多層膜、及び燃料電池
【課題】ガス漏れによる燃料電池の発電性能の低下を抑制でき、また、保護膜の剥離作業を短時間で完了できることで、膜電極接合体の製造時間の短縮が図られ、さらに、高分子電解質膜のサイズを小さくできることで、多層膜の製造コストを安価に抑えることが可能な多層膜を提供する。
【解決手段】燃料電池用の膜電極接合体で使用される高分子電解質膜１０１と、高分子電解質膜１０１を保護するための保護膜１０６とを含む多層膜１０５であって、保護膜剥離用の突出部２０２が外周に形成されている。
【解決手段】燃料電池用の膜電極接合体で使用される高分子電解質膜１０１と、高分子電解質膜１０１を保護するための保護膜１０６とを含む多層膜１０５であって、保護膜剥離用の突出部２０２が外周に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用の膜電極接合体で使用される電解質膜と、該電解質膜を保護する保護膜とを含む多層膜、及び該多層膜を用いて製造される膜電極接合体を備える燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な用途で、高分子形燃料電池が使用されている。燃料電池は、複数の燃料電池セルが積層されたものであり、各燃料電池セルは、高分子電解質膜にアノード電極・カソード電極が接合された膜電極接合体を、２つのセパレータで挟み込んだ構造を有する。
【０００３】
膜電極接合体の製造に使用される高分子電解質膜は、当初、保護膜が接着された状態にある。特許文献１，２には、このように高分子電解質膜と保護膜とが一体とされた多層膜が開示されている。図１１に、特許文献１，２に開示された従来の多層膜５００を示す。多層膜５００は、高分子電解質膜１０１と保護膜１０６との積層物を型を用いて成形したものであり、保護膜１０６は、成形等により高分子電解質膜１０１に損傷が生じることを抑制する。
【０００４】
膜電極接合体を製造する際には、上記のように多層膜５００の成形を行った後、図１２（Ａ），図１３（Ａ）に示すように、多層膜５００から保護膜１０６の一部を剥離する。ついで、剥離した保護膜１０６の一部を摘んで、図１２（Ｂ）に示すように、保護膜１０６の残部を剥離する。図１２（Ｃ），図１３（Ｃ）は、保護膜１０６の全体が剥離された状態を示す。この状態になった後では、図１２（Ｄ）に示すように、高分子電解質膜１０１の両面に、アノード電極１０２，カソード電極１０３を配置して、アノード電極１０２・高分子電解質膜１０１・カソード電極１０３の積層物を構成する。ついで、アノード電極１０２・高分子電解質膜１０１・カソード電極１０３の積層物をプレスすることで、図１２（Ｅ），図１３（Ｅ）に示すように、高分子電解質膜１０１の一方・他方の表面に、アノード電極１０２・カソード電極１０３を接合する。以上により、膜電極接合体６００が製造される。
【０００５】
膜電極接合体６００が製造された後では、図１４（Ａ）に示すセパレータ３００により、膜電極接合体６００の両側が挟み込まれる。これにより、図１４（Ｂ）に示す燃料電池セル７００が構成される。膜電極接合体６００を挟み込む２つのセパレータ３００は、それぞれ、ガス通路３０１と、ガス供給口３０２と、ガス排出口３０３と、シール材３０４とを備える。燃料電池セル７００（図１４（Ｂ））が構成された状態では、各セパレータ３００のガス通路３０１は、それぞれ電極１０２，１０３に対向して配置される。この配置により、電極１０２，１０３にガスが供給可能になり、発電反応を生じさせることができる。シール材３０４は、環状を呈して、ガス通路３０１・ガス供給口３０２・ガス排出口３０３の形成範囲を包囲する。燃料電池セル７００が構成された状態では、ガス通路３０１を密封するために、シール材３０４は、電極１０２，１０３の外側で、高分子電解質膜１０１とセパレータ３００に挟持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０００−５１０５１０号公報
【特許文献２】特開２００７−０８０８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、膜電極接合体の製造に使用される多層膜は、燃料電池の形状に合わせて、矩形状に成形される。図１２は、多層膜５００が矩形状に成形されたことで、保護膜１０６の剥離が容易な上記矩形の隅が、保護膜剥離の切っ掛けに用いられて、折り曲げられる状況を示す。保護膜１０６が剥離された後では、上記の折り曲げにより、高分子電解質膜１０１に、折り目Ｆ１が形成されている。折り目Ｆ１は、高分子電解質膜１０１の短辺の途中位置から長辺の途中位置に向けて延びており、該折り目Ｆ１に沿った位置では、図１５に示すように、高分子電解質膜１０１にしわＳが生じている。図１４（Ｂ）に示すように燃料電池セル７００が構成された状態では、折り目Ｆ１は、位置Ａで、シール材３０４と交差している。
【０００８】
上記の折り目Ｆ１が形成される場合には、折り目Ｆ１に沿ってしわＳが生じることで、折り目Ｆ１とシール材３０４との交差位置Ａで、高分子電解質膜１０１とセパレータ３００とでシール材３０４を隙間無く挟持できない。よって、折り目Ｆ１とシール材３０４との交差位置Ａで、ガス漏れが生じる虞れがある。該ガス漏れが生じた場合には、燃料電池セル７００の発電性能が低下して、燃料電池の品質の劣化を招き、燃料電池の歩留まりが低減する。
【０００９】
また上記の問題を回避すべく、シール材３０４に交差する折り目Ｆ１が生じないように、保護膜１０６の剥離作業を慎重に行った場合には、該剥離作業に長い時間を要する。このため、膜電極接合体６００の製造時間を短縮することが困難になる。
【００１０】
また、高分子電解質膜１０１のサイズを大きくすることで、折り目がシール材３０４に交差しないようにした場合には、多層膜５００の製造コストが高くなる。
【００１１】
本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、発電性能の高い燃料電池を提供することが可能な多層膜、及び該多層膜を用いて製造される膜電極接合体を備えた燃料電池を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、ガス漏れによる燃料電池の発電性能の低下を抑制でき、また、保護膜の剥離作業を短時間で完了できることで、膜電極接合体の製造時間の短縮が図られ、さらに、高分子電解質膜のサイズを小さくできることで、多層膜の製造コストを安価に抑えることが可能な多層膜、及び該多層膜を用いて製造される膜電極接合体を備えた燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る多層膜は、
燃料電池用の高分子電解質膜と、該高分子電解質膜を保護するための保護膜との２層を少なくとも含む多層膜であって、
