(57)【要約】【課題】  燃料電池の生産性を高めることができる燃料電池用電極層の製造方法を提供する。【解決手段】  燃料電池用電極層の製造方法は、カソード電極１６の電極ペースト４１を、シート状基材４２に一定間隔をおいて連続的に塗工する工程と、塗工した電極ペースト４１を、シート状基材４２の上方に配置した状態で乾燥炉４４内に搬入する工程と、乾燥炉４４内に搬入した電極ペースト４１をシート状基材４２の下方から加熱するとともに、電極ペースト４１の上方に生じた蒸気７４を除去することでカソード電極１６を得る工程とからなる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状基材に電極層用の電極ペーストを塗工し、塗工した電極ペーストを乾燥させて電極層とする燃料電池用電極層の製造方法であって、
前記電極層用の電極ペーストを前記シート状基材に塗工する工程と、
塗工した電極ペーストを、シート状基材の上方に配置する工程と、
このシート状基材の下方から電極ペーストを加熱するとともに、この電極ペーストの上方に生じた蒸気を除去することで前記電極層を得る工程と、
からなることを特徴とする燃料電池用電極層の製造方法。
【請求項２】
前記電極層用の電極ペーストを、前記シート状基材に一定間隔をおいて連続的に塗工し、
前記電極ペーストの加熱を、下方から上方に向けて吹き出す温風でおこなうことを特徴とする請求項１記載の燃料電池用電極層の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状基材に電極層用の電極ペーストを塗工し、塗工した電極ペーストを乾燥させて電極層とする燃料電池用電極層の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は従来の燃料電池の要部を説明する図である。
燃料電池１００を構成するイオン交換膜１０１の両面に、それぞれカソード電極１０２およびアノード電極１０３を積層し、カソード電極１０２にカソード拡散層１０４を積層するとともに、アノード電極１０３にアノード拡散層１０５を積層し、カソード拡散層１０４の外側に酸素ガス流路（図示せず）を設けるとともに、アノード拡散層１０５の外側に水素ガス流路（図示せず）を設ける。
【０００３】
酸素ガス流路に酸素ガスを流すとともに、水素ガス流路に水素ガスを流すことで、アノード電極１０３内の触媒に水素（Ｈ２）を接触させるとともに、カソード電極１０２内の触媒に酸素（Ｏ２）を接触させて電流を発生させる。
【０００４】
アノード電極１０３内の反応で生成した水素イオン（Ｈ＋）がイオン交換膜１０１を透過しカソード電極１０２側に矢印のように流れる。
一方、カソード電極１０２内に酸素ガス流路から酸素ガスを供給することで、酸素ガスはカソード電極１０２内に流れる。
【０００５】
よって、水素イオン（Ｈ＋）と酸素（Ｏ２）とが反応して、生成水（Ｈ２Ｏ）が生成される。水素イオン（Ｈ＋）と酸素（Ｏ２）との反応は、特にイオン交換膜１０１との界面１０６近傍のエリア（///で示す）１０２ａにおいて進行する。
【０００６】
このため、エリア１０２ａにおいて、水素イオン（Ｈ＋）と酸素（Ｏ２）との反応を特に進ませるように、エリア１０２ａ内のイオン交換樹脂の量を多くした燃料電池が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−４７４５５号公報
【０００７】
特許文献１の燃料電池は、カソード電極１０２を、イオン交換膜１０１から離れた面側の第１電極層と、イオン交換膜１０１に接触する面側の第２電極層との二層に分け、第２電極層のイオン交換樹脂の量を増やしたものである。
【０００８】
第２電極層のイオン交換樹脂の量を増やすことで、カソード電極１０２とイオン交換膜１０１との接着性を高め、エリア１０２ａにおいて、水素イオン（Ｈ＋）と酸素（Ｏ２）との反応を効率よく進めることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、特許文献１のカソード電極１０２は、第１、第２の電極層（すなわち、電極ペースト）を塗布（塗工）する際に、噴霧圧を変えることで、それぞれの電極層のイオン交換樹脂の量を変えている。
