(57)【要約】【課題】平面配列型の燃料電池について製造に必要な材料数を減らす。【解決手段】燃料電池層１００は、電解質膜１２２と、電解質膜１２２の一方の表面に設けられたアノード触媒層１２４と、電解質膜１２２の他方の表面に、アノード触媒層１２４と少なくとも一部が対向するように設けられたカソード触媒層１２６とをそれぞれ含み、平面配列された複数の膜電極接合体１２０と、隣接する膜電極接合体１２０の一方のアノード触媒層１２４と他方のカソード触媒層１２６とを電気的に接続するためのインターコネクタ１３０を備える。インターコネクタ１３０は、アノード触媒層１２４を構成する材料およびカソード触媒層１２６を構成する材料の少なくとも一方からなる。【選択図】図２
2011204609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と、前記電解質膜の一方の表面に設けられたアノード触媒層と、前記電解質膜の他方の表面に、前記アノード触媒層と少なくとも一部が対向するように設けられたカソード触媒層とをそれぞれ含み、平面配列された複数の膜電極接合体と、
隣接する前記膜電極接合体の一方のアノード触媒層と他方のカソード触媒層とを電気的に接続するためのインターコネクタを備え、
前記インターコネクタは、前記アノード触媒層を構成する材料および前記カソード触媒層を構成する材料の少なくとも一方からなることを特徴とする燃料電池層。
【請求項２】
前記インターコネクタは、同一材料からなる前記アノード触媒層または同一材料からなる前記カソード触媒層と一体的に形成されているか、もしくは当該アノード触媒層と一体的に形成された部分と、当該カソード触媒層と一体的に形成された部分とからなる請求項１に記載の燃料電池層。
【請求項３】
複数の前記膜電極接合体は、電解質膜の一方の表面に各膜電極接合体のアノード触媒層が間隔をあけて設けられ、前記電解質膜の他方の表面に各膜電極接合体のカソード触媒層が間隔をあけて設けられて平面配列され、
前記電解質膜は、一方の表面から他方の表面まで延びる貫通孔を有し、
前記インターコネクタは、前記貫通孔内に設けられている請求項１または２に記載の燃料電池層。
【請求項４】
隣接する膜電極接合体の一方のアノード触媒層と他方のカソード触媒層とは、平面視で一部が重なり、
前記インターコネクタは、隣接する膜電極接合体のアノード触媒層と他方のカソード触媒層とが重なる領域に設けられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池層。
【請求項５】
燃料および酸化剤の前記インターコネクタを介した他方の触媒層側への移動を遮るためのシール層を備える請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池層。
【請求項６】
前記シール層は、前記インターコネクタを構成する材料の細孔、前記インターコネクタの一端と隣接するアノード触媒層の細孔、および前記インターコネクタの他端と隣接するカソード触媒層の細孔の少なくともいずれかを埋めるように設けられている請求項５に記載の燃料電池層。
【請求項７】
前記シール層は、前記アノード触媒層および前記カソード触媒層の少なくとも一方の表面のうち平面視で前記インターコネクタと重なる領域を覆うように設けられている請求項５に記載の燃料電池層。
【請求項８】
前記シール層はさらに、隣接する触媒層の隙間に面した触媒層の側壁を覆うように設けられている請求項６または７に記載の燃料電池層。
【請求項９】
前記シール層はさらに、隣接する触媒層の隙間を埋めるように設けられている請求項６乃至８のいずれか１項に記載の燃料電池層。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の燃料電池層と、
前記カソード触媒層と隣り合うように設けられたカソード用ハウジングと、
前記アノード触媒層と隣り合うように設けられたアノード用ハウジングと、
を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１１】
電解質膜の一方の表面への複数のアノード触媒層の形成と、前記電解質膜の他方の表面への複数のカソード触媒層の形成とを同時または順不同に行って、平面配列された複数の膜電極接合体を形成し、
隣接する膜電極接合体の電解質膜を部分的または全体的に離間する空隙部への、前記アノード触媒層の形成にともなうアノード触媒層用材料の充填、および前記空隙部への、前記カソード触媒層の形成にともなうカソード触媒層用材料の充填の少なくとも一方により、隣接する膜電極接合体の一方のアノード触媒層と他方のカソード触媒層とを電気的に接続するためのインターコネクタを形成する
ことを含むことを特徴とする燃料電池層の製造方法。
【請求項１２】
表面にアノード触媒層用材料を積層した第１基板を、当該表面を電解質膜の一方の表面に向けて配置し、
表面にカソード触媒層用材料を積層した第２基板を、当該表面を電解質膜の他方の表面に向けて配置し、
第１基板および第２基板を前記電解質膜に圧着して、前記電解質膜の一方の表面にアノード触媒層を形成するとともに前記電解質膜の他方の表面にカソード触媒層を形成し、当該圧着によりアノード触媒層用材料およびカソード触媒層用材料の少なくとも一方を前記空隙部に充填してインターコネクタを形成する請求項１１に記載の燃料電池層の製造方法。
【請求項１３】
前記第１基板および前記第２基板の少なくとも一方は、前記空隙部に対応する表面領域に凸部を有する請求項１２に記載の燃料電池層の製造方法。
【請求項１４】
前記凸部は、基板表面にシール層形成材料が積層されてなる請求項１３に記載の燃料電池層の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池層、燃料電池システム、および燃料電池層の製造方法に関し、特に、膜電極接合体が平面配列された燃料電池層と、当該燃料電池層を有する燃料電池システム、および当該燃料電池層の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は水素と酸素とから電気エネルギを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池の主な特徴としては、従来の発電方式のように熱エネルギや運動エネルギの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高い発電効率が期待できること、窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が良いことなどが挙げられる。このように、燃料電池は燃料のもつ化学エネルギを有効に利用でき、環境にやさしい特性を持っているので、２１世紀を担うエネルギ供給システムとして期待され、宇宙用から自動車用、携帯機器用まで、大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。
