(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と、前記第１面とは反対側の面である第２面とを有する基材層と、
前記第１面に配置される枠形状を有した多層構造層であって、電極触媒層を形成するための材料が埋め込まれる開口を前記第１面上において区画する前記多層構造層と、
を備え、
前記多層構造層は、第１接合層と、第２接合層と、ガスケット層と、第３接合層とが前記第１面に近い方からこの順に並ぶ構造を有し、
前記ガスケット層から前記第２接合層を剥離することに要する力は、前記基材層から前記第１接合層を剥離することに要する力よりも小さく、かつ、前記ガスケット層から前記第３接合層を剥離することに要する力よりも小さい
触媒層転写基材。
【請求項２】
前記基材層の前記第２面には、温度変化による前記基材層の変形を抑制する補強層が配置されている
請求項１に記載の触媒層転写基材。
【請求項３】
前記基材層に対する前記第１接合層の剥離強度は、前記ガスケット層に対する前記第２接合層の剥離強度よりも大きく、これらの剥離強度の差が、０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上、かつ、１０Ｎ／２５ｍｍ未満である
請求項１または２に記載の触媒層転写基材。
【請求項４】
前記ガスケット層に対する前記第３接合層の剥離強度は、前記ガスケット層に対する前記第２接合層の剥離強度よりも大きく、これらの剥離強度の差が、０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上、かつ、１０Ｎ／２５ｍｍ未満である
請求項１〜３のいずれか一項に記載の触媒層転写基材。
【請求項５】
前記基材層に対する前記第１接合層の剥離強度は、０．０２Ｎ／２５ｍｍ以上、かつ、１０Ｎ／２５ｍｍ未満である
請求項１〜４のいずれか一項に記載の触媒層転写基材。
【請求項６】
前記開口内に配置された電極触媒層をさらに備え、
前記多層構造層の厚みは、前記電極触媒層の厚みよりも大きく、前記多層構造層の厚みと前記電極触媒層の厚みとの差は、１００μｍ以下である
請求項１〜５のいずれか一項に記載の触媒層転写基材。
【請求項７】
前記ガスケット層の厚みは、１μｍ以上１００μｍ以下である
請求項１〜６のいずれか一項に記載の触媒層転写基材。
【請求項８】
第１面と、前記第１面とは反対側の面である第２面とを有する基材層の前記第１面に、前記第１面上で開口を区画する多層構造層を、前記多層構造層の有する第１接合層と、第２接合層と、ガスケット層と、第３接合層とが前記第１面に近い方からこの順に並ぶように配置する工程と、
インクの塗工によって前記開口内に電極触媒層を成膜して、前記基材層と前記多層構造層と前記電極触媒層とを有する触媒層転写基材を形成する工程と、
接触面を有する高分子電解質膜に前記触媒層転写基材を押し付けて、前記接触面に前記電極触媒層と前記多層構造層における前記第３接合層とを圧着する工程と、
を含み、
前記基材層に対する前記第１接合層の接着力と、前記ガスケット層に対する前記第３接合層の接着力とは、前記ガスケット層に対する前記第２接合層の接着力よりも大きい
膜電極接合体の製造方法。
【請求項９】
前記触媒層転写基材から前記高分子電解質膜の前記接触面に転写された前記電極触媒層および前記ガスケット層から、前記基材層、前記第１接合層、および、前記第２接合層を剥離する工程をさらに含む
請求項８に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項１０】
接触面を有する高分子電解質膜と、
前記接触面に位置する電極触媒層と、
前記接触面の面方向において前記電極触媒層の周囲に位置し、かつ、前記電極触媒層の周端面と接するガスケット層と、
前記電極触媒層と前記ガスケット層とを覆う基材層と、
前記ガスケット層と前記基材層との間に配置されて前記基材層に接する第１接合層と、
前記ガスケット層と前記基材層との間に配置されて前記ガスケット層および前記第１接合層に接する第２接合層と、
前記高分子電解質膜と前記ガスケット層との間に配置されて前記高分子電解質膜および前記ガスケット層に接する第３接合層と、
を備え、
前記ガスケット層から前記第２接合層を剥離することに要する力は、前記基材層から前記第１接合層を剥離することに要する力よりも小さく、かつ、前記ガスケット層から前記第３接合層を剥離することに要する力よりも小さい
膜電極接合体。
【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が備える膜電極接合体の製造に用いられる触媒層転写基材、この触媒層転写基材を用いた膜電極接合体の製造方法、および、膜電極接合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池は、プロトン伝導性を有する高分子膜を電解質として用いる燃料電池である。図１１は、固体高分子形燃料電池の構造の一例を示す断面図である。
【０００３】
図１１に示されるように、高分子電解質膜１１０は、１つの側面であるカソード接触面１１０ａと、カソード接触面１１０ａとは反対側の側面であるアノード接触面１１０ｂとを有している。カソード接触面１１０ａには、電極触媒層１２０Ｃが接触し、電極触媒層１２０Ｃと多孔質拡散層１３０Ｃとがこの順に積層されている。アノード接触面１１０ｂには、電極触媒層１２０Ａが接触し、電極触媒層１２０Ａと多孔質拡散層１３０Ａとがこの順に積層されている。電極触媒層１２０Ｃは、カソードである空気極を構成し、電極触媒層１２０Ａは、アノードである燃料極を構成する。
【０００４】
カソード接触面１１０ａにて、電極触媒層１２０Ｃの外周縁、および、多孔質拡散層１３０Ｃの外周縁よりも外側には、ガスケット層１４０Ｃが配置されている。アノード接触面１１０ｂにて、電極触媒層１２０Ａの外周縁、および、多孔質拡散層１３０Ａの外周縁よりも外側には、ガスケット層１４０Ａが配置されている。ガスケット層１４０Ｃ，１４０Ａは、高分子電解質膜１１０に貼り付けられている。膜電極接合体１００は、高分子電解質膜１１０、電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａ、多孔質拡散層１３０Ｃ，１３０Ａ、および、ガスケット層１４０Ｃ，１４０Ａから構成され、一対のセパレータ１５０Ｃ，１５０Ａは、膜電極接合体１００を挟持している。
【０００５】
カソード側の電極触媒層１２０Ｃには、セパレータ１５０Ｃに形成されたガス流路１６０Ｃから、酸素を含む酸化剤ガスが供給される。アノード側の電極触媒層１２０Ａには、セパレータ１５０Ａに形成されたガス流路１６０Ａから、水素を含む燃料ガスが供給される。そして、触媒の存在下で酸化剤ガスと燃料ガスとが電極反応を進めることによって、カソードとアノードとの間に起電力が生じる。この間に、ガスケット層１４０Ｃ，１４０Ａは、電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａに供給されるガスが固体高分子形燃料電池から漏れることを抑える。
【０００６】
膜電極接合体１００の製造工程にて、電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａを形成する方法としては、触媒と電解質とが混合された液状あるいはペースト状の混合物を、高分子電解質膜１１０の面上に印刷法やスプレー法などによって塗布して電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａを形成する方法や、上記混合物を多孔質拡散層１３０Ｃ，１３０Ａの面上に塗布して電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａを形成する方法が挙げられる。高分子電解質膜１１０の面上に電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａを形成する場合であれ、多孔質拡散層１３０Ｃ，１３０Ａの面上に電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａを形成する場合であれ、電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａの形成後に、高分子電解質膜１１０と多孔質拡散層１３０Ｃ，１３０Ａとは、ホットプレスなどによって接合される（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００７】
一方、電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａを形成する他の方法として、高分子電解質膜１１０や多孔質拡散層１３０Ｃ，１３０Ａとは異なる基材上に上記混合物を塗布して電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａを形成し、形成された電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａを、ホットプレスや熱ロールによって、上記基材から高分子電解質膜１１０に転写する方法がある（例えば、特許文献４参照）。こうした方法は、電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａの膜厚の制御を行いやすく、電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａの均一性を高めやすいため、電池性能の向上が可能である点、また、膜電極接合体１００の生産効率が高い点で優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０６−２０３８４９号公報
【特許文献２】特開平０８−８８０１１号公報
【特許文献３】特開平０８−１０６９１５号公報
【特許文献４】特開平１０−６４５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
基材からの転写によって高分子電解質膜１１０の面上に電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａを配置する方法では、高分子電解質膜１１０の面上に電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａが配置された後に、高分子電解質膜１１０の面上にて電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａの周囲にガスケット層１４０Ｃ，１４０Ａが配置される。
