CN111668526B - 燃料电池堆以及虚设单电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及燃料电池堆以及虚设单电池的制造方法。燃料电池堆(10)具备层叠多个具有电解质膜‑电极结构体(80)的发电单电池(12)而成的层叠体(14)、以及至少在层叠体(14)的层叠方向的一端侧配设的第一虚设单电池(18)。第一虚设单电池(18)的虚设结构体(110)借助将第一外周缘部(112a)和第二外周缘部(114b)与虚设树脂框构件(111)的内周粘接的粘接剂层(120)来与虚设树脂框构件(111)一体化。

Description

燃料电池堆以及虚设单电池的制造方法
技术领域
本发明涉及具备层叠多个发电单电池而成的层叠体和在层叠体的层叠方向的至少一方的端部配设的虚设单电池的燃料电池堆以及虚设单电池的制造方法，该发电单电池具有电解质膜-电极结构体和在电解质膜-电极结构体的外周围绕的树脂框构件。
背景技术
一般来说，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜形成的固体高分子电解质膜(以下也简称为电解质膜)。燃料电池具备在电解质膜的一方的面配设阳极电极并在另一方的面配设阴极电极而成的电解质膜-电极结构体(MEA)。
由隔板夹持电解质膜-电极结构体来构成发电单电池，将多个发电单电池层叠来构成层叠体。在该层叠体的层叠方向两端，设置用于将由各个发电单电池发电产生的电荷汇集而成的电力取出的接线板和用于将发电单电池保持为层叠状态的端板等来构成燃料电池堆。
然而，层叠体的层叠方向的端部侧(以下也简称为端部侧)由于经由接线板等的放热等被促进，因此与该层叠体的层叠方向的中央侧相比，端部侧容易成为低温。当因受到外部气温等影响而层叠体的端部侧成为低温并产生结露时，存在燃料气体和氧化剂气体(反应气体)的扩散性下降从而燃料电池堆的发电稳定性下降的担忧。
因而，例如在专利文献1公开的燃料电池堆中，在层叠体的层叠方向的至少一方的端部侧配设有所谓的虚设单电池。在虚设单电池中，使用金属板来代替电解质膜，因此不进行发电，也不产生生成水。因此，虚设单电池自身在接线板与层叠体之间作为隔热层发挥功能。因而，如上述那样配设虚设单电池，由此能够抑制层叠体的端部侧的温度下降。也就是说，能够抑制燃料电池堆受到外部气温的影响，从而能够提高发电稳定性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4727972号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是与该种技术相关连而做出的，目的在于提供能够利用能够高精度并且有效率地制作的虚设单电池来提高发电稳定性的燃料电池堆以及虚设单电池的制造方法。
用于解决问题的方案
本发明的一方式涉及燃料电池堆，具备层叠多个发电单电池而成的层叠体和在所述层叠体的层叠方向的至少一方的端部配设的虚设单电池，所述发电单电池具有在电解质膜的两侧分别配设具有由导电性多孔质体形成的气体扩散层的电极而成的电解质膜-电极结构体以及在所述电解质膜-电极结构体的外周围绕的树脂框构件，该燃料电池堆中，所述虚设单电池具备与所述电解质膜-电极结构体对应的虚设结构体以及在所述虚设结构体的外周围绕的虚设树脂框构件，所述虚设结构体是将第一导电性多孔质体、平面尺寸比该第一导电性多孔质体小的第二导电性多孔质体以及平面尺寸比该第二导电性多孔质体小的第三导电性多孔质体顺次层叠而形成的，所述第一导电性多孔质体具有与所述第二导电性多孔质体的外周端面相比向外侧延伸的第一外周缘部，所述第二导电性多孔质体具有与所述第三导电性多孔质体的外周端面相比向外侧延伸的第二外周缘部，借助将所述第一外周缘部和所述第二外周缘部与所述虚设树脂框构件的内周粘接的粘接剂层，来将所述虚设结构体与所述虚设树脂框构件一体化。
本发明的另一方式涉及虚设单电池的制造方法，该虚设单电池配设在具备层叠多个发电单电池而成的层叠体的燃料电池堆的所述层叠体的层叠方向的至少一方的端部，所述发电单电池具有在电解质膜的两侧分别配设具有由导电性多孔质体形成的气体扩散层的电极而成的电解质膜-电极结构体以及在所述电解质膜-电极结构体的外周围绕的树脂框构件，所述虚设单电池的制造方法包括以下工序：虚设结构体形成工序，将第一导电性多孔质体、平面尺寸比该第一导电性多孔质体小的第二导电性多孔质体以及平面尺寸比该第二导电性多孔质体小的第三导电性多孔质体顺次层叠，来得到与所述电解质膜-电极结构体对应的虚设结构体；以及一体化工序，将所述虚设结构体与在该虚设结构体的外周围绕的虚设树脂框构件一体化，其中，所述第一导电性多孔质体具有与所述第二导电性多孔质体的外周端面相比向外侧延伸的第一外周缘部，所述第二导电性多孔质体具有与所述第三导电性多孔质体的外周端面相比向外侧延伸的第二外周缘部，在所述一体化工序中，使被夹在所述第一外周缘部和所述第二外周缘部与所述虚设树脂框构件的内周之间的粘接剂硬化，由此形成将所述第一外周缘部和所述第二外周缘部与所述虚设树脂框构件粘接的粘接剂层。
发明的效果
在虚设单电池中，借助将第一外周缘部和第二外周缘部与虚设树脂框构件粘接的粘接剂层，将虚设结构体与虚设树脂框构件一体化。这样获得的虚设单电池，例如与使虚设树脂框构件的一部分熔融来浸渍于虚设结构体由此将虚设结构体与虚设树脂框构件一体化而得到的虚设单电池相比，能够高精度并且有效率地进行制作。
即，在使虚设树脂框构件的一部分熔融来与虚设结构体一体化的情况下，需要将该虚设树脂框构件的一部分加热至其软化温度以上的高温来成为熔融树脂。另外，需要使浸渍于虚设结构体的熔融树脂从上述的高温降温达到固化的温度。
与此相对，在借助粘接剂层来将虚设结构体和虚设树脂框构件一体化的情况下，不需要将虚设树脂框构件加热至上述的高温。因此，能够抑制在虚设树脂框构件产生伴随着温度上升的翘曲等，从而高精度地制作虚设单电池。另外，与将虚设树脂框构件加热而等待至成为熔融树脂的时间以及等待熔融树脂从上述的高温降温至固化的时间相比，能够在短时间形成粘接剂层来将虚设树脂框构件和虚设结构体一体化。因此，能够有效率地制作虚设单电池。
该虚设单电池具备虚设结构体来代替发电单电池的电解质膜-电极结构体。也就是说，虚设单电池不具备固体高分子电解质膜、电极催化剂层，因此不进行发电，也不产生因发电而产生的生成水。由此，虚设单电池自身作为隔热层发挥功能，并且能够抑制在虚设单电池产生结露。在层叠体的层叠方向的至少一方的端部侧设置这样的虚设单电池，由此能够提高层叠体的端部侧的隔热性。因此，即使在低温环境下，也能够抑制层叠体的端部侧的温度比中央侧的温度低。也就是说，能够提高发电稳定性。
根据以上，根据本发明的燃料电池堆，能够利用能够高精度并且有效率地制作的虚设单电池来提高发电稳定性。另外，根据本发明的虚设单电池的制造方法，能够高精度并且有效率地制作能够提高燃料电池堆的发电稳定性的虚设单电池。
