(57)【要約】【課題】熱ジワや寸法変化が少なく、固体高分子形燃料電池の膜電極接合体製造用として好適なマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートを得る。【解決手段】マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートが、固体高分子形燃料電池の膜電極接合体における電解質膜上に触媒層を形成するための転写シートと、触媒層形成用開口部を備え転写シートの一方の面に接合されたマスクフィルムと、転写シートの他方の面に接合されたベースフィルムと、を備え、マスクフィルム及びベースフィルムの厚みをそれぞれ１２μｍ以上１２５μｍ以下とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子形燃料電池の膜電極接合体における電解質膜上に触媒層を形成するための転写シートと、
前記触媒層形成用の開口部を備え、前記転写シートの一方の面に接合されたマスクフィルムと、
前記転写シートの他方の面に接合されたベースフィルムと、
を備え、
前記マスクフィルム及び前記ベースフィルムの厚みは、それぞれ１２μｍ以上１２５μｍ以下である
マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート。
【請求項２】
前記マスクフィルム及び前記ベースフィルムの１５０℃における熱収縮率は、１％以下である
請求項１に記載のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート。
【請求項３】
前記マスクフィルム及び前記ベースフィルムは、同一の材料で形成されている
請求項１又は請求項２に記載のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート。
【請求項４】
前記マスクフィルム及び前記ベースフィルムが、ポリエチレン２、６−ナフタレートで形成されている
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートを製造するマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの方法であって、
前記マスクフィルムを前記転写シートに接合した後に、前記マスクフィルムに前記開口部を形成する
マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートを製造するマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの方法であって、
前記マスクフィルムに前記開口部を形成した後に、前記開口部が形成された前記マスクフィルムを前記転写シートに接合する
マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートに備わる前記開口部内の前記転写シート上に触媒層を形成し、
前記触媒層を前記転写シート上に残しつつ、前記マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートから前記マスクフィルム及び前記ベースフィルムを剥離する
触媒層シートの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の触媒層シートの製造方法により製造された触媒層シート。
【請求項９】
請求項８に記載の触媒層シートを用いて製造された前記膜電極接合体と、
前記膜電極接合体を挟持する一対のセパレーターと
を備える固体高分子形燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート、マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの製造方法、触媒層シートの製造方法、触媒層シート及び固体高分子形燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
原料ガスの反応エネルギーを電気エネルギーに直接的に変換する燃料電池の一つとして、イオン伝導体として高分子電解質膜を用いる固体高分子形燃料電池が知られている。固体高分子形燃料電池は、他の燃料電池と比べて起動時間が短く、また常温で作動することが可能であるため、自動車、鉄道、コージェネレーション・システム等のエネルギー源として期待されている。
【０００３】
このような固体高分子形燃料電池の膜電極接合体において、高分子電解質膜（以下、単に「電解質膜」ともいう）上に電極触媒層（以下、単に「触媒層」ともいう）を形成する方法の一つとして、触媒層シートを用いる方法がある。この触媒層シートを用いて電解質膜に触媒層を形成する方法は、まず転写シートに触媒層が形成された触媒層シートを２枚準備する。つまり、転写シートに触媒層が形成された触媒層シートと、転写シートに触媒層が形成された触媒層シートとをそれぞれ準備する。そして、これら触媒層シートを触媒層が電解質膜側を向くようにして電解質膜の両面に配置する。そして、熱プレスなどを施すことによって、触媒層を電解質膜の両面にそれぞれ転写する。その後、触媒層シートの転写シートのみを剥離することで電解質膜上に触媒層をそれぞれ形成する。
【０００４】
この転写シートには、従来、ポリエチレンテレフタラートなどの安価な樹脂フィルムが用いられてきた。しかしながら、この樹脂フィルムで形成された転写シートは転写性に乏しいため、その転写シートに触媒層を形成して、触媒層を電解質膜に転写すると、転写シート上に触媒層の一部が残り、触媒層にピンホールが生じる原因となっていた。
