(57)【要約】【課題】接着剤の内部に空間が惹起されることがなく、簡単な工程で、電解質膜・電極構造体と樹脂枠部材とを強固且つ良好に接合することを可能にする。【解決手段】樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０の製造方法は、固体高分子電解質膜１８と樹脂枠部材２４との接合部位に、液状接着剤２６ａを塗布する工程と、前記液状接着剤２６ａが塗布された前記接合部位に対して荷重を付与するとともに、付与される前記荷重を段階的に増加させる工程と、を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜の一方の面には、第１電極が設けられ、前記固体高分子電解質膜の他方の面には、第２電極が設けられるとともに、前記第１電極の平面寸法は、前記第２電極の平面寸法よりも大きな寸法に設定される段差ＭＥＡと、
前記固体高分子電解質膜の、前記第２電極の外方に露呈する外周面に、接着剤層により接合される樹脂枠部材と、
を有する燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法であって、
前記固体高分子電解質膜と前記樹脂枠部材との接合部位に、液状の接着剤を塗布する工程と、
前記液状の接着剤が塗布された前記接合部位に対して荷重を付与するとともに、付与される前記荷重を段階的に増加させる工程と、
を有することを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法において、前記荷重は、第１荷重、前記第１荷重よりも小さな第２荷重及び前記第１荷重よりも大きな第３荷重の順に、付与されることを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の製造方法において、前記荷重は、第１荷重、前記第１荷重よりも小さな第２荷重及び前記第１荷重と同一の第３荷重の順に、付与されることを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の製造方法において、前記荷重は、第１荷重及び前記第１荷重よりも大きな第２荷重の順に、付与されることを特徴とする燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子電解質膜を第１電極及び第２電極で挟んだ段差ＭＥＡと、前記段差ＭＥＡの外周を周回する樹脂枠部材とを備える燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。燃料電池は、固体高分子電解質膜の一方の面にアノード電極が、前記固体高分子電解質膜の他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。アノード電極及びカソード電極は、それぞれ触媒層（電極触媒層）とガス拡散層（多孔質カーボン）とを有している。
【０００３】
電解質膜・電極構造体は、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持されることにより、発電セル（単位燃料電池）が構成されている。この発電セルは、所定の数だけ積層することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
【０００４】
電解質膜・電極構造体では、一方のガス拡散層が固体高分子電解質膜よりも小さな平面寸法に設定されるとともに、他方のガス拡散層が前記固体高分子電解質膜と略同一の平面寸法に設定される、所謂、段差ＭＥＡを構成する場合がある。その際、比較的高価な固体高分子電解質膜の使用量を削減させるとともに、薄膜状で強度が低い前記固体高分子電解質膜を保護するために、樹脂枠部材を組み込んだ樹脂枠付きＭＥＡが採用されている。
【０００５】
樹脂枠付きＭＥＡとして、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池スタックが知られている。この燃料電池スタックでは、樹脂枠部材は、第２電極よりも平面寸法の小さな第１電極の外周側に突出して固体高分子電解質膜の外周縁部に当接する内周端部を有している。そして、内周端部は、固体高分子電解質膜と第１電極の外周部との境界部位に配置されるとともに、接着剤層を介して前記固体高分子電解質膜の外周縁部に接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５６８３４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の接着剤層として、例えば、ホットメルト接着剤等の固形接着剤の他、液状接着剤が用いられている。その際、液状接着剤は、硬化させるために加熱を必要とする場合がある。しかしながら、特にＭＥＡは、吸湿し易い部材であるため、熱が付与されると、水分が蒸発してその水分や水蒸気が接着剤に浸入するおそれがある。これにより、接着剤の内部にボイド（気孔）が発生して空間が惹起されてしまい、接着剤層全体としての接着強度が低下するという問題がある。
【０００８】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、接着剤の内部に空間が惹起されることがなく、簡単な工程で、電解質膜・電極構造体と樹脂枠部材とを強固且つ良好に接合することが可能な燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法では、前記燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体は、段差ＭＥＡと樹脂枠部材とを備えている。段差ＭＥＡは、固体高分子電解質膜の一方の面には、第１電極が設けられ、前記固体高分子電解質膜の他方の面には、第２電極が設けられるとともに、前記第１電極の平面寸法は、前記第２電極の平面寸法よりも大きな寸法に設定されている。樹脂枠部材は、固体高分子電解質膜の、第２電極の外方に露呈する外周面に、接着剤層により接合されている。
