WO2012120883A1 - 燃料電池および燃料電池の製造方法 - Google Patents

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electrolyte membrane
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groove
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真一郎 井村
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三洋電機株式会社
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell and a method for manufacturing the fuel cell, and more particularly to a fuel cell in which a plurality of membrane electrode assemblies are arranged in a plane and a method for manufacturing the same.
  • Fuel cells are devices that generate electrical energy from hydrogen and oxygen, and can achieve high power generation efficiency.
  • the main features of the fuel cell are direct power generation that does not go through the process of thermal energy and kinetic energy as in the conventional power generation method, so that high power generation efficiency can be expected even on a small scale, and there is little emission of nitrogen compounds, Noise and vibration are also small, so the environmental performance is good.
  • the fuel cell can effectively use the chemical energy of fuel and has environmentally friendly characteristics, so it is expected as an energy supply system for the 21st century, from space use to automobiles and portable devices. It is attracting attention as a promising new power generation system that can be used for various applications from large-scale power generation to small-scale power generation, and technological development is in full swing toward practical application.
  • solid polymer fuel cells are characterized by low operating temperature and high output density compared to other types of fuel cells.
  • mobile devices cell phones, notebook personal computers, PDAs).
  • MP3 players, digital cameras, electronic dictionaries, or electronic books are expected to be used for power sources.
  • a polymer electrolyte fuel cell for portable devices a planar array type fuel cell in which a plurality of single cells (membrane electrode assemblies) are arranged in a planar shape is known (see Patent Documents 1 and 2).
  • the ash that is generated when the electrodes are selectively removed by laser irradiation becomes a contaminant, which can adversely affect the electrolyte membrane and the electrodes, causing a decrease in power generation performance of the fuel cell. There was sex.
  • the present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to provide a technique capable of avoiding a decrease in the power generation performance of the fuel cell.
  • An embodiment of the present invention is a method for manufacturing a fuel cell.
  • a plurality of composite materials in which an interconnector is sandwiched between a first insulating layer and a second insulating layer are prepared, and the first insulating layer and the second insulating layer are stacked in the stacking direction of the composite materials.
  • the extension direction of the interconnector Forming a groove extending substantially in parallel with each other, and disposing a plurality of composite materials spaced apart from each other such that the first insulating layer and the second insulating layer of the adjacent composite material face each other.
  • a step of forming an electrolyte membrane in a space sandwiched between two adjacent composite materials, and an electrically conductive material is sprayed obliquely with respect to the direction of entry of the groove into the insulating layer, so that an interconnector is formed on the surface of the electrolyte membrane.
  • Another aspect of the present invention is also a method for manufacturing a fuel cell.
  • the manufacturing method of the fuel cell includes a composite material in which an interconnector is sandwiched between a first insulating layer and a second insulating layer so that the first insulating layer and the second insulating layer of the adjacent composite material face each other.
  • the upper surface of the electrolyte membrane is displaced with respect to the upper surface of the first insulating layer on the same side as the upper surface
  • the lower surface of the electrolyte membrane is displaced with respect to the lower surface of the second insulating layer on the same side as the lower surface
  • the conductive material is sprayed so as to be blocked by the end of the insulating layer continuous with the side surface or the shielding member provided at the end, and continuous from the surface of the electrolyte membrane to the interconnector, and at least part of the side surface is divided Forming a formed electrode.
  • the side surface may be inclined obliquely with respect to the extending direction of the electrolyte membrane.
  • one end is connected to the end formed by the side surface and the lower surface of the first insulating layer, and the other end is formed by the end formed by the side surface and the upper surface of the second insulating layer. You may form the electrolyte membrane to which the edge part was connected.
  • the composite material in the step of forming the electrode, may be tilted so that the angle formed between the side surface and the electrolyte membrane becomes an acute angle.
  • the first insulating layer is laminated on one main surface of the conductive layer constituting the interconnector, and the second insulating layer is laminated on the other main surface of the conductive layer constituting the interconnector.
  • the method may further include a step of preparing the laminated plate and cutting the laminated plate so that the cut surface intersects each layer to form a plurality of composite materials.
  • the laminate may be cut obliquely with respect to the stacking direction of the layers.
  • Still another aspect of the present invention is a fuel cell.
  • the fuel cell includes an electrolyte membrane, an anode provided on one surface of the electrolyte membrane, and a cathode provided on the other surface of the electrolyte membrane, and adjacent to a plurality of membrane electrode assemblies arranged in a plane.
  • An interconnector for electrically connecting the cathode of one membrane electrode assembly and the anode of the other membrane electrode assembly, and the interconnector and one membrane electrode A first insulating layer provided between the joined body and a second insulating layer provided between the interconnector and the other membrane electrode joined body, in the first insulating layer and the second insulating layer Of the upper surface and the lower surface substantially parallel to the surface direction of the electrolyte membrane, the interconnector is connected to the upper surface of the first insulating layer or the lower surface of the second insulating layer, or the upper surface of the first insulating layer and the lower surface of the second insulating layer.
  • the electrodes provided on one of the anode and cathode electrodes on the side on which the grooves are formed are the same as those provided on one membrane electrode assembly.
  • the electrode provided on the other membrane electrode assembly is continuous from the surface of the body over a part of the side surface of the groove on one membrane electrode assembly side, and the other membrane electrode junction of the groove is provided on the other membrane electrode assembly.
  • the connection between the electrodes of one and the other membrane electrode assembly is cut off by the exposed part formed in the groove, and the side surface on the one membrane electrode assembly side of the groove is covered And the length of the electrode covering the side surface of the groove on the other membrane electrode assembly side is different.
  • the groove in a cross-sectional view perpendicular to the extending direction of the groove, the groove extends obliquely with respect to the surface of the insulating layer, and covers the side surface of the groove having an obtuse angle with the surface of the insulating layer May be longer than the length of the electrode covering the side surface of the groove having the acute angle.
  • Still another embodiment of the present invention is also a fuel cell.
  • the fuel cell includes an electrolyte membrane, an anode provided on one surface of the electrolyte membrane, and a cathode provided on the other surface of the electrolyte membrane, and adjacent to a plurality of membrane electrode assemblies arranged in a plane.
  • An interconnector for electrically connecting the anode of one membrane electrode assembly and the cathode of the other membrane electrode assembly, and the interconnector and one membrane electrode A first insulating layer provided between the joined body and a second insulating layer provided between the interconnector and the other membrane electrode joined body, the first insulating layer and the second insulating layer;
  • the upper surface of the electrolyte membrane is shifted with respect to the upper surface on the same side as the upper surface of the first insulating layer, or the lower surface of the electrolyte membrane is relative to the lower surface on the same side as the lower surface of the second insulating layer.
  • the bottom surface of the electrolyte membrane is displaced with respect to the top surface of the insulating layer, and the bottom surface of the second insulating layer is displaced from the bottom surface of the second insulating layer.
  • the electrode provided on the other side covers the surface of the first insulating layer, the interconnector and the second insulating layer on which the electrode is provided, and the connection between the electrodes in the adjacent membrane electrode assembly is connected It is divided in a part of side surface of the insulating layer in a part.
  • the electrode may be thicker at the corner where the side surface of the insulating layer and the other end of the electrolyte membrane are in contact with each other than at other regions.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a fuel cell according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 2B is an enlarged partial cross-sectional view of the vicinity of the interconnector of FIG. 3 (A) to 3 (C) are process diagrams showing a method for manufacturing a fuel cell according to Embodiment 1.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are process diagrams showing the method for manufacturing the fuel cell according to the first embodiment.
  • 5 (A) to 5 (C) are process diagrams showing a method for manufacturing a fuel cell according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 (A) to 6 (D) are process diagrams showing a method of manufacturing a fuel cell according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a fuel cell according to Embodiment 2.
  • FIG. 8A to 8C are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the fuel cell according to the second embodiment.
  • 9 (A) to 9 (D) are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the fuel cell according to the second embodiment.
  • FIG. 10A is a process cross-sectional view for explaining a first modification of the method for manufacturing a fuel cell according to the second embodiment.
  • FIG. 10B is a process cross-sectional view for explaining a second modification of the method for manufacturing a fuel cell according to the second embodiment.
  • FIGS. 11A to 11C are process diagrams showing a method for manufacturing a fuel cell according to the third embodiment.
  • 12 (A) to 12 (E) are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a fuel cell according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a fuel cell according to Embodiment 1.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 2B is an enlarged partial cross-sectional view of the vicinity of the interconnector of FIG.
  • illustration of the gasket is abbreviate
  • the fuel cell 10 includes a plurality of membrane electrode assemblies (MEAs) 100a to 100c arranged in a plane, an interconnector 22, A plurality of composite materials 20 composed of a first insulating layer 24 and a second insulating layer 26, a cathode housing 50, and an anode housing 52 are provided.
  • a composite membrane 12 is formed by the membrane electrode assemblies 100 a to 100 c and the plurality of composite materials 20.
  • the membrane electrode assemblies 100a to 100c are collectively referred to as the membrane electrode assembly 100 as appropriate.
  • Each membrane electrode assembly 100a to 100c includes an electrolyte membrane 102, an anode 104 provided on one surface (hereinafter referred to as an anode surface) of the electrolyte membrane 102, and the other surface (hereinafter referred to as a cathode surface) of the electrolyte membrane 102. ).
  • a cell is formed by sandwiching the electrolyte membrane 102 between the pair of anode 104 and cathode 106.
  • Hydrogen is supplied to the anode 104 as a fuel gas.
  • hydrogen is used as the fuel gas, but other suitable fuels such as methanol, formic acid, butane, or other hydrogen carriers can be used.
  • Air is supplied to the cathode 106 as an oxidant.
  • Each cell, that is, each membrane electrode assembly 100 generates power by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen in the air.
  • the electrolyte membrane 102 preferably exhibits good ion conductivity in a wet state, and functions as an ion exchange membrane that moves protons between the anode 104 and the cathode 106.
  • the electrolyte membrane 102 is formed of a solid polymer material (ion exchanger) such as a fluorine-containing polymer or a non-fluorine polymer, and includes, for example, a sulfonic acid type perfluorocarbon polymer, a polysulfone resin, a phosphonic acid group, or a carboxylic acid group.
  • a perfluorocarbon polymer having the same can be used.
  • sulfonic acid type perfluorocarbon polymer examples include Nafion (registered trademark) membrane (manufactured by DuPont).
  • non-fluorine polymers examples include sulfonated aromatic polyetheretherketone and polysulfone.
  • the thickness of the electrolyte membrane 102 is set, for example, in the range of about 10 ⁇ m to about 200 ⁇ m.
  • the anode 104 and the cathode 106 are made of a conductive material, and have ion exchangers and catalyst particles, and possibly carbon particles.
  • the ion exchangers included in the anode 104 and the cathode 106 may be used to improve the adhesion between the catalyst particles and the electrolyte membrane 102, and may have a role of transmitting protons between the two. This ion exchanger can be formed from the same polymer material as the electrolyte membrane 102.
  • the anode 104 and the cathode 106 may include a conductive layer capable of diffusing fuel gas and air.
  • Examples of the metal constituting the catalyst particles include Sc, Y, Ti, Zr, V, Nb, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Pt, Os, Ir, lanthanoid series elements and actinoid series elements. Examples include selected alloys and simple substances. When the catalyst is supported, furnace black, acetylene black, ketjen black, carbon nanotubes or the like may be used as the carbon particles.
  • the thicknesses of the anode 104 and the cathode 106 are set, for example, in the range of about 10 ⁇ m to about 40 ⁇ m. When the conductive layer described above is included, the thicknesses of the anode 104 and the cathode 106 are set in the range of about 50 ⁇ m to about 500, for example.
  • the composite material 20 extends at the boundary between adjacent membrane electrode assemblies 100. As shown in FIGS. 2A and 2B, the composite material 20 has a structure in which the interconnector 22 is sandwiched between the first insulating layer 24 and the second insulating layer 26. The composite material 20 is arranged at an interval so that one first insulating layer 24 and the other second insulating layer 26 of the adjacent composite material 20 face each other.
  • the configuration of each part of the composite material 20 will be described by taking the composite material 20 sandwiched between the membrane electrode assembly 100a and the membrane electrode assembly 100b as an example.
  • the interconnector 22 is provided between two adjacent membrane electrode assemblies 100a and 100b, and electrically connects the cathode 106 of one membrane electrode assembly 100a and the anode 104 of the other membrane electrode assembly 100b. It is a member for doing.
  • the interconnector 22 is made of a conductive material such as carbon.
  • the first insulating layer 24 is provided between the interconnector 22 and one membrane electrode assembly 100a.
  • the first insulating layer 24 is an insulating layer formed by impregnating glass fiber with an epoxy resin, for example.
  • a first groove 25 extending substantially parallel to the interconnector 22 is formed on the surface (upper surface) on the anode 104 side of one membrane electrode assembly 100a.
