(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池用の膜電極接合体（ＭＥＡ）用の電解質膜にシワを発生させないように、電極触媒層を電解質膜に転写する方法を提供する。【解決手段】ＭＥＡ製造装置がアノード・カソードの転写に用いる第１転写ローラー１１２と第２転写ローラーの両転写ローラーは、転写押圧力を付与する側の押圧力付与ローラー１１２ａと押圧力付与ローラーとを、ローラー表面に凸部１１２ａａと凹部１１２ａｂを複数備え、それぞれの凹部１１２ａｂに樹脂埋設体１１２ａｃを有する。この樹脂埋設体１１２ａｃは、転写のために搬送されてくるアノード支持シートロールＤＲ１或いはカソード支持シートロールＤＲ２に対する粘着力が凹凸のない形態でのローラー表面より小さい性状の樹脂材である。【選択図】図６
2014192116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して回転する一対の転写ローラーであって、
搬送されてくる転写対象シートに対して、転写押圧力を付与する側の押圧力付与ローラーは、ローラー表面に凹凸を複数備え、凹部には、前記転写対象シートに対する粘着力が前記凹凸のない形態での前記ローラー表面より小さい性状の樹脂材が埋め込まれている
転写ローラー。
【請求項２】
燃料電池用の膜電極接合体を製造する製造方法であって、
前記膜電極接合体を構成する長尺状の電解質膜シートに、前記膜電極接合体を構成する電極触媒層を転写して前記膜電極接合体を得るに当たり、対向して回転する一対の転写ローラーを用いて前記電解質膜シートに前記電極触媒層を転写し、
前記転写ローラーは、
搬送されてくる転写対象シートに対して、転写押圧力を付与する側の押圧力付与ローラーを備え、該押圧力付与ローラーのローラー表面に凹凸を複数備えた上で、凹部には、前記転写対象シートに対する粘着力が前記凹凸のない形態での前記ローラー表面より小さい性状の樹脂材が埋め込まれている
膜電極接合体の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記電解質膜シートに前記電極触媒層を転写するに当たり、
前記電解質膜シートが一方のシート面に形成された膜支持シートと、前記膜電極接合体を構成する一方の電極触媒層が一方のシート面に形成された一方電極支持シートとを、前記電解質膜シートに前記一方の電極触媒層が接合する接合状態とした上で、前記転写ローラーの間の転写圧着箇所に搬送案内し、前記電解質膜シートに前記一方の電極触媒層を転写する
膜電極接合体の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記一方の電極触媒層が転写済みの前記電解質膜シートを前記転写ローラーの下流に搬送される過程において、前記膜支持シートを剥離して前記電解質膜シートを露出させ、前記一方の電極触媒層が転写済みの前記電解質膜シートと、前記膜電極接合体を構成する他方の電極触媒層が一方のシート面に形成された他方電極支持シートとを、前記露出した前記電解質膜シートに前記他方の電極触媒層が接合する接合状態とした上で、対向して回転する一対の他の転写ローラーの間の転写圧着箇所に搬送案内して、前記電解質膜シートに前記他方の電極触媒層を転写し、
前記他の転写ローラーは、
搬送されてくる転写対象シートに対して、転写押圧力を付与する側の押圧力付与ローラーを備え、該押圧力付与ローラーのローラー表面に凹凸を複数備えた上で、凹部には、前記転写対象シートに対する粘着力が前記凹凸のない形態での前記ローラー表面より小さい性状の樹脂材が埋め込まれている
膜電極接合体の製造方法。
【請求項５】
請求項２に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記電解質膜シートに前記電極触媒層を転写するに当たり、
前記膜電極接合体を構成する一方の電極触媒層が形成済みの電解質膜シートが一方のシート面に形成された膜支持シートと、前記膜電極接合体を構成する他方の電極触媒層が一方のシート面に形成された他方電極支持シートとを、前記電解質膜シートに前記他方の電極触媒層が接合する接合状態とした上で、前記転写ローラーの間の転写圧着箇所に搬送案内し、前記一方の電極触媒層が形成済みの前記電解質膜シートに前記他方の電極触媒層を転写する
膜電極接合体の製造方法。
【請求項６】
燃料電池用の膜電極接合体を製造する製造装置であって、
前記膜電極接合体を構成する長尺状の電解質膜シートが一方のシート面に形成された膜支持シートと、前記膜電極接合体を構成する一方の電極触媒層が一方のシート面に形成された一方電極支持シートとを、前記電解質膜シートに前記一方の電極触媒層が接合する接合状態とした上で、対向して回転する一対の転写ローラーの間の転写圧着箇所に搬送案内する一方電極転写機構と、
前記転写ローラーにて前記一方の電極触媒層が転写された前記電解質膜シートを、前記膜支持シートと前記一方電極支持シートと共に、前記転写ローラーより下流に搬送する転写下流側搬送機構とを備え、
前記転写ローラーは、
搬送されてくる転写対象シートに対して、転写押圧力を付与する側の押圧力付与ローラーを備え、該押圧力付与ローラーのローラー表面に凹凸を複数備えた上で、凹部には、前記転写対象シートに対する粘着力が前記凹凸のない形態での前記ローラー表面より小さい性状の樹脂材が埋め込まれている
膜電極接合体の製造装置。
【請求項７】
請求項６に記載の膜電極接合体の製造装置であって、
転写下流側搬送機構により前記転写ローラーの下流に搬送される過程において、前記膜支持シートを剥離して前記電解質膜シートを露出させ、前記一方の電極触媒層が転写済みの前記電解質膜シートと、前記膜電極接合体を構成する他方の電極触媒層が一方のシート面に形成された他方電極支持シートとを、前記電解質膜シートに前記他方の電極触媒層が接合する接合状態とした上で、対向して回転する一対の他の転写ローラーの間の転写圧着箇所に搬送案内する他方電極転写機構と、
前記転写ローラーにて前記他方の電極触媒層が転写された前記電解質膜シートを、前記他方電極支持シートと共に、前記転写ローラーより下流に搬送する転写完了後搬送機構とを備え、
前記他の転写ローラーは、
搬送されてくる転写対象シートに対して、転写押圧力を付与する側の押圧力付与ローラーを備え、該押圧力付与ローラーのローラー表面に凹凸を複数備えた上で、凹部には、前記転写対象シートに対する粘着力が前記凹凸のない形態での前記ローラー表面より小さい性状の樹脂材が埋め込まれている
