燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法
【課題】電解質膜の外縁部のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを提供することを課題とする。
【解決手段】燃料電池用セル１は、電解質膜２０と、電解質膜２０の厚さ方向両側に配置される一対の電極と、を有するＭＥＡ２と、枠状であって、電解質膜２０の外縁部２００を保持する一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内側かつＭＥＡ２の厚さ方向両側に配置される一対のガス拡散層４Ｕ、４Ｄと、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄの少なくとも一部を被覆するガスケット５と、を備える。燃料電池用セル１は、さらに、電解質膜２０の外縁部２００を収容する凹状の膜収容部６０と、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄ間に介在する第一介在部６１と、を備え、電解質膜２０の外縁部２００および一対のフレーム３Ｕ、３Ｄに架橋接着されるゴム製の第一架橋接着部材６を備える。
【解決手段】燃料電池用セル１は、電解質膜２０と、電解質膜２０の厚さ方向両側に配置される一対の電極と、を有するＭＥＡ２と、枠状であって、電解質膜２０の外縁部２００を保持する一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内側かつＭＥＡ２の厚さ方向両側に配置される一対のガス拡散層４Ｕ、４Ｄと、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄの少なくとも一部を被覆するガスケット５と、を備える。燃料電池用セル１は、さらに、電解質膜２０の外縁部２００を収容する凹状の膜収容部６０と、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄ間に介在する第一介在部６１と、を備え、電解質膜２０の外縁部２００および一対のフレーム３Ｕ、３Ｄに架橋接着されるゴム製の第一架橋接着部材６を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、多数の燃料電池用セルが積層されたスタック構造を呈している。多数の燃料電池用セルの積層体は、積層方向両側に配置されたエンドプレートにより締結されている。
【０００３】
燃料電池用セルは、電解質膜−電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ。以下、「ＭＥＡ」と略称する。）を備えている。ＭＥＡは、電解質膜と、一対の電極と、を備えている。一対の電極は、電解質膜の厚さ方向両側に配置されている。一対の電極のうち、一方は燃料極、他方は酸素極である。燃料極には水素や炭化水素等の燃料ガスが、酸素極には酸素や空気等の酸化剤ガスが、各々供給される。供給されたガスと電解質膜と電極との三相界面における電気化学反応により、発電が行われる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、燃料ガスと酸化剤ガスとの混合（クロスリーク）を抑制するためのシール構造を備える燃料電池用セルが紹介されている。図１２に、同文献記載の燃料電池用セルの部分断面図を示す。図１２に示すのは、燃料電池用セルの外縁部である。図１２に示すように、燃料電池用セル１００は、ＭＥＡ１０１とガスケット１０２とを備えている。ＭＥＡ１０１は、電解質膜１０１ａと、一対の電極１０１ｂ、１０１ｃと、を備えている。一対の電極１０１ｂ、１０１ｃは、電解質膜１０１ａの厚さ方向両面に配置されている。ガスケット１０２は、弾性層１０２ａと、形状保持層１０２ｂと、熱架橋層１０２ｃと、が積層されてなる三層構造を呈している。
【０００５】
熱架橋層１０２ｃは、電解質膜１０１ａと形状保持層１０２ｂとの間の厚さ方向隙間Ｃ１００から、弾性層１０２ａおよび形状保持層１０２ｂと、電極１０１ｂと、の間の面展開方向隙間Ｃ１０１まで、Ｌ字状に屈曲して延在している。熱架橋層１０２ｃの厚さ方向端部には、リブ１０２ｄが形成されている。
【０００６】
燃料電池用セル１００の製造方法は、ガスケット原反作製工程と、ガスケット原反打ち抜き工程と、キャビティ内配置工程と、架橋工程と、を有している。図１３に、ガスケット原反作製工程の模式図を示す。図１４に、ガスケット原反打ち抜き工程の模式図を示す。図１５に、キャビティ内配置工程の模式図を示す。
【０００７】
ガスケット原反作製工程においては、図１３に示すように、弾性層１０２ａと、形状保持層１０２ｂと、未架橋の熱架橋層１０２ｃと、が積層されてなる三層構造のガスケット１０２の原反を作製する。ガスケット原反打ち抜き工程においては、図１４に示すように、ガスケット１０２の原反の所定の部位に、マニホールド孔１０３などの孔を打ち抜く。
【０００８】
キャビティ内配置工程においては、図１５に示すように、まず、金型１０４のキャビティ内に、ＭＥＡ１０１と、ガスケット１０２の原反と、を積層配置する。熱架橋層１０２ｃは、厚さ方向隙間Ｃ１００にのみ配置されることになる。次いで、金型１０４の型締めを行う。型締めにより熱架橋層１０２ｃは、厚さ方向に圧縮される。このため、熱架橋層１０２ｃは、面展開方向にはみ出すように流動し、図１５中、白抜き矢印で示すように、面展開方向隙間Ｃ１０１を充填する。架橋工程においては、熱架橋層１０２ｃを架橋させる。このようにして、燃料電池用セル１００は製造される。
【０００９】
同文献記載の燃料電池用セル１００によると、熱架橋層１０２ｃと電解質膜１０１ａとが架橋接着されている。このため、熱架橋層１０２ｃと電解質膜１０１ａとの接合性が高い。したがって、電解質膜１０１ａとガスケット１０２との剥離によるクロスリークを抑制することができる。
【特許文献１】特開２００２−２６０６９３号公報
【特許文献２】特開平９−１９９１４５号公報
【特許文献３】特開２００７−１５７４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、同文献記載の燃料電池用セル１００によると、前出図１２に示すように、電解質膜１０１ａの端面Ｆ１００が、マニホールド孔１０３に表出していた。このため、端面Ｆ１００から、電解質膜１０１ａから分解したフッ化物やスルホン酸などの生成物が、リークする可能性があった。
【００１１】
この点、特許文献２には、電解質膜の外縁部をエポキシ系の接着剤で封止した燃料電池用セルが紹介されている。同文献記載の燃料電池用セルによると、電解質膜の端面が接着剤により覆われている。このため、端面から、生成物がリークする可能性が小さい。
【００１２】
しかしながら、特許文献２の燃料電池用セルによると、接着剤との接着性を良くするために、電解質膜の外縁部にイオン交換部を形成する必要がある。イオン交換部を形成するためには、まず電解質膜に所定のマスキング具を装着し、次いで電解質膜を水酸化カリウム溶液に浸漬させる必要がある。当該作業は繁雑である。また、当該作業が必要な分だけ、燃料電池用セル延いては燃料電池の製造コストが高くなる。
【００１３】
また、特許文献３には、電解質膜の外縁部を、熱可塑性樹脂層を有する環状薄帯で封止した燃料電池用セルが紹介されている。同文献記載の燃料電池用セルによると、電解質膜の端面が環状薄帯により覆われている。このため、端面から、生成物がリークする可能性が小さい。
【００１４】
しかしながら、特許文献３の燃料電池用セルによると、環状薄帯は、厚さ方向両側から、一対のガスケットにより挟持されているだけである。このため、一対のガスケット間から、環状薄帯が脱落しやすい。また、環状薄帯の熱可塑性樹脂層は、熱により変形する可能性がある。このため、熱により、熱可塑性樹脂層が電解質膜の端面から剥離し、シール性が悪くなるおそれがある。
【００１５】
本発明の燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法は、上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって、本発明は、電解質膜の外縁部のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルおよび燃料電池を提供することを目的とする。また、本発明は、電解質膜の外縁部のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを容易に製造することができる燃料電池用セルの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
（１）上記課題を解決するため、本発明の燃料電池用セルは、電解質膜と、該電解質膜の厚さ方向両側に配置される一対の電極と、を有するＭＥＡと、枠状であって、該電解質膜の外縁部を保持する一対のフレームと、一対の該フレームの枠内側かつ該ＭＥＡの厚さ方向両側に配置される一対のガス拡散層と、一対の該フレームの少なくとも一部を被覆するガスケットと、を備えてなる燃料電池用セルであって、さらに、前記電解質膜の外縁部を収容する凹状の膜収容部と、一対の前記フレーム間に介在する第一介在部と、を備え、該電解質膜の外縁部および一対の該フレームに架橋接着されるゴム製の第一架橋接着部材を備えることを特徴とする（請求項１に対応）。
【００１７】
電解質膜の外縁部は、第一架橋接着部材の膜収容部に、収容されている。このため、電解質膜の外縁部の端面を介して、電解質膜から分解したフッ化物やスルホン酸などの生成物が外部にリークするのを、抑制することができる。また、電解質膜の外縁部は、第一架橋接着部材に架橋接着されている。このため、電解質膜の外縁部が、第一架橋接着部材の膜収容部から脱落しにくい。このように、本発明の燃料電池用セルは、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が良好である。
【００１８】
また、一対のフレーム間には、第一架橋接着部材の第一介在部が配置されている。並びに、一対のフレームは、第一架橋接着部材に架橋接着されている。このため、本発明の燃料電池用セルは、一対のフレームと第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が良好である。
【００１９】
また、第一架橋接着部材はゴム製である。このため、前出特許文献３の燃料電池用セルの環状薄帯の熱可塑性樹脂層のように、熱により、第一架橋接着部材が電解質膜の外縁部から剥離するおそれが小さい。
【００２０】
また、第一架橋接着部材はゴム製であるため、撥水性が高い。したがって、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間の接着界面、および一対のフレームと第一架橋接着部材との間の接着界面に、水分が浸入しにくい。すなわち、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間、および一対のフレームと第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が劣化しにくい。
【００２１】
また、第一架橋接着部材はゴム製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、電解質膜の膨潤、収縮変形に、第一架橋接着部材は容易に追随することができる。また、電解質膜と一対のフレームとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。この点においても、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が劣化しにくい。また、本発明の燃料電池用セルによると、第一架橋接着部材を介して、電解質膜すなわちＭＥＡと一対のフレームとを堅固に連結することができる。
【００２２】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記膜収容部は、前記電解質膜の外縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間に介在する第二介在部を備える構成とする方がよい（請求項２に対応）。
【００２３】
本構成によると、第一架橋接着部材の膜収容部と、ガス拡散層の外縁部と、が架橋接着されている。このため、本構成によると、第一架橋接着部材の膜収容部と、ガス拡散層の外縁部と、の間のシール性、接着性が良好である。
【００２４】
また、第一架橋接着部材はゴム製である。このため、熱により、第一架橋接着部材の膜収容部がガス拡散層の外縁部から剥離するおそれが小さい。
【００２５】
また、第一架橋接着部材はゴム製であるため、撥水性が高い。したがって、第一架橋接着部材の膜収容部とガス拡散層の外縁部との間の接着界面に、水分が浸入しにくい。すなわち、第一架橋接着部材の膜収容部とガス拡散層の外縁部との間のシール性、接着性が劣化しにくい。
【００２６】
また、第一架橋接着部材はゴム製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、第一架橋接着部材は、電解質膜とガス拡散層との間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。この点においても、第一架橋接着部材の膜収容部とガス拡散層の外縁部との間のシール性、接着性が劣化しにくい。また、本構成によると、第一架橋接着部材を介して、電解質膜すなわちＭＥＡとガス拡散層とを堅固に連結することができる。
【００２７】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記ガスケットは、前記ガス拡散層の外縁部を厚さ方向外側から保持する保持枠部を、一体的に備える構成とする方がよい（請求項３に対応）。本構成によると、ガスケットの保持枠部と電解質膜の外縁部との間の厚さ方向隙間に、ガス拡散層の外縁部が保持される。このため、ガス拡散層とＭＥＡとが分離しにくい。
【００２８】
（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、さらに、前記ガスケットと前記フレームとの間に、ゴム製の第二架橋接着部材を備える構成とする方がよい（請求項４に対応）。
【００２９】
本構成によると、ガスケットと第二架橋接着部材とが架橋接着されている。並びに、フレームと第二架橋接着部材とが架橋接着されている。このため、ガスケットと第二架橋接着部材との間、およびフレームと第二架橋接着部材との間のシール性、接着性が良好である。また、第二架橋接着部材はゴム製であるため、撥水性が高い。したがって、ガスケットと第二架橋接着部材との間の接着界面、およびフレームと第二架橋接着部材との間の接着界面に、水分が浸入しにくい。すなわち、ガスケットと第二架橋接着部材との間、およびフレームと第二架橋接着部材との間のシール性、接着性が劣化しにくい。
【００３０】
また、第二架橋接着部材はゴム製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、ガスケットとフレームとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。この点においても、ガスケットと第二架橋接着部材との間、およびフレームと第二架橋接着部材との間のシール性、接着性が劣化しにくい。また、本構成によると、第二架橋接着部材を介して、ガスケットとフレームとを堅固に連結することができる。
【００３１】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記ガスケットは、前記フレームの厚さ方向外側に配置され、厚さ方向に隣り合う相手側部材に弾接可能なリブを、一体的に備える構成とする方がよい（請求項５に対応）。
【００３２】
本構成によると、リブが相手側部材（例えばセパレータ）に弾接することにより、燃料電池用セルと相手側部材との間のシール性を確保することができる。また、前出図１２に示すように、特許文献１の燃料電池用セル１００のリブ１０２ｄの厚さ方向内側には、電解質膜１０１ａが配置されている。このため、リブ１０２ｄが相手側部材に弾接する際の反力が、電解質膜１０１ａに加わりやすい。また、リブ１０２ｄは、ゴム製であるため、弾性変形しやすい。このため、相手側部材への弾接力が小さくなりやすい。
【００３３】
これに対して、本構成の燃料電池用セルのリブは、フレームの厚さ方向外側に配置されている。すなわち、リブは、フレームにより、厚さ方向内側から支持されている。このため、本構成によると、相手側部材への弾接力が小さくなりにくい。また、仮に、リブの厚さ方向内側に電解質膜が配置される場合であっても（勿論、リブの厚さ方向内側に電解質膜が配置されない場合もある）、リブと電解質膜との間には、フレームが介在している。このため、リブが相手側部材に弾接する際の反力が、電解質膜に加わりにくい。
【００３４】
また、前出図１２に示すように、特許文献１の燃料電池用セル１００のリブ１０２ｄが相手側部材に弾接すると、リブ１０２ｄは、厚さ方向に圧縮変形する。並びに、リブ１０２ｄは、面展開方向隙間Ｃ１０１を押し広げるように、面展開方向に伸張変形する。ここで、リブ１０２ｄの面展開方向内側には、電極１０１ｂが接着されている。一方、リブ１０２ｄの面展開方向外側には、弾性層１０２ａおよび形状保持層１０２ｂが接着されている。このため、リブ１０２ｄが変形すると、リブ１０２ｄと電極１０１ｂ、またはリブ１０２ｄと弾性層１０２ａおよび形状保持層１０２ｂ、が剥離するおそれがある。
【００３５】
これに対して、本構成の燃料電池用セルのリブは、ガスケットと一体的に配置されている。つまり、リブはガスケットと一体物である。このため、リブが変形しても、リブがガスケットから脱落するおそれが小さい。
【００３６】
（６）好ましくは、上記（５）の構成において、前記ガスケットは、前記リブと、該リブの根本に一体的に形成され該リブを保持する根本部と、からなる構成とする方がよい（請求項６に対応）。
【００３７】
前述したように、第一架橋接着部材はゴム製であるため、撥水性が高い。したがって、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間の接着界面、および一対のフレームと第一架橋接着部材との間の接着界面に、水分が浸入しにくい。このため、本構成のように、敢えてガスケットで水分の浸入を抑制しなくても、電解質膜が水分により劣化するおそれが小さい。本構成によると、ガスケット原料の使用量を削減することができる。このため、燃料電池用セルの製造コストを削減することができる。
【００３８】
（７）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間には、隙間が区画されており、前記電解質膜は、該隙間から外部に表出する表出部を備えており、前記第一架橋接着部材は、該表出部を被覆している構成とする方がよい（請求項７に対応）。
【００３９】
本構成によると、表出部が第一架橋接着部材により覆われている。このため、表出部を介して、電解質膜から分解したフッ化物やスルホン酸などの生成物が外部にリークするのを、抑制することができる。
【００４０】
（８）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間には、隙間が区画されていない構成とする方がよい（請求項８に対応）。
【００４１】
本構成によると、フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間を介して、電解質膜から分解したフッ化物やスルホン酸などの生成物が外部にリークするのを、抑制することができる。
【００４２】
（９）好ましくは、上記（８）の構成において、前記電解質膜の外縁部と前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部とは、厚さ方向内側から外側に向かって積層されており、前記膜収容部は、該電解質膜の外縁部と該フレームの枠内縁部との間に介在する第三介在部を備えており、前記第二架橋接着部材は、該フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間に介在している構成とする方がよい（請求項９に対応）。
【００４３】
本構成によると、厚さ方向に、電解質膜の外縁部と、フレームの枠内縁部と、ガス拡散層の外縁部と、が積層されている。電解質膜の外縁部とフレームの枠内縁部との間には、第一架橋接着部材の膜収容部の第三介在部が介在している。第三介在部は、これら電解質膜の外縁部およびフレームの枠内縁部と、架橋接着されている。このため、第三介在部と電解質膜の外縁部との間のシール性、接着性が良好である。並びに、第三介在部とフレームの枠内縁部との間のシール性、接着性が良好である。
【００４４】
フレームの枠内縁部とガス拡散層の外縁部との間には、第二架橋接着部材が介在している。第二架橋接着部材は、これらフレームの枠内縁部およびガス拡散層の外縁部と、架橋接着されている。このため、第二架橋接着部材とフレームの枠内縁部との間のシール性、接着性が良好である。並びに、第二架橋接着部材とガス拡散層の外縁部との間のシール性、接着性が良好である。
【００４５】
また、第三介在部はゴム製である。このため、熱により、第三介在部が電解質膜の外縁部およびフレームの枠内縁部から、剥離するおそれが小さい。
【００４６】
また、第三介在部はゴム製であるため、撥水性が高い。したがって、電解質膜の外縁部と第三介在部との間の接着界面、およびフレームの枠内縁部と第三介在部との間の接着界面に、水分が浸入しにくい。すなわち、電解質膜の外縁部と第三介在部との間、およびフレームの枠内縁部と第三介在部との間のシール性、接着性が劣化しにくい。
【００４７】
また、第三介在部はゴム製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、電解質膜とフレームとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。この点においても、電解質膜の外縁部と第三介在部との間、フレームの枠内縁部と第三介在部との間のシール性、接着性が劣化しにくい。また、第三介在部を介して、電解質膜とフレームとを堅固に連結することができる。
【００４８】
また、第二架橋接着部材はゴム製である。このため、熱により、第二架橋接着部材がフレームの枠内縁部およびガス拡散層の外縁部から、剥離するおそれが小さい。
【００４９】
また、第二架橋接着部材はゴム製であるため、撥水性が高い。したがって、フレームの枠内縁部と第二架橋接着部材との間の接着界面、およびガス拡散層の外縁部と第二架橋接着部材との間の接着界面に、水分が浸入しにくい。すなわち、フレームの内縁部と第二架橋接着部材との間、およびガス拡散層の外縁部と第二架橋接着部材との間のシール性、接着性が劣化しにくい。
【００５０】
また、第二架橋接着部材はゴム製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、フレームとガス拡散層との間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。この点においても、フレームの枠内縁部と第二架橋接着部材との間、ガス拡散層の外縁部と第二架橋接着部材との間のシール性、接着性が劣化しにくい。また、第二架橋接着部材を介して、フレームとガス拡散層とを堅固に連結することができる。
【００５１】
（１０）また、上記課題を解決するため、本発明の燃料電池は、上記（１）ないし（９）のいずれかの構成の燃料電池用セルが複数積層されてなることを特徴とする（請求項１０に対応）。
【００５２】
本発明の燃料電池は、上記（１）ないし（９）の構成の作用効果のうち、少なくとも（１）の構成の作用効果を有している。すなわち、電解質膜の外縁部は、第一架橋接着部材の膜収容部に、収容されている。このため、電解質膜の外縁部の端面を介して、電解質膜から分解したフッ化物やスルホン酸などの生成物が外部にリークするのを、抑制することができる。また、電解質膜の外縁部は、第一架橋接着部材に架橋接着されている。このため、電解質膜の外縁部が、第一架橋接着部材の膜収容部から脱落しにくい。このように、本発明の燃料電池は、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が良好である。
【００５３】
また、一対のフレーム間には、第一架橋接着部材の第一介在部が配置されている。並びに、一対のフレームは、第一架橋接着部材に架橋接着されている。このため、本発明の燃料電池は、一対のフレームと第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が良好である。
【００５４】
また、第一架橋接着部材はゴム製である。このため、前出特許文献３の燃料電池用セルの環状薄帯の熱可塑性樹脂層のように、熱により、第一架橋接着部材が電解質膜の外縁部から剥離するおそれが小さい。
【００５５】
また、第一架橋接着部材はゴム製であるため、撥水性が高い。したがって、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間の接着界面、および一対のフレームと第一架橋接着部材との間の接着界面に、水分が浸入しにくい。すなわち、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間、および一対のフレームと第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が劣化しにくい。
【００５６】
また、第一架橋接着部材はゴム製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、電解質膜の膨潤、収縮変形に、第一架橋接着部材は容易に追随することができる。また、電解質膜と一対のフレームとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。この点においても、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が劣化しにくい。また、本発明の燃料電池によると、第一架橋接着部材を介して、電解質膜すなわちＭＥＡと一対のフレームとを堅固に連結することができる。
【００５７】
（１１）また、上記課題を解決するため、本発明の燃料電池用セルの製造方法は、電解質膜と、該電解質膜の厚さ方向両側に配置される一対の電極と、を有するＭＥＡと、枠状であって、該電解質膜の外縁部を保持する一対のフレームと、一対の該フレームの枠内側かつ該ＭＥＡの厚さ方向両側に配置される一対のガス拡散層と、該電解質膜の外縁部を収容する凹状の膜収容部と、一対の該フレーム間に介在する第一介在部と、を備える未架橋のゴム製の第一架橋接着部材と、を備えるサブアセンブリを、成形型のキャビティ内に配置するサブアセンブリ配置工程と、該キャビティ内にガスケット原料を注入し、一対の該フレームの少なくとも一部を被覆するガスケットを成形すると共に、未架橋の該第一架橋接着部材を架橋させ、該第一架橋接着部材と、該電解質膜の外縁部および一対の該フレームと、を架橋接着する一体化工程と、を有することを特徴とする（請求項１１に対応）。ここで、「未架橋」とは、完全架橋前の状態をいう。すなわち、架橋が未だ開始していない状態のみならず、ある程度架橋が進行した状態も含む。
