(57)【要約】【課題】電解質膜における支持フィルムが取り除かれた部分に触媒層を形成することで、燃料電池の製造コストを抑制し、製造設備の大型化も必要とせず、機械的強度を向上させた燃料電池の技術を提供する。【解決手段】燃料電池の膜電極接合体の製造方法は、支持フィルムの一方の面に電解質膜を形成する第１の工程と、電解質膜における支持フィルムと接している側とは反対側の面に第１の触媒層を形成する第２の工程と、電解質膜に接している支持フィルムの部分のうちの端部以外を取り除く第３の工程と、電解質膜における支持フィルムが取り除かれた部分に第２の触媒層を形成する第４の工程と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の膜電極接合体の製造方法であって、
支持フィルムの一方の面に電解質膜を形成する第１の工程と、
前記電解質膜における前記支持フィルムと接している側とは反対側の面に第１の触媒層を形成する第２の工程と、
前記電解質膜に接している前記支持フィルムの部分のうちの端部以外を取り除く第３の工程と、
前記電解質膜における前記支持フィルムが取り除かれた部分に第２の触媒層を形成する第４の工程と、を備える、膜電極接合体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第３の工程は、前記支持フィルムにおける前記第１の触媒層に対向している部分を取り除く工程である、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に記載の燃料電池の膜電極接合体の製造方法であって、さらに、
前記第２の触媒層における前記電解質膜と接している側とは反対側の面に、前記端部と接するようにガス拡散層を形成する第５の工程を備える、膜電極接合体の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第３の工程は、前記支持フィルムを前記支持フィルムの長手方向に送りつつ、前記長手方向に略直交する方向に沿った前記支持フィルムの両端以外を取り除く工程である、膜電極接合体の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第４の工程は、前記支持フィルムが取り除かれた部分の全面に第２の触媒層を形成する工程である、膜電極接合体の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第３の工程は、前記支持フィルムを略矩形形状に取り除く工程である、膜電極接合体の製造方法。
【請求項７】
燃料電池の膜電極接合体の製造装置であって、
支持フィルムの一方の面に電解質膜を形成する電解質膜形成部と、
前記電解質膜における前記支持フィルムと接している側とは反対側の面に第１の触媒層を形成する第１の触媒層形成部と、
前記電解質膜に接している前記支持フィルムの部分のうちの端部以外を取り除く支持フィルム除去部と、
前記電解質膜における前記支持フィルムが取り除かれた部分に第２の触媒層を形成する第２の触媒層形成部と、を備える、膜電極接合体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の膜電極接合体の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池、例えば、固体高分子型燃料電池は、電解質膜を一対の電極（アノードおよびカソード）で挟んで作製した膜電極接合体にガス拡散層を介してそれぞれ反応ガス（燃料ガスおよび酸化ガス）を供給して電気化学反応を引き起こすことにより、物質の持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する。
【０００３】
燃料電池スタックを製造する際に、電解質膜は、電極やセパレータに挟持され、ボルトによって締め付けられる。電解質膜は、ボルトによる締め付けの圧力に耐えられるように、また、燃料電池の長時間の使用によって破損が生じないように、十分な強度を有することが好ましい。一方、燃料電池の発電効率を上げるためにプロトン伝導性を向上させる必要があり、そのためには電解質膜をできるだけ薄くすることが好ましい。そこで、電解質膜の端部に補強部材を配置して積層し、機械的強度を向上させた燃料電池の膜電極接合体の製造方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１４６３００号公報
【特許文献２】特開２００７−１０９６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記膜電極接合体の製造方法では、電解質膜に補強部材を配置するためのコストが生じており、また、電解質膜に補強部材を形成するための装置が必要であるため、製造設備が大型化するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池の製造コストを抑制し、製造設備の大型化も必要としないで、機械的強度を向上させた燃料電池の技術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】