参照附图说明以下的实施方式的说明，能够容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的燃料电池堆的分解立体图。
图2是图1的燃料电池堆的II-II线箭头方向的剖视图。
图3是发电单电池的分解立体图。
图4是第一隔板的氧化剂气体流路侧的主视图。
图5是第二隔板的氧化剂气体流路侧的主视图。
图6是第三隔板的冷却介质流路侧的主视图。
图7是图3的VII-VII线箭头方向的剖视图。
图8是带树脂框的虚设结构体的第一导电性多孔质体侧的主视图。
图9是图8的IX-IX线箭头方向的剖视图。
图10是虚设结构体的分解立体图。
图11是虚设第二隔板的第二空间侧的主视图。
图12是说明在虚设结构体形成工序得到的虚设结构体和设置有粘接剂的虚设树脂框构件的内周的说明图。
图13是说明将图12的虚设结构体与虚设树脂框构件一体化的一体化工序的说明图。
具体实施方式
列举优选的实施方式，并参照附图详细地说明本发明涉及的燃料电池堆以及虚设单电池的制造方法。而且，在以下的图中，存在对相同或者发挥同样的功能和效果的结构要素附加相同的附图标记并省略重复的说明的情况。
如图1和图2所示，本实施方式涉及的燃料电池堆10具备在水平方向(箭头符号A1、A2方向)或者重力方向(箭头符号C1、C2方向)层叠多个发电单电池12而成的层叠体14。该燃料电池堆10例如搭载于未图示的燃料电池电动汽车等燃料电池车辆。
如图2所示，在层叠体14的层叠方向一端侧(箭头符号A1侧)，朝向外方配置第一端部发电单元16、第一虚设单电池18以及第二虚设单电池20。另外，在层叠体14的层叠方向另一端侧(箭头符号A2侧)，朝向外方配置第二端部发电单元22和第三虚设单电池24。在层叠体14的比第二虚设单电池20靠外方侧(箭头符号A1侧)，顺次层叠接线板26a、绝缘件28a以及端板30a。在层叠体14的比第三虚设单电池24靠外方侧(箭头符号A2侧)，顺次层叠接线板26b、绝缘件28b以及端板30b。
如图1所示，在形成矩形的端板30a、30b的各边之间配置连结杆(未图示)。各个连结杆的两端借助螺栓(未图示)等被固定于端板30a、30b的内表面，对多个层叠的发电单电池12施加层叠方向(箭头符号A1、A2方向)的紧固载荷。而且也可以是，在燃料电池堆10中，构成为具备将端板(日文：エンドプレート)30a、30b设为端板的筐体，在所述筐体内收容层叠体14等。
如图3所示，发电单电池12是将第一隔板32、带树脂框的MEA 34、第二隔板36、带树脂框的MEA 34以及第三隔板38顺次层叠而构成的。第一隔板32、第二隔板36以及第三隔板38(各个隔板)分别是由例如钢板、不锈钢板、铝板、镀处理钢板等构成的，平面呈矩形，并且通过冲压加工等成形为截面凹凸形状。
如图1和图3所示，在各个隔板的长边方向的一端侧(箭头符号B1侧)的缘部，以在箭头符号A1、A2方向(层叠方向)个别地连通的方式分别设置氧化剂气体入口连通孔40和燃料气体出口连通孔42。氧化剂气体入口连通孔40供给氧化剂气体、例如含氧气体。燃料气体出口连通孔42排出燃料气体、例如含氢气体。也将这些氧化剂气体和燃料气体统称为反应气体。
在各个隔板的长边方向的另一端侧(箭头符号B2侧)的缘部，以在箭头符号A1、A2方向个别地连通的方式分别设置供给燃料气体的燃料气体入口连通孔44和排出氧化剂气体的氧化剂气体出口连通孔46。此外，也将这些氧化剂气体入口连通孔40、燃料气体出口连通孔42、燃料气体入口连通孔44、氧化剂气体出口连通孔46统称为反应气体连通孔。
在各个隔板的短边方向(箭头符号C1、C2方向)两端缘部的箭头符号B1侧，以在箭头符号A1、A2方向个别地连通的方式分别设置用于供给冷却介质的一对冷却介质入口连通孔48。在各个隔板的短边方向的两端缘部的箭头符号B2侧，以在箭头符号A1、A2方向个别地连通的方式分别设置用于排出冷却介质的一对冷却介质出口连通孔50。
如图3所示，在第一隔板32的箭头符号A1侧的面32a，形成将冷却介质入口连通孔48与冷却介质出口连通孔50连通的冷却介质流路52。在冷却介质入口连通孔48与冷却介质流路52之间形成多个入口连结槽54a。在冷却介质流路52与冷却介质出口连通孔50之间形成多个出口连结槽54b。另外，在第一隔板32的面32a设置有密封构件55，该密封构件55将冷却介质入口连通孔48、冷却介质出口连通孔50、冷却介质流路52、入口连结槽54a、出口连结槽54b包围成一体来使其内部与面方向的外部隔绝。
如图4所示，在第一隔板32的箭头符号A2侧的面32b，形成与氧化剂气体入口连通孔40和氧化剂气体出口连通孔46连通的氧化剂气体流路56。氧化剂气体流路56由互相并列的多个波状流路槽(或者直线状流路槽)形成。
位于发电区域外的氧化剂气体入口缓冲部58连接于氧化剂气体流路56的入口侧端部，另一方面，位于发电区域外的氧化剂气体出口缓冲部60连接于该氧化剂气体流路56的出口侧端部。
在氧化剂气体入口缓冲部58与氧化剂气体入口连通孔40之间形成多个入口连结槽62a。在氧化剂气体出口缓冲部60与氧化剂气体出口连通孔46之间形成多个出口连结槽62b。在第一隔板32的面32b设置有密封构件63，该密封构件63将氧化剂气体入口连通孔40、氧化剂气体出口连通孔46、氧化剂气体流路56、氧化剂气体入口缓冲部58、氧化剂气体出口缓冲部60、入口连结槽62a、出口连结槽62b包围成一体来使其内部与面方向的外部隔绝。在第一隔板32中，氧化剂气体流路56的背面形状构成冷却介质流路52的一部分(参照图2和图3)。
如图3所示，在第二隔板36的箭头符号A1侧的面36a形成与燃料气体入口连通孔44和燃料气体出口连通孔42连通的燃料气体流路66。燃料气体流路66由互相并列的多个波状流路槽(或者直线状流路槽)形成。
位于发电区域外的燃料气体入口缓冲部68连接于燃料气体流路66的入口侧端部，另一方面，位于发电区域外的燃料气体出口缓冲部70连接于该燃料气体流路66的出口侧端部。在燃料气体入口缓冲部68与燃料气体入口连通孔44之间，设置沿厚度方向贯通第二隔板36的多个燃料气体供给孔部72a。在燃料气体出口缓冲部70与燃料气体出口连通孔42之间，设置沿厚度方向贯通第二隔板36的多个燃料气体排出孔部72b。
在第二隔板36的面36a设置有密封构件73，该密封构件73将燃料气体流路66、燃料气体入口缓冲部68、燃料气体出口缓冲部70、燃料气体供给孔部72a、燃料气体排出孔部72b包围成一体来使其内部与面方向的外部隔绝。
如图5所示，第二隔板36的箭头符号A2侧的面36b除了设置有被密封构件71包围的燃料气体供给孔部72a和燃料气体排出孔部72b之外，能够与第一隔板32的箭头符号A2侧的面32b(参照图4)同样地构成。即，在第二隔板36的面36b设置与氧化剂气体入口连通孔40和氧化剂气体出口连通孔46连通的氧化剂气体流路56。另外，在第二隔板36的面36b形成氧化剂气体入口缓冲部58、氧化剂气体出口缓冲部60、入口连结槽62a、出口连结槽62b以及密封构件63。
