JP5817547B2 - 燃料電池の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、燃料電池に関する。

燃料電池は、通常、電解質膜の両面に、燃料電池反応を促進するための触媒を担持させた電極（以下、「触媒電極」とも呼ぶ）が配置された発電体である膜電極接合体を備える（下記特許文献１等）。膜電極接合体の両面には、反応ガスを拡散させて触媒電極の全体に行き渡らせるためのガス拡散層が配置される。一般に、膜電極接合体の外周端部は、ガス拡散層の外周端部より突出されており、その膜電極接合体の外周端部には、反応ガスの漏洩（いわゆるクロスリーク）や、触媒電極同士の電気的短絡が抑制されるようにシール部が一体的に形成される。

ところで、そのシール部を形成する際には、ガス拡散層から突出した膜電極接合体の端部部位を十分に支持することができず、シール部を形成するための加熱や、シール部を形成するための材料の流動によって、当該部位に撓みなどの変形を生じさせてしまう場合があった。そうした膜電極接合体の変形は、膜電極接合体を貫通する裂傷や、シール部の欠陥部位を生じさる原因となっていた。

特開２０１０−１４０６８２号公報

本発明は、燃料電池の製造工程において、膜電極接合体を保護しつつシール部を形成する技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
燃料電池の製造方法であって、
（ａ）膜電極接合体の両面に、反応ガスを拡散するための第１と第２のガス拡散層が配置されている膜電極拡散層接合体であって、前記膜電極接合体の外周端部が、少なくとも前記第１のガス拡散層の外周端部より突出している膜電極拡散層接合体を準備する工程と、
（ｂ）前記第１のガス拡散層の外周端部より突出している前記膜電極接合体の外周端部上に、樹脂部材を配置し、前記膜電極拡散層接合体および前記樹脂部材を、第１と第２のセパレータによって狭持する工程と、
（ｃ）前記第１と第２のセパレータを狭持方向に押圧しつつ加熱することにより、前記樹脂部材を熱溶融させて、前記第１と第２のセパレータを一体的に接着するとともに、前記膜電極拡散層接合体の外周をシールする接着シール部を形成する工程と、
を備える、製造方法。
この製造方法によれば、接着シール部を形成するための樹脂部材の熱溶融工程において、第１のガス拡散層から突出した膜電極接合体の外周端部を、当該樹脂部材によって固定しておくことができる。従って、膜電極接合体の外周端部が加熱や樹脂部材の流動により変形してしまうことが抑制され、膜電極接合体の変形によって接着シール部のシール性が低下してしまうことが抑制される。

［適用例２］
適用例１記載の製造方法であって、前記工程（ｂ）は、前記第１のガス拡散層の外周端部と接触するように、前記樹脂部材を配置する工程を含む、製造方法。
この製造工程によれば、第１のガス拡散層の外周端部が確実にシールされるように接着シール部を形成することができる。

［適用例３］
適用例１または適用例２記載の製造方法であって、前記工程（ｂ）は、前記第１のセパレータと前記第１のガス拡散層との間に、反応ガスの流路として機能するガス流路部材を配置する工程を含み、前記第１のガス拡散層には、前記ガス流路部材の外周において熱溶融した前記樹脂部材が流入するための凹部が、前記樹脂部材を配置する前に予め設けられている、製造方法。
この製造方法によれば、工程（ｃ）において熱溶融した樹脂部材の余剰分が、ガス流路部材と第１のセパレータとの間や、ガス流路部材の内部などの予定外の部位へと侵入してしまうことを、樹脂部材の逃げ部として機能する凹部によって抑制することができる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池の製造方法および製造装置、それらの方法または装置の機能を実現するための制御方法および制御装置、コンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。また、本発明は、例えば、上記の製造方法で製造された燃料電池、その燃料電池を備えた燃料電池システム、その燃料電池システムを搭載した車両等の形態で実現することができる。

燃料電池の構成を示す概略図。 燃料電池の製造工程のうちの単セルの製造工程を工程順に示す模式図。 本実施例の比較例としての単セルの製造工程を説明するための模式図。 本発明の第２実施例としての単セルの製造工程の一部を工程順に示す模式図。 第２実施例の他の構成例を説明するための模式図。 第２実施例の他の構成例を説明するための模式図。 第３実施例としての単セルの製造工程の一部を工程順に示す模式図。

