(57)【要約】【課題】固体高分子形燃料電池用の膜電極構造体において、電極触媒層とガスケット層との間からの高分子電解質膜の露出を抑制し、かつ実質的に発電に寄与しない触媒層及び電解質膜の割合をできるだけ少なくする。【解決手段】額縁形状を有する第１ガスケット層に備えられた第１開口部内に第１電極触媒層を形成し、額縁形状を有する第２ガスケット層に備えられた第２開口部内に第２電極触媒層を形成し、第１電極触媒層及び第２電極触媒層と同等の形状を有する高分子電解質膜の両面に、第１電極触媒層及び第２電極触媒層をそれぞれ接合し、第１ガスケット層及び第２ガスケット層、並びに高分子電解質膜の両面に接合された第１電極触媒層及び第２電極触媒層を、第１拡散層及び第２拡散層で挟持することにより膜電極構造体を得る。【選択図】図１
2016219179.tif 000002
【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一方の面に接して形成された、触媒とイオン交換樹脂とを含み前記高分子電解質膜と同等の形状を有する第１電極触媒層と、
前記高分子電解質膜の他方の面に接して形成された、触媒とイオン交換樹脂とを含み前記高分子電解質膜と同等の形状を有する第２電極触媒層と、
前記高分子電解質膜、前記第１電極触媒層及び前記第２電極触媒層を保持する開口部を有する額縁形状のガスケット層と、
前記第１電極触媒層の全面を覆って配置された第１拡散層と、
前記第２電極触媒層の全面を覆って配置され、前記第１拡散層とともに前記第１電極触媒層及び前記第２電極触媒層を挟持する第２拡散層と、
を備える膜電極構造体。
【請求項２】
前記ガスケット層は、
前記第１電極触媒層と接触する第１ガスケット基材及び前記第１拡散層と対向する第１接合層を備える第１ガスケット層と、
前記第２電極触媒層と接触する第２ガスケット基材及び前記第２拡散層と対向する第２接合層を備える第２ガスケット層と
を備える
請求項１に記載の膜電極構造体。
【請求項３】
前記第１ガスケット基材及び前記第２ガスケット基材を接合する第３接合層を備える
請求項２に記載の膜電極構造体。
【請求項４】
前記第１ガスケット基材と前記第１拡散層とが、前記第１接合層により接合され、
前記第２ガスケット基材と前記第２拡散層とが、前記第２接合層により接合されている
請求項２又は３に膜電極構造体。
【請求項５】
前記第１拡散層の外周側面に形成された、前記第１拡散層を保持する開口部を有する額縁状の第３ガスケット層と、
前記第２拡散層の外周側面に形成された、前記第２拡散層を保持する開口部を有する額縁状の第４ガスケット層と、
を備える
請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の膜電極構造体。
【請求項６】
前記第１ガスケット基材及び前記第３ガスケット層が、前記第１接合層により接合されており、
前記第２ガスケット基材及び前記第４ガスケット層が、前記第２接合層により接合されている
請求項５に記載の膜電極構造体。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の膜電極構造体を有する
固体高分子形燃料電池。
【請求項８】
額縁形状を有する第１ガスケット層に備えられた第１開口部内に第１電極触媒層を形成し、
額縁形状を有する第２ガスケット層に備えられた第２開口部内に第２電極触媒層を形成し、
前記第１電極触媒層及び前記第２電極触媒層と同等の形状を有する高分子電解質膜の両面に、前記第１電極触媒層及び前記第２電極触媒層をそれぞれ接合し、
前記第１ガスケット層及び前記第２ガスケット層、並びに前記高分子電解質膜の両面に接合された前記第１電極触媒層及び前記第２電極触媒層を、第１拡散層及び第２拡散層で挟持する
膜電極構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜電極構造体及び固体高分子形燃料電池、並びに膜電極構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池は、例えば特許文献１に記載のように、高分子膜を電解質として用いる燃料電池である。図４（ａ）は、固体高分子形燃料電池の構造の一例を示す断面図である。
図４（ａ）に示されるように、膜電極構造体１００は、高分子電解質膜１１０、電極触媒層１２０Ｃ、１２０Ａ、多孔質拡散層１３０Ｃ、１３０Ａ、ガスケット層１４０Ｃ、１４０Ａで構成される。膜電極構造体１００は、一対のセパレータ１５０Ｃ及び１５０Ａで挟持されている。電極触媒層１２０Ｃは、カソードである空気極を構成し、電極触媒層１２０Ａは、アノードである燃料極を構成する。
【０００３】
高分子電解質膜１１０は、電極触媒層１２０Ｃに対向する一面であるカソード接触面１１０ａと、カソード接触面１１０ａとは反対側の電極触媒層１２０Ａに対向する一面であるアノード接触面１１０ｂとを有している。カソード接触面１１０ａには、電極触媒層１２０Ｃが接触し、電極触媒層１２０Ｃには、多孔質拡散層１３０Ｃが接触している。すなわち、高分子電解質膜１１０のカソード接触面１１０ａ上には、電極触媒層１２０Ｃと多孔質拡散層１３０Ｃとがこの順に積層されている。アノード接触面１１０ｂには、電極触媒層１２０Ａが接触し、電極触媒層１２０Ａには、多孔質拡散層１３０Ａが接触している。すなわち、高分子電解質膜１１０のカソード接触面１１０ａ上には、電極触媒層１２０Ａと多孔質拡散層１３０Ａとがこの順に積層されている。
【０００４】
高分子電解質膜１１０の外周縁のカソード接触面１１０ａ側の一部、電極触媒層１２０Ｃの外周縁、及び、多孔質拡散層１３０Ｃの外周縁の外側には、ガスケット層１４０Ｃが配置されている。高分子電解質膜１１０の外周縁のアノード接触面１１０ｂ側の一部、電極触媒層１２０Ａの外周縁、及び、多孔質拡散層１３０Ａの外周縁の外側には、ガスケット層１４０Ａが配置されている。