電極接合体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写ローラーと膜電極接合体の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池に用いられる膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly／ＭＥＡ）は、電解質膜の両膜面に、燃料電池反応を促進させるための触媒を担持させたアノードおよびカソードの電極触媒層を接合させている。この膜電極接合体の製造方法としては、長尺状の電解質膜シートと電極触媒層を形成済みの支持シートとを重ね合わせて、電極触媒層を電解質膜面に接合させ、転写ローラーにて転写する手法が提案されている（例えば、特許文献１）。この手法では、転写ローラーによる電極触媒層の転写とその後の支持シート剥離とを連続的に行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１９６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、支持シートの剥離を経て得られた膜電極接合体では、電解質膜にシワが残っているものがあることが報告されるに到った。電解質膜のシワは、発電運転中に繰り返される電解質膜の膨潤と収縮を受けることで膜損傷の起点となりかねないので、不良扱いとされ歩留まりの低下を来していた。また、シワのある箇所とない箇所とにおいて、電解質膜と電極触媒層との接合の程度に差が生じて、発電性能の低下を招きかねない。こうしたことから、電解質膜にシワを発生させないように、電極触媒層を電解質膜に転写することが要請されるに到った。この他、電解質膜に電極触媒層を転写した膜電極接合体の製造手順の簡便化や工数低減を可能とすることも要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態として実施することができる。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、転写ローラーが提供される。この転写ローラーは、対向して回転する一対の転写ローラーであって、搬送されてくる転写対象シートに対して、転写押圧力を付与する側の押圧力付与ローラーは、ローラー表面に凹凸を複数備え、凹部には、前記転写対象シートに対する粘着力が前記凹凸のない形態での前記ローラー表面より小さい性状の樹脂材が埋め込まれている。上記形態の転写ローラーでは、転写対象シートに押圧力付与ローラーの凸部の頂上を接触させるので、押圧力付与ローラーが回転しつつ転写対象シートに転写押圧力を付与する際の低摩擦化を図る。また、押圧力付与ローラーは、ローラー表面に複数備える凹部に埋め込んだ樹脂材を、転写対象シートに対する粘着力が凹凸のない形態でのローラー表面より小さい性状として低粘着化を図る。よって、上記形態の転写ローラーは、上記した低摩擦化と相まって、転写対象シートに対してローラー表面を滑りやすくし、凸部の頂上での接触により転写対象シートに転写押圧力を付与して、転写を図る。従って、押圧力付与ローラーのローラー幅方向において、転写対象シートの状況に起因して摩擦力に差が起きても、その差を小さくできる。
【０００７】
例えば、燃料電池のＭＥＡでは、電解質膜への電極触媒層の転写を行う際に、触媒ペーストの吹き付けにより電極触媒層を形成済みの支持シートを転写対象シートの一つとして用い、この支持シートの電極触媒層を電解質膜（電解質膜シート）に転写する。支持シートは、触媒ペーストの吹き付けを受ける都合上、電極触媒層より幅広とされるので、転写ローラーによる電解質膜シートへの電極触媒層の転写の際に、転写ローラーの幅方向において、支持シートの端部では支持シートだけが押圧力付与ローラーにて押圧され、支持シートの幅方向中央域では、支持シートに電極触媒層と電解質膜シートとが重なった状態で、押圧力付与ローラーにて押圧される。そうすると、支持シートの端部と支持シートの幅方向中央域とでは、押圧力付与ローラーによる転写の際の摩擦力に差が生じるが、上記の形態の転写ローラーによれば、支持シートの端部と支持シートの幅方向中央域とでの摩擦力の差を小さくできる。転写ローラーの幅方向において転写の際の摩擦力に差が生じると、小さい摩擦力の領域では滑りが起き、大きい摩擦力の領域ではさほど滑りは起きないが、上記の形態の転写ローラーによれば、既述した低摩擦化と低粘着化により滑りを起き易くするので、既述したように支持シートの端部と支持シートの幅方向中央域とでの摩擦力の差を小さくする。この結果、上記の形態の転写ローラーによれば、この摩擦力の差によって起きる支持シート端部でのシワの発生を抑制できる。
【０００８】
（２）本発明の他の形態によれば、膜電極接合体の製造方法が提供される。この膜電極接合体の製造方法は、燃料電池用の膜電極接合体を製造する製造方法であって、前記膜電極接合体を構成する長尺状の電解質膜シートに、前記膜電極接合体を構成する電極触媒層を転写して前記膜電極接合体を得るに当たり、対向して回転する一対の転写ローラーを用いて前記電解質膜シートに前記電極触媒層を転写し、前記転写ローラーは、搬送されてくる転写対象シートに対して、転写押圧力を付与する側の押圧力付与ローラーを備え、該押圧力付与ローラーのローラー表面に凹凸を複数備えた上で、凹部には、前記転写対象シートに対する粘着力が前記凹凸のない形態での前記ローラー表面より小さい性状の樹脂材が埋め込まれている。よって、この形態の膜電極接合体の製造方法によれば、電極触媒層の形成済みの支持シートから電極触媒層を電解質膜シートに転写するに当たり、支持シートの端部と当該支持シートの幅方向中央域とでの摩擦力の差を、電解質膜シートへの電極触媒層の転写に用いる転写ローラーにて小さくした状態で、電解質膜シートに電極触媒層を転写できる。この結果、この形態の膜電極接合体の製造方法によれば、支持シート端部でのシワの発生を抑制でき、こうした支持シート端部でのシワの発生抑制により、支持シート剥離後の電解質膜にシワが起きないようにして、電解質膜シートのシワも抑制できる。
【０００９】
（３）上記した形態の膜電極接合体の製造方法において、前記電解質膜シートに前記電極触媒層を転写するに当たり、前記電解質膜シートが一方のシート面に形成された膜支持シートと、前記膜電極接合体を構成する一方の電極触媒層が一方のシート面に形成された一方電極支持シートとを、前記電解質膜シートに前記一方の電極触媒層が接合する接合状態とした上で、前記転写ローラーの間の転写圧着箇所に搬送案内し、前記電解質膜シートに前記一方の電極触媒層を転写するようにできる。こうすれば、一方電極支持シートのシート端部でのシワの発生を抑制した上で、膜支持シートの電解質膜シートに一方の電極触媒層を転写でき、一方電極支持シート剥離後の電解質膜シートにシワが起きないようにでき、電解質膜シートのシワも抑制できる。
【００１０】
