燃料电池用结构部件 【技术领域】
本发明涉及作为燃料电池用结构元件集合体的燃料电池用结构部件。背景技术
作为燃料电池的主要结构元件，它具有由碳板等制造的隔板(集电极)、为了使气体发生反应而载有Pt催化剂的催化剂载置电极(催化剂层)或电解质膜(离子交换膜)、促进气体扩散用的由碳纤维等制造的气体扩散层(GDL)和用于密封气体或冷媒的垫片(密封层)。
但是，在现有技术中，在组装燃料电池时，由于要依次组装这些结构元件，在组装时有许多手续和时间上的不合适，特别是为了组装电解质膜和催化剂载置电极，由于位置难以固定，有必要进行位置确定。
在组装此电解质膜和催化剂载置电极时，现在开发了把两者用热压结合的方法(参照特开2000-223134号公报)，按照这种方法，有可能把作为电解质膜和催化剂载置电极的一体品的反应电极部(MEA)作为单一的结构元件来使用。
但是，如此将电解质膜和催化剂载置电极一体化，在把隔板与电解质膜组装时，在其间有必要插入垫片。因此，过去组装垫片是从电解质膜的两侧夹持着电解质膜，但由于确定电解质膜的位置是很困难的，在组装时容易使电解质膜起皱而造成不合适。
也开发了在隔板的电解质膜一侧成型垫片使之成为一体地方法(参照特开2000-133288号公报)，在安装这样垫片的隔板上也具有和在夹持电解质膜的情况下同样的不合适。
一般说来，燃料电池系统都是昂贵的物品，特别是反应电极部是昂贵的部件，因而追求起低成本化。请参照NEDO平成11年度的报告(平成11年度，新能源产业技术综合开发委托研究成果报告，有关固体高分子型燃料电池的开发用标准工具的调查：表2.2-1量产时的标准工具的成本比较)，反应电极部也是最昂贵的。发明内容
鉴于以上各点，本发明的目的是提供一种燃料电池用结构部件，此结构部件能够削减燃料电池结构元件的组装工序，但又能够防止在电解质膜是产生褶皱。
目的在于通过将构成燃料电池用层叠单元的各部件预先一体化，提供能够削减组装工序的燃料电池用结构部件，此外，目的还在于通过缩小比较昂贵的部件反应电极部的平面面积，提供能够降低部件成本的燃料电池用结构部件。
发明的公开
为了达到如上的目的，如本发明第一项权利要求的燃料电池用结构部件是，在燃料电池结构部件中，在电解质膜的两极侧具有催化剂载置电极，在其两个外侧具有能够促进气体扩散的气体扩散层，其特征在于，将用碳纤维等制造的扩散层和垫片与上述电解质膜和催化剂载置电极的一体化制品接合。
如本发明的第二项权利要求的燃料电池用结构部件，在电解质膜的两极侧具有催化剂载置电极，在其两个外侧具有能够促进气体扩散的气体扩散层，其特征在于，将气体扩散层和垫片的一体化制品与上述电解质膜和催化剂载置电极的一体化制品接合，在由碳纤维等制造的气体扩散层中浸渍橡胶同时形成垫片。
如本发明第三项权利要求的燃料电池用结构部件，在电解质膜的两侧具有兼任气体扩散层的电极，其特征在于，上述电解质膜与在其气体扩散层上浸渍了橡胶并形成垫片的气体扩散层和垫片的一体化制品相接合。
如本发明第四项权利要求的燃料电池用结构部件，在如上述权利要求第二项或第三项中任意一项的燃料电池用结构部件中，其特征在于，利用热压机使一体化制品接合。
如本发明第五项权利要求的燃料电池用结构部件，在上述权利要求的第一项至第四项中任意一项的燃料电池用结构部件中，其特征在于，电解质膜是由高分子电解质制造的。
如本发明第六项权利要求的燃料电池用结构部件，其特征在于，在如上述权利要求的第一项至第四项中任意一项的燃料电池用结构部件中，橡胶是液状橡胶。
如本发明第七项权利要求的燃料电池用结构部件，其特征在于，其反应电极部、气体扩散层和垫片实现了一体化。
如本发明第八项权利要求的燃料电池用结构部件，其特征在于，在上述权利要求的第七项的燃料电池用结构部件中，在反应电极部的外周上固定由树脂薄膜制造的框架，使得其平面面积扩大。
如本发明第九项权利要求的燃料电池用结构部件，其特征在于，在上述权利要求第八项的燃料电池用结构部件中，在反应电极部固定框架的同时还利用橡胶把上述框架覆盖，还通过在气体扩散层上浸渍一部分上述橡胶，使上述反应电极部、框架、垫片以及气体扩散层实现一体化。
