(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両面に触媒層が積層されてなる触媒層付電解質膜であって、
触媒層が転写基材上に積層された転写フィルム２枚を、平面視で前記転写フィルムより大きい電解質膜の両面に、前記転写フィルムの周縁から前記電解質膜が露出するように前記電解質膜と前記触媒層とが接触するように設置し、
前記電解質膜上であって前記転写フィルムの周りに、ステンレス及び耐熱性樹脂シートからなる２層構造の額縁状の治具２枚を用いて両側に、前記電解質膜と前記耐熱性樹脂シートとが接触するように配置し、
前記転写フィルム上に、ステンレス及び金属板からなる２層構造の板治具２枚を用いて、前記転写フィルムとステンレスとが接触するように両側に設置し、
熱プレス装置の熱板を前記２枚の板治具を挟むように両面から押しつけ熱プレスすることにより、
前記触媒層と前記電解質膜とを接着させ、
前記触媒層表面から前記転写基材を剥がして製造され、
触媒層、電解質膜及び触媒層の３層からなる積層体の引張破断強度が、前記触媒層付電解質膜の触媒層未積層部分の電解質膜単体の引張破断強度の６５〜１００％であることを特徴とする、触媒層付電解質膜。
【請求項２】
前記熱プレスの加圧レベルが０．５〜５ＭＰａである、請求項１に記載の触媒層付電解質膜。
【請求項３】
触媒層、電解質膜及び触媒層の３層からなる前記積層体の引張破断強度が、前記触媒層付電解質膜の触媒層未積層部分の電解質膜単体の引張破断強度の８０〜１００％である、請求項１又は２に記載の触媒層付電解質膜。
【請求項４】
触媒層、電解質膜及び触媒層の３層からなる前記積層体の引張破断強度が、１５〜２５Ｎである、請求項１〜３のいずれかに記載の触媒層付電解質膜。
【請求項５】
電解質膜の両面に触媒層が積層されてなる触媒層付電解質膜の製造方法であって、
触媒層、電解質膜及び触媒層の３層からなる積層体の引張破断強度が、前記触媒層付電解質膜の触媒層未積層部分の電解質膜単体の引張破断強度の６５〜１００％となるように、
触媒層が転写基材上に積層された転写フィルム２枚を、平面視で前記転写フィルムより大きい電解質膜の両面に、前記転写フィルムの周縁から前記電解質膜が露出するように前記電解質膜と前記触媒層とが接触するように設置し、
前記電解質膜上であって前記転写フィルムの周りに、ステンレス及び耐熱性樹脂シートからなる２層構造の額縁状の治具２枚を用いて両側に、前記電解質膜と前記耐熱性樹脂シートとが接触するように配置し、
前記転写フィルム上に、ステンレス及び金属板からなる２層構造の板治具２枚を用いて、前記転写フィルムとステンレスとが接触するように両側に設置し、
熱プレス装置の熱板を前記２枚の板治具の両面から押しつけ熱プレスすることにより、
前記触媒層と前記電解質膜とを接着させ、
前記触媒層表面から前記転写基材を剥がす工程を備える、
触媒層付電解質膜の製造方法。
【請求項６】
前記熱プレスの加圧レベルが０．５〜５ＭＰａである、請求項５に記載の触媒層付電解質膜の製造方法。
【請求項７】
触媒層、電解質膜及び触媒層の３層からなる前記積層体の引張破断強度が、１５〜２５Ｎである、請求項５又は６に記載の触媒層付電解質膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明では、燃料電池に関し、特に電解質膜の両面に触媒層が形成されている触媒層付電解質膜及びその製造方法に関する。
【０００２】
燃料電池の一種である固体高分子型燃料電池は、電解質膜として水素イオン伝導性高分子電解質膜を用い、その両面に触媒層、電極基材及びセパレータが順次積層された構造となっている。このうち、電解質膜の両面に触媒層を積層させたもの（即ち触媒層／電解質膜／触媒層の層構成のもの）は触媒層付電解質膜（ＣＣＭ）と称され、さらに電解質膜の両面に触媒層及びガス拡散基材を順次積層させたもの（即ち、ガス拡散基材／触媒層／電解質膜／触媒層／ガス拡散基材の層構成のもの）は、電極−電解質膜接合体（ＭＥＡ）と称されている。
