(57)【要約】【課題】本発明は、燃料電池を構成する積層体において、各層間の接合性の向上を図ることを目的とする。【解決手段】膜電極接合体とガス拡散層との接合方法は、膜電極接合体とガス拡散層とを用意する第１の工程と、膜電極接合体とガス拡散層とが積層された積層体に対して、積層体のガス拡散層側を支持した状態で、膜電極接合体側から流体を用いて圧力を加えることによって、膜電極接合体とガス拡散層とを接合する第２の工程と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極接合体と、ガス拡散層との接合方法であって、
前記膜電極接合体と、前記ガス拡散層とを用意する第１の工程と、
前記膜電極接合体と前記ガス拡散層とが積層された積層体に対して、前記積層体の前記ガス拡散層側を支持した状態で、前記膜電極接合体側から流体を用いて圧力を加えることによって、前記膜電極接合体と前記ガス拡散層とを接合する第２の工程と、を備える接合方法。
【請求項２】
請求項１に記載の接合方法において、
前記ガス拡散層は撥水層を備え、
前記積層体は、前記膜電極接合体と前記ガス拡散層の前記撥水層とが接触するように積層される、接合方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の接合方法において、
前記第２の工程は、加湿されたガスを用いて、前記積層体に対して圧力を加える、接合方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の接合方法において、
前記第２の工程は、前記積層体の前記ガス拡散層側をホットプレートに接触させて、前記ホットプレートにより前記積層体を加熱し、前記積層体の前記膜電極接合体側を、前記膜電極接合体との間に気密の中空部を形成する気密キャップで覆い、前記中空部にガスを供給して前記中空部の圧力を上昇させて、前記膜電極接合体と前記ガス拡散層とを接合する、接合方法。
【請求項５】
請求項４に記載の接合方法において、
前記第２の工程は、前記気密キャップを前記積層体の外周部に配置されたガスケットに接触させることにより、前記膜電極接合体との間に気密の中空部を形成し、前記中空部の圧力を上昇させて前記積層体に圧力を加えたときに、前記積層体の内部のガスを前記ホットプレートに備えられたガス抜き部を介して排出させて、前記膜電極接合体と前記ガス拡散層とを接合する、接合方法。
【請求項６】
触媒電極層とガス拡散層との接合体と、電解質膜との接合方法であって、
触媒電極層とガス拡散層とが接合された前記接合体と、前記電解質膜とを用意する第１の工程と、
前記接合体の前記触媒電極層と前記電解質膜とが接触するように積層された積層体に対して、前記積層体の接合体側を支持した状態で、電解質膜側から流体を用いて圧力を加えることによって、前記接合体と前記電解質膜とを接合する第２の工程と、を備える接合方法。
【請求項７】
燃料電池の一部品として使用するために用意される使用前の積層体であって、
膜電極接合体と、
撥水層を備えるガス拡散層と、を備え、
前記膜電極接合体は、前記撥水層と接触する面が前記撥水層の表面の形状に追従するように変形して前記ガス拡散層と接合されている、積層体。
【請求項８】
請求項７に記載の積層体において、
前記膜電極接合体は、前記ガス拡散層の撥水層と接触した状態で、前記撥水層と接触する面と反対の面から流体によって前記膜電極接合体と前記ガス拡散層の積層方向に加圧されたことにより、前記撥水層と接触する面が前記撥水層の表面の形状に追従するように変形している、積層体。
【請求項９】
燃料電池であって、
請求項７または請求項８に記載の積層体を備える燃料電池。
【請求項１０】
燃料電池システムであって、
請求項９に記載の燃料電池と、
前記燃料電池に含まれる前記膜電極接合体が備える面のうち、前記ガス拡散層の撥水層と接触する面に形成される第１の電極に対して、アノードガスとカソードガスのうちの一方のガスを供給する第１のガス供給系と、
前記膜電極接合体が備える面のうち、前記第１の電極が形成される面と反対の面に形成される第２の電極に対して、アノードガスとカソードガスのうちの他方のガスを供給する第２のガス供給系と、
前記第１の電極のガスの圧力である第１の圧力と、前記第２の電極のガスの圧力である第２の圧力とを制御可能な圧力調整部と、
前記燃料電池の停止時において、前記第１の圧力が前記第２の圧力より高くなるように前記圧力調整部を制御する制御部と、を備える燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜電極接合体とガス拡散層との接合方法、触媒電極層とガス拡散層との接合体と電解質膜との接合方法、燃料電池の一部として使用される前の積層体、燃料電池、および、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、固体高分子型燃料電池等の燃料電池を構成する各層間の接合性、例えば、電解質膜と触媒電極層との接合性や、触媒電極層とガス拡散層との接合性が、燃料電池の発電性能や耐久性に影響することが知られている。また、各層間の接合性を向上させるために、膜電極接合体とガス拡散層を含む積層体を容器に密封した状態で圧力媒体液に浸漬し、圧力媒体液を介して積層体に圧力を作用させることにより積層体を圧着する技術が知られている。（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４０６５３号公報
【特許文献２】特開２００８−２１８４１０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、従来の技術は、例えば、積層体を容器に密封する作業が生じるために工程が複雑になることや、積層体に圧力を作用させたときに各層が変形して所望の圧着ができない虞があるなど、各層間の接合性の向上を図る技術については、なお改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池を構成する積層体において、各層間の接合性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本願発明は、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
膜電極接合体と、ガス拡散層との接合方法であって、
前記膜電極接合体と、前記ガス拡散層とを用意する第１の工程と、
前記膜電極接合体と前記ガス拡散層とが積層された積層体に対して、前記積層体の前記ガス拡散層側を支持した状態で、前記膜電極接合体側から流体を用いて圧力を加えることによって、前記膜電極接合体と前記ガス拡散層とを接合する第２の工程と、を備える接合方法。
【０００８】
