燃料電池單電池以及燃料電池單電池的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供燃料電池單電池以及燃料電池單電池的制造方法。在將支承框架從氣體擴(kuò)散層分離的結(jié)構(gòu)中，避免支承框架主體惡化。燃料電池單電池(1)具備：膜電極接合體(5)、以在膜電極接合體的一側(cè)面上殘留外周緣部(52e)的方式分別配置在膜電極接合體的兩側(cè)面上的氣體擴(kuò)散層(3c、3a)、形成為覆蓋外周緣部的粘合劑層(10)、固定在粘合劑層上的支承框架(2)。支承框架包括：樹脂制的支承框架主體(20)、形成為分別包覆支承框架主體的兩側(cè)面的包覆層(21、22)。支承框架以從膜電極接合體的一側(cè)面上的氣體擴(kuò)散層分離的方式固定在粘合劑層上，還具備形成為覆蓋支承框架主體的內(nèi)側(cè)部分的端部的保護(hù)層(33)。
【專利說明】
燃料電池單電池以及燃料電池單電池的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及燃料電池單電池以及燃料電池單電池的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知有如下的燃料電池單電池，其具備:在電解質(zhì)膜的兩側(cè)面上分別形成電極催化劑層的膜電極接合體、以在膜電極接合體的一側(cè)面上余留外周緣部的方式分別形成在膜電極接合體的兩側(cè)面上的氣體擴(kuò)散層、形成為覆蓋外周緣部的粘合劑層、固定于粘合劑層上的支承框架，支承框架包括:支承框架主體以及形成為包覆支承框架主體的兩側(cè)面的包覆層，支承框架與膜電極接合體的一側(cè)面上的氣體擴(kuò)散層相鄰或者經(jīng)由彈性粘合材相鄰(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]專利文獻(xiàn)I:日本特開2013-251253號(hào)公報(bào)
[0004]上述燃料電池單電池具有支承框架與膜電極接合體的一側(cè)面上的氣體擴(kuò)散層實(shí)質(zhì)相鄰的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)與氣體擴(kuò)散層相鄰地將支承框架固定在粘合劑層上時(shí)，擔(dān)心支承框架與氣體擴(kuò)散層由于尺寸誤差或位置偏移而部分重疊，或者粘合劑層由于厚度誤差從支承框架與氣體擴(kuò)散層之間露出。作為避免產(chǎn)生上述情況的方法，考慮使支承框架從氣體擴(kuò)散層分離的結(jié)構(gòu)。如果使支承框架從氣體擴(kuò)散層分離，則能夠通過在支承框架與氣體擴(kuò)散層之間形成的間隙吸收尺寸誤差、位置偏移、厚度誤差。在該情況下，支承框架中的未由包覆層包覆的支承框架主體的端部在該間隙中露出。不過，由于在該間隙中容易存積由燃料電池單電池生成的生成水，且該其生成水為強(qiáng)酸性，因此支承框架主體的端部將曝露于強(qiáng)酸性的生成水中。其結(jié)果，擔(dān)心支承框架主體惡化，如根據(jù)樹脂不同存在支承框架主體的一部分因生成水而水解致使強(qiáng)度降低等。在支承框架從氣體擴(kuò)散層分離的結(jié)構(gòu)中，也期望不使支承框架主體惡化的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)觀點(diǎn)，提供一種燃料電池單電池，該燃料電池單電池具備:膜電極接合體，該膜電極接合體在電解質(zhì)膜的兩側(cè)面上分別形成有電極催化劑層;氣體擴(kuò)散層，該氣體擴(kuò)散層以在所述膜電極接合體的一側(cè)面上殘留所述膜電極接合體的外周緣部的方式分別配置在所述膜電極接合體的兩側(cè)面上;粘合劑層，該粘合劑層形成為覆蓋所述外周緣部；以及支承框架，該支承框架固定在所述粘合劑層上，所述支承框架包括:樹脂制的支承框架主體；以及包覆層，該包覆層形成為分別覆蓋所述支承框架主體的兩側(cè)面，所述支承框架以從所述膜電極接合體的一側(cè)面上的所述氣體擴(kuò)散層分離的方式固定在所述粘合劑層上，所述燃料電池單電池還具備保護(hù)層，該保護(hù)層形成為覆蓋所述支承框架主體的內(nèi)側(cè)部分的端部。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的其他觀點(diǎn)，提供一種燃料電池單電池的制造方法，該燃料電池單電池具備:膜電極接合體，該膜電極接合體在電解質(zhì)膜的兩側(cè)分別形成有電極催化劑層;氣體擴(kuò)散層，該氣體擴(kuò)散層分別配置在所述膜電極接合體的兩側(cè)面上；以及支承框架，該支承框架在所述膜電極接合體的外周支承所述膜電極接合體，所述支承框架包括:樹脂制的支承框架主體；以及包覆層，該包覆層形成為分別覆蓋所述支承框架主體的兩側(cè)面，其中，所述燃料電池單電池的制造方法具備下述工序:準(zhǔn)備以在所述膜電極接合體的一側(cè)面上殘留所述膜電極接合體的外周緣部的方式配置有所述氣體擴(kuò)散層的所述膜電極接合體的工序;在所述外周緣部上形成粘合劑層的工序;將所述支承框架主體的內(nèi)側(cè)部分的端部露出的所述支承框架以從所述膜電極接合體的一側(cè)面上的所述氣體擴(kuò)散層分離的方式配置在所述粘合劑層上的工序;將所述支承框架相對(duì)地按壓于所述粘合劑層的工序；以及使所述粘合劑層固化的工序，在將所述支承框架相對(duì)地按壓于所述粘合劑層的工序中，通過由所述粘合劑層的一部分覆蓋所述支承框架主體的內(nèi)側(cè)部分的端部來形成所述保護(hù)層。
[0007]即使在支承框架從氣體擴(kuò)散層離開的結(jié)構(gòu)中，也能夠避免支承框架主體惡化。
【附圖說明】
[0008]圖1為示意性示出燃料電池單電池的結(jié)構(gòu)例的分解立體圖。
[0009]圖2為表示包括燃料電池單電池的燃料電池疊片的結(jié)構(gòu)例的局部剖視圖。
[0010]圖3為圖2的局部放大圖。
[0011 ]圖4為表示包括燃料電池單電池的燃料電池疊片的結(jié)構(gòu)例的局部剖視圖。
[0012]圖5為表示流路部件的結(jié)構(gòu)例的局部剖視圖。
[0013]圖6為表示燃料電池單電池的制造方法的工序的局部剖視圖。
[0014]圖7為表示燃料電池單電池的制造方法的工序的局部剖視圖。
[0015]圖8為表示燃料電池單電池的制造方法的工序的局部剖視圖。
[0016]圖9為表示燃料電池單電池的制造方法的工序的局部剖視圖。
[0017]圖10為表示燃料電池單電池的制造方法的工序的局部剖視圖。
[0018]圖11為表示燃料電池單電池的制造方法的工序的局部剖視圖。
