CN114267859A - 燃料电池层叠体的制造方法及燃料电池堆的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃料电池层叠体的制造方法及燃料电池堆的制造方法。燃料电池层叠体的制造方法具有形成多个线状的隔板截面图案(34a、34c)的工序。在图案(34a、34c)中，沿着造型面(32a)的第1方向为层叠方向，与第1方向正交的第2方向为隔板(14a、14c)的平面方向。图案(34a、34c)沿第2方向延伸，并且在第1方向蜿蜒曲折。制造方法还具有形成电解质膜截面图案(40)的工序以及形成电极截面图案(44a、44c)的工序。重复进行上述这些工序，在与造型面(32a)垂直的方向进行堆积。
Description
技术领域
本发明涉及多个电解质膜电极结构体隔着隔板层叠而成的燃料电池层叠体的制造方法及燃料电池堆的制造方法。
背景技术
燃料电池层叠体为层叠有多层(例如几十层～几百层)电解质膜电极结构体的构造，其中，该电解质膜电极结构体是用阳极和阴极夹持薄板状的电解质膜的两个面而成的。在燃料电池层叠体中，电解质膜电极结构体隔着具有导电性的隔板层叠。
例如能够基于专利文献1所示的方法来制造这样的燃料电池层叠体。首先，分别制造期望个数的电解质膜电极结构体和隔板。之后，以将电解质膜电极结构体和隔板层叠的方式组装。在层叠而成的燃料电池层叠体中，分别在电解质膜电极结构体的两侧形成燃料气体流路和氧化剂气体流路。这些燃料气体流路和氧化剂气体流路需求高的气密性。
为了确保足够的气密性，电解质膜电极结构体和隔板需求较高的精度。因此，在将电解质膜电极结构体和隔板层叠时使用专用设备。一边使用导向夹具一边仔细地进行定位来进行电解质膜电极结构体与隔板的组装。另外，电解质膜电极结构体和隔板还需要用于确保气密性的液封或者橡胶密封。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-158615号公报
发明内容
现有的燃料电池层叠体的制造方法中，存在为了确保气密性而需要许多工序、生产成本增高这样的问题。
本发明的目的在于，提供能够制造能够削减生产成本的燃料电池层叠体的燃料电池层叠体的制造方法及燃料电池堆的制造方法。
以下公开的一观点在于，一种燃料电池层叠体的制造方法，所述燃料电池层叠体是电解质膜电极结构体与隔板层叠而成的，该电解质膜电极结构体是在电解质膜的两面设置电极而成的，在所述燃料电池层叠体的制造方法中，沿着造型面形成层叠体截面图案，该层叠体截面图案具有：由导电材料形成的多个线状的隔板截面图案；由离子导体材料形成的呈线状的电解质膜截面图案；以及包括扩散层截面图案和催化剂层截面图案的电极截面图案，其中，以在与所述造型面垂直的方向进行堆积的方式，重复进行形成所述层叠体截面图案的工序。
本发明的另一观点在于，一种燃料电池堆的制造方法，所述方法包括上述观点的燃料电池层叠体的制造方法，在所述燃料电池堆的制造方法中，将多个所述燃料电池层叠体重合地层叠，由此形成燃料电池堆。
根据上述观点的燃料电池层叠体的制造方法及燃料电池堆的制造方法，能够一次制造气密性优异的燃料电池层叠体，因此能够抑制制造成本。
参照附图来说明以下的实施方式，基于对该实施方式的说明，能够容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
图1是第一实施方式涉及的燃料电池层叠体和燃料电池堆的剖切立体图。
图2是示出第一实施方式涉及的隔板截面图案的造型工序的立体图。
图3A是紧挨在形成隔板截面图案之后的俯视图。图3B是沿着图3A中的IIIB-IIIB线的剖视图。
图4A是紧挨在形成电解质膜截面图案之后的俯视图。图4B是沿着图4A中的IVB-IVB线的剖视图。
