CN110311160B - 燃料电池堆和虚设单电池的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池堆和虚设单电池的制造方法。燃料电池堆(10)至少具备配设于层叠有多个发电单电池(12)的层叠体(14)的层叠方向的一端侧的第一虚设单电池(18)。第一虚设单电池(18)的虚设结构体(110)是将第一导电性多孔质体(112)、第二导电性多孔质体(114)以及第三导电性多孔质体(116)顺次层叠而形成的。夹在第一导电性多孔质体(112)同第二导电性多孔质体(114)之间来将彼此接合的第一接合层(118a)与夹在第二导电性多孔质体(114)同第三导电性多孔质体(116)之间来将彼此接合的第二接合层(118b)在层叠方向的位置互不相同。

Description

燃料电池堆和虚设单电池的制造方法

技术领域

本发明涉及具备将层叠有多个发电单电池的层叠体以及配设于层叠体的层叠方向的至少一方的端部的虚设单电池的燃料电池堆和虚设单电池的制造方法，该发电单电池具有电解质膜-电极结构体、绕着电解质膜-电极结构体的外周的树脂框构件以及隔板。

背景技术

一般来说，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜形成的固体高分子电解质膜(以下也简称为电解质膜)。燃料电池具备在电解质膜的一方的面配设阳极电极且在另一方的面配设阴极电极而成的电解质膜-电极结构体(MEA)。

隔板夹持电解质膜-电极结构体由此构成发电单电池，将多个发电单电池层叠由此构成层叠体。在该层叠体的层叠方向两端设置用于将由各发电单电池发电产生的电荷汇集而成的电力取出的端子板和用于将发电单电池保持为层叠状态的端板等来构成燃料电池堆。

然而，层叠体的层叠方向的端部侧(以下也简称为端部侧)由于经由端子板等被促进散热等，因此与该层叠体的层叠方向的中央侧相比容易变为低温。当因受到外部气温等的影响而层叠体的端部侧变为低温并产生结露时，存在反应气体的扩散性下降并且燃料电池堆的发电稳定性下降的担忧。

因此，例如在日本专利第4727972号公报所公开的燃料电池堆中，在层叠体的层叠方向的至少一方的端部侧配设有所谓的虚设单电池。在虚设单电池中，代替电解质膜而使用金属板，因此不进行发电，也不产生生成水。因此，虚设单电池自身在端子板与层叠体之间作为隔热层发挥功能。因而，如上所述，通过配设虚设单电池，能够抑制层叠体的端部侧的温度降低。也就是说，能够抑制燃料电池堆受到外部气温的影响，能够提高发电稳定性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供能够使发电稳定性提高的燃料电池堆。

本发明的其它目的在于提供能够使发电稳定性提高的虚设单电池的制造方法。

根据本发明的一个实施方式，提供一种燃料电池堆，具备层叠体和配设于层叠体的层叠方向的至少一方的端部的虚设单电池，该层叠体层叠有多个发电单电池，该发电单电池具有电解质膜-电极结构体、树脂框构件及隔板，该电解质膜-电极结构体在电解质膜的两侧分别配设有具有由导电性多孔质体形成的气体扩散层的电极，该树脂框构件绕着电解质膜-电极结构体的外周，该隔板夹着电解质膜-电极结构体，在该燃料电池堆中，虚设单电池具备与电解质膜-电极结构体对应的虚设结构体、绕着虚设结构体的外周的虚设树脂框构件以及夹着虚设结构体的虚设隔板，虚设结构体是将平面尺寸各不相同的第一导电性多孔质体、第二导电性多孔质体以及第三导电性多孔质体沿层叠方向顺次层叠而形成的，夹在第一导电性多孔质体同第二导电性多孔质体之间来将其彼此接合的第一接合层与夹在第二导电性多孔质体同第三导电性多孔质体之间来将其彼此接合的第二接合层在层叠方向的位置互不相同。

在该燃料电池堆中，在层叠体的层叠方向的至少一方的端部，配设代替发电单电池的电解质膜-电极结构体而具备虚设结构体的虚设单电池。在虚设结构体中，将第一导电性多孔质体同第二导电性多孔质体接合的第一接合层与将第二导电性多孔质体同第三导电性多孔质体接合的第二接合层在层叠方向的位置互不相同。因此，例如与将第一接合层和第二接合层设置于层叠方向的相同位置的情况相比，能够抑制虚设单电池的厚度局部地增大。根据这样的虚设单电池，即使与发电单电池进行层叠，也能够抑制该发电单电池产生局部的表面压力上升，因此能够抑制因电解质膜产生蠕变(日文：クリープ)等而该电解质膜的耐久性降低。

另外，虚设单电池由于不具备固体高分子电解质膜、电极催化剂层，因此不进行发电，也不产生因发电所产生的生成水。由此，虚设单电池自身作为隔热层发挥功能，并且能够抑制虚设单电池中产生结露。通过将该虚设单电池如上述那样设置于层叠体的层叠方向的至少一方的端部侧，能够提高层叠体的端部侧的隔热性。因此，在低温环境下也能够抑制层叠体的端部侧的温度变为比中央侧低的温度。也就是说，能够提高发电稳定性。

并且，由于能够提高层叠体的端部侧的隔热性，因此即使在冰点以下的环境中启动燃料电池堆的情况下，也能够使层叠体整体有效地升温。由此，能够抑制在层叠体的端部侧因生成水等冻结而产生电压降低的情形。

基于以上内容，根据该燃料电池堆，利用能够抑制局部的表面压力上升并且与发电单电池层叠的虚设单电池，能够不使电解质膜的耐久性降低地提高发电稳定性。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，第一接合层断续地设置于第一导电性多孔质体与第二导电性多孔质体的层叠部即第一层叠部的缘部，第二接合层断续地设置于第二导电性多孔质体与第三导电性多孔质体的层叠部即第二层叠部的缘部。在该情况下，与在第一层叠部和第二层叠部的外周连续地设置第一接合层和第二接合层相比，能够通过简单的工序获得虚设结构体，因此能够提高燃料电池堆的制造效率。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，在第一层叠部和第二层叠部的周向交替地配置第一接合层和第二接合层。在该情况下，能够通过简单的接合工序将第一导电性多孔质体、第二导电性多孔质体以及第三导电性多孔质体以足够的强度进行接合，而且能够有效地抑制被层叠于虚设单电池的发电单电池产生局部的表面压力上升。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，第一导电性多孔质体、第二导电性多孔质体以及第三导电性多孔质体各自的平面尺寸为矩形，在该矩形的除短边之外的长边设置第一接合层和第二接合层。在该情况下，由于能够抑制将虚设单电池层叠于发电单电池所引起的内阻的增加，因此能够不影响发电性能地设置虚设单电池。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，第二导电性多孔质体的平面尺寸大于第一导电性多孔质体的平面尺寸，第三导电性多孔质体的平面尺寸大于第二导电性多孔质体的平面尺寸，虚设树脂框构件具有：外周缘部；架部，其经由第一台阶面遍及整周地从外周缘部的内周端向内方突出；以及薄壁部，其经由第二台阶面遍及整周地从架部的内周端向内方突出，其中，第三导电性多孔质体的外周缘部与虚设树脂框构件的架部重叠，第二导电性多孔质体的外周缘部面对虚设树脂框构件的薄壁部，第一导电性多孔质体的外周端面与虚设树脂框构件的内周端面相向。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，第二导电性多孔质体的厚度大于第二台阶面的高度。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，在虚设树脂框构件的薄壁部与第三导电性多孔质体之间形成空间。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，第二导电性多孔质体的平面尺寸大于第一导电性多孔质体的平面尺寸，第三导电性多孔质体的平面尺寸大于第二导电性多孔质体的平面尺寸，虚设树脂框构件具有：第一台阶面，其与第三导电性多孔质体的外周端面隔开距离La地相向；第二台阶面，其与第二导电性多孔质体的外周端面隔开距离Lb地相向；以及内周端面，其与第一导电性多孔质体的外周端面隔开距离Lc地相向，其中，La<Lc<Lb的关系成立。

在虚设单电池的虚设结构体中，平面尺寸最大的第三导电性多孔质体的外周端面与虚设树脂框构件的第一台阶面之间的距离La小于其它的第二导电性多孔质体及第一导电性多孔质体的外周端面与虚设树脂框构件的第二台阶面及内周端面各自之间的距离Lb、Lc。因此，在虚设结构体的外周设置虚设树脂框构件时，如上所述，能够根据较小的距离La来进行虚设结构体与虚设树脂框构件的定位，因此能够容易地提高定位精度。由此，能够通过简单的工序以高品质获得虚设单电池。

第二导电性多孔质体被夹装于第一导电性多孔质体与第三导电性多孔质体之间。因此，在虚设结构体中，与第一导电性多孔质体的外周端面同虚设树脂框构件的内周端面之间的位置关系相比，第二导电性多孔质体的外周端面同虚设树脂框构件的第二台阶面之间的位置关系例如难以通过目视或图像处理等来确认。

即使在这样的虚设结构体的外周设置虚设树脂框构件的情况下，也如上述那样，由于距离Lb大于距离Lc，因此使第一导电性多孔质体的外周端面与虚设树脂框构件的内周端面分离成为距离Lc，由此能够避免第二导电性多孔质体的外周端面与虚设树脂框构件的第二台阶面接触而相互干扰。由此也能够通过简单的工序以高品质获得虚设单电池。

如上所述，第三导电性多孔质体、第二导电性多孔质体以及第一导电性多孔质体的平面尺寸的关系被设定为第一导电性多孔质体<第二导电性多孔质体<第三导电性多孔质体。因此，例如通过在对第三导电性多孔质体层叠第二导电性多孔质体之后，对第二导电性多孔质体层叠第一导电性多孔质体，由此能够一边容易地调整各导电性多孔质体的位置关系一边形成虚设结构体。即，在对第三导电性多孔质体层叠第二导电性多孔质体时，能够容易地调整距离Lb，在对第二导电性多孔质体层叠第一导电性多孔质体时，能够容易地调整距离Lc。其结果，能够使虚设单电池的制造工序更加简单化。

基于以上内容，根据该燃料电池堆，利用能够通过简单的工序以高品质获得的虚设单电池，能够提高发电稳定性。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，虚设树脂框构件具有：外周缘部；架部，其经由第一台阶面遍及整周地从外周缘部的内周端向内方突出；以及薄壁部，其经由第二台阶面遍及整周地从架部的内周端向内方突出，其中，与第一导电性多孔质体的外周端面相比向外方延伸的第二导电性多孔质体的外周露出部面对薄壁部且与从薄壁部朝向该第二导电性多孔质体的外周露出部突出的堤部的突出端面抵接。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，与第二导电性多孔质体的外周端面相比向外方延伸的第三导电性多孔质体的外周露出部与虚设树脂框构件的架部，通过使粘接树脂浸渍于第三导电性多孔质体的外周露出部中而成的浸渍接合部被接合。在该情况下，由于粘接树脂浸渍于第三导电性多孔质体的内部，因此例如与使粘接剂仅夹在彼此之间而接合的虚设树脂框构件和虚设结构体相比，能够提高彼此的接合强度。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，沿第三导电性多孔质体的外周露出部的周向断续地设置浸渍接合部。不同于将树脂框构件与电解质膜-电极结构体的外周气密地接合来抑制交叉泄漏等的发电单电池，在不进行发电的虚设单电池中，不需要抑制交叉泄漏。因而，通过如上述那样断续地形成接合部，能够使虚设结构体与虚设树脂框构件的树脂框接合工序简单化，从而能够提高燃料电池堆的制造效率。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，第一导电性多孔质体、第二导电性多孔质体以及第三导电性多孔质体的厚度彼此相同。在该情况下，能够通过更简单的工序获得虚设单电池。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，作为第一导电性多孔质体、第二导电性多孔质体以及第三导电性多孔质体中的的至少一个的导电性多孔质体与虚设树脂框构件通过沿导电性多孔质体的外周的周向断续地设置使粘接树脂浸渍于导电性多孔质体中而成的浸渍接合部被接合，浸渍接合部具有设置于导电性多孔质体的角部的角接合部和设置于导电性多孔质体的长边的接近角接合部的位置处的接近接合部。

