(57)【要約】【課題】保管が容易なガス拡散層を提供することを主な目的とする。【解決手段】第１導電性多孔質層１ａを備える長尺のガス拡散層１であって、ガス拡散層１はロール状に巻かれており、第１導電性多孔質層１ａは導電性炭素材料及び高分子重合体を含み、第１導電性多孔質層１ａの引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである、ガス拡散層１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電性多孔質層を備える長尺のガス拡散層であって、
前記ガス拡散層はロール状に巻かれており、
前記第１導電性多孔質層は導電性炭素材料及び高分子重合体を含み、
前記第１導電性多孔質層の引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである、ガス拡散層。
【請求項２】
前記第１導電性多孔質層の一方面の算術平均粗さが、前記第１導電性多孔質層の他方面の算術平均粗さより大きい、請求項１に記載のガス拡散層。
【請求項３】
前記導電性炭素材料のジブチルフタレート吸収量が、１７０ｃｍ３／１００ｇ以下である、請求項１又は２に記載のガス拡散層。
【請求項４】
前記第１導電性多孔質層の密度が０．５５ｇ／ｃｍ３〜１．０５ｇ／ｃｍ３である、請求項１から３の何れかに記載のガス拡散層。
【請求項５】
前記第１導電性多孔質層の厚みが１μｍ〜３００μｍである、請求項１から４の何れかに記載のガス拡散層。
【請求項６】
前記第１導電性多孔質層に積層された第２導電性多孔質層を備え、
前記第２導電性多孔質層は黒鉛及び高分子重合体を含む、請求項１から５の何れかに記載のガス拡散層。
【請求項７】
請求項１から６の何れかに記載のガス拡散層と、
前記ガス拡散層の何れかの面に積層された触媒層及び導電性多孔質基材と、
を備える、積層体。
【請求項８】
請求項１から６の何れかに記載のガス拡散層と、
前記ガス拡散層の一方面に積層された導電性多孔質基材と、
前記ガス拡散層の他方面に積層された触媒層と、
を備える、積層体。
【請求項９】
導電性炭素材料、高分子重合体及び溶剤を含むペーストをシート上に塗布する塗布工程と、
前記塗布されたペーストを乾燥させてなる第１導電性多孔質層を備えるガス拡散層を形成するガス拡散層形成工程と、
前記ガス拡散層から前記シートを剥離する剥離工程と、
前記剥離されたガス拡散層を巻き取る第１巻取工程と、
を備え、
前記第１導電性多孔質層は、引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである、ガス拡散層の製造方法。
【請求項１０】
前記ガス拡散層は、黒鉛及び高分子重合体を含む第２導電性多孔質層をさらに備え、
前記第１巻取工程の前に、前記第２導電性多孔質層を前記第１導電性多孔質層に積層する積層工程を備える、請求項９にガス拡散層の製造方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のガス拡散層の製造方法によって製造されたガス拡散層を巻き出す巻出工程と、
前記巻き出されたガス拡散層の何れかの面に触媒層及び導電性多孔質基材を積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
を備える、積層体の製造方法。
【請求項１２】
請求項９又は１０に記載のガス拡散層の製造方法によって製造されたガス拡散層を巻き出す巻出工程と、
前記巻き出されたガス拡散層の一方面に導電性多孔質基材を積層し、他方面に触媒層を積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
を備える、積層体の製造方法。
【請求項１３】
前記積層体を巻き取る第２巻取工程をさらに備える、請求項１１又は１２に記載の積層体の製造方法。
【請求項１４】
導電性炭素材料、高分子重合体及び溶剤を含むペーストをシート上に塗布する塗布工程と、
前記塗布されたペーストを乾燥させてなる第１導電性多孔質層を備えるガス拡散層を形成するガス拡散層形成工程と、
前記ガス拡散層から前記シートを剥離する剥離工程と、
前記剥離工程の後に、前記ガス拡散層の一方面に触媒層及び導電性多孔質基材の一方を積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
前記積層体を巻き取る巻取工程と、
を備え、
前記第１導電性多孔質層は、引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである、積層体の製造方法。
【請求項１５】
前記ガス拡散層は、黒鉛及び高分子重合体を含む第２導電性多孔質層をさらに備え、
前記ガス拡散層形成工程と前記巻取工程との間に、前記第２導電性多孔質層を前記第１導電性多孔質層に積層する第１積層工程を備える、請求項１４に記載の積層体の製造方法。
【請求項１６】
導電性炭素材料、高分子重合体及び溶剤を含むペーストをシート上に塗布する塗布工程と、
前記塗布されたペーストを乾燥させてなる第１導電性多孔質層を備えるガス拡散層を形成するガス拡散層形成工程と、
前記ガス拡散層の一方面に触媒層及び導電性多孔質基材の一方を積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
前記積層体形成工程の後に、前記ガス拡散層から前記シートを剥離する剥離工程と、
前記剥離工程の後に、前記積層体を巻き取る巻取工程と、
を備え、
前記第１導電性多孔質層は、引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである、積層体の製造方法。
【請求項１７】
前記ガス拡散層は、黒鉛及び高分子重合体を含む第２導電性多孔質層をさらに備え、
前記ガス拡散層形成工程と前記積層体形成工程との間、又は、前記剥離工程と前記巻取工程との間に、前記第２導電性多孔質層を前記第１導電性多孔質層に積層する第１積層工程を備える、請求項１６に記載の積層体の製造方法。
【請求項１８】
導電性炭素材料、高分子重合体及び溶剤を含むペーストをシート上に塗布する塗布工程と、
前記ペーストに触媒層及び導電性多孔質基材の一方を積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
前記積層体形成工程の後に、前記積層体のペーストを乾燥させてなる第１導電性多孔質層を備えたガス拡散層であって、一方面に前記触媒層及び前記導電性多孔質基材の前記一方が積層されたガス拡散層を形成するガス拡散層形成工程と、
前記ガス拡散層形成工程の後に、前記ガス拡散層から前記シートを剥離する剥離工程と、
前記剥離工程の後に、前記積層体を巻き取る巻取工程と、
を備え、
前記第１導電性多孔質層は、引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである、積層体の製造方法。
【請求項１９】
前記ガス拡散層は、黒鉛及び高分子重合体を含む第２導電性多孔質層をさらに備え、
前記剥離工程と前記巻取工程との間に、前記第２導電性多孔質層を前記第１導電性多孔質層に積層する第１積層工程を備える、請求項１８に記載の積層体の製造方法。
【請求項２０】
前記剥離工程と前記巻取工程との間に、前記ガス拡散層の他方面に前記触媒層及び前記導電性多孔質基材の他方を積層する第２積層工程をさらに備える、請求項１４〜１９のいずれかに記載の積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス拡散層、積層体及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質の両面に電極が配置され、水素と酸素の電気化学反応により発電する電池であり、発電時に発生するのは水のみである。このように従来の内燃機関と異なり、二酸化炭素等の環境負荷ガスを発生しないために次世代のクリーンエネルギーシステムとして普及が見込まれている。その中でも特に固体高分子形燃料電池は、作動温度が低く、電解質の抵抗が少ないことに加え、活性の高い触媒を用いるので小型でも高出力を得ることができ、家庭用コージェネレーションシステム等として実用化されている。
【０００３】
固体高分子形燃料電池は、電解質膜の両面に触媒層が形成された触媒層−電解質膜積層体、及び、この触媒層−電解質膜積層体の各触媒層上にガス拡散層が形成された膜−電極接合体を主な構成要素としている。ガス拡散層は、ガス拡散層用ペーストをシート上に塗布して乾燥させることにより形成される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
量産性を考慮すると、長尺のシート上に形成されたガス拡散層と、長尺のシート上に形成された触媒層−電解質膜積層体とを積層して、膜−電極接合体を形成することが好ましい。長尺のシート上に形成されたガス拡散層は、このままの状態で保管されたり、ユーザーへ供給されることがあるが、生産性の観点から、ロール状に巻き取られた状態で保管されることがある。
【０００６】
しかし、シート付きガス拡散層をロール状に巻き取ると、通常、ガス拡散層の厚さは数１０μｍであるのに対し、シートの厚さも数１０μｍであるため、シート付きガス拡散層のロール体の直径及び重量が大きくなり、輸送や加工が困難となる。また、シートが保管環境の雰囲気によって収縮または膨張すると、ガス拡散層もシートに追随して収縮等するため、ガス拡散層の細孔が潰れるおそれがある。
【０００７】
一方、従来のガス拡散層は引張破断応力が小さいため、シートを剥がした状態で搬送したり、巻き取ることが困難である。よって、大量生産に適さず、保管および輸送に難があった。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、保管が容易なガス拡散層の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るガス拡散層は、第１導電性多孔質層を備える長尺のガス拡散層であって、前記ガス拡散層はロール状に巻かれており、前記第１導電性多孔質層は導電性炭素材料及び高分子重合体を含み、前記第１導電性多孔質層の引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである。
【００１０】
本発明に係るガス拡散層では、第１導電性多孔質層の引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａと大きいので、ガス拡散層を単独で自立したシート状とすることができる。そのため、ガス拡散層をシートに付着させることなくロール状に巻くことができる。ガス拡散層のロール体は、従来のシート付きガス拡散層のロール体に比べ、直径及び重量を小さくすることができ、輸送や加工が容易になる。また、ガス拡散層は、従来のシート付きガス拡散層のロール体のようにシートの収縮または膨張による影響を受けることもない。よって、ガス拡散層は、従来のシート付きガス拡散層に比べ、容易に保管することができる。
【００１１】
上記ガス拡散層では、前記第１導電性多孔質層の一方面の算術平均粗さが、前記第１導電性多孔質層の他方面の算術平均粗さより大きいことが好ましい。
【００１２】
上記ガス拡散層では、前記導電性炭素材料のジブチルフタレート吸収量が、１７０ｃｍ３／１００ｇ以下であることが好ましい。
【００１３】
上記ガス拡散層では、前記第１導電性多孔質層の密度が０．５５ｇ／ｃｍ３〜１．０５ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。
【００１４】
上記ガス拡散層では、前記第１導電性多孔質層の厚みが１μｍ〜３００μｍであることが好ましい。
【００１５】
上記ガス拡散層では、前記第１導電性多孔質層に積層された第２導電性多孔質層を備え、前記第２導電性多孔質層は黒鉛及び高分子重合体を含んでもよい。
【００１６】
本発明に係る積層体は、本発明に係るガス拡散層と、前記ガス拡散層の何れかの面に積層された触媒層及び導電性多孔質基材と、を備えてもよい。
【００１７】
本発明に係る積層体は、本発明に係るガス拡散層と、前記ガス拡散層の一方面に積層された導電性多孔質基材と、前記ガス拡散層の他方面に積層された触媒層と、を備えてもよい。
【００１８】
本発明に係るガス拡散層の製造方法は、導電性炭素材料、高分子重合体及び溶剤を含むペーストをシート上に塗布する塗布工程と、前記塗布されたペーストを乾燥させてなる第１導電性多孔質層を備えるガス拡散層を形成するガス拡散層形成工程と、前記ガス拡散層から前記シートを剥離する剥離工程と、前記剥離されたガス拡散層を巻き取る第１巻取工程と、を備え、前記第１導電性多孔質層は、引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである。
【００１９】
