燃料電池、燃料電池的制造方法與流程

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技術領域

本發(fā)明涉及燃料電池。

背景技術：

在使用高分子電解質膜(以后也簡稱為“電解質膜”)的燃料電池中，MEGA(膜電極氣體擴散層接合、Membrane.Electrode&Gas.Diffusion Layer.Assembly)以各種方法制作。例如，MEGA通過在由電解質膜和電極催化劑層構成的CCM(Catalyst Coated Membrane：催化劑涂層膜)的兩面層疊氣體擴散層的方法來制作。另外，MEGA使用在電解質膜的兩面層疊由電極催化劑層和氣體擴散層構成的氣體擴散電極GDE(Gas Diffusion Electrode)的方法來制作。這種結構的MEGA較薄且容易彎曲。因此，在日本特開2012-134033號公報中記載了對MEGA的周緣配置有襯墊的燃料電池。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

在日本特開2012-134033號公報記載的技術中，制造成本高且缺乏量產(chǎn)性。因此，已知以保護MEGA和降低制造成本為目的，而在MEGA的周緣配置有框架的帶有框架的MEGA(以后也稱為“框架MEGA”)。在框架MEGA中，使用粘接劑來粘接MEGA與框架。作為粘接劑，一般以降低制造成本為目的而使用PP(聚丙烯、polypropylene)那樣的熱塑性樹脂。在此，PP氣體擴散層存在線膨脹差。因此，在使用熱塑性樹脂作為粘接劑的情況下，存在如下的課題：在加熱時，包含膜電極接合體的MEGA整體可能會產(chǎn)生翹曲或變形。在日本特開2012-134033號公報、日本特開2007-287608號公報及日本特開2013-251253號公報記載的技術中，關于在框架MEGA中抑制膜電極接合體的變形未作任何考慮。另外，這樣的課題在要實現(xiàn)燃料電池的薄型化的情況下特別顯著。此外，對于以往的燃料電池，希望制造的容易化、低成本化、省資源化、性能的提高等。

用于解決課題的方案

本發(fā)明為了解決上述課題的至少一部分而作出，能夠作為以下的方式實現(xiàn)。

(1)根據(jù)本發(fā)明的一方式，提供一種燃料電池。該燃料電池具備：在電解質膜的兩面形成有電極催化劑層的膜電極接合體、配置于上述膜電極接合體的兩面的氣體擴散層及配置于上述膜電極接合體的周緣的框架，在上述膜電極接合體和上述氣體擴散層被組合了的狀態(tài)下，上述膜電極接合體形成向上述氣體擴散層的外側突出的突出部，上述框架具有用于與上述突出部卡合的卡合部，在上述突出部與上述卡合部之間具備由紫外線固化型的粘接劑構成的粘接層。根據(jù)該方式的燃料電池，在膜電極接合體和氣體擴散層被組合了的狀態(tài)下，膜電極接合體向外側突出的突出部與為了和突出部卡合而設置的框架的卡合部之間的粘接層由紫外線固化型的粘接劑構成。因此，不需要為了配置有氣體擴散層的膜電極接合體與框架的粘接而進行加熱處理。因此，能夠抑制在框架使用了PP等熱塑性樹脂的情況下以往產(chǎn)生的問題、即框架與氣體擴散層的線膨脹差引起的膜電極接合體的變形(翹曲等)的產(chǎn)生。

(2)在上述方式的燃料電池中，也可以是，在上述粘接層中還混入有熱固化劑。根據(jù)該方式的燃料電池的制造方法，由于在粘接層中混入有熱固化劑，因此在制作燃料電池的單電池的工序中，在對框架和膜電極接合體進行加熱時，能夠使未固化的粘接劑固化。

(3)在上述方式的燃料電池中，也可以是，上述框架由熱塑性樹脂形成。根據(jù)該方式的燃料電池，框架由熱塑性樹脂形成，因此能夠使用例如廉價的聚丙烯作為框架的材料。

(4)在上述方式的燃料電池中，也可以是，在上述框架的上述卡合部形成有沿上述框架的厚度方向貫通上述框架的貫通孔。根據(jù)該方式的燃料電池，在框架的卡合部形成有沿框架的厚度方向貫通框架的貫通孔。因此，在將膜電極接合體的突出部與框架的卡合部在它們之間經(jīng)由粘接劑而組合時，能夠在卡合部的設有貫通孔的部分使粘接劑露出。其結果是，在形成粘接層時，從貫通孔(換言之，從粘接劑露出的部分)照射紫外線，由此能夠使粘接材可靠地固化而形成粘接層。此外，根據(jù)該方式的燃料電池，即使在用于使粘接劑固化的紫外線的條件與框架具有的紫外線的隔斷特性重復的情況下，通過從貫通孔照射紫外線，也能夠使粘接劑固化而形成粘接層。

(5)在上述方式的燃料電池中，也可以是，上述框架還具備能夠使紫外線透過的、以至少覆蓋上述貫通孔的開口的方式形成的保護層。根據(jù)該方式的燃料電池，至少貫通孔的開口被保護層覆蓋。因此，在形成粘接層時，即便在使用例如液狀、凍膠狀、凝膠狀、膏劑狀的容易變形的粘接劑的情況下，也能夠抑制粘接劑進入到框架的貫通孔內。另外，保護層能夠使紫外線透過，因此通過經(jīng)由保護層從貫通孔照射紫外線，能夠使粘接材可靠地固化而形成粘接層。

