(57)【要約】【課題】エッジシールを安定して搬送することのできる固体高分子形燃料電池用部材の製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】長尺の第１支持フィルム１１によって支持され、長手方向に間隔をあけて開口部１３１が複数形成された長尺の第１エッジシール１３を供給する第1工程と、第１工程の下流において、第１エッジシール１３の開口部１３１内に触媒層１５１を充填する第２工程と、長尺の電解質膜１６を供給する第３工程と、第２及び第３工程の下流において、電解質膜１６の一方面に第１エッジシール１３及び触媒層１５１を接着させる第４工程と、を含む。【選択図】図１
2011060665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の第１支持フィルムによって支持され、長手方向に間隔をあけて開口部が複数形成された長尺の第１エッジシールを供給する第1工程と、
前記第１工程の下流において、前記第１エッジシールの開口部内に触媒層を充填する第２工程と、
長尺の電解質膜を供給する第３工程と、
前記第２及び第３工程の下流において、前記電解質膜の一方面に前記第１エッジシール及び触媒層を接着させる第４工程と、
を含む、固体高分子形燃料電池用部材の製造方法。
【請求項２】
長尺の第２支持フィルムによって支持され、長手方向に間隔をあけて開口部が複数形成された長尺の第２エッジシールを供給する第５工程と、
前記第５工程の下流において、前記第２エッジシールの開口部内に触媒層を充填する第６工程と、
前記第３及び第６工程の下流において、前記電解質膜の他方面に前記第２エッジシール及び触媒層を接着させる第７工程と、
をさらに含む、請求項１に記載の固体高分子形燃料電池用部材の製造方法。
【請求項３】
前記第４工程と前記第７工程とを同時に行う、請求項２に記載の固体高分子形燃料電池用部材の製造方法。
【請求項４】
前記第４及び第７工程の下流において、各触媒層間において前記固体高分子形燃料電池用部材を切断する工程をさらに含む、請求項２又は３に記載の固体高分子形燃料電池用部材の製造方法。
【請求項５】
前記第１エッジシール及び第２エッジシールの少なくとも一方は、前記支持フィルムによって支持された状態で前記開口部が形成される、請求項２〜４のいずれかに記載の固体高分子形燃料電池用部材の製造方法。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれかに記載の固体高分子形燃料電池用部材の製造方法と、
少なくとも前記第４及び第７工程の下流において、前記第１及び第２支持フィルムを剥離する第８工程と、
を含む、エッジシール付き触媒層−電解質膜積層体の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のエッジシール付き触媒層−電解質膜積層体の製造方法と、
前記第８工程の下流において前記各触媒層上に導電性多孔質基材を積層する第９工程と、
を含む、エッジシール付き膜−電極接合体の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載のエッジシール付き膜−電極接合体の製造方法と、
前記第９工程の下流において、前記各エッジシール上に枠状のガスケットを配置する第１０工程と、
前記第１０工程の下流において、前記ガスケットが配置されたエッジシール付き膜−電極接合体を両面から挟持するようにセパレータを設置する工程と、
を含む、固体高分子形燃料電池の製造方法。
【請求項９】
長尺の第１支持フィルムによって支持され、長手方向に間隔をあけて開口部が複数形成された長尺の第1エッジシールを供給する第１エッジシール供給部と、
前記第１エッジシール供給部の下流側に設置され、前記第１エッジシール供給部より供給された第１エッジシールの開口部内に触媒層を充填させる第１触媒層形成部と、
長尺の電解質膜を供給する電解質膜供給部と、
前記電解質膜供給部及び第１触媒層形成部の下流に設置され、前記電解質膜の一方面に前記第１エッジシール及び触媒層を接着させる加圧部と、
を備えた、固体高分子形燃料電池用部材の製造装置。
【請求項１０】
長尺の第２支持フィルムによって支持され、長手方向に間隔をあけて開口部が複数形成された長尺の第２エッジシールを供給する第２エッジシール供給部と、
