(57)【要約】【課題】燃料電池において電解質膜が変形した場合における発電性能の劣化を抑制する。【解決手段】燃料電池は、電解質膜と、電解質膜に当接する第１の当接面を有し電解質膜に接して配置されている触媒層と、第１の当接面の裏面側に配置されているガス拡散層と、触媒層とガス拡散層との間に配置され触媒層とガス拡散層とを接合する接着層であって、第１の接着部と、前記第１の接着部と比べて接合強度の低い第２の接着部とを有する接着層と、ガス拡散層と当接することにより燃料電池用の反応ガスをガス拡散層に供給するためのガス流路を形成するガス流路形成部を有しガス拡散層における接着層との当接面である第２の当接面の裏面側に配置されている外側部材と、を備え、第１の接着部は、ガス流路形成部に対応する位置に配置され、第２の接着部は、ガス流路に対応する位置に配置されている。【選択図】図２
2012022866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
電解質膜と、
前記電解質膜に当接する第１の当接面を有し、前記電解質膜に接して配置されている触媒層と、
前記第１の当接面の裏面側に配置されているガス拡散層と、
前記触媒層と前記ガス拡散層との間に配置され、前記触媒層と前記ガス拡散層とを接合する接着層であって、第１の接着部と、前記第１の接着部と比べて接合強度の低い第２の接着部とを有する接着層と、
前記ガス拡散層と当接することにより前記燃料電池用の反応ガスを前記ガス拡散層に供給するためのガス流路を形成するガス流路形成部を有し、前記ガス拡散層における前記接着層との当接面である第２の当接面の裏面側に配置されている外側部材と、
を備え、
前記第１の接着部は、前記ガス流路形成部に対応する位置に配置され、
前記第２の接着部は、前記ガス流路に対応する位置に配置されている、燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記外側部材は、セパレータである、燃料電池。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池であって、さらに、
セパレータを備え、
前記外側部材は導電性を有する多孔体であり、
前記セパレータは、前記多孔体における前記ガス拡散層との当接面の裏面側に配置されている、燃料電池。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池において、
前記接着層は、導電性基材と接着性を有する樹脂基材とを含み、
前記第１の接着部における前記樹脂基材の含有率は、前記第２の接着部における前記樹脂基材の含有率よりも高い、燃料電池。
【請求項５】
燃料電池の製造方法であって、
（ａ）触媒層用部材と、ガス拡散層用部材と、凸部と凹部とを有する外側部材と、をそれぞれ用意する工程と、
（ｂ）導電性基材と接着性を有する樹脂基材とを含み、前記樹脂基材の含有率が互いに異なる２種類の接着層用ペーストであって、前記樹脂基材の含有率が高い第１のペーストと、前記樹脂基材の含有率が低い第２のペーストとを用意する工程と、
（ｃ）前記触媒層用部材と前記ガス拡散層用部材とのうち少なくとも一方の部材において、同一面上に前記第１のペーストが塗布された第１の領域と前記第２のペーストが塗布された第２の領域とが存在するように、前記触媒層用部材と前記ガス拡散層用部材とのうち少なくとも一方に、前記第１のペースト及び前記第２のペーストを塗布する工程と、
（ｄ）前記電解質膜と前記触媒層部材と前記ガス拡散層部材とを重ね合わせてホットプレスし、触媒層と、ガス拡散層と、前記触媒層及び前記ガス拡散層の間に配置された接着層を形成する工程と、
（ｅ）前記ガス拡散層における前記接着層との当接面の裏面側において、前記凸部が前記第１の領域と対応する領域に位置し、前記凹部が前記第２の領域と対応する領域に位置するように、前記外側部材を配置する工程と、
