(57)【要約】【課題】電極表面のひび割れを抑制し得る燃料電池用電極の製造方法を提供する。【解決手段】燃料電池の電極構成部材を含むスラリーが塗布された被塗布基材３０を乾燥する乾燥工程において、スラリーの塗布層４２は、常圧過熱水蒸気１１８を媒体として乾燥される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の電極構成部材を含むスラリーが塗布された被塗布基材を乾燥する乾燥工程を有し、
前記乾燥工程において、前記スラリーの塗布層は常圧過熱水蒸気を媒体として乾燥されることを特徴とする燃料電池用電極の製造方法。
【請求項２】
前記被塗布基材は、前記燃料電池の構成部材である電解質膜あるいはガス拡散層基材であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項３】
前記被塗布基材は、転写用基材であり、
前記乾燥工程の後において、前記被塗布基材に残留している前記スラリーの非揮発成分を前記燃料電池の構成部材である電解質膜に転写する転写工程を、さらに有することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項４】
前記乾燥工程の前において、前記スラリーをスクリーン印刷によって前記被塗布基材に塗布する塗布工程を、さらに有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項５】
前記常圧過熱水蒸気の温度は、１００℃〜３００℃であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項６】
前記スラリーの電極構成部材は、水に分散されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用電極の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の電極は、例えば、電極構成部材を含むスラリーを塗布した基材を、熱風乾燥装置あるいは赤外線乾燥装置に配置し乾燥することで、形成される（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９６０９２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、乾燥時に電極表面にひび割れが発生し、当該電極が組み込まれた膜電極接合体（ＭＥＡ：ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）の品質ばらつきが増加し、不良品率が上昇する問題を有する。
【０００５】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、電極表面のひび割れを抑制し得る燃料電池用電極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】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明は、燃料電池の電極構成部材を含むスラリーが塗布された被塗布基材を乾燥する乾燥工程を有する燃料電池用電極の製造方法であり、前記乾燥工程において、前記スラリーの塗布層は常圧過熱水蒸気を媒体として乾燥される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、常圧過熱水蒸気を媒体として電極構成部材を含むスラリーを乾燥することで、乾燥完了後において製造された電極に一定量の水分が残存する。よって、過度の乾燥が生じないため表面のひび割れの発生が抑制される
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料電池を説明するための断面図である。
【図２】図１に示される電極の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図２に示される塗布工程を説明するための側面図である。
【図４】図２に示される乾燥工程を説明するための断面図である。
【図５】乾燥工程で使用される常圧過熱水蒸気による乾燥の原理および機構を説明するための概念図である。
【図６】比較例１に係る熱風による乾燥の原理および機構を説明するための概念図である。
