(57)【要約】【課題】接着時及び燃料電池停止時における高分子電解質膜の収縮を防止する燃料電池の製造方法を提供する。【解決手段】高分子電解質膜を一対の電極で挟持した膜・電極接合体の更に外側を一対のセパレータで挟持し、当該セパレータで挟持した層構成中の前記膜・電極接合体の両面において、前記電極の外周からはみ出した高分子電解質膜の外周縁部と前記セパレータの外周縁部とを対峙させ、対峙しあう当該高分子電解質膜の外周縁部と当該セパレータの外周縁部との間をシール材で接着してシール部を形成する燃料電池の製造方法において、前記層構成に組み込む前、及び前記層構成中の少なくともいずれか一方において、前記高分子電解質膜を乾燥させることによって収縮させることを特徴とする、燃料電池の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子電解質膜を一対の電極で挟持した膜・電極接合体の更に外側を一対のセパレータで挟持し、当該セパレータで挟持した層構成中の前記膜・電極接合体の両面において、前記電極の外周からはみ出した高分子電解質膜の外周縁部と前記セパレータの外周縁部とを対峙させ、対峙しあう当該高分子電解質膜の外周縁部と当該セパレータの外周縁部との間をシール材で接着してシール部を形成する燃料電池の製造方法において、
前記層構成に組み込む前、及び前記層構成中の少なくともいずれか一方において、前記高分子電解質膜を乾燥させることによって収縮させることを特徴とする、燃料電池の製造方法。
【請求項２】
前記高分子電解質膜が炭化水素系高分子電解質膜である、請求項１に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項３】
前記シール材が熱硬化性シール材であり、加熱により接着を行う、請求項１又は２に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項４】
前記層構成に組み込む前、及び前記層構成中の少なくともいずれか一方において、前記高分子電解質膜を、８０℃〜１４０℃の温度条件、０〜５０％の相対湿度条件且つ１〜７６０ｍｍＨｇの圧力条件で１〜３０分間乾燥させることによって収縮させる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項５】
前記高分子電解質膜を、当該高分子電解質膜が以下の最高乾燥条件下で示す最大収縮率の７０〜１００％収縮するところまで乾燥させる、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の燃料電池の製造方法。
最高乾燥条件：１４０℃の温度条件、０％の相対湿度条件且つ１ｍｍＨｇの圧力条件で３０分間乾燥させる条件。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着時及び燃料電池停止時における高分子電解質膜の収縮を防止する燃料電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料と酸化剤を電気的に接続された２つの電極に供給し、電気化学的に燃料の酸化を起こさせることで、化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する。火力発電とは異なり、燃料電池はカルノーサイクルの制約を受けないので、高いエネルギー変換効率を示す。燃料電池は、通常、電解質膜を一対の電極で挟持した膜・電極接合体を基本構造とする単セルを複数積層して構成されている。中でも、電解質膜として固体高分子電解質膜を用いた固体高分子電解質型燃料電池は、小型化が容易であること、低い温度で作動すること、などの利点があることから、特に携帯用、移動体用電源として注目されている。
【０００３】
固体高分子電解質型燃料電池では、水素を燃料とした場合、アノード（燃料極）では式（１）の反応が進行する。
Ｈ２  →  ２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−    …（１）
前記式（１）で生じる電子は、外部回路を経由し、外部の負荷で仕事をした後、カソード（酸化剤極）に到達する。そして、前記式（１）で生じたプロトンは、水と水和した状態で、固体高分子電解質膜内をアノード側からカソード側に、電気浸透により移動する。
【０００４】
また、酸素を酸化剤とした場合、カソードでは式（２）の反応が進行する。
２Ｈ＋  ＋  （１／２）Ｏ２  ＋  ２ｅ−  →  Ｈ２Ｏ    …（２）
