(57)【要約】【課題】  電解質膜にアニオン伝導性固体高分子電解質膜を用い、電解質膜上に触媒層を配置するための枠状のガスケットを用いることで、電解質膜の膨潤や収縮の影響が低減されるとともに、所望の形状の触媒層を形成することができ、量産性に優れた固体アルカリ形燃料電池用電解質膜、固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体、固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−電極接合体及び固体アルカリ形燃料電池を提供する。【解決手段】  本発明による固体アルカリ形燃料電池用電解質膜１０は、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１と、一方の面に耐アルカリ性の接着層３を有し、中央に触媒層を配置するための開口部４を有する枠状のガスケット２と、を備える。ガスケット２は、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１の一方の面に接着層３を介して配置されている。【選択図】図１
2010040515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アニオン伝導性固体高分子電解質膜と、
一方の面に耐アルカリ性の接着層を有し、中央に触媒層を配置するための開口部を有する枠状のガスケットと、
を備え、前記ガスケットは、前記アニオン伝導性固体高分子電解質膜の一方の面に前記接着層を介して配置されたことを特徴とする固体アルカリ形燃料電池用電解質膜。
【請求項２】
前記ガスケットは、前記アニオン伝導性固体高分子電解質膜の他方の面に前記接着層を介してさらに配置されたことを特徴とする請求項１に記載の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜。
【請求項３】
請求項１に記載の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜と、
前記アニオン伝導性固体高分子電解質膜の表面上でかつ前記開口部の領域内に配置された触媒層と、
を備えたことを特徴とする固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体。
【請求項４】
請求項２に記載の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜と、
前記アニオン伝導性固体高分子電解質膜のそれぞれの表面上でかつ前記開口部のそれぞれの領域内に配置された触媒層と、
を備えたことを特徴とする固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体。
【請求項５】
前記触媒層は、厚みが前記ガスケットの厚みより小さいことを特徴とする請求項３又は４に記載の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体。
【請求項６】
前記ガスケットは、前記アニオン伝導性固体高分子電解質膜の外側端面をさらに覆っており、前記アニオン伝導性固体高分子電解質膜の外側に位置する前記接着層同士が接着していることを特徴とする請求項４又は５に記載の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体と、
前記触媒層のそれぞれの表面上でかつ前記開口部のそれぞれの領域内に配置された拡散層と、
を備えたことを特徴とする固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−電極接合体。
【請求項８】
請求項７に記載の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−電極接合体と、
一対のセパレータと、
を備え、前記固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−電極接合体は、前記セパレータに挟持されたことを特徴とする固体アルカリ形燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体アルカリ形燃料電池用電解質膜、固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体、固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−電極接合体及び固体アルカリ形燃料電池に関する
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池が、次世代エネルギーシステムのひとつとして有望視されている。燃料電池には、アルカリ形燃料電池，リン酸形燃料電池，固体高分子形燃料電池，固体酸化物形燃料電池，および溶融炭酸塩形燃料電池等の種類があるが、それぞれの目的に応じた特徴を有している。その中で、固体高分子形燃料電池は、作動温度が低く、電解質の抵抗が少ないことに加え、活性の高い触媒を用いるので小型でも高出力を得ることができる。そのため、家庭用コージェネレーションシステム等として早期の実用化に向けた開発が進められている。
【０００３】
従来、固体高分子形燃料電池は、電解質膜としてカチオン（Ｈ＋）伝導性高分子電解質膜を用い、その両面に触媒層及び電極基材を積層したものをセパレータで挟んだ構造をしたカチオン伝導性固体高分子形燃料電池がよく知られている。カチオン伝導性固体高分子形燃料電池においては、電解質膜への触媒層の形成には触媒ペーストを直接電解質膜に塗工する方法が開示されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら、カチオン伝導性高分子電解質膜は触媒ペーストに含まれる溶媒成分によって膨潤し、乾燥により収縮するという問題があった。さらに、膨潤することにより電解質膜上に所望の形状を確保した触媒層を形成するのが困難であるという問題があった。
【０００５】
一方、近年、高分子電解質膜として、アニオン（ＯＨ−）を通過させるアニオン伝導性固体高分子電解質膜を使用したアニオン伝導性固体高分子形燃料電池（固体アルカリ形燃料電池とも称されている。）が注目されている。例えば、アニオン伝導性固体高分子電解質膜としてフッ素系陰イオン交換膜を用いた固体アルカリ形燃料電池が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１２０４３３号公報
【特許文献２】特開２００６−２４４９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
アニオン伝導性固体高分子電解質膜は、カチオン伝導性固体高分子電解質膜に比べ、一般に上述したような溶媒による膨潤や乾燥による収縮が起こりにくく、電解質膜への直接塗工が可能である。しかしながら、触媒形成用ペーストに含まれる触媒金属粒子とイオン伝導性電解質の分散により、触媒層形成用ペーストが低粘度化しやすいという問題があり、触媒層の形成時に形状を保てないという問題が生じる。また、電極端面においては、低粘度化した触媒層形成用ペーストの塗液ダレによる触媒層の剥離が生じるといった問題があった。一方で高粘度化した場合は、形状の維持は確保できるものの、触媒層の形成が困難であったり、触媒層のひび割れが生じやすいといった問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、電解質膜にアニオン伝導性固体高分子電解質膜を用い、電解質膜上に触媒層を配置するための枠状のガスケットを用いることで、電解質膜の膨潤や収縮の影響が低減されるとともに、所望の形状の触媒層を形成することができ、量産性に優れた固体アルカリ形燃料電池用電解質膜、固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体、固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−電極接合体及び固体アルカリ形燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、アニオン伝導性固体高分子電解質膜と、一方の面に耐アルカリ性の接着層を有し、中央に触媒層を配置するための開口部を有する枠状のガスケットと、を備え、前記ガスケットは、前記アニオン伝導性固体高分子電解質膜の一方の面に前記接着層を介して配置されたことを特徴とする固体アルカリ形燃料電池用電解質膜である。