(57)【要約】  膜電極接合体の製造方法は、支持基材の上面に、ガスケット層を含む転写用部材を配置する第１工程と、支持基材の上面の中で転写用部材から露出する部分に、インクの塗工によって電極触媒層を成膜して、支持基材と転写用部材と電極触媒層とを有する層状体を形成する第２工程と、接触面を有する高分子電解質膜に層状体を押し付けて、接触面にガスケット層および電極触媒層を圧着する第３工程と、を含む。
2015147098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基材の上面に、ガスケット層を含む転写用部材を配置する第１工程と、
前記支持基材の上面の中で前記転写用部材から露出する部分に、インクの塗工によって電極触媒層を成膜して、前記支持基材と前記転写用部材と前記電極触媒層とを有する層状体を形成する第２工程と、
接触面を有する高分子電解質膜に前記層状体を押し付けて、前記接触面に前記ガスケット層および前記電極触媒層を圧着する第３工程と、
を含む膜電極接合体の製造方法。
【請求項２】
前記転写用部材は、前記ガスケット層と転写用接合層とを含み、
前記第１工程では、前記支持基材の上面と前記ガスケット層との間に前記転写用接合層が位置するように、前記転写用部材を配置し、
前記接触面に圧着された前記ガスケット層および前記電極触媒層から、前記支持基材および前記転写用接合層を剥離する第４工程をさらに含む
請求項１に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項３】
前記ガスケット層は、ガスケット基材とガスケット接合層とを含み、
前記ガスケット基材は、前記転写用接合層と前記ガスケット接合層とに挟まれる
請求項２に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項４】
前記転写用接合層は、前記ガスケット基材よりも前記支持基材に対して強い接着力を有する
請求項３に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項５】
前記転写用部材は、前記ガスケット層であり、
前記ガスケット層は、前記支持基材の上面に沿って配置される多層体であり、
前記多層体は、前記接触面と前記ガスケット層とを接合するための第１接合層と、前記支持基材の上面と前記ガスケット層とを接合するための第２接合層と、前記第１接合層と前記第２接合層とに挟まれてこれらと接合するガスケット基材とを含む
請求項１に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項６】
前記接触面に圧着された前記ガスケット層および前記電極触媒層から、前記支持基材を剥離する第４工程をさらに含み、
前記第２接合層は、前記支持基材よりも前記ガスケット基材に対して強い接着力を有する
請求項５に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項７】
前記支持基材を剥離した後に、多孔質拡散層を配置する第５工程をさらに含み、
前記第５工程において、前記多孔質拡散層は、前記電極触媒層に圧着され、かつ、前記ガスケット層の前記第２接合層に接着される
請求項６に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項８】
前記転写用部材は、前記ガスケット層であり、
前記ガスケット層は、前記層状体が前記高分子電解質膜に押し付けられたときに、前記接触面と前記支持基材の上面とに接合する接合層を含む
請求項１に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項９】
前記接触面に圧着された前記ガスケット層および前記電極触媒層から、前記支持基材を剥離する第４工程をさらに含み、
前記ガスケット層としての前記接合層は、前記支持基材よりも前記高分子電解質膜に対して強い接着力を有する
請求項８に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項１０】
前記支持基材を剥離した後に、多孔質拡散層を配置する第５工程をさらに含み、
前記多孔質拡散層を配置する工程において、前記多孔質拡散層は、前記電極触媒層に圧着され、かつ、前記ガスケット層としての前記接合層に接着される
請求項９に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項１１】
前記支持基材が、多孔質体を含み、
前記第３工程では、前記層状体が前記高分子電解質膜に押し付けられることによって、前記多孔質体から多孔質拡散層が形成される
請求項１，５，８のいずれか一項に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項１２】
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、
前記接触面における前記電極触媒層の周囲に位置するガスケット層と、を備え、
前記ガスケット層は接合層を含み、
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。
【請求項１３】
前記ガスケット層は、ガスケット基材と、前記接合層としてのガスケット接合層とを有し、
前記ガスケット接合層は、前記ガスケット基材と前記高分子電解質膜とに挟まれている
請求項１２に記載の膜電極接合体。
【請求項１４】
多孔質拡散層をさらに備え、
前記電極触媒層は、前記高分子電解質膜と前記多孔質拡散層との間に位置し、
前記ガスケット層は、前記接触面における前記電極触媒層の周囲と前記多孔質拡散層の周囲とに位置する
請求項１３に記載の膜電極接合体。
【請求項１５】
前記ガスケット層は第１ガスケット層であって、
前記電極触媒層と面接触する小幅部、および、前記接触面に沿った方向において前記小幅部よりも大きい幅を有する大幅部を有し、前記電極触媒層と前記大幅部との間に前記小幅部が位置する多孔質拡散層と、
前記接触面と対向する方向から見て、前記多孔質拡散層の前記大幅部の周囲に位置する第２ガスケット層であって、前記第２ガスケット層と前記高分子電解質膜との間に前記第１ガスケット層が位置する前記第２ガスケット層と、をさらに備え、
前記第１ガスケット層は、前記接触面と対向する方向から見て、前記電極触媒層および前記多孔質拡散層の前記小幅部の周囲に位置し、
前記第１ガスケット層は、前記接合層である第１接合層と、第２接合層と、前記第１接合層と前記第２接合層とに挟まれるガスケット基材とから構成され、
前記第１接合層は、前記接触面に接合し、
前記多孔質拡散層の前記大幅部の中で前記小幅部よりも前記接触面に沿った方向に突出する部分は、前記第２接合層に接合する
請求項１２に記載の膜電極接合体。
【請求項１６】
請求項１２〜１５のいずれか一項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜電極接合体の製造方法、膜電極接合体、および、膜電極接合体を備える固体高分子形燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池は、例えば特許文献１に記載のように、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２２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２２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において、電極触媒層１２０Ｃの外周縁と多孔質拡散層１３０Ｃの外周縁とよりも外側には、ガスケット層１４０Ｃが配置されている。アノード接触面１１０ｂにおいて、電極触媒層１２０Ａの外周縁と多孔質拡散層１３０Ａの外周縁とよりも外側には、ガスケット層１４０Ａが配置されている。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から形成されている。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。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−７４３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、膜電極接合体１００の製造工程では、まず、各電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａが、それに対応する接触面１１０ａ，１１０ｂに積層される。次いで、各ガスケット層１４０Ｃ，１４０Ａが、それに対応する接触面１１０ａ，１１０ｂの周縁部に貼り合わせられる。続いて、各多孔質拡散層１３０Ｃ，１３０Ａが、それに対応する電極触媒層１２０Ｃ，１２０Ａの上に積層される。【０００８】
ここで、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が高分子電解質膜１１０に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。高分子電解質膜１１０において、電極触媒層１２０Ｃとガスケット層１４０Ｃとの間の隙間と対向する部位は、セパレータ１５０Ｃに対して露出する露出部分であって、酸化剤ガスに直接曝される。また、高分子電解質膜１１０において、電極触媒層１２０Ａとガスケット層１４０Ａとの間の隙間と対向する部位も、セパレータ１５０Ａに対して露出する露出部分であって、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。【０００９】
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膜電極接合体の製造方法、膜電極接合体、および、固体高分子形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】
【００１０】
上記課題を解決する膜電極接合体の製造方法は、支持基材の上面に、ガスケット層を含む転写用部材を配置する第１工程と、前記支持基材の上面の中で前記転写用部材から露出する部分に、インクの塗工によって電極触媒層を成膜して、前記支持基材と前記転写用部材と前記電極触媒層とを有する層状体を形成する第２工程と、接触面を有する高分子電解質膜に前記層状体を押し付けて、前記接触面に前記ガスケット層および前記電極触媒層を圧着する第３工程と、を含む。【００１１】
上記製造方法によれば、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、高分子電解質膜の接触面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。【００１２】
上記製造方法において、前記転写用部材は、前記ガスケット層と転写用接合層とを含み、前記第１工程では、前記支持基材の上面と前記ガスケット層との間に前記転写用接合層が位置するように、前記転写用部材を配置し、前記接触面に圧着された前記ガスケット層および前記電極触媒層から、前記支持基材および前記転写用接合層を剥離する第４工程をさらに含んでもよい。【００１３】
上記製造方法によれば、ガスケット層と支持基材とが転写用接合層によって貼り合わされるため、支持基材へのガスケット層の固定が容易である。
上記製造方法において、前記ガスケット層は、ガスケット基材とガスケット接合層とを含み、前記ガスケット基材は、前記転写用接合層と前記ガスケット接合層とに挟まれてもよい。【００１４】
上記製造方法によれば、ガスケット基材と高分子電解質膜とがガスケット接合層によって接合されるため、ガスケット層と高分子電解質膜との密着性が高められる。
上記製造方法において、前記転写用接合層は、前記ガスケット基材よりも前記支持基材に対して強い接着力を有してもよい。【００１５】
上記製造方法によれば、ガスケット層から、転写用接合層を支持基材とともに容易に剥離することができる。
上記製造方法において、前記転写用部材は、前記ガスケット層であり、前記ガスケット層は、前記支持基材の上面に沿って配置される多層体であり、前記多層体は、前記接触面と前記ガスケット層とを接合するための第１接合層と、前記支持基材の上面と前記ガスケット層とを接合するための第２接合層と、前記第１接合層と前記第２接合層とに挟まれてこれらと接合するガスケット基材とを含んでもよい。【００１６】