本発明に係るガス拡散層の製造方法では、第１導電性多孔質層の引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａと大きいので、シートが剥離されたガス拡散層をロール状に巻き取ることができる。ガス拡散層のロール体は、従来のシート付きガス拡散層のロール体に比べ、直径及び重量を小さくすることができ、シートの収縮または膨張による影響を受けることもないので、容易に保管することができる。
【００２０】
前記ガス拡散層は、黒鉛及び高分子重合体を含む第２導電性多孔質層をさらに備え、上記ガス拡散層の製造方法は、前記第１巻取工程の前に、前記第２導電性多孔質層を前記第１導電性多孔質層に積層する積層工程を備えてもよい。
【００２１】
本発明に係る積層体の製造方法は、本発明に係るガス拡散層の製造方法によって製造されたガス拡散層を巻き出す巻出工程と、前記巻き出されたガス拡散層の何れかの面に触媒層及び導電性多孔質基材を積層して積層体を形成する積層体形成工程と、を備えてもよい。
【００２２】
本発明に係る積層体の製造方法は、本発明に係るガス拡散層の製造方法によって製造されたガス拡散層を巻き出す巻出工程と、前記巻き出されたガス拡散層の一方面に導電性多孔質基材を積層し、他方面に触媒層を積層して積層体を形成する積層体形成工程と、を備えてもよい。
【００２３】
上記積層体の製造方法は、前記積層体を巻き取る第２巻取工程をさらに備えてもよい。
【００２４】
本発明に係る積層体の製造方法は、導電性炭素材料、高分子重合体及び溶剤を含むペーストをシート上に塗布する塗布工程と、前記塗布されたペーストを乾燥させてなる第１導電性多孔質層を備えるガス拡散層を形成するガス拡散層形成工程と、前記ガス拡散層から前記シートを剥離する剥離工程と、前記剥離工程の後に、前記ガス拡散層の一方面に触媒層及び導電性多孔質基材の一方を積層して積層体を形成する積層体形成工程と、前記積層体を巻き取る巻取工程と、を備え、前記第１導電性多孔質層は、引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである。
【００２５】
本発明に係る積層体の製造方法では、第１導電性多孔質層の引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａであるため、積層体にシートを付着させていなくても、積層体を破損することなく巻き取ることができる。これにより、ロール状に巻かれた積層体を製造することができる。
【００２６】
前記ガス拡散層は、黒鉛及び高分子重合体を含む第２導電性多孔質層をさらに備え、上記積層体の製造方法は、前記ガス拡散層形成工程と前記巻取工程との間に、前記第２導電性多孔質層を前記第１導電性多孔質層に積層する第１積層工程を備えてもよい。
【００２７】
本発明に係る積層体の製造方法は、導電性炭素材料、高分子重合体及び溶剤を含むペーストをシート上に塗布する塗布工程と、前記塗布されたペーストを乾燥させてなる第１導電性多孔質層を備えるガス拡散層を形成するガス拡散層形成工程と、前記ガス拡散層の一方面に触媒層及び導電性多孔質基材の一方を積層して積層体を形成する積層体形成工程と、前記積層体形成工程の後に、前記ガス拡散層から前記シートを剥離する剥離工程と、
【００２８】
前記剥離工程の後に、前記積層体を巻き取る巻取工程と、を備え、前記第１導電性多孔質層は、引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである。
【００２９】
前記ガス拡散層は、黒鉛及び高分子重合体を含む第２導電性多孔質層をさらに備え、上記積層体の製造方法は、前記ガス拡散層形成工程と前記積層体形成工程との間、又は、前記剥離工程と前記巻取工程との間に、前記第２導電性多孔質層を前記第１導電性多孔質層に積層する第１積層工程を備えてもよい。
【００３０】
本発明に係る積層体の製造方法は、導電性炭素材料、高分子重合体及び溶剤を含むペーストをシート上に塗布する塗布工程と、前記ペーストに触媒層及び導電性多孔質基材の一方を積層して積層体を形成する積層体形成工程と、前記積層体形成工程の後に、前記積層体のペーストを乾燥させてなる第１導電性多孔質層を備えたガス拡散層であって、一方面に前記触媒層及び前記導電性多孔質基材の前記一方が積層されたガス拡散層を形成するガス拡散層形成工程と、前記ガス拡散層形成工程の後に、前記ガス拡散層から前記シートを剥離する剥離工程と、前記剥離工程の後に、前記積層体を巻き取る巻取工程と、を備え、前記第１導電性多孔質層は、引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである。
【００３１】
前記ガス拡散層は、黒鉛及び高分子重合体を含む第２導電性多孔質層をさらに備え、上記積層体の製造方法は、前記剥離工程と前記巻取工程との間に、前記第２導電性多孔質層を前記第１導電性多孔質層に積層する第１積層工程を備えてもよい。
上記積層体の製造方法は、前記剥離工程と前記巻取工程との間に、前記ガス拡散層の他方面に前記触媒層及び前記導電性多孔質基材の他方を積層する第２積層工程をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によって、保管が容易なガス拡散層を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態１に係るガス拡散層の側面図である。
【図２】実施形態１の変形例に係るガス拡散層の側面図である。
【図３】実施形態１に係るガス拡散層製造装置の側面図である。
【図４】実施形態１の変形例に係るガス拡散層製造装置の側面図である。
【図５】実施形態１に係る積層体製造装置の側面図である。
【図６】図５の積層体製造装置によって製造された積層体の側面図である。
【図７】膜−電極接合体を製造する工程を示す側面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、膜−電極接合体を製造する工程を示す側面図である。
【図９】実施形態１の変形例に係る積層体製造装置の側面図である。
【図１０】実施形態１の他の変形例に係る積層体製造装置の側面図である。
【図１１】図１０の積層体製造装置によって製造された積層体の側面図である。
【図１２】実施形態２に係る積層体製造装置の側面図である。
【図１３】実施形態２の変形例１に係る積層体製造装置の側面図である。
【図１４】実施形態２の変形例２に係る積層体製造装置の側面図である
【図１５】実施形態２の変形例３に係る積層体製造装置の側面図である。
【図１６】実施形態２の変形例４に係る積層体製造装置の側面図である
【図１７】実施形態２の変形例５に係る積層体製造装置の側面図である。
【図１８】ガス拡散層の単独搬送評価を行うための装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。また、本明細書等において、「値ＸがＡ１〜Ａ２である」との表記は、「Ａ１≦Ｘ≦Ａ２である」ことを意味する。
【００３５】
〔実施形態１〕
本実施形態では、本発明に係るガス拡散層の構成及び製造方法、並びに、当該ガス拡散層から製造される積層体の構成及び製造方法について説明する。また、本実施形態に係る積層体は、一旦ガス拡散層を単独でロール状に巻き取り、その後、ガス拡散層を巻き出してから製造される。
【００３６】
（ガス拡散層の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係るガス拡散層１を示している。ガス拡散層１は、第１導電性多孔質層１ａを備える長尺のシート状のものであり、芯Ｃ１の周りにロール状に巻かれている。第１導電性多孔質層１ａは、導電性炭素材料及び高分子重合体を含み、第１導電性多孔質層１ａの引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである。
【００３７】
このように、本実施形態に係るガス拡散層１は、ガス拡散層１を構成する第１導電性多孔質層１ａが高分子重合体及び溶剤を含み、第１導電性多孔質層１ａの引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａと大きい。第１導電性多孔質層１ａの引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａの範囲内であると、第１導電性多孔質層１ａの強度を向上させることができるとともに、ハンドリング性を向上させることができる。よって、ガス拡散層１を単独で自立したシート状とすることができる。従来のガス拡散層は、自立性がないため、シートに付着された状態でシートとともにロール状に巻かれていたが、本実施形態に係るガス拡散層１は、自立性を有するため、図１に示すように、シートに付着させることなくロール状に巻くことができる。言い換えると、図１に示すガス拡散層１は、巻層間において一方面Ｆａと他方面Ｆｂとが接触しており、シートが介在していない。よって、同一の分量のガス拡散層をロール体とする場合に、ガス拡散層１のロール体は、従来のシート付きガス拡散層のロール体に比べ、直径及び重量を小さくすることができ、輸送や加工が容易になる。また、ガス拡散層１は、従来のシート付きガス拡散層のロール体のようにシートの収縮または膨張による影響を受けることもない。よって、ガス拡散層１は、従来のシート付きガス拡散層に比べ、容易に保管することができる。
【００３８】
なお、第１導電性多孔質層１ａの引張破壊応力は、４ＭＰａ〜９ＭＰａであることがより好ましい。第１導電性多孔質層１ａの引張破壊応力は、後述する導電性炭素材料及び高分子重合体の種類の他、高分子重合体の含有量や、第１導電性多孔質層１ａを形成するための組成物（ペースト）を作製する際の分散時間などを適宜設定することで調整することができる。なお、第１導電性多孔質層１ａの引張破壊応力は、ダンベル形の１Ｂ形ではなくダンベル状２号形を用い、試験速度を３ｍｍ／分とすること以外は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１６１−１：２０１４に規定される方法に準拠して測定することができる。なお、ダンベル状２号形の試験片の形状及び寸法はＪＩＳ  Ｋ  ６２５１：２０１０に準拠する。
【００３９】
第１導電性多孔質層１ａに含まれる導電性炭素材料は、通常、導電性炭素材料同士が複数融着し、ストラクチャーと呼ばれる二次構造を形成している。導電性炭素材料の種類によっては、このストラクチャーが発達している炭素材料（高ストラクチャー導電性炭素材料）とストラクチャーが発達していない炭素材料（低ストラクチャー導電性炭素材料）とが存在する。本実施形態では、低ストラクチャー導電性炭素材料を使用することにより、ガス拡散層の機能（ガス拡散性能、ガス透過性能、撥水性等）を維持しつつガス拡散層の強度（特に引張破壊応力）を向上させることができ、ハンドリング性も向上する。また、低ストラクチャー導電性炭素材料は、上記のストラクチャーがあまり発達していないことから、第１導電性多孔質層を高密度とすることができ空隙の潰れを抑制することができる。
【００４０】
導電性炭素材料のストラクチャーの発達度合については、電子顕微鏡で観察して決定する方法もあるが、本実施形態では、ＤＢＰ吸収量で判断する。ＤＢＰ吸収量とは、単位質量の導電性炭素材料にジブチルフタレートを接触させた際に、導電性炭素材料に吸収されるジブチルフタレートの量を意味する。このＤＢＰ吸収量は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２２１に記載の方法にしたがって測定するものである。
【００４１】
ジブチルフタレートは、通常導電性炭素材料の間隙に吸収されることから、導電性炭素材料のストラクチャーが発達している場合はＤＢＰ吸収量が大きくなり、導電性炭素材料のストラクチャーが発達していない場合はＤＢＰ吸収量が小さくなる傾向がある。つまり、高ストラクチャー導電性炭素材料はＤＢＰ吸収量が大きくなり、低ストラクチャー導電性炭素材料はＤＢＰ吸収量が小さくなる傾向がある。
【００４２】
このような観点から、第１導電性多孔質層１ａに含まれる導電性炭素材料は、ＤＢＰの吸収量が、１７０ｃｍ３／１００ｇ以下、均一な膜を成膜しやすい観点から好ましくは３０ｃｍ３／１００ｇ〜１５０ｃｍ３／１００ｇ、成膜性の観点からより好ましくは５０ｃｍ３／１００ｇ〜１５０ｃｍ３／１００ｇ、ガス拡散性の観点からさらに好ましくは１００ｃｍ３／１００ｇ〜１５０ｃｍ３／１００ｇである。これにより、ガス拡散層１の機能（ガス拡散性能、ガス透過性能、撥水性等）を維持しつつガス拡散層の強度（特に引張破壊応力）を向上させることができる。また、第１導電性多孔質層１ａを高密度とすることができることから、後述する導電性多孔質基材やセパレータからの締め圧により第１導電性多孔質層１ａの空隙が潰れることを抑制することができる。さらに、第１導電性多孔質層１ａの強度が向上するため、単独で自立した膜とすることができ、シートに付着させることなくロール状に巻くことができる。
【００４３】
このような条件を満たす導電性炭素材料は、公知又は市販の材料を使用でき、その形状としては、例えば、導電性炭素粒子等が挙げられる。