【０００３】
中でも、固体高分子形燃料電池は、他の種類の燃料電池に比べて、作動温度が低く、高い出力密度を持つ特徴があり、特に近年、携帯機器（例えば、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、デジタルカメラあるいは電子辞書、電子書籍）などの電源への利用が期待されている。携帯機器用の固体高分子形燃料電池としては、複数の膜電極接合体（単セル）を平面状に配列した平面配列型の燃料電池層が知られている。
【０００４】
特許文献１には、このような平面配列型の燃料電池として、電解質層の一方側に位置する複数の導電性多孔質体（燃料極）と、電解質層の他方側に位置する複数の導電性多孔質体（空気極）とを直列接続するために、各燃料極および各空気極から突出した端子用タブを電解質層に設けた穴部の中で接続する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９３２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１に開示された構造では、複数の導電性多孔質体のそれぞれに端子用タブを設け、この端子用タブ同士を接続することで複数の膜電極接合体を直列に接続していた。そのため、従来の平面配列型の燃料電池には、製造に必要な材料数を減らす余地があった。
【０００７】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、平面配列型の燃料電池について製造に必要な材料数を減らすことができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、燃料電池層である。当該燃料電池層は、電解質膜と、電解質膜の一方の表面に設けられたアノード触媒層と、電解質膜の他方の表面に、アノード触媒層と少なくとも一部が対向するように設けられたカソード触媒層とをそれぞれ含み、平面配列された複数の膜電極接合体と、隣接する膜電極接合体の一方のアノード触媒層と他方のカソード触媒層とを電気的に接続するためのインターコネクタを備え、インターコネクタは、アノード触媒層を構成する材料およびカソード触媒層を構成する材料の少なくとも一方からなることを特徴とする。
【０００９】
この態様によれば、平面配列型の燃料電池について製造に必要な材料数を減らすことができる。
【００１０】
上記態様において、インターコネクタは、同一材料からなるアノード触媒層または同一材料からなるカソード触媒層と一体的に形成されているか、もしくは当該アノード触媒層と一体的に形成された部分と、当該カソード触媒層と一体的に形成された部分とからなってもよい。
【００１１】
上記態様において、複数の膜電極接合体は、電解質膜の一方の表面に各膜電極接合体のアノード触媒層が間隔をあけて設けられ、電解質膜の他方の表面に各膜電極接合体のカソード触媒層が間隔をあけて設けられて平面配列され、電解質膜は、一方の表面から他方の表面まで延びる貫通孔を有し、インターコネクタは、貫通孔内に設けられてもよい。
【００１２】
上記態様において、隣接する膜電極接合体の一方のアノード触媒層と他方のカソード触媒層とは、平面視で一部が重なり、インターコネクタは、隣接する膜電極接合体のアノード触媒層と他方のカソード触媒層とが重なる領域に設けられてもよい。
【００１３】
上記態様において、燃料および酸化剤のインターコネクタを介した他方の触媒層側への移動を遮るためのシール層を備えてもよい。
【００１４】
上記態様において、シール層は、インターコネクタを構成する材料の細孔、インターコネクタの一端と隣接するアノード触媒層の細孔、およびインターコネクタの他端と隣接するカソード触媒層の細孔の少なくともいずれかを埋めるように設けられてもよい。
【００１５】
上記態様において、シール層は、アノード触媒層およびカソード触媒層の少なくとも一方の表面のうち平面視でインターコネクタと重なる領域を覆うように設けられてもよい。
【００１６】
上記態様において、シール層はさらに、隣接する触媒層の隙間に面した触媒層の側壁を覆うように設けられてもよい。また、シール層はさらに、隣接する触媒層の隙間を埋めるように設けられてもよい。
【００１７】
本発明の他の態様は、燃料電池システムである。当該燃料電池システムは、上述したいずれかの態様の燃料電池層と、カソード触媒層と隣り合うように設けられたカソード用ハウジングと、アノード触媒層と隣り合うように設けられたアノード用ハウジングと、を有することを特徴とする。燃料電池システムは、さらに燃料電池層とカソード用ハウジングの間、および燃料電池層とアノード用ハウジングの間に設けられたガスケットを有していてもよい。カソード用ハウジングは、空気取入口を有していてもよい。
【００１８】
本発明のさらに他の態様は、燃料電池層の製造方法である。当該燃料電池層の製造方法は、電解質膜の一方の表面への複数のアノード触媒層の形成と、電解質膜の他方の表面への複数のカソード触媒層の形成とを同時または順不同に行って、平面配列された複数の膜電極接合体を形成し、隣接する膜電極接合体の電解質膜を部分的または全体的に離間する空隙部への、アノード触媒層の形成にともなうアノード触媒層用材料の充填、および空隙部への、カソード触媒層の形成にともなうカソード触媒層用材料の充填の少なくとも一方により、隣接する膜電極接合体の一方のアノード触媒層と他方のカソード触媒層とを電気的に接続するためのインターコネクタを形成することを含むことを特徴とする。
【００１９】
上記態様において、表面にアノード触媒層用材料を積層した第１基板を、当該表面を電解質膜の一方の表面に向けて配置し、表面にカソード触媒層用材料を積層した第２基板を、当該表面を電解質膜の他方の表面に向けて配置し、第１基板および第２基板を電解質膜に圧着して、電解質膜の一方の表面にアノード触媒層を形成するとともに電解質膜の他方の表面にカソード触媒層を形成し、当該圧着によりアノード触媒層用材料およびカソード触媒層用材料の少なくとも一方を空隙部に充填してインターコネクタを形成してもよい。
【００２０】
上記態様において、第１基板および第２基板の少なくとも一方は、空隙部に対応する表面領域に凸部を有してもよい。また、凸部は、基板表面にシール層形成材料が積層されてなってもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、平面配列型の燃料電池について製造に必要な材料数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１に係る燃料電池層を含む燃料電池の構成を示す概略分解斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、図１のＡ−Ａ線に沿った概略断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）におけるインターコネクタ近傍の概略部分拡大断面図である。
