(57)【要約】      （修正有）【課題】触媒インクの使用量を低減しつつ燃料電池の特性低下を抑制する。【解決手段】キャリアフィルムＣＦ上に形成した所定の厚さよりも薄い第１の電解質膜ＨＭの一方の面に触媒インクを塗布することにより触媒層ＣＬを形成し、所定の厚さから第１の電解質膜ＨＭの厚さを減じた厚さを有する第２の電解質膜ＨＭの一方の面に触媒インクを塗布することにより触媒層ＣＬを形成し、第１の電解質膜ＨＭと第２の電解質膜ＨＭとを接合することにより、所定の厚さの電解質膜と電解質膜の両面に形成された触媒層ＣＬとを有する膜・触媒接合体１１０を製造する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の厚さの電解質膜と前記電解質膜の両面に形成された触媒層とを有する膜・触媒接合体の製造方法であって、
前記所定の厚さよりも薄い第１の電解質膜の一方の面に触媒インクを塗布することにより前記触媒層を形成し、
前記所定の厚さから前記第１の電解質膜の厚さを減じた厚さを有する第２の電解質膜の一方の面に前記触媒インクを塗布することにより前記触媒層を形成し、
前記第１の電解質膜と前記第２の電解質膜とを接合する
膜・触媒接合体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の膜・触媒接合体の製造方法であって、
前記第１と第２の電解質膜は、それぞれ、基材上に形成されており、
前記触媒層は、前記基材とは反対側の面に前記触媒インクを塗布することにより形成される
膜・触媒接合体の製造方法。
【請求項３】
前記基材は、可撓性を有する請求項２記載の膜・触媒接合体の製造方法。
【請求項４】
前記第１と第２の電解質膜の厚さは、前記所定の厚さの１／２である請求項１ないし３のいずれか記載の膜・触媒接合体の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか記載の膜・触媒接合体の製造方法であって、さらに、
前記膜・触媒接合体の前記触媒層の外縁に保護フィルムを設ける
膜・触媒接合体の製造方法。
【請求項６】
膜・触媒接合体であって、
所定の厚さの電解質膜と
前記電解質膜の両面に形成された触媒層と
を備え、
前記膜・触媒接合体は、
前記所定の厚さよりも薄い第１の電解質膜の一方の面に触媒インクを塗布することにより前記触媒層を形成し、
前記所定の厚さから前記第１の電解質膜の厚さを減じた厚さを有する第２の電解質膜の一方の面に前記触媒インクを塗布することにより前記触媒層を形成し、
前記第１の電解質膜と前記第２の電解質膜とを接合する
ことにより製造される
膜・触媒接合体。
【請求項７】
燃料電池であって、
所定の厚さの電解質膜と前記電解質膜の両面に形成された触媒層とを有する膜・触媒接合体と、
前記膜・触媒接合体の一方の触媒層に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、
前記膜・触媒接合体の他方の触媒層に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と
を備え、
前記膜・触媒接合体は、
前記所定の厚さよりも薄い第１の電解質膜の一方の面に触媒インクを塗布することにより前記触媒層を形成し、
前記所定の厚さから前記第１の電解質膜の厚さを減じた厚さを有する第２の電解質膜の一方の面に前記触媒インクを塗布することにより前記触媒層を形成し、
前記第１の電解質膜と前記第２の電解質膜とを接合する
ことにより製造される
燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池を構成する膜・触媒接合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池として、電解質膜と電解質膜の両面に形成された触媒層とを有する燃料電池が用いられている。このような燃料電池の製造方法として、ガス拡散層上に形成され電解質膜の水分を調整するための多孔質層に触媒層を形成し、触媒層が形成された部材を電解質膜と接合する方法が知られている。この製造方法では、多孔質層に触媒層を形成するために、触媒層の原料である触媒インクが多孔質層に塗布される。触媒インクを多孔質層に塗布する際、塗布された触媒インクが多孔質層に浸透し、触媒層を形成するための触媒インクの量が増加する。そこで、多孔質層上に触媒層を塗布しない燃料電池の製造方法として、フィルム上に触媒層を形成し、形成された触媒層を電解質膜に転写して電解質膜の両面に触媒層を形成するデカール法が提案されている。このデカール法によれば、触媒インクがフィルム上に塗布されるので、より少ない量の触媒インクで触媒層を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４６０７６号公報
