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公開番号2025129668
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-05
出願番号2024026449
出願日2024-02-26
発明の名称燃料電池及び燃料電池の製造方法
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 4/86 20060101AFI20250829BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電極層とガス拡散層との接合に接着剤を用いない燃料電池及び燃料電池の製造方法を提供すること。
【解決手段】電極層3と、電極層3と接合されるガス拡散層5と、を有する燃料電池1であって、電極層3は、アイオノマー41を含み、ガス拡散層5は、電極層3に対向する表面の少なくとも一部に、アイオノマー粒子42を有し、アイオノマー粒子42は、電極層3に含まれるアイオノマー41と同一であり、アイオノマー粒子42は、スプレー塗布である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電極層と、前記電極層と接合されるガス拡散層と、を有する燃料電池であって、
前記電極層は、アイオノマーを含み、
前記ガス拡散層は、前記電極層に対向する表面の少なくとも一部に、アイオノマー粒子を有する、燃料電池。
続きを表示（約 400 文字）【請求項２】
前記アイオノマー粒子に含まれるアイオノマーは、前記電極層に含まれるアイオノマーと同一である、請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記アイオノマー粒子は、アイオノマーのスプレー塗布である、請求項１又は２に記載の燃料電池。
【請求項４】
電極層と、前記電極層に接合されるガス拡散層と、を有する燃料電池の製造方法であって、
前記ガス拡散層の前記電極層に対向する面に、アイオノマーを塗布する塗布工程と、
前記ガス拡散層の前記アイオノマーが塗布された面が前記電極層に対向するようにして、前記電極層と前記ガス拡散層とを接合する接合工程と、を有する燃料電池の製造方法。
【請求項５】
前記塗布工程は、前記ガス拡散層の前記電極層に対向する面に、前記アイオノマーをスプレー塗布する、請求項４に記載の燃料電池の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池及び燃料電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電解質膜を両面から一対の電極層で挟持して構成される膜電極接合体（ＭＥＡ）を、更にその両面から、ガス拡散層（ＧＤＬ）及び、酸素ガス（空気）、水素ガス、又は生成される液水のための流路を形成する一対のセパレータが挟持する構造を有する燃料電池が用いられている。電極層とガス拡散層との接合性が悪いため、発電時に生成される液水が電極層とガス拡散層との間に溜まり、発電が不安定になるおそれがある。そのため、図６に示すように、従来の燃料電池２０では、電解質膜２を両面から挟持する電極層３とガス拡散層５とは、接着剤層２１とガスケット２２を介して接合されるのが一般的であった。
【０００３】
しかし、接着剤層を介して電極層とガス拡散層とを接合した構造においては、セパレータと支持フレームとを加熱圧着する工程において、電極層とガス拡散層との間に介在する接着剤層が熱膨張する際に、膜電極接合体が膨張した接着剤層に追従して変形、破損してしまう問題があった。そこで、熱膨張の問題を解決するために、電極層及びガス拡散層をガスケットに直接接合するのではなく、ガスケットから膜電極接合体への応力の伝達を緩和する作用のある膜状部材を介して接合する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－１３９５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の燃料電池セルにおいては、電極層とガス拡散層とを接合させるために、接着剤及び新たな膜状部材を用いることが必要である。接着剤及び膜状部材を用いる工程を必要とするため、設備費用や工数が増加し、また、膜電極接合体に対して悪影響を与えない接着剤や材料を選定する必要がある。
【０００６】
本発明は、電極層とガス拡散層との接合に接着剤を用いない燃料電池及び燃料電池の製造方法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】
【０００７】
（１）本発明の燃料電池（例えば、後述の燃料電池１）は、電極層（例えば、後述の電極層３）と、前記電極層と接合されるガス拡散層（例えば、後述のガス拡散層５）と、を有する燃料電池であって、前記電極層は、アイオノマー（例えば、後述のアイオノマー４１）を含み、前記ガス拡散層は、前記電極層に対向する表面の少なくとも一部に、アイオノマー粒子（例えば、後述のアイオノマー粒子４２）を有する。
【０００８】
本燃料電池は、電極層と、電極層と接合されるガス拡散層と、を有する燃料電池であって、電極層はアイオノマーを含む。一方、ガス拡散層は、電極層に対応する表面の少なくとも一部に、アイオノマー粒子を有する。アイオノマーは、金属イオンによる凝集力を利用して高分子を凝集体とした合成樹脂であるため、熱圧着によりアイオノマー同士を軟化させて接合することができる。電極層と、アイオノマー層を有するガス拡散層との接合では、アイオノマーによるアンカー効果によって強固な接合が可能である。また、ガス拡散層の表面の少なくとも一部に、アイオノマー粒子を有することで、ガス拡散層からのガスを阻害せず、電極層に透過させる効果を有する。
【０００９】
（２）本燃料電池の、前記アイオノマー粒子に含まれるアイオノマーは、前記電極層に含まれるアイオノマーと同一である。
【００１０】
アイオノマー粒子に含まれるアイオノマーと、電極層に含まれるアイオノマーが同一であることによって、より強靭なアンカー効果が発揮され、電極層と、ガス拡散層との強固な接合が可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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