專利名稱：膜電極接合體及使用了該膜電極接合體的燃料電池、膜電極接合體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池。
背景技術(shù)：
作為燃料電池，已知有一種具備膜電極接合體的燃料電池，該膜電極接合體在具有質(zhì)子傳導性的電解質(zhì)膜的兩側(cè)配置有電極。電極具有:用于使反應氣體遍及電極面整體的氣體擴散層；及載持有用于促進燃料電池反應的催化劑的催化劑層(下述專利文獻I)。然而，存在有如下情況:在燃料電池的發(fā)電時，作為反應氣體的氫、氧分別透過電解質(zhì)膜而向所供給一側(cè)的電極的相反側(cè)的電極移動。這種情況下，在膜電極接合體的相同電極側(cè)存在氫和氧，所述氫與氧相互反應而可能會生成過氧化氫。已知過氧化氫發(fā)生了自由基化的過氧化氫自由基成為使電解質(zhì)膜劣化的原因的情況。另外，氣體擴散層通常由具有導電性的纖維基材構(gòu)成，但在纖維基材的外表面，尤其是在其端部存在有微細的突起即毛刺。在膜電極接合體中，該毛刺刺入至電解質(zhì)膜，有時會造成電解質(zhì)膜的損傷。到目前為止，實際情況是對于抑制這種電解質(zhì)膜的劣化并未作出充分的研究。在先技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2007-213830號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的概要發(fā)明要解決的課題本發(fā)明的目的在于提供一種抑制燃料電池的電解質(zhì)膜的劣化的技術(shù)。用于解決課題的手段本發(fā)明為了解決上述的課題的至少一部分而作出，可以作為以下的方式或應用例來實現(xiàn)。[應用例I]一種膜電極接合體，用于燃料電池，其中，具備:電解質(zhì)膜；及配置在所述電解質(zhì)膜的兩側(cè)的第一和第二電極層，所述第一和第二電極層具有與所述電解質(zhì)膜相接配置的催化劑層及配置在所述催化劑層之上的氣體擴散層，所述第一和第二電極層中的至少所述第一電極層中，使所述氣體擴散層的所述催化劑層側(cè)的面小于所述催化劑層的所述氣體擴散層側(cè)的面，由此，所述氣體擴散層的外周端相比所述催化劑層的外周端向內(nèi)側(cè)縮進。根據(jù)該膜電極接合體，由于氣體擴散層的外周端相比催化劑層的外周端向內(nèi)側(cè)縮進，從而抑制氣體擴散層與電解質(zhì)膜直接接觸的情況。因此，在氣體擴散層中產(chǎn)生的過氧化氫自由基在到達電解質(zhì)膜之前通過催化劑層，能夠使過氧化氫自由基在催化劑層消失。因此，能夠抑制過氧化氫自由基引起的電解質(zhì)膜的劣化。而且，能夠使催化劑層作為用于保護電解質(zhì)膜免于受到氣體擴散層的端部的影響的保護層發(fā)揮作用。[應用例2]在應用例I記載的膜電極接合體中，所述氣體擴散層由纖維基材構(gòu)成，在所述第一和第二電極層中的至少第一電極層中，在所述催化劑層與所述氣體擴散層之間設(shè)置疏水層，所述疏水層覆蓋所述氣體擴散層的外周端的端面的至少一部分。根據(jù)該膜電極接合體，存在于氣體擴散層的催化劑層側(cè)的面和外周端面上的毛刺由疏水層覆蓋，因此能夠保護電解質(zhì)膜免于受到存在于氣體擴散層的基材外表面的毛刺的影響。尤其是因為在氣體擴散層的外周端部存在大量毛刺，因此氣體擴散層的外周端部由疏水層覆蓋，從而能夠進一步提高電解質(zhì)膜的保護效果。[應用例3]在應用例2記載的膜電極接合體中，所述疏水層由以疏水性樹脂為主成分的疏水性薄膜構(gòu)成。根據(jù)該膜電極接合體，通過疏水層即疏水性薄膜，能夠覆蓋氣體擴散層的外表面的毛刺，從而能夠更可靠地保護電解質(zhì)膜。[應用例4]在應用例I 3中任一應用例記載的膜電極接合體中,在所述第一和第二電極層的至少一方，在發(fā)電區(qū)域的周緣部配置有用于抑制所述氣體擴散層與所述催化劑層的分離的粘接構(gòu)件。根據(jù)該膜電極接合體，能抑制氣體擴散層與催化劑層的分離，因此能夠抑制反應氣體的泄漏的發(fā)生，能夠抑制電解質(zhì)膜及電極的劣化。[應用例5]在應用例4記載的膜電極接合體中，至少在所述第一電極層中，為了抑制反應氣體向比所述氣體擴散層的外周端向外側(cè)突出的所述催化劑層的外周端的擴散，所述粘接構(gòu)件在沿著相比所述催化劑層的外周端向內(nèi)側(cè)縮進的所述氣體擴散層的外周端的周狀的區(qū)域，浸潰到所述催化劑層及所述氣體擴散層的內(nèi)部。根據(jù)該膜電極接合體，利用粘接構(gòu)件抑制反應氣體向從氣體擴散層的外周端突出的催化劑層的外周端的擴散，抑制在催化劑層的外周端產(chǎn)生反應熱的情況。因此，抑制反應熱從該催化劑層的外周端的部位向電解質(zhì)膜移動的情況，從而抑制反應熱引起的電解質(zhì)膜的劣化。[應用例6]在應用例I 5中任一應用例記載的膜電極接合體中,在所述第一和第二電極層中的至少所述第二電極層中設(shè)置卡定部，該卡定部通過將所述催化劑層的比所述氣體擴散層的外周端突出的所述氣體擴散層側(cè)的面向所述氣體擴散層側(cè)折彎而形成，用于抑制所述催化劑層與所述氣體擴散層的分離。根據(jù)該膜電極接合體，利用從氣體擴散層的外周端突出的催化劑層的部位，設(shè)置用于抑制氣體擴散層與催化劑層的分離的卡定部，因此能夠高效率地抑制氣體擴散層與催化劑層的分離。[應用例7]
在應用例I 6中任一應用例記載的膜電極接合體中，在所述第二電極層中設(shè)有卡定部，所述卡定部通過在所述氣體擴散層的外周端將所述氣體擴散層的比所述催化劑層的外周端突出的部位向所述催化劑層側(cè)折彎而形成，用于抑制所述催化劑層與所述氣體擴散層的分離。根據(jù)該膜電極接合體，利用氣體擴散層的比催化劑層突出的部位，來設(shè)置用于抑制氣體擴散層與催化劑層的分離的卡定部，因此能夠高效地抑制氣體擴散層與催化劑層的分離。[應用例8]在應用例6記載的膜電極接合體中，所述電解質(zhì)膜的外周端部向所述氣體擴散層的外側(cè)突出，并且所述第一電極層側(cè)的面和所述第二電極層側(cè)的面向沿著所述電解質(zhì)膜的厚度方向的兩方向分離而分別向所述第一和第二電極層側(cè)折彎，在所述第一和第二電極層的所述催化劑層的外周端設(shè)有卡定部，該卡定部通過將所述催化劑層的所述氣體擴散層側(cè)的面在所述氣體擴散層的外側(cè)與所述電解質(zhì)膜的外周端部一起朝向所述氣體擴散層折彎而形成，用于抑制所述催化劑層與所述氣體擴散層的分離。根據(jù)該膜電極接合體，通過在2個電極層的外周端設(shè)置利用了電解質(zhì)膜和催化劑層的卡定部，而高效率且可靠地抑制氣體擴散層與催化劑層的分離。而且，通過該卡定部，膜電極接合體的一體性提高。[應用例9]一種燃料電池，具備應用例I 8中任一應用例記載的膜電極接合體。根據(jù)該燃料電池，能抑制膜電極接合體的電解質(zhì)膜的劣化，因此燃料電池的耐久性提聞。[應用例10]一種制造方法，是燃料電池用的膜電極接合體的制造方法，所述燃料電池用的膜電極接合體具備電極層，該電極層具有以與電解質(zhì)膜相接的方式配置的催化劑層和由纖維基材構(gòu)成且配置在所述催化劑層之上的氣體擴散層，其中，所述制造方法具備如下工序:(a)準備所述氣體擴散層的基材即纖維基材的工序；(b)在所述纖維基材的一個面上形成疏水層的工序；(c)以所述氣體擴散層的外周端相比所述催化劑層的外周端向內(nèi)側(cè)縮進的方式將所述纖維基材的外周端切斷的工序；及(d)在預先形成于所述電解質(zhì)膜的所述催化劑層上，以使所述催化劑層與所述疏水層相接的方式重疊接合所述纖維基材，形成所述電極層的工序，所述工序(d)包括如下的工序:對所述纖維基材在切斷前預先在要進行切斷的切斷線上進行按壓，由此在所述纖維基材的表面上形成所述疏水層向所述纖維基材的內(nèi)側(cè)陷入的槽部，沿著所述槽部將所述纖維基材切斷。根據(jù)該制造方法，氣體擴散層的基材的外周端面及催化劑層側(cè)的面由疏水層覆蓋，并且氣體擴散層的基材的外周端面的毛刺立起被修整成朝向催化劑層的相反側(cè)。因此，抑制氣體擴散層的基材表面的毛刺造成的電解質(zhì)膜的損傷。而且，根據(jù)利用該制造方法制造的膜電極接合體，氣體擴散層的催化劑層側(cè)的面比催化劑層的氣體擴散層側(cè)的面減小，因此能夠抑制氣體擴散層與電解質(zhì)膜直接接觸的情況，從而能夠抑制過氧化氫自由基引起的電解質(zhì)膜的劣化。