（４）上記した形態の膜電極接合体の製造方法において、前記一方の電極触媒層が転写済みの前記電解質膜シートを前記転写ローラーの下流に搬送される過程において、前記膜支持シートを剥離して前記電解質膜シートを露出させ、前記一方の電極触媒層が転写済みの前記電解質膜シートと、前記膜電極接合体を構成する他方の電極触媒層が一方のシート面に形成された他方電極支持シートとを、前記露出した前記電解質膜シートに前記他方の電極触媒層が接合する接合状態とした上で、対向して回転する一対の他の転写ローラーの間の転写圧着箇所に搬送案内して、前記電解質膜シートに前記他方の電極触媒層を転写し、前記他の転写ローラーは、搬送されてくる転写対象シートに対して、転写押圧力を付与する側の押圧力付与ローラーを備え、該押圧力付与ローラーのローラー表面に凹凸を複数備えた上で、凹部には、前記転写対象シートに対する粘着力が前記凹凸のない形態での前記ローラー表面より小さい性状の樹脂材が埋め込まれている。こうすれば、電解質膜シートに一方の電極触媒層と他方の電極触媒層とを転写した膜電極接合体を得ることができる共に、他方の電極触媒層の転写の際において、他方電極支持シートのシート端部でのシワの発生を抑制することで、他方電極支持シート剥離後の電解質膜シートにシワが起きないようにして、膜電極接合体における電解質膜のシワも抑制できる。
【００１１】
（５）上記した形態の膜電極接合体の製造方法において、前記電解質膜シートに前記電極触媒層を転写するに当たり、前記膜電極接合体を構成する一方の電極触媒層が形成済みの電解質膜シートが一方のシート面に形成された膜支持シートと、前記膜電極接合体を構成する他方の電極触媒層が一方のシート面に形成された他方電極支持シートとを、前記電解質膜シートに前記他方の電極触媒層が接合する接合状態とした上で、前記転写ローラーの間の転写圧着箇所に搬送案内し、前記一方の電極触媒層が形成済みの前記電解質膜シートに前記他方の電極触媒層を転写するようにできる。こうすれば、電解質膜シートに一方の電極触媒層と他方の電極触媒層とを転写した膜電極接合体を得ることができる共に、他方の電極触媒層の転写の際において、他方電極支持シートのシート端部でのシワの発生を抑制することで、他方電極支持シート剥離後にも電解質膜シートにシワが起きないようにして、膜電極接合体における電解質膜のシワも抑制できる。
【００１２】
（６）本発明の他の形態によれば、膜電極接合体の製造装置が提供される。この膜電極接合体の製造装置は、燃料電池用の膜電極接合体を製造する製造装置であって、前記膜電極接合体を構成する長尺状の電解質膜シートが一方のシート面に形成された膜支持シートと、前記膜電極接合体を構成する一方の電極触媒層が一方のシート面に形成された一方電極支持シートとを、前記電解質膜シートに前記一方の電極触媒層が接合する接合状態とした上で、対向して回転する一対の転写ローラーの間の転写圧着箇所に搬送案内する一方電極転写機構と、前記転写ローラーにて前記一方の電極触媒層が転写された前記電解質膜シートを、前記膜支持シートと前記一方電極支持シートと共に、前記転写ローラーより下流に搬送する転写下流側搬送機構とを備え、前記転写ローラーは、搬送されてくる転写対象シートに対して、転写押圧力を付与する側の押圧力付与ローラーを備え、該押圧力付与ローラーのローラー表面に凹凸を複数備えた上で、凹部には、前記転写対象シートに対する粘着力が前記凹凸のない形態での前記ローラー表面より小さい性状の樹脂材が埋め込まれている。上記形態の膜電極接合体の製造装置によれば、一方電極支持シートのシート端部でのシワの発生を抑制した上で、膜支持シートの電解質膜シートに一方の電極触媒層を転写でき、一方電極支持シート剥離後の電解質膜シートにシワが起きないようにでき、電解質膜シートのシワも抑制できる。
【００１３】
（７）上記した形態の膜電極接合体の製造装置において、転写下流側搬送機構により前記転写ローラーの下流に搬送される過程において、前記膜支持シートを剥離して前記電解質膜シートを露出させ、前記一方の電極触媒層が転写済みの前記電解質膜シートと、前記膜電極接合体を構成する他方の電極触媒層が一方のシート面に形成された他方電極支持シートとを、前記電解質膜シートに前記他方の電極触媒層が接合する接合状態とした上で、対向して回転する一対の他の転写ローラーの間の転写圧着箇所に搬送案内する他方電極転写機構と、前記転写ローラーにて前記他方の電極触媒層が転写された前記電解質膜シートを、前記他方電極支持シートと共に、前記転写ローラーより下流に搬送する転写完了後搬送機構とを備え、前記他の転写ローラーは、搬送されてくる転写対象シートに対して、転写押圧力を付与する側の押圧力付与ローラーを備え、該押圧力付与ローラーのローラー表面に凹凸を複数備えた上で、凹部には、前記転写対象シートに対する粘着力が前記凹凸のない形態での前記ローラー表面より小さい性状の樹脂材が埋め込まれている。こうすれば、電解質膜シートに一方の電極触媒層と他方の電極触媒層とを転写した膜電極接合体を得ることができる共に、他方の電極触媒層の転写の際において、他方電極支持シートのシート端部でのシワの発生を抑制することで、他方電極支持シート剥離後の電解質膜シートにシワが起きないようにして、膜電極接合体における電解質膜のシワも抑制できる。
【００１４】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、膜電極接合体を有する燃料電池の製造装置や製造方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態としての燃料電池１０を構成する単セル１５を断面視して概略的に示す説明図である。
【図２】ＭＥＡの構成部材の接合の様子をその寸法状態と合わせて模式的に示す説明図である。
【図３】燃料電池１０の製造手順を示す説明図である。
【図４】準備する電解質膜シート２０Ｓとアノード支持シートＤｓ１とカソード支持シートＤｓ２との準備の形態を模式的に示す説明図である。
【図５】ＭＥＡ製造装置１００の概略構成を各搬送箇所でのシートの形態と共に模式的に示す説明図である。
【図６】図５におけるローラー接合箇所Ａ部をローラー軸方向に沿って概略的に示す説明図である。
【図７】第１転写ローラー１１２による転写の際の積層状シートの概略的な挙動を図６の７−７線で断面視して示す説明図である。
【図８】第１転写ローラー１１２による転写の際の積層状シートの概略的な挙動を図６の８−８線で断面視して示す説明図である。
【図９】第１転写ローラー１１２による転写の際に見られる積層状シートの滑りの状況を平面視して示す説明図である。
【図１０】低摩擦化の実証試験の概要を示す説明図である。
【図１１】押圧力付与ローラーのローラー表面の様子と試験結果とを対比して示す説明図である。
【図１２】他の実施形態において準備する電解質膜シート２０Ｓとカソード支持シートＤｓ２との準備の形態を模式的に示す説明図である。
【図１３】他の実施形態におけるＭＥＡ製造装置１００Ａの概略構成を各搬送箇所でのシートの形態と共に模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は本発明の実施形態としての燃料電池１０を構成する単セル１５を断面視して概略的に示す説明図、図２はＭＥＡの構成部材の接合の様子をその寸法状態と合わせて模式的に示す説明図である。本実施形態の燃料電池１０は、図１に示す構成の単セル１５を対向するセパレーター２５、２６で挟持して、この単セル１５を複数積層したスタック構造の固体高分子型燃料電池である。
