(57)【要約】【課題】燃料電池に用いられるガス拡散層を製造するに際し、比較的短時間で、ガス拡散層基材の表層にカーボン粒子と樹脂とを含む多孔質層を形成する。【解決手段】ガス拡散層製造装置１００において、ペースト塗工装置１０は、ガス拡散層基材２００の上面に、カーボン粒子と熱可塑性の樹脂粒子と界面活性剤とを含むペーストを塗工する。第１加熱炉２０は、ペーストの塗工面を鉛直上方に向けた状態で、ガス拡散層基材２００を加熱する。反転機構３０は、第１加熱炉２０において加熱処理が施されて、第１加熱炉２０から搬出されたガス拡散層基材２００を、ペーストの塗工面が鉛直下方を向くように反転させて、第２加熱炉４０に搬送する。第２加熱炉４０は、ペーストの塗工面を鉛直下方に向けた状態で、ガス拡散層基材２００を加熱する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に用いられるガス拡散層の製造方法であって、
カーボン繊維からなるガス拡散層基材の一方の面に、カーボン粒子と、熱可塑性樹脂からなる樹脂粒子と、を含むペーストを塗工するペースト塗工工程と、
前記ペーストが塗工された前記ガス拡散層基材に対して、前記ペーストの塗工面を鉛直上方に向けた状態で、第１の加熱処理条件で第１の加熱処理を施す第１の加熱処理工程と、
前記第１の加熱処理が施された前記ガス拡散層基材を、前記ペーストの塗工面が鉛直下方を向くように反転させる第１の反転工程と、
前記第１の加熱処理が施され、前記ペーストの塗工面が鉛直下方に向けられた前記ガス拡散層基材に対して、第２の加熱処理条件で第２の加熱処理を施す第２の加熱処理工程と、
を備える製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法であって、
前記第１の加熱処理条件、および、前記第２の加熱処理条件は、互いに異なる、
製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の製造方法であって、
前記第１の加熱処理条件における加熱時間と、前記第２の加熱処理条件における加熱時間とは、ほぼ同じであり、
前記第２の加熱処理条件における加熱温度は、前記第１の加熱処理条件における加熱温度よりも高い、
製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の製造方法であって、
前記第１の加熱処理条件における加熱温度と、前記第２の加熱処理条件における加熱温度とは、ほぼ同じであり、
前記第２の加熱処理条件における加熱時間は、前記第１の加熱処理条件における加熱時間よりも長い、
製造方法。
【請求項５】
請求項１記載の製造方法であって、さらに、
前記第２の加熱処理が施された前記ガス拡散層基材を、前記ペーストの塗工面が鉛直上方を向くように反転させる第２の反転工程と、
前記第２の加熱処理が施され、前記ペーストの塗工面が鉛直上方に向けられた前記ガス拡散層基材に対して、第３の加熱処理条件で第３の加熱処理を施す第３の加熱処理工程と、
前記第３の加熱処理が施された前記ガス拡散層基材を、前記ペーストの塗工面が鉛直下方を向くように反転させる第３の反転工程と、
前記第３の加熱処理が施され、前記ペーストの塗工面が鉛直下方に向けられた前記ガス拡散層基材に対して、第４の加熱処理条件で第４の加熱処理を施す第４の加熱処理工程と、
を備える製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の製造方法であって、
前記第１の加熱処理条件と、前記第２の加熱処理条件と、前記第３の加熱処理条件と、前記第４の加熱処理条件とのうちの少なくとも１つは、該少なくとも１つの以外の他の加熱処理条件のうちの少なくとも１つと異なる、
製造方法。
【請求項７】
燃料電池に用いられるガス拡散層を製造する製造装置であって、
カーボン繊維からなるガス拡散層基材であって、一方の面に、カーボン粒子と、熱可塑性樹脂からなる樹脂粒子とを含むペーストが塗工された前記ガス拡散層基材に対して、前記ペーストの塗工面を鉛直上方に向けた状態で、第１の加熱処理条件で第１の加熱処理を施す第１の加熱処理部と、
前記第１の加熱処理が施された前記ガス拡散層基材を、前記ペーストの塗工面が鉛直下方を向くように反転させる第１の反転部と、
前記第１の加熱処理が施され、前記ペーストの塗工面が鉛直下方に向けられた前記ガス拡散層基材に対して、第２の加熱処理条件で第２の加熱処理を施す第２の加熱処理部と、
前記各部を制御する制御部と、
を備える製造装置。
【請求項８】
請求項７記載の製造装置であって、
前記第１の加熱処理部と、前記第２の加熱処理部とは、鉛直方向に積み重ねるように配置されており、
前記第１の加熱処理部は、前記ガス拡散層基材を、第１の方向に搬送する第１の搬送機構を備えており、
前記第２の加熱処理部は、前記ガス拡散層基材を、前記第１の方向に対向する第２の方向に搬送する第２の搬送機構を備えており、
前記第１の反転部は、前記第１の搬送機構における前記ガス拡散層基材の搬送方向についての終端部と、前記第２の搬送機構における前記ガス拡散層基材の搬送方向についての始端部とを接続するように配置されている、
製造装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の製造装置であって、
前記制御部は、前記第１の加熱処理条件、および、前記第２の加熱処理条件が、互いに異なるように、前記第１の加熱処理部、および、前記第２の加熱処理部を制御する、
製造装置。
【請求項１０】
請求項９記載の製造装置であって、
前記第１の加熱処理条件における加熱時間と、前記第２の加熱処理条件における加熱時間とは、ほぼ同じであり、
前記第２の加熱処理条件における加熱温度は、前記第１の加熱処理条件における加熱温度よりも高い、
製造装置。
【請求項１１】
請求項９記載の製造装置であって、
前記第１の加熱処理条件における加熱温度と、前記第２の加熱処理条件における加熱温度とは、ほぼ同じであり、
前記第２の加熱処理条件における加熱時間は、前記第１の加熱処理条件における加熱時間よりも長い、
製造装置。
【請求項１２】
請求項７または８記載の製造装置であって、さらに、
前記第２の加熱処理が施された前記ガス拡散層基材を、前記ペーストの塗工面が鉛直上方を向くように反転させる第２の反転部と、
