(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の拡散層上に、燃料電池を構成する正・負いずれか一方の電極層用の溶液であって、炭素の表面に白金又は白金−ルテニウム合金が担持された触媒を混合した溶液を、塗布して一方の電極層を形成する工程と、
一方の電極層が未乾燥のうちに、この電極層上にイオン交換膜用の溶液を塗布してイオン交換膜を形成する工程と、
イオン交換膜が未乾燥のうちに、このイオン交換膜上に正・負いずれか他方の電極層用の溶液であって、炭素の表面に白金−ルテニウム合金又は白金が担持された触媒を混合した溶液を、塗布して他方の電極層を形成する工程と、
この他方の電極層、前記イオン交換膜及び前記一方の電極層を乾燥して固化する固化工程と、からなる燃料電池の製造方法であって、
前記電極層用の溶液は、前記イオン交換膜用の溶液に用いる溶媒より気化温度の高い溶媒を用いるものであり、
前記固化工程での前記乾燥は、電磁波加熱で行うことを特徴とした燃料電池の製造方法。
【請求項２】
前記電極層用の溶液は、エチレングリコール又はＮ・メチル・ピロリドンを溶媒として用いたものであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正・負極間にイオン交換膜を配置し、負極の触媒に水素を接触させるとともに正極の触媒に酸素を接触させることにより発電する燃料電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の燃料電池を説明する説明図である。燃料電池１００は、負極層（水素極）１０１と正極層（酸素極）１０２との間にイオン交換膜１０３を配置し、負極層１０１に含む触媒に水素分子（Ｈ２）を接触させるとともに、正極層１０２に含む触媒に酸素分子（Ｏ２）を接触させることにより、電子ｅ−を矢印の如く流すことにより、電流を発生させるものである。電流を発生させる際に、水素分子（Ｈ２）と酸素分子（Ｏ２）とから生成水（Ｈ２Ｏ）を得る。
この燃料電池１０の負極層１０１、正極層１０２、イオン交換膜１０３を主要構成部材とする燃料電池用電極を次図で詳しく説明する。
【０００３】
図８は従来の燃料電池を構成する燃料電池用電極を示す説明図である。
燃料電池用電極は、一対の拡散層１０４，１０５の内側にそれぞれバインダー層１０６及びバインダー層１０７を備え、これらバインダー層１０６及びバインダー層１０７の内側にそれぞれ負極層１０１及び正極層１０２を備え、これら負極層１０１及び正極層１０２の間にイオン交換膜１０３を備える。
【０００４】
この燃料電池用電極を製造する際には、先ず拡散層１０４にバインダー層１０６用の溶液を塗布するとともに、拡散層１０５にバインダー層１０７用の溶液を塗布し、塗布したバインダー層１０６，１０７を焼成することによりバインダー層１０６，１０７を固化する。
【０００５】
次に、固化したバインダー層１０６に負極層１０１の溶液を塗布するとともに、固化したバインダー層１０７に正極層１０２の溶液を塗布し、塗布した負・正極層１０１，１０２を乾燥することにより負・正極層１０１，１０２を固化する。
次いで、固化した負極層１０１にシート状のイオン交換膜１０３を載せ、続いてイオン交換膜１０３に正極層１０２が固化された拡散層１０５を載せて７層の多層構造を形成する。
次に、この多層構造を矢印の如く加熱圧着することにより燃料電池用電極を形成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、燃料電池用電極はイオン交換膜１０３としてシートを使用しており、加えてバインダー層１０６、負極層１０１、正極層１０２、バインダー層１０７のそれぞれの層を固化した状態で加熱圧着するので、それぞれの層の境界に密着不良部分が発生する虞がある。
燃料電池用電極の各層に密着不良部分が発生すると、電流を効率よく発生することが難しくなり、製造ラインの検査の段階において、これらの燃料電池用電極が廃棄処分や修復処分になり、そのことが生産性を高める妨げになっている。
【０００７】