图5A是紧挨在图4A中的电解质膜截面图案的侧部形成电极截面图案之后的俯视图。图5B是示出图5A中的电极截面图案的形成方法的放大立体图。
图6是重复图2～图5B所示的工序来将隔板截面图案、电解质膜截面图案和电极截面图案在第3方向堆积而形成的燃料电池层叠体的局部放大立体图。
图7A是紧挨在形成第二实施方式涉及的电解质膜截面图案之后的俯视图。图7B是示出第二实施方式涉及的电极截面图案的形成方法的俯视图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边详细地说明本实施方式涉及的燃料电池层叠体10及其制造方法。而且，本说明书中，将燃料电池层叠体10的层叠方向称为第1方向。将与第1方向正交的方向中的、燃料气体流路22a、氧化剂气体流路22c和制冷剂流路30的延伸方向称为第3方向。将与第1方向和第3方向垂直的方向称为第2方向。而且，在进行燃料电池层叠体10的层叠造型时的造型面32a与第1方向和第2方向平行。在造型面32a上沿第3方向堆积造型物来制造燃料电池层叠体10。
(第一实施方式)
如图1所示，本实施方式涉及的燃料电池层叠体10和燃料电池堆100具有在层叠方向即第1方向在第一隔板14a与第二隔板14c之间夹入电解质膜电极结构体12而成的单位构造16。在第1方向层叠几十层～几百层单位构造16，构成燃料电池层叠体10。还有，在第1方向堆叠一个或者多个燃料电池层叠体10，来构成燃料电池堆100。
燃料电池堆100为，在一个或者多个燃料电池层叠体10在第1方向的两端各自具有接线板17和端面板19。为了防止端面板19带电，在端面板19与接线板17之间配置有未图示的绝缘件(绝缘物)。接线板17配置在端面板19与燃料电池层叠体10之间。一方的接线板17与燃料电池层叠体10的一方端部的第一隔板14a接触并且与第一隔板14a电连接。另一方的接线板17与燃料电池层叠体10的另一方端部的第二隔板14c电连接。由燃料电池层叠体10产生的发电电力经由接线板17被取出。在第1方向的两端设置有一对端面板19。一对端面板19被未图示的紧固螺栓相互紧固，对燃料电池层叠体10赋予既定的紧固载荷。
以下，进一步说明燃料电池层叠体10。构成燃料电池层叠体10的单位构造16的电解质膜电极结构体12和隔板14a、14c各自形成为薄板状。电解质膜电极结构体12包括形成为与第2方向和第3方向平行的平板状的电解质膜18。电解质膜18例如为允许燃料气体中包含的氢作为氢离子透过的氢离子导体。而且，燃料电池层叠体10为也能够应用于固体氧化物燃料电池(SOFC)的构造。在将燃料电池层叠体10设为SOFC的情况下，电解质膜18为允许氧化剂气体中包含的氧作为氧离子透过的氧离子导体。
电解质膜18的一方的面、即阳极面18a与第一隔板14a接触。电解质膜18的另一方的面、即阴极面18c与第二隔板14c接触。第一隔板14a和第二隔板14c各自形成为具有在第1方向的凹凸的、呈矩形或者梯形的波纹板状。在第一隔板14a和第二隔板14c各自，沿第2方向以固定间距呈现凹凸。该凹凸沿第3方向呈直线状延伸，并且在第3方向为相同形状。而且，也可以是，第一隔板14a和第二隔板14c一边蜿蜒曲折一边沿第3方向呈波形状延伸。第一隔板14a中的朝向电解质膜18突出的第一抵接部14a1与电解质膜18的阳极面18a接触。第一隔板14a的第一抵接部14a1沿第2方向以固定间距配置有多个。在彼此相邻的第一抵接部14a1之间形成有分开部14a2。分开部14a2为第一隔板14a中的与电解质膜18分开的部分。
在分开部14a2与电解质膜18之间形成有供燃料气体流通的燃料气体流路22a。燃料气体流路22a沿第3方向延伸。燃料气体流路22a与在第3方向的两端设置的未图示的燃料气体供排部连通。