【０００７】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］燃料電池の膜電極接合体の製造方法であって、
支持フィルムの一方の面に電解質膜を形成する第１の工程と、
前記電解質膜における前記支持フィルムと接している側とは反対側の面に第１の触媒層を形成する第２の工程と、
前記電解質膜に接している前記支持フィルムの部分のうちの端部以外を取り除く第３の工程と、
前記電解質膜における前記支持フィルムが取り除かれた部分に第２の触媒層を形成する第４の工程と、を備える、膜電極接合体の製造方法。
【０００９】
この膜電極接合体の製造方法では、支持フィルムの面に電解質膜を形成して、電解質膜が支持フィルムと接している側とは反対側の面に触媒層を形成する。その後、支持フィルムを裁断して、中央部の支持フィルムを電解質膜から取り除き、端部の支持フィルムを電解質膜に残した後、支持フィルムを取り除いた部分に触媒層を形成する。そのため、この膜電極接合体の製造方法では、電解質膜に残された端部の支持フィルムが補強部材となるので、コストを抑制した上で、機械的強度を向上させた燃料電池の膜電極接合体を製造することができる。
【００１０】
［適用例２］適用例１に記載の燃料電池の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第３の工程は、前記支持フィルムにおける前記第１の触媒層に対向している部分を取り除く工程である、膜電極接合体の製造方法。
【００１１】
この膜電極接合体の製造方法では、第１の触媒層と第２の触媒層とが電解質膜を挟んで対向するので、燃料電池の発電効率を向上させた膜電極接合体を製造することができる。
【００１２】
［適用例３］適用例１または適用例２に記載の燃料電池の膜電極接合体の製造方法であって、さらに、
前記第２の触媒層における前記電解質膜と接している側とは反対側の面に、前記端部と接するようにガス拡散層を形成する第５の工程を備える、膜電極接合体の製造方法。
【００１３】
この膜電極接合体の製造方法では、ガス拡散層は支持フィルムの端部と接するように形成されているため、ガス拡散層の材料が電解質膜に侵入しないように支持フィルムで防止できるので、燃料電池の性能の低下を抑制する膜電極接合体を製造することができる。
【００１４】
［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の燃料電池の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第３の工程は、前記支持フィルムを前記支持フィルムの長手方向に送りつつ、前記長手方向に略直交する方向に沿った前記支持フィルムの両端以外を取り除く工程である、膜電極接合体の製造方法。
【００１５】
この膜電極接合体の製造方法では、膜電極接合体をロール搬送により製造していて、固定された裁断機は、支持フィルムを裁断して、長手方向に略直交する方向に沿った支持フィルムの両端以外を電解質膜から取り除く。そのため、この膜電極接合体の製造方法では、簡単な設備によって機械的強度を向上させた燃料電池を製造することができ、また、膜電極接合体の製造設備の大型化を抑制することができる。
【００１６】
［適用例５］適用例４に記載の燃料電池の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第４の工程は、前記支持フィルムが取り除かれた部分の全面に第２の触媒層を形成する工程である、膜電極接合体の製造方法。
【００１７】
また、この膜電極接合体の製造方法では、支持フィルムを取り除いた部分の全面に触媒層を形成するため、長手方向に沿った両端において、ガス拡散層の材料が電解質膜に侵入しないように触媒層が防止するので、燃料電池の性能の低下を抑制する膜電極接合体を製造することができる。
【００１８】
［適用例６］請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第３の工程は、前記支持フィルムを略矩形形状に取り除く工程である、膜電極接合体の製造方法。
【００１９】
この膜電極接合体の製造方法では、支持フィルムを矩形形状に裁断して、電解質膜から矩形形状の内部の支持フィルムを取り除いているので、膜電極接合体を切断するときに電解質膜のエッジが発生しない。そのため、この膜電極接合体の製造方法では、余分な触媒層を電解質膜に形成しなくてもよいので製造コストを抑制することができ、また、触媒層を電解質膜に形成する方法が限定されずに状況に応じた製造方法を選択することができる。