前記第２エッジシール供給部の下流側に設置され、前記第２エッジシール供給部より供給された第２エッジシールの開口部内に触媒層を充填させる第２触媒層形成部と、をさらに備え、
前記加圧部は、前記電解質膜の他方面に前記第２エッジシール及び触媒層を接着させる、請求項９に記載の固体高分子形燃料電池用部材の製造装置。
【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用部材の製造方法及び製造装置に関するものである。
【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、家庭用コージェネレーションシステム等として早期の実用化が見込まれている。
【０００３】
この固体高分子形燃料電池は、プロトン伝導性を有する固体高分子電解質膜の両面に、触媒層を接合した触媒層−電解質膜積層体（いわゆるCCM）や、さらにこの触媒層−電解質膜の各触媒層上に導電性多孔質基材を積層した膜−電極接合体（いわゆるMEA）を主な構成とし、この膜−電極接合体にガスケット及びセパレータを設置して構成されている。しかしながら、このように構成された固体高分子形燃料電池は、作動させたときに電解質膜が膨潤収縮を起こして電解質膜が破損してしまう可能性があったため、触媒層−電解質膜積層体や膜−電極接合体に枠状のエッジシールを接着させて電解質膜の膨潤収縮を抑えるものが提案されている（例えば特許文献１参照）。その他にも、電解質膜を有効に利用するために、触媒層−電解質膜積層体や膜−電極接合体に枠状のエッジシールを接着させてこのエッジシール上にガスケットを配置するようなものも提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
以上のような触媒層−電解質膜積層体や膜−電極接合体にエッジシールを取り付ける方法として、例えば特許文献３には、いわゆるロールトゥロール方式が提案されている。この方法では、まず複数の触媒層が所定間隔をあけて長尺の電解質膜上に形成されたロール状の触媒層−電解質膜積層体を準備するとともに、長手方向に間隔をあけて開口部が複数形成されたロール状のエッジシールを準備する。そして、触媒層−電解質膜積層体を巻き出すとともに、この触媒層−電解質膜積層体の上方及び下方にてエッジシールをそれぞれ巻き出し、これらを接着させることで触媒層−電解質膜の両面にエッジシールを接着させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０５２５３６号公報
【特許文献２】特開２００４−４７２３０号公報
【特許文献３】特開２００７−１８００３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した方法では、長尺の触媒層−電解質膜積層体やエッジシールを搬送するにあたって、これらを接着させる際にシワなどが発生しないよう、触媒層−電解質膜積層体やエッジシールにテンションを掛けながら搬送する必要がある。しかしながら、エッジシールには開口部が複数形成されているために、テンションを掛けて搬送するとエッジシールがねじれてしまうことなどがあり、エッジシールを安定して搬送することが困難であるといった問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、エッジシールを安定して搬送することのできる固体高分子形燃料電池用部材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】
【０００８】
本発明に係る固体高分子形燃料電池用部材の製造方法は、長尺の第１支持フィルムによって支持され、長手方向に間隔をあけて開口部が複数形成された長尺の第１エッジシールを供給する第1工程と、前記第１工程の下流において、前記第１エッジシールの開口部内に触媒層を充填する第２工程と、長尺の電解質膜を供給する第３工程と、前記第２及び第３工程の下流において、前記電解質膜の一方面に前記第１エッジシール及び触媒層を接着させる第４工程と、を含んでいる。
【０００９】
この製造方法によれば、開口部が形成された第１エッジシールは第１支持フィルムによって支持されているため、第１エッジシールをいわゆるロールトゥロール方式でテンションを掛けて搬送しても安定して搬送することができる。また、従来の製造方法では、長尺の触媒層−電解質膜積層体にエッジシールを接着させていたため、エッジシールの開口部と触媒層−電解質膜積層体の触媒層とを位置合わせさせる必要があり、エッジシールを接着させる際に高い位置精度が要求されていた。これに対して、本発明に係る製造方法では、予め開口部に触媒層を充填させた第１エッジシールを電解質膜に接着させる方法を採用しているため、第１エッジシールを電解質膜に接着させる際の位置精度は従来ほど高くなくても問題がなく、ひいては生産性を向上させ、また、不良率を低減させることができる。
