(57)【要約】【課題】多孔質基材の内部に形成される空隙の細孔分布を制御することができ、ガス拡散性と排水性が共に最適なバランスを保つことのできるガス拡散電極用材料の製造方法を提供する。【解決手段】撥水性を有し且つ三次元に連続した空隙を有する多孔質基材１を延伸手段４で引き伸ばして延伸させた状態で、導電性物質を含有したインクスラリー１４を前記多孔質基材１に塗着させる。多孔質基材１を延伸させることで、内部に形成された空隙の細孔径が広がる方向に分布し、細孔径が広がることによりその空隙内にインクスラリー１４が浸透し易くなる。これにより、導電性物質の粒径分布と多孔質基材の空隙の細孔径分布を合わせ易くなる。【選択図】図１
2009009831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撥水性を有し且つ三次元に連続した空隙を有する多孔質基材を引き伸ばして延伸させた状態で、導電性物質を含有したインクスラリーを前記多孔質基材に塗着させる
ことを特徴とするガス拡散電極用材料の製造方法。
【請求項２】
撥水性を有し且つ三次元に連続した空隙を有する多孔質基材を加熱して収縮させた状態で、導電性物質を含有したインクスラリーを前記多孔質基材に塗着させる
ことを特徴とするガス拡散電極用材料の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のガス拡散電極用材料の製造方法であって、
前記多孔質基材の延伸又は収縮は、延伸又は収縮させる引っ張り応力又は収縮応力を計測しながら、その引っ張り応力又は収縮応力が所定値になるまで延伸又は収縮させる
ことを特徴とするガス拡散電極用材料の製造方法。
【請求項４】
撥水性を有し且つ三次元に連続した空隙を有する多孔質基材の繊維に導電性物質が付着されたガス拡散電極において、
前記多孔質基材が延伸又は収縮されて当該多孔質基材の内部に形成される空隙の孔径が拡大又は縮小された状態で導電性物質が含有されたインクスラリーが塗布され該導電性物質が該多孔質基材の繊維に付着されてなる
ことを特徴とするガス拡散電極。
【請求項５】
撥水性を有し且つ三次元に連続した空隙を有する多孔質基材の少なくとも向かい合う２辺をクランプするクランプ手段と、
前記多孔質基材を引き伸ばして延伸させる延伸手段と、
前記多孔質基材の引っ張り力を計測する計測手段と、
前記延伸手段で延伸された多孔質基材を吸着保持させ、導電性物質が含有されたインクスラリーを多孔質基材上に液溜めするインクスラリー塗着手段と、を備えた
ことを特徴とするガス拡散電極用材料製造装置。
【請求項６】
撥水性を有し且つ三次元に連続した空隙を有する多孔質基材の少なくとも向かい合う２辺をクランプするクランプ手段と、
前記多孔質基材を加熱して収縮させる加熱手段と、
前記多孔質基材の収縮力を計測する計測手段と、
前記加熱手段で収縮された多孔質基材を吸着保持させ、導電性物質が含有されたインクスラリーを多孔質基材上に液溜めするインクスラリー塗着手段と、を備えた
ことを特徴とするガス拡散電極用材料製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば固体高分子電解質型燃料電池に使用されるガス拡散電極用材料の製造方法、ガス拡散電極及びガス拡散電極用材料製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、熱的エネルギ又は機械的エネルギを経由することなく燃料の有する化学的エネルギを直接電気的エネルギに変換する装置であり、発電効率が高く、次世代の発電装置として大きな期待が寄せられている。
【０００３】
自動車に搭載される燃料電池として、イオン交換膜を用いた固体高分子電解質型燃料電池が注目されている。この固体高分子電解質型燃料電池は、発電の基本単位であるシンプレックスセル（以下、「単位セル」とも呼ぶ。）を複数積層したコンプレックスセルとして構成される。
【０００４】
