專利名稱：電解質(zhì)膜和使用該電解質(zhì)膜的燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
背景技術(shù)：
作為燃料電池的形式之一，已知有固體高分子型燃料電池。固體高分
子型燃料電池比其它形式的燃料電池工作溫度低(-30'C 120X:左右)，成本
低，可小型化，所以期待作為汽車(chē)的動(dòng)力源等使用。
如圖5所示，固體高分子型燃料電池1以膜電極接合體(MEA)2為主 要構(gòu)成要素，膜電極接合體2被具有燃料(氫氣)氣體流路21的陽(yáng)極側(cè)隔膜 20和具有空氣(氧氣)氣體流路31的陰極側(cè)隔膜30夾持，形成被稱作"單 電池"的l個(gè)燃料電池l。膜電極接合體2具有下述結(jié)構(gòu)，即在作為離 子交換膜的固體高分子電解質(zhì)膜10的一側(cè)疊層有由陽(yáng)極側(cè)的催化劑層13a 和氣體擴(kuò)散層"a構(gòu)成的陽(yáng)極側(cè)電極15a,在另 一側(cè)疊層有由陰極側(cè)的催 化劑層13b和氣體擴(kuò)散層14b構(gòu)成的陰極側(cè)電極15b。
固體高分子型燃料電池，作為電解質(zhì)膜主要^f吏用作為氟系電解質(zhì)樹(shù)脂 (離子交換樹(shù)脂)的全氟磺酸聚合物薄膜(美國(guó)，杜邦公司，Naficm膜)(專利 文獻(xiàn)l等)。另外，由于僅由電解質(zhì)樹(shù)脂構(gòu)成的薄膜不具有充分的強(qiáng)度，所 以使用通過(guò)使溶解在溶劑中的電解質(zhì)樹(shù)脂浸滲到拉伸多孔質(zhì)的增強(qiáng)膜(例 如由PTFE、聚烯烴樹(shù)脂等拉伸制作的薄膜)中并干燥，從而得到的增強(qiáng)膜 型電解質(zhì)膜(專利文獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)3等)。
另外，固體高分子型燃料電池中使用的氟系電解質(zhì)樹(shù)脂，通過(guò)含水而 發(fā)揮質(zhì)子傳導(dǎo)性。質(zhì)子傳導(dǎo)性隨著含水量的大小而變化，含水量小時(shí)，質(zhì) 子傳導(dǎo)性變小。另一方面，近年來(lái)的燃料電池，為了系統(tǒng)簡(jiǎn)化和成本降低， 要求在更低濕度下工作，但在低濕度下工作時(shí)，質(zhì)子傳導(dǎo)性降低，所以與
3濕度高時(shí)相比，發(fā)電性能大幅降低。
即，在低濕度下的工作狀態(tài)時(shí)，在燃料電池的陽(yáng)極側(cè)，隨著質(zhì)子的移 動(dòng)、出現(xiàn)水向陰極側(cè)移動(dòng)的電浸滲現(xiàn)象，燃料電池的陽(yáng)極側(cè)變?yōu)楦痈稍?的狀態(tài)。如果陽(yáng)極側(cè)變干燥，則陽(yáng)極側(cè)的電解質(zhì)的質(zhì)子傳導(dǎo)性變小，作為 電池整體的電阻提高，電池性能大幅降低。為了避免這樣的陽(yáng)極側(cè)千燥而 進(jìn)行了下述嘗試，即通過(guò)利用使陰極側(cè)質(zhì)子氧化反應(yīng)生成的水巧妙地移動(dòng) 到陽(yáng)極側(cè)的逆擴(kuò)散效果，來(lái)避免低濕度狀態(tài)下的性能降低。
一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)使電解質(zhì)膜的膜厚變得更薄，可以縮短逆擴(kuò)散水的移 動(dòng)距離，另外還可以加大干燥的陽(yáng)極側(cè)和潤(rùn)濕的陰極側(cè)之間的水濃度梯度， 增大水的移動(dòng)率，使陰極側(cè)的生成水作為逆擴(kuò)散水向陽(yáng)極側(cè)移動(dòng)。
專利文獻(xiàn)l:特開(kāi)2001-35510號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:特開(kāi)2005-302526號(hào)7>#艮 專利文獻(xiàn)3:特開(kāi)2006-202532號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，為了使陰極側(cè)的生成水作為逆擴(kuò)散水向陽(yáng)極側(cè)移動(dòng)、防止 發(fā)電性能降低而進(jìn)行的嘗試，現(xiàn)在主要是通過(guò)使電解質(zhì)膜薄膜化來(lái)進(jìn)行的。 但從膜強(qiáng)度的問(wèn)題和電池的耐久性的觀點(diǎn)來(lái)看，電解質(zhì)膜的薄膜化不能大 幅變薄，存在限制。作為實(shí)現(xiàn)膜強(qiáng)度提高的電解質(zhì)膜，如上所述，使用增 強(qiáng)膜具有拉伸多孔質(zhì)膜的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜，由于具有增強(qiáng)膜，所以當(dāng)然 薄膜化受到限制，不能期待充分的逆擴(kuò)散水效果。