(6)在上述方式的燃料電池中，可以是，上述框架的上述保護層由熱塑性樹脂形成。根據(jù)該方式的燃料電池，框架的保護層由熱塑性樹脂形成，因此在制作燃料電池的單電池的工序中，在對框架和膜電極接合體進行加熱時，能夠將保護層與配置在保護層周圍的部件粘接。能夠使保護層固化。

(7)根據(jù)本發(fā)明的一方式提供燃料電池的制造方法，上述燃料電池具備：在電解質膜的兩面形成有電極催化劑層的膜電極接合體、配置于上述膜電極接合體的兩面的氣體擴散層及配置于上述膜電極接合體的周緣的框架。該燃料電池的制造方法具備以下工序：在上述膜電極接合體和上述氣體擴散層被組合了的狀態(tài)下，對上述膜電極接合體向上述氣體擴散層的外側突出的突出部和上述框架的用于與上述突出部卡合的卡合部中的至少任一方配置紫外線固化型的粘接劑；使上述突出部與上述卡合部卡合；及照射紫外線而使上述粘接劑固化。根據(jù)該方式的燃料電池的制造方法，在膜電極接合體和氣體擴散層被組合了的狀態(tài)下，對膜電極接合體向外側突出的突出部和為了與突出部卡合而設置的框架的卡合部中的至少任一方配置紫外線固化型的粘接劑，然后照射紫外線而使粘接劑固化。因此，無需為了配置有氣體擴散層的膜電極接合體與框架的粘接而進行加熱處理。因此，能夠抑制框架使用了PP等熱塑性樹脂的情況下以往產(chǎn)生的問題、即框架與氣體擴散層的線膨脹差引起的膜電極接合體的變形(翹曲等)的產(chǎn)生。

(8)在上述方式的燃料電池的制造方法中，也可以是，在上述卡合的工序之后，上述燃料電池的制造方法還具備避開上述突出部和上述卡合部而配置能夠隔斷紫外線的部件的工序。根據(jù)該方式的燃料電池的制造方法，避開突出部和卡合部而配置能夠隔斷紫外線的部件，然后照射紫外線使粘接劑固化。因此，僅對突出部即由于膜電極接合體向外側突出而變薄的部分和卡合部即框架變薄的部分照射紫外線，能夠高效地使粘接劑固化。其結果是，能夠縮短紫外線照射時間，并且能夠抑制氣體擴散層或框架隨著吸收紫外線而溫度上升及產(chǎn)生線膨脹差。

(9)在上述方式的燃料電池的制造方法中，也可以是，在上述固化的工序之后，上述燃料電池的制造方法還具備去除上述氣體擴散層的表面的未固化的上述粘接劑的工序。根據(jù)該方式的燃料電池的制造方法，由于氣體擴散層的表面的粘接劑未固化，因此能夠容易地去除。

(10)在上述方式的燃料電池的制造方法中，也可以是，在上述粘接劑中混入有熱固化劑，上述燃料電池的制造方法還具備通過對粘接有上述框架的上述膜電極接合體進行加熱來制作上述燃料電池的單電池的工序。根據(jù)該方式的燃料電池的制造方法，在粘接劑中混入有熱固化劑。因此，在制作燃料電池的單電池的工序中，在對框架和膜電極接合體進行加熱時，能夠使殘留的未固化的粘接劑固化。其結果是，能夠抑制未固化的粘接劑殘留于完成品的單電池。

(11)在上述方式的燃料電池的制造方法中，也可以是，在上述框架的上述卡合部形成有沿上述框架的厚度方向貫通上述框架的貫通孔，在上述固化的工序之后，上述燃料電池的制造方法還具備通過向上述貫通孔照射光并檢測上述粘接劑的發(fā)光來檢測上述粘接劑的固化狀態(tài)的工序。根據(jù)該方式的燃料電池的制造方法，在框架的卡合部形成有沿框架的厚度方向貫通框架的貫通孔。因此，即使在框架具有隔斷紫外線的特性的情況下，通過從貫通孔照射光(例如紫外線)，也能夠可靠地檢測粘接劑的固化狀態(tài)。其結果是，利用例如紫外線固化傳感器那樣的裝置，能夠實現(xiàn)非接觸、非破壞的固化檢查。

另外，本發(fā)明能夠以各種形態(tài)實現(xiàn)，例如，能夠以框架MEGA、燃料電池、框架MEGA或燃料電池的制造方法、制造裝置、制造系統(tǒng)、實現(xiàn)上述的方法或裝置的控制的計算機程序、記錄有該計算機程序的非暫時性的記錄介質等方式實現(xiàn)。

