(57)【要約】【課題】定着工程における電解質膜および電極触媒材料の劣化を防止する。【解決手段】本発明の電極製造装置は、転写部と、定着部と、を備える。転写部では、感光ドラムの表面に現像された電極触媒材料の像（電極触媒層）を電解質膜に転写する。定着部は、転写された電極触媒層を電解質膜に定着させる。具体的には、加熱した定着ローラで電解質膜および電極触媒材料を加熱、加圧するとともに、定着ローラの内部から高温蒸気を噴霧する。高温蒸気により、電極触媒材料は、均等に加熱され、樹脂成分の軟化が生じやすくなる。電極触媒材料の樹脂成分が軟化することにより、小さい圧力での加圧でも高い接着性が得られ、確実な定着が実現でき、電解質膜および電極触媒材料の劣化を防止できる。【選択図】図３
2007103122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用電解質膜の表面に粉状の電極触媒材料を付着させた後、当該電極触媒材料を燃料電池用電解質膜に定着させる燃料電池の電極製造方法であって、
燃料電池用電解質膜の付着面に電極触媒材料を付着させる付着工程と、
前記付着面に向かって高温蒸気を噴霧するとともに、前記燃料電池用電解質膜を加圧することにより電極触媒材料を燃料電池用電解質膜に定着させる定着工程と、
を有することを特徴とする電極製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電極製造方法であって、
高温蒸気は、燃料電池用電解質膜を加圧する加圧体の内部から噴霧されることを特徴とする電極製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電極製造装置であって、
高温蒸気は、加圧体により加圧される直前に噴霧されることを特徴とする電極製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の電極製造方法であって、
高温蒸気の温度調整が可能であることを特徴とする電極製造方法。
【請求項５】
請求項２に記載の電極製造方法であって、
加圧体の加圧面は、加圧体の内部から外部へ高温蒸気を通過させる複数の孔が均等に形成された硬質材料からなることを特徴とする電極製造方法。
【請求項６】
請求項２または５に記載の電極製造方法であって
加圧体は、外部から供給された流体を加熱して高温蒸気を生成する温度調節が可能な過熱手段を内蔵することを特徴とする電極製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の電極製造方法であって、
加圧体は、燃料電池用電解質膜および電極触媒材料を劣化させない程度の温度および圧力で押圧することを特徴とする電極製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の電極製造方法であって、
加圧体は、約１４０℃以下の温度、かつ、約２０ｋｇｆ／ｃｍ以下の圧力で燃料電池用電解質膜を加熱、加圧することを特徴とする電極製造方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか1項に記載の電極製造方法であって、
高温蒸気は、燃料電池用電解質膜および電極触媒材料を劣化させない、かつ、電極触媒材料を軟化させる程度の温度であることを特徴とする電極製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の電極製造方法であって、
高温蒸気は、約１００℃から２００℃の温度であることを特徴とする電極製造方法。
【請求項１１】
燃料電池用電解質膜の表面に粉状の電極触媒材料を付着させた後、当該電極触媒材料を燃料電池用電解質膜に定着させる燃料電池の電極製造装置であって、
燃料電池用電解質膜の付着面に電極触媒材料を付着させる付着手段と、
付着された電極触媒材料を燃料電池用電解質膜に定着させる定着手段と、
を備え、定着手段は、
付着された電極触媒材料に向かって高温蒸気を噴霧する噴霧手段と、
燃料電池用電解質膜を加圧する加圧手段と、
