JP2020173899A - 燃料電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】厚みのばらつきによりターミナルプレートと樹脂フレームとセパレータとが重なる接着部の厚みが薄くなった場合でも、接着部に隙間が生ずることなく、適正に接着することができる方法を提供する。【解決手段】ターミナルプレート３１と樹脂フレーム３２とセパレータ３３とが重なる接着部Ｓを挟持する第１凸部１１１、１１２およびターミナルプレート３１とセパレータ３３とが接触する領域を挟持する第２凸部１１３を有する一対の金型１０１、１０２、または、第１凸部２１１、２１２およびターミナルプレート３１の接着部Ｓよりも外周側の領域を挟持する第３凸部２１３、２１４を有する一対の金型２０１、２０２を用いて積層体３０を挟持し、接着部Ｓを加熱する。【選択図】図３

Description

本発明は、ターミナルプレートと樹脂フレームとセパレータとを接着する燃料電池の製造方法に関する。

この種の燃料電池の製造方法として、母材としてのセパレータと、シール部材と、セパレータとを重ねて積層体を形成し、積層体を上金型および下金型で挟んで加熱し接着するものが開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１５−６９８３９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池の製造方法では、上金型および下金型を互いに直接接触させて、その間で積層体を挟み込んでいるので、積層体を構成する構成部品の厚みに大きなばらつきがある場合に、積層体と上金型との間、或いは積層体と下金型との間に隙間ができてしまい、積層体の接着部を十分に加圧することができず、接着部を適正に接着できないことがあるという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、積層体を構成する構成部品の厚みにばらつきがある場合でも、積層体の接着部を十分に加圧することができ、積層体を適正に接着することができる燃料電池の製造方法を提供することを課題とする。

本発明に係る燃料電池の製造方法は、ターミナルプレートと樹脂フレームとセパレータとを接着する燃料電池の製造方法であって、前記ターミナルプレートと前記樹脂フレームと前記セパレータとが重なる接着部を挟持する第１凸部および前記ターミナルプレートと前記セパレータとが接触する領域を挟持する第２凸部を有する一対の金型、または、前記第１凸部および前記ターミナルプレートの前記接着部よりも外周側の領域を挟持する第３凸部を有する一対の金型を用いて、前記ターミナルプレートと前記樹脂フレームと前記セパレータとが積層された積層体を挟持し、前記接着部を加熱することを特徴とする。

本発明に係る燃料電池の製造方法は、第１凸部および第２凸部を有する一対の金型、または、第１凸部および第３凸部を有する一対の金型を用いて積層体を挟持し、接着部を加熱することによって接着する方法であり、第１凸部は、ターミナルプレートと樹脂フレームとセパレータとが重なる接着部を挟持し、第２凸部は、ターミナルプレートとセパレータとが接触する領域を挟持し、第３凸部は、ターミナルプレートの接着部よりも外周側の領域を挟持する構成を有している。

本発明に係る燃料電池の製造方法によれば、一対の金型を互いに直接接触させず、第１凸部によって接着部を挟持し、かつ、第２凸部によってターミナルプレートとセパレータとが接触する領域を挟持した状態を定寸とすることができる。また、本発明に係る燃料電池の製造方法によれば、一対の金型を互いに直接接触させず、第１凸部によって接着部を挟持し、かつ、第３凸部によってターミナルプレートの接着部よりも外周側の領域を挟持した状態を定寸とすることができる。

したがって、ターミナルプレートの厚みにばらつきが生じても、厚みや厚みのばらつきに影響されることなく、積層体の接着部を十分に加圧し、積層体を適正に接着することができる。そして、第１凸部および第２凸部を有する一対の金型を用いる場合、第２凸部でターミナルプレートとセパレータとが接触する領域を挟持するので、第１凸部で接着部を挟持する際に、かかる領域においてセパレータを押さえることができ、セパレータに反りが発生するのを防ぐことができる。