さらに、燃料電池用電極のイオン交換膜１０３としてシートを使用しているので、燃料電池用電極を加熱圧着の際に、イオン交換膜１０３を加熱状態で加圧することになり、イオン交換膜１０３の性能が低下する虞がある。これにより、検査の段階で廃棄処分や修復処分の対象となる部品が一層多くなり、そのことが生産性を高める妨げになっている。
【０００８】
加えて、イオン交換膜１０３としてシートを使用しているので、イオン交換膜１０３のハンドリング性（取扱い性）を考慮するとイオン交換膜１０３をある程度厚くする必要がある。このため、燃料電池用電極を薄くすることが難しく、そのことが燃料電池用電極の小型化を図る妨げになる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、それぞれの層の境界に密着不良部分が発生することを防ぐことができ、さらにイオン交換膜の性能低下を防ぐことができ、加えてイオン交換膜を薄くすることができる燃料電池の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、それぞれの層間に密着不良部分が発生するのは、先の塗膜が固化した後に、次の溶液を塗布して、この溶液が先の塗膜に滲み込まず、結果として密着不良が発生することが、その原因であることを突き止めた。
そこで、先の塗膜が乾かないうちに、次の溶液を重ねたところ、溶液が先の塗膜に滲み込み、密着性が著しく高まることが分かった。
同様に、シート状のイオン交換膜に溶液を塗布した場合にも、溶液がシート状のイオン交換膜に滲み込まず、結果として密着不良が発生することが、その原因であることを突き止めた。
【００１１】
そこで、請求項１は、シート状の拡散層上に、燃料電池を構成する正・負いずれか一方の電極層用の溶液であって、炭素の表面に白金又は白金−ルテニウム合金が担持された触媒を混合した溶液を、塗布して一方の電極層を形成する工程と、一方の電極層が未乾燥のうちに、この電極層上にイオン交換膜用の溶液を塗布してイオン交換膜を形成する工程と、イオン交換膜が未乾燥のうちに、このイオン交換膜上に正・負いずれか他方の電極層用の溶液であって、炭素の表面に白金−ルテニウム合金又は白金が担持された触媒を混合した溶液を、塗布して他方の電極層を形成する工程と、この他方の電極層、前記イオン交換膜及び前記一方の電極層を乾燥して固化する固化工程と、からなる燃料電池の製造方法であって、前記電極層用の溶液は、前記イオン交換膜用の溶液に用いる溶媒より気化温度の高い溶媒を用いるものであり、前記固化工程での前記乾燥は、電磁波加熱で行うことを特徴とする。
【００１２】
イオン交換膜に溶液を採用し、電極用の溶液及びイオン交換膜用の溶液をそれぞれ未乾燥の状態で塗布すれば、境界で混合が発生する。
これにより、一対の電極及びイオン交換膜の各層の境界に密着不良部分が発生することを防ぐことができるので、イオン交換膜における反応効率を良好に保つことができる。
【００１３】
ここで、イオン交換膜にシートを使用した場合、シート状イオン交換膜のハンドリング性を好適に保つためにはイオン交換膜をある程度厚くする必要がある。このため、電極構造を薄くすることが難しく、そのことが電極構造の小型化を図る妨げになる。
【００１４】
そこで、請求項１においてイオン交換膜を溶液とし、イオン交換膜を溶液の状態でハンドリング（取り扱うことが）できるようにした。イオン交換膜を溶液とすることで、ハンドリング（取扱い）の際にイオン交換膜の厚さを規制する必要はない。このため、イオン交換膜を薄くすることが可能になり、電極構造を薄くして小型化を図ることができる。
【００１５】
ところで、燃料電池を使用して電流を発生させる際に、水素分子（Ｈ２）と酸素分子（Ｏ２）とが反応して燃料電池内に生成水（Ｈ２Ｏ）を生成する。この生成水は正極側拡散層（カーボンペーパー）を透過させて燃料電池の外部に排出する。
しかし、未乾燥の電極層上にイオン交換膜用の溶液を塗布すると、イオン交換膜用の溶液が電極層に浸透して、浸透した溶液で電極層の空隙を塞いでしまう虞がある。
