(57)【要約】【課題】ガス拡散層の面のうち膜電極接合体と接合される面とは逆の面にＭＰＬ塗工液が付着していないガス拡散層を製造する。【解決手段】拡散層基材と微細孔層とを有する燃料電池用ガス拡散層の製造方法は、第一の拡散層基材の一方の面に前記微細孔層を形成するための塗工液を塗工する工程と、前記塗工液が塗工された前記第一の拡散層基材を乾燥し焼成する工程と、前記第一の拡散層基材の他方の面に第二の拡散層基材を接合する工程と、を備える。【選択図】図２
2019046731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡散層基材と微細孔層とを有する燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
第一の拡散層基材の一方の面に前記微細孔層を形成するための塗工液を塗工する工程と、
前記塗工液が塗工された前記第一の拡散層基材を乾燥し焼成する工程と、
前記第一の拡散層基材の他方の面に第二の拡散層基材を接合する工程と、を備える燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用ガス拡散層の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池には複数の種類がある。そのうち固体高分子型燃料電池（以下、「燃料電池」とも呼ぶ）は、自動車用動力源としての利用が推進されている。燃料電池には、膜電極接合体と、膜電極接合体の両面に接続されたガス拡散層と、によって構成される膜電極ガス拡散層接合体（以下、「ＭＥＧＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｇａｓ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）」とも呼ぶ）が用いられる。また、ガス拡散層は、多孔質性を有するシート状の拡散層基材上に、撥水性の樹脂とカーボンブラックなどの導電性材料を主成分とした微細孔層（以下、「ＭＰＬ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｏｒｏｕｓ  Ｌａｙｅｒ）」とも呼ぶ）が形成されることによって構成されている。ＭＰＬの形成には、微細孔層を形成するための塗工液（以下、「ＭＰＬ塗工液」とも呼ぶ）が用いられる。ガス拡散層の製造方法には、拡散層基材の表面上にＭＰＬ塗工液を塗布し、乾燥および焼成させる製造方法がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２２５２７１号公報
【特許文献２】特開２０１５−０７６３７１号公報
【特許文献３】特開２００７−０３５３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、拡散層基材の表面上にＭＰＬ塗工液が塗工されると、拡散層基材内へＭＰＬ塗工液が含浸し、塗工面とは反対側である拡散層基材の裏面からＭＰＬ塗工液が染み出す、いわゆる「裏抜け」が発生する場合がある。ＭＰＬ塗工液の裏抜けが発生すると、拡散層基材の裏面にＭＰＬ塗工液が付着し、ガス拡散層の撥水性やガス拡散性が損なわれる。ガス拡散層の撥水性が不十分であると、水分がガス拡散層の中に溜まりやすくなるため、燃料電池による発電時にフラッディングが発生し、燃料電池の電圧低下を引き起こすという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、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。
【０００６】
本開示の一形態によれば、拡散層基材と微細孔層とを有する燃料電池用ガス拡散層の製造方法が提供される。この燃料電池用ガス拡散層の製造方法は：第一の拡散層基材の一方の面に前記微細孔層を形成するための塗工液を塗工する工程と；前記塗工液が塗工された前記第一の拡散層基材を乾燥し焼成する工程と；前記第一の拡散層基材の他方の面に第二の拡散層基材を接合する工程と；を備える。
このような形態とすることにより、第一の拡散層基材の面のうち、微細孔層を形成するための塗工液を塗工した面とは反対の面に第二の拡散層基材が形成されることができる。したがって、ガス拡散層の面のうち膜電極接合体と接合される面とは逆の面にＭＰＬ塗工液が付着していないガス拡散層を製造することが出来る。