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其課題是提供即使增強(qiáng)膜型電解質(zhì) 膜具有增強(qiáng)膜也可發(fā)揮較高的逆擴(kuò)散效果的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜、和具有該 增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜的燃料電池。
為了解決上述課題，本發(fā)明人等進(jìn)行了大量研究，發(fā)現(xiàn)以往的增強(qiáng) 膜型電解質(zhì)膜，由于作為拉伸多孔質(zhì)膜的增強(qiáng)膜位于電解質(zhì)膜的厚度方向 的中間，在增強(qiáng)膜的兩面形成的電解質(zhì)樹(shù)脂層的厚度相同，所以兩電解質(zhì) 樹(shù)脂層的理論吸水量相同，由于增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜的厚度一致而不能發(fā)揮更好的逆擴(kuò)散效果，通過(guò)積極地在增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜的厚度方向上形成吸 水率梯度，可以使增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜具有比以往厚度一致時(shí)更好的逆擴(kuò)散 效果。通過(guò)上述發(fā)現(xiàn)而完成了本發(fā)明。
即作為本發(fā)明的第l發(fā)明的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜，是在電解質(zhì)樹(shù)脂中埋 設(shè)了作為增強(qiáng)膜的拉伸多孔質(zhì)膜的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜，其特征在于，在所 述被埋設(shè)的增強(qiáng)膜的一面?zhèn)刃纬傻碾娊赓|(zhì)樹(shù)脂層的厚度比在另一面?zhèn)刃纬?的電解質(zhì)樹(shù)脂層的厚度厚。
另外，作為本發(fā)明的第2發(fā)明的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜，是在電解質(zhì)樹(shù)脂 中埋設(shè)了作為增強(qiáng)膜的拉伸多孔質(zhì)膜的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜，其特征在于，
拉伸多孔質(zhì)膜按照孔隙率的大小在電解質(zhì)膜的厚度方向排列。
另外，作為本發(fā)明的笫3發(fā)明的燃料電池，其特征在于，是在第l發(fā) 明所述的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜的兩面上層疊電極而成的膜電極M體被陽(yáng)極 側(cè)的隔膜和陰極側(cè)的隔膜夾持的燃料電池，以使該增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜中的 所述厚度厚的電解質(zhì)樹(shù)脂層在陰極側(cè)的隔膜側(cè)的方式在兩隔膜間夾持所述 膜電極接合體。
另外，作為本發(fā)明的第4發(fā)明的燃料電池，其特征在于，是在第2發(fā) 明所述的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜的兩面上層疊電極而成的膜電極接合體被陽(yáng)極 側(cè)的隔膜和陰極側(cè)的隔膜夾持的燃料電池，以使該增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜中的
述膜電極接合體。
在本發(fā)明中，作為構(gòu)成電解質(zhì)膜的電解質(zhì)樹(shù)脂，可以適當(dāng)選擇使用全 氟系高分子電解質(zhì)或烴系高分子電解質(zhì)。
