(57)【要約】【課題】電解質膜を補強するための補強材を設けた場合であっても、プロトン伝導性を損なうことなく、湿潤時における膜の耐久性を向上させることができる電解質膜及びその製造方法を提供する。【解決手段】固体高分子型燃料電池に用いる電解質膜１１であって、電解質膜１１は、複数の孔２１ａが形成された電解質からなる多孔質基材２１と、多孔質基材２１の複数の孔２１ａに充填された、多孔質基材２１を補強するための高分子樹脂からなる補強材３１と、を少なくとも備える。【選択図】図１
2009199765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子型燃料電池に用いる電解質膜であって、
前記電解質膜は、複数の孔が形成された電解質からなる多孔質基材と、
該多孔質基材の複数の孔に充填された、前記多孔質基材を補強するための高分子樹脂からなる補強材と、を少なくとも備えることを特徴とする電解質膜。
【請求項２】
前記複数の孔は、複数の第一の孔及び複数の第二の孔を含んでおり、
前記第一の孔は、前記電解質膜の膜厚方向に沿った軸に対して交差するように延在しており、
前記第二の孔は、前記第一の孔に連通し、かつ前記膜厚方向に沿って前記多孔質基材を貫通していることを特徴とする請求項１に記載の電解質膜。
【請求項３】
固体高分子型燃料電池に用いる電解質膜の製造方法であって、
前記電解質膜の製造方法は、電解質からなる基材に複数の孔が形成されるように多孔質基材を製造する工程と、
前記多孔質基材の複数の孔に、該多孔質基材を補強するための高分子樹脂からなる補強材を充填する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする電解質膜の製造方法。
【請求項４】
前記多孔質基材を製造する工程において、前記複数の孔として複数の第一の孔と複数の第二の孔とを形成し、
前記第一の孔を、前記電解質膜の膜厚方向の軸に対して交差して延在するように形成し、
前記第二の孔を、前記第一の孔に連通し、かつ、前記膜厚方向に沿って前記多孔質基材を貫通するように形成することを特徴とする請求項３に記載の電解質膜の製造方法。
【請求項５】
前記多孔質基材を製造する工程の少なくとも第一の孔を形成後において、前記電解質膜の膜厚方向に、前記多孔質基材の空孔率が所定の割合となるように前記多孔質基材を圧縮することを特徴とする請求項３または４に記載の電解質膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子型燃料電池用電極の電解質膜及びその製造方法に係り、特に、自動車等の車両の燃料電池に用いるに好適な固体高分子型燃料電池用電極の電解質膜及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の一形態として固体高分子型燃料電池が知られている。固体高分子型燃料電池は、他の形態の燃料電池と比較して作動温度が低く（−３０℃〜１００℃程度）、低コスト、コンパクト化が可能なことから、自動車の動力源等として期待されている。
【０００３】
このような固体高分子型燃料電池は、図６に示すように、膜電極接合体（ＭＥＡ）９５を主要な構成要素とし、それを燃料（水素）ガス流路および空気ガス流路を備えたセパレータ９６，９６で挟持して、単セルと呼ばれる１つの燃料電池９０を形成している。膜電極接合体９５は、イオン交換膜である電解質膜９１の一方側にアノード側の電極（触媒層）９３ａと拡散層９４ａを積層し、他方の側にカソード側の電極（触媒層）９３ｂと拡散層９４ｂを積層した構造を有する。
【０００４】