各単位セルは、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ燃料電極又は正極（以下、「アノード」とも呼ぶ。）と、酸化剤電極又は負極（以下、「カソード」とも呼ぶ。）と、を挟み膜電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)として構成され、アノードとカソードの外側には、それぞれガス流路と冷却水流路を有するアノード側セパレータ及びカソード側セパレータを備える。アノードは、固体高分子電解質膜の外側に順に配置した触媒層とガス拡散層とにより構成されるガス拡散電極であり、カソードも、固体高分子電解質膜の外側に順次配置した触媒層とガス拡散層とにより構成されるガス拡散電極である。
【０００５】
従来、固体高分子電解質型燃料電池のガス拡散電極用材料として、カーボンペーパ又はカーボンクロスの基材に、導電性物質（カーボン粒子）と撥水性物質（ポリテトラフルオロエチレン:PTFE)を含むスラリーを塗布したものが広く知られている。しかし、このガス拡散電極用材料は、導電性物質（カーボン粒子）の種類と撥水性物質の量によって、空隙（空孔）の形状及び空孔率がほぼ一意的に決まってしまう傾向を有していた。このため、排水性を高めるために、撥水性物質（PTFE）の量を増やした場合には、空孔率が減少してガスの拡散性が低下していた。これとは逆に、ガス拡散性を向上させるために、撥水性物質（PTFE）の量を減らした場合には、排水性が低下してしまい、この結果、ガス拡散性と排水性との両方を向上させることが難しかった。
【０００６】
そこで、導電性物質（例えば、カーボン粒子）の粒径を２種類に変えて、ガス拡散電極の空孔径を制御することで、ガス拡散電極の排水性を向上させた技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の技術では、空孔径が導電性物質の種類によって制御されることから、設定可能な空孔径と空孔率の範囲が狭く、この結果、十分な排水性を得ることができない恐れがあった。また、ガス拡散電極の多孔質基材に導電性物質（カーボン粒子）を含むスラリーを塗布して、ガス拡散電極を作製したため、多孔質基材の空隙内に導電性物質が付着することで、当該多孔質基材にもともと存在していた空隙が埋まってしまい、ガス拡散性が著しく低下する恐れを有していた。
【特許文献１】特開２００１−５７２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、これまでの技術では、導電性物質の粒径分布と多孔質基材に形成される空隙の細孔分布（空孔径分布）を適切に合わせることは非常に難しく、それらの分布を制御する技術の開発が望まれている。
【０００９】
そこで本発明は、上述の課題を解決するために提案されたものであり、多孔質基材の内部に形成される空隙の細孔分布を制御することができ、ガス拡散性と排水性が共に最適なバランスを保つことのできるガス拡散電極用材料の製造方法、ガス拡散電極及びガス拡散電極用材料製造装置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】
【００１０】
本発明のガス拡散電極用材料の製造方法は、撥水性を有し且つ三次元に連続した空隙を有する多孔質基材を引き伸ばして延伸させた状態で、導電性物質を含有したインクスラリーを前記多孔質基材に塗着させるか、或いは、その多孔質基材を加熱して収縮させた状態で、導電性物質を含有したインクスラリーを前記多孔質基材に塗着させることを特徴とする。
【００１１】
本発明のガス拡散電極は、多孔質基材が延伸又は収縮されて当該多孔質基材の内部に形成される空隙の孔径が拡大又は縮小された状態で導電性物質が含有されたインクスラリーが塗布され該導電性物質が該多孔質基材の繊維に付着されたことを特徴とする。
【００１２】
