáng)部件10b以第1和第 2膜增強(qiáng)部件10a、 10b的短邊部分別位于高分子電解質(zhì)膜薄片41的兩 側(cè)端部，并且如圖2所示，形成縫隙12a、 12b的方式來確定位置。
預(yù)熱熱壓80的壓面，使其溫度為預(yù)備構(gòu)成高分子電解質(zhì)膜薄片41 的高分子電解質(zhì)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度，在該壓面上加熱處理 第1膜增強(qiáng)部件10a和第2膜增強(qiáng)部件10b。然后，以第1膜增強(qiáng)部件 10a、高分子電解質(zhì)膜薄片41和第2膜增強(qiáng)部件10b不發(fā)生位置偏離 的方式，將其用熱壓80夾持進(jìn)行加壓處理，形成帶狀的膜-膜增強(qiáng)部件 層疊體42(在圖5中，第1和第2膜增強(qiáng)部件10a、 10b圖中沒有表示)。 然后，通過輥?zhàn)?1的驅(qū)動(dòng)，使上述那樣形成的膜-膜增強(qiáng)部件層疊體42向前進(jìn)方向D1移動(dòng)。從而，在膜-膜增強(qiáng)部件層疊體42上，沿其長(zhǎng) 度方向以規(guī)定的間距形成第1和第2膜增強(qiáng)部件10a、 10b。
而且，可以在第1和第2膜增強(qiáng)部件10a、 10b接觸高分子電解質(zhì) 膜薄片41之前，在第1和第2膜增強(qiáng)部件10a、 10b的背面(作為接 觸面的部分)上進(jìn)行涂布粘結(jié)劑的前處理。在此情況下，可以預(yù)熱熱 壓80，并進(jìn)行加壓處理，也可以不進(jìn)行預(yù)熱，只進(jìn)行加壓處理。而且， 作為粘結(jié)劑，優(yōu)選不使電池特性降低的粘結(jié)劑，例如，可以使用在分 散介質(zhì)或者溶劑中含有和高分子電解質(zhì)膜薄片41同種或者不同種類 (但是，具有可以和高分子電解質(zhì)膜薄片41充分一體化的親和性)的 高分子電解質(zhì)材料(例如，在前面作為高分子電解質(zhì)膜1的構(gòu)成材料 而例示的物質(zhì))的液體。
接著，對(duì)推壓工序P2進(jìn)行說明。
在推壓工序P2中，通過對(duì)在接合工序Pl所形成的膜-膜增強(qiáng)部件 層疊體42利用圖中沒有表示的推壓手段來進(jìn)行加壓處理，從而使膜-膜增強(qiáng)部件層疊體42中的高分子電解質(zhì)膜薄片41彎曲。從而，使第1 膜增強(qiáng)部件10a的表面和高分子電解質(zhì)膜薄片41的配置有第1膜增強(qiáng) 部件10a的主面(確切的說，該主面上的沒有配置第1膜增強(qiáng)部件10a 的部分)作為整體為一個(gè)面，并且，使第2膜增強(qiáng)部件10b的表面和 高分子電解質(zhì)膜薄片41的配置有第2膜增強(qiáng)部件10b的主面(確切的 說，該主面上的沒有配置第2膜增強(qiáng)部件10b的部分)作為整體為一 個(gè)面，從而形成膜-膜增強(qiáng)部件組件薄片43。并且，也可以在接合工序 Pl中形成膜-膜增強(qiáng)部件層疊體42的時(shí)候，進(jìn)行該推壓處理。
接著，對(duì)第1涂布工序P3進(jìn)行說明。
圖6是用于說明圖5所示的膜-催化劑層組件30的制造工序中的第 l涂布工序P3的模式圖。
首先，對(duì)進(jìn)行第1涂布工序P3的區(qū)域的構(gòu)成進(jìn)行說明。 如圖6所示，在進(jìn)行第1涂布工序P3的區(qū)域內(nèi)，配置有具有開口 部48的掩模47、從膜-膜增強(qiáng)部件組件薄片43的背面支撐膜-膜增強(qiáng) 部件組件薄片43的圖中沒有表示的支撐機(jī)構(gòu)(例如，支撐臺(tái))、以及 催化劑層形成裝置49 (參照?qǐng)D5)。開口部48的形狀以對(duì)應(yīng)于圖3 (a) 和圖3 (b)所示的陽極催化劑層2a的主面的形狀的方式設(shè)計(jì)。而且，催化劑層形成裝置49具備將催化劑層形成用油墨進(jìn)行涂布或者噴濺 等，在膜-膜增強(qiáng)部件組件薄片43的主面上形成陽極催化劑層2a的機(jī) 構(gòu)。該機(jī)構(gòu)可以采用用于形成公知的燃料電池的氣體擴(kuò)散層的催化劑 層而采用的機(jī)構(gòu)，例如，可以采用基于噴濺法、旋轉(zhuǎn)涂布法(spincoat)、 刮刀法(doctor blade)、模涂布法(die coat)、絲網(wǎng)印刷法而設(shè)計(jì)的機(jī) 構(gòu)。
