(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池セルであって、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
熱硬化する前には流動性を有する液状シール材の状態である材料によって構成されたシール材であって、前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に、熱硬化した状態で配置されているシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートは、前記厚さ方向から見たときに、前記導入用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池セルであって、
前記シーリングプレートは、さらに、前記厚さ方向から見たときに、前記流路形成部材よりも、前記導入用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
【請求項３】
請求項１または２記載の燃料電池セルであって、
前記シーリングプレートは、さらに、前記厚さ方向から見たときに、前記導入用貫通孔の輪郭線と前記流路形成部材の外周輪郭線との交点から、前記導入用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
【請求項４】
燃料電池セルであって、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
熱硬化する前には流動性を有する液状シール材の状態である材料によって構成されたシール材であって、前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に、熱硬化した状態で配置されているシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートは、前記厚さ方向から見たときに、前記排出用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
【請求項５】
請求項４記載の燃料電池セルであって、
前記シーリングプレートは、さらに、前記厚さ方向から見たときに、前記流路形成部材よりも、前記排出用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
【請求項６】
請求項４または５記載の燃料電池セルであって、
前記シーリングプレートは、さらに、前記厚さ方向から見たときに、前記排出用貫通孔の輪郭線と前記流路形成部材の外周輪郭線との交点から、前記排出用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
【請求項７】
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
一方の前記セパレータの表面に、前記液状シール材を塗布する塗布工程と、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記導入用貫通孔内に張り出すように、前記一方のセパレータに、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記液状シール材を熱硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
【請求項８】
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、加熱時に流動性を発現する半硬化状態の半硬化シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記半硬化シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
前記半硬化シール材を準備する工程と、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記導入用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記半硬化シール材と、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記半硬化シール材を硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
【請求項９】
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記導入用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記一方のセパレータと前記他方のセパレータとの間に、前記液状シール材を注入する注入工程と、
前記液状シール材を熱硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
【請求項１０】
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
一方の前記セパレータの表面に、前記液状シール材を塗布する塗布工程と、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記排出用貫通孔内に張り出すように、前記一方のセパレータに、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記液状シール材を熱硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
【請求項１１】
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、加熱時に流動性を発現する半硬化状態の半硬化シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記半硬化シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