【００２０】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、燃料電池、燃料電池の検査方法および製造方法、燃料電池スタック、燃料電池スタックの検査方法および製造方法、燃料電池を備えた移動体、燃料電池を備えた移動体の検査方法および製造方法等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例における燃料電池１００の構成を概略的に示す説明図である。
【図２】本実施例におけるＭＥＡ１１０の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図３】本実施例における電解質膜１１５へのカソード触媒層１１２の形成の一例を示す説明図である。
【図４】本実施例における支持フィルム１５０の一部を裁断して電解質膜１１５から剥離させる概略を示す説明図である。
【図５】本実施例における電解質膜１１５へのアノード触媒層１１４の形成の一例を示す説明図である。
【図６】本実施例におけるＭＥＡ１１０の製造工程の一部を示す説明図である。
【図７】第２実施例におけるＭＥＡ１１０の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図８】第２実施例における支持フィルム１５０の一部を裁断して電解質膜１１５から剥離させる概略を示す説明図である。
【図９】第２実施例におけるＭＥＡ１１０を概略的に示す説明図である。
【図１０】第２実施例におけるＭＥＡ１１０を概略的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池の構成：
Ａ−２．膜電極接合体の製造方法：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．変形例：
【００２３】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池の構成：
図１は、本発明の実施例における燃料電池１００の構成を概略的に示す説明図である。本実施例の燃料電池１００は、比較的小型で発電効率に優れる固体高分子型燃料電池である。燃料電池１００は、セパレータ１４０とカソード側ガス流路層１３２とカソード側ガス拡散層１２２と膜電極接合体（以下「ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）」とも呼ぶ）１１０とアノード側ガス拡散層１２４とアノード側ガス流路層１３４とから構成されたセルが複数積層されて締結されたスタック構造を有している。なお、本発明における「膜電極接合体」には、ＭＥＡ１１０と、ＭＥＡ１１０にカソード側ガス拡散層１２２とアノード側ガス拡散層１２４とを加えたものと、を含む。また、ＭＥＡ１１０にカソード側ガス拡散層１２２とアノード側ガス拡散層１２４とを加えたものは、膜電極ガス拡散層接合体（「ＭＥＧＡ（Membrane Electrode & Gas Diffusion Layer Assembly）」とも呼ぶ）とも呼ばれる。
【００２４】
図１に示すように、ＭＥＡ１１０は、カソード触媒層１１２と、電解質膜１１５と、支持フィルム１５０と、アノード触媒層１１４と、から構成されている。アノード触媒層１１４は、面方向（燃料電池１００の積層方向（図１参照）に略直交する方向）において、支持フィルム１５０に挟まれている。積層方向において、アノード触媒層１１４は、電解質膜１１５に接しており、電解質膜１１５の反対側でアノード側ガス拡散層１２４と接している。また、アノード側ガス拡散層１２４とセパレータ１４０との間には、アノード側ガス流路層１３４が配置されている。積層方向において、カソード触媒層１１２は、電解質膜１１５に接しており、電解質膜１１５の反対側でカソード側ガス拡散層１２２と接している。また、カソード側ガス拡散層１２２とセパレータ１４０との間には、カソード側ガス流路層１３２が配置されている。
【００２５】
なお、本明細書では、アノード側ガス拡散層１２４およびカソード側ガス拡散層１２２をまとめてガス拡散層とも呼び、アノード触媒層１１４およびカソード触媒層１１２をまとめて触媒層とも呼ぶ。また、図１には、燃料電池１００の構成をわかりやすく示すために、１つのＭＥＡ１１０に対応する１つのセルのみを示し、他のセルの図示を省略している。
【００２６】
電解質膜１１５は、フッ素系樹脂材料あるいは炭化水素系樹脂材料により形成されたイオン交換膜であり、湿潤状態において良好なプロトン伝導性を有する。触媒層１１２、１１４は、電極反応を促進する触媒を提供する層であり、触媒金属担持担体と電解質としてのアイオノマーとを含む材料により形成されている。触媒金属担持担体としては、担体（カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等）に、触媒金属（白金、パラジウム等）が担持されたものを用いることができる。アイオノマーとしては、パーフルオロスルホン酸樹脂材料（ナフィオン（登録商標））等を用いることができる。
