(57)【要約】  燃料電池の製造方法は、インターコネクタ２２が第１絶縁層２４および第２絶縁層２６で挟まれてなる複数の複合材２０を用意し、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６における上面および下面のうち、第１絶縁層２４の上面または第２絶縁層２６の下面、または、第１絶縁層２４の上面および第２絶縁層２６の下面に、インターコネクタ２２の延在方向に対して略平行に延在する溝を形成し、複数の複合材２０を、隣接する複合材２０の第１絶縁層２４と第２絶縁層２６とが対向するようにして、互いに間隔をあけて配置し、隣接する２つの複合材２０で挟まれた空間に電解質膜１０２を形成し、溝の絶縁層への進入方向に対して斜めに導電性材料を吹き付けて、電解質膜１０２の表面上からインターコネクタ２２まで連続し、溝内で分断された電極を形成することを含む。
2012120883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インターコネクタが第１絶縁層および第２絶縁層で挟まれてなる複数の複合材を用意し、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層における、前記複合材の積層方向に対して略平行な上面および下面のうち、前記第１絶縁層の上面または前記第２絶縁層の下面、または、前記第１絶縁層の上面および前記第２絶縁層の下面に、前記インターコネクタの延在方向に対して略平行に延在する溝を形成する工程と、
前記複数の複合材を、隣接する複合材の第１絶縁層と第２絶縁層とが対向するようにして、互いに間隔をあけて配置する工程と、
隣接する２つの前記複合材で挟まれた空間に電解質膜を形成する工程と、
前記溝の絶縁層への進入方向に対して斜めに導電性材料を吹き付けて、前記電解質膜の表面上から前記インターコネクタまで連続し、前記溝内で分断された電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項２】
インターコネクタが第１絶縁層および第２絶縁層で挟まれてなる複合材を、隣接する複合材の第１絶縁層と第２絶縁層とが対向するようにして、互いに間隔をあけて配置する工程と、
隣接する２つの前記複合材で挟まれた空間に電解質膜を形成する工程であって、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層と前記電解質膜との接続部において、電解質膜の上面が前記第１絶縁層の当該上面と同じ側の上面に対してずれるか、電解質膜の下面が前記第２絶縁層の当該下面と同じ側の下面に対してずれるか、電解質膜の上面が前記第１絶縁層の前記上面に対してずれるとともに電解質膜の下面が前記第２絶縁層の前記下面に対してずれるように電解質膜を形成する工程と、
前記接続部において、前記電解質膜の端部が接続された絶縁層の側面の少なくとも一部への吹き付けが、当該側面と連続する絶縁層の端部または当該端部に設けられた遮蔽部材によって妨げられるように導電性材料を吹き付けて、前記電解質膜の表面から前記インターコネクタまで連続し、少なくとも前記側面の一部において分断された電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項３】
前記側面は、前記電解質膜の延在方向に対して斜めに傾いている請求項２に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項４】
前記電解質膜を形成する工程において、前記第１絶縁層の前記側面と前記下面とがなす端部に一方の端部が接続され、前記第２絶縁層の前記側面と前記上面とがなす端部に他方の端部が接続された電解質膜を形成する請求項２に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項５】
前記電極を形成する工程において、前記側面と前記電解質膜とのなす角度が鋭角となるように前記複合材を傾ける請求項２に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項６】
前記電極は、アノードおよびカソードの少なくとも一方である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項７】
インターコネクタを構成する導電層の一方の主表面上に第１絶縁層が積層され、インターコネクタを構成する導電層の他方の主表面上に第２絶縁層が積層された積層板を用意し、
前記積層板を、切断面が各層と交わるように切断して、複数の前記複合材を形成する工程をさらに含む請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項８】
前記積層板を、各層の積層方向に対して斜めに切断する請求項７に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項９】
電解質膜、前記電解質膜の一方の表面に設けられたアノード、および前記電解質膜の他方の表面に設けられたカソードをそれぞれ有し、平面配列された複数の膜電極接合体と、
隣接する２つの前記膜電極接合体の間に設けられ、一方の膜電極接合体のカソードと他方の膜電極接合体のアノードとを電気的に接続するためのインターコネクタと、
前記インターコネクタと前記一方の膜電極接合体との間に設けられた第１絶縁層と、
前記インターコネクタと前記他方の膜電極接合体との間に設けられた第２絶縁層と、を備え、
前記第１絶縁層および前記第２絶縁層における前記電解質膜の面方向に対して略平行な上面および下面のうち、前記第１絶縁層の上面または前記第２絶縁層の下面、または、前記第１絶縁層の上面および前記第２絶縁層の下面に、前記インターコネクタの延在方向に対して略平行に延在する溝が形成されており、
アノードおよびカソードの電極うち前記溝が形成された側に設けられた電極について、一方の膜電極接合体に設けられた前記電極は、一方の膜電極接合体の表面から前記溝の一方の膜電極接合体側の側面の一部にわたって連続し、他方の膜電極接合体に設けられた前記電極は、他方の膜電極接合体の表面から前記溝の他方の膜電極接合体側の側面の一部にわたって連続し、前記溝内に形成された露出部分によって前記一方および他方の膜電極接合体の前記電極同士の接続が分断されており、
前記溝の前記一方の膜電極接合体側の側面を被覆する前記電極の長さと、前記溝の前記他方の膜電極接合体側の側面を被覆する前記電極の長さとが異なることを特徴とする燃料電池。
【請求項１０】
前記溝の延在方向に垂直な断面視で、
前記溝は、前記絶縁層の表面に対して斜めに延在し、
前記絶縁層の表面となす角度が鈍角である前記溝の側面を被覆する電極の長さが、当該角度が鋭角である前記溝の側面を被覆する電極の長さよりも長い請求項９に記載の燃料電池。
【請求項１１】
電解質膜、前記電解質膜の一方の表面に設けられたアノード、および前記電解質膜の他方の表面に設けられたカソードをそれぞれ有し、平面配列された複数の膜電極接合体と、
隣接する２つの前記膜電極接合体の間に設けられ、一方の膜電極接合体のアノードと他方の膜電極接合体のカソードとを電気的に接続するためのインターコネクタと、
前記インターコネクタと前記一方の膜電極接合体との間に設けられた第１絶縁層と、
前記インターコネクタと前記他方の膜電極接合体との間に設けられた第２絶縁層と、を備え、
前記第１絶縁層および前記第２絶縁層と前記電解質膜との接続部において、前記電解質膜の上面が前記第１絶縁層の当該上面と同じ側の上面に対してずれるか、前記電解質膜の下面が前記第２絶縁層の当該下面と同じ側の下面に対してずれるか、前記電解質膜の上面が前記第１絶縁層の前記上面に対してずれるとともに前記電解質膜の下面が前記第２絶縁層の前記下面に対してずれており、
アノードおよびカソードの電極うち、絶縁層の前記上面または前記下面と前記電解質膜の前記上面または下面とがずれた側に設けられた電極は、前記第１絶縁層、前記インターコネクタおよび前記第２絶縁層の当該電極が設けられた側の面を被覆し、隣接する膜電極接合体における当該電極同士の接続は、前記接続部における絶縁層の側面の一部において分断されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項１２】