上記製造方法によれば、ガスケット層とガスケット層を挟む部材とが接合層によって接合されるため、ガスケット層とガスケット層を挟む部材との密着性が高められる。
上記製造方法は、前記接触面に圧着された前記ガスケット層および前記電極触媒層から、前記支持基材を剥離する第４工程をさらに含み、前記第２接合層は、前記支持基材よりも前記ガスケット基材に対して強い接着力を有してもよい。【００１７】
上記製造方法によれば、支持基材をガスケット層から容易に剥離することができる。
上記製造方法は、前記支持基材を剥離した後に、多孔質拡散層を配置する第５工程をさらに含み、前記第５工程において、前記多孔質拡散層は、前記電極触媒層に圧着され、かつ、前記ガスケット層の前記第２接合層に接着されてもよい。【００１８】
上記製造方法によれば、多孔質拡散層の固定に、ガスケット層として電極触媒層とともに高分子電解質膜の接触面に配置された第２接合層が用いられる。したがって、別途、接合層を形成せずとも、高分子電解質膜、電極触媒層、および、ガスケット層を含む多層体に多孔質拡散層を保持させることができる。【００１９】
上記製造方法において、前記転写用部材は、前記ガスケット層であり、前記ガスケット層は、前記層状体が前記高分子電解質膜に押し付けられたときに、前記接触面と前記支持基材の上面とに接合する接合層を含んでもよい。【００２０】
上記製造方法によれば、ガスケット層が接合層とガスケット基材とを有する場合と比較して、ガスケット層を構成する部品の数を削減することができる。
上記製造方法は、前記接触面に圧着された前記ガスケット層および前記電極触媒層から、前記支持基材を剥離する第４工程をさらに含み、前記ガスケット層としての前記接合層は、前記支持基材よりも前記高分子電解質膜に対して強い接着力を有してもよい。【００２１】
上記製造方法によれば、支持基材をガスケット層から容易に剥離することができる。
上記製造方法は、前記支持基材を剥離した後に、多孔質拡散層を配置する第５工程をさらに含み、前記多孔質拡散層を配置する工程において、前記多孔質拡散層は、前記電極触媒層に圧着され、かつ、前記ガスケット層としての前記接合層に接着されてもよい。【００２２】
上記製造方法によれば、多孔質拡散層の固定に、ガスケット層として電極触媒層とともに高分子電解質膜の接触面に配置された接合層が用いられる。したがって、別途、接合層を形成せずとも、高分子電解質膜、電極触媒層、および、ガスケット層を含む多層体に多孔質拡散層を保持させることができる。【００２３】
上記製造方法において、前記支持基材が、多孔質体を含み、前記第３工程では、前記層状体が前記高分子電解質膜に押し付けられることによって、前記多孔質体から多孔質拡散層が形成されてもよい。【００２４】
上記製造方法によれば、支持基材が多孔質拡散層として利用される。そのため、支持基材からガスケット層および電極触媒層が高分子電解質膜に転写された後に支持基材が剥離され、別途多孔質拡散層が配置される製造方法と比較して、膜電極接合体の製造に必要な部材を削減することができるとともに、膜電極接合体の製造工程の工程数を削減することができる。【００２５】
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、前記接触面における前記電極触媒層の周囲に位置するガスケット層と、を備え、前記ガスケット層は接合層を含み、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。【００２６】
上記構成の膜電極接合体は、上述の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。【００２７】
上記構成において、前記ガスケット層は、ガスケット基材と、前記接合層としてのガスケット接合層とを有し、前記ガスケット接合層は、前記ガスケット基材と前記高分子電解質膜とに挟まれていてもよい。【００２８】
上記構成によれば、ガスケット基材と高分子電解質膜とがガスケット接合層によって接合されるため、ガスケット層と高分子電解質膜との密着性が高められる。
上記構成において、多孔質拡散層をさらに備え、前記電極触媒層は、前記高分子電解質膜と前記多孔質拡散層との間に位置し、前記ガスケット層は、前記接触面における前記電極触媒層の周囲と前記多孔質拡散層の周囲とに位置してもよい。【００２９】
上記構成によれば、多孔質拡散層を備える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。
上記構成において、前記ガスケット層は第１ガスケット層であって、前記電極触媒層と面接触する小幅部、および、前記接触面に沿った方向において前記小幅部よりも大きい幅を有する大幅部を有し、前記電極触媒層と前記大幅部との間に前記小幅部が位置する多孔質拡散層と、前記接触面と対向する方向から見て、前記多孔質拡散層の前記大幅部の周囲に位置する第２ガスケット層であって、前記第２ガスケット層と前記高分子電解質膜との間に前記第１ガスケット層が位置する前記第２ガスケット層と、をさらに備え、前記第１ガスケット層は、前記接触面と対向する方向から見て、前記電極触媒層および前記多孔質拡散層の前記小幅部の周囲に位置し、前記第１ガスケット層は、前記接合層である第１接合層と、第２接合層と、前記第１接合層と前記第２接合層とに挟まれるガスケット基材とから構成され、前記第１接合層は、前記接触面に接合し、前記多孔質拡散層の前記大幅部の中で前記小幅部よりも前記接触面に沿った方向に突出する部分は、前記第２接合層に接合してもよい。【００３０】
上記構成によれば、多孔質拡散層を備える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。
上記課題を解決する固体高分子形燃料電池は、上記膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟む一対のセパレータと、を備える。【００３１】
上記構成によれば、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。
【発明の効果】
【００３２】
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】
【００３３】
【図１】第１の実施形態の膜電極接合体の断面構造を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態の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１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３】第１の実施形態の膜電極接合体の平面構造を示す平面図である。
【図４】第１の実施形態の膜電極接合体の製造方法において、転写用接合層とガスケット層との配置工程を示す図である。
【図５】第１の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６】第１の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７】第１の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８】第１の実施形態の膜電極接合体の製造方法において、多孔質拡散層の貼合工程を示す図である。
【図９】第２および第３の実施形態の膜電極接合体の断面構造を示す断面図である。
【図１０】第２および第３の実施形態の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９にて一点鎖線によって囲まれる部分Ｂを拡大して示す図である。
【図１１】第２および第３の実施形態の膜電極接合体の平面構造を示す平面図である。
【図１２】第２の実施形態の膜電極接合体の製造方法において、第１ガスケット層の配置工程を示す図である。
【図１３】第２の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１４】第２の実施形態の膜電極接合体の製造方法において、電極触媒層および第１ガスケット層の転写工程を示す図である。
【図１５】第２の実施形態の膜電極接合体の製造方法において、電極触媒層および第１ガスケット層の転写工程を示す図である。
【図１６】第２の実施形態の膜電極接合体の製造方法において、多孔質拡散層および第２ガスケット層の配置工程を示す図である。
【図１７】第３の実施形態の膜電極接合体の製造方法において、第１ガスケット層の配置工程を示す図である。
【図１８】第３の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１９】第３の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、第１ガスケット層、多孔質拡散層、および、第２ガスケット層の配置工程を示す図である。
【図２０】第３の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、第１ガスケット層、多孔質拡散層、および、第２ガスケット層の配置工程を示す図である。
【図２１】第４の実施形態の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２２】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】
【００３４】
（第１の実施形態）
図１〜図８を参照して、第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、膜電極接合体、および、膜電極接合体の製造方法の実施形態である。
【００３５】
［膜電極接合体の構成］
まず、図１〜図３を参照して膜電極接合体の構成について説明する。
図１に示されるように、膜電極接合体１０は、高分子電解質膜１１と、一対の電極触媒層１２Ｃ，１２Ａと、一対の多孔質拡散層１３Ｃ，１３Ａと、一対のガスケット層１４Ｃ，１４Ａとを備えている。ガスケット層１４Ｃは、環形状を有し、ガスケット接合層１５Ｃとガスケット基材１６Ｃとから構成されている。ガスケット層１４Ａは、環形状を有し、ガスケット接合層１５Ａとガスケット基材１６Ａとから構成されている。
【００３６】
高分子電解質膜１１は、カソード接触面１１ａとアノード接触面１１ｂとを有している。カソード接触面１１ａは、高分子電解質膜１１においてアノード接触面１１ｂとは反対側に位置し、カソード接触面１１ａとアノード接触面１１ｂとは、略平行に位置している。
【００３７】
高分子電解質膜１１のカソード接触面１１ａと面する側には、電極触媒層１２Ｃ、多孔質拡散層１３Ｃ、および、ガスケット層１４Ｃが配置されている。電極触媒層１２Ｃは、固体高分子形燃料電池のカソードに相当する。高分子電解質膜１１のアノード接触面１１ｂと面する側には、電極触媒層１２Ａ、多孔質拡散層１３Ａ、および、ガスケット層１４Ａが配置されている。電極触媒層１２Ａは、固体高分子形燃料電池のアノードに相当する。電極触媒層１２Ｃと電極触媒層１２Ａ、多孔質拡散層１３Ｃと多孔質拡散層１３Ａ、および、ガスケット層１４Ｃとガスケット層１４Ａの各組について、各組の２つの部材は、高分子電解質膜１１を挟んで面対称に位置することが好ましい。
【００３８】
電極触媒層１２Ｃは、カソード接触面１１ａに面接触し、高分子電解質膜１１と多孔質拡散層１３Ｃとの間に位置している。
ガスケット層１４Ｃは、カソード接触面１１ａの面上にて、電極触媒層１２Ｃの外周縁の外側および多孔質拡散層１３Ｃの外周縁の外側に配置され、電極触媒層１２Ｃおよび多孔質拡散層１３Ｃと接している。ガスケット層１４Ｃにおいて、ガスケット接合層１５Ｃは、カソード接触面１１ａに面接触し、高分子電解質膜１１とガスケット基材１６Ｃとに挟まれている。電極触媒層１２Ｃの厚みは、ガスケット接合層１５Ｃの厚みよりも大きいことが好ましい。
【００３９】
図２に示されるように、電極触媒層１２Ｃとガスケット接合層１５Ｃとが接している部分において、ガスケット接合層１５Ｃは、電極触媒層１２Ｃにめり込んでいる。すなわち、カソード接触面１１ａと対向する方向である対向方向から見て、ガスケット接合層１５Ｃは、ガスケット基材１６Ｃの内周縁よりも内側である電極触媒層１２Ｃ側にはみ出している。
【００４０】
