(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜の一方の面に、第１触媒層及び第１ガス拡散層を有する第１電極が配設され、且つ前記固体高分子電解質膜の他方の面に、第２触媒層及び第２ガス拡散層を有する第２電極が配設されるとともに、前記第１ガス拡散層の平面寸法は、前記第２ガス拡散層の平面寸法よりも大きな寸法に設定される電解質膜・電極構造体と、
前記固体高分子電解質膜の外周を周回し、前記第２ガス拡散層側に突出する薄肉状の内周突部と、前記内周突部の基端部を構成し、前記第１ガス拡散層の外周端部に対向する内側壁部とが設けられる樹脂製枠部材と、
を備える燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法であって、
前記第２ガス拡散層の外周を周回して前記固体高分子電解質膜と前記樹脂製枠部材の前記内周突部とを、接着層により接合する第１の工程を有し、
前記第１の工程は、前記樹脂製枠部材の前記内周突部に、前記内側壁部の近傍に位置して第１接着剤を塗布する工程と、
前記第１接着剤が半硬化した後、前記内周突部の、前記第１接着剤の塗布範囲よりも前記内側壁部から離間する範囲に第２接着剤を塗布し、前記第１接着剤及び前記第２接着剤により、前記固体高分子電解質膜の外周縁部と前記樹脂製枠部材の前記内周突部とを接合する工程と、
を有することを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法において、前記第１ガス拡散層の外周端部と前記樹脂製枠部材の前記内側壁部とを、前記外周端部に溶融樹脂が含浸された樹脂含浸部により接合する第２の工程を有することを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の製造方法において、前記樹脂製枠部材には、前記樹脂含浸部を構成する突起部が一体に設けられ、前記突起部が前記外周端部に溶融されて該樹脂含浸部が形成されることを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・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項に記載の製造方法において、前記第１接着剤及び前記第２接着剤は、同一の接着剤を使用することを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、段差ＭＥＡと樹脂製枠部材とを備える燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法に関する。
【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。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ触媒層（電極触媒層）とガス拡散層（多孔質カーボン）とからなるアノード電極及びカソード電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持している。この燃料電池は、所定の数だけ積層して燃料電池スタックを構成するとともに、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
この種の電解質膜・電極構造体では、一方のガス拡散層が固体高分子電解質膜よりも小さな表面積に設定されるとともに、他方のガス拡散層が前記固体高分子電解質膜と同一の表面積に設定される、所謂、段差型ＭＥＡを構成する場合がある。その際、比較的高価な固体高分子電解質膜の使用量を削減させるとともに、薄膜状で強度が低い前記固体高分子電解質膜を保護するために、樹脂製枠部材を組み込んだ枠付きＭＥＡが採用されている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されている膜電極アセンブリが知られている。この膜電極アセンブリでは、図７に示すように、イオン伝導膜１の一方の面に、前記イオン伝導膜１よりも小さな平面寸法を有する触媒層２ａ及び気体拡散層３ａが設けられている。
【０００５】
イオン伝導膜１の一方の面には、気体拡散層３ａに支持されない表面１ａが存在している。イオン伝導膜１の他方の面には、前記イオン伝導膜１の全面にわたって触媒層２ｂ及び気体拡散層３ｂが設けられている。イオン伝導膜１には、気体拡散層３ａ、３ｂのエッジ及び表面１ａを密封するために封止部材４が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００９−５１４１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の特許文献１では、イオン伝導膜１に封止部材４を接合する際、通常、前記イオン伝導膜１の表面１ａと前記封止部材４の内周面４ａとは、接着剤５により接合されている。さらに、気体拡散層３ｂの外周部３ｂｅと封止部材４の内周突部４ｂとは、樹脂含浸部６により接合されている。樹脂含浸部６は、例えば、封止部材４の一部を溶融させたり、別の樹脂部材を溶融させて形成されている。
【０００８】
しかしながら、イオン伝導膜１の表面１ａと封止部材４の内周面４ａとが、接着剤５により接合される際に、前記接着剤５が気体拡散層３ｂの外周部３ｂｅと前記封止部材４の内周突部４ｂとの間に流れ込むおそれがある。このため、気体拡散層３ｂに接着剤５が浸み込んでしまい、前記気体拡散層３ｂの空孔が閉塞される場合がある。これにより、樹脂含浸部６が良好に形成されず、接合強度が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な工程で、段差ＭＥＡを構成する固体高分子電解質膜の外周を周回して樹脂製枠部材を強固且つ容易に接合することが可能な燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体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】
【００１０】