【００１０】
この製造方法は、固体高分子電解質膜と樹脂枠部材との接合部位に、液状の接着剤を塗布する工程と、前記液状の接着剤が塗布された前記接合部位に対して荷重を付与するとともに、付与される前記荷重を段階的に増加させる工程と、を有している。
【００１１】
また、この製造方法では、荷重は、第１荷重、前記第１荷重よりも小さな第２荷重及び前記第１荷重よりも大きな第３荷重の順に、付与されることが好ましい。
【００１２】
さらに、この製造方法では、荷重は、第１荷重、前記第１荷重よりも小さな第２荷重及び前記第１荷重と同一の第３荷重の順に、付与されることが好ましい。
【００１３】
さらにまた、この製造方法では、荷重は、第１荷重及び前記第１荷重よりも大きな第２荷重の順に、付与されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、固体高分子電解質膜と樹脂枠部材との接合部位に対して荷重が付与されるとともに、付与される前記荷重が段階的に増加されている。このため、接着剤の内部にボイドが発生しても、荷重が増加されることにより、前記ボイドを押し出す、又は押し潰す、ことができる。従って、接着剤の内部に空間が惹起されることがなく、簡単な工程で、電解質膜・電極構造体と樹脂枠部材とを強固且つ良好に接合することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る製造方法が適用される樹脂枠付き電解質膜・電極構造体が組み込まれる固体高分子型発電セルの要部分解斜視説明図である。
【図２】前記発電セルの、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。
【図３】前記製造方法において、前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を構成するＣＣＭを形成する際の説明図である。
【図４】前記製造方法において、段差ＭＥＡに樹脂枠部材を接合する際の説明図である。
【図５】前記製造方法において、前記段差ＭＥＡと前記樹脂枠部材との接合作業の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る製造方法において、荷重制御の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る製造方法において、荷重制御の説明図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る製造方法において、荷重制御の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２に示すように、本発明に係る製造方法が適用される樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０は、横長（又は縦長）の長方形状の固体高分子型発電セル１２に組み込まれる。複数の発電セル１２は、例えば、矢印Ａ方向（水平方向）又は矢印Ｃ方向（重力方向）に積層されて燃料電池スタックが構成される。燃料電池スタックは、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池電気自動車（図示せず）に搭載される。
【００１７】
発電セル１２は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０を第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６で挟持する。第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６は、横長（又は縦長）の長方形状を有する。第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板や、カーボン部材等で構成される。
【００１８】
長方形状の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０は、段差ＭＥＡ１０ａを備える。段差ＭＥＡ１０ａは、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）１８と、前記固体高分子電解質膜１８を挟持するアノード電極（第１電極）２０及びカソード電極（第２電極）２２とを有する。固体高分子電解質膜１８は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用してもよい。
【００１９】
カソード電極２２は、固体高分子電解質膜１８及びアノード電極２０よりも小さな平面寸法（外形寸法）を有する。なお、上記の構成に代えて、アノード電極２０は、固体高分子電解質膜１８及びカソード電極２２よりも小さな平面寸法を有するように構成してもよい。その際、アノード電極２０は、第２電極となり、カソード電極２２は、第１電極となる。
【００２０】
図２に示すように、アノード電極２０は、固体高分子電解質膜１８の一方の面１８ａに接合される第１電極触媒層２０ａと、前記第１電極触媒層２０ａに積層される第１ガス拡散層２０ｂとを設ける。第１電極触媒層２０ａ及び第１ガス拡散層２０ｂは、同一の外形寸法を有するとともに、固体高分子電解質膜１８と同一（又は同一未満）の外形寸法に設定される。
【００２１】
カソード電極２２は、固体高分子電解質膜１８の面１８ｂに接合される第２電極触媒層２２ａと、前記第２電極触媒層２２ａに積層される第２ガス拡散層２２ｂとを設ける。第２電極触媒層２２ａ及び第２ガス拡散層２２ｂは、同一の平面寸法を有するとともに、固体高分子電解質膜１８の平面寸法よりも小さな平面寸法に設定される。固体高分子電解質膜１８の面１８ｂ側の外周縁部には、カソード電極２２の外方に露呈する露出面１８ｂｅが設けられる。
【００２２】