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、実施形態１に係る燃料電池層の製造方法を示す工程断面図である。
【図４】電解質膜の概略斜視図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｄ）は、実施形態１に係る燃料電池層の製造方法を示す工程断面図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、実施形態１に係る燃料電池層の製造方法を示す工程断面図である。
【図７】図７（Ａ）は、変形例１に係る燃料電池層におけるインターコネクタ近傍の概略部分拡大断面図であり、図７（Ｂ）は、変形例２に係る燃料電池層におけるインターコネクタ近傍の概略部分拡大断面図であり、図７（Ｃ）は、変形例３に係る燃料電池層におけるインターコネクタ近傍の概略部分拡大断面図であり、図７（Ｄ）は、変形例４に係る燃料電池層におけるインターコネクタ近傍の概略部分拡大断面図である。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｅ）は、実施形態２に係る燃料電池層の製造方法を示す工程断面図である。
【図９】図９（Ａ）は、変形例５に係る燃料電池層の製造方法における第１基板の概略部分拡大断面図であり、図９（Ｂ）は、変形例６に係る燃料電池層の製造方法における第１基板の概略部分拡大断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）は、実施形態３に係る燃料電池層の製造方法を示す工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２４】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る燃料電池層を含む燃料電池の構成を示す概略分解斜視図である。図２（Ａ）は、図１のＡ−Ａ線に沿った概略断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）におけるインターコネクタ近傍の概略部分拡大断面図である。図１および図２（Ａ）に示すように、燃料電池システム１０は、燃料電池層１００、カソード用ハウジング５０、およびアノード用ハウジング５２を備える。
【００２５】
燃料電池層１００は、平面配列された複数の膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）１２０と、インターコネクタ１３０とを備える。各膜電極接合体１２０は、電解質膜１２２と、電解質膜１２２の一方の表面に設けられたアノード触媒層１２４と、電解質膜１２２の他方の表面に、アノード触媒層１２４と少なくとも一部が対向するように設けられたカソード触媒層１２６と、を含む。
【００２６】
電解質膜１２２は、湿潤状態において良好なイオン伝導性を示すことが好ましく、アノード触媒層１２４とカソード触媒層１２６との間でプロトンを移動させるイオン交換膜として機能する。電解質膜１２２は、含フッ素重合体や非フッ素重合体等の固体高分子材料によって形成され、例えば、スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体、ポリサルホン樹脂、ホスホン酸基又はカルボン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体等を用いることができる。スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体の例として、ナフィオン（登録商標）膜（デュポン社製）などが挙げられる。また、非フッ素重合体の例として、スルホン化された、芳香族ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホンなどが挙げられる。電解質膜１２２の厚さは、たとえば約１０〜２００μｍである。
【００２７】
各膜電極接合体１２０のアノード触媒層１２４は、（隙間１２５として図示されているように）電解質膜１２２の一方の表面に互いに間隔をあけて設けられている。また、各膜電極接合体１２０のカソード触媒層１２６は、（隙間１２７として図示されているように）電解質膜１２２の他方の表面に互いに間隔を空けて設けられている。一対のアノード触媒層１２４とカソード触媒層１２６との間に電解質膜１２２が挟持されて膜電極接合体１２０（単セル）が構成されている。アノード触媒層１２４とカソード触媒層１２６とは、燃料電池層１００のショートを防ぐために隣接する単セル間での絶縁が維持されていれば、多様な配置構成を採用することができる。そのような構成の例は、米国特許出願公開第２００９／０１６２７２２号、“Electrochemical cell assemblies including a region of discontinuity”に開示されている。米国特許出願公開第２００９／０１６２７２２号の開示全体は参照により本明細書に組み込まれている。アノード触媒層１２４には燃料ガスとして水素が供給される。本実施形態では燃料ガスとして水素が用いられているが、メタノール、ギ酸、ブタン、あるいは他の水素担体など、他の適当な燃料を用いることができる。カソード触媒層１２６には、酸化剤として空気が供給される。各単セル、すなわち各膜電極接合体１２０は、燃料（例えば水素）と空気中の酸素との電気化学反応により発電する。
【００２８】
アノード触媒層１２４およびカソード触媒層１２６は、イオン交換体ならびに触媒粒子、場合によって炭素粒子を有する。
【００２９】
アノード触媒層１２４およびカソード触媒層１２６が有するイオン交換体は、触媒粒子と電解質膜１２２との間の密着性を向上させるために用いられてよく、両者間においてプロトンを伝達する役割を持ってもよい。このイオン交換体は、電解質膜１２２と同様の高分子材料から形成することができる。触媒金属としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｉｒ、ランタノイド系列元素やアクチノイド系列の元素の中から選ばれる合金や単体が挙げられる。また触媒を担持する場合には炭素粒子として、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブなどを用いてもよい。なお、アノード触媒層１２４およびカソード触媒層１２６の厚さは、それぞれ、たとえば約１０〜４０μｍである。
