(57)【要約】【課題】燃料電池スタックを形成するそれぞれの燃料電池セル内の電解質膜に異種材料が付着等することを効果的に防止でき、燃料電池スタックの中から性能が低下した燃料電池セルを抜き出して交換するといったメンテナンスに際してその効率性に優れた燃料電池の製造方法を提供する。【解決手段】燃料電池セルが複数積層され、積層されたそれぞれの膜電極接合体１およびガス透過層２，３，５，６の周縁に一体成形されたガスケット８が形成されて複数の燃料電池セル１０、…からなる一つのモジュール３００が形成され、単数もしくは複数の該モジュールから燃料電池スタックが形成される、燃料電池の製造方法であり、ガスケット８以外のモジュール３００の構成部材を積層し、締結して締結体２００を形成する第１の工程と、締結体２００の周縁にガスケット８を成形し、該ガスケット８にて該締結体２００が一体となったモジュール３００を形成する第２の工程と、からなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極接合体と、その両側に配されたガス透過層と、いずれか一方のガス透過層側に配されたセパレータと、からなる燃料電池セルが複数積層され、積層されたそれぞれの膜電極接合体およびガス透過層の周縁に一体成形されたガスケットが形成されて複数の燃料電池セルからなる一つのモジュールが形成され、複数の該モジュールが積層されて、もしくは一つの該モジュールのみから燃料電池スタックが形成されてなる、燃料電池の製造方法であって、
ガスケット以外の前記モジュールの構成部材を積層し、積層方向で締結して締結体を形成する第１の工程と、
締結体の周縁にガスケットを成形し、該ガスケットにて該締結体が一体となった前記モジュールを形成する第２の工程と、からなる、燃料電池の製造方法。
【請求項２】
前記ガス透過層が、ガス拡散層、もしくは、金属多孔体からなるガス流路層、もしくはそれらの積層体のいずれか一方からなる、請求項１に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項３】
前記第１の工程では、積層されたモジュールの構成部材の両側にターミナルプレートを配して前記締結体を形成する、請求項１または２に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項４】
前記第１の工程では、積層されたモジュールの構成部材の両側にターミナルプレートを配し、該ターミナルプレートの両側に絶縁プレートを配して前記締結体を形成する、請求項１または２に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項５】
前記第１の工程では、積層されたモジュールの構成部材の両側にターミナルプレートを配し、該ターミナルプレートの両側に絶縁プレートを配し、該絶縁プレートの両側にエンドプレートを配して前記締結体を形成する、請求項１または２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、複数の燃料電池セルにガスケットが一体成形されて一つのモジュールを成し、このモジュールが複数積層されて、もしくは一つの該モジュールから燃料電池スタックを形成している燃料電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池の燃料電池セルは、イオン透過性の電解質膜と、該電解質膜を挟持するアノード側およびカソード側の触媒層とから膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）が形成され、たとえば、このＭＥＡとこれを挟持するアノード側およびカソード側のガス拡散層（ＧＤＬ）とから電極体（ＭＥＧＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ＆  Ｇａｓ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）が形成され、電極体に燃料ガスもしくは酸化剤ガスを提供するとともに電気化学反応によって生じた電気を集電するための金属多孔体からなるガス流路層とセパレータが電極体の両側に配されて構成されている。なお、セパレータにガス流路溝が形成された燃料電池セルも従来一般のものであり、この形態の場合にはガス流路層となる金属多孔体は不要である。実際の燃料電池スタックは、所要電力に応じた基数の燃料電池セルが積層され、スタッキングされることによって形成されている。
【０００３】
