燃料电池单元的制造方法以及燃料电池单元与流程

本公开涉及燃料电池单元的制造方法以及燃料电池单元。

背景技术：

固体高分子型燃料电池的燃料电池单元具备由离子透过性的电解质膜、以及夹持该电解质膜的阳极侧催化剂层(电极层)和阴极侧催化剂层(电极层)构成的膜电极接合体(mea：membraneelectrodeassembly)。在膜电极接合体的两侧，形成有用于提供燃料气体或者氧化剂气体且对通过电化学反应产生的电进行集电的气体扩散层(gdl：gasdiffusionlayer)。在两侧配置有gdl的膜电极接合体(膜电极气体扩散层接合体)被称为mega(membraneelectrode&gasdiffusionlayerassembly)，mega由一对隔板夹持。在一对隔板间的mega的外周，为了抑制反应气体的泄漏(所谓的交叉泄漏)、以及电极彼此的电短路而配置有密封部件，利用密封部件将一对隔板粘合。

例如，在专利文献1中公开了一种燃料电池，其特征在于，具备：膜电极气体扩散层接合体；密封部件，配置于上述膜电极气体扩散层接合体的外周部；以及一对隔板，夹持上述膜电极气体扩散层接合体以及上述密封部件，上述密封部件具备：芯层，由热塑性树脂构成；和一对表皮层，形成于上述芯层的与上述一对隔板接触的两侧的表层，将上述一对隔板与上述芯层粘合，由上述一对隔板夹持前的上述密封部件的厚度比由上述一对隔板夹持前的上述膜电极气体扩散层接合体的厚度小。

另外，在专利文献2中公开了一种燃料电池单元，其特征在于，具备：膜电极气体扩散层接合体，具有电解质膜、形成于上述电解质膜的一个面的第1催化剂层、以使上述电解质膜的周缘区域露出的方式形成于上述电解质膜的另一个面的第2催化剂层、与上述第1催化剂层接合的第1气体扩散层、以及以使上述周缘区域露出的方式与上述第2催化剂层接合的第2气体扩散层；第1及第2隔板，夹持上述膜电极气体扩散层接合体；密封部件，具有树脂制且为框状的基件、将上述基件的一个面与上述第1隔板粘合在一起的第1粘合层、以及将上述基件的另一个面与上述第2隔板粘合在一起的第2粘合层；以及粘合部，将上述基件的上述一个面的内周缘侧与上述电解质膜的上述周缘区域粘合在一起，上述第1以及第2粘合层在上述电解质膜的平面方向上从上述粘合部向上述电解质膜的外侧分离，在上述电解质膜的平面方向上，在从上述基件的内周缘到上述第1及第2粘合层之间，在上述基件设置有除了上述粘合部以外的粘合成分，上述基件的线膨胀系数比上述第1以及第2粘合层各自的线膨胀系数小。

专利文献1：日本特开2014-120249号公报

专利文献2：日本特开2017-103126号公报

在燃料电池单元的制造中，如上述那样，利用包含热塑性树脂等的密封部件将隔板与隔板粘合在一起。热塑性树脂如果在加热熔融后进行冷却而固化，则展现出粘合力。利用展现出该粘合力的热塑性树脂，使隔板彼此粘合，确保在电池单元内部流动的气体的密封性。然而，根据燃料电池的使用环境，存在隔板从密封部件剥离的情况，因而寻求更高的粘合力。

技术实现要素：

因此，本公开的目的之一在于提供一种能够相对于隔板展现较高的粘合力的燃料电池单元的制造方法。

因此，本发明人进行了深刻研究的结果是，发现将热塑性树脂在其熔点以上的温度下进行加热后，通过在结晶化温度的±10℃的温度范围内保持热塑性树脂而促进结晶化，由此能够提高热塑性树脂相对于隔板的粘合力，如此完成了本实施方式。

