(57)【要約】【課題】貫通欠陥の少ない触媒層および電極を容易に量産することができる触媒層および電極の製造方法、並びに、高品質の触媒層−電解質膜積層体および膜−電極接合体を容易に製造することができる触媒層−電解質膜積層体および膜−電極接合体の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る触媒層の製造方法は、第１触媒層と第２触媒層とを有する触媒層の製造方法であって、前記第１触媒層の一方面側に前記第２触媒層を配置する配置工程Ｓ１と、前記第１触媒層を貫通する欠陥および前記第２触媒層を貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを検査する検査工程Ｓ２と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１触媒層と第２触媒層とを有する触媒層の製造方法であって、
前記第１触媒層の一方面側に前記第２触媒層を配置する配置工程と、
前記第１触媒層を貫通する欠陥および前記第２触媒層を貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを検査する検査工程と、を有する触媒層の製造方法。
【請求項２】
前記第１触媒層を貫通する欠陥および前記第２触媒層を貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合う場合、前記第１触媒層および前記第２触媒層の少なくとも１つの層を移動させる移動工程を有する、請求項１に記載の触媒層の製造方法。
【請求項３】
前記第１触媒層を貫通する欠陥および前記第２触媒層を貫通する欠陥が重なり合わなくなるまで、前記移動工程および前記検査工程を繰り返す、請求項２に記載の触媒層の製造方法。
【請求項４】
前記検査工程では、前記第１触媒層を貫通する欠陥および前記第２触媒層を貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを光学的に検査する、請求項１〜３のいずれかに記載の触媒層の製造方法。
【請求項５】
前記第１触媒層は基材上に形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載の触媒層の製造方法。
【請求項６】
前記第１触媒層と前記第２触媒層とを接合する第１接合工程を有する、請求項５に記載の触媒層の製造方法。
【請求項７】
前記第１触媒層と前記第２触媒層とを熱プレスによって接合する、請求項６に記載の触媒層の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の製造方法によって製造された触媒層を、前記第１触媒層が電解質膜側となるように、当該電解質膜に接合する第２接合工程を有する、触媒層−電解質膜積層体の製造方法。
【請求項９】
前記第１触媒層は前記第２触媒層よりも薄く形成されている、請求項８に記載の触媒層−電解質膜積層体の製造方法。
【請求項１０】
触媒層とマイクロポーラスレイヤーとを有する電極の製造方法であって、
前記触媒層の一方面側に前記マイクロポーラスレイヤーを配置する配置工程と、
前記触媒層を貫通する欠陥および前記マイクロポーラスレイヤーを貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを検査する検査工程と、を有する電極の製造方法。
【請求項１１】
前記触媒層を貫通する欠陥および前記マイクロポーラスレイヤーを貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合う場合、前記触媒層および前記マイクロポーラスレイヤーの少なくとも１つの層を移動させる移動工程を有する、請求項１０に記載の電極の製造方法。
【請求項１２】
前記触媒層を貫通する欠陥および前記マイクロポーラスレイヤーを貫通する欠陥が重なり合わなくなるまで、前記移動工程および前記検査工程を繰り返す、請求項１１に記載の電極の製造方法。
【請求項１３】
前記検査工程では、前記触媒層を貫通する欠陥および前記マイクロポーラスレイヤーを貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを光学的に検査する、請求項１０〜１２のいずれかに記載の電極の製造方法。
【請求項１４】
前記触媒層及び／又はマイクロポーラスレイヤーは基材上に形成されている、請求項１０〜１３のいずれかに記載の電極の製造方法。
【請求項１５】
前記触媒層と前記マイクロポーラスレイヤーとを接合する第１接合工程を有する、請求項１４に記載の電極の製造方法。
【請求項１６】
前記触媒層と前記マイクロポーラスレイヤーとを熱プレスによって接合する、請求項１５に記載の電極の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の製造方法によって製造された電極を、前記触媒層が電解質膜側となるように、当該電解質膜に接合する第２接合工程を有する、膜−電極接合体の製造方法。
【請求項１８】
前記触媒層は前記マイクロポーラスレイヤーよりも薄く形成されている、請求項１７に記載の膜−電極接合体の製造方法。
【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に用いられる触媒層、触媒層−電解質膜積層体、電極および膜−電極接合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質膜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】
上記固体高分子形燃料電池の発電部位は、プロトンを伝導する固体電解質膜の両面に触媒層が形成された触媒層−電解質膜積層体（ＣＣＭ）、あるいは、固体電解質膜の両面に触媒層およびガス拡散層からなる電極が形成された膜−電極接合体（ＭＥＡ）により構成される。触媒層は、触媒層形成用ペースト組成物を基材に塗工してから電解質膜に転写する方法や、電解質膜に直接塗工する方法などにより形成されるが、基材やペースト組成物に付着、混入などしている異物を起因として、触媒層を貫通する欠陥（以下、「貫通欠陥」とも称する）が発生することがある。触媒層に貫通欠陥が存在すると、燃料ガスが電解質膜に直接到達してクロスリークが起こり、耐久性が低下するといった問題がある。
【０００４】
触媒層を形成する基材を異物等が付着しないように洗浄し、触媒材料にも異物等が混入しないように管理することにより、貫通欠陥が殆ど存在しない触媒層を製造することは可能である。しかしこの方法では、触媒層の製造工程が複雑になる。また、特許文献１には、触媒層に発生した貫通欠陥（ピンホール）に修正インクを充填して乾燥させることにより、貫通欠陥を修復する技術が開示されている。これにより、貫通欠陥のない触媒層を製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２０７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示の技術では、貫通欠陥が多数存在する場合に、貫通欠陥の修復に手間がかかる。
