(57)【要約】【課題】膜電極接合体（ＭＥＡ）を製造する場合に、第１触媒電極層内に生じる亀裂の発生を抑制すること。【解決手段】燃料電池に用いられる膜電極接合体の製造方法において、（Ａ）電解質膜を用意する工程と、（Ｂ）分割された複数のブロックによって構成され、電解質膜の一面であって、その面方向に各ブロックが所定間隔に配置されるように第１触媒電極層を形成する工程と、（Ｃ）電解質膜の一面の反対面に、少なくとも触媒金属と分散媒とから成る分散液から第２触媒電極層を形成する工程と、を備える。【選択図】図３
2008066251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に用いられる膜電極接合体の製造方法において、
（Ａ）電解質膜を用意する工程と、
（Ｂ）分割された複数のブロックによって構成され、前記電解質膜の一面であって、その面方向に各ブロックが所定間隔に配置されるように第１触媒電極層を形成する工程と、
（Ｃ）前記電解質膜の前記一面の反対面に、少なくとも触媒金属と分散媒とから成る分散液から第２触媒電極層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の膜電極接合体の製造方法において、
前記第１触媒電極層の各ブロックは、略直方体であることを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の膜電極接合体の製造方法において、
前記第１触媒電極層の厚さをα、前記電解質膜の厚さをβとし、
前記電解質膜の所定方向において、前記分散媒が含浸することによって、前記一面に対して前記反対面が膨張する度合いを示す膨潤率をγとし、
前記第１触媒電極層において、前記面方向のうちの前記所定方向における全体の長さＬのうち、各ブロック間の合計長さをＬ１とすると、
Ｌ１は、下記の式（１）を満足することを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
式（１）：Ｌ１≧（γ−１）Ｌα／β
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の膜電極接合体の製造方法において、
前記第１触媒電極層の各ブロックは、略直方体であると共にそれぞれが略均等な大きさであり、
前記工程（Ｂ）において、
前記第１触媒電極層を形成する場合において、前記電解質膜の前記一面であって、その面方向に各ブロックが格子状に略均等な間隔に配置されることを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の膜電極接合体の製造方法において、
前記所定方向は、行方向、若しくは、列方向であり、
前記第１触媒電極層において、前記所定方向における前記ブロック数をＮとし、
前記所定方向において、各ブロック間の長さをｌ１とすると、
ｌ１は、下記の式（２）を満足することを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
式（２）：ｌ１≧（γ−１）Ｌα／｛β（Ｎ−１）｝
【請求項６】
燃料電池の製造方法であって、
（Ｄ）請求項１ないし請求項５のいずれかの方法によって製造された膜電極接合体を用意する工程と、
（Ｅ）前記膜電極接合体をセパレータで挟持する工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜の両面に触媒電極層を形成する膜電極接合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電解質膜の両面に触媒電極層が形成される膜電極接合体（以下では、「ＭＥＡ」（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）とも呼ぶ。）を備える燃料電池が知られている。