この構成によれば、膜電極接合体とガス拡散層とが積層された積層体のガス拡散層側を支持した状態で、膜電極接合体側から流体を用いて圧力を加えることにより膜電極接合体とガス拡散層とを接合するため、膜電極接合体とガス拡散層との間の接合性の向上を図ることができる。
【０００９】
［適用例２］
適用例１に記載の接合方法において、
前記ガス拡散層は撥水層を備え、
前記積層体は、前記膜電極接合体と前記ガス拡散層の前記撥水層とが接触するように積層される、接合方法。
【００１０】
この構成によれば、膜電極接合体とガス拡散層の撥水層とが接触するように積層された積層体に対して、ガス拡散層側を支持した状態で、膜電極接合体側から流体を用いて圧力を加えることにより膜電極接合体とガス拡散層とを接合するため、撥水層が形成されたガス拡散層と膜電極接合体との間の接合性の向上を図ることができる。
【００１１】
［適用例３］
適用例１または適用例２に記載の接合方法において、
前記第２の工程は、加湿されたガスを用いて、前記積層体に対して圧力を加える、接合方法。
【００１２】
この構成によれば、膜電極接合体とガス拡散層とが積層された積層体に対して、膜電極接合体側から加湿されたガスを用いて圧力を加えるため、膜電極接合体とガス拡散層との間の接合性をより向上させることができる。
【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接合方法において、
前記第２の工程は、前記積層体の前記ガス拡散層側をホットプレートに接触させて、前記ホットプレートにより前記積層体を加熱し、前記積層体の前記膜電極接合体側を、前記膜電極接合体との間に気密の中空部を形成する気密キャップで覆い、前記中空部にガスを供給して前記中空部の圧力を上昇させて、前記膜電極接合体と前記ガス拡散層とを接合する、接合方法。
【００１４】
この構成によれば、ホットプレートにより積層体を加熱し、気密キャップにより膜電極接合体との間に形成した中空部に対してガスを供給して圧力を上昇させることによって膜電極接合体とガス拡散層とを接合するため、膜電極接合体とガス拡散層との間の接合性をより向上させることができる。
【００１５】
［適用例５］
適用例４に記載の接合方法において、
前記第２の工程は、前記気密キャップを前記積層体の外周部に配置されたガスケットに接触させることにより、前記膜電極接合体との間に気密の中空部を形成し、前記中空部の圧力を上昇させて前記積層体に圧力を加えたときに、前記積層体の内部のガスを前記ホットプレートに備えられたガス抜き部を介して排出させて、前記膜電極接合体と前記ガス拡散層とを接合する、接合方法。
【００１６】
この構成によれば、積層体の内部のガスをホットプレートに備えられたガス抜き部を介して排出して、膜電極接合体と前記ガス拡散層とを接合するため、膜電極接合体とガス拡散層との間の接合性をより向上させることができる。
【００１７】
［適用例６］
触媒電極層とガス拡散層との接合体と、電解質膜との接合方法であって、
触媒電極層とガス拡散層とが接合された前記接合体と、前記電解質膜とを用意する第１の工程と、
前記接合体の前記触媒電極層と前記電解質膜とが接触するように積層された積層体に対して、前記積層体の接合体側を支持した状態で、電解質膜側から流体を用いて圧力を加えることによって、前記接合体と前記電解質膜とを接合する第２の工程と、を備える接合方法。
【００１８】
この構成によれば、触媒電極層とガス拡散層との接合体と、電解質膜とが積層された積層体の接合体側を支持した状態で、電解質膜側から流体を用いて圧力を加えることにより接合体と電解質膜とを接合するため、触媒電極層とガス拡散層との接合体と、電解質膜との間の接合性の向上を図ることができる。
【００１９】
［適用例７］
燃料電池の一部品として使用するために用意される使用前の積層体であって、
膜電極接合体と、
撥水層を備えるガス拡散層と、を備え、
前記膜電極接合体は、前記撥水層と接触する面が前記撥水層の表面の形状に追従するように変形して前記ガス拡散層と接合されている、積層体。
【００２０】
この構成によれば、膜電極接合体は、ガス拡散層の撥水層と接触する面が撥水層の表面の形状に追従するように変形しているため、膜電極接合体とガス拡散層との間の接合性の向上を図ることができる。
【００２１】
［適用例８］
適用例７に記載の積層体において、
前記膜電極接合体は、前記ガス拡散層の撥水層と接触した状態で、前記撥水層と接触する面と反対の面から流体によって前記膜電極接合体と前記ガス拡散層の積層方向に加圧されたことにより、前記撥水層と接触する面が前記撥水層の表面の形状に追従するように変形している、積層体。
【００２２】
この構成によれば、膜電極接合体は、撥水層と接触する面と反対の面から流体によって加圧されたことにより、撥水層と接触する面が撥水層の表面の形状に追従するように変形しているため、膜電極接合体とガス拡散層との間の接合性の向上を図ることができる。
【００２３】
［適用例９］
燃料電池であって、
適用例７または適用例８に記載の積層体を備える燃料電池。
【００２４】
この構成によれば、膜電極接合体は、撥水層と接触する面と反対の面から流体によって加圧されたことにより、撥水層と接触する面が撥水層の表面の形状に追従するように変形しているため、燃料電池の発電性能や耐久性の向上を図ることができる。
【００２５】
［適用例１０］
燃料電池システムであって、
適用例９に記載の燃料電池と、
前記燃料電池に含まれる前記膜電極接合体が備える面のうち、前記ガス拡散層の撥水層と接触する面に形成される第１の電極に対して、アノードガスとカソードガスのうちの一方のガスを供給する第１のガス供給系と、
前記膜電極接合体が備える面のうち、前記第１の電極が形成される面と反対の面に形成される第２の電極に対して、アノードガスとカソードガスのうちの他方のガスを供給する第２のガス供給系と、
前記第１の電極のガスの圧力である第１の圧力と、前記第２の電極のガスの圧力である第２の圧力とを制御可能な圧力調整部と、
前記燃料電池の停止時において、前記第１の圧力が前記第２の圧力より高くなるように前記圧力調整部を制御する制御部と、を備える燃料電池システム。
【００２６】
この構成によれば、燃料電池は、燃料電池の停止時において、膜電極接合体の撥水層と接触する面に形成される第１の電極の圧力が、膜電極接合体の撥水層と接触する面と反対の面に形成される第２の電極の圧力より高くなるように制御されるため、燃料電池の発電性能や耐久性の向上を図ることができる。
【００２７】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、膜電極接合体とガス拡散層との接合方法や、触媒電極層とガス拡散層との接合体と電解質膜との接合方法を工程の一部に含む燃料電池の製造方法や、燃料電池に用いられる積層体の製造方法、製造装置、および、これらの方法を装置に実行させるための制御プログラムなどの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施例におけるＭＥＡとガス拡散層との接合方法の流れを示すフローチャートである。