カソードで生成した水は、主としてガス拡散層を通り、外部へと排出される。このように、燃料電池は、水以外の排出物がなく、クリーンな発電装置である。
【０００５】
図１は、一般的な固体高分子電解質型燃料電池の単セル１００を示す図であって、積層方向に切断した断面を模式的に示した図である。単セル１００は、水素イオン伝導性を有する固体高分子電解質膜（以下、単に電解質膜ということがある）１と、前記電解質膜１を挟んだ一対のカソード電極６及びアノード電極７とでなる膜・電極接合体８を含み、さらに前記膜・電極接合体８を電極の外側から挟んだ一対のセパレータ９及び１０とでなる。セパレータと電極の境界にはガス流路１１及び１２が確保され、アノード側では水素ガスが、カソード側では酸素を含むガス（通常は空気）がそれぞれ連続的に供給される。通常は電極として、電解質膜側から順に触媒層とガス拡散層とを積層して構成されたものが用いられる。すなわち、カソード電極６はカソード触媒層２とガス拡散層４とを積層したものからなり、アノード電極７はアノード触媒層３とガス拡散層５とを積層したものからなる。
【０００６】
上述のように、燃料及び酸化剤は、通常気体状態（燃料ガス、酸化剤ガス）で燃料電池へ連続的に供給される。したがって、前記２種のガスが単セル外に漏れ出さないためのシール部が必要である。
図１中のシール部１３及び１４は、カソード電極６及びアノード電極７の外周部に設置され、燃料ガス、酸化剤ガスのいずれかが単セル外に漏れ出すのを防ぐと同時に、燃料ガス及び酸化剤ガスが直接接触して水生成反応を起こすのを防ぐ働きがある。
【０００７】
電解質膜を挟み込むガス拡散層とガスシール材は、通常個別の部品から成るため、ガス拡散層の外周縁部とガスシール材の内周縁部との間には若干の隙間が生じる。この隙間の部分は電解質膜がセパレータ側に露出する形となり、電解質膜の膨潤あるいは振動などによってこの露出部分に機械的な応力が働いた場合、電解質膜が破れるなど損傷を受けることがある。
【０００８】
このような損傷に対する対策として、例えば特許文献１は、ガス拡散層の外周縁部とシール材の内周縁部との隙間に熱硬化性樹脂材を配置し、この熱硬化性樹脂材を、電極およびシール材と一体化することにより、電極にかかる面圧の均一化を確保しつつ、電解質膜の露出を防止してその損傷を防止する技術を開示している。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１８３２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示された技術は、電解質膜の膨潤、あるいは電池自体が受ける振動などによって、電解質膜の露出部分（すなわち、電極およびシール材の隙間）に機械的な応力が働いた場合、電解質膜の損傷を予め防ぐ技術である。したがって、例えば、電解質膜が乾燥状態にさらされた際、電解質膜の乾燥収縮による応力集中及び耐久性の低下などによる損傷については考慮されていない。
本発明は、接着時及び燃料電池停止時における高分子電解質膜の収縮を防止する燃料電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の燃料電池の製造方法は、高分子電解質膜を一対の電極で挟持した膜・電極接合体の更に外側を一対のセパレータで挟持し、当該セパレータで挟持した層構成中の前記膜・電極接合体の両面において、前記電極の外周からはみ出した高分子電解質膜の外周縁部と前記セパレータの外周縁部とを対峙させ、対峙しあう当該高分子電解質膜の外周縁部と当該セパレータの外周縁部との間をシール材で接着してシール部を形成する燃料電池の製造方法において、前記層構成に組み込む前、及び前記層構成中の少なくともいずれか一方において、前記高分子電解質膜を乾燥させることによって収縮させることを特徴とする。
【００１２】
このような構成の燃料電池の製造方法は、前記層構成に組み込む前、及び前記層構成中の少なくともいずれか一方において前記高分子電解質膜を乾燥・収縮させることにより、燃料電池停止時において前記高分子電解質膜が収縮することがないため、前記高分子電解質膜にかかる応力を低減することができ、したがって前記高分子電解質膜の耐久性を維持することができる。
【００１３】
本発明の燃料電池の製造方法の一形態としては、前記高分子電解質膜が炭化水素系高分子電解質膜であるという構成をとることができる。
【００１４】