[0019]圖12為表示燃料電池單電池的制造方法的工序的局部剖視圖。
[0020]圖13為表示燃料電池單電池的制造方法的工序的局部剖視圖。
[0021]圖14為表示燃料電池單電池的制造方法的工序的局部剖視圖。
[0022]圖15為表示其他實(shí)施例的燃料電池單電池的制造方法的工序的局部剖視圖。
[0023]圖16為表示其他實(shí)施例的燃料電池單電池的制造方法的工序的局部剖視圖。
[0024]圖17為表示其他實(shí)施例的燃料電池單電池的制造方法的工序的局部剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]對(duì)于燃料電池單電池的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖1為示意性示出燃料電池單電池的結(jié)構(gòu)例的分解立體圖。燃料電池單電池I具備膜電極接合體5。在膜電極接合體5的兩側(cè)面上分別配置陰極氣體擴(kuò)散層3c以及陽極氣體擴(kuò)散層3a，在膜電極接合體5的外周經(jīng)由粘合劑層10配置支承框架2。在膜電極接合體5以及支承框架2的兩側(cè)面上分別配置陰極隔板4c以及陽極隔板4a。因此，將陰極隔板4c以及陽極隔板4a分別安裝于具有氣體擴(kuò)散層3c、3a的膜電極接合體5以及支承框架2的兩側(cè)面上，從而形成燃料電池單電池I。此處，當(dāng)從燃料電池單電池I的厚度方向S觀察時(shí)，燃料電池單電池I具有大致長方形的外形，該長方形具有長邊方向LI以及與長邊方向LI垂直的短邊方向L2。同樣，構(gòu)成燃料電池單電池I的膜電極接合體5、支承框架2、各氣體擴(kuò)散層3c、3a以及各隔板4c、4a的各部件也具有大致長方形的外形。因此，各部件的長邊方向以及短邊方向與燃料電池單電池I的長邊方向LI以及短邊方向L2—致。后文中，各部件的長邊方向以及短邊方向也被稱為長邊方向LI以及短邊方向L2。
[0026]陰極隔板4c的中央部分4cm在膜電極接合體5側(cè)(圖中未示出一側(cè))具有氧化劑氣體供給路用的多個(gè)槽。中央部分4cm的多個(gè)槽通過陰極隔板4c的一體成型形成。在圖1所示的實(shí)施例中，中央部分4cm的多個(gè)槽為單向的流路。在未圖示的其他實(shí)施例中，多個(gè)槽為蜿蜒型的流路。在陰極隔板4c的中央部分4cm的外側(cè)的周緣部分4ce中的、陰極隔板4c的長邊方向LI的兩端附近，以貫通陰極隔板4c的方式形成氧化劑氣體歧管用貫通口 6cl、6c2、冷卻水歧管用貫通口 6wl、6w2以及燃料氣體歧管用貫通口 6al、6a2。在氧化劑氣體歧管用貫通口6cl、6c2與中央部分4cm的多個(gè)槽之間配置有引導(dǎo)氧化劑氣體的流路部件4csl、4cs2。在未圖示的其他實(shí)施例中，流路部件4csl、4cs2作為陰極隔板4c的一部分通過一體成型形成。在周緣部分4ce的與膜電極接合體5的相反一側(cè)(圖示的一側(cè))，在各貫通口的周圍以及中央部分4cm的周圍形成可配置墊圈之類的密封部件14的平坦面。
[0027]陽極隔板4a的中央部分4am在膜電極接合體5側(cè)(圖示的一側(cè))具有燃料氣體供給路用的多個(gè)槽。中央部分4am的多個(gè)槽通過陽極隔板4a的一體成型而形成。在圖1所示的實(shí)施例中，中央部分4am的多個(gè)槽為單向的流路。在未圖示的其他實(shí)施例中，多個(gè)槽為蜿蜒型的流路。在陽極隔板4a的中央部分4am的外側(cè)的周緣部分4ae中的、陽極隔板4a的長邊方向LI的兩端附近，以貫通陽極隔板4a的方式形成氧化劑氣體歧管用貫通口 6c3、6c4、冷卻水歧管用貫通口 6w3、6w4以及燃料氣體歧管用貫通口 6a3、6a4。在燃料氣體歧管用貫通口 6a3、6a4與中央部分4am的多個(gè)槽之間配置有引導(dǎo)燃料氣體的流路部件4asl、4as2。在未圖示的其他實(shí)施例中，流路部件4asl、4as2作為陽極隔板4a的一部分通過一體成型形成。在周緣部分4ae的與膜電極接合體5相反一側(cè)(圖中未不出的一側(cè))，在各貫通口的周圍以及中央部分4am的周圍形成用于容納密封部件14的凹陷部，在對(duì)應(yīng)的膜電極接合體5側(cè)的位置形成突出部16。
[0028]在支承框架2的長邊方向LI的兩端部附近，以貫通支承框架2的方式形成氧化劑氣體歧管用貫通口 6c5、6c6、冷卻水歧管用貫通口 6w5、6w6以及燃料氣體歧管用貫通口 6a5、6a60
[0029]在形成燃料電池單電池I時(shí)，如果在由支承框架2支承的膜電極接合體5的兩側(cè)安裝陰極隔板4c以及陽極隔板4a，則陰極隔板4c、支承框架2以及陽極隔板4a的氧化劑氣體歧管用貫通口6(31、605、603以及602、606、6。4、冷卻水歧管用貫通口6￥1、6￥5、6￥3以及6￥2、6w6、6w4乃至燃料氣體歧管用貫通口 6al、6a5、6a3以及6a2、6a6、6a4沿厚度方向S相互取向。由此，劃分形成沿厚度方向S延伸的通路、即作為流體貫流路的氧化劑氣體歧管、冷卻水歧管以及燃料氣體歧管。
[0030]圖2為表示包括燃料電池單電池I的燃料電池疊片A的結(jié)構(gòu)例的局部剖視圖。該圖示出與圖1的E2-E2剖面相當(dāng)?shù)牟糠帧D3為圖2的局部放大圖。通過將多個(gè)燃料電池單電池I沿燃料電池單電池I的厚度方向S層疊而成的層疊體形成燃料電池疊片A。燃料電池單電池I通過燃料氣體(例示:氫氣)與氧化劑氣體(例示:空氣)的電氣化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電力。在燃料電池單電池I產(chǎn)生的電力經(jīng)由從配置于層疊體的兩端的接線板直到燃料電池疊片A的外部的多個(gè)布線而在燃料電池疊片A的外部獲取。從燃料電池疊片A獲取的電力例如向電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)用電氣馬達(dá)或者蓄電器供給。
[0031]燃料電池單電池I的膜電極接合體5具備電解質(zhì)膜5e、形成于電解質(zhì)膜5e的兩側(cè)的陰極電極催化劑層5c以及陽極電極催化劑層5a。電解質(zhì)膜5e、陰極電極催化劑層5c以及陽極電極催化劑層5a具有幾乎相同的大小。當(dāng)在電解質(zhì)膜5e的兩側(cè)配置陰極電極催化劑層5c以及陽極電極催化劑層5a從而形成膜電極接合體5時(shí)，電解質(zhì)膜5e、陰極電極催化劑層5c以及陽極電極催化劑層5a大致重疊。在未圖示的其他實(shí)施例中，陰極電極催化劑層5c以及陽極電極催化劑層5a的至少一方比電解質(zhì)膜5e小。
