CN110391437B - 燃料电池和燃料电池的制造方法 - Google Patents

Abstract

提高燃料电池的生产率并且确保密封的耐久性。在层叠有多个单电池(100)而成的燃料电池中，单电池具备：膜电极接合体(10)、一对气体隔板(40、50)、以及设置于一对气体隔板之间的第1密封部(26)，燃料电池具有：设置于单电池之间的第2密封部、供反应气体流通的第1歧管、以及供制冷剂流通的第2歧管。第1密封部和第2密封部中的一个密封部是粘合性密封部，另一个密封部由垫圈形成，在从层叠方向观察燃料电池时，它们沿着歧管的外周设置。粘合性密封部和垫圈配置为，从靠近歧管的一侧起，依次为垫圈、粘合性密封部。

Description

燃料电池和燃料电池的制造方法

技术领域

本发明涉及燃料电池和燃料电池的制造方法。

背景技术

通常，通过利用一对气体隔板对包含在电解质膜的表面形成有电极的膜电极接合体进行夹持的部件而制成单电池，并将多个单电池层叠，来制造燃料电池。作为这样的燃料电池的制造方法，以往提出以下结构，即，在夹持膜电极接合体的一对气体隔板之间配置密封部件，对该密封部件整体进行加热并使其固化，由此确保单电池内的密封性(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2014-238997号公报

然而，如上述那样在通过对配置于气体隔板之间的密封部件整体进行加热并使其固化来进行单电池内的密封的情况下，上述的固化的工序需要时间，因此谋求制造工序的进一步的效率化即生产率的提高。作为在气体隔板之间设置密封部件时提高生产率的对策，本申请发明者等针对在气体隔板之间配置密封部件并通过加热压制使密封部件与气体隔板粘合的方法进行了研究。而且，发现以下问题，即，在像这样形成歧管、在单电池内或者电池之间的流体流路的密封构造的情况下，通过上述歧管、流体流路中的流体的压力，在粘合的密封部件与气体隔板之间施加使两者剥离的力，有可能导致密封的耐久性不充分。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而完成的，能够作为以下的形式来实现。

(1)根据本发明的一形式，提供层叠多个单电池而成的燃料电池。上述单电池具备：膜电极接合体，其在电解质膜的双面形成有电极；一对气体隔板，其包含在上述膜电极接合体的一个面侧配置的气体隔板和在上述膜电极接合体的另一个面侧配置的气体隔板；以及第1密封部，其在上述一对气体隔板之间，设置于上述膜电极接合体的外周侧；上述燃料电池具有：第2密封部，其设置于相邻的上述单电池之间；第1歧管，其为在上述单电池的层叠方向上贯通上述燃料电池的歧管，且与在上述膜电极接合体与上述气体隔板之间供反应气体流动的电池内气体流路连通，供上述反应气体流通；以及第2歧管，其为在上述单电池的层叠方向上贯通上述燃料电池的歧管，且与在相邻的上述单电池之间供制冷剂流动的电池间制冷剂流路连通，供上述制冷剂流通。上述第1密封部和上述第2密封部中，一个密封部是同与该一个密封部接触的两个上述气体隔板粘合的粘合性密封部，另一个密封部由垫圈形成；在从上述层叠方向观察上述燃料电池时，上述粘合性密封部和上述垫圈中的沿着上述第1歧管和上述第2歧管中的至少一个歧管的外周设置的上述粘合性密封部和上述垫圈被配置为，从靠近上述至少一个歧管的一侧起，依次为上述垫圈、上述粘合性密封部。

根据该形式的燃料电池，通过在比粘合性密封部靠近歧管的一侧设置垫圈，能够抑制粘合性密封部的剥离，提高燃料电池中的密封的耐久性。并且，为了设置密封部，能够使用粘合这样的简单的方法，因此能够使燃料电池的制造工序效率化，提高生产率。

(2)在上述形式的燃料电池中，也可以是，上述第2密封部具备：用于对上述电池间制冷剂流路进行密封的制冷剂密封部、和用于对上述第1歧管进行密封的气体密封部；上述制冷剂密封部形成为，在从上述层叠方向观察上述燃料电池时从外侧包围上述气体密封部。根据该形式的燃料电池，即便在气体密封部产生泄漏的情况下，也能够通过流动有制冷剂的制冷剂的流路和制冷剂密封部来抑制反应气体向燃料电池的外部泄漏。

