(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の製造方法であって、
電解質膜の両面に電極触媒層を接合した膜電極接合体とガス流路を形成する連続多孔質性の金属発泡体とを含む発電体材料と、セパレータとを、所定の方向に積層した燃料電池セルを生成する積層工程と、
前記燃料電池セルを前記積層の方向に複数積層したセル積層体を、前記積層の方向の締結圧力で締結する締結工程と、
前記積層工程に先立って、
前記金属発泡体における前記積層の方向の２つの端面のうちの少なくとも一方の端面に、前記締結圧力以上の所定圧力を前記積層の方向に印加する圧力印加工程と、
前記所定圧力の印加によって前記金属発泡体から乖離した乖離物を除去する乖離物除去工程と
を備える
燃料電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池の製造方法であって、
前記圧力印加工程は、前記端面に所定の当接部材を当接し、前記所定圧力を印加する工程を備え、
前記当接部材は、前記金属発泡体より低剛性の材料からなる
燃料電池の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池の製造方法であって、
前記圧力印加工程は、前記２つの端面のうち、少なくとも前記燃料電池セルとして積層した際に、前記膜電極接合体側に位置する端面に、前記所定圧力を印加する工程を備える
燃料電池の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池の製造方法であって、
前記圧力印加工程は、前記金属発泡体を、一対のローラーで前記積層の方向から挟持することによって前記所定圧力を印加する工程を備える
燃料電池の製造方法。
【請求項５】
請求項２、または、請求項２を引用する請求項３〜４のいずれか一項に記載の燃料電池の製造方法であって、
前記当接部材は、前記発電体材料の一として適用可能な材料からなる
燃料電池の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の燃料電池の製造方法であって、
前記当接部材は、前記発電体材料の一として適用可能な、ガス拡散層を形成する材料からなる
燃料電池の製造方法。
【請求項７】
請求項５記載の燃料電池の製造方法であって、
前記当接部材は、前記発電体材料の一として適用可能な、微多孔質層を形成する材料からなる
燃料電池の製造方法。
【請求項８】
請求項５記載の燃料電池の製造方法であって、
前記当接部材は、ポリテトラフルオロエチレンからなる
燃料電池の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の燃料電池の製造方法であって、
前記乖離物除去工程は、前記金属発泡体に向けてガスを吹き付ける工程を備える
燃料電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の燃料電池の製造方法であって、
前記乖離物除去工程は、前記金属発泡体から前記乖離物を吸引する工程を備える
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、燃料電池の製造方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池のガス流路として金属発泡体を用いる技術が知られている（特許文献１）。下記特許文献１には、ステンレス鋼を含む発泡性スラリーを、発泡・焼結させた多孔質材からなる金属発泡体をガス流路として用いる技術が開示されている。金属発泡体のガス流路への適用は、電気抵抗を抑制でき、燃料電池の性能を向上させるのに有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２００９−１１０９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、金属発泡体は、その表面および端部で構造体が欠損、欠落しやすいと言う欠点が知られている。欠落した金属粉（乖離物）が燃料電池セル内に混入すると、電解質膜の損傷につながるおそれがあるとの指摘がされていた。また、欠損によって、金属発泡体とセパレータが均一に接しない部分が生じ、燃料電池としての性能が低下するという問題も指摘されていた。