(57)【要約】【課題】多孔質基材のセパレータとの境界側部分の高排水性及び多孔質基材の薄層化が可能で、発電性能を向上できる拡散層を効率よく製造する。【解決手段】多孔質基材に拡散層ペーストを含浸塗布し、乾燥及び焼成を含む工程を経て燃料電池用の拡散層を製造する方法であって、多孔質基材として２層積層構造の多孔質基材３１を用いる。この基材３１の表面に拡散層ペースト３２を含浸塗布するペースト塗布工程Ｉ、上記基材３１に含浸された拡散層ペースト３２に対して乾燥マイグレーションを施すペースト乾燥工程II、乾燥マイグレーションが施された拡散層ペースト含浸塗布済みの多孔質基材３１を焼成する焼成工程Ｖ、及び焼成した拡散層ペースト含浸塗布済みの多孔質基材３１を２層境界面で剥離して２枚の拡散層４２を得る剥離工程VIIを備える。２枚の拡散層４２は、各々片面が高排水性を有し、剛性が増して薄層化可能である。【選択図】図２
2010225304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質基材に拡散層ペーストを含浸塗布し、乾燥及び焼成を含む工程を経て燃料電池用の拡散層を製造する燃料電池用拡散層の製造方法であって、
前記多孔質基材として２層積層構造の多孔質基材を用い、
この多孔質基材に片面から拡散層ペーストを含浸塗布するペースト塗布工程と、
前記多孔質基材に含浸された拡散層ペーストに対して乾燥マイグレーションを施すペースト乾燥工程と、
前記乾燥マイグレーションが施された拡散層ペースト含浸塗布済みの多孔質基材を焼成する焼成工程と、
焼成した拡散層ペースト含浸塗布済みの多孔質基材を、その２層境界面において剥離して２枚の拡散層を得る剥離工程とを、
具備することを特徴とする燃料電池用拡散層の製造方法。
【請求項２】
多孔質基材に拡散層ペーストを含浸塗布し、乾燥及び焼成を含む工程を経て燃料電池用の拡散層を製造する燃料電池用拡散層の製造方法であって、
前記多孔質基材として２層積層構造の多孔質基材を用い、
この多孔質基材に両面から拡散層ペーストを含浸塗布するペースト塗布工程と、
前記多孔質基材に含浸された拡散層ペーストに対して乾燥マイグレーションを施すペースト乾燥工程と、
前記乾燥マイグレーションが施された拡散層ペースト含浸塗布済みの多孔質基材を焼成する焼成工程と、
焼成した拡散層ペースト含浸塗布済みの多孔質基材を、その２層境界面において剥離して２枚の拡散層を得る剥離工程とを、
具備することを特徴とする燃料電池用拡散層の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質基材に拡散層ペーストを含浸塗布し、乾燥及び焼成を含む工程を経て拡散層を得る燃料電池用拡散層の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては特許文献１に記載の方法があった。
これは、多孔質基材の表面に、導電性材料、撥水性樹脂及び溶媒を含むペーストを含浸塗布した後、乾燥させて表面層を形成することにより燃料電池用拡散層を得るという方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１１２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、拡散層に貫通孔を形成することによって拡散層における排水性を向上しているが、貫通孔なしとした場合の多孔質基材の裏面側部分（セパレータとの境界側部分）の排水性の向上については考慮されてなく、排水性が高い拡散層を得ることができなかった。
また、１枚毎の拡散層製造であるため、生産効率が低かった。更に、発電性能向上のための多孔質基材の薄層化や、薄層化された多孔質基材のハンドリングの向上を含めて、薄層化された多孔質基材を用いてなる拡散層の生産性の向上についても考慮されてなく、多孔質基材の薄層化により発電性能を向上した拡散層を効率よく生産することが困難であった。
【０００５】