本発明によれば、積層体を構成する構成部品の厚みにばらつきがある場合でも、積層体の接着部を十分に加圧することができ、積層体を適正に接着することができる燃料電池の製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る燃料電池の製造方法における燃料電池セルの分解斜視図。 本発明の実施形態に係る燃料電池の製造方法における積層体の分解斜視図。 本発明の実施形態に係る燃料電池の製造方法における金型と積層体の断面図。 本発明の実施形態に係る燃料電池の製造方法における積層体作製工程を説明する図であり、図４（ａ）は、積層体の各構成要素の断面図を示し、図４（ｂ）は、積層体の断面図を示し、図４（ｃ）は、金型にセットされた積層体および金型の断面図を示し、図４（ｄ）は、積層体が金型により加圧され加熱されている状態の積層体および金型の断面図を示す。 本発明の実施形態に係る燃料電池の製造方法における積層体の図であり、図５（ａ）は、厚み測定箇所を示し、図５（ｂ）は、厚み測定データの平均値の棒グラフを示す。 本発明の実施形態の変形例１に係る燃料電池の製造方法における金型と積層体の断面図。 本発明の実施形態の他の変形例２に係る燃料電池の製造方法における金型と積層体の断面図。 従来の燃料電池の製造方法における金型と積層体の断面図。

本発明に係る燃料電池の製造方法を適用した実施形態に係る燃料電池１０の製造方法について図面を参照して説明する。

燃料電池１０は、複数の燃料電池セル２０と、一対の積層体３０とにより構成されている。一方の積層体３０は、積層された複数の燃料電池セル２０の分配器側の一方端部に設けられ、他方の積層体３０は、積層された複数の燃料電池セル２０の他方端部に設けられている。

燃料電池セル２０は、図１に示すように、膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ：Membrane Electrode ＆ Gas Diffusion Layer Assembly、以下ＭＥＧＡという。）２１と、カソード側セパレータ２２と、アノード側セパレータ２３と、シール部材２４とにより構成されている。なお、実施形態に係る燃料電池セル２０のカソード側セパレータ２２およびアノード側セパレータ２３は、それぞれ本発明に係る燃料電池の製造方法のセパレータに対応する。

ＭＥＧＡ２１は、図示しない膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly、以下ＭＥＡという。)と、カソード側ガス拡散層（ＧＤＬ：Gas Diffusion Layer、以下ＧＤＬという。）と、アノード側ＧＤＬとにより構成されている。

ＭＥＡは、図示しない電解質膜と、カソード側触媒層と、アノード側触媒層との接合体である。電解質膜は、パーフルオロスルホン酸（ＰＦＳＡ）アイオノマーなどの固体高分子材料である高分子電解質樹脂によって構成されており、イオン伝導性を有する高分子膜を電解質とするイオン交換膜からなる。電解質膜は、電子および気体の流通を阻止するとともに、プロトンをアノード側触媒層からカソード側触媒層に移動させる機能を有している。

カソード側触媒層は、白金や白金合金などの触媒を担持した導電性の担体からなり、例えば、触媒担持カーボン粒子などのカーボン粒子を、プロトン伝導性を有するアイオノマーで被覆して形成された電極触媒層からなる。なお、アイオノマーは、電解質膜と同質のフッ素系樹脂などの固体高分子材料である高分子電解質樹脂からなり、その有するイオン交換基によりプロトン伝導性を有する。カソード側触媒層は、プロトンと電子と酸素から水を生成する機能を有している。

アノード側触媒層は、カソード側触媒層と同様の材料によって構成されているが、カソード側触媒層と異なり、水素ガス（Ｈ_２）をプロトンと電子に分解する機能を有している。

カソード側ＧＤＬは、ガス透過性および導電性を有する材料、例えば、カーボンペーパーなどの炭素繊維や黒鉛繊維などの多孔質の繊維基材によって構成されている。カソード側ＧＤＬは、カソード側触媒層の外側に接合されており、酸化剤ガスとしての空気を拡散させて均一にし、カソード側触媒層に行き渡らせる機能を有している。