前記電極は、絶縁層の側面と前記電解質膜の他端とが接するコーナー部における厚さが他の領域における厚さよりも厚い請求項１１に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池および燃料電池の製造方法に関し、特に、複数の膜電極接合体が平面配列された燃料電池とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は水素と酸素とから電気エネルギを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池の主な特徴としては、従来の発電方式のように熱エネルギや運動エネルギの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高い発電効率が期待できること、窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が良いことなどが挙げられる。このように、燃料電池は燃料のもつ化学エネルギを有効に利用でき、環境にやさしい特性を持っているので、２１世紀を担うエネルギ供給システムとして期待され、宇宙用から自動車用、携帯機器用まで、大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。【０００３】
なかでも、固体高分子形燃料電池は、他の種類の燃料電池に比べて、作動温度が低く、高い出力密度を持つ特徴が有り、特に近年、携帯機器（携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、デジタルカメラ、電子辞書あるいは電子書籍）などの電源への利用が期待されている。携帯機器用の固体高分子形燃料電池としては、複数の単セル（膜電極接合体）を平面状に配列した平面配列型の燃料電池が知られている（特許文献１、２参照）。【０００４】
携帯機器のさらなる小型化および高出力密度化が進むにつれて、携帯機器用の燃料電池のセルを高集積化する必要性が高まっている。セルの高集積化のために、セル数の増加やセルの構造および、インターコネクタ、セルとセルとの間隔などのセル以外の構造の微細化が必要となる。また、セルの高集積化にともない、燃料電池を製造する際にセル毎に作製することが困難となっている。このため、現状では、複数区画の電解質膜にまたがるようにアノードおよびカソードの電極を形成したのち、レーザ加工により所定領域の電極を除去することにより、セルを区画化する技術が適用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００９／１０５８９６号パンフレット
【特許文献２】特開２００８−２５８１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レーザ加工を用いたセル作製技術では、レーザ照射により電極を選択的に除去する際に生じる灰がコンタミネーションとなり、これが電解質膜や電極に悪影響を及ぼして、燃料電池の発電性能の低下を引き起こす可能性があった。【０００７】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池の発電性能の低下を回避することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、燃料電池の製造方法である。当該燃料電池の製造方法は、インターコネクタが第１絶縁層および第２絶縁層で挟まれてなる複数の複合材を用意し、第１絶縁層および第２絶縁層における、複合材の積層方向に対して略平行な上面および下面のうち、第１絶縁層の上面または第２絶縁層の下面、または、第１絶縁層の上面および第２絶縁層の下面に、インターコネクタの延在方向に対して略平行に延在する溝を形成する工程と、複数の複合材を、隣接する複合材の第１絶縁層と第２絶縁層とが対向するようにして、互いに間隔をあけて配置する工程と、隣接する２つの複合材で挟まれた空間に電解質膜を形成する工程と、溝の絶縁層への進入方向に対して斜めに導電性材料を吹き付けて、電解質膜の表面上からインターコネクタまで連続し、溝内で分断された電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。【０００９】
この態様によれば、燃料電池の発電性能の低下を回避することができる。【００１０】
本発明の他の態様もまた燃料電池の製造方法である。当該燃料電池の製造方法は、インターコネクタが第１絶縁層および第２絶縁層で挟まれてなる複合材を、隣接する複合材の第１絶縁層と第２絶縁層とが対向するようにして、互いに間隔をあけて配置する工程と、隣接する２つの複合材で挟まれた空間に電解質膜を形成する工程であって、第１絶縁層および第２絶縁層と電解質膜との接続部において、電解質膜の上面が第１絶縁層の当該上面と同じ側の上面に対してずれるか、電解質膜の下面が第２絶縁層の当該下面と同じ側の下面に対してずれるか、電解質膜の上面が第１絶縁層の上面に対してずれるとともに電解質膜の下面が第２絶縁層の下面に対してずれるように電解質膜を形成する工程と、接続部において、電解質膜の端部が接続された絶縁層の側面の少なくとも一部への吹き付けが、当該側面と連続する絶縁層の端部または当該端部に設けられた遮蔽部材によって妨げられるように導電性材料を吹き付けて、電解質膜の表面からインターコネクタまで連続し、少なくとも側面の一部において分断された電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。【００１１】
上記態様において、側面は、電解質膜の延在方向に対して斜めに傾いていてもよい。【００１２】
上記態様において、電解質膜を形成する工程において、第１絶縁層の側面と下面とがなす端部に一方の端部が接続され、第２絶縁層の側面と上面とがなす端部に他方の端部が接続された電解質膜を形成してもよい。【００１３】
上記態様において、電極を形成する工程において、側面と電解質膜とのなす角度が鋭角となるように複合材を傾けてもよい。【００１４】
上記いずれかの態様において、インターコネクタを構成する導電層の一方の主表面上に第１絶縁層が積層され、インターコネクタを構成する導電層の他方の主表面上に第２絶縁層が積層された積層板を用意し、積層板を、切断面が各層と交わるように切断して、複数の複合材を形成する工程をさらに含んでもよい。【００１５】
上記態様において、積層板を、各層の積層方向に対して斜めに切断してもよい。【００１６】
本発明のさらに他の態様は、燃料電池である。当該燃料電池は、電解質膜、電解質膜の一方の表面に設けられたアノード、および電解質膜の他方の表面に設けられたカソードをそれぞれ有し、平面配列された複数の膜電極接合体と、隣接する２つの膜電極接合体の間に設けられ、一方の膜電極接合体のカソードと他方の膜電極接合体のアノードとを電気的に接続するためのインターコネクタと、インターコネクタと一方の膜電極接合体との間に設けられた第１絶縁層と、インターコネクタと他方の膜電極接合体との間に設けられた第２絶縁層と、を備え、第１絶縁層および第２絶縁層における電解質膜の面方向に対して略平行な上面および下面のうち、第１絶縁層の上面または第２絶縁層の下面、または、第１絶縁層の上面および第２絶縁層の下面に、インターコネクタの延在方向に対して略平行に延在する溝が形成されており、アノードおよびカソードの電極うち溝が形成された側に設けられた電極について、一方の膜電極接合体に設けられた電極は、一方の膜電極接合体の表面から溝の一方の膜電極接合体側の側面の一部にわたって連続し、他方の膜電極接合体に設けられた電極は、他方の膜電極接合体の表面から溝の他方の膜電極接合体側の側面の一部にわたって連続し、溝内に形成された露出部分によって一方および他方の膜電極接合体の電極同士の接続が分断されており、溝の一方の膜電極接合体側の側面を被覆する電極の長さと、溝の他方の膜電極接合体側の側面を被覆する電極の長さとが異なることを特徴とする。【００１７】
上記態様において、溝の延在方向に垂直な断面視で、溝は、絶縁層の表面に対して斜めに延在し、絶縁層の表面となす角度が鈍角である溝の側面を被覆する電極の長さが、当該角度が鋭角である溝の側面を被覆する電極の長さよりも長くてもよい。【００１８】
