(57)【要約】【課題】枠部材のうちセパレータのバッファ部に対向する部位の剛性を高めることができ、製造コストの低廉化を図ることができる枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法、枠付き電解質膜・電極構造体及び燃料電池を提供する。【解決手段】燃料電池１２を構成する枠付きＭＥＡ１０は、ＭＥＡ６０と、ＭＥＡ６０の外周部に設けられた枠部材６２とを備える。枠付きＭＥＡ１０の製造方法では、第１樹脂枠フィルム７６と第２樹脂枠フィルム７８とを厚さ方向に互いに接合することによりフィルム接合体１００を形成する第１接合工程と、第１樹脂枠フィルム７６のうち燃料電池１２を形成した際に第２入口バッファ部４４ａに対向する部位に第１樹脂シート８０をスポット状に溶着することにより枠部材６２を製造する溶着工程と、ＭＥＡ６０の外周部に枠部材６２を接合する第２接合工程とを含む。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の外周部に設けられた枠部材と、を備え、電極面に沿って反応ガスを流通させる反応ガス流路と前記電極面に直交する方向に反応ガスを流通させる連通孔とを互いに繋ぐバッファ部が設けられた一対のセパレータに挟持されて燃料電池を形成する枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法であって、
第１樹脂枠フィルムと第２樹脂枠フィルムとを厚さ方向に互いに接合することによりフィルム接合体を形成する第１接合工程と、
前記第１接合工程の後で、前記第１樹脂枠フィルムのうち前記燃料電池を形成した際に前記バッファ部に対向する部位に樹脂シートをスポット状に溶着することにより、前記第１樹脂枠フィルムと前記第２樹脂枠フィルムと前記樹脂シートとを有する前記枠部材を形成する溶着工程と、
前記電解質膜・電極構造体の外周部に前記枠部材を接合する第２接合工程と、を含む、枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法であって、
前記溶着工程では、前記樹脂シートの外周部を複数箇所で前記第１樹脂枠フィルムに対してスポット状に溶着する、枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法であって、
前記樹脂シートは、多角形状に形成され、
前記溶着工程では、前記樹脂シートの角部を前記第１樹脂枠フィルムに対してスポット状に溶着する、枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法であって、
前記樹脂シートは、
シート本体と、
前記シート本体から前記第１樹脂枠フィルムのうち前記電極とは反対側の外端に向かって延出する延出部と、を有し、
前記溶着工程では、前記延出部の延出端の近傍を前記第１樹脂枠フィルムに対してスポット状に溶着する、枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法であって、
前記樹脂シートは、前記第１樹脂枠フィルム及び前記第２樹脂枠フィルムのそれぞれよりも厚い、枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法であって、
前記第１樹脂枠フィルムは、前記第２樹脂枠フィルムよりも薄い、枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
【請求項７】
電解質膜の一方の面に第１電極が設けられるとともに前記電解質膜の他方の面に第２電極が設けられてなる電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の外周部に全周に亘って設けられた枠部材と、を備え、電極面に沿って反応ガスを流通させる反応ガス流路と前記電極面に直交する方向に反応ガスを流通させる連通孔とを互いに繋ぐバッファ部が設けられた一対のセパレータに挟持されて燃料電池を形成する枠付き電解質膜・電極構造体であって、
前記枠部材は、
厚さ方向に互いに接合された第１樹脂枠フィルム及び第２樹脂枠フィルムと、
前記第１樹脂枠フィルムのうち前記燃料電池を形成した際に前記バッファ部に対向する部位にスポット状の接合部を有する樹脂シートと、を備える、枠付き電解質膜・電極構造体。
【請求項８】
請求項７記載の枠付き電解質膜・電極構造体であって、
前記第１樹脂枠フィルムは、前記第１電極と前記第２電極とに挟持されている、枠付き電解質膜・電極構造体。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の枠付き電解質膜・電極構造体であって、
前記第１電極の平面寸法は、前記第２電極の平面寸法よりも小さく、
前記第２樹脂枠フィルムの内周端は、前記第１電極の外周端の外方に隙間を空けて配置されている、枠付き電解質膜・電極構造体。
【請求項１０】
請求項９記載の枠付き電解質膜・電極構造体であって、
前記隙間は、前記電解質膜、前記第１電極及び前記第２電極の積層方向から見て前記第２電極と重なる、枠付き電解質膜・電極構造体。
【請求項１１】
電極面に沿って反応ガスを流通させる反応ガス流路と前記電極面に直交する方向に反応ガスを流通させる連通孔とを繋ぐバッファ部が設けられた一対のセパレータと、
前記一対のセパレータに挟持された枠付き電解質膜・電極構造体と、を備え、
前記枠付き電解質膜・電極構造体は、
電解質膜の一方の面に第１電極が設けられるとともに前記電解質膜の他方の面に第２電極が設けられてなる電解質膜・電極構造体と、
前記電解質膜・電極構造体の外周部に全周に亘って設けられた枠部材と、を有する燃料電池であって、
前記枠部材は、
厚さ方向に互いに接合された第１樹脂枠フィルム及び第２樹脂枠フィルムと、
前記第２樹脂枠フィルムのうち前記燃料電池を形成した際に前記バッファ部に対向する部位にスポット状の接合部を有する樹脂シートと、を備える、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法、枠付き電解質膜・電極構造体及び燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。燃料電池は、固体高分子電解質膜の一方の面にアノード電極が、前記固体高分子電解質膜の他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体を備える。
【０００３】
電解質膜・電極構造体は、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持されることにより、燃料電池が構成されている。燃料電池は、所定の数だけ積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、電解質膜・電極構造体の外周部に１枚の樹脂枠フィルムを設けた枠付き電解質膜・電極構造体が開示されている。この樹脂枠フィルムのうちカソード電極が設けられる側の面には、補強用の樹脂シートが接着剤によって接着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８３９９１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