前記第２の加熱処理が施され、前記ペーストの塗工面が鉛直上方に向けられた前記ガス拡散層基材に対して、第３の加熱処理条件で第３の加熱処理を施す第３の加熱処理部と、
前記第３の加熱処理が施された前記ガス拡散層基材を、前記ペーストの塗工面が鉛直下方を向くように反転させる第３の反転部と、
前記第３の加熱処理が施され、前記ペーストの塗工面が鉛直下方に向けられた前記ガス拡散層基材に対して、第４の加熱処理条件で第４の加熱処理を施す第４の加熱処理部と、
を備え、
前記制御部は、さらに、前記第２の反転部と、前記第３の加熱処理部と、前記第３の反転部と、前記第４の加熱処理部とを制御する、
製造装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の製造装置であって、
前記第１の加熱処理部と、前記第２の加熱処理部と、前記第３の加熱処理部と、前記第４の加熱処理部とは、この順に、鉛直方向に積み重ねるように配置されており、
前記第１の加熱処理部は、前記ガス拡散層基材を、第１の方向に搬送する第１の搬送機構を備えており、
前記第２の加熱処理部は、前記ガス拡散層基材を、前記第１の方向に対向する第２の方向に搬送する第２の搬送機構を備えており、
前記第３の加熱処理部は、前記ガス拡散層基材を、前記第１の方向に搬送する第３の搬送機構を備えており、
前記第４の加熱処理部は、前記ガス拡散層基材を、前記第２の方向に搬送する第４の搬送機構を備えており、
前記第１の反転部は、前記第１の搬送機構における前記ガス拡散層基材の搬送方向についての終端部と、前記第２の搬送機構における前記ガス拡散層基材の搬送方向についての始端部とを接続するように配置されており、
前記第２の反転部は、前記第２の搬送機構における前記ガス拡散層基材の搬送方向についての終端部と、前記第３の搬送機構における前記ガス拡散層基材の搬送方向についての始端部とを接続するように配置されており、
前記第３の反転部は、前記第３の搬送機構における前記ガス拡散層基材の搬送方向についての終端部と、前記第３の搬送機構における前記ガス拡散層基材の搬送方向についての始端部とを接続するように配置されている、
製造装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３記載の製造装置であって、
前記制御部は、前記第１の加熱処理条件と、前記第２の加熱処理条件と、前記第３の加熱処理条件と、前記第４の加熱処理条件とのうちの少なくとも１つが、該少なくとも１つの以外の他の加熱処理条件のうちの少なくとも１つと異なるように、前記第１の加熱処理部と、前記第２の加熱処理部と、前記第３の加熱処理部と、前記第４の加熱処理部とを制御する、
製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に用いられるガス拡散層、詳しくは、燃料電池に用いられる膜電極接合体に接合されるガス拡散層の製造方法、および、製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガス（例えば、水素）と酸化剤ガス（例えば、酸素）との電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。この燃料電池には、電解質膜として固体高分子膜を用いた固体高分子型燃料電池がある。そして、この固体高分子型燃料電池では、電解質膜の両面にガス拡散電極（触媒層）を接合してなる膜電極接合体の表面に、カーボンペーパやカーボンクロス等、カーボン繊維からなるガス拡散層が接合されることが多い。
【０００３】
ところで、上述した固体高分子型燃料電池では、ガス拡散層と触媒層との接触面積を増大させ、接触抵抗を低下させるために、ガス拡散層における、触媒層と接合される側の表層のカーボン繊維に、カーボン粒子を定着（接着）させる処理が施される場合がある。この処理では、一般に、カーボン繊維からなるガス拡散層基材の表面に、カーボン粒子と、熱可塑性樹脂からなる樹脂粒子と、を含むペーストを塗工して、加熱処理を施す。こうすることによって、ガス拡散層基材の表層に含浸したカーボン粒子が樹脂によってカーボン繊維に定着（接着）して、触媒層との接触抵抗を低下させる機能を有する多孔質層が形成される。さらに、上述した処理において、上記ペーストに含まれる樹脂粒子として、撥水性が比較的高い樹脂、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系樹脂を用いれば、上述した多孔質層は、撥水層としても機能し、上記電気化学反応によって生成された生成水の排水性を向上させ、フラッディングを抑制することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７６３４７号公報
【特許文献２】特開２００７−１０９４４４号公報
【特許文献３】特開２００３−２３４１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、一般に、上述したペーストには、カーボン粒子や樹脂粒子の他に、界面活性剤が含まれるため、上述した加熱処理において、界面活性剤を分解・除去するために、比較的長時間の加熱が必要だった。そして、この長時間の加熱処理は、ガス拡散層の製造コストの上昇、ひいては、燃料電池の製造コストの上昇を招く。一方、上述した加熱処理において、比較的短時間で界面活性剤を分解・除去するためには、より高温の加熱温度で加熱処理を行うことが考えられる。しかし、ペーストに含まれる樹脂粒子の融点以上の比較的高い加熱温度で加熱処理を行うと、樹脂が溶融して重力によって移動し、ガス拡散層における樹脂の分布が不均一になったり、カーボン粒子の定着力が低下したりする場合がある。この現象は、上記ペーストに界面活性剤が含まれない場合であっても同様である。そして、このようなガス拡散層を燃料電池に用いると、燃料電池の発電性能の低下を招く。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池に用いられるガス拡散層を製造するに際し、比較的短時間で、ガス拡散層基材の表層にカーボン粒子と樹脂とを含む多孔質層を形成する技術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】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
燃料電池に用いられるガス拡散層の製造方法であって、
