(57)【要約】【課題】簡単な構成で、固体高分子電解質膜を有効に保護するとともに、安定した発電を行うことを可能にする。【解決手段】燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体１２をカソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ１６で挟持する。電解質膜・電極構造体１２を構成するカソード電極４０は、第１電極触媒層４０ａを有し、前記第１電極触媒層４０ａには、第１中間層４０ｂを介してカーボンペーパ等からなる第１ガス拡散層４０ｃが設けられる。第１ガス拡散層４０ｃは、セパレータ面方向に沿ってバッファ部領域まで延在するとともに、第１中間層４０ｂは、前記第１ガス拡散層４０ｃの前記バッファ部領域を覆って設けられる。【選択図】図２
2014110175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒層、中間層及びガス拡散層を積層した電極が設けられる電解質膜・電極構造体と、
前記電解質膜・電極構造体に積層されるセパレータと、
を備え、
前記セパレータには、前記電解質膜・電極構造体との間に反応ガスを発電面に沿って流通させる反応ガス流路、前記反応ガスを前記電解質膜・電極構造体との積層方向に流通させる反応ガス連通孔、及び前記電極触媒層による発電領域の外方に位置して前記反応ガス流路と前記反応ガス連通孔とを連結するバッファ部が設けられる燃料電池であって、
前記ガス拡散層は、セパレータ面方向に沿って前記バッファ部に対向する領域まで延在するとともに、
前記中間層は、前記ガス拡散層の前記バッファ部に対向する領域を覆って設けられることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池において、前記電解質膜・電極構造体は、前記バッファ部に対向する領域で、前記中間層を挟んで前記固体高分子電解質膜と前記ガス拡散層との間に接着層を設けるとともに、
前記接着層は、前記電極触媒層の外周端部と前記積層方向に重なり部位を有することを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池において、前記固体高分子電解質膜の一方の面に設けられる前記ガス拡散層の表面寸法と、前記固体高分子電解質膜の他方の面に設けられる前記ガス拡散層の表面寸法とは、異なる寸法に設定されるとともに、
前記固体高分子電解質膜の一方の面に設けられる前記電極触媒層の表面寸法と、前記固体高分子電解質膜の他方の面に設けられる前記電極触媒層の表面寸法とは、異なる寸法に設定されることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記中間層は、前記ガス拡散層の全面に亘って形成され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、固体高分子電解質膜の両側にそれぞれ電極触媒層及びガス拡散層を積層した電極が設けられる電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、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。通常、この燃料電池を所定数だけ積層することにより、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】
一般的に、電解質膜・電極構造体では、アノード電極及びカソード電極が固体高分子電解質膜よりも小さな表面積を有しており、前記固体高分子電解質膜の外周縁部が前記アノード電極及び前記カソード電極の外周から外部に露呈している。このため、電解質膜・電極構造体の製造時において、固体高分子電解質膜にガス拡散層を熱圧着する際、前記ガス拡散層を構成する繊維（カーボン繊維）が前記固体高分子電解質膜に突き刺さるという問題がある。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池セルが知られている。この燃料電池セルでは、図５に示すように、電解質膜１と、カソード側の触媒層２ａ及びアノード側の触媒層３ａとから形成される膜電極接合体４が、カソード側のガス拡散層２ｂ及びアノード側のガス拡散層３ｂにより挟持されている。触媒層２ａ、３ａは、電解質膜１に比してそれらの面積が狭小であるため、前記電解質膜１の外周縁部には、前記触媒層２ａ、３ａが存在しない露出領域１ａが形成されている。
【０００５】