附圖說明

圖1是表示作為本發(fā)明的一實施方式的使用了帶有框架的MEGA的燃料電池的結構的圖。

圖2是表示框架MEGA的結構的圖。

圖3是表示使用了框架MEGA的燃料電池的制造順序的流程圖。

圖4是表示使用分配器涂布粘接劑的情況下的制造的狀況的圖。

圖5是表示使用絲網(wǎng)印刷涂布粘接劑的情況下的制造的狀況的圖。

圖6是表示第二實施方式的框架MEGA的結構的圖。

圖7是表示第二實施方式的框架MEGA整體的結構的圖。

圖8是表示第二實施方式的燃料電池的制造順序的流程圖。

圖9是表示使用分配器涂布粘接劑的情況下的紫外線照射的狀況的圖。

圖10是表示使用絲網(wǎng)印刷涂布粘接劑的情況下的紫外線照射的狀況的圖。

圖11是表示固化檢查的狀況的圖。

圖12是表示第二實施方式的比較例的紫外線照射的狀況的圖。

圖13是表示第二實施方式的比較例的固化檢查的狀況的圖。

圖14是表示第三實施方式的框架MEGA的結構的圖。

圖15是表示使用分配器涂布粘接劑的情況下的紫外線照射的狀況的圖。

圖16是表示使用絲網(wǎng)印刷涂布粘接劑的情況下的紫外線照射的狀況的圖。

圖17是表示第三實施方式的比較例的框架配置的狀況的圖。

具體實施方式

A.第一實施方式：

A-1.燃料電池的結構：

圖1是表示作為本發(fā)明的一實施方式的使用了帶有框架的MEGA的燃料電池的結構的圖。在圖1中，圖示了燃料電池800的截面結構的一部分。燃料電池800是具有層疊有多個層疊體700的構造的所謂固體高分子型燃料電池。燃料電池800使用作為燃料氣體而供給的氫氣和作為氧化劑氣體而供給的空氣來進行發(fā)電。另外，作為冷卻介質的水在燃料電池800內循環(huán)，將燃料電池800內的溫度調整成適合于發(fā)電的溫度。

層疊體700具備：帶有框架的MEGA(以后也稱為“框架MEGA”)100、陽極側隔板500及陰極側隔板600。陽極側隔板500形成用于對燃料電池800供給氫氣的流路。陰極側隔板600形成用于對燃料電池800供給空氣的流路。

A-2.框架MEGA的結構：

圖2是表示框架MEGA的結構的圖。在圖2中，圖示了框架MEGA100的截面的一部分?？蚣躆EGA100為平板形狀，MEGA200與框架300經(jīng)由使用了粘接劑400的粘接層而被粘接。

MEGA200在CCM202的兩面配置有陽極側氣體擴散層204和陰極側氣體擴散層206。CCM202在電解質膜22的兩面配置有陽極側電極催化劑層24和陰極側電極催化劑層26。CCM202也被稱為“膜電極接合體202”。電解質膜22是由固體高分子材料例如具備全氟化碳磺酸的氟系樹脂形成的、具有質子導電性的離子交換膜，在濕潤狀態(tài)下表現(xiàn)出良好的導電性。陽極側電極催化劑層24及陰極側電極催化劑層26都包含擔載有鉑或鉑合金等催化劑的催化劑擔載碳。

陽極側氣體擴散層204及陰極側氣體擴散層206都由多孔質的擴散層用基材構成。作為擴散層用基材，能夠使用例如碳多孔質體(例如復寫紙、碳布、玻璃狀碳等)、金屬多孔質體(例如金屬網(wǎng)、發(fā)泡金屬等)。陽極側氣體擴散層204形成為在俯視觀察時為與CCM202相同大小的矩形形狀。另一方面，陰極側氣體擴散層206形成為比CCM202小一圈的大小的矩形形狀。因此，在CCM202與氣體擴散層(陽極側氣體擴散層204及陰極側氣體擴散層206)被組合了的狀態(tài)下，CCM202形成向陰極側氣體擴散層206的外側突出的突出部201。換言之，在圖2所示的框架MEGA100的截面中，MEGA200的周緣的各端部的形狀成為CCM202相對于陰極側氣體擴散層206向外側突出的臺階狀。

框架300由熱塑性的PP(聚丙烯；polypropylene)構成。框架300形成為與MEGA200的周緣卡合的框形狀。具體而言，框架300以與MEGA200的突出部201卡合的方式形成為框形狀，該框形狀的與CCM202及陽極側氣體擴散層204對應的部分具有形成為大徑的空間且與陰極側氣體擴散層206對應的部分具有形成為小徑的空間。將該框形狀的段差部分也稱為“卡合部301”。換言之，在圖2所示的框架MEGA100的截面中，框架300的端部的形狀成為與MEGA200卡合的臺階狀?？蚣?00例如通過注射成型來制作。

另外，在框架300中，也可以取代PP而使用例如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、PE(聚乙烯、polyethylene)，PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯、Polyethylene terephthalate)等。另外，框架300也可以使用熱固化性樹脂。另外，也可以取代注射成型，例如通過熔融擠出成型來制作框架300。

粘接劑400是紫外線固化型的粘接劑，是具有通過向涂布部位照射預定波長的紫外線而固化的性質的液狀的粘接劑。作為粘接劑400，能夠使用例如采用了游離基聚合性樹脂的紫外線固化型粘接劑或采用了陽離子聚合性樹脂的紫外線固化型粘接劑等。另外，在使用采用了游離基聚合性樹脂的紫外線固化型粘接劑作為粘接劑400的情況下，優(yōu)選的是在粘接劑400中混入預定量的熱固化劑。關于其理由在后文敘述。熱固化劑的量能夠任意確定。另外，粘接劑400可以為任意的狀態(tài)，可以為例如凝膠狀、凍膠狀、膏劑狀。

根據(jù)具有以上那樣的結構的燃料電池，在CCM202(膜電極接合體)與陰極側氣體擴散層206及陽極側氣體擴散層204(氣體擴散層)被組合了的狀態(tài)下，CCM202向外側突出的突出部201和為了與突出部201卡合而設置的框架300的卡合部301之間的粘接劑400(粘接層)由紫外線固化型的粘接劑構成。因此，無需為了MEGA200(配置有氣體擴散層的膜電極接合體)與框架300的粘接而進行加熱處理。因此，能夠在抑制框架300使用PP等熱塑性樹脂的情況下以往產(chǎn)生的問題，即能夠抑制框架300與陰極側氣體擴散層206(氣體擴散層)的線膨脹差引起的CCM202的變形(翹曲等)的產(chǎn)生。