具体的には、第１電極層の電極ペーストを噴霧圧で塗布した後、この噴霧圧より高い噴霧圧で第２電極層の電極ペーストを塗布する。
これにより、第２電極層のイオン交換樹脂の量を増やすようにしている。
【００１０】
しかし、特許文献１のカソード電極１０２は、第１、第２の電極層（すなわち、電極ペースト）を塗布する際に、噴霧圧を変えることで、それぞれの電極層のイオン交換樹脂の量を変えている。
このため、第１電極層の塗布工程と、第２電極層の塗布工程とを、別工程でおこなう必要がある。
よって、カソード電極１０２の塗布工程に時間がかかり、そのことが生産性の向上を図る妨げになっていた。
【００１１】
本発明は、燃料電池の生産性を高めることができる燃料電池用電極層の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明は、シート状基材に電極層用の電極ペーストを塗工し、塗工した電極ペーストを乾燥させて電極層とする燃料電池用電極層の製造方法であって、前記電極層用の電極ペーストを前記シート状基材に塗工する工程と、塗工した電極ペーストを、シート状基材の上方に配置する工程と、このシート状基材の下方から電極ペーストを加熱するとともに、この電極ペーストの上方に生じた蒸気を除去することで前記電極層を得る工程と、からなることを特徴とする。
【００１３】
電極ペーストをシート状基材の下方から加熱することで、電極ペースト内の下面側の溶媒を加熱する。加熱した溶媒が上方に移動して上面から蒸発する。
この蒸気を除去することで、加熱した下側の溶媒を上方に迅速に移動することが可能になる。
【００１４】
加熱した溶媒が上方に迅速に移動することで、電極ペースト内に上方に向けて細かい渦巻き流が発生する。
この細かい渦巻き流で、電極ペースト内に含まれた下側のイオン交換樹脂が、溶媒とともに上方に迅速に移動する。
よって、電極ペーストが乾燥する前に、電極ペースト内のイオン交換樹脂を上面近傍に集めることが可能になる。
【００１５】
よって、電極ペーストを乾燥した電極層は、下面から上面に向けてイオン交換樹脂が徐々に増加するように形成される。
これにより、電極ペースト内に細かい渦巻き流を発生させることで、イオン交換樹脂を徐々に変化させた電極層を簡単に作ることができる。
【００１６】
請求項２は、電極層用の電極ペーストを、前記シート状基材に一定間隔をおいて連続的に塗工し、電極ペーストの加熱を、下方から上方に向けて吹き出す温風でおこなうことを特徴とする。
【００１７】
ここで、電極ペーストを乾燥する加熱手段として、シート状基材を加熱ローラに接触させ、加熱ローラの熱をシート状基材を介して電極ペーストに伝えることで、電極ペーストを乾燥することが考えられる。
【００１８】
しかし、加熱ローラで電極ペーストを乾燥するためには、多数本の加熱ローラを必要とし、そのことが設備の簡素化を妨げていた。
そこで、請求項２において、電極ペーストの加熱を温風でおこなうことにした。これにより、多数本の加熱ローラを除去することができる。
【００１９】
加えて、温風を下方から上方に向けて吹き出すことで、電極ペーストから蒸発した蒸気を、温風で上方に導く。
よって、電極ペーストから蒸発した蒸気を、電極ペーストの周囲から除去することが可能になる。これにより、電極ペースト内の溶媒を上方により一層迅速に移動することができ、電極ペースト内のイオン交換樹脂を上面近傍により一層効率よく集めることができる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に係る発明では、電極ペースト内に細かい渦巻き流を発生させることで、イオン交換樹脂を徐々に変化させた電極層を簡単に作ることが可能になり、燃料電池の生産性を高めることができるという利点がある。
