(57)【要約】【課題】高分子電解質膜の破損をより確実に防止し、耐久性を向上させた膜−膜補強部材接合体を提供することを目的とする。【解決手段】高分子電解質膜１と、膜状又は板状に、かつ、開口１１を有するように形成され、その一方の主面１３が高分子電解質膜１における一方の主面に接触するように配置された第１膜補強部材１０ａを備え、第１膜補強部材１０ａの開口１１の縁部１１ａの少なくとも一部に主面１３につながるように面取り部１５が形成されている、膜−膜補強部材接合体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子電解質膜と、
膜状又は板状に、かつ、開口を有するように形成され、その一方の主面が前記高分子電解質膜における一方の主面に接触するように配置された第１膜補強部材を備え、
前記第１膜補強部材の前記開口の縁部の少なくとも一部に前記高分子電解質膜側の主面につながるように面取り部が形成されている、膜−膜補強部材接合体。
【請求項２】
前記第１膜補強部材が環状に形成され、前記開口が前記環状の形状の中央開口である、請求項１に記載の膜−膜補強部材接合体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の膜−膜補強部材接合体と、
前記高分子電解質膜の一方の主面の第１膜補強部材の前記開口に位置する部分を覆うように配置された第１触媒層と、
前記高分子電解質膜の他方の主面の前記第１触媒層に対応する部分を覆うように配置された第２触媒層と、を備えている、膜−触媒層接合体。
【請求項４】
請求項３に記載の膜−触媒層接合体と、
前記第１触媒層と前記第１膜補強部材の主面の一部とを覆うように配置された第１ガス拡散層と、
前記第２触媒層と前記高分子電解質膜の前記第２触媒層側の主面であって前記第１膜補強部材に対応する部分の一部とを覆うように配置された第２ガス拡散層と、を備えている、膜−電極接合体。
【請求項５】
膜状又は板状に、かつ、開口を有するように形成され、その一方の主面が前記高分子電解質膜における他方の主面に接触するように配置された第２膜補強部材をさらに備え、
前記第１及び第２膜補強部材の少なくともいずれかの前記開口の縁部の少なくとも一部に前記高分子電解質膜側の主面につながるように面取り部が形成されている、請求項１に記載の膜−膜補強部材接合体。
【請求項６】
前記第１及び第２膜補強部材が環状に形成され、前記開口が前記環状の形状の中央開口である、請求項５に記載の膜−膜補強部材接合体。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の膜−膜補強部材接合体と、
前記高分子電解質膜の一方の主面の第１膜補強部材の前記開口に位置する部分を覆うように配置された第１触媒層と、
前記高分子電解質膜の他方の主面の第２膜補強部材の前記開口に位置する部分を覆うように配置された第２触媒層と、を備えている、膜−触媒層接合体。
【請求項８】
請求項７に記載の膜−触媒層接合体と、
前記第１触媒層と前記第１膜補強部材の主面の一部とを覆うように配置された第１ガス拡散層と、
前記第２触媒層と前記第２膜補強部材の主面の一部とを覆うように配置された第２ガス拡散層と、を備えている、膜−電極接合体。
【請求項９】
前記第１及び第２ガス拡散層は前記高分子電解質膜の厚み方向から見て各々の周縁部が全周に亘って重なるように配置されている、請求項４又は８に記載の膜−電極接合体。
【請求項１０】
請求項４、請求項８及び請求項９のいずれかに記載の膜−電極接合体を備える、高分子電解質形燃料電池。
【請求項１１】
膜状又は板状の膜補強部材に開口を形成する工程と、
前記膜補強部材の一方の主面の開口の縁部の少なくとも一部に前記一方の主面につながるように面取り部を形成する工程と、
前記膜補強部材の一方の主面と高分子電解質膜の主面とを接触させ、これらを接合する工程と、を含む、膜−膜補強部材接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜−膜補強部材接合体、膜−触媒層接合体、膜−電極接合体、高分子電解質形燃料電池、及び膜−膜補強部材接合体の製造方法に関し、特に高分子電解質膜を補強する膜補強部材の形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子電解質形燃料電池（以下、ＰＥＦＣという）は、都市ガスなどの原料ガスを改質し水素を含む燃料ガスと空気など酸素を含有する酸化剤ガスを電気化学的に反応させることで、電気と熱を同時に発生させるものである。このとき、アノードでは、化（１）に示す反応が起こり、カソードでは、化（２）に示す反応が起こる。
【０００３】
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-（化１）
１／２Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ（化２）
なお、ＰＥＦＣが発電中には、カソードで生成した水の一部が逆拡散して、アノードに移動する。
【０００４】
このようなＰＥＦＣにおける従来の単電池（セル）の一般的な構造を図１０に示す。
【０００５】
図１０に示すように、ＰＥＦＣのセル８０は、高分子電解質膜７１の主面に触媒層７２と拡散層７３からなる電極７４が配置された膜−電極接合体７５と、ガスケット７６と、導電性のセパレータ７７と、を有している。そして、セル８０では、高分子電解質膜７１の厚み方向において、高分子電解質膜７１と拡散層７３との間の領域のうち触媒層７２が設けられていない端部には隙間が形成され、この隙間部分では、高分子電解質膜７１を支持するものがないため、高分子電解質膜７１の膜厚が薄いような場合、以下の不具合が生じ得る。
【０００６】
例えば、電極７４と高分子電解質膜７１をホットプレス等で接合する際に、電極７４を構成する拡散層７３の端部が高分子電解質膜７１の主面と当接して、高分子電解質膜７１が損傷するような場合や、セル８０を積層して締結する際に高分子電解質膜７１に機械的ストレスがかかり、高分子電解質膜７１が破損するような場合が考えられる。また、燃料ガスと酸化剤ガスの圧力差によって高分子電解質膜７１が破れるような場合が考えられる。そして、高分子電解質膜７１が破損すると、燃料ガスと酸化剤ガスがクロスリークすることにより、これらのガスが燃焼するおそれがある等、安全性に重大な問題が生じる。
