JP2009026636A - 導電性及び光透過性を有するセパレータ、当該セパレータを用いた燃料電池、並びに、当該燃料電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性が良く、耐久性に優れ、且つ、導電性及び光透過性を有するセパレータ、当該セパレータを用いた燃料電池、並びに、当該燃料電池の製造方法を提供する。
【解決手段】導電性、及び光透過性を有するセラミックス材料からなることを特徴とする、燃料電池用セパレータとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、生産性が良く、耐久性に優れ、且つ、導電性及び光透過性を有するセパレータ、当該セパレータを用いた燃料電池、並びに、当該燃料電池の製造方法に関する。

燃料電池は、電解質層（以下「電解質膜」という。）と、電解質膜の両面側にそれぞれ配設される電極（アノード及びカソード）とを備える膜電極構造体（以下「ＭＥＡ」ということがある。）で電気化学反応を起こし、当該電気化学反応により発生した電気エネルギーを、ＭＥＡの両側にそれぞれ配設される集電体を介して外部に取り出す装置である。燃料電池の中でも、家庭用コージェネレーション・システムや自動車等に使用される固体高分子型燃料電池（以下「ＰＥＦＣ」ということがある。）は、低温領域での運転が可能という特徴を有している。このＰＥＦＣは、高いエネルギー変換効率を示し、起動時間が短く、かつシステムが小型軽量であることから、電気自動車の動力源や携帯用電源として注目されている。

ＰＥＦＣの単セルには、ＭＥＡと、当該ＭＥＡを狭持する一対のセパレータが備えられる。このセパレータは、ＰＥＦＣの代表的な構成要素であって、様々な性能が要求される。例えば、ＰＥＦＣの運転時にアノードに供給される水素含有ガス（以下「水素」という。）と、カソードに供給される酸素含有ガス（以下「空気」という。）とが混合しないように分離したまま電解質膜の反応面全体に供給する事を要するため、ガス不透過性が必要とされる。さらに、反応により発生した電子を集電し、隣り合うセル間の電気的コネクターとしての役割をも担うことから、良好な導電性が必要とされる。これらの要求される性能から、セパレータには導電性の炭素複合材料や金属が一般的に用いられていた。

ＰＥＦＣの単セルを作製する際には、一般的に熱硬化型または二液混合型の接着剤をセパレータの全周に塗布し、ＭＥＡ及び一対のセパレータを固定する。しかし、熱硬化型接着剤は硬化するまでに時間がかかるため、生産性が悪く、二液混合型接着剤は接着剤を塗布する前の混合工程において既に硬化が始まるため、塗布に用いるノズルが詰まるなどの問題が発生していた。さらに、接着剤の一部がセルの内部及び外部に露出することによって、不具合が生じていた。具体的には、例えば、内部に露出すると、水素や空気の流路を塞いでしまい、水素や空気の流れが妨げられ、発電性能の低下、ひいては発電不能となることがあった。また、セルの外部に露出すると、セルを積層してスタックした時に、接合不良となり、ひいては集電体としての機能が損なわれていた。

一方、上記接着剤に関する技術とは全く別の観点から、光透過性を有するセパレータに関する技術が、これまでにいくつか開示されている。例えば、特許文献１には、ガス流路が形成されたセパレータで、膜−電極アッセンブリを挟むようにして構成される燃料電池の単位セルにおける前記セパレータに代えて模擬セパレータを設け、該模擬セパレータは、前記膜−電極アッセンブリ側に臨む一面側に前記ガス流路を形成した透明材料からなるセパレータ本体と、該セパレータ本体の前記一面側に、前記ガス流路に対応する部分を空けるように配置された集電電極とを備え、前記セパレータ本体の前記一面側と反対の他面側における前記ガス流路形成領域に対向する部分には、通電されて温度調整可能な透明材料からなるヒータを配置したことを特徴とする燃料電池の性能評価装置が開示されている。