上記構成の燃料電池セルにおいては、膜電極接合体に供給される燃料ガスや酸化剤ガス、さらにはセルの昇温を抑止するための冷却水などの流体をシールするためのガスケットが電極体および金属多孔体の周縁に形成されている。このガスケットは燃料電池セルごとに形成されており、電極体および金属多孔体の周縁にガスケットを有した燃料電池セルを所定の基数だけ積層した後にスタッキングがおこなわれている。このガスケットの成形は一般に射出成形や圧縮成形にておこなわれている。たとえば射出成形の場合を取り上げると、成形型のキャビティ内にセパレータを収容し、次いでガス流路となるアノード側もしくはカソード側の一方の金属多孔体を収容し、次いで電極体もしくは膜電極接合体を収容し、次いでアノード側もしくはカソード側の他方の金属多孔体を収容した姿勢で、電極体および金属多孔体の周縁のガスケット成形用キャビティに樹脂を注入するものである。
【０００４】
上記するセパレータは、たとえばチタンやステンレスからなる２枚のプレートの間に流路が形成されたプレートが介層された３層構造のものや、中間層を樹脂製の枠材とし、２枚のプレートの一方から多数のディンプルや流路を画成するリブを突出させて冷却水流路を形成するものなどがある。この３層構造のセパレータは、当該セル自体のアノード側もしくはカソード側のいずれか一方のセパレータであると同時に、積層姿勢において隣接するセルのアノード側、もしくはカソード側の他方のセパレータとなるものである。すなわち、この３層構造セパレータを有する燃料電池セルのセル構成部材は、一つの３層構造セパレータと、アノード側およびカソード側の金属多孔体（ガス流路層）と、膜電極接合体もしくは電極体と、からなり、複数の燃料電池セルが積層された姿勢において、任意の燃料電池セルは、その両端にアノード側およびカソード側のセパレータを有することとなる。
【０００５】
従来の燃料電池スタックは、上記のごとく、ガスケットが成形された燃料電池セルを積層してスタッキングされるものである。たとえば２００〜４００基程度の燃料電池セルが積層されて燃料電池スタックが形成されるものにおいて、各燃料電池セルには固有の電圧センサが設けてあり、セル電圧が所定値以下に落ち込んだ燃料電池セルが特定されると、その燃料電池セルがスタック内から抜き取られて別途の燃料電池セルと交換されるようになっている。
【０００６】
しかし、多数の燃料電池セルがスタッキングされてなる燃料電池スタックからそのスタッキングを解除し、要交換の燃料電池セルのみを抜き取って別途のセルと交換する作業が極めて煩雑であることは理解に易く、当該分野ではその改善が叫ばれている。
【０００７】
ところで、膜電極接合体を構成する電解質膜は、気孔を有するガス拡散層や金属多孔体などのガス透過層を介して外部に流体連通した状態となっている。この電解質膜は、異種材料のコンタミネーションによってその特性を大きく劣化させるものである。したがって、すべての燃料電池セルがそれぞれ単独で射出成形され、次いでそれらが組み付けられている現状においては、すべての燃料電池セルが、射出成形の際（たとえば揮発ガスによるコンタミネート）、もしくは組み付けの際にその電解質膜が異種材料によってコンタミネートされる危険性を有している。このような観点からも、燃料電池セルごとに射出成形等にてガスケットを形成し、これを積層させて燃料電池スタックを形成するという製造方法の見直しや改善、この製造方法によってできる燃料電池スタックの構造の改良は必至であり、そのための開発が急務の課題である。特に、家屋等の定置型として、あるいはハイブリッド車や電気自動車等の移動型として、燃料電池の普及が拡大の一途を辿っている昨今、その性能向上と生産性向上の双方を満足させる必要があることに鑑みれば、上記する急務の課題を効果的に解決できる燃料電池の開発は極めて重要である。
【０００８】
なお、従来の公開技術に目を転じれば、燃料電池の組み付け性や分解性を向上させることを目的とした燃料電池の製造方法に関する技術が特許文献１に開示されている。しかし、この技術も、ガスケットを燃料電池セルごとに形成してセルを積層し、スタッキングするものであることから、上記する課題を効果的に解消するまでには至らない。
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１２３８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、燃料電池スタックを形成するそれぞれの燃料電池セル内の電解質膜に異種材料がコンタミネート（付着等）することを効果的に防止でき、燃料電池スタックの中から性能が低下した燃料電池セルを抜き出して交換するといったメンテナンスに際してその効率性に優れた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】
【００１１】
前記目的を達成すべく、本発明による燃料電池の製造方法は、膜電極接合体と、その両側に配されたガス透過層と、いずれか一方のガス透過層側に配されたセパレータと、からなる燃料電池セルが複数積層され、積層されたそれぞれの膜電極接合体およびガス透過層の周縁に一体成形されたガスケットが形成されて複数の燃料電池セルからなる一つのモジュールが形成され、複数の該モジュールが積層されて、もしくは一つの該モジュールのみから燃料電池スタックが形成されてなる、燃料電池の製造方法であって、ガスケット以外の前記モジュールの構成部材を積層し、積層方向で締結して締結体を形成する第１の工程と、締結体の周縁にガスケットを成形し、該ガスケットにて該締結体が一体となった前記モジュールを形成する第２の工程と、からなるものである。