そこで、前記電解質膜は、それ自体の膜抵抗が低い必要があり、そのため膜厚はできるだけ薄い方が望ましい。しかしながら、膜厚を余りに薄くすると、成膜時に膜が破損したり、電極間の短絡が発生したりするなどの問題があった。また、前記電解質膜は、湿潤状態で使用されるため、湿潤による電解質膜の膨潤、変形などにより、燃料電池の耐久性が低下するなどの問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、補強材として陽イオン交換性のある繊維を湿式抄紙法又は乾式不織法によって網目状に交絡して基材シートとし、該基材シートにイオン伝導性のある高分子樹脂（電解質）を含浸させて複合した電解質膜が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２８５５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の電解質膜は、補強材としての基材シートにより、面方向の変形及び膨潤を抑制することができるが、湿式抄紙法又は乾式不織法により繊維を重ね合わせて基材シートが製造されるため、電解質膜の膜厚方向は拘束力が弱い。この結果、膜厚方向の湿潤により電解質が膨潤してしまい、電解質膜が変形することがある。特に、雰囲気中の湿度変化に伴い、膜厚方向の電解質層の膨張収縮に対して充分に、基材シートと電解質との接合性を保持することは難しく、電解質の剥離が生じ易く、電解質膜の耐久性が低下する場合もある。
【０００８】
また、前記電解質膜は、その製造時において、前記基材シートの該網目状の繊維間に電解質を含浸させることになるが、この網目状の繊維間に電解質を充填することは難しく、電解質膜における電解質の充填率を上げることが難しい場合もあった。
【０００９】
さらに、基材シートは繊維からなるため、電解質膜の機械的な膜強度を確保するためには、基材シートの繊維をより密にする必要がある。しかし、繊維をより密にした場合には、プロトン伝導性ポリマーである電解質の溶液を基材シートに含浸し難くなる。その結果として、基材シートに含浸された電解質同士が接点を持たない箇所も発生することになる。このようにして、電解質膜の膜抵抗が高くなってしまい、プロトン伝導性が損なわれることがあった。
【００１０】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電解質膜を補強するための補強材を設けた場合であっても、プロトン伝導性を損なうことなく、湿潤時における膜の耐久性を向上させることができる電解質膜及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決すべく、本発明に係る電解質膜は、固体高分子型燃料電池に用いる電解質膜であって、前記電解質膜は、複数の孔が形成された電解質からなる多孔質基材と、該多孔質基材の複数の孔に充填された、前記多孔質基材を補強するための補強材と、を少なくとも備えることを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、電解質膜のベースとなる基材が電解質からなるので、膜厚方向において電解質が断続することなく、膜厚方向において連続して電解質により電解質膜が形成されている。これにより、膜厚方向における電解質膜のプロトンの伝導パスはこれまでのものに比べて多くなり、この結果として、燃料電池のプロトン伝導性を確保することができる。また、電解質膜の基材は、電解質膜からなる多孔質基材であるため、多孔質基材の複数の孔には高分子樹脂の補強材が充填されるので、電解質膜の膜強度を向上させることができる。
【００１３】
ここで、本発明にいう「電解質」とは、プロトン伝導性を有するプロトン伝導体のことをいい、本発明にいう「補強材」とは、前記電解質よりも機械的強度が高い高分子樹脂からなり、多孔質基材（すなわち電解質膜）を機械的に補強するための材料のことをいう。
【００１４】
また、本発明に係る電解質膜は、前記多孔質基材の前記複数の孔が、複数の第一の孔及び複数の第二の孔を含んでおり、前記第一の孔は、前記電解質膜の膜厚方向に沿った軸に対して交差するように延在しており、前記第二の孔は、前記第一の孔に連通し、かつ前記膜厚方向に沿って前記多孔質基材を貫通していることがより好ましい。
【００１５】
本発明によれば、第二の孔が膜厚方向に沿って前記多孔質基材を貫通しているので、第二の孔に充填された補強材により、膜厚方向における電解質膜の膨潤を抑制することができる。さらに、第一の孔は、この第二の孔に連通すると共に、膜厚方向に沿った軸に対して交差するように延在するので、第一の孔に充填された補強材は、第二の孔に充填された補強材の膜厚方向の移動を拘束する楔の働きをすることができる。
