(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と第２の電極との間に電解質膜を挟んでなる電極構造体と、この電極構造体の両側に積層されてガス流路を形成するセパレータとの間に介装され、前記ガス流路を気密的にシールする燃料電池の枠状シールの装着方法であって、
前記シールを予め所定の形状に成形しておき、このシールの内側に前記電極構造体を嵌合させて、これらシールと電極構造体とを一体成形することを特徴とする燃料電池のシール装着方法。
【請求項２】
第１の電極と第２の電極との間に電解質膜を挟んでなる電極構造体と、この電極構造体の両側に積層されてガス流路を形成するセパレータとの間に介装され、前記ガス流路を気密的にシールする燃料電池の枠状シールの装着方法であって、
第１の型と第２の型とを具備するホットプレス型の第１の型に、前記第１の電極をセットする工程と、
前記第１の型における前記第１の電極の周囲に、予め所定の形状に成形され、前記電解質膜への接触部分に接着剤が付着されたシールの内側を嵌合させてセットする工程と、
このシールの接着剤付着部分および前記第１の電極に前記電解質膜を積層する工程と、
この電解質膜に前記第２の電極を積層する工程と、
これらを、前記第１の型と前記第２の型とで挟み込んで互いに密着させるとともに、ホットプレスを行って一体成形することを特徴とする燃料電池のシールの装着方法。
【請求項３】
第１の電極と第２の電極との間に電解質膜を挟んでなる電極構造体と、この電極構造体の両側に積層されてガス流路を形成するセパレータとの間に介装され、前記ガス流路を気密的にシールする燃料電池の枠状シールの装着方法であって、
第１の型と第２の型とを具備するホットプレス型の第１の型に、前記第１の電極をセットする工程と、
前記第１の型における前記第１の電極の周囲に、予め所定の形状に成形され、かつ、一部が内側に突出する補強材が装入されたシールの内側を嵌合させるとともに、補強材の突出部が第１の電極の一部に重なる状態で積層する工程と、
このシールの前記補強材の突出部を挟む状態で前記第１の電極に前記電解質膜を積層する工程と、
この電解質膜に前記第２の電極を積層する工程と、
これらを、前記第１の型と前記第２の型とで挟み込んで互いに密着させるとともに、ホットプレスを行って一体成形することを特徴とする燃料電池のシールの装着方法。
【請求項４】
第１の電極と第２の電極との間に電解質膜を挟んでなる電極構造体と、この電極構造体の両側に積層されてガス流路を形成するセパレータとの間に介装され、前記ガス流路を気密的にシールする燃料電池の枠状シールの装着方法であって、
第１の型と第２の型とを具備するホットプレス型の第１の型に、前記第１の電極をセットする工程と、
前記第１の型における前記第１の電極の周囲に、予め所定の形状に成形され、かつ、一部が内側に突出する突出部を有するシールの内側を嵌合させるとともに、突出部が第１の電極の一部に重なる状態で積層する工程と、
このシールの前記突出部を挟む状態で前記第１の電極に前記電解質膜を積層する工程と、
この電解質膜に前記第２の電極を積層する工程と、
これらを、前記第１の型と前記第２の型とで挟み込んで互いに密着させるとともに、ホットプレスを行って一体成形することを特徴とする燃料電池のシールの装着方法。
【請求項５】
前記シールには、一部が露出する状態で補強材が装入されており、この補強材の露出部分に前記接着剤を付着させることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池のシールの装着方法。
【請求項６】
前記シールには補強材が装入されており、シールに前記接着剤を付着させることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池のシールの装着方法。
【請求項７】
前記シールは、加熱加硫または硬化を要するエラストマー系材料、または加熱を要さない熱可塑性エラストマーであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電池のシールの装着方法。
【請求項８】
前記シールは、常温硬化型または熱硬化型液状材料からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電池のシールの装着方法。
【請求項９】
前記補強材は、樹脂製または金属製のシート、もしくは樹脂製または金属製のワイヤであることを特徴とする請求項３、５または６に記載の燃料電池のシールの装着方法。
【請求項１０】