A-3.燃料電池的制造方法：

圖3是表示使用了框架MEGA的燃料電池的制造順序的流程圖。圖4是表示使用分配器涂布粘接劑的情況下的制造的狀況的圖。圖5是表示使用絲網(wǎng)印刷涂布粘接劑的情況下的制造的狀況的圖。另外，圖4、5表示CCM202和氣體擴散層的層疊方向的截面。以后，在圖3～5中，將配置有陰極側氣體擴散層206的一側作為“上側”，并將配置有陽極側氣體擴散層204的一側作為“下側”而進行說明。

在圖3的步驟S10中，向MEGA200的端部涂布粘接劑400。具體而言，在使用分配器的情況下，如圖4(A)所示，在MEGA200的突出部201，即在陰極側氣體擴散層206的外側且CCM202的周緣的部分涂布粘接劑400。另一方面，在使用絲網(wǎng)印刷的情況下，如圖5(A)所示，在CCM202的一方的面形成有陽極側氣體擴散層204的狀態(tài)下，在CCM202的另一方的面的周緣的部分涂布粘接劑400。

在圖3的步驟S12中，將框架300配置于MEGA200。具體而言，如圖4(B)及圖5(B)所示，以使MEGA200的突出部201的至少一部分與框架300的卡合部301的至少一部分相互卡合的方式，將框架300配置于MEGA200。另外，在使用絲網(wǎng)印刷的情況下，在配置框架300之前，從粘接劑400的上方形成陰極側氣體擴散層206(圖5(B))。其結果是，即便在使用絲網(wǎng)印刷的情況下，也在MEGA200的突出部201涂布有粘接劑400。

在圖3的步驟S14中，設置夾具并實施掩模。具體而言，在配置有框架300的MEGA200中的涂布有粘接劑400的一側的面(圖中的上側)設置夾具302。夾具302是用于對組裝框架MEGA100時的作業(yè)位置進行指示引導的器具，由具有紫外線透過性的材料(例如石英)制作。在夾具302的設置后，在夾具302的上側的面上配置第一掩模件304和第二掩模件306。第一、第二掩模件304、306配置為覆蓋MEGA200的除了突出部201與框架300的卡合部301之外的部分。換言之，第一、第二掩模件304、306避開MEGA200的突出部201及框架300的卡合部301地配置。第一、第二掩模件304、306由能夠將紫外線隔斷的材料(例如反射紫外線的鋁箔)制作。另外，“隔斷”是指反射、吸收及它們的組合。

在圖3的步驟S16中，從夾具302的上側照射紫外線。通過紫外線照射，而如圖4(C)及圖5(C)所示，未配置第一、第二掩模件304、306的區(qū)域A1的粘接劑400固化。另外，配置有第一、第二掩模件304、306的區(qū)域A2的粘接劑400處于未固化的狀態(tài)。

在圖3的步驟S18中，在去除了第一、第二掩模件304、306及夾具302之后，將殘留在陰極側氣體擴散層206的表面的未固化的粘接劑400去除。另外，步驟S18僅在使用分配器涂布粘接劑的情況下執(zhí)行即可，可以在使用絲網(wǎng)印刷涂布粘接劑的情況下能夠省略。其結果是，如圖4(D)所示，去除了涂布于陰極側氣體擴散層206的上側的未固化的粘接劑400。

在圖3的步驟S20中，將框架MEGA100設置于單電池組裝用的夾具。此時，在框架MEGA100配置隔板或密封部件。隔板配置于框架MEGA100的兩面而作為集電板發(fā)揮作用(圖1中的陽極側隔板500、陰極側隔板600)。密封部件對隔板間進行絕緣并且在單電池內進行密封(省略圖示)。然后，在步驟S22中，通過對單電池進行加熱和附加載荷，而完成使用了框架MEGA100的燃料電池單電池。步驟S22的加熱的結果是，在使用絲網(wǎng)印刷的情況下，配置有第一、第二掩模件304、306的區(qū)域A2的粘接劑400固化。

另外，在上述第一實施方式中，對MEGA200的突出部201涂布粘接劑400，然后配置框架300。但是，也可以對框架300的卡合部301涂布粘接劑400，然后將MEGA200的突出部201以卡合的方式配置。即，粘接劑400只要配置于MEGA200的突出部201與框架300的卡合部301中的至少任一方即可。另外，也可以對MEGA200的突出部201和框架300的301這兩方涂布粘接劑400。

根據(jù)具有以上那樣的工序的燃料電池的制造方法，在CCM202(膜電極接合體)與陰極側氣體擴散層206及陽極側氣體擴散層204(氣體擴散層)組合后的狀態(tài)下，對CCM202向外側突出的突出部201和為了與框架300的突出部201卡合而設置的卡合部301中的至少任一方配置紫外線固化型的粘接劑400，然后照射紫外線使粘接劑400固化。因此，無需為了MEGA200(配置有氣體擴散層的膜電極接合體)與框架300的粘接而進行加熱處理。因此，能夠抑制框架300使用PP等熱塑性樹脂的情況下以往產(chǎn)生的問題，即能夠抑制框架300與陰極側氣體擴散層206(氣體擴散層)的線膨脹差引起的CCM202的變形(翹曲等)的產(chǎn)生。另外，根據(jù)該燃料電池的制造方法，避開MEGA200的突出部201和框架300的卡合部301地配置能夠隔斷紫外線的部件，即配置掩模件304及掩模件306，然后照射紫外線而使粘接劑400固化。因此，僅對MEGA200的突出部201即由于CCM202向外側突出而變薄的部分和卡合部301即框架300變薄的部分照射紫外線，能夠高效地使粘接劑400固化。其結果是，能夠縮短紫外線照射時間，并且能抑制陰極側氣體擴散層206及陽極側氣體擴散層204或框架300隨著吸收紫外線而溫度上升及線膨脹差的產(chǎn)生。