セパレータには、電極面に沿って反応ガスを流通させる反応ガス流路と電極面に直交する方向に反応ガスを流通させる連通孔とを繋ぐバッファ部が設けられている。樹脂枠フィルムを用いた枠部材では、セパレータのバッファ部に対向する部位がカソードとアノードとの差圧によって変形し易いため、剛性を高めることが必要である。
【０００７】
また、樹脂シートの全面を接着剤によって樹脂枠フィルムに接着すると、接着剤の使用量が多くなるとともに工数が増大するため、枠付き電解質膜・電極構造体の製造コストが高騰化する。
【０００８】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、枠部材のうちセパレータのバッファ部に対向する部位の剛性を高めることができ、製造コストの低廉化を図ることができる枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法、枠付き電解質膜・電極構造体及び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】
【０００９】
本発明の第１の態様は、電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の外周部に設けられた枠部材と、を備え、電極面に沿って反応ガスを流通させる反応ガス流路と前記電極面に直交する方向に反応ガスを流通させる連通孔とを互いに繋ぐバッファ部が設けられた一対のセパレータに挟持されて燃料電池を形成する枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法であって、第１樹脂枠フィルムと第２樹脂枠フィルムとを厚さ方向に互いに接合することによりフィルム接合体を形成する第１接合工程と、前記第１接合工程の後で、前記第１樹脂枠フィルムのうち前記燃料電池を形成した際に前記バッファ部に対向する部位に樹脂シートをスポット状に溶着することにより、前記第１樹脂枠フィルムと前記第２樹脂枠フィルムと前記樹脂シートとを有する前記枠部材を形成する溶着工程と、前記電解質膜・電極構造体の外周部に前記枠部材を接合する第２接合工程と、を含む、枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法である。
【００１０】
本発明の第２の態様は、電解質膜の一方の面に第１電極が設けられるとともに前記電解質膜の他方の面に第２電極が設けられてなる電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の外周部に全周に亘って設けられた枠部材と、を備え、電極面に沿って反応ガスを流通させる反応ガス流路と前記電極面に直交する方向に反応ガスを流通させる連通孔とを互いに繋ぐバッファ部が設けられた一対のセパレータに挟持されて燃料電池を形成する枠付き電解質膜・電極構造体であって、前記枠部材は、厚さ方向に互いに接合された第１樹脂枠フィルム及び第２樹脂枠フィルムと、前記第１樹脂枠フィルムのうち前記燃料電池を形成した際に前記バッファ部に対向する部位にスポット状の接合部を有する樹脂シートと、を備える、枠付き電解質膜・電極構造体である。
【００１１】
本発明の第３の態様は、電極面に沿って反応ガスを流通させる反応ガス流路と前記電極面に直交する方向に反応ガスを流通させる連通孔とを繋ぐバッファ部が設けられた一対のセパレータと、前記一対のセパレータに挟持された枠付き電解質膜・電極構造体と、を備え、前記枠付き電解質膜・電極構造体は、電解質膜の一方の面に第１電極が設けられるとともに前記電解質膜の他方の面に第２電極が設けられてなる電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の外周部に全周に亘って設けられた枠部材と、を有する燃料電池であって、前記枠部材は、厚さ方向に互いに接合された第１樹脂枠フィルム及び第２樹脂枠フィルムと、前記第２樹脂枠フィルムのうち前記燃料電池を形成した際に前記バッファ部に対向する部位にスポット状の接合部を有する樹脂シートと、を備える、燃料電池である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第１樹脂枠フィルムのうちセパレータのバッファ部に対向する部位に樹脂シートをスポット状に溶着（スポット状に接合）している。これにより、枠部材のうちセパレータのバッファ部に対向する部位の剛性を高めることができる。また、樹脂シートの全面を接着剤によって第１樹脂枠フィルムに接着する場合と比較して、接着剤のコスト及び接着工程に要する工数を低減することができる。よって、製造コストの低廉化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った燃料電池の断面図である。
【図３】第１セパレータの平面図である。
【図４】第２セパレータの平面図である。
【図５】図１の枠付き電解質膜・電極構造体の平面図である。
【図６】図１の枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７Ａは、第１接合工程及び溶着工程の第１説明図であり、図７Ｂは、溶着工程の第２説明図である。
【図８】図８Ａは、第２接合工程の第１説明図であり、図８Ｂは、第２接合工程の第２説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法、枠付き電解質膜・電極構造体及び燃料電池について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係る燃料電池１２は、第１セパレータ１４、第２セパレータ１６及び枠付き電解質膜・電極構造体１０（以下、「枠付きＭＥＡ１０」という。）を備える。
【００１６】
燃料電池１２は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する発電セルである。図１において、燃料電池１２は、例えば、横長（又は縦長）の長方形状の固体高分子型燃料電池である。燃料電池１２は、例えば、矢印Ａ方向（水平方向）又は矢印Ｃ方向（重力方向）に複数積層されて燃料電池スタック１８を形成する。燃料電池スタック１８には、積層方向（矢印Ａ方向）の締付荷重（圧縮荷重）が付与されている。
【００１７】
燃料電池スタック１８は、例えば、燃料電池電気自動車等の図示しない燃料電池車両に搭載される。ただし、燃料電池スタック１８は、定置型としても用いることができる。
【００１８】
燃料電池１２では、枠付きＭＥＡ１０が第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６に挟持される。第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６は、横長（又は縦長）の長方形状を有する。第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板や、カーボン部材等で構成される。
【００１９】