前記半硬化シール材を準備する工程と、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記排出用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記半硬化シール材と、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記半硬化シール材を硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
【請求項１２】
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記排出用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記一方のセパレータと前記他方のセパレータとの間に、前記液状シール材を注入する注入工程と、
前記液状シール材を熱硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
【請求項１３】
請求項７ないし１２のいずれかに記載の燃料電池セルの製造方法であって、
前記シーリングプレートは、前記流路形成部材に予め接合されている、
燃料電池セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池セル、および、燃料電池セルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池セルは、例えば、膜電極接合体の表面にガス拡散層を接合してなる膜電極ガス拡散層接合体をセパレータで挟持することによって構成される。膜電極接合体は、電解質膜の両面に電極を接合してなる。この燃料電池セルでは、膜電極ガス拡散層接合体とセパレータとの間に、ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材として、多孔体が配置される場合がある（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
そして、このような燃料電池セルに関し、種々の技術が提案されている。例えば、下記特許文献１に記載された技術では、多孔体を、単セル（燃料電池セル）が備えるマニホールド内に張り出して配置している。なお、下記特許文献１に記載された技術では、膜電極ガス拡散層接合体は、その外周部にシール部を一体的に備えている。このシール部は、弾性を有する絶縁性樹脂材料によって形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−００４４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、膜電極ガス拡散層接合体の周囲に設けられるシール部（シール材）は、燃料電池セルの製造時に、例えば、セパレータの表面に、流動性を有する液状シール材を塗布して、この液状シール材をセパレータで挟んで加圧し、熱硬化することによって形成される場合もある。そして、このような構成を、上記特許文献１に記載された構成、すなわち、多孔体を、燃料電池セルが備えるマニホールド内に張り出して配置する構成に適用する場合には、液状シール材と多孔体との間に、液状シール材の多孔体への流入を防止するためのシーリングプレートが配置されることが好ましい。
【０００６】
しかし、液状シール材と多孔体との間にシーリングプレートを配置しても、液状シール材を加圧して熱硬化するときに、液状シール材が加圧によって押し広げられて、マニホールド内において、シーリングプレートの外周部からはみ出して、反対側（多孔体側）に回り込み、多孔体に流れ込む場合があった。この場合、液状シール材が多孔体に流れ込んで形成されたシール材によって、多孔体の一部が閉塞され、所望のガス流路が形成されなくなる。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池セルの製造時に、膜電極ガス拡散層接合体とセパレータとの間に配置される流路形成部材（多孔体）に液状シール材が流れ込むこと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】
【０００８】
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。本発明の第一形態は、燃料電池セルであって、電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と；前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と；前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと；熱硬化する前には流動性を有する液状シール材の状態である材料によって構成されたシール材であって、前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に、熱硬化した状態で配置されているシール材と；前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと；を備え、前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており；前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており；前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートは、前記厚さ方向から見たときに、前記導入用貫通孔内に張り出すように形成されている、燃料電池セルとして提供される。