【００３０】
このように、本実施形態の燃料電池層１００では、アノード触媒層１２４とカソード触媒層１２６とが電解質膜１２２を挟んでそれぞれ対となっており、これにより複数の膜電極接合体１２０が平面状に形成されている。
【００３１】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、インターコネクタ１３０は、隣接する膜電極接合体１２０の一方のアノード触媒層１２４から隣接する膜電極接合体１２０の他方のカソード触媒層１２６への電気経路を構成して、隣接する単セルあるいは膜電極接合体１２０を電気的に接続するための部材である。隣接する膜電極接合体１２０の間には、両者の電解質膜１２２を部分的または全体的に離間する空隙部が設けられており、この空隙部に電解質膜１２２を貫通するようにしてインターコネクタ１３０が設けられている。本実施形態の電解質膜１２２は、空隙部として分離した貫通孔１２２ａ（図４参照）を有し、貫通孔１２２ａ内にインターコネクタ１３０が設けられている。なお、空隙部は、隣接する膜電極接合体１２０の電解質膜１２２を部分的に離間する貫通孔１２２ａだけでなく、膜電極接合体１２０の幅方向全体に延び、両者を全体的に離間するスリットなどであってもよい。空隙部が貫通孔１２２ａである場合には、空隙部がスリットである場合に比べて燃料電池層１００の強度を高めることができる。また、インターコネクタ１３０の形成に必要な触媒材料量を減らすことができる。
【００３２】
インターコネクタ１３０によって、隣接する膜電極接合体１２０同士が直列に接続されている。本実施形態では、隣接する２つの膜電極接合体１２０のうち、一方の膜電極接合体１２０のアノード触媒層１２４の端部がインターコネクタ１３０まで延びて、インターコネクタ１３０の一端と電気的に接続されている。また、他方の膜電極接合体１２０のカソード触媒層１２６の端部がインターコネクタ１３０まで延びて、インターコネクタ１３０の他端と連結している。インターコネクタ１３０の幅は、たとえば、約３０〜３００μｍである。
【００３３】
インターコネクタ１３０は、アノード触媒層１２４を構成する材料およびカソード触媒層１２６を構成する材料の少なくとも一方からなる。これにより、従来の平面配列型の燃料電池のように、インターコネクタとして端子用タブなどの別部材を用意する場合と比べて、燃料電池層１００の製造に必要な材料数を減らすことができる。
【００３４】
また、インターコネクタ１３０は、同一材料からなるアノード触媒層１２４または同一材料からなるカソード触媒層１２６と一体的に形成されているか、もしくは当該アノード触媒層１２４と一体的に形成された部分と、当該カソード触媒層１２６と一体的に形成された部分とからなる。これにより、従来と比べて燃料電池層１００の部品点数を減らすことができる。また、従来と比べて、インターコネクタ１３０と各触媒層との間の接触抵抗を減らすことができる。
【００３５】
本実施形態では、図２Ｂに示すように、インターコネクタ１３０は、アノード触媒層１２４を構成する材料と、カソード触媒層１２６を構成する材料とを含んでなり、また、アノード触媒層１２４と一体的に形成された部分と、カソード触媒層１２６と一体的に形成された部分とで構成されている。具体的には、インターコネクタ１３０の直上まで延びたアノード触媒層１２４の表面に、貫通孔１２２ａ内に突出する突起部１２４ａが形成されている。また、インターコネクタ１３０の直上まで延びたカソード触媒層１２６の表面に、貫通孔１２２ａ内に突出する突起部１２６ａが形成されている。そして、突起部１２４ａの端部と突起部１２６ａの端部とが貫通孔１２２ａ内で連結されて、インターコネクタ１３０が形成されている。突起部１２４ａおよび突起部１２６ａの高さは、たとえば電解質膜１２２の厚さの約半分であり、突起部１２４ａと突起部１２６ａとの界面は、電解質膜１２２の厚さ方向の略中間に位置する。
【００３６】
他の例として、インターコネクタ１３０は、アノード触媒層１２４の表面に形成された突起部１２４ａで構成されるか、あるいは、カソード触媒層１２６の表面に形成された突起部１２６ａで構成されてもよい。インターコネクタ１３０が突起部１２４ａで構成される場合には、突起部１２４ａの端部が電解質膜１２２の厚さ方向全域にわたって延びており、カソード触媒層１２６の表面に連結され、これによりインターコネクタ１３０が形成される。インターコネクタ１３０が突起部１２６ａで構成される場合には、突起部１２６ａの端部が電解質膜１２２の厚さ方向全域にわたって延びており、アノード触媒層１２４の表面に連結され、これによりインターコネクタ１３０が形成される。
【００３７】
また、本実施形態では、隣接する膜電極接合体１２０の一方のアノード触媒層１２４と他方のカソード触媒層１２６とが、平面視で一部が重なっている。そして、インターコネクタ１３０は、隣接する膜電極接合体１２０のアノード触媒層１２４と他方のカソード触媒層１２６とが重なる領域に設けられている。具体的には、図２Ｂに示すように、膜電極接合体１２０ｂのアノード触媒層１２４と、膜電極接合体１２０ｂに隣接する膜電極接合体１２０ａのカソード触媒層１２６とが、平面視で一部が重なっている。そして、インターコネクタ１３０は、膜電極接合体１２０ｂのアノード触媒層１２４と膜電極接合体１２０ａのカソード触媒層１２６とが重なる領域に設けられている。
【００３８】
このような構成にすることで、貫通孔１２２ａをアノード触媒層１２４およびカソード触媒層１２６に対して垂直に延ばすことができ、したがって貫通孔１２２ａの長さを最短にすることができる。これにより、インターコネクタ１３０の長さを短くすることができるため、インターコネクタ１３０における抵抗の増大を抑えることができ、またインターコネクタ１３０の形成に必要な触媒材料の量を減らすことができる。また、平面視で、燃料電池層１００に占めるインターコネクタ１３０の延在領域面積を小さくすることができる。そのため、燃料電池層１００の大きさを同じくした場合には、発電領域の面積を大きくして発電量を増やすことができ、燃料電池システム１０の発電量を同じくした場合には、平面配列型の燃料電池をコンパクトにすることができる。例えば、燃料電池層１００の発電領域（２つのシール層１４０の間の領域）と、非発電領域（シール層１４０で覆われた領域）の面積比は、約７．５：１〜約５：１であってもよい。
【００３９】