カソードである空気極を構成する電極触媒層１２０Ｃには、セパレータ１５０Ｃに形成されたガス流路１６０Ｃから、酸素を含む酸化剤ガスが供給される。アノードである燃料極を構成する電極触媒層１２０Ａには、セパレータ１５０Ａに形成されたガス流路１６０Ａから、水素を含む燃料ガスが供給される。そして、触媒の存在下で酸化剤ガスと燃料ガスとが電極反応を進めることによって、電極触媒層１２０Ｃと電極触媒層１２０Ａとの間に起電力が生じる。この間に、ガスケット層１４０Ｃ、１４０Ａは、電極触媒層１２０Ｃ、１２０Ａに供給される酸化剤ガス及び燃料ガスが固体高分子形燃料電池から漏れることを抑える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３２５７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、膜電極構造体１００の製造工程では、まず、各電極触媒層１２０Ｃ、１２０Ａが、それに対応するカソード接触面１１０ａ、アノード接触面１１０ｂに積層される。次いで、各ガスケット層１４０Ｃ、１４０Ａが、それに対応するカソード接触面１１０ａ、アノード接触面１１０ｂの周縁部に貼り合わせられる。そして、各多孔質拡散層１３０Ｃ、１３０Ａが、それに対応する電極触媒層１２０Ｃ、１２０Ａの上に積層される。これらの方法で作製された膜電極構造体は、周囲にガスケット層１４０Ｃ、１４０Ａが密着する部分を作るため実際に発電時使用される電極面積よりも通常大きく電極触媒層１２０Ｃ、１２０Ａが作られる。電極触媒層１２０Ｃ、１２０Ａの縁部をガスケット層１４０Ｃ、１４０Ａで挟むことでガスケット層を積層するが、挟まれている電極触媒層部分は、ガスが供給されず実質的に発電に寄与しない。
【０００７】
通常、電極触媒層１２０Ｃ、１２０Ａには多くの貴金属触媒が含まれ、原料費が高価であるため、上述のような実質的に発電に寄与しない部分が大きく生じると好ましくない。そのため、従来の固体高分子形燃料電池の膜電極構造体１００とセパレータ１５０Ａ、１５０Ｃとの位置関係を示す第２の断面図である図４（ｂ）に示すように、高分子電解質膜１１０の外周が電極触媒層１２０Ｃ、１２０Ａの外周の外側にくるように高分子電解質膜１１０の面積を大きくした膜電極構造体１００を作製し、ガスケット層１４０Ｃ、１４０Ａには高分子電解質膜１１０のみが挟まれるようにする場合もある。
【０００８】
しかし、この場合においても高分子電解質膜１１０の電極触媒層１２０Ｃ、１２０Ａからはみ出した外周部位は発電に寄与しないためコストが増大する問題がある。また、電極触媒層１２０Ｃ、１２０Ａとガスケット層１４０Ｃ、１４０Ａの間に隙間が生じた場合、高分子電解質膜１１０が触媒層にもガスケット層にも保持されない部分が生じ、その部分の耐久性が低下するといった問題もある。
そこで本発明は、電極触媒層とガスケット層との間からの高分子電解質膜の露出を抑制し、実質的に発電に寄与しない触媒層及び電解質膜の割合を低減した膜電極構造体及び固体高分子形燃料電池、並びに膜電極構造体の製造方法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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る膜電極構造体は、高分子電解質膜と、前記高分子電解質膜の一方の面に接して形成された、触媒とイオン交換樹脂とを含み前記高分子電解質膜と同等の形状を有する第１電極触媒層と、前記高分子電解質膜の他方の面に接して形成された、触媒とイオン交換樹脂とを含み前記高分子電解質膜と同等の形状を有する第２電極触媒層と、前記高分子電解質膜、前記第１電極触媒層及び前記第２電極触媒層を保持する開口部を有する額縁形状のガスケット層と、前記第１電極触媒層の全面を覆って配置された第１拡散層と、前記第２電極触媒層の全面を覆って配置され、前記第１拡散層とともに前記第１電極触媒層及び前記第２電極触媒層を挟持する第２拡散層と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る固体高分子形燃料電池は、上述した膜電極構造体を有することを特徴とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る膜電極構造体の製造方法は、額縁形状を有する第１ガスケット層に備えられた第１開口部内に前記第１電極触媒層を形成し、
額縁形状を有する第２ガスケット層に備えられた第２開口部内に前記第２電極触媒層を形成し、
前記第１電極触媒層及び前記第２電極触媒層と同等の形状を有する高分子電解質膜の両面に、前記第１電極触媒層及び前記第２電極触媒層をそれぞれ接合し、
前記第１ガスケット層及び前記第２ガスケット層、並びに前記高分子電解質膜の両面に接合された前記第１電極触媒層及び前記第２電極触媒層を、第１拡散層及び第２拡散層で挟持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様によれば、電極触媒層とガスケット層との間からの高分子電解質膜の露出を抑制し、実質的に発電に寄与しない触媒層及び電解質膜の割合を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における膜電極構造体の断面構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における膜電極構造体の製造工程における電極触媒層転写前の状態を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態における膜電極構造体の製造工程における電極触媒層転写後の状態を示す断面図である。
【図４】従来例における固体高分子形燃料電池の断面構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を参照して、膜電極構造体及び、固体高分子形燃料電池の一実施形態について説明する。
［膜電極構造体の構成］
図１に示されるように、膜電極構造体１０は、高分子電解質膜１１と、一対の電極触媒層（第１電極触媒層１２Ｃ、第２電極触媒層１２Ａ）と、一対の多孔質拡散層（第１多孔質拡散層１３Ｃ、第２多孔質拡散層１３Ａ）と、環形状を有する一対のガスケット層（第１ガスケット層１４Ｃ、第２ガスケット層１４Ａ）と、環形状を有する一対のガスケット層（第３ガスケット層１５Ｃ、第４ガスケット層１５Ａ）と、環形状を有する接合層（第３接合層１８）とを備えている。