また、特許文献２には、可視光及び赤外線が透過可能な光透過材料と、導電性材料とからなるセパレータを備えた固体高分子型燃料電池用評価セルが開示されている。さらに、特許文献３には、透明樹脂材料を用いたセパレータを備える固体高分子型燃料電池が開示されている。
特開２００６−２２８６７１号公報 特開２００６−３１０１５２号公報 特開２００１−７６７４７号公報

接着剤の硬化にかかる時間の問題や接着剤の露出による問題を解決するためには、硬化にかかる時間を調整し易い光硬化型接着剤を用いることが考えられる。光硬化型接着剤は、光を照射することによって短時間で硬化させることができる。また、光を照射することで硬化するため、意図しない段階で硬化し始めることを抑制できる。すなわち、光硬化型接着剤は適切な時間で硬化させることが可能であり、光硬化型接着剤を用いることで、燃料電池の生産性の向上を図ることができる。さらに、光硬化型接着剤は、必要な部分にのみ光を照射して硬化させ、不要な部分については、洗浄して除去することが可能であるため、過剰な接着剤の露出による問題の発生を抑制できる。しかし、上述したように、セパレータには炭素複合材料や金属が一般的に用いられており、これらは光透過性を有さない。ＰＥＦＣの単セルを作製する際に光硬化型接着剤を用いるためには、ＰＥＦＣの単セルの外部から光を照射して光硬化型接着剤を硬化させることができるように、光透過性を有するセパレータが必要となる。

上記特許文献１に開示されているセパレータは、セパレータ本体が導電性を有さないため、集電部材を別に設ける必要があり、生産性が良くない。また、上記特許文献２に開示されているセパレータでは、光が透過できるのはセパレータの一部分のみであり、上記特許文献３に開示されているセパレータは樹脂製であり、導電性を有さない。

そこで本発明は、生産性が良く、耐久性に優れ、且つ、導電性及び光透過性を有するセパレータ、当該セパレータを用いた燃料電池、並びに、当該燃料電池の製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、第１の本発明は、導電性及び光透過性を有するセラミックス材料からなることを特徴とする、燃料電池用セパレータである。

第１の本発明及び以下に示す本発明（以下「本発明」という。）において、「光透過性」とは、波長が２００ｎｍ〜７５０ｎｍ程度の光を、５％〜１００％程度透過することができる性質をいう。また、「導電性及び光透過性を有するセラミックス」とは、具体的には、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３からなるセラミックス、ＩｎＯ−ＳｎＯ_２からなるセラミックス（ＩＴＯ）、ＳｂＯ_２−ＳｎＯ_２からなるセラミックス（ＡＴＯ）、ＩｎＯ−ＺｎＯからなるセラミックス、ＳｎＯ_２−ＰｂＯ_２からなるセラミックス、Ａｌ−ＺｎＯからなるセラミックスなどが挙げられる。

上記第１の本発明において、セラミックス材料の主成分が１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３であることが好ましい。

第２の本発明は、膜電極構造体及び該膜電極構造体を挟持する一対のセパレータを備えるとともに、膜電極構造体及び一対のセパレータが光硬化型接着剤によって固定され、一対のセパレータのうち少なくとも一方が、第１の本発明に係る燃料電池用セパレータであることを特徴とする、燃料電池である。

本発明において、「膜電極構造体」とは、プロトン伝導性ポリマーを含有する固体高分子膜と、該固体高分子膜の一方の面及び他方の面にそれぞれ形成された触媒層（アノード触媒層及びカソード触媒層）と、を備えるＭＥＡを意味する。また、「膜電極構造体及び該膜電極構造体を挟持する一対のセパレータを備える」とは、少なくとも上記ＭＥＡとＭＥＡの両面側にセパレータが備えられていることを意味し、その他に、ＭＥＡとセパレータとの間に拡散層や撥水層などが備えられても良いことを意味する。さらに、「一対のセパレータのうち少なくとも一方」とは、ＭＥＡの両面側に備えられるセパレータのうち、どちらか一方のセパレータのみ、又は両方のセパレータを意味する。本発明では、一対のセパレータのうち一方のセパレータのみが第１の本発明に係る燃料電池用セパレータである場合、他方のセパレータは従来のセパレータを用いる。ただし、セパレータの接合部位に、光を通さない部材（ガスケットやシール剤など）がある場合など、光硬化型接着剤を硬化させる際にＭＥＡの両面側から光を照射する必要がある場合は、ＭＥＡの両面側に第１の本発明に係る燃料電池用セパレータを備える。

