JP3530339B2 - 固体高分子型燃料電池およびその製造方法 - Google Patents
固体高分子型燃料電池およびその製造方法Info
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- JP3530339B2 JP3530339B2 JP09417997A JP9417997A JP3530339B2 JP 3530339 B2 JP3530339 B2 JP 3530339B2 JP 09417997 A JP09417997 A JP 09417997A JP 9417997 A JP9417997 A JP 9417997A JP 3530339 B2 JP3530339 B2 JP 3530339B2
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- cathode
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/50—Fuel cells
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子型燃料
電池に関し、ガスシール性能向上の技術に関する。
電池に関し、ガスシール性能向上の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子型燃料電池４００の一例を図
９に示す。同図に示すように、固体高分子膜４１１の中
央部にアノード４１２とカソード４１３（同図において
は固体高分子膜１１の背面にあって見えない。）とが配
されたセル４１０と、セル４１０を挟持する１対のリブ
付きセパレータ板４２０，４３０と、アノード４１２，
カソード４１３と接するように、セパレータ板４２０，
４３０とセル４１０との間に介挿された１対の集電体４
４０，４４１と、セパレータ板４２０，４３０の外周部
とセル４１０との間に介挿されたこの部分をシールする
シール部材４５０，４６０とが積層された構成であっ
て、上記セパレータ４２０，４３０に各々ガスを供給し
電力を発生させるものである。
９に示す。同図に示すように、固体高分子膜４１１の中
央部にアノード４１２とカソード４１３（同図において
は固体高分子膜１１の背面にあって見えない。）とが配
されたセル４１０と、セル４１０を挟持する１対のリブ
付きセパレータ板４２０，４３０と、アノード４１２，
カソード４１３と接するように、セパレータ板４２０，
４３０とセル４１０との間に介挿された１対の集電体４
４０，４４１と、セパレータ板４２０，４３０の外周部
とセル４１０との間に介挿されたこの部分をシールする
シール部材４５０，４６０とが積層された構成であっ
て、上記セパレータ４２０，４３０に各々ガスを供給し
電力を発生させるものである。
【０００３】以上の固体高分子型燃料電池においては、
供給される水素ガスと空気とが漏れないようにするため
に、外周部はシールされている。即ち、図９に示したよ
うに固体高分子膜４１１の主表面の周縁部をシール部材
４５０，４６０で圧接することでガスの封止性に優れた
ガスシール構造を実現している。
供給される水素ガスと空気とが漏れないようにするため
に、外周部はシールされている。即ち、図９に示したよ
うに固体高分子膜４１１の主表面の周縁部をシール部材
４５０，４６０で圧接することでガスの封止性に優れた
ガスシール構造を実現している。
【０００４】ところが、前記ガスシール構造では、固体
高分子膜がシール部材４５０，４６０で上下から単に圧
接されているものでは、電池運転に伴って次第に締付力
が低下すると、シール部材と固体高分子膜との配置状態
がずれるなどしてガスシール性も低下してしまうといっ
た問題がある。これに対して、特開平５−２８３０９３
号公報には、図１０（ａ）に示すように固体高分子膜５
０１の中央部分に電極５０２，５０３を対向させ、さら
に、電極５０２，５０３の周囲にシール部材である枠体
状のゴムシート５０４，５０５をその内周部分に電極外
周部分が内接（図１０（ｂ）を参照）するように配置し
た積層体を、熱圧着することによって固体高分子膜にゴ
ムシートを圧着させた構造体５１０を得て、これをセパ
レータ５２０，５３０と交互に積層することによって、
前述のようなガスシール性能の低下といった問題を克服
した固体高分子型燃料電池について開示されている。
高分子膜がシール部材４５０，４６０で上下から単に圧
接されているものでは、電池運転に伴って次第に締付力
が低下すると、シール部材と固体高分子膜との配置状態
がずれるなどしてガスシール性も低下してしまうといっ
た問題がある。これに対して、特開平５−２８３０９３
号公報には、図１０（ａ）に示すように固体高分子膜５
０１の中央部分に電極５０２，５０３を対向させ、さら
に、電極５０２，５０３の周囲にシール部材である枠体
状のゴムシート５０４，５０５をその内周部分に電極外
周部分が内接（図１０（ｂ）を参照）するように配置し
た積層体を、熱圧着することによって固体高分子膜にゴ
ムシートを圧着させた構造体５１０を得て、これをセパ
レータ５２０，５３０と交互に積層することによって、
前述のようなガスシール性能の低下といった問題を克服
した固体高分子型燃料電池について開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、固体高分子
型燃料電池において、通常、電極の外周とシール部材の
内周との間に間隙があれば、反応ガスの差圧によって固
体高分子膜が弛んだり、破損したりすることもある。上
記公報の燃料電池においてもそのような膜の損傷を防ぐ
ためには、シール部材の内周と電極の外周の寸法を厳密
に揃える必要があるが、実際には製作上困難性を伴うと
考えられる。
型燃料電池において、通常、電極の外周とシール部材の
内周との間に間隙があれば、反応ガスの差圧によって固
体高分子膜が弛んだり、破損したりすることもある。上
記公報の燃料電池においてもそのような膜の損傷を防ぐ
ためには、シール部材の内周と電極の外周の寸法を厳密
に揃える必要があるが、実際には製作上困難性を伴うと
考えられる。
【０００６】また、そればかりか、固体高分子膜の膨張
・収縮にともなって生じる張力によって、固体高分子膜
の周縁部分の強度が低下する。この強度低下が進行すれ
ば、最悪は固体高分子膜自体が破損してしまう場合もあ
る。そこで、本発明は、以上の課題に鑑みてなされたも
のであって、少なくとも、水素ガスのシール性能が向上
した固体高分子型燃料電池を提供し、かつ、その簡単な
製造方法を提供することを目的としてなされたものであ
る。
・収縮にともなって生じる張力によって、固体高分子膜
の周縁部分の強度が低下する。この強度低下が進行すれ
ば、最悪は固体高分子膜自体が破損してしまう場合もあ
る。そこで、本発明は、以上の課題に鑑みてなされたも
のであって、少なくとも、水素ガスのシール性能が向上
した固体高分子型燃料電池を提供し、かつ、その簡単な
製造方法を提供することを目的としてなされたものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、固体高分子膜
の一方の面の略中央部にアノード、他方の面に前記アノ
ードと対向してカソードを設け、前記アノードを覆って
アノード側集電体を、前記カソードを覆ってカソード側
集電体を設け、前記両集電体を覆って前記アノード及び
カソードよりも大きな、水素ガス供給用のアノード側セ
パレータ及び空気供給用のカソード側セパレータを設
け、前記カソード側集電体の大きさを前記カソードより
大きくして前記カソード側集電体の外周部分に前記固体
高分子膜の外周部分を接合して一体化するよう構成し、
前記固体高分子膜と前記アノード側セパレータとの間
に、前記アノードの端面と前記アノード側集電体の端面
を覆うシール部材を前記固体高分子膜、前記アノード側
セパレータ、前記アノード端面及び前記アノード側集電
体に接合し一体化して設けたことを特徴とする。
の一方の面の略中央部にアノード、他方の面に前記アノ
ードと対向してカソードを設け、前記アノードを覆って
アノード側集電体を、前記カソードを覆ってカソード側
集電体を設け、前記両集電体を覆って前記アノード及び
カソードよりも大きな、水素ガス供給用のアノード側セ
パレータ及び空気供給用のカソード側セパレータを設
け、前記カソード側集電体の大きさを前記カソードより
大きくして前記カソード側集電体の外周部分に前記固体
高分子膜の外周部分を接合して一体化するよう構成し、
前記固体高分子膜と前記アノード側セパレータとの間
に、前記アノードの端面と前記アノード側集電体の端面
を覆うシール部材を前記固体高分子膜、前記アノード側
セパレータ、前記アノード端面及び前記アノード側集電
体に接合し一体化して設けたことを特徴とする。
【０００８】これによって、強度が低下しやすい固体高
分子膜の周縁部分を集電体と接合させることによって、
膜周縁部分の強度を補強する構造となっている。したが
って、ガス差圧および膜自体の膨張・収縮による膜の破
損を確実に防止することができ、少なくとも水素ガスに
対しては確実なガスシールできる。しかも、このような
構成によれば、厳密に寸法合わせしなくても電極まわり
の間隙をなくすことができるので、ガスシール構造の作
製が簡単である。
分子膜の周縁部分を集電体と接合させることによって、
