(57)【要約】【課題】電解質膜の品質を損なわず量産性に優れた支持基材付き電解質膜を提供する。【解決手段】支持基材付き電解質膜７は、電解質膜２と、電解質膜２の少なくとも一方面に形成された第１の支持基材４と、第１の支持基材４の電解質膜２と貼り合わされた面の反対側の面に貼り合わされた第２の支持基材５とを備える。第１の支持基材４には、外周縁部の少なくとも一部を含む第１の部分と該第１の部分を除く第２の部分とを区分する切れ目Ｃが形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と、
前記電解質膜の少なくとも一方面に形成された第１の支持基材と、
第１の支持基材の前記電解質膜と貼り合わされた面の反対側の面に貼り合わされた第２の支持基材とを備え、
第１の支持基材には、外周縁部の少なくとも一部を含む第１の部分と該第１の部分を除く第２の部分とを区分する切れ目が形成されていることを特徴とする支持基材付き電解質膜。
【請求項２】
前記切れ目の少なくとも一部は、第２の支持基材の厚み方向の一部まで達していることを特徴とする請求項１に記載の支持基材付き電解質膜。
【請求項３】
前記第１の部分の少なくとも一部は、前記第２の部分の前記切れ目に隣接する部分に比べ、前記電解質膜との接着強度が大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の支持基材付き電解質膜。
【請求項４】
第１の支持基材と第２の支持基材とを貼り合わせる第１工程と、
第２の支持基材と貼り合わされた第１の支持基材に、外周縁部の少なくとも一部を含む第１の部分と該第１の部分を除く第２の部分とを区分する切れ目を形成する第２工程と、
第１の支持基材の第２の支持基材が貼り合わされた面の反対側の面に電解質膜を形成する第３工程と、
を有することを特徴とする支持基材付き電解質膜の製造方法。
【請求項５】
電解質膜の少なくとも一方面に貼り合わされた第１の支持基材と、第１の支持基材の前記電解質膜と貼り合わされた面の反対側の面に貼り合わされた第２の支持基材とを備え、第１の支持基材には、外周縁部の少なくとも一部を含む第１の部分と該第１の部分を除く第２の部分とを区分する切れ目が形成された支持基材付き電解質膜を準備する工程と、
前記第２の支持基材を剥離する工程と、
前記第１の支持基材の第２の部分を剥離する工程と、
前記電解質膜上の前記第１の支持基材の第２の部分を剥離した部分に触媒層を形成する工程と、
を有することを特徴とする触媒層−電解質膜積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子形燃料電池を構成する触媒層−電解質膜積層体を形成するのに用いる支持基材付き電解質膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質の両面に電極が配置され、水素と酸素の電気化学反応により発電する電池であり、発電時に発生するのは水のみである。このように従来の内燃機関と異なり、二酸化炭素等の環境負荷ガスを発生しないために次世代のクリーンエネルギーシステムとして普及が見込まれている。その中でも特に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、早期の実用化が見込まれている。
【０００３】
上記固体高分子形燃料電池の発電部位は、プロトンを伝導する固体高分子電解質膜と、電極となる触媒層から構成され、電解質膜の両面に触媒層を塗工または熱プレスすることにより電解質膜−電極積層体を得ることができる。しかし、上記固体高分子電解質膜は、熱や湿度により膨潤または収縮してしまい、寸法が大きく変化する性質がある。そのため、塗工により触媒層を形成する場合には、触媒層形成用ペーストに含まれる水や有機溶剤により膨潤し、あるいは、乾燥時に収縮することにより、電解質膜及び触媒層の寸法精度が著しく低下する。また、熱プレスにより触媒層を形成する場合にも、熱プレス時・冷却時の温度変化により膨潤・収縮するため、電解質膜及び触媒層の寸法精度が著しく低下するといった問題があった。電解質膜及び触媒層の寸法精度が低下すると、電解質膜の両面に形成された触媒層の大きさや位置がずれるという課題がある。さらに、触媒層を電解質膜上に形成した後、その外周部に額縁状の支持基材を積層して電解質膜を補強する場合、支持基材に予め設けた開口部が補強しようとする電解質膜や触媒層の大きさに合致しないといった問題があった。また、そういった電解質膜−電極積層体を含むセルを何層にも重ねると、スタックの中で著しく圧力のかかる部位が発生し、耐久性に問題が生じていた。
【０００４】
一方、下記の特許文献１のように、電解質膜の触媒層を形成する周囲に額縁状の支持基材を設けた後にその枠内に触媒層を形成する方法が知られている。当該方法によれば、上述したような触媒層形成時の電解質膜の膨潤、収縮が抑制でき、触媒層の寸法精度を向上させることができることがわかっている。
【０００５】
しかしながら、特許文献1に記載している支持基材付き電解質膜（固体高分子電解質膜/絶縁膜接着シート１３に相当）の製造方法は、あらかじめ中央部がくり抜かれて額縁状に形成された支持基材（絶縁膜）に固体高分子電解質膜を接着する方法であり、接着までの間の支持基材（絶縁膜）の形状保持が困難であるなど量産性に乏しかった。
【０００６】
これに対し、特許文献２では、図２８（ａ）〜（ｃ）に示すような支持基材付き電解質膜の製造方法が開示されている。具体的には、図２８（ａ）のように、先に支持基材（絶縁膜）１０４を固体高分子電解質膜１０２に接合したのち、図２８（ｂ）のように、触媒層を形成する領域の支持基材（絶縁膜）１０４に切れ目（カットライン）Ｃを形成した後、図２８（ｃ）のように、切れ目Ｃの内周部を除去する。しかしながら、特許文献２では電解質膜１０２の一方面及び他方面に平面視矩形状の支持基材１０４を貼り合わせた後、トムソン刃等によって支持基材１０４の表面から電解質膜１０２との接合面まで達する切れ目Ｃを形成しているため（図２８（ｂ））、刃が食い込みすぎると電解質膜１０２まで傷つけてしまうおそれがあった。また、上記切れ目Ｃが浅い場合、支持基材１０４の切れ目Ｃに囲まれた内周部を除去できないという問題があった。
【０００７】