第３の本発明は、膜電極構造体及び該膜電極構造体を挟持する一対のセパレータを備える燃料電池を製造する方法であって、導電性及び光透過性を有するセラミックス材料からなるセパレータを作製する、セパレータ作製工程と、膜電極構造体を作製する、膜電極構造体作製工程と、膜電極構造体作製工程によって作製された膜電極構造体を一対のセパレータで挟持するとともに、光硬化型接着剤を接合部に塗布し、積層体を作成する工程であって、一対のセパレータのうち少なくとも一方が、セパレータ作製工程によって作製されたセパレータである、積層工程と、積層工程によって作製された積層体の外部から、セパレータの少なくとも一方を通して光硬化型接着剤に光を照射する、照射工程と、余分な光硬化型接着剤を除去する、洗浄工程と、を備えることを特徴とする、燃料電池の製造方法である。

ここに、「一対のセパレータのうち少なくとも一方が、セパレータ作製工程によって作製したセパレータである」とは、一対のセパレータのうちの一方、又は両方がセパレータ作製工程によって作製したセパレータであることを意味し、一方のセパレータのみがセパレータ作製工程によって作製したセパレータである場合は、他方のセパレータは従来のセパレータであることを意味する。ただし、セパレータの接合部位に、光を通さない部材（ガスケットやシール剤など）がある場合など、光硬化型接着剤を硬化させる際にＭＥＡの両面側から光を照射する必要がある場合は、一対のセパレータの両方をセパレータ作製工程によって作製したセパレータとする。また、「セパレータの少なくとも一方を通して光硬化型接着剤に光を照射する」とは、セパレータ作製工程によって作製したセパレータを通して、光硬化型接着剤に光を照射することを意味する。このとき、光硬化型接着剤を硬化させたい部分にだけ、選択的に光を照射させることが可能である。光を選択的に照射させる具体的な方法としては、例えば、フォトマスクを用いて部分的に光を照射させる方法などを挙げることができる。

上記第３の本発明において、セパレータ作製工程で用いるセラミックス材料の主成分が１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３であることが好ましい。

第１の本発明によれば、導電性及び光透過性有するセラミック材料からなるセパレータであるため、集電部材として別部材を設けることなく、導電性、及び光透過性を有したセラミック製のセパレータを得ることができる。したがって、生産性が良く、耐久性に優れ、且つ、導電性及び光透過性を有する燃料電池用セパレータを得ることができる。

第１の本発明において、セラミックス材料の主成分を１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３とすることで、生産性が良く、耐久性に優れ、且つ、高い導電性と光透過性とを両立した燃料電池用セパレータを得ることができる。また、ＩＴＯやＡＴＯのような希少金属を使用しなくて良い。

第２の本発明によれば、第１の本発明に係るセパレータ、及び光硬化型接着剤を用いることで、第１の本発明に係るセパレータを通して光硬化型接着剤に光を照射し、必要な部分のみ光硬化型接着剤を硬化させることができる。そして、不要な部分の接着剤は洗浄することによって取り除くことができるため、接着剤の露出による問題が生じ難い燃料電池を得ることができる。また、光透過性を有するセパレータを備える燃料電池とすることで、外部からの観察が容易な燃料電池を得ることができる。

第３の本発明によれば、導電性及び光透過性を有するセパレータと、光硬化型接着剤とを用いることで、接着剤の露出による問題が生じ難い燃料電池の製造方法を提供することができる。また、光透過性を有するセパレータを用いて燃料電池を製造するため、外部からの観察が容易な燃料電池の製造方法を提供することができる。