カーボン繊維からなるガス拡散層基材の一方の面に、カーボン粒子と、熱可塑性樹脂からなる樹脂粒子と、を含むペーストを塗工するペースト塗工工程と、
前記ペーストが塗工された前記ガス拡散層基材に対して、前記ペーストの塗工面を鉛直上方に向けた状態で、第１の加熱処理条件で第１の加熱処理を施す第１の加熱処理工程と、
前記第１の加熱処理が施された前記ガス拡散層基材を、前記ペーストの塗工面が鉛直下方を向くように反転させる第１の反転工程と、
前記第１の加熱処理が施され、前記ペーストの塗工面が鉛直下方に向けられた前記ガス拡散層基材に対して、第２の加熱処理条件で第２の加熱処理を施す第２の加熱処理工程と、
を備える製造方法。
【０００９】
適用例１のガス拡散層の製造方法では、上記ペースト塗工工程の後、上記第１の加熱処理工程において、上記ペーストに含まれる樹脂粒子が溶融して重力によって、ガス拡散層基材の表層よりも内部に移動したとしても、上記第１の反転工程、および、上記第２の加熱処理工程において、ガス拡散層基材の内部に移動した樹脂を、再度、重力によってガス拡散層基材の表層に移動させることができる。したがって、上記ペーストが塗工されたガス拡散層基材に対して、上記樹脂粒子の融点以上の比較的高い加熱温度で加熱処理を行っても、ガス拡散層基材の表層に含浸したカーボン粒子を樹脂によってカーボン繊維に定着させ、多孔質層を形成することができる。つまり、適用例１のガス拡散層の製造方法によって、比較的短時間で、ガス拡散層基材の表層に多孔質層を形成することができる。
【００１０】
また、上記ペーストには、界面活性剤が含まれることが多いが、適用例１の製造方法によれば、比較的高い温度で加熱処理を行うことが可能であるので、上記ペーストに界面活性剤が含まれる場合であっても、比較的短時間で、界面活性剤を分解・除去することができる。
【００１１】
なお、「加熱処理条件」には、加熱温度や、加熱時間や、加熱処理を行う雰囲気等、種々のパラメータが含まれる。また、上記カーボン粒子としては、例えば、カーボンブラックや、黒鉛粉等が挙げられる。また、上記樹脂粒子に用いられる樹脂は、ガス拡散層基材のカーボン繊維にカーボン粒子を定着（接着）可能な樹脂であればよい。上記樹脂粒子に用いられる樹脂として、撥水性が比較的高い樹脂、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系樹脂を用いれば、上述した多孔質層を、撥水層として機能させることができる。また、上記樹脂粒子に用いられる樹脂として、導電性樹脂を用いれば、非導電性樹脂を用いる場合よりも、膜電極接合体における触媒層とガス拡散層との接触抵抗を低下させることができる。
【００１２】
［適用例２］
適用例１記載の製造方法であって、
前記第１の加熱処理条件、および、前記第２の加熱処理条件は、互いに異なる、
製造方法。
【００１３】
適用例２の製造方法によって、ガス拡散層基材におけるカーボン繊維へのカーボン粒子および樹脂の定着や、多孔質層における厚さ方向についての樹脂の分布を柔軟に制御するようにすることができる。
【００１４】
［適用例３］
適用例２記載の製造方法であって、
前記第１の加熱処理条件における加熱時間と、前記第２の加熱処理条件における加熱時間とは、ほぼ同じであり、
前記第２の加熱処理条件における加熱温度は、前記第１の加熱処理条件における加熱温度よりも高い、
製造方法。
【００１５】
［適用例４］
適用例２記載の製造方法であって、
前記第１の加熱処理条件における加熱温度と、前記第２の加熱処理条件における加熱温度とは、ほぼ同じであり、
前記第２の加熱処理条件における加熱時間は、前記第１の加熱処理条件における加熱時間よりも長い、
製造方法。
【００１６】
適用例３，４の製造方法によって、ガス拡散層基材の表層における表面近傍に樹脂を偏在させるようにすることができる。そして、この偏在した樹脂によって、膜電極接合体における触媒層との接着力を向上させることができる。
【００１７】
［適用例５］
適用例１記載の製造方法であって、さらに、
前記第２の加熱処理が施された前記ガス拡散層基材を、前記ペーストの塗工面が鉛直上方を向くように反転させる第２の反転工程と、
前記第２の加熱処理が施され、前記ペーストの塗工面が鉛直上方に向けられた前記ガス拡散層基材に対して、第３の加熱処理条件で第３の加熱処理を施す第３の加熱処理工程と、
前記第３の加熱処理が施された前記ガス拡散層基材を、前記ペーストの塗工面が鉛直下方を向くように反転させる第３の反転工程と、
前記第３の加熱処理が施され、前記ペーストの塗工面が鉛直下方に向けられた前記ガス拡散層基材に対して、第４の加熱処理条件で第４の加熱処理を施す第４の加熱処理工程と、
を備える製造方法。
【００１８】
適用例５の製造方法では、例えば、加熱処理によって溶融した樹脂の粘度が、適用例１の製造方法において用いられる上記ペーストに含まれる樹脂が加熱処理によって溶融したときの粘度よりも低い場合に、加熱処理、および、ガス拡散層基材の反転を、適用例１の製造方法よりも短時間で繰り返すことによって、加熱処理によって溶融した樹脂の重力による移動を抑制することができる。なお、加熱処理工程、および、反転工程を、さらに多段に繰り返すようにしてもよい。
【００１９】
［適用例６］
適用例５記載の製造方法であって、
前記第１の加熱処理条件と、前記第２の加熱処理条件と、前記第３の加熱処理条件と、前記第４の加熱処理条件とのうちの少なくとも１つは、該少なくとも１つ以外の他の加熱処理条件のうちの少なくとも１つと異なる、
製造方法。
【００２０】
適用例５の製造方法によって、ガス拡散層基材におけるカーボン繊維へのカーボン粒子および樹脂の定着や、多孔質層における厚さ方向についての樹脂の分布を、適用例２の製造方法よりも、さらに柔軟に制御するようにすることができる。
【００２１】
［適用例７］
燃料電池に用いられるガス拡散層を製造する製造装置であって、
カーボン繊維からなるガス拡散層基材であって、一方の面に、カーボン粒子と、熱可塑性樹脂からなる樹脂粒子とを含むペーストが塗工された前記ガス拡散層基材に対して、前記ペーストの塗工面を鉛直上方に向けた状態で、第１の加熱処理条件で第１の加熱処理を施す第１の加熱処理部と、
前記第１の加熱処理が施された前記ガス拡散層基材を、前記ペーストの塗工面が鉛直下方を向くように反転させる第１の反転部と、
前記第１の加熱処理が施され、前記ペーストの塗工面が鉛直下方に向けられた前記ガス拡散層基材に対して、第２の加熱処理条件で第２の加熱処理を施す第２の加熱処理部と、
