(57)【要約】      （修正有）【課題】電解質膜の応力集中劣化を抑制する膜構造を提供する。【解決手段】固体高分子型燃料電池の発電積層部１１の高分子電解質膜２０をフッ素系樹脂からなる内側部２０Ｂと、内側部の外周部に形成され、内側部より強度が大きい強度部２０Ａとで構成し、電解質膜２０の強度部２０Ａ上であって、前記強度部２０Ａと前記内側部２０Ｂとの境界部よりも前記電解質膜２０の端部側に設けられ、電解質膜２０を保護するための保護層９０，９１とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
電解質膜であって、内側部と、前記内側部の外周部に形成され、前記内側部より強度が大きい強度部とを有する電解質膜と、
前記電解質膜の前記強度部上に設けられ、前記電解質膜を保護するための保護層と、
を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記保護層は、
前記電解質膜の前記強度部上であって、前記強度部と前記内側部との境界部よりも前記電解質膜の端部側に設けられることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池において、
前記保護層上に設けられる支持部を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池において、
前記電解質膜の前記強度部は、
多孔体に電解質を含浸させて成ることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の燃料電池において、
前記電解質膜の前記強度部は、
前記内側部より厚く形成されて成ることを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の燃料電池において、
前記電解質膜の前記強度部は、
炭化水素系樹脂から成り、
前記内側部は、
フッ素系樹脂から成ることを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の燃料電池において、
前記電解質膜の前記内側部上に設けられる電極と、
前記電極上に設けられるガス拡散層と、
を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
燃料電池であって、
電解質膜であって、内側部と、前記内側部の外周側の少なくとも一部に形成され、前記内側部より強度が大きい強度部とを有する電解質膜と、
前記電解質膜の前記強度部上に設けられ、前記電解質膜を保護するための保護層と、
を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料電池において、
前記保護層は、
前記電解質膜の前記強度部上であって、前記強度部以外の部分と接しないように設けられることを特徴とする燃料電池。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の燃料電池において、
前記電解質膜は、
前記強度部の外周側の少なくとも一部に形成され、前記強度部より強度が小さい外側部を有することを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、電解質膜の周縁部に保護層を設けた燃料電池が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０９５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記燃料電池において、外力が加えられると、保護層のエッジ部（保護層の端面）付近で、応力が集中し、その部分に対応する電解質膜が、クリープを起こすおそれがあった。その結果、電解質膜が、劣化するおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電解質膜の劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
[適用例１]
