JP2007207644A - Fuel cell, and method of manufacturing same - Google Patents

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Miyuki Terado
美由紀 寺戸
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祐治 阪上
Koji Inomata
浩二 猪俣
Tomoyuki Natsume
智之 夏目
Ai Itagaki
愛 板垣
Masahiro Yamamoto
真広 山本
Masami Yoshida
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell equipped with a gasket having high joint strength and high durability containing no residual air on the joining surface, and to provide a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: In the fuel cell 1 in which an electrolyte membrane 3 made of a solid polymer, and a gasket 7 constituted by sticking a plurality of raw materials with an adhesive arranged in the peripheral region of an electrolyte membrane stack 6 formed by joining a fuel electrode and an oxidant electrode having an electrode catalyst layer 4 on both surfaces coming in contact with a reaction region of the electrolyte membrane are stacked through a separator 2, the gasket 7 has an air vent passage (a lubricant 7D) opened on at least one adhesion surface stuck with the adhesive, and before adhesion bonding with the adhesive 7C, air present between adhesive surfaces stuck with the adhesive 7C is exhausted to the outside through the air bent passage (the lubricant 7D). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、セパレータ間に配置されて枠状のガスケットで外部からシールした電解質膜を備え、電解質膜の一方の面に燃料としての純水素またはメタノールおよび化石燃料からの改質水素等を供給し、電解質膜の他方の面に空気や酸素等の酸化剤を供給して、両者の電気化学反応により電力を発生させる燃料電池およびその製造方法に関し、特に、複数の素材を接着剤により貼合せて構成するガスケットを備える燃料電池およびその製造方法に関するものである。   The present invention includes an electrolyte membrane disposed between separators and sealed from the outside with a frame-like gasket, and supplies pure hydrogen as a fuel or reformed hydrogen from methanol and fossil fuel to one surface of the electrolyte membrane. In particular, the present invention relates to a fuel cell in which an oxidant such as air or oxygen is supplied to the other surface of the electrolyte membrane to generate electric power through an electrochemical reaction between the two, and a method for manufacturing the same. The present invention relates to a fuel cell including a gasket to be formed and a manufacturing method thereof.

従来から複数の素材を接着剤により貼合せて構成するガスケットを備える燃料電池が提案されている（特許文献１参照）。   2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel cell including a gasket configured by bonding a plurality of materials with an adhesive has been proposed (see Patent Document 1).

これは、より軽く経済性の高い燃料電池とすることを目的として、金属基板の両面に独立気泡のスポンジシートを接着した一体構造のガスケットとし、独立気泡のスポンジシートがイオン交換膜の厚みを気泡の圧縮によって吸収し、また、部分的な凹凸に対しても個々の独立した気泡が圧縮するためにセパレータ板のウネリや粗さも吸収することができ、さらに、密閉された気泡を圧縮させるので応力緩和が小さくでき、低い締めつけ圧力で高いシール性を発揮させるようにしている。
特開平６−９６７８３号公報 This is a monolithic gasket with a closed cell sponge sheet bonded to both sides of the metal substrate for the purpose of making the fuel cell lighter and more economical. In addition, it absorbs undulation and roughness of the separator plate because individual air bubbles compress even against partial irregularities, and further, compresses the sealed air bubbles and stress Relaxation can be reduced, and high sealing performance is exhibited at low tightening pressure.
JP-A-6-96783

しかしながら、上記従来例では、ガスケットの素材を接着剤により貼合わせる時に、ガスケットの素材が独立気泡であるがために、抜けることができずに貼合せる素材間に空気が残留した状態となる場合がある。この残留空気は接合強度および耐久性を低下させ且つ剥離する不具合を発生させる原因となる。また、前記残留空気はガスケットの厚さを不均一とし、燃料電池セルを構成して所定の数量を燃料電池スタックとして積層すると、燃料電池スタックに大きな傾きが発生し、燃料電池スタックとしてエンドプレートにより積層方向に圧縮した場合には、局部的な応力によるセパレータの割れ等の不良が発生し、製品歩留りの低下が懸念される。   However, in the above-described conventional example, when the gasket material is bonded with an adhesive, the gasket material is a closed cell, so that air may remain between the materials to be bonded without being able to escape. is there. This residual air decreases the bonding strength and durability and causes a problem of peeling. In addition, the residual air makes the gasket thickness non-uniform, and when a predetermined number of fuel cells are stacked as a fuel cell stack, a large inclination occurs in the fuel cell stack. When compressed in the stacking direction, defects such as cracking of the separator due to local stress occur, and there is a concern about a decrease in product yield.

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、接合面に残留空気を含まない接合強度および耐久性の高いガスケットを備える燃料電池およびその製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell including a gasket having high bonding strength and high durability that does not include residual air on the bonding surface, and a method for manufacturing the fuel cell.

本発明は、固体高分子からなる電解質膜と、この電解質膜の反応領域に接する両面に電極触媒層を有する燃料極および酸化剤極を接合させた電解質膜積層体の周辺領域に、複数の素材を接着剤により貼合せて構成するガスケットを配置し、セパレータを介して積層した燃料電池において、前記ガスケットは、接着剤により貼合わされる少なくともいずれか一方の接着面に開口させて空気抜き通路を備え、接着剤による接着時に貼合わされる接着面間に存在する空気を前記空気抜き通路を経由させて外部に排出させて接着されていることを特徴とする。   The present invention relates to an electrolyte membrane made of a solid polymer and a plurality of materials in a peripheral region of an electrolyte membrane laminate in which a fuel electrode and an oxidizer electrode having electrode catalyst layers on both surfaces in contact with the reaction region of the electrolyte membrane are joined. In a fuel cell in which a gasket constituted by laminating with an adhesive is disposed and laminated via a separator, the gasket is provided with an air vent passage that is opened on at least one of the adhesion surfaces bonded by the adhesive, It is characterized in that the air existing between the bonding surfaces bonded at the time of bonding by the adhesive is discharged to the outside via the air vent passage and bonded.

したがって、本発明では、複数の素材を接着剤により貼合せて構成するガスケットは、接着剤により貼合わされる少なくともいずれか一方の接着面に開口させて空気抜き通路を備え、接着剤による接着時に貼合わされる接着面間に存在する空気を前記空気抜き通路を経由させて外部に排出させて接着するため、メインガスケットとサブガスケットの間に空気が残らず、ガスケットの厚さばらつきがなくなり、燃料電池スタックとしての積層時にスタックの傾きを解消でき、燃料電池スタックとしてエンドプレートにより積層方向に圧縮した場合にも、局部的な応力によるセパレータの割れ等による歩留りの低下が抑制できる。また、残留空気が無いため、接着部分の接合強度および耐久性が低下することや剥離を発生させることがない。   Therefore, in the present invention, a gasket constituted by laminating a plurality of materials with an adhesive is provided with an air vent passage that is opened on at least one of the adhesion surfaces bonded with the adhesive, and is bonded at the time of bonding with the adhesive. Since the air existing between the bonding surfaces is discharged to the outside via the air vent passage and bonded, air does not remain between the main gasket and the subgasket, eliminating variations in the thickness of the gasket, and as a fuel cell stack The stack inclination can be eliminated at the time of stacking, and even when the fuel cell stack is compressed in the stacking direction by the end plate, it is possible to suppress a decrease in yield due to separator cracking due to local stress. Further, since there is no residual air, the bonding strength and durability of the bonded portion are not reduced and peeling does not occur.

以下、本発明の燃料電池およびその製造方法を各実施形態に基づいて説明する。   Hereinafter, a fuel cell of the present invention and a manufacturing method thereof will be described based on each embodiment.

（第１実施形態）
図１および図２は、本発明を適用した燃料電池およびその製造方法の第１実施形態を示し、図１は燃料電池セルの断面図、図２は燃料電池セルに使用するガスケットの製造過程を示す断面図である。 (First embodiment)
1 and 2 show a first embodiment of a fuel cell to which the present invention is applied and a method for manufacturing the fuel cell, FIG. 1 is a cross-sectional view of the fuel cell, and FIG. 2 is a manufacturing process of a gasket used in the fuel cell. It is sectional drawing shown.