【図２】第１実施例における接合方法を実施するための加圧装置とＭＥＡおよびガス拡散層を含む積層体の概略構成を例示した説明図である。
【図３】ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体を加圧する工程を説明するための説明図である。
【図４】ＭＥＧＡの断面構成を説明するための説明図である。
【図５】第２実施例における流体加圧装置とＭＥＡおよびガス拡散層を含む積層体の概略構成を例示した説明図である。
【図６】第３実施例における流体加圧装置の概略構成を例示した説明図である。
【図７】第４実施例における燃料電池システムの概略構成を例示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００３０】
Ａ．第１実施例：
ここでは、固体高分子型の燃料電池に用いられる膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assemblyとも呼ぶ）と、ガス拡散層とを接合するための接合方法について説明する。本実施例で用いられるＭＥＡ、ガス拡散層、および、これらを接合するための加圧装置の概略構成については、以下の接合方法の説明の中で示す。
【００３１】
図１は、第１実施例におけるＭＥＡとガス拡散層との接合方法の流れを示すフローチャートである。図２は、第１実施例における接合方法を実施するための加圧装置とＭＥＡおよびガス拡散層を含む積層体の概略構成を例示した説明図である。本実施例では、図２に示す流体加圧装置１００を用いて、ＭＥＡとガス拡散層を含む積層体を流体により圧縮してＭＥＡとガス拡散層の接合をおこなう。
【００３２】
本実施例に係る接合方法を実施するために、まず、ＭＥＡ２１０およびガス拡散層２２０を用意する（ステップＳ１１０）。また、ＭＥＡ２１０とガス拡散層２２０とを積層し、外周部にシールガスケット２５０を形成した積層体（以後「ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体」とも呼ぶ）２００を作成する。ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００に含まれるＭＥＡ２１０は、電解質膜２１１と触媒電極層２１２を備えている。
【００３３】
電解質膜２１１は、固体高分子材料としてのフッ素系スルホン酸ポリマーにより形成された高分子電解質膜（例えばナフィオン(登録商標)膜：ＮＲＥ２１２）であり、湿潤状態において良好なプロトン伝導性を有する。なお、電解質膜２１１としては、ナフィオン(登録商標)に限定されず、例えば、アシプレックス（登録商標）やフレミオン（登録商標）等の他のフッ素系スルホン酸膜を用いてもよい。また、電解質膜２１１として、フッ素系ホスホン酸膜、フッ素系カルボン酸膜、フッ素炭化水素系グラフト膜、炭化水素系グラフト膜、芳香族膜等を用いてもよいし、ＰＴＦＥ、ポリイミド等の補強材を含む機械的特性を強化した複合高分子膜を用いてもよい。
【００３４】
触媒電極層２１２は、電解質膜２１１の両側にそれぞれ配置され、燃料電池に使用されたときに一方がアノード電極として機能し、他方がカソード電極として機能する。触媒電極層２１２は、例えば、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（触媒担持担体）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）を含んで構成されている。導電性担体としては、カーボン粒子の他に、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のほか、炭化ケイ素などに代表される炭素化合物等を用いることができる。また、触媒金属としては、白金の他に、例えば、白金合金、パラジウム、ロジウム、金、銀、オスミウム、イリジウム等を用いることができる。
【００３５】
本実施例のＭＥＡ２１０は、例えば、触媒担持担体と高分子電解質とを含む触媒インクを電解質膜２１１に塗布することにより作製することができる。また、ＭＥＡ２１０は、基材に塗布した触媒インクを乾燥させて作製した触媒層シートを電解質膜表面に圧着して作製することもできる。
【００３６】
ガス拡散層２２０は、電極反応に用いられる反応ガス（アノードガスおよびカソードガス）を電解質膜２１１の面方向に沿って拡散させる層であり、多孔質の拡散層用基材により構成されている。拡散層用基材としては、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を用いることができる。また、ガス拡散層２２０は、撥水性を得るために、拡散層用基材が、撥水ペーストによりコーティング（撥水処理）され、撥水層２２１が形成されている。なお、撥水ペーストとしては、例えば、カーボン粉末と撥水性樹脂（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等）との混合溶液を用いることができる。撥水層２２１は、拡散基礎層２２２よりも微細な気孔を有するいわゆるＭＰＬ層（Micro Porous Layer）である。撥水層２２１は、微細な気孔における毛細管現象を利用して、電気化学反応で生じた生成水を拡散基礎層２２２へと排出する役割を果たす。撥水層２２１は、拡散基礎層２２２と共にガス拡散層２２０を形成する。
【００３７】
ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００は、ＭＥＡ２１０と、ガス拡散層２２０とを、ガス拡散層２２０の撥水層２２１がＭＥＡ２１０と接触するように積層されている。シールガスケット２５０は、シリコーンゴムを用いて射出成形により形成することができる。
【００３８】
次に、用意したＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００を流体加圧装置１００（図２）にセットする（ステップＳ１２０）。流体加圧装置１００は、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００を流体（ここでは空気）により加圧してＭＥＡ２１０とガス拡散層２２０とを圧着するための装置であり、気密キャップ１１０と、ホットプレート１２０と、流体供給部１３０とを備えている。
【００３９】