【００２１】
請求項２に係る発明では、電極ペーストの加熱を温風でおこなうことで、設備の簡素化を図ることができ、かつ、電極ペースト内のイオン交換樹脂を上面近傍により一層効率よく集めることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る燃料電池用電極層を備えた燃料電池を示す斜視図であり、セルを分解して示したものである。
燃料電池１０は、複数個のセル１１…（…は複数を示す）を積み重ねて構成したものである。セル１１は、膜電極接合体１２の両側にセパレータ１３，１４を設けたものである。
【００２３】
膜電極接合体１２は、イオン交換膜１５の両面にそれぞれカソード電極（酸素極）１６およびアノード電極（燃料極）１７をそれぞれ積層し、カソード電極１６にカソード拡散層１８を積層するとともに、アノード電極１７にアノード拡散層１９を積層したものである。
カソード電極１６は、本発明に係る燃料電池用電極層に相当する電極である。
【００２４】
さらに、セル１１は、カソード拡散層１８の外側にセパレータ１３を設けることでカソード拡散層１８とセパレータ１３とで酸素ガス流路２１（図２参照）を形成し、アノード拡散層１９の外側にセパレータ１４を設けることでアノード拡散層１９とセパレータ１４とで水素ガス流路（図示せず）を形成したものである。
【００２５】
なお、２３，２４はシールである。シール２３を、イオン交換膜１５とセパレータ１３との間に介在させることで、イオン交換膜１５とセパレータ１３との間をシールする。
シール２４を、イオン交換膜１５とセパレータ１４との間に介在させることで、イオン交換膜１５とセパレータ１４との間をシールする。
【００２６】
図２は本発明に係る燃料電池用電極層を示す断面図である。
イオン交換膜１５の一方の面にカソード電極１６を積層し、カソード電極１６にカソード拡散層１８を積層し、カソード拡散層１８の外側にセパレータ１３を設けることで、カソード拡散層１８とセパレータ１３の溝１３ａ…とで酸素ガス流路２１…を形成する。
【００２７】
カソード電極１６は、粒状の導電材料２７…、造孔剤２８…、およびイオン交換樹脂３１を有する。
粒状の導電材料２７は、一例として、粒状のカーボン２７ａの周囲に、触媒として白金（Ｐｔ）３３…を胆持したものである。
造孔剤２８としては、例えば導電性を備えた針状炭素繊維が該当する。
造孔剤２８はカソード電極１６の空孔率を変化させるもので、造孔剤２８を増やすことで空孔率が高められる。
【００２８】
イオン交換樹脂３１としては、一例として、ナフィオン（デュポン社の登録商標）が用いられる。
イオン交換樹脂３１は、イオン交換膜１５との接着性に影響を与えるものである。イオン交換樹脂３１が増すと接着性が向上する。
以下、イオン交換樹脂３１として、ナフィオンを用いた例について説明する。
【００２９】
このイオン交換樹脂３１は、網目で示すエリアＥ１において多量含まれており、エリア（波線領域）Ｅ２においてある程度含まれており、エリア（点々領域）Ｅ３において少量含まれている。
すなわち、イオン交換樹脂３１は、カソード拡散層１８からイオン交換膜１５に向かうにしたがって密度が徐々に高くなるように含まれている。
【００３０】
燃料電池１０によれば、酸素ガス流路２１に酸素ガスを供給することにより、カソード拡散層１８を経てカソード電極１６内に酸素（Ｏ２）が矢印Ａの如く進入する。
一方、アノード電極１７内の反応で生成した水素イオン（Ｈ＋）がイオン交換膜１５を透過して、カソード電極１６側に矢印Ｂの如く進入する。
【００３１】
よって、水素イオン（Ｈ＋）と酸素（Ｏ２）とが反応して、生成水が生成される。水素イオン（Ｈ＋）と酸素（Ｏ２）との反応は、カソード電極１６内のうち、特にイオン交換膜１５との界面２５近傍の領域、エリアＥ１において進行する。
【００３２】
