高分子电解质型燃料电池用的电极-膜-框接合体和其制造方法、以及高分子电解质型燃...的制作方法

专利名称：高分子电解质型燃料电池用的电极-膜-框接合体和其制造方法、以及高分子电解质型燃 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及固体高分子电解质型燃料电池，特别涉及燃料电池的电极 一膜 一框接合体的结构以及其制造方法。
背景技术：
固体高分子电解质型燃料电池(以下，有时称为"PEFC"。)是一 种通过使含有氢的燃料气体和含有空气等氧的氧化剂气体进行电化学反 应，同时产生电和热的装置。
固体高分子电解质型燃料电池的最具代表性的结构为，包括由在周
边部配有用于密封气体的密封垫片(Gasket)的框体支撑的高分子电解质 膜；在所述电解质膜的一个面上接合正极，并且在电解质膜的另一个面上 接合负极而构成的膜电极接合体(MEA);由夹住MEA的正极侧导电性 隔片以及负极侧导电性隔片构成，并且，向正极和负极分别提供燃料气体 和氧化剂气体的气体提供部形成在与隔片内的MEA接触的中央部的周 边。
作为这种现有的固体高分子电解质型燃料电池的结构，公开在例如专 利文献1中。具体地，如图14所示，公开了如下的结构，即，用隔片301 分别夹住用框体300的内部支撑MEA的周边部的MEA303。
另外，这样的MEA被嵌入到框体厚度的大致中央的位置，作为其接 合方法，采用粘合剂或机械性夹紧等。
专利文献1:特开2005 —100970号公报 专利文献2:国际公开第2006/040994号手册(pamphlet) 但是，在基于高分子电解质膜的粘合剂的接合方法中，高分子电解质 膜有由于粘合剂的挥发成分而导致性能下降的可能性，能适用的条件受到 限制。另外，在基于机械性夹紧的接合方法中，会产生从高分子电解质膜和框体的微小间隙中易于产生交叉泄漏的问题。此处所说的交叉泄漏现象 是指在图14中，提供到电池内的气体的一部分通过框体300的内缘和
电极302之间生成的极小的间隙，气体从正极侧或负极侧的一侧泄漏到另
外一侧的现象。为了提高燃料电池的发电效率，需要减少这种交叉泄漏。 作为用于抑制这种交叉泄漏现象产生的一个方法，能考虑通过注射成
型形成框体的方法，这样能将MEA的周边部配置到框体内部。根据这种 方法，能提高框体和MEA的周边部的紧密性，减少交叉泄漏。这种方法 也公开在例如专利文献2中。
具体地，如图15A所示，提前准备利用注射成型等形成框状的第1框 部件311。然后，如图15B所示，将在电解质膜313的两个面上配置了正 极和负极的电极314的周边部，即，电解质膜313的周边部313a配置在 第1框部件311上规定的位置上。然后，如图15C所示，在配置了电解质 膜313的周边部313a的状态下的第1框部件311的上面，通过注射成型 注入树脂材料，形成第2框部件312。像这样通过注射成型形成与第1框 部件311 —体接合的第2框部件312，能以更加紧密的状态保持夹在其中 的电解质膜313的周边部313a。
但是，在这种利用注射成型的形成方法中，存在如下问题。如图16A 所示，在利用注射成型形成第2框部件时，如果将高温高压的树脂材料P 注入到模具(未图示)内的话，由于树脂材料P的流动阻力，配置在第l 框部件311上面的电解质膜313的周边部313a有时会在树脂材料中浮起， 变成从第1框部件311的上面逐渐上升的状态。如图16B所示，如果在这 种状态下树脂材料P硬化的话，则在电解质膜313的周边部313a于第2 框部件的内部完全浮起的状态下，保持电极314。
在这种情况下，有可能出现通过框体310不能充分保持电极314，或 使电解质膜313受损等情况，而不能充分减少交叉泄漏。特别是，MEA 为价格较高的部件，在燃料电池制造中，期待其实现高收益率(生产率)。 另外，在这种燃料电池制造中，不仅对生产率，而且对燃料电池的发电效 率等性能的提高的要求也没有间断过
发明内容
因此，本发明的第一个目的是为了解决所述问题，提供一种能在固 体高分子电解质型燃料电池的电极—膜—框接合体中，有效地抑制高分子 电解质膜和框体之间的交叉泄漏现象，同时，能在制造中实现高收益率的 燃料电池用的电极一膜一框接合体，和其制造方法，以及具有电极一膜一 框接合体的高分子电解质型燃料电池。
本发明的第二个目的是提供一种能在固体高分子电解质型燃料电池 中，提高其发电效率等性能的燃料电池用的电极一膜一框接合体，和其制 造方法，以及具有电极一膜一框接合体的高分子电解质型燃料电池。
为达到所述目的，本发明的结构如下。
根据本发明的第1方式，提供一种高分子电解质型燃料电池用的电极 一膜—框接合体，其特征在于，
具备具有高分子电解质膜和在所述高分子电解质膜的比周边部靠内 侧的两表面上配置的一对电极层的膜电极接合体；
由树脂形成，保持所述膜电极接合体的周边部的框体；
在所述膜电极接合体的周边部上，密封所述膜电极接合体的表面和背 面之间的连通部分的弹性部件，
所述框体具有
沿着所述高分子电解质膜的周边部配置的框体主体部；
与所述框体主体部的内缘相比向框体中央侧突出，并沿着所述内缘排
列，保持所述高分子电解质膜的表面侧的多个第1保持部；
与所述框体主体部的内缘相比向框体中央侧突出，并沿着所述内缘排 列，保持所述高分子电解质膜的背面侧的多个第2保持部，
所述第1保持部和第2保持部分别排列为沿着所述高分子电解质膜 的周边部交替配置由所述第1保持部对所述高分子电解质膜的各个保持位 置和由所述第2保持部对所述高分子电解质膜的各个保持位置，
所述弹性部件具有在相邻的各个所述第1保持部之间的所述高分子 电解质膜的表面上配置的多个表面侧弹性部件，和在相邻的各个所述第2 保持部之间的所述高分子电解质膜的背面上配置的多个背面侧弹性部件。
根据本发明的第2方式，提供一种第1方式所述的高分子电解质型燃
料电池用的电极一膜一框接合体，其特征在于，各个所述表面侧弹性部件和背面侧弹性部件比所述框体的隔片侧表面隆起。
根据本发明的第3方式，提供一种第1方式所述的高分子电解质型燃 料电池用的电极一膜一框接合体，其特征在于，在所述高分子电解质膜的 表面和背面上，各个所述表面侧弹性部件和背面侧弹性部件是从所述框体 主体部的内缘延伸到与所述电极层的外缘相接的位置而配置的。
根据本发明的第4方式，提供一种第3方式所述的高分子电解质型燃 料电池用的电极一膜—框接合体，其特征在于，相邻的各个表面侧弹性部 件是相互连结起来的，相邻的各个背面侧弹性部件是相互连结起来的。