【００１０】
上記製造方法は、長尺の第２支持フィルムによって支持され、長手方向に間隔をあけて開口部が複数形成された長尺の第２エッジシールを供給する第５工程と、前記第５工程の下流において、前記第２エッジシールの開口部内に触媒層を充填する第６工程と、前記第３及び第６工程の下流において、前記電解質膜の他方面に前記第２エッジシール及び触媒層を接着させる第７工程と、をさらに含んでいることが好ましい。これによれば、電解質膜の両面にエッジシールを接着させることができる。
【００１１】
また、第４工程と第７工程とを同時に行うことが生産性の観点から好ましい。
【００１２】
また、第４及び第７工程の下流において、各触媒層間において固体高分子形燃料電池用部材を切断する工程をさらに含んでいてもよい。
【００１３】
また、第１エッジシール及び第２エッジシールの少なくとも一方は、支持フィルムによって支持された状態で、エッジシールのみに開口部を形成することが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係るエッジシール付き触媒層−電解質膜積層体の製造方法は、上記いずれかに記載の固体高分子形燃料電池用部材の製造方法と、少なくとも前記第４及び第７工程の下流において、前記第１及び第２支持フィルムを剥離する第８工程と、を含んでいる。このエッジシール付き触媒層−電解質膜積層体の製造方法は、上述した固体高分子形燃料電池用部材の製造方法を含んでいるため、エッジシールの取り扱いを容易にし、また、エッジシールの位置精度も向上させることができる。
【００１５】
また、本発明に係るエッジシール付き膜−電極接合体の製造方法は、上述したエッジシール付き触媒層−電解質膜積層体の製造方法と、前記第８工程の下流において前記各触媒層上に導電性多孔質基材を積層する第９工程と、を含んでいる。このエッジシール付き膜−電極接合体の製造方法も同様に上述した固体高分子形燃料電池用部材の製造方法を含んでいるため、エッジシールの取り扱いを容易にし、また、エッジシールの位置精度を向上させることができる。
【００１６】
本発明に係る固体高分子形燃料電池の製造方法は、上述したエッジシール付き膜−電極接合体の製造方法と、前記第９工程の下流において、前記各エッジシール上に枠状のガスケットを配置する第１０工程と、前記第１０工程の下流において、前記ガスケットが配置されたエッジシール付き膜−電極接合体を両面から挟持するようにセパレータを設置する工程と、を含んでいる。この固体高高分子形燃料電池の製造方法も同様に上述した固体高分子形燃料電池用部材の製造方法を含んでいるため、エッジシールの取り扱いを容易にし、また、エッジシールの位置精度を向上させることができる。
【００１７】
本発明に係る固体高分子形燃料電池用部材の製造装置は、長尺の第１支持フィルムによって支持され、長手方向に間隔をあけて開口部が複数形成された長尺の第1エッジシールを供給する第１エッジシール供給部と、前記第１エッジシール供給部の下流側に設置され、前記第１供給部より供給された第１エッジシールの開口部内に触媒層を充填させる触媒層形成部と、長尺の電解質膜を供給する電解質膜供給部と、前記電解質膜供給部及び触媒層形成部の下流に設置され、前記電解質膜の一方面に前記第１エッジシール及び触媒層を接着させる加圧部と、を備えている。
【００１８】
この製造装置によれば、開口部が複数形成された第１エッジシールを単体で扱うのではなく、第１エッジシールを第１支持フィルムによって支持しているため、第１エッジシールの取り扱いを容易にすることができる。また、触媒層形成部によって予め第１エッジシールの開口部に触媒層を充填させているため、第１エッジシールを電解質膜に接着させる際に高い位置精度を必要とせず、ひいては生産性を向上させたり、不良率を低減することができる。
【００１９】