【０００７】
このような問題に対して、高分子電解質膜の周縁部に保護膜を配設した固体高分子型燃料電池が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００８】
図１１は、特許文献２に開示されている固体高分子型燃料電池の概容を示す模式図である。
【０００９】
図１１に示すように、特許文献２に開示されている固体高分子型燃料電池は、電極６４を構成する触媒層６２の周縁部が拡散層６３の周縁部の内側にあり、イオン交換膜（高分子電解質膜）６１の両主面には、触媒層６２の形状と一致する窓を開けた額縁状の保護膜６５が配置されている。これにより、拡散層６３のエッジ部分６６が保護膜６５の存在する部分に位置させることができるため、電極６４とイオン交換膜６１を接合する際等にイオン交換膜６１の破損を防止することができる。
【特許文献１】特開平５−２１０７７号公報
【特許文献２】特開平１０−１５４５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の固体高分子型燃料電池であっても、高分子電解質膜の破損を充分に防止するという観点からは、未だ改善の余地があることを本発明者らは見出した。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の課題を鑑みてなされたものであり、高分子電解質膜の破損を充分に防止でき、耐久性を向上させた膜−膜補強部材接合体、膜−触媒層接合体、膜−電極接合体、及び高分子電解質形燃料電池を提供することを目的とする。また、このような膜−膜補強部材接合体を容易、かつ、確実に得ることのできる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者等は、上記従来技術の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下の点を見出した。
【００１３】
ＰＥＦＣの発電出力が変動する場合やＰＥＦＣの運転を発電と停止が繰り返される、いわゆるＤＳＳ運転を行う場合、高分子電解質膜は含水量の変動により膨潤と収縮を繰り返す。従来は、膜補強部材（保護膜）を備える高分子電解質形燃料電池の場合であっても、高分子電解質膜の主面上には膜補強部材とガス拡散電極が並置されているため、高分子電解質膜が膨潤する場合、高分子電解質膜は全体として一様に膨潤し、膨潤後の高分子電解質膜の厚さも全体として一様になっていると認識されていた。
【００１４】
しかしながら、本発明者等は、膨潤後の高分子電解質膜において、膜補強部材と当接するその周縁部分の厚さよりも、ガス拡散電極の触媒層と当接するその周縁部より内方部分の厚さの方が大きいことを見出した。また、高分子電解質膜の膨張と収縮が繰り返されると、高分子電解質膜の主面のうち膜補強部材とガス拡散電極の触媒層との境目の部分に機械的ストレスがかかり易くなっているということを見出した。そして、本発明者等は以下に記載する構成を採用することが、上記本発明の目的を達成する上で極めて有効であるということを見出し、本発明を想到した。
【００１５】
すなわち、本発明に係る膜−膜補強部材接合体は、高分子電解質膜と、膜状又は板状に、かつ、開口を有するように形成され、その一方の主面が前記高分子電解質膜における一方の主面に接触するように配置された第１膜補強部材を備え、前記第１膜補強部材の前記開口の縁部の少なくとも一部に前記高分子電解質膜側の主面につながるように面取り部が形成されている。
【００１６】
これにより、高分子電解質膜の膨潤や燃料電池を締結することによって形成される、高分子電解質膜における膜補強部材と当接する周縁部分の厚みと、ガス拡散電極の触媒層と当接する高分子電解質膜の周縁部より内方部分の厚さと、の差を、急激でなく、緩やかな勾配で変化させ、機械的ストレスを緩和させることが可能になり、高分子電解質膜の破損を防止することが可能となる。
【００１７】
また、本発明に係る膜−膜補強部材接合体では、前記第１膜補強部材が環状に形成され、前記開口が前記環状の形状の中央開口であってもよい。
【００１８】
また、本発明に係る膜−触媒層接合体は、前記膜−膜補強部材接合体と、前記高分子電解質膜の一方の主面の第１膜補強部材の前記開口に位置する部分を覆うように配置された第１触媒層と、前記高分子電解質膜の他方の主面の前記第１触媒層に対応する部分を覆うように配置された第２触媒層と、を備えている。
【００１９】
また、本発明に係る膜−電極接合体は、前記膜−触媒層接合体と、前記第１触媒層と前記第１膜補強部材の主面の一部とを覆うように配置された第１ガス拡散層と、前記第２触媒層と前記高分子電解質膜の前記第２触媒層側の主面であって前記第１膜補強部材に対応する部分の一部とを覆うように配置された第２ガス拡散層と、を備えている。
【００２０】
また、本発明に係る膜−膜補強部材接合体では、膜状又は板状に、かつ、開口を有するように形成され、その一方の主面が前記高分子電解質膜における他方の主面に接触するように配置された第２膜補強部材をさらに備え、前記第１及び第２膜補強部材の少なくともいずれかの前記開口の縁部の少なくとも一部に前記高分子電解質膜側の主面につながるように面取り部が形成されていてもよい。
【００２１】
さらに、本発明に係る膜−膜補強部材接合体では、前記第１及び第２膜補強部材が環状に形成され、前記開口が前記環状の形状の中央開口であってもよい。
【００２２】
また、本発明に係る膜−触媒層接合体では、前記膜−膜補強部材接合体と、前記高分子電解質膜の一方の主面の第１膜補強部材の前記開口に位置する部分を覆うように配置された第１触媒層と、前記高分子電解質膜の他方の主面の第２膜補強部材の前記開口に位置する部分を覆うように配置された第２触媒層と、を備えていてもよい。
【００２３】
また、本発明に係る膜−電極接合体では、膜−触媒層接合体と、前記第１触媒層と前記第１膜補強部材の主面の一部とを覆うように配置された第１ガス拡散層と、前記第２触媒層と前記第２膜補強部材の主面の一部とを覆うように配置された第２ガス拡散層と、を備えていてもよい。
【００２４】
また、本発明に係る膜−電極接合体では、前記第１及び第２ガス拡散層は前記高分子電解質膜の厚み方向から見て各々の周縁部が全周に亘って重なるように配置されていてもよい。
【００２５】
