(57)【要約】【課題】接着剤からの溶出物等により電解質膜がダメージを受けるのを抑えつつ、セパレータとガス拡散層（ＧＤＬ）との間における電気的抵抗を低減させる。【解決手段】ガス拡散層４２を形成する基材４４に固着材として撥水材料を含浸させ、当該基材４４をセパレータ２０の反応ガス流路３５（３６）側の面に接触させ、その状態で乾燥させて該基材４４とセパレータ２０とを一体化させる。固着材としては、セパレータ２０のコート材またはガス拡散層４２と同種材料のものを用いることが好ましい。また、基材４４を、セパレータ２０のガス流路３５（３６）側の面およびその反対面の両面から乾燥させることが好ましい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスの流路を備えたセパレータと、前記流路を流れる前記反応ガスを電解質膜へ向けて拡散させるガス拡散層と、を含む燃料電池用アッセンブリの製造方法であって、
前記ガス拡散層を形成する基材に撥水材料を含浸させ、当該基材を前記セパレータの前記反応ガス流路側の面に接触させ、その状態で乾燥させて該基材と前記セパレータとを一体化させる
ことを特徴とする燃料電池用アッセンブリの製造方法。
【請求項２】
前記基材に撥水材料を塗布して含浸させ、当該基材を前記セパレータの前記反応ガス流路側の面に載置し、その状態で乾燥させる請求項１に記載の燃料電池用アッセンブリの製造方法。
【請求項３】
前記基材を、前記セパレータの前記流路側の面およびその反対面の両面から乾燥させる請求項１または２に記載の燃料電池用アッセンブリの製造方法。
【請求項４】
反応ガスの流路を備えたセパレータと、前記流路を流れる前記反応ガスを電解質膜へ向けて拡散させるガス拡散層と、を含む燃料電池用アッセンブリの製造方法であって、
前記ガス拡散層において用いられている撥水材料を固着材として用い、該固着材を前記ガス拡散層を形成する部位と前記セパレータとの間に塗布し、該固着材を乾燥させ、前記セパレータと前記拡散層と当該固着材とを一体化させて固着力を担保する
ことを特徴とする燃料電池用アッセンブリの製造方法。
【請求項５】
前記固着剤として、前記セパレータのコート材または前記ガス拡散層と同種材料のものを用いる請求項４に記載の燃料電池用アッセンブリの製造方法。
【請求項６】
前記固着剤を、前記セパレータにおける前記反応ガス流路のターン部またはその近傍に塗布する請求項４または５に記載の燃料電池用アッセンブリの製造方法。
【請求項７】
反応ガスの流路を備えたセパレータと、前記流路を流れる前記反応ガスを電解質膜へ向けて拡散させるガス拡散層と、を含む燃料電池用アッセンブリの製造方法であって、
前記ガス拡散層において用いられている撥水材料を固着材として用い、該固着材を前記ガス拡散層を形成する部位と前記セパレータとの間の所定の箇所に塗布し、当該塗布された固着剤をアニーリングにより局所的に加熱して溶着させる
ことを特徴とする燃料電池用アッセンブリの製造方法。
【請求項８】
前記固着剤を、前記セパレータにおける前記反応ガス流路のターン部またはその近傍に塗布する請求項７に記載の燃料電池用アッセンブリの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の製造方法により製造された燃料電池用アッセンブリを含む燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用アッセンブリの製造方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、燃料電池を構成するアッセンブリの製法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池（例えば固体高分子型燃料電池）は電解質膜およびその両面に配した一対の電極からなる接合体（例えばＭＥＡ、ＭＥＧＡ）と、該接合体を挟持する、反応ガスの流路を備えた一対のセパレータとで構成されている。また、このようなセルが複数積層されていわゆる燃料電池スタックが形成されている。
【０００３】
従来、これら接合体やセパレータ等を含む燃料電池用アッセンブリを製造するにあたり、セパレータとガス拡散層（ＧＤＬ；Gas Diffusion Layer）とを別々に製作し、加圧・圧着して接触抵抗を低減させるという手法がある。また、これらセパレータとガス拡散層を導電性接着剤で接着して抵抗を低下させる場合もある（例えば特許文献１，２参照）。
【０００４】
また、いわゆるサーペンタイン型のように途中で曲がる流体流路が形成されたセパレータにおいては、ターン部分においてガス漏れが生じやすくなることがある。そこで、従来、接着剤や熱硬化性樹脂を用いてセパレータとガス拡散層とを固定し、当該部分におけるガス漏れを抑制することも行われている（例えば特許文献１，３参照）。
【特許文献１】特開２００４−６３０６号公報
