(57)【要約】【課題】シール性が良く、電解質膜のシワや損傷を抑制することができる膜電極接合体及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る膜電極接合体１０は、電解質膜１と、電解質膜１の一方の面に配置されたカソード触媒層２と、電解質膜１の他方の面にカソード触媒層２と対向して配置されたアノード触媒層３と、カソード触媒層２とアノード触媒層３の周囲に配置され、電解質膜１の両面を覆うガスケット層２０、３０と、を有する膜電極接合体であって、電解質膜１のカソード触媒層２とアノード触媒層３とが対向して配置される領域以外の領域に、電解質膜１の一方の面側から他方の面側まで貫通する貫通部８を形成し、カソード触媒層２側に配置されたガスケット層３０とアノード触媒層３側に配置されたガスケット層２０とを、貫通部８を通じて接続させている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に配置されたカソード触媒層と、前記電解質膜の他方の面に前記カソード触媒層と対向して配置されたアノード触媒層と、前記カソード触媒層と前記アノード触媒層の周囲に配置され、前記電解質膜の両面を覆うガスケット層と、を有する膜電極接合体において、
前記電解質膜の前記カソード触媒層と前記アノード触媒層とが対向して配置される領域以外の領域に、前記電解質膜の前記一方の面側から前記他方の面側まで貫通する貫通部を形成し、
前記カソード触媒層側に配置された前記ガスケット層と前記アノード触媒層側に配置された前記ガスケット層とを、前記貫通部を通じて接続させたことを特徴とする膜電極接合体。
【請求項２】
前記カソード触媒層の厚さを、前記カソード触媒層側に配置された前記ガスケット層の厚さと等しくし、かつ、前記アノード触媒層の厚さを、前記アノード触媒層側に配置された前記ガスケット層の厚さと等しくしたことを特徴とする請求項１に記載の膜電極接合体。
【請求項３】
前記ガスケット層を、燃料ガス及び酸化ガスの透過を防止するガスバリア層と、前記ガスバリア層と前記電解質膜との間に配置され、熱溶着可能な熱可塑性樹脂フィルムからなる溶着層と、を備えたものとし、
前記溶着層同士を、前記貫通部を通じて接続させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の膜電極接合体。
【請求項４】
前記溶着層を、ポリオレフィン系樹脂で形成したことを特徴とする請求項３に記載の膜電極接合体。
【請求項５】
前記ポリオレフィン系樹脂を、酸変性ポリオレフィン樹脂としたことを特徴する請求項４に記載の膜電極接合体。
【請求項６】
前記酸変性ポリオレフィン樹脂を、不飽和カルボン酸でグラフト変性させたポリプロピレンからなる樹脂としたことを特徴とする請求項５に記載の膜電極接合体。
【請求項７】
前記ガスバリア層を、二軸延伸ポリエチレンナフタレートで形成したことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の膜電極接合体。
【請求項８】
電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に配置されたカソード触媒層と、前記電解質膜の他方の面に前記カソード触媒層と対向して配置されたアノード触媒層と、前記カソード触媒層と前記アノード触媒層の周囲に配置され、前記電解質膜の両面を覆うガスケット層と、を有する膜電極接合体の製造方法において、
前記電解質膜を挟むように、前記電解質膜の厚さ方向から見て、前記電解質膜の面積より小さい面積を有する前記カソード触媒層と前記アノード触媒層とを対向して配置する触媒層配置工程と、
前記電解質膜の前記カソード触媒層と前記アノード触媒層とが対向して配置された領域以外の領域に、前記電解質膜の前記一方の面側から前記他方の面側まで貫通する貫通部を形成する貫通部形成工程と、
前記貫通部形成工程後、前記カソード触媒層と前記アノード触媒層の周囲に配置され、前記電解質膜の両面を覆う前記ガスケット層を配置するガスケット層配置工程と、