本発明は、多孔質基材の裏面側部分（セパレータとの境界側部分）の高排水性及び多孔質基材の薄層化が可能で、発電性能を向上できる拡散層を効率よく製造できる燃料電池用拡散層の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、燃料電池用拡散層の製造方法を下記各態様の構成とすることによって解決される。
各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴及びそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、１つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではなく、一部の事項のみを取り出して採用することも可能である。
【０００７】
以下の各項のうち、（１）項が請求項１に、（２）項が請求項２に、各々対応する。（３）項及び（４）項は請求項に係る発明ではない。
【０００８】
（１） 多孔質基材に拡散層ペーストを含浸塗布し、乾燥及び焼成を含む工程を経て燃料電池用の拡散層を製造する燃料電池用拡散層の製造方法であって、前記多孔質基材として２層積層構造の多孔質基材を用い、この多孔質基材に片面から拡散層ペーストを含浸塗布するペースト塗布工程と、前記多孔質基材に含浸された拡散層ペーストに対して乾燥マイグレーションを施すペースト乾燥工程と、前記乾燥マイグレーションが施された拡散層ペースト含浸塗布済みの多孔質基材を焼成する焼成工程と、焼成した拡散層ペースト含浸塗布済みの多孔質基材を、その２層境界面において剥離して２枚の拡散層を得る剥離工程とを、具備することを特徴とする燃料電池用拡散層の製造方法。
（２） 多孔質基材に拡散層ペーストを含浸塗布し、乾燥及び焼成を含む工程を経て燃料電池用の拡散層を製造する燃料電池用拡散層の製造方法であって、前記多孔質基材として２層積層構造の多孔質基材を用い、この多孔質基材に両面から拡散層ペーストを含浸塗布するペースト塗布工程と、前記多孔質基材に含浸された拡散層ペーストに対して乾燥マイグレーションを施すペースト乾燥工程と、前記乾燥マイグレーションが施された拡散層ペースト含浸塗布済みの多孔質基材を焼成する焼成工程と、焼成した拡散層ペースト含浸塗布済みの多孔質基材を、その２層境界面において剥離して２枚の拡散層を得る剥離工程とを、具備することを特徴とする燃料電池用拡散層の製造方法。
（３） ２層積層構造の多孔質基材が帯状に形成されて長さ方向に搬送され、前記ペースト塗布工程、ペースト乾燥工程、焼成工程及び剥離工程を経ることによって２枚の帯状に連続する拡散層を得ることを特徴とする（１）項又は（２）項に記載の燃料電池用拡散層の製造方法。
本項に記載の発明によれば、連続的かつ高効率に拡散層を製造できる。
（４） 前記焼成工程と剥離工程との間、又は前記剥離工程の後段に、前記焼成工程を経た拡散層ペースト含浸塗布済みの多孔質基材を、又は前記剥離工程を経た２枚の帯状に連続する拡散層を、長さ方向に定寸法で切断、分離する裁断工程を備えることを特徴とする（３）項に記載の燃料電池用拡散層の製造方法。
本項に記載の発明によれば、ペースト塗布工程から裁断工程まで連続するラインに、剥離工程を連ねることで単体の拡散層を２枚、連続的かつ高効率に拡散層を製造できる。
【発明の効果】
【０００９】
（１）項に記載の発明によれば、多孔質基材の裏面側部分（セパレータとの境界側部分）の高排水性及び多孔質基材の薄層化が可能で発電性能を向上できる拡散層を効率よく製造できる。しかも、多孔質基材への拡散層ペーストの塗布に用いる塗布手段が１つで済むという効果を有する。
（２）項に記載の発明によれば、多孔質基材の裏面側部分（セパレータとの境界側部分）の高排水性及び多孔質基材の薄層化が可能で発電性能を向上できる拡散層を効率よく製造できる。しかも、多孔質基材への拡散層ペーストの含浸塗布を迅速、高効率に行えるという効果を有する。