【特許文献２】特開２００１−８５０１９号公報
【特許文献３】特開２００５−１６６５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、加圧による接触抵抗の低減には限度がある。さらに、導電性接着剤を用いると、異種材料による汚染（例えば、溶出成分が燃料電池内にて引き起こす汚染などのことであり、以下、コンタミともいう）が生じ、他部材を劣化させてしまうおそれがある。
【０００６】
また、従来のセルでは、燃料電池の発電時、高温かつ強酸性の環境に接着剤が晒されるため、接着剤から溶出物が発生することがあり、この溶出物の中でも特にＳｉ（シリコン）を含む物質が電解質膜に膜割れといったダメージを与えることが問題となっている。
【０００７】
そこで、本発明は、接着剤からの溶出物等により電解質膜がダメージを受けるのを抑えつつ、セパレータとガス拡散層（ＧＤＬ）との間における電気的抵抗を低減できるようにした燃料電池用アッセンブリ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】
【０００８】
かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。従来のようにセパレータとガス拡散層とを加圧すると、ガス拡散層の表面の繊維がＭＥＡに刺さり、クロスリークやセル短絡の原因となることがあるので、一定の大きさを超える程度の加圧は避けなければならない。また、仮に将来的に加湿モジュールのない燃料電池構造が確立すれば、電解質膜のさらなる薄膜化が必要になり、加圧力がさらに制限される可能性がある。加えて、そもそも、別部材であるセパレータとガス拡散層の間における接触抵抗低減を加圧によって達成することにも限界がある。
【０００９】
また、接着力に優れた材料としてシリコン含有樹脂が用いられているが、このシリコンが高温かつ強酸性の環境下で溶出すると電解質膜に取り込まれ、当該電解質膜を劣化させることがある。
【００１０】
これらの点につきさらに検討を重ねた本発明者は、かかる課題の解決に結び付く着想を得るに至った。本発明はかかる着想に基づくものであり、反応ガスの流路を備えたセパレータと、流路を流れる反応ガスを電解質膜へ向けて拡散させるガス拡散層と、を含む燃料電池用アッセンブリの製造方法であって、ガス拡散層を形成する基材に撥水材料を含浸させ、当該基材をセパレータの反応ガス流路側の面に接触させ、その状態で乾燥させて該基材とセパレータとを一体化させるようにしている。
【００１１】
このような燃料電池用アッセンブリの製造方法によれば、ガス拡散層（ＧＤＬ）とセパレータとを加圧せずとも一体化してアッセンブリ化することができる。従来のごとく加圧・圧着してガス拡散層とセパレータとを一体化する場合には接触抵抗を低減させるにも限度があったが、本発明の場合には、基材に含浸させた撥水材料を利用して当該ガス拡散層とセパレータとを一体化するため、接触抵抗を十分に低減させることが可能である。
【００１２】
しかも、本発明ではこのように基材に含浸させた撥水材料を用いるため、異種材料（例えば導電性接着剤など）を用いた場合のようなコンタミの発生を抑えることができる。
【００１３】
かかる燃料電池用アッセンブリの製造方法においては、基材に撥水材料を塗布して含浸させ、当該基材をセパレータの反応ガス流路側の面に載置し、その状態で乾燥させることができる。この場合、基材は撥水材料を含んだ未乾燥状態のままセパレータに載置されることから、当該撥水材料がセパレータ表面の凹凸に隙間なく行き渡って馴染みやすい。
【００１４】
また、基材を、セパレータの流路側の面およびその反対面の両面から乾燥させることも好ましい。特に、載置した基材に対して下面側から熱を与えることとすれば、セパレータのガス流路が閉塞して圧損（流体流路の形状、流体流路の表面の滑らかさ等に起因して当該流体が有する圧力などのエネルギーが消費されることをいう）が上がるという事態を回避しやすいという点で好適である。
【００１５】
また、本発明は、反応ガスの流路を備えたセパレータと、流路を流れる反応ガスを電解質膜へ向けて拡散させるガス拡散層と、を含む燃料電池用アッセンブリの製造方法であって、ガス拡散層において用いられている撥水材料を固着材として用い、該固着材をガス拡散層を形成する部位とセパレータとの間に塗布し、該固着材を乾燥させ、セパレータと拡散層と当該固着材とを一体化させて固着力を担保する、というものである。
【００１６】
この製造方法によれば、ガス拡散層に用いられている撥水材料を利用して当該ガス拡散層とセパレータとを一体化するから、加圧・圧着せずとも接触抵抗を十分に低減させることが可能である。また、このようにガス拡散層に用いられている撥水材料を固着材として利用するから、異種材料（例えば導電性接着剤など）を用いた場合のようなコンタミの発生を抑えることができる。