さらに、本発明に係る高分子電解質形燃料電池は、前記膜−電極接合体を備える。
【００２６】
これにより、高分子電解質形燃料電池の運転の安全性及び信頼性を向上させることが可能となる。
【００２７】
また、本発明に係る膜−膜補強部材接合体の製造方法は、膜状又は板状の膜補強部材に開口を形成する工程と、前記膜補強部材の一方の主面の開口の縁部の少なくとも一部に前記一方の主面につながるように面取り部を形成する工程と、前記膜補強部材の一方の主面と高分子電解質膜の主面とを接触させ、これらを接合する工程と、を含む。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の膜−膜補強部材接合体、膜−触媒層接合体、膜−電極接合体、高分子電解質形燃料電池、及び膜−膜補強部材接合体の製造方法によれば、充分な耐久性を確保でき、安全性及び信頼性を向上させることができる、膜−膜補強部材接合体、膜−触媒層接合体、膜−電極接合体、及び高分子電解質形燃料電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る膜−膜補強部材接合体の概略構成を模式的に示す断面図である。図２は、図１に示す膜−膜補強部材接合体を模式的に示す斜め上方から見た斜視図である。なお、図２において、膜−膜補強部材接合体における上下方向を図の上下方向として表し、後述する燃料ガス供給用マニホールド孔等のマニホールド孔を省略している。
【００３０】
図１及び図２に示すように、本実施の形態１に係る膜−膜補強部材接合体２０は、高分子電解質膜１、第１膜補強部材１０ａ、及び第２膜補強部材１０ｂを有しており、高分子電解質膜１は、略４角形（ここでは、矩形）に形成されている。高分子電解質膜１の一方の主面には、第１膜補強部材１０ａが配置されており、高分子電解質膜１の他方の主面には、第２膜補強部材１０ｂが配置されている。なお、本実施の形態においては、第１膜補強部材１０ａ及び第２膜補強部材１０ｂは、同じ形状に形成されており、以下の説明では第１膜補強部材１０ａのみを説明する。
【００３１】
第１膜補強部材１０ａは、高分子電解質膜１と相似の矩形に形成されており、その主面には開口１１が設けられている。該開口１１は、後述するアノード触媒層２ａの主面より若干大きく形成されている。そして、図２に示すように、第１膜補強部材１０ａの開口１１の縁部１１ａには、高分子電解質膜１と接触する主面（以下、内側主面という）１３とつながるように面取り部１５が形成されている。換言すると、第１膜補強部材１０ａの内周面１４と内側主面１３とを接続するように面取り部１５が形成されている。
【００３２】
ここで、本発明の第１膜補強部材１０ａの面取り部１５について説明する。
【００３３】
後述するように膜−膜補強部材接合体２０を用いてセル４０（図７参照）を形成し、これを積層して締結したときに高分子電解質膜１には、セル４０の積層方向（高分子電解質膜１の厚み方向）に締結圧がかかり、また、ＰＥＦＣ１００をＤＳＳ運転等すると高分子電解質膜１の含水率が変化するため、高分子電解質膜１は膨潤する。このとき、高分子電解質膜１は、第１膜補強部材１０ａで覆われた部分より、アノード触媒層２ａ（図７参照）で覆われた部分の方が大きく膨張する（厚さが大きくなる）ため、高分子電解質膜１の主面のうちアノード触媒層２ａと第１膜補強部材１０ａの境目に位置する部分に機械的ストレスがかかる。特に、第１膜補強部材１０ａの内側主面１３と内周面１４とによって形成される角部（以下、内周内側角部という）１０１が９０度以下であると、高分子電解質膜１の主面と第１膜補強部材１０ａの内周内側角部１０１が線接触するため、高分子電解質膜１の該部分には、過度の圧力がかかり、高分子電解質膜１が破損しやすくなる。
【００３４】
このため、本発明においては、例えば、第１膜補強部材１０ａの内側主面１３と内周面１４とで形成される内周内側角部１０１を９０度より大きい鈍角に形成させるようにして面取りをして面取り部１５を形成し、第１膜補強部材１０ａの縁部１１ａが高分子電解質膜１の主面に過度の圧力をかけないようにしている。
【００３５】
次に、第１膜補強部材１０ａの面取り部１５の具体例について説明する。
【００３６】
図１に示すように、第１膜補強部材１０ａの内側主面１３と内周面１４とで形成される内周内側角部１０１を面取りした面取り部１５の断面形状が曲線（ここでは、円弧状）になるように形成されている。具体的には、面取り部１５は、内周面１４の内側主面１３から所定の高さｈの位置と、内側主面１３の内周縁（内周面１４）から所定の長さｎの位置と、を湾曲するように接続して形成されている。以下、この所定の高さｈ及び所定の長さｎを、それぞれ面取り部１５の高さ及び長さという。
【００３７】
このように、第１膜補強部材１０ａにおける内周内側角部１０１を湾曲させる（丸める）ことで、高分子電解質膜１の主面は縁部１１ａと線接触することがないため、当該部分に過度の圧力がかかることがない。
【００３８】
なお、高分子電解質膜１に過度の圧力をかけないようにする観点から、面取り部１５の高さｈは、第１膜補強部材１０ａの厚みｔの１／４以上であり、かつ、面取り部１５の長さｎは、第１膜補強部材１０ａの厚みｔの１／４以上であることが好ましい。また、第１膜補強部材１０ａの機能を充分に発揮させる観点から、面取り部１５の長さｎは、面取り部１５の高さｈ以上であることが好ましい。
【００３９】
次に、第１膜補強部材１０ａの面取り部１５の変形例について説明する。
【００４０】
図３及び図４は、図１に示した膜−膜補強部材接合体２０における第１膜補強部材１０ａの面取り部１５の変形例を模式的に示す断面図である。
【００４１】
図３に示すように、面取り部１５の断面形状が直線となるように縁部１１ａを面取りしてもよく、図４に示すように、面取り部１５の断面形状が曲線と直線になるように縁部１１ａを面取りしてもよい。さらに、第１膜補強部材１０ａの縁部１１ａが当接する高分子電解質膜１の主面に過度の圧力がかからないようにすれば、面取り部１５の断面形状を段状になるように内周内側角部１０１を面取りしてもよい。
【００４２】
このように、本発明の内周内側角部１０１の面取りとは、高分子電解質膜１と当接する第１膜補強部材１０ａの内周内側角部１０１を、その角度が９０度であると仮定した場合の形状における頂部をカットしたような形状に形成することをいい、縁部１１ａが、高分子電解質膜１の主面に過度の圧力をかけることがなければ、面取り部１５の断面形状の一部が９０度以下の角を形成するように内周内側角部１０１を面取りしていてもよい。