なお、（３）項、（４）項に記載の発明は、本発明（特許請求の範囲に記載した発明）ではないので、上記課題を解決するための手段の欄に、その効果を述べた。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による拡散層が適用される固体高分子型燃料電池の概略構成図である。
【図２】本発明による燃料電池用拡散層の製造方法の一実施形態の説明図である。
【図３】同上実施形態における拡散層ペースト塗布工程の他の例を示す図である。
【図４】本発明方法の他の実施形態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
始めに、固体高分子型燃料電池の構成について説明する。
図１は、本発明による拡散層が適用される固体高分子型燃料電池（単セル）の概略構成図である。
図示するように、燃料電池１は、電解質膜１１の一方の表面に酸素ガス等の酸化ガス（通常は、空気）が反応するカソード電極１２Ａを有し、他方の表面に水素ガス等の燃料ガスが反応するアノード電極１２Ｂを有する膜−電極接合体１０と、膜−電極接合体１０のカソード電極１２Ａの表面に配置されるカソード側セパレータ２０Ａと、膜−電極接合体１０のアノード電極１２Ｂの表面に配置されるアノード側セパレータ２０Ｂとを備える。膜−電極接合体１０は、膜−電極アッセンブリ（Membrane Electrode Assembly：ＭＥＡ）とも称される。この膜−電極接合体１０において、燃料ガス及び酸化ガスが反応して発電出力が取り出される。
【００１２】
膜−電極接合体１０の電解質膜１１は、通常、イオン交換基を有する高分子膜からなる。電解質膜１１は、特定のイオンと強固に結合し、陽イオン又は陰イオンを選択的に透過する性質を有する。
電解質膜１１の表面に形成される電極１２（カソード電極１２Ａ、アノード電極１２Ｂ）は、触媒層１３（カソード側触媒層１３Ａ、アノード側触媒層１３Ｂ）と、拡散層１４（カソード側拡散層１４Ａ、アノード側拡散層１４Ｂ）とを有する。触媒層１３は電解質膜１１の表面に形成され、この触媒層１３において燃料ガス又は酸化ガスが反応する。触媒層１３は、白金、金、パラジウム等の貴金属触媒を、カーボンで担持した触媒担持カーボンと、触媒担持カーボンを電解質膜１１と接着等する樹脂とを含む。
【００１３】
拡散層１４は、ガス透過性及び水透過性を有し、触媒層１３の表面に配置される。拡散層１４は基材１６（カソード側基材１６Ａ、アノード側基材１６Ｂ）と表面層１５（カソード側表面層１５Ａ、アノード側表面層１５Ｂ）とを有する。表面層１５は触媒層１３の表面に配置され、基材１６は表面層１５の表面に配置される。
【００１４】
表面層１５は導電性を有し、この導電性は、カーボンブラック等の粉末状の導電性材料や、炭素繊維等の繊維状の導電性材料により付与される。また表面層１５は撥水性を有し、この撥水性は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）等のフッ素系樹脂等の撥水性樹脂により付与される。
【００１５】
基材１６は、カーボンペーパー、カーボンクロス等の導電性多孔質材料に撥水処理を施したものからなる。例えば、カーボンブラック、黒鉛、炭素繊維等の導電性材料と、フッ素樹脂等の撥水性樹脂と、水と、界面活性剤とを含む液状混合物を、カーボンペーパーに所定量、含浸させ、含浸後のカーボンペーパーを乾燥することによって基材１６を製造できる。
【００１６】
上記のような膜−電極接合体１０を備える燃料電池１において、燃料ガス及び酸化ガスが反応して電気が発生する機構、及び電気の発生に伴う水の生成機構について、以下に説明する。
【００１７】
図示する燃料電池１において、外部より燃料ガスがアノード側セパレータ２０Ｂの燃料ガス流路２１Ｂに供給される。燃料ガス流路２１Ｂに沿って流れる燃料ガスのうち、一部がアノード側の拡散層１４Ｂの基材１６Ｂ側表面より内部へ浸入する。その他の未反応の燃料ガスは、そのまま燃料ガス流路２１Ｂに沿って流れ、オフガスとして燃料電池１の外部へ排出される。