なお、第２電極触媒層２２ａと第２ガス拡散層２２ｂとは、同一の平面寸法に設定されているが、前記第２電極触媒層２２ａの平面寸法は、前記第２ガス拡散層２２ｂの平面寸法よりも大きな寸法（又は小さな寸法）を有してもよい。
【００２３】
第１電極触媒層２０ａは、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、第１ガス拡散層２０ｂの表面に一様に塗布されて形成される。第２電極触媒層２２ａは、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、第２ガス拡散層２２ｂの表面に一様に塗布されて形成される。
【００２４】
第１ガス拡散層２０ｂは、多孔性と導電性を有するマイクロポーラス層２０ｂ（ｍ）と、カーボンペーパ又はカーボンクロス等のカーボン層２０ｂ（ｃ）とから形成される。第２ガス拡散層２２ｂは、マイクロポーラス層２２ｂ（ｍ）と、カーボンペーパ又はカーボンクロス等のカーボン層２２ｂ（ｃ）とから形成される。第２ガス拡散層２２ｂの平面寸法は、第１ガス拡散層２０ｂの平面寸法よりも小さく設定される。第１電極触媒層２０ａ及び第２電極触媒層２２ａは、固体高分子電解質膜１８の両面に形成される。
【００２５】
樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０は、固体高分子電解質膜１８の外周を周回するとともに、前記固体高分子電解質膜１８の外周面に接合されるフィルム状の樹脂枠部材（樹脂成形体又は樹脂フィルム）２４を備える。
【００２６】
樹脂枠部材２４は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＬＣＰ（リキッドクリスタルポリマー）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、又はｍ−ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル樹脂）等で構成される。樹脂枠部材２４は、さらにＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）又は変性ポリオレフィン等で構成される。
【００２７】
樹脂枠部材２４は、平板状を有し、固体高分子電解質膜１８の露出面１８ｂｅに接合される接着面２４ａを設ける。接着面２４ａは、樹脂枠部材２４の内周端面２４ｅから外周端部に向かって所定の幅寸法ｈを有するとともに、前記内周端面２４ｅとカソード電極２２の外周端部との間には、隙間Ｓが形成される。幅寸法ｈは、樹脂枠部材２４の内周端面２４ｅから固体高分子電解質膜１８の外周端面１８ｅよりも内側に離間する範囲に設定される。
【００２８】
固体高分子電解質膜１８の露出面１８ｂｅと樹脂枠部材２４の接着面２４ａとの間には、液状接着剤２６ａによる接着剤層２６が設けられる。液状接着剤２６ａは、例えば、液状フッ素エラストマーやシリコーン系液状接着剤等が使用される。
【００２９】
図１に示すように、発電セル１２の矢印Ｂ方向（図１中、水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、冷却媒体入口連通孔３２ａ及び燃料ガス出口連通孔３４ｂが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔３０ａは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する一方、冷却媒体入口連通孔３２ａは、冷却媒体を供給する。燃料ガス出口連通孔３４ｂは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、冷却媒体入口連通孔３２ａ及び燃料ガス出口連通孔３４ｂは、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００３０】
発電セル１２の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給する燃料ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体を排出する冷却媒体出口連通孔３２ｂ、及び酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口連通孔３０ｂが設けられる。燃料ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体出口連通孔３２ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔３０ｂは、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００３１】
第２セパレータ１６の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０に向かう面１６ａには、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス出口連通孔３０ｂとに連通して矢印Ｂ方向に延在する複数本の酸化剤ガス流路３６が設けられる。
【００３２】
第１セパレータ１４の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０に向かう面１４ａには、燃料ガス入口連通孔３４ａと燃料ガス出口連通孔３４ｂとに連通して矢印Ｂ方向に延在する複数本の燃料ガス流路３８が形成される。互いに隣接する第１セパレータ１４の面１４ｂと第２セパレータ１６の面１６ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔３２ａと冷却媒体出口連通孔３２ｂとに連通して矢印Ｂ方向に延在する複数本の冷却媒体流路４０が形成される。
【００３３】
