JP2007141792A - 燃料電池およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池の製造過程において電解質膜を変形させず、電解質膜に一体成形されるシール部材に所望の特性を発揮させることができるようにする。
【解決手段】膜−電極アッセンブリの電解質膜１とシール部材４との間に、当該膜−電極アッセンブリが変形するのを抑制する形状保持部材５を配置するとともに、該形状保持部材５のうち当該膜−電極アッセンブリの外周に位置する部分の少なくとも一部をシール部材４の端部よりも外周側へと突出した突出部６とする。電解質膜１および形状保持部材５を成形型の内部に配置し、突出部６を成形型に保持させたうえでシール部材４の材料を射出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池およびその製造方法に関し、特に、燃料電池の基本単位であるセルを構成する膜−電極アッセンブリの製造過程において当該膜−電極アッセンブリの変形を抑制する技術に関する。

燃料電池が備える膜−電極アッセンブリ（以下ＭＥＡ；Membrane Electrode Assemblyとも呼ぶ。）は、電解質膜を一対の電極、すなわちアノードおよびカソードで挟んだものである。膜−電極アッセンブリの周囲には、シール部材が配設されている。シール部材は、例えばシリコーンゴム等からなり、反応ガスのセル外部への漏洩を抑制するとともに、アノードとカソードとの間での反応ガスの混合を抑制する働きをする。シール部材は、膜−電極アッセンブリを挟んだ型の内側に、溶解させた液状のシリコーンゴムを射出して型成形する、いわゆる射出成形によって形成される。

従来、ＭＥＡとガスケット（シール部材）とを一体化した構造物においては、その構成物の剛性を付与するために例えばフィルム等からなる芯材（本明細書ではこれを形状保持部材と呼ぶ）を挿入してから成形を行う場合がある。挿入された形状保持部材は、例えばセルスタックの積層時であれば位置決めに用いられるなどの利点がある。一例として、下記の特許文献１には、膜−電極アッセンブリの製造過程において、電解質膜の周縁部に樹脂製の形状保持層および弾性層からなるガスケット（シール部材）を膜−電極アッセンブリの周囲に型成形して両者を一体化し、その後、ガスケットを加硫する技術が記載されている。
特開２００２−２６０６９３号公報

しかしながら、従来の膜−電極アッセンブリの製造過程においては、液状のシリコーンゴムが成形型の内側に射出されるときに、形状保持部材がシリコーンゴムの流れの勢いに押されて変形し、併せて電解質膜が変形し、形状保持部材および電解質膜が元の形状に戻らないままシリコーンゴムが固まってしまう可能性がある。このように形状保持部材および電解質膜が変形したままシリコーンゴムが固まってしまうと、シール部材の圧縮率が変わるためにシール性能が十分とならないなど、シール部材が所望の特性を発揮しなくなるおそれがある。

本発明の目的は、燃料電池の膜−電極アッセンブリにシール部材が一体成形される製造過程において、シール部材が一体成形される膜−電極アッセンブリの領域（電解質膜の周縁部）の変形を抑制することができる燃料電池、およびその製造方法を提供することである。

上記の課題を解決するための手段として、次のような構造の燃料電池、およびその製造方法を採用する。すなわち、まず請求項１に記載の発明は、膜−電極アッセンブリの周縁部にシール部材が一体成形されている燃料電池において、前記膜−電極アッセンブリの電解質膜と前記シール部材との間に、当該膜−電極アッセンブリが変形するのを抑制する形状保持部材が配置されているとともに、該形状保持部材のうち当該膜−電極アッセンブリの外周に位置する部分の少なくとも一部が前記シール部材の端部よりも外周側へと突出した構造となっていることを特徴としている。

形状保持部材において外周側へ突出している部分（以下、突出部ともいう）は、前述のように、シール部材の端部からはみ出るようにして外周側へと突出するように形成されている部分である。したがって、膜−電極アッセンブリ等を成形型で挟み込んでシール部材を射出成形する際、当該突出部は、上型と下型との間に挟み込まれた状態となる。つまり、射出成形時における形状保持部材は、従来ならば全く成形型に挟み込まれていなかったのに対し、本発明においては少なくともその一部が成形型に挟み込まれるようになっているため、射出成形時、周囲から引っ張られるようにして保持された状態となる。このため、射出成形時において、膜−電極アッセンブリ（電解質膜の周縁部）の変形が抑制されることになる。