本発明のさらに他の態様もまた燃料電池である。当該燃料電池は、電解質膜、電解質膜の一方の表面に設けられたアノード、および電解質膜の他方の表面に設けられたカソードをそれぞれ有し、平面配列された複数の膜電極接合体と、隣接する２つの膜電極接合体の間に設けられ、一方の膜電極接合体のアノードと他方の膜電極接合体のカソードとを電気的に接続するためのインターコネクタと、インターコネクタと一方の膜電極接合体との間に設けられた第１絶縁層と、インターコネクタと他方の膜電極接合体との間に設けられた第２絶縁層と、を備え、第１絶縁層および第２絶縁層と電解質膜との接続部において、電解質膜の上面が第１絶縁層の当該上面と同じ側の上面に対してずれるか、電解質膜の下面が第２絶縁層の当該下面と同じ側の下面に対してずれるか、電解質膜の上面が第１絶縁層の上面に対してずれるとともに電解質膜の下面が第２絶縁層の下面に対してずれており、アノードおよびカソードの電極うち、絶縁層の上面または下面と電解質膜の上面または下面とがずれた側に設けられた電極は、第１絶縁層、インターコネクタおよび第２絶縁層の当該電極が設けられた側の面を被覆し、隣接する膜電極接合体における当該電極同士の接続は、接続部における絶縁層の側面の一部において分断されていることを特徴とする。【００１９】
上記態様において、電極は、絶縁層の側面と電解質膜の他端とが接するコーナー部における厚さが他の領域における厚さよりも厚くてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、燃料電池の発電性能の低下を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態１に係る燃料電池の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のインターコネクタ近傍の拡大部分断面図である。
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、実施形態１に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。
【図４】図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、実施形態１に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、実施形態１に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、実施形態１に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。
【図７】実施形態２に係る燃料電池の概略構成を示す断面図である。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、実施形態２に係る燃料電池の製造方法を示す工程断面図である。
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｄ）は、実施形態２に係る燃料電池の製造方法を示す工程断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、実施形態２に係る燃料電池の製造方法の第１の変形例を説明するための工程断面図である。図１０（Ｂ）は、実施形態２に係る燃料電池の製造方法の第２の変形例を説明するための工程断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）は、実施形態３に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。
【図１２】図１２（Ａ）〜図１２（Ｅ）は、実施形態４に係る燃料電池の製造方法を示す工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２３】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る燃料電池の概略構成を示す分解斜視図である。図２（Ａ）は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のインターコネクタ近傍の拡大部分断面図である。なお、図１では、ガスケットの図示を省略している。
【００２４】
図１および図２（Ａ）に示すように、本実施形態に係る燃料電池１０は、平面配列された複数の膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）１００ａ〜１００ｃと、インターコネクタ２２、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６で構成された複数の複合材２０と、カソード用ハウジング５０と、アノード用ハウジング５２とを備える。膜電極接合体１００ａ〜１００ｃと複数の複合材２０とにより複合膜１２が形成されている。以下では適宜、膜電極接合体１００ａ〜１００ｃを総称して膜電極接合体１００とする。
【００２５】
各膜電極接合体１００ａ〜１００ｃは、電解質膜１０２と、電解質膜１０２の一方の表面（以下、アノード面という）に設けられたアノード１０４と、電解質膜１０２の他方の表面（以下、カソード面という）に設けられたカソード１０６とを有する。一対のアノード１０４とカソード１０６との間に電解質膜１０２が狭持されることによりセルが構成されている。アノード１０４には燃料ガスとして水素が供給される。本実施形態では燃料ガスとして水素が用いられているが、メタノール、ギ酸、ブタン、あるいは他の水素担体など、他の適当な燃料を用いることができる。カソード１０６には、酸化剤として空気が供給される。各セル、すなわち各膜電極接合体１００は、水素と空気中の酸素との電気化学反応により発電する。
【００２６】
電解質膜１０２は、湿潤状態において良好なイオン伝導性を示すことが好ましく、アノード１０４とカソード１０６との間でプロトンを移動させるイオン交換膜として機能する。電解質膜１０２は、含フッ素重合体や非フッ素重合体等の固体高分子材料（イオン交換体）によって形成され、例えば、スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体、ポリサルホン樹脂、ホスホン酸基又はカルボン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体等を用いることができる。スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体の例として、ナフィオン（登録商標）膜（デュポン社製）などが挙げられる。また、非フッ素重合体の例として、スルホン化された、芳香族ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホンなどが挙げられる。電解質膜１０２の厚さは、たとえば約１０μｍ〜約２００μｍの範囲で設定される。
【００２７】
アノード１０４およびカソード１０６は、導電性材料からなり、イオン交換体ならびに触媒粒子、場合によって炭素粒子を有する。アノード１０４およびカソード１０６が有するイオン交換体は、触媒粒子と電解質膜１０２との間の密着性を向上させるために用いられてよく、両者間においてプロトンを伝達する役割を持ってもよい。このイオン交換体は、電解質膜１０２と同様の高分子材料から形成することができる。なお、アノード１０４およびカソード１０６は、燃料ガスや空気を拡散させることが可能な導電層を含んでもよい。
【００２８】
触媒粒子を構成する金属としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｉｒ、ランタノイド系列元素やアクチノイド系列の元素の中から選ばれる合金や単体が挙げられる。また触媒を担持する場合には炭素粒子として、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブなどを用いてもよい。アノード１０４およびカソード１０６の厚さはそれぞれ、例えば約１０μｍ〜約４０μｍの範囲で設定される。なお、上述した導電層を含む場合は、アノード１０４およびカソード１０６の厚さはそれぞれ、例えば約５０μｍ〜約５００の範囲で設定される。