前記カソード触媒層側に配置された前記ガスケット層と前記アノード触媒層側に配置された前記ガスケット層とを、前記貫通部を通じて接続するガスケット層接続工程と、を有することを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
【請求項９】
電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に配置されたカソード触媒層と、前記電解質膜の他方の面に前記カソード触媒層と対向して配置されたアノード触媒層と、前記カソード触媒層と前記アノード触媒層の周囲に配置され、前記電解質膜の両面を覆うガスケット層と、を有する膜電極接合体の製造方法において、
前記電解質膜を挟むように、前記電解質膜の厚さ方向から見て、前記電解質膜の面積より小さい面積を有する前記カソード触媒層と前記アノード触媒層とを対向して配置する触媒層配置工程と、
前記触媒層配置工程前に、前記電解質膜の前記カソード触媒層と前記アノード触媒層とが対向して配置される領域以外の領域に、前記電解質膜の前記一方の面側から前記他方の面側まで貫通する貫通部を形成する貫通部形成工程と、
前記触媒層配置工程後、前記カソード触媒層と前記アノード触媒層の周囲に配置され、前記電解質膜の両面を覆う前記ガスケット層を配置するガスケット層配置工程と、
前記カソード触媒層側に配置された前記ガスケット層と前記アノード触媒層側に配置された前記ガスケット層とを、前記貫通部を通じて接続するガスケット層接続工程と、を有することを特徴とする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、膜電極接合体及び膜電極接合体の製造方法に関し、特に、固体高分子形燃料電池に用いられる膜電極接合体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
脱炭素社会の構築に向けた動きの中で、エネルギー中間キャリアとして水素が注目されている。燃料電池は、水素などの燃料ガスと、空気などの酸化ガスとを電気化学的に反応させて電力を取り出す発電システムであり、水素エネルギーの利用形態の１つとして開発が進められている。種々の燃料電池の中でも、特に固体高分子形燃料電池は、高出力密度や低温作動、電池本体がコンパクトであることから、自動車用途または家庭用途の電源として早期の実用化が期待されている。
【０００３】
固体高分子形燃料電池は、膜電極接合体を備えており、その膜電極接合体は、電解質膜と、触媒層と、ガス拡散層と、ガスケット層とにより構成されている。この膜電極接合体の一部を構成するガスケット層には、電解質膜を支持し、且つ酸素ガス及び水素ガスのリークの抑制と電解質膜の湿度維持に寄与することが求められている。
膜電極接合体を製造する観点からは、膜電極接合体の構造は、部品数が少なく組み立てが容易な構造であることが望ましく、積層工程により製造可能な構造であれば、製造時間の短縮が期待できる。特に、印刷による積層工程を含むものは、大量生産や連続生産の点で望ましい。
【０００４】
特許文献１では、ガスケット層の端部を樹脂でインジェクションモールドして封止する方法が提案されている。しかし、この方法では、材料樹脂を多く必要とする、また、加工速度の点から生産性が悪く、コスト高になる。
また、特許文献２には、積層工程を含み大量生産が可能な方法として、ガスケット層をバリア層と溶着層の二層からなるシートで形成し、ガスケット層（溶着層）の端部を溶着して封止する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００６−５２９０４９号公報
【特許文献２】特開２００９−０８１１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、電解質膜として用いられるパーフルオロ酸系のフッ素イオン交換樹脂は、上述の溶着層として汎用的に用いられるポリオレフィン系樹脂と密着しない。また、電解質膜は湿度変化で収縮する特性を持つため、従来技術に係る方法（つまり、バリア層と溶着層を備えたガスケット層の端部を溶着して封止しただけの方法）で電解質膜を支持した場合には、電解質膜の支持は不十分であり、電解質膜にシワや損傷が発生するおそれがあるという問題がある。
