(57)【要約】【課題】良好なシール性の確保とシール材配設工程の簡略化とを両立することが可能な、燃料電池の製造方法を提供する。【解決手段】チューブ型燃料電池セルと、該チューブ型燃料電池セルと熱交換する熱媒体を流通させる熱媒体管と、チューブ型燃料電池セル及び熱媒体管を収容する枠体と、を備える燃料電池を製造する方法であって、枠体作製工程と、貫通孔を有する常温で固体の接着剤を枠体へ配置して連通孔を形成する接着剤配置工程と、形成された連通孔へチューブ型燃料電池セル又は熱媒体管を挿入する挿入工程と、挿入工程後に固体の接着剤が配置された開空間の口部を蓋部材で塞ぐ閉塞工程と、閉塞工程後に固体の接着剤を加熱して融解させる加熱工程と、融解した接着剤が固化した後に蓋部材を除去する除去工程と、を有する、燃料電池の製造方法とする。【選択図】図１
2008251395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ型燃料電池セル、前記チューブ型燃料電池セルと熱交換する熱媒体を流通させる熱媒体管、並びに、前記チューブ型燃料電池セル及び前記熱媒体管を収容する枠体を備え、前記枠体に、少なくとも、前記チューブ型燃料電池セルの長手方向及び前記熱媒体管の長手方向と交差する面を有する第１隔壁並びに第２隔壁が備えられるとともに、前記枠体と前記第１隔壁と前記第２隔壁とによって囲まれた開空間が備えられ、前記第１隔壁及び前記第２隔壁の前記面に孔が備えられる、燃料電池を製造する方法であって、
前記枠体を作製する、枠体作製工程と、
前記枠体作製工程後に、貫通孔を有する固体の接着剤を少なくとも前記開空間へと配置し、固体の前記接着剤の前記貫通孔と、前記第１隔壁及び前記第２隔壁に備えられる前記孔とが連通した連通孔を形成させる、接着剤配置工程と、
前記接着剤配置工程後に、少なくとも前記連通孔へ前記チューブ型燃料電池セル又は前記熱媒体管を挿入する、挿入工程と、
前記挿入工程後に、少なくとも、前記枠体と前記第１隔壁と前記第２隔壁とによって囲まれた前記開空間の口部を蓋部材で塞ぐ、閉塞工程と、
前記閉塞工程後に、固体の前記接着剤を加熱して融解させる、加熱工程と、
前記加熱工程後、前記接着剤が固化した後に、前記蓋部材を除去する、除去工程と、
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】
前記加熱工程が、前記蓋部材によって押圧された固体の前記接着剤を加熱して融解させる工程であることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項３】
前記接着剤配置工程で前記開空間へと配置される固体の前記接着剤の外形が、前記枠体と前記第１隔壁と前記第２隔壁とによって囲まれた前記開空間の内形と略同一形状であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項４】
前記枠体に、前記チューブ型燃料電池セル及び前記熱媒体管の長手方向一端側を収容する第１枠体と、前記チューブ型燃料電池セル及び前記熱媒体管の長手方向他端側を収容する第２枠体と、が備えられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の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、中空形状の膜電極接合体を備えるチューブ型燃料電池セルを具備する、燃料電池を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質層（以下、「電解質膜」という。）と、電解質膜の両面側にそれぞれ配設される電極（アノード及びカソード）とを備える膜電極接合体（以下、「ＭＥＡ」という。）における電気化学反応により発生した電気エネルギーを、ＭＥＡの両側にそれぞれ配設される集電体を介して外部に取り出している。燃料電池の中でも、家庭用コージェネレーション・システムや自動車等に使用される固体高分子型燃料電池（以下、「ＰＥＦＣ」という。）は、低温領域での運転が可能である。また、ＰＥＦＣは、高いエネルギー変換効率を示し、起動時間が短く、かつシステムが小型軽量であることから、電気自動車の動力源や携帯用電源として注目されている。
【０００３】
単位体積当たりの発電量を向上させること等を目的として、近年、単セルが柱状のＰＥＦＣ（以下、「チューブ型ＰＥＦＣ」という。）に関する研究が進められている。チューブ型ＰＥＦＣのユニットセル（以下、「チューブ型燃料電池セル」又は「チューブ型セル」ということがある。）は、一般に、中空形状の電解質膜と当該電解質膜の内周面側及び外周面側にそれぞれ配設される中空形状の触媒層とを備える中空形状のＭＥＡ、を備えている。そして、例えば、当該ＭＥＡの内周面側に水素含有ガスを、外周面側に酸素含有ガスをそれぞれ供給することにより電気化学反応を起こし、この電気化学反応により発生した電気エネルギーを、当該ＭＥＡの内周面側及び外周面側にそれぞれ配設される集電体を介して外部に取り出している。すなわち、チューブ型ＰＥＦＣでは、各チューブ型セルに備えられる中空形状のＭＥＡの内周面側に一方の反応ガス（例えば、水素含有ガス）を、外周面側に他方の反応ガス（例えば、酸素含有ガス）を供給することにより電気エネルギーを取り出すので、隣り合う２つのチューブ型セルの外周面側に供給される反応ガスを同一とすることができる。したがって、チューブ型ＰＥＦＣによれば、従来の平板型ＰＥＦＣではガス遮蔽性能をも併せ持っていたセパレータが不要となるため、単位体積当たりの発電量を向上させることが容易になる。
【０００４】
このようなチューブ型ＰＥＦＣに関する技術として、例えば、特許文献１には、中空電解質膜の内面及び外面に設けられた一対の電極を有するセルモジュールを２個以上クランプで固定したセルモジュール集合体であって、第一のクランプ要素、第二のクランプ要素、及び、付勢部材を備えており、第一及び第二の各クランプ要素は少なくとも１つの整列部を有し、且つ、対をなす整列部のうち少なくとも一方には、２個以上のセルモジュールを該セルモジュールの長手方向が平行となるように整列することができる位置決め用凹みが所定間隔で設けられ、２個以上のセルモジュールは、対をなす整列部の間に、位置決め用凹みの位置で挟み込まれて、該セルモジュールの長手方向が平行となるように整列されていることを特徴とするものが開示されている。そして、かかる技術によれば、セルモジュールを正確に且つ素早く整列させて固定することができる、生産性の高いセルモジュール集合体が提供される、としている。
【０００５】