【００４３】
次に、膜−膜補強部材接合体２０の各構成要素について説明する。
【００４４】
高分子電解質膜１は、プロトン伝導性を有している。高分子電解質膜１としては、陽イオン交換基として、スルホン酸基、カルボン酸基、ホスホン酸基、及びスルホンイミド基を有するものが好ましく、プロトン伝導性の観点から、高分子電解質膜１は、スルホン酸基を有するものが特に好ましい。
【００４５】
高分子電解質膜１を構成するスルホン酸基を有する樹脂としては、イオン交換容量が０．５〜１．５ｍｅｑ／ｇの乾燥樹脂であることが好ましい。高分子電解質膜１を構成する乾燥樹脂のイオン交換容量が０．５ｍｅｑ／ｇ以上であると、発電時における高分子電解質膜１の抵抗値の上昇を充分に低減することができるので好ましく、また、乾燥樹脂のイオン交換容量が１．５ｍｅｑ／ｇ以下であると、高分子電解質膜の含水率が増大せず、膨潤しにくくなり、後述する触媒層２中の細孔が閉塞するおそれがないため好ましい。また、以上と同様の観点から、乾燥樹脂のイオン交換容量は、０．８〜１．２ｍｅｑ／ｇであることがより好ましい。
【００４６】
高分子電解質としては、ＣＦ2＝ＣＦ−(ＯＣＦ2ＣＦＸ)m−Ｏp−(ＣＦ2)n−ＳＯ3Ｈで表されるパーフルオロビニル化合物（ｍは０〜３の整数を示し、ｎは１〜１２の整数を示し、ｐは０または１を示し、Ｘはフッ素原子又はトリフルオロメチル基を示す。）に基づく重合単位と、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位とを含む共重合体であることが好ましい。
【００４７】
上記フルオロビニル化合物の好ましい例としては、下記式（４）〜（６）で表される化
合物が挙げられる。ただし、下記式中、ｑは１〜８の整数、ｒは１〜８の整数、ｔは１〜
３の整数を示す。
【００４８】
ＣＦ2＝ＣＦＯ（ＣＦ2）q−ＳＯ3Ｈ      ・・・（４）
ＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ（ＣＦ3）Ｏ（ＣＦ2）r−ＳＯ3Ｈ  ・・・（５）
ＣＦ2＝ＣＦ（ＯＣＦ2ＣＦ（ＣＦ3））tＯ（ＣＦ2）2−ＳＯ3Ｈ  ・・・（６）
また、第１及び第２膜補強部材１０ａ、１０ｂを構成する材料としては、高分子電解質膜１を自ら傷つけることなく補強する（保護する）観点から柔軟性と可とう性とを有する合成樹脂であることが好ましい。
【００４９】
更に、上記の合成樹脂としては、耐久性の観点から、ポリエチレンナフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、フルオロエチレン−プロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエーテルアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリスルフィド、ポリイミド、及び、ポリイミドアミドからなる群より選択される少なくとも１以上の樹脂から構成される合成樹脂であることが好ましい。
【００５０】
次に、膜−触媒層接合体３０について説明する。
【００５１】
図５は、図１に示す膜−膜補強部材接合体２０に触媒層が配置された膜−触媒層接合体（本発明の実施の形態１に係る膜−触媒層接合体）を模式的に示す断面図である。
【００５２】
図５に示すように、膜−触媒層接合体３０は、膜-膜補強部材接合体２０、アノード触媒層（第１触媒層）２ａ、及びカソード触媒層（第２触媒層）２ｂを有している。アノード触媒層２ａは、第１膜補強部材１０ａに形成された開口１１を埋めるようにして、高分子電解質膜１における一方の主面を覆うように形成されている。同様に、カソード触媒層２ｂは、第２膜補強部材１０ｂに形成された開口１１を埋めるようにして、高分子電解質膜１における他方の主面を覆うように形成されている。なお、ここでは、アノード触媒層２ａを第１触媒層とし、カソード触媒層２ｂを第２触媒層としたが、これに限定されず、アノード触媒層２ａが第２触媒層で、カソード触媒層２ｂが第１触媒層であってもよい。
【００５３】
アノード触媒層２ａ及びカソード触媒層２ｂは、ここでは、高分子電解質膜１と相似の矩形に形成され、高分子電解質膜１の厚み方向から見て、それぞれ重なるように配置されている。また、アノード触媒層２ａ及びカソード触媒層２ｂの厚みは、第１及び第２膜補強部材１０ａ、１０ｂの厚みと略同一となるように構成されている。
【００５４】
アノード触媒層２ａ及びカソード触媒層２ｂの構成としては、本発明の効果を得られるものであれば特に限定されず、公知の燃料電池におけるガス拡散電極の触媒層と同様の構成を有していてもよく、例えば、電極触媒が担持された導電性炭素粒子（粉末）と、陽イオン（水素イオン）伝導性を有する高分子電解質と、を含むような構成であってもよく、また、ポリテトラフルオロエチレン等の撥水材料を更に含むような構成であってもよい。また、アノード触媒層２ａ及びカソード触媒層２ｂの構成は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００５５】
アノード触媒層２ａ及びカソード触媒層２ｂは、公知の燃料電池におけるガス拡散電極の触媒層の製造方法を用いて形成してもよく、例えば、アノード触媒層２ａ又はカソード触媒層２ｂの構成材料（例えば、上述した電極触媒が担持された導電性炭素粒子と高分子電解質）と、分散媒と、を少なくとも含む液（触媒層形成用インク）を調整し、これを用いて作成してもよい。
【００５６】
なお、高分子電解質としては、上述した高分子電解質膜１を構成する材料と同種のものを使用してもよく、また、異なる種類のものを使用してもよい。また、電極触媒としては、金属粒子を用いることができる。当該金属粒子としては、特に限定されず種々の金属を使用することができるが、電極反応活性の観点から、白金、金、銀、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、クロム、鉄、チタン、マンガン、コバルト、ニッケル、モリブデン、タングステン、アルミニウム、ケイ素、亜鉛及びスズからなる金属群より選択される少なくとも１以上の金属であることが好ましい。なかでも、白金、又は白金と上記金属群より選択される少なくとも一以上の金属との合金が好ましく、白金とルテニウムの合金が、アノード触媒層２ａにおいて触媒の活性が安定することから特に好ましい。