在电解质膜18的阳极面18a的面朝燃料气体流路22a的部分形成有阳极电极24a。阳极电极24a具有阳极催化剂层28a和扩散层26。阳极催化剂层28a形成在电解质膜18的阳极面18a上，包含阳极催化剂。扩散层26形成在阳极催化剂层28a上。
第二隔板14c形成为具有在第1方向的凹凸的、呈矩形或者梯形的波纹板状。第二隔板14c的凹凸的突出高度具有与第一隔板14a的凹凸的突出高度相同的尺寸。第二隔板14c的凹凸在第2方向的间距具有与第一隔板14a的凹凸在第2方向的间距相同的尺寸。第二隔板14c在朝向电解质膜18突出的第二抵接部14c1处与电解质膜18的阴极面18c接触。在彼此相邻的第二抵接部14c1之间形成有分开部14c2。分开部14c2为第二隔板14c中的与电解质膜18分开的部分。在分开部14c2与电解质膜18之间形成氧化剂气体流路22c。
在电解质膜18的阴极面18c的面朝氧化剂气体流路22c的部分形成有阴极电极24c。氧化剂气体流路22c沿第3方向呈直线状或者波形状延伸。阴极电极24c具有阴极催化剂层28c和扩散层26。阴极催化剂层28c形成在电解质膜18的阴极面18c上，包括阴极催化剂。扩散层26层叠在阴极催化剂层28c上。
燃料电池层叠体10中，一方的单位构造16的第一隔板14a与同该单位构造邻接的另一方的单位构造16的第二隔板14c以机械接触且电接触的方式层叠。该情况下，第一隔板14a的分开部14a2与第二隔板14c的分开部14c2接触。另外，在第一隔板14a的第一抵接部14a1与同该第一隔板14a邻接的第二隔板14c的第二抵接部14c1之间形成有制冷剂流路30。制冷剂流路30沿第3方向延伸。制冷剂流路30在第3方向的两端与未图示的制冷剂供排部连通。
以下，说明本实施方式的燃料电池层叠体10的制造方法。
本实施方式的燃料电池层叠体10的制造方法基于层叠造型法来进行。即，层叠造型法是沿着图4A的平面(第1方向和第2方向)将图5A中的层叠体截面图案31进行造型的工序。以在第3方向(与附图纸面垂直的方向)堆积的方式重复进行多次该工序，形成三维的形状。而且，燃料电池层叠体10的造型时的层叠方向为第3方向。制造工序中的层叠方向(第3方向)不同于燃料电池层叠体10的包括电解质膜电极结构体12、第一隔板14a和第二隔板14c的单位构造16的层叠方向(第1方向)。
首先，说明第一层的造型工序。如图2所示那样，准备造型台32。造型台32具有平坦的造型面32a。为了方便将作为造型物的燃料电池层叠体10取下，可以是，造型面32a被氟树脂等易剥离的材料覆盖。
然后，如图2所示那样，在造型台32的平坦的造型面32a上形成隔板截面图案34a。隔板截面图案34a构成第一隔板14a的一部分。基于喷墨法形成隔板截面图案34a。该喷墨法为，将包含金属粉末以及含有能够使金属粉末流态化的热塑性树脂的粘合剂的、加热状态的导电性墨36从喷墨喷嘴38喷射到造型面32a来形成隔板截面图案34a。粘合剂并不限定于热塑性树脂，也可以是热固性树脂或者紫外线(放射线)固化树脂等。在粘合剂不使用热塑性树脂的情况下，也可以不对导电性墨36进行加热。
作为金属粉末的材料，能够使用不锈钢(例如，SUS316、SUS304)、钛、铌、铝以及它们的合金等具有耐腐蚀性的金属。能够使用导电材料(例如，碳或硅等)来代替金属粉末。这里的耐腐蚀性意味着不易被燃料气体(例如，氢或者烃)、氧化剂气体(例如，氧或者空气)以及因电极反应而生成的物质(例如，水、一氧化碳或者二氧化碳)腐蚀。
如图3A所示那样，在形成隔板截面图案34a时，喷墨喷嘴38(参照图2)一边沿第1方向以矩形形状蜿蜒曲折一边沿第2方向移动(扫描Sa1)。喷墨喷嘴38基于从造型区域的一端向另一端的一次移动，形成一条隔板截面图案34a。而且，也可以是，在一个喷墨头设置有多个喷墨喷嘴38。该情况下，喷墨头基于一次移动来形成多条隔板截面图案34a。