さらに、膜電極接合体４の両側に配されるガス拡散層２ｂ、３ｂの端部には、触媒層２ａ、３ａの周縁となる箇所に窪み５ａ、５ｂが形成されている。窪み５ａ、５ｂと露出領域１ａとで画成される凹溝には、触媒層２ａ、３ａから前記露出領域１ａに亘って樹脂材６ａ、６ｂが収容されている。このため、ガス拡散層２ｂ、３ｂから突出する毛羽が、電解質膜１に突き刺さるのを防護する、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１４６３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の燃料電池セルでは、触媒層２ａ、３ａの周縁となる箇所に窪み５ａ、５ｂを形成しなければならず、前記窪み５ａ、５ｂの加工作業が相当に煩雑化するとともに、製造費が高騰するという問題がある。
【０００８】
さらに、ガス拡散層２ｂ、３ｂは、金属多孔質体等で構成されており、窪み５ａ、５ｂに収容されている樹脂材６ａ、６ｂが前記ガス拡散層２ｂ、３ｂ内から表面側に染み出るおそれがある。従って、樹脂材６ａ、６ｂがＭＥＡ表面（セル表面）に達してしまい、付着エネルギが増加して生成水の排水性が低下し、発電が安定しないという問題がある。
【０００９】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、固体高分子電解質膜を有効に保護するとともに、安定した発電を行うことが可能な燃料電池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両側に、それぞれ電極触媒層、中間層及びガス拡散層を積層した電極が設けられる電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体に積層されるセパレータとを備え、前記セパレータには、前記電解質膜・電極構造体との間に反応ガスを発電面に沿って流通させる反応ガス流路、前記反応ガスを前記電解質膜・電極構造体との積層方向に流通させる反応ガス連通孔、及び前記電極触媒層による発電領域の外方に位置して前記反応ガス流路と前記反応ガス連通孔とを連結するバッファ部が設けられる燃料電池に関するものである。
【００１１】
この燃料電池では、ガス拡散層は、セパレータ面方向に沿ってバッファ部に対向する領域まで延在するとともに、中間層は、前記ガス拡散層の前記バッファ部に対向する領域を覆って設けられている。
【００１２】
また、この燃料電池では、電解質膜・電極構造体は、バッファ部に対向する領域で、中間層を挟んで固体高分子電解質膜と前記ガス拡散層との間に接着層を設けるとともに、前記接着層は、電極触媒層の外周端部と積層方向に重なり部位を有することが好ましい。
【００１３】
さらに、この燃料電池では、固体高分子電解質膜の一方の面に設けられるガス拡散層の表面寸法と、前記固体高分子電解質膜の他方の面に設けられるガス拡散層の表面寸法とは、異なる寸法に設定されるとともに、前記固体高分子電解質膜の一方の面に設けられる電極触媒層の表面寸法と、前記固体高分子電解質膜の他方の面に設けられる電極触媒層の表面寸法とは、異なる寸法に設定されることが好ましい。
【００１４】
さらにまた、この燃料電池では、中間層は、ガス拡散層の全面に亘って形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ガス拡散層及び中間層は、電極触媒層による発電領域の外方に設けられたバッファ部に対向する領域まで延在している。このため、発電領域内及び発電領域近傍で、ガス拡散層と固体高分子電解質膜とが直接接触することを良好に阻止することができる。従って、簡単な構成で、ガス拡散層を構成する繊維が、固体高分子電解質膜に突き刺さることがない。これにより、固体高分子電解質膜を確実に保護することが可能になるとともに、良好な発電を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る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】前記燃料電池を構成するカソード側セパレータの正面説明図である。
【図４】前記燃料電池を構成するアノード側セパレータの正面説明図である。
【図５】特許文献１に開示されている燃料電池セルの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体１２と、前記電解質膜・電極構造体１２を挟持するカソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ１６とを備える。複数の燃料電池１０は、矢印Ａ方向に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。
【００１８】
カソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ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。
【００１９】
図１に示すように、燃料電池１０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２０ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔２２ａ、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２４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００２０】
燃料電池１０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２４ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔２２ｂ、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２０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００２１】
図１及び図３に示すように、カソード側セパレータ１４の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１４ａには、酸化剤ガス入口連通孔２０ａと酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとに連通する矢印Ｂ方向に延びる直線状の酸化剤ガス流路２６が設けられる。なお、酸化剤ガス流路２６は、矢印Ｂ方向に延びる波形状の流路でもよい。酸化剤ガス流路２６の入口側と酸化剤ガス入口連通孔２０ａとの間には、これらを連結するための入口バッファ部２８ａが設けられる。酸化剤ガス流路２６の出口側と酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとの間には、これらを連結するための出口バッファ部２８ｂが設けられる。
【００２２】
入口バッファ部２８ａ及び出口バッファ部２８ｂは、酸化剤ガスを拡散させて前記酸化剤ガスの流れを円滑化且つ均一化させる機能を有しており、例えば、複数のエンボスにより構成される。
【００２３】
図４に示すように、アノード側セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１６ａには、燃料ガス入口連通孔２４ａと燃料ガス出口連通孔２４ｂとに連通する矢印Ｂ方向に延びる直線状の燃料ガス流路３０が形成される。なお、燃料ガス流路３０は、矢印Ｂ方向に延びる波形状の流路でもよい。燃料ガス流路３０の入口側と燃料ガス入口連通孔２４ａとの間には、これらを連結するための入口バッファ部３２ａが設けられる。燃料ガス流路３０の出口側と燃料ガス出口連通孔２４ｂとの間には、これらを連結するための出口バッファ部３２ｂが設けられる。
【００２４】
入口バッファ部３２ａ及び出口バッファ部３２ｂは、燃料ガスを拡散させて前記燃料ガスの流れを円滑化且つ均一化させる機能を有しており、例えば、複数のエンボスにより構成される。
【００２５】
カソード側セパレータ１４の面１４ｂとアノード側セパレータ１６の面１６ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔２２ａと冷却媒体出口連通孔２２ｂとに連通する冷却媒体流路３４が形成される。
【００２６】
図１〜図３に示すように、カソード側セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、このカソード側セパレータ１４の外周端部を周回して、第１シール部材３６が一体化される。図１、図２及び図４に示すように、アノード側セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、このアノード側セパレータ１６の外周端部を周回して、第２シール部材３７が一体化される。
【００２７】
図２及び図４に示すように、第２シール部材３７は、後述する固体高分子電解質膜３８の外周縁部に当接する第１凸状シール３７ａと、カソード側セパレータ１４の第１シール部材３６に当接する第２凸状シール３７ｂとを有する。図２及び図３に示すように、第１シール部材３６は、セパレータ面上に均一な薄肉状に構成される平面シールを構成する。なお、第２凸状シール３７ｂに代えて、第１シール部材３６に第２凸状シール（図示せず）を設けてもよい。
【００２８】