上記製造装置は種々の構成をとることができるが、例えば、長尺の第２支持フィルムによって支持され、長手方向に間隔をあけて開口部が複数形成された長尺の第２エッジシールを供給する第２エッジシール供給部をさらに備え、前記加圧部は、前記電解質膜の他方面に前記第２エッジシール及び触媒層を接着させるように構成することができる。これによれば、電解質膜の両面にエッジシールを接着させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本実施形態に係る固体高分子形燃料電池用部材の製造装置を示す概略側面図である。
【図２】図２は本実施形態に係る支持フィルムにより支持されたエッジシールを示す側面断面図である。
【図３】図３は本実施形態に係る支持フィルムにより支持されたエッジシールを示す平面図である。
【図４】図４は本実施形態に係る触媒層形成部の詳細を示す概略側面図である。
【図５】図５は本実施形態に係る加圧部の詳細を示す概略側面図である。
【図６】図６は本実施形態に係る固体高分子形燃料電池用部材から固体高分子形燃料電池を製造する方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る固体高分子形燃料電池用部材の製造装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
図１に示すように、固体高分子形燃料電池用部材の製造装置１は、支持フィルム１１，１２に支持された長尺のエッジシール１３，１４を供給するエッジシール供給部２，３と、エッジシール１３，１４の各開口部１３１，１４１内に触媒層１５１を形成する触媒層形成部４，５と、長尺の電解質膜１６を供給する電解質膜供給部６と、電解質膜１６に触媒層１５及びエッジシール１３，１４を接着させる加圧部７と、固体高分子形燃料電池用部材１７を巻き取る固体高分子形燃料電池用部材巻取部８と、を備えている。
【００２４】
第１エッジシール供給部２は、第１支持フィルム１１によって支持されたロール状の第１エッジシール１３がセットされる第１回転軸２１と、この第１回転軸２１を回転させる第１駆動機構（図示省略）とを有している。また、第２エッジシール供給部３も同様に、ロール状の第２エッジシール１４がセットされる第２回転軸３１と、第２回転軸３１を回転させる第２駆動機構（図示省略）とを有している。なお、これらエッジシール１３、１４は、図２及び図３に示すように、間隔ｄ１をあけて開口部１３１、１４１が複数形成されており、これを支持するようにその下面に支持フィルム１１，１２が接着している。
【００２５】
第１触媒層形成部４は、第１エッジシール供給部２から送られてくるエッジシール１３の各開口部１３１内に触媒層１５１を形成するためのものである。この第１触媒層形成部４は、図４に詳細を示すように、ロール状の触媒層転写フィルム１５を供給する触媒層転写フィルム供給部４１と、エッジシール１３の開口部１３１から露出する支持フィルム１１上に触媒層転写フィルム１５の触媒層１５１を転写させる転写部４２と、触媒層転写後の基材フィルム１５２を巻き取る基材フィルム巻取部４３と、を主な構成としている。
【００２６】
触媒層転写フィルム供給部４１は、ロール状の触媒層転写フィルム１５がセットされる第３回転軸４１１と、この第３回転軸４１１を回転させる第３駆動機構（図示省略）とを有している。転写部４２は、触媒層転写フィルム１５を基材フィルム１５２側から第１エッジシール１３に対して押圧することで第１エッジシール１３の開口部１３１から露出する第１支持フィルム１１上に触媒層１５１を転写するように構成されている。基材フィルム巻取部４３は、触媒層を転写した後の基材フィルム１５２を巻き取る第４回転軸４３１と、この第４回転軸４３１を回転させる第４駆動機構（図示省略）とを有している。なお、この触媒層形成部４は間欠的に触媒層転写フィルムを送るように構成されており、具体的には第１支持フィルム１１に触媒層１５１を転写させる毎に触媒層転写フィルム１５を送るように構成されている。
【００２７】
第２触媒層形成部５は、上記第１触媒層形成部４と同じ構成であり、第５回転軸５１１や第５駆動機構（図示省略）を有する触媒層供給部５１と、転写部５２と、第６回転軸５３１や第６駆動機構（図示省略）を有する基材フィルム巻取部５３と、を主な構成としている。なお、触媒層転写フィルム１５は基材フィルム１５２上に触媒層１５１が形成されたものであり、基材フィルム１５２からの触媒層１５１の剥離性を良くするために、剥離層を介するような構成にすることもできる。
【００２８】
