JP5190752B2 - Membrane-electrode assembly and method for forming seal part thereof - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池およびそのガスシール方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、燃料電池の内部構造の改良に関する。   The present invention relates to a fuel cell and a gas sealing method thereof. More specifically, the present invention relates to an improvement in the internal structure of a fuel cell.

一般に、燃料電池（例えば固体高分子型燃料電池）は電解質膜およびその両面に配した一対の電極からなる接合体（例えばＭＥＡ）と、該接合体を挟持する一対のセパレータとで構成されている。また、このようなセルが複数積層されていわゆる燃料電池スタックが形成されている。   In general, a fuel cell (for example, a polymer electrolyte fuel cell) is composed of an electrolyte membrane and a joined body (eg, MEA) composed of a pair of electrodes disposed on both surfaces thereof, and a pair of separators that sandwich the joined body. . In addition, a plurality of such cells are stacked to form a so-called fuel cell stack.

従来、このような燃料電池において、接合体とセパレータとの間やセパレータとセパレータとの間にはガスケット等のシール部材が設けられている。具体例を挙げると、シール部材は、接合体の周縁部とセパレータのうちガス流路の周囲の部分との間に介在するように設けられ、あるいは、セパレータにおける冷却水流路の周囲の部分とこれに隣接するセパレータにおける冷却水流路の周囲の部分との間に介在するように設けられ、これらの間をシールしている（例えば特許文献１，２参照）。
特開２００４−０３９３８５号公報 ＷＯ２００２／０８９２４０号公報 Conventionally, in such a fuel cell, a seal member such as a gasket is provided between the joined body and the separator or between the separator and the separator. As a specific example, the seal member is provided so as to be interposed between the peripheral portion of the joined body and the portion around the gas flow path in the separator, or the portion around the cooling water flow passage in the separator and the seal member. Is provided so as to be interposed between the peripheral portion of the cooling water flow path in the separator adjacent to the separator (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
JP 2004-039385 A WO2002 / 089240

しかしながら、既存の例えばＯ（オー）リングやガスケットといったシール部材によっては隙間が完全に埋まらずシール性能が十分とはいえない場合がある。   However, the existing sealing member such as an O (O) ring or gasket may not completely fill the gap, and the sealing performance may not be sufficient.

そこで、本発明は、シール性能を確保ないしはさらに向上させうる燃料電池およびそのガスシール方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell and a gas sealing method thereof that can ensure or further improve the sealing performance.

上述のように、Ｏリングなどのシール部材では十分なシール性能が確保できないことがある。このことについて鋭意検討した本発明者は以下のごとき知見を得た。すなわち、例えば電極（多孔体、拡散層）の脇（つまりは縁の周囲の部分）に隙間があると、本来ならばこれら多孔体や拡散層を通って発電反応に使われるはずのガスの一部が流れやすい隙間に流出してしまい（いわば脇流れ、バイパス）、その分だけ発電に使われないことから発電性能が低下する。この場合、僅かな隙間でもシール性能が不十分となるおそれがある。   As described above, a sealing member such as an O-ring may not ensure sufficient sealing performance. The present inventor, who has earnestly studied this matter, has obtained the following knowledge. That is, for example, if there is a gap on the side of the electrode (porous body, diffusion layer) (that is, the portion around the edge), one of the gases that would normally be used for the power generation reaction through the porous body or diffusion layer. The part flows out into the gap where it easily flows (in other words, a side flow, bypass), and since it is not used for power generation, power generation performance decreases. In this case, even a slight gap may cause insufficient sealing performance.

また、上述した多孔体や拡散層の端（脇、または縁）は揃わずに段差を含んでいる場合があり、こうした場合、極小ながらも隙間が生じることになり、しかも隙間のサイズにばらつきがあるため、既存のＯリングやシールでは隙間を埋め切れず十分なシール性能が得られない可能性がある。   Further, the ends (sides or edges) of the porous body and the diffusion layer described above may not be aligned and may include a step, and in such a case, a gap is generated although it is extremely small, and the size of the gap varies. For this reason, existing O-rings and seals may not fill the gaps and may not provide sufficient sealing performance.

加えて、シールする際に当該シールと溝等との間に境界が発生して当該部分に隙間が生じることがある。また、多孔体や拡散層の周囲をシールするための機構やスペースが別途必要になる。   In addition, when sealing, a boundary may be generated between the seal and the groove, and a gap may be generated in the portion. Further, a mechanism and a space for sealing the periphery of the porous body and the diffusion layer are required separately.

これらのことに着目してさらに検討を重ねた本発明者は、かかる課題の解決に結び付く新たな知見を得るに至った。本発明はかかる知見に基づくもので、電解質膜と、該電解質膜の両面に形成された電極と、該電極を構成する層であって電解質膜に供給される反応ガスを拡散させる拡散層と、該拡散層に反応ガスを供給するセパレータと、を有する燃料電池において、拡散層のうち外周寄りの部分が加圧されて圧密化され、反応ガスのシールとして機能していることを特徴としている。   The present inventor, who has further studied focusing on these matters, has come to obtain new knowledge that leads to the solution of such problems. The present invention is based on such knowledge, an electrolyte membrane, electrodes formed on both surfaces of the electrolyte membrane, a diffusion layer that constitutes the electrode and diffuses a reaction gas supplied to the electrolyte membrane, A fuel cell having a separator for supplying a reaction gas to the diffusion layer is characterized in that a portion near the outer periphery of the diffusion layer is pressurized and consolidated to function as a seal for the reaction gas.

また、本発明にかかる燃料電池のガスシール法は、電解質膜と、該電解質膜の両面に形成された電極と、該電極を構成する層であって電解質膜に供給される反応ガスを拡散させる拡散層と、該拡散層に反応ガスを供給するセパレータと、を有する燃料電池に対し、拡散層のうち外周寄りの部分を加圧して圧密化し、反応ガスのシールとして機能させるというものである。   In addition, the gas sealing method of the fuel cell according to the present invention diffuses a reaction gas supplied to the electrolyte membrane, an electrolyte membrane, electrodes formed on both surfaces of the electrolyte membrane, and layers constituting the electrode. In a fuel cell having a diffusion layer and a separator that supplies a reaction gas to the diffusion layer, a portion near the outer periphery of the diffusion layer is pressurized and consolidated to function as a reaction gas seal.