【００２７】
支持フィルム１５０は、燃料電池１００における電解質膜１１５の機械的強度を向上させるための補強部材であり、例えばポリエチレンナフタレートやポリテトラフルオロエチレンのような合成樹脂により形成されている。ガス拡散層１２２、１２４は、電極反応に用いられる反応ガス（酸化ガスおよび燃料ガス）を面方向に拡散させる層であり、例えばカーボンクロスやカーボンペーパーのような複数の炭素繊維を樹脂で固めた拡散層基材により形成されている。
【００２８】
セパレータ１４０は、ガスを透過しない緻密質であると共に導電性を有する材料、例えば圧縮成型された緻密質カーボン、金属、導電性樹脂により形成されている。アノード側ガス流路層１３４およびカソード側ガス流路層１３２は、反応ガスを燃料電池１００の面方向に沿って流通させる反応ガス流路として機能する層であり、例えば、金属多孔体やカーボン多孔体などの導電性を有する多孔質材料により形成されている。
【００２９】
図１では図示を省略しているが、燃料電池１００は、いずれも燃料電池１００を積層方向に貫通する燃料ガス供給マニホールドと、燃料ガス排出マニホールドと、酸化ガス供給マニホールドと、酸化ガス排出マニホールドと、を有している。燃料電池１００に対して供給された燃料ガスは、燃料ガス供給マニホールドを介して各セルのアノード側ガス流路層１３４に分配され、アノード側ガス拡散層１２４で拡散され、さらにＭＥＡ１１０のアノード側に供給されてＭＥＡ１１０における電気化学反応に利用される。反応に利用されなかった燃料ガスは、燃料ガス排出マニホールドを介して外部に排出される。また、燃料電池１００に対して供給された酸化ガスは、酸化ガス供給マニホールドを介して各セルのカソード側ガス流路層１３２に分配され、カソード側ガス拡散層１２２で拡散され、さらにＭＥＡ１１０のカソード側に供給されてＭＥＡ１１０おける電気化学反応に利用される。反応に利用されなかった酸化ガスは、酸化ガス排出マニホールドを介して外部に排出される。燃料ガスとしては、例えば水素ガスが用いられ、酸化ガスとしては、例えば空気が用いられる。
【００３０】
Ａ−２．膜電極接合体の製造方法：
図２は、本実施例におけるＭＥＡ１１０の製造方法の流れを示すフローチャートである。最初に、支持フィルム１５０の全面に電解質膜１１５を接合する（ステップＳ３１０）。燃料電池１００で使用される電解質膜１１５は、薄くて延びやすいので電解質膜１１５のみでのハンドリングが難しいため、片面に支持フィルム１５０が積層（ラミネート）されている。本実施例では、ＭＥＡ１１０をロール搬送により製造するので、電解質膜１１５と支持フィルム１５０との接合体は搬送方向に長い形状となっている。
【００３１】
次に、電解質膜１１５の表面にカソード触媒層１１２を塗工する（ステップＳ３２０）。図３は、本実施例における電解質膜１１５へのカソード触媒層１１２の形成の一例を示す説明図である。図３に示すように、本実施例では、塗工ローラー２２１によって搬送された電解質膜１１５を含む接合体における電解質膜１１５が支持フィルム１５０と接している側とは反対側の面に、塗工機２１０は、カソード触媒層１１２を塗工して、電解質膜１１５にカソード触媒層１１２を形成する。カソード触媒層１１２は、電解質膜１１５の全面に塗工されるのではなく、所定の間隔をあけて矩形形状に電解質膜１１５の表面に塗工される。
【００３２】
次に、支持フィルム１５０の中央部を剥離する（ステップＳ３３０）。図４は、本実施例における支持フィルム１５０の一部を裁断して電解質膜１１５から剥離させる概略を示す説明図である。図４では、ロール搬送される電解質膜１１５を含む接合体は、積層方向において、図３とは上下が逆の状態で表されている。図４に示すように、本実施例では、例えばスリッターやレーザーのような裁断機２３２は、ロール搬送される接合体に対して固定されており、支持フィルム１５０を裁断して剥離する。裁断機２３２は、支持フィルム１５０を積層面に平行かつ搬送方向に直交する第１の方向の両端における第１の部分１５２および第２の部分１５４とその他の部分と、に裁断する。裁断後に、裁断機２３２は、中央部の支持フィルム１５０を電解質膜１１５から剥離し、端部の支持フィルム１５０を電解質膜１１５に残す。なお、裁断機２３２は、後で形成するアノード触媒層１１４が第１の方向に沿ってカソード触媒層１１２に対向して形成されるように、搬送方向に沿ったカソード触媒層１１２の中心線と支持フィルム１５０における剥離された部分の中心線とが積層方向において重なるように、固定されている。
【００３３】
