(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子電解質膜と、前記高分子電解質膜の互いに反対側となる面に所定の平面形状で形成された電極触媒層と、を有する膜電極接合体の製造方法であって、
基板と、前記基板上に接合されたガスケット層と、前記ガスケット層上に接合された転写基材と、前記転写基材上に形成された電極触媒層と、を有し、前記ガスケット層は、前記平面形状の外形線に一致する切り込み線を前記基板との境界位置まで有し、前記電極触媒層および前記転写基材は、前記切り込み線に一致する外形面を有し、前記平面形状と一致する形状で前記ガスケット層上に存在する転写フィルムを用い、
前記転写フィルムの前記電極触媒層および前記ガスケット層を前記高分子電解質膜の前記面に向けて、前記電極触媒層および前記切り込み線より外側に存在する枠状の前記ガスケット層を前記面に熱圧着した後に、
前記転写基材を前記電極触媒層から剥離し、前記切り込み線より外側に存在する枠状の前記ガスケット層を前記基板から剥離することで、
前記転写フィルムから前記高分子電解質膜の前記面に、前記平面形状の前記電極触媒層と前記枠状のガスケット層を転写する膜電極接合体の製造方法。
【請求項２】
前記転写フィルムを、
基板と、前記基板上に接合されたガスケット層と、前記ガスケット層上に接合された転写基材と、前記転写基材上に形成された電極触媒層と、を有し、前記基板、前記ガスケット層、前記転写基材、および前記電極触媒層の平面形状が、前記膜電極接合体に形成する電極触媒層の平面形状より大きい積層体を用い、
前記積層体の前記電極触媒層側から前記ガスケット層の前記基板との境界位置まで、前記膜電極接合体に形成する電極触媒層の平面形状の外形線に一致する切り込み線で断裁した後、前記切り込み線より外側の前記転写基材を前記ガスケット層から剥離することで製造する工程を含む請求項１記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項３】
前記積層体の製造は、前記電極触媒層が形成された前記転写基材に対して前記ガスケット層を接合する工程を含む方法で行う請求項２記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項４】
前記積層体の製造は、前記ガスケット層が結合されている前記転写基材上に前記電極触媒層を形成する工程を含む方法で行う請求項２記載の膜電極接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子形燃料電池を構成する膜電極接合体（ＭＥＡ：ｍｅｍｂｒａｎｅ−ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、膜電極接合体の製造方法としては、所望の形状を有する電極触媒層（以下、単に「触媒層」とも言う）を熱圧着などにより固体高分子電解質膜に接合した後、ガスリーク抑制のためのガスケット材を、固体高分子電解質膜上を覆うようにして触媒層の外周に形成する方法がある。このガスケット材により、寸法変化が大きい固体高分子電解質膜の露出部分が小さくなるため、発電時の膨張伸縮による破膜も抑制することができる。
【０００３】
例えば、特許文献１に示すように、転写基材上に触媒ペーストを塗布・乾燥することにより得られた触媒層形成用転写シートにより、固体高分子電解質膜を挟持するようにして、熱プレスすることによって、電解質膜−触媒層接合体を得る。その後、触媒層の外周縁部上を覆うように枠状のガスケット材を接合している。
前記手法では、ガスリーク抑制のために触媒層上に枠状のガスケット材が乗り上げているため、発電に関与しない触媒が存在してしまう。そのため、高価な触媒の利用効率が低くなってしまい、十分な発電性能を得ることが難しい。
【０００４】
また、特許文献２では枠状のガスケットを固体高分子電解質膜に貼合した後、特許文献１のような触媒層形成用転写シートを熱プレスし、転写基材のみを剥離することで、電解質膜−触媒層接合体を得る。
前記手法では、枠状にガスケット材があり、凹んだ電解質膜部分に触媒層を押し込むため、圧力が枠状のガスケット部分に強く掛かる。これにより、電解質膜部分への均一な触媒層の転写が困難である。また、この不均一な転写により、枠状部分の際に触媒層の無い隙間が生じるため、電解質膜の露出部分ができてしまう。この露出部分は、発電により破膜する恐れがある。
【０００５】
また、ガスケット材にも熱プレス時に触媒層が触れるため、ガスケット材に触媒層が転写されないように、マスク材を接合しておいたり、離型剤による離型処理などを施す必要があり、コストアップと発電時の離型剤の溶出による性能低下が懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１３５０６８号公報