【００２９】
隣接する膜電極接合体１００の境界部には、複合材２０が延在している。図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、複合材２０は、インターコネクタ２２が第１絶縁層２４および第２絶縁層２６で挟まれた構造を有する。複合材２０は、隣接する複合材２０の一方の第１絶縁層２４と他方の第２絶縁層２６とが対向するようにして、互いに間隔をあけて配置されている。以下、膜電極接合体１００ａと膜電極接合体１００ｂに挟まれた複合材２０を例に、複合材２０の各部の構成について説明する。
【００３０】
インターコネクタ２２は、隣接する２つの膜電極接合体１００ａ，１００ｂの間に設けられて、一方の膜電極接合体１００ａのカソード１０６と他方の膜電極接合体１００ｂのアノード１０４とを電気的に接続するための部材である。インターコネクタ２２は、カーボンなどの導電性の材料で形成されている。
【００３１】
第１絶縁層２４は、インターコネクタ２２と一方の膜電極接合体１００ａとの間に設けられている。第１絶縁層２４は、例えばグラスファイバーにエポキシ樹脂を含浸してなる、絶縁性の層である。また、第１絶縁層２４は、一方の膜電極接合体１００ａのアノード１０４側の表面（上面）に、インターコネクタ２２に対して略平行に延在する第１溝２５が形成されている。第１溝２５の延在方向に垂直な断面視で（すなわち図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示す断面図で）、第１溝２５は、第１絶縁層２４の表面に対して斜めに延在している。具体的には、第１溝２５は、第１絶縁層２４内に進入するほどインターコネクタ２２に近づくように、第１絶縁層２４の表面に対して傾いている。
【００３２】
第２絶縁層２６は、インターコネクタ２２と他方の膜電極接合体１００ｂとの間に設けられている。第２絶縁層２６は、例えばグラスファイバーにエポキシ樹脂を含浸してなる、絶縁性の層である。また、第２絶縁層２６は、他方の膜電極接合体１００ｂのカソード１０６側の表面（下面）に、インターコネクタ２２に対して略平行に延在する第２溝２７が形成されている。第２溝２７の延在方向に垂直な断面視で（すなわち図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示す断面図で）、第２溝２７は、第２絶縁層２６の表面に対して斜めに延在している。具体的には、第２溝２７は、第２絶縁層２６内に進入するほどインターコネクタ２２に近づくように、第２絶縁層２６の表面に対して傾いている。
【００３３】
膜電極接合体１００ａのカソード１０６は、膜電極接合体１００ａのカソード面から第２溝２７の膜電極接合体１００ａ側の側面の一部にわたって連続している。すなわち、膜電極接合体１００ａのカソード１０６は、複合材２０の第１絶縁層２４、インターコネクタ２２および第２絶縁層２６の第２溝２７に至るまでの表面を被覆している。これにより、膜電極接合体１００ａのカソード１０６は、インターコネクタ２２に接続されている。また、このカソード１０６は、第２溝２７の膜電極接合体１００ａ側の側面の一部を被覆している。第２溝２７は、膜電極接合体１００ａ側の側面のうち、表面から連続する一部が膜電極接合体１００ａのカソード１０６によって被覆されている。
【００３４】
膜電極接合体１００ｂのカソード１０６は、膜電極接合体１００ｂのカソード面から第２溝２７の膜電極接合体１００ｂ側の側面の一部にわたって連続している。すなわち、膜電極接合体１００ｂのカソード１０６は、複合材２０の第２絶縁層２６の第２溝２７に至るまでの表面と、第２溝２７の膜電極接合体１００ｂ側の側面の一部とを被覆している。第２溝２７は、膜電極接合体１００ｂ側の側面のうち、表面から連続する一部が膜電極接合体１００ｂのカソード１０６によって被覆されている。
【００３５】
したがって、第２溝２７の底部には、膜電極接合体１００ａ，１００ｂのカソード１０６に被覆されていない露出部分２７ａが形成されている。第２溝２７内に形成された露出部分２７ａによって、膜電極接合体１００ａ，１００ｂのカソード１０６同士の接続が分断されている。
【００３６】
膜電極接合体１００ｂのアノード１０４は、膜電極接合体１００ｂのアノード面から第１溝２５の膜電極接合体１００ｂ側の側面の一部にわたって連続している。すなわち、膜電極接合体１００ｂのアノード１０４は、第２絶縁層２６、インターコネクタ２２および第１絶縁層２４の第１溝２５に至るまでの表面を被覆している。これにより、膜電極接合体１００ｂのアノード１０４は、インターコネクタ２２に接続されている。また、このアノード１０４は、第１溝２５の膜電極接合体１００ｂ側の側面の一部を被覆している。第１溝２５は、膜電極接合体１００ｂ側の側面のうち、表面から連続する一部が膜電極接合体１００ｂのアノード１０４によって被覆されている。
【００３７】
膜電極接合体１００ａのアノード１０４は、膜電極接合体１００ａのアノード面から第１溝２５の膜電極接合体１００ａ側の側面の一部にわたって連続している。すなわち、膜電極接合体１００ａのアノード１０４は、第１絶縁層２４の第１溝２５に至るまでの表面と、第１溝２５の膜電極接合体１００ａ側の側面の一部とを被覆している。第１溝２５は、膜電極接合体１００ａ側の側面のうち、表面から連続する一部が膜電極接合体１００ａのアノード１０４によって被覆されている。
【００３８】
したがって、第１溝２５の底部には、膜電極接合体１００ａ，１００ｂのアノード１０４に被覆されていない露出部分２５ａが形成されている。第１溝２５内に形成された露出部分２５ａによって、膜電極接合体１００ａ，１００ｂのアノード１０４の接続が分断されている。
【００３９】
すなわち、各膜電極接合体１００におけるアノード１０４は、隣接する２つの複合材２０の上面まで両端が延在している。そして、アノード１０４の一端は、一方の複合材２０のインターコネクタ２２に接続されている。アノード１０４の他端は、他方の複合材２０の第１絶縁層２４に設けられた第１溝２５において、他方の複合材２０を挟んで隣接する膜電極接合体１００のアノード１０４との接続が分断されている。アノード１０４の両端を隣接する２つの複合材２０の上面まで延在させることで、アノード１０４と複合材２０との接触面積を増大させて、両者の密着性を向上させることができる。
【００４０】
同様に、各膜電極接合体１００におけるカソード１０６は、隣接する２つの複合材２０の下面まで両端が延在している。そして、カソード１０６の一端は、一方の複合材２０のインターコネクタ２２に接続されている。カソード１０６の他端は、他方の複合材２０の第２絶縁層２６に設けられた第２溝２７において、他方の複合材２０を挟んで隣接する膜電極接合体１００のカソード１０６との接続が分断されている。カソード１０６の両端を隣接する２つの複合材２０の下面まで延在させることで、カソード１０６と複合材２０との接触面積を増大させて、両者の密着性を向上させることができる。
【００４１】
以上説明した構成により、インターコネクタ２２を介して隣接する膜電極接合体１００の一方のアノード１０４と他方のカソード１０６とが電気的に接続され、隣接する膜電極接合体１００同士が直列接続されている。隣接する膜電極接合体１００のアノード１０４同士、およびカソード１０６同士は、溝内で分断されることで互いに絶縁されている。
【００４２】
図２（Ｂ）に示すように、第１溝２５の膜電極接合体１００ａ側の側面を被覆するアノード１０４ａの長さと、第１溝２５の膜電極接合体１００ｂ側の側面を被覆するアノード１０４ｂの長さとが異なっている。また、第２溝２７の膜電極接合体１００ａ側の側面を被覆するカソード１０６ａの長さと、第２溝２７の膜電極接合体１００ｂ側の側面を被覆するカソード１０６ｂの長さとが異なっている。
【００４３】