【特許文献２】特開２００７−１４１６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、デカール法を用いて形成された膜・触媒接合体では、触媒インクを乾燥させる際に、触媒インクに含まれる電解質材料がフィルム側に偏在する可能性がある。このような電解質材料の偏在が発生すると、燃料電池に供給されたガスの触媒層内での拡散が阻害され、燃料電池の特性が低下する虞がある。
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、触媒インクの使用量を低減しつつ燃料電池の特性低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
所定の厚さの電解質膜と前記電解質膜の両面に形成された触媒層とを有する膜・触媒接合体の製造方法であって、前記所定の厚さよりも薄い第１の電解質膜の一方の面に前記触媒層を形成し、前記所定の厚さから前記第１の電解質膜の厚さを減じた厚さを有する第２の電解質膜の一方の面に前記触媒層を形成し、前記第１の電解質膜と前記第２の電解質膜とを接合する膜・触媒接合体の製造方法。
【０００８】
この適用例では、触媒層は触媒インクを電解質膜に塗布することにより形成される。電解質膜には、触媒インクが浸透しないので、より少ない量の触媒インクで触媒層を形成することができる。また、触媒インクを乾燥させる際に電解質材料の偏在が発生しても、電解質材料は電解質膜側に偏在するため、触媒層内でのガスの拡散性が維持され、燃料電池の特性の低下が抑制される。
【０００９】
［適用例２］
適用例１記載の膜・触媒接合体の製造方法であって、前記第１と第２の電解質膜は、それぞれ、基材上に形成されており、前記触媒層は、前記基材とは反対側の面に前記触媒インクを塗布することにより形成される膜・触媒接合体の製造方法。
【００１０】
この適用例では、基材上に形成された電解質膜の基材とは反対側の面に触媒インクが塗布される。そのため、触媒インクの塗布の際に、電解質膜を基材により支持することができるので、触媒インクによる電解質膜の膨潤・収縮が抑制でき、触媒インクの塗布による触媒層の形成がより容易となる。
【００１１】
［適用例３］
前記基材は、可撓性を有する適用例２記載の膜・触媒接合体の製造方法。
【００１２】
基材が可撓性を有することにより、電解質膜が形成された基材と、電解質膜および触媒層が形成された基材とをロールに巻き取ることが可能となる。そのため、ロール・ツー・ロール法を用いて、触媒層が形成された電解質膜の量産性をより高くすることができる。
【００１３】
［適用例４］
前記第１と第２の電解質膜の厚さは、前記所定の厚さの１／２である適用例１ないし３のいずれか記載の膜・触媒接合体の製造方法。
【００１４】
第１と第２の電解質膜の厚さを所定の厚さの１／２とすることにより、同一の工程で、第１と第２の電解質膜への触媒層の形成を行うことができる。そのため、膜・触媒接合体の量産性をより高くすることができる。
【００１５】
［適用例５］
適用例１ないし４のいずれか記載の膜・触媒接合体の製造方法であって、さらに、前記膜・触媒接合体の前記触媒層の外縁に保護フィルムを設ける膜・触媒接合体の製造方法。
【００１６】
触媒層の外縁に保護フィルムを設けることにより、膜・触媒接合体の強度を高くすることができる。
【００１７】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、膜・触媒接合体の製造方法、その製造方法を用いて製造された膜・触媒接合体、その膜・触媒接合体を有する燃料電池や燃料電池システム、それらの燃料電池や燃料電池システムを有する車両等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用する燃料電池の構成を示す断面模式図。
【図２】膜・触媒接合体の製造工程を示す工程図。