【特許文献２】特開２００６−２４４９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、ガスケット材を有する膜電極接合体の製造方法として、触媒の利用効率の低下が抑制され、触媒層と固体高分子電解質膜の間に露出部分が存在しない膜電極接合体が得られ、触媒層の転写性も向上できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一態様は、高分子電解質膜と、前記高分子電解質膜の互いに反対側となる面に所定の平面形状で形成された電極触媒層と、を有する膜電極接合体の製造方法であって、下記の構成(1) を満たす転写フィルムを用い、下記の工程(2) を行うことを特徴とする方法である。
(1) 基板と、前記基板上に接合されたガスケット層と、前記ガスケット層上に接合された転写基材と、前記転写基材上に形成された電極触媒層と、を有する。前記ガスケット層は、前記平面形状の外形線に一致する切り込み線を前記基板との境界位置まで有する。前記電極触媒層および前記転写基材は、前記切り込み線に一致する外形面を有し、前記平面形状と一致する形状で前記ガスケット層上に存在する。
【０００９】
(2)前記転写フィルムの前記電極触媒層および前記ガスケット層を前記高分子電解質膜の前記面に向けて、前記電極触媒層および前記切り込み線より外側に存在する枠状の前記ガスケット層を前記面に熱圧着した後に、前記転写基材を前記電極触媒層から剥離し、前記切り込み線より外側に存在する枠状の前記ガスケット層を前記基板から剥離することで、前記転写フィルムから前記高分子電解質膜の前記面に、前記平面形状の前記電極触媒層と前記枠状のガスケット層を転写する。これにより、前記高分子電解質膜の前記面に、前記平面形状の前記電極触媒層と前記枠状のガスケット層が形成される。
【００１０】
本発明の第二態様は、高分子電解質膜と、前記高分子電解質膜の互いに反対側となる面に所定の平面形状で形成された電極触媒層と、を有する膜電極接合体であって、前記高分子電解質膜の前記面の前記電極触媒層の外側に、前記平面形状の外形線に一致する内形面（内側面、内周面）を有する枠状のガスケット層が形成され、前記電極触媒層の外形面（外側面、外周面）と前記ガスケット層の内形面が接触している膜電極接合体である。つまり、第二態様の膜電極接合体では、前記電極触媒層と前記ガスケット層とが前記平面形状の外形線に一致する面で接触している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の膜電極接合体の製造方法によれば、ガスケット材を有する膜電極接合体として、触媒の利用効率の低下が抑制され、触媒層と固体高分子電解質膜の間に露出部分が存在しないものが得られ、触媒層の転写性も向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に相当する膜電極接合体の製造方法の概略図である。
【図２】本発明の比較例に相当する膜電極接合体の製造方法の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
前記第一態様の方法は、前記転写フィルムを、下記の構成(a) を有する積層体を用い、下記の工程(b) を行うことで製造する工程を含むことができる。
(a) 基板と、前記基板上に接合されたガスケット層と、前記ガスケット層上に接合された転写基材と、前記転写基材上に形成された電極触媒層と、を有する。前記基板、前記ガスケット層、前記転写基材、および前記電極触媒層の平面形状は、前記膜電極接合体に形成する電極触媒層の平面形状より大きい。
【００１４】
(b) 前記積層体の前記電極触媒層側から前記ガスケット層の前記基板との境界位置まで、前記膜電極接合体に形成する電極触媒層の平面形状の外形線に一致する切り込み線で断裁した後、前記切り込み線より外側の前記転写基材を前記ガスケット層から剥離する。これにより、前記切り込み線より外側の前記転写基材および前記電極触媒層が前記積層体から除去される。
【００１５】
前記積層体の製造は、前記電極触媒層が形成された前記転写基材に対して前記ガスケット層を接合する工程を含む方法で行うことができる。基板とガスケット層との結合は電極触媒層の形成前後のどちらに行ってもよい。
前記積層体の製造は、前記ガスケット層が結合されている前記転写基材上に前記電極触媒層を形成する工程を含む方法で行うことができる。基板とガスケット層との結合は電極触媒層の形成前後のどちらに行ってもよい。
【００１６】