図３に示されるように、上記対向方向から見て、高分子電解質膜１１の外形、電極触媒層１２Ｃの外形、および、多孔質拡散層１３Ｃの外形は、いずれも矩形形状を有している。上記対向方向から見て、ガスケット層１４Ｃの外形は、矩形枠体形状を有している。電極触媒層１２Ｃの外形寸法は、高分子電解質膜１１の外形寸法よりも小さく、電極触媒層１２Ｃは、高分子電解質膜１１の略中央に配置されている。また、多孔質拡散層１３Ｃの外形寸法は、電極触媒層１２Ｃの外形寸法とほぼ等しい。
【００４１】
ガスケット層１４Ｃは、高分子電解質膜１１のカソード接触面１１ａの面上において、電極触媒層１２Ｃおよび多孔質拡散層１３Ｃからなる積層体の周囲に配置され、電極触媒層１２Ｃおよび多孔質拡散層１３Ｃからなる積層体の外周縁の外側の領域を周方向の全域に渡って埋めている。換言すれば、上記対向方向から見て、電極触媒層１２Ｃおよび多孔質拡散層１３Ｃからなる積層体の外形寸法は、ガスケット層１４Ｃの内周縁によって区画された開口１７Ｃの外形寸法とほぼ一致し、電極触媒層１２Ｃおよび多孔質拡散層１３Ｃからなる積層体は、開口１７Ｃを埋めている。
【００４２】
なお、電極触媒層１２Ａと多孔質拡散層１３Ａとの間における位置関係、および、これらの有する形状は、電極触媒層１２Ｃと多孔質拡散層１３Ｃとの間における位置関係、および、これらの有する形状と同様である。また、電極触媒層１２Ａおよび多孔質拡散層１３Ａの各々とガスケット層１４Ａとの間における位置関係、および、これらの有する形状は、電極触媒層１２Ｃおよび多孔質拡散層１３Ｃの各々とガスケット層１４Ｃとの間における位置関係、および、これらの有する形状と同様である。
【００４３】
［膜電極接合体の製造方法］
図４〜図８を参照して、膜電極接合体１０の製造方法について説明する。
図４に示されるように、第１工程として、支持基材２０Ｃの上面に、転写用接合層２１Ｃとガスケット層１４Ｃとから構成される積層体が配置される。積層体の上面は、保護シート２２Ｃによって覆われる。転写用接合層２１Ｃは、支持基材２０Ｃに接する。ガスケット層１４Ｃのうち、ガスケット基材１６Ｃは転写用接合層２１Ｃに接し、ガスケット接合層１５Ｃは保護シート２２Ｃに接する。したがって、ガスケット基材１６Ｃは、転写用接合層２１Ｃとガスケット接合層１５Ｃとの２つの接合層に挟まれる。
【００４４】
転写用接合層２１Ｃとガスケット層１４Ｃとが支持基材２０Ｃの上面に配置される際には、まず、ガスケット基材１６Ｃの一方の面に転写用接合層２１Ｃが形成され、ガスケット基材１６Ｃの他方の面にガスケット接合層１５Ｃが形成される。次に、転写用接合層２１Ｃとガスケット基材１６Ｃとガスケット接合層１５Ｃとから構成される積層体が、転写用接合層２１Ｃと支持基材２０Ｃとが接するように、すなわち、支持基材２０Ｃの上面とガスケット層１４Ｃとの間に転写用接合層２１Ｃが位置するように、支持基材２０Ｃの上面に配置される。
【００４５】
支持基材２０Ｃの上面に沿った方向である面方向において、転写用接合層２１Ｃとガスケット層１４Ｃと保護シート２２Ｃとから構成される積層体の内周縁によって、電極触媒層１２Ｃの外形に相当する形状を有する開口２３Ｃが区画されている。
【００４６】
支持基材２０Ｃは、電極触媒層１２Ｃを剥離可能な材料から形成されたシートである。支持基材２０Ｃ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が用いられる。
【００４７】
支持基材２０Ｃの厚みは、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。支持基材２０Ｃの厚みは、１μｍ〜１００μｍ程度であることが好ましい。
転写用接合層２１Ｃおよびガスケット接合層１５Ｃとしては、対象の接合に際して固化を要しない粘着層が用いられてもよいし、対象の接合に際して固化を要する接着層が用いられてもよい。転写用接合層２１Ｃおよびガスケット接合層１５Ｃは、所望の剥離強度を有すればよく、材料は特に限定されないが、転写用接合層２１Ｃおよびガスケット接合層１５Ｃの材料としては、例えば、エポキシ樹脂や、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。転写用接合層２１Ｃとガスケット接合層１５Ｃとは、同一の材料から形成されてもよいし、互いに異なる材料から形成されてもよい。
【００４８】
転写用接合層２１Ｃは、ガスケット基材１６Ｃよりも支持基材２０Ｃに対して強い接着力を有することが好ましい。転写用接合層２１Ｃにおける支持基材２０Ｃとの接着力は、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）において、０．１Ｎ／２５ｍｍ以上であることが好ましい。剥離強度が０．１Ｎ／２５ｍｍ以上であると、転写用接合層２１Ｃと支持基材２０Ｃとの密着性が高くなるため、ガスケット層１４Ｃと支持基材２０Ｃとの間に隙間が生じることが抑えられる。その結果、電極触媒層１２Ｃの形成時に、触媒インクがガスケット層１４Ｃと支持基材２０Ｃとの間の隙間に入り込むことが抑えられるため、電極触媒層１２Ｃの外周縁の直線性が向上する。
【００４９】
転写用接合層２１Ｃおよびガスケット接合層１５Ｃの各々の厚みは、特に限定されないが、０．1μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。転写用接合層２１Ｃおよびガスケット接合層１５Ｃの各々の厚みが０．１μｍ以上であると、層の形成時に塗工のムラが生じることが抑えられる。
【００５０】
ガスケット基材１６Ｃは、熱可塑性樹脂の中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、ガスケット基材１６Ｃ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。
【００５１】
ガスケット基材１６Ｃの厚みは、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。ガスケット基材１６Ｃの厚みは、１μｍ〜２００μｍ程度であることが好ましい。
【００５２】
図５に示されるように、第２工程として、開口２３Ｃの内部に触媒インクが塗工されて、塗工された触媒インクが乾燥されることによって、支持基材２０Ｃの上面の中で転写用接合層２１Ｃおよびガスケット層１４Ｃから露出する部分に電極触媒層１２Ｃが成膜される。電極触媒層１２Ｃの成膜後、保護シート２２Ｃは剥離される。
【００５３】
支持基材２０Ｃと、転写用接合層２１Ｃと、ガスケット層１４Ｃと、電極触媒層１２Ｃとから、層状体２４Ｃが構成される。
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。
【００５４】
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および炭化水素系高分子電解質など、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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、高分子電解質を微細ゲルとして分散させ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、この有機溶媒としては、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媒、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媒、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媒が挙げられる。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。
【００５７】
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、インク溶媒は有機溶媒と水との混合溶媒であることが好ましい。また、高分子電解質とインク溶媒との間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。
【００５８】
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１２Ｃ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１２Ｃの成膜速度が適度に確保され、電極触媒層１２Ｃの生産性が低下することが抑えられる。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
触媒インクの支持基材２０Ｃ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１２Ｃを得ることが可能となる。
【００６２】
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１２Ｃ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１２Ｃ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。
【００６３】
図６に示されるように、電極触媒層１２Ａも、電極触媒層１２Ｃと同様に、転写用接合層２１Ａとガスケット層１４Ａとが積層された支持基材２０Ａの上面に上述の触媒インクが塗工され、塗工された触媒インクが乾燥されることによって成膜される。支持基材２０Ａと、転写用接合層２１Ａと、ガスケット層１４Ａと、電極触媒層１２Ａとから、層状体２４Ａが構成される。
【００６４】
層状体２４Ｃと層状体２４Ａとは、高分子電解質膜１１を挟んで配置される。このとき、電極触媒層１２Ｃおよびガスケット接合層１５Ｃは、高分子電解質膜１１のカソード接触面１１ａと向かい合い、電極触媒層１２Ａおよびガスケット接合層１５Ａは、高分子電解質膜１１のアノード接触面１１ｂと向かい合う。
【００６５】
そして、第３工程として、２つの層状体２４Ｃ，２４Ａに高分子電解質膜１１が挟まれた状態で、層状体２４Ｃ，２４Ａと高分子電解質膜１１と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１２Ｃとガスケット層１４Ｃとが高分子電解質膜１１のカソード接触面１１ａに圧着される。また、電極触媒層１２Ａとガスケット層１４Ａとが高分子電解質膜１１のアノード接触面１１ｂに圧着される。
【００６６】
ここで、通常、電極触媒層１２Ｃ，１２Ａやガスケット接合層１５Ｃ，１５Ａは、ガスケット基材１６Ｃ，１６Ａよりも剛性が低い。また、電極触媒層１２Ｃ，１２Ａは、ガスケット接合層１５Ｃ，１５Ａよりも剛性が低い。そのため、圧着時の加圧に起因して、ガスケット接合層１５Ｃ，１５Ａの内周縁は、ガスケット基材１６Ｃ，１６Ａによって押しつぶされて、各ガスケット接合層１５Ｃ，１５Ａの内周縁と接する電極触媒層１２Ｃ，１２Ａの外周縁にめり込む。つまり、電極触媒層１２Ｃとガスケット層１４Ｃとの転写に際して、電極触媒層１２Ｃとガスケット層１４Ｃとがともに高分子電解質膜１１に押し付けられる結果、ガスケット接合層１５Ｃが電極触媒層１２Ｃにめり込む構造が形成される。また、電極触媒層１２Ａとガスケット層１４Ａとの転写に際して、電極触媒層１２Ａとガスケット層１４Ａとがともに高分子電解質膜１１に押し付けられる結果、ガスケット接合層１５Ａが電極触媒層１２Ａにめり込む構造が形成される。なお、ガスケット接合層１５Ｃ，１５Ａは、ガスケット基材１６Ｃ，１６Ａと、高分子電解質膜１１との双方から押されるため、ガスケット接合層１５Ｃ，１５Ａ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１２Ｃ，１２Ａにめり込みやすい。
【００６７】
高分子電解質膜１１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１１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。
【００６８】
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１２Ｃ，１２Ａと高分子電解質膜１１との密着性を高めるためには、電極触媒層１２Ｃ，１２Ａに含まれる高分子電解質は高分子電解質膜１１を構成する高分子電解質と同一の材料であることが好ましい。
【００６９】