また、請求項２に記載の発明は、膜−電極アッセンブリの周縁部にシール部材を成形型内にて射出成形して一体化する燃料電池の製造方法において、前記膜−電極アッセンブリの電解質と前記シール部材との間に、当該膜−電極アッセンブリが変形するのを抑制する形状保持部材を配置し、当該配置された形状保持部材のうち、前記膜−電極アッセンブリの外周に位置する部分の一部を前記シール部材の端部よりも外周側へと突出させ、該突出部の少なくとも一部を、前記成形型を構成する上型と下型の少なくとも一方に固定した状態で前記シール部材を射出成形することを特徴とするものである。

つまり、本発明においては、形状保持部材に、シール部材を射出成形するための成形型に保持される突出部を設けておくこととしている。そして、電解質膜および形状保持部材を成形型の内部（キャビティ）に配置し、この突出部を成形型に保持させたうえで型内部（キャビティ）にシール部材の材料を射出するようにしている。このように、本発明においては、形状保持部材に設けられた突出部が成形型に保持されているので、シール部材の材料が成形型内に射出されるとき、形状保持部材および電解質膜がシール部材の材料の流れの勢いに押されても変形せず、電解質膜が当初の形状を留めた状態でシール部材が固化する。

上記のごとき燃料電池の製造方法においては、請求項３に記載のごとく、前記膜−電極アッセンブリをその表面と交差する方向から外部支持部材によって支持した状態で前記シール部材を射出成形することが好ましい。

あるいは、請求項４に記載のごとく、前記成形型に、当該成形型内に配置された前記電解質膜および前記形状保持部材に向けて突出する突起を設けておき、前記シール部材を射出成形する際、前記成形型の内部における前記電解質膜および前記形状保持部材の変位を、前記突起によって規制することも好ましい。本発明においては、突起によって電解質膜および形状保持部材の変位が規制されるので、シール部材の材料が成形型内のキャビティに射出されるとき、形状保持部材および電解質膜がシール部材の材料の流れの勢いに押されても変形せず、電解質膜が当初の形状を留めた状態でシール部材が固化する。

また、請求項５に記載の発明は、膜−電極アッセンブリの周縁部にシール部材を成形型内にて射出成形して一体化する燃料電池の製造方法において、前記膜−電極アッセンブリの電解質と前記シール部材との間に、当該膜−電極アッセンブリが変形するのを抑制する形状保持部材を配置し、前記シール部材を、前記成形型内にて、当該燃料電池のマニホールドに対応する部位から射出することを特徴とするものである。

また、上記のような燃料電池の製造方法においては、請求項６に記載のごとく、前記シール部材を、前記膜−電極アッセンブリの表面に沿う方向に射出することが好ましい。本発明においては、シール部材の材料が、電解質膜に沿う方向に射出されるので、電解質膜がシール部材の材料の流れの抵抗になり難い。したがって、電解質膜が変形せずに当初の形状を留めた状態でシール部材が固化する。

あるいは、請求項７に記載のごとく、前記成形型の内部における前記シール部材の材料の流れを調整しながら射出することも好ましい。本発明においては、シール部材の材料の流れ性を、電解質膜が抵抗にならないように調整するので、電解質膜が変形せずに当初の形状を留めた状態でシール部材が固化する。

本発明によれば、燃料電池の製造過程において膜−電極アッセンブリの電解質膜等が変形しないので、電解質膜に一体成形されるシール部材に所望の特性を発揮させることができる。

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。

本発明は燃料電池およびその製造方法にかかるものである。本発明にかかる燃料電池は、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ）の周縁部にシール部材４が一体成形された構造となっている。本実施形態では、この燃料電池に関し、ＭＥＡの電解質膜１とシール部材４との間に、当該ＭＥＡが変形するのを抑制する形状保持部材５を配置するとともに、該形状保持部材５のうち当該膜−電極アッセンブリの外周、例えば最外周に位置する部分の少なくとも一部がシール部材４の端部よりも外周側へと突出するようにしている。以下、本発明の好適な実施形態について順次説明する。