また、特許文献２には、高電流および高電圧を得ることが可能で、しかも、小型かつ軽量である燃料電池スタックに関する技術が開示されている。また、従来の平板型ＰＥＦＣに関する技術として、例えば、特許文献３には、積層方向に沿ったセル間の温度差を小さくする燃料電池および燃料電池用冷却部材に関する技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２１６４０６号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８３３５号公報
【特許文献３】特開平７−１４２０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＰＥＦＣでは、通常、電気エネルギーを取り出すために、酸素含有ガス及び水素含有ガスがチューブ型セルへと供給されるほか、運転時におけるチューブ型燃料電池セルの過度の温度上昇を防止する等の目的で、チューブ型セルを冷却し得る熱媒体が、チューブ型セルと接触する熱媒体管へと供給される。チューブ型ＰＥＦＣは、その構造上、酸素含有ガス又は水素含有ガス（以下、本段落において「一方の反応ガス」という。）と熱媒体とを、チューブ型セルの長手方向両端側から供給・排出する必要がある。それゆえ、熱媒体管へと供給される熱媒体と一方の反応ガスとのシール性、及び、酸素含有ガスと水素含有ガスとのシール性を確保するため、チューブ型セルの長手方向両端部に、シール構造が備えられる。そして、チューブ型ＰＥＦＣの発電性能を向上させる等の観点からは、特に、熱媒体及び水素含有ガスのシール性を向上させることが必要とされる。
【０００８】
特許文献１に開示されている技術によれば、２個以上のセルモジュールが対をなす整列部によって挟み込まれるため、セルモジュールの位置決めが容易になる。ここで、チューブ型ＰＥＦＣの発電性能を向上させるには、水素含有ガス及び熱媒体のシール性を確保することが重要であり、シール性を確保するには、シール材を配置する必要がある。ところが、従来の方法により、良好なシール性を確保し得る形態でシール材を配置すると、工程が煩雑になる。特許文献１に開示されている技術では、シール材の配設工程に関する検討がなされていないため、従来のシール材配設工程によって、シール材が配設されると考えられる。しかし、上述のように、従来のシール材配設工程は、煩雑な工程になりやすいという問題があった。また、特許文献２に開示されている技術によっても、同様に、煩雑な工程を経てシール材を配置する必要があった。さらに、特許文献３に開示されている技術をチューブ型ＰＥＦＣの分野へ適用しても、シール材を配置するには、煩雑な工程を経る必要があった。
【０００９】
そこで本発明は、良好なシール性の確保とシール材配設工程の簡略化とを両立することが可能な、燃料電池の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、チューブ型燃料電池セル、該チューブ型燃料電池セルと熱交換する熱媒体を流通させる熱媒体管、並びに、チューブ型燃料電池セル及び熱媒体管を収容する枠体を備え、該枠体に、少なくとも、チューブ型燃料電池セルの長手方向及び熱媒体管の長手方向と交差する面を有する第１隔壁並びに第２隔壁が備えられるとともに、枠体と第１隔壁と第２隔壁とによって囲まれた開空間が備えられ、第１隔壁及び第２隔壁の上記面に孔が備えられる、燃料電池を製造する方法であって、上記枠体を作製する、枠体作製工程と、該枠体作製工程後に、貫通孔を有する固体の接着剤を少なくとも上記開空間へと配置し、固体の接着剤の貫通孔と、第１隔壁及び第２隔壁に備えられる孔とが連通した連通孔を形成させる、接着剤配置工程と、該接着剤配置工程後に、少なくとも連通孔へチューブ型燃料電池セル又は熱媒体管を挿入する、挿入工程と、該挿入工程後に、少なくとも、枠体と第１隔壁と第２隔壁とによって囲まれた上記開空間の口部を蓋部材で塞ぐ、閉塞工程と、該閉塞工程後に、固体の接着剤を加熱して融解させる、加熱工程と、該加熱工程後、接着剤が固化した後に、蓋部材を除去する、除去工程と、を有することを特徴とする、燃料電池の製造方法である。
【００１１】
ここに、本発明における「チューブ型燃料電池セル」は、少なくとも、中空形状の電解質膜、当該電解質膜の内周面と接触するように形成された中空形状の第１触媒層、及び、当該電解質膜の外周面と接触するように形成された中空形状の第２触媒層を有する中空形状のＭＥＡと、当該ＭＥＡの内周面側に配設される第１集電体と、当該ＭＥＡの外周面側に配設される第２集電体と、を具備する。本発明における「熱媒体」は、温熱媒体と冷熱媒体とを含む概念である。さらに、本発明における「熱媒体管」は、燃料電池の運転時にチューブ型燃料電池セルと熱交換することにより当該チューブ型燃料電池セルの温度を制御し得る熱伝導性物質であり、かつ、燃料電池の運転時における環境に耐え得る性質（例えば、耐熱性、耐水性等）を有する物質により構成されていれば、その構成材料は特に限定されない。加えて、本発明における「枠体」の構成材料は、燃料電池の運転時における環境に耐え得る性質を有する材料により構成されていれば、特に限定されない。
【００１２】
本発明における「枠体作製工程」は、上記形状の枠体を作製可能であれば、その形態は特に限定されるものではなく、例えば、所定形状の型枠に、流動状態の枠体構成材料を流入させて固める等の形態とすることができる。さらに、本発明における「接着剤配置工程」は、少なくとも開空間の口部から固体の接着剤を挿入し、連通孔が形成される形態で、固体の接着剤を少なくとも当該開空間へ配置可能であれば、その形態は特に限定されない。ここで、「固体の接着剤を少なくとも当該開空間へ配置可能」とは、上記開空間以外に、固体の接着剤を収容すべき隙間が枠体に備えられる場合には、当該隙間及び上記開空間へ固体の接着剤を配置することを意味する。さらに、本発明において、「連通孔へチューブ型燃料電池セル又は熱媒体管を挿入する」とは、チューブ型燃料電池セルの長手方向両端に熱媒体用のマニホールドとして機能する空間が備えられ、当該空間よりもチューブ型燃料電池セルの長手方向中央側に反応ガス用のマニホールドとして機能する空間が備えられる場合には、上記開空間の上記連通孔へ熱媒体管のみを挿入することを意味する。これに対し、チューブ型燃料電池セルの長手方向両端に反応ガス用のマニホールドとして機能する空間が備えられ、当該空間よりもチューブ型燃料電池セルの長手方向中央側に熱媒体用のマニホールドとして機能する空間が備えられる場合には、上記開空間の上記連通孔へチューブ型燃料電池セルの構成部材のみを挿入することを意味する。さらに、本発明における閉塞工程で少なくとも開空間の口部を塞ぐ蓋部材の形状は、後述する加熱工程で融解した接着剤が当該口部から流出しないように、固形の接着剤が配置された空間の口部を塞ぐことが可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。