イオン交換膜用の溶液で電極層の空隙を塞いでしまうと、発電により生成した生成水を、正極側拡散層から燃料電池の外部に効率よく排出できないことが懸念される。
【００１６】
生成水を効率よく排出することができないと、水素や酸素の反応ガスを好適に供給することが妨げられるので、濃度過電圧が高くなり、燃料電池の発電性能を良好に保つことが難しくなる。
なお、「濃度過電圧」とは、電極における反応物質及び反応生成物の補給及び除去の速度が遅く、電極の反応が妨害されるときに現れる電圧低下をいう。すなわち、濃度過電圧が高くなるということは電圧低下量が増すということである。
【００１７】
そこで、請求項１において、一方の電極層、イオン交換膜び他方の電極層の乾燥を電磁波加熱を使用しておこなうようにした。電磁波加熱で乾燥することにより、イオン交換膜の内部を効率よく加熱乾燥することができる。
このように、一方の電極層、イオン交換膜び他方の電極層を電磁波加熱で乾燥することにより、イオン交換膜を表面から内部まで全体に渡って迅速に乾燥することができる。
これにより、イオン交換膜の溶液が一方の電極層や他方の電極層に浸透することを抑制できる。
【００１８】
イオン交換膜用の溶液が電極層に浸透することを抑制することにより、イオン交換膜用の溶液で電極層の空隙を塞ぐことを防止することができる。従って、発電により生成した生成水を、電極層の空隙から拡散層まで導いて拡散層の空隙から好適に排出することができる。
【００１９】
さらには、電極用の溶液に、イオン交換膜用の溶液に用いる溶媒より気化温度の高い溶媒を用いることで、イオン交換膜を電極層に優先させて確実に乾燥させることができる。よって、イオン交換膜用の溶液が電極層に浸透することをより一層効率よく抑制することができる。
請求項２では、前記電極層用の溶液は、エチレングリコール又はＮ・メチル・ピロリドンを溶媒として用いたものであることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る燃料電池用電極を備えた燃料電池を示す分解斜視図である。
燃料電池ユニット１０は複数（２個）の燃料電池１１，１１で構成したものである。燃料電池１１は、燃料電池用電極１２を構成するシート状の負極側拡散層１３の外側に負極側流路基板３１を配置し、燃料電池用電極１２を構成するシート状の正極側拡散層１４の外側に正極側流路基板３４を配置したものである。
【００２１】
負極側拡散層１３に負極側流路基板３１を積層することで、負極側流路基板３１の流路溝３１ａを負極側拡散層１３で覆うことにより、水素ガス流路３２を形成する。また、正極側拡散層１４に正極側流路基板３４を積層することで、正極側流路基板３４の流路溝３４ａを正極側拡散層１４で覆うことにより、酸素ガス流路３５を形成する。
【００２２】
燃料電池用電極１２は、負極側拡散層１３及び正極側拡散層１４の内側にそれぞれバインダーを介して一方の電極層としての負極層１７及び他方の電極層としての正極層１８を備え、これら負極層１７及び正極層１８の間にイオン交換膜１９を備える。
このように、構成した燃料電池１１をセパレータ３６を介して複数個（図１では２個のみを示す）備えることで、燃料電池ユニット１０を構成する。
なお、燃料電池用電極１２については図２で詳しく説明する。
【００２３】
燃料電池ユニット１０によれば、水素ガス流路３２に水素ガスを供給することで、負極層１７に含む触媒に水素分子（Ｈ２）を吸着させるとともに、酸素ガス流路３５に酸素ガスを供給することで、正極１８に含む触媒に酸素分子（Ｏ２）を吸着させる。これにより、電子（ｅ−）を矢印の如く流して電流を発生させることができる。
なお、電流を発生させる際には、水素分子（Ｈ２）と酸素分子（Ｏ２）とから生成水（Ｈ２Ｏ）が発生する。
【００２４】
図２は本発明に係る燃料電池用電極を示す説明図である。
燃料電池用電極１２は、負極側拡散層１３及び正極側拡散層１４の内側にそれぞれ負極層１７及び正極層１８を備え、これら負極層１７及び正極層１８の間にイオン交換膜１９を備える。
負極側拡散層１３は、負極側のカーボンペーパー１３ａ及び負極側のバインダー層１５ａからなるシート材（シート）である。