保護膜剥離用の突出部が外周に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、前記多層膜から前記保護膜が剥離された前記高分子電解質膜の表面に電極が接合されることで形成される膜電極接合体と、該膜電極接合体の両側を挟み込むセパレータとにより、燃料電池セルが構成され、
前記セパレータは、前記電極にガスを供給するためのガス通路を備え、
前記燃料電池セルが構成された状態では、前記ガス通路を密封するために、前記ガス通路を包囲する環状のシール材が、前記高分子電解質膜と前記セパレータに挟持され、
前記突出部は、前記燃料電池セルが構成された状態では、前記シール材の内周側より外側に位置することを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、前記外周の形状は矩形状を呈し、前記突出部は、前記外周の隅から外側に向けて延び出るか、前記外周の一辺の両隅から外側に向けて延び出るか、前記外周の辺の中央から外側に向けて延び出るかのいずれかであることを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、前記外周の形状は、隅が円弧状である略矩形状を呈し、前記突出部は、前記外周の隅から外側に向けて延び出ることを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、前記突出部は、矩形状、三角形状、その先端が外側に凸となる円弧状のいずれかを呈することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第２の観点に係る燃料電池は、第１の観点に係る多層膜から前記保護膜が剥離された前記高分子電解質膜の表面に電極が接合された膜電極接合体が、前記電極にガスを供給するためのガス通路を備えたセパレータで挟持された燃料電池セルを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、多層膜の外周に保護膜剥離用の突出部が形成される。このため、保護膜を剥離する切っ掛けとして突出部を用いることで、発電反応を生じる主要部の高分子電解質膜に、折り目が形成されることを抑制できる。よって、主要部の高分子電解質膜に、ガス漏れを引き起こすしわ等が生じないため、燃料電池の発電性能を低下することを抑制できる。これにより、燃料電池の発電性能を高いものとして、燃料電池の歩留まりを向上させることが可能になる。
【００２０】
また、突出部を保護膜を剥離する切っ掛けに用いることで、主要部に折り目が生じないため、保護膜の剥離作業を円滑に進めることができる。これにより、剥離作業を短時間で完了できるため、膜電極接合体の製造時間の短縮が図られる。
【００２１】
また、突出部を設けたことで、高分子電解質膜のサイズを小さくしても、シール材に交差する折り目が生じることを抑制できる。よって、多層膜の製造コストを安価に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る膜電極接合体を示す概略図であり、（ａ）は、膜電極接合体を示す平面図、（ｂ）（ｃ）は、膜電極接合体を示す側面図である。
【図２】燃料電池セルを示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る多層膜を示す概略図であり、（ａ）は、多層膜を示す平面図、（ｂ）（ｃ）は、多層膜を示す側面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る多層膜を用いて膜電極接合体を製造する工程を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る多層膜の拡大図であり、図５（Ａ）は図４（Ａ）の対応図、図５（Ｃ）は図４（Ｃ）の対応図、図５（Ｅ）は図４（Ｅ）の対応図である。
【図６】突出部を折り曲げて、突出部の保護膜を剥離する作業を示す拡大図である。
【図７】図７（Ａ）は、本発明の実施の形態におけるセパレータを示す概略図であり、図７（Ｂ）は、本発明の実施の形態における燃料電池セルを示す概略図である。
【図８】多層膜の変形例を示す概略図である。
【図９】突出部の変形例を示す概略図である。
【図１０】突出部の保護膜に切断線が形成された状態を示す拡大図であり、図１０（Ａ）は保護膜に切断線が形成された突出部を示す平面図、図１０（Ｂ）は突出部の保護膜が切断線に沿って切断された状態を示す側面図である。
【図１１】従来の多層膜を示す概略図であり、図１１（ａ）は、多層膜を示す平面図、図１１（ｂ）（ｃ）は、多層膜を示す側面図である。
【図１２】従来の多層膜を用いて膜電極接合体を製造する工程を示す図である。
【図１３】従来の多層膜の拡大図であり、図１３（Ａ）は図１２（Ａ）の対応図、図１３（Ｃ）は図１２（Ｃ）の対応図、図１３（Ｅ）は図１２（Ｅ）の対応図である。
【図１４】図１４（Ａ）は、従来のセパレータを示す概略図であり、図１４（Ｂ）は、従来の燃料電池セルを示す概略図である。
【図１５】折り目の位置における高分子電解質膜の状態を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付す。
【００２４】
図１に示す本実施の形態に係る膜電極接合体１００は、固体高分子型の燃料電池を製造するために使用される。該燃料電池は、図２に示す燃料電池セル４００が複数積層された構造を有する。各燃料電池セル４００は、膜電極接合体１００を、２つのセパレータ３００ａ，３００ｂで挟み込んだ構造を有する。
【００２５】
膜電極接合体１００は、高分子電解質膜１０１と、高分子電解質膜１０１の厚み方向の一方の表面に設けられるアノード電極１０２と、高分子電解質膜１０１の厚み方向の他方の表面に設けられるカソード電極１０３とを有する。
【００２６】
高分子電解質膜１０１は、例えば水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜から構成され、外周に突出部２０２が形成される。アノード電極１０２およびカソード電極１０３は、それぞれ高分子電解質膜１０１の表面に密着される触媒層と、触媒層の表面に密着されるガス拡散層とから構成される。触媒層は、例えば電解質と金属担持触媒とから形成される。ガス拡散層は、例えば多孔性材料から形成される。
【００２７】
以下、膜電極接合体１００の製造工程について説明する。まず、図３に示す本実施の形態に係る多層膜１０５を製造する工程が実行される。この工程では、まず、高分子電解質膜１０１と、高分子電解質膜１０１を保護するための保護膜１０６とを積層する。保護膜１０６は、例えば、布帛、樹脂、紙などからなり、高分子電解質膜１０１に吸湿や不純物の混入，損傷が生じることを抑制する。