如本发明第十项权利要求的燃料电池用结构部件，其特征在于，设想构成单元的部件中不含气体扩散层的情况，反应电极部和垫片实现一体化。
如本发明第十一项权利要求的燃料电池用结构部件，其特征在于，在如上述权利要求第十项的燃料电池用结构部件中，在反应电极部的外周固定由树脂薄膜制造的框架，使其平面面积扩大。
如本发明第十二项权利要求的燃料电池用结构部件，其特征在于，在如上述权利要求第十一项的燃料电池用结构部件中，通过浸渍橡胶，使得在反应电极部上固定框架的同时还覆盖上上述框架，由此使上述反应电极部、框架和垫片实现一体化。
如本发明第十三项权利要求的燃料电池用结构部件，其特征在于，在如上述权利要求第九项或第十二项中任意一项的燃料电池用结构部件中，用橡胶覆盖反应电极部以及框架的外周。
如本发明第十四项权利要求的燃料电池用结构部件，其特征在于，在如上述权利要求第九项或第十二项中任意一项的燃料电池用结构部件中，在反应电极部和框架上设置的贯通孔中填充橡胶，由此连接上述反应电极部和框架。
如本发明第十五项权利要求的燃料电池用结构部件，其特征在于，在如上述权利要求第九项的燃料电池用结构部件中，在隔板中也浸渍橡胶，由此实现反应电极部、框架、垫片、气体扩散层和隔板的一体化。
如本发明第十六项权利要求的燃料电池用结构部件，其特征在于，在如上述权利要求第十二项的燃料电池用结构部件中，在隔板中也浸渍橡胶，由此实现反应电极部、框架、垫片、气体扩散层和隔板的一体化。
如本发明第十七项权利要求的燃料电池用结构部件，其特征在于，在如上述权利要求第十五项或第十六项中任意一项的燃料电池用结构部件中，在垫片的外周设有由比上述垫片的气体密封性更优异的材料形成的气体密封件。
如具有上述结构的按照本发明权利要求第一项的燃料电池用结构部件，将用碳纤维制造的气体扩散层和垫片与电解质膜和催化剂载置电极的一体化制品接合，或者如按照本发明权利要求第二项的燃料电池用结构部件，将在用碳纤维等制造的气体扩散层上浸渍橡胶并形成垫片的气体扩散层和垫片的一体化制品与电解质膜和催化剂载置电极的一体化制品接合，由于这些部件已经预先被一体化，在组装燃料电池时就能够削减这些部件互相组装的工序。而在这些部件中，由于包括电解质膜，而且此电解质膜和其它部件实现了预先的一体化，在组装到此电解质膜上时能够防止产生褶皱。
如按照具有上述结构的本发明的权利要求第三项的燃料电池用结构部件，在电解质膜的两侧具有兼任气体扩散层的电极的燃料电池用结构部件中，将在气体扩散层上浸渍橡胶而形成垫片的气体扩散层和垫片的一体化制品与电解质膜接合，仍然由于这些部件已经预先一体化，在组装燃料电池时，就能够削减这些部件互相组装的工序。而在这些部件中，由于包括电解质膜，而此电解质膜已经预先和其它部件实现了一体化，在组装到此电解质膜时就能够防止产生褶皱。
在接合上述一体化制品时，适合于使用由热压机构成的热压装置(权利要求第四项)，而在电解质膜中，适合于使用由高分子电解质制造的材料(权利要求第五项)。
作为在本发明中使用的橡胶，可以举出丁基橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶、丙烯酸类橡胶、氟硅橡胶、氟丙烯酸类橡胶或者氢化丁腈橡胶等饱和橡胶或者同类的液状型橡胶，其中液状型橡胶，由于对气体扩散层或兼任气体扩散层的电极具有优异的浸渍性能，即使热压的压力和温度低，与电解质膜的密切接触性也优异等，因此在密封上是特别优选的(权利要求第六项)。
涉及到在上述权利要求第一项至第六项的本发明，在本申请中包含如下的技术内容。
也就是说，为了实现上述目的的本申请提出了如下的技术内容。
①在电解质膜的两侧具有催化剂电极，在其两外侧具有能够促进气体扩散的气体扩散层的燃料电池中，是将用碳纤维等制造的气体扩散层和垫片与电解质膜和催化剂电极的一体化制品(MEA)接合的制品。