図１に示すように、燃料電池１２の矢印Ｂ方向（水平方向）の一端縁部には、１個の酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、２個の冷却媒体出口連通孔２２ｂ１、２２ｂ２及び２個の燃料ガス出口連通孔２４ｂ１、２４ｂ２が設けられている。燃料ガス出口連通孔２４ｂ１、冷却媒体出口連通孔２２ｂ１、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、冷却媒体出口連通孔２２ｂ２及び燃料ガス出口連通孔２４ｂ２は、矢印Ｃ方向に沿ってこの順番で並んでいる。
【００２０】
酸化剤ガス入口連通孔２０ａは、酸素含有ガス等の酸化剤ガスを供給する。冷却媒体出口連通孔２２ｂ１、２２ｂ２は、純水、エチレングリコール、オイル等の冷却媒体を排出する。燃料ガス出口連通孔２４ｂ１、２４ｂ２は、水素含有ガス等の燃料ガスを排出する。
【００２１】
以下、燃料電池１２の一端縁部に設けられた連通孔（酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、冷却媒体出口連通孔２２ｂ１、２２ｂ２及び燃料ガス出口連通孔２４ｂ１、２４ｂ２）を「第１連通孔２６ａ」ということがある。第１連通孔２６ａは、第１セパレータ１４、枠付きＭＥＡ１０の一部を構成する枠部材６２及び第２セパレータ１６を積層方向に貫通している。
【００２２】
各燃料電池１２に設けられた酸化剤ガス入口連通孔２０ａは、積層方向（矢印Ａ方向）に互いに連通する。各燃料電池１２に設けられた冷却媒体出口連通孔２２ｂ１は、積層方向に互いに連通する。各燃料電池１２に設けられた冷却媒体出口連通孔２２ｂ２は、積層方向に互いに連通する。各燃料電池１２に設けられた燃料ガス出口連通孔２４ｂ１は、積層方向に互いに連通する。各燃料電池１２に設けられた燃料ガス出口連通孔２４ｂ２は、積層方向に互いに連通する。
【００２３】
燃料電池１２の矢印Ｂ方向の他端縁部には、１個の燃料ガス入口連通孔２４ａ、２個の冷却媒体入口連通孔２２ａ１、２２ａ２及び２個の酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ１、２０ｂ２が設けられている。酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ１、冷却媒体入口連通孔２２ａ１、燃料ガス入口連通孔２４ａ、冷却媒体入口連通孔２２ａ２及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ２は、矢印Ｃ方向に沿ってこの順番で並んでいる。
【００２４】
燃料ガス入口連通孔２４ａは、水素含有ガス等の燃料ガスを供給する。冷却媒体入口連通孔２２ａ１、２２ａ２は、純水、エチレングリコール、オイル等の冷却媒体を供給する。酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ１、２０ｂ２は、酸素含有ガス等の酸化剤ガスを排出する。
【００２５】
以下、燃料電池１２の他端縁部に設けられた連通孔（燃料ガス入口連通孔２４ａ、冷却媒体入口連通孔２２ａ１、２２ａ２及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ１、２０ｂ２）を「第２連通孔２６ｂ」ということがある。第２連通孔２６ｂは、第１セパレータ１４、枠付きＭＥＡ１０の一部を構成する枠部材６２及び第２セパレータ１６を積層方向に貫通している。
【００２６】
各燃料電池１２に設けられた燃料ガス入口連通孔２４ａは、積層方向（矢印Ａ方向）に互いに連通する。各燃料電池１２に設けられた冷却媒体入口連通孔２２ａ１は、積層方向に互いに連通する。各燃料電池１２に設けられた冷却媒体入口連通孔２２ａ２は、積層方向に互いに連通する。各燃料電池１２に設けられた酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ１は、積層方向に互いに連通する。燃料電池１２に設けられた酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ２は、積層方向に互いに連通する。
【００２７】
図３に示すように、第１セパレータ１４の枠付きＭＥＡ１０に向かう面１４ａ（以下、「表面１４ａ」という。）には、燃料ガス入口連通孔２４ａと燃料ガス出口連通孔２４ｂ１、２４ｂ２とに連通する燃料ガス流路２８が設けられている。具体的には、燃料ガス流路２８は、第１セパレータ１４と枠付きＭＥＡ１０との間に形成される（図２参照）。燃料ガス流路２８は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の直線状流路溝２８ａを有する。なお、燃料ガス流路２８は、上記構成に代えて、矢印Ｂ方向に延在する波状流路溝を有していてもよい。
【００２８】
第１セパレータ１４の表面１４ａにおいて、燃料ガス入口連通孔２４ａと燃料ガス流路２８との間には、矢印Ｃ方向に並んだ複数個のエンボス３０ａを有する第１入口バッファ部３２ａが設けられる。
【００２９】
第１セパレータ１４の表面１４ａにおいて、燃料ガス出口連通孔２４ｂ１、２４ｂ２と燃料ガス流路２８との間には、矢印Ｃ方向に並んだ複数個のエンボス３０ｂを有する第１出口バッファ部３２ｂが設けられる。エンボス３０ａ、３０ｂは、燃料電池１２の積層方向（矢印Ａ方向）から見て円形に形成されている。エンボス３０ａ、３０ｂは、積層方向から見て、矢印Ｂ方向に延びた長円形又はライン状に形成されていてもよい。エンボス３０ａ、３０ｂは、枠付きＭＥＡ１０の枠部材６２に向かって突出成形される。
【００３０】
第１セパレータ１４の表面１４ａには、流体（燃料ガス、酸化剤ガス及び冷媒）の外部への漏れを防止するため、第１ビードシール３４が設けられている。第１ビードシール３４は、第１内側ビード部３６ａ、複数の第１連通孔ビード部３６ｂ及び第１外側ビード部３６ｃを含む。第１内側ビード部３６ａ、複数の第１連通孔ビード部３６ｂ及び第１外側ビード部３６ｃのそれぞれは、プレス成形により、枠付きＭＥＡ１０の枠部材６２に向かって膨出成形される（図２参照）。
【００３１】
第１内側ビード部３６ａは、燃料ガス流路２８、燃料ガス入口連通孔２４ａ、燃料ガス出口連通孔２４ｂ１、２４ｂ２、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ１、２０ｂ２を周回する。第１内側ビード部３６ａは、燃料ガス流路２８、燃料ガス入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂ１、２４ｂ２を連通させる。複数の第１連通孔ビード部３６ｂは、冷却媒体入口連通孔２２ａ１、２２ａ２、冷却媒体出口連通孔２２ｂ１、２２ｂ２、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ１、２０ｂ２を個別に周回する。第１外側ビード部３６ｃは、第１セパレータ１４の外周に沿って一周延在している。
【００３２】
図２において、第１ビードシール３４の突出端面３４ａには、第１樹脂材３８（又はゴム材）が印刷又は塗布等により固着される。第１ビードシール３４は、第１樹脂材３８を介して枠付きＭＥＡ１０の枠部材６２に気密及び液密に当接する。第１樹脂材３８は、枠部材６２に固着されていてもよい。第１セパレータ１４には、第１ビードシール３４に代えて、枠付きＭＥＡ１０の枠部材６２に向かって突出する弾性体からなる凸状シール部が設けられていてもよい。