(3)在上述形式的燃料电池中，也可以是，上述单电池还具备在上述一对气体隔板之间与上述膜电极接合体的外周部接合的树脂框架；上述第1歧管和上述第2歧管形成为，贯通供上述树脂框架和上述气体隔板层叠的部分；上述第1密封部是上述粘合性密封部；上述粘合性密封部是上述树脂框架的局部。根据该形式的燃料电池，能够使用与膜电极接合体的外周部接合的树脂框架，形成作为粘合性密封部的第1密封部。

(4)在上述形式的燃料电池中，也可以是，在从上述层叠方向观察上述燃料电池时，上述粘合性密封部和上述垫圈中的设置于沿着上述电极的外周的位置的上述粘合性密封部和上述垫圈配置为，从靠近上述电极的一侧起，依次为上述垫圈、上述粘合性密封部。根据该形式的燃料电池，能够通过垫圈来抑制由在层叠方向上与电极重叠的区域所形成的流路的压力引起的粘合性密封部的剥离。

本发明能够通过上述以外的各种形式实现，例如能够通过燃料电池的制造方法、燃料电池用的单电池、单电池的制造方法、或者燃料电池中的密封部的配置方法等形式来实现。

附图说明

图1是表示单电池的结构的概略的分解立体图。

图2是表示单电池的概略结构的剖面示意图。

图3是气体隔板的俯视图。

图4是表示单电池的概略结构的剖面示意图。

图5是示意性地表示层叠了单电池的状况的剖视图。

图6是表示燃料电池的制造方法的工序图。

图7是示意性地表示步骤S150的状况的剖视图。

附图标记说明

10…膜电极接合体(MEA)；12…电解质膜；14…阳极；15、17…气体扩散层；16…阴极；18…膜电极气体扩散层接合体(MEGA)；20…电池框架接合体；24、26、27…粘合性密封部；25…树脂框架；25a…开口部；25b…阶梯差底面；25c…阶梯差侧面；28、29…流路槽；31～36…歧管孔；38…发电区域；39…狭缝部；40、50…气体隔板；41～43…凸部；51～53…凸部；60、62…垫圈；70…第1型；71…第2型；72、73…头部；86～88…接触部；100…单电池。

具体实施方式

A.燃料电池的整体结构：

图1是表示做为本发明的第1实施方式的燃料电池所具备的燃料电池电池(单电池)100的结构的概略的分解立体图。另外，图2是表示单电池100的概略结构的剖面示意图。以下，基于图1和图2，对本实施方式的燃料电池的结构进行说明。此外，图1、图2和后述的各图示意性地示出本实施方式的燃料电池的各部的状况，因此图所示的各部的尺寸不表示具体的尺寸。

本实施方式的燃料电池具有将多个单电池100层叠而成的堆叠结构。本实施方式的燃料电池是固体高分子形燃料电池，但也能够成为固体氧化物形燃料电池等其他种的燃料电池。

单电池100具备：膜电极接合体10(Membrane Electrode Assembly10，以下称为MEA10)、气体扩散层15、17、气体隔板40、50、以及树脂框架25。如图2所示那样，MEA10具备电解质膜12、和在电解质膜12的各个面形成的催化剂电极层亦即阳极14和阴极16。MEA10由气体扩散层15、17夹持。将在MEA10层叠有气体扩散层15、17的构造也称为膜电极气体扩散层接合体(Membrane Electrode Gas diffusion layer Assembly：MEGA)18。在MEA10的外周部接合有树脂框架25。也将在MEA10接合有树脂框架25的构造称为电池框架接合体20。在本实施方式中，电池框架接合体20包含气体扩散层15、17。电池框架接合体20还被气体隔板40、50从两侧夹持。在气体隔板50中，且在与电池框架接合体20接触的面的背面配置有垫圈。图2中，作为垫圈而示出垫圈62，但在气体隔板50上如后述那样还配置有垫圈60(参照图4)。垫圈60、62对相邻的单电池100之间(以下，也仅称为“电池之间”)的流体流路进行密封。针对垫圈60、62的配置，后面将详细地进行说明。

电解质膜12是高分子电解质材料，例如是由氟树脂形成的质子传导离子交换膜，在湿润状态下显示出良好的质子传导性。阳极14和阴极16是具有气孔的多孔质体，例如利用具有质子传导性的高分子电解质覆盖担载铂或者铂合金等催化剂的导电性粒子例如碳粒子而形成。阳极14和阴极16所具备的高分子电解质也可以是与构成电解质膜12的高分子电解质同种的聚合物，也可以是不同种类的聚合物。

