JP6222143B2 - 燃料電池、燃料電池の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池に関する。

高分子電解質膜（以降、単に「電解質膜」とも呼ぶ。）を用いる燃料電池において、ＭＥＧＡ（膜電極ガス拡散層接合、Membrane. Electrode ＆Gas. Diffusion Layer. Assembly）は、種々の方法で作製されている。例えば、ＭＥＧＡは、電解質膜と電極触媒層とで構成されるＣＣＭ（Catalyst Coated Membrane）の両面にガス拡散層を積層する方法で作製されている。また、ＭＥＧＡは、電解質膜の両面に電極触媒層とガス拡散層とで構成されるガス拡散電極ＧＤＥ（Gas Diffusion Electrode）を積層する方法を用いて作製されている。このような構成のＭＥＧＡは薄く曲がりやすい。そこで、特許文献１には、ＭＥＧＡの周縁に対してガスケットが配置された燃料電池が記載されている。

特開２０１２−１３４０３３号公報 特開２００７−２８７６０８号公報 特開２０１３−２５１２５３号公報

特許文献１に記載された技術では、製造コストが高く量産性に乏しい。このため、ＭＥＧＡの保護と製造コストの低減とを目的として、ＭＥＧＡの周縁にフレームを配置したフレーム付きのＭＥＧＡ（以降、「フレームＭＥＧＡ」とも呼ぶ。）が知られている。フレームＭＥＧＡにおいて、ＭＥＧＡとフレームとは、接着剤を用いて接着されている。接着剤としては、一般的に、製造コスト低減を目的としてＰＰ（ポリプロピレン、polypropylene）のような熱可塑性樹脂が使用される。ここで、ＰＰガス拡散層とは線膨張差がある。このため、接着剤として熱可塑性樹脂を使用した場合、加熱時に、膜電極接合体を含むＭＥＧＡ全体に反りや歪みが生じるおそれがあるという課題があった。特許文献１−３に記載された技術では、フレームＭＥＧＡにおいて膜電極接合体の変形を抑制することについては、何ら考慮されていない。なお、このような課題は、燃料電池を薄型化しようとする場合に、特に顕著である。そのほか、従来の燃料電池においては、製造の容易化、低コスト化、省資源化、性能の向上等が望まれていた。

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、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、燃料電池が提供される。この燃料電池は；電解質膜の両面に電極触媒層が形成された膜電極接合体と；前記膜電極接合体の両面に配置されたガス拡散層と；前記膜電極接合体の周縁に配置されたフレームと、を備え；前記膜電極接合体と前記ガス拡散層とが組み合わせられた状態において、前記膜電極接合体は、前記ガス拡散層の外側に突出した突出部を形成し；前記フレームは、前記突出部と係合するための係合部を有し；前記突出部と、前記係合部との間に、紫外線硬化型の接着剤からなる接着層を備える。この形態の燃料電池によれば、膜電極接合体とガス拡散層とが組み合わせられた状態において膜電極接合体が外側に突出した突出部と、突出部と係合するために設けられたフレームの係合部と、の間の接着層は、紫外線硬化型の接着剤で構成されている。このため、ガス拡散層が配置された膜電極接合体と、フレームとの接着のために加熱処理が必要ない。従って、フレームにＰＰ等の熱可塑性樹脂を使用した場合に従来生じていた問題である、フレームとガス拡散層との線膨張差に起因した膜電極接合体の変形（反り等）の発生を抑制することができる。

（２）上記形態の燃料電池において；前記接着層には、さらに、熱硬化剤が混入されていてもよい。この形態の燃料電池の製造方法によれば、接着層には熱硬化剤が混入されているため、燃料電池のセルを作製する工程において、フレームと膜電極接合体を加熱する際に、未硬化の接着剤を硬化させることができる。

（３）上記形態の燃料電池において；前記フレームは、熱可塑性樹脂によって形成されていてもよい。この形態の燃料電池によれば、フレームは熱可塑性樹脂によって形成されているため、フレームの材料として、例えば安価なポリプロピレンを使用することができる。

（４）上記形態の燃料電池において；前記フレームの前記係合部には、前記フレームの厚み方向に前記フレームを貫通する貫通孔が形成されていてもよい。この形態の燃料電池によれば、フレームの係合部には、フレームの厚み方向にフレームを貫通する貫通孔が形成されている。このため、膜電極接合体の突出部とフレームの係合部とを、それらの間に接着剤を介して組み合わせた際に、係合部の貫通孔が設けられた部分において接着剤を露出させることができる。この結果、接着層を形成する際に、貫通孔から（換言すれば、接着剤が露出した部分から）紫外線を照射することで、接着材を確実に硬化させて接着層を形成することができる。さらに、この形態の燃料電池によれば、接着剤が硬化するための紫外線の条件と、フレームの持つ紫外線の遮断特性と、が重複した場合であっても、貫通孔から紫外線を照射することで、接着剤を硬化させて接着層を形成することができる。

（５）上記形態の燃料電池において；前記フレームは、さらに、紫外線を透過することが可能な保護層であって、少なくとも前記貫通孔の開口を覆うように形成された保護層を備えていてもよい。この形態の燃料電池によれば、少なくとも貫通孔の開口は保護層によって覆われている。このため、接着層を形成する際に、例えば液状、ジェル状、ゲル状、クリーム状の変形しやすい接着剤を使用する場合であっても、接着剤がフレームの貫通孔内に入ることを抑制することができる。また、保護層は紫外線を透過することが可能であるため、保護層を介して貫通孔から紫外線を照射することで、接着材を確実に硬化させて接着層を形成することができる。

（６）上記形態の燃料電池において、前記フレームの前記保護層は、熱可塑性樹脂によって形成されていてもよい。この形態の燃料電池によれば、フレームの保護層は熱可塑性樹脂によって形成されているため、燃料電池のセルを作製する工程において、フレームと膜電極接合体を加熱する際に、保護層と、保護層の周囲に配置されている部材とを接着することができる。保護層を硬化させることができる。