【００１７】
この場合、固着剤として、セパレータのコート材またはガス拡散層と同種材料のものを用いることが好ましい。
【００１８】
また、固着剤を、セパレータにおける反応ガス流路のターン部またはその近傍に塗布することが好ましい。これによれば、ガス流路がサーペンタイン形状となっているセパレータにおいて、特に反応ガスが漏れやすい部分での漏れを抑制することができる。
【００１９】
さらに、本発明は、反応ガスの流路を備えたセパレータと、流路を流れる反応ガスを電解質膜へ向けて拡散させるガス拡散層と、を含む燃料電池用アッセンブリの製造方法であって、ガス拡散層において用いられている撥水材料を固着材として用い、該固着材をガス拡散層を形成する部位とセパレータとの間の所定の箇所に塗布し、当該塗布された固着剤をアニーリングにより局所的に加熱して溶着させる、というものである。
【００２０】
この製造方法においては、ガス拡散層に用いられている撥水材料を利用して当該ガス拡散層とセパレータとを一体化するから、加圧・圧着せずとも接触抵抗を十分に低減させることが可能である。また、このようにガス拡散層に用いられている撥水材料を固着材として利用するから、異種材料（例えば導電性接着剤など）を用いた場合のようなコンタミの発生を抑えることができる。
【００２１】
この場合、固着剤を、セパレータにおける反応ガス流路のターン部またはその近傍に塗布することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、接着剤からの溶出物等により電解質膜がダメージを受けるのを抑えつつ、セパレータとガス拡散層（ＧＤＬ）との間における電気的な接触抵抗（セル抵抗）を低減させることができる。したがって、燃料電池の出力向上を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１〜図１２に本発明の実施形態を示す。以下に説明する実施形態においては、まず、燃料電池１を構成するセル（発電セル）２および複数のセル２が積層されてなる燃料電池スタックの概略構成について説明し、その後、燃料電池用アッセンブリの製造方法について説明することとする。
【００２５】
図１に本実施形態における燃料電池１のセル２の概略構成を示す。図示するように構成されるセル２は、順次積層されてセル積層体３を構成している（図２参照）。また、このセル積層体３等で構成される燃料電池スタックは、例えばスタック両端を一対のエンドプレート７で挟まれ、さらにこれらエンドプレート７どうしを繋ぐようにテンションプレート８からなる拘束部材が配置された状態で積層方向への荷重がかけられて締結されている（図２参照）。
【００２６】
なお、このような燃料電池スタック等で構成される燃料電池１は、例えば燃料電池車両（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hybrid Vehicle）の車載発電システムにおいて利用可能なものであるがこれに限られることはなく、各種移動体（例えば船舶や飛行機など）やロボットなどといった自走可能なものに搭載される発電システム、さらには定置の発電システムにおいても利用することが可能である。
【００２７】
セル２に含まれる電解質としては、膜−電極接合体（ＭＥＡ；Membrane Electrode Assembly）あるいは膜−電極−拡散層接合体（ＭＥＧＡ：Membrane Electrode ＆ Gas Diffusion Layer Assembly）を用いることができる。例えば本実施形態では、膜−電極−拡散層接合体（以下、ＭＥＧＡともいう）３０を用いている（図１等参照）。
【００２８】
セル２は、ＭＥＧＡ３０、該ＭＥＧＡ３０を挟持する一対のセパレータ２０（図１等においてはそれぞれ符号２０ａ，２０ｂで示している）等で構成されている（図１参照）。ＭＥＧＡ３０および各セパレータ２０ａ，２０ｂはおよそ矩形の板状に形成されている。また、ＭＥＧＡ３０はその外形が各セパレータ２０ａ，２０ｂの外形よりも小さくなるように形成されている。
【００２９】
ＭＥＧＡ３０は、高分子材料のイオン交換膜からなる高分子電解質膜（以下、単に電解質膜ともいう）３１と、電解質膜３１を両面から挟んだ一対の電極（アノード側拡散電極およびカソード側拡散電極）３２，３３と（図１参照）を含む。電解質膜３１は、各電極３２，３３よりも大きく形成されている。この電解質膜３１には、その周縁部３４を残した状態で各電極３２，３３が例えばホットプレス法により接合されている。
【００３０】
ＭＥＧＡ３０を構成する電極３２，３３は、その表面に付着された白金などの触媒を担持した例えば多孔質のカーボン素材（拡散層３２ｂ，３３ｂ）で構成されている。一方の電極（アノード）３２には燃料ガス（反応ガス）としての水素ガス、他方の電極（カソード）３３には空気や酸化剤などの酸化ガス（反応ガス）が供給され、これら２種類の反応ガスによりＭＥＧＡ３０内で電気化学反応が生じてセル２の起電力が得られるようになっている。