气体扩散层15、17由具有气体透过性和电子传导性的部件构成，例如能够通过发泡金属、金属网等金属制部件、或者碳布、碳纸等碳制部件形成。

气体隔板40、50是矩形的板状部件。气体隔板40、50由气体不透过的导电性部件、例如压缩碳而成为气体不透过的致密质碳等碳制部件、压制成型的不锈钢等金属制部件而形成。在气体隔板40、50中，且在与MEGA18对置的面，形成有流动有供电化学反应的反应气体的流路槽28、29。流路槽28在气体隔板40与阳极14之间形成供包含氢的燃料气体流动的电池内燃料气体流路。流路槽29在气体隔板50与阴极16之间形成供包含氧的氧化气体流动的电池内氧化气体流路。此外，图1中，针对包含在气体隔板40和气体隔板50的表面形成的流路槽28、29的凹凸形状，省略记载。也可以在气体隔板40、50与气体扩散层15、17之间配置用于形成电池内气体流路的多孔质体，此时，也可以省略流路槽28、29。

树脂框架25使用热塑性树脂等树脂而形成，外形以矩形的框状成形。树脂框架25的中央的开口部25a是MEA10(MEGA18)的保持区域。另外，如图1所示，在树脂框架25设置有多个狭缝部39。针对狭缝部39，后面将详细地进行说明。

作为构成树脂框架25的材料，例如能够使用通过官能团的导入而被赋予粘合性的改性聚丙烯等改性聚烯烃(例如，三井化学株式会社制的ADMER；ADMER是注册商标)。树脂框架25和气体隔板40、50之间通过加热压制而粘合。图2示出粘合性密封部27，作为在树脂框架25中通过加热压制而与气体隔板40、50粘合的部位的一个例子。通过利用如上述那样被赋予了粘合性的改性聚烯烃形成树脂框架25，从而由树脂框架25与气体隔板40、50之间的加热压制而产生的粘合变容易。或者，在通过不具有特别的粘合性的树脂而形成树脂框架25的情况下，例如，在树脂框架25的表面设置通过加热压制而发挥粘合性的粘合剂的层即可。此时，树脂框架25能够使用从例如聚丙烯(PP)、酚醛树脂、环氧树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)中选择的树脂。设置于树脂框架25的表面的粘合剂的层例如包含硅烷偶联剂即可。在本实施方式中，树脂框架25与气体隔板40、50之间粘合是指通过加热压制在树脂框架25的表面与气体隔板40、50的表面之间进行化学反应，作为其结果，形成氢键、共价键。在树脂框架25中，与气体隔板40、50粘合的部位对单电池100内进行密封。针对树脂框架25与气体隔板40、50粘合的部位的配置，后面将详细地进行说明。另外，针对树脂框架25与MEA10(MEGA18)的接合部的方式，后面也将详细地进行说明。

垫圈60、62如已叙述的那样设置于气体隔板50的表面，在层叠有多个单电池100时，对在相邻的一各单电池100的气体隔板50与另一个单电池100的气体隔板40之间形成的流路(电池间制冷剂流路)进行密封。垫圈60、62能够由弹性体构成。作为所使用的弹性体，例如可举出，橡胶或者热塑性弹性体。在气体隔板50中，将形成有垫圈60、62一侧的表面也称为第1表面，将第1表面的背面且与形成有粘合性密封部27的树脂框架25接触一侧的表面也称为第2表面。上述第1表面能够称为在气体隔板50中与配置有MEA10一侧的面相反一侧的面。

在气体隔板40、50和树脂框架25上，在各自外周附近，在包含MEA10、气体隔板40、50的部件的层叠方向(也是单电池100的层叠方向，也仅称为层叠方向)上相互重叠的位置，设置有用于形成歧管的歧管孔31～36。即，在燃料电池中，歧管形成为贯通层叠有气体隔板40、50和树脂框架25的部分。歧管是在层叠方向上贯通燃料电池并与形成于单电池100内的电池内气体流路、或者在相邻的单电池100之间形成的电池间制冷剂流路连通并供反应气体或者制冷剂流通的流路。具体而言，歧管孔31、36形成用于在自身与电池内氧化气体流路之间供给/排出氧化气体的氧化气体歧管，歧管孔33、34形成用于在自身与电池内燃料气体流路之间供给/排出燃料气体的燃料气体歧管。另外，歧管孔32、35形成用于在自身与电池间制冷剂流路之间供给/排出制冷剂的制冷剂歧管。上述氧化气体歧管和燃料气体歧管也称为第1歧管，制冷剂歧管也称为第2歧管。