図１に示す本実施形態の燃料電池のセル１は、一対のセパレータ２と、セパレータ２間に配置されて固体高分子型の電解質膜３の一方の面の反応領域に燃料極触媒層４Ａおよび多孔質のガス拡散層５Ａを積層させると共に、他方の面の反応領域に酸化剤極触媒層４Ｂおよび多孔質のガス拡散層５Ｂを積層させた電解質膜積層体６と、固体電解質膜３の反応領域を囲む周辺領域の両面に夫々積層して配置した枠状のガスケット７と、を備える。前記両セパレータ２、ガスケット７、および電解質膜３には、代表的に一個のマニホールド８が図示されているように、これらを貫通させて燃料ガスの入口マニホールド、出口マニホールド、酸化剤ガスの入口マニホールド、出口マニホールド、更に、必要に応じて冷媒の入口マニホールド、出口マニホールドが夫々周辺領域に配置されている。図１は燃料電池スタックとして組立てる前の積層方向に組付荷重を付与していない状態の燃料電池セル１を示している。   A cell 1 of the fuel cell according to the present embodiment shown in FIG. 1 includes a pair of separators 2 and a fuel electrode catalyst layer 4A and a reaction region on one side of a solid polymer electrolyte membrane 3 disposed between the separators 2 and Reaction between the electrolyte membrane laminate 6 in which the porous gas diffusion layer 5A is laminated and the oxidant electrode catalyst layer 4B and the porous gas diffusion layer 5B are laminated in the reaction region on the other surface, and the solid electrolyte membrane 3 A frame-like gasket 7 disposed on both sides of a peripheral region surrounding the region. The separator 2, the gasket 7 and the electrolyte membrane 3 typically have a single manifold 8, as shown in the figure, which is inserted through the fuel gas inlet manifold, outlet manifold, and oxidant gas inlet manifold. In addition, an outlet manifold and, if necessary, a refrigerant inlet manifold and an outlet manifold are arranged in the peripheral area. FIG. 1 shows the fuel cell 1 in a state in which no assembly load is applied in the stacking direction before the fuel cell stack is assembled.

そして、前記電解質膜積層体６に枠状のガスケット７を積層して前記一対のセパレータ２で挟むことで燃料電池セル１を構成し、これら燃料電池セル１を所定数積層し、積層端に集電板および絶縁板を配置し、両端からエンドプレートを介して積層方向に圧縮荷重を加えることで、各々の燃料電池セル１を各ガスケット７でシールしつつ各燃料電池セル１を電気的に接続させることにより燃料電池スタックを構成することができる。燃料電池スタックに構成された燃料電池セル１は、圧縮荷重によりガスケット７が弾性限度内で圧縮変形され、セパレータ２の反応領域では、ガス拡散層５Ａ、５Ｂに接触して、ガス拡散層５Ａ、５Ｂを圧縮状態とする。   Then, a fuel cell 1 is constructed by laminating a frame-like gasket 7 on the electrolyte membrane laminate 6 and sandwiching it between the pair of separators 2. A predetermined number of these fuel cells 1 are laminated and collected at the end of the laminate. An electric plate and an insulating plate are arranged, and a compressive load is applied from both ends through the end plates in the stacking direction, so that each fuel cell 1 is electrically connected while being sealed with each gasket 7. By doing so, a fuel cell stack can be configured. In the fuel cell 1 configured in the fuel cell stack, the gasket 7 is compressed and deformed within an elastic limit by a compressive load, and in the reaction region of the separator 2, the gas diffusion layers 5A and 5B come into contact with the gas diffusion layers 5A and 5B. Let 5B be a compressed state.

前記燃料電池スタックは、各電解質膜３の一方のセパレータ２に設けたガス流路２Ａを介して燃料としての純水素またはメタノールおよび化石燃料からの改質水素等を各ガス拡散層５Ａを経由させて各燃料極触媒層４Ａに供給する一方、電解質膜３の他方のセパレータ２に設けたガス流路２Ｂを介して酸化剤としての空気または酸素等を各ガス拡散層５Ｂを経由させて各酸化剤極触媒層４Ｂに供給することで、両者の電気化学反応により電力を発生させ、両端の集電板より出力させることができる。   The fuel cell stack allows pure hydrogen as a fuel or reformed hydrogen from fossil fuel or the like to pass through each gas diffusion layer 5A via a gas flow path 2A provided in one separator 2 of each electrolyte membrane 3. Each of the fuel electrode catalyst layers 4A is supplied with air, oxygen, or the like as an oxidant via each gas diffusion layer 5B via a gas flow path 2B provided in the other separator 2 of the electrolyte membrane 3. By supplying it to the agent electrode catalyst layer 4B, electric power can be generated by the electrochemical reaction between the two and output from the current collecting plates at both ends.

本実施形態のガスケット７は、図２に示すように、セパレータ２に当接若しくは接着される独立気泡のスポンジシートよりなるメインガスケット７Ａと、電解質膜３若しくは電解質膜３に接合した各触媒層に、圧着若しくは接着されて電解質膜３の支持枠を構成する金属板、樹脂版、若しくはゴム板よりなるサブガスケット７Ｂと、前記メインガスケット７Ａとサブガスケット７Ｂとを接合するようメインガスケット７Ａの周縁に塗布され半硬化された熱硬化性樹脂を主成分とするホットメルト接着剤層７Ｃと、ホットメルト接着剤層７Ｃの表面とサブガスケット７Ｂ表面との各接着面に塗布された液体潤滑剤７Ｄと、を備える。   As shown in FIG. 2, the gasket 7 of the present embodiment includes a main gasket 7 </ b> A made of a closed-cell sponge sheet that contacts or adheres to the separator 2, and each catalyst layer bonded to the electrolyte membrane 3 or the electrolyte membrane 3. The sub-gasket 7B made of a metal plate, a resin plate, or a rubber plate, which is bonded or bonded to form the support frame of the electrolyte membrane 3, and the main gasket 7A and the sub-gasket 7B are joined to the peripheral edge of the main gasket 7A. A hot-melt adhesive layer 7C mainly composed of a semi-cured thermosetting resin, and a liquid lubricant 7D applied to each adhesive surface between the surface of the hot-melt adhesive layer 7C and the surface of the subgasket 7B; .

前記液体潤滑剤７Ｄとしての、例えば、石鹸水（せっけん水、または、セッケン水）は、ホットメルト７Ｃ表面のベタツキを抑制し、ホットメルト７Ｃ表面が部分的に接着相手部材であるサブガスケット７Ｂ表面に粘着して、両者間に空気溜りが形成されることを抑制する。   As the liquid lubricant 7D, for example, soapy water (soap water or soapy water) suppresses stickiness on the surface of the hot melt 7C, and the surface of the sub-gasket 7B in which the surface of the hot melt 7C is partially a bonding partner member. It sticks to and suppresses the formation of an air pocket between them.

即ち、前記メインガスケット７Ａのホットメルト７Ｃとサブガスケット７Ｂとは、塗布された液体潤滑剤７Ｄ、例えば、石鹸水を介して積層され、積層方向に加圧した状態で加熱されることにより、液体潤滑剤７Ｄを蒸発させてその潤滑性を無くし、露出されたホットメルト７Ｃとサブガスケット７Ｂが直接接触し、ホットメルト７Ｃを完全に硬化させて一体に接合するか、若しくは、ホットメルト７Ｃを半硬化させて一体とする。半硬化させた場合には、燃料電池セル１若しくは燃料電池スタックとして組立てた上で積層方向に圧縮しつつ加熱することによりホットメルト７Ｃを完全に硬化させるようにする。   That is, the hot melt 7C and the subgasket 7B of the main gasket 7A are laminated through an applied liquid lubricant 7D, for example, soapy water, and heated in a state of being pressurized in the laminating direction. The lubricant 7D is evaporated to lose its lubricity, and the exposed hot melt 7C and the subgasket 7B are in direct contact with each other, and the hot melt 7C is completely cured and joined together, or the hot melt 7C is semi-bonded. Harden and unite. When semi-cured, the hot melt 7C is completely cured by assembling as the fuel cell 1 or the fuel cell stack and heating while compressing in the stacking direction.