図７に示されるように、電極触媒層１２Ｃ，１２Ａとガスケット層１４Ｃ，１４Ａとが高分子電解質膜１１に圧着された後、第４工程として、支持基材２０Ｃ，２０Ａは剥離される。このとき、転写用接合層２１Ｃは、支持基材２０Ｃに貼り付いて、支持基材２０Ｃとともにガスケット層１４Ｃから剥離される。また、転写用接合層２１Ａは、支持基材２０Ａに貼り付いて、支持基材２０Ａとともにガスケット層１４Ａから剥離される。転写用接合層２１Ｃ，２１Ａが、ガスケット基材１６Ｃ，１６Ａよりも支持基材２０Ｃ，２０Ａに対して強い接着力を有すると、ガスケット基材１６Ｃ，１６Ａからの転写用接合層２１Ｃ，２１Ａの剥離を容易に行うことができる。
【００７０】
なお、電極触媒層１２Ｃ，１２Ａとガスケット層１４Ｃ，１４Ａとが高分子電解質膜１１に転写された状態において、各電極触媒層１２Ｃ，１２Ａの厚みは、各ガスケット層１４Ｃ，１４Ａの厚みと同程度であってもよいし、各ガスケット層１４Ｃ，１４Ａの厚みよりも小さくてもよい。
【００７１】
図８に示されるように、第５工程として、電極触媒層１２Ｃ，１２Ａとガスケット層１４Ｃ，１４Ａとが設けられた高分子電解質膜１１を挟むように、多孔質拡散層１３Ｃ，１３Ａが配置され、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、多孔質拡散層１３Ｃが電極触媒層１２Ｃに圧着され、多孔質拡散層１３Ａが電極触媒層１２Ａに圧着されて、膜電極接合体１０が形成される。
【００７２】
多孔質拡散層１３Ｃ，１３Ａ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む。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１３Ｃ，１３Ａは、上記基材に加えて、上記基材上に形成された微細多孔質層を備えていることが好ましい。微細多孔質層としては、例えば、炭素粒子の分散したフッ素系樹脂溶液がフッ素系樹脂の融点以上の温度で焼結された層が用いられる。フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが用いられる。
【００７３】
なお、上述の工程では、層状体２４Ｃから高分子電解質膜１１のカソード接触面１１ａへの電極触媒層１２Ｃおよびガスケット層１４Ｃの転写と、層状体２４Ａから高分子電解質膜１１のアノード接触面１１ｂへの電極触媒層１２Ａおよびガスケット層１４Ａの転写とが同時に行われる。これに代えて、カソード接触面１１ａへの電極触媒層１２Ｃおよびガスケット層１４Ｃの転写と、アノード接触面１１ｂへの電極触媒層１２Ａおよびガスケット層１４Ａの転写とが別々に行われてもよい。例えば、カソード接触面１１ａと層状体２４Ｃとが向かい合わされ、高分子電解質膜１１と層状体２４Ｃとが加熱および加圧された後、アノード接触面１１ｂと層状体２４Ａとが向かい合わされ、高分子電解質膜１１と層状体２４Ａとが加熱および加圧される。
【００７４】
［作用］
上述した膜電極接合体１０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、支持基材２０Ｃ，２０Ａの上面に、ガスケット層１４Ｃ，１４Ａが配置された状態で、ガスケット層１４Ｃ，１４Ａをマスクとして電極触媒層１２Ｃ，１２Ａが成膜される。そして、電極触媒層１２Ｃおよびガスケット層１４Ｃを備える層状体２４Ｃと、電極触媒層１２Ａおよびガスケット層１４Ａを備える層状体２４Ａとが高分子電解質膜１１に押し付けられることによって、電極触媒層１２Ｃ，１２Ａおよびガスケット層１４Ｃ，１４Ａが、高分子電解質膜１１に転写される。
【００７５】
こうした製造方法によれば、ガスケット層１４Ｃ，１４Ａの配置された支持基材２０Ｃ，２０Ａの上面に電極触媒層１２Ｃ，１２Ａが成膜されるため、電極触媒層１２Ｃ，１２Ａの成膜時に、ガスケット層１４Ｃ，１４Ａの内周縁と電極触媒層１２Ｃ，１２Ａの外周縁との寸法が合わせられる。そして、電極触媒層１２Ｃとガスケット層１４Ｃとは、高分子電解質膜１１のカソード接触面１１ａに同時に転写され、電極触媒層１２Ａとガスケット層１４Ａとは、高分子電解質膜１１のアノード接触面１１ｂに同時に転写される。したがって、電極触媒層１２Ｃとガスケット層１４Ｃとの間や、電極触媒層１２Ａとガスケット層１４Ａ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１２Ｃ，１２Ａとガスケット層１４Ｃ，１４Ａとの間から高分子電解質膜１１が露出することが抑えられる。
【００７６】
また、ガスケット層１４Ｃ，１４Ａが電極触媒層１２Ｃ，１２Ａの成膜時のマスクとして利用されるため、電極触媒層１２Ｃ，１２Ａの成膜に必要な部材を削減することができる。さらに、転写用接合層２１Ｃ，２１Ａは、支持基材２０Ｃ，２０Ａとともに剥離されるため、電極触媒層１２Ｃ，１２Ａとガスケット層１４Ｃ，１４Ａとの転写時に、膜電極接合体１０には不要な部材が高分子電解質膜１１に配設されることがない。
【００７７】
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１０では、対向方向から見て、電極触媒層１２Ｃ，１２Ａとガスケット層１４Ｃ，１４Ａ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１２Ｃ，１２Ａ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１２Ｃ，１２Ａ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１０の製造に要するコストの増大が抑えられる。また、対向方向から見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。
【００７８】
なお、第１の実施形態では、転写用接合層２１Ｃとガスケット層１４Ｃとから構成される積層体、および、転写用接合層２１Ａとガスケット層１４Ａとから構成される積層体の各々が、転写用部材の一例である。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態の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）電極触媒層１２Ｃ，１２Ａの成膜時に、ガスケット層１４Ｃ，１４Ａの内周縁と電極触媒層１２Ｃ，１２Ａの外周縁との寸法が合わせられ、電極触媒層１２Ｃ，１２Ａとガスケット層１４Ｃ，１４Ａとは、高分子電解質膜１１の接触面１１ａ，１１ｂに同時に転写される。したがって、電極触媒層１２Ｃ，１２Ａとガスケット層１４Ｃ，１４Ａとの間に隙間が形成されて高分子電解質膜１１が露出することが抑えられる。また、ガスケット層１４Ｃ，１４Ａと支持基材２０Ｃ，２０Ａとが転写用接合層２１Ｃ，２１Ａによって貼り合わされるため、支持基材２０Ｃ，２０Ａへのガスケット層１４Ｃ，１４Ａの固定が容易である。
【００８０】
（２）ガスケット層１４Ｃ，１４Ａは、ガスケット接合層１５Ｃ，１５Ａとガスケット基材１６Ｃ，１６Ａとから構成され、層状体２４Ｃ，２４Ａにて、ガスケット基材１６Ｃ，１６Ａは、転写用接合層２１Ｃ，２１Ａとガスケット接合層１５Ｃ，１５Ａとに挟まれる。これによれば、ガスケット基材１６Ｃ，１６Ａと高分子電解質膜１１とがガスケット接合層１５Ｃ，１５Ａによって接合されるため、ガスケット層１４Ｃ，１４Ａと高分子電解質膜１１との密着性が高められる。
【００８１】
（３）転写用接合層２１Ｃ，２１Ａは、ガスケット基材１６Ｃ，１６Ａよりも支持基材２０Ｃ，２０Ａに対して強い接着力を有するため、支持基材２０Ｃ，２０Ａの剥離時に、ガスケット層１４Ｃ，１４Ａから、転写用接合層２１Ｃ，２１Ａを支持基材２０Ｃ，２０Ａとともに容易に剥離することができる。
【００８２】
（４）電極触媒層１２Ｃ，１２Ａとガスケット層１４Ｃ，１４Ａとの転写時の加圧に起因して、ガスケット接合層１５Ｃ，１５Ａの内周縁が電極触媒層１２Ｃ，１２Ａの外周縁にめり込むため、電極触媒層１２Ｃ，１２Ａとガスケット層１４Ｃ，１４Ａとの間に隙間が形成されることが適切に抑えられる。
【００８３】
（変形例）
第１の実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
・ガスケット層１４Ｃは、ガスケット接合層１５Ｃを有さず、ガスケット基材１６Ｃのみから構成されてもよい。同様に、ガスケット層１４Ａは、ガスケット接合層１５Ａを有さず、ガスケット基材１６Ａのみから構成されてもよい。
【００８４】
・多孔質拡散層１３Ｃ，１３Ａは割愛されてもよい。
・対向方向から見た電極触媒層１２Ｃ，１２Ａの形状や、多孔質拡散層１３Ｃ，１３Ａの形状や、ガスケット層１４Ｃ，１４Ａの形状は、三角形形状であってもよいし、五つ以上の角を有する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１４Ｃ，１４Ａ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、層状体２４Ｃの有する開口２３Ｃの断面積が、支持基材２０Ｃに近い部位ほど小さくなるように、ガスケット層１４Ｃの内周縁は支持基材２０Ｃ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２３Ｃを区画する層状体２４Ｃの内側面は、錐台筒形状を有し、電極触媒層１２Ｃは、こうした形状を有する開口２３Ｃの底部を埋める。この場合、膜電極接合体１０にて、ガスケット層１４Ｃの内周縁は高分子電解質膜１１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１２Ｃ，１２Ａおよびガスケット層１４Ｃ，１４Ａを、従来のように、高分子電解質膜１１の面上に電極触媒層１２Ｃ，１２Ａとガスケット層１４Ｃ，１４Ａ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。
【００８５】
（第２の実施形態）
図９〜図１６を参照して、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、膜電極接合体、および、膜電極接合体の製造方法の実施形態である。
【００８６】
［膜電極接合体の構成］
まず、図９〜図１１を参照して膜電極接合体の構成について説明する。
図９に示されるように、膜電極接合体５０は、高分子電解質膜５１と、一対の電極触媒層５２Ｃ，５２Ａと、一対の多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａと、環形状を有する一対の第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａと、環形状を有する一対の第２ガスケット層５５Ｃ，５５Ａとを備えている。第１ガスケット層５４Ｃは、第１接合層５６Ｃと、第２接合層５８Ｃと、第１接合層５６Ｃと第２接合層５８Ｃとに挟まれてこれらと接合するガスケット基材５７Ｃとから構成される。第１ガスケット層５４Ａは、第１接合層５６Ａと、第２接合層５８Ａと、第１接合層５６Ａと第２接合層５８Ａとに挟まれてこれらと接合するガスケット基材５７Ａとから構成される。
【００８７】
高分子電解質膜５１は、カソード接触面５１ａとアノード接触面５１ｂとを有している。カソード接触面５１ａは、高分子電解質膜５１においてアノード接触面５１ｂとは反対側に位置し、カソード接触面５１ａとアノード接触面５１ｂとは、略平行に位置している。
【００８８】
高分子電解質膜５１のカソード接触面５１ａと面する側には、電極触媒層５２Ｃ、多孔質拡散層５３Ｃ、第１ガスケット層５４Ｃ、および、第２ガスケット層５５Ｃが配置されている。電極触媒層５２Ｃは、固体高分子形燃料電池のカソードに相当する。高分子電解質膜５１のアノード接触面５１ｂと面する側には、電極触媒層５２Ａ、多孔質拡散層５３Ａ、第１ガスケット層５４Ａ、および、第２ガスケット層５５Ａが配置されている。電極触媒層５２Ａは、固体高分子形燃料電池のアノードに相当する。電極触媒層５２Ｃと電極触媒層５２Ａ、多孔質拡散層５３Ｃと多孔質拡散層５３Ａ、第１ガスケット層５４Ｃと第１ガスケット層５４Ａ、および、第２ガスケット層５５Ｃと第２ガスケット層５５Ａの各組について、各組の２つの部材の位置は、高分子電解質膜５１を挟んで面対称に位置することが好ましい。
【００８９】
電極触媒層５２Ｃは、カソード接触面５１ａに面接触し、高分子電解質膜５１と多孔質拡散層５３Ｃとの間に位置している。