【０００３】
この触媒層付電解質膜の製造方法としては、電解質膜表面に、触媒層を形成するための触媒層ペースト組成物を塗布及び乾燥させるという塗布方式が一般的に行われている。
【０００４】
しかし、この塗布方式であると、電解膜がペーストに含まれる水、アルコール等の溶剤により膨潤変形してしまい、電解質膜表面に所望の触媒層が形成しにくい問題が生じている。また、乾燥させる工程で、電解膜も高温に曝してしまうため、電解膜が熱膨張等を起こし、変形する問題も生じている。
【０００５】
この問題を克服するために、予め触媒層のみを基材上に作製し、この触媒層を転写することにより、触媒層を電解質膜上に積層させる方法（転写法）が提案されている。この方法は、上記問題を克服する上、簡便な方法であるため、実用化に至っている。
【特許文献１】特公平２−４８６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、転写法では、一般的に、触媒層を電解質膜に積層させるに際し、触媒層を電解質膜に加圧及び加熱させることにより行われている。
【０００７】
しかし、この方法では、加圧・加熱工程により電解質膜に負担がかかり、ＣＣＭが脆くなる問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本出願人らは、上記問題点に鑑み、所定の工程を経ることにより、上記問題点を解決し、さらにその工程で得られた所定の性質を有する触媒層付電解質膜を用いて燃料電池を製造すると、優れた電池特性を発揮することを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、下記の触媒層付電解質膜にかかる。
【０００９】
項１．電解質膜の両面に触媒層が積層されてなる触媒層付電解質膜であって、
触媒層が転写基材上に積層された転写フィルム２枚を、平面視で前記転写フィルムより大きい電解質膜の両面に、前記転写フィルムの周縁から前記電解質膜が露出するように前記電解質膜と前記触媒層とが接触するように設置し、
前記電解質膜上であって前記転写フィルムの周りに、ステンレス及び耐熱性樹脂シートからなる２層構造の額縁状の治具２枚を用いて両側に、前記電解質膜と前記耐熱性樹脂シートとが接触するように配置し、
前記転写フィルム上に、ステンレス及び金属板からなる２層構造の板治具２枚を用いて、前記転写フィルムとステンレスとが接触するように両側に設置し、
熱プレス装置の熱板を前記２枚の板治具の両面から押しつけ熱プレスすることにより、
前記触媒層と前記電解質膜とを接着させ、
前記触媒層表面から前記転写基材を剥がして製造され、
触媒層、電解質膜及び触媒層の３層からなる積層体の引張破断強度が、前記触媒層付電解質膜の触媒層未積層部分の電解質膜単体の引張破断強度の６５〜１００％であることを特徴とする、触媒層付電解質膜。
項２．前記熱プレスの加圧レベルが０．５〜５ＭＰａである、項１に記載の触媒層付電解質膜。
項３．触媒層、電解質膜及び触媒層の３層からなる前記積層体の引張破断強度が、前記触媒層付電解質膜の触媒層未積層部分の電解質膜単体の引張破断強度の８０〜１００％である、項１又は２に記載の触媒層付電解質膜。
項４．触媒層、電解質膜及び触媒層の３層からなる前記積層体の引張破断強度が、１５〜２５Ｎである、項１〜３のいずれかに記載の触媒層付電解質膜。
項５．電解質膜の両面に触媒層が積層されてなる触媒層付電解質膜の製造方法であって、
触媒層、電解質膜及び触媒層の３層からなる積層体の引張破断強度が、前記触媒層付電解質膜の触媒層未積層部分の電解質膜単体の引張破断強度の６５〜１００％となるように、
触媒層が転写基材上に積層された転写フィルム２枚を、平面視で前記転写フィルムより大きい電解質膜の両面に、前記転写フィルムの周縁から前記電解質膜が露出するように前記電解質膜と前記触媒層とが接触するように設置し、