以下，示出了本实施方式的方式例。

(1)一种燃料电池单元的制造方法，将包含结晶性高分子的热塑性树脂作为粘合层，并利用包含该粘合层的密封部件将一对隔板相互粘合，其中，

所述燃料电池单元的制造方法包括：

准备工序，准备在上述一对隔板之间配置有上述密封部件的层叠构造体；

加热工序，以上述热塑性树脂的熔点以上的温度对上述层叠构造体进行加热；

第一冷却工序，在上述加热工序后，将上述层叠构造体保持在上述热塑性树脂的结晶化温度的±10℃的温度范围，促进上述热塑性树脂的结晶化；以及

第二冷却工序，在上述第一冷却工序后，进一步对上述层叠构造体进行冷却。

(2)根据(1)所述的燃料电池单元的制造方法，其中，在上述第一冷却工序中，将上述层叠构造体保持在上述温度范围内至少1秒钟。

(3)根据(1)或(2)所述的燃料电池单元的制造方法，其中，在上述第一冷却工序中，使用第一冷压机将上述层叠构造体保持在上述温度范围内。

(4)根据(3)所述的燃料电池单元的制造方法，其中，在上述第二冷却工序中，使用第二冷压机对上述层叠构造体进行冷却。

(5)根据(1)～(4)中一个所述的燃料电池单元的制造方法，其中，在上述加热工序中，使用热压机对上述层叠构造体进行加热。

(6)根据(1)～(5)中任一个所述的燃料电池单元的制造方法，其中，通过上述第一冷却工序中的结晶化，在上述隔板以及上述热塑性树脂之间的界面上，在与该界面大致垂直的方向上形成源自上述结晶性高分子的层状构造。

(7)根据(1)～(6)中任一个所述的燃料电池单元的制造方法，其中，上述结晶性高分子为烯烃类热塑性高分子。

(8)根据(1)～(7)中任一个所述的燃料电池单元的制造方法，其中，上述密封部件还包括芯层，在该芯层的两面上配置有上述粘合层。

(9)一种燃料电池单元，包括：包含电解质膜以及配置于该电解质膜的两面的催化剂电极的膜电极接合体；夹持该膜电极接合体的一对隔板；以及将上述一对隔板粘合的密封部件，其中，

将包含结晶性高分子的热塑性树脂作为粘合层，且上述密封部件包含上述粘合层，

在上述热塑性树脂与上述隔板之间的界面上，在与该界面大致垂直的方向上形成有源自上述结晶性高分子的层状构造。

(10)根据(9)所述的燃料电池单元，其中，上述结晶性高分子是烯烃类结晶性高分子。

(11)根据(9)或(10)所述的燃料电池单元，其中，上述密封部件还包括芯层，在该芯层的两面上配置有上述粘合层。

通过本公开，可提供一种能够相对于隔板展现较高的粘合力的燃料电池单元的制造方法。

附图说明

图1是作为本实施方式所涉及的燃料电池单元的单电池100的分解立体图。

图2是表示本实施方式所涉及的燃料电池单元的概略结构的剖面示意图。

图3a是用于对本实施方式所涉及的燃料电池单元的制造方法的工序例进行说明的概略剖面工序图。

图3b是用于接着图3a对本实施方式所涉及的燃料电池单元的制造方法的工序例进行说明的概略剖面工序图。

图3c是用于接着图3b对本实施方式所涉及的燃料电池单元的制造方法的工序例进行说明的概略剖面工序图。

图3d是用于接着图3c对本实施方式所涉及的燃料电池单元的制造方法的工序例进行说明的概略剖面工序图。

图4a是在实施例1中制成的样本e1的截面tem图像。

图4b是在比较例1中制成的样本c1的截面tem图像。

图5a是用于对结晶化度较高的情况下、粘合强度变高的理由进行说明的示意性的概略图。

图5b是用于接着图5a对结晶化度较高的情况下、粘合强度变高的理由进行说明的示意性的概略图。

附图标记的说明

a1～a6...孔；c1～c6...孔；s1～s6...孔；10...膜电极接合体(mea)；11...电解质膜；12a...阳极侧催化剂层；12c...阴极侧催化剂层；20...膜电极气体扩散层接合体(mega)；22a...阳极侧气体扩散层；22c...阴极侧气体扩散层；30a...阳极侧隔板；30c...阴极侧隔板；34a...阳极流路；34c...阴极流路；35a...制冷剂流路；35c...制冷剂流路；40...密封部件；41...芯层；42...粘合层；100...燃料电池单元(单电池)。