【００２８】
ついで、高分子電解質膜１０１と保護膜１０６との積層物を型を用いて打ち抜くことで、図３に示す多層膜１０５を成形する。この成形により、多層膜１０５の外周の形状は矩形状を呈し、多層膜１０５には保護膜剥離用の突出部２０２が外周に形成される。具体的には、多層膜１０５には、矩形状の本体部２０１と、本体部２０１の隅から外側に向けて延び出る上記の突出部２０２とが形成される。突出部２０２は、指で摘むことができる程度の大きさに形成される。なお、上記の成形時には、高分子電解質膜１０１に保護膜１０６が接着されていることで、高分子電解質膜１０１に損傷が生じることが抑制される。
【００２９】
多層膜１０５が製造された後では、多層膜１０５から保護膜１０６を剥離する工程が実行される。以下、図４〜６を用いて説明する。
【００３０】
まず、突出部２０２を摘んで、突出部２０２の保護膜１０６を剥離する（図４（Ａ），図５（Ａ））。この際には、図６に示すように、突出部２０２を、折り曲げたり、捻る等して、突出部２０２の保護膜１０６を剥離する。上記の折り曲げ等により、突出部２０２の高分子電解質膜１０１には、折り目Ｆ２が形成され得る。
【００３１】
ついで、剥離した突出部２０２の保護膜１０６を摘んで引っ張ることで、図４（Ｂ）に示すように、保護膜１０６の残部を剥離する。
【００３２】
図４（Ｃ），図５（Ｃ）に示すように、保護膜１０６の全体が剥離された後は、図４（Ｄ）に示すように、本体部２０１の高分子電解質膜１０１の両面にアノード電極１０２・カソード電極１０３を配置して、アノード電極１０２・高分子電解質膜１０１・カソード電極１０３の積層物を構成する。
【００３３】
ついで、図４（Ｅ），図５（Ｅ）に示すように、アノード電極１０２・高分子電解質膜１０１・カソード電極１０３の積層物をプレスすることで、本体部２０１の高分子電解質膜１０１の一方・他方の表面に、カソード電極１０３・アノード電極１０２を接合する。以上により、膜電極接合体１００が製造される。
【００３４】
次に、上述の膜電極接合体１００を用いて形成される燃料電池セル４００（図２）について説明する。
【００３５】
燃料電池セル４００では、膜電極接合体１００を挟み込むセパレータ３００ａ，３００ｂのうち、一方のセパレータ３００ａは、アノード電極１０２に燃料ガス（水素を含むガス）を供給するためのガス通路３０１ａを構成し、他方のセパレータ３００ｂは、カソード電極１０３に酸化剤ガス（空気等の酸素を含むガス）を供給するためのガス通路３０１ｂを構成する。これらセパレータ３００は、図７（Ａ）に示すように、上記のガス通路３０１ａ，ｂと、ガス供給口３０２ａ，ｂと、ガス排出口３０３ａ，ｂと、シール材３０４ａ，ｂとをそれぞれ備える。ガス供給口３０２ａ，ｂは、燃料ガス或いは酸化剤ガスをガス通路３０１ａ，ｂに供給する孔である。ガス排出口３０３ａ，ｂは、ガス通路３０１ａ，ｂ内のガスを排出する孔である。シール材３０４ａ，ｂは、環状を呈して、ガス通路３０１ａ，ｂ・ガス供給口３０２ａ，ｂ・ガス排出口３０３ａ，ｂの形成範囲を包囲する。シール材３０４ａ，ｂとしては、例えば、フッ素ゴムやシリコンゴムが使用される。
【００３６】
燃料電池セル４００が構成された状態では、図２，図７（Ｂ）に示すように、ガス通路３０１ａがアノード電極１０２に対向して配置され、ガス通路３０１ｂがカソード電極１０３に対向して配置される。この配置により、アノード電極１０２に水素ガスが供給可能になり、カソード電極１０３に酸化剤ガスが供給可能になる。これにより発電反応を生じさせることができる。詳しくは、水素ガスがアノード電極１０２の触媒層に接触することにより「２Ｈ２→４Ｈ＋＋４ｅ−」といった反応が生じる。そして、生成したＨ＋は、高分子電解質膜１０１中を移動して、カソード電極１０３に達し、カソード電極１０３の触媒層で空気中の酸素と「４Ｈ＋＋４ｅ−＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ」の反応が生じて、発電が行われる。
【００３７】
また、燃料電池セル４００が構成された状態では、ガス通路３０１ａ，ｂを密封するため、シール材３０４ａ，ｂが、電極１０２，１０３の外側で、本体部２０１の高分子電解質膜１０１とセパレータ３００ａ，ｂに挟持される。突出部２０２は、本体部２０１の隅に形成されたことで、シール材３０４ａ，ｂの内周側より外側に位置している。
【００３８】
本実施の形態によれば、多層膜１０５の外周に保護膜剥離用の突出部２０２が形成される。このため、突出部２０２を、保護膜１０６を剥離する切っ掛けに用いることで、保護膜１０６を剥離するために必要とされる折り曲げ等は、突出部２０２で行われる。このため、上記折り曲げ等により生じる折り目Ｆ２（図６）は、突出部２０２の高分子電解質膜１０１に形成され、発電反応が生じる主要部（本体部２０１に相当）の高分子電解質膜１０１には、折り目が形成されない。よって、主要部の高分子電解質膜１０１に、ガス漏れを引き起こすしわの発生を抑制できる。
【００３９】
具体的には、突出部２０２がシール材３０４の内周側より外側になる位置に形成されることで、シール材３０４内周側と交差する折り目が高分子電解質膜１０１に生じない。よって、高分子電解質膜１０１とセパレータ３００とでシール材３０４を隙間無く挟持できるため、ガス漏れが生じない。
【００４０】
以上により、燃料電池セル４００の発電性能を低下させるガス漏れが抑制されるため、燃料電池の品質を高いものとして、燃料電池の歩留まりを向上させることが可能になる。
【００４１】
また、突出部２０２を保護膜１０６を剥離する切っ掛けに用いることで、上記の主要部に折り目が生じないため、保護膜１０６の剥離作業を円滑に行うことができる。これにより、保護膜１０６の剥離作業を短時間で完了できるため、膜電極接合体１００の製造時間の短縮が図られる。
【００４２】
また、突出部２０２を設けたことで、高分子電解質膜１０１のサイズを小さくしても、シール材３０４に交差する折り目が生じることを抑制できる。よって、多層膜１０５の製造コストを安価に抑えることができる。
【００４３】
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲において種々改変することができる。
【００４４】
例えば、突出部２０２の形成位置、突出部２０２の数、本体部２０１の形状は、任意に設定され得る。
【００４５】
例えば図８（Ａ）に示すように、突出部２０２は、多層膜１０５の外周の辺の中央から外側に向けて延び出るように形成されてもよい。このようにしても、上記の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００４６】