これに対し、特許文献３では、支持基材の内周部を切断する際に、まず支持基材を一方面から厚み方向に半分切断（ハーフカット）してから電解質膜に貼り合わせて、支持基材の反対面のハーフカット位置と同位置から厚み方向の残り半分を切断する技術が開示されている。当該技術を図２９を参照して説明する。まず、図２９（ａ）に示すように、補強用フィルム材２０４に対して、予め定められた切除領域の外周を型抜き刃２１０を用いて第１回目のハーフカット（半抜き）を行う。続いて、図２９（ｂ）に示すように、補強用フィルム材２０４のハーフカットがされた面を電解質膜２０２に接合する。続いて、図２９（ｃ）に示すように、補強用フィルム材２０４を、上記第１回目のハーフカットをした面とは反対面側、かつ第１回目のハーフカット位置と同位置にて、型抜き刃２１１を用いて第２回目のハーフカットを行う。これにより、補強用フィルム材２０４には、表面から電解質膜２０２との接合部分に達する切れ目が形成される。最後に、図２９（ｄ）に示すように、補強用フィルム材２０４上記切れ目に囲まれた部分を除去することにより、電解質膜２０２の外周縁部に枠状の支持基材２０４ａが貼り合わされた構造となる。このように、特許文献３では、電解質膜２０２を傷つけることなく、補強用フィルム材２０４に切れ目を形成することができる。
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献３では、図２９（ｃ）に示すように、２回目のハーフカットを行う際に、支持基材２０４の第１回目のハーフカット位置と対応するように、型抜き刃２１１の位置を正確に調整しなければならない。そのため、高精度の位置補正装置が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１５１２７号公報
【特許文献２】特開２００７−２９９５５１号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、特許文献1の発明では、支持基材付き電解質膜の量産性がなく、特許文献2の発明では、支持基材を形成する際に電解質膜を傷つけてしまうため、触媒層−電解質膜積層体などに使用する電解質膜の品質を低下させる恐れがあるという問題があった。一方、特許文献３の発明では、電解質膜を傷つけることなく支持基材を形成することができるが、型抜き工程に厳しい精度が求められるので量産性が低下するという問題があった。
【００１１】
そのため、触媒層形成時の電解質膜の膨潤、収縮が抑制でき、電解質膜及び触媒層の寸法精度を向上させることができる支持基材付き電解質膜であって、電解質膜の品質を損なわず量産性に優れた新規な支持基材付き電解質膜が求められていた。
【００１２】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、触媒層形成時の電解質膜の膨潤、収縮が抑制でき、電解質膜及び触媒層の寸法精度を向上させることができる支持基材付き電解質膜であって、電解質膜の品質を損なわず量産性に優れた支持基材付き電解質膜およびその製造方法、さらに支持基材付き電解質膜を使用した新規な触媒層−電解質膜積層体の製造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】
【００１３】
本発明に係る支持基材付き電解質膜は、上記課題を解決するためになされたものであり、電解質膜と、前記電解質膜の少なくとも一方面に形成された第１の支持基材と、第１の支持基材の前記電解質膜と貼り合わされた面の反対側の面に貼り合わされた第２の支持基材とを備え、第１の支持基材には、外周縁部の少なくとも一部を含む第１の部分と該第１の部分を除く第２の部分とを区分する切れ目が形成されたことを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、第１の支持基材によって触媒層形成時の電解質膜の膨潤、収縮を抑制できるので、電解質膜及び触媒層の寸法精度を向上させることができる。また、第１の支持基材と第２の支持基材とを貼り合わせた状態で切れ目を形成することができるので、切れ目を入れる回数も少なく、高性能な装置を用いて位置合わせ等をおこなう必要がないので量産性に優れている。また、第１の支持基材を電解質膜に貼り合わせる前に、切れ目を形成することができるので、切れ目を形成する際に電解質膜が傷つけられるといったおそれもない。又、本発明に係る支持基材付き電解質膜は電解質膜の保管や搬送に適しており、支持基材によって外部環境（温度、湿度等）の変化に対する電解質膜の寸法変化を抑制することができる。
【００１５】
また、上記支持基材付き電解質膜において、前記切れ目の少なくとも一部は、第２の支持基材の厚み方向の一部まで達していてもよい。すなわち、触媒層−電解質膜積層体を作製する際に第２の支持基材は剥離されるため、切れ目は第２の支持基材の一部に達してもよい。このような構成により、第1の基材の第1の部分と第２の部分を確実に分離し、切除することができる。
【００１６】
また、上記支持基材付き電解質膜において、前記第１の部分の少なくとも一部は、前記第２の部分の前記切れ目に隣接する部分に比べ、前記電解質膜との接着強度が大きいことが好ましい。このような構成により、第１の支持基材の切れ目を境に第２の部分を剥離する際に、第１の部分の少なくとも一部は電解質膜との接着強度が大きいため、第２の部分を容易に剥離することができる。
【００１７】
また、本発明に係る支持基材付き電解質膜の製造方法は、上記課題を解決するためになされたものであり、第１の支持基材と第２の支持基材とを貼り合わせる第１工程と、第２の支持基材と貼り合わされた第１の支持基材に、外周縁部の少なくとも一部を含む第１の部分と該第１の部分を除く第２の部分とを区分する切れ目を形成する第２工程と、第１の支持基材の第２の支持基材が貼り合わされた面の反対側の面に電解質膜を形成する第３工程と、を有することを特徴とする。このような方法によれば、第１の支持基材と第２の支持基材とを貼り合わせた状態で切れ目を形成することができるので、切れ目を入れる回数も少なく、高性能な装置を用いて位置合わせ等をおこなう必要がないため支持基材付き電解質膜を容易に製造できる。また、第１の支持基材を電解質膜に貼り合わせる前に、切れ目を形成することができるので、切れ目を形成する際に電解質膜が傷つけられるといったおそれもない。
【００１８】
また、本発明に係る触媒層−電解質膜積層体の製造方法は、本発明に係る支持基材付き電解質膜を準備する工程と、前記第２の支持基材を剥離する工程と、前記第１の支持基材の第２の部分を剥離する工程と、前記電解質膜上の前記第１の支持基材の第２の部分を剥離した部分に触媒層を形成する工程と、を有することを特徴とする。このように、本発明の支持基材付き電解質膜を用いれば、触媒層形成時の電解質膜の膨潤、収縮を抑制できるので、電解質膜及び触媒層の寸法精度を向上させることができる。さらに、電解質膜の傷つきがないため、高品質の触媒層−電解質膜積層体を容易に製造することが可能である。
【発明の効果】
【００１９】
触媒層形成時の電解質膜の膨潤、収縮が抑制でき、電解質膜及び触媒層の寸法精度を向上させることができる支持基材付き電解質膜であって、電解質膜の品質を損なわず量産性に優れた支持基材付き電解質膜およびその製造方法、さらに支持基材付き電解質膜を使用した新規な触媒層−電解質膜積層体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態１に係る支持基材付き電解質膜の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す支持基材付き電解質膜を構成する第１の支持基材の平面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、第１の支持基材の変形例を示す平面図である。