このように、本発明においては、燃料電池の電極において拡散層の端を加圧して圧密化し、これによって反応ガスをシールするという点で特徴的である。こうした場合、当該部分を圧密化してガス通過性や拡散性を低下させ、例えばシール部材のような境界がない状態（いわば境界レスの状態）で反応ガスをシールすることが可能となる。この点、そもそも、従来の燃料電池においてはシール部を圧縮処理するものはあっても、ガスシールを目的として拡散層の端（例えばＭＥＧＡの端）を圧密化しているものはないが、本発明においては当該被圧縮部のみでシールすることが可能である。しかも、こうした場合には、発電時の面圧確保や組付け時の位置決め精度向上のため、当該被圧縮部（加圧されて圧密化した部分）と発電反応部（反応ガスの化学反応により発電する部分）との厚さの違いを利用することも可能である。   As described above, the present invention is characterized in that the end of the diffusion layer is pressurized and consolidated in the electrode of the fuel cell, thereby sealing the reaction gas. In such a case, the portion can be consolidated to reduce the gas permeability and diffusibility, and for example, the reaction gas can be sealed in a state where there is no boundary such as a seal member (so-called boundary-less state). In this respect, in the first place, there is no conventional fuel cell that compresses the seal portion, but none of the ends of the diffusion layer (for example, the end of MEGA) is consolidated for the purpose of gas sealing. Can be sealed only by the compressed part. Moreover, in such a case, in order to ensure the surface pressure during power generation and improve the positioning accuracy during assembly, the compressed part (the part compressed and consolidated) and the power generation reaction part (power generation by the chemical reaction of the reaction gas) It is also possible to make use of the difference in thickness with the portion to be).

上述の燃料電池において、電解質膜と電極とが膜−電極接合体（ＭＥＡ）を形成していてもよいし、あるいは電解質膜、電極および拡散層が膜−電極−拡散層接合体（ＭＥＧＡ）を形成していてもよい。また、膜−電極接合体の圧密化された部分の膜厚が、当該燃料電池の発電時に加わる面圧が膜−電極接合体のうち発電に対応しないシール部分に加わるのを抑制しうる程度に薄く形成されていることが好ましい。同様に、膜−電極−拡散層接合体の圧密化された部分の膜厚が、当該燃料電池の発電時に加わる面圧が膜−電極−拡散層接合体のうち発電に対応しないシール部分に加わるのを抑制しうる程度に薄く形成されていることも好ましい。   In the above fuel cell, the electrolyte membrane and the electrode may form a membrane-electrode assembly (MEA), or the electrolyte membrane, the electrode and the diffusion layer form a membrane-electrode-diffusion layer assembly (MEGA). It may be formed. Further, the film thickness of the consolidated portion of the membrane-electrode assembly is such that the surface pressure applied during power generation of the fuel cell can be suppressed from being applied to the seal portion of the membrane-electrode assembly that does not support power generation. It is preferable to be formed thin. Similarly, the thickness of the consolidated portion of the membrane-electrode-diffusion layer assembly is such that the surface pressure applied during power generation of the fuel cell is applied to the seal portion of the membrane-electrode-diffusion layer assembly that does not support power generation. It is also preferable that the layer is formed thin enough to prevent the above.

本発明によれば、シール部材によることなくシール性能の確保ないしは向上を図ることができる。しかも、被圧縮部と発電反応部の厚さの違いを利用して発電時の面圧確保や組付け時の位置決め精度向上を図ることも可能である。   According to the present invention, it is possible to ensure or improve the sealing performance without using a sealing member. In addition, it is possible to secure the surface pressure during power generation and improve the positioning accuracy during assembly by utilizing the difference in thickness between the compressed part and the power generation reaction part.

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings.

図１〜図３に本発明の実施形態を示す。本発明にかかる燃料電池１は、電解質膜３１と、該電解質膜３１の両面に形成された電極（ガス拡散電極）３２，３３と、該電極３２，３３を構成する層であって電解質膜３１に供給される反応ガスを拡散させるガス拡散層３２ｂ，３３ｂと、該ガス拡散層３２ｂ，３３ｂに反応ガスを供給するセパレータ２０と、を有するものであり、さらに本実施形態においては、ガス拡散層３２ｂ，３３ｂのうち外周寄りの部分が加圧されて圧密化され、反応ガスのシールとして機能するようになっている（図３等参照）。   1 to 3 show an embodiment of the present invention. The fuel cell 1 according to the present invention includes an electrolyte membrane 31, electrodes (gas diffusion electrodes) 32 and 33 formed on both surfaces of the electrolyte membrane 31, and layers constituting the electrodes 32 and 33. The gas diffusion layers 32b and 33b for diffusing the reaction gas supplied to the gas diffusion layer and the separator 20 for supplying the reaction gas to the gas diffusion layers 32b and 33b. In this embodiment, the gas diffusion layer A portion closer to the outer periphery of 32b and 33b is pressurized and consolidated to function as a reaction gas seal (see FIG. 3 and the like).

以下に説明する実施形態においては、まず、燃料電池１を構成するセル（発電セル）２および複数のセル２が積層されてなる燃料電池スタックの概略構成について説明し、その後、圧密化されたガス拡散層３２ｂ，３３ｂ等の構造について説明することとする。   In the embodiment described below, first, a schematic configuration of a fuel cell stack in which a cell (power generation cell) 2 and a plurality of cells 2 constituting the fuel cell 1 are stacked will be described, and then the compacted gas will be described. The structure of the diffusion layers 32b and 33b will be described.

図１に本実施形態における燃料電池１のセル２の概略構成を示す。図示するように構成されるセル２は、順次積層されてセル積層体３を構成している（図２参照）。また、このセル積層体３等で構成される燃料電池スタックは、例えばスタック両端を一対のエンドプレート７で挟まれ、さらにこれらエンドプレート７どうしを繋ぐようにテンションプレート８からなる拘束部材が配置された状態で積層方向への荷重がかけられて締結されている（図２参照）。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a cell 2 of a fuel cell 1 in the present embodiment. The cells 2 configured as shown in the figure are sequentially stacked to form a cell stack 3 (see FIG. 2). Further, in the fuel cell stack composed of the cell stack 3 or the like, for example, both ends of the stack are sandwiched between a pair of end plates 7, and a restraining member including a tension plate 8 is disposed so as to connect the end plates 7 to each other. In this state, a load in the stacking direction is applied and fastened (see FIG. 2).

なお、このような燃料電池スタック等で構成される燃料電池１は、例えば燃料電池車両（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hybrid Vehicle）の車載発電システムにおいて利用可能なものであるがこれに限られることはなく、各種移動体（例えば船舶や飛行機など）やロボットなどといった自走可能なものに搭載される発電システム、さらには定置の発電システムにおいても利用することが可能である。   The fuel cell 1 configured by such a fuel cell stack or the like can be used in, for example, an in-vehicle power generation system of a fuel cell vehicle (FCHV; Fuel Cell Hybrid Vehicle), but is not limited thereto. It can also be used in power generation systems mounted on various mobile bodies (for example, ships, airplanes, etc.), self-propelled devices such as robots, and stationary power generation systems.