【０００７】
上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部または全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部または全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部または全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部または全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部または全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部または全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】膜電極ガス拡散層接合体１００の構成を表す断面図である。
【図２】アノード側ガス拡散層２０の製造工程のフロー図である。
【図３】ガス拡散層の製造装置１を表す説明図である。
【図４】接合転写装置２を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．実施形態：
図１は、燃料電池用の膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ）１００の構成を表す断面図である。ＭＥＧＡ１００は、膜電極接合体１０と、アノード側ガス拡散層２０およびカソード側ガス拡散層３０と、を有する。
【００１０】
膜電極接合体１０は、電解質膜１２と、電解質膜１２の一方の面に接合されたアノード側触媒層１４と、電解質膜１２の他方の面に接合されたカソード側触媒層１６と、を有する。電解質膜１２は、高分子電解質材料（例えば、フッ素樹脂）により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。アノード側触媒層１４とカソード側触媒層１６は、触媒（例えば、白金）を担持した導電性を有する基本粒子（例えば、カーボン）と、この基本粒子を覆うアイオノマー（例えば、電解質ポリマー）とによって構成される。
【００１１】
アノード側ガス拡散層２０は、膜電極接合体１０のうちアノード側触媒層１４と接合されている。アノード側ガス拡散層２０は、電極反応のための反応ガス（ここでは、水素ガス）を電極側へ均一に供給するために、反応ガスを拡散させる層である。アノード側ガス拡散層２０は、アノード側ＭＰＬ２２と、アノード側拡散層基材２４と、を有する。
【００１２】
アノード側ＭＰＬ２２は、アノード側触媒層１４と接合されている。アノード側ＭＰＬ２２は、例えばカーボンブラックを用いた多孔質構造を有する層である。アノード側拡散層基材２４は、アノード側ＭＰＬ２２の面のうちアノード側触媒層１４と接続されている面とは反対側の面と接合されている。アノード側拡散層基材２４は、カーボンペーパーやカーボンクロスのようなシート状の多孔質な基材を用いられ、電子伝導性、ガス透過性および排水性を有する。アノード側ガス拡散層２０の製造方法については後述する。
【００１３】
アノード側拡散層基材２４は、第一の拡散層基材である第一のアノード側拡散層基材２４１（以下、「第一の基材２４１」と表記する）と、第二の拡散層基材である第二のアノード側拡散層基材２４２（以下、「第二の基材２４２」と表記する）と、を有する。第二の基材２４２は、第一の基材２４１の面のうち、アノード側ＭＰＬ２２と接合された面とは反対側の面に接合されている。なお、本実施形態において、第一の基材２４１および第二の基材２４２の厚みは、アノード側拡散層基材２４の厚みの１／２である。また、第一の基材２４１と第二の基材２４２に用いられる材料および構造は同じである。
【００１４】
カソード側ガス拡散層３０は、膜電極接合体１０のうちカソード側触媒層１６と接合されている。カソード側ガス拡散層３０は、電極反応のための反応ガス（ここでは、酸素ガス）を電極側へ均一に供給するために、反応ガスを拡散させる層である。カソード側ガス拡散層３０は、カソード側ＭＰＬ３２と、カソード側拡散層基材３４と、を有する。カソード側ＭＰＬ３２は、カソード側触媒層１６と接合されている。カソード側ＭＰＬ３２は、例えばカーボンブラックを用いた多孔質構造を有する微細孔層である。カソード側拡散層基材３４は、カソード側ＭＰＬ３２の面のうち膜電極接合体１０と接続されている面とは反対側の面と接続されている。カソード側拡散層基材３４は、カーボンペーパーやカーボンクロスのようなシート状の多孔質な基材を用いられ、電子伝導性、ガス透過性および排水性を有する。