之后，使喷墨喷嘴38移动，由此同样地进行第二次扫描Sa2(回程)，由此形成第二条隔板截面图案34c。隔板截面图案34c构成第二隔板14c的一部分。图3A中的从标注附图标记Sa1的箭头符号至标注附图标记Sa2的箭头符号的虚线示出了从第一次扫描至第二次扫描的喷墨喷嘴38的移动路径。在第一次扫描Sa1与第二次扫描Sa2之间，使喷墨喷嘴38沿第1方向移动既定距离。之后，基于第二次扫描Sa2，喷墨喷嘴38形成隔板截面图案34c。第二次扫描Sa2使喷墨喷嘴38沿与第一次扫描Sa1相反的方向移动。
之后，基于如图示那样地依次重复沿第2方向的扫描Sa3～Sa6，由此形成期望个数的隔板截面图案34a、34c。基于扫描Sa1而形成的隔板截面图案34a与基于扫描Sa2而形成的隔板截面图案34c在第1方向分开。在上述这些隔板截面图案34a、34c之间形成间隙35。该间隙35的宽度(第1方向分开距离)与电解质膜18的厚度相等。
另外，基于扫描Sa2和扫描Sa3而形成的隔板截面图案34a的顶部以及隔板截面图案34c的顶部形成为在第1方向接触。上述这些隔板截面图案34a的顶部与隔板截面图案34c的顶部在接触部37处接触并且电连接。隔板截面图案34a的顶部与隔板截面图案34c的顶部的接触部37在第2方向以固定间距分开地设置有多个。被在第2方向相邻的两个接触部37夹着的部分，构成制冷剂流路30的一部分。
同样地，在造型台32的造型面32a上，在第1方向交替地形成隔着间隙35而分开的隔板截面图案34a、34c以及在接触部37处接触的隔板截面图案34a、34c。
如图3B所示，上述多个隔板截面图案34a、34c形成为在第3方向具有均匀的厚度。另外，隔板截面图案34a、34c的上端形成为大致平坦。
然后，如图4A所示那样，在造型台32的造型面32a上形成电解质膜截面图案40。基于喷墨法形成电解质膜截面图案40。该喷墨法中，将使多孔质非导电性粘合剂和离子交换物质分散于溶剂中而成的电解质膜墨从喷墨喷嘴38喷到造型面32a。使喷墨喷嘴38以通过隔板截面图案34a、34c的间隙35之间的方式沿第2方向进行扫描(去程)，由此形成电解质膜截面图案40。电解质膜截面图案40具有与间隙35的宽度(第1方向的尺寸)相同的宽度。电解质膜截面图案40形成为沿第2方向呈直线状延伸的图案。
在形成电解质膜截面图案40的工序中，喷墨喷嘴38基于沿第2方向的一次移动(扫描Sb1)，形成第一条电解质膜截面图案40。之后，形成第二条电解质膜截面图案40。具体来讲，在扫描Sb1结束后，使喷墨喷嘴38沿第1方向移动。之后，进行喷墨喷嘴38沿第2方向的扫描Sb2。由此，形成第二条电解质膜截面图案40。重复进行上述动作，直到形成期望条数的电解质膜截面图案40为止。
如图4B所示，图4A的工序中形成的电解质膜截面图案40形成为与隔板截面图案34a、34c的间隙35相同的宽度(第1方向的尺寸)。另外，电解质膜截面图案40形成为与隔板截面图案34a、34c相同的厚度(第3方向的尺寸)。
在间隙35的部分，电解质膜截面图案40的侧部与隔板截面图案34a、34c密接。电解质膜截面图案40的侧部与隔板截面图案34a、34c密接的部分为抵接部42。隔板截面图案34a、34c与电解质膜截面图案40的抵接部42对应于图1中的第一抵接部14a1或者第二抵接部14c1。在电解质膜截面图案40的侧部中的除抵接部42之外的部分形成分开部分46。分开部分46构成燃料气体流路22a或者氧化剂气体流路22c的一部分。在基于喷墨法形成电解质膜截面图案40时，间隙35被未固化的电解质膜墨致密地填埋。因此，抵接部42具有较高的气密性。