②在电解质膜的两侧具有催化剂电极，在其两外侧具有能够促进气体扩散的气体扩散层的燃料电池中，将在用碳纤维等制造的气体扩散层上浸渍了橡胶而形成垫片的气体扩散层和垫片的一体化制品与电解质膜和催化剂电极的一体化制品(MEA)接合，成为MEA和气体扩散层和垫片的接合体。
③在电解质膜的两侧具有催化剂电极，在其两外侧具有能够促进气体扩散的气体扩散层的燃料电池中，将在用碳纤维等制造的气体扩散层上浸渍橡胶而形成垫片的气体扩散层和垫片的一体化制品用热压法与电解质膜和催化剂电极的一体化制品(MEA)接合，成为MEA和气体扩散层和垫片的接合体。
④在电解质膜的两侧具有兼任气体扩散层的电极的燃料电池中，是将在气体扩散层上浸渍橡胶并形成垫片的气体扩散层和垫片的一体化制品与电解质膜接合而形成的制品。
⑤在电解质膜的两侧具有兼任气体扩散层的电极的燃料电池中，使用热压法，是将在其气体扩散层上浸渍橡胶并形成垫片的气体扩散层和垫片的一体化制品与电解质膜接合所形成的制品。
⑥在上述①至⑤当中，燃料电池的接合元部件是以其电解质膜是高分子电解质膜为特征。
上述提出的事项提出了在现有技术中没有见到过的“MEA(电解质膜和催化剂电极或催化剂载置电极的接合品)和气体扩散层和垫片的一体化制品”，另外还设想了不含作为单独结构元件的催化剂电极或催化剂载置电极的类型，提出了“电解质膜和气体扩散层和垫片的一体化制品”，为了制造这样的一体化制品，作为一个制造方法，可以把在气体扩散层上浸渍橡胶形成的气体扩散层-垫片一体化制品用热压法与电解质膜压接。
在将气体扩散层-垫片一体化制品与上述MEA压接的情况下，在位于MEA电极的外周部分的电解质膜露出的部分，用热压法压接气体扩散层-垫片一体化制品。
在将兼任电极的气体扩散层-垫片一体化制品与电解质膜压接的情况下，将与电解质膜接触的部分整体压接。
因此，如上所述，通过把MEA和气体扩散层和垫片一体化或者把电解质膜和气体扩散层和垫片一体化，能够削减组装燃料电池时的工序数，能够消除膜和密封部各自的问题。
如具有如上结构的按照权利要求第七项的燃料电池用结构部件，如果把反应电极部、气体扩散层和垫片实现一体化，由于这些部件预先被一体化，就能够削减组装的工序数，或者如按照本发明权利要求第八项的燃料电池用结构部件，在反应电极部的外周固定由树脂薄膜制造的框架，使得其平面面积扩大时，由于反应电极部的平面面积缩小框架追加的部分，就减少了作为昂贵部件的反应电极部的使用比例，因此就可能降低部件的成本。这种情况，在进行如上所述的反应电极部、气体扩散层和垫片一体化时，如在权利要求第九项所述，通过在反应电极部固定了框架同时利用橡胶覆盖框架，并在气体扩散层上浸渍一部分上述橡胶，从而使反应电极部、框架、垫片和气体扩散层实现一体化是合适的。
如具有上述结构的按照本发明权利要求第十项的燃料电池用结构部件，如果把反应电极部和垫片实现一体化，由于这些部件实现预先一体化，能够削减组装工序数，而如按照本发明权利要求第十一项的燃料电池用结构部件，如果在反应电极部的外周固定由树脂薄膜制造的框架而使其平面面积扩大，由于使反应电极部的平面面积缩小追加的框架部分，减少了作为昂贵部件的反应电极部的使用比例，因此就能够降低部件的成本。这种情况下，在如上所述进行反应电极部和垫片的一体化时，如在权利要求第十二项所述，在反应电极部上固定框架，同时通过浸渍橡胶使其覆盖框架，从而使反应电极部、框架和垫片实现一体化就是合适的。
在按照本发明权利要求第十三项的燃料电池用结构部件中，由于在反应电极部和框架的外周覆盖了橡胶，就有可能抑制在电池单元内部产生的气体由反应电极部和框架的外周向外部的泄漏，而在按照本发明权利要求第十四项的燃料电池用结构部件中，由于通过向在反应电极部和框架上设置的贯通孔内填充橡胶而使反应电极部和框架连接起来，所以能够使此反应电极部和框架牢固地接合在一起。