ここで、エリアＥ１において、イオン交換樹脂３１の密度が高いので、カソード電極１６をイオン交換膜１５に良好に接着させる。これにより、水素イオン（Ｈ＋）と酸素（Ｏ２）との反応を好適に確保することができる。
水素イオン（Ｈ＋）と酸素（Ｏ２）との反応で生成した生成水は、カソード電極１６内からカソード拡散層１８に流出する。
【００３３】
以下、燃料電池用電極層としてのカソード電極１６を製造する装置、およびカソード電極１６を製造する方法について説明する。
なお、燃料電池用電極層の製造装置および製造方法について、理解を容易にするために、カソード電極１６から造孔剤２８を除いた状態で説明する。
【００３４】
図３は本発明に係る燃料電池用電極層の製造方法を実施する装置を示す概略図である。
燃料電池用電極層の製造装置４０は、電極ペースト４１を長尺なシート状基材４２に塗布（塗工）する塗布手段４３を備え、シート状基材４２に塗布した電極ペースト４１を乾燥する加熱炉４４を備え、加熱炉４４の上流側に、シート状基材４２を巻き出す巻出しロール４５を備えるとともに、第１、第２の転送ロール４６，４７、および塗布ロール４８を備え、加熱炉４４の下流側に、第３、第４の転送ロール５１，５２を備えるとともに、シート状基材４２を巻き取る巻取りロール５３を備える。
【００３５】
電極ペースト４１は、粒状の導電材料２７…および造孔剤２８…（図２参照）、および溶媒４９（図５、図６（ｂ）参照）を有するペースト状の電極である。
溶媒４９にイオン交換樹脂としてナフィオン３１（図２参照）を含む。
【００３６】
塗布手段４３は、電極ペースト４１を蓄える貯留タンク５４を備え、貯留タンク５４から電極ペースト４１を吐出するポンプ５５を備え、吐出した電極ペースト４１をシート状基材４２に塗布する塗布部５６を備える。
【００３７】
燃料電池用電極層の製造装置４０でカソード電極１６を製造する際には、巻出しロール４５を矢印Ｃの如く回転させて、巻出しロール４５からシート状基材４２を矢印Ｄの如く巻き出す。
同時に、モータ５７でポンプ５５を駆動することで、貯留タンク５４内の電極ペースト４１を吸込流路５８を介して、ポンプ５５に矢印Ｅの如く吸い込み、吸い込んだ電極ペースト４１をポンプ５５から吐出流路５９に矢印Ｆの如く吐出する。
【００３８】
吐出流路５９のうち、塗布部５６近傍に設けた塗布バルブ６１を開け、第１リターン流路６２のうち、吐出流路５９近傍に設けたリターンバルブ６３を閉じることで、吐出流路５９に吐出した電極ペースト４１を吐出部５６の塗布口５６ａから吐出し、シート状基材４２に塗布する。
【００３９】
シート状基材４２に所定量の電極ペースト４１を塗布した後、塗布バルブ６１を閉じ、リターンバルブ６３を開けることで、吐出流路５９に吐出した電極ペースト４１を第１リターン流路６２を通して矢印Ｈの如く貯留タンク５４に戻す。
【００４０】
シート状基材４２に電極ペースト４１を塗布した後、電極ペースト４１をシート状基材４２とともに加熱炉４４に矢印Ｉの如く搬入する。
加熱炉４４内において電極ペースト４１を乾燥してカソード電極１６とする。このカソード電極１６をシート状基材４２とともに乾燥炉４４から矢印Ｊの如く搬出して巻取りロール５３に矢印Ｋの如く巻き取る。
【００４１】
なお、塗布部５６にはエア抜き用の配管６４が連通されている。
このエア抜き用の配管６４は、電極ペースト４１を充填するときにバルブ６９を開けてエアを抜くために用いられる。バルブ６９は、電極ペースト４１の塗布の際にはバルブ６９を閉じておく。
【００４２】
図４は本発明に係る燃料電池用電極層の製造方法を実施する装置の要部を示す概略図である。
加熱炉４４は、炉本体６５の内部にシート状基材４２を搬送する搬送ロール６６…を備え、搬送ロール６６…の下方に加熱手段６７を備え、搬送ロール６６…の上方に吸気手段６８を備える。
【００４３】
加熱手段６７は、温風７１を供給する温風供給部７３と、温風供給部７３に連通する吹出しノズル７２…を、搬送ロール６６と搬送ロール６６との間に上向きに備える。