根据本发明的第5方式，提供一种第1方式所述的高分子电解质型燃
料电池用的电极一膜一框接合体，其特征在于，与所述第l保持部相对配 置的一个所述背面侧弹性部件和与相邻于所述一个背面侧弹性部件的所
述第2保持部相对配置的一个所述表面侧弹性部件，沿着所述高分子电解 质膜的周边部在所述高分子电解质膜上的相互配置区域一部分相重叠。
根据本发明的第6方式，提供一种第1方式所述的高分子电解质型燃 料电池用的电极一膜一框接合体，其特征在于，所述第1保持部和第2保 持部中向所述框体中央侧突出的前端侧的宽度比所述框体主体部侧的宽 度大。
根据本发明的第7方式，提供一种第1方式所述的高分子电解质型燃 料电池用的电极一膜一框接合体，其特征在于，所述框体主体部的内缘和 所述高分子电解质膜的周边部的端面之间设有间隙。
根据本发明的第8方式，提供一种高分子电解质型燃料电池，具备一 个单电池模块或叠层的多个单电池模块，所述单电池模块具有第1方式到 第7方式的任一项所述的电极一膜一框接合体和一对隔片，所述电极一膜 一框接合体位于所述一对隔片之间。
根据本发明的第9方式，提供一种高分子电解质型燃料电池用的电极 一膜一框接合体的制造方法，
在注射成型用模具内配置膜电极接合体，使得通过沿着所述膜电极接 合体的周边部配置的多个第1支撑部对所述膜电极接合体从其表面侧进行 支撑，通过沿着所述周边部与所述多个第1支撑部交替配置并且沿着所述 膜电极接合体的周边部配置的多个第2支撑部对所述膜电极接合体从其背面侧进行支撑，形成框状流道、第1流道及第2流道，沿着所述膜电极接
合体的周边部配置为框状的所述框状流道；与所述框状流道连通且在相邻
的各个所述第1支撑部之间，与所述膜电极接合体的周边部的表面相接配
置的所述第1流道；与所述框状流道连通且在相邻的各个所述第2支撑部 之间，与所述膜电极接合体的周边部的表面相接配置的所述第2流道，
在通过各个所述第1支撑部和第2支撑部保持所述膜电极接合体的周 边部的状态下，向所述流道内分别注入填充树脂，
通过使所述填充的树脂硬化而形成具有框体主体部、多个第1保持部 及多个第2保持部的框体，所述框体主体部，由所述框状流道形成；所述 多个第l保持部，由所述第l流道形成，与所述框体主体部的内缘相比向 框体中央侧突出并且沿着所述内缘排列，保持所述膜电极接合体的表面 侧；所述多个第2保持部，由所述第2流道形成，与所述框体主体部的内 缘相比向框体中央侧突出并且沿着所述内缘排列，保持所述膜电极接合体 的背面侧，
形成在相邻的各个所述第1保持部之间的所述膜电极接合体的表面 上配置的多个表面侧弹性部件；和在相邻的各个所述第2保持部之间的所 述膜电极接合体的背面上配置的多个背面侧弹性部件。
根据本发明，在通过由树脂材料形成的框体来保持膜电极接合体中的 高分子电解质膜的周边部的结构中，通过与框体主体部的内缘相比向框体 中央侧突出并且沿着内缘排列的保持高分子电解质膜的表面侧的多个第1 保持部，和以同样的结构保持高分子电解质膜的背面侧的多个第2保持部 构成框体。而且，在框体中，分别形成第1保持部和第2保持部使其沿着 高分子电解质膜的周边部交替配置基于第1保持部的高分子电解质膜的各 个保持位置和基于第2保持部的高分子电解质膜的保持位置。通过采用这 种结构，在利用树脂，通过注射成型形成框体时，能在交替地配置在高分 子电解质膜的表面侧和背面侧的各个保持部之间，在通过模具更牢靠地保 持高分子电解质膜的表面和背面的状态下，注入树脂，形成框体。因此， 注射成型时不会产生高分子电解质膜的浮起等不良问题，能有效地抑制交 叉泄漏现象。而且，这种基于注射成型的框体的形成能用一个工序进行， 所以能提高生产率。另外，通过将弹力比框体高的弹性部件配置在所述的高分子电解质膜 的表面和背面上交替配置的各个保持部之间的高分子电解质膜的表面和 背面上，能确保弹性部件与高分子电解质膜的表面相接，并密封两者之间 的部分，能提高框体和高分子电解质膜之间的密封效果，能有效地抑制交 叉泄漏现象的产生。另外，通过将这种弹性部件配置在各个保持部之间， 能减少保持部的前端和电极层的外缘的距离。因此，能在将框体外形小型 化的同时，有效地确保有助于发电处理的电极层的面积，并提高燃料电池 的发电效率。


本发明的这些形式和特征能从以下的对附图所示的优选实施方式的 描述来明确。附图中，
图1是表示本发明的第1实施方式的燃料电池的概略结构的示意结构图。
图2是图1的燃料电池具有的燃料电池堆(stack)的示意分解图。
图3是图2的燃料电池堆具有的电极一膜一框接合体的部分示意图 (无弹性部件的状态)。
图4是图2的燃料电池堆具有的电极一膜一框接合体的部分示意图 (有弹性部件的状态)。
图5A是图4的电极一膜一框接合体的A—A线示意剖面图。
图5B是图4的变形例的电极一膜一框接合体的A—A线示意剖面图。
图6A是第1实施方式的电极一膜一框接合体的制造工序(框体成型 工序)图，是表示模具的结构的图。
图6B是第1实施方式的电极一膜一框接合体的制造工序(框体成型 工序)图，是表示下部分模具中设置有MEA的状态的图。
图6C是第1实施方式的电极一膜一框接合体的制造工序(框体成型 工序)图，是进行模具夹紧状态下的图。
图6D是第1实施方式的电极一膜一框接合体的制造工序(框体成型 工序)图，是注入树脂材料状态下的图。
图6E是第1实施方式的电极一膜一框接合体的制造工序(框体成型工序)图，是表示在保持MEA的状态下完成的框体的图。
图7A是第1实施方式的电极一膜一框接合体的制造工序(弹性部件
成型工序)图，是表示模具的结构的图。
图7B是第1实施方式的电极一膜—框接合体的制造工序(弹性部件 成型工序)图，是表示下部分模具中设置有保持MEA的状态的框体的图。
图7C是第1实施方式的电极—膜一框接合体的制造工序(弹性部件 成型工序)图，是进行模具夹紧状态下的图。
图7D是第1实施方式的电极一膜一框接合体的制造工序(弹性部件 成型工序)图，是注入树脂材料状态下的图。
图7E是第1实施方式的电极一膜一框接合体的制造工序(弹性部件 成型工序)图，是表示形成了弹性部件的电极一膜一框接合体的完成状态 的图。
图8是表示第1实施方式的变形例的弹性部件的配置结构的示意图。
图9是表示本发明的第2实施方式的电极_膜一框接合体的结构的部 分示意立体图(无弹性部件的状态)。
图10是表示本发明的第2实施方式的电极一膜一框接合体的结构的 部分示意立体图(有弹性部件的状态)。