【００１０】
しかしながら、ガスケット層１４０Ｃ，１４０Ａの寸法と電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａの寸法とを予め精密に合わせこむことは困難であるため、ガスケット層１４０Ｃ，１４０Ａと高分子電解質膜１１０とが貼り合わせられるとき、電極触媒層１２０Ｃとガスケット層１４０Ｃとの間、また、電極触媒層１２０Ａとガスケット層１４０Ａとの間に隙間が形成される場合がある。こうした隙間と対向する部位は、セパレータ１５０Ｃあるいはセパレータ１５０Ａに対して露出する部分であって、酸化剤ガスや燃料ガスに直接曝される。また、露出部分は、電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａおよびガスケット層１４０Ｃ，１４０Ａのいずれにも押さえられていないため、露出部分には、発電時の高分子電解質膜１１０の膨潤や収縮に伴う応力が集中する。このように、高分子電解質膜１１０における露出部分は、高分子電解質膜１１０の劣化を進める要因の１つである。
【００１１】
本発明は、電極触媒層とガスケット層との間から高分子電解質膜が露出することを抑えることのできる触媒層転写基材、膜電極接合体の製造方法、および、膜電極接合体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】
【００１２】
上記課題を解決する触媒層転写基材は、第１面と、前記第１面とは反対側の面である第２面とを有する基材層と、前記第１面に配置される枠形状を有した多層構造層であって、電極触媒層を形成するための材料が埋め込まれる開口を前記第１面上において区画する前記多層構造層と、を備え、前記多層構造層は、第１接合層と、第２接合層と、ガスケット層と、第３接合層とが前記第１面に近い方からこの順に並ぶ構造を有し、前記ガスケット層から前記第２接合層を剥離することに要する力は、前記基材層から前記第１接合層を剥離することに要する力よりも小さく、かつ、前記ガスケット層から前記第３接合層を剥離することに要する力よりも小さい。
【００１３】
上記構成によれば、ガスケット層を含む多層構造層によって、電極触媒層が形成される開口が区画されているため、この開口に電極触媒層が成膜されることにより、電極触媒層の成膜時にガスケット層と電極触媒層との寸法が合わせられる。そして、この触媒層転写基材を用いて転写を行うことにより、電極触媒層とガスケット層とが高分子電解質膜に同時に転写されるため、電極触媒層とガスケット層との間に隙間が形成されて高分子電解質膜が露出することが抑えられる。
【００１４】
そして、ガスケット層からの第２接合層の剥離は、基材層からの第１接合層の剥離、および、ガスケット層からの第３接合層の剥離よりも容易であるため、転写後の基材層の剥離に際して、第２接合層とガスケット層との界面での剥離が円滑に実現される。特に、基材層とガスケット層との間に配置される接合層が２層であるため、こうした接合層が１層である場合と比較して、基材層に対する接合層の接着力と、ガスケット層に対する接合層の接着力との調整の自由度が高くなる。その結果、これらの接着力の調整に際して、基材層の材料やガスケット層の材料から受ける制約が小さくなり、こうした材料として様々な材料が用いられる場合にも、基材層をガスケット層から容易に剥離可能な触媒層転写基材が実現できる。
上記構成において、前記基材層の前記第２面には、温度変化による前記基材層の変形を抑制する補強層が配置されている。
【００１５】
上記構成によれば、電極触媒層の形成時における乾燥工程等によって、触媒層転写基材の温度が大きく変化する場合であっても、基材層に反りが生じることが抑えられる。その結果、触媒層転写基材を用いた膜電極接合体の製造工程における作業性が向上する。また、基材層の表裏に基材層とは別の層が配置されるため、触媒層転写基材の剛性が高められ、これによっても作業性が向上する。
【００１６】
上記構成において、前記基材層に対する前記第１接合層の剥離強度は、前記ガスケット層に対する前記第２接合層の剥離強度よりも大きく、これらの剥離強度の差が、０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上、かつ、１０Ｎ／２５ｍｍ未満であることが好ましい。
【００１７】
上記構成によれば、転写後の基材層の剥離に際して、基材層を、第１接合層および第２接合層とともに、第２接合層とガスケット層との界面で容易に剥離することができる。
【００１８】
上記構成において、前記ガスケット層に対する前記第３接合層の剥離強度は、前記ガスケット層に対する前記第２接合層の剥離強度よりも大きく、これらの剥離強度の差が、０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上、かつ、１０Ｎ／２５ｍｍ未満であることが好ましい。
【００１９】
上記構成によれば、転写後の基材層の剥離に際して、基材層を、第１接合層および第２接合層とともに、第２接合層とガスケット層との界面で容易に剥離することができる。
上記構成において、前記基材層に対する前記第１接合層の剥離強度は、０．０２Ｎ／２５ｍｍ以上、かつ、１０Ｎ／２５ｍｍ未満であることが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、基材層と第１接合層との密着性が高くなるため、基材層と多層構造層との密着性が高められる。その結果、基材層と多層構造層との間に隙間が生じることが抑えられるため、電極触媒層の形成時に、電極触媒層を形成するための材料が基材層と多層構造層との間の隙間に入り込むことが抑えられる。
【００２１】
上記構成において、前記開口内に配置された電極触媒層をさらに備え、前記多層構造層の厚みは、前記電極触媒層の厚みよりも大きく、前記多層構造層の厚みと前記電極触媒層の厚みとの差は、１００μｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
上記構成によれば、多層構造層の厚みと電極触媒層の厚みとの差が大きすぎないため、多層構造層の端部と電極触媒層の端部との段差が転写に与える影響が小さくなり、電極触媒層とガスケット層との転写を良好に行うことができる。
【００２３】
上記構成において、前記ガスケット層の厚みは、１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
上記構成によれば、ガスケットとしての機能が好適に発揮される。また、電極触媒層が形成される開口の深さを、電極触媒層の成膜や転写に適当な範囲に確保しやすい。
【００２４】
上記課題を解決する膜電極接合体の製造方法は、第１面と、前記第１面とは反対側の面である第２面とを有する基材層の前記第１面に、前記第１面上で開口を区画する多層構造層を、前記多層構造層の有する第１接合層と、第２接合層と、ガスケット層と、第３接合層とが前記第１面に近い方からこの順に並ぶように配置する工程と、インクの塗工によって前記開口内に電極触媒層を成膜して、前記基材層と前記多層構造層と前記電極触媒層とを有する触媒層転写基材を形成する工程と、接触面を有する高分子電解質膜に前記触媒層転写基材を押し付けて、前記接触面に前記電極触媒層と前記多層構造層における前記第３接合層とを圧着する工程と、を含み、前記基材層に対する前記第１接合層の接着力と、前記ガスケット層に対する前記第３接合層の接着力とは、前記ガスケット層に対する前記第２接合層の接着力よりも大きい。
【００２５】
上記方法によれば、電極触媒層の成膜時に、ガスケット層と電極触媒層との寸法が合わせられ、電極触媒層とガスケット層とは、高分子電解質膜に同時に転写される。したがって、電極触媒層とガスケット層との間に隙間が形成されて高分子電解質膜が露出することが抑えられる。
【００２６】
また、ガスケット層からの第２接合層の剥離は、基材層からの第１接合層の剥離、および、ガスケット層からの第３接合層の剥離よりも容易であるため、膜電極接合体を用いて固体高分子形燃料電池を製造するにあたり、基材層の剥離が必要な場合には、第２接合層とガスケット層との界面での剥離が円滑に実現される。特に、基材層とガスケット層との間に配置される接合層が２層であるため、こうした接合層が１層である場合と比較して、基材層に対する接合層の接着力と、ガスケット層に対する接合層の接着力との調整の自由度が高くなる。その結果、これらの接着力の調整に際して、基材層の材料やガスケット層の材料から受ける制約が小さくなり、こうした材料として様々な材料が用いられる場合にも、基材層をガスケット層から容易に剥離可能とすることができる。
【００２７】
上記方法は、前記触媒層転写基材から前記高分子電解質膜の前記接触面に転写された前記電極触媒層および前記ガスケット層から、前記基材層、前記第１接合層、および、前記第２接合層を剥離する工程をさらに含むことが好ましい。
【００２８】
上記方法によれば、基材層を、第１接合層および第２接合層とともに、第２接合層とガスケット層との界面で容易に剥離することができるため、固体高分子形燃料電池に好適に用いられる膜電極接合体が得られる。
【００２９】
上記課題を解決する膜電極接合体は、接触面を有する高分子電解質膜と、前記接触面に位置する電極触媒層と、前記接触面の面方向において前記電極触媒層の周囲に位置し、かつ、前記電極触媒層の周端面と接するガスケット層と、前記電極触媒層と前記ガスケット層とを覆う基材層と、前記ガスケット層と前記基材層との間に配置されて前記基材層に接する第１接合層と、前記ガスケット層と前記基材層との間に配置されて前記ガスケット層および前記第１接合層に接する第２接合層と、前記高分子電解質膜と前記ガスケット層との間に配置されて前記高分子電解質膜および前記ガスケット層に接する第３接合層と、を備え、前記ガスケット層から前記第２接合層を剥離することに要する力は、前記基材層から前記第１接合層を剥離することに要する力よりも小さく、かつ、前記ガスケット層から前記第３接合層を剥離することに要する力よりも小さい。
【００３０】