在第二隔板36的面36b侧，燃料气体供给孔部72a和燃料气体排出孔部72b各自与氧化剂气体出口缓冲部60和氧化剂气体入口缓冲部58之间被密封构件63、71阻断。
如图3所示，第三隔板38的箭头符号A1侧的面38a能够与第二隔板36的箭头符号A1侧的面36a同样地构成。即，在第三隔板38的面38a设置与燃料气体入口连通孔44和燃料气体出口连通孔42连通的燃料气体流路66。另外，在第三隔板38的面38a形成燃料气体入口缓冲部68、燃料气体出口缓冲部70、燃料气体供给孔部72a、燃料气体排出孔部72b以及密封构件73。
如图6所示，第三隔板38的箭头符号A2侧的面38b除了设置有被密封构件71包围的燃料气体供给孔部72a和燃料气体排出孔部72b之外，能够与第一隔板32的箭头符号A1侧的面32a(参照图3)同样地构成。即，在第三隔板38的面38b设置冷却介质流路52、入口连结槽54a、出口连结槽54b以及密封构件55。在第三隔板38的面38b侧，燃料气体供给孔部72a和燃料气体排出孔部72b各自与冷却介质流路52、入口连结槽54a以及出口连结槽54b等之间被密封构件55、71阻断。
如图2所示，彼此邻接的第三隔板38的箭头符号A2侧的面38b的冷却介质流路52与第一隔板32的箭头符号A1侧的面32a的冷却介质流路52相向，在其内部能够流通冷却介质。
如图3、图5以及图6所示，在第二隔板36和第三隔板38，如上述那样设置密封构件71、73，因此在燃料气体入口连通孔44从箭头符号A1侧向箭头符号A2侧流通的燃料气体在燃料气体供给孔部72a从箭头符号A2侧向箭头符号A1侧流通，并向燃料气体入口缓冲部68和燃料气体流路66流入。另外，在燃料气体流路66流通并流入到了燃料气体出口缓冲部70的燃料气体在燃料气体排出孔部72b从箭头符号A1侧向箭头符号A2侧流通之后，在燃料气体出口连通孔42从箭头符号A2侧向箭头符号A1侧流通。在各个隔板的两面，分别一体成形在所述各个隔板的外周端缘部围绕的、由未图示的弹性体形成的密封构件。
如图3和图7所示，带树脂框的MEA 34是将树脂框构件82接合于电解质膜-电极结构体(MEA)80的外周而构成的。如图7所示，电解质膜-电极结构体80例如具备作为含有水分的全氟磺酸的薄膜的固体高分子电解质膜(以下也简称为电解质膜)84。此外，电解质膜84除了使用氟系电解质以外，还可以使用HC(碳化氢)系电解质。电解质膜84被阴极电极86和阳极电极88夹持。
电解质膜-电极结构体80构成阴极电极86的平面尺寸比阳极电极88和电解质膜84的平面尺寸小的台阶型MEA。此外也可以是，阴极电极86、阳极电极88以及电解质膜84设定为相同的平面尺寸。另外也可以是，阳极电极88具有比阴极电极86和电解质膜84小的平面尺寸。
阴极电极86具有与电解质膜84的一端侧(箭头符号A1侧)的面84a接合的第一电极催化剂层90和层叠于该第一电极催化剂层90的第一气体扩散层92。第一电极催化剂层90的平面尺寸比第一气体扩散层92的平面尺寸大，第一电极催化剂层90具有从第一气体扩散层92的外周端面92a向外方突出的外周显露部90a。另外，第一电极催化剂层90的平面尺寸比电解质膜84的平面尺寸小。
阳极电极88具有与电解质膜84的另一端侧(箭头符号A2侧)的面84b接合的第二电极催化剂层94和层叠于该第二电极催化剂层94的第二气体扩散层96。第二电极催化剂层94和第二气体扩散层96具有相同的平面尺寸，并且设定为与电解质膜84相同(或者小于等于)的平面尺寸。
第一电极催化剂层90例如是将表面承载了白金合金的多孔质碳粒子和离子导电性高分子粘合剂均匀地涂布在第一气体扩散层92的表面而形成的。第二电极催化剂层94例如是将表面承载了白金合金的多孔质碳粒子和离子导电性高分子粘合剂均匀地涂布在第二气体扩散层96的表面而形成的。
第一气体扩散层92和第二气体扩散层96是由碳纸或者碳布等导电性多孔质体形成的。第二气体扩散层96的平面尺寸设定为比第一气体扩散层92的平面尺寸大。
树脂框构件82例如由PPS(聚苯硫醚)、PPA(聚邻苯二甲酰胺)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PES(聚醚砜)、LCP(液晶聚合物)、PVDF(聚偏氟乙烯)、硅树脂、氟树脂、m-PPE(改性聚苯醚树脂)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)或者改性聚烯烃等树脂材料构成。该树脂材料例如也可以由具有均匀厚度的膜等构成。
如图3所示，树脂框构件82为框形状，配置于由包括氧化剂气体入口连通孔40在内的连通孔40、42、44、46、48、50形成的连通孔群的内侧，不形成各个连通孔40、42、44、46、48、50。另外，如图7所示，树脂框构件82从外周端82a(参照图3)向其内侧遍及规定的长度地设置外周框部82b，从该外周框部82b的内周缘进一步向内侧设置内侧鼓出部82c。
内侧鼓出部82c设置有架部82e和薄壁部82g，该架部82e从外周框部82b的内周缘经由第一台阶面82d来朝向内侧延伸，该薄壁部82g从该架部82e的内周缘经由第二台阶面82f来朝向内侧延伸。架部82e比外周框部82b薄，薄壁部82g比架部82e薄。另外，遍及树脂框构件82的整周设置第一台阶面82d、架部82e、第二台阶面82f以及薄壁部82g。电解质膜84的面84a的外周缘部与架部82e的箭头符号A2侧的面82ea抵接。在薄壁部82g的内周缘部，遍及整周地设置与第一电极催化剂层90的外周显露部90a相向的堤部82h。另外，在薄壁部82g的、堤部82h与第二台阶面82f之间设置槽部82ha。
在电解质膜84的面84a的面对槽部82ha的部分、第一电极催化剂层90的外周显露部90a设置粘接部98，该粘接部98是以围绕该外周显露部90a的方式被填充的粘接剂98a硬化而形成的。该粘接部98也充满于树脂框构件82的内周端面82i与第一气体扩散层92的外周端面92a之间。粘接剂98a例如基于耐热性优异、硬化容易等而优选热硬化性树脂，但不特别限定于此。作为粘接剂98a能够使用的树脂的一个例子，能够列举出液体或者固体的氟树脂系、硅树脂系、环氧树脂系等。
由使用了粘接用树脂的接合部100来将树脂框构件82与第二气体扩散层96的外周缘部一体化。以围绕第二气体扩散层96的外周缘部的方式设置接合部100。如图7所示，例如能够使树脂突起部100a加热变形来构成接合部100，该树脂突起部100a是以围绕树脂框构件82的外周框部82b的内侧端部并且向箭头符号A2侧突出的方式与树脂框构件82一体成形的。该接合部100由树脂浸渍部100b和第一熔融凝固部100c形成。
使树脂突起部100a熔融而成的熔融树脂浸渍于第二气体扩散层96的外周缘部来形成树脂浸渍部100b。在彼此分离地配置的、树脂框构件82的第一台阶面82d与电解质膜84和阳极电极88的外周端面101之间，使树脂突起部100a熔融而成的熔融树脂流入并凝固，来形成第一熔融凝固部100c。