アノード側ＧＤＬは、カソード側ＧＤＬと同様に、ガス透過性および導電性を有する材料、例えば、カーボンペーパーなどの炭素繊維や黒鉛繊維などの多孔質の繊維基材によって構成されている。アノード側ＧＤＬは、アノード側触媒層の外側に接合されており、燃料ガスとしての水素ガスを拡散させて均一にし、アノード側触媒層に行き渡らせる機能を有している。

カソード側セパレータ２２は、鉄鋼板、ステンレス鋼板およびアルミニウム板などの厚さが０．１ｍｍ程度の金属板によって構成されている。カソード側セパレータ２２は、カソード側ＧＤＬおよびシール部材２４の接着領域に接着されており、カソード側ＧＤＬの表面に沿って酸化剤ガスとしての空気を流す酸化剤ガス流路が形成されている。なお、カソード側セパレータ２２の材料は、チタン（Ｔｉ）やステンレス（ＳＵＳ）などの耐食性材料であってもよい。

カソード側セパレータ２２の表面は、チタン（Ｔｉ）薄膜が形成され、チタン薄膜に炭素層が形成されている。また、カソード側セパレータ２２には、酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却水が流通するマニホールド２２ａが貫通して形成されている。

アノード側セパレータ２３は、カソード側セパレータ２２と同様、鉄鋼板、ステンレス鋼板およびアルミニウム板などの厚さが０．１ｍｍ程度の金属板によって構成されている。アノード側セパレータ２３は、アノード側ＧＤＬおよびシール部材２４の接着領域に接合されており、アノード側ＧＤＬの表面に沿って燃料ガスとしての水素を流す燃料ガス流路が形成されている。

アノード側セパレータ２３の表面は、カソード側セパレータ２２の表面と同様、表面にチタン（Ｔｉ）薄膜が形成され、チタン薄膜に炭素層が形成されている。また、アノード側セパレータ２３には、カソード側セパレータ２２と同様、酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却水が流通するマニホールド２３ａが貫通して形成されている。なお、アノード側セパレータ２３の材料は、チタン（Ｔｉ）やステンレス（ＳＵＳ）などの耐食性材料であってもよい。

シール部材２４は、合成樹脂材料を用いて枠状に形成されたコア材と、コア材の表面および裏面に形成された熱可塑性の接着層を有する３層構造を有している。シール部材２４は、カソード側セパレータ２２およびアノード側セパレータ２３を接着するとともに、ＭＥＧＡ２１を構成する電解質膜と接合されている。シール部材２４は、燃料極の水素ガス（Ｈ_２）や空気極の酸素ガス（Ｏ_２）が、微量ながら電解質膜を通過してしまうという、いわゆるクロスリークや触媒電極同士の電気的短絡を防ぐための機能を有している。

また、シール部材２４には、カソード側セパレータ２２およびアノード側セパレータ２３と同様、酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却水が流通するマニホールド２４ａが貫通して形成されている。

積層体３０は、図２に示すように、ターミナルプレート３１と、樹脂フレーム３２と、カソード側セパレータ２２またはアノード側セパレータ２３（以下、単にセパレータ３３という）とにより構成されている。

ターミナルプレート３１は、母材としてのプレート４１と、端子４２とを有しており、複数の燃料電池セル２０で発電された電力を端子４２を介して燃料電池１０の電力の供給先に給電するように構成されている。

プレート４１は、セパレータ３３と同様の形状を有している。また、プレート４１には、樹脂フレーム３２およびセパレータ３３と同様、酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却水が流通するマニホールド４１ａが貫通して形成されている。