图11是表示第2实施方式的电极一膜一框接合体的尺寸例的示意说 明图。
图12是表示本发明的变形例的电极一膜一框接合体的结构的示意图。 图13是表示本发明的其他的变形例的电极一膜一框接合体的结构的 示意图。
图14是以往的燃料电池的MEA和隔片的分解剖面图。 图15A是以往的燃料电池的MEA的制造方法的示意说明图。 图15B是以往的燃料电池的MEA的制造方法的示意说明图。 图15C是以往的燃料电池的MEA的制造方法的示意说明图。 图16A是以往的MEA的制造方法中的膜向上逐渐上升现象的示意说 明图。
图16B是以往的MEA的制造方法中的膜向上逐渐上升现象的示意说 明图。图17是表示本发明的第3实施方式的电极一膜一框接合体的结构的 部分示意立体图(无弹性部件的状态)。
图18是表示本发明的第3实施方式的电极一膜一框接合体的结构的
部分示意立体图(有弹性部件的状态)。
图19A是图18的第3实施方式的电极一膜一框接合体的B—B线剖面图。
图19B是图18的第3实施方式的电极一膜一框接合体的C一C线剖 面图。
图20是表示本发明的第3实施方式的变形例的电极一膜一框接合体 的结构的部分示意立体图(无弹性部件的状态)。
图21是表示本发明的第3实施方式的变形例的电极一膜一框接合体 的结构的部分示意立体图(有弹性部件的状态)。
具体实施例方式
继续对本发明进行描述之前，在附图中，相同的部件标注有相同的参 照标记。
以下，根据附图对本发明的实施方式进行详细说明。 (第1实施方式)
图1表示具有本发明的第1实施方式的燃料电池堆的高分子电解质型 燃料电池(PEFC)的概略结构的示意结构图。另外，图1所示的燃料电 池101所具有的燃料电池堆(以下简称为堆)的示意分解图如图2所示。
燃料电池101通过使例如含有氢的燃料气体和含有空气等氧的氧化剂 气体进行电化学反应，同时产生电、热和水。如图1所示，燃料电池101 中具有具有串联连接多个包括正极和负极的一对电极的燃料电池组(或 单电池或者单电池模块)的叠层结构的堆30;从燃料气体中取出氢的燃料
处理器31;通过将含有用燃料处理器31取出的氢的燃料气体加湿提高发 电效率的正极加湿器32;对含氧气体(氧化剂气体)进行加湿的负极加湿
器33;用于分别提供燃料气体和含氧气体的泵34、 35。也就是说，通过 燃料处理器31、正极加湿器32和泵34构成了将燃料气体提供到堆30的 各电池中的燃料提供装置，另外，通过负极加湿器33和泵35构成了将氧化剂气体提供到堆30的各电池中的氧化剂提供装置。而且，这种燃料提 供装置或氧化剂提供装置只要具备提供燃料或氧化剂的功能，就能采用其
他的各种方式，但是，本实施方式中，如果是针对堆30具有的多个电池
提供共用的燃料或氧化剂的提供装置的话，就能很好地获得后面描述的本 实施方式的效果。
另外，燃料电池IOI中具有为了有效地除去发电时由堆30产生的 热量，而循环提供冷却水的泵36;将通过该冷却水(例如，无导电性的液 体，例如能使用纯水)除去的热量与自来水等流体进行热交换的热交换器
37;将进行了热交换的自来水储存的热水储存罐38。另外，燃料电池IOI
还具有将这些构成部互相联系起来进行发电所需的运转控制的运转控制
装置40，和将堆30发出的电取出的电输出部41。
另外，如图2所示，该燃料电池101所具有的堆30是对多个作为基 本构成单位的单电池(单电池模块)20进行叠层，用集电板21、绝缘板 22、端板23从两侧以规定的负荷紧固而构成的。各自的集电板21中设置 有电流取出端子部21a，发电时，从此处取出电流，即电。各自的绝缘板 22有时在对集电板21和端板23之间进行绝缘的同时，也设有未图示的气 体或冷却水的导入口、排出口。各自的端板23通过未图示的加压单元， 以规定的负荷紧固并保持多片叠层的单电池20和集电板21、绝缘板22。
如图2所示，单电池20是通过一对隔片5b、 5c夹住MEA (膜电极 接合体)15而构成的。MEA15的结构如下在作为选择性地输送氢离子 的高分子电解质膜部件的一个例子的高分子电解质膜la的正极面一侧， 形成以承载白金一钌合金催化剂的碳粉为主成分的催化剂层(正极侧催化 剂层)112，在负极面一侧，形成以承载白金催化剂的碳粉为主成分的催 化剂层(负极侧催化剂层)113，在这些催化剂112和113的外面，配置 兼具燃料气体或氧化剂气体的通气性和电子导电性的气体扩散层114。高 分子电解质膜la —般使用表示质子导电性的固体高分子材料，例如全氟 磺酸(perfl療o sulfonic acid)膜(杜邦公司生产的Nafion膜)。另外， 以下将正极侧催化剂层112和气体扩散层114一并称作正极电极(正极电 极层)lb;将负极侧催化剂层113和气体扩散层114一并称作负极电极(负 极电极层)lc。隔片5b、 5C最好是气体不透过性的导电性材料，例如， 一般使用将 树脂浸渍的碳材料切割成规定的形状的材料，将碳粉和树脂材料的混合物
成形的材料。隔片5b、 5c的与MEA15接触的部分上形成凹状的沟部，通 过使该沟部与气体扩散层114相接，将燃料气体或氧化剂气体提供给电极 面，形成用于将剩余的气体运走的气体流道。作为气体扩散层114的基底 部件， 一般能使用碳纤维构成的材料，例如能使用碳纤维织布作为这样的 基底部件。
在此，对这种单电池20的MEA15的端部附近的示意部分立体图如图 3所示进行扩大。
如图3所示，MEA15是这样形成的，S卩，在高分子电解质膜la的一 个面上连接正极电极lb，在高分子电解质膜la的另外一个面上连接负极 电极lc。另外，形成的高分子电解质膜la比正极电极lb和负极电极lc 大一圈，从正极电极lb和负极电极lc之间露出电解质膜la的周边部ld。 MEA15的高分子电解质膜la的周边部ld由用热塑性树脂形成的框体2 保持。这种由框体2来保持MEA15的一体结构就成为电极一膜一框接合 体10。