（７）本発明の一形態によれば、電解質膜の両面に電極触媒層が形成された膜電極接合体と、前記膜電極接合体の両面に配置されたガス拡散層と、前記膜電極接合体の周縁に配置されたフレームと、を備える燃料電池の製造方法が提供される。この燃料電池の製造方法は；前記膜電極接合体と前記ガス拡散層とが組み合わせられた状態において、前記膜電極接合体が前記ガス拡散層の外側に突出した突出部と、前記フレームの前記突出部と係合するための係合部と、のうちの少なくともいずれか一方に対して紫外線硬化型の接着剤を配置する工程と；前記突出部と前記係合部とを係合させる工程と；紫外線を照射して前記接着剤を硬化させる工程と、を備える。この形態の燃料電池の製造方法によれば、膜電極接合体とガス拡散層とが組み合わせられた状態において膜電極接合体が外側に突出した突出部と、突出部と係合するために設けられたフレームの係合部と、のうちの少なくともいずれか一方に対して紫外線硬化型の接着剤を配置し、その後、紫外線を照射して接着剤を硬化させる。このため、ガス拡散層が配置された膜電極接合体と、フレームとの接着のために加熱処理が必要ない。従って、フレームにＰＰ等の熱可塑性樹脂を使用した場合に従来生じていた問題である、フレームとガス拡散層との線膨張差に起因した膜電極接合体の変形（反り等）の発生を抑制することができる。

（８）上記形態の燃料電池の製造方法では、さらに；前記係合させる工程の後、前記突出部と前記係合部とを避けて、紫外線を遮断可能な部材を配置する工程を備えていてもよい。この形態の燃料電池の製造方法によれば、突出部と係合部とを避けて、紫外線を遮断可能な部材を配置し、その後、紫外線を照射して接着剤を硬化させる。このため、突出部、すなわち膜電極接合体が外側に突出することによって薄くなっている部分と、係合部、すなわち、フレームが薄くなっている部分とだけに対して、紫外線が照射されることとなり、効率良く接着剤を硬化させることができる。この結果、紫外線照射時間を短縮することができると共に、紫外線を吸収することに伴うガス拡散層やフレームの温度上昇、および、線膨張差の発生を抑制することができる。

（９）上記形態の燃料電池の製造方法では、さらに；前記硬化させる工程の後、前記ガス拡散層の表面の未硬化の前記接着剤を除去する工程を備えてもよい。この形態の燃料電池の製造方法によれば、ガス拡散層の表面の接着剤は未硬化であるため、容易に除去することができる。

（１０）上記形態の燃料電池の製造方法において；前記接着剤には熱硬化剤が混入されており、さらに；前記フレームが接着された前記膜電極接合体を加熱することによって、前記燃料電池のセルを作製する工程を備えてもよい。この形態の燃料電池の製造方法によれば、接着剤には熱硬化剤が混入されている。このため、燃料電池のセルを作製する工程において、フレームと膜電極接合体を加熱する際に、残留していた未硬化の接着剤を硬化させることができる。この結果、完成品のセルに未硬化の接着剤が残留することを抑制することができる。

（１１）上記形態の燃料電池の製造方法において；前記フレームの前記係合部には、前記フレームの厚み方向に前記フレームを貫通する貫通孔が形成されており、さらに；前記硬化させる工程の後、前記貫通孔に光を照射し、前記接着剤の発光を検出することで、前記接着剤の硬化状態を検出する工程を備えていてもよい。この形態の燃料電池の製造方法によれば、フレームの係合部には、フレームの厚み方向にフレームを貫通する貫通孔が形成されている。このため、フレームが紫外線を遮断する特性を持つ場合であっても、貫通孔から光（例えば紫外線）を照射することで、接着剤の硬化状態を確実に検出することができる。この結果、例えば紫外線硬化センサーのような装置を利用して、非接触、非破壊の硬化検査を実現することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、フレームＭＥＧＡ、燃料電池、フレームＭＥＧＡまたは燃料電池の製造方法、製造装置、製造システム、それらの方法または装置の制御を実現する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一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。

本発明の一実施形態としてのフレーム付きのＭＥＧＡを用いた燃料電池の構成を示す図である。 フレームＭＥＧＡの構成を示す図である。 フレームＭＥＧＡを用いた燃料電池の製造の手順を示すフローチャートである。 ディスペンサーを用いて接着剤を塗布する場合の製造の様子を示す図である。 スクリーン印刷を用いて接着剤を塗布する場合の製造の様子を示す図である。 第２実施形態におけるフレームＭＥＧＡの構成を示す図である。 第２実施形態におけるフレームＭＥＧＡの全体の構成を示す図である。 第２実施形態における燃料電池の製造の手順を示すフローチャートである。 ディスペンサーを用いて接着剤を塗布する場合の紫外線照射の様子を示す図である。 スクリーン印刷を用いて接着剤を塗布する場合の紫外線照射の様子を示す図である。 硬化検査の様子を示す図である。 第２実施形態の比較例における紫外線照射の様子を示す図である。 第２実施形態の比較例における硬化検査の様子を示す図である。 第３実施形態におけるフレームＭＥＧＡの構成を示す図である。 ディスペンサーを用いて接着剤を塗布する場合の紫外線照射の様子を示す図である。 スクリーン印刷を用いて接着剤を塗布する場合の紫外線照射の様子を示す図である。 第３実施形態の比較例におけるフレーム配置の様子を示す図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．燃料電池の構成：
図１は、本発明の一実施形態としてのフレーム付きのＭＥＧＡを用いた燃料電池の構成を示す図である。図１では、燃料電池８００の断面構成の一部を図示している。燃料電池８００は、積層体７００が複数積層された構造を有する、いわゆる固体高分子型燃料電池である。燃料電池８００は、燃料ガスとして供給される水素ガスと、酸化剤ガスとして供給される空気とを用いて発電する。また、燃料電池８００内には、冷却媒体としての水が循環され、燃料電池８００内の温度が、発電に適切な温度に調整される。

積層体７００は、フレーム付きのＭＥＧＡ（以降、「フレームＭＥＧＡ」とも呼ぶ。）１００と、アノード側セパレータ５００と、カソード側セパレータ６００と、を備えている。アノード側セパレータ５００は、燃料電池８００に対して水素ガスを供給するための流路を形成する。カソード側セパレータ６００は、燃料電池８００に対して空気を供給するための流路を形成する。

Ａ−２．フレームＭＥＧＡの構成：
図２は、フレームＭＥＧＡの構成を示す図である。図２では、フレームＭＥＧＡ１００の断面の一部を図示する。フレームＭＥＧＡ１００は、平板形状であり、ＭＥＧＡ２００とフレーム３００とが、接着剤４００を用いた接着層を介して接着されている。