B.密封部的配置：

图3是气体隔板50的俯视图，图4是表示单电池100的概略结构的剖面示意图，图5是示意性地表示层叠了单电池100的状况的剖视图。图3中，将与已叙述的图2的剖面对应的位置表示为2-2剖面，将与图4的剖面对应的位置表示为4-4剖面。图5表示与图4相同的剖面，作为层叠了单电池100的状况的例子，表示层叠了两个单电池100的状况。

图3中，将层叠方向表示为Z方向。另外，图3中，将与层叠方向垂直的方向即与气体隔板50的面平行的方向上，在相互垂直的两个方向表示为X方向和Y方向。如已叙述的那样，在气体隔板50设置有六个歧管孔31～36。沿着气体隔板50的外周的四个边中的沿Y方向延伸的两个边的一个边形成有歧管孔31～33，沿着沿Y方向延伸的两个边的另一个边形成有歧管孔34～36。

如图4所示，单电池100具备垫圈60、62。垫圈60、62设置于在各个单电池100中相互对应的位置。因此，如图5所示，在层叠了单电池100时，各单电池100所具备的垫圈60、62沿层叠方向层叠而配置。图5中，通过沿层叠方向延伸的虚线表示垫圈60、62在层叠方向上重叠的状况。垫圈60、62的顶端部亦即唇部与相邻的单电池100的气体隔板40接触而在层叠方向上施加按压力，由垫圈60、62产生反作用力，由此垫圈60、62对电池之间的流体流路进行密封。如本实施方式的垫圈60、62所形成的密封部那样，配置于单电池100之间的密封部也称为“第2密封部”。

如图4所示，在单电池100所具备的树脂框架25，设置有将树脂框架25与气体隔板40、50粘合而形成的位置亦即粘合性密封部26、27。粘合性密封部26、27设置于在各个单电池100中相互对应的位置。因此，如图5所示，在层叠了单电池100时，各单电池100所具备的粘合性密封部26、27在层叠方向上重叠而配置。图5中，通过沿层叠方向延伸的虚线来表示粘合性密封部26、27在层叠方向上重叠的状况。如本实施方式的粘合性密封部26、27那样，配置于单电池100内并对单电池内的流体流路进行密封的密封部也称为“第1密封部”。此外，包含第1密封部和第2密封部的密封部是在配置有该密封部的位置中流体无法在该密封部和与该密封部接触的气体隔板之间流通的构造。

图3中，将从层叠方向观察燃料电池时的配置有垫圈60、62和粘合性密封部26、27的位置在气体隔板50上重叠而示出。垫圈60、62设置在气体隔板50中图3所表示的表面上。粘合性密封部26、27设置在气体隔板50中图3未表示出的背面上。垫圈60、62和粘合性密封部26、27均形成为在气体隔板50上沿着气体隔板面以线状延伸。

如图3所示，歧管孔31、33、34、36在气体隔板50的第1表面中由垫圈60围起，并且，在气体隔板50的第2表面由粘合性密封部26从外侧围起垫圈60。因此，在本实施方式的燃料电池中，在从层叠方向观察燃料电池时，沿着歧管孔31、33、34、36的外周设置的粘合性密封部26和垫圈60从靠近歧管孔31、33、34、36一侧起，依次配置有垫圈60、粘合性密封部26。

垫圈60对在电池之间歧管孔31、33、34、36所形成的气体歧管进行密封，粘合性密封部26对在单电池内歧管孔31、33、34、36所形成的气体歧管进行密封。如图1所示，在本实施方式的树脂框架25，且在各歧管孔31、33、34、36的附近且靠近MEGA18的位置设置有狭缝部39。各个狭缝部39具备：从歧管孔31、33、34、36的外周附近朝向MEGA18的外周附近延伸的细长的多个贯通孔亦即狭缝。在树脂框架25被夹持于气体隔板40、50时，在单电池100内，各个狭缝形成使歧管31、33、34、36与所对应的电池内气体流路连通的连通流路。即，歧管孔33、34与电池内燃料气体流路连通，歧管孔31、36与电池内氧化气体流路连通。

如图3所示，在从层叠方向观察燃料电池时，垫圈62配置为，包围配置有电极(阳极14和阴极16)的区域(也称为发电区域38)和形成有歧管孔31～36的区域整体。图3中，由单点划线包围发电区域38而示出。在沿层叠方向观察燃料电池时，发电区域38是形成有电池内气体流路的区域。通过上述垫圈62来密封电池间制冷剂流路。垫圈60、62中的垫圈60也称为气体密封部，垫圈62也称为制冷剂密封部。

