(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、前記電解質・電極構造体の外周には、樹脂枠部材が一体に設けられる燃料電池の製造方法であって、
前記外周に前記樹脂枠部材が一体に設けられている前記電解質・電極構造体の電極部位を前記セパレータとの積層方向に押圧し、該電解質・電極構造体を、規定面圧が加わるように、面圧付与前と前記規定面圧付与後の、それぞれの前記電解質・電極構造体の前記電解質を前記一対の電極で挟んだ厚みの差分である所定の変形量で変形させながら、前記樹脂枠部材の突起部を溶融させる工程と、
溶融する前記突起部が、前記電解質・電極構造体の前記厚みの差分と同一の寸法だけ前記厚みの方向に高さが小さくなるように変形するまで、該突起部の溶融処理を継続することにより、前記セパレータと前記電解質・電極構造体とを一体化させる工程と、
を有することを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法において、一方の前記電解質・電極構造体の前記樹脂枠部材と、他方の前記電解質・電極構造体の前記樹脂枠部材とは、前記セパレータを挟んで互いに接触して配置され、又は、前記セパレータの外周に設けられた樹脂枠部材と前記電解質・電極構造体の前記樹脂枠部材とは、前記突起部を介して互いに接触して配置され、前記樹脂枠部材同士の接触部位である前記突起部が溶融変形されることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の製造方法において、前記接触部位には、前記樹脂枠部材に一体に、又は、別体に前記突起部である樹脂部が配置され、前記樹脂部が溶融変形することを特徴とする燃料電池の製造方法。                                                                        
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、前記電解質・電極構造体の外周には、樹脂枠部材が一体に設けられる燃料電池の製造方法に関する。
【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。この燃料電池では、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒層と多孔質カーボン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（電解質・電極構造体）（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持することにより単位セルが構成されている。通常、この単位セルを所定数だけ積層した燃料電池スタックが、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】
通常、燃料電池スタックでは、多数の電解質膜・電極構造体が積層されており、前記電解質膜・電極構造体を安価に構成することが要請されている。このため、特に高価な固体高分子電解質膜の使用量を削減するとともに、前記固体高分子電解質膜を確実に保持するため、種々の提案がなされている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されている単電池では、図１４に示すように、ＭＥＡ１と、互いに溶着される一対の樹脂製フレーム２とを備えている。ＭＥＡ１は、電解質膜３と、前記電解質膜３の両側に構成される２つの電極４とを有している。各フレーム２の互いに対向する面には、電解質膜３を挟持する位置に突起部５が設けられるとともに、前記電解質膜３の外方位置に突起部６が設けられている。
【０００５】
そして、一対のフレーム２は、各突起部５により電解質膜３の両面外周縁部を挟持するとともに、各突起部６同士が当接するように、重ね合わされる。この状態で、一方のフレーム２に超音波振動を与えて、突起部５、６を溶着することにより、一対のフレーム２と電解質膜３とが一体化されて樹脂枠付きＭＥＡ７が製造されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２３５３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の特許文献１では、燃料電池スタックを構成する場合、樹脂枠付きＭＥＡ７とセパレータ（図示せず）とが交互に積層されるとともに、前記樹脂枠付きＭＥＡ７では、フレーム２同士を重ね合わせて溶着する場合がある。その際、燃料電池の外周部から決まるセル厚さのばらつきと、組み付け後のＭＥＡ１の厚さのばらつきとの組み合わせにより、電極４への面圧にばらつきが発生するという問題がある。
【０００８】