【００１７】
単セル１５は、電解質膜２０の両側にアノード２１とカソード２２の両電極を備える。電解質膜２０は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。アノード２１およびカソード２２は、例えば白金、あるいは白金合金等の触媒を担持した導電性の担体、例えばカーボン粒子（以下、触媒担持カーボン粒子と称する）を、プロトン伝導性を有するアイオノマーで被覆して形成された電極触媒層であり、電解質膜２０の両膜面に接合され電解質膜２０と共に膜電極接合体（ＭＥＡ）を形成する。通常、アイオノマーは、電解質膜２０と同質の固体高分子材料である高分子電解質樹脂（例えばフッ素系樹脂）であり、その有するイオン交換基によりプロトン伝導性を有する。
【００１８】
この他、単セル１５は、電極形成済みの電解質膜２０を両側から挟持するアノード側ガス拡散層２３とカソード側ガス拡散層２４とセパレーター２５，２６を備え、両ガス拡散層は、対応する電極（アノード２１またはカソード２２）に接合されている。アノード側ガス拡散層２３とカソード側ガス拡散層２４は、ガス透過性を有する導電性部材、例えば、カーボンペーパやカーボンクロス等のカーボン多孔質体や、金属メッシュや発泡金属等の金属多孔質体によって形成される。本実施形態では、電解質膜２０とアノード２１およびカソード２２で形成されるＭＥＡを、アノード側ガス拡散層２３とカソード側ガス拡散層２４で挟持した状態で単セル１５の基幹部位を製造する。よって、ＭＥＡに上記の両ガス拡散層を含めた物をＭＥＧＡ（Membrane-Electrode＆Gas. Diffusion Layer Assembly）と、適宜、称する。
【００１９】
図２に示すように、アノード２１は、電解質膜２０とほぼ同寸法の矩形形状とされ、カソード２２は、アノード２１より縦横とも短くされている。アノード側ガス拡散層２３とカソード側ガス拡散層２４は、ほぼ同寸法の矩形形状とされ、アノード側ガス拡散層２３は、アノード２１より縦横とも同寸もしくはやや短くされている。カソード側ガス拡散層２４は、アノード側ガス拡散層２３とほぼ同寸法とされている。アノード２１、アノード側ガス拡散層２３等は上記のようにその寸法が相違するが、単セル１５としての組み付け状態では、これらはその周囲において図示しないシール部材にて気密にシールされる。なお、アノード２１の図２において上下に延びる短辺を電解質膜２０の幅より広くしてもよく、こうするには、後述のアノードシート２１Ｓの幅を電解質膜シート２０Ｓより広くして、矩形形状に裁断すればよい。
【００２０】
セパレーター２５は、アノード側ガス拡散層２３の側に、水素を含有する燃料ガスを流すセル内燃料ガス流路４７を備える。セパレーター２６は、カソード側ガス拡散層２４の側に、酸素を含有する酸化ガス（本実施形態では、空気）を流すセル内酸化ガス流路４８を備える。なお、図には記載していないが、隣り合う単セル１５間には、例えば、冷媒が流れるセル間冷媒流路を形成することができる。これらセパレーター２５，２６は、ガス不透過な導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンや、焼成カーボン、あるいはステンレス鋼などの金属材料により形成されている。
【００２１】
図１では図示していないが、セパレーター２５，２６の外周近傍の所定の位置には、複数の孔部が形成されている。これらの複数の孔部は、セパレーター２５，２６が他の部材と共に積層されて燃料電池１０が組み立てられたときに互いに重なって、燃料電池１０内を積層方向に貫通する流路を形成する。すなわち、上記したセル内燃料ガス流路４７やセル内酸化ガス流路４８、あるいはセル間冷媒流路に対して、燃料ガスや酸化ガス、あるいは冷媒を給排するためのマニホールドを形成する。
【００２２】
本実施形態の燃料電池１０は、セパレーター２５のセル内燃料ガス流路４７からの水素ガスを、アノード側ガス拡散層２３で拡散ししつつ、アノード２１に供給する。空気については、セパレーター２６のセル内酸化ガス流路４８からの空気を、カソード側ガス拡散層２４で拡散ししつつカソード２２に供給する。こうしたガス供給を受けて、燃料電池１０は、発電し、その発電電力を外部の負荷に与える。
【００２３】
次に、燃料電池１０の製造方法について説明する。図３は燃料電池１０の製造手順を示す説明図である。図示するように、燃料電池１０を製造するに当たっては、まず、その構成単位である単セル１５を作製する。
【００２４】
単セル１５の作製に当たり、その構成部材を準備する（ステップＳ１００）。図４は準備する電解質膜シート２０Ｓとアノード支持シートＤｓ１とカソード支持シートＤｓ２との準備の形態を模式的に示す説明図である。図示するように、電解質膜シート２０Ｓについては、電解質膜２０の上記の高分子電解質樹脂を用いて、バックシートＢｓのシート面に長尺状に電解質膜シート２０Ｓを形成する。バックシートＢｓは、電解質膜シート２０Ｓから剥離可能とされ、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等のポリエステル系、ポリスチレン等の高分子シートによって、電解質膜シート２０Ｓとほぼ同じ幅で形成される。こうして形成した電解質膜シート２０ＳをバックシートＢｓごとロール状に巻き取った電解質膜シートロール２０Ｒを準備する。
【００２５】
アノード支持シートＤｓ１については、触媒担持カーボン粒子とアイオノマーとを分散させた触媒インクを適宜な塗工機器にてアノード支持シートＤｓ１に連続的に塗工し、その後の乾燥を経て、長尺状のアノードシート２１Ｓがアノード支持シートＤｓ１に形成される。アノードシート２１Ｓは、図中の側面断面視に示すように、アノード支持シートＤｓ１のシート幅より狭くされ、上記した寸法関係で形成される。アノード支持シートＤｓ１は、シート状に連続形成済みのアノードシート２１Ｓに対して剥離可能であり、アノードシート２１Ｓが形成済みの状態でロール状に巻き取られ、アノード支持シートロールＤＲ１として準備される。
【００２６】
カソード支持シートＤｓ２は、一方のシート面に、カソード２２を点在させて備え、カソード２２の点在形成済みの状態でロール状に巻き取られ、カソード支持シートロールＤＲ２として準備される。カソード２２は、上記の触媒インクを適宜な塗工機器にて電解質膜シート２０Ｓに間欠的に塗工し、その後の乾燥を経て形成される。カソード２２の点在形成に当たっては、図示するようにマスクＭを用いて、カソード２２の矩形形状を確定する。カソード支持シートＤｓ２および上記のアノード支持シートＤｓ１は、ＰＥＴやＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の高分子シートによって形成され、剥離可能である。なお、カソード２２の形成対象は、後の剥離除去されるカソード支持シートＤｓ２であることから、マスクＭの使用に伴う表面損傷はＭＥＡに影響を与えない。カソード２２にあっても、図中の側面断面視に示すように、カソード支持シートＤｓ２のシート幅より狭くされ、上記した寸法関係で形成される。