本発明の第二形態は、燃料電池セルであって、電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と；前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と；前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと；熱硬化する前には流動性を有する液状シール材の状態である材料によって構成されたシール材であって、前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に、熱硬化した状態で配置されているシール材と；前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと；を備え、前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており；前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており；前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートは、前記厚さ方向から見たときに、前記排出用貫通孔内に張り出すように形成されている、燃料電池セルとして提供される。本発明の第三形態は、燃料電池セルの製造方法であって、前記燃料電池セルは、電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、加熱時に流動性を発現する半硬化状態の半硬化シール材を硬化することによって形成されたシール材と、前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記半硬化シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、を備え、前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、前記燃料電池セルの製造方法は、前記半硬化シール材を準備する工程と、前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記導入用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記半硬化シール材と、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、前記半硬化シール材を硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、を備える燃料電池セルの製造方法として提供される。本発明の第四形態は、燃料電池セルの製造方法であって、前記燃料電池セルは、電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、加熱時に流動性を発現する半硬化状態の半硬化シール材を硬化することによって形成されたシール材と、前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記半硬化シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、を備え、前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、前記燃料電池セルの製造方法は、前記半硬化シール材を準備する工程と、前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記排出用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記半硬化シール材と、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、前記半硬化シール材を硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、を備える燃料電池セルの製造方法として提供される。
【０００９】
［適用例１］
燃料電池セルであって、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートは、前記厚さ方向から見たときに、前記導入用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
【００１０】
適用例１の燃料電池セルでは、流路形成部材、および、シーリングプレートが、導入用貫通孔内に張り出すように形成されている。このため、燃料電池セルの製造時に、すなわち、液状シール材を加圧して硬化し、シール材を形成する際に、液状シール材が加圧によって押し広げられても、導入用貫通孔内において、シーリングプレートの外周部からはみ出して、反対側（流路形成部材側）に回り込むこと（以下、単に「液状シール材の回り込み」とも言う）を抑制することができる。したがって、流路形成部材（多孔体）に液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。なお、本適用例において、「流動性を有する液状シール材」とは、熱硬化前には常に流動性を有する熱硬化性のシール材と、加熱時に粘度が低下して流動性を発現する熱可塑性の半硬化状態のシール材とを含む。
【００１１】
［適用例２］
適用例１記載の燃料電池セルであって、
前記シーリングプレートは、さらに、前記厚さ方向から見たときに、前記流路形成部材よりも、前記導入用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
【００１２】
適用例２の燃料電池セルによって、さらに、導入用貫通孔内における液状シール材の回り込みを抑制し、流路形成部材（多孔体）に液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。
【００１３】
［適用例３］
適用例１または２記載の燃料電池セルであって、
前記シーリングプレートは、さらに、前記厚さ方向から見たときに、前記導入用貫通孔の輪郭線と前記流路形成部材の外周輪郭線との交点から、前記導入用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
【００１４】
適用例３の燃料電池セルでは、さらに、導入用貫通孔の輪郭線と流路形成部材の外周輪郭線との交点からの液状シール材の回り込みを抑制することができる。
【００１５】
［適用例４］