上記膜電極接合体は、上記触媒層転写基材を用いて製造される。したがって、膜電極接合体において、電極触媒層とガスケット層との間から高分子電解質膜が露出することが抑えられる。さらに、基材層が電極触媒層の保護層として機能するため、例えば、膜電極接合体が、膜電極接合体の製造場所とは異なる場所に運搬されて固体高分子形燃料電池の製造に用いられる場合等に、別途保護シートを配置せずとも、電極触媒層を保護することができる。したがって、保護シートを付する工程が不要になり、また、使用される部材も削減される。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、電極触媒層とガスケット層との間から高分子電解質膜が露出することを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】一実施形態における触媒層転写基材の断面構造を示す断面図である。
【図２】一実施形態における触媒層転写基材の平面構造を示す平面図である。
【図３】一実施形態の膜電極接合体の製造方法において、多層構造層と補強層との配置工程を示す図である。
【図４】一実施形態の膜電極接合体の製造方法において、電極触媒層の成膜工程を示す図である。
【図５】一実施形態の膜電極接合体の製造方法において、電極触媒層およびガスケット層の転写工程を示す図である。
【図６】一実施形態の膜電極接合体の製造方法において、基材層の剥離工程を示す図である。
【図７】一実施形態の膜電極接合体の製造方法によって製造された膜電極接合体の断面構造を示す断面図である。
【図８】一実施形態の膜電極接合体の製造方法によって製造された膜電極接合体の断面構造の一部を示す断面図であって、図７にて一点鎖線によって囲まれる部分Ａを拡大して示す図である。
【図９】一実施形態の膜電極接合体の製造方法によって製造された膜電極接合体を備える固体高分子形燃料電池の斜視構造を示す斜視図である。
【図１０】変形例の膜電極接合体の断面構造を示す断面図である。
【図１１】従来例における固体高分子形燃料電池の断面構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１〜図９を参照して、触媒層転写基材、膜電極接合体の製造方法、および、膜電極接合体の一実施形態について説明する。
【００３４】
［触媒層転写基材の構成］
図１および図２を参照して、触媒層転写基材の構成について説明する。
図１に示されるように、触媒層転写基材１０Ｃは、基材層１１Ｃと、補強層１２Ｃと、枠形状を有する多層構造層１５Ｃとを備えている。補強層１２Ｃは、支持層１４Ｃと補強接合層１３Ｃとから構成され、多層構造層１５Ｃは、第１接合層１６Ｃと、第２接合層１７Ｃと、ガスケット層１８Ｃと、第３接合層１９Ｃとから構成されている。
【００３５】
基材層１１Ｃは、第１面１１ａと、第１面１１ａとは反対側の面である第２面１１ｂとを有している。基材層１１Ｃに対して第１面１１ａ側に多層構造層１５Ｃが配置され、基材層１１Ｃに対して第２面１１ｂ側に補強層１２Ｃが配置されている。
詳細には、補強接合層１３Ｃは第２面１１ｂの全体を覆い、補強接合層１３Ｃによって、支持層１４Ｃが基材層１１Ｃに貼り付けられている。
【００３６】
また、第１接合層１６Ｃは、第１面１１ａの外縁に沿って、第１面１１ａの中央部を囲む領域にて第１面１１ａと接し、第１接合層１６Ｃと、第２接合層１７Ｃと、ガスケット層１８Ｃと、第３接合層１９Ｃとは、第１面１１ａに近い方からこの順に並んでいる。すなわち、第１接合層１６Ｃには第２接合層１７Ｃが接し、ガスケット層１８Ｃは、これら２つの接合層１６Ｃ，１７Ｃによって基材層１１Ｃに貼り付けられている。そして、ガスケット層１８Ｃにて第２接合層１７Ｃに接している面とは反対側の面は、第３接合層１９Ｃによって覆われている。なお、第３接合層１９Ｃにてガスケット層１８Ｃに接している面と反対側の面は、被覆層２０Ｃに覆われている。被覆層２０Ｃは、電極触媒層の形成時には第３接合層１９Ｃを覆っている一方、電極触媒層の転写時には第３接合層１９Ｃから剥離される。
【００３７】
ガスケット層１８Ｃから第２接合層１７Ｃを剥離することに要する力は、基材層１１Ｃから第１接合層１６Ｃを剥離することに要する力よりも小さく、かつ、ガスケット層１８Ｃから第３接合層１９Ｃを剥離することに要する力よりも小さい。
【００３８】
図２に示されるように、基材層１１Ｃは略矩形状の外形を有し、多層構造層１５Ｃおよび被覆層２０Ｃは、基材層１１Ｃの外縁に沿った環形状、すなわち、矩形枠体形状を有している。基材層１１Ｃの第１面１１ａ上では、基材層１１Ｃの面方向における多層構造層１５Ｃおよび被覆層２０Ｃの内周縁によって、電極触媒層を形成するための材料が埋め込まれる略矩形状の開口２１Ｃが区画されている。
また、補強層１２Ｃは、略矩形状の外形を有し、補強層１２Ｃの外形寸法は基材層１１Ｃの外形寸法とほぼ一致する。
【００３９】
［膜電極接合体の製造方法］
図３〜図６を参照して、上述の触媒層転写基材を用いた膜電極接合体の製造方法について説明する。
図３に示されるように、基材層１１Ｃの第１面１１ａに、被覆層２０Ｃが付された多層構造層１５Ｃが配置され、基材層１１Ｃの第２面１１ｂに、補強層１２Ｃが配置されて、触媒層転写基材１０Ｃが形成される。
【００４０】
第１面１１ａに多層構造層１５Ｃと被覆層２０Ｃとが配置される際には、まず、多層構造層１５Ｃと被覆層２０Ｃとの積層体が形成され、この積層体に開口２１Ｃが形成される。その後、基材層１１Ｃと第１接合層１６Ｃとが接するように、すなわち、第１接合層１６Ｃと、第２接合層１７Ｃと、ガスケット層１８Ｃと、第３接合層１９Ｃとが第１面１１ａに近い方からこの順に並ぶように多層構造層１５Ｃと被覆層２０Ｃとの積層体が、基材層１１Ｃの第１面１１ａに配置される。
【００４１】
補強層１２Ｃは、多層構造層１５Ｃと被覆層２０Ｃとが基材層１１Ｃの第１面１１ａに配置された後に、第２面１１ｂに配置される。なお、補強層１２Ｃは、多層構造層１５Ｃと被覆層２０Ｃとが第１面１１ａに配置される前に、第２面１１ｂに配置されてもよい。
【００４２】
基材層１１Ｃは、基材層１１Ｃの面上に形成された電極触媒層を転写可能な材料から形成されたシート、あるいは、基材層１１Ｃの面上に形成された電極触媒層を転写可能なように表面処理が行われたシートである。
【００４３】
基材層１１Ｃの材料としては、例えば、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、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）、テトラフルオロパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂、あるいは、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）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド（ＰＩ）などが用いられる。また、表面処理としてはシリコーン処理などが挙げられる。
基材層１１Ｃの厚みは、１μｍ〜１００μｍ程度であることが好ましく、強度や耐熱性が適正に確保されるように、材料に応じて適宜選択される。
【００４４】
第１接合層１６Ｃと第２接合層１７Ｃと第３接合層１９Ｃとしては、対象の接合に際して固化を要しない粘着層を用いてもよいし、対象の接合に際して固化を要する接着層を用いてもよい。これらの接合層１６Ｃ，１７Ｃ，１９Ｃの材料としては、例えば、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、シリコーン樹脂系、ゴム系などの粘着剤または接着剤を用いることができる。これらの接合層１６Ｃ，１７Ｃ，１９Ｃの形成材料は、各接合層に要求される接着力を発揮することが可能な材料が接合層ごとに選択される。なお、本実施形態では、粘着剤による対象の接合においても、接着や接着力の用語を用いている。
【００４５】
第１接合層１６Ｃと第２接合層１７Ｃとは互いに異なる材料から形成されることが好ましく、第２接合層１７Ｃと第３接合層１９Ｃとは互いに異なる材料から形成されることが好ましい。第１接合層１６Ｃと第３接合層１９Ｃとは、同一の材料から形成されてもよいし、異なる材料から形成されてもよい。
【００４６】
第１接合層１６Ｃおよび第２接合層１７Ｃの各々の形成材料としては、第２接合層１７Ｃに対する第１接合層１６Ｃの接着力、すなわち、第１接合層１６Ｃと第２接合層１７Ｃとの間に働く接着力が、少なくともガスケット層１８Ｃに対する第２接合層１７Ｃの接着力よりは大きく、好ましくは、基材層１１Ｃに対する第１接合層１６Ｃの接着力、ガスケット層１８Ｃに対する第２接合層１７Ｃの接着力、および、ガスケット層１８Ｃに対する第３接合層１９Ｃの接着力の各々よりも十分に大きくなる材料が選択される。また、第３接合層１９Ｃの形成材料としては、高分子電解質膜に対する第３接合層１９Ｃの接着力が、少なくともガスケット層１８Ｃに対する第２接合層１７Ｃの接着力よりは大きく、好ましくは、基材層１１Ｃに対する第１接合層１６Ｃの接着力、ガスケット層１８Ｃに対する第２接合層１７Ｃの接着力、および、ガスケット層１８Ｃに対する第３接合層１９Ｃの接着力の各々よりも十分に大きくなる材料が選択される。
【００４７】
基材層１１Ｃに対する第１接合層１６Ｃの接着力は、ガスケット層１８Ｃに対する第２接合層１７Ｃの接着力よりも大きい。さらに、基材層１１Ｃに対する第１接合層１６Ｃの接着力と、ガスケット層１８Ｃに対する第２接合層１７Ｃの接着力との各々を、引張試験器を用いて剥離速度３００ｍｍ／ｍｉｎで測定した１８０°剥離強度（ＪＩＳ−Ｋ−６８５４−２：１９９９）として表したとき、これらの剥離強度の差が０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上、かつ、１０Ｎ／２５ｍｍ未満であることが好ましい。剥離強度の差が上記範囲であると、電極触媒層の転写後に基材層１１Ｃを剥離する際に、第２接合層１７Ｃがガスケット層１８Ｃとの界面で容易に剥がれる。
【００４８】
また、ガスケット層１８Ｃに対する第３接合層１９Ｃの接着力は、ガスケット層１８Ｃに対する第２接合層１７Ｃの接着力よりも大きい。さらに、ガスケット層１８Ｃに対する第３接合層１９Ｃの接着力と、ガスケット層１８Ｃに対する第２接合層１７Ｃの接着力との各々を、引張試験器を用いて剥離速度３００ｍｍ／ｍｉｎで測定した１８０°剥離強度（ＪＩＳ−Ｋ−６８５４−２：１９９９）として表したとき、これらの剥離強度の差が０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上、かつ、１０Ｎ／２５ｍｍ未満であることが好ましい。剥離強度の差が上記範囲であると、電極触媒層の転写後に基材層１１Ｃを剥離する際に、第２接合層１７Ｃがガスケット層１８Ｃとの界面で容易に剥がれる。
