(57)【要約】【課題】１つのレーザー発振器で高精度の制御を必要とすることなく適切なインターコネクト部を形成することができる燃料電池の製造方法及び燃料電池の製造装置を提供する。【解決手段】  第１電極１６に第１スリット１６１ａを形成する第１スリット形成工程と、第１電極１６に電解質膜１２を積層させる電解質膜積層工程と、電解質膜１２にインターコネクト部３０を形成するＩＣ形成工程と、第２電極１６に第２スリット１６２ａを形成する第２スリット形成工程と、第２電極１６を電解質膜１２に積層させる第２電極積層工程と、第１スリット１６１ａを介して第１電極１６が複数に分割されるように、且つ第２スリット１６２ａを介して第２電極１６が複数に分割されるように、第１電極１６及び第２電極１６の側縁部を取り除く側縁部除去工程と、を備える。【選択図】図９
2020136066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１スリットが形成された第１電極と、第２スリットが形成された第２電極とを備える燃料電池を製造する方法であって、
前記第１電極及び前記第２電極の何れか一方の電極に前記スリットを形成するスリット形成工程と、
前記一方の電極に、電解質膜を積層させる電解質膜積層工程と、
前記電解質膜にインターコネクト部を形成するＩＣ形成工程と、
前記第１電極と前記第２電極との間に前記電解質膜を挟むように、前記スリットが形成された前記第１電極及び前記第２電極の何れか他方の電極を、前記電解質膜に積層させる電極積層工程と、
前記第１スリットを介して前記第１電極が複数に分割されるように、且つ前記第２スリットを介して前記第２電極が複数に分割されるように、前記第１電極及び前記第２電極の側縁部を取り除く側縁部除去工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池の製造方法であって、
前記第１電極及び前記第２電極には、前記第１スリットと前記第２スリットとの相対的な位置が所定位置となるように位置決めするための位置決め孔が設けられていることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の燃料電池の製造方法であって、
前記ＩＣ形成工程は、前記電解質膜積層工程の後であって、前記第２電極積層工程の前に行なわれることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の燃料電池の製造方法であって、
前記第１電極、前記電解質膜、前記第２電極の積層体を２枚のフィルムで挟み込み、フィルムの端を接合することで一体化を図る一体化工程を備えることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の製造方法、及び燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素と酸素とから電力を得る装置である。発電に伴い水が生成するのみであるためクリーンな電力源として近年注目されている。このような燃料電池の単位セルの電圧は０．６〜０．８Ｖ程度と低いため、膜・電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）とセパレータよりなる単位セルを複数積層して直列に接続し高出力を得る燃料電池スタックが実用化されている。この燃料電池スタックは、積層するに当たり作業工程が多いため手間がかかるという問題がある。
【０００３】
一方、１枚の電解質膜に平面状に複数の単位セルを形成するとともに、隣接する単位セル同士を接続するためのインターコネクタ部を形成し、複数の単位セルを直列に接続した燃料電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような構成では１枚の電解質膜で高電圧化することができ、単位セルを積層する作業の撤廃又は削減が可能といったメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２０１８／１２４０３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の燃料電池の製造方法では、初めに比較的低温のレーザー光を照射し、その後、比較的高温のレーザー光を照射して、緩やかに温度上昇させて適切なインターコネクト部を形成していた。
【０００６】