第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａ、並びに第１多孔質拡散層１３Ｃ及び第２多孔質拡散層１３Ａの各組について、各組を構成する２つの部材の位置は、高分子電解質膜１１を挟んで面対称であることが好ましい。また、第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａ、並びに第３ガスケット層１５Ｃ及び第４ガスケット層１５Ａの各組について、各組を構成する２つの部材の位置は、第３接合層１８を挟んで面対称であることが好ましい。
【００１４】
第１ガスケット層１４Ｃは、開口部を有する額縁形状に形成される。第１ガスケット層１４Ｃは、第１接合層１６Ｃと、第１ガスケット基材１７Ｃとから構成される。第１ガスケット層１４Ｃは、第３ガスケット層１５Ｃと第３接合層１８との間に位置する。第１ガスケット層１４Ｃは、第１電極触媒層１２Ｃの外周縁、及び、高分子電解質膜１１の外周縁の外側に配置され、第１電極触媒層１２Ｃ及び高分子電解質膜１１と接している。すなわち、第１ガスケット層１４Ｃは、開口部に第１電極触媒層１２Ｃ及び高分子電解質膜１１を保持する。第１ガスケット層１４Ｃのうち、第１接合層１６Ｃは、第３ガスケット層１５Ｃと、第１多孔質拡散層１３Ｃとに接合する。
【００１５】
第２ガスケット層１４Ａも同様に、開口部を有する額縁形状に形成される。第２ガスケット層１４Ａは、第２接合層１６Ａと、第２ガスケット基材１７Ａとから構成される。第２ガスケット層１４Ａは、第４ガスケット層１５Ａと第３接合層１８との間に位置する。第２ガスケット層１４Ａは、第２電極触媒層１２Ａの外周縁、及び、高分子電解質膜１１の外周縁の外側に配置され、第２電極触媒層１２Ａ及び高分子電解質膜１１と接している。すなわち、第２ガスケット層１４Ａは、開口部に第２電極触媒層１２Ａ及び高分子電解質膜１１を保持する。第２ガスケット層１４Ａのうち、第２接合層１６Ａは、第４ガスケット層１５Ａと、第２多孔質拡散層１３Ａとに接合する。
【００１６】
第３ガスケット層１５Ｃは、第１接合層１６Ｃの表面上かつ第１多孔質拡散層１３Ｃの外周縁の外側に配置され、第１多孔質拡散層１３Ｃの外周縁部及び第１接合層１６Ｃと接している。
第４ガスケット層１５Ａは、第２接合層１６Ａの表面上かつ第２多孔質拡散層１３Ａの外周縁の外側に配置され、第２多孔質拡散層１３Ａの外周縁部及び第２接合層１６Ａと接している。
【００１７】
第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａは、高分子電解質膜１１と同等の形状を有する。「同等の形状」とは、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａの外形寸法が高分子電解質膜１１の外形寸法とほぼ等しいことをいい、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａの外形寸法と高分子電解質膜１１の外形寸法とが完全に一致していない場合も含む。「外形寸法」とは、膜電極構造体１０を平面視した場合（例えば図１において膜電極構造体１０の上方向から下方向を見た場合）における外形寸法をいう。
第１多孔質拡散層１３Ｃ及び第２多孔質拡散層１３Ａは、第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａの開口部内に保持され、高分子電解質膜１１を介して積層された第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａを挟持している。
第１多孔質拡散層１３Ｃ及び第２多孔質拡散層１３Ａの外形寸法は、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａの外形寸法とほぼ等しいかそれよりも大きい。
【００１８】
第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａ並びに第３接合層１８は、高分子電解質膜１１並びに第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａの周囲に配置され、高分子電解質膜１１並びに第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａの外周縁の外側の領域を周方向の全域に渡って埋めている。換言すれば、膜電極構造体１０を平面視した場合に、高分子電解質膜１１並びに第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａの外形寸法は、第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａ並びに第３接合層１８の内周縁によって区画された開口の外形寸法と一致する。また、高分子電解質膜１１並びに第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａは、上述した開口を埋めている。
【００１９】
なお、第２電極触媒層１２Ａと第２多孔質拡散層１３Ａとの間における位置関係、及び、これらの有する形状は、第１電極触媒層１２Ｃと第１多孔質拡散層１３Ｃとの間における位置関係、及び、これらの有する形状と同様である。
また、第２電極触媒層１２Ａ及び第２多孔質拡散層１３Ａの各々と第２ガスケット層１４Ａとの間における位置関係、及び、これらの有する形状は、第１電極触媒層１２Ｃ及び第１多孔質拡散層１３Ｃの各々と第１ガスケット層１４Ｃとの間における位置関係、及び、これらの有する形状と同様である。
また、第２電極触媒層１２Ａ及び第２多孔質拡散層１３Ａの各々と第４ガスケット層１５Ａとの間における位置関係、及び、これらの有する形状は、第１電極触媒層１２Ｃ及び第１多孔質拡散層１３Ｃの各々と第３ガスケット層１５Ｃとの間における位置関係、及び、これらの有する形状と同様である。
【００２０】
以下、膜電極構造体１０を構成する各部について説明する。
（高分子電解質膜）