ＭＥＧＡ２００は、ＣＣＭ２０２の両面に、アノード側ガス拡散層２０４と、カソード側ガス拡散層２０６とが配置されている。ＣＣＭ２０２は、電解質膜２２の両面に、アノード側電極触媒層２４と、カソード側電極触媒層２６とが配置されている。ＣＣＭ２０２は「膜電極接合体２０２」とも呼ばれる。電解質膜２２は、固体高分子材料、例えばパーフルオロカーボンスルホン酸を備えるフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性を有するイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。アノード側電極触媒層２４およびカソード側電極触媒層２６は、いずれも白金や白金合金等の触媒を担持した触媒担持カーボンを含んでいる。

アノード側ガス拡散層２０４およびカソード側ガス拡散層２０６は、いずれも多孔質の拡散層用基材で構成されている。拡散層用基材としては、例えば、カーボン多孔質体（例えば、カーボンペーパー、カーボンクロス、ガラス状カーボン等）や、金属多孔質体（例えば、金属メッシュ、発泡金属等）を用いることができる。アノード側ガス拡散層２０４は、平面視において、ＣＣＭ２０２と同様の大きさの矩形状に形成されている。一方、カソード側ガス拡散層２０６は、ＣＣＭ２０２よりも一回り小さい大きさの矩形状に形成されている。このため、ＣＣＭ２０２とガス拡散層（アノード側ガス拡散層２０４およびカソード側ガス拡散層２０６）とが組み合わせられた状態において、ＣＣＭ２０２は、カソード側ガス拡散層２０６の外側に突出した突出部２０１を形成する。換言すれば、図２に示すフレームＭＥＧＡ１００の断面において、ＭＥＧＡ２００の周縁における各端部の形状は、カソード側ガス拡散層２０６に対してＣＣＭ２０２が外側に突出した段状となる。

フレーム３００は、熱可塑性のＰＰ（ポリプロピレン、polypropylene）によって構成されている。フレーム３００は、ＭＥＧＡ２００の周縁に係合するような枠形状に形成されている。具体的には、フレーム３００は、ＭＥＧＡ２００の突出部２０１と係合するように、ＣＣＭ２０２およびアノード側ガス拡散層２０４に対応する部分が大径に形成された空間を有し、カソード側ガス拡散層２０６に対応する部分が小径に形成された空間を有する枠形状に形成されている。この枠形状の段差部分を「係合部３０１」とも呼ぶ。換言すれば、図２に示すフレームＭＥＧＡ１００の断面において、フレーム３００の端部の形状は、ＭＥＧＡ２００に係合するような段状となる。フレーム３００は、例えば、射出成形にて作製される。

なお、フレーム３００には、ＰＰに代えて例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥ（ポリエチレン、polyethylene）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート、Polyethylene terephthalate）等が使用されてもよい。また、フレーム３００には、熱硬化性樹脂を使用してもよい。また、フレーム３００は、射出成形に代えて例えば、溶融押し出し成形にて作製されてもよい。

接着剤４００は、紫外線硬化型の接着剤であり、塗布部位に所定の波長の紫外線照射をすることで、硬化する性質を有する液状の接着剤である。接着剤４００としては、例えば、ラジカル重合性樹脂を用いた紫外線硬化型接着剤や、カチオン重合性樹脂を用いた紫外線硬化型接着剤等を使用することができる。なお、接着剤４００としてラジカル重合性樹脂を用いた紫外線硬化型接着剤を使用する場合、接着剤４００に所定量の熱硬化剤を混入することが好ましい。この理由については後述する。熱硬化剤の量は任意に定めることができる。なお、接着剤４００はどのような状態でもよく、例えば、ゲル状、ジェル状、クリーム状であってもよい。

以上のような構成を有する燃料電池によれば、ＣＣＭ２０２（膜電極接合体）とカソード側ガス拡散層２０６およびアノード側ガス拡散層２０４（ガス拡散層）とが組み合わせられた状態においてＣＣＭ２０２が外側に突出した突出部２０１と、突出部２０１と係合するために設けられたフレーム３００の係合部３０１と、の間の接着剤４００（接着層）は、紫外線硬化型の接着剤で構成されている。このため、ＭＥＧＡ２００（ガス拡散層が配置された膜電極接合体）と、フレーム３００との接着のために加熱処理が必要ない。従って、フレーム３００にＰＰ等の熱可塑性樹脂を使用した場合に従来生じていた問題である、フレーム３００とカソード側ガス拡散層２０６（ガス拡散層）との線膨張差に起因したＣＣＭ２０２の変形（反り等）の発生を抑制することができる。

Ａ−３．燃料電池の製造方法：
図３は、フレームＭＥＧＡを用いた燃料電池の製造の手順を示すフローチャートである。図４は、ディスペンサーを用いて接着剤を塗布する場合の製造の様子を示す図である。図５は、スクリーン印刷を用いて接着剤を塗布する場合の製造の様子を示す図である。なお、図４、５は、ＣＣＭ２０２とガス拡散層の積層方向の断面を表している。以降、図３〜５において、カソード側ガス拡散層２０６が配置されている側を「上側」、アノード側ガス拡散層２０４が配置されている側を「下側」として説明する。

図３のステップＳ１０において、ＭＥＧＡ２００の端部に接着剤４００を塗布する。具体的には、ディスペンサーを用いる場合、図４（Ａ）に示すように、ＭＥＧＡ２００の突出部２０１、すなわち、カソード側ガス拡散層２０６の外側かつＣＣＭ２０２の周縁の部分に、接着剤４００を塗布する。一方、スクリーン印刷を用いる場合、図５（Ａ）に示すように、ＣＣＭ２０２の一方の面にアノード側ガス拡散層２０４が形成された状態で、ＣＣＭ２０２の他方の面の周縁の部分に、接着剤４００を塗布する。

図３のステップＳ１２において、ＭＥＧＡ２００に対してフレーム３００を配置する。具体的には、図４（Ｂ）および図５（Ｂ）に示すように、ＭＥＧＡ２００の突出部２０１の少なくとも一部と、フレーム３００の係合部３０１の少なくとも一部と、が互いに係合するように、ＭＥＧＡ２００に対してフレーム３００を配置する。なお、スクリーン印刷を用いる場合、フレーム３００の配置前に、接着剤４００の上からカソード側ガス拡散層２０６を形成する（図５（Ｂ））。この結果、スクリーン印刷を用いる場合においても、ＭＥＧＡ２００の突出部２０１に接着剤４００が塗布されたことになる。