電極４への面圧が低いと（低面圧）、発電に必要な面圧が確保されずに抵抗が上昇してしまう。電極４への面圧が高いと（高面圧）、過剰な面圧によりガス拡散性や水排出性が低下するとともに、ＭＥＡ１に破損が惹起するという問題がある。
【０００９】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、樹脂枠部材を溶融させて電解質・電極構造体とセパレータとを一体化するとともに、前記電解質・電極構造体に適切な面圧を確実に付与することが可能な燃料電池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】
【００１０】
本発明は、電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、前記電解質・電極構造体の外周には、樹脂枠部材が一体に設けられる燃料電池の製造方法に関するものである。
【００１１】
この製造方法は、外周に樹脂枠部材が一体に設けられている電解質・電極構造体の電極部位をセパレータとの積層方向に押圧し、前記電解質・電極構造体を、規定面圧が加わるように、面圧付与前と前記規定面圧付与後の、それぞれの前記電解質・電極構造体の電解質を一対の電極で挟んだ厚みの差分である所定の変形量で変形させながら、樹脂枠部材の突起部を溶融させる工程と、溶融する前記突起部が、前記電解質・電極構造体の前記厚みの差分と同一の寸法だけ前記厚みの方向に高さが小さくなるように変形するまで、該突起部の溶融処理を継続することにより、前記セパレータと前記電解質・電極構造体とを一体化させる工程とを有している。
【００１２】
また、この製造方法では、一方の電解質・電極構造体の樹脂枠部材と、他方の電解質・電極構造体の樹脂枠部材とは、セパレータを挟んで互いに接触して配置され、又は、前記セパレータの外周に設けられた樹脂枠部材と前記電解質・電極構造体の前記樹脂枠部材とは、突起部を介して互いに接触して配置され、前記樹脂枠部材同士の接触部位である前記突起部が溶融変形されることが好ましい。
【００１３】
さらに、この製造方法では、接触部位には、樹脂枠部材に一体に、又は、別体に突起部である樹脂部が配置され、前記樹脂部が溶融変形することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電解質・電極構造体を規定面圧が加わるように変形させながら、樹脂枠部材を溶融させるとともに、前記樹脂枠部材は、前記電解質・電極構造体の変形量と同一量だけ溶融変形されている。このため、樹脂枠部材を溶融させて電解質・電極構造体とセパレータとを一体化するとともに、前記電解質・電極構造体に適切な面圧を確実に付与することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る製造方法が適用され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線断面図である。
【図３】前記燃料電池を構成する金属セパレータの正面説明図である。
【図４】前記燃料電池の製造方法の説明図である。
【図５】電極面圧とＭＥＡ厚さとの関係説明図である。
【図６】溶着時間及び圧力と溶着幅との関係説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る製造方法が適用される燃料電池の一部断面説明図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る製造方法が適用される燃料電池の要部分解斜視説明図である。
【図９】前記燃料電池の図８中、ＩＸ−ＩＸ線製造方法の説明図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る製造方法が適用される燃料電池の要部分解斜視説明図である。
【図１１】前記燃料電池の製造方法の説明図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る製造方法が適用される燃料電池の要部分解斜視説明図である。
【図１３】前記燃料電池の製造方法の説明図である。
【図１４】特許文献１に開示されている単電池の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る製造方法が適用される燃料電池１０は、金属セパレータ１２と電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）（ＭＥＡ）１４とが交互に積層される。なお、金属セパレータ１２に代えて、例えば、カーボンセパレータを使用してもよい。
【００１７】