如图3所示，在从层叠方向观察燃料电池时，设置于树脂框架25的已叙述的粘合性密封部27设置为在比垫圈62靠气体隔板50的外周侧包围垫圈62整体。

并且，在树脂框架25以包围形成制冷剂歧管的歧管孔32、35的方式形成有粘合性密封部24。粘合性密封部24在单电池100内对制冷剂歧管进行密封。

此外，如图3所示，在本实施方式中，在从层叠方向观察气体隔板50时，在歧管孔31、33、34、36与垫圈60之间未夹设其他密封部件，单存在形成于气体隔板40、50的凸部彼此所接触的接触部88。如图5所示，接触部88是形成于气体隔板40的凸部43和形成于气体隔板50的凸部53接触的位置。同样，如图3所示，在发电区域38和歧管孔32、35的外周与垫圈62之间，未夹设其他密封部件，但存在形成于气体隔板40、50的突起部彼此接触的接触部86。如图2所示，接触部86是形成于气体隔板40的凸部41、与形成于气体隔板50的凸部51接触的位置。并且，如图3所示，在气体隔板50的外周附近，沿着气体隔板50的外周存在形成于气体隔板40、50的突起部彼此接触的接触部87。如图5所示，接触部87是形成于气体隔板40的凸部42与形成于气体隔板50的凸部52接触的位置。上述接触部86～88是用于确保构成燃料电池的层叠体的强度的构造。

C.燃料电池的制造方法：

图6是表示本实施方式的燃料电池的制造方法的工序图。以下，基于图6，对密封部的形成所涉及的工序进行说明。

在制造燃料电池时，首先，准备MEA10(步骤S100)。而且，制成电池框架接合体20(步骤S110)。电池框架接合体20通过在MEA10的外周部接合树脂框架25而制成。在本实施方式中，在与树脂框架25接合之前，将MEA10与气体扩散层15、17压制接合而制成MEGA18。如图2所示，在本实施方式的MEGA18中，在电解质膜12的外周部，设置有未被阴极16和气体扩散层17覆盖而暴露的区域。而且，在树脂框架25中，且在形成设置于中央的开口部25a的内侧周缘形成有具有阶梯差底面25b和阶梯差侧面25c的台阶部。MEGA18嵌入该阶梯差内，电解质膜12的外周部中的已叙述的暴露区域与上述阶梯差底面25b接合。这样，电解质膜12的外周部的暴露区域与树脂框架25的阶梯差底面25b接合，由此电池内燃料气体流路与电池内氧化剂气体流路之间被气体密封。电解质膜12的上述暴露区域与树脂框架25的上述阶梯差底面25b之间的接合例如通过在树脂框架25上设置包含UV(紫外线)固化型的粘合剂在内的粘合层，并通过进行UV照射来实施即可。作为UV固化型的粘合剂，例如能够使用包含聚异丁烯、丁基橡胶在内的粘合剂。

另外，准备气体隔板40、50(步骤S120)。而且，在气体隔板50的一个面(第1表面)配置垫圈60、62(步骤S130)。垫圈60、62例如使用粘合剂而粘合在气体隔板50上即可。

接下来，利用一对气体隔板40、50夹持电池框架接合体20，将气体隔板40、50和电池框架接合体20配置于用于加热压制的模具之间(步骤S140)。而且，通过加热压制，将树脂框架25与气体隔板40、50粘合(步骤S150)，制成单电池100。具体而言，在步骤S140中，以气体隔板50中的不具有垫圈60、62的另一个面(第2表面)与电池框架接合体20接触的方式利用一对气体隔板40、50夹持电池框架接合体20。

图7是示意性地表示在步骤S150中使用模具进行上述加热压制的状况的剖视图。图7所示的剖视图的位置是与图4和图5相同的位置。在本实施方式中，作为模具，使用第1型70和第2型71。步骤S150中使用的第1型70具备一对头部72、73。头部72设置为，在形成有图3所示的粘合性密封部26的位置处与气体隔板50接触。另外，头部73设置为，在形成有图3所示的粘合性密封部27的位置处与气体隔板50接触。即，头部72和头部73设置于在与层叠方向垂直的方向上之间夹着垫圈62的位置。此外图7虽未表示，但第1型70还具有用于形成已叙述的粘合性密封部24的头部。上述头部也可以分开独立的部件，也可以连续形成的单一的部件。