【００３１】
ガス拡散層（図５において符号４２で示す）は、電解質膜３１に供給される反応ガスを適度に拡散させるように形成されている層である。例えば本実施形態におけるガス拡散層４２は、電解質膜３１（および電極３２，３３）よりも小さく形成されている。また、ガス拡散層４２および電解質膜３１（および電極３２，３３）は、その周辺部分（周縁に近い部分）をフレーム部材４０によって挟持された状態となっている。
【００３２】
セパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）はガス不透過性の導電性材料で構成されている。導電性材料としては、例えばカーボンや導電性を有する硬質樹脂のほか、アルミニウムやステンレス等の金属（メタル）が挙げられる。本実施形態のセパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）の基材は板状のメタルで形成されているものであり（メタルセパレータ）、この基材の電極３２，３３側の面には耐食性に優れた膜（例えば金メッキで形成された皮膜）が形成されている。
【００３３】
また、セパレータ２０ａ，２０ｂの両面には、複数の凹部によって構成される溝状の流路が形成されている。これら流路は、例えば板状のメタルによって基材が形成されている本実施形態のセパレータ２０ａ，２０ｂの場合であればプレス成形によって形成することができる。このようにして形成される溝状の流路は、酸化ガスのガス流路３５や水素ガスのガス流路３６、あるいは冷却水流路３７を構成している。より具体的に説明すると、セパレータ２０ａの電極３２側となる内側の面には水素ガスのガス流路３６が形成され、その裏面（外側の面）には冷却水流路３７が形成されている（図１参照）。同様に、セパレータ２０ｂの電極３３側となる内側の面には酸化ガスのガス流路３５が形成され、その裏面（外側の面）には冷却水流路３７が形成されている（図１参照）。例えば本実施形態の場合、隣接する２つのセル２，２に関し、一方のセル２のセパレータ２０ａの外面と、これに隣接するセル２のセパレータ２０ｂの外面とを付き合わせた場合に両者の冷却水流路３７が一体となり断面が例えば矩形あるいはハニカム形の流路が形成される構造となっている。
【００３４】
さらに、上述したように各セパレータ２０ａ，２０ｂは、少なくとも流体の流路をなすための凹凸形状が表面と裏面とで反転した関係になっている。より具体的に説明すると、セパレータ２０ａにおいては、水素ガスのガス流路３６を形成する凸形状（凸リブ）の裏面が冷却水流路３７を形成する凹形状（凹溝）であり、ガス流路３６を形成する凹形状（凹溝）の裏面が冷却水流路３７を形成する凸形状（凸リブ）である。さらに、セパレータ２０ｂにおいては、酸化ガスのガス流路３５を形成する凸形状（凸リブ）の裏面が冷却水流路３７を形成する凹形状（凹溝）であり、ガス流路３５を形成する凹形状（凹溝）の裏面が冷却水流路３７を形成する凸形状（凸リブ）である。
【００３５】
また、セパレータ２０ａ，２０ｂの長手方向の端部付近（本実施形態の場合であれば、図１中向かって左側に示す一端部の近傍）には、酸化ガスの入口側のマニホールド１５ａ、水素ガスの出口側のマニホールド１６ｂ、および冷却水の入口側のマニホールド１７ａが形成されている。例えば本実施形態の場合、これらマニホールド１５ａ，１６ｂ，１７ａは各セパレータ２０ａ，２０ｂに設けられた略矩形ないしは台形、あるいは両端が半円形状の長細矩形の透孔によって形成されている（図１等参照）。さらに、セパレータ２０ａ，２０ｂのうち反対側の端部には、酸化ガスの出口側のマニホールド１５ｂ、水素ガスの入口側のマニホールド１６ａ、および冷却水の出口側のマニホールド１７ｂが形成されている。本実施形態の場合、これらマニホールド１５ｂ，１６ａ，１７ｂも略矩形ないしは台形、あるいは両端が半円形状の長細矩形の透孔によって形成されている（図１参照）。
【００３６】
上述のような各マニホールドのうち、セパレータ２０ａにおける水素ガス用の入口側マニホールド１６ａと出口側マニホールド１６ｂは、セパレータ２０ａに形成されている入口側の連絡通路６１および出口側の連絡通路６２を介してそれぞれが水素ガスのガス流路３６に連通している。同様に、セパレータ２０ｂにおける酸化ガス用の入口側マニホールド１５ａと出口側マニホールド１５ｂは、セパレータ２０ｂに形成されている入口側の連絡通路６３および出口側の連絡通路６４を介してそれぞれが酸化ガスのガス流路３５に連通している（図１参照）。さらに、各セパレータ２０ａ，２０ｂにおける冷却水の入口側マニホールド１７ａと出口側マニホールド１７ｂは、各セパレータ２０ａ，２０ｂに形成されている入口側の連絡通路６５および出口側の連絡通路６６を介してそれぞれが冷却水流路３７に連通している。