図２に示すように、電解質膜・電極構造体１４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１６と、前記固体高分子電解質膜１６を挟持するアノード電極１８及びカソード電極２０とを備える。アノード電極１８及びカソード電極２０は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜１６の両面に形成される。
【００１８】
固体高分子電解質膜１６は、アノード電極１８及びカソード電極２０と同一の表面積、又はこれらよりも大きな表面積に設定される。固体高分子電解質膜１６の外周端部には、樹脂製の額縁部（額縁状枠部材）２２が、例えば、射出成形により一体成形される。樹脂材としては、例えば、汎用プラスチックの他、エンジニアリングプラスチックやスーパーエンジニアリングプラスチック等が採用される。
【００１９】
額縁部２２の一方の面、例えば、アノード電極１８（又はカソード電極２０）側の面には、外周縁部を周回して厚肉部２２ａが厚さ方向に膨出形成される。厚肉部２２ａは、所定の幅寸法を有しており、先端面には、矢印Ａ方向に突出する突起部（樹脂部）２２ｂが一体成形される。突起部２２ｂは、厚肉部２２ａの先端面に額縁部２２を周回して設けられる。
【００２０】
図１に示すように、額縁部２２の矢印Ｃ方向の一端縁部（上端縁部）には、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２４ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔２６ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔２８ａが、矢印Ｂ方向（水平方向）に配列して設けられる。
【００２１】
額縁部２２の矢印Ｃ方向の他端縁部（下端縁部）には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔２８ｂ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔２６ｂ、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２４ｂが、矢印Ｂ方向に配列して設けられる。
【００２２】
金属セパレータ１２の外周端部は、酸化剤ガス入口連通孔２４ａ、冷却媒体入口連通孔２６ａ、燃料ガス入口連通孔２８ａ、燃料ガス出口連通孔２８ｂ、冷却媒体出口連通孔２６ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔２４ｂの内側に配置される。
【００２３】
金属セパレータ１２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薄板状の金属板により構成される。図１及び図２に示すように、金属セパレータ１２は、単一の金属板を折り返し部位３０で折り返して形成される。金属セパレータ１２の両面には、電解質膜・電極構造体１４のアノード電極１８に対向するアノードセパレータ面３２と、前記電解質膜・電極構造体１４のカソード電極２０に対向するカソードセパレータ面３４とを有する。
【００２４】
図３に示すように、金属セパレータ１２のアノードセパレータ面３２には、波形状にプレス加工して断面凹凸形状を有する燃料ガス流路３６が形成される。燃料ガス流路３６は、矢印Ｃ方向に延在しており、燃料ガスを鉛直上方向から鉛直下方向に向かって流動させる。
【００２５】
金属セパレータ１２は、図１に示すように、カソードセパレータ面３４に、波形状にプレス加工して断面凹凸形状を有する酸化剤ガス流路３８が形成される。酸化剤ガス流路３８は、酸化剤ガスを矢印Ｃ方向に流通させる。カソードセパレータ面３４には、酸化剤ガス流路３８の上下両側に、それぞれ複数の冷却媒体供給孔部４０ａと冷却媒体排出孔部４０ｂとが形成される。
【００２６】
金属セパレータ１２の内部には、冷却媒体供給孔部４０ａ及び冷却媒体排出孔部４０ｂに連通して冷却媒体を矢印Ｃ方向に流通させる冷却媒体流路４２が形成される。冷却媒体流路４２は、燃料ガス流路３６の裏面形状と酸化剤ガス流路３８の裏面形状との重なり形状により構成される。
【００２７】
図１に示すように、額縁部２２には、シール部材４４が一体成形される。シール部材４４としては、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が用いられる。
【００２８】
シール部材４４は、カソード電極２０側の面に、酸化剤ガス入口連通孔２４ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２４ｂを酸化剤ガス流路３８に連通するとともに、冷却媒体入口連通孔２６ａ、燃料ガス入口連通孔２８ａ、燃料ガス出口連通孔２８ｂ及び冷却媒体出口連通孔２６ｂを周回して、前記酸化剤ガス流路３８から遮蔽する第１シール部４４ａを設ける。