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、前記ガスケットは、前記アニオン伝導性固体高分子電解質膜の他方の面に前記接着層を介してさらに配置されたことを特徴とする請求項１に記載の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜である。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜と、前記アニオン伝導性固体高分子電解質膜の表面上でかつ前記開口部の領域内に配置された触媒層と、を備えたことを特徴とする固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体である。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜と、前記アニオン伝導性固体高分子電解質膜のそれぞれの表面上でかつ前記開口部のそれぞれの領域内に配置された触媒層と、を備えたことを特徴とする固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体である。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、前記触媒層は、厚みが前記ガスケットの厚みより小さいことを特徴とする請求項３又は４に記載の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体である。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、前記ガスケットは、前記アニオン伝導性固体高分子電解質膜の外側端面をさらに覆っており、前記アニオン伝導性固体高分子電解質膜の外側に位置する前記接着層同士が接着していることを特徴とする請求項４又は５に記載の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体である。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明は、請求項４〜６のいずれか１項に記載の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体と、前記触媒層のそれぞれの表面上でかつ前記開口部のそれぞれの領域内に配置された拡散層と、を備えたことを特徴とする固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−電極接合体である。
【００１６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−電極接合体と、一対のセパレータと、を備え、前記固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−電極接合体は、前記セパレータに挟持されたことを特徴とする固体アルカリ形燃料電池である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電解質膜にアニオン伝導性固体高分子電解質膜を用い、電解質膜上に触媒層を配置するための枠状のガスケットを用いることで、電解質膜の膨潤や収縮の影響が低減されるとともに、所望の形状の触媒層を形成することができ、量産性に優れた固体アルカリ形燃料電池用電解質膜、固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体、固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−電極接合体及び固体アルカリ形燃料電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜の模式的断面構造図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜の製造方法の説明図であって、（ａ）接着層３の形成されたガスケット２を準備する工程図、（ｂ）接着層３をアニオン伝導性固体高分子電解質膜１に向けてガスケット２をアニオン伝導性固体高分子電解質膜１上に形成する工程図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体の模式的断面構造図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体において、電解質膜１と触媒層５間に易接着層１９を配置した場合の模式的断面構造図。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体の模式的断面構造図。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体の模式的断面構造図。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−電極接合体の模式的断面構造図。
【図８】本発明の第７の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池の模式的断面構造図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態による固体アルカリ形燃料電池用電解質膜、固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体、固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−電極接合体及び固体アルカリ形燃料電池を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なり、また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることに留意すべきである。
【００２０】
[第１の実施の形態]
（電解質膜）
本発明の第１の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜１０は、図１に示すように、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１と、一方の面に耐アルカリ性の接着層３を有し、中央に触媒層を配置するための開口部４を有する枠状のガスケット２と、を備える。ガスケット２は、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１の一方の面に接着層３を介して配置されている。
【００２１】
（アニオン伝導性固体高分子電解質膜）
アニオン伝導性固体高分子電解質膜１は、アニオンとして水酸化物イオン（ＯＨ−）を伝導するためのものであり、平面視において、例えば、略四角形状を有しており、厚みは、例えば、約１０〜３００μｍ程度であり、好ましくは、約２０〜２００μｍ程度である。なお、形状は、平面視において略四角形状に限定されるものでなく、多角形状、略円形状、略楕円形状等であってもよい。
【００２２】
本実施の形態に係るアニオン伝導性固体高分子電解質膜１としては、アニオン伝導性を有し、後述する触媒ペースト組成物の溶媒成分等で膨潤しない固体高分子電解質膜であれば、特に限定されないが、例えば、炭化水素系樹脂又はフッ素系樹脂等からなる電解質膜を用いることができる。
【００２３】