また、金属発泡体を燃料電池セルに組み込む前に欠落した金属粉を除去することも行われているが、金属発泡体を組み込んだ燃料電池セルを燃料電池として締結した際に、締結圧力によって、燃料電池の内部で金属発泡体の欠落が生じ、乖離物が発生するとの問題も指摘されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池の製造方法が提供される。この燃料電池の製造方法は；電解質膜の両面に電極触媒層を接合した膜電極接合体とガス流路を形成する連続多孔質性の金属発泡体とを含む発電体材料と、セパレータとを、所定の方向に積層した燃料電池セルを生成する積層工程と；前記燃料電池セルを前記積層の方向に複数積層したセル積層体を、前記積層の方向の締結圧力で締結する締結工程と；前記積層工程に先立って；前記金属発泡体における前記積層の方向の２つの端面のうちの少なくとも一方の端面に、前記締結圧力以上の所定圧力を前記積層の方向に印加する圧力印加工程と；前記所定圧力の印加によって前記金属発泡体から乖離した乖離物を除去する乖離物除去工程とを備える。この形態の燃料電池の製造方法によれば、積層工程に先立って、金属発泡体に締結圧力以上の圧力を印加して乖離物を除去するので、燃料電池として組み込んで締結した場合に、燃料電池セル内部で、締結圧力によって金属発泡体が欠落し乖離物が生じることを抑制することができる。
【０００６】
（２）上記形態の燃料電池の製造方法において、前記圧力印加工程は、前記端面に所定の当接部材を当接し、前記所定圧力を印加する工程を備え；前記当接部材は、前記金属発泡体より低剛性の材料からなるものとしてもよい。この形態に燃料電池の製造方法によれば、金属発泡体より低剛性である当接部材を当接して圧力を印加するので、当接部材が金属発泡体の気孔に入り込み金属発泡体から乖離物を乖離させることができる。
【０００７】
（３）上記形態の燃料電池の製造方法において、前記圧力印加工程は、前記２つの端面のうち、少なくとも前記燃料電池セルとして積層した際に、前記膜電極接合体側に位置する端面に、前記所定圧力を印加する工程を備えるものとしてもよい。この形態の燃料電池の製造方法によれば、端面のうち膜電極接合体側に位置する端面は、燃料電池セルとして組み込まれたときに、金属発泡体より低剛性の材料と接するので、予め、その端面に対して低剛性の当接部材を用いて圧力を印加し乖離物を除去することで、燃料電池セルの内部で乖離物が生じることを抑制することができる。
【０００８】
（４）上記形態の燃料電池の製造方法において、前記圧力印加工程は、前記金属発泡体を、一対のローラーで前記積層の方向から挟持することによって前記所定圧力を印加する工程を備えるものとしてもよい。この形態の燃料電池の製造方法によれば、ローラーの回転によって、金属発泡体に連続的に圧力を印加することができる。
【０００９】
（５）上記形態の燃料電池の製造方法において、前記当接部材は、前記発電体材料の一として適用可能な材料からなるものとしてもよい。この形態の燃料電池の製造方法によれば、発電体材料として用いることができる材料を当接部材として用いるので、別途、当接部材を用意する必要がない。
【００１０】
（６）上記形態の燃料電池の製造方法において、前記当接部材は、前記発電体材料の一として適用可能な、ガス拡散層を形成する材料からなるものとしてもよい。この形態の燃料電池の製造方法によれば、発電体材料として用いることができるガス拡散層を形成する材料を当接部材として用いることができる。
【００１１】
（７）上記形態の燃料電池の製造方法において、前記当接部材は、前記発電体材料の一として適用可能な、微多孔質層を形成する材料からなるものとしてもよい。この形態の燃料電池の製造方法によれば、発電体材料として用いることができる微多孔質層を形成する材料を当接部材として用いることができる。
【００１２】
（８）上記形態の燃料電池の製造方法において、前記当接部材は、テフロン（登録商標）からなるものとしてもよい。この形態の燃料電池の製造方法によれば、入手が容易なテフロンを当接部材として用いることができる。
【００１３】
（９）上記形態の燃料電池の製造方法において、前記乖離物除去工程は、前記金属発泡体に向けてガスを吹き付ける工程を備えるものとしてもよい。この形態の燃料電池の製造方法によれば、金属発泡体に損傷を抑制して乖離物を除去することができる。
【００１４】
（１０）上記形態の燃料電池の製造方法において、前記乖離物除去工程は、前記金属発泡体から前記乖離物を吸引する工程を備えるものとしてもよい。この形態の燃料電池の製造方法によれば、乖離物の飛散を抑制して乖離物を除去することができる。