を備えることを特徴とする電極製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用電解質膜の表面に粉状の電極触媒材料を付着させた後、当該電極触媒材料を燃料電池用電解質膜に定着させる燃料電池の電極製造方法および電極製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子電解質型燃料電池は、イオン交換膜からなる電解質膜と、この電解質膜の一面に配置されたアノードおよび電解質膜の他面に配置されたカソードからなる膜−電極アセンブリ（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、アノード・カソードに燃料ガス（水素）および酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための流体流路を形成するセパレータとを複数重ねて構成されるセル積層体を備える。アノード、カソードは電解質膜に面する触媒層を有し、触媒層とセパレータとの間には拡散層が設けられる。固体高分子電解質型燃料電池では、アノード側では、水素ガスがイオン化され、水素イオンは電解質膜中をカソード側に移動し、カソード側では、酸素と水素イオンおよび電子から水を生成する反応が行われる。
【０００３】
一般的に、この燃料電池の製造過程において、触媒層は、電解質膜の両面あるいは拡散層の片面に電極触媒材料を塗布することにより形成される。この電極触媒材料の塗布方法としては、従来から種々の方法が提案されている。例えば、粉末状の電極触媒材料（電極触媒）に電荷を付与し、当該帯電した電極触媒材料を所定パターンに帯電した感光ドラム上に静電付着させ、さらに、静電付着した感光ドラム上の電極触媒材料を燃料電池用電解質膜（燃料電池用隔膜）の表面に転写して定着させる方法などが知られている（例えば、特許文献１など）。この場合、電極触媒材料の定着は、電極触媒材料が付着した燃料電池用電解質膜および電極触媒材料を加熱加圧することで実現している。加熱することで、電極触媒材料が軟化し、比較的、低圧力でも電解質膜に定着されやすくなる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３９８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の方法では、燃料電池用電解質膜を押圧する押圧ローラを加熱することで、電極触媒材料を加熱していた。この場合、押圧ローラと接触している部分は効率的に加熱されるものの、押圧ローラと接触していない部分については加熱されにくい。そのため、電極触媒材料の軟化が生じにくく、加圧力を高める必要が生じてくる。しかし、加圧力を高めると、電極触媒材料の劣化や、電極触媒材料が燃料電池用電解質膜に食い込むことによる燃料電池用電解質膜の劣化が生じるという問題がある。この問題を解消するために、押圧ローラの温度を高めて押圧ローラに接触していない部分も効率的に加熱し、電極触媒材料の効率的な軟化を促進することも考えられる。しかし、この場合は、押圧ローラと接触する部分が過剰に加熱されることになり、やはり、電極触媒材料および燃料電池用電解質膜の劣化を招く。
【０００６】
そこで、本発明では、燃料電池の品質をより向上でき得る電極の製造方法を提供することを目的とする。特に、電極触媒材料の定着段階における電極触媒材料および燃料電池用電解質膜の品質劣化を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電極製造方法は、燃料電池用電解質膜の表面に粉状の電極触媒材料を付着させた後、当該電極触媒材料を燃料電池用電解質膜に定着させる燃料電池の電極製造方法であって、燃料電池用電解質膜の付着面に電極触媒材料を付着させる付着工程と、前記付着面に向かって高温蒸気を噴霧するとともに、前記燃料電池用電解質膜を加圧することにより電極触媒材料を燃料電池用電解質膜に定着させる定着工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
好適な態様では、高温蒸気は、燃料電池用電解質膜を加圧する加圧体の内部から噴霧される。この場合、加圧体の加圧面は、加圧体の内部から外部へ高温蒸気を通過させる複数の孔が均等に形成された硬質材料からなることが望ましい。また、加圧体は、外部から供給された流体を加熱して高温蒸気を生成する温度調節が可能な過熱手段を内蔵することも望ましい。
【０００９】
他の好適な態様では、高温蒸気は、加圧体により加圧される直前に噴霧される。
【００１０】
高温蒸気の温度調整が可能であることが望ましい。また、加圧体は、燃料電池用電解質膜および電極触媒材料を劣化させない程度の温度および圧力で押圧することが望ましい。具体的には、加圧体は、約１４０℃以下の温度、かつ、約２０ｋｇｆ／ｃｍ以下の圧力で燃料電池用電解質膜を加熱、加圧することが望ましい。