【００３３】
図４に示すように、第２セパレータ１６の枠付きＭＥＡ１０に向かう面１６ａ（以下、「表面１６ａ」という。）には、酸化剤ガス入口連通孔２０ａと酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ１、２０ｂ２とに連通する酸化剤ガス流路４０が設けられる。具体的には、酸化剤ガス流路４０は、第２セパレータ１６と枠付きＭＥＡ１０との間に形成される（図２参照）。酸化剤ガス流路４０は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の直線状流路溝４０ａを有する。なお、酸化剤ガス流路４０は、上記構成に代えて、矢印Ｂ方向に延在する波状流路溝を有していてもよい。
【００３４】
第２セパレータ１６の表面１６ａにおいて、酸化剤ガス入口連通孔２０ａと酸化剤ガス流路４０との間には、矢印Ｃ方向に並んだ複数個のエンボス４２ａを有する第２入口バッファ部４４ａが設けられる。第２セパレータ１６の表面１６ａにおいて、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ１、２０ｂ２と酸化剤ガス流路４０との間には、矢印Ｃ方向に並んだ複数個のエンボス４２ｂを有する第２出口バッファ部４４ｂが設けられる。エンボス４２ａ、４２ｂは、積層方向から見て円形に形成されている。エンボス４２ａ、４２ｂは、積層方向から見て、矢印Ｂ方向に延在した長円形又はライン状に形成されていてもよい。エンボス４２ａ、４２ｂは、枠付きＭＥＡ１０の枠部材６２に向かって突出成形される。
【００３５】
第２セパレータ１６の表面１６ａには、流体（燃料ガス、酸化剤ガス及び冷媒）の外部への漏れを防止するため、第２ビードシール４６が設けられている。第２ビードシール４６は、プレス成形により、枠付きＭＥＡ１０の枠部材６２に向かって膨出成形される（図２参照）。第２ビードシール４６は、第２内側ビード部４８ａ、複数の第２連通孔ビード部４８ｂ及び第２外側ビード部４８ｃを含む。
【００３６】
第２内側ビード部４８ａは、酸化剤ガス流路４０、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ１、２０ｂ２、燃料ガス入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂ１、２４ｂ２を周回する。第２内側ビード部４８ａは、酸化剤ガス流路４０、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ１、２０ｂ２を連通させる。第２連通孔ビード部４８ｂは、冷却媒体入口連通孔２２ａ１、２２ａ２、冷却媒体出口連通孔２２ｂ１、２２ｂ２、燃料ガス入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂ１、２４ｂ２を個別に周回する。第２外側ビード部４８ｃは、第２セパレータ１６の外周に沿って一周延在している。
【００３７】
図２において、第２ビードシール４６の突出端面４６ａには、第２樹脂材５０（又はゴム材）が印刷又は塗布等により固着される。第２ビードシール４６は、第２樹脂材５０を介して枠付きＭＥＡ１０の枠部材６２に気密及び液密に当接する。第２樹脂材５０は、枠部材６２に固着されていてもよい。第２セパレータ１６には、第２ビードシール４６に代えて、枠付きＭＥＡ１０の枠部材６２に向かって突出する弾性体からなる凸状シール部が設けられていてもよい。
【００３８】
第１樹脂材３８及び第２樹脂材５０のそれぞれは、例えば、ポリエステル繊維、シリコーン、ＥＰＤＭ、ＦＫＭ等が使用される。第１樹脂材３８及び第２樹脂材５０は、設けられていなくてもよい。この場合、第１ビードシール３４及び第２ビードシール４６は、枠付きＭＥＡ１０の枠部材６２に直接当接する。第１ビードシール３４と第２ビードシール４６は、枠付きＭＥＡ１０の枠部材６２を介して対向する。
【００３９】
図１に示すように、互いに隣接する第１セパレータ１４の面１４ｂと第２セパレータ１６の面１６ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔２２ａ１、２２ａ２と冷却媒体出口連通孔２２ｂ１、２２ｂ２とに連通する冷却媒体流路５２が矢印Ｂ方向に延在して形成されている。冷却媒体流路５２は、燃料ガス流路２８の裏面形状と酸化剤ガス流路４０の裏面形状とによって形成される。
【００４０】
図１、図２及び図５に示すように、枠付きＭＥＡ１０は、電解質膜・電極構造体６０（以下、「ＭＥＡ６０」という。）と、ＭＥＡ６０の外周部に設けられた枠部材６２とを備える。図２において、ＭＥＡ６０は、電解質膜６４と、電解質膜６４の一方の面６４ａに設けられたアノード電極としての第１電極６６と、電解質膜６４の他方の面６４ｂに設けられたカソード電極としての第２電極６８とを有する。
【００４１】
電解質膜６４は、例えば、固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）である。固体高分子電解質膜は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である。電解質膜６４は、第１電極６６及び第２電極６８に挟持される。電解質膜６４は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用することができる。
【００４２】
電解質膜６４及び第１電極６６は、互いに同一の平面寸法（外形寸法）を有する。つまり、第１電極６６の外周端６６ｅは、全周に亘って、電解質膜６４の外周端６４ｅと同じ位置にある。第１電極６６の平面寸法は、第２電極６８の平面寸法よりも小さい。すなわち、第１電極６６の外周端６６ｅ及び電解質膜６４の外周端６４ｅは、全周に亘って、第２電極６８の外周端６８ｅよりも内方に位置する。
【００４３】
図２に示すように、第１電極６６は、電解質膜６４の一方の面６４ａに接合される第１電極触媒層６９と、第１電極触媒層６９に積層される第１ガス拡散層７０とを有する。第１電極触媒層６９及び第１ガス拡散層７０は、互いに同一の平面寸法を有するとともに、電解質膜６４と同じ平面寸法に設定される。
【００４４】
第２電極６８の平面寸法は、電解質膜６４及び第１電極６６の平面寸法よりも大きい。従って、第２電極６８の外周端６８ｅは、全周に亘って、電解質膜６４の外周端６４ｅ及び第１電極６６の外周端６６ｅよりも外方に位置する。
【００４５】
第２電極６８は、電解質膜６４の他方の面６４ｂに接合される第２電極触媒層７２と、第２電極触媒層７２に積層される第２ガス拡散層７４とを有する。第２電極触媒層７２及び第２ガス拡散層７４は、互いに同一の平面寸法を有するとともに、電解質膜６４及び第１電極６６よりも大きな平面寸法に設定される。
【００４６】
第１電極触媒層６９は、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、イオン導電性高分子バインダとともに第１ガス拡散層７０の表面に一様に塗布されて形成される。第２電極触媒層７２は、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、イオン導電性高分子バインダとともに第２ガス拡散層７４の表面に一様に塗布されて形成される。第１ガス拡散層７０及び第２ガス拡散層７４は、カーボンペーパ又はカーボンクロス等から形成される。