此外，根據(jù)上述燃料電池的制造方法，在步驟S20、S22的單電池化工序之前實施粘接劑400的固化，因此能夠抑制與液體的粘接劑400進入隔板的流路相伴的氣體分配的不均勻化和燃料電池的性能下降。

此外，根據(jù)上述燃料電池的制造方法中的使用分配器涂布粘接劑的情況下的制造方法(圖4)，殘留于陰極側氣體擴散層206(氣體擴散層)的表面的粘接劑400未固化，因此能夠容易地去除。這樣，能夠通過去除殘留于氣體擴散層的表面的粘接劑400，而抑制載荷的集中。

此外，根據(jù)上述燃料電池的制造方法，在粘接劑400混入有熱固化劑，因此在制作燃料電池的單電池的工序中，在對框架MEGA100(配置有框架和氣體擴散層的膜電極接合體)進行加熱時，能夠使殘留的未固化的粘接劑400固化。其結果是，在完成品的單電池中，能夠抑制未固化的粘接劑400的殘留。

B.第二實施方式：

在本發(fā)明的第二實施方式中，對使框架的卡合部的形狀變化了的結構進行說明。在圖中對具有與第一實施方式相同的結構及順序的部分標注與先前說明的第一實施方式相同的附圖標記，并省略詳細的說明。即，以下未作說明的結構及順序與上述第一實施方式相同。

B-1.燃料電池的結構：

第二實施方式的燃料電池的結構除了取代框架MEGA100而具備框架MEGA100a之外，其他與圖1所示的第一實施方式相同。

B-2.框架MEGA的結構：

圖6是表示第二實施方式的框架MEGA的結構的圖。在圖6中，圖示出框架MEGA100a的截面的一部分。圖7是表示第二實施方式的框架MEGA整體的結構的圖。在圖6及圖7中，將框架MEGA100a的長度方向作為X軸方向，將框架MEGA100a的寬度方向作為Y軸方向，將框架MEGA100a的厚度方向作為Z軸方向而進行說明。換言之，Z軸方向是框架300a與MEGA200重合的方向(圖7的箭頭所示的方向)。

本實施方式的框架MEGA100a取代框架300(圖2)而具備框架300a，取代粘接劑400而具備粘接劑400a。

框架300a具備用于分別與形成在MEGA200的四個角的突出部201卡合的四個卡合部301a(圖7)。這一點與第一實施方式的框架300相同。另一方面，框架300a由具有熱塑性的PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)構成。與PET等相比，PEN剛性較高且機械特性和耐熱性優(yōu)異，另一方面具有隔斷紫外線這樣的特性。本實施方式的框架300a所使用的PEN例如隔斷380nm以下的波長的紫外線。

如圖6所示，在框架300a的卡合部301a形成有沿著框架MEGA100a的厚度方向貫通框架300a的貫通孔305。框架MEGA100a的厚度方向換言之是框架300a的厚度方向，且是圖6所示的Z軸方向。貫通孔305的數(shù)量只要能夠得到承受圖8說明的燃料電池的制造工序中的工序間輸送的接合力，就可以任意設定。例如，可以采用如下列舉的形態(tài)a1～a3中的任一個。

(a1)相對于四個卡合部301a而僅設置一個貫通孔305的形態(tài)。

(a2)相對于四個卡合部301a而分別設置各一個貫通孔305的形態(tài)。

(a3)相對于四個卡合部301a而分別設置一個或多個貫通孔305的形態(tài)。另外，在形態(tài)a3中，一個卡合部301a與其他卡合部301a中的貫通孔305的數(shù)量可以相同，也可以不同。

貫通孔305的形狀能夠任意設定。例如，在從圖6的Z軸方向俯視觀察框架300a的情況下，貫通孔305可以為圓形，也可以為多邊形，還可以為狹縫狀。貫通孔305的大小也能夠任意設定。

粘接劑400a是紫外線固化型的粘接劑。用于使粘接劑400a固化的波長為380nm以下(例如365nm)。這樣，在第二實施方式中，用于使粘接劑400a固化的紫外線的條件(380nm以下)與框架300a具有的紫外線的隔斷特性(380nm以下)重復。另外，作為粘接劑400a能夠使用例如采用了游離基聚合性樹脂或陽離子聚合性樹脂的紫外線固化型粘接劑。另外，在粘接劑400a中混入有預定量的熱固化劑。熱固化劑的量能夠任意確定。

根據(jù)具有以上那樣的結構的燃料電池，在框架300a的卡合部301a形成有沿框架300a的厚度方向(Z軸方向)貫通框架300a的貫通孔305。因此，在將CCM202(膜電極接合體)的突出部201與框架300a的卡合部301以粘接劑400a介于它們之間的方式組合時，能夠使粘接劑400a在卡合部301的設有貫通孔305的部分露出。其結果是，在形成粘接層時，從貫通孔305(換言之，從粘接劑400a露出的部分)照射紫外線，由此能夠使粘接材料400a可靠地固化而形成粘接層。此外，根據(jù)該方式的燃料電池，即使在用于使粘接劑400a固化的紫外線的條件與框架300a具有的紫外線的隔斷特性重復的情況下，也能夠通過從貫通孔305照射紫外線，來使粘接劑400a固化而形成粘接層。