膜周縁部分の強度を補強する構造となっている。したが
って、ガス差圧および膜自体の膨張・収縮による膜の破
損を確実に防止することができ、少なくとも水素ガスに
対しては確実なガスシールできる。しかも、このような
構成によれば、厳密に寸法合わせしなくても電極まわり
の間隙をなくすことができるので、ガスシール構造の作
製が簡単である。
【０００９】また、本発明は、固体高分子膜の一方の面
の略中央部にアノード、他方の面に前記アノードと対向
してカソードを設け、前記アノードを覆ってアノード側
集電体を、前記カソードを覆ってカソード側集電体を設
け、前記両集電体を覆って前記アノード及びカソードよ
りも大きな、水素ガス供給用のアノード側セパレータ及
び空気供給用のカソード側セパレータを設け、前記アノ
ード側集電体の周縁部を冠着する第１のシール部材を設
け、前記アノード側集電体の大きさを前記アノードより
大きくして、前記固体高分子膜の前記アノード側の周囲
面を前記第１のシール部材の一方の面及び前記集電体の
周囲寄り一方の面に接合して一体化し、前記固体高分子
膜のカソード側の周囲面と前記カソード側セパレータの
周囲面との間に、前記カソードの端面と前記カソード側
集電体の端面を覆う第２のシール部材を設け、前記固体
高分子膜のカソード側の周囲面と前記第２のシール部材
とを接合し一体化したことを特徴とする。アノード側の
集電体の周縁部に、シール部材を嵌め込んでいるので、
水素ガスのガスシール性能は確実となる。
の略中央部にアノード、他方の面に前記アノードと対向
してカソードを設け、前記アノードを覆ってアノード側
集電体を、前記カソードを覆ってカソード側集電体を設
け、前記両集電体を覆って前記アノード及びカソードよ
りも大きな、水素ガス供給用のアノード側セパレータ及
び空気供給用のカソード側セパレータを設け、前記アノ
ード側集電体の周縁部を冠着する第１のシール部材を設
け、前記アノード側集電体の大きさを前記アノードより
大きくして、前記固体高分子膜の前記アノード側の周囲
面を前記第１のシール部材の一方の面及び前記集電体の
周囲寄り一方の面に接合して一体化し、前記固体高分子
膜のカソード側の周囲面と前記カソード側セパレータの
周囲面との間に、前記カソードの端面と前記カソード側
集電体の端面を覆う第２のシール部材を設け、前記固体
高分子膜のカソード側の周囲面と前記第２のシール部材
とを接合し一体化したことを特徴とする。アノード側の
集電体の周縁部に、シール部材を嵌め込んでいるので、
水素ガスのガスシール性能は確実となる。
【００１０】また、本発明は、固体高分子膜の一方の面
の略中央部にアノード、他方の面に前記アノードと対向
してカソードを設けるステップと、前記アノードを覆っ
てアノード側集電体を、前記カソードを覆ってカソード
側集電体を設けるステップと、前記両集電体を覆って前
記アノード及びカソードよりも大きな、水素ガス供給用
のアノード側セパレータ及び空気供給用のカソード側セ
パレータを設けるステップと、前記カソード側集電体の
大きさを前記カソードより大きくして前記カソード側集
電体の外周部分に前記固体高分子膜の外周部分を融着に
より接合して一体化するステップと、前記固体高分子膜
と前記アノード側セパレータとの間に、前記アノードの
端面と前記アノード側集電体の端面を覆うシール部材を
設けるステップと、前記固体高分子膜の周縁部と前記シ
ール部材と直接融着するするステップとを備えたことを
特徴とする。また、固体高分子膜の一方の面の略中央部
にアノード、他方の面に前記アノードと対向してカソー
ドを設けるステップと、前記アノードを覆ってアノード
側集電体を、前記カソードを覆ってカソード側集電体を
設けるステップと、前記両集電体を覆って前記アノード
及びカソードよりも大きな、水素ガス供給用のアノード
側セパレータ及び空気供給用のカソード側セパレータを
設けるステップと、前記アノード側集電体の周縁部を冠
着して第１のシール部材を設けるステップと、前記アノ
ード側集電体の大きさを前記アノードより大きくして、
前記固体高分子膜の前記アノード側の周囲部を前記第１
のシール部材の一方の面及び前記集電体の周囲寄り一方
の面に融着により接合して一体化するステップと、前記
固体高分子膜と前記カソード側セパレータとの間に、前
記カソードの端面と前記カソード側集電体の端面を覆う
第２のシール部材を設けるステップと、前記固体高分子
膜のカソード側の周囲面と前記第２のシール部材とを融
着により接合し一体化するステップとを備えたことを特
徴とする。
の略中央部にアノード、他方の面に前記アノードと対向
してカソードを設けるステップと、前記アノードを覆っ
てアノード側集電体を、前記カソードを覆ってカソード
側集電体を設けるステップと、前記両集電体を覆って前
記アノード及びカソードよりも大きな、水素ガス供給用
のアノード側セパレータ及び空気供給用のカソード側セ
パレータを設けるステップと、前記カソード側集電体の
大きさを前記カソードより大きくして前記カソード側集
電体の外周部分に前記固体高分子膜の外周部分を融着に
より接合して一体化するステップと、前記固体高分子膜
と前記アノード側セパレータとの間に、前記アノードの
端面と前記アノード側集電体の端面を覆うシール部材を
設けるステップと、前記固体高分子膜の周縁部と前記シ
ール部材と直接融着するするステップとを備えたことを
特徴とする。また、固体高分子膜の一方の面の略中央部
にアノード、他方の面に前記アノードと対向してカソー
ドを設けるステップと、前記アノードを覆ってアノード
側集電体を、前記カソードを覆ってカソード側集電体を
設けるステップと、前記両集電体を覆って前記アノード
及びカソードよりも大きな、水素ガス供給用のアノード
側セパレータ及び空気供給用のカソード側セパレータを
設けるステップと、前記アノード側集電体の周縁部を冠
着して第１のシール部材を設けるステップと、前記アノ
ード側集電体の大きさを前記アノードより大きくして、
前記固体高分子膜の前記アノード側の周囲部を前記第１
のシール部材の一方の面及び前記集電体の周囲寄り一方
の面に融着により接合して一体化するステップと、前記
固体高分子膜と前記カソード側セパレータとの間に、前
記カソードの端面と前記カソード側集電体の端面を覆う
第２のシール部材を設けるステップと、前記固体高分子
膜のカソード側の周囲面と前記第２のシール部材とを融
着により接合し一体化するステップとを備えたことを特
徴とする。
【００１１】この製法によれば、従来のように固体高分
子膜を挟持する枠体寸法を厳密に規定しなくても、簡単
にガスシール性に優れた固体高分子型燃料電池を作製す
ることができる。また、電池組立時の固体高分子膜のカ
ーリングを防止できるので、組立時における固体高分子
膜のハンドリングが容易である。そのため、作業工程が
スムーズに進行する。
子膜を挟持する枠体寸法を厳密に規定しなくても、簡単
にガスシール性に優れた固体高分子型燃料電池を作製す
ることができる。また、電池組立時の固体高分子膜のカ
ーリングを防止できるので、組立時における固体高分子
膜のハンドリングが容易である。そのため、作業工程が
スムーズに進行する。
【００１２】ここで、前記融着は、ホットプレス法が最
も簡便な方法である。前記ホットプレス法の条件は、温
度；固体高分子膜のガラス転移温度以上、固体高分子膜
の分解温度未満、圧力；５ｋｇ／ｃｍ2以上１００ｋｇ
／ｃｍ2以下に規定すれば、より確実に優れたガスシー
ル構造を、電池電圧を低下させることなく実現すること
ができる。
も簡便な方法である。前記ホットプレス法の条件は、温
度；固体高分子膜のガラス転移温度以上、固体高分子膜
の分解温度未満、圧力；５ｋｇ／ｃｍ2以上１００ｋｇ
／ｃｍ2以下に規定すれば、より確実に優れたガスシー
ル構造を、電池電圧を低下させることなく実現すること
ができる。
【００１３】また、接着剤を集電体と固体高分子膜の接
触面に塗布すれば、より密着性に優れたセル構造体を作
製できる。ここで前記接着剤に、導電性粉末を添加した
ものを用いれば、集電性能を向上させることができる。
触面に塗布すれば、より密着性に優れたセル構造体を作
製できる。ここで前記接着剤に、導電性粉末を添加した
ものを用いれば、集電性能を向上させることができる。
【００１４】また、固体高分子膜の一方の面の略中央部
にアノード、他方の面に前記アノードと対向してカソー
ドを設け、前記アノードを覆ってこのアノードと略同じ
大きさの第２アノード側集電体を、前記カソードを覆っ
てこのカソードと略同じ大きさの第２カソード側集電体
を設け、前記固体高分子膜とほぼ同じ大きさで、その略
中央部に前記アノード及び前記第２アノード側集電体が
圧接して嵌め込まれて、水素ガスが供給される窓が開設
された第１アノード集電体、及び前記固体高分子膜と略
同じ大きさで、その略中央部に前記カソード及び前記第
２カソード側集電体が圧接して嵌め込まれて、空気が供
給される窓が開設された第１カソード側集電体を設け、
前記第１アノード側集電体及び第１カソード側集電体の
それぞれの外周部分に前記固体高分子膜の外周部分を接
合するよう構成したことを特徴とする。
にアノード、他方の面に前記アノードと対向してカソー
ドを設け、前記アノードを覆ってこのアノードと略同じ
大きさの第２アノード側集電体を、前記カソードを覆っ
てこのカソードと略同じ大きさの第２カソード側集電体