接著，對(duì)第1涂布工序P3的處理進(jìn)行說明。
首先，如果在推壓工序P2中形成的膜-膜增強(qiáng)部件組件薄片43進(jìn) 入到第1涂布工序P3區(qū)域時(shí)，則暫時(shí)停止。然后，膜-膜增強(qiáng)部件組 件薄片43以在掩模47和圖中沒有表示的支撐臺(tái)之間被夾持的方式被 固定。接著，催化劑層形成裝置49啟動(dòng)，通過從掩模47的開口部48 的上方涂布催化劑層形成用油墨等，以覆蓋膜-膜增強(qiáng)部件組件薄片43 的高分子電解質(zhì)膜薄片41的表面和第1膜增強(qiáng)部件10a的主面上的至 少一部分的方式形成陽極催化劑層2a。如果形成陽極催化劑層2a，則 掩模47和支撐臺(tái)從膜-膜增強(qiáng)部件組件薄片43分離。這樣形成的膜-催化劑層薄片44經(jīng)輥?zhàn)?1的驅(qū)動(dòng)，沿前進(jìn)方向Dl移動(dòng)。于是，在膜 -催化劑層薄片44上，沿其長(zhǎng)度方向以規(guī)定的間距形成陽極催化劑層 2a (在沒有配置第1膜增強(qiáng)部件10a的部分上形成)。然后，膜-催化劑 層薄片44經(jīng)輥?zhàn)?2的驅(qū)動(dòng)，進(jìn)一步沿前進(jìn)方向Dl移動(dòng)，至輥?zhàn)?2 返回，再反轉(zhuǎn)使得膜-催化劑層薄片44的背面(沒有形成陽極催化劑層 2a的主面)向上。
接著，對(duì)第2涂布工序P4進(jìn)行說明。
第2涂布工序P4的區(qū)域的構(gòu)成，因?yàn)楹偷?涂布工序P3的區(qū)域 的構(gòu)成相同，所以省略對(duì)其的詳細(xì)說明。
如圖5所示，如果在第1涂布工序P3中形成的膜-催化劑層薄片 44進(jìn)入到第2涂布工序P4區(qū)域時(shí)，則暫時(shí)停止。然后，膜-催化劑層 薄片44以在掩模47和圖中沒有表示的支撐臺(tái)之間被夾持的方式被固 定。接著，催化劑層形成裝置49啟動(dòng)，通過從掩模47的開口部48的 上方涂布催化劑層形成用油墨等，以覆蓋膜-催化劑層薄片44的高分子 電解質(zhì)膜薄片41的背面和第2膜增強(qiáng)部件10b的主面上的至少一部分 的方式形成陰極催化劑層2b。此時(shí)，從膜-催化劑層薄片44的厚度方向看，陰極催化劑層2b形成為與陽極催化劑層2a重合。如果形成陰 極催化劑層2b，則掩模47和支撐臺(tái)從膜-催化劑層薄片44分離。這樣 形成的膜-催化劑層組件薄片45經(jīng)輥?zhàn)?1的驅(qū)動(dòng)，沿前進(jìn)方向Dl移 動(dòng)。于是，在膜-催化劑層組件薄片45上，沿其長(zhǎng)度方向以規(guī)定的間距 形成陰極催化劑層2b (形成為不與陽極催化劑層2a重合)。然后，經(jīng) 輥?zhàn)?1的驅(qū)動(dòng)，膜-催化劑層組件薄片45進(jìn)一步沿前進(jìn)方向Dl移動(dòng)。
而且，為了使催化劑層2具有適度的柔軟性而調(diào)節(jié)其成分組成、 干燥程度等，而且，即使在膜-催化劑層薄片44的背面和里面相反的情 況下，也要對(duì)催化劑層2施以用于不會(huì)從高分子電解質(zhì)膜薄片41和第 l膜增強(qiáng)部件10a剝落的處置(例如，預(yù)先加熱支撐臺(tái)，對(duì)催化劑形成 用油墨的分散介質(zhì)進(jìn)行干燥處理)。而且，可以在形成催化劑層2的同 時(shí)，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行干燥處理(例如，加熱處理、送風(fēng)處理和脫氣處理中 的至少一種處理)。并且，第1涂布工序P3的處理和第2涂布工序P4 的處理可以在同一區(qū)域進(jìn)行。
接著，對(duì)裁斷工序P5進(jìn)行說明。