【図４】図１に示す支持基材付き電解質膜の製造方法を示す断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図１に示す支持基材付き電解質膜の製造方法を示す断面図および平面図である。
【図６】（ａ）は、第１の支持基材と第２の支持基材の積層体の変形例を示す断面図であり、（ｂ）は、第１の支持基材と第２の支持基材の積層体の他の変形例を示す平面図である。
【図７】図１に示す支持基材付き電解質膜の製造方法を示す断面図である。
【図８】熱プレスされた支持基材付き電解質膜の構成を示す断面図である。
【図９】（ａ）および（ｃ）は、支持基材付き電解質膜の変形例を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の支持基材付き電解質膜の製造方法を示す断面図である。
【図１０】（ａ）は、支持基材付き電解質膜の変形例を示す断面図であり、（ｂ）は、当該支持基材付き電解質膜の上側の第１の支持基材を示す平面図であり、（ｃ）は、当該支持基材付き電解質膜の下側の第１の支持基材を示す平面図である。
【図１１】（ａ）は、支持基材付き電解質膜の他の変形例を示す断面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、当該支持基材付き電解質膜の製造方法を示す断面図であり、（ｄ）は、当該支持基材付き電解質膜から第２の支持基材を除去した構成を示す断面図である。
【図１２】（ａ）は、触媒層が形成された触媒層転写フィルムの構成を示す断面図であり、（ｂ）は、当該触媒層転写フィルムの構成を示す平面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態１に係る支持基材付き電解質膜を使用した、本発明の実施形態２に係る触媒層−電解質膜積層体の製造方法を示す断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態２に係る触媒層−電解質膜積層体の製造方法を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施形態２の変形例に係る触媒層−電解質膜積層体を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施形態２のさらに他の変形例に係る触媒層−電解質膜積層体の構成を示す断面図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は、図１６に示す触媒層−電解質膜積層体の製造方法の一例を示す断面図である。
【図１８】（ａ）〜（ｄ）は、図１６に示す触媒層−電解質膜積層体の製造方法の一例を示す断面図である。
【図１９】（ａ）及び（ｂ）は、図１６に示す触媒層−電解質膜積層体の製造方法の一例を示す断面図である。
【図２０】（ａ）〜（ｄ）は、図１６に示す触媒層−電解質膜積層体の製造方法の他の例を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施形態２の他の変形例に係る触媒層−電解質膜積層体の構成を示す断面図である。
【図２２】図２１に示す触媒層−電解質膜積層体の製造方法を示す断面図である。
【図２３】（ａ）〜（ｄ）は、図２１に示す触媒層−電解質膜積層体の製造方法を示す断面図である。
【図２４】（ａ）及び（ｂ）は、図２１に示す触媒層−電解質膜積層体の製造方法を示す断面図である。
【図２５】（ａ）は、本発明の実施形態２のさらに他の変形例に係る触媒層−電解質膜積層体を示す平面図であり、（ｂ）は、当該触媒層−電解質膜積層体の図２５（ａ）の反対方向から見た平面図である。
【図２６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態２のさらに他の変形例に係る触媒層−電解質膜積層体を示す平面図である。
【図２７】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態２のさらに他の変形例に係る触媒層−電解質膜積層体の構成を示す断面図である。
【図２８】（ａ）〜（ｃ）は、従来の触媒層−電解質膜積層体の製造方法を示す断面図である。
【図２９】（ａ）〜（ｄ）は、従来の他の触媒層−電解質膜積層体の製造方法の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の各実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、下記の各実施形態に限定されるものではない。
【００２２】
〔実施形態１〕
【００２３】
本発明は、「触媒層−電解質膜積層体」の製造に用いることができる「支持基材付き電解質膜」に関するものである。
【００２４】
（支持基材付き電解質膜の構成）
図１は、本実施形態に係る支持基材付き電解質膜７の構成を示す断面図である。また、図２は、その支持基材付き電解質膜７を構成する第１の支持基材４の平面図である。
図１の支持基材付き電解質膜７は、電解質膜２と、前記電解質膜２の一方面に貼り合わされた第１の支持基材４と、第１の支持基材４の前記電解質膜２と貼り合わされた面の反対側の面に貼り合わされた第２の支持基材５とを備えている。
【００２５】
また、第１の支持基材４には、その厚み方向に外周縁部の少なくとも一部を含む第１の部分と該第１の部分を除く第２の部分とを区分するような切れ目Ｃが形成されている。つまり、図２に示すように、枠状に形成された切れ目Ｃにより、第１の支持基材４は切れ目の外周部分として第１の部分Ｐ１と、その内周部分として第２の部分Ｐ２とに区分される。
【００２６】
切れ目Ｃは、触媒層を形成する領域を設けるにあたり、第１の支持基材４の第２の部分Ｐ２がその切れ目Ｃを切欠に電解質膜２から剥離できるように形成されていればよい。そのため、切れ目Ｃは第１の支持基材４を厚み方向に貫通していることが好ましいが、完全に貫通していなくてもよいし、反対に切れ目Ｃの少なくとも一部が第２の支持基材５の厚み方向まで達していてもよい。また、切れ目Ｃの大きさは、後の工程で形成される触媒層の大きさに応じて適宜設定すればよい。
【００２７】
なお、図２では矩形の枠状を例示したが、その一部は図３（ａ）のように丸みを帯びていてもよいし、図３（ｂ）のように、枠状ではなく第１の支持基材４の対向する２辺に沿って切れ目Ｃが形成されているだけでもよい。この場合、当該切れ目Ｃは、第１の支持基材４の外周縁部の左右２辺に沿った部分を含む外側部分Ｐ１’（第１の部分）と、当該外側部分Ｐ１’を除く内側部分Ｐ２’（第２の部分）とを区分している。図３（ｂ）のような形状によれば、第1の支持基材に対して必要な切れ目が２辺しかないので量産性に優れ、特に、ロールtoロールのような、長尺の構成部材を加工して長尺の製品を連続的に製造する方法に適している。