燃料電池であって、電解質膜であって、内側部と、前記内側部の外周部に形成され、前記内側部より強度が大きい強度部とを有する電解質膜と、前記電解質膜の前記強度部上に設けられ、前記電解質膜を保護するための保護層と、を備えることを要旨とする。
【０００８】
上記構成の燃料電池によれば、保護層に外力が加えられた場合に、保護層に応力集中が生じたとしても、保護層は、強度部上に設けられているので、電解質膜がクリープを起こすことを抑制することができる。その結果、電解質膜が劣化することを抑制することができる。
【０００９】
[適用例２]
適用例１に記載の燃料電池において、前記保護層は、前記電解質膜の前記強度部上であって、前記強度部と前記内側部との境界部よりも前記電解質膜の端部側に設けられることを特徴とする燃料電池。
【００１０】
このようにすれば、保護層に外力が加えられた場合に、保護層で応力集中が生じたとしても、保護層は、強度部上に設けられているので、電解質膜がクリープを起こすことを抑制することができる。その結果、電解質膜が劣化することを抑制することができる。
【００１１】
[適用例３]
適用例１または適用例２に記載の燃料電池において、前記保護層上に設けられる支持部を備えることを特徴とする燃料電池。
【００１２】
このようにすれば、支持部に外力が加えられた場合に、支持部で応力集中が生じたとしても、支持部のエッジは、強度部上に設けられているので、電解質膜がクリープを起こすことを抑制することができる。その結果、電解質膜が劣化することを抑制することができる。
【００１３】
[適用例４]
適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の燃料電池において、前記電解質膜の前記強度部は、多孔体に電解質を含浸させて成ることを特徴とする燃料電池。
【００１４】
このようにすれば、強度部の強度が高い電解質膜を容易に作成することができる。
【００１５】
[適用例５]
適用例１ないし適用例４のいずれかに記載の燃料電池において、前記電解質膜の前記強度部は、前記内側部より厚く形成されて成ることを特徴とする燃料電池。
【００１６】
このようにすれば、他の材料を用いることなく、強度部を作成することができる。
【００１７】
[適用例６]
適用例１ないし適用例５のいずれかの燃料電池において、前記電解質膜の前記強度部は、炭化水素系樹脂から成り、前記内側部は、フッ素系樹脂から成ることを特徴とする燃料電池。
【００１８】
このようにすれば、電解質膜としての性能を低下させることなく強度部を形成することができる。
【００１９】
[適用例７]
適用例１ないし適用例６のいずれかの燃料電池において、前記電解質膜の前記内側部上に設けられる電極と、前記電極上に設けられるガス拡散層と、を備えることを特徴とする燃料電池。
【００２０】
[適用例８]
燃料電池であって、
電解質膜であって、内側部と、前記内側部の外周側の少なくとも一部に形成され、前記内側部より強度が大きい強度部とを有する電解質膜と、
前記電解質膜の前記強度部上に設けられ、前記電解質膜を保護するための保護層と、
を備えることを特徴とする燃料電池。
【００２１】
上記構成の燃料電池によれば、保護層に外力が加えられた場合に、保護層に応力集中が生じたとしても、保護層は、強度部上に設けられているので、電解質膜がクリープを起こすことを抑制することができる。その結果、電解質膜が劣化することを抑制することができる。
【００２２】
[適用例９]
適用例８に記載の燃料電池において、
前記保護層は、
前記電解質膜の前記強度部上であって、前記強度部以外の部分と接しないように設けられることを特徴とする燃料電池。
【００２３】
このようにすれば、保護層に外力が加えられた場合に、保護層で応力集中が生じたとしても、保護層は、強度部上に設けられているので、電解質膜がクリープを起こすことを抑制することができる。その結果、電解質膜が劣化することを抑制することができる。
【００２４】
[適用例１０]
適用例８または適用例９に記載の燃料電池において、
前記電解質膜は、
前記強度部の外周側の少なくとも一部に形成され、前記強度部より強度が小さい外側部を有することを特徴とする燃料電池。
【００２５】