を設け、前記固体高分子膜とほぼ同じ大きさで、その略
中央部に前記アノード及び前記第２アノード側集電体が
圧接して嵌め込まれて、水素ガスが供給される窓が開設
された第１アノード集電体、及び前記固体高分子膜と略
同じ大きさで、その略中央部に前記カソード及び前記第
２カソード側集電体が圧接して嵌め込まれて、空気が供
給される窓が開設された第１カソード側集電体を設け、
前記第１アノード側集電体及び第１カソード側集電体の
それぞれの外周部分に前記固体高分子膜の外周部分を接
合するよう構成したことを特徴とする。
【００１５】
〔実施形態１〕
（固体高分子型燃料電池１の全体の構成について）本発
明の実施の形態に係る固体高分子型燃料電池１（以下
「燃料電池１」という。）について、図面を参照しなが
ら説明する。図１は、その構成を示す組立図であり、図
２は、図１におけるＸ−Ｘ線矢視断面図である。
明の実施の形態に係る固体高分子型燃料電池１（以下
「燃料電池１」という。）について、図面を参照しなが
ら説明する。図１は、その構成を示す組立図であり、図
２は、図１におけるＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【００１６】この燃料電池１における基本単位１００
は、固体高分子膜１１の中央部に相当する位置において
片面（図面では下面）にアノード１２を配した集電体４
０と、片面（図面では上面）にカソード１３（図１では
見えない）を配し固体高分子膜１１と同等の縦・横寸法
をなした集電体４１と、シール部材５０とが接合により
一体化したセル構造体ＣＵ１と、セル構造体ＣＵ１を挟
持するガスチャネル２１…が形成されたセパレータ板２
０およびガスチャネル３１…が形成されたセパレータ板
３０とを積層した構成である。
は、固体高分子膜１１の中央部に相当する位置において
片面（図面では下面）にアノード１２を配した集電体４
０と、片面（図面では上面）にカソード１３（図１では
見えない）を配し固体高分子膜１１と同等の縦・横寸法
をなした集電体４１と、シール部材５０とが接合により
一体化したセル構造体ＣＵ１と、セル構造体ＣＵ１を挟
持するガスチャネル２１…が形成されたセパレータ板２
０およびガスチャネル３１…が形成されたセパレータ板
３０とを積層した構成である。
【００１７】そして、燃料電池１はこのような基本単位
１００が、例えば５個積層される毎に、冷却水流通路１
１１が形成された冷却プレート１１０が介挿されて積層
体が形成され、当該積層体の両端が１対の端板（不図
示）で押さえられて構成されている。なお、積層される
基本単位１００の数は、出力しようとする電圧に応じて
設定される。
１００が、例えば５個積層される毎に、冷却水流通路１
１１が形成された冷却プレート１１０が介挿されて積層
体が形成され、当該積層体の両端が１対の端板（不図
示）で押さえられて構成されている。なお、積層される
基本単位１００の数は、出力しようとする電圧に応じて
設定される。
【００１８】前記アノードガスチャネル２１…は集電体
４０を介してアノード１２と対向し、カソードガスチャ
ネル３１…は集電体４１を介してカソード１３と対向し
ている。セル構造体ＣＵ１，セパレータ板２０，３０お
よび冷却プレート１１０の各々の角の部分には反応ガス
供給・排出用のマニホールドを構成する貫通孔１２１〜
１２４が開設され、セパレータ板２０，３０の対角線上
に位置する貫通孔１２１，１２３および１２２，１２４
は前記ガスチャネルと連通されている。また、各プレー
トの一対の対向する辺の中央部に冷却水流入・流出用マ
ニホールドを構成する貫通孔１２５，１２６が開設さ
れ、冷却水流通路１１１と連通されている。
４０を介してアノード１２と対向し、カソードガスチャ
ネル３１…は集電体４１を介してカソード１３と対向し
ている。セル構造体ＣＵ１，セパレータ板２０，３０お
よび冷却プレート１１０の各々の角の部分には反応ガス
供給・排出用のマニホールドを構成する貫通孔１２１〜
１２４が開設され、セパレータ板２０，３０の対角線上
に位置する貫通孔１２１，１２３および１２２，１２４
は前記ガスチャネルと連通されている。また、各プレー
トの一対の対向する辺の中央部に冷却水流入・流出用マ
ニホールドを構成する貫通孔１２５，１２６が開設さ
れ、冷却水流通路１１１と連通されている。
【００１９】なお、このような内部マニホールドの構造
に関しては、公知であるので便宜上詳述は避ける。そし
て、カソードガス供給用のマニホールドに供給されるカ
ソードガスは、複数のカソードガスチャネル３１…に分
配され、カソード１３で発電に用いられた後、カソード
ガス排出用のマニホールドから排出される。一方、アノ
ードガス供給用のマニホールドに供給されるアノードガ
スは、複数のアノードガスチャネル２１…に分配され、
アノード１２で発電に用いられた後、アノードガス排出
用のマニホールドから排出されるようになっている。
に関しては、公知であるので便宜上詳述は避ける。そし
て、カソードガス供給用のマニホールドに供給されるカ
ソードガスは、複数のカソードガスチャネル３１…に分
配され、カソード１３で発電に用いられた後、カソード
ガス排出用のマニホールドから排出される。一方、アノ
ードガス供給用のマニホールドに供給されるアノードガ
スは、複数のアノードガスチャネル２１…に分配され、
アノード１２で発電に用いられた後、アノードガス排出
用のマニホールドから排出されるようになっている。
【００２０】（セル構造体ＣＵ１について）
次に、前記セル構造体ＣＵ１について詳細に説明する。
セル構造体ＣＵ１における固体高分子膜１１は、陽イオ
ン交換性を有する数十μｍ（例えば、５０μｍ）の厚み
で、長方形状の全フッ素化イオノマー膜を用いる。その
他にも、スルホン酸基を持つポリスチレン系樹脂或はパ
ーフルオロカーボンスルホン酸に補強剤としてのポリテ
トラフルオロエチレンを混合した混合膜，フルオロカー
ボンスルホン酸と補強剤としてのポリビニリデンフロラ
イドとの混合膜，このような混合膜にさらにトリフルオ
ロエチレンを補強剤としてグラフト化したものなどを用
いることができる。
セル構造体ＣＵ１における固体高分子膜１１は、陽イオ
ン交換性を有する数十μｍ（例えば、５０μｍ）の厚み
で、長方形状の全フッ素化イオノマー膜を用いる。その
他にも、スルホン酸基を持つポリスチレン系樹脂或はパ
ーフルオロカーボンスルホン酸に補強剤としてのポリテ
トラフルオロエチレンを混合した混合膜，フルオロカー
ボンスルホン酸と補強剤としてのポリビニリデンフロラ
イドとの混合膜，このような混合膜にさらにトリフルオ
ロエチレンを補強剤としてグラフト化したものなどを用
いることができる。
【００２１】シール部材５０は、弾力性のある材質、例
えばＥＰＤＭゴムからなり、その外周は固体高分子膜１
１の外周と同等の寸法であり、その内周は、アノード１
２の外周、集電体４０の外周と略同等の寸法である。集
電体４１は、溌水処理した多孔性カーボンの薄板であっ
て、例えば、カーボン粉末とフッ素樹脂のペースト状の
混合物を市販のカーボンペーパに塗布し、この塗布され
たものを熱処理（例えば、３８０℃で２時間処理す
る。）して作製することができる。
えばＥＰＤＭゴムからなり、その外周は固体高分子膜１
１の外周と同等の寸法であり、その内周は、アノード１
２の外周、集電体４０の外周と略同等の寸法である。集
電体４１は、溌水処理した多孔性カーボンの薄板であっ
て、例えば、カーボン粉末とフッ素樹脂のペースト状の
混合物を市販のカーボンペーパに塗布し、この塗布され
たものを熱処理（例えば、３８０℃で２時間処理す
る。）して作製することができる。
【００２２】フッ素樹脂の具体例としては、ＰＴＦＥの
他に、全フッ素化イオノマー，テトラフルオロエチレン
−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦ
Ａ），テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合（ＦＥＰ），ポリクロロトリフルオロエチレ
ン（ＰＣＴＦＥ），ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤ
Ｆ），テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（Ｅ
ＴＦＥ）等を挙げることができる。
他に、全フッ素化イオノマー，テトラフルオロエチレン
−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦ
Ａ），テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合（ＦＥＰ），ポリクロロトリフルオロエチレ
ン（ＰＣＴＦＥ），ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤ
Ｆ），テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（Ｅ
ＴＦＥ）等を挙げることができる。
【００２３】前記ペーストを塗布したものを乾燥後、さ
らに、フッ素樹脂を分散させた溶液を含浸させるか、あ
るいは、スプレーによって噴霧し、これを熱処理するこ
とで、集電体４１は均一に溌水処理され、かつ、溌水性
