(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極接合体の製造方法であって、
（ａ）第１の補強膜で補強され、触媒金属を担持したカーボンナノチューブ層を含む第１の膜を形成する工程と、
（ｂ）第２の補強膜で補強され、電解質樹脂又は電解質前駆体樹脂で形成された電解質層を含む第２の膜を形成する工程と、
（ｃ）前記第１の膜の前記第１の補強膜と、前記第２の膜の前記電解質層とを接した状態で前記第１と第２の膜をホットプレスすることによって、前記第１と第２の膜を接合する工程と、
を備える膜電極接合体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記工程（ａ）は、前記カーボンナノチューブ層と前記第１の補強膜とに電解質前駆体樹脂を含浸させる工程を含み、
前記工程（ｃ）は、接合された前記第１と第２の膜の接合体に加水分解処理を行う工程を含む、膜電極接合体の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第２の膜の前記電解質層は電解質前駆体樹脂で形成されている、膜電極接合体の製造方法。
【請求項４】
燃料電池用の膜電極接合体であって、
電解質膜と、
前記電解質膜の第１と第２の面に形成された第１と第２の補強膜と、
前記第１の補強膜上に形成された、白金を担持したカーボンナノチューブ層と、
前記第２の補強膜上に形成された触媒層と、
を備える、膜電極接合体。
【請求項５】
燃料電池であって、
膜電極接合体と、
前記膜電極接合体の両面に配置されたガス拡散層と、
前記ガス拡散層の前記膜電極接合体と反対側の面に配置されたセパレータと、
を備え、
前記膜電極接合体は、
電解質膜と、
前記電解質膜の第１と第２の面に形成された第１と第２の補強膜と、
前記第１の補強膜上に形成された、白金を担持したカーボンナノチューブ層と、
前記第２の補強膜上に形成された触媒層と、
を有する、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池に関し、特に、燃料電池の膜電極接合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
高密度・高配向のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）に白金を担持させた触媒層を有するＣＮＴフィラー構造の膜電極接合体が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６６２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
膜電極接合体の電解質膜は、プロトン移動性の観点からＨ型（プロトン伝導性）であることが好ましい。しかし、Ｈ型電解質膜は表面が硬いため、白金を担持させた高配向カーボンナノチューブと、Ｈ型電解質膜とを接合するときに、高い面圧が必要となる。接合時の面圧が高いと、高配向カーボンナノチューブが電解質膜に突き刺さり短絡要因となる場合があった。逆に、接合時の面圧が低いと、接合が不安定となり、燃料電池の発電性能が低下する要因となる場合があった。
【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、発電性能が高く、短絡が起こり難いＣＮＴフィラー構造の膜電極接合体や、当該膜電極接合体を用いた燃料電池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】
【０００６】
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。
【０００７】
［適用例１］
膜電極接合体の製造方法であって、（ａ）第１の補強膜で補強され、触媒金属を担持したカーボンナノチューブ層を含む第１の膜を形成する工程と、（ｂ）第２の補強膜で補強され、電解質樹脂又は電解質前駆体樹脂で形成された電解質層を含む第２の膜を形成する工程と、（ｃ）前記第１の膜の前記第１の補強膜と、前記第２の膜の前記電解質層とを接した状態で前記第１と第２の膜をホットプレスすることによって、前記第１と第２の膜を接合する工程と、を備える膜電極接合体の製造方法。