【００４９】
また、基材層１１Ｃに対する第１接合層１６Ｃの接着力は、引張試験器を用いて剥離速度３００ｍｍ／ｍｉｎで測定した１８０°剥離強度（ＪＩＳ−Ｋ−６８５４−２：１９９９）として表したとき、０．０２Ｎ／２５ｍｍ以上、かつ、１０Ｎ／２５ｍｍ未満であることが好ましい。剥離強度が上記範囲であると、基材層１１Ｃと第１接合層１６Ｃとの密着性が高くなるため、基材層１１Ｃと多層構造層１５Ｃとの密着性が高められる。その結果、基材層１１Ｃと多層構造層１５Ｃとの間に隙間が生じることが抑えられるため、電極触媒層の形成時に、触媒インクが基材層１１Ｃと多層構造層１５Ｃとの間の隙間に入り込むことが抑えられて、電極触媒層の外周縁の直線性が向上する。
【００５０】
接合層１６Ｃ，１７Ｃ，１９Ｃの各々の厚みは、特に限定されないが、０．1μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。接合層１６Ｃ，１７Ｃ，１９Ｃの各々の厚みが０．１μｍ以上であると、接合層の形成時に材料の塗工のムラが生じることが抑えられる。
また、接合層間に剥離強度の差が生じるように、接着力（粘着力）の異なる粘着剤および接着剤を適宜選択することにより、接合層間の剥離強度を設定することができる。
【００５１】
ガスケット層１８Ｃは、熱可塑性樹脂のなかで固体高分子形燃料電池に一般的に使用される樹脂から形成される。例えば、ガスケット層１８Ｃの材料としては、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）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド（ＰＩ）などが用いられる。
ガスケット層１８Ｃの厚みは、１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、強度や耐熱性が適正に確保されるように、材料に応じて適宜選択される。
【００５２】
補強層１２Ｃにおける支持層１４Ｃや補強接合層１３Ｃの材料は特に限定されず、一般に流通する材料が用いられればよい。例えば、支持層１４Ｃの材料としては、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）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド（ＰＩ）などが用いられ、補強接合層１３Ｃの材料としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ゴムなどが用いられる。
【００５３】
補強層１２Ｃの厚みは、特に限定はされないが、支持層１４Ｃの厚みは、１μｍ〜１００μｍ程度であることが好ましく、特に、ガスケット層１８Ｃと同じ厚みであることが好ましい。支持層１４Ｃの厚みとガスケット層１８Ｃの厚みとが等しいと、電極触媒層形成時の温度変化に起因して、基材層１１Ｃに反りが生じることが好適に抑えられる。
【００５４】
被覆層２０Ｃの材料は特に限定されず、一般的に流通する樹脂が用いられればよい。例えば、被覆層２０Ｃの材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド（ＰＩ）などが用いられる。例えば、第３接合層１９Ｃに貼られたセパレートフィルムが、被覆層２０Ｃとして用いられればよい。
被覆層２０Ｃの厚みは、特に限定されないが、１μｍ〜４０μｍ程度であることが好ましい。
【００５５】
図４に示されるように、開口２１Ｃの内部に触媒インクが塗工されて、乾燥されることによって、基材層１１Ｃの第１面１１ａのなかで多層構造層１５Ｃおよび被覆層２０Ｃから露出する部分に電極触媒層２２Ｃが成膜される。被覆層２０Ｃは、電極触媒層２２Ｃの形成後、電極触媒層２２Ｃの転写時までに剥離されればよく、電極触媒層２２Ｃの形成後に、触媒層転写基材１０Ｃは、被覆層２０Ｃが付された状態で取り扱われてもよいし、被覆層２０Ｃが剥離された状態で取り扱われてもよい。
【００５６】
基材層１１Ｃとガスケット層１８Ｃとが互いに異なる材質で構成されている場合には、開口２１Ｃ内に塗工された触媒インクの乾燥工程を経る際に生じる温度変化によって、冷却後の基材層１１Ｃに応力による反りが生じる場合がある。これに対し、本実施形態では、基材層１１Ｃの第２面１１ｂに、温度変化による基材層１１Ｃの変形を抑制する補強層１２Ｃが配置されているため、基材層１１Ｃの反りが軽減され、膜電極接合体の製造における作業性が向上する。
触媒インクは、高分子電解質と、触媒物質と、インク溶媒とを含む。
【００５７】
触媒インクに含まれる高分子電解質としては、例えば、フッ素系高分子電解質や炭化水素系高分子電解質などのプロトン伝導性を有する高分子材料が用いられる。フッ素系高分子電解質としては、例えば、デュポン社製ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）、旭硝子（株）製ＦＬＥＭＩＯＮ（登録商標）、旭化成（株）製ＡＣＩＰＬＥＸ（登録商標）、ゴア社製ＧＯＲＥ−ＳＥＬＥＣＴ（登録商標）などが挙げられる。これらの材料の中でも、固体高分子形燃料電池の出力電圧を高めるためには、デュポン社製ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）を用いることが好ましい。炭化水素系高分子電解質としては、例えば、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルフィド、スルホン化ポリフェニレンなどの電解質が挙げられる。
【００５８】
触媒物質としては、例えば、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）などが用いられる。特に、触媒物質として白金を用いることが好ましい。触媒物質は、導電性担体である炭素粒子に担持されることが好ましいが、単体の触媒物質が用いられてもよい。炭素粒子としては、例えば、カーボンブラックなどが用いられる。
【００５９】
インク溶媒としては、触媒物質を担持した炭素粒子である触媒物質担持炭素体と高分子電解質とを浸食しない溶媒であって、流動性を有した状態で高分子電解質を溶解するか、もしくは、微細ゲルとして高分子電解質を分散する溶媒を用いることが好ましい。このようなインク溶媒は、揮発性の有機溶媒を含むことが好ましく、インク溶媒に含まれる有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、イソブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ペンタノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、ペンタノン、メチルイソブチルケトン、へプタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、アセトニルアセトン、ジイソブチルケトンなどのケトン系溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、アニソール、メトキシトルエン、ジブチルエーテルなどのエーテル系溶剤、および、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジアセトンアルコール、１−メトキシ−２−プロパノールなどの極性溶剤が挙げられる。また、これらの有機溶媒のうち二種類以上の溶媒が混合されてインク溶媒として用いられてもよい。
【００６０】
有機溶媒として低級アルコールが用いられる場合には、インク溶媒の発火温度を高めるために、インク溶媒が有機溶媒と水との混合溶媒とされることが好ましい。また、高分子電解質とインク溶媒との親和性を高めるためにも、高分子電解質がインク溶媒から分離して白濁が生じたり、高分子電解質がゲル化したりしない程度に、インク溶媒が水を含むことが好ましい。
【００６１】
触媒インクにおける高分子電解質や触媒物質担持炭素体などの固形分の含有量は、１質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。触媒インクにおける固形分の含有量が５０質量％以下であれば、触媒インクの粘度が高くなりすぎないため、成膜される電極触媒層２２Ｃの表面にクラックが生じにくくなる。一方、固形分の含有量が１質量％以上であれば、触媒インクの粘度が低くなりすぎないため、電極触媒層２２Ｃの成膜速度が適度に確保され、電極触媒層２２Ｃの生産性が低下することが抑えられる。
【００６２】
なお、高分子電解質と触媒物質担持炭素体との含有量が互いに等しい触媒インクであっても、固形分における炭素粒子の割合が大きくなるほど触媒インクの粘度は高くなり、反対に、炭素粒子の割合が小さくなるほど触媒インクの粘度は低くなる。そのため、触媒インクに含まれる固形分中の炭素粒子の濃度は、１０質量％以上８０質量％以下であることが好ましい。
【００６３】
また、触媒インクにおける固形分の含有量の調整、固形分における炭素粒子の濃度の調整、これらの他、インク溶媒への固形分の分散処理の際に触媒インクに分散剤が添加されることにより、触媒インクの粘度を所定の値に調整することも可能である。また、触媒物質担持炭素体に対する高分子電解質の質量比率は、０．０４質量％以上３．００質量％以下であることが好ましい。
【００６４】
触媒インクの基材層１１Ｃへの塗工方法としては、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、スプレー法などの塗布法が用いられる。これらの塗布法のうち、加圧スプレー法、超音波スプレー法、静電噴霧法などのスプレー法が用いられることが好ましい。これらの方法によれば、塗工された触媒インクが乾燥する際に触媒インクの凝集が起こり難いため、空孔率の高い均質な電極触媒層２２Ｃを得ることが可能となる。
【００６５】
触媒インクの塗工工程では、触媒インクのインク温度が１０℃以上であると、触媒インクの粘度が高くなりすぎないため、成膜される電極触媒層２２Ｃの均一性が高められる。また、インク温度が５０℃以下であると、インク溶媒が触媒インクの塗工中に揮発することが抑えられる。電極触媒層２２Ｃの厚みは特に限定されないが、１μｍ〜３０μｍ程度であることが好ましい。