前記各部を制御する制御部と、
を備える製造装置。
【００２２】
適用例７の製造装置によって、適用例１の製造方法を実現することができる。
【００２３】
［適用例８］
適用例７記載の製造装置であって、
前記第１の加熱処理部と、前記第２の加熱処理部とは、鉛直方向に積み重ねるように配置されており、
前記第１の加熱処理部は、前記ガス拡散層基材を、第１の方向に搬送する第１の搬送機構を備えており、
前記第２の加熱処理部は、前記ガス拡散層基材を、前記第１の方向に対向する第２の方向に搬送する第２の搬送機構を備えており、
前記第１の反転部は、前記第１の搬送機構における前記ガス拡散層基材の搬送方向についての終端部と、前記第２の搬送機構における前記ガス拡散層基材の搬送方向についての始端部とを接続するように配置されている、
製造装置。
【００２４】
適用例８の製造装置では、上記第１の加熱処理部と上記第２の加熱処理部とが鉛直方向に積み重ねるように配置されているので、これらが平面上に配置される場合よりも、上記第１の加熱処理部、および、上記第２の加熱処理部からの放熱を抑制し、加熱処理に消費されるエネルギ量を抑制することができる。また、適用例８の製造装置では、上記第１の搬送機構におけるガス拡散層基材の搬送方向についての終端部と、上記第２の搬送機構におけるガス拡散層基材の搬送方向についての始端部とが、上記第１の反転部を介して接続されているので、帯状のガス拡散層基材を搬送しつつ、ガス拡散層基材に上述した多孔質層を連続的に形成することができる。また、製造装置の小型化を図ることもできる。
【００２５】
［適用例９］
適用例７または８記載の製造装置であって、
前記制御部は、前記第１の加熱処理条件、および、前記第２の加熱処理条件が、互いに異なるように、前記第１の加熱処理部、および、前記第２の加熱処理部を制御する、
製造装置。
【００２６】
適用例９の製造装置によって、適用例２の製造方法を実現することができる。
【００２７】
［適用例１０］
適用例９記載の製造装置であって、
前記第１の加熱処理条件における加熱時間と、前記第２の加熱処理条件における加熱時間とは、ほぼ同じであり、
前記第２の加熱処理条件における加熱温度は、前記第１の加熱処理条件における加熱温度よりも高い、
製造装置。
【００２８】
適用例１０の製造装置によって、適用例３の製造方法を実現することができる。
【００２９】
［適用例１１］
適用例９記載の製造装置であって、
前記第１の加熱処理条件における加熱温度と、前記第２の加熱処理条件における加熱温度とは、ほぼ同じであり、
前記第２の加熱処理条件における加熱時間は、前記第１の加熱処理条件における加熱時間よりも長い、
製造装置。
【００３０】
適用例１０の製造装置によって、適用例４の製造方法を実現することができる。
【００３１】
［適用例１２］
適用例７または８記載の製造装置であって、さらに、
前記第２の加熱処理が施された前記ガス拡散層基材を、前記ペーストの塗工面が鉛直上方を向くように反転させる第２の反転部と、
前記第２の加熱処理が施され、前記ペーストの塗工面が鉛直上方に向けられた前記ガス拡散層基材に対して、第３の加熱処理条件で第３の加熱処理を施す第３の加熱処理部と、
前記第３の加熱処理が施された前記ガス拡散層基材を、前記ペーストの塗工面が鉛直下方を向くように反転させる第３の反転部と、
前記第３の加熱処理が施され、前記ペーストの塗工面が鉛直下方に向けられた前記ガス拡散層基材に対して、第４の加熱処理条件で第３の加熱処理を施す第４の加熱処理部と、
を備え、
前記制御部は、さらに、前記第２の反転部と、前記第３の加熱処理部と、前記第３の反転部と、前記第４の加熱処理部とを制御する、
製造装置。
【００３２】
適用例１２の製造装置によって、適用例５の製造方法を実現することができる。
【００３３】
［適用例１３］
適用例１２記載の製造装置であって、
前記第１の加熱処理部と、前記第２の加熱処理部と、前記第３の加熱処理部と、前記第４の加熱処理部とは、この順に、鉛直方向に積み重ねるように配置されており、
前記第１の加熱処理部は、前記ガス拡散層基材を、第１の方向に搬送する第１の搬送機構を備えており、
前記第２の加熱処理部は、前記ガス拡散層基材を、前記第１の方向に対向する第２の方向に搬送する第２の搬送機構を備えており、
前記第３の加熱処理部は、前記ガス拡散層基材を、前記第１の方向に搬送する第３の搬送機構を備えており、
前記第４の加熱処理部は、前記ガス拡散層基材を、前記第２の方向に搬送する第４の搬送機構を備えており、
前記第１の反転部は、前記第１の搬送機構における前記ガス拡散層基材の搬送方向についての終端部と、前記第２の搬送機構における前記ガス拡散層基材の搬送方向についての始端部とを接続するように配置されており、
前記第２の反転部は、前記第２の搬送機構における前記ガス拡散層基材の搬送方向についての終端部と、前記第３の搬送機構における前記ガス拡散層基材の搬送方向についての始端部とを接続するように配置されており、
前記第３の反転部は、前記第３の搬送機構における前記ガス拡散層基材の搬送方向についての終端部と、前記第３の搬送機構における前記ガス拡散層基材の搬送方向についての始端部とを接続するように配置されている、
製造装置。
【００３４】
適用例１３の製造装置では、上記第１の加熱処理部と、上記第２の加熱処理部と、上記第３の加熱処理部と、上記第４の加熱処理部とが、鉛直方向に積み重ねるように配置されているので、これらが平面上に配置される場合よりも、上記第１の加熱処理部、上記第２の加熱処理部、上記第３の加熱処理部、上記第４の加熱処理部からの放熱を抑制し、加熱処理に消費されるエネルギ量を抑制することができる。また、適用例１３の製造装置では、上記第１の搬送機構におけるガス拡散層基材の搬送方向についての終端部と、上記第２の搬送機構におけるガス拡散層基材の搬送方向についての始端部とが、上記第１の反転部を介して接続されている。さらに、上記第２の搬送機構におけるガス拡散層基材の搬送方向についての終端部と、上記第３の搬送機構におけるガス拡散層基材の搬送方向についての始端部とが、上記第２の反転部を介して接続されている。さらに、上記第３の搬送機構におけるガス拡散層基材の搬送方向についての終端部と、前記第４の搬送機構におけるガス拡散層基材の搬送方向についての始端部とが、上記第３の反転部を介して接続されている。したがって、帯状のガス拡散層基材を搬送しつつ、ガス拡散層基材に上述した多孔質層を連続的に形成することができる。また、製造装置の小型化を図ることもできる。