【００１５】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池およびその製造システム、ガス流路およびその製造方法、製造システム、金属発泡体の加工方法などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】燃料電池の構成を説明する説明図である。
【図２】燃料電池セルの構成を説明する説明図である。
【図３】燃料電池の製造方法の工程を説明する説明図である。
【図４】圧力印加処理について説明する説明図である。
【図５】圧力印加処理時の金属発泡体層に生じている現象を説明する説明図である。
【図６】乖離物除去処理について説明する説明図である。
【図７】変形例１を説明する説明図である。
【図８】変形例３の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．第１実施形態：
（Ａ１）燃料電池の構成：
図１は、本発明の第１実施形態としての製造方法によって製造した燃料電池１０の構成を説明する説明図である。本実施例における燃料電池１０は、燃料ガス（本実施形態においては水素）と酸化ガス（本実施形態においては空気）による電気化学反応によって発電を行う固体高分子型の燃料電池である。燃料電池１０は、単電池として機能する燃料電池セル１２が複数積層された燃料電池スタック１１と、燃料電池スタック１１の積層方向両側に配置される集電板１３，１４と、さらにその外側に配置される絶縁板１５，１６とを備える。また、燃料電池１０は、エンドプレート１７，１８と、テンションロッド２１，２２と、ナット２３，２４，２５，２６とを備える。
【００１８】
複数の燃料電池セル１２は、電気的に直列に接続されており、燃料電池スタック１１として高電圧を出力可能である。集電板１３，１４は、燃料電池スタック１１が発電した電気を、外部に取り出すために用いられる。絶縁板１５，１６は、それぞれ、燃料電池スタック１１が発電した電気が、エンドプレート１７，１８やテンションロッド２１，２２に通電しないようにするために備えられている。
【００１９】
絶縁板１５，１６の外側には、エンドプレート１７，１８が配置されている。エンドプレート１７，１８、テンションロッド２１，２２およびナット２３，２４，２５，２６は、積層方向内側に締結圧力Ｐｂを印加した状態で、燃料電池スタック１１、集電板１３，１４および絶縁板１５，１６を締結している。
【００２０】
図２は、燃料電池セル１２の構成を説明する説明図である。図２は、燃料電池セル１２の断面構造の一部を示している。燃料電池セル１２は、膜電極接合体４０と、ＭＰＬ層４５，４６と、ガス拡散層４７，４８と、金属発泡体層５１，５２と、セパレータ５３，５４と、ガスケット５７とを備える。
【００２１】
膜電極接合体４０は、電解質膜４１と、アノード側触媒層４３と、カソード側触媒層４４とを備える。電解質膜４１は、スルホン酸基を含むフッ素樹脂系交換膜であり、デュポン社のナフィオン（登録商標）を用いる。そのほか、電解質膜４１として、旭化成（株）のアシプレックス（登録商標）や、旭硝子（株）のフレミオン（登録商標）等を用いることができる。なお、電解質膜４１としては、スルホン酸基に限らず、リン酸基やカルボン酸基など、他のイオン交換基を含む膜を用いることができる。
【００２２】
アノード側触媒層４３、カソード側触媒層４４は、電解質膜４１の両側にそれぞれ配置され、燃料電池セル１２が燃料電池として機能した際には、アノード側触媒層４３がアノード電極として機能し、カソード側触媒層４４がカソード側電極として機能する。アノード側触媒層４３およびカソード側触媒層４４は、電気化学反応を進行する触媒金属（例えば、白金）を担持したカーボン粒子と、プロトン伝導性を有する高分子電解質（例えば、フッ素系樹脂）を含んで構成される。また、カーボン粒子に代えて、例えば、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や、炭化ケイ素などの炭化化合物を用いることができる。さらに、白金に代えて、例えば、白金合金、パラジウム、ロジウム、金、銀などの触媒金属を用いることができる。
【００２３】