本発明の第１の実施形態を、図１から図７に示して説明する。燃料電池は、基本単位となるセルが複数積層されて構成されているものである。セルは、例えば平面状の膜−電極アッセンブリすなわちＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）と、ＭＥＡを挟む一対のセパレータとからなる。セルを構成するＭＥＡは、図１および図２に示すように、イオン交換膜からなる電解質膜１と、電解質膜１を両側から挟む一対の電極（アノード、カソード）２，３とからなる。電解質膜１の周縁には、射出成形されてこの電解質膜１と一体化するシール部材４が設けられている。シール部材４は、各セパレータに接してセルの外部に反応ガスが漏洩するのを抑制するとともに、一対の電極２，３の間で反応ガスが混合するのを抑制するものであって、電解質膜１の周縁に射出成形によって形成される。シール部材４の内部には、ＭＥＡの電解質膜１等の形状を保持し、電解質膜１等が変形するのを抑制するための補強フィルム（形状保持部材）５がこの電解質膜１の表面に沿うようにして設けられている。例えば本実施形態の補強フィルム５は電解質膜１の両面に貼り付けられるように設けられ、後から射出成形されるシール部材４と一体化する。

このような補強フィルム５の材料としては、耐薬品性や耐熱性に優れたポリイミドやポリエチレンナフタレート等を使用するのが好ましい。また、補強フィルム５の厚さは、２５〜２５０μｍ程度であることが好ましい。さらに、補強フィルム５は１８０℃以上の耐熱性を備えることが好ましく、その熱膨張係数は４０×１０^-6／Ｋ以下であることが好ましい。

また、シール部材４の材料としては、液状のシリコーンゴムやフッ素系ゴム、エチレンプロピレンゴム、熱可塑性エラストマー（ＴＰＶ）等を使用するのが好ましい。そして、これらの粘度は室温で３００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、収縮率は４％以下であることが好ましい。また、シール部材４の引っ張り強さは、３ＭＰａ以上であることが好ましく、５ＭＰａ以上であることがより好ましい。さらに、シール部材４の破断伸びは２５０％以上であることが好ましい。シール部材４が射出成形される際の最適な条件は、成形温度が１２０〜１５０℃、成形サイクルが０．５〜２．０分である。

電解質膜１の周縁には、全周にわたって突出部６が設けられている（図７等参照）。突出部６は、上述のようにして電解質膜１の表面に設けられる補強フィルム５のうちＭＥＡの外周、例えば最外周に位置する部分であって、シール部材４の端部よりも意図的に外周側へと突出するように形成された部分である。このような突出部６は、シール部材４を射出成形する過程において、電解質膜１を成形型のキャビティ内部に配置する際、複数（例えば上型１０と下型１１）に分割された成形型の分割面間に挟まれる（図６等参照）。補強フィルム５が例えば接着、熱圧着、粘着等によって貼り付けられている電解質膜１は、突出部６を成形型に挟まれることにより、定位置に固定される。このような突出部６は、最終的に打ち抜き加工されて電解質膜１から切除される。なお、突出部６は、ここで説明したように電解質１の全周にわたって連続して形成されていることが好ましいが、このように連続していることが常に必要というわけではなく、不連続で部分的に形成されていても足りる。すなわち、この突出部６は、成形型に挟み込まれた状態となり、シール部材の射出成形時、補強フィルム（形状保持部材）５が変形するのを抑制するというものだから、変形を十分に抑制することのできる形態である限りは連続して形成されていなくても構わない。また、本明細書でいう外周には、上述のような最外周に位置する部分のみならず、例えば反応ガスや冷媒を流通させるための開口（マニホールド）部の内側周囲なども含まれる。

また、電解質膜１には、酸化ガスマニホールド、水素ガスマニホールドおよび冷媒マニホールドの一部を構成する貫通孔７が設けられている（図１等参照）。貫通孔７は、電解質膜１と、電解質膜１の両側に配設された補強フィルム５およびシール部材４を貫くようにして形成されている。

続いて、ＭＥＡを製造する各工程について説明する。なお、以下ではシール部材４としてシリコーンゴムを使用しているが、シール部材４の材料はあらゆる要求に応じて上述した各材料その他に適宜変更されることを厭わない。