を備える燃料電池製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池として、電解質膜上に触媒層とガス拡散層とが、この順序で積層された燃料電池が用いられている。このような燃料電池を製造する際に、触媒層とガス拡散層とを接着することなく積層して押圧するのみの構成では、各層間で位置ずれが生じて電池特性にバラツキが生じ得る。そこで、触媒層とガス拡散層との間に一様な厚みを有する接着層を設け、この接着層によって触媒層とガス拡散層とを接着する方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１４０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
触媒層とガス拡散層との間に一様な厚みの接着層を設ける技術を用いた場合、温度差や湿度差に起因して電解質膜が変形して応力が生じた場合に、触媒層が全面に亘って破壊され、発電性能が大きく劣化するおそれがあった。
【０００５】
本発明は、燃料電池において電解質膜が変形した場合における発電性能の劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］燃料電池であって、
電解質膜と、
前記電解質膜に当接する第１の当接面を有し、前記電解質膜に接して配置されている触媒層と、
前記第１の当接面の裏面側に配置されているガス拡散層と、
前記触媒層と前記ガス拡散層との間に配置され、前記触媒層と前記ガス拡散層とを接合する接着層であって、第１の接着部と、前記第１の接着部と比べて接合強度の低い第２の接着部とを有する接着層と、
前記ガス拡散層と当接することにより前記燃料電池用の反応ガスを前記ガス拡散層に供給するためのガス流路を形成するガス流路形成部を有し、前記ガス拡散層における前記接着層との当接面である第２の当接面の裏面側に配置されている外側部材と、
を備え、
前記第１の接着部は、前記ガス流路形成部に対応する位置に配置され、
前記第２の接着部は、前記ガス流路に対応する位置に配置されている、燃料電池。
【０００８】
適用例１の燃料電池では、第１の接着部における接合強度は、第２の接着部における接合強度よりも高いので、温度変化等に起因して電解質膜が変形した場合に、触媒層において第２の接着部に対応する領域を優先的に破壊させることにより、第１の接着部に対応する領域の破壊を抑制できる。触媒層において第１の接着部に対応する領域は、ガス拡散層と当接するガス流路形成部に対応する部分であるため、電気化学反応が起こり易く発電が集中する領域である。したがって、電解質膜が変形した際に、発電集中する領域の破壊を抑制できるので、燃料電池全体の発電性能の劣化を抑制できる。
【０００９】
［適用例２］適用例１に記載の燃料電池において、
前記外側部材は、セパレータである、燃料電池。
【００１０】
このような構成により、セパレータとガス拡散層とが接することによりガス流路が形成されている燃料電池において、発電性能の劣化を抑制できる。
【００１１】
［適用例３］適用例１に記載の燃料電池であって、さらに、
セパレータを備え、
前記外側部材は導電性を有する多孔体であり、
前記セパレータは、前記多孔体における前記ガス拡散層との当接面の裏面側に配置されている、燃料電池。
【００１２】
このような構成により、多孔体とガス拡散層とが接することによりガス流路が形成されている燃料電池において、発電性能の劣化を抑制できる。
【００１３】
［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の燃料電池において、
前記接着層は、導電性基材と接着性を有する樹脂基材とを含み、
前記第１の接着部における前記樹脂基材の含有率は、前記第２の接着部における前記樹脂基材の含有率よりも高い、燃料電池。
【００１４】
このような構成により、樹脂基材の含有率を異ならせるという簡便な方法により、第１の接着層の接合強度を、第２の接着層の接合強度よりも高くすることができる。
【００１５】
［適用例５］燃料電池の製造方法であって、
（ａ）触媒層用部材と、ガス拡散層用部材と、凸部と凹部とを有する外側部材と、をそれぞれ用意する工程と、
（ｂ）導電性基材と接着性を有する樹脂基材とを含み、前記樹脂基材の含有率が互いに異なる２種類の接着層用ペーストであって、前記樹脂基材の含有率が高い第１のペーストと、前記樹脂基材の含有率が低い第２のペーストとを用意する工程と、