ＭＰＬ層４５，４６は、膜電極接合体４０の両側にそれぞれ配置される。ＭＰＬ層４５，４６は、ガス拡散層４７，４８よりも平均的に微細な気孔を有する微多孔質層（ＭＰＬ：Micro Porous Layer）である。ＭＰＬ層４５，４６は、導電性部材としての球状カーポンと、撥水材（バインダ）としてのポリフッ化ビニリデンとを含んで構成される。ＭＰＬ層４５，４６は、微細な気孔における毛細管現象を利用して、発電時の電気化学反応で生じた生成水を、ガス拡散層４７、４８へ排出する役割を果たす。
【００２４】
ガス拡散層４７，４８は、ＭＰＬ層４５，４６の外面にそれぞれ配置される。ガス拡散層４７，４８としては、カーボンペーパーを用いる。その他、ガス拡散層４７，４８として、カーボンクロスやガラス状のカーボンを用いることができる。ガス拡散層４７，４８は複数の気孔を有する多孔質層であり、上述したように、その気孔の大きさは、ＭＰＬ層４５，４６が有する気孔より、平均的に大きい。
【００２５】
金属発泡体層５１，５２は、ガス拡散層４７，４８の外面にそれぞれ配置される。金属発泡体層５１，５２は、耐食性金属（例えば、チタン、ステンレス鋼など）を含む発泡性スラリーを発泡・焼結させた連続多孔質性の発泡金属からなる。金属発泡体層５１，５２は、互いに連通する複数の気孔を有する三次元網状構造を形成する。金属発泡体層５１，５２が有する気孔は、平均的に、ガス拡散層４７，４８が有する気孔より大きい。金属発泡体層５１，５２は、均一なガス供給性と排水性とを備え、燃料電池セル１２におけるガス流路として機能する。金属発泡体については、公知の技術（例えば、特開２００９-１１０９７３、特開２０１０−２２８９３２参照）であるので、生成方法やその性質などの詳細な説明は省略する。なお、金属発泡体層５１，５２において、ガス拡散層４７，４８とそれぞれ接する側の面をガス拡散側接面５１ｆ，５２ｆと呼び、セパレータ５３，５４と接する側の面をセパレータ側接面５１ｂ，５２ｂと呼ぶ。ガス拡散側接面５１ｆ，５２ｆ、およびセパレータ側接面５１ｂ，５２ｂは、後の説明に用いる。
【００２６】
セパレータ５３，５４は、金属発泡体層５１，５２の外面に配置される。図示するように、セパレータ５３には、燃料ガス流入口５５が形成されており、燃料ガス流入口５５から燃料電池セル１２内に燃料ガス（水素ガス）が供給される。燃料電池セル１２内に供給された燃料ガスは、ガス流路として機能する金属発泡体層５１に流入する。その後、燃料ガスは、金属発泡体層５１からガス拡散層４７、ＭＰＬ層４５を介して膜電極接合体４０に供給される。
【００２７】
一方、セパレータ５４には、酸化ガス流入口５６が形成されており、酸化ガス流入口５６から燃料電池セル１２内に酸化ガス（空気）が供給される。燃料電池セル１２内に供給された酸化ガスは、ガス流路として機能する金属発泡体層５２に流入する。その後、酸化ガスは、金属発泡体層５２からガス拡散層４８、ＭＰＬ層４６を介して膜電極接合体４０に供給される。そして、膜電極接合体４０に供給された燃料ガスと酸化ガスとよって電気化学反応が生じ、発電が行われる。
【００２８】
（Ａ２）燃料電池の製造方法：
次に、燃料電池１０の製造方法について説明する。図３は、燃料電池１０の製造方法の工程を説明する説明図である。燃料電池１０を製造する工程として、金属発泡体層５１，５２として用いる形状に成形した金属発泡体に、所定の押圧力Ｐａを印加する圧力印加処理を行う（ステップＳ１０２）。押圧力Ｐａと、燃料電池１０として燃料電池スタック１１を締結する際の締結圧力Ｐｂとの間にはＰａ≧Ｐｂの関係がある。理由は後述する。その後、圧力印加処理によって、金属発泡体から乖離した乖離物を除去する乖離物除去処理を行う（ステップＳ１０４）。圧力印加処理および乖離物除去処理については、後で詳しく説明する。
【００２９】
そして、圧力印加処理および乖離物除去処理を行った後の金属発泡体からなる金属発泡体層５１，５２、および、膜電極接合体４０、ＭＰＬ層４５，４６、ガス拡散層４７，４８（以下、これらの材料を発電体材料とも呼ぶ）を用意し、セパレータ５３，５４で挟持して燃料電池セル１２を生成する（ステップＳ１０６）。その後、このようにして生成した燃料電池セル１２を複数積層して燃料電池スタック１１を生成する（ステップＳ１０８）。燃料電池スタック１１生成後、燃料電池スタック１１の積層方向両側に集電板１３と絶縁板１５とを積層し、エンドプレート１７とテンションロッド２１とナット２３，２４，２５，２６を用いて締結圧力Ｐｂで締結して、燃料電池１０を製造する（ステップＳ１１０）。このようにして、燃料電池１０を製造する。
【００３０】
（Ａ３）圧力印加処理および乖離物除去処理：