  • the first groove 25 is in relation to the surface of the first insulating layer 24. It extends diagonally. Specifically, the first groove 25 is inclined with respect to the surface of the first insulating layer 24 so as to approach the interconnector 22 as it enters the first insulating layer 24.
  • the second insulating layer 26 is provided between the interconnector 22 and the other membrane electrode assembly 100b.
  • the second insulating layer 26 is an insulating layer formed by impregnating glass fiber with an epoxy resin, for example.
  • a second groove 27 extending substantially parallel to the interconnector 22 is formed on the surface (lower surface) of the other membrane electrode assembly 100b on the cathode 106 side.
  • the second groove 27 is in relation to the surface of the second insulating layer 26. It extends diagonally. Specifically, the second groove 27 is inclined with respect to the surface of the second insulating layer 26 so as to approach the interconnector 22 as it enters the second insulating layer 26.
  • the cathode 106 of the membrane electrode assembly 100a is continuous from the cathode surface of the membrane electrode assembly 100a to a part of the side surface of the second groove 27 on the membrane electrode assembly 100a side. That is, the cathode 106 of the membrane electrode assembly 100 a covers the surface of the composite material 20 that reaches the second groove 27 of the first insulating layer 24, the interconnector 22, and the second insulating layer 26. Thereby, the cathode 106 of the membrane electrode assembly 100 a is connected to the interconnector 22.
  • the cathode 106 covers a part of the side surface of the second groove 27 on the membrane electrode assembly 100a side.
  • the second groove 27 is partially covered with the cathode 106 of the membrane electrode assembly 100a from the side surface of the membrane electrode assembly 100a side.
  • the cathode 106 of the membrane electrode assembly 100b is continuous from the cathode surface of the membrane electrode assembly 100b to a part of the side surface of the second groove 27 on the membrane electrode assembly 100b side. That is, the cathode 106 of the membrane electrode assembly 100b includes the surface of the second insulating layer 26 of the composite material 20 reaching the second groove 27 and a part of the side surface of the second groove 27 on the membrane electrode assembly 100b side. Is covered.
  • the second groove 27 is partially covered with the cathode 106 of the membrane electrode assembly 100b from the surface of the side surface on the membrane electrode assembly 100b side.
  • an exposed portion 27 a that is not covered with the cathode 106 of the membrane electrode assembly 100 a, 100 b is formed at the bottom of the second groove 27. Connection between the cathodes 106 of the membrane electrode assemblies 100 a and 100 b is divided by the exposed portion 27 a formed in the second groove 27.
  • the anode 104 of the membrane electrode assembly 100b is continuous from the anode surface of the membrane electrode assembly 100b to a part of the side surface of the first groove 25 on the membrane electrode assembly 100b side. That is, the anode 104 of the membrane electrode assembly 100 b covers the surface of the second insulating layer 26, the interconnector 22, and the first insulating layer 24 up to the first groove 25. Thereby, the anode 104 of the membrane electrode assembly 100 b is connected to the interconnector 22.
  • the anode 104 covers a part of the side surface of the first groove 25 on the membrane electrode assembly 100b side.
  • the first groove 25 is partially covered with the anode 104 of the membrane electrode assembly 100b from the surface of the side surface on the membrane electrode assembly 100b side.
  • the anode 104 of the membrane electrode assembly 100a is continuous from the anode surface of the membrane electrode assembly 100a to a part of the side surface of the first groove 25 on the membrane electrode assembly 100a side. That is, the anode 104 of the membrane electrode assembly 100a covers the surface of the first insulating layer 24 up to the first groove 25 and a part of the side surface of the first groove 25 on the membrane electrode assembly 100a side. Yes.
  • the first groove 25 is partially covered with the anode 104 of the membrane electrode assembly 100a from the side surface on the membrane electrode assembly 100a side.
  • an exposed portion 25a that is not covered with the anode 104 of the membrane electrode assembly 100a, 100b is formed at the bottom of the first groove 25.
  • the exposed portion 25a formed in the first groove 25 disconnects the connection of the anode 104 of the membrane electrode assembly 100a, 100b.
  • both ends of the anode 104 in each membrane electrode assembly 100 extend to the upper surfaces of two adjacent composite materials 20.
  • One end of the anode 104 is connected to the interconnector 22 of one composite material 20.
  • the other end of the anode 104 is connected to the anode 104 of the adjacent membrane electrode assembly 100 across the other composite material 20 in the first groove 25 provided in the first insulating layer 24 of the other composite material 20. It is divided.
  • both ends of the cathode 106 in each membrane electrode assembly 100 extend to the lower surfaces of two adjacent composite materials 20.
  • One end of the cathode 106 is connected to the interconnector 22 of one composite material 20.
  • the other end of the cathode 106 is connected to the cathode 106 of the membrane electrode assembly 100 adjacent to each other with the other composite material 20 sandwiched in the second groove 27 provided in the second insulating layer 26 of the other composite material 20. It is divided.
  • one anode 104 and the other cathode 106 of the adjacent membrane electrode assembly 100 are electrically connected via the interconnector 22, and the adjacent membrane electrode assemblies 100 are connected in series. Yes.
  • the anodes 104 and the cathodes 106 of the adjacent membrane electrode assemblies 100 are insulated from each other by being divided in the groove.
  • the length of the anode 104a covering the side surface of the first groove 25 on the membrane electrode assembly 100a side, and the anode 104b covering the side surface of the first groove 25 on the membrane electrode assembly 100b side is different.
  • the length of the cathode 106a covering the side surface of the second groove 27 on the membrane electrode assembly 100a side is different from the length of the cathode 106b covering the side surface of the second groove 27 on the membrane electrode assembly 100b side.
  • the first groove 25 enters obliquely with respect to the surface of the first insulating layer 24 as described above. Therefore, the side surface of the first groove 25 on the membrane electrode assembly 100a side is an obtuse angle with the surface of the first insulating layer 24, and the side surface of the first groove 25 on the membrane electrode assembly 100b side is the first insulating layer.
  • the angle formed with the surface of the layer 24 is an acute angle.
  • the length of the anode 104a covering the side surface of the first groove 25 having an obtuse angle with the surface of the first insulating layer 24 is the length of the anode 104b covering the side surface of the first groove 25 having the acute angle. Longer than the length.
  • the second groove 27 enters obliquely with respect to the surface of the second insulating layer 26. Therefore, the side surface of the second insulating layer 26 on the membrane electrode assembly 100a side has an acute angle with the surface of the second insulating layer 26, and the side surface of the second groove 27 on the membrane electrode assembly 100b side is the second side.
  • the angle formed with the surface of the insulating layer 26 is an obtuse angle.
  • the length of the cathode 106b covering the side surface of the second groove 27 having an obtuse angle with the surface of the second insulating layer 26 is equal to the length of the cathode 106a covering the side surface of the second groove 27 having the acute angle. Longer than the length.
  • the length (thickness) of the interconnector 22, the first insulating layer 24, and the second insulating layer 26 in the stacking direction of each layer constituting the composite material 20 is, for example, about 15 ⁇ m to about 500 ⁇ m, about 15 ⁇ m, respectively. It is set in a range of about 500 ⁇ m and about 15 ⁇ m to about 500 ⁇ m.
  • the length (height) of each layer in the direction perpendicular to the stacking direction is set, for example, in the range of about 30 ⁇ m to about 1400 ⁇ m.
  • each layer that is, the height of the composite material 20 is larger than the thickness of the electrolyte membrane 102, and the electrolyte membrane 102 is connected to the lower end portion of the composite material 20 in this embodiment.
  • the composite material 20 should just have the height which can form the 1st groove
  • An electrode 104 ′ made of the same material as the anode 104 is provided at one end of the series connection of the plurality of membrane electrode assemblies 100, and an electrode 106 ′ made of the same material as the cathode 106 is provided at the other end. It has been.
  • the electrodes 104 'and 106' are connected to a current collector (not shown).
  • the cathode housing 50 is a plate-like member facing the cathode 106.
  • the cathode housing 50 is provided with a plurality of air intakes 51 for taking in air from the outside.
  • An air chamber 60 through which air flows is formed between the cathode housing 50 and the cathode 106.
  • the anode housing 52 is a plate-like member facing the anode 104.
  • a fuel gas chamber 62 for storing fuel is formed between the anode housing 52 and the anode 104.
  • fuel supply port (not shown) in the anode housing 52, fuel can be appropriately replenished from a fuel cartridge or the like.
  • Examples of materials used for the cathode housing 50 and the anode housing 52 include general plastic resins such as phenol resin, vinyl resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, urea resin, and fluorine resin.
  • the cathode housing 50 and the anode housing 52 are fastened using fastening members (not shown) such as bolts and nuts via a gasket 70 provided on the peripheral edge of the composite membrane 12. Thereby, pressure is applied to the gasket 70 and the sealing performance by the gasket 70 is enhanced.
  • FIG. 3 is a process diagram illustrating a method of manufacturing a fuel cell according to Embodiment 1.
  • 4A and 4B the left side (i) shows a perspective view, and the right side (ii) shows a cross-sectional view along the line BB of the perspective view.
  • 5A to 6D show, as an example, a part of the composite membrane 12 that includes the membrane electrode assembly 100b and two composite materials 20 adjacent to the membrane electrode assembly 100b.
  • a conductive layer 23 constituting the interconnector 22 formed by impregnating an epoxy resin into a carbon fiber is prepared.
  • a first insulating layer 24 and a second insulating layer 26 formed by impregnating glass fiber with an epoxy resin are formed on one and the other main surfaces of the conductive layer 23.
  • Each layer is laminated by hot pressing. Thereby, the laminated plate 21 including the first insulating layer 24, the conductive layer 23, and the second insulating layer 26 is formed.
  • the laminated plate 21 is cut so that the cut surface intersects with each layer, and is separated into a plurality of rod-shaped composite materials 20.
  • cutting is performed substantially parallel to the stacking direction of each layer, that is, approximately perpendicular to the surface direction of the stacked plate 21.
  • the interval between the cut surfaces may be larger than the total thickness of the electrolyte membrane 102, the anode 104, and the cathode 106, for example, about 300 ⁇ m.
  • the composite materials 20 are arranged so that the layers of the composite material 20 are arranged side by side.
  • the first insulating layer 24 substantially parallel to the stacking direction of the composite material 20 has a first surface extending substantially parallel to the extending direction of the interconnector 22.
  • One groove 25 is formed.
  • the lower surface of the second insulating layer 26 substantially parallel to the stacking direction of the composite material 20 (the surface located on the lower side when the anode 104 is on the upper side), it is approximately the extension direction of the interconnector 22.
  • a second groove 27 extending in parallel is formed.
  • laser processing, mechanical cutting, or the like can be employed.
  • the first insulating layer 24 and the second insulating layer 26 of the adjacent composite material 20 are arranged so that the stacking direction of the composite material 20 faces the surface direction of the pedestal 200.
  • a plurality of composite materials 20 are placed on a pedestal 200 such as a glass substrate so as to face each other.
  • the composite material 20 is placed on the pedestal 200 such that the second groove 27 is on the lower side.
  • an electrolyte solution 103 containing an ion exchanger such as Nafion is applied between the two composite materials 20.
  • the electrolyte solution 103 is dried to form an electrolyte membrane 102 in a space sandwiched between two adjacent composite materials 20.
  • the thickness of the electrolyte membrane 102 becomes thinner than the thickness of the electrolyte solution 103 shown in FIG.
  • the end of the electrolyte membrane 102 is connected to the lower end of the composite material 20.
  • the composite material 20 and the electrolyte membrane 102 connected to each other are placed on the hot plate 202 so that the first groove 25 is on the upper side.
  • an anode slurry conductive material
  • the anode slurry is spray applied to the composite material 20 and the electrolyte membrane 102 from above.
  • the anode slurry is sprayed obliquely with respect to the direction in which the first groove 25 enters the first insulating layer 24.
  • the first groove 25 enters obliquely with respect to the surface of the first insulating layer 24. Therefore, the anode slurry is sprayed substantially perpendicularly to the anode surface of the electrolyte membrane 102 and the upper surface of the composite material 20 (the surface on the side where the first groove 25 is formed).
  • the anode surface of the electrolyte membrane 102 and the upper surface and side surfaces of the composite material 20 are covered with the anode slurry. Further, since the anode slurry is sprayed obliquely with respect to the entry direction of the first groove 25 into the first insulating layer 24, the anode slurry does not enter at least the bottom of the first groove 25.
  • an exposed portion 25a (see FIG. 2B) that is not covered with the anode slurry is formed in the first groove 25.
  • the side surface of the first groove 25 having an obtuse angle with the surface of the first insulating layer 24 is covered with the anode slurry in a wider range than the side surface having an acute angle with the surface of the first insulating layer 24. Therefore, by the anode slurry spraying described above, the anode 104 that continues from the anode surface of the electrolyte membrane 102 to the interconnector 22 and is divided in the first groove 25 is formed.
  • the composite material 20 and the electrolyte membrane 102 connected to each other are placed on the hot plate 202 so that the second groove 27 is on the upper side.