將在第2涂布工序P4形成的膜-催化劑層組件薄片45導(dǎo)入裁斷機(jī) 51內(nèi)，通過裁斷機(jī)的裁斷機(jī)構(gòu)，裁斷為預(yù)先設(shè)定的大小，得到圖3 (a) 和圖3 (b)所示的膜-催化劑層組件30。
另外，在圖5所示的膜-催化劑層組件的制造線上，將作為素材的 高分子電解質(zhì)膜薄片41以連續(xù)的薄片狀態(tài)移動(dòng)直到成為膜-催化劑層 組件薄片45，但是，為了在其間使該薄片沿前進(jìn)方向D1恰當(dāng)?shù)匾苿?dòng)， 在該制造線的適當(dāng)?shù)膱?chǎng)所設(shè)置有牽引該薄片的絞盤或者輥?zhàn)訉?duì)等牽引 機(jī)構(gòu)，賦予該薄片適度的張力的張緊輪等張力賦予機(jī)構(gòu)，以及使該薄 片在規(guī)定的區(qū)域(例如，第2涂布工序P4)暫時(shí)停止，并且，其后用 于快送的張力調(diào)節(jié)輥等薄片暫時(shí)蓄積機(jī)構(gòu)和薄片運(yùn)送機(jī)構(gòu)。但是，由 于它們是眾所周知的，因而，省略其記載。
接著，對(duì)MEA5的制造方法進(jìn)行說明。
在如上述那樣得到的膜-催化劑層組件30的催化劑層2的主面上， 通過接合預(yù)先裁斷為適當(dāng)?shù)拇笮〉臍怏w擴(kuò)散層3 (例如，碳布等)，得 到MEA5。而且，可以通過預(yù)先在催化劑層2的主面或者氣體擴(kuò)散層3 的主面上涂布防水碳層形成油墨，形成防水碳層，從而形成MEA5。而且，在上述裁斷工序P5之前，可以在膜-催化劑層組件薄片45 的催化劑層2的主面上接合氣體擴(kuò)散層3，從而形成MEA5。在此情況 下，可以在催化劑層2的主面上接合已預(yù)先裁斷的氣體擴(kuò)散層3以形 成膜-電極薄片，而且，也可以在催化劑層2的主面上接合帶狀的氣體 擴(kuò)散層，進(jìn)行裁斷，以形成膜-電極薄片。然后，用和上述裁斷工序P5 同樣的方法，接合并裁斷所得到的一組膜-電極薄片，從而形成MEA5。
因此，第1實(shí)施方式所涉及的PEFC，可以確保電池的耐久性充分， 并且，可以容易實(shí)現(xiàn)燃料電池的低成本化，以及進(jìn)一步提高生產(chǎn)性。
(第2實(shí)施方式)
圖7是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的PEFC的電池的概略 構(gòu)成的模式圖。
本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的PEFC和第1實(shí)施方式所涉及的 PEFC的基本構(gòu)成相同，但是，在以下的方面不同。
如圖7所示，第2實(shí)施方式所涉及的PEFC的電池中，替代高分 子電解質(zhì)膜1而設(shè)置了高分子電解質(zhì)膜-內(nèi)部增強(qiáng)膜復(fù)合體15。而且， 權(quán)利要求中的"高分子電解質(zhì)膜"也包括該高分子電解質(zhì)膜-內(nèi)部增強(qiáng) 膜復(fù)合體15。高分子電解質(zhì)膜-內(nèi)部增強(qiáng)膜復(fù)合體15具有一對(duì)小片狀 的高分子電解質(zhì)膜15a、 15b和小片狀的內(nèi)部增強(qiáng)膜15c，高分子電解 質(zhì)膜15a、 15b以主面相互對(duì)抗的方式配置。并且，內(nèi)部增強(qiáng)膜15c夾 在高分子電解質(zhì)膜15a、 15b之間。
接著，使用圖8，對(duì)內(nèi)部增強(qiáng)膜15c進(jìn)行更加詳細(xì)地說明。
圖8是表示圖7所示的電池100中的高分子電解質(zhì)膜-內(nèi)部增強(qiáng)膜 復(fù)合體15的內(nèi)部增強(qiáng)膜15c的概略構(gòu)成的模式圖。而且，在圖8中， 省略它的一部分。