電解質膜に高濃度のアルカリ水溶液を含浸させる場合は、耐アルカリ性の観点から、フッ素系樹脂電解質膜を使用することが好ましい。なお、耐アルカリ性のフッ素系樹脂を用いることにより、アニオン伝導性を向上することができる。
【００２４】
低濃度のアルカリ水溶液を使用する場合、又はアルカリ水溶液を使用しない場合は、低コストの観点から、炭化水素系電解質膜を用いるのが好ましい。
【００２５】
上述したアルカリ水溶液において、高濃度とは、アルカリ水溶液の種類等によって適宜変更することができるが、本実施の形態では、約２モル／リットル程度以上をいい、低濃度とは、約２モル／リットル程度未満をいう。
【００２６】
フッ素系樹脂電解質膜の具体例としては、例えば、東ソー（株）製のトスフレックス（登録商標）ＩＥ−ＳＦ３４，ＦｕＭａｔｅｃｈ社製ｆｕｍａｐｅｍ（登録商標）ＦＡＡ等が挙げられる。炭化水素系樹脂電解質膜の具体例としては、例えば、旭化成（株）製のＡｃｉｐｌｅｘ（登録商標）Ａ２０１，２１１，２２１や、トクヤマ（株）製のネオセプタ（登録商標）ＡＭ−１，ＡＨＡ等が挙げられる。
【００２７】
（ガスケット）
ガスケット２は、触媒層の形状を保持するとともに、燃料や酸化剤の外部への漏出を防ぐためのものである。ガスケット２は、中央に、後述の触媒層を配置するための開口部４を有し、平面視において略矩形枠状の形状を有している。なお、形状はこれに限定されるものでなく、多角形枠状、略円形枠状、略楕円形枠状等であってもよい。好ましくは、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１の形状に合わせるのがよい。
【００２８】
ガスケット２には、一方の面に耐アルカリ性を有する接着層３が形成されている。ガスケット２は、接着層３を介して、少なくともアニオン伝導性固体高分子電解質膜１表面の周縁部を覆っている。その覆っている周縁部の幅は、例えば、約１〜５０ｍｍ程度、好ましくは、約２〜３０ｍｍ程度、さらに好ましくは、約５〜２０ｍｍ程度である。また、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１の外周縁からガスケット２の外周縁までの距離は、例えば、約１〜１００ｍｍ程度であるのが好ましい。ガスケット２の厚さは、例えば、約２５０〜３０００μｍ程度であり、好ましくは、約３５０〜２０００μｍ程度、さらに好ましくは、約４００〜１５００μｍ程度である。
【００２９】
ガスケット２の材質としては、熱に耐えうる強度を保ち、かつ、外部に燃料及び酸化剤を漏出しない程度の液体及び／又はガスバリア性を有しているものであれば、特に、限定はされない。例えば、ポリエチレンテレフタレートシートやフッ素系樹脂シート、シリコーンゴムシート等を例示することができる。
【００３０】
（接着層）
接着層３は、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１とガスケット２を接合するためのものである。接着層３の厚みは、例えば、約１〜５０μｍ程度であり、好ましくは、約３〜３０μｍ程度、さらに好ましくは、約５〜２５μｍ程度である。
【００３１】
接着層３の材質としては、耐アルカリ性を有するものであれば、特に限定はされない。例えば、アクリル系樹脂，エポキシ系樹脂，サルホン系樹脂，塩化ビニル系樹脂，エチレン−酢酸ビニル系樹脂，ポリアミド系樹脂，エポキシアクリレート系樹脂，ＡＢＳ等のスチレン−ブタジエンゴム系樹脂，等を含む接着剤，或いは、スチレン，環式骨格含有（メタ）アクリル酸エステルモノマー，（メタ）アクリル酸アルキルエステルモノマー等の材料を含む接着剤を挙げることができる。
【００３２】
（電解質膜の製造方法）
本発明の第１の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜の製造方法は、図２に示すように、耐アルカリ性を有する接着層３が予め表面に形成された、中央に触媒層を形成するための開口部４を有する枠状のガスケット２、及びアニオン伝導性固体高分子電解質膜１を準備する工程と、接着層３をアニオン伝導性固体高分子電解質膜１側に向けたガスケット２をアニオン伝導性固体高分子電解質膜１に接着して形成する工程と、を備える。
【００３３】
以下に、製造工程を詳述する。
（ａ）まず、図２（ａ）に示すように、片面に、例えば、厚さ約３〜３０μｍ程度のエポキシ系の耐アルカリ性樹脂からなる接着層３が形成された、触媒層を形成するための開口部４を有するガスケット２を準備する。ガスケット２は、例えば、テフロン（登録商標）シートからなり、平面視において、例えば、約１０〜８０ｍｍ角程度、枠の幅約５〜５０ｍｍ程度の略四角枠形状を有する。
【００３４】
（ｂ）次いで、平面視において、例えば、約１０〜８０ｍｍ角程度、厚み約２０〜２００μｍ程度の、例えば、炭化水素系樹脂からなるアニオン伝導性固体高分子電解質膜１を準備する。
【００３５】
（ｃ）最後に、図２（ｂ）に示すように、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１上に、接着層３をアニオン伝導性固体高分子電解質膜１側に向けてガスケット２を位置決めした後、接着して、図１に示す固体アルカリ形燃料電池用電解質膜１０が完成する。
【００３６】
このような固体アルカリ形燃料電池用電解質膜１０は、予め接着層３の形成されたガスケット２をアニオン伝導性固体高分子電解質膜１上に形成するので、製造工程が簡易になる。また、ガスケット２に触媒層を形成するための開口部４が形成されているので、電解質膜１に触媒層を形成する工程が簡易になると共に、形成された触媒層の形状を良好に確保することができる。
【００３７】
本実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜１０によれば、所望の形状の触媒層を形成することができ、量産性に優れる。
【００３８】
[第２の実施の形態]
（電解質膜）
本発明の第２の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜１０Ａは、第１の実施の形態で示した図１と同様の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜１０において、ガスケット２が、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１の他方の面に接着層３を介してさらに配置されている。その他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【００３９】
本実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜１０Ａの製造方法は、ガスケット２をアニオン伝導性固体高分子電解質膜１の他方の面に接着層３を介してさらに形成する方法が第１の実施の形態における製造方法と異なる点であり、他は第１の実施の形態と同様であるので、重複した説明は省略する。
【００４０】
本実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜１０Ａの製造方法において、第１の実施の形態と同様にして、ガスケット２をアニオン伝導性固体高分子電解質膜１の他方の面に接着層３を介して形成することにより、固体アルカリ形燃料電池用電解質膜１０Ａを製造することができる。
【００４１】
本実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜１０Ａによれば、所望の形状の触媒層を形成することができ、量産性に優れる。
【００４２】
[第３の実施の形態]
（電解質膜−触媒層接合体）
本発明の第３の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体１１は、図３に示すように、第１の実施の形態で示した図１と同様の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜１０と、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１の表面上でかつ開口部４の領域内に配置された触媒層５とを備える。その他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【００４３】