【００４７】
図２及び図５に示すように、枠部材６２は、第１樹脂枠フィルム７６、第２樹脂枠フィルム７８、第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２を有する。
【００４８】
第１樹脂枠フィルム７６、第２樹脂枠フィルム７８、第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２のそれぞれは、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＬＣＰ（リキッドクリスタルポリマー）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ｍ−ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル樹脂）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）又は変性ポリオレフィン等によって構成される。
【００４９】
第１樹脂枠フィルム７６及び第２樹脂枠フィルム７８のそれぞれは、四角環状（四角枠状）に形成されている（図１及び図５参照）。図２において、第１樹脂枠フィルム７６と第２樹脂枠フィルム７８は、厚さ方向（矢印Ａ方向）に互いに接合されている。具体的には、第１樹脂枠フィルム７６と第２樹脂枠フィルム７８とは、接着剤８４からなる接着層８６により互いに接着されている。第１樹脂枠フィルム７６及び第２樹脂枠フィルム７８は、互いに同一の平面寸法（外形寸法）を有する。
【００５０】
接着層８６は、第１樹脂枠フィルム７６の一方の面７６ａの全面に設けられている。接着層８６を構成する接着剤８４としては、例えば、液状接着剤やホットメルトシートが設けられる。なお、接着剤８４は、液体や固体、熱可塑性や熱硬化性等に制限されない。第１樹脂枠フィルム７６と第２樹脂枠フィルム７８とが厚さ方向に接着層８６によって互いに接着されることによりフィルム接合体１００が形成される。
【００５１】
枠付きＭＥＡ１０の枠部材６２の外周部（第１樹脂枠フィルム７６と第２樹脂枠フィルム７８とが重なった領域）は、第１ビードシール３４と第２ビードシール４６との間に挟持される。この際、第１樹脂枠フィルム７６及び第２樹脂枠フィルム７８を厚さ方向に互いに接合しているため、枠部材６２を１枚の薄い樹脂フィルムで形成した場合と比較して枠部材６２の外周部を比較的厚くすることができる。これにより、第１ビードシール３４及び第２ビードシール４６を弾性変形させて第１樹脂材３８及び第２樹脂材５０を枠部材６２の外周部に効果的に当接させることができる。よって、適切なシール面圧を得て、良好なシール性を確保することができるため、燃料電池１２からの流体（燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体）の漏れを効果的に防止することができる。
【００５２】
第１樹脂枠フィルム７６の厚さＴ１は、第１電極６６の厚さＴ２（第１ガス拡散層７０の厚さ）及び第２電極６８の厚さＴ３（第２ガス拡散層７４の厚さ）のそれぞれよりも薄い。第１電極６６の厚さＴ２と第２電極６８の厚さＴ３とは、互いに同じである。ただし、第１電極６６の厚さＴ２と第２電極６８の厚さＴ３とは、互いに異なっていてもよい。
【００５３】
第１樹脂枠フィルム７６は、内周部７６ｎがＭＥＡ６０の外周部に接合されている。換言すれば、第１樹脂枠フィルム７６の内周部７６ｎは、全周に亘って、第１電極６６の外周部６６ｇと第２電極６８の外周部６８ｇとによって挟持されている。具体的には、第１樹脂枠フィルム７６の内周部７６ｎと電解質膜６４の外周部６４ｇとは、接着層８６を介して互いに接合される。
【００５４】
第１樹脂枠フィルム７６の内周部７６ｎは、積層方向から見て、第１電極６６の外周部６６ｇと全周に亘って重なる重なり部７６ｋを有する。つまり、第１樹脂枠フィルム７６の内周端７６ｅは、第１電極６６の外周端６６ｅ及び第２電極６８の外周端６８ｅよりも内方に位置している。なお、第１樹脂枠フィルム７６の内周部７６ｎは、接着層８６を電解質膜６４に接合した状態で電解質膜６４と第１電極６６との間に挟持されていてもよい。
【００５５】
上述した第２電極６８には、第１樹脂枠フィルム７６の内周端７６ｅに対応する位置に段差が設けられる。具体的に、第２電極６８は、第１樹脂枠フィルム７６の内周に重なる領域６８ａと電解質膜６４に重なる領域６８ｂとの間に、電解質膜６４に対して傾斜した傾斜領域６８ｃを有する。
【００５６】
一方、第１電極６６は、第１樹脂枠フィルム７６の内周部７６ｎに重なる領域６６ａから電解質膜６４に重なる領域６６ｂに亘って、平坦状に形成される。なお、このような構成に代えて、第１電極６６は、第１樹脂枠フィルム７６の内周部７６ｎに重なる領域６６ａと電解質膜６４に重なる領域６６ｂとの間に、電解質膜６４に対して傾斜した傾斜領域（傾斜領域６８ｃとは逆方向に傾斜する領域）を有してもよい。
【００５７】
なお、上記構成と異なり、第２電極６８が、第１樹脂枠フィルム７６の内周部７６ｎに重なる領域６８ａから電解質膜６４に重なる領域６８ｂに亘って平坦状に形成され、第１電極６６が、第１樹脂枠フィルム７６の内周部７６ｎに重なる領域６６ａと電解質膜６４に重なる領域６６ｂとの間に、電解質膜６４に対して傾斜する傾斜領域を有してもよい。
【００５８】
第２樹脂枠フィルム７８は、第１樹脂枠フィルム７６の内周部７６ｎよりも外方に接合される。第２樹脂枠フィルム７８の厚さＴ４は、第１樹脂枠フィルム７６の厚さＴ１よりも厚い。第２樹脂枠フィルム７８の厚さＴ４は、第１電極６６の厚さＴ２及び第２電極６８の厚さＴ３のそれぞれよりも薄い。なお、第２樹脂枠フィルム７８の厚さＴ２は、第１樹脂枠フィルム７６の厚さＴ１と同じでもよい。
【００５９】
第２樹脂枠フィルム７８の内周端７８ｅは、全周に亘って、第１樹脂枠フィルム７６の内周端７６ｅよりも外方に位置する。具体的には、第２樹脂枠フィルム７８の内周端７８ｅは、第１電極６６の外周端６６ｅ及び電解質膜６４の外周端６４ｅのそれぞれの外方に隙間Ｇ１を空けて配置されている。つまり、第２樹脂枠フィルム７８の内周端７８ｅと第１電極６６の外周端６６ｅ及び電解質膜６４の外周端６４ｅとの間には、全周に亘って、隙間Ｇ１が形成されている。隙間Ｇ１には、上述した接着層８６が露出している。隙間Ｇ１は、積層方向から見て第２電極６８の外周部６８ｇに重なる。
【００６０】
第２樹脂枠フィルム７８の内周端７８ｅは、全周に亘って、第２電極６８の外周端６８ｅよりも内方に位置する。第２樹脂枠フィルム７８の内周部７８ｎは、積層方向から見て、第２電極６８の外周部６８ｇと全周に亘って重なる重なり部７８ｋを有する。
【００６１】
図１及び図５に示すように、第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２は、第２電極６８を矢印Ｂ方向から挟むように第１樹脂枠フィルム７６の他方の面７６ｂ（第２樹脂枠フィルム７８とは反対側の面）に接合されている。なお、図２において、第２樹脂枠フィルム７８のうち第１樹脂枠フィルム７６と反対側の面７８ａには、樹脂シートが設けられていない。第１樹脂シート８０の厚さＴ５は、第２樹脂枠フィルム７８の厚さＴ４以上に設定される。第２樹脂シート８２の厚さは、第１樹脂シート８０の厚さＴ５と同じであるが、異なっていてもよい。