然后，如图5A所示那样，在电解质膜截面图案40的侧面形成电极截面图案44a、44c。如图5B所示，从喷嘴50将电极材料喷射到电解质膜截面图案40的侧面中的在分开部分46暴露的部分，由此形成电极截面图案44a。本实施方式中，首先，使用图5B中的喷嘴50，在电解质膜截面图案40的面对隔板截面图案34a的侧面涂布包含阳极电极用催化剂的墨，该阳极电极用催化剂例如含有白金(Pt)或者白金合金。该墨中包含的溶剂挥发而被去除，由此形成阳极的催化剂层截面图案52a。为了防止墨因重力的作用而流动并且催化剂层截面图案52a的厚度发生偏差，优选为在使第3方向相对于重力方向而倾斜的状态下进行本工序。作为该墨，例如能够使用包含有在炭黑中承载白金颗粒而成的催化剂颗粒的阳极催化剂用墨。该阳极催化剂用墨还包含高分子电解质作为离子传导粘合剂。将催化剂颗粒与溶剂均匀混合于上述高分子电解质的溶液中，由此能够获得阳极催化剂墨。仅在电解质膜截面图案40的侧面中的、面对隔板截面图案34a的部分形成阳极的催化剂层截面图案52a。如图5A中的扫描Sc1～扫描Sc6那样使喷嘴50移动，对电解质膜截面图案40的侧面中的、在分开部分46暴露的所有部分进行扫描Sc1～扫描Sc6。由此，形成催化剂层截面图案52a。催化剂层截面图案52a构成阳极催化剂层28a的一部分(与一层相当的量)。
然后，在电解质膜截面图案40的阳极的催化剂层截面图案52a的侧面涂布例如包含碳粉和氟树脂等防水材料的墨。该墨中包含的溶剂挥发而被去除，由此以多孔质地形成为具有气体扩散特性的扩散层截面图案48。为了防止扩散层截面图案48的厚度偏差，也优选为在使第3方向相对于重力方向而倾斜的状态下进行本工序。而且，根据燃料电池的设计不同，也可以不需要设置扩散层截面图案48，而仅用催化剂层截面图案52a构成电极截面图案44a。该情况下，能够节省形成扩散层截面图案48的工序。另外，例如，在SOFC等燃料电池的情况下，也可以形成改性催化剂层等来代替扩散层截面图案48。如图5A中的扫描Sc1～扫描Sc6那样地使喷嘴50移动，形成扩散层截面图案48。扩散层截面图案48构成扩散层26的一部分。基于以上过程，完成与一层相当的量的阳极的电极截面图案44a。
然后，使用图5B中的喷嘴50，在电解质膜截面图案40的阴极(面对隔板截面图案34c的部分)的侧面涂布包含阴极电极用催化剂(例如，白金(Pt)等)的墨。因墨的溶剂挥发而形成阴极的催化剂层截面图案52c。一边使喷嘴50沿第2方向往复地扫描，一边在电解质膜截面图案40的朝向阴极的侧面中的、在分开部分46暴露的所有部分形成图案。由此，形成催化剂层截面图案52c。而且，优选为在使第3方向相对于重力方向而倾斜的状态下进行墨的涂布。这样形成的阴极侧的催化剂层截面图案52c构成阴极催化剂层28c的一部分。阴极侧的墨中例如包含有在炭黑中承载白金颗粒而成的催化剂颗粒。阴极侧的墨还包含高分子电解质作为离子传导粘合剂。能将催化剂颗粒均匀地混合于高分子电解质溶液中，由此制作阴极催化剂用的墨。该工序中，喷嘴50如图5A中的扫描Sc1～扫描Sc6那样，沿第2方向往复移动。
之后，在催化剂层截面图案52c的侧面形成扩散层截面图案48。阴极侧的扩散层截面图案48以与阳极侧的扩散层截面图案48同样的方式形成。基于以上，完成阴极侧的电极截面图案44c。而且，也可以是，在完成阳极侧的催化剂层截面图案52a和阴极侧的催化剂层截面图案52c的形成之后，将阳极侧和阴极侧的扩散层截面图案48一起形成。
基于以上工序，完成图5A所示的第一层的层叠体截面图案31的造型。