また、図８（Ｂ），（Ｄ）に示すように、本体部２０１の隅が円弧状に面取りされてもよい。上記のように面取りする場合、高分子電解質膜１０１と保護膜１０６との積層物を型を用いて打ち抜くことで、隅が円弧状である略矩形状の多層膜１０５が成形される。また、図８（Ｂ），（Ｄ）に示すように本体部２０１の隅が面取りされる場合には、例えば、突出部２０２は、多層膜１０５の外周の隅（面取りされた本体部２０１の隅）から、外側に向けて延び出るように形成される。突出部２０２は、本体部２０１の短辺における直線部Ｔ１の延長線（破線で図示）と、本体部２０１の長辺における直線部Ｔ２の延長線（破線で図示）と、面取りされた隅に沿う円弧とにより囲まれる略三角形の領域内に形成される。このように突出部２０２を形成することで、面取りされる隅の外側の材料を有効に利用できるため、材料の無駄を小さく抑えることができる。なお、本体部２０１の隅は、直線状に面取りされてもよい。
【００４７】
また、図８（Ｃ），（Ｄ）に示すように、突出部２０２は、多層膜１０５の外周の一辺の両隅から外側に向けて延び出るように形成されてもよい。この場合、例えば、一の突出部２０２の保護膜１０６が剥がし難い場合でも、他の突出部２０２の保護膜１０６を剥離することで、保護膜１０６の剥離作業を円滑に進めることが可能になる。また、図８（Ｄ）に示すように、本体部２０１の隅が面取りされる場合には、面取りされた本体部２０１の隅（多層膜１０５の外周の一辺の隅）に突出部２０２を設けることで、材料の無駄をさらに小さく抑えることができる。
【００４８】
また、突出部２０２の形状は、任意の形状に形成され得る。例えば、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、突出部２０２は、矩形状や三角形状を呈するように形成され得る。また、図９（Ｃ）に示すように、突出部２０２は、その先端が、外側に凸となる円弧状を呈するように形成され得る。図９（Ａ），（Ｂ）に示すように突出部２０２が形成される場合には、突出部２０２に角部が形成されるので、突出部２０２の保護膜１０６を剥がし易くなる。図９（Ｂ），（Ｃ）に示すように突出部２０２が形成される場合には、突出部２０２の先端が先細りになることで、突出部２０２の保護膜１０６を剥がし易くなる。
【００４９】
また、図１０（Ａ）に示すように、突出部２０２の中程に、保護膜１０６の切断線２０３が形成されてもよい。この場合、図１０（Ｂ）に示すように、保護膜１０６側が凸になるように、突出部２０２を撓ませることで、突出部２０２の保護膜１０６を容易に剥離できる。切断線２０３を形成する場合には、多層膜１０５の成形用の型に、切断線２０３形成用の刃を設けることで、多層膜１０５の成形と同時に切断線２０３を形成できる。また、上記のように切断線２０３形成用の刃を設ける場合には、切断線２０３形成用の刃の位置を、多層膜１０５の外形を成形する刃の位置よりも浅く設定することで、高分子電解質膜１０１を切断することなく、切断線２０３を形成できる。
【００５０】
また、図１に示す膜電極接合体１００が製造された後では、突出部２０２の高分子電解質膜１０１は、カッター等により、カットされてもよい。
【００５１】
また、多層膜１０５の構造は、図３に示す高分子電解質膜１０１と保護膜１０６との２層構造に限られない。例えば、多層膜は、高分子電解質膜の両面に第１，２保護膜が積層された３層構造を呈するものであってもよい。この場合には、第１保護膜・高分子電解質膜・第２保護膜の積層物を型を用いて打ち抜くことで、外周に、第１，２保護膜を剥離するための突出部が設けられる。第１，２保護膜を剥離する際には、突出部が摘まれて、折り曲げ等が行われることで、突出部の第１，２保護膜がそれぞれ剥離される。この後、剥離された突出部の第１，２の保護膜を摘んで引っ張ることで、第１，２保護膜の全体が剥離される。
【００５２】
また、本発明は、高分子膜（例えば、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ））にリン酸を含浸した高分子電解質膜を使用した燃料電池など、膜電極接合体を形成するために、高分子電解質膜と保護膜とが積層された多層膜が使用される燃料電池に適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１００ 膜電極接合体
１０１ 高分子電解質膜
１０２ アノード電極
１０３ カソード電極
１０５ 多層膜
１０６ 保護膜
２０１ 本体部
２０２ 突出部
２０３ 切断線
３００ａ，３００ｂ セパレータ
３０１ａ，３０１ｂ ガス通路
３０２ａ，３０２ｂ ガス供給口
３０３ａ，３０３ｂ ガス排出口
３０４ａ，３０４ｂ シール材
４００ 燃料電池セル
５００ 多層膜
６００ 膜電極接合体
７００ 燃料電池セル
Ｔ１，Ｔ２ 直線部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用の膜電極接合体で使用される電解質膜と、該電解質膜を保護する保護膜とを含む多層膜、及び該多層膜を用いて製造される膜電極接合体を備える燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な用途で、高分子形燃料電池が使用されている。燃料電池は、複数の燃料電池セルが積層されたものであり、各燃料電池セルは、高分子電解質膜にアノード電極・カソード電極が接合された膜電極接合体を、２つのセパレータで挟み込んだ構造を有する。
【０００３】
膜電極接合体の製造に使用される高分子電解質膜は、当初、保護膜が接着された状態にある。特許文献１，２には、このように高分子電解質膜と保護膜とが一体とされた多層膜が開示されている。図１１に、特許文献１，２に開示された従来の多層膜５００を示す。多層膜５００は、高分子電解質膜１０１と保護膜１０６との積層物を型を用いて成形したものであり、保護膜１０６は、成形等により高分子電解質膜１０１に損傷が生じることを抑制する。
【０００４】
膜電極接合体を製造する際には、上記のように多層膜５００の成形を行った後、図１２（Ａ），図１３（Ａ）に示すように、多層膜５００から保護膜１０６の一部を剥離する。ついで、剥離した保護膜１０６の一部を摘んで、図１２（Ｂ）に示すように、保護膜１０６の残部を剥離する。図１２（Ｃ），図１３（Ｃ）は、保護膜１０６の全体が剥離された状態を示す。この状態になった後では、図１２（Ｄ）に示すように、高分子電解質膜１０１の両面に、アノード電極１０２，カソード電極１０３を配置して、アノード電極１０２・高分子電解質膜１０１・カソード電極１０３の積層物を構成する。ついで、アノード電極１０２・高分子電解質膜１０１・カソード電極１０３の積層物をプレスすることで、図１２（Ｅ），図１３（Ｅ）に示すように、高分子電解質膜１０１の一方・他方の表面に、アノード電極１０２・カソード電極１０３を接合する。以上により、膜電極接合体６００が製造される。