具体实施方式

本实施方式是利用将包含结晶性高分子的热塑性树脂作为粘合层而包含在内的密封部件使一对隔板相互粘合的燃料电池单元的制造方法，其中，包括：准备在上述一对隔板之间配置有上述密封部件的层叠构造体的准备工序；以上述热塑性树脂的熔点以上的温度对上述层叠构造体进行加热的加热工序；在上述加热工序后，将上述层叠构造体保持在上述热塑性树脂的结晶化温度的±10℃的温度范围，促进上述热塑性树脂的结晶化的第一冷却工序；以及在上述第一冷却工序后，进一步对上述层叠构造体进行冷却的第二冷却工序。

在本实施方式中，作为对隔板进行粘合的材料(即粘合剂)，使用包含结晶性高分子的热塑性树脂。在加热工序中，使该热塑性树脂熔融，并利用热塑性树脂润湿隔板表面，之后保持在热塑性树脂的结晶化温度的±10℃的温度范围，促进热塑性树脂的结晶化(第一冷却工序)。在第一冷却工序中，热塑性树脂从熔融状态被冷却，但是此时，通过将层叠构造体保持在热塑性树脂的结晶化温度的±10℃的温度范围，从而促进结晶化。在第一冷却工序后，进一步进行冷却(第二冷却工序)，使热塑性树脂完全固化。在本实施方式中，通过第一冷却工序，促进热塑性树脂的结晶化，由此能够提高作为粘合层的热塑性树脂与隔板之间的粘合强度。

作为结晶化度(结晶化的程度)高则粘合强度变高的理由，作为推测而举出以下的理论。如图5a所示，在结晶化度较高的情况下，在热塑性树脂中存在较多折叠有高分子链的结晶构造(层状构造)，因此该结晶构造与隔板粘合的部分变多。在该状态下将隔板剥离的情况下，结晶构造的折叠被拉伸而被破坏，但此时需要较多的能量来将高分子拉伸。其结果是，粘合强度增加。另一方面，如图5b所示，在结晶化度较低的情况下，构造不致密的非晶构造与隔板粘合。在该状态下将隔板剥离的情况下，与结晶构造相比，拉伸所需的能量变小。基于以上的理由，推测出若结晶化度高则粘合强度增加。此外，本公开并不会被上述的推测所限制。

以上，根据本实施方式，可提供一种能够相对于隔板展现较高的粘合力的燃料电池单元的制造方法。

此外，本说明书中的结晶化温度、熔点以及玻化温度均能够通过dsc(差示扫描热量测定)来求出。通常，玻化在非晶构造增加时产生。这样的转变阶段性地显现于dsc曲线的基线。这基于试料中的热容量的变化。随着温度的上升，非晶构造的粘度减少，在某一点成为可充分进行分子结晶化的温度(结晶化温度)。从非晶构造向结晶构造转变时为发热反应，结晶化温度表现为山峰。若温度进一步上升，则最终达到熔点，表现为吸热(谷峰)。dsc的热分析的条件例如是：以30℃/分升温，在测定熔点峰值(熔化温度)后，以100℃/分降温，并测定再结晶化点(结晶化温度)。

以下，对本实施方式的构成要素进行更加详细的说明。

[密封部件]

密封部件是用于防止交叉泄漏以及电极彼此的电短路的部件，其将隔板彼此粘合。密封部件将包含结晶性高分子的热塑性树脂作为粘合层而包含在内。热塑性树脂作为与隔板的表面粘合的粘合剂发挥功能。

在本实施方式中，热塑性树脂作为主要成分而包含结晶性高分子，另外，除了结晶性高分子之外，也可以包含各种添加剂(例如，抗氧化剂、增粘剂、软化剂、加工助剂、wax等)。添加剂可以单独使用1种，或者也可以组合使用2种以上。另外，只要在不阻碍本实施方式的效果的范围内，则也可以包含上述结晶性高分子以外的树脂(例如，非结晶性热塑性高分子、热固化性高分子)。