[應用例11]一種制造方法，是燃料電池用的膜電極接合體的制造方法，所述燃料電池用的膜電極接合體具備電極層，該電極層具有以與電解質(zhì)膜相接的方式配置的催化劑層和配置在所述催化劑層之上的氣體擴散層，其中， 所述制造方法具備如下工序:(a)準備在一個面上形成有所述催化劑層的電解質(zhì)膜的工序；(b)準備比所述催化劑層的尺寸小的纖維基材作為所述氣體擴散層的基材的工序;(c)以所述纖維基材的外周端比所述催化劑層的外周端處于內(nèi)側(cè)的方式將所述纖維基材配置在所述催化劑層之上的工序；及(d)將所述催化劑層和所述纖維基材與所述電解質(zhì)膜一起通過熱壓而進行接合，并且利用所述電解質(zhì)膜和所述催化劑層的熱收縮產(chǎn)生的變形，使所述催化劑層和所述電解質(zhì)膜的向所述纖維基材的外側(cè)突出的部位向所述纖維基材側(cè)折彎，來設(shè)置對所述催化劑層與所述纖維基材的分離進行抑制的卡定部的工序。根據(jù)該制造方法，利用與熱壓產(chǎn)生的熱收縮相伴的變形，將用于抑制催化劑層與氣體擴散層的分離的卡定部設(shè)置于膜電極接合體。因此，能夠高效率地制造抑制了催化劑層與氣體擴散層的分離的膜電極接合體。[應用例12]在應用例11記載的制造方法中，所述工序(d)包括如下的工序:準備層疊配置了所述催化劑層和所述纖維基材的第一和第二電解質(zhì)膜，使所述第一和第二電解質(zhì)膜彼此重疊進行熱壓，由此將所述催化劑層與所述纖維基材接合并將所述第一和第二電解質(zhì)膜彼此接合。根據(jù)該制造方法，在膜電極接合體的2個電極層中能夠高效率地設(shè)置利用了電解質(zhì)膜和催化劑層的外周端的卡定部。需要說明的是，本發(fā)明能夠以各種方式實現(xiàn)，例如，能夠以燃料電池用的膜電極接合體、使用了該膜電極接合體的燃料電池、具備該燃料電池的燃料電池系統(tǒng)、搭載有該燃料電池系統(tǒng)的車輛等的方式來實現(xiàn)。


圖1是表示燃料電池的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖2是表示膜電極接合體的結(jié)構(gòu)作為參考例的簡圖和用于說明膜電極接合體中的電解質(zhì)膜的劣化的示意圖。圖3是表示作為參考例的膜電極接合體的結(jié)構(gòu)的簡圖和用于說明因設(shè)置保護片所造成的電解質(zhì)膜的損傷的示意圖。圖4是用于說明在膜電極接合體中抑制電解質(zhì)膜的劣化的效果的示意圖。圖5是表示作為第二實施例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖6是按工序順序表示電極的形成工序的示意圖。
圖7是表示氣體擴散層的基材的端部的示意圖。圖8是表示作為第二實施例的其他結(jié)構(gòu)例的膜電極接合體的外周端部的示意圖。圖9是表示作為第三實施例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖10是表示作為第四實施例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖11是表示作為第五實施例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖12是表示2個電極的各自的粘接構(gòu)件的浸潰區(qū)域的簡圖。圖13是用于說明氣體擴散層與催化劑層的分離引起的不良情況的示意圖。圖14是用于說明粘接構(gòu)件產(chǎn)生的膜電極接合體的劣化的抑制功能的示意圖。圖15是表示作為第五實施例的其他結(jié)構(gòu)例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖16是表示作為第六實施例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖17是按工序順序表不卡定部的形成工序的不意圖。圖18是按工序順序表示卡定部的其他形成工序的示意圖。圖19是表示作為第六實施例的其他結(jié)構(gòu)例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖20是表示作為第六實施例的其他結(jié)構(gòu)例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖21是按工序順序表示兩種卡定部的形成工序的示意圖。圖22是表示作為第六實施例的其他結(jié)構(gòu)例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖23是表示作為第六實施例的其他結(jié)構(gòu)例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖24是表示作為第七實施例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖25是按工序順序表示第七實施例的膜電極接合體的制造工序的示意圖。圖26是按工序順序表示第七實施例的膜電極接合體的其他制造工序的示意圖。圖27是表示作為第七實施例的其他結(jié)構(gòu)例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的簡圖。
具體實施例方式A.第一實施例:圖1是表示作為本發(fā)明的一實施例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的簡圖。該燃料電池100是接受氫和氧的供給作為反應氣體而進行發(fā)電的固體高分子型燃料電池。燃料電池100具有層疊了多個單電池110而成的堆疊結(jié)構(gòu)。單電池110具備密封一體型膜電極接合體10和夾持密封一體型膜電極接合體10的2個隔板40。密封一體型膜電極接合體10具有膜電極接合體5、在膜電極接合體5的外周端設(shè)置的密封部20。膜電極接合體5是在電解質(zhì)膜I的兩側(cè)一體地配置了具有氣體擴散性的電極2的發(fā)電體，其中所述電解質(zhì)膜I在濕潤狀態(tài)下顯示良好的質(zhì)子傳導性。電極2具有:載持有用于促進燃料電池反應的催化劑(例如鉬(Pt))的催化劑層2c ;及用于使反應氣體遍及電極面整體的氣體擴散層2g。作為電解質(zhì)膜1，可以使用氟樹脂系的離子交換膜。在電解質(zhì)膜I的外表面上涂敷有使催化劑載持碳、電解質(zhì)膜、同種的化合物即電解質(zhì)分散在水溶性溶劑或有機溶劑中而成的混合溶液即催化劑墨液，并使之干燥，由此能夠形成催化劑層2c。需要說明的是，催化劑層2c也可以通過將預先形成在薄膜基材的表面上的催化劑層轉(zhuǎn)印到電解質(zhì)膜I的表面而形成。氣體擴散層2g可以通過碳纖維、石墨纖維等的具有導電性及氣體透過性/氣體擴散性的多孔質(zhì)的纖維基材構(gòu)成。將構(gòu)成氣體擴散層2g的基材重疊配置在預先形成于電解質(zhì)膜I的催化劑層2c上，利用熱壓等進行接合，由此形成電極2。然而，在本實施例的膜電極接合體5中，在電極2中，通過使氣體擴散層2g的尺寸構(gòu)成為比催化劑層2c的尺寸小，而使氣體擴散層2g的外周端相比催化劑層2c的外周端向內(nèi)側(cè)縮進，使催化劑層2c的內(nèi)周緣部露出。如此，在電極2中，構(gòu)成為氣體擴散層2g的外周端相比催化劑層2c的外周端向內(nèi)側(cè)縮進的理由在后面敘述。密封部20通過以覆蓋膜電極接合體5的電解質(zhì)膜I及電極2的外周端部的方式注塑成形樹脂材料而設(shè)置。密封部20在由隔板40從兩側(cè)夾持時，在密封部20與隔板40之間形成密封線。通過該密封線，抑制反應氣體向燃料電池100的外部的泄漏。需要說明的是，密封部20也可以通過利用樹脂材料的注塑成形進行的形成工序以外的方法來形成。密封部20還可以通過對具有粘接性的樹脂材料進行注入/固化來形成。在此，在本實施例的燃料電池100中，電解質(zhì)膜I的外周端部比催化劑層2c的外周端部突出，密封部20將該突出的外周端部覆蓋。通過該結(jié)構(gòu),抑制經(jīng)由電解質(zhì)膜I及電極2的外周端面的反應氣體的交叉泄漏。需要說明的是，在密封部20上形成有反應氣體、制冷劑用的岐管，但其圖示及說明省略。隔板40通過具有導電性的氣體不透過的板狀構(gòu)件(例如金屬板)構(gòu)成。在隔板40的電極2側(cè)的面上反應氣體用的流路槽43在發(fā)電區(qū)域(由密封部20包圍的區(qū)域)整體上形成。需要說明的是，在隔板40上形成有反應氣體、制冷劑用的岐管、制冷劑用的流路，但其圖示及說明省略。在單電池110中，在隔板40與電極2之間配置有用于使流路槽43的反應氣體遍及氣體擴散層2g整體的氣體流路構(gòu)件30。氣體流路構(gòu)件30也作為膜電極接合體5與隔板40之間的導電路徑發(fā)揮作用。氣體流路構(gòu)件30可以通過將膨脹合金、沖壓金屬等的金屬板加工成多孔質(zhì)的構(gòu)件、碳燒結(jié)體等具有導電性的多孔質(zhì)構(gòu)件構(gòu)成。需要說明的是，2個氣體流路構(gòu)件30的一方或其雙方也可以省略。但是，這種情況下，優(yōu)選構(gòu)成為使設(shè)置在隔板40的外表面上的流路槽43的流路壁與電極2的氣體擴散層2g直接接觸。