【０００５】
膜電極接合体６００が製造された後では、図１４（Ａ）に示すセパレータ３００により、膜電極接合体６００の両側が挟み込まれる。これにより、図１４（Ｂ）に示す燃料電池セル７００が構成される。膜電極接合体６００を挟み込む２つのセパレータ３００は、それぞれ、ガス通路３０１と、ガス供給口３０２と、ガス排出口３０３と、シール材３０４とを備える。燃料電池セル７００（図１４（Ｂ））が構成された状態では、各セパレータ３００のガス通路３０１は、それぞれ電極１０２，１０３に対向して配置される。この配置により、電極１０２，１０３にガスが供給可能になり、発電反応を生じさせることができる。シール材３０４は、環状を呈して、ガス通路３０１・ガス供給口３０２・ガス排出口３０３の形成範囲を包囲する。燃料電池セル７００が構成された状態では、ガス通路３０１を密封するために、シール材３０４は、電極１０２，１０３の外側で、高分子電解質膜１０１とセパレータ３００に挟持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０００−５１０５１０号公報
【特許文献２】特開２００７−０８０８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、膜電極接合体の製造に使用される多層膜は、燃料電池の形状に合わせて、矩形状に成形される。図１２は、多層膜５００が矩形状に成形されたことで、保護膜１０６の剥離が容易な上記矩形の隅が、保護膜剥離の切っ掛けに用いられて、折り曲げられる状況を示す。保護膜１０６が剥離された後では、上記の折り曲げにより、高分子電解質膜１０１に、折り目Ｆ１が形成されている。折り目Ｆ１は、高分子電解質膜１０１の短辺の途中位置から長辺の途中位置に向けて延びており、該折り目Ｆ１に沿った位置では、図１５に示すように、高分子電解質膜１０１にしわＳが生じている。図１４（Ｂ）に示すように燃料電池セル７００が構成された状態では、折り目Ｆ１は、位置Ａで、シール材３０４と交差している。
【０００８】
上記の折り目Ｆ１が形成される場合には、折り目Ｆ１に沿ってしわＳが生じることで、折り目Ｆ１とシール材３０４との交差位置Ａで、高分子電解質膜１０１とセパレータ３００とでシール材３０４を隙間無く挟持できない。よって、折り目Ｆ１とシール材３０４との交差位置Ａで、ガス漏れが生じる虞れがある。該ガス漏れが生じた場合には、燃料電池セル７００の発電性能が低下して、燃料電池の品質の劣化を招き、燃料電池の歩留まりが低減する。
【０００９】
また上記の問題を回避すべく、シール材３０４に交差する折り目Ｆ１が生じないように、保護膜１０６の剥離作業を慎重に行った場合には、該剥離作業に長い時間を要する。このため、膜電極接合体６００の製造時間を短縮することが困難になる。
【００１０】
また、高分子電解質膜１０１のサイズを大きくすることで、折り目がシール材３０４に交差しないようにした場合には、多層膜５００の製造コストが高くなる。
【００１１】
本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、発電性能の高い燃料電池を提供することが可能な多層膜、及び該多層膜を用いて製造される膜電極接合体を備えた燃料電池を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、ガス漏れによる燃料電池の発電性能の低下を抑制でき、また、保護膜の剥離作業を短時間で完了できることで、膜電極接合体の製造時間の短縮が図られ、さらに、高分子電解質膜のサイズを小さくできることで、多層膜の製造コストを安価に抑えることが可能な多層膜、及び該多層膜を用いて製造される膜電極接合体を備えた燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る多層膜は、
燃料電池用の高分子電解質膜と、該高分子電解質膜を保護するための保護膜との２層を少なくとも含む多層膜であって、
保護膜剥離用の突出部が外周に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、前記多層膜から前記保護膜が剥離された前記高分子電解質膜の表面に電極が接合されることで形成される膜電極接合体と、該膜電極接合体の両側を挟み込むセパレータとにより、燃料電池セルが構成され、
前記セパレータは、前記電極にガスを供給するためのガス通路を備え、
前記燃料電池セルが構成された状態では、前記ガス通路を密封するために、前記ガス通路を包囲する環状のシール材が、前記高分子電解質膜と前記セパレータに挟持され、
前記突出部は、前記燃料電池セルが構成された状態では、前記シール材の内周側より外側に位置することを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、前記外周の形状は矩形状を呈し、前記突出部は、前記外周の隅から外側に向けて延び出るか、前記外周の一辺の両隅から外側に向けて延び出るか、前記外周の辺の中央から外側に向けて延び出るかのいずれかであることを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、前記外周の形状は、隅が円弧状である略矩形状を呈し、前記突出部は、前記外周の隅から外側に向けて延び出ることを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、前記突出部は、矩形状、三角形状、その先端が外側に凸となる円弧状のいずれかを呈することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第２の観点に係る燃料電池は、第１の観点に係る多層膜から前記保護膜が剥離された前記高分子電解質膜の表面に電極が接合された膜電極接合体が、前記電極にガスを供給するためのガス通路を備えたセパレータで挟持された燃料電池セルを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、多層膜の外周に保護膜剥離用の突出部が形成される。このため、保護膜を剥離する切っ掛けとして突出部を用いることで、発電反応を生じる主要部の高分子電解質膜に、折り目が形成されることを抑制できる。よって、主要部の高分子電解質膜に、ガス漏れを引き起こすしわ等が生じないため、燃料電池の発電性能を低下することを抑制できる。これにより、燃料電池の発電性能を高いものとして、燃料電池の歩留まりを向上させることが可能になる。
【００２０】
また、突出部を保護膜を剥離する切っ掛けに用いることで、主要部に折り目が生じないため、保護膜の剥離作業を円滑に進めることができる。これにより、剥離作業を短時間で完了できるため、膜電極接合体の製造時間の短縮が図られる。
【００２１】