セル２に含まれる電解質としては、膜−電極接合体（ＭＥＡ；Membrane Electrode Assembly）あるいは膜−電極−拡散層接合体（ＭＥＧＡ：Membrane Electrode ＆ Gas Diffusion Layer Assembly）を用いることができる。例えば本実施形態では、膜−電極−拡散層接合体（以下、ＭＥＧＡともいう）３０を用いている（図１等参照）。   As an electrolyte contained in the cell 2, a membrane-electrode assembly (MEA) or a membrane-electrode-diffusion layer assembly (MEGA) can be used. For example, in this embodiment, a membrane-electrode-diffusion layer assembly (hereinafter also referred to as MEGA) 30 is used (see FIG. 1 and the like).

セル２は、ＭＥＧＡ３０、該ＭＥＧＡ３０を挟持する一対のセパレータ２０（図１等においてはそれぞれ符号２０ａ，２０ｂで示している）等で構成されている（図１参照）。ＭＥＧＡ３０および各セパレータ２０ａ，２０ｂはおよそ矩形の板状に形成されている。また、ＭＥＧＡ３０はその外形が各セパレータ２０ａ，２０ｂの外形よりも小さくなるように形成されている。   The cell 2 includes a MEGA 30 and a pair of separators 20 (indicated by reference numerals 20a and 20b in FIG. 1 and the like) that sandwich the MEGA 30 (see FIG. 1). The MEGA 30 and the separators 20a and 20b are formed in a substantially rectangular plate shape. The MEGA 30 is formed so that its outer shape is smaller than the outer shapes of the separators 20a and 20b.

ＭＥＧＡ３０は、高分子材料のイオン交換膜からなる高分子電解質膜（以下、単に電解質膜ともいう）３１と、電解質膜３１を両面から挟んだ一対の電極（アノード側拡散電極およびカソード側拡散電極）３２，３３とで構成されている（図１参照）。電解質膜３１は、各電極３２，３３よりも大きく形成されている。この電解質膜３１には、その周縁部３４を残した状態で各電極３２，３３が例えばホットプレス法により接合されている。   The MEGA 30 includes a polymer electrolyte membrane (hereinafter also simply referred to as an electrolyte membrane) 31 made of a polymer material ion exchange membrane, and a pair of electrodes (an anode side diffusion electrode and a cathode side diffusion electrode) sandwiching the electrolyte membrane 31 from both sides. 32 and 33 (see FIG. 1). The electrolyte membrane 31 is formed larger than the electrodes 32 and 33. The electrodes 32 and 33 are joined to the electrolyte membrane 31 by, for example, a hot press method with the peripheral edge 34 left.

ＭＥＧＡ３０を構成する電極３２，３３は、その表面に付着された白金などの触媒を担持した例えば多孔質のカーボン素材（拡散層３２ｂ，３３ｂ）で構成されている。一方の電極（アノード）３２には燃料ガス（反応ガス）としての水素ガス、他方の電極（カソード）３３には空気や酸化剤などの酸化ガス（反応ガス）が供給され、これら２種類の反応ガスによりＭＥＧＡ３０内で電気化学反応が生じてセル２の起電力が得られるようになっている。   The electrodes 32 and 33 constituting the MEGA 30 are made of, for example, porous carbon materials (diffusion layers 32b and 33b) carrying a catalyst such as platinum attached to the surface thereof. One electrode (anode) 32 is supplied with hydrogen gas as a fuel gas (reactive gas), and the other electrode (cathode) 33 is supplied with an oxidizing gas (reactive gas) such as air or an oxidizing agent. An electrochemical reaction is generated in the MEGA 30 by the gas, so that an electromotive force of the cell 2 can be obtained.

セパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）はガス不透過性の導電性材料で構成されている。導電性材料としては、例えばカーボンや導電性を有する硬質樹脂のほか、アルミニウムやステンレス等の金属（メタル）が挙げられる。本実施形態のセパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）の基材は板状のメタルで形成されているものであり（メタルセパレータ）、この基材の電極３２，３３側の面には耐食性に優れた膜（例えば金メッキで形成された皮膜）が形成されている。   The separator 20 (20a, 20b) is made of a gas impermeable conductive material. Examples of the conductive material include carbon and a hard resin having conductivity, and metals such as aluminum and stainless steel. The base material of the separator 20 (20a, 20b) of the present embodiment is formed of a plate-like metal (metal separator), and a film with excellent corrosion resistance is provided on the surface of the base material on the electrode 32, 33 side. (For example, a film formed by gold plating) is formed.

また、セパレータ２０ａ，２０ｂの両面には、複数の凹部によって構成される溝状の流路が形成されている。これら流路は、例えば板状のメタルによって基材が形成されている本実施形態のセパレータ２０ａ，２０ｂの場合であればプレス成形によって形成することができる。このようにして形成される溝状の流路は、酸化ガスのガス流路３５や水素ガスのガス流路３６、あるいは冷却水流路３７を構成している。より具体的に説明すると、セパレータ２０ａの電極３２側となる内側の面には水素ガスのガス流路３６が形成され、その裏面（外側の面）には冷却水流路３７が形成されている（図１参照）。同様に、セパレータ２０ｂの電極３３側となる内側の面には酸化ガスのガス流路３５が形成され、その裏面（外側の面）には冷却水流路３７が形成されている（図１参照）。例えば本実施形態の場合、隣接する２つのセル２，２に関し、一方のセル２のセパレータ２０ａの外面と、これに隣接するセル２のセパレータ２０ｂの外面とを付き合わせた場合に両者の冷却水流路３７が一体となり断面が例えば矩形あるいはハニカム形の流路が形成される構造となっている。   Further, a groove-like flow path constituted by a plurality of concave portions is formed on both surfaces of the separators 20a and 20b. These flow paths can be formed by press molding in the case of the separators 20a and 20b of the present embodiment in which the base material is formed of, for example, a plate-like metal. The groove-like flow path formed in this way constitutes a gas flow path 35 for oxidizing gas, a gas flow path 36 for hydrogen gas, or a cooling water flow path 37. More specifically, a gas channel 36 for hydrogen gas is formed on the inner surface of the separator 20a on the electrode 32 side, and a cooling water channel 37 is formed on the back surface (outer surface) ( (See FIG. 1). Similarly, an oxidizing gas flow channel 35 is formed on the inner surface of the separator 20b on the electrode 33 side, and a cooling water flow channel 37 is formed on the back surface (outer surface) (see FIG. 1). . For example, in the case of the present embodiment, regarding the two adjacent cells 2, 2, when the outer surface of the separator 20 a of one cell 2 and the outer surface of the separator 20 b of the cell 2 adjacent to this are combined, The channel 37 is integrated to form a channel having a rectangular or honeycomb cross section.

