(57)【要約】【課題】触媒金属の利用率を高めた燃料電池用電極の生産性を向上させることが可能な、燃料電池用電極の製造装置及び燃料電池用電極の製造方法を提供する。【解決手段】電解質膜、電解質膜の一方の面に形成された第１層、及び、電解質膜の他方の面に形成された第２層を有する積層体を狭持する一対の導電性部材、該一対の導電性部材を繋ぐ回路、該回路に配設された触媒析出速度制御手段、並びに、一対の導電性部材と積層体との接触箇所へ少なくとも触媒金属イオン含有溶液を供給する触媒金属供給手段、を具備し、第１層及び第２層に少なくとも導電性担体及びプロトン伝導体が含有され、一対の導電性部材に狭持された第１層と第２層との間に電位差が生じている状態とすることにより、触媒金属イオン含有溶液が供給された第１層又は第２層に触媒金属を析出させる、燃料電池用電極の製造装置とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜、前記電解質膜の一方の面に形成された第１層、及び、前記電解質膜の他方の面に形成された第２層を有する積層体を狭持する一対の導電性部材、一対の前記導電性部材を繋ぐ回路、前記回路に配設された触媒析出速度制御手段、並びに、一対の前記導電性部材と前記積層体との接触箇所へ少なくとも触媒金属イオン含有溶液を供給する触媒金属供給手段、を具備し、
前記第１層及び前記第２層に、少なくとも、導電性担体及びプロトン伝導体が含有され、
一対の前記導電性部材に狭持された前記第１層と前記第２層との間に電位差が生じている状態とすることにより、前記触媒金属イオン含有溶液が供給された前記第１層又は前記第２層に触媒金属を析出させることを特徴とする、燃料電池用電極の製造装置。
【請求項２】
前記第１層及び前記第２層に、前記触媒金属イオン含有溶液が供給されることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用電極の製造装置。
【請求項３】
前記触媒金属を析出させる際に、前記触媒析出速度制御手段によって、前記第１層と前記第２層との間の電位差が制御されることを特徴とする、請求項２に記載の燃料電池用電極の製造装置。
【請求項４】
さらに、少なくとも、前記積層体の一部、一対の前記導電性部材の一部、及び、前記触媒金属イオン含有溶液を収容する容器が備えられ、引き抜かれる前記積層体と接触する一対の前記導電性部材が回転することにより、前記第１層及び前記第２層と一対の前記導電性部材との接触箇所へ前記触媒金属イオン含有溶液が供給されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の燃料電池用電極の製造装置。
【請求項５】
前記第１層に水素イオン含有溶液が供給され、前記第２層に前記触媒金属イオン含有溶液が供給されることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用電極の製造装置。
【請求項６】
前記触媒金属を析出させる際に、前記触媒析出速度制御手段によって、前記回路を流れる電流が制御されることを特徴とする、請求項５に記載の燃料電池用電極の製造装置。
【請求項７】
さらに、少なくとも、前記積層体の一部、一対の前記導電性部材の一部、並びに、前記水素イオン含有溶液及び前記触媒金属イオン含有溶液を収容する容器が備えられ、引き抜かれる前記積層体と接触する一対の前記導電性部材が回転することにより、前記第１層と前記導電性部材との接触箇所へ前記水素イオン含有溶液が供給され、前記第２層と前記導電性部材との接触箇所へ前記触媒金属イオン含有溶液が供給されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の燃料電池用電極の製造装置。
【請求項８】
前記積層体と接触する前記導電性部材の少なくとも表面が、多孔質材料によって構成されることを特徴とする、請求項４又は７に記載の燃料電池用電極の製造装置。
【請求項９】
一対の前記導電性部材は、回転軸を法線方向とする断面の形状が円形であることを特徴とする、請求項４、７、又は、８に記載の燃料電池用電極の製造装置。
【請求項１０】
前記触媒イオン含有溶液は、不活性ガスを飽和させた溶液であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料電池用電極の製造装置。
【請求項１１】
前記導電性担体に、金が担持されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料電池用電極の製造装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の燃料電池用電極の製造装置を用いて燃料電池用電極を製造する方法であって、
前記積層体を作製する、積層体作製工程と、
作製した前記積層体を一対の前記導電性部材で狭持する、狭持工程と、
一対の前記導電性部材に狭持された前記積層体と一対の前記導電性部材との接触箇所へ、少なくとも触媒金属イオン含有溶液を供給しながら、前記第１層と前記第２層との間に電位差が生じている状態とすることにより、前記第１層又は前記第２層に触媒金属を析出させる、析出工程と、
を有することを特徴とする、燃料電池用電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用電極の製造装置及び燃料電池用電極の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質層（以下「電解質膜」という。）と、電解質膜の両面側にそれぞれ配設される電極（アノード触媒層及びカソード触媒層）とを備える膜電極構造体（以下「ＭＥＡ」ということがある。）で電気化学反応を起こし、当該電気化学反応により発生した電気エネルギーを外部に取り出す装置である。燃料電池の中でも、家庭用コージェネレーション・システムや自動車等に使用される固体高分子型燃料電池（以下「ＰＥＦＣ」ということがある。）は、低温領域で運転することができる。このＰＥＦＣは、高いエネルギー変換効率を示し、起動時間が短く、かつシステムが小型軽量であることから、電気自動車の動力源や携帯用電源として注目されている。
【０００３】
ＰＥＦＣの単セルは、ＭＥＡと、当該ＭＥＡを狭持する一対の集電体と、を備え、ＭＥＡには、含水状態に保たれることによりプロトン伝導性能を発現するプロトン伝導体（プロトン伝導性ポリマー）が含有される。ＰＥＦＣの運転時には、アノードに水素含有ガス（以下「水素」という。）が、カソードに酸素含有ガス（以下「空気」という。）が、それぞれ供給される。アノードへと供給された水素は、アノード触媒層に含まれる触媒金属の作用下でプロトンと電子に分離し、水素から生じたプロトンは、アノード触媒層及び電解質膜を通ってカソード触媒層へと達する。一方、電子は、外部回路を通ってカソード触媒層へと達し、かかる過程を経ることにより、電気エネルギーを取り出すことが可能になる。そして、カソード触媒層へと達したプロトン及び電子と、カソード触媒層へと供給された空気に含有されている酸素とが、カソード触媒層に含まれる触媒金属の作用下で反応することにより、水が生成される。