在本發(fā)明中，作為拉伸多孔質(zhì)膜的增強(qiáng)膜沒(méi)有特殊限定，優(yōu)選列舉出 聚四氟乙烯(PTFE)。通過(guò)控制其拉伸量，可以制成具有希望的抗拉強(qiáng)度和 孔隙率的拉伸多孔質(zhì)膜?？紫堵蕿?0 95%時(shí)適合電解質(zhì)樹(shù)脂溶液浸滲。
本發(fā)明中，電極由催化劑層和擴(kuò)散層形成。催化劑層是由電解質(zhì)樹(shù)脂 和擔(dān)載有催化劑(可以列舉例如鈿，但不以此為P艮)的導(dǎo)電性材料(可以列舉例如炭，但不以此為P艮)形成的混合物，可以使用一般在燃料電池中使用的 催化劑層。擴(kuò)散層也可以使用一般在燃料電池中使用的擴(kuò)散層，可以列舉 出炭紙、炭纖維片。
本發(fā)明中，在隔膜上形成作為燃料流路和氧化劑流路的溝道，并且發(fā) 揮作為集電體的功能，具有燃料流路的隔膜是陽(yáng)極側(cè)隔膜，具有氧化劑流 路的隔膜是陰極側(cè)隔膜。任一 隔膜都可以是在燃料電池中 一般使用的隔膜。
本發(fā)明的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜和使用該增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜的燃料電池， 與以往的厚度相同的、且在厚度方向的中間具有增強(qiáng)膜的增強(qiáng)膜型電解質(zhì) 膜相比，或者與厚度相同的、且膜中排列有多片孔隙率相同的增強(qiáng)膜的增 強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜相比，在發(fā)電時(shí)可以在膜內(nèi)積極地形成含水率梯度使水的 濃度梯度增大，在陽(yáng)極側(cè)低，在陰極側(cè)高。由此可以增大水從陰極側(cè)向陽(yáng) 極側(cè)移動(dòng)的逆擴(kuò)散水效果，有效防止在低濕度工作時(shí)容易發(fā)生的陽(yáng)極側(cè)干 涸。另外，由于能夠提高對(duì)在陰極側(cè)催化劑層中生成的水的吸收能力，所 以能夠防止容易在高濕度工作時(shí)發(fā)生的陰極側(cè)電極的泛溢。
進(jìn)而，通過(guò)提高增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜中陰極側(cè)的吸水能力，可以更多地 吸收發(fā)電時(shí)陰極側(cè)催化劑層的生成水，防止低溫時(shí)容易在催化劑層中出現(xiàn) 的水凍結(jié)。由此提高燃料電池的低溫工作性能。


圖l(a)是本申請(qǐng)的第l發(fā)明的增強(qiáng)型電解質(zhì)膜的示意圖，圖l(b)是用 于說(shuō)明作為比較對(duì)象的以往的增強(qiáng)型電解質(zhì)膜的示意圖。
圖2(a)是本申請(qǐng)的第2發(fā)明的增強(qiáng)型電解質(zhì)膜的示意圖，圖2(b)是用 于說(shuō)明作為比較對(duì)象的以往的增強(qiáng)型電解質(zhì)膜的示意圖。
圖3是顯示一例本發(fā)明的燃料電池的示意圖。
圖4是顯示實(shí)施例和比較例的燃料電池的發(fā)電性能的圖。
圖5是說(shuō)明固體高分子型燃料電池的示意圖。 附圖標(biāo)記^兌明
1:固體高分子型燃料電池，2:膜電極接合體(MEA)， IOA 10B:增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜，11:電解質(zhì)樹(shù)脂，12、 12a、 12b:作為拉伸多孔質(zhì)膜的 增強(qiáng)膜，13:催化劑層，14:擴(kuò)散層，15a:陽(yáng)極側(cè)電極，15b:陰極側(cè)電 極，20:陽(yáng)極側(cè)隔膜，30:陰極側(cè)隔膜。
具體實(shí)施例方式
圖l(a)所示的本發(fā)明的增強(qiáng)型電解質(zhì)膜IOA，由電解質(zhì)樹(shù)脂11和作為 拉伸多孔質(zhì)膜的1片增強(qiáng)膜12構(gòu)成，增強(qiáng)膜12以在增強(qiáng)型電解質(zhì)膜10A 的厚度方向上偏向一側(cè)的方式埋設(shè)在電解質(zhì)樹(shù)脂11中。由此，在增強(qiáng)膜 12的一面?zhèn)?圖中顯示為陰極側(cè))形成的電解質(zhì)樹(shù)脂層lib的厚度比在另一 面?zhèn)?圖中顯示為陽(yáng)極側(cè))形成的電解質(zhì)樹(shù)脂層lla的厚度厚。因此，增強(qiáng) 型電解質(zhì)膜10A的厚度方向的含水率，在陽(yáng)極側(cè)小，在陰極側(cè)變大。