第３の本発明において、セラミックス材料の主成分を１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３とすることで、ＩＴＯやＡＴＯのような希少金属を使用せずに、生産性が良く、耐久性に優れ、且つ、高い導電性と光透過性とを両立した燃料電池用セパレータを備える燃料電池の製造方法を提供することができる。

１．燃料電池
図１は、本発明の燃料電池に備えられる単セルの形態例を概略的に示す断面図である。以下、図１を参照しつつ、本発明の燃料電池用セパレータ、及び燃料電池について具体的に説明する。

図１に示すように、単セル１０は、電解質膜１、電解質膜１の一方の面に形成されたアノード触媒層２、及び、アノード触媒層２と反対側の面に形成されたカソード触媒層３、を備えるＭＥＡ４と、当該ＭＥＡ４の一方の側及び他方の側にそれぞれ配設されたガス拡散層５、５（以下においてアノード触媒層２側に配設されたガス拡散層５を「ガス拡散層５ａ」といい、カソード触媒層３側に配設されたガス拡散層５を「ガス拡散層５ｂ」ということがある。）と、ガス拡散層５ａ及びガス拡散層５ｂの外側に配設された、本発明のセパレータ６、６（以下においてガス拡散層５ａ側に配設された本発明のセパレータ６を「セパレータ６ａ」といい、ガス拡散層５ｂ側に配設された本発明のセパレータ６を「セパレータ６ｂ」ということがある。）と、を備える。そして、これらが光硬化型接着剤７によって固定されている。

本発明のセパレータ６、６は、導電性及び光透過性を有するセラミックス（例えば、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３）を含有する材料から作製されており、導電性及び光透過性を有する。単セル１０では、導電性を有するセパレータ６、６を備えているため、別に集電部材を備える必要がなく、生産性が良い。また、セパレータ６、６は光透過性も有するため、単セル１０の外部から照射された光を透過することができる。したがって、単セル１０の外部から光を照射することで、セパレータ６、６を通して光硬化型接着剤７に光が照射され、ＭＥＡ４やセパレータ６、６などを固定するために塗布された光硬化型接着剤７を硬化させることができる。

光硬化型接着剤７は、熱硬化型接着剤などのように硬化に長時間を要することなく、短時間で硬化させることが可能である。また、光硬化型接着剤７は、光を照射されることで硬化するため、二液混合型接着剤などのように混合段階から意図しないうちに硬化し始めることを抑制できる。

単セル１０では、光透過性を有するセパレータ６、６を備えているため、ＭＥＡ４、及び拡散層５、５をセパレータ６、６で挟持する際に、接合部に光硬化型接着剤７を塗布し、セパレータ６、６の外部から光を照射して、光硬化型接着剤７を硬化させることが可能である。光を照射する際、フォトマスクなどを用いることによって、部分的に光を照射することが可能であり、そうすることによって必要な部分のみを硬化させることができる。また、過剰に塗布されるなどして不要となった光硬化型接着剤７は、洗浄することで容易に除去することが可能であるため、接着剤の露出による問題の発生を抑制することができる。

電解質膜１は、８０℃程度の温度環境下で含水状態に保たれることによりプロトン伝導性能を発現するプロトン伝導性ポリマーを含有する固体高分子膜である。一方、アノード触媒層２及びカソード触媒層３は、単セル１０の運転時に電気化学反応を生じさせる際の触媒として機能する金属粒子（例えば、Ｐｔ等。以下において単に「触媒」という。）と、プロトン伝導性ポリマーとを含有する。