さらに、上述したように各セパレータ２０ａ，２０ｂは、少なくとも流体の流路をなすための凹凸形状が表面と裏面とで反転した関係になっている。より具体的に説明すると、セパレータ２０ａにおいては、水素ガスのガス流路３６を形成する凸形状（凸リブ）の裏面が冷却水流路３７を形成する凹形状（凹溝）であり、ガス流路３６を形成する凹形状（凹溝）の裏面が冷却水流路３７を形成する凸形状（凸リブ）である。さらに、セパレータ２０ｂにおいては、酸化ガスのガス流路３５を形成する凸形状（凸リブ）の裏面が冷却水流路３７を形成する凹形状（凹溝）であり、ガス流路３５を形成する凹形状（凹溝）の裏面が冷却水流路３７を形成する凸形状（凸リブ）である。   Furthermore, as described above, the separators 20a and 20b have a relationship in which at least the uneven shape for forming a fluid flow path is reversed between the front surface and the back surface. More specifically, in the separator 20a, the back surface of the convex shape (convex rib) forming the hydrogen gas gas flow path 36 is a concave shape (concave groove) forming the cooling water flow path 37, and the gas flow path The back surface of the concave shape (concave groove) forming 36 is a convex shape (convex rib) forming the cooling water channel 37. Further, in the separator 20 b, the back surface of the convex shape (convex rib) that forms the gas flow path 35 of the oxidizing gas has a concave shape (concave groove) that forms the cooling water flow path 37, and the concave that forms the gas flow path 35. The back surface of the shape (concave groove) is a convex shape (convex rib) forming the cooling water channel 37.

また、セパレータ２０ａ，２０ｂの長手方向の端部付近（本実施形態の場合であれば、図１中向かって左側に示す一端部の近傍）には、酸化ガスの入口側のマニホールド１５ａ、水素ガスの出口側のマニホールド１６ｂ、および冷却水の入口側のマニホールド１７ａが形成されている。例えば本実施形態の場合、これらマニホールド１５ａ，１６ｂ，１７ａは各セパレータ２０ａ，２０ｂに設けられた略矩形ないしは台形、あるいは両端が半円形状の長細矩形の透孔によって形成されている（図１等参照）。さらに、セパレータ２０ａ，２０ｂのうち反対側の端部には、酸化ガスの出口側のマニホールド１５ｂ、水素ガスの入口側のマニホールド１６ａ、および冷却水の出口側のマニホールド１７ｂが形成されている。本実施形態の場合、これらマニホールド１５ｂ，１６ａ，１７ｂも略矩形ないしは台形、あるいは両端が半円形状の長細矩形の透孔によって形成されている（図１参照）。   Further, in the vicinity of the longitudinal ends of the separators 20a and 20b (in the case of this embodiment, in the vicinity of one end shown on the left side in FIG. 1), the manifold 15a on the inlet side of the oxidizing gas, hydrogen gas An outlet side manifold 16b and a cooling water inlet side manifold 17a are formed. For example, in the case of this embodiment, these manifolds 15a, 16b, and 17a are formed by substantially rectangular or trapezoidal holes provided in the respective separators 20a and 20b, or long and thin rectangular through holes having semicircular ends (FIG. 1). Etc.). Further, an oxidizing gas outlet side manifold 15b, a hydrogen gas inlet side manifold 16a, and a cooling water outlet side manifold 17b are formed at opposite ends of the separators 20a and 20b. In the case of this embodiment, these manifolds 15b, 16a, and 17b are also formed by a substantially rectangular or trapezoidal shape, or a long and narrow rectangular through hole having semicircular ends (see FIG. 1).

上述のような各マニホールドのうち、セパレータ２０ａにおける水素ガス用の入口側マニホールド１６ａと出口側マニホールド１６ｂは、セパレータ２０ａに形成されている入口側の連絡通路６１および出口側の連絡通路６２を介してそれぞれが水素ガスのガス流路３６に連通している。同様に、セパレータ２０ｂにおける酸化ガス用の入口側マニホールド１５ａと出口側マニホールド１５ｂは、セパレータ２０ｂに形成されている入口側の連絡通路６３および出口側の連絡通路６４を介してそれぞれが酸化ガスのガス流路３５に連通している（図１参照）。さらに、各セパレータ２０ａ，２０ｂにおける冷却水の入口側マニホールド１７ａと出口側マニホールド１７ｂは、各セパレータ２０ａ，２０ｂに形成されている入口側の連絡通路６５および出口側の連絡通路６６を介してそれぞれが冷却水流路３７に連通している。ここまで説明したような各セパレータ２０ａ，２０ｂの構成により、セル２には、酸化ガス、水素ガスおよび冷却水が供給されるようになっている。ここで具体例を挙げておくと、セル２が積層された場合、例えば水素ガスは、セパレータ２０ａの入口側マニホールド１６ａから連絡通路６１を通り抜けてガス流路３６に流入し、ＭＥＧＡ３０の発電に供された後、連絡通路６２を通り抜けて出口側マニホールド１６ｂに流出することになる。   Of the manifolds as described above, the inlet side manifold 16a and the outlet side manifold 16b for the hydrogen gas in the separator 20a are connected via the inlet side communication passage 61 and the outlet side communication passage 62 formed in the separator 20a. Each communicates with a gas flow path 36 for hydrogen gas. Similarly, the inlet side manifold 15a and the outlet side manifold 15b for the oxidizing gas in the separator 20b are each formed of an oxidizing gas via an inlet side connecting passage 63 and an outlet side connecting passage 64 formed in the separator 20b. It communicates with the flow path 35 (see FIG. 1). Further, the inlet side manifold 17a and the outlet side manifold 17b of the cooling water in each separator 20a, 20b are respectively connected via an inlet side communication passage 65 and an outlet side communication passage 66 formed in each separator 20a, 20b. It communicates with the cooling water flow path 37. With the configuration of the separators 20a and 20b as described above, the cell 2 is supplied with oxidizing gas, hydrogen gas, and cooling water. As a specific example, when the cells 2 are stacked, for example, hydrogen gas passes from the inlet side manifold 16a of the separator 20a through the communication passage 61 and flows into the gas flow path 36, and is supplied to the MEGA 30 for power generation. After that, the fluid passes through the communication passage 62 and flows out to the outlet side manifold 16b.