温風供給部７３から温風７１を供給し、この温風７１を吹出しノズル７２…に導き、吹出しノズル７２…から温風７１を上向きに矢印Ｌの如く吹き出す。
電極ペースト４１の加熱を温風７１でおこなうことで、多数本の加熱ローラ（図示せず）を除去することができ、設備の簡素を図れる。
【００４４】
吸気手段６８は、吸込部７６を備え、この吸込部７６に吸込口７５…を連通するとともに、吸込口７５…を電極ペースト４１の上方に臨ませたものである。
吸込部７６を駆動することで、電極ペースト４１の上方に生じた蒸気７４（図５も参照）を矢印Ｍの如く吸い込む。
【００４５】
加熱手段６７の吹出しノズル７２…で温風７１を下方から上方に向けて矢印Ｌの如く吹き出し、吹き出した温風７１をシート状基材４２の下面４２ａに当てる。
温風７１をシート状基材４２の下面４２ａに当てることで、シート状基材４２の下方から電極ペースト４１を加熱する。
【００４６】
同時に、吸気手段６８の吸込部７６を駆動することで、電極ペースト４１の上方に生じた蒸気７４を吸込口７５から矢印Ｍの如く吸い込む。
これにより、電極ペースト４１の上方に生じた蒸気７４を除去する。
【００４７】
加えて、加熱手段６７で温風７１を下方から上方に向けて吹き出すことで、電極ペースト４１から蒸発した蒸気７４を、温風７１で上方に導く。
よって、電極ペースト４１から蒸発した蒸気７４を、電極ペースト４１の周囲から除去することが可能になる。
【００４８】
これにより、電極ペースト４１内の溶媒４９（図５参照）を上方により一層迅速に移動することができる。
したがって、電極ペースト４１内のイオン交換樹脂（ナフィオン）３１（図２参照）を上面近傍により一層効率よく集めることができる。
【００４９】
図５は本発明に係る燃料電池用電極層の製造方法の概要を説明する図である。
シート状基材４２を搬送ロール６６…で矢印の如く搬送することにより、シート状基材４２とともに電極ペーストを矢印Ｉの如く搬送する。
この状態において、吹出しノズル７２から矢印Ｌの如く温風７１を吹き出す。吹き出した温風７１を、シート状基材４２の下面４２ａに当て、シート状基材４２の下方から電極ペースト４１の下面４１ａを加熱する。
【００５０】
電極ペースト４１内の溶媒４９のうち、下面４１ａ側の溶媒４９が加熱され、加熱された溶媒４９が上面４１ｂ側に移動する。
加熱された溶媒４９が上面４１ｂに到達することで、一部が上面４１ｂから蒸気７４として蒸発する。
上面４１ｂに到達した残りの溶媒４９は、外気に触れて冷却されて下方に移動する。
これにより、電極ペースト４１内に溶媒４９による上向きの渦巻き流が矢印Ｎの如く発生する。
【００５１】
ここで、電極ペースト４１の上面４１ｂの上方に生じた蒸気７４を吸込口７５から矢印Ｍの如く吸い込む。蒸気７４を吸込口７５から吸い込むことで、上面４１ｂの上方に生じた蒸気７４を除去する。
【００５２】
蒸気７４を除去することで、加熱した下面４１ａ側の溶媒４９を上面４１ｂ側に迅速に移動することが可能になる。
加熱した溶媒４９が上面４１ｂ側に迅速に移動することで、溶媒４９による上方に向けての渦巻き流を細かい渦巻き流とする。
【００５３】
次に、燃料電池用電極層の製造方法について説明する。
図６（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用電極層の製造方法において電極ペーストに温風を吹き付ける例を説明する図である。
（ａ）において、加熱炉４４内の搬送ロール６６…でシート状基材４２を矢印Ｉの如く搬送することにより、シート状基材４２とともに電極ペースト４１…を矢印Ｉの如く炉本体６５内に搬入する。
【００５４】
この状態において、吹出しノズル７２…から吹き出した温風７１を矢印Ｌの如くシート状基材４２の下面４２ａに当てる。
同時に、電極ペースト４１の上方に配置した吸込口７５から、上面４１ｂの上方の外気を矢印Ｍの如く吸い込む。
【００５５】
（ｂ）において、炉本体６５内に電極ペースト４１を搬入した直後は、電極ペースト４１内には、溶媒４９が全域に均一に含まれている（溶媒４９を点々で示す）。