  • the cathode slurry conductive material
  • the cathode slurry is spray-applied to the composite material 20 and the electrolyte membrane 102 from above.
  • the cathode slurry is sprayed obliquely with respect to the direction in which the second groove 27 enters the second insulating layer 26.
  • a cathode 106 that is continuous from the cathode surface of the electrolyte membrane 102 to the interconnector 22 and is divided in the second groove 27 is formed.
  • a gasket 70 is provided on the peripheral edge of the composite membrane 12
  • a cathode housing 50 is provided on the cathode 106 side of the composite membrane 12
  • the anode 104 side of the composite membrane 12 is provided.
  • the first groove 25 is formed on the upper surface of the first insulating layer 24, and the second groove 27 is formed on the lower surface of the second groove 27. .
  • electrode slurry is sprayed obliquely with respect to the entry direction of the first groove 25 and the second groove 27 into the insulating layer, and the first groove continues from the electrolyte membrane 102 to the interconnector 22.
  • channel 27 is formed.
  • the plurality of membrane electrode assemblies 100 are partitioned by simply spraying the electrode slurry so as to straddle the plurality of electrolyte membranes 102 and the composite material 20.
  • the composite film 12 can be formed. Therefore, unlike the case where the electrodes are selectively removed by laser irradiation, there is no possibility of causing a decrease in the power generation performance of the fuel cell due to contamination. Therefore, according to the method for manufacturing a fuel cell according to the present embodiment, it is possible to avoid a decrease in the power generation performance of the fuel cell as compared with a conventional method in which cells are partitioned by laser irradiation.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the fuel cell according to the second embodiment. 7 corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • the fuel cell 10 includes a plurality of membrane electrode assemblies 100a to 100c arranged in a plane, an interconnector 22, a first insulating layer 24, and a second insulating layer 26.
  • a plurality of composite materials 20, a cathode housing 50, and an anode housing 52 are provided.
  • a composite membrane 12 is formed by the membrane electrode assemblies 100 a to 100 c and the plurality of composite materials 20.
  • the materials of the electrolyte membrane 102, the anode 104, and the cathode 106 are the same as those in the first embodiment.
  • the structure of the composite material 20 is the same as that of the first embodiment except that the first groove 25 and the second groove 27 are not provided.
  • the first insulating layer 24 and the second insulating layer 26 are collectively referred to as an insulating layer as appropriate.
  • the thickness of the electrolyte membrane 102 is thinner than the length from the surface (upper surface) on the anode 104 side of the insulating layer to the surface (lower surface) on the cathode 106 side, and the end of the electrolyte membrane 102 is substantially at the center of the side surface of the insulating layer. It is connected to the. Therefore, in the connection portion between the first insulating layer 24 and the second insulating layer 26 and the electrolyte membrane 102, the anode surface (upper surface) of the electrolyte membrane 102 is shifted from the upper surface of the insulating layer, and the cathode surface (lower surface) of the electrolyte membrane 102.
  • a part of the composite material 20 protruding from the anode surface of the electrolyte membrane 102 is referred to as an anode side protruding portion.
  • a part of the composite material 20 protruding from the cathode surface of the electrolyte membrane 102 is referred to as a cathode side protruding portion.
  • the anode 104 has a thicker corner portion C where the side surface of the second insulating layer 26 and one end of the electrolyte membrane 102 are in contact with each other than the thickness in other regions.
  • the cathode 106 is thicker at the corner C where the side surface of the first insulating layer 24 and the other end of the electrolyte membrane 102 are in contact with each other than at other regions.
  • the anode 104 covers the entire upper surface of the anode side protrusion.
  • the cathode 106 covers the entire lower surface of the cathode side protrusion.
  • the contact area between the composite material 20 and the anode 104 is increased. Can be improved.
  • the lower surface of the first insulating layer 24, the interconnector 22 and the second insulating layer 26 is covered with the cathode 106, so that the contact area between the composite material 20 and the cathode 106 is increased. Can be improved.
  • An exposed portion 24a that is not covered with the anode 104 is formed on the side surface of the first insulating layer 24 that is in contact with the other end of the electrolyte membrane 102, and the anodes 104 of the membrane electrode assembly 100 adjacent to each other are exposed by the exposed portion 24a. Is disconnected.
  • an exposed portion 26a that is not covered with the cathode 106 is formed on the side surface of the second insulating layer 26 that is in contact with one end of the electrolyte membrane 102, and the exposed portions 26a form a gap between the cathodes 106 of the membrane electrode assembly 100 adjacent to each other. The connection is broken.
  • an exposed portion is also formed on a part of the anode surface of the electrolyte membrane 102 that is continuous with the exposed portion 24a and a portion of the cathode surface of the electrolyte membrane 102 that is continuous with the exposed portion 26a.
  • FIGS. 8A to 8C and FIGS. 9A to 9D are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a fuel cell according to the second embodiment.
  • FIGS. 8A to 9D show a membrane electrode assembly 100b and two composite material 20 portions adjacent to the membrane electrode assembly 100b in the composite membrane 12 as an example.
  • the stacking direction of the composite materials 20 faces the surface direction of the pedestal 200. As described above, they are placed on the pedestal 200 at intervals. In this state, the first insulating layer 24 and the second insulating layer 26 of the adjacent composite material 20 face each other.
  • the base 200 is previously formed with a groove into which a part of the composite material 20 can be fitted. Thereby, the time and effort of alignment when placing the composite material 20 on the pedestal 200 can be saved.
  • an electrolyte solution 103 is applied between the two composite materials 20.
  • the electrolyte solution 103 is dried to form an electrolyte membrane 102 in a space sandwiched between two adjacent composite materials 20.
  • the thickness of the electrolyte membrane 102 becomes thinner than the thickness of the electrolyte solution 103 shown in FIG.
  • the ends of the electrolyte membrane 102 are connected to the insulating layer so that the upper surfaces of the electrolyte membrane 102 and the insulating layer and the lower surfaces of the electrolyte membrane 102 and the insulating layer are displaced from each other.
  • the composite material 20 and the electrolyte membrane 102 connected to each other are placed on a hot plate 202.
  • an anode slurry conductive material
  • the anode slurry is sprayed so that spraying to at least a part of the side surface of the first insulating layer 24 is prevented by the end 24b of the first insulating layer 24 continuous with the side surface.
  • the anode side protrusion of the composite material 20 is inclined with respect to the upper surface of the first insulating layer 24 so that the side surface of the first insulating layer 24 continuous with the anode surface of the electrolyte membrane 102 is shaded by the slurry spray.
  • the anode 104 continuous from the anode surface of the electrolyte membrane 102 to the interconnector 22 and divided at least at the exposed portion 24a formed on the side surface of the first insulating layer 24 is formed. Is done. In the present embodiment, the anode 104 is divided in the shielding region S. Further, since the anode slurry is sprayed obliquely as described above, the anode 104 thicker than other regions is formed at the corner portion C where the anode surface of the electrolyte membrane 102 and the side surface of the second insulating layer 26 are in contact with each other.
  • the anode 104 continuous from the anode surface of the electrolyte membrane 102 to the interconnector 22 and divided at least at the exposed portion 24a formed on the side surface of the first insulating layer 24 is formed. Is done. In the present embodiment, the anode 104 is divided in the shielding region S. Further, since the anode slurry is sprayed obliquely as described
  • the composite material 20 and the electrolyte membrane 102 are placed on the hot plate 202 with the anode 104 facing down. Then, as with the formation of the anode 104, the cathode slurry is spray-applied to the composite material 20 and the electrolyte membrane 102 from above. At this time, the cathode slurry is sprayed so that spraying to at least a part of the side surface of the second insulating layer 26 is prevented by the end portion 26b of the second insulating layer 26 continuous with the side surface.
  • the cathode slurry is sprayed obliquely by the cathode-side protruding portion of the composite material 20 so that the side surface of the second insulating layer 26 continuous with the cathode surface of the electrolyte membrane 102 is shaded by the slurry spray. Therefore, a shielding region S is formed at the corner where the cathode surface of the electrolyte membrane 102 and the side surface of the second insulating layer 26 are in contact.
  • a cathode 106 is formed which is continuous from the cathode surface of the electrolyte membrane 102 to the interconnector 22 and is divided at least at the exposed portion 26a formed on the side surface of the second insulating layer 26. Is done.
  • a cathode 106 that is thicker than other regions is formed at a corner portion C where the cathode surface of the electrolyte membrane 102 and the side surface of the first insulating layer 24 contact each other.
  • the electrolyte membrane 102 is formed such that the upper surface of the insulating layer and the upper surface of the electrolyte membrane 102 and the lower surface of the insulating layer and the lower surface of the electrolyte membrane 102 are displaced from each other. Forming. Then, anode slurry is sprayed so that spraying to a part of the side surface of the first insulating layer 24 is blocked by the end 24b, and the anode 104 divided at the part of the side surface of the first insulating layer 24 is formed. ing.
  • the cathode slurry is sprayed so that the spraying to a part of the side surface of the second insulating layer 26 is prevented by the end portion 26b, so that the cathode 106 divided at the part of the side surface of the second insulating layer 26 is formed. ing.
  • the plurality of membrane electrode assemblies 100 are partitioned by simply spraying the electrode slurry so as to straddle the plurality of electrolyte membranes 102 and the composite material 20.
  • the composite film 12 can be formed. Therefore, compared with the conventional method of partitioning cells by laser irradiation, it is possible to avoid a decrease in the power generation performance of the fuel cell.
  • the cell fabrication technique using laser processing has a problem that it takes a lot of time for the work, leading to an increase in the manufacturing time of the fuel cell and an increase in the manufacturing cost of the fuel cell.
  • the laser irradiation area has minute irregularities, there is a possibility that the processing accuracy may be lowered due to the defocus of the laser.
  • the fuel cell manufacturing method according to the present embodiment does not require laser processing, the manufacturing time is shortened, the manufacturing cost is reduced, and the manufacturing is reduced as compared with the conventional method in which cells are partitioned by laser irradiation. Simplification of the process can be achieved.
  • FIG. 10A is a process cross-sectional view for explaining a first modification of the method for manufacturing a fuel cell according to the second embodiment.
  • FIG. 10B is a process cross-sectional view for explaining a second modification of the method for manufacturing a fuel cell according to the second embodiment.
  • a shielding member 80 is provided at the end 24b of the first insulating layer 24 when the anode slurry is sprayed.
  • the shielding member 80 is a plate-like member that protrudes upward from the upper surface of the end 24b. Due to the end 24 b of the first insulating layer 24 and the shielding member 80, a shielding region S is formed at the corner where the anode surface of the electrolyte membrane 102 and the side surface of the first insulating layer 24 are in contact.
  • the shielding region S becomes larger, and therefore the anodes 104 of the adjacent membrane electrode assemblies 100 can be more reliably separated. Even when the cathode slurry is sprayed, by providing the shielding member 80 at the end portion 26b of the second insulating layer 26, the cathodes 106 of the adjacent membrane electrode assemblies 100 can be more reliably separated.
  • Modification 2 As shown in FIG. 10B, in this modification, in the step of forming the anode 104, the composite material 20 is formed so that the angle formed between the side surface of the first insulating layer 24 and the anode surface of the electrolyte membrane 102 becomes an acute angle. Tilt. As a result, it is possible to more reliably prevent the anode slurry from entering the corner portion between the first insulating layer 24 and the anode surface of the electrolyte membrane 102, so that the anodes 104 of the adjacent membrane electrode assemblies 100 can be more reliably connected to each other. Can be divided. In this case, the anode slurry is sprayed so that spraying to at least a part of the side surface of the first insulating layer 24 is hindered by the upper surface of the first insulating layer 24.
  • the composite material 20 is tilted so that the angle formed between the side surface of the second insulating layer 26 and the electrolyte membrane 102 is an acute angle, and the cathode slurry is sprayed, thereby adjoining the membrane electrode joint.
  • the cathodes 106 of the body 100 can be more reliably separated.
  • Embodiment 3 The fuel cell manufacturing method according to Embodiment 3 differs from Embodiment 2 in that the side surface of the insulating layer is inclined with respect to the surface direction of the electrolyte membrane 102.
  • this embodiment will be described.
  • the structure of the main part of the fuel cell 10 and the manufacturing process of the fuel cell 10 are basically the same as those in the second embodiment.
  • the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
  • FIGS. 11A to 11C are process diagrams showing a method of manufacturing a fuel cell according to the third embodiment.
  • the membrane electrode assembly 100b and the two composite material 20 portions adjacent to the membrane electrode assembly 100b in the composite membrane 12 are shown as an example.
  • the material 20 is formed.
  • the side surface to which the end portion of the electrolyte membrane 102 is connected is inclined with respect to the surface direction (extending direction) of the electrolyte membrane 102.
  • the electrolyte membrane 102 is formed between the adjacent composite materials 20 by the steps shown in FIGS. 8A to 8C, as shown in FIG. Then, the anode slurry is spray applied to the composite material 20 and the electrolyte membrane 102 from above. At this time, spraying to a part of the side surface of the first insulating layer 24 is hindered by the upper surface of the first insulating layer 24.