なお、本実施形態においては、冷却水の入口側マニホールド１７ａと出口側マニホールド１７ｂとをそれぞれセパレータ２０の冷却水流れ方向両側の一方寄りおよび他方寄りに配置している（図１、図３参照）。すなわち、本実施形態においては冷却水の入口側マニホールド１７ａと出口側マニホールド１７ｂをセパレータ２０の対角線上に配置することとし、これによってセパレータ２０に対し冷却水が全面的に行き渡りやすくなるようにしている。   In the present embodiment, the cooling water inlet-side manifold 17a and the outlet-side manifold 17b are respectively arranged on one side and the other side of the separator 20 in the cooling water flow direction (see FIGS. 1 and 3). . That is, in this embodiment, the inlet side manifold 17a and the outlet side manifold 17b of the cooling water are arranged on the diagonal line of the separator 20 so that the cooling water can easily spread over the separator 20 over the entire surface. .

第１シール部材１３ａ、第２シール部材１３ｂは必要に応じて設けられる（図１参照）。セパレータ２０ａ，２０ｂ間に設けられる場合、これら第１シール部材１３ａ、第２シール部材１３ｂは、例えば、ともに複数の部材（例えば独立した小型の４つの矩形枠体と、流体流路を形成するための大きな枠体）で形成される（図１参照）。これらのうち、第１シール部材１３ａはＭＥＧＡ３０とセパレータ２０ａとの間に設けられるもので、より詳細には、その一部が、電解質膜３１の周縁部３４と、セパレータ２０ａのうちガス流路３６の周囲の部分との間に介在するように設けられる。また、第２シール部材１３ｂは、ＭＥＧＡ３０とセパレータ２０ｂとの間に設けられるもので、より詳細には、その一部が、電解質膜３１の周縁部３４と、セパレータ２０ｂのうちガス流路３５の周囲の部分との間に介在するように設けられる。   The first seal member 13a and the second seal member 13b are provided as necessary (see FIG. 1). When provided between the separators 20a and 20b, the first seal member 13a and the second seal member 13b are, for example, both a plurality of members (for example, four independent small rectangular frames to form a fluid flow path. (See FIG. 1). Among these, the first seal member 13a is provided between the MEGA 30 and the separator 20a. More specifically, a part of the first seal member 13a is a peripheral portion 34 of the electrolyte membrane 31 and a gas flow path 36 of the separator 20a. It is provided so that it may interpose between the surrounding parts. Further, the second seal member 13b is provided between the MEGA 30 and the separator 20b. More specifically, a part of the second seal member 13b includes the peripheral edge 34 of the electrolyte membrane 31 and the gas flow path 35 of the separator 20b. It is provided so as to be interposed between the surrounding portions.

さらに、隣接するセル２，２のセパレータ２０ｂとセパレータ２０ａとの間には、複数の部材（例えば独立した小型の４つの矩形枠体と、流体流路を形成するための大きな枠体）で形成された第３シール部材１３ｃが設けられている（図１参照）。この第３シール部材１３ｃは、セパレータ２０ｂにおける冷却水流路３７の周囲の部分と、セパレータ２０ａにおける冷却水流路３７の周囲の部分との間に介在するように設けられてこれらの間をシールする部材である。   Further, a plurality of members (for example, four independent small rectangular frames and a large frame for forming a fluid flow path) are formed between the separators 20b and 20a of the adjacent cells 2 and 2. A third seal member 13c is provided (see FIG. 1). The third seal member 13c is provided so as to be interposed between a portion around the cooling water passage 37 in the separator 20b and a portion around the cooling water passage 37 in the separator 20a, and seals between them. It is.

なお、第１〜第３シール部材１３ａ〜１３ｃとしては、隣接する部材との物理的な密着により流体を封止する弾性体（ガスケット）や、隣接する部材との化学的な結合により接着する接着剤などを用いることができる。例えば本実施形態では各シール部材１３ａ〜１３ｃとして弾性によって物理的にシールする部材を採用しているが、この代わりに上述した接着剤のような化学結合によってシールする部材を採用することもできる。   In addition, as the first to third seal members 13a to 13c, an elastic body (gasket) that seals a fluid by physical contact with an adjacent member, or an adhesive that is bonded by chemical bonding with an adjacent member. An agent or the like can be used. For example, in this embodiment, a member that is physically sealed by elasticity is employed as each of the seal members 13a to 13c, but instead, a member that is sealed by a chemical bond such as the adhesive described above may be employed.

枠状部材４０は、ＭＥＧＡ３０とともにセパレータ２０ａ，２０ｂ間に挟持される例えば樹脂からなる部材（以下、樹脂フレームともいう）である。例えば本実施形態では、薄い枠形状の樹脂フレーム４０をセパレータ２０ａ，２０ｂ間に介在させ、当該樹脂フレーム４０によってＭＥＧＡ３０の少なくとも一部、例えば周縁部３４に沿った部分を表側と裏側から挟持するようにしている。このように設けられる樹脂フレーム４０は、締結力を支持するセパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）間のスペーサとしての機能、絶縁部材としての機能、セパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）の剛性を補強する補強部材としての機能を発揮する。   The frame-like member 40 is a member made of, for example, resin (hereinafter also referred to as a resin frame) that is sandwiched between the separators 20a and 20b together with the MEGA 30. For example, in the present embodiment, a thin frame-shaped resin frame 40 is interposed between the separators 20a and 20b, and at least a part of the MEGA 30 such as a portion along the peripheral edge 34 is sandwiched from the front side and the back side by the resin frame 40. I have to. The resin frame 40 provided in this way functions as a spacer between the separators 20 (20a, 20b) that supports the fastening force, functions as an insulating member, and as a reinforcing member that reinforces the rigidity of the separator 20 (20a, 20b). Demonstrate the function.

