膜電極接合體的集合卷制造技術(shù)

一種集合卷，其是將帶狀體卷繞而成的卷，該帶狀體具備：多個層狀體，其各自具有高分子電解質(zhì)膜和一對電極催化劑層；和支持部件，其具有沿著1個方向排列的多個框狀部

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】膜電極接合體的集合卷、膜電極接合體以及固體高分子型燃料電池


[0001]本公開涉及膜電極接合體的集合卷
、
膜電極接合體以及固體高分子型燃料電池
。

技術(shù)介紹

[0002]燃料電池利用氫等燃料與氧等氧化劑的化學(xué)反應(yīng)來生成電力
。
與利用石油等的以往的發(fā)電方式相比，燃料電池作為具有高發(fā)電效率且能夠減少環(huán)境負荷和噪音的發(fā)電方式而受到關(guān)注
。
在燃料電池當(dāng)中，由于固體高分子型燃料電池能夠在低溫下工作和小型化，因此被期待應(yīng)用于便攜用電源
、
家庭用電源
、
車載用電源等
。
[0003]固體高分子型燃料電池具備膜電極接合體，該膜電極接合體具有：構(gòu)成作為陽極的燃料電極的電極催化劑層
、
構(gòu)成作為陰極的空氣電極的電極催化劑層
、
以及夾在這2個電極催化劑層之間的高分子電解質(zhì)膜
。
在各電極催化劑層的外側(cè)配置有框狀的墊片部件
。
墊片部件增強以剛性低的高分子電解質(zhì)膜為中心的膜電極接合體，并且抑制向燃料電極和空氣電極供給的氣體的泄漏
。
此外，在各電極催化劑層上層疊有用于供給的氣體的擴散的氣體擴散層
。
膜電極接合體被具有用于氣體供給的流路的一對隔板夾持，由此形成了固體高分子型燃料電池的1個電池
。
[0004]向燃料電極供給含氫的燃料氣體，向空氣電極供給含氧的氧化劑氣體
。
通過電極催化劑層所含的催化劑的作用，由供給到燃料電極的燃料氣體產(chǎn)生質(zhì)子和電子
。
質(zhì)子通過電極催化劑層和高分子電解質(zhì)膜所含的高分子電解質(zhì)傳導(dǎo)，經(jīng)由高分子電解質(zhì)膜而移動到空氣電極
。
電子從燃料電極被取出至外部回路，經(jīng)由外部回路而移動到空氣電極
。
在空氣電極中，氧化劑氣體與從燃料電極移動來的質(zhì)子以及電子反應(yīng)而生成水
。
由此，電子流過外部回路而產(chǎn)生電流
。
[0005]在形成高分子電解質(zhì)膜或電極催化劑層時，需要像高分子電解質(zhì)或作為催化劑發(fā)揮功能的鉑系貴金屬那樣高價的材料
。
因此，要求削減膜電極接合體的制造成本
。
削減制造成本的手段之一是利用卷對卷
(roll
?
to
?
roll)
方式
(
例如，參照專利文獻
1)。
通常，卷對卷方式是適合大量生產(chǎn)的方式，與一個一個地制造對象產(chǎn)品的片對片
(sheet
?
to
?
sheet)
方式相比，可以通過制造工序的效率化來削減制造成本
。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1：國際公開第
2019/035424
號