此外，“作为主要成分而包含结晶性高分子”意味着在热塑性树脂所包含的成分之中以最高的含量包含结晶性高分子，优选热塑性树脂中的结晶性高分子的含量在50重量％以上。

在本实施方式中，结晶性高分子具有热塑性，被称为结晶性热塑性高分子。作为结晶性高分子，例如举出烯烃类热塑性高分子、或者丙烯酸类热塑性高分子。这些之中，烯烃类热塑性高分子能够在短时间内确保粘合性，燃料电池的生产性优良，因此优选。作为烯烃类热塑性高分子，例如能够例示出聚丙烯等将丙烯作为主要聚合成分的丙烯类高分子、聚乙烯、环烯烃、聚甲基戊烯等。从加工温度、粘合强度的观点出发，优选烯烃类热塑性高分子作为主要成分而包含丙烯类高分子。此外，“作为主要成分而包含丙烯类高分子”意味着在烯烃类热塑性高分子中，丙烯类高分子的含量最多，优选烯烃类热塑性高分子中的丙烯类高分子的含量在50质量％以上。结晶性高分子可以单独使用1种，或者也可以组合使用2种以上。另外，从粘合性的观点出发，优选结晶性高分子在侧链包含-oh基或者-cooh基。-oh基或者-cooh基能够作为粘合官能基发挥功能。

另外，结晶性高分子(例如烯烃类热塑性高分子或者丙烯酸类热塑性高分子)也可以因酸而改性。例如，因酸而改性了的烯烃类热塑性高分子相对于作为隔板的材料的金属、树脂等的表面的润湿性优良，具有较高的粘合性。作为酸，例如能够例示出不饱和羧酸或者其衍生物等。酸可以单独使用1种，或者也可以组合使用2种以上。作为不饱和羧酸或者其衍生物，例如举出马来酸、富马酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、四氢邻苯二甲酸、衣康酸、柠康酸、巴豆酸、异巴豆酸等不饱和羧酸、马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、丙二酰氯、马来酰亚胺、马来酸单甲酯、马来酸二甲酯、马来酸缩水甘油酯等的酸酐等。

热塑性树脂所包含的有机成分可以是单独的结晶性高分子，也可以根据需要作为副成分而包含结晶性高分子以外的材料、例如结晶性高分子以外的高分子、橡胶或者弹性体等1种或者2种以上。

作为构成任意的副成分的上述结晶性高分子以外的高分子、橡胶、弹性体，例如能够例示出尼龙类高分子、乙烯-丙烯橡胶、聚丁二烯、异戊二烯等。可以单独使用它们中的1种，或者也可以组合使用2种以上。

密封部件的结构只要作为粘合层而包含上述热塑性树脂，就不被特别限制。在一个实施方式中，密封部件例如由上述热塑性树脂的单独一层构成。另外，在一个实施方式中，密封部件例如除了粘合层之外还包括芯层，在芯层的两面上配置有粘合层。

芯层由规定作为密封部件的基础的构造的材料构成。芯层优选为具有比粘合层高的拉伸强度。另外，芯层优选为比粘合层硬。另外，芯层优选为与粘合层相比具有较高的熔点。另外，芯层优选为在加热工序中不熔融。

芯层例如能够使用热塑性树脂或者热固化性树脂等各种材料而构成。作为能够用于芯层的热塑性树脂，例如举出聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚丙烯(pp)等。芯层的材料可以与粘合层的材料相同，也可以不同。

[准备工序]

本实施方式所涉及的制造方法包括准备在一对隔板之间配置有密封部件的层叠构造体的准备工序。热塑性树脂是粘合层，因此以使热塑性树脂面对隔板的方式配置密封部件。

作为隔板，例如举出不锈钢、钛等金属制的隔板、树脂制的隔板，但并不特别限制于这些。

[加热工序]

本实施方式所涉及的制造方法包括在准备工序后，以热塑性树脂的熔点以上的温度对层叠构造体进行加热的加热工序。

通过加热使热塑性树脂熔融，利用热塑性树脂润湿隔板表面。

加热机构虽没有特别限制，但优选使用热压机(热压机)。通过使用热压机，能够边将隔板与粘合层压接边进行加热。此外，在本说明书中，热压机是指用于加热的能够进行温度控制的冲压机。另一方面，冷压机是指用于冷却的能够进行温度控制的冲压机。热压机以及冷压机的实质的结构基本相同。