如上所述，在不进行发电的虚设单电池中，不需要抑制交叉泄漏等。因此，通过沿虚设结构体的至少一个导电性多孔质体的外周的周向断续地设置浸渍接合部，能够使虚设结构体与虚设树脂框构件的树脂框接合工序简单化，从而能够有效率地获得虚设单电池。

这样，即使简化树脂框接合工序，也由于该浸渍接合部具有角接合部和接近接合部，从而能够使虚设树脂框构件与虚设结构体的接合强度为足够的大小。另外，由于浸渍接合部是使粘接树脂浸渍于导电性多孔质体中而形成的，因此例如与使粘接剂仅夹在虚设树脂框构件与导电性多孔质体之间的情况相比，能够将虚设树脂框构件与虚设结构体以高强度接合。由此，能够实现虚设单电池的高品质化。

另外，在使通过加热而熔融的粘接树脂浸渍于导电性多孔质体以形成浸渍接合部时，该浸渍接合部周围的虚设树脂框构件也为比较高的高温。如上所述，通过断续地设置浸渍接合部，例如与以绕着导电性多孔质体的方式设置浸渍接合部的情况相比，能够缩小虚设树脂框构件的变为高温的部分。其结果，能够抑制虚设树脂框构件产生因加热引起的翘曲等，因此由此也能够高品质地获得虚设单电池。

基于以上内容，根据该燃料电池堆，利用能够通过简单的工序有效率地以高品质获得的虚设单电池，能够提高发电稳定性。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，浸渍接合部还具有：长边接合部，其设置于将导电性多孔质体的长边的角接合部彼此之间分割为多个长边区间的位置；以及短边接合部，其设置于将导电性多孔质体的短边的角接合部彼此之间分割为多个短边区间的位置，各长边区间的长度大于各短边区间的长度。在该情况下，能够良好地兼顾将虚设结构体与虚设树脂框构件有效率地接合以及提高接合强度。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，长边区间的长度彼此相等，短边区间的长度彼此相等，在将角接合部与同该角接合部相邻的所述接近接合部之间的间隔设为Ld、将所述长边区间的长度设为Le、将所述短边区间的长度设为Lf时，Ld<Lf<Le的关系成立。在该情况下，能够使虚设结构体与虚设树脂框构件的树脂框接合工序简单化，并有效果地提高虚设结构体与虚设树脂框构件的接合强度，从而能够以更高品质获得虚设单电池。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，粘接树脂是熔融的虚设树脂框构件的一部分。在该情况下，能够通过使虚设树脂框构件的一部分熔融并浸渍于导电性多孔质体的更简单的工序来将虚设树脂框构件与导电性多孔质体接合，从而能够有效率地获得虚设单电池。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，虚设树脂框构件的一部分是以向虚设树脂框构件的厚度方向突出的方式设置的树脂突起部。在该情况下，能够通过使虚设树脂突起部熔融而获得的足够量的粘接树脂浸渍于导电性多孔质体来良好地形成浸渍接合部。由此，能够通过简单的工序提高虚设树脂框构件与导电性多孔质体的接合强度。

在上述的燃料电池堆中，优选的是，第二导电性多孔质体的平面尺寸大于第一导电性多孔质体，第三导电性多孔质体的平面尺寸大于第二导电性多孔质体，虚设树脂框构件具有：外周缘部；架部，其经由第一台阶面遍及整周地从外周缘部的内周端向内方突出；以及薄壁部，其经由第二台阶面遍及整周地从架部的内周端向内方突出，其中，第三导电性多孔质体的外周缘部与虚设树脂框构件的架部重叠，第二导电性多孔质体的外周缘部面对虚设树脂框构件的所述薄壁部，第一导电性多孔质体的外周端面与虚设树脂框构件的内周端面相向，虚设树脂框构件的架部与第三导电性多孔质体的外周缘部被浸渍接合部接合。

根据本发明的其它的一个实施方式，提供一种虚设单电池的制造方法，该虚设单电池配设于具备将多个发电单电池层叠而成的层叠体的燃料电池堆的层叠体的层叠方向的至少一方的端部，该发电单电池具有电解质膜-电极结构体、树脂框构件及隔板，该电解质膜-电极结构体在电解质膜的两侧分别配设有具有由导电性多孔质体形成的气体扩散层的电极，该树脂框构件绕着电解质膜-电极结构体的外周，该隔板夹着电解质膜-电极结构体，该虚设单电池的制造方法包括以下工序：第一层叠工序，通过将第一粘接剂层夹在第一导电性多孔质体与第二导电性多孔质体之间且将第二粘接剂层夹在第二导电性多孔质体与第三导电性多孔质体之间来将平面尺寸各不相同的第一导电性多孔质体、第二导电性多孔质体以及第三导电性多孔质体沿层叠方向进行层叠；固化工序，通过使第一粘接剂层和第二粘接剂层固化，来分别形成将第一导电性多孔质体与第二导电性多孔质体接合的第一接合层和将第二导电性多孔质体与第三导电性多孔质体接合的第二接合层，由此获得与电解质膜-电极结构体对应的虚设结构体；树脂框接合工序，在虚设结构体设置绕着该虚设结构体的外周的虚设树脂框构件，来获得带树脂框的虚设结构体；以及第二层叠工序，由虚设隔板夹着带树脂框的虚设结构体来获得虚设单电池，其中，通过第一层叠工序，来将第一粘接剂层和第二粘接剂层设置为层叠方向的位置互不相同，由此通过固化工序形成层叠方向的位置互不相同的第一接合层和第二接合层。

根据该虚设单电池的制造方法，能够获得具备设置有在层叠方向的位置互不相同的第一接合层和第二接合层的虚设结构体的虚设单电池。在这样的虚设单电池中，与将第一接合层和第二接合层设置于彼此相同的位置的情况相比，能够抑制厚度局部地增大，因此即使层叠于发电单电池，也能够抑制该发电单电池产生局部的表面压力上升。由此，能够抑制发电单电池的电解质膜产生蠕变等而耐久性降低。

另外，虚设单电池由于不进行发电，也不产生生成水，因此作为隔热层发挥功能。在将这样的虚设单电池设置于层叠体的层叠方向的至少一方的端部的燃料电池堆中，能够提高该层叠体的端部侧的隔热性，因此能够提高发电稳定性。

基于以上内容，根据该虚设单电池的制造方法，能够获得能够抑制局部的表面压力上升并能够与发电单电池层叠的虚设单电池，能够使具备该虚设单电池的燃料电池堆的电解质膜的耐久性不降低而提高发电稳定性。

在上述的虚设单电池的制造方法中，优选的是，在固化工序中，在针对在第一层叠工序中层叠了的第一导电性多孔质体、第二导电性多孔质体以及第三导电性多孔质体施加了与在燃料电池堆进行发电动作时施加的表面压力相同大小的表面压力的状态下，使第一粘接剂层和第二粘接剂层固化。通过这样，在施加了表面压力的状态下形成了第一接合层和第二接合层的虚设单电池在被组入燃料电池堆时，能够更有效地抑制发电单电池产生局部的表面压力上升。

在上述的虚设单电池的制造方法中，优选的是，在第一层叠工序中，在第一导电性多孔质体与第二导电性多孔质体的层叠部即第一层叠部的缘部断续地设置第一粘接剂层，在第二导电性多孔质体与第三导电性多孔质体的层叠部即第二层叠部的缘部断续地设置第二粘接剂层。在该情况下，例如与在第一层叠部和第二层叠部的缘部连续地设置第一接合层和第二接合层的情况相比，能够通过简单的工序有效率地获得虚设单电池。

在上述的虚设单电池的制造方法中，优选的是，在第一层叠工序中，在第一层叠部和第二层叠部的周向交替地配置第一粘接剂层和第二粘接剂层。在该情况下，能够获得如下一种虚设单电池：能够通过简单的接合工序将第一导电性多孔质体、第二导电性多孔质体以及第三导电性多孔质体以足够的强度进行接合，而且能够有效果地抑制在层叠于发电单电池时产生局部的表面压力上升。

在上述的虚设单电池的制造方法中，优选的是，在第一层叠工序中，在平面尺寸分别为矩形的第一导电性多孔质体、第二导电性多孔质体以及第三导电性多孔质体的除短边之外的长边上设置第一粘接剂层和第二粘接剂层。在该情况下，能够获得如下一种虚设单电池：能够抑制因将虚设单电池层叠于发电单电池而引起的内阻的增加，能够不影响发电性能而组入燃料电池堆。

在上述的虚设单电池的制造方法中，优选的是，在树脂框接合工序中，在以绕着虚设结构体的外周的方式配置了虚设树脂框构件的状态下，在作为第一导电性多孔质体、第二导电性多孔质体以及第三导电性多孔质体中的至少一个的导电性多孔质体的外周缘部的周向断续地使粘接树脂浸渍来形成浸渍接合部，由此将虚设结构体与虚设树脂框构件进行接合。

根据该虚设单电池的制造方法，在树脂框接合工序中，在虚设结构体的至少一个导电性多孔质体的外周的周向断续地设置浸渍接合部，来将虚设结构体与虚设树脂框构件进行接合。因此，与绕着导电性多孔质体的外周来设置浸渍接合部的情况相比，能够使树脂框接合工序简单化，从而有效率地获得虚设单电池。

即使通过这样简单的树脂框接合工序，由于使粘接树脂浸渍于导电性多孔质体中来形成浸渍接合部，因此也能够提高虚设树脂框构件与导电性多孔质体的接合强度。另外，如上所述，通过断续地设置浸渍接合部，能够抑制虚设树脂框构件因加热而产生的翘曲等。由此，能够高品质地获得虚设单电池。

通过在层叠体的层叠方向的至少一方的端部具备通过上述那样获得的虚设单电池，能够提高该层叠体的端部侧的隔热性，因此能够提高燃料电池堆的发电稳定性。

基于以上内容，根据该虚设单电池的制造方法，能够通过简单的工序有效率且高品质地获得虚设单电池，能够提高具备该虚设单电池的燃料电池堆的发电稳定性。

在上述的虚设单电池的制造方法中，优选的是，在树脂框接合工序中，作为浸渍接合部，在导电性多孔质体的角部形成角接合部，在导电性多孔质体的长边的接近角接合部的位置形成接近接合部。在该情况下，即使根据通过断续地设置浸渍接合部而简化了的树脂框接合工序，也能够将虚设树脂框构件与导电性多孔质体以足够的强度接合，因此能够以高品质获得虚设单电池。

在上述的虚设单电池的制造方法中，优选的是，在树脂框接合工序中，作为浸渍接合部，将长边接合部与短边接合部设置为各长边区间的长度大于各短边区间的长度，该长边接合部以将导电性多孔质体的长边的角接合部彼此之间分割为多个长边区间的方式配置，该短边接合部以将导电性多孔质体的短边的角接合部彼此之间分割为多个短边区间的方式配置。在该情况下，能够良好地兼顾将虚设结构体与虚设树脂框构件有效率地进行接合、以及以足够的强度进行接合。

在上述的虚设单电池的制造方法中，优选的是，在树脂框接合工序中，使长边区间的长度彼此相等，使短边区间的长度彼此相等，在将角接合部与同该角接合部相邻的接近接合部的间隔设为Ld、将长边区间的长度设为Le、将短边区间的长度设为Lf时，以Ld<Lf<Le的关系成立的方式针对导电性多孔质体设置浸渍接合部。在该情况下，能够使树脂框接合工序简单化，并有效地提高虚设结构体与虚设树脂框构件的接合强度，从而能够更高品质地获得虚设单电池。