本発明のガス拡散電極用材料製造装置は、撥水性を有し且つ三次元に連続した空隙を有する多孔質基材の少なくとも向かい合う２辺をクランプするクランプ手段と、前記多孔質基材を引き伸ばして延伸させる延伸手段と、前記多孔質基材の引っ張り力を計測する計測手段と、前記延伸手段で延伸された多孔質基材を吸着保持させ、導電性物質が含有されたインクスラリーを多孔質基材上に液溜めするインクスラリー塗着手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のガス拡散電極用材料の製造方法によれば、多孔質基材を引き伸ばして延伸させた状態で導電性物質を含有したインクスラリーを塗布するので、多孔質基材の内部に形成される空隙の孔径を大きくすることができ、当該孔径の大きさを広がる方向に制御することができる。または、多孔質基材を加熱して収縮させた状態で導電性物質を含有したインクスラリーを塗布するので、多孔質基材の内部に形成される空隙の孔径を小さくすることができ、当該孔径の大きさを狭める方向に制御することができる。
【００１４】
本発明のガス拡散電極によれば、多孔質基材が延伸又は収縮されて当該多孔質基材の内部に形成される空隙の孔径が拡大又は縮小された状態でインクスラリーの塗布がなされて導電性物質が多孔質基材の繊維に付着された構造であるので、延伸又は収縮により空隙の孔径が広がる方向及び狭まる方向へ孔径制御されることになり、導電性物質が均一に分散されて付着された構造を持つ。そのため、このガス拡散電極では、ガス拡散性と排水性を共に満足させることができる。
【００１５】
本発明のガス拡散電極用材料製造装置によれば、延伸手段で多孔質基材を引っ張って延伸させることができるので、多孔質基材の内部に形成される空隙の細孔径を広がる方向に制御できる。また、この製造装置によれば、多孔質基材の引っ張り力を計測する計測手段を備えているので、その多孔質基材の引っ張り力を計測しながら当該多孔質基材の内部に形成される空隙の孔径を適切に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
「第１の実施の形態」
先ず、第１の実施の形態のガス拡散電極用材料の製造方法を説明する前に、この製造方法で使用する製造装置について説明する。
【００１８】
ガス拡散電極用材料製造装置は、図１に示すように、多孔質基材１の少なくとも向かい合う２辺１ａ、１ｂをクランプする第１クランパー２及び第２クランパー３からなるクランプ手段と、多孔質基材１を引き伸ばして延伸させる延伸手段４と、多孔質基材１の引っ張り力を計測する計測手段５と、導電性物質が含有されたインクスラリーを塗着させるインクスラリー塗着手段６と、を備えている。
【００１９】
クランプ手段は、第１クランパー２と第２クランパー３からなる。第１クランパー２及び第２クランパー３は、何れも多孔質基材１の幅寸法と同等の長さを持った長方体として形成され、該多孔質基材１の長手方向両端の各辺１ａ、１ｂを厚み方向から挟み込んでチャッキングするように構成されている。第１クランパー２は、固定側に配置され、第２クランパー３は、後述する延伸手段４に接続される可動側に配置される。
【００２０】
延伸手段４は、ラックギヤ７と、このラックギヤ７を固定し第２クランパー３に接続される接続部材８と、このラックギア７に噛み合うピニオンギヤ９と、このピニオンギア９を回転させるサーボモータ１０と、からなる。
【００２１】
ラックギア７の長手方向の一端側部には、第２クランパー３に接続される接続部材８が取り付けられている。この接続部材８は、可動側に配置された第２クランパー３に取り付けられている。ピニオンギア９は、サーボモータ１０の回転軸に取り付けられており、前記ラックギア７と噛み合うようになっている。
【００２２】
かかる延伸手段４では、サーボモータ１０が駆動されてピニオンギヤ９が回転すると、このピニオンギヤ９に歯合するラックギア７が図１中矢印Ａで示す方向にスライドさせられ、接続部材８に連結された第２クランパー３が引っ張られる。その結果、第１クランパー２はその位置に固定された状態にあるから第２クランパー３によって、前記多孔質基材１は、長手方向に引き伸ばされて延伸されて行く。
【００２３】
計測手段５は、第２クランパー３と接続部材８との間に設けられ、多孔質基材１を引っ張ったときの引っ張り力を計測するためのロードセル（センサー）からなる。この計測手段５で計測された引っ張り力の計測値は、サーボモータ１０を駆動制御する制御部１１に送られる。制御部１１は、計測値と予め求めておいた引張り力値とを対比し、その計測値が所定値となるようにサーボモータ１０に駆動指示する。
