(57)【要約】【課題】保管環境における水蒸気成分が多かったり、少なかったりする場合においても、保護シート剥離時のシワの発生や寸法変化を抑制することができる保護シート付き電解質膜−電極接合体を提供する。【解決手段】保護シート付き電解質膜−電極接合体１は、電解質膜２と、この電解質膜２の両面に形成された第１の触媒層３及び第２の触媒層４と、第１の触媒層３を覆った状態で電解質膜２に密着された第１の保護シート５と、第２の触媒層４を覆った状態で電解質膜２に密着された第２の保護シート６と、を備えている。第１の保護シート５及び第２の保護シート６は、水蒸気透過度が５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下であり、電解質膜２よりも大きく、電解質膜２の外周部の全部を覆い、電解質膜２の外周部において、電解質膜２を挟まない部分の保護シート同士が密着している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の面に触媒層が形成された電解質膜−電極接合体と、前記電解質膜−電極接合体の両面を覆う２枚の保護シートと、を備えた、保護シート付き電解質膜−電極接合体であって、
前記保護シートの水蒸気透過度が所定値以下である、保護シート付き電解質膜−電極接合体。
【請求項２】
前記保護シート付き電解質膜−電極接合体は、２枚の保護シートの間に、前記電解質膜−電極接合体を挟まない部分の前記保護シート同士が密着している、請求項１に記載の、保護シート付き電解質膜−電極接合体。
【請求項３】
前記保護シートは、前記電解質膜−電極接合体と対向する面に接着層を有する、請求項１または２に記載の、保護シート付き電解質膜−電極接合体。
【請求項４】
前記電解質膜−電極接合体と、前記保護シートが長尺状である、請求項１から３のいずれか１項に記載の、保護シート付き電解質膜−電極接合体。
【請求項５】
前記保護シートは、前記電解質膜−電極接合体よりも幅が広い、請求項４に記載の、保護シート付き電解質膜−電極接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜に触媒層が形成された保護シート付き電解質膜−電極接合体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質膜の両面に触媒層が配置され、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。
【０００３】
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、電解質膜の抵抗が少ないことに加え、活性の高い触媒層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の用途として実用化されている。
【０００４】
固体高分子形燃料電池用の電解質膜−電極接合体は、水素イオン伝導性固体高分子電解質からなる電解質膜と、電解質膜の両側にそれぞれ積層して形成された触媒層からなる構造になっている。燃料極となるアノード触媒層には例えば白金とルテニウムの合金が用いられ、酸素極となるカソード触媒層には例えば白金が用いられている。
【０００５】
このような構造を持つ電解質膜−電極接合体において、燃料極側に供給された水素ガスは、アノード触媒層上で水素イオン化され、水素イオンは電解質膜中を水の存在のもと水和状態で酸素極へ移動し、カソード触媒層上で、酸素及び電子と反応して水を生成する。
【０００６】
固体高分子形燃料電池が高い耐久性能や初期特性を有するためには、触媒層中の構造や電解質膜の構造が、製造時の状態を維持することが必要である。電解質膜−電極接合体にシワが発生した場合には、電圧電流特性などの初期特性や長期の耐久特性の低下が見られる。
【０００７】
電解質膜−電極接合体は、このままの状態で保管されたりすることがあるが、生産性の観点から長尺状の電解質膜の両面に触媒層が形成されてロール状に巻き取られた状態とすることがある。
【０００８】
ロール状に巻かれた電解質膜−電極接合体は、触媒層同士が接触した状態となる。そして、電解質膜−電極接合体の保管中又は輸送中に、隣接する触媒層が擦れることによって触媒層が損傷したり欠落したりするというような問題が生じる可能性がある。
【０００９】
そこで、長尺状の電解質膜−電極接合体に対して、触媒層を覆った状態で電解質膜の両面に密着された長尺状の保護シートを備えることがある。
【００１０】
この保護シート付き電解質膜−電極接合体は、電解質膜が２枚の保護シートに覆われた状態となっているため、この状態で保護シート付き電解質膜−電極接合体をロール状にすると、触媒層と触媒層との間に保護シートが介在する状態となる。この結果、触媒層同士が直接擦れることを防止でき、ひいては触媒層の損傷や欠落を防止することができる。
【００１１】
また、触媒層と保護シートとを密着することによって、長期間の保管時の電解質膜の膨潤や収縮によるシワの発生を抑制することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１２−６９４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の構成では、特に保管環境における水蒸気成分が極端に多かったり、少なかったりする場合に、電解質膜が保護シートを通して水蒸気成分の吸着、脱着を起こし、保護シートを剥離した際に、電解質膜−電極接合体にシワを発生させたり、寸法変化を起こす、という課題を有していた。
【００１４】
これは、固体高分子形燃料電池用の電解質膜−電極接合体は、スルホン酸基を持つフッ素樹脂系イオン交換膜のような高分子イオン交換膜からなる電解質膜を用いており、この電解質膜は、水蒸気成分が過剰に多い雰囲気では膨潤し、水蒸気成分が過剰に少ない雰囲気では収縮する傾向があり、保護シートと密着している時には、密着力により電解質膜の形状が維持されるが、電解質膜には、内部に応力が残留しており、保護シート剥離時に、残留応力により、シワを発生させたり、寸法変化を起こすためである。
【００１５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、保管環境における水蒸気成分が多かったり、少なかったりする場合においても、保護シート剥離時のシワの発生や寸法変化を抑制することができる保護シート付き電解質膜−電極接合体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】
【００１６】
上記従来の課題を解決するために、本発明の保護シート付き電解質膜−電極接合体は、少なくとも一方の面に触媒層が形成された電解質膜−電極接合体と、電解質膜−電極接合体の両面を覆う２枚の保護シートと、を備えた、保護シート付き電解質膜−電極接合体であって、保護シートの水蒸気透過度を所定値以下としたものである。
【００１７】
ここで、水蒸気透過度は、透湿度とも呼ばれ、規定の温度及び湿度の条件で、単位時間中に試験片を通過する単位面積当たりの水蒸気の量であり、２４時間に透過した面積１平方メートル当たりの水蒸気のグラム数「ｇ／（ｍ２・２４ｈ）」で表す、と、ＪＩＳ  Ｋ７１２９に定義されており、試験方法としては、乾湿センサ法、赤外センサ法、ガスクロマトグラフ法などがある。
【００１８】
保護シートの水蒸気透過度を所定値以下とすることによって、保管環境と電解質膜の間の水蒸気成分の移動が一定量以下に制限され、特に保管環境における水蒸気成分が極端に多かったり、少なかったりする場合に、電解質膜が保護シートを通して水蒸気成分の吸着、脱着を起こすことを抑制し、保護シート剥離時に、電解質膜−電極接合体にシワを発生させたり、寸法変化を起こすことを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の保護シート付き電解質膜−電極接合体は、保管環境における水蒸気成分が多かったり、少なかったりする場合において、保護シート剥離時のシワの発生や寸法変化を、抑制することができ、製造時における不良率を低減することができる。また、製造後のハンドリング時の不具合を無くすことができ、これを用いて組み立てた燃料電池において高い耐久性能や初期特性を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１に係る保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る保護シート付き電解質膜−電極接合体の平面図