前記シールが前記セパレータに気密的に当接する両面のうちの少なくとも一面に、セパレータに当接する凸条が少なくとも外側と内側の２重の状態で形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の燃料電池のシールの装着方法。
【請求項１１】
前記第１の電極と前記第２の電極の面積が異なり、かつ、これら電極が、縁部をずらした状態で前記電解質膜を挟んで積層されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の燃料電池のシールの装着方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の燃料電池のシールの装着方法によってシールが装着された複数の電極構造体を、セパレータを介して積層させてなることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体高分子型燃料電池のガスシールに用いられるシールを所定箇所に装着する方法およびそのようなシールを備えた燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体高分子型燃料電池は、平板状の電極構造体の両側にセパレータが積層された積層体が１ユニットとされ、複数のユニットが積層されて燃料電池スタックとして構成される。電極構造体は、正極側および負極側のガス拡散電極板の間に電解質膜が挟まれた積層体である。セパレータは電子伝達機能を有する材料からなるもので、燃料ガスである水素ガス、酸素や空気等の酸化剤ガスおよび冷媒等がそれぞれ独立して流通する多数の溝状のガス流路を備え、各ガス流路間の凸条が電極板に接触する状態で、電極構造体に積層されている。
【０００３】
このような燃料電池によると、例えば、負極側に配されたセパレータのガス流路に燃料ガスを流し、正極側に配されたセパレータのガス流路に酸化剤ガスを流すと、電気化学反応が起こって電気が発生する。燃料電池の作動中においては、各電極板は電気化学反応によって生成した電子をセパレータとの間で伝達させると同時に燃料ガスおよび酸化剤ガスを拡散させる。また、負極側の電極板は燃料ガスに化学反応を起こさせプロトンと電子を発生させ、正極側の電極板は酸素とプロトンと電子から水を生成し、電解質膜はプロトンをイオン伝導させる。そして、正負の電極板から電力が取り出される。
【０００４】
上記のような燃料電池においては、燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷媒等を、それぞれ独立したガス通路に流通させる必要があることから、これらガス流路をシールによって隔絶している。シールする箇所としては、燃料電池スタックの構造により多少異なるが、例えば、燃料電池スタックを貫通するガス流路の連通口の周囲、電極構造体の周縁部、セパレータの表面に設けられる冷媒通路の周囲、セパレータの表面の周縁部等が挙げられる。
【０００５】
従来のシール技術としては、フッ素系、シリコーン系、エチレン・プロピレン系等の有機ゴムからなる弾性材料をシート状やＯリング状に成形してシール箇所に装着し、積層状態で圧縮されることによって生じる反発力によってシールする構造が一般的である。この他には、黒鉛やセラミックス等からなる無機材料を圧縮した状態とするシールや、加締めによってシールするメカニカルシール等が挙げられる。
【０００６】
ところで、燃料電池は携行されたり車両に搭載されたりして使用されるものがある。その場合には、特に小型化や薄板化が求められるが、上記セパレータが比較的脆い黒鉛でできている場合には、燃料電池スタックに組み付ける際に破壊を招きやすい。したがって、用いるシールとしては、柔らかく、かつ、適度な反発力を有し、組み付け時にセパレータの破壊が起こらない上記有機ゴムが広く用いられている。
【０００７】
このようなシールを、例えば電極構造体の電解質膜とセパレータとの間に装着するには、従来、金型に電極構造体を組み込み、金型内に設定したキャビティにシール材料である加硫ゴムを充填し、そのシール材料を硬化させて電解質膜に一体成形させる方法が採られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電極構造体の電解質膜は湿度に応じて変形しやすく皺等が生じやすいため、シール性の確保が困難であり、しかも、電極構造体の厚さのばらつきによって十分なシールの締め代を確保しにくいといった難点を有している。そこで、上記のようにシールを一体成形する装着方法は、これら難点を解消し得る方法として有効とされている。しかしながら、このような方法では、シール材料を加硫成形する際に、通常、高温・高圧下で行うので、過剰な熱的負荷が電解質膜や電極板に加わり、このため、電解質膜や電極板に劣化が生じたり、加硫成形時のハンドリングの際に電解質膜や電極板に汚染や破損が生じる場合があった。
