(57)【要約】【課題】触媒インクを用いた触媒層の製造において、外部への排出物をできるだけ低減する。【解決手段】搬送シートの表面の少なくとも一部に触媒インクを所定の厚みに塗布した搬送シートを乾燥することで、触媒インクから蒸発する溶媒を回収し、溶媒の蒸発により搬送シート上に形成された触媒層が他の部材に転写されて除去された搬送シートを、先に回収した溶媒を洗浄液として用いて洗浄し、搬送シートに残留した少なくと触媒インクの残留物の少なくとも一部を除去する。こうして洗浄した搬送シートは、品質保証回数以内であれば、触媒インクの塗布に再利用する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体の触媒を液体の溶媒に分散した触媒インクを用いて、少なくとも触媒層を製造する製造方法であって、
表面の少なくとも一部に前記触媒インクを所定の厚みに塗布したシートを乾燥することで、前記触媒インクから蒸発する前記溶媒を回収し、
前記溶媒の蒸発により前記シート上に形成された触媒層が他の部材に転写されて除去された前記シートを、前記回収した前記溶媒を洗浄液として用いて洗浄し、前記シートに残留した少なくとも前記触媒インクの残留物の少なくとも一部を除去し、
前記洗浄した前記シートの少なくとも一部を、前記触媒インクの塗布に再利用する
製造方法。
【請求項２】
前記回収した溶媒または前記シートの洗浄に用いた後の前記溶媒から、前記溶媒に残留する前記触媒を分離して回収する請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記触媒の分離は、前記溶媒を貯留槽に貯留し、前記貯留槽底部に沈殿させることで行なう請求項２記載の製造方法。
【請求項４】
前記回収した前記触媒の少なくとも一部を、前記触媒インクの製造に用いる請求項２または請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記触媒インクから蒸発する前記溶媒の回収は、前記乾燥される前記シートから離間した位置に、少なくとも前記溶媒の露点以下とする冷却器を配置し、該冷却器による冷却によって液化した前記溶媒を集約することで行なう請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項６】
前記回収した溶媒または前記シートの洗浄に用いた前記洗浄液から回収した溶媒の少なくとも一方の少なくとも一部を、前記触媒インクの製造に用いる請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記触媒層の前記シートから前記他の部材への転写は、１３０度Ｃ以上１５０度Ｃ以下の転写温度で行なわれ、当該転写温度での前記シートの寸法変化が０．６％以下である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項８】
固体の触媒を液体の溶媒に分散した触媒インクを用いて、少なくとも触媒層を製造する装置であって、
表面の少なくとも一部に前記触媒インクを所定の厚みに塗布したシートを乾燥することで、前記触媒インクから蒸発する前記溶媒を回収する乾燥回収装置と、
前記溶媒の回収により前記シート上に形成された触媒層が他の部材に転写されて除去された前記シートを、前記回収した前記溶媒を洗浄液として用いて洗浄し、前記シートに残留した少なくとも前記触媒インクの残留物の少なくとも一部を除去する洗浄装置と、
を備え、前記洗浄した前記シートの少なくとも一部を、前記触媒インクの塗布に再度利用する製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜電極接合体などに用いられる触媒層の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池用の膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を製造する際には、触媒インクをシートに塗布し、乾燥後、シートを搬送して固体電解質膜に転写するといった工程を採ることがある。このとき、触媒インクを塗布したシートを搬送用のベルトとして用い、これを使い捨てにしないで、使用後回収して複数回使用することが試みられている（例えば下記特許文献１参照）。