が向上する。この集電体４１の中央部分に対して、白金
が担持されたカーボン粉末と全フッ素化イオノマーとの
混合物をスクリーン印刷法で所定の厚み（例えば、３０
μｍ）に塗布することによりカソード１３を構成する触
媒層が形成される。
らに、フッ素樹脂を分散させた溶液を含浸させるか、あ
るいは、スプレーによって噴霧し、これを熱処理するこ
とで、集電体４１は均一に溌水処理され、かつ、溌水性
が向上する。この集電体４１の中央部分に対して、白金
が担持されたカーボン粉末と全フッ素化イオノマーとの
混合物をスクリーン印刷法で所定の厚み（例えば、３０
μｍ）に塗布することによりカソード１３を構成する触
媒層が形成される。
【００２４】なお、集電体４１において、前記のように
カーボン粉末と樹脂との混合ペーストを使用して溌水処
理することによって、発電によってカソード側で生成す
る反応生成水が電極との接触面に滞留しにくく、反応ガ
スの流通性が妨げられない。なお、カーボン粉末に替え
て、その他の導電性粉末を用いることもでき、また、シ
リカゲルやゼオライト粉末等の非導電性物質であって
も、集電体４１の導電性に影響を与えない程度のもので
あれば使用可能である。
カーボン粉末と樹脂との混合ペーストを使用して溌水処
理することによって、発電によってカソード側で生成す
る反応生成水が電極との接触面に滞留しにくく、反応ガ
スの流通性が妨げられない。なお、カーボン粉末に替え
て、その他の導電性粉末を用いることもでき、また、シ
リカゲルやゼオライト粉末等の非導電性物質であって
も、集電体４１の導電性に影響を与えない程度のもので
あれば使用可能である。
【００２５】集電体４０は、市販のカーボンペーパに、
ＦＥＰ１６ｗｔ％含有アルコール溶液を含浸させたの
ち、これを例えば３８０℃で１時間熱処理し、これにカ
ソードと同様に同等の大きさにスクリーン印刷によっ
て、アノード１２を構成する触媒層を形成し、アノード
１２の周縁部分のカーボンペーパを切り落として作製さ
れたものである。
ＦＥＰ１６ｗｔ％含有アルコール溶液を含浸させたの
ち、これを例えば３８０℃で１時間熱処理し、これにカ
ソードと同様に同等の大きさにスクリーン印刷によっ
て、アノード１２を構成する触媒層を形成し、アノード
１２の周縁部分のカーボンペーパを切り落として作製さ
れたものである。
【００２６】そして、セル構造体ＣＵ１は、電極触媒層
（アノード１２およびカソード１３）が固体高分子膜１
１に対して対向するように集電体４０と集電体４１間に
固体高分子膜１１を介在させ、さらに、集電体４０周囲
にシール部材５０を配置して積層体を作製し、これをホ
ットプレス法によって、電極中の結着剤であるＰＴＦ
Ｅ，集電体４０の溌水処理剤，集電体４１の表面の溌水
処理剤，固体高分子膜１１およびシール部材５０全てを
融着させることで一体化して作製される（第１ステッ
プ）。なお、接合方法はホットプレス法に限定されるこ
となく、その他、高周波融解などでもよい。
（アノード１２およびカソード１３）が固体高分子膜１
１に対して対向するように集電体４０と集電体４１間に
固体高分子膜１１を介在させ、さらに、集電体４０周囲
にシール部材５０を配置して積層体を作製し、これをホ
ットプレス法によって、電極中の結着剤であるＰＴＦ
Ｅ，集電体４０の溌水処理剤，集電体４１の表面の溌水
処理剤，固体高分子膜１１およびシール部材５０全てを
融着させることで一体化して作製される（第１ステッ
プ）。なお、接合方法はホットプレス法に限定されるこ
となく、その他、高周波融解などでもよい。
【００２７】融着条件は、融着に供される部材のガラス
転移温度以上で、熱分解しない程度の温度で、付加する
圧力は、各部材の厚みや構成素材などにも依存するが、
シール性を確保するために５ｋｇｆ／ｃｍ2以上である
ことが望ましく、また、電極のショート発生の防止を図
るために１００ｋｇ／ｃｍ2以下であることが望まし
い。なお、以下の各実施の形態においても、同様に融着
は前述した範囲の条件で行うことが望ましい。
転移温度以上で、熱分解しない程度の温度で、付加する
圧力は、各部材の厚みや構成素材などにも依存するが、
シール性を確保するために５ｋｇｆ／ｃｍ2以上である
ことが望ましく、また、電極のショート発生の防止を図
るために１００ｋｇ／ｃｍ2以下であることが望まし
い。なお、以下の各実施の形態においても、同様に融着
は前述した範囲の条件で行うことが望ましい。
【００２８】ホットプレス法における具体的な条件とし
ては、例えば、温度；１５０℃，圧力；５０ｋｇ／ｃｍ
2，処理時間；９０ｓｅｃが挙げられる。また、上記融
着処理において、固体高分子膜１１と集電体４１の間
に、全フッ素化イオノマー等、固体高分子膜１１と同様
のフッ素樹脂のアルコール溶液を塗布し、上記ホットプ
レス法を施せば、当該樹脂を接着剤とすることによって
密着性がさらに向上する。
ては、例えば、温度；１５０℃，圧力；５０ｋｇ／ｃｍ
2，処理時間；９０ｓｅｃが挙げられる。また、上記融
着処理において、固体高分子膜１１と集電体４１の間
に、全フッ素化イオノマー等、固体高分子膜１１と同様
のフッ素樹脂のアルコール溶液を塗布し、上記ホットプ
レス法を施せば、当該樹脂を接着剤とすることによって
密着性がさらに向上する。
【００２９】さらに、前記フッ素樹脂等が単独の塗布剤
ではなく、導電性に優れる例えばカーボン粉末を添加混
合したペーストを用いて、接合させれば集電体４１の集
電性能を向上させることができる。このように、フッ素
樹脂を塗布した場合にあっては、この塗布剤は液体であ
るので、それを用いない場合よりも、低い温度でも融着
させることが可能である。
ではなく、導電性に優れる例えばカーボン粉末を添加混
合したペーストを用いて、接合させれば集電体４１の集
電性能を向上させることができる。このように、フッ素
樹脂を塗布した場合にあっては、この塗布剤は液体であ
るので、それを用いない場合よりも、低い温度でも融着
させることが可能である。
【００３０】このような融着処理によって、集電体４１
の電極周囲部４１ａと、固体高分子膜１１の下面周縁部
１１ａとが、また、固体高分子膜１１の上面周縁部１１
ｂとシール部材５０の下面５０ａとが直接的に融着され
る。電極１２および１３は固体高分子膜１１に対向する
面の全面が、固体高分子膜１１に対して融着される。前
記一体構成のセル構造体ＣＵ１を、セパレータ板２０，
３０等と交互に積層することによって、電池積層体は組
み立てる（第２ステップ）。
の電極周囲部４１ａと、固体高分子膜１１の下面周縁部
１１ａとが、また、固体高分子膜１１の上面周縁部１１
ｂとシール部材５０の下面５０ａとが直接的に融着され
る。電極１２および１３は固体高分子膜１１に対向する
面の全面が、固体高分子膜１１に対して融着される。前
記一体構成のセル構造体ＣＵ１を、セパレータ板２０，
３０等と交互に積層することによって、電池積層体は組
み立てる（第２ステップ）。
【００３１】なお、以上説明した燃料電池１では、集電
体４１の両端部から空気が外部に漏出することを防止す
るためのシール部材は設けていないが、空気が外部に少
し漏れても発電上なんら問題はないし、当然のことなが
ら空気であるので人体に害になることや危険性も無い。
体４１の両端部から空気が外部に漏出することを防止す
るためのシール部材は設けていないが、空気が外部に少
し漏れても発電上なんら問題はないし、当然のことなが
ら空気であるので人体に害になることや危険性も無い。
【００３２】また、電池運転に伴う温度変化によって固
体高分子膜１１およびシール部材５０に膨張、収縮する
ような力が作用したとしても、それらの接触面は接合し
ているので、常に、双方は高い密着性を維持することが
でき、固体高分子膜１１とシール部材５０との位置はず
れない。さらに、電極周囲には間隙が殆どないので、ガ
スシール構造における基本的性能としてのガス圧差（図
２における矢印Ｔ２）に対する耐性も確保されている。
体高分子膜１１およびシール部材５０に膨張、収縮する
ような力が作用したとしても、それらの接触面は接合し
ているので、常に、双方は高い密着性を維持することが
でき、固体高分子膜１１とシール部材５０との位置はず
れない。さらに、電極周囲には間隙が殆どないので、ガ
スシール構造における基本的性能としてのガス圧差（図
２における矢印Ｔ２）に対する耐性も確保されている。
【００３３】つまり、反応ガスのクロスリークや外部へ
の漏出は確実に防止され、ガス利用率を低下させること
なく発電することができる。燃料電池１は、第２ステッ
プの積層工程において、固体高分子膜１１が予めカソー
ド側集電体４１に融着されているので、固体高分子膜１
１がその角部分で中央方向にカーリングすることがな
く、固体高分子膜のハンドリングが容易であり、かつ、
固体高分子膜の変形をなくすことができる。つまり、電
池組立作業を容易、かつ、迅速に実施できる。
の漏出は確実に防止され、ガス利用率を低下させること
なく発電することができる。燃料電池１は、第２ステッ
プの積層工程において、固体高分子膜１１が予めカソー
ド側集電体４１に融着されているので、固体高分子膜１
１がその角部分で中央方向にカーリングすることがな
く、固体高分子膜のハンドリングが容易であり、かつ、
固体高分子膜の変形をなくすことができる。つまり、電
池組立作業を容易、かつ、迅速に実施できる。
【００３４】また、固体高分子膜１１を、集電体４１の