この適用例によれば、第１の膜、第２の膜が補強膜で補強されているので、第１と第２の膜をホットプレスするときの面圧を高めても、カーボンナノチューブ層の突き刺さりによる短絡を抑制できる。また、ホットプレスするときの面圧を高めると、第１の膜と第２の膜の界面接合性を向上させて、発電性能を向上させることができる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１記載の膜電極接合体の製造方法であって、前記工程（ａ）は、前記カーボンナノチューブ層と前記第１の補強膜とに電解質前駆体樹脂を含浸させる工程を含み、前記工程（ｃ）は、接合された前記第１と第２の膜の接合体に加水分解処理を行う工程を含む、膜電極接合体の製造方法。
この適用例によれば、第１の膜に柔軟な電解質前駆体樹脂を含んでいるので、ホットプレスするときに電解質前駆体樹脂が軟化し、第１の膜と第２の膜の界面接合性を向上させて、発電性能を向上させることができる。
【０００９】
［適用例３］
適用例１又は２に記載の膜電極接合体の製造方法であって、前記第２の膜の前記電解質層は電解質前駆体樹脂で形成されている、膜電極接合体の製造方法。
この適用例によれば、第２の膜の電解質層も電解質前駆体樹脂で形成されているので、ホットプレスするときに第２の膜の電解質前駆体樹脂も軟化し、第１の膜と第２の膜の界面接合性をより向上させて、より発電性能を向上させることができる。
【００１０】
［適用例４］
燃料電池用の膜電極接合体であって、電解質膜と、前記電解質膜の第１と第２の面に形成された第１と第２の補強膜と、前記第１の補強膜上に形成された、白金を担持したカーボンナノチューブ層と、前記第２の補強膜上に形成された触媒層と、を備える、膜電極接合体。
【００１１】
［適用例５］
燃料電池であって、膜電極接合体と、前記膜電極接合体の両面に配置されたガス拡散層と、前記ガス拡散層の前記膜電極接合体と反対側の面に配置されたセパレータと、を備え、前記膜電極接合体は、電解質膜と、前記電解質膜の第１と第２の面に形成された第１と第２の補強膜と、前記第１の補強膜上に形成された、白金を担持したカーボンナノチューブ層と、前記第２の補強膜上に形成された触媒層と、を有する、燃料電池。
【００１２】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、膜電極接合体の製造方法の他、燃料電池の製造方法、燃料電池用の膜電極接合体、燃料電池等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施例に係る燃料電池の構成を示す説明図である。
【図２】発電ユニットの構成を模式的に示す説明図である。
【図３】膜電極接合体のうちカーボンナノチューブ側の触媒層を形成する工程のフローチャートである。
【図４】膜電極接合体のうちカーボンナノチューブ側の触媒層を形成する工程を示す説明図である。
【図５】膜電極接合体のうちカーボンナノチューブと反対側の触媒層を形成する工程のフローチャートである。
【図６】膜電極接合体のうちカーボンナノチューブと反対側の触媒層を形成する工程を示す説明図である。
【図７】第１の膜と第２の膜との接合工程のフローチャートである。
【図８】第１の膜と第２の膜との接合工程を示す説明図である。
【図９】第２の実施例における第１の膜を形成する工程のフローチャートである。
【図１０】第２の実施例における第１の膜と第２の膜との接合工程のフローチャートである。
【図１１】第３の実施例における第２の膜を形成する工程のフローチャートである。
【図１２】第３の実施例における第１の膜と第２の膜との接合工程のフローチャートである。
【図１３】第３の実施例における第１の膜と第２の膜との接合工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
Ａ．第１の実施例：
図１は、本発明の第１の実施例に係る燃料電池の構成を示す説明図である。燃料電池１０は、燃料電池スタック１００と、集電板２００、２０１と、絶縁板２１０、２１１と、押圧プレート２２０と、エンドプレート２３０、２３１と、テンションロッド２４０と、ナット２５０と、押圧バネ２６０と、を備える。
【００１５】