この特許文献１では、触媒インクに用いられる分散溶媒についても、これを回収して再利用することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０４９９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる技術は、シートや分散溶媒の再利用を図り、製造工程からの排出物を減らすという点で優れたものであるが、実際にシートや溶媒の再利用を図ろうとすると、シートを洗浄する洗浄液が必要になり、結局、洗浄液を製造工程から排出するなど、いわゆるゼロエミッションとするには、なお改良が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、以下の実施の態様又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一つの実施態様は、固体の触媒を液体の溶媒に分散した触媒インクを用いて、少なくとも触媒層を製造する製造方法である。この製造方法では、表面の少なくとも一部に前記触媒インクを所定の厚みに塗布したシートを乾燥することで、前記触媒インクから蒸発する前記溶媒を回収し、前記溶媒の蒸発により前記シート上に形成された触媒層が他の部材に転写されて除去された前記シートを、前記回収した前記溶媒を洗浄液として用いて洗浄し、前記シートに残留した少なくとも前記触媒インクの残留物の少なくとも一部を除去し、前記洗浄した前記シートの少なくとも一部を、前記触媒インクの塗布に利用する。
【０００７】
こうすることで、触媒インクに用いる溶媒を洗浄に利用でき、シートの洗浄に用いる洗浄液などを別途用意するコストの削減が図れ、またその洗浄液の外部への排出についてもエミッションの低減が図れる。更に、シートもその少なくとも一部は再利用が可能となる。
【０００８】
（２）こうした製造方法において、前記回収した溶媒または前記シートの洗浄に用いた後の前記溶媒から、前記溶媒に残留する前記触媒を分離して回収するものとしてもよい。こうすれば、触媒を無駄なく利用することができる。なお、触媒の回収は、残留している触媒の少なくとも一部あればよく、必ずしも全量でなくてもよい。
【０００９】
（３）この場合、触媒の分離は、洗浄に用いた溶媒を貯留槽に貯留し、貯留槽底部に触媒を沈殿させることで行なってもよい。こうすれば、投入するエネルギを低減して、容易に触媒を回収することができる。
【００１０】
（４）こうした場合、回収した前記触媒の少なくとも一部は、前記触媒インクの製造に用いてもよい。こうすれば、触媒インクの製造に用いる触媒の全体の使用量を低減できる。
【００１１】
（５）上記の製造方法において、前記触媒インクから蒸発する前記溶媒の回収は、前記乾燥される前記シートから離間した位置に、少なくとも前記溶媒の露点以下とする冷却器を配置し、該冷却器による冷却によって液化した前記溶媒を集約することで行なうことができる。こうすれば、溶媒の回収および触媒を他の用途に用いることが容易となる。
【００１２】
（６）こうした製造方法において、前記回収した溶媒または前記シートの洗浄に用いた前記洗浄液から回収した溶媒の少なくとも一方の少なくとも一部を、前記触媒インクの製造に用いてもよい。こうすれば、触媒インクの製造に用いる溶媒の全体の使用量を低減できる。
【００１３】
（７）上記の製造方法において、前記触媒層の前記シートから前記他の部材への転写は、１３０度Ｃ以上１５０度Ｃ以下の転写温度で行なわれ、当該転写温度での前記シートの寸法変化が０．６％以下としてもよい。この条件を満たすシートは、洗浄した後の品質を保証して、再利用することができる。使用後の寸法変化が０．６％を上回るまでの使用回数を測定し、品質保証回数として、シートの再利用回数の目安とすることができる。なお、この値は、触媒層や触媒層が転写される他の材料の物性により、転写温度が変われば、その温度で定義すればよい。また、シートについては、触媒層の離れやすさを考慮して、耐水接触角が９５度より大きいなどの条件を含めてもよい。
【００１４】