周縁部に接合させるという簡単な方法で、確実に電極周
囲部分での膜の強度を補強することができる。 〔実施の形態２〕本発明の別な実施の形態に係る燃料電
池２００について図を用いて説明する。図３は燃料電池
２００の主要構成を示す組立図であり、図４はそのＹ−
Ｙ線矢視断面図である。
周縁部に接合させるという簡単な方法で、確実に電極周
囲部分での膜の強度を補強することができる。 〔実施の形態２〕本発明の別な実施の形態に係る燃料電
池２００について図を用いて説明する。図３は燃料電池
２００の主要構成を示す組立図であり、図４はそのＹ−
Ｙ線矢視断面図である。
【００３５】本燃料電池２００は、アノード側集電体と
カソード側集電体の大小関係が前記燃料電池１とは逆の
関係をなし、アノード側とカソード側の両方にシール部
材が介在されている以外、基本的な構造は前記燃料電池
１と略同一の構成の燃料電池である。図３及び図４に示
すように、当該燃料電池２００においては、アノード２
０２側の集電体２０１が固体高分子膜２０３と略同等の
縦・横寸法をしており、カソード２０４側の集電体２０
５は、固体高分子膜２０３の中央部に位置するカソード
２０４と略同等の縦・横寸法をなしている。
カソード側集電体の大小関係が前記燃料電池１とは逆の
関係をなし、アノード側とカソード側の両方にシール部
材が介在されている以外、基本的な構造は前記燃料電池
１と略同一の構成の燃料電池である。図３及び図４に示
すように、当該燃料電池２００においては、アノード２
０２側の集電体２０１が固体高分子膜２０３と略同等の
縦・横寸法をしており、カソード２０４側の集電体２０
５は、固体高分子膜２０３の中央部に位置するカソード
２０４と略同等の縦・横寸法をなしている。
【００３６】集電体２０１の上下面を含む周縁部には、
四辺形の枠体状、弾力性のある材質からなるシール部材
２０６が嵌め込めれ、固体高分子膜２０３のアノード２
０２側の周囲面２０３ａが、前記シール部材２０６の下
面２０６ａおよび集電体２０１の周囲寄り下面２０１ａ
に対して、また、固体高分子膜２０３のカソード２０４
側の周囲面２０３ｂとシール部材２０７の上面２０７ａ
とが接合し一体化したセル構造体ＣＵ２を構成してい
る。
四辺形の枠体状、弾力性のある材質からなるシール部材
２０６が嵌め込めれ、固体高分子膜２０３のアノード２
０２側の周囲面２０３ａが、前記シール部材２０６の下
面２０６ａおよび集電体２０１の周囲寄り下面２０１ａ
に対して、また、固体高分子膜２０３のカソード２０４
側の周囲面２０３ｂとシール部材２０７の上面２０７ａ
とが接合し一体化したセル構造体ＣＵ２を構成してい
る。
【００３７】このセル構造体ＣＵ２の上下面が、セパレ
ータ板２１０，セパレータ板２２０で挟持されてなる基
本単位が、適宜冷却プレート２３０を介在させながら交
互に積層されて燃料電池スタックを構成する。セパレー
タ板２１０，２２０双方には、前記セパレータ板２０，
３０と同様にガスチャネル２１１…並びにガスチャネル
２２１…が形成されているが、本実施の形態では、積層
時にリブ２１１ａ…がアノード側集電体２０１に接触す
るようにセパレータ板２１０の主表面の周縁部分が、前
記シール部材２０６の厚みｄ相当だけ切削されている。
ータ板２１０，セパレータ板２２０で挟持されてなる基
本単位が、適宜冷却プレート２３０を介在させながら交
互に積層されて燃料電池スタックを構成する。セパレー
タ板２１０，２２０双方には、前記セパレータ板２０，
３０と同様にガスチャネル２１１…並びにガスチャネル
２２１…が形成されているが、本実施の形態では、積層
時にリブ２１１ａ…がアノード側集電体２０１に接触す
るようにセパレータ板２１０の主表面の周縁部分が、前
記シール部材２０６の厚みｄ相当だけ切削されている。
【００３８】セル構造体ＣＵ２は、前記セル構造体ＣＵ
１と同様に作製される。即ち、中央部に電極触媒層（ア
ノード２０２を構成する。）が形成された集電体２０１
にシール部材２０６を冠着し、電極触媒層（カソード２
０４を構成する）が形成されたカソード側集電体２０５
とを固体高分子膜２０３と触媒層が対向するように積層
し、さらに、シール部材２０７を集電体２０５の周囲に
配置して積層体を作製し、前記同様にホットプレス法な
どを施すことによって固体高分子膜のアノード周囲部分
が集電体２０１およびシール部材２０６，２０７に対し
て接合することによって作製される。
１と同様に作製される。即ち、中央部に電極触媒層（ア
ノード２０２を構成する。）が形成された集電体２０１
にシール部材２０６を冠着し、電極触媒層（カソード２
０４を構成する）が形成されたカソード側集電体２０５
とを固体高分子膜２０３と触媒層が対向するように積層
し、さらに、シール部材２０７を集電体２０５の周囲に
配置して積層体を作製し、前記同様にホットプレス法な
どを施すことによって固体高分子膜のアノード周囲部分
が集電体２０１およびシール部材２０６，２０７に対し
て接合することによって作製される。
【００３９】このようなセル構造体ＣＵ２を有した燃料
電池２００においては、実施形態１の燃料電池１と同様
の効果を奏するが、アノード側とカソード側の両方にシ
ール部材２０６，２０７が配されていることによって、
水素ガスの漏出だけでなく、空気の漏出をも防止しなが
ら発電することができる点で、ガスのシール性により優
れる。
電池２００においては、実施形態１の燃料電池１と同様
の効果を奏するが、アノード側とカソード側の両方にシ
ール部材２０６，２０７が配されていることによって、
水素ガスの漏出だけでなく、空気の漏出をも防止しなが
ら発電することができる点で、ガスのシール性により優
れる。
【００４０】なお、本燃料電池のようにアノード側集電
体２０１を固体高分子膜２０３と同等の大きさにして、
双方を接合させることによってガスのシール化を図る構
造において、集電体２０１と固体高分子膜２０３との接
合だけでは、通常、加圧して供給される水素ガスの漏出
は十分に防止されないと考えられる。従って、シール部
材を集電体周縁部に冠着したシール構造とし、水素ガス
の漏出を回避している。
体２０１を固体高分子膜２０３と同等の大きさにして、
双方を接合させることによってガスのシール化を図る構
造において、集電体２０１と固体高分子膜２０３との接
合だけでは、通常、加圧して供給される水素ガスの漏出
は十分に防止されないと考えられる。従って、シール部
材を集電体周縁部に冠着したシール構造とし、水素ガス
の漏出を回避している。
【００４１】〔実施の形態３〕本実施形態では、本発明
に係る乾電池タイプで二次電池的な使用が可能な小型の
燃料電池について図を用いながら詳細に説明する。図５
は、燃料電池３００の組立図であり、図６はそのＺ−Ｚ
線矢視断面図である。
に係る乾電池タイプで二次電池的な使用が可能な小型の
燃料電池について図を用いながら詳細に説明する。図５
は、燃料電池３００の組立図であり、図６はそのＺ−Ｚ
線矢視断面図である。
【００４２】燃料電池３００は、固体高分子膜３０１の
両主表面の中央部に相当する位置に、カソード３０２
と、アノード３０３とを積層し、前記アノード３０３お
よびカソード３０２に対向接触するように第２カソード
集電体３０４および第２アノード集電体３０５を介在さ
せながら、第１カソード集電体３０６および第１アノー
ド集電体３０７で挟持された積層体からなり、各部材の
接触面が融着された直方体状のセル構造体ＣＵ３が、容
器３０８上に載置され、圧着部材３０９および３１０で
対向側面において圧着された構成である。
両主表面の中央部に相当する位置に、カソード３０２
と、アノード３０３とを積層し、前記アノード３０３お
よびカソード３０２に対向接触するように第２カソード
集電体３０４および第２アノード集電体３０５を介在さ
せながら、第１カソード集電体３０６および第１アノー
ド集電体３０７で挟持された積層体からなり、各部材の
接触面が融着された直方体状のセル構造体ＣＵ３が、容
器３０８上に載置され、圧着部材３０９および３１０で
対向側面において圧着された構成である。
【００４３】固体高分子膜３０１としては、例えば厚み
５０μｍで１０×１０ｃｍの縦・横寸法の全フッ素化イ
オノマー膜を用いることができる。用いる電極３０２お
よび３０３は、フッ素樹脂を含浸させて高温熱処理によ
って溌水処理されたカーボンペーパに対して、前述した
ように白金担持カーボンとＰＴＦＥの混合物をスクリー
ン印刷によって形成する方法や、白金担持カーボン，結
着剤としてのＰＴＦＥ，造孔剤としての炭酸カルシウム
を混合，濾過し、それを圧延してシート状に成形し、次
いで１Ｎ硝酸中に浸漬して造孔剤を除去し、多孔性の電
極シートを作製することもできる。なお、後述する実験
では、後者によって作製した電極を使用してある。
５０μｍで１０×１０ｃｍの縦・横寸法の全フッ素化イ
オノマー膜を用いることができる。用いる電極３０２お
よび３０３は、フッ素樹脂を含浸させて高温熱処理によ
って溌水処理されたカーボンペーパに対して、前述した
ように白金担持カーボンとＰＴＦＥの混合物をスクリー
ン印刷によって形成する方法や、白金担持カーボン，結
着剤としてのＰＴＦＥ，造孔剤としての炭酸カルシウム
を混合，濾過し、それを圧延してシート状に成形し、次
いで１Ｎ硝酸中に浸漬して造孔剤を除去し、多孔性の電
極シートを作製することもできる。なお、後述する実験