【００２７】
このように電解質膜シート２０Ｓやアノードシート２１Ｓ或いはカソード２２を形成しながら上記の各シートロールを準備するほか、電解質膜シート２０Ｓが形成済みでロール状に巻き取られた電解質膜シートロール２０Ｒや、アノード支持シートロールＤＲ１およびカソード支持シートロールＤＲ２を購入準備することもできる。なお、アノード側およびカソード側の拡散層については、導電性で多孔質の基材、例えばカーボンクロスを上記の矩形サイズで一枚ずつ準備される（図示略）。セパレーター２５、２６については、それぞれセル内燃料ガス流路４７、４８を有する形態で準備される（図示略）。
【００２８】
上記のステップＳ１００に続いて、電解質膜シート２０Ｓが形成済みのバックシートＢｓと、アノードシート２１Ｓが形成済みのアノード支持シートＤｓ１およびカソード２２が間欠形成済みの積層済みカソード支持シートＤｓ２とを転写対象シートとして、ＭＥＡを作製する（ステップＳ１１０）。本実施形態では、シート状のＭＥＡを作製すべく、ＭＥＡ製造装置１００を用いた。図５はＭＥＡ製造装置１００の概略構成を各搬送箇所でのシートの形態と共に模式的に示す説明図である。このＭＥＡ製造装置１００は、アノード転写機構部１１０と、カソード転写機構部１２０と、制御装置２００とを備えている。なお、この図５は、シート搬送とシート接合、並びにシート形態の様子を模式的に示しており、実際の電解質膜シート２０Ｓやカソード支持シートＤｓ２、アノードシート２１Ｓおよびカソード２２の厚みや縦横サイズを反映したものではない。
【００２９】
アノード転写機構部１１０は、その上流側から、電解質膜シートロール２０Ｒと、アノード支持シートロールＤＲ１と、第１転写ローラー１１２と、下流側第１搬送ローラー１１３と、第１剥離ローラー１１４と、下流側第２搬送ローラー１１５と、第２剥離ローラー１１６とを備える。電解質膜シートロール２０Ｒは、制御装置２００の制御を受けて回転し、図示しないローラー下流の案内ローラーおよび駆動ローラーと協働して、電解質膜シートロール２０ＲをバックシートＢｓと共に第１転写ローラー１１２に送り出す。アノード支持シートロールＤＲ１は、制御装置２００の制御を受けて回転し、図示しないローラー下流の案内ローラーおよび駆動ローラーと協働して、アノードシート２１Ｓをアノード支持シートＤｓ１と共に第１転写ローラー１１２に送り出す。こうしたシート送り出しの際、電解質膜シートロール２０Ｒとアノード支持シートロールＤＲ１は、既述した案内ローラーによるシート案内により、電解質膜シート２０Ｓとアノードシート２１Ｓとが、押圧案内ローラー１１２ｂの外周面において接合するよう、バックシートＢｓとアノード支持シートＤｓ１とを第１転写ローラー１１２に送り出す。
【００３０】
第１転写ローラー１１２は、押圧力付与ローラー１１２ａと押圧案内ローラー１１２ｂとを対向させて備え、この両ローラーの接合箇所を転写圧着箇所とする。図６は図５におけるローラー接合箇所Ａ部をローラー軸方向に沿って概略的に示す説明図である。押圧力付与ローラー１１２ａと押圧案内ローラー１１２ｂの両ローラーは、制御装置２００の制御を受けて逆向きに回転し、バックシートＢｓとアノード支持シートＤｓ１とを、電解質膜シート２０Ｓとアノードシート２１Ｓとが接合した状態のまま転写圧着箇所に引き込んで、電解質膜シート２０Ｓにアノードシート２１Ｓを転写し、下流に搬送する。こうしたシート引き込みと転写は、図２に示すように、バックシートＢｓが押圧力付与ローラー１１２ａのローラー表面の側に位置し、アノード支持シートＤｓ１が押圧案内ローラー１１２ｂのローラー表面の側に位置するようにして行われる。
【００３１】
押圧力付与ローラー１１２ａは、良伝熱性の金属製のローラー、例えばニッケル系の金属ローラーとして構成され、図示しない熱源からの熱を受けて発熱する。そして、押圧力付与ローラー１１２ａは、バックシートＢｓから電解質膜シート２０Ｓおよびこれに接合したアノードシート２１Ｓを加熱しつつ、押圧案内ローラー１１２ｂの側に向けて転写押圧力を付与する。押圧力付与ローラー１１２ａの発熱状況や付与する転写押圧力は、制御装置２００により制御される。この他、押圧力付与ローラー１１２ａは、図６のＢ部概略拡大断面に示すように、ローラー表面に凹凸を複数備え、凸部１１２ａａの頂上をローラー表面側とし、凹部１１２ａｂには、耐熱性を有する例えばフッ素系樹脂の樹脂埋設体１１２ａｃを備える。フッ素系樹脂は、バックシートＢｓおよびアノード支持シートＤｓ１に対する粘着力が小さいことから、押圧力付与ローラー１１２ａは、凹部１１２ａｂの樹脂埋設体１１２ａｃにおいて、凹凸のない形態でのニッケル系金属ローラー表面より、バックシートＢｓおよびアノード支持シートＤｓ１に対する粘着力を小さくする。こうした構成の押圧力付与ローラー１１２ａを得るに当たっては、まず、凹凸のない押圧力付与ローラー１１２ａを準備し、当該ローラーを回転させながら、ローラー表面にブラスト処理を行う。次いで、押圧力付与ローラー１１２ａのローラー表面部位をフッ素系樹脂液に浸漬させ、余剰の樹脂液を拭き取った後に乾燥させる。こうすることで、凸部１１２ａａと凹部１１２ａｂをローラー表面に複数備え、凹部１１２ａｂに樹脂埋設体１１２ａｃを有する押圧力付与ローラー１１２ａを得ることができる。
【００３２】
押圧案内ローラー１１２ｂは、軽量な金属製のコアローラー１１２ｂｃの表面を耐熱性のゴム表皮層１１２ｂｓで被覆して構成され、押圧力付与ローラー１１２ａの及ぼす転写押圧力を受け止める。この際、ゴム表皮層１１２ｂｓは、図６に示すように、電解質膜シート２０Ｓとアノードシート２１Ｓの接合領域において最も陥没し、アノード支持シートＤｓ１の図における左右の端部領域では、アノード支持シートＤｓ１の厚みに見合った程度の陥没を起こす。このようにして押圧案内ローラー１１２ｂにて受け止められた状態で、押圧力付与ローラー１１２ａが転写押圧力の付与と転写を促進する伝熱を行うので、電解質膜シート２０Ｓにアノードシート２１Ｓが転写され、上記各シートは、積層したまま、第１転写ローラー１１２の下流に搬送される。
【００３３】
下流側第１搬送ローラー１１３は、制御装置２００の制御を受けて回転し、第１転写ローラー１１２から送り出された積層状の上記各シートを、テンションを掛けつつ下流側に搬送する。以下、複数のシートが積層状となって搬送される過程では、これらシートを積層状シートと略称する。第１剥離ローラー１１４は、制御装置２００の制御を受けて回転し、積層状シートからアノード支持シートＤｓ１を剥離して、当該支持シートを図示しない回収ローラーに送り出す。下流側第２搬送ローラー１１５は、制御装置２００の制御を受けて回転し、アノード支持シートＤｓ１の剥離後の積層状シートを、テンションを掛けつつ下流側に搬送する。第２剥離ローラー１１６は、制御装置２００の制御を受けて回転し、積層状シートからバックシートＢｓを剥離して、このバックシートを図示しない回収ローラーに送り出す。このため、アノード転写機構部１１０は、電解質膜シート２０Ｓとアノードシート２１Ｓとが積層しただけの積層状シート（以下、アノード転写済みシートＡｓと称する）を、カソード転写機構部１２０に送り出す。
