(57)【要約】【課題】  多孔質体とセパレータとの接合時における多孔質体の形状変形を防止する。【解決手段】  貫通孔を有した外側プレートを用意し、中間プレートの両面に接着フィルムを介して外側プレートを配置し、外側プレートの外側に多孔質体を配置する。その後、加熱することにより接着フィルムを融解させて、その後、常温にさらして固化させる。【選択図】  図６
2008034270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質層と、該電解質層の外側に配設され、ガス透過性を有する多孔質体と、該多孔質体の外側に配設され、中間プレートと一対の外側プレートとを有するセパレータと、を備える燃料電池の製造方法であって、
（ａ）前記外側プレートとして、厚さ方向に貫通する貫通孔を有するプレートを用意する工程と、
（ｂ）前記中間プレートの両面に熱可塑性の接着層を介して前記外側プレートをそれぞれ配置する工程であって、前記貫通孔の一方の開口部に対して前記接着層が接するように前記配置を行なう工程と、
（ｃ）前記外側プレートの外側の面に前記多孔質体を配置する工程であって、前記貫通孔の他方の開口部に対して前記多孔質体が向かい合うように前記配置を行なう工程と、
（ｄ）前記工程（ａ）ないし（ｃ）により作製された積層体に対して熱を加えることにより前記接着層を溶かして、その後の固化によって前記積層体の各部材間を接着する工程と、
を備える燃料電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池の製造方法であって、
前記多孔質体は、金属多孔質体である燃料電池の製造方法。
【請求項３】
電解質層と、
該電解質層の外側に配設され、ガス透過性を有する多孔質体と、
該多孔質体の外側に配設され、中間プレートと該中間プレートの両面に配置される一対の外側プレートとを有するセパレータと、
を備える燃料電池において、
前記外側プレートに設けられ、前記外側プレートの厚さ方向に貫通する貫通孔と、
前記中間プレートと前記外側プレートの間における前記貫通孔の一方の開口部を少なくとも含む範囲に設けられ、前記中間プレートと前記外側プレートの間を接着する接着層と、
前記接着層の表面から突出し前記貫通孔を介して前記多孔質体の表面に至り、前記セパレータと前記多孔質体との間を接着する突出接着部と、
を備える燃料電池。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池であって、
前記多孔質体は、金属多孔質体である燃料電池。
【請求項５】
請求項３または４に記載の燃料電池であって、
前記中間プレートは、冷却液通路を構成する孔を備えるものである燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池と、燃料電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、単セルと呼ばれる単位構造によって形成される。単セルは、一般に、電解質層と、電解質層の両面に設けられた触媒層と、触媒層のさらに外側に配設されたガス流路形成部材と、ガス流路形成部材のさらに外側に配設されたセパレータとを備えている。燃料電池の性能を向上させるためには、上記した各構成部材において、隣接する部材間の接触抵抗を抑え、燃料電池全体の内部抵抗をより小さくすることが重要である。
【０００３】
部材間の接触抵抗を低減するために、ガス流路形成部材とセパレータとを一体に接合する構成が知られている。こうした接合の技術の一つとして、ガス流路形成部材が金属多孔質体によって形成される場合に、金属多孔質体とセパレータ（金属セパレータ）とを積層して、加圧・還元性雰囲気下において９００℃以上、１３００℃以下という高温度で熱処理することで、両者を固相拡散処理により一体に接合する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７３３５９号公報
【０００５】
しかしながら、上記接合の技術では、金属多孔質体が加圧した状態で高温にさらされることになることから、金属多孔質体が形状変形を引き起こす虞があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、多孔質体とセパレータとの接合時における多孔質体の形状変形を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池の製造方法は、