この燃料電池において、膜電極接合体を製造する場合には、例えば、電解質膜の片面に、まず、第１触媒電極層を形成した後、反対面に、少なくとも触媒金属（白金など）と分散媒（アルコール類等）とから成る分散液から第２触媒電極層を形成する。これらを積層して形成する方向に対して垂直な方向を面方向とも呼ぶ。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０８１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のようにして、膜電極接合体を製造した場合において、分散液から第２触媒電極層を形成する場合に、分散媒が電解質膜に含浸し、それにより電解質膜の第２触媒電極層側が膨潤するおそれがあった。そうすると、電解質膜において、第１触媒電極層が形成された側の面に圧縮応力（曲げ応力）が働き、それに伴い第１触媒電極層にも圧縮応力が働くことによって、第１触媒電極層内で面方向等に亀裂が生じるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、膜電極接合体を製造する場合に、第１触媒電極層内に生じる亀裂の発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の膜電極接合体の製造方法では、
燃料電池に用いられる膜電極接合体の製造方法において、
（Ａ）電解質膜を用意する工程と、
（Ｂ）分割された複数のブロックによって構成され、前記電解質膜の一面であって、その面方向に各ブロックが所定間隔に配置されるように第１触媒電極層を形成する工程と、
（Ｃ）前記電解質膜の前記一面の反対面に、少なくとも触媒金属と分散媒とから成る分散液から第２触媒電極層を形成する工程と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
上記構成の膜電極接合体の製造方法によれば、膜電極接合体を製造する場合に、第１触媒電極層内に生じる亀裂の発生を抑制することができる。
【０００８】
なお、分散液は、分散媒に触媒金属が混合されて成るが、この触媒金属の孔径は、１μｍ以上のものも含む概念である。また、分散液は、例えば、粘度が低い液状のもの（例えば、ディスパージョン）から、粘度が高い粘土状のもの（例えば、スラリ）などを含む概念である。
【０００９】
上記膜電極接合体の製造方法において、
前記第１触媒電極層の各ブロックは、略直方体であることが好ましい。
【００１０】
このようにすれば、第１触媒電極層の各ブロックを容易に形成することが可能となる。
【００１１】
上記膜電極接合体の製造方法において、
前記第１触媒電極層の厚さをα、前記電解質膜の厚さをβとし、
前記電解質膜の所定方向において、前記分散媒が含浸することによって、前記一面に対して前記反対面が膨張する度合いを示す膨潤率をγとし、
前記第１触媒電極層において、前記面方向のうちの前記所定方向における全体の長さＬのうち、各ブロック間の合計長さをＬ１とすると、
Ｌ１は、下記の式（１）を満足することが好ましい。
式（１）：Ｌ１≧（γ−１）Ｌα／β
【００１２】
このようにすれば、電解質膜が膨潤し、電解質膜から圧縮応力を受けた場合であっても、各ブロック同士がぶつかることを抑制することができる。
【００１３】
上記膜電極接合体の製造方法において、
前記第１触媒電極層の各ブロックは、略直方体であると共にそれぞれが略均等な大きさであり、
前記工程（Ｂ）において、
前記第１触媒電極層を形成する場合において、前記電解質膜の前記一面であって、その面方向に各ブロックが格子状に略均等な間隔に配置されることが好ましい。
【００１４】
このようにすれば、格子状に略均等な間隔で配置されるので、第１触媒電極層の各ブロックを形成することが容易である。
【００１５】
上記膜電極接合体の製造方法において、
前記所定方向は、行方向、若しくは、列方向であり、