燃料電池スタック１００は、複数の発電ユニット１１０を備えている。各発電ユニット１１０は、それぞれが１個の単電池である。発電ユニット１１０は、積層されて直列に接続されており、燃料電池スタック１００として高電圧を発生させる。集電板２００、２０１は、燃料電池スタック１００の両側にそれぞれ配置されており、燃料電池スタック１００が発生した電圧、電流を外部に取り出すために用いられる。絶縁板２１０、２１１は、それぞれ集電板２００、２０１のさらに外側に配置されており、集電板２００、２０１と、他の部材、例えばエンドプレート２３０、２３１やテンションロッド２４０と、の間に電流が流れないように、絶縁する。エンドプレート２３０と押圧プレート２２０は、それぞれ絶縁板２１０、２１１のさらに外側に配置されている。押圧プレート２２０のさらに外側には、押圧バネ２６０が配置され、押圧バネ２６０のさらに外側にエンドプレート２３１が配置されている。エンドプレート２３１は、テンションロッド２４０とナット２５０により、エンドプレート２３０から所定の間隔となるように配置される。この場合、押圧バネ２６０により、押圧プレート２２０は、絶縁板２１１方向に押圧され、発電ユニット１１０に所定の締結力を与える。なお、燃料電池１０は、押圧バネ２６０や押圧プレート２２０を備えない構成であってもよい。
【００１６】
図２は、発電ユニット１１０の構成を模式的に示す説明図である。発電ユニット１１０は、膜電極接合体１２０と、ガス拡散層１３２、１３３と、多孔体ガス流路１４２、１４３と、セパレータプレート１５２、１５３と、シールガスケット１６０と、を備える。膜電極接合体１２０は、電解質膜１２１と、触媒層１２２、１２３を備える。
【００１７】
第１の実施例では、電解質膜１２１として、例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸ポリマなどのフッ素系樹脂や炭化水素系樹脂からなるプロトン伝導性のイオン交換膜を用いている。触媒層１２２、１２３は、電解質膜１２１の各面にそれぞれ形成されている。第１の実施例では、触媒層１２２は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）と、白金触媒を有している。カーボンナノチューブは、電解質膜１２１上に、電解質膜１２１の法線方向に配向して形成されている。そして、白金触媒は、カーボンナノチューブ上に担持されている。一方、触媒層１２３は、例えば、白金触媒、あるいは白金と他の金属とからなる白金合金触媒を担持した触媒担持粒子（例えばカーボン粒子）が塗工されて形成されている。
【００１８】
ガス拡散層１３２、１３３は、それぞれ触媒層１２２、１２３の外面に配置されている。第１の実施例では、ガス拡散層１３２、１３３として、カーボン不織布を用いたカーボンクロスやカーボンペーパーを用いることが可能である。多孔体ガス流路１４２、１４３は、それぞれガス拡散層１３２、１３３の外面に配置されている。セパレータプレート１５２、１５３は、それぞれ多孔体ガス流路１４２、１４３の外面に配置されている。セパレータプレート１５２と、隣の発電ユニット１１０のセパレータプレート１５３との間には、冷却水流路１５５が形成されている。シールガスケット１６０は、膜電極接合体１２０、ガス拡散層１３２、１３３、多孔体ガス流路１４２、１４３の外縁を囲うように形成されている。シールガスケット１６０は、たとえば射出成形により、膜電極接合体１２０と一体に成形される。その後、膜電極接合体１２０の両面に、ガス拡散層１３２、１３３、多孔体ガス流路１４２、１４３が順次配置される。
【００１９】
図３は、膜電極接合体１２０のうち、カーボンナノチューブ側の触媒層１２２を形成する工程のフローチャートである。図４は、膜電極接合体１２０のうち、カーボンナノチューブ側の触媒層１２２を形成する工程を示す説明図である。ステップＳ１００では、基板３００に化学気相成長法（ＣＶＤ法）によりカーボンナノチューブ３１０を成長させる。基板３００として、ＳＵＳ系の金属シートを用いることにより、基板と垂直な方向（法線方向）にカーボンナノチューブ３１０を成長させることが出来る。
【００２０】
ステップＳ１１０では、カーボンナノチューブ３１０に白金触媒３２０を担持させる。塩化白金酸（Ｈ2ＰｔＣｌ6）溶液にカーボンナノチューブ３１０を浸すことにより、カーボンナノチューブ３１０に白金触媒３２０を担持させることができる。
【００２１】
ステップＳ１２０では、カーボンナノチューブ３１０の端部に、プレス４００を用いて補強膜３３０を接合する。補強膜３３０として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等で形成された多孔質膜を用いることができる。これにより、なお、補強膜３３０の孔にカーボンナノチューブ３１０が侵入する。プレスの圧力は、１０ｋＮ以下の圧力でよい。なお、プレス４００と、補強膜３３０との間には、保護シート４１０を挟んでおくことが好ましい。これにより、カーボンナノチューブ３１０は、補強膜３３０を突き抜けることはない。保護シート４１０の材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の他、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のようなエンジニアリングプラスチックを用いることが出来る。なお、ここに示した材料は、一例である。