さらに、電極ペースト４１内には、粒状の導電材料２７…や造孔剤２８…（図２参照）が含まれている。
【００５６】
この状態において、温風７１をシート状基材４２の下面４２ａに矢印Ｌの如く当てることで、シート状基材４２の下方から電極ペースト４１の下面４１ａを加熱する。
電極ペースト４１内の溶媒４９のうち、下面４１ａ側の溶媒４９が加熱され、加熱された溶媒４９が上面４１ｂに向かって上昇する。
【００５７】
加熱された溶媒４９が上面４１ｂに到達することで、一部が上面４１ｂから蒸気７４として蒸発する。
上面４１ｂに到達した残りの溶媒４９は、外気に触れて冷却されて下方に移動する。
これにより、電極ペースト４１内に溶媒４９による上向きの渦巻き流が矢印Ｎの如く発生する。
【００５８】
ここで、上面４１ｂの上方に生じた蒸気７４を吸込口７５から矢印Ｍの如く吸い込むことで、電極ペースト４１の上方に生じた蒸気７４を除去する。
蒸気７４を除去することで、加熱した下側の溶媒４９を上方に迅速に移動する。
加熱した溶媒４９が上方に迅速に移動することで、溶媒４９による上方に向けての渦巻き流を細かい渦巻き流７８にする。
【００５９】
図７（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用電極層の製造方法において電極ペースト乾燥させる例を説明する図である。
（ａ）において、発生した細かい渦巻き流７８で、溶媒４９内に含まれたイオン交換樹脂、すなわちナフィオン３１（図２参照）が上方に迅速に移動する。
【００６０】
よって、電極ペースト４１内のうち、上面４１ｂ側の領域ｅ１にナフィオン３１が集まる。ナフィオン３１が集まった領域ｅ１を波線のハッチングで示す。
ナフィオン３１が領域ｅ１に集まることで、電極ペースト４１内のうち、下面４１ａ側の領域ｅ２において、ナフィオン３１の量が減少する。ナフィオン３１の量が減少した領域ｅ２を点々で示す。
【００６１】
（ｂ）において、温風７１による加熱と、蒸気７４の除去を継続することで、電極ペースト４１内の上面４１ｂ側のエリアＥ１にナフィオン３１がさらに集まる。ナフィオン３１が集まった領域Ｅ１を網目で示す。
電極ペースト４１内のうち、中間のエリアＥ２には、ナフィオン３１がある程度集まる。ナフィオン３１がある程度集まった領域Ｅ２を波線のハッチングで示す。
【００６２】
電極ペースト４１内のうち、上面４１ｂ側のエリアＥ１および中央のエリアＥ２にナフィオン３１が集まることで、下面４１ａ側のエリアＥ３のナフィオン３１は少量になる。
一方、溶媒４９は、エリアＥ１、Ｅ２において、殆ど存在しないで、エリアＥ３のカソード拡散層１８近傍に集中して存在する。
この状態で、電極ペースト４１内の溶媒４９を乾燥することにより、図２に示すカソード電極１６を得る。
【００６３】
以上説明したように、電極ペースト４１内に上方に向けて細かい渦巻き流７８を発生させることで、電極ペースト４１内に含まれた下側のイオン交換樹脂が、溶媒とともに上方に迅速に移動する。
よって、電極ペースト４１が乾燥する前に、電極ペースト４１内のナフィオン３１を上面４１ｂ近傍に集めることが可能になる。
【００６４】
ここで、電極ペースト４１が乾燥する前に、電極ペースト４１内のナフィオン３１を上面４１ｂ近傍に集め、かつ下面４１ａ側のナフィオン３１を減らすことを考慮すると、図３に示す塗布部５６を乾燥炉４４に隣接させることが好ましい。
塗布部５６でシート状基材４２に電極ペースト４１を塗布した後、電極ペースト４１を直ちに温風７１で乾燥することができるので、電極ペースト４１が乾燥する前に、電極ペースト４１内のナフィオン３１を上面４１ｂ近傍に集め、かつ下面４１ａ側のナフィオン３１を減らすことがより確実になるからである。
【００６５】
このように製造したカソード電極１６を、イオン交換膜１５とカソード拡散層１８との間に積層する際には、カソード電極１６を、シート状基材４２から剥離させて使用する。
【００６６】