而且，2張隔板40中的一方或其雙方的流路槽43也可以省略。圖2 (A)是表示膜電極接合體5a的結(jié)構(gòu)作為本發(fā)明的參考例的簡圖。該膜電極接合體5a除了電極2a的結(jié)構(gòu)不同的點以外，與本實施例的膜電極接合體5大致相同。在參考例的電極2a中，構(gòu)成為氣體擴散層2g的尺寸比催化劑層2c的尺寸大，氣體擴散層2g的外周端部與電解質(zhì)膜I直接接觸。圖2(B)是用于說明參考例的膜電極接合體5a的電解質(zhì)膜I的劣化的示意圖。在圖2 (B)中示意性地圖示了構(gòu)成燃料電池時的膜電極接合體5a的外周端部附近。氣體擴散層2g如上所述，由纖維基材構(gòu)成，因此其外表面、尤其是外周端部存在有微細的突起即毛刺2f。因此，如參考例的膜電極接合體5a那樣，在氣體擴散層2g與電解質(zhì)膜I直接接觸時，氣體擴散層2g的毛刺2f會刺入電解質(zhì)膜I，可能會引起反應氣體的交叉泄漏、電極2彼此的短路。另外，在燃料電池中，在其發(fā)電時，有時氫透過電解質(zhì)膜而向陰極側(cè)移動，或者氧透過電解質(zhì)膜而向陽極側(cè)移動。由于這種反應氣體的透過移動，而在相同電極側(cè)存在氫和氧時，該氫與氧發(fā)生反應而有時會生成過氧化氫(H2O2)tj在膜電極接合體中產(chǎn)生的過氧化氫可能會發(fā)生自由基化而使電解質(zhì)膜劣化。在此，過氧化氫發(fā)生了自由基化后的過氧化氫自由基在催化劑層中，在催化劑的作用下，變換為水、氧，消失的可能性高。然而，在該參考例的膜電極接合體5a中，在催化劑層2c的外周具有電解質(zhì)膜I與氣體擴散層2g直接相接的區(qū)域。因此，在該區(qū)域上，過氧化氫自由基不會因催化劑作用而消失，到達電解質(zhì)膜1，使電解質(zhì)膜I劣化的可能性高。圖3 (A)是表示作為本發(fā)明的參考例的膜電極接合體5b的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖3 (A)除了在催化劑層2c的外周設(shè)有保護片4的點以外，與圖2 (A)大致相同。在該參考例的膜電極接合體5b中，在催化劑層2c的外周配置有用于保護電解質(zhì)膜I的保護片4，氣體擴散層2g的外周端部配置在保護片4上。即，在膜電極接合體5b中，利用保護片4抑制氣體擴散層2g與電解質(zhì)膜I直接接觸的情況。需要說明的是，保護片4可以由聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等樹脂構(gòu)件構(gòu)成。圖3 (B)是用于說明因設(shè)置保護片4造成的電解質(zhì)膜I的損傷的示意圖。在圖3(B)中階段性地圖示了向燃料電池安裝而發(fā)電時的膜電極接合體5b的狀態(tài)的變化。需要說明的是，在圖3 (B)中，僅圖示了膜電極接合體5b的一部分，而省略了氣體擴散層2g的圖示及膜電極接合體5b以外的燃料電池的其他的結(jié)構(gòu)部的圖示。在此，在燃料電池發(fā)電時，膜電極接合體成為高溫(例如80°C左右)，并且在其發(fā)電區(qū)域中，生成大量的水分，因此電解質(zhì)膜發(fā)生膨潤。然而，在參考例的膜電極接合體5b的電解質(zhì)膜I中，由保護片4夾持的部位的膨潤受到抑制，另一方面，由保護片4包圍的中央?yún)^(qū)域發(fā)生膨潤。因此，當電解質(zhì)膜I的膨潤開始時，在電解質(zhì)膜I的由保護片4夾持的部位上，沿著朝向中央?yún)^(qū)域拉伸的方向產(chǎn)生應力，可能會發(fā)生膜破裂。另外，在燃料電池的發(fā)電停止而膨潤了的電解質(zhì)膜I開始收縮時，由保護片4來抑制電解質(zhì)膜I的收縮。因此，在電解質(zhì)膜I中，應力作用在由保護片4夾持的部位與由保護片4包圍的中央?yún)^(qū)域發(fā)生分離的方向上，可能會發(fā)生膜破裂。圖4是用于說明在本實施例的膜電極接合體5中抑制電解質(zhì)膜I的劣化的效果的示意圖。圖4中示意性地圖示了安裝于燃料電池100時的膜電極接合體5的端部附近。需要說明的是，在圖4中，僅圖示膜電極接合體5的一方的電極2，而省略了另一方的電極2的圖示。而且，在圖4中，省略了燃料電池100的其他結(jié)構(gòu)部的圖示。在本實施例的膜電極接合體5中，由于氣體擴散層2g的外周端部配置在比催化劑層2c的外周端部靠內(nèi)側(cè)處，因此利用催化劑層2c抑制氣體擴散層2g的毛刺2f刺入電解質(zhì)膜I的情況。即，催化劑層2c作為電解質(zhì)膜I的保護層發(fā)揮作用。而且，即使在電極2中生成過氧化氫且發(fā)生了自由基化的情況下，該過氧化氫自由基也由于催化劑層2c的催化劑作用而變換為氧、水，抑制到達電解質(zhì)膜I的情況。如此，在本實施例的燃料電池100中，就膜電極接合體5而言，氣體擴散層2g的外周端部相比催化劑層2c的外周端部向內(nèi)側(cè)縮進，抑制氣體擴散層2g與電解質(zhì)膜I的直接的接觸。因此，能夠抑制由于氣體擴散層2g的毛刺、過氧化氫自由基而電解質(zhì)膜I發(fā)生損傷/劣化的情況。B.第二實施例:圖5是表示作為本發(fā)明的第二實施例的燃料電池100A的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖5除了電極2A的結(jié)構(gòu)不同的點以外，與圖1大致相同。在該燃料電池100A的膜電極接合體5A中，氣體擴散層2g的外周端部由朝向催化劑層2c側(cè)而前端變細的大致錐狀的傾斜面構(gòu)成。即，氣體擴散層2g的端面與氣體擴散層2g的催化劑層2c側(cè)的表面形成的角度為銳角。而且，在氣體擴散層2g的外表面設(shè)有疏水層3。疏水層3將氣體擴散層2g的催化劑層2c側(cè)的表面和外周端面的一部分覆蓋。圖6 (A) (F)是按工序順序表示電極2A的形成工序的示意圖。需要說明的是，在圖6 (A) (F)中，僅圖示了一方的電極2A的形成工序，但由于另一方的電極2A的形成工序也同樣，因此省略其圖示及說明。在第一工序中，準備電解質(zhì)膜I (圖6 (A))。在第二工序中，在電解質(zhì)膜I的外表面上涂敷與第一實施例中說明的情況同樣的催化劑墨液，并使其干燥/固化，從而形成催化劑層2c (圖6 (B))。在第三工序中，準備氣體擴散層2g的基材(圖6(C))。氣體擴散層2g的基材是與在第一實施例中說明的情況同樣的纖維基材。在此，在氣體擴散層2g的基材上的與催化劑層2c接觸的面整體上形成疏水層3。疏水層3在氣體擴散層2g的基材表面上作為以聚四氟乙烯(PTFE)等疏水性樹脂和碳黑等導電性材料為主成分的疏水薄膜(多微孔層(MPL))而形成。如圖5中說明那樣，在構(gòu)成電極2A時，疏水層3配置在氣體擴散層2g與催化劑層2c之間。這樣的話，通過在氣體擴散層2g與催化劑層2c之間設(shè)置疏水層3，在燃料電池100的運轉(zhuǎn)中，良好地保持電解質(zhì)膜I的濕潤狀態(tài)，并抑制氣體擴散層2g的細孔因水分而閉塞的情況。需要說明的是，該燃料電池100A的疏水層3也具有保護電解質(zhì)膜I的功能，其詳細情況在后面敘述。在第四工序中，以氣體擴散層2g的尺寸比催化劑層2c的尺寸小的方式切斷氣體擴散層2g的基材的外周端部。需要說明的是，該切斷加工通過以下說明的兩階段的工序來實施。具體而言，首先，在外周端部的切斷之前，利用按壓工具200沿著應切斷的切斷線預先按壓氣體擴散層2g的基材的疏水層3側(cè)的表面，形成沿著切斷線的槽部6 (圖6 (D))。需要說明的是，在該槽部6的形成工序中，以使疏水層3陷入到氣體擴散層2g的內(nèi)側(cè)并利用疏水層3構(gòu)成槽部6的內(nèi)壁面的方式按壓氣體擴散層2g的表面。接下來，利用切削工具202將槽部6的底面部切斷(圖6 (E))。通過圖6 (D)、(E)的工序，氣體擴散層2g的基材的尺寸比催化劑層2c的尺寸減小，氣體擴散層2g的外周端面作為其一部分由疏水層3覆蓋的傾斜面構(gòu)成。此外，在第五工序中，氣體擴散層2g的基材以疏水層3與催化劑層2c接觸的方式重疊接合于催化劑層2c (圖6 (F))。由此，在電解質(zhì)膜I上形成電極2A。圖7是表示圖6 (F)所示的虛線區(qū)域7的氣體擴散層2g的基材的端部的示意圖。在氣體擴散層2g的基材的外表面、尤其是其外周端部如上述那樣存在毛刺2f。然而，在氣體擴散層2g的電解質(zhì)膜I側(cè)的表面及外周端面設(shè)有疏水層3，該毛刺2f成為由疏水層3覆蓋的狀態(tài)。因此，在氣體擴散層2g與催化劑層2c接合時，毛刺2f經(jīng)由催化劑層2c而刺入電解質(zhì)膜1，從而抑制使電解質(zhì)膜I損傷的情況。S卩，疏水層3可以解釋為作為用于與催化劑層2c —起保護電解質(zhì)膜I的保護層發(fā)揮作用。尤其是在膜電極接合體5A中，直至氣體擴散層2g的外周端面為止覆蓋疏水層3，因此能夠抑制因在氣體擴散層2g的外周端部存在的毛刺2f造成電解質(zhì)膜I的損傷的情況。
