JP2011165633A - 複合膜、燃料電池、複合膜の製造方法および燃料電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平面配列型の燃料電池の信頼性を高める。
【解決手段】燃料電池１０は膜電極接合体２０が平面配列された複合膜１００を備える。
膜電極接合体２０は、電解質膜２２、カソード触媒層２４、電解質膜２２を介してカソード触媒層２４に対向するアノード触媒層２６を有する。インターコネクタ（導電性部材）３０は、膜電極接合体２０の隣接方向に対向する電解質膜２２の側面においてそれぞれ設けられている。インターコネクタ３０は、電解質膜２２のカソード側において電解質膜２２の中央部の方へ突出した支持部３１を含む。支持部３１と電解質膜２２の縁部のカソード側の表面とが接触し、支持部３１により電解質膜２２が保持されている。
【選択図】図２

Description

本発明は燃料電池に関する。より具体的には、本発明はセルが平面配列された燃料電池に関する。

燃料電池は水素と酸素とから電気エネルギを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池の主な特徴としては、従来の発電方式のように熱エネルギや運動エネルギの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高い発電効率が期待できること、窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が良いことなどが挙げられる。このように、燃料電池は燃料のもつ化学エネルギを有効に利用でき、環境にやさしい特性を持っているので、２１世紀を担うエネルギ供給システムとして期待され、宇宙用から自動車用、携帯機器用まで、大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。

中でも、固体高分子形燃料電池は、他の種類の燃料電池に比べて、作動温度が低く、高い出力密度を持つ特徴が有り、特に近年、携帯機器（携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、デジタルカメラ、電子辞書あるいは電子書籍）などの電源への利用が期待されている。携帯機器用の固体高分子形燃料電池としては、複数の単セルを平面状に配列した平面配列型の燃料電池が知られている（特許文献１、２参照）。

特開２００８−２６２９０９号公報 特表２００７−５３６７１３号公報

従来の平面配列型の燃料電池では、電解質膜を形成するにあたり、電解質溶液をキャスト法により成膜するプロセスが主に採用されている。キャスト法により電解質膜を成膜する場合には、電解質溶液の塗布が不均一になると、電解質膜に穴が開いたり、電解質膜が欠落するといった問題が発生し、燃料電池の信頼性が低下するという課題がある。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、平面配列型の燃料電池の信頼性を高めることができる複合膜の提供にある。また、本発明の他の目的は、平面配列型の燃料電池の信頼性を高める技術の提供にある。

本発明のある態様は燃料電池用の複合膜である。当該複合膜は、電解質膜と電解質膜の一方の面に設けられたアノードと電解質膜の他方の面に設けられたカソードとをそれぞれ含み、平面配列された複数の膜電極接合体と、膜電極接合体の隣接方向に対向する電解質膜の側面においてそれぞれ設けられている導電性部材を含むインターコネクタと、を備え、インターコネクタは、電解質膜のカソード側において電解質膜の中央部の方へ突出した支持部を含み、支持部と電解質膜の縁部のカソード側の表面とが接触し、支持部により前記電解質膜が保持されていることを特徴とする。