（ｃ）前記触媒層用部材と前記ガス拡散層用部材とのうち少なくとも一方の部材において、同一面上に前記第１のペーストが塗布された第１の領域と前記第２のペーストが塗布された第２の領域とが存在するように、前記触媒層用部材と前記ガス拡散層用部材とのうち少なくとも一方に、前記第１のペースト及び前記第２のペーストを塗布する工程と、
（ｄ）前記電解質膜と前記触媒層部材と前記ガス拡散層部材とを重ね合わせてホットプレスし、触媒層と、ガス拡散層と、前記触媒層及び前記ガス拡散層の間に配置された接着層を形成する工程と、
（ｅ）前記ガス拡散層における前記接着層との当接面の裏面側において、前記凸部が前記第１の領域と対応する領域に位置し、前記凹部が前記第２の領域と対応する領域に位置するように、前記外側部材を配置する工程と、
を備える燃料電池製造方法。
【００１６】
適用例５の燃料電池製造方法では、外側部材の凸部が、第１のペーストが塗布された第１の領域と対応するように、また、外側部材の凹部が第２のペーストが塗布された第２の領域と対応するように、外側部材が配置されるので、適用例５の製造方法により製造された燃料電池において、温度変化等に起因して電解質膜が変形した場合に、触媒層において、樹脂基材の含有率が低いために接合強度の低い第２の領域に対応する領域を優先的に破壊させることにより、第１の領域に対応する領域の破壊を抑制できる。第１の領域は、外側部材の凸部に対応する領域であるため、電気化学反応が起こり易く発電が集中する領域である。したがって、電解質膜が変形した際に、発電集中する当接対応部の破壊を抑制できるので、燃料電池全体の発電性能の劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例としての燃料電池の構成を示す断面図である。
【図２】燃料電池のカソード側の詳細構成を示す説明図である。
【図３】電解質膜が変形した際における燃料電池のカソード側の詳細構成を示す説明図である。
【図４】第１実施例における燃料電池の製造手順を示す説明図である。
【図５】第２実施例における燃料電池の構成を示す断面図である。
【図６】図５に示す多孔体の詳細構成を示す説明図である。
【図７】第２実施例の燃料電池におけるカソード側の詳細構成を示す説明図である。
【図８】変形例２における燃料電池のカソード側の詳細構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．燃料電池の構成：
図１は、本発明の一実施例としての燃料電池の構成を示す断面図である。燃料電池１００は、電解質膜１０と、カソード側触媒層１１ｃと、カソード側接着層１２ｃと、カソード側ガス拡散層１３ｃと、カソード側セパレータ１５ｃと、アノード側触媒層１１ａと、アノード側接着層１２ａと、アノード側ガス拡散層１３ａと、アノード側セパレータ１５ａとを備えている。
【００１９】
電解質膜１０は、スルホン酸基を含むフッ素樹脂系イオン交換膜であり、Nafion（登録商標）やFlemion（登録商標）やAciplex（登録商標）等を用いることができる。なお、電解質膜１０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。
【００２０】
カソード側触媒層１１ｃは、電解質膜１０に接して配置されている。カソード側触媒層１１ｃは、触媒を導電性粒子に担持させた部材と、プロトン導電体であるアイオノマとを用いて構成されている。触媒としては、例えば、白金や、白金とルテニウムや鉄等の金属との合金を用いることができる。導電性粒子としては、例えば、カーボンブラック等の炭素粒子や、炭素繊維などを用いることができる。アイオノマとしては、スルホン酸基を含むフッ素樹脂を採用することができる。
【００２１】
カソード側接着層１２ｃは、カーボンと、接着性を有する樹脂材料とからなり、カソード側触媒層１１ｃと、カソード側ガス拡散層１３ｃとの間に配置され、これら２つの層１１ｃ，１３ｃを接着する。
【００２２】