（触媒層）
触媒層５は、触媒及びアニオン電解質からなる。触媒層５の厚みは、電極基材の種類、電解質膜の厚み等を考慮して適宜設定すればよい。好ましくは、ガスケット２の厚さより小さい厚みを有するのがよく、例えば、約１００〜２５００μｍ程度であり、好ましくは、約１５０〜２０００μｍ程度、さらに好ましくは、約２００〜１５００μｍ程度である。
【００４４】
触媒層５の厚みが、ガスケット２の厚みと同等以上である場合には、触媒層５上に、後述の拡散層１５を設けると、その厚み分だけ厚くなり、さらにその上に積層する後述のセパレータ２１との間に隙間ができ、集電効率が低下してしまう。
【００４５】
（触媒）
触媒は、触媒金属微粒子が担体に担持されてなる。触媒金属微粒子の材質としては、例えば、白金や白金化合物等が挙げられる。白金化合物としては、例えば、ルテニウム，パラジウム，ニッケル，モリブデン，イリジウム，鉄等からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と、白金との合金等が挙げられる。また白金を使用しない触媒金属微粒子は、鉄，コバルト，ニッケル，パラジウム，セリウム及び銀からなる群から選ばれる少なくとも１種、又はこれら２種以上からなる合金である。合金である場合は、鉄，コバルト，ニッケルのうち少なくとも２種以上含有する合金微粒子が好ましい。例えば、鉄−コバルト合金，コバルト−ニッケル合金，鉄−ニッケル合金等のほか、鉄−コバルト−ニッケル合金が挙げられる。これらの金属の各比率は限定的でなく、幅広い範囲から適宜選択できる。触媒金属微粒子の粒径は限定的ではないが、通常約０．０５〜２０ｎｍ程度、好ましくは、約０．１〜１０ｎｍ程度、最も好ましくは、約０．３〜５ｎｍ程度である。
【００４６】
触媒金属微粒子が担持される担体としては限定的でなく、公知又は市販のものが使用でき、例えば、アルミナ粒子，シリカ粒子，炭素粒子等が挙げられる。耐食性及び導電性が良好である観点から炭素粒子、特に導電性炭素粒子であるのが好ましい。導電性炭素粒子としては、例えば、アセチレンブラック，ファーネスブラック，チャンネルブラック，ケッチェンブラックなどのカーボンブラックのほか、黒鉛，活性炭，カーボン繊維，カーボンナノチューブ，カーボンナノワイヤー等が挙げられる。これらを１種又は２種以上使用してもよい。
【００４７】
炭素粒子の比表面積は限定されないが、通常約１０〜１５００ｍ２／ｇ程度、好ましくは、約１０〜５００ｍ２／ｇ程度である。粒径は限定されないが、一般的には平均一次粒子径として、約０．０１〜１μｍ程度、好ましくは、約０．０１〜０．２μｍ程度である。触媒金属微粒子の担持量は、触媒金属微粒子及び担体の種類等によって適宜決定されるが、担体１００質量部に対して、通常約１〜８０質量部程度、好ましくは、約３〜５０質量部程度である。
【００４８】
（アニオン電解質）
アニオン電解質は、特に限定されるものではなく、アニオンとして水酸化物イオン（ＯＨ−）を伝導できる電解質であればよい。具体的には炭化水素系樹脂及びフッ素系樹脂のいずれかの電解質を用いることができる。
【００４９】
炭化水素系樹脂電解質としては、例えば、芳香族ポリエーテルスルホン酸と芳香族ポリチオエーテルスルホン酸との共重合体のクロロメチル化物をアミノ化して得られる電解質等が挙げられる。フッ素系樹脂電解質としては、例えば、スルホン酸基を有するパーフルオロカーボンポリマーの末端をジアミンで処理し4級化したポリマー，ポリクロロメチルスチレンの４級化物等のポリマー，ＦｕＭａｔｅｃｈ社製ｆｕｍｉｏｎ（登録商標）ＦＡＡ等が挙げられる。中でも、溶媒可溶性のものであるのが好ましい。
【００５０】
より具体的に説明すると、クロロメチル化は、芳香族ポリエーテルスルホン酸と芳香族ポリチオエーテルスルホン酸との共重合体にクロロメチル化剤を反応させて行う。クロロメチル化剤としては、例えば、（クロロメトキシ）メタン，１，４−ビス（クロロメトキシ）ブタン，１−クロロメトキシ−４−クロロブタン，ホルムアルデヒト−塩化水素，パラホルムアルデヒト−塩化水素等が使用できる。
【００５１】
このようにして得られたクロロメチル化物を、アミン化合物と反応させてアニオン交換基を導入する。アミン化合物としては、例えば、モノアミン，１分子中に２個以上のアミノ基を有するポリアミン化合物等が使用できる。具体的にはアンモニアの他、メチルアミン，エチルアミン，プロピルアミン，ブチルアミン等のモノアルキルアミン；ジメチルアミン，ジエチルアミン等のジアルキルアミン；アニリン，Ｎ−メチルアニリン等の芳香族アミン；ピロリジン，ピペラジン，モルホリン等の複素環アミン等のモノアミンや、ｍ−フェニレンジアミン，ピリダジン，ピリミジン等のポリアミン化合物が使用できる。
【００５２】
上述したアニオン電解質は、後述する触媒層形成用ペーストを作製する際、アルコール，エーテル等の有機溶剤や有機溶剤と水との混合溶剤に、例えば、約１〜６０質量％程度、好ましくは、約５〜３０質量％程度の濃度で分散させて用いる。
【００５３】
触媒及びアニオン電解質の含有量（質量比）は限定的でないが、好ましくは前者：後者＝９：１〜１：５程度、より好ましくは前者：後者＝５：１〜１：４程度である。
【００５４】
本実施の形態に係る触媒層５は、上記成分に加えてさらに、フッ素系樹脂を含有してもよい。このフッ素系樹脂を含有することにより、当該上記成分の結着性が向上し、より強固な触媒層５となると共に、撥水性を付与することができる。
【００５５】
フッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン，ポリフッ化ビニリデン，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，フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体等が挙げられる。これらの中でも、より結着性及び撥水性の良好な点から、ポリテトラフルオロエチレンが好ましい。
【００５６】
フッ素系樹脂を含有する場合の含有量は、触媒１００質量部に対して、通常約３〜２５質量部程度、好ましくは、約５〜１５質量部程度である。
【００５７】
（電解質膜−触媒層接合体の製造方法）
本発明の第３の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体の製造方法は、固体アルカリ形燃料電池用電解質膜１０を形成する工程と、触媒層５を形成する工程とを備える。
【００５８】
以下に、製造工程を詳述する。
（ａ）まず、固体アルカリ形燃料電池用電解質膜１０を、第１の実施の形態における方法と同様にして、形成する。
【００５９】
（ｂ）次いで、触媒層５を以下のようにして形成する。
まず、例えば、上述した触媒及びアニオン電解質を粘度調整用の溶剤（溶媒）に分散させて触媒層形成用ペースト組成物を調製する。この調製した触媒ペースト組成物をアニオン伝導性固体高分子電解質膜１上のガスケット２開口部４内に塗布等により形成する。
【００６０】
次いで、触媒ペースト組成物を塗布した後、乾燥することにより、触媒層５を形成する。乾燥温度は、通常約４０〜１００℃程度、好ましくは、約６０〜８０℃程度である。乾燥時間は、乾燥温度にもよるが、通常約５分〜２時間程度、好ましくは、約３０分〜１時間程度である。
【００６１】
これにより、図３に示す固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体１１が完成する。
【００６２】
粘度調整用の溶剤は限定されるものではなく、広い範囲内で適宜選択される。例えば、各種アルコール，各種エーテル、各種ジアルキルスルホキシド，水又はこれらの混合物等が挙げられる。これらの溶剤の中でも、アルコールが好ましい。アルコールとしては、例えば、メタノール，エタノール，ｎ−プロパノール，イソプロパノール，ｎ−ブタノール，ｔｅｒｔ−ブタノール等の炭素数１〜４の一価アルコール及びプロピレングリコール，ジエチレングリコール等の多価アルコールが挙げられる。