以围绕第一电极催化剂层90的外周显露部90a、第一气体扩散层92的外周端面92a的方式设置粘接部98，以围绕第二气体扩散层96的外周缘部的方式设置接合部100，由此防止阴极电极86和阳极电极88之间的交叉泄漏等。
如图3所示，在树脂框构件82的阴极电极86侧(箭头符号A1侧)的面82j设置氧化剂气体入口缓冲部102a和氧化剂气体出口缓冲部102b。在树脂框构件82的阳极电极88侧(箭头符号A2侧)的面82k，设置燃料气体入口缓冲部104a和燃料气体出口缓冲部104b(均参照图8)。
如图2所示，第一端部发电单元16是从箭头符号A1侧朝向箭头符号A2侧顺次层叠虚设第一隔板105、带树脂框的虚设结构体106、虚设第二隔板108、带树脂框的MEA 34以及第三隔板38而构成的。
如图2至图4所示，虚设第一隔板105与第一隔板32同样地构成。在虚设第一隔板105的一端侧(箭头符号A1侧)的面105a设置冷却介质流路52(参照图3)。另外，如图2所示，在虚设第一隔板105的另一端侧(箭头符号A2侧)的面105b与带树脂框的虚设结构体106的一端侧(箭头符号A1侧)之间，设置与氧化剂气体流路56对应的第一空间109。如图4所示，第一空间109经由在入口连结槽62a和出口连结槽62b内形成的连通路125来与氧化剂气体入口连通孔40和氧化剂气体出口连通孔46连通。因此，与氧化剂气体流路56同样地能够流通氧化剂气体。
如图8和图9所示，带树脂框的虚设结构体106是将虚设树脂框构件111与虚设结构体110的外周一体化而构成的。如图9和图10所示，虚设结构体110是从箭头符号A2侧朝向箭头符号A1侧顺次层叠平面尺寸(表面积/外形尺寸)各不相同的三个导电性多孔质体即第一导电性多孔质体112、第二导电性多孔质体114、第三导电性多孔质体116而构成的。平面尺寸的大小的关系为第一导电性多孔质体112>第二导电性多孔质体114>第三导电性多孔质体116。
因此，如图9所示，在第一导电性多孔质体112的外周侧，遍及整周地设置与第二导电性多孔质体114的外周端面114a相比向外侧延伸的第一外周缘部112a。在第二导电性多孔质体114的外周侧，遍及整周地设置与第三导电性多孔质体116的外周端面116a相比向外侧延伸的第二外周缘部114b。
第一导电性多孔质体112、第二导电性多孔质体114以及第三导电性多孔质体116由相同的材料形成，并且能够使用与构成第一气体扩散层92或者第二气体扩散层96的导电性多孔质体相同的材料构成。
另外，在本实施方式中，将第一导电性多孔质体112、第二导电性多孔质体114、第三导电性多孔质体116各自的厚度设定为与构成第二气体扩散层96的导电性多孔质体相同的厚度。由此，能够如上述那样调整该导电性多孔质体的平面尺寸，由此更容易得到虚设结构体110。
如图9所示，层叠的第一导电性多孔质体112与第二导电性多孔质体114被夹在彼此之间的粘接层118a接合。第二导电性多孔质体114与第三导电性多孔质体116被夹在彼此之间的粘接层118b接合。粘接剂119a、119b分别硬化来形成粘接层118a、118b。作为粘接剂119a、119b的种类，能够采用与粘接剂98a同样的各种材料。
虚设树脂框构件111能够由与图3和图7所示的带树脂框的MEA 34的树脂框构件82共通的原材料(未图示)构成。即，不使树脂框构件82的树脂突起部100a如上述那样加热变形，而通过机械加工等将其去除，由此能够构成虚设树脂框构件111。因此，在虚设树脂框构件111和虚设结构体110不设置上述的接合部100。代替接合部100而由粘接剂层120来将虚设树脂框构件111和虚设结构体110一体化，由此形成带树脂框的虚设结构体106。
具体来讲，如图9所示，虚设树脂框构件111具有外周框部82b、内侧鼓出部82c以及去除树脂突起部100a的前端侧而残留的残部100d。而且，在虚设树脂框构件111中，也可以去除树脂突起部100a的整体，在该情况下，不形成残部100d。
第一导电性多孔质体112的第一外周缘部112a和第二导电性多孔质体114的第二外周缘部114b面对虚设树脂框构件111的内周。也就是说，第一外周缘部112a的箭头符号A1侧与内侧鼓出部82c的架部82e抵接。第一外周缘部112a的箭头符号A1侧的一部分和第二外周缘部114b的箭头符号A1侧的一部分面对薄壁部82g。第二外周缘部114b的箭头符号A1侧与堤部82h的突出端面抵接。
在箭头符号A1、A2方向，第二导电性多孔质体114的外周端面114a配置于第一导电性多孔质体112与薄壁部82g之间。虚设树脂框构件111的内周端面82i在虚设结构体110的面方向位于第二导电性多孔质体114的外周端面114a与第三导电性多孔质体116的外周端面116a之间的位置。第三导电性多孔质体116的外周端面116a与虚设树脂框构件111的内周端面82i隔开间隔地面对。第二导电性多孔质体114的厚度比第二台阶面82f的高度大。
在虚设结构体110和虚设树脂框构件111，以在该虚设结构体110的面方向从第二导电性多孔质体114的外周端面114a向内侧和外侧延伸的方式设置粘接剂层120。由该粘接剂层120来将第一外周缘部112a和第二外周缘部114b粘接于虚设树脂框构件111的内周。
粘接剂层120是在虚设结构体110的层叠方向(箭头符号A1、A2方向、厚度方向)在第二导电性多孔质体114的整体、第一导电性多孔质体112的面对第二导电性多孔质体114侧(箭头符号A1侧)的一部分的内部所浸渍的粘接剂120a硬化而形成的。粘接剂层120优选热硬化性树脂硬化物。即，粘接剂120a优选热硬化性树脂。但是，不特别限定于此，作为粘接剂120a的种类，能够采用与粘接剂98a同样的各种材料。
在薄壁部82g的面方向，在设置于第二台阶面82f与堤部82h之间的槽部82ha，与第二台阶面82f和堤部82h各自隔开间隔地设置粘接剂层120。即，在虚设结构体110的面方向，比第一导电性多孔质体112的外周端面112b靠内侧设置粘接剂层120。因此，粘接剂层120的面方向的外侧的端部120b面对在箭头符号A1、A2方向中的第一外周缘部112a与薄壁部82g之间形成的间隙121。
粘接剂层120可以是相对于虚设结构体110而以围绕外周端面114a的附近的部分的方式设置，也可以是沿周向断续地(点状)设置。
如图11所示，虚设第二隔板108除了设置入口阻断部122a来代替燃料气体供给孔部72a(参照图3)、设置出口阻断部122b代替燃料气体排出孔部72b(参照图3)之外，与第二隔板36(参照图3)同样地构成。
也就是说，如图5所示，虚设第二隔板108的另一端侧(箭头符号A2侧)的面108b(参照图2)除了没有设置被密封构件71包围的燃料气体供给孔部72a和燃料气体排出孔部72b之外，与第二隔板36的箭头符号A2侧的面36b同样地构成。因此，虚设第二隔板108的面108b与图4所示的第一隔板32的另一端侧(箭头符号A2侧)的面32b同样地构成。