そこで、本発明は、前述した背景技術における問題点を考慮し、シール性が良く、電解質膜のシワや損傷を抑制する膜電極接合体及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る一態様は、電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に配置されたカソード触媒層と、前記電解質膜の他方の面に前記カソード触媒層と対向して配置されたアノード触媒層と、前記カソード触媒層と前記アノード触媒層の周囲に配置され、前記電解質膜の両面を覆うガスケット層と、を有する膜電極接合体において、前記電解質膜の前記カソード触媒層と前記アノード触媒層とが対向して配置される領域以外の領域に、前記電解質膜の前記一方の面側から前記他方の面側まで貫通する貫通部を形成し、前記カソード触媒層側に配置された前記ガスケット層と前記アノード触媒層側に配置された前記ガスケット層とを、前記貫通部を通じて接続させたことを特徴とする膜電極接合体である。
【０００８】
また、上記の膜電極接合体において、前記カソード触媒層の厚さを、前記カソード触媒層側に配置された前記ガスケット層の厚さと等しくし、かつ、前記アノード触媒層の厚さを、前記アノード触媒層側に配置された前記ガスケット層の厚さと等しくしたこととしてもよい。
また、上記の膜電極接合体において、前記ガスケット層を、燃料ガス及び酸化ガスの透過を防止するガスバリア層と、前記ガスバリア層と前記電解質膜との間に配置され、熱溶着可能な熱可塑性樹脂フィルムからなる溶着層と、を備えたものとし、前記溶着層同士を、前記貫通部を通じて接続させたこととしてもよい。
【０００９】
また、上記の膜電極接合体において、前記溶着層を、ポリオレフィン系樹脂で形成したこととしてもよい。
また、上記の膜電極接合体において、前記ポリオレフィン系樹脂を、酸変性ポリオレフィン樹脂としたこととしてもよい。
また、上記の膜電極接合体において、前記酸変性ポリオレフィン樹脂を、不飽和カルボン酸でグラフト変性させたポリプロピレンからなる樹脂としたこととしてもよい。
また、上記の膜電極接合体において、前記ガスバリア層を、二軸延伸ポリエチレンナフタレートで形成したこととしてもよい。
【００１０】
本発明の別の態様は、電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に配置されたカソード触媒層と、前記電解質膜の他方の面に前記カソード触媒層と対向して配置されたアノード触媒層と、前記カソード触媒層と前記アノード触媒層の周囲に配置され、前記電解質膜の両面を覆うガスケット層と、を有する膜電極接合体の製造方法において、前記電解質膜を挟むように、前記電解質膜の厚さ方向から見て、前記電解質膜の面積より小さい面積を有する前記カソード触媒層と前記アノード触媒層とを対向して配置する触媒層配置工程と、前記電解質膜の前記カソード触媒層と前記アノード触媒層とが対向して配置された領域以外の領域に、前記電解質膜の前記一方の面側から前記他方の面側まで貫通する貫通部を形成する貫通部形成工程と、前記貫通部形成工程後、前記カソード触媒層と前記アノード触媒層の周囲に配置され、前記電解質膜の両面を覆う前記ガスケット層を配置するガスケット層配置工程と、前記カソード触媒層側に配置された前記ガスケット層と前記アノード触媒層側に配置された前記ガスケット層とを、前記貫通部を通じて接続するガスケット層接続工程と、を有することを特徴とする膜電極接合体の製造方法である。
【００１１】