前記電解質膜上であって前記転写フィルムの周りに、ステンレス及び耐熱性樹脂シートからなる２層構造の額縁状の治具２枚を用いて両側に、前記電解質膜と前記耐熱性樹脂シートとが接触するように配置し、
前記転写フィルム上に、ステンレス及び金属板からなる２層構造の板治具２枚を用いて、前記転写フィルムとステンレスとが接触するように両側に設置し、
熱プレス装置の熱板を前記２枚の板治具を挟むように両面から押しつけ熱プレスすることにより、
前記触媒層と前記電解質膜とを接着させ、
前記触媒層表面から前記転写基材を剥がす工程を備える、
触媒層付電解質膜の製造方法。
項６．前記熱プレスの加圧レベルが０．５〜５ＭＰａである、項５に記載の触媒層付電解質膜の製造方法。
項７．触媒層、電解質膜及び触媒層の３層からなる前記積層体の引張破断強度が、１５〜２５Ｎである、項５又は６に記載の触媒層付電解質膜の製造方法。
【００１３】
本発明は、電解質膜の両面に触媒層が積層されてなる触媒層付電解質膜であって、触媒層、電解質膜及び触媒層の３層からなる積層体（３層積層体）の引張破断強度が、電解質膜単体の引張破断強度の６５％以上であることを特徴とする。これにより、電解質膜は強固なものとなり、さらに優れた電池特性を発揮する。
【００１４】
好ましくは、触媒層、電解質膜及び触媒層の３層からなる積層体の引張破断強度が、電解質膜単体の引張破断強度の７０％以上である。上限は限定的でないが、通常１００％程度、好ましくは９５％程度である。
【００１５】
触媒層、電解質膜及び触媒層の３層からなる積層体の引張破断強度は、好ましくは１０Ｎ程度以上、より好ましくは１５〜２５Ｎ程度である。
【００１６】
電解質膜単体の引張破断強度は、通常１５〜３５Ｎ程度、好ましくは２０〜３０Ｎ程度である。
【００１７】
本発明において、触媒層、電解質膜及び触媒層の３層からなる積層体の引張破断強度及び電解質膜単体の引張破断強度は下記のようにして測定されるものである。なお、３層積層体の引張破断強度の測定は以下の２つ（第１測定及び第２測定）に大別されるが、本発明ではいずれの測定方法を採用してもよく、いずれか一方の測定方法を用いたものが上記比率（電解質膜単体の６５％以上等）の範囲に該当していればよい。これらを図１及び図２を用いて説明する。
【００１８】
（１）３層積層体の引張破断強度（第１測定）
電解質膜の両面に積層された触媒層付電解質膜（３層積層体）を用意し、当該３層積層体を、幅１５ｍｍ、長さ５０ｍｍに切除する（この切除したものを測定サンプルとする）。この際、（１）触媒層が積層されている箇所（触媒層積層部分）と、触媒層が形成されていない箇所（触媒層未積層部分）を共に含むように、かつ（２）当該触媒層積層部分と当該未触媒層積層部分の境界Ｘが長さ方向で中間になるように切除する。特に、図１（ａ）に示されるように、３層積層体（測定サンプル１）は、両面にある各境界Ｘが電解質膜３を介して一致するように、各触媒層２が配置されていることが好適である。この切除した３層積層体（測定サンプル１）を、図２に示すように、小型卓上試験機ＥＺ  Ｔｅｓｔ（島津製作所（株）製）４に、触媒層未積層部分を上部チャック５に、触媒層積層部分を下部チャック６に挟み込む（この際、境界Ｘが上部チャック５と下部チャック６のちょうど中間になるように配置する）。次いで、この小型卓上試験機４を作動させ、上部チャックを速度５０ｍｍ／分で引っ張り、３層積層体が破断した時の強度を測定する。この測定の２回の値の平均を、本発明の第１測定における３層積層体の引張破断強度とする。なお、破断の仕方は、通常境界部分で破断することが多いが、境界部分以外の触媒層積層部分又は触媒層未積層部分で破断することもある。
【００１９】
（２）３層積層体の引張破断強度（第２測定）