【００３５】
［適用例１４］
適用例１２または１３記載の製造装置であって、
前記制御部は、前記第１の加熱処理条件と、前記第２の加熱処理条件と、前記第３の加熱処理条件と、前記第４の加熱処理条件とのうちの少なくとも１つが、該少なくとも１つの以外の他の加熱処理条件のうちの少なくとも１つと異なるように、前記第１の加熱処理部と、前記第２の加熱処理部と、前記第３の加熱処理部と、前記第４の加熱処理部とを制御する、
製造装置。
【００３６】
適用例１４の製造装置によって、適用例６の製造法を実現することができる。
【００３７】
本発明は、上述の製造方法、製造装置としての構成の他、これらによって製造されたガス拡散層を膜電極接合体に接合することによって製造される燃料電池、あるいは、燃料電池の製造方法の発明として構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施例としてのガス拡散層製造装置１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】ガス拡散層ＧＤＬの製造中における多孔質層の形成過程を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明の第２実施例としてのガス拡散層製造装置１００Ａの概略構成を示す説明図である。
【図４】第１実施例のガス拡散層製造装置１００において、第１加熱炉２０によるガス拡散層基材２００の加熱温度Ｔｍｐと、第２加熱炉４０によるガス拡散層基材２００の加熱温度Ｔｍｐ２とを変更した場合のガス拡散層ＧＤＬの断面図を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の第１実施例としてのガス拡散層製造装置１００の概略構成を示す説明図である。このガス拡散層製造装置１００は、固体高分子型燃料電池に用いられる膜電極接合体に接合されるガス拡散層ＧＤＬを製造するための装置である。なお、本実施例のガス拡散層製造装置１００によって製造されるガス拡散層ＧＤＬは、カーボン繊維からなるガス拡散層基材２００の一方の表層に、導電性および撥水性を有する多孔質層が形成されたものである。
【００４０】
図示するように、ガス拡散層製造装置１００は、ペースト塗工装置１０と、第１加熱炉２０と、反転機構３０と、第２加熱炉４０と、制御ユニット９０と、を備えている。
【００４１】
ペースト塗工装置１０は、ガス拡散層製造装置１００の外部から搬送されてきたガス拡散層基材２００の一方の面（上面）に、カーボン粒子と、熱可塑性樹脂からなる樹脂粒子と、界面活性剤と、を含むペーストを、連続的あるはい断続的に塗工する（ペースト塗工工程）。本実施例では、カーボン粒子として、カーボンブラックを用いるものとした。カーボン粒子として、例えば、黒鉛粉を用いるようにしてもよい。また、本実施例では、樹脂粒子として、撥水性が比較的高いフッ素系樹脂であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を用いるものとした。
【００４２】
第１加熱炉２０は、ペーストが塗布されたガス拡散層基材２００（以下、単にガス拡散層基材２００と呼ぶ）を、図の左から右に搬送するための図示しない搬送機構（第１の搬送機構）と、ガス拡散層基材２００を上面側および下面側から加熱するための複数のヒータＨＴ１とを備えている。第１加熱炉２０内において、ガス拡散層基材２００は、ペーストの塗工面を鉛直上方に向けた状態で、搬送されつつ加熱される。第１加熱炉２０は、［課題を解決するための手段］における第１の加熱処理部に相当し、ガス拡散層基材２００に対して、第１の加熱処理条件で、第１の加熱処理を施す（第１の加熱処理工程）。
【００４３】
反転機構３０は、ローラ３２，３４を備えている。そして、反転機構３０は、図示するように、第１加熱炉２０において加熱処理が施されて、第１加熱炉２０が備える搬送機構の終端部から搬出されたガス拡散層基材２００を、ペーストの塗工面が鉛直下方を向くように反転させて、第２加熱炉４０が備える搬送機構の始端部に搬送する。反転機構３０は、［課題を解決するための手段］における第１の反転部に相当する（第１の反転工程）。
【００４４】
第２加熱炉４０は、ガス拡散層基材２００を、図の右から左に搬送するための図示しない搬送機構（第２の搬送機構）と、ガス拡散層基材２００を上面側および下面側から加熱するための複数のヒータＨＴ２とを備えている。第２加熱炉４０内において、ガス拡散層基材２００は、ペーストの塗工面を鉛直下方に向けた状態で、搬送されつつ加熱される。この工程で、ガス拡散層基材２００の表層に多孔質層が形成され、ガス拡散層ＧＤＬが完成する。第２加熱炉４０が備える搬送機構の終端部から搬出されたガス拡散層基材２００（ガス拡散層ＧＤＬ）は、ガス拡散層製造装置１００の外部に搬出され、例えば、図示しない巻き取りローラによって巻き取られる。第２加熱炉４０は、［課題を解決するための手段］における第２の加熱処理部に相当し、ガス拡散層基材２００に対して、第２の加熱処理条件で、第２の加熱処理を施す（第２の加熱処理工程）。
【００４５】
なお、ガス拡散層製造装置１００において、第１加熱炉２０と第２加熱炉４０とは、鉛直方向に積み重ねるように配置されている。また、本実施例では、ガス拡散層基材２００の搬送方向についての第１加熱炉２０の長さと第２加熱炉４０の長さとは、等しいものとした（Ｌ＝Ｌ１）。したがって、第１加熱炉２０によるガス拡散層基材２００の加熱時間と、第２加熱炉４０による加熱時間とは、等しい。ガス拡散層基材２００の搬送方向についての第１加熱炉２０の長さと第２加熱炉４０の長さとが互いに異なるようにすれば、第１加熱炉２０によるガス拡散層基材２００の加熱時間と、第２加熱炉４０による加熱時間とを互いに異なるようにすることができる。
【００４６】