【図２】本発明の実施の形態１に係る電解質膜の片側の面に第３の保護シートを形成した構造を有する保護シート付き電解質膜の側面の断面図
【図３】本発明の実施の形態１に係る図２の状態からさらに、第３の保護シートが密着されていない面に第１の触媒層を形成した構造を有する保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図
【図４】本発明の実施の形態１に係る図３の状態からさらに、第１の保護シートを形成した構造を有する保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図
【図５】本発明の実施の形態１に係る図４の状態からさらに、第３の保護シートを剥離した構造を有する保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図
【図６】本発明の実施の形態１に係る図５の状態からさらに、第１の保護シートが密着されていない面に第２の触媒層を形成した構造を有する保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態２に係る保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図（ｂ）本発明の実施の形態２に係る保護シート付き電解質膜−電極接合体の平面図
【図８】本発明の実施の形態２に係る電解質膜の片側の面に第３の保護シートを形成した構造を有する保護シート付き電解質膜の側面の断面図
【図９】本発明の実施の形態２に係る図８の状態からさらに、第３の保護シートが密着されていない面に第１の触媒層を形成した構造を有する保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図
【図１０】本発明の実施の形態２に係る図９の状態からさらに、第１の保護シートを形成した構造を有する保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図
【図１１】本発明の実施の形態２に係る図１０の状態からさらに、第３の保護シートを剥離した構造を有する保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図
【図１２】本発明の実施の形態２に係る図１１の状態からさらに、第１の保護シートが密着されていない面に第２の触媒層を形成した構造を有する保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図
【図１３】（ａ）本発明の実施の形態３に係るロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体を長尺状に展開した側面の断面図（ｂ）本発明の実施の形態３に係るロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体の模式図（ｃ）本発明の実施の形態３に係るロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体を長尺状に展開した平面図
【図１４】本発明の実施の形態３の第１の工程に係るロール状の保護シート付き電解質膜の製造装置の概略図
【図１５】本発明の実施の形態３の第２の工程に係るロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体の製造装置の概略図
【図１６】本発明の実施の形態３の第３の工程に係るロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体の製造装置の概略図
【図１７】本発明の実施の形態３に係る長尺状の電解質膜の片側の面に第３の長尺状の保護シートを形成した構造を有する長尺状の保護シート付き電解質膜の側面の断面図
【図１８】本発明の実施の形態３に係る図１７の状態からさらに、第３の長尺状の保護シートが密着されていない面に第１の触媒層を形成した構造を有する長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図
【図１９】本発明の実施の形態３に係る図１８の状態からさらに、第１の長尺状の保護シートを形成した構造を有する長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図
【図２０】本発明の実施の形態３に係る図１９の状態からさらに、第３の長尺状の保護シートを剥離した構造を有する長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図
【図２１】本発明の実施の形態３に係る図２０の状態からさらに、第１の長尺状の保護シートが密着されていない面に第２の触媒層を形成した構造を有する長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
第１の発明は、少なくとも一方の面に触媒層が形成された電解質膜−電極接合体と、電解質膜−電極接合体の両面を覆う２枚の保護シートと、を備えた、保護シート付き電解質膜−電極接合体であって、保護シートの水蒸気透過度が所定値以下であることを特徴とする。
【００２２】
これによって保管環境と電解質膜の間の水蒸気成分の移動が一定量以下に制限されることで、特に保管環境における水蒸気成分が極端に多かったり、少なかったりする場合に、電解質膜が保護シートを通して水蒸気成分の吸着、脱着を起こすことを抑制し、保護シート剥離時に、電解質膜−電極接合体にシワを発生させたり、寸法変化を起こすことを抑制することができる。
【００２３】
第２の発明は、特に第１の発明において、２枚の保護シートの間に電解質膜−電極接合体を挟まない部分の保護シート同士が密着していることを特徴とする。
【００２４】
これによって、電解質膜−電極接合体の外周部において、電解質膜−電極接合体を挟まない部分の保護シート同士が密着し、電解質膜−電極接合体の外周部における、電解質膜と水蒸気成分が接する部分が少なくなり、保管環境と電解質膜−電極接合体の外周部の間の水蒸気成分の移動が制限され、電解質膜が水蒸気成分の吸着、脱着を起こすことをより一層抑制し、保護シート剥離時の寸法変化をより一層抑制することができる。
【００２５】
第３の発明は、特に第１の発明において、保護シートは、電解質膜−電極接合体と対向する面に接着層を有することを特徴とする。
【００２６】
これによって保護シートの接着層により保護シートと電解質膜−電極接合体とが接着され、保護シートと電解質膜−電極接合体の間の面を移動する水蒸気成分の量が制限され、電解質膜が水蒸気成分の吸着、脱着を起こすことをより一層抑制し、保護シート剥離時の寸法変化をより一層抑制することができる。
【００２７】
第４の発明は、特に第１の発明において、電解質膜−電極接合体と、保護シートが長尺状であることを特徴とする。
【００２８】
これによって、生産性に優れた保護シート付き電解質膜−電極接合体で、かつ、保護シート剥離時の寸法変化を抑制することができる。
【００２９】
第５の発明は、特に第４の発明において、保護シートは、電解質膜−電極接合体よりも幅が広いことを特徴とする。
【００３０】