（８）本発明の第２の態様は、固体の触媒を液体の溶媒に分散した触媒インクを用いて、少なくとも触媒層を製造する装置としての態様である。この装置は、表面の少なくとも一部に前記触媒インクを所定の厚みに塗布したシートを乾燥することで、前記触媒インクから蒸発する前記溶媒を回収する乾燥回収装置と、前記溶媒の蒸発により前記シート上に形成された触媒層が他の部材に転写されて除去された前記シートを、前記回収した前記溶媒を洗浄液として用いて洗浄し、前記シートに残留した少なくとも前記触媒インクの残留物の少なくとも一部を除去する洗浄装置とを備え、前記洗浄した前記シートの少なくとも一部を、前記触媒インクの塗布に再度利用する。
【００１５】
この製造装置は、触媒インクに用いる溶媒を洗浄に利用できる。また、シートの洗浄に用いる洗浄液などを別途用意するコストの低減が図れ、またその洗浄液の外部への排出についてもエミッションの低減が図れる。更に、シートもその少なくとも一部は再利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】触媒層の製造の概要を示す説明図。
【図２】溶媒の乾燥回収装置の構成を例示する概略構成図。
【図３】シートの洗浄装置の構成を例示する概略構成図。
【図４】ＭＥＡ（一部）の製造方法の概略を示す工程図。
【図５】搬送シートの再利用の目安を決めるためのテストについて説明する説明図。
【図６】触媒転写シートの調製工程を例示する工程図。
【図７】触媒層の転写工程を例示する工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．触媒層の製造方法の概要：
図１は、燃料電池の膜電極接合体の製造方法の一部を示す説明図である。図１において、上半分は、搬送シート１１上に触媒層２５を形成し、これを巻き取った触媒転写シート４５を作るまでの工程を示し、下半分は、この触媒転写シート４５上の触媒層２５を、電解質膜６２上に転写した後、触媒転写シート４５に用いられた搬送シート１１を回収するまでの工程を示す。上半分の工程を実施する装置を、触媒転写シート調製装置１０と呼ぶ。また、下半分の工程を実施する装置を、触媒層転写装置５０と呼ぶ。
【００１８】
A１．触媒転写シート調製装置１０の構成：
触媒転写シート調製装置１０において、搬送シート１１は、巻き取った状態から繰り出され、塗工装置２０に搬送される。塗工装置２０は、触媒層を形成するための触媒インクを貯留しており、塗工用ローラ２１との間に搬送される搬送シート１１上に、触媒インクを所定の厚みで塗工する。搬送シート１１は、この例では長尺のベルトを巻き取った形態で扱っているが、巻き取ることなく用いても良い。また必ずしも長尺である必要はなく、触媒層を支持する支持フィルムとして扱っても良い。
【００１９】
搬送シート１１がベルトとして用いられる場合、容易に変形せず、且つ触媒層材料の離形性に優れる任意の素材からなるものが好ましく、その一例として、市販素材としては、ＰＴＦＥガラスクロス（日本バルカー「バルフロンガラスクロス」や、淀川ヒューテック「ＴＧクロス」など）やＰＴＥＦコートポリイミドシート（中興化成ＦＰＩシリーズ」など）を用いることが好ましい。なお、ポリテトラフルオロエチレン、ＰＶＤＦ（二フッ化ポリビニル）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、コポリアミド、ポリアミドエラストマ、ポリイミド、ポリウレタン、ポリウレタンエラストマ、シリコーン、シリコンゴム、シリコンベースのエラストマなどのフィルム材などを用いてもよい。
【００２０】
搬送シートが支持フィルムとして用いられる場合、該支持フィルムの素材の一例としても、市販素材として、ＰＴＦＥガラスクロス（日本バルカー「バルフロンガラスクロス」や、淀川ヒューテック「ＴＧクロス」など）やＰＴＥＦコートポリイミドシート（中興化成ＦＰＩシリーズ」など）を用いることが好ましい。なお、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、テトラフルオロエチレン／パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体フィルム、ポリフッ化ビニリデンフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムなど、これらの素材からなるシートを２層以上積層して基材としたもの、市販素材としてテフロンシート（テフロン：登録商標、デュポン社）などを用いてもよい。
【００２１】