なお、本発明は、上記した燃料電池に限ることなく、単セルアセンブリなどの他の装置発明としての態様で実現することが可能である。また、装置発明に限られず、燃料電池の製造方法などの方法発明の態様で実現することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る燃料電池について、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。
Ａ．実施例：
Ａ１．燃料電池の構成；
図１は、本発明の一実施例における燃料電池の概略構成を表わす断面模式図であり、図２は、図１において破線で囲んだＸ領域を拡大して示す説明図である。本実施例の燃料電池１０００は、固体高分子型燃料電池である。また、本実施例の燃料電池１０００は、電気化学反応が進行する単位であるセルアセンブリ１０と、セパレータ３０とから成るセルユニット１００を積層させたスタック構造を有している。以下では、セルアセンブリ１０を積層する方向を積層方向とも呼ぶ。また、セルアセンブリ１０を構成する板状部材において、厚さ方向に沿った面を端面とも呼ぶ。厚さ方向と積層方向とは、略一致する。セルアセンブリ１０を構成する板状部材において、積層方向（厚さ方向）に垂直な方向に沿った面を面方向とも呼ぶ。
【００２７】
セルアセンブリ１０は、図１に示すように、発電積層部１１と、シール部１６と、によって構成されている。
【００２８】
図２に示すように、発電積層部１１は、板状なＭＥＡ（膜−電極接合体、Membrane Electrode Assembly）１２と、ＭＥＡ１２を挟持する一対の流路形成部１４，１５とによって構成される。
【００２９】
ＭＥＡ１２は、電解質膜２０と、カソード２２と、アノード２４と、保護層９０，９１と、ガス拡散層２６，２８と、を備えている。ＭＥＡ１２は、電解質膜２０を、保護層９０およびカソード２２と、保護層９１およびアノード２４とで挟持し、さらにそのサンドイッチ構造を、ガス拡散層２６，２８で挟持して成る。以下に、ＭＥＡ１２の各部材の具体的構成について説明する。
【００３０】
図３は、電解質膜２０の正面図である。図３に示す電解質膜２０は、図２の電解質膜２０を右側から見た図に相当する。電解質膜２０は、固体高分子電解質により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、図３に示すように、強度部２０Ａと、内側部２０Ｂとを有する。本実施例では、固体高分子電解質として、パーフルオロカーボンスルホン酸を備えるフッ素系樹脂を用いている。なお、固体高分子電解質として、フッ素系樹脂の他、炭化水素系樹脂を用いてもよい。電解質膜２０の膜面に沿った方向であって、周縁部から中心部に向かう方向を内側方向とも呼び、内側方向の反対方向を外側方向とも呼ぶ。
【００３１】
強度部２０Ａは、内側部２０Ｂよりも強度が大きく、図２または図３に示すように、内側部２０Ｂの外周部に形成される。言い換えれば、強度部２０Ａは、電解質膜２０の周縁部に形成され、内側部２０Ｂは、強度部２０Ａより内側方向に形成される。強度部２０Ａは、枠状に形成された多孔体に高分子電解質としてのフッ素系樹脂を含浸させて成る。この多孔体は、例えば、金属、樹脂、または、樹脂で形成される。内側部２０Ｂは、膜状のフッ素系樹脂から成る。
【００３２】
電解質膜２０は、以下のように製造される。すなわち、枠状に形成された多孔体と、高分子電解質としてのフッ素系樹脂が溶けた電解質溶液とを用意し、多孔体および多孔体の内枠部分に電解質溶液をキャストし、その後、乾燥させることで作成することができる。
【００３３】
カソード２２およびアノード２４は、電解質膜２０において強度部２０Ａを覆うように設けられると共に、一部が、内側部２０Ｂ上に設けられている。カソード２２およびアノード２４は、電気化学反応を促進する触媒、例えば、白金、あるいは白金と他の金属から成る合金を備えている。カソード２２およびアノード２４を形成するには、例えば、白金等の触媒金属を担持させたカーボン粉を作製し、この触媒担持カーボンと、電解質膜２０を構成する電解質と同様の電解質とを用いてペーストを作製し、作製した触媒ペーストを電解質膜２０上に塗布すればよい。
【００３４】