【００１６】
また、別の態様としては、前記複数の孔は、前記電解質膜の膜厚方向に沿った軸に対して交差するように延在していてもよい。このような複数孔を設けることにより、膜厚方向への膨潤に対しても、複数の孔に充填された補強材は抜け出すことはなく、膜の耐久性を向上させることができる。
【００１７】
さらに、本発明に係る電解質膜は、多孔質基材の空孔率が、５体積％〜４０体積％の範囲にあることがより好ましい。すなわち、空孔率が５体積％未満である場合は、孔に充填される補強材の割合が少なくなり、電解質膜の強度が低下する。また、空孔率が４０体積％を超えた場合には、電解質の割合が少なくなり、プロトン伝導性が低下する場合がある。
【００１８】
本発明を構成する電解質としては、陽イオン交換官能基を有する高分子樹脂が好ましく用いられる。このような官能基としては、スルホン酸基、リン酸基、及びカルボン酸基が好ましく用いられる。フルオロアルキルエーテル側鎖とパーフルオロアルキル主鎖を有するフルオロアルキル共重合体のパーフルオロ系プロトン交換樹脂が好ましく用いられる。例えば、デュポン社製ナフィオン（商標名）、旭化成製アシプレックス（商標名）、旭硝子製フレミオン（商標名）、等が例示され、部分フッ素樹脂では、トリフルオロスチレンスルホン酸の重合体やポリフッ化ビニリデンにスルホン酸基を導入したものなどがある。また、炭化水素系プロトン交換樹脂である、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリイミド系樹脂などにスルホン酸基を導入したものなどがある。これらは燃料電池が用いられる用途や環境に応じて適宜選択される。
【００１９】
また、本発明を構成する補強材としては、前記電解質よりも機械的強度が高い高分子樹脂からなる補強材であればよく、その材質としては、コスト上、炭化水素系樹脂材料（エンプラ材料を含む）が望ましいが、フッ化物系樹脂材料などであってもよい。具体的には、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ＰＡＩ、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ＰＰＳＵ、ＰＡＲ、ＰＢＩ、ＰＡ、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＯ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＰＰ、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ＰＶＤＣ、ＰＳＦ、ＰＡＮ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の材料が使用可能であり、特に、撥水性の高分子を含むことが好まく、撥水性の高分子は、固体高分子型燃料電池における水の結露と滞留が電極反応物を供給する際の妨げとなり効果的である。
【００２０】
そして、電解質と補強材の組み合わせとしては、後述する製造方法において、補強材を電解質からなる多孔質基材に含浸する際に、電解質が溶けないことが重要であり、この条件を満たすように例示した材料を選択することがより好ましい。
【００２１】
さらに、本発明として、上述した本発明に係る電解質膜を好適に製造するための電解質膜の製造方法をも開示する。本発明に係る電解質膜の製造方法は、固体高分子型燃料電池に用いる電解質膜の製造方法であって、前記電解質膜の製造方法は、電解質からなる基材に複数の孔が形成されるように多孔質基材を製造する工程と、前記多孔質基材の複数の孔に、該多孔質基材を補強するための高分子樹脂からなる補強材を充填する工程と、を少なくとも含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、電解質からなる多孔質基材を製造することにより、前記多孔質基材の複数孔に、高分子樹脂からなる補強材を充填することができる。このようにして製造された電解質膜は、該膜のベースとなる基材を電解質により製造したので、電解質膜における電解質の密度を高めることができ、電解質同士が確実に接点を有する。