多孔質拡散層５３Ｃは、多孔質拡散層５３Ｃの厚さ方向において小幅部５３Ｃａと大幅部５３Ｃｂとに仮想的に分けられる。小幅部５３Ｃａは、多孔質拡散層５３Ｃにおいて電極触媒層５２Ｃに面接触する部分であって、大幅部５３Ｃｂと高分子電解質膜５１との間に位置する。大幅部５３Ｃｂは、カソード接触面５１ａに沿った方向である面方向の幅が小幅部５３Ｃａよりも大きい部分であって、小幅部５３Ｃａの全体を覆い、かつ、小幅部５３Ｃａよりも外側に広がっている。
【００９０】
第１ガスケット層５４Ｃは、第２ガスケット層５５Ｃと高分子電解質膜５１との間に位置する。第１ガスケット層５４Ｃは、カソード接触面５１ａ上にて、電極触媒層５２Ｃの外周縁の外側、および、多孔質拡散層５３Ｃの小幅部５３Ｃａの外周縁の外側に配置され、電極触媒層５２Ｃおよび小幅部５３Ｃａと接している。第１ガスケット層５４Ｃのうち、第１接合層５６Ｃは、カソード接触面５１ａに接合し、第２接合層５８Ｃは、第２ガスケット層５５Ｃと、大幅部５３Ｃｂの中で小幅部５３Ｃａよりも面方向に突出している部分とに接合する。電極触媒層５２Ｃの厚みは、第１接合層５６Ｃの厚みよりも大きいことが好ましい。
【００９１】
第２ガスケット層５５Ｃは、第２接合層５８Ｃの上面上にて、多孔質拡散層５３Ｃの大幅部５３Ｃｂの外周縁の外側に配置され、大幅部５３Ｃｂと接している。
図１０に示されるように、電極触媒層５２Ｃと第１接合層５６Ｃとが接している部分において、第１接合層５６Ｃは、電極触媒層５２Ｃにめり込んでいる。すなわち、カソード接触面５１ａと対向する方向である対向方向から見て、第１接合層５６Ｃは、ガスケット基材５７Ｃの内周縁よりも内側である電極触媒層５２Ｃ側にはみ出している。
【００９２】
図１１に示されるように、上記対向方向から見て、高分子電解質膜５１の外形、電極触媒層５２Ｃの外形、多孔質拡散層５３Ｃの小幅部５３Ｃａの外形、および、多孔質拡散層５３Ｃの大幅部５３Ｃｂの外形は、いずれも矩形形状を有している。上記対向方向から見て、第１ガスケット層５４Ｃの外形、および、第２ガスケット層５５Ｃの外形は、いずれも矩形枠体形状を有している。
【００９３】
電極触媒層５２Ｃの外形寸法は、高分子電解質膜５１の外形寸法よりも小さく、電極触媒層５２Ｃは、高分子電解質膜５１の略中央に配置されている。多孔質拡散層５３Ｃの小幅部５３Ｃａの外形寸法は、電極触媒層５２Ｃの外形寸法とほぼ等しい。多孔質拡散層５３Ｃの大幅部５３Ｃｂの外形寸法は、小幅部５３Ｃａの外形寸法よりも大きく、高分子電解質膜５１の外形寸法よりも小さい。
【００９４】
第１ガスケット層５４Ｃは、高分子電解質膜５１のカソード接触面５１ａ上において、電極触媒層５２Ｃおよび多孔質拡散層５３Ｃの小幅部５３Ｃａからなる積層体の周囲に配置され、電極触媒層５２Ｃおよび小幅部５３Ｃａからなる積層体の外周縁の外側の領域を周方向の全域に渡って埋めている。換言すれば、上記対向方向から見て、電極触媒層５２Ｃおよび小幅部５３Ｃａからなる積層体の外形寸法は、第１ガスケット層５４Ｃの内周縁によって区画された開口５４Ｃａの外形寸法とほぼ一致し、電極触媒層５２Ｃおよび小幅部５３Ｃａからなる積層体は、開口５４Ｃａを埋めている。
【００９５】
第２ガスケット層５５Ｃは、第１ガスケット層５４Ｃの上面上において、多孔質拡散層５３Ｃの大幅部５３Ｃｂの周囲に配置され、大幅部５３Ｃｂの外周縁の外側の領域を周方向の全域に渡って埋めている。換言すれば、上記対向方向から見て、大幅部５３Ｃｂの外形寸法は、第２ガスケット層５５Ｃの内周縁によって区画された開口５５Ｃａの外形寸法とほぼ一致し、大幅部５３Ｃｂは開口５５Ｃａを埋めている。
【００９６】
なお、電極触媒層５２Ａと多孔質拡散層５３Ａとの間における位置関係、および、これらの有する形状は、電極触媒層５２Ｃと多孔質拡散層５３Ｃとの間における位置関係、および、これらの有する形状と同様である。また、電極触媒層５２Ａおよび多孔質拡散層５３Ａの各々と第１ガスケット層５４Ａとの間における位置関係、および、これらの有する形状は、電極触媒層５２Ｃおよび多孔質拡散層５３Ｃの各々と第１ガスケット層５４Ｃとの間における位置関係、および、これらの有する形状と同様である。また、電極触媒層５２Ａおよび多孔質拡散層５３Ａの各々と第２ガスケット層５５Ａとの間における位置関係、および、これらの有する形状は、電極触媒層５２Ｃおよび多孔質拡散層５３Ｃの各々と第２ガスケット層５５Ｃとの間における位置関係、および、これらの有する形状と同様である。
【００９７】
［膜電極接合体の製造方法］
図１２〜図１６を参照して、膜電極接合体５０の製造方法について説明する。
図１２に示されるように、第１工程として、支持基材６０Ｃの上面に、第１ガスケット層５４Ｃが配置される。第１ガスケット層５４Ｃの上面は、保護シート６１Ｃによって覆われる。第１ガスケット層５４Ｃは、支持基材６０Ｃの上面に沿った層から構成される多層体となるように配置され、第１ガスケット層５４Ｃのうち、第２接合層５８Ｃは支持基材６０Ｃに接し、第１接合層５６Ｃは保護シート６１Ｃに接する。
【００９８】
第１ガスケット層５４Ｃが支持基材６０Ｃの上面に配置される際には、まず、ガスケット基材５７Ｃの一方の面に第１接合層５６Ｃが形成され、ガスケット基材５７Ｃの他方の面に第２接合層５８Ｃが形成される。次に、第２接合層５８Ｃと支持基材６０Ｃとが接するように、第１ガスケット層５４Ｃが支持基材６０Ｃの上面に配置される。
【００９９】
支持基材６０Ｃの上面に沿った方向である面方向において、第１ガスケット層５４Ｃと保護シート６１Ｃとから構成される積層体の内周縁によって、電極触媒層５２Ｃの外形に相当する形状を有する開口６２Ｃが区画されている。
【０１００】
支持基材６０Ｃは、電極触媒層５２Ｃを剥離可能な材料から形成されたシートである。支持基材６０Ｃの材料としては、第１の実施形態の支持基材２０Ｃの材料として例示した材料が用いられる。支持基材６０Ｃの厚みは、第１の実施形態にて支持基材２０Ｃの厚みとして例示した範囲内で設定されることが好ましい。
【０１０１】
第１接合層５６Ｃおよび第２接合層５８Ｃとしては、対象の接合に際して固化を要しない粘着層が用いられてもよいし、対象の接合に際して固化を要する接着層が用いられてもよい。第１接合層５６Ｃおよび第２接合層５８Ｃは、所望の剥離強度を有すればよく、接合層５６Ｃ，５８Ｃの材料としては、第１の実施形態の接合層１５Ｃ，２１Ｃの材料として例示した材料が用いられればよい。第１接合層５６Ｃと第２接合層５８Ｃとは、同一の材料から形成されてもよいし、互いに異なる材料から形成されてもよい。
【０１０２】
支持基材６０Ｃとガスケット基材５７Ｃとに挟まれる第２接合層５８Ｃは、支持基材６０Ｃよりもガスケット基材５７Ｃに対して強い接着力を有することが好ましい。第２接合層５８Ｃにおける支持基材６０Ｃとの接着力は、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）において、０．１Ｎ／２５ｍｍ以上であることが好ましい。剥離強度が０．１Ｎ／２５ｍｍ以上であると、第２接合層５８Ｃと支持基材６０Ｃとの密着性が高くなるため、第１ガスケット層５４Ｃと支持基材６０Ｃとの間に隙間が生じることが抑えられる。その結果、電極触媒層５２Ｃの形成時に、触媒インクが第１ガスケット層５４Ｃと支持基材６０Ｃとの間の隙間に入り込むことが抑えられるため、電極触媒層５２Ｃの外周縁の直線性が向上する。
【０１０３】
第１接合層５６Ｃおよび第２接合層５８Ｃの各々の厚みは、特に限定されないが、第１の実施形態にて接合層１５Ｃ，２１Ｃの厚みとして例示した範囲内で設定されることが好ましい。
【０１０４】
ガスケット基材５７Ｃの材料としては、第１の実施形態のガスケット基材１６Ｃの材料として例示した材料が用いられればよい。ガスケット基材５７Ｃの厚みは、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。ガスケット基材５７Ｃの厚みは、１μｍ〜１００μｍ程度であることが好ましい。
【０１０５】
図１３に示されるように、第２工程として、開口６２Ｃの内部に触媒インクが塗工されて、塗工された触媒インクが乾燥されることによって、支持基材６０Ｃの上面の中で第１ガスケット層５４Ｃから露出する部分に電極触媒層５２Ｃが成膜される。電極触媒層５２Ｃの成膜後、保護シート６１Ｃは剥離される。支持基材６０Ｃと第１ガスケット層５４Ｃと電極触媒層５２Ｃとから、層状体６３Ｃが構成される。
【０１０６】
触媒インクの組成および塗工方法は、第１の実施形態にて例示した組成および塗工方法が用いられる。
図１４に示されるように、電極触媒層５２Ａも、電極触媒層５２Ｃと同様に、第１ガスケット層５４Ａが配置された支持基材６０Ａの上面に上述の触媒インクが塗工され、塗工された触媒インクが乾燥されることによって成膜される。支持基材６０Ａと第１ガスケット層５４Ａと電極触媒層５２Ａとから、層状体６３Ａが構成される。
【０１０７】
層状体６３Ｃと層状体６３Ａとは、高分子電解質膜５１を挟んで配置される。このとき、電極触媒層５２Ｃおよび第１接合層５６Ｃは、高分子電解質膜５１のカソード接触面５１ａと向かい合い、電極触媒層５２Ａおよび第１接合層５６Ａは、高分子電解質膜５１のアノード接触面５１ｂと向かい合う。
【０１０８】
そして、第３工程として、２つの層状体６３Ｃ，６３Ａに高分子電解質膜５１が挟まれた状態で、層状体６３Ｃ，６３Ａと高分子電解質膜５１と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５２Ｃと第１ガスケット層５４Ｃとが高分子電解質膜５１のカソード接触面５１ａに圧着される。また、電極触媒層５２Ａと第１ガスケット層５４Ａとが高分子電解質膜５１のアノード接触面５１ｂに圧着される。
【０１０９】
ここで、通常、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａや第１接合層５６Ｃ，５６Ａは、ガスケット基材５７Ｃ，５７Ａよりも剛性が低い。また、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａは、第１接合層５６Ｃ，５６Ａよりも剛性が低い。そのため、圧着時の加圧に起因して、第１接合層５６Ｃ，５６Ａの内周縁は、ガスケット基材５７Ｃ，５７Ａによって押しつぶされて、各第１接合層５６Ｃ，５６Ａの内周縁と接する電極触媒層５２Ｃ，５２Ａの外周縁にめり込む。つまり、電極触媒層５２Ｃと第１ガスケット層５４Ｃとの転写に際して、電極触媒層５２Ｃと第１ガスケット層５４Ｃとがともに高分子電解質膜５１に押し付けられる結果、第１接合層５６Ｃが電極触媒層５２Ｃにめり込む構造が形成される。また、電極触媒層５２Ａと第１ガスケット層５４Ａとの転写に際して、電極触媒層５２Ａと第１ガスケット層５４Ａとがともに高分子電解質膜５１に押し付けられる結果、第１接合層５６Ａが電極触媒層５２Ａにめり込む構造が形成される。なお、第１接合層５６Ｃ，５６Ａは、ガスケット基材５７Ｃ，５７Ａと、高分子電解質膜５１との双方から押されるため、第１接合層５６Ｃ，５６Ａ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５２Ｃ，５２Ａにめり込みやすい。
【０１１０】
高分子電解質膜５１としては、第１の実施形態の高分子電解質膜１１の材料として例示した材料から形成される膜が用いられればよい。
図１５に示されるように、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａと第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａとが高分子電解質膜５１に圧着された後、第４工程として、電極触媒層５２Ｃおよび第１ガスケット層５４Ｃから支持基材６０Ｃが剥離され、電極触媒層５２Ａおよび第１ガスケット層５４Ａから支持基材６０Ａが剥離される。第２接合層５８Ｃ，５８Ａが、支持基材６０Ｃ，６０Ａよりもガスケット基材５７Ｃ，５７Ａに対して強い接着力を有すると、支持基材６０Ｃ，６０Ａの剥離を容易に行うことができる。
【０１１１】
なお、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａと第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａとが高分子電解質膜５１に転写された状態において、各電極触媒層５２Ｃ，５２Ａの厚みは、各第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａの厚みと同程度であってもよいし、各第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａの厚みよりも小さくてもよい。