図３のステップＳ１４において、治具を設置すると共に、マスキングを実施する。具体的には、フレーム３００が配置されたＭＥＧＡ２００のうちの、接着剤４００が塗布されている側の面（図における上側）に対して、治具３０２を設置する。治具３０２は、フレームＭＥＧＡ１００を組み立てる際の作業位置を指示誘導するための器具であり、紫外線透過性の材料（例えば石英）によって作製されている。治具３０２の設置後、治具３０２の上側の面に対して、第１のマスキング材３０４と第２のマスキング材３０６とを配置する。第１、第２のマスキング材３０４、３０６は、ＭＥＧＡ２００の突出部２０１とフレーム３００の係合部３０１とを除く部分を覆うように配置する。換言すれば、第１、第２のマスキング材３０４、３０６は、ＭＥＧＡ２００の突出部２０１とおよびフレーム３００の係合部３０１とを避けて配置する。第１、第２のマスキング材３０４、３０６は、紫外線を遮断可能な材料（例えば紫外線を反射するアルミ箔）によって作製されている。なお「遮断」とは、反射、吸収、およびこれらの組み合わせを意味する。

図３のステップＳ１６において、治具３０２の上側から紫外線を照射する。紫外線照射により、図４（Ｃ）および図５（Ｃ）に示すように、第１、第２のマスキング材３０４、３０６が配置されていない領域Ａ１の接着剤４００が硬化する。また、第１、第２のマスキング材３０４、３０６が配置されている領域Ａ２の接着剤４００は未硬化のままである。

図３のステップＳ１８において、第１、第２のマスキング材３０４、３０６および治具３０２を取り除いた後、カソード側ガス拡散層２０６の表面に残留した未硬化の接着剤４００を除去する。なお、ステップＳ１８は、ディスペンサーを用いて接着剤を塗布する場合にのみ実行すればよく、スクリーン印刷を用いて接着剤を塗布する場合は省略可能である。この結果、図４（Ｄ）に示すように、カソード側ガス拡散層２０６の上側に塗布されていた未硬化の接着剤４００が除去される。

図３のステップＳ２０において、フレームＭＥＧＡ１００をセル組み立てのための治具に設置する。この際、フレームＭＥＧＡ１００に対して、セパレータやシール部材が配置される。セパレータは、フレームＭＥＧＡ１００の両面に配置されて集電板として機能する（図１、アノード側セパレータ５００、カソード側セパレータ６００）。シール部材は、セパレータ間を絶縁すると共にセル内を封止する（図示省略）。その後、ステップＳ２２において、セルに対する加熱と、荷重の付加とが行われることによって、フレームＭＥＧＡ１００を用いた燃料電池セルが完成する。ステップＳ２２の加熱の結果、スクリーン印刷を用いる場合において、第１、第２のマスキング材３０４、３０６が配置されている領域Ａ２の接着剤４００が硬化する。

なお、上記の第１実施形態では、ＭＥＧＡ２００の突出部２０１に対して接着剤４００を塗布し、その後、フレーム３００を配置することとした。しかし、フレーム３００の係合部３０１に対して接着剤４００を塗布し、その後、ＭＥＧＡ２００の突出部２０１を係合するように配置してもよい。すなわち、接着剤４００は、ＭＥＧＡ２００の突出部２０１と、フレーム３００の係合部３０１と、のうちの少なくともいずれか一方に対して配置すればよい。なお、ＭＥＧＡ２００の突出部２０１と、フレーム３００の３０１との両方に対して、接着剤４００を塗布してもよい。

以上のような工程を有する燃料電池の製造方法によれば、ＣＣＭ２０２（膜電極接合体）とカソード側ガス拡散層２０６およびアノード側ガス拡散層２０４（ガス拡散層）とが組み合わせられた状態において、ＣＣＭ２０２が外側に突出した突出部２０１と、フレーム３００の突出部２０１と係合するために設けられた係合部３０１と、のうちの少なくともいずれか一方に対して紫外線硬化型の接着剤４００を配置し、その後、紫外線を照射して接着剤４００を硬化させる。このため、ＭＥＧＡ２００（ガス拡散層が配置された膜電極接合体）と、フレーム３００との接着のために加熱処理が必要ない。従って、フレーム３００にＰＰ等の熱可塑性樹脂を使用した場合に従来生じていた問題である、フレーム３００とカソード側ガス拡散層２０６（ガス拡散層）との線膨張差に起因したＣＣＭ２０２の変形（反り等）の発生を抑制することができる。また、この燃料電池の製造方法によれば、ＭＥＧＡ２００の突出部２０１とフレーム３００の係合部３０１とを避けて、紫外線を遮断可能な部材、すなわちマスキング材３０４およびマスキング材３０６を配置し、その後、紫外線を照射して接着剤４００を硬化させる。このため、ＭＥＧＡ２００の突出部２０１、すなわちＣＣＭ２０２が外側に突出することによって薄くなっている部分と、係合部３０１、すなわち、フレーム３００が薄くなっている部分とだけに対して、紫外線が照射されることとなり、効率良く接着剤４００を硬化させることができる。この結果、紫外線照射時間を短縮することができると共に、紫外線を吸収することに伴う、カソード側ガス拡散層２０６およびアノード側ガス拡散層２０４やフレーム３００の温度上昇、および、線膨張差の発生を抑制することができる。

さらに、上記の燃料電池の製造方法によれば、ステップＳ２０、Ｓ２２のセル化工程の前に接着剤４００の硬化を実施するため、液体の接着剤４００がセパレータの流路に入り込むことに伴うガス分配の不均一化と、燃料電池の性能低下と、を抑制することができる。

さらに、上記の燃料電池の製造方法のうち、ディスペンサーを用いて接着剤を塗布する場合の製造方法（図４）によれば、カソード側ガス拡散層２０６（ガス拡散層）の表面に残留した接着剤４００は未硬化であるため、容易に除去することができる。このように、ガス拡散層の表面に残留した接着剤４００を除去することにより、荷重の集中を抑制することができる。

さらに、上記の燃料電池の製造方法によれば、接着剤４００には熱硬化剤が混入されているため、燃料電池のセルを作製する工程において、フレームＭＥＧＡ１００（フレームとガス拡散層とが配置された膜電極接合体）を加熱する際に、残留していた未硬化の接着剤４００を硬化させることができる。この結果、完成品のセルにおいて、未硬化の接着剤４００が残留することを抑制することができる。

Ｂ．第２実施形態：
本発明の第２実施形態では、フレームの係合部の形状を変化させた構成について説明する。図中において第１実施形態と同様の構成および手順を有する部分は、先に説明した第１実施形態と同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。すなわち、以下に説明しない構成および手順は、上述した第１実施形態と同様である。