【００５８】
本発明の燃料電池用セルの製造方法は、サブアセンブリ配置工程と、一体化工程と、を有している。サブアセンブリ配置工程においては、サブアセンブリを成形型のキャビティ内に配置する。サブアセンブリは、ＭＥＡと、一対のフレームと、一対のガス拡散層と、未架橋のゴム製の第一架橋接着部材と、を備えている。
【００５９】
一体化工程においては、キャビティ内にガスケット原料を注入し、サブアセンブリの所定の部位にガスケットを形成する。並びに、第一架橋接着部材を架橋させる。そして、第一架橋接着部材と電解質膜の外縁部とを架橋接着する。並びに、第一架橋接着部材とフレームとを架橋接着する。
【００６０】
本発明の燃料電池用セルの製造方法によると、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを、容易に製造することができる。また、本発明の燃料電池用セルの製造方法によると、一対のフレームと第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを、容易に製造することができる。また、本発明の燃料電池用セルの製造方法によると、第一架橋接着部材を介して、電解質膜すなわちＭＥＡと一対のフレームとを堅固に連結することができる。
【００６１】
（１２）好ましくは、上記（１１）の構成において、前記サブアセンブリ配置工程において、未架橋の前記第一架橋接着部材の前記膜収容部は、前記電解質膜の外縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間に介在する第二介在部を備えており、前記一体化工程において、未架橋の該第一架橋接着部材を架橋させ、該第二介在部と、該電解質膜の外縁部および一対の該ガス拡散層の外縁部と、を架橋接着する構成とする方がよい（請求項１２に対応）。
【００６２】
本構成によると、第一架橋接着部材の膜収容部とガス拡散層の外縁部との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを容易に製造することができる。また、本構成によると、第一架橋接着部材を介して、電解質膜すなわちＭＥＡとガス拡散層とを堅固に連結することができる。
【００６３】
（１３）好ましくは、上記（１１）または（１２）の構成において、前記サブアセンブリ配置工程において、前記サブアセンブリは、さらに、前記ガスケットと前記フレームとの間に、未架橋のゴム製の第二架橋接着部材を備えており、前記一体化工程において、未架橋の該第二架橋接着部材を架橋させ、該第二架橋接着部材と、該ガスケットおよび該フレームと、を架橋接着する構成とする方がよい（請求項１３に対応）。ここで、「未架橋」とは、完全架橋前の状態をいう。すなわち、架橋が未だ開始していない状態のみならず、ある程度架橋が進行した状態も含む。
【００６４】
本構成によると、ガスケットと第二架橋接着部材との間、およびフレームと第二架橋接着部材との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを容易に製造することができる。また、本構成によると、第二架橋接着部材を介して、ガスケットとフレームとを堅固に連結することができる。
【００６５】
（１４）好ましくは、上記（１１）ないし（１３）のいずれかの構成において、前記サブアセンブリ配置工程において、前記電解質膜は、前記成形型の前記キャビティ内に表出しないように配置されている構成とする方がよい（請求項１４に対応）。
【００６６】
一体化工程においては、キャビティ内にガスケット原料を注入する。この際、電解質膜がキャビティ内に表出していると、ガスケット原料の流れが電解質膜を押圧する。ここで、電解質膜自体の剛性は低い。さらに、電解質膜は線膨張係数が大きいため、熱により膨張しやすい。これらの要因が相俟って、電解質膜が、面展開方向の片方に偏ったり、変形したりするおそれがある。すなわち、電解質膜が、所定位置に対して、位置ずれを起こすおそれがある。
【００６７】
これに対して、本構成によると、電解質膜がキャビティ内に表出していない。このため、ガスケット原料の流れが電解質膜を直接的に押圧するおそれがない。したがって、電解質膜が、所定位置に対して、位置ずれを起こすおそれが小さい。
【００６８】
（１５）好ましくは、上記（１４）の構成において、前記サブアセンブリ配置工程において、前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間には、隙間が区画されており、前記電解質膜は、該隙間から前記キャビティ内に表出するキャビティ表出部を備えており、前記第一架橋接着部材は、該キャビティ表出部を被覆している構成とする方がよい（請求項１５に対応）。
【００６９】
本構成によると、第一架橋接着部材が電解質膜のキャビティ表出部を覆っている。このため、ガスケット原料の流れがキャビティ表出部を直接的に押圧するおそれがない。また、第一架橋接着部材は弾性体である。このため、第一架橋接着部材を介して、ガスケット原料の流れがキャビティ表出部を間接的に押圧し電解質膜が変形しても、第一架橋接着部材の弾性復元力により、電解質膜を所定形状に復動させることができる。
【００７０】
（１６）好ましくは、上記（１４）の構成において、前記サブアセンブリ配置工程において、前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間には、隙間が区画されていない構成とする方がよい（請求項１６に対応）。
【００７１】
本構成によると、フレームの枠内縁部とガス拡散層の外縁部との間から、電解質膜がキャビティ内に表出するおそれがない。このため、ガスケット原料の流れが電解質膜を直接的に押圧するおそれがない。
【００７２】
（１７）好ましくは、上記（１６）の構成において、前記サブアセンブリ配置工程において、前記電解質膜の外縁部と前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部とは、厚さ方向内側から外側に向かって積層されており、前記膜収容部は、該電解質膜の外縁部と該フレームの枠内縁部との間に介在する第三介在部を備えており、前記第二架橋接着部材は、該フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間に介在している構成とする方がよい（請求項１７に対応）。
【００７３】
本構成によると、第三介在部と電解質膜の外縁部との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを容易に製造することができる。また、第三介在部とフレームの枠内縁部との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを容易に製造することができる。また、第二架橋接着部材とフレームの枠内縁部との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを容易に製造することができる。また、第二架橋接着部材とガス拡散層の外縁部との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを容易に製造することができる。また、第三介在部を介して、電解質膜とフレームとを堅固に連結することができる。また、第二架橋接着部材を介して、フレームとガス拡散層とを堅固に連結することができる。
【発明の効果】
【００７４】
本発明によると、電解質膜の外縁部のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルおよび燃料電池を提供することができる。また、本発明によると、電解質膜の外縁部のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを容易に製造することができる燃料電池用セルの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７５】
以下、本発明の燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法の実施の形態について説明する。
【００７６】
＜第一実施形態＞
［燃料電池］
まず、本実施形態の燃料電池の構成について説明する。図１に、本実施形態の燃料電池の積層方向部分断面図を示す。図２に、同燃料電池の燃料電池用セルとセパレータとの分解図を示す。
【００７７】
図１、図２に示すように、本実施形態の燃料電池１０は、燃料電池用セル１とセパレータ９０Ｕ、９０Ｄと接着部材９１とを備えている。燃料電池用セル１の構成については後で詳しく説明する。
【００７８】
セパレータ９０Ｕは、金属製であって凹凸を有する矩形薄板状を呈している。セパレータ９０Ｕには、当該凹凸形状により、ガス流路９００Ｕが区画されている。セパレータ９０Ｕは、任意の燃料電池用セル１の上方（詳しくは後述するガス拡散層４Ｕの上方）に配置されている。
【００７９】
同様に、セパレータ９０Ｄは、金属製であって凹凸を有する矩形薄板状を呈している。セパレータ９０Ｄには、当該凹凸形状により、ガス流路９００Ｄが区画されている。セパレータ９０Ｄは、任意の燃料電池用セル１の下方（詳しくは後述するガス拡散層４Ｄの下方）に配置されている。すなわち、任意の燃料電池用セル１は、一対のセパレータ９０Ｕ、９０Ｄにより、上下方向から挟持されている。「セパレータ９０Ｕ−燃料電池用セル１−セパレータ９０Ｄ」の単位構造は、オレフィン系熱可塑性樹脂製の接着部材９１を介して、上下方向に多数積層されている。
【００８０】
積層体の積層方向両端には、一対のエンドプレートが配置されている。一対のエンドプレートにより、積層体は、積層方向両側から締結されている。また、燃料電池１０は、セパレータ９０Ｕ、９０Ｄ、燃料電池用セル１を積層方向に貫通するマニホールド孔９２Ｌ、９２Ｒを有している。
【００８１】
［燃料電池用セル］
次に、本実施形態の燃料電池用セル１の構成について説明する。図３（ａ）に、本実施形態の燃料電池用セルの上面図を示す。図３（ｂ）に、図３（ａ）のｂ−ｂ断面図を示す。なお、図３に示すのは、燃料電池用セル１の左右方向中心面Ｆ１から右半分の部分である。燃料電池用セル１は、左右方向中心面Ｆ１を挟んで、左右対称である。図４に、図３（ｂ）の枠ＩＶ内の拡大図を示す。
【００８２】
図３、図４に示すように、本実施形態の燃料電池用セル１は、ＭＥＡ２と、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと、一対のガス拡散層４Ｕ、４Ｄと、ガスケット５と、第一架橋接着部材６と、を備えている。
【００８３】
ＭＥＡ２は、電解質膜２０と、一対の電極（図略）と、を備えている。電解質膜２０は、イオン交換膜である。電解質膜２０は、フッ素系樹脂により形成されており、矩形薄膜状を呈している。電解質膜２０は、プロトン伝導性を有している。
【００８４】
一対の電極は、白金製であって、電解質膜２０の上下面に塗布されている。ただし、一対の電極は、電解質膜２０の外縁部２００の上下面には塗布されていない。電極の塗布方法を簡単に説明する。まず、白金を担持したカーボン粉を、適当な有機溶剤に分散させる。次いで、カーボン粉が分散された当該有機溶剤に、電解質溶液を適量添加して、ペーストを調製する。それから、当該ペーストを電解質膜２０の上下面に、スクリーン印刷する。このようにして、一対の電極を、電解質膜２０の上下面に塗布する。
【００８５】
一対のガス拡散層４Ｕ、４Ｄは、各々、炭素繊維が織られて形成されたカーボンクロス製である。一対のガス拡散層４Ｕ、４Ｄは、各々、矩形シート状を呈している。ガス拡散層４Ｕは、ＭＥＡ２の上方に配置されている。ガス拡散層４Ｄは、ＭＥＡ２の下方に配置されている。
【００８６】
一対のフレーム３Ｕ、３Ｄは、各々、オレフィン又はエステル系の樹脂製であって、矩形枠状を呈している。フレーム３Ｕの枠内縁部３０Ｕと、フレーム３Ｄの枠内縁部３０Ｄと、の間には、後述する第一架橋接着部材６を介して、電解質膜２０の外縁部２００が、間接的に挟持されている。フレーム３Ｕの枠内側には、ガス拡散層４Ｕが配置されている。フレーム３Ｕの枠内縁部３０Ｕと、ガス拡散層４Ｕの外縁部４０Ｕと、の間には、隙間ＣＵが区画されている。
【００８７】
同様に、フレーム３Ｄの枠内側には、ガス拡散層４Ｄが配置されている。フレーム３Ｄの枠内縁部３０Ｄと、ガス拡散層４Ｄの外縁部４０Ｄと、の間には、隙間ＣＤが区画されている。フレーム３Ｕの外縁部３１Ｕと、フレーム３Ｄの外縁部３１Ｄとは、オレフィン系熱可塑性樹脂製の接着部材３２を介して、連結されている。
【００８８】
ガスケット５は、シリコーンゴム製であって、矩形枠状を呈している。ガスケット５は、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄを覆うように配置されている。また、ガスケット５は、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄ枠内側にも延在している。前記隙間ＣＵ、ＣＤには、各々、ガスケット５が充填されている。ガスケット５には、リブ５０Ｕ（図３（ａ）においては、説明の便宜上、ハッチングを施している。）、５０Ｄと保持枠部５１Ｕ、５１Ｄとが一体的に形成されている。リブ５０Ｕ、５０Ｄは、マニホールド孔９２Ｒなどの孔の周囲に配置されている。リブ５０Ｕは、フレーム３Ｕの上方に配置されている。言い換えると、リブ５０Ｕは、フレーム３Ｕにより、下方から支持されている。また、リブ５０Ｄは、フレーム３Ｄの下方に配置されている。言い換えると、リブ５０Ｄは、フレーム３Ｄにより、上方から支持されている。前出図２に示すように、リブ５０Ｕはセパレータ９０Ｕの下面に、リブ５０Ｄはセパレータ９０Ｄの上面に、それぞれ弾接している。図３、図４に戻って、保持枠部５１Ｕは、ガス拡散層４Ｕの外縁部４０Ｕの上方に配置されている。また、保持枠部５１Ｄは、ガス拡散層４Ｄの外縁部４０Ｄの下方に配置されている。すなわち、これら一対の保持枠部５１Ｕ、５１Ｄにより、ガス拡散層４Ｕ、４Ｄは、上下方向から保持されている。
【００８９】
第一架橋接着部材６は、電解質膜２０の外縁部２００と、一対のガス拡散層４Ｕ、４Ｄとの間に介装されている。また、第一架橋接着部材６は、電解質膜２０の外縁部２００と、ガスケット５との間に介装されている。また、第一架橋接着部材６は、電解質膜２０の外縁部２００と、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと、の間に介装されている。
【００９０】
具体的には、第一架橋接着部材６は、一対のシート部材６Ｕ、６Ｄを備えている。一対のシート部材６Ｕ、６Ｄは、各々、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）製であって、薄膜状を呈している。シート部材６Ｕは、電解質膜２０の外縁部２００上面を縁取るように、矩形枠状に配置されている。また、シート部材６Ｄは、電解質膜２０の外縁部２００下面を縁取るように、矩形枠状に配置されている。
【００９１】
また、第一架橋接着部材６は、膜収容部６０と、第一介在部６１と、を備えている。これら膜収容部６０および第一介在部６１は、一対のシート部材６Ｕ、６Ｄにより、形成されている。
【００９２】
膜収容部６０は、面展開方向（燃料電池用セル１の積層方向に対して略垂直に展開する面方向）内側（図４では左側）に開口する袋状を呈している。シート部材６Ｕのうち膜収容部６０の上壁を形成する部分は、面展開方向内側から外側に向かって（図４では左側から右側に向かって）、電解質膜２０の外縁部２００とガス拡散層４Ｕの外縁部４０Ｕとの間、および外縁部２００とガスケット５との間、および外縁部２００とフレーム３Ｕの枠内縁部３０Ｕとの間、にそれぞれ介装されている。言い換えると、シート部材６Ｕは、電解質膜２０の外縁部２００、ガス拡散層４Ｕの外縁部４０Ｕ、ガスケット５、フレーム３Ｕの枠内縁部３０Ｕ、に架橋接着されている。シート部材６Ｕのうち、電解質膜２０の外縁部２００とガス拡散層４Ｕの外縁部４０Ｕとの間に介在する部分が、第二介在部６００Ｕである。
【００９３】
同様に、シート部材６Ｄのうち膜収容部６０の下壁を形成する部分は、面展開方向内側から外側に向かって、電解質膜２０の外縁部２００とガス拡散層４Ｄの外縁部４０Ｄとの間、および外縁部２００とガスケット５との間、および外縁部２００とフレーム３Ｄの枠内縁部３０Ｄとの間、にそれぞれ介装されている。言い換えると、シート部材６Ｄは、電解質膜２０の外縁部２００、ガス拡散層４Ｄの外縁部４０Ｄ、ガスケット５、フレーム３Ｄの枠内縁部３０Ｄ、に架橋接着されている。シート部材６Ｄのうち、電解質膜２０の外縁部２００とガス拡散層４Ｄの外縁部４０Ｄとの間に介在する部分が、第二介在部６００Ｄである。
【００９４】
第一介在部６１は、膜収容部６０の面展開方向外側に配置されている。第一介在部６１は、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄ間に介在している。シート部材６Ｕ、６Ｄのうち第一介在部６１を形成する部分は、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄに架橋接着されている。また、シート部材６Ｕ、６Ｄのうち第一介在部６１を形成する部分同士は、互いに架橋接着されている。このため、膜収容部６０は、面展開方向外側から封止されている。
【００９５】
［燃料電池用セルの製造方法］
次に、本実施形態の燃料電池用セル１の製造方法について説明する。本実施形態の燃料電池用セル１の製造方法は、サブアセンブリ配置工程と、一体化工程と、を有している。図５に、本実施形態の燃料電池用セルの製造方法のサブアセンブリ配置工程前段の模式図を示す。図６に、同工程後段の模式図を示す。図７に、本実施形態の燃料電池用セルの製造方法の一体化工程の模式図を示す。なお、図５以降の図は、いずれも、燃料電池用セル１における、図４の枠ＩＶ内に対応する部位を示している。
【００９６】
サブアセンブリ配置工程においては、図５に示すように、まず、サブアセンブリＳＡを金型９３のキャビティＣ１内に配置する。サブアセンブリＳＡは、ＭＥＡ２と、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと、ガス拡散層４Ｕ、４Ｄと、第一架橋接着部材６と、接着部材３２と、を備えている。なお、第一架橋接着部材６を構成するシート部材６Ｕ、６Ｄは、未架橋状態である。
【００９７】
キャビティＣ１は、前出図４のガスケット５に対応する形状を呈している。すなわち、金型９３の上型９３Ｕの型面９３０Ｕには、前出図４のリブ５０Ｕに対応するリブ用凹部９３１Ｕが凹設されている。また、型面９３０Ｕには、前出図４の保持枠部５１Ｕに対応する保持枠部用凹部９３２Ｕが凹設されている。また、型面９３０Ｕには、前出図４のマニホールド孔９２Ｒに対応するマニホールド孔用凸部９３３Ｕが突設されている。
【００９８】
同様に、金型９３の下型９３Ｄの型面９３０Ｄには、前出図４のリブ５０Ｄに対応するリブ用凹部９３１Ｄが凹設されている。また、型面９３０Ｄには、前出図４の保持枠部５１Ｄに対応する保持枠部用凹部９３２Ｄが凹設されている。また、型面９３０Ｄには、前出図４のマニホールド孔９２Ｒに対応するマニホールド孔用凸部９３３Ｄが突設されている。
【００９９】
同工程では、サブアセンブリＳＡの配置に続いて、金型９３の型締めを行う。図６に示すように、型締めにより、上型９３Ｕのマニホールド孔用凸部９３３Ｕと、下型９３Ｄのマニホールド孔用凸部９３３Ｄと、が突き当たる。また、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄにより、接着部材３２が上下方向から挟持される。同様に、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄにより、シート部材６Ｕ、６Ｄが上下方向から挟持される。一対のシート部材６Ｕ、６Ｄの間の、面展開方向内側部分には、電解質膜２０の外縁部２００が介装されている。このため、シート部材６Ｕ、６Ｄを介して、電解質膜２０の外縁部２００も、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄにより上下方向から挟持されることになる。このように、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄに挟持されることにより、第一架橋接着部材６に、膜収容部６０と第一介在部６１とが形成される。
【０１００】
なお、電解質膜２０の外縁部２００の上面の隙間ＣＵ部分にはキャビティ表出部２０１Ｕが、外縁部２００の下面の隙間ＣＤ部分にはキャビティ表出部２０１Ｄが、それぞれ発現する。しかしながら、これらキャビティ表出部２０１Ｕ、２０１Ｄは、膜収容部６０に収容されている。このため、キャビティ表出部２０１Ｕ、２０１Ｄは、キャビティＣ１内に表出しない。
【０１０１】
また、ガス拡散層４Ｕ上面は、上型９３Ｕの型面９３０Ｕにより、上方から押圧される。同様に、ガス拡散層４Ｄ下面は、下型９３Ｄの型面９３０Ｄにより、下方から押圧される。このため、第二介在部６００Ｕは、電解質膜２０の外縁部２００とガス拡散層４Ｕの外縁部４０Ｕとにより、上下方向から挟持される。同様に、第二介在部６００Ｄは、電解質膜２０の外縁部２００とガス拡散層４Ｄの外縁部４０Ｄとにより、上下方向から挟持される。
【０１０２】
一体化工程においては、図７に示すように、まず、所定の温度に加熱された金型９３のキャビティＣ１内に、液体状態のガスケット原料Ｌ１を流し込む。ガスケット原料Ｌ１は、キャビティＣ１内に行き渡る。また、接着部材３２は軟化する。また、シート部材６Ｕ、６Ｄは架橋反応を起こす。
【０１０３】
同工程では、続いて、金型９３を冷却する。金型９３を冷却すると、ガスケット原料Ｌ１が硬化し、前出図４に示すガスケット５が一体的に形成される。また、接着部材３２が硬化し、フレーム３Ｕの外縁部３１Ｕと、接着部材３２と、フレーム３Ｄの外縁部３１Ｄと、が堅固に接着される。また、シート部材６Ｕと電解質膜２０の外縁部２００、シート部材６Ｕとガス拡散層４Ｕの外縁部４０Ｕ、シート部材６Ｕと隙間ＣＵに充填されるガスケット原料Ｌ１、シート部材６Ｕとフレーム３Ｕ、シート部材６Ｄと電解質膜２０の外縁部２００、シート部材６Ｄとガス拡散層４Ｄの外縁部４０Ｄ、シート部材６Ｄと隙間ＣＤに充填されるガスケット原料Ｌ１、シート部材６Ｄとフレーム３Ｄ、シート部材６Ｄとシート部材６Ｕが、各々、堅固に架橋接着される。このようにして、前出図４に示す本実施形態の燃料電池用セル１を製造する。
【０１０４】
［作用効果］
次に、本実施形態の燃料電池用セル１および燃料電池１０および燃料電池用セル１の製造方法の作用効果について説明する。本実施形態の燃料電池用セル１によると、電解質膜２０の外縁部２００は、第一架橋接着部材６の膜収容部６０に、収容されている。このため、電解質膜２０の外縁部２００の端面を介して、電解質膜２０から分解したフッ化物やスルホン酸などの生成物が外部にリークするのを、抑制することができる。また、電解質膜２０の外縁部２００は、第一架橋接着部材６に架橋接着されている。このため、電解質膜２０の外縁部２００が、第一架橋接着部材６の膜収容部６０から脱落しにくい。このように、本実施形態の燃料電池用セル１は、電解質膜２０の外縁部２００と第一架橋接着部材６との間のシール性、接着性が良好である。
【０１０５】
また、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄ間には、第一架橋接着部材６の第一介在部６１が配置されている。並びに、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄは、第一架橋接着部材６に架橋接着されている。このため、本実施形態の燃料電池用セル１は、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと第一架橋接着部材６との間のシール性、接着性が良好である。また、第一介在部６１においては、一対のシート部材６Ｕ、６Ｄが互いに架橋接着されている。このため、第一介在部６１自体のシール性、接着性が良好である。
【０１０６】
また、第一架橋接着部材６はＥＰＤＭ製である。このため、加熱により軟化するおそれがない。したがって、前出特許文献３の燃料電池用セルの環状薄帯の熱可塑性樹脂層のように、熱により、第一架橋接着部材６が軟化して、電解質膜２０の外縁部２００から剥離するおそれが小さい。
【０１０７】
また、第一架橋接着部材６はＥＰＤＭ製であるため、撥水性が高い。したがって、電解質膜２０の外縁部２００と第一架橋接着部材６との間の接着界面、および一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと第一架橋接着部材６との間の接着界面、および一対のシート部材６Ｕ、６Ｄのうち第一介在部６１を構成する部分に、水分が浸入しにくい。
【０１０８】
また、第一架橋接着部材６はＥＰＤＭ製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、電解質膜２０の膨潤、収縮変形に、第一架橋接着部材６は容易に追随することができる。また、電解質膜２０と一対のフレーム３Ｕ、３Ｄとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。この点においても、電解質膜２０の外縁部２００と第一架橋接着部材６との間のシール性、接着性が劣化しにくい。また、本実施形態の燃料電池用セル１によると、第一架橋接着部材６を介して、電解質膜２０すなわちＭＥＡ２と一対のフレーム３Ｕ、３Ｄとを堅固に連結することができる。
【０１０９】
また、本実施形態の燃料電池用セル１によると、電解質膜２０の外縁部２００とガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄとの間に、第二介在部６００Ｕ、６００Ｄが配置されている。このため、第一架橋接着部材６の膜収容部６０と、ガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄと、の間のシール性、接着性が良好である。
【０１１０】
また、第一架橋接着部材６はＥＰＤＭ製であり、加熱により軟化するおそれがない。したがって、熱により、第一架橋接着部材６の膜収容部６０が、ガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄから、剥離するおそれが小さい。
【０１１１】
また、第一架橋接着部材６はＥＰＤＭ製であるため、撥水性が高い。したがって、第一架橋接着部材６の膜収容部６０とガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄとの間の接着界面に、水分が浸入しにくい。
【０１１２】
また、第一架橋接着部材６はＥＰＤＭ製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、第一架橋接着部材６は、電解質膜２０とガス拡散層４Ｕ、４Ｄとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。また、本実施形態の燃料電池用セル１によると、第一架橋接着部材６を介して、電解質膜２０すなわちＭＥＡ２とガス拡散層４Ｕ、４Ｄとを堅固に連結することができる。