【図７】比較例２に係る赤外線による乾燥の原理および機構を説明するための概念図である。
【図８】温度に対する飽和水蒸気分圧および５０％ＲＨ相当の分圧の関係を示しているテーブルである。
【図９】相対湿度と常圧過熱水蒸気の温度との関係を示しているテーブルである。
【図１０】本発明の実施の形態に係る変形例１を説明するための側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る変形例２を説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１１に示される塗布工程を説明するための側面図である。
【図１３】図１１に示される乾燥工程を説明するための側面図である。
【図１４】図１１に示される転写工程を説明するための側面図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る変形例３を説明するための側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態に係る燃料電池を説明するための断面図である。
【００１１】
本発明の実施の形態に係る燃料電池は、例えば、水素を燃料とする固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）からなり、図１に示される単セル１０の積層体を有する。単セル１０は、膜電極接合体２０およびセパレータ８０，８５を有する。膜電極接合体２０は、高分子電解質膜３０、電極５０，５５およびガス拡散層（ＧＤＬ：Ｇａｓ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ）７０，７５を有する。
【００１２】
電極５０は、触媒成分、触媒成分を担持する導電性の触媒担体および高分子電解質を含んでおり、水素の酸化反応が進行するアノード電極であり、高分子電解質膜３０の一方の側に配置される。電極５５は、触媒成分、触媒成分を担持する導電性の触媒担体および高分子電解質を含んでおり、酸素の還元反応が進行するカソード電極であり、高分子電解質膜３０の他方の側に配置される。
【００１３】
高分子電解質膜３０は、電極５０で生成したプロトンを電極５５へ選択的に透過させる機能およびアノード側に供給される燃料ガスとカソード側に供給される酸化剤ガスとを混合させないための隔壁としての機能を有する。
【００１４】
ガス拡散層７０は、アノード側に供給される燃料ガスを分散させるためのアノードガス拡散層であり、セパレータ８０と電極５０との間に位置している。ガス拡散層７５は、カソード側に供給される酸化剤ガスを分散させるためのカソードガス拡散層であり、セパレータ８５と電極５５との間に位置している。
【００１５】
セパレータ８０，８５は、単セル１０を電気的に直列接続する機能および燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷媒を互いに遮断する隔壁としての機能を有し、膜電極接合体２０と略同一形状でありステンレス鋼鈑から製造される。ステンレス鋼鈑は、複雑な機械加工を施しやすくかつ導電性が良好である点で好ましく、必要に応じて耐食性のコーティングを施すことも可能である。
【００１６】
セパレータ８０は、膜電極接合体２０のアノード側に配置されるアノードセパレータであり、電極５０に相対し、膜電極接合体２０とセパレータ８０との間に位置するガス流路８４を構成するリブ部８２と、水素通過用、酸素通過用および冷却水通過用にそれぞれ設けられるマニホールド穴（不図示）とを有する。ガス流路８４は、燃料ガスを電極５０に供給するために利用される。
【００１７】
セパレータ８５は、膜電極接合体２０のカソード側に配置されるカソードセパレータであり、電極５５に相対し、膜電極接合体２０とセパレータ８５との間に位置するガス流路８９を構成するリブ部８７と、水素通過用、酸素通過用および冷却水通過用にそれぞれ設けられるマニホールド穴（不図示）とを有する。ガス流路８９は、酸化剤ガスを電極５５に供給するために利用される。
【００１８】
次に、各構成部材の材質およびサイズ等について詳述する。
【００１９】