内部に浸入した燃料ガスは、基材１６Ｂから表面層１５Ｂに向けて拡散しつつ移動し、触媒層１３Ｂへ到達する。触媒層１３Ｂへ到達した燃料ガス（例えば、水素ガス）は、触媒層１３Ｂにおいて反応し、プロトンと電子とを生じる。生成したプロトンは、電解質膜１１の中を、アノード電極１２Ｂ側からカソード電極１２Ａ側へ向けて移動する。生成した電子は、導電性を有するアノード側セパレータ２０Ｂの中へ移動し、その後、燃料電池１の外部の回路（図示せず）を通る。
【００１８】
一方、外部より酸化ガスがカソード側セパレータ２０Ａの酸化ガス流路２１Ａに供給される。酸化ガス流路２１Ａに沿って流れる酸化ガスのうち、一部がカソード側の拡散層１４Ａの基材１６Ａ側表面より内部へ浸入する。その他の未反応の酸化ガスは、そのまま酸化ガス流路２１Ａに沿って流れ、オフガスとして燃料電池１の外部へ排出される。
内部へ浸入した酸化ガスは、基材１６Ａから表面層１５Ａの方へ向けて拡散しつつ移動し、触媒層１３Ａへ到達する。触媒層１３Ａへ到達した酸化ガス（例えば、酸素ガス）は、触媒層１３Ａにおいて、電解質膜１１中を移動してきたプロトンと反応する。この反応には電子が必要であり、上記アノード電極１２Ｂで生成した電子が、外部の回路（図示せず）を通り、カソード側セパレータ２０Ａの中を通ってカソード電極１２Ａの触媒層１３Ａへ供給される。
【００１９】
このように、膜−電極接合体１０における燃料ガス及び酸化ガスの反応により、電子がアノード電極１２Ｂからカソード電極１２Ａへ流れることによって電気が発生する。また、カソード電極１２Ａの触媒層１３Ａにおいて、酸素ガスがプロトンと電子と反応すると水が生成する。
カソード電極１２Ａの触媒層１３Ａにおいて生成した水（生成水）は、拡散層１４Ａのセパレータ２０Ａ側へ排出される。すなわち、カソード側セパレータ２０Ａの酸化ガス流路２１Ａに入り、酸化ガスの流れに押されて酸化ガス流路２１Ａに沿って、オフガスと共に燃料電池１の外部へ排出される。
【００２０】
次に、本実施形態で用いられる多孔質基材について説明する。
燃料電池用拡散層の製造に用いられる多孔質基材（図１中の基材１６に相当するもの）は発電性能の向上等のためには薄いほうがよいが、材質がもろいため、余り薄くすると拡散層製造時における搬送、ハンドリングに支障が生じる。１層で適宜の厚さを有する多孔質基材があるが、層厚が比較的薄い多孔質基材を２層積層して１枚の多孔質基材を形成しているもの（２層積層構造の多孔質基材）もある。
本実施形態は、このような２層積層構造の多孔質基材を用いて拡散層を製造する方法である。
【００２１】
図２は、本発明方法の一実施形態の説明図である。
図示するように本実施形態は、２層積層構造の多孔質基材（以下、２層多孔質基材と記す。）３１を、拡散層ペースト塗布工程Ｉ、拡散層ペースト乾燥工程II、ＭＰＬペースト塗布工程III、ＭＰＬペースト乾燥工程IV、焼成工程Ｖ、裁断工程VI及び剥離工程VIIを順次通して燃料電池用の拡散層を製造する方法である。
図２では、帯状に形成された２層多孔質基材３１を長さ方向に搬送させ、上記各工程Ｉ〜VIIを順次通して２枚の拡散層を連続的に得る方法を例示している。
２層多孔質基材３１は、カーボンペーパー、カーボンクロス等の導電性多孔質材料に撥水処理を施したものが２層積層された多孔質基材である。例えば、カーボンブラック、黒鉛、炭素繊維等の導電性材料と、フッ素樹脂等の撥水性樹脂と、水と、界面活性剤とを含む液状混合物を、カーボンペーパーに所定量、含浸させ、含浸後のカーボンペーパーを乾燥することによって製造された１層の多孔質基材を２層積層して製造できる。
【００２２】
以下、各工程Ｉ〜VIIについて説明する。
まず、拡散層ペースト塗布工程Ｉでは、２層多孔質基材３１に拡散層ペースト３２を含浸塗布する。
図２は、２層多孔質基材３１に片面（図示例では上面）から拡散層ペースト３２を含浸塗布する例を示しているが、図３に示すように、２層多孔質基材３１に両面（図示例では上下面）から拡散層ペースト３２を含浸塗布するようにしてもよい。
図２に示す、片面からの拡散層ペースト３２の含浸塗布例によれば、拡散層ペースト３２の塗布手段が１つで済む。また図３に示す、両面からの拡散層ペースト３２の含浸塗布例によれば、拡散層ペースト３２の含浸塗布を迅速、高効率に行える。