圧力印加処理（図３：ステップＳ１０２）および乖離物除去処理（図３：ステップＳ１０４）の詳細について説明する。図４は、圧力印加処理について説明する説明図である。圧力印加処理は、金属発泡体層５１（または金属発泡体層５２）の単体に対して、燃料電池１０を構成した場合の積層方向に、押圧力Ｐａを印加する処理である。本実施形態においては、油圧シリンダ６０を用いて金属発泡体層５１に押圧力Ｐａを印加する。図示するように、油圧シリンダ６０には、荷重センサーとしてのロードセル６１が設置されており、ロードセル６１によって、金属発泡体層５１に印加する押圧力を制御して圧力印加処理を行う。
【００３１】
圧力印加処理を行う際には、油圧シリンダ６０における圧力を印加する面である圧力印加面６２ｆと圧力印加面６２ｂとの間に、金属発泡体層５１を挟持して、金属発泡体層５１のガス拡散側接面５１ｆ（図２参照）とセパレータ側接面５１ｂとに、均一な面圧（押圧力）を積層方向に印加する。本実施形態においては、金属発泡体層５１のガス拡散側接面５１ｆと圧力印加面６２ｆとの間に、金属発泡体層５１より低剛性の材料からなる板状の部材（以下、低剛性部材６４とも呼ぶ）を配置することによって、ガス拡散側接面５１ｆに低剛性部材６４を当接させて、金属発泡体層５１に押圧力Ｐａを印加する。金属発泡体層５１への押圧力Ｐａの圧力印加は、１回または複数回行う。低剛性部材６４を構成する材料としては、ガス拡散層４７，４８と同じ材料（カーボンペーパーやカーボンクロス）や、ＭＰＬ層４５，４６と同じ材料や、テフロン（登録商標）など、金属発泡体層５１，５２より低剛性の種々の材料を採用することができる。本実施形態においては、低剛性部材６４として、ＭＰＬ層４５，４６と同じ材料からなる低剛性部材６４を採用する。
【００３２】
図５は、圧力印加処理を実行時に、金属発泡体層５１に生じている現象を説明する説明図である。図５（Ａ）は、金属発泡体層５１に低剛性部材６４を当接させて圧力印加処理を実行したときの、金属発泡体層５１におけるガス拡散側接面５１ｆの拡大図を示している。図示するように、ガス拡散側接面５１ｆに低剛性部材６４を当接して押圧力Ｐａを印加すると、金属発泡体層５１より低剛性部材６４の方が低剛性であるため、金属発泡体層５１におけるガス拡散側接面５１ｆに形成されている気孔の開口部に、低剛性部材６４が変形して入り込む。そして、気孔の開口部に入り込んできた低剛性部材６４は、気孔の開口部における比較的強度の弱い部分（例えば、開口部の角部）を、押圧力Ｐａによって欠落させ、金属発泡体層５１本体から乖離させる。圧力印加処理によって金属発泡体層５１から乖離した金属片を乖離物ｄｓｔとも呼ぶ。このように低剛性部材６４をガス拡散側接面５１ｆに当接させて圧力印加処理を行うことによって、金属発泡体層５１のガス拡散側接面５１ｆにおける比較的強度の弱い部分を取り除くことができる。
【００３３】
図５（Ｂ）には、比較例として、金属発泡体層５１より高剛性の材料からなる高剛性部材６５をガス拡散側接面５１ｆに当接させて圧力印加処理を実行したときの、ガス拡散側接面５１ｆの拡大図を示している。図示するように、ガス拡散側接面５１ｆに高剛性部材６５を当接して押圧力Ｐａを印加しても、金属発泡体層５１より高剛性部材６５の方が高剛性であるため、ガス拡散側接面５１ｆに形成されている気孔の開口部に、高剛性部材６５は入り込みにくい。従って、高剛性部材６５を用いた圧力印加処理の場合、気孔の開口部における比較的強度の弱い部分は、金属発泡体層５１本体から乖離しにくい。
【００３４】
上記比較例から分かるように、圧力印加処理を行う際に、ガス拡散側接面５１ｆに当接する面が金属発泡体層５１より低剛性である場合には、ガス拡散側接面５１ｆに当接する面が金属発泡体層５１より高剛性である場合と比較して、ガス拡散側接面５１ｆの気孔の開口部における比較的強度の弱い部分を、より高い確立で乖離させることができる。本実施形態においては、圧力印加面６２ｆとガス拡散側接面５１ｆとの間に低剛性部材６４を配置することによって、圧力印加処理の際にガス拡散側接面５１ｆに当接する面を低剛性としたが、油圧シリンダ６０における圧力印加面６２ｆ自身が、金属発泡体層５１より低剛性の材料で構成されているとしてもよい。この場合は、圧力印加処理の際に低剛性部材６４を用いることを要しない。
【００３５】