【０００９】
したがって本発明は、加熱による電極構造体への悪影響が生じることなく、電極構造体にシールを好適に装着することのできる燃料電池のシールの装着方法およびそのようなシールを備えた燃料電池を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料電池のシールの装着方法は、第１の電極と第２の電極との間に電解質膜を挟んでなる電極構造体と、この電極構造体の両側に積層されてガス流路を形成するセパレータとの間に介装され、ガス流路を気密的にシールする燃料電池の枠状シールの装着方法であって、シールを予め所定の形状に成形しておき、このシールの内側に電極構造体を嵌合させて、これらシールと電極構造体とを一体成形することを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、予めシールを成形しておき、そのシールを電極構造体に一体成形するので、従来のように加硫成形すると同時に電極構造体にシールを装着する方法と比べると、過剰な熱的負荷が電極構造体に加わることがない。したがって、電解質膜や電極板に劣化、汚染あるいは破損等の不具合は生じず、シールを健全に電極構造体に装着することができる。また、電極構造体はシール付きとなるので、電極構造体とセパレータとを交互に積層して燃料電池スタックを組み立てる際に、別体のシールを操作する手間が省けるとともに、シールに捻れやずれが生じにくく、高いシール機能を得ることができる。また、予め成形されたシールの内側に電極構造体が嵌合される構造なので、シールと電極構造体相互の位置決めが確実に行われ、このため、シールの装着を容易に行うことができる。
【００１２】
また、本発明は、第１の電極と第２の電極との間に電解質膜を挟んでなる電極構造体と、この電極構造体の両側に積層されてガス流路を形成するセパレータとの間に介装され、ガス流路を気密的にシールする燃料電池の枠状シールの装着方法であって、第１の型と第２の型とを具備するホットプレス型の第１の型に、第１の電極をセットする工程と、第１の型における第１の電極の周囲に、予め所定の形状に成形され、電解質膜への接触部分に接着剤が付着されたシールの内側を嵌合させてセットする工程と、このシールの接着剤付着部分および第１の電極に電解質膜を積層する工程と、この電解質膜に第２の電極を積層する工程と、これらを、第１の型と第２の型とで挟み込んで互いに密着させるとともに、ホットプレスを行って一体成形することを特徴としている。この発明では、シールに一部が露出する補強材を装入し、この補強材の露出部分に接着剤を付着させる形態と、補強材を装入したシールに接着剤を付着させる形態を含む。
【００１３】
また、本発明は、第１の電極と第２の電極との間に電解質膜を挟んでなる電極構造体と、この電極構造体の両側に積層されてガス流路を形成するセパレータとの間に介装され、ガス流路を気密的にシールする燃料電池の枠状シールの装着方法であって、第１の型と第２の型とを具備するホットプレス型の第１の型に、第１の電極をセットする工程と、第１の型における第１の電極の周囲に、予め所定の形状に成形され、かつ、一部が内側に突出する補強材が装入されたシールの内側を嵌合させるとともに、補強材の突出部が第１の電極の一部に重なる状態で積層する工程と、このシールの補強材の突出部を挟む状態で第１の電極に電解質膜を積層する工程と、この電解質膜に第２の電極を積層する工程と、これらを、第１の型と第２の型とで挟み込んで互いに密着させるとともに、ホットプレスを行って一体成形することを特徴としている。
【００１４】
また、本発明は、第１の電極と第２の電極との間に電解質膜を挟んでなる電極構造体と、この電極構造体の両側に積層されてガス流路を形成するセパレータとの間に介装され、ガス流路を気密的にシールする燃料電池の枠状シールの装着方法であって、第１の型と第２の型とを具備するホットプレス型の第１の型に、第１の電極をセットする工程と、第１の型における第１の電極の周囲に、予め所定の形状に成形され、かつ、一部が内側に突出する突出部を有するシールの内側を嵌合させるとともに、突出部が第１の電極の一部に重なる状態で積層する工程と、このシールの突出部を挟む状態で第１の電極に電解質膜を積層する工程と、この電解質膜に第２の電極を積層する工程と、これらを、第１の型と第２の型とで挟み込んで互いに密着させるとともに、ホットプレスを行って一体成形することを特徴としている。