【００６６】
また、電極触媒層２２Ｃの厚みは、多層構造層１５Ｃの厚みよりも小さく、多層構造層１５Ｃの厚みと電極触媒層２２Ｃの厚みとの差は、１００μｍ以下であることが好ましい。
【００６７】
図５に示されるように、膜電極接合体の製造に際しては、触媒層転写基材１０Ｃと同様の構成を有する触媒層転写基材１０Ａがさらに形成される。すなわち、触媒層転写基材１０Ａは、基材層１１Ａと、支持層１４Ａおよび補強接合層１３Ａから構成される補強層１２Ａと、第１接合層１６Ａ、第２接合層１７Ａ、ガスケット層１８Ａ、および、第３接合層１９Ａから構成される多層構造層１５Ｃとを備えている。基材層１１Ａは基材層１１Ｃと同様の構成を有し、支持層１４Ａは支持層１４Ｃと同様の構成を有し、補強接合層１３Ａは補強接合層１３Ｃと同様の構成を有する。第１接合層１６Ａは第１接合層１６Ｃと同様の構成を有し、第２接合層１７Ａは第２接合層１７Ｃと同様の構成を有し、ガスケット層１８Ａはガスケット層１８Ｃと同様の構成を有し、第３接合層１９Ａは第３接合層１９Ｃと同様の構成を有する。
【００６８】
そして、電極触媒層２２Ｃと同様に、触媒層転写基材１０Ａの開口２１Ａの内部に上述の触媒インクが塗工、乾燥されることによって、電極触媒層２２Ａが形成される。
電極触媒層２２Ｃが形成された触媒層転写基材１０Ｃと、電極触媒層２２Ａが形成された触媒層転写基材１０Ａとは、高分子電解質膜３０を挟んで配置される。
【００６９】
高分子電解質膜３０は、プロトン伝導性を有する高分子膜である。高分子電解質膜３０の材料としては、例えば、フッ素系高分子電解質や炭化水素系高分子電解質が用いられる。フッ素系高分子電解質としては、例えば、デュポン社製ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）、旭硝子（株）製ＦＬＥＭＩＯＮ（登録商標）、旭化成（株）製ＡＣＩＰＬＥＸ（登録商標）、ゴア社製ＧＯＲＥ−ＳＥＬＥＣＴ（登録商標）が用いられる。特に、固体高分子形燃料電池の出力電圧を高めるためには、デュポン社製ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）が好適に用いられる。
【００７０】
炭化水素系高分子電解質膜としては、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルフィド、スルホン化ポリフェニレンなどの電解質膜が用いられる。なお、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａと高分子電解質膜３０との密着性を高めるためには、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａに含まれる高分子電解質と高分子電解質膜３０を構成する高分子電解質とが同一の材料であることが好ましい。
【００７１】
高分子電解質膜３０は、カソード接触面３０ａと、カソード接触面３０ａとは反対側の面であるアノード接触面３０ｂとを有し、電極触媒層２２Ｃおよび第３接合層１９Ｃは、カソード接触面３０ａと向かい合い、電極触媒層２２Ａおよび第３接合層１９Ａは、アノード接触面３０ｂと向かい合う。
【００７２】
そして、２つの触媒層転写基材１０Ｃ，１０Ａに高分子電解質膜３０が挟まれた状態で、これらの部材が加熱されるとともに加圧される。これにより、電極触媒層２２Ｃと第３接合層１９Ｃとが高分子電解質膜３０のカソード接触面３０ａに圧着される。また、電極触媒層２２Ａと第３接合層１９Ａとが高分子電解質膜３０のアノード接触面３０ｂに圧着される。
【００７３】
図６に示されるように、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａと第３接合層１９Ｃ，１９Ａとが高分子電解質膜３０に圧着された後、基材層１１Ｃ，１１Ａおよび補強層１２Ｃ，１２Ａは剥離される。このとき、第１接合層１６Ｃおよび第２接合層１７Ｃは、基材層１１Ｃに貼り付いた第１接合層１６Ｃに第２接合層１７Ｃが貼り付いた状態で、基材層１１Ｃとともに剥離される。すなわち、第２接合層１７Ｃがガスケット層１８Ｃとの界面で剥離される。同様に、第１接合層１６Ａおよび第２接合層１７Ａは、基材層１１Ａに貼り付いた第１接合層１６Ａに第２接合層１７Ａが貼り付いた状態で、基材層１１Ａとともに剥離される。すなわち、第２接合層１７Ａがガスケット層１８Ａとの界面で剥離される。
【００７４】
基材層１１Ｃ、１１Ａに対する第１接合層１６Ｃ，１６Ａの接着力と、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａに対する第３接合層１９Ｃ，１９Ａの接着力とが、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａに対する第２接合層１７Ｃ，１７Ａの接着力よりも大きいことにより、第２接合層１７Ｃ，１７Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとの界面での剥離が円滑に実現される。
【００７５】
これにより、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａと第３接合層１９Ｃ，１９Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとが高分子電解質膜３０に転写され、膜電極接合体が形成される。電極触媒層２２Ｃ，２２Ａと第３接合層１９Ｃ，１９Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとが高分子電解質膜３０に転写された状態において、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの厚みは、第３接合層１９Ｃ，１９Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとを合わせた厚みと同程度であってもよいし、第３接合層１９Ｃ，１９Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとを合わせた厚みよりも小さくてもよい。電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの厚みが、第３接合層１９Ｃ，１９Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとを合わせた厚みよりも小さい場合には、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａに積層されている基材層１１Ｃ，１１Ａが押し込まれることによって、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａが高分子電解質膜３０に転写される。
【００７６】
なお、高分子電解質膜３０のカソード接触面３０ａへの各部材の転写と、高分子電解質膜３０のアノード接触面３０ｂへの各部材の転写とは、同時に行われてもよいし、一方ずつ行われてもよい。
【００７７】
［膜電極接合体の構成］
上述の製造方法によって製造された膜電極接合体の詳細な構成について説明する。
図７に示されるように、膜電極接合体３５は、高分子電解質膜３０と、一対の電極触媒層２２Ｃ，２２Ａと、一対のガスケット層１８Ｃ，１８Ａと、ガスケット層１８Ｃと高分子電解質膜３０とを貼り合わせる第３接合層１９Ｃと、ガスケット層１８Ａと高分子電解質膜３０とを貼り合わせる第３接合層１９Ａとを備えている。
カソード接触面３０ａは、アノード接触面３０ｂとは反対側に位置し、カソード接触面３０ａとアノード接触面３０ｂとは、略平行に位置している。
【００７８】
カソード接触面３０ａと面する位置には、電極触媒層２２Ｃ、第３接合層１９Ｃ、および、ガスケット層１８Ｃが配置されている。電極触媒層２２Ｃは、固体高分子形燃料電池のカソードを構成する。アノード接触面３０ｂと面する位置には、電極触媒層２２Ａ、第３接合層１９Ａ、および、ガスケット層１８Ａが配置されている。電極触媒層２２Ａは、固体高分子形燃料電池のアノードを構成する。
【００７９】
電極触媒層２２Ｃと第３接合層１９Ｃとは、カソード接触面３０ａに面接触し、第３接合層１９Ｃおよびガスケット層１８Ｃは、カソード接触面３０ａの面上にて、電極触媒層２２Ｃの外周縁の外側に配置されて、電極触媒層２２Ｃと接している。電極触媒層２２Ａと第３接合層１９Ａとは、アノード接触面３０ｂに面接触し、第３接合層１９Ａおよびガスケット層１８Ａは、アノード接触面３０ｂの面上にて、電極触媒層２２Ａの外周縁の外側に配置されて、電極触媒層２２Ａと接している。すなわち、接触面３０ａ，３０ｂの面方向において、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａは電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの周囲に位置し、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの周端面と接している。
【００８０】
こうした構成では、第３接合層１９Ｃ，１９Ａは、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａと高分子電解質膜３０とに挟まれてこれらの部材と接し、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａと高分子電解質膜３０とが第３接合層１９Ｃ，１９Ａによって接合されるため、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａと高分子電解質膜３０との密着性が高められる。
【００８１】
なお、電極触媒層２２Ｃと電極触媒層２２Ａ、第３接合層１９Ｃと第３接合層１９Ａ、および、ガスケット層１８Ｃとガスケット層１８Ａの各組について、各組を構成する２つの部材の位置は、高分子電解質膜３０を挟んで面対称であることが好ましい。
【００８２】
図８に示されるように、電極触媒層２２Ｃと第３接合層１９Ｃとが接している部分において、第３接合層１９Ｃは、電極触媒層２２Ｃにめり込んでいる。すなわち、カソード接触面３０ａと対向する方向である対向方向から見て、第３接合層１９Ｃは、ガスケット層１８Ｃの内周縁よりも内側である電極触媒層２２Ｃ側にはみ出している。
【００８３】