【０１１３】
また、本実施形態の燃料電池用セル１によると、ガスケット５は、ガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄを厚さ方向（燃料電池用セル１の積層方向）外側から保持する保持枠部５１Ｕ、５１Ｄを、一体的に備えている。このため、ガス拡散層４Ｕ、４ＤとＭＥＡ２とが分離しにくい。
【０１１４】
また、本実施形態の燃料電池用セル１によると、ガスケット５のリブ５０Ｕ、５０Ｄが、フレーム３Ｕ、３Ｄの厚さ方向外側に配置されている。リブ５０Ｕ、５０Ｄがセパレータ９０Ｕ、９０Ｄに弾接することにより、燃料電池用セル１とセパレータ９０Ｕ、９０Ｄとの間のシール性を確保することができる。
【０１１５】
また、前出図１２に示すように、特許文献１の燃料電池用セル１００のリブ１０２ｄの厚さ方向内側には、電解質膜１０１ａが配置されている。このため、リブ１０２ｄが相手側部材に弾接する際の反力が、電解質膜１０１ａに加わりやすい。また、リブ１０２ｄは、ゴム製であるため、弾性変形しやすい。このため、相手側部材への弾接力が小さくなりやすい。
【０１１６】
これに対して、本実施形態の燃料電池用セル１のリブ５０Ｕ、５０Ｄは、フレーム３Ｕ、３Ｄの厚さ方向外側に配置されている。すなわち、リブ５０Ｕ、５０Ｄは、フレーム３Ｕ、３Ｄにより、厚さ方向内側から支持されている。ここで、フレーム３Ｕ、３Ｄは、ガスケット５よりも剛性が高い。このため、本実施形態の燃料電池用セル１によると、セパレータ９０Ｕ、９０Ｄへの弾接力が小さくなりにくい。また、リブ５０Ｕ、５０Ｄと電解質膜２０の外縁部２００との間には、フレーム３Ｕ、３Ｄが介在している。このため、リブ５０Ｕ、５０Ｄがセパレータ９０Ｕ、９０Ｄに弾接する際の反力が、電解質膜２０の外縁部２００に加わりにくい。
【０１１７】
また、前出図１２に示すように、特許文献１の燃料電池用セル１００のリブ１０２ｄが相手側部材に弾接すると、リブ１０２ｄは、厚さ方向に圧縮変形する。並びに、リブ１０２ｄは、面展開方向隙間Ｃ１０１を押し広げるように、面展開方向に伸張変形する。ここで、リブ１０２ｄの面展開方向内側には、電極１０１ｂが接着されている。一方、リブ１０２ｄの面展開方向外側には、弾性層１０２ａおよび形状保持層１０２ｂが接着されている。このため、リブ１０２ｄが変形すると、リブ１０２ｄと電極１０１ｂ、またはリブ１０２ｄと弾性層１０２ａおよび形状保持層１０２ｂ、が剥離するおそれがある。
【０１１８】
これに対して、本実施形態の燃料電池用セル１のリブ５０Ｕ、５０Ｄは、ガスケット５成形時にガスケット５と一体的に形成される（前出図７参照）。このため、リブ５０Ｕ、５０Ｄが変形しても、リブ５０Ｕ、５０Ｄがガスケット５から脱落するおそれが小さい。
【０１１９】
また、本実施形態の燃料電池用セル１によると、ＭＥＡ２と、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと、一対のガス拡散層４Ｕ、４Ｄと、ガスケット５と、第一架橋接着部材６と、が一体化されている。このため、本実施形態の燃料電池１０は、組付が容易である。また、組付誤差が小さい。
【０１２０】
また、本実施形態の燃料電池用セル１の製造方法によると、電解質膜２０の外縁部２００と第一架橋接着部材６との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セル１を、サブアセンブリＳＡをキャビティＣ１内に配置し（サブアセンブリ配置工程）、ガスケット原料Ｌ１をキャビティＣ１内に流し込みながら加熱する（一体化工程）という単純な手順により、容易に製造することができる。
【０１２１】
また、本実施形態の燃料電池用セル１の製造方法によると、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと第一架橋接着部材６との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セル１を、容易に製造することができる。また、本実施形態の燃料電池用セル１の製造方法によると、第一架橋接着部材６を介して、電解質膜２０すなわちＭＥＡ２と一対のフレーム３Ｕ、３Ｄとを堅固に連結することができる。
【０１２２】
また、本実施形態の燃料電池用セル１の製造方法によると、第二介在部６００Ｕ、６００Ｄを配置し、架橋させることにより、第一架橋接着部材６の膜収容部６０とガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄとの間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セル１を容易に製造することができる。また、本実施形態の燃料電池用セル１の製造方法によると、第一架橋接着部材６を介して、電解質膜２０すなわちＭＥＡ２とガス拡散層４Ｕ、４Ｄとを堅固に連結することができる。
【０１２３】
また、本実施形態の燃料電池用セル１の製造方法によると、サブアセンブリ配置工程において、第一架橋接着部材６が電解質膜２０のキャビティ表出部２０１Ｕ、２０１Ｄを覆っている（前出図６参照）。このため、一体化工程において、ガスケット原料Ｌ１の流れがキャビティ表出部２０１Ｕ、２０１Ｄを直接的に押圧するおそれがない。また、第一架橋接着部材６は弾性体である。このため、第一架橋接着部材６を介して、ガスケット原料Ｌ１の流れがキャビティ表出部２０１Ｕ、２０１Ｄを間接的に押圧し電解質膜２０が変形しても、第一架橋接着部材６の弾性復元力により、電解質膜２０を所定形状に復動させることができる。また、ガスケット原料Ｌ１の流れにより、電解質膜２０が、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄ間から脱落するおそれが小さい。
【０１２４】
＜第二実施形態＞
本実施形態の燃料電池用セルと第一実施形態の燃料電池用セルとの相違点は、ガスケットの体積が小さい点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【０１２５】
図８に、本実施形態の燃料電池用セルの厚さ方向部分断面図を示す。なお、図４と対応する部位については、同じ符号で示す。図８に示すように、ガスケット５Ｕ、５Ｄは、一体物ではなく、互いに独立している。ガスケット５Ｕは、フレーム３Ｕの上面に配置されている。ガスケット５Ｕは、リブ５０Ｕと根本部５２Ｕとからなる。根本部５２Ｕは、フレーム３Ｕ上面に固定されている。リブ５０Ｕは、根本部５２Ｕから上方に突設されている。同様に、ガスケット５Ｄは、フレーム３Ｄの下面に配置されている。ガスケット５Ｄは、リブ５０Ｄと根本部５２Ｄとからなる。根本部５２Ｄは、フレーム３Ｄ下面に固定されている。リブ５０Ｄは、根本部５２Ｄから下方に突設されている。
【０１２６】
隙間ＣＵ、ＣＤには、ガスケット５Ｕ、５Ｄが充填されていない。しかしながら、電解質膜２０の外縁部２００上面の表出部２０２Ｕは、シート部材６Ｕにより覆われている。このため、表出部２０２Ｕは、隙間ＣＵから、シート部材６Ｕの外部に表出していない。同様に、電解質膜２０の外縁部２００下面の表出部２０２Ｄは、シート部材６Ｄにより覆われている。このため、表出部２０２Ｄは、隙間ＣＤから、シート部材６Ｄの外部に表出していない。
【０１２７】
図９に、本実施形態の燃料電池用セルの製造方法の一体化工程の模式図を示す。なお、図７と対応する部位については、同じ符号で示す。図９に示すように、金型９３には、上方のキャビティＣ２Ｕと下方のキャビティＣ２Ｄとが、別個独立して配置されている。キャビティＣ２Ｕは、前出図８のガスケット５Ｕに対応する形状を呈している。並びに、キャビティＣ２Ｄは、前出図８のガスケット５Ｄに対応する形状を呈している。一体化工程において、キャビティＣ２Ｕ、Ｃ２Ｄにガスケット原料Ｌ１を流し込むことにより、前出図８のガスケット５Ｕ、５Ｄが形成される。
【０１２８】
本実施形態の燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法は、構成が共通する部分については、第一実施形態の燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法と同様の作用効果を有する。
【０１２９】
また、第一架橋接着部材６はＥＰＤＭ製であるため、撥水性が高い。したがって、電解質膜２０の外縁部２００と第一架橋接着部材６との間の接着界面、および一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと第一架橋接着部材６との間の接着界面、一対のガス拡散層４Ｕ、４Ｄと第一架橋接着部材６との接着界面に、水分が浸入しにくい。このため、本実施形態の燃料電池用セルのように、敢えてガスケット５Ｕ、５Ｄで隙間ＣＵ、ＣＤを封止しなくても、電解質膜２０が水分により劣化するおそれが小さい。隙間ＣＵ、ＣＤを封止しなくてよいため、本実施形態の燃料電池用セルの製造方法によると、ガスケット原料Ｌ１の使用量を削減することができる。したがって、燃料電池用セルの製造コストを削減することができる。
【０１３０】
また、本実施形態の燃料電池用セルによると、電解質膜２０の表出部２０２Ｕ、２０２Ｄが第一架橋接着部材６により覆われている。このため、表出部２０２Ｕ、２０２Ｄを介して、電解質膜２０から分解したフッ化物やスルホン酸などの生成物が外部にリークするのを、抑制することができる。
【０１３１】
＜第三実施形態＞
本実施形態の燃料電池用セルと第一実施形態の燃料電池用セルとの相違点は、ガスケットの体積が小さい点である。また、フレームとガスケットとの間に、第二架橋接着部材が配置されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【０１３２】
図１０に、本実施形態の燃料電池用セルの厚さ方向部分断面図を示す。なお、図４と対応する部位については、同じ符号で示す。図１０に示すように、フレーム３Ｕの下面にはシート部材６Ｕが、フレーム３Ｕの上面には第二架橋接着部材７Ｕが、それぞれ架橋接着されている。第二架橋接着部材７Ｕは、ＥＰＤＭ製であって、フレーム３Ｕ上面全体に配置されている。並びに、フレーム３Ｄの上面にはシート部材６Ｄが、フレーム３Ｄの下面には第二架橋接着部材７Ｄが、それぞれ配置されている。第二架橋接着部材７Ｄは、ＥＰＤＭ製であって、フレーム３Ｄ下面全体に配置されている。
【０１３３】
膜収容部６０は、第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄを備えている。第三介在部６０１Ｕは、電解質膜２０の外縁部２００とフレーム３Ｕの枠内縁部３０Ｕとの間に、介在している。また、第三介在部６０１Ｄは、電解質膜２０の外縁部２００とフレーム３Ｄの枠内縁部３０Ｄとの間に、介在している。
【０１３４】
電解質膜２０の外縁部２００と、フレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄと、ガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄと、は、厚さ方向に積層されている。このうち、電解質膜２０の外縁部２００と、フレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄと、の間には、上記第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄが介在している。また、フレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄと、ガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄと、の間には、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄの枠内縁部が介在している。
【０１３５】
ガスケット５Ｕ、５Ｄは、第二実施形態同様に、一体物ではなく、互いに独立している。ガスケット５Ｕは、第二架橋接着部材７Ｕ上面に配置されている。ガスケット５Ｕは、リブ５０Ｕと根本部５２Ｕとからなる。根本部５２Ｕは、第二架橋接着部材７Ｕ上面に架橋接着されている。リブ５０Ｕは、根本部５２Ｕから上方に突設されている。
【０１３６】
同様に、ガスケット５Ｄは、第二架橋接着部材７Ｄ下面に配置されている。ガスケット５Ｄは、リブ５０Ｄと根本部５２Ｄとからなる。根本部５２Ｄは、第二架橋接着部材７Ｄ下面に架橋接着されている。リブ５０Ｄは、根本部５２Ｄから下方に突設されている。
【０１３７】
図１１に、本実施形態の燃料電池用セルの製造方法の一体化工程の模式図を示す。なお、図７と対応する部位については、同じ符号で示す。図１１に示すように、金型９３には、上方のキャビティＣ２Ｕと下方のキャビティＣ２Ｄとが、別個独立して配置されている。キャビティＣ２Ｕは、前出図１０のガスケット５Ｕに対応する形状を呈している。並びに、キャビティＣ２Ｄは、前出図１０のガスケット５Ｄに対応する形状を呈している。一体化工程において、キャビティＣ２Ｕ、Ｃ２Ｄにガスケット原料Ｌ１を流し込むことにより、前出図１０のガスケット５Ｕ、５Ｄが形成される。また、第一架橋接着部材６、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄが、架橋反応を起こす。
【０１３８】
本実施形態の燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法は、構成が共通する部分については、第一実施形態の燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法と同様の作用効果を有する。
【０１３９】
本実施形態の燃料電池用セルによると、ガスケット５Ｕ、５Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとが架橋接着されている。並びに、フレーム３Ｕ、３Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとが架橋接着されている。このため、ガスケット５Ｕ、５Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間、およびフレーム３Ｕ、３Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間のシール性、接着性が良好である。また、第二架橋接着部材７Ｕ、７ＤはＥＰＤＭ製であるため、撥水性が高い。したがって、ガスケット５Ｕ、５Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間の接着界面、およびフレーム３Ｕ、３Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間の接着界面に、水分が浸入しにくい。すなわち、ガスケット５Ｕ、５Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間、およびフレーム３Ｕ、３Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間のシール性、接着性が劣化しにくい。
【０１４０】
また、第二架橋接着部材７Ｕ、７ＤはＥＰＤＭ製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、ガスケット５Ｕ、５Ｄとフレーム３Ｕ、３Ｄとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。この点においても、ガスケット５Ｕ、５Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間、およびフレーム３Ｕ、３Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間のシール性、接着性が劣化しにくい。また、本実施形態の燃料電池用セルによると、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄを介して、ガスケット５Ｕ、５Ｄとフレーム３Ｕ、３Ｄとを堅固に連結することができる。
【０１４１】
また、本実施形態の燃料電池用セルによると、厚さ方向に、電解質膜２０の外縁部２００と、フレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄと、ガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄと、が積層されている。
【０１４２】
電解質膜２０の外縁部２００とフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄとの間には、第一架橋接着部材６の膜収容部６０の第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄが介在している。第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄは、これら電解質膜２０の外縁部２００およびフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄと、架橋接着されている。このため、第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄと電解質膜２０の外縁部２００との間のシール性、接着性が良好である。並びに、第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄとフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄとの間のシール性、接着性が良好である。
【０１４３】
フレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄとガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄとの間には、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄが介在している。第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄは、これらフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄおよびガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄと、架橋接着されている。このため、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄとの間のシール性、接着性が良好である。並びに、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄとの間のシール性、接着性が良好である。
【０１４４】
また、第三介在部６０１Ｕ、６０１ＤはＥＰＤＭ製である。このため、熱により、第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄが電解質膜２０の外縁部２００およびフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄから、剥離するおそれが小さい。
【０１４５】
また、第三介在部６０１Ｕ、６０１ＤはＥＰＤＭ製であるため、撥水性が高い。したがって、電解質膜２０の外縁部２００と第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄとの間の接着界面、およびフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄと第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄとの間の接着界面に、水分が浸入しにくい。
【０１４６】
また、第三介在部６０１Ｕ、６０１ＤはＥＰＤＭ製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、電解質膜２０とフレーム３Ｕ、３Ｄとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。また、第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄを介して、電解質膜２０とフレーム３Ｕ、３Ｄとを堅固に連結することができる。
【０１４７】
また、第二架橋接着部材７Ｕ、７ＤはＥＰＤＭ製である。このため、熱により、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄがフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄおよびガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄから、剥離するおそれが小さい。
【０１４８】
また、第二架橋接着部材７Ｕ、７ＤはＥＰＤＭ製であるため、撥水性が高い。したがって、フレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間の接着界面、およびガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間の接着界面に、水分が浸入しにくい。
【０１４９】
また、第二架橋接着部材７Ｕ、７ＤはＥＰＤＭ製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、フレーム３Ｕ、３Ｄとガス拡散層４Ｕ、４Ｄとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。また、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄを介して、フレーム３Ｕ、３Ｄとガス拡散層４Ｕ、４Ｄとを堅固に連結することができる。
【０１５０】
＜その他＞
以上、本発明の燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【０１５１】
例えば、電解質膜２０の外縁部２００は、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄ間に挟持されていなくてもよい。すなわち、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄ間には、第一介在部６１だけが挟持されていてもよい。こうすると、電解質膜２０の外縁部２００に燃料電池１０の締結力が伝わりにくい。このため、電解質膜２０の外縁部２００が劣化しにくい。
【０１５２】
また、第一架橋接着部材６、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄの配置方法も特に限定しない。例えば、液状のゴムを塗布、あるいはスプレーすることにより、第一架橋接着部材６、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄを配置してもよい。
【０１５３】
一対のフレーム３Ｕ、３Ｄの材質は特に限定しない。ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ガラス基材含有エポキシ樹脂など、各種樹脂（熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂）を用いることができる。好ましくは、耐熱性、耐薬品性に優れた材質である方がよい。
【０１５４】
ガスケット５Ｕ、５Ｄの材質も特に限定しない。シリコーンゴムの他、フッ素系ゴム、エチレンプロピレンゴム、熱可塑性エラストマ、熱硬化型シリコーン系樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。
【０１５５】
セパレータ９０Ｕ、９０Ｄの材質も特に限定しない。金属の他、カーボン（好ましくはガス不透過性の緻密質カーボン）などを用いることができる。電解質膜２０の材質も特に限定しない。フッ素系樹脂の他、炭化水素（ＨＣ）系材料などを用いることができる。ガス拡散層４Ｕ、４Ｄの材質、形状も特に限定しない。織布状の他、ペーパー状であってもよい。電極の材質も特に限定しない。白金の他、白金と、ルテニウム、ニッケル、コバルト、インジウム、鉄、クロム、マンガン等と、の合金を用いることができる。
【０１５６】
＜架橋接着部材の材質〜その１＞
以下、本発明の燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法に用いられる第一架橋接着部材および第二架橋接着部材の材質について詳しく説明する。第一架橋接着部材および第二架橋接着部材のうち、少なくとも一方の架橋接着部材を、以下の（Ａ）〜（Ｄ）を含むゴム組成物の架橋物製つまりゴム製としてもよい。
（Ａ）エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴムから選ばれる一種以上のゴム成分。
（Ｂ）１時間半減期温度が１３０℃以下の有機過酸化物から選ばれる架橋剤。
（Ｃ）架橋助剤。
（Ｄ）レゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物と、シランカップリング剤と、の少なくとも一方からなる接着成分。
【０１５７】
以下、「第一架橋接着部材および第二架橋接着部材のうち少なくとも一方の架橋接着部材」を、単に「架橋接着部材」と略称する。
【０１５８】
［ゴム成分（Ａ）］
まず、ゴム成分（Ａ）について説明する。架橋接着部材のゴム成分として、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）から選ばれる一種以上を用いてもよい。また、これらのゴム成分は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。これらのゴム成分は、気体透過性が低い。このため、これらのゴム成分を用いると、シール性が向上する。
【０１５９】
［架橋剤（Ｂ）］
次に、架橋剤（Ｂ）について説明する。架橋剤として、１時間半減期温度が１３０℃以下の有機過酸化物を用いてもよい。ここで「半減期」とは、有機過酸化物の濃度が初期値の半分になるまでの時間である。よって、「半減期温度」は、有機過酸化物の分解温度を示す指標となる。上記「１時間半減期温度」は、半減期が１時間となる温度である。つまり、１時間半減期温度が低いほど、低温で分解しやすい。１時間半減期温度が１３０℃以下の有機過酸化物を用いることにより、架橋をより低温（具体的には１３０℃以下）で、かつ短時間で行うことができる。したがって、電解質膜の近傍においても、架橋接着部材を使用することができる。また、上記（Ｂ）の架橋剤によると、架橋の際、白金触媒は不要である。加えて、不純物、汚れ等により硬化不良をおこしにくい。このため、架橋接着部材は、作業環境の影響を受けにくく、取扱いが容易である。