前記ホットメルト７Ｃ表面およびサブガスケット７Ｂ表面は石鹸水（７Ｄ）により空気と遮断されており、メインガスケット７Ａのホットメルト７Ｃとサブガスケット７Ｂとの積層時には、図２に示すように、先ず石鹸水（７Ｄ）同士が接触することにより、両者間に存在する空気が外部に抜けた状態とすることができ、接合されたメインガスケット７Ａのホットメルト７Ｃとサブガスケット７Ｂとの間には空気が残留することがない。   The surface of the hot melt 7C and the surface of the subgasket 7B are shielded from air by soapy water (7D). When the hotmelt 7C of the main gasket 7A and the subgasket 7B are laminated, as shown in FIG. (7D) By contacting each other, the air existing between them can be made to escape to the outside, and air remains between the hot melt 7C and the subgasket 7B of the joined main gasket 7A. There is nothing to do.

また、前記液体潤滑剤７Ｄを塗布することに代えて、パウダー状の粉体の固体潤滑剤を塗布するようにしてもよく、この場合には、ホットメルト７Ｃ表面のベタツキが抑制されるため、接着面同士を積層して押圧した際に、ホットメルト７Ｃ表面が部分的に接着相手部材であるサブガスケット７Ｂ表面に粘着することがない。このため、両者間に空気溜りが発生することが抑制できる。そして、ホットメルト７Ｃ表面とサブガスケット７Ｂ表面とが密着されて両者間の空気が排出された段階で、加熱することにより、表面の粉体状の固体潤滑剤をホットメルト７Ｃ内に取込ませて、露出されたホットメルト７Ｃとサブガスケット７Ｂを直接接触させて、ホットメルト７Ｃを完全に硬化させて一体に接合するか、若しくは、ホットメルト７Ｃを半硬化させて一体とする。半硬化させた場合には、燃料電池セル１若しくは燃料電池スタックとして組立てた上で積層方向に圧縮しつつ加熱することによりホットメルト７Ｃを完全に硬化させるようにする。   Further, instead of applying the liquid lubricant 7D, a solid lubricant of powdered powder may be applied. In this case, since the stickiness of the surface of the hot melt 7C is suppressed, When the adhesive surfaces are stacked and pressed, the surface of the hot melt 7C does not partially stick to the surface of the subgasket 7B, which is an adhesion partner member. For this reason, generation | occurrence | production of an air pocket between both can be suppressed. Then, at the stage where the surface of the hot melt 7C and the surface of the subgasket 7B are brought into close contact with each other and the air between them is discharged, heating is performed so that the powdery solid lubricant on the surface is taken into the hot melt 7C. Then, the exposed hot melt 7C and the subgasket 7B are brought into direct contact, and the hot melt 7C is completely cured and bonded together, or the hot melt 7C is semi-cured and integrated. When semi-cured, the hot melt 7C is completely cured by assembling as the fuel cell 1 or the fuel cell stack and heating while compressing in the stacking direction.

以上のように、本実施形態では、ガスケット７の素材７Ａ、７Ｂ同士を接着剤７Ｃにより貼合わせる時に、液体潤滑剤７Ｄ若しくは固体潤滑剤により部分的に粘着して貼合せる素材間に空気が残留した状態となることを抑制できる。このため、残留空気による接合強度および耐久性の低下を抑制でき、且つ、接着部が剥離する不具合を発生させることがない。また、前記残留空気によりガスケット７の厚さが不均一となることを抑制でき、燃料電池セル１を構成して所定の数量を燃料電池スタックとして積層しても、燃料電池スタックに大きな傾きが発生したり、燃料電池スタックとしてエンドプレートにより積層方向に圧縮した場合においても、局部的な応力によるセパレータ２の割れ等を発生させることがない。即ち、本実施形態では、接合面に残留空気を含まない接合強度および耐久性の高いガスケットを備える燃料電池を提供することができる。   As described above, in this embodiment, when the materials 7A and 7B of the gasket 7 are bonded together with the adhesive 7C, air remains between the materials that are partially adhered and bonded with the liquid lubricant 7D or the solid lubricant. It can suppress that it will be in the state. For this reason, it is possible to suppress a decrease in bonding strength and durability due to residual air, and there is no problem that the bonded portion peels off. In addition, the thickness of the gasket 7 can be prevented from becoming uneven due to the residual air, and even if the fuel cell 1 is configured and a predetermined number of fuel cells are stacked as a fuel cell stack, a large inclination occurs in the fuel cell stack. However, even when the fuel cell stack is compressed in the stacking direction by the end plate, the separator 2 is not cracked by local stress. That is, in this embodiment, it is possible to provide a fuel cell including a gasket having high bonding strength and durability that does not include residual air on the bonding surface.

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。   In the present embodiment, the following effects can be achieved.

（ア） 固体高分子からなる電解質膜３と、この電解質膜３の反応領域に接する両面に電極触媒層４を有する燃料極および酸化剤極を接合させた電解質膜積層体６の周辺領域に、複数の素材を接着剤により貼合せて構成するガスケット７を配置し、セパレータ２を介して積層した燃料電池１において、前記ガスケット７は、接着剤により貼合わされる少なくともいずれか一方の接着面に開口させて空気抜き通路（潤滑剤７Ｄ）を備え、接着剤７Ｃによる接着時に貼合わされる接着面間に存在する空気を前記空気抜き通路（潤滑剤７Ｄ）を経由させて外部に排出させて接着されていることを特徴とする。このため、メインガスケット７Ａとサブガスケット７Ｂの間に空気が残らず、ガスケット７の厚さばらつきがなくなり、燃料電池スタックとしての積層時にスタックの傾きを解消でき、燃料電池スタックとしてエンドプレートにより積層方向に圧縮した場合にも、局部的な応力によるセパレータ２の割れ等を発生させることが抑制できる。また、残留空気が無いため、接着部分の接合強度および耐久性が低下することや剥離を発生させることがない。   (A) In the peripheral region of the electrolyte membrane laminate 6 in which the electrolyte membrane 3 made of a solid polymer and the fuel electrode and the oxidizer electrode having the electrode catalyst layer 4 on both surfaces in contact with the reaction region of the electrolyte membrane 3 are joined, In the fuel cell 1 in which a gasket 7 constituted by laminating a plurality of materials with an adhesive is disposed and laminated via a separator 2, the gasket 7 is opened on at least one of the adhesive surfaces bonded with the adhesive. The air vent passage (lubricant 7D) is provided, and the air existing between the bonding surfaces bonded at the time of bonding by the adhesive 7C is discharged to the outside via the air vent passage (lubricant 7D) and bonded. It is characterized by that. For this reason, air does not remain between the main gasket 7A and the subgasket 7B, the thickness variation of the gasket 7 is eliminated, and the stack inclination can be eliminated when stacking as a fuel cell stack. Even when compressed, it is possible to prevent the separator 2 from cracking due to local stress. Further, since there is no residual air, the bonding strength and durability of the bonded portion are not reduced and peeling does not occur.

（イ）空気抜き通路として、貼合わされる接着面に塗布される接着剤７Ｃの表面および／または前記接着剤７Ｃ表面に対面する接着面の表面に、塗布される液体潤滑剤７Ｄ若しくは固体潤滑剤により形成する、即ち、ガスケット７の接着剤７Ｃにより貼合わされる少なくともいずれか一方の接着面に接着剤７Ｃを塗布し、前記塗布された接着剤７Ｃの表面および／または前記接着剤７Ｃ表面に対面する接着面の表面に液体潤滑剤７Ｄ若しくは固体潤滑剤を塗布し、前記潤滑剤７Ｄを介在させた状態で接着面同士を圧着させることにより、貼合わされる接着面間に存在する空気を潤滑剤７Ｄにより形成する前記空気抜き通路を経由させて外部に排出させてガスケット７の素材同士を、接着剤７Ｃ中に空気を残すことなく確実に接着させることができる。そして、液体潤滑剤７Ｄの場合には加熱段階において蒸発させることができ、固体潤滑剤の場合には加熱段階において固体潤滑剤をホットメルト７Ｃ内に取込ませることができる。   (A) As an air vent passage, the surface of the adhesive 7C applied to the bonded adhesive surface and / or the surface of the adhesive surface facing the adhesive 7C surface is applied by the liquid lubricant 7D or solid lubricant applied The adhesive 7C is applied to at least one adhesive surface to be formed, that is, bonded by the adhesive 7C of the gasket 7, and faces the surface of the applied adhesive 7C and / or the surface of the adhesive 7C. Liquid lubricant 7D or solid lubricant is applied to the surface of the adhesive surface, and the adhesive surfaces are pressure-bonded with the lubricant 7D interposed therebetween, so that air existing between the adhesive surfaces to be bonded is lubricant 7D. The material of the gasket 7 can be securely bonded without leaving air in the adhesive 7C by discharging to the outside via the air vent passage formed by Kill. In the case of the liquid lubricant 7D, it can be evaporated in the heating stage, and in the case of the solid lubricant, the solid lubricant can be taken into the hot melt 7C in the heating stage.