【００４４】
導電性炭素粒子を使用する場合、導電性を有し、上記のＤＢＰ吸収量を有する炭素材であれば特に限定されず、公知又は市販の材料を使用できる。例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等のカーボンブラック；黒鉛；活性炭等が挙げられる。これらのなかでも、導電性炭素材料のストラクチャーを制御しやすく、所望のストラクチャー長の導電性炭素材料（所望のＤＢＰ吸収量を有する導電性炭素材料）を得やすいとともに、第１導電性多孔質層１ａの強度（特に引張破壊応力）をより向上させることができる観点から、カーボンブラックが好ましく、ファーネスブラックがより好ましい。これらは、１種単独又は２種以上で用いることができる。例えば、ファーネスブラックを単独で使用することもできるし、ファーネスブラックと他の導電性炭素材料とを併用して使用することもできる。
【００４５】
導電性炭素材料（特に導電性炭素粒子）の平均粒子径は、所望のストラクチャー長の導電性炭素材料（所望のＤＢＰ吸収量を有する導電性炭素材料）としやすいとともに、分散性に優れ、面質を向上させやすい観点から、５ｎｍ〜２００ｎｍ程度が好ましく、５ｎｍ〜１００ｎｍ程度がより好ましい。導電性炭素材料（特に導電性炭素粒子）の平均粒子径は、粒子径分布測定装置ＬＡ−９２０：（株）堀場製作所製により測定する。
【００４６】
また、第１導電性多孔質層１ａに含まれる高分子重合体としては、公知又は市販の材料を使用できる。具体的には、イオン伝導性高分子樹脂（Ｎａｆｉｏｎ等）、酢酸ビニル樹脂、スチレン−アクリル共重合体樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル−アクリル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。また、六フッ化プロピレン−フッ化ビニリデン共重合体、三フッ化塩化エチレン−フッ化ビニリデン共重合体等のフッ素系材料、シリコーンゴム等も挙げられる。
【００４７】
また、高分子重合体としてフッ素ゴム等のエラストマーを使用すれば、第２導電性多孔質層１２の柔軟性をより向上させることができる。また、上記高分子重合体は、エマルジョン（高分子重合体粒子を分散させた懸濁液）を使用してもよいし、分散媒に溶解させた高分子重合体を用いてもよい。エマルジョンを使用する場合には、分散媒に高分子重合体を分散させて調製するか、市販品を使用することが好ましい。分散媒としては、例えば、水の他、公知又は市販のアルコール類、ケトン類、芳香族炭化水素類、エステル類、他の有機溶媒を使用することができ、例えば、炭素数１〜５程度の１価又は多価のアルコール類、総炭素数が２〜６程度のケトン類、炭素数が６〜１０程度の芳香族炭化水素類、総炭素数が２〜５程度のエステル類、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。具体的には、水、メタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロピルアルコール、１−ブタノール、１−ペンタノール；メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン；トルエン；酢酸ビニル；Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
【００４８】
また、高分子重合体が熱硬化性樹脂を含まない場合も、第１導電性多孔質層１ａの柔軟性をより向上させることができる。
【００４９】
また、第１導電性多孔質層１ａへ撥水性を付与するため、フッ素樹脂等の疎水性樹脂を使用することもできる。このような疎水性樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、フッ化エチレンプロピレン樹脂（ＦＥＰ）、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）等が挙げられる。
【００５０】
これらの高分子重合体は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組合せて用いてもよい。なかでも、撥水性、耐酸性、耐アルカリ性、耐熱性等（特に撥水性）の観点から、疎水性樹脂を使用することが好ましい。
【００５１】
本実施形態において、第１導電性多孔質層１ａには、本発明の効果を損なわない範囲であれば、ＤＢＰ吸収量が上記範囲外（例えば、１７０ｃｍ３／１００ｇより大きい）の導電性炭素材料を含んでいてもよい。このようなＤＢＰ吸収量が上記範囲外の導電性炭素材料の種類及び形状としては、上記説明した導電性炭素材料と同様の材料粒子を採用することができる。また、ＤＢＰ吸収量が上記範囲外の導電性炭素材料としては、導電性炭素繊維も採用することができる。導電性炭素繊維としては、例えば、気相成長法炭素繊維（ＶＧＣＦ）、カーボンナノチューブ、ワイヤーカップ、ワイヤーウォール等が挙げられる。これらの導電性炭素繊維は、１種又は２種以上を使用することができる。導電性炭素繊維の平均繊維径は、例えば、５０ｎｍ〜４００ｎｍが好ましく、１００ｎｍ〜２５０ｎｍ程度がより好ましい。導電性炭素繊維の平均繊維長は、例えば、５μｍ〜５０μｍ程度が好ましく、１０μｍ〜２０μｍ程度がより好ましい。導電性炭素繊維の平均アスペクト比は、例えば、１０μｍ〜５００程度が好ましい。なお、導電性炭素繊維の繊維径、繊維長及びアスペクト比は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等により測定した画像等により測定する。ＤＢＰ吸収量が上記範囲外の導電性炭素材料を使用する場合、これらの材料のうち１種類のみを使用してもよいし、２種以上を組合せて使用してもよい。
【００５２】
第１導電性多孔質層１ａにおいて、上記各成分の配合割合は、例えば、ＤＢＰ吸収量が１７０ｃｍ３／１００ｇ以下である導電性炭素材料１００質量部に対して、高分子重合体を５質量部〜２００質量部程度（特に４０質量部〜１００質量部程度）が好ましい。また、第１導電性多孔質層１ａ中に、ＤＢＰ吸収量が上記範囲外の導電性炭素材料を含ませる場合には、その含有量については、本発明の効果を損なわない範囲とすることが好ましい。
【００５３】
第１導電性多孔質層１ａの密度は、０．５５ｇ／ｃｍ３〜１．０５ｇ／ｃｍ３、好ましくは０．６５ｇ／ｃｍ３〜１．００ｇ／ｃｍ３、成膜性の観点からより好ましくは０．６５ｇ／ｃｍ３〜０．９０ｇ／ｃｍ３、ガス拡散性の観点からさらに好ましくは０．６５ｇ／ｃｍ３〜０．８０ｇ／ｃｍ３である。第１導電性多孔質層１ａの密度が０．５５ｇ／ｃｍ３〜１．０５ｇ／ｃｍ３の範囲内にあると、第１導電性多孔質層１ａの強度（特に引張破壊応力）を十分大きくすることができ、ハンドリング性をさらに良好にできるからである。第１導電性多孔質層１ａの密度は、上記導電性炭素材料及び高分子重合体の種類の他、上記高分子重合体の含有量や第１導電性多孔質層１ａを形成するための組成物（ペースト）を作製する際の分散時間などを適宜設定することで調整することができる。なお、第１導電性多孔質層１ａの密度は、１０ｃｍ×１０ｃｍのサンプルの質量及び厚みから算出する。
【００５４】
第１導電性多孔質層１ａの厚みは、単体でシートとして成立しやすくする観点から、通常１μｍ〜３００μｍ程度であり、特に５μｍ〜２５０μｍ程度が好ましい。また、第１導電性多孔質層１ａは、例えば、長さが１μｍ〜１０００ｍであり、幅が５０ｍｍ〜１０００ｍｍである。また、ガス拡散層１の芯Ｃ１などに巻き付けられる数は特に限定されず、ロール状に巻かれたガス拡散層１の直径が保管等に適した大きさになるように設定される。
【００５５】
また、本実施形態では、第１導電性多孔質層１ａの一方面Ｆａの算術平均粗さＳａが他方面Ｆｂの算術平均粗さＳｂよりも大きい。つまり、詳細は後述するが、第１導電性多孔質層１ａは、長尺のシート上にペーストを塗布して乾燥させ、発泡剤を含有する場合には更に発泡工程を経ることにより形成され、その後、シートが第１導電性多孔質層１ａから剥離される。そのため、第１導電性多孔質層１ａのシートが剥離された側の面となる他方面Ｆｂが一方面Ｆａよりも平滑になる。第１導電性多孔質層１ａの算術平均粗さＳａ，Ｓｂは、
１０≦｛１−（Ｓｂ／Ｓａ）｝×１００≦４０  …式（１）
を満たすことが好ましい。
【００５６】
なお、算術平均粗さＳａ，Ｓｂは、例えば７．５μｍ以下であり、５μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以下であることがさらに好ましい。また、算術平均粗さＳａ，Ｓｂは小さいほど好ましいが、通常は１μｍ以上である。
【００５７】
芯Ｃ１は、例えばプラスチックや紙等の材料を円筒形に成型したものを用いることができる。芯Ｃ１の長さは、ガス拡散層１の幅と同じ、又はそれより若干大きい。芯Ｃ１の直径は、ガス拡散層１の芯Ｃ１に接する部分が湾曲によって破断しない程度の大きさであればよく、ガス拡散層１の曲げ弾性率に応じて設定される。本実施形態では、芯Ｃ１として、３インチ管（内径３インチ、外径１０ｃｍ）を使用しているが、第１導電性多孔質層１ａは高分子重合体を含んでおり柔軟性が高いため、外径が１ｃｍ程度のものを使用することができる。なお、第１導電性多孔質層１ａの引張破壊応力が十分大きい場合は、ガス拡散層１を芯Ｃ１を用いずにロール状に巻いてもよい。
【００５８】
図１に示すガス拡散層１は第１導電性多孔質層１ａのみから構成されているが、他の層をさらに備えてもよい。例えば、図２に示すように、ガス拡散層１は、第１導電性多孔質層１ａに加え、第１導電性多孔質層１ａに積層された第２導電性多孔質層１ｂを備えていてもよい。
【００５９】
第２導電性多孔質層１ｂは、黒鉛及び高分子重合体を含んでいる。黒鉛としては、公知又は市販の材料を使用でき、その形状としては、例えば、球状黒鉛、楕円状黒鉛、鱗片状黒鉛、薄片状黒鉛、繊維状黒鉛等のいずれでもよい。なかでも、より高いガス拡散性能を付与できる観点から、球状黒鉛又は楕円状黒鉛が好ましく、球状黒鉛がより好ましい。
【００６０】
黒鉛の平均粒子径は、第２導電性多孔質層の膜厚を薄くするとともに空隙率を低くする場合は平均粒子径を小さくすることが好ましく、空隙率を高くする場合は平均粒子径を大きくすることが好ましい観点から、５００ｎｍ〜１００μｍ程度が好ましく、１μｍ〜８０μｍ程度がより好ましい。黒鉛の平均粒子径は、粒子径分布測定装置ＬＡ−９２０：（株）堀場製作所製により測定する。
【００６１】
また、高分子重合体としては、上述した第１導電性多孔質層１ａに用いられる高分子重合体と同様の材料を使用できる。つまり、高分子重合体としては、イオン伝導性高分子樹脂（Ｎａｆｉｏｎ等）、酢酸ビニル樹脂、スチレン−アクリル共重合体樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル−アクリル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。また、六フッ化プロピレン−フッ化ビニリデン共重合体、三フッ化塩化エチレン−フッ化ビニリデン共重合体等のフッ素系材料、シリコーンゴム等も挙げられる。
【００６２】
また、高分子重合体としてフッ素ゴム等のエラストマーを使用すれば、第２導電性多孔質層１ｂの柔軟性をより向上させることができる。また、上記高分子重合体は、エマルジョン（高分子重合体粒子を分散させた懸濁液）を使用してもよいし、分散媒に溶解させた高分子重合体を用いてもよい。エマルジョンを使用する場合には、分散媒に高分子重合体を分散させて調製するか、市販品を使用することが好ましい。分散媒としては、例えば、水の他、公知又は市販のアルコール類、ケトン類、芳香族炭化水素類、エステル類、他の有機溶媒を使用することができ、例えば、炭素数１〜５程度の１価又は多価のアルコール類、総炭素数が２〜６程度のケトン類、炭素数が６〜１０程度の芳香族炭化水素類、総炭素数が２〜５程度のエステル類、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。具体的には、水、メタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロピルアルコール、１−ブタノール、１−ペンタノール；メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン；トルエン；酢酸ビニル；Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
【００６３】
また、第２導電性多孔質層１ｂへ撥水性を付与するため、フッ素樹脂等の疎水性樹脂を使用することもできる。このような疎水性樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、フッ化エチレンプロピレン樹脂（ＦＥＰ）、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）等が挙げられる。