[0032]作為電解質(zhì)膜5e的材料，例如舉出具有氟系的離子傳導(dǎo)性的高分子膜。在圖2所示的實(shí)施例中，使用氟磺酸且具有質(zhì)子導(dǎo)電性的離子交換膜。作為陰極電極催化劑層5c以及陽極電極催化劑層5a的材料，例如舉出擔(dān)載鉑或者鉑合金之類的催化劑的碳載鉑催化劑。在圖2所示的實(shí)施例中，使用擔(dān)載鉑合金的碳載鉑催化劑。在未圖示的其他實(shí)施例中，與電解質(zhì)膜5e相同的材料的離聚物被進(jìn)一步加入到碳載鉑催化劑中。
[0033]在膜電極接合體5的一側(cè)面52上、即陰極電極催化劑層5c上配置陰極氣體擴(kuò)散層3c，由此將陰極氣體擴(kuò)散層3c與膜電極接合體5電連接。另外，在膜電極接合體5的另一側(cè)面51上、即陽極電極催化劑層5a上配置陽極氣體擴(kuò)散層3a，由此將陽極氣體擴(kuò)散層3a與膜電極接合體5電連接。陰極氣體擴(kuò)散層3c具有比膜電極接合體5小一圈的大小。當(dāng)在膜電極接合體5的一側(cè)面52上配置陰極氣體擴(kuò)散層3c時(shí)，在陰極氣體擴(kuò)散層3c的周圍的膜電極接合體5的一側(cè)面52，外周緣部52e形成為框狀。另一方面，陽極氣體擴(kuò)散層3a具有與膜電極接合體5幾乎相同的大小。當(dāng)在膜電極接合體5的另一側(cè)面51上配置陽極氣體擴(kuò)散層3a時(shí)，膜電極接合體5與陽極氣體擴(kuò)散層3a大致重疊。
[0034]作為陰極氣體擴(kuò)散層3c以及陽極氣體擴(kuò)散層3a的材料，舉出具有導(dǎo)電性的多孔體，例如碳紙、碳布、玻璃狀碳的碳多孔體、金屬網(wǎng)、發(fā)泡金屬的金屬多孔體。在圖2所示的實(shí)施例中使用碳布。在未圖示的其他實(shí)施例中，在上述多孔體中浸入不至喪失多孔性的程度的聚四氟乙烯之類的防水性強(qiáng)的材料。在未圖示的其他實(shí)施例中，將防水性強(qiáng)的材料與碳粒子的混合層形成在上述多孔體的一側(cè)面。
[0035]在外周緣部52e上形成粘合劑層10。粘合劑層10形成為與外周緣部52e相同的框狀。在圖2所示的實(shí)施例中，粘合劑層10以覆蓋外周緣部52e的方式形成在外周緣部52e的整個(gè)面。粘合劑層10具有位于外周緣部52e中的平面方向的外側(cè)的外側(cè)部分32、位于外周緣部52e中的平面方向的內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)部分31。內(nèi)側(cè)部分31的內(nèi)側(cè)的端部31 e與陰極氣體擴(kuò)散層3c的外側(cè)部分3ce接觸。
[0036]粘合劑層10由不具有熱固化性而具有紫外線(UV)固化性的粘合劑形成。作為這樣的粘合劑層10的材料，例如舉出使用UV固化聚異丁烯系樹脂、UV固化環(huán)氧類樹脂以及UV固化丙烯酸類樹脂之類的自由基重合性樹脂的UV固化型粘合劑、使用陽離子重合性樹脂的UV固化型粘合劑。在圖2所示的實(shí)施例中，使用采用作為自由基重合性樹脂的UV固化聚異丁烯系樹脂的UV固化型粘合劑。作為粘合劑層10用的粘合劑的涂覆方法，例如舉出絲網(wǎng)印刷法或者通過分配器涂覆的方法。在圖2所示的實(shí)施例中，使用絲網(wǎng)印刷法。
[0037]在粘合劑層10上配置支承框架2。支承框架2具有框形狀，將具備陰極氣體擴(kuò)散層3c以及陽極氣體擴(kuò)散層3a的膜電極接合體5在膜電極接合體5的外周支承。在圖3所示的實(shí)施例中，支承框架2的一側(cè)的內(nèi)側(cè)部分2e被粘合于粘合劑層10的外側(cè)部分32上，由此支承框架2的內(nèi)側(cè)部分2e粘合于膜電極接合體5的外周緣部52e。當(dāng)內(nèi)側(cè)部分2e粘合于外周緣部52e時(shí)，在支承框架2的內(nèi)側(cè)部分2e與陰極氣體擴(kuò)散層3c的外側(cè)部分3ce之間形成間隙G。即，支承框架2與陰極氣體擴(kuò)散層3c分離配置。
[0038]支承框架2包括支承框架主體20與分別形成在支承框架主體20的兩側(cè)面上的粘合劑包覆層21、22。粘合劑包覆層21、22可以視為包覆支承框架主體20的兩側(cè)面的包覆層。
[0039]支承框架主體20由具有電氣絕緣性以及氣密性的材料形成。作為支承框架主體20的材料，使用結(jié)晶性的聚合物。作為結(jié)晶性的聚合物，例如舉出工程塑料。作為工程塑料，例如舉出聚萘二甲酸乙二醇酯系樹脂(PEN)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯系樹脂(PET)。在圖3所示的實(shí)施例中，作為支承框架主體20的材料，使用可透射在粘合劑層10的固化中使用的規(guī)定的波長(例示:365nm)的紫外線的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯系樹脂。
[0040]粘合劑包覆層21、22能夠與支承框架主體20、陰極隔板4c、陽極隔板4a以及粘合劑層10粘合，并通過具有熱塑性的粘合劑形成。作為粘合劑包覆層21、22的材料，例如可根據(jù)支承框架主體20、兩隔板4c、4a以及粘合劑層10的材料從醋酸乙烯系樹脂的粘合劑、聚乙烯醇系樹脂的粘合劑、乙烯醋酸乙烯系樹脂的粘合劑、氯乙烯系樹脂的粘合劑、丙烯酸類樹脂的粘合劑、聚酰胺系樹脂的粘合劑、纖維素系樹脂的粘合劑、聚烯吡酮系樹脂的粘合劑、聚苯乙烯系樹脂的粘合劑、氰基丙烯酸鹽系樹脂的粘合劑、聚乙烯醇縮醛系樹脂的粘合劑、聚酯系樹脂的粘合劑、改性烯烴系樹脂的粘合劑等之中適當(dāng)選擇。
[0041]在圖3所示的實(shí)施例中，采用使支承框架2從陰極氣體擴(kuò)散層3c分離，形成間隙G的結(jié)構(gòu)。此處，由于間隙G具有凹陷的形狀，因此容易在間隙G存積由燃料電池單電池I生成的生成水。該生成水因從電解質(zhì)膜5e溶出的磺酸等而成為酸性，并由于長期存留于間隙G而濃縮成為強(qiáng)酸性。因此，未由粘合劑包覆層21、22覆蓋的支承框架主體20的內(nèi)側(cè)部分20e的端部20eg在間隙G中露出，端部20eg曝露在強(qiáng)酸性的生成水中。此時(shí)，作為支承框架主體20的材料，如果使用經(jīng)不起上述生成水所存在的強(qiáng)酸性環(huán)境氣的材料、例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯系樹脂或聚萘二甲酸乙二醇酯系樹脂，則擔(dān)心支承框架主體20的一部分產(chǎn)生水解等，致使支承框架主體20的強(qiáng)度降低。