【０１１２】
図１６に示されるように、第５工程として、高分子電解質膜５１と電極触媒層５２Ｃ，５２Ａと第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａとから構成される多層体に、多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａと第２ガスケット層５５Ｃ，５５Ａとが配置される。
【０１１３】
多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａと第２ガスケット層５５Ｃ，５５Ａとが配置される際には、まず、上記多層体を挟むように、多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａとなる２つの多孔質シートが配置され、これら多孔質シートの外周縁の外側に第２ガスケット層５５Ｃ，５５Ａが配置される。なお、第２ガスケット層５５Ｃ，５５Ａが配置された後に、多孔質シートが配置されてもよい。
【０１１４】
続いて、上記多層体と、多層体を挟んで配置された２つの多孔質シートおよび第２ガスケット層５５Ｃ，５５Ａとは、加熱されるとともに加圧される。加熱および加圧の結果、一方の多孔質シートの一部は、第１ガスケット層５４Ｃの内周縁によって区画された開口５４Ｃａに押し込まれる。開口５４Ｃａに押し込まれた部分は、小幅部５３Ｃａとなり、電極触媒層５２Ｃに圧着される。また、大幅部５３Ｃｂは、第１ガスケット層５４Ｃの第２接合層５８Ｃに接着される。これにより、多孔質拡散層５３Ｃが形成される。同様に、他方の多孔質シートの一部は、第１ガスケット層５４Ａの内周縁によって区画された開口５４Ａａに押し込まれ、小幅部５３Ａａと大幅部５３Ａｂとを有する多孔質拡散層５３Ａが形成される。多孔質拡散層５３Ａにて、小幅部５３Ａａは電極触媒層５２Ａに圧着され、大幅部５３Ａｂは第１ガスケット層５４Ａの第２接合層５８Ａに接着される。
【０１１５】
また、第２ガスケット層５５Ｃは、第２接合層５８Ｃに接着され、第２ガスケット層５５Ａは、第２接合層５８Ａに接着される。これにより、膜電極接合体５０が形成される。
多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａ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、さらに、上記基材上に形成された微細多孔質層を備えていることが好ましい。基材の材料としては、第１の実施形態の多孔質拡散層１３Ｃ，１３Ａの基材の材料として例示した材料が用いられればよい。微細多孔質層としては、第１の実施形態の微細多孔質層の材料として例示した材料が用いられればよい。
【０１１６】
第２ガスケット層５５Ｃ，５５Ａの材料としては、第１の実施形態のガスケット基材１６Ｃの材料として例示した材料が用いられればよい。第２ガスケット層５５Ｃ，５５Ａの各々の厚みは、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。第２ガスケット層５５Ｃ，５５Ａの各々の厚みは、１μｍ〜２００μｍ程度であることが好ましい。
【０１１７】
なお、上述の工程では、層状体６３Ｃから高分子電解質膜５１のカソード接触面５１ａへの電極触媒層５２Ｃおよび第１ガスケット層５４Ｃの転写と、層状体６３Ａから高分子電解質膜５１のアノード接触面５１ｂへの電極触媒層５２Ａおよび第１ガスケット層５４Ａの転写とが同時に行われる。これに代えて、カソード接触面５１ａへの電極触媒層５２Ｃおよび第１ガスケット層５４Ｃの転写と、アノード接触面５１ｂへの電極触媒層５２Ａおよび第１ガスケット層５４Ａの転写とが別々に行われてもよい。例えば、カソード接触面５１ａと層状体６３Ｃとが向かい合わされ、高分子電解質膜５１と層状体６３Ｃとが加熱および加圧された後、アノード接触面５１ｂと層状体６３Ａとが向かい合わされ、高分子電解質膜５１と層状体６３Ａとが加熱および加圧される。
【０１１８】
同様に、多孔質拡散層５３Ｃおよび第２ガスケット層５５Ｃの配置と、多孔質拡散層５３Ａおよび第２ガスケット層５５Ａの配置とが別々に行われてもよい。
［作用］
上述した膜電極接合体５０の製造方法の作用について説明する。
【０１１９】
上述の製造方法では、支持基材６０Ｃ，６０Ａの上面に、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａが配置された状態で、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａをマスクとして電極触媒層５２Ｃ，５２Ａが成膜される。そして、電極触媒層５２Ｃおよび第１ガスケット層５４Ｃを備える層状体６３Ｃと、電極触媒層５２Ａおよび第１ガスケット層５４Ａを備える層状体６３Ａとが高分子電解質膜５１に押し付けられることによって、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａおよび第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａが、高分子電解質膜５１に転写される。
【０１２０】
こうした製造方法によれば、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａの配置された支持基材６０Ｃ，６０Ａの上面に電極触媒層５２Ｃ，５２Ａが成膜されるため、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａの成膜時に、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａの内周縁と電極触媒層５２Ｃ，５２Ａの外周縁との寸法が合わせられる。そして、電極触媒層５２Ｃと第１ガスケット層５４Ｃとは、高分子電解質膜５１のカソード接触面５１ａに同時に転写され、電極触媒層５２Ａと第１ガスケット層５４Ａとは、高分子電解質膜５１のアノード接触面５１ｂに同時に転写される。したがって、電極触媒層５２Ｃと第１ガスケット層５４Ｃとの間や、電極触媒層５２Ａと第１ガスケット層５４Ａ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５２Ｃ，５２Ａと第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａとの間から高分子電解質膜５１が露出することが抑えられる。
【０１２１】
また、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａが電極触媒層５２Ｃ，５２Ａの成膜時のマスクとして利用されるため、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａの成膜に必要な部材を削減することができる。
【０１２２】
さらに、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａと第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａとの転写後に、高分子電解質膜５１と電極触媒層５２Ｃ，５２Ａと第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａとからなる多層体上には、第２接合層５８Ｃ，５８Ａが露出される。そのため、多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａや第２ガスケット層５５Ｃ，５５Ａの組み付けが容易となり、組み付けられた多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａや第２ガスケット層５５Ｃ，５５Ａが、上記多層体に強固に固定される。
【０１２３】
また、対向方向から見て、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａが第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａや第２ガスケット層５５Ｃ，５５Ａと重ならないため、ガスの拡散が妨げられて電極触媒層５２Ｃ，５２Ａに発電に寄与しない部分が生じることが抑えられる。また、対向方向から見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。
【０１２４】
なお、第２の実施形態では、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａの各々が、転写用部材の一例である。
以上説明したように、第２の実施形態の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。
【０１２５】
（５）電極触媒層５２Ｃ，５２Ａの成膜時に、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａの内周縁と電極触媒層５２Ｃ，５２Ａの外周縁との寸法が合わせられ、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａと第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａとは、高分子電解質膜５１の接触面５１ａ，５１ｂに同時に転写される。したがって、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａと第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａとの間に隙間が形成されて高分子電解質膜５１が露出することが抑えられる。
【０１２６】
（６）第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａは、第１接合層５６Ｃ，５６Ａと、第２接合層５８Ｃ，５８Ａと、第１接合層５６Ｃ，５６Ａと第２接合層５８Ｃ，５８Ａとに挟まれるガスケット基材５７Ｃ，５７Ａとから構成される。これによれば、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａと第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａを挟む部材とが接合層によって接合されるため、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａとこれらの部材との密着性が高められる。
【０１２７】
（７）第２接合層５８Ｃ，５８Ａは、支持基材６０Ｃ，６０Ａよりもガスケット基材５７Ｃ，５７Ａに対して強い接着力を有するため、支持基材６０Ｃ，６０Ａを第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａから容易に剥離することができる。
【０１２８】
（８）多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａは、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａに圧着され、かつ、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａの第２接合層５８Ｃ，５８Ａに接着される。このように、多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａの固定に、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａとして電極触媒層５２Ｃ，５２Ａとともに高分子電解質膜５１の接触面５１ａ，５１ｂに配置された第２接合層５８Ｃ，５８Ａが用いられる。したがって、別途、接合層を形成せずとも、高分子電解質膜５１、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａ、および、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａを含む多層体に多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａを保持させることができる。