電解質膜の両面に触媒層が積層された触媒層付電解質膜（３層積層体）を用意する。この３層積層体を、幅１５ｍｍ、長さ５０ｍｍに切除する（測定サンプル）。この際、図１（ｂ）に示すように、３層積層体（測定サンプル１）は、電解質膜３の全面（両面とも）に触媒層２が積層された箇所を切除する。この切除した３層積層体（測定サンプル１）を、小型卓上試験機ＥＺ  Ｔｅｓｔ（島津製作所（株）製）４の上部チャック５及び下部チャック６に挟み込む。次いで、この小型卓上試験機４を作動させ、上部チャック５を速度５０ｍｍ／分で引っ張り、３層積層体が破断した時の強度を測定する。この測定の２回の値の平均を、本発明の第２測定における３層積層体の引張破断強度とする。
（３）電解質膜単体の引張破断強度
触媒層付電解質膜における触媒層未積層部分（または触媒層を積層する前の電解質膜）を幅１５ｍｍ、長さ５０ｍｍ（図１（c））に切除する（測定サンプル）。この切除した電解質膜単体（測定サンプル１）を小型卓上試験機ＥＺ  Ｔｅｓｔ（島津製作所（株）製）４の上部チャック５及び下部チャック６に挟み込む。次いで、この小型卓上試験機４を作動させて、上部チャック５を速度５０ｍｍ／分で引っ張り、電解質膜単体が破断した時の強度を測定する。この測定の２回の値の平均を、本発明における触媒層単体の引張破断強度とする。
【００２０】
触媒層、電解質膜及び触媒層の３層からなる積層体の引張破断強度と、電解質膜単体の引張破断強度との比率（６５％以上、好ましくは７０％以上）は、触媒層、電解質膜及び触媒層の３層積層体又は電解質膜単体の流れ方向（ＭＤ）又は垂直方向（ＴＤ）のいずれを測定してもよいが、積層体の測定方向がＴＤである場合は電解質膜単体の測定方向もＴＤとし、逆に、積層体の測定方向がＭＤである場合は電解質膜単体の測定方向もＭＤとするものとする。さらに、本発明では、その比率はＭＤ方向及びＴＤ方向における測定の一方でもその比率が６５％以上であればよいが、特にＭＤ及びＴＤ方向における測定の両方がともにその比率が６５％以上であることが好適である。
【００２１】
本発明の触媒層付電解質膜は、例えば、図３に示されるように、電解質膜３の面積が両面とも平面視で触媒層２の面積よりも大きく、触媒層２の周縁から電解質膜３が露出するように配置されていることが好ましい。このような構成をとることにより、露出した電解質膜によりスタッキング時のシールが容易となる。
【００２２】
電解質膜
本発明で用いる電解質膜は、水素イオン伝導性のものであれば限定的でなく、公知又は市販のものを使用できる。電解質膜の具体例としては、デュポン社製の「Ｎａｆｉｏｎ」膜、旭硝子（株）製の「Ｆｌｅｍｉｏｎ」膜、旭化成（株）製の「Ａｃｉｐｌｅｘ」膜、ゴア（Ｇｏｒｅ）社製の「Ｇｏｒｅ  Ｓｅｌｅｃｔ」膜等が挙げられる。電解質膜の膜厚は、通常２０μｍ〜２５０μｍ程度、好ましくは２０μｍ〜８０μｍ程度である。
【００２３】
触媒層
本発明で用いる触媒層は、触媒担持炭素粒子及び水素イオン伝導性高分子電解質を含有している限り限定的でなく、公知又は市販のものを使用できる。触媒層は、例えば、公知又は市販の水素イオン伝導性高分子電解質含有溶液及び触媒担持炭素粒子等を混合して得られる触媒ペースト組成物を公知又は市販の転写基材等に塗布及び乾燥させることにより、作製することができる。
【００２４】
触媒担持炭素粒子は、固体高分子型燃料電池用等に用いられているものであれば限定的でなく、好ましくは白金触媒担持炭素粒子等である。
【００２５】
水素イオン導電性高分子電解質は限定的でなく、例えば、パーフルオロスルホン酸系のフッ素イオン交換樹脂等、炭化水素系のイオン交換樹脂等が挙げられる。具体例としては、デュポン社製の「Ｎａｆｉｏｎ」、旭硝子（株）製の「Ｆｌｅｍｉｏｎ」、旭化成（株）製の「Ａｃｉｐｌｅｘ」、ゴア（Ｇｏｒｅ）社製の「Ｇｏｒｅ  Ｓｅｌｅｃｔ」等が挙げられる。
【００２６】
触媒層の膜厚は通常５μｍ〜５０μｍ程度、好ましくは１０μｍ〜２５μｍ程度とすればよい。
【００２７】
電極‐電解質膜接合体（ＭＥＡ）
本発明の触媒層付電解質膜は、さらにその両面に公知又は市販のガス拡散基材を積層させることにより、電極−電解質膜接合体とすることができる。
【００２８】