【００６２】
図２及び図５に示すように、第１樹脂シート８０と第２電極６８との間には、隙間Ｇ２が形成されている。第１樹脂シート８０のうち第２電極６８側の外端８０ｅは、第２樹脂枠フィルム７８の内周端７８ｅよりも外方に位置する（図２参照）。
【００６３】
第１樹脂シート８０は、第１樹脂枠フィルム７６のうち第２セパレータ１６の第２入口バッファ部４４ａに対向する部位に複数箇所でスポット状に接合される。本実施形態では、第１樹脂シート８０は、第１樹脂枠フィルム７６に対して複数箇所でスポット状に溶着される。ただし、第１樹脂シート８０は、第１樹脂枠フィルム７６に対して接着剤によってスポット状に接着されてもよい。
【００６４】
図４に示すように、第１樹脂シート８０は、第２入口バッファ部４４ａに対向する。第１樹脂シート８０は、第２入口バッファ部４４ａの全体を覆うように配置されている。ただし、第１樹脂シート８０は、第２入口バッファ部４４ａの一部のみを覆うように配置されていてもよい。
【００６５】
図５において、第１樹脂シート８０は、第１シート本体８８ａと、第１シート本体８８ａから第１樹脂枠フィルム７６のうち第２電極６８とは反対側の外端（第１樹脂枠フィルム７６の矢印Ｂ方向の一端）に向かって延出する４つの第１延出部８８ｂとを有する。第１シート本体８８ａは、矩形状に形成されるとともに矢印Ｃ方向に延在している。第１シート本体８８ａは、複数の第１連通孔２６ａ（酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、冷却媒体出口連通孔２２ｂ１、２２ｂ２及び燃料ガス出口連通孔２４ｂ１、２４ｂ２）と第２電極６８との間に配置される。
【００６６】
４つの第１延出部８８ｂは、第１シート本体８８ａから互いに隣り合う第１連通孔２６ａの間に延出している。第１延出部８８ｂは、積層方向から見て略三角形状に形成されている。つまり、第１延出部８８ｂは、その延出方向に向かって先細り形状に形成されている。
【００６７】
図５に示すように、第１樹脂シート８０と第１樹脂枠フィルム７６とを互いに接合する第１接合部Ｃ１（溶着部）は、第１樹脂シート８０の外周（外形）に沿って複数設けられる。具体的には、複数の第１接合部Ｃ１は、第１シート本体８８ａの各角部と、第１シート本体８８ａうち第２電極６８に対向する辺に沿った部分と、各第１延出部８８ｂの延出端の近傍とに設けられている。つまり、第１接合部Ｃ１は、第１樹脂シート８０の中央部に設けられていない。
【００６８】
第１シート本体８８ａの大きさ及び形状は、任意に設定可能である。第１延出部８８ｂの大きさ、数、形状は、任意に設定可能である。第１延出部８８ｂは、設けられていなくてもよい。第１接合部Ｃ１は、第１樹脂シート８０の中央部に設けられていてもよい。
【００６９】
第２樹脂シート８２と第２電極６８との間には、隙間Ｇ３が形成されている。隙間Ｇ３の大きさ（第２樹脂シート８２及び第２電極６８の間隔）は、隙間Ｇ２の大きさ（第１樹脂シート８０及び第２電極６８の間隔）と同じである。ただし、隙間Ｇ３と隙間Ｇ２とは、互いに異なる大きさに形成されていてもよい。第２樹脂シート８２のうち第２電極６８側の外端８２ｅは、第２樹脂枠フィルム７８の内周端７８ｅ（図２参照）よりも外方に位置する。
【００７０】
第２樹脂シート８２は、第１樹脂枠フィルム７６のうち第２セパレータ１６の第２出口バッファ部４４ｂに対向する部位に複数箇所でスポット状に接合される。本実施形態では、第２樹脂シート８２は、第１樹脂枠フィルム７６に対して複数箇所でスポット状に溶着される。ただし、第２樹脂シート８２は、第１樹脂枠フィルム７６に対して接着剤によってスポット状に接着されてもよい。
【００７１】
図４に示すように、第２樹脂シート８２は、第２出口バッファ部４４ｂに対向する。第２樹脂シート８２は、第２出口バッファ部４４ｂの全体を覆うように配置されている。ただし、第２樹脂シート８２は、第２出口バッファ部４４ｂの一部のみを覆うように配置されていてもよい。
【００７２】
図５において、第２樹脂シート８２は、第２シート本体９０ａと、第２シート本体９０ａから第１樹脂枠フィルム７６のうち第２電極６８とは反対側の外端（第１樹脂枠フィルム７６の矢印Ｂ方向の他端）に向かって延出する４つの第２延出部９０ｂとを有する。第２シート本体９０ａは、矩形状に形成されるとともに矢印Ｃ方向に延在している。第２シート本体９０ａは、複数の第２連通孔２６ｂ（燃料ガス入口連通孔２４ａ、冷却媒体入口連通孔２２ａ１、２２ａ２及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ１、２０ｂ２）と第２電極６８との間に配置される。
【００７３】
４つの第２延出部９０ｂは、第２シート本体９０ａから互いに隣り合う第２連通孔２６ｂの間に延出している。第２延出部９０ｂは、積層方向から見て略三角形状に形成されている。つまり、第２延出部９０ｂは、その延出方向に向かって先細り形状に形成されている。
【００７４】
図５に示すように、第２樹脂シート８２と第１樹脂枠フィルム７６とを互いに接合する第２接合部Ｃ２（溶着部）は、第２樹脂シート８２の外周（外形）に沿って複数設けられる。具体的には、複数の第２接合部Ｃ２は、第２シート本体９０ａの各角部と、第２シート本体９０ａうち第２電極６８に対向する辺に沿った部分と、各第２延出部９０ｂの延出端の近傍とに設けられている。つまり、第２接合部Ｃ２は、第２樹脂シート８２の中央部に設けられていない。
【００７５】
第２シート本体９０ａの大きさ及び形状は、任意に設定可能である。第２延出部９０ｂの大きさ、数、形状は、任意に設定可能である。第２延出部９０ｂは、設けられていなくてもよい。第２接合部Ｃ２は、第２樹脂シート８２の中央部に設けられていてもよい。
【００７６】
このように構成される燃料電池１２の動作について、以下に説明する。
【００７７】
図１に示すように、燃料ガス入口連通孔２４ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス入口連通孔２０ａには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔２２ａ１、２２ａ２には、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００７８】
このため、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔２４ａから第１セパレータ１４の燃料ガス流路２８に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路２８に沿って矢印Ｂ方向に移動し、ＭＥＡ６０の第１電極６６に供給される。一方、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔２０ａから第２セパレータ１６の酸化剤ガス流路４０に導入され、矢印Ｂ方向に移動してＭＥＡ６０の第２電極６８に供給される。
【００７９】