【０００７】
また、２つの触媒層を積層した２層構造の触媒層とすれば、１層構造の触媒層よりも全体を貫通する欠陥の少ない触媒層を製造することは可能である。しかし、単に積層するだけでは、各層の欠陥の位置が重なり、触媒層全体を貫通する場合があった。
【０００８】
また、ガス拡散層は、ＧＤＬと呼ばれる導電性多孔質基材と、マイクロポーラスレイヤー（以下、ＭＰＬとする）と呼ばれる導電性炭素粒子、撥水性樹脂等を含む導電層で構成される場合がある。ＭＰＬは、導電性、ガス拡散性、ガス透過性、平滑性、水の排出性や保持性等の水管理特性等を向上させる目的で、ガス拡散層の触媒層と接する側に形成される。一般にＭＰＬは、ＭＰＬ形成用ペースト組成物を基材に塗工してから触媒層に転写する方法などにより形成されるが、上述した触媒層の場合と同様に異物を起因として、ＭＰＬを貫通する欠陥（以下、「貫通欠陥」とも称する）が発生することがある。よって、上述した問題と同様に、触媒層とＭＰＬを積層して電極を製造する場合にも、触媒層の貫通欠陥とＭＰＬの貫通欠陥同士が互いに重なり合い、電極全体を貫通する欠陥が生じる場合があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、貫通欠陥の少ない触媒層および電極を容易に量産することができる触媒層および電極の製造方法、並びに、高品質の触媒層−電解質膜積層体および膜−電極接合体を容易に製造することができる触媒層−電解質膜積層体および膜−電極接合体の製造方法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】
【００１０】
本発明に係る触媒層の製造方法は、第１触媒層と第２触媒層とを有する触媒層の製造方法であって、前記第１触媒層の一方面側に前記第２触媒層を配置する配置工程と、前記第１触媒層を貫通する欠陥および前記第２触媒層を貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを検査する検査工程と、を有する。
【００１１】
第１触媒層の一方面側に第２触媒層を配置した状態で、第１触媒層および第２触媒層の各欠陥の少なくとも一部同士が重なり合う場合、第１触媒層上に第２触媒層を積層して触媒層を製造すると、重なり合う欠陥同士が厚み方向に連通して、触媒層全体を貫通する貫通欠陥が生じることとなる。これに対し、本発明に係る触媒層の製造方法によると、第１触媒層の一方面側に第２触媒層を配置して、第１触媒層を貫通する欠陥および第２触媒層を貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを検査している。そのため、触媒層全体を貫通する貫通欠陥が生じるか否かをあらかじめ把握することができ、必要に応じて、貫通欠陥を低減する方策を講じることができる。また、検査工程においては、前記各欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを、周知の方法により短時間で容易に検査することができる。よって、触媒層の製造工程が複雑になることはなく、貫通欠陥の少ない触媒層を容易に量産することができる。
【００１２】
また、前記第１触媒層を貫通する欠陥および前記第２触媒層を貫通する欠陥の少なくとも一部同士が重なり合う場合、前記第１触媒層および前記第２触媒層の少なくとも１つの層を移動させる移動工程を有することが好ましい。これにより、第１触媒層の欠陥と第２触媒層の欠陥との位置がずれるため、触媒層全体を貫通する貫通欠陥を低減することができる。なお、検査工程において第１触媒層の欠陥と第２触媒層の欠陥とが重なり合わなかった場合は、移動工程を実施せずに第１触媒層上に第２触媒層を積層することにより、貫通欠陥のない触媒層を製造することができる。
【００１３】
また、上記触媒層の製造方法では、前記第１触媒層を貫通する欠陥および前記第２触媒層を貫通する欠陥が重なり合わなくなるまで、前記移動工程および前記検査工程を繰り返すことが好ましい。この場合、第１触媒層上に第２触媒層を積層することにより、貫通欠陥のない触媒層を製造することができる。
【００１４】
また、上記触媒層の製造方法において、前記検査工程では、前記第１触媒層を貫通する欠陥および前記第２触媒層を貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを光学的に検査することが好ましい。このような構成によれば、積層体を光が透過するか否かに基づいて、触媒層全体を貫通する貫通欠陥が生じるか否かを検査することができる。よって、検査工程を容易に短時間で実施することができる。
【００１５】
また、前記第１触媒層は基材上に形成されていてもよい。
【００１６】
また、上記触媒層の製造方法は、前記第１触媒層と前記第２触媒層とを接合する第１接合工程を有してもよい。
【００１７】
また、前記第１接合工程において、前記第１触媒層と前記第２触媒層とを熱プレスによって接合することが好ましい。熱により第１触媒層および第２触媒層の樹脂が軟化するので、軟化した樹脂の結着力により、第１触媒層と第２触媒層とを強固に接合することができる。特に、第１触媒層および第２触媒層の欠陥が存在する位置には、圧力がかかりにくいが、熱により軟化した樹脂の結着力により、欠陥部においても第１触媒層と第２触媒層とを強固に接合することができる。
【００１８】
また、上記触媒層の製造方法では、前記第１触媒層は電解質膜上に形成されていてもよい。
【００１９】
また、前記電解質膜の前記第１触媒層が形成された面と反対側の面は、基材によって支持されていることが好ましい。電解質膜は、膨潤、収縮しやすく、またその材料が弱粘性であるため、電解質膜を基材によって支持することにより、電解質膜の膨潤、収縮を抑制することができ、電解質膜をハンドリングしやすくなる。
【００２０】
また、前記第１触媒層が電解質膜上に形成されている場合、本発明に係る触媒層−電解質膜積層体の製造方法は、上記の製造方法によって製造された触媒層の前記第１触媒層と前記第２触媒層とを接合する接合工程を有してもよく、前記接合工程において、前記第１触媒層と前記第２触媒層とを熱プレスによって接合することが好ましい。上記触媒層は、貫通欠陥が少なく、かつ、容易に量産することができるため、高品質の触媒層−電解質膜積層体を容易に製造することができる。
【００２１】
本発明に係る触媒層−電解質膜積層体の製造方法は、上記の製造方法によって製造された触媒層を、前記第１触媒層が電解質膜側となるように、当該電解質膜に接合する第２接合工程を有してもよい。上記触媒層は、貫通欠陥が少なく、かつ、容易に量産することができるため、高品質の触媒層−電解質膜積層体を容易に製造することができる。
【００２２】
また、上記触媒層−電解質膜積層体の製造方法において、前記第１触媒層は前記第２触媒層よりも薄く形成されていることが好ましい。このような構成とすることにより、第１触媒層の貫通欠陥への電解質膜の食い込み量を低減することができるので、電解質膜の膜やせを抑えることができる。