搬送シート１１は、本実施形態では、巻き取られた状態で準備され、触媒転写シート調製装置１０にセットされて用いられる。
【００２２】
塗工装置２０で用いられる触媒インクは、本実施形態では、白金や白金合金等の触媒が担持された導電性担体（粒子状のカーボン担体など）と、ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）（登録商標、デュポン社製）やフレミオン（Ｆｌｅｍｉｏｎ）（登録商標、旭硝子株式会社製）等の電解質と、溶媒（有機溶媒）と、を混合して製造する。これを、触媒インクの製造工程とも呼ぶ。触媒粒子は、溶媒に分散した状態で保持される。そこで以下、この溶媒を、分散溶媒とも呼ぶ。ここで、分散溶媒としては、たとえば、水、イソプロパノール、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、シクロヘキサノール、２−メチルシクロヘキサノール、酢酸、プロピオン酸及びブタン酸などのうちのいずれか一種もしくは複数の組み合わせを挙げることができる。もとより他の触媒と他の分散溶媒とを組み合わせて用いることも差し支えない。
【００２３】
触媒インクは、搬送シート１１上に連続して塗布してもよいし、断続的に塗布してもよい。また塗布の厚みは、搬送シート１１と塗工装置２０との離間距離や触媒インクの吐出圧力などにより調製できる。塗布後の触媒インクの厚みを計測して、厚みが一定となるように、離間距離や吐出圧力などをフィードバック制御してもよい。
【００２４】
搬送シート１１に、塗工装置２０によって触媒インクが塗布された後に、搬送シート１１は、乾燥回収装置３０に搬送される。乾燥回収装置３０は、搬送シート１１上の塗布された触媒インクの溶媒を蒸発・乾燥させる装置である。乾燥回収装置３０によって、触媒インク中の分散溶媒が蒸発され、乾燥される。この結果、搬送シート１１の表面上には触媒層２５が形成される。このとき、蒸発された分散溶媒は回収される。
【００２５】
乾燥回収装置３０の構造を図２に例示した。乾燥回収装置３０は、搬送シート１１の搬送路の下側に乾燥用のヒータ３５を備え、搬送路の上側に冷却水が循環する冷却管３１とクーリングタワー３２，および両者を繋ぐ循環路３３を備える。循環路３３中の冷却水は、図示しないポンプにより循環される。乾燥回収装置３０は、更に、冷却管３１の下部に受皿３４と、受皿３４に貯留した分散溶媒を回収通路３６を介して回収するポンプ３７とを備える。
【００２６】
この乾燥回収装置３０では、搬送されてきた搬送シート１１上の触媒インクに含まれる分散溶媒は、ヒータ３５による加熱により、蒸発する。蒸発した分散溶媒は、冷却管３１によってその露点以下に冷却されることで、液化し、冷却管３１表面に溜まり、そこから滴下して受皿３４に溜る。なお、図２では、クーリングタワー３２を乾燥回収装置３０内に描いたが、クーリングタワー３２は、熱的に隔たった位置に設けられていて良い。ヒータ３５は、分散溶媒が、常温程度で蒸発するものであれば、必ずしも必要ない。あるいは、ヒータ３５に替えて、温風または熱風などを吹き込む構成を採用することも可能である。クーリングタワー３２で放熱される熱を、熱交換器で回収して、触媒インクの加熱に利用してもよい。触媒インクの加熱用として温度が足りなければ、ヒートポンプなどを利用して、温度を高めればよい。
【００２７】
いずれにせよ、乾燥回収装置３０は、搬送シート１１上の触媒インクの蒸発が行なわれ、搬送シート１１が乾燥回収装置３０から搬出されるまでに、触媒インクの乾燥が一定以上、行なわれる温度にしておけば良い。乾燥により触媒インクから蒸発する分散溶媒は、すべてを回収するものとしなくてもよい。また、触媒インクは、乾燥回収装置３０で完全に乾燥させなくてもよい。その場合には、乾燥回収装置３０から搬出された搬送シート１１に対して、更に温風を吹き付けるなどの方法で乾燥を行なってもよいし、自然乾燥により更に乾燥させてもよい。
【００２８】
乾燥回収装置３０から搬出された搬送シート１１は、搬送ローラ４１，４２により更に搬送され、乾燥されて形成された触媒層２５と共に、触媒転写シート４５として巻き取られる。触媒転写シート４５として巻き取られたロールは、所定のタイミングで、触媒層転写装置５０に持ち込まれる。触媒層転写装置５０は、電解質膜６２上に触媒層を転写する装置である。
【００２９】
A２．触媒層転写装置５０の構成：