然后，进行用于构成第二层的层叠体截面图案31的隔板截面图案34a、34c、电解质膜截面图案40和电极截面图案44a、44c的造型。第二层的隔板截面图案34a、34c为，以喷墨法用相同材料在第一层的隔板截面图案34a、34c上造型出相同形状的图案。另外，第二层的电解质膜截面图案40为，以喷墨法用相同材料在第一层的电解质膜截面图案40上造型出相同形状的图案。另外，在第一层的电极截面图案44a、44c上以同样的形状进行堆积来形成第二层的电极截面图案44a、44c。
然后，多次重复进行上述的层叠体截面图案31(隔板截面图案34a、34c、电解质膜截面图案40和电极截面图案44a、44c)的造型，由此形成具有图6所示的截面形状的构造物60。
之后，在固定时间内对构造物60进行加热处理，以使构造物60固化，使构造物60的形状和强度稳定。基于以上工序，完成燃料电池层叠体10。
然后，准备多个燃料电池层叠体10，使这些燃料电池层叠体10在第1方向重合地层叠。然后，在第1方向的两端部配置接线板17和端面板19并用紧固螺栓等在第1方向进行紧固。由此，完成燃料电池堆100。而且，也可以是，在燃料电池堆100中，以单体形式使用燃料电池层叠体10。该情况下，也可以节省将燃料电池层叠体10层叠的工序。
以下，说明燃料电池层叠体10和燃料电池堆100的动作。
首先，如图1所示那样，通过氧化剂气体供排部向氧化剂气体流路22c供给含氧气体(例如，空气)等氧化剂气体。通过燃料气体供排部向燃料气体流路22a供给含氢气体等燃料气体。还有，通过制冷剂供排部向制冷剂流路30供给纯水、乙二醇或者油这样的冷却介质。
氧化剂气体沿着氧化剂气体流路22c在第3方向流动，被供给到电解质膜电极结构体12的阴极电极24c。另一方面，燃料气体从燃料气体供排部被导入至第一隔板14a的燃料气体流路22a。燃料气体沿着燃料气体流路22a在第3方向流动，被供给到电解质膜电极结构体12的阳极电极24a。
因而，在各电解质膜电极结构体12中，被供给到阴极电极24c的氧化剂气体与被供给到阳极电极24a的燃料气体通过在催化剂层28a、28c中的电化学反应被消耗。由此，进行发电。
被供给到阴极电极24c并被消耗了的氧化剂气体从氧化剂气体供排部被排出。同样地，被供给到阳极电极24a并被消耗了的燃料气体从燃料气体供排部被排出。
另外，被供给到制冷剂供排部的冷却介质被导入至第一隔板14a与第二隔板14c之间的制冷剂流路30。冷却介质在制冷剂流路30中沿第3方向流通，将电解质膜电极结构体12冷却。冷却介质在将电解质膜电极结构体12冷却之后，从制冷剂供排部被排出。
本实施方式的燃料电池层叠体10的制造方法及燃料电池堆100的制造方法实现以下效果。
本实施方式涉及一种燃料电池层叠体10的制造方法，所述燃料电池层叠体10是由电解质膜电极结构体12与隔板14a、14c层叠而成的，该电解质膜电极结构体12是在电解质膜18的两面(阳极面18a和阴极面18c)设置电极(阳极电极24a和阴极电极24c)而成的，在所述燃料电池层叠体10的制造方法中，沿着造型面32a形成层叠体截面图案31，该层叠体截面图案31具有：由导电材料形成的多个线状的隔板截面图案34a、34c；由离子导体材料形成的呈线状的电解质膜截面图案40；以及包括扩散层截面图案48和催化剂层截面图案52a、52c的电极截面图案44a、44c，其中，以在与造型面32a垂直的方向进行堆积的方式，重复进行形成层叠体截面图案31的工序。
根据上述制造方法，能够同时并且一体地形成具有隔板14a、14c和电解质膜电极结构体12的燃料电池层叠体10，因此能够抑制制造成本。
上述的燃料电池层叠体10的制造方法中，也可以是，形成层叠体截面图案31的工序包括：以沿着造型面32a的第1方向成为电解质膜电极结构体12和隔板14a、14c的层叠方向、并且沿着造型面32a而与第1方向正交的第2方向成为隔板14a、14c的平面方向的方式来形成沿第2方向延伸并且在第1方向蜿蜒曲折的多个线状的隔板截面图案34a、34c的工序；在多个隔板截面图案34a、34c之间形成沿第2方向延伸的呈线状的电解质膜截面图案40的工序；以及在电解质膜截面图案40的在第1方向的两侧部形成包括扩散层截面图案48和催化剂层截面图案52a、52c的电极截面图案44a、44c的工序。
