專利名稱：電極-膜-框接合體及其制造方法、以及燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如作為汽車等移動(dòng)體、分散發(fā)電系統(tǒng)、家庭用的廢熱發(fā)電系統(tǒng)(二一夕工彳、>一* 3 > * 7 f Λ )等的驅(qū)動(dòng)源來使用的燃料電池，特別涉及該燃料電池所具備的電極-膜-框接合體及其制造方法。
背景技術(shù)：
燃料電池(例如，高分子電解質(zhì)型燃料電池)是通過使含有氫的燃料氣體和空氣等含有氧的氧化劑氣體產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，來同時(shí)產(chǎn)生電力和熱的裝置。燃料電池一般通過層疊多個(gè)單元，并用螺栓等緊固部件將這些單元加壓緊固而構(gòu)成。1個(gè)單元通過用一對(duì)板狀的導(dǎo)電性的隔板夾著膜電極接合體(以下，稱作MEA: Membrane-Electrode-Assembly)而構(gòu)成。MEA的邊緣部用框體來保持。另外，在此，將具備所述框體的MEA稱作電極-膜-框接合體。電極-膜-框接合體，通常如下來形成(例如，參照專利文獻(xiàn)1 國(guó)際公開號(hào) W02009/072291號(hào))。圖^A 圖^C是將MEA和框體的接合部分放大來示出現(xiàn)有的電極-膜-框接合體的制造工序的示意說明圖。首先，如圖26A所示，通過在模具T100A內(nèi)流入熔融后的熱塑性樹脂，來對(duì)構(gòu)成框體102的一部分的一次成形體102A進(jìn)行注射成形。接下來，如圖26B所示，在一次成形體102A上配置MEAlOl。在此，MEAlOl由高分子電解質(zhì)膜111、和配置于該高分子電解質(zhì)膜111的兩面的一對(duì)電極層112構(gòu)成。各電極層112通常由以擔(dān)載了金屬催化劑的碳粉為主要成分的催化劑層113、和配置于該催化劑層113上的多孔且具有導(dǎo)電性的氣體擴(kuò)散層114構(gòu)成。接著，如圖26C所示，通過在模具T100B內(nèi)流入熔融后的熱塑性樹脂，來對(duì)構(gòu)成框體102的其他部分的二次成形體102B進(jìn)行注射成形。由此，一次成形體102A和二次成形體102B —體化地形成框體102，制造了電極-膜-框接合體。專利技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 國(guó)際公開號(hào)W02009/072^1在所述現(xiàn)有的制造方法中，通過注射成形來形成框體102的二次成形體102B。在該注射成形中，需要使熱塑性樹脂熔融，因此流入到模具內(nèi)時(shí)的熱塑性樹脂的溫度成為例如200度以上的高溫。在對(duì)二次成形體102B進(jìn)行注射成形時(shí)，在高溫的熱塑性樹脂直接接觸高分子電解質(zhì)膜111的情況下，由于熱塑性樹脂的熱從而高分子電解質(zhì)膜111有可能發(fā)生劣化(膜厚的減少、強(qiáng)度降低等)。此外，催化劑層113通常由以擔(dān)載了金屬催化劑的碳粉為主要成分的多孔的部件構(gòu)成。在高溫的熱塑性樹脂直接接觸催化劑層113的情況下， 高溫的熱塑性樹脂透過催化劑層113而到達(dá)高分子電解質(zhì)膜111，由于熱塑性樹脂的熱從而高分子電解質(zhì)膜111有可能發(fā)生劣化(膜厚的減少、強(qiáng)度降低等)。此外，為了確保足夠的成形精度，一般需要使熱塑性樹脂向模具內(nèi)的注射壓力為例如單元的緊固壓的10倍以上的高壓。在對(duì)二次成形體102B進(jìn)行注射成形時(shí)，在高壓的熱塑性樹脂直接接觸高分子電解質(zhì)膜111的情況下，由于熱塑性樹脂的壓力從而高分子電解質(zhì)膜111有可能發(fā)生劣化。此外，在高壓的熱塑性樹脂直接接觸催化劑層113的情況下， 高壓的熱塑性樹脂透過催化劑層113而到達(dá)高分子電解質(zhì)膜111，由于熱塑性樹脂的壓力從而高分子電解質(zhì)膜111有可能發(fā)生劣化。若高分子電解質(zhì)膜111發(fā)生劣化，則燃料電池的發(fā)電性能將降低。特別是，因?yàn)槎纬尚误w102B靠近發(fā)電部，所以發(fā)電部附近的高分子電解質(zhì)膜111劣化所導(dǎo)致的發(fā)電性能的降低的問題變得顯著。在此，發(fā)電部是指從高分子電解質(zhì)膜111的厚度方向來看，一對(duì)氣體擴(kuò)散層114、114相互重疊的部分。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于解決所述問題，提供一種能夠抑制高分子電解質(zhì)膜的劣化的電極-膜-框接合體及其制造方法、以及具備該電極-膜-框接合體的燃料電池。為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明如下來構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的第1方式，提供一種電極-膜-框接合體的制造方法，是在膜電極接合體的邊緣部形成了框體的電極-膜-框接合體的制造方法，其中所述膜電極接合體具有 第1催化劑層，其配置于高分子電解質(zhì)膜的第1主面；第1氣體擴(kuò)散層，其配置于所述第1 催化劑層的主面；第2催化劑層，其配置于所述電解質(zhì)膜的第2主面；和第2氣體擴(kuò)散層，其配置于所述第2催化劑層的主面，所述制造方法包括如下工序按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述電解質(zhì)膜的邊緣部和預(yù)先成形的具有框狀的形狀的第1成形體的至少內(nèi)緣部重疊的方式，在所述電解質(zhì)膜的第1主面?zhèn)扰渲盟龅?成形體的工序；按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述電解質(zhì)膜的邊緣部和預(yù)先成形的具有框狀的形狀的第2成形體的至少內(nèi)緣部重疊的方式，在所述電解質(zhì)膜的第2主面?zhèn)扰渲盟龅?成形體的工序；和在配置所述第1成形體的工序以及配置所述第2成形體的工序之后，按照在不直接接觸從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看位于所述第2成形體的外緣部?jī)?nèi)側(cè)的所述電解質(zhì)膜的第2主面的內(nèi)側(cè)區(qū)域的狀態(tài)下將所述第1成形體以及所述第2成形體一體地連接的方式，在所述第1成形體和所述第2成形體之間注射成形第3成形體，由此來形成包含所述第 1成形體、所述第2成形體和所述第3成形體的所述框體的工序。根據(jù)本發(fā)明的第2方式，提供一種第1方式所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，在配置所述第2成形體的工序中，按照使所述第2催化劑層的邊緣部的主面的一部分露出的方式，在所述第2催化劑層的邊緣部上配置所述第2成形體，在形成所述框體的工序中，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述第3成形體的一部分和所述露出的第2催化劑層的邊緣部的一部分重疊的方式，來注射成形所述第3成形體。根據(jù)本發(fā)明的第3方式，提供一種第2方式所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，在形成所述框體的工序中，按照使構(gòu)成所述第3成形體的樹脂材料的一部分混合存在于所述露出的第2催化劑層的邊緣部的一部分的方式，來注射成形所述第3成形體。根據(jù)本發(fā)明的第4方式，提供一種第2方式所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，在配置所述第1成形體的工序中，按照使所述第1催化劑層的邊緣部的主面的一部分露出的方式，在所述第1催化劑層的邊緣部上配置所述第1成形體，在形成所述框體的工序中，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述第3成形體的一部分和所述露出的第1催化劑層的邊緣部的一部分重疊的方式，來注射成形所述第3成形體。根據(jù)本發(fā)明的第5方式，提供一種第4方式所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，在形成所述框體的工序中，按照使構(gòu)成所述第3成形體的樹脂材料的一部分混合存在于所述露出的第1催化劑層的邊緣部的一部分的方式，來注射成形所述第3成形體。根據(jù)本發(fā)明的第6方式，提供一種第1 5方式中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，關(guān)于所述膜電極接合體，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，所述第1催化劑層的邊緣部以及所述第2催化劑層的邊緣部中的至少一方配置于所述電解質(zhì)膜的邊緣部的內(nèi)側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的第7方式，提供一種第1 5方式中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，關(guān)于所述膜電極接合體，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，所述第1 催化劑層的邊緣部配置于所述第1氣體擴(kuò)散層的邊緣部的外側(cè)，所述第2催化劑層的邊緣部配置于所述第2氣體擴(kuò)散層的邊緣部的外側(cè)，在配置所述第1成形體的工序中，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述第1催化劑層的邊緣部和所述第1成形體的至少內(nèi)緣部重疊的方式，來配置所述第1成形體，在配置所述第2成形體的工序中，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述第2催化劑層的邊緣部和所述第2成形體的至少內(nèi)緣部重疊的方式，來配置所述第2成形體。根據(jù)本發(fā)明的第8方式，提供一種第1 7方式中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，在配置所述第1成形體的工序、配置所述第2成形體的工序、以及形成所述框體的工序之前，所述制造方法還包括在所述第1催化劑層的主面配置所述第1氣體擴(kuò)散層的工序；和在所述第2催化劑層的主面配置所述第2氣體擴(kuò)散層的工序，在配置所述第1成形體的工序中，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，在所述第1氣體擴(kuò)散層的邊緣部的外側(cè)配置所述第1成形體，在配置所述第2成形體的工序中，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，在所述第2氣體擴(kuò)散層的邊緣部的外側(cè)配置所述第2成形體。根據(jù)本發(fā)明的第9方式，提供一種第1 7方式中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，在配置所述第1成形體的工序、配置所述第2成形體的工序、以及形成所述框體的工序之后，所述制造方法還包括在所述第1催化劑層的主面配置所述第1氣體擴(kuò)散層的工序；和在所述第2催化劑層的主面配置所述第2氣體擴(kuò)散層的工序，在配置所述第1成形體的工序中，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，在所述第1成形體的內(nèi)緣部的內(nèi)側(cè)配置所述第1氣體擴(kuò)散層，在配置所述第2成形體的工序中，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，在所述第2成形體的內(nèi)緣部的內(nèi)側(cè)配置所述第2氣體擴(kuò)散層。