【００５７】
また、電極触媒に用いる上記金属粒子は、平均粒径１〜５ｎｍであることが好ましい。平均粒径１ｎｍ以上の電極触媒は工業的に調製が容易であるため好ましく、また、５ｎｍ以下であると、電極触媒質量あたりの活性をより充分に確保しやすくなるため、燃料電池のコストダウンにつながり好ましい。
【００５８】
上記導電性炭素粒子は、比表面積が５０〜１５００ｍ2／ｇであることが、好ましい。比表面積が５０ｍ2／ｇ以上であると、電極触媒の担持率を上げることが容易であり、得られた触媒層２の出力特性をより充分に確保できることから好ましく、比表面積が１５００ｍ2／ｇ以下であると、充分な大きさの細孔をより容易に確保できるようになり、かつ、高分子電解質による被覆がより容易となり、アノード触媒層２ａ及びカソード触媒層２ｂの出力特性をより充分に確保できることから好ましい。上記と同様の観点から、比表面積は２００〜９００ｍ2／ｇであることが、より好ましい。
【００５９】
また、導電性炭素粒子は、その平均粒径が０．１〜１．０μｍであることが好ましい。導電性炭素粒子の平均粒径が０．１μｍ以上であると、アノード触媒層２ａ及びカソード触媒層２ｂ中のガス拡散性をより充分に確保し易くなり、フラッディングをより確実に防止できるようになるため好ましい。また、導電性炭素粒子の平均粒径が１．０μｍ以下であると、高分子電解質による電極触媒の被覆状態をより容易に良好な状態とし易くなり、高分子電解質による電極触媒の被覆面積をより充分に確保し易くなるため、充分な電極性能をより確保し易くなり好ましい。
【００６０】
次に、膜−電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ）について説明する。
【００６１】
図６は、図５に示す膜−触媒層接合体３０にガス拡散層が配置された膜−電極接合体（本発明の実施の形態１に係る膜−電極接合体）を模式的に示す断面図である。
【００６２】
図６に示すように、膜−電極接合体（以下、ＭＥＡという）５は、膜−触媒層接合体３０と、アノードガス拡散層（第１ガス拡散層）３ａと、カソードガス拡散層（第２ガス拡散層）３ｂと、を有している。アノードガス拡散層３ａは、アノード触媒層２ａの主面と第１膜補強部材１０ａの主面を覆うようにして形成されている。また、カソードガス拡散層３ｂは、カソード触媒層２ｂの主面と第２膜補強部材１０ｂの主面を覆うようにして形成されている。なお、ここでは、アノードガス拡散層３ａを第１ガス拡散層とし、カソードガス拡散層３ｂを第２ガス拡散層としたが、これに限定されず、アノードガス拡散層３ａが第２ガス拡散層で、カソードガス拡散層３ｂが第１ガス拡散層であってもよい。
【００６３】
アノードガス拡散層３ａ及びカソードガス拡散層３ｂは、ここでは、高分子電解質膜１と相似の矩形に形成され、高分子電解質膜１の厚み方向から見て、それぞれ重なるように配置されている。また、アノードガス拡散層３ａの外周面は、第１膜補強部材１０ａの外周面と一致するように（面一になるように）形成されており、同様に、カソードガス拡散層３ｂの外周面は、第２膜補強部材１０ｂの外周面と一致するように（面一になるように）形成されている。これにより、アノードガス拡散層３ａ及びカソードガス拡散層３ｂの外周部が高分子電解質膜１に接触することを防止し、機械的ストレスによる高分子電解質膜１の破損を防止することができる。さらに、アノードガス拡散層３ａの厚みとカソードガス拡散層３ｂの厚みは、略同一になるように構成されている。なお、アノード触媒層２ａとアノードガス拡散層３ａからアノード４ａが構成され、また、カソード触媒層２ｂとカソードガス拡散層３ｂからカソード４ｂが構成される。
【００６４】
これにより、アノードガス拡散層３ａにおける主面の４辺は、第１膜補強部材１０ａと当接して高分子電解質膜１における一方の主面に直接当接しないため、高分子電解質膜１は破損するおそれがない。また、カソードガス拡散層３ｂにおける主面の４辺は、第１膜補強部材１０ｂと当接して高分子電解質膜１における他方の主面に直接当接しないため、高分子電解質膜１は破損するおそれがない。
【００６５】
アノードガス拡散層３ａ及びカソードガス拡散層３ｂの構成は、本発明の効果を得られるものであれば特に限定されず、公知の燃料電池におけるガス拡散電極のガス拡散層と同様の構成を有していてもよく、また、アノードガス拡散層３ａとカソードガス拡散層３ｂの構成は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００６６】
アノードガス拡散層３ａ及びカソードガス拡散層３ｂとしては、例えば、ガス透過性を持たせるために、高表面積のカーボン微粉末、造孔材、カーボンペーパーまたはカーボンクロスなどを用いて作製された、多孔質構造を有する導電性基材を用いてもよい。また、充分な排水性を得る観点から、フッ素樹脂を代表とする撥水性高分子などをアノードガス拡散層３ａ又はカソードガス拡散層３ｂの中に分散させてもよい。さらに、充分な電子伝導性を得る観点から、カーボン繊維、金属繊維またはカーボン微粉末などの電子伝導性材料でアノードガス拡散層３ａ又はカソードガス拡散層３ｂを構成してもよい。
【００６７】
また、アノードガス拡散層３ａとアノード触媒層２ａとの間、及び、カソードガス拡散層３ｂとカソード触媒層２ｂとの間には、撥水性高分子とカーボン粉末とで構成される撥水カーボン層を設けてもよい。これにより、ＭＥＡ５における水管理（ＭＥＡ５の良好な特性維持に必要な水の保持、及び、不必要な水の迅速な排水）をより容易に、かつ、より確実に行うことができる。
【００６８】
次に、高分子電解質形燃料電池（以下、ＰＥＦＣ）のセル（単電池）について説明する。
【００６９】
図７は、図６に示すＭＥＡ５を具備するセル（本発明の実施の形態１に係るＰＥＦＣのセル）の概略構成を模式的に示す断面図である。
【００７０】