【００１５】
上記３つの具体的方法では、電極板と電解質膜とから構成される電極構造体を製造すると同時に、シールを電極構造体の電解質膜に装着することができる。また、予め成形されたシールの内側に電極構造体が嵌合される構造なので、シールと電極構造体相互の位置決めが確実に行われ、このため、シールの装着を容易に行うことができる。
また、上記いずれの発明において、シールがセパレータに気密的に当接する両面のうちの少なくとも一面に、セパレータに当接する凸条が少なくとも外側と内側の２重の状態で形成されている形態を含む。この形態によれば、２重の凸条によるシール機能に加え、凸条間が空いていることによりこれら凸条がセパレータに密接する面圧が向上するので、シール性能が大幅に向上する。また、積層されるシールの凸条どうしを直接突き当てて積層させる構造を採ることもできる。さらに本発明は、第１の電極と第２の電極の面積が異なり、かつ、これら電極が、縁部をずらした状態で電解質膜を挟んで積層されている形態を含む。この形態によれば、各電極から電解質膜が受ける応力が分散し、電解質膜が破れたりする損傷が防止される。
【００１７】
なお、本発明のシールは、加熱加硫または硬化を要するエラストマー系材料、または加熱を要さない熱可塑性エラストマーが用いられる。また、この他のシールの材料としては、常温硬化型または熱硬化型液状材料が挙げられる。また、本発明における補強材としては、樹脂製または金属製のシート、もしくは樹脂製または金属製のワイヤが用いられる。
【００１８】
次に、本発明の燃料電池は、上記本発明のいずれかのシールの装着方法によってシールが装着された複数の電極構造体を、セパレータを介して積層させてなることを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（１）第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る燃料電池のシールの装着方法を（ａ）〜（ｅ）の順に示す一部断面図である。図１の符合１０Ａは予め成形されたシール、２０は電極構造体である。シール１０Ａは平面視矩形の枠状に形成されており、電極構造体２０と図示せぬセパレータとの積層体の間の周縁部に介装され、電極構造体２０とセパレータとの間に形成されるガス流路を気密的にシールするものである。シール１０Ａの下面には、断面台形状の外側凸条１１およびこの外側凸条１１よりも幅狭の内側凸条１２が２重の状態で形成されている。但し、装着されるセパレータにおける内側凸条１２に対応する部分に凸条がある場合には、内側凸条１２は必要ない。一方、シール１０Ａの上面には、下面側の外側凸条１１と上下対称となる凸条１３が形成されている。シール１０Ａの上面における凸条１３の内側には、断面矩形状の段部１４が形成され、さらにこの段部１４の内側には、電極構造体２０を構成する電解質膜が密着する平坦な密着面１５が形成されている。なお、シール１０Ａは、加熱加硫または硬化を要するエラストマー系材料、加熱を要さない熱可塑性エラストマー、または常温硬化型もしくは熱硬化型液状材料等が用いられる。
【００２０】
図１の符合３０、４０は、それぞれホットプレス型を構成する矩形状の上型（第２の型）および下型（第１の型）である。図１（ａ）に示すように、下型４０の上面の周縁部には、断面台形状の外側溝４１および内側溝４２が２重の状態で形成されている。これら溝４１，４２は、下型４０の外形縁に沿った平面視矩形状であって、シール１０Ａの下面側の外側凸条１１および内側凸条１２がそれぞれ嵌合するようになされている。
【００２１】
一方、図１（ｅ）に示すように、上型３０の下面の周縁部には、下型４０の外側溝４１と同様の溝３１が形成されている。この溝３１は、下型４０の外側溝４１に対応しており、シール１０Ａの外側凸条１３が嵌合するようになされている。上下の型３０，４０の中央には、電極構造体２０を構成する正極板（第２の電極）２１および負極板（第１の電極）２２Ａがそれぞれ嵌合する矩形状の凹所３３，４３が形成されている。この場合、下型４０の凹所４３の方が上型３０の凹所３３よりも面積が小さく、図１（ｅ）に示すように、上下の型３０，４０を合わせた状態で、上型３０の凹所３３の周縁部が全周にわたって下型４０の凹所４３よりも外側に出るようになされている。
【００２２】