如图3所示，框体2具有沿着高分子电解质膜la的周边部ld配置 的框体主体部3;与该框体主体部3的内缘相比，向框体中央侧(即MEA15 的中央侧)突出并且沿着内缘排列形成的、保持高分子电解质膜la的正 极侧(即图中所示的表面侧)的多个第1保持部11;与该框体主体部3 的内缘相比，向框体中央侧(即MEA15的中央侧)突出并且沿着内缘排 列形成的、保持高分子电解质膜la的负极侧(即图中所示的背面侧)的 多个第2保持部12。另外，第1保持部11和第2保持部12的各自的排列 方式为基于所述第1保持部11的高分子电解质膜la的各自保持位置和 基于所述第2保持部12的高分子电解质膜la的各自保持位置沿着高.分子 电解质膜la的周边部ld交替配置。也就是说，在框体主体部3的内缘的 负极侧上，按照例如固定的间隔间距形成大致呈方形的突起部的第1保持 部ll，沿着内缘形成连续的凹凸结构，同样，在框体主体部3的内缘的正 极侧上，按照例如与所述固定的间隔间距相同的间隔间距形成大致呈方形 的突起部的第2保持部12，沿着内缘形成连续的凹凸结构。另外，基于第1保持部11的凹凸结构和基于第2保持部12的凹凸结构的凹凸位置是以 正极侧和负极侧交替的方式配置的。也就是说，相邻的第1保持部11之
间的第1凹部lla形成的位置和第2保持部12的形成位置，通过高分子 电解质膜la的周边部ld互相相对配置。同样，相邻的第2保持部12之 间的第2凹部12a形成的位置和第1保持部11的形成位置，通过高分子 电解质膜la的周边部ld互相相对配置。并且，高分子电解质膜la的周 边部ld的端部在配置于各自的第1保持部11和第2保持部12之间的状 态下被保持，以使其接触框体主体部3的内缘。
接下来，具有这种结构的电极一膜一框接合体10中，如图4所示,还 具有用于抑制交叉泄漏现象的产生的弹性部件的状态的示意部分立体图。
如图4所示，框体2的各自的第1凹部lla的高分子电解质膜la上， 配置了由弹性材料形成的正极侧弹性部件(表面侧弹性部件)13，其用于 填充第1凹部lla的内侧空间。另外，各自的第2凹部12a的高分子电解 质膜la上，配置了由弹性材料形成的负极侧弹性部件(背面侧弹性部件) 14 (参照图5A)，其用于填充第2凹部12a的内侧空间。各自的正极侧 弹性部件13是按照以下的方式配置的在填充第1凹部lla的内侧空间 的同时，向框体中央侧在高分子电解质膜la上延长，并且覆盖正极电极 lb的外缘端面。图4中省略了图示，各自的负极侧弹性部件14是按照以 下的方式配置的在填充第2凹部12a的内侧空间的同时，向框体中央侧 在高分子电解质膜la上延长，并且覆盖负极电极lc的外缘端面。另外， 各自的正极侧弹性部件13是以大致为立方体的形状形成的，其平坦的上 表面与第1保持部11的上表面相比向上隆起。同样，各自的负极侧弹性 部件14的上表面(图4中为下表面)与第2保持部12相比隆起。
在此，图5A表示图4的电极一膜一框接合体10的A—A线剖面图。 如图5A所述，第1保持部11和第2保持部12分别夹住高分子电解质膜 la，交替地排列，同样，正极侧弹性部件13和负极侧弹性部件14也分别 夹住高分子电解质膜la，交替地排列。另外，如图5A所示，与第l保持 部11相对配置的一个负极侧弹性部件14和与该一个负极侧弹性部件14 相邻的第2保持部12相对配置的一个正极侧弹性部件13分别具有在高分 子电解质膜la上配置的区域中的一部分重叠的区域R。也就是说，弹性部件B、 14在高分子电解质膜la的表面和背面上分别是这样配置的沿 着高分子电解质膜la的周边部ld,正极侧弹性部件13和负极侧弹性部件 14的各自的配置区域的一部分重叠。
另外，在本第l实施方式中，虽然对如图5A所示，正极侧弹性部件 13和负极侧弹性部件14的相互配置区域的一部分中产生重合区域R的情 况进行了说明，但本实施方式不仅限于这种情况。除了这种情况，例如， 也能采用以下的配置结构的情况，即，如图5B的示意剖面图所示，各自 的弹性部件13、 14的配置区域中没有重叠的区域R，正极侧弹性部件13 的端部位置和负极侧弹性部件14的端部位置一致。
通过采用这种弹性部件13、 14的配置结构，能沿着高分子电解质膜 la的周边部ld，在其表面和背面的任意一个面上，通过弹性部件13或14， 密封高分子电解质膜la的周边部ld的表面和背面之间的连通，因此，能 有效地抑制交叉泄漏现象的产生。特别地，如图5A所示，通过形成弹性 部件13、 14的配置区域的重合区域R，即使在弹性部件13、 14的配置位 置上制造时产生位置偏离的情况下，也能利用重叠区域R吸收该位置偏 离，而不会有由于该位置偏离的影响而没有密封的地方出现，从而能实现 更可靠的密封。
另外，作为框体2，即框体主体部3、第l保持部ll以及第2保持部 12的具体材料的例子能举出普瑞曼聚合物(Prime polymer)株式会社的R— 250G或350G;作为隔片的具体材料的例子能举出外尺寸120mmx 120mm、厚度3.0mm的树脂浸渍的黑色铅板(東海碳株式会社制造的玻 璃碳)。
接下来，通过图6A 图6E所示的示意说明图，对通过注射成型形成 具有这种结构的电极一膜一框接合体10的方法进行说明。
首先，如图6A所示，准备配置了MEA15的上部分模具(第l模具) 50和下部分模具(第2模具)60。'下部分模具60在其上表面配置MEA15 的同时，形成下部流道形成面61，其是用于形成成为框体2的规定的流道 的凹凸部。而且，下部分模具60中还具有使成形的树脂和MEA15 —起从 下部流道形成面61分离的棒状的顶起部件62。上部分模具50用其下表面 覆盖MEA15的上表面的同时，形成上部流道形成面51，其是用于形成成为框体2的规定的流道的凹凸部。另外，下部流道形成面61中，形成从
MEA15的周边部ld的下方一侧以托起的方式支撑其多个第2支撑部61a (下部分模具60的一部分)；在上部流道形成面51中，形成从MEA15 的周边部ld的上方一侧以下压的方式支撑其多个第1支撑部51a(上部分 模具50的一部分)。第1支撑部51a分别相当于在通过之后的注射成型 形成的框体2中形成第1凹部lla的部分，第2支撑部61a相当于形成第 2凹部12a的部分。也就是说，第1支撑部51a和第2支撑部61a分别是 以形成位置交替的方式配置的。而且，该上部流道形成面51中形成作为 树脂注入口的多个浇口 (gate) 52，浇口 52分别与上部分模具50的上表 面上形成的凹状的树脂导入部53连通。另外，上部分模具50中，还具有 在决定了上部分模具50和下部分模具60的位置的状态下进行紧固的紧固 部件54。