本発明の別の態様は、電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に配置されたカソード触媒層と、前記電解質膜の他方の面に前記カソード触媒層と対向して配置されたアノード触媒層と、前記カソード触媒層と前記アノード触媒層の周囲に配置され、前記電解質膜の両面を覆うガスケット層と、を有する膜電極接合体の製造方法において、前記電解質膜を挟むように、前記電解質膜の厚さ方向から見て、前記電解質膜の面積より小さい面積を有する前記カソード触媒層と前記アノード触媒層とを対向して配置する触媒層配置工程と、前記触媒層配置工程前に、前記電解質膜の前記カソード触媒層と前記アノード触媒層とが対向して配置される領域以外の領域に、前記電解質膜の前記一方の面側から前記他方の面側まで貫通する貫通部を形成する貫通部形成工程と、前記触媒層配置工程後、前記カソード触媒層と前記アノード触媒層の周囲に配置され、前記電解質膜の両面を覆う前記ガスケット層を配置するガスケット層配置工程と、前記カソード触媒層側に配置された前記ガスケット層と前記アノード触媒層側に配置された前記ガスケット層とを、前記貫通部を通じて接続するガスケット層接続工程と、を有することを特徴とする膜電極接合体の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様に係る膜電極接合体によれば、電解質膜には貫通部が形成されており、その貫通部を通してガスケット層同士が接続しているため、より広い面積で電解質膜を支持することが可能となる。そのため、本発明の一態様に係る膜電極接合体であれば、従来技術に係る膜電極接合体と比較して、電解質膜が環境の変化（例えば、湿度変化）によって起こす収縮を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る、固体高分子形燃料電池に用いられる膜電極接合体の概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る、固体高分子形燃料電池に用いられる膜電極接合体の概略平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る、固体高分子形燃料電池に用いられる膜電極接合体の製造工程の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る、固体高分子形燃料電池に用いられる膜電極接合体について図を参照しつつ説明する。
（膜電極接合体１０の構成）
図１、２は、本発明の実施形態に係る、固体高分子形燃料電池に用いられる膜電極接合体１０の概略断面図と概略平面図である。なお、図２では、後述するアノード側ガスケット層２０とカソード側ガスケット層３０の記載は省略されている。
図１、２に示すように、膜電極接合体１０は、電解質膜１と、電解質膜１の一方の側（図面下側）に配置されたカソード触媒層２と、電解質膜１の他方の側（図面上側）に配置されたアノード触媒層３と、を有している。上述の電解質膜１は、カソード触媒層２とアノード触媒層３よりも一回り大きく、複数の貫通部（開口部）８を備えている。より詳しくは、電解質膜１の面積は、電解質膜１の厚さ方向から見て、カソード触媒層２とアノード触媒層３のそれぞれの面積より大きくなっている。また、電解質膜１は、カソード触媒層２とアノード触媒層３とが配置された領域（以下、触媒層配置領域ともいう。）と、カソード触媒層２及びアノード触媒層３が配置されていない領域（以下、触媒層非配置領域ともいう。）とを備えている。ここで、カソード触媒層２とアノード触媒層３は、電解質膜１を挟んで対向して配置されており、電解質膜１の厚さ方向から見てカソード触媒層２とアノード触媒層３は重なるように配置されている。また、上述の触媒層非配置領域は、上述の触媒層配置領域の周囲を取り囲んでいる。また、この触媒層非配置領域には、図面上下方向に電解質膜１を貫通する複数の貫通部８が形成されている。この貫通部８の形状は、例えば、貫通部８の貫通方向から見て円形である。
【００１５】
さらに、膜電極接合体１０は、カソード触媒層２とアノード触媒層３の周囲に配置され、電解質膜１の両面を覆うアノード側ガスケット層２０及びカソード側ガスケット層３０を備えている。ここで、カソード触媒層２の厚さは、カソード側ガスケット層３０の厚さと等しくなっている。また、アノード触媒層３の厚さは、アノード側ガスケット層２０の厚さと等しくなっている。