【００１１】
また、高温蒸気は、燃料電池用電解質膜および電極触媒材料を劣化させない、かつ、電極触媒材料を軟化させる程度の温度であることが望ましい。具体的には、高温蒸気は、約１００℃から２００℃の温度であることが望ましい。
【００１２】
他の本発明である電極製造装置は、燃料電池用電解質膜の表面に粉状の電極触媒材料を付着させた後、当該電極触媒材料を燃料電池用電解質膜に定着させる燃料電池の電極製造装置であって、燃料電池用電解質膜の付着面に電極触媒材料を付着させる付着手段と、付着された電極触媒材料を燃料電池用電解質膜に定着させる定着手段と、を備え、定着手段は、付着された電極触媒材料に向かって高温蒸気を噴霧する噴霧手段と、燃料電池用電解質膜を加圧する加圧手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電極触媒材料の定着の際に、高温蒸気を噴霧するため、電極触媒材料が均等に加熱され、当該電極触媒材料表面が軟化しやすい。その結果、電極触媒材料や燃料電池用電解質膜の劣化を防止しつつ安定した定着が実現できる。ひいては、より高品質の燃料電池を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。はじめに、固体高分子電解質型燃料電池１０（以下「燃料電池１０」と略す）について、簡単に説明する。図１は、燃料電池１０の概略構成を示す断面図である。燃料電池１０は、イオン交換膜からなる電解質膜１２と、その一面に積層されたアノード１４（電極）と、他面に積層されたカソード１６（電極）とで構成される膜−電極アセンブリを備えている。各膜−電極アセンブリは、アノード１４、カソード１６に燃料ガス流路２６を形成するセパレータ２２により矜持されてセルとされる。セパレータ２２には、セルを冷却するための冷媒（通常、冷却水）が流れる冷媒流路２４も形成される。複数枚のセルが重ねられてセル積層体とされて燃料電池１０を形成する。アノード１４側では、水素ガスがイオン化され、水素イオンは電解質膜１２を通過してカソード１６側に移動する。カソード１６側では、移動してきた水素イオンと、酸素および電子に反応して、水が生成される。
【００１５】
アノード１４、カソード１６は、電極触媒層２０および拡散層１８から構成されている。拡散層１８は、通気性と導電性を併せ持つ層で、セパレータ２２と電極触媒層２０との間に配されている。電極触媒層２０は、触媒貴金属（例えば、Ｐｔなど）を担持したカーボン粉末（電極触媒材料）から構成され、導電性を備えている。電極触媒層２０は電解質膜１２を矜持するように、電解質膜１２の両側に配されている。この電極触媒層２０は、電解質膜１２の両面に電極触媒材料を塗布、あるいは、拡散層１８の片面に電極触媒材料を塗布することにより形成される。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態である電極製造装置３０の概略構成図である。この電極製造装置３０は、電解質膜１２（あるいは拡散層１８）に粉状の電極触媒材料を塗布して電極触媒層２０を形成する装置である。
【００１７】
この電極製造装置３０は、シート状に形成された電解質膜１２を順次下流に送りながら、当該電解質膜１２の表面に粉末状の電極触媒材料５０を転写、定着させる。電解質膜１２は、パーフルオロスルフォン酸膜などの薄膜であり、種々の搬送手段により上流側（図２における左側）から下流側（図２における右側）へと搬送される。図２では、搬送手段の一例として駆動ローラ３８および従動ローラ３６からなる搬送手段を図示している。この搬送手段において、駆動ローラ３８は下流側に、従動ローラ３６は上流側に、それぞれ、設けられている。駆動ローラ３８には電極触媒材料５０の転写・定着後の電解質膜１２が巻きつけられており、従動ローラ３６には転写・定着前の電解質膜１２が巻き付けられている。そして、駆動ローラ３８が回転して電解質膜１２を巻き取ると、この巻き取り動作に連動して従動ローラ３６が駆動して電極触媒材料５０転写・定着前の電解質膜１２を下流側へと送る。
【００１８】
従動ローラ３６と駆動ローラ３８との間には、転写部３２および定着部３４が設けられている。転写部３２では、粉末状の電極触媒材料５０が静電気力により電解質膜１２の表面に転写される。また、定着部３４では、電極触媒材料５０が転写された電解質膜１２が加熱、加圧されて、当該電極触媒材料５０の定着が図られる。