ただし、加熱工程で、連通孔とチューブ型燃料電池セルとの間の微小な隙間へ融解した接着剤を確実に浸入させ得る構成とする観点からは、固形の接着剤と接触し得る形状の蓋部材であることが好ましい。また、本発明において、「少なくとも、枠体と第１隔壁と第２隔壁とによって囲まれた開空間の口部を蓋部材で塞ぐ」とは、当該開空間の口部として入口及び出口が備えられる場合には、少なくとも当該入口及び出口を蓋部材で塞ぐことを意味する。これに対し、当該開空間の口部として入口のみが備えられる場合には、少なくとも当該入口を蓋部材で塞ぐことを意味する。さらに、本発明における加熱工程で接着剤を加熱する際の温度は、燃料電池の定常運転時におけるチューブ型燃料電池セルの温度よりも高温であり、かつ、チューブ型燃料電池セルに備えられるＭＥＡの熱による損傷を回避可能な温度であれば特に限定されるものではない。当該温度は、例えば、１００［℃］以上１２０［℃］以下とすることができる。さらに、本発明における「除去工程」は、加熱工程で融解した接着剤の温度が低下して固体となった後に、蓋部材を除去する工程である。本発明において、加熱工程における加熱が終了してから除去工程が終了するまでの時間を短縮することにより、燃料電池の生産性を向上させ得る形態とする等の観点からは、融解した接着剤の温度を積極的に低下させる冷却工程が備えられることが好ましい。
【００１３】
上記本発明において、加熱工程が、蓋部材によって押圧された固体の接着剤を加熱して融解させる工程であることが好ましい。
【００１４】
また、上記本発明（変形例も含む。以下同じ。）において、接着剤配置工程で開空間へと配置される固体の接着剤の外形が、枠体と第１隔壁と第２隔壁とによって囲まれた開空間の内形と略同一形状であることが好ましい。
【００１５】
ここに、「固形の接着剤の外形が、枠体と第１隔壁と第２隔壁とによって囲まれた開空間の内形と略同一形状である」とは、開空間を囲む枠体、第１隔壁、及び第２隔壁によって形成される開空間の形状・寸法と、当該開空間へと配置される固形の接着剤の形状・寸法とが略同一であることを意味する。すなわち、当該形態にかかる固形の接着剤が開空間へ配置されると、開空間は固形の接着剤によって略完全に満たされる。
【００１６】
また、上記本発明において、枠体に、チューブ型燃料電池セル及び熱媒体管の長手方向一端側を収容する第１枠体と、チューブ型燃料電池セル及び熱媒体管の長手方向他端側を収容する第２枠体と、が備えられることが好ましい。
【００１７】
ここに、「枠体に、チューブ型燃料電池セル及び熱媒体管の長手方向一端側を収容する第１枠体と、チューブ型燃料電池セル及び熱媒体管の長手方向他端側を収容する第２枠体と、が備えられる」とは、枠体に、上記接着剤配置工程乃至除去工程を適用し得る形状の第１枠体及び第２枠体が備えられることを意味する。すなわち、枠体に第１枠体及び第２枠体が備えられる場合、本発明では、例えば、少なくとも第１枠体の開空間及び第２枠体の開空間へ固体の接着剤を配置して連通孔を形成した後、当該連通孔へチューブ型燃料電池セル又は熱媒体管が挿入される。そして、少なくとも第１枠体及び第２枠体の開空間の口部を蓋部材で塞いだ後、固体の接着剤を融解させ、融解した接着剤が固化した後に蓋部材を除去する工程を経て、燃料電池が製造される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、固体の接着剤が開空間へ配置される。シール材として機能する接着剤を配置する際、従来のように流動状態の接着剤を配置すると、当該接着剤が流出しないように配慮しながら接着剤を配置する必要があったが、本発明では、固体の接着剤を配置するので、接着剤配置工程（シール材配置工程）を簡略化することができる。さらに、本発明によれば、連通孔へチューブ型燃料電池セル又は熱媒体管を配置し、さらに、開空間の口部を塞いだ後に、固体の接着剤を融解させることで、流動状態の接着剤とされる。このように、貫通孔へチューブ型燃料電池セル又は熱媒体管を配置した後に、接着剤が流動状態とされれば、流動状態の接着剤が、貫通孔とチューブ型燃料電池セル又は熱媒体管との間の微小な隙間へ浸入することができるので、シール性を向上させることができる。したがって、本発明の燃料電池の製造方法によれば、良好なシール性の確保とシール材配設工程の簡略化とを両立することが可能になる。
【００１９】
本発明において、蓋部材によって押圧された固体の接着剤を加熱して融解させる形態の加熱工程が備えられることにより、貫通孔とチューブ型燃料電池セル又は熱媒体管との間の微小な隙間へ、流動状態の接着剤を浸入させやすくなる。それゆえ、かかる形態とすることにより、シール性を容易に向上させることが可能な、燃料電池の製造方法を提供できる。
【００２０】
また、本発明において、固体の接着剤の外形と開空間の内形とが略同一形状であることにより、シール性を向上させるために必要とされる接着剤の分量を確保しやすくなる。したがって、かかる形態とすることにより、シール性を容易に向上させることが可能な、燃料電池の製造方法を提供できる。
【００２１】
また、本発明において、枠体に第１枠体及び第２枠体が備えられることにより、チューブ型燃料電池セルの長手方向両端部におけるシール性を向上させることが可能な燃料電池を、容易に製造できる。したがって、かかる形態とすることにより、良好なシール性の確保とシール材配設工程の簡略化とを両立することが容易な、燃料電池の製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図面を参照しつつ、本発明の燃料電池の製造方法、及び、当該製造方法によって製造される燃料電池について、以下に説明する。以下の説明では、チューブ型燃料電池セルに備えられる中空形状のＭＥＡの外周面側へ酸素含有ガス（以下、「空気」という。）が供給されるとともに、同ＭＥＡの内周面側へ水素含有ガス（以下、「水素」という。）が供給され、熱媒体管へ冷熱媒体（冷媒）が供給される形態を例示するが、本発明は当該形態に限定されるものではない。チューブ型燃料電池セルには、中空形状のＭＥＡの外周面側へ水素を供給し、同ＭＥＡの内周面側へ空気を供給することも可能であり、寒冷地等で使用される場合には、例えば始動時に、冷媒に代えて温水等の温熱媒体を供給することもできる。また、以下の説明で参照する図では、特に断らない限り、枠体に収容された各セルに備えられる内部集電体と接続する集電部材（内部集電部材）、及び、枠体に収容された各セルに備えられる外部集電体と接続する集電部材（外部集電部材）の記載を省略するが、本発明の製造方法で使用される燃料電池には、内部集電部材及び外部集電部材が備えられ、当該内部集電部材及び外部集電部材を介して、電気エネルギーを取り出している。
【００２３】
１．燃料電池の製造方法