【００２４】
インクスラリー塗着手段６は、図２に示すように、延伸手段４で延伸された多孔質基材１を吸着保持させる吸引載置台１２と、この吸引載置台１２上に配置される多孔質基材１をその載置面１２ａに吸引保持させる吸引ポンプ１３と、導電性物質が含有されたインクスラリー１４を前記多孔質基材１上に液溜めするための液溜め枠部材１５と、から構成される。
【００２５】
吸引載置台１２の上面である載置面１２ａは、メッシュ構造とされている。そして、この吸引載置台１２には、接続パイプ１６を介して吸引ポンプ１３が接続されている。吸引ポンプ１３が駆動されると、メッシュ構造とされた載置面１２ａの各微細孔が負圧となり、その載置面１２ａに延伸して置かれた多孔質基材１を吸着保持し、またインクスラリー１４を多孔質基材１の内部へと引き付ける。
【００２６】
液溜め枠部材１５は、吸引載置台１２とほぼ同一外形を有した四角形状をなす枠体として形成されており、その中央に開口する液溜め部１７にインクスラリー１４を溜めるようになっている。
【００２７】
インクスラリー１には、水に粉砕した導電性物質（カーボン粒子）を含有させた水溶性インクスラリーを使用するが、この導電性物質の粒径範囲は0.1〜10μmであり、平均粒径を５μm未満とし、インクスラリーの固形分率（（カーボン＋PTFE）/溶媒×100）は0.2〜20重量％とすることが好ましい。
【００２８】
このように構成されたガス拡散電極用材料製造装置の延伸手段４で多孔質基材１を引き伸ばすと、三次元に連続した空隙を有した多孔質基材１の細孔が、図３中線Ａで示す初期状態（延伸前状態）から延伸処理後の細孔径が広がった線Ｂで示す分布状態になる。
【００２９】
次に、この製造装置を使用したガス拡散電極用材料の製造方法について説明する。
【００３０】
先ず、図４（Ａ）に示すように、撥水性を有し且つ三次元に連続した空隙を有するポリテトラフルオロエチレン（PTFE）からなる多孔質基材１を用意する。テトラフルオロエチレンからなる多孔質基材１としては、例えば住友電工（株）製のファインポリマを用いると良く、このファインポリマによれば、多孔質基材１の細孔径と厚さを容易に調整することができる。多孔質基材１の細孔は、丸開口形状よりもむしろスリット形状である。
【００３１】
次に、図４（Ｂ）に示すように、この多孔質基材１の両端部１ａ、１ｂを第１クランパー２と第２クランパー３で挟み込んでクランプする。次で、制御部１１は、図４（Ｃ）で示すように、ラックギア７が同図中矢印Ａで示す方向にスライドするようにサーボモータ１０に駆動指令を出す。
【００３２】
すると、図５（Ａ）に示すように、サーボモータ１０の駆動によりピニオンギヤ９が回転し、このピニオンギヤ９と歯合するラックギア７が第１クランパー２と離れる方向にスライド移動する。その結果、ラックギア７の一端側に連結された第２クランパー３が引っ張られ、多孔質基材１は、この第２クランパー３に引っ張られて延伸させられる。
【００３３】
このときの引っ張り力は、計測手段５で計測され、その計測値が制御部１１に送られる。制御部１１では、多孔質基材１の内部に形成される空隙の細孔径がガス拡散性と排水性を共に最適なバランスに保てる細孔分布値（予め求めておいた所定値）に、前記計測手段５で計測された計測値が合致するまでサーボモータ１０を駆動させ、多孔質基材１を延伸させる。
【００３４】
前記計測手段５で計測された計測値が前記所定値に合致した時に、制御部１１は、サーボモータ１０に駆動停止指令を出す。これにより、ピニオンギア９の回転が停止しラックギア７のスライド移動がストップする。延伸された多孔質基材１は、その長手方向に引っ張られたことにより、例えば図３の線Ａで示す延伸前初期状態の細孔分布から線Ｂで示す延伸後の細孔径が広がった細孔分布となる。
【００３５】