【００６３】
上記触媒ペースト組成物には、必要に応じてフッ素系樹脂を加えてもよい。フッ素系樹脂としては、上述したものが挙げられる。
【００６４】
本実施の形態に係る触媒層形成用ペースト組成物の配合割合は、特に制限されず、広い範囲内で適宜選択され得る。例えば、触媒１質量部に対して、アニオン電解質（固形分）を約０．２〜３質量部程度、粘度調整用の溶剤を約１〜１００質量部程度とすればよい。
【００６５】
触媒ペースト組成物の塗布方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ナイフコーター，バーコーター，スプレー，ディップコーター，スピンコーター，ロールコーター，ダイコーター，カーテンコーター，スクリーン印刷，押出しコート等の一般的な方法を適用できる。
【００６６】
本実施の形態に係る電解質膜−触媒層積層体の製造方法は、上述した触媒層形成用ペースト組成物をアニオン伝導性固体高分子電解質膜１に直接塗布及び乾燥する方法に限定されない。例えば、転写基材に触媒層形成用ペースト組成物を塗布及び乾燥した後、触媒層５がアニオン伝導性固体高分子電解質膜１の表面に対向するように触媒層形成転写基材を配置し加圧して圧着する。次いで、転写基材を剥離して作製する方法等が挙げられる。
【００６７】
塗布する転写基材は限定的でなく、例えば、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１や、カーボンペーパ，カーボンクロス等のガス拡散基材，或いはプラスチックフィルム等の転写基材など適宜選択できる。
【００６８】
転写基材を使用する場合、被転写体となるアニオン伝導性固体高分子電解質膜１の表面、又はアニオン伝導性固体高分子電解質膜１に対向する触媒層５の表面の少なくともいずれかの表面に易接着層１９を形成してもよい。これにより、図４に示すように、易接着層１９の形成された固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体１１Ａが得られる。
【００６９】
また、転写基材を使用しないで、上述のように直接塗布する場合でも、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１の触媒層５を形成する面に予め易接着層１９を形成してもよい。
【００７０】
易接着層１９は、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１と触媒層５の接着性を向上させるためのものである。材質としては、接着性を保持でき、電池反応を損なわない限り特に限定されないが、例えば、アニオン電解質を用いることが好ましい。
【００７１】
アニオン電解質を用いた場合、その電解質膜１への塗布方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ナイフコーター，バーコーター，スプレー，ディップコーター，スピンコーター，ロールコーター，ダイコーター，カーテンコーター，スクリーン印刷等の一般的な方法を適用できる。 
【００７２】
アニオン電解質を塗布した後、乾燥することにより、易接着層１９が形成される。乾燥温度は、通常４０〜１００℃程度、好ましくは６０〜８０℃程度である。乾燥時間は、乾燥温度にもよるが、通常５分〜２時間程度、好ましくは３０分〜１時間程度である。 
【００７３】
易接着層１９の厚さは限定的ではないが、触媒層５が電解質膜１に接着することができればよい。具体的には易接着層１９の厚さは、例えば、約２〜２０μｍ程度、好ましくは約３〜１０μｍ程度である。
【００７４】
易接着層１９には導電性を高めるために、導電性材料を添加してもよい。導電性材料としては導電性炭素が好ましく、例えば、アセチレンブラック，ファーネスブラック，チャンネルブラック，ケッチェンブラックなどのカーボンブラックのほか、黒鉛，活性炭，カーボン繊維，カーボンナノチューブ，カーボンナノワイヤー等から製造されるものが挙げられる。
【００７５】
上記導電性材料をアニオン電解質と混ぜ合わせ、電解質膜１に塗布することで、導電性を付与した易接着層１９を得ることができる。
【００７６】
本実施の形態によれば、易接着層１９を形成することで、触媒層５と電解質膜１の接着性がより向上し、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜−電極触媒層接合体）一体化と長時間の運転が可能となる。
【００７７】
また、本実施の形態によれば、触媒層５がガスケット２の開口部４内に形成されるので、開口部４の形状に応じた所望の形状を確保できると共に、開口部４により触媒層５の形状を良好に保持することができる。
【００７８】
また、本実施の形態によれば、ガスケット２を用いることで、低粘度の触媒ペーストを使用する場合でも触媒層５端部での液ダレ等を防止することができる。また、ガスケット２が電解質膜１の周縁部を固定するので、触媒ペースト内の溶媒による電解質膜１の膨潤やペースト乾燥時の電解質膜１の収縮による電解質膜１の変形を抑制することができる。
【００７９】
本実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体１１によれば、電解質膜の膨潤や収縮の影響が低減されるとともに、所望の形状の触媒層を形成することができ、量産性に優れる。
【００８０】
[第４の実施の形態]
（電解質膜−触媒層接合体）
本発明の第４の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体１２は、図５に示すように、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１の両面に接着層（３，７）を介してガスケット（２，６）が配置された、第２の実施の形態で示したのと同様の固体アルカリ形燃料電池用電解質膜１０Ａと、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１のそれぞれの表面上でかつ開口部（４，８）のそれぞれの領域内に配置された触媒層（５，９）とを備える。その他の構成は、第２及び第３の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【００８１】
本実施の形態に係る電解質膜−触媒層接合体１２の製造方法は、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１の他方の面にガスケット６及び触媒層９をさらに形成する方法が第３の実施の形態における製造方法と異なる点であり、他は第３の実施の形態と同様であるので、重複した説明は省略する。
【００８２】
本実施の形態に係る電解質膜−触媒層接合体１２の製造方法において、第３の実施の形態における方法と同様にして、ガスケット６をアニオン伝導性固体高分子電解質膜１の他方の面に接着層７を介して形成し、次いで開口部８に触媒層９を形成することにより、図５に示す電解質膜−触媒層接合体１２を製造することができる。
【００８３】
本実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体１２によれば、電解質膜の膨潤や収縮の影響が低減されるとともに、所望の形状の触媒層を形成することができ、量産性に優れる。
【００８４】
[第５の実施の形態]
（電解質膜−触媒層接合体）
本発明の第５の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体１３は、図６に示すように、第４の実施の形態に示した図５と同様の電解質膜−触媒層接合体１２において、ガスケット２０は、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１の外側端面をさらに覆っており、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１の外側に位置する接着層（３，７）同士が接着している。その他の構成は、第４の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【００８５】