単セル１０の運転時には、セパレータ６ａのガス拡散層５ａ側の面に設けられた溝（不図示）を介して水素が供給されるとともに、セパレータ６ｂガス拡散層５ｂ側の面に設けられた溝（不図示）を介して空気が供給される。セパレータ６ａの溝を介して供給されることにより、ガス拡散層５ａを通過してアノード触媒層２へと達した水素は、アノード触媒層２に含有される触媒の作用下でプロトン及び電子に分離する。アノード触媒層２で生じたプロトンは、アノード触媒層２、電解質膜１、及び、カソード触媒層３に含有されるプロトン伝導性ポリマーを伝って、カソード触媒層３へと達し、アノード触媒層２で生じたプロトンは、外部回路及びガス拡散層５ｂを経由してカソード触媒層３へと達する。そして、セパレータ６ｂに設けられた溝を介して供給されることにより、ガス拡散層５ｂを通過してカソード触媒層３へと達した空気に含有される酸素と、アノード触媒層２からカソード触媒層３へと移動してきたプロトン及び電子とが、カソード触媒層３に含有される触媒の作用下で反応することにより、カソード触媒層３で水が生成される。また、この過程では、プロトン及び電子が移動するため、当該移動の際の抵抗等に起因する熱が発生する。このように、単セル１０の運転中には、内部で水や熱が発生する。この水や熱の流れ等は、水素や空気の流れに影響を与えるため、単セル１０の発電性能に影響を及ぼすこととなる。なお、アノード触媒層２における上記反応に利用されなかった水素は、セパレータ６ａに設けられた溝を介して単セル１０の外へと排出されて回収され、カソード触媒層３における上記反応に利用されなかった空気は、セパレータ６ｂに設けられた溝を介して単セル１０の外へと排出される。

単セル１０では、セパレータ６、６が光透過性を有していることで、単セル１０の外部から、単セル１０の内部を容易に観察することが可能である。したがって、上述したような単セル１０の性能に影響を及ぼす単セル１０内部の水の分布や水の流れ、水素及び空気の流れ等を外部から容易に観察したり、赤外線センサーによって濃度を測定したりすることができる。また、単セル１０を組み付けた際に発生する接合不良や欠陥を容易に検出できる、単セル１０の運転中に生じる劣化挙動を容易に解析できるなどの利益も得られる。

２．燃料電池の製造方法
図２は、本発明の燃料電池の製造方法に備えられる工程を概略的に示すフローチャートである。以下、図１及び図２を参照しつつ、本発明の燃料電池の製造方法について具体的に説明する。

図２に示すように、本発明の燃料電池の製造方法は、セパレータ作製工程（工程Ｓ１１）、膜電極構造体作製工程（工程Ｓ１２）、積層工程（工程Ｓ１３）、照射工程（工程Ｓ１４）、及び洗浄工程（Ｓ１５）を備えている。

２．１セパレータ作製工程（工程Ｓ１１）
工程Ｓ１１は、導電性及び光透過性を有するセラミックス材料からなるセパレータを作製する工程である。工程Ｓ１１は、導電性、及び光透過性を有するセパレータ６、６を作製可能であれば、その形態は特に限定されるのもではない。導電性及び光透過性を有するセパレータ６、６を作製する方法の具体例としては、例えば、導電性及び光透過性を有するセラミックス（例えば、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３）を含有する材料を、鋳型を用いて成型するなどして、導電性及び光透過性を有するセパレータ６、６を作製する方法などを挙げることができる。

２．２膜電極構造体作製工程（工程Ｓ１２）
工程Ｓ１２は、電解質膜１の一方の面へアノード触媒層２を形成し、かつ、当該アノード触媒層２が形成されるべき面と反対側の面へカソード触媒層３を形成することにより、電解質膜１とアノード触媒層２とカソード触媒層３とを備えるＭＥＡ４を作製する工程である。工程Ｓ１２は、ＭＥＡ４を作製可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。工程Ｓ１２において、アノード触媒層２を形成する方法の具体例としては、触媒とプロトン伝導性ポリマーとを含有する流動状態の組成物（以下「触媒インク」という。）を、スプレー塗布、刷毛塗り、スクリーン印刷等の方法により電解質膜１の表面へ塗布し、触媒インクに含有される溶剤を揮発させることにより、電解質膜１の表面へアノード触媒層２を形成する形態を挙げることができる。工程Ｓ１２において、カソード触媒層３は、アノード触媒層２と同様の方法により形成することができる。