インターコネクタ１３０は、アノード触媒層１２４およびカソード触媒層１２６の少なくとも一方と同一の材料からなるため、複数の細孔を有する。そのため、アノード触媒層１２４に供給された燃料としての水素がインターコネクタ１３０を介してカソード触媒層１２６側に移動し、また、カソード触媒層１２６に供給された酸化剤としての空気がインターコネクタ１３０を介してアノード触媒層１２４側に移動する、いわゆるクロスリークが生じるおそれがある。そこで、インターコネクタ１３０近傍には、燃料および酸化剤のインターコネクタ１３０を介した他方の触媒層側への移動を遮るためのシール層１４０が設けられている。
【００４０】
シール層１４０は、ガスの流通を阻害可能な材料、例えば、樹脂からなる。シール層１４０が隣接する膜電極接合体１２０の触媒層と接する可能性がある場合には、燃料電池層１００でのショートを防ぐために、シール層１４０は、絶縁性材料で構成される。シール層１４０を構成する材料としては、たとえば、電解質膜１２２にも用いられるナフィオン（登録商標）や、テフロン（登録商標）などのフッ素系樹脂などを挙げることができる。シール層１４０は、シール層１４０を構成する材料（樹脂）を含有する溶液がインターコネクタ１３０直上を含むインターコネクタ１３０近傍のアノード触媒層１２４およびカソード触媒層１２６の表面に塗布され、インターコネクタ１３０内、およびインターコネクタ１３０近傍のアノード触媒層１２４およびカソード触媒層１２６内に樹脂溶液が浸潤して形成される。樹脂溶液が浸潤することで、インターコネクタ１３０を構成する材料の細孔、インターコネクタ１３０近傍のアノード触媒層１２４の細孔、およびインターコネクタ１３０近傍のカソード触媒層１２６の細孔がシール材料である樹脂で埋められる。これにより、インターコネクタ１３０を介したクロスリークを防ぐことができる。
【００４１】
また、シール層１４０はさらに、隣接するアノード触媒層１２４の隙間１２５と、隣接するカソード触媒層１２６の隙間１２７を埋めるように設けられてもよい。シール層１４０で隙間１２５、および隙間１２７を埋めることで、発電時に生成された水が隙間１２５，１２７に溜まるのを防ぐことができる。したがって、燃料電池層１００の大きさを同じくした場合には、発電領域を増やすことができ、燃料電池システム１０の発電量を同じくした場合には、平面配列型の燃料電池をコンパクトにすることができる。
【００４２】
なお、シール層１４０は、アノード触媒層１２４側に設けられた部分がカソード触媒層１２６の隙間１２７と対向する領域まで延び、また、カソード触媒層１２６側に設けられた部分がアノード触媒層１２４の隙間１２５と対向する領域まで延びている。平面視で隙間１２５と隙間１２７とで挟まれた領域は発電に寄与しないため、この領域全体にシール層１４０を形成することで、各膜電極接合体１２０の発電量の低下を引き起こすことなく、クロスリークと、隣接する電極間でのショートとを防ぐことができる。
【００４３】
図１および図２（Ａ）に示すように、カソード用ハウジング５０は、カソード触媒層１２６と対向する板状部材である。カソード用ハウジング５０には、外部から空気を取り込むための空気取入口５１が設けられている。カソード用ハウジング５０とカソード触媒層１２６との間に、空気が流通する空気室６０が形成されている。
【００４４】
一方、アノード用ハウジング５２は、アノード触媒層１２４と対向する板状部材である。アノード用ハウジング５２とアノード触媒層１２４との間に、燃料貯蔵用の燃料ガス室６２が形成されている。なお、アノード用ハウジング５２に燃料供給口（図示せず）を設置することにより、燃料カートリッジなどから燃料を適宜補充可能である。
【００４５】
カソード用ハウジング５０およびアノード用ハウジング５２に用いられる材料としては、フェノール樹脂、ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等の一般的なプラスティック樹脂が挙げられる。
【００４６】
ガスケット５６は、電解質膜１２２の外周部とアノード用ハウジング５２との間に設けられている。ガスケット５６により、燃料ガス室６２の密封性が高められ、燃料が漏洩することが抑制されている。また、ガスケット５７は、電解質膜１２２の外周部とカソード用ハウジング５０との間に設けられている。
【００４７】
（燃料電池層の製造工程）
続いて、実施形態１に係る燃料電池層の製造方法について、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）、図４、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）、および図６（Ａ）〜図６（Ｄ）を参照して説明する。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）、および図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、実施形態１に係る燃料電池層の製造方法を示す工程断面図である。図４は、電解質膜の概略斜視図である。
【００４８】
まず、図３（Ａ）に示すように、電解質膜１２２を用意する。
【００４９】
次に、図３（Ｂ）に示すように、電解質膜１２２の所定位置に貫通孔１２２ａを形成するために、電解質膜１２２をパターニングする。例えば、電解質膜１２２の所定位置にレーザー光Ｌを照射して、電解質膜１２２の一部を選択的に除去する。これにより、図３（Ｃ）および図４に示すように、電解質膜１２２の所定位置に貫通孔１２２ａ（空隙部としてスリットを用いる場合にはスリット）を形成する。貫通孔１２２ａは、レーザー光照射に限らず、メカニカルパンチング、ダイカッティング、ダイレクトモールディング等の他の方法で形成してもよい。また、貫通孔１２２ａの数、大きさ等は、電解質膜１２２の強度と、隣接する膜電極接合体１２０間を接続するインターコネクタ１３０の抵抗の大きさとに応じて適宜設定することができる。
【００５０】
また、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示した電解質膜１２２への貫通孔１２２ａの形成とは別に、図５（Ａ）に示すように、例えばスプレー塗布法を用いて、第１基板１５０の表面に、アノード触媒層用材料１２３ａを塗布する。これにより、図５（Ｂ）に示すように、第１基板１５０の全面にアノード触媒層用材料層１２３が形成される。第１基板１５０は、少なくとも表面にフッ素加工処理が施されていてもよい。
【００５１】
次に、図５（Ｃ）に示すように、アノード触媒層用材料層１２３の所定位置に例えばレーザー光Ｌを照射して、アノード触媒層用材料層１２３を選択的に除去する。これにより、図５（Ｄ）に示すように、第１基板１５０の表面に、隙間１２５で区画された複数のアノード触媒層用材料層１２３が形成される。なお、第１基板１５０表面へのアノード触媒層用材料層１２３の形成は、スクリーン印刷法などの従来公知の他の方法を用いてもよい。