ガス拡散基材は、導電性を有し、多孔質のものであれば、特に制限されず、公知又は市販のものを使用できる。例えば、カーボンペーパ、カーボンクロス、カーボンフェルト等が挙げられる。膜厚は特に制限されないが、通常は２０μｍ〜４００μｍ程度、好ましくは１００μｍ〜３００μｍ程度である。
【００２９】
ガス拡散基材と触媒層付電解質膜との接合は、例えば熱プレスにより行うことができる。熱プレスは限定的でなく、常法に従って行えばよい。加圧レベルは、通常０．５〜２０ＭＰａ程度、好ましくは１〜１０ＭＰａ程度、より好ましくは１〜５ＭＰａ程度がよい。また、この加圧の際に、転写不良を避けるために、加圧面を加熱するのが好ましい。加熱温度は１１０〜２００℃、好ましくは１２０〜１６５℃がよい。
【００３０】
電極−電解質膜接合体は、例えば、固体高分子型燃料電池用として好適に用いることができる。
【００３１】
触媒層付電解質膜の製造方法
本発明の電解質膜の両面に触媒層が積層されてなる触媒層付電解質膜の製造方法は、触媒層、電解質膜及び触媒層の３層からなる積層体の引張破断強度が、電解質膜単体の引張破断強度の６５％以上（好ましくは７０％以上）となるように、転写法により、積層させる工程を備えることを特徴とする。
【００３２】
具体的には、電解質膜の一方面及び両面に、転写フィルム（触媒層が転写基材上に積層された積層体）を、電解質膜と触媒層とが接触するように設置し、熱プレスすることにより行う。
【００３３】
この際、例えば、図４（斜視図）及び図５（図４のＡ−Ａ’における断面図）に示すように、治具ａ（１２及び１３）及び治具ｂ（１４及び１５）を用いて行うことにより好適に本発明の触媒層付電解質膜を製造することができる。以下これを詳述する。まず、図６に示されるように、電解質膜の面積が平面視で転写フィルム（触媒層及び転写基材）の面積よりも大きく、転写フィルム１７（触媒層１８及び転写基材１９）の周縁から電解質膜１１が露出するように、電解質膜及び転写フィルム２枚（転写基材／触媒層／電解質膜／触媒層／転写基材）を配置する（ただし、図６では、転写基材／触媒層／電解質膜の部分のみを図示する）。次いで、電解質膜１１上であって転写フィルム１７の周りに、ステンレス１３及び耐熱性樹脂シート１２（ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂（より好ましくはテフロン（登録商標）等のポリテトラフルオロエチレン））からなる２層構造の額縁状（所望の形に中抜されたもの）の治具ａ（１２及び１３）を両側に配置する。この際、転写フィルムの厚み方向の一部が治具ａから、はみ出るように、治具ａ（１２及び１３）及び転写フィルム１７を調整する。次いで、転写フィルム１７上にステンレス１４及び金属板１５（鉄、アルミニウム等）からなる２層構造の治具ｂ（１４及び１５）を両側に設置する。その後、熱プレス装置の熱板１６を両側から治具ｂ（１４及び１５）に押しつけることにより、触媒層１８（転写フィルム１７）と電解質膜１１とを接着させ、次いで、触媒層１８表面から転写基材１９を剥がせばよい。
【００３４】
なお、一方面ずつ触媒層を積層させてもよいし、両面同時に触媒層を積層させてもよいが、本発明では上述したとおり両面同時に積層させる方が好ましい。
【００３５】
熱プレスの加圧レベルは、通常０．５〜２０ＭＰａ程度、好ましくは１〜１０ＭＰａ程度、より好ましくは１〜５ＭＰａ程度がよい。加熱温度は１１０〜２００℃、好ましくは１２０〜１６５℃である。特に電解質膜のガラス転移点に対し、１０〜３０℃高い温度で行なうことが好ましい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の触媒層付電解質膜は、優れた強度を有し、高出力等の良好な電池性能を発揮することができる。
【００３７】
本発明の製造方法によれば、電解質膜に過度の負担をかけずに、良好な電池性能を有する触媒層付電解質膜を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