【００２９】
シール部材４４は、アノード電極１８側の面に、燃料ガス入口連通孔２８ａ及び燃料ガス出口連通孔２８ｂを燃料ガス流路３６に連通するとともに、酸化剤ガス入口連通孔２４ａ、冷却媒体入口連通孔２６ａ、冷却媒体出口連通孔２６ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔２４ｂを周回して、前記燃料ガス流路３６から遮蔽する第２シール部４４ｂを設ける。
【００３０】
このように構成される燃料電池１０を製造する方法について、以下に説明する。
【００３１】
図４に示すように、一対の電解質膜・電極構造体１４は、単一の金属セパレータ１２を挟持して配置される。そして、電解質膜・電極構造体１４の電極面が、積層方向（矢印Ａ方向）に押圧され、前記電解質膜・電極構造体１４が規定面圧が加わるように圧縮変形された状態で、例えば、レーザ光Ｌの照射により額縁部２２の厚肉部２２ａに設けられている突起部２２ｂが、全周にわたって気密状態を確保して溶融される。
【００３２】
溶融方式は、使用される樹脂の融点以下になるような出力を発生させる条件下で、レーザ光Ｌを照射する他、超音波、高周波、赤外線及び電気等から選択することができる。
【００３３】
ここで、図５に示すように、電解質膜・電極構造体１４への規定面圧が設定されており、前記規定面圧に対する前記電解質膜・電極構造体１４の厚さの範囲（下限値から上限値までの間）が求められている。この電解質膜・電極構造体１４の規定面圧に対応する厚さまでの変形量と同一量だけ、額縁部２２の突起部２２ｂが溶融変形される。なお、面圧管理範囲（ＯＫ範囲）は、成形後の自由厚さのばらつき（面圧ばらつき）を吸収するために、規定面圧を含んで所定の面圧範囲内に設定される。
【００３４】
図４に示すように、電解質膜・電極構造体１４が規定面圧が加わるように圧縮変形された状態で、額縁部２２には、圧縮力が付与されている。そこで、額縁部２２の突起部２２ｂが、電解質膜・電極構造体１４の変形量と同一量だけ溶融変形するまで、前記額縁部２２の溶融処理が継続される。これにより、金属セパレータ１２を挟んで一対の電解質膜・電極構造体１４が一体化される。
【００３５】
この場合、第１の実施形態では、電解質膜・電極構造体１４を規定面圧が加わるように変形させながら、額縁部２２の突起部２２ｂを溶融させるとともに、前記額縁部２２の前記突起部２２ｂは、前記電解質膜・電極構造体１４の変形量と同一量だけ溶融変形されている。このため、額縁部２２の突起部２２ｂを溶融させて電解質膜・電極構造体１４と金属セパレータ１２とを一体化するとともに、前記電解質膜・電極構造体１４に適切な面圧を確実に付与することが可能になる。
【００３６】
これにより、溶着処理後に、例えば、金属セパレータ１２に積層方向に変形が発生したり、電解質膜・電極構造体１４の面圧不足や面圧過剰による損傷等を可及的に抑制することができるという効果が得られる。
【００３７】
さらにまた、第１の実施形態では、額縁部２２の圧縮量に加えて、図６に示すように、溶着時間と圧力とで溶着幅を制御することが可能である。溶融幅は、図４に示すように、先端がテーパ形状の突起部２２ｂが隣接する額縁部２２に溶着する幅寸法ｈであり、せん断強度は、セパレータ面方向（矢印Ｂ方向）の強度であり、剥離強度は、積層方向（矢印Ａ方向）の強度である。必要溶着幅とは、所望のせん断強度及び剥離強度を維持する幅寸法をいう。
【００３８】
図６に示すように、溶着時間により溶着幅を管理範囲内に設定することができるとともに、溶着圧力を高めることにより、溶着時間を短縮することが可能になる。
【００３９】
このように製造される燃料電池１０では、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔２４ａに供給された酸素含有ガス等の酸化剤ガスは、金属セパレータ１２の酸化剤ガス流路３８に供給される。酸化剤ガスは、電解質膜・電極構造体１４のカソード電極２０に沿って矢印Ｃ方向に流通した後、酸化剤ガス出口連通孔２４ｂに排出される。
【００４０】
一方、燃料ガス入口連通孔２８ａに供給された水素含有ガス等の燃料ガスは、金属セパレータ１２の燃料ガス流路３６に供給される。燃料ガスは、燃料ガス流路３６に沿って矢印Ｃ方向に流通した後、燃料ガス出口連通孔２８ｂに排出される。
【００４１】
従って、電解質膜・電極構造体１４では、カソード電極２０に供給される酸化剤ガスと、アノード電極１８に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【００４２】
また、冷却媒体入口連通孔２６ａに供給された純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体は、金属セパレータ１２を構成するカソードセパレータ面３４に形成されている複数の冷却媒体供給孔部４０ａから前記金属セパレータ１２の内部に導入される。
