(57)【要約】      （修正有）【課題】ガス拡散層を傷めることなく、前加工段階で生じ得るバリや切断片等を解消しながら、ガス流路層を省略して燃料電池セルの体格縮小化を実現でき、もって該燃料電池セルが積層された燃料電池の体格の縮小化を図ることのできる燃料電池と、その製造方法を提供する。【解決手段】膜電極接合体３と、その両側面に配されたガス拡散層４Ａ，４Ｂと、２つの該ガス拡散層４Ａ，４Ｂを挟持するセパレータ６と、から燃料電池セルが形成され、該燃料電池セルが積層されてなる燃料電池２００の製造方法であって、複数の前記燃料電池セルを積層してセル積層体を形成し、該セル積層体を、セル積層方向に直交する方向から圧縮し（圧縮力Ｑ）、この圧縮によってガス拡散層４Ａ，４Ｂ内にその面内方向に延びるガス流路孔８を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極接合体と、該膜電極接合体の両側面に配されたガス拡散層と、２つの該ガス拡散層を挟持するセパレータと、から燃料電池セルが形成され、該燃料電池セルが積層されてなる燃料電池の製造方法であって、
複数の前記燃料電池セルを積層してセル積層体を形成し、該セル積層体を、セル積層方向に直交する方向から圧縮し、この圧縮によって、前記ガス拡散層内にその面内方向に延びるガス流路孔を形成する、燃料電池の製造方法。
【請求項２】
前記ガス拡散層は、第１のガス拡散層と第２のガス拡散層を積層させ、これらを複数の連結箇所で連結させて構成されるものであり、
前記圧縮により、隣接する前記連結部の間で、第１のガス拡散層と第２のガス拡散層が変形して前記ガス流路孔を形成するものである、請求項１に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項３】
膜電極接合体と、該膜電極接合体の両側面に配されたガス拡散層と、２つの該ガス拡散層を挟持するセパレータと、から燃料電池セルが形成され、該燃料電池セルが積層されてなる燃料電池であって、
前記燃料電池は、複数の前記燃料電池セルが積層されてなるセル積層体がセル積層方向に直交する方向から圧縮され、この圧縮によってガス拡散層内に形成された、該ガス拡散層の面内方向に延びるガス流路孔を有するものである、燃料電池。
【請求項４】
前記ガス拡散層は、第１のガス拡散層と第２のガス拡散層が積層され、これらが複数の連結箇所で連結されて構成されるものであり、
前記ガス流路孔は、前記圧縮の際に、隣接する前記連結部の間で、第１のガス拡散層と第２のガス拡散層が変形されて形成されるものである、請求項３に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス拡散層内において、その面内方向に延びるガス流路孔を有する燃料電池と、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池の燃料電池セルは、イオン透過性の電解質膜と、該電解質膜を挟持するアノード側およびカソード側の触媒層とから膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）が形成され、この膜電極接合体とこれを挟持するアノード側およびカソード側のガス拡散層（ＧＤＬ）とから電極体（ＭＥＧＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ＆  Ｇａｓ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）が形成され、電極体に燃料ガスもしくは酸化剤ガスを提供するとともに電気化学反応によって生じた電気を集電するための金属多孔体からなるガス流路層とセパレータが電極体の両側に配されて構成されている。なお、セパレータにガス流路溝が形成された燃料電池セルも従来一般のものであり、この形態の場合にはガス流路層となる金属多孔体は不要である。実際の燃料電池スタックは、所要電力に応じた基数の燃料電池セルが積層され、燃料電池セルの積層方向でスタッキング、すなわち、圧縮されることによって形成されている。
【０００３】