カソード側ガス拡散層１３ｃは、反応ガスである空気を拡散し、また、電気化学反応等により生じた水を排出するために多孔質部材により構成されている。具体的には、例えば、カーボンペーパーやカーボンクロス等のカーボン多孔質体や、金属メッシュや発泡金属等の金属多孔質体により構成されている。
【００２３】
カソード側セパレータ１５ｃは、ガス不透過の伝導性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンや、プレス成型した金属板によって構成することができる。カソード側セパレータ１５ｃは、凹凸形状を有しており、カソード側セパレータ１５ｃとカソード側ガス拡散層１３ｃとが接することにより、カソード側セパレータ１５ｃとカソード側ガス拡散層１３ｃとの間に複数の酸化剤ガス流路１７ｃが形成される。
【００２４】
各酸化剤ガス流路１７ｃは、燃料電池１００内に形成された図示しない酸化剤ガス供給マニホールド及び酸化剤ガス排出マニホールドと接続されており、酸化剤ガス供給マニホールドから供給される酸化剤ガス（例えば、空気）を、カソード側ガス拡散層１３ｃに導くと共に、カソード側ガス拡散層１３ｃから排出されるカソード側オフガス（例えば、反応に用いられなかった余剰空気）を酸化剤ガス排出マニホールドに排出する。
【００２５】
アノード側の構成は、カソード側と同様である。すなわち、アノード側触媒層１１ａは、カソード側触媒層１１ｃと同じ構成を有している。また、アノード側接着層１２ａはカソード側接着層１２ｃと、アノード側ガス拡散層１３ａはカソード側ガス拡散層１３ｃと、アノード側セパレータ１５ａはカソード側セパレータ１５ｃと、それぞれ同じ構成を有している。図１に示すように、アノード側セパレータ１５ａとアノード側ガス拡散層１３ａとの間に複数の燃料ガス流路１７ａが形成されている。
【００２６】
各燃料ガス流路１７ａは、燃料電池１００内に形成された図示しない燃料ガス供給マニホールド及び燃料ガス排出マニホールドと接続されており、燃料ガス供給マニホールドから供給される燃料ガス（例えば、水素ガス）を、アノード側ガス拡散層１３ａに導くと共に、アノード側ガス拡散層１３ａから排出されるアノード側オフガス（例えば、反応に用いられなかった余剰水素ガス）を燃料ガス排出マニホールドに排出する。
【００２７】
図２は、燃料電池のカソード側の詳細構成を示す説明図である。図２に示すように、カソード側セパレータ１５ｃの断面は、カソード側ガス拡散層１３ｃと接する凸部２１と、カソード側ガス拡散層１３ｃと接しない凹部２２とが交互に配置された形状を有する。図２に示すように、各凸部２１がカソード側ガス拡散層１３ｃと接することにより、各凹部２２とカソード側ガス拡散層１３ｃとの間に酸化剤ガス流路１７ｃが形成されている。
【００２８】
カソード側接着層１２ｃは、高強度部ＳＣと低強度部ＷＣとが交互に配置された構成を有する。高強度部ＳＣは、カソード側ガス拡散層１３ｃとカソード側触媒層１１ｃとを接合する強度（接合強度）が比較的高い領域であり、低強度部ＷＣは、接合強度が比較的低い領域である。すなわち、高強度部ＳＣの接合強度は、低強度部ＷＣと比べて高い。このような高強度部ＳＣ及び低強度部ＷＣにおける接合強度の相違は、後述するように、高強度部ＳＣと低強度部ＷＣとで組成が異なることに起因する。
【００２９】
各高強度部ＳＣは、カソード側セパレータ１５ｃにおける各凸部２１に対応する位置に配置されている。また、各低強度部ＷＣは、各酸化剤ガス流路１７ｃに対応する位置に配置されている。カソード側接着層１２ｃにおいて、各高強度部ＳＣ及び各低強度部ＷＣを、このような位置に配置しているのは、以下の理由による。カソード側触媒層１１ｃにおいて、カソード側セパレータ１５ｃの凸部２１に対応する領域ＡＲ１では、電気化学反応が比較的起こり易く発電が集中する。これに対して、カソード側触媒層１１ｃにおいて酸化剤ガス流路１７ｃに対応する領域ＡＲ２では、電気化学反応が比較的起こり難い。換言すると、領域ＡＲ１は発電への寄与が大きく、領域ＡＲ２は発電への寄与が小さい。そして、カソード側接着層１２ｃにおいて、凸部２１に対応する（すなわち領域ＡＲ１に対応する）高強度部ＳＣの結合強度を高く、また、酸化剤ガス流路１７ｃに対応する（すなわち領域ＡＲ２に対応する）低強度部ＷＣの結合強度を低くすることにより、電解質膜１０が変形して応力が発生した場合に、領域ＡＲ２を優先的に破壊させ、領域ＡＲ１の破壊を抑制することができる。これにより、発電への寄与が大きな領域ＡＲ１の破壊を抑制して、発電性能の劣化を抑制するためである。