【００４３】
金属セパレータ１２の内部には、冷却媒体流路４２が形成されている。このため、冷却媒体は、冷却媒体流路４２に沿って矢印Ｃ方向に流通した後、複数の冷却媒体排出孔部４０ｂから冷却媒体出口連通孔２６ｂに排出される（図１参照）。
【００４４】
第１の実施形態では、額縁部２２の厚肉部２２ａに突起部２２ｂを一体成形しているが、これに限定されるものではない。例えば、対向する各額縁部２２に、互いに近接する方向に膨出して一対の突起部を設けてもよい。
【００４５】
図７に示すように、本発明の第２の実施形態に係る製造方法が適用される燃料電池５０では、額縁部２２の厚肉部２２ａに、別体で構成される樹脂部５２が配置される。この樹脂部５２は、例えば、額縁部２２と同一の材料で構成されており、互いに隣接する額縁部２２同士を溶着する。
【００４６】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る製造方法が適用される燃料電池６０の要部分解斜視説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第４以降の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
燃料電池６０は、電解質膜・電極構造体１４、金属セパレータ１２、電解質膜・電極構造体１４、金属セパレータ６２及び電解質膜・電極構造体１４が積層されたセルユニットを備える。
【００４８】
金属セパレータ６２は、単一の金属プレートにより構成され、一方の電解質膜・電極構造体１４のアノード電極１８に対向して燃料ガス流路３６を設けるとともに、他方の電解質膜・電極構造体１４のカソード電極２０に対向して酸化剤ガス流路３８を設ける。燃料電池６０は、金属セパレータ６２を挟んで一対の電解質膜・電極構造体１４間には冷却媒体流路が設けられておらず、所謂、間引き冷却構造を採用する。
【００４９】
このように構成される燃料電池６０では、図９に示すように、３枚の電解質膜・電極構造体１４が規定面圧が加わるように圧縮変形された状態で、各額縁部２２には、圧縮力が付与されている。そして、各額縁部２２の突起部２２ｂが、３枚の電解質膜・電極構造体１４の合計変形量と同一量だけ溶融変形するまで、前記額縁部２２の溶融処理が継続される。これにより、２枚の金属セパレータ１２、６２と３枚の電解質膜・電極構造体１４とが一体化される。
【００５０】
なお、第３の実施形態では、セルユニット全体を同時に溶着しているが、これに限定されるものではなく、２枚の電解質膜・電極構造体１４同士を、順次、溶着してもよい。
【００５１】
この第３の実施形態では、額縁部２２の突起部２２ｂを溶融させて３枚の電解質膜・電極構造体１４と２枚の金属セパレータ１２、６２とを一体化するとともに、前記電解質膜・電極構造体１４に適切な面圧を確実に付与することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５２】
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る製造方法が適用される燃料電池７０の要部分解斜視説明図である。
【００５３】
図１０及び図１１に示すように、燃料電池７０は、電解質膜・電極構造体７２を一対のセパレータ７４、７６で挟持して構成される。電解質膜・電極構造体７２は、固体高分子電解質膜１６とアノード電極１８及びカソード電極２０とを備えるとともに、前記固体高分子電解質膜１６の外周端部には、樹脂製の額縁部（額縁状枠部材）７８が一体成形される。
【００５４】
セパレータ７４は、金属プレート８０の外周端縁部に樹脂製の額縁部（額縁状枠部材）８２が一体成形されて構成される。セパレータ７６は、同様に金属プレート８４の外周端縁部に額縁部８６（額縁状枠部材）が一体成形されて構成される。なお、セパレータ７４、７６は、金属プレート８０、８４に樹脂絶縁材を被覆して構成してもよく、また、樹脂含有のカーボンセパレータにより構成してもよい。以下に説明する第５の実施形態においても、同様である。
【００５５】
図１１に示すように、額縁部７８、８２及び８６の外周縁部には、厚さ方向（矢印Ａ方向）に突出する突起部（樹脂部）７８ａ、８２ａ及び８６ａが一体成形される。なお、突起部７８ａ、８２ａ及び８６ａに代えて、別体の樹脂製シール部材を用いてもよい。
【００５６】
図１０に示すように、額縁部７８、８２及び８６には、酸化剤ガス入口連通孔２４ａ、冷却媒体入口連通孔２６ａ、燃料ガス入口連通孔２８ａ、燃料ガス出口連通孔２８ｂ、冷却媒体出口連通孔２６ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔２４ｂが形成される。