図１及び図２に示すように、第１セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、この第１セパレータ１４の外周端部を周回して、第１シール部材４２が一体化される。第２セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、この第２セパレータ１６の外周端部を周回して、第２シール部材４４が一体化される。
【００３４】
図２に示すように、第１シール部材４２は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０を構成する樹脂枠部材２４に当接する第１凸状シール４２ａと、第２セパレータ１６の第２シール部材４４に当接する第２凸状シール４２ｂとを有する。第２シール部材４４は、第２凸状シール４２ｂに当接する面がセパレータ面に沿って平面状に延在する平面シールを構成する。なお、第２凸状シール４２ｂに代えて、第２シール部材４４に凸状シール（図示せず）を設けてもよい。
【００３５】
第１シール部材４２及び第２シール部材４４には、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。
【００３６】
次いで、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１０を製造するための本発明の第１の実施形態に係る製造方法について、以下に説明する。
【００３７】
先ず、段差ＭＥＡ１０ａが作製される一方、樹脂枠部材２４は、金型（図示せず）を用いて射出成形され、又は、フィルムを切断した部材が用意される。段差ＭＥＡ１０ａでは、カーボンペーパの平坦面に、カーボンブラックとＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粒子との混合物からなるスラリーを塗布し、乾燥させて下地層であるマイクロポーラス層２０ｂ（ｍ）が形成される。
【００３８】
マイクロポーラス層２０ｂ（ｍ）にカーボン層２０ｂ（ｃ）が接合されることにより、第１ガス拡散層２０ｂが形成される。同様に、マイクロポーラス層２２ｂ（ｍ）が形成され、前記マイクロポーラス層２２ｂ（ｍ）にカーボン層２２ｂ（ｃ）が接合されることにより、第２ガス拡散層２２ｂが形成される。
【００３９】
一方、電極触媒に溶媒を加えた後、イオン導電性高分子バインダ溶液として、例えば、パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物の溶液が投入される。そして、所定のインク粘土になるまで、溶媒を添加することにより、アノード電極インク及びカソード電極インクが作成される。
【００４０】
そこで、図３に示すように、アノード電極インクは、ＰＥＴフィルム５０ａにスクリーン印刷により塗工され、加熱乾燥されることにより、第１電極触媒層２０ａを設けたアノード電極シート５２が形成される。第１電極触媒層２０ａは、固体高分子電解質膜１８と同一の平面寸法に設定される。
【００４１】
同様に、カソード電極インクは、ＰＥＴフィルム５０ｂにスクリーン印刷により塗工され、加熱乾燥されることにより、第２電極触媒層２２ａを設けたカソード電極シート５４が形成される。第２電極触媒層２２ａは、固体高分子電解質膜１８よりも小さな平面寸法に設定される。
【００４２】
次いで、固体高分子電解質膜１８が、アノード電極シート５２及びカソード電極シート５４に挟持された状態で、ホットプレスが行われる。そして、ＰＥＴフィルム５０ａ、５０ｂが剥離されることにより、接合体（ＣＣＭ）（catalyst coated membrane）が形成される。さらに、ＣＣＭは、第１ガス拡散層２０ｂと第２ガス拡散層２２ｂとに挟持され、ホットプレスにより一体化されて段差ＭＥＡ１０ａが作製される（図４参照）。
【００４３】
そして、固体高分子電解質膜１８の露出面１８ｂｅ上に、液状接着剤２６ａが、例えば、図示しないディスペンサーを介して塗布される。なお、液状接着剤２６ａは、樹脂枠部材２４の接着面２４ａに塗布してもよい。
【００４４】
次に、図５に示すように、固体高分子電解質膜１８の露出面１８ｂｅと樹脂枠部材２４の接着面２４ａとの接合部位は、液状接着剤２６ａが塗布された状態で、サーボプレス機６０により加熱及び加圧処理される。サーボプレス機６０は、固定基台６２と可動基台６４とを備え、前記可動基台６４は、ピストン６６により前記固定基台６２に対して進退可能である。なお、荷重は、ステップ状に付与する方式の他、連続的に増加する方式を採用してもよい。
【００４５】
第１の実施形態では、図６に示すように、荷重制御が行われる。具体的には、固体高分子電解質膜１８と樹脂枠部材２４との接合部位には、先ず、付与する荷重を増加させて第１荷重Ｌ１が所定の時間だけ付与される。さらに、接合部位には、付与する荷重を減少させて第１荷重Ｌ１よりも小さな第２荷重Ｌ２が短時間だけ付与された後、前記第１荷重Ｌ１よりも大きな第３荷重Ｌ３が所定の時間に亘って付与される。そして、接合部位へ荷重を付与しながら所定の時間保持することが終了することにより、液状接着剤２６ａが硬化して接着剤層２６が形成される。
【００４６】
この場合、第１の実施形態では、接合部位には、第１荷重Ｌ１、前記第１荷重Ｌ１よりも小さな第２荷重Ｌ２及び前記第１荷重Ｌ１よりも大きな第３荷重Ｌ３の順に、付与されている。このように、付与荷重を第１荷重Ｌ１から、一旦、第２荷重Ｌ２に減少させることにより、液状接着剤２６ａの内部に進入したボイド同士は、互いに重なり合って大きなボイドになり易い。このため、ボイドは、液状接着剤２６ａから抜け易くなる。
【００４７】
しかも、付与荷重は、第２荷重Ｌ２から第１荷重Ｌ１よりも大きな第３荷重Ｌ３に増加されることにより、液状接着剤２６ａの内部に発生したボイドを押し出す、又は押し潰すことができる。従って、液状接着剤２６ａの内部に空間が惹起されることがなく、簡単な工程で、段差ＭＥＡ１０ａと樹脂枠部材２４とを強固且つ良好に接合することが可能になるという効果が得られる。
【００４８】
このように構成される発電セル１２の動作について、以下に説明する。
【００４９】