気密キャップ１１０は、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００のＭＥＡ２１０側に気密の空間（以後、「中空部」とも呼ぶ）１１２を形成するための蓋部材であり、中空部１１２の気密を保つための気密保持部１１５を備えている。気密保持部１１５は、ゴムなどにより形成され、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００のシールガスケット２５０と接触することにより、気密キャップ１１０とＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００との間の気密を保持する。流体加圧装置１００は、この中空部１１２の内部の温度を検出するための図示しない温度検出部を備えている。
【００４０】
ホットプレート１２０は、上面にＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００を配置可能な平板状の外形を備えている。ホットプレート１２０は、内部に図示しない発熱体を備え、上部に配置されたＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００や、気密キャップ１１０とＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００との間に形成される中空部１１２の内部のガスを加熱することができる。また、ホットプレート１２０の上部は、上部がガスを透過可能な多孔質部材１２１により形成されている。多孔質部材１２１は、ガス抜き管１２２を介して外気と連通している。このガス抜き管１２２は、多孔質部材１２１上に配置されたＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００をガスによって圧縮したときに、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００の下部に存在するガスを外部に排出するために利用される。
【００４１】
流体供給部１３０は、コンプレッサー１３１と、ガス供給管１３３と、ガス圧検出部１３５とを備えている。コンプレッサー１３１は、ガス供給管１３３を介して中空部１１２に空気を供給する。ガス圧検出部１３５は、ガス供給管１３３の内部の圧力を検出する。ガス供給管１３３の内部の圧力は、中空部１１２の圧力とほぼ等しいため、ガス圧検出部１３５により中空部１１２の圧力を検出することができる。
【００４２】
本実施例では、流体供給部１３０は、コンプレッサー１３１によって流体としての空気を中空部１１２に供給するが、流体供給部１３０は、空気以外の流体を中空部１１２に供給する構成であってもよい。例えば、流体供給部１３０は、窒素が充填されたタンクを備え、中空部１１２に窒素ガスを供給する構成であってもよい。また、流体供給部１３０が供給する流体は、気体に限定されず、液体であってもよい。例えば、流体供給部１３０は、ヘキサンを収容したタンクを備え、中空部１１２にヘキサンを供給する構成であってもよい。なお、中空部１１２に液体を供給する場合には、非極性溶媒とすることが望ましい。
【００４３】
この流体加圧装置１００にＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００をセットする際には、まず、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００のガス拡散層２２０側をホットプレート１２０の上面に接触させて配置する。そして、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００のＭＥＡ２１０側から、気密保持部１１５とシールガスケット２５０とを接触させるようにしてＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００上に気密キャップ１１０を配置する。これにより、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００のセットが完了する。その後、流体加圧装置１００によりＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００を上方から加圧する（ステップＳ１３０）。
【００４４】
図３は、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体を加圧する工程を説明するための説明図である。図３では、流体加圧装置１００、および、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００を模式的に示している。図３（ａ）に示すように、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００を流体加圧装置１００にセットした状態でコンプレッサー１３１を駆動させて中空部１１２に空気を供給し、中空部１１２内部の圧力を上昇させる。また、ホットプレート１２０によりＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００や中空部１１２内のガスの加熱をおこなう。例えば、中空部１１２内の温度を１３０℃、圧力を１．２ＭＰａとして３分間、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００の圧縮をおこなうことが好ましい。
【００４５】
ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００は、ガス拡散層２２０側がホットプレート１２０により支持された状態で、ＭＥＡ２１０側からガスによって加圧されることによって、ＭＥＡ２１０とガス拡散層２２０との積層方向に圧縮される。ガス拡散層２２０の撥水層２２１の表面には凹凸があるため、圧縮によってＭＥＡ２１０は、図３（ｂ）に示すように、撥水層２２１の表面形状に追従して変形する。これによって、ＭＥＡ２１０とガス拡散層２２０の撥水層２２１との接触領域を増加させて、ＭＥＡ２１０と撥水層２２１との接合性を高めることができる。
【００４６】
また、本実施例の流体加圧装置１００は、多孔質部材１２１とガス抜き管１２２を備えているため、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００を圧縮したときに、ＭＥＡ２１０とガス拡散層２２０の撥水層２２１との間の空隙に存在するガスを、多孔質部材１２１を経由してガス抜き管１２２から流体加圧装置１００の外部に排出することができる。この結果、ＭＥＡ２１０と撥水層２２１との接合性をより高めることができる。また、本実施例の流体加圧装置１００は、圧縮時にホットプレート１２０によりＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００を加熱しつつ支持するため、ＭＥＡ２１０に含まれる樹脂を軟化させて撥水層２２１の表面形状への追従性を高めることができる。これによって、ＭＥＡ２１０と撥水層２２１との接合性をより高めることができる。