【０００４】
このように、単セルにおける電気化学反応は、触媒金属の作用下で生じる。そのため、燃料電池の性能を向上させるには、電気化学反応の触媒として機能する触媒金属の比率（触媒金属の利用率）を高めることが有効である。
【０００５】
触媒金属を含有するアノード触媒層及びカソード触媒層（以下においてこれらをまとめて単に「触媒層」ということがある。）を作製する方法としては、触媒金属及びプロトン伝導ポリマーを含有する組成物を用いる方法が、これまでに提案されている。このような方法で作製した触媒層は、生産効率が高い反面、触媒金属の利用率が低いという問題があった。かかる問題を解決すべく、これまでに、触媒金属の利用率を高めること等を目的とした技術が、開示されてきている。例えば、特許文献１には、導電性及び多孔性を有する炭素基板を酸化剤で処理する段階と、多孔性基板の一面を、触媒金属イオンを含有する電解析出溶液と接触させる段階と、電解析出溶液にパルス電位を与えてた構成基盤に触媒金属を析出することにより、多孔性基板を触媒化する段階と、触媒化された多孔性基板を熱処理する段階を含む、燃料電池用触媒化された多孔性電極の製造方法が開示されている。また、特許文献２には、白金と陽イオン交換樹脂と白金を除く貴金属の少なくとも１種とを含む組成のアノード触媒層及び／又はカソード触媒層を電解質膜に形成した後、電位を印加することにより白金の溶解と析出とを交互に生じさせ、白金の利用効率を向上させる電位印加工程を含む、燃料電池の製造方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１００３７３号公報
【特許文献２】特願２００７−２４９６３５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている技術によれば、触媒を電解析出させるため、触媒金属の利用率を高めることが可能になると考えられる。しかし、特許文献１に開示されている技術では、多孔性基板を酸化剤で処理し、多孔性基板を電解析出溶液と接触させ、電解析出溶液にパルス電位を与えた後に多孔性基板を取り出し、その後、熱処理を施すバッチ方式の処理によって多孔性電極を製造するため、生産性が低いという問題があった。かかる問題は、特許文献１に開示されている技術と、特許文献２に開示されている技術とを組み合わせたとしても、解決が困難であった。
【０００８】
そこで本発明は、触媒金属の利用率を高めた燃料電池用電極の生産性を向上させることが可能な、燃料電池用電極の製造装置及び燃料電池用電極の製造方法を提供することを課題とする。
【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、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
第１の本発明は、電解質膜、電解質膜の一方の面に形成された第１層、及び、電解質膜の他方の面に形成された第２層を有する積層体を狭持する一対の導電性部材、該一対の導電性部材を繋ぐ回路、該回路に配設された触媒析出速度制御手段、並びに、一対の導電性部材と積層体との接触箇所へ少なくとも触媒金属イオン含有溶液を供給する触媒金属供給手段、を具備し、第１層及び第２層に少なくとも導電性担体及びプロトン伝導体が含有され、一対の導電性部材に狭持された第１層と第２層との間に電位差が生じている状態とすることにより、触媒金属イオン含有溶液が供給された第１層又は第２層に触媒金属を析出させることを特徴とする、燃料電池用電極の製造装置である。
【００１０】
ここに、本発明において、「積層体」は、第１層及び第２層の間に電解質膜が備えられるように、第１層及び第２層が形成されている。さらに、本発明において、「導電性部材」は、第１層や第２層へ供給される溶液と接触する環境下で使用可能な耐食性を有する導電性材料によって構成されていれば、その形態は特に限定されるものではない。
さらに、本発明において、「触媒析出速度制御手段」は、第１層と第２層との電位差や、回路を流れる電流等を制御することにより、触媒金属の析出速度を制御可能な機能を有する機器を意味し、当該機能を有していれば、その形態は特に限定されるものではない。さらに、本発明において、「触媒金属供給手段」は、積層体と一対の導電性部材との接触箇所へ、少なくとも触媒金属イオン含有溶液を供給可能なものであれば、その形態は特に限定されるものではない。触媒金属供給手段の形態例としては、触媒金属イオン含有溶液等に浸された一対の導電性部材が回転して、導電性部材の表面に付着した触媒金属イオン含有溶液等が、導電性部材と積層体との接触箇所へと導かれることによって、当該接触箇所へ触媒金属含有イオン等を供給する形態を挙げることができる。このほか、本発明における触媒金属供給手段は、導電性部材の内部へと供給された触媒金属イオン含有溶液等を、導電性部材の内部から、導電性部材と積層体との接触箇所へと放出することによって、当該接触箇所へ触媒金属含有イオン等を供給する形態とすることもできる。さらに、本発明において、「少なくとも触媒金属イオン含有溶液を供給する触媒金属供給手段」とは、一対の導電性部材に狭持された第１層及び第２層へ触媒金属イオン含有溶液が供給される場合には、第１層との接触箇所及び第２層との接触箇所へ、触媒金属供給手段によって、触媒金属イオン含有溶液が供給されることを意味する。これに対し、例えば第１層へ水素イオン含有溶液が供給され第２層へ触媒金属イオン含有溶液が供給される場合には、触媒金属供給手段によって、第１層との接触箇所へ水素イオン含有溶液が供給され、第２層との接触箇所へ触媒金属イオン含有溶液が供給されることを意味する。
さらに、本発明において、「第１層と第２層との間に電位差が生じている状態」とは、第１層及び第２層と一対の導電性部材との接触箇所へ触媒金属イオン含有溶液が供給される場合には、例えば、触媒析出速度制御手段によって第１層と第２層との間に電位差が生じるように制御された状態を意味する。これに対し、第１層と導電性部材との接触箇所へ水素イオン含有溶液が供給され、第２層と導電性部材との接触箇所へ触媒金属イオン含有溶液が供給される場合には、例えば、水素イオンと触媒金属イオンとの標準電極電位の差に起因する電位差が生じた状態（当該電位差がさらに触媒析出速度制御手段によって制御された状態も含む）を意味する。
さらに、「第１層又は第２層に触媒金属を析出させる」とは、本発明の装置によって第１層又は第２層にのみ触媒金属を析出させる場合には、触媒金属を析出させる一方の層に含有される導電性担体（及び／又は当該導電性担体に担持された金。本段落において以下同じ。）の表面に、触媒金属を析出させることを意味する。これに対し、本発明の装置によって第１層及び第２層に触媒金属を析出させる場合には、一方の層（第１層又は第２層）に含有される導電性担体の表面に触媒金属を析出させた後、他方の層（第２層又は第１層）に含有される導電性担体の表面に触媒金属を析出させることを意味する。