另外，在電極2A的形成工序中，在氣體擴散層2g的外周端部的切斷之前，將疏水層3向氣體擴散層2g的內(nèi)側(cè)折入，形成了圖6 (D)中說明的槽部6。通過該加工，氣體擴散層2g的外周端部的毛刺立起的方向被修整為朝向槽部6的底面?zhèn)?電極2A的外側(cè))。因此，進一步抑制毛刺2f的刺入造成的電解質(zhì)膜I的損傷。圖8是表示作為第二實施例的其他結(jié)構(gòu)例的膜電極接合體5Aa的外周端部的示意圖。該膜電極接合體5Aa的結(jié)構(gòu)除了以下說明的點以外，與上述的膜電極接合體5A相同。在膜電極接合體5Aa的電極2Aa中，氣體擴散層2g與催化劑層2c由大致相同尺寸構(gòu)成。然而，在氣體擴散層2g的外周端部上設(shè)有通過按壓催化劑層2c側(cè)的角部而形成的疏水層3的傾斜面。由此，在膜電極接合體5Aa中，與催化劑層2c的氣體擴散層2g側(cè)的面相比，氣體擴散層2g的催化劑層2c側(cè)的面變大，氣體擴散層2g的外周端部向催化劑層2c的外周端的內(nèi)側(cè)縮進。即便為這種結(jié)構(gòu)，也能夠利用疏水層3來保護電解質(zhì)膜I免于受到氣體擴散層2g的毛刺的損害。在此，在膜電極接合體5Aa中，與第一實施例的膜電極接合體5同樣地，催化劑層2c的內(nèi)周緣表面從氣體擴散層2g露出。該露出面、催化劑層2c、氣體擴散層2g的端面由密封部20 (未圖示)覆蓋。因此，即便為該結(jié)構(gòu)，也抑制過氧化氫自由基不經(jīng)由催化劑層2c而從氣體擴散層2g向電解質(zhì)膜I移動的情況。因此，能夠抑制電解質(zhì)膜I的劣化。如此，根據(jù)第二實施例的膜電極接合體5A、5Aa，通過疏水層3、氣體擴散層2g的外周端部的加工，能夠抑制因氣體擴散層2g的毛刺的刺入造成的膜電極接合體5a的損傷。而且，能夠抑制過氧化氫自由基引起的電解質(zhì)膜I的劣化。C.第三實施例:圖9是表示作為本發(fā)明的第三實施例的燃料電池100B的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖9除了在膜電極接合體5B的一方的面?zhèn)仍O(shè)有外周端部的結(jié)構(gòu)與電極2A不同的電極2B的點以外，與圖5大致相同。在膜電極接合體5B的一方的電極2B中，催化劑層2c、氣體擴散層2g、疏水層3以與電解質(zhì)膜I大致相同的尺寸形成，電解質(zhì)膜1、催化劑層2c、氣體擴散層2g、疏水層3的各自的端面以大體一齊的狀態(tài)層疊。在該燃料電池100中，將電極2A側(cè)作為陰極，將電極2B側(cè)作為陽極，分別向它們供給氧和氫。需要說明的是，電極2B的疏水層3也可以省略。這樣的話，即使是僅在一方的電極2B側(cè)而氣體擴散層2g的外周端部相比催化劑層2c的外周端部向內(nèi)側(cè)縮進的結(jié)構(gòu)，也能夠抑制電極2側(cè)的電解質(zhì)膜I的損傷/劣化。而且，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使電極2B的外周端作為電解質(zhì)膜I的外周端的支承部發(fā)揮作用。因此，在膜電極接合體5B的外周設(shè)置密封部20的工序等膜電極接合體5B的安裝工序中，能夠抑制電解質(zhì)膜I損傷的情況。D.第四實施例:圖10是表示作為本發(fā)明的第四實施例的燃料電池100C的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖10除了在膜電極接合體5C中改換陽極側(cè)的電極2A而設(shè)有外周端部的結(jié)構(gòu)不同的電極2C的點以外，與圖9大致相同。在燃料電池100C的膜電極接合體5C中，氣體擴散層2g的外周端面不傾斜，作為與催化劑層2c的外表面大致垂直的面而構(gòu)成。即便是這種結(jié)構(gòu)，在電極2C側(cè)，氣體擴散層2g的外周端部相比催化劑層2c的外周端部向內(nèi)側(cè)縮進，因此能夠抑制電解質(zhì)膜I的電極2C側(cè)的損傷/劣化。而且，通過設(shè)置在氣體擴散層2g與電解質(zhì)膜I之間的疏水層3,也能與上述實施例同樣地抑制電解質(zhì)膜I的損傷/劣化。需要說明的是，在該第四實施例的結(jié)構(gòu)中，也可以是氣體擴散層2g的外周端面的一部分或全部由疏水層3覆蓋。E.第五實施例:圖11是表示作為本發(fā)明的第五實施例的燃料電池100D的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖11除了設(shè)有浸潰在2個電極2A、2B的各自的內(nèi)部的粘接構(gòu)件7的點和圖示了密封區(qū)域SA的范圍的點以外，與圖9大致相同。燃料電池100D具備在2個電極層2A、2B的內(nèi)部浸潰有粘接構(gòu)件7的膜電極接合體粘接構(gòu)件7用于抑制氣體擴散層2g與催化劑層2c的分離。粘接構(gòu)件7可以通過與構(gòu)成電解質(zhì)膜I的固體電解質(zhì)同種的化合物、能夠向細孔浸潰的粘接劑構(gòu)成。具體而言，作為粘接構(gòu)件7，可以使用杜邦公司制的Nafion(注冊商標)溶液(商品名“NafionDE2020”等)、Konishi公司制的Bond (注冊商標；商品名“M0S7”等)。圖12 (A)、(B)是表示分別在2個電極2A、2B中浸潰有粘接構(gòu)件7的區(qū)域的簡圖。圖12 (A)是沿著與電極面垂直的方向觀察電極2A的外表面時的圖，圖12 (B)是沿著與電極面垂直的方向觀察電極2B的外表面時的圖。在圖12 (A)、(B)中，通過標注與圖11同樣的剖面線來表示粘接構(gòu)件7的配置區(qū)域。而且，在圖12 (A)、(B)中，利用單點劃線圖示在電極2A、2B的外表面中的由密封部20包圍的密封區(qū)域SA。粘接構(gòu)件7在2個電極2A、2B中以包圍密封區(qū)域SA的方式浸潰在周狀的區(qū)域。粘接構(gòu)件7在具有流動性的狀態(tài)時，通過分配器等，在圖12 (A), (B)圖示的區(qū)域內(nèi)，從氣體擴散層2g、催化劑層2c的粘接面?zhèn)冉⒌绞杷畬?、氣體擴散層2g、催化劑層2c的細孔(氣孔)內(nèi)。需要說明的是，粘接構(gòu)件7也可以通過網(wǎng)板印刷，而浸潰到疏水層3、氣體擴散層2g、催化劑層2c的細孔中。圖13是用于說明氣體擴散層2g與催化劑層2c的分離引起的不良情況的示意圖。在圖13中圖示有作為參考例的燃料電池100c。該燃料電池IOOc除了省略了疏水層3的點和電極2C的催化劑層2c及氣體擴散層2g的尺寸減小的點以外，與第四實施例的燃料電池100C為同樣的結(jié)構(gòu)。需要說明的是，在圖13中，示意性地圖示了在電極2B的端部氣體擴散層2g與催化劑層2c剝離的狀態(tài)。在此，電解質(zhì)膜I和催化劑層2c在高溫(例如100°C )下，容易產(chǎn)生熱收縮引起的變形。而且，通常在電解質(zhì)膜I和催化劑層2c中，電解質(zhì)膜I比催化劑層2c的熱收縮率高。因此，在密封部20的成形工序等的加熱工序中，當電極2B的催化劑層2c與氣體擴散層2g分離時，所述電解質(zhì)膜I和催化劑層2c可能向電極2C側(cè)卷起那樣地變形。在這種催化劑層2c和氣體擴散層2g產(chǎn)生卷起的變形的狀態(tài)下構(gòu)成燃料電池IOOc時，在該變形部位上，容易產(chǎn)生從電極2B側(cè)向電極2C側(cè)的反應氣體的泄漏。因此，燃料電池IOOc的性能下降、電解質(zhì)膜I產(chǎn)生劣化的可能性升高。第五實施例的燃料電池100D也與參考例的燃料電池IOOc同樣地，具有電解質(zhì)膜I及電極2B的外周端部從電極2A的外周端部突出的結(jié)構(gòu)。然而，在電極2B的外周端部浸潰有粘接構(gòu)件7，能抑制氣體擴散層2g及疏水層3與催化劑層2c的剝離。因此，在燃料電池100D的制造工序中，抑制圖13中說明的電解質(zhì)膜I及催化劑層2c的變形的發(fā)生。圖14 (A)、(B)是用于說明第五實施例的粘接構(gòu)件7產(chǎn)生的膜電極接合體I的劣化的抑制功能的示意圖。在圖14 (A)中僅圖示了第五實施例的燃料電池100D的膜電極接合體ro的電解質(zhì)膜I和電極2A的端部，而省略了燃料電池IOOD的其他結(jié)構(gòu)部的圖示。圖14 (B)除了省略了粘接構(gòu)件7的點以外，與圖14 (A)大致相同。在此，在燃料電池100D中，作為發(fā)電反應，在電極2A中產(chǎn)生下述的反應(A)。H2+l/202 — H20...(A)該反應為發(fā)熱反應，因此在催化劑層2c產(chǎn)生反應熱。