根據(jù)本發(fā)明的第10方式，提供一種第8或9方式所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，在形成所述框體的工序中，按照構(gòu)成所述第3成形體的樹脂材料的一部分混合存在于所述第2氣體擴(kuò)散層的邊緣部的方式來注射成形。根據(jù)本發(fā)明的第11方式，提供一種第8或9方式所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，所述第1成形體與所述第1氣體擴(kuò)散層空出間隙地配置，所述第2成形體與所述第2氣體擴(kuò)散層空出間隙地配置，在形成所述框體的工序之后，還包括在所述間隙配置彈性體的工序。根據(jù)本發(fā)明的第12方式，提供一種第1方式所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，所述第1成形體和所述第2成形體，在通過所述第3成形體而連接之前，按照它們的一部分被連接的方式一體成形。根據(jù)本發(fā)明的第13方式，提供一種電極-膜-框接合體，其在膜電極接合體的邊緣部形成了框體，其中所述膜電極接合體具有第1催化劑層，其配置于高分子電解質(zhì)膜的第1主面；第1氣體擴(kuò)散層，其配置于所述第1催化劑層的主面；第2催化劑層，其配置于所述電解質(zhì)膜的第2主面；和第2氣體擴(kuò)散層，其配置于所述第2催化劑層的主面，所述框體具有第1成形體、第2成形體和第3成形體，所述第1成形體具有框狀的形狀，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述電解質(zhì)膜的邊緣部和至少所述第1成形體的內(nèi)緣部重疊的方式，配置于所述電解質(zhì)膜的第 1主面?zhèn)?，所述?成形體具有框狀的形狀，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述電解質(zhì)膜的邊緣部和至少所述第2成形體的內(nèi)緣部重疊的方式，配置于所述電解質(zhì)膜的第 2主面?zhèn)?，所述?成形體按照將所述第1成形體和所述第2成形體一體地連接的方式，配置于所述第1成形體和所述第2成形體之間。根據(jù)本發(fā)明的第14方式，提供一種第13方式所述的電極-膜-框接合體，其中， 所述框體，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述第1催化劑層以及所述第2催化劑層的邊緣部的一部分中的至少一方和所述第3成形體的一部分重疊的方式配置。根據(jù)本發(fā)明的第15方式，提供一種第13或14方式所述的電極-膜-框接合體， 其中，構(gòu)成所述第3成形體的樹脂材料的一部分，混合存在于所述第1催化劑層的邊緣部的主面的一部分以及第2催化劑層的邊緣部的主面的一部分中的至少一方，構(gòu)成所述第1成形體的材料沒有混合存在于所述第1催化劑層的邊緣部的主面，構(gòu)成所述第2成形體的材料沒有混合存在于所述第2催化劑層的邊緣部的主面。根據(jù)本發(fā)明的第16方式，提供一種第13 15方式中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體，其中，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，所述第1催化劑層的邊緣部以及所述第2催化劑層的邊緣部中的至少一方配置于所述電解質(zhì)膜的邊緣部的內(nèi)側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的第17方式，提供一種第13 16方式中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體，其中，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，所述第1催化劑層的邊緣部配置于所述第1氣體擴(kuò)散層的邊緣部的外側(cè)，所述第2催化劑層的邊緣部配置于所述第2氣體擴(kuò)散層的邊緣部的外側(cè)，所述框體，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述第1催化劑層的邊緣部和所述第1 成形體的至少內(nèi)緣部重疊的方式，來配置所述第1成形體，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述第2催化劑層的邊緣部和所述第2 成形體的至少內(nèi)緣部重疊的方式，來配置所述第2成形體。根據(jù)本發(fā)明的第18方式，提供一種第13 17方式中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體，其中，所述第1成形體，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，配置于所述第 1氣體擴(kuò)散層的邊緣部的外側(cè)，所述第2成形體，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，配置于所述第2氣體擴(kuò)散層的邊緣部的外側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的第19方式，提供一種第18方式所述的電極-膜-框接合體，其中， 所述第1以及第2成形體中的至少一方，與所述第1以及第2氣體擴(kuò)散層中的至少一方空出間隙地配置，并按照覆蓋該間隙和與該間隙相鄰的所述第1以及第2成形體中的至少一方的方式配置有彈性體。根據(jù)本發(fā)明的第20方式，提供一種第19方式所述的電極-膜-框接合體，其中， 所述彈性體，構(gòu)成所述彈性體的樹脂材料的一部分混合存在于與所述間隙相鄰的第1以及第2氣體擴(kuò)散層中的至少一方的邊緣部。根據(jù)本發(fā)明的第21方式，提供一種第13方式所述的電極-膜-框接合體，其中， 所述第1成形體和第2成形體由硬度不同的樹脂材料構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的第22方式，提供一種第21方式所述的電極-膜-框接合體，其中， 所述第1以及第2成形體的任意一方由熱塑性樹脂構(gòu)成，所述第1以及第2成形體的任意另一方由熱塑性彈性體構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的第23方式，提供一種第13方式所述的電極-膜-框接合體，其中， 所述第1以及第2成形體的至少任意一方由包含熱塑性樹脂層和熱塑性彈性體層的多層構(gòu)造構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的第M方式，提供一種第23方式所述的電極-膜-框接合體，其中， 所述熱塑性彈性體層按照與所述第1或第2催化劑層的邊緣部接觸的方式構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的第25方式，提供一種燃料電池，其具備第13 M方式中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體。發(fā)明效果在本發(fā)明的電極-膜-框接合體的制造方法中，在電解質(zhì)膜的邊緣部的第1主面?zhèn)扰渲妙A(yù)先成形的第1成形體，并且在電解質(zhì)膜的邊緣部的第2主面?zhèn)扰渲妙A(yù)先成形的第 2成形體。此外，從電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使第3成形體不直接接觸位于第2成形體的外緣部?jī)?nèi)側(cè)的電解質(zhì)膜的主面的內(nèi)側(cè)區(qū)域。即，在發(fā)電部的附近，使高溫以及高壓的熱塑性樹脂不會(huì)直接接觸催化劑層。由此，能夠抑制高分子電解質(zhì)膜的劣化，并能夠抑制發(fā)電性能的降低。此外，根據(jù)本發(fā)明的電極-膜-框接合體的制造方法，通過對(duì)第3成形體進(jìn)行注射成形，來將第1成形體和第2成形體一體化，因此能夠提高框體和MEA的緊密性。此外，根據(jù)本發(fā)明的電極-膜-框接合體，由3個(gè)成形體構(gòu)成框體，并由第3成形體將第1成形體和第2成形體一體地連接，因此能夠無需對(duì)第1成形體和第2成形體進(jìn)行注射成形。由此，能夠抑制高分子電解質(zhì)膜的劣化。


本發(fā)明的這些和其他的目的和特征，通過與附圖相關(guān)的優(yōu)選實(shí)施方式所關(guān)聯(lián)的如下記述將會(huì)明確。在該附圖中，圖1是對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的具有電極-膜-框接合體的燃料電池的構(gòu)造的一部分進(jìn)行分解來示意性地表示的立體圖。圖2是將圖1的II-II線剖面處的單元的層疊剖面的一部分進(jìn)行分解來表示的圖。圖3是示意性地表示圖1的電極-膜-框接合體的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖4是圖3的IV-IV線剖面圖。圖5是表示圖1的電極-膜-框接合體的陽(yáng)極隔板側(cè)的表面構(gòu)造的平面圖。圖6是表示圖1的電極-膜-框接合體的陰極隔板側(cè)的表面構(gòu)造的平面圖。圖7A是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來示出圖1的電極-膜-框接合體的制造工序的示意剖面圖。圖7B是表示圖7A之后的工序的示意剖面圖。圖7C是表示圖7B之后的工序的示意剖面圖。圖8A是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來示出與圖7A 圖7C所示的電極-膜-框接合體的制造工序不同的制造工序的示意剖面圖。圖8B是表示圖8A之后的工序的示意剖面圖。圖8C是表示圖8B之后的工序的示意剖面圖。圖8D是表示圖8C之后的工序的示意剖面圖。圖9是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。圖10是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。圖11是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。圖12是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。圖13是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第6實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。圖14是表示第1催化劑層和第2催化劑層短路后的狀態(tài)的示意剖面圖。圖15是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第7實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。圖16是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第8實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。圖17是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第9實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。圖18是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第10實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。圖19是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第11實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。圖20是示意性地表示本發(fā)明的第12實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖21是圖20的VI-VI線剖面圖。圖22A是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來示出本發(fā)明的第12實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的制造工序的示意剖面圖。圖22B是表示圖22A之后的工序的示意剖面圖。圖22C是表示圖22B之后的工序的示意剖面圖。圖23是示意性地表示本發(fā)明的第13實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖24是圖23的VIII-VIII線剖面圖。圖25是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第14實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。圖2隊(duì)是將MEA和框體的接合部分放大來示出現(xiàn)有的電極-膜-框接合體的制造工序的示意說明圖。圖26B是表示圖26A之后的工序的示意剖面圖。圖26C是表示圖26B之后的工序的示意剖面圖。圖27是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第15方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。圖觀是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第16方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。