電解質層と、該電解質層の外側に配設され、ガス透過性を有する多孔質体と、該多孔質体の外側に配設され、中間プレートと一対の外側プレートとを有するセパレータと、を備える燃料電池の製造方法であって、
（ａ）前記外側プレートとして、厚さ方向に貫通する貫通孔を有するプレートを用意する工程と、
（ｂ）前記中間プレートの両面に熱可塑性の接着層を介して前記外側プレートをそれぞれ配置する工程であって、前記貫通孔の一方の開口部に対して前記接着層が接するように前記配置を行なう工程と、
（ｃ）前記外側プレートの外側の面に前記多孔質体を配置する工程であって、前記貫通孔の他方の開口部に対して前記多孔質体が向かい合うように前記配置を行なう工程と、
（ｄ）前記工程（ａ）ないし（ｃ）により作製された積層体に対して熱を加えることにより前記接着層を溶かして、その後の固化によって前記積層体の各部材間を接着する工程と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
上記構成の燃料電池の製造方法によれば、接着層は熱可塑性のものであることから、工程（ｄ）によって熱が加えられると、接着層は融解して流動し易くなる。そうすると、接着層の融解した接着成分である接着剤は、外側プレートの有する貫通孔に流入して多孔質体側の開口部から突出した状態となる。その後、冷やされて固化されることで、接着層の表面から貫通孔を介して多孔質体の表面に至る接着剤部分によってセパレータと多孔質体との間が接着され、接着層によって中間プレートと外側プレートとの間が接着される。この結果、セパレータと多孔質体とが一体的に接合された積層体が作製される。
【０００９】
したがって、この燃料電池の製造方法によれば、熱可塑性の接着層を融解するために必要な比較的低い温度に加熱するだけでセパレータと多孔質体との積層体を作製することができることから、従来技術のように多孔質体が１０００℃に近いような高温にさらされることがない。したがって、多孔質体が高温によって形状変形を引き起こすことを防止することができる。
【００１０】
前記多孔質体は、金属多孔質体としてもよい。金属多孔質体は高温によって形状変形を引き起こし易いが、本発明の燃料電池の製造方法によれば、確実に形状変形を防止することができる。
【００１１】
本発明の燃料電池は、
電解質層と、
該電解質層の外側に配設され、ガス透過性を有する多孔質体と、
該多孔質体の外側に配設され、中間プレートと該中間プレートの両面に配置される一対の外側プレートとを有するセパレータと、
を備える燃料電池において、
前記外側プレートに設けられ、前記外側プレートの厚さ方向に貫通する貫通孔と、
前記中間プレートと前記外側プレートの間における前記貫通孔の一方の開口部を少なくとも含む範囲に設けられ、前記中間プレートと前記外側プレートの間を接着する接着層と、
前記接着層の表面から突出し前記貫通孔を介して前記多孔質体の表面に至り、前記セパレータと前記多孔質体との間を接着する突出接着部と、
を備えることを要旨とする。
【００１２】
上記構成の燃料電池によれば、接着層によって中間プレートと前記外側プレートの間が接着され、突出接着部によってセパレータと多孔質体との間が接着される。この結果、中間プレートと一対の外側プレートを有する多孔質体とセパレータとが一体的に接合された積層体が作製される。この燃料電池によれば、従来技術のように固相拡散処理による接合ではなく、接着層と突出接着部により中間プレート、外側プレート、多孔質体を一体に接着するものであることから、製造の段階で多孔質体が１０００℃に近いような高温にさらされることがない。したがって、多孔質体が高温によって形状変形を引き起こしていることもない。
【００１３】
前記多孔質体は、金属多孔質体としてもよい。金属多孔質体は高温によって形状変形を引き起こし易いが、本発明の燃料電池では、金属多孔質体が形状変形を引き起こしていることもない。
【００１４】
前記中間プレートは、冷却液通路を構成する孔を備えるものとしてもよい。この構成によれば、中間プレートと一対の外側プレートという三層構造でもって、冷却液通路を容易に作成することができる。