（第２実施形態）
図３および図４は、本発明を適用した燃料電池およびその製造方法の第２実施形態を示し、図３は燃料電池セルの分解状態を示す断面図、図４は図３に示す燃料電池セルの組立過程を示す工程図である。本実施形態においては、ガスケットにおける接着面間の空気の抜き通路を接着剤により形成した構成を第１実施形態に追加したものである。なお、図１、２と同一装置・部材には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。 (Second Embodiment)
3 and 4 show a second embodiment of a fuel cell to which the present invention is applied and a method for manufacturing the same, FIG. 3 is a sectional view showing a disassembled state of the fuel cell, and FIG. 4 is a fuel cell shown in FIG. It is process drawing which shows this assembly process. In this embodiment, the structure which formed the air extraction path between the adhesion surfaces in a gasket with the adhesive agent is added to 1st Embodiment. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

図３において、本実施形態の燃料電池セル１のガスケット７は、電解質膜３の支持枠を構成するサブガスケット７Ｂと、サブガスケット７Ｂ上に接着されるメインガスケット７Ａとからなる構成は、第１実施形態と同様である。メインガスケット７Ａと対面するセパレータ２の周辺領域には、反応領域を取囲んで連続する環状溝１０Ａが形成され、環状溝１０Ａの底部には、底辺を底部に接着などにより固定した台形断面のリップシール１０が配置され、各リップシール１０の先端面はメインガスケット７Ａの幅方向中央部に接触されるよう位置設定されている。   In FIG. 3, the gasket 7 of the fuel cell 1 of the present embodiment includes a sub gasket 7 </ b> B that constitutes a support frame of the electrolyte membrane 3 and a main gasket 7 </ b> A that is bonded onto the sub gasket 7 </ b> B. This is the same as the embodiment. In the peripheral region of the separator 2 facing the main gasket 7A, a continuous annular groove 10A is formed surrounding the reaction region, and a trapezoidal cross-sectional lip is fixed to the bottom of the annular groove 10A by bonding or the like to the bottom. The seals 10 are disposed, and the front end surfaces of the lip seals 10 are positioned so as to be in contact with the center portion in the width direction of the main gasket 7A.

前記サブガスケット７Ｂの電解質膜３に対面する表面およびメインガスケット７Ａのサブガスケット７Ｂに対面する表面には、その幅方向中央部に沿って、所定間隔毎に起立させて支持支柱を備えるか、若しくは、連続的に配置した支持突条１１が設けられている。前記支持支柱若しくは支持突条１１は、比較的反発係数の低いゴム等からなる弾性体、若しくは、所定以上の圧縮荷重により座屈する塑性体で形成しており、以下では、単に支持板１１という。この支持板１１はメインガスケット７Ａおよびサブガスケット７Ｂの幅方向中央部に位置することから、前記セパレータ２に配置したリップシール１０の先端と概略同一位置に位置する。   The surface facing the electrolyte membrane 3 of the sub-gasket 7B and the surface facing the sub-gasket 7B of the main gasket 7A are provided with support struts erected at predetermined intervals along the central portion in the width direction, or The support protrusions 11 arranged continuously are provided. The support struts or support ridges 11 are formed of an elastic body made of rubber or the like having a relatively low coefficient of restitution, or a plastic body that is buckled by a predetermined or more compressive load. Since the support plate 11 is located at the center in the width direction of the main gasket 7A and the sub-gasket 7B, it is located at substantially the same position as the tip of the lip seal 10 disposed on the separator 2.

前記支持板１１を境として、サブガスケット７Ｂおよびメインガスケット７Ａの表面の内周側および外周側には、無数の突起状接着剤７Ｅを半硬化状態で均一に配置している。突起状接着剤７Ｅ同士の間には、空間が形成され、メインガスケット７Ａおよびサブガスケット７Ｂの接着すべき表面が前記空間に露出するよう構成している。前記突起状接着剤７Ｅの高さ寸法は、メインガスケット７Ａおよびサブガスケット７Ｂの幅方向中央側で最も高く、幅方向外周側に至るに連れて低くなるように設定している。即ち、前記突起状接着剤７Ｅの各先端を包括する包括面は、各ガスケット７Ａ、７Ｂの幅方向中央部で高く、幅方向外周側で低くなる傾斜構造としている。   With the support plate 11 as a boundary, innumerable protruding adhesives 7E are uniformly arranged in a semi-cured state on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the surfaces of the subgasket 7B and the main gasket 7A. A space is formed between the protruding adhesives 7E, and the surfaces of the main gasket 7A and the subgasket 7B to be bonded are exposed in the space. The height of the protruding adhesive 7E is set to be highest at the center in the width direction of the main gasket 7A and the sub-gasket 7B, and lower as it reaches the outer periphery in the width direction. That is, the inclusive surface that covers each tip of the protruding adhesive 7E has an inclined structure that is high at the center in the width direction of each gasket 7A, 7B and lower at the outer periphery in the width direction.

そして、前記包括面の各ガスケット７Ａ、７Ｂの幅方向中央側の頂点を構成する最内周側の突起状接着剤７Ｅは、前記セパレータ２に設けたリップシール１０の幅内に存在するよう配列しており、望ましくは、リップシール１０の先端面の幅（０．５〜２ｍｍ）の投影領域に近接させるか、より望ましくは、前記投影領域に存在するよう配列する。このように幅方向中央側の突起状接着剤７Ｅを配列することにより、燃料電池セル１および燃料電池スタックとして組立てた際に、リップシール１０より作用する積層方向の圧縮力が確実に最内周側の接着剤７Ｅに作用して接着状態を維持してシール性を確保することができる。   Then, the innermost peripheral protruding adhesive 7 </ b> E constituting the vertex of the widthwise center side of each gasket 7 </ b> A, 7 </ b> B on the inclusion surface is arranged so as to exist within the width of the lip seal 10 provided on the separator 2. Preferably, the lip seal 10 has a width (0.5 to 2 mm) near the projection area, or more preferably arranged so as to exist in the projection area. By arranging the protruding adhesives 7E on the center side in the width direction in this manner, when the fuel cell 1 and the fuel cell stack are assembled, the compressive force in the stacking direction acting from the lip seal 10 is ensured. It acts on the side adhesive 7E to maintain the adhesive state and ensure the sealing performance.

なお、図３は各ガスケット７が電解質膜３と分離された分解状態を示しており、以下では、図４に基づいて、各ガスケット７の電解質膜３への接合手順について説明する。   FIG. 3 shows a disassembled state in which each gasket 7 is separated from the electrolyte membrane 3, and a procedure for joining each gasket 7 to the electrolyte membrane 3 will be described below based on FIG.

まず、図４（Ａ）に示すように、接着面にリップシール１０下部の幅０．５〜３．０ｍｍ程度を頂点とし、幅方向外側に向かって先端の高さが低くなるよう傾斜状に突起状接着剤７Ｅを配列したサブガスケット７Ｂおよびメインガスケット７Ａと、電解質膜３の反応領域の両面に触媒層４およびガス拡散層５を接合した電解質膜積層体６と、を予め用意する。   First, as shown in FIG. 4 (A), the adhesive surface is inclined so that the width of the lower part of the lip seal 10 is about 0.5 to 3.0 mm, and the tip height decreases toward the outer side in the width direction. A subgasket 7B and a main gasket 7A in which protruding adhesives 7E are arranged, and an electrolyte membrane laminate 6 in which the catalyst layer 4 and the gas diffusion layer 5 are bonded to both surfaces of the reaction region of the electrolyte membrane 3 are prepared in advance.