先ず、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３０ａには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔３４ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔３２ａには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００５０】
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから第２セパレータ１６の酸化剤ガス流路３６に導入され、矢印Ｂ方向に移動して段差ＭＥＡ１０ａのカソード電極２２に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔３４ａから第１セパレータ１４の燃料ガス流路３８に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路３８に沿って矢印Ｂ方向に移動し、段差ＭＥＡ１０ａのアノード電極２０に供給される。
【００５１】
従って、各段差ＭＥＡ１０ａでは、カソード電極２２に供給される酸化剤ガスと、アノード電極２０に供給される燃料ガスとが、第２電極触媒層２２ａ及び第１電極触媒層２０ａ内で電気化学反応により消費されて、発電が行われる。
【００５２】
次いで、カソード電極２２に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード電極２０に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔３４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００５３】
また、冷却媒体入口連通孔３２ａに供給された冷却媒体は、第１セパレータ１４と第２セパレータ１６との間の冷却媒体流路４０に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、段差ＭＥＡ１０ａを冷却した後、冷却媒体出口連通孔３２ｂから排出される。
【００５４】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る製造方法において、荷重制御の説明図である。
【００５５】
第２の実施形態では、固体高分子電解質膜１８と樹脂枠部材２４との接合部位には、先ず、付与する荷重を増加させて第１荷重Ｌ１が所定の時間だけ付与される。さらに、接合部位への荷重の付与が一旦解除された後、すなわち、接合部位には、第１荷重Ｌ１よりも小さな第２荷重Ｌ２（実質的には、荷重０）が瞬時に付与された後、付与される荷重を減少させて前記第１荷重Ｌ１と同一の第３荷重Ｌ３が所定の時間に亘って付与される。そして、接合部位への荷重の付与が終了することにより、液状接着剤２６ａが硬化して接着剤層２６が形成される。
【００５６】
このように、第２の実施形態では、接合部位には、第１荷重Ｌ１、前記第１荷重Ｌ１よりも小さな第２荷重Ｌ２（＝０）及び前記第１荷重Ｌ１と同一の第３荷重Ｌ３の順に、付与されている。このため、第１の実施形態と同様に、液状接着剤２６ａの内部に空間が惹起されることがなく、簡単な工程で、段差ＭＥＡ１０ａと樹脂枠部材２４とを強固且つ良好に接合することが可能になるという効果が得られる。
【００５７】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る製造方法において、荷重制御の説明図である。
【００５８】
第３の実施形態では、固体高分子電解質膜１８と樹脂枠部材２４との接合部位には、先ず、付与する荷重を増加させて第１荷重Ｌ１が所定の時間だけ付与される。さらに、接合部位には、第１荷重Ｌ１よりも大きな第２荷重Ｌ２が所定の時間に亘って付与される。そして、接合部位への荷重の付与が終了することにより、液状接着剤２６ａが硬化して接着剤層２６が形成される。
【００５９】
このように、第３の実施形態では、接合部位には、第１荷重Ｌ１及び前記第１荷重Ｌ１よりも大きな第２荷重Ｌ２の順に、付与されている。従って、液状接着剤２６ａの内部に発生したボイドを押し出す、又は押し潰すことができる。これにより、簡単な工程で、段差ＭＥＡ１０ａと樹脂枠部材２４とを強固且つ良好に接合することが可能になる等、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６０】
１０…樹脂枠付き電解質膜・電極構造体    １０ａ…段差ＭＥＡ
１２…発電セル                          １４、１６…セパレータ
１８…固体高分子電解質膜                １８ｂｅ…露出面
２０…アノード電極                      ２０ａ、２２ａ…電極触媒層
２０ｂ、２２ｂ…ガス拡散層              ２２…カソード電極
２４…樹脂枠部材                        ２４ａ…接着面
２６ａ…液状接着剤                      ３０ａ…酸化剤ガス入口連通孔
３０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔            ３２ａ…冷却媒体入口連通孔
３２ｂ…冷却媒体出口連通孔              ３４ａ…燃料ガス入口連通孔
３４ｂ…燃料ガス出口連通孔              ３６…酸化剤ガス流路
３８…燃料ガス流路                      ４０…冷却媒体流路
４２、４４…シール部材                  ５２…アノード電極シート
５４…カソード電極シート                ６０…サーボプレス機
【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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