上記する燃料電池では、アノード電極に燃料ガスとして水素ガス等が提供され、カソード電極には酸化剤ガスとして酸素や空気が提供され、各電極では固有のガス流路層（またはセパレータに形成されたガス流路溝）にて面内方向にガスが流れ、次いでガス拡散層にて拡散されたガスが電極触媒層に導かれて電気化学反応がおこなわれるものである。
【０００４】
一般に、触媒層は電解質膜よりも狭小な平面積（小さな平面積）を有しており、電解質膜が触媒層にて被覆されていない触媒層の周縁の露出領域には、ポリマー素材の補強膜（もしくは保護フィルム）が配設されており、この補強膜がガス拡散層と電解質膜の間に介在した構造が一般的である。補強膜を触媒層の周縁領域でガス拡散層と電解質膜の間に介在させることにより、触媒層を有する電解質膜（膜電極接合体）とガス拡散層をたとえば１００〜１３０℃程度の高温雰囲気下、１〜３ＭＰａ程度の圧縮力で熱圧着する（電解質膜に影響を与えない熱圧着条件）際に、繊維質のガス拡散層（もしくはこれを構成する拡散層基材）の表面から突出する毛羽が電解質膜に突き刺さることを抑止することができる。
【０００５】
一方、膜電極接合体のアノード側およびカソード側の両側面にガス拡散層が配され、これをアノード側およびカソード側の金属多孔体からなるガス流路層と、セパレータが挟持してなる燃料電池セルを積層し、スタッキングしてなる燃料電池においては、セパレータを介してガス流路層に提供された燃料ガスや酸化剤ガスが、このガス流路層内をその面内方向に流通しながらガス拡散層に拡散提供され、ガス拡散層を介して膜電極接合体に提供されるようになっている。
【０００６】
このセパレータには、たとえばチタンやステンレスからなる２枚のプレートの間に流路が形成されたプレートが介層された３層構造のものや、中間層を樹脂製の枠材とし、２枚のプレートの一方から多数のディンプルや流路を画成するリブを突出させて冷却水流路（このような構造のセパレータも、同様に３層構造のセパレータに含まれる）を形成するものなどがある。このような構造のセパレータは、当該セル自体のアノード側もしくはカソード側のいずれか一方のセパレータであると同時に、積層姿勢において隣接するセルのアノード側もしくはカソード側の他方のセパレータとなるものである。すなわち、この３層構造セパレータを有する燃料電池セルのセル構成部材は、一つの３層構造セパレータと、アノード側およびカソード側の金属多孔体（ガス流路層）と、膜電極接合体もしくは電極体と、からなり、複数の燃料電池セルが積層された姿勢において、任意の燃料電池セルは、その両端にアノード側およびカソード側のセパレータを有することとなる。  
【０００７】
ところで、ハイブリッド車や電気自動車の需要拡大に際し、そのより一層の低燃費化を実現するべく、搭載される燃料電池の軽量化と体格の縮小化が重要な開発要素の一つとなっている。このことに鑑みれば、既述する構成の燃料電池セル、すなわち、ガスをその面内に流通させる金属多孔体からなるガス流路層が、ガス拡散層および膜電極接合体を挟持した構造を呈する燃料電池セルにおいて、たとえばガス流路層に期待される作用、すなわち、ガスを面内方向に拡散させる作用を他の構成部材が担い、もってこのガス流路層を省略して、燃料電池セルの体格縮小化を図ることのできる技術の開発が切望されている。
【０００８】
ここで、ガス拡散層内にガス中空流路を形成し、ガス拡散層によってガスをその面内方向に流通させ、面内に流通されたガスを膜電極接合体側に拡散させることのできる燃料電池が、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−３３９０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示の燃料電池によれば、その面内方向にガスを流通させることのできるガス拡散層を備えていることで、金属多孔体等からなるガス流路層を省略でき、もって燃料電池セル（燃料電池）の体格縮小化を図ることができる。しかし、この燃料電池では、ガス拡散層に対して直接的に、溝加工を施したり、プレス加工を施す等の前加工をおこなうことを必須とするものであり、この前加工においてガス拡散層を傷めてしまうという危険性、前加工で生じ得るバリや切断片等の処理の問題など、解決するべき課題が多数あり、現実的かつ効果的な改良技術から遠いものであることは否めない。さらには、燃料電池セルを積層し、この積層方向でスタッキングして各燃料電池セルに圧縮力を付与することに変わりはないことから、ガス拡散層からの毛羽や上記するバリ等が膜電極接合体に突き刺さり、場合によってはこれが電解質膜を貫通してガスのクロスリーク路を形成し得るという問題は、依然として解消できないものである。