図７に示すように、セル４０は、ＭＥＡ５、ガスケット１２、アノードセパレータ６ａ、及びカソードセパレータ６ｂを有している。ＭＥＡ５のアノード４ａ及びカソード４ｂの周囲には、高分子電解質膜１を挟んで一対のフッ素ゴム製で額縁状のガスケット１２が配設されている。これにより、燃料ガスや酸化剤ガスが電池外にリークされることが防止され、また、セル４０内でこれらのガスが互いに混合されることが防止される。なお、高分子電解質膜１及びガスケット１２の周縁部には、厚み方向の貫通孔からなる燃料ガス供給マニホールド孔等のマニホールド孔が設けられている（図示せず）。
【００７１】
また、ＭＥＡ５とガスケット１２を挟むように、導電性のアノードセパレータ６ａとカソードセパレータ６ｂが配設されている。これらのセパレータ６ａ、６ｂは、黒鉛板に、フェノール樹脂が含浸され硬化された樹脂含浸黒鉛板が用いられている。また、ＳＵＳ等の金属材料からなるものを用いてもよい。アノードセパレータ６ａとカソードセパレータ６ｂにより、ＭＥＡ５が機械的に固定されるとともに、隣接するＭＥＡ５同士が互いに電気的に直列に接続される。
【００７２】
アノードセパレータ６ａの内面（ＭＥＡ５に当接する面）には、燃料ガスを流すための溝状の燃料ガス流路７がサーペンタイン状に形成されている。一方、アノードセパレータ６ａの外面には、熱媒体を流すための溝状の熱媒体流路９がサーペンタイン状に形成されている。また、アノードセパレータ６ａの周縁部には、厚み方向の貫通孔からなる燃料ガス供給マニホールド孔等のマニホールド孔（図示せず）が設けられている。
【００７３】
一方、カソードセパレータ６ｂの内面には、酸化剤ガスを流すための溝状の酸化剤ガス流路８がサーペンタイン状に形成されており、その外面には、熱媒体を流すための溝状の熱媒体流路９がサーペンタイン状に形成されている。また、カソードセパレータ６ｂの周縁部には、アノードセパレータ６ａと同様に、厚み方向の貫通孔からなる燃料ガス供給マニホールド孔等のマニホールド孔が設けられている（図示せず）。
【００７４】
なお、燃料ガス流路７、酸化剤ガス流路８、及び熱媒体流路９は、ここでは、サーペンタイン状に形成されているが、これに限定されず、セパレータ６ａ、６ｂの主面のほぼ全域を反応ガス又は熱媒体が通流するようにすれば、どのような形状であってもよい。
【００７５】
次に、ＰＥＦＣについて説明する。
【００７６】
図８は、本実施の形態１に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図８においては、ＰＥＦＣにおける上下方向を図の上下方向として表している。
【００７７】
図８に示すように、本実施の形態１に係るＰＥＦＣ１００は、セルスタック５１を有しており、セルスタック５１は、セル積層体５０と、セル積層体５０の両端に配置された第１及び第２端板４１ａ、４１ｂと、を有している。
【００７８】
セル積層体５０は、上記のようにして形成されたセル４０をその厚み方向に積層することにより形成され、このとき、高分子電解質膜１、アノードセパレータ６ａ、カソードセパレータ６ｂ及びガスケット１２に設けられた燃料ガス供給マニホールド孔等のマニホールド孔は、セル４０を積層したときに厚み方向にそれぞれつながって、図８に示すように、燃料ガス供給用マニホールド３１、酸化剤ガス供給用マニホールド３２、熱媒体供給用マニホールド３３、燃料ガス排出用マニホールド３４、酸化剤ガス排出用マニホールド３５、及び熱媒体排出用マニホールド３６がそれぞれ形成される。
【００７９】
また、第１及び第２端板４１ａ、４１ｂには、その厚み方向に貫通孔が設けられており、該貫通孔は上述した各マニホールドに連通するように形成されている。そして、各貫通孔には、燃料ガス等をＰＥＦＣ１００内に供給等する配管が適宜接続されている。
【００８０】
さらに、第１端板４１ａとセル積層体５０との間のセル積層体５０側には、集電板が配置されており、第１端板４１ａ側には、絶縁板が配置されている（いずれも図示せず）。同様に、第２端板４１ａとセル積層体５０との間のセル積層体５０側には、集電板が配置されており、第２端板４１ｂ側には、絶縁板が配置されている（いずれも図示せず）。
【００８１】
そして、このようにして形成されたセルスタック５１を図示されない締結具で締結することによりＰＥＦＣ１００が形成される。
【００８２】
次に、本実施の形態１に係るＰＥＦＣ１００におけるセル４０の製造方法について説明する。なお、以下に説明するようにして製造したＭＥＡ５を用いて、セル４０、セルスタック５１及びＰＥＦＣ１００を製造する方法は、特に限定されず、公知のＰＥＦＣの製造技術を採用することができるため、詳細な説明を省略する。
【００８３】
まず、第１膜補強部材１０ａ（第２膜補強部材１０ｂ）の製造方法について説明する。
【００８４】
第１膜補強部材１０ａの製造方法としては、鋳型を用いて製造する方法と、シート状の膜補強部材シートを切断して製造する方法と、が挙げられる。鋳型で製造する場合は、上述したような第１膜補強部材１０ａの形状となるように鋳型を作成し、第１膜補強部材１０ａを構成する材料を材料の融点以上の温度に加熱して液状にして鋳型に流し込むことで製造することができる。
【００８５】
図９は、膜補強部材シートを切断して第１膜補強部材１０ａを製造する製造方法を説明するための説明図である。
【００８６】
シート状の膜補強部材シートを切断して製造する方法としては、開口１１を切断してから、面取り部１５を形成するように縁部１１ａの面取りを行う方法がある。具体的には、図９（ａ）に示すように、シート状の膜補強部材シート９０から開口１１となる部分をカッター等の切断刃やレーザ光（図示せず）で切断する。そして、膜補強部材シート９０の端部から長手方向に所定の長さ離れた位置を切断刃等で切断し、第１膜補強部材１０ａを形成する。
【００８７】
次に、第１膜補強部材１０ａの縁部１１ａの面取りを行う。面取りは、図９（ｂ）に示すように、切断刃９１を第１膜補強部材１０ａの厚み方向に対して、１°以上第１膜補強部材１０ａの外周面１６側に傾けて主面１３と内周面１４で形成される縁部１１ａの角部を削り取ることにより行う。なお、面取りは、切断刃９１に代えてレーザ光で行ってもよく、また、縁部１１ａの角部をやすりで削り取ってもよい。また、開口１１となる部分を切断刃やレーザ光で切断するときに、面取り部１５を形成するように切断刃やレーザ光で切断してもよい。
【００８８】
次に、膜−膜補強部材接合体２０の製造方法について説明する。
【００８９】