本発明の他の態様は燃料電池である。当該燃料電池は、上述した態様の複合体を有する。

本発明の複合膜によれば、平面配列型の燃料電池の信頼性を高めることができる。

実施の形態１に係る燃料電池の構成を示す分解斜視図である。 図２（Ａ）は、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図２（Ｂ）は、図１のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。 図３（Ａ）は、実施の形態１に係る燃料電池で使用される複合膜のアノード側の平面図である。また、図３（Ｂ）は、実施の形態１に係る燃料電池で使用される複合膜のカソード側の平面図である。 図４は、膜電極接合体およびインターコネクタの構成を示す要部断面図である。 インターコネクタをカソード側から平面視した図である。 実施の形態１に係る燃料電池に用いられる複合膜を作製する方法を示す工程図である。 実施の形態１に係る燃料電池に用いられる複合膜を作製する方法を示す工程図である。 実施の形態１に係る燃料電池に用いられる複合膜を作製する方法を示す工程図である。 実施の形態１に係る燃料電池に用いられる複合膜を作製する方法を示す工程図である。 実施の形態１に係る燃料電池に用いられる複合膜を作製する方法を示す工程図である。 実施の形態１に係る燃料電池に用いられる複合膜を作製する方法を示す工程図である。 図１２は、実施の形態２に係る燃料電池の構成を示す断面図である。図１２（Ａ）は、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図に相当する。図１２（Ｂ）は、図１のＢ−Ｂ’線に沿った断面図に相当する。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る燃料電池の構成を示す分解斜視図である。図２（Ａ）は、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図２（Ｂ）は、図１のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。図３（Ａ）は、本実施の形態の燃料電池で使用される複合膜のアノード側の平面図である。また、図３（Ｂ）は、本実施の形態の燃料電池で使用される複合膜のカソード側の平面図である。なお、図１のＢ−Ｂ’線は、後述する突出部３２の形成領域に対応して図示されている（図３（Ｂ）参照）。

図１および図２に示すように、燃料電池１０は、複合膜１００、カソード用ハウジング５０およびアノード用ハウジング５２を備える。

複合膜１００は、平面配列された複数の膜電極接合体２０を含む。膜電極接合体２０は、電解質膜２２と、電解質膜２２の一方の面に設けられたカソード触媒層２４およびアノード触媒層２６を有する。複合膜１００の縁部は電解質膜２２で形成されており、複数の膜電極接合体２０は、当該縁部の内側の領域に形成されている。

電解質膜２２は、湿潤状態または加湿状態において良好なイオン伝導性を示すことが好ましく、カソード触媒層２４とアノード触媒層２６との間でプロトンを移動させるイオン交換膜として機能する。電解質膜２２は、含フッ素重合体や非フッ素重合体等の固体高分子材料によって形成され、例えば、スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体、ポリサルホン樹脂、ホスホン酸基又はカルボン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体等を用いることができる。スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体の例として、ナフィオン（デュポン社製：登録商標）イオノマー溶液などが挙げられる。また、非フッ素重合体の例として、スルホン化された、芳香族ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホンなどが挙げられる。電解質膜２２の厚さは、たとえば約１０〜約２００μｍである。

カソード触媒層２４は、カソードとして機能し、電解質膜２２の一方の面にそれぞれ離間した状態で形成されている。カソード触媒層２４には、酸化剤として空気が供給されてもよい。また、アノード触媒層２６は、アノードとして機能し、電解質膜２２の他方の面にそれぞれ離間した状態で形成されている。アノード触媒層２６には燃料ガスとして水素が供給されてもよい。本実施の形態では、水素が燃料ガスとして用いられているが、たとえば、メタノール、蟻酸、ブタン、または、他の水素担体などの他の適当な燃料も使用されうる。一対のカソード触媒層２４とアノード触媒層２６との間に電解質膜が２２が狭持されることにより単セルが構成され、各単セルは燃料（たとえば、水素）と空気中の酸素との電気化学反応により発電する。

カソード触媒層２４およびアノード触媒層２６は、それぞれイオン交換体ならびに触媒粒子、場合によって炭素粒子を有する。カソード触媒層２４およびアノード触媒層２６に含まれるイオン交換体は、触媒粒子と電解質膜２２との間の密着性を向上させるために用いられてよく、両者間においてプロトンを伝達する役割を持ってもよい。このイオン交換体は、電解質膜２２と同様の高分子材料から形成されてよい。触媒金属としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｉｒ、ランタノイド系列元素やアクチノイド系列の元素の中から選ばれる合金や単体が挙げられる。また触媒を担持する場合には炭素粒子として、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブなどを用いてもよい。なお、カソード触媒層２４およびアノード触媒層２６の厚さは、それぞれ、たとえば約１０〜約４０μｍであってもよい。

