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公開番号2025167562
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2024072321
出願日2024-04-26
発明の名称燃料電池の製造装置および燃料電池の製造方法
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人明成国際特許事務所
主分類H01M 8/0273 20160101AFI20251030BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池を効率良く製造可能な技術を提供する。
【解決手段】燃料電池の製造装置は、第1プレス型と、第1プレス型とともに、燃料電池の膜電極接合体と接着剤とセパレータとを含む積層体を挟んで加圧することで、膜電極接合体とセパレータとを接着剤を介して接合する第2プレス型と、を備える。第1プレス型と第2プレス型との少なくとも一方は、燃料電池における発電エリアの周縁部を加圧する第1部分と、燃料電池におけるマニホールドの周縁部を加圧する第2部分とを有する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池の製造装置であって、
第１プレス型と、
前記第１プレス型とともに、前記燃料電池の膜電極接合体と接着剤とセパレータとを含む積層体を挟んで加圧することで、前記膜電極接合体と前記セパレータとを前記接着剤を介して接合する第２プレス型と、
を備え、
前記第１プレス型と前記第２プレス型との少なくとも一方は、前記燃料電池における発電エリアの周縁部を加圧する第１部分と、前記燃料電池におけるマニホールドの周縁部を加圧する第２部分とを有する、燃料電池の製造装置。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池の製造装置であって、
前記第１部分および前記第２部分の厚さは、前記積層体のうちの前記発電エリアを有する部分の厚さよりも大きい、燃料電池の製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池の製造装置であって、
前記第１プレス型と前記第２プレス型との少なくとも一方は、前記発電エリアに重なる第３部分を有し、前記第３部分の厚さを変更可能に構成されている、燃料電池の製造装置。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料電池の製造装置であって、
前記第１プレス型および前記第２プレス型は、前記膜電極接合体と前記セパレータとを仮組付けするために用いられる、燃料電池の製造装置。
【請求項５】
燃料電池の製造方法であって、
前記燃料電池の膜電極接合体と接着剤とセパレータとを含む積層体を用意する工程と、
第１プレス型と第２プレス型とにより前記積層体を挟んで加圧することで、前記膜電極接合体と前記セパレータとを前記接着剤を介して接合する工程と、
を含み、
前記第１プレス型と前記第２プレス型との少なくとも一方は、前記燃料電池における発電エリアの周縁部を加圧する第１部分と、前記燃料電池におけるマニホールドの周縁部を加圧する第２部分とを有する、燃料電池の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池の製造装置および燃料電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
加熱プレス装置を用いて燃料電池を製造する方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－０１３７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来から、プレス工程では、燃料電池に合わせて専用設計されたプレス型が用いられている。したがって、１つの製造ラインで複数種類の燃料電池を製造する場合には、プレス型の交換が必要になるため、複数種類の燃料電池を効率良く製造することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本開示の第１の形態によれば、燃料電池の製造装置が提供される。この燃料電池の製造装置は、第１プレス型と、前記第１プレス型とともに、前記燃料電池の膜電極接合体と接着剤とセパレータとを含む積層体を挟んで加圧することで、前記膜電極接合体と前記セパレータとを前記接着剤を介して接合する第２プレス型と、を備える。前記第１プレス型と前記第２プレス型との少なくとも一方は、前記燃料電池における発電エリアの周縁部を加圧する第１部分と、前記燃料電池におけるマニホールドの周縁部を加圧する第２部分とを有する。
この形態の燃料電池の製造装置によれば、複数種類の燃料電池に共通して接着剤が存在する位置を第１プレス型と第２プレス型とで加圧することができる。したがって、第１プレス型や第２プレス型の交換頻度を少なくして、複数種類の燃料電池を効率良く製造することができる。