A．第１実施例：
図１は本発明の一実施例としての燃料電池スタックの構成を示す概略図である。この燃料電池スタック１００は、反応ガスとして水素と酸素の供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池スタック１００は、発電モジュールである単セル１１０が複数積層されたスタック構造を有する。単セル１１０は、膜電極接合体１１の両面にそれぞれガス拡散層１２，１３が配置された膜電極拡散層接合体１０と、膜電極拡散層接合体１０を狭持する２枚のセパレータ２０，３０と、を備える。

膜電極接合体１１は、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す固体高分子薄膜である電解質膜の両面に触媒電極（図示せず）が配置された発電体である。電解質膜は、例えば、フッ素樹脂系のイオン交換膜によって構成することができる。

触媒電極は、燃料電池反応を促進するための触媒（例えば白金（Ｐｔ）など）を担持させた電極であり、電解質膜に触媒インクを塗布することにより形成することができる。ここで、「触媒インク」とは、溶媒に触媒を担持した導電性粒子（例えば触媒担持カーボン）と、電解質膜と同種の化合物であるアイオノマーと、を分散させた混合溶液を意味する。なお、触媒電極は、フィルム基材などに、触媒インクを塗布・乾燥させて形成した薄膜を、電解質膜に転写することにより形成することも可能である。

ガス拡散層１２，１３は、反応ガスを拡散させて、触媒電極全体に行き渡らせるための層である。ガス拡散層１２，１３は、炭素繊維や黒鉛繊維など、導電性およびガス透過性・ガス拡散性を有する多孔質の繊維基材により構成することができる。なお、膜電極拡散層接合体１０では、触媒電極と、ガス拡散層１２，１３とで、電極が構成されているものと解釈することもできる。

ここで、本実施例の膜電極拡散層接合体１０では、膜電極接合体１１のサイズとアノード側のガス拡散層１３のサイズとをほぼ同じとし、カソード側のガス拡散層１２のサイズを膜電極接合体１１のサイズより小さく構成してある。そして、膜電極接合体１１の全外周端部の位置と、アノード側のガス拡散層１３の全外周端部の位置とをほぼ揃え、カソード側のガス拡散層１２の全外周端部の位置が、膜電極接合体１１の外周端部より内側となるように積層してある。

このように、本実施例の膜電極拡散層接合体１０では、膜電極接合体１１の外周端部をカソード側のガス拡散層１２の外周端部より突出させることにより、カソード側のガス拡散層１２の外周端部とアノード側のガス拡散層１３の外周端部とを離間させてある。これによって、接着シール部４０が形成されたときに、２つのガス拡散層１２，１３の外周端部同士の接触による電気的短絡の発生が抑制される。また、カソード側とアノード側との間での反応ガスの漏洩、即ち、反応ガスが燃料電池反応に用いられることなく、供給された側とは反対側の電極へと移動してしまう、いわゆるクロスリークの発生が抑制される。

２枚のセパレータ２０，３０はそれぞれ、膜電極拡散層接合体１０のカソード側と、アノード側とに配置される。以下、カソード側のセパレータ２０を「カソードセパレータ２０」とも呼び、アノード側のセパレータ３０を「アノードセパレータ３０」とも呼ぶ。各セパレータ２０，３０は、導電性を有するガス不透過の板状部材（例えば金属板）によって構成することができる。なお、カソードセパレータ２０またはアノードセパレータ３０の外側の面には、冷媒のための流路が設けられるが、その図示及び説明は省略する。

さらに、本実施例の単セル１１０では、カソード側のガス拡散層１２とカソードセパレータ２０との間に、反応ガスの流路として機能するガス流路部材２５が配置されている。ガス流路部材２５は、例えば、エキスパンドメタルなど、導電性を有する板状部材（金属板など）を多孔質に加工した部材や、発泡金属材料などの通気性を有する多孔質導電性部材によって構成することができる。