【００２３】
すなわち、膜厚方向において電解質が断続することなく、連続して電解質により電解質膜を形成することができるので、膜厚方向における電解質膜のプロトンの伝導パスはこれまでのものに比べて多く存在し、電解質膜のプロトン伝導性を高めることができる。
【００２４】
また、電解質膜からなる基材に複数の孔を形成する工程としては、例えば、ニードルやレーザを用いて複数の孔を形成する方法や、相分離、発泡、又は延伸により複数の孔を形成する方法等などを挙げることができる。
【００２５】
多孔質基材の複数の孔に補強材を充填する方法としては、例えば、補強材を構成する高分子樹脂を溶媒に溶かした溶液を、前記多孔質基材に含浸し、その後含浸した溶液中の溶媒を揮発させ、補強材を充填してもよい。また、前記溶液の代わりに、補強材を構成する高分子樹脂そのものを溶融させて、該溶融樹脂を、前記多孔質材に含浸することにより、補強材を充填してもよい。
【００２６】
また、本発明に係る電解質膜の製造方法では、前記多孔質基材を製造する工程において、前記複数の孔として複数の第一の孔と複数の第二の孔とを形成し、前記第一の孔を、前記電解質膜の膜厚方向の軸に対して交差して延在するように形成し、前記第二の孔を、前記第一の孔に連通し、かつ、前記膜厚方向に沿って前記多孔質基材を貫通するように形成することがより好ましい。
【００２７】
本発明によれば、膜厚方向に沿って前記多孔質基材を貫通した第二の孔に補強材を充填できるので、膜厚方向における電解質膜の膨潤を抑制することができる。また、前記第二の孔は、多孔質基材を貫通した貫通孔であるので、補強材を容易に含浸することができる。また、前記第二の孔への補強材の充填時に、第一の孔にも補強材を充填することができるので、第一の孔に充填された補強材により、第二の孔に充填された補強材の膜厚方向の移動を拘束することができる。
【００２８】
また、本発明に係る電解質膜の製造方法では、前記多孔質基材を形成する工程の少なくとも第一の孔を形成後において、前記電解質膜の膜厚方向に、前記多孔質基材の空孔率が所定の割合となるように前記多孔質基材を圧縮することがより好ましい。
【００２９】
本発明によれば、電解質からなる多孔質基材の膜厚方向に圧縮することにより、空孔率を減少させ、電解質膜中の電解質の密度を高めることができる。また、多孔質基材への圧縮圧力、多孔質基材の変形率等を適宜設定することにより、所望の空孔率を得ることができる。多孔質基材の圧縮方法としては、再現性があり所定の圧縮圧力を多孔質基材に作用させることができるのであれば、特に限定されるものではなく、例えばロール又は平板プレスなどによる圧縮方法を挙げることができる。
【００３０】
なお、このように多孔質基材を膜厚方向に圧縮する場合には、多孔質基材の空孔率が減少するので、前述したような多孔質基材に貫通する第二の孔を形成することは、多孔質基材への補強材の含浸に特に効果的である。
【００３１】
また、本発明に係る電解質膜の製造方法としては、前記多孔質基材の圧縮を、前記多孔質基材の空孔率が、５体積％〜４０体積％の範囲となるように、行うことがより好ましい。すなわち、上述したように、空孔率が５体積％未満である場合は、電解質膜の強度が低下する。また、空孔率が４０体積％を超えた場合には、プロトン伝導性が低下する。このため、この範囲の空孔率にすることがより好ましい。
【００３２】
さらに、前述した電解質膜及びその製造方法により製造された電解質膜は、これまでのものに比べて膜強度が高く、さらには、プロトン伝導性も高いため、該電解質膜を固体高分子型燃料電池に備えることがより好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、燃料電池内の使用環境下において、電解質膜を補強するための補強材を設けた場合であっても、プロトン伝導性を損なうことなく、湿潤時における膜の耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、図面を参照して、本発明に係る電解質膜の二つの実施形態に基づいて説明する。