按照本发明权利要求第十五项的燃料电池用结构部件，在上述权利要求第九项的燃料电池用结构部件中，由于通过也使橡胶浸渍于隔板而实现反应电极部、框架、垫片、气体扩散层以及隔板的一体化，使包括隔板在内的部件群也能够实现一体化，按照本发明权利要求第十六项的燃料电池用结构部件，在上述权利要求第十二项的燃料电池用结构部件中，由于使橡胶也浸渍于隔板，使反应电极部、框架、垫片和隔板一体化，就使包括隔板在内的部件群同样也可实现一体化。
再有，按照本发明权利要求第十七项的燃料电池用结构部件，在上述权利要求第十五项或第十六项的燃料电池用结构部件中，由于在垫片的外周设置了由比上述垫片气体密封性更好的材料形成的密封件，即使在电池单元的密封部分的气体密封性过分不良的情况下，也能够抑制气体因此气体密封而泄漏到外部。
在此，所谓“浸渍”，在GDL或电极中意味着浸透其多孔的部分，而在树脂薄膜或隔板中，意味着浸透其表面的凹凸部分或空隙处。树脂薄膜也可以是多孔的，而且，当使用树脂薄膜或隔板时，也可以进行表面的粗糙化。
在涉及到上述权利要求第七项至第十七项有关的发明时，在本申请中包含以下的技术内容。
也就是说，为了实现上述目的，本申请提出的一个燃料电池用结构部件具有如下特征：对MEA(电解质膜+反应电极)、气体扩散层和垫片实现了一体化，另外减少了昂贵的MEA面积。
还包含如下的技术内容。
①将MEA、GDL和垫片实现了一体化的燃料电池用电池单元密封件。
②为了使MEA低成本化，特征在于，在MEA的外周设置了聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等树脂薄膜的框架。
③为了提高防气体泄漏的性能，形成在MEA和树脂框架的外周上覆盖橡胶的形状。
④为了提高树脂框架和MEA的结合力，用橡胶连接在成型时制造的贯通孔。
⑤通过使用液状橡胶进行包含GDL的一体化成型。
⑥在一部分电池单元密封部分的气体透过性能不佳时，还要把隔板也一体化，在外周设置气体透过性能良好的橡胶，或者用胶乳(latex)覆盖外周的结构。
在上述②中，由于MEA是很昂贵的，隔板的发电部以外都不是MEA，由与MEA热压接的PI、PEN或PET等形成树脂框架。在由树脂框架层合MEA时，从树脂框架打开一个贯通孔，在使用时，即使热压接部脱落通过橡胶的贯通而形成保持的状态(上述④)。
在同时使用GDL的情况下，把装有树脂框架的MEA和GDL放入成型模具中，利用液状橡胶成形实现一体化(上述⑤)。由于浸渍了橡胶，不会发生由GDL向外周的气体泄漏，而由于担心由安装树脂框架的MEA外周的泄漏，在成形时在安装树脂框架的MEA的外周把橡胶作成一圈的形状(上述③)。
在液状橡胶中，使用硅橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶或氟橡胶等，可是在这些材质具有气体透过问题的情况下，在与隔板成为一体的外周部分要覆盖气体透过性良好的橡胶(上述⑥)。作为这种情况下的结构，有用橡胶覆盖的情况，也有涂布胶乳的情况。
按照上述的结构，可起到以下作用的效果。
①通过MEA、GDL和垫片的一体化，由于由原先的5个部件变成用1个部件就可以组装，大幅度削减了组装的工序数。
②通过形成安装树脂框架的MEA，由于大幅度缩小了MEA的使用面积，实现了成本下降。以市面销售的试验层叠电池为例，MEA的面积降低大约30～50％。
③通过使用贯通孔来固定MEA和树脂框架，MEA不会发生表面不平。
④通过在外周覆盖橡胶，即使在MEA和树脂框架之间的热压接不够充分，也不会从外周发生气体泄漏。
⑤由隔板进行该MEA一体的电池单元密封的层合，再在外周上使橡胶成形，利用橡胶的厚度降低气体向外部的透过。附图说明
图1是本发明的第一实施例的燃料电池用结构部件的平面图。
图2是图1中A-A线的放大截面图。
图3是表示相同燃料电池用结构部件组装状态的局部截面图。
图4是本发明的第二实施例的燃料电池用结构部件的局部截面图。
图5是表示相同燃料电池用结构部件组装状态的局部截面图。
图6是本发明的第三实施例的燃料电池用结构部件的局部截面图。