【００２８】
このように、本実施形態では必ずしも、図２および図３（ａ）に示すように、切れ目Ｃが、第１の支持基材４の外周縁部の全てを含む外周部分Ｐ１と外周部分Ｐ１を除く内周部分Ｐ２とを区分するように形成する必要はなく、図３（ｂ）に示すように、切れ目Ｃが、第１の支持基材４の外周縁部の一部を含む外側部分Ｐ１’と、該外側部分を除く内側部分Ｐ２’とを区分するように形成してもよい。すなわち、「第１の部分」は、図２に示す外周部分Ｐ１のように、外周縁部の全てを含んでもよいし、図３（ｂ）に示す外側部分Ｐ１’のように、外周縁部の一部のみ含んでもよい。
【００２９】
（構成部材の材質）
次に、本実施形態に係る支持基材付き電解質膜７の各構成要素の詳細について説明する。
【００３０】
電解質膜２は、例えば、基材上に水素イオン伝導性高分子電解質を含有する溶液を塗工し、乾燥することにより形成される。水素イオン伝導性高分子電解質としては、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、より具体的には、炭化水素系イオン交換膜のＣ−Ｈ結合をフッ素で置換したパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマー（ＰＦＳ系ポリマー）等が挙げられる。電気陰性度の高いフッ素原子を導入することで、化学的に非常に安定し、スルホン酸基の解離度が高く、高いイオン伝導性が実現できる。このような水素イオン伝導性高分子電解質膜の具体例としては、デュポン社製の「Ｎａｆｉｏｎ」（登録商標）、旭硝子（株）製の「Ｆｌｅｍｉｏｎ」（登録商標）、旭化成（株）製の「Ａｃｉｐｌｅｘ」（登録商標）、ゴア（Ｇｏｒｅ）社製の「Ｇｏｒｅ  Ｓｅｌｅｃｔ」（登録商標）等が挙げられる。水素イオン伝導性高分子電解質含有溶液中に含まれる水素イオン伝導性高分子電解質の濃度は、通常５〜６０重量％程度、好ましくは２０〜４０重量％程度である。なお、上記の水素イオン伝導性高分子電解質膜以外には、アニオン導電性固高分子電解質膜や液状物質含浸膜も挙げられる。アニオン伝導性電解質膜としては炭化水素系樹脂膜又はフッ素系樹脂等膜が挙げられ、具体例としては炭化水素系樹脂膜としては、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、フッ素系樹脂膜としては、東ソー（株）製のトスフレックス（登録商標）ＩＥ−ＳＦ３４等が挙げられる。また液状物質含浸膜としては、例えばポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）が挙げられる。電解質膜２の厚さは、５〜５０μｍが好ましい。電解質膜２の大きさ及び形状は、それらを組み込む電池の大きさによって適宜設定すればよい。
【００３１】
第１の支持基材４および第２の支持基材５の材質は、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンオキサイド、ポリサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、フッ素樹脂などのプラスチック、或いは、アルミニウム、銅、亜鉛などの金属を使用することができる。なお、ポリエステルは、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート等を挙げることができる。また、上記のプラスチック及び金属を積層した積層体、或いは、上記のプラスチックにプラズマやコロナなどの表面処理を施し、上記のプラスチックにアルミナ、シリカ、チタニアなどの酸化物を積層した積層体を基材層として使用することもできる。これらの中で、ポリエステル、特にポリエチレンナフタレートは、水蒸気、水、に対するガスバリア性、耐熱性、熱寸法安定性が良好であるため、触媒層形成時の電解質膜の膨潤、収縮を抑える効果や保管安定性が高いことから好ましい。また、製造コストの低減の観点から好ましい。
【００３２】
第１の支持基材の材質は、特に、後述するように第１の支持基材の第１の部分を残した状態で触媒層−電解質膜積層体を固体高分子形燃料電池に組み込む場合は、ガスバリア性、耐熱性、熱寸法安定性の観点からポリエチレンナフタレートを選択することが好ましい。また、第２の支持基材５の材質は、第１の支持基材と異なっていてもよいが、ガスバリア性、耐熱性、熱寸法安定性の観点から同一である方が好ましい。また、第１の支持基材４および第２の支持基材５の大きさ及び形状は、それらを組み込む電池の大きさによって適宜設定すればよいが、第１の支持基材４と第２の支持基材５の平面視の大きさが異なっていてもよい。また、第１の支持基材４および第２の支持基材５の厚さは、２０〜１００μｍが好ましい。
【００３３】
（支持基材付き電解質膜の製造方法）
続いて、支持基材付き電解質膜７の製造方法について説明する。まず、図４に示すように、第１の支持基材４と第２の支持基材５とを用意し、それらを貼り合わせる。貼り合わせる方法としては、熱溶着による方法や粘着剤を用いる方法等がある。粘着剤の材料としては、例えば、エポキシ系、アクリル系、ゴム系、シリコーン系の粘着剤を使用できる。具体的には、アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体、天然ゴム（ＮＲ）、合成天然ゴム（ＩＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、シリコーンゴム等を挙げることができる。また、第１の支持基材４と第２の支持基材５との界面は、一様の接着力でなくてもよい。例えば、第２の部分について第２の支持基材と強固に接着しておけば、第２の支持基材を第１の支持基材から剥離する際に一緒に第２の部分を電解質膜から剥離することができる。接着剤の材料としては、ポリオレフィン、ポリプロピレン、熱可塑性エラストマー等のホットメルト系接着剤、アクリル系接着剤、ポリエステル、ポリオレフィン等のオレフィン系接着剤、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂などが使用できる。
【００３４】
続いて、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の支持基材４の厚み方向に切れ目Ｃを形成する。切れ目Ｃは、例えば型抜き機を用いて形成することができる。型抜き機は、上下に往復移動可能な平面視矩形状のトムソン刃を備えた切断装置を例示することができ、トムソン刃を第１の支持基材４と同じ又はそれ以上となるように高さを調整してから第１の支持基材４に対して押し当てることにより、切れ目Ｃが形成される。