また、特許文献１では、１つのレーザー発振器で出力照射強度と送り速度（移動速度）を制御することによりインターコネクト部を形成することも提案している。しかしながら、適切なインターコネクト部を形成するためには、出力照射強度と送り速度（移動速度）を高精度に制御する必要があり、低廉な装置で燃料電池を製造することが困難であった。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、従来よりも容易に電量電池を製造することができる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】
【０００８】
［１］上記目的を達成するため、本発明は、
第１スリット（例えば、実施形態の第１スリット１６１ａ。以下同一。）が形成された第１電極（例えば、実施形態の第１電極１６１。以下同一。）と、第２スリット（例えば、実施形態の第２スリット１６２ａ。以下同一。）が形成された第２電極（例えば、実施形態の第２電極１６２。以下同一。）とを備える燃料電池（例えば、実施形態の燃料電池１０。以下同一。）を製造する方法であって、
前記第１電極及び前記第２電極の何れか一方の電極に前記スリットを形成するスリット形成工程と、
前記一方の電極に、電解質膜（例えば、実施形態の電解質膜１２。以下同一。）を積層させる電解質膜積層工程と、
前記電解質膜にインターコネクト部（例えば、実施形態のインターコネクト部３０。以下同一。）を形成するＩＣ形成工程と、
前記第１電極と前記第２電極との間に前記電解質膜を挟むように、前記スリットが形成された前記第１電極及び前記第２電極の何れか他方の電極を、前記電解質膜に積層させる電極積層工程と、
前記第１スリットを介して前記第１電極が複数に分割されるように、且つ前記第２スリットを介して前記第２電極が複数に分割されるように、前記第１電極及び前記第２電極の側縁部を取り除く側縁部除去工程と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、１つずつ間隔を隔てて第１電極及び第２電極を配置する必要がなく、複数の単位セルで構成される燃料電池を容易に製造することができる。
【００１０】
［２］また、本発明においては、
前記第１電極及び前記第２電極には、前記第１スリットと前記第２スリットとの相対的な位置が所定位置となるように位置決めするための位置決め孔（例えば、実施形態の第１位置決め孔２０１、第２位置決め孔２０２）が設けられていることが好ましい。
【００１１】
本発明によれば、第１スリットと第２スリットとを容易に位置決めすることができる。
【００１２】
［３］また、本発明においては、
前記ＩＣ形成工程は、前記電解質膜積層工程の後であって、前記第２電極積層工程の前に行なわれることが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、第１スリットまたは第２スリットの位置に対応させてインターコネクト部を形成することができ、第１スリットまたは第２スリットとインターコネクト部とが所定位置となるように第１電極または第２電極と電解質膜とを重ね合わせる必要がなく、製造が容易となる。
【００１４】
［４］また、本発明においては、
前記第１電極、前記電解質膜、前記第２電極の積層体を２枚のフィルム（例えば、実施形態の絶縁フィルム１６４）で挟み込み、フィルムの端を接合することで一体化を図る一体化工程を備える。
【００１５】
本発明によれば、第１電極、電解質膜、第２電極が互いに剥がれ難くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用した実施形態の燃料電池を示す模式的断面図である。
【図２】本実施形態の燃料電池の要部を拡大して示す模式的断面図である。
【図３】芳香族系高分子を加熱する前のＦＴ−ＩＲスペクトルを示す図である。
【図４】芳香族系高分子を加熱した後のＦＴ−ＩＲスペクトルを示す図である。
【図５】芳香族系高分子の加熱前後におけるラマンスペクトルを示す図である。
【図６】第１スリット形成工程を示す説明図である。
【図７】電解質膜積層工程とＩＣ形成工程とを示す説明図である。
【図８】第２スリット形成工程を示す説明図である。
【図９】第２電極積層工程を示す説明図である。
【図１０】側縁部除去工程において、第２電極の側縁部を取り除く工程を示す説明図である。
【図１１】側縁部除去工程において、第１電極の側縁部を取り除く工程を示す説明図である。
【図１２】フィルム被覆工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明に実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００１８】