触媒層転写装置５０では、バックシート６１上に、電解質膜６２が形成された電解質膜シート６０が用意される。バックシート６１としては、例えば、市販素材として、ＰＴＦＥガラスクロス（日本バルカー「バルフロンガラスクロス」や、淀川ヒューテック「ＴＧクロス」など）やＰＴＥＦコートポリイミドシート（中興化成ＦＰＩシリーズ」など）を用いることが好ましい。なお、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等のポリエステル系、ポリスチレン等の高分子シートを用いることもできる。電解質膜６２は、固体高分子材料、例えばフッ素系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。電解質膜シート６０は、電解質膜６２を構成する高分子電解質樹脂を用いてシート面に長尺状に形成される。電解質膜シート６０は、バックシート６１ごと巻き取って用意してもよいし、前工程で製作したものをそのまま用いてもよい。
【００３０】
電解質膜シート６０は、搬送ローラ６３，６５により搬送され、図示しない操出機構により繰り出された触媒転写シート４５と共に、転写ローラ７１，７２に送り込まれる。転写ローラ７１，７２は対向されており、両ローラには、接合用の押圧力が付与されている。両ローラ７１，７２の接合箇所（ニップ部）が、転写圧着箇所となる。転写ローラ７１，７２は、図示しない制御装置の制御を受けて逆向きに回転し、触媒転写シート４５と電解質膜シート６０とを、触媒層２５と電解質膜６２とが接合した状態のまま転写圧着箇所に引き込んで、電解質膜シート６０の電解質膜６２上に、触媒転写シート４５の触媒層２５を転写し、下流に搬送する。
【００３１】
転写ローラ７１は、良伝熱性の金属製のローラ、例えばニッケル系の金属ローラとして構成され、図示しない熱源からの熱を受けて発熱する。転写ローラ７１は、バックシート６１を介して、電解質膜シート６０およびこれに接合した触媒転写シート４５を加熱しつつ、転写ローラ７２と共に、両シートを押圧する。転写ローラ７１の発熱状況や、両ローラ７１，７２が付与する押圧力は、制御装置により制御される。
【００３２】
転写ローラ７１，７２による加熱および加圧により、触媒転写シート４５上の触媒層２５は、電解質膜シート６０の電解質膜６２上に転写される。触媒層２５が転写された電解質膜シート６０は、搬送ローラ６５により搬送され、後工程に送られる。他方、触媒転写シート４５は、触媒層２５が電解質膜シート６０側に転写された結果、元の搬送シート１１の状態となる。この搬送シート１１は、搬送ローラ６７を介して、洗浄装置８０に送り込まれる。
【００３３】
洗浄装置８０は、触媒層２５を電解質膜シート６０側に転写した後の搬送シート１１を洗浄する装置である。触媒層２５が電解質膜シート６０側に転写されるように、搬送シート１１は剥離性の高いものを採用しているが、触媒層２５の残滓がいくらかは、搬送シート１１上に残ることがある。洗浄装置８０は、これを洗浄し、搬送シート１１から触媒層２５の残滓を取り除くものである。触媒層２５の残滓が取り除かれた搬送シート１１は、更に搬送ローラ９５，９６により搬送され、最終的に巻き取られて、上述した触媒転写シート調製装置１０における触媒転写シート４５の製作に再度利用される。
【００３４】
洗浄装置８０の内部構成を図３に示した。洗浄装置８０は、洗浄液としての分散溶媒を搬送シート１１に吹き付けるシャワーヘッド８１，乾燥回収装置３０で回収されポンプ３７により供給通路８６を介して供給される分散溶媒ＳＭを貯留する溶媒槽８５、この溶媒槽８５に貯留された分散溶媒ＳＭを溶液通路８２を介してシャワーヘッド８１まで圧送するポンプ８３、シャワーヘッド８１から噴射された分散溶媒ＳＭに含まれる触媒ＣＣを分散溶媒ＳＭと分離するための金網８７，洗浄装置８０の底部に溜った回収液から金網８７の下に溜った触媒ＣＣを通路８９を介して回収するための圧送ポンプ８８などを備える。本実施形態では、洗浄装置８０の底部が、そのまま分散溶媒を貯留する貯留槽として用いられる。
【００３５】