[0042]因此在圖3所示的實(shí)施例中，作為支承框架主體20的材料，使用經(jīng)不起強(qiáng)酸性環(huán)境氣的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯系樹脂材料，并且在支承框架主體20的端部20eg形成可保護(hù)端部20eg不受強(qiáng)酸性環(huán)境氣影響的保護(hù)層、即粘合劑保護(hù)層33。作為粘合劑保護(hù)層33的材料，只要是能夠保護(hù)端部20eg不受強(qiáng)酸性環(huán)境氣影響的材料即可，無特別限定，例如舉出與粘合劑層10相同的材料、與粘合劑包覆層21、22相同的材料。由此，能夠避免支承框架主體20曝露于強(qiáng)酸性環(huán)境氣，防止支承框架主體20的強(qiáng)度降低。此外，支承框架主體20的兩側(cè)面分別由粘合劑包覆層21、22保護(hù)，因此燃料電池單電池I不會(huì)在強(qiáng)的酸性環(huán)境氣中惡化。此處，粘合劑保護(hù)層33未將間隙G完全填埋，支承框架2與陰極氣體擴(kuò)散層3c未經(jīng)由粘合劑保護(hù)層33相鄰。即，在粘合劑保護(hù)層33與陰極氣體擴(kuò)散層3c的外側(cè)部分3ce的端部3ceg之間余留間隙G。因此，能夠從間隙G側(cè)檢查粘合劑保護(hù)層33是否適當(dāng)覆蓋支承框架主體20的端部20eg。
[0043]陰極隔板4c的一側(cè)的周緣部分4ce通過粘合劑包覆層21被粘合固定于支承框架2的另一側(cè)。陰極隔板4c的相比一側(cè)的周緣部分4ce靠內(nèi)側(cè)的中央部分4cm與陰極氣體擴(kuò)散層3c抵接，由此陰極隔板4c與陰極氣體擴(kuò)散層3c電連接。粘合劑包覆層21從外部對(duì)燃料電池單電池I的陰極側(cè)密封。利用在陰極隔板4c的中央部分4cm設(shè)置的氧化劑氣體供給路用的多個(gè)槽與陰極氣體擴(kuò)散層3c如圖2所示形成多個(gè)氧化劑氣體供給路8。從多個(gè)氧化劑氣體供給路8供給的氧化劑氣體經(jīng)由陰極氣體擴(kuò)散層3c向膜電極接合體5供給。
[0044]另一方面，陽極隔板4a的一側(cè)的周緣部分4ae通過粘合劑包覆層22被粘合固定于支承框架2的一側(cè)。陽極隔板4a的相比一側(cè)的周緣部分4ae靠內(nèi)側(cè)的中央部分4am與陽極氣體擴(kuò)散層3a抵接，由此陽極隔板4a與陽極氣體擴(kuò)散層3a電連接。粘合劑包覆層22從外部對(duì)燃料電池單電池I的陽極側(cè)密封。利用在陽極隔板4a的中央部分4am設(shè)置的燃料氣體供給路用的多個(gè)槽與陽極氣體擴(kuò)散層3a如圖2所示形成多個(gè)燃料氣體供給路9。從多個(gè)燃料氣體供給路9供給的燃料氣體經(jīng)由陽極氣體擴(kuò)散層3a向膜電極接合體5供給。
[0045]在相鄰的兩個(gè)燃料電池單電池I中，一方的燃料電池單電池I的陰極隔板4c與另一方的燃料電池單電池I的陽極隔板4a抵接。其結(jié)果，如圖2所示，形成由兩個(gè)氧化劑氣體供給路8與兩個(gè)燃料氣體供給路9圍起的冷卻水供給路7。
[0046]陰極隔板4c以及陽極隔板4a由不使氧化劑氣體、燃料氣體、冷卻水透過并具有導(dǎo)電性的材料形成。作為陰極隔板4c以及陽極隔板4a的材料，例如舉出不銹鋼、鈦之類的金屬。這些材料的線膨脹系數(shù)約為10 X 10—6/°C左右，具體地說例如若為SUS304，則約為17 XI O—6/ °C，若為鈦，則約為8.4 X I O—6/ 0C。
[0047]在相鄰的燃料電池單電池I中，如圖2所示，一方的燃料電池單電池I的陽極隔板4a的另一側(cè)的周緣部分4ae與另一方的燃料電池單電池I的陰極隔板4c的另一側(cè)的周緣部分4ce經(jīng)由密封部件14接觸。在圖2所示的實(shí)施例中，配置于周緣部分4ce的平坦面的密封部件14嵌入周緣部分4ae的凹陷部15。作為密封部件14的材料，例如舉出橡膠之類的彈性部件。
[0048]在圖2所示的實(shí)施例中，支承框架主體20進(jìn)而由具有接近陰極隔板4c、陽極隔板4a的線膨脹系數(shù)的線膨脹系數(shù)的材料形成。如果支承框架主體20的線膨脹系數(shù)與兩隔板4c、4a的線膨脹系數(shù)的差異較大，則加熱支承框架2，使粘合劑包覆層21、22熔融，在將支承框架2與兩隔板4c、4a粘合時(shí)，在隨后的冷卻過程中或冷間運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，支承框架2的收縮與兩隔板4c、4a的收縮會(huì)大幅不同。如此一來，由于支承框架2給膜電極接合體5產(chǎn)生大的牽拉載荷，擔(dān)心例如在電解質(zhì)膜5e的外周緣部52e附近等產(chǎn)生龜裂，成為交叉泄漏的原因。通過減小支承框架主體20的線膨脹系數(shù)與兩隔板4c、4a的線膨脹系數(shù)的差異，可避免該情況發(fā)生。
[0049]作為具有接近兩隔板4c、4a的線膨脹系數(shù)的線膨脹系數(shù)的支承框架主體20的材料，舉出二軸延伸的上述的結(jié)晶性的聚合物。在圖2所示的實(shí)施例中，作為支承框架主體20的材料，使用二軸延伸的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯系樹脂。這些的材料的延伸前的線膨脹系數(shù)例如約為100 X 10—6/°c左右，不過延伸后的延伸方向的線膨脹系數(shù)可以因延伸而變小，例如減小至約20?40X 10—6/°C左右。另一方面，陰極隔板4c、陽極隔板4a的典型的材料的線膨脹系數(shù)約為10 X 10—6/°C左右。這樣通過使支承框架2延伸，能使支承框架2的延伸方向的線膨脹系數(shù)接近兩隔板4a、4c的線膨脹系數(shù)，能夠通過延伸的程度大體調(diào)節(jié)為相同程度。在未圖示的其他實(shí)施例中，使用在一軸或者三軸以上延伸的上述的結(jié)晶性的聚合物，例如使用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯系樹脂。
[0050]在圖2所示的實(shí)施例中，特別是，作為支承框架主體20的材料，使用在相互垂直的方向進(jìn)行二軸延伸的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯系樹脂，使二軸的延伸方向分別沿支承框架2的長邊方向LI以及短邊方向L2取向。