また、正極側拡散層１４は、正極側のカーボンペーパー１４ａ及び正極側のバインダー層１６ａからなるシート材（シート）である。
【００２５】
負極側のバインダー層１５ａを構成するバインダーは、カーボンフッ素樹脂である。また、正極側のバインダー層１６ａを構成するバインダーは、撥水性を備えたカーボンポリマーであり、カーボンポリマーはポリテトラフルオロエチレンの骨格にスルホン酸を導入したものが該当する。
【００２６】
負極層１７は、負極用の溶液に触媒２１を混合し、溶液を塗布後に乾燥することで固化したものである。負極層１７の触媒２１は、炭素２２の表面に触媒として（白金−ルテニウム合金）２３を担持したものであり、（白金−ルテニウム合金）２３に水素分子（Ｈ２）を吸着させるものである。
【００２７】
正極層１８は、正極用の溶液に触媒２４を混合し、溶液を塗布後に乾燥することで固化したものである。正極層１８の触媒２４は、炭素２５の表面に触媒として白金２６を担持したものであり、白金２６に酸素分子（Ｏ２）を吸着させるものである。
【００２８】
イオン交換膜１９は、負極層１７及び正極層１８間に溶液の状態で塗布した後、負極層１７及び正極層１８とともに一緒に乾燥することにより負極層１７及び正極層１８と一体に固化したものである。
【００２９】
次に、燃料電池用電極１２の製造方法を図３〜図５に基づいて説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る燃料電池用電極の製造方法を示す第１工程説明図である。
（ａ）において、シート状の負極側拡散層１３を配置する。すなわち、負極側拡散層１３のカーボンペーパー１３ａをセットした後、このカーボンペーパー１３ａ上にバインダー層１５ａ用の溶液を塗布する。
【００３０】
（ｂ）において、バインダー層１５ａが未乾燥のうちに、バインダー層１５ａの上方でスプレー５１を矢印の如く移動して、スプレー５１の噴射口５２から負極層１７の溶液を噴霧状に噴射する。
これにより、バインダー層１５ａ上に負極層１７用の溶液を塗布して負極層１７を形成する。
【００３１】
この負極層１７の溶液には、図２に示すイオン交換膜１９用の溶液に用いる溶媒より気化温度の高い溶媒を使用している。
ここで一例として、負極層１７上に塗布するイオン交換膜１９用の溶液にはアルコール系の溶媒を用い、負極層１７の溶液にアルコール系の溶媒より気化温度の高いエチレングリコール或いはＮ・メチル・ピロリドン（ＮＭＰ）を溶媒として用いる。
負極層１７の溶液に、イオン交換膜１９用の溶液に用いる溶媒より気化温度の高い溶媒を使用した理由については後述する。
【００３２】
（ｃ）において、負極層１７が未乾燥のうちに、負極層１７の上面に沿ってコーター５３を矢印の如く移動しながら、負極層１７上にイオン交換膜１９用の溶液を塗布してイオン交換膜１９を形成する。
具体的には、コーター５３のブレード５３ａを、負極層１７から上方に所定間隔離して負極層１７の上面に平行に配置し、このブレード５３ａを負極層１７の上面に沿って矢印の如く移動しながら、ブレード５３ａでイオン交換膜１９のペースト（溶液）を一定の厚さにならすことによりイオン交換膜１９を形成する。
【００３３】
このように、イオン交換膜１９に溶液を採用し、負極層１７が未乾燥のうちに、負極層１７上にイオン交換膜１９用の溶液を塗布することにより、負極層１７とイオン交換膜１９との境界で互いの溶液を効果的に混合させることができる。
【００３４】
図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用電極の製造方法を示す第２工程説明図である。
（ａ）において、イオン交換膜１９が未乾燥のうちに、イオン交換膜１９の上方でスプレー５７を矢印の如く移動して、スプレー５７の噴射口５８から正極層１８の溶液を噴霧状に噴射する。
これにより、未乾燥のイオン交換膜１９上に正極層１８用の溶液を塗布して正極層１８を形成することができる。
【００３５】
この正極層１８の溶液には、負極層１７の溶液と同様に、イオン交換膜１９用の溶液に用いるアルコール系の溶媒より気化温度の高い溶媒を使用している。