次に、乖離物除去処理について説明する。図６は、乖離物除去処理について説明する説明図である。乖離物除去処理は、圧力印加処理によって金属発泡体層５１，５２から乖離した乖離物ｄｓｔを除去する処理である。具体的には、乖離物除去処理は、圧力印加処理後の金属発泡体層５１（または金属発泡体層５２）の単体のガス拡散側接面５１ｆに、不活性ガス（例えば、窒素ガスや空気）を吹き付けることによって、圧力印加処理によって金属発泡体層５１に残存している乖離物ｄｓｔを除去する処理である。本実施形態においては、ガス吹付装置７０を用いてガス拡散側接面５１ｆに不活性ガスを吹き付ける。このようにして、ガス拡散側接面５１ｆに不活性ガスを吹き付けることによって、金属発泡体層５１に残存した乖離物ｄｓｔを除去する。また、本実施形態においては、金属発泡体層５１におけるガス拡散側接面５１ｆに不活性ガスの吹き付けを行うとしたが、ガス拡散側接面５１ｆとセパレータ側接面５１ｂの両面に不活性ガスの吹き付けを行うとしてもよい。このようにすることで、より確実に、金属発泡体層５１から乖離物ｄｓｔを除去することができる。このようにして乖離物除去処理を行う。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態における燃料電池の製造方法によると、発電体材料を用いて燃料電池セル１２を生成する前に、予め、金属発泡体層５１，５２に対して押圧力の印加を行う。よって、ガス拡散側接面５１ｆおよびセパレータ側接面５１ｂにおける、比較的強度が弱く欠落しやすい部分を除去した後の金属発泡体層５１を用いて、燃料電池１０を構成することができる。従って、燃料電池１０を生成後に、燃料電池セル１２の内部で金属発泡体層５１，５２の一部が欠落することを抑制することができる。結果として、燃料電池１０を生成後に金属発泡体層５１から欠落した乖離物ｄｓｔによる発電体材料の損傷を抑制することができる。
【００３７】
圧力印加処理においては、締結前に予め、締結圧力Ｐｂ以上の押圧力Ｐａを金属発泡体層５１に印加して、金属発泡体層５１から乖離物ｄｓｔを乖離させるので、締結圧力Ｐｂで締結して燃料電池１０を生成後に、燃料電池セル１２の内部で、金属発泡体層５１の一部が締結圧力Ｐｂによって欠落することを、高い確率で抑制することができる。すなわち、予め、燃料電池の内部より厳しい環境を付与して乖離物を除去した金属発泡体を、燃料電池１０に組み込むので、燃料電池セル１２の内部で、金属発泡体から乖離物が生じることを効果的に抑制することができる。
【００３８】
また、圧力印加処理を行う際に、ガス拡散側接面５１ｆに、金属発泡体層５１より低剛性である低剛性部材６４を当接させて押圧力の印加を行うので、低剛性部材６４が金属発泡体層５１の気孔の開口部に入り込み、開口部の比較的強度の弱い部分を高い確率で乖離、除去することができる。また、低剛性部材６４として、ガス拡散層４７，４８や、ＭＰＬ層４５，４６や、電解質膜４１と同じ材料など、燃料電池１０に用いる材料を適用することができるので、別途、低剛性部材６４としての材料を用意する必要がない。
【００３９】
また、低剛性部材６４として、ガス拡散層４７，４８や、ＭＰＬ層４５，４６を採用した場合、実際に燃料電池１０の内部で金属発泡体層５１，５２と当接する材料を用いて圧力印加処理を行って乖離物を除去することとなるので、圧力印加処理および乖離物除去処理を行ったあとの金属発泡体層５１，５２を燃料電池１０として組み込んだ際に、燃料電池１０の内部で、乖離物ｄｓｔの発生を、より高い確率で抑制することができる。また、低剛性部材６４としてテフロンを採用した場合、テフロンは耐久性が高く、構造体としても強いため、圧力印加処理において複数回の押圧を行った場合でも劣化しにくい。また、テフロンは乖離物ｄｓｔ（金属粉）を付着しやすいので、圧力印加処理を行った際に、乖離物ｄｓｔを好適に除去することができる。さらに、金属発泡体層５１を燃料電池１０として組み込んだ際に、少なくとも、金属発泡体層５１より低剛性の材料と接する面であるガス拡散側接面５１ｆは、圧力印加処理の際に、低剛性部材６４を当接して押圧力を印加するので、燃料電池１０の内部での乖離物ｄｓｔの発生を抑制することができる。
【００４０】
乖離物除去処理において、ガス吹付装置７０を用いて乖離物ｄｓｔの除去を行うので、ブラシや布などを直接に金属発泡体層５１に接触させて乖離物ｄｓｔを除去する場合と比較して、金属発泡体層５１の破損を抑制することができる。また、ガス吹付装置７０を用いた場合、ガスが金属発泡体層５１の気孔の内部にまで流入するので、気孔内部に残存する乖離物ｄｓｔも除去することができ、確実に乖離物ｄｓｔを除去することができる。
【００４１】
Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