接下来，如图6B所示，在下部分模具60的下部流道形成面61上设 置MEA15，形成用各自的第2支撑部61a支撑MEA15的周边部ld的状 态。然后，如图6C所示，对设置了 MEA15的下部分模具60，通过紧固 部件54对上部分模具50进行紧固。在进行了这样的紧固的状态下，通过 各自的第1支撑部51a和第2支撑部61a支撑并保持MEA15的周边部ld 的表面和背面。而且，在MEA15的周围，形成成为框体主体部3的第 3树脂流道(框状流道)P3;与该第3树脂流道P3的内缘连通，并且在 各自的第1支撑部51a之间形成并与周边部ld的表面接触的第1树脂流 道(第1流道)Pl;与该第3树脂流道P3的内缘连通，并且在各自的第 2支撑部61a之间形成并与周边部ld的背面接触的第2树脂流道(第2流 道)P2。另外，第1树脂流道Pl是相当于框体2的第1保持部11的部分； 第2树脂流道P2是相当于框体2的第2保持部12的部分。
下面，如图6D所示，在模具内注射注入树脂材料P。具体地，在上 部分模具50的树脂导入部53中注射注入的树脂材料P通过各自的浇口 52 注入到第3树脂流道P3中，填充到第3树脂流道P3内。进一步，注入到 第3树脂流道P3内的树脂材料P流入到连通的第1树脂流道Pl以及第2 树脂流道P2中，进行填充。在该注射成型中，虽然树脂材料P在高温高 压的状态下注入到从第1到第3树脂流道P1、 P2、 P3内，但是由于在树脂流道内，高分子电解质膜la的周边部ld是处在通过各自的第1支撑部 51a和第2支撑部61a保持并固定其表面侧和背面侧的状态，所以，能确 实防止高分子电解质膜la的周边部ld浮起或逐渐上升的问题产生。
如果分别向树脂流道P1 P3内填充完树脂材料P，则进行树脂的硬 化。然后，如图6E所示，解除上部分模具50和下部分模具60的紧固， 通过顶起部件62，使在相当于树脂流道的位置上形成框体2的MEA15从 下部分模具60脱离。这样就完成了注射成型。
进行该注射成型的结果如图3所示，形成了用第1保持部11和第2 保持部12保持电解质膜la的周边部ld的表面和背面的框体2。
然后，在如上所述形成的电极一膜一框接合体10中，通过注射成型， 形成弹性部件13、 14。具体地，如图7A所示，准备配置了电极一膜一框 接合体10的上部分模具70和下部分模具(第2模具)80。下部分模具80 在其上表面配置电极一膜—框接合体10的同时，形成下部流道形成面81， 其是用于形成成为负极侧弹性部件14的规定的流道(第5树脂流道P5) 的凹凸部。而且，下部分模具80中还具有将成形的树脂从下部流道形成 面81分离的棒状的顶起部件82。上部分模具70用其下表面覆盖电极一膜 一框接合体10的上表面，并且形成上部流道形成面71，其是用于形成成 为正极侧弹性部件13的规定的流道(第4树脂流道P4)的凹凸部。具体 地，第4树脂流道P4形成在相当于第1凹部lla的部分上；第5树脂流 道P5形成在相当于第2凹部12a的部分上。进一步，在该上部流道形成 面71上，形成作为树脂注入口的多个浇口 72，浇口 72分别与上部分模具 70的上表面上形成的凹状的树脂导入部73连通。另外，上部分模具70 中，还具有在决定了上部分模具70和下部分模具80的位置的状态下进行 紧固的紧固部件84。
接下来，如图7B所示，在下部分模具80的下部流道形成面81上设 置电极一膜一框接合体IO。然后，如图7C所示，对设置了电极一膜一框 接合体10的下部分模具80，通过紧固部件74对上部分模具70进行紧固。 在进行了这样的紧固的状态下，在相当于各自的第1凹部lla的位置上， 形成第4树脂流道P4;在相当于各自的第2凹部12a的位置上，形成第5 树脂流道P5。另外，如图7C所示，框体主体部3中形成通孔3a，通过该通孔3a，将第4树脂流道P4和第5树脂流道P5相互连通。
接着，如图7D所示，在模具内注射注入用于形成弹性部件的树脂材 料P'。具体地，注射注入到上部分模具70的树脂导入部73的树脂材料 P'分别通过浇口 72注入到第4树脂流道P4中，填充到第4树脂流道P4 内。而且，注入到第4树脂流道P4内的树脂材料P'通过通孔3a流到连 通的第5树脂流道P5内，进行填充。
如果分别填充完成向树脂流道P4和P5内的树脂材料P'，则进行树 脂的硬化。然后，如图7E所示，解除上部分模具70和下部分模具80的 紧固，通过顶起部件82，使在相当于树脂流道的位置上形成弹性部件的电 极一膜一框接合体10从下部分模具80脱离。这样就完成了注射成型。
进行该注射成型后，如图4所示，形成形成了正极侧弹性部件13和 负极侧弹性部件14的电极一膜一框接合体10。
根据如上所述制造的本第1实施方式的电极一膜一框接合体10，能获 得以下的各种效果。
首先，如图3所示，通过采用将高分子电解质膜la的周边部ld保持 在从框体主体部3的内缘交替突出的第1保持部11和第2保持部12之间 这种结构，能在基于注射成型的制造时，在通过作为相当于相邻的第l保 持部11之间的第1凹部lla的模具部分的第1支撑部51a，和作为相当于 相邻的第2保持部12之间的第2凹部12a的模具部分的第2支撑部61a， 更牢固地保持并固定MEA15的周边部ld的状态下，进行树脂材料P的注 入。因此，在注射成型时，能确实防止由高温高压的树脂材料的注入引起 的高分子电解质la的浮起或逐渐上升的问题，并能提高收益率。
另外，能通过一次的注射成型工序制造保持MEA15的框体2，然后， 还能通过进行一次用于形成弹性部件13、 14的注射成型工序，来制造具 有弹性部件B、 14的电极一膜一框接合体10。因此，能提高电极一膜一 框接合体的制造工序的生产率。
另外，如图4所示，将正极侧弹性部件13和负极侧弹性部件14沿着 高分子电解质膜la的表面和背面的周边部ld交替地配置，并分别嵌入电 极一膜一框接合体10的第l凹部lla和第2凹部12a，由此，能确实密封 高分子电解质膜la的表面和背面的连通，能抑制交叉泄漏现象的产生。特别地，如图5的示意剖面图所示，在正极侧弹性部件13的配置区域和 负极侧弹性部件14的配置区域之间，存在重叠区域R，这样能实现更牢 靠的密封。
另外，在图4中，如果将这种弹性部件13、 14以嵌入第1凹部lla 以及第2凹部12a的内侧空间的方式配置在Sl所示的部分的话，则能获 得密封高分子电解质膜la的表面和背面的连通的效果，能有效地抑制交 叉泄漏现象的产生。因此，本第1实施方式的弹性部件13、 14的配置结 构不限于图4所示的方式，也能采用例如以嵌入图4中的Sl所示的部分、 即各自的第1凹部lla以及第2凹部12a的内侧空间的方式，来配置正极 侧弹性部件13以及负极侧弹性部件14的配置结构。