當該反應熱向電解質(zhì)膜I側(cè)的移動量增大時，會促進電解質(zhì)膜I的劣化。然而，如圖12所說明，粘接構(gòu)件7以包圍密封區(qū)域SA的方式設(shè)置。因此，在該膜電極接合體5D中，通過粘接構(gòu)件7，抑制反應氣體擴散至密封區(qū)域SA的外側(cè)的催化劑層2c的突出部位的情況，從而抑制在該部位產(chǎn)生反應熱的情況(圖14 (A))。若為密封區(qū)域SA內(nèi)，則催化劑層2c與熱傳導率比較高的氣體擴散層2g及疏水層3相鄰，因此在密封區(qū)域SA內(nèi)的催化劑層2c產(chǎn)生的反應熱能夠向氣體擴散層2g側(cè)移動，從而抑制電解質(zhì)膜I的劣化。另一方面，省略了粘接構(gòu)件7時，擴散至比氣體擴散層2g的外周端突出的催化劑層2c的外周端部的反應氣體的量增大(圖14(B))。因此，催化劑層2c與氣體擴散層2g及疏水層3不相鄰，與密封部20直接接觸的部位的反應熱的發(fā)生量增大。由樹脂構(gòu)件構(gòu)成的密封部20的熱傳導率比較低，因此在上述的部位，向電解質(zhì)膜I側(cè)移動的反應熱的量增大。因此，由于該部位的反應熱，可能會促進電解質(zhì)膜I的劣化。這樣的話，若為第五實施例的膜電極接合體則通過粘接構(gòu)件7能夠抑制反應氣體向密封區(qū)域SA的外側(cè)的催化劑層2c的突出部位的擴散，能夠抑制該部位的反應熱的產(chǎn)生。因此，能夠抑制電解質(zhì)膜I的劣化。圖15 (A)是表示作為第五實施例的其他結(jié)構(gòu)例的燃料電池IOODa的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖15 (A)除了在密封區(qū)域SA的外側(cè)的電極2B、2C的外周端部整體浸潰有粘接構(gòu)件7的點以外，與圖11大致相同。通過使設(shè)有催化劑層2c及疏水層3的氣體擴散層2g的外周端部浸潰于粘接構(gòu)件7的液層的所謂浸蘸工序，而將該結(jié)構(gòu)例的電極2B、2C的粘接構(gòu)件7浸潰在催化劑層2c及氣體擴散層2g的外周端部的內(nèi)部整體中。若為這種結(jié)構(gòu)，則能夠更可靠地抑制催化劑層2c與氣體擴散層2g的分離。而且，能夠更可靠地抑制由于電極2C的催化劑層2c的外周端部的反應熱而電解質(zhì)膜I發(fā)生劣化的情況。圖15 (B)是表示作為第五實施例的其他結(jié)構(gòu)例的燃料電池IOODb的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖15 (B)除了粘接構(gòu)件7與第五實施例的燃料電池100D同樣地設(shè)置的點以外，與圖10大致相同。這樣的話，在第四實施例說明的燃料電池100C的結(jié)構(gòu)中，可以將粘接構(gòu)件7浸潰而設(shè)于電極2C、2B。由此，與第五實施例的燃料電池100D同樣地，能抑制氣體擴散層2g與催化劑層2c的分離，并且能夠抑制因反應熱引起的電解質(zhì)膜I的劣化。F.第六實施例:圖16是表示作為本發(fā)明的第六實施例的燃料電池100E的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖16除了改換紙面下側(cè)的電極2而設(shè)置電極2E且該電極2E在外周端設(shè)有卡定部8的點以外，與圖1大致相同。需要說明的是，在圖16中，為了簡便起見，使電解質(zhì)膜I的厚度比圖1更加薄型化而進行了圖示。該燃料電池100E的膜電極接合體5E具有第一電極2和第二電極2E。第一電極2與第一實施例中說明的結(jié)構(gòu)為同樣的結(jié)構(gòu)，氣體擴散層2g的尺寸比催化劑層2c的尺寸小，氣體擴散層2g的外周端向催化劑層2c的外周端縮進。第二電極2E與第一電極2同樣地，具有氣體擴散層2g的尺寸比催化劑層2c的尺寸小的結(jié)構(gòu)。需要說明的是，第二電極2E的催化劑層2c通過在電解質(zhì)膜I的面整體上涂敷催化劑墨液而形成。另外，在第二電極2E中，將從氣體擴散層2g的外周端突出的催化劑層2c的氣體擴散層2g側(cè)的面2s沿著氣體擴散層2g的外周端部折彎，由此形成卡定部8。該卡定部8用于抑制催化劑層2c與氣體擴散層2g的分離，沿著氣體擴散層2g的外周周狀地形成。如此，在第五實施例的燃料電池100E中，對電解質(zhì)膜I及催化劑層2c進行變形加工而設(shè)置卡定部8，由此抑制催化劑層2c與氣體擴散層2g的分離。因此，可以省略用于抑制催化劑層2c、氣體擴散層2g的分離的另外構(gòu)件的追加。需要說明的是，在該第二電極2E中也是，催化劑層2c作為相對于氣體擴散層2g的電解質(zhì)膜I的保護層發(fā)揮作用。在此，第二電極2E的催化劑層2c的外周端2ct是構(gòu)成卡定部8的部位的最外側(cè)的部位。因此，在該電極2E中，也可以解釋為具有氣體擴散層2g的外周端相比催化劑層2c的外周端向內(nèi)側(cè)縮進的結(jié)構(gòu)。圖17 (A) (D)是按工序順序表示第二電極2E的卡定部8的形成工序的示意圖。圖17 (A)表示形成有催化劑層2c的電解質(zhì)膜I的簡要剖視圖。在第一工序中，在電解質(zhì)膜I的一方的面整體上涂敷催化劑墨液，使其干燥，由此形成催化劑層2c。需要說明的是，催化劑層2c也可以通過將形成于薄膜基材的催化劑層2c轉(zhuǎn)印到電解質(zhì)膜I上而形成。在圖17 (B)中圖示了從催化劑層2c的形成面?zhèn)扔^察形成有催化劑層2c的電解質(zhì)膜I時的示意圖。在第二工序中，將形成有催化劑層2c的電解質(zhì)膜I的4個角部CP切除。這樣，通過將4個角部CP切除而形成卡定部8時，能避免電解質(zhì)膜I及催化劑層2c的構(gòu)成卡定部8的部位彼此在氣體擴散層2g的面上重合的情況。在圖17 (C)中示意性地圖示了在催化劑層2c的外表面上配置有氣體擴散層2g的狀態(tài)。在第三工序中，氣體擴散層2g以收納在催化劑層2c的外表面內(nèi)的方式配置。圖17 (D)中示意性地圖示了將電解質(zhì)膜I及催化劑層2c的外周端部折彎而形成卡定部8的情況。需要說明的是，在圖17 (D)中，為了簡便起見，實施彎曲加工之前的電解質(zhì)膜I及催化劑層2c的外周輪廓線由虛線圖示。在第四工序中，將比氣體擴散層2g的外周端突出的催化劑層2c與電解質(zhì)膜I 一起向氣體擴散層2g側(cè)折彎，由此形成卡定部8。需要說明的是，正如圖17 (B)中說明那樣，由于電解質(zhì)膜I及催化劑層2c的角部CP被切除，因此能避免電解質(zhì)膜I及催化劑層2c的構(gòu)成卡定部8的部位彼此重合的情況。圖18 (A)、(B)是用于按工序順序說明卡定部8的其他形成工序的示意圖。圖18(A)示意性地表示在形成有催化劑層2c的電解質(zhì)膜I上配置氣體擴散層2g的工序。在該制造工序中，在一方的面上形成有催化劑層2c的電解質(zhì)膜I以在電解質(zhì)膜I側(cè)能夠保持凸的彎曲形狀的程度的厚度進行準備。然后，在催化劑層2c的凹面內(nèi)，將氣體擴散層2g以其外周端收納在比催化劑層2c的外周端靠內(nèi)側(cè)處的方式配置。需要說明的是，在該制造工序中，也如圖17 (B)中說明那樣，優(yōu)選切除電解質(zhì)膜I及催化劑層2c的4個角部CP。圖18 (B)示意性地表示將催化劑層2c與氣體擴散層2g接合的熱壓工序。在該工序中，在通過2個電熱板210將形成有催化劑層2c的電解質(zhì)膜I及氣體擴散層2g夾持的狀態(tài)下，進行夾壓/加熱，將催化劑層2c與氣體擴散層2g接合。在此，電解質(zhì)膜I具有如上述那樣彎曲的形狀。因此，從氣體擴散層2g的外周端突出的電解質(zhì)膜I的外周端部由于熱壓工序中的電解質(zhì)膜I的熱收縮，而容易向氣體擴散層2g側(cè)折彎。因此，在該工序中，容易進行變形加工的電解質(zhì)膜I及催化劑層2c的突出的外周端部向氣體擴散層2g側(cè)折彎而形成卡定部8。需要說明的是，在圖18 (B)中，與圖16所示的結(jié)構(gòu)不同，構(gòu)成卡定部8的催化劑層2c及電解質(zhì)膜I未折彎至氣體擴散層2g的催化劑層2c的配置面的相反側(cè)的面。這樣的話，卡定部8也可以不具有折彎成大致U字狀的結(jié)構(gòu)。而且，卡定部8也可以未完全地覆蓋氣體擴散層2g的外周端面?？ǘú?只要將電解質(zhì)膜I及催化劑層2c折彎成能夠抑制催化劑層2c與氣體擴散層2g的分離的程度即可。然而，燃料電池100E (圖16)的密封部20可以如以下那樣形成。即，在2個隔板40之間配置膜電極接合體5E和氣體擴散構(gòu)件30，并且在膜電極接合體5E的外周緣配置凝膠狀的熱硬化性樹脂。然后，對該熱硬化性樹脂進行加熱使其硬化，由此形成密封部20?；蛘?