加热温度只要在热塑性树脂的熔点以上，则没有特别限制。加热温度虽也依存于热塑性树脂的种类，但例如是在120～180℃的范围。另外，从充分熔解的观点出发，优选加热温度为热塑性树脂的熔点+10℃以上。另外，从不产生树脂的分解等的观点出发，优选加热温度在热塑性树脂的熔点+30℃以下。

加热时间只要使热塑性树脂熔解，则没有特别限制。加热时间例如在3秒以上。另外，加热时间优选在5秒以上，且30秒以下。

[第一冷却工序]

本实施方式所涉及的制造方法包括在上述加热工序后，将层叠构造体保持在热塑性树脂的结晶化温度的±10℃的温度范围，促进热塑性树脂的结晶化的第一冷却工序。

在第一冷却工序中，通过将层叠构造体保持在热塑性树脂的结晶化温度的±10℃的温度范围，从而能够促进热塑性树脂的结晶化。若热塑性树脂的结晶化度变高，则基于上述的理由，将隔板剥离所需的能量升高，因此粘合强度提高。

优选通过第一冷却工序中的结晶化，从而在隔板与热塑性树脂之间的界面上，在与该界面大致垂直的方向上形成源自结晶性高分子的层状构造。若在上述界面排列有层状构造，则粘合强度升高。可推测出这是因为在界面上以层状构造进行排列，从而针对隔板的粘合点变多。此外，本公开并不会被该推测所限制。对于相对于界面垂直地形成的源自结晶性高分子的层状构造而言，优选为在隔板与热塑性树脂的截面(例如tem截面图像)中，相对于一定长的界面(例如200～1000nm)形成于40％以上的范围，更优选为形成于50％以上的范围，进一步优选为形成于60％以上的范围。该层状构造相对于界面的形成比例能够作为多个截面(例如3个以上，优选为5个以上)的平均值来计算。具体而言，例如在隔板与热塑性树脂的tem截面图像中，相对于一定长的界面(250nm)的层状构造的形成比例(3个截面的平均值)在40％以上(100nm以上)。

在第一冷却工序中，优选为使用冷压机将层叠构造体保持在上述温度范围内。通过使用冷压机，能够在将隔板与密封部件压接的同时对密封部件进行冷却，另外能够高效地将密封部件保持在规定的温度范围内。

在第一冷却工序中，优选为将层叠构造体保持在上述温度范围内至少1秒钟，更优选为保持在上述温度范围内至少3秒钟。冷却时间优选为1秒以上，更优选为3秒以上，更优选为5秒以上，进一步优选为10秒以上。在冷却时间为1秒以上的情况下，能够更加有效地促进结晶化。另外，冷却时间优选为60秒以下，更优选为40秒以下，进一步优选为20秒以下。在冷却时间为60秒以下的情况下，能够缩短工序所需的时间。

在第一冷却工序中，优选为将层叠构造体保持在热塑性树脂的结晶化温度的±5℃的温度范围内。

[第二冷却工序]

本实施方式所涉及的制造方法包括在第一冷却工序后，进一步对层叠构造体进行冷却的第二冷却工序。通过第二冷却工序，使热塑性树脂完全固化，另外使层叠构造体降低至制造作业者能够用手把持的温度。

在第二冷却工序中，优选为使用冷压机。通过使用冷压机，能够边将隔板与密封部件压接边对其进行冷却，另外能够高效地冷却密封部件。此外，第二冷却工序也能够基于简单的放置(例如室温环境下的放置)来进行。

在第二冷却工序中，冷却时间虽没有特别限制，但优选为3秒以上，更优选为5秒以上，进一步优选为10秒以上。另外，冷却时间优选为60秒以下，更优选为40秒以下，进一步优选为20秒以下。

在第二冷却工序中，冷却温度虽没有特别限制，但例如在60℃以下，优选在10～60℃的温度范围，更优选在20～50℃的温度范围。

[燃料电池单元]