【００１５】
本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、本発明の燃料電池を備える燃料電池システムなどの形態で実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．燃料電池スタックの構成：
Ｂ．セパレータと多孔質体の構成：
Ｃ．燃料電池スタックの製造方法：
Ｄ．作用・効果：
Ｅ．他の実施形態：
【００１７】
Ａ．燃料電池スタックの構成：
燃料電池システムは、通常、燃料電池スタック（以下、単に「スタック」とも呼ぶ）と、燃料ガス供給部と、酸化ガス供給部と、冷却液循環部と、各部を制御するコントローラと、を備えている。燃料ガス供給部は、燃料ガス（水素ガス）をスタックに供給する機能を有しており、例えば、水素タンクと減圧弁とを含んでいる。酸化ガス供給部は、酸化ガス（空気）をスタックに供給する機能を有しており、例えば、ブロワを含んでいる。冷却液循環部は、スタック内部で冷却液を循環させる機能を有しており、例えば、循環ポンプと熱交換機とを含んでいる。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例における燃料電池スタック１００の部分断面図である。図示するように、スタック１００は、複数の単セル（単電池）２０が積層された構造を有しており、隣り合う２つの単セル２０間には、セパレータ５０が設けられている。
【００１９】
単セル２０は、膜−電極−ガス拡散層アセンブリ（以下、「ＭＥＧＡ」（Membrane Electrode Gas diffusion layer Assembly）と呼ぶ）２２と、ＭＥＧＡ２２の両側に設けられた多孔質体２４ａ、２４ｃと、ＭＥＧＡ２２の周囲に設けられたガスケット２６と、を含んでいる。
【００２０】
ＭＥＧＡ２２は、電解質膜３０を含んでおり、電解質膜３０の一方の面には、触媒電極層（アノード）３１ａとガス拡散層３２ａとがこの順に形成されており、電解質膜３０の他方の面には、触媒電極層（カソード）３１ｃとガス拡散層３２ｃとがこの順に形成されている。
【００２１】
なお、電解質膜３０としては、フッ素系樹脂などの固体高分子材料で形成された膜を用いることができる。また、触媒電極層３１ａ、３１ｃとしては、カーボン粒子に白金などの触媒を担持させた触媒層を用いることができる。ガス拡散層３２ａ、３２ｃは、カーボンペーパなどのガス透過性および導電性を有する材料で形成されている。
【００２２】
多孔質体２４ａ、２４ｃは、ＭＥＧＡ２２とセパレータ５０との間に形成される空間に配置されている。具体的には、アノード側の多孔質体２４ａは、ガス拡散層３２ａと、ガス拡散層３２ａに対向するセパレータ５０との間に形成される空間に配置されている。カソード側の多孔質体２４ｃは、カソード側のガス拡散層３２ｃと、ガス拡散層３２ｃに対向するセパレータ５０との間に形成される空間に配置されている。アノード側のガス拡散層３２ａと多孔質体２４ａとは、触媒電極層（アノード）３１ａに供給される燃料ガスが通るセル内燃料ガス通路に設けられている。また、カソード側のガス拡散層３２ｃと多孔質体２４ｃとは、触媒電極層（カソード）３１ｃに供給される酸化ガスが通るセル内酸化ガス通路に設けられている。なお、セル内通路は、図１に示すように、各単セル２０内部において、電解質膜３０と平行に設けられた通路である。
【００２３】
なお、多孔質体２４ａ、２４ｃは、ガス透過性および導電性を有する板状部材であり、例えば、チタン等の金属を用いて形成される。金属多孔質体としては、例えば、発泡金属焼結体や、球状あるいは繊維状の微小な金属片を焼結させた焼結体を用いることができる。
【００２４】
ガスケット２６は、ＭＥＧＡ２２と一体的に形成されている。なお、ＭＥＧＡ２２とガスケット２６とを含む構造体を以下では「セルアセンブリ」と呼ぶ。
【００２５】
図２は、ＭＥＧＡ２２とガスケット２６とを含むセルアセンブリを示す平面図である。図示するように、セルアセンブリは、略矩形の外形形状を有しており、枠状のガスケット２６の内側に、矩形のＭＥＧＡ２２が設けられている。図中、ＭＥＧＡ２２は、ハッチを付して示されている。なお、図２のセルアセンブリのＡ−Ａ断面が図１に示されている。