，也可以預先準備類似于密封部20的樹脂構(gòu)件，將該樹脂構(gòu)件與膜電極接合體5E及氣體擴散構(gòu)件30 —起夾持/接合于兩張隔板40，由此形成密封部20。圖19是表示作為第六實施例的其他結(jié)構(gòu)例的燃料電池IOOEa的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖19除了改換第二電極2E而設(shè)置第二電極2Ea的點以外，與圖16大致相同。該燃料電池IOOEa的膜電極接合體5Ea具有結(jié)構(gòu)互不相同的第一和第二電極2、2Ea。第一電極2是與圖16中說明的燃料電池100E的電極2同樣的結(jié)構(gòu)。第二電極2Ea具備:以覆蓋電解質(zhì)膜I的一方的面整體的方式形成的催化劑層2c ;以比催化劑層2c大的尺寸構(gòu)成的氣體擴散層2gE。在氣體擴散層2gE的外周端部設(shè)有用于抑制與催化劑層2c的分離的卡定部8a。具體而言，將比催化劑層2c的外周端突出的氣體擴散層2gE的外周部位向第一電極2側(cè)折彎，覆蓋電解質(zhì)膜I及催化劑層2c的外周端部，由此形成卡定部8a。需要說明的是，氣體擴散層2gE與圖17 (B)中說明的催化劑層2c及電解質(zhì)膜I同樣地，優(yōu)選為了形成卡定部8a而將4個角部切除。如此，即使在設(shè)有利用了氣體擴散層2gE的外周部位的卡定部8a的情況下，也能夠抑制氣體擴散層2gE與催化劑層2c的分離。需要說明的是，在形成有該卡定部8a時，氣體擴散層2gE的端面與電極2之間優(yōu)選由密封部20可靠地密封。由此，能夠抑制經(jīng)由卡定部8a的交叉泄漏的發(fā)生。圖20是表示作為第六實施例的其他結(jié)構(gòu)例的燃料電池IOOEb的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖20除了在紙面左側(cè)，改換卡定部8a而設(shè)置了圖16中說明的卡定部8的點以外，與圖19大致相同。該結(jié)構(gòu)例的膜電極接合體5Eb的第二電極2Eb具有催化劑層2cEb和氣體擴散層2gEb，設(shè)有兩種卡定部8、8a。圖21 (A) (C)是按工序順序表不兩種卡定部8、8a的形成工序的不意圖。圖21(A)中圖示了形成于電解質(zhì)膜I的催化劑層2cEb、及氣體擴散層2gEb。在第一工序中，準備以覆蓋電解質(zhì)膜I的一方的面整體的方式形成的催化劑層2cEb、及氣體擴散層2gEb。需要說明的是，形成于電解質(zhì)膜I的催化劑層2cEb及氣體擴散層2gEb分別優(yōu)選以大致相同程度的尺寸進行準備，并且以I個角部被切除的狀態(tài)進行準備。圖21 (B)中圖示了催化劑層2cEb與氣體擴散層2gEb重合的狀態(tài)。在第二工序中，使催化劑層2cEb與氣體擴散層2gEb彼此的位置沿著對角線方向偏離而重合。即，使構(gòu)成卡定部8的催化劑層2cEb的兩邊比氣體擴散層2gEb的外周端突出，并使構(gòu)成卡定部8a的氣體擴散層2gEb的兩邊比催化劑層2cEb的外周端突出，在這種狀態(tài)下，使催化劑層2cEb與氣體擴散層2gEb重合。需要說明的是，催化劑層2cEb (電解質(zhì)膜I)及氣體擴散層2gEb的角部被切除的部位分別優(yōu)選沿著上述的偏離方向而配置在對角的位置上。圖21 (C)中圖示了將催化劑層2cEb及氣體擴散層2gEb的端部折彎而形成有卡定部8、8a的狀態(tài)。需要說明的是，在圖21 (C)中，為了簡便起見，利用虛線圖示了折彎加工之前的催化劑層2cEb和氣體擴散層2gEb的外周輪廓線。在第三工序中，將比氣體擴散層2gEb的外周端突出的催化劑層2cEb的兩邊與電解質(zhì)膜I 一起向氣體擴散層2gEb側(cè)折彎而形成卡定部8。而且，在該第三工序中，將比催化劑層2cEb的外周端突出的氣體擴散層2gEb的兩邊向催化劑層2cEb側(cè)折彎而形成卡定部8a。如此，在該結(jié)構(gòu)例中，在電極2Eb的外周，將兩種卡定部8、8a組合設(shè)置。即使是這種結(jié)構(gòu)，也能夠抑制催化劑層2cEb與氣體擴散層2gEb的分離。圖22、圖23分別是表示第六實施例的其他結(jié)構(gòu)例的燃料電池lOOEc、IOOEd的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖22、圖23分別除了在電極2、2E、2Ea的內(nèi)部浸潰并設(shè)有與第五實施例中說明的結(jié)構(gòu)同樣的粘接構(gòu)件7的點以外，與圖16及圖19大致相同。這樣的話，通過與卡定部8、8a一起設(shè)置粘接構(gòu)件7，能夠更可靠地抑制催化劑層2c與氣體擴散層2g、2gE的分離。而且，能夠抑制因反應熱引起的電解質(zhì)膜I的劣化。需要說明的是，在圖20的結(jié)構(gòu)中，也可以在電極2、2Eb設(shè)置粘接構(gòu)件7。G.第七實施例:圖24是表示作為本發(fā)明的第七實施例的燃料電池100F的結(jié)構(gòu)的簡圖。該燃料電池100F的膜電極接合體5F具有相互接合的第一和第二電解質(zhì)膜lFa、lFb，在第一電解質(zhì)膜IFa的外表面形成有第一電極2Fa,在第二電解質(zhì)膜IFb的外表面形成有第二電極2Fb。需要說明的是，在圖24中，利用虛線來圖示第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb的接合面。第一和第二電極2Fa、2Fb分別具有將催化劑層2cF與氣體擴散層2g層疊而成的結(jié)構(gòu)，該催化劑層2cF以覆蓋第一或第二電解質(zhì)膜IFaUFb的外表面整體的方式形成，該氣體擴散層2g由纖維基材構(gòu)成。而且，在第一和第二電極2Fa、2Fb中分別通過將催化劑層2cF和第一或第二電解質(zhì)膜IFaUFb的端部折彎而設(shè)有與圖16中說明的結(jié)構(gòu)同樣的卡定部8。即，在第七實施例的燃料電池100F中，第一和第二電極2Fa、2Fb均構(gòu)成為氣體擴散層2g的催化劑層2cF側(cè)的面比催化劑層2cF的氣體擴散層2g側(cè)的面小。并且，將比氣體擴散層2g的外周端突出的催化劑層2cF的氣體擴散層2g側(cè)的面與第一或第二電解質(zhì)膜lFa、lFb —起朝向氣體擴散層2g折彎，由此構(gòu)成卡定部8。而且,在第一和第二電極2Fa、2Fb中，具有氣體擴散層2g的外周端相比構(gòu)成卡定部8的催化劑層2cF的外周端2ct向內(nèi)側(cè)縮進的結(jié)構(gòu)。需要說明的是，在燃料電池100F中，第一電極2Fa作為陰極發(fā)揮作用，第二電極2Fb作為陽極發(fā)揮作用。根據(jù)第五實施例的燃料電池100F,能夠在第一和第二電極2Fa、2Fb這兩方,使催化劑層2cF作為第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb的保護層發(fā)揮作用，能夠抑制第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb的劣化。而且，在第一和第二電極2Fa、2Fb的兩方形成有卡定部8，因此在第一和第二電極2Fa、2Fb這兩方，抑制催化劑層2cF與氣體擴散層2g的分離。此外，通過這些卡定部8，膜電極接合體5F的各結(jié)構(gòu)部的一體性提高，燃料電池100F的制造工序的膜電極接合體5F的操作性(處理性)提高。
圖25 (A) (D)是按工序順序表示第七實施例的膜電極接合體5F的制造工序的示意圖。在第一工序中，準備以覆蓋一方的面整體的方式形成有催化劑層2cF的第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb (圖25 (A))。在第二工序中，使第一和第二電解質(zhì)膜lFa、IFb彼此以外側(cè)成為催化劑層2cF的方式相互重合，通過熱壓進行接合(圖25 (B))。在此，在該工序中，以第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb的外周端部突出的方式使第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb由電熱板210夾持而執(zhí)行熱壓。由此,第一和第二電解質(zhì)膜lFa、IFb彼此在它們的外周端部相互未接合。在圖25 (B)中，利用虛線圖示了第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb彼此接合的邊界。需要說明的是，從電熱板210突出的第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb的外周端部為了抑制因熱收縮引起的變形而優(yōu)選由保持構(gòu)件211夾持。