＜燃料電池＞
図１は、本発明を適用した燃料電池の一実施形態を示す模式断面図であり、図２は図１の要部を拡大して示す図であり、上側がアノード、下側がカソードである。図１、図２に示す燃料電池１０の膜・電極接合体（ＭＥＡ）１１は、電解質膜１２の両面側に、ガス拡散層１８を備え、下側には電極層として触媒層１６が、上側には電極層として触媒層１６と電解質膜１２に接する保護層１４が設けられている。すなわち、本実施形態では上側の電極層は触媒層１６と保護層１４の２層で構成されている。さらに、上側のガス拡散層１８の上方には上板２０が設けられ、下側のガス拡散層の下方には下板２２が設けられている。これら上板２０及び下板２２は、所定の圧力でＭＥＡ１１を押圧する押圧部材をなす。なお、図１においては、中央に位置する積層構造を省略して描いている。
【００１９】
上板２０・下板２２それぞれのガス拡散層１８側の面には水素ガス・酸素含有ガス（空気）のための流路溝（図中の凹部分）が設けられている。電解質膜１２の上面（アノード側）の周縁部と上板２０との間にはシール２４が設けられる。シール２４は電解質膜１２と上板２０とに当接し、上板２０と電解質膜１２と間の空間を密封する。なお上板２０には、図示しない水素供給手段から供給される水素を、上板２０と電解質膜１２との間に導入する、図示しない水素導入口が設けられている。一方、電解質膜１２の下面（カソード側）は上面のように密封されることなく、周囲の空気から酸素を取り入れる構造となっている。
【００２０】
また、電解質膜１２の下面（カソード側）では、ＭＥＡ１１の両端部（図１中左端及び右端）下面のガス拡散層１８と下板２２との間には黒鉛シート２６が配され、黒鉛シート２６はガス拡散層１８に当接するよう構成される。それぞれの黒鉛シート２６には導線２８が接続され、燃料電池１０にて生じた電力は導線２８を通じて外部に取り出されることになる。なお、電解質膜１２と、その下面側の触媒層１６、及びガス拡散層１８は、上板２０と下板２２とにより一定の圧力で押圧された状態で挟持されている。
【００２１】
電解質膜１２の上面側の保護層１４、触媒層１６、及びガス拡散層１８、並び電解質膜１２の下面側の触媒層１６、及びガス拡散層１８は複数の分割溝１７により分割され、複数の領域（以下、「電極領域」と呼ぶ。）が形成されている。これら電極領域は、前記分割溝１７の延伸方向を長辺、２つの分割溝間を短辺とする矩形状である。また、電解質膜１２の上面側における電極領域は、下面側の電極領域と対向するように配置されている。
【００２２】
ＭＥＡ１１において、電解質膜１２の上面側の一つの電極領域と、この電極領域の一部に対向する下面側における電極領域と、それらの電極領域の間に位置する電解質膜１２とを含む積層構造により単位セル（発電セル）が構成されている。つまり、図１中、電解質膜１２と、その上面側の保護層１４、触媒層１６、及びガス拡散層１８、並びに下面側の触媒層１６、及びガス拡散層１８からなる積層構造が単位セルである。図１において最も左に位置する単位セルのみを破線Ｌで示す。
【００２３】
電解質膜１２の内部には、一つの単位セルの上面側における電極領域と、前記一つの単位セルの隣の単位セルの下面側の電極領域とを電気的に接続するインターコネクタ部３０を有する。インターコネクタ部３０により、隣接する単位セル同士が電気的に直列接続される。
【００２４】
図１、図２において、各電極領域の幅（２つの分割溝１７の間の長さ）は、例えば、約５ｍｍとすることができ、インターコネクタ部３０の幅は約０．１ｍｍとすることができ、分割溝１７の幅は０．２ｍｍとすることができる。
【００２５】
上述の通り、電解質膜１２と、その下面側の触媒層１６、及びガス拡散層１８は、上板２０と下板２２とにより一定の圧力で押圧された状態で挟持されている。上板２０及び下板２２においては、図１に示す通り、上板２０の突起部２０Ａ及び下板２２の突起部２２Ａがそれぞれ対向位置にあって、インターコネクタ部３０を挟むように形成されている。突起部２０Ａ、２２Ａにより上側と下側の電極層がインターコネクタ部３０に対し押し付けられることになり、これら電極層とインターコネクタ部３０の接触がより確実に保たれる。従って、上側の電極層と下側の電極層との導通がより確保される。
【００２６】
ここで、突起部２０Ａ、２２Ａの幅は、インターコネクタ部３０に対して十分な圧力を印加する観点から、インターコネクタ部３０の幅以上であり、隣り合う単位セル同士の間隔以下とすることが好ましい。
【００２７】