本実施の形態に係る電解質膜−触媒層接合体１３の製造方法は、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１の外側端面をガスケット２０で覆い、外側に位置する接着層（３，７）同士を接着して形成する方法が第４の実施の形態における製造方法と異なる点であり、他は第４の実施の形態と同様であるので、重複した説明は省略する。
【００８６】
本実施の形態に係る電解質膜−触媒層接合体１３の製造方法において、第４の実施の形態と同様にして、図５に示す電解質膜−触媒層接合体１２を形成した後、表面に接着層（３，７）の形成された、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１より大きいガスケット（２，６）を用いて、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１の外側に位置するガスケット（２，６）の周縁部同士が接着するように、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１の両面に形成する。これにより、図６に示す電解質膜−触媒層接合体１３を製造することができる。
【００８７】
本実施の形態によれば、ガスケット（２，６）がアニオン伝導性固体高分子電解質膜１及び接着層（３，７）の外側端面を覆っているので、その外側端面からの液体及びガスの漏洩を抑制することができる。
【００８８】
本実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体１３によれば、電解質膜の膨潤や収縮の影響が低減されるとともに、所望の形状の触媒層を形成することができ、量産性に優れる。
【００８９】
[第６の実施の形態]
（電解質膜−電極接合体）
本発明の第６の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−電極接合体１４は、図７に示すように、第４の実施の形態で示した図５と同様の電解質膜−触媒層接合体１２と、触媒層（５，９）のそれぞれの表面上でかつ開口部（４，８）のそれぞれの領域内に配置された拡散層（１５，１６）とを備える。その他の構成は、第４の実施の形態と同様であるので説明は省略する。なお、電解質膜−触媒層接合体１２に、第５の実施の形態で示した図６と同様の電解質膜−触媒層接合体１３を用いてもよいことはいうまでもない。
【００９０】
（拡散層）
拡散層（１５，１６）は、燃料や酸化剤となる液体又はガスを触媒層（５，９）に拡散して流通させると共に、集電機能を有する。層の厚さは限定的でなく、例えば、約１５０〜８００μｍ程度、好ましくは、約２００〜６００μｍ程度である。
【００９１】
拡散層（１５，１６）の材料は、液体又はガスを透過させることができる限り、特に制限されない。好ましくは、多孔質の導電性材料からなるのがよい。例えば、鉄，コバルト，ニッケル，パラジウム，銀，ルテニウム，イリジウム，モリブデン，マンガン等の金属のほか、カーボンから広く選択できる。
【００９２】
液体を透過させる拡散層の場合は、多孔質であるのがよく、その空隙率は、例えば、約１０〜８０％程度、好ましくは約３０〜７０％程度である。拡散層が金属からなる場合、触媒活性作用に優れる点から、ニッケル又は銀が特に好ましい。
【００９３】
ガスを透過させる拡散層がカーボンからなる場合、ガス拡散性及び導電性の観点から導電性炭素が好ましい。例えば、アセチレンブラック，ファーネスブラック，チャンネルブラック，ケッチェンブラックなどのカーボンブラックのほか、黒鉛，活性炭，カーボン繊維，カーボンナノチューブ，カーボンナノワイヤー等から製造されるものが挙げられる。
【００９４】
拡散層（１５，１６）としては、燃料電池用に一般に用いられている、燃料極及び空気極を構成する各種液体及びガスの拡散層を使用することができる。
【００９５】
（電極）
本実施の形態において、電極（１７，１８）は、触媒層（５，９）と拡散層（１５，１６）とからなる。電極（１７，１８）は、集電効率の観点から、ガスケット（２，６）及び接着層（３，７）を含む厚みと同じ厚みで形成されることが好ましい。そのため、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１上に形成される触媒層（５，９）はガスケット（２，６）の厚みより小さく形成するのがよい。
【００９６】
触媒層（５，９）が、ガスケット（２，６）の厚みと同じかそれより厚く形成された場合、触媒層（５，９）上に拡散層（１５，１６）が形成された電極（１７，１８）はガスケット（２，６）の厚みより厚くなる。電極（１７，１８）の厚みがガスケット（２，６）の厚みより大きくなれば、電極（１７，１８）上に配置される後述のセパレータとガスケット（１７，１８）の間に段差が生じてしまう。段差が生じると、外部に燃料及び酸化剤が漏出することになり、集電効率の低下に繋がる。
【００９７】
本実施の形態に係る電解質膜−電極接合体１４の製造方法は、拡散層（１５，１６）を形成する方法が第４の実施の形態における製造方法と異なる点であり、他は第４の実施の形態と同様であるので、重複した説明は省略する。
【００９８】
本実施の形態に係る電解質膜−電極接合体１４の製造方法において、第４の実施の形態と同様にして、図５に示す電解質膜−触媒層接合体１２を形成した後、拡散層（１５，１６）を形成することにより、図７に示す電解質膜−電極接合体１４を製造することができる。
【００９９】
本実施の形態によれば、拡散層（１５，１６）を設けることにより、多孔質性の液体及びガス拡散層（１５，１６）に燃料及びガスが供給されることで燃料及びガスの拡散に優れ、燃料の利用率が高まる。また、液体及びガス拡散層は多孔質の導電性材料から構成されるため、集電効果が向上する。
【０１００】
本実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−電極接合体１４によれば、電解質膜の膨潤や収縮の影響が低減されるとともに、所望の形状の触媒層を形成することができ、量産性に優れる。
【０１０１】
[第７の実施の形態]
（燃料電池）
本発明の第７の実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池２５は、図８に示すように、第６の実施の形態で示した図７と同様の電解質膜−電極接合体１４と、一対のセパレータ（２１，２２）とを備える。電解質膜−電極接合体１４は、セパレータ（２１，２２）に挟持されている。その他の構成は、第６の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【０１０２】
（セパレータ）
セパレータ２１は、酸化剤ガスをカソード電極１７に供給するためのものであり、酸化剤ガスを流通するための酸化剤ガス流路２３を有する。一方、セパレータ２２は、燃料をアノード電極１８に供給するためのものであり、燃料を流通するための燃料流路２４を有する。
【０１０３】
セパレータ（２１，２２）の材質としては、燃料電池２５内の環境においても安定な導電性を有するものであればよい。一般的には、カーボン板に流路を形成したものが用いられる。また、セパレータ（２１，２２）は、ステンレススチール等の金属により構成し、その金属の表面にクロム，白金族金属又はその酸化物，導電性ポリマーなどの導電性材料からなる被膜を形成したものであってもよい。同様に、金属によって構成し、その金属の表面に銀，白金族の複合酸化物，窒化クロム等の材料によるメッキ処理を施したもの等も使用可能である。
【０１０４】
なお、セパレータ（２１，２２）は、燃料電池２５を複数個積層して構成した燃料電池に用いる場合、集電体としての機能を有することができる。
【０１０５】
（燃料）