【００２６】
ガスケット２６には、セル間酸化ガス通路を構成する第１および第２の長孔６１ｇ、６２ｇと、セル間燃料ガス通路を構成する第３および第４の長孔６３ｇ、６４ｇと、セル間冷却液通路を構成する第５および第６の長孔６５ｇ、６６ｇと、が形成されている。なお、セル間通路は、図１に示すように、スタック１００内部を貫通し、複数の単セル２０の積層方向に沿った通路である。
【００２７】
ガスケット２６は、図１に示すように、セパレータ５０と接触する凸部を有している。凸部は、図１、図２に示す一点鎖線ＳＬに沿って設けられている。具体的には、凸部は、６つの長孔６１ｇ〜６６ｇの周囲に設けられている。また、凸部は、ＭＥＧＡ２２の周囲に設けられている。スタック１００は、通常、積層方向に押圧されるため、ガスケット２６の凸部によって、各セル間通路のシール性（気密性）が確保されると共に、各セル内通路のシール性が確保される。
【００２８】
なお、セルアセンブリは、例えば、射出成形処理によって形成可能である。具体的には、周囲に空間が設けられた金型内にＭＥＧＡ２２を配置し、該金型内の空間に樹脂材料を射出することによって形成される。樹脂材料としては、例えば、シリコンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴムなどの絶縁性を有する樹脂材料が用いられる。
【００２９】
セパレータ５０（図１）は、カソード側の多孔質体２４ｃに接するカソード側プレート５２と、アノード側の多孔質体２４ａに接するアノード側プレート５６と、２つのプレート５２、５６に挟まれた中間プレート５４と、を備える三層構造である。
【００３０】
図３は、セパレータ５０を構成する各プレート５２、５４、５６の平面図である。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、カソード側プレート５２と、中間プレート５４と、アノード側プレート５６と、を示している。なお、図３（Ａ）〜（Ｃ）の各プレート５２、５４、５６のＡ−Ａ断面が、図１に示されている。
【００３１】
カソード側プレート５２（図３（Ａ））には、セル間酸化ガス通路を構成する第１および第２の長孔６１ｃ、６２ｃと、セル間燃料ガス通路を構成する第３および第４の長孔６３ｃ、６４ｃと、セル間冷却液通路を構成する第５および第６の長孔６５ｃ、６６ｃと、が形成されている。また、カソード側プレート５２には、第１の長孔６１ｃ付近に、セル内酸化ガス通路の入口を構成する複数の小孔７１ｃが形成されていると共に、第２の長孔６２ｃ付近に、セル内酸化ガス通路の出口を構成する複数の小孔７２ｃが形成されている（図１参照）。
【００３２】
アノード側プレート５６（図３（Ｃ））には、カソード側プレート５２と同様に、第１ないし第６の長孔６１ａ〜６６ａが形成されている。ただし、アノード側プレート５６には、第３の長孔６３ａ付近に、セル内燃料ガス通路の入口を構成する複数の小孔７３ａが形成されていると共に、第４の長孔６４ａ付近に、セル内燃料ガス通路の出口を構成する複数の小孔７４ａが形成されている。
【００３３】
中間プレート５４（（図３（Ｂ））には、セル間酸化ガス通路を構成する第１の長孔６１ｍと、酸化ガスをセル内酸化ガス通路に導く複数の連通孔７１ｍと、が接続された櫛状の第１の孔が形成されている。同様に、中間プレート５４には、第２の長孔６２ｍと複数の連通孔７２ｍとが接続された櫛状の第２の孔が形成されている。また、中間プレート５４には、セル間燃料ガス通路を構成する第３の長孔６３ｍと、燃料ガスをセル内燃料ガス通路に導く複数の連通孔７３ｍと、が接続された櫛状の第３の孔が形成されている。同様に、中間プレート５４には、第４の長孔６４ｍと複数の連通孔７４ｍとが接続された櫛状の第４の孔が形成されている。さらに、中間プレート５４には、セル間冷却通路および隣接する２つの単セル２０間のセル用冷却液通路を構成する矩形の大孔７８が形成されている（図１参照）。
【００３４】
なお、３つのプレート５２、５４、５６は、例えば、ステンレス鋼や、チタン、チタン合金などの導電性を有する金属製の板材に対して、打ち抜きプレス処理を施すことによって形成される。そして、３つのプレート５２、５４、５６は、中間プレート５４の両面（詳細には、表裏の両面、以下単に「両面」と呼ぶ）に設けられた接着層により接着され、この結果、セパレータ５０が得られる。