【００１５】
カソード側拡散層基材３４は、第一のカソード側拡散層基材３４１（以下、「第一の基材３４１」と表記する）と、第二のカソード側拡散層基材３４２（以下、「第二の基材３４２」と表記する）と、を有する。第二の基材３４２は、第一の基材３４１のうち、カソード側ＭＰＬ３２と接合された面とは反対側の面に接合されている。なお、本実施形態において、第一の基材３４１および第二の基材３４２の厚みは、カソード側拡散層基材３４の厚みの１／２である。また、第一の基材３４１と第二の基材３４２の材料および構造は同じである。
【００１６】
図２は、本実施形態における燃料電池用のガス拡散層の製造工程のフローを表す説明図である。なお、本実施形態において、カソード側ガス拡散層３０は、アノード側ガス拡散層２０と同じ製造方法によって製造される。以下、アノード側ガス拡散層２０の製造方法を例として、図２とともに図３を参照して説明する。
【００１７】
図３は、燃料電池用のガス拡散層の製造装置１を表す説明図である。ガス拡散層の製造装置１は、第一の巻出部１０２と、バックアップロール２０２と、塗工ヘッド２０４と、加熱炉３０２と、保護シート巻出部４２２と、第二の巻出部４４２と、ラミネートロール４４４と、接着ロール４４６と、接合ロール４４８と、保護シート巻取部５０２と、搬送ロール７０２と、巻取部７０４と、ガイドローラー４００と、剥離ローラー５００と、を有する。このガス拡散層の製造装置１は、長尺状のシートである第一の基材２４１が、第一の巻出部１０２から送り出されて巻取部７０４によってロール状に巻き取られる、いわゆる「ロールＴＯロール形式」の装置である。なお、図中の矢印は、技術の理解を容易にするため、各工程におけるシートや基材等が送り出される方向を模式的に示している。また、図中の断面図は、工程ごとにおける製造物の断面を模式的に示している。
【００１８】
図２のステップＳ１０において、第一の基材２４１が準備される（図３の左上参照）。第一の基材２４１には、カーボンペーパーやカーボンクロスのようなシート状の多孔質な基材が用いられる。第一の巻出部１０２は、長尺状のシートである第一の基材２４１がロール状に巻かれたロールによって構成される。第一の巻出部１０２から送り出された第一の基材２４１は、Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０、Ｓ４０、Ｓ５０の各工程において順次、処理される。また、第一の基材２４１は、その長尺状のシートのうち各工程に到達したそれぞれの箇所において、各工程での処理を実行される。
【００１９】
図２のステップＳ２０において、第一の基材２４１の一方の表面上にＭＰＬ塗工液が塗工される。ＭＰＬ塗工液には、例えば、カーボンブラック等の導電性材料、親水性を付与するための界面活性剤、ポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」とも呼ぶ）の撥水性樹脂等が含まれる。これらの材料には、水に均一に分散し安定させるために、分散剤や増粘剤が配合される。
【００２０】
ＭＰＬ塗工液の塗工には、バックアップロール２０２と塗工ヘッド２０４が用いられる（図３の左上参照）。バックアップロール２０２は、第一の巻出部１０２から搬送される第一の基材２４１をＭＰＬ塗工液の塗工面とは反対の面で支持している。塗工ヘッド２０４は、例えばスロットダイ方式に用いられるダイヘッドであり、バックアップロール２０２に対向する位置に配置される。塗工ヘッド２０４には、アノード側ＭＰＬ２２を形成するためのＭＰＬ塗工液が充填されている。ＭＰＬ塗工液は、塗工ヘッド２０４から押し出され、第一の基材２４１の一方の表面上に塗工される。
【００２１】