本実施形態では、上述のように第１溝２５が第１絶縁層２４の表面に対して斜めに進入している。そのため、第１溝２５の膜電極接合体１００ａ側の側面は、第１絶縁層２４の表面となす角度が鈍角であり、第１溝２５の膜電極接合体１００ｂ側の側面は、第１絶縁層２４の表面となす角度が鋭角である。そして、第１絶縁層２４の表面となす角度が鈍角である第１溝２５の側面を被覆するアノード１０４ａの長さが、当該角度が鋭角である第１溝２５の側面を被覆するアノード１０４ｂの長さよりも長い。
【００４４】
同様に、第２溝２７は、第２絶縁層２６の表面に対して斜めに進入している。そのため、第２絶縁層２６の膜電極接合体１００ａ側の側面は、第２絶縁層２６の表面となす角度が鋭角であり、第２溝２７の膜電極接合体１００ｂ側の側面は、第２絶縁層２６の表面となす角度が鈍角である。そして、第２絶縁層２６の表面となす角度が鈍角である第２溝２７の側面を被覆するカソード１０６ｂの長さが、当該角度が鋭角である第２溝２７の側面を被覆するカソード１０６ａの長さよりも長い。
【００４５】
本実施形態において、複合材２０を構成する各層の積層方向におけるインターコネクタ２２、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６の長さ（厚さ）は、それぞれ例えば約１５μｍ〜約５００μｍ、約１５μｍ〜約５００μｍ、約１５μｍ〜約５００μｍの範囲で設定される。各層の積層方向に垂直な方向の長さ（高さ）は、例えば約３０μｍ〜約１４００μｍの範囲で設定される。各層の高さ、すなわち複合材２０の高さは電解質膜１０２の膜厚よりも大きく、本実施形態では電解質膜１０２が複合材２０の下端部に接続されている。なお、複合材２０は、第１溝２５および第２溝２７を形成可能な程度の高さを有していればよい。
【００４６】
複数の膜電極接合体１００の直列接続の一方の終端には、アノード１０４と同質の材料からなる電極１０４’が設けられ、他方の終端にはカソード１０６と同質の材料からなる電極１０６’が設けられている。電極１０４’，１０６’は、集電体（図示せず）に接続される。
【００４７】
カソード用ハウジング５０は、カソード１０６と対向する板状部材である。カソード用ハウジング５０には、外部から空気を取り込むための複数の空気取入口５１が設けられている。カソード用ハウジング５０とカソード１０６との間に、空気が流通する空気室６０が形成されている。
【００４８】
一方、アノード用ハウジング５２は、アノード１０４と対向する板状部材である。アノード用ハウジング５２とアノード１０４との間に、燃料貯蔵用の燃料ガス室６２が形成されている。なお、アノード用ハウジング５２に燃料供給口（図示せず）を設置することにより、燃料カートリッジなどから燃料を適宜補充可能である。
【００４９】
カソード用ハウジング５０およびアノード用ハウジング５２に用いられる材料としては、フェノール樹脂、ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等の一般的なプラスティック樹脂が挙げられる。
【００５０】
カソード用ハウジング５０とアノード用ハウジング５２とは、複合膜１２の周縁部に設けられたガスケット７０を介して、ボルト、ナットなどの締結部材（図示せず）を用いて締結されている。これにより、ガスケット７０に圧力が加えられ、ガスケット７０によるシール性が高められる。
【００５１】
（燃料電池の製造工程）
続いて、実施形態１に係る燃料電池の製造方法について、図３（Ａ）〜図６（Ｄ）を参照して説明する。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）、および図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、実施形態１に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。なお、図４（Ａ）および図４（Ｂ）において、左側（ｉ）に斜視図を示し、右側（ｉｉ）に斜視図のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。また、図５（Ａ）〜図６（Ｄ）では、複合膜１２のうち、膜電極接合体１００ｂと、膜電極接合体１００ｂに隣接する２つの複合材２０の部分を例として示している。
【００５２】
まず、図３（Ａ）に示すように、例えばカーボンファイバーにエポキシ樹脂を含浸させて形成した、インターコネクタ２２を構成する導電層２３を用意する。
【００５３】
次に、図３（Ｂ）に示すように、例えばグラスファイバーにエポキシ樹脂を含浸させて形成した、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６を、導電層２３の一方および他方の主表面にホットプレスして、各層を積層する。これにより、第１絶縁層２４、導電層２３および第２絶縁層２６を含む積層板２１が形成される。
【００５４】
次に、図３（Ｃ）に示すように、積層板２１を、切断面が各層と交わるように切断し、複数の棒状の複合材２０に個片化する。本実施形態では、各層の積層方向に対して略平行に、すなわち積層板２１の面方向に対して略垂直に切断する。切断面の間隔は、電解質膜１０２、アノード１０４およびカソード１０６の各層厚を合わせた厚さより大きければよく、例えば約３００μｍである。
【００５５】
次に、図４（Ａ）に示すように、複合材２０の各層が横に並ぶように各複合材２０を配置する。そして、図４（Ｂ）に示すように、複合材２０の積層方向に対して略平行な第１絶縁層２４の上面に、インターコネクタ２２の延在方向に対して略平行に延在する第１溝２５を形成する。また、複合材２０の積層方向に対して略平行な第２絶縁層２６の下面（アノード１０４を上側としたときに下側に位置する面）に、インターコネクタ２２の延在方向に対して略平行に延在する第２溝２７を形成する。第１溝２５および第２溝２７を形成する方法としては、レーザ加工あるいは機械的な切削加工などを採用することができる。
【００５６】
次に、図５（Ａ）に示すように、複合材２０の積層方向が台座２００の面方向に向くように、かつ隣接する複合材２０の第１絶縁層２４と第２絶縁層２６とが対向するように、ガラス基板等の台座２００の上に複数の複合材２０を載置する。複合材２０は、第２溝２７が下側となるように、台座２００の上に載置する。
【００５７】
そして、図５（Ｂ）に示すように、２つの複合材２０の間にナフィオンなどのイオン交換体を含む電解質溶液１０３を塗布する。
【００５８】
次に、図５（Ｃ）に示すように、電解質溶液１０３を乾燥させて、隣接する２つの複合材２０で挟まれた空間に電解質膜１０２を形成する。溶媒の除去に伴い、電解質膜１０２の厚さは、図５（Ｂ）に示す電解質溶液１０３の厚さより薄くなる。電解質膜１０２の端部は、複合材２０の下端部に接続されている。
【００５９】
次に、図６（Ａ）に示すように、第１溝２５が上側となるように、互いに連結された複合材２０と電解質膜１０２とをホットプレート２０２上に載置する。そして、上方から複合材２０および電解質膜１０２に対してアノードスラリー（導電性材料）をスプレー塗布する。このとき、第１溝２５の第１絶縁層２４への進入方向に対して斜めにアノードスラリーを吹き付ける。上述のように第１溝２５が第１絶縁層２４の表面に対して斜めに進入している。そのため、電解質膜１０２のアノード面および複合材２０の上面（第１溝２５が形成された側の面）に対して略垂直にアノードスラリーを吹き付けている。
【００６０】
これにより、図６（Ｂ）に示すように、電解質膜１０２のアノード面と、複合材２０の上面および側面とがアノードスラリーで被覆される。また、第１溝２５の第１絶縁層２４への進入方向に対して斜めにアノードスラリーが吹き付けられているため、少なくとも第１溝２５の底部にはアノードスラリーが進入しない。
【００６１】
そのため、第１溝２５内には、アノードスラリーで覆われていない露出部分２５ａ（図２（Ｂ）参照）が形成される。第１絶縁層２４の表面となす角度が鈍角である第１溝２５の側面は、第１絶縁層２４の表面となす角度が鋭角である側面に比べて広い範囲がアノードスラリーで覆われる。したがって、上述したアノードスラリーの吹き付けによって、電解質膜１０２のアノード面上からインターコネクタ２２まで連続し、第１溝２５内で分断されたアノード１０４が形成される。
【００６２】