ここで一例として、正極層１８の溶液にアルコール系の溶媒より気化温度の高いエチレングリコール或いはＮ・メチル・ピロリドン（ＮＭＰ）を溶媒として用いる。
正極層１８の溶液に、イオン交換膜１９用の溶液に用いる溶媒より気化温度の高い溶媒を使用した理由については後述する。
【００３６】
（ｂ）において、正極層１８が未乾燥のうちに、正極層１８上に、正極側拡散層１４（図２参照）を構成するバインダー層１６ａの溶液を塗布する。
【００３７】
図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用電極の製造方法を示す第３工程説明図である。
（ａ）において、バインダー層１６ａに正極側のカーボンペーパー１４ａを載せることにより、バインダー層１６ａ及びカーボンペーパー１４ａでシート状の正極側拡散層１４を形成する。
【００３８】
次に、負極層１７、イオン交換膜１９及び正極層１８が未乾燥のうちに、負極層１７、イオン交換膜１９及び正極層１８に荷重をかけないで、一緒に遠赤外線乾燥装置（電磁波加熱用の装置）５５で加熱することにより乾燥する。
遠赤外線乾燥装置５５は、赤外領域の電磁波のうち波長の長い赤外線をいい、波長にしておよそ５０〜１０００μｍの波長領域の遠赤外線を利用した加熱装置である。
【００３９】
この遠赤外線乾燥装置５５は物体の内部を効率よく加熱することができるので、負極層１７、イオン交換膜１８及び正極層１８をまとめて遠赤外線乾燥装置５５で乾燥することにより、イオン交換膜１９を表面から内部まで全体に渡って迅速に乾燥することができる。
これにより、イオン交換膜１９の溶液が負極層１７や正極層１８に浸透することを抑制できるので、イオン交換膜１９用の溶液で負極層１７や正極層１８の空隙を塞ぐことを防止することができる。
【００４０】
（ｂ）において、負極層１７、イオン交換膜１９及び正極層１８を固化することで、負極層１７、イオン交換膜１９及び正極層１８を固化した状態で一体に積層する。
これにより、燃料電池用電極１２の製造工程が完了する。
【００４１】
このように、燃料電池用電極１２の製造方法によれば、イオン交換膜１９に溶液を採用し、負極層１７用の溶液、イオン交換膜１９用の溶液及び正極層１８用の溶液をそれぞれ未乾燥の状態で塗布することにより、それぞれの境界で効果的に混合が発生する。
これにより、負極層１７とイオン交換膜１９との境界や、イオン交換膜１９と正極層１８との境界に密着不良部分が発生することを防ぐことができるので、イオン交換膜１９における反応効率を良好に保つことができる。
【００４２】
加えて、イオン交換膜１９を溶液とすることで、イオン交換膜１９を溶液の状態でハンドリングすることができるので、ハンドリング性の観点からイオン交換膜１９の厚さを規制する必要はない。このため、イオン交換膜１９を薄くすることが可能になり、燃料電池用電極１２を薄くして小型化を図ることができる。
【００４３】
加えて、燃料電池用電極１２の製造方法によれば、イオン交換膜１９用の溶液が電極層１７や正極層１８に浸透して、電極層１７や正極層１８の空隙を塞ぐことを防止することができる。よって、燃料電池の発電により生成した生成水を、負・正極層１７，１８（特に正極層１８）の空隙から正極側拡散層１４（カーボンペーパー１４ａ及びバインダー層１６ａ）まで導いて正極側拡散層１４の空隙から好適に外部に排出することができるので、燃料電池に生じる濃度過電圧を低く抑えることができる。
【００４４】
また、負極層１７の溶液や正極層１８の溶液にイオン交換膜１９用の溶液に用いる溶媒より気化温度の高い溶媒を用いることで、イオン交換膜１９を負極層１７や正極層１８に優先させて確実に乾燥させることができる。
これにより、イオン交換膜１９用の溶液が負極層に１７や正極層１８に浸透することをより一層効果的に抑制して、イオン交換膜１９用の溶液が負極層１７や正極層１８に浸透して、負極層１７や正極層１８の空隙を塞ぐことを防止することができる。
【００４５】