第１シール部材３６及び第２シール部材３７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等の弾性を有するシール部材が用いられる。
【００２９】
図１及び図２に示すように、電解質膜・電極構造体１２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３８と、前記固体高分子電解質膜３８を挟持するカソード電極４０及びアノード電極４２とを備える。カソード電極４０は、アノード電極４２よりも大きな表面寸法（外形寸法）を有するとともに、固体高分子電解質膜３８と同一の表面寸法を有する。なお、これとは逆に、アノード電極４２は、カソード電極４０よりも大きな表面寸法を有するとともに、固体高分子電解質膜３８と同一の表面寸法を有していてもよい。
【００３０】
電解質膜・電極構造体１２には、図１に示すように、連結流路部として、酸化剤ガス側の入口バッファ部２８ａの一部の領域を構成する突出部１２ａ、及び前記酸化剤ガス側の出口バッファ部２８ｂの一部の領域を構成する突出部１２ｂとが、必要に応じて設けられる。
【００３１】
固体高分子電解質膜３８には、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質が使用される。固体高分子電解質膜３８は、例えば、主鎖がポリフェニレン構造であり、スルホン酸基を有する側鎖を有する構造でもよい。
【００３２】
図２に示すように、カソード電極４０は、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を固体高分子電解質膜３８の一方の面３８ａに一様に塗布して形成される第１電極触媒層４０ａを有し、前記第１電極触媒層４０ａには、第１中間層４０ｂを介してカーボンペーパ等からなる第１ガス拡散層４０ｃが設けられる。なお、第１電極触媒層４０ａ及び第１中間層４０ｂは、それぞれ複数の層から構成してもよい。また、後述するアノード電極４２も同様である。
【００３３】
第１電極触媒層４０ａは、第１ガス拡散層４０ｃよりも小さな表面寸法に設定される一方、前記第１ガス拡散層４０ｃ及び第１中間層４０ｂは、固体高分子電解質膜３８と同一の表面寸法に設定される。第１電極触媒層４０ａは、発電領域ＧＦを形成する。
【００３４】
図３に示すように、第１ガス拡散層４０ｃは、発電領域ＧＦの外方にセパレータ面方向に沿って酸化剤ガス側の入口バッファ部２８ａ及び出口バッファ部２８ｂに対向するバッファ部領域まで延在する。第１中間層４０ｂは、第１ガス拡散層４０ｃのバッファ部領域に対向する領域を覆って設けられる。
【００３５】
本実施形態では、第１中間層４０ｂは、第１ガス拡散層４０ｃと同一の外形寸法を有し、固体高分子電解質膜３８の全面に亘って形成される。第１中間層４０ｂ、第１ガス拡散層４０ｃ及び固体高分子電解質膜３８は、突出部１２ａ及び１２ｂを構成する突出形状を有する。
【００３６】
第１中間層４０ｂは、電子伝導性物質と撥水性樹脂とを含み、溶剤を添加したペーストを拡散層に塗布することにより構成される。第１中間層４０ｂは、ペーストを第１ガス拡散層４０ｃの全面に塗布することにより形成することが好ましい。電子伝導性物質としては、多孔質カーボン、マイクロポーラス層（ＭＰＬ）や繊維状カーボン（酸素ウィスカー又はカーボンナノチューブが好ましい）が使用されるとともに、撥水性樹脂としては、結晶性フッ素樹脂、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、非晶質フッ素樹脂及びシリコーン樹脂等の少なくとも１種を含有している。
【００３７】
図２に示すように、カソード電極４０は、バッファ部領域で、第１中間層４０ｂを挟んで固体高分子電解質膜３８と第１ガス拡散層４０ｃとの間に、すなわち、前記固体高分子電解質膜３８と前記第１中間層４０ｂとの間に、第１接着層４４を設ける。第１接着層４４は、第１電極触媒層４０ａの外周端部と積層方向に重なり部位を有する。
【００３８】
第１接着層４４は、例えば、シリコーン系接着剤、ウレタン系、フッ素系又はエポキシ系の接着剤等の反応性液状接着剤や、例えば、ウレタン系、エステル系、エポキシ系、アミド系又はオレフィン系の接着剤等のホットメルト接着剤が使用される。接着剤の塗工方法としては、スプレー、ディスペンサー、スクリーン印刷、インクジェット又は浸漬等の種々の方法が採用される。
【００３９】
アノード電極４２は、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を固体高分子電解質膜３８の他方の面３８ｂに一様に塗布して形成される第２電極触媒層４２ａを有し、前記第２電極触媒層４２ａには、第２中間層４２ｂを介してカーボンペーパ等からなる第２ガス拡散層４２ｃが設けられる。