【００２３】
拡散層ペースト３２は、導電性材料、撥水性樹脂及び溶媒を含むペーストであって、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）混練カーボンペーストが用いられる。
拡散層ペースト３２の塗布は、スプレー法、スクリーン印刷法、ロールコート法、ダイコート法等の塗工法により行われる。
図示例では、拡散層ペースト３２をダイコート法によって２層多孔質基材３１に塗布しており、図中３３は、この際、塗布手段として用いられているダイコータを示す。
【００２４】
拡散層ペースト乾燥工程IIでは、２層多孔質基材３１に含浸された拡散層ペースト３２に対して乾燥マイグレーションを施す。
乾燥マイグレーションとは、マイグレーション（含浸されたペースト等が、その乾燥が促進される方向に寄って行く現象。以下同じ。）を積極的に発生させながら２層多孔質基材３１に含浸された拡散層ペースト３２を乾燥することをいう。
【００２５】
図示例では、拡散層ペースト３２が含浸塗布された２層多孔質基材３１を、上下面に発熱体３４を配設した乾燥炉３５内を通して乾燥マイグレーションを施している。したがって、含浸された拡散層ペースト３２は２層多孔質基材３１の上下面側に各々移動しながら乾燥される。拡散層ペースト３２を２層多孔質基材３１の上下面側に均等に移動させ、２層多孔質基材３１の２層境界面部分において拡散層ペースト３２が最も疎の状態となるように、２層多孔質基材３１に対して上下両面側から均等に加熱し、乾燥する。
２層多孔質基材３１の２層境界面部分において拡散層ペースト３２が最も疎の状態となるようにすれば、後述する剥離工程VIIにおける２層多孔質基材３１の剥離が容易になる。また、本実施形態による拡散層を用いた単セルにおいて、セパレータとの境界側部分における排水性を高め、ひいては発電性能を高めることができる。
【００２６】
ＭＰＬペースト塗布工程IIIでは、乾燥マイグレーションが施された２層多孔質基材３１の拡散層ペースト３２の各表面（図中、上下面）に、ＭＰＬ成分を含む液状体（ＭＰＬぺースト）３６をダイコータ３７等により含浸塗布する。
例えば、アノード側とカソード側とで異なる拡散層を作製したい場合には上下面で異なる成分のＭＰＬペースト３６を、同じ拡散層を作製したい場合には上下面で同じ成分のＭＰＬペースト３６を含浸塗布する。
ここで、ＭＰＬとはマイクロポーラス層（微多孔質層）を指し、例えばＰＴＦＥ等の撥水性樹脂とカーボンブラック等の導電性材料を主成分とするコーティング薄膜であり、本実施形態による拡散層構成に必須ではない。したがって、このＭＰＬは用いなくてもよいが、水管理上で重要な役割を担っている。すなわちＭＰＬは、成分比を適宜設定することによって、電解質膜中により多くの水分を保持する働きやＭＥＡ中の余分な水分を効率よく排出し、フラッディング（水詰まり）を抑えるという働きをする。
【００２７】
ＭＰＬペースト乾燥工程IVでは、上記のようにＭＰＬペースト３６が含浸塗布された２層多孔質基材３１に対して乾燥マイグレーションを施す。
この乾燥マイグレーションは、マイグレーションを積極的に発生させながら２層多孔質基材３１上の拡散層ペースト３２の各表面（図中、上下面）に含浸塗布されたＭＰＬペースト３６を乾燥することをいう。
【００２８】
図示例では、上記のようにＭＰＬペースト３６が含浸塗布された拡散層ペースト含浸塗布済みの２層多孔質基材３１を、上下面に発熱体３８を配設した乾燥炉３９内を通して乾燥マイグレーションを施している。したがって、含浸塗布されたＭＰＬペースト３６は拡散層ペースト３２の各表面（図示例では上下面）側に各々移動しながら乾燥される。ＭＰＬペースト３６が２層多孔質基材３１の各表面側に均等に移動し、かつ、２層多孔質基材３１の各表面側が、ＭＰＬペースト３６が密の状態となることが望ましいため、２層多孔質基材３１に対して上下両面側から均等に加熱し、乾燥する。