このように、本実施の形態の燃料電池１０では、電解質膜２２を挟んでカソード触媒層２４にアノード触媒層２６がそれぞれ対となり、複数の膜電極接合体（単セル）２０が平面状に形成されている。

インターコネクタ（導電性部材）３０は、膜電極接合体２０の隣接方向に対向する電解質膜２２の側面においてそれぞれ設けられている。インターコネクタ３０の導電性を担う材料としては、カーボンファイバー、グラファイトシート、カーボンペーパー、カーボン粉末などのカーボン系の材料、白金、金、ステンレス、チタン、ニッケルなどの金属系の材料が挙げられる。

本実施の形態では、インターコネクタ３０の上面は電解質膜２２のアノード側に突出しているが、インターコネクタ３０の上面（アノード側の面）は電解質膜２２のアノード側の表面と面一でもよい。

図４は、膜電極接合体２０およびインターコネクタ３０の構成を示す要部断面図である。
図４に示すように、インターコネクタ３０は、電解質膜２２のカソード側において電解質膜２２の中央部の方へ突出した支持部３１を含む。支持部３１と電解質膜２２の縁部のカソード側の表面とが接触し、支持部３１により電解質膜２２が保持されている。このとき、支持部３１は電解質膜２２の中央部に対して左右対称とは限らない。アノード側の開口部の長さをＬ１、カソード側の開口部の長さをＬ２とすると、０．６６６＜Ｌ２／Ｌ１＜１であることが好ましい。

隣接する膜電極接合体２０の間に設けられているインターコネクタ３０により、隣接する膜電極接合体２０のうち一方の膜電極接合体２０のカソード触媒層２４と、隣接する膜電極接合体２０のうち他方の膜電極接合体２０のアノード触媒層２６とが電気的に接続されている。より具体的には、電解質膜２２の側面において対向して設けられた一対のインターコネクタ３０のうち、一方のインターコネクタ３０の方へカソード触媒層２４が延在してもよく、カソード触媒層２４と一方のインターコネクタ３０とが電気的に接続している。また、電解質膜２２の側面において対向して設けられた一対のインターコネクタ３０のうち、他方のインターコネクタ３０の方へアノード触媒層２６が延在し、アノード触媒層２６と他方のインターコネクタ３０とが電気的に接続している。これにより、隣接する膜電極接合体（単セル）２０同士が直列接続され、ひいては平面配列された複数の膜電極接合体２０が電気的に直列接続されている。他の実施の形態では、アノード触媒層２６および／またはカソード触媒層２４は、電気的に並列接続された複数の膜電極接合体、または、直列接続と並列接続が組み合わせされた複数の膜電極接合体をもたらすように適合されてよい。

また、図４に示すように、本実施の形態では、電解質膜２２はインターコネクタ３０の側面に沿って延在している。これにより、電解質膜２２は支持部３１以外のインターコネクタ３０とも接触しており、電解質膜２２とインターコネクタ３０との接触面積の増加が図られている。また、支持部３１の電解質膜２２の側の面と、電解質膜２２の側面に接するインターコネクタ３０の側面とがなす角度αが９０度より大きくてもよい。これにより、電解質膜２２と支持部３１以外のインターコネクタ３０との密着性または接触をより確実にしうる。

図５は、実施の形態に係るインターコネクタ３０をカソード側から平面視した図である。電解質膜２２の側面に設けられた一対のインターコネクタ３０のうち、インターコネクタ３０は、隣接するインターコネクタ３０と接触しない範囲内で上述した支持部３１からさらに電解質膜２２のカソード側の面を支持するように突出した突出部３２を含む。本実施の形態では、突出部３２は所定の間隔で複数設けられており、櫛の歯状に形成されている。単セルの大きさが60mm×2mm程度の場合、突出部３２の長さはたとえば約５００〜約１５００μｍ、幅は約１００〜約１０００μｍ、本数は約５〜約２０本である。突出部３２の総面積は、セルの総面積に対して１０％以下となるようにすることが好ましい。