図２に戻って、カソード電極１６において、ナフィオン３１は、網目で示すエリアＥ１において多量含まれており、エリア（波線領域）Ｅ２においてある程度含まれており、エリア（点々領域）Ｅ３において少量含まれている。
すなわち、カソード電極１６において、ナフィオン３１は、カソード拡散層１８からイオン交換膜１５に向かうにしたがって密度が徐々に高くなるように含まれている。
【００６７】
図６〜図７で説明したように、燃料電池用電極層の製造方法によれば、電極ペースト４１内に細かい渦巻き流７８を発生させることで、溶媒４９を乾燥させる前に、ナフィオン３１をカソード拡散層１８からイオン交換膜１５に向かうにしたがって密度が徐々に高くなるように含ませることができる。
これにより、ナフィオン３１を徐々に変化させたカソード電極１６を簡単に作ることができる。
【００６８】
図８（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用電極層のイオン交換樹脂とカーボンとの比率について説明した図である。（ａ）は燃料電池用電極層のイオン交換樹脂とカーボンとの比率を測定する方法を説明する図、（ｂ）は燃料電池用電極層のイオン交換樹脂とカーボンとの比率を示すグラフである。
【００６９】
（ａ）において、カソード電極１６のうち、イオン交換膜１５（図２参照）との界面２５をイオン交換膜界面、カソード拡散層１８（図２参照）との界面２６を、拡散層界面とする。
また、イオン交換膜界面２５側のイオン交換樹脂／カーボン比を、第１イオン交換樹脂／カーボン比とし、拡散層界面２６側の（イオン交換樹脂／カーボン）比を第２イオン交換樹脂／カーボン比とする。
【００７０】
先ず、イオン交換膜界面２５側の第１イオン交換樹脂／カーボン比を求める方法について説明する。
カソード電極１６のイオン交換膜界面２５に矢印Ｐの如く波長一定のＸ線を照射し、イオン交換膜界面２５から発生する二次Ｘ線が矢印Ｑの如く発生する。
このスペクトルを分光結晶（図示せず）を用いて測定し、イオン交換膜界面２５側のイオン交換樹脂（ナフィオン）とカーボン（Ｃ）との比率を分析する。
【００７１】
具体的には、ナフィオン３１に含まれているＳ量と、粒状のカーボン２７ａ（図２参照）に担持されている触媒（Ｐｔ）３３（図２参照）の量とを測定する。
測定したＳ量とＰｔ量とに基づいて、イオン交換膜界面２５側のナフィオンとカーボンとの比、すなわち、第１イオン交換樹脂／カーボン比を求める。
なお、Ｓ量とは、イオン交換樹脂中スルホン酸基中の硫黄元素量をいう。
【００７２】
次に、拡散層界面２６側の第２イオン交換樹脂／カーボン比を求める方法について説明する。
第１イオン交換樹脂／カーボン比を求める方法と同様に、カソード電極１６の拡散層界面２６に波長一定のＸ線を照射し、拡散層界面２６から発生する二次Ｘ線を分光結晶を用いて測定する。
この測定値に基づいて、拡散層界面２６側のイオン交換樹脂（ナフィオン）とカーボン（Ｃ）との比率を分析して、第２イオン交換樹脂／カーボン比を求める。
【００７３】
（ｂ）のグラフにおいて、縦軸にイオン交換樹脂／カーボン比を示し、横軸に比較例と実施例とを示す。
比較例は、図３に示す塗布手段４３でシート状基材４２に電極ペースト４１を塗布した後、電極ペースト４１を、通常の乾燥方法で乾燥することにより製造したカソード電極（図示せず）である。
実施例は、図６〜図７に示す燃料電池用電極層の製造方法で製造したカソード電極１６である。
【００７４】
比較例のカソード電極は、イオン交換膜界面側の第１イオン交換樹脂／カーボン比が、（黒◇）で示すように１．４、拡散層界面側の第２イオン交換樹脂／カーボン比が、（黒□）で示すように１．４である。
すなわち、比較例のカソード電極は、第１、第２のイオン交換樹脂／カーボン比が同じ値である。
これにより、比較例のカソード電極は、イオン交換膜界面側のイオン交換樹脂（ナフィオン）の量と、拡散層界面２６側のイオン交換樹脂（ナフィオン）の量とが同じであることが分かる。