このような構成の燃料電池の製造方法は、特にフッ素系高分子電解質膜と比較して弾性率が高いため、従来であれば、小さい収縮率であっても接着により生じる応力が大きく、したがって接着時において電極から剥離してしまっていた前記炭化水素系高分子電解質膜を、接着前に乾燥・収縮させることにより、接着により生じる応力を大きく低減することができ、接着時及び燃料電池停止時における電極からの剥離を防ぐことができる。
【００１５】
本発明の燃料電池の製造方法は、前記シール材が熱硬化性シール材であり、加熱により接着を行うことが好ましい。
【００１６】
このような構成の燃料電池の製造方法は、前記高分子電解質膜を収縮させた状態で接着を行うことにより、接着時における歩留りの悪化を防ぐことができる。また、本発明の燃料電池の製造方法は、熱硬化性シール材を用いて接着するため、接着性の高い燃料電池を簡便に製造することができる。
【００１７】
本発明の燃料電池の製造方法は、前記層構成に組み込む前、及び前記層構成中の少なくともいずれか一方において、前記高分子電解質膜を、８０℃〜１４０℃の温度条件、０〜５０％の相対湿度条件且つ１〜７６０ｍｍＨｇの圧力条件で１〜３０分間乾燥させることによって収縮させることが好ましい。
【００１８】
このような構成の燃料電池の製造方法は、前記高分子電解質膜の性能を損なうことなく、効率よく前記高分子電解質膜の乾燥収縮を達成することができる。
【００１９】
本発明の燃料電池の製造方法は、前記高分子電解質膜を、当該高分子電解質膜が最高乾燥条件下で示す最大収縮率の７０〜１００％収縮するところまで乾燥させることが好ましい。なお、前記最高乾燥条件とは１４０℃の温度条件、０％の相対湿度条件且つ１ｍｍＨｇの圧力条件で３０分間乾燥させる条件のことである。
【００２０】
このような構成の燃料電池の製造方法は、十分に前記高分子電解質膜を乾燥・収縮させることにより、接着時において、前記高分子電解質膜が収縮することがないため、接着時及び燃料電池停止時における前記高分子電解質膜の耐久性を維持することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、前記層構成に組み込む前、及び前記層構成中の少なくともいずれか一方において前記高分子電解質膜を乾燥・収縮させることにより、燃料電池停止時において前記高分子電解質膜が収縮することがないため、前記高分子電解質膜にかかる応力を低減することができ、したがって前記高分子電解質膜の耐久性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の燃料電池の製造方法は、高分子電解質膜を一対の電極で挟持した膜・電極接合体の更に外側を一対のセパレータで挟持し、当該セパレータで挟持した層構成中の前記膜・電極接合体の両面において、前記電極の外周からはみ出した高分子電解質膜の外周縁部と前記セパレータの外周縁部とを対峙させ、対峙しあう当該高分子電解質膜の外周縁部と当該セパレータの外周縁部との間をシール材で接着してシール部を形成する燃料電池の製造方法において、前記層構成に組み込む前、及び前記層構成中の少なくともいずれか一方において、前記高分子電解質膜を乾燥させることによって収縮させることを特徴とする。
【００２３】
図２は、本発明の前記層構成の一例を示す図であって、積層方向に切断した断面を模式的に示した図である。層構成２００は、水素イオン伝導性を有する固体高分子電解質膜（以下、単に電解質膜ということがある）２１と、前記電解質膜２１を挟んだ一対のカソード電極２６及びアノード電極２７とでなる膜・電極接合体２８を含み、さらに前記膜・電極接合体２８を電極の外側から挟んだ一対のセパレータ２９及び３０とでなる。セパレータと電極の境界にはガス流路３１及び３２が確保されている。通常は電極として、電解質膜側から順に触媒層とガス拡散層とを積層して構成されたものが用いられる。すなわち、カソード電極２６はカソード触媒層２２とガス拡散層２４とを積層したものからなり、アノード電極２７はアノード触媒層２３とガス拡散層２５とを積層したものからなる。
さらに、対峙しあう前記電解質膜２１の外周縁部と前記セパレータ２９及び３０の各外周縁部との間には、前記カソード電極２６及び前記アノード電極２７の各外周を取り囲むシール部となる空隙３３及び３４が設けられている。
なお、後述するように、前記電解質膜２１は、前記層構成に組み込む前、及び前記層構成中の少なくともいずれか一方において、乾燥させることによって収縮させている。
【００２４】
ここで、高分子電解質膜とは、燃料電池において使用される高分子電解質膜であり、ナフィオン（商品名）に代表されるパーフルオロカーボンスルホン酸樹脂のようなフッ素系高分子電解質を含むフッ素系高分子電解質膜を主に用いることができる。また、後述するように、炭化水素系高分子電解質膜を用いることもできる。