この問題を改良するため、転写シート上に離型層を設けたフィルムが提案されている。離型層には、オレフィン樹脂やメラミン樹脂で形成されたものが用いられている。特許文献１には、主としてポリオレフィンから構成される離型フィルムが開示されている。
【０００５】
また、転写性の高い材料としては、上記樹脂以外に、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の他、ポリスチレン系耐熱フィルムがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１５０８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、フィルム上に触媒層を形成して触媒層を転写する従来の方法を用いた場合であっても、触媒層転写用のフィルムのシワや寸法変化を十分に抑制することができないという問題がある。
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、シワや寸法変化が少ないマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートを用いて形成した触媒層シート及び触媒層シートの製造方法、並びに触媒層シートを用いて製造した固体高分子形燃料電池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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係るマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの一態様は、固体高分子形燃料電池の膜電極接合体における電解質膜上に触媒層を形成するための転写シートと、前記触媒層形成用の開口部を備え、前記転写シートの一方の面に接合されたマスクフィルムと、前記転写シートの他方の面に接合されたベースフィルムと、を備え、前記マスクフィルム及び前記ベースフィルムの厚みは、それぞれ１２μｍ以上１２５μｍ以下であることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの製造方法の一態様は、上述したマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートを製造するマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの方法であって、前記マスクフィルムを前記転写シートに接合した後に、前記マスクフィルムに前記開口部を形成することを特徴とする。
また、本発明に係るマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの製造方法の他の態様は、上述したマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートを製造するマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの方法であって、前記マスクフィルムに前記開口部を形成した後に、前記開口部が形成された前記マスクフィルムを前記転写シートに接合することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る触媒層シートの製造方法の一態様は、上述したマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートに備わる前記開口部内の前記転写シート上に触媒層を形成し、前記触媒層を前記転写シート上に残しつつ、前記マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートから前記マスクフィルム及び前記ベースフィルムを剥離することを特徴とする。
本発明に係る触媒層シートの一態様は、上述した触媒層シートの製造方法により製造されたことを特徴とする。
本発明に係る固体高分子形燃料電池の一態様は、上述した触媒層シートを用いて製造された前記膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟持する一対のセパレーターと、を備え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、シワや寸法変化が少なく固体高分子形燃料電池の膜電極接合体製造用として好適なマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート及びその製造方法、並びにマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートを用いて形成した触媒層シート及び触媒層シートの製造方法、並びに触媒層シートを用いて製造した固体高分子形燃料電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本願発明の一実施形態に係る固体高分子形燃料電池の内部構造を示す分解斜視図である。
【図２】本願発明の一実施形態に係るマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート（触媒層形成前・後）及び触媒層シートの構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る固体高分子形燃料電池及び固体高分子形燃料電池用の膜電極接合体の一構成例について、図１を参照して説明する。
なお、本発明は、以下に記載する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く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。