洗浄装置８０において、シャワーヘッド８１は、搬送シート１１の幅方向（図３、紙面垂直方向）に亘って設けられており、分散溶媒ＳＭは、ポンプ８３による圧力でシャワーヘッド８１から噴射され、搬送シート１１に残っている触媒層２５の残滓ＣＤを洗い落とす。洗い落された触媒層２５の残滓は、噴射された分散溶媒と共に洗浄装置８０の底部に溜る。この底部に溜った回収液には、触媒層２５由来の触媒ＣＣと、分散溶媒ＳＭとが含まれており、触媒ＣＣは、沈殿して底部に滞留するので、底部に開口する通路８９から、圧送ポンプ８８により触媒ＣＣを回収する。また、底部に溜った分散溶媒ＳＭは、金網８７の上側から、図示しないポンプ等で汲み上げて、更に再利用することが可能である。
【００３６】
上述した装置構成を前提として、行なう燃料電池用膜電極接合体の製造方法について説明する。製造方法は、少なくとも触媒層の製造にかかり、触媒層を電解質膜の少なくとも片側に転写して、膜電極接合体の一部を製造する工程を含む。
【００３７】
Ｂ．膜電極接合体の製造工程（一部）：
図４は、この膜電極接合体（ＭＥＡ）の一部の製造方法の概要を示す工程図である。この工程は、搬送シート１１を準備する工程（工程Ｔ１００）から開始され、触媒インクが製造（工程Ｔ２００）される。工程Ｔ１００と工程Ｔ２００の順序は問わない。その後、触媒転写シートの調製工程（工程Ｔ３００）を行なう。この工程Ｔ３００は、図１、図２を用いて説明した触媒転写シート調製装置１０により行なわれる。触媒転写シートの調製工程により調製された触媒転写シート４５は、図１に示した触媒層転写装置５０に持ち込まれ、触媒層の転写工程（工程Ｔ４００）に供される。触媒層の転写工程（工程Ｔ４００）により、少なくとも電解質膜６２の片面にカソード側の触媒層２５が転写された膜電極接合体（ＭＥＡ）の一部が製造される。製造が終れば、「ＥＮＤ」に抜けて、上記の工程を終了する。
【００３８】
膜電極接合体の製造工程の一部は、以上の通りであるが、本実施形態では、これらの工程において、分散溶媒、触媒、さらには搬送シート１１の回収と再利用とが、図られている。この再利用の流れを、図４では、破線で示した。即ち、触媒転写シートの調製工程（工程Ｔ３００）では、触媒インクに含まれていた分散溶媒が、乾燥回収装置３０より、回収される（工程Ｕ５００）。こうして回収された分散溶媒は、ポンプ３７により洗浄装置８０に送られ、触媒層の転写工程（工程Ｔ４００）において、搬送シート１１の洗浄に用いられる。なお、触媒転写シートの調製工程（工程Ｔ３００）において回収された分散触媒の一部は、そのまま触媒インクの製造工程における触媒インクの製造に用いてもよい。
【００３９】
また、触媒層の転写工程（工程Ｔ４００）では、洗浄装置８０によって、搬送シート１１の洗浄により洗い落された触媒が回収され（工程Ｕ５１０）、また搬送シート１１の洗浄に用いた分散溶媒が回収され（工程Ｕ５２０）、更に搬送シート１１が回収される（工程Ｕ５３０）。このうち、回収された触媒と分散溶媒は、触媒インクの製造工程（工程Ｔ２００）に適宜戻され、触媒インクの製造に用いられる。触媒インクの製造の際には、回収した触媒と分散溶媒を用いるので、製造工程からの排出を抑制することができる。なお、触媒はもとより、分散溶媒も、製造過程で所定の割合は失われるので、その分は新たに補充する。
【００４０】
他方、回収された搬送シート１１は、回収されて再利用されるが、その際、使用回数を記録しており、搬送シート１１の使用回数が、品質保証回数以内であるかを判断する（工程Ｕ５５０）。品質保証回数は、搬送シート１１の性状により予め決められており、例えば、カソード側触媒層２５の電解質膜６２への転写が１３０度Ｃ以上１５０度Ｃ以下で行なわれており、かつこの転写温度での搬送シート１１の寸法変化が０．６％以下であり、かつ耐水接触角が９５度より大きい場合には、約１００回の再利用までが、品質保証の範囲とされている。品質保証回数は、このように、転写温度における搬送シートの寸法変化を予めテストして、決めればよい。テストは、例えば図５に示したように、加熱ロールプレスＰ１，Ｐ２を用い、加熱ロールプレスＰ１，Ｐ２の温度を、転写温度（例えば１５０度Ｃ）とし、搬送速度１６ｍ／分で、搬送シートを搬送し、これをＮ回繰り返して、変化量を測定する。変化量が０．６％を越える直前の回数Ｎを、品質保証回数とすればよい。ＰＴＦＥコートガラスクロスとＰＴＦＥコートポリアミドは、この条件のテストをした所、品質保証回数Ｎが１００回を越えており、極めて良好な再利用性を示した。もとより、品質保証回数を、これより小さな値とすれば、テフロンやＰＦＡなどの他の材料のシートを用いることも可能である。また、品質保証回数は、変化量だけでなく、耐水接触角が９５度より大きいといった触媒の剥がれやすさの観点からの条件を付加してもよい。