第一態様の膜電極接合体の製造方法および第二態様の膜電極接合体によれば、固体高分子電解質膜が露出した部分が存在しないため、ガスリークや寸法変化による破膜を抑制することができる。
更に、構成(a) を有する積層体を用いて工程(b) を行うことで前記転写フィルムを製造する場合には、打ち抜き加工等により断裁を行うことで、転写基材除去後の不良や、触媒層へのガスケット材の乗り上げ部分が無く、触媒の利用効率を低下させることがないため、高い性能を発揮することが可能である。
【００１７】
第一態様の膜電極接合体の製造方法によれば、事前に所望の形状に触媒層とガスケット材を同時に加工し、ガスケット材の開口部と触媒層の形状を同じにすることで、触媒層と固体高分子電解質膜の間に露出部分が存在せず、且つ触媒層に乗り上げて、触媒の利用効率が低下することのない、ガスリーク抑制のためのガスケット材を接合した高安定性、高性能の膜電極接合体を製造することができる。また、事前に触媒層の形状を加工することで、熱加圧時に選択的に触媒層に圧力を掛けられるようにすることで、転写性を向上させることもできる。
【００１８】
次に、本発明の一実施形態を説明する。なお、本発明は、以下に記す実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて設計の変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれるものである。
図１は、本発明の実施形態に相当する膜電極接合体の製造方法を説明するための概略図である。
【００１９】
この方法では、先ず、触媒インク３を転写基材１０上に塗布した(a) 後、乾燥することで、電極触媒層５０を形成する(b) 。転写基材１０に、粘着層を有するガスケット材（ガスケット層）１を、粘着層を介して貼合する。更に、ガスケット材１の背面には、粘着層を有するプラチックフィルム（基板）２を粘着層を介して貼合し、ガスケット基板１２とする(c) 。これにより、積層体が得られる。つまり、(a) 〜(c) が積層体の製造工程である。
【００２０】
ガスケット基板１２は、事前にガスケット材１と粘着層を有するプラスチックフィルム２を貼合して得られたものを使用しても良い。
次に、積層体の電極触媒層５０上から、刃物などにより、電極触媒層５０、転写基材１０、及びガスケット材１が同一の形状の切り込み部を有するように断裁する(d) 。次に、電極触媒層５０及び転写基材１０の切り込み部の外周部分を、ガスケット材１から除去し、凸形状の転写フィルム１１を得る(e) 。
【００２１】
アノード用触媒インク及びカソード用触媒インクで同様にしてそれぞれ転写フィルム１１を得た後、アノード用及びカソード用転写フィルム１１を固体高分子電解質膜４を挟んで鏡像となるように配置し、熱加圧する(f) 。熱加圧後、転写フィルム１１の電極触媒層５０ａから転写基材１０ａを、固体高分子電解質膜４と接した枠状のガスケット材１ａから粘着層を有するプラチックフィルム２を除去し(g) 、膜電極接合体５を得る(h) 。
【００２２】
固体高分子電解質膜４は、湿潤状態で良好なプロトン導電性を示す高分子材料である。転写基材１０はプラスチックフィルムである。また、ガスケット材１及び粘着層を有するプラチックフィルム２は粘着層を有するフィルムである。触媒インク３は、白金又は白金と他の金属との合金からなる触媒を担持した粉末カーボンと樹脂により形成され、乾燥、固化により電極触媒層５０を形成する。
【００２３】
以下、固体高分子電解質膜４、電極触媒層５０、転写基材１０、ガスケット材１及び粘着層を有するプラチックフィルム２を構成する材料の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
固体高分子電解質膜４を構成する高分子材料としては、具体的には、炭化水素系高分子電解質、フッ素系高分子電解質を用いることができる。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を用いることができる。
【００２４】
フッ素系高分子電解質としては、例えば、デュポン製Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）、旭硝子製Ｆｌｅｍｉｏｎ（登録商標）、旭化成製Ａｃｉｐｌｅｘ（登録商標）、ゴア製Ｇｏｒｅ  Ｓｅｌｅｃｔ（登録商標）などを用いることができる。炭化水素系電解質膜は、フッ素系高分子電解質に比べ、溶剤に対する染み込み、膨潤が少ないため、触媒インクを固体電解質膜に塗布するのにより好ましい。固体高分子電解質膜４の厚みは、５μｍ以上３００μｍ以下程度に形成される。
【００２５】
電極触媒層５０を構成する樹脂としては、前記高分子材料と同様のものを用いることができる。