【００３４】
カソード転写機構部１２０は、アノード転写機構部１１０の下流側に配設され、第２転写ローラー１２２と、受入ローラー１２３と、積層状シート搬送ローラー１２４と、カソード支持シートロールＤＲ２と、支持シート搬送ローラー１２５とを備える。カソード支持シートロールＤＲ２は、制御装置２００の制御を受けて回転し、その下流の支持シート搬送ローラー１２５と協働して、カソード２２をカソード支持シートＤｓ２と共に第２転写ローラー１２２に送り出す。こうしたシート送り出しの際、カソード支持シートロールＤＲ２は、カソード支持シートＤｓ２が押圧案内ローラー１２２ｂの表面に接合し、カソード２２が露出するよう、カソード支持シートＤｓ２を第２転写ローラー１２２に送り出す。そして、カソード２２は、第２転写ローラー１２２における転写圧着箇所の手前で、積層状シートの電解質膜シート２０Ｓと接合し、その状態のまま、第２転写ローラー１２２に引き込まれる。受入ローラー１２３は、制御装置２００の制御を受けて回転し、アノード転写機構部１１０から送り出されたアノード転写済みシートＡｓを搬送案内する。積層状シート搬送ローラー１２４は、制御装置２００の制御を受けて回転し、アノード転写済みシートＡｓにテンションを掛けつつ、アノードシート２１Ｓが押圧力付与ローラー１２２ａの表面に接合し、電解質膜シート２０Ｓが露出するようにして、アノード転写済みシートＡｓを第２転写ローラー１２２に送り出す。
【００３５】
第２転写ローラー１２２は、既述した第１転写ローラー１１２と同様、押圧力付与ローラー１２２ａと押圧案内ローラー１２２ｂとを対向させて備え、この両ローラーの接合箇所を転写圧着箇所とする。押圧力付与ローラー１２２ａと押圧案内ローラー１２２ｂの両ローラーは、制御装置２００の制御を受けて逆向きに回転し、カソード支持シートロールＤＲ２からのカソード支持シートＤｓ２とアノード転写済みシートＡｓとを、カソード２２が電解質膜シート２０Ｓに接合した状態のまま転写圧着箇所に引き込んで、電解質膜シート２０Ｓにカソード２２を転写する。このカソード転写により、電解質膜２０の表裏面にアノード２１とカソード２２とを接合したシート状のＭＥＡが得られる。第２転写ローラー１２２によるこうしたシート引き込みと転写は、第１転写ローラー１１２と同様になされ、アノードシート２１Ｓが押圧力付与ローラー１２２ａのローラー表面の側に位置し、カソード支持シートＤｓ２が押圧案内ローラー１２２ｂのローラー表面の側に位置するようにして行われる。この場合、押圧力付与ローラー１２２ａは、押圧力付与ローラー１１２ａと同様、アノードシート２１Ｓから電解質膜シート２０Ｓおよびこれに接合したカソード２２を加熱しつつ、押圧案内ローラー１２２ｂの側に向けて転写押圧力を付与する。押圧力付与ローラー１２２ａの発熱状況や付与する転写押圧力は、制御装置２００により制御される。また、押圧力付与ローラー１２２ａは、押圧力付与ローラー１１２ａと同様、ローラー表面に凹凸を複数備える。押圧案内ローラー１２２ｂにあっても、押圧案内ローラー１１２ｂと同様に構成され、その表面は、ゴム表皮層とされている。
【００３６】
第２転写ローラー１２２は、カソード２２を転写済みのシート状のＭＥＡを、図示しない半製品回収部に搬送する。この半製品回収部では、シート状のＭＥＡを図２に示す矩形形状に裁断したＭＥＡとしてＭＥＧＡの作製に用いられるほか、シート形態のままＭＥＧＡの作製に用いることもできる。また、回収ローラーに巻き取った半製品のシート状のＭＥＡとして、燃料電池製造ラインに出荷することもできる。
【００３７】
制御装置２００は、論理演算を実行するＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭを有するコンピューターとして構成され、図示しない各種スイッチやセンサーの入力を受けつつ、既述した各ローラーの回転速度を調整制御するほか、押圧力付与ローラー１１２ａや押圧力付与ローラー１２２ａの発熱状態についても、これを制御する。
【００３８】
既述したように、シート状のＭＥＡが得られると、図３のステップＳ１２０にて、シート状のＭＥＧＡを作製する。つまり、上記のシート状のＭＥＡからカソード支持シートＤｓ２を剥離した上で、シート状のＭＥＡの表裏面にアノード側ガス拡散層２３とカソード側ガス拡散層２４を、ホットプレス等の手法にて接合し、ガス拡散層接合済みのシート状のＭＥＡを矩形形状に切断して、ＭＥＡをその両側でアノード側ガス拡散層２３とカソード側ガス拡散層２４で挟持した矩形状のＭＥＧＡを得る。シート状のＭＥＡを予め矩形形状に切断しておいて、上記の両ガス拡散層を接合するようにすることもできる。また、切断しないまま、或いは切断した状態のＭＥＧＡを、燃料電池製造ラインに出荷することもできる。
【００３９】
次いで、このＭＥＧＡをセパレーター２５とセパレーター２６とで挟持して単セル１５を作製し（ステップＳ１３０）、所定数の単セル１５を積層してスタック状に組み立て、これを積層方向に締結する（ステップＳ１４０）。これにより、図１に示した燃料電池１０が得られる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態のＭＥＡ製造装置１００は、アノード転写機構部１１０における電解質膜シート２０Ｓへのアノードシート２１Ｓの転写と、カソード転写機構部１２０における電解質膜シート２０Ｓへのカソード２２の転写とに、それぞれ第１転写ローラー１１２と第２転写ローラー１２２を用いる。第１転写ローラー１１２は、その有する押圧力付与ローラー１１２ａを、図６に示すように、ローラー表面に凸部１１２ａａと凹部１１２ａｂを複数備えるものとした上で、凹部１１２ａｂにフッ素系樹脂の樹脂埋設体１１２ａｃを備える。フッ素系樹脂は、バックシートＢｓおよびアノード支持シートＤｓ１に対する粘着力が小さいことから、押圧力付与ローラー１１２ａは、凹部１１２ａｂの樹脂埋設体１１２ａｃにおいて、凹凸のない形態でのニッケル系金属ローラー表面より、バックシートＢｓおよびアノード支持シートＤｓ１に対する粘着力を小さくする。
【００４１】