燃料電池セルであって、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートは、前記厚さ方向から見たときに、前記排出用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
【００１６】
適用例４の燃料電池セルでは、流路形成部材、および、シーリングプレートが、排出用貫通孔内に張り出すように形成されている。このため、燃料電池セルの製造時に、すなわち、液状シール材を加圧して熱硬化し、シール材を形成する際に、液状シール材が加圧によって押し広げられても、排出用貫通孔内における液状シール材の回り込みを抑制することができる。したがって、流路形成部材（多孔体）に液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。なお、本適用例において、「流動性を有する液状シール材」とは、熱硬化前には常に流動性を有する熱硬化性のシール材と、加熱時に粘度が低下して流動性を発現する熱可塑性の半硬化状態のシール材とを含む。
【００１７】
［適用例５］
適用例４記載の燃料電池セルであって、
前記シーリングプレートは、さらに、前記厚さ方向から見たときに、前記流路形成部材よりも、前記排出用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
【００１８】
適用例５の燃料電池セルによって、さらに、排出用貫通孔内における液状シール材の回り込みを抑制し、流路形成部材（多孔体）に液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。
【００１９】
［適用例６］
適用例４または５記載の燃料電池セルであって、
前記シーリングプレートは、さらに、前記厚さ方向から見たときに、前記排出用貫通孔の輪郭線と前記流路形成部材の外周輪郭線との交点から、前記排出用貫通孔内に張り出すように形成されている、
燃料電池セル。
【００２０】
適用例４の燃料電池セルでは、さらに、排出用貫通孔の輪郭線と流路形成部材の外周輪郭線との交点からの液状シール材の回り込みを抑制することができる。
【００２１】
［適用例７］
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
一方の前記セパレータの表面に、前記液状シール材を塗布する塗布工程と、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記導入用貫通孔内に張り出すように、前記一方のセパレータに、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記液状シール材を熱硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
【００２２】
［適用例８］
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
半硬化状態の半硬化シール材を配置する工程と、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記導入用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記半硬化シール材と、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記半硬化シール材を硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
【００２３】
［適用例９］
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する導入用貫通孔であって、前記燃料電池セルの外部から供給された前記反応ガスを前記流路形成部材に導入するための導入用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記導入用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記導入用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記一方のセパレータと前記他方のセパレータとの間に、前記液状シール材を注入する注入工程と、
前記液状シール材を熱硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
【００２４】
適用例７ないし９の燃料電池セルの製造方法によって、適用例１の燃料電池セルを製造することができる。なお、適用例９の燃料電池セルの製造方法において、注入工程には、例えば、インジェクション成型等を用いた射出成型等が適用される。
【００２５】
［適用例１０］
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
一方の前記セパレータの表面に、前記液状シール材を塗布する塗布工程と、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記排出用貫通孔内に張り出すように、前記一方のセパレータに、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記液状シール材を熱硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
【００２６】
［適用例１１］
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
半硬化状態の半硬化シール材を配置する工程と、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記排出用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記半硬化シール材と、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記半硬化シール材を硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
