TWI495185B - Fuel cell and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

燃料電池及其製造方法
本發明係有關於一種藉由樹脂將構成燃料電池之各層一體化的燃料電池及其製造方法，特別是可用來作成於行動設備(攜帶設備)等中所使用的燃料電池。
隨著近年來IT之發展，行動電話、筆記型電腦、數位相機等行動設備之大部分的電源係使用鋰離子二次電池，然而，隨著該等行動設備之高機能化，損耗電力有日益增加之傾向，而作成其電源用或充電用，受到矚目的是潔淨且高效率之燃料電池。
此種小型、輕量之燃料電池已知的是例如像下述專利文獻一中所揭示者，包含有：板狀固體高分子電解質；陽極側電極板，係配置於其一側者；陰極側電極板，係配置於另一側者；陽極側金屬板，係配置於陽極側電極板之外側者；及陰極側金屬板，係配置於陰極側電極板之外側者，又，透過絕緣材將該等金屬板之外周部歛縫，藉此進行密封。然而，於利用金屬板之歛縫來進行的密封中，會有程序複雜且歛縫部分之厚度控制亦需要精度之問題。
故，為了簡化密封程序，於下述專利文獻二中揭示有一種燃料電池，其係具有與前述相同之板狀固體高分子電解質、電極板及金屬板，且使用環氧系樹脂等密封材料而使絕緣材夾雜，並且僅將兩側之金屬板的周緣領域進行密封。
又，於下述專利文獻三中揭示有一種燃料電池用單元構件，其係具有板狀固體高分子電解質及設置於其兩側之電極板(觸媒層+導電性多孔質體)，且藉由業已插入成形(Insert molding)之樹脂框將該等各層之周圍一體化。於該發明中，用以將電力取出至外部之導電構件(連接構件18等)係配置於樹脂之外側，且利用少量面積與導電性多孔質體接觸，而導電構件並未藉由樹脂來覆蓋。
〔先前技術文獻〕
〔專利文獻〕
〔專利文獻一〕日本專利公開公報特開2005-150008號公報
〔專利文獻二〕日本實用新案登錄第3115434號公報
〔專利文獻三〕日本專利公開公報特開2005-11624號公報
〔發明欲解決之課題〕
然而，於專利文獻二之燃料電池中，由於係僅 將兩側之金屬板的周緣領域進行密封之結構，因此會有兩側之金屬板與內側之電極板的接觸面壓力降低之傾向，此會構成電池電阻而有電池之輸出降低等問題。又，假使於製造時在加壓兩側之金屬板之狀態下密封周緣領域，亦會有接觸面的壓力逐漸地降低之傾向。再者，由於必須於金屬板彼此間夾雜絕緣材，因此亦會有製造程序變得複雜且構件變多之問題。
又，於專利文獻三之燃料電池用單元構件中，由於係進行插入成形，因此，雖然會構成簡易之結構、製法，然而，由於其結構係僅藉由樹脂框來固定周圍，因此要有效地將電力取出至外部是困難的。即，於電力之取出時，必須使導電構件與導電性多孔質體接觸，然而，若為僅藉由樹脂框來固定周圍且將導電構件配置於樹脂外側之結構，則無法藉由充分之壓力使導電構件與電極板接觸，此會構成電池電阻而有電池之輸出降低等問題。
故，本發明之目的係提供一種雖為簡易之結構但可提高電極層與金屬層等之接觸壓力而提升電池輸出的燃料電池及其製造方法。
前述目的可藉由如下述之本發明來達成。
即，本發明之燃料電池包含有：固體高分子電解質層；第一電極層與第二電極層，係設置於該固體高分子電解質層之兩側；及第一導電層與第二導電層，係分別配置於前述第一電極層與前述第二電極層之更外側；又，係藉由業已插入成形之樹脂成形體將各層一體化。
依據本發明之燃料電池，由於固體高分子電解質層、電極層及導電層係藉由使用該等進行插入成形之樹脂成形體一體化，因此，可藉由樹脂成形體保持導電層而提高與電極層之接觸壓力，且可減低接觸電阻而提升電池輸出。即，雖為使用各層而進行插入成形之簡易之結構，但可作成電池輸出高的燃料電池。另，於進行插入成形時，可藉由樹脂之注入壓力，自兩側加壓第一導電層及第二導電層，然而，藉由利用設置於成形模內面之凸部另外加壓，可進一步地提高導電層與電極層之接觸壓力。於發電時，藉由透過例如設置於樹脂成形體之開孔或流路，將燃料及氧等供給至第一電極層及第二電極層，而可藉由於各個電極之反應及於固體高分子電解質之離子傳導進行發電。
即，於本發明中，前述樹脂成形體宜具有用以將氣體或液體供給至前述第一電極層及前述第二電 極層之供給部。所供給之氣體可列舉如：氫氣等燃料氣、空氣等含氧氣體等，液體可列舉如甲醇等。
於前述中，前述第一導電層宜由第一金屬層所構成，且該第一金屬層具有使前述第一電極層局部露出之露出部，而前述第二導電層係由第二金屬層所構成，且該第二金屬層具有使前述第二電極層局部露出之露出部。導電層亦可使用具有氣體透過性者等，而藉由具有露出部，可透過露出部將氣體或液體供給至電極層。又，藉由使用金屬層，相較於其他材料可取出大電流。
此時，前述樹脂成形體之前述供給部宜為開孔，其設置於與前述第一金屬層或前述第二金屬層之露出部對應之位置。依據該構造，由於在與金屬層之露出部對應之位置設置有樹脂成形體之開孔，因此可透過該開孔與露出部將氣體或液體供給至電極層，且可更有效地進行發電。
又，於前述樹脂成形體之前述開孔與前述第一電極層或前述第二電極層間宜夾雜有多孔質層，藉此，可進行氣體或液體之供給，並可防止因灰塵之附著等所造成的電極層之劣化。
再者，宜將前述燃料電池作成單位格子，且該單位格子之複數個係藉由前述樹脂成形體一體化，又，單位格子之複數個宜並列設置於相同面內。舉 例言之，藉由將單位格子彼此串聯連接而可提高輸出電壓，且可得到將高輸出電壓之燃料電池作成一體者。
又，宜包含有將前述複數個單位格子之導電層彼此電連接的連接部，且該連接部係藉由前述樹脂成形體一體化。依據該燃料電池，由於單位格子彼此係藉由連接部電連接，且利用插入成形而藉由樹脂成形體一體化，因此，用以連接單位格子彼此之結構或程序簡易，且可構成連接部之可靠性或耐久性良好的燃料電池。
另一方面，本發明之燃料電池之製造方法包含有以下程序，即：一程序，係於成形模內配置積層物，且該積層物包括固體高分子電解質層、配置於前述固體高分子電解質層的兩側之第一電極層與第二電極層、及配置於前述第一電極層與前述第二電極層之外側的第一導電層與第二導電層；及一程序，係藉由將樹脂注入該成形模內，成形將前述積層物一體化之樹脂成形體。
依據本發明之燃料電池之製造方法，由於利用固體高分子電解質層、電極層及導電層之積層物而藉由業已插入成形之樹脂成形體一體化，因此，可藉由樹脂成形體保持導電層而提高與電極層之接觸壓力，且可減低接觸電阻而提升電池輸出。即，雖 為使用各層進行插入成形之簡易之結構、製法，但可得到電池輸出高的燃料電池。