ここまで説明したような各セパレータ２０ａ，２０ｂの構成により、セル２には、酸化ガス、水素ガスおよび冷却水が供給されるようになっている。ここで具体例を挙げておくと、セル２が積層された場合、例えば水素ガスは、セパレータ２０ａの入口側マニホールド１６ａから連絡通路６１を通り抜けてガス流路３６に流入し、ＭＥＧＡ３０の発電に供された後、連絡通路６２を通り抜けて出口側マニホールド１６ｂに流出することになる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、冷却水の入口側マニホールド１７ａと出口側マニホールド１７ｂとをそれぞれセパレータ２０の冷却水流れ方向両側の一方寄りおよび他方寄りに配置している（図１参照）。すなわち、本実施形態においては冷却水の入口側マニホールド１７ａと出口側マニホールド１７ｂをセパレータ２０の対角線上に配置することとし、これによってセパレータ２０に対し冷却水が全面的に行き渡りやすくなるようにしている。
【００３８】
第１シール部材１３ａ、第２シール部材１３ｂは必要に応じて設けられる（図１参照）。セパレータ２０ａ，２０ｂ間に設けられる場合、これら第１シール部材１３ａ、第２シール部材１３ｂは、例えば、ともに複数の部材（例えば独立した小型の４つの矩形枠体と、流体流路を形成するための大きな枠体）で形成される（図１参照）。これらのうち、第１シール部材１３ａはＭＥＧＡ３０とセパレータ２０ａとの間に設けられるもので、より詳細には、その一部が、電解質膜３１の周縁部３４と、セパレータ２０ａのうちガス流路３６の周囲の部分との間に介在するように設けられる。また、第２シール部材１３ｂは、ＭＥＧＡ３０とセパレータ２０ｂとの間に設けられるもので、より詳細には、その一部が、電解質膜３１の周縁部３４と、セパレータ２０ｂのうちガス流路３５の周囲の部分との間に介在するように設けられる。
【００３９】
さらに、隣接するセル２，２のセパレータ２０ｂとセパレータ２０ａとの間には、複数の部材（例えば独立した小型の４つの矩形枠体と、流体流路を形成するための大きな枠体）で形成された第３シール部材１３ｃが設けられている（図１参照）。この第３シール部材１３ｃは、セパレータ２０ｂにおける冷却水流路３７の周囲の部分と、セパレータ２０ａにおける冷却水流路３７の周囲の部分との間に介在するように設けられてこれらの間をシールする部材である。
【００４０】
なお、第１〜第３シール部材１３ａ〜１３ｃとしては、隣接する部材との物理的な密着により流体を封止する弾性体（ガスケット）や、隣接する部材との化学的な結合により接着する接着剤などを用いることができる。例えば本実施形態では各シール部材１３ａ〜１３ｃとして弾性によって物理的にシールする部材を採用しているが、この代わりに上述した接着剤のような化学結合によってシールする部材を採用することもできる。
【００４１】
フレーム部材（以下、樹脂フレームともいう）４０は、ＭＥＧＡ３０とともにセパレータ２０ａ，２０ｂ間に挟持される例えば樹脂からなる部材（以下、樹脂フレームともいう）である。例えば本実施形態では、薄い枠形状の樹脂フレーム４０をセパレータ２０ａ，２０ｂ間に介在させ、当該樹脂フレーム４０によってＭＥＧＡ３０の少なくとも一部、例えば周縁部３４に沿った部分を表側と裏側から挟持するようにしている。このように設けられる樹脂フレーム４０は、締結力を支持するセパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）間のスペーサとしての機能、絶縁部材としての機能、セパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）の剛性を補強する補強部材としての機能を発揮する。
【００４２】
続いて、燃料電池１の構成について簡単に説明する（図２参照）。本実施形態における燃料電池１は、複数のセル２を積層してなるセル積層体３を備え、当該セル積層体３の両端に位置するセル（端セル）２，２の外側に順次、断熱セル４、出力端子５ａ付のターミナルプレート５、インシュレータ（絶縁プレート）６およびエンドプレート７をさらに備えた構成となっている。セル積層体３に対しては、両エンドプレート７をつなぐように架け渡されたテンションプレート８によって積層方向への所定の圧縮力が加えられている。さらに、セル積層体３の一端側のエンドプレート７とインシュレータ６との間にはプレッシャプレート９とばね機構９ａとが設けられており、セル２に作用する荷重の変動が吸収されるようになっている。
【００４３】