如图7所示，在从层叠方向观察时，本实施方式的第2型71以与头部72、73双方重叠的方式与气体隔板40连续地接触。第2型71中的与气体隔板40接触的部位作为没有凹凸的平坦面而形成。但是，第2型71也可以为不同形状，能够在与第1型70所具有的各头部之间进行加热压制即可。

在步骤S150中，在第1型70和第2型71之间配置了各部件之后，在第1型70和第2型71之间施加负载和热而对树脂框架25和气体隔板40、50进行加热压制，由此在树脂框架25中图3所示的位置形成有粘合性密封部24、26、27。

在步骤S150后，通过沿层叠方向对将多个形成有粘合性密封部24、26、27的单电池100层叠(步骤S160)而得到的层叠体整体进行紧固，完成燃料电池。

根据以上那样构成的本实施方式的燃料电池，在从层叠方向观察燃料电池时，沿着歧管31、33、34、36的外周设置的粘合性密封部26和垫圈60配置为，从靠近歧管31、33、34、36一侧起依次配置垫圈60、粘合性密封部26。这样，在比粘合性密封部靠近歧管的一侧设置垫圈，由此能够抑制粘合性密封部的剥离。由弹性体形成的垫圈通过在两个气体隔板40、50之间施加层叠方向的按压力而产生反作用力来进行密封，因此在通过歧管内的高压的流体施加将气体隔板之间剥离的力时，相对于剥离的耐受性比粘合性密封部强。因此，通过成为上述配置，从而即便由于歧管内的气体压而从歧管侧施加使气体隔板40、50之间剥离的力，也能够提高燃料电池的密封的耐久性。

在这样的本实施方式的燃料电池中，通过粘合性密封部24、26、27或者垫圈60、62构成在电池内和电池之间对流体流路进行密封的密封部。因此，能够为了设置这些密封部，使用加热压制、粘合这样的简单的方法，不需要为了使构成密封部的部件整体固化而进行长时间的加热处理。作为其结果，能够使燃料电池的制造工序效率化。即，能够兼顾已叙述的燃料电池的密封的耐久性的提高和生产率的提高。

另外，在本实施方式中，在图3中作为2-2剖面而示出的位置，即在矩形形状的气体隔板50中沿着在X方向上延伸的边的外周区域处，沿着发电区域38的外周设置的粘合性密封部27和垫圈62配置为，从靠近发电区域38一侧起依次为垫圈62、粘合性密封部27。这样的发电区域38的外周附近的区域是被形成于发电区域38的电池内气体流路的气体压从发电区域38侧施加使气体隔板40、50之间剥离的力的区域。在这样的区域中，从靠近发电区域38一侧起，依次配置垫圈62、粘合性密封部27，从而与在已叙述的歧管的外周侧设置的垫圈60和粘合性密封部26的情况相同，能够通过垫圈62来抑制由形成于发电区域38的电池内气体流路的压力引起的粘合性密封部27的剥离。即，能够抑制气体隔板40、50之间的剥离。

此外，使相邻的气体隔板上40、50之间剥离的力也认为是除了在歧管流动的流体的压力、在形成于发电区域38的气体流路流动的气体的压力以外的力，因此以下进行说明。如已叙述的那样，在沿层叠方向观察燃料电池时，在歧管与垫圈60之间，存在形成于气体隔板40的凸部43和形成于气体隔板50的凸部53接触的接触部88(参照图3和图5)。在这样的接触部88，由于燃料电池被紧固而被沿层叠方向施加有按压力。图4中，由空心箭头表示对于构成接触部88的气体隔板50的凸部53施加有层叠方向的力α的状况。若施加有这样的力，则从气体隔板50中的与树脂框架25接触的区域以凸部53立起的部位亦即部位F作为支点，产生使气体隔板50从树脂框架25剥离的方向的力β。图4中，箭头表示上述部位F，由空心箭头表示产生于气体隔板50的力β。在本实施方式中，即便在歧管的外侧设置有产生力β的接触部88，也由于在比接触部88靠外周侧依次配置有垫圈60和粘合性密封部26，所以能够抑制气体隔板从树脂框架25剥离。