また、電極触媒層５０を構成する触媒としては、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、オスミウムの白金族元素のほか、鉄、鉛、銅、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、モリブデン、ガリウム、アルミニウムなどの金属若しくは白金とこれらの合金、又はこれらの酸化物、複酸化物などを用いることができる。その中でも、白金や白金合金がより好ましい。
【００２６】
また、触媒の粒径は、大きすぎると触媒の活性が低下し、小さすぎると触媒の安定性が低下するため、０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。また、電極触媒層５０を構成する粉末カーボンとしては、微粒子状で導電性を有し、触媒に侵さないものであれば特に限定されない。具体的には、カーボンブラックやグラファイト、黒鉛、活性炭、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、フラーレンなどを用いることができる。粉末カーボンの粒径は、触媒より小さい１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度が好適に用いられる。
【００２７】
電極触媒層５０は前記材料を溶媒、及び水に分散させて調合した触媒インク３を転写基材１０上に塗布・乾燥することで得ることができる。前記溶媒は前記材料を好適に分散させるために、1-プロパノール、２−プロパノールなどのアルコール類を用いていれば良いが、水よりも低沸点の溶媒は乾燥が容易なため、より好ましい。
転写基材１０を構成する材料としては、その表面に電極触媒層５０を形成でき、形成した電極触媒層５０を固体高分子電解質膜４に転写でき、且つガスケット材１の粘着層より除去できれば、特に限定されない。転写基材１０を構成する材料としては、以下の材料が例示できる。 
【００２８】
ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリパルバン酸アラミド、ポリアミド（ナイロン）、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアクリレート、ポリエチレンナフタレート等の高分子フィルム。
また、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、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、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、ポリテトラフルオロエチレン等の耐熱性フッ素樹脂を用いることもできる。
【００２９】
転写基材１０上に電極触媒層５０を形成する塗布装置は、触媒層を均一な厚みで塗布が可能な装置であれば良く、ダイコーター方式、ロールコーター方式等の方式を用いることができる。
ガスケット材１及び粘着層を有するプラチックフィルム２の基材層は、熱加圧時に溶融しない程度の耐熱性を有していれば特に限定されないが、以下の材料が例示できる。 ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリパルバン酸アラミド、ポリアミド（ナイロン）、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアクリレート等の高分子フィルム。
【００３０】
また、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、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、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、ポリテトラフルオロエチレン等の耐熱性フッ素樹脂を用いることもできる。ガスケット材１における基材としては、ガスバリヤ性、耐熱性を考慮した場合、ポリエチレンナフタレートであることが特に好ましい。
【００３１】
ガスケット材１及び粘着層を有するプラチックフィルム２の粘着層は、アクリル系、ウレタン系、シリコーン系、ゴム系などの粘着剤であればよく、基材層及び固体高分子電解質膜４との密着性と、熱加圧時における耐熱性を考慮するとアクリル系であることがより好ましい。
ガスケット材１及び粘着層を有するプラチックフィルム２の粘着層の密着性は、「『固体高分子電解質膜４−ガスケット材１間の密着性』＞『ガスケット材―粘着層を有するプラチックフィルム２間の密着性』」を満たせば、膜電極接合体５にガスケット材１を接合することが容易であるため好ましい。