而圖l(b)所示的以往的電解質(zhì)膜10，作為拉伸多孔質(zhì)膜的增強(qiáng)膜12 位于厚度方向的中間。因此，在增強(qiáng)膜12的兩側(cè)形成的電解質(zhì)樹(shù)脂llc、 llc厚度相同，含水率也相同。
圖2(a)所示的本發(fā)明的增強(qiáng)型電解質(zhì)膜10B由電解質(zhì)樹(shù)脂11和孔隙率 不同的2片作為拉伸多孔質(zhì)膜的增強(qiáng)膜12a、 12b構(gòu)成，2片增強(qiáng)膜12a、 12b以在增強(qiáng)型電解質(zhì)膜10B的厚度方向上留有基本相同間隔的方式埋設(shè) 在電解質(zhì)樹(shù)脂11中。并且圖中位于陰極側(cè)的增強(qiáng)膜12b的孔隙率比圖中位 于陽(yáng)極側(cè)的增強(qiáng)膜12a的孔隙率大。在孔隙率大的增強(qiáng)膜12b內(nèi)比孔隙率 小的增強(qiáng)膜12a含浸更多的電解質(zhì)樹(shù)脂11。因此，在增強(qiáng)型電解質(zhì)膜10B 中，其厚度方向的含水率在陽(yáng)極側(cè)小，在陰極側(cè)大。
而圖2(b)所示的以往的電解質(zhì)膜10，孔隙率相同的2片作為拉伸多孔 質(zhì)膜的增強(qiáng)膜12以在增強(qiáng)型電解質(zhì)膜10的厚度方向上留有基本相同間隔 的方式埋設(shè)在電解質(zhì)樹(shù)月旨11中。此時(shí)，浸滲到兩增強(qiáng)膜12中的電解質(zhì)樹(shù) 脂11的量相同，增強(qiáng)型電解質(zhì)膜10中的含水率在陽(yáng)極側(cè)和陰極側(cè)基^f目 同。
圖3示出了具有上述本發(fā)明的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜10A(10B)的燃料電池 l的示意圖。燃料電池l中，在被當(dāng)作增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜10A(10B)的陽(yáng)極側(cè)說(shuō)明的一側(cè)層疊有由陽(yáng)極側(cè)的催化劑層13a和氣體擴(kuò)散層14a形成的陽(yáng) 極側(cè)電極15a，在被當(dāng)作陰極側(cè)說(shuō)明的一側(cè)層疊有由陰極側(cè)的催化劑層13b 和氣體擴(kuò)散層14b形成的陰極側(cè)電極15b，從而形成膜電極接合體2。該 膜電極*體2被具有燃料氣體入口 22和出口 23的陽(yáng)極側(cè)隔膜20、和具 有氧化劑入口 32和出口 33的陰極側(cè)隔膜30夾持，形成作為單電池的燃料 電池1。
該方式的燃料電池1，由于上述那樣在增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜IOA(IOB)的 陽(yáng)極側(cè)和陰極側(cè)的含水率不同，所以發(fā)電時(shí)在增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜IOA(IOB) 內(nèi)形成了含水率梯度，在陽(yáng)極側(cè)低，在陰極側(cè)高。由此可以增大電解質(zhì)膜 內(nèi)的水濃度梯度，結(jié)果如圖l(a)、圖2(a)所示，可以增大7JC從陰極側(cè)向陽(yáng) 極側(cè)移動(dòng)的逆擴(kuò)散水效果。
因此，可以有效防止容易在低濕度工作時(shí)出現(xiàn)的陽(yáng)極側(cè)的干涸。另夕卜， 提高了增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜IOA(IOB)的陰極側(cè)對(duì)在陰極側(cè)催化劑層13b中生 成的水的吸收能力，所以可以防止容易在高濕度工作時(shí)出現(xiàn)的陰極側(cè)電極 15b的泛溢。進(jìn)而，通過(guò)提高增強(qiáng)型電解質(zhì)膜10A(10B)的陰極側(cè)吸水能力， 可以更大量地吸收發(fā)電時(shí)陰極側(cè)催化劑層13b的生成水，防止低溫時(shí)催化 劑層中的水凍結(jié)，所以提高了燃料電池的低溫工作性能。
實(shí)施例
下面通過(guò)實(shí)施例和比較例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。 實(shí)施例1