【０１２９】
（９）多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａでは、大幅部５３Ｃｂ，５３Ａｂの中で小幅部５３Ｃａ，５３Ａａよりも接触面５１ａ，５１ｂに沿った方向に突出する部分が、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａを構成する第２接合層５８Ｃ，５８Ａに接合し、上述の製造方法によって、こうした多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａを有する膜電極接合体５０が製造される。したがって、こうした膜電極接合体５０では、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａと第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａとの間に隙間が形成されて高分子電解質膜５１が露出することが抑えられる。
【０１３０】
（１０）電極触媒層５２Ｃ，５２Ａと第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａとの転写時の加圧に起因して、第１接合層５６Ｃ，５６Ａの内周縁が電極触媒層５２Ｃ，５２Ａの外周縁にめり込むため、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａと第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａとの間に隙間が形成されることが適切に抑えられる。
【０１３１】
（第３の実施形態）
図１７〜図２０を参照して、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、膜電極接合体、および、膜電極接合体の製造方法の実施形態である。第３の実施形態の膜電極接合体は、第２の実施形態の膜電極接合体と同様の構成を有する一方、その製造方法が異なる。以下では、膜電極接合体の製造方法について第２の実施形態との相違点を中心に説明し、第２の実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【０１３２】
［膜電極接合体の製造方法］
図１７に示されるように、多孔質拡散層５３Ｃとして用いられる材料からなる多孔質シート６４Ｃの外周縁の外側に、支持基材の一部として機能する第２ガスケット層５５Ｃが組み付けられて、支持基材６５Ｃが形成される。多孔質シート６４Ｃは、多孔質体の一例である。さらに、第１工程として、支持基材６５Ｃの上面に、第１ガスケット層５４Ｃが配置される。第１ガスケット層５４Ｃの上面は、保護シート６１Ｃによって覆われる。第１ガスケット層５４Ｃのうち、第２接合層５８Ｃは支持基材６５Ｃに接し、第１接合層５６Ｃは保護シート６１Ｃに接する。
【０１３３】
支持基材６５Ｃの上面に沿った方向である面方向において、第１ガスケット層５４Ｃと保護シート６１Ｃとから構成される積層体の内周縁によって、電極触媒層５２Ｃの外形に相当する形状を有する開口６２Ｃが区画されている。
【０１３４】
多孔質シート６４Ｃとしては、第２の実施形態の多孔質拡散層５３Ｃと同様の材料が用いられる。第２ガスケット層５５Ｃおよび第１ガスケット層５４Ｃは、第２の実施形態と同様の構成を有する。ただし、第２接合層５８Ｃの支持基材６５Ｃに対する接着力は、第２接合層５８Ｃのガスケット基材５７Ｃに対する接着力よりも大きくてもよいし、小さくてもよいし、同程度であってもよい。
【０１３５】
図１８に示されるように、第２工程として、開口６２Ｃの内部に触媒インクが塗工されて、塗工された触媒インクが乾燥されることによって、支持基材６５Ｃの上面の中で第１ガスケット層５４Ｃから露出する部分に電極触媒層５２Ｃが成膜される。電極触媒層５２Ｃの成膜後、保護シート６１Ｃは剥離される。支持基材６５Ｃと第１ガスケット層５４Ｃと電極触媒層５２Ｃとから、層状体６６Ｃが構成される。
【０１３６】
触媒インクの組成および塗工方法は、第１の実施形態にて例示した組成および塗工方法が用いられる。
図１９に示されるように、電極触媒層５２Ａも、電極触媒層５２Ｃと同様に、支持基材６５Ａに、第１ガスケット層５４Ａが配置された後、触媒インクが塗工および乾燥されることによって成膜される。支持基材６５Ａは、多孔質拡散層５３Ａとして用いられる材料からなる多孔質シート６４Ａと、多孔質シート６４Ａに組み付けられた第２ガスケット層５５Ａとから構成される。支持基材６５Ａと第１ガスケット層５４Ａと電極触媒層５２Ａとから、層状体６６Ａが構成される。
【０１３７】
層状体６６Ｃと層状体６６Ａとは、高分子電解質膜５１を挟んで配置される。このとき、電極触媒層５２Ｃおよび第１接合層５６Ｃは、高分子電解質膜５１のカソード接触面５１ａと向かい合い、電極触媒層５２Ａおよび第１接合層５６Ａは、高分子電解質膜５１のアノード接触面５１ｂと向かい合う。そして、第３工程として、２つの層状体６６Ｃ，６６Ａに高分子電解質膜５１が挟まれた状態で、層状体６６Ｃ，６６Ａと高分子電解質膜５１とが加熱されるとともに加圧される。なお、高分子電解質膜５１の材料としては、第１の実施形態にて例示した材料が用いられる。
【０１３８】
図２０に示されるように、加熱および加圧の結果、電極触媒層５２Ｃと第１ガスケット層５４Ｃとが高分子電解質膜５１のカソード接触面５１ａに圧着される。また、電極触媒層５２Ａと第１ガスケット層５４Ａとが高分子電解質膜５１のアノード接触面５１ｂに圧着される。
【０１３９】
さらに、加圧によって、多孔質シート６４Ｃの一部は、第１ガスケット層５４Ｃの内周縁によって区画された開口５４Ｃａに押し込まれ、多孔質シート６４Ａの一部も、第１ガスケット層５４Ａの内周縁によって区画された開口５４Ａａに押し込まれる。これにより、多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａが形成される。第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａの内周縁によって区画された開口５４Ｃａ，５４Ａａに押し込まれた部分が小幅部５３Ｃａ，５３Ａａとなる。また、加圧によって、第１接合層５６Ｃ，５６Ａの内周縁は、各第１接合層５６Ｃ，５６Ａと接する電極触媒層５２Ｃ，５２Ａの外周縁にめり込む。これにより、膜電極接合体５０が形成される。なお、図１９および図２０では、多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａの有する小幅部５３Ｃａ，５３Ａａが形成される過程を誇張して示している。
【０１４０】
なお、上述の工程では、高分子電解質膜５１のカソード接触面５１ａへの電極触媒層５２Ｃ、第１ガスケット層５４Ｃ、多孔質拡散層５３Ｃ、および、第２ガスケット層５５Ｃの配置と、高分子電解質膜５１のアノード接触面５１ｂへの電極触媒層５２Ａ、第１ガスケット層５４Ａ、多孔質拡散層５３Ａ、および、第２ガスケット層５５Ａの配置とが同時に行われる。これに代えて、カソード接触面５１ａへの各部材の配置とアノード接触面５１ｂへの各部材の配置とが別々に行われてもよい。
【０１４１】
［作用］
上述した膜電極接合体５０の製造方法の作用について説明する。
上述の製造方法でも、第２の実施形態と同様に、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａの配置された支持基材６５Ｃ，６５Ａの上面に電極触媒層５２Ｃ，５２Ａが成膜されるため、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａの成膜時に、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａの内周縁と電極触媒層５２Ｃ，５２Ａの外周縁との寸法が合わせられる。そして、電極触媒層５２Ｃと第１ガスケット層５４Ｃとは、高分子電解質膜５１のカソード接触面５１ａに同時に配置され、電極触媒層５２Ａと第１ガスケット層５４Ａとは、高分子電解質膜５１のアノード接触面５１ｂに同時に配置される。したがって、電極触媒層５２Ｃと第１ガスケット層５４Ｃとの間や、電極触媒層５２Ａと第１ガスケット層５４Ａとの間に隙間が形成されることが抑えられる結果、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａと第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａとの間から高分子電解質膜５１が露出することが抑えられる。
【０１４２】
さらに、第３の実施形態では、支持基材６５Ｃ，６５Ａが、多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａおよび第２ガスケット層５５Ｃ，５５Ａとして利用される。そして、高分子電解質膜５１のカソード接触面５１ａに、電極触媒層５２Ｃ、第１ガスケット層５４Ｃ、多孔質拡散層５３Ｃ、および、第２ガスケット層５５Ｃが同時に配置され、高分子電解質膜５１のアノード接触面５１ｂに、電極触媒層５２Ａ、第１ガスケット層５４Ａ、多孔質拡散層５３Ａ、および、第２ガスケット層５５Ａが同時に配置される。したがって、第２の実施形態のように、支持基材からガスケット層および電極触媒層が高分子電解質膜に転写された後に支持基材が剥離され、別途多孔質拡散層が配置される製造方法と比較して、膜電極接合体５０の製造に必要な部材を削減することができるとともに、膜電極接合体５０の製造工程の工程数を削減することができる。
【０１４３】
なお、第３の実施形態では、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａの各々が、転写用部材の一例である。
以上説明したように、第３の実施形態の膜電極接合体の製造方法および膜電極接合体によれば、第２の実施形態の（５）、（６）、（９）、（１０）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
【０１４４】
（１１）支持基材６５Ｃ，６５Ａが多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａおよび第２ガスケット層５５Ｃ，５５Ａとして利用されるため、膜電極接合体５０の製造に必要な部材を削減することができるとともに、膜電極接合体５０の製造工程の工程数を削減することができる。
【０１４５】
（変形例）
第２および第３の実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
・第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａの各々は、ガスケット基材５７Ｃ，５７Ａが割愛されて、１層以上の接合層のみから構成されてもよい。これによれば、膜電極接合体５０に必要な部材の数が削減される。第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａの各々が接合層のみから構成される場合、第２の実施形態の製造方法にて、層状体６３Ｃ，６３Ａが高分子電解質膜５１に押し付けられたとき、接合層は、高分子電解質膜５１と支持基材６０Ｃ，６０Ａとの間に挟まれて、これらと接合する。このとき、接合層は、支持基材６０Ｃ，６０Ａよりも高分子電解質膜５１に対して強い接着力を有することが好ましい。こうした構成によれば、支持基材６０Ｃ，６０Ａの剥離を容易に行うことができる。また、多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａが配置される際には、多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａの小幅部５３Ｃａ，５３Ａａは電極触媒層５２Ｃ，５２Ａに圧着され、多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａの大幅部５３Ｃｂ，５３Ａｂは第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａとしての上記接合層に接着される。
【０１４６】