具體實(shí)施例方式在繼續(xù)本發(fā)明的記述之前，在附圖中對(duì)相同的部件賦予相同的參照符號(hào)。以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。(第1實(shí)施方式)利用圖1 圖5來說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的具有電極-膜-框接合體的燃料電池的構(gòu)造。圖1是對(duì)本第1實(shí)施方式所涉及的具有電極-膜-框接合體的燃料電池的構(gòu)造的一部分進(jìn)行分解來示意性地表示的立體圖。圖2是對(duì)圖1的II-II線剖面處的單元的層疊剖面的一部分進(jìn)行分解來表示的圖。圖3是示意性地表示圖1的電極-膜-框接合體的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖4是圖3的IV-IV線剖面圖。圖5是表示圖1的電極-膜-框接合體的陽(yáng)極隔板側(cè)的表面構(gòu)造的平面圖，圖6是表示陰極隔板側(cè)的表面構(gòu)造的平面圖。本第1實(shí)施方式所涉及的燃料電池通過使含有氫的燃料氣體、和空氣等含有氧的氧化劑氣體產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，來同時(shí)產(chǎn)生電力和熱的高分子電解質(zhì)型燃料電池。另外，本發(fā)明不限定于高分子電解質(zhì)型燃料電池，可以應(yīng)用于多種燃料電池。如圖1所示，燃料電池通過層疊多個(gè)(例如60個(gè))作為基本單位結(jié)構(gòu)的單元(單電池模塊)10而構(gòu)成。另外，雖未圖示，但在層疊的單元10群的兩端部，安裝有集電板、絕緣板、以及端板(end plate)，通過將緊固螺栓插通螺栓孔4并用螺母固定，來以規(guī)定的緊固力(例如IOkN)緊固。單元10通過用一對(duì)導(dǎo)電性的隔板、即陽(yáng)極隔板2以及陰極隔板3夾著電極-膜-框接合體1而構(gòu)成。電極-膜-框接合體1具備膜電極接合體5 (以下，稱作MEA)、 和按照對(duì)MEA5的邊緣部5E進(jìn)行密封保持的方式而形成的框體6。MEA5，如圖2所示，由選擇性地輸送氫離子的高分子電解質(zhì)膜5A、和形成于該電解質(zhì)膜5A的兩面的一對(duì)第1以及第2電極層5D1、5D2(即，陽(yáng)極和陰極的電極層)構(gòu)成。第1 電極層5D1由第1催化劑層5B1、和第1氣體擴(kuò)散層5C1的2層構(gòu)造構(gòu)成。同樣，第2電極層5D2由第2催化劑層5B2、和第2氣體擴(kuò)散層5C2的2層構(gòu)造構(gòu)成。第1氣體擴(kuò)散層5C1 比第1催化劑層5B1外形尺寸小，按照使第1催化劑層5B1的邊緣部露出的方式配置于第 1催化劑層5B1的主面。由此，第1催化劑層5B1的邊緣部，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，位于第1氣體擴(kuò)散層5C1的邊緣部的外側(cè)。同樣，第2氣體擴(kuò)散層5C2比第2催化劑層5B2外形尺寸小，按照使第2催化劑層5B2的邊緣部露出的方式配置于第2催化劑層5B2的主面。由此，第2催化劑層5B2的邊緣部從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看， 位于第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部的外側(cè)。高分子電解質(zhì)膜5A由表現(xiàn)出質(zhì)子導(dǎo)電性的固體高分子材料、例如全氟磺酸膜(杜邦(Dupont)公司制Nafion膜)構(gòu)成。第1以及第2催化劑層5B1、5B2例如是以擔(dān)載了鉬族金屬催化劑的碳粉為主要成分的多孔的部件，形成于高分子電解質(zhì)膜5A的表面。第1 以及第2氣體擴(kuò)散層5C1、5C2具有燃料氣體或氧化劑氣體的通氣性和電子傳導(dǎo)性這兩種特性，形成于第1以及第2催化劑層5B1、5B2的表面。作為第1以及第2氣體擴(kuò)散層5C1、5C2，例如，可以不使用碳纖維作為基體材料，而使用以導(dǎo)電性粒子和高分子樹脂為主要成分而構(gòu)成的多孔部件。此外，作為第1以及第2 氣體擴(kuò)散層5C1、5C2，為了使其具有氣體透過性，例如可以使用導(dǎo)電性基體材料，該導(dǎo)電性基體材料具有多孔構(gòu)造，是利用碳織布或碳無紡布等而制作的。在此情況下，從獲得足夠的排水性的角度，也可以使氟樹脂所例示的疏水性高分子等分散在第1氣體擴(kuò)散層5C1以及 /或者第2氣體擴(kuò)散層5C2中。此外，從容易且可靠地進(jìn)行膜電極接合體5的水管理的角度，也可以在第1氣體擴(kuò)散層5C1的第1催化劑層5B1側(cè)的主面以及/或者第2氣體擴(kuò)散層5C2的第2催化劑層5B2側(cè)的主面，設(shè)置由疏水性高分子和碳粉構(gòu)成的疏水碳層?？蝮w6，如圖3以及圖4所示，由第1成形體61、第2成形體62、和第3成形體63 這3個(gè)框狀部件構(gòu)成。第1成形體61接近第1氣體擴(kuò)散層5C1地配置于第1催化劑層5B1 的邊緣部上。即，第1成形體61，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，配置于第1氣體擴(kuò)散層5C1的邊緣部的外側(cè)。由此，第1成形體61的至少內(nèi)緣部，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，按照與第1催化劑層5B1的邊緣部重疊的方式定位。第2成形體62接近第2 氣體擴(kuò)散層5C2地配置于第2催化劑層5B2的邊緣部上。S卩，第2成形體62，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，配置于第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部的外側(cè)。由此，第2成形體62的至少內(nèi)緣部，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，按照與第2催化劑層5B2的邊緣部重疊的方式定位。第3成形體63，按照在MEA5的邊緣部的周圍，將第1成形體61和第2 成形體62 —體地連接的方式構(gòu)成。第1成形體61、第2成形體62、和第3成形體63，使用作為樹脂材料一例的熱塑性樹脂通過注射成形而形成。第1成形體61和第2成形體62在配置于第1催化劑層5B1或第2催化劑層5B2之前，預(yù)先注射成形。因此，構(gòu)成第1以及第2成形體61、62的熱塑性樹脂的一部分不會(huì)混合存在于多孔的第1催化劑層5B1以及第2催化劑層5B2。與此相對(duì)，第 3成形體63在第1以及第2成形體61、62配置于第1以及第2催化劑層5B1、5B2之后，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，按照第3成形體63和第2催化劑層5B2的邊緣部的一部分重疊的方式被注射成形。優(yōu)選，構(gòu)成第3成形體63的熱塑性樹脂的一部分，通過在注射成形時(shí)熔融并流入到多孔的第2催化劑層5B2，來混合存在于第2催化劑層5B2的邊緣部的一部分。通過該第3成形體63(利用固著效果)而提高了框體6和MEA5的緊密性。 另外，在提高框體6和MEA5的緊密性的角度，優(yōu)選使第3成形體63和第2催化劑層5B2的面方向的接觸寬度Wl為Imm以上。另外，優(yōu)選按照使第2催化劑層5B2的邊緣部的主面的全周露出的方式，在第2催化劑層5B2的邊緣部上配置第2成形體62，并按照從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看使第3成形體63的一部和所述露出的第2催化劑層5B2的邊緣部的全周重疊的方式，來對(duì)第3成形體63進(jìn)行注射成形。通過此結(jié)構(gòu)，能夠使構(gòu)成第3成形體63的熱塑性樹脂的一部分混合存在于第2催化劑層5B2的邊緣部的全周，并能夠在第2催化劑層5B2的邊緣部的全周上提高框體6和MEA5的緊密性。而且，由此，能夠抑制燃料氣體以及氧化劑氣體通過第2催化劑層5B2的邊緣部，在第1催化劑層5B1和第2催化劑層5B2之間泄露。另外，使用于第1以及第2成形體61、62的注射成形的熱塑性樹脂，優(yōu)選在燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度以下，在化學(xué)方面清潔且穩(wěn)定，具有適度的彈性模量和比較高的負(fù)荷變形溫度(heat distortion temperature)。例如，在后述的陽(yáng)極隔板2以及陰極隔板3的燃料氣體流路槽21以及氧化劑氣體流路槽31的寬度分別為1 2mm程度，且框體6的厚度為大約Imm以下的情況下，所述熱塑性樹脂的壓縮彈性模量?jī)?yōu)選至少為2，OOOMPa以上。在此，彈性模量是指，通過JIS-K7181所規(guī)定的壓縮彈性模量測(cè)定法而測(cè)量出的壓縮彈性模量。此外，因?yàn)槿剂想姵氐倪\(yùn)轉(zhuǎn)溫度一般為90°C以下，所以所述熱塑性樹脂的負(fù)荷變形溫度優(yōu)選為120°C以上。此外，使用于第1以及第2成形體61、62的熱塑性樹脂，從化學(xué)上的穩(wěn)定性的角度，優(yōu)選結(jié)晶性樹脂而不是非晶性樹脂，其中優(yōu)選機(jī)械強(qiáng)度大且耐熱性好的樹脂。例如， 作為所述熱塑性樹脂，優(yōu)選所謂超級(jí)工程塑料等級(jí)的樹脂，例如聚苯硫醚(PPQ、聚醚醚酮 (PEEK)、液晶聚合物(LCP)、聚醚腈(PEN)等。這些材料具有從數(shù)千到數(shù)萬Mb的壓縮彈性模量、和150°C以上的負(fù)荷變形溫度，是合適的材料。此外，即使為通用的樹脂材料，例如填充了玻璃填充物的聚丙烯(GFPP)等，由于具有未進(jìn)行填充的聚丙烯(壓縮彈性模量1，000 1，500MPa)的數(shù)倍的彈性模量且具有接近150°C的負(fù)荷變形溫度，因此可以作為所述熱塑性樹脂適當(dāng)使用。此外，第3成形體63可以使用與上述的第1以及第2成形體61、62相同的樹脂材料。在此情況下，對(duì)同質(zhì)的材料之間進(jìn)行接合與對(duì)異質(zhì)的材料之間進(jìn)行接合相比接合力強(qiáng)，因此對(duì)第3成形體63進(jìn)行注射成形來將框體一體地連接變得容易。