(57)【要約】【課題】触媒インク中の分散溶媒の再利用を図ることができ、触媒層形成に要するコスト、ひいては燃料電池製造コストを削減することができ、温風乾燥炉や排ガス燃焼装置等の設備を一切不要とできる、燃料電池用触媒層の形成装置および形成方法を提供する。【解決手段】触媒層形成装置１００は、電解質膜等の基材Ｋを送り出して回収する送り回収部１０と、ベルトＢを送り出す送り部２０と、触媒インクＣＳをベルトＢの表面に提供する提供部３０と、ベルトＢの表面上の触媒インクＣＳから分散溶媒ＳＭを回収する回収部４０と、ベルトＢの表面において分散溶媒ＳＭが回収されてできる触媒層ＣＬを基材Ｋに熱転写する熱転写部５０と、からなり、回収部４０にて回収された分散溶媒ＳＭが触媒インクの生成に再利用されるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材である電解質膜、ガス拡散層、支持フィルムのいずれか一方を送り出して回収する送り回収手段と、
ベルトを送り出す送り手段と、
触媒が担持された導電性担体、電解質、分散溶媒からなる触媒インクを前記ベルト表面に提供する提供手段と、
ベルト表面上の触媒インクから分散溶媒を回収する回収手段と、
ベルト表面において分散溶媒が回収されてできる触媒層を前記基材に熱転写する熱転写手段と、からなり、
触媒層が熱転写された基材が前記送り回収手段にて回収されるようになっており、
前記回収手段にて回収された分散溶媒が触媒インクの生成に再利用されるようになっている、燃料電池用触媒層の形成装置。
【請求項２】
前記回収手段は、前記送り手段にてベルトが送られる送りルート内に存在する減圧吸引機構からなり、
前記ベルトは多孔質ベルトであり、
前記送り手段は、ベルトを送るための有孔ローラからなり、
該有孔ローラの内部が減圧吸引機構によって減圧雰囲気とされ、有孔ローラの表面に位置するベルト表面上の触媒インクから分散溶媒を有孔ローラの内部に回収するようになっている、請求項１に記載の燃料電池用触媒層の形成装置。
【請求項３】
前記回収手段は、前記送り手段にてベルトが送られる送りルート内に存在して、吸液性部材を触媒インクに接触させる接触機構からなる、請求項１に記載の燃料電池用触媒層の形成装置。
【請求項４】
前記ベルトは無端状を呈しており、
前記送り手段は複数のローラから構成され、前記ベルトが送られる送りルートが閉ループを形成しており、
前記送りルート内には、熱転写後のベルトを洗浄する洗浄手段が設けられており、
前記送り手段によってベルトの洗浄領域が前記提供手段に送られ、該提供手段にて触媒インクが該洗浄領域に提供されるようになっている、請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用触媒層の形成装置。
【請求項５】
前記熱転写手段は、対向する２つのローラから形成されており、該２つのローラ間を触媒層を具備するベルトと基材の双方が通過する過程で熱転写されるようになっている、請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池用触媒層の形成装置。
【請求項６】
前記送り回収手段は、基材が巻装された送り出し側のローラと、触媒層が熱転写された後の基材を巻装する回収側のローラと、からなり、いずれか一方が動力回転し、他方がそれに従動するものである、請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池用触媒層の形成装置。
【請求項７】
ベルトが送り出される過程で、その表面に触媒が担持された導電性担体、電解質、分散溶媒からなる触媒インクを提供し、次いで、該ベルト表面上の触媒インクから分散溶媒を回収することによってベルト表面上に触媒層を形成する第１のステップと、
前記ベルト表面上の触媒層を基材である電解質膜、ガス拡散層、支持フィルムのいずれか一方へ熱転写する第２のステップと、を具備し、
回収された分散溶媒が、触媒インクの生成に再利用されるようになっている、燃料電池用触媒層の形成方法。
【請求項８】
前記第１のステップでは、触媒インクから分散溶媒が減圧吸引して回収される、請求項７に記載の燃料電池用触媒層の形成方法。
【請求項９】
前記第１のステップでは、吸液性部材を触媒インクに接触させて分散溶媒が回収される、請求項７に記載の燃料電池用触媒層の形成方法。
【請求項１０】