【００２３】
本発明に係る電極の製造方法は、触媒層とマイクロポーラスレイヤーとを有する電極の製造方法であって、前記触媒層の一方面側に前記マイクロポーラスレイヤーを配置する配置工程と、前記触媒層を貫通する欠陥および前記マイクロポーラスレイヤーを貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを検査する検査工程と、を有する。
【００２４】
触媒層の一方面側にマイクロポーラスレイヤーを配置した状態で、触媒層およびマイクロポーラスレイヤーの各欠陥の少なくとも一部同士が重なり合う場合、触媒層上にマイクロポーラスレイヤーを積層して電極を製造すると、重なり合う欠陥同士が厚み方向に連通して、電極全体を貫通する貫通欠陥が生じることとなる。これに対し、本発明に係る電極の製造方法によると、触媒層の一方面側にマイクロポーラスレイヤーを配置して、触媒層を貫通する欠陥およびマイクロポーラスレイヤーを貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを検査している。そのため、電極全体を貫通する貫通欠陥が生じるか否かをあらかじめ把握することができ、必要に応じて、貫通欠陥を低減する方策を講じることができる。また、検査工程においては、前記各欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを、周知の方法により短時間で容易に検査することができる。よって、電極の製造工程が複雑になることはなく、貫通欠陥の少ない電極を容易に量産することができる。
【００２５】
また、前記触媒層を貫通する欠陥および前記マイクロポーラスレイヤーを貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合う場合、前記触媒層および前記マイクロポーラスレイヤーの少なくとも１つの層を移動させる移動工程を有することが好ましい。これにより、触媒層の欠陥とマイクロポーラスレイヤーの欠陥との位置がずれるため、電極全体を貫通する貫通欠陥を低減することができる。なお、検査工程において触媒層の欠陥とマイクロポーラスレイヤーの欠陥とが重なり合わなかった場合は、移動工程を実施せずに触媒層上にマイクロポーラスレイヤーを積層することにより、貫通欠陥のない電極を製造することができる。
【００２６】
また、上記電極の製造方法では、前記触媒層を貫通する欠陥および前記マイクロポーラスレイヤーを貫通する欠陥が重なり合わなくなるまで、前記移動工程および前記検査工程を繰り返すことが好ましい。この場合、触媒層上にマイクロポーラスレイヤーを積層することにより、貫通欠陥のない電極を製造することができる。
【００２７】
また、上記電極の製造方法において、前記検査工程では、前記触媒層を貫通する欠陥および前記マイクロポーラスレイヤーを貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを光学的に検査することが好ましい。このような構成によれば、積層体を光が透過するか否かに基づいて、電極全体を貫通する貫通欠陥が生じるか否かを検査することができる。よって、検査工程を容易に短時間で実施することができる。
【００２８】
また、前記触媒層及び／又はマイクロポーラスレイヤーは基材上に形成されていてもよい。
【００２９】
また、上記電極の製造方法は、前記触媒層と前記マイクロポーラスレイヤーとを接合する第１接合工程を有してもよい。
【００３０】
また、前記第１接合工程において、前記触媒層と前記マイクロポーラスレイヤーとを熱プレスによって接合することが好ましい。熱により触媒層およびマイクロポーラスレイヤーの樹脂が軟化するので、軟化した樹脂の結着力により、触媒層とマイクロポーラスレイヤーとを強固に接合することができる。特に、触媒層およびマイクロポーラスレイヤーの欠陥が存在する位置には、圧力がかかりにくいが、熱により軟化した樹脂の結着力により、欠陥部においても触媒層とマイクロポーラスレイヤーとを強固に接合することができる。
【００３１】
また、上記電極の製造方法では、前記触媒層は電解質膜上に形成されていてもよい。
【００３２】
また、前記電解質膜の前記触媒層が形成された面と反対側の面は、基材によって支持されていることが好ましい。電解質膜は、膨潤、収縮しやすく、またその材料が弱粘性であるため、電解質膜を基材によって支持することにより、電解質膜の膨潤、収縮を抑制することができ、電解質膜をハンドリングしやすくなる。
【００３３】
また、前記触媒層が電解質膜上に形成されている場合、本発明に係る膜−電極接合体の製造方法は、上記の製造方法によって製造された電極の前記触媒層と前記マイクロポーラスレイヤーとを接合する接合工程を有してもよく、前記接合工程において、前記触媒層と前記マイクロポーラスレイヤーとを熱プレスによって接合することが好ましい。上記電極は、貫通欠陥が少なく、かつ、容易に量産することができるため、高品質の膜−電極接合体を容易に製造することができる。
【００３４】
本発明に係る膜−電極接合体の製造方法は、上記の製造方法によって製造された電極を、前記触媒層が電解質膜側となるように、当該電解質膜に接合する第２接合工程を有してもよい。上記電極は、貫通欠陥が少なく、かつ、容易に量産することができるため、高品質の膜−電極接合体を容易に製造することができる。
【００３５】
また、上記膜−電極接合体の製造方法において、前記触媒層は前記マイクロポーラスレイヤーよりも薄く形成されていることが好ましい。このような構成とすることにより、触媒層の貫通欠陥への電解質膜の食い込み量を低減することができるので、電解質膜の膜やせを抑えることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、貫通欠陥の少ない触媒層および電極を容易に製造することができ、かつ、高品質の触媒層−電解質膜積層体および膜−電極接合体を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る触媒層の製造方法および触媒層−電解質膜積層体の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】（ａ）は、基材および第１触媒層の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す基材および第１触媒層のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は、基材および第２触媒層の平面図であり、（ｄ）は、（ｃ）に示す基材および第２触媒層のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】配置工程の一実施形態を示す説明図である。
【図４】検査工程の一実施形態を示す説明図である。
【図５】移動工程の一実施形態を示す説明図である。
【図６】再度の検査工程の一実施形態を示す説明図である。