【００６４】
これらの高分子重合体は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組合せて用いてもよい。なかでも、撥水性、耐酸性、耐アルカリ性、耐熱性等（特に撥水性）の点から、疎水性樹脂を使用することが好ましい。
【００６５】
本実施形態において、第２導電性多孔質層１ｂには、本発明の効果を損なわない範囲であれば、黒鉛以外の導電性炭素材料、分散剤、分散媒、発泡剤等を含んでいてもよい。このような黒鉛以外の導電性炭素材料としては、公知又は市販の材料を使用でき、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等のカーボンブラック；活性炭等の導電性炭素粒子の他、気相成長法炭素繊維（ＶＧＣＦ）、カーボンナノチューブ、ワイヤーカップ、ワイヤーウォール等の導電性炭素繊維も挙げられる。これらの黒鉛以外の導電性炭素材料は、１種又は２種以上を使用することができる。導電性炭素繊維の平均繊維径は、例えば、５０〜４００ｎｍが好ましく、１００〜２５０ｎｍ程度がより好ましい。導電性炭素繊維の平均繊維長は、例えば、５〜５０μｍ程度が好ましく、１０〜２０μｍ程度がより好ましい。導電性炭素繊維の平均アスペクト比は、例えば、１０〜５００程度が好ましい。なお、導電性炭素繊維の繊維径、繊維長及びアスペクト比は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等により測定した画像等により測定する。ＤＢＰ吸収量が上記範囲外の導電性炭素材料を使用する場合、これらの材料のうち１種類のみを使用してもよいし、２種以上を組合せて使用してもよい。
【００６６】
第２導電性多孔質層１ｂにおいて、上記各成分の配合割合は、例えば、黒鉛１００質量部に対して、高分子重合体を１質量部〜２００質量部程度（特に５質量部〜１００質量部程度）が好ましい。また、第２導電性多孔質層１ｂ中に、黒鉛以外の導電性炭素材料、分散剤、分散媒、発泡剤等を含ませる場合には、その含有量については、本発明の効果を損なわない範囲とすることが好ましい。
【００６７】
ガス拡散層１を第１導電性多孔質層１ａ及び第２導電性多孔質層１ｂの二層構造とすることにより、第２導電性多孔質層１ｂが緩衝層として機能する。よって、後述する導電性多孔質基材やセパレータからの締め圧により第１導電性多孔質層１ａの空隙が潰れることをより抑制することができる。また、本発明では、第１導電性多孔質層１ａは自立性を有しており、単体でシート状とすることができるから、その第１導電性多孔質層１ａと積層する第２導電性多孔質層１ｂを自立させる必要がない。したがって、第２導電性多孔質層１ｂは空隙をより増大させてガス拡散性能の高い層とすることも可能である。さらに、第１導電性多孔質層１ａの厚みを単独で厚くした場合にはガス拡散性能を維持することが困難であるが、第２導電性多孔質層１ｂを形成することで、ガス拡散層の厚みを容易に所望の厚みとすることもできる。この第２導電性多孔質層１ｂは、例えば、黒鉛及び高分子重合体を含む第２導電性多孔質層形成用組成物を用いて、第１導電性多孔質層１ａ上に形成することができる。また、第２導電性多孔質層１ｂの厚みは、後述する導電性多孔質基材やセパレータからの締め圧により第１導電性多孔質層１ａの空隙が潰れることをより抑制しつつガス拡散性に優れた層とする観点から、通常１μｍ〜３５０μｍ程度が好ましく、５μｍ〜３００μｍ程度がより好ましい。また、第１導電性多孔質層１ａと第２導電性多孔質層１ｂとを備えるガス拡散層１全体の厚みは、１μｍ〜４００μｍが好ましく、２０μｍ〜２５０μｍがより好ましい。
【００６８】
なお、ガス拡散層１が第１導電性多孔質層１ａ及び第２導電性多孔質層１ｂからなる場合には、ガス拡散層１の第１導電性多孔質層１ａ側の面の算術平均粗さをＳｃ、第２導電性多孔質層１ｂ側の面の算術平均粗さをＳｄとすると、
１０≦｛１−（Ｓｃ／Ｓｄ）｝×１００≦９０
を満たすことが好ましい。
【００６９】
（ガス拡散層の製造方法）
続いて、本実施形態に係るガス拡散層の製造方法について説明する。
【００７０】
本実施形態に係るガス拡散層の製造方法は、導電性炭素材料、高分子重合体及び溶剤を含むペーストをシート上に塗布する塗布工程と、前記塗布されたペーストを乾燥させてなる第１導電性多孔質層を備えるガス拡散層を形成するガス拡散層形成工程と、前記ガス拡散層から前記シートを剥離する剥離工程と、前記剥離されたガス拡散層を巻き取る第１巻取工程と、を備え、前記第１導電性多孔質層は、引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである。
【００７１】
図３は、この製造方法を実施するためのガス拡散層製造装置３０を示している。ガス拡散層製造装置３０は、第１巻出し部１１、第１塗布部２１、第１乾燥部２２、剥離ローラＲ１及び第１巻取り部１２から主に構成されている。
【００７２】
第１巻出し部１１は、長尺のシートＡをロール状に巻いたものがセットされており、回転駆動モータ（図示省略）によって回転することにより長尺のシートＡを下流側（図３の右方向）へと巻き出す。ガス拡散層１の製造方法では、まず、塗布工程の前に、シートＡを用意するため、第１巻出し部１１からシートＡを下流側へ巻き出す。
【００７３】
シートＡとしては、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタラート、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、ポリアリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン等の高分子フィルムを挙げることができる。また、シートＡとして、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、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（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を用いることができる。その他、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔等の金属箔を使用することも可能である。これらの中でも、加工適性や入手のしやすい高分子フィルムが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタラート、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（ＰＴＦＥ）、ポリイミドのフィルムなどを挙げることができ、その厚さは５μｍ〜２００μｍとすることが好ましい。シートＡを巻き出す速度は、特に限定されるものではないが、１ｍ／ｍｉｎ〜１００ｍ／ｍｉｎ程度とすることができる。また、シートＡの上面に離型層が形成されていてもよい。上記離型層は特に限定されるものではなく、シート上にプラズマ処理、シリコンコーティング、フッ素コーティング等を行うことで得られる。
【００７４】
第１巻出し部１１の下流側には、第１塗布部２１が設けられている。塗布工程では、第１塗布部２１によって、導電性炭素材料、高分子重合体及び溶剤を含むペーストＰ１をシートＡ上に塗布する。第１塗布部２１は、例えばダイで構成され、ダイは、シートＡの幅方向に吐出口が延びており、ガス拡散層用ペースト供給源（図示省略）から送られてきたペーストＰ１をシートＡ上に塗布する。
【００７５】
ペーストＰ１に含まれる導電性炭素材料及び高分子重合体は、上述したガス拡散層１の第１導電性多孔質層１ａに含まれるものと同一である。ペーストＰ１に含まれる溶剤は、特に限定されるものではなく、例えば、水の他、公知又は市販のアルコール類、ケトン類、芳香族炭化水素類、エステル類、他の有機溶媒を使用することができ、例えば、炭素数１〜５程度の１価又は多価のアルコール類、総炭素数が２〜６程度のケトン類、炭素数が６〜１０程度の芳香族炭化水素類、総炭素数が２〜５程度のエステル類、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。具体的には、水、メタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロピルアルコール、１−ブタノール、１−ペンタノール；メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン；トルエン；酢酸ビニル；Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
【００７６】
第１塗布部２１の下流側には第１乾燥部２２が設けられている。ガス拡散層形成工程では、第１乾燥部２２によってペーストＰ１を乾燥させることにより第１導電性多孔質層１ａを形成する。これにより、第１導電性多孔質層１ａを備えるガス拡散層１が形成される。この第１乾燥部２２は、ペーストＰ１を加熱できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、加熱炉や、加熱ヒータ、温風乾燥、赤外線ヒータなどを挙げることができる。第１乾燥部２２における加熱温度は、ペーストＰ１中の溶剤を乾燥できる程度の温度である。第１乾燥部２２によってペーストＰ１中の溶剤を乾燥できる程度の温度でペーストＰ１を加熱することにより、シートＡを剥離したときに、ガス拡散層１を単独で搬送させることができる。なお、この第１乾燥部２２による加熱温度は、ペーストＰ１中の樹脂や溶剤の種類によっても変わってくるが、一般的には、４０℃〜１５０℃程度とすることができる。
【００７７】
第１乾燥部２２の下流側には剥離ローラＲ１および第１巻取り部１２が設けられている。剥離工程では、剥離ローラＲ１によって、ガス拡散層１からシートＡを剥離する。第１巻取り部１２は、回転駆動モータ（図示省略）を駆動源として回転することにより、剥離されたシートＡを巻き取る。
【００７８】
その後、第１巻取工程において、シートＡが剥離されたガス拡散層１を芯Ｃ１に巻き取る。芯Ｃ１は、剥離ローラＲ１の下流側に設けられており、両端が支持部材（図示省略）によって支持されている。この支持部材は、回転駆動モータ（図示省略）によって回転し、芯Ｃ１を図３における時計周りに回転させることにより、ガス拡散層１を巻き取ることができる。これにより、図１に示すような、ロール状に巻かれたガス拡散層１を製造することができる。また、ガス拡散層１を構成する第１導電性多孔質層１ａの引張破壊応力が３．０ＭＰａ以上であることにより、ガス拡散層１は、巻き取られる際の外力によって破損することはない。
【００７９】
次に、図２に示すような、第１導電性多孔質層１ａ及び第２導電性多孔質層１ｂの二層構造のガス拡散層１を製造するための、本実施形態の変形例に係るガス拡散層の製造方法について説明する。このガス拡散層の製造方法は、前記第１巻取工程の前に、第２導電性多孔質層１ｂを第１導電性多孔質層１ａに積層する積層工程をさらに備える。
【００８０】
図４は、このガス拡散層の製造方法を実施するためのガス拡散層製造装置３１を示している。ガス拡散層製造装置３１は、図３に示すガス拡散層製造装置３０において、剥離ローラＲ１の下流側に、第２塗布部２３及び第２乾燥部２４をさらに備えたものである。
【００８１】
第２塗布部２３は、黒鉛、高分子重合体及び溶剤を含むペーストＰ２を、第１導電性多孔質層１ａ上に塗布する。ペーストＰ２に含まれる黒鉛及び高分子重合体としては、上述したガス拡散層１の第２導電性多孔質層１ｂに含まれるものと同一である。また、溶剤は、ペーストＰ１に含まれるものと同様のものを用いることができる。第２塗布部２３の下流側に第２乾燥部２４が設けられており、第２乾燥部２４は、ペーストＰ２を乾燥させることにより第２導電性多孔質層１ｂを形成する。これにより、第１導電性多孔質層１ａに第２導電性多孔質層１ｂが積層され、第１導電性多孔質層１ａ及び第２導電性多孔質層１ｂからなるガス拡散層１が形成される。このガス拡散層１は、芯Ｃ１に巻き取られ、図２に示すロール状のガス拡散層１が製造される。なお、第２塗布部２３及び第２乾燥部２４はそれぞれ、第１塗布部２１及び第１乾燥部２２と同様のものを用いることができる。
【００８２】
（積層体及び膜−電極接合体の製造方法）
続いて、図１に示すガス拡散層１から積層体及び膜−電極接合体を製造する方法について説明する。
【００８３】
本実施形態に係る積層体の製造方法は、本実施形態に係るガス拡散層の製造方法によって製造されたガス拡散層を巻き出す巻出工程と、前記巻き出されたガス拡散層の何れかの面に触媒層又は導電性多孔質基材を積層して積層体を形成する積層体形成工程と、を備える。さらに、本実施形態に係る積層体の製造方法は、前記積層体を巻き取る第２巻取工程をさらに備える。
【００８４】