图7是本发明的第五实施例的燃料电池用结构部件的局部截面图。具体实施方式
下面按照附图来说明本发明的实施例。
第一实施例
图1表示本发明的第一实施例的燃料电池用结构部件1的平面图，其A-A线的放大截面图如图2所示。而图3是表示此燃料电池用结构部件1的组装状态的截面图，在此图3中的符号10和11是与该燃料电池用结构部件组装的隔板。
该实施例中的燃料电池用结构部件1具有如下方式的构成。
首先，设置有电解质膜3和催化剂载置电极4、5成为一体化制品的反应电极部(MEA一膜片电极组装体：Membrane ElectrodeAssembly)2，催化剂载置电极4、5分别固定在具有一定平面形状的、由固体高分子组成的电解质膜3的两极侧或者两面处，在此反应电极部2的两面分别接合由碳纤维制造的气体扩散层6、7和由橡胶固化体组成的垫片8、9。
在上述反应电极部2中，电解质膜3的周边部分3a比催化剂载置电极4、5的周边部分4a、5a更向平面方向突出，因此在图上上侧的催化剂载置电极4的上侧和电解质膜3的周边部分3a的上侧配置有上侧的气体扩散层6，在图上下侧的催化剂载置电极5的下侧和电解质膜3的周边部分3a的下侧配置有下侧的气体扩散层7。而在电解质膜3的周边部分3a的上侧配置有上侧的垫片8，同时在电解质膜3的周边部分3a的下侧配置有下侧垫片9。
图上上侧的气体扩散层6和垫片8，图上下侧的气体扩散层7和垫片9分别进行组合，在垫片8、9成形时，通过在气体扩散层6、7中浸渍一部分作为垫片8、9成形材料的橡胶，从而使之一体化，此一体化制品利用由热压机构成的热压装置分别结合在电解质膜3的外周部分3a的上面或下面。因此，该燃料电池用结构部件1是电解质膜3、催化剂载置电极4、5、气体扩散层6、7以及垫片8、9的一体化成形品，此一体化成形品如图3所示，被夹持在一对隔板10、11之间，没有进行粘结。在隔板10、11上，设有决定垫片8、9位置以将其压接的槽状凹部10a、11a。
在上述结构的燃料电池用结构部件1中，由于如上所述使电解质膜3、催化剂载置电极4、5、气体扩散层6、7以及垫片8、9进行了一体化的成形，在组装燃料电池时，就能够削减这些部件互相组装的工序。
由于在这些部件中包含电解质膜3，而此电解质膜3由其它部件保持了平面的形状，在此电解质膜3上进行组装时，就能够防止产生褶皱。
由于形成垫片8、9的橡胶的一部分浸渍在气体扩散层6、7内，而使得垫片8、9和气体扩散层6、7成为一体化，此垫片8、9和气体扩散层6、7就成为紧密接触的结构。因此，就能够避免在此垫片8、9和气体扩散层6、7之间形成成为气体捷径流路的空间。
由于垫片8、9相对于电解质膜3的周边部分3a的上面或下面用由热压机形成的热压装置进行接合，此垫片8、9和电解质膜3就形成紧密接触的结构。因此，就能够避免在此垫片8、9和电解质膜3之间形成泄漏气体的通道。
第二实施例
图4表示本发明的第二实施例的燃料电池用结构部件1的截面图。图5表示此燃料电池用结构部件1的组装状态的截面图，在此图5中的符号10和11是与该燃料电池用结构部件1组装的隔板。
在该实施例中的燃料电池用结构部件1按照如下的方式构成。
这就是说，首先设置具有预定平面形状的、由固体高分子组成的电解质膜3。在此电解质膜3的两面分别接合兼任电极14、15的由碳纤维制造的气体扩散层12、13和由液状橡胶固化物形成的垫片8、9。
在分别组合图上上侧的气体扩散层12和垫片8、图上下侧的气体扩散层13和垫片9、以及垫片8、9成形时，作为垫片8、9成形材料的橡胶的一部分浸渍在气体扩散层12、13内而实现了一体化，此一体化制品用由热压机组成的热压装置分别相对于电解质膜3的上面和下面进行接合。因此，该燃料电池用结构部件1是电解质膜3、兼任气体扩散层12、13的电极14、15以及垫片8、9的一体化成形品，如在图5中所示，此一体化成形品以非粘结的形式夹持在一对隔板10、11之间。在隔板10、11上设有决定垫片8、9位置并将其压接的槽状凹部10a、11a。