高分子電解質膜１１は、プロトン伝導性を有する高分子膜である。高分子電解質膜１１の材料としては、例えば、フッ素系高分子電解質や炭化水素系高分子電解質が用いられる。フッ素系高分子電解質としては、例えば、デュポン社製ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）、旭硝子（株）製ＦＬＥＭＩＯＮ（登録商標）、旭化成（株）製ＡＣＩＰＬＥＸ（登録商標）、ゴア社製ＧＯＲＥ−ＳＥＬＥＣＴ（登録商標）が用いられる。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が用いられる。なお、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａと高分子電解質膜１１との密着性を高めるためには、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａに含まれる高分子電解質と高分子電解質膜１１を構成する高分子電解質とが同一の材料であることが好ましい。
【００２１】
（電極触媒層）
第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａは、触媒とイオン交換樹脂とを含んでいる。第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａは、触媒インクを用いて形成される。触媒インクは、高分子電解質と、触媒物質と、インク溶媒とを含む。触媒インクに含まれる高分子電解質としては、例えば、フッ素系高分子電解質や炭化水素系高分子電解質などのプロトン伝導性を有する高分子材料が用いられる。フッ素系高分子電解質としては、例えば、デュポン社製ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）、旭硝子（株）製ＦＬＥＭＩＯＮ（登録商標）、旭化成（株）製ＡＣＩＰＬＥＸ（登録商標）、ゴア社製ＧＯＲＥ−ＳＥＬＥＣＴ（登録商標）などが挙げられる。炭化水素系高分子電解質としては、例えば、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が挙げられる。
【００２２】
触媒物質としては、例えば、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）などが用いられる。特に、触媒物質として白金を用いることが好ましい。触媒物質は、導電性担体である炭素粒子に担持されることが好ましいが、単体の触媒物質が用いられてもよい。炭素粒子としては、例えば、カーボンブラックなどが用いられる。
なお、触媒インクには、分散媒としてインク溶媒が含まれているが、インク溶媒の材料については後述する。
【００２３】
（多孔質拡散層）
第１多孔質拡散層１３Ｃ及び第２多孔質拡散層１３Ａは、ガス拡散性と導電性とを有する材料から形成された基材を含む。基材の材料としては、例えば、カーボンクロス、カーボンペーパー、不織布などのポーラスカーボン材が用いられる。第１多孔質拡散層１３Ｃ及び第２多孔質拡散層１３Ａは、上記基材に加えて、上記基材上に形成された微細多孔質層を備えていることが好ましい。微細多孔質層としては、例えば、炭素粒子の分散したフッ素系樹脂溶液がフッ素系樹脂の融点以上の温度で焼結された層が用いられる。フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが用いられる。
【００２４】
（接合層）
第１接合層１６Ｃ及び第２接合層１６Ａ並びに第３接合層１８としては、対象の接合に際して固化を要しない粘着層が用いられてもよいし、対象の接合に際して固化を要する接着層が用いられてもよい。第１接合層１６Ｃ及び第２接合層１６Ａ並びに第３接合層１８は、所望の剥離強度を有していればよく、材料は特に限定されない。第１接合層１６Ｃ及び第２接合層１６Ａ並びに第３接合層１８の材料としては、例えば、エポキシ樹脂や、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ゴムなどが用いられる。第１接合層１６Ｃ及び第２接合層１６Ａ並びに第３接合層１８のそれぞれの材料は同じであっても良いし、異なっていても良い。
第１接合層１６Ｃ及び第２接合層１６Ａ並びに第３接合層１８の厚みは、特に限定されないが、０．1μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。これら接合層の厚みが０．１μｍ以上であると、層の形成時に塗工のムラが生じることが抑えられる。第１接合層１６Ｃ及び第２接合層１６Ａ並びに第３接合層１８の厚みは同じであっても良いし、異なっていても良い。
【００２５】
（ガスケット基材）
第１ガスケット層１４Ｃの第１ガスケット基材１７Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａの第２ガスケット基材１７Ａは、熱可塑性樹脂の中で固体高分子形燃料電池に一般的に使用される樹脂から形成される。例えば、第１ガスケット基材１７Ｃ、第２ガスケット基材１７Ａの材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド（ＰＩ）などが用いられる。
第１ガスケット基材１７Ｃ及び第２ガスケット基材１７Ａの厚みは、強度や耐熱性が適正に確保されるように、材料に応じて適宜選択される。第１ガスケット基材１７Ｃ及び第２ガスケット基材１７Ａの厚みは、１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００２６】
（第３ガスケット層、第４ガスケット層）
第３ガスケット層１５Ｃ及び第４ガスケット層１５Ａは、熱可塑性樹脂の中で固体高分子形燃料電池に一般的に使用される樹脂で形成される。例えば、第３ガスケット層１５Ｃ及び第４ガスケット層１５Ａの材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド（ＰＩ）などが用いられる。すなわち、第３ガスケット層１５Ｃ及び第４ガスケット層１５Ａは、第１ガスケット基材１７Ｃ、第２ガスケット基材１７Ａの材料と同じ材料で形成されていても良いし、異なる材料で形成されていても良い。
第３ガスケット層１５Ｃ及び第４ガスケット層１５Ａの厚みは、強度や耐熱性が適正に確保されるように、材料に応じて適宜選択される。第３ガスケット層１５Ｃ及び第４ガスケット層１５Ａの厚みは、１μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
［固体高分子形燃料電池の構成］