プレート４１の板厚公差は、１００μｍ〜４００μｍである。

プレート４１は、複数の燃料電池セル２０で発電された電流を沿面方向に流すことにより発生するジュール熱を抑える機能を有している。なお、プレート４１は、チタン（Ｔｉ）以外の材料によって構成されていてもよい。例えば、ステンレス鋼板（ＳＵＳ）などの耐食性材料、アルミニウム板（Ａｌ）や銅板（Ｃｕ）などの導電性材料によって構成されていてもよい。

また、プレート４１は、ターミナルプレート３１に隣接する図示しない締結部品のスタックマニホールドのたわみを吸収しつつ、できる限りフラットな状態で、荷重を付与することができるように、厚みが確保されている。なお、セパレータ３３は厚みが０．１ｍｍ程度なので、プレート４１と比較してジュール熱を抑える機能は低く、耐えることができる荷重も低い。

端子４２は、アルミニウム（Ａｌ）の板材からなり、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ：Friction Stir Welding ）により、プレート４１の縁部に接合されている。端子４２は、プレート４１に対して電気的に接続されている。

樹脂フレーム３２は、シール部材２４と同様、合成樹脂で枠状に形成されたコア材と、コア材の表面および裏面に形成された熱可塑性の接着層を有する３層構造を有している。樹脂フレーム３２は、ターミナルプレート３１とセパレータ３３を接着するように構成されている。また、樹脂フレーム３２には、セパレータ３３と同様、酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却水が流通するマニホールド３２ａが貫通して形成されている。

次いで、本実施形態に係る燃料電池１０の製造方法について、図面を参照して説明する。

燃料電池１０の製造方法は、燃料電池セル２０を作製する公知のセル化工程と、積層体３０を作製する積層体作製工程と、セル化工程で作製された燃料電池セル２０と、積層体作製工程で作製された積層体３０とを積層し締結部品で締結する公知のスタック化工程とを含む。

本実施形態に係る燃料電池１０の製造方法では、セル化工程およびスタック化工程は、公知の工程からなり、積層体作製工程に特徴があるので、以下、積層体作製工程について図面を参照して説明する。

積層体作製工程は、積層工程と、セット工程と、プレス工程とを含んでおり、金型１００を用いて積層体３０の作製が行われる。

金型１００は、図３に示すように、上金型１０１および下金型１０２を有している。上金型１０１は、下金型１０２に対向する面から下金型１０２に接近する方向に突出する第１凸部１１１、１１２と、第１凸部１１１、１１２の間で下金型１０２に対向する面から下金型１０２に接近する方向に突出する第２凸部１１３とを有している。

第１凸部１１１、１１２は、上金型１０１の下降により、積層体３０の接着部Ｓを下金型１０２との間で挟持し、加圧する形状を有する。積層体３０の接着部Ｓには、積層体３０の構成要素であるセパレータ３３と樹脂フレーム３２とターミナルプレート３１とが重なり合っている。そして、第２凸部１１３は、上金型１０１の下降により、下金型１０２との間で積層体３０のターミナルプレート３１とセパレータ３３とが接触する領域を挟持する形状を有する。

下金型１０２は、静止部材に設置されており、上金型１０１に対向する平坦な上面１０２ａを有している。下金型１０２の上面１０２ａには、積層体３０のターミナルプレート３１が載置される。下金型１０２は、上金型１０１の第１凸部１１１、１１２と協働して積層体３０の接着部Ｓを挟持し、加圧するように構成されている。また、下金型１０２は、上金型１０１の第２凸部１１３と協働して、積層体３０のターミナルプレート３１とセパレータ３３とが接触する領域を挟持するように構成されている。

積層工程においては、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、積層体３０の構成要素であるターミナルプレート３１と、樹脂フレーム３２と、セパレータ３３とが積層される。セット工程においては、図４（ｃ）に示すように、積層体３０が下金型１０２の上面１０２ａに載置される。