在上述的虚设单电池的制造方法中，优选的是，在树脂框接合工序中，作为粘接树脂，使熔融的虚设树脂框构件的一部分浸渍于导电性多孔质体来形成浸渍接合部。在该情况下，能够通过使虚设树脂框构件的一部分熔融并浸渍于导电性多孔质体中的更简单的工序来将虚设结构体与虚设树脂框构件接合，从而能够有效率地获得虚设单电池。

在上述的虚设单电池的制造方法中，优选的是，在树脂框接合工序中，将以向虚设树脂框构件的厚度方向突出的方式设置的树脂突起部设为虚设树脂框构件的一部分。该情况下，能够使通过使树脂突起部熔融而获得的足够量的粘接树脂浸渍于导电性多孔质体中来良好地形成浸渍接合部，因此能够通过简单的工序提高虚设结构体与虚设树脂框构件的接合强度。

根据参照附图所作的对以下的实施方式进行的说明，容易理解所述目的、特征以及优点。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的燃料电池堆的分解立体图。

图2是图1的燃料电池堆的II-II线箭头方向的剖视图。

图3是发电单电池的分解立体图。

图4是第一隔板的氧化剂气体流路侧的正视图。

图5是第二隔板的氧化剂气体流路侧的正视图。

图6是第三隔板的冷却介质流路侧的正视图。

图7是带树脂框的MEA的阳极电极侧的正视图。

图8是图7的VIII-VIII线箭头方向的剖视图。

图9是带树脂框的虚设结构体的第三导电性多孔质体侧的正视图。

图10是图9的X-X射线箭头方向的剖视图。

图11是虚设结构体的分解立体图。

图12是虚设结构体的第一导电性多孔质体侧的俯视图。

图13是图12的XIII-XIII线箭头方向的剖视图。

图14是虚设第一隔板和虚设第二隔板的第二空间侧的正视图。

图15是变形例所涉及的带树脂框的虚设结构体的第三导电性多孔质体侧的正视图。

图16是图15的XVI-XVI线箭头方向的剖视图。

具体实施方式

关于本发明所涉及的燃料电池堆以及虚设单电池的制造方法，列举较佳的实施方式，参照添附的附图详细地进行说明。另外，在以下的附图中，有时对同一或者发挥同样的功能和效果的结构要素标注同一附图标记，省略重复的说明。

如图1及图2所示，本实施方式所涉及的燃料电池堆10具备将多个发电单体12沿水平方向(箭头符号A1、A2方向)或重力方向(箭头符号C1、C2方向)层叠而成的层叠体14。该燃料电池堆10例如搭载于未图示的燃料电池电动汽车等燃料电池车辆。

如图2所示，在层叠体14的层叠方向一端侧(箭头符号A1侧)，朝向外方配置第一端部发电单元16、第一虚设单电池18以及第二虚设单电池20。另外，在层叠体14的层叠方向另一端侧(箭头符号A2侧)，朝向外方配置第二端部发电单元22和第三虚设单电池24。在层叠体14的比第二虚设单电池20靠外方侧(箭头符号A1侧)，顺次层叠端子板26a、绝缘件28a以及端板30a。在层叠体14的比第三虚设单电池24靠外方侧(箭头符号A2侧)，顺次层叠端子板26b、绝缘件28b以及端板30b。

如图1所示，在形成矩形的端板30a、30b的各边之间配置连结杆(未图示)。各连结杆的两端借助螺栓(未图示)等被固定于端板30a、30b的内表面，对层叠的多个发电单电池12施加层叠方向(箭头符号A1、A2方向)的紧固载荷。此外也可以是，燃料电池堆10构成为，具备将端板30a、30b设为端部板的框体，在所述框体内收容层叠体14等。

如图3所示，发电单电池12是将第一隔板32、带树脂框的MEA34、第二隔板36、带树脂框的MEA 34以及第三隔板38顺次层叠而构成的。第一隔板32、第二隔板36以及第三隔板38(各隔板)各自是由例如钢板、不锈钢板、铝板、镀处理钢板等构成的，平面呈矩形，并且通过冲压加工等成形为截面凹凸形状。

如图1和图3所示，在各隔板的长边方向的一端侧(箭头符号B1侧)的缘部，以在箭头符号A1、A2方向(层叠方向)独立地连通的方式分别设置氧化剂气体入口连通孔40和燃料气体出口连通孔42。氧化剂气体入口连通孔40供给氧化剂气体、例如含氧气体。燃料气体出口连通孔42排出燃料气体、例如含氢气体。也将这些氧化剂气体和燃料气体统称为反应气体。

在各隔板的长边方向的另一端侧(箭头符号B2侧)的缘部，以在箭头符号A1、A2方向独立地连通的方式分别设置供给燃料气体的燃料气体入口连通孔44和排出氧化剂气体的氧化剂气体出口连通孔46。此外，也将这些氧化剂气体入口连通孔40、燃料气体出口连通孔42、燃料气体入口连通孔44、氧化剂气体出口连通孔46统称为反应气体连通孔。

在各隔板的短边方向(箭头符号C1、C2方向)两端缘部的箭头符号B1侧，以在箭头符号A1、A2方向独立地连通的方式分别设置用于供给冷却介质的一对冷却介质入口连通孔48。在各隔板的短边方向的两端缘部的箭头符号B2侧，以在箭头符号A1、A2方向独立地连通的方式分别设置用于排出冷却介质的一对冷却介质出口连通孔50。

如图3所示，在第一隔板32的箭头符号A1侧的面32a，形成将冷却介质入口连通孔48与冷却介质出口连通孔50连通的冷却介质流路52。在冷却介质入口连通孔48与冷却介质流路52之间形成多个入口连结槽54a。在冷却介质流路52与冷却介质出口连通孔50之间形成多个出口连结槽54b。另外，在第一隔板32的面32a设置有密封构件55，该密封构件55将冷却介质入口连通孔48、冷却介质出口连通孔50、冷却介质流路52、入口连结槽54a、出口连结槽54b包围成一体来使其内部与面方向的外部隔绝。

如图4所示，在第一隔板32的箭头符号A2侧的面32b，形成与氧化剂气体入口连通孔40和氧化剂气体出口连通孔46连通的氧化剂气体流路56。氧化剂气体流路56由相互并列多个波状流路槽(或者直线状流路槽)形成。

氧化剂气体入口缓冲部58位于发电区域外且与氧化剂气体流路56的入口侧端部相连，另一方面，氧化剂气体出口缓冲部60位于发电区域外且与该氧化剂气体流路56的出口侧端部相连。

在氧化剂气体入口缓冲部58与氧化剂气体入口连通孔40之间形成多个入口连结槽62a。在氧化剂气体出口缓冲部60与氧化剂气体出口连通孔46之间形成多个出口连结槽62b。在第一隔板32的面32b设置有密封构件63，该密封构件63将氧化剂气体入口连通孔40、氧化剂气体出口连通孔46、氧化剂气体流路56、氧化剂气体入口缓冲部58、氧化剂气体出口缓冲部60、入口连结槽62a、出口连结槽62b包围成一体来使其内部与面方向的外部隔绝。在第一隔板32，氧化剂气体流路56的背面形状构成冷却介质流路52的一部分(参照图2和图3)。

如图3所示，在第二隔板36的箭头符号A1侧的面36a形成与燃料气体入口连通孔44和燃料气体出口连通孔42连通的燃料气体流路66。燃料气体流路66由相互并列多个波状流路槽(或者直线状流路槽)形成。

燃料气体入口缓冲部68位于发电区域外且与燃料气体流路66的入口侧端部相连，另一方面，燃料气体出口缓冲部70位于发电区域外且与该燃料气体流路66的出口侧端部相连。在燃料气体入口缓冲部68与燃料气体入口连通孔44之间设置沿厚度方向贯通第二隔板36的多个燃料气体供给孔部72a。在燃料气体出口缓冲部70与燃料气体出口连通孔42之间，设置沿厚度方向贯通第二隔板36的多个燃料气体排出孔部72b。

在第二隔板36的面36a设置有密封构件73，该密封构件73将燃料气体流路66、燃料气体入口缓冲部68、燃料气体出口缓冲部70、燃料气体供给孔部72a、燃料气体排出孔部72b包围成一体来使其内部与面方向的外部隔绝。

如图5所示，第二隔板36的箭头符号A2侧的面36b除了设有被密封构件71包围的燃料气体供给孔部72a和燃料气体排出孔部72b之外，能够与第一隔板32的箭头符号A2侧的面32b(参照图4)同样地构成。即，在第二隔板36的面36b设置与氧化剂气体入口连通孔40和氧化剂气体出口连通孔46连通的氧化剂气体流路56。另外，在第二隔板36的面36b形成氧化剂气体入口缓冲部58、氧化剂气体出口缓冲部60、入口连结槽62a、出口连结槽62b以及密封构件63。

在第二隔板36的面36b侧，燃料气体供给孔部72a和燃料气体排出孔部72b各自与氧化剂气体入口缓冲部58以及氧化剂气体出口缓冲部60之间被密封构件63、71阻断。

如图3所示，第三隔板38的箭头符号A1侧的面38a能够与第二隔板36的箭头符号A1侧的面36a同样地构成。即，在第三隔板38的面38a设置与燃料气体入口连通孔44和燃料气体出口连通孔42连通的燃料气体流路66。另外，在第三隔板38的面38a形成燃料气体入口缓冲部68、燃料气体出口缓冲部70、燃料气体供给孔部72a、燃料气体排出孔部72b以及密封构件73。

如图6所示，第三隔板38的箭头符号A2侧的面38b除了设有被密封构件71包围的燃料气体供给孔部72a和燃料气体排出孔部72b之外，能够与第一隔板32的箭头符号A1侧的面32a(参照图3)同样地构成。即，在第三隔板38的面38b设置冷却介质流路52、入口连结槽54a、出口连结槽54b以及密封构件55。在第三隔板38的面38b侧，燃料气体供给孔部72a和燃料气体排出孔部72b各自与冷却介质流路52、入口连结槽54a以及出口连结槽54b等之间被密封构件55、71阻断。

如图2所示，彼此相邻的第三隔板38的箭头符号A2侧的面38b的冷却介质流路52与第一隔板32的箭头符号A1侧的面32a的冷却介质流路52相向，在其内部流能够通冷却介质。

如图3、图5以及图6所示，在第二隔板36和第三隔板38，如上述那样设置密封构件71、73，因此在燃料气体入口连通孔44从箭头符号A1侧向箭头符号A2侧流通的燃料气体，在燃料气体供给孔部72a从箭头符号A2侧向箭头符号A1侧流通，并向燃料气体入口缓冲部68和燃料气体流路66流入。另外，在燃料气体流路66流通并流入到了燃料气体出口缓冲部70的燃料气体在燃料气体排出孔部72b从箭头符号A1侧向箭头符号A2侧流通之后，在燃料气体出口连通孔42从箭头符号A2侧向箭头符号A1侧流通。

在各隔板的两面，分别一体地成形绕着各隔板的外周端缘部的、由未图示的弹性体形成的密封构件。

如图3、图7以及图8所示，带树脂框的MEA 34是将树脂框构件82接合于电解质膜-电极结构体(MEA)80的外周而构成的。如图8所示，电解质膜-电极结构体80例如具备作为含有水分的全氟磺酸的薄膜的固体高分子电解质膜(以下也简称为电解质膜)84。此外，电解质膜84除了使用氟系电解质以外，还可以使用HC(碳化氢)系电解质。电解质膜84被阴极电极86和阳极电极88夹持。

电解质膜-电极结构体80构成有阴极电极86的平面尺寸比阳极电极88和电解质膜84的平面尺寸小的台阶型MEA。此外，阴极电极86、阳极电极88以及电解质膜84也可以设定为相同的平面尺寸。另外也可以是，阳极电极88具有比阴极电极86和电解质膜84小的平面尺寸。