在第三工序中，在2個催化劑層2cF的外側(cè)配置氣體擴散層2g，利用電熱板210進行熱壓，將催化劑層2cF與氣體擴散層2g接合(圖25 (O)0在該工序中，將催化劑層2cF與氣體擴散層2g的接觸面整體接合。在此，在該熱壓工序時，第一和第二電解質(zhì)膜2Fa、2Fb的外周端部分別與催化劑層2cF的外周端部一起由于因熱收縮引起的變形而向氣體擴散層2g側(cè)卷起。由于該變形，形成卡定部8，完成膜電極接合體5F (圖25(D))。需要說明的是，在該工序中，為了卡定部8的形成，也可以對第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb及催化劑層2cF的外周端部施加輔助性的外力。圖26 (A) (D)是按工序順序表示第七實施例的膜電極接合體5F的其他制造工序的示意圖。第一工序是與圖25 (A)中說明的結(jié)構(gòu)同樣的第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb的準備工序(圖26 (A))。在第二工序中，將第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb分別以催化劑層2cF成為上側(cè)的方式配置于基臺212，并且在催化劑層2c上配置氣體擴散層2g，利用電熱板210進行熱壓(圖26 (B))。在此，在該工序中，在第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb中的任一者的熱壓時，氣體擴散層2g以第一或第二電解質(zhì)膜IFaUFb的外周端比氣體擴散層2g的外周端突出的方式配置。并且，在執(zhí)行熱壓時，第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb的外周端部及催化劑層2cF的外周端部由于因熱收縮引起的變形而向氣體擴散層2g側(cè)卷起。由此，在第一和第二電解質(zhì)膜lFa、lFb上分別形成第一和第二電極2Fa、2Fb，所述第一和第二電極2Fa、2Fb形成有卡定部
8。需要說明的是，在該工序中，也可以是為了卡定部8的形成而將輔助性的外力向第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFc及催化劑層2cF的外周端部施加。在第三工序中，在使第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb彼此重合的狀態(tài)下由電熱板210夾持、熱壓，由此將第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb接合(圖26 (C))。通過該熱壓工序，完成膜電極接合體5F (圖26 (D))。這樣的話，根據(jù)圖25、圖26的制造工序，利用熱壓工序時的熱收縮引起的變形而能夠形成卡定部8，從而能夠高效率地制造膜電極接合體5F。圖27是表示作為第七實施例的其他結(jié)構(gòu)例的燃料電池IOOFa的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖27除了在第一和第二電極2Fa、2Fb的各自的內(nèi)部浸潰有與第一實施例中說明的結(jié)構(gòu)同樣的粘接構(gòu)件7的點以外，與圖24大致相同。這樣的話，除了卡定部8之外，在第一和第二電極2Fa、2Fb分別設(shè)有與第一實施例中說明的結(jié)構(gòu)同樣的粘接構(gòu)件7，由此能夠更可靠地抑制催化劑層2cF與氣體擴散層2g的分離，并能夠抑制電解質(zhì)膜I的劣化。H.變形例:需要說明的是，本發(fā)明并不局限于上述的實施例、實施方式，在不脫離其要點的范圍內(nèi)能夠在各種方式中實施。Hl.變形例 I:在上述實施例中，氣體擴散層2g由纖維基材構(gòu)成。然而，氣體擴散層2g也可以不由纖維基材構(gòu)成，還可以通過具有用于使氣體擴散的多個細孔的構(gòu)件、膨脹合金那樣的金屬加工板等構(gòu)成。即便為這種結(jié)構(gòu)，通過抑制氣體擴散層與電解質(zhì)膜的直接的接觸，也能夠抑制過氧化氫自由基到達電解質(zhì)膜的情況，從而能夠抑制電解質(zhì)膜的劣化。而且，通過在氣體擴散層的基材外表面存在的微少的凹凸、氣體擴散層的基材端部等的按壓而能夠抑制電解質(zhì)膜的損傷。H2.變形例 2:在上述第一實施例中，在膜電極接合體5的電極2中未設(shè)置疏水層3。不過，也可以在膜電極接合體5的氣體擴散層2g與催化劑層2c之間設(shè)置疏水層3。需要說明的是，這種情況下，優(yōu)選氣體擴散層2g的外周端面的至少一部分由疏水層3覆蓋。H3.變形例 3:在上述第二實施例中，在電極2A的形成工序中，在形成有疏水層3的面上形成槽部6，沿著該槽部6而將氣體擴散層2g的外周端部切斷，由此在氣體擴散層2g的外周端面形成基于疏水層3的覆蓋區(qū)域。然而，電極2A也可以不通過該工序來形成。例如，也可以在將氣體擴散層2g的基材的外周端部切斷而使氣體擴散層2g的基材的尺寸小于催化劑層2c的尺寸之后，以覆蓋氣體擴散層2g的基材的一方的面及外周端面的方式設(shè)置疏水層3。H4.變形例 4:在上述第二實施例中，在催化劑層2c與氣體擴散層2g之間設(shè)置了疏水層3。然而，也可以省略疏水層3。這種情況下也是，以氣體擴散層2g的外周端部向催化劑層2c側(cè)前端變細的方式形成，氣體擴散層2g的外周端部相比催化劑層2c的外周端部向內(nèi)側(cè)縮進，由此抑制氣體擴散層2g的毛刺等突起部造成的電解質(zhì)膜I的損傷、過氧化氫自由基引起的電解質(zhì)膜I的劣化。而且，在上述實施例中，疏水層3由主成分包含疏水性樹脂材料的疏水性薄膜構(gòu)成，但疏水層3也可以不是由包含疏水性樹脂材料作為主成分的疏水性薄膜構(gòu)成。但是，由疏水性薄膜構(gòu)成疏水層3的話，從而如圖7中說明那樣，能夠利用疏水性樹脂來覆蓋氣體擴散層2g的毛刺2f，因此優(yōu)選。H5.變形例 5:在上述第三實施例中，燃料電池100B將電極2A側(cè)作為陰極，將電極2A側(cè)作為陽極，分別向它們供給氧和氫。但是，燃料電池100B也可以將電極2A作為陽極，將電極2B作為陰極，而分別向它們供給氫和氧。即，燃料電池的電極只要是在陽極及陰極中的至少一方的電極內(nèi)使氣體擴散層的外周端部相比催化劑層的外周端部向內(nèi)側(cè)縮進即可。H6.變形例 6:在上述第五實施例中，粘接構(gòu)件7設(shè)置在2個電極2A、2B這雙方。然而，粘接構(gòu)件7也可以在2個電極2A、2B中的一方省略。在第五實施例的其他結(jié)構(gòu)例中也同樣。需要說明的是，在電極2B中設(shè)有粘接構(gòu)件7時，能夠抑制由于熱收縮等而催化劑層2c與電解質(zhì)膜
I一起變形并從氣體擴散層2g分離的情況。而且，在電極2A中設(shè)有粘接構(gòu)件7時，能夠抑制由于催化劑層2c的外周端部的反應熱而電解質(zhì)膜I發(fā)生劣化的情況。H7.變形例 7:
在上述第五實施例的燃料電池100D中，氣體擴散層2g的外周端相比催化劑層2c的外周端向內(nèi)側(cè)縮進的電極2A作為陰極而構(gòu)成。然而，在燃料電池100D中，電極2A也可以作為陽極而構(gòu)成。
H8.變形例 8:在上述第五實施例中，粘接構(gòu)件7浸潰在將密封區(qū)域SA包圍的周狀的區(qū)域。然而，粘接構(gòu)件7只要沿著相比催化劑層2c的外周端向內(nèi)側(cè)縮進的氣體擴散層2g的外周端而呈周狀浸潰即可，也可以浸潰在密封區(qū)域SA的內(nèi)側(cè)。H9.變形例 9:在上述第五實施例中，粘接構(gòu)件7在將密封區(qū)域SA包圍的區(qū)域的整周上浸潰在催化劑層2c、氣體擴散層2g、疏水層3的內(nèi)部。然而，粘接構(gòu)件7也可以不是在將密封區(qū)域SA包圍的區(qū)域的整周上浸潰在催化劑層2c、氣體擴散層2g、疏水層3的內(nèi)部。即，粘接構(gòu)件7可以僅在氣體擴散層2g和催化劑層2c的內(nèi)周緣部的局部區(qū)域上設(shè)置成能抑制氣體擴散層2g與催化劑層2c的分離的程度。而且，粘接構(gòu)件7也可以不浸潰在電極內(nèi)部，也可以僅配置在氣體擴散層2g及疏水層3與催化劑層2c的接觸界面上。但是，如圖14中說明那樣，通過如上述第五實施例那樣構(gòu)成，能夠抑制反應熱引起的電解質(zhì)膜I的劣化，因此優(yōu)選。H10.變形例 10:在上述第五實施例中，在2個電極2A、2B中分別設(shè)置了疏水層3。然而，疏水層3也可以省略。這對于第五實施例的其他的結(jié)構(gòu)例也同樣。反之，在第六實施例、第七實施例中，也可以在氣體擴散層2g、2gE、2gEb的催化劑層2c側(cè)的面上設(shè)置疏水層3。Hll.