また、突出部を設けたことで、高分子電解質膜のサイズを小さくしても、シール材に交差する折り目が生じることを抑制できる。よって、多層膜の製造コストを安価に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る膜電極接合体を示す概略図であり、（ａ）は、膜電極接合体を示す平面図、（ｂ）（ｃ）は、膜電極接合体を示す側面図である。
【図２】燃料電池セルを示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る多層膜を示す概略図であり、（ａ）は、多層膜を示す平面図、（ｂ）（ｃ）は、多層膜を示す側面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る多層膜を用いて膜電極接合体を製造する工程を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る多層膜の拡大図であり、図５（Ａ）は図４（Ａ）の対応図、図５（Ｃ）は図４（Ｃ）の対応図、図５（Ｅ）は図４（Ｅ）の対応図である。
【図６】突出部を折り曲げて、突出部の保護膜を剥離する作業を示す拡大図である。
【図７】図７（Ａ）は、本発明の実施の形態におけるセパレータを示す概略図であり、図７（Ｂ）は、本発明の実施の形態における燃料電池セルを示す概略図である。
【図８】多層膜の変形例を示す概略図である。
【図９】突出部の変形例を示す概略図である。
【図１０】突出部の保護膜に切断線が形成された状態を示す拡大図であり、図１０（Ａ）は保護膜に切断線が形成された突出部を示す平面図、図１０（Ｂ）は突出部の保護膜が切断線に沿って切断された状態を示す側面図である。
【図１１】従来の多層膜を示す概略図であり、図１１（ａ）は、多層膜を示す平面図、図１１（ｂ）（ｃ）は、多層膜を示す側面図である。
【図１２】従来の多層膜を用いて膜電極接合体を製造する工程を示す図である。
【図１３】従来の多層膜の拡大図であり、図１３（Ａ）は図１２（Ａ）の対応図、図１３（Ｃ）は図１２（Ｃ）の対応図、図１３（Ｅ）は図１２（Ｅ）の対応図である。
【図１４】図１４（Ａ）は、従来のセパレータを示す概略図であり、図１４（Ｂ）は、従来の燃料電池セルを示す概略図である。
【図１５】折り目の位置における高分子電解質膜の状態を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付す。
【００２４】
図１に示す本実施の形態に係る膜電極接合体１００は、固体高分子型の燃料電池を製造するために使用される。該燃料電池は、図２に示す燃料電池セル４００が複数積層された構造を有する。各燃料電池セル４００は、膜電極接合体１００を、２つのセパレータ３００ａ，３００ｂで挟み込んだ構造を有する。
【００２５】
膜電極接合体１００は、高分子電解質膜１０１と、高分子電解質膜１０１の厚み方向の一方の表面に設けられるアノード電極１０２と、高分子電解質膜１０１の厚み方向の他方の表面に設けられるカソード電極１０３とを有する。
【００２６】
高分子電解質膜１０１は、例えば水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜から構成され、外周に突出部２０２が形成される。アノード電極１０２およびカソード電極１０３は、それぞれ高分子電解質膜１０１の表面に密着される触媒層と、触媒層の表面に密着されるガス拡散層とから構成される。触媒層は、例えば電解質と金属担持触媒とから形成される。ガス拡散層は、例えば多孔性材料から形成される。
【００２７】
以下、膜電極接合体１００の製造工程について説明する。まず、図３に示す本実施の形態に係る多層膜１０５を製造する工程が実行される。この工程では、まず、高分子電解質膜１０１と、高分子電解質膜１０１を保護するための保護膜１０６とを積層する。保護膜１０６は、例えば、布帛、樹脂、紙などからなり、高分子電解質膜１０１に吸湿や不純物の混入，損傷が生じることを抑制する。
【００２８】
ついで、高分子電解質膜１０１と保護膜１０６との積層物を型を用いて打ち抜くことで、図３に示す多層膜１０５を成形する。この成形により、多層膜１０５の外周の形状は矩形状を呈し、多層膜１０５には保護膜剥離用の突出部２０２が外周に形成される。具体的には、多層膜１０５には、矩形状の本体部２０１と、本体部２０１の隅から外側に向けて延び出る上記の突出部２０２とが形成される。突出部２０２は、指で摘むことができる程度の大きさに形成される。なお、上記の成形時には、高分子電解質膜１０１に保護膜１０６が接着されていることで、高分子電解質膜１０１に損傷が生じることが抑制される。
【００２９】
多層膜１０５が製造された後では、多層膜１０５から保護膜１０６を剥離する工程が実行される。以下、図４〜６を用いて説明する。
【００３０】
まず、突出部２０２を摘んで、突出部２０２の保護膜１０６を剥離する（図４（Ａ），図５（Ａ））。この際には、図６に示すように、突出部２０２を、折り曲げたり、捻る等して、突出部２０２の保護膜１０６を剥離する。上記の折り曲げ等により、突出部２０２の高分子電解質膜１０１には、折り目Ｆ２が形成され得る。
【００３１】
ついで、剥離した突出部２０２の保護膜１０６を摘んで引っ張ることで、図４（Ｂ）に示すように、保護膜１０６の残部を剥離する。
【００３２】
図４（Ｃ），図５（Ｃ）に示すように、保護膜１０６の全体が剥離された後は、図４（Ｄ）に示すように、本体部２０１の高分子電解質膜１０１の両面にアノード電極１０２・カソード電極１０３を配置して、アノード電極１０２・高分子電解質膜１０１・カソード電極１０３の積層物を構成する。
【００３３】
ついで、図４（Ｅ），図５（Ｅ）に示すように、アノード電極１０２・高分子電解質膜１０１・カソード電極１０３の積層物をプレスすることで、本体部２０１の高分子電解質膜１０１の一方・他方の表面に、カソード電極１０３・アノード電極１０２を接合する。以上により、膜電極接合体１００が製造される。
【００３４】
次に、上述の膜電極接合体１００を用いて形成される燃料電池セル４００（図２）について説明する。
【００３５】
燃料電池セル４００では、膜電極接合体１００を挟み込むセパレータ３００ａ，３００ｂのうち、一方のセパレータ３００ａは、アノード電極１０２に燃料ガス（水素を含むガス）を供給するためのガス通路３０１ａを構成し、他方のセパレータ３００ｂは、カソード電極１０３に酸化剤ガス（空気等の酸素を含むガス）を供給するためのガス通路３０１ｂを構成する。これらセパレータ３００は、図７（Ａ）に示すように、上記のガス通路３０１ａ，ｂと、ガス供給口３０２ａ，ｂと、ガス排出口３０３ａ，ｂと、シール材３０４ａ，ｂとをそれぞれ備える。ガス供給口３０２ａ，ｂは、燃料ガス或いは酸化剤ガスをガス通路３０１ａ，ｂに供給する孔である。ガス排出口３０３ａ，ｂは、ガス通路３０１ａ，ｂ内のガスを排出する孔である。シール材３０４ａ，ｂは、環状を呈して、ガス通路３０１ａ，ｂ・ガス供給口３０２ａ，ｂ・ガス排出口３０３ａ，ｂの形成範囲を包囲する。シール材３０４ａ，ｂとしては、例えば、フッ素ゴムやシリコンゴムが使用される。