【図３】半厚電解質膜上に触媒層を形成するための触媒層塗工装置の構成を示す説明図。
【図４】膜・電極接合体の製造工程を示す工程図。
【図５】膜・電極接合体の製造工程の比較例を示す工程図。
【図６】膜・触媒接合体の製造工程の比較例を示す工程図。
【図７】第２実施例の膜・触媒接合体を示す断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．燃料電池の構成：
図１は、本発明を適用する燃料電池１００の構成を示す断面模式図である。燃料電池１００は、膜・電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）１２０をセパレータ１３０，１４０で挟持した構成となっている。膜・電極接合体１２０は、電解質膜１１２の両面に触媒層１１４，１１６が形成された膜・触媒接合体（ＣＣＭ：Catalyst Coated Membrane）１１０の両面を、多孔質層１２２，１２４と、ガス拡散層１２６，１２８とで挟持することにより形成されている。なお、燃料電池としては、図１に示す燃料電池１００を複数積層した構成とすることもできる。
【００２０】
電解質膜１１２は、ナフィオン（デュポン社の商標）などのフッ素系樹脂材料で形成されており、湿潤状態において良好な導電性を有するプロトン伝導性のイオン交換膜である。触媒層１１４，１１６は、電解質材料と、触媒を担持した坦体粒子と、を含んでいる。第１実施例の触媒層１１４，１１６は、白金触媒を担持したカーボン粒子と、電解質膜１１２を構成する高分子電解質と同質の電解質（ナフィオン等）とを含んでいる。
【００２１】
多孔質層１２２，１２４は、カーボン粒子と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：Polytetrafluoroethylene）等の撥水性樹脂からなる樹脂粒子により形成されている。多孔質層１２２，１２４は、ガス透過性と導電性とを有している。撥水性樹脂を含む多孔質層１２２，１２４は、膜・触媒接合体１１０の水分を適正域に保つとともに、膜・触媒接合体１１０からの過剰な水分の排出を促進する。
【００２２】
ガス拡散層１２６，１２８は、導電性の多孔体であり、それぞれ、水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化ガスの流路となる。ガス拡散層１２６，１２８は、カーボンペーパやカーボンフェルトのような多孔質カーボン材料や、発泡金属などの種々の多孔質材料で形成することが可能である。
【００２３】
セパレータ１３０，１４０は、ガス不透性と導電性とを有する部材である。セパレータ１３０，１４０は、圧縮カーボン、チタン合金、ステンレス鋼等の種々の材料で形成することが可能である。第１実施例のセパレータ１３０，１４０は、内部にガス拡散層１２６，１２８に燃料ガスや酸化ガスを供給するための連絡通路（図示しない）が形成された平板状の部材である。
【００２４】
Ａ２．膜・触媒接合体の製造工程：
図２は、膜・触媒接合体１１０の製造工程を示す工程図である。第１実施例の膜・触媒接合体１１０の製造工程では、まず、図２（ａ）に示すように、厚さが電解質膜１１２の１／２の電解質膜ＨＭ（以下、「半厚電解質膜ＨＭ」とも呼ぶ）をキャリアフィルムＣＦ上に形成する。次いで、図２（ｂ）に  示すように、キャリアフィルムＣＦ上に形成された半厚電解質膜ＨＭ上に、膜・触媒接合体１１０の触媒層１１４，１１６となる触媒層ＣＬを形成する。
【００２５】
図３は、半厚電解質膜ＨＭ上に触媒層ＣＬを形成するための触媒層塗工装置５００の構成を示す説明図である。触媒層塗工装置５００は、半厚電解質膜ＨＭが形成されたキャリアフィルムＣＦ（以下、「原料フィルムＦＵ」とも呼ぶ）を巻き取っている原料ロール５１０と、触媒層ＣＬを形成するための塗工ロール５２０と、半厚電解質膜ＨＭと触媒層ＣＬとが形成されたキャリアフィルムＣＦ（以下、「塗工済フィルムＦＰ」とも呼ぶ）を巻き取る塗工済ロール５３０と、塗工ロール５２０の円周付近に設けられたダイ５４０とを有している。
【００２６】
塗工ロール５２０には、半厚電解質膜ＨＭが外周側となるように、原料ロール５１０から供給される原料フィルムＦＵが吸着されている。原料フィルムＦＵの吸着は、例えば、塗工ロール５２０の外周面から内部に向かって設けられた吸着孔（図示しない）の内部を減圧するか、あるいは、塗工ロール５２０を帯電させることにより行うことができる。