本発明は、固体高分子電解質膜の一方の面に、第１触媒層及び第１ガス拡散層を有する第１電極が配設され、且つ前記固体高分子電解質膜の他方の面に、第２触媒層及び第２ガス拡散層を有する第２電極が配設されるとともに、前記第１ガス拡散層の平面寸法は、前記第２ガス拡散層の平面寸法よりも大きな寸法に設定される電解質膜・電極構造体と、前記固体高分子電解質膜の外周を周回し、前記第２ガス拡散層側に突出する薄肉状の内周突部と、前記内周突部の基端部を構成し、前記第１ガス拡散層の外周端部に対向する内側壁部とが設けられる樹脂製枠部材とを備える燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法に関するものである。
【００１１】
この製造方法は、第２ガス拡散層の外周を周回して固体高分子電解質膜と樹脂製枠部材の内周突部とを、接着層により接合する第１の工程を有している。
【００１２】
そして、第１の工程は、樹脂製枠部材の内周突部に、内側壁部の近傍に位置して第１接着剤を塗布する工程と、前記第１接着剤が半硬化した後、前記内周突部の、前記第１接着剤の塗布範囲よりも前記内側壁部から離間する範囲に第２接着剤を塗布し、前記第１接着剤及び前記第２接着剤により、固体高分子電解質膜の外周縁部と前記樹脂製枠部材の前記内周突部とを接合する工程とを有している。
【００１３】
ここで、接着剤が半硬化であるとは、例えば、ゴム硬度計での計測において、完全硬化時の１０％〜８０％の硬度をいう。ゴム硬度計（デュロメータ）による測定は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５０に準ずる。
【００１４】
また、この製造方法では、第１ガス拡散層の外周端部と樹脂製枠部材の内側壁部とを、前記外周端部に溶融樹脂が含浸された樹脂含浸部により接合する第２の工程を有することが好ましい。
【００１５】
さらに、この製造方法では、樹脂製枠部材には、樹脂含浸部を構成する突起部が一体に設けられ、前記突起部が外周端部に溶融されて前記樹脂含浸部が形成されることが好ましい。
【００１６】
さらにまた、この製造方法では、第１接着剤及び第２接着剤は、同一の接着剤を使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、樹脂製枠部材の内周突部に、内側壁部の近傍に位置して第１接着剤が塗布され、前記第１接着剤が半硬化した後、前記内周突部に、前記第１接着剤の塗布範囲以外の範囲に第２接着剤が塗布されている。
【００１８】
このため、第１接着剤及び第２接着剤により、固体高分子電解質膜の外周縁部と樹脂製枠部材の内周突部とが接合される際、前記第１接着剤が前記内周突部と第１ガス拡散層の外周部との間に流れ込むことがない。従って、第１ガス拡散層の内部に第１接着剤が浸み込んで前記第１ガス拡散層の空孔が閉塞されることを確実に抑制することができる。
【００１９】
これにより、簡単な工程で、樹脂含浸部が良好に形成されて接合強度が向上し、段差ＭＥＡを構成する固体高分子電解質膜の外周を周回して樹脂製枠部材を強固且つ容易に接合することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る製造方法により製造される樹脂枠付き電解質膜・電極構造体が組み込まれる固体高分子型燃料電池の要部分解斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。
【図３】前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体のカソード電極側の正面説明図である。
【図４】前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を製造する方法の説明図である。
【図５】前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を製造する方法の説明図である。
【図６】前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を製造する方法の説明図である。
【図７】特許文献１に開示された膜電極アセンブリの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る製造方法により製造される樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０は、固体高分子型燃料電池１２に組み込まれる。燃料電池１２は、矢印Ａ方向に複数積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックが構成される。
【００２２】
燃料電池１２は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０を第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６で挟持する。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ている。
【００２３】
図２に示すように、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０は、電解質膜・電極構造体１０ａを備える。電解質膜・電極構造体１０ａは、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜１８と、前記固体高分子電解質膜１８を挟持するカソード電極（第１電極）２０及びアノード電極（第２電極）２２とを有する。固体高分子電解質膜１８は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質が使用される。
【００２４】
アノード電極２２は、固体高分子電解質膜１８及びカソード電極２０よりも小さな表面積を有する。なお、カソード電極２０は、アノード電極２２よりも小さな表面積を有していてもよい。
【００２５】
カソード電極２０は、固体高分子電解質膜１８の一方の面１８ａに配置されるとともに、アノード電極２２は、前記固体高分子電解質膜１８の他方の面１８ｂに配置される。
【００２６】