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0009]專利技術(shù)所要解決的課題
[0010]在采用一般的卷對卷方式的情況下，通過制造在長帶狀的高分子電解質(zhì)膜上涂布電極催化劑層而形成的帶狀體，裁斷該帶狀體，從而形成了膜電極接合體
。
在這樣的帶狀體中，如用于電極催化劑層的涂布或帶狀體的輸送的邊緣區(qū)域等那樣，在除作為膜電極接合
體的必須區(qū)域以外的區(qū)域也配置高分子電解質(zhì)膜，因此從削減材料的使用量的觀點來看，制造成本的削減是不充分的
。
[0011]另外，由于高分子電解質(zhì)膜在帶狀體的長度方向上是連續(xù)的，因此在相對于帶狀體配置墊片部件的情況下，在上述長度方向上高分子電解質(zhì)膜和墊片部件的大小相同
。
結(jié)果，在電極催化劑層的外側(cè)高分子電解質(zhì)膜與墊片部件重疊的區(qū)域容易變大
。
當(dāng)高分子電解質(zhì)膜與墊片部件的重疊變大時，由于熱壓接氣體擴散層時的熱收縮量在高分子電解質(zhì)膜和墊片部件上不同，從而在膜電極接合體上產(chǎn)生褶皺
。
當(dāng)在膜電極接合體上產(chǎn)生褶皺時，在膜電極接合體上難以組裝隔板，另外，也有可能產(chǎn)生向燃料電極和空氣電極供給的氣體的泄漏
。
[0012]需要說明的是，不限于制造成本的削減，在容易進行膜電極接合體的保管和輸送的目的下，也要求由多個膜電極接合體連接而成的帶狀體構(gòu)成的卷
。
[0013]用于解決課題的手段
[0014]用于解決上述課題的集合卷是將帶狀體卷繞而成的卷，該帶狀體具備：多個層狀體，其各自具有高分子電解質(zhì)膜
、
以及在厚度方向上夾著所述高分子電解質(zhì)膜并與該高分子電解質(zhì)膜接觸的一對電極催化劑層；和支持部件，其具有沿著1個方向連續(xù)排列的多個框狀部
、
并且各框狀部一個一個地支持所述層狀體，從沿著所述高分子電解質(zhì)膜的厚度方向的方向觀察時，所述高分子電解質(zhì)膜具有向所述電極催化劑層的外側(cè)突出的部分即外周部
、
并且所述框狀部的外形比所述高分子電解質(zhì)膜的外形大，所述框狀部包圍所述電極催化劑層的外側(cè)且與所述電極催化劑層接觸
、
并且在厚度方向上將所述外周部夾入所述框狀部內(nèi)，從沿著所述高分子電解質(zhì)膜的厚度方向的方向觀察時，所述外周部的寬度為
1mm
以上，所述外周部的面積相對于所述電極催化劑層的面積的比為
0.2
以下
。
[0015]用于解決上述課題的集合卷是將帶狀體卷繞而成的卷，該帶狀體具備：多個層狀體，其各自具有高分子電解質(zhì)膜
、
以及在厚度方向上夾著所述高分子電解質(zhì)膜并與該高分子電解質(zhì)膜接觸的一對電極催化劑層；多個框狀部，其是沿著1個方向排列的多個框狀部
、
并且各框狀部一個一個地支持所述層狀體；以及固定部，其連接彼此相鄰的所述框狀部，從沿著所述高分子電解質(zhì)膜的厚度方向的方向觀察時，所述高分子電解質(zhì)膜具有向所述電極催化劑層的外側(cè)突出的部分即外周部
、
并且所述框狀部的外形比所述高分子電解質(zhì)膜的外形大，所述框狀部包圍所述電極催化劑層的外側(cè)且與所述電極催化劑層接觸
、
并且在厚度方向上將所述外周部夾入所述框狀部內(nèi)
。
[0016]用于解決上述課題的膜電極接合體是將上述集合卷按照支持所述層狀體的所述框狀部分割而成的膜電極接合體
。
[0017]用于解決上述課題的膜電極接合體具備：層狀體，其具有高分子電解質(zhì)膜
、
以及在厚度方向上夾著所述高分子電解質(zhì)膜并與該高分子電解質(zhì)膜接觸的一對電極催化劑層；和框狀部，其支持所述層狀體，從沿著所述高分子電解質(zhì)膜的厚度方向的方向觀察時，所述高分子電解質(zhì)膜具有向所述電極催化劑層的外側(cè)突出的部分即外周部
、
并且所述框狀部的外形比所述高分子電解質(zhì)膜的外形大，所述框狀部包圍所述電極催化劑層的外側(cè)且與所述電極催化劑層接觸
、
并且在厚度方向上將所述外周部夾入所述框狀部內(nèi)，從沿著所述高分子電解質(zhì)膜的厚度方向的方向觀察時本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】1.
一種膜電極接合體的集合卷，其是將帶狀體卷繞而成的卷，所述帶狀體具備：多個層狀體，其各自具有高分子電解質(zhì)膜
、
以及在厚度方向上夾著所述高分子電解質(zhì)膜并與該高分子電解質(zhì)膜接觸的一對電極催化劑層；和支持部件，其具有沿著1個方向連續(xù)排列的多個框狀部
、
并且各框狀部一個一個地支持所述層狀體，從沿著所述高分子電解質(zhì)膜的厚度方向的方向觀察時，所述高分子電解質(zhì)膜具有向所述電極催化劑層的外側(cè)突出的部分即外周部
、
并且所述框狀部的外形比所述高分子電解質(zhì)膜的外形大，所述框狀部包圍所述電極催化劑層的外側(cè)且與所述電極催化劑層接觸
、
并且在厚度方向上將所述外周部夾入所述框狀部內(nèi)，從沿著所述高分子電解質(zhì)膜的厚度方向的方向觀察時，所述外周部的寬度為
1mm
以上，所述外周部的面積相對于所述電極催化劑層的面積的比為
0.2
以下
。2.
一種膜電極接合體的集合卷，其是將帶狀體卷繞而成的卷，所述帶狀體具備：多個層狀體，其各自具有高分子電解質(zhì)膜
、
以及在厚度方向上夾著所述高分子電解質(zhì)膜并與該高分子電解質(zhì)膜接觸的一對電極催化劑層；多個框狀部，其是沿著1個方向排列的多個框狀部
、
并且各框狀部一個一個地支持所述層狀體；以及固定部，其連接彼此相鄰的所述框狀部，從沿著所述高分子電解質(zhì)膜的厚度方向的方向觀察時，所述高分子電解質(zhì)膜具有向所述電極催化劑層的外側(cè)突出的部分即外周部
、
并且所述框狀部的外形比所述高分子電解質(zhì)膜的外形大，所述框狀部包圍所述電極催化劑層的外側(cè)且與所述電極催化劑層接觸
、
并且在厚度方向上將所述外周部夾入所述框狀部內(nèi)
。3.
一種膜電極接合體，其是將權(quán)利要求1或2所述的集合卷按照支持所述層狀體的所述框狀部分割而成的膜電極接合體
。4.

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：五十嵐友希，
申請(專利權(quán))人：凸版印刷株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：