[0051]圖4為表示包括燃料電池單電池I的燃料電池疊片A的結(jié)構(gòu)例的局部剖視圖。該圖示出與圖1的E4-E4剖面相當(dāng)?shù)牟糠值钠拭?。參照?qǐng)D4，在支承框架2與陰極隔板4c之間配置使氧化劑氣體流通的流路部件4csl。流路部件4csl形成氧化劑氣體歧管用貫通口 6cl、6c5、6c3沿厚度方向S取向形成的氧化劑氣體歧管6cm與陰極隔板4c的中央部分4cm的多個(gè)氧化劑氣體供給路8之間的氧化劑氣體的流路。同樣，在支承框架2與陰極隔板4c之間配置使氧化劑氣體流通的流路部件4cs2(參照?qǐng)D1)。流路部件4cs2形成氧化劑氣體歧管用貫通口6c2、6c6、6c4沿厚度方向S取向形成的其他氧化劑氣體歧管與多個(gè)氧化劑氣體供給路8之間的氧化劑氣體的流路。圖5中示出圖4的E5-E5剖面ο在圖5所示的實(shí)施例中，流路部件4csI的流路方向的剖面與氧化劑氣體供給路8相同，為具有與流路方向平行的多個(gè)槽的形狀。在圖1所示的實(shí)施例中，流路部件4cs2、4asl、4as2的形狀與該流路部件4csl的形狀大體相同。
[0052]間隙G存在于陰極氣體擴(kuò)散層3c的外周，不過如圖4所示，存在于流路部件4csl與氧化劑氣體供給路8之間的間隙G處于氧化劑氣體的流路的中途，因此容易在該間隙G中存積由燃料電池單電池I生成的生成水。同樣，雖未圖示，不過容易在存在于陰極氣體擴(kuò)散層3c的相反側(cè)的氧化劑氣體供給路8與流路部件4cs2之間的間隙G存積由燃料電池單電池I生成的生成水。這些生成水為酸性，由于長期存留于間隙G而濃縮成為強(qiáng)酸性。但是，由于在支承框架主體20的端部20eg形成粘合劑保護(hù)層33，因此能夠保護(hù)端部20eg不受強(qiáng)酸性的生成水等影響。
[0053]接下來，對(duì)于燃料電池單電池的制造方法進(jìn)行說明。圖6?圖13為表示燃料電池單電池I的制造方法的各工序的局部剖視圖。
[0054]首先，如圖6所示，準(zhǔn)備作為支承框架2的材料的支承框架用薄片2s。支承框架用薄片2s在支承框架主體20s、支承框架主體20s的兩側(cè)面上分別具備粘合劑包覆層21s、22s。在圖6所示的實(shí)施例中，作為支承框架主體20s的材料、即支承框架主體20的材料，使用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯系樹脂。支承框架主體20s預(yù)先沿相互垂直的延伸方向進(jìn)行二軸延伸。
[0055]接下來，如圖7所示，將支承框架用薄片2s切斷為框形狀，形成支承框架2。此時(shí)，以使支承框架主體20s的二軸的延伸方向分別沿支承框架2的長邊方向LI以及短邊方向L2取向的方式切斷支承框架用薄片2s。支承框架主體20s以及粘合劑包覆層21s、22s成為支承框架主體20以及粘合劑包覆層21、22。在未圖示的其他實(shí)施例中，以使支承框架主體20s的二軸的延伸方向分別與支承框架2的長邊方向LI以及短邊方向L2交叉的方式切斷支承框架用薄片2s。
[0056]接著，如圖8所示，準(zhǔn)備在另一側(cè)面51上配置陽極氣體擴(kuò)散層3a，一側(cè)面52露出的膜電極接合體5。陽極氣體擴(kuò)散層3a與膜電極接合體5例如通過熱壓工序加熱.壓縮從而預(yù)先接合。
[0057]接下來，如圖9所示，在膜電極接合體5的一側(cè)面52上以使外周緣部52e余留的方式配置陰極氣體擴(kuò)散層3c。然后，例如通過熱壓工序?qū)㈥帢O氣體擴(kuò)散層3c與膜電極接合體5加熱.壓縮從而接合。
[0058]接下來，如圖10所示，在外周緣部52e上形成具有紫外線固化性的粘合劑層10。在圖10所示的實(shí)施例中，作為粘合劑層10的材料，使用采用自由基重合性樹脂的UV固化型粘合劑。另外，粘合劑層10形成在外周緣部52e的整個(gè)面。作為粘合劑層10的形成方法，使用通過絲網(wǎng)印刷將UV固化型粘合劑涂覆于外周緣部52e上的方法。在未圖示的其他實(shí)施例中，在膜電極接合體5的一側(cè)面52上先形成粘合劑層10，然后形成陰極氣體擴(kuò)散層3c。
[0059]接著，如圖11所示，準(zhǔn)備在圖7的工序中得出的支承框架2。支承框架主體20如上所述由二軸延伸的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯系樹脂形成，該二軸的延伸方向分別沿支承框架2的長邊方向LI以及短邊方向L2取向。接著，在粘合劑層10上配置支承框架2。在圖11所示的實(shí)施例中，以在粘合劑層10的外側(cè)部分32上接觸支承框架2的內(nèi)側(cè)部分2e且粘合劑層10部分露出的方式，將支承框架2配置在粘合劑層10上的適當(dāng)?shù)奈恢谩＜?，支承框?以從陰極氣體擴(kuò)散層3c離開的方式配置在粘合劑層10上。此時(shí)，由于在粘合劑層10存在粘著力，因此支承框架2被粘合于粘合劑層10。此外，在以二軸的延伸方向分別與長邊方向LI以及短邊方向L2交叉的方式切斷支承框架用薄片2s的未圖示的其他實(shí)施例中，當(dāng)配置二軸延伸的聚萘二甲酸乙二醇酯系樹脂時(shí)，使二軸的延伸方向分別與支承框架2的長邊方向LI以及短邊方向L2交叉。
[0060]然后，在圖12所示的實(shí)施例中，進(jìn)行加壓以使支承框架2與膜電極接合體5相對(duì)地壓在一起。作為加壓方法，使用錘60以壓力P將支承框架2壓靠于粘合劑層10。由此，支承框架2下側(cè)的粘合劑層10變形，其一部分向間隙G側(cè)移動(dòng)，形成覆蓋支承框架主體20的端部20eg的粘合劑保護(hù)層33。粘合劑保護(hù)層33例如可通過調(diào)整粘合劑層10的厚度、壓力P等形成。在未圖示的其他實(shí)施例中，使用與粘合劑層10相同或不同的粘合劑在支承框架主體20的端部20eg預(yù)先形成粘合劑保護(hù)層33。在該情況下，可以不進(jìn)行加壓。
[0061]接著，如圖13所示，繼續(xù)維持壓力P的加壓，并且向支承框架2照射規(guī)定波長(例示:365nm)的紫外線UV。此時(shí)，錘60為石英制且能夠透射規(guī)定波長的紫外線UV，支承框架主體20的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯系樹脂也能夠透射規(guī)定波長的紫外線UV，因此粘合劑層10接受紫外線照射后固化。照射條件(例示:紫外線的光量、照射時(shí)間等)可根據(jù)粘合劑層10的材料適當(dāng)選擇。由此，粘合劑層10的外側(cè)部分32與支承框架2的內(nèi)側(cè)部分2e被粘合，粘合劑層10的外側(cè)部分32與膜電極接合體5的外周緣部52e被粘合。其結(jié)果，支承框架2與膜電極接合體5經(jīng)由粘合劑層1被粘合。
[0062]另外，通過維持壓力P的加壓，能夠?qū)⒅С锌蚣?更好地緊貼于粘合劑層10，使粘合強(qiáng)度提高。此外，通過以特氟龍(注冊(cè)商標(biāo))等材料涂覆錘60與支承框架2接觸的面60s，從而即便粘合劑包覆層21熔化也不與錘60的面60s粘合。在未圖示的其他實(shí)施例中，不對(duì)支承框架2與膜電極接合體5加壓地向支承框架2照射紫外線。