燃料としては、メタノール，エタノール，プロパノール等の１価アルコールや、エチレングリコール，プロピレングリコール等の多価アルコール等のアルコールを挙げることができる。燃料の水溶液には、アルカリ水溶液を用いるのが好ましい。アルカリ水溶液としては、例えば、ＫＯＨ溶液，ＮａＯＨ溶液等が挙げられる。これらアルカリ源と燃料とを混合して燃料水溶液を調製する。
【０１０６】
本実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池２５の製造方法は、セパレータ（２１，２２）を電解質膜−電極接合体１４に形成する方法が第６の実施の形態における製造方法と異なる点であり、他は第６の実施の形態と同様であるので、重複した説明は省略する。
【０１０７】
本実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池２５の製造方法において、酸化剤ガス流路２３が形成されたセパレータ２１を酸化剤ガス流路２３がカソード電極１７側に接するように配置し、燃料流路２４が形成されたセパレータ２２を燃料流路２４がアノード電極１８側に接するように配置することにより、図８に示す固体アルカリ形燃料電池２５を製造することができる。
【０１０８】
（動作原理）
本実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池２５は、以下に示すようにして、発電させることができる。
【０１０９】
まず、酸化剤ガス流路２３を介して、カソード電極１７側に酸素（Ｏ２）を供給し、燃料流路２４を介して、アノード電極１８側に燃料となる、例えば、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）をＫＯＨ水溶液と混合した燃料水溶液を供給する。カソード電極１７においては、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１を介して到達した水（Ｈ２Ｏ）と、外部回路（図示略）を介して到達した電子（ｅ−）とが、カソード電極１７の触媒層５の触媒により、供給した酸素と反応して水酸化物イオン（ＯＨ−）を生成し、式（１）の還元反応が進行する。
カソード電極：Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−                 ・・・（１）
【０１１０】
生成した水酸化物イオンは、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１を介してカソード電極１７側からアノード電極１８側へ移動する。そして、アノード電極１８側においては、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１を通過した水酸化物イオンと燃料であるエタノールとが反応して電子を生成し、式（２）の酸化反応が進行する。
アノード電極：（１/３）Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋４ＯＨ−→（２/３）ＣＯ２＋３Ｈ２Ｏ＋４ｅ−・・・（２）
【０１１１】
生成した電子は、アノード電極１８側から外部回路（図示略）を介してカソード電極１７側に移動し、カソード電極１７へ供給される。全体として、エタノールが酸素により酸化されて二酸化炭素と水が生成する式（３）の電池反応が進行し、発電が行われる。
電池反応：（１/３）Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋Ｏ２→（２/３）ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ     ・・・（３）
【０１１２】
アノード電極１８側で発生した二酸化炭素は、残余のエタノール水溶液とともに外部に排出される。また、カソード電極１７側に生じた水は、残余の酸素とともに水蒸気として外部に排出される。
【０１１３】
本実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池２５には、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１が設けられている。そのため、高い電解質膜強度と有機燃料の透過（例えば、エタノールクロスオーバー）を抑制して高い発電効率を有する固体アルカリ形燃料電池２５を得ることができる。
【０１１４】
本実施の形態に係る固体アルカリ形燃料電池２５によれば、電解質膜の膨潤や収縮の影響が低減されるとともに、所望の形状の触媒層を形成することができ、量産性に優れる。
【０１１５】
[その他の実施の形態]
以上、上述した第１乃至第７の実施の形態によって本発明を詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した第１乃至第７の実施の形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更形態として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
【実施例】
【０１１６】
以下において、本発明を実施例に基づいて更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更実施可能である。
【０１１７】
［実施例１］
（触媒層形成用ペースト）
まず、芳香族ポリエーテルスルホン酸と芳香族ポリチオエーテルスルホン酸との共重合体のクロロメチル化合物をアミノ化することにより、５質量％アニオン（水酸化物イオン）電解質１００ｇを得た。
【０１１８】
次いで、銀触媒担持カーボン（銀担持量：４０質量％、Ｅ−ＴＥＫ社製）２ｇに、イソプロピルアルコール１０ｇ、エタノール１０ｇ、６０質量％ポリテトラフルオロエチレン分散液（アルドリッチ社製）０．２ｇ、上記で得られた５質量％アニオン電解質２０ｇ及び水６ｇを加え、これらを分散機にて攪拌混合することにより、カソード電極１７側の触媒層形成用ペースト組成物を調製した。
【０１１９】
また、ニッケル触媒担持カーボン（Ｎｉ担持量：４０質量％）２ｇに、イソプロピルアルコール１０ｇ、エタノール１０ｇ、６０質量％ポリテトラフルオロエチレン分散液（アルドリッチ社製）０．２ｇ、上記で得られた５質量％アニオン電解質２０ｇ及び水６ｇを加え、これらを分散機にて攪拌混合することにより、アノード電極１８側の触媒層形成用ペースト組成物を調製した。
【０１２０】
（電解質膜−電極接合体）
アニオン伝導性固体高分子電解質膜１として、Ａｃｉｐｌｅｘ  Ａ−２２１（厚さ１３０〜１９０μｍ：旭化成株式会社製）を用い、６０×６０ｍｍの大きさに切断されたものを使用した。
【０１２１】
次に、固体アルカリ形燃料電池用電解質膜１０を、以下のようにして作製した。５０×５０ｍｍの開口部４を有するテフロン（登録商標）シートからなるガスケット２の片面にエポキシ系樹脂接着剤（コニシ社製  エフレックス）からなる接着層３が形成されたガスケットを使用した。このガスケットを、６０×６０ｍｍのアニオン伝導性固体高分子電解質膜１の片面に接着層３が電解質膜１側を向くように位置決めし、接着して形成した。
【０１２２】
次に、カソード電極１７側の触媒層形成用ペースト組成物を、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１のガスケット開口部４を通して、触媒層５の乾燥後の銀質量が４ｍｇ／ｃｍ２となるように塗工し、電解質膜−触媒層接合体１１を作製した。なお、触媒層５の厚さは３００μｍであった。
【０１２３】
次に、得られた電解質膜−触媒層接合体１１の電解質膜１の他方の面に、上記と同様の５０×５０ｍｍの開口部８を有するテフロン（登録商標）シートからなるガスケット２の片面にエポキシ系樹脂接着剤（コニシ社製  エフレックス）からなる接着層７が形成されたガスケットを、接着層７が電解質膜１側を向くように位置決めし、接着して形成した。
【０１２４】
次いで、アノード電極１８側の触媒層形成用ペースト組成物を、ガスケット開口部８を通して、触媒層９の乾燥後のニッケル質量が４ｍｇ／ｃｍ２となるように塗工し、電解質膜−触媒層接合体１２を作製した。なお、触媒層９の厚さは３００μｍであった。