B-3.燃料電池的制造方法：

圖8是表示第二實施方式的燃料電池的制造順序的流程圖。與圖3所示的第一實施方式的差異是步驟S16的紫外線照射時的效果和在步驟S18之后還具備步驟S19。

圖8的步驟S10～S14與圖3所示的第一實施方式相同。但是，在第二實施方式中，取代框架300而使用框架300a，取代粘接劑400而使用粘接劑400a。另外，在第二實施方式中，在形成MEGA200后，絲網(wǎng)印刷粘接劑400a。

圖9是表示使用分配器涂布粘接劑的情況下的紫外線照射的狀況的圖。圖10是表示使用絲網(wǎng)印刷涂布粘接劑的情況下的紫外線照射的狀況的圖。在圖9及圖10中，沿著與圖6相同的XYZ軸圖示框架MEGA100a的截面的一部分。另外，在圖9及圖10中，為了方便圖示，省略了在步驟S14中配置的夾具及掩模件的圖示。

在圖8的步驟S16中，從夾具(省略圖示)的上側照射紫外線。所照射的紫外線UV中的入射到框架300a的光被框架300a隔斷，因此不會到達粘接劑400a(圖9、圖10：×記號)。另一方面，所照射的紫外線UV中的入射到貫通孔305(圖6)的光未被框架300a隔斷，到達粘接劑400a的露出部分EX(圖9、圖10：虛線圓記號)。其結果是，露出部分EX的粘接劑400a固化。

在圖8的步驟S18中，在去除了掩模件(省略圖示)及夾具之后，去除殘留于陰極側氣體擴散層206的表面的未固化的粘接劑400a(圖4(D))。另外，步驟S18僅在使用分配器涂布粘接劑的情況下，即存在未固化的粘接劑400a的情況下執(zhí)行即可。

圖11是表示固化檢查的狀況的圖。在圖11中，沿著與圖6相同的XYZ軸圖示框架MEGA100a的截面的一部分。在圖8的步驟S19中，利用紫外線固化傳感器來對粘接劑400a進行固化檢查。紫外線固化傳感器是通過發(fā)出微弱的紫外線光作為激勵光并檢測從被檢體發(fā)出的熒光來測定被檢體的固化狀態(tài)的裝置。紫外線固化樹脂發(fā)出的熒光隨著固化進展而變化。因此，紫外線固化傳感器能夠通過檢測該變化而檢測出作為被檢體的紫外線固化樹脂的固化狀態(tài)。在本實施方式中，作為紫外線固化傳感器而利用株式會社SENTEC(勝鐵克)的UV固化傳感器。

在圖8的步驟S19中，將UV固化傳感器的激勵光ER從框架300a的貫通孔305向粘接劑400a的露出部分EX照射。然后，能夠通過參照根據(jù)來自粘接劑400a的熒光FL而得到的UV固化傳感器的檢測值或固化判定結果(合格、不合格)，來對粘接劑400a進行固化檢查。另外，在如圖9及圖10那樣在框架300a上設有多個貫通孔305的情況下，步驟S19的檢查可以僅對一個貫通孔305實施，也可以對多個貫通孔305實施。

圖8的步驟S20、S22與圖3所示的第一實施方式相同。在本實施方式的粘接劑400a中混入有熱固化劑。因此，通過步驟S22的加熱，能夠使在步驟S16的紫外線照射下未固化的粘接劑400a(具體而言，粘接劑400a的露出部分EX以外的部分)固化。其結果是，能夠將框架300a與MEGA200更牢固地粘接。另外，在本實施方式中，也與第一實施方式相同地，粘接劑400a只要配置在MEGA200的突出部201與框架300a的卡合部301a中的至少任一方或兩方即可。

如以上所述，根據(jù)第二實施方式的燃料電池的制造方法，能夠起到與第一實施方式相同的效果。此外，根據(jù)第二實施方式的燃料電池的制造方法，在框架300a的卡合部301a形成有沿框架300a的厚度方向(Z軸方向)貫通框架300a的貫通孔305。因此，即使在框架300a具有隔斷紫外線的特性的情況下，也能夠通過從貫通孔305照射光(例如紫外線那樣的激勵光ER)，而在設有粘接劑400a的粘接線上可靠地檢測粘接劑400a的固化狀態(tài)。其結果是，例如能夠利用紫外線固化傳感器那樣的裝置實現(xiàn)非接觸、非破壞的固化檢查。

為了抑制燃料電池的陽極與陰極之間的反應氣體的交叉泄漏，使粘接劑400a固化由此確保MEGA200與框架300a之間的密封性至關重要。這一點根據(jù)第二實施方式的燃料電池的制造方法，能夠實現(xiàn)非接觸、非破壞的固化檢查，因此能夠對所制造的全部燃料電池單電池實施步驟S19的固化檢查。其結果是，能夠提高燃料電池單電池及燃料電池的可靠性。