膜電極構造体１０に、セパレータが組み付けられ、さらに、酸化剤ガスと燃料ガスとの供給機構などが設けられて、単セルの固体高分子形燃料電池が製造される。固体高分子形燃料電池は、単セルの状態、もしくは、複数の固体高分子形燃料電池が組み合わされた状態で使用される。
【００２８】
［膜電極構造体の製造方法］
図２及び図３を参照して、膜電極構造体１０の製造方法について説明する。
図２に示されるように、転写用基材として用いられる支持基材２０Ｃの上面に、第１ガスケット層１４Ｃ及び第３接合層１８が配置され、第１ガスケット層１４Ｃの開口部の内部に触媒インクが塗工されて、乾燥される。これによって、支持基材２０Ｃの表面の中で第１ガスケット層１４Ｃから露出する部分に第１電極触媒層１２Ｃが成膜され、第１電極触媒層１２Ｃと第１ガスケット層１４Ｃとが接合される。第１電極触媒層１２Ｃの成膜の際は、保護シート等によって第３接合層１８が覆われていても良い。支持基材２０Ｃと第１ガスケット層１４Ｃと第１電極触媒層１２Ｃと第３接合層１８から、第１層状体２３Ｃが構成される。
【００２９】
支持基材２０Ｃは、第１電極触媒層１２Ｃを剥離可能な材料から形成されたシートである。支持基材２０Ｃの材料としては、例えば、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）などのフッ素系樹脂やポリスチレン系樹脂、シリコーン等の離形層が形成された樹脂が用いられる。
支持基材２０Ｃの厚みは、強度や耐熱性が適正に確保されるように、材料に応じて適宜選択される。支持基材２０Ｃの厚みは、１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００３０】
第１接合層１６Ｃにおける支持基材２０Ｃとの接着力は、引張試験器を用いて剥離速度３００ｍｍ／ｍｉｎで測定した１８０°剥離強度（ＪＩＳ−Ｋ−６８５４−２：１９９９）において、０．１Ｎ／２５ｍｍ以上であることが好ましい。剥離強度が０．１Ｎ／２５ｍｍ以上であると、第１接合層１６Ｃと支持基材２０Ｃとの密着性が高くなるため、第１ガスケット層１４Ｃと支持基材２０Ｃとの間に隙間が生じることが抑えられる。その結果、第１電極触媒層１２Ｃの形成時に、触媒インクが第１ガスケット層１４Ｃと支持基材２０Ｃとの間の隙間に入り込むことが抑えられるため、第１電極触媒層１２Ｃの外周縁の直線性が向上する。
【００３１】
第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａを形成する触媒インクは、高分子電解質と、触媒物質と、インク溶媒とを含む。
インク溶媒としては、触媒物質を担持した炭素粒子である触媒物質担持炭素体と高分子電解質とを浸食しない溶媒であって、流動性を有した状態で高分子電解質を溶解するか、もしくは、微細ゲルとして高分子電解質を分散する溶媒を用いることが好ましい。このようなインク溶媒は、揮発性の有機溶媒を含むことが好ましく、インク溶媒に含まれる有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノ−ル、２−ブタノール、イソブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ペンタノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、ペンタノン、メチルイソブチルケトン、へプタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、アセトニルアセトン、ジイソブチルケトンなどのケトン系溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、アニソール、メトキシトルエン、ジブチルエーテルなどのエーテル系溶剤、及び、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジアセトンアルコール、１−メトキシ−２−プロパノールなどの極性溶剤が挙げられる。また、これらの有機溶媒のうち二種類以上の溶媒が混合されてインク溶媒として用いられてもよい。
【００３２】
有機溶媒として低級アルコールが用いられる場合には、インク溶媒の発火温度を高めるために、インク溶媒が有機溶媒と水との混合溶媒とされることが好ましい。また、高分子電解質とインク溶媒との親和性を高めるためにも、高分子電解質がインク溶媒から分離して白濁が生じたり、高分子電解質がゲル化したりしない程度に、インク溶媒が水を含むことが好ましい。
触媒インクにおける高分子電解質や触媒物質担持炭素体などの固形分の含有量は、１質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。触媒インクにおける固形分の含有量が５０質量％以下であれば、触媒インクの粘度が高くなりすぎないため、成膜される第１電極触媒層１２Ｃの表面にクラックが生じにくくなる。一方、固形分の含有量が１質量％以上であれば、触媒インクの粘度が低くなりすぎないため、第１電極触媒層１２Ｃの成膜速度が適度に確保され、第１電極触媒層１２Ｃの生産性が低下することが抑えられる。
【００３３】
なお、高分子電解質と触媒物質担持炭素体との含有量が互いに等しい触媒インクであっても、固形分における炭素粒子の割合が大きくなるほど触媒インクの粘度は高くなり、反対に、炭素粒子の割合が小さくなるほど触媒インクの粘度は低くなる。そのため、触媒インクに含まれる固形分中の炭素粒子の濃度は、１０質量％以上８０質量％以下であることが好ましい。
また、触媒インクにおける固形分の含有量の調整、固形分における炭素粒子の濃度の調整、これらの他、インク溶媒への固形分の分散処理の際に触媒インクに分散剤が添加されることにより、触媒インクの粘度を所定の値に調整することも可能である。また、触媒物質担持炭素体に対する高分子電解質の質量比率は、０．０４質量％以上３．００質量％以下であることが好ましい。
【００３４】
触媒インクの支持基材２０Ｃへの塗工方法としては、ドクターブレード法、ディッピング法、スクリーン印刷法、ロールコーティング法、スプレー法などの塗布法が用いられる。これらの塗布法のうち、加圧スプレー法、超音波スプレー法、静電噴霧法などのスプレー法が用いられることが好ましい。これらの方法によれば、塗工された触媒インクが乾燥する際に触媒インクの凝集が起こり難いため、空孔率の高い均質な第１電極触媒層１２Ｃを得ることが可能となる。