【００２２】
ステップＳ１３０では、保護シート４１０を取り外したカーボンナノチューブ３１０と補強膜３３０との接合物（以下「接合物３４０」と呼ぶ。）に溶媒（水＋エタノール）にＦ型電解質樹脂３５０を溶かしたアイオノマ溶液を含浸させる。Ｆ型電解質樹脂として、例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸アイオノマを用いることができる。なお、Ｆ型電解質樹脂とは、側鎖末端がスルホンフッ素基（−ＳＯ2Ｆ（「フルオロスルホニル基」あるいは「スルホニルフルオライド基」とも呼ぶ。））となっている電解質前駆体であり、加水分解によってプロトン伝導性を有するＨ型電解質（側鎖末端がスルホン酸基−ＳＯ3Ｈとなっているもの）となる。Ｆ型電解質樹脂は、Ｈ型電解質と比較すると、軟らかいため、製造に用いるに便利であるという利点を有している。なお、本明細書では、Ｆ型電解質樹脂を「Ｆ型電解質」とも呼ぶ。
【００２３】
ステップＳ１４０では、余分の溶媒を乾燥させることにより、Ｆ型電解質を接合物３４０に定着させる。このＦ型電解質を定着させた接合物３４０を、「第１の膜３６０」と呼ぶ。この第１の膜３６０は、膜電極接合体１２０のカーボンナノチューブ側の触媒層１２２として使用される。
【００２４】
図５は、膜電極接合体１２０のうち、カーボンナノチューブと反対側の触媒層１２３を形成する工程のフローチャートである。図６は、膜電極接合体１２０のうち、カーボンナノチューブと反対側の触媒層１２３を形成する工程を示す説明図である。ステップＳ２００では、プレス４００を用いてＦ型電解質膜５００に補強膜５１０を加熱プレスして接合する。このときのプレスの圧力は、１０〜１００ｋＮであり、加熱温度は、１６０℃〜２８０℃である。補強膜５１０の厚さは、Ｆ型電解質膜５００の厚さよりも薄い。
【００２５】
また、加熱プレスをするときには、プレス４００と、補強膜５１０との間、及び、プレス４００とＦ型電解質膜５００との間には、それぞれ保護シート５２０を挟んでおくことが好ましい。保護シート５２０の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、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（ＰＦＡ）を用いることが出来る。なお、ここに示した材料は、一例である。
【００２６】
ステップＳ２１０では、ダイコーター５３０を用いて、触媒インク５４０を、Ｆ型電解質膜５００の補強膜５１０上に塗工する。触媒インク５４０は、溶媒（水＋エタノール）に、電解質と、白金触媒を担持させたカーボンと、を混合し、懸濁させた溶液である。ステップＳ２２０では、余分の溶媒を乾燥させる。これにより、一方の面に触媒層５５０が形成された第２の膜５６０を形成する。第２の膜５６０は、膜電極接合体１２０のカーボンナノチューブと反対側の触媒層１２３として使用される。
【００２７】
図７は、第１の膜３６０と、第２の膜５６０と、の接合工程のフローチャートである。図８は、第１の膜３６０と第２の膜５６０と、の接合工程を示す説明図である。ステップＳ３００では、第１の膜３６０の補強膜３３０と、第２の膜５６０の補強膜５１０と反対の面と、を接した状態で、プレス４００を用いて加熱プレスして、第１の膜３６０と第２の膜５６０とを接合し、膜電極接合体前駆体６１０を形成する。このときのプレスの圧力は、１０〜１００ｋＮであり、加熱温度は、１６０℃〜２８０℃である。なお、加熱プレスをするときには、プレス４００と、第２の膜５６０の触媒層５５０との間には、保護シート６００を挟んでおくことが好ましい。保護シート６００の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、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（ＰＦＡ）を用いることが出来る。なお、ここに示した材料は、一例である。膜電極接合体前駆体６１０は、電解質の多層構造の中に２つの補強膜３３０、５１０を有している。なお、これらの補強膜３３０、５１０は、互いに接触しておらず、補強膜３３０、５１０の間に、補強膜の無い電解質だけの領域が存在する。
【００２８】