本發明之燃料電池之製造方法宜包含有以下程序，即：一程序，係於成形模內配置積層物，且該積層物包括固體高分子電解質層、配置於前述固體高分子電解質層的兩側之第一電極層與第二電極層、及配置於前述第一電極層與前述第二電極層之外側且具有使前述第一電極層與前述第二電極層局部露出之露出部的第一金屬層與第二金屬層；及一程序，係於自兩側加壓前述第一金屬層及前述第二金屬層之狀態下，藉由將樹脂注入該成形模內，成形具有用以將氣體或液體供給至前述第一電極層及前述第二電極層之供給部且將前述積層物一體化之樹脂成形體。
依據該製造方法，第一金屬層及第二金屬層係具有使第一電極層及第二電極層局部露出之露出部，且將該積層物配置於成形模內而注入樹脂，並成形具有用以將氣體或液體供給至電極層的供給部之樹脂成形體。可透過該供給部，將燃料及氧等供給至電極層，且可藉由於各個電極之反應及於固體高分子電解質之離子傳導進行發電，此時，由於在自兩側加壓前述第一金屬層及前述第二金屬層之狀態下進行插入成形，因此，兩側之金屬層與電極層 接觸時之壓力會變大，且電池電阻變小而提升電池之輸出。
於前述中，宜將前述成形模作成分割結構而於所分割之模構件之內面設置凸部，且於使該凸部與前述第一金屬層或前述第二金屬層壓接之狀態下，將樹脂注入前述成形模內。此時，由於係藉由模構件內面之凸部，於加壓第一金屬層或第二金屬層之狀態下利用樹脂進行密封而一體化，因此，兩側之金屬層與電極層接觸時之壓力會更確實地變大。
又，宜於前述第一金屬層或前述第二金屬層之表面設置複數開孔，且於前述所分割之模構件上，將上面稍微大於前述開孔的複數凸部分別設置於與前述複數開孔對應之位置。此時，可藉由模構件內面之凸部，加壓金屬層之開孔之周圍，藉此，可提高金屬層與電極層之接觸壓力，又，藉由同時利用凸部堵塞金屬層之露出部，可防止樹脂之覆蓋而使第一電極層或第二電極層自露出部露出。
又，於將前述積層物配置於成形模內之程序中，宜使用複數個前述積層物，且於將複數個前述積層物分別電連接之狀態下並列設置於前述成形模內。依據該製造方法，舉例言之，藉由將積層物彼此串聯連接而可提高輸出電壓，且可製造將高輸出 電壓之燃料電池作成一體者，同時亦可提高製造效率。
又，前述積層物之複數個宜於藉由連接部將任一者的前述積層物與其他前述積層物之導電層彼此電連接之狀態下配置於前述成形模內。依據該燃料電池之製造方法，由於構成單位格子之積層物之導電層彼此係藉由連接部電連接，且利用插入成形而藉由樹脂成形體一體化，因此，用以連接單位格子彼此之結構或程序簡易，且可製造連接部之可靠性或耐久性良好的燃料電池。
〔第一實施形態〕
利用圖式說明有關本發明之燃料電池的較佳實施形態。第一圖係顯示本發明之燃料電池的一例之圖，且第一圖(a)係俯視圖，第一圖(b)係正視截面圖，第一圖(c)係仰視圖。
如第一圖所示，本發明之燃料電池包含有：固體高分子電解質層1；第一電極層2與第二電極層3，係設置於該固體高分子電解質層1之兩側者；及第一導電層與第二導電層，係分別配置於該等電極層2、電極層3之更外側者。於本實施形態中顯示以下例子，即：第一導電層及第二導電層係由具 有使第一電極層2及第二電極層3局部露出之露出部的第一金屬層4及第二金屬層5所構成。
另，導電層之材質可列舉如：金屬、導電性高分子、導電性橡膠、導電性纖維、導電性糊、導電性塗料等。
固體高分子電解質層1只要是使用在習知固體高分子膜型之燃料電池者，則可為任意者，然而，若由化學安定性及導電性的觀點來看，則宜使用由具有屬超強酸之磺酸基的全氟化碳聚合物所構成的陽離子交換膜。此種陽離子交換膜宜使用納菲薄膜(NAFION®)(註冊商標)，除此以外，舉例言之，亦可為使前述納菲薄膜或其他離子傳導性物質浸透至由聚四氟乙烯等氟樹脂所構成的多孔質膜者，或者使前述納菲薄膜或其他離子傳導性物質載持於由聚乙烯或聚丙烯等聚烯烴樹脂所構成的多孔質膜或不織布上者。
固體高分子電解質層1之厚度越薄，對全體的薄型化會越有效，然而，若考慮離子傳導機能、強度、處理性等，則可使用10μm至300μm，且較為理想的是25μm至50μm。
電極層2、電極層3只要是在固體高分子電解質層1之表面附近產生陽極側及陰極側之電極反應者，則可為任意者，其中，可適當地使用發揮作為 氣體擴散層之機能而進行燃料氣、燃料液、氧化氣及水蒸氣之供給、排出並同時發揮集電機能者。電極層2、電極層3可使用相同或相異者，且較為理想的是使具有電極觸媒作用之觸媒載持於其基材上。觸媒宜至少載持於與固體高分子電解質層1接合之內面側上。
電極層2、電極層3之電極基材例如可使用：碳紙、碳纖維不織布等纖維質碳、導電性高分子纖維之聚集體等電導性多孔質材。又，亦可使用使觸媒直接附著於固體高分子電解質層1或使其載持於碳黑等導電性粒子上而附著於固體高分子電解質層1之電極層2、電極層3。
一般而言，電極層2、電極層3係於此種電導性多孔質材中添加氟樹脂等撥水性物質而製作，且於載持觸媒時，會混合鉑微粒子等觸媒與氟樹脂等撥水性物質，並將溶劑混合於其中而作成糊狀或油墨狀後，將其塗佈在欲與固體高分子電解質膜相對向之電極基材之單面上而形成。
一般而言，電極層2、電極層3或固體高分子電解質層1係按照供給至燃料電池之還原氣與氧化氣來進行設計。於本發明中，較為理想的是氧化氣使用空氣，同時還原氣使用氫氣。另，亦可使用甲醇等燃料液以取代還原氣。
舉例言之，在使用氫氣與空氣時，於自然供給空氣側之陰極側的第二電極層3(於本說明書中，假設陽極側為第一電極層，且陰極側為第二電極層)中，由於會產生氧與氫離子之反應而生成水，因此宜按照前述電極反應進行設計。特別是若於低作動溫度、高電流密度及高氣體利用率之運轉條件下，在生成水的空氣極中尤其容易引起因水蒸氣之凝結所造成的電極多孔體之堵塞(滿溢)現象，因此，為了長期地取得燃料電池之安定特性，確保電極之撥水性而不會引起滿溢現象是有效的。
觸媒可使用選自於鉑、鈀、釕、銠、銀、鎳、鐵、銅、鈷及鉬中之至少一種的金屬或其氧化物，且亦可使用業已預先使該等觸媒載持於碳黑等上者。
電極層2、電極層3之厚度越薄，對全體的薄型化會越有效，然而，若考慮電極反應、強度、處理性等，則宜為1μm至500μm，且更為理想的是100μm至300μm。雖然電極層2、電極層3與固體高分子電解質層1可預先進行接著、熔合或塗佈形成等而積層一體化，然而，亦可僅單純地進行積層配置。此種積層體亦可作成膜/電極接合體(薄膜電極組，MembraneElectrode Assembly：MEA)而取得， 且亦可加以使用。