図２に戻り、カソード用ハウジング５０は、燃料電池１０の筐体の一部を構成してもよく、カソード触媒層２４と隣接して設けられてよい。カソード用ハウジング５０には、外部から空気を取り込むための空気取入口５１が設けられてもよい。カソード用ハウジング５０とカソード触媒層２４との間に、空気が流通する空気室６０が形成されていてもよい。空気室６０内の空気の圧力は大気圧と同等である。

一方、アノード用ハウジング５２は、燃料電池１０の筐体の一部を構成してもよく、アノード触媒層２６と隣接して設けられてよい。アノード用ハウジング５２とアノード触媒層２６との間に、燃料貯蔵用の燃料ガス室６２が形成されていてもよい。なお、燃料カートリッジなどから燃料ガスを適宜補充可能とするように、アノード用ハウジング５２に燃料供給口（図示せず）を設置してもよい。燃料ガス室６２内の燃料ガスの圧力は、大気圧より高く維持されていてもよい。

カソード用ハウジング５０およびアノード用ハウジング５２に用いられる材料としては、フェノール樹脂、ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等の一般的なプラスティック樹脂が挙げられる。

カソード用ハウジング５０とアノード用ハウジング５２とは、複合膜１００の周縁部に設けられたガスケット７０を介して、ボルト、ナットなどの締結部材（図示せず）を用いて締結されていてもよい。これにより、ガスケット７０に圧力が加えられ、ガスケット７０によるシール性が高めうる。

以上説明した燃料電池１０によれば、電解質膜２２の縁部がインターコネクタ３０の支持部３１によってカソード側から支えられうる。これにより、燃料ガス室６２内の燃料ガスの圧力が上昇して電解質膜２２に圧力がかかっても、電解質膜２２の変形・破断が生じにくくなりうる。これにより、平面配列型の燃料電池１０の信頼性を高めうる。

他の実施の形態（図示せず）では、締結部材を用いて燃料電池に取り付けられたアノード用ハウジングとカソード用ハウジングとの間に燃料電池が締結されていない形態も可能である。たとえば、燃料電池は、締結部材に代えて、米国特許出願公開番号２００９／００８１４９３に開示された接着剤または内部接着部材(internal bonding components)を用いて燃料プレナムに直に接着されていてもよい。なお、米国特許出願公開番号２００９／００８１４９３の開示全体は参照により本明細書に組み込まれている。当該実施の形態において、複合膜の外縁は電解質膜で形成されていてもよく、たとえば、インターコネクタまたは支持部材のような他の材料により形成されていてもよい。また、当該実施の形態において、燃料電池は、カソード用ハウジングを備えなくてもよく、燃料電池に固定または接着されたカソード用ハウジングを備えてもよい。

また、突出部３２が支持部３１から電解質膜２２の中央部分にせり出すことにより、インターコネクタ３０が電解質膜２２を支持する面積が増える。これにより、燃料電池１０の信頼性をさらに高めることができる。また、突出部３２は集電部材としての機能を担うため、セルのカソード側の導電性を向上させ、ひいては燃料電池１０の内部抵抗を低減することがきる。

（複合膜の作製方法）
実施の形態１に係る燃料電池に用いられる複合膜１００の作製方法について、図６乃至図１１を参照して説明する。図６乃至図１１は、実施の形態１に係る膜電極接合体２０を作製する方法を示す工程図である。なお、図６および図７では、左側（ｉ）にアノード側の平面図を示し、右側（ｉｉ）にアノード側の平面図のＡ−Ａ線に沿った断面図を示す。また、図８乃至図１１では、左側（ｉ）、（ｉｉｉ）にそれぞれ、アノード側の平面図、カソード側の平面図を示し、右側（ｉｉ）、（ｉＶ）に平面図のＡ−Ａ線に沿った断面図、平面図のＡ−Ａ線に沿った断面図を示す。