これによって電解質膜−電極接合体の外周部の長辺部において、電解質膜−電極接合体を挟まない部分の保護シート同士が密着し、電解質膜−電極接合体の外周部の長辺部における、電解質膜と水蒸気成分が接する部分がなくなり、電解質膜−電極接合体の外周部の長辺部の水蒸気成分の移動が制限され、電解質膜が水蒸気成分の吸着、脱着を起こすことをより一層抑制し、保護シート剥離時の寸法変化を抑制することができ、生産性に優れ、良好な電解質膜−電極接合体を作製できる。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明の実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３２】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図である。図１（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る保護シート付き電解質膜−電極接合体の平面図であり、電解質膜と触媒層の位置が分かるように、保護シートによって覆われている電解質膜と触媒層も図示している。
【００３３】
図２は、本発明の実施の形態１に係る電解質膜の片側の面に第３の保護シートを形成した構造を有する保護シート付き電解質膜の側面の断面図である。
【００３４】
図３は、本発明の実施の形態１に係る図２の状態からさらに、第３の保護シートが密着されていない面に第１の触媒層を形成した構造を有する保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図である。
【００３５】
図４は、本発明の実施の形態１に係る図３の状態からさらに、第１の保護シートを形成した構造を有する保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図である。
【００３６】
図５は、本発明の実施の形態１に係る図４の状態からさらに、第３の保護シートを剥離した構造を有する保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図である。
【００３７】
図６は、本発明の実施の形態１に係る図５の状態からさらに、第１の保護シートが密着されていない面に第２の触媒層を形成した構造を有する保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図である。
【００３８】
図１（ａ）に示すように、実施の形態１に係る、保護シート付き電解質膜−電極接合体１は、電解質膜２と、この電解質膜２の両面に形成された第１の触媒層３及び第２の触媒層４と、第１の触媒層３を覆った状態で電解質膜２に密着された第１の保護シート５と、第２の触媒層４を覆った状態で電解質膜２に密着された第２の保護シート６と、を備えている。
【００３９】
また、図１（ｂ）に示すように、電解質膜２は長方形状であり、電解質膜２の一部分上に第１の触媒層３が形成されている。第２の触媒層４は、電解質膜２を介して、第１の触媒層３に対応する位置に形成されている。
【００４０】
また、第１の保護シート５及び第２の保護シート６は、電解質膜２よりも大きく、電解質膜２の外周部の全部を覆い、電解質膜２の外周部において、電解質膜２を挟まない部分の保護シート同士が密着している。第２の保護シート６は、電解質膜２を介して、第１の保護シート５に対応する位置に形成されている。
【００４１】
また、第１の保護シート５は、電解質膜２と第１の触媒層３とに密着し、第２の保護シート６は、電解質膜２と第２の触媒層４とに密着している。
【００４２】
次に、保護シート付き電解質膜−電極接合体１の製造方法について説明する。
【００４３】
まず、電解質膜２の片側の面に、第３の保護シート７をラミネート装置を用いて密着することで図２に示す保護シート付き電解質膜８を作製する。
【００４４】
次に、白金を担持した炭素粉末と、水素イオン伝導性固体高分子電解質と、分散媒を混練することで、白金を担持した炭素粉末が分散媒に均一に分散した第１の触媒層３用の触媒インクを作製する。
【００４５】
作製した第１の触媒層３用の触媒インクを、保護シート付き電解質膜８の第３の保護シート７が密着されていない面にダイコート塗布法の塗布装置を用いて塗布し、ボックス型の乾燥炉を用いて乾燥することにより触媒インク中の分散媒を除去する。これにより、第１の触媒層３を、電解質膜２上に、形成することで図３に示す保護シート付き電解質膜−電極接合体９を作製する。
【００４６】
次に、保護シート付き電解質膜−電極接合体９の、第１の触媒層３が形成された面に、第１の保護シート５をラミネート装置を用いて密着することで図４に示す保護シート付き電解質膜−電極接合体１０を作製する。
【００４７】
次に、保護シート付き電解質膜−電極接合体１０から、第３の保護シート７を剥離することで、図５に示す保護シート付き電解質膜−電極接合体１１を作製する。次に、白金とルテニウムを担持した炭素粉末と、水素イオン伝導性固体高分子電解質と、分散媒を混練することで、白金とルテニウムを担持した炭素粉末が分散媒に均一に分散した第２の触媒層４用の触媒インクを作製する。
【００４８】
そして、作製した第２の触媒層４用の触媒インクを保護シート付き電解質膜−電極接合体１１の第１の保護シート５が密着されていない面にダイコート塗布法の塗布装置を用いて塗布し、ボックス型の乾燥炉を用いて乾燥することにより触媒インク中の分散媒を除去する。これにより、第２の触媒層４を、電解質膜２上に、形成することで図６に示す保護シート付き電解質膜−電極接合体１２を作製する。
【００４９】
次に、保護シート付き電解質膜−電極接合体１２における、第２の触媒層４が形成された面に、第２の保護シート６をラミネート装置を用いて密着することで図１に示す保護シート付き電解質膜−電極接合体１を作製する。
【００５０】
以下、本実施の形態に係る保護シート付き電解質膜−電極接合体について、具体的な実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明は、以下で用いた特定の材料等の内容に必ずしも制限されるものではない。
【００５１】
（実施例１）
電解質膜２はナフィオン１１５（デュポン（株）製）、第１の触媒層３は白金を担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ）、第２の触媒層４は白金とルテニウムを担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ６６Ｅ５０）、水素イオン伝導性固体高分子電解質はナフィオン５ｗｔ％分散液、分散媒はエタノールである。
【００５２】
第１の保護シート５、第２の保護シート６及び第３の保護シート７は、ＪＩＳ  Ｋ７１２９に基づいて乾湿センサ法を用いて測定した水蒸気透過度３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）、材質がポリエチレンテレフタレート、厚さ２５０μｍのルミラー（東レ（株）製）を使用して、保護シート付き電解質膜−電極接合体１を作製した。
【００５３】
作製した保護シート付き電解質膜−電極接合体１を、２５℃で、ドライ窒素を流したデシケータの中で６ヶ月間保管し、保管後の保護シート付き電解質膜−電極接合体１の保護シートを剥離したところ、電解質膜−電極接合体の寸法変化は、発生しておらず良好な状態であった。
【００５４】
（実施例２）
電解質膜２はナフィオン１１５（デュポン（株）製）、第１の触媒層３は白金を担持し
た炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ）、第２の触媒層４は白金とルテニウムを担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ６６Ｅ５０）、水素イオン伝導性固体高分子電解質はナフィオン５ｗｔ％分散液、分散媒はエタノールである。
【００５５】
第１の保護シート５、第２の保護シート６及び第３の保護シート７は、ＪＩＳ  Ｋ７１２９に基づいて乾湿センサ法を用いて測定した水蒸気透過度５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）、材質がポリプロピレン、厚さ１００μｍのトレファン（東レ（株）製）を使用して、保護シート付き電解質膜−電極接合体１を作製した。
【００５６】