阴极电极86具有与电解质膜84的一端侧(箭头符号A1侧)的面84a接合的第一电极催化剂层90以及层叠于该第一电极催化剂层90的第一气体扩散层92。第一电极催化剂层90的平面尺寸比第一气体扩散层92大，第一电极催化剂层90具有从第一气体扩散层92的外周端面92a向外方突出的外周露出部90a。另外，第一电极催化剂层90的平面尺寸比电解质膜84小。

阳极电极88具有与电解质膜84的另一端侧(箭头符号A2侧)的面84b接合的第二电极催化剂层94以及层叠于该第二电极催化剂层94的第二气体扩散层96。第二电极催化剂层94和第二气体扩散层96具有相同的平面尺寸，并且设定为与电解质膜84相同(或者小于等于)的平面尺寸。

第一电极催化剂层90例如是将表面承载了白金合金的多孔质碳粒子和离子导电性高分子粘合剂一起均匀地涂布在第一气体扩散层92的表面而形成的。第二电极催化剂层94例如是将表面承载了白金合金的多孔质碳粒子和离子导电性高分子粘合剂一起均匀地涂布在第二气体扩散层96的表面而形成的。

第一气体扩散层92以及第二气体扩散层96是由碳纸或者碳布等导电性多孔质体形成的。第二气体扩散层96的平面尺寸设定为比第一气体扩散层92的平面尺寸大。

树脂框构件82例如由PPS(聚苯硫醚)、PPA(聚邻苯二甲酰胺)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PES(聚醚砜)、LCP(液晶聚合物)、PVDF(聚偏氟乙烯)、硅树脂、氟树脂、m-PPE(改性聚苯醚树脂)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)或改性聚烯烃等树脂材料构成。该树脂材料例如也可以由膜等构成。

如图3所示，树脂框构件82为框形状，配置于由包括氧化剂气体入口连通孔40在内的连通孔40、42、44、46、48、50形成的连通孔群的内侧，不形成各连通孔40、42、44、46、48、50。另外，如图8所示，树脂框构件82从外周端82a(参照图7)向其内侧遍及规定长度地设置外周缘部82b，从该外周缘部82b再向内侧设置内侧鼓出部82c。

内侧鼓出部82c设置有架部82e和薄壁部82g，该架部82e经由第一台阶面82d从外周缘部82b的内周端朝向内侧延伸，该薄壁部82g经由第二台阶面82f从该架部82e的内周端朝向内侧延伸。架部82e比外周缘部82b薄，薄壁部82g比架部82e薄。另外，遍及树脂框构件82的整周，设置第一台阶面82d、架部82e、第二台阶面82f以及薄壁部82g。电解质膜84的面84b的外周缘部抵接于架部82e的箭头符号A2侧的面82ea。在薄壁部82g的内侧端，遍及整周地设置与第一电极催化剂层90的外周露出部90a相向的堤部82h。另外，在薄壁部82g的堤部82h与第二台阶面82f之间设置槽部82ha。

在电解质膜84的面84a的面对槽部82ha的部分和第一电极催化剂层90的外周露出部90a处，以绕着该外周露出部90a的方式填充粘接剂98a来设置粘接部98。该粘接部98也充满于树脂框构件82的内周端面82i与第一气体扩散层92的外周端面92a之间。作为粘接剂98a，例如能够优选地使用氟树脂系、硅树脂系、环氧树脂系等，但是并不特别限定于此。粘接剂98a不限于液体、固体、热可塑性、热固化性等。

树脂框构件82与第二气体扩散层96的外周缘部通过使用了粘接用树脂的第一接合部100而被一体化。如图7所示，以绕着第二气体扩散层96的外周缘部的方式设置第一接合部100。如图8所示，例如能够对树脂突起部100a加热使其变形而构成第一接合部100，该树脂突起部100a是以绕着树脂框构件82的外周缘部82b的内侧端部且向箭头符号A2侧突出的方式与树脂框构件82一体成形而成的。该第一接合部100由第一树脂浸渍部100b和第一熔融凝固部100c形成。

通过使熔融了的树脂突起部100a浸渍于第二气体扩散层96的外周缘部来形成第一树脂浸渍部100b。通过在相互分离地配置的、树脂框构件82的第一台阶面82d与电解质膜84和阳极电极88的外周端面101之间，使熔融的树脂突起部100a流入并凝固，来形成第一熔融凝固部100c。在图8中，用双点划线示出与第一熔融凝固部100c一体化了的架部82e的表面和第一台阶面82d。

以绕着第一电极催化剂层90的外周露出部90a和第一气体扩散层92的外周端面92a的方式设置粘接部98、以绕着第二气体扩散层96的外周缘部的方式设置第一接合部100，由此防止阴极电极86和阳极电极88之间的交叉泄漏等。

如图3所示，在树脂框构件82的阴极电极86侧(箭头符号A1侧)的面82j设置氧化剂气体入口缓冲部102a和氧化剂气体出口缓冲部102b。如图7所示，在树脂框构件82的阳极电极88侧(箭头符号A2侧)的面82k设置燃料气体入口缓冲部105a和燃料气体出口缓冲部105b。

如图2所示，第一端部发电单元16是从箭头符号A1侧朝向箭头符号A2侧顺次层叠第一隔板32、带树脂框的虚设结构体106、虚设第一隔板108、带树脂框的MEA 34以及第三隔板38而构成的。

如图9和图10所示，带树脂框的虚设结构体106是将虚设树脂框构件111接合于虚设结构体110的外周而构成的。如图10、图11以及图12所示，虚设结构体110是从箭头符号A1侧朝向箭头符号A2侧顺次层叠平面尺寸(表面积/外形尺寸)各不相同的三个导电性多孔质体即第一导电性多孔质体112、第二导电性多孔质体114以及第三导电性多孔质体116而构成的。平面尺寸的大小关系为第一导电性多孔质体112<第二导电性多孔质体114<第三导电性多孔质体116。

因此，如图10和图12所示，在第三导电性多孔质体116的外周缘部，遍及整周地设置与第二导电性多孔质体114的外周端面114a相比向外方突出的外周露出部116a。在第二导电性多孔质体114的外周缘部，遍及整周地设置与第一导电性多孔质体112的外周端面112a相比向外方突出的外周露出部114b。

第一导电性多孔质体112、第二导电性多孔质体114以及第三导电性多孔质体116由相同的材料形成，并且能够使用与构成第一气体扩散层92或者第二气体扩散层96的导电性多孔质体相同的材料构成。

另外，本实施方式中，将第一导电性多孔质体112、第二导电性多孔质体114、第三导电性多孔质体116各自的厚度设定为与构成第二气体扩散层96的导电性多孔质体相同的厚度。由此，能够如上述那样调整该导电性多孔质体的平面尺寸，由此更容易地获得虚设结构体110。

如图12和图13所示，层叠而成的第一导电性多孔质体112与第二导电性多孔质体114被夹在彼此之间的第一接合层118a接合。第二导电性多孔质体114与第三导电性多孔质体116被夹在彼此之间的第二接合层118b接合。如后述那样，通过使第一粘接剂层119a和第二粘接剂层119b分别固化来形成第一接合层118a和第二接合层118b。作为第一粘接剂层119a和第二粘接剂层119b的材料，能够使用粘接剂98a。

如图12所示，在第一导电性多孔质体112与第二导电性多孔质体114的层叠部即第一层叠部112b的长边，断续地(呈点状地)设置第一接合层118a。另外，在第二导电性多孔质体114与第三导电性多孔质体116的层叠部即第二层叠部114c的长边，断续地(呈点状地)设置第二接合层118b。另外，在第一层叠部112b和第二层叠部114c的长边的延伸方向(箭头符号B1、B2方向)，交替地配置第一接合层118a和第二接合层118b。

如图13所示，各第一接合层118a与各第二接合层118b被配设为在层叠方向(箭头符号A1、A2方向)的位置互不相同。

如图9和图10所示，虚设树脂框构件111由与构成图7和图8的带树脂框的MEA34的树脂框构件82相同的结构形成，具有外周缘部82b和内侧鼓出部82c。如图10所示，第三导电性多孔质体116的外周露出部116a的箭头符号A1侧抵接于内侧鼓出部82c的架部82e。此时，第三导电性多孔质体116的外周端面116b与第一台阶面82d隔开距离La地分离。

第三导电性多孔质体116的外周露出部116a的箭头符号A1侧的一部分和第二导电性多孔质体114的外周露出部114b的箭头符号A1侧的一部分面对薄壁部82g。此时，第二导电性多孔质体114的外周端面114a与第二台阶面82f隔开距离Lb地分离。第二导电性多孔质体114的外周露出部114b的箭头符号A1侧抵接于堤部82h的突出端面。在箭头符号A1、A2方向，第二导电性多孔质体114的外周端面114a配置于第三导电性多孔质体116与薄壁部82g之间。第二台阶面82f的高度小于第二导电性多孔质体114的厚度。

虚设树脂框构件111的内周端面82i在与层叠方向(箭头符号A1、A2方向)垂直的箭头符号C1、C2方向，位于在第二导电性多孔质体114的外周端面114a与第一导电性多孔质体112的外周端面112a之间的位置。第一导电性多孔质体112的外周端面112a与虚设树脂框构件111的内周端面82i隔开距离Lc地分离。在上述的距离La、Lb、Lc之间，La<Lc<Lb的关系成立。

只要La<Lc<Lb的关系成立，则距离La既可以是在第三导电性多孔质体116的外周端面116b的整个周向为固定的大小，也可以是根据该周向的部分不同而为不同的大小。因此，例如也可以是距离La在矩形的第三导电性多孔质体116的四边上都不同。距离Lb、Lc也是同样的。即，距离Lb既可以是在第二导电性多孔质体114的外周端面114a的整个周向为固定的大小，也可以是根据该周向的部分不同而为不同的大小。距离Lc既可以是在第一导电性多孔质体112的外周端面112a的整个周向为固定的大小，也可以是根据该周向的部分不同而为不同的大小。

第三导电性多孔质体116的外周露出部116a与虚设树脂框构件111的架部82e的箭头符号A2侧的面82ea经由第二接合部120(浸渍接合部)被接合，由此构成带树脂框的虚设结构体106。如图9所示，第二接合部120沿周向断续地设置于第三导电性多孔质体116的外周缘部。此外，第二接合部120也可以是以绕着虚设结构体110的方式形成。

如图10所示，例如能够对树脂突起部120a局部地加热使其变形而构成第二接合部120，该树脂突起部120a是以绕着树脂框构件111的外周缘部82b的内周端且向箭头符号A2侧突出的方式与树脂框构件111一体成形而成的。在该情况下，第二接合部120由第二树脂浸渍部120b和第二熔融凝固部120c形成。此外，树脂突起部120a中的不构成第二接合部120的部分、换言之没有加热变形而残留的部分也可以通过机械加工等去除。

通过使熔融的树脂突起部120a浸渍于第三导电性多孔质体116的外周缘部来形成第二树脂浸渍部120b。通过在相互分离地配置的虚设树脂框构件111的第一台阶面82d与第三导电性多孔质体116的外周端面116b之间，使熔融的树脂突起部120a流入并使其凝固来形成第二熔融凝固部120c。在图10中，用双点划线表示与第二熔融凝固部120c一体化了的架部82e的表面和第一台阶面82d。

此外，也可以代替树脂突起部100a、120e而通过使与树脂框构件82和虚设树脂框构件111独立地形成的树脂片(未图示)熔融并浸渍于第二气体扩散层96和第三导电性多孔质体116的外周缘部来形成第一接合部100和第二接合部120。另外，第一接合部100和第二接合部120也可以与粘接部98同样地使用粘接剂98a。

如图2、图3以及图14所示，虚设第一隔板108除了代替燃料气体供给孔部72a而设置入口阻断部122a、代替燃料气体排出孔部72b而设置出口阻断部122b之外，与第二隔板36同样地构成。也就是说，虚设第一隔板108的另一端侧(箭头符号A2侧)的面108b与图4所示的第一隔板32的另一端侧(箭头符号A2侧)的面32b同样地构成。