此外，第3成形體63也可以由比第1成形體61以及第2成形體62壓縮彈性模量低的材料構(gòu)成。在此情況下，通過用壓縮彈性模量低的材料連接第1成形體61以及第2成形體62，例如，能夠降低在操作時(shí)對(duì)高分子電解質(zhì)膜5A施加的機(jī)械壓力，因此能夠抑制高分子電解質(zhì)膜5A的機(jī)械劣化。作為第3成形體63的合適的材料，例如，可以使用與用于后述的襯墊(gasket)7的熱塑性樹脂或熱塑性彈性體相同的材料，例如，可以使用沒有填充玻璃填充物的聚丙烯。在框體6的兩個(gè)主面上，如圖2所示，形成有槽部6A，在該槽部6A嵌合有襯墊7。 電極-膜-框接合體1隔著襯墊7被陽(yáng)極隔板2和陰極隔板3夾持。襯墊7由彈性體構(gòu)成， 在單元10緊固時(shí)通過由陽(yáng)極隔板2以及陰極隔板3向著電極-膜-框接合體1按壓而變形，將MEA5的周圍密封。關(guān)于該襯墊7的具體結(jié)構(gòu)，在后面詳細(xì)說明。陽(yáng)極隔板2以及陰極隔板3形成為大體平板狀。陽(yáng)極隔板2以及陰極隔板3的與電極-膜-框接合體1接觸的一側(cè)的面(即內(nèi)表面)，按照與電極-膜-框接合體1的形狀對(duì)應(yīng)方式，更具體來說按照與框體6和MEA5的厚度的差異所產(chǎn)生的段差對(duì)應(yīng)的方式，形成有段差25、35。S卩，陽(yáng)極隔板2以及陰極隔板3的內(nèi)表面按照中央部突出為梯形的方式形成。陽(yáng)極隔板2以及陰極隔板3由氣體不透過性的導(dǎo)電性材料構(gòu)成。作為陽(yáng)極隔板2 以及陰極隔板3，例如，可以使用將樹脂浸漬碳材料切削為規(guī)定形狀后的隔板、或者對(duì)碳粉和樹脂材料的混合物進(jìn)行成形后的隔板等。在陽(yáng)極隔板2、陰極隔板3、以及框體6，如圖1所示，分別設(shè)有流通燃料氣體的一對(duì)貫通孔即燃料氣體歧管孔12、22、32。此外，在陽(yáng)極隔板2、陰極隔板3、以及框體6，如圖 1所示，分別設(shè)有流通氧化劑氣體的一對(duì)貫通孔即氧化劑氣體歧管孔13、23、33。在陽(yáng)極隔板2、陰極隔板3、以及框體6被緊固為單元10的狀態(tài)下，燃料氣體歧管孔12、22、32連結(jié)， 形成燃料氣體歧管。同樣，在陽(yáng)極隔板2、陰極隔板3、以及框體6被緊固為單元10的狀態(tài)下，氧化劑氣體歧管孔13、23、33連結(jié)，形成氧化劑氣體歧管(gas manifold)。此外，在陽(yáng)極隔板2、陰極隔板3、以及框體6，如圖1所示，設(shè)有流通冷卻介質(zhì)(例如，純水或乙二醇)的各兩對(duì)的貫通孔即冷卻介質(zhì)歧管孔14、24、34。由此，在陽(yáng)極隔板2、 陰極隔板3、以及框體6被緊固為單元10的狀態(tài)下，這些冷卻介質(zhì)歧管孔14、24、34連結(jié)，形成兩對(duì)冷卻介質(zhì)歧管。此外，在陽(yáng)極隔板2、陰極隔板3、以及框體6，如圖1所示，在各自的角部附近設(shè)有 4個(gè)螺栓孔4。在各螺栓孔4中插通緊固螺栓，通過螺母與該緊固螺栓結(jié)合來緊固單元10。在陽(yáng)極隔板2的內(nèi)側(cè)的主面(電極-膜-框接合體1側(cè)的面)按照連接一對(duì)燃料氣體歧管孔22、22之間的方式設(shè)有燃料氣體流路槽21。燃料氣體流路槽21構(gòu)成為具有 第1氣體擴(kuò)散層抵接部21A，其形成于在單元10的組裝狀態(tài)下與第1氣體擴(kuò)散層5C1抵接的表面；和聯(lián)絡(luò)部(聯(lián)絡(luò)用流路槽)21B，其連接該抵接部21A和燃料氣體歧管孔22。由此， 燃料氣體從供給側(cè)的燃料氣體歧管22通過供給側(cè)的連結(jié)部21B流入到第1氣體擴(kuò)散層抵接部21A，并與第1氣體擴(kuò)散層5C1接觸。此外，通過了第1氣體擴(kuò)散層抵接部21A的燃料氣體的剩余的氣體或反應(yīng)生成成分通過排出側(cè)的連結(jié)部21B而排出到排出側(cè)的燃料氣體歧管22。另外，在圖4中，一點(diǎn)點(diǎn)劃線示出了在單元10的組裝狀態(tài)下，燃料氣體流路槽21與框體6抵接或?qū)χ玫奈恢?。此外，在陰極隔板3的內(nèi)側(cè)的主面(電極-膜-框接合體1側(cè)的面)，按照連接一對(duì)氧化劑氣體歧管孔33、33之間的方式設(shè)有氧化劑氣體流路槽31。氧化劑氣體流路槽31 構(gòu)成為具有第2氣體擴(kuò)散層抵接部31A，其形成于在單元10的組裝狀態(tài)下與第2氣體擴(kuò)散層5C2抵接的表面；和聯(lián)絡(luò)部(聯(lián)絡(luò)用流路槽)31B，其連接該抵接部31A和氧化劑氣體歧管孔33。由此，氧化劑氣體從供給側(cè)的氧化劑氣體歧管32通過供給側(cè)的連結(jié)部31B而流入到第2氣體擴(kuò)散層抵接部31A，并與第2氣體擴(kuò)散層5C2接觸。此外，通過了第2氣體擴(kuò)散層抵接部31A的氧化劑氣體的剩余的氣體或反應(yīng)生成成分通過排出側(cè)的連結(jié)部31B而排出到排出側(cè)的氧化劑氣體歧管32。另外，在圖6中，一點(diǎn)點(diǎn)劃線示出了在單元10的組裝狀態(tài)下，氧化劑氣體流路槽31抵接或?qū)χ玫奈恢?。如上述這樣，在燃料氣體流路槽21中流通的燃料氣體接觸第1氣體擴(kuò)散層5C1，并且在氧化劑氣體流路槽31中流通的氧化劑氣體接觸第2氣體擴(kuò)散層5C2，由此產(chǎn)生燃料電池的電化學(xué)反應(yīng)。由此，同時(shí)產(chǎn)生電力和熱。在陽(yáng)極隔板2以及陰極隔板3的外側(cè)的主面(背面)，如圖2所示，分別形成有冷卻介質(zhì)流路槽50。冷卻介質(zhì)流路槽50按照連接兩對(duì)冷卻介質(zhì)歧管孔24、34之間的方式形成。即，按照冷卻介質(zhì)分別從供給側(cè)的冷卻介質(zhì)歧管分流到冷卻介質(zhì)流路槽50，并分別流通到排出側(cè)的冷卻介質(zhì)歧管中的方式構(gòu)成。由此，能夠利用冷卻介質(zhì)的傳熱能力，將單元10 保持在適合電化學(xué)反應(yīng)的規(guī)定的溫度。另外，各孔以及各槽可以通過例如切削加工、成形加工而形成。此外，所述燃料氣體歧管、氧化劑氣體歧管、以及冷卻介質(zhì)歧管不限定于上述結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行多種變形。例如， 也可以使各歧管為所謂外部歧管構(gòu)造。另外，在圖3以及圖4中，省略了各孔的圖示。襯墊7具備環(huán)狀部7A，該環(huán)狀部7A包圍一對(duì)燃料氣體歧管孔12、一對(duì)氧化劑氣體歧管孔13、和兩對(duì)冷卻介質(zhì)歧管孔14，并且，包圍MEA5的第1以及第2氣體擴(kuò)散層5C1、 5C2。如圖5所示，在陽(yáng)極隔板2側(cè)，按照除了與燃料氣體流路槽21的聯(lián)絡(luò)部21B對(duì)應(yīng)的位置之外，將燃料氣體歧管孔12和MEA5 —體地包圍的方式形成有環(huán)狀部7A。此外，如圖6所示，在陰極隔板3側(cè)，按照除了與氧化劑氣體流路槽31的聯(lián)絡(luò)部31B對(duì)應(yīng)的位置之外，將氧化劑氣體歧管孔13和MEA5 —體地包圍的方式形成有環(huán)狀部7A。由此，防止了燃料氣體以及氧化劑氣體流出到燃料氣體流路槽21以及氧化劑氣體流路槽31外。此外，如圖2所示，在襯墊7的環(huán)狀部7A的頂面，形成有肋7B。該肋7B在單元10 的組裝狀態(tài)下，抵接于陽(yáng)極隔板2或陰極隔板3而被壓扁。其結(jié)果，單元10的緊固力將集中于肋7B的部分，各歧管孔12、13、14以及MEA5的周圍被更可靠地密封。即，通過肋7B能夠更可靠地進(jìn)行襯墊7的密封。由此，在各歧管孔12、13、14中通過的流體，被防止了從歧管孔12、13、14的泄露而成為高壓。另外，位于最接近第1以及第2氣體擴(kuò)散層5C1、5C2的位置的肋7B、7B優(yōu)選位于與高分子電解質(zhì)膜5A的外緣相比更接近第1以及第2氣體擴(kuò)散層5C1、5C2的位置。通過這種結(jié)構(gòu)，通過單元10的組裝狀態(tài)下的所述緊固力，彼此對(duì)置的肋7B、7B隔著框體6夾持 MEA5的邊緣部5E，能夠強(qiáng)化MEA5的邊緣部5E和框體6的緊密性以及接合力。此外，襯墊7由作為樹脂材料的一例的熱塑性樹脂或熱塑性彈性體構(gòu)成。該熱塑性樹脂或熱塑性彈性體，優(yōu)選在燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度以下，在化學(xué)上是穩(wěn)定的(特別是不產(chǎn)生加水分解等)，并具有耐熱水性。襯墊7的壓縮彈性模量?jī)?yōu)選為例如200MPa以下。墊圈7的合適的材料是從由聚乙烯、聚丙烯(PP)、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM Ethylene-Propylene-Diene Methylene linkage)、聚丁烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚酰胺、聚碳酸酯、聚縮醛、聚氨酯、硅酮、氟樹脂、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、間規(guī)聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮、液晶聚合物、聚醚腈、改性聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚芳酯、聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺、以及熱塑性聚酰亞胺等構(gòu)成的組中選擇的至少一種。由此，能夠在燃料電池的緊固負(fù)荷下確保良好的密封性。在本第1實(shí)施方式中，使用了具有PP以及EPDM而成的聚烯烴系熱塑性彈性體即 Santoprene 8101-55 (Advanced Elastomer System 公司制)。在陽(yáng)極隔板2以及陰極隔板3的外側(cè)的主面(背面)，在各歧管孔的周圍配設(shè)有由耐熱性的材質(zhì)構(gòu)成的擠壓型墊板(squeezed packing)等一般的密封部件9。由此，在相互接近的單元10、10間，防止了來自各歧管孔22、23、24、32、33、34的連結(jié)部的燃料氣體、氧化劑氣體、以及冷卻介質(zhì)的流出。接下來，對(duì)電極-膜-框接合體1的制造方法進(jìn)行說明。圖7A 圖7C是將MEA5 的邊緣部5E和框體6的接合部分放大來示出電極-膜-框接合體1的各制造工序的示意剖面圖。在此，預(yù)先注射成形了第1成形體61以及第2成形體62，且預(yù)先制作MEA5。首先，如圖7A所示，接近MEA5的第1氣體擴(kuò)散層5C1地在第1催化劑層5B1的邊緣部上配置第1成形體61。即，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，在第1氣體擴(kuò)散層 5C1的邊緣部的外側(cè)配置第1成形體61。由此，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第 1成形體61的至少內(nèi)緣部位于與第1催化劑層5B1的邊緣部重疊的位置。接下來，如圖7B所示，接近MEA5的第2氣體擴(kuò)散層5C2地在第2催化劑層5B2的邊緣部上配置第2成形體62。即，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，在第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部的外側(cè)配置第2成形體62。此外，此時(shí)，第2成形體62按照使第2催化劑層5B2的邊緣部的主面的一部分露出的方式配置。