断熱セル４は例えば２枚のセパレータとシール部材とで断熱層が形成されているもので、発電に伴い生じる熱が大気等に放熱されるのを抑える役割を果たす。すなわち、一般に、セル積層体３の端部は大気との熱交換により温度が低くなりやすいことから、当該セル積層体３の端部に断熱層を形成することによって熱交換（放熱）を抑えることが行われている。このような断熱層としては、例えば、セル２におけるものと同様の一対のセパレータに、膜−電極アッセンブリの代わりとして導電板などの断熱部材１０を挟み込んだ構成のものがある。この場合に用いられる断熱部材１０は断熱性に優れるほど好適であり、具体的には例えば導電性多孔質シートなどが用いられる。また、このような断熱部材１０の周囲をシール部材で封止することによって空気層が形成される。
【００４４】
ターミナルプレート５は集電板として機能する部材であり、例えば鉄、ステンレス、銅、アルミニウム等の金属で板状に形成されている。ターミナルプレート５のうち断熱セル４側の表面には、めっき処理等の表面処理が施されており、かかる表面処理により断熱セル４との接触抵抗が確保されている。めっきとしては、金、銀、アルミ、ニッケル、亜鉛、すず等を挙げることができ、例えば本実施形態では導電性、加工性および低廉性を勘案してすずめっき処理を施している。
【００４５】
インシュレータ６は、ターミナルプレート５とエンドプレート７等とを電気的に絶縁する機能を果たす部材である。このような機能を果たすため、かかるインシュレータ６は例えばポリカーボネートなどの樹脂材料により板状に形成されている。
【００４６】
エンドプレート７は、ターミナルプレート５と同様、各種金属（鉄、ステンレス、銅、アルミニウム等）で板状に形成されている。例えば本実施形態では銅を用いてこのエンドプレート７を形成しているがこれは一例に過ぎず、他の金属で形成されていても構わない。
【００４７】
テンションプレート８は両エンドプレート７，７間を架け渡すようにして設けられているもので、例えば一対がセル積層体３の両側に対向するように配置される（図２参照）。テンションプレート８は、各エンドプレート７，７にボルト等で固定され、単セル２の積層方向に所定の締結力（圧縮力）を作用させた状態を維持する。このテンションプレート８の内側面（セル積層体３を向く面）には漏電やスパークが生じるのを防止すべく絶縁膜が形成されている。絶縁膜は、具体的には例えば当該テンションプレート８の内側面に貼り付けられた絶縁テープ、あるいは当該面を覆うように塗布された樹脂コーティングなどによって形成されている。
【００４８】
続いて、本発明にかかる燃料電池用アッセンブリの製造方法について説明する（図３等参照）。この製造方法は、反応ガスの流路（酸化ガスのガス流路３５または水素ガスのガス流路３６）を備えたセパレータ２０と、反応ガス流路（酸化ガスのガス流路３５または水素ガスのガス流路３６）を流れる反応ガス（酸化ガス、水素ガス）を電解質膜３１へ向けて拡散させるガス拡散層４２と、を含む燃料電池用アッセンブリに適用して好適なものである。
【００４９】
＜第１の実施形態＞
本実施形態では、ガス拡散層４２を形成する基材（図３等において符号４４で示す）に撥水ペースト（撥水材料）４５を含浸させ、当該基材４４をセパレータ２０の反応ガス流路（酸化ガスのガス流路３５または水素ガスのガス流路３６）側の面に接触させ、その状態で乾燥させて該基材４４とセパレータ２０とを一体化させるようにしている（図３〜図５参照）。
【００５０】
かかる燃料電池用アッセンブリの製造方法の手順を例示すると以下のとおりである。すなわち、まず基材４４に撥水ペースト４５を塗布する等して含浸させる（図３参照）。本実施形態では、ガス拡散層４２において用いられている撥水ペースト４５を基材４４に含浸させて固着材として兼用する。
【００５１】
次に、撥水ペースト４５を含浸させた基材４４を、セパレータ２０の反応ガス流路（酸化ガスのガス流路３５または水素ガスのガス流路３６）側の面に載置し（図４参照）、その状態で乾燥させる。このとき、撥水ペースト４５を含浸した基材４４を未乾燥状態のままセパレータ２０に載置することで、当該撥水ペースト４５をセパレータ表面の凹凸（具体的には反応ガス流路（酸化ガスのガス流路３５または水素ガスのガス流路３６））に隙間なく行き渡らせて馴染ませることができる。
【００５２】
続いて、基材４４を乾燥させ、当該基材４４とセパレータ２とを一体化させる（図５参照）。このとき、少なくともセパレータ２０の反応ガス流路（酸化ガスのガス流路３５または水素ガスのガス流路３６）側の面から（さらにはその反対面の両面から）熱を与える等して乾燥させることが好ましい。特に、セパレータ２０上に載置した基材４４に対して下面側から熱を与えることとすれば、セパレータ２０の反応ガス流路（酸化ガスのガス流路３５または水素ガスのガス流路３６）が閉塞して圧損が上がるという事態を回避しやすい。なお、本明細書でいう「圧損」とは、流体流路の形状や流体流路の表面の滑らかさ等に起因して当該流体が有する圧力などのエネルギーが消費されることをいう。
【００５３】