Ｂ−１．燃料電池の構成：
第２実施形態における燃料電池の構成は、フレームＭＥＧＡ１００に代えてフレームＭＥＧＡ１００ａを備える点を除き、図１に示した第１実施形態と同様である。

Ｂ−２．フレームＭＥＧＡの構成：
図６は、第２実施形態におけるフレームＭＥＧＡの構成を示す図である。図６では、フレームＭＥＧＡ１００ａの断面の一部を図示する。図７は、第２実施形態におけるフレームＭＥＧＡの全体の構成を示す図である。図６および図７では、フレームＭＥＧＡ１００ａの長手方向をＸ軸方向、フレームＭＥＧＡ１００ａの短手方向をＹ軸方向、フレームＭＥＧＡ１００ａの厚み方向をＺ軸方向として説明する。Ｚ軸方向は、換言すれば、フレーム３００ａとＭＥＧＡ２００とが重ね合せられる方向（図７の矢印で示す方向）である。

本実施形態のフレームＭＥＧＡ１００ａは、フレーム３００（図２）に代えてフレーム３００ａを、接着剤４００に代えて接着剤４００ａを、それぞれ備えている。

フレーム３００ａは、ＭＥＧＡ２００の四隅に形成されている突出部２０１とそれぞれ係合するための４つの係合部３０１ａを備えている（図７）。この点は、第１実施形態のフレーム３００と同様である。一方、フレーム３００ａは、熱可塑性のＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）によって構成されている。ＰＥＮは、ＰＥＴ等と比較して剛直性が高く機械的な特性や耐熱性に優れる一方で、紫外線を遮断するという特性を持つ。本実施形態のフレーム３００ａに使用されているＰＥＮは、例えば、３８０ｎｍ以下の波長の紫外線を遮断する。

図６に示すように、フレーム３００ａの係合部３０１ａには、フレームＭＥＧＡ１００ａの厚み方向にフレーム３００ａを貫通する貫通孔３０５が形成されている。フレームＭＥＧＡ１００ａの厚み方向とは、換言すればフレーム３００ａの厚み方向であり、図６に示すＺ軸方向である。貫通孔３０５の数は、図８で説明する燃料電池の製造工程における工程間搬送に耐えられるだけの接合力を得られる限りにおいて、任意に設定することができる。例えば、次に挙げる態様ａ１〜ａ３のいずれかを採用してもよい。

（ａ１）４つの係合部３０１ａに対して貫通孔３０５を１つだけ設ける態様。
（ａ２）４つの係合部３０１ａに対して、それぞれ貫通孔３０５を１つずつ設ける態様。
（ａ３）４つの係合部３０１ａに対して、それぞれ１つまたは複数の貫通孔３０５を設ける態様。なお、態様ａ３において、一の係合部３０１ａと他の係合部３０１ａとにおける貫通孔３０５の数は、同じでもよいし、異なっていてもよい。

貫通孔３０５の形状は、任意に設定することができる。例えば、貫通孔３０５は、図６のＺ軸方向からフレーム３００ａを平面視した場合において、円形でもよく、多角形でもよく、スリット状でもよい。貫通孔３０５の大きさについても、任意に設定することができる。

接着剤４００ａは、紫外線硬化型の接着剤である。接着剤４００ａが硬化するための波長は、３８０ｎｍ以下（例えば３６５ｎｍ）である。このように、第２実施形態では、接着剤４００ａが硬化するための紫外線の条件（３８０ｎｍ以下）と、フレーム３００ａの持つ紫外線の遮断特性（３８０ｎｍ以下）と、が重複している。なお、接着剤４００ａとしては、例えば、ラジカル重合性樹脂やカチオン重合性樹脂を利用した紫外線硬化型接着剤を使用することができる。また、接着剤４００ａには、所定量の熱硬化剤が混入されている。熱硬化剤の量は任意に定めることができる。

以上のような構成を有する燃料電池によれば、フレーム３００ａの係合部３０１ａには、フレーム３００ａの厚み方向（Ｚ軸方向）にフレーム３００ａを貫通する貫通孔３０５が形成されている。このため、ＣＣＭ２０２（膜電極接合体）の突出部２０１とフレーム３００ａの係合部３０１とを、それらの間に接着剤４００ａを介して組み合わせた際に、係合部３０１の貫通孔３０５が設けられた部分において接着剤４００ａを露出させることができる。この結果、接着層を形成する際に、貫通孔３０５から（換言すれば、接着剤４００ａが露出した部分から）紫外線を照射することで、接着材４００ａを確実に硬化させて接着層を形成することができる。さらに、この形態の燃料電池によれば、接着剤４００ａが硬化するための紫外線の条件と、フレーム３００ａの持つ紫外線の遮断特性と、が重複した場合であっても、貫通孔３０５から紫外線を照射することで、接着剤４００ａを硬化させて接着層を形成することができる。

Ｂ−３．燃料電池の製造方法：
図８は、第２実施形態における燃料電池の製造の手順を示すフローチャートである。図３に示した第１実施形態との違いは、ステップＳ１６の紫外線照射時における効果と、ステップＳ１８の後にさらにステップＳ１９を備える点と、である。

図８のステップＳ１０〜Ｓ１４は、図３に示した第１実施形態と同様である。ただし、第２実施形態では、フレーム３００に代えてフレーム３００ａを使用し、接着剤４００に代えて接着剤４００ａを使用する。また、第２実施形態では、ＭＥＧＡ２００の形成後に接着剤４００ａをスクリーン印刷する。

図９は、ディスペンサーを用いて接着剤を塗布する場合の紫外線照射の様子を示す図である。図１０は、スクリーン印刷を用いて接着剤を塗布する場合の紫外線照射の様子を示す図である。図９および図１０では、フレームＭＥＧＡ１００ａの断面の一部を、図６と同じＸＹＺ軸に沿って図示した。また、図９および図１０では、図示の便宜上、ステップＳ１４で配置される治具およびマスキング材の図示を省略している。

図８のステップＳ１６において、治具（図示省略）の上側から紫外線を照射する。照射された紫外線ＵＶのうち、フレーム３００ａに入射した光は、フレーム３００ａによって遮断されるため接着剤４００ａには到達しない（図９、図１０：×印）。一方、照射された紫外線ＵＶのうち、貫通孔３０５（図６）に入射した光は、フレーム３００ａによっては遮断されず、接着剤４００ａの露出部分ＥＸへ到達する（図９、図１０：破線丸印）。この結果、露出部分ＥＸの接着剤４００ａが硬化する。