図２のステップＳ３０において、ＭＰＬ塗工液が塗工された第一の基材２４１は、加熱炉３０２によって、乾燥および焼成される（図３の左上参照）。加熱炉３０２は、例えば、一般的な焼成炉によって構成されている。ＭＰＬ塗工液が塗工された第一の基材２４１は、加熱炉３０２の内部を搬送されて加熱炉３０２の外部へ送り出されるまでの間、加熱される。この加熱によって、ＭＰＬ塗工液に含まれている水分が除去されると共に、ＭＰＬ塗工液に含まれている界面活性剤が熱分解されて除去される。この乾燥および焼成によって、ＭＰＬ塗工液は、第一の基材２４１上のアノード側ＭＰＬ２２を形成する（図１参照）。以上の方法によって、第一の基材２４１の一方の表面上にアノード側ＭＰＬ２２が形成されたシートＰ３０が得られる。また、分散剤および増粘剤が、乾燥および焼成により熱分解および揮発して除去されることによって、アノード側ＭＰＬ２２の撥水性が発現される。なお、焼成の温度は、アノード側ＭＰＬ２２の撥水性が顕著に低下しない程度の温度以上であって、撥水剤の融点よりも低い温度であることが好ましい。従って、撥水剤としてＰＴＦＥ等の撥水性樹脂を主成分とする場合、２８０℃以上３２０℃以下の範囲の温度で設定されることが好ましい。焼成時間は、塗工液中の水分や分散剤が十分になくなるまで行われる時間で設定されることが好ましい。
【００２２】
図２のステップＳ４０において、アノード側ＭＰＬ２２が形成された第一の基材２４１は、ステップＳ４２とステップＳ４４が実行されることによって、保護シート４２０が貼り付けられて第二の基材２４２と接合される。ステップＳ４２では、第一の基材２４１に形成されたアノード側ＭＰＬ２２の表面上に保護シート４２０が貼り合わせられる。ステップＳ４４では、第一の基材２４１の面のうちアノード側ＭＰＬ２２が形成されていない面に第二の基材２４２が接合される。すなわち、ステップＳ４０は、第一の基材２４１の面うち、一方の面の処理を実行するステップＳ４２と、他方の面の処理を実行するステップＳ４４と、を並行して実行される工程である。
【００２３】
ステップＳ４２において、第一の基材２４１に形成されたアノード側ＭＰＬ２２の表面上に保護シート４２０が貼り付けられる。この貼り付けには、ガイドローラー４００と保護シート巻出部４２２が用いられる（図３の上段中央参照）。ガイドローラー４００は、互いに対向し合う位置に配置された一対のローラーである。ガイドローラー４００には、保護シート４２０の端部を検出するセンサーが設けられている。この「保護シート４２０の端部」とは、保護シート４２０の面方向のうち、保護シート４２０を送り出す方向と略垂直方向における端部である。
【００２４】
保護シート巻出部４２２は、例えばＰＥＴフィルムといった長尺状の保護シート４２０がロール状に巻かれているロールである。なお、保護シート巻出部４２２は、保護シート巻出部４２２のロールの軸方向と略平行の向きに摺動する機構を有する。この摺動する機構によって、保護シート４２０の面方向のうち、保護シート４２０を送り出す方向と略垂直方向において、保護シート４２０の端部の位置が調整されることができる。
【００２５】
長尺状の保護シート４２０は、保護シート巻出部４２２から送り出されて、一対のガイドローラー４００の間と、一対の接合ロール４４８の間とを通る。そして、一対の剥離ローラー５００の間を通る際に、第一の基材２４１に形成されたアノード側ＭＰＬ２２の表面上から剥離されて、保護シート巻取部５０２によってロール状に巻き取られる。保護シート４２０は、一対のガイドローラー４００の間を通る際に、第一の基材２４１に形成されたアノード側ＭＰＬ２２の表面上と接触する。対向する一対のガイドローラー４００を通る際のローラーの弾性力による加圧と、アノード側ＭＰＬ２２の表面上の粘性や表面張力とによって、保護シート４２０はアノード側ＭＰＬ２２の表面上に貼り付けられる。なお、ガイドローラー４００に設けられた端部を検出するセンサーによって検出された保護シート４２０の端部の位置に応じて、保護シート巻出部４２２を摺動させることによって、送り出される保護シート４２０の端部の位置が予め定められた範囲内に入るように調整される。換言すれば、保護シート巻出部４２２の摺動によって、アノード側ＭＰＬ２２に対して保護シート４２０が貼り合わせられる位置合わせが実行されることができる。
【００２６】