【００４７】
上記の圧縮の後、中空部１１２の内部のガスを抜いて中空部１１２の内部のガスの圧力を低下させて、ＭＥＡ２１０とガス拡散層２２０の撥水層２２１とが接合されたＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００を取り出す。これにより、ＭＥＡとガス拡散層との接合が終了する。
【００４８】
ＭＥＡ２１０とガス拡散層２２０の撥水層２２１とが接合されたＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００は、以後、ＳＧＭＥＡＧＤＬ接合体２００とも呼ぶ。ＳＧＭＥＡＧＤＬ接合体２００のＭＥＡ２１０側に、ガス拡散層を積層することによって、ＭＥＡ２１０の両側にガス拡散層が配置された、いわゆる、ガス拡散層付膜電極接合体（ＭＥＧＡ：Membrane-Electrode＆Gas. Diffusion Layer Assemblyとも呼ぶ）を作成することができる。ＭＥＧＡの一例を以下に示す。
【００４９】
図４は、ＭＥＧＡの断面構成を説明するための説明図である。図４では、シールガスケット２５０について図示を省略している。ＳＧＭＥＡＧＤＬ接合体２００の上側に配置されるガス拡散層３２０は、ＳＧＭＥＡＧＤＬ接合体２００に含まれているガス拡散層２２０と同様に、撥水層３２１と、拡散基礎層３２２とを備えている。ＳＧＭＥＡＧＤＬ接合体２００とガス拡散層３２０とを、ガス拡散層３２０の撥水層３２１がＭＥＡ２１０と接触するように積層する。その後、ガス拡散層３２０の周囲にシール材を形成してＳＧＭＥＡＧＤＬ接合体２００のシールガスケット２５０（図３）と一体化することによりＭＥＧＡ３０が完成する。
【００５０】
ＭＥＧＡ３０は、アノード電極およびカソード電極として、図４に示すように、接合極４１０と非接合極４２０とを備えている。接合極４１０は、流体加圧装置１００による加圧によって、ＭＥＡ２１０とガス拡散層２２０の撥水層２２１とが接合されている接合面４１２を有している電極層である。非接合極４２０は、ＭＥＡ２１０とガス拡散層３２０の撥水層３２１とが接合されていない非接合面４２２を有している電極層である。ＭＥＧＡ３０は、接合極４１０と非接合極４２０のどちらをアノード電極もしくはカソード電極として用いてもよい。このＭＥＧＡ３０を図示しない一対のセパレータにより挟持することにより燃料電池セルを作成することができる。
【００５１】
以上説明した、本実施例に係る接合方法によれば、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００のガス拡散層２２０側を支持した状態で、ＭＥＡ２１０側から流体を用いて圧力を加えることによりＭＥＡ２１０とガス拡散層２２０とを接合するため、ＭＥＡ２１０とガス拡散層２２０との間の接合性の向上を図ることができる。ガス拡散層２２０の撥水層２２１の表面には凹凸があるため、圧縮によってＭＥＡ２１０は、図３（ｂ）に示すように、撥水層２２１の表面形状に追従して変形する。これによって、ＭＥＡ２１０とガス拡散層２２０の撥水層２２１との接触領域を増加させて、ＭＥＡ２１０と撥水層２２１との接合性を高めることができる。
【００５２】
なお、従来から、ホットプレスによってＭＥＡとガス拡散層とを接合する技術が知られている。しかし、ガス拡散層の撥水層や基材の表面には凹凸部があるため、ＭＥＡとガス拡散層とを接触させた状態でホットプレスをおこなうと、ＭＥＡがガス拡散層から受ける面圧にムラが生じることや、ＭＥＡとガス拡散層との界面に隙間が生じてしまうといった不具合があった。撥水層の表面とＭＥＡの表面との隙間をなくすために、撥水層やＭＥＡの表面を高精度に平滑にするためには、複雑な作業工程が必要となる問題があった。しかし、本実施例によれば、ガス拡散層の表面に凹凸部がある場合であっても、ＭＥＡがガス拡散層の表面形状に追従して変形するため、複雑な作業工程を要することなく、ＭＥＡとガス拡散層との接合性を高めることができる。
【００５３】
Ｂ．第２実施例：
図５は、第２実施例における流体加圧装置とＭＥＡおよびガス拡散層を含む積層体の概略構成を例示した説明図である。第２実施例が第１実施例と異なる点は、流体加圧装置１００ａのホットプレート１２０ａの構成と、流体加圧装置１００ａに設置される積層体２０１の構成の２点である。すなわち、第２実施例のホットプレート１２０ａには、多孔質部材１２１（図２）が設けられていない点で第１実施例のホットプレート１２０と異なっている。また、流体加圧装置１００ａに設置される積層体２０１は、第１実施例で用いたＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００に、さらに多孔質部材２３０と、セパレータ２４０とが積層されたものである。以後、この積層体２０１を「ＳＧＭＥＡＧＤＬＳＰ積層体２０１」とも呼ぶ。セパレータ２４０には、ガスマニホールド２４２が設けられており、このガスマニホールド２４２は、ホットプレート１２０ａのガス抜き管１２２ａと連通する。第２実施例の他の構成は、第１実施例と同じである。
【００５４】
多孔質部材２３０は、例えば、発泡焼結金属体等の導電性多孔体により構成することができる。本実施例では、多孔質部材２３０としてチタン発泡焼結金属体を用いている。なお、多孔質部材２３０は、チタンのほか、ステンレス、ニッケルもしくは銅等の発泡焼結金属体であってもよい。また、多孔質部材２３０は、発泡焼結金属体のほかに、エキスパンドメタル等であってもよい。
【００５５】
セパレータ２４０は、ガス遮断性および電子伝導性を有する部材によって構成することができる。ガス遮断性および電子伝導性を有する部材とは、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等のカーボン製部材や、プレス成形したステンレス鋼などの金属部材などである。
【００５６】
流体加圧装置１００ａは、ホットプレート１２０ａに多孔質部材１２１（図２）を備えていないが、ＳＧＭＥＡＧＤＬＳＰ積層体２０１が多孔質部材２３０とセパレータ２４０を備えているため、ＳＧＭＥＡＧＤＬＳＰ積層体２０１を圧縮したときに、ガス拡散層２２０の撥水層２２１とＭＥＡ２１０との間のガスを、多孔質部材２３０およびセパレータ２４０のガスマニホールド２４２を経由してガス抜き管１２２ａから外部に排出することができる。よって、第１実施例の流体加圧装置１００と同様にＭＥＡ２１０と撥水層２２１との接合性をより高めることができる。
【００５７】
Ｃ．第３実施例：