（Ｂ１）変形例１：
上記実施形態においては、圧力印加処理は油圧シリンダ６０を用いて行ったが、変形例１として、一対のローラー７２とローラー７４とを用いて、圧力印加処理を行うとしてもよい。図７は、変形例１を説明する説明図である。図示するように、金属発泡体層５１のガス拡散側接面５１ｆに低剛性部材６４を当接し、セパレータ側接面５１ｂには当接部材６６を当接させてローラー７２とローラー７４とで挟持して、ローラー７２，７４を回転させることによって、圧力印加処理を行う。この場合、ローラー７２とローラー７４の回転軸に荷重センサー（図示省略）を設置することによって、金属発泡体層５１への押圧力Ｐａを制御することができる。
【００４２】
当接部材６６は、金属発泡体層５１より低剛性の材料から構成されるものであるのが好ましい。例えば、低剛性部材６４と同じ材料を用いることができる。その他、例えば、低剛性部材６４にはガス拡散層と同じ材料を採用し、当接部材６６にはＭＰＬと同じ材料を採用するなど、低剛性部材６４と当接部材６６として異なる材料を採用してもよい。
【００４３】
この他、ローラー７２およびローラー７４自体が、低剛性部材６４および当接部材６６と同じ材料で構成されているとしてもよい。この場合、ガス拡散側接面５１ｆおよびセパレータ側接面５１ｂに当接させる低剛性部材６４および当接部材６６を、別途、用意する必要がない。
【００４４】
このような態様で圧力印加処理を行うと、ローラーの回転方向の順逆を交互に変更することによって、金属発泡体層５１へ複数回の押圧を連続的に行うことができる。また、金属発泡体層５１の製造工程において、金属発泡体層５１として形成する前の長尺な金属発泡体に対しても、圧力印加処理を行うことができる。
【００４５】
（Ｂ２）変形例２：
上記実施携帯においては、圧力印加処理において、ガス拡散側接面５１ｆ（５１ｂ）の全面に当接する圧力印加面６２ｆ（６２ｂ）によって押圧力の印加を行ったが、それに限ることなく、ガス拡散側接面５１ｆ（５１ｂ）の一部に当接する圧力印加面６２ｆ（６２ｂ）によって圧力印加処理を行うとしてもよい。この場合、複数回の押圧によって、ガス拡散側接面５１ｆ（５１ｂ）の全面の押圧を行うことによって、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
（Ｂ３）変形例３：
上記実施例においては、乖離物除去処理にガス吹付装置７０を採用したが、他の方法によって乖離物除去処理を行うとしてもよい。図８は、変形例３の一例を示す説明図である。変形例３では、ガス（空気）を吸引する吸引装置８０を採用し、金属発泡体層５１に残存する乖離物ｄｓｔを吸引することによって、乖離物ｄｓｔを除去する。乖離物除去処理として吸引装置８０を採用することで、乖離物除去処理の作業時に、乖離物ｄｓｔが飛散するのを抑制することができる。
【００４７】
その他、乖離物除去処理として、水や油などの流体をガス拡散側接面５１ｆ上およびセパレータ側接面５１ｂ上に流すことによって、乖離物ｄｓｔを除去するとしてもよい。また、金属発泡体層５１に流す流体の流量や水圧（油圧）を調整することにより、圧力印加処理とは別に、金属発泡体層５１における比較的強度の弱い部分を欠落させ除去することができる。
【００４８】
（Ｂ４）変形例４：
上記実施形態においては、圧力印加処理として、油圧シリンダ６０によってガス拡散側接面５１ｆおよびセパレータ側接面５１ｂに圧力を印加したが、他の方法によって、ガス拡散側接面５１ｆおよびセパレータ側接面５１ｂに圧力を印加するとしてもよい。例えば、水や油やガスなどの流体をガス拡散側接面５１ｆ上およびセパレータ側接面５１ｂ上に吐出し、その吐出圧によって、ガス拡散側接面５１ｆおよびセパレータ側接面５１ｂに圧力を印加するとしてもよい。このようにすることで、比較的簡易な方法で圧力印加処理を行うことができる。
【００４９】
（Ｂ５）変形例５：
上記実施形態においては、ガス拡散側接面５１ｆのみに低剛性部材６４を当接して圧力印加処理を行ったが（図３参照）、ガス拡散側接面５１ｆとセパレータ側接面５１ｂの両面に低剛性部材６４を当接して圧力印加処理を行うとしてもよい。このようにすることで、高い確立で金属発泡体層５１の比較的強度の弱い部分を除去することができ、燃料電池１０として組み込んで締結をした際に、燃料電池１０の内部で乖離物ｄｓｔが発生するのをさらに抑制することができる。
【００５０】
（Ｂ６）変形例６：