通常、電極触媒層２２Ｃや第３接合層１９Ｃは、ガスケット層１８Ｃよりも剛性が低い。また、電極触媒層２２Ｃは、第３接合層１９Ｃよりも剛性が低い。そのため、圧着時の加圧に起因して、第３接合層１９Ｃの内周縁は、ガスケット層１８Ｃによって押しつぶされて、第３接合層１９Ｃの内周縁と接する電極触媒層２２Ｃの外周縁にめり込む。つまり、電極触媒層２２Ｃと第３接合層１９Ｃとガスケット層１８Ｃとの転写に際して、これらの部材がともに高分子電解質膜３０に押し付けられる結果、第３接合層１９Ｃが電極触媒層２２Ｃにめり込む構造が形成される。
【００８４】
なお、第３接合層１９Ｃは、ガスケット層１８Ｃと、高分子電解質膜３０との双方から押されるため、第３接合層１９Ｃの内周縁において、その厚さ方向における中間位置が、厚さ方向における両端部よりも電極触媒層２２Ｃにめり込みやすい。
同様に、電極触媒層２２Ａと第３接合層１９Ａとが接している部分においては、第３接合層１９Ａが電極触媒層２２Ａにめり込む構造が形成されている。
【００８５】
なお、膜電極接合体３５は、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの各々に重ねられた多孔質拡散層を備えてもよい。多孔質拡散層は、ガス拡散性と導電性とを有する材料から形成された基材を含み、基材の材料としては、例えば、カーボンクロス、カーボンペーパー、不織布などのポーラスカーボン材が用いられる。多孔質拡散層は、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの転写後に、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａに重ねられて加熱および加圧されることにより、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａに圧着される。
【００８６】
［固体高分子形燃料電池の構成］
図９を参照して、上述の膜電極接合体を備える固体高分子形燃料電池の構成について説明する。
図９に示されるように、固体高分子形燃料電池４０は、一対の多孔質拡散層２３Ｃ，２３Ａを備える膜電極接合体３５と、一対のセパレータ４１Ｃ，４１Ａとを備えている。膜電極接合体３５は、セパレータ４１Ｃとセパレータ４１Ａとの間に挟持されている。セパレータ４１Ｃにて、膜電極接合体３５と互いに向かい合う面には、ガス流路４２Ｃが凹設され、また、膜電極接合体３５とは反対側の面には、冷却水流路４３Ｃが凹設されている。セパレータ４１Ａにて、膜電極接合体３５と互いに向かい合う面には、ガス流路４２Ａが凹設され、また、膜電極接合体３５とは反対側の面には、冷却水流路４３Ａが凹設されている。
【００８７】
膜電極接合体３５に、セパレータ４１Ｃ，４１Ａが組み付けられ、さらに、酸化剤ガスと燃料ガスとの供給機構などが設けられて、単セルの固体高分子形燃料電池４０が製造される。固体高分子形燃料電池４０は、単セルの状態、もしくは、複数の固体高分子形燃料電池４０が組み合わされた状態で使用される。
【００８８】
固体高分子形燃料電池４０の使用時には、カソード側のセパレータ４１Ｃのガス流路４２Ｃに酸化剤ガスが流され、アノード側のセパレータ４１Ａのガス流路４２Ａに燃料ガスが流される。また、各セパレータ４１Ｃ，４１Ａの冷却水流路の４３Ｃ，４３Ａには、冷却水が流される。そして、ガス流路４２Ｃからカソードにガスが供給され、また、ガス流路４２Ａからアノードにガスが供給されることによって、高分子電解質膜３０中でのプロトン伝導を伴う電極反応が進行することにより、カソードとアノードとの間に起電力が生じる。
【００８９】
［作用］
本実施形態の触媒層転写基材を用いた膜電極接合体の製造方法の作用について説明する。
上述の製造方法では、触媒層転写基材１０Ｃ，１０Ａにて、基材層１１Ｃ，１１Ａにガスケット層１８Ｃ，１８Ａが配置された状態で、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａが成膜される。そして、電極触媒層２２Ｃが形成された触媒層転写基材１０Ｃと、電極触媒層２２Ａが形成された触媒層転写基材１０Ａとが高分子電解質膜３０に押し付けられることによって、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａおよびガスケット層１８Ｃ，１８Ａが、高分子電解質膜３０に転写される。
【００９０】
こうした製造方法によれば、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａの配置された基材層１１Ｃ，１１Ａの面上に電極触媒層２２Ｃ，２２Ａが成膜されるため、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの成膜時に、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａの内周縁と電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの外周縁との寸法が合わせられる。そして、電極触媒層２２Ｃとガスケット層１８Ｃとは、高分子電解質膜３０のカソード接触面３０ａに同時に転写され、電極触媒層２２Ａとガスケット層１８Ａとは、高分子電解質膜３０のアノード接触面３０ｂに同時に転写される。したがって、電極触媒層２２Ｃとガスケット層１８Ｃとの間や、電極触媒層２２Ａとガスケット層１８Ａとの間に隙間が形成されることが抑えられる。その結果、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとの間から高分子電解質膜３０が露出することが抑えられる。
【００９１】
また、第１接合層１６Ｃ，１６Ａと第２接合層１７Ｃ，１７Ａは、基材層１１Ｃ，１１Ａとともに剥離されるため、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとの転写時に、膜電極接合体３５には不要な部材が高分子電解質膜３０に配設されることがない。
【００９２】
ここで、本実施形態では、各接合層における接着力の相対的な関係が以下のように定められている。すなわち、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａから第２接合層１７Ｃ，１７Ａを剥離することに要する力が、基材層１１Ｃ，１１Ａから第１接合層１６Ｃ，１６Ａを剥離することに要する力よりも小さく、かつ、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａから第３接合層１９Ｃ，１９Ａを剥離することに要する力よりも小さくなるようにしている。これにより、第２接合層１７Ｃ，１７Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとの界面での剥離が円滑に実現される。
【００９３】
特に、基材層１１Ｃ，１１Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとの間に配置される接合層を２層とすることによって、こうした接合層が１層である場合と比較して、基材層１１Ｃ，１１Ａに対する接合層の接着力と、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａに対する接合層の接着力との調整の範囲が広くなる。その結果、これらの接着力の調整に際して、基材層１１Ｃ，１１Ａの材料やガスケット層１８Ｃ，１８Ａの材料から受ける制約が小さくなり、こうした材料として様々な材料が用いられる場合にも、基材層１１Ｃ，１１Ａをガスケット層１８Ｃ，１８Ａから容易に剥離可能な触媒層転写基材１０Ｃ，１０Ａが実現できる。
【００９４】
また、第３接合層１９Ｃに貼られたセパレートフィルムを被覆層２０Ｃとして利用することが可能であり、第３接合層１９Ａについても同様にセパレートフィルムを被覆層として利用することが可能である。被覆層２０Ｃは、電極触媒層２２Ｃの成膜時のマスクおよび粘着剤の露出を抑えるカバーとして機能するため、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの成膜に必要な部材を削減することができる。
【００９５】
また、従来、電極触媒層の面上にガスケット層を配置することによって、電極触媒層とガスケット層との間からの高分子電解質膜の露出を抑えようとする構造が提案されている。こうした構造と比較して、本実施形態の膜電極接合体３５では、対向方向から見て、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとが重ならないため、ガスの拡散が妨げられて電極触媒層２２Ｃ，２２Ａに発電に寄与しない部分が生じることが抑えられる。その結果、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａに、高価な白金族の貴金属が使用される場合であっても、膜電極接合体３５の製造に要するコストの増大が抑えられる。また、対向方向において電極触媒層とガスケット層とが重なる部分と重ならない部分とが存在することに起因して膜電極接合体の厚みにばらつきが生じることもない。
【００９６】
以上説明したように、本実施形態の触媒層転写基材、膜電極接合体の製造方法、および、膜電極接合体によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）触媒層転写基材１０Ｃ，１０Ａでは、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａを含む多層構造層１５Ｃ，１５Ａによって、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａが形成される開口２１Ｃ，２１Ａが区画されているため、この開口２１Ｃ，２１Ａに電極触媒層２２Ｃ，２２Ａが成膜されることにより、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの成膜時にガスケット層１８Ｃ，１８Ａと電極触媒層２２Ｃ，２２Ａとの寸法が合わせられる。そして、この触媒層転写基材１０Ｃ，１０Ａを用いて転写を行うことにより、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとが高分子電解質膜３０に同時に転写されるため、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとの間に隙間が形成されて高分子電解質膜３０が露出することが抑えられる。