於本發明中，第一電極層2及第二電極層3之外形可小於固體高分子電解質層1之外形，然而，較為理想的是第一電極層2及第二電極層3之外形與固體高分子電解質層1之外形相同。若電極層之外形與固體高分子電解質層之外形相同，則可穿通電極板與固體高分子電解質之積層體而製造固體高分子電解質、電極、接合體，且可藉由量產效果減低該接合體之成本。又，相較於電極層之外周，金屬層之外周係形成於內側，藉此，可更確實地密封電極層之外周及固體高分子電解質層之外周。
於陽極側電極層2之表面配置陽極側之第一金屬層4，於陰極側電極層3之表面配置陰極側之第二金屬層5(於本說明書中，假設陽極側為第一金屬層，且陰極側為第二金屬層)。第一金屬層4係具有使第一電極層2局部露出之露出部，於本實施形態中顯示以下例子，即：於陽極側金屬層4設置有用以供給燃料氣等之開孔4a。
第一金屬層4之露出部只要是可露出陽極側電極層2，則其個數、形狀、大小、形成位置等可為任意者，舉例言之，陽極側金屬層4之開孔4a可規則或隨機地設置複數圓孔或狹縫等，或者藉由金屬網眼設置開孔4a，或者將第一金屬層4作成如 梳形電極之形狀而使陽極側電極層2露出。若由與電極之接觸面積及氣體之供給面積之平衡等觀點來看，則開孔4a部分之面積所佔的比例(開孔率)宜為10%至50%，且更為理想的是15%至30%。
又，陰極側之第二金屬層5係具有使第二電極層3局部露出之露出部，於本實施形態中顯示以下例子，即：於陰極側金屬層5設置有用以供給空氣中的氧(自然吸氣)之多數開孔5a。開孔5a只要是可露出陰極側電極層3，則其個數、形狀、大小、形成位置等可為任意者，舉例言之，陰極側金屬層5之開孔5a可規則或隨機地設置複數圓孔或狹縫等，或者藉由金屬網眼設置開孔5a，或者將第二金屬層5作成如梳形電極之形狀而使陰極側電極層3露出。若由與電極之接觸面積及氣體之供給面積之平衡等觀點來看，則開孔5a部分之面積所佔的比例(開孔率)宜為10%至50%，且更為理想的是15%至30%。
金屬層4、金屬層5只要是對電極反應無不良影響者，則任何金屬皆可加以使用，舉例言之，可列舉如：不鏽鋼板、鎳、銅、銅合金等，然而，若由導電性、成本、形狀賦予性、加壓用之強度等觀點來看，則宜為銅、銅合金、不鏽鋼板等。又，亦 可為於前述金屬上施行鍍金等之金屬電鍍者。
另，金屬層4、金屬層5之厚度越薄，對全體的薄型化會越有效，然而，若考慮導電性、成本、重量、形狀賦予性、加壓用之強度等，則宜為10μm至1000μm，且更為理想的是50μm至200μm。
於本發明中，若由利用樹脂使電極層2、電極層3與金屬層4、金屬層5良好地進行一體化的觀點來看，則相較於第一電極層2之外周，第一金屬層4之外周宜形成於內側，且相較於第二電極層3之外周，第二金屬層5之外周宜形成於內側。另，亦可相較於第一電極層2之外周，使第一金屬層4之外周形成於外側，且亦可相較於第二電極層3之外周，使第二金屬層5之外周形成於外側。
金屬層4及金屬層5係至少一部分自樹脂露出，藉此，將該部分作成電極而可將電力取出至外部，故，亦可對樹脂成形體6設置使金屬層4及金屬層5局部露出之端子部，然而，於本發明中，金屬層4及金屬層5宜具有構成單位格子之電極的突出部4b、突出部5b，且該突出部4b、突出部5b係自樹脂成形體6朝外部露出。該突出部4b、突出部5b在進行插入成形時，亦可利用在用以將金屬層4、金屬層5等(積層物L)保持於成 形模內。
金屬層4及金屬層5之形成或開孔5a、開孔4a之形成可利用壓製加工(壓製穿孔加工)來進行，又，在使樹脂之流動或密接性良好之目的下，亦可於金屬層4及金屬層5之突出部4b、突出部5b上將貫通孔設置在進行插入成形之部分。再者，為了進行良好的連接或固定，亦可於突出部4b、突出部5b之露出部分設置貫通孔。
如第一圖所示，本發明之燃料電池係藉由業已插入成形之樹脂成形體6將前述各層1至5一體化。於本發明中，較為理想的是藉由樹脂成形體6覆蓋第一導電層及/或第二導電層之全面或大略全面，且更為理想的是藉由樹脂成形體6覆蓋第一導電層及第二導電層之全面或大略全面，此時，如後所述，樹脂成形體6亦可為局部地包含有預備成形體者。樹脂成形體6宜具有用以將氣體或液體供給至第一電極層2及第二電極層3之供給部，且該供給部宜為設置於與第一金屬層4或第二金屬層5之露出部對應之位置的開孔6a。
於本實施形態中顯示以下例子，即：為了使前述第一電極層2及第二電極層3自開孔6a露出，於自兩側加壓前述第一金屬層4及第二金屬層5之狀態下，藉由樹脂成形體6進行插入成形而一體化。
於本發明中，相當於金屬層4、金屬層5之露出部的開孔4a、開孔5a的大小可大於樹脂成形體6之開孔6a的大小，且亦可為相同大小或小於開孔6a的大小，然而，較為理想的是將樹脂成形體6成形為使第一金屬層4及/或第二金屬層5之露出部的大小與開孔6a的大小大致相等。具體而言，各個開孔6a之面積宜為各個露出部之面積的60%至150%，且更為理想的是80%至130%。
於本實施形態中顯示以下例子，即：相當於金屬層4、金屬層5之露出部的開孔4a、開孔5a的大小係小於樹脂成形體6之開孔6a的大小之情形，藉此，可利用相當於樹脂成形體6之開孔6a之部分，於成模時對金屬層4、金屬層5之開孔4a、開孔5a之周圍加壓(參照第二圖(c))。
樹脂成形體6之材質可列舉如：熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、耐熱性樹脂等，然而，較為理想的是熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂。另，熱可塑性樹脂可列舉如：聚碳酸酯樹脂、ABS樹脂、液晶聚合物、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯酸樹脂、氟樹脂、聚酯、聚醯胺等。熱硬化性樹脂可列舉如：環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、苯酚樹脂、胺基樹脂、聚胺酯樹脂、矽氧烷樹脂或熱硬性聚醯亞胺樹脂 等。其中，若由在成形模內之樹脂流動性、強度、熔融溫度等觀點來看，則宜為聚酯、聚丙烯、丙烯酸樹脂，且該等樹脂可依用途加以選擇。