【００１４】
［固体高分子形燃料電池］
図１は、本発明の一実施形態に係る固体高分子形燃料電池５０の一構成例を示す分解斜視図である。
図１に示すように、固体高分子形燃料電池５０は、高分子電解質膜（以下、単に「電解質膜」ともいう）５１と、一対の電極触媒層（以下、単に「触媒層」ともいう）５２Ａ、５２Ｆと、一対のガス拡散層５３Ａ、５３Ｆと、一対のセパレーター５４Ａ、５４Ｆとを備えている。
【００１５】
電解質膜５１の両面（図１中の上面及び下面）には、一対の触媒層５２Ａ、５２Ｆが電解質膜５１を挟持するように互いに向き合って形成されている。そして、触媒層５２Ａの表面にはガス拡散層５３Ａが形成され、触媒層５２Ｆの表面にはガス拡散層５３Ｆが形成されている。
これらの電解質膜５１、触媒層５２Ａ、５２Ｆ及びガス拡散層５３Ａ、５３Ｆは、固体高分子形燃料電池５０の膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）を構成している。そして、ガス拡散層５３Ａの上面にはセパレーター５４Ａが、ガス拡散層５３Ｆの下面にはセパレーター５４Ｆが、膜電極接合体を挟持するように配置されている。
【００１６】
セパレーター５４Ａ、５４Ｆはガス流路５５Ａ、５５Ｆをそれぞれ有している。ガス流路５５Ａ、５５Ｆは、セパレーター５４Ａ、５４Ｆの両面（図中の上面と下面）のうちガス拡散層５３Ａ、５３Ｆと向かい合う側の表面に凹設されている。すなわち、ガス流路５５Ａは、セパレーター５４Ａのガス拡散層５３Ａと対向する面に形成されており、ガス流路５５Ｆは、セパレーター５４Ｆのガス拡散層５３Ｆと対向する面に形成されている。
【００１７】
セパレーター５４Ａ、５４Ｆは、冷却水通路５６Ａ、５６Ｆを有している。冷却水通路５６Ａ、５６Ｆはセパレーター５４Ａ、５４Ｆの両面のうちガス流路５５Ａ、５５Ｆと反対側の表面に凹設されている。
固体高分子形燃料電池５０では、一対の冷却水通路５６Ａ、５６Ｆの各々に冷却水が流される。また、一方のガス流路５５Ａに例えば酸素ガスが流され、他方のガス流路５５Ｆに例えば水素ガスが流される。そして、触媒の存在下で酸素ガスと水素ガスとが電極反応を進めることによって、一対のガス拡散層５３Ａ、５３Ｆの間に起電力が生成される。
【００１８】
（電解質膜）
電解質膜５１は、プロトン伝導性を有する高分子膜である。この電解質膜５１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を用いることができる。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）、旭硝子株式会社製ＦＬＥＭＩＯＮ（登録商標）、旭化成株式会社製ＡＣＩＰＬＥＸ（登録商標）、ゴア社製ＧＯＲＥ−ＳＥＬＥＣＴ（登録商標）を用いることができる。なかでも、固体高分子形燃料電池５０の出力電圧を高めるうえでは、デュポン社製ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）を好適に用いることができる。
【００１９】
炭化水素系高分子電解質としては、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を用いることができる。なお、触媒層５２Ａ、５２Ｆと電解質膜５１との密着性を確保する上では、触媒層５２Ａ、５２Ｆと電解質膜５１とが同一の材料から形成されていることが好ましい。
【００２０】
（触媒層）
触媒層５２Ａ、５２Ｆ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、プロトン伝導性を有する高分子材料、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を用いることができる。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）、旭硝子株式会社製ＦＬＥＭＩＯＮ（登録商標）、旭化成株式会社製ＡＣＩＰＬＥＸ（登録商標）、ゴア社製ＧＯＲＥ−ＳＥＬＥＣＴ（登録商標）などが挙げられる。これらの中でも、固体高分子形燃料電池５０の出力電圧を高めるうえでは、デュポン社製ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）を触媒インクの高分子電解質として用いることが望ましい。
【００２１】
炭化水素系高分子電解質としては、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が挙げられる。
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。
【００２２】
（ガス拡散層）
ガス拡散層５３Ａ、５３Ｆは、ガス拡散性と導電性とを有する材料からなるシートである。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をガス拡散層５３Ａ、５３Ｆのシート材料として用いることができる。ガス拡散層５３Ａ、５３Ｆが基材として用いられる場合には、触媒インクが塗布される塗布面に、予め目処め層（図示せず）を形成しておくことが好ましい。
【００２３】
目処め層とは、触媒インクがガス拡散層５３Ａ、５３Ｆの中に染み込むことを抑える層をいう。触媒インクの塗布量が少ない場合には、この目処め層上に触媒インクが堆積して該目処め層が三相界面を形成するため、特に好ましい。このような目処め層には、例えば炭素粒子の分散したフッ素系樹脂溶液がそのフッ素系樹脂の融点以上の温度で焼結された層を用いることができる。なお、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】
［マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート］
次に、本発明の一実施形態に係る固体高分子形燃料電池の膜電極接合体製造用のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの一構成例について、図２を参照して説明する。
図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係るマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０の一構成例を示す平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０の一構成例を示す断面図である。図２（ｂ）は、触媒層５２Ａ（５２Ｆ）が形成されていない状態のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０の断面構造を示している。
【００２５】
図２（ｃ）は、触媒層５２Ａ（５２Ｆ）が形成された状態のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ２０の一構成例を示す断面図である。図２（ｄ）は、図２（ｃ）で示すマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ２０から、マスクフィルムＤ１、ベースフィルムＤ３及び粘着層Ｄ４、Ｄ５を除去してなる触媒層シートＤ３０の構造を示す断面図である。なお、マスクフィルムＤ１、ベースフィルムＤ３及び粘着層Ｄ４、Ｄ５、触媒層シートＤ３０等については後述する。
【００２６】
図２（ａ）〜図２（ｂ）に示すように、マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０は、転写シートＤ２の一方の面に設けられた、所望の開口部Ｄ６を有するマスクフィルムＤ１と、転写シートＤ２のマスクフィルムＤ１配設面とは反対側の面に設けられたベースフィルムＤ３とを、粘着層Ｄ４、Ｄ５をそれぞれ介して備えている。マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０の各部について、詳細に説明する。
【００２７】
（転写シート）
転写シートＤ２は、触媒層５２Ａ、５２Ｆを剥離可能な材料からなるシートである。触媒層５２Ａ、５２Ｆ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の他、ポリスチレン系耐熱フィルムを転写シートＤ２の材料として用いることができる。
転写シートＤ２の厚さは、強度及び耐熱性が適正になるように、材料に応じて適宜選択することができるが、通常は１μｍ以上１００μｍ以下のものが好ましく用いられる。
【００２８】
（マスクフィルム、ベースフィルム）
マスクフィルムＤ１には、所望の開口部Ｄ６が設けられている。これにより、触媒層５２Ａ、５２Ｆを種々の形状に加工することが可能となる。
マスクフィルムＤ１及びベースフィルムＤ３は、所望の耐熱性を備える材料であれば、その材料については特に限定されないが、ポリエチレン２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）などが好適に用いられる。
【００２９】
マスクフィルムＤ１及びベースフィルムＤ３が耐熱性を備える材料で形成されることにより、例えば触媒層５２Ａ、５２Ｆの形成時の熱によって転写シートＤ１０が収縮し、転写シートＤ１０にシワが入ることを抑制できる。また、マスクフィルムＤ１及びベースフィルムＤ３自体の剛性が高くなり、寸法変化が抑制される。このため、フィルム搬送時におけるハンドリング性を向上させることができる。
【００３０】
マスクフィルムＤ１とベースフィルムＤ３の厚みは１２μｍ以上１２５μｍ以下の範囲内であることが望ましい。厚みが１２μｍ未満であると、マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０にシワが入りやすい。また、厚みが１２５μｍを超えると、触媒層５２Ａ、５２Ｆ形成後にマスクフィルムＤ１またはベースフィルムＤ３を転写シートＤ２から剥離し難く、良質な触媒層シートＤ３０を製造することができない。
【００３１】
マスクフィルムＤ１とベースフィルムＤ３は、１５０℃における熱収縮率が１％以下であることが好ましい。熱収縮率が１％を超えると、触媒層形成時の乾燥工程における熱収縮によるシワや、寸法変化により所望の形状を得ることが難しい。マスクフィルムＤ１とベースフィルムＤ３とは、同一材で形成してもよい。
マスクフィルムＤ１及びベースフィルムＤ３の転写シートＤ２側の面にはそれぞれ粘着層Ｄ４、Ｄ５が形成されている。換言すると、転写シートＤ２は、粘着層Ｄ４、Ｄ５を介してマスクフィルムＤ１とベースフィルムＤ３とで挟持されている。このようにして、マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０は構成されている。
【００３２】
［触媒層シートの製造方法］
触媒層シートＤ３０は、以下の工程により製造される。
マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０上に触媒層５２Ａ、５２Ｆを形成する。まず、触媒物質担持炭素体と高分子電解質とインク溶媒とを混合して触媒インクを作製し、マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０上にその触媒インクを塗工・乾燥する。触媒インクは、マスクフィルムＤ１の開口部Ｄ６内に塗工される。これにより、図２（ｃ）に示す、マスクフィルムＤ１の開口部Ｄ６内に触媒層５２Ａ（５２Ｆ）が形成されたマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ２０が形成される。