以上の製造方法によれば、セパレータ２０とガス拡散層４２とからなる燃料電池用アッセンブリ（図５等において符号５０で示す）を製造することができる。しかもこのような製造方法によれば、ガス拡散層４２（あるいはガス拡散層４２を形成する基材４４）とセパレータ２０とを加圧せずとも一体化してアッセンブリ化することができる。従来のごとく加圧・圧着してガス拡散層４２とセパレータ２０とを一体化する場合には接触抵抗を低減させるにも限度があったが、本実施形態の場合には、もともと導電性を有する撥水ペースト４５を利用して当該ガス拡散層４２（あるいはガス拡散層４２を形成する基材４４）とセパレータ２０とを一体化するため、接触抵抗を十分に低減させることが可能である。また、本実施形態においてはもともとガス拡散層４２において用いる撥水ペースト４５を固着材として兼用しているため、異種材料（例えば導電性接着剤など）を用いた場合のようなコンタミの発生を抑えることができる。
【００５４】
＜第２の実施形態＞
本実施形態では、ガス拡散層４２において所定の領域を区画するために用いられている撥水ペースト（撥水材料）４５を固着材として用い、該固着材を、ガス拡散層４２を形成する部位とセパレータ２０との間に塗布し、該固着材を乾燥させ、セパレータ２０とガス拡散層４２と当該固着材とを一体化させて固着力を担保する。
【００５５】
かかる燃料電池用アッセンブリの製造方法の手順を例示すると以下のとおりである。すなわち、まず、ガス拡散層４２に用いている撥水ペースト４５を固着材とし、ＭＥＧＡ３０のガス拡散層上の所定の位置に塗布する（図６参照）。このとき、本実施形態のごとく、撥水ペースト４５を樹脂フレーム４０にも接するようにＭＥＧＡ３０の縁近傍に塗布すれば、樹脂フレーム４０を含めたこれら部材をアッセンブリ化することができる（図６参照）。なお、撥水ペースト４５を塗布する方向は縦方向であっても横方向であっても構わない。
【００５６】
ここで、固着材としては、セパレータ２０のコート材と同種の材料、あるいはガス拡散層４２と同種の材料を用いることが好ましい。セパレータ２０のコート材として例えばカーボンコート材が用いられていれば当該カーボン材（カーボンペースト）を固着材として用いることが好ましく、これによって所定程度の接着力（固着力）を得ることが可能である。また、ガス拡散層４２に用いている撥水ペースト４５を固着材とする場合に、固着材としては不要な成分を予め取り除いておいてもよい。
【００５７】
次に、セパレータ２０とＭＥＧＡ３０（および樹脂フレーム４０）とを重ね合わせ、当該セパレータ２０の表面の一部にも撥水ペースト４５を付着させた状態とする（図７参照）。このようにアッセンブリ化した状態で固着材を乾燥させ、固着材からペースト溶媒を取り除き、ガス拡散層４２とセパレータ２０（例えばセパレータ２０のカーボンコート材）とを固着する（図８参照）。
【００５８】
以上の製造方法によれば、セパレータ２０とＭＥＧＡ３０さらには樹脂フレーム４０を固着材によりアッセンブリ化することができる。しかもこのような製造方法によれば、セパレータ２０等を加圧せずとも一体化してアッセンブリ化することができる。例えば従来のごとく加圧・圧着してセパレータ２０とＭＥＧＡ３０等を一体化する場合には接触抵抗を低減させるにも限度があったが、本実施形態の場合には、もともと導電性を有する撥水ペースト４５を利用してセパレータ２０とＭＥＧＡ３０等を一体化するため、接触抵抗を十分に低減させることが可能である。また、本実施形態においてはもともとガス拡散層４２において用いる撥水ペースト４５を固着材として兼用しているため、異種材料（例えば導電性接着剤など）を用いた場合のようなコンタミの発生を抑えることができる。
【００５９】
なお、燃料電池１がサーペンタイン型である場合には、セパレータ２０における反応ガス流路（酸化ガスのガス流路３５または水素ガスのガス流路３６）のターン部またはその近傍に固着剤を塗布することが好ましい。サーペンタイン型である場合の反応ガス流路（酸化ガスのガス流路３５または水素ガスのガス流路３６）はターンしながら反応ガスが全面に行き渡るように形成されているため、特にターン部付近にて反応ガスの漏れが生じることがある。この点、上述のようにターン部またはその近傍の所定の箇所（特に曲折している部分の外側の箇所）に固着材を塗布すれば特に反応ガスが漏れやすい部分での漏れを抑制することができる。なお、図９に、サーペンタイン型セパレータ２０における水素ガスのガス流路３６の概略図を参考として示している。図中の符号ＳとＴは、それぞれガス流路３６のストレート部、ターン部を表している（図９参照）。
【００６０】
＜第３の実施形態＞
本実施形態では、ガス拡散層４２において用いられている撥水ペースト（撥水材料）４５を固着材として用い、該固着材を、ガス拡散層４２を形成する部位とセパレータ２０との間の所定の箇所に塗布し、当該塗布された固着剤をレーザアニールにより局所的に加熱して溶着させる。
【００６１】