プレス工程においては、上金型１０１が下金型１０２に向かって下降し、上金型１０１の第１凸部１１１、１１２によりターミナルプレート３１と樹脂フレーム３２とセパレータ３３とが重なる接着部Ｓを挟持し、第２凸部１１３によりターミナルプレート３１とセパレータ３３とが接触する領域を挟持し、接着部Ｓを加熱する。

積層体３０の接着部Ｓでは、上金型１０１および下金型１０２による加圧および加熱により、樹脂フレーム３２の表面および裏面に形成された各接着層が溶解して、樹脂フレーム３２とセパレータ３３との間、及び、ターミナルプレート３１と樹脂フレーム３２との間が接着される。これにより、接着部Ｓにおいてセパレータ３３と樹脂フレーム３２とターミナルプレート３１が接着されて一体に固定された積層体３０が作製される。

以上のように構成された実施形態に係る燃料電池１０の製造方法の効果について説明する。

本実施形態に係る燃料電池１０の製造方法は、ターミナルプレート３１と樹脂フレーム３２とセパレータ３３からなる積層体３０を接着する燃料電池の製造方法であって、第１凸部１１１、１１２および第２凸部１１３を有する一対の金型１０１、１０２を用いて積層体３０を挟持し、接着部Ｓを加熱することによって接着する。第１凸部１１１、１１２は、ターミナルプレート３１と樹脂フレーム３２とセパレータ３３とが重なる接着部Ｓを挟持し、第２凸部１１３は、ターミナルプレート３１とセパレータ３３とが接触する領域を挟持する。そして、第１凸部１１１、１１２と下金型１０２との間に挟持した積層体３０の接着部Ｓを加圧するとともに加熱する処理を行う。

本実施形態に係る燃料電池１０の製造方法によれば、一対の金型１０１、１０２を互いに直接接触させず、第１凸部１１１、１１２によって接着部Ｓを挟持し、かつ、第２凸部１１３によってターミナルプレート３１とセパレータ３３とが接触する領域を挟持した状態を定寸とすることができる。

したがって、ターミナルプレート３１の厚みにばらつきが生じても、厚みや厚みのばらつきに影響されることなく、積層体３０の接着部Ｓを十分に加圧し、積層体３０を適正に接着することができる。そして、第１凸部１１１、１１２および第２凸部１１３を有する一対の金型１０１、１０２を用いる場合、第２凸部１１３でターミナルプレート３１とセパレータ３３とが接触する領域を挟持するので、第１凸部１１１、１１２で接着部Ｓを挟持する際に、かかる領域においてセパレータ３３を押さえることができ、セパレータ３３に反りが発生するのを防ぐことができる。

なお、本実施形態に係る燃料電池１０の製造方法により、積層体３０を作製し、積層体３０の接着部Ｓの厚みを測定し、測定された厚みが、規格に定められている６０μｍの範囲内にあるか否かを検証した。積層体３０の厚みは、図５（ａ）に示すように、Ｐ１からＰ２６までの２６箇所で測定した。

測定した結果、図５（ｂ）に示すように、Ｐ１からＰ２６までの２６箇所のすべての箇所において、接着部Ｓの厚みは６０μｍの範囲内にあり、厚みのばらつきは、約３０μｍ程度であった。厚みの平均値は、６０μｍの範囲の中心部分に位置していた。その結果、Ｐ１からＰ２６までの２６箇所で、本実施形態に係る燃料電池１０の製造方法の効果が得られることが確認された。

また、本実施形態に係る燃料電池１０の製造方法は、従来の燃料電池の製造方法における問題を解消することができるという効果が得られた。即ち、従来の燃料電池の製造方法においては、図８に示すように、ターミナルプレート１と、樹脂フレーム２と、セパレータ３とからなる積層体４は、金型５により積層方向に加圧され加熱されて接着されるように構成されている。