【００３５】
図１は、第一実施形態に係る電解質膜の模式図であり、（ａ）は全体構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図である。
【００３６】
図１に示すように、第一の実施形態に係る電解質膜１１は、多孔質基材２１と、多孔質基材２１（電解質膜１１）を補強するための高分子樹脂からなる補強材３１とを少なくとも備えている。
【００３７】
多孔質基材２１は、電解質（電解質樹脂）からなる基材である。多孔質基材２１には、複数の孔２１ａが形成されている。この複数の孔２１ａは、少なくとも電解質膜１１の膜厚方向ｔに沿った軸Ｌと交差するように延在している。また、電解質は、プロトン伝導性を有する樹脂であり、陽イオン交換官能基を有する高分子樹脂が好ましく、官能基としては、スルホン酸基、リン酸基、及びカルボン酸基が好ましい。
【００３８】
また、補強材３１は、電解質よりも機械的強度が高い高分子樹脂からなる。補強材３１は、多孔質基材２１に形成された複数の孔２１ａに充填されている。補強材３１は、例えば、炭化水素系樹脂材料（エンプラ材料を含む）が望ましいが、フッ化物系樹脂材料などであってもよい。
【００３９】
このように構成された電解質膜１１は、電解質膜１１のベースとなる多孔質基材２１が電解質からなるので、膜厚方向ｔにおいて、連続して電解質により電解質膜１１が形成されている。これにより、膜厚方向ｔにおける電解質膜１１のプロトンの伝導パスはこれまでのものに比べて多く存在する。この結果として、燃料電池のプロトン伝導性を確保することができる。
【００４０】
また、電解質膜１１の基材は、電解質膜１１からなる多孔質基材２１であるため、多孔質基材２１の複数の孔２１ａには高分子樹脂の補強材３１が充填されるので、電解質膜１１の膜強度を均一に向上させることができる。
【００４１】
図２は、第一実施形態に係る電解質膜１１の製造方法を説明するための図であり、（ａ）は、多孔質基材２１を製造する工程であり、（ｂ）は、多孔質基材２１に補強材を充填する工程であり、（ｃ）は、補強材充填後の表面をスパッタリングする工程を説明するための図であり、図３は、図２（ａ）に示す多孔質基材２１を製造するにあたり、多孔質基材２１の空孔率を調整するための補足的な工程を説明するための図である。
【００４２】
まず、図２（ａ）に示すように、電解質からなる基材を準備し、該基材に複数の孔２１ａが形成されるように多孔質基材２１を製造する。具体的には、電解質からなる基材に対して、相分離、発泡、又は延伸などの周知の方法によりにより複数の孔を形成することができる。
【００４３】
なお、上記方法で多孔質基材２１を製造した場合には、多孔質基材２１の空孔率を調整することが難しいので、図３に示すように、多孔質基材２１を少なくとも一対のローラ４０ａ，４０ｂに挟み込んで、電解質膜１１（多孔質基材２１）の膜厚方向ｔに、多孔質基材２１の空孔率が所定の割合となるように多孔質基材２１を圧縮することがより好ましい。
【００４４】
具体的には、多孔質基材２１の空孔率の調整は、ローラ４０ａ，４０ｂによる多孔質基材２１への圧縮圧力と、多孔質基材２１の変形率等を適宜設定することにより行なう。該工程により、電解質からなる多孔質基材２１の膜厚方向に圧縮することにより、多孔質基材２１の空孔率を減少させ、後述する電解質膜１１中の電解質の密度を高めることができる。
【００４５】
この際、多孔質基材２１の空孔率が、５体積％〜４０体積％の範囲となるように、多孔質基材２１の圧縮を行うことがより好ましい。空孔率が５体積％未満である場合は、後述する孔に充填される補強材３１の割合が少なくなってしまい、電解質膜１１の強度が低下してしまう。一方、空孔率が４０体積％を超えた場合には、電解質の割合が少なくなり、電解質膜のプロトン伝導性が低下してしまう。
【００４６】