【００３５】
また、図６（ａ）に示すように、切れ目Ｃは、第２の支持基材５の厚み方向の一部まで達していてもよい。すなわち、切れ目Ｃの深さに多少の誤差があってもよい。また、図６（ｂ）に示すように、切れ目Ｃは、面方向に不連続的に（例えば、破線状に）形成してもよい。
【００３６】
次に、第１の支持基材４の第２の支持基材５と貼り合わされた面の反対側の面に電解質膜２を形成する。電解質膜の形成方法は、図７に示すように、予め製膜された電解質膜２を第１の支持基材４に貼り合わせる方法や、第１の支持基材４の上に水素イオン伝導性高分子電解質を含有する溶液を塗工し、乾燥することにより形成する方法がある。電解質膜２を第１の支持基材４上に貼り合わせる際の温度は、５０〜２００℃が好ましい。また、電解質膜を塗工により形成する場合は、ドクターブレードやスプレーなど公知の印刷法が使用できる。また、乾燥温度は通常５０〜１５０℃であり、６０℃〜１３０℃が好ましい。
【００３７】
また、接着性の観点から、第１の支持基材４に易接着処理を施してもよい。易接着処理としては、例えば、プラズマやコロナなどの表面処理や上述した粘着剤や接着剤を塗布する方法がある。また、電解質膜を形成した後に接着性を高める方法として、第１の支持基材４と電解質膜を熱圧着する方法がある。熱圧着する際の温度は、特に限定はないが、１００〜２５０℃程度であり、支持基材と電解質膜の貼り合わせ時よりも高い温度であることが好ましい。また、熱圧着する際の圧力は０．１〜１０ｋＮ／ｃｍ程度であることが好ましい。
【００３８】
特に、第１の支持基材４の第１の部分について、上述した方法で接着強度を高めておくと、第１の支持基材４の第２の部分の剥離性が良好になる。また、触媒層を形成する際の電解質膜の寸法安定性を更に向上させることができる。また、第１の支持基材４の第１の部分を残したまま固体高分子形燃料電池に組み込んだ際には、接着性が高いほど、動作時の電解質膜２の膨潤伸縮を抑えるエッジシールとして良好に機能する。また、電解質膜２の平面視の大きさは、第１の支持基材４と同じでもよいが、コストの観点から第１の支持基材４よりも小さい方が好ましい。
【００３９】
図８は、熱プレスされた支持基材付き電解質膜７を示す断面図である。熱プレスによって、支持基材付き電解質膜７では、第１の支持基材４の電解質膜２との接合面のうち、外周部分Ｐ１の一部と電解質膜２とが接合する領域Ｒ１における接着強度が、当該接合面の他の部分よりも大きくなっている。つまり、外周部分Ｐ１の少なくとも一部は、内周部分Ｐ２の切れ目Ｃ１に隣接する部分Ｒ２に比べ、電解質膜２との接着強度が大きくなる。これにより、触媒層−電解質膜積層体を作製する工程で、第１の支持基材４の切れ目Ｃの内周部分Ｐ２を剥離する際に、内周部分Ｐ２の切れ目Ｃに隣接する部分Ｒ２は、電解質膜２との接着強度が小さいため、切れ目Ｃが形成された部分が剥離の起点となる。一方、外周部分Ｐ１の一部は電解質膜２との接着強度が大きいため、外周部分Ｐ１は剥離されない。よって、内周部分Ｐ２を容易に剥離することができる。
【００４０】
上記、本発明の製造方法によれば、第１の支持基材４の切れ目Ｃが第１の支持基材４を電解質膜２に貼り合わせる前に形成されるため、電解質膜２が傷つけられるといった不都合は生じない。また、切れ目Ｃを形成するために高度な位置あわせや切れ込みの調整が不要であるため、特殊な技術や高性能の装置は必要ない。したがって、電解質膜２を傷つけず、かつ、高性能の装置を用いることなく、支持基材付き電解質膜７を作製することができる。
【００４１】
（支持基材付き電解質膜の変形例１）
続いて、本実施形態に係る支持基材付き電解質膜の変形例について説明する。図９（ａ）は、本実施形態の変形例１に係る支持基材付き電解質膜７ａの構成を示す断面図である。支持基材付き電解質膜７ａは、電解質膜２と、前記電解質膜２の両面に貼り合わされた第１の支持基材４と、第１の支持基材４の前記電解質膜２と貼り合わされた面の反対側の面に貼り合わされた第２の支持基材５とを備え、各第１の支持基材４には、外周縁部の少なくとも一部を含む第１の部分と該第１の部分を除く第２の部分とを区分する切れ目Ｃが形成されている構成である。このような支持基材付き電解質膜７ａは、図９（ｂ）に示すように、図５に示す第１の支持基材４と第２の支持基材５の積層体を電解質膜２の両面から貼り合わせることにより作製することができる。また、第１の支持基材４に形成された切れ目Ｃの位置は、両面で異なっていてもよい。具体的には、図９（ｃ）に示すように、枠状に形成された第１の支持基材４の切れ目Ｃが上下で大きさが異なっていてもよい。
【００４２】
なお、本変形例においても、第１の支持基材の対向する２辺に沿って切れ目Ｃを形成してもよい。例えば、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す支持基材付き電解質膜７ｂのように構成することもできる。図１０（ａ）は、支持基材付き電解質膜７ｂを示す断面図である。図１０（ｂ）は、支持基材付き電解質膜７ｂの上側の第１の支持基材４ａの平面図であり、第１の支持基材４ａには、左右の２辺に沿って切れ目Ｃが形成されている。図１０（ｃ）は、支持基材付き電解質膜７ｂの下側の第１の支持基材４ｂの平面図であり、第１の支持基材４ｂには、上下の２辺に沿って切れ目Ｃが形成されている。なお、第１の支持基材４ａ・４ｂの両方に、図１０（ｂ）のような左右の２辺に沿った切れ目Ｃを形成してもよい。また、支持基材付き電解質膜７ｂでは、第１の支持基材４ａ・４ｂの両方に枠状ではない切れ目を形成したが、第１の支持基材４ａ・４ｂのうち、一方に枠状の切れ目を形成し、他方に図１０（ｂ）又は（ｃ）に示すような枠状ではない切れ目を形成してもよい。
【００４３】
（支持基材付き電解質膜の変形例２）
続いて、本実施形態に係る支持基材付き電解質膜の変形例２について説明する。図１１（ａ）は、本実施形態の変形例２に係る支持基材付き電解質膜７ｃの構成を示す断面図である。図９（ａ）の支持基材付き電解質膜７ａとの違いは、電解質膜２の両面に形成された第１の支持基材４及び第２の支持基材５の大きさが電解質膜２より大きく、その外周縁部が電解質膜２の外周縁部より外に出ている点である。また、両面の第１の支持基材４はその外周縁部が接着剤Ａを介して接着している。なお、図１１（ａ）において、第１の支持基材の切れ目Ｃから電解質膜２の外周縁部までの距離ｘは、例えば１０〜１００ｍｍ程度あればよく、電解質膜２の外周縁部から第１の支持基材４の外周縁部までの距離ｙは、例えば３〜５０ｍｍ程度であればよい。
【００４４】