如图2和图4所示，在虚设第一隔板108的另一端侧(箭头符号A2侧)的面108b与带树脂框的MEA 34的阴极电极86侧(箭头符号A1侧)之间设置与氧化剂气体流路56对应的第一空间124。第一空间124经由入口连结槽62a和出口连结槽62b内形成的连通路125来与氧化剂气体入口连通孔40和氧化剂气体出口连通孔46连通。因此，与氧化剂气体流路56同样地能够流通氧化剂气体。

如图2和图14所示，在虚设第一隔板108的一端侧(箭头符号A1侧)的面108a与带树脂框的虚设结构体106的第三导电性多孔质体116侧(箭头符号A2侧)之间设置与燃料气体流路66对应的第二空间126。第二空间126与燃料气体入口连通孔44之间被入口阻断部122a阻断，第二空间126与燃料气体出口连通孔42之间被出口阻断部122b阻断。也就是说，利用入口阻断部122a和出口阻断部122b(以下也将它们统称为阻断部)来限制燃料气体流向第二空间126，因此在该第二空间126的内部形成隔热空间。

此外，也可以通过仅设置入口阻断部122a和出口阻断部122b的某一方，来限制燃料气体流向第二空间126，从而形成隔热空间。另外，本实施方式中，通过在虚设第一隔板108不贯通形成燃料气体供给孔部72a和燃料气体排出孔部72b(参照图3)来构成阻断部。但是，不特别地限定于此，例如也能够将在虚设第一隔板108贯通形成的燃料气体供给孔部72a和燃料气体排出孔部72b闭塞来构成阻断部。如图14所示，在虚设第一隔板108的面108a设置有将第二空间126包围来使其内部与面方向的外部隔绝的密封构件127。

如图2所示，第一虚设单电池18是从箭头符号A1侧朝向箭头符号A2侧顺次层叠第一隔板32(虚设隔板)、带树脂框的虚设结构体106、虚设第一隔板108(虚设隔板)、带树脂框的虚设结构体106以及虚设第二隔板130(虚设隔板)而构成的。

如图2、图3以及图14所示，虚设第二隔板130除了代替燃料气体供给孔部72a而设置入口阻断部122a、代替燃料气体排出孔部72b而设置出口阻断部122b之外，与第三隔板38同样地构成。

也就是说，如图2、图3以及图6所示，虚设第二隔板130的另一端侧(箭头符号A2侧)的面130b除了没有设置被密封构件71包围的燃料气体供给孔部72a和燃料气体排出孔部72b之外，与第三隔板38的箭头符号A2侧的面38b同样地构成。因此，虚设第二隔板130的面130b能够与图3所示的第一隔板32的一端侧(箭头符号A1侧)的面32a同样地构成。另外，如图2和图14所示，虚设第二隔板130的箭头符号A1侧的面130a与虚设第一隔板108的箭头符号A1侧的面108a同样地构成。

如图2所示，在第一虚设单电池18，在虚设第二隔板130的箭头符号A2侧的面130b与第一端部发电单元16的第一隔板32之间设置有冷却介质流路52。如图2所示，在第一虚设单电池18，在虚设第二隔板130的箭头符号A1侧的面130a与带树脂框的虚设结构体106的第三导电性多孔质体116(图11)侧(箭头符号A2侧)之间设置与燃料气体流路66对应的第二空间126。

第二虚设单电池20从箭头符号A1侧朝向箭头符号A2侧顺次层叠第一隔板32(虚设隔板)、带树脂框的虚设结构体106、虚设第二隔板130(虚设隔板)。因此，在第二虚设单电池20，在虚设第二隔板130的箭头符号A1侧的面130a与带树脂框的虚设结构体106的第三导电性多孔质体116侧(箭头符号A2侧)之间设置第二空间126。第三虚设单电池24与第二虚设单电池20同样地构成。

第二端部发电单元22是从箭头符号A1侧朝向A2侧顺次层叠第一隔板32、带树脂框的MEA34、第二隔板36、带树脂框的虚设结构体106以及虚设第二隔板130而构成的。因此，在第二端部发电单元22中，在虚设第二隔板130的箭头符号A1侧的面130a与带树脂框的虚设结构体106的第三导电性多孔质体116侧(箭头符号A2侧)之间设置第二空间126。

端子板26a、26b由具有导电性的材料构成，例如由铜、铝或不锈钢等金属构成。如图1所示，在端子板26a、26b的大致中央分别设置向层叠方向外方延伸的端子部132a、132b。

端子部132a插入绝缘性筒体134a并且贯通绝缘件28a的孔部136a和端板30a的孔部138a，向该端板30a的外部突出。端子部132b插入绝缘性筒体134b并且贯通绝缘件28b的孔部136b和端板30b的孔部138b，向该端板30b的外部突出。

绝缘件28a、28b由绝缘性材料、例如聚碳酸酯(PC)、酚醛树脂等形成。在绝缘件28a、28b的中央部形成朝向层叠体14开口的凹部140a、140b，该凹部140a、140b与孔部136a、136b连通。

在绝缘件28a和端板30a设置反应气体连通孔。另一方面，在绝缘件28b和端板30b设置冷却介质入口连通孔48和冷却介质出口连通孔50。

在凹部140a收容端子板26a和隔热体142，在凹部140b收容端子板26b和隔热体142。隔热体142是在一对具有导电性的隔热板144之间夹持具有导电性的隔热构件146而构成的。隔热板144例如由具有平坦的形状的多孔性碳板构成，并且隔热构件146由截面为波纹板状的金属制的板构成。

此外，隔热板144也可以由与隔热构件146相同的材料构成。另外，隔热体142也可以具备一个隔热板144和一个隔热构件146。还可以是，在端子板26a、26b与绝缘件28a、28b的凹部140a、140b的底部之间夹装树脂制垫片(未图示)。

燃料电池堆10基本如上述那样构成。下面，关于本实施方式所涉及的虚设单电池的制造方法，列举获得燃料电池堆10的第一虚设单电池18的情况为例进行说明。

首先，如图11～图13所示，进行第一层叠工序，在借助第二粘接剂层119b在第三导电性多孔质体116上层叠第二导电性多孔质体114之后，借助第一粘接剂层119a在该第二导电性多孔质体114上层叠第一导电性多孔质体112。

例如，在第一层叠工序中，针对第三导电性多孔质体116和第二导电性多孔质体114中的至少一方设置第二粘接剂层119b。具体来讲，沿着在将第三导电性多孔质体116与第二导电性多孔质体114层叠了的情况下形成第二层叠部114c的矩形的部分的长边，断续地设置第二粘接剂层119b。之后，将第三导电性多孔质体116与第二导电性多孔质体114层叠形成第二层叠部114c。

另外，针对第二导电性多孔质体114和第一导电性多孔质体112中的至少一方设置第一粘接剂层119a。具体来讲，沿着在将第二导电性多孔质体114与第一导电性多孔质体112层叠了的情况下形成第一层叠部112b的矩形的部分的长边，断续地设置第一粘接剂层119a。此时，第一粘接剂层119a与第二粘接剂层119b被配设为在层叠方向(箭头符号A1、A2方向)的位置互不相同。之后，在第二导电性多孔质体114上层叠第一导电性多孔质体112来形成第一层叠部112b。

接着，进行固化工序，通过使第一粘接剂层119a和第二粘接剂层119b固化来分别形成第一接合层118a和第二接合层118b，由此获得虚设结构体110。在该固化工序中，在对在第一层叠工序层叠的第一导电性多孔质体112、第二导电性多孔质体114以及第三导电性多孔质体116施加了与在燃料电池堆10进行发电动作时施加的表面压力相同大小(例如1.0MPa～10.0MPa左右)的表面压力的状态下，使第一粘接剂层119a和第二粘接剂层119b固化，来分别形成第一接合层118a和第二接合层118b。

接着，如图9和图10所示，进行树脂框接合工序，以绕着在固化工序获得的虚设结构体110的外周的方式设置虚设树脂框构件111，从而获得带树脂框的虚设结构体106。

具体来讲，将第三导电性多孔质体116的外周露出部116a的箭头符号A1侧与虚设树脂框构件111的架部82e叠加，使第二导电性多孔质体114的外周露出部114b面对虚设树脂框构件111的薄壁部82g，使第一导电性多孔质体112的外周端面112a与虚设树脂框构件111的内周端面82i相向。此时，以第三导电性多孔质体116的外周端面116b与虚设树脂框构件111的第一台阶面82d的距离遍及整周为La的方式，进行虚设结构体110与虚设树脂框构件111的定位。另外，使第二导电性多孔质体114的外周露出部114b的箭头符号A1侧抵接于堤部82h的突出端面。

而且，利用未图示的加热装置对设置于虚设树脂框构件111的树脂突起部120a进行加热并施加载荷来使其熔融变形，由此形成由第二树脂浸渍部120b和第二熔融凝固部120c形成的第二接合部120。由此，将虚设树脂框构件111的架部82e与第三导电性多孔质体116的外周缘部接合，能够获得带树脂框的虚设结构体106。

在如上述那样获得两个带树脂框的虚设结构体106之后，如图2所示，进行第二层叠工序，将第一隔板32、带树脂框的虚设结构体106、虚设第一隔板108、带树脂框的虚设结构体106、虚设第二隔板130顺次层叠。由此，能够获得第一虚设单电池18。

能够通过由第一隔板32和虚设第二隔板130夹持带树脂框的虚设结构体106来获得第二虚设单电池20和第三虚设单电池24。此外，能够构成第二虚设单电池20和第三虚设单电池24的隔板不限定于上述的隔板。例如，也可以在带树脂框的虚设结构体106的箭头符号A1侧层叠虚设第一隔板108且在带树脂框的虚设结构体106的箭头符号A2侧层叠第一隔板32来构成第二虚设单电池20。另外，也可以在带树脂框的虚设结构体106的箭头符号A1侧层叠第一隔板32，在带树脂框的虚设结构体106的箭头符号A2侧层叠虚设第一隔板108来构成第三虚设单电池24。

下面，对具备通过上述那样获得的第一虚设单电池18、第二虚设单电池20以及第三虚设单电池24的燃料电池堆10的动作进行说明。首先，如图1所示，向端板30a的氧化剂气体入口连通孔40供给含氧气体等氧化剂气体。向端板30a的燃料气体入口连通孔44供给含氢气体等燃料气体。分别向端板30b的冷却介质入口连通孔48供给纯水、乙二醇、油等冷却介质。

被供给到氧化剂气体入口连通孔40的氧化剂气体如图4和图5所示那样经由在入口连结槽62a的内部形成的连通路125而流入氧化剂气体流路56和第一空间124。由此，氧化剂气体一边沿箭头符号B1、B2方向移动一边向各电解质膜-电极结构体80的阴极电极86和虚设结构体110供给。

如图3所示，被供给到燃料气体入口连通孔44的燃料气体经由燃料气体供给孔部72a分别流入第二隔板36和第三隔板38的燃料气体流路66。由此，燃料气体一边沿箭头符号B1、B2方向移动一边向各电解质膜-电极结构体80的阳极电极88供给。另一方面，如图14所示，虚设第一隔板108和虚设第二隔板130的第二空间126被入口阻断部122a阻断燃料气体的流入。

在如上述那样被供给了反应气体的电解质膜-电极结构体80中，向各阴极电极86供给的氧化剂气体和向各阳极电极88供给的燃料气体在第一电极催化剂层90和第二电极催化剂层94内发生电化学反应而被消耗，来进行发电。

接着，被供给到各阴极电极86并被消耗了一部分的氧化剂气体分别从氧化剂气体流路56和第一空间124经由在出口连结槽62b的内部形成的连通路125被排出到氧化剂气体出口连通孔46。而且，经由端板30a的氧化剂气体出口连通孔46被排出到燃料电池堆10的外部。