【００１１】
また、上記第１の本発明において、第１層及び第２層に、触媒金属イオン含有溶液が供給される形態とすることができる。
【００１２】
また、第１層及び第２層に触媒金属イオン含有溶液が供給される上記第１の本発明において、触媒金属を析出させる際に、触媒析出速度制御手段によって、第１層と第２層との間の電位差が制御されることが好ましい。
【００１３】
また、第１層及び第２層に触媒金属イオン含有溶液が供給される上記第１の本発明において、さらに、少なくとも、積層体の一部、一対の導電性部材の一部、及び、触媒金属イオン含有溶液を収容する容器が備えられ、引き抜かれる積層体と接触する一対の導電性部材が回転することにより、第１層及び第２層と一対の導電性部材との接触箇所へ触媒金属イオン含有溶液が供給されることが好ましい。
【００１４】
ここに、「少なくとも、積層体の一部、一対の導電性部材の一部、及び、触媒金属イオン含有溶液を収容する容器」とは、容器に、少なくとも、積層体の一部と、一対の導電性部材の一部と、触媒金属イオン含有溶液とが、収容されることを意味する。すなわち、本発明では、容器に一対の導電性部材の全体が収容された形態とすることも可能である。
【００１５】
また、上記第１の本発明において、第１層に水素イオン含有溶液が供給され、第２層に触媒金属イオン含有溶液が供給される形態とすることができる。
【００１６】
また、第１層に水素イオン含有溶液が供給され、第２層に触媒金属イオン含有溶液が供給される上記第１の本発明において、触媒金属を析出させる際に、触媒析出速度制御手段によって、回路を流れる電流が制御されることが好ましい。
【００１７】
また、第１層に水素イオン含有溶液が供給され、第２層に触媒金属イオン含有溶液が供給される上記第１の本発明において、さらに、少なくとも、積層体の一部、一対の導電性部材の一部、並びに、水素イオン含有溶液及び触媒金属イオン含有溶液を収容する容器が備えられ、引き抜かれる積層体と接触する一対の導電性部材が回転することにより、第１層と導電性部材との接触箇所へ水素イオン含有溶液が供給され、第２層と導電性部材との接触箇所へ触媒金属イオン含有溶液が供給されることが好ましい。
【００１８】
ここに、「少なくとも、積層体の一部、一対の導電性部材の一部、及び、水素イオン含有溶液及び触媒金属イオン含有溶液を収容する容器」とは、容器に、少なくとも、積層体の一部と、一対の導電性部材の一部と、水素イオン含有溶液及び触媒金属イオン含有溶液とが、収容されることを意味する。すなわち、本発明では、容器に一対の導電性部材の全体が収容された形態とすることも可能である。
【００１９】
また、回転する一対の導電性部材が備えられる上記第１の本発明において、積層体と接触する導電性部材の少なくとも表面が、多孔質材料によって構成されることが好ましい。
【００２０】
また、回転する一対の導電性部材が備えられる上記第１の本発明において、導電性部材は、回転軸を法線方向とする断面の形状が円形であることが好ましい。
【００２１】
また、上記第１の本発明において、触媒イオン含有溶液は、不活性ガスを飽和させた溶液であることが好ましい。
【００２２】
また、上記第１の本発明において、導電性担体に、金が担持されていることが好ましい。
【００２３】
第２の本発明は、上記第１の本発明にかかる燃料電池用電極の製造装置を用いて燃料電池用電極を製造する方法であって、積層体を作製する積層体作製工程と、作製した積層体を一対の導電性部材で狭持する狭持工程と、一対の導電性部材に狭持された積層体と一対の導電性部材との接触箇所へ、少なくとも触媒金属イオン含有溶液を供給しながら、第１層と第２層との間に電位差が生じている状態とすることにより、第１層又は第２層に触媒金属を析出させる析出工程と、を有することを特徴とする、燃料電池用電極の製造方法である。
【発明の効果】
【００２４】
第１の本発明によれば、電気化学反応を生じさせて触媒金属を析出させるので、電気化学反応が生じる電極内の領域にのみ、触媒金属を配置することができる。そのため、第１の本発明にかかる装置により析出させた触媒金属は、燃料電池の作動時における反応サイトとして機能することができる。したがって、第１の本発明によれば、触媒金属の利用率を高めた燃料電池用電極を製造することが可能な、燃料電池用電極の製造装置を提供することができる。さらに、第１の本発明にかかる装置には、触媒析出速度制御手段が備えられるので、電極内に析出させる触媒金属の量を制御することができる。さらに、第１の本発明によれば、電位差発生状態下で触媒金属イオン含有溶液を供給して、触媒金属を析出させるので、電極の生産性を向上させることができる。したがって、第１の本発明によれば、触媒金属の利用率を高めた燃料電池用電極の生産性を向上させることが可能な、燃料電池用電極の製造装置を提供することができる。
【００２５】
また、第１の本発明において、第１層及び第２層に触媒金属イオン含有溶液が供給されることにより、両極（アノード触媒層及びカソード触媒層）を製造することが可能な、燃料電池用電極の製造装置を提供することができる。
【００２６】
また、第１層及び第２層に触媒金属イオン含有溶液が供給される第１の本発明において、触媒金属を析出させる際に第１層と第２層との間の電位差が制御されることにより、両極のそれぞれに析出させる触媒金属の量を容易に制御することが可能な、燃料電池用電極の製造装置を提供することができる。
【００２７】
また、第１層及び第２層に触媒金属イオン含有溶液が供給される第１の本発明において、引き抜かれる積層体と接触する一対の導電性部材が回転することにより、触媒金属イオン含有溶液が供給される形態とすることで、燃料電池用電極の生産性を容易に向上させることが可能な、燃料電池用電極の製造装置を提供することができる。
【００２８】
また、第１の本発明において、第１層に水素イオン含有溶液が供給され、第２層に触媒金属イオン含有溶液が供給されることにより、標準電極電位の差を用いて触媒金属を析出させることが可能になる。それゆえ、かかる形態とすることにより、触媒金属の利用率を高めた燃料電池用電極の生産性を向上させることが可能な、燃料電池用電極の製造装置を提供することができる。
【００２９】
また、第１層に水素イオン含有溶液が供給され、第２層に触媒金属イオン含有溶液が供給される第１の本発明において、触媒金属を析出させる際に回路を流れる電流が制御されることにより、析出させる触媒金属の量を容易に制御することが可能な、燃料電池用電極の製造装置を提供することができる。
【００３０】
また、第１層に水素イオン含有溶液が供給され、第２層に触媒金属イオン含有溶液が供給される第１の本発明において、引き抜かれる積層体と接触する一対の導電性部材が回転することにより、水素イオン含有溶液及び触媒金属イオン含有溶液がそれぞれ供給される形態とすることで、燃料電池用電極の生産性を容易に向上させることが可能な、燃料電池用電極の製造装置を提供することができる。
【００３１】