在上述结构的燃料电池用结构部件1中，由于如上所述把电解质膜3、兼任气体扩散层12、13的电极14、15以及垫片8、9形成一体，在组装燃料电池时，就能够削减这些部件互相组装的工序。
由于在这些部件中包含电解质膜3，而此电解质膜3由其它部件保持了平面的形状，在此电解质膜3上进行组装时，就能够防止产生褶皱。
由于形成垫片8、9的橡胶的一部分浸渍于气体扩散层6、7，而使得垫片8、9和气体扩散层6、7成为一体，此垫片8、9和气体扩散层6、7就成为紧密接触的结构。因此，就能够避免在此垫片8、9和气体扩散层6、7之间形成成为气体捷径流路的空间。
由于垫片8、9相对于电解质膜3的周边部分3a的上面或下面用由热压机构成的热压装置进行接合，此垫片8、9和电解质膜3就形成紧密接触的结构。因此，就能够避免在此垫片8、9和电解质膜3之间形成泄漏气体的通道。
第三实施例
图6表示在本发明的第三实施例中的燃料电池用结构部件(燃料电池用电池单元密封件)21的截面图，此燃料电池用结构部件21按照如下的方式构成。
这就是说，首先设置在电解质膜(离子交换膜)23的上下两侧分别安置催化剂载置电极(催化剂层)24、25从而实现一体化的反应电极部(MEA)22，在此反应电极部22的上下两侧，以非粘结的形式分别叠加气体扩散层(GDL)26、27，在此气体扩散层26、27的上下两侧，以非粘结的方式分别叠加隔板28、29，这样就构成了一个电池单元的层积体。
形成的反应电极部22的平面面积比过去更小，为了刚好补足这个缩小的部分，在反应电极部22的外周部分要固定由PI、PEN或PET等树脂薄膜制造的框架30、31。在反应电极部22的周边部分，电解质膜23的外周部分23a由催化剂载置电极24、25的外周部分24a、25a向平面方向突出，框架30、31分别叠加在此电解质膜23的外周部分23a的上下两侧，相对于此电解质膜23的外周部分23a分别进行热压接。框架30、31的厚度与催化剂载置电极24、25大致相同。
在图上上侧的框架30的上侧以及图上下侧的框架31的下侧，分别(分别在图上上侧的框架30和隔板28之间和图上下侧的框架31和隔板29之间的气体扩散层26、27的外周边部分)设有由硅橡胶、EPDM或FKM等液状橡胶固化物制造的垫片(密封件)32、33，此垫片32、33，通过在和它接触的框架30、31以及气体扩散层26、27处浸渍了一部分液状橡胶，使得与框架30、31和气体扩散层26、27实现一体化，由于如上所述通过热压接把框架30、31固定在反应电极部22上，通过上述的浸渍，使反应电极部22、框架30、31、垫片32、33以及气体扩散层26、27集中在一起实现了一体化。垫片32、33与隔板28、29紧密接触。
在电解质膜23周边部分23a以及其上下的框架30、31上，设有连通上下方向的贯通孔(贯通孔)34，通过在此贯通孔34中填充一部分上述液状橡胶，由此使上下的垫片32、33直接一体化。贯通孔34是沿着电解质膜23的周边部分以一定的间隔设置许多个，在这样的多个贯通孔34中分别填充一部分上述液状橡胶，使垫片32、33直接一体化。
在上下垫片32、33中，覆盖部35覆盖在电解质膜23的周边部分23a及其上下框架30、31的外周，沿着整周实现了一体化。
在具有上述结构的燃料电池用结构部件21中，由于如上所述实现了反应电极部22、框架30、31、垫片32、33以及气体扩散层26、27的预先整体一体化，在组装电池单元或层叠电池时，就能够削减组装工序数，而由于反应电极部22的平面面积缩小了补充的框架30、31部分，减少了昂贵的反应电极部22的使用比例，由此就能够降低部件的成本。
由于反应电极部22和框架30、31的周边被与垫片32、33一体化成形的覆盖部35所覆盖，就能够抑制在电池单元内部发生的气体从反应电极部22或框架30、31的周边泄漏到外部，而由于在反应电极部22和框架30、31上设置的贯通孔34中填充橡胶使反应电极部22和框架30、31连接在一起，能够使此两者牢固地接合在一起。
第四实施例