アノード側ガスケット層２０は、電解質膜１のアノード触媒層３側で電解質膜１と接する熱溶着層５と、熱溶着層５上に形成されたガスバリア層４とを備えている。また、カソード側ガスケット層３０は、電解質膜１のカソード触媒層２側で電解質膜１と接する熱溶着層７と、熱溶着層７上に形成されたガスバリア層６とを備えている。そして、熱溶着層５と熱溶着層７とは、端部及び複数の貫通部８でそれぞれ熱溶着している。
こうして、膜電極接合体１０に備わる電解質膜１は、熱溶着して一体化したアノード側ガスケット層２０及びカソード側ガスケット層３０で封止されつつ、支持される。
【００１６】
以下、膜電極接合体１０を構成する各部材について説明する。
電解質膜１は、固体高分子形燃料電池に一般的に用いられるものであればよい。電解質膜１としては、例えば、フッ素系電解質膜や炭化水素電解質膜が好適に使用でき、特にフッ素系電解質膜が望ましい。
同様に、カソード触媒層２及びアノード触媒層３も、固体高分子形燃料電池に一般的に用いられるものであればよい。カソード触媒層２及びアノード触媒層３としては、例えば、白金または白金と他の金属（例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｆｅ等）との合金の微粒子（平均粒径は１０ｎｍ以下が望ましい）が表面に担持されたカーボンブラック等の導電性炭素微粒子（平均粒径は２０〜１００ｎｍ程度）と、パーフルオロスルホン酸樹脂溶液等の高分子溶液とが適当な溶剤（例えば、エタノール等）中で均一に混合されたインクを用いて作成したものを使用できる。
【００１７】
ガスバリア層４、６は、燃料ガス及び酸化ガスの透過をそれぞれ防止するための層であり、例えば、二軸延伸ポリエチレンナフタレートで形成した層である。このガスバリア層４、６の材料としては、例えば、水蒸気、水、燃料ガスまたは酸化剤ガスに対するバリア性を有する素材である、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等を好ましく使用することができる。なお、ポリエステルとしては、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。
【００１８】
溶着層５、７は、熱溶着可能な熱可塑性樹脂フィルムで形成された層である。この溶着層５、７の材料としては、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、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。
【００１９】
（膜電極接合体１０の製造方法）
次に、本発明の実施形態に係る、固体高分子形燃料電池に用いられる膜電極接合体の製造方法について説明する。
まず、電解質膜１上にカソード触媒層２及びアノード触媒層３を対向させて形成（配置）する。このカソード触媒層２及びアノード触媒層３を形成するにあたっては、まず、高分子電解質と、触媒物質と、触媒を担持するカーボン担体と、分散媒とを含むインク（以下、触媒インクともいう。）を調製する。次に、調製された触媒インクを、例えば、ドクターブレード法、ディッピング法、スクリーン印刷法、ロールコーティング法、スプレー法等の塗布法や噴霧法を用いて電解質膜１上に塗布し、カソード触媒層２及びアノード触媒層３をそれぞれ形成する。また、転写基材を用い、転写基材上に上述の触媒インクを塗布して、その転写基材上に触媒層（カソード触媒層２またはアノード触媒層３）を一旦形成した後、転写法により電解質膜１上にカソード触媒層２及びアノード触媒層３をそれぞれ配置（固定）してもよい。
【００２０】
次に、電解質膜１に複数の貫通部８を形成する。より詳しくは、電解質膜１の触媒層非配置領域に複数の貫通部８を形成する。複数の貫通部８を形成するには、例えば、打ち抜き、レーザー等の公知の方法が使用できるが、生産性の点から打ち抜き法が好適である。また、電解質膜１の厚さ方向から見た貫通部８の形状が角（角部）を備えた形状であると、その角部を基点に引裂が発生する可能性がある。よって、貫通部８の形状は、角部にＲを付けた形状が望ましい。例えば、貫通部８の形状を、電解質膜１の厚さ方向から見て円形とするのが望ましい。
【００２１】