由此，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第2成形體62的至少內(nèi)緣部位于與第2催化劑層5B2的邊緣部重疊的位置。接下來，如圖7C所示，在MEA5的邊緣部5E的周圍，用一對(duì)模具Tl夾住第1成形體61和第2成形體62，在形成于一對(duì)模具Tl內(nèi)的第1成形體61和第2成形體62之間的間隙流入熔融后的熱塑性樹脂，來對(duì)第3成形體63進(jìn)行注射成形。由此，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第3成形體63的一部分與第2催化劑層5B2的邊緣部的一部分重疊。另外，此時(shí)，優(yōu)選所述熔融后的熱塑性樹脂的一部分混合存在于第2催化劑層5B2的邊緣部的主面的一部分。通過以上方法，制造了圖4所示的電極-膜-框接合體1。在本第1實(shí)施方式中，接近第1氣體擴(kuò)散層5C1地在第1催化劑層5B1的邊緣部上配置預(yù)先成形的第1成形體61，且接近第2氣體擴(kuò)散層5C2地在第2催化劑層5B2的邊緣部上配置預(yù)先成形的第2成形體62。此外，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第3 成形體63不直接接觸位于第2成形體62的外緣部62-1的內(nèi)側(cè)的高分子電解質(zhì)膜5A的 (第2)主面的內(nèi)側(cè)區(qū)域。即，在發(fā)電部的附近，使高溫以及高壓的熱塑性樹脂不會(huì)直接接觸高分子電解質(zhì)膜5A。由此，能夠抑制高分子電解質(zhì)膜5A的劣化，并能夠抑制發(fā)電性能的降低。在此，發(fā)電部是指從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第1氣體擴(kuò)散層5C1以及第2氣體擴(kuò)散層5C2相互重疊的部分。此外，根據(jù)本第1實(shí)施方式，由于通過對(duì)第3成形體63進(jìn)行注射成形，來使第1成形體61和第2成形體62 —體化，因此能夠提高框體6和MEA5的緊密性。此外，根據(jù)本第1實(shí)施方式，由于由3個(gè)成形體(第1 3成形體61、62、63)構(gòu)成框體6，并通過第3成形體63將第1成形體61和第2成形體62 —體地連接，因此能夠無需對(duì)第1成形體61和第2成形體62進(jìn)行注射成形。由此，能夠抑制高分子電解質(zhì)膜5A的劣化。另外，本發(fā)明不限定于所述實(shí)施方式，可以以其他多種方式來實(shí)施。例如，在上述中，用相同的樹脂材料構(gòu)成了第1成形體61和第2成形體62，但也可以按照使彼此硬度不同的方式，用不同的材料來構(gòu)成。例如，用較硬的材料(例如，熱塑性樹脂)來構(gòu)成第1成形體61，用較軟的材料(例如，熱塑性彈性體)來構(gòu)成第2成形體62。在此情況下，由于第 1成形體61為較硬的部件，因此能夠保持(維持)電極-膜-框接合體1的形狀。即，能夠抑制電極-膜-框接合體1的彎曲或折曲等。另一方面，由于第2成形體62為較軟的部件 (彈性體)，因此能夠在單元10緊固時(shí)緩和施加給高分子電解質(zhì)膜5A的緊固壓，并能夠抑制高分子電解質(zhì)膜5A的機(jī)械劣化。此外，對(duì)同質(zhì)的材料之間進(jìn)行接合與對(duì)異質(zhì)的材料之間進(jìn)行接合相比接合力強(qiáng)。 因此，例如，可也以使第1成形體61以及/或者第2成形體62為包含熱塑性樹脂層和熱塑性彈性體層的多層構(gòu)造。在此情況下，能夠通過熱塑性樹脂層來提高與第3成形體63之間的接合性，并且能夠通過熱塑性彈性體層來緩和單元10緊固時(shí)施加于MEA5的緊固壓。另外，從緩和緊固壓的角度出發(fā)，優(yōu)選按照使熱塑性彈性體層與第1催化劑層5B1以及/或者第2催化劑層5B2接觸的方式構(gòu)成。此外，在本第1實(shí)施方式中，將第1成形體61配置于陽(yáng)極側(cè)，并且將第2成形體62 配置于陰極側(cè)，但也可以將第1成形體61配置于陰極側(cè)，并且將第2成形體62配置于陽(yáng)極側(cè)。在本第1實(shí)施方式中，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第1催化劑層5B1的邊緣部的全周配置于第1氣體擴(kuò)散層5C1的邊緣部的外側(cè)，第2催化劑層5B2的邊緣部的全周配置于第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部的外側(cè)。通過像這樣來構(gòu)成，在第1氣體擴(kuò)散層 5C1的邊緣部附近，第1框體61的內(nèi)緣部和高分子電解質(zhì)膜5A不直接接觸，且在第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部附近，第2框體62的內(nèi)緣部和高分子電解質(zhì)膜5A不直接接觸。因此， 能夠降低施加于高分子電解質(zhì)膜5A的機(jī)械壓力，并能夠抑制高分子電解質(zhì)膜5A的劣化。另外，只要在起到上述效果的范圍內(nèi)，例如，可以將第1催化劑層5B1的邊緣部的一部分配置于第1氣體擴(kuò)散層5C1的邊緣部的內(nèi)側(cè)，也可以將第2催化劑層5B2的邊緣部的一部分配置于第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部的內(nèi)側(cè)。另外，在本第1實(shí)施方式中，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第1成形體61 的至少內(nèi)緣部配置為位于與第1催化劑層5B1的邊緣部重疊的位置，但本發(fā)明不限定于此。 例如，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第1成形體61的至少內(nèi)緣部也可以按照與高分子電解質(zhì)膜5A的邊緣部重疊的方式，配置于高分子電解質(zhì)膜5A的一個(gè)主面?zhèn)取４送猓瑥母叻肿与娊赓|(zhì)膜5A的厚度方向來看，第2成形體62的至少內(nèi)緣部配置為位于與第2催化劑層5B2的邊緣部重疊的位置，但本發(fā)明不限定于此。例如，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第2成形體62的至少內(nèi)緣部也可以按照與高分子電解質(zhì)膜5A的邊緣部重疊的方式，配置于高分子電解質(zhì)膜5A的另一個(gè)主面?zhèn)?。即使采用這種結(jié)構(gòu)，在發(fā)電部的附近，高溫以及高壓的熱塑性樹脂也不會(huì)直接接觸高分子電解質(zhì)膜5A，因此能夠抑制高分子電解質(zhì)膜5A的劣化。另外，在本第1實(shí)施方式中，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第1催化劑層 5B1的邊緣部的全周配置于第1氣體擴(kuò)散層5C1的邊緣部的外側(cè)，第2催化劑層5B2的邊緣部的全周配置于第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部的外側(cè)，但本發(fā)明不限定于此。例如，既可以將第1催化劑層5B1的邊緣部配置于第1氣體擴(kuò)散層5C1的邊緣部的內(nèi)側(cè)，也可以使第1 催化劑層5B1和第1氣體擴(kuò)散層5C1為相同的大小。例如，既可以將第2催化劑層5B2的邊緣部配置于第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部的內(nèi)側(cè)，也可以使第2催化劑層5B2和第2氣體擴(kuò)散層5C2為相同的大小。即使采用這種結(jié)構(gòu)，在發(fā)電部的附近，高溫以及高壓的熱塑性樹脂也不會(huì)直接接觸高分子電解質(zhì)膜5A，因此能夠抑制高分子電解質(zhì)膜5A的劣化。另外，在本第1實(shí)施方式中，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第1氣體擴(kuò)散層5C1的邊緣部和第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部一致，但本發(fā)明不限定于此。例如，第1氣體擴(kuò)散層5C1的邊緣部和第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部也可以在高分子電解質(zhì)膜5A的面方向上錯(cuò)開來配置。另外，在本第1實(shí)施方式中，在制造電極-膜-框接合體1時(shí)，預(yù)先制作了 MEA5， 但本發(fā)明不限定于此。例如，電極-膜-框接合體1也可以如圖8A 圖8D所示那樣來制造。圖8A 圖8D是將MEA5的邊緣部5E和框體6的接合部分放大來示出電極-膜-框接合體1的各制造工序的示意剖面圖。在此，第1成形體61以及第2成形體62是被預(yù)先注射成形的。首先，如圖8A所示，在MEA5的第1催化劑層5B1的邊緣部上配置第1成形體61。 由此，第1成形體61的至少內(nèi)緣部，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，位于與第1催化劑層5B1的邊緣部重疊的位置。接下來，如圖8B所示，在MEA5的第2催化劑層5B2的邊緣部上配置第2成形體 62。由此，第2成形體62的至少內(nèi)緣部，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，位于與第 2催化劑層5B2的邊緣部重疊的位置。而且，此時(shí)，第2成形體62按照使第2催化劑層5B2 的邊緣部的主面的一部分露出的方式來配置。接下來，如圖8C以及圖8D所示，在MEA5的邊緣部5E的周圍，用一對(duì)模具Tl夾住第1成形體61和第2成形體62，并在形成于一對(duì)模具Tl內(nèi)的第1成形體61和第2成形體 62之間的間隙流入熔融后的熱塑性樹脂，來對(duì)第3成形體63進(jìn)行注射成形。由此，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第3成形體63的一部分與第2催化劑層5B2的邊緣部的一部分重疊。另外，此時(shí)優(yōu)選所述熔融后的熱塑性樹脂的一部分混合存在于第2催化劑層 5B2的邊緣部的主面的一部分。之后，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，在第1成形體61的內(nèi)緣部的內(nèi)側(cè)配置第1氣體擴(kuò)散層5C1，并在第2成形體62的內(nèi)緣部的內(nèi)側(cè)配置第2氣體擴(kuò)散層5C2。通過以上方法，制造了圖4所示的電極-膜-框接合體1。(第2實(shí)施方式)圖9是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。本第2實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體IA 與所述第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1的不同點(diǎn)在于，第3成形體63a沒有接觸第2催化劑層5B2的邊緣部的主面。根據(jù)本第2實(shí)施方式，由于注射成形的第3成形體63a沒有接觸高分子電解質(zhì)膜 5A的邊緣部的主面，因此與所述第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1相比，能夠抑制高分子電解質(zhì)膜5A的劣化。另外，在本第2實(shí)施方式中，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第1催化劑層 5B1的邊緣部的全周配置于第1氣體擴(kuò)散層5C1的邊緣部的外側(cè)，第2催化劑層5B2的邊緣部的全周配置于第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部的外側(cè)，但本發(fā)明不限定于此。