電解質膜供給部６は、ロール状の電解質膜１６がセットされる第７回転軸６１と、この第７回転軸６１を回転させる第７駆動機構（図示省略）とを有している。
【００２９】
加圧部７は、一対の加圧ローラ７１によって構成されている。図５に詳細を示すように、この一対のローラ７１間に、第1支持フィルム１１／第1エッジシール１３又は触媒層１５１／電解質膜１６／第２エッジシール１４又は触媒層１５１／第２支持フィルム１２の順に積層されたものを通過させることで、これらを加圧及び加熱する。これにより、電解質膜１６の上面に第1エッジシール１３及び触媒層１５１が接着するとともに、下面に第２エッジシール１４及び触媒層１５１が接着し、固体高分子形燃料電池用部材１７が完成する。また、一対の加圧ローラ７１による圧力は、０．０５ＭＰａ〜５ＭＰａ程度とすることが好ましく、加圧ローラ７１の表面温度は１００〜１４０℃程度とすることが好ましい。なお、一対の加圧ローラ７１内に熱媒を流すことで加圧したものをさらに加熱することもできるように構成されている。
【００３０】
固体高分子形燃料電池用部材巻取部８は、加圧部７にて作製した長尺の固体高分子形燃料電池用部材１７を巻き取るための第８回転軸８１と、この第８回転軸８１を回転させる第８駆動機構（図示省略）と、を備えている。
【００３１】
次に、上記固体高分子形燃料電池用部材の製造装置を使用した、固体高分子形燃料電池用部材の製造方法について説明する。
【００３２】
まず、図１に示すように、支持フィルム１１，１２によって支持されたロール状のエッジシール１３，１４を回転軸２１，３１に、ロール状の触媒層転写フィルム１５を回転軸４１１，５１１に、ロール状の電解質膜１６を回転軸６１にセットする。
【００３３】
続いて、第１駆動機構によって第１回転軸２１を回転させることで、第１支持フィルム１１に支持された第１エッジシール１３を第１エッジシール供給部２から第１触媒層形成部４へと供給する。この第１触媒層形成部４では、図４に示すように、触媒層転写フィルム供給部４１から間欠的に供給された触媒層転写フィルム１５が、触媒層１５１がエッジシール１３と対向するように第１エッジシール１３に沿って搬送される。そして、転写部４２は、開口部１３１が対向する位置にくると、触媒層転写フィルム１５を基材フィルム１５１側から押圧し、第１エッジシール１３の各開口部１３１を介して触媒層１５１を基材フィルム１５１から第１支持フィルム１１へと転写する。これにより、第１エッジシール１３は、各開口部１３１内に触媒層１５１が充填された状態となる。また、同様の工程で、第２エッジシール供給部３から触媒層形成部５へと供給された第２エッジシール１４も、各開口部１４１内に触媒層１５１が充填された状態となる。なお、このときの触媒層１５１と各開口部１３１，１４１との大きさの関係は、開口部１３１、１４１の面積を触媒層１５１の面積の９０〜９９％程度とすることが好ましい。また、この触媒層１５１の長手方向の長さは、開口部１３１，１４１間の間隔ｄ１よりも小さいことが好ましい。
【００３４】
このように各開口部１３１，１４１内に触媒層１５１が充填された第１及び第２エッジシール１３，１４は、支持フィルム１１，１２に支持されながら加圧部７へと搬送される。加圧部７には、他に、電解質膜供給部６から供給される電解質膜１６が搬送されてくる。このように各部材が搬送されてきた加圧部７では、図５に示すように、一対の加圧ローラ７１によってこれらを加圧及び加熱することで、電解質膜１６の上面に第１エッジシール１３及び触媒層１５１を接着させるとともに、電解質膜１６の下面に第２エッジシール１４及び触媒層１５１を接着させる。このようにして作製した固体高分子形燃料電池用部材１７を巻取部８によってロール状に巻き取る。
【００３５】
以上のように作製された固体高分子形燃料電池用部材１７から固体高分子形燃料電池を作製する方法について図６を参照しつつ説明する。
【００３６】
まず、ロール状の固体高分子形燃料電池用部材１７を各触媒層１５１間において切断し（図６（ａ））、切断後の枚葉状の固体高分子形燃料電池用部材１７から支持フィルム１１，１２を剥離する（図６（ｂ））。なお、この支持フィルム１１，１２が剥離された状態のものをエッジシール付き触媒層−電解質膜積層体２０と称する。
【００３７】
次に、エッジシール付き触媒層−電解質膜積層体２０の各触媒層１５１上に導電性多孔質基材１８１を積層してエッジシール付き膜−電極接合体３０を作製する（図６（ｃ））。なお、触媒層１５１上に導電性多孔質基材１８１が形成されたものを電極と称する。