保護層９０および保護層９１は、電解質膜２０の強度部２０Ａ上であって、内側部２０Ｂと接しないように設けられている。具体的には、保護層９０および保護層９１は、強度部２０Ａ上であって、強度部２０Ａにおいて電解質膜２０の中心部に最も近い端面ＴＭ１（図２参照）よりも、外側方向に設けられる。この場合、保護層９０において、図２に示すように、電解質膜２０の中心部に最も近い端面ＴＭ２は、強度部２０Ａの端面ＴＭ１よりも外側方向に位置決めする。また、保護層９１において、図２に示すように、電解質膜２０の中心部に最も近い端面ＴＭ３は、強度部２０Ａの端面ＴＭ１よりも外側方向に位置決めする。
【００３５】
本実施例では、保護層９０および保護層９１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で形成されている。なお、保護層９０および保護層９１は、高温下（例えば、１２０℃〜２００℃）における耐熱性や耐酸性に優れたものであればよく、例えば、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルホン、ポリイミドなどで形成されていてもよい。
【００３６】
ガス拡散層２６，２８は、導電性多孔体によって構成されており、例えばカーボンクロスやカーボンペーパによって形成される。このガス拡散層２６，２８は、後述する流路形成部１４，１５よりも平均細孔径が小さな多孔体によって構成されている。
【００３７】
流路形成部１４，１５は、発泡金属や金属メッシュなどの金属製多孔体、あるいは、カーボン製の多孔体によって形成される導電性の薄板状部材であり、本実施例では、チタン製の多孔体を用いている。流路形成部１４，１５は、ＭＥＡ１２およびセパレータ３０と接触するように配置されており、内部に形成される多数の細孔から成る空間は、電気化学反応に供されるガスが通過するセル内ガス流路として機能する。すなわち、カソード２２とセパレータ３０との間に配置される流路形成部１４の細孔が形成する空間は、酸素を含有する酸化ガスが通過するセル内酸化ガス流路として機能する。また、アノード２４とセパレータ３０との間に配置される流路形成部１５の細孔が形成する空間は、水素を含有する燃料ガスが通過するセル内燃料ガス流路として機能する。
【００３８】
流路形成部１５は、面方向において、流路形成部１４より一回り大きく、すなわち、面方向において、流路形成部１４より面積が大きく形成されている。
【００３９】
シール部１６は、隣り合うセパレータ３０間であって発電積層部１１の外周部に設けられ、ＭＥＡ１２の外周部を支持する。具体的には、シール部１６において、電解質膜２０の中心部に最も近い端面ＴＭ４（図２参照）は、保護層９０の端面ＴＭ２や保護層９１の端面ＴＭ３よりも外側方向に設けられる。シール部１６は、弾性材料、すなわち、ゴム（例えば、シリコンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム）や、熱可塑性エラストマによって形成されている。図１および図２に示すように、シール部１６は、一方の側において、隣接する一方のセパレータ３０と隙間無く接着している。また、シール部１６の他方の側にはガス止め凸部６０が形成されており、シール部１６は、このガス止め凸部６０の頭頂部において、隣接する他方のセパレータ３０と接触する。以上のように、シール部１６は、ＭＥＡ１２およびセパレータ３０と一体形成されている。
【００４０】
図４は、発電積層部１１とシール部１６とが一体形成されたセルアセンブリ１０の概略構成を表わす平面図である。図４に示すように、シール部１６は、略四角形状の薄板状部材であり、外周部に設けられた６つの穴部（後述する６つの穴部４０〜４５）と、中央部に設けられて発電積層部１１が組み込まれている略四角形の穴部とを有している。この図４は、図１における右側から見た図であって、既述したガス止め凸部６０が形成された側を表わしており、中央部に設けられた穴部に嵌め込まれた発電積層部１１においては、流路形成部１４が表面に表われている。
【００４１】