実施例及び比較例を用いて本発明をさらに詳述する。なお、本発明は下記の実施例に限定されない。
【００３９】
＜触媒層転写フィルムの作製＞
参考例１ 
白金触媒担持炭素粒子（Ｐｔ：４６ｗｔ％、田中貴金属工業社製、「ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ」）１０ｇ及び５重量％フッ素系高分子電解質溶液（水素イオン伝導性高分子電解質、デュポン社製、溶剤：水、１−プロパノール、メタノール及びエタノール）１００ｇに、蒸留水３０ｇ、１−ブタノール５０ｇ及びt−ブタノール５０ｇを配合し、分散機にて攪拌混合することにより、ペースト組成物を調製した。次にこのペースト組成物を、ドクターブレードにより乾燥後の白金量が０．４ｍｇＰｔ/ｃｍ２になるように、転写基材（ポリエチレンテレフタラート、「Ｅ３１２０」、東洋紡社製）上に塗布した後、大気雰囲気中で９５℃の条件で１５分間乾燥させることにより、触媒層転写フィルム（アノード用及びカソード用を各１枚ずつ）を作製した。
【００４０】
＜触媒層付電解質膜の作製＞
実施例１
上記で作製したアノード用及びカソード用触媒層転写フィルムを５０ｍｍ×５０ｍｍに切り出し、１００×１００ｍｍのプロトン伝導性電解質膜（「ＮＲＥ２１２ＣＳ」、Ｄｕｐｏｎｔ社製、膜厚５０μｍ）を介し、対面するように配置し、熱プレスにより、１２５℃、５ＭＰａにて５分間加圧することにより触媒層付電解質膜を作製した。
【００４１】
具体的には、熱プレスの際に、転写用冶具ａ及び冶具ｂを用いた。冶具ａはステンレス板及びテフロン（登録商標）シート（２００μｍ、ニチアス製）が積層したものであって、額縁状（５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形に中抜きした状態）のものとした。冶具ｂは、ステンレス板及び金属板（鉄製）が積層したものとした。これら冶具を図４及び図５に示すように設置することにより熱プレスを行った。すなわち、転写フィルムの触媒層部分が電解質膜表面に接触するように、上記電解質膜の両面に上記触媒層転写フィルムを設置し、次いで、上記電解質膜上であって上記触媒層転写フィルムの側面（外周部）に冶具ａを設置し、さらに、上記触媒層転写フィルム及び冶具ａ上に冶具ｂを設置し、プレス装置の熱板に挟み込み、熱プレスを行った。
【００４２】
実施例２
熱プレス時の条件を１４０℃、５ＭＰａ及び５分間とした以外は実施例１と同様にして、実施例２の触媒層付電解質膜を作製した。
【００４３】
比較例１
熱プレス時の条件を１２５℃、１０ＭＰａ及び５分間とした以外は実施例１と同様にして、比較例１の触媒層付電解質膜を作製した。
【００４４】
比較例２
熱プレス時の条件を１６０℃、１０ＭＰａ及び５分間とした以外は実施例１と同様にして、比較例１の触媒層付電解質膜を作製した。
【００４５】
＜試験例１（引張破断強度の測定）＞
作製した実施例１〜２及び比較例１〜２で得られた触媒層付電解質膜の引張破断強度の測定を以下のように行なった。
【００４６】
（第１測定）
作製した触媒層付電解質膜を、触媒層積層部分と触媒層未積層部分との境界が中央になるように、電解質膜のＴＤ方向とＭＤ方向を区別して、１５ｍｍ巾で５０ｍｍに切断することにより、図１（ａ）に示すような測定サンプル（ＴＤ方向及びＭＤ方向の２枚）を作製した。  
【００４７】
この測定サンプルを小型卓上試験機  ＥＺ  Ｔｅｓｔ（島津製作所（株）製）に、図２に示すように境界Ｘ部分が上部チャックと下部チャックとのちょうど中間になるようにセットし、速度５０ｍｍ／ｍｉｎにて測定を２回行ない、その平均値を引張破断強度（第１測定）とした。この結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
0005439710.tif 000002
【００４９】
（第２測定）