カソード電極２０は、固体高分子電解質膜１８の面１８ａに接合される第１電極触媒層（第１触媒層）２０ａと、前記第１電極触媒層２０ａに積層される第１ガス拡散層２０ｂとを有する。第１電極触媒層２０ａと第１ガス拡散層２０ｂとは、同一の表面寸法に設定される。
【００２７】
アノード電極２２は、固体高分子電解質膜１８の面１８ｂに接合される第２電極触媒層（第２触媒層）２２ａと、前記第２電極触媒層２２ａに積層される第２ガス拡散層２２ｂとを有する。第２電極触媒層２２ａと第２ガス拡散層２２ｂとは、同一の表面寸法に設定される。第１電極触媒層２０ａは、第２電極触媒層２２ａよりも大きな表面積を有しているが、前記第１電極触媒層２０ａと前記第２電極触媒層２２ａとは、同一の表面積に設定されてもよい。
【００２８】
第１電極触媒層２０ａ及び第２電極触媒層２２ａは、カーボンブラックに白金粒子を担持した触媒粒子を形成し、イオン導伝性バインダーとして高分子電解質を使用し、この高分子電解質の溶液中に前記触媒粒子を均一に混合して作製された触媒ペーストを、固体高分子電解質膜１８の両方の面１８ａ、１８ｂに印刷、塗布又は転写することによって構成される。
【００２９】
第１ガス拡散層２０ｂ及び第２ガス拡散層２２ｂは、カーボンブラック及びＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粒子を含む下地層をカーボンペーパに塗布して形成される。下地層は、カーボンペーパと同じ表面寸法に設定されている。なお、下地層は、必要に応じて設ければよい。第１ガス拡散層２０ｂの平面寸法は、第２ガス拡散層２２ｂの平面寸法よりも大きな寸法に設定される。
【００３０】
図１及び図２に示すように、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０は、固体高分子電解質膜１８の外周を周回するとともに、アノード電極２２及びカソード電極２０に接合される樹脂製枠部材２４を備える。樹脂製枠部材２４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）、シリコーンゴム、フッ素ゴム又はＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等で構成される。
【００３１】
樹脂製枠部材２４は、アノード電極２２の外周側に突出して固体高分子電解質膜１８の外周縁部１８ｂｅに当接する薄肉状の内周突部２４ａと、前記内周突部２４ａの基端部を構成し、第１ガス拡散層２０ｂの外周端部２０ｂｅに対向する内側壁部２４ｂとを有する。内周突部２４ａは、アノード電極２２と同一の肉厚を有する。
【００３２】
樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａと固体高分子電解質膜１８の外周縁部１８ｂｅとは、接着層２６により接着される。接着層２６は、例えば、エステル系又はウレタン系のホットメルト接着剤が使用される。ホットメルト接着剤の溶融温度は、例えば、１５０℃〜１７０℃であり、樹脂製枠部材２４の溶融温度は、例えば、３６０℃である。樹脂製枠部材２４とカソード電極２０の第１ガス拡散層２０ｂとは、樹脂含浸部２８により一体化される。樹脂含浸部２８は、後述するように、樹脂製枠部材２４に一体成形される樹脂突起部２８ａにより構成される。
【００３３】
図３に示すように、接着層２６は、固体高分子電解質膜１８の外周縁部１８ｂｅの全周に亘って額縁状に形成される。樹脂含浸部２８は、カソード電極２０を構成する第１ガス拡散層２０ｂの全周に亘って額縁状に形成される。
【００３４】
図１に示すように、燃料電池１２の矢印Ｂ方向（図１中、水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔３２ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔３４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００３５】
燃料電池１２の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔３２ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔３０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００３６】
第２セパレータ１６の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０に向かう面１６ａには、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス出口連通孔３０ｂとに連通する酸化剤ガス流路３６が設けられる。
【００３７】
第１セパレータ１４の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０に向かう面１４ａには、燃料ガス入口連通孔３４ａと燃料ガス出口連通孔３４ｂとに連通する燃料ガス流路３８が形成される。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３２ａと冷却媒体出口連通孔３２ｂとに連通する冷却媒体流路４０が形成される。
【００３８】
図１及び図２に示すように、第１セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、この第１セパレータ１４の外周端部を周回して、第１シール部材４２が一体化される。第２セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、この第２セパレータ１６の外周端部を周回して、第２シール部材４４が一体化される。
【００３９】
図２に示すように、第１シール部材４２は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０を構成する樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａに当接する第１凸状シール４２ａと、第２セパレータ１６の第２シール部材４４に当接する第２凸状シール４２ｂとを有する。第２シール部材４４は、第２凸状シール４２ｂに当接する面が平面を有する平面シールを構成する。なお、第２凸状シール４２ｂに代えて、第２シール部材４４に凸状シール（図示せず）を設けてもよい。