前記第１触媒電極層において、前記所定方向における前記ブロック数をＮとし、
前記所定方向において、各ブロック間の長さをｌ１とすると、
ｌ１は、下記の式（２）を満足することが好ましい。
式（２）：ｌ１≧（γ−１）Ｌα／｛β（Ｎ−１）｝
【００１６】
このようにすれば、各ブロックは、格子状に略均等な間隔で配置されるので、電解質膜が膨潤し、電解質膜から圧縮応力を受けた場合であっても、各ブロック同士がぶつかることをより抑制することができる。
【００１７】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の燃料電池の製造方法では、
燃料電池の製造方法であって、
（Ｄ）請求項１ないし請求項５のいずれかの方法によって製造された膜電極接合体を用意する工程と、
（Ｅ）前記膜電極接合体をセパレータで挟持する工程と、
を備えることを要旨とする。
【００１８】
上記構成の燃料電池の製造方法によれば、膜電極接合体の第１触媒電極層内に生じる亀裂の発生を抑制することができる。
【００１９】
なお、本発明は、上記した膜電極接合体の製造方法や燃料電池の製造方法などの方法発明の態様に限ることなく、膜電極接合体や燃料電池などの装置発明としての態様で実現することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に対応する比較例、および、実施例に基づき次の順序で説明する。
Ａ．比較例：
Ａ１．比較例におけるＭＥＡの製造方法：
Ａ２．比較例における問題点：
Ｂ．実施例：
Ｂ１．ＭＥＡの製造方法：
Ｂ２．実施例と比較例の実験結果：
Ｃ．変形例：
【００２１】
Ａ．比較例：
Ａ１．比較例におけるＭＥＡの製造方法：
図１は、比較例におけるＭＥＡの製造方法を示すフローチャートである。図２は、比較例におけるＭＥＡの製造方法の問題点を説明するための図である。この比較例におけるＭＥＡの製造方法では、まず、電解質膜１０を用意する（ステップＳ１０Ａ）。
【００２２】
次に、用意した電解質膜１０の片面に、第１触媒電極層２０Ａを形成する（ステップＳ２０Ａ）。具体的には、電解質（高分子電解質など）を溶媒（水・アルコール混合液など）に溶解させた電解液と、触媒金属（白金など）を担持した担持カーボンを用意し、それらをミキシングして触媒インクＵ（分散液）を作成し、それをスプレー噴射等により電解質膜１０上に塗布する。そして、所定時間置いて、溶媒を揮発させることにより（乾燥させることにより）、第１触媒電極層２０Ａが形成される。
【００２３】
続いて、電解質膜１０において、第１触媒電極層２０Ａを形成した面の反対面に、触媒インクＵ（分散液）を用意し、それをスプレー噴射等により電解質膜１０の上記反対面上に塗布する（ステップＳ３０Ａ）。なお、触媒インクＵを塗布した際に、第１触媒電極層２０Ａにおいて、電解質膜１０と接する側の面を領域Ｐとし、第１触媒電極層２０Ａにおいて、電解質膜１０側とは反対面を領域Ｑとし、電解質膜１０において、第１触媒電極層２０Ａ側とは反対面を領域Ｏとする。ここで、電解質膜１０に第１触媒電極層２０Ａが形成され、触媒インクＵが塗布されたものをアセンブリＵＵと呼ぶ。この場合、触媒インクＵが塗布された後のアセンブリＵＵの所定位置における断面（図２（Ａ））において、領域Ｏ，Ｐ，Ｑの長さをそれぞれ、ＬＯ，ＬＰ，ＬＱとする。
【００２４】
以上のように、電解質膜１０の上記反対面に触媒インクＵを塗布（形成）すると、触媒インクＵ中の分散媒（溶媒）が電解質膜１０に含浸し、それに伴い電解質膜１０の上記反対面が膨潤する（図１：ステップＳ４０Ａ、図２（Ｂ））。そうすると、電解質膜１０において、第１触媒電極層２０Ａが形成された側の面に圧縮応力（曲げ応力）が働き、それに伴い第１触媒電極層２０Ａにも面方向に圧縮応力が働く。その結果、第１触媒電極層２０Ａにおいて、下記の式（９）に対応する収縮率で領域Ｑ側が収縮し、領域Ｑ側と領域Ｐ側との間に剪断応力が生じ、第１触媒電極層２０Ａ内で面方向に剥離が生じる（ステップＳ４０Ａ）。