如圖8所示，內(nèi)部增強(qiáng)膜15c具有沿厚度方向貫通的多個(gè)開口 (貫 通孔)16。在開口 16上，填充有和高分子電解質(zhì)膜15a、 15b相同成 分或者不同成分的高分子電解質(zhì)。開口 16的面積相對(duì)于內(nèi)部增強(qiáng)膜15c 的主面的比例(開口度)優(yōu)選為50% 90%。如果開口度在50%以上， 則可以容易地得到充分的離子導(dǎo)電性，因而優(yōu)選。另一方面，如果開 口度在90%以下，則可以容易地得到內(nèi)部增強(qiáng)膜15c的充分的機(jī)械強(qiáng)度，因而優(yōu)選。而且，作為內(nèi)部增強(qiáng)膜15c的開口 16，可以是非常細(xì) 微的細(xì)孔(例如，細(xì)孔徑為幾十pm)。即使在此情況下，由于和上述 同樣的理由，優(yōu)選開口度(多孔度)為50% 90%。
作為內(nèi)部增強(qiáng)膜15c，可以是樹脂性的薄膜，而且，也可以是延伸 加工而成的多孔薄膜(圖中沒有表示例如Japan Gore-Tex公司制，商 品名為"GORE SELECT (II)")。
作為構(gòu)成上述的內(nèi)部增強(qiáng)膜15c的樹脂，從化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn) 定性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為選自聚四氟乙烯、氟乙烯-丙烯共聚物、四氟 乙烯-全氟烷基乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚醚酰胺、聚醚酰亞胺、 聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、多硫化物、聚酰亞胺、以及 聚酰胺酰亞胺中的至少1種以上的合成樹脂。
而且，作為內(nèi)部增強(qiáng)膜15c的構(gòu)成，可以是通過使板狀的高分子 電解質(zhì)膜的內(nèi)部含有纖維狀的增強(qiáng)體粒子和球狀的增強(qiáng)體粒子中的至 少一種，以增強(qiáng)高分子電解質(zhì)膜的強(qiáng)度的構(gòu)成。而且，作為增強(qiáng)體粒 子的構(gòu)成材料，可以舉出構(gòu)成內(nèi)部增強(qiáng)膜15c的樹脂。
高分子電解質(zhì)膜-內(nèi)部增強(qiáng)膜復(fù)合體15的制造方法沒有特別的限 定，可以使用公知的薄膜制造技術(shù)來制造。PEFC的電池除了使用該高 分子電解質(zhì)膜-內(nèi)部增強(qiáng)膜復(fù)合體15以外，可以按照和上述電池同樣的 方法來進(jìn)行制造。
因此，第2實(shí)施方式所涉及的PEFC，可以增強(qiáng)高分子電解質(zhì)膜作 為整體的機(jī)械強(qiáng)度，而且，即使在高分子電解質(zhì)膜破損的情況下，也 可以通過內(nèi)部增強(qiáng)膜更加可靠地防止反應(yīng)氣體的交叉泄露。
(第3實(shí)施方式)
本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的PEFC，基本構(gòu)成和第1實(shí)施方式 所涉及的PEFC相同，但是，膜-膜增強(qiáng)部件組件和膜-膜催化劑層組件 的構(gòu)成的不同如以下所述。
首先，對(duì)本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的膜-膜增強(qiáng)部件組件進(jìn)行 說明。圖13是模式地表示高分子電解質(zhì)膜上配置有一對(duì)第1膜增強(qiáng)部 件和一對(duì)第2膜增強(qiáng)部件的狀態(tài)的立體圖。圖14是從圖13中的箭頭 XIV的方向所見的膜-膜增強(qiáng)部件組件的模式圖。圖15是模式地表示第3實(shí)施方式所涉及的膜-膜增強(qiáng)部件組件的概略構(gòu)成的立體圖。而且，
在圖13 圖15中，將膜-膜增強(qiáng)部件組件的上下方向作為圖中的上下 方向來表示。省略后述的燃料氣體供給用歧管孔等歧管孔。