高分子電解質膜３０は、パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーから構成されるフッ素系高分子電解質膜、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂膜、リン酸やイオン性液体等の電解質成分を含浸した多孔質状の膜を、適用することが可能である。パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーは、例えば、ナフィオン（登録商標）（デュポン株式会社製）、アシプレックス（登録商標）（旭化成株式会社製）、フレミオン（登録商標）（旭硝子株式会社製）等である。多孔質状の膜は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から形成される。
【００２０】
高分子電解質膜３０の厚みは、特に限定されないが、強度、耐久性および出力特性の観点から５〜３００μｍが好ましく、より好ましくは１０〜２００μｍである。
【００２１】
電極５０に用いられる触媒成分は、酸素の還元反応に触媒作用を有するものであれば特に限定されない。電極５５に用いられる触媒成分は、水素の酸化反応に触媒作用を有するものであれば特に限定されない。
【００２２】
具体的な触媒成分は、例えば、白金、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、タングステン、鉛、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、モリブデン、ガリウム、アルミニウム等の金属、及びそれらの合金等などから選択される。触媒活性、一酸化炭素等に対する耐被毒性、耐熱性などを向上させるために、少なくとも白金を含むものが好ましい。カソード電極およびアノード電極に適用される触媒成分は、同一である必要はなく適宜変更することが可能である。
【００２３】
電極５０，５５に用いられる触媒の導電性担体は、触媒成分を所望の分散状態で担持するための比表面積、および、集電体として十分な電子導電性を有しておれば、特に限定されないが、主成分がカーボン粒子であるのが好ましい。カーボン粒子は、例えば、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛から構成される。
【００２４】
電極５０，５５に用いられる高分子電解質は、少なくとも高いプロトン伝導性を有する部材であれば特に限定されず、例えば、ポリマー骨格の全部又は一部にフッ素原子を含むフッ素系電解質や、ポリマー骨格にフッ素原子を含まない炭化水素系電解質が適用可能である。電極５０，５５に用いられる高分子電解質は、高分子電解質膜３０に用いられる高分子電解質と同一であっても異なっていてもよいが、高分子電解質膜３０に対する電極５０，５５の密着性を向上させる観点から同一であることが好ましい。
【００２５】
ガス拡散層７０，７５は、例えば、グラッシーカーボン等の炭素製の織物、紙状抄紙体、フェルト、不織布といった導電性及び多孔質性を有するシート状材料を、基材として構成される。基材の厚さは、特に限定されないが、機械的強度およびガスや水などの透過性の観点から３０〜５００μｍが好ましい。ガス拡散層７０，７５は、撥水性およびフラッディング現象の抑制の観点から基材に撥水剤を含ませることが好ましい。撥水剤は、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素系の高分子材料、ポリプロピレン、ポリエチレンである。
【００２６】
セパレータ８０，８５は、ステンレス鋼から構成する形態に限定されず、その他の金属材料（例えば、アルミニウムやクラッド材）を適用することも可能である。
【００２７】
次に、本発明の実施の形態に係る電極の製造方法を説明する。
【００２８】
図２は、図１に示される電極の製造方法を説明するためのフローチャート、図３は、図２に示される塗布工程を説明するための側面図、図４は、図２に示される塗布工程および乾燥工程を説明するための断面図である。
【００２９】
本発明の実施の形態に係る電極の製造方法は、図２に示されるように、スラリー調製工程、塗布工程および乾燥工程を有する。
【００３０】
スラリー調製工程においては、電極構成部材、溶媒および分散剤が混合されて、スラリーが調製される。電極構成部材は、触媒成分、触媒成分を担持する導電性の触媒担体および高分子電解質である。なお、カソード電極（電極５０）の製造に用いられる触媒成分は、酸素の還元反応に触媒作用を有すものであり、アノード電極（電極５５）の製造に用いられる触媒成分は、水素の酸化反応に触媒作用を有するものある。