図４に示すように、ガス止め凸部６０は、シール部１６の中央部に設けられた穴部に組み込まれた流路形成部１４の外周、および、シール部１６の外周部に設けられた６つの穴部の各々を囲むように、全体として連続して形成された線状凸部である。シール部１６は、弾性材料から成るため、燃料電池内で積層方向に平行な方向に押圧力が加えられることにより、上記したガス止め凸部６０とセパレータ３０との接触部位において、ガスシール性を確保可能となる。なお、以下の説明では、発電積層部１１およびセパレータ３０において、シール部１６の中央部に形成される穴部で露出している部分に対応する領域を、発電領域ＤＡと呼ぶ。
【００４２】
セパレータ３０は、図１に示すように、流路形成部１４と接するカソード側プレート３１と、流路形成部１５と接するアノード側プレート３２と、カソード側プレート３１およびアノード側プレート３２に挟持される中間プレート３３と、を備えている。これら３枚のプレートは、導電性材料、例えばステンレス鋼あるいはチタンやチタン合金といった金属によって形成される薄板状部材であり、カソード側プレート３１、中間プレート３３、アノード側プレート３２の順に重ね合わされて、例えば拡散接合により接合されている。これら３種のプレートは、いずれも凹凸のない平坦な表面を有すると共に、各々、所定の位置に所定形状の穴部を有している。図５は、カソード側プレート３１の形状を示す説明図である。図６は、アノード側プレート３２の形状を示す説明図である。図７は、中間プレート３３の形状を示す説明図である。これら図５〜図７は、各プレートを、図４に示すシール部１６と同じ側、すなわち、図１における右側から見た様子を表わす図である。これら図５〜図７では、既述した発電領域ＤＡを、一点破線で囲んで示している。
【００４３】
カソード側プレート３１、アノード側プレート３２は、いずれも、その外周部においてシール部１６と同様の位置に、６つの穴部（穴部４０，４１，４２，４３，４４，４５）を備えている。これらの６つの穴部は、スタック構造を形成するために各々の薄板状部材が積層された際に互いに重なり合って、燃料電池内部において積層方向に平行に流体を導くマニホールドを形成する。中間プレート３３は、上記６つの穴部のうち、穴部４４，４５は有していないが、後述する複数の冷媒孔５８が、穴部４４，４５に対応する位置に重なるように設けられている。
【００４４】
上記各薄板状部材が備える穴部４０は、酸化ガス供給マニホールドを形成し（図中、Ｏ2 inと表わす）、穴部４１は、酸化ガス排出マニホールドを形成する（図中、Ｏ2 outと表わす）。また、穴部４３は、燃料ガス供給マニホールドを形成し（図中、Ｈ2 inと表わす）、穴部４２は、燃料ガス排出マニホールドを形成する（図中、Ｈ2 outと表わす）。さらに、穴部４４は、冷媒供給マニホールドを形成し（図中、ＣＬＴ inと表わす）、穴部４５は、冷媒排出マニホールドを形成する（図中、ＣＬＴ outと表わす）。
【００４５】
また、カソード側プレート３１は、穴部４０におけるプレート中央部側の辺の近傍において発電領域ＤＡの一辺（図５における上端部）に沿って設けられる酸化ガス供給スリット５０と、穴部４１におけるプレート中央部側の辺の近傍において発電領域ＤＡの他の一辺（図５における下端部）に沿って設けられる酸化ガス排出スリット５１とを備えている（図５参照）。同様に、アノード側プレート３２は、穴部４０におけるプレート中央部側の辺の近傍において発電領域ＤＡの一辺（図６における上端部）に沿って設けられる燃料ガス排出スリット５２と、穴部４１におけるプレート中央部側の辺の近傍において発電領域ＤＡの他の一辺（図６における下端部）に沿って設けられる燃料ガス供給スリット５３とを備えている（図６参照）。
【００４６】
中間プレート３３においては、穴部４０の形状が他のプレートとは異なっており、中間プレート３３の穴部４０は、連通部５４を備えている。この連通部５４は、中間プレート３３とカソード側プレート３１とが積層されたときに酸化ガス供給スリット５０と重なり合うように形成されており、酸化ガス供給マニホールドと酸化ガス供給スリット５０とを連通させる。また、穴部４１においても同様に、酸化ガス排出スリット５１と重なるように、連通部５５が設けられている（図７参照）。さらに、中間プレート３３には、穴部４３および穴部４２の各々に連通して、アノード側プレート３２の燃料ガス供給スリット５３あるいは燃料ガス排出スリット５２と重なる形状の、連通部５７および連通部５６が設けられている。
【００４７】