【００１１】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、ガス拡散層を傷めることなく、前加工段階で生じ得るバリや切断片等を解消しながら、ガス流路層を省略して燃料電池セルの体格縮小化を実現でき、もって該燃料電池セルが積層された燃料電池の体格の縮小化を図ることのできる燃料電池と、そ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】
【００１２】
前記目的を達成すべく、本発明による燃料電池の製造方法は、膜電極接合体と、該膜電極接合体の両側面に配されたガス拡散層と、２つの該ガス拡散層を挟持するセパレータと、から燃料電池セルが形成され、該燃料電池セルが積層されてなる燃料電池の製造方法であって、複数の前記燃料電池セルを積層してセル積層体を形成し、該セル積層体を、セル積層方向に直交する方向から圧縮し、この圧縮によって、前記ガス拡散層内にその面内方向に延びるガス流路孔を形成するものである。
【００１３】
本発明の燃料電池の製造方法は、従来の製造方法のごとく、積層される燃料電池セルの積層方向でスタッキングし、このスタッキング時の圧縮力で積層された燃料電池セルを締結する方法に改良を加え、スタッキング方向、すなわち、圧縮方向をセル積層方向に直交する方向から実行することで、この横方向からの圧縮力によってガス拡散層にその面内方向に延びるガス流路孔を形成するようにして、このガス流路孔をガス流路層に代わる構成要素とするものである。
【００１４】
なお、この製造方法においては、従来の製造方法で適用されている、セル積層方向に圧縮力を作用させることを完全に排除するものではない。すなわち、セル積層方向に直交する方向からの圧縮力をセル積層方向の圧縮力に比して相対的に大きくすることもでき、これにより、ガス拡散層にはセル積層方向に直交する方向からの圧縮力によってガス流路孔が形成されることに変わりはない。そして、セル積層方向の圧縮力によって、このガス流路孔の孔寸法が仮に小さくなったとしても、その小さくなった孔寸法が所望するガス流路孔の寸法となるように双方の圧縮力、ガス拡散層自体の変形性能が調整されていればよい。燃料電池セルの積層体に対して、相互の圧縮力が調整された２方向の圧縮力を付与することで、燃料電池スタックの締結と、ガス拡散層中のガス流路孔の形成と、の双方を保障することができる。
【００１５】
ここで、本発明の製造方法で使用されるガス拡散層の一実施の形態として、第１のガス拡散層と第２のガス拡散層を積層させ、これらを複数の連結箇所で連結させて前記ガス拡散層を構成し、前記圧縮により、隣接する前記連結部の間で、第１のガス拡散層と第２のガス拡散層が変形して前記ガス流路孔を形成する形態を挙げることができる。
【００１６】
この実施の形態によれば、たとえば層状の２つのガス拡散層（第１、第２のガス拡散層）が積層され、これらが複数の連結箇所で連結された構成となっていることで、この２つを側方から圧縮した際に、連結箇所はその連結構造を保持したまま、隣接する連結箇所の間の第１、第２のガス拡散層は、たとえば相互に反対側に変形し、この変形によって、楕円形、円形やそれらに近似した形状のガス流路孔を形成することができる。
【００１７】
ここで、ガス拡散層は、通常一般の構造、すなわち、たとえばカーボン繊維を編み込んでなる構造、これとバインダー（バインダー繊維を含む）とから構成される構造など、のものを使用でき、２つのガス拡散層を連結する連結箇所においては、縫合糸にてガス拡散層同士をステッチする方法、接着剤にて連結する方法、さらにはそれらの組み合わせにて連結する方法など、連結箇所の構成、構造もまた適宜選択できるものである。
【００１８】