かかる燃料電池用アッセンブリの製造方法の手順を例示すると以下のとおりである。すなわち、まず、ガス拡散層４２に用いている撥水ペースト４５を固着材とし、ＭＥＧＡ３０のガス拡散層上の所定の位置に塗布する（図１０参照）。このとき、本実施形態のごとく、固着材を樹脂フレーム４０にも接するようにＭＥＧＡ３０の縁近傍に塗布すれば、樹脂フレーム４０を含めたこれら部材をアッセンブリ化することができる（図１０参照）。
【００６２】
ここで、固着材としては、セパレータ２０のコート材と同種の材料あるいはガス拡散層４２と同種の材料を用いることが好ましい。また、ガス拡散層４２に用いている撥水ペースト４５を固着材とする場合に、固着材としては不要な成分を予め取り除いておいてもよい。なお、固着材として、接着力、高温耐性、薬品耐性に優れ、例えば２００℃以上で高温硬化する材料（一例として、ポリイミド）を用いることも可能である。
【００６３】
次に、セパレータ２０とＭＥＧＡ３０（および樹脂フレーム４０）とを重ね合わせ、当該セパレータ２０の表面の一部にも固着材を付着させた状態とする（図１１参照）。さらに、このようにアッセンブリ化した状態で、例えばレーザアニールによる熱処理（アニーリング処理）により固着材を中心として局所的に加熱する（図１２参照）。こうした場合、他の箇所に及ぶダメージを抑えつつ固着材を加熱溶融させ、セパレータ２０等を溶着することが可能である。
【００６４】
以上の製造方法によれば、セパレータ２０とＭＥＧＡ３０さらには樹脂フレーム４０を固着材によりアッセンブリ化することができる。しかもこのような製造方法によれば、セパレータ２０等を加圧せずとも一体化してアッセンブリ化することができる。例えば従来のごとく加圧・圧着してセパレータ２０とＭＥＧＡ３０等を一体化する場合には接触抵抗を低減させるにも限度があったが、本実施形態の場合には、撥水ペースト４５を利用することにより、接触抵抗を十分に低減させ、尚かつコンタミの発生を抑えることが可能である。また、燃料電池１がサーペンタイン型である場合には、セパレータ２０における反応ガス流路（酸化ガスのガス流路３５または水素ガスのガス流路３６）のターン部またはその近傍に固着剤を塗布することも好ましいことは上述した実施形態の場合と同様である。
【００６５】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態ではアニーリングの一例としてレーザアニールを説明したが、この他、電子ビームやランプ等を用いてのアニーリング処理も当然に可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本実施形態における燃料電池のセルの構造例を示す分解斜視図である。
【図２】燃料電池の構造例を示す側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態において、基材に撥水ペーストを塗布する様子を示す図である。
【図４】撥水ペーストを含浸させた基材を、セパレータの反応ガス流路側の面に載置した様子を示す図である。
【図５】基材を乾燥させてセパレータ２と一体化させる様子を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態において、ＭＥＧＡのガス拡散層上の所定位置に撥水ペーストを塗布する様子を示す図である。
【図７】セパレータとＭＥＧＡとを重ね合わせ、当該セパレータの表面の一部にも撥水ペーストを付着させた様子を示す図である。
【図８】乾燥させてガス拡散層とセパレータとを固着した様子を示す図である。
【図９】サーペンタイン型のセパレータにおける水素ガスのガス流路を例示する概略図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態において、ＭＥＧＡのガス拡散層上の所定位置に固着材を塗布する様子を示す図である。
【図１１】セパレータとＭＥＧＡとを重ね合わせ、当該セパレータの表面の一部にも固着材を付着させた様子を示す図である。
【図１２】レーザアニールによる熱処理によって固着材を中心に局所的に加熱する様子を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…燃料電池、２０（２０ａ，２０ｂ）…セパレータ、３０…ＭＥＧＡ、３１…高分子電解質膜（電解質膜）、３１…電解質膜、３５…酸化ガスのガス流路（反応ガスの流路）、３６…水素ガスのガス流路（反応ガスの流路）、４２…ガス拡散層、４４…基材（ガス拡散層を形成する基材）、４５…撥水ペースト（撥水材料）、５０…燃料電池アッセンブリ、Ｔ…ターン部
【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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