制御ユニット９０は、内部にＣＰＵや、メモリ等を備えるマイクロコンピュータとして構成されており、ペースト塗工装置１０や、第１加熱炉２０が備える搬送機構および複数のヒータＨＴ１や、第２加熱炉４０が備える搬送機構および複数のヒータＨＴ２や、その他の搬送機構等を制御する。制御ユニット９０は、これらを制御することによって、第１加熱炉２０における加熱処理条件（第１の加熱処理条件）、および、第２加熱炉４０における加熱処理条件（第２の加熱処理条件）を変化させることができる。加熱処理条件には、加熱温度や、加熱時間や、加熱処理を行う雰囲気等、種々のパラメータが含まれる。本実施例では、第１の加熱処理条件（加熱温度Ｔｍｐ１）と、第２の加熱処理条件（加熱温度Ｔｍｐ２）とは、等しいものとした（Ｔｍｐ１＝Ｔｍｐ２＝Ｔｍｐｎ）。ただし、加熱温度Ｔｍｐ１、および、加熱温度Ｔｍｐ２は、上記ペーストに含まれる樹脂粒子が溶融する温度から分解する温度の間で設定される。
【００４７】
図２は、ガス拡散層ＧＤＬの製造中における多孔質層の形成過程を模式的に示す説明図である。ガス拡散層基材２００の断面図を示した。図２（ａ）に、ペースト塗工装置１０によるペースト塗工後のガス拡散層基材２００の様子を示した。また、図２（ｂ）に、第１加熱炉２０による第１の加熱処理時のガス拡散層基材２００の様子を示した。また、図２（ｃ）に、第２加熱炉４０による第２の加熱処理後のガス拡散層基材２００の様子を示した。
【００４８】
図２（ａ）に示したように、ガス拡散層基材２００の上面にペーストを塗工した後は、ペーストに含まれるカーボン粒子Ｐｃ、および、樹脂粒子Ｐｒの一部は、ガス拡散層基材２００の表層に含浸し、他の一部は、ガス拡散層基材２００の表面に残っている。
【００４９】
その後、ガス拡散層基材２００に対して、ペーストの塗工面を鉛直上方に向けた状態で、加熱温度Ｔｍｐ１で加熱処理を施すと、図２（ｂ）に示したように、ペーストに含まれるカーボン粒子Ｐｃは、ほとんど移動しないまま、樹脂粒子Ｐｒは、溶融して、重力によって、ガス拡散層基材２００の内部に移動する。このとき、ペーストに含まれる界面活性剤の分解・除去も行われている。
【００５０】
その後、ガス拡散層基材２００を表裏反転させ、ペーストの塗工面を鉛直下方に向けた状態で、ガス拡散層基材２００に対して、加熱温度Ｔｍｐ２で加熱処理を施すと、図２（ｃ）に示したように、重力によってガス拡散層基材２００の内部に移動した樹脂粒子Ｐｒは、再度、重力によって、ガス拡散層基材２００の表層に移動する。このとき、ペーストに含まれる界面活性剤の分解・除去も行われている。そして、カーボン粒子Ｐｃは、樹脂粒子Ｐｒによって、カーボン繊維に定着する。以上の工程によって、ガス拡散層基材２００の表層に、多孔質層が形成される。
【００５１】
以上説明したように、第１実施例のガス拡散層製造装置１００では、ペースト塗工工程の後、第１の加熱処理工程において、ペーストに含まれる樹脂粒子が溶融して重力によって、ガス拡散層基材２００の表層よりも内部に移動したとしても、第１の反転工程、および、第２の加熱処理工程において、ガス拡散層基材２００の内部に移動した樹脂を、再度、重力によってガス拡散層基材２００の表層に移動させることができる。したがって、ペーストが塗工されたガス拡散層基材２００に対して、樹脂粒子Ｐｒの融点以上の比較的高い加熱温度で加熱処理を行っても、ガス拡散層基材２００の表層に含浸したカーボン粒子Ｐｃを樹脂粒子Ｐｒによってカーボン繊維に定着させ、多孔質層を形成することができる。つまり、ガス拡散層製造装置１００によって、比較的短時間で、ガス拡散層基材２００の表層に多孔質層を形成することができる。
【００５２】
また、上記ペーストには、界面活性剤が含まれるが、ガス拡散層製造装置１００によれば、比較的高い温度で加熱処理を行うことが可能であるので、上記ペーストに含まれる界面活性剤を、比較的短時間で、界面活性剤を分解・除去することができる。
【００５３】
また、ガス拡散層製造装置１００では、第１加熱炉２０と第２加熱炉４０とが鉛直方向に積み重ねるように配置されているので、これらが平面上に配置される場合よりも、第１加熱炉２０、および、第２加熱炉４０からの放熱を抑制し、加熱処理に消費されるエネルギ量を抑制することができる。また、ガス拡散層製造装置１００では、第１の搬送機構におけるガス拡散層基材２００の搬送方向についての終端部と、第２の搬送機構におけるガス拡散層基材２００の搬送方向についての始端部とが、反転機構３０を介して接続されているので、帯状のガス拡散層基材２００を搬送しつつ、ガス拡散層基材２００に上述した多孔質層を連続的に形成することができる。また、ガス拡散層製造装置１００の小型化を図ることもできる。
【００５４】
Ｂ．第２実施例：
図３は、本発明の第２実施例としてのガス拡散層製造装置１００Ａの概略構成を示す説明図である。ガス拡散層製造装置１００Ａは、図示するように、ガス拡散層製造装置１００Ａは、ペースト塗工装置１０Ａと、第１加熱炉２０Ａと、反転機構３０と、第２加熱炉４０Ａと、反転機構５０と、第３加熱炉６０と、反転機構７０と、第４加熱炉８０と、制御ユニット９０Ａと、を備えている。
【００５５】
ペースト塗工装置１０Ａは、ガス拡散層製造装置１００におけるペースト塗工装置１０と同様に、ガス拡散層製造装置１００Ａの外部から搬送されてきたガス拡散層基材２００の一方の面（上面）に、カーボン粒子と、熱可塑性樹脂からなる樹脂粒子と、界面活性剤と、を含むペーストを、連続的あるはい断続的に塗工する。なお、本実施例では、ペーストに含まれる樹脂粒子として、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）よりも溶融粘度が低い、すなわち、溶融流動性が高いＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体）を用いるものとした。
【００５６】
第１加熱炉２０Ａは、ガス拡散層製造装置１００における第１加熱炉２０と同様に、ペーストが塗布されたガス拡散層基材２００を、図の左から右に搬送するための図示しない搬送機構（第１の搬送機構）と、ガス拡散層基材２００を上面側および下面側から加熱するための複数のヒータＨＴ１とを備えている。第１加熱炉２０Ａ内において、ガス拡散層基材２００は、ペーストの塗工面を鉛直上方に向けた状態で、搬送されつつ加熱される。第１加熱炉２０は、［課題を解決するための手段］における第１の加熱処理部に相当し、ガス拡散層基材２００に対して、第１の加熱処理条件で、第１の加熱処理を施す（第１の加熱処理工程）。
【００５７】
反転機構３０は、ローラ３２，３４を備えている。そして、反転機構３０は、図示するように、第１加熱炉２０Ａにおいて加熱処理が施されて、第１加熱炉２０Ａが備える搬送機構の終端部から搬出されたガス拡散層基材２００を、ペーストの塗工面が鉛直下方を向くように反転させて、第２加熱炉４０Ａが備える搬送機構の始端部に搬送する。