作製した保護シート付き電解質膜−電極接合体１を、２５℃で、ドライ窒素を流したデシケータの中で６ヶ月間保管し、保管後の保護シート付き電解質膜−電極接合体１の保護シートを剥離したところ、電解質膜−電極接合体の寸法変化は、発生しておらず良好な状態であった。
【００５７】
（比較例１）
電解質膜２はナフィオン１１５（デュポン（株）製）、第１の触媒層３は白金を担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ）、第２の触媒層４は白金とルテニウムを担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ６６Ｅ５０）、水素イオン伝導性固体高分子電解質はナフィオン５ｗｔ％分散液、分散媒はエタノールである。
【００５８】
第１の保護シート５、第２の保護シート６及び第３の保護シート７は、ＪＩＳ  Ｋ７１２９に基づいて乾湿センサ法を用いて測定した水蒸気透過度７０ｇ／（ｍ２・２４ｈ）、材質がナイロン６、厚さ３０μｍのレイファン（東レ（株）製）を使用して、保護シート付き電解質膜−電極接合体１を作製した。
【００５９】
作製した保護シート付き電解質膜−電極接合体１を、２５℃で、ドライ窒素を流したデシケータの中で６ヶ月間保管し、保管後の保護シート付き電解質膜−電極接合体１の保護シートを剥離したところ、電解質膜−電極接合体が収縮し、シワが発生した。
【００６０】
上記の結果より、本実施の形態に係る保護シート付き電解質膜−電極接合体において、保護シートの水蒸気透過度を５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下とすることで、２５℃で、ドライ窒素を流したデシケータの中で６ヶ月間保管した際の、保護シート剥離時の電解質膜−電極接合体にシワを発生させたり、寸法変化を起こすことを抑制することができる。
【００６１】
以上のように本実施の形態においては、両面に触媒層が形成された電解質膜−電極接合体と、電解質膜−電極接合体に密着した状態で電解質膜−電極接合体の両面を覆う２枚の保護シートと、を備えた、保護シート付き電解質膜−電極接合体であって、２枚の保護シートの間に電解質膜−電極接合体を挟まない部分の保護シート同士が密着し、保護シートの水蒸気透過度が所定値以下である、保護シート付き電解質膜−電極接合体、とすることにより、保管環境と電解質膜の間の水蒸気成分の移動が一定量以下に制限されることで、特に保管環境における水蒸気成分が極端に多かったり、少なかったりする場合に、電解質膜が水蒸気成分の吸着、脱着を起こすことを抑制し、保護シートを剥離した際に、電解質膜−電極接合体にシワを発生させたり、寸法変化を起こすことを抑制することができる。
【００６２】
（実施の形態２）
図７（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図である。図７（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る保護シート付き電解質膜−電極接合体の平面図であり、電解質膜と触媒層の位置が分かるように、保護シートによ
って覆われている電解質膜と触媒層も図示している。
【００６３】
図８は、本発明の実施の形態２に係る電解質膜の片側の面に第３の保護シートを形成した構造を有する保護シート付き電解質膜の側面の断面図である。
【００６４】
図９は、本発明の実施の形態２に係る図８の状態からさらに、第３の保護シートが密着されていない面に第１の触媒層を形成した構造を有する保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図である。
【００６５】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る図９の状態からさらに、第１の保護シートを形成した構造を有する保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図である。
【００６６】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る図１０の状態からさらに、第３の保護シートを剥離した構造を有する保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図である。
【００６７】
図１２は、本発明の実施の形態２に係る図１１の状態からさらに、第１の保護シートが密着されていない面に第２の触媒層を形成した構造を有する保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図である。
【００６８】
図７（ａ）に示すように、実施の形態２に係る、保護シート付き電解質膜−電極接合体２１は、第１の保護シート２５が接着層３３を有し、第２の保護シート２６が、接着層３４を有し、電解質膜２２と、この電解質膜２２の両面に形成された第１の触媒層２３及び第２の触媒層２４と、第１の触媒層２３を覆った状態で電解質膜２２に接着された第１の保護シート２５と、第２の触媒層２４を覆った状態で電解質膜２２に接着された第２の保護シート２６と、を備えている。
【００６９】
また、図７（ｂ）に示すように、電解質膜２２は長方形状であり、電解質膜２２の一部分上に第１の触媒層２３が形成されている。第２の触媒層２４は、電解質膜２２を介して第１の触媒層２３に対応する位置に形成されている。
【００７０】
また、第１の保護シート２５、及び第２の保護シート２６は、電解質膜２２よりも大きく、電解質膜２２の外周部の長辺側を覆い、電解質膜２２の長辺側において、電解質膜２２を挟まない部分の保護シート同士が、保護シートの接着層３３、及び、接着層３４を介して接着している。第２の保護シート２６は、電解質膜２２を介して、第１の保護シート２５に対応する位置に形成されている。
【００７１】
また、第１の保護シート２５は、電解質膜２２と第１の触媒層２３とに接着層３３を介して接着し、第２の保護シート２６は、電解質膜２２と第２の触媒層２４とに接着層３４を介して接着している。
【００７２】
次に、保護シート付き電解質膜−電極接合体２１の製造方法について説明する。
【００７３】
まず、電解質膜２２の片側の面に、第３の保護シート２７をラミネート装置を用いて密着することで図８に示す保護シート付き電解質膜２８を作製する。
【００７４】
次に、白金を担持した炭素粉末と、水素イオン伝導性固体高分子電解質と、分散媒を混練することで、白金を担持した炭素粉末が分散媒に均一に分散した第１の触媒層２３用の触媒インクを作製する。
【００７５】
作製した第１の触媒層２３用の触媒インクを、保護シート付き電解質膜２８の第３の保
護シート２７が密着されていない面にダイコート塗布法の塗布装置を用いて塗布し、ボックス型の乾燥炉を用いて乾燥することにより触媒インク中の分散媒を除去する。これにより、第１の触媒層２３を、電解質膜２２上に、形成することで図９に示す保護シート付き電解質膜−電極接合体２９を作製する。
【００７６】
次に、第１の保護シート２５の片側の面に接着層３３を形成し、保護シート付き電解質膜−電極接合体２９の、第１の触媒層２３が形成された面に、接着層３３が形成された第１の保護シート２５をラミネート装置を用いて接着することで図１０に示す保護シート付き電解質膜−電極接合体３０を作製する。
【００７７】
次に、保護シート付き電解質膜−電極接合体３０から、第３の保護シート２７を剥離することで、図１１に示す保護シート付き電解質膜−電極接合体３１を作製する。次に、白金とルテニウムを担持した炭素粉末と、水素イオン伝導性固体高分子電解質と、分散媒を混練することで、白金とルテニウムを担持した炭素粉末が分散媒に均一に分散した第２の触媒層２４用の触媒インクを作製する。
【００７８】
作製した第２の触媒層２４用の触媒インクを保護シート付き電解質膜−電極接合体３１の第１の保護シート２５が密着されていない面にダイコート塗布法の塗布装置を用いて塗布し、ボックス型の乾燥炉を用いて乾燥することにより、触媒インク中の分散媒を除去する。これにより、第２の触媒層２４を、電解質膜２２上に、形成することで図１２に示す保護シート付き電解質膜−電極接合体３２を作製する。