【００４０】
第２電極触媒層４２ａは、第２ガス拡散層４２ｃ及び第２中間層４２ｂよりも小さな表面寸法に設定される。第２ガス拡散層４２ｃ及び第２中間層４２ｂは、同一の表面寸法に設定されるとともに、前記第２ガス拡散層４２ｃ及び前記第２中間層４２ｂは、固体高分子電解質膜３８よりも小さな表面寸法に設定される。第２中間層４２ｂは、第１中間層４０ｂと同様に構成され、これらが積層方向に互いに重なる領域に発電領域ＧＦが形成される。第２中間層４２ｂは、第２ガス拡散層４２ｃの全面に亘って形成されることが好ましい。
【００４１】
第２電極触媒層４２ａの表面寸法と第１電極触媒層４０ａの表面寸法とは、異なる寸法に設定される。本実施形態では、第２電極触媒層４２ａの表面寸法は、第１電極触媒層４０ａの表面寸法よりも小さく設定され、前記第１電極触媒層４０ａの外周端部は、全周に亘って前記第２電極触媒層４２ａの外周端部よりも外方に距離Ｌ１だけ突出する。距離Ｌ１の値は、外周位置によって異なる値に設定してもよい。なお、これとは逆に、第１電極触媒層４０ａの表面寸法は、第２電極触媒層４２ａの表面寸法よりも小さく設定されてもよい。
【００４２】
第２ガス拡散層４２ｃは、第１ガス拡散層４０ｃ及び固体高分子電解質膜３８よりも小さな表面寸法に設定される。具体的には、第１ガス拡散層４０ｃ及び固体高分子電解質膜３８の外周端部は、全周に亘って第２ガス拡散層４２ｃの外周端部よりも外方に距離Ｌ２だけ突出する。
【００４３】
図４に示すように、第２ガス拡散層４２ｃは、発電領域ＧＦの外方にセパレータ面方向に沿って燃料ガス側の入口バッファ部３２ａ及び出口バッファ部３２ｂに対向するバッファ部領域まで延在する。第２中間層４２ｂは、第２ガス拡散層４２ｃのバッファ部領域に対向する領域を覆って設けられる。
【００４４】
図２に示すように、アノード電極４２は、バッファ部領域で、第２中間層４２ｂを挟んで固体高分子電解質膜３８と第２ガス拡散層４２ｃとの間に、すなわち、前記固体高分子電解質膜３８と前記第２中間層４２ｂとの間に、第２接着層４６を設ける。第２接着層４６は、第２電極触媒層４２ａの外周端部と積層方向に重なり部位を有する。第２接着層４６は、第１接着層４４と同様に構成される。
【００４５】
このように構成される燃料電池１０の動作について、以下に説明する。
【００４６】
先ず、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ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２４ａ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２２ａ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。
【００４７】
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔２０ａからカソード側セパレータ１４の酸化剤ガス流路２６に導入され、矢印Ｂ方向に移動して電解質膜・電極構造体１２のカソード電極４０に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔２４ａからアノード側セパレータ１６の燃料ガス流路３０に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路３０に沿って矢印Ｂ方向に移動し、電解質膜・電極構造体１２のアノード電極４２に供給される。
【００４８】
従って、各電解質膜・電極構造体１２では、カソード電極４０に供給される酸化剤ガスと、アノード電極４２に供給される燃料ガスとが、第１電極触媒層４０ａ及び第２電極触媒層４２ａ内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
【００４９】
次いで、カソード電極４０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２０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード電極４２に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔２４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００５０】
また、冷却媒体入口連通孔２２ａに供給された冷却媒体は、カソード側セパレータ１４とアノード側セパレータ１６との間の冷却媒体流路３４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１２を冷却した後、冷却媒体出口連通孔２２ｂから排出される。