また、本実施例の単セル１１０では、２枚のセパレータ２０，３０に挟まれた、膜電極拡散層接合体１０とガス流路部材２５の外周の領域に、接着シール部４０が設けられている。接着シール部４０は、膜電極拡散層接合体１０と、２枚のセパレータ２０，３０と、ガス流路部材２５とをそれぞれ接着して一体化する接着層として機能する。また、接着シール部４０は、膜電極拡散層接合体１０の外周端部と、ガス流路部材２５の外周端部とを被覆して、膜電極拡散層接合体１０に供給された反応ガスが外部に漏洩してしまうことを防止するシール層として機能する。

ここで、燃料電池スタック１００には、反応ガスおよび排ガスのためのマニホールド５１〜５４が設けられている。具体的には、燃料電池スタック１００には、酸素の供給用マニホールド５１と、水素の供給用マニホールド５２と、カソード排ガスの排出用マニホールド５３と、アノード排ガスの排出用マニホールド５４とが設けられている。

各マニホールド５１〜５４は、膜電極拡散層接合体１０の外周の領域において、各単セル１１０のセパレータ２０，３０と、接着シール部４０とを、単セル１１０の積層方向に沿って貫通する、互いに平行な貫通孔として形成されている。各供給用マニホールド５１，５２と、対応する各排出用マニホールド５３，５４とは膜電極拡散層接合体１０を挟んで互いに反対側に設けられている。また、水素供給用マニホールド５１と、酸素供給用マニホールド５２とは膜電極拡散層接合体１０を挟んで互いに反対側に設けられている。

なお、燃料電池スタック１００では、各単セル１１０の接着シール部４０の内部に、各マニホールド５１〜５４と、ガス拡散層１２，１３との間のガス流路を形成するための流路部材が配置されるが、その図示や詳細な説明は省略する。また、燃料電池スタック１００では、冷媒のためのマニホールドが、反応ガスのための各マニホールド５１〜５４と並列に設けられているが、その図示および説明は省略する。

図２（Ａ）〜（Ｄ）は、燃料電池スタック１００の製造工程のうちの、単セル１１０の製造工程を工程順に示す模式図である。第１工程では、膜電極拡散層接合体１０と、２枚のセパレータ２０，３０と、ガス流路部材２５とを準備し、それらを所定の位置に配置する（図２（Ａ），（Ｂ））。なお、このとき、前記したような、ガス拡散層１２，１３と、対応するマニホールド５１〜５４とを接続する反応ガスのための流路部材も配置されるが、その図示および説明は省略する。

第１工程では、さらに、膜電極拡散層接合体１０の外周に、接着シール部４０を形成するための樹脂部材４１を配置する。樹脂部材４１としては、熱溶融して固化した後に、接着性およびシール性を発揮する、ゴムなどの樹脂部材を用いることができる。樹脂部材４１は、カソード側のガス拡散層１２の外周端部から突出した膜電極接合体１１の外周端部上に配置される。より具体的には、樹脂部材４１は、カソード側のガス拡散層１２の外周端部から突出した膜電極接合体１１の露出面を被覆するように、カソード側のガス拡散層１２の外周端面と接する位置に配置される。なお、この段階では、カソードセパレータ２０とガス流路部材２５とは、樹脂部材４１の厚みにより離間した状態となる。

第２工程では、膜電極拡散層接合体１０と、ガス流路部材２５と、樹脂部材４１とを狭持した２枚のセパレータ２０，３０を、その狭持方向に、所定の圧力で押圧しつつ加熱する（図２（Ｃ））。これにより、樹脂部材４１が熱溶融するとともに、２枚のセパレータ２０，３０の面に沿った方向に押し出されて流動し始める。そして、カソードセパレータ２０とガス流路部材２５とが互いに接触する程度に、２枚のセパレータ２０，３０が押圧されると、膜電極拡散層接合体１０およびガス流路部材２５のそれぞれの外周端面が、溶融した樹脂部材４１によって被覆される。

その後、樹脂部材４１が固化することにより接着シール部４０が形成される。第３工程（図２（Ｄ））では、膜電極拡散層接合体１０の外周の所定の部位に、マニホールド５１〜５４を構成するための貫通孔を、打ち抜き工程によって形成する。これによって、単セル１１０が完成する。