另一方面，在如图4所示的本第1实施方式的弹性部件13、 14的配 置结构中，弹性部件13、 14分别是从框体主体部3的内缘，延伸到覆盖 正极电极lb和负极电极lc的端部的位置来配置的。也就是说，在图4中 的Sl和S2所示的部分配置弹性部件13、 14。通过采用这种配置结构， 能对框体2的内缘、和正极电极lb与负极电极lc的外缘端部之间存在的 图中D所示的方向的空间，通过弹性部件13、 14分别进行分断并密封。 因此，能防止燃料气体不接触正极电极lb的表面，短路(shortcut)图中 D所示的方向上的所述空间；也能防止氧化剂气体不接触负极电极lc的 表面，短路图中D所示的方向上的所述空间。因此，能提高燃料电池的发 电效率。另外，通过将弹性部件13、 14分别延伸到框体主体部3的内缘 而配置，能使弹性部件13、 14分别确实一直接触到高分子电解质膜la的 外缘端，这样能有效地抑制所述的交叉泄漏现象的产生。
根据本第1实施方式的电极一膜一框接合体，在Sl部分使用弹性部 件13、 14进行密封以抑制交叉泄漏现象。因此，图4的框体2的内缘和 正极电极lb以及负极电极lc的端部之间的空间，即S2部分，在考虑到 框体2和电极lb、 lc的制作尺寸的误差等的范围内，能将尺寸控制在最 小限度。也就是说，能将框体2的内缘和电极lb以及lc的端部之间的距 离拉近。因此，在电极一膜一框接合体10中，能在有效地确保占据电极 lb和lc的面积，谋求燃料电池的小型化的同时，提高其发电效率。
另外，本第1实施方式的电极一膜一框接合体10中采用了如下的配置结构，即，如图4所示，分别相互独立地配置正极侧弹性部件13，并且 分别相互独立地配置负极侧弹性部件14，但是，本第1实施方式不仅限于 该配置结构。除了这种情况，也能采用以下的配置结构例如像图8的示
意立体图所示的变形例的弹性部件90那样，正极侧弹性部件13分别沿着 框体2的内缘相互连接形成一体。通过这种弹性部件90，能填充框体2 的内缘和电极lb以及lc的端部之间的整个空间，所以，能更加提高燃料 气体等的短路抑制效果。 (第2实施方式)
接下来，使用图9以及图10所示的示意立体图，对本发明的第2实 施方式的电极一膜一框接合体210的结构进行以下说明。另外，在本第2 实施方式的电极一膜—框接合体210中，对与所述第1实施方式的电极一 膜一框接合体IO相同的结构部分标注相同的参照编号，省略对其的说明。
如图9所示，本第2实施方式的电极一膜一框接合体210中，在框体 202上，第1保持部211和第2保持部212的形状呈大致梯形，在这一点 上，与所述第l实施方式具有不同的结构。
具体地，如图9所示，第1保持部211形成突出的前端侧(上边侧) 短，并且左右对称的梯形形状，第2保持部212也形成为与第1保持部211 相同的形状。第1保持部211和第2保持部212分别以均等的间隔间距排 列，第1保持部211和第2保持部212交替地配置。在相邻的第1保持部 211之间配置具有和第1保持部211方向相反的梯形形状的第1凹部211a， 同样，在相邻的第2保持部212之间配置具有方向相反的梯形形状的第2 凹部212a。
再如图IO所示，配置正极侧弹性部件213和负极侧弹性部件214，分 别填充第1凹部211a和第2凹部212a的内侧空间。另外，正极侧弹性部 件213和负极侧弹性部件214分别一体连接形成。
根据这种第2实施方式的电极一膜一框接合体210的结构，如图9所 示，第1保持部211的梯形形状21 lb的斜边端部和第2保持部212的梯 形形状的斜边端部212b，从其厚度方向来看一定交叉。因此，在以填充第 1凹部211a的方式配置的正极侧弹性部件213的配置区域和以填充第2凹 部212a的方式配置的负极侧弹性部件214的配置区域之间，确切形成由于梯形形状的斜边的交叉产生的重叠区域R。因此，通过弹性部件213和
214，分别能沿着高分子电解质膜la的周边部ld实现牢靠的密封，能确 实发挥抑制交叉泄漏现象的效果。特别地，通过确保由这种梯形形状的结
构形成的重叠区域R的方法，具有以下的优点即使在由于制造误差的缘
故而使框体202的制造尺寸出现或多或少的位置偏离的情况下，也能确切 形成重叠区域R。
作为这种梯形形状的结构的尺寸的例子，如图11所示，保持部211 和212的短边侧的宽度尺寸W在应用上优选lmm以上15mm以内。因为， 该宽度尺寸W太窄的话，成型品容易造成树脂材料的填充不良，另外， 模具加工时成本会增加。相反，宽度尺寸W太宽的话，基于弹性部件213、 214的对高分子电解质膜la的下压效果，即密封效果会降低。
另外，保持部211和212的纵深方向的尺寸L在应用上优选lmm以 上8mm以内。纵深方向尺寸L太窄的话，对高分子电解质膜la的下压效 果会降低；相反，太宽的话，会在高分子电解质膜la的周边部ld上增加 无用的面积。
在所述各实施方式中，对第1保持部和第2保持部的平面形状为方形 或梯形的情况进行了说明，但是也能采用其他的各种形状。例如，能采用 如图12的示意图所示的结构，§卩，作为大致圆形的突起部分，形成第1 保持部311和第2保持部312，将以填充其中间部分的方式配置的弹性部 件313和第1保持部311，在沿着高分子电解质膜la表面的方向上相互固 定。另外，如图13的示意图所示，通过作为三角形的突起部分形成第1 保持部411和第2保持部412，能获得与所述第2实施方式的梯形大致相 似的效果。作为这种保持部的平面形状，能采用其他的半圆形或多角形等 各种形状。
(第3实施方式)
接下来，使用图17以及图18所示的示意立体图，对本发明的第3实 施方式的电极一膜一框接合体510的结构进行以下说明。另外，本第3实 施方式的电极一膜一框接合体510中，对与所述第1实施方式的电极一膜 一框接合体10相同的结构部分，标注相同的参照编号，省略其说明。
如图17所示，在本第3实施方式的电极一膜一框接合体510的框体502中，第1保持部511和第2保持部512的形状从平面来看大致为T字 形，即锤头(hammer head)形状。在这一点上，与所述第1和第2实施 方式具有不同结构。
具体地，如图17所示，第1保持部511具有左右对称形状，该左右 对称形状是如下构成的作为向框体502的中央侧突出的前端部分而形成 突出前端部551，该突出前端部551形成将沿着高分子电解质膜la的周边 部ld的方向作为其长边方向的大致正方体形状；和具有比沿着高分子电 解质膜la的周边部ld的方向的突出前端部551的宽度尺寸Wl小的宽度 尺寸W2、并且将突出前端部551与框体主体部503连接的连接部552。 另夕卜，第2保持部512也和第1保持部511形成同样的形状。第1保持部 511和第2保持部512分别以均等的间隔间距排列，第1保持部511和第 2保持部512交替地配置。