まず、図６（Ａ）に示すように、導電性基材３６を用意する。導電性基材３６の厚さは、たとえば、１０〜１０００μｍである。導電性基材３６として、たとえば、平板状のカーボンフィルムまたはカーボンプレートを用いることができる。たとえば、カーボン材としては伸縮性の高い膨張黒鉛が用いられうる。

次に、図６（Ｂ）に示すように、導電性基材３６の一方の主表面（アノード側となるべき面）に凹部を形成する。凹部を形成する方法は特に限定されないが、たとえば金型による加圧圧縮が挙げられる。ここで形成される凹部３７は、導電性基材３６の縁を残すようにに導電性基材３６の縁に沿って形成される部分の凹部３７ａと、この部分で取り囲まれた領域に導電性基材３６で仕切られた状態で併設される部分の凹部３７ｂとに分けられる。導電性基材３６で仕切られた凹部３７ｂの底辺の幅をＬ１とする（図６（Ｂ）（ｉｉ）参照）。なお、本実施の形態では、凹部３７ｂの側面がテーパ状となっているが、このような形状は、金型を用いる場合に金型の形状設計により得ることができる。

次に、図７（Ａ）に示すように、導電性基材３６に形成された凹部に電解質溶液２２ａ（たとえば、ナフィオン溶液：ナフィオン２０重量部、溶媒８０重量部）を堆積させる。この際に、凹部３７以外の導電性基材３６の主表面（突起状に形成された部分の頂部面）が少なくとも露出するように電解質溶液２２ａの堆積量を調節してもよい。

次に、図７（Ｂ）に示すように、電解質溶液に含まれる溶媒を乾燥除去し、熱処理により電解質膜２２を形成する。乾燥中の電解質溶液の表面張力によって形成されるメニスカス形状が電解質膜２２に反映されうる。

次に、図８に示すように、たとえば、レーザ加工などの適切な手法により、導電性基材３６の他方の主表面（カソード側となるべき面）を電解質膜２２が露出するように選択的に除去してインターコネクタ３０を形成する。図８（ｉｉ）に示すように、凹部３７ｂの底辺の幅Ｌ１より電解質膜２２のカソード側の露出面の幅Ｌ２が短くなるように加工することにより、インターコネクタ３０に支持部３１が形成される。また、図８（ｉｉｉ）および図８（ｉｖ）に示すように、隣接するインターコネクタ３０と接触しない範囲内で支持部３１からさらに電解質膜２２のカソード側の面を支持するように突出した突出部３２を形成する。

なお、導電性基材を選択的に除去するためにレーザ加工をする際に、導電性基材のカソード側から導電性基材に向けてレーザを照射してもよいが、レーザ光が電解質膜２２を透過する場合には、導電性基材のアノード側から導電性基材に向けてレーザを照射してもよい。

次に、図９に示すように、電解質膜２２のアノード側において、複数の電解質膜２２を跨ぐように、アノード触媒層２６を形成する。ある実施の形態では、水１０ｇ、ナフィオン溶液５ｇ、白金ブラックまたは白金担持カーボン５ｇ、１−プロパノール５ｇを混合することにより触媒スラリを調整してもよい。ある実施の形態では、上述した触媒スラリをスプレー塗布することによりアノード触媒層２６を形成する。同様に、電解質膜２２のカソード側において、複数の電解質膜２２を跨ぐように、上述した触媒スラリをたとえばスプレー塗布することにより、カソード触媒層２４を形成する。カソード触媒層２４およびアノード触媒層２６の厚さは、たとえば、約１０〜約４０μｍであってもよい。