また、回転する一対の導電性部材が備えられる第１の本発明において、積層体と接触する導電性部材の少なくとも表面が、多孔質材料によって構成されることにより、触媒金属イオン含有溶液、又は、水素イオン含有溶液及び触媒金属イオン含有溶液を、一対の導電性部材と第１層及び第２層との接触箇所へ供給することが容易になる。
【００３２】
また、回転する一対の導電性部材が備えられる上記第１の本発明において、導電性部材の断面形状が円形であることにより、析出させる触媒金属の量を電極の場所毎に制御することが容易になる。それゆえ、かかる形態とすることにより、生産性を容易に向上させつつ触媒金属の析出形態を容易に制御することが可能になる。
【００３３】
また、第１の本発明において、不活性ガスを飽和させた触媒イオン含有溶液を用いることにより、触媒金属の析出場所を適切に制御することが容易になる。
【００３４】
また、第１の本発明において、導電性担体に金が担持されている形態とすることにより、触媒金属を容易に析出させることが可能になるため、燃料電池用電極の生産性を向上させることが容易になる。
【００３５】
第２の本発明では、第１の本発明にかかる装置を用いて燃料電池用電極が製造される。そのため、第２の本発明によれば、触媒金属の利用率を高めた燃料電池用電極の生産性を向上させることが可能な、燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。
【００３７】
１．第１実施形態
図１は、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池用電極の製造装置１００（以下において、「本発明の製造装置１００」ということがある。）の形態例を示す概念図である。以下、図１を参照しつつ、本発明の製造装置１００、及び、当該製造装置１００を用いた燃料電池用電極の製造方法（以下において、「第１実施形態にかかる本発明」ということがある。）について説明する。
【００３８】
図１に示すように、本発明の製造装置１００は、積層体１を狭持する一対の導電性部材２、２と、当該導電性部材２、２を繋ぐ回路３と、回路３に配設された触媒析出速度制御手段４（以下において「ポテンショスタット４」ということがある。）と、積層体１の一部等を収容する容器５と、を備えている。積層体１は、プロトン伝導性ポリマーを有する電解質膜６と、当該電解質膜６の一方の面に形成された第１層７と、電解質膜６の他方の面に形成された第２層８と、を備え、第１層７及び第２層８には、導電性担体（カーボン）及びプロトン伝導体（以下において「プロトン伝導性ポリマー」という。）が含有されている。本発明の製造装置１００において、一対の導電性部材２、２は、ステンレス鋼等の導電性を有する高耐食性金属によって構成され、制御手段（不図示）を介して回転動作が制御されている。そして、一対の導電性部材２、２は、回転軸の方向を法線方向とする断面の形状が円形とされ、その表面は、多孔質材料２ａ、２ａによって構成されている。さらに、積層体１の一部等を収容する容器５には、図１の紙面下方側の面に、容器５に収容された溶液の漏洩を防止する漏洩防止手段９、９が配設されている。容器５は、積層体１によって二つの領域に区画され、第１層７側の領域及び第２層８側の領域それぞれに、触媒金属イオン（白金イオン）を含有する溶液１０、１１が充填されている。積層体１によって隔離された溶液１０、１１は、バブラー等を用いて窒素ガスを液中へ供給することにより窒素飽和の状態とされ、溶存した酸素等の不純物が除去されている。
【００３９】
本発明の製造装置１００によって、第１層７に触媒金属（白金。以下同じ。）を析出させ、その後、第２層８に触媒金属を析出させることにより、触媒金属を析出させた燃料電池用電極７’、８’を製造する方法について、以下に説明する。
【００４０】
本発明の製造装置１００で第１層７に触媒金属を析出させるには、ポテンショスタット４を用いて、第１層７に０Ｖ以下の所定の電圧を印加した状態で、導電性部材２、２（以下において、本発明の製造装置１００に供される第１層７と接触する導電性部材２を「導電性部材２ｘ」、本発明の製造装置１００に供される第２層８と接触する導電性部材２を「導電性部材２ｙ」ということがある。）を回転動作させるとともに、図示されていない積層体移動手段によって、積層体１を図１の紙面下方から上方へと引き上げる。このようにすると、反時計回りに回転動作する導電性部材２ｘの表面及び第１層７の表面に付着した溶液１０が、導電性部材２ｘと第１層７との接触箇所へと供給され、時計回りに回転動作する導電性部材２ｙの表面及び第２層８の表面に付着した溶液１１が、導電性部材２ｙと第２層８との接触箇所へと供給される。さらに、第１層７の電位が＋１．１８８Ｖ以下とされるので、第１層７で、白金イオンが白金になる電気化学反応が発生する。かかる電気化学反応が発生すると、導電性担体の表面に白金が析出するので、第１層７に白金を析出させることができる。すなわち、第１実施形態にかかる本発明では、容器５に溶液１０、１１を充填して、当該溶液１０及び第１層７、並びに、溶液１１及び第２層８をそれぞれ接触させ、導電性部材２ｘ、２ｙを回転動作させながら積層体１を上方へと引き上げる構成を、触媒金属供給手段として機能させている。このようにして第１層７に白金を析出させたら、その後、極を反転させて、第２層８に０Ｖ以下の所定の電圧を印加し、第２層８にも白金を析出させる。かかる工程を繰り返しながら、積層体１を図１の紙面下方から上方へと引き上げると、第１層７に含有された導電性担体の表面へ白金を析出させた電極７’、及び、第２層８に含有された導電性担体の表面へ白金を析出させた電極８’を製造することができる。
【００４１】
本発明の製造装置１００は、第１層７や第２層８へと印加される電圧のほか、積層体１の移動速度、及び／又は、一対の導電性部材２、２の回転速度等を制御することによっても、第１層７や第２層８に析出させる白金の量を制御することができる。それゆえ、第１実施形態にかかる本発明によれば、析出させる白金の量を制御しながら、積層体１を移動させることにより、白金の析出形態が制御された電極７’及び電極８’を製造することができる。
【００４２】
このように、第１実施形態にかかる本発明では、電気化学反応を用いて第１層７及び第２層８に触媒金属を析出させる。そのため、第１実施形態にかかる本発明によれば、電気化学反応が生じる場所に、触媒金属を析出させることができる。ここで、上述のように、燃料電池の作動時には、触媒金属の作用下で電気化学反応が生じるので、電気化学反応を用いて触媒金属を析出させる第１実施形態にかかる本発明によれば、燃料電池の作動時に電気化学反応が生じる場所へ、触媒金属を析出させることができる。したがって、本発明によれば、触媒金属の利用率を高めることが可能な製造装置１００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００４３】