では、後者によって作製した電極を使用してある。
【００４４】第１カソード集電体３０６および第１アノ
ード集電体３０７は、単セル（固体高分子膜よおび各電
極から構成される。）を固定する挟持部材を兼ねてお
り、固体高分子膜３０１と同様の縦・横寸法で、適当な
強度を有する（例えば、厚みが１ｍｍ）、ＰＴＦＥなど
のフッ素樹脂等で表面が溌水処理が施されたカーボン性
の板体であり、それら中央部には各電極３０２および３
０３並びに第２カソード集電体３０４および第２アノー
ド集電体３０５よりも少し小さめの縦・横寸法の窓３０
６ａ並びに窓３０７ａが開設されている。
ード集電体３０７は、単セル（固体高分子膜よおび各電
極から構成される。）を固定する挟持部材を兼ねてお
り、固体高分子膜３０１と同様の縦・横寸法で、適当な
強度を有する（例えば、厚みが１ｍｍ）、ＰＴＦＥなど
のフッ素樹脂等で表面が溌水処理が施されたカーボン性
の板体であり、それら中央部には各電極３０２および３
０３並びに第２カソード集電体３０４および第２アノー
ド集電体３０５よりも少し小さめの縦・横寸法の窓３０
６ａ並びに窓３０７ａが開設されている。
【００４５】このように各窓３０６ａ並びに３０７ａを
少しだけ小さくするのは、第２集電体３０４及び３０５
を第１集電体３０６及び３０７に接触させて集電するた
めである。第２集電体３０４および３０５は、アノード
３０２およびカソード３０３と同等の縦・横寸法を有す
るＰＴＦＥなどのフッ素樹脂で溌水処理が施されたガス
透過性のカーボンペーパである。なお、この第２集電体
３０４および３０５を設けることによって、電池の集電
性向上を図っている。
少しだけ小さくするのは、第２集電体３０４及び３０５
を第１集電体３０６及び３０７に接触させて集電するた
めである。第２集電体３０４および３０５は、アノード
３０２およびカソード３０３と同等の縦・横寸法を有す
るＰＴＦＥなどのフッ素樹脂で溌水処理が施されたガス
透過性のカーボンペーパである。なお、この第２集電体
３０４および３０５を設けることによって、電池の集電
性向上を図っている。
【００４６】以上の第１集電体３０６，３０７，第２集
電体３０４，３０５，電極３０２，３０３および固体高
分子膜３０１を所定の順に積層し、この積層体に対して
前述のホットプレス法の処理を施して各部材が接合した
セル構造体ＣＵ３をなす。なお、ホットプレス法に関
し、図６に示すように、第２集電体３０４，３０５の第
１集電体３０６，３０７との接触部分が押し潰されるよ
うに行うことが望ましい。これによって、ガスシール性
により優れたものとなる。ここで、第２集電体３０４，
３０５の周縁部分を、ガス拡散性を有さなくするまで押
し潰せば、ガスシール性は一層向上する。
電体３０４，３０５，電極３０２，３０３および固体高
分子膜３０１を所定の順に積層し、この積層体に対して
前述のホットプレス法の処理を施して各部材が接合した
セル構造体ＣＵ３をなす。なお、ホットプレス法に関
し、図６に示すように、第２集電体３０４，３０５の第
１集電体３０６，３０７との接触部分が押し潰されるよ
うに行うことが望ましい。これによって、ガスシール性
により優れたものとなる。ここで、第２集電体３０４，
３０５の周縁部分を、ガス拡散性を有さなくするまで押
し潰せば、ガスシール性は一層向上する。
【００４７】セル構造体ＣＵ３作製はこれに限られるも
のではなく、まず、固体高分子膜３０１に対して、アノ
ード３０３およびカソード３０２をホットプレスによっ
て圧着し、次に、固体高分子膜３０１と第１集電体３０
６および３０７の間に全フッ素化イオノマー等のフッ素
樹脂溶液を塗布し、これをさらに同様に熱処理すること
によって、各部材をより確実に融着させたり、導電性に
優れる例えばカーボン粉末とフッ素樹脂の混合ペースト
を前記塗布剤として用いて、集電性能の向上を図ること
もできる。
のではなく、まず、固体高分子膜３０１に対して、アノ
ード３０３およびカソード３０２をホットプレスによっ
て圧着し、次に、固体高分子膜３０１と第１集電体３０
６および３０７の間に全フッ素化イオノマー等のフッ素
樹脂溶液を塗布し、これをさらに同様に熱処理すること
によって、各部材をより確実に融着させたり、導電性に
優れる例えばカーボン粉末とフッ素樹脂の混合ペースト
を前記塗布剤として用いて、集電性能の向上を図ること
もできる。
【００４８】次に、容器３０８は、内部に水素を貯蔵す
る空間、即ち水素ガス貯蔵室が穿設された四角柱状の成
形体であって、その器壁上面は、固体高分子膜３０１と
同等の寸法を有し、アノード３０３および第２集電体３
０５と略同等の縦・横寸法の水素ガス供給用の窓３０８
ａが開設されている。容器３０８の器壁底部には、水素
ガスを外部から補給するための補給口３０８ｂ（図６参
照）が設けられている。図６に示す補給口３０８ｂは、
容器３０８の器壁底面を貫通する円形孔にゴム製のパッ
キングが嵌め込まれて形成されており、外部からシリン
ジ注入により水素ガスを簡単に補給することができるよ
うになっている。
る空間、即ち水素ガス貯蔵室が穿設された四角柱状の成
形体であって、その器壁上面は、固体高分子膜３０１と
同等の寸法を有し、アノード３０３および第２集電体３
０５と略同等の縦・横寸法の水素ガス供給用の窓３０８
ａが開設されている。容器３０８の器壁底部には、水素
ガスを外部から補給するための補給口３０８ｂ（図６参
照）が設けられている。図６に示す補給口３０８ｂは、
容器３０８の器壁底面を貫通する円形孔にゴム製のパッ
キングが嵌め込まれて形成されており、外部からシリン
ジ注入により水素ガスを簡単に補給することができるよ
うになっている。
【００４９】補給口３０８ｂは、この他に、小型の逆止
弁（タイヤのチューブに用いられるもの。）や開閉バル
ブを取り付けて構成することもできる。容器３０８の器
壁並びに圧着部材３０９，３１０は、セル構造体ＣＵ３
を挟んで固定するのに適した強度を有する絶縁性板によ
って形成されており、その絶縁性板の具体例としては、
樹脂板，セラミックス板あるいは非導電性物質で被覆し
た金属板等を挙げることができる。
弁（タイヤのチューブに用いられるもの。）や開閉バル
ブを取り付けて構成することもできる。容器３０８の器
壁並びに圧着部材３０９，３１０は、セル構造体ＣＵ３
を挟んで固定するのに適した強度を有する絶縁性板によ
って形成されており、その絶縁性板の具体例としては、
樹脂板，セラミックス板あるいは非導電性物質で被覆し
た金属板等を挙げることができる。
【００５０】圧着部材３０９，３１０は、積層体におけ
る別の対向する側面を覆う断面コ字形であって、積層体
を圧着して固定できるような強度を持つ弾性部材であ
る。また、第１集電体３０６と集電体３０７との短絡が
生じないよう、圧着部材３０９，３１０は、樹脂或セラ
ミックス等の絶縁性材料で形成するか、金属板で形成す
る場合も、表面に絶縁物を配しておくことが望ましい。
る別の対向する側面を覆う断面コ字形であって、積層体
を圧着して固定できるような強度を持つ弾性部材であ
る。また、第１集電体３０６と集電体３０７との短絡が
生じないよう、圧着部材３０９，３１０は、樹脂或セラ
ミックス等の絶縁性材料で形成するか、金属板で形成す
る場合も、表面に絶縁物を配しておくことが望ましい。
【００５１】このような構成の燃料電池３００にあって
は、前述したように、確実に、ガスのシール性能を向上
させるという効果を奏するものである。すなわち、第１
集電体３０６および３０７双方の周縁部分と、固体高分
子膜３０１の電極周囲の周縁部分略全面とが接合されい
ることにより、前述同様に耐久性に優れたガスシール構
造を確実に実現している。
は、前述したように、確実に、ガスのシール性能を向上
させるという効果を奏するものである。すなわち、第１
集電体３０６および３０７双方の周縁部分と、固体高分
子膜３０１の電極周囲の周縁部分略全面とが接合されい
ることにより、前述同様に耐久性に優れたガスシール構
造を確実に実現している。
【００５２】なお、第２集電体を電極より大きめで固体
高分子膜と同じ縦・横寸法とすれば、一層、その確実性
は向上する。また、本燃料電池でさらに特徴的な点は、
ポリ−テトラ−フルオロ−エチレンシート等の樹脂性の
シール部材を配すことなくシール構造を実現している点
である。これによって、シール部材中の有機物が発電中
に溶出し、これが固体高分子膜のイオン伝導性に与える
悪影響を回避することができるといった効果をも奏す
る。
高分子膜と同じ縦・横寸法とすれば、一層、その確実性
は向上する。また、本燃料電池でさらに特徴的な点は、
ポリ−テトラ−フルオロ−エチレンシート等の樹脂性の
シール部材を配すことなくシール構造を実現している点
である。これによって、シール部材中の有機物が発電中
に溶出し、これが固体高分子膜のイオン伝導性に与える
悪影響を回避することができるといった効果をも奏す
る。
【００５３】〔実験１〕
実施の形態３に基づいて、以下の各部材を用い、圧力や
接合形態等のシール条件を表１に示すように変化させて
試験電池Ａ〜Ｈを作製した。 （使用する各部材） 固体高分子膜；全フッ素化イオノマー，５ｃｍ×８ｃ
ｍ，厚み５０μｍ 電極；２．３ｃｍ×２．８ｃｍ，厚み５０μｍ，触媒層
は白金担持カーボンからなる。
接合形態等のシール条件を表１に示すように変化させて
試験電池Ａ〜Ｈを作製した。 （使用する各部材） 固体高分子膜；全フッ素化イオノマー，５ｃｍ×８ｃ