如上所述，根据燃料电池用层叠体或者电池单元种类不同，不使用气体扩散层26、27的情况也是有的，在此情况下，能够省略在上述第三实施例说明中的气体扩散层26、27。
第五实施例
图7表示在第五实施例中的燃料电池用结构部件(燃料电池用电池单元密封件)21的断面，此燃料电池用结构部件21按照如下的方式构成。
这就是说，首先设置通过在电解质膜(离子交换膜)23的上下两侧分别叠加催化剂载置电极(催化剂层)24、25从而一体化的反应电极部(MEA)22，在此反应电极部22的上下两侧分别以非粘结的形式叠加上气体扩散层(GDL)26、27，同时再在此气体扩散层26、27的上下两侧分别以非粘结的方式叠加上隔板28、29，这样就构成了一个电池单元的层叠体。
此反应电极部22的平面面积比现有都更小，为了刚好补偿此缩小的部分，在反应电极部22的周边部分固定由PI、PEN或PET等的树脂薄膜制造的框架30、31。在反应电极部22的周边部分，由于电解质膜23的周边部分23a由催化剂载置电极24、25的周边部分24a、25a向平面方向突出，框架30、31分别叠加在此电解质膜23的周边部分23a的上下两侧，分别相对于此电解质膜23的周边部分23a热压接。框架30、31的厚度与催化剂载置电极24、25的厚度大致相同。
在图上上侧的框架30的上侧以及图上下侧的框架31的下侧，分别(分别在图上上侧的框架30和隔板28之间和图上下侧的框架31和隔板29之间的气体扩散层26、27的周边部分)设有由硅橡胶、EPDM或FKM等液状橡胶固化物制造的垫片(密封件)32、33，此垫片32、33通过在它所接触的框架30、31、气体扩散层26、27以及隔板28、29中浸渍一部分液状橡胶，从而使其与框架30、31、气体扩散层26、27以及隔板28、29实现了一体化，由于如上所述框架30、31是由热压接固定在反应电极部22上的，通过上述的浸渍，反应电极部22、框架30、31、垫片32、33、气体扩散层26、27以及隔板28、29整体上实现了一体化。
在电解质膜23的周边部分23a及其上下的框架30、31上设有连通上下方向的贯通孔(贯通孔)34，通过在此贯通孔34中填充一部分上述液状橡胶，使上下的垫片32、33直接实现一体化。此贯通孔34是沿着电解质膜23的周边以一定的间隔设置许多个，在这些贯通孔34当中，分别填充一部分上述液状橡胶，使得上下的垫片32、33直接实现了一体化。
在上下的垫片32、33上，覆盖部35覆盖在电解质膜23的周边部分23a及其上下的框架30、31的外周，沿着整周实现了一体化成形，再有，在包含此覆盖部35的垫片32、33及其上下隔板28、29的外周，沿着整周设有由比垫片32、33的气体密封性更为优异的材料成形的气体密封层36。
在具有上述结构的燃料电池用结构部件21中，由于如上所述使反应电极部22、框架30、31、垫片32、33、气体扩散层26、27以及隔板28、29预先整体实现了一体化，在电池单元或层叠体组装时就能够削减组装工序数，而由于反应电极部22的平面面积缩小了框架30、31补充的部分，减少了昂贵部件反应电极部22的使用比例，因此就能够降低部件的成本。
由于在反应电极部22中的框架30、31的外周被与垫片32、33一体化成形的覆盖部35所覆盖，因此就能够抑制在电池内部发生的气体从反应电极部22和框架30、31的外周向外泄漏，而通过在反应电极部22和框架30、31上设置的贯通孔34中填充橡胶而使反应电极部22和框架30、31连接起来，能够在两者之间形成牢固的连接。
再有，由于在包含覆盖部的垫片32、33以及隔板28、29的外周设有由比垫片32、33的气体密封性更为优异的材料制造的气体密封层36，即使垫片32、33的气体密封性不够好，由此气体密封层36也能够抑制气体向外部的泄漏。
第六实施例
如上所述根据燃料电池用层叠体或电池单元的种类不同，有不使用气体扩散层26、27的情况，在此情况下，由上述第五实施例的说明中省略掉气体扩散层26、27。