触媒インクの塗工工程では、触媒インクのインク温度が１０℃以上であると、触媒インクの粘度が高くなりすぎないため、成膜される第１電極触媒層１２Ｃの均一性が高められる。また、インク温度が５０℃以下であると、インク溶媒が触媒インクの塗工中に揮発することが抑えられる。第１電極触媒層１２Ｃの厚みは特に限定されないが、１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。
【００３５】
第２電極触媒層１２Ａも、第１電極触媒層１２Ｃと同様に、第２ガスケット層１４Ａが配置された支持基材２０Ａの上面に上述の触媒インクが塗工され、乾燥されることによって成膜される。支持基材２０Ａと第２ガスケット層１４Ａと第２電極触媒層１２Ａとから、第２層状体２３Ａが構成される。
ここで、第３接合層１８は第１層状体２３Ｃ及び第２層状体２３Ａの少なくとも一方に配置される。つまり、第３接合層１８は、第１層状体２３Ｃのみに配置されても良く、第２層状体２３Ａのみに配置されても良い。また、第３接合層１８は、第１層状体２３Ｃ及び第２層状体２３Ａの両方に配置されても良い。
【００３６】
第１層状体２３Ｃと第２層状体２３Ａとは、第１層状体２３Ｃの第１電極触媒層１２Ｃと第２層状体２３Ａの第２電極触媒層１２Ａとが対向する状態で高分子電解質膜１１を挟んで配置される。そして、第１層状体２３Ｃ及び第２層状体２３Ａに高分子電解質膜１１が挟まれた状態で、第１層状体２３Ｃ及び第２層状体２３Ａと高分子電解質膜１１とが加熱されるとともに加圧される。これにより、第１電極触媒層１２Ｃと第１ガスケット層１４Ｃとが接合されたまま、高分子電解質膜１１のカソード接触面１１ａに圧着される。また、第２電極触媒層１２Ａと第２ガスケット層１４Ａとが高分子電解質膜１１のアノード接触面１１ｂに圧着される。
【００３７】
図３に示されるように、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａと第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａとが高分子電解質膜１１に圧着された後、第１電極触媒層１２Ｃ及び第１ガスケット層１４Ｃから支持基材２０Ｃが剥離され、第２電極触媒層１２Ａ及び第２ガスケット層１４Ａから支持基材２０Ａが剥離される。これにより、高分子電解質膜１１、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａ、第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａ、第３接合層１８を備える多層体（膜電極接合体）が形成される。
【００３８】
第１接合層１６Ｃ及び第２接合層１６Ａが、支持基材２０Ｃ、２０Ａよりも第１ガスケット基材１７Ｃ、第２ガスケット基材１７Ａに対して強い接着力を有すると、支持基材２０Ｃ、２０Ａの剥離を容易に行うことができる。
なお、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａ、第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａ並びに第３接合層１８が高分子電解質膜１１に転写された状態において、高分子電解質膜１１、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａを合わせた厚みは、第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａ及び第３接合層１８を合わせた厚みよりも小さくてもよいが、同程度であることがより好ましい。
【００３９】
第１多孔質拡散層１３Ｃ及び第２多孔質拡散層１３Ａと、第３ガスケット層１５Ｃ及び第４ガスケット層１５Ａとが配置される際には、まず、上記多層体を挟むように、第１多孔質拡散層１３Ｃ、第２多孔質拡散層１３Ａとなる２つの多孔質シートが配置される。また、これら多孔質シートの外周縁の外側に第３ガスケット層１５Ｃ及び第４ガスケット層１５Ａが配置される。なお、第３ガスケット層１５Ｃ及び第４ガスケット層１５Ａが配置された後に、多孔質シートが配置されてもよいし、第１多孔質拡散層１３Ｃ、第２多孔質拡散層１３Ａと第３ガスケット層１５Ｃ及び第４ガスケット層１５Ａとが一体化されて配置されてもよい。これにより、膜電極構造体１０が形成される。
【００４０】
なお、上述の工程では、第１層状体２３Ｃから高分子電解質膜１１のカソード接触面１１ａへの第１電極触媒層１２Ｃ及び第１ガスケット層１４Ｃの転写と、第２層状体２３Ａから高分子電解質膜１１のアノード接触面１１ｂへの第２電極触媒層１２Ａ及び第２ガスケット層１４Ａの転写とが同時に行われる。これに代えて、カソード接触面１１ａへの第１電極触媒層１２Ｃ及び第１ガスケット層１４Ｃの転写と、アノード接触面１１ｂへの第２電極触媒層１２Ａ及び第２ガスケット層１４Ａの転写とが別々に行われてもよい。例えば、カソード接触面１１ａと第１層状体２３Ｃとが向かい合わされ、高分子電解質膜１１と第１層状体２３Ｃとが加熱及び加圧された後、アノード接触面１１ｂと第２層状体２３Ａとが向かい合わされ、高分子電解質膜１１と第２層状体２３Ａとが加熱及び加圧される。
同様に、第１多孔質拡散層１３Ｃ及び第３ガスケット層１５Ｃの配置と、第２多孔質拡散層１３Ａ及び第４ガスケット層１５Ａの配置とが別々に行われてもよい。
【００４１】
こうした製造方法によれば、第１ガスケット層１４Ｃの配置された支持基材２０Ｃの表面に第１電極触媒層１２Ｃが成膜されるため、第１電極触媒層１２Ｃの成膜時に、第１ガスケット層１４Ｃの内周縁と第１電極触媒層１２Ｃの外周縁との寸法が合わせられる。また、第２ガスケット層１４Ａの配置された支持基材２０Ａの表面に第２電極触媒層１２Ａが成膜されるため、第２電極触媒層１２Ａの成膜時に、第２ガスケット層１４Ａの内周縁と第２電極触媒層１２Ａの外周縁との寸法が合わせられる。