【００１２】
本発明の製造方法によって製造される燃料電池は、複数の燃料電池セルを一つのモジュールとして形成し、このモジュールを複数積層して、もしくは一つのモジュールのみを燃料電池スタックとしたものであり、一つのモジュールにおいては、たとえば成形型内に複数の燃料電池セル（の構成部材）を収容し、射出成形や圧縮成形する前段で、積層された複数の燃料電池セルを締結（スタッキング）させて締結体を形成し、その後に射出成形等することにより、各セルのガスケットが一度に形成され、一体成形された該ガスケットにて複数のセルが繋がれたモジュールを成すものである。
【００１３】
したがって、たとえば一つのモジュールが３０基の燃料電池セルから構成される場合においては、射出成形や圧縮成形に際して、その両端以外の内部の２８基の燃料電池セルの膜電極接合体は外部から完全に遮断されることとなり、異種材料が膜電極接合体を構成する電解質膜にコンタミネートすることを抑止できる。
【００１４】
また、燃料電池の供用後のメンテナンスに際しては、セル単位ではなく、モジュール単位でその交換をおこなうことができる。すなわち、一つのモジュールは一体成形されたガスケットにてセル分離できない姿勢となっており、隣接するモジュール同士は分離自在に接触しているだけであるから（接触部でシール構造を形成している）、性能低下したセルを有するモジュールの抜き取りも容易となり、燃料電池スタックの再生も容易となる。
【００１５】
この燃料電池（燃料電池スタック）を構成するモジュールの規模は多様に存在し、たとえば３００基の燃料電池セルが積層されて一つの燃料電池が構成されるものにおいて、２基〜５０基程度の範囲のセル基数で一つのモジュールを構成することができる。なお、複数の燃料電池セルで一つのモジュールを形成し、このモジュールを複数積層して一つの燃料電池スタックが形成されるものにおいて、このモジュールを多セル１モジュールの燃料電池などと称することもできる。
【００１６】
ここで、燃料電池セルの構造は、膜電極接合体（ＭＥＡ）のアノード側とカソード側の双方に拡散層基材と集電層からなるガス拡散層を具備する形態、アノード側とカソード側のいずれか一方は集電層のみを具備する（拡散層基材が廃された）形態の双方を含んでいる。また、本明細書では、これらのいずれの形態も電極体（ＭＥＧＡ）と称呼している。また、この構成部材ユニットからなる燃料電池セルにおいては、いわゆるフラットタイプのセパレータと電極体の間に、ガス流路層（エキスパンドメタル等の金属多孔体）が配された構造の他にも、電極体の両側にガス流路溝が形成されたセパレータが直接配された従来一般のセル構造を含むものである。さらに、「ガス透過層」とは、ガス拡散層とガス流路層の双方を含む意味である。したがって、ガス流路層を具備しないセル形態においては「ガス透過層」は「ガス拡散層」を意味するものであり、ガス拡散層とガス流路層の双方を具備するセル形態においては「ガス透過層」は「ガス拡散層」と「ガス流路層」の双方もしくはいずれか一方を意味するものである。また、ガス透過層がガス拡散層と金属多孔体からなるガス流路層の積層体からなる形態においては、該金属多孔体のみが電解質膜よりも側方に張り出している形態などもある。
【００１７】
本発明の製造方法は、まず、モジュール構成部材を積層後に射出成形や圧縮成形に先行して、積層されたセル積層体を積層方法に締結し（て締結体を形成し）、次いで、ガスケットを成形して締結体の全体を一体成形するものであり、これにより、以下の効果を奏するものである。すなわち、積層体を締結する前にガスケットを成形し、次いで全体を締結する場合と比較すると、この場合には、ガスケット成形時に積層体の全体が圧縮され、成形型から取り外された際にガスケットを具備するモジュールが圧力開放に伴い、特に弾性変形が期待されるガス拡散層が膨らんでしまう。より具体的には、モジュールの両側はガスケットにて膨らみが抑制されることから、モジュールの中央部位においてその膨らみは顕著となる。そのため、これらのモジュールを複数積層し、スタッキングして燃料電池スタックを形成しようとした場合に、各モジュールがそれらの中央部位にて膨らんでいることから、その周縁部分で流体シール性を担保できなくなってしまう。すなわち、各モジュールのガスケットには上記する酸化剤ガスや燃料ガス、冷却流体が流通する複数のマニホールドがそれぞれ対応する位置に設けられており、モジュール同士を積層させた際に、対応するマニホールド同士が連通するようになっている。しかし、モジュールの中央部位が膨らんだ状態では、その周縁のガスケットのマニホールド部位において、双方のマニホールドを流体連通させることが困難となり、上記のごとく、流体シール性の担保が困難となるものである。
【００１８】