図１は、本発明の燃料電池の製造方法（以下、「本発明の製造方法」ということがある。）に備えられる工程を示すフローチャートである。図２は、枠体作製工程で作製される枠体の形態例を概略的に示す斜視図である。図３は、接着剤配置工程の形態例を示す概略図である。接着剤配置工程の理解を容易にするため、図３では一部符号の記載を省略している。図４は、挿入工程の形態例を示す概略図であり、第１枠体にチューブ型セル及び熱媒体管の一端側を挿入した様子を示している。図５は、挿入工程の形態例を示す概略図であり、第１枠体並びに第２枠体にチューブ型セル及び熱媒体管の両端を挿入した様子を示している。挿入工程の理解を容易にするため、図４及び図５では一部符号の記載を省略している。図６は、閉塞工程の形態例を示す概略図であり、燃料電池及び蓋部材の側面を示している。図４〜図６の紙面左右方向が、チューブ型セル及び熱媒体管の長手方向である。閉塞工程の理解を容易にするため、図６では一部符号の記載を省略している。図７は、閉塞工程で使用される蓋部材の形態例を概略的に示す正面図である。図８は、加熱工程における構造体及び蓋部材の形態を示す概略図である。加熱工程の理解を容易にするため、図８では一部符号の記載を省略している。図８の直線矢印は、蓋部材を介して付与される圧力の方向を示している。図９は、除去工程を経た構造体の形態例を示す側面図である。図８及び図９の紙面左右方向が、チューブ型セル及び熱媒体管の長手方向である。図１０は、本発明の製造方法で使用されるチューブ型セルの形態例を示す正面図である。図１０の紙面上下方向が、チューブ型セルの長手方向である。図１１は、本発明の製造方法で使用されるチューブ型セルの形態例を示す断面図である。図１１の紙面奥／手前方向が、チューブ型セルの長手方向である。以下、図１〜図１１を参照しつつ、本発明の製造方法について説明する。
【００２４】
図１に示すように、本発明の製造方法は、枠体作製工程（工程Ｓ１）と、接着剤配置工程（工程Ｓ２）と、挿入工程（工程Ｓ３）と、閉塞工程（工程Ｓ４）と、加熱工程（工程Ｓ５）と、除去工程（工程Ｓ６）とを備え、工程Ｓ１〜工程Ｓ６を経て、燃料電池が製造される。
【００２５】
１．１．枠体作製工程（工程Ｓ１）
工程Ｓ１は、後述する工程で接着剤、チューブ型セル、及び、熱媒体管を収容すべき、枠体を作製する工程である。工程Ｓ１は、例えば、隔壁１９及び隔壁２０に挟まれた空間１４、隔壁２０によって空間１４と隔てられた第１空間１１、第１隔壁１７によって第１空間１１と隔てられた開空間１３（以下、「第３空間１３」という。）、第２隔壁１８によって第３空間１３と隔てられた第２空間１２、隔壁２１によって第２空間１２と隔てられた空間１５、及び、隔壁２２によって空間１５と隔てられた空間１６、を具備する枠体９（図２参照）を作製する工程とすることができる。ここで、隔壁１９には、チューブ型セルを貫通させる孔１９ａ、１９ａ、…、及び、熱媒体管を貫通させる孔１９ｂ、１９ｂ、…が備えられ、隔壁２０には、チューブ型セルを貫通させる孔２０ａ、２０ａ、…、及び、熱媒体管を貫通させる孔２０ｂ、２０ｂ、…が備えられる。さらに、第１隔壁１７には、熱媒体管を貫通させる孔１７ｂ、１７ｂ、…が備えられ、第２隔壁１８には、熱媒体管を貫通させる孔１８ｂ、１８ｂ、…が備えられる。加えて、隔壁２１には、熱媒体管を貫通させる孔２１ｂ、２１ｂ、…が備えられ、隔壁２２には、熱媒体管を貫通させる孔２２ｂ、２２ｂ、…が備えられる。工程Ｓ１は、貫通孔を具備する常温で固体の接着剤（以下、単に「固形接着剤」ということがある。）、チューブ型セル、及び、熱媒体管を収容できる枠体を作製可能であれば、その形態は特に限定されるものではなく、公知の方法を適宜用いることができる。
【００２６】
１．２．接着剤配置工程（工程Ｓ２）
工程Ｓ２は、上記工程Ｓ１で作製された枠体に備えられる空間（少なくとも第３空間）へ固形接着剤を配置し、枠体の隔壁に備えられる孔と固形接着剤に備えられる貫通孔とを連通させた連通孔を形成させる工程である。工程Ｓ２は、例えば、上記枠体９の空間１４へ固形接着剤２３を、第３空間１３へ固形接着剤２４を、空間１５へ固形接着剤２５を、それぞれ挿入することにより、固形接着剤２３、２４、２５が挿入された枠体１０を作製する工程とすることができる（図３参照）。ここで、固形接着剤２３には、チューブ型セルを貫通させる貫通孔２３ａ、２３ａ、…、及び、熱媒体管を貫通させる貫通孔２３ｂ、２３ｂ、…が備えられ、固形接着剤２４には、熱媒体管を貫通させる貫通孔２４ｂ、２４ｂ、…が備えられ、固形接着剤２５には、熱媒体管を貫通させる貫通孔２５ｂ、２５ｂ、…が備えられる。それゆえ、工程Ｓ２では、上記孔１９ａ、１９ａ、…と、上記貫通孔２３ａ、２３ａ、…と、上記孔２０ａ、２０ａ、…とが連通した連通孔２３ａ’、２３ａ’、…、及び、上記孔１９ｂ、１９ｂ、…と、上記貫通孔２３ｂ、２３ｂ、…と、上記孔２０ｂ、２０ｂ、…とが連通した連通孔２３ｂ’、２３ｂ’、…が形成されるように、固形接着剤２３が空間１４の口部から挿入され、当該空間１４へと配置される。さらに、上記孔１７ｂ、１７ｂ、…と、上記貫通孔２４ｂ、２４ｂ、…と、上記孔１８ｂ、１８ｂ、…とが連通した連通孔２４ｂ’、２４ｂ’、…が形成されるように、固形接着剤２４が第３空間１３の口部から挿入され、当該第３空間１３へと配置される。加えて、上記孔２１ｂ、２１ｂ、…と、上記貫通孔２５ｂ、２５ｂ、…と、上記孔２２ｂ、２２ｂ、…とが連通した連通孔２５ｂ’、２５ｂ’、…が形成されるように、固形接着剤２５が空間１５の口部から挿入され、当該空間１５へと配置される。かかる形態で固形接着剤２３、２４、２５を、空間１４、第３空間１３、及び、空間１５へと配置することにより、後述する挿入工程で、連通孔２３ａ’、２３ａ’、…へチューブ型セルを、連通孔２３ｂ’、２３ｂ’、…、連通孔２４ｂ’、２４ｂ’、…、及び、連通孔２５ｂ’、２５ｂ’、…へ熱媒体管を、それぞれ挿入することができる。
【００２７】
１．３．挿入工程（工程Ｓ３）
工程Ｓ３は、上記工程Ｓ２によって形成された各連通孔へ、チューブ型セル又は熱媒体管を挿入する工程である。工程Ｓ３では、例えば、上記工程Ｓ２で作製された枠体１０（以下、「第１枠体１０」ということがある。）の連通孔２３ａ’、２３ａ’、…へチューブ型セル７、７、…を挿入し、長手方向の一端面が第１空間１１に存在する形態で、チューブ型セル７、７、…を配置することができる（図４参照）。さらに、工程Ｓ３では、例えば、連通孔２３ｂ’、２３ｂ’、…、及び、連通孔２４ｂ’、２４ｂ’、…へ熱媒体管８、８、…を挿入し、長手方向の一端面が第２空間１２に存在する形態で、熱媒体管８、８、…を配置することができる（図４参照）。加えて、工程Ｓ３では、連通孔２３ｂ’、２３ｂ’、…、連通孔２４ｂ’、２４ｂ’、…、及び、連通孔２５ｂ’、２５ｂ’、…へ熱媒体管８、８、…を挿入し、長手方向の一端面が空間１６に存在する形態で、熱媒体管８、８、…を配置することができる（図４参照）。ここで、図４に示すように、第１枠体１０へと挿入される熱媒体管８、８、…は、長手方向の一端面が第２空間１２に存在する熱媒体管８、８、…と、長手方向の一端面が空間１６に存在する熱媒体管８、８、…とが交互に配列される形態で、配置される。