【図７】第１接合工程の一実施形態を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る触媒層の断面図である。
【図９】第２接合工程の一実施形態を示す説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る触媒層−電解質膜積層体の断面図である。
【図１１】検査工程の他の実施形態を示す説明図である。
【図１２】接合工程の他の実施形態を示す説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る膜−電極接合体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。また、下記において開示された構成部材の材料・寸法などは、適宜変更可能である。
【００３９】
図１は、本発明の一実施形態に係る触媒層の製造方法および触媒層−電解質膜積層体の製造方法を示すフローチャートである。本実施形態に係る触媒層の製造方法は、第１触媒層と少なくとも１つの第２触媒層とを有する触媒層の製造方法であって、前記第１触媒層の一方面側に前記第２触媒層を配置する配置工程Ｓ１と、前記第１触媒層を貫通する欠陥および前記第２触媒層を貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを検査する検査工程Ｓ２と、を有する。さらに、本実施形態に係る触媒層の製造方法は、前記第１触媒層を貫通する欠陥および前記第２触媒層を貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合うことにより貫通欠陥が検出された場合（Ｓ３においてＹＥＳ）、前記第１触媒層および前記第２触媒層の少なくとも１つの層を移動させる移動工程Ｓ４を有する。さらに、本実施形態に係る触媒層の製造方法は、前記第１触媒層を貫通する欠陥および前記第２触媒層を貫通する欠陥が重なり合わなくなるまで、前記移動工程Ｓ４および前記検査工程Ｓ２を繰り返す。これにより、貫通欠陥のない前記第１触媒層および前記第２触媒層の触媒層が作製される（Ｓ５）。さらに、本実施形態に係る触媒層の製造方法は、前記第１触媒層と前記第２触媒層とを接合する第１接合工程Ｓ６を有する。
【００４０】
また、本実施形態に係る触媒層−電解質膜積層体の製造方法は、本実施形態に係る触媒層の製造方法によって製造された触媒層を、前記第１触媒層が電解質膜側となるように、当該電解質膜に接合する第２接合工程（Ｓ７）を有する。これにより、貫通欠陥のない触媒層を有する高品質の触媒層−電解質膜積層体が作製される（Ｓ８）。
【００４１】
続いて、本実施形態に係る触媒層の製造方法および触媒層−電解質膜積層体の製造方法の各工程について、図２〜図１０を参照して、詳しく説明する。
【００４２】
＜配置工程（図１のＳ１）＞
配置工程では、第１触媒層２ａの一方面側に第２触媒層２ｂを配置する。すなわち、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂを上下に積み重ねて積層体Ｍとしている。本実施形態では、図２に示すように、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂが対向するように基材１ａ，１ｂを上下に配置し、上下の基材１ａ，１ｂの間で、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂを、両者の両側縁が揃うように重ね合わせている。基材１ａは、搬送ロール３ａ，３ｃによって図の左右方向に移動可能であり、基材１ｂは、搬送ロール３ｂ，３ｄによって図の左右方向に移動可能である。なお、積層された第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの両側縁は揃っていなくてもよい。また、図２においては、配置工程において、第１触媒層２ａの一方面側に第２触媒層２ｂを積層、つまり接触して配置しているが、第１触媒層２ａの一方面側に第２触媒層２ｂを離間して配置してもよい。
【００４３】
基材１ａ，１ｂは、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように、帯状のものであり、図２に示す搬送ロール３ａ〜３ｄなどの周知の搬送手段によって巻き出される。基材１ａ，１ｂの幅は、例えば２〜１００ｃｍ程度であるが、これに限られるものではない。基材１ａ，１ｂの厚さは、１０〜５００μｍが好ましい。なお、基材１ａ，１ｂの幅及び厚さは、同一であってもよいし、互いに異なってもよい。
【００４４】
基材１ａ，１ｂの材質は、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルペンテン、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、フッ素樹脂などのプラスチック、あるいは、アルミニウム、銅、亜鉛などの金属を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などを挙げることができる。また、上記のプラスチックおよび金属を積層した積層体、あるいは、上記のプラスチックに表面処理を施し、上記のプラスチックにアルミナ、シリカ、チタニアなどの酸化物を積層した積層体を基材層として使用することもできる。これらの中で、ポリフェニレンサルファイドとフッ素樹脂は剥離性が良好であるため、触媒層形成時の電解質膜の膨潤、収縮を抑える効果や保管安定性が高いことから好ましい。また、製造コストの低減の観点からも好ましい。なお、基材１ａ，１ｂの材質は、同一であってもよいし、互いに異なってもよいが、触媒層を挟み込む２つの基材のうち、先に剥離される基材を、他方の基材よりも剥離性の高い材質とすることが好ましい。
【００４５】
さらに、後述するように、本実施形態では、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの積層体Ｍを貫通する貫通欠陥Ｄの有無を光学的に検査するため、基材１ａ，１ｂの材質は光透過率が高いことが好ましい。
【００４６】
第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂは、本実施形態では、いずれも触媒層である。第１触媒層２ａは、帯状の基材１ａの一方面上に帯状に形成されている。同様に、第２触媒層２ｂは、帯状の基材１ｂの一方面上に帯状に形成されている。第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの形成方法は特に限定されず、転写法、塗布法などを用いることができる。本実施形態において、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの平面視のサイズは同一であるが、互いに異なってもよい。第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの長さは、例えば、２ｃｍ〜１０ｍであり、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの幅は、例えば、２〜１００ｃｍであるが、これらの寸法は特に制限されない。