これに対して、上記する本発明の製造方法によれば、射出成形等に先行して、複数の燃料電池セルの積層体をスタッキングして締結体を形成し、その後にこの締結体の周縁に射出成形等にてガスケットを成形することにより、燃料電池セルの積層体のたとえば中央部分が膨らんで、その周縁の流体シール性が阻害されるといった課題が効果的に解消される。
【００１９】
なお、上記する本発明の製造方法において、前記第１の工程では、積層されたモジュールの構成部材の両側にターミナルプレートを配して前記締結体を形成するものであってもよいし（すなわち、締結体にターミナルプレートが含まれる）、積層されたモジュールの構成部材の両側にターミナルプレートを配し、該ターミナルプレートの両側に絶縁プレートを配して前記締結体を形成するものであってもよい（すなわち、締結体にターミナルプレートと絶縁プレートが含まれる）。さらには、前記第１の工程において、積層されたモジュールの構成部材の両側にターミナルプレートを配し、該ターミナルプレートの両側に絶縁プレートを配し、該絶縁プレートの両側にエンドプレートを配して前記締結体を形成するものであってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
以上の説明から理解できるように、本発明の燃料電池の製造方法によれば、複数の燃料電池セルを一体成形されたガスケットにて一体のモジュールとし、複数のモジュールが積層されて燃料電池スタックが形成されていることにより、燃料電池スタックを構成する燃料電池セルの電解質膜のほとんどを、燃料電池の製造過程で異種材料とコンタミネートされることから効果的に防護することができる。さらには、性能不良となった燃料電池セルを単独で取り除くのではなく、スタッキングを解除した後に、単数のもしくは複数の性能不良な燃料電池セルをこれらを包含するモジュール単位で取り除き、新規なモジュールと交換することにより、メンテナンス効率性を格段に向上させることができる。また、射出成形等に先行して燃料電池セルの積層体をスタッキングすることにより、該積層体の中央が膨らんで、その周縁の（マニホールドにおける）流体シール性が阻害されるという課題を効果的に解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図示例では、エンドプレートまで積層された段階でスタッキングされ、次いでガスケットが一体成形されてモジュールが形成される形態を図示しているが、ターミナルプレートまで積層された段階でスタッキングされ、ガスケットが一体成形された後に絶縁プレートおよびエンドプレートが配設されてもよいし、ターミナルプレートおよび絶縁プレートまで積層された段階でスタッキングされ、ガスケット成形後にエンドプレートが配設されてもよい。また、製造されたモジュールがフルスタックであってもよいし（たとえば３００基の燃料電池セルから燃料電池スタックが形成される場合に、３００基の燃料電池セルから一つのモジュールが形成されている形態）、複数のモジュールから燃料電池スタックが形成される形態であってもよい（たとえば、５０基の燃料電池セルから一つのモジュールが形成され、６つのモジュールから燃料電池スタックが形成される形態）。
【００２２】
図１は、モジュールを構成する複数の燃料電池セルが積層されてなる、セル積層体を示した縦断面図であり、スタッキングおよびガスケット成形される前の状態を説明した図である。
【００２３】
セル積層体１００を構成する各燃料電池セル（ガスケットを具備しない状態の燃料電池セル）は、３層構造を呈する１つのセパレータ７（図ではアノード側のセパレータとする）と、アノード側の金属多孔体６（ガス透過層）、膜電極接合体１とカソード側およびアノード側のガス拡散層２，３（ガス透過層）とからなる電極体４、カソード側の金属多孔体５（ガス透過層）と、から構成されている。なお、図示例以外にも、ガス拡散層２，３のいずれか一方（の拡散層基材）を具備しない燃料電池セルであってもよい。
【００２４】
ここで、膜電極接合体１を構成する電解質膜は、たとえば、スルホン酸基やカルボニル基を持つフッ素系イオン交換膜、置換フェニレンオキサイドやスルホン化ポリアリールエーテルケトン、スルホン化ポリアリールエーテルスルホン、スルホン化フェニレンスルファイドなどの非フッ素系のポリマーなどから形成される。
【００２５】