【００２８】
このようにして、チューブ型セル７、７、…、及び、熱媒体管８、８、…の長手方向一端側を第１枠体１０へと挿入したら、工程Ｓ３では、さらに、第１枠体１０へ挿入されていないチューブ型セル７、７、…、及び、熱媒体管８、８、…の長手方向他端側を、他の枠体１０（以下、「第２枠体１０」ということがある。）に備えられる連通孔２３ａ’、２３ａ’、…、連通孔２３ｂ’、２３ｂ’、…、連通孔２４ｂ’、２４ｂ’、…、及び、連通孔２５ｂ’、２５ｂ’、…（以下、これらをまとめて単に「連通孔」ということがある。）へと挿入し、構造体２６を作製する（図５参照）。ここで、第１枠体１０及び第２枠体１０に長手方向両端側が挿入される全ての熱媒体管８、８、…は、長手方向の長さが略同一とされている。そのため、第１枠体１０の空間１６へ長手方向の一端面が配置された熱媒体管８、８、…の長手方向他端面は、第２枠体１０の第２空間１２へと配置されるのに対し、第１枠体１０の第２空間１２へ長手方向の一端面が配置された熱媒体管８、８、…の長手方向他端面は、第２枠体１０の空間１６へと配置される。
【００２９】
１．４．閉塞工程（工程Ｓ４）
工程Ｓ４は、上記工程Ｓ３で作製された構造体に蓋部材を密着させることにより、固形接着剤が配置された空間の口部を塞ぐ工程である。工程Ｓ４は、例えば、凸部２８、２８、２８と当該凸部２８、２８、２８の周囲に配置されたシール部材２９、２９、２９とを備える蓋部材２７、２７、２７、２７を、構造体２６に密着させる工程とすることができる（図６及び図７参照）。より具体的には、構造体２６に備えられる固形接着剤２３、２３、固形接着剤２４、２４、及び、固形接着剤２５、２５（以下、これらをまとめて単に「固形接着剤」ということがある。）の周りを囲う枠体（第１隔壁１７、第２隔壁１８、及び、隔壁１９、２０、２１、２２を含む）の表面と、少なくともシール部材２９、２９、…とを接触させる形態で蓋部材２７、２７、２７、２７を配置することにより、固形接着剤が配置された空間１４、１４、第３空間１３、１３、及び、空間１５、１５の開口部を塞ぐ工程とすることができる。工程Ｓ４は、固形接着剤が配置された空間の口部を蓋部材によって閉塞することができれば、その形態は特に限定されるものではなく、例えば、平面に凸部２８、２８、２８が上を向く形態で配置された蓋部材２７、２７の上に構造体２６を配置した後、シール部材２９、２９、２９と構造体２６とが接触するように、さらに、蓋部材２７、２７を配置する形態とすることができる。
【００３０】
１．５．加熱工程（工程Ｓ５）
工程Ｓ５は、上記工程Ｓ４で少なくとも一部の口部が蓋部材によって塞がれた構造体を加熱し、当該構造体に備えられる固形接着剤を融解させる工程である。本発明の製造方法で製造した燃料電池を作動させると、その作動時に、燃料電池は少なくとも８０℃の温度環境に曝される。上述のように、燃料電池の発電性能を向上させるためには、燃料電池の作動時におけるシール性を向上させる必要があるので、本発明の製造方法によって製造した燃料電池に備えられる接着剤は、当該作動時における温度環境下においてシール性を確保し得る状態、すなわち、固体の状態であることが必要とされる。それゆえ、本発明の製造方法の挿入工程で挿入される固形接着剤は、融点が８０℃よりも高温であることが必須である。したがって、工程Ｓ５は、例えば、蓋部材２７、２７、２７、２７によって口部を塞がれた構造体２６を、１１０℃に設定された炉内で２０分間に亘って保持する工程とすることができる。
ここで、上記工程Ｓ３でチューブ型セル７、７、…、又は、熱媒体管８、８、…を挿入された連通孔と、チューブ型セル７、７、…、又は、熱媒体管８、８、…との間には、微小な隙間が存在すると考えられる。一方、上記工程Ｓ２で空間１４、第３空間１３、及び、空間１５へと配置された固形接着剤２３、２４、２５は、工程Ｓ５で加熱されて融解すると、流動状態の接着剤となる。固体である間は、接着剤を上記微小な隙間へ浸入させることはできないが、流動状態の接着剤は上記微小な隙間へ浸入させることができ、当該隙間を流動状態の接着剤で埋めることができる。本発明の製造方法で製造される燃料電池のシール性を向上させるには、当該隙間を接着剤で埋めることが重要である。それゆえ、工程Ｓ５は、例えば、一対の蓋部材２７、２７に備えられる凸部２８、２８、…を介して、固形接着剤２３、２４、２５へ圧縮圧力が付与された状態で加熱することにより、固形接着剤２３、２４、２５を融解させ、流動状態の接着剤を上記隙間へと浸入させる形態とすることが好ましい（図８参照）。ここに、図６〜図８に示す蓋部材２７は、上述のように、凸部２８、２８、２８の周囲にシール部材２９、２９、２９を備える。そのため、圧縮圧力が加えられた状態で加熱することにより、流動状態の接着剤の流出を防止しつつ、当該流動状態の接着剤を上記隙間へ浸入させることができる。
【００３１】
１．６．除去工程（工程Ｓ６）
工程Ｓ６は、上記工程Ｓ５で融解した接着剤が固化した後に、口部を塞いでいた蓋部材を除去する工程である。工程Ｓ６は、上記工程Ｓ５を経た構造体を積極的に冷却し温度を低下させて接着剤を固化させた後、蓋部材を除去する形態とすることが可能であるほか、上記工程Ｓ５を経た構造体を常温環境下で保持することにより温度を低下させて接着剤を固化させた後、蓋部材を除去する形態とすることも可能である。工程Ｓ６は、例えば、上記工程Ｓ５によって加熱された構造体を炉外へ出し、通風環境下で保持することにより接着剤の温度を下げた後、蓋部材２７、２７、２７、２７を除去して、固化した接着剤を備える第１枠体３１及び第２枠体３２と、チューブ型セル７、７、…と、熱媒体管８、８、…と、を備える燃料電池モジュール３０を得る工程とすることができる（図９参照）。
【００３２】
以上より、本発明の製造方法によれば、枠体に固形接着剤を配置した後、当該枠体にチューブ型セル及び熱媒体管を挿入し、その後、加熱して融解させた接着剤を微小な隙間へ侵入させることにより、シール材配設工程を簡略化しつつ、良好なシール性を確保することが可能になる。
【００３３】
本発明の製造方法において、枠体の空間へと配置される固形接着剤の形状は特に限定されるものではない。ただし、連通孔とチューブ型セル又は熱媒体管との隙間へと侵入させるのに充分な量の接着剤を配置することにより、シール性を向上させた燃料電池を製造可能とする観点からは、接着剤が配置される空間の内形と、当該空間へと配置する固形接着剤の外形とが略同一であることが好ましい。