樹脂成形體6亦可使用熱可塑性彈性體或橡膠等樹脂彈性體，此時，藉由於其他材料中亦使用具有可撓性者，而可將燃料電池全體作成具有可撓性。
若由利用樹脂之一體化之強度、加壓金屬層之壓力或薄型化等觀點來看，則樹脂成形體6之全體厚度宜為0.3mm至4mm，且更為理想的是0.5mm至2mm。特別是若由加壓金屬層之壓力的觀點來看，則覆蓋金屬層之部分的樹脂成形體6之厚度宜為0.2mm至1.5mm，且更為理想的是0.3mm至1.0mm。
若由利用樹脂之一體化之強度或加壓金屬層之壓力的觀點來看，則樹脂成形體6之外形面積宜為固體高分子電解質層1之外形面積的101%至200%，且更為理想的是150%至180%。
本發明之燃料電池可作成如下述般來供給燃料等而使其發電，舉例言之，陰極側可直接作成大氣開放，且於設置在陽極側之空間供給氫氣等燃料，或於設置在陽極側之空間內產生氫氣等燃料，藉此 進行發電。又，亦可對陽極側及/或陰極側安裝用以形成流路之流路形成構件，且於該流路供給含氧氣體或燃料。流路形成構件可使用例如設置有流路溝、供給口及排出口之板狀體，或與堆疊型燃料電池之分隔件類似之結構者，若使用後者，則可構成堆疊型燃料電池。
以上之燃料電池可藉由例如本發明之製造方法來製造。即，如第二圖(a)至第二圖(d)所示，本發明之燃料電池之製造方法包含有一程序，其係於成形模10內配置積層物L，且該積層物L包括固體高分子電解質層1、配置於其兩側之第一導電層與第二導電層、及配置於該等之外側的第一金屬層4與第二金屬層5。於本實施形態中顯示以下例子，即：第一導電層及第二導電層係具有使第一電極層2及第二電極層3局部露出之露出部(例如開孔4a、開孔5a)的第一金屬層4及第二金屬層5，且其露出部係於藉由成形模10之凸部11a、凸部12a堵塞之狀態下配置於成形模10內。
又，本發明之燃料電池之製造方法包含有一程序，其係藉由將樹脂注入前述成形模10內，成形將積層物L一體化之樹脂成形體6。於本實施形態中顯示以下例子，即：包含有一程序，其係於自兩側加壓第一金屬層4及第二金屬層5之狀態下，藉 由將樹脂注入該成形模10內，成形具有用以將氣體或液體供給至第一電極層2及第二電極層3之供給部且將積層物L一體化之樹脂成形體6。即，顯示除了相當於前述供給部之開孔6a外，藉由樹脂成形體6覆蓋積層物L之大致全體的例子。
首先，舉例言之，如第二圖(a)所示，準備於底面具有凸部11a之下模具11。於本實施形態中顯示以下例子，即：將成形模10作成分割結構而於所分割之模構件之內面設置凸部11a、凸部12a，且使該凸部11a、凸部12a與第一金屬層4及第二金屬層5壓接之情形。凸部11a係具有其大小可堵塞積層物L下側之第一金屬層4之開孔4a的上面，且設置於與各個開孔4a相對向之位置。下模具11係於底面之周圍具有側壁，且可沿著側壁之內面插入上模具12。
於下模具11(或上模具12)設置有樹脂之注入口11b，且亦可設置複數注入口11b，又，為了使成模時之樹脂流動良好，亦可於一處以上設置樹脂之小排出口。
再者，為了使第一金屬層4及第二金屬層5之突出部4b、突出部5b於成形後自樹脂成形體6露出，下模具11之側壁係構成分割結構(省略圖示)。在將積層物L配置於成形模10內時，第一金 屬層4及第二金屬層5之突出部4b、突出部5b係定位在業已設置於下模具11之側壁的矩形切口部，且構成模構件按壓該突出部4b、突出部5b之結構，藉此，可使突出部4b、突出部5b自樹脂成形體6露出。
其次，舉例言之，如第二圖(b)所示，將積層物L配置於下模具11之底面，此時，底面之凸部11a的上面係配置於可堵塞第一金屬層4之開孔4a之位置。在配置積層物L時，各層之一部分或全部可進行一體化，且亦可未進行一體化，又，在一部分未進行一體化時，可個別地配置各層或同時地配置。所配置的積層物L之構造如前述，然而，在進行配置時，亦可使用預備成形體，其業已預先成形最終之樹脂成形體6的形狀之一部分，且將該預備成形體與積層物L同時地配置於成形模10內(例如參照第四圖)。
其次，舉例言之，如第二圖(c)所示，沿著下模具11之側壁的內面插入上模具12，且於上模具12之下面設置有凸部12a。該凸部12a係具有其大小可堵塞積層物L上側之第二金屬層5之開孔5a的上面，且設置於與各個開孔5a相對向之位置。又，於藉由下模具11之凸部11a與上模具12之凸部12a加壓金屬層4、金屬層5 之狀態下，將積層物L配置於成形模10內，此時，第一金屬層4及第二金屬層5之突出部4b、突出部5b亦可自成形模10之內部空間配置至外側。
於該狀態下，將樹脂(「樹脂」包括樹脂之原料液或未硬化物)注入成形模10內，然而，由於露出部(例如開孔4a、開孔5a)係藉由凸部11a與凸部12a堵塞，因此，如第二圖(d)所示，於所得到之成形體中，第一電極層2及第二電極層3係自開孔6a露出。又，藉由樹脂之注入，可利用插入形成將固體高分子電解質層1、電極層2、電極層3、第一金屬層4及第二金屬層5一體化。
〔第二實施形態〕
利用圖式說明有關本發明之燃料電池的其他實施形態。第八圖係顯示本發明之燃料電池的一例之圖，且第八圖(a)係俯視圖，第八圖(b)係其I-I線處箭頭方向之截面視圖，第八圖(c)係其Ⅱ-Ⅱ線處箭頭方向之截面視圖。
如第八圖所示，本發明之燃料電池包含有複數單位格子C，且藉由連接部將任一者的單位格子C1與其他單位格子C2之導電層彼此電連接。於本實施形態中，顯示將單位格子C1之第一導電層(第一金屬層4)與單位格子C2之第二導電層(第二金屬層5)電連接(串聯連接)的例子，然而，於 本發明中，亦可將任一者的單位格子C1與其他單位格子C2之導電層彼此並聯連接，此時，任一者的單位格子C1與其他單位格子C2之第一導電層彼此及第二導電層彼此會電連接，當然，亦可組合並聯連接與串聯連接。
另，所連接的單位格子C之數量可按照所要求的電壓或電流來設定，於本實施形態中，顯示連接二個單位格子C的例子。
於本發明中的各個單位格子C包含有：固體高分子電解質層1；第一電極層2與第二電極層3，係設置於該固體高分子電解質層1之兩側者；及第一導電層與第二導電層，係分別配置於該等電極層2、電極層3之更外側者。於本實施形態中顯示以下例子，即：第一導電層及第二導電層係由具有使第一電極層2及第二電極層3局部露出之露出部的第一金屬層4及第二金屬層5所構成。以下說明與第一實施形態不同之部分，其他部分則與前述第一實施形態相同。