【００４７】
また、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂは、厚さが同一であってもよく、第１触媒層２ａが第２触媒層２ｂよりも厚く形成されてもよいが、本実施形態のように、第１触媒層２ａは第２触媒層２ｂよりも薄く形成されていることが好ましい。これにより、後述するように、本実施形態に係る電解質膜の膜やせを抑えることができる。例えば、第１触媒層２ａの厚さは、０．１〜１０μｍであることが好ましく、第２触媒層２ｂの厚さは、１〜５０μｍであることが好ましい。
【００４８】
第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂは、触媒を含有していればよく、例えば、炭素粒子に触媒粒子を担持させたものを用いてもよい。さらに第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂは、触媒の他に高分子重合体を含有してもよく、イオン伝導性高分子電解質等を用いてもよい。
【００４９】
触媒としては、例えば、白金や白金化合物などが挙げられる。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、鉄などからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と、白金との合金などが挙げられる。なお、通常は、触媒層に含まれる触媒は白金である。
【００５０】
炭素粒子は、導電性を有しているものであれば限定的ではなく、公知または市販のものを広く使用できる。例えば、カーボンブラックや、黒鉛、活性炭などを１種または２種以上で用いることができる。カーボンブラックの例としては、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ランプブラックなどを挙げることができる。炭素粒子の算術平均粒子径は通常５ｎｍ〜２００ｎｍ程度、好ましくは２０ｎｍ〜８０ｎｍ程度である。この炭素粒子の平均粒子径は、例えば、粒子径分布測定装置ＬＡ−９２０：（株）堀場製作所製などにより測定できる。
【００５１】
高分子重合体としては、特に限定的ではなく、公知の材料を使用できる。具体的には、イオン伝導性高分子電解質、酢酸ビニル樹脂、スチレン−アクリル共重合体樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル−アクリル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。また、六フッ化プロピレン−フッ化ビニリデン共重合体、三フッ化塩化エチレン−フッ化ビニリデン共重合体等のフッ素ゴム、シリコーンゴム等も挙げられる。これらの高分子重合体は、単独で用いても良いし、２種類以上を組み合わせてもよい。
【００５２】
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。イオン伝導性高分子電解質含有溶液中に含まれる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。
【００５３】
ここで、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂを基材１ａ，１ｂ上に形成する際に、触媒の凝集物や異物が混入することがある。この凝集物や異物が剥がれたり、触媒粒子を含むインク中の泡によって、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂには、複数のピンホールが形成されるが、その中には、各触媒層を貫通するピンホールが存在する。また、インクの乾燥中に、インク中の凝集物、異物、泡などが起点となり、ひずみを生じることによって、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂに、各触媒層を貫通するクラックが発生する場合がある。本願明細書では、ピンホールやクラック等を「欠陥」と称し、さらに、触媒層を貫通してクロスリークの原因となる欠陥を「貫通欠陥」とも称する。第１触媒層２ａには、図２（ａ）に示すように、４つの欠陥Ｄ１〜Ｄ４が存在しており、第２触媒層２ｂには、図２（ｃ）に示すように、５つの欠陥Ｄ５〜Ｄ９が存在している。なお、この欠陥Ｄ１〜Ｄ９は、直径数μｍ以上の孔を指している。第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂは多孔質であるため、多数の細孔が存在するが、細孔の直径は通常１μｍ以下であり、欠陥Ｄ１〜Ｄ９とは異なりクロスリークを引き起こすものではない。
【００５４】
＜検査工程（図１のＳ２）＞
次の検査工程では、第１触媒層２ａを貫通する欠陥および第２触媒層２ｂを貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを検査する。すなわち、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの積層体Ｍを貫通する貫通欠陥Ｄの有無を検査する。この貫通欠陥Ｄは、第１触媒層２ａの欠陥Ｄ１〜Ｄ４と、第１触媒層２ａ上の第２触媒層２ｂの欠陥Ｄ５〜Ｄ９のどれかが一致することで形成される。なお、図３に示す貫通欠陥Ｄは、２つの欠陥Ｄ１，Ｄ６が完全に一致することにより形成されているが、２つの欠陥が多少ずれていても少しでも重なり合っている構造であれば、貫通欠陥とみなされる。
【００５５】
本実施形態では、この貫通欠陥Ｄの有無を光学的に検査している。具体的には、図２に示すように、基材１ａの下方に発光装置４が設けられ、基材１ｂの上方にＣＣＤカメラ５が設けられている。発光装置４としては、蛍光灯、ＬＥＤ照明装置など、公知の発光部材を用いることができる。ＣＣＤカメラ５は、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの積層体Ｍの全体が撮影できる程度に、積層体Ｍから離間して設けられている。積層体Ｍが非常に長い場合は、複数台の発光装置４及びＣＣＤカメラ５によって撮影してもよいし、１台の発光装置４及びＣＣＤカメラ５を積層体Ｍの長手方向に平行移動させながら連続的に撮影してもよい。なお、ＣＣＤカメラ５の代わりに、例えば光電子増倍管などを用いることもできる。
【００５６】