【００２７】
［適用例１２］
燃料電池セルの製造方法であって、
前記燃料電池セルは、
電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記ガス拡散層の表面に積層され、前記ガス拡散層の表面に沿って発電に供する反応ガスを流すためのガス流路を形成する流路形成部材であって、多孔体からなる流路形成部材と、
前記膜電極ガス拡散層接合体、および、前記流路形成部材を挟持する一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間における前記膜電極ガス拡散層接合体の周囲に形成されたシール材であって、流動性を有する液状シール材を熱硬化することによって形成されたシール材と、
前記シール材と前記流路形成部材との間に配置され、前記シール材を形成する際に、前記液状シール材の前記流路形成部材への流入を防止するためのシーリングプレートと、
を備え、
前記セパレータは、前記セパレータの厚さ方向に貫通する排出用貫通孔であって、前記流路形成部材から排出された排出ガスを前記燃料電池セルの外部に排出するための排出用貫通孔を備えており、
前記シール材は、前記一対のセパレータの間における前記排出用貫通孔の周囲に形成されており、
前記燃料電池セルの製造方法は、
前記流路形成部材、および、前記シーリングプレートが、前記排出用貫通孔内に張り出すように、一方の前記セパレータに、前記膜電極ガス拡散層接合体と、前記シーリングプレートと、前記流路形成部材と、他方の前記セパレータと、を積層する積層工程と、
前記一方のセパレータと前記他方のセパレータとの間に、前記液状シール材を注入する注入工程と、
前記液状シール材を熱硬化して前記シール材を形成するシール材形成工程と、
を備える燃料電池セルの製造方法。
【００２８】
適用例１０ないし１２の燃料電池セルの製造方法によって、適用例４の燃料電池セルを製造することができる。なお、適用例１２の燃料電池セルの製造方法において、注入工程には、例えば、インジェクション成型等を用いた射出成型等が適用される。
【００２９】
［適用例１３］
適用例７ないし１２のいずれかに記載の燃料電池セルの製造方法であって、
前記シーリングプレートは、前記流路形成部材に予め接合されている、
燃料電池セルの製造方法。
【００３０】
適用例１３の燃料電池セルの製造方法によって、上記積層工程を、シーリングプレートが、流路形成部材に予め接合されていない場合よりも、簡略化することができる。
【００３１】
なお、適用例７ないし１３の燃料電池セルの製造法においても、先に適用例２ないし６の燃料電池セルについて示した種々の付加的要素を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施例としての燃料電池セル１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】第１実施例の燃料電池セル１００の製造工程を示す説明図である。
【図３】第２実施例の燃料電池セル１００の製造工程を示す説明図である。
【図４】第３実施例の燃料電池セル１００の製造工程を示す説明図である。
【図５】変形例１としての燃料電池セル１００Ａの概略構成を示す説明図である。
【図６】変形例２としての燃料電池セル１００Ｂの概略構成を示す説明図である。
【図７】変形例としてのシーリングプレート４０を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．燃料電池セルの構成：
図１は、本発明の第１実施例としての燃料電池セル１００の概略構成を示す説明図である。図１（ａ）に、燃料電池セル１００の平面図を示した。また、図１（ｂ）に、図１（ａ）における空気導入用貫通孔３２ｉ近傍を拡大して示した。また、図１（ｃ）に、図１（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図を示した。この燃料電池セル１００を複数積層することによって、燃料電池スタックを構成する。
【００３４】
図示するように、燃料電池セル１００は、膜電極ガス拡散層接合体１０と、流路形成部材２０ａ，２０ｃと、セパレータ３０ａ，３０ｃと、シーリングプレート４０と、シール材５０と、を備えている。以下、セパレータ３０ａ，３０ｃを総称して、セパレータ３０とも言う。
【００３５】
膜電極ガス拡散層接合体１０は、膜電極接合体１０ｍの両面にガス拡散層１０ａ，１０ｃを接合してなる。膜電極接合体１０ｍは、電解質膜の両面に電極（アノード、および、カソード）を接合してなる。本実施例では、電解質膜として、ナフィオン（登録商標）を用いるものとした。電解質膜として、プロトン伝導性を有する他の固体高分子膜を用いるものとしてもよい。また、本実施例では、ガス拡散層１０ａ，１０ｃとして、カーボンクロスを用いるものとした。ガス拡散層１０ａ，１０ｃとして、カーボンペーパー等、導電性およびガス透過性を有する他の部材と用いるものとしてもよい。なお、本実施例では、膜電極ガス拡散層接合体１０において、アノード側のガス拡散層１０ａの大きさは、カソード側のガス拡散層１０ｃの大きさよりも大きいものとした。膜電極ガス拡散層接合体１０は、図１（ａ），（ｃ）に示したように、燃料電池セル１００の中央部に配置される。
【００３６】
流路形成部材２０ａは、膜電極ガス拡散層接合体１０におけるアノード側のガス拡散層１０ａの表面に積層される。流路形成部材２０ａは、多孔体からなり、アノード側のガス拡散層１０ａの表面に沿って燃料ガスとしての水素を流すためのガス流路を形成する。また、流路形成部材２０ｃは、膜電極ガス拡散層接合体１０におけるカソード側のガス拡散層１０ｃの表面に積層される。流路形成部材２０ｃは、流路形成部材２０ａと同様に多孔体からなり、カソード側のガス拡散層１０ｃの表面に沿って酸化剤ガスとしての空気を流すためのガス流路を形成する。本実施例では、流路形成部材２０ａ，２０ｃとして、発泡金属焼結体を用いるものとした。流路形成部材２０ａ，２０ｃとして、エキスパンドメタル等、導電性を有する他の多孔体を用いるものとしてもよい。
【００３７】