上記の通り、上板２０及び下板２２により、ＭＥＡ１１を押圧するのであるが、押圧手段としては、上板２０及び下板２２を貫通する貫通穴を設け、その貫通穴にボルトを通しナットで締め付ける（この締め付けを複数箇所で行う）ことや、クランプによる締め付け、などが挙げられる。
【００２８】
以上の構成において、アノード側に水素ガスが供給され、カソード側に酸素含有ガス（空気）が供給されることで各単位セルにおいて発電され、２つの黒鉛シート２６に接続した導線２８を通じて電力を取り出すことができる。そして、各単位セルは直列接続されているため、各単位セルの電圧の和が燃料電池１０の電圧となる。
【００２９】
以上の本発明の実施形態に係る燃料電池の構成要素について、以下に詳述する。
【００３０】
［電解質膜］ 
本発明の燃料電池における電解質膜に特に限定はなく、種々の電解質膜を採用することができる。そして、上記の通り、電解質膜内に、隣接する単位セル同士を電気的に直列接続するインターコネクタ部を備える。インターコネクタ部は、後述するように、電解質膜に局所的に熱をかけて炭化することで形成される。
【００３１】
電解質膜のプロトン伝導性樹脂としては、芳香族ポリアリーレンエーテルケトン類や芳香族ポリアリーレンエーテルスルホン類などの炭化水素系ポリマーにスルホン酸基を導入した芳香族系高分子化合物が好ましい。ナフィオン（登録商標）などのパーフルオロスルホン酸樹脂に比べ、炭化によるインターコネクタ部の形成が容易にできるからである。理由は定かではないが、芳香族系高分子は分子構造中に炭素の６員環構造を含むため熱分解により黒鉛化しやすいものと考えられる。このような芳香族系高分子は例えば、約９００℃で加熱することにより導電性をもつ炭化物に変化する。
【００３２】
［触媒層］
触媒層は、例えば、触媒金属を担持した炭素粒子（触媒粒子）を含んで構成される。炭素粒子としては、カーボンブラックを用いることができるが、この他にも、例えば、黒鉛、炭素繊維、活性炭等やこれらの粉砕物、カーボンナノファイバーやカーボンナノチューブ等の炭素化合物を採用することができる。一方、触媒金属としては、白金、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、パラジウム、オスニウム、タングステン、鉛、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、モリブデン、ガリウム、アルミニウム等の金属を単独で又は２種以上組み合わせて使用することができる。
【００３３】
触媒層は前記触媒粒子の他、プロトン伝導樹脂を含む。触媒層は水素ガスや酸素含有ガスとの接触面積が大きくなるよう多孔性の構造をとる。そのため、プロトン伝導樹脂の充填密度は後述の保護層よりも小さく設定される。例えば、触媒層に対するプロトン伝導樹脂は３０〜５０ｗｔ％とすることができる。
【００３４】
一方、積層方向から見たとき、前記一方の面の触媒層は隣接する単位セルの他方の面の触媒層と重ならない。図２に示す燃料電池においては、上側の触媒層１６（図２中、上側の分割溝１７より左側の触媒層）は隣接する単位セルの下側の触媒層１６（図２中、下側の分割溝１７より右側の触媒層）とは重ならないように形成されている。
【００３５】
平面配列型燃料電池は、インターコネクタ部近傍の一方の面の分割溝と他方の面の分割溝に挟まれた領域（図３中、上側の分割溝１７と下側の分割溝１７に挟まれた領域）が正味の電力に寄与しないデッドエリアになるが、そのような領域においても触媒と水素あるいは酸素との電気化学反応が生じうる。ところが、インターコネクタにより両面の電極層が短絡されているため、生じた電気エネルギーは熱に変化する。すると、燃料電池に過度の発熱を生じさせ、燃料電池の性能が低下する虞がある。そこで、積層方向から見たとき、保護層を備える一方の面の触媒層は隣接する単位セルの他方の面の触媒層と重ならないようにする。デッドスペースにおいて一方の面の触媒層と他方の面の触媒層が重なっていないので、デッドスペースにおける両触媒層間での反応が生じ難く、もって発熱を抑制することができる。
【００３６】
図２に示すように、上側の触媒層と下側の触媒層が積層方向から見て重ならなければよいが、前記デッドスペースに上側、下側ともに触媒層を形成しなくてもよい。正味の電力に寄与しない反応をより抑制できるとともに、触媒量の低減にも繋がる。この場合、下側にも保護層を形成しておきインターコネクタ３０と触媒層との導通を確保すればよい。
【００３７】