【００３８】
そして、各電極を囲うよう、各エッジシール１１，１２上に枠状のガスケット１８２を配置し、このガスケット１８２が配置されたエッジシール付き膜−電極接合体３０を両面から、ガス流路が形成されたセパレータ１８３で挟持する。以上により固体高分子形燃料電池４０が完成する（図６（ｄ））。
【００３９】
次に、固体高分子形燃料電池の作製に使用した各部材の材質について説明する。
【００４０】
電解質膜１６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、電解質膜１６の膜厚は通常２０〜２５０μｍ程度、好ましくは２０〜８０μｍ程度である。また、電解質膜１６のガラス転移温度（Ｔｇ）、すなわち、パーフルオロスルホン酸系のフッ素イオン交換樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、約１１０〜１３０℃である。なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定や動的粘弾性測定などで測定することができる。
【００４１】
触媒層転写フィルム１５は、基材フィルム１５２上に触媒層１５１が形成されたものであるが、基材フィルム１５２の材質としては、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリパラバン酸アラミド、ポリアミド（ナイロン）、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテル・エーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリオレフィン等の高分子フィルムを挙げることができる。また、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、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）、テトラフルオロパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の耐熱性フッ素樹脂を用いることもできる。さらには、高分子フィルム以外にアート紙、コート紙、軽量コート紙等の塗工紙、ノート用紙、コピー用紙などの非塗工紙であっても良い。基材フィルム１５２の厚さは、取り扱い性及び経済性の観点から通常６〜１００μｍ程度、好ましくは１０〜３０μｍ程度とするのがよい。したがって、基材シートとしては、安価で入手が容易な高分子フィルムが好ましく、ポリエチレンテレフタレート等がより好ましい。また、上記基材フィルム１５２上に離型層を形成してもよい。離型層は、例えば、化学気相成長法、物理気相成長法等の公知の方法で製造することができる。剥離性の観点から、ケイ素酸化物からなり化学気相成長法で形成されるものが好ましい。
【００４２】
また、触媒層１５１の材質としては、公知の白金含有の触媒層（カソード触媒及びアノード触媒）である。詳しくは、触媒層１５１は、触媒粒子を担持させた炭素粒子及び水素イオン伝導性高分子電解質を含有する。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、カソード触媒層に含まれる触媒粒子は白金であり、アノード触媒層に含まれる触媒粒子は前記金属と白金との合金である。また、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１６に使用されるものと同じ材料を使用することができる。なお、触媒層１５１の膜厚は、ダイレクトメタノール形燃料電池の場合は２０〜１００μｍが好ましく、固体高分子形燃料電池の場合は１５〜３０μｍが好ましい。
【００４３】