【００３３】
インク溶媒としては、触媒物質担持炭素体および高分子電解質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、また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望ましい。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い。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−ブタノール、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、その他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、これらの溶剤のうち二種以上が混合された有機溶媒を用いることがで
きる。
【００３４】
有機溶媒として低級アルコールを用いる場合には、インク溶媒の発火温度を高めるうえで、インク溶媒を水との混合溶媒とすることが好ましい。また、高分子電解質との親和性を高める上でも、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ものであることが好ましい。
触媒インクに含まれる触媒物質担持炭素体や高分子電解質などの固形分の含有量が過大になると、触媒インクの粘度が高くなり、触媒層５２Ａ、５２Ｆの表面にクラックが生じやすくなる。反対に、固形分の含有量が過小になると、触媒層５２Ａ、５２Ｆの成膜速度が遅くなり、触媒層５２Ａ、５２Ｆの生産性が低下してしまう。そのため、触媒インクの固形分含有量は、１質量％以上５０質量％以下の範囲内であることが好ましい。
【００３５】
触媒物質担持炭素体と高分子電解質の含有量が互いに等しい触媒インクであっても、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炭素粒子の濃度は、１０質量％以上８０質量％以下の範囲内であることが好ましい。
触媒インクの固形分含有量の調整、固形分における炭素粒子の濃度の調整、これらの他、上記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％以下の範囲内であることが好ましい。
【００３６】
触媒インクを基材（つまり、転写シートＤ２）上に塗布する場合には、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、スプレー法などを用いて触媒インクを基材上に塗布することができる。これらのうち、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好ましい。このような方法によれば、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触媒層５２Ａ、５２Ｆを得ることが可能となる。
最後に、図２（ｄ）に示すように、触媒層５２Ａ、５２Ｆ形成後のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ２０から、マスクフィルムＤ１及びベースフィルムＤ３、並びに粘着層Ｄ４、Ｄ５を剥離することにより、触媒層シートＤ３０が形成される。
【００３７】
［固体高分子形燃料電池の製造方法］
上述の方法により形成された、触媒層５２Ａ形成後の触媒層シートＤ３０及び触媒層５２Ｆ形成後の触媒層シートＤ３０を、２つの触媒層５２Ａ、５２Ｆが電解質膜５１の両面と向き合うようにして配置する。
２つの触媒層５２Ａ、５２Ｆが電解質膜５１の両面と向き合うように２つの触媒層シートＤ３０を配置した後、２つの触媒層５２Ａ、５２Ｆと電解質膜５１とを加熱すると共に加圧する。これにより、触媒層５２Ａ、５２Ｆと電解質膜５１とが接合される。そして、触媒層シートＤ３０の触媒層５２Ａ、５２Ｆから転写シートＤ２を引き剥がした後、電解質膜５１の両面側にガス拡散層５３Ａ、５３Ｆを配置し、これらを加熱すると共に加圧することにより、一つの膜電極接合体が形成される。
【００３８】
ここで、触媒層５２Ａ、５２Ｆが形成される基材として電解質膜５１を用いた場合には、電解質膜５１の両面に触媒層５２Ａ、５２Ｆが形成されることにより、２つの触媒層５２Ａ、５２Ｆが向き合う配置が実現される。
この場合には、電解質膜５１の両面側にガス拡散層５３Ａ、５３Ｆを配置した後、これらを加熱及び加圧することにより膜電極接合体が形成される。
【００３９】
また、基材としてガス拡散層５３Ａ、５３Ｆを用いた場合には、電解質膜５１の両面側に触媒層５２Ａが形成されたガス拡散層５３Ａ、触媒層５２Ｆが形成されたガス拡散層５３Ｆを２つの触媒層５２Ａ、５２Ｆが電解質膜５１の両面と向き合うように配置することにより、上記の配置が実現される。
この場合には、ガス拡散層５３Ａ、５３Ｆの間に電解質膜５１を配置した後、これらを加熱及び加圧することにより膜電極接合体が形成される。
【００４０】
その後、得られた膜電極接合体の両面を一対のセパレーター５４Ａ、５４Ｆで挟持することにより固体高分子形燃料電池５０が製造される。
なお、セパレーター５４Ａ、５４Ｆには、例えばカーボンタイプあるいは金属タイプが用いられる。ちなみに、セパレーター５４Ａ、５４Ｆは、上記ガス拡散層５３Ａ、５３Ｆと一体的に構成されてもよい。なお、セパレーター５４Ａ、５４Ｆ、または触媒層５２Ａ、５２Ｆが、ガス拡散層５３Ａ、５３Ｆと同じくガスの拡散機能を有する場合には、ガス拡散層５３Ａ、５３Ｆが省略されてもよい。