【００５７】
額縁部８２には、シール部材８８が設けられるとともに、前記シール部材８８は、電解質膜・電極構造体７２に対向する面で、酸化剤ガス入口連通孔２４ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２４ｂと酸化剤ガス流路３８とを連通させる。
【００５８】
額縁部８６には、シール部材９０が設けられる。シール部材９０は、電解質膜・電極構造体７２に対向する面で、燃料ガス入口連通孔２８ａ及び燃料ガス出口連通孔２８ｂと燃料ガス流路３６とを連通させる一方、反対側の面（セパレータ７４に対向する面）で、冷却媒体入口連通孔２６ａ及び冷却媒体入口連通孔２６ａと冷却媒体流路４２とを連通させる。
【００５９】
このように構成される第４の実施形態では、図１１に示すように、電解質膜・電極構造体７２を規定面圧が加わるように変形させながら、額縁部７８、８２及び８６の各突起部７８ａ、８２ａ及び８６ａを溶融させるとともに、前記突起部７８ａ、８２ａ及び８６ａは、前記電解質膜・電極構造体７２の変形量と同一量だけ溶融変形されている。
【００６０】
このため、額縁部７８、８２及び８６の各突起部７８ａ、８２ａ及び８６ａを溶融させて電解質膜・電極構造体７２とセパレータ７４、７６とを一体化するとともに、前記電解質膜・電極構造体７２に適切な面圧を確実に付与することが可能になる等、上記の第１〜第３の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６１】
図１２は、本発明の第５の実施形態に係る製造方法が適用される燃料電池１００の要部分解斜視説明図の説明図である。
【００６２】
燃料電池１００は、セパレータ７４、電解質膜・電極構造体７２、セパレータ１０２、電解質膜・電極構造体７２及びセパレータ７６が積層されたセルユニットを備える。
【００６３】
図１２及び図１３に示すように、セパレータ１０２は、一方の電解質膜・電極構造体７２のアノード電極１８に対向して燃料ガス流路３６を設けるとともに、他方の電解質膜・電極構造体７２のカソード電極２０に対向して酸化剤ガス流路３８を設ける。
【００６４】
セパレータ１０２は、金属プレート１０４の外周端縁部に樹脂製の額縁部（額縁状枠部材）１０６が一体成形されて構成される。額縁部１０６には、積層方向に突出して突起部１０６ａが一体成形される。
【００６５】
図１２に示すように、セパレータ１０２の額縁部１０６には、シール部材１０８が設けられる。シール部材１０８は、一方の電解質膜・電極構造体７２に対向する面で、燃料ガス入口連通孔２８ａ及び燃料ガス出口連通孔２８ｂと燃料ガス流路３６とを連通させる一方、他方の電解質膜・電極構造体７２に対向する面で、酸化剤ガス入口連通孔２４ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２４ｂと酸化剤ガス流路３８とを連通させる。
【００６６】
このように構成される第５の実施形態では、図１３に示すように、２枚の電解質膜・電極構造体７２を規定面圧が加わるように変形させながら、額縁部８６、７８、１０６、７８及び８２の各突起部８６ａ、７８ａ、１０６ａ、７８ａ及び８２ａを溶融させるとともに、前記突起部８６ａ、７８ａ、１０６ａ、７８ａ及び８２ａは、２枚の電解質膜・電極構造体７２の変形量と同一量だけ溶融変形されている。
【００６７】
このため、２枚の電解質膜・電極構造体７２とセパレータ７４、１０２及び７６とを一体化するとともに、前記電解質膜・電極構造体７２に適切な面圧を確実に付与することが可能になる等、上記の第１〜第４の実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６８】
１０、５０、６０、７０、１００…燃料電池
１２、６２…金属セパレータ          １４、７２…電解質膜・電極構造体
１６…固体高分子電解質膜            １８…アノード電極
２０…カソード電極
２２、７８、８２、８６、１０６…額縁部
２２ａ…厚肉部
２２ｂ、７８ａ、８２ａ、８６ａ、１０６ａ…突起部
２４ａ…酸化剤ガス入口連通孔        ２４ｂ…酸化剤ガス出口連通孔
２６ａ…冷却媒体入口連通孔          ２６ｂ…冷却媒体出口連通孔
２８ａ…燃料ガス入口連通孔          ２８ｂ…燃料ガス出口連通孔
３６…燃料ガス流路                  ３８…酸化剤ガス流路
４２…冷却媒体流路                  ５２…樹脂部
７４、７６、１０２…セパレータ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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