【００５２】
次に、図６（Ａ）に示すように、アノード触媒層用材料層１２３が形成された第１基板１５０を、アノード触媒層用材料層１２３を電解質膜１２２の一方の表面に向けて配置する。また、第１基板１５０へのアノード触媒層用材料層１２３の形成と同様の方法によって形成された、隙間１２７で区画された複数のカソード触媒層用材料層１２９を有する第２基板１５２を、カソード触媒層用材料層１２９を電解質膜１２２の他方の主表面に向けて配置する。第１基板１５０に形成された隙間１２５と第２基板１５２に形成された隙間１２７とは、貫通孔１２２ａを挟んで電解質膜１２２の延在方向にずれるように配置される。そして、プレス装置を用いて、第１基板１５０および第２基板１５２を電解質膜１２２に圧着し、これにより、アノード触媒層用材料層１２３およびカソード触媒層用材料層１２９を電解質膜１２２に転写する。他の例としては、アノード触媒層用材料層１２３およびカソード触媒層用材料層１２９が、任意の適当な方法を用いて電解質膜１２２に直接設けられてもよい。
【００５３】
その結果、図６（Ｂ）に示すように、電解質膜１２２の一方の表面にアノード触媒層用材料層１２３が転写されてアノード触媒層１２４が形成され、電解質膜１２２の他方の表面にカソード触媒層用材料層１２９が転写されてカソード触媒層１２６が形成される。また、第１基板１５０を電解質膜１２２に圧着することで、アノード触媒層用材料層１２３の一部が電解質膜１２２の一方の表面側から貫通孔１２２ａ内に充填される。貫通孔１２２ａ内に充填されたアノード触媒層用材料層１２３は、アノード触媒層１２４と一体的に形成された突起部１２４ａとなる。また、第２基板１５２を電解質膜１２２に圧着することで、カソード触媒層用材料層１２９の一部が電解質膜１２２の他方の表面側から貫通孔１２２ａ内に充填される。貫通孔１２２ａ内に充填されたカソード触媒層用材料層１２９は、カソード触媒層１２６と一体的に形成された突起部１２６ａとなる。突起部１２４ａと突起部１２６ａとは貫通孔１２２ａ内で接触し、これにより、インターコネクタ１３０が形成される。
【００５４】
次に、図６（Ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ法などにより、カソード触媒層１２６上にシール層１４０のパターンに合わせてマスク１７０を選択的に形成する。そして、本実施形態ではシール層１４０を構成する樹脂を含有する樹脂溶液１４０ａをマスク１７０の開口部内に充填して、樹脂溶液１４０ａをカソード触媒層１２６内に浸潤させる。また、同様にして、アノード触媒層１２４上にもマスク（図示せず）を選択的に形成し、当該マスクの開口部内に樹脂溶液１４０ａを充填して、樹脂溶液１４０ａをアノード触媒層１２４内に浸潤させる。樹脂溶液１４０ａは、例えば、ステンシル印刷法、スクリーン印刷法、あるいはインクジェット印刷法などの適当な方法を用いて充填することができる。そして、樹脂溶液１４０ａを乾燥固化させる。なお、樹脂溶液１４０ａは、乾燥固化による体積の減少を考慮して塗布量を調整してもよい。シール層１４０を形成した後、マスク１７０を除去する。
【００５５】
これにより、図６（Ｄ）に示すように、インターコネクタ１３０の細孔、インターコネクタ１３０直上を含むインターコネクタ１３０近傍のアノード触媒層１２４およびカソード触媒層１２６の細孔を埋めるように設けられたシール層１４０が形成される。また、シール層１４０は、隙間１２５，１２７を埋めるように設けられる。以上の工程により、実施形態１に係る燃料電池層１００を製造することができる。また、さらなる工程として、この燃料電池層１００のアノード触媒層１２４側に、ガスケット５６を介してアノード用ハウジング５２を設け、燃料電池層１００のカソード触媒層１２６側に、ガスケット５７を介してカソード用ハウジング５０を設けることで、燃料電池システム１０を製造することができる。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池層１００は、平面配列された複数の膜電極接合体１２０と、インターコネクタ１３０とを備える。そして、インターコネクタ１３０は、アノード触媒層１２４を構成する材料およびカソード触媒層１２６を構成する材料の少なくとも一方からなる。そのため、従来の平面配列型の燃料電池のように、インターコネクタとして端子用タブなどの別部材を用意する場合と比べて、燃料電池層１００の製造に必要な材料数を減らすことができる。また、これにより、燃料電池層１００の製造コストを低減することができる。
【００５７】
また、インターコネクタ１３０は、アノード触媒層１２４と一体的に形成された突起部１２４ａと、カソード触媒層１２６と一体的に形成された突起部１２６ａとからなる。そのため、各触媒層とインターコネクタ１３０との間の接触抵抗を低減することができる。また、燃料電池層１００の部品点数を減らすことができ、これにより燃料電池層１００の製造工程の簡略化が可能である。
【００５８】
また、電解質膜１２２が貫通孔１２２ａを有し、インターコネクタ１３０が貫通孔１２２ａ内に設けられている。そのため、隣接する膜電極接合体１２０間における電解質膜１２２の強度を保つことができる。また、インターコネクタ１３０の形成に必要な触媒材料の量を抑えることができるため、製造コストの増大を抑制することができる。さらに、インターコネクタ１３０は、アノード触媒層１２４とカソード触媒層１２６とが重なる領域に設けられている。そのため、インターコネクタ１３０をアノード触媒層１２４およびカソード触媒層１２６に対して垂直に延ばすことができ、したがって、インターコネクタ１３０の長さを短くすることができる。これにより、インターコネクタ１３０における抵抗の増大を抑えることができ、またインターコネクタ１３０の形成に必要な触媒材料の量を減らすことができる。また、燃料電池層１００に占めるインターコネクタ１３０の面積を小さくすることができるため、燃料電池システム１０の発電量の増大あるいは小型化を図ることができる。
【００５９】
また、インターコネクタ１３０にはシール層１４０が設けられているため、クロスリークの発生を防ぐことができる。また、シール層１４０は、隙間１２５，１２７を埋めるように設けられているため、発電時に生成された水が隙間１２５，１２７に溜まるのを防ぐことができる
【００６０】
また、燃料電池層１００は、アノード触媒層１２４およびカソード触媒層１２６の形成にともなって各材料を貫通孔１２２ａに充填することでインターコネクタ１３０を形成している。具体的には、アノード触媒層用材料層１２３を積層した第１基板１５０と、カソード触媒層用材料層１２９を積層した第２基板１５２とを、電解質膜１２２に圧着することで、アノード触媒層１２４およびカソード触媒層１２６の形成と同時にインターコネクタ１３０を形成している。そのため、インターコネクタ１３０を簡単に形成することができ、また、燃料電池層１００の製造工程数を減らすことができる。