このような支持基材付き電解質膜７ｃは、以下のように作成することができる。まず、図１１（ｂ）に示すような第１の支持基材４と第２の支持基材５の積層体を２枚準備する。図１１（ｂ）の積層体は、上述した方法で、第１の支持基材４と第２の支持基材５とを用意し貼り合せた後で、第１の支持基材４の厚み方向に切れ目Ｃを形成し、その外周縁部に接着剤Ａを塗布し乾燥させたものである。接着剤Ａは、公知の材料が使用できるが、ポリオレフィン、ポリプロピレン、熱可塑性エラストマー等のホットメルト系接着剤、アクリル系接着剤、ポリエステル、ポリオレフィン等のオレフィン系接着剤、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂が好ましい。なお、第１の支持基材４に設けた接着剤Ａは、粘着剤でもよく、粘着剤の場合は、エポキシ系、アクリル系、ゴム系、シリコーン系の粘着剤が好ましい。また、接着剤Ａを形成する面積は、第１の支持基材に形成された切れ目Ｃより外の領域であれば限定されないが、切れ目Ｃより１〜３ｍｍ外側が好ましい。また、接着剤Ａは必ずしも電解質膜２が形成される部分に形成されなくともよい。接着剤Ａによって形成される接着層の厚みは薄いほど好ましく、例えば２０μｍ以下が好ましい。
【００４５】
次に、図１１（ｃ）に示すように、第１の支持基材４より小さな面積を有する電解質膜２を図１１（ｂ）の積層体によって挟み、該積層体を電解質膜２の両面に貼り合せる。その後、第１の支持基材４に形成された切れ目Ｃより外の部分を加圧して接着させれば、図１１（ａ）のような支持基材付き電解質膜７ｃを作成することができる。このときの圧力は１ＭＰａ程度が好ましく、必要に応じて加熱してもよい。
【００４６】
なお、図示はしないが、本変形例において、第１の支持基材４の対向する２辺に沿って切れ目Ｃを形成した場合は、切れ目Ｃより外の２辺に接着剤Ａが塗布されればよい。また、第２の支持基材５の大きさは第１の支持基材４の切れ目を含む大きさであればよく、第１の支持基材４より小さくてもよい。
【００４７】
このように、少なくとも第１の支持基材４が電解質膜２より大きく、電解質２の両面を挟んではみ出した部分の第１の支持基材４同士が接着していれば、触媒層を形成する際の電解質膜２の寸法安定性を更に向上させることができる。また、特に、図１１（ｄ）のように、支持基材付き電解質膜７ｃから第２の支持基材５のみを除去して、第１の支持基材４の第１の部分を残したまま固体高分子形燃料電池に組み込めば、動作時の電解質膜２の膨潤伸縮を抑える他、燃料ガスが電極からセル外部や他方の電極に漏れるのを封止する効果がある。
【００４８】
〔実施形態２〕
（触媒層−電解質膜積層体の製造方法）
続いて、実施形態１に係る支持基材付き電解質膜７を用いた触媒層−電解質膜積層体（触媒層が電解質膜の両面に形成された積層体）の製造方法について説明する。
本発明の触媒層−電解質膜積層体の製造方法は、少なくとも以下４つの工程を有していればよい。
（1）本発明の支持基材付き電解質膜を準備する工程。
具体的には、電解質膜の少なくとも一方面に貼り合わされた第１の支持基材と、第１の支持基材の前記電解質膜と貼り合わされた面の反対側の面に貼り合わされた第２の支持基材とを備え、第１の支持基材には、外周縁部の少なくとも一部を含む第１の部分と該第１の部分を除く第２の部分とを区分する切れ目が形成された支持基材付き電解質膜を準備する工程。
（2）前記支持基材付き電解質膜における第２の支持基材を剥離する工程。
（3）前記支持基材付き電解質膜における前記第1の支持基材の第２の部分を剥離する工程。
（4）前記電解質膜上の前記第１の支持基材の第２の部分を剥離した部分に触媒層を形成する工程。
【００４９】
以下、一例として、図１４（ｃ）に示す触媒層−電解質膜積層体を、触媒層転写フィルムを用いて製造する方法を説明する。
まず、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すような、触媒層転写フィルム基材６に触媒層３が塗布された触媒層転写フィルムを作製する。なお、触媒層転写フィルム基材６は、例えば１０〜１００μｍの厚みを有するテフロン（登録商標）基材である。
【００５０】
これらの触媒層３は、公知の白金含有の触媒層とすることができる。具体的には、触媒粒子を担持させた炭素粒子と、水素イオン伝導性高分子電解質とを含有する。水素イオン伝導性高分子電解質としては、上述した電解質膜２に使用されるものと同じ材料を使用することができる。
【００５１】
触媒粒子としては、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。なお、通常は、カソード触媒層及びアノード触媒層に含まれる触媒粒子は白金である。
【００５２】
炭素粒子は、導電性を有しているものであれば限定的ではなく、公知又は市販のものを広く使用できる。例えば、カーボンブラックや、黒鉛、活性炭等を１種又は２種以上で用いることができる。カーボンブラックの例としては、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等を挙げることができる。炭素粒子の算術平均粒子径は通常５ｎｍ〜２００ｎｍ程度、好ましくは２０ｎｍ〜８０ｎｍ程度である。この炭素粒子の平均粒子径は、例えば、粒子径分布測定装置ＬＡ−９２０：（株）堀場製作所製等により測定できる。
【００５３】
次に、図１３（ａ）に示すように、支持基材付き電解質膜７を準備する。続いて、図１３（ｂ）に示すように、第２の支持基材５を第１の支持基材４から剥離する。続いて、図１３（ｃ）に示すように、図１３に示す触媒層転写フィルムを、電解質膜２の第１の支持基材４が形成された面と反対側の面と向き合うように配置し、電解質膜２の第１の支持基材４が形成された面と反対側の面上に触媒層３を配置する。このとき、触媒層３の位置は特に限定されないが、転写性の観点から、触媒層３は、第１の支持基材４の切れ目Ｃと重なり合わないよう、切れ目Ｃの内部に形成することが好ましい。その後、熱プレスにより触媒層転写フィルム基材６を触媒層３から剥離することで、触媒層３を電解質膜２に転写する。熱プレスの条件は、例えば、５０〜２００℃、０．５〜１０ＭＰａ、５〜６００秒であることが好ましい。これにより、図１３（ｄ）に示すように、電解質膜２の一方面に触媒層３ｕが形成される。
【００５４】
さらに、第１の支持基材４の切れ目Ｃの内周部分Ｐ２を剥離し電解質膜２の一部を露出させる。これにより、図１４（ａ）に示すように、第１の支持基材４の枠状の外周部分Ｐ１のみが電解質膜２に残存し、枠状の支持基材４ｄとなる。支持基材の剥離方法については特に限定されず、例えば、セロテープ（登録商標）や粘着ロール（例えば表面に粘着層が形成された粘着性ロール）による剥離が適用可能である。
【００５５】
次に、図１４（ｂ）に示すように、触媒層転写フィルムを触媒層３と電解質膜２とが向き合うように配置し、電解質膜２が露出した支持基材４ｄの内周部に収まるように触媒層３を配置する。その後、触媒層３ｕの転写時と同様の条件で熱プレスし、触媒層転写フィルム基材６を触媒層３から剥離することで、触媒層３を電解質膜２に転写する。これにより、電解質膜２の他方面に触媒層３ｄが形成され、図１４（ｃ）に示すような、触媒層−電解質膜積層体１が作製される。尚、図１４では触媒層３ｕおよび触媒層３ｄの平面視の大きさは異なっているが、図１４のように異なってもよいし、同一であってもよい。