【００３０】
図３は、電解質膜が変形した際における燃料電池のカソード側の詳細構成を示す説明図である。例えば、電解質膜１０内の残留水が低温環境下において凍って体積が増加した等の場合に、電解質膜１０は変形し得る。このとき、低強度部ＷＣにおける結合強度は、高強度部ＳＣの接合強度に比べて低いため、図３に示すように、低強度部ＷＣに対応するカソード側触媒層１１ｃの領域ＡＲ２は、大きく変形する（破壊される）。これに対し、高強度部ＳＣの結合強度は、低強度部ＷＣの接合強度に比べて高いため、図３に示すように、高強度部ＳＣに対応するカソード側触媒層１１ｃの領域ＡＲ１は、変形（破壊）が抑制される。
【００３１】
なお、領域ＡＲ１において電気化学反応が比較的起こり易く発電が集中するのに対して、域ＡＲ２において、電気化学反応が比較的起こり難いのは、以下の理由によるものと推定される。凸部２１は、カソード側ガス拡散層１３ｃと接しているため、隣接する図示しない燃料電池のセパレータから受け取った電子を、カソード側ガス拡散層１３ｃを介してカソード側触媒層１１ｃに供給する部位に相当する。したがって、凸部２１に対応する領域ＡＲ１は、領域ＡＲ２に比べて電子を受け取り易いため、電気化学反応が比較的起こり易い。加えて、電気化学反応により生じた水は、酸化剤ガス流路１７ｃに向かって排出されるため、酸化剤ガス流路１７ｃに対応する領域ＡＲ２では、生成水が集中し易いためにガスの拡散が抑制される。したがって、領域ＡＲ２では、電気化学反応が比較的起こり難い。これに対して、領域ＡＲ１では、生成水が集中せず、ガスの拡散が促進されるため、電気化学反応が比較的起こり易い。
【００３２】
なお、前述のセパレータ１５ｃ，１５ａは、請求項における外側部材に相当する。また、凸部２１は請求項におけるガス流路形成部に、酸化剤ガス流路１７ｃは請求項におけるガス流路に、高強度部ＳＣは請求項における第１の接着部に、低強度部ＷＣは請求項における第２の接着部に、それぞれ相当する。
【００３３】
Ａ２．燃料電池の製造方法：
図４は、第１実施例における燃料電池の製造手順を示す説明図である。まず、導電性基材と、接着基材とを用いて、接着基材の含有率の高い第１のペーストと、接着基材の含有率の低い第２のペーストを生成する（ステップＳ１０５）。
【００３４】
導電性基材としては、例えば、アセチレンブラックや、サーマルブラックや、カーボンナノファイバや、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）や、カーボンナノホーン（ＣＮＨ）など、導電性を有する任意の材料を採用することができる。接着基材としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）や、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）や、ポリヘキサフルオロプロピレン（ＦＥＰ）や、プリテトラフルオロエチレンなど、接着性を有する任意の樹脂材料を採用することができる。
【００３５】
第１のペーストとして、例えば、導電性基材と接着基材との比率（重量比率）が６０：４０のペーストを生成し、第２のペーストとして、例えば、導電性基材と接着基材との比率が８０：２０のペーストを生成することができる。
【００３６】
次に、電解質膜１０上に触媒層１１ｃ，１１ａを形成する（ステップＳ１１０）。触媒層の形成方法としては、例えば、触媒担持粒子と電解質とを、水とエタノールとの混合溶媒に加えて混合及び分散させて触媒層用スラリーを生成し、この触媒層用スラリーを、電解質膜１０の両面に塗布する方法を採用することができる。
【００３７】