図８のステップＳ１８において、マスキング材（図示省略）および治具を取り除いた後、カソード側ガス拡散層２０６の表面に残留した未硬化の接着剤４００ａ（図４（Ｄ））を除去する。なお、ステップＳ１８は、ディスペンサーを用いて接着剤を塗布する場合であって、未硬化の接着剤４００ａが存在する場合にのみ実行すればよい。

図１１は、硬化検査の様子を示す図である。図１１では、フレームＭＥＧＡ１００ａの断面の一部を、図６と同じＸＹＺ軸に沿って図示した。図８のステップＳ１９において、紫外線硬化センサーを利用して、接着剤４００ａの硬化検査を行う。紫外線硬化センサーは、微弱な紫外線光を励起光として発し、被検体から発せられる蛍光を検出することで、被検体の硬化状態を測定する装置である。紫外線硬化樹脂は硬化が進むにつれて発せられる蛍光が変化する。このため、紫外線硬化センサーは、この変化を検出することによって被検体としての紫外線硬化樹脂の硬化状態を検出することができる。本実施形態では、紫外線硬化センサーとして、株式会社センテックのＵＶ硬化センサーを利用する。

図８のステップＳ１９では、ＵＶ硬化センサーの励起光ＥＲを、フレーム３００ａの貫通孔３０５から、接着剤４００ａの露出部分ＥＸに向けて照射する。その後、接着剤４００ａからの蛍光ＦＬにより得られるＵＶ硬化センサーの検出値または硬化判定結果（合格、不合格）を参照することで、接着剤４００ａの硬化検査を行うことができる。なお、図９および図１０のように、フレーム３００ａに複数の貫通孔３０５が設けられている場合、ステップＳ１９の検査は、１つの貫通孔３０５だけに対して実施してもよく、複数の貫通孔３０５に対して実施してもよい。

図８のステップＳ２０、Ｓ２２は、図３に示した第１実施形態と同様である。本実施形態の接着剤４００ａには熱硬化剤が混入されている。このため、ステップＳ２２の加熱によって、ステップＳ１６の紫外線照射では硬化しなかった接着剤４００ａ（具体的には、接着剤４００ａの露出部分ＥＸ以外の部分）を硬化させることができる。この結果、フレーム３００ａとＭＥＧＡ２００とを、より強固に接着することができる。なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、接着剤４００ａは、ＭＥＧＡ２００の突出部２０１と、フレーム３００ａの係合部３０１ａと、のうちの少なくともいずれか一方、または両方に対して配置すればよい。

以上のように、第２実施形態の燃料電池の製造方法によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、第２実施形態の燃料電池の製造方法によれば、フレーム３００ａの係合部３０１ａには、フレーム３００ａの厚み方向（Ｚ軸方向）にフレーム３００ａを貫通する貫通孔３０５が形成されている。このため、フレーム３００ａが紫外線を遮断する特性を持つ場合であっても、貫通孔３０５から光（例えば紫外線のような励起光ＥＲ）を照射することで、接着剤４００ａの硬化状態を、接着剤４００ａが設けられる接着ライン上において確実に検出することができる。この結果、例えば紫外線硬化センサーのような装置を利用して、非接触、非破壊の硬化検査を実現することができる。

燃料電池のアノードとカソードとの間における反応ガスのクロスリークを抑制するためには、接着剤４００ａが硬化し、それによりＭＥＧＡ２００とフレーム３００ａとの間のシール性が確保されていることが重要である。この点、第２実施形態の燃料電池の製造方法によれば、非接触、非破壊の硬化検査を実現することができるため、製造される全ての燃料電池セルに対して、ステップＳ１９の硬化検査を実施することもできる。この結果、燃料電池セルおよび燃料電池の信頼性を向上させることができる。

Ｂ−４．比較例：
図１２は、第２実施形態の比較例における紫外線照射の様子を示す図である。図１３は、第２実施形態の比較例における硬化検査の様子を示す図である。図１２および図１３では、フレームＭＥＧＡ１００ｘの断面の一部を、図６と同じＸＹＺ軸に沿って図示した。比較例では、第２実施形態で説明したフレーム３００ａ（図６）に代えて、フレーム３００ｘを利用して、図８で説明した燃料電池の製造を実施した。フレーム３００ｘは、係合部３０１ｘに貫通孔３０５を有しない点を除いては、第２実施形態のフレーム３００ａと同様の構成を有する。

図８のステップＳ１６において、治具（図示省略）の上側から紫外線を照射する。ここで、フレーム３００ｘは、３８０ｎｍ以下の波長の紫外線を遮断する。このため、照射された紫外線ＵＶは、ほぼ全てがフレーム３００ｘに入射してフレーム３００ｘによって遮断され、接着剤４００ａには到達しない（図１２：×印）。この結果、比較例では、接着剤４００ａが硬化せず、フレーム３００ｘとＭＥＧＡ２００とを接着する接着層を形成することができない。

フレーム３００ｘには貫通孔がない。このため、図８の硬化検査（ステップＳ１９）では、ＵＶ硬化センサーの励起光ＥＲを、フレーム３００ｘの上側から接着剤４００ａに向けて照射する（図１３）。上述の通りフレーム３００ｘは、３８０ｎｍ以下の波長の紫外線を遮断する。このため、照射された励起光ＥＲは、フレーム３００ｘによって遮断されて接着剤４００ａには到達しない。さらに、図１３に示すように、ＵＶ硬化センサーは、フレーム３００ｘが励起光ＥＲを吸収することで発せられる蛍光ＦＬ´を検出してしまう。この結果、比較例では、接着剤４００ａの硬化状態を検出することができない。

Ｃ．第３実施形態：
本発明の第３実施形態では、フレームの係合部の形状を変化させ、さらに保護層を設けた構成について説明する。図中において第２実施形態と同様の構成および手順を有する部分は、先に説明した第２実施形態と同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。すなわち、以下に説明しない構成および手順は、上述した第２実施形態と同様である。

Ｃ−１．燃料電池の構成：
第３実施形態における燃料電池の構成は、フレームＭＥＧＡ１００ａに代えてフレームＭＥＧＡ１００ｂを備える点を除き、第２実施形態と同様である。

Ｃ−２．フレームＭＥＧＡの構成：
図１４は、第３実施形態におけるフレームＭＥＧＡの構成を示す図である。図１４では、フレームＭＥＧＡ１００ｂの断面の一部を、図６と同じＸＹＺ軸に沿って図示した。