【０１６０】
上記（Ｂ）の有機過酸化物としては、パーオキシケタール、パーオキシエステル、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート等が挙げられる。なかでも、１３０℃程度の温度で架橋しやすく、架橋剤を加えて混練したゴム組成物の取扱性にも優れるという理由から、１時間半減期温度が１００℃以上のパーオキシケタールおよびパーオキシエステルの少なくとも一種を採用することが望ましい。特に、１時間半減期温度が１１０℃以上のものが好適である。
【０１６１】
パーオキシケタールとしては、例えば、ｎ−ブチル４，４−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、２，２−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、２，２−ジ（４，４−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキシル）プロパン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサン等が挙げられる。また、パーオキシエステルとしては、例えば、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシマレイン酸、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート等が挙げられる。これらのうち、架橋剤の保管が容易であるという理由から、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシアセテートが好適である。
【０１６２】
架橋反応を充分に進行させるため、架橋剤の配合量は、上記ゴム成分（Ａ）の１００重量部に対して１重量部以上とすることが望ましい。また、調製したゴム組成物の保管安定性を考慮して、５重量部以下とすることが望ましい。
【０１６３】
［架橋助剤（Ｃ）］
次に、架橋助剤（Ｃ）について説明する。架橋助剤（Ｃ）は、上記架橋剤（Ｂ）の種類に応じて適宜選択すればよい。架橋助剤としては、例えば、マレイミド化合物、トリアリルシアヌレート（ＴＡＣ）、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）、トリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＭＰＴ）等が挙げられる。なかでも、架橋速度がより速くなるという理由から、マレイミド化合物を用いることが望ましい。この場合、架橋反応を充分に進行させるため、架橋助剤の配合量は、上記ゴム成分（Ａ）の１００重量部に対して０．１重量部以上とすることが望ましい。一方、架橋助剤の配合量が多く架橋速度が速くなり過ぎると、接着力の低下を招くため、架橋助剤の配合量は、３重量部以下とすることが望ましい。
【０１６４】
［接着成分（Ｄ）］
次に、接着成分（Ｄ）について説明する。例えば、接着成分としてレゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物を含む場合には、メラミン系化合物がメチレン供与体となり、レゾルシノール系化合物がメチレン授与体となる。架橋時に、メチレン基の供与により、レゾルシノール系化合物と、ゴム成分および相手側部材と、の間に化学結合が形成されて、ゴム成分と相手側部材とが接着される。また、接着成分としてシランカップリング剤を含む場合には、シランカップリング剤を介して、ゴム成分と相手側部材との間に化学結合が形成されて、両者が接着される。
【０１６５】
これら接着成分による接着力は高く、燃料電池の作動環境においても、接着力は低下しにくい。したがって、燃料電池を長期間作動させた場合でも、良好なシール性が確保される。これにより、燃料電池の作動信頼性を向上させることができる。
【０１６６】
接着成分（Ｄ）は、レゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物と、シランカップリング剤と、の少なくとも一方からなる。すなわち、接着成分としては、レゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物だけでもよく、シランカップリング剤だけでもよい。レゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物と、シランカップリング剤と、の両方を含む場合には、接着力がより向上する。
【０１６７】
レゾルシノール系化合物としては、例えば、レゾルシン、変性レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン・ホルムアルデヒド（ＲＦ）樹脂等が挙げられる。これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。なかでも、低揮発性、低吸湿性、ゴムとの相溶性が優れるという点で、変性レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂が好適である。変性レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂としては、例えば、次の一般式（１）〜（３）で表されるものが挙げられる。特に一般式（１）で表されるものが好適である。
【化１】
【化２】
【化３】
【０１６８】
所望の接着力を得るため、レゾルシノール系化合物の配合量は、上記ゴム成分（Ａ）の１００重量部に対して、０．１重量部以上とすることが望ましい。０．５重量部以上とするとより好適である。また、過剰な配合はゴムの物性低下を招くため、レゾルシノール系化合物の配合量は１０重量部以下とすることが望ましい。５重量部以下とするとより好適である。
【０１６９】
メラミン系化合物としては、例えば、ホルムアルデヒド・メラミン重合物のメチル化物、ヘキサメチレンテトラミン等が挙げられる。これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。これらは、架橋の際の加熱下で分解し、ホルムアルデヒドを系に供給する。なかでも、低揮発性、低吸湿性、ゴムとの相溶性が優れるという点で、ホルムアルデヒド・メラミン重合物のメチル化物が好適である。ホルムアルデヒド・メラミン重合物のメチル化物としては、例えば、以下の一般式（４）で表されるものが好適である。特に、一般式（４）中、ｎ＝１の化合物が４３〜４４重量％、ｎ＝２の化合物が２７〜３０重量％、ｎ＝３の化合物が２６〜３０重量％の混合物が好適である。
【化４】
【０１７０】
上記レゾルシノール系化合物とメラミン系化合物との配合比は、重量比で、１：０．５〜１：２の範囲が望ましい。１：０．７７〜１：１．５の範囲がより好適である。レゾルシノール系化合物に対するメラミン系化合物の配合比が０．５未満の場合、ゴムの引張り強さ、伸び等が若干低下する傾向がみられる。反対に、メラミン系化合物の配合比が２を超えると、接着力が飽和する。このため、それ以上の配合は、コストアップにつながる。
【０１７１】
シランカップリング剤は、官能基としてエポキシ基、アミノ基、ビニル基等を有する化合物群の中から、接着性等を考慮して適宜選択すればよい。例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス（２−メトキシエトキシ）シラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシランおよびＮ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。なかでも、エポキシ基を有する化合物群から選ばれる一種以上を用いると、接着力が向上すると共に、燃料電池の作動環境においても、接着力が低下しにくい。具体的には、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等が好適である。
【０１７２】
所望の接着力を得るため、シランカップリング剤の配合量は、上記ゴム成分（Ａ）の１００重量部に対して、０．５重量部以上とすることが望ましい。２重量部以上とするとより好適である。また、過剰な配合はゴムの物性低下を招き、加工性も低下するおそれがある。このため、シランカップリング剤の配合量は１０重量部以下とすることが望ましい。６重量部以下とするとより好適である。
【０１７３】
［添加剤］
次に、添加剤について説明する。架橋接着部材のゴム組成物は、上記（Ａ）〜（Ｄ）の他、通常ゴム用の添加剤として用いられる各種添加剤を含んでいてもよい。例えば、補強剤としてカーボンブラックを含むことが望ましい。カーボンブラックのグレードは、特に限定されるものではなく、ＳＡＦ級、ＩＳＡＦ級、ＨＡＦ級、ＭＡＦ級、ＦＥＦ級、ＧＰＦ級、ＳＲＦ級、ＦＴ級、ＭＴ級等から適宜選択すればよい。所望の耐久性を得るため、カーボンブラックの配合量は、上記ゴム成分（Ａ）の１００重量部に対して３０重量部以上とすることが望ましい。なお、混練のしやすさ、成形加工性等を考慮して、カーボンブラックの配合量は１５０重量部以下とすることが望ましい。
【０１７４】
また、他の添加剤としては、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、粘着付与剤、加工助剤等が挙げられる。軟化剤としては、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリン等の石油系軟化剤、ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、ヤシ油等の脂肪油系軟化剤、トール油、サブ、蜜ロウ、カルナバロウ、ラノリン等のワックス類、リノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ラウリン酸等が挙げらる。軟化剤の配合量は、上記ゴム成分（Ａ）の１００重量部に対して４０重量部程度までとするとよい。また、可塑剤としては、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等の有機酸誘導体、リン酸トリクレジル等のリン酸誘導体が挙げられる。可塑剤の配合量は、軟化剤と同様、上記ゴム成分（Ａ）の１００重量部に対して４０重量部程度までとするとよい。また、老化防止剤としては、フェノール系、イミダゾール系、ワックス等が挙げられ、上記ゴム成分（Ａ）の１００重量部に対して０．５〜１０重量部程度配合するとよい。
【０１７５】
ゴム組成物は、上記（Ａ）〜（Ｄ）および必要に応じて各種添加剤を混合して調製することができる。例えば、架橋剤（Ｂ）、架橋助剤（Ｃ）、接着成分（Ｄ）以外の各材料を予備混合した後、８０〜１４０℃で数分間混練する。混練物を冷却した後、架橋剤（Ｂ）、架橋助剤（Ｃ）、接着成分（Ｄ）を追加して、オープンロール等のロール類を用い、ロール温度４０〜７０℃で５〜３０分間混練して調製することができる。なお、接着成分（Ｄ）は、予備混合の段階で配合しても構わない。
【０１７６】
＜架橋接着部材の材質〜その２＞
架橋接着部材を、以下の（ａ）〜（ｃ）を含むゴム組成物の架橋物製つまりゴム製としてもよい。
（ａ）エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴムから選ばれる一種以上のゴム成分。
（ｂ）１時間半減期温度が１２０℃以下の有機過酸化物から選ばれる架橋剤。
（ｃ）シランカップリング剤。
【０１７７】
［ゴム成分（ａ）］
まず、ゴム成分（ａ）について説明する。架橋接着部材のゴム成分として、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲから選ばれる一種以上を用いてもよい。また、これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。これらのゴム成分は、気体透過性が低い。このため、シール性が向上する。
【０１７８】
［架橋剤（ｂ）］
次に、架橋剤（ｂ）について説明する。架橋剤としては、１時間半減期温度が１２０℃以下の有機過酸化物を用いてもよい。１時間半減期温度が１２０℃以下の有機過酸化物を用いることにより、架橋をより低温（具体的には１２０℃以下）で、かつ短時間で行うことができる。したがって、電解質膜の近傍においても、架橋接着部材を使用することができる。また、上記（ｂ）の架橋剤によると、架橋の際、白金触媒は不要である。加えて、不純物、汚れ等により硬化不良をおこしにくい。このため、架橋接着部材は、作業環境の影響を受けにくく、取扱いが容易である。
【０１７９】
上記（ｂ）の有機過酸化物としては、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、パーオキシジカーボネート等が挙げられる。なかでも、１２０℃程度で架橋しやすいという理由から、１時間半減期温度が９０℃以上のジアシルパーオキサイドを採用することが望ましい。特に、１時間半減期温度が１１０℃未満、さらには１００℃未満のものが好適である。
【０１８０】
ジアシルパーオキサイドとしては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ジ（３−メチルベンゾイル）パーオキサイドとベンゾイル（３−メチルベンゾイル）パーオキサイドとジベンゾイルパーオキサイドとの混合物等が挙げられる。また、パーオキシエステルとしては、例えば、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート等が挙げられる。これらのうち、架橋剤の保管が容易であるという理由から、ジベンゾイルパーオキサイドが好適である。
【０１８１】
架橋反応を充分に進行させるため、架橋剤の配合量は、上記ゴム成分（ａ）の１００重量部に対して０．５重量部以上とすることが望ましい。また、架橋剤を加えて調製したゴム組成物の保管安定性を考慮して、５重量部以下とすることが望ましい。
【０１８２】
［シランカップリング剤］
次に、シランカップリング剤（ｃ）について説明する。シランカップリング剤（ｃ）を含有する架橋接着部材によると、シランカップリング剤を介して、ゴム成分と相手側部材との間に強固な化学結合が形成されて、両者が接着される。両者の接着力は高く、燃料電池の作動環境においても、接着力は低下しにくい。したがって、燃料電池を長期間作動させた場合でも、良好なシール性が確保される。これにより、燃料電池の作動信頼性を向上させることができる。
【０１８３】
シランカップリング剤（ｃ）は、官能基としてエポキシ基、アミノ基、ビニル基等を有する化合物群の中から、接着性等を考慮して適宜選択すればよい。例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス（２−メトキシエトキシ）シラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシランおよびＮ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。なかでも、エポキシ基を有する化合物群から選ばれる一種以上を用いると、接着力が向上すると共に、燃料電池の作動環境においても、接着力が低下しにくい。具体的には、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等が好適である。
【０１８４】
所望の接着力を得るため、シランカップリング剤の配合量は、上記ゴム成分（ａ）の１００重量部に対して、０．５重量部以上とすることが望ましい。２重量部以上とするとより好適である。また、過剰な配合はゴムの物性低下を招き、加工性も低下するおそれがある。このため、シランカップリング剤の配合量は１０重量部以下とすることが望ましい。５重量部以下、さらには１重量部以下とするとより好適である。
【０１８５】
［添加剤］
次に、添加剤について説明する。架橋接着部材のゴム組成物は、上記（ａ）〜（ｃ）の他、通常ゴム用の添加剤として用いられる各種添加剤を含んでいてもよい。例えば、補強剤として、カーボンブラックが広く用いられている。しかし、カーボンブラックを多量に配合すると、架橋の際、上記（ｂ）の架橋剤から生じるラジカルと反応し、架橋反応が阻害されるおそれがある。よって、カーボンブラックを配合する場合には、その配合量を、上記ゴム成分（ａ）の１００重量部に対して１０重量部以下とすることが望ましい。５重量部以下、さらには１重量部以下とするとより好適である。
【０１８６】
カーボンブラックに代えて、あるいはカーボンブラックと共に使用する補強剤としては、例えば、ホワイトカーボンが好適である。ホワイトカーボンは、非晶質シリカとして知られており、具体的には乾式法シリカ、湿式法シリカ、合成ケイ酸塩系シリカ等がある。ホワイトカーボンの配合量は、上記ゴム成分（ａ）の１００重量部に対して３０重量部以上とすることが望ましい。なお、混練のしやすさ、成形加工性等を考慮して、ホワイトカーボンの配合量は８０重量部以下とすることが望ましい。
【０１８７】
また、他の添加剤としては、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、粘着付与剤、加工助剤等が挙げられる。軟化剤としては、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリン等の石油系軟化剤、ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、ヤシ油等の脂肪油系軟化剤、トール油、サブ、蜜ロウ、カルナバロウ、ラノリン等のワックス類、リノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ラウリン酸等が挙げらる。軟化剤の配合量は、製造される架橋接着部材の強度を考慮して、上記ゴム成分（ａ）の１００重量部に対して１０重量部程度までとするとよい。また、可塑剤としては、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等の有機酸誘導体、リン酸トリクレジル等のリン酸誘導体が挙げられる。可塑剤の配合量は、軟化剤と同様、製造される架橋接着部材の強度を考慮すると、上記ゴム成分（ａ）の１００重量部に対して１０重量部程度までとするとよい。また、老化防止剤としては、フェノール系、イミダゾール系、ワックス等が挙げられ、上記ゴム成分（ａ）の１００重量部に対して０．５〜１０重量部程度配合するとよい。
【０１８８】
ゴム組成物は、上記（ａ）〜（ｃ）および必要に応じて各種添加剤を混合して調製することができる。例えば、架橋剤（ｂ）およびシランカップリング剤（ｃ）以外の各材料を予備混合した後、８０〜１４０℃で数分間混練する。混練物を冷却した後、架橋剤（ｂ）およびシランカップリング剤（ｃ）を追加して、オープンロール等のロール類を用い、ロール温度４０〜６０℃で５〜３０分間混練して調製することができる。なお、シランカップリング剤（ｃ）は、予備混合の段階で配合しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１】第一実施形態の燃料電池の積層方向部分断面図である。
【図２】同燃料電池の燃料電池用セルとセパレータとの分解図である。
【図３】（ａ）は同燃料電池用セルの上面図である。（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図４】図３（ｂ）の枠ＩＶ内の拡大図である。
【図５】同燃料電池用セルの製造方法のサブアセンブリ配置工程前段の模式図である。
【図６】同工程後段の模式図である。
【図７】同燃料電池用セルの製造方法の一体化工程の模式図である。
【図８】第二実施形態の燃料電池用セルの厚さ方向部分断面図である。
【図９】同燃料電池用セルの製造方法の一体化工程の模式図である。
【図１０】第三実施形態の燃料電池用セルの厚さ方向部分断面図である。
【図１１】同燃料電池用セルの製造方法の一体化工程の模式図である。
【図１２】従来の燃料電池用セルの部分断面図である。
【図１３】従来の燃料電池用セルの製造方法のガスケット原反作製工程の模式図である。
【図１４】同燃料電池用セルの製造方法のガスケット原反打ち抜き工程の模式図である。
【図１５】同燃料電池用セルの製造方法のキャビティ内配置工程の模式図である。
【符号の説明】
【０１９０】
１：燃料電池用セル。
２：ＭＥＡ、２０：電解質膜、２００：外縁部、２０１Ｄ：キャビティ表出部、２０１Ｕ：キャビティ表出部、２０２Ｄ：表出部、２０２Ｕ：表出部。
３Ｄ：フレーム、３Ｕ：フレーム、３０Ｄ：枠内縁部、３０Ｕ：枠内縁部、３１Ｄ：外縁部、３１Ｕ：外縁部、３２：接着部材。
４Ｄ：ガス拡散層、４Ｕ：ガス拡散層、４０Ｄ：外縁部、４０Ｕ：外縁部。
５：ガスケット、５Ｄ：ガスケット、５Ｕ：ガスケット、５０Ｄ：リブ、５０Ｕ：リブ、５１Ｄ：保持枠部、５１Ｕ：保持枠部、５２Ｄ：根本部、５２Ｕ：根本部。
６：第一架橋接着部材、６Ｄ：シート部材、６Ｕ：シート部材、６０：膜収容部、６１：第一介在部、６００Ｄ：第二介在部、６００Ｕ：第二介在部、６０１Ｄ：第三介在部、６０１Ｕ：第三介在部。
７Ｄ：第二架橋接着部材、７Ｕ：第二架橋接着部材。
１０：燃料電池。
９０Ｄ：セパレータ、９０Ｕ：セパレータ、９１：接着部材、９２Ｌ：マニホールド孔、９２Ｒ：マニホールド孔、９３：金型、９３Ｄ：下型、９３Ｕ：上型、９００Ｄ：ガス流路、９００Ｕ：ガス流路、９３０Ｄ：型面、９３０Ｕ：型面、９３１Ｄ：リブ用凹部、９３１Ｕ：リブ用凹部、９３２Ｄ：保持枠部用凹部、９３２Ｕ：保持枠部用凹部、９３３Ｄ：マニホールド孔用凸部、９３３Ｕ：マニホールド孔用凸部。
Ｃ１：キャビティ、Ｃ２Ｄ：キャビティ、Ｃ２Ｕ：キャビティ。
ＣＤ：隙間、ＣＵ：隙間。
Ｆ１：左右方向中心面、Ｌ１：ガスケット原料、ＳＡ：サブアセンブリ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、多数の燃料電池用セルが積層されたスタック構造を呈している。多数の燃料電池用セルの積層体は、積層方向両側に配置されたエンドプレートにより締結されている。
【０００３】
燃料電池用セルは、電解質膜−電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ。以下、「ＭＥＡ」と略称する。）を備えている。ＭＥＡは、電解質膜と、一対の電極と、を備えている。一対の電極は、電解質膜の厚さ方向両側に配置されている。一対の電極のうち、一方は燃料極、他方は酸素極である。燃料極には水素や炭化水素等の燃料ガスが、酸素極には酸素や空気等の酸化剤ガスが、各々供給される。供給されたガスと電解質膜と電極との三相界面における電気化学反応により、発電が行われる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、燃料ガスと酸化剤ガスとの混合（クロスリーク）を抑制するためのシール構造を備える燃料電池用セルが紹介されている。図１２に、同文献記載の燃料電池用セルの部分断面図を示す。図１２に示すのは、燃料電池用セルの外縁部である。図１２に示すように、燃料電池用セル１００は、ＭＥＡ１０１とガスケット１０２とを備えている。ＭＥＡ１０１は、電解質膜１０１ａと、一対の電極１０１ｂ、１０１ｃと、を備えている。一対の電極１０１ｂ、１０１ｃは、電解質膜１０１ａの厚さ方向両面に配置されている。ガスケット１０２は、弾性層１０２ａと、形状保持層１０２ｂと、熱架橋層１０２ｃと、が積層されてなる三層構造を呈している。
【０００５】
熱架橋層１０２ｃは、電解質膜１０１ａと形状保持層１０２ｂとの間の厚さ方向隙間Ｃ１００から、弾性層１０２ａおよび形状保持層１０２ｂと、電極１０１ｂと、の間の面展開方向隙間Ｃ１０１まで、Ｌ字状に屈曲して延在している。熱架橋層１０２ｃの厚さ方向端部には、リブ１０２ｄが形成されている。
【０００６】
燃料電池用セル１００の製造方法は、ガスケット原反作製工程と、ガスケット原反打ち抜き工程と、キャビティ内配置工程と、架橋工程と、を有している。図１３に、ガスケット原反作製工程の模式図を示す。図１４に、ガスケット原反打ち抜き工程の模式図を示す。図１５に、キャビティ内配置工程の模式図を示す。
【０００７】
ガスケット原反作製工程においては、図１３に示すように、弾性層１０２ａと、形状保持層１０２ｂと、未架橋の熱架橋層１０２ｃと、が積層されてなる三層構造のガスケット１０２の原反を作製する。ガスケット原反打ち抜き工程においては、図１４に示すように、ガスケット１０２の原反の所定の部位に、マニホールド孔１０３などの孔を打ち抜く。
【０００８】
キャビティ内配置工程においては、図１５に示すように、まず、金型１０４のキャビティ内に、ＭＥＡ１０１と、ガスケット１０２の原反と、を積層配置する。熱架橋層１０２ｃは、厚さ方向隙間Ｃ１００にのみ配置されることになる。次いで、金型１０４の型締めを行う。型締めにより熱架橋層１０２ｃは、厚さ方向に圧縮される。このため、熱架橋層１０２ｃは、面展開方向にはみ出すように流動し、図１５中、白抜き矢印で示すように、面展開方向隙間Ｃ１０１を充填する。架橋工程においては、熱架橋層１０２ｃを架橋させる。このようにして、燃料電池用セル１００は製造される。
【０００９】
同文献記載の燃料電池用セル１００によると、熱架橋層１０２ｃと電解質膜１０１ａとが架橋接着されている。このため、熱架橋層１０２ｃと電解質膜１０１ａとの接合性が高い。したがって、電解質膜１０１ａとガスケット１０２との剥離によるクロスリークを抑制することができる。
【特許文献１】特開２００２−２６０６９３号公報
【特許文献２】特開平９−１９９１４５号公報
【特許文献３】特開２００７−１５７４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、同文献記載の燃料電池用セル１００によると、前出図１２に示すように、電解質膜１０１ａの端面Ｆ１００が、マニホールド孔１０３に表出していた。このため、端面Ｆ１００から、電解質膜１０１ａから分解したフッ化物やスルホン酸などの生成物が、リークする可能性があった。
【００１１】
この点、特許文献２には、電解質膜の外縁部をエポキシ系の接着剤で封止した燃料電池用セルが紹介されている。同文献記載の燃料電池用セルによると、電解質膜の端面が接着剤により覆われている。このため、端面から、生成物がリークする可能性が小さい。
【００１２】
しかしながら、特許文献２の燃料電池用セルによると、接着剤との接着性を良くするために、電解質膜の外縁部にイオン交換部を形成する必要がある。イオン交換部を形成するためには、まず電解質膜に所定のマスキング具を装着し、次いで電解質膜を水酸化カリウム溶液に浸漬させる必要がある。当該作業は繁雑である。また、当該作業が必要な分だけ、燃料電池用セル延いては燃料電池の製造コストが高くなる。
【００１３】
また、特許文献３には、電解質膜の外縁部を、熱可塑性樹脂層を有する環状薄帯で封止した燃料電池用セルが紹介されている。同文献記載の燃料電池用セルによると、電解質膜の端面が環状薄帯により覆われている。このため、端面から、生成物がリークする可能性が小さい。
【００１４】
しかしながら、特許文献３の燃料電池用セルによると、環状薄帯は、厚さ方向両側から、一対のガスケットにより挟持されているだけである。このため、一対のガスケット間から、環状薄帯が脱落しやすい。また、環状薄帯の熱可塑性樹脂層は、熱により変形する可能性がある。このため、熱により、熱可塑性樹脂層が電解質膜の端面から剥離し、シール性が悪くなるおそれがある。