【００５６】
また、本発明の製造方法によれば、図１３、図１４の流れとは異なり、先に電解質膜２の第１の支持基材４が形成された面の触媒層から形成することもできる。すなわち、支持基材付き電解質膜７を準備した後、第２の支持基材及び第１の基材の第２の部分を電解質膜から剥離し、触媒層転写フィルムを、電解質膜２の第１の支持基材４が形成された面に配置して触媒層を電解質膜上に転写することもできる。この時、上記第２の支持基材５の剥離と、第１の支持基材４の切れ目Ｃの内周部分Ｐ２の剥離は、同時に行ってもよい。なお、電解質膜２から第２の支持基材５及び第１の支持基材４の第２の部分を剥離した後、電解質膜２の両面に触媒層転写フィルムを配置して、触媒層３ｕおよび触媒層３ｄを同時に転写してもよい。
【００５７】
また、触媒層−電解質膜積層体に残された支持基材（第１の支持基材の第１の部分）は触媒層−電解質膜積層体から除去してもよいし、そのまま電池に組みいれてもよい。この第１の支持基材の第１の部分を除去する方法は、触媒層−電解質膜積層体から第１の支持基材の第１の部分を剥離する方法でもよいし、第１の支持基材の第１の部分と電解質膜の外周縁部を合わせて切断する方法でもよい。図１５は、図１４（ｃ）に示す触媒層−電解質膜積層体１から支持基材４ｄを電解質膜の外周縁部と合わせて切除したものの例である。
【００５８】
（触媒層−電解質膜積層体の変形例１）
続いて、本実施形態に係る触媒層−電解質膜積層体の変形例について説明する。
【００５９】
図１６は、本実施形態の変形例に係る触媒層−電解質膜積層体１ａの構成を示す断面図である。触媒層−電解質膜積層体１ａは、触媒層−電解質膜積層体１の両面に支持基材４ｕおよび支持基材４ｄが形成された点で図１４（ｃ）とは異なる。製造方法について、以下詳述する。
【００６０】
まず、図１７（ａ）に示すように、電解質膜２の両面に支持基材４と第２の支持基材５の積層体が貼り合わされた支持基材付き電解質膜７ａを準備する。続いて、図１７（ｂ）に示すように、上側の第２の支持基材５を剥離し、さらに、図１７（ｃ）に示すように、上側の第１の支持基材４の切れ目Ｃの内周部分Ｐ２を剥離して、電解質膜２の一部を露出させる。これにより、上側の第１の支持基材４の枠状の外周部分Ｐ１のみが電解質膜２に残存し、枠状の支持基材４ｕとなる。また、第２の支持基材５の剥離と、第１の支持基材４の切れ目Ｃの内周部の剥離は、同時に行ってもよい。
【００６１】
続いて、図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、触媒層転写フィルムを用いて、電解質膜２上の第１の支持基材４の第２の部分Ｐ２を剥離した部分に触媒層３ｕを形成する。続いて、図１８（ｃ）に示すように、下側の第２の支持基材５を剥離し、さらに、図１８（ｄ）に示すように、下側の第１の支持基材４の切れ目Ｃの内周部分Ｐ２を剥離して、電解質膜２の一部を露出させる。
【００６２】
続いて、図１９（ａ）及び（ｂ）に示すように、触媒層転写フィルムを用いて、電解質膜２上の第１の支持基材４の第２の部分Ｐ２を剥離した部分に触媒層３ｄを形成する。これにより、触媒層−電解質膜積層体１ａが作製される。このように、本実施形態の変形例に係る触媒層−電解質膜積層体１ａは、電解質膜２が支持基材４ｕ・４ｄに支持されているため、触媒層３ｕ・３ｄを電解質膜２に転写する際の電解質膜２の寸法変化を抑制することができる。
【００６３】
なお、触媒層を形成する順序は上述の流れに限らない。例えば、図２０（ａ）〜（ｄ）に示すように、先に電解質膜２の両面の第２の支持基材を剥離し、その後電解質膜２上の第１の支持基材４の第２の部分Ｐ２を剥離し、触媒層３ｕおよび触媒層３ｄをそれぞれ形成してもよい。このような順序によれば、転写する側とは反対側の電解質膜上に支持基材がないため、触媒層を転写する際に電解質膜の触媒層が形成される部分（特に触媒層の端部）に圧力が集中されることを抑制でき、電解質膜全体に比較的均一に圧力をかけることができる。その結果、触媒層の周囲で発生する電解質膜の薄膜化が防止できる。
【００６４】
（触媒層−電解質膜積層体の変形例２）
図２１は、本実施形態の他の変形例に係る触媒層−電解質膜積層体１ｂの構成を示す断面図である。触媒層−電解質膜積層体１ｂは、図１４（ｃ）に示す触媒層−電解質膜積層体１と比較して、電解質膜２の外周縁部および支持基材４ｄにピン穴Ｐが形成されている点で異なっている。このようにピン穴を形成することによって、両面に形成する触媒層の位置決めが容易になる。
【００６５】
図２２〜図２４は、触媒層−電解質膜積層体１ｂの製造方法の一例を示す説明図である。まず、図２２に示すように、実施形態１に係る支持基材付き電解質膜７に触媒層転写フィルム基材６を重ねて位置あわせし、触媒層転写フィルム基材６の外周縁部、電解質膜２の外周縁部、第１の支持基材４の外周部分Ｐ１および第２の支持基材５の外周部分Ｐ３に、型抜き機で厚み方向に貫通するピン穴Ｐを２ヶ所形成する。なお、ピン穴Ｐは、必ずしも第２の支持基材５まで達していなくてもよい。また、触媒層の位置決めができるのであれば、ピン穴Ｐの数は特に限定されない。
【００６６】
続いて、図２３（ａ）に示すように、第２の支持基材５を剥離する。続いて、図２３（ｂ）に示すように、ピン穴Ｐにピン８を通して電解質膜２と第１の支持基材４の積層体を固定し、図２３（ｃ）に示すように、ピン穴を設けた触媒層転写フィルム基材６を電解質膜２と触媒層３とが向き合うように支持基材付き電解質膜７の上から積層する。その状態で熱プレスし、触媒層３を電解質膜２に転写し、図２３（ｄ）に示すように、触媒層３ｕを形成する。
【００６７】
続いて、第１の支持基材４の内周部分Ｐ２を剥離することにより、図２４（ａ）に示すように、電解質膜２の一部を露出させる。さらに、図２４（ｂ）に示すように、電解質膜２が露出した部分に触媒層３ｄを形成することにより、触媒層−電解質膜積層体１ｂが作製される。このように、触媒層−電解質膜積層体１ｂの製造工程では、支持基材付き電解質膜７にピン穴Ｐを設けることで、電解質膜２の両面に触媒層を形成する際の位置精度をさらに高めることができる。
【００６８】
本変形例では、触媒層転写フィルム基材６と支持基材付き電解質膜７とを重ねた状態でピン穴を形成していたが、触媒層転写フィルム基材６と支持基材付き電解質膜７とでピン穴の相対位置が同一になるように形成することができるのであれば、触媒層転写フィルム基材６および支持基材付き電解質膜７に対して、個別にピン穴を形成してもよい。
【００６９】
なお、触媒層の位置精度を向上させる技術は、これに限定されない。例えば、電解質膜等にアライメントマークを設け、該アライメントマークによって触媒層と電解質膜との位置合わせを行ってもよい。