［補強フィルムの貼り付け］
図３に示すように、平面視すると長方形の電解質膜１の両面に、周縁の形状および寸法が電解質膜１にほぼ一致する補強フィルム５をラミネート加工する。電解質膜１は、上記の突出部６として機能する部分を見込んで、長さ、幅とも燃料電池に実装される際の寸法よりも大きく形成されている。補強フィルム５の中央には、長方形の開口５ａが形成されており、電解質膜１は、補強フィルム５が貼り付けられても、この開口５ａからその一部が露出するようになっている

［電極の形成］
図４に示すように、補強フィルム５の開口５ａから露出している電解質膜１の両面に、ガス拡散層および触媒層からなる電極２，３をそれぞれ形成する。電極２，３は、長方形の開口５ａの内側に、長辺、短辺の方向をそれぞれ一致させるようにして、長方形状に形成される。また、電極２，３は、補強フィルム５に触れないように、開口５ａの縁との間に隙間を空けて形成される。

［貫通孔の打ち抜き］
図５に示すように、電極２，３が形成された電解質膜１に、各マニホールドを構成する貫通孔７を打ち抜き加工する。貫通孔７は、補強フィルム５の開口５ａの周囲に、電解質膜１および補強フィルム５を貫通して形成される。

［シール部材の形成］
貫通孔７が形成された電解質膜１にプライマーを塗布した後、この電解質膜１を、図６に示すように、シール部材４を型取るキャビティＣを画成する上下２つの成形型の内側に配置する。このとき、上型１０と下型１１との間に突出部６を挟み、電解質膜１を、上型１０と下型１１とを組み合わせた成形型のキャビティＣの内部で定位置に固定する。そして、シール部材４の材料である液状のシリコーンゴムを、キャビティＣの内部に射出する。射出後しばらくしてシリコーンゴムが硬化し、電解質膜１および補強フィルム５にシール部材４が一体成形されたら、上型１０と下型１１とを分割して電解質膜１等をキャビティＣから取り出す。電解質膜１には、両面にシール部材４が形成されている（図１等参照）。

［突出部の切除］
図７に示すように、成形型から取り出した電解質膜１を打ち抜き加工し、電解質膜１の周囲に設けていた突出部６を切除する。例えば本実施形態の場合であれば、平面視略矩形に成形されたシール部材４よりも外側にはみ出している部分を切除することとしている（図７参照）。これで、燃料電池に実装可能なＭＥＡが完成する。

以上説明した実施形態においては、シール部材４を成形型内で射出成形する際、突出部６を成形型で挟み込み、引っ張るようにして保持することができるので、成形後におけるシール部材４の変形が抑制されることになる。つまり、射出成形時における補強フィルム（形状保持部材）５は、従来ならば全く成形型に挟み込まれていなかったのに対し、本実施形態においては少なくともその一部が成形型に挟み込まれるようになっているため、射出成形時、周囲から引っ張られるようにして保持された状態となる。このため、射出成形時において、当該形状保持部材５や電解質膜１が変形するのを抑制することができる。すなわち、シリコーンゴム等のシール部材４がキャビティＣの内部に射出したとき、電解質膜１は、当該シール部材（シリコーンゴム）４の流れの勢いに押されても変形せず、当初の形状を留めたままであり、この状態のままでシリコーンゴムが固化する。したがって、電解質膜１に一体成形されるシール部材４に所望の特性を発揮させることができる。

次に、本発明の第２の実施形態を、図８および図９に示して説明する。本実施形態においては、前述の成形型の内部に突起１２を設けておき、シール部材４を射出成形する際、成形型の内部での電解質膜１および補強フィルム（形状保持部材）５の変位（成形型の内部にて電解質膜１や補強フィルム５が動いてしまったり変形してしまったりすること）を当該突起１２によって規制するようにしている。なお、上記第１の実施形態において既に説明した構成要素には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。

まず、本実施形態においては、図８に示すように、上型１０、下型１１の両方に、キャビティＣの内部に配置される電解質膜１に向けて突出するピン形状の突起１２をそれぞれ形成している。各突起１２は、いずれも、突起先端が補強フィルム５が貼り付けられた電解質膜１に近接するように形成されている（図８参照）。このような突起１２は、例えば電極２，３を取り囲むように、複数ができる限り均等となるように配置されていることが好ましい。例えば本実施形態における突起１２は、図９に示すように、マニホールドを構成する貫通孔７を取り囲むようにして複数設けられている。