次に、図６（Ｃ）に示すように、第２溝２７が上側となるように、互いに連結された複合材２０と電解質膜１０２とをホットプレート２０２上に載置する。そして、アノード１０４の形成と同様に、上方から複合材２０および電解質膜１０２に対してカソードスラリー（導電性材料）をスプレー塗布する。このとき、第２溝２７の第２絶縁層２６への進入方向に対して斜めにカソードスラリーを吹き付ける。
【００６３】
これにより、図６（Ｄ）に示すように、電解質膜１０２のカソード面上からインターコネクタ２２まで連続し、第２溝２７内で分断されたカソード１０６が形成される。以上の工程により、複数の膜電極接合体１００が平面配列された複合膜１２が形成される。
【００６４】
続いて、図１および図２（Ａ）に示すように、複合膜１２の周縁部にガスケット７０を設け、複合膜１２のカソード１０６側にカソード用ハウジング５０を設け、複合膜１２のアノード１０４側にアノード用ハウジング５２を設けることで、燃料電池１０が形成される。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池の製造方法では、第１絶縁層２４の上面に第１溝２５を形成し、第２溝２７の下面に第２溝２７を形成している。そして、電解質膜１０２を形成した後、第１溝２５および第２溝２７の絶縁層への進入方向に対して斜めに電極スラリーを吹き付けて、電解質膜１０２からインターコネクタ２２まで連続し第１溝２５内あるいは第２溝２７内で分断された電極を形成している。
【００６６】
このように、本実施形態に係る燃料電池の製造方法によれば、複数の電解質膜１０２および複合材２０にまたがるように電極スラリーを吹き付けるだけで、複数の膜電極接合体１００が区画化された複合膜１２を形成することができる。したがって、レーザ照射により電極を選択的に除去する場合のように、コンタミネーションによる燃料電池の発電性能の低下を引き起こす可能性がない。よって、本実施形態に係る燃料電池の製造方法によれば、レーザー照射によりセルを区画化する従来の方法に比べて、燃料電池の発電性能の低下を回避することができる。
【００６７】
（実施形態２）
実施形態２に係る燃料電池の製造方法では、絶縁層の側面の少なくとも一部への吹き付けを絶縁層の端部などによって妨げて、吹き付けが妨げられた側面部分において電極を分断する。以下、本実施形態について説明する。なお、燃料電池１０の主要部の構造は実施形態１と基本的に同一である。実施形態１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。
【００６８】
図７は、実施形態２に係る燃料電池の概略構成を示す断面図である。なお、図７は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図に対応する。
【００６９】
図７に示すように、本実施形態に係る燃料電池１０は、平面配列された複数の膜電極接合体１００ａ〜１００ｃと、インターコネクタ２２、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６で構成された複数の複合材２０と、カソード用ハウジング５０と、アノード用ハウジング５２とを備える。膜電極接合体１００ａ〜１００ｃと複数の複合材２０とにより複合膜１２が形成されている。
【００７０】
電解質膜１０２、アノード１０４およびカソード１０６の材料は実施形態１と同様である。また、複合材２０の構造は、第１溝２５および第２溝２７を有しない点を除いて実施形態１と同様である。なお、以下では適宜、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６を総称して絶縁層とする。
【００７１】
電解質膜１０２の厚さは、絶縁層のアノード１０４側の表面（上面）からカソード１０６側の表面（下面）までの長さよりも薄く、電解質膜１０２の端部は、絶縁層の側面の略中央に接続されている。そのため、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６と電解質膜１０２との接続部において、電解質膜１０２のアノード面（上面）は絶縁層の上面に対してずれ、電解質膜１０２のカソード面（下面）は絶縁層の下面に対してずれており、複合材２０の一部は電解質膜１０２のアノード面に対して突出し、複合材２０の他の一部は電解質膜１０２のカソード面に対して突出している。電解質膜１０２のアノード面に対して突出した複合材２０の一部をアノード側突出部と呼ぶ。電解質膜１０２のカソード面に対して突出した複合材２０の一部をカソード側突出部と呼ぶ。
【００７２】
また、アノード１０４は、第２絶縁層２６の側面と電解質膜１０２の一端とが接するコーナー部Ｃにおける厚さが他の領域における厚さよりも厚い。また、カソード１０６は、第１絶縁層２４の側面と電解質膜１０２の他端とが接するコーナー部Ｃにおける厚さが、他の領域における厚さよりも厚い。さらに、アノード１０４は、アノード側突出部の上面全体を被覆している。カソード１０６は、カソード側突出部の下面全体を被覆している。このように、第１絶縁層２４、インターコネクタ２２および第２絶縁層２６の上面がアノード１０４で被覆されることで、複合材２０とアノード１０４との接触面積が増大するため、両者の密着性を向上させることができる。同様に、第１絶縁層２４、インターコネクタ２２および第２絶縁層２６の下面がカソード１０６で被覆されることで、複合材２０とカソード１０６との接触面積が増大するため、両者の密着性を向上させることができる。
【００７３】
また、電解質膜１０２の他端が接する第１絶縁層２４の側面に、アノード１０４で被覆されていない露出部分２４ａが形成されており、露出部分２４ａによって隣接する膜電極接合体１００のアノード１０４同士の接続が分断されている。また、電解質膜１０２の一端が接する第２絶縁層２６の側面に、カソード１０６で被覆されていない露出部分２６ａが形成されており、露出部分２６ａによって隣接する膜電極接合体１００のカソード１０６同士の接続が分断されている。
【００７４】
また、本実施形態では、露出部分２４ａと連続する電解質膜１０２のアノード面の一部と、露出部分２６ａと連続する電解質膜１０２のカソード面の一部にも露出部分が形成されている。これにより、隣接する膜電極接合体１００のアノード１０４同士およびカソード１０６同士をより確実に分断することができる。
【００７５】
（燃料電池の製造工程）
続いて、実施形態２に係る燃料電池の製造方法について、図８（Ａ）〜図９（Ｄ）を参照して説明する。図８（Ａ）〜図８（Ｃ）、および図９（Ａ）〜図９（Ｄ）は、実施形態２に係る燃料電池の製造方法を示す工程断面図である。図８（Ａ）〜図９（Ｄ）では、複合膜１２のうち、膜電極接合体１００ｂと、膜電極接合体１００ｂに隣接する２つの複合材２０の部分を例として示している。
【００７６】
まず、図８（Ａ）に示すように、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示す工程で製造した複数の複合材２０を、複合材２０の積層方向が台座２００の面方向に向くように、互いに間隔をあけて台座２００の上に載置する。この状態で、隣接する複合材２０の第１絶縁層２４と第２絶縁層２６とが対向する。なお、台座２００には、複合材２０の一部をはめ込むことができる溝が予め形成されている。これにより、複合材２０を台座２００に載置する際の位置合わせの手間を省くことができる。
【００７７】
そして、図８（Ｂ）に示すように、２つの複合材２０の間に電解質溶液１０３を塗布する。
【００７８】
次に、図８（Ｃ）に示すように、電解質溶液１０３を乾燥させて、隣接する２つの複合材２０で挟まれた空間に電解質膜１０２を形成する。溶媒の除去に伴い、電解質膜１０２の厚さは、図８（Ｂ）に示す電解質溶液１０３の厚さより薄くなる。電解質膜１０２の端部は、電解質膜１０２と絶縁層の上面同士および電解質膜１０２と絶縁層の下面同士がずれるように絶縁層に接続される。
【００７９】