【００６１】
（変形例）
実施形態１に係る燃料電池層１００には、シール層１４０の形状について、次のような変形例を挙げることができる。図７（Ａ）は、変形例１に係る燃料電池層におけるインターコネクタ近傍の概略部分拡大断面図であり、図７（Ｂ）は、変形例２に係る燃料電池層におけるインターコネクタ近傍の概略部分拡大断面図であり、図７（Ｃ）は、変形例３に係る燃料電池層におけるインターコネクタ近傍の概略部分拡大断面図であり、図７（Ｄ）は、変形例４に係る燃料電池層におけるインターコネクタ近傍の概略部分拡大断面図である。
【００６２】
（変形例１）
図７（Ａ）に示すように、変形例１では、シール層１４０は、インターコネクタ１３０、インターコネクタ１３０直上を含むインターコネクタ１３０近傍のアノード触媒層１２４、およびインターコネクタ１３０直上を含むインターコネクタ１３０近傍のカソード触媒層１２６の各細孔を埋めるとともに、さらに、隣接するアノード触媒層１２４の隙間１２５に面したアノード触媒層１２４の側壁と、隣接するカソード触媒層１２６の隙間１２７に面したカソード触媒層１２６の側壁を覆うように設けられている。
【００６３】
シール層１４０が隙間１２５，１２７における側壁を覆うことで、隣接する触媒層間のショートを防ぐことができる。隣接する触媒層間のショートを防ぐためには、側壁が覆われていればよく、そのため、隙間１２５，１２７を埋める場合と比べて、隣接する触媒層間でショートする可能性を防ぎつつ、シール層１４０の形成に必要な材料の量を減らすことができる。
【００６４】
（変形例２）
図７（Ｂ）に示すように、変形例２では、シール層１４０は、インターコネクタ１３０のカソード触媒層１２６側の端部を覆うようにして、インターコネクタ１３０の端部と隣接するカソード触媒層１２６内に設けられている。このシール層１４０は、例えば、樹脂溶液１４０ａをカソード触媒層１２６側から浸潤させることで形成される。シール層１４０は、本変形例のように、インターコネクタ１３０の端部と隣接するカソード触媒層１２６の細孔を埋めるように設けられている場合だけでなく、インターコネクタ１３０内の一部の細孔、あるいはインターコネクタ１３０の他方の端部に隣接するアノード触媒層１２４の細孔の少なくともいずれかを埋めるように設けられていれば、クロスリークの発生を防ぐことができる。すなわち、シール層１４０は、燃料または酸化剤の流路を遮るように設けられていればよい。
【００６５】
（変形例３）
図７（Ｃ）に示すように、変形例３では、シール層１４０がアノード触媒層１２４、インターコネクタ１３０、およびカソード触媒層１２６内に浸潤することなく、アノード触媒層１２４およびカソード触媒層１２６の表面に形成されている。この場合には、インターコネクタ１３０近傍における電気伝導性を損なうことなくクロスリークの発生を防ぐことができる。本変形例のシール層１４０は、樹脂溶液１４０ａの粘度を高くすることで形成することができる。
【００６６】
（変形例４）
図７（Ｄ）に示すように、変形例４では、シール層１４０がシート状シール材からなり、インターコネクタ１３０上のアノード触媒層１２４およびインターコネクタ１３０上のカソード触媒層１２６の表面に設けられている。この場合にも、クロスリークの発生を抑制することができる。また、シール層１４０は、さらに隙間１２５，１２７を覆うように設けられている。そのため、発電時の生成水が隙間１２５，１２７に進入するのを防ぐことができ、隣接する触媒層間のショートを防ぐことができる。
【００６７】
なお、変形例３および変形例４のように、シール層１４０をインターコネクタ１３０内、あるいは触媒層内に形成せず、触媒層の表面に形成する場合には、シール層１４０は、アノード触媒層１２４およびカソード触媒層１２６の少なくとも一方の表面のうち、平面視でインターコネクタ１３０と重なる領域を覆うように設けられていればよい。
【００６８】
（実施形態２）
実施形態２に係る燃料電池層１００の製造方法は、燃料電池層１００の製造方法に用いる第１基板１５０および第２基板１５２の形状が実施形態１と異なる。以下、本実施形態について説明する。なお、燃料電池システム１０および燃料電池層１００の最終構造と、その製造工程は実施形態１と基本的に同一である。実施形態１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。
【００６９】
図８（Ａ）〜図８（Ｅ）は、実施形態２に係る燃料電池層の製造方法を示す工程断面図である。
【００７０】
本実施形態では、図８（Ａ）に示すように、表面に凸部１５０ａが設けられた第１基板１５０を用いる。凸部１５０ａが設けられた位置は、電解質膜１２２への第１基板１５０の圧着時に貫通孔１２２ａと対向する位置である。そして、例えばスプレー塗布法を用いて、凸部１５０ａが設けられた側の第１基板１５０の表面に、アノード触媒層用材料１２３ａを塗布する。これにより、図８（Ｂ）に示すように、第１基板１５０上の全面にアノード触媒層用材料層１２３が形成される。アノード触媒層用材料層１２３は、凸部１５０ａ上に設けられた部分が他の部分よりも突出している。
【００７１】
次に、図８（Ｃ）に示すように、例えばアノード触媒層１２４の隙間１２５形成予定領域にレーザー光Ｌを照射して、アノード触媒層用材料層１２３を選択的に除去する。これにより、図８（Ｄ）に示すように、第１基板１５０の表面に、隙間１２５で区画された複数のアノード触媒層用材料層１２３が形成される。
【００７２】
次に、図８（Ｅ）に示すように、アノード触媒層用材料層１２３が形成された第１基板１５０を、アノード触媒層用材料層１２３を電解質膜１２２の一方の表面に向けて配置する。また、第１基板１５０へのアノード触媒層用材料層１２３の形成と同様の方法によってカソード触媒層用材料層１２９が形成された、表面に凸部１５２ａを有する第２基板１５２を、カソード触媒層用材料層１２９を電解質膜１２２の他方の表面に向けて配置する。そして、プレス装置を用いて、第１基板１５０および第２基板１５２を電解質膜１２２に圧着し、これにより、アノード触媒層用材料層１２３およびカソード触媒層用材料層１２９を電解質膜１２２に転写する。以下、実施形態１と同様の方法により、燃料電池層１００が形成される。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態では、貫通孔１２２ａに対応する位置に凸部を有する基板を用いて、触媒層を電解質膜１２２に圧着している。そのため、より確実に貫通孔１２２ａ内に触媒層の一部を進入させることができる。これにより、インターコネクタ１３０を貫通孔１２２ａ内に隙間なく形成することができる。すなわち、インターコネクタ１３０の断面積を最大にすることができる。また、貫通孔１２２ａ内に進入した突起部１２４ａと突起部１２６ａとを確実に圧着することができる。したがって、隣接する膜電極接合体１２０をより確実に電気的に接続することができる。なお、第１基板１５０および第２基板１５２は、少なくとも一方が凸部を有していればよいが、両者が凸部を有する場合には、より確実に隣接する膜電極接合体１２０の電気的接続が可能である。