【００７０】
（触媒層−電解質膜積層体の変形例３）
図２５（ａ）および（ｂ）は、図１０（ａ）に示した支持基材付き電解質膜７ｂを用いて作製した触媒層−電解質膜積層体１ｃであり、本実施形態のさらに他の変形例に係る触媒層−電解質膜積層体１ｃを示している。つまり、図２５（ａ）は、図１０（ｂ）の面に対応し、電解質膜２の一方面の触媒層３ｕを挟んだ２辺に縦方向に伸びる支持基材４ｕが形成されている。また、図２５（ｃ）は図１０（ｃ）の面に対応し、触媒層３ｄを挟んだ２辺に横方向に伸びる支持基材４ｄが形成されている。このように、電解質膜２は支持基材４ｕ・４ｄに支持されているため、触媒層３ｕ・３ｄを電解質膜２に転写する際、電解質膜２の寸法変化を抑制することができる。
【００７１】
なお、電解質膜２が長尺の場合、図２６（ａ）に示す触媒層−電解質膜積層体１ｄのように、電解質膜２上に矩形状の触媒層３を複数パターン状に形成してもよいし、図２６（ｂ）に示す触媒層−電解質膜積層体１ｅのように、長尺の触媒層３を連続して形成してもよい。この場合、長尺の触媒層−電解質膜積層体が製造されるので、適当な箇所でカットして電池に組み込むことができる。
【００７２】
以上、本実施形態では、触媒層を触媒層転写フィルムを用いて電解質層に転写してもよく（転写法）、あるいは、触媒層を電解質層に直接塗布してもよい。また、図２７（ａ）に示す触媒層−電解質膜積層体１ｆのように、触媒層３ｕ・３ｄと支持基材４ｕ・４ｄとの間に隙間は生じない形態でもよい。
【００７３】
さらに、図２７（ｂ）に示す触媒層−電解質膜積層体１ｇのように、触媒層３ｕ・３ｄを支持基材４ｕ・４ｄの内周部からはみ出すように形成してもよい。
【００７４】
（固体高分子形燃料電池の製造）
上記の方法で作製した触媒層−電解質膜積層体に対して、ガス拡散層を積層し、必要に応じてガスケットを介在させてセパレータで狭持することにより、固体高分子形燃料電池を製造することができる。なお、第１の支持基材の第１の部分を残したまま電池に組み込む場合で第１の支持基材の第１の部分がガスケットの機能を有する場合、ガスケットを介在させることなく、上記触媒層−電解質膜積層体をセパレータで狭持することができる。また、第１の支持基材の第１の部分がガスケットの機能を有していない場合や、上記触媒層−電解質膜積層体から第１の支持基材の第１の部分を除去した場合は、上記触媒層−電解質膜積層体の支持基材とセパレータとの間にガスケットを介在させた状態で、上記触媒層−電解質膜積層体をセパレータで狭持することが望ましい。
【００７５】
（付記事項）
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更が可能であり、例えば、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００７６】
以下に、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
【００７７】
＜支持基材付き電解質膜の作製＞
まず、２枚の矩形平面状のポリエチレンナフタレート（縦７．５ｃｍ×横７．５ｃｍ、厚さ３０μm）を第１の支持基材および第２の支持基材として準備し、これらの支持基材を貼り合わせて、第１の支持基材と第２の支持基材の積層体を作製した。さらに、第１の支持基材のみに縦５．２ｃｍ×横５．２ｃｍの矩形状の切れ目を、型抜き機を用いて形成した。
【００７８】
また、電解質膜としてデュポン社製の「ＮａｆｉｏｎＮ２１１」（登録商標）を使用した。電解質膜の大きさは、縦７．５ｃｍ×横７．５ｃｍの大きさであり、厚さは２５μｍである。第１の支持基材の第２の支持基材が貼り合わされた面の反対側の面に、上記電解質膜を貼り合わせて、１２０℃で熱プレスすることで、支持基材付き電解質膜を作製した。
【００７９】
＜触媒層−電解質膜積層体の作製＞
続いて、上述の支持基材付き電解質膜から、以下の要領で触媒層−電解質膜積層体を作製した。
【００８０】
まず、支持基材付き電解質膜の第２の支持基材をセロテープ（登録商標）を用いて剥離した。さらに、第１の支持基材の切れ目の内周部分（第２の部分）をセロテープ（登録商標）を用いて剥離した。
【００８１】
続いて、支持基材付き電解質膜を１６０℃、４ＭＰａ、１２０秒の条件で熱プレスした。これにより、支持基材付き電解質膜の外周部のみに圧力がかかり、電解質膜の外周部と電解質膜との接着強度を上げることができた。
【００８２】
その後、転写法により、電解質膜上の第１の支持基材側から第２の部分を剥離した電解質膜部分に触媒層を形成した。本実施例では、以下のように準備した触媒層転写フィルムを用いて、触媒層を形成した。具体的には、白金触媒担持炭素粒子４ｇ（田中貴金属工業（株）製、「ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ」）、イオン伝導性高分子電解質膜溶液４０ｇ（Ｎａｆｉｏｎ５ｗｔ％溶液：「ＤＥ−５２０」デュポン社製）、蒸留水１２ｇ、ｎ−ブタノール２０ｇ及びｔ−ブタノール２０ｇを配合し、分散機にて攪拌混合することにより、触媒層形成用ペースト組成物を作製した。次に触媒層形成用ペースト組成物を、アプリケーターを用いてテフロン（登録商標）基材上に塗工し、９５℃で３０分間乾燥させることにより触媒層転写フィルムを作製した。なお、触媒層の塗工量は、白金担持量が０．５ｍｇ／ｃｍ２程度となるようにした。さらに、触媒層転写フィルムを５ｃｍ×５ｃｍの大きさにカットし、電解質膜上の第１の支持基材の内周部分を剥離した部分に納まるように配置した。その後、１３５℃、４ＭＰａ、１２０秒の条件で熱プレスし、触媒層転写フィルムのテフロン（登録商標）基材を剥離することで、アノード触媒層を電解質膜に形成した。同様に触媒層転写フィルムを準備し、アノード触媒層とは反対の電解質膜上に転写法によりカソード触媒層を形成した。
【００８３】
本実施例では、熱プレスによって電解質膜の外周部と電解質膜との接着強度を上げたことにより、触媒層を形成する際の電解質膜の寸法安定性を更に向上させることができた。
【符号の説明】
【００８４】
１、１ａ〜１ｇ      触媒層−電解質膜積層体
２      電解質膜
３      触媒層
３ｕ    触媒層
３ｄ    触媒層
４      第１の支持基材
４ｕ    支持基材
４ｄ    支持基材
５      第２の支持基材
６      触媒層転写フィルム基材
７、７ａ〜７ｃ      支持基材付き電解質膜
８      ピン
Ａ      接着剤
Ｃ      切れ目
Ｐ      ピン穴
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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