また、触媒層は、触媒が担持された導電性担体（粒子状のカーボン担体など）と、電解質と、分散溶媒（有機溶媒）と、を混合して触媒溶液（触媒インク）を生成し、これを電解質膜やガス拡散層等の基材に塗工ブレードにて層状に引き伸ばして塗膜を形成し、温風乾燥炉等で乾燥することで触媒層が形成される。ここで、触媒溶液を形成する電解質は、プロトン伝導性ポリマーである、有機系の含フッ素高分子を骨格とするイオン交換樹脂、例えばパーフルオロカーボンスルフォン酸樹脂、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルホン、スルホン化ポリスルフィド、スルホン化ポリフェニレン等のスルホン化プラスチック系電解質、スルホアルキル化ポリエーテルエーテルケトン、スルホアルキル化ポリエーテルスルホン、スルホアルキル化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホアルキル化ポリスルホン、スルホアルキル化ポリスルフィド、スルホアルキル化ポリフェニレンなどのスルホアルキル化プラスチック系電解質などを挙げることができる。なお、市販素材としては、ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）（登録商標、デュポン社製）やフレミオン（Ｆｌｅｍｉｏｎ）（登録商標、旭硝子株式会社製）などを挙げることができる。
【００２６】
また、分散溶媒としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、プロピレンカーボネート、酢酸エチルや酢酸ブチルなどのエステル類、芳香族系あるいはハロゲン系の種々の溶媒を挙げることができ、さらには、これらを単独で、もしくは混合液として使用することができる。さらに、触媒が担持された導電性担体に関し、この導電性担体としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーなどの炭素材料のほか、炭化ケイ素などに代表される炭素化合物などを挙げることができ、この触媒（金属触媒）としては、たとえば、白金や白金合金、パラジウム、ロジウム、金、銀、オスミウム、イリジウムなどのうちのいずれか一種を使用することができ、好ましくは白金または白金合金を使用するのがよい。さらに、この白金合金としては、たとえば、白金と、アルミニウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ガリウム、ジルコニウム、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、バナジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、チタンおよび鉛のうちの少なくとも一種との合金を挙げることができる。
【００２７】
また、ガス拡散層２，３は、拡散層基材と集電層（ＭＰＬ）からなるものであり、拡散層基材としては、電気抵抗が低く、集電を行えるものであれば特に限定されるものではないが、たとえば、導電性無機物質を主とするものを挙げることができ、この導電性無機物質としては、ポリアクリロニトリルからの焼成体、ピッチからの焼成体、黒鉛及び膨張黒鉛等の炭素材やこれらのナノカーボン材料、ステンレススチール、モリブデン、チタン等を挙げることができる。また、拡散層基材の導電性無機物質の形態は特に限定されるものではなく、たとえば繊維状あるいは粒子状で用いられるが、ガス透過性の点から無機導電性繊維であって、特に炭素繊維が好ましい。無機導電性繊維を用いた拡散層基材としては、織布あるいは不織布いずれの構造のものも使用することができ、カーボンペーパーやカーボンクロスなどを挙げることができる。織布としては、平織、紋織、綴織など、特に限定されるものではなく、不織布としては、抄紙法、ウォータージェットパンチ法によるものなどが挙げられる。さらに、この炭素繊維としては、フェノール系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維などを挙げることができる。さらに、集電層はアノード側、カソード側の触媒層から電子を集める電極の役割を果たすものであり、導電性材料である、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、金、銀、銅及びこれらの化合物または合金、導電性炭素材料などから形成できる。
【００２８】
また、３層構造のセパレータ７は、ステンレスやチタンからなる金属プレート７１，７２と、その間に、金属素材で冷却水流路が形成された中間層７３が介層されたものである。なお、樹脂素材の枠材を中間層とし、２枚の金属プレートの一方のプレートから多数のディンプル、もしくは流路画成用のリブが突出された形態であってもよい。
【００２９】
また、図示を省略しているが、触媒層の周縁であって電解質膜が該触媒層と密着していない露出領域には、ガス拡散層から突出する毛羽が電解質膜に突き刺さるのを防止し、さらには、射出成形されるガスケットに対して電解質膜を補強する効果を奏する保護ポリマーフィルムが接着されている。この保護ポリマーフィルムは、ポリテトラフルオロエチレン、ＰＶＤＦ（二フッ化ポリビニル）、ポリエチレン、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、コポリアミド、ポリアミドエラストマ、ポリイミド、ポリウレタン、ポリウレタンエラストマ、シリコーン、シリコンゴム、シリコンベースのエラストマなどから形成されるものである。
【００３０】