セパレータ３０ａは、流路形成部材２０ａの表面に積層される。また、セパレータ３０ｃは、流路形成部材２０ｃの表面に積層される。本実施例では、セパレータ３０として、金属プレートを用いるものとした。セパレータ３０として、ガス不透過で導電性を有する他の部材を用いるものとしてもよい。
【００３８】
図１（ａ）に示したように、セパレータ３０は、矩形の外形形状を有している。そして、セパレータ３０には、セパレータ３０の厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている。すなわち、セパレータ３０には、燃料電池セル１００の外部から供給された空気を流路形成部材２０ｃに導入するための複数の空気導入用貫通孔３２ｉが、一方の長辺（図示した下辺）に沿って形成されている。また、セパレータ３０には、流路形成部材２０ｃから排出されたカソードオフガスを燃料電池セル１００の外部に排出するための複数のカソードオフガス排出用貫通孔３２ｏが、他方の長辺（図示した上辺）に沿って形成されている。また、セパレータ３０には、燃料電池セル１００の外部から供給された水素を流路形成部材２０ａに導入するための水素導入用貫通孔３４ｉと、燃料電池セル１００の外部から供給された冷却水を冷却水流路に導入するための複数の冷却水導入用貫通孔３６ｉとが、一方の短辺（図示した左辺）に沿って形成されている。また、セパレータ３０には、流路形成部材２０ａから排出されたアノードオフガスを燃料電池セル１００の外部に排出するためのアノードオフガス排出用貫通孔３４ｏと、冷却水流路から排出された冷却水を燃料電池セル１００の外部に排出するための複数の冷却水排出用貫通孔３６ｏとが、他方の短辺（図示した右辺）に沿って形成されている。本実施例では、上述した各貫通孔は、矩形形状を有するものとした。そして、各貫通孔の周囲には、セパレータ３０（セパレータ３０ｃ）の表面にゴム製のガスケット６０を配置することによって（図１（ｃ）参照）、図１（ａ）に示したように、シールラインＳＬが形成されている。
【００３９】
シール材５０は、セパレータ３０ａとセパレータ３０ｃとの間における膜電極ガス拡散層接合体１０の外周部、および、セパレータ３０ａとセパレータ３０ｃとの間における各貫通孔の周囲に形成されている。このシール材５０は、流動性を有する液状シール材（例えば、液状ゴム）を硬化することによって形成される。流動性を有する液状シール材としては、熱硬化前には常に流動性を有する熱硬化性のシール材や、加熱時に粘度が低下して流動性を発現する熱可塑性の半硬化状態のシール材が用いられる。このため、シール材５０と流路形成部材２０ｃとの間には、シール材５０を形成する際に、液状シール材の流路形成部材２０ｃへの流入を防止するためのシーリングプレート４０が配置されている。本実施例では、シーリングプレート４０として、チタンプレートを用いるものとした。
【００４０】
なお、本実施例では、流路形成部材２０ａの大きさは、膜電極ガス拡散層接合体１０におけるアノード側のガス拡散層１０ａの大きさとほぼ同じであるものとした。また、流路形成部材２０ｃの大きさは、膜電極ガス拡散層接合体１０におけるカソード側のガス拡散層１０ｃの大きさよりも大きいものとした。具体的には、流路形成部材２０ｃの長辺の長さは、膜電極ガス拡散層接合体１０におけるカソード側のガス拡散層１０ｃの長辺の長さとほぼ同じであり、流路形成部材２０ｃの短辺方向の長さは、セパレータ３０における空気導入用貫通孔３２ｉとカソードオフガス排出用貫通孔３２ｏとの間隔よりも長い。
【００４１】
そして、図１（ａ）〜（ｃ）に示したように、流路形成部材２０ｃは、セパレータ３０の厚さ方向から見たときに、セパレータ３０における長辺に沿った幅方向全体にわたって、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内に張り出すように形成されている。また、シーリングプレート４０も、セパレータ３０の厚さ方向から見たときに、セパレータ３０における長辺に沿った幅方向全体にわたって、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内に張り出すように形成されている。さらに、本実施例では、シーリングプレート４０は、セパレータ３０の厚さ方向から見たときに、セパレータ３０における長辺に沿った幅方向全体にわたって、流路形成部材２０ｃよりも、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内に張り出すように形成されている。
【００４２】
また、本実施例では、図１（ａ），（ｂ）に示したように、シーリングプレート４０は、空気導入用貫通孔３２ｉの輪郭線と流路形成部材２０ｃの外周輪郭線との交点Ｐから空気導入用貫通孔３２ｉ内に張り出すように形成された凸部４２を備えている。また、シーリングプレート４０は、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏの輪郭線と流路形成部材２０ｃとの外周輪郭線との交点からカソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内に張り出すように形成された凸部４２を備えている。本実施例では、凸部４２の形状は、台形であるものとした。
【００４３】
上述した燃料電池セル１００は、以下に説明する製造工程によって製造することができる。
【００４４】
Ａ２．燃料電池セルの製造工程：
図２は、第１実施例の燃料電池セル１００の製造工程を示す説明図である。まず、セパレータ３０ａの表面の、膜電極ガス拡散層接合体１０の外周部に対応する部位、および、各貫通孔の周囲に、液状シール材を塗布する（ステップＳ１００）。次に、セパレータ３０ａに、膜電極ガス拡散層接合体１０と、シーリングプレート４０と、流路形成部材２０ａ，２０ｃと、セパレータ３０ｃと、を積層する（ステップＳ１１０）。このとき、流路形成部材２０ｃ、および、シーリングプレート４０が、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏに張り出すように積層する。なお、本実施例では、シーリングプレート４０は、流路形成部材２０ｃに予め接合されているものとした。そして、液状シール材をセパレータ３０ａ，３０ｃで挟んで加圧し、液状シール材を熱硬化して、シール材５０を形成する（ステップＳ１２０）。以上の製造工程によって、第１実施例の燃料電池セル１００は製造される。