さらに、第１実施形態にかかる本発明では、第１層７と導電性部材２ｘとの接触箇所への溶液１０の供給や、第２層８と導電性部材２ｙとの接触箇所への溶液１１の供給と、触媒金属を析出させる部位への電圧の印加とが同時に行われる。そのため、第１実施形態にかかる本発明によれば、触媒金属の利用率を高めることが可能な電極をバッチ方式の処理によって製造していた従来技術と比較して、生産性を向上させることができる。
【００４４】
さらに、第１実施形態にかかる本発明によれば、溶液１０、１１が供給され電圧が印加されている状態で積層体１を移動させることによって、触媒金属を析出させたい領域に触媒金属を析出させた、電極７’及び電極８’を製造することができる。また、第１実施形態にかかる本発明によれば、第１層７や第２層８へと印加される電圧や、積層体１の移動速度、及び／又は、一対の導電性部材２、２の回転速度等を制御することによって、析出する触媒金属の量を制御することができる。したがって、本発明によれば、上記効果に加えて、さらに、触媒金属を析出させる場所及び析出させる触媒金属の量を制御することが可能な、製造装置１００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００４５】
さらに、第１実施形態にかかる本発明では、第１層７と接触する溶液１０、及び、第２層８と接触する溶液１１に、触媒金属イオン（白金イオン）が含有されている。かかる形態とすることにより、本発明によれば、触媒金属を析出させた電極７’及び電極８’を製造することが可能な、製造装置１００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００４６】
さらに、第１実施形態にかかる本発明では、ポテンショスタット４によって、第１層７と第２層８との間の電位差が制御されている。後述する第２実施形態とは異なり、第１実施形態にかかる本発明では、第１層７と接触する溶液１０及び第２層８と接触する溶液１１に、同じ種類の触媒金属イオン（白金イオン）が含有されているため、溶液１０に含有されている触媒金属イオンの標準電極電位と、溶液１１に含有されている触媒金属イオンの標準電極電位とは、同一である。かかる形態であっても、第１実施形態にかかる本発明では、ポテンショスタット４を用いて、触媒金属を析出させたい一方の層（第１層７又は第２層８）へ、０Ｖ以下の電圧を印加することにより、当該一方の層へ触媒金属を析出させることができる。すなわち、本発明によれば、ポテンショスタット４によって電位差を制御することにより、両極それぞれに触媒金属を析出させることが可能な、製造装置１００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００４７】
さらに、第１実施形態にかかる本発明では、第１層７と接触する導電性部材２ｘの表面、及び、第２層８と接触する導電性部材２ｙの表面に、多孔質材料２ａ、２ａが配置されている。かかる形態とすることにより、第１層７と導電性部材２ｘとの接触箇所へ溶液１０を供給しやすくなり、第２層８と導電性部材２ｙとの接触箇所へ溶液１１を供給しやすくなる。適切な量の溶液１０、１１が接触箇所へと供給されることにより、適切な量の触媒金属を析出させやすくなるため、本発明によれば、両極それぞれに触媒金属を容易に析出させることが可能な、製造装置１００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００４８】
さらに、第１実施形態にかかる本発明では、回転軸を法線方向とする断面の形状が円形である導電性部材２ｘ、２ｙが備えられている。かかる形態とすることにより、導電性部材２ｘと第１層７とを線接触させることが可能となり、導電性部材２ｙと第２層８とを線接触させることが可能になる。第１層７と導電性部材２ｘとの接触面積、及び、第２層８と導電性部材２ｙとの接触面積を低減することにより、触媒金属の析出形態をより精密に制御することが可能になる。それゆえ、本発明によれば、両極それぞれに析出させる触媒金属の析出形態を精密に制御することが可能な、製造装置１００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００４９】
さらに、第１実施形態にかかる本発明では、溶液１０、１１が、窒素飽和の状態とされている。かかる形態とすることにより、第１層７における触媒金属の析出場所、及び、第２層８における触媒金属の析出場所の制御が容易になる。したがって、本発明によれば、両極それぞれに析出させる触媒金属の析出場所を容易に制御することが可能な、製造装置１００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００５０】
２．第２実施形態
図２は、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池用電極の製造装置２００（以下において、「本発明の製造装置２００」という。）の形態例を示す概念図である。図２において、図１と同様の構成を採るものには、図１で使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。以下、図１及び図２を参照しつつ、第２実施形態にかかる本発明の製造装置２００、及び、当該製造装置２００を用いた燃料電池用電極の製造方法（以下において、「第２実施形態にかかる本発明」ということがある。）について説明する。
【００５１】
図２に示すように、本発明の製造装置２００は、積層体１２を狭持する一対の導電性部材２、２と、当該導電性部材２、２を繋ぐ回路３と、回路３に配設されたポテンショスタット４と、積層体１２の一部等を収容する容器５と、を備えている。積層体１２は、電解質膜６と、当該電解質膜６の一方の面に形成された第１層１３と、電解質膜６の他方の面に形成された第２層８と、を備える。第１層１３には、触媒金属（白金）が担持された導電性担体（カーボン）及びプロトン伝導性ポリマーが含有され、第２層８には、導電性担体（カーボン）及びプロトン伝導性ポリマーが含有されている。すなわち、本発明の製造装置２００に供される積層体１２は、触媒金属を含有する第１層１３を有しているので、第２実施形態にかかる本発明では、第２層８に触媒金属を析出させることにより、一方の電極（電極８’）が製造される。
【００５２】
本発明の製造装置２００において、一対の導電性部材２、２は、ステンレス鋼等の導電性を有する高耐食性金属によって構成され、制御手段（不図示）を介して回転動作が制御されている。そして、一対の導電性部材２、２は、回転軸を法線方向とする断面の形状が円形とされ、その表面は、多孔質材料２ａ、２ａによって構成されている。さらに、積層体１２の一部等を収容する容器５には、図２の紙面下方側の面に、容器５に収容された溶液の漏洩を防止する漏洩防止手段９、９が配設されている。そして、容器５は、積層体１２によって二つの領域に区画され、容器５の第１層１３側には水素イオンを含有する溶液１４が充填され、第２層８側には溶液１１が充填されている。積層体１２によって隔離された溶液１４及び溶液１１のうち、溶液１４は、バブラー等を用いて水素ガスを液中へ供給することにより水素飽和の状態とされる一方、溶液１１は窒素飽和の状態とされ、溶存した酸素等の不純物が除去されている。