【００７９】
次に、第２の保護シート２６の片側の面に接着層３４を形成し、保護シート付き電解質膜−電極接合体３２の、第２の触媒層２４が形成された面に、接着層３４が形成された第２の保護シート２６をラミネート装置を用いて接着することで図７に示す保護シート付き電解質膜−電極接合体２１を作製する。
【００８０】
以下、本実施の形態に係る保護シート付き電解質膜−電極接合体について、具体的な実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明は、以下で用いた特定の材料等の内容に必ずしも制限されるものではない。
【００８１】
（実施例３）
電解質膜２２はナフィオン１１５（デュポン（株）製）、第１の触媒層２３は白金を担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ）、第２の触媒層２４は白金とルテニウムを担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ６６Ｅ５０）、水素イオン伝導性固体高分子電解質はナフィオン５ｗｔ％分散液、分散媒はエタノールである。
【００８２】
第１の保護シート２５、第２の保護シート２６及び第３の保護シート２７は、ＪＩＳ  Ｋ７１２９に基づいて乾湿センサ法を用いて測定した水蒸気透過度４ｇ／（ｍ２・２４ｈ）、材質がポリエチレンテレフタレート、厚さ２００μｍのルミラー（東レ（株）製）、接着層３３、及び、接着層３４はウレタン樹脂、を使用して、保護シート付き電解質膜−電極接合体２１を作製した。
【００８３】
作製した保護シート付き電解質膜−電極接合体２１を、２５℃で、ドライ窒素を流したデシケータの中で３ヶ月間保管し、保管後の保護シート付き電解質膜−電極接合体２１の保護シートを剥離したところ、電解質膜−電極接合体の寸法変化は、発生しておらず良好な状態であった。
【００８４】
（実施例４）
電解質膜２２はナフィオン１１５（デュポン（株）製）、第１の触媒層２３は白金を担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ）、第２の触媒層２４は白金とルテニウムを担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ６６Ｅ５０）、水素イオン伝導性固体高分子電解質はナフィオン５ｗｔ％分散液、分散媒はエタノールである。
【００８５】
第１の保護シート２５、第２の保護シート２６及び第３の保護シート２７は、ＪＩＳ  Ｋ７１２９に基づいて乾湿センサ法を用いて測定した水蒸気透過度１０ｇ／（ｍ２・２４ｈ）、材質がポリエチレンテレフタレート、厚さ８０μｍのルミラー（東レ（株）製）、接着層３３、及び、接着層３４はウレタン樹脂、を使用して、保護シート付き電解質膜−電極接合体２１を作製した。
【００８６】
作製した保護シート付き電解質膜−電極接合体２１を、２５℃で、ドライ窒素を流したデシケータの中で３ヶ月間保管し、保管後の保護シート付き電解質膜−電極接合体２１の保護シートを剥離したところ、電解質膜−電極接合体の寸法変化は、発生しておらず良好な状態であった。
【００８７】
（比較例２）
電解質膜２２はナフィオン１１５（デュポン（株）製）、第１の触媒層２３は白金を担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ）、第２の触媒層２４は白金とルテニウムを担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ６６Ｅ５０）、水素イオン伝導性固体高分子電解質はナフィオン５ｗｔ％分散液、分散媒はエタノールである。
【００８８】
第１の保護シート２５、第２の保護シート２６及び第３の保護シート２７は、ＪＩＳ  Ｋ７１２９に基づいて乾湿センサ法を用いて測定した水蒸気透過度７０ｇ／（ｍ２・２４ｈ）、材質がナイロン６、厚さ３０μｍのレイファン（東レ（株）製）、接着層３３、及び、接着層３４はウレタン樹脂、を使用して、保護シート付き電解質膜−電極接合体２１を作製した。
【００８９】
作製した保護シート付き電解質膜−電極接合体２１を、２５℃で、ドライ窒素を流したデシケータの中で３ヶ月間保管し、保管後の保護シート付き電解質膜−電極接合体２１の保護シートを剥離したところ、電解質膜−電極接合体が収縮し、シワが発生した。
【００９０】
上記の結果より、本実施の形態に係る保護シート付き電解質膜−電極接合体において、保護シートの水蒸気透過度を１０ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下とすることで、２５℃で、ドライ窒素を流したデシケータの中で３ヶ月間保管した際の、保護シート剥離時の電解質膜−電極接合体にシワを発生させたり、寸法変化を起こすことを抑制することができる。
【００９１】
以上のように、本実施の形態においては、両面に触媒層が形成された電解質膜−電極接合体と、電解質膜−電極接合体に、保護シートの接着層を介して接着した状態で電解質膜−電極接合体の両面を覆う２枚の保護シートと、を備えた、保護シート付き電解質膜−電極接合体であって、電解質膜−電極接合体の外周部の長辺側において、２枚の保護シートの間に電解質膜−電極接合体を挟まない部分の保護シート同士が、保護シートの接着層を介して接着し、保護シートの水蒸気透過度が所定値以下である、保護シート付き電解質膜−電極接合体、とすることにより、保護シートと電解質膜−電極接合体の間の面を移動する水蒸気成分の量が制限され、保管環境と電解質膜の間の水蒸気成分の移動が一定量以下に制限されることで、特に保管環境における水蒸気成分が極端に多かったり、少なかったりする場合に、電解質膜が水蒸気成分の吸着、脱着を起こすことを抑制し、保護シートを剥離した際に、電解質膜−電極接合体にシワを発生させたり、寸法変化を起こすことを抑
制することができる。
【００９２】
（実施の形態３）
図１３（ａ）は、本発明の実施の形態３に係るロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体を長尺状に展開した側面の断面図である。図１３（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係るロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体の模式図である。
【００９３】
図１３（ｃ）は、本発明の実施の形態３に係るロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体を長尺状に展開した平面図であり、電解質膜と触媒層の位置が分かるように、保護シートによって覆われている電解質膜と触媒層も図示している。
【００９４】
図１４は、本発明の実施の形態３の第１の工程に係るロール状の保護シート付き電解質膜の製造装置の概略図である。
【００９５】
図１５は、本発明の実施の形態３の第２の工程に係るロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体の製造装置の概略図である。
【００９６】
図１６は、本発明の実施の形態３の第３の工程に係るロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体の製造装置の概略図である。
【００９７】
図１７は、本発明の実施の形態３に係る長尺状の電解質膜の片側の面に第３の長尺状の保護シートを形成した構造を有する長尺状の保護シート付き電解質膜の側面の断面図である。
【００９８】
図１８は、本発明の実施の形態３に係る図１７の状態からさらに、第３の長尺状の保護シートが密着されていない面に第１の触媒層を形成した構造を有する長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図である。
【００９９】