【００４５】
以上説明した第１実施例の燃料電池セル１００では、セパレータ３０の厚さ方向から見たときに、流路形成部材２０ｃ、および、シーリングプレート４０が、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内に張り出すように形成されている。さらに、シーリングプレート４０は、セパレータ３０の厚さ方向から見たときに、流路形成部材２０ｃよりも、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内に張り出すように形成されている。このため、燃料電池セル１００の製造時に、すなわち、液状シール材を加圧して熱硬化し、シール材５０を形成する際に、液状シール材が加圧によって押し広げられても、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内において、液状シール材の回り込みを抑制することができる。したがって、流路形成部材２０ｃに液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。
【００４６】
また、第１実施例の燃料電池セル１００では、シーリングプレート４０は、凸部４２を備えている。すなわち、シーリングプレート４０は、セパレータ３０の厚さ方向から見たときに、空気導入用貫通孔３２ｉの輪郭線と流路形成部材２０ｃの外周輪郭線との交点から、空気導入用貫通孔３２ｉ内に張り出すように形成されている。また、シーリングプレート４０は、セパレータ３０の厚さ方向から見たときに、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏの輪郭線と流路形成部材２０ｃの外周輪郭線との交点から、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内に張り出すように形成されている。したがって、空気導入用貫通孔３２ｉの輪郭線と流路形成部材２０ｃの外周輪郭線との交点からの液状シール材の回り込み、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏの輪郭線と流路形成部材２０ｃの外周輪郭線との交点からの液状シール材の回り込みを抑制することができる。
【００４７】
また、第１実施例の燃料電池セル１００の製造工程では、シーリングプレート４０は、流路形成部材２０ｃに予め接合されている。したがって、図２に示したステップＳ１１０において、セパレータ３０ａに、膜電極ガス拡散層接合体１０と、シーリングプレート４０と、流路形成部材２０ａ，２０ｃと、セパレータ３０ｃと、を積層する積層工程を、シーリングプレート４０が、流路形成部材２０ｃに予め接合されていない場合よりも、簡略化することができる。
【００４８】
Ｂ．第２実施例：
第２実施例の燃料電池セル１００の構成は、第１実施例の燃料電池セル１００の構成と同じである。第２実施例と第１実施例とでは、燃料電池セル１００の製造工程が異なっている。以下、第２実施例の燃料電池セル１００の製造工程について説明する。
【００４９】
図３は、第２実施例の燃料電池セル１００の製造工程を示す説明図である。まず、熱可塑性の半硬化状態の半硬化シール材を準備する（ステップＳ２００）。次に、セパレータ３０ａに、半硬化シール材と、膜電極ガス拡散層接合体１０と、シーリングプレート４０と、流路形成部材２０ａ，２０ｃと、セパレータ３０ｃと、を積層する（ステップＳ２１０）。このとき、流路形成部材２０ｃ、および、シーリングプレート４０が、セパレータ３０の厚さ方向から見たときに、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏに張り出すように積層する。本実施例においても、シーリングプレート４０は、流路形成部材２０ｃに予め接合されているものとした。そして、半硬化シール材をセパレータ３０ａ，３０ｃで挟んで加圧し、半硬化シール材を熱硬化して、シール材５０を形成する（ステップＳ２２０）。なお、半硬化シール材は、熱硬化の過程で粘度が低下して流動性を発現する。以上の製造工程によって、第２実施例の燃料電池セル１００は製造される。
【００５０】
以上説明した第２実施例の燃料電池セル１００によっても、第１実施例の燃料電池セル１００と同様に、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内において、流路形成部材２０ｃに液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。
【００５１】
Ｃ．第３実施例：
第３実施例の燃料電池セル１００の構成は、第１，２実施例の燃料電池セル１００の構成と同じである。第３実施例と第１，２実施例とでは、燃料電池セル１００の製造工程が異なっている。以下、第３実施例の燃料電池セル１００の製造工程について説明する。
【００５２】
図４は、第３実施例の燃料電池セル１００の製造工程を示す説明図である。まず、セパレータ３０ａに、膜電極ガス拡散層接合体１０と、シーリングプレート４０と、流路形成部材２０ａ，２０ｃと、セパレータ３０ｃと、を積層する（ステップＳ３００）。このとき、流路形成部材２０ｃ、および、シーリングプレート４０が、セパレータ３０の厚さ方向から見たときに、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏに張り出すように積層する。本実施例においても、シーリングプレート４０は、流路形成部材２０ｃに予め接合されているものとした。次に、セパレータ３０ａとセパレータ３０ｃとの間に、液状シール材を注入する（ステップＳ３１０）。この液状シール材の注入には、例えば、インジェクション成型等を用いた射出成型等が適用される。そして、液状シール材をセパレータ３０ａ，３０ｃで挟んで加圧し、液状シール材を熱硬化して、シール材５０を形成する（ステップＳ３２０）。以上の製造工程によって、第３実施例の燃料電池セル１００は製造される。