ＭＰＬを用いない、つまりＭＰＬペースト塗布工程IIIが省略される場合には、このＭＰＬペースト乾燥工程IVも省略されることはいうまでもない。
【００２９】
焼成工程Ｖでは、ＭＰＬペースト乾燥マイグレーション工程IVを経た２層多孔質基材３１を、例えば上下面に発熱体４０を配設した焼成炉４１内を通して焼成する。ＭＰＬペースト塗布工程III及びＭＰＬペースト乾燥工程IVを省略した場合には、拡散層ペースト乾燥工程IIを経た２層多孔質基材３１を、焼成炉４１内を通して焼成する。
裁断工程VIでは、焼成工程Ｖを経た２層多孔質基材３１を長さ方向に定寸法で切断、分離する。
【００３０】
剥離工程VIIでは、裁断工程VIを経て分離された２層多孔質基材３１につき、その２層境界面において剥離して２枚の拡散層４２，４２を得る。
得られた２枚の拡散層４２，４２は、いずれもＭＰＬペースト３６（ＭＰＬペースト３６が省略されている場合は拡散層ペースト３２）の表面、図示例では上に示す拡散層４２においては図中、上側の面を、下に示す拡散層４２においては図中、下側の面を、燃料電池（単セル）の触媒層側に向けて同触媒層に接合される。
【００３１】
以上述べたように本実施形態によれば、２層多孔質基材３１が２枚に剥がされて基材部分の厚みが薄くなった拡散層４２を製造できるので発電性能を向上できる。
この場合、多孔質基材部分のハンドリングは、単に薄くしただけの単体の多孔質基材に対しては行われない。本実施形態では、基材として２層多孔質基材３１が用いられ、更に、この２層多孔質基材３１の両面に拡散層ペースト３２及びＭＰＬペースト３６（少なくとも拡散層ペースト３２）を含浸塗布した後に焼成し、この焼成後の２層多孔質基材３１を、又はこれを２枚に剥がして得られた多孔質基材（拡散層４２）に対してハンドリングが行われる。
すなわち、多孔質基材単体の場合に比べて厚み、剛性共に増したペースト含浸塗布、焼成後の多孔質基材に対してハンドリングが行われることになり、多孔質基材部分のハンドリングは容易になる。また、最終的には２層多孔質基材３１を２枚に剥がして２枚の、多孔質基材部分の厚みが薄い拡散層４２，４２を容易に製造できる。
【００３２】
更に、２枚の拡散層４２，４２を剥離工程VIIまで１ラインで連続的に同時に製造でき、生産効率が高い。２枚の拡散層４２，４２を連続的に同時に製造できことは、１つのＭＥＡについてアノード側、カソード側の２枚の拡散層４２，４２を必要とすることから、その実用性は高い。
本実施形態では、拡散層ペースト３２はアノード側、カソード側の２枚の拡散層４２，４２について共通なものとなるが、ＭＰＬペースト３６については、多孔質基材３１の拡散層ペースト３２の各表面（図中、上下面）で異なる成分のＭＰＬぺースト３６を含浸塗布できる。したがって、アノード側、カソード側で異なる特性を有する２枚の拡散層４２，４２も得ることができ、しかもこの場合も、２枚の拡散層４２，４２を剥離工程VIIまで１ラインで連続的に同時に製造できる。
【００３３】
拡散層ペースト成分が２層多孔質基材３１の２層境界面部分に含浸したままになっていると、この拡散層ペースト成分が熱可塑性を有するためにバインダ（のり）として機能してしまい、２層多孔質基材３１の剥離が困難になる。
本実施形態では、拡散層ペースト乾燥工程IIにおいて、２層多孔質基材３１に含浸された拡散層ペースト３２に対して乾燥マイグレーションを施している。したがって、２層多孔質基材３１の２層境界面部分においては拡散層ペースト３２の成分がない状態となっており、剥離工程VIIにおける２層多孔質基材３１の剥離が容易になるという効果もある。
【００３４】
また、拡散層ペースト３２に対する乾燥マイグレーションによっては、拡散層ペースト成分が拡散層４２の片面側に偏在するようになる。したがって、この拡散層４２の片面側を燃料電池の触媒層側に向け、これとは反対側の面（拡散層ペースト成分の少ない面）をガス、生成水の流路側に向けることにより、フラッディングが生じ難い拡散層４２として用いることができる。すなわち、多孔質基材の裏面側部分（セパレータとの境界側部分）の高排水性が可能となって発電性能を向上できる。