B-4.比較例：

圖12是表示第二實施方式的比較例的紫外線照射的狀況的圖。圖13是表示第二實施方式的比較例的固化檢查的狀況的圖。在圖12及圖13中，沿著與圖6相同的XYZ圖示框架MEGA100x的截面的一部分。在比較例中，取代第二實施方式中說明的框架300a(圖6)，利用框架300x，實施通過圖8說明的燃料電池的制造?？蚣?00x除了卡合部301x不具有貫通孔305之外，其他具有與第二實施方式的框架300a相同的結構。

在圖8的步驟S16中，從夾具(省略圖示)的上側照射紫外線。在此，框架300x將380nm隔斷以下的波長的紫外線。因此，所照射的紫外線UV幾乎全部入射至框架300x而被框架300x隔斷，不會到達粘接劑400a(圖12：×記號)。其結果是，在比較例中，粘接劑400a未固化，無法形成粘接框架300x與MEGA200的粘接層。

在框架300x沒有貫通孔。因此，在圖8的固化檢查(步驟S19)中，從框架300x的上側向粘接劑400a照射UV固化傳感器的激勵光ER(圖13)。如上所述，框架300x隔斷380nm以下的波長的紫外線。因此，所照射的激勵光ER被框架300x隔斷而不會到達粘接劑400a。此外，如圖13所示，UV固化傳感器檢測因框架300x吸收激勵光ER而發(fā)出的熒光FL′。其結果是，在比較例中，無法檢測出粘接劑400a的固化狀態(tài)。

C.第三實施方式：

在本發(fā)明的第三實施方式中，對使框架的卡合部的形狀變化并進一步設有保護層的結構進行說明。在圖中對具有與第二實施方式相同的結構及順序的部分標注與先前說明的第二實施方式相同的附圖標記，并省略詳細的說明。即，以下未作說明的結構及順序與上述第二實施方式相同。

C-1.燃料電池的結構：

第三實施方式的燃料電池的結構除了取代框架MEGA100a而具備框架MEGA100b的點之外，其他與第二實施方式相同。

C-2.框架MEGA的結構：

圖14是表示第三實施方式的框架MEGA的結構的圖。在圖14中，沿著與圖6相同的XYZ軸圖示框架MEGA100b的截面的一部分。

本實施方式的框架MEGA100b中取代框架300a(圖6)而具備框架300b。與第二實施方式的框架300a(圖6)相比，框架300b還具備保護層306、307。保護層306、307是形成為膜狀的熱塑性樹脂，在本實施方式中使用烯烴類片。烯烴類片具有使紫外線透過的特性。保護層306、307以至少覆蓋貫通孔305的開口的方式配置。具體而言，保護層306以遍及卡合部301a的一方的面即與MEGA200的突出部201卡合的一側的整個面的方式配置。保護層307以遍及卡合部301a的另一方的面即不與MEGA200的突出部201卡合的一側的面(換言之，卡合部301a露出的一側的面)的整體的方式配置。

另外，保護層306、307只要覆蓋貫通孔305的開口，能夠采用任意的結構。例如，也可以是使用形成得比貫通孔305的開口稍大的多個保護層306和多個保護層307而逐個地對貫通孔305進行保護的結構。另外，也可以省略覆蓋卡合部301a的另一方的面(不與MEGA200的突出部201卡合的一側的面)的保護層307。另外，保護層306、307也可以形成為不僅覆蓋卡合部301a而且也覆蓋框架300a的整體。

C-3.燃料電池的制造方法：

第三實施方式的燃料電池的制造方法除了步驟S12的配置框架300b時的效果之外，與圖8所示的第二實施方式相同。

在圖8的步驟S12中，在涂布有粘接劑400a的MEGA200上配置框架300b。在此，如圖14所示，在卡合部301a的一方的面(與MEGA200的突出部201卡合的一側的面)上，貫通孔305的開口被保護層306覆蓋。因此，即使在使用例如液狀、凍膠狀、凝膠狀、膏劑狀的容易變形的粘接劑400a的情況下，在MEGA200上配置有框架300b時，粘接劑400a也由保護層306阻擋。其結果是，能夠抑制粘接劑400a進入框架300b的貫通孔305內。

圖15是表示使用分配器涂布粘接劑的情況下的紫外線照射的狀況的圖。圖16是表示使用絲網(wǎng)印刷涂布粘接劑的情況下的紫外線照射的狀況的圖。在圖15及圖16中，沿著與圖6相同的XYZ軸圖示框架MEGA100b的截面的一部分。另外，在圖15及圖16中，為了方便圖示，省略在步驟S14中配置的夾具及掩模件的圖示。

在圖8的步驟S18中，從夾具(省略圖示)的上側照射紫外線。在此，保護層306、307由能夠使紫外線透過的材料形成。因此，所照射的紫外線UV中的入射至貫通孔305(圖14)的光未被框架300b、保護層306、307隔斷而到達粘接劑400a(圖15、圖16：虛線圓標記)。其結果是，能夠與第一實施方式相同地使粘接劑400a固化。

在圖8的步驟S19中實施固化檢查。在此，保護層306、307由能夠使紫外線透過的材料形成。因此，從框架300b的貫通孔305照射的UV固化傳感器的激勵光不會被保護層306、307隔斷而到達粘接劑400a。其結果是，能夠與第一實施方式相同地利用UV固化傳感器非接觸、非破壞地實現(xiàn)粘接劑400a的固化檢查。

在圖8的步驟S22中，對單電池進行加熱和附加載荷。在此，保護層306、307由熱塑性樹脂形成，因此能夠將保護層306、307與配置在上述保護層周圍的部件粘接。具體而言，通過步驟S22的加熱，能夠將保護層306與粘接層粘接，能夠將保護層307與陰極側隔板600(圖1)粘接。