上述したように突起１２が形成された本実施形態の成形型によると、以下のような利点がある。すなわち、液状のシリコーンゴムをキャビティＣの内部に射出した際、電解質膜１がこのシリコーンゴムの流れの勢いに押されるが、そのときこれら突起１２が電解質膜１を押さえ、あるいは接触することによって、電解質膜１等が変位するのを規制する。つまり、上記のごとき成形型を用いて燃料電池のＭＥＡを製造する場合には、電解質膜１が、シリコーンゴムの流れの勢いに押されても変形せずに当初の形状を留めた状態を維持し、この状態のままでシリコーンゴムが固化する。したがって、電解質膜１に一体成形されるシール部材４に所望の特性を発揮させることができる。

ところで、本実施形態においては、先端が電解質膜１および補強フィルム５から僅かに離れた程度まで突出した形状の突起１２を説明したが（図８参照）、当該突起１２の形状ないし大きさは特にこのようなものに限定されることはない。すなわち、突起１２は電解質膜１を型締めするときから電解質膜１に接する程度に突出していてもよいし、本実施形態にて示したように電解質膜１から少し離間していてもよい。ただし、電解質膜１や補強フィルム５の寸法誤差（ばらつき）が大きいような場合には少し離間させている程度のほうが有効なことがある。

また、本実施形態において、突起１２は上型１０、下型１１の両方にそれぞれ一体的に形成されているが、これに限られることはなく、例えば、成形型に形成された貫通孔にピン状の突起を突没可能に挿通し、その先端をキャビティＣの内部の電解質膜１に向けて突出させるようにしてもよい。

次に、本発明の第３の実施形態を、図１０および図１１に示して説明する。ここでは、シール部材４を、ＭＥＡの表面ないしは電解質膜１の表面に沿った方向に拡散するように射出するようにしている。なお、上記の各実施形態において既に説明した構成要素には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。

本実施形態においては、図１０に示すように、上型１０および下型１１のうち、マニホールドを構成する貫通孔７を型取る部位は、上型１０から下型１１に向けて突き出した直方体形状の分割体１３と、下型１１から上型１０に向けて突き出した直方体形状の分割体１４とが、お互いの頭頂部１３ａ，１４ａを向かい合わせて配置されることによって形成されている。分割体１３は上型１０の一部を形成し、分割体１４は下型１１の一部を形成している。分割体１３の頭頂部１３ａ、および分割体１４の頭頂部１４ａは、いずれも平面状に形成され、かつ互いに当接してはおらず、ほぼ均等な隙間を空けて向かい合っている。さらに、上型１０には、液状のシール部材（シリコーンゴム）４をキャビティＣの内部に導入するためのゲート１５が、頭頂部１３ａ，１４ａ間の隙間に連通するように設けられている。ゲート１５は、図１１に示すように、貫通孔７を型取る部位のすべてに、ひとつずつ設けられている。

このような構造の成形型において、液状のシリコーンゴムは、ゲート１５を通じて頭頂部１３ａ，１４ａ間の隙間に供給され、下型１１側の分割体１４の頭頂部１４ａに当たり、頭頂部１４ａの面に平行な全方位に偏りなく拡散してキャビティＣに射出される。また、頭頂部１３ａ，１４ａは、その面がキャビティＣの内部に配置された電解質膜１の両面とほぼ平行となるように形成されているので、この結果、シリコーンゴムは電解質膜１の両面に沿う方向に射出されることになる。

上述した構造の成形型を使って燃料電池（ないしはＭＥＡ）を製造することとした場合、シリコーンゴムが、電解質膜１の平滑な両面（表面および裏面）に沿う方向に射出されるので、電解質膜１がシリコーンゴムの流れの抵抗になるようなことがない。このため、電解質膜１が変形せずに当初の形状を留めた状態のままシリコーンゴムを固化させることができる。したがって、電解質膜１に一体成形されるシール部材４に所望の特性を発揮させることができる。

ところで、本実施形態のように頭頂部１３ａ，１４ａ間に隙間を形成している場合には、当該隙間にもシリコーンゴムが充填される結果、貫通孔７が筒抜けに型取りされることはないが、この場合には、突出部６を打ち抜き加工する際等に、頭頂部１３ａ，１４ａ間の隙間に充填されて固化したシリコーンゴムを打ち抜き、除去することとすればよい。