以下，参照附图对燃料电池单元的具体的实施方式进行说明。

图1是作为燃料电池单元的单电池100的分解立体图。燃料电池通过层叠多个单电池100而构成。该燃料电池是作为反应气体接受燃料气体(例如氢)和氧化剂气体(例如氧)的供给而发电的固体高分子型燃料电池。单电池100包括膜电极气体扩散层接合体20(mega)、和夹持mega20的阳极侧隔板30a以及阴极侧隔板30c(以下，称为隔板)。mega20具有阳极侧气体扩散层22a以及阴极侧气体扩散层22c(以下，称为扩散层)。在mega20的周缘区域设置有呈大致框状且具有绝缘性的密封部件40，在后面对此进行详述。

在阳极侧隔板30a的两个短边的一侧短边形成有孔a1～a3，在另一侧短边形成有孔a4～a6。同样地，在阴极侧隔板30c的两个短边的一侧短边形成有孔c1～c3，在另一侧短边形成有孔c4～c6。在密封部件40的两个短边的一侧短边形成有孔s1～s3，在另一侧短边形成有孔s4～s6。孔a1、s1以及c1连通而划定阴极入口歧管。同样地，孔a2、s2以及c2划定制冷剂出口歧管，孔a3、s3以及c3划定阳极出口歧管，孔a4、s4以及c4划定阳极入口歧管，孔a5、s5以及c5划定制冷剂入口歧管，孔a6、s6以及c6划定阴极出口歧管。

在阳极侧隔板30a的与mega20对置的面，形成有将阳极入口歧管与阳极出口歧管连通而供燃料气体流动的阳极流路34a。在阴极侧隔板30c的与mega20对置的面，形成有将阴极入口歧管与阴极出口歧管连通而供氧化剂气体流动的阴极流路34c。在阳极侧隔板30a的与阳极流路34a相反的一侧的面、以及阴极侧隔板30c的与阴极流路34c相反的一侧的面，分别形成有将制冷剂入口歧管与制冷剂出口歧管连通而供制冷剂流动的制冷剂流路35a以及35c。

接下来，图2是表示燃料电池单元的概略结构的剖面示意图。该燃料电池单元100是接受作为反应气体的燃料气体(例如氢)以及氧化剂气体(例如氧)的供给而发电的固体高分子形的燃料电池。此外，燃料电池通常形成为将多个燃料电池单元100层叠而成的堆叠结构。

燃料电池单元100具备：在mea(膜电极接合体)10的一个面配置有阳极侧气体扩散层22a、在另一个面配置有阴极侧气体扩散层22c的mega(膜电极气体扩散层接合体)20；配置于mega20的外周部的密封部件40、以及夹持mega20和密封部件40的阳极侧隔板30a及阴极侧隔板30c。此外，在不特别进行区分的情况下，也将阳极侧隔板30a与阴极侧隔板30c简称为“隔板30”。

mea10是在湿润状态下表现出良好的质子传导性的作为固体高分子薄膜的电解质膜11的两面，设置有担载了用于促进燃料电池反应的催化剂的阳极侧催化剂层12a以及阴极侧催化剂层12c的发电体。电解质膜11例如能够由nafion(注册商标)等氟类的离子交换膜构成。阳极侧催化剂层12a以及阴极侧催化剂层12c例如能够通过将包含搭载了铂(pt)等的碳载体、和具有质子传导性的离聚物在内的催化剂油墨涂覆于电解质膜11而形成。

mega20在设置有mea10的阳极侧催化剂层12a的面侧具备阳极侧气体扩散层22a，在设置有阴极侧催化剂层12c的面侧具备阴极侧气体扩散层22c。阳极侧气体扩散层22a以及阴极侧气体扩散层22c由具有透气性且具有导电性的材料形成。作为这样的材料，例如能够使用碳纸、碳布、不锈钢纤维制纸等。

一对隔板30夹持mega20以及密封部件40。作为隔板30，能够使用具有气体阻隔性以及电子传导性的部件。在一个实施方式中，由实施了冲压成形后的不锈钢形成。此外，隔板30例如也能够通过由钛、钛合金、不锈钢等金属形成的薄板状部件、致密碳等碳制部件形成。