そして、図４に示すように、ＣＣＤカメラ５で積層体を撮影しながら発光装置４を点灯させ、積層体Ｍに光を照射する。ＣＣＤカメラ５で撮影された積層体Ｍの画像データは、図示しないコンピュータに転送される。コンピュータにおいて、画像データが解析され、貫通欠陥Ｄを介して積層体Ｍを通過する光を検出することで、積層体Ｍについて貫通欠陥Ｄの有無を検査する。例えば図４では、第１触媒層２ａの欠陥Ｄ１と第２触媒層２ｂの欠陥Ｄ６とが、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂを積層させた際に重なり合っているため、積層体Ｍに貫通欠陥Ｄが存在している。よって、発光装置４からの光が貫通欠陥Ｄを通過し、ＣＣＤカメラ５によって取得された画像データにおいて、貫通欠陥Ｄの位置の輝度が積層体Ｍの他の位置に比べ大きくなる。これにより、貫通欠陥Ｄが検出される。なお、基材１ａの下方にＣＣＤカメラ５が設けられ、基材１ｂの上方に発光装置４が設けられていてもよい。また、一度の検査工程で検査する範囲は、特に限定されないが、積層体Ｍの幅方向に関しては、積層体Ｍの幅以上の範囲であればよく、積層体Ｍの長手方向に関しては、例えば０．０５ｍ〜１０ｍであることが好ましい。
【００５７】
検査工程において貫通欠陥Ｄが検出されなかった場合（図１のＳ３においてＮＯ）、すなわち、第１触媒層２ａの欠陥Ｄ１〜Ｄ４と第２触媒層２ｂの欠陥Ｄ５〜Ｄ９とが重なり合わなかった場合は、貫通欠陥Ｄのない第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの触媒層６が作製されており（図１のＳ５）、次の第１接合工程（図１のＳ６）において、第１触媒層２ａと第２触媒層２ｂとが接合される。
【００５８】
＜移動工程（図１のＳ４）＞
一方で、検査工程において貫通欠陥Ｄが検出された場合（図１のＳ３においてＹＥＳ）、すなわち、第１触媒層２ａの欠陥Ｄ１〜Ｄ４と第２触媒層２ｂの欠陥Ｄ５〜Ｄ９との少なくとも一部が重なり合う場合は、次の移動工程において、第１触媒層２ａおよび／または第２触媒層２ｂを移動させることにより、重なり合っている部分が消え、貫通欠陥Ｄが消える。本実施形態では、図５に示すように、基材１ｂ上の第２触媒層２ｂを右方向に搬送させる。なお、第１触媒層２ａのみを移動させてもよいし、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの両方を移動させてもよい。また、移動距離は、厳密に設定する必要はなく、移動方向も図５に示す形態に限定されない。さらに、本実施形態では、第１触媒層２ａと第２触媒層２ｂとが接した状態で移動工程を実施しているが、第１触媒層２ａと第２触媒層２ｂとを離間させた状態で移動工程を実施してもよい。第１触媒層２ａと第２触媒層２ｂとが接した状態で移動工程を実施した場合、工程数を減らすことができ、貫通欠陥の位置を確実に特定できるという利点がある。一方、第１触媒層２ａと第２触媒層２ｂとを離間させて移動工程を実施した場合、移動時に第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂを傷つけることがないという利点がある。
【００５９】
そして、再び検査工程（図１のＳ２）において、図６に示すように、発光装置４を点灯させ、ＣＣＤカメラ５によって取得された画像データに基づいて、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの積層体Ｍを貫通する貫通欠陥Ｄの有無を検査する。このとき、第１触媒層２ａの欠陥Ｄ１と第２触媒層２ｂの欠陥Ｄ６とは、位置を移動させたため重なり合わないので、欠陥Ｄ１及び欠陥Ｄ６による貫通欠陥Ｄは検出されない。その他の欠陥の組み合わせによる貫通欠陥Ｄが検出されなければ（図１のＳ３においてＮＯ）、貫通欠陥のない第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの触媒層６が作製される（図１のＳ５）。
【００６０】
なお、再度の検査工程においても貫通欠陥Ｄが検出された場合は（図１のＳ３においてＹＥＳ）、同様に、再び移動工程（図１のＳ４）において、第１触媒層２ａおよび／または第２触媒層２ｂを移動させた後、検査工程（図１のＳ２）を行い、検査工程において貫通欠陥Ｄが検出されなくなるまで、移動工程および検査工程を繰り返すことで、貫通欠陥のない第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの触媒層６を作製する（図１のＳ５）。この移動工程および検査工程を繰り返し行う際には、移動工程と検査工程とを同時に実施してもよい。すなわち、発光装置４を発光させた状態で第１触媒層２ａおよび／または第２触媒層２ｂを移動させながら、ＣＣＤカメラ５による画像データの取得および当該画像データに基づく貫通欠陥Ｄの有無の検査を行い、貫通欠陥Ｄが検出されなくなった時点で、第１触媒層２ａおよび／または第２触媒層２ｂの移動を停止させてもよい。
【００６１】
＜第１接合工程（図１のＳ６）＞
貫通欠陥Ｄのない第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの触媒層６が作製されると、次の第１接合工程において、第１触媒層２ａと第２触媒層２ｂとを接合する。具体的な接合方法は特に限定されず、例えば、接着剤による接合や、熱を加えないプレスによる接合も可能であるが、熱プレスによる接合が特に好ましい。本実施形態では、図７に示すように、搬送ロール３ｃ，３ｄの下流側に熱圧ロール３ｅ，３ｆを設け、熱圧ロール３ｅ，３ｆの間に第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの積層体Ｍを通過させる。これにより、第１触媒層２ａと第２触媒層２ｂとが接合される。このとき、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの欠陥Ｄ１〜Ｄ９が存在する位置には、熱圧ロール３ｅ，３ｆからの圧力がかかりにくいが、熱により第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの樹脂が溶け出すので、溶け出した樹脂の結着力により、第１触媒層２ａと第２触媒層２ｂとを強固に接合することができる。なお、熱圧ロール３ｅ，３ｆの代わりに熱板を用いてもよい。
【００６２】
このようにして作製された触媒層６は、図７に示すように、熱圧ロール３ｅの下流側で基材１ａが剥離され、図８に示すように、所定の寸法となるようにカットされた後、次の第２接合工程（図１のＳ７）において電解質膜７に転写される。触媒層６のサイズが大きい場合は、触媒層６を複数の所定寸法の触媒層にカットしてもよい。例えば、触媒層６を幅方向および／または長手方向に複数に分割してもよい。これにより、所定寸法の触媒層を効率的に製造することができる。また、触媒層６をカットする際に、触媒層６とともに基材１ｂをカットしてもよい。
【００６３】
なお、第２触媒層２ｂを予め所望の大きさ・形状に形成し、第１触媒層２ａを第２触媒層２ｂよりも大きく形成し、第２触媒層２ｂの全面が第１触媒層２ａと重なり合うように積層した場合は、第１接合工程において、第１触媒層２ａの一部と第２触媒層２ｂの全面とが接合される。そのため、基材１ａを剥離する際に、第１触媒層２ａの第２触媒層２ｂと接合していない部分が、基材１ａとともに触媒層６から分離される。これにより、触媒層６を所望の大きさ・形状とすることができるので、カット工程を不要とできる。また、第１接合工程において、第１触媒層２ａと第２触媒層２ｂとを熱プレスによって接合した場合、第１触媒層２ａと第２触媒層２ｂとが重なり合った部分に強く圧力がかかるため、確実に第１触媒層２ａの一部と第２触媒層２ｂの全面とを接合することができる。そのため、容易に触媒層６を所望の大きさ・形状とすることができる。