図１９は、本発明の実施の形態３に係る図１８の状態からさらに、第１の長尺状の保護シートを形成した構造を有する長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図である。
【０１００】
図２０は、本発明の実施の形態３に係る図１９の状態からさらに、第３の長尺状の保護シートを剥離した構造を有する長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図である。
【０１０１】
図２１は、本発明の実施の形態３に係る図２０の状態からさらに、第１の長尺状の保護シートが密着されていない面に第２の触媒層を形成した構造を有する長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体の側面の断面図である。
【０１０２】
図１３（ａ）に示すように、実施の形態３に係る長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５０は、長尺状の電解質膜５１と、長尺状の電解質膜５１の両面に形成された第１の触媒層５２及び第２の触媒層５３と、第１の触媒層５２を覆った状態で長尺状の電解質膜５１に密着された第１の長尺状の保護シート５４と、第２の触媒層５３を覆った状態で長尺状の電解質膜５１に密着された第２の長尺状の保護シート５５と、を備えている。
【０１０３】
また、図１３（ｂ）に示すように、実施の形態３に係るロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６は、長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５０をロール状に巻き取ったものである。
【０１０４】
また、図１３（ｃ）に示すように、実施の形態３に係る長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５０は、長尺状の電解質膜５１の一部分上に第１の触媒層５２が長さ方向に間隔をあけて形成されている。第２の触媒層５３は、長尺状の電解質膜５１を介して、第１の触媒層５２に対応する位置に形成されている。
【０１０５】
また、第１の長尺状の保護シート５４及び第２の長尺状の保護シート５５は、長尺状の電解質膜５１よりも幅が広く、長尺状の電解質膜５１の外周部の全部を覆い、長尺状の電解質膜５１の外周部において、長尺状の電解質膜５１を挟まない部分の長尺状の保護シート同士が密着している。第２の長尺状の保護シート５５は、長尺状の電解質膜５１を介して、第１の長尺状の保護シート５４に対応する位置に形成されている。
【０１０６】
また、第１の長尺状の保護シート５４は、長尺状の電解質膜５１と第１の触媒層５２とに密着し、第２の長尺状の保護シート５５は、長尺状の電解質膜５１と第２の触媒層５３とに密着している。
【０１０７】
次に、ロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６の製造方法について説明する。
【０１０８】
本発明の実施の形態３に係るロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６の製造工程は、ロール状の保護シート付き電解質膜６８を製造する第１の工程、ロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体７０を製造する第２の工程、ロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６を製造する第３の工程からなる。
【０１０９】
第１の工程に係るロール状の保護シート付き電解質膜６８の製造装置２００は、図１４に示すように、シート供給装置１００と、剥離装置１０１と、保護シート供給装置１０２と、貼付装置１０３と、シート巻取装置１０４とを備えている。
【０１１０】
また、第２の工程に係るロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体７０の製造装置２０１は、図１５に示すように、シート供給装置１０５と、バックアップロール１０６と、タンク１０７と、ポンプ１０８と、ダイ１０９と、乾燥装置１１０と、保護シート供給装置１１１と、貼付装置１１２と、シート巻取装置１１３とを備えている。
【０１１１】
また、第３の工程に係るロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６の製造装置２０２は、図１６に示すように、シート供給装置１１４と、剥離装置１１５と、バックアップロール１１６と、タンク１１７と、ポンプ１１８と、ダイ１１９と、乾燥装置１２０と、保護シート供給装置１２１と、貼付装置１２２と、シート巻取装置１２３とを備えている。
【０１１２】
次に、ロール状の保護シート付き電解質膜６８を製造する第１の工程、ロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体７０を製造する第２の工程、ロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６を製造する第３の工程の順に具体的に説明する。
【０１１３】
まず、ロール状の基材付き電解質膜６４をシート供給装置１００に、ロール状の第３の長尺状の保護シート６５を保護シート供給装置１０２に取り付ける。シート供給装置１００から引き出された基材付き電解質膜６６は、剥離装置１０１で基材が剥離される。
【０１１４】
保護シート供給装置１０２から引き出された第３の長尺状の保護シート５７は、貼付装置１０３で基材を剥離された長尺状の電解質膜６７と密着され、シート巻取装置１０４に巻き取られる。このようにして、図１７に示す長尺状の保護シート付き電解質膜５８をロール状にした、ロール状の保護シート付き電解質膜６８を作製する。
【０１１５】
次に、白金を担持した炭素粉末と、水素イオン伝導性固体高分子電解質と、分散媒を混練することで、白金を担持した炭素粉末が分散媒に均一に分散した第１の触媒層５２用の触媒インクを作製する。
【０１１６】
次に、作製したロール状の保護シート付き電解質膜６８をシート供給装置１０５に、ロール状の第１の長尺状の保護シート６９を保護シート供給装置１１１に取り付ける。
【０１１７】
シート供給装置１０５から引き出された長尺状の保護シート付き電解質膜５８は、第３の長尺状の保護シート５７が密着されていない面に、バックアップロール１０６上で、タンク１０７からポンプ１０８によってダイ１０９に供給された第１の触媒層５２用の触媒インクを塗布された後、乾燥装置１１０で触媒インク中の分散媒が除去される。
【０１１８】
このようにして、図１８に示す長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５９を作製する。
【０１１９】
次に、保護シート供給装置１１１から引き出された第１の長尺状の保護シート５４は、貼付装置１１２で、長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５９における、第１の触媒層５２が形成された面に密着され、シート巻取装置１１３に巻き取られる。このようにして、図１９に示す長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体６０をロール状にした、ロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体７０を作製する。
【０１２０】
次に白金とルテニウムを担持した炭素粉末と、水素イオン伝導性固体高分子電解質と、分散媒を混練することで、白金とルテニウムを担持した炭素粉末が分散媒に均一に分散した第２の触媒層５３用の触媒インクを作製する。
【０１２１】
次に、作製した、ロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体７０をシート供給装置１１４に、ロール状の第２の長尺状の保護シート７１を保護シート供給装置１２１に取り付ける。
【０１２２】