【００２７】
ダイ５４０は、原料フィルムＦＵに塗布される触媒インクを、塗工ロール５２０に吸着された原料フィルムＦＵの半厚電解質膜ＨＭ上に塗布する。具体的には、加圧した触媒インクをダイ５４０に供給する。ダイ５４０に供給された触媒インクは、ダイリップ５４２から吐出され、塗工ロール５２０に吸着された原料フィルムＦＵに触媒インクが塗布される。なお、触媒インクとしては、例えば、坦体粒子と電解質材料とを、水とアルコール（例えば、エタノール）との混合溶媒中に分散した分散液を用いることができる。
【００２８】
原料フィルムＦＵに塗布された触媒インクは、塗工ロール５２０から塗工済ロール５３０までの移動過程で乾燥し、触媒層ＣＬを形成する。このように、触媒層ＣＬが形成された塗工済フィルムＦＰは、塗工済ロール５３０に巻き取られる。なお、このように、原料ロール５１０に巻き取られた原料フィルムに加工を施し、加工済のフィルムを別のロールに巻き取る加工方法は、「ロール・ツー・ロール法」と呼ばれる。このロール・ツー・ロール法によれば、フィルム状の材料に加工を施すことがより容易となり、加工済フィルム（第１実施例では、塗工済フィルムＦＰ）の量産性が高くなる。
【００２９】
なお、第１実施例では、原料フィルムＦＵの半厚電解質膜ＨＭ上にダイ５４０を用いて触媒インクを塗布するダイ塗工により触媒層ＣＬを形成しているが、他の方法により触媒層ＣＬを形成することも可能である。例えば、触媒インクを噴霧するスプレイ塗工により触媒層ＣＬを形成することもでき、また、ドクターブレードを用いて触媒インクを塗布することにより触媒層ＣＬを形成することもできる。
【００３０】
このように形成された塗工済フィルムからは、図２（ｃ）に示すように、キャリアフィルムＣＦが剥離される。そして、図２（ｄ）に示すように、触媒層ＣＬが形成された半厚電解質膜ＨＭは、半厚電解質膜ＨＭ側を合わせるようにして接合され、膜・触媒接合体１１０が形成される。２つの半厚電解質膜ＨＭの接合は、所定の温度に加熱した状態で、触媒層ＣＬ側から圧力を加える熱圧プレスにより行うことができる。なお、熱圧プレスの温度は、電解質材料の特性に応じて決定される。熱圧プレスの温度は、例えば、電解質材料の結晶化温度に基づいて決定することも可能であり、実験的に決定することも可能である。
【００３１】
Ａ３．膜・電極接合体の製造工程：
図４は、膜・電極接合体１２０（図１）の製造工程を示す工程図である。膜・電極接合体の製造工程では、まず、図４（ａ）に示すように、膜・電極接合体１２０のガス拡散層１２６，１２８となるガス拡散層ＧＤＬを準備する。次いで、準備したガス拡散層ＧＤＬ上に、カーボン粒子と樹脂粒子とを分散したインクを塗布して焼成する。これにより、図４（ｂ）に示すように、ガス拡散層ＧＤＬ上に膜・電極接合体１２０の多孔質層１２２，１２４となる多孔質層ＭＰＬが形成される。
【００３２】
図４（ｃ）は、図３の製造工程で製造された膜・触媒接合体１１０を示している。この膜・触媒接合体１１０を、図４（ｄ）に示すように、多孔質層ＭＰＬが形成されたガス拡散層ＧＤＬで挟み込むことにより、図４（ｅ）に示すように、膜・電極接合体１２０が形成される。
【００３３】
Ａ４．比較例１：
図５は、膜・電極接合体１２０の製造工程の比較例を示す工程図である。この比較例では、図４に示す第１実施例の膜・電極接合体１２０の製造工程と同様に、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、ガス拡散層ＧＤＬが準備され、準備されたガス拡散層ＧＤＬ上に多孔質層ＭＰＬが形成される。
【００３４】
次いで、図５（ｃ）に示すように、多孔質層ＭＰＬ上に触媒層ＣＬが形成される。触媒層ＣＬと多孔質層ＭＰＬとが形成されたガス拡散層ＧＤＬは、図５（ｅ）に示すように、予め準備された電解質膜１１２（図５（ｄ））と接合され、膜・電極接合体１２０が形成される。
【００３５】
図５の比較例では、多孔質層ＭＰＬ上に触媒層ＣＬが形成される。触媒層ＣＬの形成は、第１実施例と同様に触媒インクを塗布し、塗布した触媒インクを乾燥させることにより行われる。この触媒インクの塗布の段階で、触媒インクが多孔質層ＭＰＬに染み込む。そのため、半厚電解質膜ＨＭ上に触媒インクを塗布する第１実施例よりも、触媒層ＣＬの形成に要する触媒インクの使用量が増加する。