[0063]接下來，如圖14所示，配置陽極隔板4a，使得支承框架2的一側(cè)的粘合劑包覆層22的同與粘合劑層10接觸的內(nèi)側(cè)部分22e相反的外側(cè)部分22f與陽極隔板4a的周緣部分4ae接觸。同時(shí)，配置陰極隔板4c，使得支承框架2的另一側(cè)的粘合劑包覆層21的外側(cè)部分21f與陰極隔板4c的周緣部分4ce接觸。然后，主要加熱支承框架2的外側(cè)部分2f。由此，支承框架2的兩側(cè)面上的粘合劑包覆層22以及粘合劑包覆層21的外側(cè)部分22f以及外側(cè)部分21f主要熔化，陽極隔板4a的周緣部分4ae以及陰極隔板4c的周緣部分4ce與支承框架2粘合。由此，利用一對(duì)陽極隔板4a以及陰極隔板4c夾持膜電極接合體5與支承框架2。然后，使粘合劑包覆層22、21冷卻并固話，由此將膜電極接合體5、陰極氣體擴(kuò)散層3c、支承框架2、陽極隔板4a以及陰極隔板4c形成一體化。
[0064]通過以上的工序，形成燃料電池單電池I。
[0065]在本實(shí)施例的制造方法中，支承框架主體20的端部20eg由粘合劑保護(hù)層33保護(hù)。如圖4所示，支承框架主體20的端部20eg被曝露在燃料電池單電池I的陰極電極催化劑層5c側(cè)強(qiáng)的氧化環(huán)境氣中。特別是，由于在支承框架2與陰極氣體擴(kuò)散層3c之間存在間隙G，因此在該間隙G中存積強(qiáng)酸性的水溶液，擔(dān)心給端部20eg造成大的損傷。但是，由于端部20eg被粘合劑保護(hù)層33保護(hù)，因此即便支承框架主體20的材料是經(jīng)不起陰極電極催化劑層5c側(cè)的氧化環(huán)境氣的材料，也能避免支承框架主體20曝露于氧化環(huán)境氣，防止支承框架主體20的惡化。
[0066]另外，在本實(shí)施例的制造方法中，作為支承框架主體20的材料，使用二軸延伸的結(jié)晶性聚合物，并將二軸的延伸方向分別沿支承框架2的長邊方向LI和短邊方向L2定向。因此，能夠?qū)⒅С锌蚣?的長邊方向LI和短邊方向L2的線膨脹系數(shù)形成為與陽極隔板4a以及陰極隔板4c的線膨脹系數(shù)大體同等程度。由此，在加熱支承框架2，通過熱塑性的粘合劑包覆層21、22將支承框架2與兩隔板4a、4c粘合時(shí)，在隨后的冷卻過程中或冷間運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能使支承框架2的收縮與兩隔板4a、4c的收縮為大體同等程度。其結(jié)果，能夠進(jìn)一步縮小由于支承框架2作用于膜電極接合體5的四邊的牽拉載荷。
[0067]在本實(shí)施例的制造方法中使用二軸延伸的結(jié)晶性聚合物，不過作為支承框架主體20的材料，還可以使用三軸以上的多軸延伸的結(jié)晶性聚合物(例示:聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯系樹脂)。在該情況下，支承框架主體20的大體全方向的線膨脹系數(shù)與兩隔板4c、4a的線膨脹系數(shù)為同等程度，因此能夠進(jìn)一步抑制膜電極接合體5的龜裂的發(fā)生。另外，通過使延伸方向的一個(gè)取向?yàn)橹С锌蚣?的長邊方向，由此能使支承框架2的由于溫度變化所產(chǎn)生的收縮大的長邊方向的線膨脹系數(shù)與陰極隔板4c以及陽極隔板4a的線膨脹系數(shù)為同等程度，能夠進(jìn)一步抑制膜電極接合體5的龜裂的發(fā)生。另外，由于結(jié)晶性聚合物的延伸方向存在多個(gè)，因此將支承框架主體20由薄膜切出而形成時(shí)的切出的自由度升高，能夠提高生產(chǎn)性。
[0068]或者，作為支承框架主體20的材料，還可以使用單軸延伸的結(jié)晶性聚合物(例示:聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯系樹脂)。在該情況下，使延伸方向在支承框架2的長邊方向定向。由此，能使支承框架2的由于溫度變化所產(chǎn)生的收縮大的長邊方向的線膨脹系數(shù)與陰極隔板4c以及陽極隔板4a的線膨脹系數(shù)為同等程度，能夠抑制膜電極接合體5的龜裂的發(fā)生。
[0069]此外，作為粘合支承框架2與兩隔板4a、4c的粘合劑包覆層21、22的材料，可不使用高溫下粘合的熱塑性的粘合劑，而考慮幾乎不需要加熱的粘合劑或不需要加熱的粘合劑。這是由于如果不進(jìn)行加熱，則無需考慮覆蓋材的線膨脹系數(shù)。例如，作為幾乎不需要加熱的粘合劑，可考慮在比室溫略尚的數(shù)十度左右低溫下粘合的、熱塑性的粘合劑(例不:粘合性聚乙烯系樹脂)或熱固化性的粘合劑(例示:丙烯酸類樹脂，環(huán)氧類樹脂，聚異丁烯系樹脂)。但是，如果為以低溫粘合的熱塑性的粘合劑，粘合強(qiáng)度會(huì)在比粘合溫度高的高溫中下降，因此難以在需要進(jìn)行高溫運(yùn)轉(zhuǎn)的車輛用的燃料電池單電池中使用。另外，若為在低溫下固化的熱固化性的粘合劑，則會(huì)產(chǎn)生無法進(jìn)行常溫管理的所謂操作性較差、固化時(shí)間偏長導(dǎo)致的生產(chǎn)性偏低、丙烯酸類樹脂的情況下的耐酸性偏低、環(huán)氧類樹脂的情況下的電解質(zhì)膜的強(qiáng)度降低的引發(fā)、聚異丁烯系樹脂的情況下的粘度偏高等的問題，不易在車輛用的燃料電池單電池中使用。另外，作為不需要進(jìn)行加熱的粘合劑，可考慮具有紫外線固化性的粘合劑。但是，由于兩隔板4a、4c不通過紫外線，因此不易進(jìn)行紫外線固化性的粘合劑的使用?；谶@樣的理由，在車輛用的燃料電池單電池中，作為粘合支承框架2與兩隔板4a、4c的粘合劑包覆層21、22的材料，使用在高溫下粘合的熱塑性的粘合劑。因此，如上所述作為支承框架2以及兩隔板4a、4c的材料，使用線膨脹系數(shù)同等程度的材料。
[0070]在本實(shí)施例的制造方法中，作為粘合劑層10使用不具有熱固化性而具有紫外線固化性的粘合劑。這樣，如果使用加熱時(shí)幾乎不固化而受紫外線照射時(shí)固化的粘合劑，則不進(jìn)行加熱而通過紫外線的照射使粘合劑固化，因此無需加熱時(shí)間，并且固化時(shí)間極短，因此能夠縮短粘合劑層10的形成工序的時(shí)間，能夠提高生產(chǎn)性。另外，如果需要對(duì)粘合劑加熱，則不只粘合劑，會(huì)加熱包括粘合劑的周圍的膜電極接合體5、支承框架2在內(nèi)的寬大的區(qū)域，在加熱后的冷卻過程中會(huì)因粘合劑層10與膜電極接合體5的線膨脹系數(shù)的差異致使膜電極接合體5的破損，而由于無需進(jìn)行加熱，因此能夠抑制膜電極接合體5的破損。進(jìn)而，如果需要粘合劑的加熱，如上所述會(huì)加熱寬大的區(qū)域，在加熱后的冷卻過程中會(huì)因支承框架2與膜電極接合體5的線膨脹系數(shù)的差異致使支承框架2、膜電極接合體5產(chǎn)生翹曲，而由于無需進(jìn)行加熱，因此能夠抑制該翹曲。