金型５は、実施形態の金型１００とは、構造が異なり、上金型６と下金型７とが直接当接することで積層体４を接着する構造、いわゆる定寸接着がなされる構造となっている。この金型５においては、積層体４を接着する際に、上金型６と下金型７とが当接するまで加圧がなされるので、積層体４の厚みが、許容される厚みの範囲よりも大きい場合には、接着部Ｓに過大な圧力が作用してしまうという問題がある。一方、積層体４の厚みが、許容される厚みの範囲よりも小さい場合には、接着部Ｓに隙間ができて、接着がなされないことがあるという問題がある。

具体的には、積層体４の厚みの許容範囲が、例えば、±３０μｍ、レンジとしては６０μｍとなっている場合に、ターミナルプレート１の公差が±１００〜４００μｍであるので、ターミナルプレートの公差だけで積層体４の厚みの許容範囲の±３０μｍを著しく超えてしまうことになる。

積層体４が、厚みの許容範囲を超えてしまうと、積層体４は、いわゆる接着ばらつきが不成立となってしまう。即ち、積層体４の厚みのばらつきが大きくなり、適正な接着ができないことになってしまう。適正な接着ができないと、接着強度不足による水素ガス、エアおよび冷却水のリークが発生するおそれがある。

このような従来の燃料電池の製造方法に対して、本実施形態に係る燃料電池１０の製造方法は、上金型１０１と下金型１０２とが直接接触することはなく、積層体３０の積層方向における厚みのばらつきが生じても、厚みや厚みのばらつきに影響されることなく、上金型１０１の第１凸部１１１、１１２と下金型１０２で積層体３０の各構成要素が重なる接着部Ｓが挟持される。接着部Ｓが挟持された状態で、接着部位が加圧および加熱されるので、接着部Ｓが適正に接着され、従来の燃料電池の製造方法における問題が解消されるという効果が得られる。

なお、本実施形態に係る燃料電池１０の製造方法においては、金型１００により積層体３０を接着する場合について説明した。しかしながら、本発明に係る燃料電池の製造方法においては、金型１００により積層体３０を接着する方法以外の方法でもよい。

例えば、金型１００の代わりに、金型２００や金型３００を用いてもよい。以下、金型２００により積層体３０を接着する構造で構成した変形例１、および金型３００により積層体３０Ａを接着する構造で構成した変形例２について図面を参照して説明する。なお、本実施形態に係る燃料電池１０の製造方法と同様の構成については同一の符号を用いて、詳細な説明は省略する。

（変形例１）
本実施形態の変形例１に係る燃料電池１０の製造方法について図面を参照して説明する。

変形例１に係る燃料電池１０の製造方法においては、積層体３０は、金型２００により接着される。金型２００は、図６に示すように、上金型２０１および下金型２０２を有している。上金型２０１は、下金型２０２に対向する面から下金型２０２に接近する方向に突出する第１凸部２１１、２１２と、第１凸部２１１、２１２の外周側で、下金型２０２に対向する面から下金型２０２に接近する方向に突出する第３凸部２１３、２１４とを有している。

第１凸部２１１、２１２は、上金型２０１の下降により、積層体３０の接着部Ｓを下金型２０２との間に挟持し、加圧する形状を有する。そして、第３凸部２１３、２１４は、上金型２０１の下降により、下金型２０２との間に積層体３０のターミナルプレート３１を挟持する形状を有する。金型２００は、第３凸部２１３、２１４の各先端が、ターミナルプレート３１の上面に当接し、当接部分が、いわゆる金型２００の定寸部として構成されている。

下金型２０２は、静止部材に設置されており、上金型２０１に対向する平坦な上面２０２ａを有している。下金型２０２の上面２０２ａには、積層体３０のターミナルプレート３１が載置される。下金型２０２は、上金型２０１の第１凸部２１１、２１２と協働して積層体３０の接着部Ｓを挟持し、加圧するように構成されている。また、下金型２０２は、上金型２０１の第３凸部２１３、２１４と協働して、積層体３０のターミナルプレート３１を挟持するように構成されている。