続いて、燃料電池１の構成について簡単に説明する（図２参照）。本実施形態における燃料電池１は、複数のセル２を積層してなるセル積層体３を備え、当該セル積層体３の両端に位置するセル（端セル）２，２の外側に順次、断熱セル４、出力端子５ａ付のターミナルプレート５、インシュレータ（絶縁プレート）６およびエンドプレート７をさらに備えた構成となっている。セル積層体３に対しては、両エンドプレート７をつなぐように架け渡されたテンションプレート８によって積層方向への所定の圧縮力が加えられている。さらに、セル積層体３の一端側のエンドプレート７とインシュレータ６との間にはプレッシャプレート９とばね機構９ａとが設けられており、セル２に作用する荷重の変動が吸収されるようになっている。   Next, the configuration of the fuel cell 1 will be briefly described (see FIG. 2). The fuel cell 1 according to the present embodiment includes a cell stack 3 formed by stacking a plurality of cells 2, and sequentially heat-insulating cells outside the cells (end cells) 2 and 2 located at both ends of the cell stack 3. 4 and a terminal plate 5 with an output terminal 5a, an insulator (insulating plate) 6, and an end plate 7. A predetermined compressive force in the stacking direction is applied to the cell stack 3 by a tension plate 8 that is bridged so as to connect both end plates 7. Further, a pressure plate 9 and a spring mechanism 9a are provided between the end plate 7 on one end side of the cell stack 3 and the insulator 6, so that the fluctuation of the load acting on the cell 2 is absorbed. ing.

断熱セル４は例えば２枚のセパレータとシール部材とで断熱層が形成されているもので、発電に伴い生じる熱が大気等に放熱されるのを抑える役割を果たす。すなわち、一般に、セル積層体３の端部は大気との熱交換により温度が低くなりやすいことから、当該セル積層体３の端部に断熱層を形成することによって熱交換（放熱）を抑えることが行われている。このような断熱層としては、例えば、セル２におけるものと同様の一対のセパレータに、膜−電極アッセンブリの代わりとして導電板などの断熱部材１０を挟み込んだ構成のものがある。この場合に用いられる断熱部材１０は断熱性に優れるほど好適であり、具体的には例えば導電性多孔質シートなどが用いられる。また、このような断熱部材１０の周囲をシール部材で封止することによって空気層が形成される。   The heat insulation cell 4 has a heat insulation layer formed of, for example, two separators and a seal member, and plays a role of suppressing heat generated by power generation to be radiated to the atmosphere. That is, in general, the temperature of the end portion of the cell stack 3 is likely to be lowered by heat exchange with the atmosphere, and thus heat exchange (heat dissipation) is suppressed by forming a heat insulating layer at the end of the cell stack 3. Has been done. As such a heat insulating layer, for example, there is a structure in which a heat insulating member 10 such as a conductive plate is sandwiched between a pair of separators similar to those in the cell 2 instead of the membrane-electrode assembly. The heat insulating member 10 used in this case is more suitable as it has better heat insulating properties. Specifically, for example, a conductive porous sheet or the like is used. Moreover, an air layer is formed by sealing the circumference | surroundings of such a heat insulation member 10 with a sealing member.

ターミナルプレート５は集電板として機能する部材であり、例えば鉄、ステンレス、銅、アルミニウム等の金属で板状に形成されている。ターミナルプレート５のうち断熱セル４側の表面には、めっき処理等の表面処理が施されており、かかる表面処理により断熱セル４との接触抵抗が確保されている。めっきとしては、金、銀、アルミ、ニッケル、亜鉛、すず等を挙げることができ、例えば本実施形態では導電性、加工性および低廉性を勘案してすずめっき処理を施している。   The terminal plate 5 is a member that functions as a current collecting plate, and is formed in a plate shape from a metal such as iron, stainless steel, copper, or aluminum. The surface of the terminal plate 5 on the heat insulating cell 4 side is subjected to a surface treatment such as a plating treatment, and the contact resistance with the heat insulating cell 4 is ensured by the surface treatment. Examples of the plating include gold, silver, aluminum, nickel, zinc, tin, and the like. For example, in this embodiment, tin plating is performed in consideration of conductivity, workability, and low cost.

インシュレータ６は、ターミナルプレート５とエンドプレート７等とを電気的に絶縁する機能を果たす部材である。このような機能を果たすため、かかるインシュレータ６は例えばポリカーボネートなどの樹脂材料により板状に形成されている。   The insulator 6 is a member that functions to electrically insulate the terminal plate 5 from the end plate 7 and the like. In order to fulfill such a function, the insulator 6 is formed in a plate shape from a resin material such as polycarbonate.

エンドプレート７は、ターミナルプレート５と同様、各種金属（鉄、ステンレス、銅、アルミニウム等）で板状に形成されている。例えば本実施形態では銅を用いてこのエンドプレート７を形成しているがこれは一例に過ぎず、他の金属で形成されていても構わない。   The end plate 7 is formed in a plate shape with various metals (iron, stainless steel, copper, aluminum, etc.) like the terminal plate 5. For example, in the present embodiment, the end plate 7 is formed using copper, but this is merely an example, and the end plate 7 may be formed of another metal.

テンションプレート８は両エンドプレート７，７間を架け渡すようにして設けられているもので、例えば一対がセル積層体３の両側に対向するように配置される（図２参照）。テンションプレート８は、各エンドプレート７，７にボルト等で固定され、単セル２の積層方向に所定の締結力（圧縮力）を作用させた状態を維持する。このテンションプレート８の内側面（セル積層体３を向く面）には漏電やスパークが生じるのを防止すべく絶縁膜が形成されている。絶縁膜は、具体的には例えば当該テンションプレート８の内側面に貼り付けられた絶縁テープ、あるいは当該面を覆うように塗布された樹脂コーティングなどによって形成されている。   The tension plate 8 is provided so as to bridge between the end plates 7 and 7 and is disposed so that, for example, a pair is opposed to both sides of the cell stack 3 (see FIG. 2). The tension plate 8 is fixed to the end plates 7 and 7 with bolts or the like, and maintains a state in which a predetermined fastening force (compression force) is applied in the stacking direction of the single cells 2. An insulating film is formed on the inner surface of the tension plate 8 (the surface facing the cell stack 3) in order to prevent leakage or sparks. Specifically, the insulating film is formed by, for example, an insulating tape attached to the inner surface of the tension plate 8 or a resin coating applied so as to cover the surface.

続いて、燃料電池１における圧密化されたガス拡散層３２ｂ，３３ｂ等の構造について説明する（図３等参照）。   Subsequently, the structure of the gas diffusion layers 32b and 33b and the like in the fuel cell 1 will be described (see FIG. 3 and the like).