【００４０】
第１及び第２シール部材４２、４４には、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材が用いられる。
【００４１】
図１に示すように、第１セパレータ１４には、燃料ガス入口連通孔３４ａを燃料ガス流路３８に連通する供給孔部４６と、前記燃料ガス流路３８を燃料ガス出口連通孔３４ｂに連通する排出孔部４８とが形成される。
【００４２】
次いで、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０を製造する方法について、以下に説明する。
【００４３】
先ず、図４に示すように、段差ＭＥＡである電解質膜・電極構造体１０ａが作製される。具体的には、触媒と溶媒との混合物にバインダー溶液を投入し、所定のインク粘土まで混合した電極インクを、ＰＥＴフィルムからなるＰＥＴシートにスクリーン印刷により塗工した電極シートを形成し、前記電極シート間に固体高分子電解質膜１８を挟持してホットプレスを行う。その後、ＰＥＴシートを剥がすことにより、固体高分子電解質膜１８の面１８ａ及び面１８ｂには、第１電極触媒層２０ａ及び第２電極触媒層２２ａが形成される。
【００４４】
さらに、第１ガス拡散層２０ｂ及び第２ガス拡散層２２ｂの製造工程では、カーボンブラック及びＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粒子を含む混合物をエチレングリコールに均一に分散させたスラリーが形成される。このスラリーは、カーボンペーパに塗布して乾燥されることにより、前記カーボンペーパと下地層とからなる第１ガス拡散層２０ｂ及び第２ガス拡散層２２ｂが作製される。
【００４５】
そこで、固体高分子電解質膜１８の面１８ａ側に、すなわち、第１電極触媒層２０ａに第１ガス拡散層２０ｂが配置されるとともに、前記固体高分子電解質膜１８の面１８ｂに、すなわち、第２電極触媒層２２ａに第２ガス拡散層２２ｂが配置される。これらが一体に積層されてホットプレス処理されることにより、電解質膜・電極構造体１０ａが作製される。
【００４６】
一方、樹脂製枠部材２４は、金型（図示せず）を用いて射出成形することにより、予め成形される。樹脂製枠部材２４は、肉薄形状の内周突部２４ａを有するとともに、前記内周突部２４ａとは反対側の面には、厚さ方向に突出して樹脂含浸部２８を形成するための樹脂突起部２８ａが一体成形される。
【００４７】
次に、樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａには、内側壁部２４ｂの近傍（第１ガス拡散層２０ｂの外周端部２０ｂｅ近傍）に位置して接着層２６を構成する第１接着剤２６ａが塗布される。第１接着剤２６ａは、所定の時間だけ所定の温度に加熱されることにより、半硬化状態になる。第１接着剤２６ａが半硬化であるとは、例えば、ゴム硬度計での計測において、完全硬化時の１０％〜８０％の硬度をいう。ゴム硬度計（デュロメータ）による測定は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５０に準ずる。
【００４８】
第１接着剤２６ａが半硬化状態に至った後、樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａには、第１接着剤２６ａの塗布範囲以外の範囲（少なくとも内側壁部２４ｂから離間する部位）に第２接着剤２６ｂが塗布される（図５参照）。
【００４９】
第２接着剤２６ｂは、第１接着剤２６ａとの間に隙間ｓを設けるとともに、範囲ｈ（０．５ｍｍ〜２ｍｍ）の中に一部又は全面に亘って設けられる。この第２接着剤２６ｂは、第１接着剤２６ａと同一の接着剤が使用されるが、異なった接着剤でもよい。
【００５０】
そして、樹脂製枠部材２４の内側壁部２４ｂと電解質膜・電極構造体１０ａの第１ガス拡散層２０ｂの外周端部２０ｂｅとが位置合わせされ、第１接着剤２６ａ及び第２接着剤２６ｂが加熱されるとともに、荷重（プレス等）が付与される。これにより、樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａと固体高分子電解質膜１８の外周縁部１８ｂｅとは、接着層２６を介して接着される。接着される際、第１接着剤２６ａの硬化率は、第２接着剤２６ｂの硬化率よりも高い。
【００５１】
さらに、図６に示すように、電解質膜・電極構造体１０ａと樹脂製枠部材２４とが位置合わせされた状態で、荷重が付与されるとともに、前記樹脂製枠部材２４の樹脂突起部２８ａが加熱される。加熱方式としては、レーザ溶着、赤外線溶着やインパルス溶着等が採用される。
【００５２】
従って、樹脂突起部２８ａは、加熱溶融され、前記樹脂突起部２８ａは、カソード電極２０を構成する第１ガス拡散層２０ｂに含浸される。これにより、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０が製造される。
【００５３】
樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０は、図２に示すように、第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６により挟持される。第１セパレータ１４は、樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａに当接し、第２セパレータ１６と共に樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０に荷重を付与する。さらに、燃料電池１２は、所定数だけ積層されて燃料電池スタックが構成されるとともに、図示しないエンドプレート間に締め付け荷重が付与される。
【００５４】
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。
【００５５】