上記する燃料電池の製造方法によれば、ガス流路層に期待される作用、すなわち、セパレータを介してセル内に提供された酸化剤ガスや燃料ガスをガス流路層の面内方向に流通させる作用を、ガス拡散層中に形成されたガス流路孔が実行することができ、ガス拡散層中でその面内方向に流通されたガスを、ガス拡散層内で直接的に、膜電極接合体に分散提供させることができる。したがって、燃料電池セルの構成部材から金属多孔体からなるガス流路層を廃することができ、燃料電池セルの体格の縮小化、ひいては、これが積層されてなる燃料電池スタックの体格の縮小化を実現することができる。また、ガス流路層を廃したことで、燃料電池の製造に要するコストの低減にも繋がるものである。
【００１９】
また、上記する燃料電池の製造方法で製造された燃料電池では、セル積層方向に圧縮力が付与されない、もしくは過度の圧縮力が付与されないことから、従来の製造方法のように、セル積層方向に過度の圧縮力を付与し、その際にガス拡散層からの毛羽が電解質膜を貫通等してガスのクロスリーク路を形成し得るという危険性を抑止もしくは抑制することができる。
【００２０】
また、本発明による燃料電池は、膜電極接合体と、該膜電極接合体の両側面に配されたガス拡散層と、２つの該ガス拡散層を挟持するセパレータと、から燃料電池セルが形成され、該燃料電池セルが積層されてなる燃料電池であって、前記燃料電池は、複数の前記燃料電池セルが積層されてなるセル積層体がセル積層方向に直交する方向から圧縮され、この圧縮によってガス拡散層内に形成された、該ガス拡散層の面内方向に延びるガス流路孔を有するものである。
【００２１】
この燃料電池の一実施の形態として、前記ガス拡散層は、第１のガス拡散層と第２のガス拡散層が積層され、これらが複数の連結箇所で連結されて構成されるものであり、前記ガス流路孔は、前記圧縮の際に、隣接する前記連結部の間で、第１のガス拡散層と第２のガス拡散層が変形されて形成されるものを挙げることができる。
【００２２】
上記する本発明の燃料電池によれば、本発明の製造方法によって製造される燃料電池に関して既に述べたように、ガス拡散層の面内方向への酸化剤ガスや燃料ガスの十分な拡散提供を担保しながら、金属多孔体からなるガス流路層を廃してその体格を縮小化でき、さらには、ガス拡散層からの毛羽の膜電極接合体への突き刺さりとこれに起因するガスのクロスリーク路の形成を解消することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上の説明から理解できるように、本発明の燃料電池とその製造方法によれば、ガス拡散層に対して直接的に切断加工やプレス加工等を施すことなく、該ガス拡散層中にその面内方向に延びるガス流路孔を形成するものであり、したがって、燃料ガスや酸化剤ガスのガス拡散層の面内方向への十分な拡散提供を保障しながら、金属多孔体からなるガス流路層を廃することができ、さらには、セル積層方向への過度の圧縮力がセル積層体に作用することもない。したがって、ガス拡散層からの毛羽等が電解質膜を貫通してガスのクロスリーク路を形成し得るという問題も効果的に解消しながら、燃料電池の体格の縮小化、製造コストの低減の双方を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の燃料電池の製造方法を説明した図であって、燃料電池セルを積層してなるセル積層体を形成し、これに圧縮力を付与する前の状態を示した縦断面図である。
【図２】図１に続いて、セル積層体に対し、燃料電池セルの積層方向に直交する方向から圧縮力を付与して製造された、本発明の燃料電池を示した縦断面図である。
【図３】図２で示す燃料電池において、ガス流路孔を通る断面で切断した横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の燃料電池とその製造方法の実施の形態を説明する。
図１，２は順に、本発明の燃料電池の製造方法を説明した図であり、図２は、さらに、この製造方法によって製造された本発明の燃料電池をも示すものである。
【００２６】