なお、ここでは、マニホールドを構成する貫通孔７を型取る部位にゲート１５を設けるようにした形態を例示して説明したが、このゲート１５の配置は特にこれに限られることはない。要は、従来のように電解質膜１や補強フィルム（形状保持部材）５の真上（ないしは真下）からシート部材４を射出すると、この射出時の圧力でこれら電解質１や補強フィルム５に変形が生じることがあったのに対し、本実施形態のようにゲート１５を適切な位置に配置すればこのように変形が生じるのを極力回避することが可能となるから、このような作用効果が得られれば配置は特に限定されないということである。しかも、本実施形態においては射出されたシート部材４の材料が電解質膜１の表面（ないしは裏面）の沿ってあらゆる方向に拡散するようにし、材料が適度に分配されることによって余計な圧力が作用するのをさらに回避できるようにしているから、このような構造と組み合わせれば更なる効果が得られることとなる。

次に、本発明の第４の実施形態を、図１２に示して説明する。なお、上記の各実施形態において既に説明した構成要素には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。

本実施形態においては、図１２に示すように、上型１０の分割体１３の頭頂部１３ａに、突条１６が形成されるとともに、下型１１の分割体１４の頭頂部１４ａに、上型１０側の突条１６と先端を向き合わせるようにして同様の突条１７が形成されている。２つの突条１６，１７は、液状のシリコーンゴムを上下方向に拡散させる絞りの役割を担う。なお、ここで具体的数値の一例を挙げておくとすれば、例えば上下に離間する頭頂部１３ａ，１４ａ間の間隔は０．５〜５ｍｍ程度が好ましく、２つの突条１６，１７の先端どうしの間隔は０．０２〜０．２ｍｍ程度が好ましい。

このような突状１６，１７を備えた成形型を使用した場合、ゲート１５から射出された液状のシリコーンゴムは、頭頂部１３ａ，１４ａ間の隙間に供給され、下型１１側の分割体１４の頭頂部１４ａに当たり、頭頂部１４ａの面に平行な全方位に偏りなく拡散する。さらに、２つの突条１６，１７間を通過する際に上下方向にも拡散してキャビティＣの内部に射出される。すなわち、頭頂部１３ａ，１４ａの隙間を抜けてキャビティＣへと流れ込む際のシリコーンゴムは、重力の影響を受けて片側（より具体的には下側）のキャビティＣへと多く偏って流れ込んでしまい、ひいては電解質膜１等を上側へと移動させて変形させてしまうといったおそれがあるが、上述のような突状（絞り）１６，１７を備えた成形型によれば、上下の流動量のバランスを整え、重力の作用にかかわらず上下のキャビティＣへほぼ均等に材料が流れ込むことのできる状況を形成することが可能となる。

つまり、上述した構造の成形型を使って燃料電池（ないしはＭＥＡ）を製造することとした場合、液状のシリコーンゴムを拡散させる絞りの役割を担う突条１６，１７の働きにより流量を均等化し、シリコーンゴムのいわば流れ性を改善することができる。また、電解質膜１がシリコーンゴムの抵抗にならないように調整するので、電解質膜１が変形せずに当初の形状を留めた状態でシリコーンゴムが固化する。したがって、電解質膜１に一体成形されるシール部材４に所望の特性を発揮させることができる。

ところで、本実施形態では、電解質膜１をほぼ水平に配置した状態でキャビティＣの内部にシリコーンゴムを射出しているが、電解質膜１をほぼ垂直に配置した状態でキャビティＣの内部にシリコーンゴムを射出することも可能である。電解質膜１をほぼ水平に配置した状態では、重力の影響を受けて電解質膜１の上面側よりも下面側に多くのシリコーンゴムが流入する傾向が強いが、電解質膜１をほぼ垂直にした状態では、電解質膜１を挟んで左右両側のキャビティＣにほぼ均等にシリコーンゴムが流入するのでこの観点からすれば好ましいといえる。