  • the cathode slurry is spray-coated on the cathode surface of each membrane electrode assembly 100 and the composite material 20.
  • spraying onto a part of the side surface of the second insulating layer 26 is hindered by the lower surface of the second insulating layer 26 (the surface positioned on the lower side when the anode 104 is on the upper side).
  • the composite film 12 in which the joined body 100 is arranged in a plane is formed.
  • the side surface of the composite material 20 has an acute angle between the angle between the first insulating layer 24 and the anode surface of the electrolyte membrane 102 and the angle between the second insulating layer 26 and the cathode surface of the electrolyte membrane 102.
  • it is inclined obliquely with respect to the surface direction of the electrolyte membrane 102. Therefore, the anode slurry enters the corner portion between the first insulating layer 24 and the anode surface of the electrolyte membrane 102 and the cathode slurry enters the corner portion between the second insulating layer 26 and the cathode surface of the electrolyte membrane 102.
  • the anodes 104 and the cathodes 106 of the adjacent membrane electrode assemblies 100 can be more reliably separated.
  • Embodiment 4 In the method of manufacturing a fuel cell according to Embodiment 4, in the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the composite material 20, one corner of the first insulating layer 24 and the second insulating layer that is diagonal to the corner.
  • the second embodiment is different from the second embodiment in that the electrolyte membrane 102 is connected to the other corner portion 26.
  • the structure of the main part of the fuel cell 10 and the manufacturing process of the fuel cell 10 are basically the same as those in the second embodiment.
  • the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
  • FIGS. 12A to 12E are process cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the fuel cell according to the fourth embodiment.
  • the membrane electrode assembly 100b and the two composite materials 20 adjacent to the membrane electrode assembly 100b in the composite membrane 12 are shown as an example.
  • a plurality of composite materials 20 manufactured in the steps shown in FIGS. 3 (A) to 3 (C) are placed on a pedestal 200 at intervals.
  • two adjacent composite materials 20 include an end portion 24 c formed by the side surface and the lower surface of the first insulating layer 24 in one composite material 20, and the side surface of the second insulating layer 26 in the other composite material 20.
  • the end portion 26c formed by the upper surface are inclined and placed.
  • an electrolyte solution 103 is applied between the two composite materials 20.
  • the electrolyte solution 103 is dried to form an electrolyte membrane 102 in a space sandwiched between two adjacent composite materials 20.
  • the electrolyte membrane 102 has one end connected to the end 24 c of the first insulating layer 24, and the other end connected to the end 26 c of the second insulating layer 26.
  • the composite material 20 and the electrolyte membrane 102 connected to each other are placed on the hot plate 202.
  • the upper surface of the first insulating layer 24 and the anode surface of the electrolyte membrane 102 that is the same side as the upper surface are displaced.
  • the connection portion between the second insulating layer 26 and the electrolyte membrane 102 the lower surface of the second insulating layer 26 and the cathode surface of the electrolyte membrane 102 are shifted.
  • the anode slurry is spray-coated on the composite material 20 and the electrolyte membrane 102 from above. At this time, spraying onto at least a part of the side surface of the first insulating layer 24 is hindered by the upper surface of the first insulating layer 24.
  • the cathode slurry is spray-coated on the cathode surface of each membrane electrode assembly 100 and the composite material 20. At this time, spraying onto a part of the side surface of the second insulating layer 26 is hindered by the lower surface of the second insulating layer 26 (the surface positioned on the lower side when the anode 104 is on the upper side).
  • the composite film 12 in which the joined body 100 is arranged in a plane is formed.
  • the upper surface of the composite material 20 placed on the hot plate 202 is substantially horizontal. Therefore, the electrolyte membrane 102 extends obliquely upward from one end connected to the end 24c toward the other end connected to the end 26c. Therefore, the angle formed between the first insulating layer 24 and the anode surface of the electrolyte membrane 102 and the angle formed between the second insulating layer 26 and the cathode surface of the electrolyte membrane 102 are acute angles.
  • one end of the electrolyte membrane 102 is connected to an end 24c opposite to the end 24b that forms the shielding region S. Therefore, the side region in which the exposed portion 24a can be formed is larger than that in the second embodiment.
  • the other end of the electrolyte membrane 102 is connected to an end portion 26c opposite to the end portion 26b that forms the shielding region S. Therefore, the side region in which the exposed portion 26a can be formed is larger than that in the second embodiment.
  • the exposed portions 24a and 26a can be more reliably formed, and the anodes 104 and the cathodes 106 of the adjacent membrane electrode assemblies 100 can be more reliably separated.
  • the electrode slurry is sprayed by spray coating.
  • the “spraying” is not limited to this, and for example, electrode slurry using a vapor deposition method or a sputtering method is used. Including flying diagonally.
  • the first groove 25 is formed on the upper surface of the first insulating layer 24 and the second groove 27 is formed on the lower surface of the second insulating layer 26. Only one of 27 may be formed.
  • the electrode provided on the side where the groove is not formed may be divided at a region corresponding to each cell using a mask when spraying the electrode slurry.
  • the anode 104 is divided by the first groove 25 and the cathode 106 is divided by the second groove 27, but the formation surface of the anode 104 and the cathode 106 is reversed, and the cathode 106 is divided by the first groove 25.
  • the anode 104 may be divided by the second groove 27.
  • the exposed portions are formed on both side surfaces of the first insulating layer 24 and the second insulating layer 26, but the first insulating layer 24 and the second insulating layer An exposed portion may be formed on only one of the 26.
  • an electrode may be formed so as to be divided in a region corresponding to each cell by using a mask when spraying the electrode slurry.