如第八圖所示，本發明之燃料電池包含有將任一者的單位格子C與其他單位格子C之導電層彼此電連接的連接部J，於串聯連接時，任一者的單位格子C之第一導電層與其他單位格子C之第二導電層會電連接。於本實施形態中顯示以下例子，即： 相鄰之前述單位格子C之其中一者的第一導電層(金屬層4)與另一者的第二導電層(金屬層5)及連接部J係利用由接連之金屬板所構成的金屬層來形成。
於本實施形態中，連接部J係構成於中央具有落差部之長方形，然而，連接部J的形狀可為任意者，且亦可為局部地朝樹脂成形體6之外部突出的形狀。在進行插入形成時，必須於成形模內將積層物進行位置固定，且於位置固定時，連接部J宜為局部地朝樹脂成形體6之外部突出的形狀。
連接部J係串聯連接相鄰之單位格子C彼此，且構成業已與第一金屬層4及第二金屬層5一體化之金屬板。取代獨立地配置第一金屬層4及第二金屬層5，藉由使用該金屬板，而只要將其配置於成形模內，即可製造業已串聯連接單位格子C之燃料電池。
金屬板係如第八圖(c)所示，鄰接、配置於相互平行之面內的第一金屬層4及第二金屬層5係於相同面內分別朝外側延伸，且藉由落差部連結一體化。此種落差部可藉由將金屬板進行板金加工來製作。
如第八圖所示，本發明之燃料電池係具有藉由插入成形將前述單位格子C及連接部J一體化之樹脂成形體6。樹脂成形體6宜具有用以將氣體或液體供給至第一電極層2及第二電極層3之供給部，且該供給部宜為設置於與第一金屬層4或第二金屬層5之露出部對應之位置的開孔6a。
以上之燃料電池可藉由例如本發明之製造方法來製造。即，如第二圖(a)至第二圖(d)所示，本發明之燃料電池之製造方法包含有一程序，其係於藉由連接部J將任一者的積層物L與其他積層物L之導電層彼此電連接之狀態下，於成形模10內配置複數積層物L，且該等積層物L包括固體高分子電解質層1、配置於其兩側之第一電極層2與第二電極層3、及配置於該等之外側的第一導電層與第二導電層。於串聯連接時，相鄰之積層物L之其中一者的第一導電層與另一者的第二導電層會連接，於並聯連接時，相鄰之積層物L之其中一者的第一導電層與另一者的第一導電層會連接，同時其中一者的第二導電層與另一者的第二導電層會連接。
於本實施形態中顯示以下例子，即：第一導電層及第二導電層係具有使第一電極層2及第二電極層3局部露出之露出部(例如開孔4a、開孔5a) 的第一金屬層4及第二金屬層5，且其露出部係於藉由成形模10之凸部11a、凸部12a堵塞之狀態下配置於成形模10內。
構成單位格子C之積層物L可將其複數並列設置於相同面內，又，亦可配置於L字型之二邊、正方形或長方形之二邊至四邊、三角形之二邊至三邊等各邊。於本實施形態中，顯示將二個積層物L並列設置於相同面內的例子。
又，本發明之燃料電池之製造方法包含有一程序，其係藉由將樹脂注入前述成形模10內，成形將積層物L及前述連接部J一體化之樹脂成形體6。於本實施形態中顯示以下例子，即：包含有一程序，其係於自兩側加壓第一金屬層4及第二金屬層5之狀態下，藉由將樹脂注入該成形模10內，成形具有用以將氣體或液體供給至第一電極層2及第二電極層3之供給部且將積層物L一體化之樹脂成形體6。即，顯示除了相當於前述供給部之開孔6a外，藉由樹脂成形體6覆蓋積層物L之大致全體的例子。
首先，舉例言之，如第二圖(a)所示，準備於各個單位格子C之形成領域的底面具有凸部11a之下模具11。於本實施形態中顯示以下例子，即：將成形模10作成分割結構而於所分割之模構 件之內面設置凸部11a、凸部12a，且使該凸部11a、凸部12a與第一金屬層4及第二金屬層5壓接之情形。凸部11a係具有其大小可堵塞積層物L下側之第一金屬層4之開孔4a的上面，且設置於與各個開孔4a相對向之位置。下模具11係於底面之周圍具有側壁，且可沿著側壁之內面插入上模具12。
於下模具11(或上模具12)設置有樹脂之注入口11b，且亦可設置複數注入口11b，又，為了使成模時之樹脂流動良好，亦可於一處以上設置樹脂之小排出口。
再者，為了使第一金屬層4及第二金屬層5之突出部4b、突出部5b於成形後自樹脂成形體6露出，下模具11之側壁係構成分割結構(省略圖示)。在將積層物L配置於成形模10內時，第一金屬層4及第二金屬層5之突出部4b、突出部5b係定位在業已設置於下模具11之側壁的矩形切口部，且構成模構件按壓該突出部4b、突出部5b之結構，藉此，可使突出部4b、突出部5b自樹脂成形體6露出。
其次，舉例言之，如第二圖(b)所示，將複數積層物L配置於下模具11之底面，此時，形成於各個單位格子C之形成領域的底面之凸部11a 的上面係配置於可堵塞各個積層物L之第一金屬層4的開孔4a之位置。
於本發明中，在藉由連接部J將相鄰之積層物L之其中一者的第一導電層與另一者的第二導電層電連接之狀態下配置於成形模10內。於本實施形態中顯示以下例子，即：相鄰之積層物L之其中一者的第一導電層(金屬層4)與另一者的第二導電層(金屬層5)及連接部J係利用由接連之金屬板所構成的金屬層來形成。
在配置積層物L時，各層之一部分或全部可進行一體化，且亦可未進行一體化，又，在一部分未進行一體化時，可個別地配置各層或同時地配置。所配置的積層物L之構造如前述，然而，在進行配置時，亦可使用預備成形體，其業已預先成形最終之樹脂成形體6的形狀之一部分，且將該預備成形體與積層物L同時地配置於成形模10內(例如參照第四圖)。
其次，舉例言之，如第二圖(c)所示，沿著下模具11之側壁的內面插入上模具12，且於上模具12之形成各個單位格子C之領域的下面設置有凸部12a。該凸部12a係具有其大小可堵塞積層物L上側之第二金屬層5之開孔5a的上面，且設置於與各個開孔5a相對向之位置。又，於藉 由下模具11之凸部11a與上模具12之凸部12a加壓金屬層4、金屬層5之狀態下，將積層物L配置於成形模10內，此時，第一金屬層4及第二金屬層5之突出部4b、突出部5b亦可自成形模10之內部空間配置至外側。
於該狀態下，將樹脂(「樹脂」包括樹脂之原料液或未硬化物)注入成形模10內，然而，由於露出部(例如開孔4a、開孔5a)係藉由凸部11a與凸部12a堵塞，因此，如第二圖(d)所示，於所得到之成形體中，第一電極層2及第二電極層3係自開孔6a露出。又，藉由樹脂之注入，可利用插入形成將包括固體高分子電解質層1、電極層2、電極層3、第一金屬層4及第二金屬層5的複數積層物L一體化。