ｍ，厚み５０μｍ 電極；２．３ｃｍ×２．８ｃｍ，厚み５０μｍ，触媒層
は白金担持カーボンからなる。
【００５４】第２集電体；２．３ｃｍ×２．８ｃｍ，厚
み２００μｍ 第１集電体；５ｃｍ×８ｃｍ，厚み１ｍｍ， アノード側の集電体には、中央部に２ｃｍ×２．５ｃｍ
の窓を開設したもの これらを部材を積層し、表１に示す条件でホットプレス
して各部材が接合されたセル構造体Ａ〜Ｈを作製した。
み２００μｍ 第１集電体；５ｃｍ×８ｃｍ，厚み１ｍｍ， アノード側の集電体には、中央部に２ｃｍ×２．５ｃｍ
の窓を開設したもの これらを部材を積層し、表１に示す条件でホットプレス
して各部材が接合されたセル構造体Ａ〜Ｈを作製した。
【００５５】
【表１】
【００５６】このセル構造体Ａ〜Ｈを、注入バルブを有
するガス注入配管が側壁に対して挿設され、上面中央部
に２ｃｍ×２．５ｃｍ縦・横寸法の窓が開設された容器
上に載置し、これを対向側面で圧着部材によって締付固
定して、図７（図７（ａ）は、電池全体の垂直断面図で
あり、図７（ｂ）は、上面図である。）に示すような試
験電池Ａ〜Ｈを作製した。
するガス注入配管が側壁に対して挿設され、上面中央部
に２ｃｍ×２．５ｃｍ縦・横寸法の窓が開設された容器
上に載置し、これを対向側面で圧着部材によって締付固
定して、図７（図７（ａ）は、電池全体の垂直断面図で
あり、図７（ｂ）は、上面図である。）に示すような試
験電池Ａ〜Ｈを作製した。
【００５７】なお、この試験電池Ａ〜Ｈでは、カソード
側の集電体には、空気導入用の窓が開設されていない
が、これは、シール構造のガスの密閉性を評価するため
にこのような構成にしてある。比較例の電池Ｉは、固体
高分子膜の表裏面に電極を形成した単セルを、第１集電
体と固体高分子膜の間に所定の厚みを有する枠体状のポ
リ−テトラ−フルオロ−エチレンシートを介在させて、
水素ガス貯蔵用の容器ともども圧着部材で挟持して作製
した。ここで、各部材の素材や寸法などは、すべて試験
電池Ａ〜Ｈと同じものを用いている。
側の集電体には、空気導入用の窓が開設されていない
が、これは、シール構造のガスの密閉性を評価するため
にこのような構成にしてある。比較例の電池Ｉは、固体
高分子膜の表裏面に電極を形成した単セルを、第１集電
体と固体高分子膜の間に所定の厚みを有する枠体状のポ
リ−テトラ−フルオロ−エチレンシートを介在させて、
水素ガス貯蔵用の容器ともども圧着部材で挟持して作製
した。ここで、各部材の素材や寸法などは、すべて試験
電池Ａ〜Ｈと同じものを用いている。
【００５８】以上のようにして作製した電池Ａ〜Ｉにつ
いて、封入された水素ガスのシール性能について評価し
た。前記ガス注入管入口に圧力計を設置し、初期リーク
量と保存後リーク量とを測定した。初期リーク量の測定
は、電池組立直後に行い、測定開始から３時間経過後の
容器内の水素ガス圧の変化量を初期リーク量とした。
いて、封入された水素ガスのシール性能について評価し
た。前記ガス注入管入口に圧力計を設置し、初期リーク
量と保存後リーク量とを測定した。初期リーク量の測定
は、電池組立直後に行い、測定開始から３時間経過後の
容器内の水素ガス圧の変化量を初期リーク量とした。
【００５９】また、保存後リーク量の測定は、電池組立
直後から注入バルブを閉じて水素ガスが漏出しない状態
で１ヶ月保存した後に行い、前記同様にして測定開始か
ら３時間経過後の水素ガス圧の変化量をその値とした。
なお、初期の水素ガスの封入圧は、双方ともに１．２ａ
ｔｍに設定した。前記表１に測定の結果を示した。これ
に示すように、ホットプレスの圧力が５ｋｇ／ｃｍ2未
満であると、シール性が十分に得られないことがわか
る。５ｋｇ／ｃｍ2以上では、従来のポリ−テトラ−フ
ルオロ−エチレンシートによるシール構造に対して初期
性能としては変わらないものの、長期間保存してもシー
ル性は劣化せず、耐久性に優れることがわかる。
直後から注入バルブを閉じて水素ガスが漏出しない状態
で１ヶ月保存した後に行い、前記同様にして測定開始か
ら３時間経過後の水素ガス圧の変化量をその値とした。
なお、初期の水素ガスの封入圧は、双方ともに１．２ａ
ｔｍに設定した。前記表１に測定の結果を示した。これ
に示すように、ホットプレスの圧力が５ｋｇ／ｃｍ2未
満であると、シール性が十分に得られないことがわか
る。５ｋｇ／ｃｍ2以上では、従来のポリ−テトラ−フ
ルオロ−エチレンシートによるシール構造に対して初期
性能としては変わらないものの、長期間保存してもシー
ル性は劣化せず、耐久性に優れることがわかる。
【００６０】〔実験２〕本実験で用いる燃料電池は、図
８に示すように、カソード側集電板のカソードに対応す
る位置に空気導入用の窓が開設され、また、前記容器の
対向側壁には、水素ガス注入管および水素ガス排出管が
挿設されている以外は、シール条件等を含め全て同じよ
うにして作製された構成の電池Ａ´〜Ｉ´である。
８に示すように、カソード側集電板のカソードに対応す
る位置に空気導入用の窓が開設され、また、前記容器の
対向側壁には、水素ガス注入管および水素ガス排出管が
挿設されている以外は、シール条件等を含め全て同じよ
うにして作製された構成の電池Ａ´〜Ｉ´である。
【００６１】この電池Ａ´〜Ｉ´の電池組立直後におい
て、水素ガスを常に注入管から注入させながら、電流密
度２００ｍＡ／ｃｍ2下で発電した場合のセル電圧ｍＶ
を測定した。この結果を表２に示す。
て、水素ガスを常に注入管から注入させながら、電流密
度２００ｍＡ／ｃｍ2下で発電した場合のセル電圧ｍＶ
を測定した。この結果を表２に示す。
【００６２】
【表２】
【００６３】これに示すように、シール時の圧力が５ｋ
ｇ／ｃｍ2未満では電池Ａ´の電圧値が示すように、電
圧は低下する。これはシール性が十分でないからであ
る。また、圧力が１００ｋｇ／ｃｍ2を越えると、電池
Ｆ´の電圧値が示すように、さらに電圧は低下してい
る。これは、シール時の圧力が高すぎるため、電極同士
がショートしたことによるためと考えられる。
ｇ／ｃｍ2未満では電池Ａ´の電圧値が示すように、電
圧は低下する。これはシール性が十分でないからであ
る。また、圧力が１００ｋｇ／ｃｍ2を越えると、電池
Ｆ´の電圧値が示すように、さらに電圧は低下してい
る。これは、シール時の圧力が高すぎるため、電極同士
がショートしたことによるためと考えられる。
【００６４】次に、電池Ｇ´とＨ´の電圧の違いは、塗
布剤にカーボンペーストを用いると、カーボンを用いな
い場合に対してセル電圧は向上することを示している。
なお、実験データは記載しないが、第２集電体を介在さ
せた場合の電圧値と、介在させない場合の電圧値とを比
較する実験を行ったところ、第２集電体を介在させた場
合の方が高い電圧を示していた。
布剤にカーボンペーストを用いると、カーボンを用いな
い場合に対してセル電圧は向上することを示している。
なお、実験データは記載しないが、第２集電体を介在さ
せた場合の電圧値と、介在させない場合の電圧値とを比
較する実験を行ったところ、第２集電体を介在させた場
合の方が高い電圧を示していた。
【００６５】〔その他の事項〕
（１） 前記実施の形態１および２では、ガスシール性
の優れた内部マニホールド方式の場合について説明した
が、これに限定されないのは言うまでもなく、外部マニ
ホールドを用いた電池構成であっても、同様に実施可能
である。 （２） 実施の形態３において、第１集電体は集電とセ
ル挟持を兼ねるものであったが、これに限定されず、第
１集電体と挟持部材とを別体としても同様に実施可能で
ある。なお、実施の形態３における第１集電体のように
一体のものとすれば、電池構成部材を少なくすることが
できるといった利点がある。
の優れた内部マニホールド方式の場合について説明した
が、これに限定されないのは言うまでもなく、外部マニ
ホールドを用いた電池構成であっても、同様に実施可能
である。 （２） 実施の形態３において、第１集電体は集電とセ
ル挟持を兼ねるものであったが、これに限定されず、第
１集電体と挟持部材とを別体としても同様に実施可能で
ある。なお、実施の形態３における第１集電体のように
一体のものとすれば、電池構成部材を少なくすることが
できるといった利点がある。
【００６６】（３） 実施の形態３の燃料電池におい
て、水素貯蔵用の空間を要した容器上にセル構造体ＣＵ
３を載置した二次電池仕様のものについて言及したが、
セル構造体ＣＵ３を行列状に配列し、これに水素ガス供
給マニホールドを取り付けた構成のものでも同様に実施
可能である。 （４） 前記各セル構造体ＣＵ１〜３において、融着は
構成部材のフッ素樹脂によるものであったが、固体高分
子膜と集電体の融着に関し、溌水処理していないカーボ
ンペーパに直接ホットプレス法等を施して、いわゆる焼
き付かせてもよい。なお、この場合にも、固体高分子膜
が分解しない程度にする必要はある。
て、水素貯蔵用の空間を要した容器上にセル構造体ＣＵ
３を載置した二次電池仕様のものについて言及したが、
セル構造体ＣＵ３を行列状に配列し、これに水素ガス供
給マニホールドを取り付けた構成のものでも同様に実施
可能である。 （４） 前記各セル構造体ＣＵ１〜３において、融着は
構成部材のフッ素樹脂によるものであったが、固体高分
子膜と集電体の融着に関し、溌水処理していないカーボ
ンペーパに直接ホットプレス法等を施して、いわゆる焼