【００３４】
図１０及び図１１を参照しつつ、上記工程Ｓ３で連通孔へと挿入されるチューブ型セルの形態について説明する。
図１０及び図１１に示すように、チューブ型セル７は、燃料電池の作動時に水素流路等として機能する凹部１ｘ、１ｘ、…を有する内部集電体１と、当該内部集電体１の外周面に形成された中空形状の第１触媒層２、当該第１触媒層２の外周面に形成された中空形状の電解質膜３、及び、当該電解質膜３の外周面に形成された中空形状の第２触媒層４を有する中空形状のＭＥＡ５と、当該ＭＥＡ５の外周面に巻回された外部集電体６と、を備える。燃料電池の作動時に凹部１ｘ、１ｘ、…を介して水素を供給し、中空形状のＭＥＡ５の外周面側から空気を供給すると、第１触媒層２はアノード触媒層として機能し、第２触媒層４はカソード触媒層として機能する。
【００３５】
本発明の製造方法に備えられる接着剤配置工程で、少なくとも開空間（以下、「第３空間等」という。）へと配置される固形接着剤は、第３空間等へ配置する際には固体であるとともに、加熱工程でチューブ型セルの構成部材を損傷させない温度（例えば、１００［℃］以上１２０［℃］以下）へ加熱することにより融解させ得る物質であることが必要とされる。さらに、融解後に固化した状態で、燃料電池モジュールへと供給される熱媒体及び反応ガスの混合を防止し得る性質を有する物質であることも必要とされる。本発明で使用可能な固形接着剤の具体例としては、反応性ホットメルト（湿気硬化型ウレタン系ホットメルト等（例えば、独国ヘンケル社製の「ＭａｃｒｏｐｌａｓｔＱＲ３４６０」。「ＭＡＣＲＯＰＬＡＳＴ」は独国ヘンケル社の登録商標。））等を挙げることができる。
【００３６】
さらに、本発明の製造方法に備えられる接着剤配置工程で、第３空間等へと配置される固形接着剤は、チューブ型セル又は熱媒体管を貫通させ得る貫通孔を有していれば、その形状は特に限定されるものではない。ただし、連通孔とチューブ型セル又は熱媒体管との隙間へと浸入させる上で充分な量の接着剤（シール材）を確保するとともに、加熱工程後に第３空間等を略完全に充填し得る量の接着剤（シール材）とする等の観点からは、第３空間等の内形と略同一外形（接着剤配置工程で、第３空間等を略完全に充填し得る形状）であることが好ましい。
【００３７】
また、本発明の製造方法に関する上記説明では、蓋部材２７、２７、…に備えられる凸部２８、２８、…を介して、固形接着剤２３、２４、２５へ圧縮圧力が付与された状態で加熱する、加熱工程が備えられる形態を例示したが、加熱工程は、当該形態に限定されるものではない。ただし、連通孔とチューブ型セル又は熱媒体管との隙間へ、融解して流動状態とされた接着剤を浸入させやすくするという観点からは、蓋部材を介して固形接着剤へ圧縮圧力が付与された状態で加熱する形態の加熱工程が備えられることが好ましい。
なお、本発明の製造方法で使用される蓋部材は、加熱工程で融解しない物質により構成されていれば、その構成材料は特に限定されるものではない。ただし、除去工程で除去しやすい形態の蓋部材とする等の観点からは、固形接着剤と接触する部位（例えば、上記凸部２８、２８、２８の表面）が、剥離性が良い材料（例えば、トリテトラフルオロエチレン等）等により被覆された形態とすることが好ましい。
【００３８】
また、本発明の製造方法に関する上記説明では、枠体作製工程で、チューブ型セル７、７、…、及び、熱媒体管８、８、…の端部のみを収容する枠体９が作製される形態を例示したが、枠体作製工程は、当該形態に限定されるものではない。上記形態のほか、例えば、チューブ型セルの一端から長手方向中央までを収容可能な形状の枠体を作製する形態とすることも可能である。
【００３９】
また、本発明の製造方法に関する上記説明では、枠体作製工程で、第１空間１１、第２空間１２、及び、第３空間１３に加えて、さらに、空間１４、１５、１６を備える枠体９が作製される形態を例示したが、枠体作製工程で作製される枠体の形状は、これに限定されるものではない。ただし、燃料電池の作動時には、中空形状のＭＥＡの内周面側と外周面側へ、それぞれ異なる反応ガスが供給され、これら２種類の反応ガスは燃料電池の使用時に混合しないことが必要とされる。したがって、枠体作製工程では、第１空間１１、第２空間１２、及び、第３空間１３に加え、さらに、少なくとも、２種類の反応ガスの混合を防止する接着剤を配置すべき空間（空間１４）を備える枠体が作製されることが好ましい。
【００４０】
２．燃料電池
図１２は、本発明の製造方法によって製造した燃料電池（以下、「本発明の燃料電池」ということがある。）の作動時における、反応ガス及び熱媒体の流通形態を、本発明の燃料電池に備えられる燃料電池モジュールとともに示す概念図である。燃料電池の使用状態を理解しやすくするため、図１２では、符号の記載を一部省略している。図１２の直線矢印は冷媒、水素、若しくは、空気の流通方向、又は、重力方向を示している。図１３は、本発明の燃料電池の形態例を示す正面図であり、積層された複数の燃料電池モジュールと、冷媒用配管及び水素用配管と、エンドプレートと、電極素子との配置を概略的に示している。図１３の直線矢印は、重力方向を示している。図１４は、本発明の燃料電池の形態例を示す平面図であり、積層された複数の燃料電池モジュールと、冷媒用配管及び水素用配管と、電極素子と、外部ケース部材との配置を概略的に示している。図１４の直線矢印は、空気の流れ方向を示しており、図１４では、紙面に垂直な方向が重力方向である。図１２〜図１４において、図１〜図１１と同様の構成を採る部位・部材には、図１〜図１１にて使用した符号と同符号を付し、その説明を省略する。以下、図１〜図１４を参照しつつ、本発明の燃料電池について具体的に説明する。
【００４１】
図１２に示すように、本発明の燃料電池３０の使用時には、第２枠体３２に備えられる第１空間１１（以下、「第１空間１１β」という。）を介して水素が供給され、当該水素が、第１空間１１βに位置する内部集電体１、１、…の長手方向端部表面に備えられる凹部１ｘ、１ｘ、…へと分岐することにより、チューブ型セル７、７、…の第１触媒層２、２、…へと水素が供給される。そして、第１触媒層２、２、…へと供給されずに残った水素は、凹部１ｘ、１ｘ、…を介して第１枠体３１の第１空間１１（以下、「第１空間１１α」という。）へと排出され、当該第１空間１１αへと排出された水素は、その後、回収される。一方、燃料電池３０の使用時には、チューブ型セル７、７、…の外表面へ空気が供給され、当該空気がチューブ型セル７、７、…の第２触媒層４、４、…へと供給される。第１触媒層２、２、…へと供給された水素は、当該第１触媒層２、２、…に含有される触媒（例えば、Ｐｔ等。以下同じ。）の作用下で、プロトンと電子へ分離する。第１触媒層２、２、…で生じたプロトンは、第１触媒層２、２、…、及び、電解質膜３、３、…に含有されるプロトン伝導性物質（例えば、プロトン伝導性ポリマー）によって、第２触媒層４、４、…へと伝導され、第１触媒層２、２、…で生じた電子は、外部回路を経由して第２触媒層４、４、…へと伝導される。そして、第２触媒層４、４、…へと伝導されたプロトン及び電子が、当該第２触媒層４、４、…に含有される触媒の作用下で、第２触媒層４、４、…へと供給される空気に含有される酸素と反応することにより、水が生成される。