【００２５】
ここで、上記のように電解質膜１０が膨潤した場合において、長さＬＱ，ＬＰ，ＬＯは、ＬＱ＜ＬＰ＜ＬＯとなる。そして、領域Ｏ，Ｐ，Ｑと曲率中心とのなす角をθとし、曲率半径をそれぞれｒ１，ｒ２，ｒ３とする。また、電解質膜１０において、分散媒が含浸することによって、領域Ｐ側（第１触媒電極層２０Ａ側）に対して領域Ｏ側（触媒インクＵ側）が膨張する度合いを示す膨潤率をγとすると、この膨張率γは、下記の式（３）を満足する。
γ＝ＬＯ／ＬＰ＝ｒ３θ／ｒ２θ＝ｒ３／ｒ２・・・（３）
【００２６】
また、第１触媒電極層２０Ａの厚さをα［μｍ］、電解質膜１０の厚さをβ[μｍ]とすると、下記の式（４）、（５）が成り立つ。さらに、第１触媒電極層２０Ａにおいて、圧縮応力により、領域Ｐ側に対して領域Ｑ側が収縮する度合いを示す収縮率をτとすると、この収縮率τは、下記の式（６）を満足する。
α＝ｒ２−ｒ１・・・（４）
β＝ｒ３―ｒ２・・・（５）
τ＝ＬＱ／ＬＰ＝ｒ１θ／ｒ２θ＝ｒ１／ｒ２・・・（６）
【００２７】
そして、上記式（３）〜（５）により、下記の式（７）、（８）が導かれ、収縮率τは、式（６）、（７）、（８）により下記の式（９）を満足する。
ｒ１＝｛（γ−１）α−β｝／（１−γ）・・・（７）
ｒ２＝−β／（１−γ）・・・（８）
τ＝｛（１−γ）α／β＋１｝（≦１）・・・（９）
【００２８】
その後、このアセンブリＵＵを所定時間置いて、触媒インクＵ中、および、電解質膜１０に含浸した分散媒（溶媒）を揮発させることにより、すなわち、乾燥させることにより、第２触媒電極層３０が形成される（ステップＳ５０Ａ）。このようにして、比較例のＭＥＡは、製造される。
【００２９】
Ａ２．比較例における問題点：
以上のように、ステップＳ４０Ａのごとく圧縮応力を受けた第１触媒電極層２０Ａは、ステップＳ５０Ａで乾燥により元形状に戻るが、ステップＳ４０Ａで生じた剥離は、元形状に戻った場合であっても面方向の亀裂として存在する（図１：ステップＳ５０Ａ参照）。このように、第１触媒電極層２０Ａ中に亀裂が生じていると、プロトンの移動の妨げになったり、集電性能の低下や排水性の低下など、種々の不具合が生じるおそれがある。そこで、本実施例のＭＥＡの製造方法では、以下のごとくして、第１触媒電極層中の亀裂の発生を抑制し、このような不具合を解消するようにしている。
【００３０】
Ｂ．実施例：
Ｂ１．ＭＥＡの製造方法：
図３は、本発明の実施例におけるＭＥＡの製造方法を示すフローチャートである。本実施例のＭＥＡの製造方法では、まず、電解質膜１０を用意する（ステップＳ１０）。ｘ、ｙ、ｚ方向を図３に示すように決定する。
【００３１】
次に、用意した電解質膜１０の片面に、図３に示すように、複数のブロック（以下では、触媒ブロックＢｌとも呼ぶ。）に分割された第１触媒電極層２０を形成する（ステップＳ２０）。
【００３２】
図４は、電解質膜１０の片面に形成された第１触媒電極層２０を矢印Ａ方向から見た平面図である。具体的には、電解質（高分子電解質など）を溶媒（水・アルコール混合液など）に溶解させた電解液と、触媒金属（白金など）を担持した担持カーボンを用意し、それらをミキシングして触媒インクＶ（分散液）を作成する。そして、電解質膜１０上にマスキングを施した状態で、触媒インクＶをスプレー噴射等より電解質膜１０上に塗布する。その後、マスキングを取り除き、所定時間置いて、溶媒を揮発させることにより（乾燥させることにより）、図４に示すような直方体を成す複数の触媒ブロックＢｌに分割された第１触媒電極層２０が形成される。
【００３３】
この場合、マスキングのマスキング幅は、各触媒ブロックＢｌが等間隔に格子状（または、編目状）に並ぶようにするため、ｘ方向、ｙ方向とも、それぞれにおいて等間隔としている。また、このマスキング幅は、以下のごとく設定される。