積層体３０は、実施形態に係る燃料電池１０の製造方法における積層体作製工程と同様の工程を経て接着される。

以上のように構成された実施形態の変形例１に係る燃料電池１０の製造方法の効果について説明する。

変形例１に係る燃料電池１０の製造方法は、第１凸部２１１、２１２および第３凸部２１３、２１４を有する一対の金型２０１、２０２を用いて積層体３０を挟持し、接着部Ｓを加熱することによって接着する。第１凸部２１１、２１２は、ターミナルプレート３１と樹脂フレーム３２とセパレータ３３とが重なる接着部Ｓを挟持し、第３凸部２１３、２１４は、ターミナルプレート３１の接着部Ｓよりも外周側の領域を挟持する。そして、第１凸部２１１、２１２と下金型２０２との間に挟持した積層体３０の接着部Ｓを加圧するとともに加熱する処理を行う。

変形例１に係る燃料電池１０の製造方法によれば、第１凸部２１１、２１２によってターミナルプレート３１を挟持し、かつ、第３凸部２１３、２１４によってターミナルプレート３１を挟持した状態を定寸とすることができる。

この構成により、上金型２０１と下金型２０２とが直接接触することはなく、積層体３０の積層方向における樹脂フレーム３２およびセパレータ３３の厚みにばらつきが生じても、厚みのばらつきの範囲は小さく、規定のばらつきの範囲内に収まるので、接着部Ｓおよび接着部Ｓよりも外周側の領域が、上金型２０１の第１凸部２１１、２１２および第３凸部２１３、２１４により隙間なく適正に挟持されるという効果が得られる。

接着部Ｓおよび接着部Ｓよりも外周側の領域が適正に挟持された状態で、接着部Ｓが加圧され加熱されるので、接着部Ｓにおける樹脂フレーム３２が溶解し、ターミナルプレート３１と樹脂フレーム３２とが接着され、樹脂フレーム３２とセパレータ３３とが適正に接着されるという効果が得られる。

（変形例２）
本実施形態の変形例２に係る燃料電池１０の製造方法について図面を参照して説明する。

変形例２に係る燃料電池１０の製造方法においては、積層体３０Ａが、ターミナルプレート３１と、樹脂フレーム３２と、セパレータ３３Ａとにより構成されている。セパレータ３３Ａは、図７に示すように、接着部Ｓの外側に、さらに樹脂フレーム３２の接着層の食切り部分Ｋを押圧する押圧部位Ｏを有している。押圧部位Ｏは、接着層の食切り部分Ｋを介して後述する上金型３０１がターミナルプレート３１に突き当たる定寸部となっている。

積層体３０Ａは、金型３００により接着される。金型３００は、図７に示すように、上金型３０１および下金型３０２を有している。上金型３０１は、下金型３０２に対向する面から下金型３０２に接近する方向に突出する第１凸部３１１、３１２と、第１凸部３１１、３１２の外周側で、下金型３０２に対向する面から下金型３０２に接近する方向に突出する第３凸部３１３、３１４とを有している。

第１凸部３１１、３１２は、上金型３０１の下降により、積層体３０の接着部Ｓを下金型３０２との間に挟持し、加圧する形状を有する。そして、第３凸部３１３、３１４は、上金型３０１の下降により、下金型３０２との間に積層体３０のターミナルプレート３１と樹脂フレーム３２とセパレータ３３Ａを挟持する形状を有する。第３凸部３１３、３１４は、それぞれ押圧部位Ｏに当接し、先端で押圧部位Ｏを下金型３０２の方向に押圧するように構成されている。金型３００は、第３凸部３１３、３１４の各先端が、セパレータ３３Ａの上面に当接し、当接部分が、いわゆる金型３００の定寸部として構成されている。