本実施形態の燃料電池の発電を開始した後の、前記デッドスペースにおける温度変化を表１に示す。なお表中、燃料電池Ｉは前記デッドスペースにおいて上側と下側の触媒層が重なっているものであり、燃料電池IIは前記デッドスペースにおいて上側と下側の触媒層が重なっていないものである。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
上記表より、触媒層に重なりがある燃料電池Ｉは発電開始後から発熱し温度が上昇する。すなわち、無駄な電気化学反応が生じてしまっている。さらに本実施の形態の燃料電池のようにカソード側が開放されたものであると、この発熱により電解質膜が乾燥し、発電性能が低下する虞がある。一方、触媒層が重なってない燃料電池IIは温度上昇が見られないことが分かる。すなわち、上記の無駄な電気化学反応が抑制され、かつ電解質膜の乾燥も抑制されることになる。
【００４０】
［保護層］
電解質膜、又は電解質膜内のインターコネクタ部若しくはその近傍において、ガスがリークするいわゆるクロスリークを防止するために、電解質膜の一方の面側又は両面側に保護層を設けることが好ましい。図１においては、電解質膜１２の上面側に保護層を設けている。
【００４１】
保護層は、クロスリークを防止できるのであればその形態について問わないが、ガスバリア性を備えつつ、さらに電気伝導性及びプロトン伝導性を備えた保護層が好ましい。
【００４２】
上記保護層の一形態として、プロトン伝導性樹脂と導電性カーボン（炭素）とから形成することができる。ガスバリア性を高めるため、プロトン伝導性樹脂の充填密度は、触媒層のそれよりも高く設定される。例えば、保護層におけるプロトン伝導性樹脂は７０ｗｔ％以上とすることができる。なお、プロトン伝導性樹脂は触媒層と同じ材料であっても異なる材料であってもよい。
【００４３】
プロトン伝導性樹脂としては、ナフィオン（登録商標）などのパーフルオロスルホン酸樹脂や前述の芳香族系高分子化合物を用いることができる。
【００４４】
導電性カーボンとしては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどが挙げられる。
【００４５】
上記のような保護層は、例えば、ナフィオン（登録商標）などのプロトン伝導性樹脂の分散液にケッチェンブラック等の導電性カーボンを添加して調製した塗布液を塗布・乾燥することで形成することができる。なお、保護層の厚みとしては、例えば５〜５０μｍとすることができる。
【００４６】
［ガス拡散層］
ガス拡散層は、基材と、多孔質層とが積層されて構成される。 基材は、カーボンペーパーやカーボンクロスを用いることができる。
【００４７】
［上板、下板］
上板２０及び下板２２は、前述のようにガス拡散層１８側にガスのための流路溝（凹部分）を備え、流路溝の間の部分（凸部分）でガス拡散層を押圧する。ＭＥＡ１１の単セル同士はインターコネクタ部３０を通して直列に接続されるので、上板２０及び下板２２は絶縁性の樹脂で形成することが好ましい。当該汎用樹脂としては、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等を挙げることができる。
【００４８】
上板２０及び下板２２は、既に述べたようにそれぞれ突起部２０Ａ、２２Ａを備える。突起部２０Ａ及び２２Ａは、燃料電池１０において、インターコネクタ部３０を挟んで対向位置にあって、ＭＥＡ１１の両面の電極層をインターコネクタ部３０に対し押し付けるように構成される。
【００４９】
なお、上板２０および下板２２による圧力は５ＭＰａ以下とすることが好ましい。
【００５０】
［燃料電池の製造方法］
以上の本発明の燃料電池は、以下に説明する本発明の製造方法により製造することができる。
【００５１】
まず、ガス拡散層１８の素材となるカーボンペーパーを準備する。このカーボンペーパーの一面に対し第１電極１６１としての触媒層１６を形成すべく、触媒とプロトン伝導性樹脂を含むインクを塗工する。さらに、触媒層１６の上に保護層１４を形成するため、第１電極１６１としての触媒層１６の上に導電材（ケッチェンブラックなど）とプロトン伝導性樹脂を含むインクを塗工する。
【００５２】
そして、図６に模式的に示すように、上述したように作成したガス拡散層１８と第１電極層としての触媒層１６の第１積層体（以下、「第１拡散電極積層体１０１」）について、矩形状に裁断して四隅に位置決め用の第１位置決め孔２０１を穿設するとともに、第１電極層としての触媒層１６には、保護層１４を残して触媒層１６だけ部分的にレーザーを照射して直線状に除去する複数の除去部１６ａ（図２参照）を設ける。
【００５３】