次に、支持フィルム１５０を剥離した部分にアノード触媒層１１４を転写して形成する（ステップＳ３４０）。図５は、本実施例における電解質膜１１５へのアノード触媒層１１４の形成の一例を示す説明図である。本実施例では、転写法により、支持フィルム１５０を剥離した部分の全面にアノード触媒層１１４を形成する。作製した電解質膜１１５を含む接合体を第１の搬送ローラー２２５で搬送し、これとは別に用意した基材１６０の一方の面に塗工したアノード触媒層１１４を第２の搬送ローラー２２６で搬送する。その後、熱圧ローラー２２２によって、電解質膜１１５を含む接合体における支持フィルム１５０を剥離した部分に、アノード触媒層１１４が積層方向においてカソード触媒層１１２に対向するように転写して形成され、ＭＥＡ１１０が作製される。アノード触媒層１１４を転写した後の基材１６０は、アノード触媒層１１４と分離する。
【００３４】
ＭＥＡ１１０の積層後においてＭＥＡ１１０を所定の大きさに切断する場合に、切断面が触媒層１１２、１１４等を含まない電解質膜１１５のみだと、電解質膜１１５で発生したエッジがショートさせるおそれがある。そのため、本実施例のＭＥＡ１１０では、転写によって搬送方向に沿って支持フィルム１５０を剥離した部分全面にアノード触媒層１１４を形成している。
【００３５】
次に、ＭＥＡ１１０の両面にガス拡散層１２２、１２４を形成する（ステップＳ３５０）。ＭＥＡ１１０をロール搬送しながら、カソード触媒層１１２における電解質膜１１５と接している側とは反対側の面に所定の大きさにカットしたカソード側ガス拡散層１２２を配置する。また、ＭＥＡ１１０におけるカソード側ガス拡散層１２２に対向する位置で、かつ、支持フィルム１５０における第１の部分１５２および第２の部分１５４に接するように、所定の大きさにカットしたアノード側ガス拡散層１２４を配置する。その後、ＭＥＡ１１０の両面にガス拡散層１２２、１２４を配置したＭＥＡ１１０に対して、両面からホットプレスを行う。
【００３６】
図６は、本実施例におけるＭＥＡ１１０の製造工程の一部を示す説明図である。ＭＥＡ１１０は、ロール搬送の途中に配置された切断機２３６によって、所定の大きさに切断される。
【００３７】
以上説明したように、本実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、支持フィルム１５０の全面に電解質膜１１５を接合して、電解質膜１１５における電解質膜１１５が支持フィルム１５０と接している側とは反対側の面にカソード触媒層１１２を塗工する。その後、支持フィルム１５０の一部を裁断して、中央部の支持フィルム１５０を電解質膜１１５から剥離し、支持フィルム１５０における端部の第１の部分１５２および第２の部分１５４を電解質膜１１５に残した後、支持フィルム１５０を剥離させた部分にアノード触媒層１１４を形成する。そのため、電解質膜１１５に新規に補強部材を配置しなくても、従来では全て剥離していた支持フィルム１５０における第１の部分１５２および第２の部分１５４は、電解質膜１１５に接合したままで補強部材となる。よって、本実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、コストを抑制した上で、機械的強度を向上させた燃料電池１００のＭＥＡ１１０を製造することができる。
【００３８】
また、本実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、裁断機２３２は、搬送方向に沿ったカソード触媒層１１２の中心線と支持フィルム１５０を剥離された部分の中心線とは、積層方向において重なるように、固定されている。そのため、本実施例のＭＥＡ１１０では、カソード触媒層１１２とアノード触媒層１１４とが電解質膜１１５を挟んで対向するので、燃料電池１００の発電効率を向上させたＭＥＡ１１０を製造することができる。
【００３９】
また、本実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、アノード側ガス拡散層１２４は、支持フィルム１５０における第１の部分１５２および第２の部分１５４に接するように配置される。そのため、本実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、ガス拡散層１２２、１２４から突出した炭素繊維が電解質膜１１５に侵入しないように支持フィルム１５０で防止できるので、燃料電池１００の性能の低下を抑制するＭＥＡ１１０を製造することができる。
【００４０】
また、本実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、ＭＥＡ１１０をロール搬送により製造している。裁断機２３２は、ロール搬送される接合体に対して固定されており、支持フィルム１５０における第１の方向に沿った両端の第１の部分１５２と第２の部分１５４とその他の部分と、に裁断して、中央部の支持フィルム１５０を電解質膜１１５から剥離する。そのため、本実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、簡単な設備によって機械的強度を向上させた燃料電池１００のＭＥＡ１１０を製造することができ、また、ＭＥＡ１１０の製造設備の大型化を抑制することができる。