次に、図２（ｂ）に示すように、補強材３１を構成する高分子樹脂を溶媒に溶かした溶液３３を準備し、図２（ａ）において製造した電解質からなる多孔質基材２１にこの溶液３３を含浸させる。この際、溶液３３の濃度にもよるが、溶液３３への含浸を繰返し、１〜３回程度行なうことがより好ましい。また、各含浸後、又は、複数回の含浸後、溶液中の溶媒を揮発させるべく、溶液３３に含浸された多孔質基材２１を乾燥させる。この際、補強材３１の種類、含浸回数を適宜選択することにより、電解質膜１１の膜強度を調整することができる。
【００４７】
そして、図２（ｃ）に示すように、溶液３３に含浸した後の多孔質基材２１の表面には、補強材３１からなる層が形成されているので、アルゴンガスなどの希ガスを利用したスパッタ装置５０により、その両面にスパッタ処理を行い、その表面を削り取り、表面に電解質を露呈させることにより、電解質膜１１を製造することができる。
【００４８】
このように、表面にスパッタ処理を行うことにより、電解質膜１１の表面粗度を大きくする（表面を荒らす）ことができ、その後、電解質膜１１に接合させる触媒層との接合強度を保持すると共に、接触抵抗をも下げることが可能となる。
【００４９】
図４は、第二実施形態に係る電解質膜の模式図であり、（ａ）は全体構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図である。第二実施形態に係る電解質膜が、第一実施形態のものと相違する点は、多孔質基材に形成された孔の形態である。
【００５０】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、多孔質基材２２は、電解質（電解質樹脂）からなる基材であって、多孔質基材２２には、複数の孔が形成されている。これらの複数の孔は、複数の第一の孔２２ａ及び複数の第二の孔２２ｂを含んでいる。第一の孔２２ａは、電解質膜１２の膜厚方向に沿った軸Ｌに対して交差するように延在しており、第二の孔２２ｂは、第一の孔２２ａに連通し、かつ膜厚方向ｔに沿って、多孔質基材２２を貫通している。そして、補強材３１は、多孔質基材２２に形成された第一の孔２２ａ及び第二の孔２２ｂに充填されている。
【００５１】
このように構成された電解質膜１２は、第一実施形態と同様に、プロトンの伝導パスが多く存在することにより、電解質膜１２のプロトン伝導性を確保することができる。さらに、第二の孔２２ｂが膜厚方向ｔに沿って多孔質基材２２を貫通しているので、第二の孔２２ｂに充填された補強材により、膜厚方向ｔにおける電解質膜１２の膨潤及び変形を抑制することができる。さらに、第一の孔２２ａは、第二の孔２２ｂに連通すると共に、膜厚方向ｔに沿った軸Ｌに対して交差するように延在するので、第一の孔２２ａに充填された補強材３２は、第二の孔２２ｂに充填された補強材３２と一体となる。このようにして、第一の孔２２ａに充填された補強材３２は、第二の孔２２ｂに充填された補強材３２の膜厚方向ｔへの移動を拘束する楔の働きをする。この結果、電解質膜１２の耐久性をさらに向上させることができる。
【００５２】
図５は、第二実施形態に係る電解質膜１１の製造方法を説明するための図であり、（ａ）は、第一の孔２２ａが形成された多孔質基材２２を製造する工程であり、（ｂ）は、第一の孔２２ａが形成された多孔質基材２２に第二の孔２２ｂを形成する工程であり、（ｃ）は、多孔質基材２２に補強材を充填する工程であり、（ｄ）は、補強材充填後の表面をスパッタリングする工程を説明するための図である。
【００５３】
まず、図５（ａ）に示すように、電解質からなる基材を準備し、第一実施形態と同様に、相分離、発泡、又は延伸などの周知の方法により、基材に複数の第一の孔２２ａが形成されるように多孔質基材２２を製造する。また、この時、図３に示すように、多孔質基材２１の空孔率が所定の割合となるように多孔質基材２１を圧縮することがより好ましい。
【００５４】
次に、図５（ｂ）に示すように、レーザビームＬＢを利用して、等間隔に該ビームを多孔質基材２２に照射し、第二の孔２２ｂを、第一の孔２２ａに連通しかつ膜厚方向ｔに多孔質基材２２を貫通する、ように形成する。