【００６４】
＜第２接合工程（図１のＳ７）＞
第２接合工程では、第１触媒層２ａが電解質膜７と対向するように触媒層６が配置され、電解質膜７に接合される。具体的な接合方法は特に限定されず、例えば、熱を加えないプレスによる接合も可能であるが、熱プレスによる接合が特に好ましい。本実施形態では、図９に示すように、触媒層６が搬送ロール３ｈを通過する際に、第１触媒層２ａ上に電解質膜７を重ね合わせ、搬送ロール３ｈの下流側に設けられた熱圧ロール３ｉ，３ｊの間に、触媒層６および電解質膜７を通過させる。これにより、触媒層６が電解質膜７に熱プレスされる。その後、基材１ｂを剥離することにより、図１０に示すように、本実施形態に係る触媒層−電解質膜積層体８が製造される。
【００６５】
なお、電解質膜７は、例えば、基材上にイオン伝導性高分子電解質を含有する溶液（電解質溶液）を塗工し、乾燥することにより形成される。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。イオン伝導性高分子電解質含有溶液中に含まれる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、上記の水素イオン伝導性電解質膜以外には、アニオン導電性固電解質膜や液状物質含浸膜も挙げられる。アニオン伝導性電解質としては炭化水素系樹脂又はフッ素系樹脂等が挙げられ、具体例としては炭化水素系樹脂としては、旭化成（株）製のＡｃｉｐｌｅｘ（登録商標）Ａ２０１，２１１，２２１や、トクヤマ（株）製のネオセプタ（登録商標）ＡＭ−１，ＡＨＡ等が挙げられ、フッ素系樹脂としては、東ソー（株）製のトスフレックス（登録商標）ＩＥ−ＳＦ３４等が挙げられる。また液状物質含浸膜としては、例えばポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）が挙げられる。
【００６６】
以上のように、本実施形態に係る触媒層の製造方法では、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂを積層して積層体Ｍとし、第１触媒層２ａの欠陥Ｄ１〜Ｄ４と第２触媒層２ｂの欠陥Ｄ５〜Ｄ９とによって形成される積層体Ｍを貫通する貫通欠陥Ｄの有無を検査している。そのため、貫通欠陥Ｄが生じるか否かをあらかじめ把握することができ、必要に応じて、貫通欠陥Ｄを低減する方策を講じることができる。そして、本実施形態に係る触媒層の製造方法では、貫通欠陥Ｄが検出された場合には、第１触媒層２ａおよび／または第２触媒層２ｂを移動させることで、第１触媒層２ａの欠陥Ｄ１〜Ｄ４と第２触媒層２ｂの欠陥Ｄ５〜Ｄ９との位置がずれるため、貫通欠陥Ｄを低減することができる。さらに、本実施形態に係る触媒層の製造方法では、貫通欠陥Ｄが検出されなくなるまで、移動工程および検査工程を繰り返す。これにより、貫通欠陥Ｄのない触媒層６を確実に製造することができるので、貫通欠陥Ｄに修正インクを充填するなどの貫通欠陥Ｄを修復する手間がかかる作業を不要とできる。また、検査工程においては、貫通欠陥Ｄの有無を、周知の方法により短時間で容易に検査することができ、移動工程においても、第１触媒層２ａおよび／または第２触媒層２ｂの移動距離および移動方向を厳密に設定する必要はないため、検査工程および移動工程は、短時間で容易に実施することができる。よって、触媒層６の製造工程が複雑になることはなく、貫通欠陥Ｄのない触媒層６を容易に製造することができる。
【００６７】
また、本実施形態に係る触媒層−電解質膜積層体の製造方法によると、本実施形態に係る触媒層の製造方法によって製造された、貫通欠陥Ｄがない触媒層６を電解質膜７に熱プレスして触媒層−電解質膜積層体８を製造しているので、高品質の触媒層−電解質膜積層体８を容易に製造することができる。
【００６８】
以上、本発明の一実施形態に係る触媒層の製造方法および触媒層−電解質膜積層体の製造方法について詳述したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。例えば、上記の実施形態では、第１触媒層２ａの一方面側に１つの第２触媒層２ｂを形成していたが、第１触媒層２ａの一方面側に複数の第２触媒層２ｂを形成してもよい。すなわち、第１触媒層２ａ上に複数の第２触媒層２ｂを形成して、３以上の層からなる触媒層を製造してもよい。この場合、移動工程では、第１触媒層２ａおよび複数の第２触媒層２ｂの少なくとも１つの層を移動させる。例えば、第１触媒層２ａのみを移動させてもよいし、複数の第２触媒層２ｂのうち少なくとも１層を移動させてもよい。これにより、厚み方向に重なり合う第１触媒層２ａの欠陥と第２触媒層２ｂの欠陥との位置をずらすことができる。また、第２触媒層２ｂが複数の場合、第１触媒層２ａは第２触媒層２ｂからなる層よりも薄く形成されていることが好ましい。
【００６９】
また前述のように、配置工程において、第１触媒層２ａの一方面側に第２触媒層２ｂを離間して配置してもよい。その場合、検査工程においても、第１触媒層２ａを貫通する欠陥および第２触媒層２ｂを貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを検査可能であれば、第１触媒層２ａと第２触媒層２ｂとを離間して配置してもよい。第１触媒層２ａと第２触媒層２ｂとを離間して配置した場合、検査後に両者をそのままの位置で重ね合わせれば、貫通欠陥のない触媒層が作製できる。なお、検査を容易にするため、第１触媒層２ａと第２触媒層２ｂとを近接して配置するか、接触して配置することが好ましい。
【００７０】
また、上記の実施形態では、配置工程において、第１触媒層２ａは基材１ａ上に形成されていたが、第１触媒層２ａは電解質膜７上に形成されていてもよい。この場合、図１１に示すように、第１触媒層２ａが電解質膜７上に形成された状態で、第１触媒層２ａの一方面側に第２触媒層２ｂを積層して、検査工程を実施する。貫通欠陥Ｄが検出された場合は、移動工程を実施することにより、図１２に示すように、触媒層６が形成される。さらに、当該触媒層６の第１触媒層２ａと第２触媒層２ｂとを接合する（接合工程）。この場合、熱圧ロール３ｅ，３ｆによって第１触媒層２ａと第２触媒層２ｂとを熱プレスすることが好ましい。このとき、第１触媒層２ａおよび電解質膜７も熱プレスされるので、電解質膜７に触媒層６が接合された触媒層−電解質膜積層体８が製造される。
【００７１】
また、図１１および図１２に示すように、電解質膜７の第１触媒層２ａが形成された面と反対側の面は、基材１ｃによって支持されていることが好ましい。電解質膜７は、膨潤、収縮しやすく、またその材料が弱粘性であるため、電解質膜７を基材１ｃによって支持することにより、電解質膜７の膨潤、収縮を抑制することができ、電解質膜７をハンドリングしやすくなる。