上記電極構造体２０は、図１（ｄ）に示すように、一対のガス拡散電極板（正極板２１と負極板２２Ａ）の間に電解質膜２３が挟まれた三層構造である。電解質膜２３は、例えばスルホン酸基を側鎖に有するフッ素系膜（例えば旭硝子社製：フレミオンやデュポン社製：ナフィオン等）が用いられる。この場合、負極板２２Ａの方が正極板２１よりも面積が小さく、電解質膜２３は正極板２１と同寸法である。そして、これらを積層した状態で、正極板２１および電解質膜２３の周縁部が全周にわたって負極板２２Ａよりも外側に出るようになされ、かつ、電解質膜２３の下面の周縁部が露出するようになされている。
【００２３】
次いで、図１を参照してシール１０Ａを電極構造体２０に装着する手順を説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、ホットプレス型の下型４０の凹所４３に負極板２２Ａを嵌合してセットする。このセット状態では、負極板２２Ａは凹所４３から厚さ約半分が突出する。次に、図１（ｂ）に示すように、シール１０Ａの密着面１５に接着剤５０を塗布し、このシール１０Ａを、下面側の各凸条１１，１２を各溝４１，４２に嵌合することにより下型４０にセットする。この状態で、密着面１５は負極板２２Ａの上面と同一レベルとなる。次に、図１（ｃ）に示すように、電解質膜２３を負極板２２Ａおよびシール１０Ａの密着面１５に積層する。電解質膜２３は、シール１０Ａの段部１４の内側に隙間なく収まる寸法とされる。次いで、図１（ｄ）に示すように、電解質膜２３の上に正極板２１を積層する。
【００２４】
この後、図１（ｅ）に示すように、溝３１を凸条１３に、また、凹所３３を正極板２１に嵌合して上型３０を下型４０に合わせ、これら型３０，４０でシール１０Ａおよび電極構造体２０を挟み、ホットプレスを行う。ホットプレスの条件としては、例えば、温度：１５０〜１６０℃、時間：１〜２分、圧力：１〜２ＭＰａである。ホットプレスされると、正極板２１および負極板２２Ａに電解質膜２３が密着して電極構造体２０が組まれ、さらにシール１０Ａが接着剤５０を介して電解質膜２３、すなわち電極構造体２０に対し一体的に装着される。
【００２５】
上記実施形態によれば、予めシール１０Ａを成形しておき、そのシール１０Ａを電極構造体２０に一体成形するので、従来のように加硫成形すると同時に電極構造体にシールを装着する方法と比べると、過剰な熱的負荷が電極構造体２０に加わることがない。したがって、正極板２１、負極板２２Ａおよび電解質膜２３に劣化、汚染、破損等の不具合は生じず、シール１０Ａを健全に電極構造体２０に装着することができる。また、電極構造体２０はシール１０Ａが装着されたものとなるので、電極構造体２０とセパレータとを交互に積層して燃料電池スタックを組み立てる際に、別体のシールを操作する手間が省けるとともに、シール１０Ａに捻れやずれが生じにくく、高いシール機能を得ることができる。さらに、電極構造体２０の組立てと電極構造体２０へのシール１０Ａの装着をホットプレス時に同時に行えるので、工程の省略が図られる。
また、シール１０Ａの下面には凸条１１，１２が外側と内側の２重の状態で形成されているので、２重の凸条１１，１２によるシール機能に加え、凸条１１，１２間が空いていることによりこれら凸条１１，１２がセパレータに密接する面圧が向上するので、シール性能が大幅に向上する。また、積層されるシール１０Ａの凸条１１，１３を直接突き当てて積層させる構造を採ることもできる。
また、正極板２１と負極板２２Ａとは面積が異なり、これら正極板２１と負極板２２Ａが、縁部をずらした状態で電解質膜２３を挟んで積層されているので、正極板２１と負極板２２Ａから電解質膜２３が受ける応力が分散し、電解質膜２３が破れたりする損傷が防止される。
【００２６】
次いで、本発明の第２〜第８実施形態を説明する。これら実施形態で参照する図面で上記第１実施形態と同一の構成要素には同一の符合を付し、その説明を省略する。また、図８を除いてホットプレス型の図示は省略してある。
【００２７】
（２）第２実施形態
図２（ａ），（ｂ）は、第２実施形態のシールの装着方法を示している。この第２実施形態では、シール１０Ａの内周部に枠状の補強材６０Ａが装入されている。この補強材６０Ａは樹脂製または金属製の薄板状シートからなるもので、その外周部がシール１０Ａの段部１４の下部に装入された状態となっており、この装入部分よりも外周側の上面は露出して上記密着面１５と同様の密着面６１を構成している。また、補強材６０Ａとシール１０Ａの内周側の端面は、互いに揃っている。
【００２８】
第２実施形態のシール装着の手順は上記第１実施形態と同様であり、図２（ａ）に示すように、補強材６０Ａの密着面６１に接着剤５０を塗布しておき、ホットプレスした状態で、図２（ｂ）に示すように、密着面６１が接着剤５０を介して電解質膜２３に接着されるとともに、シール１０Ａが電極構造体２０に一体的に装着される。