【００２５】
本発明の高分子電解質膜は、上述した層構成を準備する前、及び前記層構成中の少なくともいずれか一方において、乾燥させることによって収縮させる。この時、主に温度条件、相対湿度条件、圧力条件を設定し、各条件を組み合わせることによって電解質膜の乾燥・収縮を達成する。ここでいう温度条件は、少なくとも、燃料電池の動作温度以上の温度をかける条件のことをいい、また、ここでいう相対湿度条件は、少なくとも、燃料電池の動作中の相対湿度以下で行う相対湿度条件のことをいう。
なお、温度条件、相対湿度条件、圧力条件は温度計、湿度計、圧力計でそれぞれ監視することによって乾燥操作を行う。
【００２６】
燃料電池の運転は通常８０℃以上の高温であり、カソードの活性化、一酸化炭素（ＣＯ）被毒防止等の観点から、より高温での運転が有利と考えられている。発電中は加湿操作や生成水により電解質膜が乾燥しにくい状態にあるが、停止時においては、これら加湿操作や生成水が断たれるため、電解質膜は乾燥状態にさらされる。この際、電解質膜の収縮応力が発生し、四辺を拘束された電解質膜に張力がかかるため、耐久性が低下する原因となる。したがって、８０℃以上の温度条件で高分子電解質膜を乾燥・収縮させることが好ましく、これによって、燃料電池停止時においては、前記高分子電解質膜が収縮することがないため、前記高分子電解質膜にかかる応力を低減することができ、したがって前記高分子電解質膜の耐久性を維持することができる。
【００２７】
前記層構成に組み込む前、及び前記層構成中の少なくともいずれか一方において、前記高分子電解質膜を、８０℃〜１４０℃の温度条件、０〜５０％の相対湿度条件且つ１〜７６０ｍｍＨｇの圧力条件で１〜３０分間乾燥させることによって収縮させることが好ましい。これは、仮に８０℃未満の温度条件、又は５０％を超える相対湿度条件で乾燥を行うと、十分な膜の収縮が達成できないからである。また、７６０ｍｍＨｇを超える圧力条件は加圧条件になるため、乾燥に用いるには適さない。また、仮に１４０℃を超える温度条件、又は１ｍｍＨｇ未満の圧力条件で乾燥を行うと、電解質膜を損傷するおそれがあるため、同じく乾燥に用いるには適さない。
なお、８０℃〜１４０℃の温度条件、０〜５０％の相対湿度条件且つ１〜７００ｍｍＨｇの圧力条件で１〜３０分間乾燥させることによって前記電解質膜を収縮させることが最も好ましい。
【００２８】
なお、本発明の一形態としては、高分子電解質膜として炭化水素系高分子電解質膜を用いることもできる。
炭化水素系高分子電解質膜は、一般的にフッ素系高分子電解質膜と比較して弾性率が高いため、従来の燃料電池の製造方法においては、収縮率がたとえ小さい場合でも接着により生じる応力が大きく働き、したがって接着時において膜が電極から剥離してしまっていた。
しかし、本発明によれば、炭化水素系高分子電解質膜を接着前に乾燥・収縮させることにより、電解質膜にかかる接着により生じる応力を大きく低減することができ、したがって接着時及び燃料電池停止時における電極からの剥離を防ぐことができる。
なお、炭化水素系高分子電解質膜としては、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリパラフェニレン等のエンジニアリングプラスチックや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の汎用プラスチック等の炭化水素系高分子にスルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基、ボロン酸基等のプロトン酸基（プロトン伝導性基）を導入した炭化水素系高分子電解質を含む電解質膜を挙げることができる。
【００２９】
前記高分子電解質膜を、当該高分子電解質膜が最高乾燥条件下で示す最大収縮率の７０〜１００％収縮するところまで乾燥させることが好ましい。なお、ここでいう最高乾燥条件とは、１４０℃の温度条件、０％の相対湿度条件且つ１ｍｍＨｇの圧力条件で３０分間乾燥させる条件のことである。これは、十分に前記高分子電解質膜を乾燥・収縮させることにより、接着時において、前記高分子電解質膜が収縮することがないため、接着時及び燃料電池停止時における前記高分子電解質膜の耐久性を維持することができる。
【００３０】
電極は、触媒層とガス拡散層とを有する。