例如，既可以將第1催化劑層5B1的邊緣部配置于第1氣體擴(kuò)散層5C1的邊緣部的內(nèi)側(cè)，也可以使第 1催化劑層5B1和第1氣體擴(kuò)散層5C1為相同的大小。此外，例如，既可以將第2催化劑層 5B2的邊緣部配置于第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部的內(nèi)側(cè)，也可以使第2催化劑層5B2和第 2氣體擴(kuò)散層5C2為相同的大小。即使采用這種結(jié)構(gòu)，在發(fā)電部的附近，高溫以及高壓的熱塑性樹脂也不會(huì)直接接觸高分子電解質(zhì)膜5A，因此能夠抑制高分子電解質(zhì)膜5A的劣化。(第3實(shí)施方式)圖10是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。本第3實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體 IB與所述第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1的不同點(diǎn)在于，與所述第2實(shí)施方式相同，第3成形體6 沒有接觸第2催化劑層5B2的邊緣部的主面。根據(jù)本第3實(shí)施方式，與所述第2實(shí)施方式相同，注射成形的第3成形體6 沒有接觸高分子電解質(zhì)膜5A的邊緣部的主面，因此與所述第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1相比，能夠抑制高分子電解質(zhì)膜5A的劣化。(第4實(shí)施方式)圖11是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。本第4實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體 IC與所述第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1的不同點(diǎn)在于，第3成形體63c沒有接觸第2催化劑層5B2的邊緣部的主面，且第3成形體63c按照迂回到第1催化劑層5B1 側(cè)而與第1催化劑層5B1的邊緣部的主面的一部分接觸的方式形成。根據(jù)本第4實(shí)施方式，構(gòu)成注射成形的第3成形體63c的熱塑性樹脂的一部分，在注射成形時(shí)熔融而流入到多孔的第1催化劑層5B1，由此混合存在于第1催化劑層5B1的邊緣部的一部。通過該第3成形體63c (利用固著效果)，與第1實(shí)施方式相同地，提高了框體 6和MEA5的緊密性。另外，優(yōu)選按照使第1催化劑層5B1的邊緣部的主面的全周露出的方式，在第1催化劑層5B1的邊緣部上配置第1成形體61，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，按照使第3成形體63的一部分與所述露出的第1催化劑層5B1的邊緣部的全周重疊的方式，來對(duì)第3成形體63進(jìn)行注射成形。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，構(gòu)成第3成形體63c的熱塑性樹脂的一部分， 能夠混合存在于第1催化劑層5B1的邊緣部的全周，能夠在第1催化劑層5B1的邊緣部的全周上提高框體6和MEA5的緊密性。而且，由此，能夠抑制燃料氣體以及氧化劑氣體通過第1催化劑層5B1的邊緣部，在第1催化劑層5B1和第2催化劑層5B2之間泄露。
(第5實(shí)施方式)圖12是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。本第5實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體 ID與所述第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1的不同點(diǎn)在于，第3成形體63d按照迂回到第1催化劑層5B1側(cè)而與第1催化劑層5B1的邊緣部的主面的一部分接觸的方式來形成。根據(jù)本第5實(shí)施方式，由于第1以及第2催化劑層5B1、5B2的邊緣部的主面的一部分與第3成形體63c接觸，因此能夠進(jìn)一步提高框體6和MEA5的緊密性。(第6實(shí)施方式)圖13是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第6實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。本第6實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體 IE與所述第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1的不同點(diǎn)在于，從高分子電解質(zhì)膜 5A的厚度方向來看，第1催化劑層5B1的邊緣部形成于高分子電解質(zhì)膜5A的邊緣部的內(nèi)側(cè)。在所述第1實(shí)施方式中，例如如圖4所示，第1催化劑層5B1以及第2催化劑層 5B2設(shè)置于高分子電解質(zhì)膜5A的兩個(gè)主面的整體上。這種構(gòu)造，例如，可以通過在大尺寸的高分子電解質(zhì)膜的兩個(gè)主面的整體上形成催化劑層之后，將高分子電解質(zhì)膜切割成希望的尺寸來實(shí)現(xiàn)。但是，在此情況下，在進(jìn)行所述切割時(shí)，如圖14所示，第1催化劑層5B1和第 2催化劑層5B2有可能發(fā)生短路。與此相對(duì)，在本第6實(shí)施方式中，不將第1催化劑層5B1形成于高分子電解質(zhì)膜5A 的整面，而是構(gòu)成為從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第1催化劑層5B1的邊緣部配置于高分子電解質(zhì)膜5A的邊緣部的內(nèi)側(cè)。由此，能夠防止第1催化劑層5B1和第2催化劑層5B2的短路故障。另外，雖然在本第6實(shí)施方式中，不將第1催化劑層5B1形成于高分子電解質(zhì)膜 5A的整面，而是構(gòu)成為從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第1催化劑層5B1的邊緣部配置于高分子電解質(zhì)膜5A的邊緣部的內(nèi)側(cè)，但不限定于此。例如，也可以在第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1中，不將第2催化劑層5B2形成于高分子電解質(zhì)膜5A的整面，而是構(gòu)成為從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第2催化劑層5B2的邊緣部配置于高分子電解質(zhì)膜5A的邊緣部的內(nèi)側(cè)。(第7實(shí)施方式)圖15是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第7實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。本第7實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體 IF與所述第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1的不同點(diǎn)在于，從高分子電解質(zhì)膜 5A的厚度方向來看，第1催化劑層5B1以及第2催化劑層5B2的邊緣部形成于高分子電解質(zhì)膜5A的邊緣部的內(nèi)側(cè)。此外，第3成形體63f按照迂回到第1催化劑層5B1側(cè)的方式來設(shè)置。根據(jù)本第7實(shí)施方式，能夠更可靠地防止第1催化劑層5B1和第2催化劑層5B2 之間的短路故障。(第8實(shí)施方式)
圖16是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第8實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。本第8實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體 IG與所述第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1的不同點(diǎn)在于，從高分子電解質(zhì)膜 5A的厚度方向來看，第1催化劑層5B1的邊緣部配置于高分子電解質(zhì)膜5A的邊緣部的內(nèi)側(cè)，并且，按照第1催化劑層5B1的邊緣部和第1成形體61的內(nèi)緣部不重疊的方式形成。根據(jù)本第8實(shí)施方式，能夠更可靠地防止第1催化劑層5B1和第2催化劑層5B2之間的短路不良。此外，由于第1催化劑層5B1的邊緣部和第1成形體61的內(nèi)緣部不重疊， 因此能夠削減并非有效地對(duì)發(fā)電做出貢獻(xiàn)的第1催化劑層5B1的量。(第9實(shí)施方式)圖17是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第9實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。本第9實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體IH與所述第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1的不同點(diǎn)在于，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第2催化劑層5B2的邊緣部配置于高分子電解質(zhì)膜5A的邊緣部的內(nèi)側(cè)，并且，按照第2催化劑層5B2的邊緣部和第2成形體62的內(nèi)緣部不重疊的方式形成。 此外，按照第1催化劑層5B1的邊緣部的主面的一部分露出的方式形成，且第3成形體63h 按照迂回到第1催化劑層5B1側(cè)的方式形成。根據(jù)本第9實(shí)施方式，能夠更可靠地防止第1催化劑層5B1和第2催化劑層5B2 的短路故障。而且，由于第2催化劑層5B2的邊緣部和第2成形體62的內(nèi)緣部不重疊，因此能夠削減并非有效地對(duì)發(fā)電做出貢獻(xiàn)的第2催化劑層5B2的量。(第10實(shí)施方式)圖18是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第10實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。本第10實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體II與所述第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1的不同點(diǎn)在于，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第1氣體擴(kuò)散層5C1的邊緣部配置于第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部的外側(cè)，并且，按照第1氣體擴(kuò)散層5C1的邊緣部和第2成形體62的內(nèi)緣部重疊的方式配置。根據(jù)本第10實(shí)施方式，能夠得到與所述第1實(shí)施方式相同的效果。而且，根據(jù)本第10實(shí)施方式，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，按照第1氣體擴(kuò)散層5C1的邊緣部和第2成形體62的內(nèi)緣部重疊的方式來配置，由此能夠提高電極-膜-框接合體II的操作性(防止斷裂、防止變形等)。另外，在對(duì)像第1成形體61那樣，具有厚壁部分和薄壁部分的部件進(jìn)行注射成形的情況下，薄壁部分的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，則制造工藝的難易度越高。因此，優(yōu)選如圖18所示，使第 1成形體61a的薄壁部分的面方向的長(zhǎng)度比所述第1實(shí)施方式的第1成形體61短。