【００４２】
このように、燃料電池３０の使用時には水が生成されるほか、プロトン伝導抵抗や電子抵抗等に起因する熱も発生する。電解質膜３、３、…等に備えられるプロトン伝導性物質は、例えば８０［℃］程度の温度環境下で含水状態に保たれることによりプロトン伝導性能を発現するため、燃料電池３０の使用時には、熱媒体管８、８、…へ冷媒が供給される。
【００４３】
図１２に示すように、燃料電池３０の使用時には、第１枠体３１の第２空間１２（以下、「第２空間１２α」という。）、及び、第２枠体３２の第２空間１２（以下、「第２空間１２β」という。）を介して冷媒が供給される。第２空間１２αへと供給された冷媒は、当該第２空間１２αに位置する熱媒体管８、８、…の一端側から熱媒体管８、８、…の内部へと流入し、チューブ型セル７、７、…の冷却に利用される。そして、チューブ型セル７、７、…の冷却に利用されて暖められた冷媒は、熱媒体管８、８、…の他端側から、第２枠体３２の空間１６（以下、「空間１６β」という。）へと排出され、その後、回収される。一方、燃料電池３０の使用時に第２空間１２βへと供給された冷媒は、当該第２空間１２βに位置する熱媒体管８、８、…の一端側から熱媒体管８、８、…の内部へと流入し、チューブ型セル７、７、…の冷却に利用される。そして、チューブ型セル７、７、…の冷却に利用されて暖められた冷媒は、熱媒体管８、８、…の他端側から、第１枠体３１の空間１６（以下、「空間１６α」という。）へと排出され、その後、回収される。このように、燃料電池３０の使用時には、第２空間１２α及び第２空間１２βを介して冷媒が供給されるとともに、空間１６α及び空間１６βを介して冷媒が排出されて回収されるので、隣り合う熱媒体管８、８、…の内部を流れる冷媒の流通方向が逆方向とされる。それゆえ、かかる形態の燃料電池３０によれば、チューブ型セル７、７、…の長手方向の温度分布を低減することができるので、発電性能を向上させることができる。
【００４４】
図１３及び図１４に示すように、本発明の燃料電池１００は、電気的に直列に接続された複数の燃料電池モジュール３０、３０、…と、マニホールド一体型エンドプレート１３５（以下、「マニホールド１３５」という。）及びエンドプレート１３６と、電極素子１３７、１３８と、を備え、マニホールド１３５には、冷媒用配管１３１、１３２、及び、水素用配管１３３、１３４が接続されている。そして、複数の燃料電池モジュール３０、３０、…の積層方向両端側から、圧力付与手段（不図示）によって、燃料電池モジュール間の接触抵抗を低減させ得る圧力が付与されている。燃料電池１００では、水素用配管１３３を介して供給された水素が、マニホールド１３５を介して、燃料電池モジュール３０、３０、…の第１空間１１β、１１β、…へと供給され、発電に利用される。そして、燃料電池モジュール３０、３０、…の第１空間１１α、１１α、…から排出された水素は、マニホールド１３５、及び、水素用配管１３４を介して回収される。一方、冷媒用配管１３１を介して供給された冷媒は、マニホールド１３５を介して燃料電池モジュール３０、３０、…の第２空間１２α、１２α、…、及び、第２空間１２β、１２β、…へと供給され、燃料電池モジュール３０、３０、…の空間１６α、１６α、…、及び、空間１６β、１６β、…から排出された冷媒は、マニホールド１３５、及び、冷媒用配管１３２を介して回収される。一方、電極素子１３７は、電気的に直列に接続された燃料電池モジュール３０、３０、…の最も外側（図１３及び図１４の紙面左側）の燃料電池モジュール３０に備えられる、外部集電体６、６、…と通電可能な部材（外部集電部材）と接続されている。他方、電極素子１３８は、電極素子１３７が接続された上記燃料電池モジュール３０と反対側の最も外側（図１３及び図１４の紙面右側）の燃料電池モジュール３０に備えられる、内部集電体１、１、…と通電可能な部材（内部集電部材）と接続されている。したがって、燃料電池１００によれば、電極素子１３７及び電極素子１３８を介して電気エネルギーを取り出すことができる。
【００４５】
図１４に示すように、燃料電池１００は、外部ケース部材１４０を備え、当該外部ケース部材１４０に、図１３で示した各部材が収容される。外部ケース部材１４０には、空気を透過させる開口部１４１、１４１、…が備えられ、開口部１４１、１４１、…を透過した空気が、燃料電池モジュール３０、３０、…へと供給される。
【００４６】
このように、燃料電池１００には、シール材配設工程を簡略化しつつ、良好なシール性を確保することが可能な方法により製造された燃料電池モジュール３０、３０、…が備えられる。したがって、本発明によれば、シール材配設工程を簡略化しつつ、良好なシール性を確保することが可能な、燃料電池の製造方法を提供できる。
【００４７】
本発明の製造方法で使用されるチューブ型セル７、７、…は、中空形状の第１触媒層２、ＰＥＦＣで使用可能なプロトン伝導性ポリマーを含有する中空形状の電解質膜３、及び、中空形状の第２触媒層４を備える中空形状のＭＥＡ５と、第１触媒層２側に配設される第１集電体１と、第２触媒層４側に配設される第２集電体６と、を備えていれば、その形態は特に限定されるものではない。
電解質膜１に含有されるプロトン伝導性ポリマーの具体例としては、含フッ素高分子を骨格として少なくともスルホン酸基、ホスホン酸基、及びリン酸基のうち一種を有するフッ素系のポリマーや、ポリオレフィンのような炭化水素を骨格とする炭化水素系のポリマー等を挙げることができる。上記フッ素系のポリマーを含有する電解質膜の具体例としては、Ｎａｆｉｏｎ（「Ｎａｆｉｏｎ」は米国デュポン社の登録商標。）やフレミオン（「フレミオン」は旭硝子株式会社の登録商標）等を挙げることができる。一方、上記炭化水素系のポリマーを含有する電解質膜の具体例としては、セレミオン等（「セレミオン」は旭硝子株式会社の登録商標）を挙げることができる。
【００４８】