【００３２】
転写フィルム１１に切り込み部を形成するための加工には、打ち抜き加工などの刃物型を用いる加工を行うことにより、形状、寸法に優れた切り込み部を有する電極触媒層５０を得ることができる。このとき、刃物型は電極触媒層５０、転写基材１０及びガスケット材１まで貫通し、断裁する必要がある。これにより、電極触媒層５０とガスケット材１を同時に同一形状で断裁することで、膜電極接合体５の電極触媒層５０とガスケット材１との間に隙間をなくすることができる。
【００３３】
このとき、断裁は、粘着層を有するプラチックフィルム２まで断裁してしまうと、電極触媒層５０が転写フィルム１１から抜け落ちてしまう恐れがあり、ガスケット材１と触媒層５０の間に位置ずれが発生してしまう。位置ずれにより隙間や乗り上げ部分が生じ、膜電極接合体５に高分子電解質膜の露出部が生じてしまうため、好ましくない。
また、本発明のように断裁を行わず、マスク材をはがす方法を採用した場合、断面形状が崩れて密着性が損なわれることや、部分的に剥離が起こり発電時に問題が発生する恐れがある。
【００３４】
熱加圧における加熱温度は電極触媒層５０及び固体高分子電解質膜４に含まれる高分子材料の軟化点付近であるため、７０〜２００℃であればよい。熱加圧の方式は平板状またはロール状でも良い。
膜電極接合体の製造方法は、製造効率を考慮すると全工程が連続であることが好ましいが、電極触媒層５０の塗布工程の歩留まりを考慮すると全工程が不連続であっても良い。
【００３５】
以上説明した膜電極接合体の製造方法によれば、固体高分子電解質膜４上における電極触媒層５０と電極触媒層５０の外周部のガスケット材１の間に電解質膜４の露出部がないため、ガスリークや寸法変化による性能低下が発生しないだけでなく、触媒層へのガスケット材１の乗り上げ部分がないため、触媒の利用効率の高い膜電極接合体製造装置及び膜電極接合体５の製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施例と比較例について具体的に説明する。しかし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３６】
＜膜電極接合体の製造＞
［実施例］
転写基材１０としてフッ素系樹脂フィルム（旭硝子製ＦＬＵＯＮ  アフレックス５０Ｎ（ＮＴ）、厚み５０μｍ）を用意した。
この転写基材１０上に、ダイコーター方式にて、フッ素系高分子電解質膜分散溶液（旭化成イーマテリアルズ製ＳＳ７００Ｃ／２０）、白金触媒（田中貴金属製ＴＥＣ「１０Ｆ３０Ｅ−ＨＴ」）、１−プロパノール、水からなる触媒インク３を、ダイコーターにて塗布した。次に、９０℃の温度で１０分間乾燥することで、転写基材１０上にアノード用電極触媒層５０を形成した。アノード用電極触媒層５０は転写基材１０の中心に、約８ｃｍ×８ｃｍの正方形の平面形状で形成した。このようにして、図１（ｂ）に示す状態とした。
【００３７】
また、白金触媒（田中貴金属製ＴＥＣ「１０Ｆ５０Ｅ−ＨＴ」）を変えた以外は上記と同様にして、転写基材１０上にカソード用電極触媒層５０を形成した。
ガスケット材１として、ポリエチレンナフタレートフィルム（帝人デュポンフィルム製テオネックスＱ５１、厚み２５μｍ）からなり、一方の面にアクリル系の粘着層（厚み１０μｍ）が形成されているものを用意した。また、基板２として、ポリエチレンテレフタレート上にアクリル系の粘着層を有するプラスチックフィルム（きもと製Ｐｒｏｓａｖｅ２５ＣＢＦＳ２、厚み２７．５μｍ）を用意した。基板２の粘着層にガスケット材１の裏面（粘着層がない面）を事前に貼り付けて、ガスケット基板１２を作製した。
【００３８】
ガスケット基板１２を、アノード用触媒層、カソード用電極触媒層５０がそれぞれ形成された各転写基材１０の裏面（電極触媒層５０がない面）に貼り付けて、図１（ｃ）に示す状態の積層体を得た。この状態で、転写基材１０とガスケット材１との間に粘着層が存在し、ガスケット基材１と基板２との間にも粘着層が存在する。
次に、図１（ｃ）に示す積層体に対し、５ｃｍ×５ｃｍの正方形の刃物型を、電極触媒層５０から基板２の手間まで押し込む打ち抜き加工を行うことで、電極触媒層５０と転写基材１０とガスケット材１に切り込みを入れた。打ち抜き加工は、ガスケット材１まで断裁され基板２は断裁されない様に、刃物型の押し込み量を調整して行った。これにより、図１（ｄ）に示す状態とした。
【００３９】
次に、電極触媒層５０と転写基材１０の切り込み線より外側の部分を、転写基材１０とガスケット材１との間は粘着層がガスケット材１に残るようにして除去し、アノード用とカソード用の転写フィルム１１を得た。つまり、図１（ｅ）に示す状態とした。