上述したように、本実施形態の燃料電池１は、ＭＥＧＡ３０のガス拡散層３２ｂ，３３ｂのうち外周寄りの部分が加圧されて圧密化され、反応ガスのシールとして機能する構造となっている（図３等参照）。すなわち、本実施形態では、燃料電池１の電極３２，３３において拡散層３２ｂ，３３ｂの外周寄りの端部分を加圧し圧密化することでガスをシールする。こうした場合、圧密化した当該部分のガス通過性や拡散性を低下させ、シール（例えばシール部材１３ａ，１３ｂ）のような境界がないいわば境界レスの状態で反応ガスをシールすることが可能となる。   As described above, the fuel cell 1 of the present embodiment has a structure that functions as a reactive gas seal by pressurizing and consolidating the portions near the outer periphery of the gas diffusion layers 32b and 33b of the MEGA 30 ( (See FIG. 3 etc.) That is, in this embodiment, gas is sealed by pressurizing and consolidating the end portions near the outer periphery of the diffusion layers 32b and 33b in the electrodes 32 and 33 of the fuel cell 1. In such a case, it is possible to reduce the gas permeability and diffusibility of the consolidated portion, and to seal the reaction gas in a state where there is no boundary such as a seal (for example, the seal members 13a and 13b). .

この場合、圧密化するための圧縮処理としては、例えばロール接合などローラの段差を利用して行うものや、ブラスト処理を利用したもの等がある。また、これらのごとき圧縮処理は、ＭＥＧＡ３０の接合時に同時に実施することが好ましい。   In this case, examples of the compression process for consolidation include a process using a roller step such as roll bonding and a process using a blast process. Moreover, it is preferable that the compression treatments such as these are performed simultaneously when the MEGA 30 is joined.

このように、本実施形態では、ガスシールを目的としてガス拡散層３２ｂ，３３ｂを圧密化するための圧縮処理を行い、当該被圧縮部のみで反応ガスをシールすることを可能としている。これによれば、シール部材によることなくシール性能の確保ないしは向上を図ることができる。このような本実施形態における燃料電池１の作用効果を、従前の構造の燃料電池との比較で説明すると以下のとおりである（図４、図５参照。   As described above, in the present embodiment, the compression treatment for consolidating the gas diffusion layers 32b and 33b is performed for the purpose of gas sealing, and the reaction gas can be sealed only by the compressed portion. According to this, it is possible to ensure or improve the sealing performance without using a sealing member. The operation and effect of the fuel cell 1 in this embodiment will be described as follows in comparison with a fuel cell having a conventional structure (see FIGS. 4 and 5).

すなわち、例えば触媒層３２ａ，３３ａ、ガスを通す拡散層３２ｂ，３３ｂ、ガスを通す多孔体３２ｃ，３３ｃを含む電極３２，３３の脇に隙間がある場合（図４に示すように外周部分が圧密化されておらず外部に開放した状態になっている場合）、本来ならば拡散層３２ｂ，３３ｂや多孔体３２ｃ，３３ｃを通過して化学反応（つまり発電）に使われるはずの反応ガスが、より流れやすい隙間に流出してしまうことがある（図４中の矢印参照）。そうすると、燃料電池１の発電反応部（図５中において符号Ｒで示す）を回避するような反応ガスのいわば脇流れが生じ（図５中の破線矢印参照）、バイパスする分だけ発電に使用されず発電性能が低下してしまう。一般に、このような事態は隙間が僅かであっても生じうる。   That is, for example, when there is a gap beside the electrodes 32 and 33 including the catalyst layers 32a and 33a, the diffusion layers 32b and 33b through which the gas passes, and the porous bodies 32c and 33c through which the gas passes (the outer peripheral portion is consolidated as shown in FIG. 4). The reaction gas that would otherwise be used for chemical reaction (that is, power generation) through the diffusion layers 32b and 33b and the porous bodies 32c and 33c, It may flow out into a gap that is easier to flow (see arrows in FIG. 4). Then, a side flow of the reaction gas that avoids the power generation reaction portion (indicated by symbol R in FIG. 5) of the fuel cell 1 occurs (see the broken line arrow in FIG. 5), and is used for power generation as much as bypassing. Therefore, the power generation performance is degraded. In general, such a situation can occur even if the gap is small.

しかも、拡散層３２ｂ，３３ｂや多孔体３２ｃ，３３ｃの端（縁の部分）においては位置が揃わずに細かな段差が生じている場合もある（図４参照）。こうした場合、極小であっても隙間が存在し、尚かつ各隙間のサイズにばらつきもあるため、既存のシール部材（Ｏリング、ガスケットなど）では隙間が埋まらず十分なシール性が得られないこともある。   In addition, there may be a case where the diffusion layers 32b and 33b and the ends (edge portions) of the porous bodies 32c and 33c are not aligned and have a fine step (see FIG. 4). In such a case, there is a gap even if it is very small, and the size of each gap varies, so existing seal members (O-rings, gaskets, etc.) do not fill the gap, and sufficient sealing performance cannot be obtained. There is also.

この点、ここまで説明したように、本実施形態の燃料電池１はシール部材によることなくシール性能の確保ないしは向上を図ることができる。このため、シール部材を設けるための機構やスペースを別途必要としないという利点もある。   In this regard, as described above, the fuel cell 1 of the present embodiment can ensure or improve the sealing performance without using a sealing member. For this reason, there also exists an advantage that the mechanism and space for providing a sealing member are not required separately.

しかも、圧密化された被圧縮部と発電反応部Ｒの厚さの違いを利用して発電時の面圧確保や組付け時の位置決め精度向上を図ることも可能である。すなわち、ＭＥＧＡ３０のうち圧密化された部分の膜厚を薄くすることで、当該ＭＥＧＡ（ないしはＭＥＡ）に発電時に加える面圧がシール部分（被圧縮部）に加わるのを抑制することができる。つまり、発電反応部Ｒに対する面圧がシール圧の影響で管理し難くなることを回避しうるという点で有利になる。この点からすれば、ＭＥＧＡ（膜−電極−拡散層接合体）３０の圧密化された部分の膜厚は、当該燃料電池１の発電時に加わる面圧がＭＥＧＡ３０のうち発電に対応しないシール部分（被圧縮部）に加わるのを抑制しうる程度に薄く形成されていることが好ましい。   In addition, it is possible to secure the surface pressure during power generation and improve the positioning accuracy during assembly by utilizing the difference in thickness between the compressed portion to be compressed and the power generation reaction portion R. That is, by reducing the thickness of the consolidated portion of the MEGA 30, it is possible to suppress the surface pressure applied to the MEGA (or MEA) during power generation from being applied to the seal portion (compressed portion). That is, it is advantageous in that it can be avoided that the surface pressure with respect to the power generation reaction portion R becomes difficult to manage due to the influence of the seal pressure. From this point of view, the film thickness of the consolidated portion of the MEGA (membrane-electrode-diffusion layer assembly) 30 is the seal portion where the surface pressure applied during power generation of the fuel cell 1 does not correspond to power generation in the MEGA 30 ( It is preferable that the layer is formed thin enough to prevent the portion from being compressed.