【００３４】
図４に示すように、ｘ方向における各マスキング幅（ｘ方向における各触媒ブロックＢｌ間の幅）をｌ１ｘ（以下では、溝幅ｌ１ｘとも呼ぶ。）とし、ｙ方向における各マスキング幅（ｙ方向における各触媒ブロックＢｌ間の幅）をｌ１ｙ（以下では、溝幅ｌ１ｙとも呼ぶ。）とする。また、ｘ方向における各触媒ブロックＢｌの幅をｌ２ｘ（以下では、ブロック幅ｌ２ｘとも呼ぶ。）とし、ｙ方向における各触媒ブロックＢｌの幅をｌ２ｙ（以下では、ブロック幅ｌ２ｙとも呼ぶ。）とする。さらに、ｘ方向，ｙ方向における第１触媒電極層２０の長さを、Ｌｘ（以下では、ｘ合計長さＬｘとも呼ぶ。），Ｌｙ（以下では、ｙ合計長さＬｙとも呼ぶ。）とし、ｘ方向，ｙ方向における触媒ブロックＢｌ数をそれぞれＮｘ，Ｎｙとし、ｘ方向，ｙ方向における各溝幅ｌ１ｘ，ｌ１ｙの合計幅（合計長さ）をそれぞれＬ１ｘ（以下では、ｘ合計溝幅Ｌ１ｘとも呼ぶ。），Ｌ１ｙ（以下では、ｙ合計溝幅Ｌ１ｙとも呼ぶ。）とし、ｘ方向，ｙ方向における各ブロック幅ｌ２ｘ，ｌ２ｙの合計幅（合計長さ）をそれぞれＬ２ｘ（以下では、ｘ合計ブロック幅Ｌ２ｘとも呼ぶ。），Ｌ２ｙ（以下では、ｙ合計ブロック幅Ｌ２ｙとも呼ぶ。）とする。そうすると、下記の式（１０）〜式（１３）が成り立つ。
Ｌ１ｘ＝（Ｎｘ−１）ｌ１ｘ、Ｌ２ｘ＝Ｎｘｌ２ｘ・・・（１０）
Ｌｘ＝Ｌ１ｘ＋Ｌ２ｘ・・・（１１）
Ｌ１ｙ＝（Ｎｙ−１）ｌ１ｙ、Ｌ２ｙ＝Ｎｙｌ２ｙ・・・（１２）
Ｌｙ＝Ｌ１ｙ＋Ｌ２ｙ・・・（１３）
【００３５】
また、後述のステップＳ３０の工程のごとく、電解質膜１０に触媒インクＶを塗布した際に、第１触媒電極層２０のｘ方向およびｙ方向おいて収縮するが、その収縮により予想される収縮率をそれぞれτｘ，τｙとする。そして、本実施例では、触媒インクＶの塗布による収縮によって触媒ブロックＢｌ同士が互いにぶつからないようにするため、ブロック幅ｌ２ｘ，ｌ２ｙが、下記の式（１４）、（１５）を満足するようにマスキング幅（溝幅）を設定する。
Ｌ２ｘ／Ｌｘ≦τｘ・・・（１４）
Ｌ２ｙ／Ｌｙ≦τｙ・・・（１５）
【００３６】
すなわち、この式（１４）、（１５）、および、式（９）〜（１５）（ｘ方向およびｙ方向における膨張率をそれぞれγｘおよびγｙとする）から、本実施例では、溝幅ｌ１ｘ，ｌ１ｙが、下記の式（１６）、（１７）を満足するように設定する。なお、第１触媒電極層２０の厚さをα[μｍ]、電解質膜１０の厚さをβ[μｍ]とする。
ｌ１ｘ≧（γｘ−１）Ｌｘα／｛β（Ｎｘ−１）｝・・・（１６）
ｌ１ｙ≧（γｙ−１）Ｌｙα／｛β（Ｎｙ−１）｝・・・（１７）
【００３７】
なお、図４には、ｘ方向，ｙ方向４つずつの触媒ブロックＢｌに分割された第１触媒電極層２０を示しているが、本発明はこれに限られるものではなく、触媒ブロックＢｌ数は、製造するＭＥＡの具体的な設計によって適宜決定される。また、上記α，βは、製造するＭＥＡの具体的な設計によって適宜決定される。さらに、上記γｘ，γｙは、用意する電解質膜１０の材料や、第２触媒電極層３０を形成するための触媒インクＶ中の分散媒（溶媒）の種類等によって適宜決定される。
【００３８】
続いて、触媒インクＶ（分散液）を用意し、それをスプレー噴射等により電解質膜１０の上記反対面上に塗布する（ステップＳ３０）。この電解液の溶媒は、担持カーボンを混合する際の分散媒でもある。
【００３９】
上述のように、電解質膜１０の上記反対面に触媒インクＶを塗布すると、触媒インクＶ中の分散媒（溶媒）が電解質膜１０に含浸し、それに伴い電解質膜１０の上記反対面が膨潤する（図３：ステップＳ４０）。ここで、電解質膜１０に第１触媒電極層２０が形成され、触媒インクＶが塗布されたものをアセンブリＶＶと呼ぶ。その後、このアセンブリＶＶを所定時間置いて、触媒インクＶ中、および、電解質膜１０に含浸した分散媒（溶媒）を揮発させることにより、すなわち、乾燥させることにより、第２触媒電極層３０が形成される（ステップＳ５０）。このようにして、本実施例のＭＥＡは、製造される。