前記燃料電池用触媒層の形成方法は、基材へ触媒層が熱転写された後のベルトを洗浄する第３のステップをさらに具備しており、
前記ベルトは無端状を呈していて、ベルト表面のうち、第３のステップにて洗浄された洗浄領域に触媒インクが再度提供されるようになっており、
前記第１のステップ〜前記第３のステップが連続的に繰り返される、請求項７〜９のいずれかに記載の燃料電池用触媒層の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の電極体を構成する電解質膜に触媒層を形成するための装置と方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池のセルは、イオン透過性の電解質膜と、該電解質膜を挟持するアノード側の触媒層およびカソード側の触媒層と、から膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を形成し、この外側にセパレータが配されて単セルを形成している。なお、各触媒層の外側にガス流れの促進と集電効率を高めるためのガス拡散層（ＧＤＬ）が設けられて電極体（膜電極接合体（ＭＥＧＡ：ＭＥＡとＧＤＬの接合体））を成し、このガス拡散層の外側にセパレータが配される形態もある。実際には、これらの単セルが発電性能に応じた段数だけ積層され、燃料電池スタックが形成されることになる。
【０００３】
上記する従来の触媒層の形成方法は、たとえば、テフロンシート（テフロン：登録商標、デュポン社）等の基材表面に、触媒を担持した導電性担体、電解質、分散溶媒を含んだ触媒インク（触媒溶液）を塗工し、次いで該触媒インクを乾燥させて溶媒を揮発させ、その内部が均一構造（均一径の多孔構造）の触媒層を形成する湿式塗工法が一般に用いられている。なお、この塗工作業は、スプレーで塗布する方法やドクターブレードを使用する方法などがある。
【０００４】
ところで、上記する従来の触媒層の形成方法においては、触媒インクを乾燥させるための乾燥炉を要し、この乾燥炉内にて温風を形成して溶媒を揮発させるのが一般的である。しかし、この方法では、乾燥炉用のスペースを確保する必要があること、温風発生に要するエネルギコストが嵩むこと、乾燥炉から排出される揮発溶媒を処理するために排ガス燃焼装置を別途設ける必要があることなど、乾燥工程に要する装置コストやランニングコストが高騰するといった大きな問題があった。
【０００５】
さらに、従来の触媒層の形成方法では、溶媒を揮発させるという基本概念に基づくことから、溶媒を再利用することは到底できないものである。この溶媒としては、たとえば、水、イソプロパノール、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、シクロヘキサノール、２−メチルシクロヘキサノール、酢酸、プロピオン酸及びブタン酸などのうちのいずれか一種もしくは複数の組み合わせが使用できるが、これを揮発させずに再利用することで、燃料電池の製造コストの低減に繋がるとともに、揮発させるが故に必要となる排ガス燃焼装置等が不要となる。
【０００６】
ここで、当該分野における触媒層の形成方法に関する公開技術として、特許文献１，２を挙げることができるが、特許文献１に開示のシステムでは、乾燥炉を用いるものであることから上記と同様の課題を有するものであり、特許文献２に開示の製造方法では、乾燥手段としてヒータを用いるものであることから、そのエネルギコストは同様に嵩むものであり、さらには、いずれの技術にも溶媒を再利用するという概念は存在していない。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１３６８２３号公報
【特許文献２】特開２００６−３５１３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、燃料電池用の触媒層を基材である電解質膜、ガス拡散層、支持フィルムのいずれか一方の表面に形成するに際し、乾燥炉を必要とせず、触媒インク中の溶媒を揮発させるための熱源や排ガス燃焼装置を一切必要とせず、燃料電池の製造コストを低減することのできる燃料電池用触媒層の形成装置および形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成すべく、本発明による燃料電池用触媒層の形成装置は、基材である電解質膜、ガス拡散層、支持フィルムのいずれか一方を送り出して回収する送り回収手段と、ベルトを送り出す送り手段と、触媒が担持された導電性担体、電解質、分散溶媒からなる触媒インクを前記ベルト表面に提供する提供手段と、ベルト表面上の触媒インクから分散溶媒を回収する回収手段と、ベルト表面において分散溶媒が回収されてできる触媒層を前記基材に熱転写する熱転写手段と、からなり、触媒層が熱転写された基材が前記送り回収手段にて回収されるようになっており、前記回収手段にて回収された分散溶媒が触媒インクの生成に再利用されるようになっているものである。