本実施形態のフレームＭＥＧＡ１００ｂは、フレーム３００ａ（図６）に代えてフレーム３００ｂを備えている。フレーム３００ｂは、第２実施形態のフレーム３００ａ（図６）に対して、さらに、保護層３０６、３０７を備えている。保護層３０６、３０７は、フィルム状に形成された熱可塑性樹脂であり、本実施形態では、オレフィン系シートを用いている。オレフィン系シートは、紫外線を透過するという特性を持つ。保護層３０６、３０７は、少なくとも貫通孔３０５の開口を覆うように配置されている。具体的には、保護層３０６は、係合部３０１ａの一方の面であって、ＭＥＧＡ２００の突出部２０１と係合する側の面の全体に亘って配置されている。保護層３０７は、係合部３０１ａの他方の面であって、ＭＥＧＡ２００の突出部２０１と係合しない側の面（換言すれば、係合部３０１ａが露出した側の面）の全体に亘って配置されている。

なお、保護層３０６、３０７は、貫通孔３０５の開口を覆う限りにおいて、任意の構成を採用することができる。例えば、貫通孔３０５の開口よりも僅かに大きく形成された複数の保護層３０６と、複数の保護層３０７と、を用いて、貫通孔３０５を１つずつ保護する構成でもよい。また、係合部３０１ａの他方の面（ＭＥＧＡ２００の突出部２０１と係合しない側の面）を覆う保護層３０７は省略してもよい。また、保護層３０６、３０７は、係合部３０１ａだけでなく、フレーム３００ａの全体を覆うように形成されていてもよい。

Ｃ−３．燃料電池の製造方法：
第３実施形態における燃料電池の製造方法は、ステップＳ１２のフレーム３００ｂを配置した際の効果を除いては、図８に示した第２実施形態と同様である。

図８のステップＳ１２において、接着剤４００ａが塗布されたＭＥＧＡ２００に対して、フレーム３００ｂを配置する。ここで、図１４に示すように、係合部３０１ａの一方の面（ＭＥＧＡ２００の突出部２０１と係合する側の面）において、貫通孔３０５の開口は、保護層３０６によって覆われている。このため、例えば液状、ジェル状、ゲル状、クリーム状の変形しやすい接着剤４００ａを使用する場合であっても、ＭＥＧＡ２００に対してフレーム３００ｂを配置した際、接着剤４００ａが保護層３０６によって阻まれる。この結果、接着剤４００ａがフレーム３００ｂの貫通孔３０５内に入ることを抑制することができる。

図１５は、ディスペンサーを用いて接着剤を塗布する場合の紫外線照射の様子を示す図である。図１６は、スクリーン印刷を用いて接着剤を塗布する場合の紫外線照射の様子を示す図である。図１５および図１６では、フレームＭＥＧＡ１００ｂの断面の一部を、図６と同じＸＹＺ軸に沿って図示した。また、図１５および図１６では、図示の便宜上、ステップＳ１４で配置される治具およびマスキング材の図示を省略している。

図８のステップＳ１８において、治具（図示省略）の上側から紫外線を照射する。ここで、保護層３０６、３０７は、紫外線を透過可能な材料によって形成されている。このため、照射された紫外線ＵＶのうち、貫通孔３０５（図１４）に入射した光は、フレーム３００ｂ、保護層３０６、３０７によっては遮断されず、接着剤４００ａへ到達する（図１５、図１６：破線丸印）。この結果、第１実施形態と同様に、接着剤４００ａを硬化させることができる。

図８のステップＳ１９において、硬化検査を実施する。ここで、保護層３０６、３０７は、紫外線を透過可能な材料によって形成されている。このため、フレーム３００ｂの貫通孔３０５から照射されたＵＶ硬化センサーの励起光は、保護層３０６、３０７によっては遮断されず、接着剤４００ａへ到達する。この結果、第１実施形態と同様に、ＵＶ硬化センサーを利用して、接着剤４００ａの硬化検査を非接触、非破壊で実現することができる。

図８のステップＳ２２において、セルに対する加熱と荷重の付加とを行う。ここで、保護層３０６、３０７は熱可塑性樹脂によって形成されているため、保護層３０６、３０７と、これら保護層の周囲に配置されている部材とを接着することができる。具体的には、ステップＳ２２の加熱によって、保護層３０６と接着層とを接着することができ、保護層３０７とカソード側セパレータ６００（図１）とを接着することができる。

以上のように、第３実施形態の燃料電池の製造方法によれば、第２実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、第３実施形態の燃料電池の製造方法によれば、接着層を形成する際に、例えば液状、ジェル状、ゲル状、クリーム状の変形しやすい接着剤４００ａを使用する場合であっても、接着剤４００ａがフレーム３００ｂの貫通孔３０５内に入ることを抑制することができる。また、保護層３０６、３０７は紫外線を透過することが可能であるため、保護層３０６、３０７を介して貫通孔３０５から紫外線を照射することで、接着材４００ａを確実に硬化させて接着層を形成することができる。さらに、図１４に示すように、係合部３０１ａの他方の面（ＭＥＧＡ２００の突出部２０１と係合しない側の面）において、貫通孔３０５の開口は、保護層３０７によって覆われている。このため、図８で説明した燃料電池の製造工程における工程間搬送時に、貫通孔３０５内に塵等が混入することを抑制することができる。

Ｃ−４．比較例：
図１７は、第３実施形態の比較例におけるフレーム配置の様子を示す図である。図１７では、フレームＭＥＧＡ１００ｙの断面の一部を、図６と同じＸＹＺ軸に沿って図示した。比較例では、第３実施形態で説明したフレーム３００ｂ（図１４）に代えて、フレーム３００ｙを利用して、図８で説明した燃料電池の製造を実施した。フレーム３００ｙは、保護層３０６、３０７を有しない点を除いては、第３実施形態のフレーム３００ｂと同様の構成を有する。

図８のステップＳ１２において、接着剤４００ａが塗布されたＭＥＧＡ２００に対して、フレーム３００ｙを配置する。本比較例では、液状の接着剤４００ａをディスペンサーで塗布する例を挙げる。フレーム３００ｙは保護層を有しない。このため、ＭＥＧＡ２００に塗布される接着剤４００ａの量によっては、図１７のように、フレーム３００ｙの貫通孔３０５から、接着剤４００ａがはみ出して、接着剤４００ａがフレーム３００ｙの表面に露出してしまう。この結果、比較例では、はみ出した接着剤４００ａにより、フレームＭＥＧＡ１００ｙとセパレータとの間のシール性が確保できなくなり、アノードやカソードにおける反応ガスの漏れの発生、燃料電池の発電性能の低下、といった悪影響が出る。