於本實施形態中顯示以下例子，即：相鄰之前述單位格子之其中一者的第一導電層與另一者的第二導電層及前述連接部係利用由接連之金屬板所構成的金屬層來形成，然而，本發明中的連接部只要是可電連接其中一者的第一導電層與另一者的第二導電層者，則可為任意者。
舉例言之，亦可藉由其他構件將其中一者的第一導電層與另一者的第二導電層電連接，舉例言 之，亦可使用金屬線等構件來進行軟焊連接。又，構成連接部之構件與導電層可藉由以機械方式接觸來電連接，舉例言之，亦可使用金屬板等構件而使其與導電層接觸，並藉由樹脂成形體一體化，藉此，將其中一者的第一導電層與另一者的第二導電層電連接。
於本實施形態中，顯示複數單位格子係配置於相同面內的例子，然而，各個單位格子亦可呈立體配置，舉例言之，亦可將各個單位格子配置於L字型之二邊、正方形或長方形之二邊至四邊、三角形之二邊至三邊等各邊。
依此將各個單位格子呈立體配置時，會包含有以下方法，即：於插入形成時呈立體成形之方法；及使用可撓性之材料，且於插入形成時呈平面成形後，使其呈立體變形之方法。
於前者時，相鄰之前述單位格子之其中一者的第一導電層與另一者的第二導電層及前述連接部接連之金屬板宜按照相鄰之前述單位格子的角度曲折，舉例言之，在將單位格子配置於正方形(四角柱)之四邊時，前述金屬板係藉由約90°之角度曲折。
可使用此種金屬板，將構成單位格子之積層物分別配置於具有四角柱之模槽的成形模10內之四 邊，且於分別電連接之狀態下，藉由進行插入形成之方法，製造業已使單位格子配置於四角柱之四邊的燃料電池。
〔其他實施形態〕
(1)於第二實施形態中顯示以下例子，即：樹脂成形體中包含有二個單位格子，且連接部並未朝樹脂成形體之外部突出的燃料電池，然而，於本發明中，如第三圖(a)至第三圖(c)所示，亦可為樹脂成形體中包含有三個以上之單位格子者。於本實施形態中顯示以下例子，即：使用第一金屬層4與第二金屬層5及連接部J接連且局部地朝樹脂成形體之外部突出的金屬板，來連接四個單位格子C1至單位格子C4。
各單位格子C1至單位格子C4之構造基本上如前述，然而，金屬層之突出部4b、突出部5b與業已將第一金屬層4及第二金屬層5一體化之金屬板是不同的。於本實施形態中，由於各單位格子C1至單位格子C4係串聯連接，因此，金屬層之突出部4b、突出部5b僅設置於單位格子C1與單位格子C4，即，僅存在有單位格子C1之第一金屬層4之突出部4b與單位格子C4之第二金屬層5之突出部5b。金屬層之突出部4b、突出部5b之必要性或形狀等如前述。
透過連接部J將第一金屬層4及第二金屬層5一體化的金屬板係用以將相鄰之單位格子C彼此串聯連接之構件。取代獨立地配置第一金屬層4及第二金屬層5，藉由使用該金屬板，而只要將其配置於成形模10內，即可製造業已串聯連接單位格子C1至單位格子C4之燃料電池。
金屬板係如第三圖(c)所示，鄰接、配置於相互平行之面內的第一金屬層4及第二金屬層5係具有於相同面內分別朝外側延伸之伸出部4j、伸出部5j，且藉由落差部4s將伸出部4j、伸出部5j連結一體化。此種落差部可藉由將金屬板進行板金加工來製作。另，於進行並聯連接時，舉例言之，可使用鄰接、配置於相同面內的第一金屬層4彼此(或第二金屬層5彼此)業已藉由延伸之伸出部連結一體化的金屬板。
(2)於前述實施形態中，顯示未使用預備成形體而藉由上下成形模之凸部形成開孔的例子，然而，於本發明中，如第四圖所示，可使用業已預先形成開孔6a的預備成形體7，且僅藉由其中一者的成形模12之凸部12a形成開孔6a。藉由使用此種預備成形體7，可輕易地進行將積層物L配置於成形模10內時之定位，且可輕易地進行樹脂成形體6之開孔6a的形成。另，使用預備成形體 7時，會藉由該預備成形體7加壓其中一者的金屬層，且另一者的金屬層係藉由成形模之凸部加壓。
首先，如第四圖(a)所示，預先成形預備成形體7。預備成形體7係具有相當於樹脂成形體6之開孔6a的開孔7a，即，該開孔7a係於之後的樹脂成形時維持開孔7a。預備成形體7之外形並無特殊之限制，然而，可小於插入形成後之樹脂成形體6，且稍微大於固體高分子電解質層1。
又，預備成形體7宜具有用以將第一金屬層4定位之落差部7b或用以將電極層2、電極層3及固體高分子電解質層1定位之落差部7c，又，宜具有用以支持第二金屬層5之突出部5b的支持部7d。
其次，如第四圖(b)所示，將預備成形體7配置於成形模(省略圖示)內，再沿著落差部7b定位、配置第一金屬層4，此時，第一金屬層4之開孔4a之位置係與預備成形體7之開孔7a大略一致。
其次，如第四圖(c)至第四圖(e)所示，沿著預備成形體7之落差部7c，依序地定位、配置第一電極層2、固體高分子電解質層1及第二電極層3，此時，亦可定位、配置業已預先將該等積層一體化者，此時，藉由使落差部7c的大小具有 些許餘裕，在之後注入樹脂時，可密封電極層2、電極層3之外周及前述固體高分子電解質層1之外周。
其次，如第四圖(f)所示，積層配置第二金屬層5，此時，第二金屬層5之突出部5b係藉由支持部7d支持，又，第二金屬層5之開孔5a係配置成與設置於上模具12之下面的凸部12a之位置大略一致。
其次，如第四圖(g)所示，將樹脂注入裝配後之成形模內，並成形預備成形體7業已與樹脂成形體6一體化之燃料電池，此時，開孔5a係藉由凸部12a堵塞，又，由於預備成形體7之開孔7a並未被樹脂阻塞，因此，於所得到之成形體中，第一電極層2及第二電極層3係自開孔6a露出。另，由於其中一者的金屬層4係藉由預備成形體7加壓，且另一者的金屬層5係藉由成形模10之凸部12a加壓，因此會構成於自兩側加壓第一金屬層4及第二金屬層5之狀態下藉由樹脂成形體6一體化的結構。
(3)於前述實施形態中，顯示相當於金屬層之露出部的開孔大小係小於樹脂之開孔大小的例子，然而，如第五圖(a)所示，亦可相較於金屬層4、金屬層5之開孔4a、開孔5a的大小，縮 小樹脂成形體6之開孔6a的大小，此時，由於自開孔4a、開孔5a露出之電極層2、電極層3之一部分(例如周圍)係利用樹脂成形體6來密封，因此，可藉由樹脂成形體6與電極層2、電極層3之接著力，提高電極層2、電極層3與金屬層4、金屬層5之密接性。相較於開孔4a、開孔5a的大小而縮小樹脂成形體6之開孔6a的大小時，可使用業已形成上面的大小比開孔4a、開孔5a的大小更小之凸部之成形模，且於該凸部與電極層2、電極層3接觸之狀態下進行利用樹脂之密封。