【００４１】
また、本実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、転写法により、支持フィルム１５０を剥離した部分の全面にアノード触媒層１１４を形成する。その後、ＭＥＡ１１０には所定の大きさにカットしたガス拡散層１２２、１２４が配置されて、ＭＥＡ１１０は、ホットプレスされ、所定の大きさに切断される。この場合に、ＭＥＡ１１０において、アノード側ガス拡散層１２４は、搬送方向に沿った両端でアノード触媒層１１４に接して、電解質膜１１５に接することはない。そのため、本実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、搬送方向に沿った両端において、アノード側ガス拡散層１２４から突出した炭素繊維が電解質膜１１５に侵入しないようにアノード触媒層１１４で防止するので、燃料電池１００の性能の低下を抑制するＭＥＡ１１０を製造することができる。
【００４２】
Ｂ．第２実施例：
図７は、第２実施例におけるＭＥＡ１１０の製造方法の流れを示すフローチャートである。第２実施例におけるＭＥＡ１１０の製造方法では、支持フィルム１５０を剥離する部分と、支持フィルム１５０を剥離した部分へのアノード触媒層１１４の形成方法と、アノード側ガス拡散層１２４の形成する位置と、が第１実施例のＭＥＡ１１０における製造方法と異なる。
【００４３】
第２実施例では、最初に、支持フィルム１５０の全面に電解質膜１１５を接合した（ステップＳ４１０）後、電解質膜１１５の表面にカソード触媒層１１２を塗工する（ステップＳ４２０）。
【００４４】
次に、支持フィルム１５０の矩形内部を剥離する（ステップＳ４３０）。図８は、第２実施例における支持フィルム１５０の一部を裁断して電解質膜１１５から剥離させる概略を示す説明図である。第２実施例では、電解質膜１１５から支持フィルム１５０の一部を剥離するときに、ロール搬送を一時停止し、可動式の裁断機２３２ａによって支持フィルム１５０を矩形形状に裁断して、電解質膜１１５から矩形形状の内部の支持フィルム１５０を剥離する。この場合に、裁断機２３２ａは、カソード触媒層１１２と後で形成するアノード触媒層１１４とが電解質膜１１５を挟んで対向するように、積層面におけるカソード触媒層１１２の中心と剥離する矩形形状の支持フィルム１５０の中心とが、積層方向において重なるように、裁断して剥離する。また、裁断機２３２ａは、積層面における剥離する矩形形状の支持フィルム１５０の各４辺がアノード触媒層１１４の積層面において対応する各４辺よりもすべて小さくなるように、裁断して剥離する。そのため、図８に示すように、第２実施例では、支持フィルム１５０における第１の部分１５２および第２の部分１５４に加えて、第１の方向と平行な第３の部分１５６の部分が剥離されずにＭＥＡ１１０に接合したまま残る。なお、第２実施例での「中心」とは、矩形形状の４辺の対角線の交点のことをいう。
【００４５】
次に、支持フィルム１５０を剥離した部分にアノード触媒層１１４を塗工する（ステップＳ４４０）。図９は、第２実施例におけるＭＥＡ１１０を概略的に示す説明図である。図９には、一つのセルにおけるＭＥＡ１１０を示している。第２実施例では、支持フィルム１５０を剥離した部分に、積層面におけるカソード触媒層１１２の中心とアノード触媒層１１４の中心とが積層方向において重なるように、アノード触媒層１１４が塗工されて形成される。第２実施例のＭＥＡ１１０では、支持フィルム１５０における第３の部分１５６が存在するため、ＭＥＡ１１０を所定の大きさに切断するときに、電解質膜１１５のエッジが発生しない。よって、第２実施例のアノード触媒層１１４は、転写のような方法で形成されるだけではなく、塗工のような種々の方法によって形成されることができる。
【００４６】
次に、ＭＥＡ１１０の両面にガス拡散層１２２、１２４を形成する（ステップＳ４５０）。図１０は、第２実施例におけるＭＥＡ１１０を概略的に示す説明図である。第２実施例では、アノード側ガス拡散層１２４は、支持フィルム１５０における外縁の第１の部分１５２、第２の部分１５４、第３の部分１５６に接するように形成される。
【００４７】
以上説明したように、第２実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、電解質膜１１５を含む接合体から、裁断機２３２ａによって支持フィルム１５０を矩形形状に裁断して、電解質膜１１５から矩形形状の内部の支持フィルム１５０を剥離する。そのため、支持フィルム１５０において、搬送方向と平行な第１の部分１５２および第２の部分１５４に加えて、第１の方向と平行な第３の部分１５６が剥離されずに電解質膜１１５に残る。第２実施例のＭＥＡ１１０では、支持フィルム１５０における第３の部分１５６が存在するため、ＭＥＡ１１０を所定の大きさに切断するときに、電解質膜１１５のエッジが発生しない。よって、第２実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、余分なアノード触媒層１１４を電解質膜１１５に形成しなくてもよいので製造コストを抑制することができ、また、アノード触媒層１１４を電解質膜１１５に形成する方法が限定されずに状況に応じた製造方法を選択することができる。