アノード触媒層及びカソード触媒層はいずれも、触媒、導電性材料及び高分子電解質を含有する触媒インクを用いて形成することができる。
高分子電解質としては、上述した高分子電解質膜同様の材料を用いることができる。
触媒としては、通常、触媒成分を導電性粒子に担持させたものが用いられる。触媒成分としては、アノードに供給される燃料の酸化反応又はカソードに供給される酸化剤の還元反応に対して触媒活性を有しているものであれば、特に限定されず、固体高分子型燃料電池に一般的に用いられているものを使用することができる。例えば、白金、又はルテニウム、鉄、ニッケル、マンガン、コバルト、銅等の金属と白金との合金等を用いることができる。
【００３１】
触媒担体である導電性粒子としては、カーボンブラック等の炭素粒子や炭素繊維のような導電性炭素材料、金属粒子や金属繊維等の金属材料も用いることができる。導電性材料は、触媒層に導電性を付与するための導電性材料としての役割も担っている。
【００３２】
触媒層の形成方法は特に限定されず、例えば、触媒インクをガス拡散層シートの表面に塗布、乾燥することによって、ガス拡散層シート表面に触媒層を形成してもよいし、或いは、電解質膜表面に触媒インクを塗布、乾燥することによって、電解質膜表面に触媒層を形成してもよい。或いは、転写用基材表面に触媒インクを塗布、乾燥することによって、転写シートを作製し、該転写シートを、電解質膜又はガス拡散シートと熱圧着等により接合した後、転写シートの基材フィルムを剥離する方法で、電解質膜表面上に触媒層を形成するか、ガス拡散層シート表面に触媒層を形成してもよい。
【００３３】
触媒インクは上記のような触媒と電極用電解質とを、溶媒に溶解又は分散させて得られる。触媒インクの溶媒は、適宜選択すればよく、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の有機溶媒、又はこれら有機溶媒の混合物やこれら有機溶媒と水との混合物を用いることができる。触媒インクには、触媒及び電解質以外にも、必要に応じて結着剤や撥水性樹脂等のその他の成分を含有させてもよい。
【００３４】
触媒インクの塗布方法、乾燥方法等は適宜選択することができる。例えば、塗布方法としては、スプレー法、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、グラビア印刷法、ダイコート法などが挙げられる。また、乾燥方法としては、例えば、減圧乾燥、加熱乾燥、減圧加熱乾燥などが挙げられる。減圧乾燥、加熱乾燥における具体的な条件に制限はなく、適宜設定すればよい。また、触媒層の膜厚は、特に限定されないが、１〜５０μｍ程度とすればよい。
【００３５】
ガス拡散層を形成するガス拡散層シートとしては、触媒層に効率良くガスを供給することができるガス拡散性、導電性、及びガス拡散層を構成する材料として要求される強度を有するもの、例えば、カーボンペーパー、カーボンクロス、カーボンフェルト等の炭素質多孔質体や、チタン、アルミニウム、銅、ニッケル、ニッケル−クロム合金、銅及びその合金、銀、アルミ合金、亜鉛合金、鉛合金、チタン、ニオブ、タンタル、鉄、ステンレス、金、白金等の金属から構成される金属メッシュ又は金属多孔質体等の導電性多孔質体からなるものが挙げられる。導電性多孔質体の厚さは、５０〜５００μｍ程度であることが好ましい。
【００３６】
ガス拡散層シートは、上記したような導電性多孔質体の単層からなるものであってもよいが、触媒層に面する側に撥水層を設けることもできる。撥水層は、通常、炭素粒子や炭素繊維等の導電性粉粒体、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の撥水性樹脂等を含む多孔質構造を有するものである。撥水層は、必ずしも必要なものではないが、触媒層及び電解質膜内の水分量を適度に保持しつつ、ガス拡散層の排水性を高めることができる上に、触媒層とガス拡散層間の電気的接触を改善することができるという利点がある。
上記したような方法によって触媒層を形成した電解質膜及びガス拡散層シート、又は触媒層を形成したガス拡散層シート及び電解質膜は、適宜、重ね併せて熱圧着等し、互いに接合することで、膜・電極接合体が得られる。
【００３７】
作製された膜・電極接合体は、さらに、セパレータで狭持され、図２に示すような層構成を形成する。セパレータとしては、導電性及びガスシール性を有し、集電体及びガスシール体として機能しうるもの、例えば、炭素繊維を高濃度に含有し、樹脂との複合材からなるカーボンセパレータや、金属材料を用いた金属セパレータ等を用いることができる。金属セパレータとしては、耐腐食性に優れた金属材料からなるものや、表面をカーボンや耐腐食性に優れた金属材料等で被覆し、耐腐食性を高めるコーティングが施されたもの等が挙げられる。