(1) 雙軸方向拉伸PTFE，制備以樹(shù)脂換算的抗拉強(qiáng)度為200Mpa、孔 隙率為60%的第1拉伸多孔質(zhì)增強(qiáng)膜12a、和以樹(shù)脂換算的抗拉強(qiáng)度為 100Mpa、孔隙率為80%的第2拉伸多孔質(zhì)增強(qiáng)膜12b。
(2) 將電解質(zhì)樹(shù)脂的溶液(高分子鏈末端是-S03H，杜邦公司制的高分子 溶液DE2020)注入到放置在玻璃M上的第1多孔質(zhì)增強(qiáng)膜12a中，在多 孔質(zhì)增強(qiáng)膜12a上放置第2多孔質(zhì)增強(qiáng)膜12b，再注入上述電解質(zhì)樹(shù)脂溶 液。將其在70'C下干燥1小時(shí)，從而得到具有圖2所示構(gòu)成的厚度約30
8Hm的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜。 實(shí)施例2
(1) 制備與實(shí)施例1同樣的拉伸多孔質(zhì)增強(qiáng)膜12a、 12b。
(2) 使用擠出成型機(jī)將電解質(zhì)樹(shù)脂的前體高分子(高分子鏈末端是 -S02F，杜邦公司制的高分子NE111F)擠出，得到厚度約8jam的薄膜。
(3) 交替層疊3片上述電解質(zhì)樹(shù)脂前體薄膜和拉伸多孔質(zhì)增強(qiáng)膜12a、 12b，形成圖2(a)所示的層結(jié)構(gòu)，在230'C的真空環(huán)境下以5kg/cn^的壓力 進(jìn)行浸滲處理，得到透明膜。
(4) 使用lmoI/L氫氧化鈉水溶液和乙醇的混合溶液將上述透明膜水解， 然后使用lmol/L的疏酸水溶液使高分子鏈末端轉(zhuǎn)換成酸型(-S03H)。
(5) 使用純水來(lái)洗凈^皮賦予了離子交換能力的膜，然后干燥，從而得到 厚度約30 y m的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜。
(1) 雙軸方向拉伸PTFE，制備2片以樹(shù)脂換算的抗拉強(qiáng)度為100Mpa、 孔隙率為80%的拉伸多孔質(zhì)增強(qiáng)膜。
(2) 將電解質(zhì)樹(shù)脂的溶液(高分子鏈末端是-S03H，杜邦公司制的高分子 溶液DE2020)注入到放置在玻璃基敗上的1片多孔質(zhì)增強(qiáng)膜12中，在該多 孔質(zhì)增強(qiáng)膜12上放置另一片多孔質(zhì)增強(qiáng)膜12，再注入上迷電解質(zhì)樹(shù)脂溶 液。將其在70。C下干燥1小時(shí)，從而得到具有圖2所示構(gòu)成的厚度約30 Mm的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜。
l比較例2
(1) 制備與比較例1同樣的拉伸多孔質(zhì)增強(qiáng)膜12。
(2) 使用成型機(jī)將電解質(zhì)樹(shù)脂的前體高分子(高分子鏈末端是-S02F，杜 邦公司制的高分子NE111F)擠出，得到厚度約8 nm的薄膜。
(3) 交替層疊3片上述電解質(zhì)樹(shù)脂前體薄膜和2片拉伸多孔質(zhì)增強(qiáng)膜 12,形成圖2(b)所示的層結(jié)構(gòu)，在230。C的真空環(huán)境下以5kg/cn^的壓力進(jìn) 行浸滲處理，得到透明膜。
(4) 使用lmo!/L氫氧化鈉水溶液和乙醇的混合溶液將上述透明膜水解，
9然后使用lmol/L的硫酸水溶液使高分子鏈末端轉(zhuǎn)換成酸型(-S03H)。
(5)使用純水來(lái)洗凈被賦予了離子交換能力的膜，然后干燥，從而得到 厚度約30 )i m的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜。
在實(shí)施例1、 2和比較例1、 2所得的各增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜的兩面上， 轉(zhuǎn)印相同的催化劑層，層疊相同的炭紙作為氣體擴(kuò)散層，制成膜電極接合 體。將各膜電極接合體夾持在陽(yáng)極側(cè)隔膜和陰極側(cè)隔膜之間，使膜電極接 合體的增強(qiáng)型電解質(zhì)膜中孔隙率大的增強(qiáng)膜12b側(cè)是陰極側(cè)的隔膜側(cè)，制 成燃料電池。 [試驗(yàn)]
對(duì)實(shí)施例1、 2和比較例1、 2的燃料電池在相同條件下進(jìn)行發(fā)電試驗(yàn)， 在低濕度條件和高濕度條件兩種條件下進(jìn)行電池評(píng)價(jià)。結(jié)果示于圖4(a)(高 濕度條件)、圖4(b)(低濕度條件)中。
[考察