【００４８】
Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施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おいて実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００４９】
Ｃ１．変形例１：
上記第１実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、電解質膜１１５に支持フィルム１５０における第１の部分１５２および第２の部分１５４を残している。また、上記第２実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、電解質膜１１５に支持フィルム１５０における第１の部分１５２、第２の部分１５４、第３の部分１５６を残している。しかし、本発明のＭＥＡ１１０の製造方法では、電解質膜１１５に残す支持フィルム１５０については種々の態様が可能である。例えば、上記第１実施例において、支持フィルム１５０における第１の部分１５２、または、第２の部分１５４のどちらかのみを電解質膜１１５に残してもよい。また、上記第２実施例において、裁断機２３２ａによって支持フィルム１５０を矩形形状に裁断しているが、円形状であってもよいし、他の形状であってもよい。
【００５０】
上記実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、カソード触媒層１１２とアノード触媒層１１４とが対向するように配置しているが、対向しない配置であってもよい。この場合であっても、電解質膜１１５から剥離していない支持フィルム１５０が補強部材となり、機械的強度を向上させた燃料電池１００のＭＥＡ１１０を製造することができる。
【００５１】
上記実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、触媒層１１２、１１４を転写または塗工によって形成したが、形成する方法は種々の態様において実施することが可能である。例えば、上記第２実施例において、支持フィルム１５０を剥離した部分にアノード触媒層１１４を塗工したが、転写によってアノード触媒層１１４を形成してもよいし、その他の方法であってもよい。
【００５２】
上記実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、アノード側に支持フィルム１５０を配置したが、カソード側に支持フィルム１５０を配置してもよい。また、上記実施例のＭＥＡ１１０の製造方法では、支持フィルム１５０の全面に電解質膜１１５を接合したが、必ずしも全面である必要は無く、支持フィルム１５０の所定の部分に電解質膜１１５を接合してもよい。
【００５３】
Ｃ２．変形例２：
上記実施例の燃料電池１００では、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施例の燃料電池１００では、撥水層を有しない構成となっているが、触媒層１１２、アノード触媒層１１４とガス拡散層１２２、１２４との間に撥水層を有する燃料電池１００であってもよい。また、アノード側もしくはカソード側にのみ撥水層を有する構成としてもよい。
【００５４】
上述した実施形態、実施例および変形例における構成要素のうち、独立請求項に記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略、または、組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１００…燃料電池
１１０…ＭＥＡ
１１２…カソード触媒層
１１４…アノード触媒層
１１５…電解質膜
１２２…カソード側ガス拡散層
１２４…アノード側ガス拡散層
１３２…カソード側ガス流路層
１３４…アノード側ガス流路層
１４０…セパレータ
１５０…支持フィルム
１５２…第１の部分
１５４…第２の部分
１５６…第３の部分
１６０…基材
２１０…塗工機
２２１…塗工ローラー
２２２…熱圧ローラー
２３２…裁断機
２３６…切断機
【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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【図１０】
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