【００４０】
ところで、ステップＳ４０のごとく、電解質膜１０の上記反対面が膨潤すると、電解質膜１０において、第１触媒電極層２０が形成された側の面に圧縮応力（曲げ応力）が働き、それに伴い第１触媒電極層２０にも面方向に圧縮応力が働く。その結果、第１触媒電極層２０の上面（電解質膜１０が形成された面の対向面）において、ｘ方向およびｙ方向で、それぞれ収縮率τｘ，τｙで収縮する。
【００４１】
しかしながら、本実施例のＭＥＡの製造方法では、上述したように、第１触媒電極層２０を複数の触媒ブロックＢｌに分割して形成するようにしている。このようにすれば、電解質膜１０が膨潤した場合であっても、各触媒ブロックＢｌに加わる圧縮応力は小さくなり、各触媒ブロックＢｌ内に生じる剪断応力を抑制することができる。それ故、第１触媒電極層２０全体において、剥離が生じることを抑制することができる。その結果、第１触媒電極層２０の各触媒ブロックＢｌ内に亀裂が生じることを抑制することができる。
【００４２】
また、本実施例のＭＥＡの製造方法では、第１触媒電極層２０において、ｘ，ｙ方向における溝幅が、式（１６）、（１７）を満足するような溝幅ｌ１ｘ，ｌ１ｙとなっているので、第１触媒電極層２０（の上側面）が、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ収縮率τｘ，τｙで収縮しても、各触媒ブロックＢｌが互いにぶつかることを抑制することができ、各触媒ブロックＢｌは、他の隣接する触媒ブロックＢｌから押圧力を受けることを抑制することができる。そうすると、各触媒ブロックＢｌに余分な応力が加わることが抑制されるので、第１触媒電極層２０内で剥離、亀裂などが生じることを抑制することができる。
【００４３】
さらに、本実施例のＭＥＡの製造方法では、第１触媒電極層２０を、電解質膜１０に対して格子状に略均等な間隔で配置するようにしている。このようにすれば、第１触媒電極層２０を形成する際に、マスキングが容易となり、その結果、各触媒ブロックＢｌを形成することが容易となる。
【００４４】
Ｂ２．実施例と比較例の実験結果：
図５は、本実施例のＭＥＡの製造方法で製造されたＭＥＡの実験結果を表わす図である。詳しくは、本実施例のＭＥＡの製造方法で製造したＭＥＡを用いた燃料電池（以下では、単に実施例とも呼ぶ。）と、比較例のＭＥＡの製造方法で製造した燃料電池（以下では、単に比較例とも呼ぶ。）とを用いて比較した実験結果を示す。なお、実施例において、電解質膜１０は、膨潤率γが１０９％のものを用いた。また、実施例における第１触媒電極層２０において、溝幅ｌ１ｘ，ｌ１ｙ共に１[ｍｍ]、ブロック幅ｌ２ｘ，ｌ２ｙ共に８[ｍｍ]とした。
【００４５】
実施例および比較例とも、ＭＥＡ以外の構成（ガス拡散層やガスセパレータなど。）は、同様である。実際の燃料電池は、単セルを複数積層した構造を有しているが、図５に示す実験結果は、実施例、および、比較例とも、単セルの状態で発電を行なわせた場合の結果である。発電の際には、燃料ガスとしては純度の高い水素ガスを大過剰量用い、酸化ガスとしては空気を大過剰量用いた。このとき、セル温度は、８０℃とし、燃料ガスおよび酸化ガスは、それぞれ、相対湿度が１００％となるように加湿した。発電は、負荷（Ａ／ｃｍ2）を、変動させて行い、実施例と比較例の抵抗値の違いを加味したＩＲ補正電圧（Ｖ）を測定した。
【００４６】
図５に示すように、比較例に比べて実施例の方が、全般的に発電特性がよいという結果が得られた。このことから、実施例において、第１触媒電極層２０中の亀裂の発生が抑制されていると考えられる。
【００４７】
Ｃ．変形例：
なお、本発明では、上記した実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。
【００４８】