如圖13所示，高分子電解質(zhì)膜1形成為具有邊E1 E4的大致直 角的四角形(在此為矩形)，具有相互相對(duì)的第1主面F10和第2主面 F20。在第1主面F10上，呈膜狀的大致L字狀的一對(duì)第1膜增強(qiáng)部件 10a、 10a以其彎曲部分別位于高分子電解質(zhì)膜1的相互相對(duì)的角部(角) Cl、 C3的方式配置，而且，在第2主面F20上，呈膜狀的大致L字狀 的第2膜增強(qiáng)部件10b、 10b以其彎曲部分別位于高分子電解質(zhì)膜1的 相互相對(duì)的角部(角)C2、 C4的方式配置。
具體而言，第1膜增強(qiáng)部件10a具有彎曲部，從該彎曲部向相互 大致垂直的2個(gè)方向延伸出帶狀的第1延長(zhǎng)部和第2延長(zhǎng)部，作為整 體形成為大致L字狀， 一個(gè)第1膜增強(qiáng)部件10a以其第1延長(zhǎng)部和第2 延長(zhǎng)部分別沿高分子電解質(zhì)膜1的邊El和邊E2延伸的方式配置在第 1主面F10上，另一個(gè)第1膜增強(qiáng)部件10a以其第1延長(zhǎng)部和第2延長(zhǎng) 部分別沿高分子電解質(zhì)膜1的邊E3和邊E4延伸的方式配置在第1主 面F10上。而且，在此，第1延長(zhǎng)部的寬度以及長(zhǎng)度方向上的長(zhǎng)度與 第2延長(zhǎng)部的寬度以及長(zhǎng)度方向上的長(zhǎng)度分別形成為相同。
而且，第2膜增強(qiáng)部件10b形成與第1膜增強(qiáng)部件10a同樣的形 狀， 一個(gè)第2膜增強(qiáng)部件10b以其第1延長(zhǎng)部和第2延長(zhǎng)部分別沿高 分子電解質(zhì)膜1的邊E2和邊E3延伸的方式配置在第2主面F20上， 另一個(gè)第2膜增強(qiáng)部件10b以其第1延長(zhǎng)部和第2延長(zhǎng)部分別沿高分 子電解質(zhì)膜1的邊E4和邊El延伸的方式配置在第2主面F20上。
并且，如圖14所示，從高分子電解質(zhì)膜1的厚度方向看， 一對(duì)第 1膜增強(qiáng)部件10a、 10a和一對(duì)第2膜增強(qiáng)部件10b、 10b以在相互相對(duì) 的端面之間形成縫隙12的方式分別配置在第1主面F10和第2主面F20 上。這些縫隙12的長(zhǎng)度尺寸以比第1膜增強(qiáng)部件10a和第2膜增強(qiáng)部 件10b的厚度尺寸大一些的方式形成。這樣，第1膜增強(qiáng)部件10a和 第2膜增強(qiáng)部件10b作為整體沿高分子電解質(zhì)膜1的四條邊延伸，以 包圍高分子電解質(zhì)膜1的周緣部的方式配置。
因此，如此這樣在高分子電解質(zhì)膜1上配置第1和第2膜增強(qiáng)部件10a、 10b，通過利用如下所述的推壓手段進(jìn)行推壓，使高分子電解 質(zhì)膜1彎曲，形成膜-膜增強(qiáng)部件組件20。
如圖15所示，該彎曲的膜-膜增強(qiáng)部件組件20中，高分子電解質(zhì) 膜1以第1膜增強(qiáng)部件10a的與高分子電解質(zhì)膜1不接觸的一側(cè)的主 面(以下稱為表面)和第1主面F10的沒有配置第1膜增強(qiáng)部件10a 的部分作為整體位于同一平面上的方式彎曲，并且，以第2膜增強(qiáng)部 件10b的與高分子電解質(zhì)膜1不接觸的一側(cè)的主面(以下稱為表面)、 和第2主面F20的沒有配置第2膜增強(qiáng)部件10b的部分作為整體位于 同一平面上的方式彎曲。因此，通過這樣的彎曲，在高分子電解質(zhì)膜l 上以縫隙12的部分形成彎曲部13。
接著，參照?qǐng)D16和圖17，對(duì)第3實(shí)施方式所涉及的膜-催化劑層 組件進(jìn)行說明。
圖16是模式地表示圖15所示的膜-膜增強(qiáng)部件組件20上配置有催 化劑層的膜-催化劑層組件的概略構(gòu)成的立體圖。圖17是從圖16中的 箭頭XVII的方向所見的模式圖。并且，在圖16中，將膜-催化劑層組 件的上下方向作為圖中的上下方向來表示。在圖16和圖17中，省略 燃料氣體供給用歧管孔等歧管孔。
如圖16和圖17所示，膜-催化劑層組件30具有膜-膜增強(qiáng)部件組 件20和催化劑層2 (陽極催化劑層2a或陰極催化劑層2b)。陽極催化 劑層2a以覆蓋高分子電解質(zhì)膜1的第1主面F10中沒有配置第1膜增 強(qiáng)部件10a的部分和第1膜增強(qiáng)部件10a的表面的方式配置。并且， 陰極催化劑層2b以覆蓋高分子電解質(zhì)膜1的第2主面F20中沒有配置 第2膜增強(qiáng)部件10b的部分和第2膜增強(qiáng)部件10b的表面的方式配置。