図２のステップＳ４４において、第二の基材２４２は、アノード側ＭＰＬ２２が形成された第一の基材２４１と接合される。この接合には、第二の巻出部４４２と、ラミネートロール４４４と、接着ロール４４６と、接合ロール４４８と、ガイドローラー４００と、が用いられる（図３の左下参照）。第二の巻出部４４２は、長尺状のシートである第二の基材２４２がロール状に巻かれたロールによって構成される。第二の基材２４２には、カーボンペーパーやカーボンクロスのようなシート状の多孔質な基材が用いられる。本実施形態では、第一の基材２４１と第二の基材２４２の材料は同じである。また、第二の基材２４２の厚みは、後述する方法によって作製されるアノード側拡散層基材２４の厚みの１／２である。なお、第二の巻出部４４２は、第二の巻出部４４２のロールの軸方向と略平行の向きに摺動する機構を有する。この摺動する機構によって、第二の基材２４２の端部の位置が調整されることができる。この「第二の基材２４２の端部」とは、第二の基材２４２の面方向のうち、第二の基材２４２を送り出す方向と略垂直方向における端部である。
【００２７】
接着ロール４４６は、例えばＰＴＦＥや熱可塑性樹脂等といった材料を用いた接着剤がフィルム化された接着シート４４０がロール状に巻かれたロールである。なお、接着シート４４０に用いられる接着剤は、多孔質構造を有する第一の基材２４１および第二の基材２４２の孔を塞がない材質の材料を用いることが好ましい。ラミネートロール４４４は、互いに対向する位置で配置されており、それぞれのロールが加熱されるとともに、互いに対向する向きに圧力をかける機構を備える。第二の巻出部４４２から送り出された第二の基材２４２は、対向するラミネートロール４４４の間と、対向するガイドローラー４００の間と、を通って接合ロール４４８に至る。接着ロール４４６から送り出された接着シート４４０は、加熱されたラミネートロール４４４によって、第二の基材２４２の面のうち第一の基材２４１と接合する面と圧着される。以上の方法により、第二の基材２４２の一方の面に接着シート４４０が圧着されたシートＰ４３が得られる。
【００２８】
次に、第二の基材２４２は、対向する一対のガイドローラー４００の間を通過する。ガイドローラー４００に設けられた端部を検出するセンサーによって、第二の基材２４２の端部の位置が検出されている。この検出した第二の基材２４２の端部の位置に応じて第二の巻出部４４２を摺動させることにより、第二の基材２４２の端部の位置を予め定められた範囲内に入るように調整される。換言すれば、第二の巻出部４４２の摺動によって、第一の基材２４１に対して第二の基材２４２が接合される位置合わせが実行されることができる。
【００２９】
第一の基材２４１と第二の基材２４２は、ガイドローラー４００の間を通って接触し、一対の接合ロール４４８の間を搬送される。一対の接合ロール４４８は、それぞれのロールが加熱されるとともに、互いに対向する向きに圧力をかける機構を備える。この加熱によって、第二の基材２４２の表面上に圧着された接着シート４４０は溶融する。また、第一の基材２４１の面のうちアノード側ＭＰＬ２２の表面上に保護シート４２０が貼り付けられた面とは反対の面と、第二の基材２４２の面のうち接着シート４４０が圧着された面とが、接合ロール４４８による圧力によって、溶融した接着シート４４０を介して接合される。この接合によって、アノード側ガス拡散層２０の一方の表面上に保護シート４２０が貼り付けられたシートＰ４４が形成される。なお、第一の基材２４１の面のうちアノード側ＭＰＬ２２の表面上には、保護シート４２０が貼り付けられている。そのため、この接合において、第一の基材２４１の表面上に形成されたアノード側ＭＰＬ２２と接合ロール４４８とが直接接触することはない。従って、例えばアノード側ＭＰＬ２２の溶剤が接合ロール４４８に付着するといった不具合を避けることができる。
【００３０】
このように、アノード側ガス拡散層２０を構成する第一の基材２４１の面のうち、アノード側ＭＰＬ２２を形成するための塗工液を塗工した面とは反対の面に第二の基材２４２が形成されることができる。したがって、ＭＰＬ塗工液の粘度に関わらず、アノード側拡散層基材２４の面のうちアノード側ＭＰＬ２２と接合される面とは逆の面に、ＭＰＬ塗工液が付着していないアノード側拡散層基材２４を製造することが出来る。すなわち、アノード側拡散層基材２４の製造において、ＭＰＬ塗工液の裏抜けが確実に防止されることが出来る。
【００３１】
また、第一の基材２４１の厚みは、アノード側拡散層基材２４の厚みの１／２である。すなわち、第一の基材２４１の体積は、アノード側拡散層基材２４の体積より小さい。従って、同じ量のＭＰＬ塗工液が、第一の基材２４１と、アノード側拡散層基材２４とに塗布された場合、塗工されたＭＰＬ塗工液が乾燥および焼成されるために必要な熱量は、アノード側拡散層基材２４に塗工されて乾燥および焼成される場合に比べて第一の基材２４１に塗工されて乾燥および焼成される場合の方が、小さくなる。すなわち、第一の基材２４１にＭＰＬ塗工液を塗工して乾燥および焼成することによって、乾燥および焼成時間は短縮されることができる。