次に、延伸状態を保ったまま（サーボモータ１０をフリーにしないまま）多孔質基材１を吸引載置台１２の載置面１２ａの上に載せる。そして、吸引ポンプ１３を作動させて吸引し、メッシュ状とされた載置面１２ａ上に多孔質基材１を吸着保持させる。そして、多孔質基材１の上に液溜め枠部材１５を載せた後、その液溜め枠部材１５の液溜め部１７に水溶性のインクスラリー１４を投入する。
【００３６】
インクスラリー１４は、多孔質基材１が延伸されて細孔径が最適値に広がった状態にあるから、当該多孔質基材１の表面だけでなくその内部にまで入り込む（浸透する）ことになる。これにより、インクスラリー１４が多孔質基材１の全体に分散されて均一に塗着される。そして、インクスラリー１４が塗着された多孔質基材１を熱処理すれば、インクスラリー中の溶媒（水分）が飛んで導電性物質が内部にまで付着したガス拡散電極用材料が製造される。なお、この後、ガス透過性の導電性支持体に前記ガス拡散電極用材料を接合することでガス拡散電極が得られる。
【００３７】
このようにして製造されたガス拡散電極は、撥水性を有したポリテトラフルオロエチレン(PTFE)からなる多孔質基材１でありながら繊維内の空隙にガス拡散性が低下してしまう程に導電性物質が埋まってしまうことがなく、且つ表面にインクスラリー１４が均一に分散、浸透して当該導電性物質（カーボン粒子）が満遍なく付着した構造を持つ。
【００３８】
図６は、得られたガス拡散電極２０の要部拡大断面図である。ガス拡散電極２０は、導電性支持体２１上にガス拡散電極用材料から成る多孔質層２２を形成している。多孔質層２２は、三次元に連続した空隙を有するポリテトラフルオロエチレンからなる多孔質基材２３の表面に、複数個のカーボン粒子２４を均一に分散して付着させた構造となっている。このように、多孔質基材２３の表面に導電性物質（カーボン粒子２４）を均一に分散、付着させることができたのは、多孔質基材を引っ張って延伸させることで内部に形成される空隙の細孔径を広げる方向に孔径制御したからであり、これにより、本実施の形態のガス拡散電極２０によれば、図６に示す如く多孔質基材２３には三次元に連続した空隙が多く存在し、ガスの透過性と排水性が向上する。
【００３９】
さらに、このガス拡散電極２０の多孔質層２２の特徴を説明する。多孔質層２２中のガス拡散電極用材料は、ポリテトラフルオロエチレンaとカーボン粒子ｂの組成比を、ａ＝20〜60重量％、b＝40〜80重量％とし、多孔質基材２３は、厚さ５〜50μm、空隙率80％以上、孔径0.5〜45μm、透気度１〜30L/min・cm2 としている。
【００４０】
多孔質層２２に含まれるカーボン粒子２４は、粒径0.01〜2.0μm、比表面積30〜2000のカーボンブラックであるAB-6（アセチレンブラック、比表面積40m2 /g）を使用することが好ましい。
【００４１】
また、多孔質基材２３の表面にカーボン粒子２４を固定化した多孔質層２２は、空隙率40〜80％、孔径0.5〜45μm、透気度１〜20L/min・cm2 であり、塗着量（固形分量）としては、ポリテトラフルオロエチレンの単位面積当たり、0.3〜3.0mg/cm2 の範囲とすることが好ましい。0.3mg/cm2 未満になると導電性経路が十分に形成されず、3.0mg/cm2 を超えるとガスの拡散性が低下するからである。
【００４２】
一方、導電性支持体２１として用いるカーボンペーパ又はカーボンクロスは、導電性を有するものであれば良く、黒鉛化度が低くても良い。撥水剤の経時劣化に伴い、導電性支持体２１として用いるカーボンペーパ又はカーボンクロスの撥水性が変化するため、撥水処理をしない方が良い。
【００４３】
また、導電性支持体２１として用いるカーボンペーパ、カーボンクロスの厚さは、100〜300μmとすることが好ましい。導電性支持体２１の厚さが100μm未満になると導電性支持体２１の強度が不足し、一方、導電性支持体２１の厚さが300μmを超えると、多孔質基材２３のガスの拡散性が低下するからである。
【００４４】
導電性物質（カーボン粒子）をスラリー化する溶媒としては、例えば水と有機溶剤の混合溶媒を用いることが好ましい。
【００４５】