【００５３】
本発明の製造装置２００によって、第２層８に触媒金属を析出させることにより、触媒金属を析出させた燃料電池用電極８’を製造する方法について、以下に説明する。
【００５４】
本発明の製造装置２００では、第１層１３側に水素イオンを含有する溶液１４が充填され、第２層８側に白金イオンを含有する溶液１１が充填されている。ここで、水素イオンの標準電極電位は０Ｖ、白金イオンの標準電極電位は＋１．１８８Ｖである。そのため、回路３を介して一対の導電性部材２、２を繋ぐと、水素イオンが供給される第１層１３と白金イオンが供給される第２層８との間には電位差が生じている状態となり、式１及び式２に示す電気化学反応が生じる。
第１層１３  ；  Ｈ２ → ２Ｈ＋ ＋ ２ｅ−        （式１）
第２層８    ；  Ｐｔ２＋ ＋ ２ｅ− → Ｐｔ      （式２）
上記式１及び上記式２で表される電気化学反応により、第２実施形態にかかる本発明によれば、第２層８に含有された導電性担体の表面へ、白金を析出させることができる。
【００５５】
ここで、上述のように、回路３を介して一対の導電性部材２、２を繋ぐと、上記電気化学反応が生じるため、回路３を介して一対の導電性部材２、２を繋ぐのみでは、第２層８に析出する白金の量を制御することはできない。そこで、第２実施形態にかかる本発明では、ポテンショスタット４を用いて回路３を流れる電流の量を制御し、さらに、第２層８の電位が＋１．１８８Ｖ以下の所定値となるように電圧も制御する（Ｐｔ−Ｈの自然電位に対して卑な方向に電圧を印加することにより、電圧も制御する）。このようにすることで、上記式２で表される白金の析出反応の速度を制御することが可能になり、第２層８に析出する白金の量を制御することが可能になる。
【００５６】
すなわち、本発明の製造装置２００を用いて第２層８に触媒金属を析出させるには、ポテンショスタット４を用いて、回路３を流れる電流の量及び電圧を制御した状態で、導電性部材２、２（以下において、本発明の製造装置２００に供される第１層１３と接触する導電性部材２を「導電性部材２ｐ」、本発明の製造装置２００に供される第２層８と接触する導電性部材２を「導電性部材２ｑ」ということがある。）を回転動作させるとともに、図示されていない積層体移動手段によって、積層体１２を図２の紙面下方から上方へと引き上げる。このようにすると、反時計回りに回転動作する導電性部材２ｐの表面及び第１層１３の表面に付着した溶液１４が、導電性部材２ｐと第１層１３との接触箇所へと供給され、導電性部材２ｑの表面及び第２層８の表面に付着した溶液１１が、導電性部材２ｑと第２層８との接触箇所へと供給される。さらに、第２層８の電位が＋１．１８８Ｖ以下とされるので、第２層８で、上記式２で表される電気化学反応が発生し、導電性担体の表面に白金が析出する。かかる工程を経ることにより、本発明によれば、第２層８に白金を析出させることができる。すなわち、第２実施形態にかかる本発明では、容器５に溶液１４、１１を充填して、当該溶液１４及び第１層１３、並びに、溶液１１及び第２層８をそれぞれ接触させ、導電性部材２ｐ、２ｑを回転動作させながら積層体１２を上方へと引き上げる構成を、触媒金属供給手段として機能させている。
【００５７】
第２実施形態にかかる本発明では、第１実施形態にかかる本発明と同様に、第２層８へと印加される電圧のほか、積層体１２の移動速度、及び／又は、一対の導電性部材２、２の回転速度等を制御することによっても、第２層８に析出させる白金の量を制御することができる。第２実施形態にかかる本発明では、析出させる白金の量を制御しながら、積層体１２を移動させることにより、第２層８の全体に分散された導電性担体の表面に白金を析出させ、触媒金属を析出させた電極８’を製造する。かかる工程を経ることにより、本発明によれば、触媒金属の析出形態が制御された電極８’を製造することが可能な、製造装置２００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００５８】
このように、第２実施形態にかかる本発明においても、電気化学反応を用いて第２層８に触媒金属を析出させる。そのため、第２実施形態にかかる本発明によれば、電気化学反応が生じる場所に、触媒金属を析出させることができる。ここで、上述のように、燃料電池の作動時には、触媒金属の作用下で電気化学反応が生じるので、電気化学反応を用いて触媒金属を析出させる第２実施形態にかかる本発明によれば、燃料電池の作動時に電気化学反応が生じる場所に、触媒金属を析出させることができる。したがって、本発明によれば、触媒金属の利用率を高めることが可能な、製造装置２００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００５９】
さらに、第２実施形態にかかる本発明では、第１層１３と導電性部材２ｐとの接触箇所への溶液１４の供給や、第２層８と導電性部材２ｑとの接触箇所への溶液１１の供給と、触媒金属を析出させる部位への電圧の制御とが同時に行われる。そのため、第２実施形態にかかる本発明によれば、触媒金属の利用率を高めることが可能な電極をバッチ方式の処理によって製造していた従来技術と比較して、生産性を向上させることが可能になる。
【００６０】
さらに、第２実施形態にかかる本発明によれば、溶液１４、１１が供給され電圧が制御されている状態で積層体１２を移動させることによって、触媒金属を析出させたい領域に触媒金属を析出させた、電極８’を製造することができる。また、第２実施形態にかかる本発明によれば、第２層８へと印加される電圧や、積層体１２の移動速度、及び／又は、一対の導電性部材２、２の回転速度等を制御することによって、析出する触媒金属の量を制御することができる。したがって、本発明によれば、上記効果に加えて、さらに、触媒金属を析出させる場所及び析出させる触媒金属の量を制御することが可能な、製造装置２００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００６１】
さらに、第２実施形態にかかる本発明では、第１層１３と接触する溶液１４に水素イオンが含有され、第２層８と接触する溶液１１に触媒金属イオンが含有されている。かかる形態とすることにより、本発明によれば、触媒金属を析出させた電極８’を製造することが可能な、製造装置２００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００６２】
さらに、第２実施形態にかかる本発明では、ポテンショスタット４によって、第１層１３と第２層８との間の電位差、及び、回路３を流れる電流が制御されている。かかる形態とすることにより、第２層８に析出させる白金の量を容易に制御することが可能な、製造装置２００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００６３】