【００５８】
第２加熱炉４０Ａは、ガス拡散層製造装置１００における第２加熱炉４０と同様に、ガス拡散層基材２００を、図の右から左に搬送するための図示しない搬送機構（第２の搬送機構）と、ガス拡散層基材２００を上面側および下面側から加熱するための複数のヒータＨＴ２とを備えている。第２加熱炉４０Ａ内において、ガス拡散層基材２００は、ペーストの塗工面を鉛直下方に向けた状態で、搬送されつつ加熱される。第２加熱炉４０Ａは、［課題を解決するための手段］における第２の加熱処理部に相当し、ガス拡散層基材２００に対して、第２の加熱処理条件で、第２の加熱処理を施す（第２の加熱処理工程）。
【００５９】
反転機構５０は、ローラ５２，５４を備えている。そして、反転機構５０は、図示するように、第２加熱炉４０Ａにおいて加熱処理が施されて、第２加熱炉４０Ａが備える搬送機構の終端部から搬出されたガス拡散層基材２００を、ペーストの塗工面が鉛直上方を向くように反転させて、第３加熱炉６０が備える搬送機構の始端部に搬送する。反転機構５０は、［課題を解決するための手段］における第２の反転部に相当する（第２の反転工程）。
【００６０】
第３加熱炉６０は、ペーストが塗布されたガス拡散層基材２００を、図の左から右に搬送するための図示しない搬送機構（第３の搬送機構）と、ガス拡散層基材２００を上面側および下面側から加熱するための複数のヒータＨＴ３とを備えている。第３加熱炉６０内において、ガス拡散層基材２００は、ペーストの塗工面を鉛直上方に向けた状態で、搬送されつつ加熱される。第３加熱炉６０は、［課題を解決するための手段］における第３の加熱処理部に相当し、ガス拡散層基材２００に対して、第３の加熱処理条件で、第３の加熱処理を施す（第３の加熱処理工程）。
【００６１】
反転機構７０は、ローラ７２，７４を備えている。そして、反転機構７０は、図示するように、第３加熱炉６０において加熱処理が施されて、第３加熱炉６０が備える搬送機構の終端部から搬出されたガス拡散層基材２００を、ペーストの塗工面が鉛直下方を向くように反転させて、第４加熱炉８０が備える搬送機構の始端部に搬送する。反転機構７０は、［課題を解決するための手段］における第３の反転部に相当する（第３の反転工程）。
【００６２】
第４加熱炉８０は、ガス拡散層基材２００を、図の右から左に搬送するための図示しない搬送機構（第４の搬送機構）と、ガス拡散層基材２００を上面側および下面側から加熱するための複数のヒータＨＴ４とを備えている。第４加熱炉８０内において、ガス拡散層基材２００は、ペーストの塗工面を鉛直下方に向けた状態で、搬送されつつ加熱される。第４加熱炉８０は、［課題を解決するための手段］における第４の加熱処理部に相当し、ガス拡散層基材２００に対して、第４の加熱処理条件で、第４の加熱処理を施す（第４の加熱処理工程）。
【００６３】
なお、ガス拡散層製造装置１００Ａにおいて、第１加熱炉２０Ａと第２加熱炉４０Ａと第３加熱炉６０と第４加熱炉８０とは、鉛直方向に積み重ねるように配置されている。また、本実施例では、ガス拡散層基材２００の搬送方向についての第１加熱炉２０Ａの長さと、第２加熱炉４０Ａの長さと、第３加熱炉６０の長さと、第４加熱炉８０の長さとは、等しいものとした（Ｌ＝Ｌ２）。ただし、これらの長さＬ２は、第１実施例のガス拡散層製造装置１００における長さＬ１よりも短い。また、ガス拡散層製造装置１００Ａにおけるガス拡散層基材２００の搬送速度は、ガス拡散層製造装置１００におけるガス拡散層基材２００の搬送速度と同じであるものとした。したがって、各加熱処理工程におけるガス拡散層基材２００の加熱時間は、第１実施例よりも短い。ガス拡散層基材２００の搬送方向についての第１加熱炉２０Ａの長さと、第２加熱炉４０Ａの長さと、第３加熱炉６０の長さと、第４加熱炉８０の長さとが異なるようにすれば、各加熱処理工程におけるガス拡散層基材２００の加熱時間を異なるようにすることができる。
【００６４】
制御ユニット９０Ａは、第１実施例における制御ユニット９０と同様に、内部にＣＰＵや、メモリ等を備えるマイクロコンピュータとして構成されており、ペースト塗工装置１０や、第１加熱炉２０Ａが備える搬送機構および複数のヒータＨＴ１や、第２加熱炉４０Ａが備える搬送機構および複数のヒータＨＴ２や、第３加熱炉６０が備える搬送機構および複数のヒータＨＴ３や、第４加熱炉８０が備える搬送機構および複数のヒータＨＴ４や、その他の搬送機構等を制御する。制御ユニット９０Ａは、これらを制御することによって、第１加熱炉２０Ａにおける加熱処理条件（第１の加熱処理条件）、第２加熱炉４０Ａにおける加熱処理条件（第２の加熱処理条件）、第３加熱炉６０における加熱処理条件（第３の加熱処理条件）、第４加熱炉８０における加熱処理条件（第４の加熱処理条件）を変化させることができる。なお、本実施例では、第１の加熱処理条件（加熱温度Ｔｍｐ１）と、第２の加熱処理条件（加熱温度Ｔｍｐ２）と、第３の加熱処理条件（加熱温度Ｔｍｐ３）と、第４の加熱処理条件（加熱温度Ｔｍｐ４）とは、等しいものとした（Ｔｍｐ１＝Ｔｍｐ２＝Ｔｍｐ３＝Ｔｍｐ４＝Ｔｍｐｎ）。
【００６５】
以上説明した第２実施例のガス拡散層製造装置１００Ａによれば、第１実施例のガス拡散層製造装置１００と同様に、比較的短時間で、ガス拡散層基材２００の表層に多孔質層を形成することができる。
【００６６】
また、ガス拡散層製造装置１００Ａでは、ガス拡散層基材２００に塗工されるペーストに含まれる樹脂粒子として、第１実施例において用いられるペーストに含まれる樹脂粒子の溶融粘度よりも低い材料を利用しているが、加熱処理、および、ガス拡散層基材２００の反転を、第１実施例のガス拡散層製造装置１００よりも短時間で繰り返すことによって、加熱処理によって溶融した樹脂の重力による移動を抑制することができる。
【００６７】