【００９７】
そして、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａからの第２接合層１７Ｃ，１７Ａの剥離は、基材層１１Ｃ，１１Ａからの第１接合層１６Ｃ，１６Ａの剥離、および、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａからの第３接合層１９Ｃ，１９Ａの剥離よりも容易であるため、転写後の基材層１１Ｃ，１１Ａの剥離に際して、第２接合層１７Ｃ，１７Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとの界面での剥離が円滑に実現される。特に、基材層１１Ｃ，１１Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとの間に配置される接合層が２層であるため、こうした接合層が１層である場合と比較して、基材層１１Ｃ，１１Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとに対する接合層の接着力の調整の自由度が高くなる。その結果、基材層１１Ｃ，１１Ａやガスケット層１８Ｃ，１８Ａ材料として様々な材料が用いられる場合にも、基材層１１Ｃ，１１Ａをガスケット層１８Ｃ，１８Ａから容易に剥離可能な触媒層転写基材１０Ｃ，１０Ａが実現できる。
【００９８】
（２）基材層１１Ｃ，１１Ａの第２面には、補強層１２Ｃ，１２Ａが配置されているため、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの形成時における乾燥工程等によって、触媒層転写基材１０Ｃ，１０Ａの温度が大きく変化する場合であっても、基材層１１Ｃ，１１Ａに反りが生じることが抑えられる。その結果、触媒層転写基材１０Ｃ，１０Ａを用いた膜電極接合体３５の製造工程における作業性が向上する。また、基材層１１Ｃ，１１Ａの表裏に基材層１１Ｃ，１１Ａとは別の層が配置されるため、触媒層転写基材１０Ｃ，１０Ａの剛性が高められ、これによっても作業性が向上する。
【００９９】
（３）基材層１１Ｃ，１１Ａに対する第１接合層１６Ｃ，１６Ａの剥離強度と、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａに対する第２接合層１７Ｃ，１７Ａの剥離強度との差が、０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上、かつ、１０Ｎ／２５ｍｍ未満であるため、転写後の基材層１１Ｃ，１１Ａの剥離に際して、基材層１１Ｃ，１１Ａを、第１接合層１６Ｃ，１６Ａおよび第２接合層１７Ｃ，１７Ａとともに、第２接合層１７Ｃ，１７Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとの界面で容易に剥離することができる。
【０１００】
（４）ガスケット層１８Ｃ，１８Ａに対する第３接合層１９Ｃ，１９Ａの剥離強度と、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａに対する第２接合層１７Ｃ，１７Ａの剥離強度との差が、０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上、かつ、１０Ｎ／２５ｍｍ未満であるため、転写後の基材層１１Ｃ，１１Ａの剥離に際して、基材層１１Ｃ，１１Ａを、第１接合層１６Ｃ，１６Ａおよび第２接合層１７Ｃ，１７Ａとともに、第２接合層１７Ｃ，１７Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとの界面で容易に剥離することができる。
【０１０１】
（５）基材層１１Ｃ，１１Ａに対する第１接合層１６Ｃ，１６Ａの剥離強度が、０．０２Ｎ／２５ｍｍ以上、かつ、１０Ｎ／２５ｍｍ未満であるため、基材層１１Ｃ，１１Ａと多層構造層１５Ｃ，１５Ａとの密着性が高められる。その結果、基材層１１Ｃ，１１Ａと多層構造層１５Ｃ，１５Ａとの間に隙間が生じることが抑えられるため、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの形成時に、触媒インクが基材層１１Ｃ，１１Ａと多層構造層１５Ｃ，１５Ａとの間の隙間に入り込むことが抑えられる。
【０１０２】
（６）多層構造層１５Ｃ，１５Ａの厚みは、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの厚みよりも大きく、これらの厚みの差が１００μｍ以下である。したがって、多層構造層１５Ｃ，１５Ａの厚みと電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの厚みとの差が大きすぎないため、多層構造層１５Ｃ，１５Ａの端部と電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの端部との段差が転写に与える影響が小さくなり、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとの転写を良好に行うことができる。
【０１０３】
（７）ガスケット層１８Ｃ，１８Ａの厚みが、１μｍ以上１００μｍ以下であるため、固体高分子形燃料電池におけるガスケットとしての機能が好適に発揮される。また、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａが形成される開口２１Ｃ，２１Ａの深さを、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの成膜や転写に適当な範囲に確保しやすい。
【０１０４】
（８）電極触媒層２２Ｃ，２２Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとの転写時の加圧に起因して、第３接合層１９Ｃ，１９Ａの内周縁が電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの外周縁にめり込むため、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとの間に隙間が形成されることが適切に抑えられる。
【０１０５】
（変形例）
上記実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
・図１０に示されるように、基材層１１Ｃ，１１Ａ、第１接合層１６Ｃ，１６Ａ、第２接合層１７Ｃ，１７Ａ、および、補強層１２Ｃ，１２Ａが剥離されず、これらの層は、膜電極接合体を構成する各層を外部から保護するための保護層として用いられてもよい。例えば、膜電極接合体が、膜電極接合体の製造場所とは異なる場所に運搬されて固体高分子形燃料電池の製造に用いられる場合、膜電極接合体の運搬時には、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａを保護する保護シートを電極触媒層２２Ｃ，２２Ａに付する必要がある。ここで、基材層１１Ｃ，１１Ａ、第１接合層１６Ｃ，１６Ａ、第２接合層１７Ｃ，１７Ａ、および、補強層１２Ｃ，１２Ａを剥離せずに保護層として用いれば、保護シートを付する工程が不要になり、また、使用される部材も削減される。また、保護シートの剥離時に、保護シートの粘着層の一部が電極触媒層２２Ｃ，２２Ａに残ることも抑えられる。
【０１０６】
この場合、膜電極接合体３６は、固体高分子形燃料電池の構成部材として機能する高分子電解質膜３０、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａ、第３接合層１９Ｃ，１９Ａ、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａに加えて、基材層１１Ｃ，１１Ａ、第１接合層１６Ｃ，１６Ａ、第２接合層１７Ｃ，１７Ａ、および、補強層１２Ｃ，１２Ａを備える。基材層１１Ｃ，１１Ａは、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとを覆い、第１接合層１６Ｃ，１６Ａは、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａと基材層１１Ｃ，１１Ａとの間に配置されて基材層１１Ｃ，１１Ａに接し、第２接合層１７Ｃ，１７Ａは、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａと基材層１１Ｃ，１１Ａとの間に配置されてガスケット層１８Ｃ，１８Ａおよび第１接合層１６Ｃ，１６Ａに接する。基材層１１Ｃ，１１Ａ、第１接合層１６Ｃ，１６Ａ、第２接合層１７Ｃ，１７Ａ、および、補強層１２Ｃ，１２Ａは、固体高分子形燃料電池の製造に際して剥離される。
【０１０７】
・触媒層転写基材１０Ｃ，１０Ａを構成する部材には、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａが含まれてもよいし、含まれなくてもよい。すなわち、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａが形成される前の層状体を触媒層転写基材１０Ｃ，１０Ａとしてもよいし、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａが形成された後の層状体を電極触媒層２２Ｃ，２２Ａを含めて触媒層転写基材１０Ｃ，１０Ａとしてもよい。要は、触媒層転写基材１０Ｃ，１０Ａを構成する部材には、高分子電解質膜３０に転写される部材の一部のみが含まれていてもよいし、すべてが含まれていてもよい。
・触媒層転写基材１０Ｃ，１０Ａからは、補強層１２Ｃ，１２Ａが割愛されてもよい。こうした構成によっても、上記（１）の効果は得られる。
【０１０８】