図３（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施例の比較例としての単セル１１０の製造工程を説明するための模式図である。図３（Ａ）は、樹脂部材４１を熱溶融させて接着シール部４０を形成する工程を示す模式図であり、樹脂部材４１の配置位置が異なる点以外は、図２（Ｂ）とほぼ同じである。

この比較例の製造工程では、樹脂部材４１を、膜電極拡散層接合体１０の外側に配置して、２枚のセパレータ２０，３０によって直接的に狭持させる。そして、この状態で、２枚のセパレータ２０，３０を狭持方向に加圧しつつ加熱する。しかし、このように接着シール部４０を形成した場合には、図３（Ｂ）や、図３（Ｃ）に示したような不具合が生じてしまう可能性がある。

図３（Ｂ）は、カソード側のガス拡散層１２の外周端部から突出した膜電極接合体１１の端部が撓み、その撓んだ部位に、亀裂ＣＲが発生した状態を模式的に示している。ここで、カソード１２の外周端部から突出した膜電極接合体１１の突出部位は、樹脂部材４１を熱溶融するための加熱により、変形しやすい状態となっている。その状態のときに、膜電極接合体１１の端部側から、熱溶融した樹脂部材４１が流動してくると、樹脂部材４１と直接的に接する膜電極接合体１１の端部には、せん断力が働き、当該端部に撓みが生じてしまう場合がある。

膜電極接合体１１の露出した端部が撓むと、その撓んだ部位が樹脂部材４１の流動を阻害し、カソード側のガス拡散層１２の端部まで十分に樹脂部材４１を到達させることができなくなってしまう可能性がある。また、撓みの度合いが著しい場合には、その撓んだ部位に亀裂ＣＲが生じてしまう可能性が高くなる。膜電極接合体１１の亀裂ＣＲは、完成した単セル１１０において、反応ガスのクロスリークが発生する原因となる。

図３（Ｃ）は、カソード１２の外周端部から突出した膜電極接合体１１の端部がアノード側のガス拡散層１３の外表面からめくれ上がってしまった状態を模式的に示している。前記したように、この工程では、膜電極接合体１１は加熱され、撓みなどの変形を生じやすい。また、膜電極接合体１１の外周端部は、熱溶融した樹脂部材４１によって、カソード側のガス拡散層１２に向かう方向のせん断力を付与される。

そのため、膜電極接合体１１とアノード側のガス拡散層１３との間の接合力が十分でない場合には、膜電極接合体１１の突出端部は、アノード側のガス拡散層１３から乖離してしまい、めくれあがってしまう可能性がある。膜電極接合体１１がめくれ上がると、そのめくれ上がった部位によって、樹脂部材４１の流動が阻害されてしまい、完成後の単セル１１０において、反応ガスがリークする経路が形成されてしてしまう可能性がある。

これに対して、本実施例の単セル１１０の製造工程であれば、カソード側のガス拡散層１２の外周端部から突出した膜電極接合体１１の端部が、加熱前から、樹脂部材４１によって押さえられ、保持された状態である（図２（Ｂ））。また、樹脂部材４１が熱溶融した後も、樹脂部材４１は、その膜電極接合体１１の端部を起点として流動するため、膜電極接合体１１が樹脂部材４１から受けるせん断力は、上記の比較例の場合よりも低減されている。そのため、樹脂部材４１の熱溶融工程において、膜電極接合体１１の変形が抑制される。

以上のように、本実施例の燃料電池スタック１００の製造方法であれば、単セル１１０の製造工程において、膜電極接合体１１の変形が抑制され、膜電極接合体１１の変形に起因する接着シール部４０のシール性の低下などの不具合の発生が抑制される。

B．第２実施例：
図４（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第２実施例としての単セル１１０の製造工程の一部を工程順に示す模式図である。図４（Ａ）〜（Ｃ）は、膜電極拡散層接合体１０Ａのカソード側のガス拡散層１２Ａの外表面に溝部１２ｄが設けられている点と、樹脂部材４１の形状や流動していく様子が異なる点以外は、図２（Ｂ）〜（Ｄ）とほぼ同じである。第２実施例の単セル１１０の製造工程は、以下に説明する点以外は、第１実施例で説明した製造工程と同様である。