另外，如图3所示，在本实施方式中，在从层叠方向观察燃料电池时，配置于电池之间的垫圈60、62中的制冷剂密封部亦即垫圈62形成为从外侧包围作为气体密封部的垫圈60。这样，通过以包围气体密封部的方式设置制冷剂密封部，从而即便在气体密封部中产生了泄漏的情况下，也能够通过制冷剂流动的制冷剂流路和制冷剂密封部来抑制气体向燃料电池的外部泄漏。特别是，针对密封含有氢的燃料气体的气体密封部采用上述结构，从而能够抑制氢向外部泄漏而提高安全性。另外，从抑制气体泄漏的观点考虑，优选制冷剂密封部如上述实施方式的垫圈62那样，形成为包围气体密封部的连续的线状。但是，只要基于气体鞘部的气体密封的可靠性充分，则利用制冷剂密封部从外侧包围气体密封部的结构不是必需的。

D.其他实施方式：

(D-1)其他实施方式1：

在上述实施方式中，歧管孔31、33、34、36分别遍及整周地由垫圈60和粘合性密封部26围起，但也可以为不同结构。例如，垫圈60也可以不是遍及整周地包围歧管孔31、33、34、36，而是在垫圈60中存在不连续的部分。作为这样的结构，也能够通过从靠近歧管孔一侧起，依次配置有垫圈60、粘合性密封部26，来抑制气体隔板40、50从歧管侧剥离，从而获得已叙述的效果。但是，在通过垫圈60遍及整周地包围歧管孔31、33、34、36的情况下，能够更加减少施加于粘合性密封部26的压力，并能够降低使粘合性密封部26剥离的力，从而优选。另外，各个粘合性密封部26也可以不是独立的环状的形状，只要作为燃料电池整体，确保电池内的密封性即可。

(D-2)其他实施方式2：

在上述实施方式中，也可以是，在从层叠方向观察燃料电池时，沿着发电区域38的外周设置的粘合性密封部27和垫圈62配置为，从靠近发电区域38一侧起，依次为垫圈62、粘合性密封部27，但也可以为不同结构。至少，关于歧管，若在从层叠方向观察燃料电池时，从靠近歧管的一侧起，依次配置有垫圈、粘合性密封部，则能够抑制气体隔板40、50从歧管孔外周的剥离。

(D-3)其他实施方式3：

在上述实施方式中，在从层叠方向观察燃料电池时，将从靠近歧管的一侧起依次配置有垫圈、粘合性密封部的构成，针对气体歧管而做应用，但也可以为不同结构。例如，也可以是，取代气体歧管、或者除了气体歧管之外，针对制冷剂歧管也应用相同的结构。此时，例如，只要通过不连续地形成包围制冷剂歧管的垫圈等，使制冷剂歧管与电池间制冷剂流路连通即可。

(D-4)其他实施方式4：

在上述实施方式中，通过对与MEA10(MEGA18)的外周部接合的树脂框架25进行加热压制，形成粘合性密封部24、26、27，但也可以是，使用与树脂框架25不同形状的密封部件来形成粘合性密封部26。例如，也可以是，粘合性密封部24、26、27中的至少局部通过与用于形成其他粘合性密封部的密封部件独立的密封部件而形成。

(D-5)其他实施方式5：

在上述实施方式中，在单电池100的内部配置粘合性密封部，在单电池100之间配置垫圈，但也可以是不同结构。即，也可以是，为了密封单电池100的内部而使用垫圈，为了密封单电池100之间而使用粘合性密封部。在这种情况下，也能够通过在从层叠方向观察燃料电池时将沿着歧管的外周设置的粘合性密封部和垫圈配置为，从靠近歧管的一侧起，依次为垫圈、粘合性密封部，从而得到与实施方式相同的效果。

本发明不局限于上述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内通过各种结构来实现。例如，能够为了解决上述的课题的一部分或者全部或者为了实现上述的效果的一部分或者全部而将与发明内容这栏记载的各形式中的技术特征对应的实施方式中的技术特征适当地进行替换、组合。另外，该技术特征若不是本说明书中所必需的内容，则能够适当地删除。

Claims (4)

1.一种燃料电池，层叠有多个单电池而成，其中，

所述单电池具备：

膜电极接合体，其在电解质膜的双面形成有电极；

一对气体隔板，其包含在所述膜电极接合体的一个面侧配置的气体隔板和在所述膜电极接合体的另一个面侧配置的气体隔板；

第1密封部，其在所述一对气体隔板之间，设置于所述膜电极接合体的外周侧；以及

树脂框架，其在所述一对气体隔板之间，与所述膜电极接合体的外周部接合，

所述燃料电池具有：

第2密封部，其设置于相邻的所述单电池之间；

第1歧管，其为在所述单电池的层叠方向上贯通所述燃料电池的歧管，且与在所述膜电极接合体与所述气体隔板之间供反应气体流动的电池内气体流路连通，供所述反应气体流通；以及