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、上述した実施形態においては、突出部６、すなわち電解質膜１の表面に設けられる補強フィルム５のうちシール部材４の端部よりも意図的に外周側へと突出するように形成された部分を、成形型を構成する上型１０と下型１１との間に挟み込んで固定した状態とする場合について説明したがこれは好適な一例に過ぎず、要は、何らかの形で成形型に固定された状態となっていれば足りる。したがって、例えば上型１０と下型１１の少なくとも一方の型に引っ掛ける等して固定するといった形でもよい。

また、上記の実施形態では、形状保持部材５は膜−電極アッセンブリに別体で配置されたものを例示したが、電解質膜１、またはその表面に形成された電極や拡散層の外周（シール部材を配置予定の部位）において部分的に剛性を大きくするように材料を選定したり、化学的な処理を行ったりしてもよい。この場合には、形状保持部材５は別体ではなく、膜−電極アッセンブリと一体化した状態と解釈できる。

本発明の第１の実施形態を示す図であって、膜−電極アッセンブリを示す平面図である。 図１のII−II線に沿う断面図である。 本発明の膜−電極アッセンブリの製造方法のうち、電解質膜に補強フィルムを貼り付ける工程を示す斜視図である。 補強フィルムを貼り付けられた電解質膜に電極を形成する工程を示す斜視図である。 補強フィルムを貼り付けられた電解質膜に貫通孔を打ち抜く工程を示す平面図である。 補強フィルムを貼り付けられた電解質膜にシール部材を形成する工程を示す要部断面図である。 補強フィルムを貼り付けられた電解質膜に貫通孔を打ち抜く工程を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態を示す図であって、膜−電極アッセンブリを成形型の内部に配置した状態を示す断面図である。 成形型に設けられる突起の位置を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態を示す図であって、膜−電極アッセンブリを成形型の内部に配置した状態を示す断面図である。 成形型に設けられるゲートの位置を示す平面図である。 本発明の第４の実施形態を示す図であって、膜−電極アッセンブリを成形型の内部に配置した状態を示す断面図である。

符号の説明

１…電解質膜、２，３…電極、４…シール部材、５…補強フィルム（形状保持部材）、６…突出部、７…貫通孔、１２…突起

Claims (7)

1. 膜−電極アッセンブリの周縁部にシール部材が一体成形されている燃料電池において、
   前記膜−電極アッセンブリの電解質膜と前記シール部材との間に、当該膜−電極アッセンブリが変形するのを抑制する形状保持部材が配置されているとともに、
   該形状保持部材のうち当該膜−電極アッセンブリの外周に位置する部分の少なくとも一部が前記シール部材の端部よりも外周側へと突出した構造となっていることを特徴とする燃料電池。
2. 膜−電極アッセンブリの周縁部にシール部材を成形型内にて射出成形して一体化する燃料電池の製造方法において、
   前記膜−電極アッセンブリの電解質と前記シール部材との間に、当該膜−電極アッセンブリが変形するのを抑制する形状保持部材を配置し、
   当該配置された形状保持部材のうち、前記膜−電極アッセンブリの外周に位置する部分の一部を前記シール部材の端部よりも外周側へと突出させ、
   該突出部の少なくとも一部を、前記成形型を構成する上型と下型の少なくとも一方に固定した状態で前記シール部材を射出成形する
   ことを特徴とする燃料電池の製造方法。
3. 前記膜−電極アッセンブリをその表面と交差する方向から外部支持部材によって支持した状態で前記シール部材を射出成形することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池の製造方法。
4. 前記成形型に、当該成形型内に配置された前記電解質膜および前記形状保持部材に向けて突出する突起を設けておき、
   前記シール部材を射出成形する際、前記成形型の内部における前記電解質膜および前記形状保持部材の変位を、前記突起によって規制することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池の製造方法。
5. 膜−電極アッセンブリの周縁部にシール部材を成形型内にて射出成形して一体化する燃料電池の製造方法において、
   前記膜−電極アッセンブリの電解質と前記シール部材との間に、当該膜−電極アッセンブリが変形するのを抑制する形状保持部材を配置し、
   前記シール部材を、前記成形型内にて、当該燃料電池のマニホールドに対応する部位から射出する
   ことを特徴とする燃料電池の製造方法。
6. 前記シール部材を、前記膜−電極アッセンブリの表面に沿う方向に射出することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池の製造方法。
7. 前記成形型の内部における前記シール部材の材料の流れを調整しながら射出することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池の製造方法。
   
   

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