【００３５】
図１に示すように、スタック１００に供給された酸化ガスは、中間プレート５４の長孔６１ｍおよび連通孔７１ｍと、カソード側プレート５２の小孔７１ｃと、を通って、多孔質体２４ｃに流入する。なお、酸化ガスは、ガス拡散層３２ｃを介して触媒電極（カソード）３１ｃに到達し、電気化学反応に利用される。多孔質体２４ｃを通過した使用済みの酸化ガスは、カソード側プレート５２の小孔７２ｃと、中間プレート５４の連通孔７２ｍおよび長孔６２ｍを通って、スタック１００から排出される。
【００３６】
同様に、スタック１００に供給された燃料ガスは、中間プレート５４の長孔６３ｍおよび連通孔７３ｍと、アノード側プレート５６の小孔７３ａと、を通って、多孔質体２４ａに流入する。なお、燃料ガスは、ガス拡散層３２ａを介して触媒電極（アノード）３１ａに到達し、電気化学反応に利用される。多孔質体２４ａを通過した使用済みの燃料ガスは、アノード側プレート５６の小孔７４ａと、中間プレート５４の連通孔７４ｍおよび長孔６４ｍを通って、スタック１００から排出される。また、スタック１００に供給された冷却液は、中間プレート５４の大孔７８を通って、スタック１００から排出される。
【００３７】
Ｂ．セパレータと多孔質体の構成：
セパレータ５０を構成する３つのプレート５２、５４、５６と多孔質体２４ａ、２４ｃは一体に接合されている。どのように接合されているかを次に詳述する。
【００３８】
図４は、セパレータ５０と多孔質体２４ａ、２４ｃとの間の接合の様子を示す説明図である。この図は、図２、図３のセルアセンブリのＢ−Ｂ断面の一部を拡大して示すものである。図示するように、中間プレート５４の両面には、接着層を構成する接着フィルム８０ａ、８０ｂが設けられている。接着フィルム８０ａ、８０ｂは、熱可塑性接着剤によって構成されるフィルム状のもので、ポリプロビレンが用いられる。接着フィルム８０ａにより中間プレート５４とアノード側プレート５６との間が接着され、接着フィルム８０ｂにより中間プレート５４とカソード側プレート５２との間が接着されている。
【００３９】
一方、カソード側プレート５２は、厚さ方向に貫通する貫通孔５２ｈを４隅に備え（図３の（Ａ））、アノード側プレート５６は、厚さ方向に貫通する貫通孔５６ｈを４隅に備える（図３の（Ｃ））。そうして、カソード側プレート５２に設けられた各貫通孔５２ｈの一方の開口部５２ｈ１が中間プレート５４と向かい合い、各貫通孔５２ｈの他方の開口部５２ｈ２がカソード側の多孔質体２４ｃと向かい合うように、カソード側プレート５２、中間プレート５４、カソード側の多孔質体２４ｃについての面方向の配置位置が定められている。また、アノード側プレート５６に設けられた各貫通孔５６ｈの一方の開口部５６ｈ１が中間プレート５４と向かい合い、各貫通孔５６ｈの他方の開口部５６ｈ２がアノード側の多孔質体２４ａと向かい合うように、アノード側プレート５６、中間プレート５４、アノード側の多孔質体２４ａについての面方向の配置位置が定められている。
【００４０】
上記カソード側プレート５２の有する各貫通孔５２ｈには、接着フィルム８０ｂから溶け出した接着剤が流入してきており、その接着剤は各貫通孔５２ｈの前記開口部５２ｈ２から突出している。この突出した部分はカソード側の多孔質体２４ｃの表面に接しており、この結果、カソード側の多孔質体２４ｃとセパレータ５０との間が接着される。すなわち、接着フィルム８０ｂの表面から突出し貫通孔５２ｈを介してアノード側の多孔質体２４ｃの表面に至る突出接着部８２ｂが形成されており、この突出接着部８２ｂにより、カソード側の多孔質体２４ｃとセパレータ５０の間が接着される。
【００４１】
また、上記アノード側プレート５６の有する各貫通孔５６ｈには、接着フィルム８０ａから溶け出した接着剤が流入してきており、その接着剤は各貫通孔５６ｈの他方の開口部５６ｈ２から突出している。この突出した部分はアノード側の多孔質体２４ａの表面に接しており、この結果、アノード側の多孔質体２４ｃとセパレータ５０との間が接着される。すなわち、接着フィルム８０ａの表面から突出し貫通孔５６ｈを介してアノード側の多孔質体２４ａの表面に至る突出接着部８２ａが形成されており、この突出接着部８２ａにより、アノード側の多孔質体２４ｃとセパレータ５０との間が接着される。