図１（ｅ）に示すように、得られた転写フィルム１１のガスケット層１は、膜電極接合体５に形成する電極触媒層の平面形状の外形線に一致する切り込み線１３を、基板２との境界位置まで有する。転写フィルム１１の電極触媒層５０ａおよび転写基材１０ａは、切り込み線１３に一致する外形面を有する。
【００４０】
得られたアノード用転写フィルム１１およびカソード用転写フィルム１１を、炭化水素系フィルム（厚み１１μｍ）からなる固体高分子電解質膜４の表面および裏面（互いに反対側となる一面および他面）に位置合わせして貼合し、圧力０．８ＭＰａ、温度１７０℃で１０分間平板の熱プレスを行った。つまり、図１（ｆ）に示す工程を行った。
これにより、固体高分子電解質膜４の一面の中心に５ｃｍ×５ｃｍの正方形のアノード用電極触媒層５０ａが接合され、アノード用電極触媒層５０ａの外側に、切り込み線により形成された５ｃｍ×５ｃｍの正方形の内形面を有する枠状のガスケット材１ａが接合された。また、固体高分子電解質膜４の他面の中心に５ｃｍ×５ｃｍの正方形のカソード用電極触媒層５０ａが接合され、カソード用電極触媒層５０ａの外側に、切り込み線により形成された５ｃｍ×５ｃｍの正方形の内形面を有する枠状のガスケット材１ａが接合された。
【００４１】
次に、図１（ｇ）に示すように、各電極触媒層５０ａから転写基材１０ａを剥離し、各枠状のガスケット材１ａから基板２を剥離した。基板２の粘着層は基板２側に残した。これにより、固体高分子電解質膜４の互いに反対側となる面に、正方形の触媒層（アノード用触媒層、カソード用触媒層）５０ａと枠状のガスケット材１ａが形成されている膜電極接合体５を得た。電極触媒層５０ａは固体高分子電解質膜４の中心に配置され、枠状のガスケット材１ａは電極触媒層５０ａの周囲に配置され、電極触媒層５０ａの外形面とガスケット材１ａの内形面が接触している。
【００４２】
［比較例］
図２に、特許文献２と同様にして、実施例と同様の材料を用いた、膜電極接合体の製造方法を比較例として示す。実施例と同様にして、転写基材１０として用いたフッ素系樹脂フィルム上にアノード用、カソード用触媒インク３を塗布・乾燥し、電極触媒層５０をそれぞれ形成した(a) (b) 。
【００４３】
次に、予め、打ち抜き加工にて、５ｃｍ×５ｃｍの正方形の開口部を有する枠状ガスケット材１を作製した後、固体高分子電解質膜４の互いに反対側となる面に、ガスケット材１を、開口の位置が固体高分子電解質膜４の表裏で一致するようにして配置し、粘着層を介して貼合する(c) 。
(b) で得られた電極触媒層５０を(c) のガスケット材１の表面に配置し、圧力０．８ＭＰａ、温度１７０℃で１０分間平板の熱プレスを行った(d) 。その後、(e) に示すように、転写基材を除去し、両面に触媒層が接合された膜電極接合体５を得た。
【００４４】
＜膜電極接合体の評価＞
このようにして得られた実施例および比較例の膜電極接合体について、触媒層へのガスケット材の乗り上げ部の有無、触媒層の転写不良の有無、電解質膜の露出部の有無、不要な触媒層の転写の有無、膜電極接合体の外観の評価を行った。その結果を表１に示す。
【表１】
0006641812.tif 000002
【００４５】
表１に示すように、実施例の及び比較例の方法で得られた膜電極接合体には、触媒層へのガスケット材の乗り上げは発生しなかった。また、実施例では触媒層の転写不良が発生しなかった。しかし、比較例では、枠状のガスケット材によって凹んだ電解質膜に転写しなければならないため、電解質膜部分に圧力が十分に掛からず、電解質膜の際付近で部分的に転写不良が発生した。加えて、比較例でのみ、転写不良による固体高分子電解質膜の露出部ができてしまった。
【００４６】
また、実施例では所望の形状で触媒層が転写されていたが、比較例では、図２（ｆ）ａのように触媒層と固体高分子電解質膜との間に乖離の発生や、図２（ｆ）ｂのようにガスケット材と触媒層の間に空隙が存在することによるクロスリークの発生、及び図２（ｆ）ｃのようにガスケット材上に触媒層の部分的な転写が見られた。
更に、実施例で得られた膜電極接合体はシワや歪みの無い平面性が良好な外観であったが、比較例では、ガスケット材に優先的に強い熱と圧力が掛かり、シワによる外観不良が発生していた。
【符号の説明】
【００４７】
１  ガスケット材（ガスケット層）
１ａ  枠状のガスケット材（枠状のガスケット層）
２  プラスチックフィルム（基板）
３  触媒インク
４  固体高分子電解質膜（高分子電解質膜）
５  膜電極接合体
１０  転写基材
１０ａ  転写フィルムの転写基材
１１  転写フィルム
１２  ガスケット基板
１３  切り込み線
５０  電極触媒層
５０ａ  転写フィルムの電極触媒層
【図１】
0006641812.tif 000003
【図２】
0006641812.tif 000004