次に、触媒層１１ｃにおいて、セパレータ１５ｃの各凸部２１に対応することとなる領域（図２，３に示すカソード側触媒層１１ｃの領域ＡＲ１）に第１のペーストを、各酸化剤ガス流路１７ｃに対応することとなる領域（図２，３に示すカソード側触媒層１１ｃの領域ＡＲ２）に第２のペーストを、それぞれ塗布してカソード側接着層１２ｃを形成し、同様にしてアノード側接着層１２ａを形成する（ステップＳ１１５）。
【００３８】
各触媒層１１ｃ，１１ａにおける第１のペーストと第２のペーストの塗り分けは、例えば、以下のような方法を採用することができる。領域ＡＲ１に対応する範囲に貫通孔が設けられた金属製又は樹脂製のプレートを用意し、かかるプレートを触媒層に載置して、プレート上から第１のペーストを塗布する。同様に、領域ＡＲ２に対応する範囲に貫通孔が設けられたプレートを用意し、かかるプレートを触媒層に載置して、プレート上から第２のペーストを塗布する。
【００３９】
次に、カソード側接着層１２ｃの外側（触媒層１１ｃと接する面の裏面側）にガス拡散層１３ｃを形成し、アノード側接着層１２ａの外側（触媒層１１ａと接する面の裏面側）にガス拡散層１３ａを形成する（ステップＳ１２０）。例えば、カソード側接着層１２ｃにカーボンペーパーを載置することにより、カソード側ガス拡散層１３ｃを形成することができる。次に、ホットプレスすることにより、各層（電解質膜１０，各触媒層１１ｃ，１１ａ，各接着層１２ｃ，１２ａ，各ガス拡散層１３ｃ，１３ａ）を接合する（ステップＳ１２５）。
【００４０】
このようにして形成された各触媒層１１ｃ，１１ａにおいて、高強度部ＳＣと低強度部ＷＣとが交互に配置されることとなる。この場合、例えば、高強度部ＳＣの結合強度が３０Ｎ／ｍになり、低強度部ＷＣの結合強度が１０Ｎ／ｍになるように、各触媒層１１ｃ，１１ａを形成することができる。結合強度は、例えば、触媒層にテープを貼付し、かかるテープを引っ張り、触媒層が剥がれる際の引っ張り応力を、結合強度として測定することができる。
【００４１】
次に、第１のペーストの塗布により形成された部分（図２，３に示す高強度部ＳＣ）にカソード側セパレータ１５ｃの凸部２１が、第２のペーストの塗布により形成された部分（図２，３に示す低強度部ＷＣ）にカソード側セパレータ１５ｃの凹部２２が、それぞれ位置するように、カソード側ガス拡散層１３ｃの外側にカソード側セパレータ１５ｃを配置し、同様にして、アノード側ガス拡散層１３ａの外側にアノード側セパレータ１５ａを配置する（ステップＳ１３０）。このようにして、図１に示す燃料電池１００が製造される。
【００４２】
以上説明したように、第１実施例の燃料電池１００は、カソード側接着層１２ｃにおいて、高強度部ＳＣにおける接合強度が、低強度部ＷＣにおける接合強度よりも高く構成されている。したがって、温度変化等に起因して電解質膜１０が変形した場合に、カソード側触媒層１１ｃにおいて、低強度部ＷＣに対応する領域ＡＲ２を優先的に破壊させることにより、高強度部ＳＣに対応する領域ＡＲ１の破壊を抑制することができる。領域ＡＲ１は、カソード側セパレータ１５ｃとカソード側ガス拡散層１３ｃとが接する部分（凸部２１）に対応する領域であり、電気化学反応が起こり易く発電集中する領域である。それゆえ、電解質膜１０が変形した際に、発電集中する領域ＡＲ２の破壊を抑制できるので、燃料電池１００全体の発電性能の劣化を抑制できる。なお、アノード側においても同様な構成としているので、カソード側のみ上記構成とする場合に比べて、発電性能の劣化をより抑制できる。
【００４３】
Ｂ．第２実施例：
図５は、第２実施例における燃料電池の構成を示す断面図である。第２実施例の燃料電池１００ａは、カソード側多孔体２４ｃ及びアノード側多孔体２４ａを備えている点と、カソード側セパレータが酸化剤ガス流路を備えていない点と、アノード側セパレータが燃料ガス流路を備えていない点とにおいて、図１に示す燃料電池１００と異なり、他の構成は、第１実施例と同じである。
【００４４】