上述的燃料电池层叠体10的制造方法中，也可以是，形成电极截面图案44a、44c的工序包括：在电解质膜截面图案40的侧部中的与隔板截面图案34a、34c分开的部分形成催化剂层截面图案52a、52c的工序；以及在催化剂层截面图案52a、52c的侧部形成扩散层截面图案48的工序。
根据上述制造方法，能够同时并且一体地形成具有电解质膜电极结构体12的燃料电池层叠体10。
上述的燃料电池层叠体10的制造方法中，也可以是，基于喷墨法形成隔板截面图案34a、34c和电解质膜截面图案40。
根据上述制造方法，能够高精度地形成精细的隔板截面图案34a、34c和电解质膜截面图案40。
上述的燃料电池层叠体10的制造方法中，也可以是，还具有对电解质膜电极结构体12和隔板14a、14c进行加热的工序。
根据上述制造方法，能够制造强度和形状稳定性优异的燃料电池层叠体10。
也可以是，一种燃料电池堆100的制造方法，所述方法包括上述的燃料电池层叠体10的制造方法，在所述燃料电池堆100的制造方法中，将多个燃料电池层叠体10重合地层叠，由此形成燃料电池堆100。
根据上述的燃料电池堆100的制造方法，能够容易地制造层叠数量较多的燃料电池堆100。
(第二实施方式)
如图7B所示，本实施方式的燃料电池层叠体10A在电解质膜电极结构体12的方面不同于图1中的燃料电池层叠体10。而且，在本实施方式的燃料电池层叠体10A中，对于与参照图1所说明的燃料电池层叠体10同样的结构，标注相同附图标记并省略其详细的说明。
如图7B所示，本实施方式的燃料电池层叠体10A中，电解质膜18的靠阳极侧的整面被阳极催化剂层28a覆盖。另外，电解质膜18的靠阴极侧的整面被阴极催化剂层28c覆盖。由此，燃料电池层叠体10A中，催化剂层28a、28c的面积扩大，因而发电面积增加，能够使燃料电池层叠体10A的发电力增大。电解质膜18隔着阳极催化剂层28a和阴极催化剂层28c，被第一隔板14a和第二隔板14c夹着。阳极的扩散层26设置于阳极催化剂层28a与第一隔板14a之间的分开部14a2。另外，阴极的扩散层26设置于阴极催化剂层28c与第二隔板14c之间的分开部14c2。而且，也可以是，以覆盖阳极催化剂层28a的整面以及覆盖阴极催化剂层28c的整面的方式分别形成扩散层26。该情况下，能够通过扩散层26将更多的反应气体供给到催化剂层28a、28c中的被第一隔板14a和第二隔板14c夹着的部分。
上述燃料电池层叠体10A基本上是基于参照图2～图6说明的制造方法而制造的。但是，本实施方式的制造方法在形成电解质膜截面图案40的工序以及形成催化剂层截面图案52a、52c的工序方面不同于图2～图6中的制造方法。
本实施方式中，如图7A所示，在基于喷墨法形成用于构成一层电解质膜18的电解质膜截面图案40的工序中，将电解质膜截面图案40的宽度(第1方向的尺寸)形成得窄于隔板截面图案34a、34c的间隙35。在该工序中，在电解质膜截面图案40与隔板截面图案34a、34c之间形成间隙。
然后，基于喷墨法或者喷涂法，将如图7B所示那样的催化剂层截面图案52a形成在电解质膜截面图案40的要形成阳极的侧面的整体区域。以将电解质膜截面图案40与隔板截面图案34a之间的间隙填埋的方式形成催化剂层截面图案52a。
然后，基于喷墨法或者喷涂法，将催化剂层截面图案52c形成在电解质膜截面图案40的阴极的侧面的整体区域。在该工序中，以将电解质膜截面图案40与隔板截面图案34c之间的间隙填埋的方式形成催化剂层截面图案52c。