また、ガス拡散層製造装置１００Ａでは、第１加熱炉２０Ａと第２加熱炉４０Ａと第３加熱炉６０と第４加熱炉８０とが鉛直方向に積み重ねるように配置されているので、これらが平面上に配置される場合よりも、第１加熱炉２０Ａ、第２加熱炉４０Ａ、第３加熱炉６０、第４加熱炉８０からの放熱を抑制し、加熱処理に消費されるエネルギ量を抑制することができる。また、ガス拡散層製造装置１００Ａでは、第１の搬送機構におけるガス拡散層基材２００の搬送方向についての終端部と、第２の搬送機構におけるガス拡散層基材２００の搬送方向についての始端部とが、反転機構３０を介して接続されている。さらに、第２の搬送機構におけるガス拡散層基材２００の搬送方向についての終端部と、第３の搬送機構におけるガス拡散層基材２００の搬送方向についての始端部とが、反転機構５０を介して接続されている。さらに、第３の搬送機構におけるガス拡散層基材２００の搬送方向についての終端部と、第４の搬送機構におけるガス拡散層基材２００の搬送方向についての始端部とが、反転機構７０を介して接続されている。したがって、帯状のガス拡散層基材２００を搬送しつつ、ガス拡散層基材２００に上述した多孔質層を連続的に形成することができる。また、ガス拡散層製造装置１００Ａの小型化を図ることもできる。
【００６８】
Ｃ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
【００６９】
Ｃ１．変形例１：
上記第１実施例では、第１加熱炉２０、および、第２加熱炉４０によるガス拡散層基材２００の加熱処理条件、すなわち、第１の加熱処理条件と、第２の加熱処理条件とが等しいものとしたが、本発明は、これに限られない。これらが互いに異なるようにしてもよい。また、上記第２実施例では、第１の加熱処理条件と、第２の加熱処理条件と、第３の加熱処理条件と、第４の加熱処理条件とは、等しいものとしたが、本発明は、これに限られない。これらのうちの少なくとも１つが、該少なくとも１つ以外の他の加熱処理条件のうちの少なくとも１つと異なるようにしてもよい。こうすることによって、ガス拡散層基材２００におけるカーボン繊維へのカーボン粒子Ｐｃおよび樹脂粒子Ｐｒの定着や、多孔質層における厚さ方向についての樹脂の分布を柔軟に制御するようにすることができる。
【００７０】
図４は、第１実施例のガス拡散層製造装置１００において、第１加熱炉２０によるガス拡散層基材２００の加熱温度Ｔｍｐと、第２加熱炉４０によるガス拡散層基材２００の加熱温度Ｔｍｐ２とを変更した場合のガス拡散層ＧＤＬの断面図を模式的に示す説明図である。
【００７１】
図４（ａ）に、第２加熱炉４０によるガス拡散層基材２００の加熱温度Ｔｍｐ２を第１加熱炉２０によるガス拡散層基材２００の加熱温度Ｔｍｐ１（＝Ｔｍｐｎ）よりも高くした場合のガス拡散層ＧＤＬの断面図を示した。なお、第１加熱炉２０によるガス拡散層基材２００の加熱時間と、第２加熱炉４０によるガス拡散層基材２００の加熱時間とは、同じである。この場合、ガス拡散層基材２００の表層における表面近傍に樹脂粒子Ｐｒを偏在させるようにすることができる。そして、この偏在した樹脂粒子Ｐｒによって、膜電極接合体における触媒層との接着力を向上させることができる。なお、このような効果は、第１加熱炉２０によるガス拡散層基材２００の加熱温度Ｔｍｐ１と、第２加熱炉４０によるガス拡散層基材２００の加熱温度Ｔｍｐ２とを同じにして、第２加熱炉４０によるガス拡散層基材２００の加熱時間を、第１加熱炉２０によるガス拡散層基材２００の加熱時間を長くした場合にも同様である。
【００７２】
また、図４（ｂ）に、第１加熱炉２０によるガス拡散層基材２００の加熱温度Ｔｍｐ１、および、第２加熱炉４０によるガス拡散層基材２００の加熱温度Ｔｍｐ２を、第１実施例における加熱温度Ｔｍｐｎよりも高くした場合のガス拡散層ＧＤＬの断面図を示した。なお、第１加熱炉２０によるガス拡散層基材２００の加熱時間と、第２加熱炉４０によるガス拡散層基材２００の加熱時間とは、同じである。この場合、ガス拡散層基材２００の表層において、樹脂粒子Ｐｒがカーボン粒子Ｐｃ間に広がり、カーボン繊維へのカーボン粒子Ｐｃの定着力を向上させることができる。
【００７３】
Ｃ２．変形例２：
上記実施例では、ガス拡散層基材２００に塗布されるペーストに含まれる樹脂粒子Ｐｒとして、撥水性が比較的高いフッ素系樹脂を用いるものとしたが、本発明は、これに限られない。上記樹脂粒子Ｐｒに用いられる樹脂は、ガス拡散層基材２００のカーボン繊維にカーボン粒子Ｐｃを定着（接着）可能な樹脂であればよい。例えば、上記樹脂粒子Ｐｒに用いられる樹脂として、導電性樹脂を用いれば、非導電性樹脂を用いる場合よりも、膜電極接合体における触媒層とガス拡散層ＧＤＬとの接触抵抗を低下させることができる。
【００７４】
また、上記実施例では、ガス拡散層基材２００に塗布されるペーストには、界面活性剤が含まれるものとたが、界面活性剤を含まないものとしてもよい。ただし、上記ペーストが界面活性剤を含むことによって、上記ペーストが界面活性剤を含まない場合よりも、ガス拡散層ＧＤＬの多孔質層におけるカーボン粒子、および、樹脂の分布を均一化することができる。
【００７５】
Ｃ３．変形例３：
上記第１実施例では、ガス拡散層製造装置１００において、第１加熱炉２０と第２加熱炉４０とは、鉛直方向に積み重ねるように配置されるものとしたが、本発明は、これに限られない。第１加熱炉２０と第２加熱炉４０とを平面的に配置するようにしてもよい。また、上記第２実施例では、ガス拡散層製造装置１００Ａにおいて、第１加熱炉２０Ａと、第２加熱炉４０Ａと、第３加熱炉６０と、第４加熱炉８０とは、鉛直方向に積み重ねるように配置されるものとしたが、本発明は、これに限られない。これらのうちの少なくとも１つを、平面的に配置するようにしてもよい。
【００７６】
Ｃ４．変形例４：
上記第２実施例では、ガス拡散層製造装置１００Ａは、第１加熱炉２０Ａと、反転機構３０と、第２加熱炉４０Ａと、反転機構５０と、第３加熱炉６０と、反転機構７０と、第４加熱炉８０と、を備えるものとしたが、加熱炉（加熱処理工程）、および、反転機構（反転肯定）を、さらに多段に繰り返すようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１００，１００Ａ…ガス拡散層製造装置
１０，１０Ａ…ペースト塗工装置
２０，２０Ａ…第１加熱炉
３０…反転機構
３２，３４…ローラ
４０，４０Ａ…第２加熱炉
５０…反転機構
５２，５４…ローラ
６０…第３加熱炉
７０…反転機構
７２，７４…ローラ
８０…第４加熱炉
９０，９０Ａ…制御ユニット
２００…ガス拡散層基材
ＧＤＬ…ガス拡散層
Ｐｃ…カーボン粒子
Ｐｒ…樹脂粒子
ＨＴ１，ＨＴ２，ＨＴ３，ＨＴ４…ヒータ
【図１】
2011258395.tif 000003
【図２】
2011258395.tif 000004
【図３】
2011258395.tif 000005
【図４】
2011258395.tif 000006