次に、図１０に示すように、アノード触媒層２６の所定領域を部分的に除去してもよい。当該所定領域は、適切な機械的または化学的プロセスを用いて部分的に除去されてよい。たとえば、機械的スクレーピング、化学エッチング、アブレーション、ミクロアブレーション、エキシマレーザなどのレーザ加工を用いてよい。当該所定領域を部分的に除去してアノード触媒層２６を分断し、電解質膜２２を部分的に露出させる。たとえば、アノード触媒層２６を除去する部分は、一対のインターコネクタ３０で仕切られた電解質膜２２のうち、一方のインターコネクタ３０（本実施の形態では、対象となる電解質膜２２のカソード側を支持する突出部３２を有するインターコネクタ３０）と接触する電解質膜２２の端部に対応する領域であってもよい。

一方、カソード触媒層２４の所定領域を上述したアノード触媒層２６の部分的除去において説明したような適切な機械的または化学的プロセスを用いて部分的に除去してカソード触媒層２４を分断し、電解質膜２２を部分的に露出させる。本実施の形態では、カソード触媒層２４を除去する部分は、一対のインターコネクタ３０で仕切られた電解質膜２２のうち、他方のインターコネクタ３０と接触する電解質膜２２の端部に対応する領域であってもよい。

最後に、図１１に示すように、導電性基材３６の縁を切除することにより、実施の形態１に係る燃料電池１０で使用される複合膜１００が作製されうる。なお、上述した製造工程では、各工程でアノード側およびカソード側に同様な工程を実施した後、次の工程に移行しているが、たとえば、アノード側に一連の工程を施した後、カソード側に一連の工程を施してもよい。

（実施の形態２）
図１２は、実施の形態２に係る燃料電池の構成を示す断面図である。図１２（Ａ）は、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図に相当する。図１２（Ｂ）は、図１のＢ−Ｂ’線に沿った断面図に相当する。実施の形態２に係る燃料電池１０の構成は、インターコネクタ３０を除き、実施の形態１と同様である。このため、実施の形態１と同様な構成についての説明を適宜省略する。

本実施の形態では、インターコネクタ３０は、ＰＣＴ出願（ＰＣＴ／ＣＡ２００９／０００２５３）に記載されたような、絶縁部材３４と導電性部材３３ａ、３３ｂからなる複合部材により形成されうる。ＰＣＴ出願（ＰＣＴ／ＣＡ２００９／０００２５３）の開示全体は参照により本明細書に組み込まれている。本実施の形態では、インターコネクタ３０のうち、電解質膜２２およびアノード触媒層２６と接する部分、ならびに支持部３１が絶縁部材３４により形成されている。絶縁部材３４としては、ガラス繊維などのガラス系材料や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等の樹脂材料が挙げられる。ガラス系材料と樹脂材料を組み合わせたものを用いてもよい。絶縁部材３４は、たとえば、グラスファイバーなどのガラス系材料、または、ポリプロピレン樹脂など樹脂材料などのフィラー材を含んでもよい。

導電性部材３３ａは絶縁部材３４を貫通し、インターコネクタ３０のアノード側とカソード側にそれぞれ露出している。電解質膜２２の側面において対向して設けられた一対のインターコネクタ３０のうち、一方のインターコネクタ３０の方へカソード触媒層２４が延在し、カソード触媒層２４と一方のインターコネクタ３０に含まれる導電性部材３３ａとが電気的に接続している。また、電解質膜２２の側面において対向して設けられた一対のインターコネクタ３０のうち、他方のインターコネクタ３０の方へアノード触媒層２６が延在し、アノード触媒層２６と他方のインターコネクタ３０に含まれる導電性部材３３ａとが電気的に接続している。これにより、隣接する膜電極接合体（単セル）２０同士が直列接続され、ひいては平面配列された複数の膜電極接合体２０が直列接続されている。