之后，在催化剂层截面图案52a、52c的侧面中的、在分开部分46暴露的部分形成扩散层截面图案48，完成具有图7B中的截面构造的一层的造型物。之后，重复进行上述工序，并且在第3方向堆积图7B中的截面构造，由此完成本实施方式的燃料电池层叠体10A。
如上，根据本实施方式的燃料电池层叠体10A的制造方法，能够获得电解质膜18的两个侧面分别被阳极催化剂层28a和阴极催化剂层28c覆盖并且电解质膜18隔着阳极催化剂层28a和扩散层26来与第一隔板14a和第二隔板14c相接的构造的燃料电池层叠体10A。由此，阳极电极24a和阴极电极24c与隔板14a、14c之间的电接触部分扩大。因此，能够有效率地将通过在电极中的电化学反应而产生的电流取出。
而且，在本实施方式的燃料电池层叠体10A的制造方法中，也可以是，在图7B中的电解质膜18的侧面的整体区域，除了形成阳极催化剂层28a和阴极催化剂层28c以外，还形成扩散层26。根据该制造方法，能够获得电解质膜18隔着扩散层26和催化剂层28a、28c来与第一隔板14a和第二隔板14c相接的构造的燃料电池层叠体10A。根据该制造方法，能够将阳极电极24a和阴极电极24c与隔板14a、14c之间的电接触部分扩大。
上述内容中，针对本发明列举了优选的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，当然能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。
Claims (5)
1.一种燃料电池层叠体的制造方法，所述燃料电池层叠体是电解质膜电极结构体与隔板层叠而成的，该电解质膜电极结构体是在电解质膜的两面设置电极而成的，在所述燃料电池层叠体的制造方法中，
沿着造型面形成层叠体截面图案，该层叠体截面图案具有：由导电材料形成的多个线状的隔板截面图案；由离子导体材料形成的呈线状的电解质膜截面图案；以及包括扩散层截面图案和催化剂层截面图案的电极截面图案，
其中，以在与所述造型面垂直的方向进行堆积的方式，重复进行形成所述层叠体截面图案的工序。
2.根据权利要求1所述的燃料电池层叠体的制造方法，其特征在于，
形成所述层叠体截面图案的工序包括：
以沿着所述造型面的第1方向成为所述电解质膜电极结构体与所述隔板的层叠方向、并且沿着所述造型面而与所述第1方向正交的第2方向成为所述隔板的平面方向的方式来形成沿所述第2方向延伸并且在所述第1方向蜿蜒曲折的多个线状的所述隔板截面图案的工序；
在多个所述隔板截面图案之间形成沿所述第2方向延伸的呈线状的所述电解质膜截面图案的工序；以及
在所述电解质膜截面图案的在所述第1方向的两侧部形成包括所述扩散层截面图案和所述催化剂层截面图案的所述电极截面图案的工序。
3.根据权利要求2所述的燃料电池层叠体的制造方法，其特征在于，
形成所述电极截面图案的工序包括：
在所述电解质膜截面图案的侧部中的与所述隔板截面图案分开的部分形成所述催化剂层截面图案的工序；以及
在所述催化剂层截面图案的侧部形成所述扩散层截面图案的工序。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池层叠体的制造方法，其特征在于，
还包括对所述电解质膜电极结构体和所述隔板进行加热的工序。
5.一种燃料电池堆的制造方法，所述方法包括根据权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池层叠体的制造方法，在所述燃料电池堆的制造方法中，
将多个所述燃料电池层叠体重合地层叠，由此形成燃料电池堆。
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