Ｄ．変形例：
上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

例えば、ＭＥＧＡは、カソード側ガス拡散層の側に突出部を備える構成とした。しかし、ＭＥＧＡは、アノード側ガス拡散層の側に突出部を備える構成としてもよい。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ＭＥＧＡは、カソード側ガス拡散層およびアノード側ガス拡散層の両側に対してＣＣＭが外側に突出した突出部を備えていても良い。この場合、フレームは、ＭＥＧＡの２つの突出部にそれぞれ係合する２つの係合部を備える構成としてもよい。また、ＭＥＧＡの２つの突出部と、フレームの２つの係合部と、の間が、それぞれ接着剤（接着層）で接着されていてもよい。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

例えば、ＣＣＭ、アノード側ガス拡散層、カソード側ガス拡散層と、を全て同様の大きさに形成した上で、これらを積層する際の中心をずらすことによって、ＭＥＧＡの突出部を形成してもよい。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

例えば、ＣＣＭの両面にガス拡散層を配置する構成に代えて、電解質膜の両面にＧＤＥ（Gas Diffusion Electrode）を配置する構成においても、上記実施形態と同様の方法を利用することができる。

例えば、上記の燃料電池の製造方法において、ステップＳ１４のマスキング材の配置工程は、省略してもよい。同様に、ステップＳ１８の接着剤の除去工程は省略してもよく、ステップＳ１９の硬化検査工程は省略してもよく、ステップＳ２０、Ｓ２２のセル化工程は省略してもよい。

例えば、上記実施形態では、ＭＥＧＡの四隅に突出部が形成され、かつ、フレームには４つの突出部とそれぞれ係合するための４つの係合部を備えるとした。しかし、これら突出部と係合部の数は、１つ以上である限りにおいて任意に変更することができる。

例えば、上記第２、第３実施形態では、フレームの材料の一例（ＰＥＮ）を挙げた。しかし、フレームの材料は任意に変更可能であり、例えば、第１実施形態と同じＰＰが使用されていてもよい。また、上記第２、第３実施形態では、接着剤が硬化するための波長（３６５ｎｍ）と、フレームの持つ紫外線の遮断特性（３８０ｎｍ以下）と、の具体的な数値を例示した。しかし、これらの具体的な数値はあくまで一例に過ぎない。

例えば、上記第３実施形態では、保護層の材料の一例（オレフィン系シート）を挙げた。しかし、保護層の材料は、紫外線を透過することが可能な材料である限りにおいて任意に変更可能であり、例えば、第１実施形態のフレームと同じＰＰが使用されていてもよい。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

２２…電解質膜
２４…アノード側電極触媒層
２６…カソード側電極触媒層
２０１…突出部
２０４…アノード側ガス拡散層
２０６…カソード側ガス拡散層
３００、３００ａ、３００ｂ、３００ｘ、３００ｙ…フレーム
３０１、３０１ａ、３０１ｘ…係合部
３０２…治具
３０４…第１のマスキング材
３０６…第２のマスキング材
４００、４００ａ…接着剤
５００…アノード側セパレータ
６００…カソード側セパレータ
７００…積層体
８００…燃料電池
Ａ１…領域
Ａ２…領域
ＥＲ…励起光
ＥＸ…露出部分
ＦＬ…蛍光
ＵＶ…紫外線

Claims (9)

1. 燃料電池であって、
   電解質膜の両面に電極触媒層が形成された膜電極接合体と、
   前記膜電極接合体の両面に配置されたガス拡散層と、
   前記膜電極接合体の周縁に配置されたフレームと、
   を備え、
   前記膜電極接合体と前記ガス拡散層とが組み合わせられた状態において、前記膜電極接合体は、前記ガス拡散層の外側に突出した突出部を形成し、
   前記フレームは、前記突出部と係合するための係合部を有し、
   前記突出部と、前記係合部との間に、紫外線硬化型の接着剤からなる接着層を備え、
   前記フレームの前記係合部には、前記フレームの厚み方向に前記フレームを貫通する貫通孔が形成されている、燃料電池。
2. 請求項１に記載の燃料電池であって、
   前記接着層には、さらに、熱硬化剤が混入されている、燃料電池。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料電池であって、
   前記フレームは、熱可塑性樹脂によって形成されている、燃料電池。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池であって、
   前記フレームは、さらに、紫外線を透過することが可能な保護層であって、少なくとも前記貫通孔の開口を覆うように形成された保護層を備える、燃料電池。
5. 請求項４に記載の燃料電池であって、
   前記フレームの前記保護層は、熱可塑性樹脂によって形成されている、燃料電池。
6. 電解質膜の両面に電極触媒層が形成された膜電極接合体と、前記膜電極接合体の両面に配置されたガス拡散層と、前記膜電極接合体の周縁に配置されたフレームと、を備える燃料電池の製造方法であって、
   前記膜電極接合体と前記ガス拡散層とが組み合わせられた状態において、前記膜電極接合体が前記ガス拡散層の外側に突出した突出部と、前記フレームの前記突出部と係合するための係合部と、のうちの少なくともいずれか一方に対して紫外線硬化型の接着剤を配置する工程と、
   前記突出部と前記係合部とを係合させる工程と、
   紫外線を照射して前記接着剤を硬化させる工程と、
   を備え、
   前記フレームの前記係合部には、前記フレームの厚み方向に前記フレームを貫通する貫通孔が形成されており、さらに、
   前記硬化させる工程の後、前記貫通孔に光を照射し、前記接着剤の発光を検出することで、前記接着剤の硬化状態を検出する工程を備える、燃料電池の製造方法。
7. 請求項６に記載の燃料電池の製造方法であって、さらに、
   前記係合させる工程の後、前記突出部と前記係合部とを避けて、紫外線を遮断可能な部材を配置する工程を備える、燃料電池の製造方法。
8. 請求項６または請求項７に記載の燃料電池の製造方法であって、さらに、
   前記硬化させる工程の後、前記ガス拡散層の表面の未硬化の前記接着剤を除去する工程を備える、燃料電池の製造方法。
9. 請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の燃料電池の製造方法であって、
   前記接着剤には熱硬化剤が混入されており、さらに、
   前記フレームが接着された前記膜電極接合体を加熱することによって、前記燃料電池のセルを作製する工程を備える、燃料電池の製造方法。

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