第２実施例の膜電極拡散層接合体１０Ａでは、カソード側のガス拡散層１２Ａの外側の表面（カソードセパレータ２０と対向する側の面）に、溝部１２ｄが設けられている（図４（Ａ））。溝部１２ｄは、ガス流路部材２５の外周端と、カソード側のガス拡散層１２Ａの外周端との間において、ガス流路部材２５を囲むように周状に形成されていることが好ましい。溝部１２ｄは、予めプレス加工によって形成されるものとしても良いし、切削加工によって形成されるものとしても良い。

また、第２実施例では、樹脂部材４１が、カソード側のガス拡散層１２Ａの外周端から突出した膜電極接合体１１の外周端部上と、ガス流路部材２５Ａの外周端より突出したカソード側のガス拡散層１２Ａの端部の表面上とにわたって配置される。なお、樹脂部材４１は、その端部が、ガス流路部材２５の外周端と接するように配置されることが好ましい。さらに、樹脂部材４１は、カソードセパレータ２０と接する側の端部が、ガス流路部材２５の外周端部より外側に位置しているが好ましい。

この状態で、２枚のセパレータ２０，３０を、その狭持方向に、所定の圧力で押圧しつつ加熱し、樹脂部材４１を熱溶融させて流動させる（図４（Ｂ））。樹脂部材４１は、その流動前から、その端部がカソード側のガス拡散層１２やガス流路部材２５の外周端と近接して配置されている。そのため、熱溶融した樹脂部材４１をガス流路部材２５の外周端部まで十分に到達させることができ、ガス流路部材２５の外周端面と、膜電極拡散層接合体１０の外周端面とを、樹脂部材４１によって確実に被覆させることができる（図４（Ｃ））。

また、樹脂部材４１と、ガス流路部材２５の間には、カソード側のガス拡散層１２Ａの溝部１２ｄが配置されている。そのため、樹脂部材４１の一部を、カソード側のガス拡散層１２Ａの溝部１２ｄに流入させることができ、ガス流路部材２５の内部や、カソードセパレータ２０とガス流路部材２５との境界に、樹脂部材４１が余分に侵入してしまうことを抑制できる。即ち、カソード１２の溝部１２ｄは、樹脂部材４１が予定外の部位に流動してしまうことを抑制するための、樹脂部材４１の余剰分が流入する逃げ部として機能する。

さらに、第２実施例では、樹脂部材４１の端部のうちのカソードセパレータ２０と接する端部が、ガス流路部材２５の外周端部から離間された位置に配置されている。そのため、カソードセパレータ２０の面に沿って押し出された樹脂部材４１が、カソードセパレータ２０とガス流路部材２５との境界に侵入してしまうことが抑制される。

以上のように、第２実施例の構成によれば、第１実施例と同様に、膜電極接合体１１の外周端部が樹脂部材４１によって押さえられているため、樹脂部材４１の熱溶融工程において膜電極接合体１１が変形してしまうことが抑制される。また、樹脂部材４１の逃げ部として機能する溝部１２ｄが設けられていることにより、余分な樹脂部材４１が予定外の部位へと流動してしまうことが抑制され、熱溶融前の樹脂部材４１を、予めガス流路部材２５に近接して配置させておくことが可能となる。従って、ガス流路部材２５の外周端部がより確実にシールされるように、接着シール部４０を形成することが容易となる。

B1．第２実施例の他の構成例：
上記第２実施例では、カソード側のガス拡散層１２Ａの外表面に、ガス流路部材２５を囲むように、樹脂部材４１の逃げ部としての溝部１２ｄが設けられていた。しかし、樹脂部材４１の逃げ部は、カソード側のガス拡散層１２Ａの溝部１２ｄ以外の構成によって設けることが可能である。例えば、樹脂部材４１の逃げ部は、以下のように設けることも可能である。