次に、図９（Ａ）に示すように、互いに連結された複合材２０と電解質膜１０２とをホットプレート２０２の上に載置する。そして、上方から複合材２０および電解質膜１０２に対してアノードスラリー（導電性材料）をスプレー塗布する。このとき、第１絶縁層２４の側面の少なくとも一部への吹き付けが、当該側面と連続する第１絶縁層２４の端部２４ｂによって妨げられるようにアノードスラリーを吹き付ける。すなわち、複合材２０のアノード側突出部によって、電解質膜１０２のアノード面と連続する第１絶縁層２４の側面がスラリー吹き付けの陰となるように、第１絶縁層２４の上面に対して斜めにアノードスラリーを吹き付ける。そのため、電解質膜１０２のアノード面と第１絶縁層２４の側面とが接するコーナー部には、アノードスラリーの吹き付けが妨げられる遮蔽領域Ｓが形成される。
【００８０】
これにより、図９（Ｂ）に示すように、電解質膜１０２のアノード面からインターコネクタ２２まで連続し、少なくとも第１絶縁層２４の側面に形成された露出部分２４ａにおいて分断されたアノード１０４が形成される。本実施形態では、遮蔽領域Ｓにおいてアノード１０４が分断されている。また、上述のように斜めにアノードスラリーを吹き付けているため、電解質膜１０２のアノード面と第２絶縁層２６の側面とが接するコーナー部Ｃには、他の領域よりも厚いアノード１０４が形成される。
【００８１】
次に、図９（Ｃ）に示すように、アノード１０４を下側にして、複合材２０と電解質膜１０２とをホットプレート２０２上に載置する。そして、アノード１０４の形成と同様に、上方から複合材２０および電解質膜１０２に対してカソードスラリーをスプレー塗布する。このとき、第２絶縁層２６の側面の少なくとも一部への吹き付けが、当該側面と連続する第２絶縁層２６の端部２６ｂによって妨げられるようにカソードスラリーを吹き付ける。すなわち、複合材２０のカソード側突出部によって、電解質膜１０２のカソード面と連続する第２絶縁層２６の側面がスラリー吹き付けの陰となるように斜めにカソードスラリーを吹き付ける。そのため、電解質膜１０２のカソード面と第２絶縁層２６の側面とが接するコーナー部には遮蔽領域Ｓが形成される。
【００８２】
これにより、図９（Ｄ）に示すように、電解質膜１０２のカソード面からインターコネクタ２２まで連続し、少なくとも第２絶縁層２６の側面に形成された露出部分２６ａにおいて分断されたカソード１０６が形成される。また、電解質膜１０２のカソード面と第１絶縁層２４の側面とが接するコーナー部Ｃには、他の領域よりも厚いカソード１０６が形成される。以上の工程により、複数の膜電極接合体１００が平面配列された複合膜１２が形成される。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池の製造方法では、絶縁層の上面と電解質膜１０２の上面、および絶縁層の下面と電解質膜１０２の下面が、それぞれずれるように電解質膜１０２を形成している。そして、第１絶縁層２４の側面の一部への吹き付けが端部２４ｂによって妨げられるようにアノードスラリーを吹き付けて、第１絶縁層２４の側面の当該一部において分断されたアノード１０４を形成している。また、第２絶縁層２６の側面の一部への吹き付けが端部２６ｂによって妨げられるようにカソードスラリーを吹き付けて、第２絶縁層２６の側面の当該一部において分断されたカソード１０６を形成している。
【００８４】
このように、本実施形態に係る燃料電池の製造方法によれば、複数の電解質膜１０２および複合材２０にまたがるように電極スラリーを吹き付けるだけで、複数の膜電極接合体１００が区画化された複合膜１２を形成することができる。よって、レーザー照射によりセルを区画化する従来の方法に比べて、燃料電池の発電性能の低下を回避することができる。
【００８５】
また、レーザ加工を用いたセル作製技術では、作業に多大な時間を要するため、燃料電池の製造時間の増加、ひいては燃料電池の製造コストの増大を招くという課題があった。また、レーザ加工時の位置合わせが困難になるという課題があった。具体的には、セルとセルとの間隔が短いため、レーザ照射位置の調整が困難になる。また、レーザ照射領域に微小な凹凸がある場合には、レーザの焦点がずれることにより加工精度が低下するおそれがあった。これに対し、本実施形態に係る燃料電池の製造方法では、レーザ加工を必要としないため、レーザー照射によりセルを区画化する従来の方法に比べて、製造時間の短縮、製造コストの低減、製造工程の簡素化を図ることができる。
【００８６】
実施形態２に係る燃料電池の製造方法には、次のような変形例を挙げることができる。図１０（Ａ）は、実施形態２に係る燃料電池の製造方法の第１の変形例を説明するための工程断面図である。図１０（Ｂ）は、実施形態２に係る燃料電池の製造方法の第２の変形例を説明するための工程断面図である。
【００８７】
（変形例１）
図１０（Ａ）に示すように、本変形例では、アノードスラリーを吹き付ける際に、第１絶縁層２４の端部２４ｂに遮蔽部材８０を設ける。この遮蔽部材８０は、端部２４ｂの上面から上方に突出する板状の部材である。第１絶縁層２４の端部２４ｂと遮蔽部材８０とによって、電解質膜１０２のアノード面と第１絶縁層２４の側面とが接するコーナー部に遮蔽領域Ｓが形成される。遮蔽部材８０を設けることで、遮蔽領域Ｓがより大きくなるため、隣接する膜電極接合体１００のアノード１０４同士をより確実に分断することができる。カソードスラリーを吹き付ける際にも、第２絶縁層２６の端部２６ｂに遮蔽部材８０を設けることで、隣接する膜電極接合体１００のカソード１０６同士をより確実に分断することができる。
【００８８】
（変形例２）
図１０（Ｂ）に示すように、本変形例では、アノード１０４を形成する工程において、第１絶縁層２４の側面と電解質膜１０２のアノード面とのなす角度が鋭角となるように複合材２０を傾ける。これにより、第１絶縁層２４と電解質膜１０２のアノード面とのコーナー部分へのアノードスラリーの入り込みをより確実に妨げることができるため、隣接する膜電極接合体１００のアノード１０４同士をより確実に分断することができる。この場合、第１絶縁層２４の側面の少なくとも一部への吹き付けが第１絶縁層２４の上面によって妨げられるように、アノードスラリーが吹き付けられる。
【００８９】
同様に、カソード１０６を形成する工程において、第２絶縁層２６の側面と電解質膜１０２とのなす角度が鋭角となるように複合材２０を傾けてカソードスラリーを吹き付けることで、隣接する膜電極接合体１００のカソード１０６同士をより確実に分断することができる。
【００９０】
（実施形態３）
実施形態３に係る燃料電池の製造方法では、絶縁層の側面が電解質膜１０２の面方向に対して斜めに傾いている点が実施形態２と異なる。以下、本実施形態について説明する。なお、燃料電池１０の主要部の構造と、燃料電池１０の製造工程は実施形態２と基本的に同一である。実施形態２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。
【００９１】
図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）は、実施形態３に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。図１１（Ｂ）および図１１（Ｃ）では、複合膜１２のうち、膜電極接合体１００ｂと、膜電極接合体１００ｂに隣接する２つの複合材２０の部分を例として示している。
【００９２】
まず、図１１（Ａ）に示すように、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す工程で製造した積層板２１を、各層の積層方向に対して斜めに切断して、複数の複合材２０を形成する。これにより、各複合材２０は、電解質膜１０２を接続した際に、電解質膜１０２の端部が接続された側面が電解質膜１０２の面方向（延在方向）に対して斜めに傾く。
【００９３】
次に、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示す工程によって、隣接する複合材２０の間に電解質膜１０２を形成した後、図１１（Ｂ）に示すように、ホットプレート２０２の上で、上方から複合材２０および電解質膜１０２に対してアノードスラリーをスプレー塗布する。このとき、第１絶縁層２４の側面の一部への吹き付けが第１絶縁層２４の上面によって妨げられる。
【００９４】
同様に、各膜電極接合体１００のカソード面および複合材２０にカソードスラリーをスプレー塗布する。このとき、第２絶縁層２６の側面の一部への吹き付けが第２絶縁層２６の下面（アノード１０４を上側としたときに下側に位置する面）によって妨げられる。