(第11實(shí)施方式)圖19是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第11實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。本第11實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體IJ與所述第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1的不同點(diǎn)在于，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部配置于第1氣體擴(kuò)散層5C1的邊緣部的外側(cè)，并且，按照第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部和第1成形體61b的內(nèi)緣部重疊的方式來配置。根據(jù)本第11實(shí)施方式，能夠得到與所述第1實(shí)施方式相同的效果。而且，根據(jù)本第11實(shí)施方式，從高分子電解質(zhì)膜5A的厚度方向來看，按照第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部和第1成形體61a的內(nèi)緣部重疊的方式來配置，由此能夠提高電極-膜-框接合體II的操作性(防止斷裂、防止變形等)。(第12實(shí)施方式)圖20是示意性地表示本發(fā)明的第12實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖21是圖20的VI-VI線剖面圖。本第12實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體IK與所述第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1的不同點(diǎn)在于，第1成形體 61c形成為與第2成形體62相同的大小，并按照連接第1成形體61c和第2成形體62的方式形成了第3成形體63k。根據(jù)本第12實(shí)施方式，由于第1成形體61c形成為與第2成形體62相同的大小， 因此能夠用一種模具進(jìn)行它們的制作，能夠?qū)崿F(xiàn)制造成本的削減。本第12實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1K，可以如下來制造。圖22A 圖22C是將MEA5的邊緣部5E和框體6的接合部分放大來示出電極-膜-框接合體IK的各制造工序的示意剖面圖。在此，預(yù)先注射成形了第1成形體61c以及第2成形體62，并預(yù)先制作了 MEA5。首先，如圖22A所示，接近MEA5的第1氣體擴(kuò)散層5C1地在第1催化劑層5B1的邊緣部上配置第1成形體61c。此時(shí)，第1成形體61c按照使第1催化劑層5B1的邊緣部的主面的一部分露出的方式配置。接下來，如圖22B所示，接近MEA5的第2氣體擴(kuò)散層5C2地在第2催化劑層5B2 的邊緣部上配置第2成形體62。此時(shí)，第2成形體62按照使第2催化劑層5B2的邊緣部的主面的一部分露出的方式配置。接下來，如圖22C所示，在MEA5的邊緣部5E的周圍，用一對(duì)模具T2夾住第1成形體61c和第2成形體62，并在形成于一對(duì)模具T2內(nèi)的間隙流入熔融后的熱塑性樹脂，來對(duì)第3成形體63k進(jìn)行注射成形。此時(shí)，熔融后的熱塑性樹脂的一部分混合存在于第1催化劑層5B1以及第2催化劑層5B2的邊緣部的主面的一部分。通過以上方法，制造了圖21所示的電極-膜-框接合體1K。(第13實(shí)施方式)圖23是示意性地表示本發(fā)明的第13實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖M是圖23的VIII-VIII線剖面圖。本第13實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體IL與所述第13實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體IK的不同點(diǎn)在于，第1成形體61c的一部分和第2成形體62的一部分，在注射成形第3成形體631之前就被一體地連接。即，在本第13實(shí)施方式中，第1成形體61c和第2成形體62被一體成形。根據(jù)本第13實(shí)施方式，由于對(duì)第1成形體61c和第2成形體62進(jìn)行一體成形，因此能夠減少制造工時(shí)。(第14實(shí)施方式)圖25是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第14實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。本第14實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體IM與所述第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1的不同點(diǎn)在于，與第1以及第2 氣體擴(kuò)散層5C1、5C2之間空出間隙地設(shè)置框體6，并按照堵住該間隙的方式設(shè)有作為從襯墊7、7延伸出的彈性體的一例的延伸部7C1、7C2。在本第14實(shí)施方式中，包含延伸部7C1、 7C2的襯墊7整體，在發(fā)電部的附近，以高溫以及高壓的熱塑性樹脂不會(huì)直接接觸高分子電解質(zhì)膜5A的方法形成。例如，襯墊7由預(yù)先注射成形的彈性體構(gòu)成。在使用所述第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1而構(gòu)成了單元10的情況下，如圖2所示，在電極-膜-框接合體1的框體6以及MEA5的接合部分的附近、和陽(yáng)極隔板2以及陰極隔板3之間形成間隙40。燃料氣體以及氧化劑氣體，主要在彼此對(duì)置的第 1以及第2電極層5D1、5D2間發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，而該間隙40成為捷徑(short cut)用的通路，燃料氣體以及氧化劑氣體有可能沒有被充分地提供給第1以及第2電極層5D1、5D2。因此，在本第14實(shí)施方式中，使延伸部7C1、7C2按照堵住間隙40的方式從襯墊7 延伸。由此，能夠?qū)⑷剂蠚怏w以及氧化劑氣體充分地提供給第1以及第2電極層5D1、5D2。(第15實(shí)施方式)圖27是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第15實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。本第15實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體IN與所述第14實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體IM的不同點(diǎn)在于，取代由延伸部 7CU7C2來堵住間隙40，而由彈性體71來堵住間隙40。彈性體71以在發(fā)電部的附近，高溫以及高壓的熱塑性樹脂不會(huì)直接接觸高分子電解質(zhì)膜5A的方法而形成。例如，彈性體71在配置于第1氣體擴(kuò)散層5C1和第1成形體 61之間、以及第2氣體擴(kuò)散層5C2和第2成形體621之間之前，被預(yù)先注射成形。由此，能夠得到與能夠?qū)⑷剂蠚怏w以及氧化劑氣體充分地提供給第1以及第2電極層5D1、5D2的本第14實(shí)施方式相同的效果。(第16實(shí)施方式)圖觀是將MEA的邊緣部和框體的接合部分放大來表示本發(fā)明的第16實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體的示意剖面圖。本第16實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體IP與所述第1實(shí)施方式所涉及的電極-膜-框接合體1的不同點(diǎn)在于，構(gòu)成第3成形體 63p的樹脂材料的一部分覆蓋了第2成形體62的全部或一部分。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，也能夠得到與所述第1實(shí)施方式相同的效果。另外，在按照使構(gòu)成第3成形體63p的樹脂材料的一部分混合存在于第2氣體擴(kuò)散層5C2的邊緣部的方式進(jìn)行了注射成形的情況下，能夠牢固地固定第2氣體擴(kuò)散層5C2 和第3成形體63p。而且，即使在第2氣體擴(kuò)散層5C2和第2成形體62之間存在間隙，也能夠由第3成形體63p來抑制出現(xiàn)捷徑等故障的產(chǎn)生。并且，在發(fā)電部的附近，高溫以及高壓的熱塑性樹脂不會(huì)直接接觸高分子電解質(zhì)膜5A，因此能夠抑制高分子電解質(zhì)膜5A的劣化， 并能夠抑制發(fā)電性能的降低。另外，通過適當(dāng)組合所述各種實(shí)施方式中的任意的實(shí)施方式，能夠起到各自所具有的效果。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明所涉及的電極-膜-框接合體及其制造方法，能夠抑制高分子電解質(zhì)膜的劣化，因此，在例如作為汽車等移動(dòng)體、分散發(fā)電系統(tǒng)、家庭用的廢熱發(fā)電系統(tǒng)等的驅(qū)動(dòng)源來使用的燃料電池中很有用。 本發(fā)明雖然參照附圖與優(yōu)選的實(shí)施方式關(guān)聯(lián)地進(jìn)行了充分的記載，但對(duì)于對(duì)該技術(shù)熟練的人們來說各種變形或修正是明顯的。這種變形或修正，只要不脫離基于所附的權(quán)利要求書的本發(fā)明的范圍，則應(yīng)理解為包含于其中。
權(quán)利要求
1. 一種電極-膜-框接合體的制造方法，是在膜電極接合體的邊緣部形成了框體的電極-膜-框接合體的制造方法，其中所述膜電極接合體具有第1催化劑層，其配置于高分子電解質(zhì)膜的第1主面；第1氣體擴(kuò)散層，其配置于所述第1催化劑層的主面；第2催化劑層，其配置于所述電解質(zhì)膜的第2主面；和第2氣體擴(kuò)散層，其配置于所述第2催化劑層的主面，所述制造方法包括如下工序按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述電解質(zhì)膜的邊緣部和預(yù)先成形的具有框狀的形狀的第1成形體的至少內(nèi)緣部重疊的方式，在所述電解質(zhì)膜的第1主面?zhèn)扰渲盟龅?成形體的工序；按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述電解質(zhì)膜的邊緣部和預(yù)先成形的具有框狀的形狀的第2成形體的至少內(nèi)緣部重疊的方式，在所述電解質(zhì)膜的第2主面?zhèn)扰渲盟龅?