図６は、第３実施例における流体加圧装置の概略構成を例示した説明図である。第３実施例が第１実施例と異なる点は、流体供給部１３０ｂの構成のみである。すなわち、第３実施例の流体加圧装置１００ｂは、流体供給部１３０ｂに加湿器１３７を備えている。第３実施例の他の構成は、第１実施例と同じである。
【００５８】
第３実施例における接合方法は、ステップＳ１３０（図１）において、中空部１１２に供給される空気が加湿器１３７によって加湿されている点のみが第１実施例の接合方法と異なる。具体的には、ステップＳ１３０において、流体加圧装置１００ｂによりＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００を加圧するときに、流体供給部１３０ｂは、ガス供給管１３３上に設置された加湿器１３７によりガス供給管１３３を流通する空気を相対湿度が７０％ＲＨとなるように加湿して中空部１１２に供給する。なお、第３実施例においても、ホットプレート１２０による加熱により、中空部１１２内の温度を１３０℃、圧力を１．２ＭＰａとして３分間、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００の圧縮をおこなった。第３実施例の流体加圧装置１００ｂは、圧縮時に中空部１１２に供給される空気が加湿されているため、中空部１１２内の水分によりＭＥＡ２１０に含まれる樹脂を軟化させて撥水層２２１の表面形状への追従性を高めることができる。これによって、ＭＥＡ２１０と撥水層２２１との接合性をより高めることができる。
【００５９】
以上説明した、本実施例に係る接合方法によれば、流体加圧装置は、流体供給部に加湿器を備えているため、ＭＥＡ２１０と撥水層２２１との接合性をより高めることができる。具体的には、流体加圧装置１００ｂは、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００の圧縮時に、ＭＥＡ２１０に対して水分を供給しつつ加熱した状態で加圧する。ＭＥＡ２１０に含まれる樹脂は、水分の供給や加熱により軟化するため、ＭＥＡ２１０に対して、水分を供給しつつ加熱した状態で加圧することにより、撥水層２２１の表面形状への追従性を高めることができる。ＭＥＡ２１０の追従性を高めることにより、ＭＥＡ２１０と撥水層２２１との接合性をより高めることができる。
【００６０】
Ｄ．第４実施例：
第１実施例から第３実施例は、ＭＥＡとガス拡散層との接合方法について説明したが、第４実施例では、前述した実施例のいずれかにより作成されたＭＥＧＡを含む燃料電池システムの制御方法について説明する。
【００６１】
図７は、第４実施例における燃料電池システムの概略構成を例示した説明図である。燃料電池システム１０は、燃料電池４０と、燃料電池４０に供給する水素を貯蔵する水素タンク５０と、燃料電池４０に空気を供給するためのコンプレッサー６０と、燃料電池４０の内部の圧力を調整するための圧力調整ユニット７０と、燃料電池システム１０全体の制御をおこなう制御部８０とを備えている。
【００６２】
燃料電池４０は、図４で示したＭＥＧＡ３０の両側に、それぞれ多孔質部材２３０、３３０と、セパレータ２４０、３４０を配置して構成される単セルを複数備えることにより構成されている。なお、燃料電池４０は、図４で示したＭＥＧＡ３０を含まない単セルを一部に含んでいてもよい。また、本実施例では、ＭＥＧＡ３０の非接合極４２０をアノード電極とし、接合極４１０をカソード電極として説明するが、非接合極４２０をカソード電極とし、接合極４１０をアノード電極とする構成であってもよい。
【００６３】
水素タンク５０に貯蔵された燃料ガスとしての水素は、減圧弁５２によって減圧された後に水素ガス供給路５３に放出され、水素ガス供給路５３に設けられた圧力調整弁５４によって所定の圧力に調整されて、燃料電池４０に供給される。燃料電池４０に供給された水素を含有するガス（アノード供給ガス）は、各単セルのアノード電極に供給され、発電に利用される。各単セルにおいて利用されなかった水素を含有するガス（アノード排ガス）は、アノード排ガス路５５を介して燃料電池４０の外部に排出される。
【００６４】
コンプレッサー６０は、外部から取り込んだ酸化ガスとしての空気を加圧し、酸化ガス供給路６２を介して燃料電池４０に供給する。燃料電池４０に供給された酸素を含む空気（カソード供給ガス）は、各単セルおカソード電極に供給され、発電に利用される。各単セルにおいて利用されなかった空気（カソード排ガス）は、カソード排ガス路６３を介して燃料電池４０の外部に排出される。
【００６５】
燃料電池システム１０は、さらに、４つの封止弁５６、５７、６４、６５と、アノード側ガス圧力検出部５８と、カソード側ガス圧力検出部６６とを備えている。第１封止弁５６は、水素ガス供給路５３において、圧力調整弁５４と燃料電池４０との間に配置されている。第２封止弁５７は、アノード排ガス路５５に配置されている。第３封止弁６４は、酸化ガス供給路６２において、コンプレッサー６０と燃料電池４０との間に配置されている。第４封止弁６５は、カソード排ガス路６３に配置されている。
【００６６】
燃料電池システム１０は、第１封止弁５６と第２封止弁５７を閉弁することにより、燃料電池４０のアノード電極の内部を気密状態に保つことができる。また、燃料電池システム１０は、第３封止弁６４と第４封止弁６５を閉弁することにより、燃料電池４０のカソード電極の内部を気密状態に保つことができる。
【００６７】
アノード側ガス圧力検出部５８は、アノード排ガス路５５において、燃料電池４０と第２封止弁５７との間に配置され、アノード排ガス路５５の内部のガス圧力Ｐａを検出する。アノード側ガス圧力検出部５８は、燃料電池４０と第２封止弁５７との間の燃料電池４０付近に配置され、検出されるガス圧力Ｐａは、燃料電池４０のアノード電極内部のガス圧力とおおむね等しい。よって、以後、アノード側ガス圧力検出部５８により検出されるガス圧力Ｐａは、燃料電池４０のアノード電極内部のガス圧力として説明する。
【００６８】
カソード側ガス圧力検出部６６は、カソード排ガス路６３において、燃料電池４０と第４封止弁６５との間に配置され、カソード排ガス路６３の内部のガス圧力Ｐｃを検出する。カソード側ガス圧力検出部６６は、燃料電池４０と第４封止弁６５との間の燃料電池４０付近に配置され、検出されるガス圧力Ｐｃは、燃料電池４０のカソード電極内部のガス圧とおおむね等しい。よって、以後、カソード側ガス圧力検出部６６により検出されるガス圧力Ｐｃは、燃料電池４０のカソード電極内部のガス圧力として説明する。
【００６９】