【００３６】
また、図５の比較例において、多孔質層ＭＰＬおよび触媒層ＣＬが形成されるガス拡散層ＧＤＬを多孔質カーボン材料で形成した場合、ガス拡散層ＧＤＬが脆くなり、ガス拡散層ＧＤＬをロール状とすることが困難となる。そのため、第１実施例のようなロール・ツー・ロール法を用いることが困難となり、第１実施例よりも量産性が低くなる。
【００３７】
Ａ５．比較例２：
図６は、膜・触媒接合体１１０の製造工程の比較例を示す工程図である。この比較例では、電解質膜１１２の両面に触媒層ＣＬを転写する転写法により膜・触媒接合体１１０が形成される。
【００３８】
この比較例では、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、触媒層ＣＬを形成するためのキャリアフィルムＣＦＣと、電解質膜１１２を形成するためのキャリアフィルムＣＦＭとが準備される。次いで、図６（ｃ）および図６（ｄ）に示すように、キャリアフィルムＣＦＣ，ＣＦＭ上には、それぞれ触媒層ＣＬと電解質膜１１２とが形成される。触媒層ＣＬの形成は、キャリアフィルムＣＦＣ上に触媒インクを塗布し、塗布した触媒インクを乾燥させることにより行われる。電解質膜１１２の形成は、キャリアフィルムＣＦＭ上に電解質溶液を塗布し、塗布した電解質溶液を乾燥させることにより行われる。
【００３９】
キャリアフィルムＣＦＣ上に形成された触媒層ＣＬは、図６（ｅ）に示すように、キャリアフィルムＣＦＭ（図６（ｄ））から剥離された電解質膜１１２に転写され、膜・触媒接合体１１０が形成される（図６（ｆ））。このとき、触媒層ＣＬは、キャリアフィルムＣＦＣとは反対側の面から、電解質膜１１２に接合される。
【００４０】
上述のように、図６の比較例では、キャリアフィルムＣＦＣ上に塗布された触媒インクを乾燥させることにより、触媒層ＣＬが形成される。この触媒インクの乾燥段階では、触媒インク中の水やアルコールが蒸発することにより、触媒インクの液面がキャリアフィルムＣＦＣ側に移動する。そのため、触媒インクの乾燥条件等によっては、触媒インク中の坦体粒子や電解質材料がキャリアフィルムＣＦＣ側に集まる偏在化が発生する。
【００４１】
偏在化により触媒層ＣＬの電解質膜１１２とは反対側（すなわち、図１における多孔質層１２２，１２４側）の電解質材料が多くなると、触媒層ＣＬにおけるガスの拡散が阻害される。このように、触媒層ＣＬにおけるガスの拡散が阻害されると、触媒層ＣＬに供給されたガスの反応量が低下し、燃料電池１００の特性が低下する。これに対し、第１実施例では、触媒層ＣＬは、半厚電解質膜ＨＭ上に形成されるので、偏在化が発生しても、坦体粒子や電解質材料は電解質膜１１２側において多くなる。そのため、触媒層ＣＬにおけるガスの拡散性を十分に高く維持することができ、燃料電池１００の特性の低下が抑制される。
【００４２】
また、膜・触媒接合体１１０を形成するために用いられるキャリアフィルムは、第１実施例では、半厚電解質膜ＨＭ上を形成するための２枚のキャリアフィルムＣＦで済むのに対し、図６の比較例では、触媒層ＣＬを形成するための２枚のキャリアフィルムＣＦＣと、電解質膜１１２を形成するための１枚のキャリアフィルムＣＦＭとが必要となる。
【００４３】
Ａ６．第１実施例の効果：
第１実施例では、半厚電解質膜ＨＭをキャリアフィルムＣＦ上に形成し、キャリアフィルムＣＦ上に形成された半厚電解質膜ＨＭ上に触媒インクを塗布することにより触媒層ＣＬを形成する。そして、触媒層ＣＬが形成された半厚電解質膜ＨＭどうしを接合することにより、膜・触媒接合体１１０が形成される。
【００４４】
このように、第１実施例では、触媒層ＣＬの形成のための触媒インクの塗布は、キャリアフィルムＣＦ上に形成された半厚電解質膜ＨＭ上に行われる。そのため、電解質膜１１２そのものに触媒インクを塗布した場合に生じる触媒インクの溶媒による電解質膜の膨潤・収縮が抑制され、量産性の高いロール・ツー・ロール法により触媒層ＣＬを形成することが可能となる。また、半厚電解質膜ＨＭ上に触媒インクを塗布することにより形成された触媒層ＣＬは、半厚電解質膜ＨＭとの密着性が高いため、膜・触媒接合体１１０におけるプロトンの伝導性が高くなる。そのため、膜・触媒接合体１１０の製造に第１実施例を適用することにより、燃料電池１００の特性が向上する。さらに、電解質膜１１２そのものに触媒インクを塗布しない製造方法と比較して、量産性を高く維持するとともに、燃料電池１００の特性の低下を抑制することが可能となる。