如图2所示，在虚设第二隔板108的另一端侧(箭头符号A2侧)的面108b与带树脂框的MEA 34的阴极电极86侧(箭头符号A1侧)之间，设置与氧化剂气体流路56对应的第一空间109。
如图2和图11所示，在虚设第二隔板108的一端侧(箭头符号A1侧)的面108a与带树脂框的虚设结构体106的另一端侧(箭头符号A2侧)之间，设置与燃料气体流路66对应的第二空间126。第二空间126与燃料气体入口连通孔44之间被入口阻断部122a阻断，并且第二空间126与燃料气体出口连通孔42之间被出口阻断部122b阻断。也就是说，利用入口阻断部122a和出口阻断部122b(以下也将这些统称为阻断部)来限制燃料气体流向第二空间126，因此在该第二空间126的内部形成隔热空间。
而且也可以是，仅设置入口阻断部122a和出口阻断部122b中的任一方，由此限制燃料气体流向第二空间126，来形成隔热空间。另外，在本实施方式中，在虚设第二隔板108不贯通形成燃料气体供给孔部72a和燃料气体排出孔部72b(参照图3)从而构成阻断部。但是，不特别限定于此，例如也能够将在虚设第二隔板108贯通形成的燃料气体供给孔部72a和燃料气体排出孔部72b闭塞来构成阻断部。如图11所示，在虚设第二隔板108的面108a设置有将第二空间126包围从而使其内部与面方向的外部隔绝的密封构件127。
如图2所示，第一虚设单电池18是从箭头符号A1侧朝向箭头符号A2侧顺次层叠虚设第一隔板105、带树脂框的虚设结构体106、虚设第二隔板108、带树脂框的虚设结构体106以及虚设第三隔板130而构成的。
虚设第三隔板130的另一端侧(箭头符号A2侧)的面130b与图3所示的第一隔板32的一端侧(箭头符号A1侧)的面32a同样地构成。另外，如图11所示，虚设第三隔板130的箭头符号A1侧的面130a与虚设第二隔板108的箭头符号A1侧的面108a同样地构成。
如图2所示，在虚设第三隔板130的箭头符号A2侧的面130b与第一端部发电单元16的虚设第一隔板105之间设置冷却介质流路52。如图2和图11所示，在虚设第三隔板130的箭头符号A1侧的面130a与带树脂框的虚设结构体106的另一端侧(箭头符号A2侧)之间，设置与燃料气体流路66对应的第二空间126。还有，在第一虚设单电池18中，在虚设第二隔板108的箭头符号A1侧的面108a与带树脂框的虚设结构体106的另一端侧(箭头符号A2侧)之间也设置有第二空间126。
另外，在第一虚设单电池18中，在虚设第一隔板105的箭头符号A2侧的面105b与带树脂框的虚设结构体106的箭头符号A1侧之间、以及在虚设第二隔板108的箭头符号A2侧的面108b与带树脂框的虚设结构体106的箭头符号A1侧之间分别形成有第一空间109。
第二虚设单电池20从箭头符号A1侧朝向箭头符号A2侧顺次层叠虚设第一隔板105、带树脂框的虚设结构体106、虚设第三隔板130。因此，在第二虚设单电池20中，在虚设第一隔板105的箭头符号A2侧的面105b与带树脂框的虚设结构体106的箭头符号A1侧之间设置第一空间109。另外，在虚设第三隔板130的箭头符号A1侧的面130a与带树脂框的虚设结构体106的箭头符号A2侧之间设置第二空间126。第三虚设单电池24与第二虚设单电池20同样地构成。
而且，能够构成第二虚设单电池20和第三虚设单电池24的隔板不限定于上述内容。例如，第二虚设单电池20也可以是从箭头符号A1侧朝向箭头符号A2侧顺次层叠虚设第二隔板108、带树脂框的虚设结构体106、第一隔板32而构成的。第三虚设单电池24也可以是从箭头符号A1侧朝向箭头符号A2侧顺次层叠第一隔板32、带树脂框的虚设结构体106、虚设第二隔板108而构成的。
第二端部发电单元22是从箭头符号A1侧朝向A2侧顺次层叠第一隔板32、带树脂框的MEA 34、虚设第二隔板108、带树脂框的虚设结构体106以及虚设第三隔板130而构成的。因此，在第二端部发电单元22中，在虚设第二隔板108的箭头符号A2侧的面108b与带树脂框的虚设结构体106的箭头符号A1侧之间形成第一空间109。另外，在虚设第三隔板130的箭头符号A1侧的面130a与带树脂框的虚设结构体106的箭头符号A2侧之间形成第二空间126。
接线板26a、26b由具有导电性的材料构成，例如由铜、铝或者不锈钢等金属构成。如图1所示，在接线板26a、26b的大致中央分别设置向层叠方向外方延伸的端子部132a、132b。
端子部132a插入绝缘性筒体134a并贯通绝缘件28a的孔部136a和端板30a的孔部138a，向该端板30a的外部突出。端子部132b插入绝缘性筒体134b并贯通绝缘件28b的孔部136b和端板30b的孔部138b，向该端板30b的外部突出。
绝缘件28a、28b由绝缘性材料例如聚碳酸酯(PC)、酚醛树脂等形成。在绝缘件28a、28b的中央部，形成朝向层叠体14开口的凹部140a、140b，该凹部140a、140b与孔部136a、136b连通。
在绝缘件28a和端板30a设置反应气体连通孔。另一方面，在绝缘件28b和端板30b设置冷却介质入口连通孔48和冷却介质出口连通孔50。
在凹部140a收容接线板26a和隔热体142，在凹部140b收容接线板26b和隔热体142。隔热体142是在一对具有导电性的隔热板144之间夹持具有导电性的隔热构件146而构成的。隔热板144例如由具有平坦的形状的多孔性碳板构成，并且隔热构件146由截面为波纹板状的金属制的板构成。
此外，隔热板144也可以由与隔热构件146相同的材料构成。另外，隔热体142也可以具备一个隔热板144和一个隔热构件146。还有，也可以在接线板26a、26b与绝缘件28a、28b的凹部140a、140b的底部之间夹装树脂制垫片(未图示)。
燃料电池堆10基本如上述那样构成。以下，列举得到燃料电池堆10的第一虚设单电池18的情况来说明本实施方式涉及的虚设单电池的制造方法。
首先，如图10和图12所示，进行虚设结构体形成工序，顺次层叠第一导电性多孔质体112、第二导电性多孔质体114以及第三导电性多孔质体116，来得到虚设结构体110。具体来讲，如图12所示，将第一导电性多孔质体112与第二导电性多孔质体114隔着粘接剂119a来层叠，将第二导电性多孔质体114与第三导电性多孔质体116隔着粘接剂119b来层叠。而且，使粘接剂119a、119b硬化，分别形成粘接层118a、118b，由此使第一导电性多孔质体112、第二导电性多孔质体114以及第三导电性多孔质体116一体化来得到虚设结构体110。而且，粘接层118a、118b可以是以围绕虚设结构体110的方式设置，也可以是沿周向断续地(点状)设置。
然后，如图12和图13所示，进行一体化工序，使虚设树脂框构件111的内周面对第一导电性多孔质体112的第一外周缘部112a和第二导电性多孔质体114的第二外周缘部114b，并将虚设结构体110与虚设树脂框构件111一体化。在一体化工序中，使夹在第一外周缘部112a和第二外周缘部114b与虚设树脂框构件111的内周之间的粘接剂120a硬化来形成粘接剂层120。