また、金属多孔体５，６は、エキスパンドメタルや金属発泡焼結体などから形成でき、たとえば、チタンやステンレス、銅、ニッケル等の耐食性に優れた金属素材の発泡焼結体からガス流路層が形成されるものである。
【００３１】
図示するセル積層体１００では、ガス拡散層がスタッキング時の圧縮力を受けた際に弾性変形し、膜電極接合体に該圧縮力を均一に作用させるために、このガス拡散層は若干厚めに形成されており、したがって、図１で示すように、セル積層体１００を形成した際には、その中央が外側（図では上下）に膨らんだ状態となり易い。この姿勢でセル積層体１００を成形型内に収容し、射出成形等してガスケットをその周縁に成形すると、中央が膨らみ、周縁部のみが射出圧によってより圧縮された状態でモジュールが形成されてしまう。このようなモジュールでは、マニホールドＭの周縁において、たとえばその外側領域に比して内側領域がより膨らんでしまい、内側領域で十分なシール性が担保されないといった問題が生じることは理解に易い。
【００３２】
そこで、図１で示すセル積層体１００を形成した後に、図２で示すように、該セル積層体１００の両側にターミナルプレート９１，９１を配し、該ターミナルプレート９１，９１の両側に絶縁プレート９２，９２を配し、該絶縁プレート９２，９２の両側にエンドプレート９３，９３を配し、エンドプレート９３，９３間にテンションプレート９４，９４を配した姿勢で全体をスタッキングし（スタッキング時の圧縮力：Ｐ）、締結体２００を形成する。
【００３３】
ガスケットを射出成形等する前段で締結体２００を形成することにより、図１で示すセル積層体１００が有していた中央部の膨らみを解消し、もってマニホールドＭ周縁のシール性を担保することができる。
【００３４】
次いで、締結体２００を不図示の成形型内に収容し、樹脂を射出成形等することにより、締結体２００の周縁にガスケット８が一体に成形されたモジュール３００が製造される。
【００３５】
なお、このガスケット８は、ブチル系ゴムやウレタン系ゴム、シリコーンＲＴＶゴム、耐メタノール性を有するエポキシ系樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、炭化水素樹脂などの樹脂素材にて成形される。
【００３６】
また、図３は、たとえば燃料ガスの供給マニホールドＭ、および排気マニホールドＭを通る断面で切断したものであり、モジュール３００を構成する各燃料電池セル１０，…の積層姿勢において、その積層方向に流体連通したマニホールドＭを形成している。図３では、マニホールドＭから供給された燃料ガスが３層構造のセパレータ７中のガス流路７ａを介してアノード側の金属多孔体６に提供される構造を示している。したがって、別の断面においては、カソード側の金属多孔体５に酸化剤ガスを提供するためのマニホールドが形成されている。
【００３７】
図からも明らかなように、たとえば射出成形に際し、モジュール３００を構成する燃料電池セル１０，…の電解質膜のほとんどは、複数のセルが積層していることで外部の異種材料と接触できないようになっており、したがって、特に射出成形の際に揮発ガスなどがコンタミネートすること、さらには、セル同士を積層する工程の際に浮遊する異種材料等がコンタミネートすることを防止できる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの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ける設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】モジュールを構成する複数の燃料電池セルが積層されてなる、セル積層体を示した縦断面図である。
【図２】図１で示すセル積層体の両側にターミナルプレートが配され、該ターミナルプレートの両側に絶縁プレートが配され、該絶縁プレートの両側にエンドプレートが配された姿勢でスタッキングされ、締結体が形成されている状態を示した縦断面図である。
【図３】図２で示す締結体の周縁にガスケットが一体成形されてモジュールが形成されている状態を示した縦断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…膜電極接合体、２…（カソード側）ガス拡散層（ガス透過層）、３…（アノード側）ガス拡散層（ガス透過層）、４…電極体、５…（カソード側の）金属多孔体（ガス透過層、ガス流路層）、６…（アノード側の）金属多孔体（ガス透過層、ガス流路層）、７…セパレータ、７１，７２…金属プレート、７３…流路形成用中間層、７ａ…ガス流路、８…ガスケット、９１…ターミナルプレート、９２…絶縁プレート、９３…エンドプレート、９４…テンションプレート、１０…燃料電池セル、１００…セル積層体、２００…締結体、３００…モジュール、Ｍ…マニホールド
【図１】
2010113890.tif 000003
【図２】
2010113890.tif 000004
【図３】
2010113890.tif 000005