・膜電極接合体３５，３６において、対向方向から見た電極触媒層２２Ｃ，２２Ａの形状やガスケット層１８Ｃ，１８Ａの形状、すなわち、触媒層転写基材１０Ｃ，１０Ａにおいては、基材層１１Ｃ，１１Ａの第１面と対向する方向から見た開口２１Ｃ，２１Ａの形状や多層構造層１５Ｃ，１５Ａの形状は、三角形形状であってもよいし、五角形以上の多角形形状であってもよいし、円形形状であってもよいし、楕円形形状であってもよい。また、ガスケット層１８Ｃ，１８Ａの内周縁は、対向方向に対して傾斜していてもよい。例えば、開口２１Ｃの断面積が、基材層１１Ｃに近い部位ほど小さくなるように、ガスケット層１８Ｃの内周縁は基材層１１Ｃ側から見て逆テーパー形状を有してもよい。すなわち、開口２１Ｃを区画する多層構造層１５Ｃの内側面は、錐台筒形状を有し、電極触媒層２２Ｃは、こうした形状を有する開口２１Ｃの底部を埋める。この場合、膜電極接合体３５，３６にて、ガスケット層１８Ｃの内周縁は高分子電解質膜３０側から見て順テーパー形状を有する。こうした製造方法によれば、電極触媒層２２Ｃ，２２Ａおよびガスケット層１８Ｃ，１８Ａを、従来のように、高分子電解質膜３０の面上に電極触媒層２２Ｃ，２２Ａとガスケット層１８Ｃ，１８Ａとを別々に配置する製造方法によっては形成が困難な形状に形成することもできる。
【実施例】
【０１０９】
上述した触媒層転写基材、および、触媒層転写基材を用いた膜電極構造体の製造方法について、具体的な実施例および比較例を用いて説明する。
［実施例１］
両面にセパレートフィルムが配置された粘着シートを用いて、接合層とガスケット層との積層体を形成し、基材層に貼合した。第１接合層としては、厚さが１０μｍであるアクリル系粘着剤を用い、第２接合層としては、厚さが１０μｍであるアクリル系粘着剤を用い、第３接合層としては、厚さが１０μｍであるアクリル系粘着剤を用いた。また、基材層としては、厚さが５０μｍであるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）シートを用い、ガスケット層としては、厚さが２５μｍであるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用いた。
【０１１０】
基材層に対する第１接合層の剥離強度は、ガスケット層に対する第２接合層の剥離強度よりも大きく、これらの剥離強度の差を、０．２Ｎ／２５ｍｍとした。また、ガスケット層に対する第３接合層の剥離強度は、ガスケット層に対する第２接合層の剥離強度よりも大きく、これらの剥離強度の差を、１．４Ｎ／２５ｍｍとした。剥離強度は、引張試験器（エーアンドディ社製：ＳＴＡ−１２２５）を用い、ＪＩＳ−Ｋ−６８５４−２：１９９９に従って、剥離速度３００ｍｍ／ｍｉｎにおける１８０°剥離強度を測定することにより求めた。
【０１１１】
第３接合層の一方の面に貼られているセパレートフィルムを被覆層とし、接合層とガスケット層との積層体には、５ｃｍ２の正方形状の開口を形成した。積層体が貼合された基材層の反対側の面には、補強層を配置した。補強層としては、厚さが２５μｍである接合層付ＰＥＴを用いた。
【０１１２】
続いて、ドクターブレード法により、上記開口を通じて触媒インクを基材層に塗布し、塗布された触媒インクを温度が８０℃の大気雰囲気中で５分間乾燥させて、電極触媒層を成膜した。これにより、実施例１の触媒層転写基材を得た。
【０１１３】
高分子電解質膜としてＮＡＦＩＯＮ（登録商標）２１２（デュポン社製）を用い、２つの触媒層転写基材の各々が高分子電解質膜の２つの接触面の各々と互いに向い合うように、２つの触媒層転写基材と高分子電解質膜とを配置した。その後、これら２つの触媒層転写基材で挟まれた高分子電解質膜を１３０℃に加熱するとともに加圧下で１０分間保持するホットプレスを行い、電極触媒層およびガスケット層を高分子電解質膜に転写することにより、実施例１の膜電極接合体を得た。転写後の基材層の剥離工程では、基材層を第１接合層および第２接合層とともに、第２接合層とガスケット層の界面で剥離することができた。
【０１１４】
［実施例２］
接合層の剥離強度以外は、実施例１と同様にして、実施例２の触媒層転写基材を得た。基材層に対する第１接合層の剥離強度は、ガスケット層に対する第２接合層の剥離強度よりも大きく、これらの剥離強度の差を、０．１Ｎ／２５ｍｍとした。また、ガスケット層に対する第３接合層の剥離強度は、ガスケット層に対する第２接合層の剥離強度よりも大きく、これらの剥離強度の差を、３．５Ｎ／２５ｍｍとした。
【０１１５】
実施例２の触媒層転写基材を用いて、実施例１と同様にして、実施例２の膜電極接合体を得た。電極触媒層およびガスケット層の転写後における基材層の剥離工程では、基材層を第１接合層および第２接合層とともに、第２接合層とガスケット層の界面で剥離することができた。
【０１１６】
［実施例３］
接合層の剥離強度以外は、実施例１と同様にして、実施例３の触媒層転写基材を得た。基材層に対する第１接合層の剥離強度は、ガスケット層に対する第２接合層の剥離強度よりも大きく、これらの剥離強度の差を、８．５Ｎ／２５ｍｍとした。また、ガスケット層に対する第３接合層の剥離強度は、ガスケット層に対する第２接合層の剥離強度よりも大きく、これらの剥離強度の差を、６．２Ｎ／２５ｍｍとした。
【０１１７】
実施例３の触媒層転写基材を用いて、実施例１と同様にして、実施例３の膜電極接合体を得た。電極触媒層およびガスケット層の転写後における基材層の剥離工程では、基材層を第１接合層および第２接合層とともに、第２接合層とガスケット層の界面で剥離することができた。
【０１１８】
［実施例４］
接合層の剥離強度以外は、実施例１と同様にして、実施例４の触媒層転写基材を得た。基材層に対する第１接合層の剥離強度は、ガスケット層に対する第２接合層の剥離強度よりも大きく、これらの剥離強度の差を、０．０５Ｎ／２５ｍｍとした。また、ガスケット層に対する第３接合層の剥離強度は、ガスケット層に対する第２接合層の剥離強度よりも大きく、これらの剥離強度の差を、０．０７Ｎ／２５ｍｍとした。
【０１１９】
実施例４の触媒層転写基材を用いて、実施例１と同様にして、実施例４の膜電極接合体を得た。電極触媒層およびガスケット層の転写後における基材層の剥離工程では、基材層を第１接合層および第２接合層とともに、第２接合層とガスケット層の界面で剥離することができた。
【０１２０】
［実施例５］
接合層の剥離強度以外は、実施例１と同様にして、実施例５の触媒層転写基材を得た。基材層に対する第１接合層の剥離強度は、ガスケット層に対する第２接合層の剥離強度よりも大きく、これらの剥離強度の差を、０．１Ｎ／２５ｍｍとした。また、ガスケット層に対する第３接合層の剥離強度は、ガスケット層に対する第２接合層の剥離強度よりも大きく、これらの剥離強度の差を、３．７Ｎ／２５ｍｍとした。
【０１２１】
実施例５の触媒層転写基材を用いて、実施例１と同様にして、実施例５の膜電極接合体を得た。電極触媒層およびガスケット層の転写後における基材層の剥離工程では、基材層を第１接合層および第２接合層とともに、第２接合層とガスケット層の界面で剥離することができた。
【０１２２】
［比較例１］
接合層の剥離強度以外は、実施例１と同様にして、比較例１の触媒層転写基材を得た。基材層に対する第１接合層の剥離強度は、ガスケット層に対する第２接合層の剥離強度よりも小さく、これらの剥離強度の差を、１．５Ｎ／２５ｍｍとした。また、ガスケット層に対する第３接合層の剥離強度は、ガスケット層に対する第２接合層の剥離強度よりも大きく、これらの剥離強度の差を、０．１Ｎ／２５ｍｍとした。
【０１２３】
比較例１の触媒層転写基材を用いて、実施例１と同様にして、比較例１の膜電極接合体を得た。電極触媒層およびガスケット層の転写後における基材層の剥離工程では、第１接合層と基材層の界面において剥離が起こり、第２接合層とガスケット層の界面での剥離はできなかった。
【０１２４】
［比較例２］
接合層の剥離強度以外は、実施例１と同様にして、比較例２の触媒層転写基材を得た。基材層に対する第１接合層の剥離強度は、ガスケット層に対する第２接合層の剥離強度よりも小さく、これらの剥離強度の差を、１．５Ｎ／２５ｍｍとした。また、ガスケット層に対する第３接合層の剥離強度は、ガスケット層に対する第２接合層の剥離強度よりも小さく、これらの剥離強度の差を、０．７Ｎ／２５ｍｍとした。
【０１２５】
比較例２の触媒層転写基材を用いて、実施例１と同様にして、比較例２の膜電極接合体を得た。電極触媒層およびガスケット層の転写後における基材層の剥離工程では、第１接合層と基材層の界面において剥離が起こり、第２接合層とガスケット層の界面での剥離はできなかった。
【０１２６】
以上の実施例および比較例から、基材層に対する第１接合層の接着力と、ガスケット層に対する第３接合層の接着力とが、ガスケット層に対する第２接合層の接着力よりも大きい構成では、基材層を第１接合層および第２接合層とともに、第２接合層とガスケット層の界面で剥離することができることが示された。
（付記）
上記課題を解決するための手段には、上記実施形態、および、上記変形例から導き出される技術的思想として以下の付記が含まれる。
【０１２７】
（付記１）上記触媒層転写基材を用いて製造された膜電極接合体であって、接触面を有する高分子電解質膜と、前記接触面に位置する電極触媒層と、前記接触面の面方向において前記電極触媒層の周囲に位置するガスケット層と、前記接触面にて前記電極触媒層の周囲に位置し、前記高分子電解質膜と前記ガスケット層とに挟まれた接合層とを備え、前記接合層の内周縁は、前記電極触媒層の外周縁にめり込んでいる膜電極接合体。
（付記２）付記１に記載の膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟む一対のセパレータとを備える固体高分子形燃料電池。
【０１２８】
上記構成の膜電極接合体あるいは固体高分子形燃料電池は、上記実施形態にて説明した製造方法を用いて製造される。したがって、膜電極接合体において、電極触媒層とガスケット層との間から高分子電解質膜が露出することが抑えられる。
【符号の説明】
【０１２９】
１０Ｃ，１０Ａ…触媒層転写基材、１１Ｃ，１１Ａ…基材層、１１ａ…第１面、１１ｂ…第２面、１２Ｃ，１２Ａ…補強層、１３Ｃ，１３Ａ…補強接合層、１４Ｃ，１４Ａ…支持層、１５Ｃ，１５Ａ…多層構造層、１６Ｃ，１６Ａ…第１接合層、１７Ｃ，１７Ａ…第２接合層、１８Ｃ，１８Ａ…ガスケット層、１９Ｃ，１９Ａ…第３接合層、２０Ｃ…被覆層、２１Ｃ，２１Ａ…開口、２２Ｃ，２２Ａ…電極触媒層、２３Ｃ，２３Ａ…多孔質拡散層、３０…高分子電解質膜、３０ａ…カソード接触面、３０ｂ…アノード接触面、３５，３６…膜電極接合体、４０…固体高分子形燃料電池、４１Ｃ，４１Ａ…セパレータ。
【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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