发明的效果和在产业上利用的可能性
本发明实现了如下的效果。
首先，在具有如上结构的按照本发明权利要求第一项的燃料电池用结构部件中，在电解质膜的两极侧具有催化剂载置电极，在其两个外侧具有气体扩散层，由于结构为将利用碳纤维等制造的扩散层和垫片与电解质膜和催化剂载置电极的一体化制品结合，在组装此燃料电池时，能够削减互相组装这些部件的工序。因此能够使燃料电池的组装操作更加容易。通过这些部件的一体化还能够提高垫片带来的密封性。
在具有如上结构的如本发明第二项权利要求的燃料电池用结构部件中，在电解质膜的两极侧具有催化剂载置电极，在其两个外侧具有气体扩散层的燃料电池中，由于形成如下的结构：将橡胶浸渍在用碳纤维等制造的气体扩散层同时形成了垫片的气体扩散层和垫片的一体化制品与电解质膜和催化剂载置电极的一体化制品结合，在组装此燃料电池时，能够削减互相组装这些部件的工序。因此能够使燃料电池的组装操作更加容易。通过这些部件的一体化还能够提高垫片带来的密封性。
在具有如上结构的如本发明第三项权利要求的燃料电池用结构部件中，由于在电解质膜的两侧具有兼任气体扩散层的电极的燃料电池用结构部件中，电解质膜与在其气体扩散层上浸渍了橡胶同时形成垫片的气体扩散层和垫片一体化制品相接合，在组装此燃料电池时，能够削减互相组装这些部件的工序。因此能够使燃料电池的组装操作更加容易。通过这些部件的一体化还能够提高垫片带来的密封性。
作为在上述各项权利要求中的发明通过以下方式都是特别有效的：使用热压接接合一体化制品(权利要求的第四项)、电解质膜由高分子电解质制造(权利要求第五项)或者橡胶是液状橡胶(权利要求第六项)。
在具有如上结构的如本发明第七项权利要求的燃料电池用结构部件中，其反应电极部、气体扩散层和垫片实现了一体化，在如本发明第九项权利要求的燃料电池用结构部件中，在反应电极部固定框架的同时还利用橡胶把上述框架覆盖，还通过在气体扩散层上浸渍一部分上述橡胶，分别使反应电极部、框架、垫片以及气体扩散层实现一体化，能够使电池单元或层叠体组装时的组装工序数削减，而在如本发明第八项权利要求的燃料电池用结构部件中，由于反应电极部的平面面积缩小了框架补充部分，可以减少作为昂贵部件的反应电极部的使用比例，由此能够降低部件的成本。
在如本发明第十项权利要求的燃料电池用结构部件中，反应电极部和垫片实现了一体化，在如本发明第十二项权利要求的燃料电池用结构部件中，通过浸渍橡胶，使得在反应电极部上固定框架的同时还覆盖框架，由此使反应电极部、框架和垫片实现一体化，能够削减在电池单元或层叠体组装时的组装工序数，而在如本发明第十一项权利要求的燃料电池用结构部件中，由于反应电极部的平面面积缩小了补充的框架部分，可以减少作为昂贵部件的反应电极部的使用比例，由此能够降低部件的成本。
在如本发明第十三项权利要求的燃料电池用结构部件中，由于用橡胶覆盖反应电极部以及框架的外周，能够抑制在电池单元内部发生的气体从反应电极部和框架的周边部分向外部泄漏，在如本发明第十四项权利要求的燃料电池用结构部件中，由于通过向在反应电极部和框架上设置的贯通孔中填充橡胶来连接反应电极部和框架，因此可牢固地连接此反应电极部和框架。
而在如本发明第十五项权利要求的燃料电池用结构部件中，在如上述权利要求第九项的燃料电池用结构部件中，由于通过在隔板中也浸渍橡胶而实现反应电极部、框架、垫片、气体扩散层和隔板的一体化，能够实现包括隔板在内的部件群的一体化，在如本发明第十六项权利要求的燃料电池用结构部件中，在如上述权利要求第十二项的燃料电池用结构部件中，通过在隔板中也浸渍橡胶，由此实现反应电极部、框架、垫片和隔板的一体化，结果能够实现包括隔板在内的部件群的一体化。
再有，在如本发明第十七项权利要求的燃料电池用结构部件中，在如上述权利要求第十五项或第十六项中任意一项的燃料电池用结构部件中，在垫片的外周设有由比上述垫片的气体隔离性更优异的材料形成的气体密封层，在垫片的气体密封性不特别好的情况下，也能够由此气体密封层抑制气体向外部泄漏。