Ｃ１．変形例１：
上記実施例のＭＥＡの製造方法では、第１触媒電極層２０は、直方体をなした触媒ブロックＢｌに分割されて形成されているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、各触媒ブロックＢｌを矩形状に形成するようにしてもよい。また、各触媒ブロックＢｌを略三角柱状や、略円柱状に形成するようにしてもよい。なお、このような触媒ブロックＢｌを形成する場合において、上記実施例と同様に、電解質膜１０が膨潤した場合であっても触媒ブロックＢｌ同士が違いぶつからない程度に各触媒ブロックＢｌが形成されることが望ましい。このようにしても、上記実施例と同様の効果を奏することができる。
【００４９】
Ｃ２．変形例２：
上記実施例のＭＥＡの製造方法において、ｘ合計幅Ｌ１ｘ，ｙ合計幅Ｌ１ｙが、式（１４）、（１５）から求められる下記の式（１８）、（１９）を満足するように、各溝幅ｌ１ｘ，溝幅ｌ１ｙが設定されるようにしてもよい。
Ｌ１ｘ≧（γｘ−１）Ｌα／β・・・（１８）
Ｌ１ｙ≧（γｙ−１）Ｌα／β・・・（１９）
【００５０】
Ｃ３．変形例３：
上記実施例のＭＥＡの製造方法では、第１触媒電極層２０において、溝幅ｌ１ｘ，溝幅ｌ１ｙは、それぞれ式（１６）および式（１７）を満たすように設定されている（マスキングされている）が、本発明は、これに限られるものではない。例えば、少なくとも溝幅ｌ１ｘのみが式（１６）を満たすように設定されていてもよいし、溝幅ｌ１ｙのみが式（１７）を満たすように設定されていてもよい。
【００５１】
Ｃ４．変形例４：
図６は、実施例で製造したＭＥＡを用いた燃料電池の製造方法を示すフローチャートである。上記実施例の製造方法で製造したＭＥＡを用いて、この図６に示すごとく、燃料電池を製造するようにしてもよい。
【００５２】
まず、上記実施例の製造方法で製造したＭＥＡを用意する（ステップＳ１１０）。次に、そのＭＥＡの両面にガス拡散層４０を形成する（ステップＳ１２０）。そして、そのアセンブリをセパレータ５０で挟持する（ステップＳ１３０）。これにより、本変形例における燃料電池は、製造される。なお、上記ステップＳ１２０の工程を行わず、ステップＳ１１０の工程で用意したＭＥＡをセパレータ５０で挟持するようにしてもよい。なお、図６に示すセパレータ５０は、実際には、ガス拡散層４０側に反応ガスを流すための複数の溝が形成されている。
【００５３】
Ｃ５．変形例５：
上記実施例のＭＥＡの製造方法において、触媒インクＶから、第１触媒電極層２０、および、第２触媒電極層３０とも形成されるようにしているが、本発明は、これに限られるものではなく、それぞれがことなる触媒インクから形成されるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】比較例におけるＭＥＡの製造方法を示すフローチャートである。
【図２】比較例におけるＭＥＡの製造方法の問題点を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例におけるＭＥＡの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】電解質膜１０の片面に形成された第１触媒電極層２０を矢印Ａ方向から見た平面図である。
【図５】上記実施例のＭＥＡの製造方法で製造されたＭＥＡの実験結果を表わす図である。
【図６】上記実施例で製造したＭＥＡを用いた燃料電池の製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１０…電解質膜
２０…第１触媒電極層
３０…第２触媒電極層
【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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