膜−膜補強部材接合体２０は、高分子電解質膜１の両主面に第１膜補強部材１０ａ及び第２膜補強部材１０ｂがそれぞれ配置され、高分子電解質膜１、第１膜補強部材１０ａ及び第２膜補強部材１０ｂがヒートプレスで接合されて製造される。具体的には、ヒートプレスを予め高分子電解質膜１を構成する高分子電解質のガラス転移点以上の温度になるようプレス面が予熱しておき、該プレス面で第１膜補強部材１０ａ及び第２膜補強部材１０ｂを加熱処理する。そして、第１膜補強部材１０ａ、高分子電解質膜１、及び第２膜補強部材１０ｂが位置ずれを起こさないように、これらをヒートプレスで挟んで加圧処理することで、膜−膜補強部材接合体２０を形成する。
【００９０】
なお、高分子電解質膜１に接触させる前の第１及び第２膜補強部材１０ａ、１０ｂの裏面（接触面となる部分）に、接着剤を塗工する前処理を行ってもよい。この場合、ヒートプレスを予熱して加圧処理を行ってもよく、予熱を行わずに、加圧処理のみ行ってもよい。また、接着剤としては、電池特性を低下させないものであることが好ましく、例えば、高分子電解質膜１と同種または異種（但し、高分子電解質膜１と十分に一体化可能な親和性を有するもの）の高分子電解質材料（例えば、先に高分子電解質膜１の構成材料として例示したもの）を分散媒又は溶媒に含有させた液を用いてもよい。
【００９１】
次に、膜−触媒層接合体３０の製造方法について説明する。
【００９２】
膜−触媒層接合体３０は、公知の燃料電池のガス拡散層の触媒層を形成するために採用されている機構、例えば、スプレー法、スピンコート法、ドクターブレード法、ダイコート法、スクリーン印刷法に基づいて設計された機構を用いて製造する。具体的には、膜−膜補強部材接合体２０における第１膜補強部材１０ａに形成された開口１１を埋めるようにして、高分子電解質膜１における一方の主面を覆うように触媒層形成用インクを塗工する等により、アノード触媒層２ａを形成させる。次に、アノード触媒層２ａを形成させた膜−膜補強部材接合体２０の裏表を反対にし、第２膜補強部材１０ｂに形成された開口１１を埋めるようにして、高分子電解質膜１における他方の主面を覆うように触媒層形成用インクを塗工する等により、カソード触媒層２ｂを形成させる。これにより、膜−触媒層接合体３０が形成される。
【００９３】
なお、アノード触媒層２ａ及びカソード触媒層２ｂは、適度な柔軟性を有するようにその成分組成、乾燥の度合い等が調節されており、また、アノード触媒層２ａ及びカソード触媒層２ｂは、膜−膜補強部材接合体２０の裏表が反対になった場合にも、高分子電解質膜１及び第１膜補強部材１０ａから剥がれ落ちないための処置（例えば、膜−膜補強部材接合体２０を加熱して、触媒層形成用のインクの分散剤を乾燥処理する）が施されている。また、アノード触媒層２ａ及びカソード触媒層２ｂを形成するごとに、乾燥処理（例えば加熱処理、送風処理及び脱気処理のうちの少なくとも１つの処理）を適宜行ってもよい。
【００９４】
さらに、ここでは、膜−触媒層接合体３０を、高分子電解質膜１の両主面に第１及び第２膜補強部材１０ａ、１０ｂを接合してからアノード触媒層２ａ及びカソード触媒層２ｂを形成したが、これに限定されず、高分子電解質膜１にアノード触媒層２ａ及びカソード触媒層２ｂを形成してから第１及び第２膜補強部材１０ａ、１０ｂを接合して形成してもよい。
【００９５】
次に、ＭＥＡ５の製造方法について説明する。
【００９６】
上述のようにして得られた膜−触媒層接合体３０のアノード触媒層２ａ及びカソード触媒層２ｂの主面に、予め適宜な大きさに裁断したアノードガス拡散層３ａ及びカソードガス拡散層３ｂ（例えば、カーボンクロス等）を接合することにより、ＭＥＡ５が得られる。なお、撥水カーボン層形成インクを予めアノード触媒層２ａ及びカソード触媒層２ｂの主面、又はアノードガス拡散層３ａ及びカソードガス拡散層３ｂの主面に塗工等することにより、撥水カーボン層を形成してから、ＭＥＡ５を形成してもよい。
【００９７】
そして、このようにして製造されたＭＥＡ５をアノードセパレータ６ａ及びカソードセパレータ６ｂで挟んでセル４０が形成され、このセル４０を積層して締結することでセルスタック５１が形成（製造）される。このセルスタック５１を締結具で締結することによりＰＥＦＣ１００が形成（製造）される。このとき、第１及び第２膜補強部材１０ａ、１０ｂの高分子電解質膜１と当接する主面の縁部１１ａには、面取りがされているため、締結圧力によって高分子電解質膜１の主面が破損されるおそれがない。
【００９８】
このように、本実施の形態１に係るＰＥＦＣ１００では、高分子電解質膜１の破損をより確実に防止し、耐久性を向上させることが可能であり、より信頼性の高い燃料電池を提供することが可能となる。
【００９９】
なお、本実施の形態１に係るＰＥＦＣ１００におけるセル４０の第１及び第２膜補強部材１０ａ、１０ｂの開口１１の縁部１１ａ全体に面取り部１５を形成したが、これに限定されず、本発明の効果を得られる観点から、縁部１１ａの少なくとも一部に面取り部１５を形成してもよい。
【０１００】
また、本実施の形態１に係るＰＥＦＣ１００におけるセル４０の第１及び第２膜補強部材１０ａ、１０ｂの開口１１の縁部１１ａにそれぞれ面取り部１５を形成したが、これに限定されず、本発明の効果を得られる観点から、第１及び第２膜補強部材１０ａ、１０ｂの少なくとも一方の開口１１の縁部１１ａに面取り部１５を形成してもよい。
【０１０１】
なお、本実施の形態１に係るＰＥＦＣ１００におけるセル４０には、高分子電解質膜１の両面にそれぞれ第１及び第２膜補強部材１０ａ、１０ｂを配置したが、これに限定されず、本発明の効果を得られる観点から、第１膜補強部材１０ａ又は第２膜補強部材１０ｂのいずれか一方を高分子電解質膜１のいずれか一方の主面に配置する構成であっても、本発明の効果を十分に得られる。例えば、高分子電解質膜１の一方の主面に第１膜補強部材１０ａを配置する場合、第１膜補強部材１０ａが配置されている側の高分子電解質膜１の主面にかかる機械的ストレスを十分に低減することができ、高分子電解質膜１の破損を防止できる。また、高分子電解質膜１の一方の主面に第２膜補強部材１０ｂを配置する場合についても、第１膜補強部材１０ａのみを配置する場合と同様に、高分子電解質膜１の破損を防止することができる。
【０１０２】
また、第１及び第２膜補強部材１０ａ、１０ｂは、例えば、高い強度等が必要な場合は厚さを厚くし、板形状に形成してもよい。
【０１０３】