そして、第１電極触媒層１２Ｃと第１ガスケット層１４Ｃとは、高分子電解質膜１１のカソード接触面１１ａに同時に転写され、第２電極触媒層１２Ａと第２ガスケット層１４Ａとは、高分子電解質膜１１のアノード接触面１１ｂに同時に転写される。したがって、第１電極触媒層１２Ｃと第１ガスケット層１４Ｃとの間や、第２電極触媒層１２Ａと第２ガスケット層１４Ａとの間に隙間が形成されることが抑えられる。その結果、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａと第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａとの間から高分子電解質膜１１が露出することが抑えられる。
【００４２】
さらに、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａと第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａの転写後に、高分子電解質膜１１と、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａと、第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａとを備える多層体上には、第１接合層１６Ｃ及び第２接合層１６Ａが露出される。そのため、第１多孔質拡散層１３Ｃ及び第２多孔質拡散層１３Ａや第３ガスケット層１５Ｃ及び第４ガスケット層１５Ａの組み付けが容易となる。また、組み付けられた第１多孔質拡散層１３Ｃ及び第２多孔質拡散層１３Ａや第３ガスケット層１５Ｃ及び第４ガスケット層１５Ａが、上記多層体に強固に固定される。
【００４３】
また、従来、電極触媒層の面上にガスケット層を配置することによって、電極触媒層とガスケット層との間からの高分子電解質膜の露出を抑えようとする構造が提案されている。こうした構造と比較して、本実施形態の膜電極構造体１０では、平面視した場合に、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａが第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａや第３ガスケット層１５Ｃ及び第４ガスケット層１５Ａと重ならない。このため、ガスの拡散が妨げられて第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａに発電に寄与しない部分が生じることが抑えられる。その結果、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａに、高価な白金族の貴金属が使用される場合であっても、膜電極構造体１０の製造に要するコストの増大が抑えられる。また、膜電極構造体１０を平面視した方向において電極触媒層とガスケット層とが重なる部分と重ならない部分とが存在することに起因して膜電極構造体の厚みにばらつきが生じることもない。
【００４４】
以上説明したように、一実施形態に係る膜電極構造体及び固体高分子形燃料電池、並びに膜電極構造体の製造方法、によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａの成膜時に、第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａの内周縁と第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａの外周縁との寸法がそれぞれ合わせられる。また、第１電極触媒層１２Ｃ及び第１ガスケット層１４Ｃと、第２電極触媒層１２Ａ及び第２ガスケット層１４Ａとは、高分子電解質膜１１のカソード接触面１１ａ及びアノード接触面１１ｂのそれぞれに同時に転写される。したがって、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａと第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａとの間に隙間が形成されて高分子電解質膜１１が露出することが抑えられる。
【００４５】
（２）第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａと第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａが接着した状態で膜電極構造体１０が形成され、かつ、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａと高分子電解質膜１１がほぼ同じ外形（ほぼ同じ面積）である。これによれば、実質的に発電に寄与しない触媒層及び電解質膜の割合ができるだけ少なくできる。
【００４６】
（３）第１多孔質拡散層１３Ｃ及び第２多孔質拡散層１３Ａ並びに第３ガスケット層１５Ｃ及び第４ガスケット層１５Ａは、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａに圧着され、かつ、第１ガスケット層１４Ｃの第１接合層１６Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａの第２接合層１６Ａに接着される。このように、第１多孔質拡散層１３Ｃ及び第２多孔質拡散層１３Ａの固定に、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａとともに第１接合層１６Ｃ及び第２接合層１６Ａが用いられる。したがって、別途、接合層を形成せずとも、高分子電解質膜１１、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａ並びに第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａを含む多層体に、第１多孔質拡散層１３Ｃ及び第２多孔質拡散層１３Ａ並びに第３ガスケット層１５Ｃ及び第４ガスケット層１５Ａを保持させることができる。
【００４７】
［変形例］
上述した一実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