き付かせてもよい。なお、この場合にも、固体高分子膜
が分解しない程度にする必要はある。
【００６７】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば本発明は、カソード側集電体と、カソードと、固体高
分子膜と、アノードと、アノード側集電体とを配した固
体高分子型燃料電池において、前記固体高分子膜の主表
面、略中央部にアノードおよびカソードが位置し、アノ
ード側集電体およびカソード側集電体の少なくとも一方
が、隣接する電極よりも大きく、固体高分子膜の外周部
分は、当該集電体と接合しているので、耐久性に優れた
ガスシール構造を確実に実現する。
ば本発明は、カソード側集電体と、カソードと、固体高
分子膜と、アノードと、アノード側集電体とを配した固
体高分子型燃料電池において、前記固体高分子膜の主表
面、略中央部にアノードおよびカソードが位置し、アノ
ード側集電体およびカソード側集電体の少なくとも一方
が、隣接する電極よりも大きく、固体高分子膜の外周部
分は、当該集電体と接合しているので、耐久性に優れた
ガスシール構造を確実に実現する。
【００６８】以上のように、アノード側集電体或はカソ
ード側集電体の一方が、アノード又はカソードよりも大
きく形成され、固体高分子膜の外周部分は、当該集電体
の外周部と接合して一体化されているので、耐久性に優
れたガスシール構造を実現することができ少なくとも水
素ガスのガスシールは向上するものである。
ード側集電体の一方が、アノード又はカソードよりも大
きく形成され、固体高分子膜の外周部分は、当該集電体
の外周部と接合して一体化されているので、耐久性に優
れたガスシール構造を実現することができ少なくとも水
素ガスのガスシールは向上するものである。
【図１】実施の形態１に係る固体高分子型燃料電池の要
部組立図である。
部組立図である。
【図２】図１における組立後の固体高分子型燃料電池の
断面図である。
断面図である。
【図３】別な実施の形態に係る固体高分子型燃料電池の
要部組立図である。
要部組立図である。
【図４】図３における組立後の固体高分子型燃料電池の
断面図である。
断面図である。
【図５】さらに、別な実施の形態に係る固体高分子型燃
料電池の組立図である。
料電池の組立図である。
【図６】図５における組立後の固体高分子型燃料電池の
断面図である。
断面図である。
【図７】実験に用いる固体高分子型燃料電池の断面図お
よび正面図である。
よび正面図である。
【図８】別な実験に用いる固体高分子型燃料電池の断面
図および正面図である。
図および正面図である。
【図９】従来の固体高分子型燃料電池の要部構成図であ
る。
る。
【図１０】別な従来の固体高分子型燃料電池の要部構成
図および断面拡大図である。
図および断面拡大図である。
１ 固体高分子型燃料電池
１１ 固体高分子膜
１２ アノード
１３ カソード
２０，３０ セパレータ板
４０，４１ 集電体
５０ シール部材
２００ 固体高分子型燃料電池
２０１，２０５ 集電体
２０２ アノード
２０３ 固体高分子膜
２０４ カソード
２０６，２０７ シール部材
２１０，２２０ セパレータ板
３００ 固体高分子型燃料電池
３０１ 固体高分子膜
３０２ カソード
３０３ アノード
３０４，３０５ 第２集電体
３０６，３０７ 第１集電体
３０８ 容器
３０９，３１０ 圧着部材
フロントページの続き
(72)発明者 金子 実
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号
三洋電機株式会社内
(72)発明者 濱田 陽
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号
三洋電機株式会社内
(72)発明者 三宅 泰夫
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号
三洋電機株式会社内
(56)参考文献 特開 平７−220742（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−68899（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−185875（ＪＰ，Ａ)
特表 平８−509571（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 8/02
H01M 8/10
Claims (8)
- 【請求項１】固体高分子膜の一方の面の略中央部にアノ
ード、他方の面に前記アノードと対向してカソードを設
け、前記アノードを覆ってアノード側集電体を、前記カ
ソードを覆ってカソード側集電体を設け、前記両集電体
を覆って前記アノード及びカソードよりも大きな、水素
ガス供給用のアノード側セパレータ及び空気供給用のカ
ソード側セパレータを設け、前記カソード側集電体の大
きさを前記カソードより大きくして前記カソード側集電
体の外周部分に前記固体高分子膜の外周部分を接合して
一体化するよう構成し、前記固体高分子膜と前記アノー
ド側セパレータとの間に、前記アノードの端面と前記ア
ノード側集電体の端面を覆うシール部材を前記固体高分
子膜、前記アノード側セパレータ、前記アノード端面及
び前記アノード側集電体に接合し一体化して設けたこと
を特徴とする固体高分子型燃料電池。 - 【請求項２】固体高分子膜の一方の面の略中央部にアノ
ード、他方の面に前記アノードと対向してカソードを設
け、前記アノードを覆ってアノード側集電体を、前記カ
ソードを覆ってカソード側集電体を設け、前記両集電体
を覆って前記アノード及びカソードよりも大きな、水素
ガス供給用のアノード側セパレータ及び空気供給用のカ
ソード側セパレータを設け、前記アノード側集電体の周
縁部を冠着する第１のシール部材を設け、前記アノード
側集電体の大きさを前記アノードより大きくして、前記
固体高分子膜の前記アノード側の周囲面を前記第１のシ
ール部材の一方の面及び前記集電体の周囲寄り一方の面
に接合して一体化し、前記固体高分子膜のカソード側の
周囲面と前記カソード側セパレータの周囲面との間に、
前記カソードの端面と前記カソード側集電体の端面を覆
う第２のシール部材を設け、前記固体高分子膜のカソー
ド側の周囲面と前記第２のシール部材とを接合し一体化
したことを特徴とする固体高分子型燃料電池。 - 【請求項３】固体高分子膜の一方の面の略中央部にアノ
ード、他方の面に前記アノードと対向してカソードを設
けるステップと、前記アノードを覆ってアノード側集電
体を、前記カソードを覆ってカソード側集電体を設ける
ステップと、前記両集電体を覆って前記アノード及びカ
ソードよりも大きな、水素ガス供給用のアノード側セパ
レータ及び空気供給用のカソード側セパレータを設ける
ステップと、前記カソード側集電体の大きさを前記カソ
ードより大きくして前記カソード側集電体の外周部分に
前記固体高分子膜の外周部分を融着により接合して一体
化するステップと、前記固体高分子膜と前記アノード側
セパレータとの間に、前記アノードの端面と前記アノー
ド側集電体の端面を覆うシール部材を設けるステップ
と、前記固体高分子膜の周縁部と前記シール部材と直接
融着するするステップとを備えたことを特徴とする固体
高分子型燃料電池の製造方法。 - 【請求項４】固体高分子膜の一方の面の略中央部にアノ
ード、他方の面に前記アノードと対向してカソードを設
けるステップと、前記アノードを覆ってアノード側集電
体を、前記カソードを覆ってカソード側集電体を設ける
ステップと、前記両集電体を覆って前記アノード及びカ
ソードよりも大きな、水素ガス供給用のアノード側セパ
レータ及び空気供給用のカソード側セパレータを設ける
ステップと、前記アノード側集電体の周縁部を冠着して
第１のシール部材を設けるステップと、前記アノード側
集電体の大きさを前記アノードより大きくして、前記固
体高分子膜の前記アノード側の周囲部を前記第１のシー
ル部材の一方の面及び前記集電体の周囲寄り一方の面に
融着により接合して一体化するステップと、前記固体高
分子膜と前記カソード側セパレータとの間に、前記カソ
ードの端面と前記カソード側集電体の端面を覆う第２の
シール部材を設けるステップと、前記固体高分子膜のカ
ソード側の周囲面と前記第２のシール部材とを融着によ
り接合し一体化するステップとを備えたことを特徴とす
る固体高分子型燃料電池の製造方法。 - 【請求項５】前記融着により接合するステップはホット
プレス法による融着を用いていることを特徴とする請求
項３又は４記載の固体高分子型燃料電池の製造方法。 - 【請求項６】前記ホットプレス法による融着の条件を、
温度を前記固体高分子膜のガラス転移温度以上で前記固
体高分子膜の分解温度未満とし、圧力を５ｋｇ／ｃｍ2
以上で１００ｋｇ／ｃｍ2以下とすることを特徴とする
請求項５記載の固体高分子型燃料電池の製造方法。 - 【請求項７】接着剤を前記集電体と前記固体高分子膜と
の接触面に塗布するサブステップを備えることを特徴と
する請求項５記載の固体高分子型燃料電池の製造方法。 - 【請求項８】前記接着剤には、導電性粉末が添加されて
いることを特徴とする請求項７記載の固体高分子型燃料
電池の製造方法。
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