図５は、実施形態１に係る積層体の製造方法を実施するための積層体製造装置４０を示している。積層体製造装置４０は、第２巻出し部１３、貼合ローラＲ２，Ｒ３、剥離ローラＲ４及び第２巻き取り部１４から主に構成される。
【００８５】
巻出工程では、図５に示すように、ガス拡散層１が巻かれた芯Ｃ１の両端に支持部材を取り付け、この支持部材を回転駆動モータ（図示省略）によって図５における反時計回りに回転させる。これにより、ガス拡散層１を下流側（図５の右方向）に巻き出すことができる。
【００８６】
ロール状に巻かれたガス拡散層１の下流側には、第２巻出し部１３及び貼合ローラＲ２，Ｒ３が設けられている。第２巻出し部１３は、シートＢが付着した長尺の触媒層２をロール状に巻いたものがセットされており、回転駆動モータ（図示省略）によって回転することにより触媒層２を巻き出す。貼合ローラＲ２，Ｒ３は、上下に対になるように設けられており、少なくとも一方は、予め熱せられている。積層体形成工程では、巻き出されたガス拡散層１及び触媒層２が、貼合ローラＲ２，Ｒ３の間に送り込まれ、熱プレスによりガス拡散層１の何れかの面（本実施形態では、他方面Ｆｂ）に触媒層２が積層される。これにより、ガス拡散層１及び触媒層２からなる積層体Ｓ１が形成される。その後、シートＢは剥離ローラＲ４によって触媒層２から剥離され、第２巻き取り部１４に巻き取られる。
【００８７】
触媒層２は、触媒を含有していればよく、例えば、炭素粒子に触媒粒子を担持させたものを用いてもよい。さらに触媒層２は、触媒の他に高分子重合体を含有してもよく、イオン伝導性高分子電解質等を用いてもよい。
【００８８】
触媒としては、例えば、白金や白金化合物などが挙げられる。白金化合物としては、例えば、ルテニウム、パラジウム、ニッケル、モリブデン、イリジウム、鉄などからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と、白金との合金などが挙げられる。なお、通常は、触媒層に含まれる触媒は白金である。
【００８９】
炭素粒子は、導電性を有しているものであれば限定的ではなく、公知または市販のものを広く使用できる。例えば、カーボンブラックや、黒鉛、活性炭などを１種または２種以上で用いることができる。カーボンブラックの例としては、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ランプブラックなどを挙げることができる。炭素粒子の算術平均粒子径は通常５ｎｍ〜２００ｎｍ程度、好ましくは２０ｎｍ〜８０ｎｍ程度である。この炭素粒子の平均粒子径は、例えば、粒子径分布測定装置ＬＡ−９２０：（株）堀場製作所製などにより測定できる。
【００９０】
高分子重合体としては、特に限定的ではなく、公知の材料を使用できる。具体的には、イオン伝導性高分子電解質、酢酸ビニル樹脂、スチレン−アクリル共重合体樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル−アクリル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。また、六フッ化プロピレン−フッ化ビニリデン共重合体、三フッ化塩化エチレン−フッ化ビニリデン共重合体等のフッ素系材料、シリコーンゴム等も挙げられる。これらの高分子重合体は、単独で用いても良いし、２種類以上を組み合わせてもよい。
【００９１】
なお、図５に示す積層体製造装置４０では、積層体形成工程において、熱プレスによる転写によってガス拡散層１上に触媒層２を形成したが、ガス拡散層１上に触媒層２を形成する方法は特に限定されず、例えば、熱を加えないプレスによる転写によってガス拡散層１上に触媒層２を形成してもよい。あるいは、ガス拡散層１上に触媒層形成用ペーストを塗布して乾燥させることによって触媒層２を形成してもよい。
【００９２】
また、ガス拡散層１の一方面Ｆａに触媒層２を積層してもよいが、ガス拡散層１の他方面Ｆｂのほうが、一方面Ｆａよりも平滑であるため、ガス拡散層１の他方面Ｆｂに触媒層２を積層することが好ましい。これにより、触媒層２とガス拡散層１との接触抵抗を低減することができる。また、触媒層２を触媒層形成用ペーストの塗布によって形成する場合、触媒層形成用ペーストを薄く且つ均一に塗布することができ、乾燥時間を短縮することができる。
【００９３】
このように、ガス拡散層１は、引張破壊応力が大きいので、シートＡに付着させることなく単独で自立した膜とすることができる。そのため、ガス拡散層１のシートＡを剥離した平滑な他方面Ｆｂに触媒層２を積層することができる。なお、従来のシート付きガス拡散層は、引張破壊応力が小さいため、単独で自立した膜とすることができず、自立できたとしても単独で膜を搬送して加工することは非常に困難である。そのため、ガス拡散層のシートを剥離した面に触媒層を積層するためには、シートを剥離する前に導電性多孔質基材をガス拡散層のシートと反対側の面に積層して一体化し、その後、シートを剥離して、ガス拡散層のシートを剥離した面に触媒層を積層する必要がある。しかし、導電性多孔質基材の表面が粗いため、導電性多孔質基材が積層されたガス拡散層のシート側の面は平滑にならず、本実施形態のように、触媒層を薄く且つ均一に塗布することはできない。
【００９４】
その後、第２巻取工程では、積層体Ｓ１を芯Ｃ２に巻き取る。芯Ｃ２は、芯Ｃ１と同様の構成であり、貼合ローラＲ２，Ｒ３の下流側に設けられている。芯Ｃ２は、両端が支持部材（図示省略）によって支持されている。この支持部材は、回転駆動モータ（図示省略）によって回転し、芯Ｃ２を図５における時計周りに回転させることにより、ガス拡散層１を巻き取ることができる。これにより、図６に示すような、ロール状に巻かれた積層体Ｓ１を製造することができる。図６に示すように、ロール状に巻かれた積層体Ｓ１では、巻層間において、ガス拡散層１と触媒層２とが接触しており、シートは介在していない。そのため、図６に示す積層体Ｓ１は、シートに付着させた積層体Ｓ１を巻き取ったロール体に比べ、直径及び重量を小さくすることができる。
【００９５】
さらに、膜−電極接合体を製造する場合は、図７に示すように、ロール状に巻かれた積層体Ｓ１を巻き出し、切断部２５によって長尺の積層体Ｓ１を枚葉状に切断する。切断部２５としては、切断カッターなどのような公知の切断手段を用いることができる。
【００９６】
続いて、図８（ａ）に示すように、切断された枚葉状のガス拡散層１の触媒層２と反対側の面に導電性多孔質基材３を積層し、ガス拡散層１、触媒層２及び導電性多孔質基材３からなる積層体Ｓ２を形成する。続いて、図８（ｂ）に示すように、電解質膜４の両面に、電解質膜４と触媒層２とが対向するように２つの積層体Ｓ２を配置して、積層体Ｓ２を電解質膜４に接合する。これにより、図８（ｃ）に示すような膜−電極接合体５を製造することができる。さらに、膜−電極接合体５の導電性多孔質基材３上にセパレータを積層することにより、燃料電池が製造される。セパレータとしては、公知又は市販のセパレータを使用することができる。
【００９７】
導電性多孔質基材３としては、導電性を有し、多孔質なものである限り特に限定されず、公知又は市販の材料を使用することができる。例えば、カーボンペーパー、カーボンクロス、カーボンフェルト等が挙げられる。
【００９８】
導電性多孔質基材３の厚みは、第１導電性多孔質層１ａを支持する観点から、通常５０μｍ〜１０００μｍ程度が好ましく、１００μｍ〜４００μｍ程度がより好ましい。
【００９９】
導電性多孔質基材３は、酸化剤ガスを触媒層２へ良好に拡散させるために、金属メッシュ、金属発泡体等からなる多孔質金属体であってもよい。多孔質金属体を用いることにより、導電性が一段と向上する。多孔質金属体に用いる金属としては、ニッケル、パラジウム、銀、ステンレススチール等を用いることができる。また、耐食性及び導電性を向上するために、上記金属メッシュ及び金属発泡体表面にめっき処理を行ってもよい。めっきの材質は、特に制限されず、白金、ルテニウム、ロジウム、タングステン、タンタル、金等の金属又はこれらの合金；カーボン；エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の耐食性樹脂とカーボンとの複合体等が挙げられる。これらの中でも、高耐食性の観点から、金が好ましい。
【０１００】
導電性多孔質基材３は、予め撥水処理が施された基材であることが好ましい。これにより、さらに一段と、導電性多孔質基材３の撥水性を向上させることができる。
【０１０１】
撥水処理としては、例えば、上記の導電性多孔質基材３をフッ素系樹脂等が分散した水分散体中に浸漬する方法等が挙げられる。フッ素系樹脂としては、上述した樹脂等が挙げられる。なお、この際には、水中にフッ素系樹脂を分散させるために、上述した分散剤を用い、フッ素系樹脂及び水系分散剤を含む水系懸濁液を使用することが好ましい。
【０１０２】
水分散体中のフッ素系樹脂の含有量は、例えば、水１００質量部に対して、１質量部〜３０質量部程度が好ましく、２質量部〜２０質量部程度がより好ましい。
【０１０３】
電解質膜４は、例えば、基材上にイオン伝導性高分子電解質を含有する溶液を塗工し、乾燥することにより形成される。イオン伝導性高分子電解質としては、例えば、パーフルオロスルホン酸系のフッ素系イオン交換樹脂、より具体的には、炭化水素系イオン交換膜のＣ−Ｈ結合をフッ素で置換したパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマー（ＰＦＳ系ポリマー）等が挙げられる。電気陰性度の高いフッ素原子を導入することで、化学的に非常に安定し、スルホン酸基の解離度が高く、高いイオン伝導性が実現できる。このようなイオン伝導性高分子電解質の具体例としては、デュポン社製の「Ｎａｆｉｏｎ」（登録商標）、旭硝子（株）製の「Ｆｌｅｍｉｏｎ」（登録商標）、旭化成（株）製の「Ａｃｉｐｌｅｘ」（登録商標）、ゴア（Ｇｏｒｅ）社製の「Ｇｏｒｅ  Ｓｅｌｅｃｔ」（登録商標）等が挙げられる。イオン伝導性高分子電解質含有溶液中に含まれるイオン伝導性高分子電解質の濃度は、通常５重量％〜６０重量％程度、好ましくは２０重量％〜４０重量％程度である。なお、上記のイオン伝導性高分子電解質膜以外には、アニオン導電性固高分子電解質膜や液状物質含浸膜も挙げられる。アニオン伝導性電解質膜としては炭化水素系樹脂又はフッ素系樹脂等が挙げられ、具体例としては炭化水素系樹脂としては、旭化成（株）製のＡｃｉｐｌｅｘ（登録商標）Ａ２０１，２１１，２２１や、トクヤマ（株）製のネオセプタ（登録商標）ＡＭ−１，ＡＨＡ等が挙げられ、フッ素系樹脂としては、東ソー（株）製のトスフレックス（登録商標）ＩＥ−ＳＦ３４等が挙げられる。また液状物質含浸膜としては、例えばポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）が挙げられる。
【０１０４】
なお、図５に示す積層体製造装置４０では、ガス拡散層１及び触媒層２からなる積層体Ｓ１を形成して、該積層体Ｓ１をロール状に巻き取ったが、図９に示す積層体製造装置４１のように、ガス拡散層１及び導電性多孔質基材３からなる積層体Ｓ３を形成して、該積層体をロール状に巻き取ってもよい。図９に示す積層体製造装置４１では、ロール状に巻かれたガス拡散層１の下流側に第３の巻出し部１５及び貼合ローラＲ５，Ｒ６を備えている。第３の巻出し部１５は、長尺の導電性多孔質基材３をロール状に巻いたものがセットされており、回転駆動モータ（図示省略）によって回転することにより導電性多孔質基材３を巻き出す。
【０１０５】
積層体形成工程では、巻き出されたガス拡散層１及び導電性多孔質基材３が、貼合ローラＲ５，Ｒ６の間に送り込まれ、熱プレスによりガス拡散層１の何れかの面（本実施形態では、一方面Ｆａ）に導電性多孔質基材３が積層される。これにより、ガス拡散層１及び導電性多孔質基材３からなる積層体Ｓ３が形成される。この積層体形成工程では、単独で自立したガス拡散層１と導電性多孔質基材３とを貼り合わせることにより積層体Ｓ３を形成している。そのため、導電性多孔質基材３上にペーストＰ１を塗布して乾燥させることにより積層体Ｓ３を形成する場合と異なり、導電性多孔質基材３へペーストＰ１が染み込み空隙を塞ぐおそれがない。
【０１０６】
その後、第２巻取工程において、積層体Ｓ３を芯Ｃ２に巻き取る。ロール状に巻き取られた積層体Ｓ３では、巻層間において、ガス拡散層１と導電性多孔質基材３とが接触しており、シートが介在していない。そのため、図９に示すロール状に巻かれた積層体Ｓ３は、シートを付着させた積層体Ｓ３を巻き取ったロール体に比べ、直径及び重量を小さくすることができる。
【０１０７】
さらに、膜−電極接合体を製造する場合、図９に示すロール状に巻かれた積層体Ｓ３を巻き出し、図７と同様の切断部２５によって積層体Ｓ３を枚葉状に切断し、枚葉状の積層体Ｓ３のガス拡散層１上に触媒層２を積層する。これにより、図８（ａ）に示す枚葉状の積層体Ｓ２が形成される。続いて、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、電解質膜４の両面に積層体Ｓ２を接合することにより、膜−電極接合体５を製造することができる。