・電極触媒層５２Ｃ，５２Ａの厚みが、第１接合層５６Ｃ，５６Ａとガスケット基材５７Ｃ，５７Ａとの厚みよりも大きく、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａと第２接合層５８Ｃ，５８Ａとが接する場合には、第２接合層５８Ｃ，５８Ａの内周縁は、各第２接合層５８Ｃ，５８Ａと接する電極触媒層５２Ｃの外周縁にめり込んでいてもよい。こうした構造も、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａと第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａとが同時に高分子電解質膜５１に押し付けられることによって形成される。
【０１４７】
・対向方向から見た電極触媒層５２Ｃ，５２Ａの形状や、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａの形状や、多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａの形状や、第２ガスケット層５５Ｃ，５５Ａの形状は、三角形形状であってもよいし、五つ以上の角を有する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、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａ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、層状体６３Ｃの有する開口６２Ｃの断面積が、支持基材６０Ｃに近い部位ほど小さくなるように、第１ガスケット層５４Ｃの内周縁は支持基材６０Ｃ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６２Ｃを区画する層状体６３Ｃの内側面は、錐台筒形状を有し、電極触媒層５２Ｃは、こうした形状を有する開口６２Ｃの底部を埋める。この場合、膜電極接合体５０にて、第１ガスケット層５４Ｃの内周縁は高分子電解質膜５１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５２Ｃ，５２Ａおよび第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａを、従来のように、高分子電解質膜５１の面上に電極触媒層５２Ｃ，５２Ａと第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａ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。
【０１４８】
・第２および第３の実施形態の製造方法が用いられれば、製造された膜電極接合体が第２の実施形態にて説明した膜電極接合体５０とは異なる構成を有していても、上記（５）の効果は得られる。例えば、多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａは、小幅部５３Ｃａ，５３Ａａと大幅部５３Ｃｂ，５３Ａｂとの区別なく、面方向にほぼ一定の幅を有していてもよい。この場合、対向方向から見て、第１ガスケット層５４Ｃ，５４Ａの内周縁によって区画される開口の外形寸法と、第２ガスケット層５５Ｃ，５５Ａの内周縁によって区画される開口の外形寸法とはほぼ一致し、電極触媒層５２Ｃ，５２Ａの外形寸法と多孔質拡散層５３Ｃ，５３Ａの外形寸法とはほぼ一致する。
【０１４９】
（第４の実施形態）
図２１を参照して、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、固体高分子形燃料電池の実施形態である。
【０１５０】
［固体高分子形燃料電池の構成］
図２１に示されるように、固体高分子形燃料電池３０は、第１〜第３の実施形態のいずれかの膜電極接合体と、一対のセパレータ３１Ｃ，３１Ａとを備えている。図２１では、例として、固体高分子形燃料電池３０が、第１の実施形態の膜電極接合体１０を備える構成を図示している。
【０１５１】
膜電極接合体１０は、セパレータ３１Ｃとセパレータ３１Ａとの間に挟持されている。セパレータ３１Ｃにおいて、膜電極接合体１０と互いに向かい合う面には、ガス流路３２Ｃが凹設され、また、膜電極接合体１０とは反対側の面には、冷却水流路３３Ｃが凹設されている。セパレータ３１Ａにおいて、膜電極接合体１０と互いに向かい合う面には、ガス流路３２Ａが凹設され、また、膜電極接合体１０とは反対側の面には、冷却水流路３３Ａが凹設されている。
【０１５２】
膜電極接合体１０に、セパレータ３１Ｃ，３１Ａ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３０が製造される。固体高分子形燃料電池３０は、単セルの状態、もしくは、複数の固体高分子形燃料電池３０が組み合わされた状態で使用される。
【０１５３】
固体高分子形燃料電池３０の使用時には、カソード側のセパレータ３１Ｃのガス流路３２Ｃに酸化剤ガスが流され、アノード側のセパレータ３１Ａのガス流路３２Ａに燃料ガスが流される。また、各セパレータ３１Ｃ，３１Ａの冷却水流路の３３Ｃ，３３Ａには、冷却水が流される。ガス流路３２Ｃからカソードにガスが供給され、また、ガス流路３２Ａ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１１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。
【０１５４】
（実施例）
上述した膜電極接合体について、具体的な実施例を用いて説明する。
＜実施例１＞
実施例１は、第１の実施形態の膜電極接合体の実施例である。
【０１５５】
［触媒インクの調整］
白金触媒を担持したカーボンと、パーフルオロカーボンスルホン酸（デュポン社製のＮＡＦＩＯＮ（登録商標）溶液を用いた。）と、スルホン酸基が導入された無定形炭素とを溶媒（水、１−プロパノ−ル、２−プロパノ−ルを１：１：１（体積比）の比率で混合した混合溶媒）中で混合し、遊星型ボールミル（ＦＲＩＴＳＣＨ社製のＰｕｌｖｅｒｉｓｅｔｔｅ７を用いた。また、ボールミルのポットおよびボールはジルコニア製のものを用いた。）を用いて分散処理を行い、触媒インクを作製した。触媒インク中の固形分含有量は１０質量％であった。
【０１５６】
［成膜工程］
保護シートが付されたガスケット層と転写用接合層との積層体を、支持基材に貼合した。保護シートとガスケット層と転写用接合層との積層体は、５ｃｍ２の正方形状の開口を有する。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支持基材に塗布し、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、層状体を得た。この際、触媒物質の担持量が０．４ｍｇ／ｃｍ２になるように、電極触媒層の厚みを調節した。
【０１５７】
［接合工程］
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つの層状体の一方が高分子電解質膜の２つの接触面の一方と互いに向かい合い、２つの層状体の他方が高分子電解質膜の２つの接触面の他方と互いに向い合うように、２つの層状体と高分子電解質膜とを配置した。その後、これら２つの層状体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した。
【０１５８】
さらに、多孔質拡散層として、目処め層が形成されたカーボンクロスを用い、２つの多孔質拡散層を、電極触媒層およびガスケット層が転写された高分子電解質膜を挟んで配置することにより、実施例１の膜電極構造体を得た。
【０１５９】
＜実施例２＞
実施例２は、第２の実施形態の膜電極接合体の実施例である。
［触媒インクの調整］
白金触媒を担持したカーボンと、パーフルオロカーボンスルホン酸（デュポン社製のＮＡＦＩＯＮ（登録商標）溶液を用いた。）と、スルホン酸基が導入された無定形炭素とを溶媒（水、１−プロパノ−ル、２−プロパノ−ルを１：１：１（体積比）の比率で混合した混合溶媒）中で混合し、遊星型ボールミル（ＦＲＩＴＳＣＨ社製のＰｕｌｖｅｒｉｓｅｔｔｅ７を用いた。また、ボールミルのポットおよびボールはジルコニア製のものを用いた。）を用いて分散処理を行い、触媒インクを作製した。触媒インク中の固形分含有量は１０質量％であった。
【０１６０】
［成膜工程］
保護シートが付された第１ガスケット層を、フッ素系樹脂からなる支持基材に貼合した。保護シートと第１ガスケット層との積層体は、５ｃｍ２の正方形状の開口を有する。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支持基材に塗布し、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、層状体を得た。この際、触媒物質の担持量が０．４ｍｇ／ｃｍ２になるように、電極触媒層の厚みを調節した。
【０１６１】
［接合工程］
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つの層状体の一方が高分子電解質膜の２つの接触面の一方と互いに向かい合い、２つの層状体の他方が高分子電解質膜の２つの接触面の他方と互いに向い合うように、２つの層状体と高分子電解質膜とを配置した。その後、これら２つの層状体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、電極触媒層および第１ガスケット層を高分子電解質膜に転写した。
【０１６２】
さらに、多孔質拡散層として、目処め層が形成されたカーボンクロスを用い、２つの多孔質拡散層と２つの第２ガスケット層とを、電極触媒層および第１ガスケット層が転写された高分子電解質膜を挟んで配置することにより、実施例２の膜電極構造体を得た。
【符号の説明】
【０１６３】
１０…膜電極接合体、１１…高分子電解質膜、１１ａ…カソード接触面、１１ｂ…アノード接触面、１２Ｃ，１２Ａ…電極触媒層、１３Ｃ，１３Ａ…多孔質拡散層、１４Ｃ，１４Ａ…ガスケット層、１５Ｃ，１５Ａ…ガスケット接合層、１６Ｃ，１６Ａ…ガスケット基材、２０Ｃ，２０Ａ…支持基材、２１Ｃ，２１Ａ…転写用接合層、２４Ｃ，２４Ａ…層状体、３０…固体高分子形燃料電池、３１Ｃ，３１Ａ…セパレータ、５０…膜電極接合体、５１…高分子電解質膜、５１ａ…カソード接触面、５１ｂ…アノード接触面、５２Ｃ，５２Ａ…電極触媒層、５３Ｃ，５３Ａ…多孔質拡散層、５３Ｃａ，５３Ａａ…小幅部、５３Ｃｂ，５３Ａｂ…大幅部、５４Ｃ，５４Ａ…第１ガスケット層、５５Ｃ，５５Ａ…第２ガスケット層、５６Ｃ，５６Ａ…第１接合層、５７Ｃ，５７Ａ…ガスケット基材、５８Ｃ，５８Ａ…第２接合層、６０Ｃ，６０Ａ，６５Ｃ，６５Ａ…支持基材、６３Ｃ，６３Ａ，６６Ｃ，６６Ａ…層状体、６４Ｃ，６４Ａ…多孔質シート。
【図１】
2015147098.tif 000003
【図２】
2015147098.tif 000004
【図３】
2015147098.tif 000005
【図４】
2015147098.tif 000006
【図５】
2015147098.tif 000007
【図６】
2015147098.tif 000008
【図７】
2015147098.tif 000009
【図８】
2015147098.tif 000010
【図９】
2015147098.tif 000011
【図１０】
2015147098.tif 000012
【図１１】
2015147098.tif 000013
【図１２】
2015147098.tif 000014
【図１３】
2015147098.tif 000015
【図１４】
2015147098.tif 000016
【図１５】
2015147098.tif 000017
【図１６】
2015147098.tif 000018
【図１７】
2015147098.tif 000019
【図１８】
2015147098.tif 000020
【図１９】
2015147098.tif 000021
【図２０】
2015147098.tif 000022
【図２１】
2015147098.tif 000023
【図２２】
2015147098.tif 000024
【国際調査報告】
2015147098.tif 000025
2015147098.tif 000026
2015147098.tif 000027
2015147098.tif 000028