（２）上記形態の燃料電池の製造装置において、前記第１部分および前記第２部分の厚さは、前記積層体のうちの前記発電エリアを有する部分の厚さよりも大きくてもよい。
この形態の燃料電池の製造装置によれば、発電エリアを加圧しないようにすることができるため、発電エリアが加圧により損傷することを抑制できる。
（３）上記形態の燃料電池の製造装置において、前記第１プレス型と前記第２プレス型との少なくとも一方は、前記発電エリアに重なる第３部分を有し、前記第３部分の厚さを変更可能に構成されてもよい。
この形態の燃料電池の製造装置によれば、第１部分や第２部分では加圧できない位置を第３部分で加圧することができる。したがって、加圧不足が生じる位置を少なくすることができる。
（４）上記形態の燃料電池の製造装置において、前記第１プレス型および前記第２プレス型は、前記膜電極接合体と前記セパレータとを仮組付けするために用いられてもよい。
この形態の燃料電池の製造装置によれば、仮組付けを効率良く実施することができる。
（５）本開示の第２の形態によれば、燃料電池の製造方法が提供される。この燃料電池の製造方法は、前記燃料電池の膜電極接合体と接着剤とセパレータとを含む積層体を用意する工程と、第１プレス型と第２プレス型とにより前記積層体を挟んで加圧することで、前記膜電極接合体と前記セパレータとを前記接着剤を介して接合する工程と、を含む。前記第１プレス型と前記第２プレス型との少なくとも一方は、前記燃料電池における発電エリアの周縁部を加圧する第１部分と、前記燃料電池におけるマニホールドの周縁部を加圧する第２部分とを有する。
この形態の燃料電池の製造方法によれば、複数種類の燃料電池に共通して接着剤が存在する位置を第１プレス型と第２プレス型とで加圧することができる。したがって、第１プレス型や第２プレス型の交換頻度を少なくして、複数種類の燃料電池を効率良く製造することができる。
本開示は、燃料電池の製造装置や燃料電池の製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、プレス装置やプレス方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
燃料電池の構成を示す説明図。
図１におけるII－II線断面図。
プレス装置の構成を示す説明図。
プレス型の平面図。
燃料電池の製造方法を示す説明図。
他の実施形態のプレス型の平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
Ａ．実施形態：
図１は、本開示の一実施形態における燃料電池１０の構成を示す説明図である。図２は、図１におけるII－II線断面図である。本実施形態では、燃料電池１０は、固体高分子形燃料電池である。但し、燃料電池１０は、固体高分子形燃料電池以外の燃料電池であってもよい。単体の燃料電池１０のことを単セルと呼ぶことがあり、複数の単セルが積層された積層体のことをスタックと呼ぶことがある。本開示では、特に説明しない限り、燃料電池という用語は、単セルのことを意味する。
【０００９】
図１に示すように、燃料電池１０は、膜電極接合体２０と、樹脂シート３０と、２つのセパレータ４０Ａ，４０Ｂとを備えている。燃料電池１０は、カソードガスとして供給される空気とアノードガスとして供給される水素との電気化学反応により発電する。本実施形態では、燃料電池１０は、平面視で長方形状に構成されている。燃料電池１０の長手方向ＬＤにおける両端部には、アノードガスやカソードガスや冷却水が流れるマニホールド１１～１３，１６～１８が設けられている。膜電極接合体２０は、平面視で長方形状に構成されている。樹脂シート３０は、平面視で長方形の枠状に構成されており、膜電極接合体２０の外周を囲むように配置されている。樹脂シート３０の内周部は、膜電極接合体２０の外周部に接合されている。２つのセパレータ４０Ａ，４０Ｂは、膜電極接合体２０および樹脂シート３０を挟むように配置されている。各セパレータ４０Ａ，４０Ｂは、平面視で長方形状に構成されている。各セパレータ４０Ａ，４０Ｂは、樹脂シート３０に接合されている。樹脂シート３０および各セパレータ４０Ａ，４０Ｂには、マニホールド１１～１３，１６～１８を構成する貫通穴が設けられている。
【００１０】
図２に示すように、膜電極接合体２０は、電解質膜２１と、電解質膜２１の両面に設けられた電極触媒層２２Ａ，２２Ｂと、各電極触媒層２２Ａ，２２Ｂ上に設けられたガス拡散層２３Ａ，２３Ｂとを備えている。但し、膜電極接合体２０は、ガス拡散層２３Ａ，２３Ｂを備えていなくてもよい。電極触媒層２２Ａは、カソード電極であり、電極触媒層２２Ｂは、アノード電極である。電解質膜２１は、例えば、フッ素樹脂系のイオン交換膜で構成されている。電極触媒層２２Ａ，２２Ｂは、例えば、白金触媒を担持したカーボン担体で構成されている。ガス拡散層２３Ａ，２３Ｂは、例えば、カーボンペーパーで構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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