【００３１】
溶媒は水であり、スラリー中の電極構成部材は水に分散されている。したがって、有機溶剤系に比較し、環境負荷および作業環境コストが軽減される。
【００３２】
分散剤は、例えば、界面活性剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、滑剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤、無機充填剤である。必要に応じて、溶媒である水には、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の親水性有機溶媒が溶解されている。
【００３３】
塗布工程においては、図３に示されるように、スクリーン印刷によって被塗布基材である高分子電解質膜３０にスラリー４０が塗布されて、スラリー塗布層４２が形成される。スクリーン印刷は厚塗が容易であるため、例えば、１回のスクリーン印刷により所定の厚さのスラリー塗布層４２を形成することにより、生産性が向上させることが可能である。また、スラリー４０が高分子電解質膜３０に直接塗布されるため、製造された電極（乾燥工程後におけるスラリー塗布層４２の非揮発成分）を、高分子電解質膜３０に転写する転写工程が不要となるため生産性が向上する。さらに、転写工程に付随する問題、例えば、転写不良による歩留まり低下や、捨て材としての転写用基材の発生を避けることが可能である。
【００３４】
具体的には、まず、高分子電解質膜３０にスクリーン版１００が配置される。スクリーン版１００は、スラリー塗布層４２の厚さに略等しい厚さを有し、かつ、スラリー４０が通過し得る網目部１０２と、網目部１０２を取り囲むように配置される枠部１０４と、を有する。網目部１０２の配置領域は、電極の形状に対応している。
【００３５】
次に、スラリー４０がスクリーン版１００に配置される。そして、スキージ１０８が、網目部１０２に押し当てられ、網目部１０２の全面に渡って一定方向に移動されられる。これにより、スキージ１０８の移動方向の前方に位置するスラリー４０は、同伴されて移動し、網目部１０２の穴に充填されつつ余分な部分は除去される。スキージ１０８によるスラリー４０の印刷が完了すると、スクリーン版１００が高分子電解質膜３０から取り除かれる。これにより、網目部１０２の穴に充填されていたスラリー４０により、電極の形状に対応するスラリー塗布層４２が形成される。
【００３６】
なお、スクリーン印刷は厚塗りする形態に限定されず、必要に応じて、薄く塗って乾燥することを繰り返す（例えば、３〜１０回の繰り返し）ことも可能である。また、スラリー４０の塗布は、例えば、スプレー塗布を適用することも可能である。
【００３７】
乾燥工程においては、図４に示されるように、スラリー塗布層４２が乾燥される。乾燥は、常圧過熱水蒸気を媒体として実施される。これにより、スラリー塗布層４２に含まれる電極構成部材に応じて、カソード電極（電極５０）あるいはアノード電極（電極５５）が製造される。
【００３８】
常圧過熱水蒸気の温度は、スラリーに含まれる水分および低沸点揮発成分（アルコール等の有機溶媒成分）を除去するために１００℃以上であることが好ましく、被塗布基材（高分子電解質膜３０）の乾燥時の熱劣化を抑制するためには、３００℃以下であることが好ましい。
【００３９】
具体的には、まず、スラリー塗布層４２を有する高分子電解質膜３０が、乾燥装置１１０のコンベヤ１１２に載置され、乾燥炉１１４の内部に搬入される。
【００４０】
乾燥炉１１４の内部に配置されたノズル１１６は、常圧過熱水蒸気１１８をスラリー塗布層４２に向かって吐出する。常圧過熱水蒸気１１８は、ボイラー１２０において発生した水蒸気を過熱蒸気発生ユニット１２２において再加熱して生成されている。
【００４１】
常圧過熱水蒸気１１８は、スラリー塗布層４２を昇温して乾燥する。したがって、製造された電極（スラリー塗布層４２の非揮発成分）には、一定量の水分が残存し過度の乾燥は生じない。
【００４２】
なお、被塗布基材は高分子電解質膜３０であるため、例えば、高分子電解質膜３０の一方の面に電極５０が形成された後、同様の工程を経て高分子電解質膜３０の他方の面に電極５５が形成される。
【００４３】