［第１スリット形成工程］
また、図６に模式的に示すように、第１スリット形成工程として、第１拡散電極積層体１０１に、除去部１６ａに隣接させて除去部１６ａに平行に延びる電極領域間の分割溝１７となる第１スリット１６１ａを形成する。第１スリット１６１ａの形成は、針状の刃具を用いて機械的に当該部分のガス拡散層１８・第１電極１６１としての触媒層１６を除去する方法やレーザー光を照射し当該部分を蒸発させる方法により行うことができる。
【００５４】
また、後に第１電極１６１の第１スリット１６１ａの両端側の不要部分を容易に取り除けるように、第１スリット１６１ａと除去部１６ａとを横切るようにハーフカットなどで構成される２つの破断可能線１６１ｃが設けられている。また、第１電極１６１の側縁には、破断可能線１６１ｃの間に位置させてＵ字状に切り欠かれた切欠部１６１ｄが設けられている。
【００５５】
［第２スリット形成工程］
次いで、カーボンペーパーからなるガス拡散層１８の一面に第２電極１６２としての触媒層１６を形成すべく、触媒とプロトン伝導性樹脂を含むインクを塗工する。そして、図７に模式的に示すように、ガス拡散層１８と第２電極１６２としての触媒層１６の第２積層体（以下、「第２拡散電極積層体１０２」）を矩形状に裁断すると共に、四隅に第１位置決め孔２０１と同一間隔に設定された第２位置決め孔２０２を穿設し、且つ、第２スリット形成工程として、分割溝１７となる第２スリット１６２ａを形成する。
【００５６】
［電解質膜積層工程］
次いで、図８に模式的に示すように、電解質膜積層工程として、分割溝１７となる第２スリット１６２ａを形成した第２拡散電極積層体１０２の上に電解質膜１２を載置する。図８では電解質膜１２を斜線で示している。
【００５７】
なお、本実施形態においては、第２電極１６２を有する第２拡散電極積層体１０２に電解質膜１２を積層する方法を説明したが、第１電極１６１を有する第１拡散電極積層体１０１に電解質膜１２を積層させてもよい。
【００５８】
［ＩＣ形成工程］
そして、ＩＣ形成工程として、電解質膜１２のインターコネクト部３０を形成しようとする箇所に対して局所的に熱をかけ、電解質膜１２にインターコネクト部３０を形成する。その手段としては、レーザー光照射を挙げることができる。使用するレーザー光源としては、例えば、ＣＯ２レーザーを挙げることができる。
【００５９】
［電極積層工程］
次いで、電極積層工程として、上述のようにしてインターコネクタ部３０を形成した電解質膜１２において、電解質膜１２に積層された第２拡散電極積層体１０２とは逆の面側に、第１拡散電極積層体１０１を第１電極１６１が電解質膜１２側となるよう載置する。分割溝１７となる第１スリット１６１ａはインターコネクト部３０に対し所定の位置となるよう（すなわち、インターコネクト部３０が第１拡散電極積層体１０１の第１電極１６１（保護層１４）で被覆されるよう）、位置合わせして載置される。このとき、第１位置決め孔２０１と第２位置決め孔２０２との位置を合わせて、第２拡散電極積層体１０２と電解質膜１２とを位置決めすることにより、第１スリット１６１ａと第２スリット１６２ａとの位置が所定の位置となるように容易に配置することができる。なお、電解質膜積層工程で第１拡散電極積層体１０１に電解質膜１２を積層している場合には、電極積層工程では、第２拡散電極積層体１０２を電解質膜１２に積層することとなる。
【００６０】
また、電解質膜１２に第１拡散電極積層体１０１を載置するときに、破断可能線１６１ｃで破断させる箇所に位置させてポリテトラフルオロエチレン製のシート１６３を挟ませる。このシート１６３によって、破断される予定の部分において、第１拡散電極積層体１０１と第２拡散電極積層体２０２とがくっつくことを防止し、容易に破断できるようにしている。
【００６１】
［側縁部除去工程］
次いで、側縁部除去工程として、シート１６３を剥がして、第１拡散電極積層体１０１の第１電極１６１を破断可能線１６１ｃに沿って破断し、端の不要部分を除去する。これにより、第１スリット１６１ａの両端も取り除かれ、第１電極１６１が単位セルごとに複数に分割される。
【００６２】
次いで、第２電極１６２の端部を、電解質膜１２ごとを切除する。このとき、第２スリット１６２ａの両端部が取り除かれるように裁断機で切除することにより、第２電極１６２が複数に分割される。
【００６３】
［一体化工程］
そして、一体化工程として、第１電極１６１、電解質膜１２、第２電極１６２を、絶縁フィルム１６４で挟み込んで絶縁フィルム１６４の端同士を直接重ね合わせて接着し、ＭＥＡ１１が製造される。
【００６４】