因此，首先，如图12所示，在虚设树脂框构件111的槽部82ha，与第二台阶面82f和堤部82h各自隔开间隔地配置粘接剂120a。然后，如图13所示，使虚设结构体110的第一外周缘部112a和第二外周缘部114b重叠于配置有粘接剂120a的虚设树脂框构件111的内周。
具体来讲，使第一导电性多孔质体112的第一外周缘部112a的箭头符号A1侧与虚设树脂框构件111的架部82e重叠。另外，使第二导电性多孔质体114的第二外周缘部114b的箭头符号A1侧面对虚设树脂框构件111的薄壁部82g，并且与堤部82h的突出端面抵接。还有，使第三导电性多孔质体116的外周端面116a与虚设树脂框构件111的内周端面82i相向。
由此，在虚设结构体110的层叠方向(厚度方向)，使粘接剂120a浸渍于第二导电性多孔质体114的整体、第一导电性多孔质体112的面对第二导电性多孔质体114侧的一部分的内部。这时，在虚设结构体110的面方向，以比第一导电性多孔质体112的外周端面112b靠内侧设置粘接剂120a的方式来调整粘接剂120a的配置和量。因此，在层叠方向中的第一导电性多孔质体112与虚设树脂框构件111之间，在夹着粘接剂120a的部分的面方向的外侧，即在薄壁部82g的面方向中的第二台阶面82f与粘接剂120a之间形成间隙121。
然后，例如使用接合装置160对如上述那样夹着粘接剂120a并层叠的虚设结构体110和虚设树脂框构件111进行热压，由此使粘接剂120a热硬化来形成粘接剂层120。接合装置160具备固定模具162(模具)和相对于该固定模具162进退自如的可动模具164(模具)。
在将如上述那样层叠的虚设结构体110和虚设树脂框构件111载置于固定模具162之后，使可动模具164在加热到规定的温度的状态下接近于固定模具162。由此，在固定模具162与可动模具164之间，对虚设结构体110和虚设树脂框构件111的至少粘接剂120a的周边部进行夹持加热和加压。
其结果是，如图9所示，粘接剂120a热硬化而形成粘接剂层120。这时，在第一导电性多孔质体112与虚设树脂框构件111之间，维持形成有上述的间隙121的状态。借助该粘接剂层120来将第一外周缘部112a和第二外周缘部114b与虚设树脂框构件111粘接，由此将虚设结构体110与虚设树脂框构件111一体化，来得到带树脂框的虚设结构体106。
在经过上述的工序得到两个带树脂框的虚设结构体106之后，如图2所示，能够顺次层叠虚设第一隔板105、带树脂框的虚设结构体106、虚设第二隔板108、带树脂框的虚设结构体106、虚设第三隔板130，由此得到第一虚设单电池18。
能够由虚设第一隔板105和虚设第三隔板130夹持带树脂框的虚设结构体106，由此得到第二虚设单电池20和第三虚设单电池24。
以下说明具备如上述那样得到的第一虚设单电池18、第二虚设单电池20以及第三虚设单电池24的燃料电池堆10的动作。首先，如图1所示，向端板30a的氧化剂气体入口连通孔40供给含氧气体等氧化剂气体。向端板30a的燃料气体入口连通孔44供给含氢气体等燃料气体。向端板30b的冷却介质入口连通孔48分别供给纯水、乙二醇、油等冷却介质。
如图4和图5所示，被供给至氧化剂气体入口连通孔40的氧化剂气体，经由在入口连结槽62a的内部形成的连通路125流入氧化剂气体流路56和第一空间109。由此，氧化剂气体一边沿箭头符号B1、B2方向移动一边被供给至各个电解质膜-电极结构体80的阴极电极86和虚设结构体110。
如图3所示，被供给至燃料气体入口连通孔44的燃料气体经由燃料气体供给孔部72a分别流入第二隔板36和第三隔板38的燃料气体流路66。由此，燃料气体一边沿箭头符号B1、B2方向移动一边被供给至各个电解质膜-电极结构体80的阳极电极88。另一方面，如图11所示，虚设第二隔板108和虚设第三隔板130的第二空间126被入口阻断部122a阻断燃料气体的流入。
在如上述那样被供给了反应气体的电解质膜-电极结构体80中，被供给至各个阴极电极86的氧化剂气体与被供给至各个阳极电极88的燃料气体，在第一电极催化剂层90和第二电极催化剂层94内因电化学反应被消耗，来进行发电。
然后，被供给至各个阴极电极86并被消耗了一部分的氧化剂气体分别从氧化剂气体流路56和第一空间109经由在出口连结槽62b的内部形成的连通路125被排出到氧化剂气体出口连通孔46。而且，经由端板30a的氧化剂气体出口连通孔46被排出到燃料电池堆10的外部。
同样地，被供给至各个阳极电极88并被消耗了一部分的燃料气体从燃料气体流路66经由燃料气体排出孔部72b的内部被排出到燃料气体出口连通孔42。而且，经由端板30a的燃料气体出口连通孔42被排出到燃料电池堆10的外部。
这时，如图11所示，第二空间126与燃料气体出口连通孔42之间也被出口阻断部122b阻断。因此，在第二空间126，除了如上述那样被入口阻断部122a阻断燃料气体的流入之外，还利用出口阻断部122b避免燃料气体从燃料气体出口连通孔42进入。其结果是，第二空间126被阻断部阻断燃料气体的流通，从而作为隔热空间发挥功能。
另外，如图2所示，被供给至各个冷却介质入口连通孔48的冷却介质被导入彼此邻接的虚设第一隔板105与虚设第三隔板130之间的冷却介质流路52、以及彼此邻接的第一隔板32与第三隔板38之间的冷却介质流路52。如图3所示，从箭头符号C1侧的各个冷却介质入口连通孔48导入的冷却介质和从箭头符号C2侧的冷却介质入口连通孔48导入的冷却介质，以彼此接近的方式沿着箭头符号C1、C2方向流通，之后朝向箭头符号B2侧流通，一边将电解质膜-电极结构体80冷却，一边以彼此分离的方式沿着箭头符号C1、C2方向流通，并从各个冷却介质出口连通孔50被排出。
如上述那样，本实施方式涉及的燃料电池堆10的各个虚设单电池(第一虚设单电池18、第二虚设单电池20、第三虚设单电池24)与发电单电池12的电解质膜-电极结构体80对应地具备虚设结构体110。也就是说，各个虚设单电池不具备电解质膜84、第一电极催化剂层90以及第二电极催化剂层94，因此不进行发电，也不产生因发电而产生的生成水。由此，各个虚设单电池自身作为隔热层发挥功能，并且能够抑制在各个虚设单电池中产生结露。
将这样的第一虚设单电池18和第二虚设单电池20配设于层叠体14的箭头符号A1侧的端部，将第三虚设单电池24配设于层叠体14的箭头符号A2侧的端部，由此能够提高层叠体14的端部侧的隔热性。因此，即使在低温环境下，也能够抑制层叠体14的端部侧的温度比中央侧的温度低的情形。
并且，由于能够提高层叠体14的端部侧的隔热性，因此即使在冰点以下的环境中启动燃料电池堆10的情况下，也能够使层叠体14的整体有效地升温。由此，能够抑制在层叠体14的端部侧生成水等冻结而发生电压降低的情形。