【実施例１】
【００４１】
上述したマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０及び触媒層シートＤ３０の製造方法について、以下に挙げる具体的な実施例及び比較例を用いて説明する。
（実施例１）
（マスクフィルムＤ１・ベースフィルムＤ３と転写シートＤ２）
開口部Ｄ６が設けられたマスクフィルムＤ１の一方の面に、粘着層Ｄ４を形成した。また、ベースフィルムＤ３の一方の面に、粘着層Ｄ５を形成した。マスクフィルムＤ１及びベースフィルムＤ３にそれぞれ形成した粘着層Ｄ４、Ｄ５を、転写シートＤ２の表面及び裏面にそれぞれ貼り付けて積層することにより、マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０を作製した。
マスクフィルムＤ１及びベースフィルムＤ３のフィルムの厚みをそれぞれ２５μｍとしたマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０を作製した。マスクフィルムＤ１及びベースフィルムＤ３には、ポリエチレン２、６−ナフタレートを用いた。
【００４２】
（触媒インク作製方法）
触媒物質担持炭素体として、白金担持カーボン（商品名：ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ、田中貴金属社製）と溶媒とを、遊星ボールミル（商品名：Ｐ−７、フリッチュ・ジャパン社製）を用いて混練した。この際、ボールミルのポット及びボールにはジルコニア製のものを用いた。次に、高分子電解質として２０質量％の高分子電解質溶液であるナフィオン（登録商標、デュポン社製）を添加し、再び混錬し触媒インクを作製した。
【００４３】
（触媒層シート作製方法）
上述した転写シートＤ１０に触媒インクを塗布した。そして、転写シートＤ２上に塗布された触媒インクを温度が８０℃の大気雰囲気中で５分間乾燥させることにより、触媒層を形成した。この際、触媒物質の担持量が０．４ｍｇ／ｃｍ２になるように、触媒層５２Ａ、５２Ｆの厚さを調節した。
最後に、転写シートＤ２０から、マスクフィルムＤ１及びベースフィルムＤ３、並びに粘着層Ｄ４、Ｄ５を剥離することにより、実施例１の触媒層シートＤ３０を得た。
【００４４】
（実施例２）
マスクフィルムＤ１及びベースフィルムＤ３のフィルムの厚みをそれぞれ５０μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０を作製したところ、シワなく良好な触媒層シートＤ３０を得た。
（実施例３）
転写シートＤ２にポリスチレン系耐熱フィルムを用いた以外は、実施例１と同様にマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０を作製したところ、シワなく良好な触媒層シートＤ３０を得た。
【００４５】
（比較例１）
マスクフィルムＤ１及びベースフィルムＤ３をポリエチレンテレフタラートとしたこと以外は、実施例１と同様にマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０を作製したところ、触媒層形成後、熱収縮率の違いにより、シワが発生した。
（比較例２）
マスクフィルムＤ１及びベースフィルムＤ３のフィルムの厚みをそれぞれ５μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０を作製したところ、マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０が変形しやすく、フィルム搬送時におけるハンドリング性に問題があった。
上述の結果が示すように、本実施形態に係るマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートＤ１０を用いることで、固体高分子形燃料電池５０の膜電極接合体として好適な膜電極接合体を製造できる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係るマスクフィルム・ベースフィルム付転写シートは、転写シートの一方の面にはマスクフィルムが接合され、他方の面にはベースフィルムが接合され、マスクフィルムに所望の開口部を設けた構成である。これを用いることにより、固体高分子形燃料電池の膜電極接合体として好適な膜電極接合体を製造できる。したがって、本発明に係るマスクフィルム・ベースフィルム付転写シートは、高分子電解質膜を用いた燃料電池、定置型コージェネレーション・システムや燃料電池自動車（ＦＣＶ；Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに利用可能であり、産業上の利用価値が大きい。
【符号の説明】
【００４７】
５０…固体高分子形燃料電池
５１…高分子電解質膜
５２Ａ、５２Ｆ…電極触媒層
５３Ａ、５３Ｆ…ガス拡散層
５４Ａ、５４Ｆ…セパレーター
５５Ａ、５５Ｆ…ガス流路
５６Ａ、５６Ｆ…冷却水通路
Ｄ１…マスクフィルム
Ｄ２…転写シート
Ｄ３…ベースフィルム
Ｄ４、Ｄ５…粘着層
Ｄ１０…マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート（触媒層形成前）
Ｄ２０…マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート（触媒層形成後）
Ｄ３０…触媒層シート
【図１】
2016173935.tif 000003
【図２】
2016173935.tif 000004