こうしたローラー構成から、本実施形態の第１転写ローラー１１２は、バックシートＢｓおよびアノード支持シートＤｓ１の両転写対象シートに押圧力付与ローラー１１２ａの凸部１１２ａａの頂上を接触させるので、押圧力付与ローラー１１２ａが回転しつつ上記両転写対象シートに転写押圧力を付与する際の低摩擦化を図る。また、押圧力付与ローラー１１２ａは、ローラー表面に複数備える凹部１１２ａｂの樹脂埋設体１１２ａｃの転写対象シートに対する粘着力を、凹凸のない形態でのローラー表面より小さくして低粘着化を図る。よって、押圧力付与ローラー１１２ａは、上記した摩擦低減と相まって、上記両転写対象シートに対してローラー表面を滑りやすくし、凸部１１２ａａの頂上での接触により転写対象シートに転写押圧力を付与して、転写を図る。図７は第１転写ローラー１１２による転写の際の積層状シートの概略的な挙動を図６の７−７線で断面視して示す説明図、図８は第１転写ローラー１１２による転写の際の積層状シートの概略的な挙動を図６の８−８線で断面視して示す説明図、図９は第１転写ローラー１１２による転写の際に見られる積層状シートの滑りの状況を平面視して示す説明図である。
【００４２】
図７は、図６に示すように、押圧案内ローラー１１２ｂの側からアノード支持シートＤｓ１、アノードシート２１Ｓ、電解質膜シート２０ＳおよびバックシートＢｓが積層した部位であるアノード支持シートＤｓ１の中央領域のシート挙動を示している。図８は、図６に示すように、アノード支持シートＤｓ１が単独で押圧を受けるアノード支持シートＤｓ１の端部領域のシート挙動を示している。押圧力付与ローラー１１２ａは、転写押圧力の付与に当たり、押圧案内ローラー１１２ｂに対して所定の距離まで近づくが、アノード支持シートＤｓ１の中央領域と端部領域とでは、シートの積層状況が異なる（図６参照）。その一方、アノード支持シートＤｓ１の中央領域と端部領域では、ゴム表皮層１１２ｂｓは押圧されて、転写圧着箇所より上流において隆起し、ゴム表皮層１１２ｂｓは、自身の隆起により積層状シートを転写圧着箇所を起点に引っ張りながら、積層状シートのバックシートＢｓを押圧力付与ローラー１１２ａのローラー表面に接触させる。アノード支持シートＤｓ１の中央領域は、端部領域よりシート積層が多いために押圧程度が大きくなるので、ゴム表皮層１１２ｂｓの隆起は大きくなり、積層状シートの引っ張りが進むと共に、バックシートＢｓと押圧力付与ローラー１１２ａのローラー表面との接触領域も増える。このため、押圧力付与ローラー１１２ａのローラー幅方向において、アノード支持シートＤｓ１の中央領域と端部領域とでは、摩擦力に差が生じる。
【００４３】
ローラー表面に凹凸のない既存の押圧力付与ローラーであると、アノード支持シートＤｓ１の中央領域では、大きな摩擦力が生じる故に、図９に示すように、積層状シートに対してローラーの滑りが殆ど起きない。これに対して、端部領域では、低摩擦力により積層状シートに対するローラーの滑りが大きくなる。このように、摩擦力に差があると、アノード支持シートＤｓ１の中央領域と端部領域とでローラーの滑りの程度に差が生じ、端部領域にはシワが発生する。端部領域にシワを発生させてシートに残留する力は、アノード支持シートＤｓ１の剥離の際に、電解質膜シート２０Ｓにシワを発生させると予測される。しかしながら、本実施形態の第１転写ローラー１１２は、その有する押圧力付与ローラー１１２ａのローラー表面を既述したように低摩擦化すると共に低粘着性とするので、アノード支持シートＤｓ１の中央領域での滑りが拡大し、この中央領域での摩擦力と端部領域での摩擦力の差を小さくできる。この結果、本実施形態の第１転写ローラー１１２によれば、既述したようにアノード支持シートＤｓ１の中央領域と端部領域との摩擦力の差によって起きる支持シート端部でのシワの発生を抑制でき、アノード支持シートＤｓ１の剥離の際に、電解質膜シート２０Ｓにシワを発生させ難くできる。第２転写ローラー１２２においても同様であり、カソード支持シートＤｓ２の中央領域と端部領域との摩擦力の差によって起きる支持シート端部でのシワの発生を抑制でき、カソード支持シートＤｓ２の剥離の際に、電解質膜シート２０Ｓにシワを発生させ難くできる。
【００４４】
ここで、低摩擦化の実証について説明する。図１０は低摩擦化の実証試験の概要を示す説明図、図１１は押圧力付与ローラーのローラー表面の様子と試験結果とを対比して示す説明図である。
【００４５】
図１０に示すように、まず、テストピースＴＰを作成する。このテストピースＴＰは、電解質膜シート２０Ｓの表裏にアノードシート２１Ｓとカソード２２が重なるよう、電解質膜シート２０Ｓと、アノードシート２１Ｓの形成済みアノード支持シートＤｓ１と、カソード２２の形成済みカソード支持シートＤｓ２とを積層したものであり、電極触媒層が未転写のＭＥＡを想定したテストピースである。こうして用意したテストピースＴＰを、耐熱性樹脂シート、例えばフッ素系樹脂シートＨｓで挟持し、加熱プレート３００にて１４５℃で５分間に亘って余熱化した。加熱後のテストピースＴＰをホットプレスに処して電極触媒層の転写を図る。ホットプレスの際には、プレス下型３１０Ｄとプレス上型３１０Ｕとの間にサンプルプレートＳＰを載置し、当該プレートに、テストピースＴＰをセットする。そして、プレス上型３１０Ｕの側にはフッ素系樹脂シートＨｓを残した状態で、押圧力を４ＭＰａとして、１３０℃で８分間のホットプレスを行い、電極触媒層を転写する。その後、テストピースＴＰを、転写の際のサンプルプレートＳＰからの剥離試験に処した。このホットプレスによる転写を経た剥離試験結果は、本実施形態の第１転写ローラー１１２と第２転写ローラー１２２とにおいて電極触媒層を転写する際の既述した滑りの程度を推量する指標となる。そして、サンプルプレートＳＰを、ステンレス製の基材プレートのプレート表面にクロムメッキ層を形成した第１サンプルプレートＳＰ１と、ステンレス製の基材プレートのプレート表面に凹凸を形成した第２サンプルプレートＳＰ２と、ステンレス製の基材プレートのプレート表面にフッ素系樹脂表皮を形成した第３サンプルプレートＳＰ３と、本実施形態の押圧力付与ローラー１１２ａおよび押圧力付与ローラー１２２ａのローラー表面を再現した第４サンプルプレートＳＰ４とした。
【００４６】
図１１から明らかなように、第１サンプルプレートＳＰ１では、その表面のクロムがテストピースＴＰに強固に粘着するため、テストピースＴＰは、剥離試験の際に破断した。第２サンプルプレートＳＰ２では、凹凸における凹部へのテストピースＴＰの入り込みが起きることから、大きな剥離強度であった。第３サンプルプレートＳＰ３は、上記の両サンプルプレートよりは剥離強度の低下が見られるものの、本実施形態の押圧力付与ローラー１１２ａおよび押圧力付与ローラー１２２ａのローラー表面を再現した第４サンプルプレートＳＰ４では、剥離強度の著しい低減が起きた。よって、図６や図１１に示すローラー表面形態を有する押圧力付与ローラー１１２ａを用いた第１転写ローラー１１２および押圧力付与ローラー１２２ａを用い第２転写ローラー１２２によれば、既述した低摩擦化と低粘着化とによるシワの抑制が可能であることが、図１０の試験により実証された。
【００４７】