導電性部材３３ｂは、突出部３２に相当する領域に形成されており、支持性および集電性の向上に寄与しうる。

以上説明した構成の燃料電池１０によっても、実施の形態１と同様な効果を得ることができる。

本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。

たとえば、上述の実施の形態１の複合膜の作製方法では、インターコネクタ３０により分断された複数の電解質膜２２を跨ぐように触媒層を塗布した後、不要な部分を除去しているが、不要部分にマスクを設置した状態で触媒層を塗布してもよい。

１０ 燃料電池、２０ 膜電極接合体、２２ 電解質膜、２４ カソード触媒層、２６ アノード触媒層、３０ インターコネクタ、３１ 支持部、３２ 突出部、５０ カソード用ハウジング、５２ アノード用ハウジング、６０ 空気室、６２ 燃料ガス室、１００ 複合膜

Claims (9)

1. 電解質膜と前記電解質膜の一方の面に設けられたアノードと前記電解質膜の他方の面に設けられたカソードとをそれぞれ含み、平面配列された複数の膜電極接合体と、
   前記膜電極接合体の隣接方向に対向する前記電解質膜の側面においてそれぞれ設けられている導電性部材を含むインターコネクタと、
   を備え、
   前記インターコネクタは、前記電解質膜のカソード側において前記電解質膜の中央部の方へ突出した支持部を含み、
   前記支持部と前記電解質膜の縁部のカソード側の表面とが接触し、前記支持部により前記電解質膜が保持されている複合膜。
2. 前記アノードが前記電解質膜の側面において対向して設けられた前記インターコネクタのうち、一方のインターコネクタの方へ延在し、前記アノードと前記一方のインターコネクタに含まれる導電性部材とが電気的に接続し、
   前記カソードが前記電解質膜の側面において対向して設けられた前記インターコネクタのうち、他方のインターコネクタの方へ延在し、前記カソードと前記他方のインターコネクタに含まれる導電性部材とが電気的に接続している請求項１に記載の複合膜。
3. 前記他方のインターコネクタは、前記一方のインターコネクタと接触しない範囲で、前記支持部からさらに前記電解質膜のカソード側の面を支持するように突出した突出部を含む請求項１または２に記載の複合膜。
4. 前記支持部の前記電解質膜の側の面と、前記電解質膜の側面に接する前記インターコネクタの側面とがなす角度αが９０度より大きい請求項１乃至３のいずれか１項に記載の複合膜。
5. 前記電解質膜が前記インターコネクタの側面に沿って延在している請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複合膜。
6. 複数のインターコネクタが導電性部材の近傍に設けられた絶縁部材を含む複合部材により形成されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複合膜。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の複合膜を有する燃料電池。
8. 導電性基材を用意する工程と、
   前記導電性基材の一方の主表面に複数の凹部を形成する工程と、
   前記導電性基材に形成された複数の凹部に電解質溶液を堆積させる工程と、
   前記導電性基材の主表面を露出させつつ、電解質膜を形成するのに十分な程度に前記電解質溶液を硬化させる工程と、
   前記電解質膜の他方の主表面を露出させ、複数のインターコネクタを形成するのに十分な程度に、前記導電性基材の他方の主表面を部分的に除去する工程と、
   を備え、
   前記インターコネクタは、前記電解質膜のカソード側において前記電解質膜の中央部の方へ突出した支持部と、
   前記支持部からさらに前記電解質膜のカソード側の面を支持するように突出した突出部を含む複合膜の製造方法。
9. 請求項８に記載の製造方法により作製された複合膜を用意する工程と、
   電解質膜の一方の主表面に触媒材料を堆積することによりアノード触媒層を形成する工程と、
   電解質膜の他方の主表面に触媒材料を堆積することによりカソード触媒層を形成する工程と、
   前記アノード触媒層および前記カソード触媒層の所定領域を部分的に除去することにより、触媒層を分断する工程と、
   を備えることを特徴とする燃料電池の製造方法。

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