【００３５】
更に、拡散層ペースト３２に対する乾燥マイグレーションによっては、２層多孔質基材３１の各表面（図中、上下面）側から２層境界面側に向けて、つまり、ＣＣＭ（catalyst costing membrane：触媒被覆膜）方向からガス流路方向に向けて細孔径が大きくなるような傾斜構造をもたせることが可能となり、生成水の排水を促進することができる。
従来の１層の多孔質基材において、厚み方向に細孔径の傾斜構造をもたせると、細孔径の小さい方に収縮力が働くため多孔質基材に反りが発生する。この反りは、後処理時、例えばＭＰＬペースト含浸塗布等の処理時において、ペースト塗布面の平面性を低下させ、ひいてはペースト塗布厚さを不均一とするため、好ましくない。
本実施形態では、２層多孔質基材３１に含浸塗布された拡散層ペースト３２に対して、２層多孔質基材３１の各表面（図中、上下面）側から２層境界面側に向けて細孔径が大きくなるような傾斜構造をもたせるので、２層多孔質基材３１の反りの発生は従来の１層の多孔質基材に比べて小さい。したがって後処理時、本実施形態ではＭＰＬペースト含浸塗布等の処理時において、ペースト塗布面の平面性を低下させることはなく、ペースト塗布厚さを不均一とすることはない。
単体の拡散層４２は、その後の剥離工程VIIを経て同時に２枚得られるもので、いずれの拡散層４２共に、個々の多孔質基材の裏面側部分（セパレータとの境界側部分）の排水性は高い。
【実施例】
【００３６】
［実施例１］
厚さ２００μｍの２層多孔質基材（カーボンペーパーに撥水処理を施したものを２層積層してなる多孔質基材）の両面よりＰＴＦＥ混練カーボンペーストからなる拡散層ペーストを塗布して室温で乾燥後、３００℃にて焼成し、得られた２層多孔質基材の２層境界面において剥離して２枚の拡散層を作製した。
【００３７】
［比較例１］
厚さ１００μｍ（ハンドリング性を損なわない下限値）の、カーボンペーパーに撥水処理を施してなる多孔質基材の片面よりＰＴＦＥ混練カーボンペーストからなる拡散層ペーストを塗布して室温で乾燥後、３００℃にて焼成し、１枚の拡散層を作製した。
【００３８】
実施例１、比較例１における拡散層を用いた燃料電池１００セル試作時の破断不具合の発生率（百分率）を示せば、以下の通りである。
実施例１…    ０〔％〕
比較例１…  １１〔％〕
【００３９】
実施例１によれば、１枚（１層）当たりの厚さが比較例１と同程度（ほぼ１００μｍ）でありながら、破断不具合のない拡散層を作製できた。
比較例１においては、撥水剤の塗工時に撥水剤の重み、若しくは撥水剤塗出圧に、多孔質基材をなすカーボンペーパーの剛性が負け、搬送途中での破断が発生していた。
しかし実施例１においては、撥水剤の乾燥、更に焼成後に、２層多孔質基材の２層境界面において剥離して２枚の拡散層を作製する。つまり、２枚の厚みの薄い多孔質基材（カーボンペーパー）を得るという手順をとるため、製造工程内における破断不具合が発生し難くなったと考えられる。
【００４０】
なお、図２に示した実施形態では、裁断工程VIを剥離工程VIIの前段に置いたが、図４に例示するように、剥離工程VIIを裁断工程VIの前段に置いもよい。
裁断工程VIにつき、前者によれば１ライン済む（したがって工程Ｉ〜工程VIまでが１ラインとなる）のに対して、後者によれば２ライン（工程Ｉ〜工程Ｖ及び工程VIIまでが１ライン）となる。しかし剥離工程VIIについては、後者によれば焼成工程Ｖを経た２層多孔質基材３１（帯状に連続する拡散層）について裁断工程VI前に連続的に剥離できる利点がある。
【符号の説明】
【００４１】
３１：２層多孔質基材（２層積層構造の多孔質基材）、３２：拡散層ペースト、Ｉ：拡散層ペースト塗布工程、II：拡散層ペースト乾燥工程、Ｖ：焼成工程、VI：裁断工程、VII：剥離工程。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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