  • the anode 104 is divided by the exposed portion 24a of the first insulating layer 24, and the cathode 106 is divided by the exposed portion 26a of the second insulating layer 26, but the formation surfaces of the anode 104 and the cathode 106 are reversed,
  • the cathode 106 may be divided at the exposed portion 24 a of the first insulating layer 24, and the anode 104 may be divided at the exposed portion 26 a of the second insulating layer 26.
  • the present invention can be used in fuel cells and fuel cell manufacturing methods.

Landscapes

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Abstract

　燃料電池の製造方法は、インターコネクタ２２が第１絶縁層２４および第２絶縁層２６で挟まれてなる複数の複合材２０を用意し、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６における上面および下面のうち、第１絶縁層２４の上面または第２絶縁層２６の下面、または、第１絶縁層２４の上面および第２絶縁層２６の下面に、インターコネクタ２２の延在方向に対して略平行に延在する溝を形成し、複数の複合材２０を、隣接する複合材２０の第１絶縁層２４と第２絶縁層２６とが対向するようにして、互いに間隔をあけて配置し、隣接する２つの複合材２０で挟まれた空間に電解質膜１０２を形成し、溝の絶縁層への進入方向に対して斜めに導電性材料を吹き付けて、電解質膜１０２の表面上からインターコネクタ２２まで連続し、溝内で分断された電極を形成することを含む。

Description

燃料電池および燃料電池の製造方法
　本発明は、燃料電池および燃料電池の製造方法に関し、特に、複数の膜電極接合体が平面配列された燃料電池とその製造方法に関する。
　燃料電池は水素と酸素とから電気エネルギを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池の主な特徴としては、従来の発電方式のように熱エネルギや運動エネルギの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高い発電効率が期待できること、窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が良いことなどが挙げられる。このように、燃料電池は燃料のもつ化学エネルギを有効に利用でき、環境にやさしい特性を持っているので、２１世紀を担うエネルギ供給システムとして期待され、宇宙用から自動車用、携帯機器用まで、大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。
　なかでも、固体高分子形燃料電池は、他の種類の燃料電池に比べて、作動温度が低く、高い出力密度を持つ特徴が有り、特に近年、携帯機器（携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、デジタルカメラ、電子辞書あるいは電子書籍）などの電源への利用が期待されている。携帯機器用の固体高分子形燃料電池としては、複数の単セル（膜電極接合体）を平面状に配列した平面配列型の燃料電池が知られている（特許文献１、２参照）。
　携帯機器のさらなる小型化および高出力密度化が進むにつれて、携帯機器用の燃料電池のセルを高集積化する必要性が高まっている。セルの高集積化のために、セル数の増加やセルの構造および、インターコネクタ、セルとセルとの間隔などのセル以外の構造の微細化が必要となる。また、セルの高集積化にともない、燃料電池を製造する際にセル毎に作製することが困難となっている。このため、現状では、複数区画の電解質膜にまたがるようにアノードおよびカソードの電極を形成したのち、レーザ加工により所定領域の電極を除去することにより、セルを区画化する技術が適用されている。
国際公開第２００９／１０５８９６号パンフレット 特開２００８－２５８１４２号公報
　レーザ加工を用いたセル作製技術では、レーザ照射により電極を選択的に除去する際に生じる灰がコンタミネーションとなり、これが電解質膜や電極に悪影響を及ぼして、燃料電池の発電性能の低下を引き起こす可能性があった。
　本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池の発電性能の低下を回避することができる技術を提供することにある。
　本発明のある態様は、燃料電池の製造方法である。当該燃料電池の製造方法は、インターコネクタが第１絶縁層および第２絶縁層で挟まれてなる複数の複合材を用意し、第１絶縁層および第２絶縁層における、複合材の積層方向に対して略平行な上面および下面のうち、第１絶縁層の上面または第２絶縁層の下面、または、第１絶縁層の上面および第２絶縁層の下面に、インターコネクタの延在方向に対して略平行に延在する溝を形成する工程と、複数の複合材を、隣接する複合材の第１絶縁層と第２絶縁層とが対向するようにして、互いに間隔をあけて配置する工程と、隣接する２つの複合材で挟まれた空間に電解質膜を形成する工程と、溝の絶縁層への進入方向に対して斜めに導電性材料を吹き付けて、電解質膜の表面上からインターコネクタまで連続し、溝内で分断された電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
　この態様によれば、燃料電池の発電性能の低下を回避することができる。
　本発明の他の態様もまた燃料電池の製造方法である。当該燃料電池の製造方法は、インターコネクタが第１絶縁層および第２絶縁層で挟まれてなる複合材を、隣接する複合材の第１絶縁層と第２絶縁層とが対向するようにして、互いに間隔をあけて配置する工程と、隣接する２つの複合材で挟まれた空間に電解質膜を形成する工程であって、第１絶縁層および第２絶縁層と電解質膜との接続部において、電解質膜の上面が第１絶縁層の当該上面と同じ側の上面に対してずれるか、電解質膜の下面が第２絶縁層の当該下面と同じ側の下面に対してずれるか、電解質膜の上面が第１絶縁層の上面に対してずれるとともに電解質膜の下面が第２絶縁層の下面に対してずれるように電解質膜を形成する工程と、接続部において、電解質膜の端部が接続された絶縁層の側面の少なくとも一部への吹き付けが、当該側面と連続する絶縁層の端部または当該端部に設けられた遮蔽部材によって妨げられるように導電性材料を吹き付けて、電解質膜の表面からインターコネクタまで連続し、少なくとも側面の一部において分断された電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
　上記態様において、側面は、電解質膜の延在方向に対して斜めに傾いていてもよい。
　上記態様において、電解質膜を形成する工程において、第１絶縁層の側面と下面とがなす端部に一方の端部が接続され、第２絶縁層の側面と上面とがなす端部に他方の端部が接続された電解質膜を形成してもよい。
　上記態様において、電極を形成する工程において、側面と電解質膜とのなす角度が鋭角となるように複合材を傾けてもよい。
　上記いずれかの態様において、インターコネクタを構成する導電層の一方の主表面上に第１絶縁層が積層され、インターコネクタを構成する導電層の他方の主表面上に第２絶縁層が積層された積層板を用意し、積層板を、切断面が各層と交わるように切断して、複数の複合材を形成する工程をさらに含んでもよい。
　上記態様において、積層板を、各層の積層方向に対して斜めに切断してもよい。
　本発明のさらに他の態様は、燃料電池である。当該燃料電池は、電解質膜、電解質膜の一方の表面に設けられたアノード、および電解質膜の他方の表面に設けられたカソードをそれぞれ有し、平面配列された複数の膜電極接合体と、隣接する２つの膜電極接合体の間に設けられ、一方の膜電極接合体のカソードと他方の膜電極接合体のアノードとを電気的に接続するためのインターコネクタと、インターコネクタと一方の膜電極接合体との間に設けられた第１絶縁層と、インターコネクタと他方の膜電極接合体との間に設けられた第２絶縁層と、を備え、第１絶縁層および第２絶縁層における電解質膜の面方向に対して略平行な上面および下面のうち、第１絶縁層の上面または第２絶縁層の下面、または、第１絶縁層の上面および第２絶縁層の下面に、インターコネクタの延在方向に対して略平行に延在する溝が形成されており、アノードおよびカソードの電極うち溝が形成された側に設けられた電極について、一方の膜電極接合体に設けられた電極は、一方の膜電極接合体の表面から溝の一方の膜電極接合体側の側面の一部にわたって連続し、他方の膜電極接合体に設けられた電極は、他方の膜電極接合体の表面から溝の他方の膜電極接合体側の側面の一部にわたって連続し、溝内に形成された露出部分によって一方および他方の膜電極接合体の電極同士の接続が分断されており、溝の一方の膜電極接合体側の側面を被覆する電極の長さと、溝の他方の膜電極接合体側の側面を被覆する電極の長さとが異なることを特徴とする。
　上記態様において、溝の延在方向に垂直な断面視で、溝は、絶縁層の表面に対して斜めに延在し、絶縁層の表面となす角度が鈍角である溝の側面を被覆する電極の長さが、当該角度が鋭角である溝の側面を被覆する電極の長さよりも長くてもよい。
　本発明のさらに他の態様もまた燃料電池である。当該燃料電池は、電解質膜、電解質膜の一方の表面に設けられたアノード、および電解質膜の他方の表面に設けられたカソードをそれぞれ有し、平面配列された複数の膜電極接合体と、隣接する２つの膜電極接合体の間に設けられ、一方の膜電極接合体のアノードと他方の膜電極接合体のカソードとを電気的に接続するためのインターコネクタと、インターコネクタと一方の膜電極接合体との間に設けられた第１絶縁層と、インターコネクタと他方の膜電極接合体との間に設けられた第２絶縁層と、を備え、第１絶縁層および第２絶縁層と電解質膜との接続部において、電解質膜の上面が第１絶縁層の当該上面と同じ側の上面に対してずれるか、電解質膜の下面が第２絶縁層の当該下面と同じ側の下面に対してずれるか、電解質膜の上面が第１絶縁層の上面に対してずれるとともに電解質膜の下面が第２絶縁層の下面に対してずれており、アノードおよびカソードの電極うち、絶縁層の上面または下面と電解質膜の上面または下面とがずれた側に設けられた電極は、第１絶縁層、インターコネクタおよび第２絶縁層の当該電極が設けられた側の面を被覆し、隣接する膜電極接合体における当該電極同士の接続は、接続部における絶縁層の側面の一部において分断されていることを特徴とする。
　上記態様において、電極は、絶縁層の側面と電解質膜の他端とが接するコーナー部における厚さが他の領域における厚さよりも厚くてもよい。
　本発明によれば、燃料電池の発電性能の低下を回避することができる。
実施形態１に係る燃料電池の概略構成を示す分解斜視図である。 図２（Ａ）は、図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のインターコネクタ近傍の拡大部分断面図である。 図３（Ａ）～図３（Ｃ）は、実施形態１に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。 図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、実施形態１に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。 図５（Ａ）～図５（Ｃ）は、実施形態１に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。 図６（Ａ）～図６（Ｄ）は、実施形態１に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。 実施形態２に係る燃料電池の概略構成を示す断面図である。 図８（Ａ）～図８（Ｃ）は、実施形態２に係る燃料電池の製造方法を示す工程断面図である。 図９（Ａ）～図９（Ｄ）は、実施形態２に係る燃料電池の製造方法を示す工程断面図である。 図１０（Ａ）は、実施形態２に係る燃料電池の製造方法の第１の変形例を説明するための工程断面図である。図１０（Ｂ）は、実施形態２に係る燃料電池の製造方法の第２の変形例を説明するための工程断面図である。 図１１（Ａ）～図１１（Ｃ）は、実施形態３に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。 図１２（Ａ）～図１２（Ｅ）は、実施形態４に係る燃料電池の製造方法を示す工程断面図である。
　以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
　（実施形態１）
　図１は、実施形態１に係る燃料電池の概略構成を示す分解斜視図である。図２（Ａ）は、図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のインターコネクタ近傍の拡大部分断面図である。なお、図１では、ガスケットの図示を省略している。
　図１および図２（Ａ）に示すように、本実施形態に係る燃料電池１０は、平面配列された複数の膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）１００ａ～１００ｃと、インターコネクタ２２、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６で構成された複数の複合材２０と、カソード用ハウジング５０と、アノード用ハウジング５２とを備える。膜電極接合体１００ａ～１００ｃと複数の複合材２０とにより複合膜１２が形成されている。以下では適宜、膜電極接合体１００ａ～１００ｃを総称して膜電極接合体１００とする。
　各膜電極接合体１００ａ～１００ｃは、電解質膜１０２と、電解質膜１０２の一方の表面（以下、アノード面という）に設けられたアノード１０４と、電解質膜１０２の他方の表面（以下、カソード面という）に設けられたカソード１０６とを有する。一対のアノード１０４とカソード１０６との間に電解質膜１０２が狭持されることによりセルが構成されている。アノード１０４には燃料ガスとして水素が供給される。本実施形態では燃料ガスとして水素が用いられているが、メタノール、ギ酸、ブタン、あるいは他の水素担体など、他の適当な燃料を用いることができる。カソード１０６には、酸化剤として空気が供給される。各セル、すなわち各膜電極接合体１００は、水素と空気中の酸素との電気化学反応により発電する。
　電解質膜１０２は、湿潤状態において良好なイオン伝導性を示すことが好ましく、アノード１０４とカソード１０６との間でプロトンを移動させるイオン交換膜として機能する。電解質膜１０２は、含フッ素重合体や非フッ素重合体等の固体高分子材料（イオン交換体）によって形成され、例えば、スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体、ポリサルホン樹脂、ホスホン酸基又はカルボン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体等を用いることができる。スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体の例として、ナフィオン（登録商標）膜（デュポン社製）などが挙げられる。また、非フッ素重合体の例として、スルホン化された、芳香族ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホンなどが挙げられる。電解質膜１０２の厚さは、たとえば約１０μｍ～約２００μｍの範囲で設定される。