【００４１】
品質保証回数以下であれば（工程Ｕ５５０：「ＹＥＳ」）、搬送シート１１は、搬送シート１１をセットする工程（工程Ｔ１００）に戻され、品質保証回数を超えていれば（工程Ｕ５５０：「ＮＯ」）、搬送シートは破棄される（工程Ｕ５６０）。
【００４２】
以上、膜電極接合体の少なくとも一部の製造工程の概略を説明した。次に、触媒転写シートの調整工程（工程Ｔ３００）について、詳しく説明する。図６は、触媒転写シートの調整工程（工程Ｔ３００）を示す工程図である。触媒転写シートの調整工程（工程Ｔ３００）を開始すると、まず準備した搬送シート１１を、触媒転写シート調製装置１０にセットする（工程Ｔ３１０）。次に、セットした搬送シート１１の先端から終端まで、以下の工程Ｔ３３０からＴ３６０を繰り返す。この繰り返し範囲を、図６では、符号ｔ３２０からｅ３２０として示した。
【００４３】
この繰り返し範囲では、搬送シートの操出（工程Ｔ３３０）、触媒インクの塗布（工程Ｔ３４０）、乾燥回収装置３０による触媒インクの乾燥と分散溶媒の回収（工程Ｔ３５０）、触媒転写シート４５の巻取（工程Ｔ３６０）が、繰り返される。これらの工程Ｔ３３０からＴ３６０は、搬送シートの１１の一つの場所に着目すれば、この順に連続的に行なわれるが、触媒転写シート調製装置１０全体でみれば、各工程は、同時に実行される。
【００４４】
搬送シートの準備工程（工程Ｔ１００）で用意され、工程Ｔ３１０で、触媒転写シート調製装置１０にセットされた一巻きの搬送シート１１に対する触媒転写シートの調整工程（工程Ｔ３００）が完了すると、巻取済みの触媒転写シートは、触媒層の転写工程（工程Ｔ４００）に送られる。なお、取り扱いの容易性を考慮して、ここでは触媒転写シート４５を一旦巻き取って、触媒層の転写工程に送っているが、両者を連続する工程として実現することも差し支えない。
【００４５】
触媒層の転写工程（工程Ｔ４００）の詳細を図７に示した。触媒層の転写工程が開始されると、まず触媒転写シート４５を、触媒層転写装置５０にセットする（工程Ｔ４１０）。次に、セットした触媒転写シート４５の先端から終端まで、以下の工程Ｔ４３０からＴ４６０を繰り返す。この繰り返し範囲を、図７では、符号ｔ４２０からｅ４２０として示した。
【００４６】
この繰り返し範囲では、触媒転写シートの操出（工程Ｔ４３０）、電解質膜シート６０の搬送（工程Ｔ４４０）、触媒層２５の電解質膜６２への加熱・加圧転写（工程Ｔ４５０）、洗浄装置８０での搬送シートの洗浄と触媒・分散溶媒の回収（工程Ｔ４６０）が、繰り返される。これらの工程Ｔ４３０からＴ４６０は、触媒転写シートの４５の一つの場所に着目すれば、この順に連続的に行なわれるが、触媒層転写装置５０全体でみれば、各工程は、同時に実行される。
【００４７】
工程Ｔ４１０で、触媒層転写装置５０にセットされた一巻きの触媒転写シート４５に対する触媒層転写工程（工程Ｔ４００）が完了すると、使用済みの搬送シート１１の回収・再利用の処置が行なわれる（工程Ｕ５３０からＵ５６０）。この工程は、図４を用いて、既に説明した。使用回数が品質保証回数以下の搬送シート１１は、搬送シート１１の準備工程（工程Ｔ１００）に送られる。
【００４８】
以上説明した実施形態に拠れば、カソード触媒層を電解質膜に転写する工程において、搬送シートを複数回に亘って再利用することができる。しかもその場合に品質保証回数を予め決定しているので、その範囲内であれば、検査などを行なわずに再利用することも可能である。
【００４９】
更に、本実施形態では、触媒インクを乾燥する工程において、触媒インクの製造に用いられた分散溶媒を、乾燥回収装置３０で大部分回収することができ、これを触媒層の転写工程（工程Ｔ４００）において、使用済み搬送シート１１の洗浄に再利用している。この結果、膜電極接合体の製造工程からの分散溶媒の排出を抑制することができる。更に、洗浄に利用した分散溶媒の一部は、触媒インクの製造にも用いられる。このため、触媒インクの製造に使用する新たな分散触媒の消費量を低減することもできる。なお、触媒インクの製造に用いる使用済みの分散溶媒は、乾燥回収装置３０で回収した分散溶媒を、そのまま用いることも可能である。
【００５０】