如圖4(a)、 4(b)所示，在高濕度條件下各例沒(méi)發(fā)現(xiàn)有很大區(qū)別，但在 高電流區(qū)域中，與實(shí)施例l、 2相比，比較例l、 2電池電壓降低大。推測(cè) 這是由于在比較例1、 2中出現(xiàn)了泛溢的緣故。另一方面，在低濕度條件下， 在全部電流區(qū)域，實(shí)施例l、 2均比比較例1、 2顯示出高性能。這可以認(rèn) 為是，實(shí)施例1、 2中電解質(zhì)膜內(nèi)的水移動(dòng)量即陰極側(cè)的生成水作為逆擴(kuò)散 水向陽(yáng)極側(cè)移動(dòng)的量比比較例1、 2多，抑制了陽(yáng)極側(cè)干燥的結(jié)果。
由以上說(shuō)明可以證明本發(fā)明提供了性能更高的燃料電池。
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜，是在電解質(zhì)樹(shù)脂中埋設(shè)了作為增強(qiáng)膜的拉伸多孔質(zhì)膜的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜，其特征在于，在所述被埋設(shè)的增強(qiáng)膜的一面?zhèn)刃纬傻碾娊赓|(zhì)樹(shù)脂層的厚度比在另一面?zhèn)刃纬傻碾娊赓|(zhì)樹(shù)脂層的厚度厚。
2. —種增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜，是在電解質(zhì)樹(shù)脂中埋設(shè)了作為增強(qiáng)膜的拉 伸多孔質(zhì)膜的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜，其特征在于，所述被埋設(shè)的增強(qiáng)膜是由 孔隙率不同的多片拉伸多孔質(zhì)膜構(gòu)成的，該多片拉伸多孔質(zhì)膜按照孔隙率 的大小在電解質(zhì)膜的厚度方向排列。
3. —種燃料電池，其特征在于，是在權(quán)利要求l所述的增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜的兩面上層疊電極而成的膜電極接合體被陽(yáng)極側(cè)的隔膜和陰極側(cè)的隔 膜夾持的燃料電池，以使該增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜中的所述厚度厚的電解質(zhì)樹(shù) 脂層在陰極側(cè)的隔膜側(cè)的方式在兩隔膜間夾持所迷膜電極接合體。
4. 一種燃料電池，其特征在于，是在權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)膜型電解 質(zhì)膜的兩面上層疊電極而成的膜電極接合體被陽(yáng)極側(cè)的隔膜和陰極側(cè)的隔 膜夾持的燃料電池，以使該增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜中的孔隙率最大的拉伸多孔 質(zhì)膜在陰極側(cè)的隔膜側(cè)的方式在兩隔膜之間夾持所述膜電極接合體。
全文摘要
在由含有具有增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜10A的膜電極接合體2而成的燃料電池1中，通過(guò)經(jīng)積極地在電解質(zhì)膜內(nèi)形成含水率梯度，可以增大水從陰極側(cè)向陽(yáng)極側(cè)移動(dòng)的逆擴(kuò)散水效果，抑制陽(yáng)極側(cè)干燥。為此，在電解質(zhì)樹(shù)脂11中埋設(shè)了作為增強(qiáng)膜的孔隙率不同的2片拉伸多孔質(zhì)膜12a、12b，制成增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜10A，使用該增強(qiáng)膜型電解質(zhì)膜10A來(lái)制作膜電極接合體2，以使孔隙率大的增強(qiáng)膜12b側(cè)在陰極側(cè)的方式在隔膜20、30之間夾持膜電極接合體2，制成燃料電池1。在埋設(shè)1片增強(qiáng)膜時(shí)，使增強(qiáng)膜偏向陽(yáng)極側(cè)被埋設(shè)在電解質(zhì)樹(shù)脂中。
文檔編號(hào)H01M8/10GK101689649SQ20088002190
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月2日
發(fā)明者井上恭司郎, 竹下慎也 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社