【０１２５】
次に、カソード電極１７側のガスケット開口部４から露出している触媒層５上に、４９×４９ｍｍのガス拡散層（カーボンクロス  ＬＴ−１２００Ｗ：Ｅ−ＴＥＫ社製）からなる拡散層１５を形成した。次いで、アノード電極１８側のガスケット開口部８から露出している触媒層９上に、４９×４９ｍｍの液体拡散層（発泡ニッケル：三菱マテリアル社製）からなる拡散層１６を形成して、実施例１の電解質膜−電極接合体１４を作製した。
【０１２６】
［実施例２］
接着層（３，７）に、エポキシ系樹脂接着剤に代えて、アクリル系樹脂接着剤（住友スリーエム社製  瞬間接着剤  ７００５Ｓ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、電解質膜−電極接合体１４を作製した。
【０１２７】
［実施例３］
接着層（３，７）に、エポキシ系樹脂接着剤に代えて、塩化ビニル系樹脂接着剤（住友スリーエム社製  スコッチ  ６２５２Ｎ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、電解質膜−電極接合体１４を作製した。
【０１２８】
［実施例４］
接着層（３，７）に、エポキシ系樹脂接着剤に代えて、エチレン−酢酸ビニル系樹脂接着剤（住友スリーエム社製  スコッチウェルド  ３７３８）を用いた以外は、実施例１と同様にして、電解質膜−電極接合体１４を作製した。
【０１２９】
［実施例５］
電解質膜１と触媒層（５，９）との間に易接着層１９を形成した以外は、実施例１と同様にして、電解質膜−電極接合体１４を作製した。なお、易接着層１９は、電解質膜１両側に接着されたガスケット（２，６）の開口部（４，８）を通して、実施例１で得られた５質量％アニオン電解質溶液をスプレーにより塗布し、５０℃で１０分間乾燥させて形成した。これにより易接着層１９の形成されたガスケット付きアニオン伝導性固体高分子電解質膜１を作製した。
【０１３０】
［実施例６］
実施例１と同様にして作製したカソード側及びアノード側ペースト組成物を転写基材（ＰＥＴフィルム：Ｅ３１２０  東洋紡績株式会社製：厚さ１２μｍ）上に金属量として、カソード側には銀を、アノード側にはニッケルを、乾燥後の重量がそれぞれ４ｍｇ／ｃｍ２、２０ｍｇ／ｃｍ２となるように塗工した後、１００℃で１５分間乾燥させることにより、触媒層５，９の形成されたアノード側及びカソード側転写フィルムを作製した。
【０１３１】
次に、実施例１と同様にして作製したガスケット付き電解質膜１の両側に接着されたガスケット（２，６）の開口部（４，８）を通して、実施例１で得られた５質量％アニオン電解質溶液をスプレーにより塗布し、５０℃で１０分間乾燥させて易接着層１９を形成した。
【０１３２】
次に、電解質膜１の両面に形成された易接着層１９上に、上記で作製したアノード側及びカソード側転写フィルム（５０×５０ｍｍ）を配置した後、圧力５ＭＰａ、温度６０℃で５分間熱圧着した。次いで、転写基材を剥離して電解質膜１と触媒層（５，９）の間に易接着層１９の形成された電解質膜−触媒層積層体を製造した。
【０１３３】
次に、カソード電極１７側のガスケット開口部４から露出している触媒層５上に、４９
×４９ｍｍのガス拡散層（カーボンクロス  ＬＴ−１２００Ｗ：Ｅ−ＴＥＫ社製）からなる拡散層１５を形成した。次いで、アノード電極１８側のガスケット開口部８から露出している触媒層９上に、４９×４９ｍｍの液体拡散層（発泡ニッケル：三菱マテリアル社製）からなる拡散層１６を形成して、実施例６の電解質膜−電極接合体１４を作製した。
【０１３４】
［実施例７］
実施例１におけるガス拡散層をカーボンクロスに代えて、カーボンペーパ（３５ＢＣ、ＳＧＬ社製、厚み３２０μｍ）を用いてカソード電極１７を作製し、また、実施例１と同様にして、アノード電極１８を作製した。次いで、実施例５と同様にして易接着層１９の形成されたガスケット付きアニオン伝導性固体高分子電解質膜１を作製した。
【０１３５】
次に、作製したアニオン伝導性固体高分子電解質膜１の両面に、上記で作製したアノード電極（５０×５０ｍｍ）、カソード電極（５０×５０ｍｍ）を配置した後、圧力５ＭＰａ、温度６０℃で５分間熱圧着し、電解質膜１と触媒層（５，９）の間に易接着層１９が形成された、実施例７の電解質膜−電極接合体１４を製造した。
【０１３６】
［実施例８］
実施例６の易接着層１４の形成において、実施例１で得られた５質量％アニオン電解質溶液５ｇに気相成長法炭素繊維（ＶＧＣＦ；昭和電工株式会社製）１ｇを混合したアニオン電解質溶液を用いて易接着層１９を形成した以外は、実施例６と同様にして、実施例８の電解質膜−電極接合体１４を作製した。
【０１３７】
［比較例１］
テフロン（登録商標）シートに代えて、シリコーン樹脂シートを用い、かつ接着層（３，７）を形成しないガスケットを用いた以外は、実施例１と同様にして、電解質膜−電極接合体１４を作製した。なお、シリコーン樹脂シートは自己粘着性を利用して、アニオン伝導性固体高分子電解質膜１に接着した。
【０１３８】
［比較例２］
接着層（３，７）に、エポキシ系樹脂接着剤に代えて、ユリア系樹脂接着剤（東洋プライウッド社製  ＳＣ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、電解質膜−電極接合体１４を作製した。
【０１３９】
［比較例３］
接着層（３，７）に、エポキシ系樹脂接着剤に代えて、フェノール系樹脂接着剤（セメダイン社製  セメダイン５７５）を用いた以外は、実施例１と同様にして、電解質膜−電極接合体１４を作製した。
【０１４０】
［比較例４］
接着層（３，７）に、エポキシ系樹脂接着剤に代えて、ポリウレタン系樹脂接着剤（セメダイン社製  セメダインＵＭ７００）を用いた以外は、実施例１と同様にして、電解質膜−電極接合体１４を作製した。
【０１４１】
（性能評価）
実施例１〜８及び比較例１〜４で得られた電解質膜−電極接合体１４の両主面にそれぞれセパレータ（２１，２２）を配置して、図８に示すような固体アルカリ形燃料電池２５を作製し、電池性能評価を実施した。
【０１４２】
性能評価は、以下のようにして行った。すなわち、燃料電池２５の作動温度を約６０℃に設定し、カソード電極１７側セパレータ２１の酸化剤ガス流路２３には酸素ガス、アノード電極１８側セパレータ２２の燃料流路２４にはエタノール水溶液を供給して、開放起電力（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）を調べた。結果を表１に示す。
【０１４３】
【表１】
2010040515.tif 000003
【０１４４】
表１に示すように、実施例１〜８は、いずれも比較例１〜４に比べ高い開放起電力を示した。
【符号の説明】
【０１４５】
１・・・アニオン伝導性固体高分子電解質膜
２，６，２０・・・ガスケット
３，７・・・接着層
４，８・・・開口部
５，９・・・触媒層
１０・・・固体アルカリ形燃料電池用電解質膜
１１，１１Ａ，１２，１３・・・固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−触媒層接合体
１４・・・固体アルカリ形燃料電池用電解質膜−電極接合体
１５，１６・・・拡散層
１７・・・電極（カソード電極）
１８・・・電極（アノード電極）
１９・・・易接着層
２１，２２・・・セパレータ
２３・・・酸化剤ガス流路
２４・・・燃料流路
２５・・・固体アルカリ形燃料電池
【図１】
2010040515.tif 000004
【図２】
2010040515.tif 000005
【図３】
2010040515.tif 000006
【図４】
2010040515.tif 000007
【図５】
2010040515.tif 000008
【図６】
2010040515.tif 000009
【図７】
2010040515.tif 000010
【図８】
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