【００４２】
したがって、アノード側の多孔質体２４ａ、セパレータ５０およびカソード側の多孔質体２４ｃは、接着剤により一体的に接着される。
【００４３】
Ｃ．燃料電池スタックの製造方法：
図５は、燃料電池スタック１００の製造の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１１０では、複数の単セル２０が準備される。具体的には、前述したように、ＭＥＧＡ２２とガスケット２６とを含むセルモジュールが準備される。
【００４４】
ステップＳ１２０では、アノード側の多孔質体２４ａとセパレータ５０とカソード側の多孔質体２４ｃとが接合されたモジュール（以下、「セパレータ／多孔質体モジュール」と呼ぶ）５０が準備される。なお、ステップＳ１２０の処理については後述する。
【００４５】
ステップＳ１３０では、ステップＳ１１０で準備された複数の単セル２０と、ステップＳ１２０で準備されたセパレータ／多孔質体モジュールと、を用いてスタック１００が作製される。具体的には、各セルモジュールと各セパレータモジュールとを順に積層することによって、スタック１００が作製される。
【００４６】
図６は、図５のステップＳ１２０の処理の手順を示すフローチャートである。図示するように、まず、中間プレート５４と、一対の外側プレート、すなわち上述してきたカソード側プレート５２、アノード側プレート５６と、一対の多孔質体２４ａ、２４ｂと、を準備する（ステップＳ１２１）。ここで、外側プレート（以下、カソード側プレート、アノード側プレートを「外側プレート」とも呼ぶ）５２、５６は、それぞれ４隅に貫通孔５２ｈ、５６ｈを有するプレートである。次いで、中間プレート５４の両面に接着フィルム８０ａ、８０ｂを介して外側プレート５２、５４をそれぞれ配置する（ステップＳ１２２）。
【００４７】
図７は、ステップＳ１２２の処理の内容を模式化して示す説明図である。図中には、中間プレート５４と一方の外側プレート５６（５２）との間の配置だけを示した。図７の（ａ）に示すように、中間プレート５４の両面に接着フィルム８０ａ（８０ｂ）をそれぞれ設けて、接着フィルム８０ａ（８０ｂ）の外側に外側プレート５６（５２）をそれぞれ配置する。このとき、図７の（ｂ）に示すように、貫通孔５６ｈ（５２ｈ）の一方の開口部５６ｈ１（５２ｈ１）が前記中間プレート５４と向かい合うように、前記中間プレート５４に対する外側プレート５６（５４）の面方向（図中、左右および表裏方向）の配置位置が定められている。例えば、図中の破線Ｘに示すように、中間プレート５４が貫通孔５６ｈ（５２ｈ）より図中右側に位置するような場合には、開口部５６ｈ２（５２ｈ２）に対して中間プレート５４のどの部分も向かい合うことがないことから、このような配置はステップＳ１２２では許されない。
【００４８】
接着フィルム８０ａ（８０ｂ）は、中間プレート５４の表または裏の全面に対して設けられるもので、図３の（Ｂ）におけるハッチを付した領域がこの接着フィルム８０ａ（８０ｂ）が乗る領域である。すなわち、接着フィルム８０ａ（８０ｂ）は、中間プレートに対応した矩形の外形で、櫛状の第１ないし第４の孔（６１ｍ〜６４ｍ、７１ｍ〜７４ｍ）に対応する部分がくり抜かれた形状をしている。ステップＳ１２２では、中間プレート５４の表または裏の全面に接着フィルム８０ａ（８０ｂ）を設けて、貫通孔５６ｈ（５２ｈ）の一方の開口部５６ｈ１（５２ｈ１）が前記中間プレート５４と向かい合うように、前記中間プレート５４に対する外側プレート５６（５４）の面方向の配置位置を定めることで、上記開口部５６ｈ１（５２ｈ１）に対して接着フィルム８０ａ（８０ｂ）が接するように上記の配置が行なわれる。ステップＳ１２２の処理の結果、図７の（ｂ）に示すように、中間プレート５４と外側プレート５６（５４）が接着フィルム８０ａ（８０ｂ）を介在して配置された積層体（以下、「積層体Ａ」と呼ぶ）が作製される。
【００４９】
図６に戻って、ステップＳ１２２の処理後、ステップＳ１２２で作製された積層体Ａにおける外側プレート５６（５４）の外側の面に多孔質体２４ａ（２４ｃ）を配置する（ステップＳ１２３）。