支持基材２０Ｃ、２０Ａの各々が割愛されて、第１多孔質拡散層１３Ｃ、第２多孔質拡散層１３Ａ上に第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａが形成されてもよい。これによれば、転写工程で支持基材を剥離する必要が無くなり、また、第１多孔質拡散層１３Ｃ、第２多孔質拡散層１３Ａを形成する工程を減らすことができ、膜電極構造体１０に必要な部材の数も削減される。第１多孔質拡散層１３Ｃ、第２多孔質拡散層１３Ａ上に第１電極触媒層１２Ｃ、第２電極触媒層１２Ａがそれぞれ形成される場合、上述した一実施形態の製造方法にて第１層状体２３Ｃ及び第２層状体２３Ａが高分子電解質膜１１に押し付けられたとき、第１多孔質拡散層１３Ｃは第１電極触媒層１２Ｃに圧着され、第１多孔質拡散層１３Ｃ及び第３ガスケット層１５Ｃは第１接合層１６Ｃに接合される。同様に、第２電極触媒層１２Ａは第２多孔質拡散層１３Ａに圧着され、第２多孔質拡散層１３Ａ及び第４ガスケット層１５Ａは第２接合層１６Ａに接合される。
【００４８】
膜電極構造体１０を平面視した方向から見た第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａの形状や、第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａの形状や、第１多孔質拡散層１３Ｃ、第２多孔質拡散層１３Ａの形状や、第３ガスケット層１５Ｃ及び第４ガスケット層１５Ａの形状は、三角形形状であってもよいし、五角形以上の多角形形状であってもよいし、円形形状であってもよいし、楕円形形状であってもよい。また、第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａの内周縁は、膜電極構造体１０を平面視した方向に対して傾斜していてもよい。例えば、第１層状体２３Ｃの有する開口部の断面積が、支持基材２０Ｃに近い部位ほど小さくなるように、支持基材２０Ｃ側から見て第１ガスケット層１４Ｃの内周縁が逆テーパー形状を有してもよい。すなわち、開口部を区画する第１層状体２３Ｃの内側面は、錐台筒形状を有する。そして、第１電極触媒層１２Ｃは、錐台筒形状を有する開口部の底部を埋める。この場合、膜電極構造体１０にて、第１ガスケット層１４Ｃの内周縁は高分子電解質膜１１側から見て順テーパー形状を有する。こうした製造方法によれば、第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａ並びに第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａを、従来の製造方法（高分子電解質膜１１の面上に第１電極触媒層１２Ｃ及び第２電極触媒層１２Ａと第１ガスケット層１４Ｃ及び第２ガスケット層１４Ａとを別々に配置する方法）によっては形成が困難な形状に形成することもできる。
【実施例１】
【００４９】
第１実施形態で説明した膜電極構造体について、具体的な実施例を用いて説明する。
［触媒インクの調整］
白金触媒を担持したカーボンと、パーフルオロカーボンスルホン酸（デュポン社製のＮＡＦＩＯＮ（登録商標）溶液を用いた。）と、スルホン酸基が導入された無定形炭素とを溶媒（水、１−プロパノール、２−プロパノールを１：１：１（体積比）の比率で混合した混合溶媒）中で混合し、遊星型ボールミル（ＦＲＩＴＳＣＨ社製のＰｕｌｖｅｒｉｓｅｔｔｅ７、ボールミルのポット及びボールはジルコニア製のものを用いた）を用いて分散処理を行い、触媒インクを作製した。触媒インク中の固形分含有量は１０質量％であった。
【００５０】
［成膜工程］
保護シートが付された第３接合層と第１ガスケット層を、フッ素系樹脂からなる支持基材に貼合した。保護シートと第３接合層及び第１ガスケット層との積層体は、２５ｃｍ２の正方形状の開口を有する。続いて、ドクターブレード法により上記開口を通じて触媒インクを支持基材に塗布し、塗布された触媒インクを温度が８０℃の大気雰囲気中で５分間乾燥させて、電極触媒層を成膜した。これにより、層状体を得た。この際、触媒物質の担持量が０．４ｍｇ／ｃｍ２になるように、電極触媒層の厚みを調節した。また、同様にして、第３接合層及び第２ガスケット層をフッ素系樹脂からなる支持基材に貼付し、電極触媒層を成膜したもう一つの層状体を得た。
【００５１】
［接合工程］
高分子電解質膜としてＮＡＦＩＯＮ（登録商標）２１２（デュポン社製）を用い、２つの層状体の電極触媒層の各々が高分子電解質膜の２つの接触面の各々と互いに向い合うように、２つの層状体と高分子電解質膜とを配置した。その後、これら２つの層状体で挟まれた高分子電解質膜を１３０℃に加熱するとともに加圧下で１０分間保持するホットプレスを行い、電極触媒層並びに第１ガスケット層及び第２ガスケット層を高分子電解質膜に転写した。
さらに、多孔質拡散層として、目処め層が形成されたカーボンクロスを用い、２つの多孔質拡散層と第３ガスケット層及び第４ガスケット層とを、電極触媒層並びに第１ガスケット層及び第２ガスケット層が転写された高分子電解質膜を挟んで配置することにより、実施例１の膜電極構造体を得た。
【実施例２】
【００５２】
支持基材として目止め層が形成されたカーボンクロスを用いて積層体を作製した以外は実施例１と同様の操作を行い、実施例２の膜電極構造体を得た。
本発明は、以上に記載した実施形態やその変形例に限定されるものではない。当業者の知識に基づいて実施形態やその変形例に設計の変更等を加えてもよく、また、実施形態やその変形例を任意に組み合わせてもよく、そのような変更等を加えた態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
１０  膜電極構造体
１１  高分子電解質膜
１１ａ  カソード接触面
１１ｂ  アノード接触面
１２Ｃ  第１電極触媒層
１２Ａ  第２電極触媒層
１３Ｃ  第１多孔質拡散層
１３Ａ  第２多孔質拡散層
１４Ｃ  第１ガスケット層
１４Ａ  第２ガスケット層
１５Ｃ  第３ガスケット層
１５Ａ  第４ガスケット層
１６Ｃ  第１接合層
１６Ａ  第２接合層
１７Ｃ  第１ガスケット基材
１７Ａ  第２ガスケット基材
１８  第３接合層
２０Ｃ、２０Ａ  支持基材
２３Ｃ  第１層状体
２３Ａ  第２層状体
【図１】
2016219179.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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