【００１０】
本発明の燃料電池用触媒層の形成装置は、電解質膜等の基材に触媒層を連続的に熱転写すること、その前段でベルト表面に触媒インクを提供し、次いでこの触媒インクから分散溶媒を回収してこれを別途の触媒インク生成用に再利用すること、の双方を可能とした装置である。
【００１１】
ここで、触媒層が熱転写される基材は、電解質膜、ガス拡散層（ＧＤＬ）、支持フィルムのいずれか一方であり、これが送り回収手段にて連続的に送られ、この送り過程でベルト表面上の触媒層が熱転写されるようになっている。
【００１２】
触媒インクが提供されるベルトは、容易に変形可能な任意の素材からなるものが好ましく、その一例として、ポリテトラフルオロエチレン、ＰＶＤＦ（二フッ化ポリビニル）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、コポリアミド、ポリアミドエラストマ、ポリイミド、ポリウレタン、ポリウレタンエラストマ、シリコーン、シリコンゴム、シリコンベースのエラストマなどのフィルム材などを挙げることができる。
【００１３】
基材が支持フィルムの場合に、該支持フィルムの素材の一例として、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、テトラフルオロエチレン／パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体フィルム、ポリフッ化ビニリデンフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどを挙げることができ、これらの素材からなるシートを２層以上積層して基材としてもよい。なお、市販素材としては、テフロンシート（テフロン：登録商標、デュポン社）などを挙げることができる。
【００１４】
提供手段は、ダイヘッドや吐出ノズルなどの吐出部と触媒インクを収容するタンク、該タンクから吐出部を介して触媒インクをベルト表面に提供するためのポンプ等の動力源から構成できる。
【００１５】
触媒インクは、白金や白金合金等の触媒が担持された導電性担体（粒子状のカーボン担体など）と、ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）（登録商標、デュポン社製）やフレミオン（Ｆｌｅｍｉｏｎ）（登録商標、旭硝子株式会社製）等の電解質と、分散溶媒（有機溶媒）と、を混合して生成できる。ここで、分散溶媒としては、たとえば、水、イソプロパノール、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、シクロヘキサノール、２−メチルシクロヘキサノール、酢酸、プロピオン酸及びブタン酸などのうちのいずれか一種もしくは複数の組み合わせを挙げることができる。
【００１６】
ベルトに触媒インクが提供された後に、適宜の回収手段にて触媒インク中の分散溶媒のみを回収し、乾燥させることにより、ベルト表面上には触媒層が形成される。これは、分散溶媒を揮発させるのではなく、分散溶媒を回収することによって触媒層を形成するものである。
【００１７】
回収された分散溶媒は、たとえば上記する提供手段を構成する収容タンク内に戻され、そこで触媒インクの生成に再利用されるようになっている。なお、回収手段と収容タンクを配管やホース等で繋ぎ、回収された分散溶媒をポンプ等の動力源を利用して収容タンクへ送るような構成であってもよい。
【００１８】
ベルトが送り手段にて連続的に送られる過程でその表面上に触媒インクが連続的に提供され、回収手段にて触媒インク中の分散溶媒が回収されて触媒層が連続的に形成される。
【００１９】
送り手段によって触媒層を表面に備えたベルトが自動搬送され、送り回収手段によって基材が自動搬送され、双方が熱転写手段に送られることにより、ここで、基材表面への触媒層の熱転写がおこなわれる。
【００２０】