また、本実施の形態１に係るＰＥＦＣ１００におけるセル４０のアノードガス拡散層３ａの外周面は、第１膜補強部材１０ａの外周面と一致するように（面一になるように）形成し、同様に、カソードガス拡散層３ｂの外周面は、第２膜補強部材１０ｂの外周面と一致するように（面一になるように）形成したが、これに限定されない。例えば、アノードガス拡散層３ａの外周部が、第１膜補強部材１０ａの主面の一部を覆うように形成されていればよく、カソードガス拡散層３ｂの外周部が、第２膜補強部材１０ｂの主面の一部を覆うように形成されていればよい。これにより、アノードガス拡散層３ａ及びカソードガス拡散層３ｂの外周部が高分子電解質膜１に接触することを防止し、機械的ストレスによる高分子電解質膜１の破損を防止することができる。
【０１０４】
また、例えば、高分子電解質膜１の一方の主面に第１膜補強部材１０ａを配置する場合、アノードガス拡散層３ａの外周部が、第１膜補強部材１０ａの主面の一部を覆うように形成されていればよく、カソードガス拡散層３ｂの外周部が、高分子電解質膜１の第１膜補強部材１０ａに対応する部分の一部を覆うように形成されていればよい。これにより、アノードガス拡散層３ａの外周部が高分子電解質膜１に接触することを防止し、機械的ストレスによる高分子電解質膜１の破損を防止することができる。また、カソードガス拡散層３ｂの外周部が、高分子電解質膜１の第１膜補強部材１０ａに対応する部分の一部を覆うように形成されているため、カソードガス拡散層３ｂの外周部によって高分子電解質膜１が破損した場合であっても、第１膜補強部材１０ａにより燃料ガスと酸化剤ガスのクロスリークを防止することができる。また、高分子電解質膜１の一方の主面に第２膜補強部材１０ｂを配置する場合も、高分子電解質膜１の一方の主面に第１膜補強部材１０ａを配置する場合と同様に、カソードガス拡散層３ｂの外周部が、第２膜補強部材１０ｂの主面の一部を覆うように形成されていればよく、アノードガス拡散層３ａの外周部が、高分子電解質膜１の第２膜補強部材１０ｂに対応する部分の一部を覆うように形成されていればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明の膜−膜補強部材接合体、膜−触媒層接合体、及び膜−電極接合体は、大量生産が可能な高分子電解質形燃料電池の部品として有用である。
【０１０６】
本発明の高分子電解質形燃料電池は、自動車などの移動体、分散型（オンサイト型）発電システム（家庭用コジェネレーションシステム）などの主電源又は補助電源として好適に利用されることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る膜−膜補強部材接合体の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す膜−膜補強部材接合体を模式的に示す斜め上方から見た斜視図である。
【図３】図１に示した膜−膜補強部材接合体における第１膜補強部材の面取り部の変形例を模式的に示す断面図である。
【図４】図１に示した膜−膜補強部材接合体における第１膜補強部材の面取り部の変形例を模式的に示す断面図である。
【図５】図１に示す膜−膜補強部材接合体に触媒層が配置された膜−触媒層接合体（本発明の実施の形態１に係る膜−触媒層接合体）を模式的に示す断面図である。
【図６】図５に示す膜−触媒層接合体にガス拡散層が配置された膜−電極接合体（本発明の実施の形態１に係る膜−電極接合体）を模式的に示す断面図である。
【図７】図６に示すＭＥＡを具備するセル（本発明の実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池のセル）の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図８】本実施の形態１に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図９】膜補強部材シートを切断して第１膜補強部材を製造する製造方法を説明するための説明図である。
【図１０】高分子電解質形燃料電池のセルの一般的な構造を示す断面図である。
【図１１】特許文献２に開示されている固体高分子型燃料電池の概容を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１  高分子電解質膜
２ａ  アノード触媒層（第１触媒層）
２ｂ  カソード触媒層（第２触媒層）
３ａ  アノードガス拡散層（第１ガス拡散層）
３ｂ  カソードガス拡散層（第２ガス拡散層）
４ａ  アノード
４ｂ  カソード
５  ＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ：膜−電極接合体）
６ａ  アノードセパレータ
６ｂ  カソードセパレータ
７  燃料ガス流路
８  酸化剤ガス流路
９  熱媒体流路
１０ａ  第１膜補強部材
１０ｂ  第２膜補強部材
１１  開口
１１ａ  縁部
１２  ガスケット
１３  主面（内側主面）
１４  内周面
１５  面取り部
１６  外周面
２０  膜−膜補強部材接合体
３０  膜−触媒層接合体
３１  燃料ガス供給用マニホールド
３２  酸化剤ガス供給用マニホールド
３３  熱媒体供給用マニホールド
３４  燃料ガス排出用マニホールド
３５  酸化剤ガス排出用マニホールド
３６  熱媒体排出用マニホールド
４０  セル
４１ａ  第１端板
４１ｂ  第２端板
５０  セル積層体
５１  セルスタック
６１  イオン交換膜
６２  触媒層
６３  拡散層
６４  電極
６５  保護膜
６６  エッジ部分
６７  部分
６８  部分
７１  高分子電解質膜
７２  触媒層
７３  拡散層
７４  電極
７５  膜−電極接合体
７６  ガスケット
７７  セパレータ
８０  セル
９０  膜補強部材シート
９１  切断刃
１０１  角部（内周内側角部）
ｄ  長さ
ｈ  高さ
ｎ  長さ
ｔ  厚み
【図１】
2008226601.tif 000003
【図２】
2008226601.tif 000004
【図３】
2008226601.tif 000005
【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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