密封部件40是用于防止交叉泄漏以及电极彼此的电短路的部件。在一个实施方式中，密封部件40具有如下3层构造：在芯层41的两面上具备粘合层42。

芯层41由规定作为密封部件40的基础的构造的材料构成。芯层41优选为，在燃料电池的使用环境下的密封部件40所暴露的温度以及单元化温度(形成燃料电池单元时的温度)下，与粘合层42相比，被施加了恒定的载荷的情况下的变形量小。因此、芯层优选为拉伸强度比粘合层高。粘合层42具有粘合性高的性质，由此将芯层41与隔板30粘合而确保密封性。粘合层42优选为熔点比芯层41的熔点低。

芯层41例如能够使用热塑性树脂、热固化性树脂等各种材料来构成。作为能够用于芯层41的热塑性树脂，例如举出聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚丙烯(pp)等。芯层41优选为比两个粘合层42硬，具体而言芯层41优选为在单元化温度下比粘合层42硬。

作为粘合层42，使用包含上述结晶性高分子的热塑性树脂。

此外，虽然省略图示，但燃料气体流路形成在阳极侧气体扩散层22a与阳极侧隔板30a之间，氧化剂气体流路形成在阴极侧气体扩散层22c与阴极侧隔板30c之间。燃料气体流路例如是氢气的流路，氧化剂气体流路例如是氧气的流路。

图3a～图d是用于对本实施方式所涉及的燃料电池单元的制造方法的工序例进行说明的概略剖面工序图。

首先，如图3a所示，准备包括mega20、密封部件40、阳极侧隔板30a以及阴极侧隔板30c在内的层叠构造体(准备工序)。mega20例如在mea10的阴极侧催化剂层12c的面包括阴极侧扩散层22c，在阳极侧催化剂层12a的面包括阳极侧气体扩散层22a。密封部件40包括芯层41以及两个粘合层42，在一对隔板30之间配置于mega的外周。

接下来，如图3b所示，使用热压机(加热冲压压机)对隔板30进行相互热压。

热压机具备一对挤压部。挤压部的温度被温度控制部控制为热塑性树脂的熔点以上。而且，在一方的挤压部上载置层叠构造体，利用另一方的挤压部从上对层叠构造体进行冲压。此时，利用不会使芯层41过度变形的程度的压力将隔板30压入密封部件40。通过该加热冲压，热塑性树脂熔融，润湿隔板表面。

加热温度在热塑性树脂的熔点以上，例如为120～180℃的范围。

加热工序中的保持时间(加热冲压时间)例如在3秒以上，优选在5秒以上，更优选在10秒以上。另外，保持时间例如在60秒以下，优选在30秒以下。

接下来，如图3c所示，使用第一冷压机将隔板30与密封部件40压接在一起，同时在热塑性树脂的结晶化温度的±10℃的温度范围保持层叠构造体(第一冷却工序)。通过该第一冷却工序，促进热塑性树脂的结晶化。通过使用冷压机，能够边将隔板与密封部件压接在一起边使它们冷却，另外也能够高效地将密封部件保持在规定的温度范围内。

冷压机具备一对挤压部。挤压部的温度被温度控制部控制在热塑性树脂的结晶化温度的±10℃的温度范围。而且，在一方的挤压部上载置层叠构造体，通过另一方的挤压部对层叠构造体进行冲压。此时，通过不会使芯层41过度变形的程度的压力将隔板30压入密封部件40。通过该冷却冲压，将热塑性树脂冷却，促进结晶化。

第一冷却工序中的保持时间(冷却冲压时间)优选在1秒以上，更优选在3秒以上，更优选在5秒以上，进一步优选在10秒以上。另外，保持时间优选在60秒以下，更优选在40秒以下，进一步优选在20秒以下。

第一冷却工序中的保持温度(冷却冲压温度)在热塑性树脂的结晶化温度的±10℃的温度范围，优选在热塑性树脂的结晶化温度的±5℃的温度范围。

在一个实施方式中，通过第一冷却工序中的结晶化，从而在隔板以及热塑性树脂之间的界面上，在与该界面大致垂直的方向上形成源自结晶性高分子的层状构造。若在上述界面排列有层状构造，则提高粘合强度，因此优选。