まず、所定基数の燃料電池セルが積層されてなるセル積層体を形成する。このセル積層体１００を構成する各燃料電池セル１０は、電解質膜１と、カソード側およびアノード側の触媒層２Ａ，２Ｂと、から膜電極接合体３が形成され、これをカソード側およびアノード側のガス拡散層４Ａ，４Ｂが挟持して電極体５を形成し、電極体５のカソード側に３層構造のセパレータ６が配され、電極体５の周縁に樹脂素材のガスケット７が形成されて、その全体が大略構成されている。なお、図示するように、燃料電池セル１０が複数積層され、スタッキングされた姿勢において、電極体５は、自身のセパレータ６と、積層姿勢で隣接する燃料電池セル１０のセパレータ６とで挟持された構造となる。すなわち、この構造において、自身のセパレータ６のカソード側プレート６１を介して酸化剤ガスが電極体５に供給されるようになっており、積層姿勢で隣接する燃料電池セル１０のセパレータ６のアノード側プレート６２を介して、電極体５に燃料ガスが供給されるようになっている。
【００２７】
ここで、触媒層２Ａ，２Ｂは電解質膜１に比してそれらの面積が狭小であり、したがって、電解質膜１の両側の触媒層２Ａ，２Ｂの周縁には該触媒層２Ａ，２Ｂが存在しない露出領域１’が形成される。
【００２８】
この露出領域１’には、不図示の補強膜が配されるのが好ましく、たとえば、該補強膜の一部が触媒層２Ａ，２Ｂ上にラップした姿勢で、触媒層２Ａ、２Ｂから露出領域１’に亘って補強膜が配される形態を挙げることができる。この補強膜が配されていることにより、ガス拡散層４Ａ，４Ｂから突出する毛羽が電解質膜１に突き刺さるのを完全に防護することができる。
【００２９】
ここで、膜電極接合体３を構成する電解質膜１は、たとえば、スルホン酸基やカルボニル基を持つフッ素系イオン交換膜、置換フェニレンオキサイドやスルホン化ポリアリールエーテルケトン、スルホン化ポリアリールエーテルスルホン、スルホン化フェニレンスルファイドなどの非フッ素系のポリマーなどから形成される。
【００３０】
また、触媒層２Ａ，２Ｂは、触媒が担持された導電性担体（粒子状のカーボン担体など）と、電解質と、分散溶媒（有機溶媒）と、を混合して触媒溶液（触媒インク）を生成し、これを電解質膜１やガス拡散層４Ａ，４Ｂ等の基材にたとえば塗工ブレードにて層状に引き伸ばして塗膜を形成し、温風乾燥炉等で乾燥することで触媒層が形成される。ここで、触媒溶液を形成する電解質は、プロトン伝導性ポリマーである、有機系の含フッ素高分子を骨格とするイオン交換樹脂、例えばパーフルオロカーボンスルフォン酸樹脂、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルホン、スルホン化ポリスルフィド、スルホン化ポリフェニレン等のスルホン化プラスチック系電解質、スルホアルキル化ポリエーテルエーテルケトン、スルホアルキル化ポリエーテルスルホン、スルホアルキル化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホアルキル化ポリスルホン、スルホアルキル化ポリスルフィド、スルホアルキル化ポリフェニレンなどのスルホアルキル化プラスチック系電解質などを挙げることができる。なお、市販素材としては、ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）（登録商標、デュポン社製）やフレミオン（Ｆｌｅｍｉｏｎ）（登録商標、旭硝子株式会社製）などを挙げることができる。また、分散溶媒としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、プロピレンカーボネート、酢酸エチルや酢酸ブチルなどのエステル類、芳香族系あるいはハロゲン系の種々の溶媒を挙げることができ、さらには、これらを単独で、もしくは混合液として使用することができる。さらに、触媒が担持された導電性担体に関し、この導電性担体としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーなどの炭素材料のほか、炭化ケイ素などに代表される炭素化合物などを挙げることができ、この触媒（金属触媒）としては、たとえば、白金や白金合金、パラジウム、ロジウム、金、銀、オスミウム、イリジウムなどのうちのいずれか一種を使用することができ、好ましくは白金または白金合金を使用するのがよい。さらに、この白金合金としては、たとえば、白金と、アルミニウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ガリウム、ジルコニウム、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、バナジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、チタンおよび鉛のうちの少なくとも一種との合金を挙げることができる。