【００５０】
図８は、ステップＳ１２３の処理の内容を模式化して示す説明図である。図中には、積層体Ａと一方の多孔質体２４ａ（２４ｃ）との間の配置だけを示した。図８の（ａ）に示すように、積層体Ａの外側プレート５６（５２）の外側の面に多孔質体２４ａ（２４ｃ）を配置する。このとき、図８の（ｂ）に示すように、外側プレート５６（５２）に備えられた貫通孔５６ｈ（５２ｈ）の他方の開口部５６ｈ２（５２ｈ２）に対して多孔質体２４ａ（２４ｃ）が向かい合うように、前記積層体Ａに対する多孔質体２４ａ（２４ｃ）の面方向（図中、左右および表裏方向）の配置位置が定められている。例えば、図８の（ａ）中の破線Ｙに示すように、多孔質体２４ａ（２４ｃ）が貫通孔５６ｈ（５２ｈ）より図中右側に位置するような場合には、開口部５６ｈ２（５２ｈ２）に対して多孔質体２４ａ（２４ｃ）のどの部分も向かい合うことがないことから、このような配置はステップＳ１２３では許されない。
【００５１】
ステップＳ１２３の処理の結果、図８の（ｂ）に示すように、積層体Ａの両面に多孔質体２４ａ、２４ｃが配置された積層体（以下、「積層体Ｂ」と呼ぶ）が作製される。図６に示すように、ステップＳ１２３の処理後、積層体Ｂを加熱して接着フィルム８０ａ、８０ｂを融解する処理を行なう（ステップＳ１２４）。接着フィルム８０ａ、８０ｂは、前述したように熱可塑性接着剤であることから、所定の温度（例えば、１５０℃）以上に加熱を行なうと接着フィルム８０ａ、８０ｂは融解して流動し易くなる。そうすると、接着フィルム８０ａ、８０ｂの融解した接着成分である接着剤は、貫通孔５６ｈ、５２ｈに流入して多孔質体２４ａ、２４ｃ側の開口部５６ｈ２、５２ｈ２から突出した状態となる。なお、ステップＳ１２４では、加熱とともに多孔質体２４ａ（２４ｃ）の外側から積層体Ａの方向に圧力を掛ける構成としてもよい。圧力を掛けることにより、融解した接着剤が多孔質体２４ａ、２４ｃ側に到達し易くなる。
【００５２】
ステップ１２４の処理後、積層体Ｂを常温にさらすことで、前記融解した接着剤を冷やして固化させる。この結果、接着フィルム８０ｂ、８０ａの表面から突出し貫通孔５２ｈ、５６ｈを介して多孔質体２４ｃの表面に至る突出接着部８２ｂ、８２ａが形成されることになり、この突出接着部８２ｂ、８２ａによってセパレータと多孔質体２４ｃ、２４ａとの間が接着される。中間プレート５４と外側プレート５２、５６との間は、接着フィルム８０ｂ、８０ａによって接着される。
【００５３】
ステップＳ１２５の結果、アノード側の多孔質体２４ａとセパレータ５０とカソード側の多孔質体２４ｃとが一体的に接合されたセパレータ／多孔質体モジュールが作製される。
【００５４】
Ｄ．作用・効果：
以上説明したように、本実施例では、貫通孔５２ｈ、５６ｈを有した外側プレートを用意し、中間プレート５４と外側プレート５２、５６の間に接着フィルム８０ｂ、８０ａを配置し、その後、加熱することにより接着フィルム８０ｂ、８０ａを融解させて、その後の固化によって、セパレータ５０に対して金属製の多孔質体２４ａ、２４ｃが一体的に接合された燃料電池が作製される。このため、熱可塑性接着剤である接着フィルム８０ｂ、８０ａを融解するために必要な比較的低い温度に加熱するだけで上記の作製を行なうことができることから、従来技術のように金属製の多孔質体が１０００℃に近いような高温にさらされることがない。したがって、金属製の多孔質体２４ａ、２４ｃが高温によって形状変形を引き起こすことを防止することができる。
【００５５】
Ｅ．他の実施形態：
なお、この発明は上記の実施例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。
【００５６】
（１）上記実施例では、中間プレート５４と外側プレート５２、５６の間に設ける接着層として、ポリプロビレンを用いた接着フィルム８０ｂ、８０ａが用いられているが、これに換えて、フェノール樹脂等の他の種類の熱可塑性接着剤を用いたものとすることができる。ステップＳ１２４で加熱する温度は、この熱可塑性樹脂剤の種類によって違った温度となり、この熱可塑性樹脂剤を融解するに十分な温度である。また、上記接着層としては熱可塑性接着剤に換えて、ろう材等の他の熱可塑性を有する接着用材料とすることもできる。
【００５７】