次いで、図４（Ｂ）に示すように、電解質膜３の周辺領域の両側に、接着面を対面させてサブガスケット７Ｂを支持板１１により各突起状接着剤７Ｅの先端が電解質膜３に接触させない状態で配置する。この場合に、支持板１１の先端にも接着剤を塗布しておくことにより、サブガスケット７Ｂと電解質膜３とを支持板１１先端の接着剤により電解質膜３を接着して、より簡単にサブアセンブリすることができる。   Next, as shown in FIG. 4B, the tips of the protruding adhesives 7E are brought into contact with the electrolyte membrane 3 by the supporting plate 11 with the adhesive surfaces facing both sides of the peripheral region of the electrolyte membrane 3. Arrange in a state that does not. In this case, by applying an adhesive also to the tip of the support plate 11, the subgasket 7B and the electrolyte membrane 3 are bonded to each other with the adhesive at the tip of the support plate 11, thereby making it easier to sub Can be assembled.

次いで、図４（Ｃ）に示すように、仮止めしたサブガスケット７Ｂの両側に、接着面を対面させてメインガスケット７Ａを支持板１１により各突起状接着剤７Ｅの先端がサブガスケット７Ｂに接触させない状態で配置する。この場合にも、支持板１１の先端にも接着剤を塗布しておくことにより、メインガスケット７Ａとサブガスケット７Ｂとを支持板１１先端の接着剤によりサブガスケット７Ｂを接着して、より簡単にサブアセンブリすることができる。   Next, as shown in FIG. 4 (C), the adhesive gasket faces both sides of the temporarily fixed sub-gasket 7B, and the main gasket 7A is brought into contact with the sub-gasket 7B by the support plate 11 with the tip of each protruding adhesive 7E. Arrange in a state that does not. Also in this case, by applying an adhesive to the tip of the support plate 11, the main gasket 7A and the sub-gasket 7B are bonded to each other with the adhesive at the tip of the support plate 11, thereby making it easier. Can be sub-assembled.

次に、図４（Ｄ）に示すように、積層してサブアセンブリした電解質膜１とサブガスケット７Ｂおよびメインガスケット７Ａを、内蔵するヒータにより加熱した加圧盤１２にセットして、加圧盤１２により積層方向にプレスする。この場合の加圧盤１２の加熱温度は、例えば、１００〜１５０［℃］であり、また、その加圧力は、例えば、０．５〜３［ＭＰａ］とする。   Next, as shown in FIG. 4 (D), the laminated electrolyte membrane 1, subgasket 7B, and main gasket 7A are set on a pressure plate 12 heated by a built-in heater, and the pressure plate 12 is used. Press in the stacking direction. In this case, the heating temperature of the pressure platen 12 is, for example, 100 to 150 [° C.], and the pressing force is, for example, 0.5 to 3 [MPa].

加圧盤１２による加圧により、サブガスケット７Ｂおよびメインガスケット７Ａの各接着面に配列した突起状接着剤７Ｅは、最も高い寸法に形成された幅方向中央側の突起状接着剤７Ｅの先端が先ず相手側接着面に押付けられ、次いでその外側に位置する突起状接着剤７Ｅの先端が相手側接着面に押付けられ、順次外側に位置する突起状接着剤７Ｅの先端が同様にして相手側接着面に押付けられていく。そして、当該突起状接着剤７Ｅの周辺の空気は、順次幅方向外側の突起状接着剤７Ｅ間の空間を介して外方に押出される。   The protruding adhesive 7E arranged on the bonding surfaces of the sub-gasket 7B and the main gasket 7A by the pressurization by the pressing board 12 has the tip of the protruding adhesive 7E at the center in the width direction formed in the highest dimension first. Pressed against the mating adhesive surface, and then the tip of the protruding adhesive 7E located on the outside is pressed against the mating adhesive surface, and the tip of the projecting adhesive 7E located on the outside sequentially in the same manner. It is pressed against. The air around the protruding adhesive 7E is sequentially pushed outward through the space between the protruding adhesives 7E on the outer side in the width direction.

即ち、突起状接着剤７Ｅの押し潰し量は、幅方向内側の突起状接着剤７Ｅが最も大きく押し潰され、順次幅方向外側に移るに連れてその押し潰し量は少なくなる。このため、突起状接着剤７Ｅ同士の間に存在した空気は、押し潰し量がより少ない外側の突起状接着剤７Ｅ同士の隙間を経由して、順次外側に押出される。加圧盤１２の加圧ストロークがストロークエンドに到達した段階では、全ての突起状接着剤７Ｅがメインガスケット７Ａ・サブガスケット７Ｂ間、およびサブガスケット７Ｂ・電解質膜３間で押し潰される。突起状接着剤７Ｅ同士の間に存在していた空気は、突起状接着剤７Ｅの全てが押し潰された段階では、接着面同士の間から排出されており、接着面同士の間には押し潰された接着剤のみが存在することとなる。   In other words, the crushing amount of the protruding adhesive 7E is the largest crushing of the protruding adhesive 7E on the inner side in the width direction, and the crushing amount decreases as it sequentially moves outward in the width direction. For this reason, the air existing between the protruding adhesives 7E is sequentially pushed outward through the gap between the outer protruding adhesives 7E with a smaller amount of crushing. At the stage where the pressure stroke of the pressure plate 12 reaches the stroke end, all the protruding adhesives 7E are crushed between the main gasket 7A and the subgasket 7B, and between the subgasket 7B and the electrolyte membrane 3. The air existing between the protruding adhesives 7E is discharged from between the bonding surfaces when all of the protruding adhesives 7E are crushed, and is pressed between the bonding surfaces. Only the crushed adhesive will be present.

この段階において、加圧盤１２をストロークエンドで所定時間停止させることにより、押し潰した接着剤を加圧盤１２の温度により昇温させ、接着剤を硬化させる。前記所定時間が経過した後に、加圧盤１２を後退させると、図４（Ｅ）に示すように、硬化した接着剤により接着されたサブガスケット７Ｂおよびメインガスケット７Ａを周辺領域に一体に備える電解質膜積層体６を得ることができる。   At this stage, the pressure platen 12 is stopped for a predetermined time at the stroke end, whereby the crushed adhesive is heated by the temperature of the pressure platen 12, and the adhesive is cured. When the pressure platen 12 is retracted after the predetermined time has elapsed, as shown in FIG. 4 (E), an electrolyte membrane that integrally includes a sub-gasket 7B and a main gasket 7A bonded to each other by a hardened adhesive. The laminated body 6 can be obtained.

以上のように、本実施形態のガスケット７では、接着面に配置する接着剤７Ｅを突起状として無数に配列することにより、突起状接着剤７Ｅ同士の間に空気が流通する通路が形成されているため、接着面同士を圧着する段階で、突起状接着剤７Ｅ同士の間に存在していた空気が前記通路を経由して外部に排出されることとなり、圧着後の接着剤中に残留空気が残ることを抑制することができる。   As described above, in the gasket 7 of the present embodiment, by arranging an infinite number of adhesives 7E arranged on the bonding surface as protrusions, a passage through which air flows is formed between the protrusions 7E. Therefore, the air existing between the protruding adhesives 7E is discharged to the outside through the passage at the stage of bonding the bonding surfaces to each other, and residual air is left in the bonded adhesive. Can be prevented from remaining.

しかも、本実施形態においては、突起状接着剤７Ｅの高さ寸法を、幅方向中央側で高く、幅方向外側で低くなるよう傾斜配列としているため、幅方向中央部側の突起状接着剤７Ｅの潰れ代が幅方向外側の突起状接着剤７Ｅの潰れ代より常に大きくなり、潰れ代の少ない外側の突起状接着剤７Ｅ同士の間の空間を経由して空気が常に外側に流れることにより、圧着後の接着剤中には、残留空気の存在をなくするか、極めて小さくなくすることができる。   In addition, in the present embodiment, the height of the protruding adhesive 7E is inclined so that it is higher at the center in the width direction and lower at the outer side in the width direction, so that the protruding adhesive 7E at the center in the width direction is used. The crushing allowance is always larger than the crushing allowance of the protruding adhesive 7E on the outer side in the width direction, and air always flows to the outside via the space between the protruding protruding adhesives 7E with less crushing allowance, In the adhesive after press bonding, the presence of residual air can be eliminated or extremely small.