作製した触媒層付電解質膜の、触媒層が全面に積層された部分を、電解質膜のＴＤ方向とＭＤ方向を区別して、１５ｍｍ巾で５０ｍｍに切断することにより、図１（ｂ）に示すような測定サンプル（ＴＤ方向及びＭＤ方向の２枚）を作製した。  
【００５０】
この測定サンプルを小型卓上試験機  ＥＺ  Ｔｅｓｔ（島津製作所（株）製）にセットし、速度５０ｍｍ／ｍｉｎにて測定を２回行ない、その平均値を引張破断強度（第２測定）とした。この結果を表２に示す。
【００５１】
【表２】
0005439710.tif 000003
【００５２】
（電解質膜単体の測定）
作製した触媒層付電解質膜の触媒層未積層部分のみを、電解質膜のＴＤ方向とＭＤ方向を区別して、１５ｍｍ巾で５０ｍｍに切断することにより、図１（ｃ）に示すような測定サンプル（ＴＤ方向及びＭＤ方向の２枚）を作製した。  
【００５３】
この測定サンプルを小型卓上試験機  ＥＺ  Ｔｅｓｔ（島津製作所（株）製）に図２のようにセットし、速度５０ｍｍ／ｍｉｎにて測定を２回行ないその平均値を電解膜単体の引張破断強度とした。この結果を表１及び２に示す。
【００５４】
上記で測定した３層積層体の引張破断強度の第１測定による測定結果と、電解質膜単体の引張破断強度の測定結果との比率（３層積層体の測定結果を電解質膜単体の測定結果で除したもの）を表1に併記し、上記で測定した３層積層体の引張破断強度の第２測定による測定結果と電解質膜単体の引張破断強度の測定結果との比率（３層積層体の測定結果を電解質膜単体の測定結果で除したもの）を表２に併記する。
【００５５】
＜試験例２（電池特性評価）＞
ガス拡散基材としてカーボンクロス（「ＬＴ−１２００Ｎ」、Ｅ−ＴＥＫ社製）を５１×５１ｍｍに２枚切り出し、次いで、当該カーボンクロス２枚を実施例１で作製した触媒層付電解質膜を介して対面するように配置し、１２５℃及び５Ｍｐａの条件下で３０秒間熱プレスすることにより、実施例１の電極−電解質膜接合体（ガス拡散基材／アノード触媒層／電解質膜／カソード触媒層／ガス拡散基材の層構造）を作製した。実施例２及び比較例１及び２で作製した触媒層付電解質膜を使用した以外は、同様にして、電極−電解質膜接合体を作製した。
【００５６】
これらの実施例１〜２及び比較例１〜２の単セルによる発電性能試験を行なった。電極面積は２５ｃｍ２とし、水素及び空気の利用率をそれぞれ７０％、４０％として、１２０℃で３００ｍＡ／ｃｍ２にて１０００時間の連続運転を行なった。結果を図７に示す。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、積層体の引張破断強度の測定に用いるサンプルを斜視図である。
【図２】図２は、積層体の引張破断強度の測定方法を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の触媒層付電解質膜の例を示す平面図である。
【図４】図４は、本発明の触媒層付電解質膜の製造工程の一例を示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の触媒層付電解質膜の製造工程の一例を示す断面図である。
【図６】図６は、転写フィルムが配置された電解質膜の斜視図である。
【図７】図７は、実施例及び比較例で得られる燃料電池の電圧と時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１．測定サンプル
２．触媒層
３．電解質膜
４．引張破断強度測定器具
５．上部チャック
６．下部チャック
１１．電解質膜
１２．耐熱性樹脂シート
１３．ステンレス
１４．ステンレス
１５．金属板
１６．熱板
１７．転写フィルム
１８．触媒層
１９．転写基材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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