【００１９】
転写部３２には、電極触媒材料５０の転写を行うための感光ドラム４０が設けられている。感光ドラム４０は、少なくとも表面層がアモルファスシリコン系、アモルファスセレン系のような材料で覆われている回転体である。この感光ドラム４０は、順次、搬送される電解質膜１２の上面に近接するように、かつ、その軸心が電解質膜１２の搬送方向に直行するように配置されている。この感光ドラム４０は、図示しない制御手段により、その駆動が制御されており、電解質膜１２の搬送速度と同期した周速度で回転駆動する。感光ドラム４０に対向する位置には、圧接ローラが設けられており、感光ドラム４０と協働して電解質膜１２を矜持、搬送している。この圧接ローラも制御手段により駆動制御されており、電解質膜１２の搬送速度と動機した周速度で回転駆動する。
【００２０】
感光ドラム４０の近傍には、帯電ローラ４２が設けられている。帯電ローラ４２は、図示しない制御手段により制御されており、交流と直流を重畳した電圧をかけることにより感光ドラム４０を帯電させる。図２では、感光ドラム４０をプラスに帯電させる場合を例示している。帯電ローラ４２より感光ドラム４０の回転下流側には、投光装置４４が設けられている。この投光装置４４は、従来から知られている静電複写機と同様の構成と機能を有するものであり、投光した領域を除電することができる。投光装置４４は、制御手段の指示に応じて、感光ドラム４０の表面の所定領域に対して投光を行い、所定領域のみを除電させる。これにより、感光ドラム４０の表面には所定のパターンに帯電させられた静電潜像が形成される。
【００２１】
帯電ローラ４２より更に感光ドラム４０の回転下流側には、電極触媒材料５０が収容された収容体４６が設けられている。この収容体４６のうち、感光ドラム４０に近接する位置には、電極触媒材料５０を排出するための排出口４８が設けられる。静電印加電極５６により帯電させられた電極触媒材料は、この排出口４８を通って感光ドラム４０表面へと飛翔する。
【００２２】
現像ローラ５２は、収容体４６の内部において、感光ドラム４０に近接配置されている。この現像ローラ５２は、図示しない制御手段からの指示に従い、感光ドラム４０と略同速度で回転駆動している。現像ローラ５２は、導電性であるが、その表面はポリテトラフルオロエチレン、シリコンなどの絶縁皮膜で覆われている。
【００２３】
この現像ローラ５２には、電荷供給電源５８のプラス極に接続されており、その表面が帯電させられる。一方、電荷供給電源５８のマイナス極は、静電印加電極５６へと接続されている。静電印加電極５６は、収容体４６の内部に設けられた導電体であり、収容体４６に収容された粉末状の電極触媒材料５０をマイナスに帯電させる。
【００２４】
マイナスに帯電した電極触媒材料５０は、プラスに帯電した現像ローラ５２の表面に均一に付着する。現像ローラ５２に付着した電極触媒材料５０は、当該現像ローラ５２の回転に伴い感光ドラム４０近傍へと移動する。感光ドラム４０は、プラスに帯電しているため、当該感光ドラム４０近傍に移動した電極触媒材料５０（マイナスに帯電）は、クーロン力により、感光ドラム４０（の静電潜像）へと飛翔し、付着する。これにより、感光ドラム４０の表面には、電極触媒材料５０による所定のパターンの像（電極触媒層２０）が形成される。形成された電極触媒層２０（像）は、感光ドラム４０の回転とともに、搬送されている電解質膜１２に接触し、当該電解質膜１２の表面に転写される。
【００２５】
定着部３４は、転写部３２より下流側に設けられており、電解質膜１２に転写された電極触媒層２０を、電解質膜１２に定着させる。図３は、定着部３４の構成を示す図である。定着部３４は、電解質膜１２を加熱、加圧する定着ローラ６０と、当該定着ローラ６０に対向配置された対向ローラ６２とから構成される。定着ローラ６０は、電極触媒材料５０が転写された電解質膜１２の上面に近接するように、かつ、その軸心が電解質膜１２の搬送方向に直行するように配置されている。対向ローラ６２は、定着ローラ６０に対向する位置に設けられており、定着ローラ６０と協働して電解質膜１２を矜持している。
【００２６】
対向ローラ６２の外表面は、スポンジやゴムなどの弾性材料から形成されている。弾性材料で対向ローラ６２の外表面を形成することにより、電解質膜１２と定着ローラ６０および対向ローラ６２との接触性を高めることができる。また、弾性材料の弾性変形により、過剰な加圧力を除去することができるので、適切な圧力での電解質膜１２の加圧が可能となる。