上記実施形態においては、燃料電池セル１２は、図２に示した構成としたが、それに限らず、種々の構成を採用することができる。例えば、ＭＰＬ層４５，４６およびガス拡散層４７，４８の全部または一部を備えない構成としてもよい。すなわち、ＭＰＬ層４５，４６を備えない構成や、ガス拡散層４７，４８を備えない構成、カソード側のＭＰＬ層４６のみ備えない構成、カソード側のガス拡散層４７のみ備えない構成など、膜電極接合体４０を中心として、対称または非対称の構成を採用するものとしてもよい。また、金属発泡体層５１と金属発泡体層５２のうち、いずれか一方を備えない構成を採用するとしてもよい。
【００５１】
（Ｂ７）変形例７：
上記実施形態においては、燃料電池１０は、燃料電池セル１２が複数積層され締結された構造であったが、それに限らず、燃料電池１０は、１つの燃料電池セル１２を締結した構造としてもよい。１つの燃料電池セル１２で必要な電力量が取得可能であれば、燃料電池１０が１つの燃料電池セル１２で構成されるとしてもよい。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
（Ｂ８）変形例８：
上記実施形態においては、金属発泡体層５１の形状に成形した金属発泡体に対して圧力印加処理を行うとしたが、それに限らず、発泡性スラリーを発泡・焼結後のバルク状の金属発泡体において、金属発泡体層５１として形成した際にガス拡散側接面５１ｆとなる面に対して押圧力の印加を行うことによって圧力印加処理を行うとしてもよい。この場合、バルク状の金属発泡体の側面を挟持して固定し、ガス拡散側接面５１ｆとなる面のみに押圧力の印加を行うものとしてもよい。そして、圧力印加処理後、乖離物除去処理を行った後のバルク状の金属発泡体を、金属発泡体層５１の形状に成形するとしてもよい。
【００５３】
（Ｂ９）変形例９：
上記実施形態の燃料電池の製造方法においては、金属発泡体層５１の単体を生成し、その単体の金属発泡体層５１に圧力印加処理を行うとしたが、それに限ることなく、種々の燃料電池の製造方法を採用することができる。例えば、セパレータ５３上に一体として形成した金属発泡体層５１に対して圧力印加処理を行うとしてもよい。セパレータ５３上に一体として形成した金属発泡体層５１を油圧シリンダ６０の圧力印加面６２ｆと圧力印加面６２ｂで挟持して押圧力Ｐａを印加することによって実現することができる。また、セパレータ５３上に一体として形成した金属発泡体層５１を、ローラー７２とローラー７４とで挟持して押圧力Ｐａを印加するとしてもよい。
【００５４】
（Ｂ１０）変形例１０：
上記実施形態においては、低剛性部材６４として、ガス拡散層４７や、ＭＰＬ層４５や、テフロンなどの、低剛性部材を採用したが、それに限ることなく、燃料電池セルの発電体材料として用いることが可能な、低剛性部材であれば、上記の材料以外の材料を採用するとしてもよい。例えば、ＭＰＬ層を構成する材料とガス拡散層を形成する材料とを混合して生成した中間層と同じ材料から成る低剛性部材を、低剛性部材として採用するとしてもよい。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
（Ｂ１１）変形例１１：
上記実施形態においては、押圧力Ｐａ≧締結圧力Ｐｂとしたが、押圧力Ｐａ＜締結圧力Ｐｂとしてもよい。このようにしても、ガス拡散側接面５１ｆにおける比較的強度の弱い部分の除去が可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０…燃料電池
１１…燃料電池スタック
１２…燃料電池セル
１３，１４…集電板
１５，１６…絶縁板
１７，１８…エンドプレート
２１，２２…テンションロッド
２３〜２６…ナット
４０…膜電極接合体
４１…電解質膜
４３…アノード側触媒層
４４…カソード側触媒層
４５，４６…ＭＰＬ層
４７，４８…ガス拡散層
５１，５２…金属発泡体層
５１ｂ…セパレータ側接面
５１ｆ…ガス拡散側接面
５３，５４…セパレータ
５５…燃料ガス流入口
５６…酸化ガス流入口
５７…ガスケット
６０…油圧シリンダ
６１…ロードセル
６２ｆ，６２ｂ…圧力印加面
６４…低剛性部材
６５…高剛性部材
６６…当接部材
７０…ガス吹付装置
７２，７４…ローラー
８０…吸引装置
ｄｓｔ…乖離物
【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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