触媒層が熱転写され、触媒層をその表面に備えた基材は、送り回収手段によって自動的に回収されるのがよい。
【００２１】
ここで、この送り回収手段は、基材が巻装された送り出し側のローラと、触媒層が熱転写された後の基材を巻装する回収側のローラと、から構成され、いずれか一方が動力回転し、他方がそれに従動するように構成された形態であってもよい。たとえば、回収側のローラがサーボモータ等で回転され、このローラの回転に応じて触媒層をその表面に備えた基材が回収されるとともに、送り出し側のローラが従動して基材を熱転写手段へ送り出すような構成を挙げることができる。
【００２２】
また、この熱転写手段は、対向する２つのローラから形成されており、該２つのローラ間を触媒層を具備するベルトと基材の双方が通過する過程で熱転写される形態を挙げることができる。たとえば、２つのローラ間に所定の離間が確保されており、ベルトと基材の双方がこの離間を通過した際に自動的に所望の押圧力を双方に付与できるように調整されていて、ローラ同士が熱源にて所定の高温雰囲気に調整されている形態などを挙げることができる。
【００２３】
上記する本発明の燃料電池用触媒層の形成装置によれば、触媒インク中の分散溶媒の再利用を図ることができ、したがって、触媒層形成に要するコストを削減できるとともに、温風乾燥炉や排ガス燃焼装置は一切不要となる。また、基材への触媒層の連続転写が可能となり、基材および触媒層からなる膜電極接合体の効率的な大量生産を可能とするものである。
【００２４】
ここで、上記する回収手段の実施の形態として以下の２つの形態を挙げることができる。
【００２５】
その一つは、前記回収手段が、前記送り手段にてベルトが送られる送りルート内に存在する減圧吸引機構からなるものである。これに加えて、前記ベルトは多孔質ベルトからなり、前記送り手段は、ベルトを送るための有孔ローラからなり、該有孔ローラの内部が減圧吸引機構によって減圧雰囲気とされ、有孔ローラの表面に位置するベルト表面上の触媒インクから分散溶媒を有孔ローラの内部に回収するものである。
【００２６】
また、他の一つは、前記回収手段が、前記送り手段にてベルトが送られる送りルート内に存在して、吸液性部材を触媒インクに接触させる接触機構からなるものである。
【００２７】
たとえば、吸液性部材をロボットハンドが把持してなる接触機構を形成しておき、送りルート内の所定の位置で、所定のタイミングおよび接触圧で吸液性部材をベルト表面上の触媒インクに接触させるように、ロボットハンドにティーチングが施されている形態を挙げることができる。
【００２８】
また、本発明による燃料電池用触媒層の形成装置の好ましい実施の形態において、前記ベルトは無端状を呈しており、前記送り手段は複数のローラから構成され、前記ベルトが送られる送りルートが閉ループを形成しており、前記送りルート内には、熱転写後のベルトを洗浄する洗浄手段が設けられており、送り手段によってベルトの洗浄領域が提供手段に送られ、提供手段にて触媒インクが該洗浄領域に提供されるようになっているものである。
【００２９】
本実施の形態は、無端状のベルトが複数のローラに支持された姿勢で該ローラの回転によって閉ループを形成しながら回転するものであり、その閉ループの途中に洗浄手段が設けられていて、熱転写後のベルトをここで洗浄し、洗浄領域が提供手段に再度送られ、触媒インクが再度提供されるものである。すなわち、この実施の形態では、無端状のベルトが回転する閉ループの途中に、洗浄手段、提供手段、回収手段、熱転写手段が配設されている。
【００３０】
この装置によれば、一定長さの無端状のベルトを使用することにより、装置の全体規模を可及的に小規模としながら、膜電極接合体を連続的に大量生産することが可能となる。
【００３１】
また、本発明による燃料電池用触媒層の形成方法は、ベルトが送り出される過程で、その表面に触媒が担持された導電性担体、電解質、分散溶媒からなる触媒インクを提供し、次いで、該ベルト表面上の触媒インクから分散溶媒を回収することによってベルト表面上に触媒層を形成する第１のステップと、前記ベルト表面上の触媒層を基材である電解質膜とガス拡散層のいずれか一方へ熱転写する第２のステップと、を具備し、回収された分散溶媒が、触媒インクの生成に再利用されるようになっているものである。
【００３２】