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態ではＭＥＧＡ（膜−電極−拡散層接合体）３０が用いられている場合を例示して説明したが、これがＭＥＡ（膜−電極接合体）であっても同様の作用効果を実現しうる。   The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the present embodiment, the case where the MEGA (membrane-electrode-diffusion layer assembly) 30 is used has been described as an example. However, even if this is an MEA (membrane-electrode assembly), the same effect is realized. Yes.

また、図１においてはシール部材１３ａ，１３ｂを想像線で示すこととしたが（図１参照）、上述した燃料電池１の作用効果からすればこれらシール部材１３ａ，１３ｂが設けられていなくてもシール性能を確保することができることはいうまでもない。   Further, in FIG. 1, the seal members 13a and 13b are indicated by imaginary lines (see FIG. 1). However, in view of the operational effects of the fuel cell 1, the seal members 13a and 13b are not provided. Needless to say, the sealing performance can be secured.

本実施形態における燃料電池のセルの構造例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structural example of the cell of the fuel cell in this embodiment. 燃料電池の構造例を示す側面図である。It is a side view which shows the structural example of a fuel cell. 本発明の概念を示す燃料電池のセルの側面図である。It is a side view of the cell of the fuel cell which shows the concept of this invention. 本発明にかかる燃料電池の作用効果を比較により示すための従前構造の燃料電池の部分側面図である。It is a partial side view of the fuel cell of the conventional structure for showing the effect of the fuel cell concerning this invention by comparison. 燃料電池の発電反応部をバイパスするガスの脇流れの様子を示す概略図である。It is the schematic which shows the mode of the side flow of the gas which bypasses the electric power generation reaction part of a fuel cell.

符号の説明Explanation of symbols

１…燃料電池、３０…ＭＥＧＡ（膜−電極−拡散層接合体）、３１…高分子電解質膜（電解質膜）、３２…アノード側拡散電極（電極）、３３…カソード側拡散電極（電極）、３２ｂ…ガス拡散層（拡散層）、３３ｂ…ガス拡散層（拡散層） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell, 30 ... MEGA (membrane-electrode-diffusion layer assembly), 31 ... Polymer electrolyte membrane (electrolyte membrane), 32 ... Anode side diffusion electrode (electrode), 33 ... Cathode side diffusion electrode (electrode), 32b ... Gas diffusion layer (diffusion layer), 33b ... Gas diffusion layer (diffusion layer)

Claims (3)

高分子電解質膜と、該高分子電解質膜の両面に形成された電極と、該電極を構成する層であって前記高分子電解質膜に供給される反応ガスを拡散させる拡散層と、を有する膜−電極接合体において、
前記拡散層のうち外周寄りの部分が加圧されて圧密化され、前記反応ガスのシールとして機能しており、
前記膜−電極接合体の圧密化された部分の膜厚が、燃料電池の発電時に加わる面圧が前記膜−電極接合体のうち発電に対応しないシール部分に加わるのを抑制しうる程度に薄く形成されていることを特徴とする膜−電極接合体。 Film having a polymer electrolyte membrane, and electrodes formed on both surfaces of the polymer electrolyte membrane, a diffusion layer for diffusing a reaction gas and a layer constituting the electrode is supplied to the polymer electrolyte membrane, the -In the electrode assembly ,
A portion near the outer periphery of the diffusion layer is pressurized and consolidated, and functions as a seal for the reaction gas ,
The film thickness of the consolidated portion of the membrane-electrode assembly is thin enough to suppress the surface pressure applied during power generation of the fuel cell from being applied to the seal portion of the membrane-electrode assembly that does not support power generation. A membrane-electrode assembly characterized by being formed . 高分子電解質膜と、該高分子電解質膜の両面に形成された電極と、該電極を構成する層であって前記高分子電解質膜に供給される反応ガスを拡散させる拡散層と、を有する膜−電極接合体において、
前記拡散層のうち外周寄りの部分が加圧されて圧密化され、前記反応ガスのシールとして機能しており、
前記高分子電解質膜、前記電極および前記拡散層が膜−電極−拡散層接合体を形成しており、
前記膜−電極−拡散層接合体の圧密化された部分の膜厚が、燃料電池の発電時に加わる面圧が前記膜−電極−拡散層接合体のうち発電に対応しないシール部分に加わるのを抑制しうる程度に薄く形成されていることを特徴とする膜−電極接合体。 A membrane having a polymer electrolyte membrane, electrodes formed on both surfaces of the polymer electrolyte membrane, and a diffusion layer that constitutes the electrode and diffuses a reaction gas supplied to the polymer electrolyte membrane -In the electrode assembly,
A portion near the outer periphery of the diffusion layer is pressurized and consolidated, and functions as a seal for the reaction gas,
The polymer electrolyte membrane, the electrode and the diffusion layer form a membrane-electrode-diffusion layer assembly ,
The film thickness of the consolidated portion of the membrane-electrode-diffusion layer assembly is such that the surface pressure applied during power generation of the fuel cell is applied to the seal portion that does not correspond to power generation in the membrane-electrode-diffusion layer assembly. A membrane-electrode assembly, wherein the membrane-electrode assembly is formed thin enough to be suppressed . 高分子電解質膜と、該高分子電解質膜の両面に形成された電極と、該電極を構成する層であって前記高分子電解質膜に供給される反応ガスを拡散させる拡散層と、を有する膜−電極接合体に対し、前記拡散層のうち外周寄りの部分を加圧して圧密化し、前記反応ガスのシールとして機能させ、前記膜−電極接合体の圧密化された部分の膜厚を、燃料電池の発電時に加わる面圧が前記膜−電極接合体のうち発電に対応しないシール部分に加わるのを抑制しうる程度に薄く形成することを特徴とする膜−電極接合体のシール部分の形成方法。 Film having a polymer electrolyte membrane, and electrodes formed on both surfaces of the polymer electrolyte membrane, a diffusion layer for diffusing a reaction gas and a layer constituting the electrode is supplied to the polymer electrolyte membrane, the - to electrode assembly, said to pressurized consolidate the portion of the outer periphery near one of the diffusion layer, to function as a seal of the reaction gas, the film - the film thickness of the compacted portions of the electrode assembly, a fuel forming the sealing portion of the electrode assembly - film to thin to said Rukoto to the extent that can suppress join the seal portion that does not correspond to the power generation of the electrode assembly - the surface pressure applied during power generation the membrane of cells Method.
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