[发明专利]带有燃料电池用树脂框的电解质膜-电极结构体

说明书

技术领域

本发明涉及包括阶梯件MEA和树脂制框构件的带有燃料电池用树脂框的电解质膜-电极结构体。

背景技术

一般而言，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜构成的固体高分子电解质膜。该燃料电池利用隔板(双极板)来夹持电解质膜-电极结构体(MEA)，该电解质膜-电极结构体(MEA)在固体高分子电解质膜的两侧分别配设由催化剂层(电极催化剂层)和气体扩散层(多孔质碳)构成的阳极电极及阴极电极。将该燃料电池层叠规定数量而构成燃料电池组作为例如车载用燃料电池组使用。

在该种电解质膜-电极结构体中，存在构成设定为一方的气体扩散层的表面积小于固体高分子电解质膜的表面积、并且另一方的气体扩散层的表面积与所述固体高分子电解质膜的表面积相同的所谓的阶梯件MEA的情况。此时，削减了比较高价的固体高分子电解质膜的使用量，并且为了保护薄膜状且强度较低的所述固体高分子电解质膜而采用组装了树脂制框构件的带有框的MEA。

例如，公知有专利文献1公开的电解质膜-电极接合体。在该电解质膜-电极接合体中，如图7所示，在膜1的一侧配置有阳极催化剂层2a和阳极扩散层2b，并且在所述膜1的另一侧配置有阴极催化剂层3a和阴极扩散层3b，从而构成阶梯件MEA4。

阳极扩散层2b的面积设定为大于阴极扩散层3b的面积，所述阴极扩散层3b侧的膜1的外周部和衬垫结构体5通过粘接层6接合在一起。

专利文献

专利文献1：日本特开2007-66766号公报

但是，在上述专利文献1中，衬垫结构体5通过台阶部内表面5a设有薄壁部5b。而且，阳极扩散层2b的外周面与台阶部内表面5a相对配置，并且阴极扩散层3b的外周面与薄壁部5b的内侧端面5bb相对配置。

因此，在相互配置阶梯件MEA4和衬垫结构体5时，需要将阳极扩散层2b的外周面插入台阶部内表面5a，而将阴极扩散层3b的外周面插入薄壁部5b的内侧端面5bb。但是，难以正确且迅速地进行上述两者的插入作业。例如，有可能在阴极扩散层3b的外周面跃上衬垫结构体5的薄壁部5b的状态下接合在一起。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而做成的，其目的在于以简单且经济的结构提供能容易且正确地组装阶梯件MEA和树脂制框构件的带有燃料电池用树脂框的电解质膜-电极结构体。

本发明涉及带有燃料电池用树脂框的电解质膜-电极结构体，该带有燃料电池用树脂框的电解质膜-电极结构体包括：电解质膜-电极结构体，其在固体高分子电解质膜的一面上配设有具有第一催化剂层及第一气体扩散层的第一电极，且在所述固体高分子电解质膜的另一面上配设有具有第二催化剂层及第二气体扩散层的第二电极，并且，所述第一气体扩散层的平面尺寸大于所述第二气体扩散层的平面尺寸；树脂制框构件，其具有环绕所述固体高分子电解质膜的外周的框形状，且在该树脂制框构件上设有：通过台阶部形成为比外周部薄的薄壁状且向所述第二气体扩散层侧突出的内周突部、构成所述台阶部且与所述第一气体扩散层的外周端面相对的内侧壁面。

在该带有燃料电池用树脂框的电解质膜-电极结构体中，第二气体扩散层的外周端面和内周突部的内侧端面之间的间隙即第一间隔的尺寸与第一气体扩散层的外周端面和内侧壁面之间的间隙即第二间隔的尺寸不同。

另外，在该带有燃料电池用树脂框的电解质膜-电极结构体中，优选为，第一间隔的尺寸大于第二间隔的尺寸。

另外，在该带有燃料电池用树脂框的电解质膜-电极结构体中，优选为，台阶部的厚度尺寸与固体高分子电解质膜的厚度及第一电极的厚度的合计厚度尺寸相同。

发明效果

采用本发明，通过以第二气体扩散层的外周端面和内周突部的内侧端面之间的间隙为基准进行定位或以第一气体扩散层的外周端面和内侧壁面之间的间隙为基准进行定位，能进行电解质膜-电极结构体(阶梯件MEA)和树脂制框构件的安装作业。即，仅进行间隙较小的一方的定位，间隙较大的另一方就能追随上述一方的定位而定位。

由此，仅将各个间隙即第一间隔和第二间隔设定为不同的尺寸即可，能以简单且经济的结构容易且正确地组装电解质膜-电极结构体(阶梯件MEA)和树脂制框构件。

附图说明

图1是组装有本发明的实施方式的带有树脂框的电解质膜-电极结构体的固体高分子型燃料电池的主要部分分解立体说明图。

图2是所述燃料电池的图1中的II-II线剖面说明图。

图3是所述带有树脂框的电解质膜-电极结构体的阳极电极侧的主视说明图。