上記する本発明の形成装置と同様に、本発明の形成方法によれば、触媒インク中の分散溶媒の再利用を図ることができ、したがって、触媒層形成に要するコスト、ひいては燃料電池製造コストを削減できるとともに、温風乾燥炉や排ガス燃焼装置が一切不要となることから、設備コストも大幅に削減できる。また、基材への触媒層の連続転写が可能となり、基材および触媒層からなる膜電極接合体の効率的な大量生産が可能となる。
【００３３】
ここで、前記第１のステップでは、触媒インクから分散溶媒を減圧吸引して回収する方法であってもよいし、吸液性部材を触媒インクに接触させて分散溶媒を回収する方法であってもよい。
【００３４】
さらに、本発明による燃料電池用触媒層の形成方法の好ましい実施の形態は、前記燃料電池用触媒層の形成方法は、基材へ触媒層が熱転写された後のベルトを洗浄する第３のステップをさらに具備しており、前記ベルトは無端状を呈していて、ベルト表面のうち、第３のステップにて洗浄された洗浄領域に触媒インクが再度提供されるようになっており、前記第１のステップ〜前記第３のステップが連続的に繰り返されるものである。
【００３５】
本実施の形態の方法によれば、触媒層の形成効率を一層向上させることができ、しかも、この方法を実施する際に使用される装置規模を可及的に小規模にできる。
【発明の効果】
【００３６】
以上の説明から理解できるように、本発明の燃料電池用触媒層の形成装置および形成方法によれば、触媒インク中の分散溶媒の再利用を図ることができ、触媒層形成に要するコスト、ひいては燃料電池製造コストを削減することができ、温風乾燥炉や排ガス燃焼装置等の設備を一切不要とできることから設備コストの大幅な削減を図ることができる。さらに、基材への触媒層の連続転写が可能となり、基材および触媒層からなる膜電極接合体を、効率的に大量生産することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図示する触媒層形成装置はいずれも、無端状のベルトを有し、洗浄手段を構成要件とするものであるが、本発明の触媒層形成装置が図示例に限定されるものでないことは勿論のことである。
【００３８】
図１は、本発明の触媒層形成装置の一実施の形態を説明した模式図であり、図２ａは図１のIIa部を拡大した図であり、図２ｂは図１のIIb部を拡大した図であり、図２ｃは図１のIIｃ部を拡大した図である。
【００３９】
この触媒層形成装置１００は、電解質膜からなる基材Ｋが巻装された送りローラ１１と熱転写後の基材Ｋを回収する回収ローラ１２とからなる送り回収部１０と、無端状のベルトＢを閉ループ内で送り出しながら回転させるための送りローラ２１，２２，２３，２４，２５からなる送り部２０と、触媒が担持された導電性担体、電解質、分散溶媒からなる触媒インクＣＳをベルトＢの表面に提供する提供部３０と、ベルトＢ表面上の触媒インクＣＳから分散溶媒ＳＭを回収する回収部４０と、ベルトＢ表面において分散溶媒ＳＭが回収されてできる触媒層ＣＬを基材Ｋに熱転写する熱転写部５０と、熱転写後のベルトＢを洗浄する洗浄容器６０と、から大略構成されている。なお、送り回収部１０にて送り回収される基材Ｋは、電解質膜以外にも、ガス拡散層や支持フィルムがある。また、図示を省略するが、これらの各構成要素の稼動は不図示のパーソナルコンピュータ内のＣＰＵ（制御部）にて制御されており、ベルトＢや基材Ｋの各送り速度、熱転写部５０における温度制御や押圧力制御、提供部３０における触媒インクの吐出速度や吐出量制御などは管理者の入力データに基づいて所望に制御されている。
【００４０】
無端状で多孔質のベルトＢが閉ループを形成した姿勢でＹ方向へ回転される送りローラ２１，２２，２３，２４，２５は、そのいずれか一つ、もしくは複数が不図示のサーボモータにて回転され、残りのローラがベルトＢの移動に応じて従動するものである。ここで、ベルトＢは容易に変形可能な任意の素材からなるものが好ましく、その一例として、ポリテトラフルオロエチレン、ＰＶＤＦ（二フッ化ポリビニル）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、コポリアミド、ポリアミドエラストマ、ポリイミド、ポリウレタン、ポリウレタンエラストマ、シリコーン、シリコンゴム、シリコンベースのエラストマなどのフィルム材などを挙げることができる。
【００４１】
触媒インクＣＳは、回収部４０を構成する回収／生成容器４３内で生成されるようになっており、白金や白金合金等の触媒が担持された導電性担体（粒子状のカーボン担体など）と、ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）（登録商標、デュポン社製）等の電解質と、エタノール、プロピレングリコール、イソプロパノールなどの分散溶媒（有機溶媒）と、から生成される。