在各个虚设单电池中，借助将第一外周缘部112a和第二外周缘部114b与虚设树脂框构件111粘接的粘接剂层120，来将虚设结构体110与虚设树脂框构件111一体化。这样得到的各个虚设单电池例如使虚设树脂框构件111的一部分熔融并浸渍于虚设结构体110，因此与将虚设结构体110和虚设树脂框构件111一体化而得到的虚设单电池(未图示)相比，能够高精度并且有效率地进行制作。
即，在使虚设树脂框构件111的一部分熔融并与虚设结构体110一体化的情况下，需要将该虚设树脂框构件111的一部分加热至其软化温度以上的高温来成为熔融树脂。另外，需要使浸渍于虚设结构体110的熔融树脂从上述的高温降温达到固化的温度。
与此相对，在借助粘接剂层120将虚设结构体110和虚设树脂框构件111一体化的情况下，不需要将虚设树脂框构件111加热至上述的高温。因此，能够抑制在虚设树脂框构件111发生伴随着温度上升而引起的翘曲等，能够高精度地制作各个虚设单电池。另外，与将虚设树脂框构件111加热而等待至成为熔融树脂的时间、以及等待熔融树脂从上述的高温降温至固化的时间相比，能够在短时间内使粘接剂120a硬化来形成粘接剂层120。因此，能够缩短将虚设树脂框构件111和虚设结构体110一体化的时间，从而有效率地制作各个虚设单电池。
根据以上，根据本实施方式涉及的燃料电池堆10，能够利用能够高精度并且有效率地制作的各个虚设单电池来提高发电稳定性。另外，根据本实施方式涉及的虚设单电池的制造方法，能够高精度并且有效率地制作能够提高燃料电池堆10的发电稳定性的各个虚设单电池。
在上述的实施方式涉及的燃料电池堆10中设为，在虚设结构体110的面方向，从第二导电性多孔质体114的外周端面114a向内侧和外侧延伸地设置粘接剂层120。
另外，在上述的实施方式涉及的虚设单电池的制造方法的一体化工序中设为，在虚设结构体110的面方向，形成从第二导电性多孔质体114的外周端面114a向内侧和外侧延伸的粘接剂层120。
在这些情况下，能够利用一体的粘接剂层120将第一外周缘部112a和第二外周缘部114b各自与虚设树脂框构件111的内周粘接，因此能够更容易并且有效率地制作各个虚设单电池。而且，也可以是，将第一外周缘部112a和虚设树脂框构件111的内周粘接的粘接剂层120与将第二外周缘部114b和虚设树脂框构件111的内周粘接的粘接剂层120彼此分离地设置。
在上述的实施方式涉及的燃料电池堆10中设为，在虚设结构体110的面方向，在比第一导电性多孔质体112的外周端面112b靠内侧设置粘接剂层120，粘接剂层120的面方向的外侧的端部120b面对在第一导电性多孔质体112与虚设树脂框构件111之间形成的间隙121。
另外，在上述的实施方式涉及的虚设单电池的制造方法的一体化工序中设为，在虚设结构体110的面方向，在比第一导电性多孔质体112的外周端面112b靠内侧设置粘接剂120a，维持在第一导电性多孔质体112与虚设树脂框构件111之间的夹着粘接剂120a的部分的外侧形成有间隙121的状态，来形成粘接剂层120。
在这些情况下，利用间隙121能够容易地抑制粘接剂层120被挤出形成至虚设结构体110的面方向的外侧，因此能够更高精度并且有效率地得到各个虚设单电池。
在上述的实施方式涉及的燃料电池堆10中设为，粘接剂层120是在虚设结构体110的层叠方向在第二导电性多孔质体114的整体、第一导电性多孔质体112的面对第二导电性多孔质体114侧的一部分的内部所浸渍的粘接剂120a的硬化物。
另外，在上述的实施方式涉及的虚设单电池的制造方法的一体化工序中设为，将第一外周缘部112a和第二外周缘部114b重叠于配置有粘接剂120a的虚设树脂框构件111的内周，使在虚设结构体110的层叠方向在第二导电性多孔质体114的整体、第一导电性多孔质体112的面对第二导电性多孔质体114侧的一部分的内部所浸渍的粘接剂120a硬化，来形成粘接剂层120。
在这些情况下，能够使为形成粘接剂层120而需要的粘接剂120a的量不增加，并将虚设结构体110与虚设树脂框构件111以足够的强度有效地粘接。另外，能够避免粘接剂120a附着于可动模具164，因此能够提高各个虚设单电池的制造效率。而且，第一导电性多孔质体112和第二导电性多孔质体114各自的使粘接剂120a浸渍的部分的厚度不特别限定于上述。
在上述的实施方式涉及的燃料电池堆10中设为，虚设树脂框构件111具有外周框部82b、从外周框部82b的内周缘经由第一台阶面82d遍及整周地向内方突出的架部82e以及从架部82e的内周缘经由第二台阶面82f遍及整周地向内方突出的薄壁部82g，第一外周缘部112a的外周侧重叠于架部82e，第二外周缘部114b面对薄壁部82g，第三导电性多孔质体116的外周端面116a与虚设树脂框构件111的内周端面82i相向。
在上述的实施方式涉及的燃料电池堆10中设为，在薄壁部82g的内周缘部，遍及整周地设置朝向第二导电性多孔质体114突出的堤部82h，堤部82h的突出端面与第二导电性多孔质体114抵接。在该情况下，利用堤部82h，能够容易地抑制粘接剂层120被挤出形成至虚设结构体110的面方向的内侧，因此能够更高精度并且有效率地得到各个虚设单电池。
在上述的实施方式涉及的燃料电池堆10中设为，在薄壁部82g的面方向，在设置于第二台阶面82f与堤部82h之间的槽部82ha，与第二台阶面82f和架部82e各自隔开间隔地配设粘接剂层120。在该情况下，能够更可靠地抑制粘接剂层120被挤出形成至虚设结构体110的面方向的外侧和内侧，因此能够更高精度并且有效率地得到各个虚设单电池。
在上述的实施方式涉及的燃料电池堆10中设为，第二导电性多孔质体114的厚度比第二台阶面82f的高度大。这样，使第二导电性多孔质体114的厚度大，由此能够使足够量的粘接剂120a浸渍，因此能够将虚设结构体110与虚设树脂框构件111更高强度地粘接。
在上述的实施方式涉及的燃料电池堆10中设为，粘接剂层120是热硬化性树脂硬化物。
另外，在上述的实施方式涉及的虚设单电池的制造方法的一体化工序中设为，将夹着粘接剂120a的虚设结构体110与虚设树脂框构件111用固定模具162和可动模具164(模具)夹持，使由热硬化性树脂形成的粘接剂120a热硬化由此形成粘接剂层120。
在这些情况下，能够使粘接剂120a简单并且快速地硬化，从而得到耐热性、接合强度优异的粘接剂层120。
本发明并不特别地限定于上述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。
在上述的实施方式涉及的燃料电池堆10中设为，在层叠体14的箭头符号A1侧层叠第一端部发电单元16、第一虚设单电池18以及第二虚设单电池20，在层叠体14的箭头符号A2侧层叠第二端部发电单元22和第三虚设单电池24。
这样，对于层叠体14的箭头符号A1侧(氧化剂气体的入口侧)配设比层叠体14的箭头符号A2侧(氧化剂气体的出口侧)多的虚设单电池，由此能够更有效果地抑制结露水进入发电单电池12。但是，燃料电池堆10如果在层叠体14的层叠方向的至少一端侧具备虚设单电池即可，该虚设单电池的个数也没有特别限定。