如上所述，根據(jù)第三實施方式的燃料電池的制造方法，能夠實現(xiàn)與第二實施方式相同的效果。此外，根據(jù)第三實施方式的燃料電池的制造方法，在形成粘接層時，即使在使用例如液狀、凍膠狀、凝膠狀、膏劑狀的容易變形的粘接劑400a的情況下，也能夠抑制粘接劑400a進入框架300b的貫通孔305內。另外，保護層306、307能夠使紫外線透過，因此經(jīng)由保護層306、307從貫通孔305照射紫外線，從而能夠可靠地使粘接材料400a固化而形成粘接層。此外，如圖14所示，在卡合部301a的另一方的面(不與MEGA200的突出部201卡合的一側的面)上，貫通孔305的開口被保護層307覆蓋。因此，在通過圖8而進行說明的燃料電池的制造工序中的工序間輸送時，能夠抑制灰塵等混入到貫通孔305內。

C-4.比較例：

圖17是表示第三實施方式的比較例的框架配置的狀況的圖。在圖17中，沿著與圖6相同的XYZ軸圖示框架MEGA100y的截面的一部分。在比較例中，取代在第三實施方式中進行了說明的框架300b(圖14)而利用框架300y，實施通過圖8而進行了說明的燃料電池的制造。框架300y除了不具有保護層306、307之外，其他具有與第三實施方式的框架300b相同的結構。

在圖8的步驟S12中，對于涂布有粘接劑400a的MEGA200配置框架300y。在本比較例中，列舉通過分配器涂布液狀的粘接劑400a的例子?？蚣?00y不具有保護層。因此，如圖17所示，根據(jù)涂布于MEGA200的粘接劑400a的量不同，而粘接劑400a從框架300y的貫通孔305溢出，粘接劑400a露出至框架300y的表面。其結果是，在比較例中，由于溢出的粘接劑400a，無法確?？蚣躆EGA100y與隔板之間的密封性，會出現(xiàn)陽極或陰極處的反應氣體產(chǎn)生泄漏、燃料電池的發(fā)電性能下降這樣的不良影響。

D.變形例：

上述發(fā)明的實施方式是用于容易理解本發(fā)明的方式，本發(fā)明不限定于此。本發(fā)明能夠在不脫離其主旨以及權利要求書的情況下進行變更、改良，并且本發(fā)明包含其等同物。

例如，MEGA設為在陰極側氣體擴散層側具備突出部的結構。但是，MEGA也可以設為在陽極側氣體擴散層側具備突出部的結構。即便這樣，也能夠得到與上述實施方式相同的效果。另外，MEGA可以在陰極側氣體擴散層及陽極側氣體擴散層這兩側具備CCM向外側突出的突出部。在該情況下，框架可以設為具備與MEGA的兩個突出部分別卡合的兩個卡合部的結構。另外，MEGA的兩個突出部與框架的兩個卡合部之間可以分別由粘接劑(粘接層)粘接。即便如此，也能夠得到與上述實施方式相同的效果。

例如，在將CCM、陽極側氣體擴散層、陰極側氣體擴散層全部形成為相同的大小的基礎上，可以使層疊它們時的中心錯開，來形成MEGA的突出部。即便如此，也能夠得到與上述實施方式相同的效果。

例如，取代在CCM的兩面配置氣體擴散層的結構而在電解質膜的兩面配置GDE(Gas Diffusion Electrode：氣體擴散電極)的結構中，也可以利用與上述實施方式相同的方法。

例如，在上述燃料電池的制造方法中，也可以省略步驟S14的掩模件的配置工序。同樣，也可以省略步驟S18的粘接劑的去除工序，也可以省略步驟S19的固化檢查工序，也可以省略步驟S20、S22的單電池化工序。

例如，在上述實施方式中，在MEGA的四個角形成突出部，并且在框架具備用于與四個突出部分別卡合的四個卡合部。但是，上述突出部和卡合部的只要為一個以上則能夠任意變更。

例如，在上述第二、第三實施方式中，列舉了框架的材料的一例(PEN)。但是，框架的材料能夠任意變更，例如，也可以使用與第一實施方式相同的PP。另外，在上述第二、第三實施方式中，例示了用于使粘接劑固化的波長(365nm)和框架具有的紫外線的隔斷特性(380nm以下)的具體的數(shù)值。但是，上述具體的數(shù)值只不過是一例。

例如，在上述第三實施方式中，列舉了保護層的材料的一例(烯烴類片)。但是，保護層的材料只要是能夠使紫外線透過的材料則能夠任意變更，例如可以使用與第一實施方式的框架相同的PP。

本發(fā)明不限于上述實施方式、實施例、變形例，在不脫離其主旨的范圍內能夠以各種結構實現(xiàn)。例如，與發(fā)明內容部分記載的各方式中的技術特征對應的實施方式、實施例、變形例中的技術特征為了解決上述的課題的一部分或全部，或者為了實現(xiàn)上述效果的一部分或全部，可以適當進行更換或組合。另外，該技術特征在本說明書中只要不是作為必須的特征進行說明，就可以適當刪除。

附圖標記說明

22…電解質膜

24…陽極側電極催化劑層

26…陰極側電極催化劑層

201…突出部

204…陽極側氣體擴散層

206…陰極側氣體擴散層

300、300a、300b、300x、300y…框架

301、301a、301x…卡合部

302…夾具

304…第一掩模件

306…第二掩模件