【０１０８】
なお、導電性多孔質基材３は、ガス拡散層１の何れの面に積層してもよいが、ガス拡散層１と導電性多孔質基材３との密着性の観点から、導電性多孔質基材３を平滑な他方面Ｆｂに積層してもよい。また、触媒層２をガス拡散層１上に薄く且つ均一に形成したい場合は、本実施形態のように、導電性多孔質基材３を一方面Ｆａに積層し、触媒層２を他方面Ｆｂに積層することが好ましい。
【０１０９】
なお、上記の積層体製造装置４０，４１では、ガス拡散層１の何れかの面に触媒層２又は導電性多孔質基材３を積層して積層体を形成し、該積層体を巻き取ったが、ガス拡散層１の両面に触媒層２及び導電性多孔質基材３をそれぞれ形成して積層体を形成し、該積層体を巻き取ってもよい。すなわち、本実施形態の他の変形例に係る積層体の製造方法は、本実施形態に係るガス拡散層の製造方法によって製造されたガス拡散層を巻き出す巻出工程と、前記巻き出されたガス拡散層の一方面に導電性多孔質基材を積層し、他方面に触媒層を積層して積層体を形成する積層体形成工程と、を備えることができる。
【０１１０】
図１０は、この製造方法を実施するための積層体製造装置４２を示している。積層体製造装置４２は、第２巻出し部１３、貼合ローラＲ２，Ｒ３、剥離ローラＲ４、第２巻き取り部１４、第３の巻き出し部１５及び貼合ローラＲ５，Ｒ６から主に構成される。
【０１１１】
巻出工程では、ガス拡散層１が巻かれた芯Ｃ１の両端に支持部材（図示省略）を取り付け、この支持部材を回転駆動モータ（図示省略）によって回転させることで、ガス拡散層１を下流側（図１０の右方向）に巻き出す。
【０１１２】
ロール状に巻かれたガス拡散層１の下流側には、第２巻出し部１３及び貼合ローラＲ２，Ｒ３が設けられており、さらに、第２巻出し部１３及び貼合ローラＲ２，Ｒ３の下流側には、剥離ローラＲ４、第２巻き取り部１４が設けられており、剥離ローラＲ４の下流側には、第３の巻出し部１４及び貼合ローラＲ５，Ｒ６が設けられている。第２巻出し部１３、貼合ローラＲ２，Ｒ３、剥離ローラＲ４及び第２巻き取り部１４の構成は、図５に示すものと同様であり、第３の巻出し部１４及び貼合ローラＲ５，Ｒ６の構成は、図９に示すものと同様である。積層体形成工程では、巻き出されたガス拡散層１及びシートＢが付着した触媒層２が、貼合ローラＲ２，Ｒ３の間に送り込まれて、ガス拡散層１の他方面Ｆｂに触媒層２が積層され、積層体Ｓ１が形成される。その後、シートＢは、剥離ローラＲ４によって触媒層２から剥離され、第２巻き取り部１４に巻き取られる。さらに、積層体Ｓ１及び導電性多孔質基材３が、貼合ローラＲ５，Ｒ６の間に送り込まれて、ガス拡散層１の一方面Ｆａに導電性多孔質基材３が積層され、ガス拡散層１、触媒層２及び導電性多孔質基材３からなる積層体Ｓ２が形成される。
【０１１３】
その後、第２巻取工程において、積層体Ｓ２を芯Ｃ２に巻き取る。これにより、図１１に示すような、ロール状に巻かれた積層体Ｓ２を製造することができる。図１１に示すように、ロール状に巻かれた積層体Ｓ２では、巻層間において、触媒層２と導電性多孔質基材３とが接触しており、シートが介在していない。そのため、図１１に示す積層体Ｓ２は、シートを付着させた積層体Ｓ２を巻き取ったロール体に比べ、直径及び重量を小さくすることができる。
【０１１４】
さらに、膜−電極接合体を製造する場合、図１１に示すロール状に巻かれた積層体Ｓ２を巻き出し、図７と同様の切断部２５によって積層体Ｓ２を枚葉状に切断する。これにより、図８（ａ）に示す枚葉状の積層体Ｓ２が形成される。続いて、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、電解質膜４の両面に積層体Ｓ２を接合することにより、膜−電極接合体５を製造することができる。
【０１１５】
なお、積層体形成工程では、導電性多孔質基材３を触媒層２よりも先にガス拡散層１上に積層してもよいが、導電性多孔質基材３の表面が粗いため、ガス拡散層１の触媒層２が積層される面が粗くなる。そのため、触媒層２を導電性多孔質基材３よりも先にガス拡散層１上に積層するほうが、触媒層２を薄く且つ均一に塗布する観点から好ましい。
【０１１６】
また、ガス拡散層１のガス拡散性を向上させるため、ガス拡散層１を形成するためのペーストＰ１は、発泡剤をさらに含むことができる。発泡剤としては、特に限定されることはなく、第１導電性多孔質層１ａに気孔を形成することができる材料を使用することができる。例えば、加熱により分解して発泡する加熱発泡剤を好適に使用できる。
【０１１７】
加熱発泡剤としては、８０℃以上、特に１２０℃〜２５０℃程度の分解温度を有する化合物が好ましい。発泡剤の発生ガス量は特に限定されることはなく、通常５０ｍｌ／ｇ〜５００ｍｌ／ｇ程度、好ましくは２００ｍｌ／ｇ〜３００ｍｌ／ｇ程度である。平均粒子径も特に限定されることはなく、通常１μｍ〜５０μｍ程度、好ましくは２μｍ〜５μｍ程度である。加熱発泡剤としては、上記分解温度を有する公知の有機発泡剤、無機発泡剤等を広く使用できる。
【０１１８】
有機発泡剤としては、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、４，４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、ヒドラゾジカルボンアミド（ＨＤＣＡ）等が挙げられる。これらの中でも低温発泡性を有するアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、４，４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）等を使用することが好ましい。有機発泡剤を使用する場合は、発泡剤の発泡温度を低下させるために、発泡助剤として尿素助剤を併用できる。
【０１１９】
無機発泡剤としては、炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。
【０１２０】
この場合、発泡剤を発泡するために、ガス拡散層１を焼成させる焼成工程を実施する必要がある。焼成工程を実施するタイミングは、ガス拡散層形成工程の後であれば、特に限定されないが、剥離工程の後であることが好ましい。シートＡが剥離された状態でガス拡散層１を焼成させることにより、ガス拡散層１は焼成時のシートＡの収縮等の影響を受けることがない。
【０１２１】
〔実施形態２〕
上述の実施形態１では、ガス拡散層１を形成してシートＡを剥離した後、一旦、ガス拡散層１を単独でロール状に巻き取り、その後、ガス拡散層１を巻き出してから積層体を製造していた。これに対し、本実施形態では、ガス拡散層１を単独で巻き取らずに、積層体を製造する形態について説明する。また、本実施形態では、上述の実施形態１におけるものと同一の部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２２】
本実施形態に係る積層体の製造方法は、導電性炭素材料、高分子重合体及び溶剤を含むペーストをシート上に塗布する塗布工程と、前記塗布されたペーストを乾燥させてなる第１導電性多孔質層を備えるガス拡散層を形成するガス拡散層形成工程と、前記ガス拡散層から前記シートを剥離する剥離工程と、前記剥離工程の後に、前記ガス拡散層の一方面に触媒層及び導電性多孔質基材の一方を積層して積層体を形成する積層体形成工程と、前記積層体を巻き取る巻取工程と、を備え、前記第１導電性多孔質層は、引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである。この形態について、図１２を参照して説明する。
【０１２３】
図１２は、本実施形態に係る積層体の製造方法を実施するための積層体製造装置４３を示している。積層体製造装置４３は、第１巻出し部１１、第１塗布部２１、第１乾燥部２２、剥離ローラＲ１、第１巻取り部１２、搬送ローラＲ７，Ｒ８、第２巻出し部１３、貼合ローラＲ２，Ｒ３、剥離ローラＲ４及び第２巻き取り部１４から主に構成される。
【０１２４】
塗布工程では、第１巻出し部１１から巻き出されたシートＡ上に、第１塗布部２１によって、導電性炭素材料、高分子重合体及び溶剤を含むペーストＰ１を塗布する。
【０１２５】
第１塗布部２１の下流側（図１２の右方向）には第１乾燥部２２が設けられている。ガス拡散層形成工程では、第１乾燥部２２によってペーストＰ１を乾燥させることで、第１導電性多孔質層１ａを備えるガス拡散層１を形成する。
【０１２６】
第１乾燥部２２の下流側（図１２の右方向）には、剥離ローラＲ１および第１巻取り部１２が設けられている。剥離工程では、剥離ローラＲ１によって、ガス拡散層１からシートＡを剥離する。剥離されたシートＡは第１巻取り部１２によって巻き取られる。
【０１２７】
剥離ローラＲ１の下流側（図１２の右方向）には、搬送ローラＲ７が設けられ、搬送ローラＲ７の下流側（図１２の下方向）には搬送ローラＲ８が設けられている。ガス拡散層１は、搬送ローラＲ７，Ｒ８によって反転され、図１２の左方向に進む。搬送ローラＲ７，Ｒ８は、特に必須の構成要素ではない。
【０１２８】
搬送ローラＲ８の下流側（図１２の左方向）には、第２巻出し部１３及び貼合ローラＲ２，Ｒ３が設けられている。積層体形成工程では、ガス拡散層１及びシートＢが付着した触媒層２が貼合ローラＲ２，Ｒ３の間に送り込まれて、ガス拡散層１の他方面Ｆｂに触媒層２が積層され、ガス拡散層１及び触媒層２からなる積層体Ｓ１が形成される。その後、剥離ローラＲ４によって触媒層２からシートＢが剥離され、第２巻き取り部１４に巻き取られる。なお、本実施形態では、ガス拡散層１の他方面Ｆｂは、シートＡが剥離された面である。
【０１２９】
その後、巻取工程において、積層体Ｓ１を芯Ｃ２に巻き取る。ここで、ガス拡散層１の第１導電性多孔質層１ａの引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａであるため、積層体Ｓ１にシートＡを付着させていなくても、積層体Ｓ１を破損することなく巻き取ることができる。これにより、ロール状に巻かれた積層体Ｓ１を製造することができる。
【０１３０】
図１２に示す積層体製造装置４３では、ガス拡散層１の他方面Ｆｂに触媒層２を積層したが、触媒層２の代わりに導電性多孔質基材３を積層してもよい。また、ガス拡散層１の一方面Ｆａに触媒層２を積層してもよい。また、積層体形成工程では、触媒層２又は導電性多孔質基材３を、塗布等の他の方法によってガス拡散層１上に積層してもよい。
【０１３１】
また、本実施形態に係る積層体の製造方法では、前記ガス拡散層は、黒鉛及び高分子重合体を含む第２導電性多孔質層をさらに備えてもよく、前記ガス拡散層形成工程と前記巻取工程との間に、前記第２導電性多孔質層を前記第１導電性多孔質層に積層する第１積層工程をさらに実施してもよい。例えば、図１２では、第１乾燥部２２によってペーストＰ１を乾燥させることにより第１導電性多孔質層１ａを備えるガス拡散層１を形成した後（ガス拡散形成工程）積層体Ｓ１を巻き取るまで（巻取工程）の間に、第２導電性多孔質層１ｂ（図２）を第１導電性多孔質層１ａに積層することができる。
【０１３２】
（変形例１）
さらに、本実施形態の変形例１に係る積層体の製造方法は、前記剥離工程と前記巻取工程との間に、前記ガス拡散層の他方面に前記触媒層及び前記導電性多孔質基材の他方を積層する第２積層工程をさらに備える。図１３は、この製造方法を実施するための積層体製造装置４４を示している。積層体製造装置４４は、図１２に示す積層体製造装置４３において、剥離ローラＲ４の下流側（図１３の左方向）に第３の巻出し部１５及び貼合ローラＲ５，Ｒ６をさらに備えたものである。
【０１３３】
第２積層工程では、図１３に示すように、剥離ローラＲ４の下流側に送り出された積層体Ｓ１及び第３の巻出し部１５から巻き出された導電性多孔質基材３を、貼合ローラＲ５，Ｒ６の間に送り込む。これにより、ガス拡散層１の一方面Ｆａに導電性多孔質基材３が積層され、ガス拡散層１、触媒層２及び導電性多孔質基材３からなる積層体Ｓ２が形成される。その後、巻取工程において、積層体Ｓ２が巻き取られ、図１１に示すような、ロール状に巻かれた積層体Ｓ２を製造することができる。ここで、ガス拡散層１の第１導電性多孔質層１ａの引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａであるため、積層体Ｓ２をシートＡに付着させていなくても、積層体Ｓ２を破損することなく巻き取ることができる。
【０１３４】