[0071]另外，在本實(shí)施例的制造方法中，支承框架2與陰極氣體擴(kuò)散層3c之間的間隙G的外周緣部52e由粘合劑層10的內(nèi)側(cè)部分31保護(hù)，避免向外部露出，因此能夠防止外周緣部52e的膜電極接合體5因惡化等而開裂的情況。
[0072]接著，參照?qǐng)D15?圖17對(duì)其他實(shí)施例進(jìn)行說明。該其他實(shí)施例的制造方法與上述圖6?圖14所示的制造方法的不同之處在于，由幾乎不透射在粘合劑層10的固化中使用的規(guī)定波長(例示:365nm)的紫外線的材料形成支承框架主體20，由被賦予熱固化性的具有紫外線固化性的粘合劑形成粘合劑層10。以下主要對(duì)不同點(diǎn)進(jìn)行說明。
[0073]作為支承框架主體20的材料，例如舉出延伸的結(jié)晶性聚合物的聚萘二甲酸乙二醇酯系樹脂。聚萘二甲酸乙二醇酯系樹脂幾乎不透射在粘合劑層10的固化中使用的規(guī)定波長(例示:365nm)的紫外線。因此，關(guān)于使用這樣的材料的支承框架2，在幾乎不使在粘合劑層10的固化中使用的規(guī)定波長的紫外線透射的材料的意思上，可表達(dá)為不易使規(guī)定波長的紫外線透射的材料。作為在這種情況下使用的粘合劑層10的材料，例如舉出使用被賦予熱固化性的自由基重合性樹脂的UV固化型粘合劑或者使用被賦予熱固化性的陽離子重合性樹脂的UV固化型粘合劑。UV固化型粘合劑幾乎不會(huì)受熱固化，而被賦予熱固化性的UV固化型粘合劑也進(jìn)行熱固化。在本實(shí)施例中，作為支承框架主體20的材料使用二軸延伸的聚萘二甲酸乙二醇酯系樹脂，作為粘合劑層10的材料，使用采用被賦予熱固化性的自由基重合性樹脂的UV固化型粘合劑。另外，在其他實(shí)施例中，粘合劑層10由在被照射紫外線且固化至至少保持形狀的程度時(shí)具有粘著性的粘合劑形成。作為對(duì)粘合劑層10賦予粘著性的方法，使用調(diào)整紫外線的照射時(shí)間以及光量使粘合劑層10不完全固化的方法。在未圖示的其他實(shí)施例中，使用在粘合劑層10的材料中添加粘著賦予劑(增粘劑)之類的副成分的方法。
[0074]在該其他實(shí)施例的制造方法中，首先如圖6以及如圖7所示，預(yù)先形成具有二軸延伸的聚萘二甲酸乙二醇酯系樹脂的支承框架主體20的支承框架2。接下來，如圖8以及圖9所示，準(zhǔn)備膜電極接合體5，在膜電極接合體5的一側(cè)面52上配置陰極氣體擴(kuò)散層3c。
[0075]接下來，如圖15所示，在外周緣部52e上，使用采用被賦予熱固化性的自由基重合性樹脂的UV固化型粘合劑形成粘合劑層10。然后，以使粘合劑層10與膜電極接合體5的外周緣部52e粘合的方式對(duì)粘合劑層10照射規(guī)定波長(例示:365nm)的紫外線UV。粘合劑層10通過主要由紫外線引起的紫外線固化與膜電極接合體5粘合，保護(hù)外周緣部52e。不過，在圖15所示的實(shí)施例中，避免使粘合劑層10完全固化。由此，粘合劑層10固化至可保持形狀的程度且不易進(jìn)行流動(dòng)，不過具有粘著力(TAC力)，在被施加比較強(qiáng)的力時(shí)可進(jìn)行一定程度的變形。這樣的紫外線UV的照射條件(例示:紫外線的光量，照射時(shí)間等)可根據(jù)粘合劑層10的材料適當(dāng)?shù)剡x擇。在未圖示的其他實(shí)施例中，在粘合劑層10的粘合劑中作為副成分添加粘著賦予劑，由此發(fā)揮粘著力。
[0076]接著，如圖16所示，準(zhǔn)備支承框架2。在圖16所示的實(shí)施例中，作為支承框架主體20的材料，使用二軸延伸的聚萘二甲酸乙二醇酯系樹脂。接著，在粘合劑層10上配置支承框架
2。在圖16所示的實(shí)施例中，加壓使支承框架2與膜電極接合體5相對(duì)壓在一起。此時(shí)，由于在粘合劑層10殘留粘著力，因此支承框架2被粘著于粘合劑層10，由粘合劑層10保持，由此被預(yù)固定于膜電極接合體5的外周緣部52e。另外，粘合劑層10固化至可保持形狀的程度，不過在外加比較強(qiáng)的力時(shí)可進(jìn)行一定程度變形，因此因加壓而變形，其一部分向間隙G側(cè)移動(dòng)，形成覆蓋支承框架主體20的端部20eg的粘合劑保護(hù)層33。
[0077]接著，如圖17所示，持續(xù)維持壓力P的加壓同時(shí)加熱支承框架2。作為加熱方法，使用通過對(duì)支承框架2照射規(guī)定波長的紫外線UV，使支承框架2吸收紫外線UV，從而令支承框架2自身發(fā)熱來進(jìn)行加熱的方法。此時(shí)，對(duì)支承框架2的內(nèi)側(cè)部分2e照射規(guī)定波長的紫外線UV，以使支承框架2中的與粘合劑層10接觸的內(nèi)側(cè)部分2e的溫度達(dá)到粘合劑層10的固化溫度以上。這樣的照射條件(例示:紫外線的光量，照射時(shí)間等)可根據(jù)支承框架2以及粘合劑層10的材料適當(dāng)?shù)剡x擇。由此，支承框架2的內(nèi)側(cè)部分2e下的粘合劑層10開始熱固化，由此粘合劑層10與支承框架2被粘合。即，粘合劑層10通過主要由加熱引起的熱固化與支承框架2粘合。其結(jié)果，支承框架2與膜電極接合體5經(jīng)由粘合劑層10粘合。此外，還存在向支承框架的內(nèi)側(cè)部分24?射的紫外線UV的一部分照射至未由支承框架2包覆的粘合劑層10的情況，在該情況下，未由支承框架2包覆的粘合劑層10由于紫外線UV進(jìn)而加劇固化。此時(shí)粘合劑保護(hù)層33中的與支承框架2接觸的部分進(jìn)行熱固化，未接觸的部分進(jìn)行紫外線固化。由此，支承框架2與膜電極接合體5經(jīng)由粘合劑層1粘合。
[0078]接著，如圖14所示，在支承框架2以及膜電極接合體5的兩側(cè)面上分別配置陰極隔板4c以及陽極隔板4a。
[0079]通過以上的工序，形成燃料電池單電池I。