【００２７】
定着ローラ６０は、中空の略円筒部材であり、制御手段の指示に応じて回転駆動する回転体である。この定着ローラ６０の外表面は、多孔質部材６４からなる。多孔質部材６４は、耐熱性と伝熱性の高い材料、例えば、金属材料などからなり、多数の貫通孔６４ａが均等に形成されている。定着ローラ６０の外表面をかかる多孔質部材６４で構成することにより、後述する高温蒸気７０を、定着ローラ６０の内部から外部へ噴霧できる。多孔質部材６４（すなわち、定着ローラ６０の外表面）には図示しないヒータが接続されており、その温度が適宜、調節できるようになっている。また、定着ローラ６０の回転軸６６は、図示しない上下移動機構に接続されており、その高さが適宜、変更できる。この回転軸６６の高さ変更により、電解質膜１２への加圧力を適宜、調整できる。
【００２８】
定着ローラ６０の内部からは、高温蒸気７０が噴霧される。高温蒸気７０は、定着ローラ６０の外部で生成された後に定着ローラ６０内部に封入されてもよいし、定着ローラ６０の内部で生成されてもよい。ただし、いずれの場合でも、高温蒸気７０の量と温度を調整できる機構を備えていることが望ましい。本実施形態では、定着ローラ６０の内部で高温蒸気７０を生成する構成となっている。この場合における定着ローラ６０の内部構成について簡単に説明する。定着ローラ６０の内部には、水等の高温蒸気７０の原料となる流体を供給するための流体供給路６８と、当該流体を加熱して蒸気に変換するヒータ６５と、が設けられる。
【００２９】
流体供給路６８は、外部から定着ローラ６０内部に挿通されたパイプ等であり、この流体供給路６８を通じて流体（例えば、水や水蒸気など）が定着ローラ６０内部に供給される。この流体経路は、高温蒸気７０により形状変形等しない程度の耐熱性を備えた材質からなることが望ましい。
【００３０】
ヒータ６５は、供給された流体を加熱して高温蒸気７０へと変化させる。このヒータ６５は、十分に高温（例えば、１００℃〜２００℃）の蒸気を生成できる程度の加熱能力を備えていることが望ましい。また、適宜、加熱温度を変えることにより生成される高温蒸気７０の温度を調節できることが望ましい。さらに、ヒータ６５は、単一でもよいが、複数であれば、なお望ましい。ヒータ６５を複数とすることにより、定着ローラ６０の内部を均等に加熱することができ、その結果、場所に関わらず、一定温度の高温蒸気７０を生成することができる。生成された高温蒸気７０は、定着ローラ６０の内部空間に充満した後、当該定着ローラ６０の外表面に形成された貫通孔６４ａを通じて外部へと噴霧される。
【００３１】
ここで、既述したとおり、定着ローラ６０は、電極触媒層２０が転写された電解質膜１２に接触して加圧する。したがって、電極触媒層２０が転写された電解質膜１２は、定着ローラ６０の内部から噴霧される高温蒸気７０を受けることになる。この高温蒸気７０の噴霧により、電極触媒層２０および電解質膜１２の品質を向上させつつ、電極触媒層２０の定着を安定して行うことができる。これに、以下で詳説する。
【００３２】
図４は、電極触媒層２０が転写され、その定着がなされる前の電解質膜１２の様子を示すイメージ図である。また、図３は良好に電極触媒層２０の定着がなされた電解質膜１２の様子を、図４は定着不良となった電解質膜１２の様子を示すイメージ図である。
【００３３】
電極触媒層２０は、既述の通り、カーボン５０ａでＰｔ等の触媒貴金属５０ｂを担持した電極触媒材料５０の粉末である。また、電極触媒材料５０の粉末には、電極触媒材料５０同士および電解質膜１２と電極触媒材料５０との接着性を高めるべく、樹脂成分が混入されている。転写直後において、この電極触媒材料５０は、電解質膜１２の上面に均等に付着しているにすぎず、電極触媒材料５０同士、および、電解質膜１２と電極触媒材料５０との接着性は小さい。
【００３４】
従来から、この電極触媒材料５０を電解質膜１２に定着させるために、加熱した定着ローラ６０で電極触媒材料５０を加熱、加圧している。加熱により電極触媒材料５０の表面が軟化し、加圧（２０ｋｇｆ／ｃｍ〜２００ｋｇｆ／ｃｍ）により電解質膜１２に密着する。適切な加熱、加圧により良好に定着がなされた電極触媒材料５０は、図５に図示するように、電解質膜１２の上面において均等に広がり、電解質膜１２に密着する。
【００３５】