另外，使第一端部发电单元16或者第二端部发电单元22夹在发电单电池12与第一虚设单电池18或者第三虚设单电池24之间，由此能够将在层叠体14的层叠方向的两端部进行发电的第一端部发电单元16和第二端部发电单元22内的电解质膜-电极结构体80以与其他电解质膜-电极结构体80同样的条件进行冷却。其结果是，能够使层叠体14整体的发热与冷却的平衡等同，因此能够实现发电性能和发电稳定性的进一步提高。
但是，第一端部发电单元16和第二端部发电单元22不是必须的结构要素，燃料电池堆10可以仅具备第一端部发电单元16和第二端部发电单元22中的任一方，也可以均不具备。

Claims (14)

1.一种燃料电池堆，具备层叠多个发电单电池(12)而成的层叠体(14)和在所述层叠体的层叠方向的至少一方的端部配设的虚设单电池(18、20、24)，所述发电单电池具有在电解质膜(84)的两侧分别配设具有由导电性多孔质体形成的气体扩散层(92、96)的电极(86、88)而成的电解质膜-电极结构体(80)以及在所述电解质膜-电极结构体的外周围绕的树脂框构件(82)，该燃料电池堆(10)中，
所述虚设单电池具备与所述电解质膜-电极结构体对应的虚设结构体(110)以及在所述虚设结构体的外周围绕的虚设树脂框构件(111)，
所述虚设结构体是将第一导电性多孔质体(112)、平面尺寸比该第一导电性多孔质体小的第二导电性多孔质体(114)以及平面尺寸比该第二导电性多孔质体小的第三导电性多孔质体(116)顺次层叠而形成的，
所述第一导电性多孔质体具有与所述第二导电性多孔质体的外周端面(114a)相比向外侧延伸的第一外周缘部(112a)，
所述第二导电性多孔质体具有与所述第三导电性多孔质体的外周端面(116a)相比向外侧延伸的第二外周缘部(114b)，
借助将所述第一外周缘部和所述第二外周缘部与所述虚设树脂框构件的内周粘接的粘接剂层(120)，来将所述虚设结构体与所述虚设树脂框构件一体化。
2.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其特征在于，
在所述虚设结构体的面方向，从所述第二导电性多孔质体的外周端面向内侧和外侧延伸地设置所述粘接剂层。
3.根据权利要求2所述的燃料电池堆，其特征在于，
在所述虚设结构体的面方向，在比所述第一导电性多孔质体的外周端面(112b)靠内侧设置所述粘接剂层，
所述粘接剂层的面方向的外侧的端部(120b)面对在所述第一导电性多孔质体与所述虚设树脂框构件之间形成的间隙(121)。
4.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其特征在于，
所述粘接剂层是在所述虚设结构体的层叠方向在所述第二导电性多孔质体的整体、所述第一导电性多孔质体的面对所述第二导电性多孔质体侧的一部分的内部所浸渍的粘接剂(120a)的硬化物。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的燃料电池堆，其特征在于，
所述虚设树脂框构件具有外周框部(82b)、从该外周框部的内周缘经由第一台阶面(82d)遍及整周地向内方突出的架部(82e)以及从所述架部的内周缘经由第二台阶面(82f)遍及整周地向内方突出的薄壁部(82g)，
所述第一外周缘部的外周侧重叠于所述架部，
所述第二外周缘部面对所述薄壁部，
所述第三导电性多孔质体的外周端面与所述虚设树脂框构件的内周端面(82i)相向。
6.根据权利要求5所述的燃料电池堆，其特征在于，
在所述薄壁部的内周缘部，遍及整周地设置朝向所述第二导电性多孔质体突出的堤部(82h)，所述堤部的突出端面与所述第二导电性多孔质体抵接。
7.根据权利要求6所述的燃料电池堆，其特征在于，
在所述薄壁部的面方向，在设置于所述第二台阶面与所述堤部之间的槽部(82ha)，与所述第二台阶面和所述架部各自隔开间隔地配设所述粘接剂层。
8.根据权利要求5所述的燃料电池堆，其特征在于，
所述第二导电性多孔质体的厚度比所述第二台阶面的高度大。
9.根据权利要求1至4中的任一项所述的燃料电池堆，其特征在于，
所述粘接剂层是热硬化性树脂硬化物。
10.一种虚设单电池的制造方法，该虚设单电池配设在具备层叠多个发电单电池(12)而成的层叠体(14)的燃料电池堆(10)的所述层叠体的层叠方向的至少一方的端部，所述发电单电池具有在电解质膜(84)的两侧分别配设具有由导电性多孔质体形成的气体扩散层(92、96)的电极(86、88)而成的电解质膜-电极结构体(80)以及在所述电解质膜-电极结构体的外周围绕的树脂框构件(82)，所述虚设单电池(18、20、24)的制造方法包括以下工序：
虚设结构体形成工序，将第一导电性多孔质体(112)、平面尺寸比该第一导电性多孔质体小的第二导电性多孔质体(114)以及平面尺寸比该第二导电性多孔质体小的第三导电性多孔质体(116)顺次层叠，来得到与所述电解质膜-电极结构体对应的虚设结构体(110)；以及
一体化工序，将所述虚设结构体与在该虚设结构体的外周围绕的虚设树脂框构件(111)一体化，
其中，所述第一导电性多孔质体具有与所述第二导电性多孔质体的外周端面(114a)相比向外侧延伸的第一外周缘部(112a)，所述第二导电性多孔质体具有与所述第三导电性多孔质体的外周端面(116a)相比向外侧延伸的第二外周缘部(114b)，
在所述一体化工序中，使被夹在所述第一外周缘部和所述第二外周缘部与所述虚设树脂框构件的内周之间的粘接剂(120a)硬化，由此形成将所述第一外周缘部和所述第二外周缘部与所述虚设树脂框构件粘接的粘接剂层(120)。
11.根据权利要求10所述的虚设单电池的制造方法，其特征在于，
在所述一体化工序中，在所述虚设结构体的面方向，形成从所述第二导电性多孔质体的外周端面向内侧和外侧延伸的所述粘接剂层。
12.根据权利要求11所述的虚设单电池的制造方法，其特征在于，
在所述一体化工序中，在所述虚设结构体的面方向，在比所述第一导电性多孔质体的外周端面(112b)靠内侧设置所述粘接剂，维持在所述第一导电性多孔质体与所述虚设树脂框构件之间的夹着所述粘接剂的部分的外侧形成有间隙(121)的状态，来形成所述粘接剂层。
13.根据权利要求10至12中的任一项所述的虚设单电池的制造方法，其特征在于，
在所述一体化工序中，将所述第一外周缘部和所述第二外周缘部重叠于配置有所述粘接剂的所述虚设树脂框构件的内周，使在所述虚设结构体的层叠方向在所述第二导电性多孔质体的整体、所述第一导电性多孔质体的面对所述第二导电性多孔质体侧的一部分的内部所浸渍的所述粘接剂硬化，来形成所述粘接剂层。
14.根据权利要求10至12中的任一项所述的虚设单电池的制造方法，其特征在于，
在所述一体化工序中，将夹着所述粘接剂的所述虚设结构体与所述虚设树脂框构件用模具(162、164)夹持，使由热硬化性树脂形成的所述粘接剂热硬化由此形成所述粘接剂层。
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