【００５３】
以上説明した第３実施例の燃料電池セル１００によっても、第１，２実施例の燃料電池セル１００と同様に、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内において、流路形成部材２０ｃに液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。
【００５４】
Ｄ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
【００５５】
Ｄ１．変形例１：
上記実施例の燃料電池セル１００では、シーリングプレート４０は、凸部４２を備えるものとしたが、本発明は、これに限られない。シーリングプレート４０は、凸部４２を備えないものとしてもよい。また、空気導入用貫通孔３２ｉ側に配置されるシーリングプレート４０、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ側に配置されるシーリングプレート４０のいずれか一方が凸部４２を備えるものとしてもよい。
【００５６】
図５は、変形例１としての燃料電池セル１００Ａの概略構成を示す説明図である。この燃料電池セル１００Ａは、燃料電池セル１００におけるシーリングプレート４０の代わりに、シーリングプレート４０Ａを備えている。そして、シーリングプレート４０Ａは、シーリングプレート４０における凸部４２を備えていない。こうすることによっても、液状シール材の回りこみを抑制し、流路形成部材２０ｃに液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。ただし、燃料電池セル１００Ａよりも燃料電池セル１００の方が液状シール材の回り込みを抑制することができる。
【００５７】
Ｄ２．変形例２：
上記実施例の燃料電池セル１００では、シーリングプレート４０は、セパレータ３０の厚さ方向から見たときに、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内に張り出し、さらに、流路形成部材２０ｃよりも、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内に張り出しているものとしたが、本発明は、これに限られない。シーリングプレート４０は、セパレータ３０の厚さ方向から見たときに、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内に張り出し、流路形成部材２０ｃからは、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内に張り出さないものとしてもよい。
【００５８】
図６は、変形例２としての燃料電池セル１００Ｂの概略構成を示す説明図である。この燃料電池セル１００Ｂは、燃料電池セル１００におけるシーリングプレート４０の代わりに、シーリングプレート４０Ｂを備えている。そして、シーリングプレート４０Ｂは、セパレータ３０の厚さ方向から見たときに、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内には張り出すものの、流路形成部材２０ｃからは、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内には張り出さない。こうすることによっても、液状シール材の回りこみを抑制し、流路形成部材２０ｃに液状シール材が流れ込むことを抑制することができる。ただし、燃料電池セル１００Ｂよりも燃料電池セル１００の方が液状シール材の回り込みを抑制することができる。
【００５９】
Ｄ３．変形例３：
上記実施例の燃料電池セル１００では、シーリングプレート４０が備える凸部４２の形状は、台形であるものとしたが、本発明は、これに限られない。凸部４２の形状は、適宜、変更可能である。
【００６０】
図７は、変形例としてのシーリングプレート４０を示す説明図である。図７（ａ）に示したように、シーリングプレート４０は、空気導入用貫通孔３２ｉの輪郭線近傍に扇型形状を有する凸部４２Ａを備えるものとしてもよい。また、図７（ｂ）に示したように、シーリングプレート４０は、空気導入用貫通孔３２ｉの輪郭線近傍のみをカバーする形状を有する凸部４２Ｂを備えるものとしてもよい。
【００６１】
Ｄ４．変形例４：
上記実施例の燃料電池セル１００では、流路形成部材２０ｃ、および、シーリングプレート４０は、セパレータ３０の厚さ方向から見たときに、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内の双方に張り出すように形成されるものとしたが、本発明は、これに限られない。流路形成部材２０ｃ、および、シーリングプレート４０は、セパレータ３０の厚さ方向から見たときに、空気導入用貫通孔３２ｉ内、および、カソードオフガス排出用貫通孔３２ｏ内のいずれか一方に張り出すものとしてもよい。
【００６２】
Ｄ５．変形例５：
上記実施例の燃料電池セル１００では、本発明における流路形成部材、および、シーリングプレートの構成を、カソード側に適用するものとしたが、本発明は、これに限られない。本発明における流路形成部材、および、シーリングプレートの構成を、アノード側に適用するものとしてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１００，１００Ａ，１００Ｂ…燃料電池セル
１０…膜電極ガス拡散層接合体
１０ｍ…膜電極接合体
１０ａ，１０ｃ…ガス拡散層
２０ａ，２０ｃ…流路形成部材
３０，３０ａ，３０ｃ…セパレータ
３２ｉ…空気導入用貫通孔
３２ｏ…カソードオフガス排出用貫通孔
３４ｉ…水素導入用貫通孔
３４ｏ…アノードオフガス排出用貫通孔
３６ｉ…冷却水導入用貫通孔
３６ｏ…冷却水排出用貫通孔
４０，４０Ａ，４０Ｂ…シーリングプレート
４２，４２Ａ，４２Ｂ…凸部
５０…シール材
６０…ガスケット
ＳＬ…シールライン
【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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