しかし、従来の加熱した定着ローラ６０による加熱、加圧では、適切な加熱、加圧が困難であり、定着不良となる場合が多かった。例えば、電極触媒材料５０の表面が軟化する前に過剰な圧力で加圧することにより、図６に示すように、電極触媒材料５０が電解質膜１２に食い込み、電解質膜１２を劣化させる場合があった。また、逆に、加圧力が小さすぎて電極触媒材料５０が電解質膜１２に密着しないと、電解質膜１２から電極触媒材料５０が脱落するという問題が生じる。かかる加圧力の不適による定着不良には、加熱温度も深く関係している。適切な温度に加熱されると、電極触媒材料５０の表面、より具体的には、電極触媒材料５０の表面にある樹脂成分が軟化し、電極触媒材料５０同士、および、電極触媒材料５０と電解質膜１２との接着性が向上する。しかし、加熱が足りず、電極触媒材料５０の樹脂成分が十分に軟化していないと、十分な接着性が得られず、既述の食い込みや脱落という問題が生じる。したがって、適切な加熱は、良好な定着において必要不可欠であった。
【００３６】
しかしながら、定着ローラ６０の加熱で電極触媒材料５０を加熱していた従来方法では、適切な加熱は困難であった。これについて図７を用いて説明する。図７は、従来での定着方法における電極触媒材料５０の温度分布を示すイメージ図である。図７では、温度が高いほど濃い色で図示している。また、見易さのために電極触媒材料５０を球形で図示している。
【００３７】
従来では、定着ローラ６０を高温（約８０℃〜２００℃）に過熱することにより、電極触媒材料５０を加熱している。そのため、電極触媒材料５０のうち、当該定着ローラ６０と接触している部分は、高温になる。しかし、定着ローラ６０と直接接触していない部分には、熱が伝わりにくく、結果として適切な温度まで上昇しない。その結果、十分な接着性が得られず、既述したような食い込みや脱落が生じていた。もちろん、定着ローラ６０の温度を上げることにより、当該定着ローラ６０から離れた部分も適切な温度にすることは可能である。しかし、その場合は、定着ローラ６０と直接接触する部分の温度が高くなりすぎ、その熱により触媒粉末が劣化するという問題が生じていた。
【００３８】
そこで、本実施形態では、定着ローラ６０の内部から高温蒸気７０を噴霧して電極触媒材料５０を均等に適切な温度に加熱している。これについて、図８を用いて説明する。図８は本実施形態における電極触媒材料５０の温度分布を示すイメージ図である。図８においても、温度が高いほど濃い色で図示している。
【００３９】
本実施形態の場合、定着ローラ６０の内部から高温蒸気７０が噴霧される。高温蒸気７０は、流体であり、電極触媒材料５０の全周囲に広がることができる。したがって、電極触媒材料５０は、高温蒸気７０で取り囲まれることになる。高温蒸気７０で取り囲まれた電極触媒材料５０は、均等に加熱される。これは、定着ローラ６０に直接接触していない電極触媒材料５０も同様である。その結果、電極触媒材料５０の表面が、軟化しやすくなる。また、高温蒸気７０は、定着ローラ６０から生じる熱と異なり、広い範囲に広がることができる。
【００４０】
つまり、本実施形態のように、高温蒸気７０を噴霧することにより、電極触媒材料５０を均等に加熱することができる。そのため、電極触媒材料５０の樹脂成分の軟化が生じやすくなり、比較的、小さい加圧力でも、電極触媒材料５０を電解質膜１２に定着させることができる。その結果、電極触媒材料５０の食い込みや脱落のない、良好な定着が可能となる。
【００４１】
なお、本実施形態の場合、電極触媒材料５０は高温蒸気７０により加熱される。したがって、定着ローラ６０は、比較的、低温（例えば、６０℃〜１４０℃）であってもよい。定着ローラ６０を低温にすることにより、電極触媒材料５０および電解質膜１２の熱による劣化を防止でき、より高品質の電極を得ることができる。
【００４２】
次に、この電極製造装置３０での電極製造の流れについて簡単に説明する。電極を製造する場合は、予め、転写部３２の収容体４６に粉末状の電極触媒材料５０を投入しておく。また、電解質膜１２を駆動ローラ３８および従動ローラ３６にセットし、搬送可能な状態にしておく。
【００４３】
続いて、静電印加用電源の電源を投入し、収容体４６内部の電極触媒材料５０をマイナス、現像ローラ５２をプラスに帯電させる。また、定着ローラ６０の内部に流体を供給するとともに、内蔵のヒータ６５の電源を入れて、高温蒸気７０の生成を開始する。
【００４４】