従って、ＭＥＡ６０では、第１電極６６に供給される燃料ガスと第２電極６８に供給される酸化剤ガスとが、第１電極触媒層６９及び第２電極触媒層７２内で電気化学反応により消費されて、発電が行われる。
【００８０】
次いで、図１において、第１電極６６に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔２４ｂ１、２４ｂ２に沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、第２電極６８に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ１、２０ｂ２に沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００８１】
また、冷却媒体入口連通孔２２ａ１、２２ａ２に供給された冷却媒体は、第１セパレータ１４と第２セパレータ１６との間の冷却媒体流路５２に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、ＭＥＡ６０を冷却した後、冷却媒体出口連通孔２２ｂ１、２２ｂ２から排出される。
【００８２】
次に、本実施形態に係る枠付きＭＥＡ１０の製造方法を説明する。
【００８３】
枠付きＭＥＡ１０の製造方法では、図６に示すように、第１接合工程（ステップＳ１）、溶着工程（ステップＳ２）、第２接合工程（ステップＳ３）を行う。
【００８４】
図６のステップＳ１の第１接合工程では、図７Ａに示すように、第１樹脂枠フィルム７６と第２樹脂枠フィルム７８とを厚さ方向に接着剤８４を介してホットプレスによって互いに接合することによりフィルム接合体１００を形成する。
【００８５】
なお、フィルム接合体１００の中央部には、ＭＥＡ６０が配設される開口部１０２がトリム成形されている。また、フィルム接合体１００には、燃料ガス入口連通孔２４ａ、燃料ガス出口連通孔２４ｂ１、２４ｂ２、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ１、２０ｂ２、冷却媒体入口連通孔２２ａ１、２２ａ２及び冷却媒体出口連通孔２２ｂ１、２２ｂ２がトリム成形されている。
【００８６】
図６のステップＳ２の溶着工程では、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２を第１樹脂枠フィルム７６に対してスポット状に溶着する。具体的には、図７Ａにおいて、第１樹脂枠フィルム７６の複数の第１連通孔２６ａと開口部１０２との間の部位（燃料電池１２を形成した際に第２入口バッファ部４４ａに対向する部位）に第１樹脂シート８０を配置する。この際、第１樹脂シート８０の複数の第１延出部８８ｂのそれぞれは、互いに隣り合う第１連通孔２６ａの間に位置する。
【００８７】
そして、図７Ｂにおいて、溶着装置１０４（接合装置）を用いて第１樹脂シート８０の外周部を複数箇所で第１樹脂枠フィルム７６に対してスポット状に溶着（熱溶着）する。具体的には、溶着装置１０４の第１押圧部材１０６と第２押圧部材１０８とによって、第１樹脂シート８０の溶着対象部位を挟持して加圧する。
【００８８】
つまり、溶着工程では、第１押圧部材１０６を第１樹脂シート８０の溶着対象部位に接触させるとともに、第２押圧部材１０８を第２樹脂枠フィルム７８のうち第１樹脂枠フィルム７６とは反対側の面７８ａにおける溶着対象部位に対応する部位に接触させる。この際、第１押圧部材１０６を加熱する。
【００８９】
これにより、第１樹脂シート８０と第１樹脂枠フィルム７６とが第１押圧部材１０６から伝達される熱によりスポット状に溶解する。続いて、第１押圧部材１０６を第１樹脂シート８０から離間させることにより、第１樹脂シート８０と第１樹脂枠フィルム７６との溶解部分Ｍが冷却されてスポット状の第１接合部Ｃ１（溶着部）が形成される。これにより、第１樹脂シート８０が第１樹脂枠フィルム７６に溶着される。
【００９０】
また、図７Ａにおいて、第１樹脂枠フィルム７６の複数の第２連通孔２６ｂと開口部１０２との間の部位（燃料電池１２を形成した際に第２出口バッファ部４４ｂに対向する部位）に第２樹脂シート８２を配置する。この際、第２樹脂シート８２の複数の第２延出部９０ｂのそれぞれは、互いに隣り合う第２連通孔２６ｂの間に位置する。
【００９１】
そして、図７Ｂにおいて、溶着装置１０４を用いて第２樹脂シート８２の外周部を複数箇所で第１樹脂枠フィルム７６に対してスポット状に溶着（熱溶着）する。第２樹脂シート８２の溶着は、第１樹脂シート８０の溶着と同様である。これにより、枠部材６２が形成される。
【００９２】
溶着工程では、第１押圧部材１０６及び第２押圧部材１０８の両方を加熱してもよい。また、溶着工程では、例えば、レーザ光を第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２の溶着対象部位にスポット状に照射することにより溶着してもよい。さらに、溶着工程では、図示しない超音波溶着装置を用いて第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２の溶着対象部位にスポット状に超音波を付与することにより溶着してもよい。
【００９３】
図６のステップＳ３の第２接合工程では、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、ＭＥＡ６０の外周部に枠部材６２を接合する。具体的には、まず、電解質膜６４が設けられた第１電極６６と、第２電極６８とを準備する。
【００９４】
そして、第１電極６６の外周部６６ｇと第２電極６８の外周部６８ｇとの間に第１樹脂枠フィルム７６の内周部７６ｎを配置して互いに接合する。この場合、厚さ方向に重ねられた第１電極６６、電解質膜６４、第１樹脂枠フィルム７６及び第２電極６８を加熱するとともに荷重を付与すること（ホットプレス）により接合を行う。これにより、ＭＥＡ６０の外周部に枠部材６２が接合された枠付きＭＥＡ１０が得られる。
【００９５】
本実施形態に係る枠付きＭＥＡ１０の製造方法、枠付きＭＥＡ１０及び燃料電池１２は、以下の効果を奏する。
【００９６】
枠付きＭＥＡ１０の製造方法では、第１樹脂枠フィルム７６と第２樹脂枠フィルム７８とを厚さ方向に互いに接合することによりフィルム接合体１００を形成する第１接合工程と、第１接合工程の後で、第１樹脂枠フィルム７６のうち燃料電池１２を形成した際にバッファ部（第２入口バッファ部４４ａ及び第２出口バッファ部４４ｂ）に対向する部位に樹脂シート（第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２）をスポット状に溶着することにより枠部材６２を形成する溶着工程と、ＭＥＡ６０の外周部に枠部材６２を接合する第２接合工程と、を行う。
【００９７】