另外，如图17所示，在相邻的第一保持部511之间配置与第1保持 部511相反方向的大致为T字形状的第1凹部511a，同样，在相邻的第2 保持部512之间，配置相反方向的大致为T字形状的第2凹部512a。
进一步，如图18所示，配置分别填充第l凹部511a和第2凹部512a 的内侧空间的正极侧弹性部件513和负极侧弹性部件514。并且，正极侧 弹性部件513和负极侧弹性部件514分别一体连接形成。
在此，图19A中表示图18的电极一膜一框接合体510的B—B线剖 面图，图19B中表示C一C线剖面图。也就是说，图19A是表示相当于第 1保持部511的突出前端部551的形成位置的剖面图，图19B是表示相当 于第1保持部511的连接部552的形成位置的剖面图。
如图19A以及图19B所示，第1保持部511的突出前端部551的宽 度尺寸(突出前端侧的宽度)Wl比连接部552的宽度尺寸(框体主体部 侧的宽度)W2大。第2保持部512的突出前端部561和连接部562的宽 度尺寸也具有相同的关系。另夕卜，如图19A所示,第1保持部511的突出 前端部551和第2保持部512的突出前端部561交替地配置，两者的端部 相互大致为一致。另夕卜，如图19B所示，在位于第1保持部511的各自的 连接部552之间的第1凹部511a内配置的正极侧弹性部件513和在位于 第2保持部512的各自的连接部562之间的第2凹部512a内配置的负极侧弹性部件514具有相互重叠的重叠区域R。
通过采用这种配置结构，在高分子电解质膜la的周边部Id上，能大 大地确保在外端缘附近配置弹性部件513和514的面积。因此，能提高密 封高分子电解质膜la的表面和背面的连通的效果，有效地抑制交叉泄漏 现象的产生。
另夕卜，在电极一膜一框接合体510的制造工序中，在框体502的成型 之时，能大大地确保利用模具下压并保持高分子电解质膜la的周边部ld 的区域。因此，能确实防止框体502成型时的高分子电解质膜la的周边 部ld的浮起、或逐渐上升。从这个观点来看，本第3实施方式的结构， 特别在高分子电解质膜la的强度弱的情况下有效。
另外，如图18所示，在本第3实施方式的结构中，在高分子电解质 膜la的周边部ld的外端面和框体主体部503的内缘之间，设置间隙S。 该间隙S设定为例如0.4mm左右。通过设置该间隙S，在框体502的成型 时，能防止高分子电解质膜la的周边部ld的外端面接触高温下流动的树 脂。特别地，在高温或高压环境中，这种高分子电解质膜la的外端面部 分也是容易受到损伤的部分，所以，能提高抑制框体502的成型时的高分 子电解质膜la的浮起、或逐渐上升等引起的变形的效果。另外，设置这 种间隙S的结构不仅限于本第3实施方式，也适用于所述各实施方式的结 构。
另外，在本第3实施方式的电极一膜一框接合体510的结构中，第l 保持部511的突出前端部551和第2保持部512的突出前端部561的宽度 尺寸Wl优选例如lmm以上，15mm以内的范围。该宽度尺寸Wl过窄的 话，容易产生成型品的树脂材料的填充不良的问题，另夕卜，也会导致模具 加工时成本上升。相反，宽度尺寸Wl过宽的话，会降低基于弹性部件513、 514的高分子电解质膜la的下压效果、也就是密封效果。
另外，保持部511和512的纵深尺寸D在实际应用中优选lmm以上 8mm以内。纵深尺寸Dl过窄的话，对高分子电解质膜la的下压效果会 降低，相反，过宽的话，在高分子电解质膜la的周边部ld上，无用的面 积会增加。
另外，第1保持部511的连接部552和第2保持部512的连接部562的宽度尺寸W2优选例如lmm以上、10mm以内的范围。宽度尺寸W2 过宽的话，会降低基于弹性部件513、 514的高分子电解质膜la的下压效 果、也就是密封效果。宽度尺寸W2过窄的话，有时容易产生成型品的树 脂材料的填充不良的问题。
另外，第1保持部511的突出前端部551和第2保持部512的突出前 端部561的沿着框体502的内外缘方向的宽度尺寸W3优选例如lmm以 上、5mm以内的范围。宽度尺寸W3过宽的话，会降低基于弹性部件513、 514的高分子电解质膜la的下压效果、也就是密封效果。宽度尺寸W3过 窄的话，有时容易产生成型品的树脂材料的填充不良的问题。
本第3实施方式中，在沿着框体502的内外缘的方向(即与高分子电 解质膜la的周边部ld正交的方向)上，对具有内缘侧的宽度尺寸比外缘 侧的宽度尺寸大的方式的大致呈T字形状形成的保持部511和512的电极 一膜一框接合体510，作为一个例子进行了说明，但本第3实施方式的结 构不仅限于这种结构。
除了这种情况，也能采用，例如图20和21所示的电极一膜一框接合 体610那样，具有其长边一侧配置在框体的中心侧的大致呈梯形的保持部 的结构。
具体地，如图20所示，第1保持部611形成其突出前端侧长并且左 右对称的梯形形状，第2保持部612也形成与第1保持部611相同的形状。 第1保持部611和第2保持部612分别以均等的间隔间距排列，第1保持 部611和第2保持部612相互交替地配置。在相邻的第1保持部611之间， 配置与第1保持部611相反方向并具有梯形形状的第1凹部611a，同样， 在相邻的第2保持部612之间，配置相反方向并具有梯形形状的第2凹部 612a。
而且，如图20所示，配置正极侧弹性部件613和负极侧弹性部件614 以分别填充第1凹部611a和第2凹部612a的内侧空间。另外，正极侧弹 性部件613和负极侧弹性部件614分别一体连接形成。
根据这种本第3实施方式的变形例的电极一膜一框接合体610的结 构，能获得与所述电极一膜一框接合体510大致相同的效果。与电极一膜 一框接合体510相比，在变形例的电极一膜一框接合体610的结构中，向各自的保持部611和612的树脂流动性稍好，但从模具的加工性这一点来
考虑，还是电极一膜一框接合体510好。因此，优选考虑所使用的树脂材
料的规格或模具的加工性等来决定采用哪种结构。
另外，在所述各实施方式中的保持部的端部，能采用在框体的厚度方 向上设有倾斜面的结构。通过倾斜面的朝向能提高保持部和弹性部件的厚 度方向的接合性。
另外，在所述各实施方式中，针对以相同的间隔间距分别配置第l保
持部和以相同的间隔间距分别配置第2保持部的情况进行了说明，但各自