ボイラー１２０における水の加熱方式および過熱蒸気発生ユニット１２２における水蒸気の加熱方式は特に限定されない。例えば、ボイラー１２０に対してオイル燃焼法やガス燃焼法による間接加熱を適用したり、過熱蒸気発生ユニット１２２に対してヒータ加熱や誘導加熱による直接加熱を適用したりすることが可能である。また、ノズル１１６から吐出される常圧過熱水蒸気を回収し、過熱蒸気発生ユニット１２２とノズル１１６との間のラインに導入し、循環させることも可能である。
【００４４】
次に、常圧過熱水蒸気による乾燥の原理および機構を詳述する。
【００４５】
図５、図６および図７は、乾燥工程で使用される常圧過熱水蒸気による乾燥の原理および機構、比較例１に係る熱風による乾燥の原理および機構、および、比較例２に係る赤外線による乾燥の原理および機構を説明するための概念図である。
【００４６】
比較例１に係る熱風による乾燥の場合、図６に示されるように、被塗布基材（高分子電解質膜３０）に塗布されたスラリー塗布層４２は、熱風１４０によって加熱されて水分および低沸点揮発成分が蒸発し、蒸気雲が形成される。そして、蒸気雲の影響により、スラリー塗布層４２の乾燥が不均一に進行し、スラリー塗布層４２の周縁部４３が先に乾燥する。
【００４７】
その結果、スラリー塗布層４２の中央部４４の乾燥が完了する時点において、周縁部４３において過度の乾燥が生じて水分量がゼロとなる。これにより、常温（雰囲気温度）に戻した際に雰囲気中から水分を吸収し、周縁部４３が膨潤変形してひび割れが発生することになる。また、被塗布基材（高分子電解質膜３０）におけるスラリーが塗布されていない部位が高温となり、被塗布基材（高分子電解質膜３０）に凹凸が生じる虞も存在する。
【００４８】
比較例２に係る赤外線による乾燥の場合、図７に示されるように、黒体であるスラリー塗布層４２が、赤外線ヒータ１５０から照射される赤外線１５２を吸収して温度が上昇することで、乾燥が進行する。乾燥の途中においては、蒸発潜熱と吸収した熱量とバランスで緩やかに温度が上昇する。しかし、乾燥が完了する瞬間から急激に温度が上昇するため、過度の乾燥が生じないように管理すること困難であり、ひび割れの発生を抑制することが容易ではない。また、エネルギー照射型であり到達温度に上限がないため、被塗布基材（高分子電解質膜３０）の溶融や焼損の虞も存在する。
【００４９】
一方、本実施の形態に係る常圧過熱水蒸気による乾燥の場合、図５に示されるように、常圧過熱水蒸気１１８からの伝熱と、常圧過熱水蒸気１１８の凝集による吸着潜熱とに基づいて、スラリー塗布層４２の温度が上昇する。常圧過熱水蒸気１１８の凝集は、スラリー塗布層４２が常圧過熱水蒸気１１８と等温となるまで継続する。
【００５０】
そして、スラリー塗布層４２からの水分および低沸点揮発成分の蒸発と、常圧過熱水蒸気１１８の凝集とが平衡となる。そのため、スラリー塗布層４２の乾燥は、不均一に進行せず、また、平衡反応のため、スラリー塗布層４２には一定量の水分が含まれる。このため、過度の乾燥は生じず、被塗布基材（高分子電解質膜３０）を常温（雰囲気温度）に戻した際に、製造された電極（スラリー塗布層４２の非揮発成分）が、雰囲気中から水分を吸収し、膨潤変形してひび割れが発生することが抑制される。
【００５１】
以上のように、常圧過熱水蒸気による乾燥の場合、系全体が常圧過熱水蒸気で満たされており、平衡反応としてスラリー塗布層４２からの水分の揮発が生じるので、熱風による乾燥の場合に問題となる水蒸気濃度ムラを考慮することが不要である。また、乾燥が完了した部位であっても一定量の水分が残留するため、過度の乾燥に基づくひび割れを心配する必要がない。つまり、スラリー塗布層４２を乾燥する媒体が常圧過熱水蒸気であるため、乾燥完了後においても製造された電極に一定量の水分が残存し、過度の乾燥が生じていないため、表面のひび割れの発生が抑制される。
【００５２】
また、常圧過熱水蒸気は、熱伝導性が良好であり温度ムラを生じ難く、熱効率が優れている点でも好ましい。また、乾燥炉１１４の内部は、無酸素雰囲気あるいは低酸素雰囲気となるため、電極構成部材（スラリー４０）および被塗布基材（高分子電解質膜３０）の酸化劣化が抑制され、また、防火対策コストが軽減される。
【００５３】
図８は、温度に対する飽和水蒸気分圧および５０％ＲＨ相当の分圧の関係を示しているテーブル、図９は、相対湿度と常圧過熱水蒸気の温度との関係を示しているテーブルである。
【００５４】