變形例 11:在上述第六實施例中，以在催化劑層2c的面內(nèi)收納氣體擴散層2g的外周整體的方式配置氣體擴散層2g，將比氣體擴散層2g的外周端突出的催化劑層2c折彎，由此將卡定部8沿著氣體擴散層2g的外周端形成為周狀。然而，卡定部8也可以不是沿著氣體擴散層2g的外周端形成為周狀。例如，卡定部8也可以僅相對于氣體擴散層2g的外周端中的相互對置的兩邊而形成。而且，卡定部8也可以設(shè)置成僅使催化劑層2c的一部分比氣體擴散層2g的外周端突出，將該突出的一部分折彎，由此僅將氣體擴散層2g的外周端的一部分卡定。Hl2.變形例 12:在上述第七實施例中，第一電極2Fa以比第二電極2Fb小的尺寸構(gòu)成。然而，第一和第二電極2Fa、2Fb也可以由相互大致相同程度的尺寸構(gòu)成，第二電極2Fb也可以由比第一電極2Fa小的尺寸構(gòu)成。Hl3.變形例 13:在上述第七實施例中，利用第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb及形成于它們的催化劑層2cF的熱收縮引起的變形來形成卡定部8 (圖25 (C)、圖26 (B))。然而，卡定部8也可以不是利用這種熱收縮引起的變形來形成?？ǘú?也可以通過施加外力而將第一和第二電解質(zhì)膜IFaUFb及形成于它們的催化劑層2cF的外周端部折彎來形成。標號說明1、1E、IFaUFb …電解質(zhì)膜2、2A、2B、2C、2E、2Ea、2Eb、2Fa、2Fb、2a...電極
2c、2cE、2cEb、2cF …催化劑層2f…毛刺2g、2gE、2gEb...氣體擴散層2s …面2ct…外周端3…疏水層4…保護片5、5A、5Aa、5B、5C、5a、5b、5D、5E、5Ea …膜電極接合體6…槽部7…粘接構(gòu)件8、8a…卡定部10…密封一體型膜電極接合體20…密封部30…氣體流路構(gòu)件40…隔板43...流路槽100、100A、100B、100C、100D、100Da、100Db、IOOEUOOEa IOOEcU 100F、100c...燃料電池110…單電池200…按壓工具202…切削工具210… 電熱板211…保持構(gòu)件212…基臺
權(quán)利要求
1.一種膜電極接合體，用于燃料電池，其中， 具備: 電解質(zhì)膜；及 配置在所述電解質(zhì)膜的兩側(cè)的第一和第二電極層， 所述第一和第二電極層具有與所述電解質(zhì)膜相接配置的催化劑層及配置在所述催化劑層之上的氣體擴散層， 所述第一和第二電極層中的至少所述第一電極層中，使所述氣體擴散層的所述催化劑層側(cè)的面小于所述催化劑層的所述氣體擴散層側(cè)的面，由此所述氣體擴散層的外周端相比所述催化劑層的外周端向內(nèi)側(cè)縮進。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電極接合體，其中， 所述氣體擴散層由纖維基材構(gòu)成， 在所述第一和第二電極層中的至少所述第一電極層中，在所述催化劑層與所述氣體擴散層之間設(shè)置疏水層 ， 所述疏水層覆蓋所述氣體擴散層的外周端的端面的至少一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜電極接合體，其中， 所述疏水層由以疏水性樹脂為主成分的疏水性薄膜構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的膜電極接合體，其中， 在所述第一和第二電極層的至少一方，在發(fā)電區(qū)域的周緣部配置有用于抑制所述氣體擴散層與所述催化劑層的分離的粘接構(gòu)件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜電極接合體，其中， 至少在所述第一電極層中，為了抑制反應氣體向比所述氣體擴散層的外周端向外側(cè)突出的所述催化劑層的外周端的擴散，所述粘接構(gòu)件在沿著相比所述催化劑層的外周端向內(nèi)側(cè)縮進的所述氣體擴散層的外周端的周狀的區(qū)域，浸潰到所述催化劑層及所述氣體擴散層的內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項所述的膜電極接合體，其中， 在所述第一和第二電極層中的至少所述第二電極層中設(shè)置卡定部，該卡定部通過將所述催化劑層的比所述氣體擴散層的外周端突出的所述氣體擴散層側(cè)的面向所述氣體擴散層側(cè)折彎而形成，用于抑制所述催化劑層與所述氣體擴散層的分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項所述的膜電極接合體，其中， 在所述第二電極層中設(shè)有卡定部，所述卡定部通過在所述氣體擴散層的外周端將所述氣體擴散層的比所述催化劑層的外周端突出的部位向所述催化劑層側(cè)折彎而形成，用于抑制所述催化劑層與所述氣體擴散層的分離。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膜電極接合體，其中， 所述電解質(zhì)膜的外周端部向所述氣體擴散層的外側(cè)突出，并且所述第一電極層側(cè)的面和所述第二電極層側(cè)的面向沿著所述電解質(zhì)膜的厚度方向的兩方向分離而分別向所述第一和第二電極層側(cè)折彎， 在所述第一和第二電極層的所述催化劑層的外周端設(shè)有卡定部，該卡定部通過將所述催化劑層的所述氣體擴散層側(cè)的面在所述氣體擴散層的外側(cè)與所述電解質(zhì)膜的外周端部一起朝向所述氣體擴散層折彎而形成，用于抑制所述催化劑層與所述氣體擴散層的分離。
9.一種燃料電池，具備權(quán)利要求1 8中任一項所述的膜電極接合體。
10.一種制造方法，是燃料電池用的膜電極接合體的制造方法，所述燃料電池用的膜電極接合體具備電極層，該電極層具有以與電解質(zhì)膜相接的方式配置的催化劑層和由纖維基材構(gòu)成且配置在所述催化劑層之上的氣體擴散層，其中， 所述制造方法具備如下工序: Ca)準備所述氣體擴散層的基材即纖維基材的工序； (b)在所述纖維基材的一個面上形成疏水層的工序； (c)以所述氣體擴散層的外周端相比所述催化劑層的外周端向內(nèi)側(cè)縮進的方式將所述纖維基材的外周端切斷的工序；及 Cd)在預先形成于所述電解質(zhì)膜的所述催化劑層上，以使所述催化劑層與所述疏水層相接的方式重疊接合所述纖維基材，形成所述電極層的工序， 所述工序(d)包括如下的工序:對所述纖維基材在切斷前預先在要進行切斷的切斷線上進行按壓，由此在所述纖維基材的表面上形成所述疏水層向所述纖維基材的內(nèi)側(cè)陷入的槽部，沿著所述槽部將所述纖維基材切斷。
11.一種制造方法，是燃料電池用的膜電極接合體的制造方法，所述燃料電池用的膜電極接合體具備電極層，該電極層具有以與電解質(zhì)膜相接的方式配置的催化劑層和配置在所述催化劑層之上的氣體擴散層，其中， 所述制造方法具備如下工序: Ca)準備在一個面 上形成有所述催化劑層的電解質(zhì)膜的工序； (b)準備比所述催化劑層的尺寸小的纖維基材作為所述氣體擴散層的基材的工序； (c)以所述纖維基材的外周端比所述催化劑層的外周端處于內(nèi)側(cè)的方式將所述纖維基材配置在所述催化劑層之上的工序；及 (d)將所述催化劑層和所述纖維基材與所述電解質(zhì)膜一起通過熱壓而進行接合，并且利用所述電解質(zhì)膜和所述催化劑層的熱收縮產(chǎn)生的變形，使所述催化劑層和所述電解質(zhì)膜的向所述纖維基材的外側(cè)突出的部位向所述纖維基材側(cè)折彎，來設(shè)置對所述催化劑層與所述纖維基材的分離進行抑制的卡定部的工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造方法，其中， 所述工序(d)包括如下的工序:準備層疊配置了所述催化劑層和所述纖維基材的第一和第二電解質(zhì)膜，使所述第一和第二電解質(zhì)膜彼此重疊進行熱壓，由此將所述催化劑層與所述纖維基材接合并將所述第一和第二電解質(zhì)膜彼此接合。
全文摘要
提供一種抑制燃料電池中的電解質(zhì)膜的劣化的技術(shù)。燃料電池(100)具備膜電極接合體(5)。膜電極接合體(5)是在具有質(zhì)子傳導性的電解質(zhì)膜(1)的兩側(cè)配置有電極(2)的發(fā)電體。電極(2)具有將載持有催化劑的催化劑層(2c)和用于使反應氣體向電極面遍及的氣體擴散層(2g)層疊而成的層疊結(jié)構(gòu)。氣體擴散層(2g)的外周端部相比催化劑層(2c)的外周端向內(nèi)側(cè)縮進。
文檔編號H01M8/10GK103109405SQ20108006914
公開日2013年5月15日 申請日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者壺阪健二, 吉川大雄, 中西淳二 申請人:豐田自動車株式會社