同样地，被供给到各阳极电极88并被消耗了一部分的燃料气体从燃料气体流路66经由燃料气体排出孔部72b的内部被排出到燃料气体出口连通孔42。而且，经由端板30a的燃料气体出口连通孔42被排出到燃料电池堆10的外部。

此时，第二空间126与燃料气体出口连通孔42之间也被出口阻断部122b阻断。因此，针对第二空间126，除了如上述那样被入口阻断部122a阻断燃料气体的流入以外，还利用出口阻断部122b避免燃料气体从燃料气体出口连通孔42进入。其结果是，第二空间126被阻断部阻断燃料气体的流通，从而作为隔热空间发挥功能。

另外，被供给到各冷却介质入口连通孔48的冷却介质被导入彼此相邻的虚设第二隔板130与第一隔板32之间的冷却介质流路52和彼此相邻的第三隔板38与第一隔板32之间的冷却介质流路52。从箭头符号C1侧的各冷却介质入口连通孔48导入的冷却介质和从箭头符号C2侧的冷却介质入口连通孔48导入的冷却介质以相互靠近的方式沿着箭头符号C1、C2方向流通，之后朝向箭头符号B2侧流通，一边对电解质膜-电极结构体80进行冷却一边以相互分离的方式沿着箭头符号C1、C2方向流通，从各冷却介质出口连通孔50排出。

如上所述，本实施方式所涉及的燃料电池堆10的各虚设单电池(第一虚设单电池18、第二虚设单电池20、第三虚设单电池24)与发电单电池12的电解质膜-电极结构体80对应地具备虚设结构体110。也就是说，各虚设单电池由于不具备电解质膜84或第一电极催化剂层90和第二电极催化剂层94，因此不进行发电，也不产生因发电所产生的生成水。由此，各虚设单电池自身作为隔热层发挥功能，并且能够抑制各虚设单电池中产生结露。

将这样的第一虚设单电池18和第二虚设单电池20配设于层叠体14的箭头符号A1侧的端部，将第三虚设单电池24配设于层叠体14的箭头符号A2侧的端部，由此能够提高层叠体14的端部侧的隔热性。因此，在低温环境下也能够抑制层叠体14的端部侧的温度变为比中央侧低的低温。

并且，由于能够提高层叠体14的端部侧的隔热性，因此即使在冰点以下的环境中启动燃料电池堆10的情况下，也能够使层叠体14整体有效地升温。由此，能够抑制在层叠体14的端部侧因生成水等冻结而产生电压降低的情形。

在各虚设单电池的虚设结构体110中，将第一导电性多孔质体112同第二导电性多孔质体114接合的第一接合层118a与将第二导电性多孔质体114同第三导电性多孔质体116接合的第二接合层118b在层叠方向的位置互不相同。因此，例如与将第一接合层118a和第二接合层118b设置于层叠方向的相同位置的情况相比，能够抑制各虚设单电池的厚度局部地增大。根据这样的各虚设单电池，即使与发电单电池12层叠，也能够抑制该发电单电池12产生局部的表面压力上升，因此能够抑制因电解质膜84产生蠕变等而该电解质膜84的耐久性降低。

基于以上内容，根据该燃料电池堆10，能够抑制局部的表面压力上升并能够与发电单电池12层叠各虚设单电池，由此能够使电解质膜84的耐久性不降低而提高发电稳定性。

如上所述，在燃料电池堆10中，设为将第一接合层118a断续地设置于第一层叠部112b的缘部，将第二接合层118b断续地设置于第二层叠部114c的缘部。在该情况下，与在第一层叠部112b和第二层叠部114c的缘部连续地设置第一接合层118a和第二接合层118b相比，能够通过简单的工序获得虚设结构体110，因此能够提高燃料电池堆10的制造效率。

如上所述，在燃料电池堆10中，设为在第一层叠部112b和第二层叠部114c的周向交替地配置第一接合层118a和第二接合层118b。在该情况下，能够通过简单的接合工序将第一导电性多孔质体112、第二导电性多孔质体114以及第三导电性多孔质体116以足够的强度进行接合，而且能够有效地抑制被层叠于各虚设单电池的发电单电池12产生局部的表面压力上升。

如上所述，在燃料电池堆10中，设为第一导电性多孔质体112、第二导电性多孔质体114以及第三导电性多孔质体116各自的平面尺寸为矩形，在该矩形状的除短边之外的长边上设置第一接合层118a和第二接合层118b。在该情况下，由于能够抑制因将各虚设单电池与发电单电池12层叠而引起的内阻的增加，因此能够不影响发电性能而将各虚设单电池组入燃料电池堆10。

在上述的固化工序中，在针对在第一层叠工序中层叠的第一导电性多孔质体112、第二导电性多孔质体114以及第三导电性多孔质体116施加了与在燃料电池堆10进行发电动作时施加的表面压力相同大小的表面压力的状态下，使第一粘接剂层119a和第二粘接剂层119b固化。通过这样，在施加了表面压力的状态下形成了第一接合层118a和第二接合层118b的各虚设单电池在被组入燃料电池堆10时，能够更有效地抑制发电单电池12产生局部的表面压力上升。

如上所述，在各虚设单电池的带树脂框的虚设结构体106中，设为平面尺寸的大小关系为第一导电性多孔质体112<第二导电性多孔质体114<第三导电性多孔质体116，在距离La、Lb、Lc之间，La<Lc<Lb的关系成立。

这样，平面尺寸最大的第三导电性多孔质体116的外周端面116b与虚设树脂框构件111的第一台阶面82d的距离La小于其它的距离Lb、Lc。因此，在虚设结构体110的外周设置虚设树脂框构件111时，如上述那样能够根据较小的距离La来进行虚设结构体110与虚设树脂框构件111的定位，由此能够容易地提高定位精度。由此，能够通过简单的工序以高品质获得各虚设单电池。

如上所述，第二导电性多孔质体114被夹装在第一导电性多孔质体112与第三导电性多孔质体116之间。因此，在带树脂框的虚设结构体106中，与第一导电性多孔质体112的外周端面112a同虚设树脂框构件111的内周端面82i的位置关系相比，第二导电性多孔质体114的外周端面114a同虚设树脂框构件111的第二台阶面82f的位置关系例如难以通过目视或图像处理等进行确认。

即使在这样的虚设结构体110的外周设置虚设树脂框构件111的情况下，也如上述那样，由于距离Lb大于距离Lc，因此使第一导电性多孔质体112的外周端面112a与虚设树脂框构件111的内周端面82i分离成为距离Lc，由此能够避免第二导电性多孔质体114的外周端面114a与虚设树脂框构件111的第二台阶面82f接触而相互干扰。由此也能够通过简单的工序以高品质获得各虚设单电池。

如上所述，平面尺寸的大小关系被设定为第一导电性多孔质体112<第二导电性多孔质体114<第三导电性多孔质体116。因此，例如在将第二导电性多孔质体114层叠于第三导电性多孔质体116之后，将第一导电性多孔质体112层叠于第二导电性多孔质体114，由此能够一边容易地调整各导电性多孔质体112、114、116的位置关系一边形成虚设结构体110。即，在将第二导电性多孔质体114层叠于第三导电性多孔质体116时，能够容易地调整距离Lb，在将第一导电性多孔质体112层叠于第二导电性多孔质体114时，能够容易地调整距离Lc。其结果，能够使各虚设单电池的制造工序更加简单化。

基于以上内容，根据该燃料电池堆10，能够通过简单的工序以高品质获得各虚设单电池，由此能够提高发电稳定性。

如上所述，在不进行发电的各虚设单电池中，不需要抑制交叉泄漏等。因此，沿虚设结构体110的第三导电性多孔质体116的外周的周向断续地设置第二接合部120，由此能够使虚设结构体110与虚设树脂框构件111的接合工序简单化，从而能够有效地获得各虚设单电池。进而能够提高燃料电池堆10的制造效率。

另外，通过如上述那样断续地设置第二树脂浸渍部120b，与以绕着第三导电性多孔质体116的外周露出部116a的方式设置第二树脂浸渍部120b的情况相比，能够缩小在使虚设树脂框构件111变形(熔融)时加热的部分。其结果是，能够抑制虚设树脂框构件111产生因加热而引起的翘曲等。

并且，设为在第三导电性多孔质体116的外周缘部设置第二接合部120，在第一导电性多孔质体112或第二导电性多孔质体114不设置第二接合部120。由此，也能够使虚设结构体110与虚设树脂框构件111的接合工序简单化，并且能够抑制虚设树脂框构件111产生因加热而引起的翘曲等。

第二接合部120具有熔融的树脂突起部120a浸渍于第三导电性多孔质体116的内部而成的第二树脂浸渍部120b。由此，例如与使粘接剂仅夹在彼此之间而接合的虚设树脂框构件111和虚设结构体110相比，能够提高接合强度。另外，对作为虚设树脂框构件111的一部分的树脂突起部120a加热使其变形，由此能够以简单的结构容易且良好地形成第二接合部120，因此能够更有效地获得各虚设单电池。

本发明并不特别地限定于上述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。

例如，燃料电池堆10也可以代替上述的带树脂框的虚设结构体106而具备图15和图16所示的变形例所涉及的带树脂框的虚设结构体1106。带树脂框的虚设结构体1106的第二接合部1120具有角接合部1120a、接近接合部1120b、长边接合部1120c以及短边接合部1120d。角接合部1120a分别设置于第三导电性多孔质体116的角部(四角)。接近接合部1120b分别设置于第三导电性多孔质体116的长边117a的接近角接合部1120a的位置。角接合部1120a与同该角接合部1120a相邻的接近接合部1120b的间隔为Ld。

长边接合部1120c设置于将第三导电性多孔质体116的长边117a的角接合部1120a彼此之间分割为多个长边区间的位置。本实施方式中，在第三导电性多孔质体116的箭头符号C1侧的长边117a和箭头符号C2侧的长边117a各自的角接合部1120a彼此之间各设置有三个长边接合部1120c。另外，这些长边接合部1120c彼此之间以及角接合部1120a与同该角接合部1120a相邻的长边接合部1120c之间形成的各长边区间的长度彼此相同为Le。

短边接合部1120d设置于将第三导电性多孔质体116的短边117b的角接合部1120a彼此之间分割为多个短边区间的位置。在本实施方式中，在第三导电性多孔质体116的箭头符号B1侧的短边117b和箭头符号B2侧的短边117b各自的角接合部1120a彼此之间各设置有一个短边接合部1120d。另外，角接合部1120a与同该角接合部1120a相邻的短边接合部1120d之间形成的各短边区间的长度彼此相同为Lf。

角接合部1120a与同该角接合部1120a相邻的接近接合部1120b的间隔Ld、长边区间的长度Le以及短边区间的长度Lf被设定为Ld<Lf<Le的关系成立。

关于其它实施方式所涉及的虚设单电池的制造方法，列举获得具有带树脂框的虚设结构体1106的第一虚设单电池18的情况为例进行说明。首先，与上述的实施方式同样地进行第一层叠工序。由此，能够获得虚设结构体110。

然后，以绕着虚设结构体110的外周的方式配置虚设树脂框构件111。具体来讲，将第三导电性多孔质体116的外周露出部116a的箭头符号A1侧与虚设树脂框构件111的架部82e重叠，使第二导电性多孔质体114的外周露出部114b面对虚设树脂框构件111的槽部82ha，使第一导电性多孔质体112的外周端面112a与虚设树脂框构件111的内周端面82i相向。