【００３６】
燃料電池セル４００が構成された状態では、図２，図７（Ｂ）に示すように、ガス通路３０１ａがアノード電極１０２に対向して配置され、ガス通路３０１ｂがカソード電極１０３に対向して配置される。この配置により、アノード電極１０２に水素ガスが供給可能になり、カソード電極１０３に酸化剤ガスが供給可能になる。これにより発電反応を生じさせることができる。詳しくは、水素ガスがアノード電極１０２の触媒層に接触することにより「２Ｈ２→４Ｈ＋＋４ｅ−」といった反応が生じる。そして、生成したＨ＋は、高分子電解質膜１０１中を移動して、カソード電極１０３に達し、カソード電極１０３の触媒層で空気中の酸素と「４Ｈ＋＋４ｅ−＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ」の反応が生じて、発電が行われる。
【００３７】
また、燃料電池セル４００が構成された状態では、ガス通路３０１ａ，ｂを密封するため、シール材３０４ａ，ｂが、電極１０２，１０３の外側で、本体部２０１の高分子電解質膜１０１とセパレータ３００ａ，ｂに挟持される。突出部２０２は、本体部２０１の隅に形成されたことで、シール材３０４ａ，ｂの内周側より外側に位置している。
【００３８】
本実施の形態によれば、多層膜１０５の外周に保護膜剥離用の突出部２０２が形成される。このため、突出部２０２を、保護膜１０６を剥離する切っ掛けに用いることで、保護膜１０６を剥離するために必要とされる折り曲げ等は、突出部２０２で行われる。このため、上記折り曲げ等により生じる折り目Ｆ２（図６）は、突出部２０２の高分子電解質膜１０１に形成され、発電反応が生じる主要部（本体部２０１に相当）の高分子電解質膜１０１には、折り目が形成されない。よって、主要部の高分子電解質膜１０１に、ガス漏れを引き起こすしわの発生を抑制できる。
【００３９】
具体的には、突出部２０２がシール材３０４の内周側より外側になる位置に形成されることで、シール材３０４内周側と交差する折り目が高分子電解質膜１０１に生じない。よって、高分子電解質膜１０１とセパレータ３００とでシール材３０４を隙間無く挟持できるため、ガス漏れが生じない。
【００４０】
以上により、燃料電池セル４００の発電性能を低下させるガス漏れが抑制されるため、燃料電池の品質を高いものとして、燃料電池の歩留まりを向上させることが可能になる。
【００４１】
また、突出部２０２を保護膜１０６を剥離する切っ掛けに用いることで、上記の主要部に折り目が生じないため、保護膜１０６の剥離作業を円滑に行うことができる。これにより、保護膜１０６の剥離作業を短時間で完了できるため、膜電極接合体１００の製造時間の短縮が図られる。
【００４２】
また、突出部２０２を設けたことで、高分子電解質膜１０１のサイズを小さくしても、シール材３０４に交差する折り目が生じることを抑制できる。よって、多層膜１０５の製造コストを安価に抑えることができる。
【００４３】
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲において種々改変することができる。
【００４４】
例えば、突出部２０２の形成位置、突出部２０２の数、本体部２０１の形状は、任意に設定され得る。
【００４５】
例えば図８（Ａ）に示すように、突出部２０２は、多層膜１０５の外周の辺の中央から外側に向けて延び出るように形成されてもよい。このようにしても、上記の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００４６】
また、図８（Ｂ），（Ｄ）に示すように、本体部２０１の隅が円弧状に面取りされてもよい。上記のように面取りする場合、高分子電解質膜１０１と保護膜１０６との積層物を型を用いて打ち抜くことで、隅が円弧状である略矩形状の多層膜１０５が成形される。また、図８（Ｂ），（Ｄ）に示すように本体部２０１の隅が面取りされる場合には、例えば、突出部２０２は、多層膜１０５の外周の隅（面取りされた本体部２０１の隅）から、外側に向けて延び出るように形成される。突出部２０２は、本体部２０１の短辺における直線部Ｔ１の延長線（破線で図示）と、本体部２０１の長辺における直線部Ｔ２の延長線（破線で図示）と、面取りされた隅に沿う円弧とにより囲まれる略三角形の領域内に形成される。このように突出部２０２を形成することで、面取りされる隅の外側の材料を有効に利用できるため、材料の無駄を小さく抑えることができる。なお、本体部２０１の隅は、直線状に面取りされてもよい。
【００４７】
また、図８（Ｃ），（Ｄ）に示すように、突出部２０２は、多層膜１０５の外周の一辺の両隅から外側に向けて延び出るように形成されてもよい。この場合、例えば、一の突出部２０２の保護膜１０６が剥がし難い場合でも、他の突出部２０２の保護膜１０６を剥離することで、保護膜１０６の剥離作業を円滑に進めることが可能になる。また、図８（Ｄ）に示すように、本体部２０１の隅が面取りされる場合には、面取りされた本体部２０１の隅（多層膜１０５の外周の一辺の隅）に突出部２０２を設けることで、材料の無駄をさらに小さく抑えることができる。
【００４８】
また、突出部２０２の形状は、任意の形状に形成され得る。例えば、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、突出部２０２は、矩形状や三角形状を呈するように形成され得る。また、図９（Ｃ）に示すように、突出部２０２は、その先端が、外側に凸となる円弧状を呈するように形成され得る。図９（Ａ），（Ｂ）に示すように突出部２０２が形成される場合には、突出部２０２に角部が形成されるので、突出部２０２の保護膜１０６を剥がし易くなる。図９（Ｂ），（Ｃ）に示すように突出部２０２が形成される場合には、突出部２０２の先端が先細りになることで、突出部２０２の保護膜１０６を剥がし易くなる。
【００４９】
また、図１０（Ａ）に示すように、突出部２０２の中程に、保護膜１０６の切断線２０３が形成されてもよい。この場合、図１０（Ｂ）に示すように、保護膜１０６側が凸になるように、突出部２０２を撓ませることで、突出部２０２の保護膜１０６を容易に剥離できる。切断線２０３を形成する場合には、多層膜１０５の成形用の型に、切断線２０３形成用の刃を設けることで、多層膜１０５の成形と同時に切断線２０３を形成できる。また、上記のように切断線２０３形成用の刃を設ける場合には、切断線２０３形成用の刃の位置を、多層膜１０５の外形を成形する刃の位置よりも浅く設定することで、高分子電解質膜１０１を切断することなく、切断線２０３を形成できる。