【００３１】
また、ガス拡散層４Ａ，４Ｂはそれぞれ、２枚の層状の第１のガス拡散層４Ａａ，４Ｂａと第２のガス拡散層４Ａｂ，４Ｂｂをそれぞれ積層させ、これらを複数の連結部４Ｃ，…で連結させて構成されるものである。
【００３２】
この第１のガス拡散層４Ａａ，４Ｂａ、第２のガス拡散層４Ａｂ，４Ｂｂはともに、電気抵抗が低く、集電を行えるものであれば特に限定されるものではないが、たとえば、導電性無機物質を主とするものを挙げることができ、この導電性無機物質としては、ポリアクリロニトリルからの焼成体、ピッチからの焼成体、黒鉛及び膨張黒鉛等の炭素材やこれらのナノカーボン材料、ステンレススチール、モリブデン、チタン等を挙げることができる。また、導電性無機物質の形態は特に限定されるものではなく、たとえば繊維状あるいは粒子状で用いられるが、ガス透過性の点から無機導電性繊維であって、特に炭素繊維が好ましい。無機導電性繊維を用いた拡散層基材としては、織布あるいは不織布いずれの構造のものも使用することができ、カーボンペーパーやカーボンクロスなどを挙げることができる。織布としては、紋織、平織など、特に限定されるものではなく、不織布としては、抄紙法、ウォータージェットパンチ法によるものなどが挙げられる。さらに、この炭素繊維としては、フェノール系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維などを挙げることができる。また、無機導電性繊維をバインダーにて一体化して第１のガス拡散層４Ａａ，４Ｂａ、第２のガス拡散層４Ａｂ，４Ｂｂを形成してもよく、このバインダーとしては、化学的に安定という理由からパーフルオロカーボンスルフォン酸系高分子であるナフィオン、スルホン酸基などのイオン伝導性基を導入した芳香族エンプラ系樹脂、スチレン系の熱可塑性エラストマーからなるカチオン伝導性バインダーなどを使用することができる。
【００３３】
上記する第１のガス拡散層４Ａａ，４Ｂａ、第２のガス拡散層４Ａｂ，４Ｂｂをそれぞれ連結する連結部４Ｃは、たとえば、縫合糸にてステッチする方法により、もしくは、接着剤にて連結する方法により、形成することができる。
【００３４】
カソード側のガス拡散層４Ａにはさらに、３層構造のセパレータ６が積層される。このセパレータ６は、ステンレスやチタンからなる金属製のカソード側プレート６１、アノード側プレート６２と、その間に介在する中間プレート６３（中間プレート）が、ろう付け等で一体化されたものである。
【００３５】
図示するセパレータ６を構成する中間プレート６３には、自身が構成要素となる燃料電池セルのカソード側のガス拡散層４Ａに酸化剤ガスを供給するための導入路（不図示）と、セルの積層姿勢において、隣接する燃料電池セルのアノード側のガス拡散層４Ｂに燃料ガスを供給するための導入路（不図示）が形成されている。さらには、冷却水等の冷却媒体が流通する冷却用流路（不図示）が形成されている。
【００３６】
図１で示すように、所定基数の燃料電池セル１０を構成するそれぞれの構成要素を順次積層し、これらの周縁にガスケット７を成形して仮に一体化する。このガスケット７の成形方法の概要は、不図示の成形型内にガスケット７を成形する前のセル積層体を収容し、各燃料電池セルの膜電極接合体の側方のガスケット用キャビティ内に樹脂を注入する（射出成形）等の方法でおこなわれる。ここで、このガスケットの材料としては、耐メタノール性を有するエポキシ系樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ウレタンＲＴＶゴムやブチルゴム系樹脂、シリコーンＲＴＶゴム、ＥＰＤＭ系樹脂等が使用できる。
【００３７】
なお、図１からも明らかなように、セル積層体１００を構成する各燃料電池セル１０の構成要素として、エキスパンドメタルや金属発泡焼結体等からなるガス流路層は含まれていない。