第１触媒層２及び第２触媒層４（以下、これらをまとめて単に「触媒層」ということがある。）は、チューブ型セル７のアノードやカソードで生じる電気化学反応の触媒として機能する物質（触媒）と、当該電気化学反応で生じるプロトンを伝導させ得る物質（プロトン伝導性物質）とを有していれば、その形態は特に限定されるものではない。触媒層に含有される触媒の具体例としては、Ｐｔのほか、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｗからなる群より選択される１以上の金属とＰｔとを有するＰｔ合金等を挙げることができる。触媒層に含有されるプロトン伝導性物質の具体例としては、上記電解質膜に含有され得る上記プロトン伝導性ポリマー等を挙げることができる。
【００４９】
第１集電体１及び第２集電体６（以下、これらをまとめて単に「集電体」ということがある。）は、良好な電子伝導性を有する材料（導電性材料）によって構成されることが好ましく、導電性材料の具体例としては、銅、銀、金、白金等の金属を挙げることができる。集電体の構成材料として銅が用いられる場合には、耐酸性を向上させるため、その表面を銀、金、白金等によって被覆することが好ましい。
【００５０】
一方、本発明の製造方法で使用される熱媒体管８、８、…は、燃料電池１００の運転時にチューブ型燃料電池セル７、７、…と熱交換することにより当該チューブ型燃料電池セル７、７、…の温度を制御し得る熱伝導性物質であり、かつ、燃料電池１００の運転時における環境に耐え得る性質（例えば、耐熱性、耐水性等）を有する物質により構成されていれば、その形態は特に限定されない。ただし、例えば図１２等に示すように、熱媒体管８、８、…は、各チューブ型セル７、７、…（より具体的には外部集電体６、６、…）と接触する形態で、収容されるため、熱媒体管８、８、…を集電部材としても機能させることにより、集電効率を向上させ得る形態の燃料電池１００を製造する等の観点からは、熱媒体管８、８、…を、導電性材料によって構成することが好ましい。当該導電性材料の具体例としては、銅、銀、金、白金等の金属を挙げることができる。ここで、熱媒体管８、８、…を導電性材料によって構成する場合には、漏電を防止するため、当該熱媒体管８、８、…の内部には、絶縁性の熱媒体を流通させることが好ましい。なお、集電体の構成材料として銅が用いられる場合には、耐酸性等を向上させるため、その外表面を銀、金、白金等によって被覆することが好ましい。
【００５１】
他方、本発明の製造方法における枠体作製工程で作製される枠体９の構成材料は、燃料電池１００の運転時における環境に耐え得る性質を有するとともに、外部ケース部材１４０に収容された状態で付与される圧力に耐え得る剛性を有する材料であれば、特に限定されるものではない。枠体９を構成する材料としては、各種の絶縁性樹脂のほか、各種の金属（例えば、アルミニウム、チタン等）を例示することができる。
【００５２】
また、本発明の製造方法に関する上記説明では、中空形状のＭＥＡ５の周囲に外部集電体６が巻回された形態のチューブ型セル７を例示したが、本発明で使用されるチューブ型セル７は、当該形態に限定されるものではない。中空形状のＭＥＡ５へ反応ガスを均一に供給可能とする等の観点からは、中空形状のＭＥＡ５の内周面側及び／又は外周面側に、中空形状の拡散層や撥水層が備えられることが好ましい。本発明で使用されるチューブ型セルに中空形状の拡散層が備えられる場合、当該拡散層は、例えば、カーボンペーパーやカーボンクロス等によって構成することができる。中空形状のＭＥＡ５の内周面側に拡散層が備えられる場合、中空形状のＭＥＡ５は、内部集電体１の表面に形成された拡散層の外周面に形成される。一方、中空形状のＭＥＡ５の外周面に拡散層が備えられる場合、外部集電体６は、中空形状のＭＥＡ５の外周面に形成された拡散層の外周面に巻回される。
【００５３】
なお、本発明の燃料電池１００に関する上記説明では、燃料電池モジュール３０、３０、…が一列に積層される形態を例示したが、本発明の燃料電池は当該形態に限定されるものではなく、電気的に直列に接続される形態で、２列以上に積層することも可能である。
【００５４】
また、本発明の燃料電池１００に関する上記説明では、マニホールド一体型エンドプレート１３５が備えられる形態を例示したが、本発明の燃料電池は当該形態に限定されるものではなく、マニホールドとエンドプレートとが別体に構成され、冷媒及び水素が互いに流入・流出可能なように連結される形態のマニホールド及びエンドプレートが備えられる形態とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の製造方法に備えられる工程を示すフローチャートである。
【図２】枠体作製工程で作製される枠体の形態例を概略的に示す斜視図である。
【図３】接着剤配置工程の形態例を示す概略図である。
【図４】挿入工程の形態例を示す概略図である。
【図５】挿入工程の形態例を示す概略図である。
【図６】閉塞工程の形態例を示す概略図である。
【図７】閉塞工程で使用される蓋部材の形態例を概略的に示す正面図である。
【図８】加熱工程における構造体及び蓋部材の形態を示す概略図である。
【図９】除去工程を経た構造体の形態例を示す側面図である。
【図１０】本発明の製造方法で使用されるチューブ型セルの形態例を示す正面図である。
【図１１】本発明の製造方法で使用されるチューブ型セルの形態例を示す断面図である。
【図１２】本発明の燃料電池の作動時における反応ガス及び熱媒体の流通形態を示す概念図である。
【図１３】本発明の燃料電池の形態例を示す正面図である。
【図１４】本発明の燃料電池の形態例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…内部集電体
１ｘ…凹部
２…第１触媒層
３…電解質膜
４…第２触媒層
５…ＭＥＡ
６…外部集電体
７…チューブ型セル（チューブ型燃料電池セル）
８…熱媒体管
９、１０、１０’…枠体
１１、１１α、１１β…第１空間
１２、１２α、１２β…第２空間
１３…第３空間（開空間）
１４、１５、１６、１６α、１６β…空間
１７…第１隔壁
１７ｂ…孔
１８…第２隔壁
１８ｂ…孔
１９、２０、２１、２２…隔壁
１９ａ…孔
１９ｂ…孔
２０ａ…孔
２０ｂ…孔
２１ｂ…孔
２２ｂ…孔
２３…固形接着剤（常温で固体の接着剤）
２３ａ…貫通孔
２３ｂ…貫通孔
２４…固形接着剤（常温で固体の接着剤）
２４ｂ…貫通孔
２５…固形接着剤（常温で固体の接着剤）
２５ｂ…貫通孔
２６…構造体
２７…蓋部材
２８…凸部
２９…シール部材
３０…燃料電池モジュール
３１…第１枠体
３２…第２枠体
１００…燃料電池
１３１、１３２…冷媒用配管
１３３、１３４…水素用配管
１３５…マニホールド
１３６…エンドプレート
１３７、１３８…電極素子
１４０…外部ケース部材
１４１…開口部
【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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