【００３２】
図２のステップＳ５０において、アノード側ＭＰＬ２２の表面上に貼り付けられた保護シート４２０が剥離される。この保護シート４２０の剥離には、剥離ローラー５００と、保護シート巻取部５０２と、が用いられる（図３の右上参照）。接合ロール４４８を通って形成されたシートＰ４４は、互いに対向する一対の剥離ローラー５００の間を搬送される。上述したように、保護シート巻出部４２２から送り出された保護シート４２０は、一対の剥離ローラー５００の間を通って、保護シート巻取部５０２によってロール状に巻き取られる。この巻取りによって、シートＰ４４は、アノード側ＭＰＬ２２の表面上に貼り付けられた保護シート４２０を剥離される。
【００３３】
以上のようにステップＳ１０からＳ５０を行うことでアノード側ガス拡散層２０が形成される。形成されたアノード側ガス拡散層２０は、搬送ロール７０２で支持されつつ搬送され、巻取部７０４によってロール状に巻き取られる（図３の右上参照）。
【００３４】
図４は、アノード側ガス拡散層２０に膜電極接合体１０を接合転写する接合転写装置２を表す説明図である。接合転写装置２は、拡散層巻出部８００と、Ａｎ膜巻出部８０２と、触媒層接合ロール８０４と、第一剥離ローラー８０６と、第一巻取部８０８と、Ｃａ膜巻出部８１０と、転写ロール８１２と、第二剥離ローラー８１４と、第二巻取部８１６と、接合体巻取部８１８と、を有する。この接合転写装置２は、ロール状に巻き取られた長尺状のシートであるアノード側ガス拡散層２０が、拡散層巻出部８００から送り出されて接合体巻取部８１８によってロール状に巻き取られるロールＴＯロール形式の装置である。なお、図中の矢印は、技術の理解を容易にするため、各工程におけるシートや基材等が送り出される方向を模式的に示している。また、図中の断面図は、工程ごとにおける製造物の断面を模式的に示している。
【００３５】
Ａｎ膜巻出部８０２は、電解質膜１２とアノード側触媒層１４とが接合され、電解質膜１２の外側表面上に膜保護シート８２０が貼り付けられた長尺状のシートＰ８２が、ロール状に巻かれたロールである。触媒層接合ロール８０４は、互いに対向する位置で配置されており、それぞれのロールが加熱されるとともに、互いに対向する向きに圧力をかける機構を備える。拡散層巻出部８００から送り出されたアノード側ガス拡散層２０と、Ａｎ膜巻出部８０２から送り出されたシートＰ８２は、対向する触媒層接合ロール８０４の間を通って第一剥離ローラー８０６に至る。触媒層接合ロール８０４によって、アノード側ガス拡散層２０のうちアノード側ＭＰＬ２２の外表面と、シートＰ８２のうちアノード側触媒層１４の外表面とが圧着される。この圧着によってアノード側ガス拡散層２０とシートＰ８２が接合される。膜保護シート８２０は、一対の第一剥離ローラー８０６の間を通って、第一巻取部８０８によってロール状に巻き取られる。この巻取りによって、接合されたアノード側ガス拡散層２０とシートＰ８２から膜保護シート８２０が剥離され、シートＰ８３が形成される。
【００３６】
Ｃａ膜巻出部８１０は、カソード側触媒層１６の一方の面に触媒保護シート８４０が貼り付けられて形成された長尺状のシートＰ８４が、ロール状に巻かれたロールである。転写ロール８１２は、互いに対向する位置で配置されており、それぞれのロールが加熱されるとともに、互いに対向する向きに圧力をかける機構を備える。先述した方法によって形成されたシートＰ８３とＣａ膜巻出部８１０から送り出されたシートＰ８４は、シートＰ８３のうち電解質膜１２の表面上とシートＰ８４のうちカソード側触媒層１６の表面上とが接触した状態で、対向する転写ロール８１２の間を通って第二剥離ローラー８１４に至る。加熱された転写ロール８１２により加圧されることによって、シートＰ８３とシートＰ８４は圧着される。この圧着によって、シートＰ８３とシートＰ８４とが接合される。触媒保護シート８４０は、第二巻取部８１６によってロール状に巻き取られる。接合されたシートＰ８３とシートＰ８４は、一対の第二剥離ローラー８１４の間を通り、この第二巻取部８１６による巻取りによって触媒保護シート８４０が剥離されてシートＰ８６が形成される。シートＰ８６は、接合体巻取部８１８によってロール状に巻き取られる。