【００２９】
（３）第３実施形態
図３（ａ），（ｂ）は、第３実施形態のシールの装着方法を示している。図３（ａ）に示すように、この第３実施形態では、上記補強材６０Ａが、内周側の端縁を残してシール１０Ａの内部に装入されている。補強材６０Ａの装入部分は、第２実施形態の装入部分よりもやや下方で、内周側の端縁のみがシール１０Ａの内周側の端縁と同一面となって露出している。但し、補強材６０Ａの端縁は必ずしも露出している必要はない。そして、シール１０Ａの密着面１５は第１実施形態と同様に構成されている。
【００３０】
この第３実施形態のシール装着の手順も上記第１実施形態と同様であり、シール１０Ａの密着面１５に接着剤５０を塗布しておき、ホットプレスした状態で、図３（ｂ）に示すように、密着面１５が接着剤５０を介して電解質膜２３に接着されるとともに、シール１０Ａが電極構造体２０に一体的に装着される。
【００３１】
（４）第４実施形態
図４（ａ），（ｂ）は、第４実施形態のシールの装着方法を示している。図４（ａ）に示すように、この第４実施形態では補強材６０Ｂがシール１０Ａに装入されている。この補強材６０Ｂは、内周側の端部がシール１０Ａから内側に突出しており、第２実施形態で示した補強材６０Ａと同じ形態でシール１０Ａに装入されている。すなわち、この補強材６０Ｂは第２および第３実施形態の補強材６０Ａよりも幅が大きく、その分が突出部６２として内側に突出している。
【００３２】
この第４実施形態のシール装着の手順も第１実施形態と同様であるが、補強材６０Ｂの密着面６３には接着剤５０を塗布せず、ホットプレス型の下型４０にシール１０Ａをセットする。これにより、補強材６０Ｂの突出部６２が負極板２２Ａの周縁に重なる。次いで、電解質膜２３を負極板２２Ａに積層すると、補強材６０Ｂの突出部６２が負極板２２Ａと電解質膜２３に挟まれた状態となる。この後、正極板２１を電解質膜２３に積層してホットプレスを行い、図４（ｂ）に示すようにシール１０Ａを電極構造体２０に一体的に装着する。この場合、シール１０Ａは、補強材６０Ｂの突出部６２が負極板２２および電解質膜２３に圧着もしくは融着することにより、電極構造体２０に装着される。負極板２２Ａは補強材６０Ｂの突出部６２に重なることにより、その重畳部分が補強材６０Ｂの厚さ分だけ僅かに屈曲する。
【００３３】
（５）第５実施形態
図５（ａ），（ｂ）は、第５実施形態のシールの装着方法を示している。この第５実施形態は上記第４実施形態の変形例であって、補強材６０Ｂの突出部６２による屈曲を避けるために、図５（ａ）に示すように、負極板として、補強材６０Ｂの突出部６２への重畳部分に段差４４が形成された負極板（第２の電極）２２Ｂが用いられている。すなわちこの段差４４は、負極板２２Ｂの上面の外周縁に形成されており、その深さは補強材６０Ｂの厚さと同等である。第５実施形態では、シール１０Ａをホットプレスの下型４０にセットすると、負極板２２Ｂの段差４４に補強材６０Ｂの突出部６２が嵌まり込む。図５（ｂ）はホットプレスを行って電極構造体２０にシール１０Ａを一体的に装着させた状態であり、負極板２２Ｂは補強材６０Ｂの突出部６２の影響を受けず平らな下面が保たれる。
【００３４】
（６）第６実施形態
図６（ａ），（ｂ）は、第６実施形態のシールの装着方法を示している。この第６実施形態では、上記シール１０Ａの代わりに、シール１０Ｂが用いられている。このシール１０Ｂは、その内周部に、上記第４および第５実施形態の補強材６０Ｂの突出部６２と同様に突出する突出部１６が形成されている。突出部１６の厚さは上記補強材６０Ｂと同等であり、ホットプレスが行われると、図６（ｂ）に示すように、補強材６０Ｂの突出部６２の代わりにシール１０Ｂの突出部１６が負極板２２Ａと電解質膜２３に挟み込まれて装着される。負極板２２Ａはシール１０Ｂの突出部１６に重なることにより、その重畳部分が突出部１６の厚さ分だけ僅かに屈曲する。
【００３５】
（７）第７実施形態
図７（ａ），（ｂ）は、第７実施形態のシールの装着方法を示している。この第７実施形態は、上記第５と第６実施形態との組み合わせであって、段差４４が形成された第５実施形態の負極板２２Ｂと、突出部１６が形成されたシール１０Ｂが用いられている。この場合、シール１０Ｂをホットプレスの下型４０にセットすると、負極板２２Ｂの段差にシール１０Ｂの突出部１６が嵌まり込み、ホットプレス後は装着される。そして、図７（ｂ）に示すように、負極板２２Ｂはシール１０Ｂの突出部１６の影響を受けず平らな下面が保たれる。
【００３６】
（８）第８実施形態