しかも、最も中央側の突起状接着剤７Ｅを、組立時にガスケット７を押圧するリップシール１０の幅内に位置させることで、確実に面圧が加わる領域の接着剤密度を高めて、ガスケット７のシール性を確保することができる。   In addition, by positioning the most protruding adhesive 7E in the center within the width of the lip seal 10 that presses the gasket 7 during assembly, it is possible to increase the adhesive density in the area where the surface pressure is surely applied. Sealability can be secured.

本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。   In the present embodiment, in addition to the effect (a) in the first embodiment, the following effects can be achieved.

（ウ）固体高分子からなる電解質膜３と、この電解質膜３の反応領域に接する両面に電極触媒層４を有する燃料極および酸化剤極を接合させた電解質膜積層体６の周辺領域に、複数の素材を接着剤７Ｅにより貼合せて構成するガスケット７を配置し、セパレータ２を介して積層する燃料電池１の製造方法において、ガスケット７の接着剤により貼合わされる少なくともいずれか一方の接着面に突起状接着剤７Ｅを多数配列させ、前記接着面同士を圧着させ且つ圧着させた接着面同士を加熱し、貼合わされる接着面間に存在する空気を前記突起状接着剤７Ｅ間の隙間を経由させて外部に排出させてガスケット７の素材同士を接着することにより、即ち、前記突起状接着剤７Ｅ間の隙間により空気抜き通路を形成することができ、接着面同士を圧着する段階で、突起状接着剤７Ｅ同士の間に存在していた空気が前記通路を経由して外部に排出されることとなり、圧着後の接着剤中に残留空気が残ることを抑制することができる。   (C) In the peripheral region of the electrolyte membrane laminate 6 in which the electrolyte membrane 3 made of a solid polymer and the fuel electrode and the oxidizer electrode having the electrode catalyst layer 4 on both surfaces in contact with the reaction region of the electrolyte membrane 3 are joined. In the manufacturing method of the fuel cell 1 in which the gasket 7 configured by laminating a plurality of materials with the adhesive 7E is disposed and laminated via the separator 2, at least one of the adhesive surfaces bonded with the adhesive of the gasket 7 A large number of protruding adhesives 7E are arranged, the bonding surfaces are bonded together and the bonded bonding surfaces are heated, and the air existing between the bonding surfaces to be bonded is removed from the gaps between the protruding adhesives 7E. By allowing the gasket 7 materials to adhere to each other by being discharged to the outside, that is, an air vent passage can be formed by a gap between the protruding adhesives 7E, and the adhesive surfaces are pressed together. At this stage, the air existing between the protruding adhesives 7E is discharged to the outside through the passage, and it is possible to suppress residual air from remaining in the adhesive after pressure bonding. it can.

（エ）突起状接着剤Ｅ７として、接着面の幅方向中央部でその高さ寸法が最も高く、幅方向外周側でその高さ寸法が低く形成することにより、幅方向中央部側の突起状接着剤７Ｅの潰れ代が幅方向外側の突起状接着剤７Ｅの潰れ代より常に大きくなり、潰れ代の少ない外側の突起状接着剤７Ｅ同士の間の空間を経由して空気が常に外側に流れることを可能とし、圧着後の接着剤中には、残留空気の存在をなくするか、極めて小さくなくすることができる。   (D) As the protruding adhesive E7, the height dimension is the highest at the center in the width direction of the bonding surface, and the height dimension is reduced at the outer periphery in the width direction, so that the protruding shape on the width direction center section side. The crushing margin of the adhesive 7E is always larger than the crushing margin of the protruding adhesive 7E on the outer side in the width direction, and the air always flows to the outside through the space between the protruding adhesives 7E on the outer side with less crushing allowance. In the adhesive after pressure bonding, the presence of residual air can be eliminated or extremely small.

（オ）突起状接着剤７Ｅとして、セパレータ２に配置されて燃料電池１の組立時にガスケット７に押付けられるリップシール１０の幅と重なる領域の高さ寸法がその他の領域の突起状接着剤７Ｅの高さ寸法より高く形成することにより、確実に面圧が加わる領域の接着剤密度を高めて、ガスケット７のシール性を確保することができる。   (E) As the protruding adhesive 7E, the height dimension of the region overlapping the width of the lip seal 10 disposed on the separator 2 and pressed against the gasket 7 when the fuel cell 1 is assembled is the height of the protruding adhesive 7E in the other region. By forming it higher than the height dimension, it is possible to reliably increase the adhesive density in the region where the surface pressure is applied and to ensure the sealing performance of the gasket 7.

（カ）ガスケット７は、周辺領域の電解質膜３と対面する表面にも突起状接着剤７Ｅを多数配列させ、電解質膜３の周辺領域に対して、前記突起状接着剤７Ｅ間の隙間により形成される空気抜き通路により、両者間に存在する空気を外部に排出させて接着されていることにより、電解質膜３とガスケット７との間においても、接着面同士を圧着する段階で、突起状接着剤７Ｅ同士の間に存在していた空気が前記通路を経由して外部に排出されることとなり、圧着後の接着剤中に残留空気が残ることを抑制することができる。   (F) The gasket 7 is formed by arranging a large number of protruding adhesives 7E on the surface facing the electrolyte membrane 3 in the peripheral region, and by the gap between the protruding adhesives 7E with respect to the peripheral region of the electrolyte membrane 3 In the stage where the bonding surfaces are pressure-bonded between the electrolyte membrane 3 and the gasket 7, the air existing between the electrolyte membrane 3 and the gasket 7 is bonded by discharging the air existing between the two through the air vent passage. The air existing between 7E is discharged to the outside through the passage, and it is possible to suppress the residual air from remaining in the adhesive after the pressure bonding.

（第３実施形態）
図５は、本発明を適用した燃料電池およびその製造方法の第３実施形態を示す燃料電池セルの断面図である。本実施形態においては、接着面同士の間の空気を外部へ排出する空気抜き通路をガスケットに設けるようにしたものである。なお、図１〜４と同一装置・部品には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。 (Third embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view of a fuel cell showing a third embodiment of the fuel cell to which the present invention is applied and a method for manufacturing the fuel cell. In the present embodiment, the gasket is provided with an air vent passage for discharging the air between the bonding surfaces to the outside. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

図５において、本実施形態の燃料電池セル１のガスケット７は、電解質膜３の支持枠を構成するサブガスケット７Ｂと、サブガスケット７Ｂ上に接着されるメインガスケット７Ａとからなる構成は、第１実施形態と同様である。図５は燃料電池スタックとして組立てる前の積層方向に組付荷重を付与していない状態の燃料電池セル１を示している。   In FIG. 5, the gasket 7 of the fuel cell 1 of the present embodiment includes a sub gasket 7 </ b> B that constitutes a support frame for the electrolyte membrane 3 and a main gasket 7 </ b> A that is bonded onto the sub gasket 7 </ b> B. This is the same as the embodiment. FIG. 5 shows the fuel cell 1 in a state where no assembly load is applied in the stacking direction before the fuel cell stack is assembled.

サブガスケット７Ｂおよびメインガスケット７Ａには、接着面に開口し且つ接着面とは反対表面に到達する多数の空気抜き孔１５を備える。前記空気抜き孔１５は、その内径を、例えば、１［μｍ］〜１０［ｍｍ］の範囲のいずれかに設定し、メインガスケット７Ａとサブガスケット７Ｂとを複数組だけ積層した状態においてレーザピアス等によりこれらガスケット７を貫通させて開けることができる。   The sub gasket 7B and the main gasket 7A are provided with a large number of air vent holes 15 that open to the bonding surface and reach the surface opposite to the bonding surface. The inner diameter of the air vent hole 15 is set to, for example, one of the range of 1 [μm] to 10 [mm], and a plurality of sets of the main gasket 7A and the subgasket 7B are laminated by laser piercing or the like. These gaskets 7 can be opened through.

また、空気抜き孔１５のピッチは、孔１５の内径によっても異ならせる必要があるが、単位面積あたりの開口面積がいずれの範囲においても同じとなるように、例えば、１０［μｍ］〜１００［ｍｍ］の範囲のいずれかに設定する。しかしながら、ガスケット７のシール性能の低下を防止することから、ガスケット７の燃料電池セル１の外周側となる部分から、例えば、１〜１０［ｍｍ］の領域には、空気抜き孔１５の無い領域を設けるようにしている。   In addition, the pitch of the air vent holes 15 needs to be varied depending on the inner diameter of the holes 15, but for example, 10 [μm] to 100 [mm] so that the opening area per unit area is the same in any range. ] Within one of the ranges. However, in order to prevent the sealing performance of the gasket 7 from being deteriorated, a region having no air vent hole 15 is formed in a region of, for example, 1 to 10 [mm] from the portion of the gasket 7 on the outer peripheral side of the fuel cell 1. I am trying to provide it.