本実施の形態に係るガス拡散電極用材料の製造方法から得られたガス拡散電極２０は、以下に示す固体高分子電解質型燃料電池に適用することができる。図７は固体高分子電解質型燃料電池の燃料電池スタック２５の斜視図、図８はその燃料電池スタックの一部を詳細に示した分解斜視図、図９は単位セルの一部断面図を示す。
【００４６】
燃料電池スタック２５は、図７及び図８に示すように、単位セル２６を複数積層したコンプレックスセルとして構成される。燃料電池スタック２５は、図８に示すように、膜電極接合体２７の両側に配設されたアノード側セパレータ２８とカソード側セパレータ２９とにより構成される単位セル２６を複数個積層し、その両端にエンドプレート３０a、３０bを配設して締結ボルト３１で締結している。
【００４７】
さらに単位セル２６を詳細に説明すると、図９に示すように、固体高分子電解質膜３２の両側に、アノード３３とカソード３４を配置して膜電極接合体２７とし、膜電極接合体２７の両側にアノード側セパレータ２８とカソード側セパレータ２９を配置する。アノード３３は、固体高分子電解質膜３２側から順番に、触媒層３５とガス拡散層３６を配置し、カソード３４も同様に、固体高分子電解質膜３２側から順番に、触媒層３７とガス拡散層３８を配置している。
【００４８】
このように構成された燃料電池スタック２５は、起動初期から耐久後にまで亘り、ガスの拡散性と排水性とが低下することなく、低電流密度から高電流密度までの発電性能が向上し、耐久性が維持されて、長寿命化を実現することが可能となる。
【００４９】
「第２の実施の形態」
第２の実施の形態では、撥水性を有し且つ三次元に連続した空隙を有する多孔質基材を加熱して収縮させた状態で、導電性物質を含有したインクスラリーを多孔質基材に塗着させる例である。
【００５０】
第２の実施の形態のガス拡散電極製造装置は、図１０に示すように、基本的には第１の実施の形態の製造装置と同じ構成であるが、多孔質基材１を加熱して収縮させる加熱手段４０を備えている。なお、第１の実施の形態では、計測手段５は、引っ張り応力を計測したが、第２の実施の形態では収縮応力を計測する。
【００５１】
加熱手段４０は、例えばオーブンからなり、サーボモータ１０以外の部位をその内部に収納させ、多孔質基材１を加熱させる。この加熱手段４０で多孔質基材１を加熱すると、延伸して製造された多孔質基材１が加熱され延びが開放されて縮む。例えば、図３の線Ａで示す初期状態の細孔分布から線Ｃに示すように細孔径が狭まる方向に細孔分布が移行する。加熱温度としては、素材の分解点以下の温度（多孔質基材が溶けてしまう温度以下の温度）とする。
【００５２】
このガス拡散電極材料製造装置を使用してガス拡散電極を製造するには、第１クランパー２と第２クランパー３で多孔質基材１をクランプした後、加熱手段４０で加熱を行う。このとき、多孔質基材１にしわが寄らないように収縮方向と反対方向へ荷重を掛けながらクランプ間距離及び多孔質基材１の引っ張り応力の値を管理する。収縮方向と反対方向へ荷重を掛けるには、サーボモータ１０を駆動させてピニオンギヤ９でラックギア７を第１クランパー２と離れる方向へスライドさせるようにする。
【００５３】
加熱処理時には、計測手段５で収縮応力を計測し、その計測値が所定値に達した時に加熱処理を終了する。その結果、多孔質基材１の内部に形成された空隙の細孔径がガス拡散性と排水性を共に最適なバランスに保てる細孔分布となる。次に、吸引ポンプ１３で収縮された多孔質基材１を吸引載置台１２の載置面１２ａに吸着保持させた後、この多孔質基材１の上に液溜め枠部材１５を載せて液溜め部１７にインクスラリー１４を投入する。
【００５４】
インクスラリー１４は、多孔質基材１が収縮されて細孔径が最適値に狭まった状態にあるから、当該多孔質基材１の表面だけでなくその内部にまで入り込む（浸透する）ことになる。これにより、インクスラリー１４が多孔質基材１の全体に分散されて均一に塗着される。そして、インクスラリー１４が塗着された多孔質基材１を熱処理すれば、インクスラリー中の溶媒が飛んで導電性物質が内部にまで付着したガス拡散電極用材料が製造される。なお、この後、ガス透過性の導電性支持体に前記ガス拡散電極用材料を接合することでガス拡散電極が得られる。
【００５５】