【００５１】
この場合、本実施形態では、図２及び図３に示すように、カソード電極４０では、第１ガス拡散層４０ｃ及び第１中間層４０ｂは、発電領域ＧＦの外方に設けられたバッファ部領域まで延在している。このため、発電領域ＧＦ内及び発電領域ＧＦ近傍で、第１ガス拡散層４０ｃと固体高分子電解質膜３８とが直接接触することを良好に阻止することができる。従って、簡単な構成で、第１ガス拡散層４０ｃを構成するカーボン繊維が、固体高分子電解質膜３８に突き刺さることがない。
【００５２】
一方、図２及び図４に示すように、アノード電極４２では、第２ガス拡散層４２ｃ及び第２中間層４２ｂは、発電領域ＧＦの外方に設けられたバッファ部領域まで延在している。このため、発電領域ＧＦ内及び発電領域ＧＦ近傍で、第２ガス拡散層４２ｃと固体高分子電解質膜３８とが接触することを良好に阻止することができる。従って、簡単な構成で、第２ガス拡散層４２ｃを構成するカーボン繊維が、固体高分子電解質膜３８に突き刺さることがない。これにより、固体高分子電解質膜３８を良好に保護することが可能になる。
【００５３】
さらに、固体高分子電解質膜３８と第１中間層４０ｂ及び第２中間層４２ｂとの間には、第１接着層４４及び第２接着層４６が設けられている。このため、接着剤は、固体高分子電解質膜３８の表面から第１中間層４０ｂ及び第２中間層４２ｂを透過して第１ガス拡散層４０ｃ及び第２ガス拡散層４２ｃに浸透する。従って、固体高分子電解質膜３８と第１ガス拡散層４０ｃ及び第２ガス拡散層４２ｃとを良好に接着することができる。
【００５４】
しかも、固体高分子電解質膜３８と第１中間層４０ｂ及び第２中間層４２ｂとの間では、接着剤が多孔質の第１ガス拡散層４０ｃ及び第２ガス拡散層４２ｃの中に浸透することを抑制されるため、前記接着剤が存在しない空隙が形成され難くなり、均一な接着面を形成することができる。
【００５５】
これにより、例えば、起動停止における湿度変化によって固体高分子電解質膜３８が膨潤及び収縮を繰り返す際、接着面の不均一やカーボン繊維の突き刺さり等によって応力集中が発生することを、確実に抑制することが可能になる。このため、固体高分子電解質膜３８には、大きな応力が惹起されることがなく、前記固体高分子電解質膜３８の損傷等を可及的に抑制することができる。
【００５６】
さらにまた、固体高分子電解質膜３８と第１ガス拡散層４０ｃ及び第２ガス拡散層４２ｃとを一体化させる際、所定の圧力を付与して接着剤を硬化させている。ここで、第１接着層４４及び第２接着層４６を覆って第１中間層４０ｂ及び第２中間層４２ｂが設けられている。従って、接着剤が第１ガス拡散層４０ｃ及び第２ガス拡散層４２ｃを透過して電解質膜・電極構造体１２の表面（ＭＥＡ表面）に染み出ることがない。これにより、ＭＥＡ表面の表面エネルギの増加が抑制され、生成水が付着し難くなり、前記生成水の排水性が良好に維持されるため、安定した発電が確実に遂行される。
【００５７】
また、第１接着層４４及び第２接着層４６に空隙が発生することがないため、停止時やＯＣＶ測定時等において、酸化剤ガスと燃料ガスのクロスリークによるラジカルの発生を阻止することが可能になる。このため、特に、固体高分子電解質膜３８の外周部位における劣化を確実に抑制することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０…燃料電池                    １２…電解質膜・電極構造体
１２ａ、１２ｂ…突出部            １４…カソード側セパレータ
１６…アノード側セパレータ        ２０ａ…酸化剤ガス入口連通孔
２０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔      ２２ａ…冷却媒体入口連通孔
２２ｂ…冷却媒体出口連通孔        ２４ａ…燃料ガス入口連通孔
２４ｂ…燃料ガス出口連通孔        ２６…酸化剤ガス流路
２８ａ、３２ａ…入口バッファ部    ２８ｂ、３２ｂ…出口バッファ部
３０…燃料ガス流路                ３４…冷却媒体流路
３８…固体高分子電解質膜          ４０…カソード電極
４０ａ、４２ａ…電極触媒層        ４０ｂ、４２ｂ…中間層
４０ｃ、４２ｃ…ガス拡散層        ４２…アノード電極
４４、４６…接着層
【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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