并且，如圖17所示，在此，陽極催化劑層2a和陰極催化劑層2b 形成為和高分子電解質(zhì)膜1相似的矩形，從高分子電解質(zhì)膜1的厚度 方向(箭頭V的方向)看，以各自的周緣部作為整體和第1膜增強(qiáng)部 件10a及第2膜增強(qiáng)部件10b重合的方式配置。
因此，由于在陽極催化劑層2a的端部(從邊E5至邊E8)，和一 對(duì)第1膜增強(qiáng)部件10a、 10a接觸的部分不和高分子電解質(zhì)膜1的第1 主面F10直接接觸，因而，高分子電解質(zhì)膜1的該部分沒有破損。同 樣地，由于在陰極催化劑層2b的端部(從邊E5至邊E8)，和一對(duì)第2膜增強(qiáng)部件10b、 10b接觸的部分不和高分子電解質(zhì)膜1的第2主面F20 直接接觸，因而，高分子電解質(zhì)膜l沒有破損。
另一方面，由于在陽極催化劑層2a的端部(從邊E5至邊E8)， 和高分子電解質(zhì)膜1的第1主面F10直接接觸的部分也存在高分子電 解質(zhì)膜1在該部分破損的情況。但是，即使在此情況下，由于在高分 子電解質(zhì)膜1的第2主面F20偵lj，在該部分上配置有第2膜增強(qiáng)部件 10b，因而，反應(yīng)氣體也沒有交叉泄露。而且，同樣地，由于在陰極催 化劑層2b的端部(從邊E5至邊E8)，和高分子電解質(zhì)膜1的第2主 面F20直接接觸的部分也存在高分子電解質(zhì)膜1在該部分破損的情況。 但是，即使在此情況下，由于在高分子電解質(zhì)膜1的第1主面F10側(cè)， 在該部分上配置有第1膜增強(qiáng)部件10a，因而，反應(yīng)氣體也沒有交叉泄 露。并且，盡管高分子電解質(zhì)膜1彎曲而成的彎曲部13沒有配置第1 膜增強(qiáng)部件10a及第2膜增強(qiáng)部件10b，但如圖16所示，由于與高分 子電解質(zhì)膜l的其它部分相比較，彎曲部13的厚度形成較厚，因此即 使彎曲部13直接接觸催化劑層2的端部，高分子電解質(zhì)膜1也沒有破 損。
而且，由于第3實(shí)施方式所涉及的PEFC的電池的制造方法和第1 實(shí)施方式所涉及的PEFC的電池的制造方法基本相同，因此省略對(duì)其 的詳細(xì)說明。并且，在此，雖然使用高分子電解質(zhì)膜1，但是如第2 實(shí)施方式所涉及的PEFC那樣，也可以替代高分子電解質(zhì)膜1而使用 高分子電解質(zhì)膜-內(nèi)部增強(qiáng)膜復(fù)合體15。
這樣構(gòu)成的第3實(shí)施方式所涉及的PEFC具有與第1實(shí)施方式所 涉及的PEFC同樣的作用效果。
接著，對(duì)第3實(shí)施方式所涉及的膜-膜增強(qiáng)部件組件20的變形例進(jìn) 行說明。
(變形例1)
圖18是模式地表示從斜上方所見的本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及 的膜-膜增強(qiáng)部件組件20的變形例的概略構(gòu)成的立體圖。而且，在圖 18中，將膜-膜增強(qiáng)部件組件20的上下方向作為圖中的上下方向來表示。如圖18所示，在變形例1所涉及的膜-膜增強(qiáng)部件組件20中，一 對(duì)第l膜增強(qiáng)部件10a、 10a以一個(gè)端面相互接觸的方式配置，并且， 以其彎曲部與高分子電解質(zhì)膜i的相互鄰接的角C1、C2 —致的方式配 置。同樣地， 一對(duì)第2膜增強(qiáng)部件10b、 10b以一個(gè)端面相互接觸的方 式配置，并且，以其彎曲部與相互鄰接的角C3、 C4一致的方式配置。 因此，在制造膜-膜增強(qiáng)部件組件20的時(shí)候，第1和第2膜增強(qiáng)部件 10a、 10b的位置容易確定。并且，在此，雖然一對(duì)第1膜增強(qiáng)部件10a、 10a以一個(gè)端面相互接觸的方式(一對(duì)第2膜增強(qiáng)部件10b、 10b以一 個(gè)端面相互接觸的方式)配置，但并不限于此，也可以以第1膜增強(qiáng) 部件10a的端面和第2膜增強(qiáng)部件10b的端面接觸的方式配置。