燃料電池の内部において、穴部４０が形成する酸化ガス供給マニホールドを流れる酸化ガスは、中間プレート３３の連通部５４が形成する空間と、カソード側プレート３１の酸化ガス供給スリット５０とを介して、流路形成部１４内に形成されるセル内酸化ガス流路へと流入する。セル内酸化ガス流路において酸化ガスは、流路形成部１４に平行な方向（面方向）に流れると共に、面方向に垂直な方向（積層方向）へとさらに拡散する。積層方向に拡散した酸化ガスは、流路形成部１４からガス拡散層２６を介してカソード２２に至り、電気化学反応に供される。このように電気化学反応に寄与しつつセル内酸化ガス流路を通過した酸化ガスは、流路形成部１４から、カソード側プレート３１の酸化ガス排出スリット５１および中間プレート３３の連通部５５が形成する空間を介して、穴部４１が形成する酸化ガス排出マニホールドへと排出される。同様に、燃料電池の内部において、穴部４３が形成する燃料ガス供給マニホールドを流れる燃料ガスは、中間プレート３３の連通部５７が形成する空間と、アノード側プレート３２の燃料ガス供給スリット５３とを介して、流路形成部１５内に形成されるセル内燃料ガス流路へと流入する。セル内燃料ガス流路において燃料ガスは、面方向に流れると共に、積層方向へとさらに拡散する。積層方向に拡散した燃料ガスは、流路形成部１５からガス拡散層２８を介してアノード２４に至り、電気化学反応に供される。このように電気化学反応に寄与しつつセル内燃料ガス流路を通過した燃料ガスは、流路形成部１５から、アノード側プレート３２の燃料ガス排出スリット５２および中間プレート３３の連通部５６が形成する空間を介して、穴部４２が形成する燃料ガス排出マニホールドへと排出される。
【００４８】
図４ないし図７では、図１に示した断面図に相当する位置を、１−１断面として示している。図１では、１−１断面において、穴部４０が形成する酸化ガス供給マニホールドから、中間プレート３３の連通部５４およびカソード側プレート３１の酸化ガス供給スリット５０を介して、流路形成部１４内へと酸化ガスが供給される様子が矢印で表わされている。また、１−１断面において、流路形成部１４から、カソード側プレート３１の酸化ガス排出スリット５１および中間プレート３３の連通部５５を介して、穴部４１が形成する酸化ガス排出マニホールドへと酸化ガスが排出される様子が表わされている。
【００４９】
なお、中間プレート３３は、図７に示すように、さらに、発電領域ＤＡを含む領域に、互いに平行に形成された細長い複数の冷媒孔５８を備えている。これらの冷媒孔５８の端部は、中間プレート３３を他の薄板状部材と重ね合わせたときに、穴部４４，４５と重なり合い、冷媒が流れるためのセル間冷媒流路をセパレータ３０内で形成する。すなわち、燃料電池の内部において、穴部４４が形成する冷媒供給マニホールドを流れる冷媒は、上記冷媒孔５８によって形成されるセル間冷媒流路に分配され、セル間冷媒流路から排出される冷媒は、穴部４５が形成する冷媒排出マニホールドに排出される。
【００５０】
以上のように本実施例の燃料電池１０００では、電解質膜２０の周縁部において、保護層９０，９１を設けると共に、保護層９０，９１は、電解質膜２０の強度部２０Ａ上であって、内側部２０Ｂと接しないように設けられている。このようにすれば、保護層９０，９１に積層方向の外力が加えられた場合に、保護層９０，９１の端面ＴＭ２，ＴＭ３付近で、応力集中が生じたとしても、保護層９０，９１は、強度部２０Ａ上に設けられているので、電解質膜２０がクリープを起こすことを抑制することができる。その結果、電解質膜２０が劣化することを抑制することができる。
【００５１】
本実施例の燃料電池１０００では、シール部１６の端面ＴＭ４は、保護層９０の端面ＴＭ２や保護層９１の端面ＴＭ３よりも外側方向に、言い換えれば、電解質膜２０における強度部２０Ａの端面ＴＭ１よりも外側方向に設けられている。このようにすれば、シール部１６に積層方向の外力が加えられた場合に、シール部１６の端面ＴＭ４付近で、応力集中が生じたとしても、端面ＴＭ４は、強度部２０Ａ上に設けられているので、電解質膜２０がクリープを起こすことを抑制することができる。その結果、電解質膜２０が劣化することを抑制することができる。
【００５２】