【００１５】
本発明の燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法は、上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって、本発明は、電解質膜の外縁部のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルおよび燃料電池を提供することを目的とする。また、本発明は、電解質膜の外縁部のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを容易に製造することができる燃料電池用セルの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
（１）上記課題を解決するため、本発明の燃料電池用セルは、電解質膜と、該電解質膜の厚さ方向両側に配置される一対の電極と、を有するＭＥＡと、枠状であって、該電解質膜の外縁部を保持する一対のフレームと、一対の該フレームの枠内側かつ該ＭＥＡの厚さ方向両側に配置される一対のガス拡散層と、一対の該フレームの少なくとも一部を被覆するガスケットと、を備えてなる燃料電池用セルであって、さらに、前記電解質膜の外縁部を収容する凹状の膜収容部と、一対の前記フレーム間に介在する第一介在部と、を備え、該電解質膜の外縁部および一対の該フレームに架橋接着されるゴム製の第一架橋接着部材を備えることを特徴とする（請求項１に対応）。
【００１７】
電解質膜の外縁部は、第一架橋接着部材の膜収容部に、収容されている。このため、電解質膜の外縁部の端面を介して、電解質膜から分解したフッ化物やスルホン酸などの生成物が外部にリークするのを、抑制することができる。また、電解質膜の外縁部は、第一架橋接着部材に架橋接着されている。このため、電解質膜の外縁部が、第一架橋接着部材の膜収容部から脱落しにくい。このように、本発明の燃料電池用セルは、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が良好である。
【００１８】
また、一対のフレーム間には、第一架橋接着部材の第一介在部が配置されている。並びに、一対のフレームは、第一架橋接着部材に架橋接着されている。このため、本発明の燃料電池用セルは、一対のフレームと第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が良好である。
【００１９】
また、第一架橋接着部材はゴム製である。このため、前出特許文献３の燃料電池用セルの環状薄帯の熱可塑性樹脂層のように、熱により、第一架橋接着部材が電解質膜の外縁部から剥離するおそれが小さい。
【００２０】
また、第一架橋接着部材はゴム製であるため、撥水性が高い。したがって、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間の接着界面、および一対のフレームと第一架橋接着部材との間の接着界面に、水分が浸入しにくい。すなわち、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間、および一対のフレームと第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が劣化しにくい。
【００２１】
また、第一架橋接着部材はゴム製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、電解質膜の膨潤、収縮変形に、第一架橋接着部材は容易に追随することができる。また、電解質膜と一対のフレームとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。この点においても、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が劣化しにくい。また、本発明の燃料電池用セルによると、第一架橋接着部材を介して、電解質膜すなわちＭＥＡと一対のフレームとを堅固に連結することができる。
【００２２】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記膜収容部は、前記電解質膜の外縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間に介在する第二介在部を備える構成とする方がよい（請求項２に対応）。
【００２３】
本構成によると、第一架橋接着部材の膜収容部と、ガス拡散層の外縁部と、が架橋接着されている。このため、本構成によると、第一架橋接着部材の膜収容部と、ガス拡散層の外縁部と、の間のシール性、接着性が良好である。
【００２４】
また、第一架橋接着部材はゴム製である。このため、熱により、第一架橋接着部材の膜収容部がガス拡散層の外縁部から剥離するおそれが小さい。
【００２５】
また、第一架橋接着部材はゴム製であるため、撥水性が高い。したがって、第一架橋接着部材の膜収容部とガス拡散層の外縁部との間の接着界面に、水分が浸入しにくい。すなわち、第一架橋接着部材の膜収容部とガス拡散層の外縁部との間のシール性、接着性が劣化しにくい。
【００２６】
また、第一架橋接着部材はゴム製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、第一架橋接着部材は、電解質膜とガス拡散層との間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。この点においても、第一架橋接着部材の膜収容部とガス拡散層の外縁部との間のシール性、接着性が劣化しにくい。また、本構成によると、第一架橋接着部材を介して、電解質膜すなわちＭＥＡとガス拡散層とを堅固に連結することができる。
【００２７】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記ガスケットは、前記ガス拡散層の外縁部を厚さ方向外側から保持する保持枠部を、一体的に備える構成とする方がよい（請求項３に対応）。本構成によると、ガスケットの保持枠部と電解質膜の外縁部との間の厚さ方向隙間に、ガス拡散層の外縁部が保持される。このため、ガス拡散層とＭＥＡとが分離しにくい。
【００２８】
（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、さらに、前記ガスケットと前記フレームとの間に、ゴム製の第二架橋接着部材を備える構成とする方がよい（請求項４に対応）。
【００２９】
本構成によると、ガスケットと第二架橋接着部材とが架橋接着されている。並びに、フレームと第二架橋接着部材とが架橋接着されている。このため、ガスケットと第二架橋接着部材との間、およびフレームと第二架橋接着部材との間のシール性、接着性が良好である。また、第二架橋接着部材はゴム製であるため、撥水性が高い。したがって、ガスケットと第二架橋接着部材との間の接着界面、およびフレームと第二架橋接着部材との間の接着界面に、水分が浸入しにくい。すなわち、ガスケットと第二架橋接着部材との間、およびフレームと第二架橋接着部材との間のシール性、接着性が劣化しにくい。
【００３０】
また、第二架橋接着部材はゴム製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、ガスケットとフレームとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。この点においても、ガスケットと第二架橋接着部材との間、およびフレームと第二架橋接着部材との間のシール性、接着性が劣化しにくい。また、本構成によると、第二架橋接着部材を介して、ガスケットとフレームとを堅固に連結することができる。
【００３１】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記ガスケットは、前記フレームの厚さ方向外側に配置され、厚さ方向に隣り合う相手側部材に弾接可能なリブを、一体的に備える構成とする方がよい（請求項５に対応）。
【００３２】
本構成によると、リブが相手側部材（例えばセパレータ）に弾接することにより、燃料電池用セルと相手側部材との間のシール性を確保することができる。また、前出図１２に示すように、特許文献１の燃料電池用セル１００のリブ１０２ｄの厚さ方向内側には、電解質膜１０１ａが配置されている。このため、リブ１０２ｄが相手側部材に弾接する際の反力が、電解質膜１０１ａに加わりやすい。また、リブ１０２ｄは、ゴム製であるため、弾性変形しやすい。このため、相手側部材への弾接力が小さくなりやすい。
【００３３】
これに対して、本構成の燃料電池用セルのリブは、フレームの厚さ方向外側に配置されている。すなわち、リブは、フレームにより、厚さ方向内側から支持されている。このため、本構成によると、相手側部材への弾接力が小さくなりにくい。また、仮に、リブの厚さ方向内側に電解質膜が配置される場合であっても（勿論、リブの厚さ方向内側に電解質膜が配置されない場合もある）、リブと電解質膜との間には、フレームが介在している。このため、リブが相手側部材に弾接する際の反力が、電解質膜に加わりにくい。
【００３４】
また、前出図１２に示すように、特許文献１の燃料電池用セル１００のリブ１０２ｄが相手側部材に弾接すると、リブ１０２ｄは、厚さ方向に圧縮変形する。並びに、リブ１０２ｄは、面展開方向隙間Ｃ１０１を押し広げるように、面展開方向に伸張変形する。ここで、リブ１０２ｄの面展開方向内側には、電極１０１ｂが接着されている。一方、リブ１０２ｄの面展開方向外側には、弾性層１０２ａおよび形状保持層１０２ｂが接着されている。このため、リブ１０２ｄが変形すると、リブ１０２ｄと電極１０１ｂ、またはリブ１０２ｄと弾性層１０２ａおよび形状保持層１０２ｂ、が剥離するおそれがある。
【００３５】
これに対して、本構成の燃料電池用セルのリブは、ガスケットと一体的に配置されている。つまり、リブはガスケットと一体物である。このため、リブが変形しても、リブがガスケットから脱落するおそれが小さい。
【００３６】
（６）好ましくは、上記（５）の構成において、前記ガスケットは、前記リブと、該リブの根本に一体的に形成され該リブを保持する根本部と、からなる構成とする方がよい（請求項６に対応）。
【００３７】
前述したように、第一架橋接着部材はゴム製であるため、撥水性が高い。したがって、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間の接着界面、および一対のフレームと第一架橋接着部材との間の接着界面に、水分が浸入しにくい。このため、本構成のように、敢えてガスケットで水分の浸入を抑制しなくても、電解質膜が水分により劣化するおそれが小さい。本構成によると、ガスケット原料の使用量を削減することができる。このため、燃料電池用セルの製造コストを削減することができる。
【００３８】
（７）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間には、隙間が区画されており、前記電解質膜は、該隙間から外部に表出する表出部を備えており、前記第一架橋接着部材は、該表出部を被覆している構成とする方がよい（請求項７に対応）。
【００３９】
本構成によると、表出部が第一架橋接着部材により覆われている。このため、表出部を介して、電解質膜から分解したフッ化物やスルホン酸などの生成物が外部にリークするのを、抑制することができる。
【００４０】
（８）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間には、隙間が区画されていない構成とする方がよい（請求項８に対応）。
【００４１】
本構成によると、フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間を介して、電解質膜から分解したフッ化物やスルホン酸などの生成物が外部にリークするのを、抑制することができる。
【００４２】
（９）好ましくは、上記（８）の構成において、前記電解質膜の外縁部と前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部とは、厚さ方向内側から外側に向かって積層されており、前記膜収容部は、該電解質膜の外縁部と該フレームの枠内縁部との間に介在する第三介在部を備えており、前記第二架橋接着部材は、該フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間に介在している構成とする方がよい（請求項９に対応）。
【００４３】
本構成によると、厚さ方向に、電解質膜の外縁部と、フレームの枠内縁部と、ガス拡散層の外縁部と、が積層されている。電解質膜の外縁部とフレームの枠内縁部との間には、第一架橋接着部材の膜収容部の第三介在部が介在している。第三介在部は、これら電解質膜の外縁部およびフレームの枠内縁部と、架橋接着されている。このため、第三介在部と電解質膜の外縁部との間のシール性、接着性が良好である。並びに、第三介在部とフレームの枠内縁部との間のシール性、接着性が良好である。
【００４４】
フレームの枠内縁部とガス拡散層の外縁部との間には、第二架橋接着部材が介在している。第二架橋接着部材は、これらフレームの枠内縁部およびガス拡散層の外縁部と、架橋接着されている。このため、第二架橋接着部材とフレームの枠内縁部との間のシール性、接着性が良好である。並びに、第二架橋接着部材とガス拡散層の外縁部との間のシール性、接着性が良好である。
【００４５】
また、第三介在部はゴム製である。このため、熱により、第三介在部が電解質膜の外縁部およびフレームの枠内縁部から、剥離するおそれが小さい。
【００４６】
また、第三介在部はゴム製であるため、撥水性が高い。したがって、電解質膜の外縁部と第三介在部との間の接着界面、およびフレームの枠内縁部と第三介在部との間の接着界面に、水分が浸入しにくい。すなわち、電解質膜の外縁部と第三介在部との間、およびフレームの枠内縁部と第三介在部との間のシール性、接着性が劣化しにくい。
【００４７】
また、第三介在部はゴム製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、電解質膜とフレームとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。この点においても、電解質膜の外縁部と第三介在部との間、フレームの枠内縁部と第三介在部との間のシール性、接着性が劣化しにくい。また、第三介在部を介して、電解質膜とフレームとを堅固に連結することができる。
【００４８】
また、第二架橋接着部材はゴム製である。このため、熱により、第二架橋接着部材がフレームの枠内縁部およびガス拡散層の外縁部から、剥離するおそれが小さい。
【００４９】
また、第二架橋接着部材はゴム製であるため、撥水性が高い。したがって、フレームの枠内縁部と第二架橋接着部材との間の接着界面、およびガス拡散層の外縁部と第二架橋接着部材との間の接着界面に、水分が浸入しにくい。すなわち、フレームの内縁部と第二架橋接着部材との間、およびガス拡散層の外縁部と第二架橋接着部材との間のシール性、接着性が劣化しにくい。
【００５０】
また、第二架橋接着部材はゴム製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、フレームとガス拡散層との間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。この点においても、フレームの枠内縁部と第二架橋接着部材との間、ガス拡散層の外縁部と第二架橋接着部材との間のシール性、接着性が劣化しにくい。また、第二架橋接着部材を介して、フレームとガス拡散層とを堅固に連結することができる。
【００５１】
（１０）また、上記課題を解決するため、本発明の燃料電池は、上記（１）ないし（９）のいずれかの構成の燃料電池用セルが複数積層されてなることを特徴とする（請求項１０に対応）。
【００５２】
本発明の燃料電池は、上記（１）ないし（９）の構成の作用効果のうち、少なくとも（１）の構成の作用効果を有している。すなわち、電解質膜の外縁部は、第一架橋接着部材の膜収容部に、収容されている。このため、電解質膜の外縁部の端面を介して、電解質膜から分解したフッ化物やスルホン酸などの生成物が外部にリークするのを、抑制することができる。また、電解質膜の外縁部は、第一架橋接着部材に架橋接着されている。このため、電解質膜の外縁部が、第一架橋接着部材の膜収容部から脱落しにくい。このように、本発明の燃料電池は、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が良好である。
【００５３】
また、一対のフレーム間には、第一架橋接着部材の第一介在部が配置されている。並びに、一対のフレームは、第一架橋接着部材に架橋接着されている。このため、本発明の燃料電池は、一対のフレームと第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が良好である。
【００５４】
また、第一架橋接着部材はゴム製である。このため、前出特許文献３の燃料電池用セルの環状薄帯の熱可塑性樹脂層のように、熱により、第一架橋接着部材が電解質膜の外縁部から剥離するおそれが小さい。
【００５５】
また、第一架橋接着部材はゴム製であるため、撥水性が高い。したがって、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間の接着界面、および一対のフレームと第一架橋接着部材との間の接着界面に、水分が浸入しにくい。すなわち、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間、および一対のフレームと第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が劣化しにくい。
【００５６】
また、第一架橋接着部材はゴム製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、電解質膜の膨潤、収縮変形に、第一架橋接着部材は容易に追随することができる。また、電解質膜と一対のフレームとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。この点においても、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が劣化しにくい。また、本発明の燃料電池によると、第一架橋接着部材を介して、電解質膜すなわちＭＥＡと一対のフレームとを堅固に連結することができる。
【００５７】
（１１）また、上記課題を解決するため、本発明の燃料電池用セルの製造方法は、電解質膜と、該電解質膜の厚さ方向両側に配置される一対の電極と、を有するＭＥＡと、枠状であって、該電解質膜の外縁部を保持する一対のフレームと、一対の該フレームの枠内側かつ該ＭＥＡの厚さ方向両側に配置される一対のガス拡散層と、該電解質膜の外縁部を収容する凹状の膜収容部と、一対の該フレーム間に介在する第一介在部と、を備える未架橋のゴム製の第一架橋接着部材と、を備えるサブアセンブリを、成形型のキャビティ内に配置するサブアセンブリ配置工程と、該キャビティ内にガスケット原料を注入し、一対の該フレームの少なくとも一部を被覆するガスケットを成形すると共に、未架橋の該第一架橋接着部材を架橋させ、該第一架橋接着部材と、該電解質膜の外縁部および一対の該フレームと、を架橋接着する一体化工程と、を有することを特徴とする（請求項１１に対応）。ここで、「未架橋」とは、完全架橋前の状態をいう。すなわち、架橋が未だ開始していない状態のみならず、ある程度架橋が進行した状態も含む。
【００５８】
本発明の燃料電池用セルの製造方法は、サブアセンブリ配置工程と、一体化工程と、を有している。サブアセンブリ配置工程においては、サブアセンブリを成形型のキャビティ内に配置する。サブアセンブリは、ＭＥＡと、一対のフレームと、一対のガス拡散層と、未架橋のゴム製の第一架橋接着部材と、を備えている。
【００５９】
一体化工程においては、キャビティ内にガスケット原料を注入し、サブアセンブリの所定の部位にガスケットを形成する。並びに、第一架橋接着部材を架橋させる。そして、第一架橋接着部材と電解質膜の外縁部とを架橋接着する。並びに、第一架橋接着部材とフレームとを架橋接着する。
【００６０】
本発明の燃料電池用セルの製造方法によると、電解質膜の外縁部と第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを、容易に製造することができる。また、本発明の燃料電池用セルの製造方法によると、一対のフレームと第一架橋接着部材との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを、容易に製造することができる。また、本発明の燃料電池用セルの製造方法によると、第一架橋接着部材を介して、電解質膜すなわちＭＥＡと一対のフレームとを堅固に連結することができる。
【００６１】
（１２）好ましくは、上記（１１）の構成において、前記サブアセンブリ配置工程において、未架橋の前記第一架橋接着部材の前記膜収容部は、前記電解質膜の外縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間に介在する第二介在部を備えており、前記一体化工程において、未架橋の該第一架橋接着部材を架橋させ、該第二介在部と、該電解質膜の外縁部および一対の該ガス拡散層の外縁部と、を架橋接着する構成とする方がよい（請求項１２に対応）。
【００６２】
本構成によると、第一架橋接着部材の膜収容部とガス拡散層の外縁部との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを容易に製造することができる。また、本構成によると、第一架橋接着部材を介して、電解質膜すなわちＭＥＡとガス拡散層とを堅固に連結することができる。
【００６３】
（１３）好ましくは、上記（１１）または（１２）の構成において、前記サブアセンブリ配置工程において、前記サブアセンブリは、さらに、前記ガスケットと前記フレームとの間に、未架橋のゴム製の第二架橋接着部材を備えており、前記一体化工程において、未架橋の該第二架橋接着部材を架橋させ、該第二架橋接着部材と、該ガスケットおよび該フレームと、を架橋接着する構成とする方がよい（請求項１３に対応）。ここで、「未架橋」とは、完全架橋前の状態をいう。すなわち、架橋が未だ開始していない状態のみならず、ある程度架橋が進行した状態も含む。
【００６４】
本構成によると、ガスケットと第二架橋接着部材との間、およびフレームと第二架橋接着部材との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを容易に製造することができる。また、本構成によると、第二架橋接着部材を介して、ガスケットとフレームとを堅固に連結することができる。
【００６５】
（１４）好ましくは、上記（１１）ないし（１３）のいずれかの構成において、前記サブアセンブリ配置工程において、前記電解質膜は、前記成形型の前記キャビティ内に表出しないように配置されている構成とする方がよい（請求項１４に対応）。
【００６６】
一体化工程においては、キャビティ内にガスケット原料を注入する。この際、電解質膜がキャビティ内に表出していると、ガスケット原料の流れが電解質膜を押圧する。ここで、電解質膜自体の剛性は低い。さらに、電解質膜は線膨張係数が大きいため、熱により膨張しやすい。これらの要因が相俟って、電解質膜が、面展開方向の片方に偏ったり、変形したりするおそれがある。すなわち、電解質膜が、所定位置に対して、位置ずれを起こすおそれがある。
【００６７】
これに対して、本構成によると、電解質膜がキャビティ内に表出していない。このため、ガスケット原料の流れが電解質膜を直接的に押圧するおそれがない。したがって、電解質膜が、所定位置に対して、位置ずれを起こすおそれが小さい。
【００６８】
（１５）好ましくは、上記（１４）の構成において、前記サブアセンブリ配置工程において、前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間には、隙間が区画されており、前記電解質膜は、該隙間から前記キャビティ内に表出するキャビティ表出部を備えており、前記第一架橋接着部材は、該キャビティ表出部を被覆している構成とする方がよい（請求項１５に対応）。
【００６９】
本構成によると、第一架橋接着部材が電解質膜のキャビティ表出部を覆っている。このため、ガスケット原料の流れがキャビティ表出部を直接的に押圧するおそれがない。また、第一架橋接着部材は弾性体である。このため、第一架橋接着部材を介して、ガスケット原料の流れがキャビティ表出部を間接的に押圧し電解質膜が変形しても、第一架橋接着部材の弾性復元力により、電解質膜を所定形状に復動させることができる。
【００７０】
（１６）好ましくは、上記（１４）の構成において、前記サブアセンブリ配置工程において、前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間には、隙間が区画されていない構成とする方がよい（請求項１６に対応）。
【００７１】
本構成によると、フレームの枠内縁部とガス拡散層の外縁部との間から、電解質膜がキャビティ内に表出するおそれがない。このため、ガスケット原料の流れが電解質膜を直接的に押圧するおそれがない。
【００７２】
（１７）好ましくは、上記（１６）の構成において、前記サブアセンブリ配置工程において、前記電解質膜の外縁部と前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部とは、厚さ方向内側から外側に向かって積層されており、前記膜収容部は、該電解質膜の外縁部と該フレームの枠内縁部との間に介在する第三介在部を備えており、前記第二架橋接着部材は、該フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間に介在している構成とする方がよい（請求項１７に対応）。
【００７３】
本構成によると、第三介在部と電解質膜の外縁部との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを容易に製造することができる。また、第三介在部とフレームの枠内縁部との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを容易に製造することができる。また、第二架橋接着部材とフレームの枠内縁部との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを容易に製造することができる。また、第二架橋接着部材とガス拡散層の外縁部との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを容易に製造することができる。また、第三介在部を介して、電解質膜とフレームとを堅固に連結することができる。また、第二架橋接着部材を介して、フレームとガス拡散層とを堅固に連結することができる。
【発明の効果】
【００７４】