　アノード１０４およびカソード１０６は、導電性材料からなり、イオン交換体ならびに触媒粒子、場合によって炭素粒子を有する。アノード１０４およびカソード１０６が有するイオン交換体は、触媒粒子と電解質膜１０２との間の密着性を向上させるために用いられてよく、両者間においてプロトンを伝達する役割を持ってもよい。このイオン交換体は、電解質膜１０２と同様の高分子材料から形成することができる。なお、アノード１０４およびカソード１０６は、燃料ガスや空気を拡散させることが可能な導電層を含んでもよい。
　触媒粒子を構成する金属としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｉｒ、ランタノイド系列元素やアクチノイド系列の元素の中から選ばれる合金や単体が挙げられる。また触媒を担持する場合には炭素粒子として、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブなどを用いてもよい。アノード１０４およびカソード１０６の厚さはそれぞれ、例えば約１０μｍ～約４０μｍの範囲で設定される。なお、上述した導電層を含む場合は、アノード１０４およびカソード１０６の厚さはそれぞれ、例えば約５０μｍ～約５００の範囲で設定される。
　隣接する膜電極接合体１００の境界部には、複合材２０が延在している。図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、複合材２０は、インターコネクタ２２が第１絶縁層２４および第２絶縁層２６で挟まれた構造を有する。複合材２０は、隣接する複合材２０の一方の第１絶縁層２４と他方の第２絶縁層２６とが対向するようにして、互いに間隔をあけて配置されている。以下、膜電極接合体１００ａと膜電極接合体１００ｂに挟まれた複合材２０を例に、複合材２０の各部の構成について説明する。
　インターコネクタ２２は、隣接する２つの膜電極接合体１００ａ，１００ｂの間に設けられて、一方の膜電極接合体１００ａのカソード１０６と他方の膜電極接合体１００ｂのアノード１０４とを電気的に接続するための部材である。インターコネクタ２２は、カーボンなどの導電性の材料で形成されている。
　第１絶縁層２４は、インターコネクタ２２と一方の膜電極接合体１００ａとの間に設けられている。第１絶縁層２４は、例えばグラスファイバーにエポキシ樹脂を含浸してなる、絶縁性の層である。また、第１絶縁層２４は、一方の膜電極接合体１００ａのアノード１０４側の表面（上面）に、インターコネクタ２２に対して略平行に延在する第１溝２５が形成されている。第１溝２５の延在方向に垂直な断面視で（すなわち図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示す断面図で）、第１溝２５は、第１絶縁層２４の表面に対して斜めに延在している。具体的には、第１溝２５は、第１絶縁層２４内に進入するほどインターコネクタ２２に近づくように、第１絶縁層２４の表面に対して傾いている。
　第２絶縁層２６は、インターコネクタ２２と他方の膜電極接合体１００ｂとの間に設けられている。第２絶縁層２６は、例えばグラスファイバーにエポキシ樹脂を含浸してなる、絶縁性の層である。また、第２絶縁層２６は、他方の膜電極接合体１００ｂのカソード１０６側の表面（下面）に、インターコネクタ２２に対して略平行に延在する第２溝２７が形成されている。第２溝２７の延在方向に垂直な断面視で（すなわち図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示す断面図で）、第２溝２７は、第２絶縁層２６の表面に対して斜めに延在している。具体的には、第２溝２７は、第２絶縁層２６内に進入するほどインターコネクタ２２に近づくように、第２絶縁層２６の表面に対して傾いている。
　膜電極接合体１００ａのカソード１０６は、膜電極接合体１００ａのカソード面から第２溝２７の膜電極接合体１００ａ側の側面の一部にわたって連続している。すなわち、膜電極接合体１００ａのカソード１０６は、複合材２０の第１絶縁層２４、インターコネクタ２２および第２絶縁層２６の第２溝２７に至るまでの表面を被覆している。これにより、膜電極接合体１００ａのカソード１０６は、インターコネクタ２２に接続されている。また、このカソード１０６は、第２溝２７の膜電極接合体１００ａ側の側面の一部を被覆している。第２溝２７は、膜電極接合体１００ａ側の側面のうち、表面から連続する一部が膜電極接合体１００ａのカソード１０６によって被覆されている。
　膜電極接合体１００ｂのカソード１０６は、膜電極接合体１００ｂのカソード面から第２溝２７の膜電極接合体１００ｂ側の側面の一部にわたって連続している。すなわち、膜電極接合体１００ｂのカソード１０６は、複合材２０の第２絶縁層２６の第２溝２７に至るまでの表面と、第２溝２７の膜電極接合体１００ｂ側の側面の一部とを被覆している。第２溝２７は、膜電極接合体１００ｂ側の側面のうち、表面から連続する一部が膜電極接合体１００ｂのカソード１０６によって被覆されている。
　したがって、第２溝２７の底部には、膜電極接合体１００ａ，１００ｂのカソード１０６に被覆されていない露出部分２７ａが形成されている。第２溝２７内に形成された露出部分２７ａによって、膜電極接合体１００ａ，１００ｂのカソード１０６同士の接続が分断されている。
　膜電極接合体１００ｂのアノード１０４は、膜電極接合体１００ｂのアノード面から第１溝２５の膜電極接合体１００ｂ側の側面の一部にわたって連続している。すなわち、膜電極接合体１００ｂのアノード１０４は、第２絶縁層２６、インターコネクタ２２および第１絶縁層２４の第１溝２５に至るまでの表面を被覆している。これにより、膜電極接合体１００ｂのアノード１０４は、インターコネクタ２２に接続されている。また、このアノード１０４は、第１溝２５の膜電極接合体１００ｂ側の側面の一部を被覆している。第１溝２５は、膜電極接合体１００ｂ側の側面のうち、表面から連続する一部が膜電極接合体１００ｂのアノード１０４によって被覆されている。
　膜電極接合体１００ａのアノード１０４は、膜電極接合体１００ａのアノード面から第１溝２５の膜電極接合体１００ａ側の側面の一部にわたって連続している。すなわち、膜電極接合体１００ａのアノード１０４は、第１絶縁層２４の第１溝２５に至るまでの表面と、第１溝２５の膜電極接合体１００ａ側の側面の一部とを被覆している。第１溝２５は、膜電極接合体１００ａ側の側面のうち、表面から連続する一部が膜電極接合体１００ａのアノード１０４によって被覆されている。
　したがって、第１溝２５の底部には、膜電極接合体１００ａ，１００ｂのアノード１０４に被覆されていない露出部分２５ａが形成されている。第１溝２５内に形成された露出部分２５ａによって、膜電極接合体１００ａ，１００ｂのアノード１０４の接続が分断されている。
　すなわち、各膜電極接合体１００におけるアノード１０４は、隣接する２つの複合材２０の上面まで両端が延在している。そして、アノード１０４の一端は、一方の複合材２０のインターコネクタ２２に接続されている。アノード１０４の他端は、他方の複合材２０の第１絶縁層２４に設けられた第１溝２５において、他方の複合材２０を挟んで隣接する膜電極接合体１００のアノード１０４との接続が分断されている。アノード１０４の両端を隣接する２つの複合材２０の上面まで延在させることで、アノード１０４と複合材２０との接触面積を増大させて、両者の密着性を向上させることができる。
　同様に、各膜電極接合体１００におけるカソード１０６は、隣接する２つの複合材２０の下面まで両端が延在している。そして、カソード１０６の一端は、一方の複合材２０のインターコネクタ２２に接続されている。カソード１０６の他端は、他方の複合材２０の第２絶縁層２６に設けられた第２溝２７において、他方の複合材２０を挟んで隣接する膜電極接合体１００のカソード１０６との接続が分断されている。カソード１０６の両端を隣接する２つの複合材２０の下面まで延在させることで、カソード１０６と複合材２０との接触面積を増大させて、両者の密着性を向上させることができる。
　以上説明した構成により、インターコネクタ２２を介して隣接する膜電極接合体１００の一方のアノード１０４と他方のカソード１０６とが電気的に接続され、隣接する膜電極接合体１００同士が直列接続されている。隣接する膜電極接合体１００のアノード１０４同士、およびカソード１０６同士は、溝内で分断されることで互いに絶縁されている。
　図２（Ｂ）に示すように、第１溝２５の膜電極接合体１００ａ側の側面を被覆するアノード１０４ａの長さと、第１溝２５の膜電極接合体１００ｂ側の側面を被覆するアノード１０４ｂの長さとが異なっている。また、第２溝２７の膜電極接合体１００ａ側の側面を被覆するカソード１０６ａの長さと、第２溝２７の膜電極接合体１００ｂ側の側面を被覆するカソード１０６ｂの長さとが異なっている。
　本実施形態では、上述のように第１溝２５が第１絶縁層２４の表面に対して斜めに進入している。そのため、第１溝２５の膜電極接合体１００ａ側の側面は、第１絶縁層２４の表面となす角度が鈍角であり、第１溝２５の膜電極接合体１００ｂ側の側面は、第１絶縁層２４の表面となす角度が鋭角である。そして、第１絶縁層２４の表面となす角度が鈍角である第１溝２５の側面を被覆するアノード１０４ａの長さが、当該角度が鋭角である第１溝２５の側面を被覆するアノード１０４ｂの長さよりも長い。
　同様に、第２溝２７は、第２絶縁層２６の表面に対して斜めに進入している。そのため、第２絶縁層２６の膜電極接合体１００ａ側の側面は、第２絶縁層２６の表面となす角度が鋭角であり、第２溝２７の膜電極接合体１００ｂ側の側面は、第２絶縁層２６の表面となす角度が鈍角である。そして、第２絶縁層２６の表面となす角度が鈍角である第２溝２７の側面を被覆するカソード１０６ｂの長さが、当該角度が鋭角である第２溝２７の側面を被覆するカソード１０６ａの長さよりも長い。
　本実施形態において、複合材２０を構成する各層の積層方向におけるインターコネクタ２２、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６の長さ（厚さ）は、それぞれ例えば約１５μｍ～約５００μｍ、約１５μｍ～約５００μｍ、約１５μｍ～約５００μｍの範囲で設定される。各層の積層方向に垂直な方向の長さ（高さ）は、例えば約３０μｍ～約１４００μｍの範囲で設定される。各層の高さ、すなわち複合材２０の高さは電解質膜１０２の膜厚よりも大きく、本実施形態では電解質膜１０２が複合材２０の下端部に接続されている。なお、複合材２０は、第１溝２５および第２溝２７を形成可能な程度の高さを有していればよい。
　複数の膜電極接合体１００の直列接続の一方の終端には、アノード１０４と同質の材料からなる電極１０４’が設けられ、他方の終端にはカソード１０６と同質の材料からなる電極１０６’が設けられている。電極１０４’，１０６’は、集電体（図示せず）に接続される。
　カソード用ハウジング５０は、カソード１０６と対向する板状部材である。カソード用ハウジング５０には、外部から空気を取り込むための複数の空気取入口５１が設けられている。カソード用ハウジング５０とカソード１０６との間に、空気が流通する空気室６０が形成されている。
　一方、アノード用ハウジング５２は、アノード１０４と対向する板状部材である。アノード用ハウジング５２とアノード１０４との間に、燃料貯蔵用の燃料ガス室６２が形成されている。なお、アノード用ハウジング５２に燃料供給口（図示せず）を設置することにより、燃料カートリッジなどから燃料を適宜補充可能である。
　カソード用ハウジング５０およびアノード用ハウジング５２に用いられる材料としては、フェノール樹脂、ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等の一般的なプラスティック樹脂が挙げられる。
　カソード用ハウジング５０とアノード用ハウジング５２とは、複合膜１２の周縁部に設けられたガスケット７０を介して、ボルト、ナットなどの締結部材（図示せず）を用いて締結されている。これにより、ガスケット７０に圧力が加えられ、ガスケット７０によるシール性が高められる。
　（燃料電池の製造工程）
　続いて、実施形態１に係る燃料電池の製造方法について、図３（Ａ）～図６（Ｄ）を参照して説明する。図３（Ａ）～図３（Ｃ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）、図５（Ａ）～図５（Ｃ）、および図６（Ａ）～図６（Ｄ）は、実施形態１に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。なお、図４（Ａ）および図４（Ｂ）において、左側（ｉ）に斜視図を示し、右側（ｉｉ）に斜視図のＢ－Ｂ線に沿った断面図を示す。また、図５（Ａ）～図６（Ｄ）では、複合膜１２のうち、膜電極接合体１００ｂと、膜電極接合体１００ｂに隣接する２つの複合材２０の部分を例として示している。
　まず、図３（Ａ）に示すように、例えばカーボンファイバーにエポキシ樹脂を含浸させて形成した、インターコネクタ２２を構成する導電層２３を用意する。
　次に、図３（Ｂ）に示すように、例えばグラスファイバーにエポキシ樹脂を含浸させて形成した、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６を、導電層２３の一方および他方の主表面にホットプレスして、各層を積層する。これにより、第１絶縁層２４、導電層２３および第２絶縁層２６を含む積層板２１が形成される。
　次に、図３（Ｃ）に示すように、積層板２１を、切断面が各層と交わるように切断し、複数の棒状の複合材２０に個片化する。本実施形態では、各層の積層方向に対して略平行に、すなわち積層板２１の面方向に対して略垂直に切断する。切断面の間隔は、電解質膜１０２、アノード１０４およびカソード１０６の各層厚を合わせた厚さより大きければよく、例えば約３００μｍである。
　次に、図４（Ａ）に示すように、複合材２０の各層が横に並ぶように各複合材２０を配置する。そして、図４（Ｂ）に示すように、複合材２０の積層方向に対して略平行な第１絶縁層２４の上面に、インターコネクタ２２の延在方向に対して略平行に延在する第１溝２５を形成する。また、複合材２０の積層方向に対して略平行な第２絶縁層２６の下面（アノード１０４を上側としたときに下側に位置する面）に、インターコネクタ２２の延在方向に対して略平行に延在する第２溝２７を形成する。第１溝２５および第２溝２７を形成する方法としては、レーザ加工あるいは機械的な切削加工などを採用することができる。
　次に、図５（Ａ）に示すように、複合材２０の積層方向が台座２００の面方向に向くように、かつ隣接する複合材２０の第１絶縁層２４と第２絶縁層２６とが対向するように、ガラス基板等の台座２００の上に複数の複合材２０を載置する。複合材２０は、第２溝２７が下側となるように、台座２００の上に載置する。
　そして、図５（Ｂ）に示すように、２つの複合材２０の間にナフィオンなどのイオン交換体を含む電解質溶液１０３を塗布する。
　次に、図５（Ｃ）に示すように、電解質溶液１０３を乾燥させて、隣接する２つの複合材２０で挟まれた空間に電解質膜１０２を形成する。溶媒の除去に伴い、電解質膜１０２の厚さは、図５（Ｂ）に示す電解質溶液１０３の厚さより薄くなる。電解質膜１０２の端部は、複合材２０の下端部に接続されている。