【００７５】
一方、実施例のカソード電極１６は、イオン交換膜界面２５側の第１イオン交換樹脂／カーボン比が、（黒◇）で示すように１．６、拡散層界面２６側の第２イオン交換樹脂／カーボン比が、（黒□）で示すように１．２である。
加えて、第１イオン交換樹脂／カーボン比１．６と第２イオン交換樹脂／カーボン比１．２との平均値は、（黒△）で示すように１．４である。
平均値１．４は、比較例のカソード電極の第１、第２のイオン交換樹脂／カーボン比と同じである。
【００７６】
これにより、実施例のカソード電極１６は、イオン交換膜界面２５側のイオン交換樹脂（ナフィオン）の量が増加し、拡散層界面２６側のイオン交換樹脂（ナフィオン）の量が減少していることが分かる。
すなわち、実施例のカソード電極１６は、イオン交換樹脂（ナフィオン）の量が、拡散層界面２６からイオン交換膜界面２５に向けて徐々に増加していることが分かる。
【００７７】
このように、実施例のカソード電極１６は、イオン交換膜界面２５側のイオン交換樹脂（ナフィオン）の量を増加させることで、イオン交換膜界面２５のイオン交換膜に対する密着性の向上を図ることができる。
これにより、カソード電極１６内のうち、イオン交換膜界面２５近傍の反応効率を高めることができる。
【００７８】
ここで、第１イオン交換樹脂／カーボン比１．６と第２イオン交換樹脂／カーボン比１．４とのイオン交換樹脂／カーボン比差Ａが、０．４と０．２以上である。
イオン交換樹脂／カーボン比差Ａが０．２以上になることで、カソード電極１６とイオン交換膜１５との密着性の向上を図ることが可能である。
加えて、イオン交換樹脂／カーボン比差Ａが０．２以上になることで、カソード電極１６内で生成した生成水の排水性の向上を図ることができる。
【００７９】
ところで、イオン交換樹脂／カーボン比差Ａが０．６を超えると、抵抗が増加するという不具合が発生することが考えられる。
そこで、イオン交換樹脂／カーボン比差Ａを０．２〜０．６の範囲に設定することが好ましい。
【００８０】
なお、前記実施の形態では、電極層としてカソード電極１６を例に説明したが、電極層はこれに限らないで、アノード電極１７とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、シート状基材に電極層用の電極ペーストを塗工し、塗工した電極ペーストを乾燥させて電極層とする燃料電池用電極層の製造方法に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る燃料電池用電極層を備えた燃料電池を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る燃料電池用電極層を示す断面図である。
【図３】本発明に係る燃料電池用電極層の製造方法を実施する装置を示す概略図である。
【図４】本発明に係る燃料電池用電極層の製造方法を実施する装置の要部を示す概略図である。
【図５】本発明に係る燃料電池用電極層の製造方法の概要を説明する図である。
【図６】本発明に係る燃料電池用電極層の製造方法において電極ペーストに温風を吹き付ける例を説明する図である。
【図７】本発明に係る燃料電池用電極層の製造方法において電極ペースト乾燥させる例を説明する図である。
【図８】本発明に係る燃料電池用電極層のイオン交換樹脂とカーボンとの比率について説明した図である。
【図９】従来の燃料電池の要部を説明する図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０…燃料電池、１５…イオン交換膜、１６…カソード電極、３１…イオン交換樹脂（ナフィオン）、４１…電極ペースト、４２…シート状基材、４４…加熱炉、４９…溶媒。
【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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