成形體的工序；和在配置所述第1成形體的工序以及配置所述第2成形體的工序之后，按照在不直接接觸從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看位于所述第2成形體的外緣部?jī)?nèi)側(cè)的所述電解質(zhì)膜的第2主面的內(nèi)側(cè)區(qū)域的狀態(tài)下將所述第1成形體以及所述第2成形體一體地連接的方式， 在所述第1成形體和所述第2成形體之間注射成形第3成形體，由此來形成包含所述第1 成形體、所述第2成形體和所述第3成形體的所述框體的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，在配置所述第2成形體的工序中，按照使所述第2催化劑層的邊緣部的主面的一部分露出的方式，在所述第2催化劑層的邊緣部上配置所述第2成形體，在形成所述框體的工序中，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述第3成形體的一部分和所述露出的第2催化劑層的邊緣部的一部分重疊的方式，來注射成形所述第3 成形體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，在形成所述框體的工序中，按照使構(gòu)成所述第3成形體的樹脂材料的一部分混合存在于所述露出的第2催化劑層的邊緣部的一部分的方式，來注射成形所述第3成形體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，在配置所述第1成形體的工序中，按照使所述第1催化劑層的邊緣部的主面的一部分露出的方式，在所述第1催化劑層的邊緣部上配置所述第1成形體，在形成所述框體的工序中，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述第3成形體的一部分和所述露出的第1催化劑層的邊緣部的一部分重疊的方式，來注射成形所述第3 成形體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，在形成所述框體的工序中，按照使構(gòu)成所述第3成形體的樹脂材料的一部分混合存在于所述露出的第1催化劑層的邊緣部的一部分的方式，來注射成形所述第3成形體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，關(guān)于所述膜電極接合體，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，所述第1催化劑層的邊緣部以及所述第2催化劑層的邊緣部中的至少一方配置于所述電解質(zhì)膜的邊緣部的內(nèi)側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，關(guān)于所述膜電極接合體，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，所述第1催化劑層的邊緣部配置于所述第1氣體擴(kuò)散層的邊緣部的外側(cè)，所述第2催化劑層的邊緣部配置于所述第2氣體擴(kuò)散層的邊緣部的外側(cè)，在配置所述第1成形體的工序中，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述第1催化劑層的邊緣部和所述第1成形體的至少內(nèi)緣部重疊的方式，來配置所述第1成形體，在配置所述第2成形體的工序中，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述第2催化劑層的邊緣部和所述第2成形體的至少內(nèi)緣部重疊的方式，來配置所述第2成形體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中， 在配置所述第1成形體的工序、配置所述第2成形體的工序、以及形成所述框體的工序之前，所述制造方法還包括在所述第1催化劑層的主面配置所述第1氣體擴(kuò)散層的工序；和在所述第2催化劑層的主面配置所述第2氣體擴(kuò)散層的工序， 在配置所述第1成形體的工序中，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，在所述第1氣體擴(kuò)散層的邊緣部的外側(cè)配置所述第1成形體，在配置所述第2成形體的工序中，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，在所述第2氣體擴(kuò)散層的邊緣部的外側(cè)配置所述第2成形體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中， 在配置所述第1成形體的工序、配置所述第2成形體的工序、以及形成所述框體的工序之后，所述制造方法還包括在所述第1催化劑層的主面配置所述第1氣體擴(kuò)散層的工序；和在所述第2催化劑層的主面配置所述第2氣體擴(kuò)散層的工序， 在配置所述第1成形體的工序中，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，在所述第1成形體的內(nèi)緣部的內(nèi)側(cè)配置所述第1氣體擴(kuò)散層，在配置所述第2成形體的工序中，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，在所述第2成形體的內(nèi)緣部的內(nèi)側(cè)配置所述第2氣體擴(kuò)散層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，在形成所述框體的工序中，按照構(gòu)成所述第3成形體的樹脂材料的一部分混合存在于所述第2氣體擴(kuò)散層的邊緣部的方式來注射成形。
11.根據(jù)權(quán)利要求8 10中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中， 所述第1成形體與所述第1氣體擴(kuò)散層空出間隙地配置，所述第2成形體與所述第2氣體擴(kuò)散層空出間隙地配置， 在形成所述框體的工序之后，還包括在所述間隙配置彈性體的工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極-膜-框接合體的制造方法，其中，所述第1成形體和所述第2成形體，在通過所述第3成形體而連接之前，按照它們的一部分被連接的方式一體成形。
13.一種電極-膜-框接合體，其在膜電極接合體的邊緣部形成了框體，其中所述膜電極接合體具有第1催化劑層，其配置于高分子電解質(zhì)膜的第1主面；第1氣體擴(kuò)散層，其配置于所述第1催化劑層的主面；第2催化劑層，其配置于所述電解質(zhì)膜的第2主面；和第2氣體擴(kuò)散層，其配置于所述第2催化劑層的主面，所述框體具有第1成形體、第2成形體和第3成形體，所述第1成形體具有框狀的形狀，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述電解質(zhì)膜的邊緣部和至少所述第1成形體的內(nèi)緣部重疊的方式，配置于所述電解質(zhì)膜的第1主面?zhèn)?，所述?成形體具有框狀的形狀，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述電解質(zhì)膜的邊緣部和至少所述第2成形體的內(nèi)緣部重疊的方式，配置于所述電解質(zhì)膜的第2主面?zhèn)?，所述?成形體按照將所述第1成形體和所述第2成形體一體地連接的方式，配置于所述第1成形體和所述第2成形體之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電極-膜-框接合體，其中，所述框體，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述第1催化劑層以及所述第2催化劑層的邊緣部的一部分中的至少一方和所述第3成形體的一部分重疊的方式配置。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的電極-膜-框接合體，其中，構(gòu)成所述第3成形體的樹脂材料的一部分，混合存在于所述第1催化劑層的邊緣部的主面的一部分以及第2催化劑層的邊緣部的主面的一部分中的至少一方，構(gòu)成所述第1成形體的材料沒有混合存在于所述第1催化劑層的邊緣部的主面，構(gòu)成所述第2成形體的材料沒有混合存在于所述第2催化劑層的邊緣部的主面。
16.根據(jù)權(quán)利要求13 15中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體，其中，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，所述第1催化劑層的邊緣部以及所述第2催化劑層的邊緣部中的至少一方配置于所述電解質(zhì)膜的邊緣部的內(nèi)側(cè)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13 16中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體，其中，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，所述第1催化劑層的邊緣部配置于所述第1氣體擴(kuò)散層的邊緣部的外側(cè)，所述第2催化劑層的邊緣部配置于所述第2氣體擴(kuò)散層的邊緣部的外側(cè)，所述框體，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述第1催化劑層的邊緣部和所述第1成形體的至少內(nèi)緣部重疊的方式，來配置所述第1成形體，按照從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，使所述第2催化劑層的邊緣部和所述第2成形體的至少內(nèi)緣部重疊的方式，來配置所述第2成形體。
18.根據(jù)權(quán)利要求13 17中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體，其中，所述第1成形體，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，配置于所述第1氣體擴(kuò)散層的邊緣部的外側(cè)，所述第2成形體，從所述電解質(zhì)膜的厚度方向來看，配置于所述第2氣體擴(kuò)散層的邊緣部的外側(cè)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電極-膜-框接合體，其中，所述第1以及第2成形體中的至少一方，與所述第1以及第2氣體擴(kuò)散層中的至少一方空出間隙地配置，并按照覆蓋該間隙和與該間隙相鄰的所述第1以及第2成形體中的至少一方的方式配置有彈性體。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電極-膜-框接合體，其中，所述彈性體，構(gòu)成所述彈性體的樹脂材料的一部分混合存在于與所述間隙相鄰的第1 以及第2氣體擴(kuò)散層中的至少一方的邊緣部。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電極-膜-框接合體，其中， 所述第1成形體和第2成形體由硬度不同的樹脂材料構(gòu)成。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電極-膜-框接合體，其中， 所述第1以及第2成形體的任意一方由熱塑性樹脂構(gòu)成， 所述第1以及第2成形體的任意另一方由熱塑性彈性體構(gòu)成。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電極-膜-框接合體，其中，所述第1以及第2成形體中的至少一方由包含熱塑性樹脂層和熱塑性彈性體層的多層構(gòu)造構(gòu)成。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電極-膜-框接合體，其中，所述熱塑性彈性體層按照與所述第1或第2催化劑層的邊緣部接觸的方式構(gòu)成。
25.一種燃料電池，其具備權(quán)利要求13 M中任意一項(xiàng)所述的電極-膜-框接合體。
全文摘要
本發(fā)明的電極-膜-框接合體的制造方法，包括如下工序接近第1氣體擴(kuò)散層地在第1催化劑層的邊緣部上配置預(yù)先成形的第1成形體，并且接近第2氣體擴(kuò)散層地在第2催化劑層的邊緣部上配置預(yù)先成形的第2成形體，按照在不直接接觸從高分子電解質(zhì)膜的厚度方向來看位于第2成形體的外緣部?jī)?nèi)側(cè)的高分子電解質(zhì)膜的第2主面的內(nèi)側(cè)區(qū)域的狀態(tài)下將第1成形體和第2成形體一體地連接的方式，來注射成形第3成形體，由此用第1成形體、第2成形體和第3成形體來形成框體。由此，能夠抑制高分子電解質(zhì)膜的劣化。
文檔編號(hào)H01M8/02GK102365778SQ20108001382
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月5日
發(fā)明者山內(nèi)將樹, 村田淳, 松本敏宏, 森本隆志, 辻庸一郎 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社