シート供給装置１１４から引き出された長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体６０は、剥離装置１１５で、第３の長尺状の保護シート５７が剥離される。このようにして、図２０に示す長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体６１を作製する。
【０１２３】
次に、長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体６１は、第１の長尺状の保護シート５４が密着されていない面に、バックアップロール１１６上で、タンク１１７からポンプ１１８によってダイ１１９に供給された第２の触媒層５３用の触媒インクを塗布された後、乾燥装置１２０で触媒インク中の分散媒が除去される。このようにして、図２１に示す長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体６２を作製する。
【０１２４】
次に、保護シート供給装置１２１から引き出された第２の長尺状の保護シート５５は、貼付装置１２２で、長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体６２における、第２の触媒層５３が形成された面に密着され、シート巻取装置１２３に巻き取られる。このようにして、図１３に示すロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６を作製する。
【０１２５】
以下、本実施の形態にかかる保護シート付き電解質膜−電極接合体について、具体的な実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明は、以下で用いた特定の材料等の内容に必ずしも制限されるものではない。
【０１２６】
（実施例５）
長尺状の電解質膜５１はナフィオン１１５（デュポン（株）製）、第１の触媒層５２は白金を担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ）、第２の触媒層５３は白金とルテニウムを担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ６６Ｅ５０）、水素イオン伝導性固体高分子電解質はナフィオン５ｗｔ％分散液、分散媒はエタノールである。
【０１２７】
第１の長尺状の保護シート５４、第２の長尺状の保護シート５５及び第３の長尺状の保護シート５７は、ＪＩＳ  Ｋ７１２９に基づいて乾湿センサ法を用いて測定した水蒸気透過度８ｇ／（ｍ２・２４ｈ）、材質がポリエチレンテレフタレート、厚さ１００μｍのルミラー（東レ（株）製）を使用して、ロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６を作製した。
【０１２８】
作製したロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６を、２５℃で、ドライ窒素を流したデシケータの中で１ヶ月間保管し、保管後のロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６を切り出し、保護シートを剥離したところ、電解質膜−電極接合体の寸法変化は、発生しておらず良好な状態であった。
【０１２９】
（実施例６）
長尺状の電解質膜５１はナフィオン１１５（デュポン（株）製）、第１の触媒層５２は白金を担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ）、第２の触媒層５３は白金とルテニウムを担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ６６Ｅ５０）、水素イオン伝導性固体高分子電解質はナフィオン５ｗｔ％分散液、分散媒はエタノールである。
【０１３０】
第１の長尺状の保護シート５４、第２の長尺状の保護シート５５及び第３の長尺状の保護シート５７は、ＪＩＳ  Ｋ７１２９に基づいて乾湿センサ法を用いて測定した水蒸気透過度１６ｇ／（ｍ２・２４ｈ）、材質がポリエチレンテレフタレート、厚さ５０μｍのルミラー（東レ（株）製）を使用して、ロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６を作製した。
【０１３１】
作製したロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６を、２５℃で、ドライ窒素を流したデシケータの中で１ヶ月間保管し、保管後のロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６を切り出し、保護シートを剥離したところ、電解質膜−電極接合体の寸法変化は、発生しておらず良好な状態であった。
【０１３２】
（比較例３）
長尺状の電解質膜５１はナフィオン１１５（デュポン（株）製）、第１の触媒層５２は白金を担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ）、第２の触媒層５３は白金とルテニウムを担持した炭素粉末（田中貴金属（株）製、品番：ＴＥＣ６６Ｅ５０）、水素イオン伝導性固体高分子電解質はナフィオン５ｗｔ％分散液、分散媒はエタノールである。
【０１３３】
第１の長尺状の保護シート５４、第２の長尺状の保護シート５５及び第３の長尺状の保護シート５７は、ＪＩＳ  Ｋ７１２９に基づいて乾湿センサ法を用いて測定した水蒸気透過度７０ｇ／（ｍ２・２４ｈ）、材質がナイロン６、厚さ３０μｍのレイファン（東レ（株）製）を使用して、ロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６を作製した。
【０１３４】
作製したロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６を、２５℃で、ドライ窒素を流したデシケータの中で１ヶ月間保管し、保管後のロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６を切り出し、保護シートを剥離したところ、電解質膜−電極接合体が
収縮し、シワが発生した。
【０１３５】
上記の結果より、本実施の形態に係る長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体において、保護シートの水蒸気透過度を１６ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下とすることで、２５℃で、ドライ窒素を流したデシケータの中で１ヶ月間保管した際の、保護シート剥離時の電解質膜−電極接合体にシワを発生させたり、寸法変化を起こすことを抑制することができる。
【０１３６】
以上のように、本実施の形態においては、両面に触媒層が形成された長尺状の電解質膜−電極接合体と、電解質膜−電極接合体に密着した状態で電解質膜−電極接合体の両面を覆う２枚の長尺状の保護シートと、を備えた、長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体であって、保護シートが、長尺状の電解質膜−電極接合体よりも幅が広く、２枚の保護シートの間に電解質膜−電極接合体を挟まない部分の保護シート同士が密着し、保護シートの水蒸気透過度が所定値以下である、保護シート付き電解質膜−電極接合体、とすることにより、生産性に優れた保護シート付き電解質膜−電極接合体に対して、保管環境と電解質膜の間の水蒸気成分の移動が一定量以下に制限されることで、特に保管環境における水蒸気成分が極端に多かったり、少なかったりする場合に、電解質膜が水蒸気成分の吸着、脱着を起こすことを抑制し、保護シートを剥離した際に、電解質膜−電極接合体にシワを発生させたり、寸法変化を起こすことを抑制することができる。
【０１３７】
なお、電解質膜２の一部分上に、第１の触媒層３及び第２の触媒層４が形成されているが、電解質膜２の全面を覆うように形成されていても良い。
【０１３８】
また、電解質膜２２の一部分上に第１の触媒層２３及び第２の触媒層２４が形成されているが、電解質膜２２の全面を覆うように形成されていても良い。