第2歧管，其为在所述单电池的层叠方向上贯通所述燃料电池的歧管，且与在相邻的所述单电池之间供制冷剂流动的电池间制冷剂流路连通，供所述制冷剂流通，

所述第1密封部是同与该第1密封部接触的两个所述气体隔板粘合的粘合性密封部，所述第2密封部由垫圈形成，

在从所述层叠方向观察所述燃料电池时，所述粘合性密封部和所述垫圈中的沿着所述第1歧管和所述第2歧管中的至少一个歧管的外周设置的所述粘合性密封部和所述垫圈配置为，从靠近所述至少一个歧管的一侧起，依次为所述垫圈、所述粘合性密封部，

所述第1歧管和所述第2歧管以将层叠有所述树脂框架和所述气体隔板的部分贯通的方式形成，

所述粘合性密封部是所述树脂框架的局部，

所述第2密封部具备：用于对所述电池间制冷剂流路进行密封的制冷剂密封部和用于对所述第1歧管进行密封的气体密封部，

所述制冷剂密封部形成为，在从所述层叠方向观察所述燃料电池时与所述垫圈部分离并从外侧包围所述气体密封部，从而使所述制冷剂密封部和所述电池间制冷剂流路抑制所述反应气体从所述垫圈部向所述燃料电池的外部泄漏。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，

在从所述层叠方向观察所述燃料电池时，所述粘合性密封部和所述垫圈中的设置于沿着所述电极的外周的位置的所述粘合性密封部和所述垫圈配置为，从靠近所述电极的一侧起，依次为所述垫圈、所述粘合性密封部。

3.一种燃料电池的制造方法，为层叠有多个单电池而成的燃料电池的制造方法，其中，

准备在电解质膜的双面形成有电极的膜电极接合体，

准备设置有用于形成歧管的歧管孔的一对气体隔板，所述歧管为在所述单电池的层叠方向上贯通所述燃料电池的歧管，包括第1歧管和第2歧管，所述第1歧管与在所述膜电极接合体上供反应气体流动的电池内气体流路连通，供所述反应气体流通，所述第2歧管与在相邻的所述单电池之间供制冷剂流动的电池间制冷剂流路连通，供所述制冷剂流通，

准备在所述一对气体隔板之间与所述膜电极接合体的外周部接合的树脂框架，

在所述膜电极接合体的一个面侧配置所述一对气体隔板中的一个气体隔板，并且在所述膜电极接合体的另一个面侧配置所述一对气体隔板中的另一个气体隔板，

在所述一对气体隔板之间的所述膜电极接合体的外周侧设置第1密封部，

在所述一个气体隔板中与配置有所述膜电极接合体的一侧的面相反一侧的面上设置第2密封部，

在设置所述第1密封部的工序和设置所述第2密封部的工序中，

通过加热压制将用于形成所述第1密封部的密封部件同与该密封部件接触的两个所述气体隔板粘合，而形成粘合性密封部，并且配置构成所述第2密封部的垫圈，

在从所述层叠方向观察所述燃料电池时，将所述粘合性密封部和所述垫圈中的沿着所述第1歧管和所述第2歧管中的至少一个歧管的外周设置的所述粘合性密封部和所述垫圈配置为，从靠近所述至少一个歧管的一侧起，依次为所述垫圈、所述粘合性密封部，

所述第1歧管和所述第2歧管以将层叠有所述树脂框架和所述气体隔板的部分贯通的方式形成，

所述粘合性密封部是所述树脂框架的局部，

所述第2密封部具备：用于对所述电池间制冷剂流路进行密封的制冷剂密封部和用于对所述第1歧管进行密封的气体密封部，

所述制冷剂密封部形成为，在从所述层叠方向观察所述燃料电池时与所述垫圈部分离并从外侧包围所述气体密封部，从而使所述制冷剂密封部和所述电池间制冷剂流路抑制所述反应气体从所述垫圈部向所述燃料电池的外部泄漏。

4.根据权利要求3所述的燃料电池的制造方法，其中，

在所述膜电极接合体的外周部接合所述树脂框架而制成电池框架接合体，

在设置所述第1密封部的工序中，在利用所述一对气体隔板夹持所述电池框架接合体之后，对所述树脂框架和所述一对气体隔板进行加热压制而形成所述粘合性密封部。

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