【００３８】
シール材は、セパレータで膜・電極接合体を挟持する前に、図２に示された前記シール部となる空隙３３及び３４に塗布又は注入し、その後セパレータで挟持してもよいし、又は、セパレータで挟持した後の前記シール部となる空隙３３及び３４に塗布又は注入してもよい。あるいは、接着時において前記シール部となる空隙３３及び３４に注入して充填してもよい。
【００３９】
シール性の高い燃料電池を簡便に製造できるという観点から、前記シール材が熱硬化性シール材であり、加熱により接着を行うことが好ましい。
熱硬化性シール材は、加熱前は液状等の流動性の高い状態、加熱後は固体又はゴム状等の流動性の低い状態である性質を持つことが理想的であり、そのような観点から、熱硬化性シール材は熱硬化性樹脂であるのが好ましい。熱硬化性樹脂としては、加硫ゴム、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド、ジアリルフタレートが挙げられる。
加熱による接着方法としては、熱圧着法を用いるのが好ましい。
【００４０】
特に熱硬化性シール材を用いる場合、硬化させるために層構成全体を８０℃以上の高温にさらす必要がある。この温度条件下で熱乾燥状態となり収縮してしまう電解質膜（例えば、ガラス転移点が８０℃以上の電解質膜等）を用いた場合には、シールが熱硬化する前に電解質膜が動いてしまい、その結果位置ずれが生じて歩留りが悪化してしまう。
本発明の燃料電池の製造方法は、高分子電解質膜を収縮させた状態で接着を行うことにより、上述したシール時における歩留りの悪化を防ぐことができる。
【００４１】
準備した層構成２００は、シール材による接着を行うことにより、上述した単セル１００へと変換することができる。なお、この時の接着は、１００〜１３０℃の温度条件で、１〜２０分かけて行うのが好ましい。
【００４２】
本発明によれば、層構成に組み込む前、及び層構成中の少なくともいずれか一方において高分子電解質膜を乾燥・収縮させることにより、燃料電池停止時において高分子電解質膜が収縮することがないため、高分子電解質膜にかかる応力を低減することができ、したがって高分子電解質膜の耐久性を維持することができる。
【実施例】
【００４３】
［実施例］
高分子電解質膜の一種である炭化水素系電解質膜上に、電極触媒（白金担持カーボン）と高分子電解質の一種であるナフィオン（商品名）溶液を混合したインクをスプレー塗布し、膜・触媒層接合体を作製した。当該膜・触媒層接合体を、１００℃、常湿、７６０ｍｍＨｇ（大気圧）下で１０分乾燥収縮させ、収縮した状態で拡散層を１３０℃、３ＭＰａの条件で４分間熱圧着し、膜・電極接合体を作製した。最後に、当該膜・電極接合体を熱硬化性シール材により１１０℃でセパレータと接着させた。膜・触媒層接合体、拡散層及びセパレータの一体化の歩留りは良好であった。
【００４４】
［比較例］
上記実施例と同様の膜・触媒層接合体を作製し、乾燥収縮をさせずに拡散層と１３０℃、３ＭＰａの条件で４分間熱圧着し、膜・電極接合体を作製した。当該膜・電極接合体を熱硬化性シール材により１１０℃でセパレータと接着する際、電解質膜が収縮し、位置ずれ、剥離などが生じ、セパレータとの一体化がまったく実現できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】一般的な固体高分子電解質型燃料電池の単セル１００を示す図であって、積層方向に切断した断面を模式的に示した図である。
【図２】本発明の層構成の一例である層構成２００を示す図であって、積層方向に切断した断面を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…固体高分子電解質膜
２…カソード触媒層
３…アノード触媒層
４，５…ガス拡散層
６…カソード電極
７…アノード電極
８…膜・電極接合体
９，１０…セパレータ
１１，１２…ガス流路
１３，１４…シール部
２１…固体高分子電解質膜
２２…カソード触媒層
２３…アノード触媒層
２４，２５…ガス拡散層
２６…カソード電極
２７…アノード電極
２８…膜・電極接合体
２９，３０…セパレータ
３１，３２…ガス流路
３３，３４…シール部となる空隙
１００…単セル
２００…層構成
【図１】
2009289470.tif 000003
【図２】
2009289470.tif 000004