本発明によると、電解質膜の外縁部のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルおよび燃料電池を提供することができる。また、本発明によると、電解質膜の外縁部のシール性、接着性が良好な燃料電池用セルを容易に製造することができる燃料電池用セルの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７５】
以下、本発明の燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法の実施の形態について説明する。
【００７６】
＜第一実施形態＞
［燃料電池］
まず、本実施形態の燃料電池の構成について説明する。図１に、本実施形態の燃料電池の積層方向部分断面図を示す。図２に、同燃料電池の燃料電池用セルとセパレータとの分解図を示す。
【００７７】
図１、図２に示すように、本実施形態の燃料電池１０は、燃料電池用セル１とセパレータ９０Ｕ、９０Ｄと接着部材９１とを備えている。燃料電池用セル１の構成については後で詳しく説明する。
【００７８】
セパレータ９０Ｕは、金属製であって凹凸を有する矩形薄板状を呈している。セパレータ９０Ｕには、当該凹凸形状により、ガス流路９００Ｕが区画されている。セパレータ９０Ｕは、任意の燃料電池用セル１の上方（詳しくは後述するガス拡散層４Ｕの上方）に配置されている。
【００７９】
同様に、セパレータ９０Ｄは、金属製であって凹凸を有する矩形薄板状を呈している。セパレータ９０Ｄには、当該凹凸形状により、ガス流路９００Ｄが区画されている。セパレータ９０Ｄは、任意の燃料電池用セル１の下方（詳しくは後述するガス拡散層４Ｄの下方）に配置されている。すなわち、任意の燃料電池用セル１は、一対のセパレータ９０Ｕ、９０Ｄにより、上下方向から挟持されている。「セパレータ９０Ｕ−燃料電池用セル１−セパレータ９０Ｄ」の単位構造は、オレフィン系熱可塑性樹脂製の接着部材９１を介して、上下方向に多数積層されている。
【００８０】
積層体の積層方向両端には、一対のエンドプレートが配置されている。一対のエンドプレートにより、積層体は、積層方向両側から締結されている。また、燃料電池１０は、セパレータ９０Ｕ、９０Ｄ、燃料電池用セル１を積層方向に貫通するマニホールド孔９２Ｌ、９２Ｒを有している。
【００８１】
［燃料電池用セル］
次に、本実施形態の燃料電池用セル１の構成について説明する。図３（ａ）に、本実施形態の燃料電池用セルの上面図を示す。図３（ｂ）に、図３（ａ）のｂ−ｂ断面図を示す。なお、図３に示すのは、燃料電池用セル１の左右方向中心面Ｆ１から右半分の部分である。燃料電池用セル１は、左右方向中心面Ｆ１を挟んで、左右対称である。図４に、図３（ｂ）の枠ＩＶ内の拡大図を示す。
【００８２】
図３、図４に示すように、本実施形態の燃料電池用セル１は、ＭＥＡ２と、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと、一対のガス拡散層４Ｕ、４Ｄと、ガスケット５と、第一架橋接着部材６と、を備えている。
【００８３】
ＭＥＡ２は、電解質膜２０と、一対の電極（図略）と、を備えている。電解質膜２０は、イオン交換膜である。電解質膜２０は、フッ素系樹脂により形成されており、矩形薄膜状を呈している。電解質膜２０は、プロトン伝導性を有している。
【００８４】
一対の電極は、白金製であって、電解質膜２０の上下面に塗布されている。ただし、一対の電極は、電解質膜２０の外縁部２００の上下面には塗布されていない。電極の塗布方法を簡単に説明する。まず、白金を担持したカーボン粉を、適当な有機溶剤に分散させる。次いで、カーボン粉が分散された当該有機溶剤に、電解質溶液を適量添加して、ペーストを調製する。それから、当該ペーストを電解質膜２０の上下面に、スクリーン印刷する。このようにして、一対の電極を、電解質膜２０の上下面に塗布する。
【００８５】
一対のガス拡散層４Ｕ、４Ｄは、各々、炭素繊維が織られて形成されたカーボンクロス製である。一対のガス拡散層４Ｕ、４Ｄは、各々、矩形シート状を呈している。ガス拡散層４Ｕは、ＭＥＡ２の上方に配置されている。ガス拡散層４Ｄは、ＭＥＡ２の下方に配置されている。
【００８６】
一対のフレーム３Ｕ、３Ｄは、各々、オレフィン又はエステル系の樹脂製であって、矩形枠状を呈している。フレーム３Ｕの枠内縁部３０Ｕと、フレーム３Ｄの枠内縁部３０Ｄと、の間には、後述する第一架橋接着部材６を介して、電解質膜２０の外縁部２００が、間接的に挟持されている。フレーム３Ｕの枠内側には、ガス拡散層４Ｕが配置されている。フレーム３Ｕの枠内縁部３０Ｕと、ガス拡散層４Ｕの外縁部４０Ｕと、の間には、隙間ＣＵが区画されている。
【００８７】
同様に、フレーム３Ｄの枠内側には、ガス拡散層４Ｄが配置されている。フレーム３Ｄの枠内縁部３０Ｄと、ガス拡散層４Ｄの外縁部４０Ｄと、の間には、隙間ＣＤが区画されている。フレーム３Ｕの外縁部３１Ｕと、フレーム３Ｄの外縁部３１Ｄとは、オレフィン系熱可塑性樹脂製の接着部材３２を介して、連結されている。
【００８８】
ガスケット５は、シリコーンゴム製であって、矩形枠状を呈している。ガスケット５は、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄを覆うように配置されている。また、ガスケット５は、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄ枠内側にも延在している。前記隙間ＣＵ、ＣＤには、各々、ガスケット５が充填されている。ガスケット５には、リブ５０Ｕ（図３（ａ）においては、説明の便宜上、ハッチングを施している。）、５０Ｄと保持枠部５１Ｕ、５１Ｄとが一体的に形成されている。リブ５０Ｕ、５０Ｄは、マニホールド孔９２Ｒなどの孔の周囲に配置されている。リブ５０Ｕは、フレーム３Ｕの上方に配置されている。言い換えると、リブ５０Ｕは、フレーム３Ｕにより、下方から支持されている。また、リブ５０Ｄは、フレーム３Ｄの下方に配置されている。言い換えると、リブ５０Ｄは、フレーム３Ｄにより、上方から支持されている。前出図２に示すように、リブ５０Ｕはセパレータ９０Ｕの下面に、リブ５０Ｄはセパレータ９０Ｄの上面に、それぞれ弾接している。図３、図４に戻って、保持枠部５１Ｕは、ガス拡散層４Ｕの外縁部４０Ｕの上方に配置されている。また、保持枠部５１Ｄは、ガス拡散層４Ｄの外縁部４０Ｄの下方に配置されている。すなわち、これら一対の保持枠部５１Ｕ、５１Ｄにより、ガス拡散層４Ｕ、４Ｄは、上下方向から保持されている。
【００８９】
第一架橋接着部材６は、電解質膜２０の外縁部２００と、一対のガス拡散層４Ｕ、４Ｄとの間に介装されている。また、第一架橋接着部材６は、電解質膜２０の外縁部２００と、ガスケット５との間に介装されている。また、第一架橋接着部材６は、電解質膜２０の外縁部２００と、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと、の間に介装されている。
【００９０】
具体的には、第一架橋接着部材６は、一対のシート部材６Ｕ、６Ｄを備えている。一対のシート部材６Ｕ、６Ｄは、各々、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）製であって、薄膜状を呈している。シート部材６Ｕは、電解質膜２０の外縁部２００上面を縁取るように、矩形枠状に配置されている。また、シート部材６Ｄは、電解質膜２０の外縁部２００下面を縁取るように、矩形枠状に配置されている。
【００９１】
また、第一架橋接着部材６は、膜収容部６０と、第一介在部６１と、を備えている。これら膜収容部６０および第一介在部６１は、一対のシート部材６Ｕ、６Ｄにより、形成されている。
【００９２】
膜収容部６０は、面展開方向（燃料電池用セル１の積層方向に対して略垂直に展開する面方向）内側（図４では左側）に開口する袋状を呈している。シート部材６Ｕのうち膜収容部６０の上壁を形成する部分は、面展開方向内側から外側に向かって（図４では左側から右側に向かって）、電解質膜２０の外縁部２００とガス拡散層４Ｕの外縁部４０Ｕとの間、および外縁部２００とガスケット５との間、および外縁部２００とフレーム３Ｕの枠内縁部３０Ｕとの間、にそれぞれ介装されている。言い換えると、シート部材６Ｕは、電解質膜２０の外縁部２００、ガス拡散層４Ｕの外縁部４０Ｕ、ガスケット５、フレーム３Ｕの枠内縁部３０Ｕ、に架橋接着されている。シート部材６Ｕのうち、電解質膜２０の外縁部２００とガス拡散層４Ｕの外縁部４０Ｕとの間に介在する部分が、第二介在部６００Ｕである。
【００９３】
同様に、シート部材６Ｄのうち膜収容部６０の下壁を形成する部分は、面展開方向内側から外側に向かって、電解質膜２０の外縁部２００とガス拡散層４Ｄの外縁部４０Ｄとの間、および外縁部２００とガスケット５との間、および外縁部２００とフレーム３Ｄの枠内縁部３０Ｄとの間、にそれぞれ介装されている。言い換えると、シート部材６Ｄは、電解質膜２０の外縁部２００、ガス拡散層４Ｄの外縁部４０Ｄ、ガスケット５、フレーム３Ｄの枠内縁部３０Ｄ、に架橋接着されている。シート部材６Ｄのうち、電解質膜２０の外縁部２００とガス拡散層４Ｄの外縁部４０Ｄとの間に介在する部分が、第二介在部６００Ｄである。
【００９４】
第一介在部６１は、膜収容部６０の面展開方向外側に配置されている。第一介在部６１は、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄ間に介在している。シート部材６Ｕ、６Ｄのうち第一介在部６１を形成する部分は、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄに架橋接着されている。また、シート部材６Ｕ、６Ｄのうち第一介在部６１を形成する部分同士は、互いに架橋接着されている。このため、膜収容部６０は、面展開方向外側から封止されている。
【００９５】
［燃料電池用セルの製造方法］
次に、本実施形態の燃料電池用セル１の製造方法について説明する。本実施形態の燃料電池用セル１の製造方法は、サブアセンブリ配置工程と、一体化工程と、を有している。図５に、本実施形態の燃料電池用セルの製造方法のサブアセンブリ配置工程前段の模式図を示す。図６に、同工程後段の模式図を示す。図７に、本実施形態の燃料電池用セルの製造方法の一体化工程の模式図を示す。なお、図５以降の図は、いずれも、燃料電池用セル１における、図４の枠ＩＶ内に対応する部位を示している。
【００９６】
サブアセンブリ配置工程においては、図５に示すように、まず、サブアセンブリＳＡを金型９３のキャビティＣ１内に配置する。サブアセンブリＳＡは、ＭＥＡ２と、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと、ガス拡散層４Ｕ、４Ｄと、第一架橋接着部材６と、接着部材３２と、を備えている。なお、第一架橋接着部材６を構成するシート部材６Ｕ、６Ｄは、未架橋状態である。
【００９７】
キャビティＣ１は、前出図４のガスケット５に対応する形状を呈している。すなわち、金型９３の上型９３Ｕの型面９３０Ｕには、前出図４のリブ５０Ｕに対応するリブ用凹部９３１Ｕが凹設されている。また、型面９３０Ｕには、前出図４の保持枠部５１Ｕに対応する保持枠部用凹部９３２Ｕが凹設されている。また、型面９３０Ｕには、前出図４のマニホールド孔９２Ｒに対応するマニホールド孔用凸部９３３Ｕが突設されている。
【００９８】
同様に、金型９３の下型９３Ｄの型面９３０Ｄには、前出図４のリブ５０Ｄに対応するリブ用凹部９３１Ｄが凹設されている。また、型面９３０Ｄには、前出図４の保持枠部５１Ｄに対応する保持枠部用凹部９３２Ｄが凹設されている。また、型面９３０Ｄには、前出図４のマニホールド孔９２Ｒに対応するマニホールド孔用凸部９３３Ｄが突設されている。
【００９９】
同工程では、サブアセンブリＳＡの配置に続いて、金型９３の型締めを行う。図６に示すように、型締めにより、上型９３Ｕのマニホールド孔用凸部９３３Ｕと、下型９３Ｄのマニホールド孔用凸部９３３Ｄと、が突き当たる。また、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄにより、接着部材３２が上下方向から挟持される。同様に、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄにより、シート部材６Ｕ、６Ｄが上下方向から挟持される。一対のシート部材６Ｕ、６Ｄの間の、面展開方向内側部分には、電解質膜２０の外縁部２００が介装されている。このため、シート部材６Ｕ、６Ｄを介して、電解質膜２０の外縁部２００も、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄにより上下方向から挟持されることになる。このように、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄに挟持されることにより、第一架橋接着部材６に、膜収容部６０と第一介在部６１とが形成される。
【０１００】
なお、電解質膜２０の外縁部２００の上面の隙間ＣＵ部分にはキャビティ表出部２０１Ｕが、外縁部２００の下面の隙間ＣＤ部分にはキャビティ表出部２０１Ｄが、それぞれ発現する。しかしながら、これらキャビティ表出部２０１Ｕ、２０１Ｄは、膜収容部６０に収容されている。このため、キャビティ表出部２０１Ｕ、２０１Ｄは、キャビティＣ１内に表出しない。
【０１０１】
また、ガス拡散層４Ｕ上面は、上型９３Ｕの型面９３０Ｕにより、上方から押圧される。同様に、ガス拡散層４Ｄ下面は、下型９３Ｄの型面９３０Ｄにより、下方から押圧される。このため、第二介在部６００Ｕは、電解質膜２０の外縁部２００とガス拡散層４Ｕの外縁部４０Ｕとにより、上下方向から挟持される。同様に、第二介在部６００Ｄは、電解質膜２０の外縁部２００とガス拡散層４Ｄの外縁部４０Ｄとにより、上下方向から挟持される。
【０１０２】
一体化工程においては、図７に示すように、まず、所定の温度に加熱された金型９３のキャビティＣ１内に、液体状態のガスケット原料Ｌ１を流し込む。ガスケット原料Ｌ１は、キャビティＣ１内に行き渡る。また、接着部材３２は軟化する。また、シート部材６Ｕ、６Ｄは架橋反応を起こす。
【０１０３】
同工程では、続いて、金型９３を冷却する。金型９３を冷却すると、ガスケット原料Ｌ１が硬化し、前出図４に示すガスケット５が一体的に形成される。また、接着部材３２が硬化し、フレーム３Ｕの外縁部３１Ｕと、接着部材３２と、フレーム３Ｄの外縁部３１Ｄと、が堅固に接着される。また、シート部材６Ｕと電解質膜２０の外縁部２００、シート部材６Ｕとガス拡散層４Ｕの外縁部４０Ｕ、シート部材６Ｕと隙間ＣＵに充填されるガスケット原料Ｌ１、シート部材６Ｕとフレーム３Ｕ、シート部材６Ｄと電解質膜２０の外縁部２００、シート部材６Ｄとガス拡散層４Ｄの外縁部４０Ｄ、シート部材６Ｄと隙間ＣＤに充填されるガスケット原料Ｌ１、シート部材６Ｄとフレーム３Ｄ、シート部材６Ｄとシート部材６Ｕが、各々、堅固に架橋接着される。このようにして、前出図４に示す本実施形態の燃料電池用セル１を製造する。
【０１０４】
［作用効果］
次に、本実施形態の燃料電池用セル１および燃料電池１０および燃料電池用セル１の製造方法の作用効果について説明する。本実施形態の燃料電池用セル１によると、電解質膜２０の外縁部２００は、第一架橋接着部材６の膜収容部６０に、収容されている。このため、電解質膜２０の外縁部２００の端面を介して、電解質膜２０から分解したフッ化物やスルホン酸などの生成物が外部にリークするのを、抑制することができる。また、電解質膜２０の外縁部２００は、第一架橋接着部材６に架橋接着されている。このため、電解質膜２０の外縁部２００が、第一架橋接着部材６の膜収容部６０から脱落しにくい。このように、本実施形態の燃料電池用セル１は、電解質膜２０の外縁部２００と第一架橋接着部材６との間のシール性、接着性が良好である。
【０１０５】
また、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄ間には、第一架橋接着部材６の第一介在部６１が配置されている。並びに、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄは、第一架橋接着部材６に架橋接着されている。このため、本実施形態の燃料電池用セル１は、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと第一架橋接着部材６との間のシール性、接着性が良好である。また、第一介在部６１においては、一対のシート部材６Ｕ、６Ｄが互いに架橋接着されている。このため、第一介在部６１自体のシール性、接着性が良好である。
【０１０６】
また、第一架橋接着部材６はＥＰＤＭ製である。このため、加熱により軟化するおそれがない。したがって、前出特許文献３の燃料電池用セルの環状薄帯の熱可塑性樹脂層のように、熱により、第一架橋接着部材６が軟化して、電解質膜２０の外縁部２００から剥離するおそれが小さい。
【０１０７】
また、第一架橋接着部材６はＥＰＤＭ製であるため、撥水性が高い。したがって、電解質膜２０の外縁部２００と第一架橋接着部材６との間の接着界面、および一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと第一架橋接着部材６との間の接着界面、および一対のシート部材６Ｕ、６Ｄのうち第一介在部６１を構成する部分に、水分が浸入しにくい。
【０１０８】
また、第一架橋接着部材６はＥＰＤＭ製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、電解質膜２０の膨潤、収縮変形に、第一架橋接着部材６は容易に追随することができる。また、電解質膜２０と一対のフレーム３Ｕ、３Ｄとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。この点においても、電解質膜２０の外縁部２００と第一架橋接着部材６との間のシール性、接着性が劣化しにくい。また、本実施形態の燃料電池用セル１によると、第一架橋接着部材６を介して、電解質膜２０すなわちＭＥＡ２と一対のフレーム３Ｕ、３Ｄとを堅固に連結することができる。
【０１０９】
また、本実施形態の燃料電池用セル１によると、電解質膜２０の外縁部２００とガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄとの間に、第二介在部６００Ｕ、６００Ｄが配置されている。このため、第一架橋接着部材６の膜収容部６０と、ガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄと、の間のシール性、接着性が良好である。
【０１１０】
また、第一架橋接着部材６はＥＰＤＭ製であり、加熱により軟化するおそれがない。したがって、熱により、第一架橋接着部材６の膜収容部６０が、ガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄから、剥離するおそれが小さい。
【０１１１】
また、第一架橋接着部材６はＥＰＤＭ製であるため、撥水性が高い。したがって、第一架橋接着部材６の膜収容部６０とガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄとの間の接着界面に、水分が浸入しにくい。
【０１１２】
また、第一架橋接着部材６はＥＰＤＭ製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、第一架橋接着部材６は、電解質膜２０とガス拡散層４Ｕ、４Ｄとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。また、本実施形態の燃料電池用セル１によると、第一架橋接着部材６を介して、電解質膜２０すなわちＭＥＡ２とガス拡散層４Ｕ、４Ｄとを堅固に連結することができる。
【０１１３】
また、本実施形態の燃料電池用セル１によると、ガスケット５は、ガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄを厚さ方向（燃料電池用セル１の積層方向）外側から保持する保持枠部５１Ｕ、５１Ｄを、一体的に備えている。このため、ガス拡散層４Ｕ、４ＤとＭＥＡ２とが分離しにくい。
【０１１４】
また、本実施形態の燃料電池用セル１によると、ガスケット５のリブ５０Ｕ、５０Ｄが、フレーム３Ｕ、３Ｄの厚さ方向外側に配置されている。リブ５０Ｕ、５０Ｄがセパレータ９０Ｕ、９０Ｄに弾接することにより、燃料電池用セル１とセパレータ９０Ｕ、９０Ｄとの間のシール性を確保することができる。
【０１１５】
また、前出図１２に示すように、特許文献１の燃料電池用セル１００のリブ１０２ｄの厚さ方向内側には、電解質膜１０１ａが配置されている。このため、リブ１０２ｄが相手側部材に弾接する際の反力が、電解質膜１０１ａに加わりやすい。また、リブ１０２ｄは、ゴム製であるため、弾性変形しやすい。このため、相手側部材への弾接力が小さくなりやすい。
【０１１６】
これに対して、本実施形態の燃料電池用セル１のリブ５０Ｕ、５０Ｄは、フレーム３Ｕ、３Ｄの厚さ方向外側に配置されている。すなわち、リブ５０Ｕ、５０Ｄは、フレーム３Ｕ、３Ｄにより、厚さ方向内側から支持されている。ここで、フレーム３Ｕ、３Ｄは、ガスケット５よりも剛性が高い。このため、本実施形態の燃料電池用セル１によると、セパレータ９０Ｕ、９０Ｄへの弾接力が小さくなりにくい。また、リブ５０Ｕ、５０Ｄと電解質膜２０の外縁部２００との間には、フレーム３Ｕ、３Ｄが介在している。このため、リブ５０Ｕ、５０Ｄがセパレータ９０Ｕ、９０Ｄに弾接する際の反力が、電解質膜２０の外縁部２００に加わりにくい。
【０１１７】
また、前出図１２に示すように、特許文献１の燃料電池用セル１００のリブ１０２ｄが相手側部材に弾接すると、リブ１０２ｄは、厚さ方向に圧縮変形する。並びに、リブ１０２ｄは、面展開方向隙間Ｃ１０１を押し広げるように、面展開方向に伸張変形する。ここで、リブ１０２ｄの面展開方向内側には、電極１０１ｂが接着されている。一方、リブ１０２ｄの面展開方向外側には、弾性層１０２ａおよび形状保持層１０２ｂが接着されている。このため、リブ１０２ｄが変形すると、リブ１０２ｄと電極１０１ｂ、またはリブ１０２ｄと弾性層１０２ａおよび形状保持層１０２ｂ、が剥離するおそれがある。
【０１１８】
これに対して、本実施形態の燃料電池用セル１のリブ５０Ｕ、５０Ｄは、ガスケット５成形時にガスケット５と一体的に形成される（前出図７参照）。このため、リブ５０Ｕ、５０Ｄが変形しても、リブ５０Ｕ、５０Ｄがガスケット５から脱落するおそれが小さい。
【０１１９】
また、本実施形態の燃料電池用セル１によると、ＭＥＡ２と、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと、一対のガス拡散層４Ｕ、４Ｄと、ガスケット５と、第一架橋接着部材６と、が一体化されている。このため、本実施形態の燃料電池１０は、組付が容易である。また、組付誤差が小さい。
【０１２０】
また、本実施形態の燃料電池用セル１の製造方法によると、電解質膜２０の外縁部２００と第一架橋接着部材６との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セル１を、サブアセンブリＳＡをキャビティＣ１内に配置し（サブアセンブリ配置工程）、ガスケット原料Ｌ１をキャビティＣ１内に流し込みながら加熱する（一体化工程）という単純な手順により、容易に製造することができる。
【０１２１】
また、本実施形態の燃料電池用セル１の製造方法によると、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと第一架橋接着部材６との間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セル１を、容易に製造することができる。また、本実施形態の燃料電池用セル１の製造方法によると、第一架橋接着部材６を介して、電解質膜２０すなわちＭＥＡ２と一対のフレーム３Ｕ、３Ｄとを堅固に連結することができる。
【０１２２】
また、本実施形態の燃料電池用セル１の製造方法によると、第二介在部６００Ｕ、６００Ｄを配置し、架橋させることにより、第一架橋接着部材６の膜収容部６０とガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄとの間のシール性、接着性が良好な燃料電池用セル１を容易に製造することができる。また、本実施形態の燃料電池用セル１の製造方法によると、第一架橋接着部材６を介して、電解質膜２０すなわちＭＥＡ２とガス拡散層４Ｕ、４Ｄとを堅固に連結することができる。
【０１２３】
また、本実施形態の燃料電池用セル１の製造方法によると、サブアセンブリ配置工程において、第一架橋接着部材６が電解質膜２０のキャビティ表出部２０１Ｕ、２０１Ｄを覆っている（前出図６参照）。このため、一体化工程において、ガスケット原料Ｌ１の流れがキャビティ表出部２０１Ｕ、２０１Ｄを直接的に押圧するおそれがない。また、第一架橋接着部材６は弾性体である。このため、第一架橋接着部材６を介して、ガスケット原料Ｌ１の流れがキャビティ表出部２０１Ｕ、２０１Ｄを間接的に押圧し電解質膜２０が変形しても、第一架橋接着部材６の弾性復元力により、電解質膜２０を所定形状に復動させることができる。また、ガスケット原料Ｌ１の流れにより、電解質膜２０が、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄ間から脱落するおそれが小さい。
【０１２４】
＜第二実施形態＞
本実施形態の燃料電池用セルと第一実施形態の燃料電池用セルとの相違点は、ガスケットの体積が小さい点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【０１２５】
図８に、本実施形態の燃料電池用セルの厚さ方向部分断面図を示す。なお、図４と対応する部位については、同じ符号で示す。図８に示すように、ガスケット５Ｕ、５Ｄは、一体物ではなく、互いに独立している。ガスケット５Ｕは、フレーム３Ｕの上面に配置されている。ガスケット５Ｕは、リブ５０Ｕと根本部５２Ｕとからなる。根本部５２Ｕは、フレーム３Ｕ上面に固定されている。リブ５０Ｕは、根本部５２Ｕから上方に突設されている。同様に、ガスケット５Ｄは、フレーム３Ｄの下面に配置されている。ガスケット５Ｄは、リブ５０Ｄと根本部５２Ｄとからなる。根本部５２Ｄは、フレーム３Ｄ下面に固定されている。リブ５０Ｄは、根本部５２Ｄから下方に突設されている。
【０１２６】
隙間ＣＵ、ＣＤには、ガスケット５Ｕ、５Ｄが充填されていない。しかしながら、電解質膜２０の外縁部２００上面の表出部２０２Ｕは、シート部材６Ｕにより覆われている。このため、表出部２０２Ｕは、隙間ＣＵから、シート部材６Ｕの外部に表出していない。同様に、電解質膜２０の外縁部２００下面の表出部２０２Ｄは、シート部材６Ｄにより覆われている。このため、表出部２０２Ｄは、隙間ＣＤから、シート部材６Ｄの外部に表出していない。
【０１２７】
図９に、本実施形態の燃料電池用セルの製造方法の一体化工程の模式図を示す。なお、図７と対応する部位については、同じ符号で示す。図９に示すように、金型９３には、上方のキャビティＣ２Ｕと下方のキャビティＣ２Ｄとが、別個独立して配置されている。キャビティＣ２Ｕは、前出図８のガスケット５Ｕに対応する形状を呈している。並びに、キャビティＣ２Ｄは、前出図８のガスケット５Ｄに対応する形状を呈している。一体化工程において、キャビティＣ２Ｕ、Ｃ２Ｄにガスケット原料Ｌ１を流し込むことにより、前出図８のガスケット５Ｕ、５Ｄが形成される。