このほか、本実施形態の製造方法では、電解質膜シート６０に転写された触媒層２５の残滓を、洗浄装置８０で回収し、触媒インクの製造に用いている。従って、触媒の排出も抑制できる。更に、この触媒の残滓の洗浄に、回収した分散触媒を用いているので、新たな洗浄溶液を用意するコストの低減が図れ、また洗浄溶液を製造工程を排出するについてもエミッションの低減が図れる。従って、省資源を達成でき、また製造コストの低減にも役立つ。
【００５１】
Ｃ．他の実施形態：
上記実施形態では、洗浄装置８０の底部を貯留槽として用い、そこに沈殿した触媒を再利用したが、触媒の再利用は行なわないものとしてもよい。触媒層２５を電解質膜シート６０に転写する際の残留物が低減できれば、洗浄により回収される触媒の量は僅かなものになるからである。
【００５２】
また、上記実施形態では、触媒インクは、塗工装置２０を用いて、搬送シート１１の表面に押し出して塗布したが、他の手法で塗布してもよい。例えば、表面が多孔質体からなる塗布ローラで塗布してもよい。あるいは、塗工装置２０から押し出されて搬送シート１１表面に塗布された触媒インクを、スクレーパなどでかき取って、厚みを一定にしてもよい。
【００５３】
カソード側触媒層の形成ではなく、アノード側触媒層の形成および電解質膜への転写に適用してもよい。もとより、両方に適用することも差し支えない。触媒層２５の電解質膜６２への転写は、加熱・加圧ローラ以外の構成によってもよい。例えば、ローラではなく、一定の面積で加圧するプレス機の構成を採用してもよい。搬送シート１１上の触媒層２５を電解質膜６２に転写できればよく、バックシート６１を用いることは必須ではない。
【００５４】
乾燥回収装置３０は、触媒インクから蒸発する溶媒を回収できればよく、用いた溶媒の性質によって、溶媒が蒸発可能な温度や圧力などを調整すればよい。上記実施形態では、冷却管３１により蒸発した溶媒を露点以下に冷却して回収したが、ペルチェ素子などを利用して冷却してもよい。あるいは、蒸発した溶媒を集めて、加圧して液化したり、断熱膨張させることで冷却して液化するなどして、回収してもよい。乾燥回収装置３０から、蒸発した溶媒を気体のまま、洗浄装置８０に移送するものとし、移送の過程で、あるいは洗浄装置８０内部で、液化するようにしてもよい。
【００５５】
洗浄装置８０は、上記の実施形態では、シャワーヘッド８１を用いて、溶媒を噴出させ、搬送シート１１表面を洗浄したが、溶媒を用いた洗浄の形態は、任意である。例えば、溶媒を貯留した槽内に、触媒層２５の残滓が付着した搬送シート１１を漬けて、超音波振動などを加えて、触媒層２５の残滓を取り除いてもよい。シャワーヘッドを用いた溶媒の噴射による洗浄と組み合わせてもよい。
【００５６】
洗浄装置８０における触媒とその分散溶媒の回収は、一方のみでもよいし、両方回収してもよい。触媒と溶媒の分離は、沈殿を利用してもよいし、フィルタなどを用いてもよい。
【００５７】
本発明は、触媒インクを用いて触媒層を製造する方法として実施してもよいし、上記実施形態のように、膜電極接合体の少なくとも一部を製造する方法として実施してもよい。あるいはそれらの方法を実施する製造装置として実施してもよい。この他、搬送シートの回収方法、触媒の溶媒の回収方法として実施することも可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０…触媒転写シート調製装置
１１…搬送シート
２０…塗工装置
２１…塗工用ローラ
２５…触媒層
３０…乾燥回収装置
３１…冷却管
３２…クーリングタワー
３３…循環路
３４…受皿
３５…ヒータ
３６…回収通路
３７…ポンプ
４１，４２…搬送ローラ
４５…触媒転写シート
５０…触媒層転写装置
６０…電解質膜シート
６１…バックシート
６２…電解質膜
６３，６５，６７…搬送ローラ
７１，７２…転写ローラ
８０…洗浄装置
８１…シャワーヘッド
８２…溶液通路
８３…ポンプ
８５…溶媒槽
８６…供給通路
８７…金網
８８…圧送ポンプ
８９…通路
９５，９６…搬送ローラ
ＣＣ…触媒
ＣＤ…触媒の残滓
ＳＭ…分散溶媒
【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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