即使在使用這樣構(gòu)成的變形例1的膜-膜增強(qiáng)部件組件20的PEFC 中，也可以具有和第1實(shí)施方式所涉及的PEFC同樣的作用效果。
以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本發(fā)明不 局限于上述的實(shí)施方式。
例如，對(duì)于上述的本發(fā)明的實(shí)施方式，對(duì)第l膜增強(qiáng)部件或者第2 膜增強(qiáng)部件的外側(cè)的周緣部(邊)和高分子電解質(zhì)膜的周緣部(邊) 一致的形狀(在從高分子電解質(zhì)膜的主面的大致法線方向看的情況下， 第1膜增強(qiáng)部件或者第2膜增強(qiáng)部件的外側(cè)的邊和高分子電解質(zhì)膜的 邊重合，高分子電解質(zhì)膜的邊突出而不能看見的狀態(tài)的形狀)進(jìn)行了 說明，但是，本發(fā)明不局限于此，在得到本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)，可 以具有第1膜增強(qiáng)部件或者第2膜增強(qiáng)部件的邊比高分子電解質(zhì)膜的 邊整體地或者部分地突出的結(jié)構(gòu)，也可以具有高分子電解質(zhì)膜的邊比 第1膜增強(qiáng)部件或者第2膜增強(qiáng)部件的邊整體地或者部分地突出的結(jié) 構(gòu)。
而且，高分子電解質(zhì)膜1可以為大致四角形，例如，4個(gè)內(nèi)角可以 不是90度，而且，4條邊可以稍微彎曲，或者，4個(gè)角可以是倒角。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的膜-膜增強(qiáng)部件組件、膜-催化劑層組件以及膜-電極組件 作為能夠大量生產(chǎn)的高分子電解質(zhì)型燃料電池的部件是有用的。
本發(fā)明的高分子電解質(zhì)型燃料電池可期待作為汽車等移動(dòng)體、分散型(現(xiàn)場(chǎng)(on Site)型)發(fā)電系統(tǒng)(家用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng))等的主電源 或者輔助電源而被適當(dāng)利用。
權(quán)利要求
1.一種膜-膜增強(qiáng)部件組件，其特征在于，具備，具有大致四角形的形狀的高分子電解質(zhì)膜；膜狀的第1膜增強(qiáng)部件，所述第1膜增強(qiáng)部件在所述高分子電解質(zhì)膜的一個(gè)主面上，配置成在該高分子電解質(zhì)膜的角處彎曲成大致直角，并且沿夾著該角的邊延伸；以及膜狀的第2膜增強(qiáng)部件，所述第2膜增強(qiáng)部件在所述高分子電解質(zhì)膜的另一個(gè)主面上，配置成在該高分子電解質(zhì)膜的角處彎曲成大致直角，并且沿夾著該角的邊延伸，所述第1膜增強(qiáng)部件和所述第2膜增強(qiáng)部件以作為整體沿所述高分子電解質(zhì)膜的四條邊延伸的方式配置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜-膜增強(qiáng)部件組件，其特征在于，在所述高分子電解質(zhì)膜的一個(gè)主面上，在所述高分子電解質(zhì)膜的 一對(duì)角處，配置有一對(duì)所述第1膜增強(qiáng)部件，在所述高分子電解質(zhì)膜的另一個(gè)主面上，在所述高分子電解質(zhì)膜的另一對(duì)角處，配置有一對(duì)所述第2膜增強(qiáng)部件，從所述高分子電解質(zhì)膜的厚度方向看，所述一對(duì)第1膜增強(qiáng)部件 和所述一對(duì)第2膜增強(qiáng)部件以相互不重合的方式配置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜-膜增強(qiáng)部件組件，其特征在于， 所述一對(duì)第1膜增強(qiáng)部件以分別在所述高分子電解質(zhì)膜的相互鄰接的一對(duì)角處彎曲的方式配置，所述一對(duì)第2膜增強(qiáng)部件以分別在所 