膨潤変形は、雰囲気から吸収した水分による体積増大によって引き起こされる。したがって、雰囲気の含水率から膨張の程度を推測することができる。含水率は、水蒸気分圧ではなく、相対湿度（ＲＨ：ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｈｕｍｉｄｉｔｙ）が主要な決定因子となる。したがって、雰囲気が５０％ＲＨである場合、常圧過熱水蒸気の水蒸気分圧は５０％ＲＨ相当の値になるように、設定すること好ましい。
【００５５】
例えば、１００℃における飽和水蒸気分圧は、図８に示されるように、１２０℃の常圧過熱水蒸気における５０％ＲＨ相当の分圧（５０％ＲＨを維持するのに必要な水蒸気分圧）に近い値を示している。したがって、１００℃の蒸気を１２０℃まで過熱することによって、５０％ＲＨ相当の水蒸気分圧を有する常圧過熱水蒸気が容易に生成される。つまり、乾燥装置１１０における常圧過熱水蒸気を発生させるための制御構成および設備構成を単純化することが可能である。
【００５６】
この条件は、水分および低沸点揮発成分の沸点よりもはるかに高い温度であるため、速やかな揮発を促す温度帯として好適である。また、電極(スラリー塗布層の非揮発成分）は、５０％ＲＨ相当の条件に応じた含水量を維持するため、乾燥のし過ぎによる膨潤変形が抑制される。さらに、常圧過熱水蒸気は、露点（１００℃）よりも高温であり水蒸気を受け入れる余地が残されているため、スラリー塗布層から水分を除去することが可能である。
【００５７】
常圧過熱水蒸気の温度として１２０℃を設定したのは、雰囲気の温度および湿度が２５℃および５０％ＲＨであると想定したことに基づいている。したがって、雰囲気の温度および湿度が想定と異なる場合は、それに対応して、常圧過熱水蒸気の温度を変更することが好ましい。例えば、図８に示されるように、雰囲気が３０％ＲＨ、３５％ＲＨ，４０％ＲＨおよび４５％ＲＨの場合、常圧過熱水蒸気の温度を、１３７℃、１３２℃、１２８℃および１２４℃に変更することにより、実際の雰囲気に対応した乾燥湿度を得ることが可能である。
【００５８】
次に、本発明の実施の形態に係る変形例１〜３を順次説明する。
【００５９】
図１０は、本発明の実施の形態に係る変形例１を説明するための側面図である。
【００６０】
スラリー４０が塗布される被塗布基材は、高分子電解質膜３０に限定されず、ガス拡散層基材６０を適用することも可能である。この場合も、製造された電極(スラリー塗布層の非揮発成分）を転写する転写工程が不要となるため、生産性が向上する。
【００６１】
スラリー４０は、アノードガス拡散層（ガス拡散層７０）のガス拡散層基材６０の片面およびカソードガス拡散層（ガス拡散層７５）のガス拡散層基材６０の片面にそれぞれ塗布される。つまり、スラリー４０は、ガス拡散層基材６０の一方の面のみに塗布されるため、ガス拡散層基材６０のハンドリングが容易である。
【００６２】
図１１は、本発明の実施の形態に係る変形例２を説明するためのフローチャート、図１２、図１３および図１４は、図１１に示される塗布工程、乾燥工程および転写工程を説明するための側面図である。
【００６３】
変形例２は、スラリーが塗布される被塗布基材として転写用基材を適用しており、変形例２に係る電極の製造方法は、図１１に示されるように、スラリー調製工程、塗布工程、乾燥工程および転写工程を有する。
【００６４】
スラリー調製工程においては、電極構成部材、溶媒および分散剤が混合されて、スラリーが調製される。
【００６５】
塗布工程においては、図１２に示されるように、スプレー塗装によって、被塗布基材である転写用基材９０にスプレーノズル１０８から吐出されるスラリー４０が塗布されて、スラリー塗布層４２が形成される。この場合、スラリー４０が高分子電解質膜３０に直接塗布されないため、スラリー４０の低沸点揮発成分が高分子電解質膜３０に浸透し、例えば、寸法安定性が低下することを避けることが可能である。
【００６６】
転写用基材９０は、スラリー４０に含まれる成分（例えば、触媒の導電性担体）の種類に応じて適宜選択され、ＰＴＦＥシート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート、ポリエステルシート等が適用される。
【００６７】