　次に、図６（Ａ）に示すように、第１溝２５が上側となるように、互いに連結された複合材２０と電解質膜１０２とをホットプレート２０２上に載置する。そして、上方から複合材２０および電解質膜１０２に対してアノードスラリー（導電性材料）をスプレー塗布する。このとき、第１溝２５の第１絶縁層２４への進入方向に対して斜めにアノードスラリーを吹き付ける。上述のように第１溝２５が第１絶縁層２４の表面に対して斜めに進入している。そのため、電解質膜１０２のアノード面および複合材２０の上面（第１溝２５が形成された側の面）に対して略垂直にアノードスラリーを吹き付けている。
　これにより、図６（Ｂ）に示すように、電解質膜１０２のアノード面と、複合材２０の上面および側面とがアノードスラリーで被覆される。また、第１溝２５の第１絶縁層２４への進入方向に対して斜めにアノードスラリーが吹き付けられているため、少なくとも第１溝２５の底部にはアノードスラリーが進入しない。
　そのため、第１溝２５内には、アノードスラリーで覆われていない露出部分２５ａ（図２（Ｂ）参照）が形成される。第１絶縁層２４の表面となす角度が鈍角である第１溝２５の側面は、第１絶縁層２４の表面となす角度が鋭角である側面に比べて広い範囲がアノードスラリーで覆われる。したがって、上述したアノードスラリーの吹き付けによって、電解質膜１０２のアノード面上からインターコネクタ２２まで連続し、第１溝２５内で分断されたアノード１０４が形成される。
　次に、図６（Ｃ）に示すように、第２溝２７が上側となるように、互いに連結された複合材２０と電解質膜１０２とをホットプレート２０２上に載置する。そして、アノード１０４の形成と同様に、上方から複合材２０および電解質膜１０２に対してカソードスラリー（導電性材料）をスプレー塗布する。このとき、第２溝２７の第２絶縁層２６への進入方向に対して斜めにカソードスラリーを吹き付ける。
　これにより、図６（Ｄ）に示すように、電解質膜１０２のカソード面上からインターコネクタ２２まで連続し、第２溝２７内で分断されたカソード１０６が形成される。以上の工程により、複数の膜電極接合体１００が平面配列された複合膜１２が形成される。
　続いて、図１および図２（Ａ）に示すように、複合膜１２の周縁部にガスケット７０を設け、複合膜１２のカソード１０６側にカソード用ハウジング５０を設け、複合膜１２のアノード１０４側にアノード用ハウジング５２を設けることで、燃料電池１０が形成される。
　以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池の製造方法では、第１絶縁層２４の上面に第１溝２５を形成し、第２溝２７の下面に第２溝２７を形成している。そして、電解質膜１０２を形成した後、第１溝２５および第２溝２７の絶縁層への進入方向に対して斜めに電極スラリーを吹き付けて、電解質膜１０２からインターコネクタ２２まで連続し第１溝２５内あるいは第２溝２７内で分断された電極を形成している。
　このように、本実施形態に係る燃料電池の製造方法によれば、複数の電解質膜１０２および複合材２０にまたがるように電極スラリーを吹き付けるだけで、複数の膜電極接合体１００が区画化された複合膜１２を形成することができる。したがって、レーザ照射により電極を選択的に除去する場合のように、コンタミネーションによる燃料電池の発電性能の低下を引き起こす可能性がない。よって、本実施形態に係る燃料電池の製造方法によれば、レーザー照射によりセルを区画化する従来の方法に比べて、燃料電池の発電性能の低下を回避することができる。
　（実施形態２）
　実施形態２に係る燃料電池の製造方法では、絶縁層の側面の少なくとも一部への吹き付けを絶縁層の端部などによって妨げて、吹き付けが妨げられた側面部分において電極を分断する。以下、本実施形態について説明する。なお、燃料電池１０の主要部の構造は実施形態１と基本的に同一である。実施形態１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。
　図７は、実施形態２に係る燃料電池の概略構成を示す断面図である。なお、図７は、図１のＡ－Ａ線に沿った断面図に対応する。
　図７に示すように、本実施形態に係る燃料電池１０は、平面配列された複数の膜電極接合体１００ａ～１００ｃと、インターコネクタ２２、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６で構成された複数の複合材２０と、カソード用ハウジング５０と、アノード用ハウジング５２とを備える。膜電極接合体１００ａ～１００ｃと複数の複合材２０とにより複合膜１２が形成されている。
　電解質膜１０２、アノード１０４およびカソード１０６の材料は実施形態１と同様である。また、複合材２０の構造は、第１溝２５および第２溝２７を有しない点を除いて実施形態１と同様である。なお、以下では適宜、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６を総称して絶縁層とする。
　電解質膜１０２の厚さは、絶縁層のアノード１０４側の表面（上面）からカソード１０６側の表面（下面）までの長さよりも薄く、電解質膜１０２の端部は、絶縁層の側面の略中央に接続されている。そのため、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６と電解質膜１０２との接続部において、電解質膜１０２のアノード面（上面）は絶縁層の上面に対してずれ、電解質膜１０２のカソード面（下面）は絶縁層の下面に対してずれており、複合材２０の一部は電解質膜１０２のアノード面に対して突出し、複合材２０の他の一部は電解質膜１０２のカソード面に対して突出している。電解質膜１０２のアノード面に対して突出した複合材２０の一部をアノード側突出部と呼ぶ。電解質膜１０２のカソード面に対して突出した複合材２０の一部をカソード側突出部と呼ぶ。
　また、アノード１０４は、第２絶縁層２６の側面と電解質膜１０２の一端とが接するコーナー部Ｃにおける厚さが他の領域における厚さよりも厚い。また、カソード１０６は、第１絶縁層２４の側面と電解質膜１０２の他端とが接するコーナー部Ｃにおける厚さが、他の領域における厚さよりも厚い。さらに、アノード１０４は、アノード側突出部の上面全体を被覆している。カソード１０６は、カソード側突出部の下面全体を被覆している。このように、第１絶縁層２４、インターコネクタ２２および第２絶縁層２６の上面がアノード１０４で被覆されることで、複合材２０とアノード１０４との接触面積が増大するため、両者の密着性を向上させることができる。同様に、第１絶縁層２４、インターコネクタ２２および第２絶縁層２６の下面がカソード１０６で被覆されることで、複合材２０とカソード１０６との接触面積が増大するため、両者の密着性を向上させることができる。
　また、電解質膜１０２の他端が接する第１絶縁層２４の側面に、アノード１０４で被覆されていない露出部分２４ａが形成されており、露出部分２４ａによって隣接する膜電極接合体１００のアノード１０４同士の接続が分断されている。また、電解質膜１０２の一端が接する第２絶縁層２６の側面に、カソード１０６で被覆されていない露出部分２６ａが形成されており、露出部分２６ａによって隣接する膜電極接合体１００のカソード１０６同士の接続が分断されている。
　また、本実施形態では、露出部分２４ａと連続する電解質膜１０２のアノード面の一部と、露出部分２６ａと連続する電解質膜１０２のカソード面の一部にも露出部分が形成されている。これにより、隣接する膜電極接合体１００のアノード１０４同士およびカソード１０６同士をより確実に分断することができる。
　（燃料電池の製造工程）
　続いて、実施形態２に係る燃料電池の製造方法について、図８（Ａ）～図９（Ｄ）を参照して説明する。図８（Ａ）～図８（Ｃ）、および図９（Ａ）～図９（Ｄ）は、実施形態２に係る燃料電池の製造方法を示す工程断面図である。図８（Ａ）～図９（Ｄ）では、複合膜１２のうち、膜電極接合体１００ｂと、膜電極接合体１００ｂに隣接する２つの複合材２０の部分を例として示している。
　まず、図８（Ａ）に示すように、図３（Ａ）～図３（Ｃ）に示す工程で製造した複数の複合材２０を、複合材２０の積層方向が台座２００の面方向に向くように、互いに間隔をあけて台座２００の上に載置する。この状態で、隣接する複合材２０の第１絶縁層２４と第２絶縁層２６とが対向する。なお、台座２００には、複合材２０の一部をはめ込むことができる溝が予め形成されている。これにより、複合材２０を台座２００に載置する際の位置合わせの手間を省くことができる。
　そして、図８（Ｂ）に示すように、２つの複合材２０の間に電解質溶液１０３を塗布する。
　次に、図８（Ｃ）に示すように、電解質溶液１０３を乾燥させて、隣接する２つの複合材２０で挟まれた空間に電解質膜１０２を形成する。溶媒の除去に伴い、電解質膜１０２の厚さは、図８（Ｂ）に示す電解質溶液１０３の厚さより薄くなる。電解質膜１０２の端部は、電解質膜１０２と絶縁層の上面同士および電解質膜１０２と絶縁層の下面同士がずれるように絶縁層に接続される。
　次に、図９（Ａ）に示すように、互いに連結された複合材２０と電解質膜１０２とをホットプレート２０２の上に載置する。そして、上方から複合材２０および電解質膜１０２に対してアノードスラリー（導電性材料）をスプレー塗布する。このとき、第１絶縁層２４の側面の少なくとも一部への吹き付けが、当該側面と連続する第１絶縁層２４の端部２４ｂによって妨げられるようにアノードスラリーを吹き付ける。すなわち、複合材２０のアノード側突出部によって、電解質膜１０２のアノード面と連続する第１絶縁層２４の側面がスラリー吹き付けの陰となるように、第１絶縁層２４の上面に対して斜めにアノードスラリーを吹き付ける。そのため、電解質膜１０２のアノード面と第１絶縁層２４の側面とが接するコーナー部には、アノードスラリーの吹き付けが妨げられる遮蔽領域Ｓが形成される。
　これにより、図９（Ｂ）に示すように、電解質膜１０２のアノード面からインターコネクタ２２まで連続し、少なくとも第１絶縁層２４の側面に形成された露出部分２４ａにおいて分断されたアノード１０４が形成される。本実施形態では、遮蔽領域Ｓにおいてアノード１０４が分断されている。また、上述のように斜めにアノードスラリーを吹き付けているため、電解質膜１０２のアノード面と第２絶縁層２６の側面とが接するコーナー部Ｃには、他の領域よりも厚いアノード１０４が形成される。
　次に、図９（Ｃ）に示すように、アノード１０４を下側にして、複合材２０と電解質膜１０２とをホットプレート２０２上に載置する。そして、アノード１０４の形成と同様に、上方から複合材２０および電解質膜１０２に対してカソードスラリーをスプレー塗布する。このとき、第２絶縁層２６の側面の少なくとも一部への吹き付けが、当該側面と連続する第２絶縁層２６の端部２６ｂによって妨げられるようにカソードスラリーを吹き付ける。すなわち、複合材２０のカソード側突出部によって、電解質膜１０２のカソード面と連続する第２絶縁層２６の側面がスラリー吹き付けの陰となるように斜めにカソードスラリーを吹き付ける。そのため、電解質膜１０２のカソード面と第２絶縁層２６の側面とが接するコーナー部には遮蔽領域Ｓが形成される。
　これにより、図９（Ｄ）に示すように、電解質膜１０２のカソード面からインターコネクタ２２まで連続し、少なくとも第２絶縁層２６の側面に形成された露出部分２６ａにおいて分断されたカソード１０６が形成される。また、電解質膜１０２のカソード面と第１絶縁層２４の側面とが接するコーナー部Ｃには、他の領域よりも厚いカソード１０６が形成される。以上の工程により、複数の膜電極接合体１００が平面配列された複合膜１２が形成される。
　以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池の製造方法では、絶縁層の上面と電解質膜１０２の上面、および絶縁層の下面と電解質膜１０２の下面が、それぞれずれるように電解質膜１０２を形成している。そして、第１絶縁層２４の側面の一部への吹き付けが端部２４ｂによって妨げられるようにアノードスラリーを吹き付けて、第１絶縁層２４の側面の当該一部において分断されたアノード１０４を形成している。また、第２絶縁層２６の側面の一部への吹き付けが端部２６ｂによって妨げられるようにカソードスラリーを吹き付けて、第２絶縁層２６の側面の当該一部において分断されたカソード１０６を形成している。
　このように、本実施形態に係る燃料電池の製造方法によれば、複数の電解質膜１０２および複合材２０にまたがるように電極スラリーを吹き付けるだけで、複数の膜電極接合体１００が区画化された複合膜１２を形成することができる。よって、レーザー照射によりセルを区画化する従来の方法に比べて、燃料電池の発電性能の低下を回避することができる。
　また、レーザ加工を用いたセル作製技術では、作業に多大な時間を要するため、燃料電池の製造時間の増加、ひいては燃料電池の製造コストの増大を招くという課題があった。また、レーザ加工時の位置合わせが困難になるという課題があった。具体的には、セルとセルとの間隔が短いため、レーザ照射位置の調整が困難になる。また、レーザ照射領域に微小な凹凸がある場合には、レーザの焦点がずれることにより加工精度が低下するおそれがあった。これに対し、本実施形態に係る燃料電池の製造方法では、レーザ加工を必要としないため、レーザー照射によりセルを区画化する従来の方法に比べて、製造時間の短縮、製造コストの低減、製造工程の簡素化を図ることができる。
　実施形態２に係る燃料電池の製造方法には、次のような変形例を挙げることができる。図１０（Ａ）は、実施形態２に係る燃料電池の製造方法の第１の変形例を説明するための工程断面図である。図１０（Ｂ）は、実施形態２に係る燃料電池の製造方法の第２の変形例を説明するための工程断面図である。
　（変形例１）
　図１０（Ａ）に示すように、本変形例では、アノードスラリーを吹き付ける際に、第１絶縁層２４の端部２４ｂに遮蔽部材８０を設ける。この遮蔽部材８０は、端部２４ｂの上面から上方に突出する板状の部材である。第１絶縁層２４の端部２４ｂと遮蔽部材８０とによって、電解質膜１０２のアノード面と第１絶縁層２４の側面とが接するコーナー部に遮蔽領域Ｓが形成される。遮蔽部材８０を設けることで、遮蔽領域Ｓがより大きくなるため、隣接する膜電極接合体１００のアノード１０４同士をより確実に分断することができる。カソードスラリーを吹き付ける際にも、第２絶縁層２６の端部２６ｂに遮蔽部材８０を設けることで、隣接する膜電極接合体１００のカソード１０６同士をより確実に分断することができる。
　（変形例２）
　図１０（Ｂ）に示すように、本変形例では、アノード１０４を形成する工程において、第１絶縁層２４の側面と電解質膜１０２のアノード面とのなす角度が鋭角となるように複合材２０を傾ける。これにより、第１絶縁層２４と電解質膜１０２のアノード面とのコーナー部分へのアノードスラリーの入り込みをより確実に妨げることができるため、隣接する膜電極接合体１００のアノード１０４同士をより確実に分断することができる。この場合、第１絶縁層２４の側面の少なくとも一部への吹き付けが第１絶縁層２４の上面によって妨げられるように、アノードスラリーが吹き付けられる。
　同様に、カソード１０６を形成する工程において、第２絶縁層２６の側面と電解質膜１０２とのなす角度が鋭角となるように複合材２０を傾けてカソードスラリーを吹き付けることで、隣接する膜電極接合体１００のカソード１０６同士をより確実に分断することができる。
　（実施形態３）
　実施形態３に係る燃料電池の製造方法では、絶縁層の側面が電解質膜１０２の面方向に対して斜めに傾いている点が実施形態２と異なる。以下、本実施形態について説明する。なお、燃料電池１０の主要部の構造と、燃料電池１０の製造工程は実施形態２と基本的に同一である。実施形態２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。