この触媒層転写フィルム１５の製造方法は、まず、上述した材料からなる基材フィルム１５２を準備する。次に、上述した触媒粒子を担持させた炭素粒子及び水素イオン伝導性高分子電解質を適当な溶剤に混合、分散して触媒ペーストを作製する。そして、形成される触媒層１５１が所望の膜厚になるように触媒ペーストを公知の方法に従い、必要に応じて離型層を介して基材フィルム１５２上に塗工する。触媒ペーストの塗工方法としては、スクリーン印刷や、スプレーコーティング、ダイコーティング、ナイフコーティングなどの公知の塗工方法を挙げることができる。触媒ペーストを塗工した後、所定の温度及び時間で乾燥することにより基材フィルム１５２上に触媒層１５１が形成される。乾燥温度は、通常４０〜１００℃程度、好ましくは６０〜８０℃程度である。乾燥時間は、乾燥温度にもよるが、通常５分〜２時間程度、好ましくは１０分〜１時間程度である。上記触媒ペーストを作製する際に使用する溶剤としては、各種アルコール類、各種エーテル類、各種ジアルキルスルホキシド類、水またはこれらの混合物等が挙げられ、これらの中でもアルコール類が好ましい。アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、等の炭素数１〜４の一価アルコール、各種の多価アルコール等が挙げられる。
【００４４】
エッジシール１３，１４は、ガスバリア性を有するガスバリア層と、電解質膜１６との接着性を有する接着層との２層構成とすることが好ましい。ガスバリア層は、水蒸気、水、燃料ガス及び酸化剤ガスに対するバリア性を有するポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルテンペン、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などを好ましく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。
【００４５】
接着層は、それ自体の粘着性によって電解質膜に接着したり、もしくは加熱されることで電解質膜１６と溶着するような材質とすることが好ましい。このような材質としては、ポリオレフィン系樹脂が、好ましく例えば、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、エチレン−α・オレフィン共重合体、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソブテン、ポエイソブチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、エチレン−メタクリル酸共重合体、あるいはエチレン−アクリル酸共重合体等のエチレンと不飽和駆カルボン酸との共重合体、あるいはそれらを変性した酸変性ポリオレフィン系樹脂、シラン変性ポリオレフィン系樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体等を使用することができる。
【００４６】
また、エッジシール１３，１４を支持する支持フィルム１１，１２は、ロールトゥロール方式による搬送の際に掛かるテンションによって変形しないような、寸法安定性のよい材料を使用することが好ましい。このような支持フィルム１１，１２の材質としては、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリパラバン酸アラミド、ポリアミド（ナイロン）、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテル・エーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリエチレンナフタレート等の高分子フィルムを挙げることができる。また、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）、テトラフルオロパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などのフッ素系フィルムも用いられる。なお、この支持フィルムは単層フィルムとしてもよいし多層フィルムとしてもよい。また、エッジシール１３，１４との接着のために、粘着性を有していることが好ましく、例えば、エッジシール１３，１４が接着する側に粘着層を形成することができる。このような粘着層としては、アクリル系粘着材、スチレン系粘着材、シリコン系粘着材などが用いることができる。また、寸法安定性の高いフィルムにシリコンゴムのようなタック製の高いフィルムをラミネートしてもよい。タック製の高いフィルムとしては天然ゴム、スチレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴムがある。
【００４７】
導電性多孔質基材１８１としては、公知であり、アノード（燃料極）、カソードを構成する各種の導電性多孔質基材を使用でき、燃料である燃料ガス及び酸化剤ガスを効率よく触媒層に供給するため、多孔質の導電性基材からなっている。多孔質の導電性基材としては、例えば、カーボンペーパーやカーボンクロス等が挙げられる。