次に、アノード側ガスケット層２０及びカソード側ガスケット層３０を、電解質膜１上であって、形成したカソード触媒層２及びアノード触媒層３の周囲にそれぞれ配置する。換言すると、電解質膜１の触媒層非配置領域にアノード側ガスケット層２０及びカソード側ガスケット層３０をカソード触媒層２及びアノード触媒層３に接するようにしてそれぞれ配置する。このようにしてアノード側ガスケット層２０及びカソード側ガスケット層３０で電解質膜１を挟んだ後、アノード側ガスケット層２０及びカソード側ガスケット層３０を熱溶着する。図３に図示するように、アノード側ガスケット層２０及びカソード側ガスケット層３０の熱溶着を行うことにより、貫通部８の内部が熱溶解した熱溶着層５、７で充填されるため、アノード側ガスケット層２０及びカソード側ガスケット層３０と共に電解質膜１も固定される。ここで、図３（ａ）は、アノード側ガスケット層２０及びカソード側ガスケット層３０を熱溶着する前の状態を模式的に示す断面図である。また、図３（ｂ）は、アノード側ガスケット層２０及びカソード側ガスケット層３０を熱溶着した後の状態を模式的に示す断面図である。なお、図３（ｂ）では、熱溶着層５、７が充填された貫通部８を溶着樹脂充填貫通部８′として表記している。
上述の熱溶着の方法としては、例えば、高周波溶着、熱風式溶着、熱板式溶着、インパルス式溶着、コテ式溶着、超音波溶着等の公知の方法を採用することができる。
【００２２】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、電解質膜１上にカソード触媒層２及びアノード触媒層３を形成した後に、電解質膜１の触媒層非配置領域に複数の貫通部８を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、複数の貫通部８を形成した電解質膜１上にカソード触媒層２及びアノード触媒層３を形成してもよい。
また、上述の実施形態では、電解質膜１上にカソード触媒層２及びアノード触媒層３を形成した後に、電解質膜１の触媒層非配置領域に複数の貫通部８を形成して、アノード側ガスケット層２０及びカソード側ガスケット層３０を形成（固定）する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、複数の貫通部８を形成した電解質膜１上にカソード触媒層２及びアノード触媒層３を形成した後に、電解質膜１の触媒層配置領域にカソード触媒層２及びアノード触媒層３を形成してもよい。
【実施例】
【００２３】
（実施例）
以下に、本発明の実施形態に係る、固体高分子形燃料電池に用いられる膜電極接合体１０及びその製造方法について、具体的な実施例を挙げて説明するが、本発明は本実施例によって制限されるものではない。
白金担持量が６０％である白金担持カーボン触媒と、２０質量％高分子電解質溶液であるＮａｆｉｏｎ（登録商標、デュポン社製）とを、混合比１：２の水−エタノール混合溶媒で混合した。続いて、遊星ボールミルで分散処理を行い、触媒インクを調整した。
【００２４】
プレート上に転写シートを固定した後、ドクターブレード法を用いて上述の触媒インクを、プレート上に固定された転写シート上に塗布した。その後、上述の触媒インクからなる塗膜が形成された転写シートをオーブン（熱風循環恒温乾燥機４１−Ｓ５Ｈ／佐竹化学機械工業社製）に入れ、オーブンの温度を５０℃に設定し５分間乾燥させることで転写シート上に触媒層（カソード触媒層２及びアノード触媒層３）を作製した。このとき、白金担持量は、カソード触媒層２が約０．５ｍｇ／ｃｍ２、アノード触媒層３が約０．３ｍｇ／ｃｍ２となるように調製した。
【００２５】
上述の触媒層が形成された転写シートを２５ｃｍ２に２枚切り取り、この触媒層が正対するように、電解質膜１の両面に配置した。換言すると、電解質膜１の両面に、カソード触媒層２及びアノード触媒層３を対向させて配置した。電解質膜１には、Ｎａｆｉｏｎ２１１（デュポン社製）を用いた。続いて、１３０℃、６．０ＭＰａの条件でホットプレスを行い、電解質膜１上にカソード触媒層２及びアノード触媒層３を固定した。次に、転写シートのみを剥がした。その後、トムソン刃を使用した打ち抜き法で、電解質膜１の触媒層非配置領域に複数の貫通部８を設けた。