このような方法によれば、第１樹脂枠フィルム７６のうちセパレータ（第２セパレータ１６）のバッファ部（第２入口バッファ部４４ａ及び第２出口バッファ部４４ｂ）に対向する部位に樹脂シート（第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２）をスポット状に溶着している。これにより、枠部材６２のうちセパレータ（第２セパレータ１６）のバッファ部（第２入口バッファ部４４ａ及び第２出口バッファ部４４ｂ）に対向する部位の剛性を高めることができる。また、樹脂シート（第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２）の全面を接着剤によって第１樹脂枠フィルム７６に接着する場合と比較して、接着剤のコスト及び接合工程に要する工数を低減することができる。よって、製造コストの低廉化を図ることができる。
【００９８】
枠付きＭＥＡ１０の製造方法において、溶着工程では、樹脂シート（第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２）の外周部を複数箇所で第１樹脂枠フィルム７６に対してスポット状に溶着する。これにより、樹脂シート（第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２）の外周部を第１樹脂枠フィルム７６に対して確実に接合することができる。
【００９９】
枠付きＭＥＡ１０の製造方法において、樹脂シート（第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２）は、多角形状に形成され、溶着工程では、樹脂シート（第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２）の角部を第１樹脂枠フィルム７６に対してスポット状に溶着する。これにより、樹脂シート（第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２）の角部を第１樹脂枠フィルム７６に対して確実に接合することができる。
【０１００】
枠付きＭＥＡ１０の製造方法において、樹脂シート（第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２）は、シート本体（第１シート本体８８ａ及び第２シート本体９０ａ）と、シート本体（第１シート本体８８ａ及び第２シート本体９０ａ）から第１樹脂枠フィルム７６のうち電極（第２電極６８）とは反対側の外端に向かって延出する延出部（第１延出部８８ｂ及び第２延出部９０ｂ）と、を有し、溶着工程では、延出部（第１延出部８８ｂ及び第２延出部９０ｂ）の延出端の近傍を第１樹脂枠フィルム７６に対してスポット状に溶着する。これにより、延出部（第１延出部８８ｂ及び第２延出部９０ｂ）を第１樹脂枠フィルム７６に対して確実に接合することができる。
【０１０１】
枠付きＭＥＡ１０の製造方法において、樹脂シート（第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２）は、第１樹脂枠フィルム７６及び第２樹脂枠フィルム７８のそれぞれよりも厚い。これにより、枠部材６２のうちバッファ部（第２入口バッファ部４４ａ及び第２出口バッファ部４４ｂ）に対向する部位の剛性を効率的に高めることができる。
【０１０２】
枠付きＭＥＡ１０及び燃料電池１２において、枠部材６２は、厚さ方向に互いに接合された第１樹脂枠フィルム７６及び第２樹脂枠フィルム７８と、第１樹脂枠フィルム７６のうち燃料電池１２を形成した際にバッファ部（第２入口バッファ部４４ａ及び第２出口バッファ部４４ｂ）に対向する部位にスポット状の接合部を有する樹脂シート（第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２）と、を備える。
【０１０３】
このような構成によれば、第１樹脂枠フィルム７６のうちセパレータ（第２セパレータ１６）のバッファ部（第２入口バッファ部４４ａ及び第２出口バッファ部４４ｂ）に対向する部位にスポット状の接合部（第１接合部Ｃ１及び第２接合部Ｃ２）を有する樹脂シート（第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２）を備えている。これにより、枠部材６２のうちセパレータ（第２セパレータ１６）のバッファ部（第２入口バッファ部４４ａ及び第２出口バッファ部４４ｂ）に対向する部位の剛性を高めることができる。また、樹脂シート（第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２）の全面を接着剤によって第１樹脂枠フィルム７６に接着する場合と比較して、接着剤のコスト及び接合工程に要する工数を低減することができる。よって、製造コストの低廉化を図ることができる。
【０１０４】
第１樹脂枠フィルム７６は、第１電極６６と第２電極６８とに挟持されている。これにより、第１樹脂枠フィルム７６の内周部７６ｎがアノードとカソードとの差圧によって変形することを抑えることができる。
【０１０５】
第１電極６６の平面寸法は、第２電極６８の平面寸法よりも小さく、第２樹脂枠フィルム７８の内周部７８ｎは、第１電極６６の外周端６６ｅの外方に隙間Ｇ１を空けて配置されている。これにより、第２樹脂枠フィルム７８の内側に第１電極６６を確実に配置させることができる。
【０１０６】
隙間Ｇ１は、電解質膜６４、第１電極６６及び第２電極６８の積層方向から見て第２電極６８と重なる。これにより、第１樹脂枠フィルム７６のうち隙間Ｇ１に露出している部分が変形することを第２電極６８によって抑えることができる。
【０１０７】
本発明は、上述した構成に限定されない。本発明は、第１樹脂シート８０及び第２樹脂シート８２のいずれかを削除されてもよい。本発明において、第１連通孔２６ａと第２連通孔２６ｂのそれぞれの数は、任意に変更可能である。つまり、第１連通孔２６ａは、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、冷却媒体出口連通孔２２ｂ１及び燃料ガス出口連通孔２４ｂ１の３つであってもよい。また、第２連通孔２６ｂは、燃料ガス入口連通孔２４ａ、冷却媒体入口連通孔２２ａ１及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ１の３つであってもよい。
【０１０８】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…枠付きＭＥＡ（枠付き電解質膜・電極構造体）
１２…燃料電池                          １６…第２セパレータ
４４ａ…第２入口バッファ部              ４４ｂ…第２出口バッファ部
６０…ＭＥＡ                            ６２…枠部材
６６…第１電極                          ６８…第２電極
７６…第１樹脂枠フィルム                ７８…第２樹脂枠フィルム
８０…第１樹脂シート                    ８２…第２樹脂シート
８８ａ…第１シート本体                  ８８ｂ…第１延出部
９０ａ…第２シート本体                  ９０ｂ…第２延出部
１００…フィルム接合体                  Ｃ１…第１接合部
Ｃ２…第２接合部
【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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