上記のように多数の貫通孔による空気抜き孔１５を形成したメインガスケット７Ａおよびサブガスケット７Ｂは、例えば、メインガスケット７Ａの接着面に、接着剤としてのホットメルト７Ｃを塗布した後、加圧盤により、サブガスケット７Ｂとメインガスケット７Ａとの接着面同士を圧着させ、加熱硬化させると、両者は一体に形成することができる。そして、前記圧着の際には、接着面同士の間に存在する空気は、接着面に開口している空気抜き孔１５から外部へ排出させることができ、接着面間の接着剤中には空気溜りが発生することを抑制する。   As described above, the main gasket 7A and the subgasket 7B in which the air vent holes 15 are formed by a large number of through holes, for example, after applying hot melt 7C as an adhesive to the bonding surface of the main gasket 7A, When the bonding surfaces of the subgasket 7B and the main gasket 7A are pressure-bonded and heat-cured, they can be formed integrally. During the pressure bonding, the air existing between the bonding surfaces can be discharged to the outside through the air vent hole 15 opened in the bonding surfaces, and air is trapped in the adhesive between the bonding surfaces. Is suppressed from occurring.

以上のように、本実施形態のガスケット７では、接着面に開口する多数の貫通穴より形成した空気抜き孔１５を備えているため、接着面同士を圧着する段階で、接着面同士の間に空気が存在していても、外部に連通する空気抜き孔１５より、接着面同士の間に存在していた空気が外部に排出されることとなり、圧着後の接着剤中に残留空気が残ることを抑制することができる。しかも、燃料電池セル１の外周側となる部分から所定長さの領域には、空気抜き孔１５の無い部分を形成することにより、燃料電池セル１の内外間のシール性能の低下を防止することができる。   As described above, since the gasket 7 according to the present embodiment includes the air vent holes 15 formed from a large number of through holes that open to the bonding surfaces, the air is interposed between the bonding surfaces at the stage of pressure bonding the bonding surfaces. Even if air is present, the air existing between the bonding surfaces is discharged to the outside from the air vent hole 15 communicating with the outside, and residual air is prevented from remaining in the adhesive after crimping. can do. In addition, by forming a portion without the air vent hole 15 in a region having a predetermined length from the portion on the outer peripheral side of the fuel cell 1, it is possible to prevent deterioration of the sealing performance between the inside and outside of the fuel cell 1. it can.

本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）に加えて、以下に記載する効果を奏することができる。   In the present embodiment, in addition to the effect (a) in the first embodiment, the following effects can be achieved.

（キ）固体高分子からなる電解質膜３と、この電解質膜３の反応領域に接する両面に電極触媒層４を有する燃料極および酸化剤極を接合させた電解質膜積層体６の周辺領域に、複数の素材を接着剤７Ｃにより貼合せて構成するガスケット７を配置し、セパレータ２を介して積層する燃料電池の製造方法において、前記貼合せるガスケット素材７Ａ、７Ｂを重ね合わせて素材厚さ方向に貫通する多数の空気抜き孔１５を均一分布させて形成し、前記空気抜き孔１５を形成したガスケット素材７Ａ、７Ｂの少なくともいずれか一方の接着面に接着剤を塗布し、前記接着面同士を圧着させ且つ圧着させた接着面同士を加熱し、貼合わされる接着面間に存在する空気を前記空気抜き孔１５を経由させて外部に排出させてガスケット５の素材同士を接着することにより、即ち、接着剤７Ｃにより貼合わされる少なくともいずれか一方の接着面に開口され且つガスケットの厚み方向にガスケットを貫通させた多数の空気抜き孔１５により空気抜き通路が形成でき、接着面同士を圧着する段階で、接着面間に存在していた空気が前記空気抜き通路を経由して外部に排出されることとなり、圧着後の接着剤中に残留空気が残ることを抑制することができる。   (G) In the peripheral region of the electrolyte membrane laminate 6 in which the electrolyte membrane 3 made of a solid polymer and the fuel electrode and the oxidizer electrode having the electrode catalyst layer 4 on both surfaces in contact with the reaction region of the electrolyte membrane 3 are joined, In the method of manufacturing a fuel cell in which a gasket 7 is formed by laminating a plurality of materials with an adhesive 7C and laminated via a separator 2, the gasket materials 7A and 7B to be laminated are overlapped in the material thickness direction. A large number of air vent holes 15 are formed to be uniformly distributed, an adhesive is applied to at least one of the adhesive surfaces of the gasket materials 7A and 7B in which the air vent holes 15 are formed, and the adhesive surfaces are pressure-bonded to each other; Bonded surfaces of the gasket 5 are bonded by heating the bonded surfaces bonded together and discharging the air existing between the bonded surfaces to be bonded to each other through the air vent hole 15. That is, an air vent passage can be formed by a large number of air vent holes 15 that are opened in at least one of the adhesive surfaces bonded by the adhesive 7C and penetrate the gasket in the thickness direction of the gasket. At the stage of pressure bonding, air existing between the bonding surfaces is discharged to the outside through the air vent passage, and it is possible to suppress residual air from remaining in the adhesive after pressure bonding.

（ク）空気抜き孔１５として、燃料電池の組立時に外周側となるガスケット７の縁から所定寸法の領域には形成しないことにより、燃料電池セル１の内外間のシール性能の低下を防止することができる。   (H) By preventing the air vent hole 15 from being formed in an area of a predetermined dimension from the edge of the gasket 7 that is on the outer peripheral side when assembling the fuel cell, it is possible to prevent deterioration of the sealing performance between the inside and outside of the fuel cell 1 it can.

本発明の一実施形態を示す燃料電池のセルの断面図。The sectional view of the cell of the fuel cell which shows one embodiment of the present invention. 同じく燃料電池セルに使用するガスケットの製造過程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacture process of the gasket similarly used for a fuel cell. 本発明の第２実施形態を示す燃料電池のセルの分解状態を示す断面図。Sectional drawing which shows the decomposition | disassembly state of the cell of the fuel cell which shows 2nd Embodiment of this invention. 図３に示す燃料電池セルの組立過程を示す工程図。FIG. 4 is a process diagram showing an assembly process of the fuel cell shown in FIG. 3. 本発明の第３実施形態を示す燃料電池のセルの断面図。Sectional drawing of the cell of the fuel cell which shows 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 燃料電池セル、燃料電池
２ セパレータ
３ 電解質膜
４、４Ａ、４Ｂ 電極触媒層
５、５Ａ、５Ｂ ガス拡散層
６ 電解質膜積層体
７、７Ａ、７Ｂ ガスケット
７Ｃ 接着剤、ホットメルト
７Ｄ 液体潤滑剤、潤滑剤
７Ｅ 突起状接着剤
８ マニホールド
１０ リップシール
１１ 支持板
１２ 加圧盤
１５ 空気抜き孔（空気抜き通路） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell, fuel cell 2 Separator 3 Electrolyte membrane 4, 4A, 4B Electrode catalyst layer 5, 5A, 5B Gas diffusion layer 6 Electrolyte membrane laminated body 7, 7A, 7B Gasket 7C Adhesive agent, hot melt 7D Liquid lubricant, Lubricant 7E Protruding adhesive 8 Manifold 10 Lip seal 11 Support plate 12 Pressure plate 15 Air vent hole (air vent passage)

Claims (11)