【００４２】
回収／生成容器４３で生成された触媒インクＣＳは、配管を経て（Ｚ３方向）吐出ポンプ３１へ送られ、該吐出ポンプ３１の先端に装着されたダイヘッド３２からベルトＢの表面へ提供される。
【００４３】
ベルトＢ表面上の触媒インクＣＳは、不図示の引き伸ばし材にて層状に引き伸ばされ、回収部４０を構成する吸引ローラ４１に送られる。なお、この段階におけるベルトＢと、その表面で層状に引き伸ばされた触媒インクＣＳは、図２ａで示すような層構造を形成している。
【００４４】
吸引ローラ４１は、ベルトＢの閉ループ内に配設されて送りローラ２１，２２，２３，２４，２５と同様にベルトＢを回転させるとともに、その内部が吸引ポンプ４２にて減圧吸引自在となっている。また、吸引ローラ４１は、吸引孔４１ａが開設された有孔ローラとなっており、該吸引ローラ４１の内部が吸引減圧された際に、その表面の多孔質ベルトＢを介して、該ベルトＢ表面の触媒インクＣＳから分散溶媒ＳＭを吸引ローラ４１の内部に吸引できるようになっている。
【００４５】
吸引ローラ４１に送られたベルトＢにおいて、吸引ローラ４１の内部が減圧吸引されることによってその表面の触媒インクＣＳから分散溶媒ＳＭのみが吸引され（Ｚ１方向）、吸引された分散溶媒ＳＭは吸引ポンプ４２を介して回収／生成容器４３に送られる（Ｚ２方向）。
【００４６】
分散溶媒ＳＭが回収／生成容器４３に送られるとともに、該回収／生成容器４３内に導電性担体や電解質が投入され、新たに触媒インクＣＳが生成される。すなわち、分散溶媒ＳＭは回収部４０にて回収されるとともに、新たな触媒インクに再利用されるものである。
【００４７】
吸引ローラ４１にて、触媒インクＣＳから分散溶媒ＳＭが回収され、吸引機構によって乾燥されることにより、ベルトＢ上に触媒層ＣＬが形成される。なお、この段階におけるベルトＢと、その表面に形成された触媒層ＣＬは、図２ｂで示すような層構造を形成している。
【００４８】
触媒層ＣＬが形成されたベルトＢは、次いで熱転写部５０に送られる。この熱転写部５０は、不図示の熱源に繋がれ、相互に所定の離間を備えた２つの転写ローラ５１，５２から構成されている。
【００４９】
この転写ローラ５１，５２間の離間には、触媒層ＣＬが形成されたベルトＢと、送りローラ１１から回収ローラ１２へ送られる基材Ｋの双方が通過するようになっており、この通過過程で、基材Ｋ表面に触媒層ＣＬが所定の押圧力にて熱転写されるようになっている。なお、基材Ｋの送り回収は、回収ローラ１２が不図示のサーボモータにて回転されて（Ｘ１方向）触媒層ＣＬが熱転写された基材Ｋが巻装され、これに従動して回転する（Ｘ２方向）送りローラ１１から基材Ｋが送り出されるものである。
【００５０】
基材Ｋと、その表面に熱転写された触媒層ＣＬは、図２ｃで示すような層構造を形成している。
【００５１】
触媒層ＣＬが基材Ｋに熱転写された後のベルトＢは、閉ループ内を移動して洗浄容器６０内に収容された洗浄液（たとえば洗浄水Ｗ）内に通され、ここでベルトＢの表面の洗浄がおこなわれる。
【００５２】
洗浄されたベルトＢは、閉ループ内をさらに移動し、不図示の熱源にて温められたローラ２４にて急速乾燥され、ダイヘッド３２の正面に送られる。このダイヘッド３２の正面にて触媒インクＣＳがベルトＢに再度提供され、以後、上記する分散溶媒の吸引回収、触媒層の形成、熱転写が同様に実行されるものである。
【００５３】
上記する触媒層形成装置１００によれば、ベルトＢが所定長さで無端状を呈しており、これを一定の閉ループ内で連続的に回転させながら触媒層をその表面に形成し、この触媒層を連続的に送られる基材Ｋに熱転写することが可能となり、可及的に小規模な空間にて、基材表面への触媒層の熱転写を効率的に実行することが可能となる。
【００５４】
さらに、触媒インクから分散溶媒を揮発させることなく回収し、回収された分散溶媒を触媒インクの生成に再利用することから、触媒層形成コストの削減を図ることができ、大規模な乾燥炉や排ガス燃焼装置を不要とすることで装置製造コストを格段に廉価にできる。
【００５５】
図３は、本発明の触媒層形成装置の他の実施の形態を説明した模式図である。この触媒層形成装置２００と、図１で示す触媒層形成装置１００の相違点は、分散溶媒を回収する回収部の構成のみであり、その他の構成は共通している。