なお、図１３に示す積層体製造装置４４では、ガス拡散層１の他方面Ｆｂに触媒層２を積層した後に第２積層工程を実施したが、ガス拡散層１からシートＡを剥離してから、ガス拡散層１の他方面Ｆｂに触媒層２を積層するまでの間であれば、いつでも第２積層工程を実施することができる。また、積層体製造装置４４において、導電性多孔質基材３を触媒層２よりも先にガス拡散層１上に積層してもよいが、導電性多孔質基材３の表面が粗いため、ガス拡散層１の触媒層２が積層される面が粗くなる。そのため、触媒層２を導電性多孔質基材３よりも先にガス拡散層１上に積層するほうが、触媒層２を薄く且つ均一に塗布する観点から好ましい。また、積層体製造装置４４では、搬送ローラＲ７，Ｒ８の上流側においてガス拡散層１からシートＡを剥離しているが、搬送ローラＲ７，Ｒ８の下流側においてガス拡散層１からシートＡを剥離することが好ましい。また、積層体製造装置４４において、第１乾燥部２２によってペーストＰ１を乾燥させることにより第１導電性多孔質層１ａを備えるガス拡散層１を形成した後（ガス拡散形成工程）ガス拡散層１上に導電性多孔質基材３が積層されるまで（第２積層工程）の間に、第２導電性多孔質層１ｂを第１導電性多孔質層１ａに積層することができる。
【０１３５】
（変形例２）
続いて、本実施形態の変形例２に係る積層体の製造方法について説明する。変形例２に係る積層体の製造方法は、導電性炭素材料、高分子重合体及び溶剤を含むペーストをシート上に塗布する塗布工程と、前記塗布されたペーストを乾燥させてなる第１導電性多孔質層を備えるガス拡散層を形成するガス拡散層形成工程と、前記ガス拡散層の一方面に触媒層及び導電性多孔質基材の一方を積層して積層体を形成する積層体形成工程と、前記積層体形成工程の後に、前記ガス拡散層から前記シートを剥離する剥離工程と、前記剥離工程の後に、前記積層体を巻き取る巻取工程と、を備え、前記第１導電性多孔質層は、引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである。変形例２について、図１４を参照して説明する。
【０１３６】
図１４は、変形例２に係る積層体の製造方法を実施するための積層体製造装置４５を示している。積層体製造装置４５は、第１巻出し部１１、第１塗布部２１、第１乾燥部２２、第２巻出し部１５、貼合ローラＲ５，Ｒ６、剥離ローラＲ１及び第１巻取り部１２から主に構成される。
【０１３７】
塗布工程では、第１巻出し部１１から巻き出されたシートＡ上に、第１塗布部２１によって、導電性炭素材料、高分子重合体及び溶剤を含むペーストＰ１を塗布する。
【０１３８】
第１塗布部２１の下流側（図１４の右方向）には第１乾燥部２２が設けられている。ガス拡散層形成工程では、第１乾燥部２２によってペーストＰ１を乾燥させることで、第１導電性多孔質層１ａを備えるガス拡散層１を形成する。
【０１３９】
第１乾燥部２２の下流側（図１４の右方向）には、第３の巻出し部１５及び貼合ローラＲ２，Ｒ３が設けられている。積層体形成工程では、ガス拡散層１、導電性多孔質基材３及びシートＡが貼合ローラＲ５，Ｒ６の間に送り込まれて、ガス拡散層１の一方面Ｆａに導電性多孔質基材３が積層され、シートＡ上にガス拡散層１及び導電性多孔質基材３からなる積層体Ｓ３が形成される。なお、本変形例２では、ガス拡散層１の一方面Ｆａは、次の剥離工程においてシートＡが剥離される面と反対の面である。
【０１４０】
貼合ローラＲ５，Ｒ６の下流側（図１４の右方向）には、剥離ローラＲ１および第１巻取り部１２が設けられている。剥離工程では、ガス拡散層１からシートＡを剥離する。剥離されたシートＡは第１巻取り部１２によって巻き取られる。
【０１４１】
その後、巻取工程において、積層体Ｓ３を芯Ｃ２に巻き取る。ここで、ガス拡散層１の第１導電性多孔質層１ａの引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａであるため、積層体Ｓ３を破損することなく容易に巻き取ることができる。これにより、ロール状に巻かれた積層体Ｓ３を製造することができる。ここで、ガス拡散層１の第１導電性多孔質層１ａの引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａであるため、積層体Ｓ３をシートＡに付着させていなくても、積層体Ｓ３を破損することなく巻き取ることができる。
【０１４２】
図１４に示す積層体製造装置４５では、ガス拡散層１の一方面Ｆａに導電性多孔質基材３を積層していたが、導電性多孔質基材３の代わりに触媒層２を積層してもよい。また、ガス拡散層１の他方面Ｆｂに導電性多孔質基材３を積層してもよい。また、積層体形成工程では、触媒層２又は導電性多孔質基材３を、塗布等の他の方法によってガス拡散層１上に積層してもよい。
【０１４３】
また、変形例２に係る積層体の製造方法では、前記ガス拡散層は、黒鉛及び高分子重合体を含む第２導電性多孔質層をさらに備えてもよく、前記ガス拡散層形成工程と前記積層体形成工程との間、又は、前記剥離工程と前記巻取工程との間に、前記第２導電性多孔質層を前記第１導電性多孔質層に積層する第１積層工程をさらに実施してもよい。例えば、図１４では、第１乾燥部２２によってペーストＰ１を乾燥させることにより第１導電性多孔質層１ａを備えるガス拡散層１を形成した後（ガス拡散形成工程）ガス拡散層１上に導電性多孔質基材３を積層するまで（積層体形成工程）の間、及び、ガス拡散層１からシートＡを剥離した後（剥離工程）、積層体Ｓ３を巻き取るまで（巻取工程）の間に、第２導電性多孔質層１ｂ（図２）を第１導電性多孔質層１ａに積層することができる。
【０１４４】
（変形例３）
続いて、本実施形態の変形例３に積層体の製造方法について説明する。変形例３に係る積層体の製造方法は、上述した変形例２に積層体の製造方法において、前記剥離工程と前記巻取工程との間に、前記ガス拡散層の他方面に前記触媒層及び前記導電性多孔質基材の他方を積層する第２積層工程をさらに備える。図１５に示す積層体製造装置４６は、図１４に示す積層体製造装置４５において、搬送ローラＲ７，Ｒ８、第２巻出し部１３、貼合ローラＲ２，Ｒ３、剥離ローラＲ４及び第２巻き取り部１４をさらに備えたものである。
【０１４５】
搬送ローラＲ７は、剥離ローラＲ１の下流側（図１５の右方向）に設けられ、搬送ローラＲ８は、搬送ローラＲ７の下流側（図１５の下方向）に設けられている。剥離工程において、シートＡが剥離されたガス拡散層１及び導電性多孔質基材３からなる積層体Ｓ３は、搬送ローラＲ７，Ｒ８によって反転され、図１５の左方向に進む。
【０１４６】
搬送ローラＲ８の下流側（図１５の左方向）には、第２巻出し部１３及び貼合ローラＲ２，Ｒ３が設けられている。第２積層工程では、積層体Ｓ３及びシートＢが付着した触媒層２が貼合ローラＲ２，Ｒ３の間に送り込まれて、ガス拡散層１の他方面Ｆｂに触媒層２が積層される。これにより、ガス拡散層１、触媒層２及び導電性多孔質基材３からなる積層体Ｓ２が形成される。なお、シートＢは、剥離ローラＲ４によって触媒層２から剥離され、第２巻き取り部１４に巻き取られる。
【０１４７】
その後、巻取工程において、積層体Ｓ２を芯Ｃ２に巻き取る。これにより、ロール状に巻かれた積層体Ｓ２を製造することができる。なお、積層体製造装置４６では、ガス拡散層１の一方面Ｆａに導電性多孔質基材３を積層し、他方面Ｆｂに触媒層２を積層したが、ガス拡散層１の一方面Ｆａに触媒層２を積層し、他方面Ｆｂに導電性多孔質基材３を積層してもよい。また、積層体製造装置４６では、搬送ローラＲ７，Ｒ８の上流側においてガス拡散層１からシートＡを剥離しているが、搬送ローラＲ７，Ｒ８の下流側においてガス拡散層１からシートＡを剥離することが好ましい。また、積層体製造装置４６において、第１乾燥部２２によってペーストＰ１を乾燥させることにより第１導電性多孔質層１ａを備えるガス拡散層１を形成した後（ガス拡散形成工程）ガス拡散層１上に導電性多孔質基材３を積層するまで（積層体形成工程）の間、及び、ガス拡散層１からシートＡを剥離した後（剥離工程）、ガス拡散層１上に触媒層２が積層されるまで（第２積層工程）の間に、第２導電性多孔質層１ｂを第１導電性多孔質層１ａに積層することができる。
【０１４８】
（変形例４）
続いて、本実施形態の変形例４に積層体の製造方法について説明する。変形例４に係る積層体の製造方法は、導電性炭素材料、高分子重合体及び溶剤を含むペーストをシート上に塗布する塗布工程と、前記ペーストに触媒層及び導電性多孔質基材の一方を積層して積層体を形成する積層体形成工程と、前記積層体形成工程の後に、前記積層体のペーストを乾燥させてなる第１導電性多孔質層を備えたガス拡散層であって、一方面に前記触媒層及び前記導電性多孔質基材の前記一方が積層されたガス拡散層を形成するガス拡散層形成工程と、前記ガス拡散層形成工程の後に、前記ガス拡散層から前記シートを剥離する剥離工程と、前記剥離工程の後に、前記積層体を巻き取る巻取工程と、を備え、前記第１導電性多孔質層は、引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである。変形例４について、図１６を参照して説明する。
【０１４９】
図１６は、変形例４に係る積層体の製造方法を実施するための積層体製造装置４７を示している。積層体製造装置４７は、第１巻出し部１１、第１塗布部２１、第３の巻出し部１５、貼合ローラＲ５，Ｒ６、第１乾燥部２２、剥離ローラＲ１及び第１巻取り部１２から主に構成される。
【０１５０】
塗布工程では、第１巻出し部１１から巻き出されたシートＡ上に、第１塗布部２１によって、導電性炭素材料、高分子重合体及び溶剤を含むペーストＰ１を塗布する。
【０１５１】
第１塗布部２１の下流側（図１６の右方向）には、第３の巻出し部１５及び貼合ローラＲ５，Ｒ６が設けられている。積層体形成工程では、シートＡ、ペーストＰ１及び導電性多孔質基材３が貼合ローラＲ５，Ｒ６の間に送り込まれて、ペーストＰ１に導電性多孔質基材３が積層され、ペーストＰ１及び導電性多孔質基材３からなる積層体Ｓ４が形成される。
【０１５２】
貼合ローラＲ５，Ｒ６の下流側（図１６の右方向）には、第１乾燥部２２が設けられている。ガス拡散層形成工程では、第１乾燥部２２によってペーストＰ１を乾燥させることで第１導電性多孔質層１ａを備えるガス拡散層１を形成する。このガス拡散層１は、一方面Ｆａに導電性多孔質基材３が積層されている。これにより、ガス拡散層１及び導電性多孔質基材３からなる積層体Ｓ３が形成される。
【０１５３】
さらに、剥離工程において、剥離ローラＲ１によって、ガス拡散層１からシートＡを剥離する。その後、巻取工程において、積層体Ｓ３を芯Ｃ２に巻き取る。ここで、ガス拡散層１の第１導電性多孔質層１ａの引張破壊応力が３．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａであるため、積層体Ｓ３を破損することなく容易に巻き取ることができる。これにより、ロール状に巻かれた積層体Ｓ３を製造することができる。
【０１５４】
図１６に示す積層体製造装置４７では、ペーストＰ１に導電性多孔質基材３を積層していたが、導電性多孔質基材３の代わりに触媒層２を積層してもよい。
【０１５５】
また、変形例４に係る積層体の製造方法では、前記ガス拡散層は、黒鉛及び高分子重合体を含む第２導電性多孔質層をさらに備えてもよく、前記剥離工程と前記巻取工程との間に、前記第２導電性多孔質層を前記第１導電性多孔質層に積層する第１積層工程をさらに実施してもよい。例えば、図１６では、ガス拡散層１からシートＡを剥離した後（剥離工程）、積層体Ｓ３を巻き取るまで（巻取工程）の間に、第２導電性多孔質層１ｂ（図２）を第１導電性多孔質層１ａに積層することができる。
【０１５６】
（変形例５）
続いて、本実施形態の変形例５に積層体の製造方法について説明する。変形例５に係る積層体の製造方法は、上述した変形例４に係る積層体の製造方法において、前記剥離工程と前記巻取工程との間に、前記ガス拡散層の他方面に前記触媒層及び前記導電性多孔質基材の他方を積層する第２積層工程をさらに備える。図１７に示す積層体製造装置４８は、図１６に示す積層体製造装置４７において、搬送ローラＲ７，Ｒ８、第２巻出し部１３、貼合ローラＲ２，Ｒ３、剥離ローラＲ４及び第２巻き取り部１４をさらに備えたものである。
【０１５７】
搬送ローラＲ７は、剥離ローラＲ１の下流側（図１７の右方向）に設けられ、搬送ローラＲ８は、搬送ローラＲ７の下流側（図１７の下方向）に設けられている。剥離工程において、シートＡが剥離されたガス拡散層１及び導電性多孔質基材３からなる積層体Ｓ３は、搬送ローラＲ７，Ｒ８によって反転され、図１７の左方向に進む。
【０１５８】
搬送ローラＲ８の下流側（図１７の左方向）には、第２巻出し部１３及び貼合ローラＲ２，Ｒ３が設けられている。第２積層工程では、積層体Ｓ３及びシートＢが付着した触媒層２が貼合ローラＲ２，Ｒ３の間に送り込まれて、ガス拡散層１の他方面Ｆｂに触媒層２が積層される。これにより、ガス拡散層１、触媒層２及び導電性多孔質基材３からなる積層体Ｓ２が形成される。その後、シートＢは、剥離ローラＲ４によって触媒層２から剥離され、第２巻き取り部１４に巻き取られる。なお、触媒層２を塗布等の他の方法によってガス拡散層１上に積層してもよい。
【０１５９】