【０１２８】
本実施形態の燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法は、構成が共通する部分については、第一実施形態の燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法と同様の作用効果を有する。
【０１２９】
また、第一架橋接着部材６はＥＰＤＭ製であるため、撥水性が高い。したがって、電解質膜２０の外縁部２００と第一架橋接着部材６との間の接着界面、および一対のフレーム３Ｕ、３Ｄと第一架橋接着部材６との間の接着界面、一対のガス拡散層４Ｕ、４Ｄと第一架橋接着部材６との接着界面に、水分が浸入しにくい。このため、本実施形態の燃料電池用セルのように、敢えてガスケット５Ｕ、５Ｄで隙間ＣＵ、ＣＤを封止しなくても、電解質膜２０が水分により劣化するおそれが小さい。隙間ＣＵ、ＣＤを封止しなくてよいため、本実施形態の燃料電池用セルの製造方法によると、ガスケット原料Ｌ１の使用量を削減することができる。したがって、燃料電池用セルの製造コストを削減することができる。
【０１３０】
また、本実施形態の燃料電池用セルによると、電解質膜２０の表出部２０２Ｕ、２０２Ｄが第一架橋接着部材６により覆われている。このため、表出部２０２Ｕ、２０２Ｄを介して、電解質膜２０から分解したフッ化物やスルホン酸などの生成物が外部にリークするのを、抑制することができる。
【０１３１】
＜第三実施形態＞
本実施形態の燃料電池用セルと第一実施形態の燃料電池用セルとの相違点は、ガスケットの体積が小さい点である。また、フレームとガスケットとの間に、第二架橋接着部材が配置されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【０１３２】
図１０に、本実施形態の燃料電池用セルの厚さ方向部分断面図を示す。なお、図４と対応する部位については、同じ符号で示す。図１０に示すように、フレーム３Ｕの下面にはシート部材６Ｕが、フレーム３Ｕの上面には第二架橋接着部材７Ｕが、それぞれ架橋接着されている。第二架橋接着部材７Ｕは、ＥＰＤＭ製であって、フレーム３Ｕ上面全体に配置されている。並びに、フレーム３Ｄの上面にはシート部材６Ｄが、フレーム３Ｄの下面には第二架橋接着部材７Ｄが、それぞれ配置されている。第二架橋接着部材７Ｄは、ＥＰＤＭ製であって、フレーム３Ｄ下面全体に配置されている。
【０１３３】
膜収容部６０は、第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄを備えている。第三介在部６０１Ｕは、電解質膜２０の外縁部２００とフレーム３Ｕの枠内縁部３０Ｕとの間に、介在している。また、第三介在部６０１Ｄは、電解質膜２０の外縁部２００とフレーム３Ｄの枠内縁部３０Ｄとの間に、介在している。
【０１３４】
電解質膜２０の外縁部２００と、フレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄと、ガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄと、は、厚さ方向に積層されている。このうち、電解質膜２０の外縁部２００と、フレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄと、の間には、上記第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄが介在している。また、フレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄと、ガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄと、の間には、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄの枠内縁部が介在している。
【０１３５】
ガスケット５Ｕ、５Ｄは、第二実施形態同様に、一体物ではなく、互いに独立している。ガスケット５Ｕは、第二架橋接着部材７Ｕ上面に配置されている。ガスケット５Ｕは、リブ５０Ｕと根本部５２Ｕとからなる。根本部５２Ｕは、第二架橋接着部材７Ｕ上面に架橋接着されている。リブ５０Ｕは、根本部５２Ｕから上方に突設されている。
【０１３６】
同様に、ガスケット５Ｄは、第二架橋接着部材７Ｄ下面に配置されている。ガスケット５Ｄは、リブ５０Ｄと根本部５２Ｄとからなる。根本部５２Ｄは、第二架橋接着部材７Ｄ下面に架橋接着されている。リブ５０Ｄは、根本部５２Ｄから下方に突設されている。
【０１３７】
図１１に、本実施形態の燃料電池用セルの製造方法の一体化工程の模式図を示す。なお、図７と対応する部位については、同じ符号で示す。図１１に示すように、金型９３には、上方のキャビティＣ２Ｕと下方のキャビティＣ２Ｄとが、別個独立して配置されている。キャビティＣ２Ｕは、前出図１０のガスケット５Ｕに対応する形状を呈している。並びに、キャビティＣ２Ｄは、前出図１０のガスケット５Ｄに対応する形状を呈している。一体化工程において、キャビティＣ２Ｕ、Ｃ２Ｄにガスケット原料Ｌ１を流し込むことにより、前出図１０のガスケット５Ｕ、５Ｄが形成される。また、第一架橋接着部材６、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄが、架橋反応を起こす。
【０１３８】
本実施形態の燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法は、構成が共通する部分については、第一実施形態の燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法と同様の作用効果を有する。
【０１３９】
本実施形態の燃料電池用セルによると、ガスケット５Ｕ、５Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとが架橋接着されている。並びに、フレーム３Ｕ、３Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとが架橋接着されている。このため、ガスケット５Ｕ、５Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間、およびフレーム３Ｕ、３Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間のシール性、接着性が良好である。また、第二架橋接着部材７Ｕ、７ＤはＥＰＤＭ製であるため、撥水性が高い。したがって、ガスケット５Ｕ、５Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間の接着界面、およびフレーム３Ｕ、３Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間の接着界面に、水分が浸入しにくい。すなわち、ガスケット５Ｕ、５Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間、およびフレーム３Ｕ、３Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間のシール性、接着性が劣化しにくい。
【０１４０】
また、第二架橋接着部材７Ｕ、７ＤはＥＰＤＭ製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、ガスケット５Ｕ、５Ｄとフレーム３Ｕ、３Ｄとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。この点においても、ガスケット５Ｕ、５Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間、およびフレーム３Ｕ、３Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間のシール性、接着性が劣化しにくい。また、本実施形態の燃料電池用セルによると、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄを介して、ガスケット５Ｕ、５Ｄとフレーム３Ｕ、３Ｄとを堅固に連結することができる。
【０１４１】
また、本実施形態の燃料電池用セルによると、厚さ方向に、電解質膜２０の外縁部２００と、フレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄと、ガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄと、が積層されている。
【０１４２】
電解質膜２０の外縁部２００とフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄとの間には、第一架橋接着部材６の膜収容部６０の第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄが介在している。第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄは、これら電解質膜２０の外縁部２００およびフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄと、架橋接着されている。このため、第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄと電解質膜２０の外縁部２００との間のシール性、接着性が良好である。並びに、第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄとフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄとの間のシール性、接着性が良好である。
【０１４３】
フレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄとガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄとの間には、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄが介在している。第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄは、これらフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄおよびガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄと、架橋接着されている。このため、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄとの間のシール性、接着性が良好である。並びに、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄとの間のシール性、接着性が良好である。
【０１４４】
また、第三介在部６０１Ｕ、６０１ＤはＥＰＤＭ製である。このため、熱により、第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄが電解質膜２０の外縁部２００およびフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄから、剥離するおそれが小さい。
【０１４５】
また、第三介在部６０１Ｕ、６０１ＤはＥＰＤＭ製であるため、撥水性が高い。したがって、電解質膜２０の外縁部２００と第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄとの間の接着界面、およびフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄと第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄとの間の接着界面に、水分が浸入しにくい。
【０１４６】
また、第三介在部６０１Ｕ、６０１ＤはＥＰＤＭ製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、電解質膜２０とフレーム３Ｕ、３Ｄとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。また、第三介在部６０１Ｕ、６０１Ｄを介して、電解質膜２０とフレーム３Ｕ、３Ｄとを堅固に連結することができる。
【０１４７】
また、第二架橋接着部材７Ｕ、７ＤはＥＰＤＭ製である。このため、熱により、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄがフレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄおよびガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄから、剥離するおそれが小さい。
【０１４８】
また、第二架橋接着部材７Ｕ、７ＤはＥＰＤＭ製であるため、撥水性が高い。したがって、フレーム３Ｕ、３Ｄの枠内縁部３０Ｕ、３０Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間の接着界面、およびガス拡散層４Ｕ、４Ｄの外縁部４０Ｕ、４０Ｄと第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄとの間の接着界面に、水分が浸入しにくい。
【０１４９】
また、第二架橋接着部材７Ｕ、７ＤはＥＰＤＭ製であるため、弾性変形領域が広い。したがって、フレーム３Ｕ、３Ｄとガス拡散層４Ｕ、４Ｄとの間の変形量の較差を、容易に吸収することができる。また、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄを介して、フレーム３Ｕ、３Ｄとガス拡散層４Ｕ、４Ｄとを堅固に連結することができる。
【０１５０】
＜その他＞
以上、本発明の燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【０１５１】
例えば、電解質膜２０の外縁部２００は、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄ間に挟持されていなくてもよい。すなわち、一対のフレーム３Ｕ、３Ｄ間には、第一介在部６１だけが挟持されていてもよい。こうすると、電解質膜２０の外縁部２００に燃料電池１０の締結力が伝わりにくい。このため、電解質膜２０の外縁部２００が劣化しにくい。
【０１５２】
また、第一架橋接着部材６、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄの配置方法も特に限定しない。例えば、液状のゴムを塗布、あるいはスプレーすることにより、第一架橋接着部材６、第二架橋接着部材７Ｕ、７Ｄを配置してもよい。
【０１５３】
一対のフレーム３Ｕ、３Ｄの材質は特に限定しない。ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ガラス基材含有エポキシ樹脂など、各種樹脂（熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂）を用いることができる。好ましくは、耐熱性、耐薬品性に優れた材質である方がよい。
【０１５４】
ガスケット５Ｕ、５Ｄの材質も特に限定しない。シリコーンゴムの他、フッ素系ゴム、エチレンプロピレンゴム、熱可塑性エラストマ、熱硬化型シリコーン系樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。
【０１５５】
セパレータ９０Ｕ、９０Ｄの材質も特に限定しない。金属の他、カーボン（好ましくはガス不透過性の緻密質カーボン）などを用いることができる。電解質膜２０の材質も特に限定しない。フッ素系樹脂の他、炭化水素（ＨＣ）系材料などを用いることができる。ガス拡散層４Ｕ、４Ｄの材質、形状も特に限定しない。織布状の他、ペーパー状であってもよい。電極の材質も特に限定しない。白金の他、白金と、ルテニウム、ニッケル、コバルト、インジウム、鉄、クロム、マンガン等と、の合金を用いることができる。
【０１５６】
＜架橋接着部材の材質〜その１＞
以下、本発明の燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法に用いられる第一架橋接着部材および第二架橋接着部材の材質について詳しく説明する。第一架橋接着部材および第二架橋接着部材のうち、少なくとも一方の架橋接着部材を、以下の（Ａ）〜（Ｄ）を含むゴム組成物の架橋物製つまりゴム製としてもよい。
（Ａ）エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴムから選ばれる一種以上のゴム成分。
（Ｂ）１時間半減期温度が１３０℃以下の有機過酸化物から選ばれる架橋剤。
（Ｃ）架橋助剤。
（Ｄ）レゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物と、シランカップリング剤と、の少なくとも一方からなる接着成分。
【０１５７】
以下、「第一架橋接着部材および第二架橋接着部材のうち少なくとも一方の架橋接着部材」を、単に「架橋接着部材」と略称する。
【０１５８】
［ゴム成分（Ａ）］
まず、ゴム成分（Ａ）について説明する。架橋接着部材のゴム成分として、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）から選ばれる一種以上を用いてもよい。また、これらのゴム成分は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。これらのゴム成分は、気体透過性が低い。このため、これらのゴム成分を用いると、シール性が向上する。
【０１５９】
［架橋剤（Ｂ）］
次に、架橋剤（Ｂ）について説明する。架橋剤として、１時間半減期温度が１３０℃以下の有機過酸化物を用いてもよい。ここで「半減期」とは、有機過酸化物の濃度が初期値の半分になるまでの時間である。よって、「半減期温度」は、有機過酸化物の分解温度を示す指標となる。上記「１時間半減期温度」は、半減期が１時間となる温度である。つまり、１時間半減期温度が低いほど、低温で分解しやすい。１時間半減期温度が１３０℃以下の有機過酸化物を用いることにより、架橋をより低温（具体的には１３０℃以下）で、かつ短時間で行うことができる。したがって、電解質膜の近傍においても、架橋接着部材を使用することができる。また、上記（Ｂ）の架橋剤によると、架橋の際、白金触媒は不要である。加えて、不純物、汚れ等により硬化不良をおこしにくい。このため、架橋接着部材は、作業環境の影響を受けにくく、取扱いが容易である。
【０１６０】
上記（Ｂ）の有機過酸化物としては、パーオキシケタール、パーオキシエステル、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート等が挙げられる。なかでも、１３０℃程度の温度で架橋しやすく、架橋剤を加えて混練したゴム組成物の取扱性にも優れるという理由から、１時間半減期温度が１００℃以上のパーオキシケタールおよびパーオキシエステルの少なくとも一種を採用することが望ましい。特に、１時間半減期温度が１１０℃以上のものが好適である。
【０１６１】
パーオキシケタールとしては、例えば、ｎ−ブチル４，４−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、２，２−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、２，２−ジ（４，４−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキシル）プロパン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサン等が挙げられる。また、パーオキシエステルとしては、例えば、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシマレイン酸、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート等が挙げられる。これらのうち、架橋剤の保管が容易であるという理由から、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシアセテートが好適である。
【０１６２】
架橋反応を充分に進行させるため、架橋剤の配合量は、上記ゴム成分（Ａ）の１００重量部に対して１重量部以上とすることが望ましい。また、調製したゴム組成物の保管安定性を考慮して、５重量部以下とすることが望ましい。
【０１６３】
［架橋助剤（Ｃ）］
次に、架橋助剤（Ｃ）について説明する。架橋助剤（Ｃ）は、上記架橋剤（Ｂ）の種類に応じて適宜選択すればよい。架橋助剤としては、例えば、マレイミド化合物、トリアリルシアヌレート（ＴＡＣ）、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）、トリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＭＰＴ）等が挙げられる。なかでも、架橋速度がより速くなるという理由から、マレイミド化合物を用いることが望ましい。この場合、架橋反応を充分に進行させるため、架橋助剤の配合量は、上記ゴム成分（Ａ）の１００重量部に対して０．１重量部以上とすることが望ましい。一方、架橋助剤の配合量が多く架橋速度が速くなり過ぎると、接着力の低下を招くため、架橋助剤の配合量は、３重量部以下とすることが望ましい。
【０１６４】
［接着成分（Ｄ）］
次に、接着成分（Ｄ）について説明する。例えば、接着成分としてレゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物を含む場合には、メラミン系化合物がメチレン供与体となり、レゾルシノール系化合物がメチレン授与体となる。架橋時に、メチレン基の供与により、レゾルシノール系化合物と、ゴム成分および相手側部材と、の間に化学結合が形成されて、ゴム成分と相手側部材とが接着される。また、接着成分としてシランカップリング剤を含む場合には、シランカップリング剤を介して、ゴム成分と相手側部材との間に化学結合が形成されて、両者が接着される。
【０１６５】
これら接着成分による接着力は高く、燃料電池の作動環境においても、接着力は低下しにくい。したがって、燃料電池を長期間作動させた場合でも、良好なシール性が確保される。これにより、燃料電池の作動信頼性を向上させることができる。
【０１６６】
接着成分（Ｄ）は、レゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物と、シランカップリング剤と、の少なくとも一方からなる。すなわち、接着成分としては、レゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物だけでもよく、シランカップリング剤だけでもよい。レゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物と、シランカップリング剤と、の両方を含む場合には、接着力がより向上する。
【０１６７】
レゾルシノール系化合物としては、例えば、レゾルシン、変性レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン・ホルムアルデヒド（ＲＦ）樹脂等が挙げられる。これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。なかでも、低揮発性、低吸湿性、ゴムとの相溶性が優れるという点で、変性レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂が好適である。変性レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂としては、例えば、次の一般式（１）〜（３）で表されるものが挙げられる。特に一般式（１）で表されるものが好適である。
【化１】
【化２】
【化３】
【０１６８】
所望の接着力を得るため、レゾルシノール系化合物の配合量は、上記ゴム成分（Ａ）の１００重量部に対して、０．１重量部以上とすることが望ましい。０．５重量部以上とするとより好適である。また、過剰な配合はゴムの物性低下を招くため、レゾルシノール系化合物の配合量は１０重量部以下とすることが望ましい。５重量部以下とするとより好適である。
【０１６９】
メラミン系化合物としては、例えば、ホルムアルデヒド・メラミン重合物のメチル化物、ヘキサメチレンテトラミン等が挙げられる。これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。これらは、架橋の際の加熱下で分解し、ホルムアルデヒドを系に供給する。なかでも、低揮発性、低吸湿性、ゴムとの相溶性が優れるという点で、ホルムアルデヒド・メラミン重合物のメチル化物が好適である。ホルムアルデヒド・メラミン重合物のメチル化物としては、例えば、以下の一般式（４）で表されるものが好適である。特に、一般式（４）中、ｎ＝１の化合物が４３〜４４重量％、ｎ＝２の化合物が２７〜３０重量％、ｎ＝３の化合物が２６〜３０重量％の混合物が好適である。
【化４】
【０１７０】
上記レゾルシノール系化合物とメラミン系化合物との配合比は、重量比で、１：０．５〜１：２の範囲が望ましい。１：０．７７〜１：１．５の範囲がより好適である。レゾルシノール系化合物に対するメラミン系化合物の配合比が０．５未満の場合、ゴムの引張り強さ、伸び等が若干低下する傾向がみられる。反対に、メラミン系化合物の配合比が２を超えると、接着力が飽和する。このため、それ以上の配合は、コストアップにつながる。
【０１７１】
シランカップリング剤は、官能基としてエポキシ基、アミノ基、ビニル基等を有する化合物群の中から、接着性等を考慮して適宜選択すればよい。例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス（２−メトキシエトキシ）シラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシランおよびＮ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。なかでも、エポキシ基を有する化合物群から選ばれる一種以上を用いると、接着力が向上すると共に、燃料電池の作動環境においても、接着力が低下しにくい。具体的には、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等が好適である。
【０１７２】
所望の接着力を得るため、シランカップリング剤の配合量は、上記ゴム成分（Ａ）の１００重量部に対して、０．５重量部以上とすることが望ましい。２重量部以上とするとより好適である。また、過剰な配合はゴムの物性低下を招き、加工性も低下するおそれがある。このため、シランカップリング剤の配合量は１０重量部以下とすることが望ましい。６重量部以下とするとより好適である。