第２の実施例の燃料電池１００ａは、カソード側ガス拡散層１３ｃの外側（カソード側接着層１２ｃとの当接面の裏面側）にカソード側多孔体２４ｃが配置されている。また、カソード側多孔体２４ｃの外側（カソード側ガス拡散層１３ｃとの当接面の裏面側）にカソード側セパレータ２５ｃが配置されている。カソード側セパレータ２５ｃは、酸化剤ガス流路１７ｃを備えていない点を除き、第１実施例のカソード側セパレータ１５ｃと同じ構成を有する。なお、アノード側の構成は、カソード側の構成と同様である。すなわち、アノード側ガス拡散層１３ａの外側にアノード側多孔体２４ａが配置され、アノード側多孔体２４ａの外側にアノード側セパレータ２５ａが配置されている。
【００４５】
図６は、図５に示す多孔体の詳細構成を示す説明図である。カソード側多孔体２４ｃは、いわゆるパンチングメタルであり、格子状に交互に配列された複数の凸部３１と、複数の凹部３２とを有する。換言すると、カソード側多孔体２４ｃは、複数の波状の帯を有し、隣り合う２つの波状の帯が、一方の帯の凸部３１が他方の帯の凹部３２に接する構成を有する。このような構成により、カソード側多孔体２４ｃには、図５に示すように、複数の酸化剤ガス流通孔２７ｃが形成されている。なお、アノード側多孔体２４ａの構成は、カソード側多孔体２４ｃと同じであり、図５に示すように、アノード側多孔体２４ａには、複数の燃料ガス流路２７ａが形成されている。
【００４６】
多孔体２４ｃ，２４ａは、例えば、金属製の板材に対してプレス処理を施すことによって作製される。金属製の板材としては、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板材が利用される。
【００４７】
図７は、第２実施例の燃料電池におけるカソード側の詳細構成を示す説明図である。図７に示すように、カソード側多孔体２４ｃにおいて、凸部３１は、カソード側ガス拡散層１３ｃと接し、凹部３２はカソード側ガス拡散層１３ｃと接していない。図７に示すように、各凸部３１がカソード側ガス拡散層１３ｃと接することにより、各凹部３２とカソード側ガス拡散層１３ｃとの間に酸化剤ガス流通孔２７ｃが形成されている。
【００４８】
燃料電池１００ａのカソード側接着層１２ｃは、第１実施例と同様に、高強度部ＳＣと低強度部ＷＣとが交互に配置された構成を有する。そして、各高強度部ＳＣは、カソード側多孔体２４ｃにおける凸部３１に対応する位置に配置されている。また、各低強度部ＷＣは、カソード側多孔体２４ｃにおける各凹部３２に対応する位置に配置されている。
【００４９】
以上の構成を有する第２実施例の燃料電池１００ａは、第１実施例の燃料電池１００と同様な効果を有する。上述した第１，２実施例からも理解できるように、ガス拡散層と当接することにより燃料電池用の反応ガスをガス拡散層に供給するためのガス流路を形成するガス流路形成部を有し、ガス拡散層における接着層との当接面の裏面側に配置されている任意の部材を、本発明の燃料電池における外側部材として採用することができる。
【００５０】
Ｃ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例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。
【００５１】
Ｃ１．変形例１：
上記第１実施例では、図４に示す燃料電池製造手順のステップＳ１１５において、第１のペースト及び第２のペーストを触媒層に塗布することにより、接着層を形成していたが、触媒層に代えて、ガス拡散層（ガス拡散層を形成する部材）に第１のペースト及び第２のペーストを塗布することにより、接着層を形成することもできる。また、触媒層とガス拡散層（ガス拡散層を形成する部材）とのいずれにも、第１のペースト及び第２のペーストを塗布することにより、接着層を形成することもできる。
【００５２】
Ｃ２．変形例２：
各実施例では、各接着層１２ｃ，１２ａは、一様な厚みを有する層として構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。図８は、変形例２における燃料電池のカソード側の詳細構成を示す説明図である。変形例２の燃料電池は、接着層１２ｃ，１２ａが省略されている点と、接着部３３を備えている点と、ガス拡散層の厚みが一様でない点とにおいて、図１，２に示す燃料電池１００と異なり、他の構成は第１実施例と同じである。