【００７２】
また、上記の実施形態では、貫通欠陥Ｄが検出されなくなるまで、移動工程および検査工程を繰り返していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、検査工程において貫通欠陥Ｄが検出された場合に、一度だけ移動工程を実施し、その後、検査工程を実施せずに第１接合工程に移行してもよい。また、上記の実施形態では、検査工程において貫通欠陥Ｄが検出されなかった場合には、移動工程を実施せずに第１接合工程に移行していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、貫通欠陥Ｄが検出されても、その個数が触媒層の性能上問題の無い程度（例えば、３０ｃｍ×３０ｃｍの面積あたり５〜１０）であれば、移動工程を実施しない構成としてもよい。
【００７３】
また、上記の実施形態では、触媒層の製造方法および触媒層−電解質膜積層体の製造方法について説明したが、本発明は、触媒層とマイクロポーラスレイヤー（ＭＰＬ）とを有する電極の製造、および、当該電極と電解質膜とを有する膜−電極接合体の製造にも適用できる。その一例を図１３に示す。図１３に示す膜−電極接合体８’は、電解質膜７上に電極６’が接合された構成であり、電極６’は、触媒層２ａ’と、触媒層２ａ’上に形成されたマイクロポーラスレイヤー２ｂ’とを有する。マイクロポーラスレイヤーは、触媒層と導電性多孔質基材との間に中間層として設けられる導電層であり、導電性炭素材料を含有する。導電性炭素材料としては、特に限定しないが、導電性炭素粒子、導電性炭素繊維等が挙げられる。また、マイクロポーラスレイヤーを形成する方法は、特に限定しないが、例えば、導電性炭素材料、高分子重合体等からなるペースト組成物を基材上に塗布及び乾燥することにより形成できる。高分子重合体としては、上述したような材料を用いてもよい。
【００７４】
ここで、マイクロポーラスレイヤー２ｂ’を形成する際に、導電性炭素材料の凝集物や異物が混入し、この凝集物や異物が剥がれたり、導電性炭素材料を含むインク中の泡によって、マイクロポーラスレイヤー２ｂ’には複数のピンホールが形成されるが、その中には、マイクロポーラスレイヤー２ｂ’を貫通するピンホールが存在する。また、インクの乾燥中に、インク中の凝集物、異物、泡などが起点となり、ひずみを生じることによって、マイクロポーラスレイヤー２ｂ’を貫通するクラックが発生する場合がある。そのため、触媒層２ａ’と同様に、マイクロポーラスレイヤー２ｂ’にも層を貫通する欠陥が存在する場合がある。
【００７５】
そこで、触媒層２ａ’を貫通する欠陥およびマイクロポーラスレイヤー２ｂ’ を貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合うか否かを検査し（検査工程）、触媒層２ａ’ を貫通する欠陥およびマイクロポーラスレイヤー２ｂ’ を貫通する欠陥の少なくとも一部が重なり合う場合、触媒層２ａ’およびマイクロポーラスレイヤー２ｂ’の少なくとも１つの層を移動させ（移動工程）、触媒層２ａ’を貫通する欠陥およびマイクロポーラスレイヤー２ｂ’を貫通する欠陥が重なり合わなくなるまで、前記移動工程および前記検査工程を繰り返すことで、貫通欠陥Ｄのない電極６’を製造できる。マイクロポーラスレイヤー２ｂ’の欠陥は、直径数μｍ以上の孔を指している。触媒層２ａ’と同様、マイクロポーラスレイヤー２ｂ’にも多数の細孔が存在するが、細孔の直径は通常１μｍ以下であり、クロスリークを引き起こすものではない。なお、マイクロポーラスレイヤー２ｂ’は自立膜化が可能な場合は、電極６’を製造する際に、マイクロポーラスレイヤー２ｂ’を基材１ｂで支持しなくてもよい。
【００７６】
また、触媒層２ａ’はマイクロポーラスレイヤー２ｂ’よりも薄く形成されていることが好ましい。これにより、電解質膜７の膜やせをより抑えることができる。例えば、触媒層２ａ’の厚さは、０．１〜２０μｍであることが好ましく、マイクロポーラスレイヤー２ｂ’の厚さは、１〜５０μｍであることが好ましい。なお、触媒層２ａ’およびマイクロポーラスレイヤー２ｂ’は、厚さが同一であってもよく、触媒層２ａ’がマイクロポーラスレイヤー２ｂ’よりも厚く形成されてもよい。
【００７７】
また、上記の実施形態では、第１触媒層２ａ、第２触媒層２ｂ、触媒層２ａ’およびマイクロポーラスレイヤー２ｂ’の形状は、いずれも帯状であったが、本発明はこれに限定されない。第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの少なくとも一方、または、触媒層２ａ’およびマイクロポーラスレイヤー２ｂ’の少なくとも一方が、所定の寸法に切り出された枚葉状であってもよい。この場合、枚葉状の層を移動させる方向は、特に限定されず、例えば、枚葉状の層の縦方向、横方向、斜め方向など、あらゆる方向に移動させることができる。また、枚葉状の層を回転させることによって、第１触媒層２ａおよび第２触媒層２ｂの少なくとも一方、または、触媒層２ａ’およびマイクロポーラスレイヤー２ｂ’ の少なくとも一方を移動させてもよい。さらに、枚葉状の層を回転した後、任意の方向に移動させてもよい。また、電解質膜７の形状も、帯状であっても枚葉状であってもよい。
【００７８】
また、上記の実施形態では、検査工程において、光学的に貫通欠陥の有無を検査していたが、貫通欠陥の有無を検査する方法はこれに限定されず、高電圧方式、赤外線方式などによって貫通欠陥の有無を検査してもよい。ただし、触媒層または電極の品質への影響を考慮すると、光学的に貫通欠陥の有無を検査することが好ましい。
【００７９】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、明細書に開示された各技術的事項を適宜組み合わせて得られる形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８０】
１ａ          基材
１ｂ          基材
２ａ          第１触媒層
２ｂ          第２触媒層
２ａ’        触媒層
２ｂ’        マイクロポーラスレイヤー
６            触媒層
６’          電極
７            電解質膜
８            触媒層−電解質膜積層体
８’          膜−電極接合体
【図１】
2015197947.tif 000003
【図３】
2015197947.tif 000004
【図４】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図２】
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【図５】
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【図１３】
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