【００７４】
（変形例）
実施形態２には、第１基板１５０および第２基板１５２の形状について、次のような変形例を挙げることができる。図９（Ａ）は、変形例５に係る燃料電池層の製造方法における第１基板の概略部分拡大断面図であり、図９（Ｂ）は、変形例６に係る燃料電池層の製造方法における第１基板の概略部分拡大断面図である。なお、図９（Ａ）および図９（Ｂ）では、燃料電池層の製造方法の一部のみを示している。
【００７５】
（変形例５）
図９（Ａ）に示すように、変形例５では、シート状のシール層形成材料１４０ｂが第１基板１５０の表面に設けられることで、第１基板１５０の表面に凸部が形成されている。この場合には、第１基板１５０を電解質膜１２２（図６（Ａ）参照）に圧着した際に、アノード触媒層１２４および突起部１２４ａの形成と同時に、シール層１４０を形成することができる（図６（Ｂ）〜６（Ｄ）参照）。そのため、燃料電池層１００（図６（Ｄ）参照）の製造工程数を減らすことができる。なお、第２基板１５２（図６（Ａ）参照）が同様の形状であってもよい。
【００７６】
（変形例６）
図９（Ｂ）に示すように、変形例６では、第１基板１５０の表面に凹部１５０ｂが形成されており、この凹部１５０ｂ内に、シール層形成材料である樹脂溶液１４０ａが充填されることで、第１基板１５０の表面に凸部が形成されている。この場合にも、変形例５と同様に、アノード触媒層１２４および突起部１２４ａの形成と同時に、シール層１４０を形成することができる（図６（Ｂ）〜６（Ｄ）参照）。そのため、燃料電池層１００（図６（Ｄ）参照）の製造工程数を減らすことができる。なお、第２基板１５２（図６（Ａ）参照）が同様の形状であってもよい。また、樹脂溶液１４０ａは、ある程度粘性が高いものであってもよい。
【００７７】
（実施形態３）
実施形態３に係る燃料電池層１００の製造方法は、製造工程が実施形態１と異なる。以下、本実施形態について説明する。なお、燃料電池システム１０および燃料電池層１００の構造は実施形態１と基本的に同一である。実施形態１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。
【００７８】
図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）は、実施形態３に係る燃料電池層の製造方法を示す工程断面図である。
【００７９】
まず、図１０（Ａ）に示すように、例えばスプレー塗布法を用いて、貫通孔１２２ａが形成された電解質膜１２２の一方の表面に、アノード触媒層用材料１２３ａを塗布する。また、同様にして、電解質膜１２２の他方の表面に、カソード触媒層用材料を塗布する。これにより、図１０（Ｂ）に示すように、電解質膜１２２の一方の表面側の全面にアノード触媒層１２４が形成され、電解質膜１２２の他方の表面側の全面にカソード触媒層１２６が形成される。また、本実施形態では、カソード触媒層用材料よりも先にアノード触媒層用材料１２３ａを塗布しているため、貫通孔１２２ａにはアノード触媒層用材料１２３ａのみが充填されて、インターコネクタ１３０が形成されている。
【００８０】
次に、図１０（Ｃ）に示すように、カソード触媒層１２６の所定位置に例えばレーザー光Ｌを照射して、カソード触媒層１２６を選択的に除去する。また、同様にして、アノード触媒層１２４を選択的に除去する。これにより、図１０（Ｄ）に示すように、電解質膜１２２の一方の表面に、隙間１２５で区画された複数のアノード触媒層１２４が形成され、電解質膜１２２の他方の表面に、隙間１２７で区画された複数のカソード触媒層１２６が形成される。これにより、平面配列された複数の膜電極接合体１２０が形成される。以下、実施形態１と同様の方法により、燃料電池層１００が形成される。
【００８１】
本実施形態の製造方法で形成された燃料電池層１００であっても、実施形態１と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態では、基板上に形成された触媒層材料層に隙間１２５，１２７を形成する場合と比べて、隙間１２５，１２７の形成が比較的困難ではあるが、製造に必要な装置の数を減らすことができる点で製造工程の簡略化が可能である。また、プレス装置を用いて電解質膜１２２に触媒層を圧着していないため、電解質膜１２２に損傷を与えるおそれを低減できる。
【００８２】
本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
【００８３】
例えば、上述した実施形態１および２では、アノード触媒層１２４とカソード触媒層１２６とを電解質膜１２２に同時に圧着して、突起部１２４ａと突起部１２６ａとでインターコネクタ１３０を形成しているが、インターコネクタ１３０は、次のようにして形成してもよい。すなわち、たとえばアノード触媒層１２４を先に電解質膜１２２に圧着して、貫通孔１２２ａ内にアノード触媒層１２４を構成する材料を充填し、続いて、カソード触媒層１２６を電解質膜１２２に圧着する。これにより、突起部１２４ａのみからなるインターコネクタ１３０がアノード触媒層１２４と一体的に形成される。同様にして、突起部１２６ａのみからなるインターコネクタ１３０をカソード触媒層１２６と一体的に形成してもよい。
【００８４】
また、アノード触媒層１２４、およびカソード触媒層１２６に集電体（図示せず）を設けてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１０  燃料電池システム、  １００  燃料電池層、  １２０  膜電極接合体、  １２２  電解質膜、  １２２ａ  貫通孔、  １２３ａ  アノード触媒層用材料、  １２４  アノード触媒層、  １２５  隙間、  １２６  カソード触媒層、  １２７  隙間、  １３０  インターコネクタ、  １４０  シール層、  １５０  第１基板、  １５０ａ  凸部、  １５２  第２基板。
【図１】
2011204609.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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