このようにして製造されたガス拡散電極は、第１の実施の形態と同様、撥水性を有したポリテトラフルオロエチレン(PTFE)からなる多孔質基材１でありながら繊維内の空隙にガス拡散性が低下してしまう程に導電性物質が埋まってしまうことがなく、且つ表面にインクスラリー１４が均一に分散、浸透して当該導電性物質（カーボン粒子）が満遍なく付着した構造を持つ。
【００５６】
「第３の実施の形態」
第３の実施の形態では、インクスラリー塗着工程の前に延伸処理又は加熱処理を行い、その際に、引っ張り応力又は収縮応力が所定値に達した時点で多孔質基材１の延伸状態又は収縮状態を拘束した例である。
【００５７】
この実施の形態では、延伸手段４で延伸させた状態を、図１１に示すように、吸引載置台１２の上に四角枠体からなる固定部材４１で多孔質基材１をその厚み方向から挟み込むことで拘束する。固定部材４１は、液溜め枠部材１５と同一形状であるが、例えば鋼材からなる吸引載置台１２に磁気吸着する磁性材料で構成される。
【００５８】
固定部材４１で多孔質基材１を収縮したままの状態で拘束すれば、細孔径を所定分布とした状態を保ってインクスラリー１４を塗着することができる。
【００５９】
「その他の実施の形態」
多孔質基材１の内部に形成された空隙の細孔分布は、常に一定ではないため、細孔径を広げる必要があるときには第１の実施の形態におけるように多孔質基材１を延伸させ、細孔径を狭める必要があるときには第２の実施の形態におけるように多孔質基材１を収縮ささせるように、延伸処理と加熱処理を使い分けるようにする。
【００６０】
こうすることで、多孔質基材の内部に形成される空隙の細孔分布を制御することができ、ガス拡散性と排水性が共に最適なバランスを保つことのできるガス拡散電極用材料を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は第１の実施の形態におけるガス拡散電極用材料製造装置の斜視図である。
【図２】図２は図１のガス拡散電極用材料製造装置におけるインクスラリー塗着手段を示す図である。
【図３】図３は延伸処理又は加熱処理により細孔径分布が変化することを示す図である。
【図４】図４は第１の実施の形態の製造方法における製造工程を示し、（Ａ）は多孔質基材を用意する工程図、（Ｂ）は多孔質基材のクランプ工程図、（Ｃ）は多孔質基材の延伸工程初期段階の工程図である。
【図５】図５は第１の実施の形態の製造方法における製造工程を示し、（Ａ）は多孔質基材の延伸工程終了段階の工程図、（Ｂ）はインクスラリー塗着工程図である。
【図６】図６はガス拡散電極の要部拡大断面図である。
【図７】図７は固体高分子電解質型燃料電池の燃料電池スタックの斜視図である。
【図８】図８は図７に示す燃料電池スタックの一部を詳細に示した分解斜視図である。
【図９】図９は単位セルの一部断面図である。
【図１０】図１０は第２の実施の形態におけるガス拡散電極用材料製造装置の斜視図である。
【図１１】図１１はインクスラリー塗着工程の前に延伸処理又は加熱処理を行い、その際に、引っ張り応力又は収縮応力が所定値に達した時点で多孔質基材の延伸状態又は収縮状態を拘束した例を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…多孔質基材
２…第１クランパー
３…第２クランパー
４…延伸手段
５…計測手段
６…インクスラリー塗着手段
７…ラックギア
９…ピニオンギヤ
１０…サーボモータ
１１…制御部
１２…吸引載置台
１３…吸引ポンプ
１４…インクスラリー
１５…液溜め枠部材
２０…ガス拡散電極
２１…導電性支持体
２２…多孔質層
２３…多孔質基材
２４…カーボン粒子
４０…加熱手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009009831.tif 000006
【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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