[0080]在本實(shí)施例的制造方法中，對(duì)于粘合劑層10的紫外線固化性的粘合劑賦予熱固化性，作為熱固化用的熱源，采用使支承框架2吸收紫外線而進(jìn)行發(fā)熱的方法。由此，對(duì)于粘合劑層10與膜電極接合體5的粘合，如圖15的工序所示，可以主要通過基于紫外線的照射的粘合劑層10的固化來實(shí)現(xiàn)。另一方面，對(duì)于粘合劑層10與支承框架2的粘合，如圖17的工序所示，可以主要通過基于局所的加熱的熱固化實(shí)現(xiàn)。即，對(duì)于作為支承框架2的材料使用不透射紫外線的材料，可反之利用，通過向支承框架2中的與粘合劑層10接觸的內(nèi)側(cè)部分2^照射紫外線，從而將內(nèi)側(cè)部分2e局部加熱，能使粘合劑層10固化。即，不對(duì)包括粘合劑層10周圍的膜電極接合體5、支承框架2的寬大的區(qū)域加熱，能夠?qū)⑿枰訜岬恼澈蟿?0局部加熱。由此，能夠產(chǎn)生使用上述的紫外線固化性的粘合劑的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)紫外線到達(dá)不了的部位的粘合。
[0081]此外，作為粘合劑層10的材料，除了紫外線固化型的粘合劑以外，還可考慮具有在比室溫略高的數(shù)十度左右低溫下粘合的熱塑性的粘合劑(例示:粘合性聚乙烯系樹脂)或具有在低溫下固化的熱固化性的粘合劑(例示:丙烯酸類樹脂、環(huán)氧類樹脂、聚異丁烯系樹脂)。但是，這些粘合劑出于上述的粘合強(qiáng)度的問題、制造上的問題的緣故都不易在車輛用的燃料電池單電池中使用。基于此，在車輛用的燃料電池單電池中，作為粘合劑層10的材料，使用被賦予熱固化性的紫外線固化型的粘合劑。
[0082]在這種情況下，可以起到與通過上述圖6?圖14所示的實(shí)施例的制造方法得出的燃料電池單電池I相同的效果。
[0083]此外，在上述實(shí)施例中，膜電極接合體5的一側(cè)面52(陰極氣體擴(kuò)散層3c—側(cè))為陰極側(cè)面，另一側(cè)面51(陽極氣體擴(kuò)散層3a—側(cè))為陽極側(cè)面。在未圖示的其他實(shí)施例中，膜電極接合體5的一側(cè)面為陽極側(cè)面，另一側(cè)面為陰極側(cè)面。
[0084]其中，符號(hào)說明如下:
[0085]1:燃料電池單電池;2:支承框架;3a:陽極氣體擴(kuò)散層;3c:陰極氣體擴(kuò)散層;5:膜電極接合體;10:粘合劑層;20:支承框架主體;21、22:粘合劑包覆層;52e:外周緣部。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃料電池單電池， 該燃料電池單電池具備: 膜電極接合體，該膜電極接合體在電解質(zhì)膜的兩側(cè)面上分別形成有電極催化劑層； 氣體擴(kuò)散層，該氣體擴(kuò)散層以在所述膜電極接合體的一側(cè)面上殘留所述膜電極接合體的外周緣部的方式分別配置在所述膜電極接合體的兩側(cè)面上； 粘合劑層，該粘合劑層形成為覆蓋所述外周緣部；以及 支承框架，該支承框架固定在所述粘合劑層上， 所述支承框架包括: 樹脂制的支承框架主體；以及 包覆層，該包覆層形成為分別覆蓋所述支承框架主體的兩側(cè)面， 其中， 所述支承框架以從所述膜電極接合體的一側(cè)面上的所述氣體擴(kuò)散層分離的方式固定在所述粘合劑層上， 所述燃料電池單電池還具備保護(hù)層，該保護(hù)層形成為覆蓋所述支承框架主體的內(nèi)側(cè)部分的端部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池單電池，其中， 所述保護(hù)層由與所述粘合劑層相同的材料形成。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池單電池，其中， 所述支承框架主體由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯系樹脂或者聚萘二甲酸乙二醇酯系樹脂形成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池單電池，其中， 所述粘合劑層由具有紫外線固化性的粘合劑形成， 所述支承框架主體由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯系樹脂形成。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的燃料電池單電池，其中， 所述膜電極接合體的一側(cè)面為陰極側(cè)面。6.—種燃料電池單電池的制造方法， 該燃料電池單電池具備:膜電極接合體，該膜電極接合體在電解質(zhì)膜的兩側(cè)分別形成有電極催化劑層;氣體擴(kuò)散層，該氣體擴(kuò)散層分別配置在所述膜電極接合體的兩側(cè)面上；以及支承框架，該支承框架在所述膜電極接合體的外周支承所述膜電極接合體，所述支承框架包括:樹脂制的支承框架主體；以及包覆層，該包覆層形成為分別覆蓋所述支承框架主體的兩側(cè)面， 其中， 所述燃料電池單電池的制造方法具備下述工序: 準(zhǔn)備以在所述膜電極接合體的一側(cè)面上殘留所述膜電極接合體的外周緣部的方式配置有所述氣體擴(kuò)散層的所述膜電極接合體的工序； 在所述外周緣部上形成粘合劑層的工序； 將所述支承框架主體的內(nèi)側(cè)部分的端部露出的所述支承框架以從所述膜電極接合體的一側(cè)面上的所述氣體擴(kuò)散層分離的方式配置在所述粘合劑層上的工序； 將所述支承框架相對(duì)地按壓于所述粘合劑層的工序；以及 使所述粘合劑層固化的工序， 在將所述支承框架相對(duì)地按壓于所述粘合劑層的工序中，通過由所述粘合劑層的一部分覆蓋所述支承框架主體的內(nèi)側(cè)部分的端部來形成所述保護(hù)層。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池單電池的制造方法，其中， 所述支承框架主體由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯系樹脂或者聚萘二甲酸乙二醇酯系樹脂形成。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池單電池的制造方法，其中， 在形成所述粘合劑層的工序中，所述粘合劑層由具有紫外線固化性的粘合劑形成， 所述支承框架主體由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯系樹脂形成。9.根據(jù)權(quán)利要求6?8中任一項(xiàng)所述的燃料電池單電池的制造方法，其中， 所述膜電極接合體的所述一側(cè)面為陰極側(cè)面。
【文檔編號(hào)】H01M8/10GK105938911SQ201610121777
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年3月3日
【發(fā)明人】池田耕太郎, 川角明人
【申請(qǐng)人】豐田自動(dòng)車株式會(huì)社