（２）上記実施例では、接着フィルム８０ａ（８０ｂ）は、中間プレート５４の表裏の全面に対応するように設けられていたが、必ずしも全面に設ける必要もなく、中間プレート５４と外側プレート５２、５６の間における貫通孔５２ｈ、５６ｈの一方の開口部５２ｈ１、５６ｈ１を少なくとも含む範囲で、中間プレート５４と外側プレート５２、５６との間を接着するに必要な接着力を発揮するだけの量であればいずれの範囲に設ける構成としてもよい。
【００５８】
（３）上記実施例では、多孔質体として金属多孔質体を用いていたが、これに換えて、カーボンを用いて形成された多孔質体等、金属以外の材料を用いて形成された多孔質体とすることができる。
【００５９】
（４）上記実施例において、ステップＳ１２２とステップＳ１２３の処理の順を逆としてもよい。すなわち、外側プレートの外側に多孔質体を配置して、その後、中間プレートの両面に接着フィルムを介して、その外側プレートと多孔質体との積層物を配置するように構成してもよい。
【００６０】
（５）上記実施例では、中間プレート５４には、冷却液通路を構成する矩形の大孔７８が形成されていたが、これに換えて、複数の長孔でもって冷却液通路を構成してもよい。また、中間プレート５４から冷却液通路を省いて、セル５０に冷却液通路を備えない構成としてもよい。
【００６１】
（６）上記実施例では、カソード側プレートとアノード側プレートとの双方に本発明が適用されているが、２つの外側プレートのうちの一方のみに本発明が適用される構成としてもよい。
【００６２】
（７）また、前記実施例とは異なる種類の燃料電池に本発明を適用することとしてもよい。例えば、ダイレクトメタノール型燃料電池に適用することができる。あるいは、固体高分子以外の電解質層を有する燃料電池であってもよく、本発明を適用することで同様の効果が得られる。また、上記実施例では、上述した構造を有する燃料電池スタック１００が利用されているが、他の種々の構造を有する燃料電池スタックが利用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施例における燃料電池スタック１００の部分断面図である。
【図２】ＭＥＧＡ２２とガスケット２６とを含むセルアセンブリを示す平面図である。
【図３】セパレータ５０を構成する各プレート５２，５４，５６の平面図である。
【図４】セパレータ５０と多孔質体２４ａ、２４ｃとの間の接合の様子を示す説明図である。
【図５】燃料電池スタック１００の製造の手順を示すフローチャートである。
【図６】図５のステップＳ１２０の処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】ステップＳ１２２の処理の内容を模式化して示す説明図である。
【図８】ステップＳ１２３の処理の内容を模式化して示す説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
２０...単セル
２２...ＭＥＧＡ
２４ａ、２４ｃ...多孔質体
２６...ガスケット
３０...電解質膜
３１ａ、３１ｃ...触媒電極層
３２ａ、３２ｃ...ガス拡散層
５０...セパレータ
５２...カソード側プレート
５２ｈ...貫通孔
５２ｈ１...一方の開口部
５２ｈ２...他方の開口部
５４...中間プレート
５６...アノード側プレート
５６ｈ...貫通孔
５６ｈ１...一方の開口部
５６ｈ２...他方の開口部
６１ａ〜６６ａ...長孔
６１ｃ〜６６ｃ...長孔
６１ｇ〜６６ｇ...長孔
６１ｍ〜６４ｍ...長孔
７１ｃ、７２ｃ...小孔
７１ｍ、７２ｍ...連通孔
７３ａ、７４ａ...小孔
７３ｍ、７４ｍ...連通孔
７８...長孔
８０ａ、８０ｂ...接着フィルム
８２ａ、８２ｂ...突出接着部
【図１】
2008034270.tif 000003
【図２】
2008034270.tif 000004
【図３】
2008034270.tif 000005
【図４】
2008034270.tif 000006
【図５】
2008034270.tif 000007
【図６】
2008034270.tif 000008
【図７】
2008034270.tif 000009
【図８】
2008034270.tif 000010