的第1保持部的配置间隔不是固定的情况也可以。不过，即使在这种情况
下，也优选用以下方式决定第2保持部的配置，g卩，相对第l保持部的配 置交替地配置，以达到在正极侧弹性部件的配置区域和负极侧弹性部件的 配置区域之间形成重叠区域R。
另外，通过将所述各实施方式中任意的实施方式进行适当组合，能获 得各自具有的效果。
本发明虽然参照附图对优选的实施方式进行了充分的描述，但是对于 熟悉该技术的人来说，各种变形或修正是很清楚的。这些变形或修正只要 不超出本发明的范围，就应该认为包括在本发明中。
整体上参照了 2007年10月12日提出申请的日本专利申请No.2007 一266566号的说明书、附图等所公开的内容，并记载于本说明书中。
权利要求
1. 一种高分子电解质型燃料电池用的电极—膜—框接合体，其特征在于，具备膜电极接合体，具有高分子电解质膜和在所述高分子电解质膜的比周边部靠内侧的两表面上配置的一对电极层；框体，由树脂形成，保持所述膜电极接合体的周边部；弹性部件，在所述膜电极接合体的周边部上，密封所述膜电极接合体的表面和背面之间的连通部分，所述框体具备框体主体部，沿着所述高分子电解质膜的周边部配置；多个第1保持部，与所述框体主体部的内缘相比向框体中央侧突出，并沿着所述内缘排列，保持所述高分子电解质膜的表面侧；多个第2保持部，与所述框体主体部的内缘相比向框体中央侧突出，并沿着所述内缘排列，保持所述高分子电解质膜的背面侧，所述第1保持部和第2保持部分别排列为沿着所述高分子电解质膜的周边部交替配置由所述第1保持部对所述高分子电解质膜的各个保持位置和由所述第2保持部对所述高分子电解质膜的各个保持位置，所述弹性部件具备在相邻的各个所述第1保持部之间的所述高分子电解质膜的表面上配置的多个表面侧弹性部件，和在相邻的各个所述第2保持部之间的所述高分子电解质膜的背面上配置的多个背面侧弹性部件。
2. 根据权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池用的电极一膜一 框接合体，其特征在于，各个所述表面侧弹性部件和背面侧弹性部件比所述框体的隔片侧表 面隆起。
3. 根据权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池用的电极一膜一 框接合体，其特征在于，在所述高分子电解质膜的表面和背面上，各个所述表面侧弹性部件和 背面侧弹性部件是从所述框体主体部的内缘延伸到与所述电极层的外缘相接的位置而配置的。
4. 根据权利要求3所述的高分子电解质型燃料电池用的电极一膜一 框接合体，其特征在于，相邻的各个表面侧弹性部件是相互连结起来的，相邻的各个背面侧弹 性部件是相互连结起来的。
5. 根据权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池用的电极一膜一框接合体，其特征在于，与所述第1保持部相对配置的一个所述背面侧弹性部件和与相邻于所述一个背面侧弹性部件的所述第2保持部相对配置的一个所述表面侧弹性部件，沿着所述高分子电解质膜的周边部在所述高分子电解质膜上的相互 配置区域一部分相重叠。
6. 根据权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池用的电极一膜一 框接合体，其特征在于，所述第1保持部和第2保持部中向所述框体中央侧突出的前端侧的宽 度比所述框体主体部侧的宽度大。
7. 根据权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池用的电极一膜一 框接合体，其特征在于，所述框体主体部的内缘和所述高分子电解质膜的周边部的端面之间 设有间隙。
8. —种高分子电解质型燃料电池，其特征在于， 具备一个单电池模块或叠层的多个单电池模块， 所述单电池模块具有权利要求1 7的任一项所述的电极一膜一框接合体和一对隔片，所述电极一膜一框接合体位于所述一对隔片之间。
9. 一种高分子电解质型燃料电池用的电极一膜一框接合体的制造方 法，其特征在于，在注射成型用模具内配置膜电极接合体，使得通过沿着所述膜电极接 合体的周边部配置的多个第1支撑部对所述膜电极接合体从其表面侧进行 支撑，通过沿着所述周边部与所述多个第1支撑部交替配置并且沿着所述 膜电极接合体的周边部配置的多个第2支撑部对所述膜电极接合体从其背面侧进行支撑，形成框状流道、第1流道及第2流道，所述框状流道，沿着所述膜电极接合体的周边部配置为框状；所述第1流道，与所述框状流道连通且在相邻的各个所述第1支撑部之间，与所述膜电极接合体的周边部的表面相接配置；所述第2流道，与所述框状流道连通且在相邻的各个所述第2支撑部 之间，与所述膜电极接合体的周边部的背面相接配置，在通过各个所述第1支撑部和第2支撑部保持所述膜电极接合体的周 边部的状态下，向所述流道内分别注入填充树脂，通过使所述填充的树脂硬化而形成具有框体主体部、多个第1保持部 及多个第2保持部的框体，所述框体主体部，由所述框状流道形成；所述多个第1保持部，由所述第1流道形成，与所述框体主体部的内 缘相比向框体中央侧突出并且沿着所述内缘排列，保持所述膜电极接合体 的表面侧；所述多个第2保持部，由所述第2流道形成，与所述框体主体部的内 缘相比向框体中央侧突出并且沿着所述内缘排列，保持所述膜电极接合体 的背面侧，形成在相邻的各个所述第1保持部之间的所述膜电极接合体的表面 上配置的多个表面侧弹性部件；和在相邻的各个所述第2保持部之间的所 述膜电极接合体的背面上配置的多个背面侧弹性部件。
全文摘要
本发明提供一种高分子电解质型燃料电池用的电极—膜—框接合体和其制造方法、以及高分子电解质型燃料电池。在固体高分子电解质型燃料电池中，框体具有沿着膜的周边部配置的框体主体部；比框体主体部的内缘突出排列，并保持膜的表面侧的多个第1保持部；比框体主体部的内缘突出排列，并保持膜的背面侧的多个第2保持部，在框体上，交替配置基于第1保持部的膜的各个保持位置和基于第2保持部的膜的各个保持位置，在相邻的第1保持部之间的膜的表面上分别配置多个表面侧弹性部件，在相邻的第2保持部之间的膜的背面上分别配置多个背面侧弹性部件。
文档编号H01M8/02GK101548419SQ200880000819
公开日2009年9月30日 申请日期2008年10月10日 优先权日2007年10月12日
发明者吉村光生, 川畑德彦, 日下部弘树, 松本敏宏, 森本隆志 申请人:松下电器产业株式会社