述高分子電解質(zhì)膜的相互鄰接的另一對(duì)角處彎曲的方式配置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜-膜增強(qiáng)部件組件，其特征在于， 所述一對(duì)第1膜增強(qiáng)部件以分別在所述高分子電解質(zhì)膜的相互相對(duì)的一對(duì)角處彎曲的方式配置，所述一對(duì)第2膜增強(qiáng)部件以分別在所 述高分子電解質(zhì)膜的相互相對(duì)的另一對(duì)角處彎曲的方式配置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜-膜增強(qiáng)部件組件，其特征在于，所述高分子電解質(zhì)膜彎曲成為所述第1膜增強(qiáng)部件的與所述高 分子電解質(zhì)膜不接觸的一側(cè)的主面和所述一個(gè)主面上的沒有配置第1 膜增強(qiáng)部件的部分作為整體位于同一平面上，并且，所述第2膜增強(qiáng) 部件的與所述高分子電解質(zhì)膜不接觸的一側(cè)的主面和所述另一個(gè)主面 上的沒有配置第2膜增強(qiáng)部件的部分作為整體位于同一平面上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5中所述的膜-膜增強(qiáng)部件組件，其特征在于， 所述高分子電解質(zhì)膜具有內(nèi)部增強(qiáng)膜，所述內(nèi)部增強(qiáng)膜在其內(nèi)部具有作為離子傳導(dǎo)通路的貫通孔。
7. —種膜-催化劑層組件，其特征在于，具備如權(quán)利要求1 6中任意一項(xiàng)所述的膜-膜增強(qiáng)部件組件； 以覆蓋所述高分子電解質(zhì)膜的一個(gè)主面的方式配置的第1催化劑 層；以及以覆蓋所述高分子電解質(zhì)膜的另一個(gè)主面的方式配置的第2催化 劑層，從所述高分子電解質(zhì)膜的厚度方向看，所述第1催化劑層和所述 第2催化劑層以各自的周緣部在整一周上且和所述第1膜增強(qiáng)部件及 第2膜增強(qiáng)部件重合的方式配置。
8. —種膜-電極組件，其特征在于， 具備如權(quán)利要求7所述的膜-催化劑層組件；以覆蓋所述膜-催化劑層組件的所述第1催化劑層的方式配置的第 l氣體擴(kuò)散層；以及以覆蓋所述膜-催化劑層組件的所述第2催化劑層的方式配置的第 2氣體擴(kuò)散層。
9. 一種高分子電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于， 具備如權(quán)利要求8所述的膜-電極組件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種膜-膜增強(qiáng)部件組件，具備具有大致四角形的形狀的高分子電解質(zhì)膜(1)；膜狀的第1膜增強(qiáng)部件(10a)，所述第1膜增強(qiáng)部件(10a)在所述高分子電解質(zhì)膜(1)的一個(gè)主面(F10)上，配置成在該高分子電解質(zhì)膜(1)的角處彎曲成大致直角，并且沿夾著該角的邊延伸；以及膜狀的第2膜增強(qiáng)部件(10b)，所述第2膜增強(qiáng)部件(10b)在所述高分子電解質(zhì)膜(1)的另一個(gè)主面(F20)上，配置成在該高分子電解質(zhì)膜(1)的角處彎曲成大致直角，并且沿夾著該角的邊延伸，所述第1膜增強(qiáng)部件(10a)和所述第2膜增強(qiáng)部件(10b)以作為整體沿所述高分子電解質(zhì)膜(1)的四條邊延伸的方式配置。
文檔編號(hào)H01M8/02GK101589495SQ20088000283
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2008年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月22日
發(fā)明者岡西岳太, 牟田葵, 辻庸一郎, 野木淳志 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社