【００４５】
なお、第１実施例では、キャリアフィルムＣＦ上に形成された半厚電解質膜ＨＭの厚さを電解質膜１１２の１／２の厚さとしている。そのため、図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すように、電解質膜どうしの接合は、半厚電解質膜ＨＭ上に触媒層ＣＬが形成された同一の構成の膜を接合することにより行われる。しかしながら、接合される電解質膜の厚さは、接合されることにより所定の厚さの電解質膜１１２が形成されればよく、必ずしも電解質膜１１２の厚さの１／２でなくともよい。例えば、一方の電解質膜の厚さを電解質膜１１２の厚さの１／３とし、他方の電解質膜の厚さを電解質膜１１２の厚さの２／３としてもよい。但し、同一構成の膜を接合することにより量産による生産効率の向上が図れるので、キャリアフィルムＣＦ上に形成される電解質膜の厚さを電解質膜１１２の１／２の厚さとするのがより好ましい。
【００４６】
第１実施例では、可撓性のキャリアフィルムＣＦ上に半厚電解質膜ＨＭと触媒層ＣＬとを形成しているが、樹脂製や金属製の板材など可撓性を有しない基材上に半厚電解質膜ＨＭと触媒層ＣＬとを形成するものとしてもよい。このようにしても、触媒インクの溶媒による電解質膜の膨潤・収縮が抑制され、触媒インクの塗布がより容易となる。但し、量産性の高いロール・ツー・ロール法を用いることができる点で、キャリアフィルムＣＦのように可撓性を有する基材を用いるのがより好ましい。
【００４７】
また、基材を用いずに半厚電解質膜ＨＭそのものに触媒インクを塗布して触媒層ＣＬを形成することも可能である。この場合、電解質膜の膨潤・収縮を抑制するため、触媒層ＣＬの形成は、触媒インクを複数回に分けて積層する方法や、高粘度の触媒インクを塗布する方法により行われる。触媒インクを複数回に分けて積層する場合には、触媒層ＣＬの形成に要する時間が増加し、高粘度の触媒インクを塗布する場合には、触媒インクを均一に塗布することが困難となる。そのため、基材上に形成された半厚電解質膜ＨＭ上に触媒インクを塗布して触媒層ＣＬを形成するのがより好ましい。
【００４８】
Ｂ．第２実施例：
図７は、第２実施例の膜・触媒接合体１１０ａを示す断面模式図である。第２実施例の膜・触媒接合体１１０ａは、触媒層ＣＬの周囲に保護フィルムＰＦが設けられている点で、第１実施例の膜・触媒接合体１１０と異なっている。他の点は、第１実施例と同様である。
【００４９】
保護フィルムＰＦは、触媒層ＣＬとほぼ同じ大きさの孔が設けられた枠状のフィルムである。この保護フィルムＰＦは、半厚電解質膜ＨＭどうしを熱圧プレスにより接合する際、あるいは、半厚電解質膜ＨＭどうしを熱圧プレスにより接合した後、取り付けられる。
【００５０】
第２実施例の膜・触媒接合体１１０ａは、保護フィルムＰＦを設けることにより、膜・触媒接合体１１０ａの強度を高くすることができ、形成された膜・触媒接合体１１０ａの破損を抑制することが可能となる。また、保護フィルムＰＦを触媒層ＣＬの周囲に配置することにより、触媒層ＣＬどうしが短絡することを抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【００５１】
１００…燃料電池
１１０，１１０ａ…膜・触媒接合体
１１２…電解質膜
１１４，１１６…触媒層
１２０…膜・電極接合体
１２２，１２４…多孔質層
１２６，１２８…ガス拡散層
１３０，１４０…セパレータ
５００…触媒層塗工装置
５１０…原料ロール
５２０…塗工ロール
５３０…塗工済ロール
５４０…ダイ
５４２…ダイリップ
ＣＦ，ＣＦＣ，ＣＦＭ…キャリアフィルム
ＣＬ…触媒層
ＦＰ…塗工済フィルム
ＦＵ…原料フィルム
ＧＤＬ…ガス拡散層
ＨＭ…半厚電解質膜
ＭＰＬ…多孔質層
ＰＦ…保護フィルム
【図１】
2010251033.tif 000003
【図２】
2010251033.tif 000004
【図３】
2010251033.tif 000005
【図４】
2010251033.tif 000006
【図５】
2010251033.tif 000007
【図６】
2010251033.tif 000008
【図７】
2010251033.tif 000009