【０１３９】
また、長尺状の電解質膜５１の一部分上に第１の触媒層５２及び第２の触媒層５３が形成されているが、長尺状の電解質膜５１の全面を覆うように形成されていても良い。
【０１４０】
また、第２の触媒層４は、電解質膜２を介して、第１の触媒層３に対応する位置に形成されているが、第１の触媒層３と第２の触媒層４の大きさが異なっていたり、対応する位置に形成されていなくても良い。
【０１４１】
また、第２の触媒層２４は、電解質膜２２を介して、第１の触媒層２３に対応する位置に形成されているが、第１の触媒層２３と第２の触媒層２４の大きさが異なっていたり、対応する位置に形成されていなくても良い。
【０１４２】
また、第２の触媒層５３は、長尺状の電解質膜５１を介して、第１の触媒層５２に対応する位置に形成されているが、第１の触媒層５２と第２の触媒層５３の大きさが異なっていたり、対応する位置に形成されていなくても良い。
【０１４３】
また、保護シート付き電解質膜−電極接合体１は、第１の触媒層３もしくは第２の触媒層４のいずれか一方が形成されていなくても良く、また、第１の触媒層３と第２の触媒層４の両方が、形成されていなくても良い。
【０１４４】
また、保護シート付き電解質膜−電極接合体２１は、第１の触媒層２３もしくは第２の触媒層２４のいずれか一方が形成されていなくても良く、また、第１の触媒層２３と第２の触媒層２４の両方が、形成されていなくても良い。
【０１４５】
また、ロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体５６は、第１の触媒層５２もし
くは第２の触媒層５３のいずれか一方が形成されていなくても良く、また、第１の触媒層５２と第２の触媒層５３の両方が形成されていなくても良い。
【０１４６】
また、電解質膜２、及び、電解質膜２２、及び、長尺状の電解質膜５１として、パーフルオロカーボンスルホン酸からなる電解質膜を用いたが、フッ素系、炭化水素系など従来から用いられている多種多様な電解質膜を用いることができる。
【０１４７】
また、第１の触媒層３、及び、第１の触媒層２３、及び、第１の触媒層５２に白金を担持した炭素粉末を使用し、第２の触媒層４、及び、第２の触媒層２４、及び、第２の触媒層５３に白金とルテニウムを担持した炭素粉末を使用したが、この他にも、白金や白金化合物を担持した炭素粉末を用いることができる。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、鉄等からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と、白金との合金等を用いることができる。
【０１４８】
また、炭素粉末としては、導電性を有しているものであれば限定的ではなく、公知又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、活性炭等を１種又は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、ランプブラック等を用いることができる。
【０１４９】
また、水素イオン伝導性固体高分子電解質は、電解質膜２、電解質膜２２及び長尺状の電解質膜５１に使用されるものと同じ材料を用いることができる。
【０１５０】
また、第１の保護シート５、第１の保護シート２５、第２の保護シート６、第２の保護シート２６、第３の保護シート７、第３の保護シート２７、第１の長尺状の保護シート５４、第２の長尺状の保護シート５５、第３の長尺状の保護シート５７は、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、フッ素樹脂、などのフィルムやアルミニウム、銅、ステンレス等の金属箔を用いることができる。
【０１５１】
また、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、フッ素樹脂、などのフィルムに、アルミニウム、銅等の金属を蒸着した金属蒸着フィルム等や、アルミニウム、銅等の金属を接着したフィルムを用いることもできる。また、フィルムや金属箔に接着層を積層していても良い。
【０１５２】
また、第１の触媒層３、第１の触媒層２３、第２の触媒層４、第２の触媒層２４、第１の触媒層５２、及び、第２の触媒層５３は、ダイコート塗布法の塗布装置を用いて形成しているが、スクリーン印刷法、スプレー塗布法、ノズル塗布法などの塗布装置を用いても良い。
【０１５３】
また、接着層３３及び接着層３４は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ゴムなどを用いることができる。
【０１５４】
また、長尺状の電解質膜５１の一部分上に第１の触媒層５２及び第２の触媒層５３が長さ方向に間隔をあけて形成されているが、この間隔は特に限定されるものではない。
【０１５５】
また、保護シートの水蒸気透過度の所定値は、保管時の温度、湿度、保管期間や電解質膜の種類や保管期間などによって、適宜、選定すれば良い。また、保護シートを剥離した際のシワの発生や寸法変化を、どこまで許容するかによっても適宜、選定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
以上のように、本発明にかかる保護シート付き電解質膜−電極接合体は、保管環境における水蒸気成分が多かったり、少なかったりする場合において、保護シート剥離時のシワの発生や寸法変化を、抑制することが可能となり、これを用いた高性能な燃料電池を提供できる。
【符号の説明】
【０１５７】
１、９、１０、１１、１２  保護シート付き電解質膜−電極接合体
２  電解質膜
３  第１の触媒層
４  第２の触媒層
５  第１の保護シート
６  第２の保護シート
７  第３の保護シート
８  保護シート付き電解質膜
２１、２９、３０、３１、３２  保護シート付き電解質膜−電極接合体
２２  電解質膜
２３  第１の触媒層
２４  第２の触媒層
２５  第１の保護シート
２６  第２の保護シート
２７  第３の保護シート
２８  保護シート付き電解質膜
３３、３４  接着層
５０、５９、６０、６１、６２  長尺状の保護シート付き電解質膜−電極接合体
５１  長尺状の電解質膜
５２  第１の触媒層
５３  第２の触媒層
５４  第１の長尺状の保護シート
５５  第２の長尺状の保護シート
５６  ロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体
５７  第３の長尺状の保護シート
５８  長尺状の保護シート付き電解質膜
６４  ロール状の基材付き電解質膜
６５  ロール状の第３の長尺状の保護シート
６６  基材付き電解質膜
６７  基材を剥離された長尺状の電解質膜
６８  ロール状の保護シート付き電解質膜
６９  ロール状の第１の長尺状の保護シート
７０  ロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体
７１  ロール状の第２の長尺状の保護シート
１００、１０５、１１４  シート供給装置
１０１、１１５  剥離装置
１０２、１１１、１２１  保護シート供給装置
１０３、１１２、１２２  貼付装置
１０４、１１３、１２３  シート巻取装置
１０６、１１６  バックアップロール
１０７、１１７  タンク
１０８、１１８  ポンプ
１０９、１１９  ダイ
１１０、１２０  乾燥装置
２００  第１の工程に係るロール状の保護シート付き電解質膜の製造装置
２０１  第２の工程に係るロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体の製造装置
２０２  第３の工程に係るロール状の保護シート付き電解質膜−電極接合体の製造装置
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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