【００５５】
この際、図５（ａ），（ｂ）の工程（場合によっては図３に示す工程も含む）により、多孔質基材２２の空孔率が、５体積％〜４０体積％の範囲となるように、多孔質基材２２の調整（場合によっては圧縮）を行うことがより好ましい。この理由は、第一実施形態に示した理由と同様の理由からである。
【００５６】
なお、第二の孔２２ｂである貫通孔の数は、電解質膜１２の機械的な膜強度が確保できるのであれば、プロトン伝導性を高めるために、より少ないほうが好ましい。また、貫通孔の口径は、電解質膜１２の表面抵抗の影響を小さくするためにも、より小さい方が好ましい。
【００５７】
次に、図５（ｃ）に示すように、補強材３１を溶媒に溶かした溶液３３を準備し、第一実施形態と同様に、多孔質基材２２にこの溶液３３を含浸させる。この際、第二の孔２２ｂが貫通孔であるため、第二の孔２２ｂばかりでなく、これに連通した第一の孔２２ａにまで、容易に、溶液３３を含浸させることができる。
【００５８】
特に、図３に示すように、多孔質基材２２を膜厚方向ｔに圧縮する場合には、多孔質基材２２の空孔率が減少するので、多孔質基材２２に貫通する第二の孔２２ｂを形成することは、第一の孔２２ａへの補強材の含浸に対しては、特に効果的である。
【００５９】
そして、図５（ｄ）に示すように、スパッタ装置５０により、その両面にスパッタ処理を行い、表面を削り取り、表面に電解質を露呈させることにより、電解質膜１２を製造することができる。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【００６１】
例えば、第一及び第二の実施形態において、補強材を溶かした溶液を用いて、多孔質基材への含浸を行なったが、多孔質基材への含浸を好適に行なうことができるのであれば、溶液の代わりに、補強材そのものを溶融させて、該溶融させた補強材（溶融樹脂）を多孔質基材の表面に含浸させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第一実施形態に係る電解質膜の模式図であり、（ａ）は全体構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図。
【図２】第一実施形態に係る電解質膜の製造方法を説明するための図であり、（ａ）は、多孔質基材を製造する工程であり、（ｂ）は、多孔質基材に補強材を充填する工程であり、（ｃ）は、補強材充填後の表面をスパッタリングする工程を説明するための図。
【図３】図３は、図２（ａ）に示す多孔質基材を製造するにあたり、多孔質基材の空孔率を調整するための補足的な工程を説明するための図。
【図４】第二実施形態に係る電解質膜の模式図であり、（ａ）は全体構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図。
【図５】第二実施形態に係る電解質膜の製造方法を説明するための図であり、（ａ）は、第一の孔が形成された多孔質基材を製造する工程であり、（ｂ）は、第一の孔が形成された多孔質基材に第二の孔を形成する工程であり、（ｃ）は、多孔質基材に補強材を充填する工程であり、（ｄ）は、補強材充填後の表面をスパッタリングする工程を説明するための図。
【図６】従来の固体高分子型燃料電池（単セル）の一例を説明する模式図。
【符号の説明】
【００６３】
１１：電解質膜，１２：電解質膜，２１：多孔質基材，２１ａ：孔，２２：多孔質基材，２２ａ：第一の孔，２２ｂ：第二の孔，３１：補強材，３２：補強材，３３：溶液，４０ａ、４４ｂ：ローラ，５０：スパッタ装置，９０：燃料電池，９１：電解質膜，９４ａ：拡散層，９４ｂ：拡散層，９５：膜電極接合体，９６：セパレータ，Ｌ：軸，ＬＢ：レーザビーム，ｔ：膜厚方向
【図１】
2009199765.tif 000003
【図２】
2009199765.tif 000004
【図３】
2009199765.tif 000005
【図４】
2009199765.tif 000006
【図５】
2009199765.tif 000007
【図６】
2009199765.tif 000008