【００５３】
変形例２の燃料電池のガス拡散層２３ｃは、カソード側セパレータ１５ｃと同様に、カソード側触媒層１１ｃ側の面において凹凸形状を有しており、カソード側触媒層１１ｃから見て領域ＡＲ１に対応する部分が凹状に、領域ＡＲ２に対応する部分が凸状に、それぞれ形成されている。そして、ガス拡散層２３ｃの凹状部分とカソード側触媒層１１ｃとの間の各空隙に接着部３３が形成されている。この接着部３３は、第１のペースト又は第２のペーストを凹状部分に充填することにより構成することができる。
【００５４】
このような構成では、領域ＡＲ２に対応する部分では、ガス拡散層２３ｃとカソード側触媒層１１ｃとが直接接しているため、結合強度が低く、領域ＡＲ１に対応する部分では、接着部３３を介してガス拡散層２３ｃとカソード側触媒層１１ｃとが接合されるので、結合強度が高い。したがって、上述した各実施例と同様な効果を奏する。図８に示す構成では、一様な厚みの接着層は存在しないが、接着部３３の厚み（各層の積層方向に沿った長さ）に対応する領域２２ｃが、請求項における接着層に相当する。
【００５５】
Ｃ３．変形例３：
上記各実施例では、高強度部ＳＣ及び低強度部ＷＣにおいて、それぞれ一様な接合強度を有していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、高強度部ＳＣにおいて、中央部が最も結合強度が高く、中央部から端部（低強度部ＷＣに接する部分）に向かって徐々に結合強度が弱くなるように構成し、また、低強度部ＷＣにおいて、中央部から端部（高強度部ＳＣに接する部分）に向かって徐々に接合強度が高くなるように構成することもできる。この構成においても、高強度部ＳＣの結合強度の平均値が、低強度部ＷＣの結合強度の平均値よりも高くなるように構成することで、上記各実施例と同様な効果を奏する。
【００５６】
Ｃ４．変形例４：
上記各実施例では、接着層１２ｃ，１２ａを、他の層（触媒層やガス拡散層）とは独立した別個の層として形成していたが、これに代えて、他の層の一部として形成することもできる。例えば、ガス拡散層のうち、触媒層寄りの部分を接着層として形成することもできる。具体的には、ガス拡散層を形成する部材（カーボンペーパー等）において、触媒層と対向することとなる面側を、接着性を有する樹脂を含むスラリーに浸して、かかる樹脂をガス拡散層に含浸させて接着層を形成することもできる。この場合、接着性樹脂の含有率の異なる２種類のスラリーを用意して、第１実施例で説明したプレートをガス拡散層の表面に取り付けて一方のスラリーに含浸させ、次いで、他方のプレートに取り付け直して、他方のスラリーに含浸させることにより、高強度部ＳＣ及び低強度部ＷＣが交互に配置される構成を実現できる。
【００５７】
Ｃ５．変形例５：
上記各実施例では、アノード側とカソード側とで同じ構成を有していたが、これに代えて、互いに異なる構成とすることもできる。例えば、アノード側において、接着層として、一様な結合強度を有する層を採用し、カソード側において、上記各実施例のような接着層を採用することもできる。
【符号の説明】
【００５８】
１００，１００ａ…燃料電池
１０…電解質膜
１１ａ…アノード側触媒層
１１ｃ…カソード側触媒層
１２ａ…アノード側接着層
１２ｃ…カソード側接着層
１３ａ…アノード側ガス拡散層
１３ｃ…カソード側ガス拡散層
１５ａ…アノード側セパレータ
１５ｃ…カソード側セパレータ
１７ａ…燃料ガス流路
１７ｃ…酸化剤ガス流路
２１…凸部
２２…凹部
２３ｃ…カソード側ガス拡散層
２４ａ…アノード側多孔体
２４ｃ…カソード側多孔体
２５ａ…アノード側セパレータ
２５ｃ…カソード側セパレータ
２７ａ…燃料ガス流路
２７ｃ…酸化剤ガス流通孔
３１…凸部
３２…凹部
３３…接着部
ＳＣ…高強度部
ＷＣ…低強度部
ＡＲ１，ＡＲ２…領域
【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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