ステップＳ３１０では、膜電極接合体前駆体６１０を加水分解して、膜電極接合体１２０を形成する。具体的には、膜電極接合体前駆体６１０をアルカリ（例えば水酸化ナトリウム溶液）で加水分解する。これにより、Ｆ型電解質のスルホンフッ素基（−ＳＯ2Ｆ）は、スルホン酸塩（−ＳＯ3Ｎａ）へと加水分解される。次いで塩酸で処理することにより、スルホン酸塩（−ＳＯ3Ｎａ）を、スルホン酸基（−ＳＯ3Ｈ）とする。これにより、膜電極接合体１２０にプロトン伝導性を付与することができる。ステップＳ３２０では、膜電極接合体１２０を乾燥させる。
【００２９】
以上、第１の実施例によれば、第１の膜３６０を、カーボンナノチューブ３１０と補強膜３３０とをＦ型電解質を用いて一体構造とするので、Ｈ型電解質を用いる場合に比べて第１の膜３６０と第２の膜５６０との実質的な接触面積を大きくできる。さらに、第１の膜３６０と第２の膜５６０とを加熱プレスするときに、カーボンナノチューブ３１０は補強膜３３０により覆われているので、カーボンナノチューブ３１０が第２の膜５６０に突き刺さることを抑制できる。
【００３０】
また、第１の実施例では、第２の膜５６０を形成するときに、Ｆ型電解質膜５００を用いる。Ｆ型電解質膜５００は、Ｈ型電解質膜に比べて柔軟なので、補強膜５１０を容易に接合することができ、界面接合性を向上させることが出来る。そのため、燃料電池１０の発電性能を向上させることができる。
【００３１】
Ｂ．第２の実施例：
図９は、第２の実施例における第１の膜３６０を形成する工程のフローチャートである。第１の実施例と比較すると、第２の実施例では、ステップＳ１３０の代わりにステップＳ１３５が実行される点が異なっている。ここで、第１の実施例のステップＳ１３０と第２の実施例のＳ１３５では、使われる電解質３５０の型が異なっている。すなわち、第１の実施例の電解質３５０は、Ｆ型であるが、第２の実施例の電解質３５０ＨはＨ型である。第１の膜３６０を形成する工程では、ステップＳ１３５で用いられる電解質のタイプが異なるだけなので、第１の実施例の図４に対応する図面は、省略する。また、第２の膜５６０を形成する工程については、第１の実施例と同じなので説明を省略する。
【００３２】
図１０は、第２の実施例における、第１の膜３６０と、第２の膜５６０と、の接合工程のフローチャートである。ステップＳ３０５では、第１の膜３６０の電解質３５０Ｈ（Ｈ型）と第２の膜５６０の電解質膜５００（Ｆ型）とを加熱プレスにより接合する。第１の実施例における図７のステップＳ３００では、第１の膜３６０の電解質３５０と第２の膜５６０の電解質膜５００は、いずれもＦ型である。そのため、電解質３５０と電解質膜５００とはいずれも軟化し、互いに浸透することで密着する。これに対し、第２の実施例のステップＳ３０５では、Ｆ型である第２の膜５６０の電解質膜５００が軟化し、Ｈ型である第１の膜３６０の電解質３５０Ｈに浸透していく形で、第１の膜３６０の電解質３５０と第２の膜５６０の電解質膜５００Ｈとは、密着して接合する。なお、第１と第２の実施例では、密着、接合のメカニズムが若干異なるが、加熱プレスの圧力、温度の条件は同じである。
【００３３】
ステップＳ３１５では、Ｆ型である電解質膜５００を加水分解してＨ型に変える。第１の膜３６０にあった電解質３５０Ｈは、もとのＨ型のままである。
【００３４】
以上、第２の実施例によれば、第２の膜５６０の電解質膜５００がＦ型であるので、図１０のステップＳ３０５の加熱プレスによる接合工程において、電解質膜５００を軟化させて第１の膜３６０の電解質３５０Ｈに浸透させることにより、容易に第１の膜３６０の電解質３５０Ｈと、第２の膜５６０の電解質膜５００とを密着、接合することができ、界面接合性を向上させることが出来る。そのため、燃料電池１０の発電性能を向上させることができる。なお、カーボンナノチューブ３１０は補強膜３３０により覆われているので、カーボンナノチューブ３１０が第２の膜５６０に突き刺さることを抑制できる。
【００３５】
なお、第１の膜３６０の電解質３５０をＦ型とし、第２の膜５６０の電解質膜５００をＨ型としても、Ｆ型である電解質膜３５０が軟化して第１の膜３６０と第２の膜５６０と、を容易に接合でき、界面接合性を向上させることが出来る。また、補強層３３０があるので、カーボンナノチューブ３１０の電解質膜５００Ｈへの突き刺ささりを抑制し、短絡を抑制することができる。したがって、第１の膜３６０の電解質３５０をＦ型とし、第２の膜５６０の電解質膜５００をＨ型としてもよい。
【００３６】
Ｃ．第３の実施例：