接下来，如图3d所示，使用第二冷压机将隔板30与密封部件40压接在一起进而进行冷却(第二冷却工序)。通过该第二冷却工序，使热塑性树脂完全固化。通过使用冷压机，能够边将隔板与密封部件压接在一起边使它们冷却，另外能够高效地降低密封部件的温度。

第二冷却工序中的保持时间(冷却冲压时间)优选在3秒以上，更优选在5秒以上，进一步优选在10秒以上。另外，保持时间优选在60秒以下，更优选在40秒以下，进一步优选在20秒以下。

第二冷却工序中的保持温度(冷却冲压温度)例如在60℃以下，优选为10～60℃的温度范围，更优选为20～50℃的温度范围。

通过以上的工序，能够制造燃料电池单元。

另外，在第二冷却工序之后，通过进行将垫圈粘合于隔板30、或者层叠多个电池单元等的工序来制造燃料电池(燃料电池组)。

此外，本公开并不限定于上述的实施方式，只要属于本公开的技术范围，当然能够以各种方式来实施。

实施例

以下，使用实施例对本实施方式进行更加详细的说明，但本实施方式并不会被以下的实施例限定。

[实施例1]

准备由一层热塑性树脂(作为主要成分而包含烯烃类热塑性高分子(聚丙烯))构成的密封部件。此外，由dsc测定该热塑性树脂的结晶化温度以及熔点，结果是，结晶化温度为105℃，熔点为140℃。

接下来，对密封部件进行t型剥离试验，测定粘合强度。如以下那样进行基于t型剥离试验的粘合强度的测定。

首先，准备长方形的钛板(宽度：10mm)，将其表面脱脂。

接下来，将密封部件配置在一对钛板之间，准备层叠构造体。

接下来，使用将一对挤压部的温度设定为140℃的热压机，边利用挤压部对层叠构造体进行挤压边加热10秒钟(加热工序)。

接下来，使用将一对挤压部的温度设定为100℃的第一冷压机，边利用挤压部对层叠构造体进行挤压边冷却5秒钟(第一冷却工序)。

接下来，使用将一对挤压部的温度设定为60℃的第二冷压机，边利用挤压部对层叠构造体进行挤压边冷却5秒钟(第二冷却工序)。

由此，制成供进行t型剥离试验的样本e1。

接下来，将样本e1中的一对钛板的端部的每一个分别安装于拉伸试验装置的两个夹持夹具。接下来，将安装于夹持夹具的层叠构造体配置在温水(95℃)中。然后，将两个夹持夹具分别向相反方向拉动，将钛板与密封部件剥离，并求出样本e1的粘合强度(t型剥离强度)。

[实施例2]

除了将热压机的挤压部的温度设定为160℃以外，与实施例1相同地制成样本e2。另外，与实施例1相同地求出样本e2的粘合强度。

[比较例1]

除了在进行加热工序后不进行第一冷却工序而进行第二冷却工序以外，与实施例1相同地制成样本c1。另外，与实施例1相同地求出样本c1的粘合强度。

[比较例2]

除了在进行加热工序后不进行第一冷却工序而进行第二冷却工序以外，与实施例2相同地制成样本c2。另外，与实施例1相同地求出样本c2的粘合强度。

[结果]

在表1中示出以样本c1的粘合强度为基准(1.00)的情况下的样本e1～e2以及c2的粘合强度的结果(相对值)。

表1

○意味着进行了工序，×意味着未进行工序

由表1可知，在实施例1以及2中得到了较高的粘合强度。

另外，在图4a(样本e1)以及图4b(样本c1)中示出了利用tem对样本e1以及样本c1中的钛板和粘合层的附近进行拍摄成的截面tem图像。在图4a的tem图像(样本e1)中，能够确认在界面上形成有表示层状构造的条纹形状。另一方面，在图4b的tem图像(样本c1)中，未在界面上确认到表示层状构造的条纹形状。

以上，对本实施方式进行了详述，但具体的结构并不限定于该实施方式，即便是不脱离本发明的要旨的范围内的设计变更，它们也包含在本发明中。