ここで、プロトン伝導性樹脂として芳香族系高分子を用いた場合の前記インターコネクタ部箇所の前記加熱前と加熱後とにおける、赤外線分光（ＦＴ−ＩＲ）と、ラマン分光の測定結果について示す。図３、図４はそれぞれ加熱前、加熱後のＦＴ−ＩＲスペクトルを示す。加熱前の図３ではプロトン伝導性樹脂中の原子間の結合由来の吸収線が見られるのに対し、加熱後の図４では前記吸収線が消失した。これは加熱によりプロトン伝導樹脂が分解し、炭素質に変化したためと考えられる。
【００６５】
一方、ラマン分光の測定結果では、加熱前にはピークが現れていないものの、加熱後には１３５０ｃｍ−１付近と１６００ｃｍ−１付近にピークが出現していることが分かる（図５）。これらは炭素質材料由来のそれぞれＤバンド、Ｇバンドと考えられ、前記加熱により当該箇所が炭素質に変化していると考えられる。
【００６６】
以上のようにプロトン伝導性樹脂を加熱により炭化させることで、当該箇所に対し体積抵抗率が０．１Ω・ｍｍ程度の導電性を容易に付与することができる。
【００６７】
本実施形態の燃料電池の製造方法によれば、ＩＣ形成工程や、第１電極と第２電極とを重ね合わせるときには、第１スリット及び第２スリットの端部で複数の単位セルの第１電極及び第２電極が１つに接続されているため、単位セルごとの第１電極及び第２電極を、１つずつ間隔を隔てて配置する必要がなく、第１電極と第２電極とを電解質膜を挟んで積層させた後に、端部を切断して、単位セルごとに第１電極と第２電極とが分割される。このため、複数の単位セルで構成される燃料電池を容易に製造することができる。
【００６８】
なお、第１スリット１６１ａは第１電極が電解質膜に積層される前に形成されていればよく、第２スリット１６２ａは第２電極が電解質膜に形成されていればよい。従って、第１電極と第２電極の何れか一方に電解質膜が積層される電解質膜積層工程の時点では、第１電極と第２電極の何れか他方に、スリットが形成されていなくてもよく、他方の電極が電解質膜に積層される前までに他方の電極にスリットを形成すればよい。
【００６９】
また、本実施形態においては、第１位置決め孔２０１と第２位置決め孔２０２とで第１電極１６１と第２電極１６２とが位置決めされるため、第１スリット１６１ａと第２スリット１６２ａとを容易に位置決めすることができる。また、側縁部除去工程にてシート１６３を剥がして第１拡散電極積層体１０１の第１電極１６１の端の不要部分が除去されるが、この除去される範囲に第１位置決め孔２０１と第２位置決め孔２０２が設けられている。このため、その後の膜・電極接合体ＭＥＡの位置決めを行なう際に、第２位置決め孔２０２が邪魔とならず、膜・電極接合体ＭＥＡ部分に影響を及ぼさない。
【００７０】
また、本実施形態においては、ＩＣ形成工程は、電解質膜積層工程の後であって、第２電極積層工程の前に行なわれる。これにより、第１スリット１６１ａの位置に対応させてインターコネクト部３０を形成することができ、第１スリット１６１ａとインターコネクト部３０とが所定位置となるように第１電極１６１と電解質膜１２とを重ね合わせる必要がなく、製造が容易となる。
【００７１】
また、本実施形態の燃料電池の製造方法は、第１電極１６１、電解質膜１２、第２電極１６２の積層体を２枚の絶縁フィルム１６４で挟み込み、絶縁フィルム１６４の端を接合することで一体化を図る一体化工程を備える。本実施形態によれば、第１電極１６１、電解質膜１２、第２電極１６２が互いに剥がれ難くすることができる。
【００７２】
また、一体化工程は側縁部除去工程の前に行なってもよい。このように製造することによって、分割される前に第１電極と第２電極が一体化されるので、第１電極と第２電極との位置決めが容易となる。
【符号の説明】
【００７３】
１０  燃料電池
１２  電解質膜
１４  保護層
１６  触媒層
１６ａ  除去部
１７  分割溝
１８  ガス拡散層
２０  上板
２２  下板
２４  シール
２６  黒鉛シート
２８  導線
３０  インターコネクタ部
１０１  第１拡散電極積層体
１０２  第２拡散電極積層体
１６１  第１電極
１６１ａ  第１スリット
１６１ｃ  破断可能線
１６１ｄ  切欠部
１６２  第２電極
１６２ａ  第２スリット
１６３  シート
１６４  絶縁フィルム
２０１  第１位置決め孔
２０２  第２位置決め孔
【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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