【００５６】
触媒層形成装置２００を構成する回収部は、ロボットアーム７０とその先端のエンドエフェクタ７５に装着された吸液性部材８０、この吸液性部材８０にて吸収された分散溶媒を回収して別途の触媒インクを生成するための回収／生成容器４３と、から構成されている。したがって、減圧吸引機構を有する吸引ローラ４１は不要であり、これに換わるローラ２６が配されている。
【００５７】
ロボットアーム７０は、３６０度回転可能な回転軸体７１と、その上端近傍の側面に水平軸線を中心に回転自在な回転関節７２と、この回転関節７２から伸びて回動関節を介して繋げられたアーム７３，７４と、アーム７４の先端に回動自在に繋げられたエンドエフェクタ７５と、から構成されている。なお、ロボットアーム７０の構成は図示例に限定されるものではなく、その関節数、アーム数、回転および回動の自由度などは適宜変更されてよい。
【００５８】
このロボットアーム７０の正面で移動するベルトＢとその表面の触媒インクＣＳに対し、ロボットアーム７０を稼動させて吸液性部材８０を触媒インクＣＳに押し付け（Ｗ１方向）、吸液性部材８０に触媒インクＣＳ中の分散溶媒のみを回収する。
【００５９】
吸液性部材８０にて分散溶媒が回収されたら、回転軸体７１を所定角度回転させ、エンドエフェクタ７５および吸液性部材８０を回収／生成容器４３の側面に押し付けて吸液性部材８０から分散溶媒を搾り出し、回収／生成容器４３内に回収する（図３の２点鎖線図）。
【００６０】
回収された分散溶媒を収容する回収／生成容器４３内に導電性担体や電解質が投入され、新たに触媒インクＣＳが生成される。
【００６１】
図３の触媒層形成装置２００によっても、図１の触媒層形成装置１００と同様の上記する効果を奏することが可能となる。なお、触媒層形成装置を構成する回収部の構成は、図示例に限定されるものではなく、触媒インクから分散溶媒のみを回収できる部材や機構であれば、任意の部材、機構を使用することができるものである。
【００６２】
また、図１，３の触媒層形成装置を使用する、本発明の触媒層形成方法、すなわち、ベルトＢが送り出される過程で、その表面に触媒が担持された導電性担体、電解質、分散溶媒からなる触媒インクＣＳを提供し、次いで、該ベルトＢの表面上の触媒インクＣＳから分散溶媒ＳＭを回収することによってベルトＢの表面上に触媒層ＣＬを形成する第１のステップと、ベルトＢの表面上の触媒層ＣＬを電解質膜からなる基材Ｋへ熱転写する第２のステップと、基材Ｋへ触媒層ＣＬが熱転写された後のベルトを洗浄する第３のステップと、を具備し、無端状のベルトＢの表面のうち、第３のステップにて洗浄された洗浄領域に触媒インクＣＳが再度提供されるようになっており、第１のステップ〜前記第３のステップが連続的に繰り返される方法を用いることにより、触媒層、ひいては燃料電池の製造コストの削減を図ることができ、触媒層の効率的な大量生産を実現することができる。
【００６３】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の触媒層形成装置の一実施の形態を説明した模式図である。
【図２】（ａ）は図１のIIa部の拡大図であり、（ｂ）は図１のIIb部の拡大図であり、（ｃ）は図１のIIｃ部の拡大図である。
【図３】本発明の触媒層形成装置の他の実施の形態を説明した模式図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…送り回収部（送り回収手段）、１１…送りローラ、１２…回収ローラ、２０…送り部（送り手段）、２１，２２，２３，２４，２５，２６…送りローラ、３０…提供部（提供手段）、３１…吐出ポンプ、３２…ダイヘッド、４０…回収部（回収手段）、４１…吸引ローラ、４２…吸引ポンプ、４３…回収／生成容器、５０…熱転写部（熱転写手段）、５１，５２…転写ローラ、６０…洗浄容器（洗浄手段）、７０…回収部（回収手段）、７１…回転軸体、７２…回転関節、７３，７４…アーム、７５…エンドエフェクタ、８０…吸液性部材、１００，２００…触媒層形成装置、Ｋ…基材（電解質膜）、Ｂ…ベルト、ＣＳ…触媒インク、ＣＬ…触媒層、ＳＭ…分散溶媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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