JP4661102B2 - 燃料電池用電解質膜の製造方法および燃料電池 - Google Patents
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Description
A.燃料電池の構造:
B.第1の電解質膜の製造方法:
C.第2の電解質膜の製造方法:
D.変形例:
図1は、本発明の一実施例としての燃料電池を構成する単セルの概略構成を示す断面模式図である。本実施例の燃料電池は、燃料ガス中から分離した水素と、空気等の酸化ガス中の酸素との電気化学反応により発電する燃料電池である。この燃料電池は、図1に示す単セル10を複数積層し、これを両端からエンドプレート80にて挟持することで形成されている。複数の単セル10を直列に接続したスタック構造とすることで、システムに必要な電力を取り出すことができる。
図3は、第1実施例として、圧縮残留応力を付加した電解質膜50の製造工程を示す工程図である。電解質膜50の製造にあたって、まず、電解質膜50の基礎となる水素透過性金属基材を準備する(ステップS300)。第1実施例では、水素透過性金属層20を形成する基材S1として、100(μm)の厚みのパラジウム(Pd)を使用している。
図5は、第2実施例として、圧縮残留応力を付加した電解質膜の製造工程を示す工程図である。電解質膜50の製造にあたって、まず、電解質膜50の基礎となる水素透過性金属の基材S2を製造する(ステップS500)。このステップでは、水素透過性金属層20を形成する基材S2として、バナジウム(V)を基礎とし、その両面をパラジウム(Pd)で挟み込んで形成した複合金属膜を生成する。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
20...水素透過性金属層
21...圧縮残留応力の層
30...電解質層
40...カソード電極
50...電解質膜
60,70...ガスセパレータ
65...燃料ガス流路
75...酸化ガス流路
80...エンドプレート
100...MEA
400...成膜装置
410...成膜部
420...ローラ
425,435...挟持ローラ
430...テンションローラ
440...保持ロール部
450...巻取ロール部
600...加圧用ローラ
610...巻取用ローラ
Claims (5)
- 燃料電池に用いられ、水素透過性金属を含有する水素透過性金属層上にプロトン伝導性を有する電解質層を積層する電解質膜の製造方法であって、
前記水素透過性金属層における前記電解質層を積層する界面側に、前記水素透過性金属層の面に沿った圧縮方向の残留応力を付加する工程を備え、
前記工程は、前記水素透過性金属層に引張方向の応力による塑性変形を付加しながら、前記電解質層を成膜する工程である、電解質膜の製造方法。 - 請求項1に記載の電解質膜の製造方法であって、
前記水素透過性金属層は複数の水素透過性金属が積層された複合水素透過性金属層からなり、
前記工程は、
前記複合水素透過性金属層における一の水素透過性金属上に圧縮方向の残留応力を付加した水素透過性金属を積層する第1工程と、
前記第1工程の後、前記一の水素透過性金属と前記圧縮方向の残留応力を付加した水素透過性金属とを、所定の方法で接合する第2工程と、
前記第2工程の後、前記圧縮方向の残留応力を付加した水素透過性金属層上に、前記電解質層を成膜する第3工程と
を備える電解質膜の製造方法。 - 請求項2に記載の電解質膜の製造方法であって、
前記第1工程は、前記複合水素透過性金属層の表裏面に圧縮方向の残留応力を付加した水素透過性金属を積層する工程であり、
前記第3工程は、前記表裏面に積層された前記水素透過性金属の一方に前記電解質膜を成膜する工程である
電解質膜の製造方法。 - 請求項2または請求項3に記載の電解質膜の製造方法であって、
前記第2工程は、金属の表面を活性し、所定の加圧下で接合する表面活性化接合法を用いて接合する工程である電解質膜の製造方法。 - 水素透過性金属を含有する水素透過性金属層と、プロトン伝導性を有する電解質層とからなる電解質膜を有する燃料電池であって、
前記水素透過性金属層に引張方向の応力による塑性変形を付加しながら前記電解質層を成膜することによって、前記水素透過性金属層における前記電解質層を積層する界面側に、前記水素透過性金属層の面に沿った圧縮方向の残留応力を付加した圧縮残留応力層を備える燃料電池。
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