於前述情形時，無法利用相當於樹脂成形體6之開孔6a之部分，於成模時對金屬層4、金屬層5之開孔4a、開孔5a之周圍加壓，因此，如第五圖(b)所示，可使用例如其他銷而於成模時加壓金屬層4、金屬層5之開孔4a、開孔5a以外之部分，藉此，於自兩側加壓第一金屬層4及第二金屬層5之狀態下，藉由樹脂成形體6一體化。於進行此種加壓時，會在壓接有銷等之部分形成加壓用開孔6b。
再者，如第五圖(c)所示，亦可於樹脂成形體6設置不會幫助發電的貫通孔6c，該貫通孔6c係亦於固體高分子電解質層1、電極層2、電極層3等設置貫通孔，且設置比該孔小的貫通孔6c 而藉由其周圍之樹脂成形體6將電極層2、電極層3等一體化。若利用該貫通孔6c，則由於固體高分子電解質層1、電極層2、電極層3及金屬層4、金屬層5係藉由其周圍之樹脂成形體6一體化，因此可提高電極層2、電極層3及金屬層4、金屬層5之壓接力。
此種不會幫助發電的貫通孔6c係與發電用之電極層2、電極層3之露出部同時地設置，又，可使用例如其他銷等而於成模時加壓貫通孔6c以外之部分，藉此，於自兩側加壓第一金屬層4及第二金屬層5之狀態下，藉由樹脂成形體6一體化，此時亦會在壓接有銷等之部分形成加壓用開孔6b。
(4)於前述實施形態中，主要顯示氫供給型之燃料電池的例子，然而，於本發明中所使用的燃料電池只要是可藉由燃料發電之燃料電池，則可為任意者，舉例言之，可列舉如：甲醇改質型、直接甲醇型、烴供給型等。使用其他燃料之燃料電池亦有各種已知者，且可採用該等中的任一者。
此時，可使用按照各種燃料電池之固體高分子電解質層及電極層等，舉例言之，於直接甲醇型的情況，一般而言，於納菲薄膜系中穿越大，且為了加以抑制，宜使用芳族烴系固體高分子電解質。又，於電極層中，觸媒宜使用二種混合(Pt、Ru)。
(5)於前述實施形態中，顯示使第一金屬層及/或第二金屬層之露出部的大小與開孔的大小大致相等而藉由樹脂成形體一體化的例子，然而，於本發明中，如第七圖(a)至第七圖(b)所示，亦可於單面設置一個大開孔6a，藉此使第一金屬層4及/或第二金屬層5之複數露出部之全數或局部露出。
又，亦可於單面設置二個以上之大開孔6a，藉此使第一金屬層4及/或第二金屬層5之複數露出部之半數或半數以下露出，即，於本發明中，亦可成形為自一個開孔6a露出二個以上之露出部。
(6)於前述實施形態中顯示以下例子，即：第一導電層及第二導電層係由具有使第一電極層及第二電極層局部露出之露出部的第一金屬層及第二金屬層所構成，然而，於本發明中，亦可使用未具有露出部之導電層作為第一導電層及/或第二導電層，此時，可使用具有氣體透過性或氣體擴散性之導電層，此種導電層可列舉如：多孔質金屬層、多孔質導電性高分子層、導電性橡膠層、導電性纖維層、導電性糊、導電性塗料等。
(7)於前述實施形態中，顯示第一電極層及第二電極層係自樹脂成形體之開孔露出的例子，然而，於本發明中，亦可於樹脂成形體之開孔與第一 電極層或第二電極層間夾雜多孔質層。夾雜多孔質層時，於插入成形中所使用的積層物可於金屬層或導電層之外側預先設置多孔質層。多孔質層與金屬層或導電層可預先進行接著等，然而，亦可僅進行積層配置。
形成多孔質層之材料可列舉如：可承受插入成形時之溫度的多孔質膜、不織布、織布等。
(8)於前述實施形態中，顯示於樹脂成形體設置使第一電極層及第二電極層朝外部露出之開孔的例子，然而，於本發明中，亦可於樹脂成形體之內部設置用以供給氣體或液體之流路，此時，可使用業已在與導電層接觸側之內面設置流路的預備成形體，且藉由進行如前述之插入成形，使電極層於該流路露出。
〔實施例〕
以下說明具體地顯示本發明之構造與效果的實施例等。
第一實施例
將厚度0.2mm之銅板壓製、穿孔成第一圖所示之形狀(長圓形部之長徑31mm、短徑10mm、突出部之開孔徑ψ2.0mm×二十二個)，並製作二片構成金屬層之銅板。
又，第一圖所示之形狀的薄膜電極組立體(33mm×12mm)係依下述來製作。鉑觸媒係使用美國電化學(ELECTROCHEM)公司製造的20%載持鉑之碳觸媒(EC-20-PTC)。將該鉑觸媒與碳黑(阿克蘇(AKZO)公司科琴黑EC)、聚偏二氟乙烯(KYNAR)分別以75重量百分率、15重量百分率、10重量百分率之比例混合，且以構成2.5重量百分率之聚偏二氟乙烯溶液之比例，將二甲基甲醯胺加入前述鉑觸媒、碳黑、聚偏二氟乙烯之混合物中，且於研缽中溶解、混合而製作觸媒糊。將碳紙(東麗(TORAY)製造的TGP-H-90，厚度370μm)切斷成33mm×12mm，且藉由抹刀將依前述所製作的觸媒糊約20mg塗佈於該碳紙上，並於80℃之熱風循環式乾燥機中乾燥。依此，製作載持有4mg之觸媒組成物的碳紙，且鉑載持量為0.6mg/cm2 。
使用依前述所製作的載持鉑觸媒之碳紙與作為固體高分子電解質(陽離子交換膜)之納菲薄膜(杜邦公司製造的納菲薄膜112，33mm×12mm，厚度50μm)，且使用模具於其雙面上以135℃、2MPa之條件進行熱壓二分鐘。將依此所得到之薄膜電極組立體夾入前述二片銅板中，且使用第二圖所示之模具，於自二片銅板之兩側施加壓 力(一噸)之狀態下配置於模具內，於該狀態下，以195℃將樹脂(普瑞曼(PRIME)聚合物(股)製造，聚丙烯樹脂，J-700GP)注入(射出壓力400kgf/cm2 )模內，且於冷卻後自模具取出，藉此，得到樹脂成形體之外寸為39mm×18mm×2.1mm厚之燃料電池。
使用該燃料電池，並裝配於在陽極側具有內部空間且陰極側構成大氣開放之評價夾具，且以12mL/分將氫供給至陽極側之內部空間，藉此進行發電，並評價此時之電池特性。電池特性係使用東陽公司(TOYO CORPORATION)製造的燃料電池評價系統，且使電流變化並測定輸出電壓之變化，第六圖係顯示此時之輸出電壓之變化。由該結果可知，相較於藉由歛縫密封金屬板彼此之燃料電池(第一比較例)，輸出電壓會提升約20%。
第一比較例
於第一實施例中，除了使用業經鍍金之SUS板以取代銅板，且將其大小作成大於電極(陰極側35mm×14mm，陽極側39mm×18mm)，納菲薄膜亦作成大於碳紙(39mm×18mm)，並使納菲薄膜夾雜而不會短路地歛縫、密封SUS板之周圍外，作成與第一實施例相同而製作燃料電 池並進行評價，第六圖係顯示此時之輸出電壓之變化。