下金型３０２は、静止部材に設置されており、上金型３０１に対向する平坦な上面３０２ａを有している。下金型３０２の上面３０２ａには、積層体３０Ａのターミナルプレート３１が載置される。下金型３０２は、上金型３０１の第１凸部３１１、３１２と協働して積層体３０Ａの接着部Ｓを挟持し、加圧するように構成されている。また、下金型３０２は、上金型３０１の第３凸部３１３、３１４と協働して積層体３０Ａの押圧部位Ｏを挟持するように構成されている。

積層体３０Ａは、実施形態に係る燃料電池１０の製造方法における積層体作製工程と同様の工程を経て接着される。

以上のように構成された実施形態の変形例２に係る燃料電池１０の製造方法の効果について説明する。

変形例２に係る燃料電池１０の製造方法は、第１凸部３１１、３１２および接着部Ｓよりも外周側の押圧部位Ｏを挟持する第３凸部３１３、３１４を有する一対の金型３０１、３０２を用いて積層体３０Ａを挟持し、接着部Ｓを加熱することによって接着する。第１凸部３１１、３１２は、ターミナルプレート３１と樹脂フレーム３２とセパレータ３３Ａとが重なる接着部Ｓを挟持し、第３凸部３１３、３１４は、積層体３０Ａの押圧部位Ｏを挟持する。そして、第１凸部３１１、３１２と下金型３０２との間に挟持した積層体３０Ａの接着部Ｓを加圧するとともに加熱する処理を行う。

変形例２に係る燃料電池１０の製造方法によれば、第１凸部３１１、３１２によって接着部Ｓを挟持し、かつ、第３凸部３１３、３１４によって積層体３０Ａの押圧部位Ｏを挟持した状態を定寸とすることができる。

この構成により、上金型３０１と下金型３０２とが直接接触することはなく、積層体３０Ａの積層方向における積層体３０Ａの厚みにばらつきが生じても、厚みおよび厚みのばらつきの影響を受けることなく、接着部Ｓおよび押圧部位Ｏが、第１凸部３１１、３１２および第３凸部３１３、３１４により、隙間なく適正に挟持されるという効果が得られる。

接着部Ｓおよび押圧部位Ｏが適正に挟持された状態で、接着部Ｓが加圧され加熱されるので、接着部Ｓにおける樹脂フレーム３２が溶解し、ターミナルプレート３１と樹脂フレーム３２とが接着され、樹脂フレーム３２とセパレータ３３Ａとが適正に接着されるという効果が得られる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

１０・・・燃料電池、２０・・・燃料電池セル、２１・・・ＭＥＧＡ、２２・・・カソード側セパレータ（セパレータ）、２２ａ，２３ａ，２４ａ，３２ａ，４１ａ・・・マニホールド、２３・・・アノード側セパレータ（セパレータ）、２４・・・シール部材、３０，３０Ａ・・・積層体、３１・・・ターミナルプレート、３２・・・樹脂フレーム、３３，３３Ａ・・・セパレータ、４１・・・プレート、４２・・・端子、１００，２００，３００・・・金型、１０１，２０１，３０１・・・上金型、１０２，２０２，３０２・・・下金型、１０２ａ，２０２ａ，３０２ａ・・・上面、１１１，１１２，２１１，２１２，３１１，３１２・・・第１凸部、１１３・・・第２凸部、２１３，２１４，３１３，３１４・・・第３凸部、Ｓ・・・接着部位

Claims (1)

1. ターミナルプレートと樹脂フレームとセパレータとを接着する燃料電池の製造方法であって、
   前記ターミナルプレートと前記樹脂フレームと前記セパレータとが重なる接着部を挟持する第１凸部および前記ターミナルプレートと前記セパレータとが接触する領域を挟持する第２凸部を有する一対の金型、または、
   前記第１凸部および前記ターミナルプレートの前記接着部よりも外周側の領域を挟持する第３凸部を有する一対の金型を用いて、
   前記ターミナルプレートと前記樹脂フレームと前記セパレータとが積層された積層体を挟持し、前記接着部を加熱することを特徴とする燃料電池の製造方法。