その後、巻取工程において、積層体Ｓ２を芯Ｃ２に巻き取る。これにより、ロール状に巻かれた積層体Ｓ２を製造することができる。なお、積層体製造装置４８では、ペーストＰ１に導電性多孔質基材３を積層し、ガス拡散層１の他方面Ｆｂに触媒層２を積層したが、ペーストＰ１に触媒層２を積層し、ガス拡散層１の他方面Ｆｂに導電性多孔質基材３を積層してもよい。また、積層体製造装置４８では、搬送ローラＲ７，Ｒ８の上流側においてガス拡散層１からシートＡを剥離しているが、搬送ローラＲ７，Ｒ８の下流側においてガス拡散層１からシートＡを剥離することが好ましい。また、積層体製造装置４８において、ガス拡散層１からシートＡを剥離した後（剥離工程）、ガス拡散層１上に触媒層２が積層されるまで（第２積層工程）の間に、第２導電性多孔質層１ｂを第１導電性多孔質層１ａに積層することができる。
【０１６０】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能であり、各実施形態に開示された構成を適宜組み合わせて得られる形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【０１６１】
以下に、ガス拡散層の実施例及び比較例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【０１６２】
材料
第１導電性多孔質層形成用組成物及び第２導電性多孔質層形成用組成物の調製には、以下に示す材料を使用した。なお、カーボンブラック１〜６は、いずれも市販品である。
カーボンブラック（１）：ファーネスブラック（ＤＢＰ吸収量４８ｃｍ３／１００ｇ、平均粒子径４０ｎｍ〜６０ｎｍ）
カーボンブラック（２）：ファーネスブラック（ＤＢＰ吸収量６６ｃｍ３／１００ｇ、平均粒子径４０ｎｍ〜６０ｎｍ）
カーボンブラック（３）：ファーネスブラック（ＤＢＰ吸収量９３ｃｍ３／１００ｇ、平均粒子径４０ｎｍ〜６０ｎｍ）
カーボンブラック（４）：ファーネスブラック（ＤＢＰ吸収量１３０ｃｍ３／１００ｇ、平均粒子径４０ｎｍ〜６０ｎｍ）
カーボンブラック（５）：ファーネスブラック（ＤＢＰ吸収量１４２ｃｍ３／１００ｇ、平均粒子径４０ｎｍ〜６０ｎｍ）
黒鉛：球状黒鉛（平均粒子径２０μｍ）
高分子重合体：Ｓｏｌｅｆ２１２１６／１００１（ソルベイソレクシス（株）製；ＰＶＤＦ；固形分１０ｗｔ％）
発泡剤：熱分解型発泡剤（平均粒子径３〜５μｍ）。
【０１６３】
実施例１
カーボンブラック（１）１００質量部、高分子重合体７５０質量部（固形分７５質量部）、発泡剤５０質量部、及びメチルエチルケトン（ＭＥＫ）６００質量部をメディア分散により６０分間分散させることにより第１導電性多孔質層形成用組成物を調合した。この第１導電性多孔質層形成用組成物を、離型層が形成されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上にアプリケーターを用いて約５０μｍの厚みとなるように塗布した。その後、９５℃に設定した乾燥炉中で約１５分乾燥させて、ＰＥＴフィルム上に第１導電性多孔質層１ａを作製した。その後、第１導電性多孔質層１ａを離型層が形成されたＰＥＴフィルムから剥離し、その後２７０℃で１時間焼成して発泡剤を分解し、第１導電性多孔質層（１）（実施例１のガス拡散層）を得た。
【０１６４】
実施例２
カーボンブラック（１）の代わりにカーボンブラック（２）を使用すること以外は実施例１と同様に、第１導電性多孔質層（２）（実施例２のガス拡散層）を得た。
【０１６５】
実施例３
カーボンブラック（１）の代わりにカーボンブラック（３）を使用すること以外は実施例１と同様に、第１導電性多孔質層（３）（実施例３のガス拡散層）を得た。
【０１６６】
実施例４
カーボンブラック（１）の代わりにカーボンブラック（４）を使用すること以外は実施例１と同様に、第１導電性多孔質層（４）（実施例４のガス拡散層）を得た。
【０１６７】
実施例５
カーボンブラック（１）の代わりにカーボンブラック（５）を使用すること以外は実施例１と同様に、第１導電性多孔質層（５）（実施例５のガス拡散層）を得た。
【０１６８】
実施例６
実施例４と同様に、第１導電性多孔質層（４）を得た。
【０１６９】
次に、黒鉛１００質量部、高分子重合体５０質量部（固形分５質量部）、及びメチルエチルケトン（ＭＥＫ）１００質量部をメディア分散により６０分間分散させることにより第２導電性多孔質層形成用組成物を調合した。この第２導電性多孔質層形成用組成物を、第１導電性多孔質層（４）上にアプリケーターを用いて約５０μｍの厚みとなるように塗布した。その後、９５℃に設定した乾燥炉中で約１５分乾燥させて、第１導電性多孔質層（４）上に第２導電性多孔質層（１）を作製し、第１導電性多孔質層（４）及び第２導電性多孔質層（１）のガス拡散層（実施例６のガス拡散層）を得た。
【０１７０】
実施例７
実施例４と同様に、第１導電性多孔質層（４）を得た。
【０１７１】
次に、第２導電性多孔質層形成用組成物を、１５０μｍの厚みとなるように塗布したこと以外は実施例６と同様にして、第１導電性多孔質層（４）上に第２導電性多孔質層（２）を作製し、第１導電性多孔質層（４）及び第２導電性多孔質層（２）からなるガス拡散層（実施例７のガス拡散層）を得た。
【０１７２】
実施例８
実施例４と同様に、第１導電性多孔質層（４）を得た。
【０１７３】
次に、第２導電性多孔質層形成用組成物を、２００μｍの厚みとなるように塗布したこと以外は実施例６と同様にして、第１導電性多孔質層（４）上に第２導電性多孔質層（３）を作製し、第１導電性多孔質層（４）及び第２導電性多孔質層（３）からなるガス拡散層（実施例８のガス拡散層）を得た。
【０１７４】
実施例９
実施例４と同様に、第１導電性多孔質層（４）を得た。
【０１７５】
次に、第２導電性多孔質層形成用組成物を、２５０μｍの厚みとなるように塗布したこと以外は実施例６と同様にして、第１導電性多孔質層（４）上に第２導電性多孔質層（４）を作製し、第１導電性多孔質層（４）及び第２導電性多孔質層（４）からなるガス拡散層（実施例９のガス拡散層）を得た。
【０１７６】
比較例１
カーボンブラック（１）の代わりにカーボンブラック（６）を使用すること以外は実施例１と同様に、第１導電性多孔質層（６）（比較例１のガス拡散層）を得た。
【０１７７】
比較例２
高分子重合体の配合量を４５０質量部としたこと以外は実施例４と同様に、第１導電性多孔質層（７）（比較例２のガス拡散層）を得た。
【０１７８】
密度評価
実施例１〜９及び比較例１〜２で得たガス拡散層を、１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさに裁断して試験用サンプルを作製した後、当該試験用サンプルの質量及び厚みを測定し、これらの値から密度を算出した。結果を表１に示す。
【０１７９】
引張破壊応力評価
実施例１〜９及び比較例１〜２で得たガス拡散層を、ダンベル形の１Ｂ形ではなくダンベル状２号形を用い、試験速度を３ｍｍ／分とすること以外は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１６１−１：２０１４に規定される方法に準拠して、引張破壊応力を測定した。なお、ダンベル状２号形の試験片の形状及び寸法はＪＩＳ  Ｋ  ６２５１：２０１０に準拠する。
【０１８０】
ガス拡散層単独搬送評価
図１８に示す装置によって、実施例１〜９及び比較例１〜２で得たガス拡散層１を良好な状態で搬送できるか確認した。まず、ガス拡散層１をテンションフリーで芯Ｃ１に巻き取り、芯Ｃ１の両端を支持部材（図示省略）によって支持し、該支持部材を回転駆動モータ（図示省略）によって回転させ、ガス拡散層を巻き出した。また、芯Ｃ２を芯Ｃ１と平行になるように所定の間隔を置いて支持部材（図示省略）によって支持し、該支持部材を回転駆動モータ（図示省略）によって回転させることにより、芯Ｃ１から巻き出されたガス拡散層１を巻き取った。芯Ｃ１，Ｃ２の上方にテンションローラＲ９，Ｒ１０を設け、テンションローラＲ９，Ｒ１０を介してガス拡散層１を芯Ｃ１から芯Ｃ２に搬送することにより、ガス拡散層１に張力を与えた。具体的にはガス拡散層１の巻き出し張力及び巻き取り張力がいずれも４０Ｎとなるように、芯Ｃ１，Ｃ２の支持位置及びテンションローラＲ９，Ｒ１０の位置を調整した。
【０１８１】
実施例１〜９及び比較例１〜２で得たガス拡散層１は、いずれも幅が２２０ｍｍであった。また、ガス拡散層１の搬送距離は２０ｍであった。また、ガス拡散層１の搬送速度を０．５、１．０、２．０、３．０、４．０及び５．０（ｍ／分）の６段階で切り替え、各搬送速度で、芯Ｃ２にガス拡散層１を巻き取ることができたか否かを確認した。いずれの速度での搬送においても、芯Ｃ２にガス拡散層１を破損することなく巻き取ることができた場合、評価を良好（Ａ）とした。一方、いずれかの速度での搬送において、ガス拡散層１が破損して芯Ｃ２に巻き取ることができなかった場合、評価を不良（Ｂ）とし、いずれの速度での搬送においても、ガス拡散層１が破損して芯Ｃ２に巻き取ることができなかった場合、評価を不良（Ｃ）とした。結果を表１に示す。
【０１８２】
【表１】
2016171062.tif 000003
【０１８３】
実施例１〜５では、第１導電性多孔質層の引張破壊応力が３．０ＭＰａ以上であるため、ガス拡散層単独搬送評価において良好な結果が得られた。
【０１８４】
また、実施例５〜９では、ガス拡散層が第２導電性多孔質層を含んでいるが、第１導電性多孔質層として、引張破壊応力が３．０ＭＰａ以上のもの（カーボンブラック４）を用いているため、ガス拡散層単独搬送評価において良好な結果が得られた。
【０１８５】
一方、比較例１及び２では、第１導電性多孔質層の引張破壊応力が３．０ＭＰａに満たないため、ガス拡散層単独搬送評価において、芯Ｃ２にガス拡散層１を巻き取ることができなかった。
【０１８６】
算術平均粗さ評価
なお、実施例４のガス拡散層（第１導電性多孔質層（４））、及び実施例７のガス拡散層（第１導電性多孔質層（４）及び第２導電性多孔質層（２）からなるガス拡散層）については、一方面及び他方面の算術平均粗さも計測した。算術平均粗さは、顕微鏡（OLYMPUS社製「3D MEASURING LASER MICROSCOPE」（型式：OLS4000））、及び、計測ソフトウェア（OLYMPUS社製「LEXT-OLS4000」）を用い、対物レンズ倍率を１０倍にして計測した。
【０１８７】
その結果、実施例４のガス拡散層では、一方面の算術平均粗さをＳａ、他方面の算術平均粗さＳｂとすると、Ｓａ＝２．５６７（μｍ）、Ｓｂ＝２．２２７（μｍ）であり、｛１−（Ｓｂ／Ｓａ）｝×１００＝１３．２であった。また、実施例７のガス拡散層では、第１導電性多孔質層（４）側の面の算術平均粗さをＳｃ、第２導電性多孔質層（２）側の面の算術平均粗さＳｄとすると、Ｓｃ＝１５．５６７（μｍ）、Ｓｄ＝１．８３５（μｍ）であり、｛１−（Ｓｃ／Ｓｄ）｝×１００＝８８．２であった。
【符号の説明】
【０１８８】
１    ガス拡散層
１ａ  第１導電性多孔質層
１ｂ  第２導電性多孔質層
２    触媒層
３    導電性多孔質基材
４    電解質膜
５    膜−電極接合体
２１  第１塗布部
２２  第１乾燥部
２３  第２塗布部
２４  第２乾燥部
２５  切断部
３０  ガス拡散層製造装置
３１  ガス拡散層製造装置
４０  積層体製造装置
４１  積層体製造装置
４２  積層体製造装置
４３  積層体製造装置
４４  積層体製造装置
４５  積層体製造装置
４６  積層体製造装置
４７  積層体製造装置
４８  積層体製造装置
Ａ    シート
Ｂ    シート
Ｆａ  一方面
Ｆｂ  他方面
Ｐ１  ペースト
Ｐ２  ペースト
Ｒ１  剥離ローラ
Ｒ２  貼合ローラ
Ｒ３  貼合ローラ
Ｒ４  剥離ローラ
Ｒ５  貼合ローラ
Ｒ６  貼合ローラ
Ｒ７  搬送ローラ
Ｒ８  搬送ローラ
Ｒ９  テンションローラ
Ｒ１０  テンションローラ
Ｓ１  積層体
Ｓ２  積層体
Ｓ３  積層体
Ｓ４  積層体
【図１】
2016171062.tif 000004
【図２】
2016171062.tif 000005
【図３】
2016171062.tif 000006
【図４】
2016171062.tif 000007
【図５】
2016171062.tif 000008
【図６】
2016171062.tif 000009
【図７】
2016171062.tif 000010
【図８】
2016171062.tif 000011
【図９】
2016171062.tif 000012
【図１０】
2016171062.tif 000013
【図１１】
2016171062.tif 000014
【図１２】
2016171062.tif 000015
【図１３】
2016171062.tif 000016
【図１４】
2016171062.tif 000017
【図１５】
2016171062.tif 000018
【図１６】
2016171062.tif 000019
【図１７】
2016171062.tif 000020
【図１８】
2016171062.tif 000021