圧力調整ユニット７０は、第１〜４封止弁５６、５７、６４、６５を閉弁した状態において、アノード電極内部のガス圧力Ｐａとカソード電極内部のガス圧力Ｐｃとを制御するための装置であり、内部にピストン７１とガイド７２とを備える。圧力調整ユニット７０は、内部に、ピストン７１により仕切られた２つの空間Ｖａ、Ｖｃを備え、一方の空間Ｖａが管路７３を介してアノード排ガス路５５のアノード側ガス圧力検出部５８と第２封止弁５７の間に接続されている。また、他方の空間Ｖｃが管路７４を介してカソード排ガス路６３のカソード側ガス圧力検出部６６と第４封止弁６５の間に接続されている。ピストン７１は、図示しないアクチュエータにより制御され、ガイド７２に沿って２つの空間Ｖａ、Ｖｃの容積を変化させるように駆動する。すなわち、圧力調整ユニット７０は、空間Ｖａを小さく、空間Ｖｃを大きくするようにピストン７１を移動させることにより、アノード電極内部のガス圧力Ｐａを上昇させ、カソード電極内部のガス圧力Ｐｃを減少させる。一方、空間Ｖａを大きく、空間Ｖｃを小さくするようにピストン７１を移動させることにより、アノード電極内部のガス圧力Ｐａを減少させ、カソード電極内部のガス圧力Ｐｃを上昇させる。
【００７０】
制御部８０は、図示しないＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータである。制御部８０は、アノード側ガス圧力検出部５８やカソード側ガス圧力検出部６６などからの信号を受領し、受領した信号に基づき燃料電池システム１０を構成する各部の制御を行う。本実施例の制御部８０は、燃料電池４０の運転時（発電時）および停止時において、アノード電極の内部のガス圧力がカソード電極の内部のガス圧力より高くなるように燃料電池システム１０の各部の制御をおこなう。すなわち、制御部８０は、燃料電池４０の運転時および停止時において、ＭＥＧＡ３０の非接合極４２０の内部のガス圧力が接合極４１０の内部のガス圧力より高くなるように燃料電池システム１０の各部の制御をおこなう。制御部８０による制御方法の具体的な内容は以下に説明する。
【００７１】
はじめに、燃料電池４０の運転時における制御部８０の制御方法について説明する。制御部８０は、第１〜４封止弁５６、５７、６４、６５を開弁した状態において、減圧弁５２や圧力調整弁５４を制御して、燃料電池４０のアノード電極にアノード供給ガスを供給し、コンプレッサー６０を制御して、燃料電池４０のカソード電極にカソード供給ガスを供給して燃料電池４０を運転状態にする。
【００７２】
制御部８０は、燃料電池４０の運転時にアノード側ガス圧力検出部５８とカソード側ガス圧力検出部６６から、アノード電極内部のガス圧力Ｐａとカソード電極内部のガス圧力Ｐｃを検出する。制御部８０は、アノード電極内部のガス圧力Ｐａがカソード電極内部のガス圧力Ｐｃの圧力より低い場合（Ｐａ＜Ｐｃ）、コンプレッサー６０を制御して燃料電池４０に供給されるカソード供給ガスの圧力を低下させたり、減圧弁５２や圧力調整弁５４を制御して燃料電池４０に供給されるアノード供給ガスの圧力を上昇させることにより、アノード電極内部のガス圧力Ｐａがカソード電極内部のガス圧力Ｐｃより高くなる（Ｐａ＞Ｐｃ）ようにする。すなわち、制御部８０は、ＭＥＧＡ３０の非接合極４２０の内部の圧力が接合極４１０の内部の圧力よりも高くなるように燃料電池システム１０の各部を制御する。
【００７３】
続いて、燃料電池４０の停止時における制御部８０の制御内容について説明する。制御部８０は、第１〜４封止弁５６、５７、６４、６５を閉弁した状態において、アノード側ガス圧力検出部５８とカソード側ガス圧力検出部６６から、アノード電極内部のガス圧力Ｐａとカソード電極内部のガス圧力Ｐｃを検出する。制御部８０は、アノード電極内部のガス圧力Ｐａがカソード電極内部のガス圧力Ｐｃの圧力より低い場合（Ｐａ＜Ｐｃ）、圧力調整ユニット７０を制御して、アノード電極内部のガス圧力Ｐａがカソード電極内部のガス圧力Ｐｃより高くなる（Ｐａ＞Ｐｃ）ようにする。すなわち、燃料電池４０の運転停止時も運転時と同様に、制御部８０は、ＭＥＧＡ３０の非接合極４２０の内部の圧力が接合極４１０の内部の圧力よりも大きくなるように燃料電池システム１０の各部を制御する。
【００７４】
本実施例のアノード電極内部のガス圧力Ｐａは、特許請求の範囲における「第１の圧力」に該当する。本実施例のカソード電極内部のガス圧力Ｐｃは、特許請求の範囲における「第２の圧力」に該当する。本実施例の圧力調整ユニット７０は、特許請求の範囲における「圧力調整部」に該当し、制御部８０は、特許請求の範囲における「制御部」に該当する。
【００７５】
なお、本実施例では、ＭＥＧＡ３０の非接合極４２０をアノード電極とし、接合極４１０をカソード電極として説明したが、非接合極４２０をカソード電極とし、接合極４１０をアノード電極とした場合には、制御部８０は、燃料電池４０の運転時（発電時）および停止時において、カソード電極内部のガス圧力Ｐｃがアノード電極内部のガス圧力Ｐａの圧力より低い場合（Ｐｃ＜Ｐａ）に、カソード電極内部のガス圧力Ｐｃがアノード電極内部のガス圧力Ｐａより高くなる（Ｐｃ＞Ｐａ）ように燃料電池システム１０の各部を制御する。
【００７６】
以上説明した、本実施例に係る燃料電池システムによれば、制御部８０は、燃料電池４０の運転時や停止時において、ＭＥＧＡ３０の非接合極４２０の内部の圧力が接合極４１０の内部の圧力よりも大きくなるように燃料電池システム１０の各部を制御するため、燃料電池の発電性能や耐久性の向上を図ることができる。具体的には、図７において、非接合極４２０側であるガス拡散層３２０や多孔質部材３３０の内部の圧力を高くすると、ＭＥＡ２１０は、接合極４１０側の撥水層２２１側に押圧される。そのため、ＭＥＡ２１０と撥水層２２１との間の接合面４１２に剥離力が生じず、接合面の剥離による発電性能の低下や、故障の発生などを抑制することができる。
【００７７】
Ｅ．変形例：
なお、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。
【００７８】
Ｅ−１．変形例１：
第１〜３実施例では、流体加圧装置１００によるＭＥＡ２１０とガス拡散層２２０との接合方法について説明したが、本発明に係る接合方法は、ＭＥＡ２１０とガス拡散層２２０との間の接合に限定されない。例えば、触媒電極層が形成されたガス拡散層と、電解質膜とを用意し、ガス拡散層と電解質膜が接触するように積層し、流体加圧装置によりガス拡散層と電解質膜との接合をおこなってもよい。この場合には、ガス拡散層と電解質膜との間の接合性の向上を図ることができる。
【００７９】
また、触媒電極層が接合された電解質膜と、触媒電極層が接合されたガス拡散層とを用意し、互いの触媒電極層が接触するように積層し、流体加圧装置により触媒電極層同士の接合をおこなってもよい。この場合には、触媒電極層同士の接合性の向上を図ることができる。
【００８０】