さらに、第２実施形態にかかる本発明では、第１層１３と接触する導電性部材２ｐの表面、及び、第２層８と接触する導電性部材２ｑの表面に、多孔質材料２ａ、２ａが配置されている。かかる形態とすることにより、第１層１３と導電性部材２ｐとの接触箇所へ溶液１４を供給しやすくなり、第２層８と導電性部材２ｑとの接触箇所へ溶液１１を供給しやすくなる。適切な量の溶液１４、１１が接触箇所へと供給されることにより、必要な量の触媒金属を析出させやすくなるため、本発明によれば、第２層８に触媒金属を容易に析出させることが可能な、製造装置２００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００６４】
さらに、第２実施形態にかかる本発明では、回転軸を法線方向とする断面の形状が円形である導電性部材２ｐ、２ｑが備えられている。かかる形態とすることにより、導電性部材２ｐと第１層１３とを線接触させることが可能となり、導電性部材２ｑと第２層８とを線接触させることが可能になる。第１層１３と導電性部材２ｐとの接触面積、及び、第２層８と導電性部材２ｑとの接触面積を低減することにより、触媒金属の析出形態をより精密に制御することが可能になる。それゆえ、本発明によれば、第２層８に析出させる触媒金属の析出形態を精密に制御することが可能な、製造装置２００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００６５】
さらに、第２実施形態にかかる本発明では、溶液１１が窒素飽和の状態とされている。かかる形態とすることにより、第２層８における触媒金属の析出場所の制御が容易になる。したがって、本発明によれば、第２層８に析出させる触媒金属の析出場所を容易に制御することが可能な、製造装置２００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００６６】
３．第３実施形態
図３は、第３実施形態にかかる本発明の燃料電池用電極の製造装置３００（以下において、「本発明の製造装置３００」という。）の形態例を示す概念図である。図３において、図１と同様の構成を採るものには、図１で使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。以下、図１及び図３を参照しつつ、第３実施形態にかかる本発明の製造装置３００、及び、当該製造装置３００を用いた燃料電池用電極の製造方法について説明する。
【００６７】
図３に示すように、本発明の製造装置３００は、積層体１を狭持する一対の導電性部材１５、１６と、当該導電性部材１５、１６を繋ぐ回路３と、回路３に配設されたポテンショスタット４と、導電性部材１５、１６の内部へそれぞれ供給される溶液１０、１１が流通する配管１７、１８と、を備えている。本発明の製造装置３００において、一対の導電性部材１５、１６は、ステンレス鋼等の導電性を有する高耐食性金属によって構成され、制御手段（不図示）を介して回転動作が制御されている。そして、一対の導電性部材１５、１６は、回転軸の方向を法線方向とする断面の形状が円形とされ、その表面は、多孔質材料１５ａ、１６ａによって構成されている。すなわち、本発明の製造装置３００は、本発明の製造装置１００における容器５及び漏洩防止手段９、９に代えて、導電性部材１５、１６の内部から、導電性部材１５、１６と積層体１との接触箇所へ溶液１０、１１が供給される形態とされている。このような形態で、導電性部材１５、１６と積層体１との接触箇所へ溶液１０、１１が供給されても、本発明の製造装置１００と同じ原理で、触媒金属を析出させた電極７’及び電極８’を製造することができる。すなわち、かかる形態であっても、本発明の製造装置１００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法と同様の効果を奏する、製造装置３００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００６８】
４．第４実施形態
図４は、第４実施形態にかかる本発明の燃料電池用電極の製造装置４００（以下において、「本発明の製造装置４００」という。）の形態例を示す概念図である。図４において、図２、図３と同様の構成を採るものには、これらの図で使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。以下、図２〜図４を参照しつつ、第４実施形態にかかる本発明の製造装置４００、及び、当該製造装置４００を用いた燃料電池用電極の製造方法について説明する。
【００６９】
図４に示すように、本発明の製造装置４００は、積層体１２を狭持する一対の導電性部材１５、１６と、当該導電性部材１５、１６を繋ぐ回路３と、回路３に配設されたポテンショスタット４と、導電性部材１５、１６の内部へそれぞれ供給される溶液１４、１１が流通する配管１７、１８と、を備えている。すなわち、本発明の製造装置４００は、本発明の製造装置２００における容器５及び漏洩防止手段９、９に代えて、導電性部材１５、１６の内部から、導電性部材１５、１６と積層体１２との接触箇所へ溶液１４、１１が供給される形態とされている。このような形態で、導電性部材１５、１６と積層体１２との接触箇所へ溶液１４、１１が供給されても、本発明の製造装置２００と同じ原理で、触媒金属を析出させた電極８’を製造することができる。すなわち、かかる形態であっても、本発明の製造装置２００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法と同様の効果を奏する、製造装置４００、及び、これを用いた燃料電池用電極の製造方法を提供することができる。
【００７０】
図５は、本発明にかかる燃料電池用電極の製造方法の形態例を示すフローチャートである。以下、図１〜図５を適宜参照しつつ、本発明の燃料電池用電極の製造方法について説明する。
【００７１】
図５に示すように、本発明の燃料電池用電極の製造方法は、積層体作製工程（工程Ｓ１）と、狭持工程（工程Ｓ２）と、析出工程（Ｓ３）と、を有し、工程Ｓ１〜工程Ｓ３を経て、燃料電池用電極７’、８’が製造される。
【００７２】
＜工程Ｓ１＞
工程Ｓ１は、一対の導電性部材２、２、又は、一対の導電性部材１５、１６に狭持される積層体１、１２を作製する工程である。より具体的には、電解質膜６の一方の面に第１層７を形成し、他方の面に第２層８を形成することにより、積層体１を作製する工程、又は、電解質膜６の一方の面に第１層１３を形成し、他方の面に第２層８を形成することにより、積層体１２を作製する工程である。工程Ｓ１で第１層７や第２層８を形成する方法の具体例としては、導電性担体及びプロトン伝導性ポリマーを分散させた組成物を作製し、当該組成物を電解質膜６の表面へ塗布し乾燥させる等の形態を挙げることができる。また、工程Ｓ１で第１層１３を形成する方法の具体例としては、触媒金属を担持させた導電性担体及びプロトン伝導性ポリマーを分散させた組成物を作製し、当該組成物を電解質膜６の表面へ塗布し乾燥させる等の形態を挙げることができる。本発明の燃料電池用電極の製造方法において、積層体１、１２を作製する方法は、ここに例示した形態に限定されるものではなく、公知の方法を適宜用いることができる。