本実施例の燃料電池１０００では、電解質膜２０の強度部２０Ａを、多孔体に電解質を含浸させて形成するようにしている。このようにすれば、強度が高い強度部２０Ａを備えた電解質膜２０を容易に作成することができる。また、強度部２０Ａと内側部２０Ｂとは、電解質で連結されているので、強度部２０Ａと内側部２０Ｂとの間で剥離が生じることを抑制することができる。
【００５３】
なお、本実施例において、電解質膜２０は、特許請求の範囲における電解質膜に該当し、強度部２０Ａは、特許請求の範囲における強度部に該当し、内側部２０Ｂは、特許請求の範囲における内側部に該当し、保護層９０，９１は、特許請求の範囲における保護層に該当し、シール部１６は、特許請求の範囲における支持部に該当し、カソード２２またはアノード２４は、特許請求の範囲における電極に該当し、ガス拡散層２６，２８は、特許請求の範囲におけるガス拡散層に該当する。
【００５４】
Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５５】
Ｂ１．変形例１：
上記実施例の燃料電池１０００では、電解質膜２０の強度部２０Ａを、多孔体に電解質を含浸させて形成するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、電解質膜２０の周縁部を厚く形成することにより、強度部２０Ａを形成するようにしてもよい。このようにすれば、他の材料を用いることなく、強度部２０Ａを作成することができる。
【００５６】
また、内側部２０Ｂをフッ素系樹脂で形成し、電解質膜２０の周縁部を炭化水素系樹脂で形成することにより、炭化水素系樹脂で形成した周縁部を強度部２０Ａとして形成するようにしてもよい。このようにすれば、プロトン伝導性を妨げることなく、すなわち、電解質膜２０としての性能を低下させることなく強度部２０Ａを形成することができる。
【００５７】
さらに、電解質膜２０の周縁部において、電解質のスルホン酸基に金属イオン（例えば、ナトリウムイオン）を結合させることにより、強度部２０Ａを形成するようにしてもよい。このようにすれば、電解質膜２０の一部改良を行うだけで、容易に強度部２０Ａを形成することができる。
【００５８】
Ｂ２．変形例２：
上記実施例の燃料電池１０００では、電解質膜２０は、内側部２０Ｂと強度部２０Ａとを有しているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、上記燃料電池１０００において、電解質膜２０は、内側部２０Ｂと強度部２０Ａに加え、強度部２０Ａの外周部に、内側部２０Ｂと同じ材質から成り、強度部２０Ａよりも強度が小さい外側部を設けるようにしてもよい。このような燃料電池１０００においても、上記実施例の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施例における燃料電池の概略構成を表わす断面模式図である。
【図２】図１において破線で囲んだＸ領域を拡大して示す説明図である。
【図３】電解質膜２０の正面図である。
【図４】発電積層部１１とシール部１６とが一体形成されたセルアセンブリ１０の概略構成を表わす平面図である。
【図５】カソード側プレート３１の形状を示す説明図である。
【図６】アノード側プレート３２の形状を示す説明図である。
【図７】中間プレート３３の形状を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０…セルアセンブリ
１１…発電積層部
１２…ＭＥＡ
１４…流路形成部
１５…流路形成部
１６…シール部
２０…電解質膜
２０Ａ…強度部
２０Ｂ…内側部
２２…カソード
２４…アノード
２６…ガス拡散層
２８…ガス拡散層
３０…セパレータ
３１…カソード側プレート
３２…アノード側プレート
３３…中間プレート
６０…凸部
９０…保護層
９１…保護層
１００…セルユニット
１０００…燃料電池
ＤＡ…発電領域
ＴＭ１…端面
ＴＭ２…端面
ＴＭ３…端面
ＴＭ４…端面
【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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