【００３８】
次に、図２で示すように、セル積層体１００に対して、セル積層方向に直交する方向から（図では横方向から）、圧縮力Ｑにてスタッキングし、燃料電池２００を製造する。
【００３９】
この横方向からの圧縮力Ｑにより、ガス拡散層４Ａ，４Ｂを構成する、第１のガス拡散層４Ａａと第２のガス拡散層４Ａｂ，第１のガス拡散層４Ｂａと第２のガス拡散層４Ｂｂはそれぞれ、他方に対して反対側に変位し、これらが変位することで、ガス拡散層４Ａ，４Ｂ内において、図３で示すように、たとえば、燃料ガスや酸化剤ガスのガス供給用マニホールドＭから、ガス排気用マニホールドＭに通じる複数のガス流路孔８，８が形成される。
【００４０】
すなわち、圧縮力Ｑがセル積層体１００に作用したした際に、連結部４Ｃはその連結構造を保持したまま、隣接する連結部４Ｃ，４Ｃの間の第１、第２のガス拡散層４Ａａ，４Ｂａ、４Ａｂ，４Ｂｂは、たとえば相互に反対側に変形し、この変形によって、図２で示すような、流路断面が楕円形、円形やそれらに近似した形状のガス流路孔８，８を形成するものである。
【００４１】
このガス流路孔８は、従来構造の燃料電池セルにおける金属多孔体からなるガス流路層と同様の作用を奏するものであり、ガス供給用マニホールドからガス拡散層４Ａ，４Ｂに提供されたガスは、このガス流路孔８を通って該ガス拡散層４Ａ，４Ｂ内を面内方向に拡散提供され、面内方向に提供されたガスは、ガス拡散層４Ａａ，４Ｂａを介して膜電極接合体３に提供される。
【００４２】
このように、本発明の製造方法、この製造方法によって製造された燃料電池２００においては、その構成部材であるガス拡散層４Ａ，４Ｂがそれぞれ、２層のガス拡散層によって連結部４Ｃを介して接続され、この２層のガス拡散層が変位してガス流路孔８を形成するものであり、従来の製造方法のように、ガス拡散層に直接的に切断加工やプレス加工等を施す必要のないものであることから、この前処理に要する時間の短縮、この前処理で生じ得るバリや切断片の処理等は一切不要となる。
【００４３】
また、横方向からの圧縮力Ｑによって、ガス拡散層内にその面内方向に延びるガス流路孔（これが、面内方向にガスを拡散提供する）を形成できるため、ガス流路層を不要とすることができ、結果として、燃料電池セルの体格縮小化、ひいては燃料電池の体格縮小化と、製造コストの低減の双方を同時に図ることができる。
【００４４】
さらに、セル積層方法に過度の圧縮力が作用することがないため、この過度の圧縮力によってガス拡散層からの毛羽が膜電極接合体に突き刺さり、電解質膜を貫通してガスのクロスリーク路を形成し得る、という問題は生じ得ない。
【００４５】
なお、図２で示すように、セル積層体１００に対して、セル積層方向に直交する方向から圧縮力Ｑを作用させることに加えて、この圧縮力Ｑよりも小さな圧縮力Ｐをセル積層方向に作用させて、燃料電池スタックを製造する方法であってもよい。
【００４６】
圧縮力Ｐが圧縮力Ｑよりも小さいことから、各燃料電池セル１０に対してセル積層方向の過度の圧縮力が作用することを抑止しながら、縦方向、横方向でスタッキングすることで、電解質膜を貫通するクロスリーク路の形成を抑制しながら、セル構成部材間のより一層の界面抵抗の低減を図ることができる。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４８】
１…電解質膜、１’…電解質膜の露出領域、２Ａ…カソード側の触媒層、２Ｂ…アノード側の触媒層、３…膜電極接合体、４Ａ…カソード側のガス拡散層、４Ａａ…第１のガス拡散層、４Ａｂ…第２のガス拡散層、４Ｂ…アノード側のガス拡散層、４Ｂａ…第１のガス拡散層、４Ｂｂ…第２のガス拡散層、４Ｃ…連結部、５…電極体、６…セパレータ、６１…カソード側プレート、６２…アノード側プレート、６３…中間層（中間プレート）、７…ガスケット、８…ガス流路孔、１００…セル積層体、２００…燃料電池、Ｑ…圧縮力（セル積層方向に直交する方向）、Ｐ…圧縮力（セル積層方向）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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