而且，如图16所示，通过接合装置150对设置于虚设树脂框构件111的树脂突起部120a进行加热并施加载荷来使其变形，由此形成由第二树脂浸渍部1120f和第二熔融凝固部1120g形成的第二接合部1120。接合装置150例如具备基座(模具)152和相对于该基座152进退自如的可动模具154。在本实施方式中，设为可动模具154的抵接于树脂突起部120a的抵接面154a为圆形，使用该可动模具154，由此能够如图15所示那样形成俯视观察为圆形状的第二接合部1120。但是，可动模具154的抵接面154a的形状和第二接合部1120的俯视观察的形状不特别地限定于圆形。例如，也可以是四边形、其它的多边形。

如图16所示，在基座152上载置虚设结构体110的第一导电性多孔质体112侧和虚设树脂框构件111的箭头符号A1侧的面。由此，树脂突起部120a以朝向可动模具154侧的方式配置。

然后，在将可动模具154加热为规定温度的状态下使其接近基座152，并使该可动模具154的抵接面154a抵接于树脂突起部120a，来对该树脂突起部120a进行加热和加压。由此熔融的树脂突起部120a沿着可动模具154的抵接面154a来向箭头符号C方向扩展，流入树脂框构件82的第一台阶面82d与第三导电性多孔质体116的外周端面116b之间，由此形成第二熔融凝固部1120g。另外，熔融的树脂突起部120a浸渍于第三导电性多孔质体116的外周缘部中，由此形成第二树脂浸渍部1120f。

此时，通过调整对树脂突起部120a加热使其变形的位置，由此调整为使第二接合部1120具有角接合部1120a、接近接合部1120b、长边接合部1120c以及短边接合部1120d。例如，从能够以较小的载荷使树脂突起部120a变形的观点出发，优选为使可动模具154顺次移动来以成为上述配置的方式分别形成第二接合部1120。另一方面，从能够有效率地形成第二接合部1120的观点出发，优选为使多个可动模具154的抵接面154a分别大致同时地抵接于树脂突起部120a的要加热变形的多个位置，来以成为上述配置的方式形成第二接合部1120。

此外，在代替树脂突起部120a而使用上述的树脂片形成第二接合部1120的情况下，只要在虚设树脂框构件111和第三导电性多孔质体116的形成第二接合部1120的位置与可动模具154的抵接面154a之间夹着树脂片并对该树脂片进行加热和加压来使其熔融即可。

如上所述，进行形成第二接合部1120的树脂框接合工序，由此能够将虚设树脂框构件111的架部82e与第三导电性多孔质体116的外周缘部接合来获得带树脂框的虚设结构体1106。

如上所述，在不进行发电的各虚设单电池中，不需要抑制交叉泄漏等。因此，沿虚设结构体110的第三导电性多孔质体116的外周的周向断续地设置第二接合部1120，由此能够使虚设结构体110与虚设树脂框构件111的树脂框接合工序简单化，从而能够有效率地获得各虚设单电池。

这样，即使简化树脂框接合工序，也因第二接合部1120具有角接合部1120a和接近接合部1120b，由此能够使虚设结构体110与虚设树脂框构件111的接合强度为足够的大小。另外，由于第二接合部1120具有使粘接树脂浸渍于第三导电性多孔质体116而形成的第二树脂浸渍部1120f，因此例如与使虚设粘接剂(未图示)仅夹在树脂框构件111与第三导电性多孔质体116之间的情况相比，能够将虚设结构体110与虚设树脂框构件111以高强度进行接合。由此，能够实现各虚设单电池的高品质化。

在对设置于虚设树脂框构件111的树脂突起部120a进行加热并施加载荷来使其变形以形成第二接合部1120时，该第二接合部1120的周围的虚设树脂框构件111也变为比较高的高温。如上所述，通过断续地设置第二接合部1120，例如与以绕着第三导电性多孔质体116的方式设置第二接合部1120的情况相比，能够缩小虚设树脂框构件111的变为高温的部分。其结果，能够抑制虚设树脂框构件111产生因加热而引起的翘曲等，因此由此也能够以高品质获得各虚设单电池。

基于以上内容，根据具备变形例所涉及的带树脂框的虚设结构体1106的燃料电池堆10，能够通过简单的工序有效地以高品质获得各虚设单电池，由此能够提高发电稳定性。

另外，如上所述，设为在第三导电性多孔质体116的外周缘部设置第二接合部1120，在第一导电性多孔质体112或第二导电性多孔质体114不设置第二接合部1120。由此，也能够使虚设结构体110与虚设树脂框构件111的接合工序简单化，并且能够抑制虚设树脂框构件111产生因加热而引起的翘曲等。并且，在该情况下，仅关于带树脂框的虚设结构体1106的箭头符号A2侧的面、进行用于检查虚设结构体110与虚设树脂框构件111是否以规定的接合强度进行了接合的检查工序即可。因而，例如与关于带树脂框的虚设结构体1106的两个面分别进行上述检查的情况相比，能够使检查工序简单化。

如上所述，设为第二接合部1120还具有长边接合部1120c和短边接合部1120d，各长边区间的长度Le大于各短边区间的长度Lf。由此，能够良好地兼顾将虚设结构体110与虚设树脂框构件111有效率地进行接合、以及以足够的强度进行接合。

如上所述，设为多个长边区间的长度Le彼此相等，多个短边区间的长度Lf彼此相等。另外，设为在角接合部1120a与同该角接合部1120a相邻的接近接合部1120b的间隔Ld、长边区间的长度Le以及短边区间的长度Lf之间，Ld<Lf<Le的关系成立。由此，能够使虚设结构体110与虚设树脂框构件111的树脂框接合工序简单化，并有效果地提高虚设结构体110与虚设树脂框构件111的接合强度，从而能够更高品质地获得各虚设单电池。

如上所述，能够通过使作为虚设树脂框构件111的一部分的树脂突起部120a熔融并浸渍于第三导电性多孔质体116中的简单的工序来良好且有效率地形成第二接合部1120。因而，能够有效率地获得提高了虚设结构体110与虚设树脂框构件111的接合强度的各虚设单电池。

此外，长边接合部1120c和短边接合部1120d的个数、配置没有特别限定，能够根据第三导电性多孔质体116的长边117a和短边117b的长度、第二接合部1120的直径等适当地设定。另外也可以是，多个长边区间不是彼此相同的长度，多个短边区间不是彼此相同的长度。

第一接合层118a和第二接合层118b只要层叠方向的彼此的位置不同即可，各自的形状、个数、针对第一层叠部112b和第二层叠部114c的其它配置等不特别地限定于上述的实施方式。例如，第一接合层118a和第二接合层118b也可以设置于第一层叠部112b和第二层叠部114c的长边和短边两方，也可以仅设置于短边。第一接合层118a和第二接合层118b不限定于设置于第一层叠部112b和第二层叠部114c的外周缘部，也可以设置于中央部，还可以设置于外周缘部和中央部两方。

另外也可以是，第一接合层118a和第二接合层118b不是交替地设置于第一层叠部112b和第二层叠部114c，可以分别连续地设置。

在上述的实施方式所涉及的燃料电池堆10中，设为在层叠体14的箭头符号A1侧层叠第一端部发电单元16、第一虚设单电池18以及第二虚设单电池20，在层叠体14的箭头符号A2侧层叠第二端部发电单元22和第三虚设单电池24。

这样，与层叠体14的箭头符号A2侧、换言之氧化剂气体的出口侧相比，针对层叠体14的箭头符号A1侧、换言之氧化剂气体的入口侧，配设更多的虚设单电池，由此能够更有效果地抑制结露水进入发电单电池12。但是，燃料电池堆10只要在层叠体14的层叠方向的至少一端侧具备虚设单电池即可，该虚设单电池的个数也没有特别限定。

另外，使第一端部发电单元16或者第二端部发电单元22夹在发电单电池12与第一虚设单电池18或者第三虚设单电池24之间，由此能够对在层叠体14的层叠方向的两端部进行发电的第一端部发电单元16和第二端部发电单元22内的电解质膜-电极结构体80以与其它的电解质膜-电极结构体80同样的条件进行冷却。其结果是，能够使层叠体14整体的发热与冷却的平衡同等，因此能够实现发电性能和发电稳定性的进一步的提高。

然而，第一端部发电单元16和第二端部发电单元22不是必须的结构要素，燃料电池堆10可以仅具备第一端部发电单元16和第二端部发电单元22中的某一方，也可以均不具备。

Claims (28)

1.一种燃料电池堆(10)，具备层叠体(14)和配设于所述层叠体(14)的层叠方向的至少一方的端部的虚设单电池(18、20、24)，该层叠体(14)层叠有多个发电单电池(12)，该发电单电池(12)具有电解质膜-电极结构体(80)、树脂框构件(82)以及隔板(32、36、38)，该电解质膜-电极结构体(80)在电解质膜(84)的两侧分别配设有具有由导电性多孔质体形成的气体扩散层(92、96)的电极(86、88)，该树脂框构件(82)绕着所述电解质膜-电极结构体(80)的外周，该隔板(32、36、38)夹着所述电解质膜-电极结构体(80)，在所述燃料电池堆(10)中，

所述虚设单电池(18、20、24)具备与所述电解质膜-电极结构体(80)对应的虚设结构体(110)、绕着所述虚设结构体(110)的外周的虚设树脂框构件(111)以及夹着所述虚设结构体(110)的虚设隔板(108、130)，

所述虚设结构体(110)是将平面尺寸各不相同的第一导电性多孔质体(112)、第二导电性多孔质体(114)以及第三导电性多孔质体(116)沿层叠方向顺次层叠而形成的，

夹在所述第一导电性多孔质体(112)同所述第二导电性多孔质体(114)之间来将彼此接合的第一接合层(118a)与夹在所述第二导电性多孔质体(114)同所述第三导电性多孔质体(116)之间来将彼此接合的第二接合层(118b)在所述层叠方向的位置互不相同，

所述第一接合层(118a)断续地设置于所述第一导电性多孔质体(112)与所述第二导电性多孔质体(114)的层叠部即第一层叠部(112b)的缘部，

所述第二接合层(118b)断续地设置于所述第二导电性多孔质体(114)与所述第三导电性多孔质体(116)的层叠部即第二层叠部(114c)的缘部。

2.根据权利要求1所述的燃料电池堆(10)，其特征在于，

在所述第一层叠部(112b)和所述第二层叠部(114c)的周向，交替地配置所述第一接合层(118a)与所述第二接合层(118b)。

3.根据权利要求1所述的燃料电池堆(10)，其特征在于，

所述第一导电性多孔质体(112)、所述第二导电性多孔质体(114)以及所述第三导电性多孔质体(116)各自的平面尺寸为矩形状，在该矩形状的除短边以外的长边上设置所述第一接合层(118a)和所述第二接合层(118b)。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的燃料电池堆(10)，其特征在于，

所述第二导电性多孔质体(114)的平面尺寸大于所述第一导电性多孔质体(112)的平面尺寸，

所述第三导电性多孔质体(116)的平面尺寸大于所述第二导电性多孔质体(114)的平面尺寸，

所述虚设树脂框构件(111)具有：外周缘部(82b)；架部(82e)，其经由第一台阶面(82d)遍及整周地从该外周缘部(82b)的内周端向内方突出；以及薄壁部(82g)，其经由第二台阶面(82f)遍及整周地从所述架部(82e)的内周端向内方突出，

其中，所述第三导电性多孔质体(116)的外周缘部与所述虚设树脂框构件(111)的所述架部(82e)重叠，

所述第二导电性多孔质体(114)的外周缘部面对所述虚设树脂框构件(111)的所述薄壁部(82g)，

所述第一导电性多孔质体(112)的外周端面(112a)与所述虚设树脂框构件(111)的内周端面(82i)相向。

5.根据权利要求4所述的燃料电池堆(10)，其特征在于，

所述第二导电性多孔质体(114)的厚度大于所述第二台阶面(82f)的高度。

6.根据权利要求5所述的燃料电池堆(10)，其特征在于，

在所述虚设树脂框构件(111)的所述薄壁部(82g)与所述第三导电性多孔质体(116)之间形成空间。

7.根据权利要求1所述的燃料电池堆(10)，其特征在于，

所述第二导电性多孔质体(114)的平面尺寸大于所述第一导电性多孔质体(112)的平面尺寸，

所述第三导电性多孔质体(116)的平面尺寸大于所述第二导电性多孔质体(114)的平面尺寸，

所述虚设树脂框构件(111)具有：第一台阶面(82d)，其与所述第三导电性多孔质体(116)的外周端面隔开距离La地相向；第二台阶面(82f)，其与所述第二导电性多孔质体(114)的外周端面(114a)隔开距离Lb地相向；以及内周端面(82i)，其与所述第一导电性多孔质体(112)的外周端面(112a)隔开距离Lc地相向，