【００３７】
上述した方法によって形成されたシートＰ８６は、裁断工程によって、長尺状のシートから例えば略長方形といった予め定められた形状に切り出される。切り出されたシートＰ８６の面のうちカソード側触媒層１６の外表面と、別に作製されたカソード側ガス拡散層３０（図１参照）の有する面のうちカソード側ＭＰＬ３２の外表面とが、向かい合わせとなる状態で熱圧プレスによって接合される。この接合によって、膜電極ガス拡散層接合体１００が形成される。
【００３８】
Ｂ．他の実施形態：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような形態での実施も可能である。
【００３９】
Ｂ１．他の実施形態１：
上記実施形態では、第一の基材２４１と第二の基材２４２の材料は、同じ材料を用いている。しかし、第一の基材２４１と第二の基材２４２は、別の材料を用いる態様とすることもできる。また、第一の基材３４１と第二の基材３４２においても同様である。
【００４０】
Ｂ２．他の実施形態２：
上記実施形態では、第一の基材２４１の厚みは、アノード側拡散層基材２４の厚みの１／２であり、第二の基材２４２の厚みは、アノード側拡散層基材２４の厚みの１／２である。しかし、第一の基材２４１の厚みと第二の基材２４２の厚みとが異なる厚みであってもよい。例えば、第一の基材２４１の厚みはアノード側拡散層基材２４の厚みの２／３であり、第二の基材２４２の厚みはアノード側拡散層基材２４の厚みの１／３のように、互いに異なる厚みであってもよい。これにより、例えば、アノード側拡散層基材２４のうちＭＰＬ塗布液が塗工される第一の基材２４１の厚みを設定することによって、アノード側拡散層基材２４のうちＭＰＬ塗工液が含浸される基材の厚みを、予め定められた値に設定することができる。また、カソード側拡散層基材３４においても、同様である。
【００４１】
Ｂ３．他の実施形態３：
上記実施形態では、アノード側ガス拡散層２０とカソード側ガス拡散層３０は、同じ製造方法によって製造される。しかし、アノード側ガス拡散層２０の製造方法とカソード側ガス拡散層３０の製造方法は、例えば第一の基材と第二の基材を接合する温度や圧力の設定が異なるなど、異なる製造方法によって製造されることもできる。また、カソード側ガス拡散層３０に用いられる材料は、アノード側ガス拡散層２０に用いられる材料と異なる材料であってもよい。
【００４２】
Ｂ４．他の実施形態４：
上記実施形態では、ＭＰＬ塗工液は塗工ヘッド２０４によりスロットダイ方式によって、第一の基材２４１の一方の表面上に塗工される。しかし、グラビア方式や、塗工液にディップする方式等の種々の方式によって塗工されることもできる。
【００４３】
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１…ガス拡散層の製造装置
２…接合転写装置
１０…膜電極接合体
１２…電解質膜
１４…アノード側触媒層
１６…カソード側触媒層
２０…アノード側ガス拡散層
２２…アノード側ＭＰＬ
２４…アノード側拡散層基材
３０…カソード側ガス拡散層
３２…カソード側ＭＰＬ
３４…カソード側拡散層基材
１００…膜電極ガス拡散層接合体
１０２…第一の巻出部
２０２…バックアップロール
２０４…塗工ヘッド
２４１…第一のアノード側拡散層基材
２４２…第二のアノード側拡散層基材
３０２…加熱炉
３４１…第一のカソード側拡散層基材
３４２…第二のカソード側拡散層基材
４００…ガイドローラー
４２０…保護シート
４２２…保護シート巻出部
４４０…接着シート
４４２…第二の巻出部
４４４…ラミネートロール
４４６…接着ロール
４４８…接合ロール
５００…剥離ローラー
５０２…保護シート巻取部
７０２…搬送ロール
７０４…巻取部
８００…拡散層巻出部
８０２…Ａｎ膜巻出部
８０４…触媒層接合ロール
８０６…第一剥離ローラー
８０８…第一巻取部
８１０…Ｃａ膜巻出部
８１２…転写ロール
８１４…第二剥離ローラー
８１６…第二巻取部
８１８…接合体巻取部
８２０…膜保護シート
８４０…触媒保護シート
Ｐ３０、Ｐ４３、Ｐ４４、Ｐ８２、Ｐ８３、Ｐ８４、Ｐ８６…シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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