先ず、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３０ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔３４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔３２ａに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。
【００５６】
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから第２セパレータ１６の酸化剤ガス流路３６に導入され、矢印Ｂ方向に移動して電解質膜・電極構造体１０ａのカソード電極２０に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔３４ａから供給孔部４６を通って第１セパレータ１４の燃料ガス流路３８に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路３８に沿って矢印Ｂ方向に移動し、電解質膜・電極構造体１０ａのアノード電極２２に供給される。
【００５７】
従って、各電解質膜・電極構造体１０ａでは、カソード電極２０に供給される酸化剤ガスと、アノード電極２２に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
【００５８】
次いで、カソード電極２０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３０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード電極２２に供給されて消費された燃料ガスは、排出孔部４８を通り燃料ガス出口連通孔３４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００５９】
また、冷却媒体入口連通孔３２ａ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４０に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１０ａを冷却した後、冷却媒体出口連通孔３２ｂから排出される。
【００６０】
この場合、本実施形態では、図４に示すように、樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａには、内側壁部２４ｂの近傍に位置して接着層２６を構成する第１接着剤２６ａが塗布される。そして、図５に示すように、第１接着剤２６ａが半硬化状態に至った後、樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａには、第１接着剤２６ａの塗布範囲以外の範囲に第２接着剤２６ｂが塗布される。
【００６１】
このため、第１接着剤２６ａ及び第２接着剤２６ｂにより、固体高分子電解質膜１８の外周縁部１８ｂｅと樹脂製枠部材２４の内周突部２４ａとを接合する際、第１接着剤２６ａが前記内周突部２４ａの基端部を構成する内側壁部２４ｂと第１ガス拡散層２０ｂの外周端部２０ｂｅとの間に流れ込むことがない。第１接着剤２６ａは、半硬化状態であり、比較的高粘度を有して流動性が低下されているからである。なお、第１接着剤２６ａは、半硬化状態であるため、所望の接着性を確保している。
【００６２】
従って、第１ガス拡散層２０ｂに第１接着剤２６ａが浸み込んで前記第１ガス拡散層２０ｂの空孔が閉塞されることを、確実に阻止することができる。これにより、樹脂含浸部２８が良好に形成されずに、電解質膜・電極構造体１０ａと樹脂製枠部材２４との接合強度が低下することを確実に抑制することが可能になるという効果が得られる。
【００６３】
これにより、簡単な工程で、段差ＭＥＡである電解質膜・電極構造体１０ａを構成する固体高分子電解質膜１８の外周を周回して樹脂製枠部材２４を強固且つ容易に接合することができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、樹脂含浸部２８が樹脂製枠部材２４に一体成形される樹脂突起部２８ａにより構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、樹脂製枠部材２４とは別体の樹脂部材を用意し、この樹脂部材を前記樹脂製枠部材２４と第１ガス拡散層２０ｂとに跨って溶融させることにより、樹脂含浸部２８を形成してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０…樹脂枠付き電解質膜・電極構造体    １０ａ…電解質膜・電極構造体
１２…燃料電池                          １４、１６…セパレータ
１８…固体高分子電解質膜                ２０…カソード電極
２０ａ、２２ａ…電極触媒層              ２０ｂ、２２ｂ…ガス拡散層
２２…アノード電極                      ２４…樹脂製枠部材
２４ａ…内周突部                        ２４ｂ…内側壁部
２６…接着層                            ２６ａ、２６ｂ…接着剤
２８…樹脂含浸部                        ２８ａ…樹脂突起部
３０ａ…酸化剤ガス入口連通孔            ３０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔
３２ａ…冷却媒体入口連通孔              ３２ｂ…冷却媒体出口連通孔
３４ａ…燃料ガス入口連通孔              ３４ｂ…燃料ガス出口連通孔
３６…酸化剤ガス流路                    ３８…燃料ガス流路
４０…冷却媒体流路                      ４２、４４…シール部材
【図１】
0005638508.tif 000002
【図２】
0005638508.tif 000003
【図３】
0005638508.tif 000004
【図４】
0005638508.tif 000005
【図５】
0005638508.tif 000006
【図６】
0005638508.tif 000007
【図７】
0005638508.tif 000008