La<Lc<Lb的关系成立。

8.根据权利要求7所述的燃料电池堆(10)，其特征在于，

所述虚设树脂框构件(111)具有：外周缘部(82b)；架部(82e)，其经由所述第一台阶面(82d)遍及整周地从所述外周缘部(82b)的内周端向内方突出；以及薄壁部(82g)，其经由所述第二台阶面(82f)遍及整周地从所述架部(82e)的内周端向内方突出，

其中，同所述第一导电性多孔质体(112)的外周端面(112a)相比向外方延伸的所述第二导电性多孔质体(114)的外周露出部(114b)面对所述薄壁部(82g)且与从所述薄壁部(82g)向该第二导电性多孔质体(114)的外周露出部(114b)突出的堤部(82h)的突出端面抵接。

9.根据权利要求8所述的燃料电池堆(10)，其特征在于，

同所述第二导电性多孔质体(114)的外周端面(114a)相比向外方延伸的所述第三导电性多孔质体(116)的外周露出部(116a)与所述虚设树脂框构件(111)的所述架部(82e)，通过使粘接树脂浸渍于所述第三导电性多孔质体(116)的外周露出部(116a)而成的浸渍接合部(120)被接合。

10.根据权利要求9所述的燃料电池堆(10)，其特征在于，

沿所述第三导电性多孔质体(116)的外周露出部(116a)的周向断续地设置所述浸渍接合部(120)。

11.根据权利要求7～10中的任一项所述的燃料电池堆(10)，其特征在于，

所述第一导电性多孔质体(112)、所述第二导电性多孔质体(114)以及所述第三导电性多孔质体(116)的厚度彼此相同。

12.根据权利要求1所述的燃料电池堆(10)，其特征在于，

作为所述第一导电性多孔质体(112)、所述第二导电性多孔质体(114)以及所述第三导电性多孔质体(116)中的至少一个的导电性多孔质体与所述虚设树脂框构件(111)，通过沿所述导电性多孔质体的外周的周向断续地设置使粘接树脂浸渍于所述导电性多孔质体而成的浸渍接合部(1120)被接合，

所述浸渍接合部(1120)具有设置于所述导电性多孔质体的角部的角接合部(1120a)和设置于所述导电性多孔质体的长边的接近所述角接合部(1120a)的位置的接近接合部(1120b)。

13.根据权利要求12所述的燃料电池堆(10)，其特征在于，

所述浸渍接合部(1120)还具有：长边接合部(1120c)，其设置于将所述导电性多孔质体的长边的所述角接合部(1120a)彼此之间分割为多个长边区间的位置；以及短边接合部(1120d)，其设置于将所述导电性多孔质体的短边的所述角接合部(1120a)彼此之间分割为多个短边区间的位置，

各所述长边区间的长度大于各所述短边区间的长度。

14.根据权利要求13所述的燃料电池堆(10)，其特征在于，

所述长边区间的长度彼此相等，

所述短边区间的长度彼此相等，

在将所述角接合部(1120a)与同该角接合部(1120a)相邻的所述接近接合部(1120b)的间隔设为Ld、将所述长边区间的长度设为Le、将所述短边区间的长度设为Lf时，Ld<Lf<Le的关系成立。

15.根据权利要求12～14中的任一项所述的燃料电池堆(10)，其特征在于，

所述粘接树脂是熔融的所述虚设树脂框构件(111)的一部分。

16.根据权利要求15所述的燃料电池堆(10)，其特征在于，

所述虚设树脂框构件(111)的所述一部分是以向所述虚设树脂框构件(111)的厚度方向突出的方式设置的树脂突起部(120a)。

17.根据权利要求12～14中的任一项所述的燃料电池堆(10)，其特征在于，

所述第二导电性多孔质体(114)的平面尺寸大于所述第一导电性多孔质体(112)的平面尺寸，所述第三导电性多孔质体(116)的平面尺寸大于所述第二导电性多孔质体(114)的平面尺寸，

所述虚设树脂框构件(111)具有：外周缘部(82b)；架部(82e)，其经由第一台阶面(82d)遍及整周地从所述外周缘部(82b)的内周端向内方突出；以及薄壁部(82g)，其经由第二台阶面(82f)遍及整周地从所述架部(82e)的内周端向内方突出，

其中，所述第三导电性多孔质体(116)的外周缘部与所述虚设树脂框构件(111)的所述架部(82e)重叠，

所述第二导电性多孔质体(114)的外周缘部面对所述虚设树脂框构件(111)的所述薄壁部(82g)，

所述第一导电性多孔质体(112)的外周端面(112a)与所述虚设树脂框构件(111)的内周端面(82i)相向，

所述虚设树脂框构件(111)的所述架部(82e)与所述第三导电性多孔质体(116)的外周缘部通过所述浸渍接合部(1120)被接合。

18.一种虚设单电池(18、20、24)的制造方法，该虚设单电池(18、20、24)配设于具备层叠有多个发电单电池(12)的层叠体(14)的燃料电池堆(10)的所述层叠体(14)的层叠方向的至少一方的端部，该发电单电池(12)具有电解质膜-电极结构体(80)、树脂框构件(82)以及隔板(32、36、38)，该电解质膜-电极结构体(80)在电解质膜(84)的两侧分别配设有具有由导电性多孔质体形成的气体扩散层(92、96)的电极(86、88)，该树脂框构件(82)绕着所述电解质膜-电极结构体(80)的外周，该隔板(32、36、38)夹着所述电解质膜-电极结构体(80)，所述虚设单电池(18、20、24)的制造方法包括以下工序:

第一层叠工序，通过将第一粘接剂层(119a)夹在第一导电性多孔质体(112)与第二导电性多孔质体(114)之间且将第二粘接剂层(119b)夹在第二导电性多孔质体(114)与第三导电性多孔质体(116)之间，来将平面尺寸各不相同的所述第一导电性多孔质体(112)、所述第二导电性多孔质体(114)以及所述第三导电性多孔质体(116)沿层叠方向进行层叠；

固化工序，通过使所述第一粘接剂层(119a)和所述第二粘接剂层(119b)固化，来分别形成将所述第一导电性多孔质体(112)与所述第二导电性多孔质体(114)接合的第一接合层(118a)和将所述第二导电性多孔质体(114)与所述第三导电性多孔质体(116)接合的第二接合层(118b)，由此获得与所述电解质膜-电极结构体(80)对应的虚设结构体(110)；

树脂框接合工序，在所述虚设结构体(110)设置绕着该虚设结构体(110)的外周的虚设树脂框构件(111)，从而获得带树脂框的虚设结构体(110)；以及

第二层叠工序，由虚设隔板(108、130)夹着所述带树脂框的虚设结构体(110)来获得所述虚设单电池(18、20、24)，

其中，通过所述第一层叠工序，来以所述层叠方向的位置互不相同的方式设置所述第一粘接剂层(119a)和所述第二粘接剂层(119b)，由此通过所述固化工序形成所述层叠方向的位置互不相同的所述第一接合层(118a)和所述第二接合层(118b)。

19.根据权利要求18所述的虚设单电池(18、20、24)的制造方法，其特征在于，

在所述固化工序中，在针对在所述第一层叠工序中层叠了的所述第一导电性多孔质体(112)、所述第二导电性多孔质体(114)以及所述第三导电性多孔质体(116)施加了与在所述燃料电池堆(10)进行发电动作时施加的表面压力相同大小的表面压力的状态下，使所述第一粘接剂层(119a)和所述第二粘接剂层(119b)固化。

20.根据权利要求18或19所述的虚设单电池(18、20、24)的制造方法，其特征在于，

在所述第一层叠工序中，在所述第一导电性多孔质体(112)与所述第二导电性多孔质体(114)的层叠部即第一层叠部(112b)的缘部断续地设置所述第一粘接剂层(119a)，在所述第二导电性多孔质体(114)与所述第三导电性多孔质体(116)的层叠部即第二层叠部(114c)的缘部断续地设置所述第二粘接剂层(119b)。

21.根据权利要求20所述的虚设单电池(18、20、24)的制造方法，其特征在于，

在所述第一层叠工序中，在所述第一层叠部(112b)和所述第二层叠部(114c)的周向交替地配置所述第一粘接剂层(119a)和所述第二粘接剂层(119b)。

22.根据权利要求18或19所述的虚设单电池(18、20、24)的制造方法，其特征在于，

在所述第一层叠工序中，在平面尺寸分别为矩形的所述第一导电性多孔质体(112)、所述第二导电性多孔质体(114)以及所述第三导电性多孔质体(116)的除短边之外的长边设置所述第一粘接剂层(119a)和所述第二粘接剂层(119b)。

23.根据权利要求18所述的虚设单电池(18、20、24)的制造方法，其特征在于，

在所述树脂框接合工序中，在以绕着所述虚设结构体(110)的外周的方式配置了虚设树脂框构件(111)的状态下，在作为所述第一导电性多孔质体(112)、所述第二导电性多孔质体(114)以及所述第三导电性多孔质体(116)中的至少一个的导电性多孔质体的外周缘部的周向断续地使粘接树脂浸渍来形成浸渍接合部(1120)，由此将所述虚设结构体(110)与所述虚设树脂框构件(111)接合。

24.根据权利要求23所述的虚设单电池(18、20、24)的制造方法，其特征在于，

在所述树脂框接合工序中，作为所述浸渍接合部(1120)，在所述导电性多孔质体的角部形成角接合部(1120a)，在所述导电性多孔质体的长边的接近所述角接合部(1120a)的位置形成接近接合部(1120b)。

25.根据权利要求24所述的虚设单电池(18、20、24)的制造方法，其特征在于，

在所述树脂框接合工序中，作为所述浸渍接合部(1120)，将长边接合部(1120c)与短边接合部(1120d)设置为各长边区间的长度大于各短边区间的长度，该长边接合部(1120c)是以将所述导电性多孔质体的长边的所述角接合部(1120a)彼此之间分割为多个所述长边区间的方式配置的，该短边接合部(1120d)是以将所述导电性多孔质体的短边的所述角接合部(1120a)彼此之间分割为多个所述短边区间的方式配置的。

26.根据权利要求25所述的虚设单电池(18、20、24)的制造方法，其特征在于，

在所述树脂框接合工序中，使所述长边区间的长度彼此相等，使所述短边区间的长度彼此相等，在将所述角接合部(1120a)与同该角接合部(1120a)相邻的所述接近接合部(1120b)的间隔设为Ld、将所述长边区间的长度设为Le、将所述短边区间的长度设为Lf时，以Ld<Lf<Le的关系成立的方式针对所述导电性多孔质体设置所述浸渍接合部(1120)。

27.根据权利要求23～26中的任一项所述的虚设单电池(18、20、24)的制造方法，其特征在于，

在所述树脂框接合工序中，作为所述粘接树脂，使熔融的所述虚设树脂框构件(111)的一部分浸渍于所述导电性多孔质体，来形成所述浸渍接合部(1120)。

28.根据权利要求27所述的虚设单电池(18、20、24)的制造方法，其特征在于，

在所述树脂框接合工序中，将以向所述虚设树脂框构件(111)的厚度方向突出的方式设置的树脂突起部(120a)设为所述虚设树脂框构件(111)的所述一部分。

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