電極触媒材料５０が帯電し、定着ローラ６０から高温蒸気７０が噴霧されれば、感光ドラム４０、駆動ローラ３８等を駆動し、電極の製造を開始する。駆動ローラ３８の駆動により、電解質膜１２は、順次、下流側へと搬送される。感光ドラム４０の表面には、帯電ローラ４２、投光装置４４により静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光ドラム４０の回転に伴い、収容体４６の排出口４８近傍へと移動する。収容体４６内部の現像ローラ５２はプラスに帯電されており、マイナスに帯電した電極触媒材料５０が均等に付着している。この現像ローラ５２が回転して感光ドラム４０に近接すると、当該現像ローラ５２に付着していた電極触媒材料５０は、クーロン力により感光ドラム４０（静電潜像）へと飛翔する。その結果、感光ドラム４０表面には、所定パターンの像（電極触媒層２０）が形成される。
【００４５】
感光ドラム４０表面に形成された電極触媒層２０は、感光ドラム４０の回転により、電解質膜１２へと転写される。転写された電極触媒層２０は、下流へと送られ、定着部３４において、その定着がなされる。
【００４６】
定着部３４の定着ローラ６０および対向ローラ６２は、電極触媒層２０が転写された電解質膜１２を矜持して加圧する。このとき、定着ローラ６０の内部からは、高温蒸気７０が噴霧される。高温蒸気７０は、電解質膜１２上の電極触媒材料５０の周囲を取り囲み、これを均等に加熱する。この均等な加熱により電極触媒材料５０の樹脂成分の軟化が生じやすくなる。その結果、比較的、低圧力での加圧でも高い接着性を得ることができ、安定した定着が図られる。そして、電極触媒材料５０の食い込みや脱落の無い、高品質の電極を得ることができる。そして、以上の流れで、電極触媒層２０が塗布された電解質膜１２を適切な長さで切断すれば、終了となる。
【００４７】
以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、より高品質の燃料電池１０電極を得ることができる。より具体的には、定着における電極触媒材料５０の食い込みや脱落等を防止できる。
【００４８】
なお、本実施形態では、定着ローラ６０の内部から高温蒸気７０を噴霧しているが、加圧される直前の電極触媒材料５０に噴霧できるのであれば、他の場所から高温蒸気７０を噴霧してもよい。例えば、図９に示すように、定着ローラ６０の直前（上流側）に、高温蒸気７０を噴霧する噴霧器８０を設け、当該噴霧器８０から高温蒸気７０を噴霧するようにしてもよい。噴霧器８０としては、周知の各種スプレー装置など、高温蒸気７０を噴霧できるものであれば、特に限定されない。ただし、噴霧される高温蒸気７０の温度や量を調整できる機構を備えていることが望ましい。
【００４９】
また、当然ながら、定着ローラ６０の内部からの蒸気噴霧と、定着ローラ６０の直前での蒸気噴霧と、を併用してもよい。両者を併用することにより、電極触媒材料５０を、より長時間、高温蒸気７０の中に置くことができる。換言すれば、電極触媒材料５０の表面は、より長時間、加熱されることになり、より軟化が生じやすくなる。その結果、より安定した定着が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】燃料電池の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態である電極製造装置の構成を示す図である。
【図３】定着部の構成を示す図である。
【図４】電解質膜に付着され、定着前の電極触媒材料の様子を示すイメージ図である。
【図５】良好な定着がなされた電解質膜および電極触媒材料の様子を示すイメージ図である。
【図６】定着不良の電解質膜および電極触媒材料の様子を示すイメージ図である。
【図７】従来の定着方法における電極触媒材料の温度分布を示す図である。
【図８】本実施形態における電極触媒材料の温度分布を示す図である。
【図９】他の実施形態である電極製造装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  燃料電池、１２  電解質膜、１４  アノード、１６  カソード、１８  拡散層、２０  電極触媒層、２２  セパレータ、３０  電極製造装置、３２  転写部、３４  定着部、４０  感光ドラム、５０  電極触媒材料、６０  定着ローラ、６４  多孔質部材、６４ａ  貫通孔、６５  ヒータ、６６  回転軸、７０  高温蒸気、８０  噴霧器。
【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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