【００７３】
＜工程Ｓ２＞
工程Ｓ２は、一対の導電性部材によって、上記工程Ｓ１で作製した積層体を狭持する工程である。
【００７４】
＜工程Ｓ３＞
工程Ｓ３は、上記工程Ｓ２で一対の導電性部材に狭持させた積層体と一対の導電性部材との接触箇所へ、触媒金属イオン含有溶液をそれぞれ供給しながら、又は、水素イオン含有溶液及び触媒金属イオン含有溶液をそれぞれ供給しながら、第１層と第２層との間に電位差が生じている状態とすることにより、第１層又は第２層に触媒金属を析出させて、燃料電池用電極７’、８’を製造する工程である。工程Ｓ３は、例えば、上記第１実施形態〜第４実施形態にかかる本発明の項目で説明した形態を採ることができる。
【００７５】
本発明に関する上記説明では、表面が多孔質材料２ａによって構成された導電性部材２が備えられる形態、並びに、表面が多孔質材料１５ａによって構成された導電性部材１５、及び、表面が多孔質材料１６ａによって構成された導電性部材１６が備えられる形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、表面が多孔質材料によって構成されない導電性部材が備えられる形態とすることも可能である。ただし、導電性部材と積層体との接触箇所へ、触媒金属イオン含有溶液や水素イオン含有溶液が供給されやすい形態とし、触媒金属を容易に析出させることが可能な形態とする等の観点からは、少なくとも表面が多孔質材料によって構成される導電性部材が備えられる形態とすることが好ましい。また、本発明における多孔質材料２ａ、１５ａ、１６ａは、溶液１０、１１、１４と接触しても腐食され難い耐食性を有する、多孔性の導電性材料であれば特に限定されるものではなく、公知の材料を用いることができる。
【００７６】
また、本発明に関する上記説明では、回転軸の方向を法線方向とする断面の形状が円形とされた、導電性部材２、１５、１６を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、回転軸の方向を法線方向とする断面の形状が多角形形状とされた導電性部材が備えられていても良い。ただし、一対の導電性部材と第１層及び第２層との接触箇所の面積を低減して、触媒金属の析出形態を精密に制御し得る形態にする等の観点からは、回転軸の方向を法線方向とする断面の形状が円形である、導電性部材が備えられることが好ましい。
【００７７】
また、本発明に関する上記説明では、バブラー等を用いて窒素ガスを液中へ供給することにより窒素飽和の状態とされた溶液１０、１１を例示したが、本発明における触媒金属イオン含有溶液は、当該形態に限定されるものではない。本発明における触媒金属イオン含有溶液は、窒素ガス等の不活性ガスが供給されない形態とすることも可能である。ただし、第１層や第２層へと析出させる触媒金属の析出位置を制御しやすい形態とする等の観点からは、不活性ガスで飽和された状態とすることにより、溶存酸素等の不純物が除去されることが好ましい。さらに、不活性ガスで飽和された状態とする場合、触媒金属イオン含有溶液へと供給される不活性ガスは、窒素ガスに限定されるものではなく、アルゴンやヘリウム等、他の不活性ガスが供給される形態とすることも可能である。
【００７８】
また、本発明に関する上記説明では、触媒金属を析出させる層に含有された導電性担体に、金が担持されていない形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明において、電気化学反応を用いて析出させる触媒金属は、金属の表面に析出しやすい。そのため、導電性担体に金が担持された形態とすることにより、白金の析出速度を増大させることが可能になり、その結果、生産性を向上させることが容易になる。したがって、生産性を容易に向上させ得る形態とする等の観点から、本発明は、触媒金属を析出させる層に含有された導電性担体に、金が担持されている形態とすることが好ましい。
【００７９】
また、本発明に関する上記説明では、析出速度制御手段としてポテンショスタット４が配設されている形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明における析出速度制御手段として使用可能な機器の具体例としては、ガルバノスタット等を挙げることができる。
【００８０】
また、本発明に関する上記説明では、触媒金属イオンとして白金イオンが含有される形態の溶液１０、１１を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものでなく、燃料電池の作動時における電気化学反応の触媒として機能し得る触媒金属のイオンであれば、他のイオンが含有される形態とすることも可能である。また、触媒金属イオンとして白金イオンが含有される場合、当該白金イオンは、例えば、Ｈ２ＰｔＣｌ４やＰｔＣｌ２等を溶液に溶解させることによって、得ることができる。
【００８１】
また、本発明に関する上記説明では、白金を析出させる層の電位が＋１．１８８Ｖ以下とされる形態を例示したが、本発明における、白金を析出させる層の電位は、白金の析出が可能な電位であれば、特に限定されるものではない。ただし、過度に低い電位を印加すると、対極の導電性担体（カーボン）が腐食される。また、析出した白金上で水素が発生することによって、所望の白金の析出が起こりにくくなる。導電性担体の腐食を抑制する、及び、白金の析出を確保する等の観点からは、−１．３Ｖ〜０Ｖの電圧とされることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第１実施形態にかかる本発明の製造装置１００の形態例を示す概念図である。
【図２】第２実施形態にかかる本発明の製造装置２００の形態例を示す概念図である。
【図３】第３実施形態にかかる本発明の製造装置３００の形態例を示す概念図である。
【図４】第４実施形態にかかる本発明の製造装置４００の形態例を示す概念図である。
【図５】本発明にかかる燃料電池用電極の製造方法の形態例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８３】
１…積層体
２…導電性部材
３…回路
４…ポテンショスタット（触媒析出速度制御手段）
５…容器
６…電解質膜
７…第１層
８…第２層
９…漏洩防止手段
１０…溶液（触媒金属イオン含有溶液）
１１…溶液（触媒金属イオン含有溶液）
１２…積層体
１３…第１層
１４…溶液（水素イオン含有溶液）
１５、１６…導電性部材
１７、１８…配管
１００、２００…製造装置（燃料電池用電極の製造装置）
３００、４００…製造装置（燃料電池用電極の製造装置）
【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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