B1-1．第２実施例の他の構成例１：
図５は、第２実施例の他の構成例１としての単セル１１０における樹脂部材４１の逃げ部を説明するための模式図である。図５は、溝部１２ｄが設けられたカソード側のガス拡散層１２Ａに換えて、第１実施例で説明したのと同様なカソード側のガス拡散層１２が設けられている点と、カソードセパレータ２０に換えて、溝部２１が設けられたカソードセパレータ２０Ａが設けられている点以外は、図４（Ａ）とほぼ同じである。

この構成例１では、カソードセパレータ２０Ａの、膜電極拡散層接合体１０側の面に溝部２１が設けられている。溝部２１は、ガス流路部材２５の外周端部と、カソード側のガス拡散層１２の外周端部との間に位置するように設けられており、樹脂部材４１の逃げ部として機能する。なおこの構成例１では、カソードセパレータ２０Ａの外側の面には、溝部２１をプレス加工により設けたことによって生じた凸部が存在しているが、この凸部を、冷媒の流路壁の一部として利用することも可能である。

B1-2．第２実施例の他の構成例２：
図６は、第２実施例の他の構成例２としての単セル１１０における樹脂部材４１の逃げ部を説明するための模式図である。図６は、単セル１１０において、膜電極拡散層接合体１０のカソード側のガス拡散層１２の上に配置された状態のガス流路部材２５Ａを、積層方向に沿って見たときの概略図である。この構成例２のガス流路部材２５Ａには、その外周側面に、複数の凹部２５ｄが、その全外周にわたって設けられている。単セル１１０を製造する際には、これらの凹部２５ｄを、第２実施例で説明した溝部１２ｄと同様な樹脂部材４１の逃げ部として機能させることが可能である。

C．第３実施例：
図７（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第３実施例としての燃料電池の製造工程の一部を工程順に示す模式図である。図７（Ａ）は、膜電極拡散層接合体１０に換えて膜電極拡散層接合体１０Ｂが設けられている点と、樹脂部材４１に換えて２つの樹脂部材４２，４３が設けられている点以外は、図２（Ｂ）とほぼ同じである。図７（Ｂ）は、膜電極拡散層接合体１０に換えて膜電極拡散層接合体１０Ｂが設けられている点以外は、図２（Ｄ）とほぼ同じである。

第３実施例の膜電極拡散層接合体１０Ｂでは、アノード側のガス拡散層１３Ｂが、カソード側のガス拡散層１２とほぼ同じサイズで構成されている。また、アノード側のガス拡散層１３Ｂの外周端部が、カソード側のガス拡散層１２の外周端部とほぼ同じ位置に配置されている。この構成によって、第３実施例の膜電極拡散層接合体１０Ｂでは、膜電極接合体１１の外周端部が２つのガス拡散層１２，１３Ｂの外周端部から突出した状態となっている（図７（Ａ））。

第３実施例における単セル１１０の製造工程では、膜電極拡散層接合体１０Ｂを２枚のセパレータ２０，３０で狭持する際に、２つのガス拡散層１２，１３Ｂから突出した膜電極接合体１１の端部部位を、２つの樹脂部材４２，４３によって狭持して保持させる。この状態で、２枚のセパレータ２０，３０を狭持方向に押圧しつつ加熱することにより、２つの樹脂部材４２，４３を熱溶融させて流動させるとともに一体化させて、接着シール部４０を形成することができる（図７（Ｂ））。

以上のように、第３実施例の構成であっても、樹脂部材４２，４３の熱溶融工程において、樹脂部材４２，４３によって膜電極接合体１１の外周端部が保持されるため、樹脂部材４２，４３の熱溶融工程における膜電極接合体１１の変形が抑制される。従って、膜電極接合体１１や接着シール部４０における欠陥部位の発生を抑制することができる。