【００９５】
その結果、図１１（Ｃ）に示すように、第１絶縁層２４の露出部分２４ａにおいて分断されたアノード１０４と、第２絶縁層２６の露出部分２６ａにおいて分断されたカソード１０６とを有する膜電極接合体１００が平面配列された複合膜１２が形成される。
【００９６】
本実施形態において、複合材２０の側面は、第１絶縁層２４と電解質膜１０２のアノード面とのなす角度と、第２絶縁層２６と電解質膜１０２のカソード面とのなす角度が鋭角となるように、電解質膜１０２の面方向に対して斜めに傾いている。そのため、第１絶縁層２４と電解質膜１０２のアノード面とのコーナー部分へのアノードスラリーの入り込みと、第２絶縁層２６と電解質膜１０２のカソード面とのコーナー部分へのカソードスラリーの入り込みをより確実に妨げることができる。そのため、隣接する膜電極接合体１００のアノード１０４同士およびカソード１０６同士をより確実に分断することができる。
【００９７】
（実施形態４）
実施形態４に係る燃料電池の製造方法では、複合材２０の長手方向と直交する断面において、第１絶縁層２４の一方の角部と、当該角部と対角の位置にある第２絶縁層２６の他方の角部に電解質膜１０２を接続する点が実施形態２と異なる。以下、本実施形態について説明する。なお、燃料電池１０の主要部の構造と、燃料電池１０の製造工程は実施形態２と基本的に同一である。実施形態２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。
【００９８】
図１２（Ａ）〜図１２（Ｅ）は、実施形態４に係る燃料電池の製造方法を示す工程断面図である。なお、図１２（Ａ）〜図１２（Ｅ）では、複合膜１２のうち、膜電極接合体１００ｂと、膜電極接合体１００ｂに隣接する２つの複合材２０の部分を例として示している。
【００９９】
まず、図１２（Ａ）に示すように、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示す工程で製造した複数の複合材２０を互いに間隔をあけて台座２００の上に載置する。台座２００上で、隣接する２つの複合材２０は、一方の複合材２０における第１絶縁層２４の側面と下面とがなす端部２４ｃと、他方の複合材２０における第２絶縁層２６の側面と上面とがなす端部２６ｃとが対向するように、傾けられて載置される。
【０１００】
次に図１２（Ｂ）に示すように、２つの複合材２０の間に電解質溶液１０３を塗布する。
【０１０１】
次に、図１２（Ｃ）に示すように、電解質溶液１０３を乾燥させて、隣接する２つの複合材２０で挟まれた空間に電解質膜１０２を形成する。電解質膜１０２は、第１絶縁層２４の端部２４ｃに一方の端部が接続され、第２絶縁層２６の端部２６ｃに他方の端部が接続される。
【０１０２】
次に、図１２（Ｄ）に示すように、互いに連結された複合材２０と電解質膜１０２とをホットプレート２０２の上に載置する。この状態で、第１絶縁層２４と電解質膜１０２の接続部において、第１絶縁層２４の上面と、当該上面と同じ側の面である電解質膜１０２のアノード面とがずれる。また、第２絶縁層２６と電解質膜１０２の接続部において、第２絶縁層２６の下面と電解質膜１０２のカソード面とがずれる。
【０１０３】
そして、上方から複合材２０および電解質膜１０２に対してアノードスラリーをスプレー塗布する。このとき、第１絶縁層２４の側面の少なくとも一部への吹き付けが第１絶縁層２４の上面によって妨げられる。同様に、各膜電極接合体１００のカソード面および複合材２０にカソードスラリーをスプレー塗布する。このとき、第２絶縁層２６の側面の一部への吹き付けが第２絶縁層２６の下面（アノード１０４を上側としたときに下側に位置する面）によって妨げられる。
【０１０４】
その結果、図１２（Ｅ）に示すように、第１絶縁層２４の露出部分２４ａにおいて分断されたアノード１０４と、第２絶縁層２６の露出部分２６ａにおいて分断されたカソード１０６とを有する膜電極接合体１００が平面配列された複合膜１２が形成される。
【０１０５】
ホットプレート２０２に載置された複合材２０は、その上面が略水平となる。そのため、電解質膜１０２は、端部２４ｃに接続された一端から端部２６ｃに接続された他端に向けて斜め上方に延在する状態となる。したがって、第１絶縁層２４と電解質膜１０２のアノード面とのなす角度と、第２絶縁層２６と電解質膜１０２のカソード面とのなす角度は、鋭角となる。
【０１０６】
また、電解質膜１０２の一端は、遮蔽領域Ｓを形成する端部２４ｂとは反対側の端部２４ｃに接続されている。したがって、露出部分２４ａを形成可能な側面の領域が実施形態２と比べて大きくなる。同様に、電解質膜１０２の他端は、遮蔽領域Ｓを形成する端部２６ｂとは反対側の端部２６ｃに接続されている。したがって、露出部分２６ａを形成可能な側面の領域が実施形態２と比べて大きくなる。
【０１０７】
そのため、より確実に露出部分２４ａ，２６ａを形成することが可能となり、隣接する膜電極接合体１００のアノード１０４同士およびカソード１０６同士をより確実に分断することができる。
【０１０８】
本発明は、上述の各実施形態および変形例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態および変形例も本発明の範囲に含まれうるものである。
【０１０９】
上述の各実施形態および変形例では、電極スラリーの吹き付けをスプレー塗布により実施しているが、当該「吹き付け」は、これに限定されるものではなく、例えば蒸着法やスパッタ法を用いて電極スラリーを斜めに飛ばすことも含む。
【０１１０】
上述の実施形態１では、第１絶縁層２４の上面に第１溝２５が形成され、第２絶縁層２６の下面に第２溝２７が形成されているが、第１溝２５または第２溝２７の一方のみが形成されていてもよい。アノード１０４およびカソード１０６のうち、溝を形成しない側に設けられた電極については、電極スラリーを吹き付ける際にマスクを用いて、各セルに対応した領域において分断すればよい。また、アノード１０４は第１溝２５で分断され、カソード１０６は第２溝２７で分断されているが、アノード１０４およびカソード１０６の形成面が反転して、カソード１０６が第１溝２５で分断され、アノード１０４が第２溝２７で分断されてもよい。
【０１１１】
上述の実施形態２〜４、変形例１および２では、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６の両方の側面に露出部分が形成されているが、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６の一方のみに露出部分が形成されていてもよい。露出部分を形成しない側では、電極スラリーを吹き付ける際にマスクを用いて、各セルに対応した領域において分断されるように電極を形成すればよい。また、アノード１０４は第１絶縁層２４の露出部分２４ａで分断され、カソード１０６は第２絶縁層２６の露出部分２６ａで分断されているが、アノード１０４およびカソード１０６の形成面が反転して、カソード１０６が第１絶縁層２４の露出部分２４ａで分断され、アノード１０４が第２絶縁層２６の露出部分２６ａで分断されてもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
１０  燃料電池、  ２０  複合材、  ２２  インターコネクタ、  ２４  第１絶縁層、  ２４ａ  露出部分、  ２４ｂ，２４ｃ  端部、  ２５  第１溝、  ２５ａ  露出部分、  ２６  第２絶縁層、  ２６ａ  露出部分、  ２６ｂ，２６ｃ  端部、  ２７  第２溝、  ２７ａ  露出部分、  １００  膜電極接合体、  １０２  電解質膜、  １０４  アノード、  １０６  カソード。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、燃料電池および燃料電池の製造方法に利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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