また、本実施例では、ＭＥＡ２１０と、ガス拡散層２２０との接合について説明したが、本発明に係る接合方法は、ＭＥＡ２１０の代わりに、電解質膜の一方のみに触媒電極層が形成された接合体と、ガス拡散層との接合にも適用することができる。
【００８１】
Ｅ−２．変形例２：
第１〜３実施例では、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００に含まれるガス拡散層２２０は、撥水層２２１を備えているものとして説明したが、本発明に係る接合方法は、撥水層を備えていないガス拡散層とＭＥＡとの接合にも適用することができる。また、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００は、シールガスケット２５０を備えているものとして説明したが、流体加圧装置１００は、シールガスケット２５０を備えていない積層体であってもＭＥＡとガス拡散層との接合をおこなうことができる。
【００８２】
Ｅ−３．変形例３：
第２実施例では、ＳＧＭＥＡＧＤＬＳＰ積層体２０１は、多孔質部材２３０を備えるものとして説明したが、ＳＧＭＥＡＧＤＬＳＰ積層体２０１は、多孔質部材２３０を備えず、代わりにセパレータ２４０に溝などのガス流路が形成されていてもよい。この場合であっても、ＳＧＭＥＡＧＤＬＳＰ積層体２０１を圧縮したときに、ガス拡散層２２０の撥水層２２１とＭＥＡ２１０との間の空隙に存在するガスを、セパレータ２４０のガス流路を経由してガスマニホールド２４２からＳＧＭＥＡＧＤＬＳＰ積層体２０１の外部に排出することができる。よって、第１実施例の流体加圧装置１００と同様にＭＥＡ２１０と撥水層２２１との接合性をより高めることができる。
【００８３】
Ｅ−４．変形例４：
第１〜３実施例では、流体加圧装置１００は、気密キャップ１１０と、ホットプレート１２０とを備えているものとして説明したが、本発明に係る接合方法は、これら以外の構成であっても実現することができる。例えば、複数の仕切部材によって、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００のＭＥＡ２１０側に中空部１１２を形成可能であれば、流体加圧装置１００は、気密キャップ１１０を備えていなくてもよいし、ホットプレート以外の発熱体によって、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００や中空部１１２の内部のガスを加熱可能であれば、流体加圧装置１００は、ホットプレート１２０を備えていなくてもよい。なお、流体加圧装置１００は、ホットプレートなどによる加熱をおこなわず、ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体２００の圧縮のみをおこなう構成であってもよい。
【００８４】
Ｅ−５．変形例５：
第４実施例では、制御部８０は、圧力調整ユニット７０によって、燃料電池４０の停止時に、アノード電極内部のガス圧力Ｐａとカソード電極内部のガス圧力Ｐｃとを制御するものとして説明したが、燃料電池４０の停止時に、アノード電極内部のガス圧力Ｐａとカソード電極内部のガス圧力Ｐｃを変更可能な手段またはＰａ＝Ｐｃとなる燃料電池システムであれば、圧力調整ユニット７０を備えていなくてもよい。例えば、燃料電池システム１０は、制御部８０による、第１〜４封止弁５６、５７、６４、６５の開弁の程度の制御によって、アノード電極内部のガス圧力Ｐａとカソード電極内部のガス圧力Ｐｃを変更可能であれば、圧力調整ユニット７０を備えていなくてもよい。
【００８５】
また、燃料電池システム１０は、アノード側ガス圧力検出部５８とカソード側ガス圧力検出部６６を備えるものとして説明したが、アノード電極内部のガス圧力Ｐａとカソード電極内部のガス圧力Ｐｃとの差圧と閾値との関係により動作する機構を備えれば、アノード側ガス圧力検出部５８やカソード側ガス圧力検出部６６を備えていなくてもよい。例えば、燃料電池システム１０は、アノード電極内部のガス圧力Ｐａとカソード電極内部のガス圧力Ｐｃとの差圧が閾値以下となるとオンになるスイッチを備え、スイッチのオンによりコンプレッサー６０や圧力調整弁５４、もしくは、圧力調整ユニット７０が操作する構成としてもよい。
【００８６】
Ｅ−６．変形例６：
第４実施例では、制御部８０は、燃料電池４０の運転時および停止時に、アノード電極内部のガス圧力Ｐａがカソード電極内部のガス圧力Ｐｃの圧力より低い場合（Ｐａ＜Ｐｃ）に、アノード電極内部のガス圧力Ｐａがカソード電極内部のガス圧力Ｐｃより高くなる（Ｐａ＞Ｐｃ）ように燃料電池システム１０の各部を制御するものとして説明したが、制御部８０は、アノード電極内部のガス圧力Ｐａとカソード電極内部のガス圧力Ｐｃとの差が予め設定された閾値Ｔｈより小さい場合（Ｐａ＞Ｐｃ＞Ｐａ−Ｔｈ）に、アノード電極内部のガス圧力Ｐａとカソード電極内部のガス圧力Ｐｃとの差が閾値Ｔｈ以上になるように燃料電池システム１０の各部を制御してもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１０…燃料電池システム
３０…ＭＥＧＡ
４０…燃料電池
５０…水素タンク
５２…減圧弁
５３…水素ガス供給路
５４…圧力調整弁
５５…アノード排ガス路
５６…第１封止弁
５７…第２封止弁
５８…アノード側ガス圧力検出部
６０…コンプレッサー
６２…酸化ガス供給路
６３…カソード排ガス路
６４…第３封止弁
６５…第４封止弁
６６…カソード側ガス圧力検出部
７０…圧力調整ユニット
７１…ピストン
７２…ガイド
７３，７４…管路
８０…制御部
１００…流体加圧装置
１１０…気密キャップ
１１５…気密保持部
１２０…ホットプレート
１２１…多孔質部材
１２２…ガス抜き管
１３０…流体供給部
１３１…コンプレッサー
１３３…ガス供給管
１３５…ガス圧検出部
１３７…加湿器
２００…ＳＧＭＥＡＧＤＬ積層体
２０１…ＳＧＭＥＡＧＤＬＳＰ積層体
２１０…ＭＥＡ
２１１…電解質膜
２１２…触媒電極層
２２０…ガス拡散層
２２１…撥水層
２２２…拡散基礎層
２３０…多孔質部材
２４０…セパレータ
２５０…シールガスケット
３２０…ガス拡散層
３２１…撥水層
３２２…拡散基礎層
３３０…多孔質部材
３４０…セパレータ
４１０…接合極
４１２…接合面
４２０…非接合極
４２２…非接合面
【図１】
2012178231.tif 000003
【図２】
2012178231.tif 000004
【図３】
2012178231.tif 000005
【図４】
2012178231.tif 000006
【図５】
2012178231.tif 000007
【図６】
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【図７】
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