２．３積層工程（工程Ｓ１３）
工程Ｓ１３は、工程Ｓ１２で作製した膜電極構造体４の両側にガス拡散層５、５（例えば、カーボンペーパー）を配設し、それらを工程Ｓ１１で作製したセパレータ６、６で挟持し、積層体を作製する工程である。このとき、接合部分には光硬化型接着剤７を塗布しておく。

２．４照射工程（工程Ｓ１４）
工程Ｓ１４は、工程Ｓ１３で作製された積層体に光を照射する工程である。積層体に外部から光を照射することで、セパレータ６、６を通して、工程Ｓ１３において塗布された光硬化型接着剤７に光が照射さる。光を照射された光硬化型接着剤７は硬化し、膜電極構造体４、ガス拡散層５、５、及びセパレータ６、６が固定される。光を照射する際、フォトマスクなどを用いることによって、選択的に光を照射することが可能であり、必要な部分のみ光硬化型接着剤７を硬化させることができる。本発明に用いることができる光の波長は、用いる光硬化型接着剤の種類にもよるが、例えば、２５０ｎｍ〜４５０ｎｍ程度である。

２．５洗浄工程（工程Ｓ１５）
工程Ｓ１５は、洗浄することによって、余分な光硬化型接着剤７を除去する工程である。工程Ｓ１５は、余分な光硬化型接着剤７を除去することができれば、その形態は特に限定されるのもではない。余分な光硬化型接着剤７を除去する方法の具体例としては、例えば、積層体の内部を洗浄する場合は、アルコールを含む水を水素や空気の流路に流し洗浄する方法、積層体の外部を洗浄する場合は、アルコールを含む水や有機溶剤を用いて洗浄する方法を挙げることができる。洗浄に用いることができる有機溶剤としては、透明セラミックス材料を侵食しないものであれば良く、例えば、アセトンや酢酸エチルなどが挙げられる。このように、余分な光硬化型接着剤７を除去することによって、光硬化型接着剤７が露出することで生じる問題の発生を抑制することができる。

上記本発明の燃料電池の製造方法の説明では、セパレータ作製工程（工程Ｓ１１）、膜電極構造体作製工程（工程Ｓ１２）、積層工程（工程Ｓ１３）、照射工程（工程Ｓ１４）、及び洗浄工程（Ｓ１５）の順で燃料電池が作製される形態を例示したが、本発明はかかる形態に限定されるものではなく、セパレータ作製工程（工程Ｓ１１）と、膜電極構造体作製工程（工程Ｓ１２）とは、どちらが先であっても良い。

また、これまでの本発明に関する説明では、ＭＥＡ４の両面にガス拡散層５、５が配設される形態を例示したが、本発明はかかる形態に限定されるものではない。ガス拡散層はＭＥＡの一方の面側にのみ備えられても良く、どちらの面側にも備えられなくても良い。ただし、水素及び空気がそれぞれ、アノード及びカソードに均一に供給されるようにするという観点からは、ＭＥＡの両面にガス拡散層が備えられることが好ましい。

また、これまでの本発明に関する説明では、ＭＥＡ４の両側に本発明のセパレータ６、６が配設される形態を例示したが、本発明はかかる形態に限定されるものではない。接合部に塗布された光硬化型接着剤を硬化させるために光を当てることができれば良く、本発明のセパレータがＭＥＡの一方の面側にのみ配設される形態であっても良い。ただし、効率良く光硬化型接着剤を硬化させるという観点からは、ＭＥＡの両面側に本発明のセパレータが配設される形態が好ましい。また、セパレータの接合部位に、光を通さない部材（ガスケットやシール剤など）がある場合など、光硬化型接着剤を硬化させる際にＭＥＡの両面側から光を照射する必要がある場合は、ＭＥＡの両面側に本発明のセパレータを備える。