固体高分子からなる電解質膜と、この電解質膜の反応領域に接する両面に電極触媒層を有する燃料極および酸化剤極を接合させた電解質膜積層体の周辺領域に、複数の素材を接着剤により貼合せて構成するガスケットを配置し、セパレータを介して積層した燃料電池において、
前記ガスケットは、接着剤により貼合わされる少なくともいずれか一方の接着面に開口させて空気抜き通路を備え、接着剤による接着時に貼合わされる接着面間に存在する空気を前記空気抜き通路を経由させて外部に排出させて接着されていることを特徴とする燃料電池。 A plurality of materials are bonded to the peripheral region of an electrolyte membrane laminate comprising an electrolyte membrane made of solid polymer and a fuel electrode and an oxidizer electrode having electrode catalyst layers on both sides in contact with the reaction region of the electrolyte membrane. In a fuel cell in which a gasket composed by laminating is arranged and laminated via a separator,
The gasket is provided with an air vent passage by opening at least one of the adhesive surfaces bonded by an adhesive, and the air existing between the adhesive surfaces bonded at the time of bonding by the adhesive passes through the air vent passage to the outside. A fuel cell characterized in that it is discharged and bonded. 前記空気抜き通路は、貼合わされる接着面に塗布される接着剤の表面および／または前記接着剤表面に対面する接着面の表面に、塗布される液体潤滑剤若しくは固体潤滑剤により形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。   The air vent passage is formed by an applied liquid lubricant or solid lubricant on the surface of the adhesive applied to the adhesive surface to be bonded and / or the surface of the adhesive surface facing the adhesive surface. The fuel cell according to claim 1, wherein 前記空気抜き通路は、貼合わされる接着面に突起状接着剤を多数配列させ、前記突起状接着剤間の隙間により形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。   2. The fuel cell according to claim 1, wherein the air vent passage is formed by a plurality of protruding adhesives arranged on an adhesive surface to be bonded, and formed by a gap between the protruding adhesives. 前記突起状接着剤は、接着面の幅方向中央部でその高さ寸法が最も高く、幅方向外周側でその高さ寸法が低く形成されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池。   4. The fuel according to claim 3, wherein the protruding adhesive is formed such that the height dimension is the highest at the center portion in the width direction of the bonding surface and the height dimension is decreased at the outer peripheral side in the width direction. battery. 前記突起状接着剤は、前記セパレータに配置されて燃料電池の組立時にガスケットに押付けられるリップシールの幅と重なる領域の高さ寸法がその他の領域の突起状接着剤の高さ寸法より高く形成されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の燃料電池。   The protruding adhesive is formed such that the height dimension of the region overlapping the width of the lip seal disposed on the separator and pressed against the gasket during assembly of the fuel cell is higher than the height size of the protruding adhesive in the other regions. The fuel cell according to claim 3 or 4, wherein the fuel cell is provided. 前記ガスケットは、周辺領域の電解質膜と対面する表面にも突起状接着剤を多数配列させ、電解質膜の周辺領域に対して、前記突起状接着剤間の隙間により形成される空気抜き通路により、両者間に存在する空気を外部に排出させて接着されていることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一つに記載の燃料電池。   The gasket has a large number of protruding adhesives arranged on the surface facing the electrolyte membrane in the peripheral region, and both of them are formed by an air vent passage formed by a gap between the protruding adhesives with respect to the peripheral region of the electrolyte membrane. The fuel cell according to any one of claims 3 to 5, wherein the fuel cell is adhered by discharging the air existing therebetween to the outside. 前記空気抜き通路は、接着剤により貼合わされる少なくともいずれか一方の接着面に開口され且つガスケットの厚み方向にガスケットを貫通させた多数の空気抜き孔により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。   2. The air vent passage according to claim 1, wherein the air vent passage is formed by a plurality of air vent holes that are opened in at least one of the bonding surfaces bonded by an adhesive and penetrate the gasket in a thickness direction of the gasket. The fuel cell as described. 前記空気抜き孔は、燃料電池の組立時に外周側となるガスケットの縁から所定寸法の領域には形成しないことを特徴とする請求項７に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 7, wherein the air vent hole is not formed in a region having a predetermined dimension from an edge of the gasket that is on the outer peripheral side when the fuel cell is assembled. 固体高分子からなる電解質膜と、この電解質膜の反応領域に接する両面に電極触媒層を有する燃料極および酸化剤極を接合させた電解質膜積層体の周辺領域に、複数の素材を接着剤により貼合せて構成するガスケットを配置し、セパレータを介して積層する燃料電池の製造方法において、
前記ガスケットの接着剤により貼合わされる少なくともいずれか一方の接着面に接着剤を塗布し、
前記塗布された接着剤の表面および／または前記接着剤表面に対面する接着面の表面に液体潤滑剤若しくは固体潤滑剤を塗布し、
前記潤滑剤を介在させた状態で接着面同士を圧着させ且つ圧着させた接着面同士を加熱することにより、
貼合わされる接着面間に存在する空気を潤滑剤により形成する前記空気抜き通路を経由させて外部に排出させてガスケットの素材同士を接着することを特徴とする燃料電池の製造方法。 A plurality of materials are bonded to the peripheral region of an electrolyte membrane laminate comprising an electrolyte membrane made of solid polymer and a fuel electrode and an oxidizer electrode having electrode catalyst layers on both sides in contact with the reaction region of the electrolyte membrane. In the method of manufacturing a fuel cell in which a gasket configured by bonding is disposed and stacked via a separator,
Applying an adhesive to at least one of the adhesive surfaces to be bonded by the gasket adhesive,
Applying a liquid lubricant or a solid lubricant to the surface of the applied adhesive and / or the surface of the adhesive surface facing the adhesive surface;
By bonding the adhesive surfaces in a state of interposing the lubricant and heating the bonded adhesive surfaces,
A method for producing a fuel cell, characterized in that air existing between bonding surfaces to be bonded is discharged to the outside through the air vent passage formed by a lubricant to bond gasket materials together. 固体高分子からなる電解質膜と、この電解質膜の反応領域に接する両面に電極触媒層を有する燃料極および酸化剤極を接合させた電解質膜積層体の周辺領域に、複数の素材を接着剤により貼合せて構成するガスケットを配置し、セパレータを介して積層する燃料電池の製造方法において、
前記ガスケットの接着剤により貼合わされる少なくともいずれか一方の接着面に突起状接着剤を多数配列させ、
前記接着面同士を圧着させ且つ圧着させた接着面同士を加熱し、
貼合わされる接着面間に存在する空気を前記突起状接着剤間の隙間を経由させて外部に排出させてガスケットの素材同士を接着することを特徴とする燃料電池の製造方法。 A plurality of materials are bonded to the peripheral region of an electrolyte membrane laminate comprising an electrolyte membrane made of solid polymer and a fuel electrode and an oxidizer electrode having electrode catalyst layers on both sides in contact with the reaction region of the electrolyte membrane. In the method of manufacturing a fuel cell in which a gasket configured by bonding is disposed and stacked via a separator,
Arranging a large number of protruding adhesives on at least one of the adhesive surfaces to be bonded by the gasket adhesive,
Heating the bonded surfaces that are bonded and bonded to each other,
A method for producing a fuel cell, characterized in that air existing between bonding surfaces to be bonded is discharged outside through a gap between the protruding adhesives to bond gasket materials together. 固体高分子からなる電解質膜と、この電解質膜の反応領域に接する両面に電極触媒層を有する燃料極および酸化剤極を接合させた電解質膜積層体の周辺領域に、複数の素材を接着剤により貼合せて構成するガスケットを配置し、セパレータを介して積層する燃料電池の製造方法において、
前記貼合せるガスケット素材を重ね合わせて素材厚さ方向に貫通する多数の空気抜き孔を均一分布させて形成し、
前記空気抜き孔を形成したガスケット素材の少なくともいずれか一方の接着面に接着剤を塗布し、
前記接着面同士を圧着させ且つ圧着させた接着面同士を加熱し、
貼合わされる接着面間に存在する空気を前記空気抜き孔を経由させて外部に排出させてガスケットの素材同士を接着することを特徴とする燃料電池の製造方法。 A plurality of materials are bonded to the peripheral region of an electrolyte membrane laminate comprising an electrolyte membrane made of solid polymer and a fuel electrode and an oxidizer electrode having electrode catalyst layers on both sides in contact with the reaction region of the electrolyte membrane. In the method of manufacturing a fuel cell in which a gasket configured by bonding is disposed and stacked via a separator,
Overlapping the gasket material to be bonded and forming a large number of air vent holes penetrating in the material thickness direction,
Applying an adhesive to the adhesive surface of at least one of the gasket material in which the air vent hole is formed,
Heating the bonded surfaces that are bonded and bonded to each other,
A method for producing a fuel cell, characterized in that air existing between bonding surfaces to be bonded is discharged to the outside through the air vent hole to bond gasket materials together.
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