　図１１（Ａ）～図１１（Ｃ）は、実施形態３に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。図１１（Ｂ）および図１１（Ｃ）では、複合膜１２のうち、膜電極接合体１００ｂと、膜電極接合体１００ｂに隣接する２つの複合材２０の部分を例として示している。
　まず、図１１（Ａ）に示すように、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す工程で製造した積層板２１を、各層の積層方向に対して斜めに切断して、複数の複合材２０を形成する。これにより、各複合材２０は、電解質膜１０２を接続した際に、電解質膜１０２の端部が接続された側面が電解質膜１０２の面方向（延在方向）に対して斜めに傾く。
　次に、図８（Ａ）～図８（Ｃ）に示す工程によって、隣接する複合材２０の間に電解質膜１０２を形成した後、図１１（Ｂ）に示すように、ホットプレート２０２の上で、上方から複合材２０および電解質膜１０２に対してアノードスラリーをスプレー塗布する。このとき、第１絶縁層２４の側面の一部への吹き付けが第１絶縁層２４の上面によって妨げられる。
　同様に、各膜電極接合体１００のカソード面および複合材２０にカソードスラリーをスプレー塗布する。このとき、第２絶縁層２６の側面の一部への吹き付けが第２絶縁層２６の下面（アノード１０４を上側としたときに下側に位置する面）によって妨げられる。
　その結果、図１１（Ｃ）に示すように、第１絶縁層２４の露出部分２４ａにおいて分断されたアノード１０４と、第２絶縁層２６の露出部分２６ａにおいて分断されたカソード１０６とを有する膜電極接合体１００が平面配列された複合膜１２が形成される。
　本実施形態において、複合材２０の側面は、第１絶縁層２４と電解質膜１０２のアノード面とのなす角度と、第２絶縁層２６と電解質膜１０２のカソード面とのなす角度が鋭角となるように、電解質膜１０２の面方向に対して斜めに傾いている。そのため、第１絶縁層２４と電解質膜１０２のアノード面とのコーナー部分へのアノードスラリーの入り込みと、第２絶縁層２６と電解質膜１０２のカソード面とのコーナー部分へのカソードスラリーの入り込みをより確実に妨げることができる。そのため、隣接する膜電極接合体１００のアノード１０４同士およびカソード１０６同士をより確実に分断することができる。
　（実施形態４）
　実施形態４に係る燃料電池の製造方法では、複合材２０の長手方向と直交する断面において、第１絶縁層２４の一方の角部と、当該角部と対角の位置にある第２絶縁層２６の他方の角部に電解質膜１０２を接続する点が実施形態２と異なる。以下、本実施形態について説明する。なお、燃料電池１０の主要部の構造と、燃料電池１０の製造工程は実施形態２と基本的に同一である。実施形態２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。
　図１２（Ａ）～図１２（Ｅ）は、実施形態４に係る燃料電池の製造方法を示す工程断面図である。なお、図１２（Ａ）～図１２（Ｅ）では、複合膜１２のうち、膜電極接合体１００ｂと、膜電極接合体１００ｂに隣接する２つの複合材２０の部分を例として示している。
　まず、図１２（Ａ）に示すように、図３（Ａ）～図３（Ｃ）に示す工程で製造した複数の複合材２０を互いに間隔をあけて台座２００の上に載置する。台座２００上で、隣接する２つの複合材２０は、一方の複合材２０における第１絶縁層２４の側面と下面とがなす端部２４ｃと、他方の複合材２０における第２絶縁層２６の側面と上面とがなす端部２６ｃとが対向するように、傾けられて載置される。
　次に図１２（Ｂ）に示すように、２つの複合材２０の間に電解質溶液１０３を塗布する。
　次に、図１２（Ｃ）に示すように、電解質溶液１０３を乾燥させて、隣接する２つの複合材２０で挟まれた空間に電解質膜１０２を形成する。電解質膜１０２は、第１絶縁層２４の端部２４ｃに一方の端部が接続され、第２絶縁層２６の端部２６ｃに他方の端部が接続される。
　次に、図１２（Ｄ）に示すように、互いに連結された複合材２０と電解質膜１０２とをホットプレート２０２の上に載置する。この状態で、第１絶縁層２４と電解質膜１０２の接続部において、第１絶縁層２４の上面と、当該上面と同じ側の面である電解質膜１０２のアノード面とがずれる。また、第２絶縁層２６と電解質膜１０２の接続部において、第２絶縁層２６の下面と電解質膜１０２のカソード面とがずれる。
　そして、上方から複合材２０および電解質膜１０２に対してアノードスラリーをスプレー塗布する。このとき、第１絶縁層２４の側面の少なくとも一部への吹き付けが第１絶縁層２４の上面によって妨げられる。同様に、各膜電極接合体１００のカソード面および複合材２０にカソードスラリーをスプレー塗布する。このとき、第２絶縁層２６の側面の一部への吹き付けが第２絶縁層２６の下面（アノード１０４を上側としたときに下側に位置する面）によって妨げられる。
　その結果、図１２（Ｅ）に示すように、第１絶縁層２４の露出部分２４ａにおいて分断されたアノード１０４と、第２絶縁層２６の露出部分２６ａにおいて分断されたカソード１０６とを有する膜電極接合体１００が平面配列された複合膜１２が形成される。
　ホットプレート２０２に載置された複合材２０は、その上面が略水平となる。そのため、電解質膜１０２は、端部２４ｃに接続された一端から端部２６ｃに接続された他端に向けて斜め上方に延在する状態となる。したがって、第１絶縁層２４と電解質膜１０２のアノード面とのなす角度と、第２絶縁層２６と電解質膜１０２のカソード面とのなす角度は、鋭角となる。
　また、電解質膜１０２の一端は、遮蔽領域Ｓを形成する端部２４ｂとは反対側の端部２４ｃに接続されている。したがって、露出部分２４ａを形成可能な側面の領域が実施形態２と比べて大きくなる。同様に、電解質膜１０２の他端は、遮蔽領域Ｓを形成する端部２６ｂとは反対側の端部２６ｃに接続されている。したがって、露出部分２６ａを形成可能な側面の領域が実施形態２と比べて大きくなる。
　そのため、より確実に露出部分２４ａ，２６ａを形成することが可能となり、隣接する膜電極接合体１００のアノード１０４同士およびカソード１０６同士をより確実に分断することができる。
　本発明は、上述の各実施形態および変形例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態および変形例も本発明の範囲に含まれうるものである。
　上述の各実施形態および変形例では、電極スラリーの吹き付けをスプレー塗布により実施しているが、当該「吹き付け」は、これに限定されるものではなく、例えば蒸着法やスパッタ法を用いて電極スラリーを斜めに飛ばすことも含む。
　上述の実施形態１では、第１絶縁層２４の上面に第１溝２５が形成され、第２絶縁層２６の下面に第２溝２７が形成されているが、第１溝２５または第２溝２７の一方のみが形成されていてもよい。アノード１０４およびカソード１０６のうち、溝を形成しない側に設けられた電極については、電極スラリーを吹き付ける際にマスクを用いて、各セルに対応した領域において分断すればよい。また、アノード１０４は第１溝２５で分断され、カソード１０６は第２溝２７で分断されているが、アノード１０４およびカソード１０６の形成面が反転して、カソード１０６が第１溝２５で分断され、アノード１０４が第２溝２７で分断されてもよい。
　上述の実施形態２～４、変形例１および２では、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６の両方の側面に露出部分が形成されているが、第１絶縁層２４および第２絶縁層２６の一方のみに露出部分が形成されていてもよい。露出部分を形成しない側では、電極スラリーを吹き付ける際にマスクを用いて、各セルに対応した領域において分断されるように電極を形成すればよい。また、アノード１０４は第１絶縁層２４の露出部分２４ａで分断され、カソード１０６は第２絶縁層２６の露出部分２６ａで分断されているが、アノード１０４およびカソード１０６の形成面が反転して、カソード１０６が第１絶縁層２４の露出部分２４ａで分断され、アノード１０４が第２絶縁層２６の露出部分２６ａで分断されてもよい。
　１０　燃料電池、　２０　複合材、　２２　インターコネクタ、　２４　第１絶縁層、　２４ａ　露出部分、　２４ｂ，２４ｃ　端部、　２５　第１溝、　２５ａ　露出部分、　２６　第２絶縁層、　２６ａ　露出部分、　２６ｂ，２６ｃ　端部、　２７　第２溝、　２７ａ　露出部分、　１００　膜電極接合体、　１０２　電解質膜、　１０４　アノード、　１０６　カソード。
　本発明は、燃料電池および燃料電池の製造方法に利用することができる。

Claims (12)

  1. 　インターコネクタが第１絶縁層および第２絶縁層で挟まれてなる複数の複合材を用意し、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層における、前記複合材の積層方向に対して略平行な上面および下面のうち、前記第１絶縁層の上面または前記第２絶縁層の下面、または、前記第１絶縁層の上面および前記第２絶縁層の下面に、前記インターコネクタの延在方向に対して略平行に延在する溝を形成する工程と、
    　前記複数の複合材を、隣接する複合材の第１絶縁層と第２絶縁層とが対向するようにして、互いに間隔をあけて配置する工程と、
    　隣接する２つの前記複合材で挟まれた空間に電解質膜を形成する工程と、
    　前記溝の絶縁層への進入方向に対して斜めに導電性材料を吹き付けて、前記電解質膜の表面上から前記インターコネクタまで連続し、前記溝内で分断された電極を形成する工程と、
    を含むことを特徴とする燃料電池の製造方法。
  2. 　インターコネクタが第１絶縁層および第２絶縁層で挟まれてなる複合材を、隣接する複合材の第１絶縁層と第２絶縁層とが対向するようにして、互いに間隔をあけて配置する工程と、
    　隣接する２つの前記複合材で挟まれた空間に電解質膜を形成する工程であって、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層と前記電解質膜との接続部において、電解質膜の上面が前記第１絶縁層の当該上面と同じ側の上面に対してずれるか、電解質膜の下面が前記第２絶縁層の当該下面と同じ側の下面に対してずれるか、電解質膜の上面が前記第１絶縁層の前記上面に対してずれるとともに電解質膜の下面が前記第２絶縁層の前記下面に対してずれるように電解質膜を形成する工程と、
    　前記接続部において、前記電解質膜の端部が接続された絶縁層の側面の少なくとも一部への吹き付けが、当該側面と連続する絶縁層の端部または当該端部に設けられた遮蔽部材によって妨げられるように導電性材料を吹き付けて、前記電解質膜の表面から前記インターコネクタまで連続し、少なくとも前記側面の一部において分断された電極を形成する工程と、
    を含むことを特徴とする燃料電池の製造方法。
  3. 　前記側面は、前記電解質膜の延在方向に対して斜めに傾いている請求項２に記載の燃料電池の製造方法。
  4. 　前記電解質膜を形成する工程において、前記第１絶縁層の前記側面と前記下面とがなす端部に一方の端部が接続され、前記第２絶縁層の前記側面と前記上面とがなす端部に他方の端部が接続された電解質膜を形成する請求項２に記載の燃料電池の製造方法。
  5. 　前記電極を形成する工程において、前記側面と前記電解質膜とのなす角度が鋭角となるように前記複合材を傾ける請求項２に記載の燃料電池の製造方法。
  6. 　前記電極は、アノードおよびカソードの少なくとも一方である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃料電池の製造方法。
  7. 　インターコネクタを構成する導電層の一方の主表面上に第１絶縁層が積層され、インターコネクタを構成する導電層の他方の主表面上に第２絶縁層が積層された積層板を用意し、
    　前記積層板を、切断面が各層と交わるように切断して、複数の前記複合材を形成する工程をさらに含む請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃料電池の製造方法。
  8. 　前記積層板を、各層の積層方向に対して斜めに切断する請求項７に記載の燃料電池の製造方法。
  9. 　電解質膜、前記電解質膜の一方の表面に設けられたアノード、および前記電解質膜の他方の表面に設けられたカソードをそれぞれ有し、平面配列された複数の膜電極接合体と、
    　隣接する２つの前記膜電極接合体の間に設けられ、一方の膜電極接合体のカソードと他方の膜電極接合体のアノードとを電気的に接続するためのインターコネクタと、
    　前記インターコネクタと前記一方の膜電極接合体との間に設けられた第１絶縁層と、
    　前記インターコネクタと前記他方の膜電極接合体との間に設けられた第２絶縁層と、を備え、
    　前記第１絶縁層および前記第２絶縁層における前記電解質膜の面方向に対して略平行な上面および下面のうち、前記第１絶縁層の上面または前記第２絶縁層の下面、または、前記第１絶縁層の上面および前記第２絶縁層の下面に、前記インターコネクタの延在方向に対して略平行に延在する溝が形成されており、
    　アノードおよびカソードの電極うち前記溝が形成された側に設けられた電極について、一方の膜電極接合体に設けられた前記電極は、一方の膜電極接合体の表面から前記溝の一方の膜電極接合体側の側面の一部にわたって連続し、他方の膜電極接合体に設けられた前記電極は、他方の膜電極接合体の表面から前記溝の他方の膜電極接合体側の側面の一部にわたって連続し、前記溝内に形成された露出部分によって前記一方および他方の膜電極接合体の前記電極同士の接続が分断されており、
    　前記溝の前記一方の膜電極接合体側の側面を被覆する前記電極の長さと、前記溝の前記他方の膜電極接合体側の側面を被覆する前記電極の長さとが異なることを特徴とする燃料電池。
  10. 　前記溝の延在方向に垂直な断面視で、
    　前記溝は、前記絶縁層の表面に対して斜めに延在し、
    　前記絶縁層の表面となす角度が鈍角である前記溝の側面を被覆する電極の長さが、当該角度が鋭角である前記溝の側面を被覆する電極の長さよりも長い請求項９に記載の燃料電池。
  11. 　電解質膜、前記電解質膜の一方の表面に設けられたアノード、および前記電解質膜の他方の表面に設けられたカソードをそれぞれ有し、平面配列された複数の膜電極接合体と、
    　隣接する２つの前記膜電極接合体の間に設けられ、一方の膜電極接合体のアノードと他方の膜電極接合体のカソードとを電気的に接続するためのインターコネクタと、
    　前記インターコネクタと前記一方の膜電極接合体との間に設けられた第１絶縁層と、
    　前記インターコネクタと前記他方の膜電極接合体との間に設けられた第２絶縁層と、を備え、
    　前記第１絶縁層および前記第２絶縁層と前記電解質膜との接続部において、前記電解質膜の上面が前記第１絶縁層の当該上面と同じ側の上面に対してずれるか、前記電解質膜の下面が前記第２絶縁層の当該下面と同じ側の下面に対してずれるか、前記電解質膜の上面が前記第１絶縁層の前記上面に対してずれるとともに前記電解質膜の下面が前記第２絶縁層の前記下面に対してずれており、
    　アノードおよびカソードの電極うち、絶縁層の前記上面または前記下面と前記電解質膜の前記上面または下面とがずれた側に設けられた電極は、前記第１絶縁層、前記インターコネクタおよび前記第２絶縁層の当該電極が設けられた側の面を被覆し、隣接する膜電極接合体における当該電極同士の接続は、前記接続部における絶縁層の側面の一部において分断されていることを特徴とする燃料電池。
  12. 　前記電極は、絶縁層の側面と前記電解質膜の他端とが接するコーナー部における厚さが他の領域における厚さよりも厚い請求項１１に記載の燃料電池。
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