また、これまでの本発明に関する説明では、ガス拡散層５として、カーボンペーパーを例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、カーボンクロス等を用いることも可能である。本発明で用いられるガス拡散層は、電子伝導性及びガス透過性と、固体高分子膜を備えるＰＥＦＣやダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）等の運転時における環境に耐え得る性質（以下「耐環境性」という。）と、を備えていれば良い。

また、本発明の燃料電池及びその製造方法において、電解質膜１は、ＰＥＦＣやＤＭＦＣ等で使用可能な、プロトン伝導性ポリマーを含有する固体高分子膜であれば、その形態は特に限定されない。電解質膜１に含有されるプロトン伝導性ポリマーの具体例としては、含フッ素高分子を骨格として少なくともスルホン酸基、ホスホン酸基、及びリン酸基のうち一種を有するフッ素系のポリマーや、ポリオレフィンのような炭化水素を骨格とする炭化水素系のポリマー等を挙げることができる。上記フッ素系のポリマーを含有する電解質膜１の具体例としては、Ｎａｆｉｏｎ（「Ｎａｆｉｏｎ」は米国デュポン社の登録商標。）やフレミオン（「フレミオン」は旭硝子株式会社の登録商標）等を挙げることができる。一方、上記炭化水素系のポリマーを含有する電解質膜１の具体例としては、セレミオン等（「セレミオン」は旭硝子株式会社の登録商標）を挙げることができる。

また、本発明の燃料電池及びその製造方法において、アノード触媒層２及びカソード触媒層３に含有される触媒は、ＰＥＦＣやＤＭＦＣの運転時における温度環境下で上記電気化学反応を生じさせることが可能であり、かつ、耐環境性を有する金属粒子であれば、特に限定されない。アノード触媒層２及びカソード触媒層３に含有される触媒の具体例としては、Ｐｔのほか、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｗからなる群より選択される１以上の金属とＰｔとを有するＰｔ合金等を挙げることができる。また、アノード触媒層２及びカソード触媒層３に含有されるプロトン伝導性ポリマーの具体例としては、電解質膜１に含有され得る上記プロトン伝導性ポリマー等を挙げることができる。

単セル１０を概略的に示す断面図である。 本発明の燃料電池の製造方法に備えられる工程を概略的に示すフローチャートである。

符号の説明

１ 電解質膜
２ アノード触媒層
３ カソード触媒層
４ 膜電極構造体
５、５ａ、５ｂ ガス拡散層
６、６ａ、６ｂ セパレータ
７ 光硬化型接着剤
１０ 単セル

Claims (5)

1. 導電性及び光透過性を有するセラミックス材料からなることを特徴とする、燃料電池用セパレータ。
2. 前記セラミックス材料の主成分が１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３であることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用セパレータ。
3. 膜電極構造体及び該膜電極構造体を挟持する一対のセパレータを備えるとともに、前記膜電極構造体及び前記一対のセパレータが光硬化型接着剤によって固定され、
   前記一対のセパレータのうち少なくとも一方が、請求項１又は２に記載の燃料電池用セパレータであることを特徴とする、燃料電池。
4. 膜電極構造体及び該膜電極構造体を挟持する一対のセパレータを備える燃料電池を製造する方法であって、
   導電性及び光透過性を有するセラミックス材料からなるセパレータを作製する、セパレータ作製工程と、
   前記膜電極構造体を作製する、膜電極構造体作製工程と、
   前記膜電極構造体作製工程によって作製された前記膜電極構造体を一対のセパレータで挟持するとともに、光硬化型接着剤を接合部に塗布し、積層体を作成する工程であって、前記一対のセパレータのうち少なくとも一方が、前記セパレータ作製工程によって作製された前記セパレータである、積層工程と、
   前記積層工程によって作製された前記積層体の外部から、前記セパレータの少なくとも一方を通して前記光硬化型接着剤に光を照射する、照射工程と、
   余分な光硬化型接着剤を除去する、洗浄工程と、
   を備えることを特徴とする、燃料電池の製造方法。
5. 前記セパレータ作製工程で用いるセラミックス材料の主成分が１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３であることを特徴とする、請求項４に記載の燃料電池の製造方法。

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