【０１７３】
［添加剤］
次に、添加剤について説明する。架橋接着部材のゴム組成物は、上記（Ａ）〜（Ｄ）の他、通常ゴム用の添加剤として用いられる各種添加剤を含んでいてもよい。例えば、補強剤としてカーボンブラックを含むことが望ましい。カーボンブラックのグレードは、特に限定されるものではなく、ＳＡＦ級、ＩＳＡＦ級、ＨＡＦ級、ＭＡＦ級、ＦＥＦ級、ＧＰＦ級、ＳＲＦ級、ＦＴ級、ＭＴ級等から適宜選択すればよい。所望の耐久性を得るため、カーボンブラックの配合量は、上記ゴム成分（Ａ）の１００重量部に対して３０重量部以上とすることが望ましい。なお、混練のしやすさ、成形加工性等を考慮して、カーボンブラックの配合量は１５０重量部以下とすることが望ましい。
【０１７４】
また、他の添加剤としては、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、粘着付与剤、加工助剤等が挙げられる。軟化剤としては、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリン等の石油系軟化剤、ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、ヤシ油等の脂肪油系軟化剤、トール油、サブ、蜜ロウ、カルナバロウ、ラノリン等のワックス類、リノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ラウリン酸等が挙げらる。軟化剤の配合量は、上記ゴム成分（Ａ）の１００重量部に対して４０重量部程度までとするとよい。また、可塑剤としては、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等の有機酸誘導体、リン酸トリクレジル等のリン酸誘導体が挙げられる。可塑剤の配合量は、軟化剤と同様、上記ゴム成分（Ａ）の１００重量部に対して４０重量部程度までとするとよい。また、老化防止剤としては、フェノール系、イミダゾール系、ワックス等が挙げられ、上記ゴム成分（Ａ）の１００重量部に対して０．５〜１０重量部程度配合するとよい。
【０１７５】
ゴム組成物は、上記（Ａ）〜（Ｄ）および必要に応じて各種添加剤を混合して調製することができる。例えば、架橋剤（Ｂ）、架橋助剤（Ｃ）、接着成分（Ｄ）以外の各材料を予備混合した後、８０〜１４０℃で数分間混練する。混練物を冷却した後、架橋剤（Ｂ）、架橋助剤（Ｃ）、接着成分（Ｄ）を追加して、オープンロール等のロール類を用い、ロール温度４０〜７０℃で５〜３０分間混練して調製することができる。なお、接着成分（Ｄ）は、予備混合の段階で配合しても構わない。
【０１７６】
＜架橋接着部材の材質〜その２＞
架橋接着部材を、以下の（ａ）〜（ｃ）を含むゴム組成物の架橋物製つまりゴム製としてもよい。
（ａ）エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴムから選ばれる一種以上のゴム成分。
（ｂ）１時間半減期温度が１２０℃以下の有機過酸化物から選ばれる架橋剤。
（ｃ）シランカップリング剤。
【０１７７】
［ゴム成分（ａ）］
まず、ゴム成分（ａ）について説明する。架橋接着部材のゴム成分として、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲから選ばれる一種以上を用いてもよい。また、これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。これらのゴム成分は、気体透過性が低い。このため、シール性が向上する。
【０１７８】
［架橋剤（ｂ）］
次に、架橋剤（ｂ）について説明する。架橋剤としては、１時間半減期温度が１２０℃以下の有機過酸化物を用いてもよい。１時間半減期温度が１２０℃以下の有機過酸化物を用いることにより、架橋をより低温（具体的には１２０℃以下）で、かつ短時間で行うことができる。したがって、電解質膜の近傍においても、架橋接着部材を使用することができる。また、上記（ｂ）の架橋剤によると、架橋の際、白金触媒は不要である。加えて、不純物、汚れ等により硬化不良をおこしにくい。このため、架橋接着部材は、作業環境の影響を受けにくく、取扱いが容易である。
【０１７９】
上記（ｂ）の有機過酸化物としては、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、パーオキシジカーボネート等が挙げられる。なかでも、１２０℃程度で架橋しやすいという理由から、１時間半減期温度が９０℃以上のジアシルパーオキサイドを採用することが望ましい。特に、１時間半減期温度が１１０℃未満、さらには１００℃未満のものが好適である。
【０１８０】
ジアシルパーオキサイドとしては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ジ（３−メチルベンゾイル）パーオキサイドとベンゾイル（３−メチルベンゾイル）パーオキサイドとジベンゾイルパーオキサイドとの混合物等が挙げられる。また、パーオキシエステルとしては、例えば、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート等が挙げられる。これらのうち、架橋剤の保管が容易であるという理由から、ジベンゾイルパーオキサイドが好適である。
【０１８１】
架橋反応を充分に進行させるため、架橋剤の配合量は、上記ゴム成分（ａ）の１００重量部に対して０．５重量部以上とすることが望ましい。また、架橋剤を加えて調製したゴム組成物の保管安定性を考慮して、５重量部以下とすることが望ましい。
【０１８２】
［シランカップリング剤］
次に、シランカップリング剤（ｃ）について説明する。シランカップリング剤（ｃ）を含有する架橋接着部材によると、シランカップリング剤を介して、ゴム成分と相手側部材との間に強固な化学結合が形成されて、両者が接着される。両者の接着力は高く、燃料電池の作動環境においても、接着力は低下しにくい。したがって、燃料電池を長期間作動させた場合でも、良好なシール性が確保される。これにより、燃料電池の作動信頼性を向上させることができる。
【０１８３】
シランカップリング剤（ｃ）は、官能基としてエポキシ基、アミノ基、ビニル基等を有する化合物群の中から、接着性等を考慮して適宜選択すればよい。例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス（２−メトキシエトキシ）シラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシランおよびＮ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。なかでも、エポキシ基を有する化合物群から選ばれる一種以上を用いると、接着力が向上すると共に、燃料電池の作動環境においても、接着力が低下しにくい。具体的には、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等が好適である。
【０１８４】
所望の接着力を得るため、シランカップリング剤の配合量は、上記ゴム成分（ａ）の１００重量部に対して、０．５重量部以上とすることが望ましい。２重量部以上とするとより好適である。また、過剰な配合はゴムの物性低下を招き、加工性も低下するおそれがある。このため、シランカップリング剤の配合量は１０重量部以下とすることが望ましい。５重量部以下、さらには１重量部以下とするとより好適である。
【０１８５】
［添加剤］
次に、添加剤について説明する。架橋接着部材のゴム組成物は、上記（ａ）〜（ｃ）の他、通常ゴム用の添加剤として用いられる各種添加剤を含んでいてもよい。例えば、補強剤として、カーボンブラックが広く用いられている。しかし、カーボンブラックを多量に配合すると、架橋の際、上記（ｂ）の架橋剤から生じるラジカルと反応し、架橋反応が阻害されるおそれがある。よって、カーボンブラックを配合する場合には、その配合量を、上記ゴム成分（ａ）の１００重量部に対して１０重量部以下とすることが望ましい。５重量部以下、さらには１重量部以下とするとより好適である。
【０１８６】
カーボンブラックに代えて、あるいはカーボンブラックと共に使用する補強剤としては、例えば、ホワイトカーボンが好適である。ホワイトカーボンは、非晶質シリカとして知られており、具体的には乾式法シリカ、湿式法シリカ、合成ケイ酸塩系シリカ等がある。ホワイトカーボンの配合量は、上記ゴム成分（ａ）の１００重量部に対して３０重量部以上とすることが望ましい。なお、混練のしやすさ、成形加工性等を考慮して、ホワイトカーボンの配合量は８０重量部以下とすることが望ましい。
【０１８７】
また、他の添加剤としては、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、粘着付与剤、加工助剤等が挙げられる。軟化剤としては、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリン等の石油系軟化剤、ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、ヤシ油等の脂肪油系軟化剤、トール油、サブ、蜜ロウ、カルナバロウ、ラノリン等のワックス類、リノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ラウリン酸等が挙げらる。軟化剤の配合量は、製造される架橋接着部材の強度を考慮して、上記ゴム成分（ａ）の１００重量部に対して１０重量部程度までとするとよい。また、可塑剤としては、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等の有機酸誘導体、リン酸トリクレジル等のリン酸誘導体が挙げられる。可塑剤の配合量は、軟化剤と同様、製造される架橋接着部材の強度を考慮すると、上記ゴム成分（ａ）の１００重量部に対して１０重量部程度までとするとよい。また、老化防止剤としては、フェノール系、イミダゾール系、ワックス等が挙げられ、上記ゴム成分（ａ）の１００重量部に対して０．５〜１０重量部程度配合するとよい。
【０１８８】
ゴム組成物は、上記（ａ）〜（ｃ）および必要に応じて各種添加剤を混合して調製することができる。例えば、架橋剤（ｂ）およびシランカップリング剤（ｃ）以外の各材料を予備混合した後、８０〜１４０℃で数分間混練する。混練物を冷却した後、架橋剤（ｂ）およびシランカップリング剤（ｃ）を追加して、オープンロール等のロール類を用い、ロール温度４０〜６０℃で５〜３０分間混練して調製することができる。なお、シランカップリング剤（ｃ）は、予備混合の段階で配合しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１】第一実施形態の燃料電池の積層方向部分断面図である。
【図２】同燃料電池の燃料電池用セルとセパレータとの分解図である。
【図３】（ａ）は同燃料電池用セルの上面図である。（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図４】図３（ｂ）の枠ＩＶ内の拡大図である。
【図５】同燃料電池用セルの製造方法のサブアセンブリ配置工程前段の模式図である。
【図６】同工程後段の模式図である。
【図７】同燃料電池用セルの製造方法の一体化工程の模式図である。
【図８】第二実施形態の燃料電池用セルの厚さ方向部分断面図である。
【図９】同燃料電池用セルの製造方法の一体化工程の模式図である。
【図１０】第三実施形態の燃料電池用セルの厚さ方向部分断面図である。
【図１１】同燃料電池用セルの製造方法の一体化工程の模式図である。
【図１２】従来の燃料電池用セルの部分断面図である。
【図１３】従来の燃料電池用セルの製造方法のガスケット原反作製工程の模式図である。
【図１４】同燃料電池用セルの製造方法のガスケット原反打ち抜き工程の模式図である。
【図１５】同燃料電池用セルの製造方法のキャビティ内配置工程の模式図である。
【符号の説明】
【０１９０】
１：燃料電池用セル。
２：ＭＥＡ、２０：電解質膜、２００：外縁部、２０１Ｄ：キャビティ表出部、２０１Ｕ：キャビティ表出部、２０２Ｄ：表出部、２０２Ｕ：表出部。
３Ｄ：フレーム、３Ｕ：フレーム、３０Ｄ：枠内縁部、３０Ｕ：枠内縁部、３１Ｄ：外縁部、３１Ｕ：外縁部、３２：接着部材。
４Ｄ：ガス拡散層、４Ｕ：ガス拡散層、４０Ｄ：外縁部、４０Ｕ：外縁部。
５：ガスケット、５Ｄ：ガスケット、５Ｕ：ガスケット、５０Ｄ：リブ、５０Ｕ：リブ、５１Ｄ：保持枠部、５１Ｕ：保持枠部、５２Ｄ：根本部、５２Ｕ：根本部。
６：第一架橋接着部材、６Ｄ：シート部材、６Ｕ：シート部材、６０：膜収容部、６１：第一介在部、６００Ｄ：第二介在部、６００Ｕ：第二介在部、６０１Ｄ：第三介在部、６０１Ｕ：第三介在部。
７Ｄ：第二架橋接着部材、７Ｕ：第二架橋接着部材。
１０：燃料電池。
９０Ｄ：セパレータ、９０Ｕ：セパレータ、９１：接着部材、９２Ｌ：マニホールド孔、９２Ｒ：マニホールド孔、９３：金型、９３Ｄ：下型、９３Ｕ：上型、９００Ｄ：ガス流路、９００Ｕ：ガス流路、９３０Ｄ：型面、９３０Ｕ：型面、９３１Ｄ：リブ用凹部、９３１Ｕ：リブ用凹部、９３２Ｄ：保持枠部用凹部、９３２Ｕ：保持枠部用凹部、９３３Ｄ：マニホールド孔用凸部、９３３Ｕ：マニホールド孔用凸部。
Ｃ１：キャビティ、Ｃ２Ｄ：キャビティ、Ｃ２Ｕ：キャビティ。
ＣＤ：隙間、ＣＵ：隙間。
Ｆ１：左右方向中心面、Ｌ１：ガスケット原料、ＳＡ：サブアセンブリ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と、該電解質膜の厚さ方向両側に配置される一対の電極と、を有するＭＥＡと、
枠状であって、該電解質膜の外縁部を保持する一対のフレームと、
一対の該フレームの枠内側かつ該ＭＥＡの厚さ方向両側に配置される一対のガス拡散層と、
一対の該フレームの少なくとも一部を被覆するガスケットと、
を備えてなる燃料電池用セルであって、
さらに、前記電解質膜の外縁部を収容する凹状の膜収容部と、一対の前記フレーム間に介在する第一介在部と、を備え、該電解質膜の外縁部および一対の該フレームに架橋接着されるゴム製の第一架橋接着部材を備えることを特徴とする燃料電池用セル。
【請求項２】
前記膜収容部は、前記電解質膜の外縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間に介在する第二介在部を備える請求項１に記載の燃料電池用セル。
【請求項３】
前記ガスケットは、前記ガス拡散層の外縁部を厚さ方向外側から保持する保持枠部を、一体的に備える請求項１または請求項２に記載の燃料電池用セル。
【請求項４】
さらに、前記ガスケットと前記フレームとの間に、ゴム製の第二架橋接着部材を備える請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池用セル。
【請求項５】
前記ガスケットは、前記フレームの厚さ方向外側に配置され、厚さ方向に隣り合う相手側部材に弾接可能なリブを、一体的に備える請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の燃料電池用セル。
【請求項６】
前記ガスケットは、前記リブと、該リブの根本に一体的に形成され該リブを保持する根本部と、からなる請求項５に記載の燃料電池用セル。
【請求項７】
前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間には、隙間が区画されており、
前記電解質膜は、該隙間から外部に表出する表出部を備えており、
前記第一架橋接着部材は、該表出部を被覆している請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の燃料電池用セル。
【請求項８】
前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間には、隙間が区画されていない請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の燃料電池用セル。
【請求項９】
前記電解質膜の外縁部と前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部とは、厚さ方向内側から外側に向かって積層されており、
前記膜収容部は、該電解質膜の外縁部と該フレームの枠内縁部との間に介在する第三介在部を備えており、
前記第二架橋接着部材は、該フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間に介在している請求項８に記載の燃料電池用セル。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の燃料電池用セルが複数積層されてなる燃料電池。
【請求項１１】
電解質膜と、該電解質膜の厚さ方向両側に配置される一対の電極と、を有するＭＥＡと、
枠状であって、該電解質膜の外縁部を保持する一対のフレームと、
一対の該フレームの枠内側かつ該ＭＥＡの厚さ方向両側に配置される一対のガス拡散層と、
該電解質膜の外縁部を収容する凹状の膜収容部と、一対の該フレーム間に介在する第一介在部と、を備える未架橋のゴム製の第一架橋接着部材と、
を備えるサブアセンブリを、成形型のキャビティ内に配置するサブアセンブリ配置工程と、
該キャビティ内にガスケット原料を注入し、一対の該フレームの少なくとも一部を被覆するガスケットを成形すると共に、未架橋の該第一架橋接着部材を架橋させ、該第一架橋接着部材と、該電解質膜の外縁部および一対の該フレームと、を架橋接着する一体化工程と、
を有する燃料電池用セルの製造方法。
【請求項１２】
前記サブアセンブリ配置工程において、未架橋の前記第一架橋接着部材の前記膜収容部は、前記電解質膜の外縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間に介在する第二介在部を備えており、
前記一体化工程において、未架橋の該第一架橋接着部材を架橋させ、該第二介在部と、該電解質膜の外縁部および一対の該ガス拡散層の外縁部と、を架橋接着する請求項１１に記載の燃料電池用セルの製造方法。
【請求項１３】
前記サブアセンブリ配置工程において、前記サブアセンブリは、さらに、前記ガスケットと前記フレームとの間に、未架橋のゴム製の第二架橋接着部材を備えており、
前記一体化工程において、未架橋の該第二架橋接着部材を架橋させ、該第二架橋接着部材と、該ガスケットおよび該フレームと、を架橋接着する請求項１１または請求項１２に記載の燃料電池用セルの製造方法。
【請求項１４】
前記サブアセンブリ配置工程において、前記電解質膜は、前記成形型の前記キャビティ内に表出しないように配置されている請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の燃料電池用セルの製造方法。
【請求項１５】
前記サブアセンブリ配置工程において、前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間には、隙間が区画されており、前記電解質膜は、該隙間から前記キャビティ内に表出するキャビティ表出部を備えており、前記第一架橋接着部材は、該キャビティ表出部を被覆している請求項１４に記載の燃料電池用セルの製造方法。
【請求項１６】
前記サブアセンブリ配置工程において、前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間には、隙間が区画されていない請求項１４に記載の燃料電池用セルの製造方法。
【請求項１７】
前記サブアセンブリ配置工程において、前記電解質膜の外縁部と前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部とは、厚さ方向内側から外側に向かって積層されており、
前記膜収容部は、該電解質膜の外縁部と該フレームの枠内縁部との間に介在する第三介在部を備えており、
前記第二架橋接着部材は、該フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間に介在している請求項１６に記載の燃料電池用セルの製造方法。
【請求項１】
電解質膜と、該電解質膜の厚さ方向両側に配置される一対の電極と、を有するＭＥＡと、
枠状であって、該電解質膜の外縁部を保持する一対のフレームと、
一対の該フレームの枠内側かつ該ＭＥＡの厚さ方向両側に配置される一対のガス拡散層と、
一対の該フレームの少なくとも一部を被覆するガスケットと、
を備えてなる燃料電池用セルであって、
さらに、前記電解質膜の外縁部を収容する凹状の膜収容部と、一対の前記フレーム間に介在する第一介在部と、を備え、該電解質膜の外縁部および一対の該フレームに架橋接着されるゴム製の第一架橋接着部材を備えることを特徴とする燃料電池用セル。
【請求項２】
前記膜収容部は、前記電解質膜の外縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間に介在する第二介在部を備える請求項１に記載の燃料電池用セル。
【請求項３】
前記ガスケットは、前記ガス拡散層の外縁部を厚さ方向外側から保持する保持枠部を、一体的に備える請求項１または請求項２に記載の燃料電池用セル。
【請求項４】
さらに、前記ガスケットと前記フレームとの間に、ゴム製の第二架橋接着部材を備える請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池用セル。
【請求項５】
前記ガスケットは、前記フレームの厚さ方向外側に配置され、厚さ方向に隣り合う相手側部材に弾接可能なリブを、一体的に備える請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の燃料電池用セル。
【請求項６】
前記ガスケットは、前記リブと、該リブの根本に一体的に形成され該リブを保持する根本部と、からなる請求項５に記載の燃料電池用セル。
【請求項７】
前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間には、隙間が区画されており、
前記電解質膜は、該隙間から外部に表出する表出部を備えており、
前記第一架橋接着部材は、該表出部を被覆している請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の燃料電池用セル。
【請求項８】
前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間には、隙間が区画されていない請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の燃料電池用セル。
【請求項９】
前記電解質膜の外縁部と前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部とは、厚さ方向内側から外側に向かって積層されており、
前記膜収容部は、該電解質膜の外縁部と該フレームの枠内縁部との間に介在する第三介在部を備えており、
前記第二架橋接着部材は、該フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間に介在している請求項８に記載の燃料電池用セル。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の燃料電池用セルが複数積層されてなる燃料電池。
【請求項１１】
電解質膜と、該電解質膜の厚さ方向両側に配置される一対の電極と、を有するＭＥＡと、
枠状であって、該電解質膜の外縁部を保持する一対のフレームと、
一対の該フレームの枠内側かつ該ＭＥＡの厚さ方向両側に配置される一対のガス拡散層と、
該電解質膜の外縁部を収容する凹状の膜収容部と、一対の該フレーム間に介在する第一介在部と、を備える未架橋のゴム製の第一架橋接着部材と、
を備えるサブアセンブリを、成形型のキャビティ内に配置するサブアセンブリ配置工程と、
該キャビティ内にガスケット原料を注入し、一対の該フレームの少なくとも一部を被覆するガスケットを成形すると共に、未架橋の該第一架橋接着部材を架橋させ、該第一架橋接着部材と、該電解質膜の外縁部および一対の該フレームと、を架橋接着する一体化工程と、
を有する燃料電池用セルの製造方法。
【請求項１２】
前記サブアセンブリ配置工程において、未架橋の前記第一架橋接着部材の前記膜収容部は、前記電解質膜の外縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間に介在する第二介在部を備えており、
前記一体化工程において、未架橋の該第一架橋接着部材を架橋させ、該第二介在部と、該電解質膜の外縁部および一対の該ガス拡散層の外縁部と、を架橋接着する請求項１１に記載の燃料電池用セルの製造方法。
【請求項１３】
前記サブアセンブリ配置工程において、前記サブアセンブリは、さらに、前記ガスケットと前記フレームとの間に、未架橋のゴム製の第二架橋接着部材を備えており、
前記一体化工程において、未架橋の該第二架橋接着部材を架橋させ、該第二架橋接着部材と、該ガスケットおよび該フレームと、を架橋接着する請求項１１または請求項１２に記載の燃料電池用セルの製造方法。
【請求項１４】
前記サブアセンブリ配置工程において、前記電解質膜は、前記成形型の前記キャビティ内に表出しないように配置されている請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の燃料電池用セルの製造方法。
【請求項１５】
前記サブアセンブリ配置工程において、前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間には、隙間が区画されており、前記電解質膜は、該隙間から前記キャビティ内に表出するキャビティ表出部を備えており、前記第一架橋接着部材は、該キャビティ表出部を被覆している請求項１４に記載の燃料電池用セルの製造方法。
【請求項１６】
前記サブアセンブリ配置工程において、前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間には、隙間が区画されていない請求項１４に記載の燃料電池用セルの製造方法。
【請求項１７】
前記サブアセンブリ配置工程において、前記電解質膜の外縁部と前記フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部とは、厚さ方向内側から外側に向かって積層されており、
前記膜収容部は、該電解質膜の外縁部と該フレームの枠内縁部との間に介在する第三介在部を備えており、
前記第二架橋接着部材は、該フレームの枠内縁部と前記ガス拡散層の外縁部との間に介在している請求項１６に記載の燃料電池用セルの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−１９９８６７（Ｐ２００９−１９９８６７Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３９９７０（Ｐ２００８−３９９７０）
【出願日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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