【００４８】
ガスケット１８２としては、熱プレスに耐えうる強度を保ち、かつ、外部に燃料及び酸化剤を漏出しない程度のガスバリア性を有しているものを使用することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレートシートやテフロン（登録商標）シート、シリコンゴムシート等を例示することができる。
【００４９】
セパレータ１８３としては、公知であり、燃料電池内の環境においても安定な導電性板であればよく、一般的には、カーボン板にガス流路を形成したものが用いられる。また、セパレータをステンレス等の金属により構成し、金属の表面にクロム、白金族金属又はその酸化物、導電性ポリマーなどの導電性材料からなる被膜を形成したものや、同様にセパレータを金属によって構成し、該金属の表面に銀、白金族の複合酸化物、窒化クロム等の材料によるメッキ処理を施したもの等も使用可能である。
【００５０】
以上、本実施形態によれば、各エッジシール１３，１４を支持フィルム１１，１２によって支持しながら搬送しているため、このエッジシール１３，１４にテンションを掛けてもねじれたりすることを抑制でき、ひいては安定してエッジシール１３，１４を搬送することができる。また、この固体高分子形燃料電池用部材１７の触媒層１５１は、導電性多孔質基材１８１が積層されるまで、支持フィルム１１，１２によって外気から遮断されている。このため、触媒層１５１が外気に触れて酸化することを抑えることができる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００５２】
例えば、上記実施形態では、電解質膜１６の両面にエッジシール１３，１４を接着させているが、電解質膜１６の一方面のみにエッジシールを接着させることもできる。この場合は、例えば、第２エッジシール供給部３から第２エッジシール１４を供給せずに第２支持フィルム１２のみを供給することができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、触媒層形成部４、５は、触媒層転写フィルム１５を用いて転写方法によって支持フィルム１１，１２上に触媒層１５１を形成していたが、触媒層１５１の形成方法は転写によるものに限定されず、例えば、スクリーン印刷や、スプレー塗工、グラビア塗工、インクジェットなどによる直接塗工などによっても支持フィルム１１，１２上に触媒層を形成することもできる。
【００５４】
また、上記実施形態では、固体高分子形燃料電池用部材１７を巻取部８にて巻き取った後に切断や剥離工程を行っているが、巻取部８を省略し、連続的に固体高分子形燃料電池用部材１７から固体高分子形燃料電池を作製することもできる。
【００５５】
また、上記実施形態では、支持フィルム１１，１２によって支持された長尺のエッジシール１３，１４を用いているが、このエッジシール１３，１４に開口部１３１，１４１を形成する工程は、支持フィルム１１，１２に長尺のエッジシール１３，１４を接着させた後に行うことが好ましい。
【００５６】
また、上記実施形態では、固体高分子形燃料電池用部材１７から固体高分子形燃料電池４０を作製する順番を、長尺の固体高分子形燃料電池用部材１７を切断してから各支持フィルム１１，１２を剥離し、導電性多孔質基材１８１を触媒層１５１上に積層することとしていたが、これらの順番は特に限定されるものではない。例えば、長尺の状態で各支持フィルム１１，１２を剥離し、その後、導電性多孔質基材１８１を触媒層１５１上に積層してからこれを切断することもできる。
【符号の説明】
【００５７】
１    固体高分子形燃料電池用部材の製造装置
２    第１エッジシール供給部
３    第２エッジシール供給部
４    第１触媒層形成部
５    第２触媒層形成部
６    電解質膜供給部
７    加圧部
１１  第１支持フィルム
１２  第２支持フィルム
１３  第１エッジシール
１３１  開口部
１４  第２エッジシール
１４１  開口部
１５１  触媒層
１６  電解質膜
１７  固体高分子形燃料電池用部材
【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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