【００２６】
次に、アノード側ガスケット層２０及びカソード側ガスケット層３０を作製した。より詳しくは、まず、ガスバリア層４、６として、押し出しラミネート法を用いてポリエチレンナフタレートを２５μｍの厚さで形成し、溶着層５、７として、押し出しラミネート法を用いて不飽和カルボン酸でグラフト変性したポリプロピレンを３０μｍの厚さで形成した。こうして、ガスバリア層４と溶着層５とを含むアノード側ガスケット層２０及びガスバリア層６と溶着層７とを含むカソード側ガスケット層３０を作製した。
【００２７】
その後、アノード側ガスケット層２０及びカソード側ガスケット層３０の一部分を切り抜いて２５ｃｍ２の窓部を形成した。次に、窓部が形成されたアノード側ガスケット層２０及びカソード側ガスケット層３０を、窓部内に電解質膜１に固定されたカソード触媒層２及びアノード触媒層３が位置するように（つまり、カソード触媒層２及びアノード触媒層３の形状に合わせて）、電解質膜１上にそれぞれ配置した。換言すると、電解質膜１の触媒層非配置領域を覆うように、アノード側ガスケット層２０及びカソード側ガスケット層３０をそれぞれ配置（形成）した。
最後に、１３０℃、１．０ＭＰａ、３０秒間の条件下で、アノード側ガスケット２０及びカソード側ガスケット３０を熱プレスすることで、熱溶着層５、７を溶着した。こうして、実施例に係る膜電極接合体を作成した。
【００２８】
（比較例）
上述の実施例と同様の手順で膜電極接合体を作成したが、電解質膜１に貫通部８を設けず、熱溶着層５、７の端部のみを溶着した。こうして、比較例に係る膜電極接合体を作成した。
上述の実施例及び比較例で作成した各膜電極接合体の両面に、アノード側ガスケット２０及びカソード側ガスケット３０より大きい面積を持つＭＰＬ処理カーボンペーパー（東レ社製）ガス拡散層と、１５０μｍの厚さのＰＥＮフィルムとをこの順に配置し、ガス拡散層及びＰＥＮフィルムが配置された膜電極接合体を、ガス流路を持つセパレータで挟んで燃料電池単セルを作成した。
【００２９】
こうして作成した燃料電池単セルのアノード側から水素ガス、カソード側から酸素ガスをそれぞれ供給した後、供給バルブをそれぞれ閉めて、そのまま２４時間放置した。その後、圧力計で、燃料電池単セルに供給した各ガスの残存量を確認したところ、実施例に係る膜電極接合体を備えた燃料電池単セルではガスリークが確認されなかったが、比較例に係る膜電極接合体を備えた燃料電池単セルではガスリークが確認された。また、実施例に係る膜電極接合体を備えた燃料電池単セルでは電解質膜１のシワや損傷が確認されなかったが、比較例に係る膜電極接合体を備えた燃料電池単セルでは電解質膜１のシワや損傷が確認された。
以上のことから、実施例に係る膜電極接合体であれば、供給した水素ガス及び酸素ガスのリークを防止することができるとともに、比較例に係る膜電極接合体と比較して、電解質膜１の収縮を抑制できることが確認された。
【００３０】
（その他の効果）
本実施形態に係る膜電極接合体１０であれば、膜電極接合体１０を製造する際に特殊な製造装置を用いる必要がないので、上述の課題を解決するとともに、コスト低減、安定性の向上という課題をも解決することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、固体高分子形燃料電池、特に燃料電池自動車や家庭用燃料電池等に用いられる固体高分子形燃料電池単セルやスタックに好適に活用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１…電解質膜
２…カソード触媒層
３…アノード触媒層
４、６…ガスバリア層
５、７…熱溶着層
８…貫通部
８′…溶着樹脂充填貫通部
１０…膜電極接合体
２０…アノード側ガスケット層
３０…カノード側ガスケット層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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