【００５０】
また、図１に示す膜電極接合体１００が製造された後では、突出部２０２の高分子電解質膜１０１は、カッター等により、カットされてもよい。
【００５１】
また、多層膜１０５の構造は、図３に示す高分子電解質膜１０１と保護膜１０６との２層構造に限られない。例えば、多層膜は、高分子電解質膜の両面に第１，２保護膜が積層された３層構造を呈するものであってもよい。この場合には、第１保護膜・高分子電解質膜・第２保護膜の積層物を型を用いて打ち抜くことで、外周に、第１，２保護膜を剥離するための突出部が設けられる。第１，２保護膜を剥離する際には、突出部が摘まれて、折り曲げ等が行われることで、突出部の第１，２保護膜がそれぞれ剥離される。この後、剥離された突出部の第１，２の保護膜を摘んで引っ張ることで、第１，２保護膜の全体が剥離される。
【００５２】
また、本発明は、高分子膜（例えば、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ））にリン酸を含浸した高分子電解質膜を使用した燃料電池など、膜電極接合体を形成するために、高分子電解質膜と保護膜とが積層された多層膜が使用される燃料電池に適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１００ 膜電極接合体
１０１ 高分子電解質膜
１０２ アノード電極
１０３ カソード電極
１０５ 多層膜
１０６ 保護膜
２０１ 本体部
２０２ 突出部
２０３ 切断線
３００ａ，３００ｂ セパレータ
３０１ａ，３０１ｂ ガス通路
３０２ａ，３０２ｂ ガス供給口
３０３ａ，３０３ｂ ガス排出口
３０４ａ，３０４ｂ シール材
４００ 燃料電池セル
５００ 多層膜
６００ 膜電極接合体
７００ 燃料電池セル
Ｔ１，Ｔ２ 直線部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用の高分子電解質膜と、該高分子電解質膜を保護するための保護膜との２層を少なくとも含む多層膜であって、
保護膜剥離用の突出部が外周に形成されていることを特徴とする多層膜。
【請求項２】
前記多層膜から前記保護膜が剥離された前記高分子電解質膜の表面に電極が接合されることで形成される膜電極接合体と、該膜電極接合体の両側を挟み込むセパレータとにより、燃料電池セルが構成され、
前記セパレータは、前記電極にガスを供給するためのガス通路を備え、
前記燃料電池セルが構成された状態では、前記ガス通路を密封するために、前記ガス通路を包囲する環状のシール材が、前記高分子電解質膜と前記セパレータに挟持され、
前記突出部は、前記燃料電池セルが構成された状態では、前記シール材の内周側より外側に位置することを特徴とする請求項１に記載の多層膜。
【請求項３】
前記外周の形状は矩形状を呈し、前記突出部は、前記外周の隅から外側に向けて延び出るか、前記外周の一辺の両隅から外側に向けて延び出るか、前記外周の辺の中央から外側に向けて延び出るかのいずれかであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多層膜。
【請求項４】
前記外周の形状は、隅が円弧状である略矩形状を呈し、前記突出部は、前記外周の隅から外側に向けて延び出ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多層膜。
【請求項５】
前記突出部は、矩形状、三角形状、その先端が外側に凸となる円弧状のいずれかを呈することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多層膜。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の多層膜から前記保護膜が剥離された前記高分子電解質膜の表面に電極が接合された膜電極接合体が、前記電極にガスを供給するためのガス通路を備えたセパレータで挟持された燃料電池セルを備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項１】
燃料電池用の高分子電解質膜と、該高分子電解質膜を保護するための保護膜との２層を少なくとも含む多層膜であって、
保護膜剥離用の突出部が外周に形成されていることを特徴とする多層膜。
【請求項２】
前記多層膜から前記保護膜が剥離された前記高分子電解質膜の表面に電極が接合されることで形成される膜電極接合体と、該膜電極接合体の両側を挟み込むセパレータとにより、燃料電池セルが構成され、
前記セパレータは、前記電極にガスを供給するためのガス通路を備え、
前記燃料電池セルが構成された状態では、前記ガス通路を密封するために、前記ガス通路を包囲する環状のシール材が、前記高分子電解質膜と前記セパレータに挟持され、
前記突出部は、前記燃料電池セルが構成された状態では、前記シール材の内周側より外側に位置することを特徴とする請求項１に記載の多層膜。
【請求項３】
前記外周の形状は矩形状を呈し、前記突出部は、前記外周の隅から外側に向けて延び出るか、前記外周の一辺の両隅から外側に向けて延び出るか、前記外周の辺の中央から外側に向けて延び出るかのいずれかであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多層膜。
【請求項４】
前記外周の形状は、隅が円弧状である略矩形状を呈し、前記突出部は、前記外周の隅から外側に向けて延び出ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多層膜。
【請求項５】
前記突出部は、矩形状、三角形状、その先端が外側に凸となる円弧状のいずれかを呈することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多層膜。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の多層膜から前記保護膜が剥離された前記高分子電解質膜の表面に電極が接合された膜電極接合体が、前記電極にガスを供給するためのガス通路を備えたセパレータで挟持された燃料電池セルを備えることを特徴とする燃料電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２３０８０４（Ｐ２０１２−２３０８０４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９７８８９（Ｐ２０１１−９７８８９）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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