そして、第１転写ローラー１１２と第２転写ローラー１２２とを有する本実施形態のＭＥＡ製造装置１００によれば、シワが抑制された電解質膜シート２０Ｓ、延いてはシワが抑制された電解質膜２０にアノード２１とカソード２２とを転写したＭＥＡを、容易に製造できる。しかも、本実施形態のＭＥＡ製造装置１００によれば、電解質膜シート２０Ｓにアノードシート２１Ｓを第１転写ローラー１１２にて転写する際と、電解質膜シート２０Ｓにカソード２２を第２転写ローラー１２２にて転写する際の両ローラー転写のそれぞれにおいて、電解質膜シート２０Ｓにシワが起きないようにできる。この結果、ＭＥＡ製造装置１００により得られたＭＥＡシートを図２に示す矩形形状に裁断したＭＥＡ、延いては燃料電池１０の発電性能を維持できる。
【００４８】
次に、他の実施形態について説明する。図１２は他の実施形態において準備する電解質膜シート２０Ｓとカソード支持シートＤｓ２との準備の形態を模式的に示す説明図、図１３は他の実施形態におけるＭＥＡ製造装置１００Ａの概略構成を各搬送箇所でのシートの形態と共に模式的に示す説明図である。
【００４９】
図１２に示すように、この実施形態では、電解質膜シート２０Ｓについては、電解質膜２０の上記の高分子電解質樹脂を用いて、バックシートＢｓのシート面に長尺状に電解質膜シート２０Ｓを形成する。その上で、電解質膜シート２０Ｓの一方のシート面に、アノード２１を点在させて間欠的に形成する。こうして、アノード２１が間欠形成の電解質膜シート２０Ｓをロール状に巻き取った電解質膜シートロール２０Ｒを準備する。アノード２１は、既述した触媒インクを適宜な塗工機器にて電解質膜シート２０Ｓに間欠的に塗工し、その後の乾燥を経て形成される。アノード２１は、図中の側面断面視に示すように、電解質膜シート２０Ｓのシート幅より狭くされ、上記した寸法関係で形成される。なお、先の実施形態と同様に、電解質膜シート２０Ｓに長尺状のアノードシート２１Ｓを連続形成してもよい。カソード支持シートＤｓ２については、先の実施形態と同様に、カソード支持シートロールＤＲ２として準備する。このようにアノード２１やカソード２２を形成しながら上記の両シートロールを準備するほか、アノード２１が電解質膜シート２０Ｓに形成済みでロール状に巻き取られた電解質膜シートロール２０Ｒやカソード支持シートロールＤＲ２を購入準備することもできる。
【００５０】
この実施形態のＭＥＡ製造装置１００Ａは、図１３に示すように、アノード転写機構部１１０を必要とせず、カソード転写機構部１２０と、制御装置２００とを備えている。そして、カソード転写機構部１２０は、電解質膜シートロール２０Ｒから、アノード２１が間欠形成済みの電解質膜シート２０ＳをバックシートＢｓと共に受け取って、この積層状シートを、下流側第２搬送ローラー１１５と受入ローラー１２３および積層状シート搬送ローラー１２４にて、第２転写ローラー１２２に搬送する。この搬送の間において、カソード転写機構部１２０は、第２剥離ローラー１１６にて、積層状シートからバックシートＢｓを剥離するので、電解質膜シート２０Ｓにアノード２１が間欠的に形成済みのアノード転写済みシートＡｓを、第２転写ローラー１２２の押圧圧着箇所に、押圧力付与ローラー１２２ａの側から受け入れる。カソード支持シートＤｓ２については、既述したとおりである。
【００５１】
このＭＥＡ製造装置１００Ａによれば、一方のシート面にアノード２１が間欠形成済みの電解質膜シート２０Ｓに対して、カソード支持シートＤｓ２と共に搬送されたカソード２２を、第２転写ローラー１２２にて転写する。この第２転写ローラー１２２は、既述した押圧力付与ローラー１１２ａと同様に、凸部１１２ａａ、凹部１１２ａｂおよび樹脂埋設体１１２ａｃを有する押圧力付与ローラー１２２ａを備える。よって、この実施形態のＭＥＡ製造装置１００Ａによっても、電解質膜シート２０Ｓにシワが起きないようにして、ＭＥＡにおける電解質膜２０のシワを抑制できる。
【００５２】
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００５３】
上記の実施形態では、図５に示すように、アノード支持シートロールＤＲ１を、第１剥離ローラー１１４によりカソード転写機構部１２０の上流側で剥離したが、これに限らない。つまり、第１剥離ローラー１１４をカソード転写機構部１２０における第２転写ローラー１２２の下流側に配設して、アノード支持シートロールＤＲ１をカソード転写機構部１２０の下流側、即ちアノード・カソードの転写後に剥離してもよい。
【００５４】
上記の実施形態では、第１転写ローラー１１２へのシート搬送を、バックシートＢｓが押圧力付与ローラー１１２ａのローラー表面の側に位置し、アノード支持シートＤｓ１が押圧案内ローラー１１２ｂのローラー表面の側に位置するようにしたが、これに限らない。つまり、図５における電解質膜シートロール２０Ｒとアノード支持シートロールＤＲ１の位置を逆にして、第１転写ローラー１１２へのシート搬送を、バックシートＢｓが押圧案内ローラー１１２ｂのローラー表面の側に位置し、アノード支持シートＤｓ１が押圧力付与ローラー１１２ａのローラー表面の側に位置するようにしてもよい。第２転写ローラー１２２へのシート搬送についても、図５に示す形態と逆としてもよい。
【００５５】
上記の実施形態では、第１転写ローラー１１２と第２転写ローラー１２２をＭＥＡ製造装置１００に用いたが、押圧転写が要求される他のシートの転写、例えば、シート状や矩形状の薄葉体をその両側からラミネートするラミネート手法に適用することもできる。
【符号の説明】
【００５６】
１０…燃料電池
１５…単セル
２０…電解質膜
２０Ｒ…電解質膜シートロール
２０Ｓ…電解質膜シート
２１…アノード
２１Ｓ…アノードシート
２２…カソード
２３…アノード側ガス拡散層
２４…カソード側ガス拡散層
２５…セパレーター
２６…セパレーター
４７…セル内燃料ガス流路
４８…セル内酸化ガス流路
１００、１００Ａ…ＭＥＡ製造装置
１１０…アノード転写機構部
１１２…第１転写ローラー
１１２ａ…押圧力付与ローラー
１１２ａａ…凸部
１１２ａｂ…凹部
１１２ａｃ…樹脂埋設体
１１２ｂ…押圧案内ローラー
１１２ｂｃ…コアローラー
１１２ｂｓ…ゴム表皮層
１１３…下流側第１搬送ローラー
１１４…第１剥離ローラー
１１５…下流側第２搬送ローラー
１１６…第２剥離ローラー
１２０…カソード転写機構部
１２２…第２転写ローラー
１２２ａ…押圧力付与ローラー
１２２ｂ…押圧案内ローラー
１２３…受入ローラー
１２４…積層状シート搬送ローラー
１２５…支持シート搬送ローラー
２００…制御装置
３００…加熱プレート
３１０Ｄ…プレス下型
３１０Ｕ…プレス上型
Ｍ…マスク
ＴＰ…テストピース
ＳＰ…サンプルプレート
Ｂｓ…バックシート
Ａｓ…アノード転写済みシート
Ｈｓ…フッ素系樹脂シート
ＤＲ１…アノード支持シートロール
ＤＲ２…カソード支持シートロール
ＳＰ１…第１サンプルプレート
ＳＰ２…第２サンプルプレート
ＳＰ３…第３サンプルプレート
ＳＰ４…第４サンプルプレート
Ｄｓ１…アノード支持シート
Ｄｓ２…カソード支持シート
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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