乾燥工程においては、図１３に示されるように、スラリー塗布層４２を有する転写用基材９０が、常圧過熱水蒸気を媒体として乾燥される。これにより、スラリー塗布層４２に含まれる電極構成部材に応じて、カソード電極（電極５０）あるいはアノード電極（電極５５）が形成される。
【００６８】
転写工程においては、図１４に示されるように、製造された電極５０，５５が高分子電解質膜３０に転写される。この際、電極５０，５５には一定量の水分が残存するため、転写が容易である。
【００６９】
具体的には、まず、高分子電解質膜３０が、電極５０が形成されている転写用基材９０Ａと、電極５５が形成されている転写用基材９０Ｂとの間に配置される。この際、転写用基材９０Ａ，９０Ｂは、電極５０，５５が高分子電解質膜３０に相対するように位置決めされる。
【００７０】
そして、転写用基材９０Ａ，９０Ｂを剥離することにより、電極５０，５５を有する高分子電解質膜３０が得られる。
【００７１】
図１５は、本発明の実施の形態に係る変形例３を説明するための側面図である。
【００７２】
電極５０，５５の高分子電解質膜３０への転写は、変形例２に係る形態に限定されない。例えば、図１５に示されるように、ホットプレス１３０を利用することも可能である。この場合、電極５０が形成されている転写用基材９０Ａと、電極５５が形成されている転写用基材９０Ｂとの間に、高分子電解質膜３０を配置して、積層体９２が形成される。そして、積層体９２は、ホットプレス１３０の下型１３２に載置され、上型１３４によって加圧されながら、下型１３２および上型１３４に配置されるヒータ１３６およびヒータ１３８によって加熱される。ホットプレス条件は、電極５０，５５と高分子電解質膜３０とが良好に接合できる条件であれば特に限定されない。
【００７３】
ホットプレス完了後、転写用基材９０Ａ，９０Ｂを剥離することにより、電極５０，５５を有する高分子電解質膜３０が得られる。
【００７４】
以上のように、本実施の形態においては、常圧過熱水蒸気を媒体として電極構成部材を含むスラリーを乾燥することで、乾燥完了後において製造された電極に一定量の水分が残存し過度の乾燥が生じていないため、表面のひび割れの発生が抑制される。
【００７５】
また、被塗布基材として、電解質膜あるいはガス拡散層基材を適用する場合、製造された電極を転写する工程が不要となるため生産性が向上する。被塗布基材として、転写用基材を利用する場合、製造された電極に一定量の水分が残存するため転写が容易である。
【００７６】
スラリーの塗布は、スクリーン印刷を適用することが好ましい。この場合、厚塗が容易であるため生産性が向上する。
【００７７】
常圧過熱水蒸気の温度は、１００℃〜３００℃であることが好ましい。この場合、被塗布基材の乾燥時の熱劣化を抑制しつつ、スラリーに含まれる水分および低沸点揮発成分を除去することができる。
【００７８】
スラリーの電極構成部材は、水に分散されていることが好ましい。この場合、有機溶剤系に比較し、環境負荷および作業環境コストが軽減される。
【００７９】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で種々改変することができる。例えば、水よりも沸点が高い有機溶剤を含むスラリーを適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１０  単セル、
２０  膜電極接合体、
３０  高分子電解質膜、
４０  スラリー、
４２  スラリー塗布層、
４３  周縁部、
４４  中央部、
５０，５５  電極、
６０  ガス拡散層基材、
７０，７５  ガス拡散層、
８０，８５  セパレータ、
８２，８７  リブ部、
８４，８９  ガス流路、
９０，９０Ａ，９０Ｂ  転写用基材、
９２  積層体、
１００  スクリーン版、
１０１  網目部、
１０２  枠部、
１０４  スキージ、
１０８  スプレーノズル、
１１０  乾燥装置、
１１２  コンベヤ、
１１４  乾燥炉、
１１６  ノズル、
１１８  常圧過熱水蒸気、
１２０  ボイラー、
１２２  過熱蒸気発生ユニット、
１３０  ホットプレス、
１３２  下型、
１３４  上型、
１３６，１３８  ヒータ、
１４０  熱風、
１５０  赤外線ヒータ、
１５２  赤外線。
【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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