D．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

D1．変形例１：
上記第１実施例では、カソード側のガス拡散層１２の外周端部より、膜電極接合体１１の外周端部と、アノード側のガス拡散層１３の外周端部とを突出させていた。しかし、上記第１実施例では、カソード側のガス拡散層１２とアノード側のガス拡散層１３とが入れ換えられるものとしても良い。即ち、アノード側のガス拡散層１３の外周端部より、膜電極接合体１１の外周端部およびカソード側のガス拡散層１２の外周端部を突出させるものとしても良い。また、上記第３実施例では、２つのガス拡散層１２，１３のサイズをほぼ同じとして、それらの外周端部の位置を揃えていた。しかし、２つのガス拡散層１２，１３は互いに異なるサイズであっても良く、それらの外周端部の位置は揃っていなくとも良い。

D2．変形例２：
上記実施例では、カソード側にガス流路部材２５が配置されていた。しかし、ガス流路部材２５は省略されるものとしても良いし、カソード側とアノード側の両方に設けられるものとしても良い。

D3．変形例３：
上記第２実施例では、カソード側のガス拡散層１２Ａに、樹脂部材４１の逃げ部として、溝部１２ｄが設けられていた。しかし、カソード側のガス拡散層１２Ａには、溝部１２ｄに換えて、他の構成の樹脂部材４１の逃げ部が設けられるものとしても良い。例えば、カソード側のガス拡散層１２Ａには、樹脂部材４１の逃げ部として、いわゆるディンプル状の複数の凹部が設けられるものとしても良い。

D4．変形例４：
上記第２実施例やその他の構成例１，２では、カソード側のガス拡散層１２Ａと、カソードセパレータ２０Ａと、ガス流路部材２５Ａのいずれかに、樹脂部材４１の逃げ部が設けられていた。しかし、上記第２実施例やその他の構成例１，２の構成は適宜組み合わせることが可能であり、例えば、単セル１１０は、溝部１２ｄを有するカソード側のガス拡散層１２Ａと、溝部２１を有するカソードセパレータ２０Ａとを用いて製造されるものとしても良い。樹脂部材４１の逃げ部は、ガス拡散層と、セパレータと、ガス流路部材とのうちの少なくとも１つに設けられた凹部として設けられていれば良い。

１０，１０Ａ，１０Ｂ…膜電極拡散層接合体
１１…膜電極接合体
１２，１２Ａ…カソード側のガス拡散層
１２ｄ…溝部
１３，１３Ｂ…アノード側のガス拡散層
２０，２０Ａ…カソードセパレータ
２１…溝部
２５，２５Ａ…ガス流路部材
２５ｄ…凹部
３０…アノードセパレータ
４０…接着シール部
４１〜４３…樹脂部材
５１…水素供給用マニホールド
５２…酸素供給用マニホールド
５３…排出用マニホールド
５４…排出用マニホールド
１００…燃料電池スタック
１１０…単セル
ＣＲ…亀裂

Claims (3)

1. 燃料電池の製造方法であって、
   （ａ）膜電極接合体の両面に、反応ガスを拡散するための第１と第２のガス拡散層が配置されている膜電極拡散層接合体であって、前記膜電極接合体の外周端部が、少なくとも前記第１のガス拡散層の外周端部より突出している膜電極拡散層接合体を準備する工程と、
   （ｂ）前記第１のガス拡散層の外周端部より突出している前記膜電極接合体の外周端部上に、樹脂部材を配置し、前記膜電極拡散層接合体および前記樹脂部材を、第１と第２のセパレータによって狭持する工程と、
   （ｃ）前記第１と第２のセパレータを狭持方向に押圧しつつ加熱することにより、前記樹脂部材を熱溶融させて、前記第１と第２のセパレータを一体的に接着するとともに、前記膜電極拡散層接合体の外周をシールする接着シール部を形成する工程と、
   を備える、製造方法。
2. 請求項１記載の製造方法であって、
   前記工程（ｂ）は、前記第１のガス拡散層の外周端部と接触するように、前記樹脂部材を配置する工程を含む、製造方法。
3. 請求項１または請求項２記載の製造方法であって、
   前記工程（ｂ）は、前記第１のセパレータと前記第１のガス拡散層との間に、反応ガスの流路として機能するガス流路部材を配置する工程を含み、
   前記第１のガス拡散層には、前記ガス流路部材の外周において熱溶融した前記樹脂部材が流入するための凹部が、前記樹脂部材を配置する前に予め設けられている、製造方法。

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