図８は、第８実施形態のシールの装着方法を示している。この第８実施形態では、第１実施形態のシール１０Ａが用いられており、さらに、正極板２１、負極板２２Ａおよび電解質膜２３からなる電極構造体２０を予め一体成形して用意しておく。
【００３７】
シール１０Ａを装着するには、まず、図８（ａ）に示すように、密着面１５に接着剤５０を塗布したシール１０Ａをホットプレス型の下型４０にセットする。次いで、図８（ｂ）に示すように、電極構造体２０の負極板２２Ａ側を下に向け、図８（ｃ）に示すように、負極板２２Ａを下型４０の凹所４３に嵌合させるとともに、露出する電解質膜２３の下面を接着剤５０が塗布されたシール１０Ａの密着面１５に重ねることにより、電極構造体２０を下型４０にセットする。この後は、第１実施形態と同様で、図８（ｄ）に示すように上型３０を下型４０に合わせ、これら型３０，４０でシール１０Ａおよび電極構造体２０を挟み、ホットプレスを行ってシール１０Ａを電極構造体２０に対し一体的に装着する。
【００３８】
上記第２〜第８実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果、すなわち、過剰な熱的負荷が加わることによる電極構造体への悪影響が回避されるとともに、燃料電池スタックを構成する際に別体のシールを装着する手間が省け、シールに捻れやずれが生じにくく高いシール機能を得ることができるといった効果が奏される。また、特に第４〜第７実施形態では、シール１０Ａに装入された補強材６０Ｂの突出部６２を負極板２２Ａ（または負極板２２Ｂ）と電解質膜２３とで挟み込むか、あるいはシール１０Ｂの突出部１６を負極板２２Ａ（または負極板２２Ｂ）で挟み込み、圧着や融着によってシール１０Ａ（１０Ｂ）を装着するので、接着剤と不要とし、かつ、装着強度の向上が図られる。
【００３９】
上記第１〜第８実施形態のシールの装着方法によってシールが装着された電極構造体は、セパレータを介して複数を積層させることにより、燃料電池スタックとして構成することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シールを予め所定の形状に成形しておき、このシールを、電極構造体のシール装着部にセットして電極構造体と一体成形して装着するので、加熱による電極構造体への悪影響が生じることなくシールを電極構造体に好適に装着することができる。また、予め成形されたシールの内側に電極構造体が嵌合される構造なので、シールと電極構造体相互の位置決めが確実に行われ、このため、シールの装着を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシールの装着方法の工程を（ａ）〜（ｅ）の順に示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るシールの装着方法の工程の概要を（ａ），（ｂ）の順に示す縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るシールの装着方法の工程の概要を（ａ），（ｂ）の順に示す縦断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るシールの装着方法の工程の概要を（ａ），（ｂ）の順に示す縦断面図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係るシールの装着方法の工程の概要を（ａ），（ｂ）の順に示す縦断面図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係るシールの装着方法の工程の概要を（ａ），（ｂ）の順に示す縦断面図である。
【図７】本発明の第７実施形態に係るシールの装着方法の工程の概要を（ａ），（ｂ）の順に示す縦断面図である。
【図８】本発明の第８実施形態に係るシールの装着方法の工程を（ａ）〜（ｄ）の順に示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０Ａ，１０Ｂ…シール、１１…外側凸条、１２…内側凸条、１３…凸条、
１６…シールの突出部、２０…電極構造体、２１…正極板（第１の電極）、
２２Ａ，２２Ｂ…負極板（第２の電極）、２３…電解質膜、３０…上型（第１の型）、
４０…下型（第２の型）、５０…接着剤、６０Ａ，６０Ｂ…補強材、
６２…補強材の突出部。
【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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