図１１は、第３の実施例における第２の膜５６０を形成する工程のフローチャートである。第１の実施例（図５）と比較すると、第３の実施例の第２の膜５６０を形成する工程では、ステップＳ２００の代わりにステップＳ２０５が実行される点が異なっている。ここで、第１の実施例のステップＳ２００と第３の実施例のＳ２０５では、使われる電解質膜５００の型が異なっている。すなわち、第１の実施例の電解質膜５００は、Ｆ型であるが、第３の実施例の電解質膜５００ＨはＨ型である。第３の実施例の第２の膜５６０を形成する工程では、ステップＳ２０５で用いられる電解質膜の型が異なるだけなので、第１の実施例の図６に対応する図面は、省略する。
【００３７】
図１２は、第３の実施例における第１の膜３６０と、第２の膜５６０と、の接合工程のフローチャートである。図１３は、第３の実施例における第１の膜３６０と第２の膜５６０と、の接合工程を示す説明図である。第３の実施例では、第１の膜３６０として、第２の実施例における第１の膜３６０と同様にＨ型の電解質３５０Ｈを用いた第１の膜３６０を用いる。
【００３８】
ステップＳ３０７では、第１の膜３６０の電解質３５０Ｈ（Ｈ型）と第２の膜５６０の電解質膜５００Ｈ（Ｈ型）とを加熱プレスにより接合する。電解質３５０Ｈ及び電解質膜５００ＨはいずれもＨ型であるので、Ｆ型に比べると軟化し難い。したがって、ステップＳ３０７では、第１の実施例のステップＳ３００、第２の実施例のステップＳ３０５よりも強い圧力（面圧）を掛ける。なお、ＣＮＴフィラー構造では、面圧を大きくすると、カーボンナノチューブ３１０が、電解質膜５００Ｈに突き刺ささる虞がある。しかし、第３の実施例では、第１の膜３６０は、補強膜３３０を有しており、補強膜３３０は、カーボンナノチューブ３１０の電解質膜５００Ｈへの突き刺さりを抑制し、短絡を抑制する。
【００３９】
第３の実施例では、第１の膜３６０の電解質３５０Ｈと第２の膜５６０の電解質膜５００Ｈは、いずれもＨ型であるので、加水分解処理（第１の実施例の図７のステップＳ３１０、あるいは、第２の実施例の図１０のステップＳ３１５）は不要である。また、第３の実施例では、加水分解を行わないので、余分の水分を蒸発させる必要がないため、第１の実施例の図７、あるいは、第２の実施例の図１０のステップＳ３２０の乾燥工程は行わなくても良い。
【００４０】
ステップＳ３３０では、膜電極接合体１２０への加湿が行われる。第３の実施例では、ステップＳ３０７で加熱プレスされ、加水分解処理も行われないため、膜電極接合体１２０中の水分が少なくなる。そのため、膜電極接合体１２０を加湿する処理が実行される。
【００４１】
以上、電解質３５０Ｈ、電解質膜５００ＨがいずれもＨ型であり、第１の膜３６０と第２の膜５６０とを強い面圧で接合する場合であっても、第３の実施例によれば、補強膜３３０を有しているので、カーボンナノチューブ３１０の電解質膜５００Ｈへの突き刺ささりを抑制し、短絡を抑制することができる。また強い面圧で接合できるので、燃料電池の発電性能を向上させることができる。
【００４２】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４３】
１０…燃料電池
１００…燃料電池スタック
１１０…発電ユニット
１２０…膜電極接合体
１２１…電解質膜
１２２…触媒層
１２３…触媒層
１３２…ガス拡散層
１４２…多孔体ガス流路
１５２…セパレータプレート
１５３…セパレータプレート
１５５…冷却水流路
１６０…シールガスケット
２００…集電板
２１０…絶縁板
２１１…絶縁板
２２０…押圧プレート
２３０…エンドプレート
２３１…エンドプレート
２４０…テンションロッド
２５０…ナット
２６０…押圧バネ
３００…基板
３１０…カーボンナノチューブ
３２０…白金触媒
３３０…補強膜
３４０…接合物
３５０…Ｆ型電解質樹脂（Ｆ型電解質）
３５０Ｈ…電解質
３６０…第１の膜
４００…プレス
４１０…保護シート
５００…電解質膜
５００Ｈ…電解質膜
５１０…補強膜
５２０…保護シート
５３０…ダイコーター
５４０…触媒インク
５５０…触媒層
５６０…第２の膜
６００…保護シート
６１０…膜電極接合体前駆体
【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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【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１３】
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