以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之權利保護範圍內，合予陳明。
1‧‧‧固體高分子電解質層
2‧‧‧第一電極層
3‧‧‧第二電極層
4‧‧‧第一金屬層(第一導電層)
4a‧‧‧開孔(露出部)
4b‧‧‧突出部
4j‧‧‧伸出部
4s‧‧‧落差部
5‧‧‧第二金屬層(第二導電層)
5a‧‧‧開孔(露出部)
5b‧‧‧突出部
5j‧‧‧伸出部
6‧‧‧樹脂成形體
6a‧‧‧開孔
6b‧‧‧加壓用開孔
6c‧‧‧貫通孔
7‧‧‧預備成形體
7a‧‧‧開孔
7b‧‧‧落差部
7c‧‧‧落差部
7d‧‧‧支持部
10‧‧‧成形模
11‧‧‧下模具
11a‧‧‧凸部
11b‧‧‧注入口
12‧‧‧上模具
12a‧‧‧凸部
C‧‧‧單位格子
C1‧‧‧單位格子
C2‧‧‧單位格子
C3‧‧‧單位格子
C4‧‧‧單位格子
J‧‧‧連接部
L‧‧‧積層物
第一圖係顯示本發明之燃料電池的一例之圖，且第一圖(a)係俯視圖，第一圖(b)係正視截面圖，第一圖(c)係仰視圖。
第二圖係顯示本發明之燃料電池之製造方法的一例之正視截面圖。
第三圖係顯示本發明之燃料電池的其他例之圖，且第三圖(a)係立體圖，第三圖(b)係俯視圖，第三圖(c)係顯示主要部分之立體圖。
第四圖(a)~(g)係顯示本發明之燃料電池之製造方法的其他例之立體圖。
第五圖(a)~(c)係顯示本發明之燃料電池的其他例之正視截面圖。
第六圖係顯示於第一實施例等中的燃料電池之輸出電壓變化圖表。
第七圖係顯示本發明之燃料電池的其他例之圖，且第七圖(a)係俯視圖，第七圖(b)係正 視截面圖。
第八圖係顯示本發明之燃料電池的其他實施形態之圖，且第八圖(a)係俯視圖，第八圖(b)係其I-I線處箭頭方向之截面視圖，第八圖(c)係其Ⅱ-Ⅱ線處箭頭方向之載面視圖。
1‧‧‧固體高分子電解質層
2‧‧‧第一電極層
3‧‧‧第二電極層
4‧‧‧第一金屬層(第一導電層)
4a‧‧‧開孔(露出部)
4b‧‧‧突出部
5‧‧‧第二金屬層(第二導電層)
5a‧‧‧開孔(露出部)
5b‧‧‧突出部
6‧‧‧樹脂成形體
6a‧‧‧開孔

Claims (13)

  1. 一種燃料電池，包含有：固體高分子電解質層；第一電極層與第二電極層，係設置於該固體高分子電解質層之兩側；以及第一導電層與第二導電層，係分別配置於前述第一電極層與前述第二電極層之更外側；各層係藉由業已插入成形之樹脂成形體一體化；前述樹脂成形體係具有供給部，用以將氣體或液體供給至前述第一電極層及前述第二電極層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之燃料電池，其中前述第一導電層係由第一金屬層所構成，且該第一金屬層具有使前述第一電極層局部露出之露出部，而前述第二導電層係由第二金屬層所構成，且該第二金屬層具有使前述第二電極層局部露出之露出部。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之燃料電池，其中前述樹脂成形體之前述供給部係設置於與前述第一金屬層或前述第二金屬層之露出部對應之位置的開孔。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之燃料電池，其中於前述樹脂成形體之前述開孔與前述第一電極層或前述第二電極層間夾雜有多孔質層。
  5. 一種燃料電池，係將如申請專利範圍第1項所述之燃料電池作成單位格子，且將複數之單位格子藉由前述樹脂成形體一體化者。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之燃料電池，其中前述複數之單位格子係並列設置於相同面內。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之燃料電池，更包含有連接部，用以將前述複數之單位格子之導電層彼此電連接，且該連接部係藉由前述樹脂成形體一體化。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之燃料電池，其中相鄰之前述單位格子之其中一者的第一導電層與另一者的第二導電層及前述連接部係利用由連續之金屬板所構成的金屬層來形成。
  9. 一種燃料電池之製造方法，包含有：一配置積層物程序，係於成形模內配置積層物，且該積層物包括固體高分子電解質層、配置於前述固體高分子電解質層的兩側之第一電極層與第二電極層、及配置於前述第一電極層與前述第二電極層之外側的第一導電層與第二導電層；以及一樹脂注入程序，係藉由將樹脂注入該成形模內，成形具有用以將氣體或液體供給至前述第一電極層及前述第二電極層之供給部且將前述積層物一體化之樹脂成形體。
  10. 一種燃料電池之製造方法，包含有：一配置積層物程序，係於成形模內配置積層物，且該積層物包括固體高分子電解質層、配置於前述固體高分子電解質層的兩側之第一電極層與第二電極層、及配置於前述第一電極層與前述第二電極層之外側且具有 使前述第一電極層與前述第二電極層局部露出之露出部的第一金屬層與第二金屬層；及一樹脂注入程序，係於自兩側加壓前述第一金屬層及前述第二金屬層之狀態下，藉由將樹脂注入該成形模內，成形具有用以將氣體或液體供給至前述第一電極層及前述第二電極層之供給部且將前述積層物一體化之樹脂成形體。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之燃料電池之製造方法，其係將前述成形模作成分割結構而於所分割之模構件之內面設置凸部，且於使該凸部與前述第一金屬層或前述第二金屬層壓接之狀態下，將前述樹脂注入前述成形模內。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之燃料電池之製造方法，其中於前述第一金屬層或前述第二金屬層之表面設置有複數開孔，且於前述所分割之模構件上，將具有稍微大於前述開孔之上面的複數凸部分別設置於與前述複數開孔對應之位置。
  13. 如申請專利範圍第9項至第12項中任一項所述之燃料電池之製造方法，其中複數之前述積層物係於藉由連接部將任一者的前述積層物與其他前述積層物之導電層彼此電連接之狀態下配置於前述成形模內。
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