図６（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用電極の空隙容積と濃度濃度過電圧との関係を説明したグラフである。（ａ）のグラフは縦軸に正極層１８の空隙容積（ｃｍ３／ｇ）を示し、（ｂ）のグラフは縦軸に電極の濃度過電圧（ｍＶ）を示す。
【００４６】
グラフ中、参考例は、イオン交換膜１９用の溶液にアルコール系の溶媒を用い、正極層１８の溶液にアルコール系の溶媒より気化温度の高いエチレングリコール或いはＮ・メチル・ピロリドン（ＮＭＰ）を溶媒として用いたものである。
また、参考例は、負極層１７、イオン交換膜１９及び正極層１８の乾燥に通常の熱風乾燥装置を使用したものである。
すなわち、参考例は上述した実施形態の一部（エチレングリコール或いはＮ・メチル・ピロリドン（ＮＭＰ））を採用したものである。
【００４７】
実施例は、参考例の溶媒（（エチレングリコール或いはＮ・メチル・ピロリドン（ＮＭＰ）））を採用するとともに、負極層１７、イオン交換膜１９及び正極層１８の乾燥に遠赤外線乾燥装置５５を使用したものである。すなわち、実施例は上述した実施形態に相当する
比較例は、参考例、実施例の溶媒（（エチレングリコール或いはＮ・メチル・ピロリドン（ＮＭＰ）））を採用しないで、さらに実施例の遠赤外線乾燥装置を使用しないで、通常の熱風乾燥装置を使用したものである。
【００４８】
（ａ）のグラフにおいて、比較例は正極層１８の空隙容積が最も小さく、参考例は比較例より正極層１８の空隙容積を大きく確保することができ、実施例は参考例より正極層１８の空隙容積を大きく確保することができる。
すなわち、実施例は最も正極層１８の空隙率を大きく確保することができる。
【００４９】
（ｂ）のグラフにおいて、比較例は、正極層１８の空隙容積が最も小さいので、燃料電池の濃度過電圧が最も大きくなり、燃料電池の電圧低下が最も大きくなる。
参考例は、正極層１８の空隙容積が比較例より大きいので、燃料電池の濃度過電圧は比較例より小さくなり、燃料電池の電圧低下を比較例より小さく抑えることができる。
実施例は、正極層１８の空隙容積が参考例より大きいので、燃料電池の濃度過電圧は参考例より小さくなり、燃料電池の電圧低下を最小に抑えることができる。
【００５０】
これにより、参考例のように、イオン交換膜１９用の溶液にアルコール系の溶媒を用い、正極層１８の溶液にアルコール系の溶媒より気化温度の高いエチレングリコール或いはＮ・メチル・ピロリドン（ＮＭＰ）を溶媒として用いることで、燃料電池の電圧低下を比較的好適に抑えることができることが分かる。
【００５１】
また、実施例のように、参考例の溶媒（エチレングリコール或いはＮ・メチル・ピロリドン（ＮＭＰ））を採用するとともに、負極層１７、イオン交換膜１９及び正極層１８を遠赤外線乾燥装置５５で乾燥することで、燃料電池の電圧低下を最も効率よく最小に抑えることができることが分かる。
【００５２】
なお、前記実施形態では、負極層１７を下方に配置するとともに正極層１８を上方に配置した例について説明したが、負極層１７を上方に配置するとともに正極層１８を下方に配置しても同様の効果を得ることができる。
【００５３】
また、前記実施形態では、遠赤外線乾燥装置５５を使用する例について説明したが、遠赤外線乾燥装置５５に代えて、例えばマイクロウエーブ乾燥装置を使用することも可能である。
マイクロウエーブ乾燥装置は、波長にしておよそ１×１０４〜３０×１０４μｍの波長領域のマイクロウエーブを利用した加熱装置である。
さらに、遠赤外線乾燥装置５５やマイクロウエーブに限定しないで、波長が５０〜３０×１０４μｍの電磁波を用いた加熱手段を使用することで同様の効果を得ることが可能である。
【００５４】
また、前記実施形態では、イオン交換膜１９を遠赤外線乾燥装置５５（電磁波乾燥装置）のみで加熱乾燥する例について説明したが、遠赤外線乾燥装置５５と熱風乾燥装置とを組合わせて使用することも可能である。
【００５５】
さらに、前記実施形態では、バインダー層１５ａの上面に負極層１７の溶液をスプレー５１を用いて塗布する例について説明したが、負極層１７の塗布はスプレー５１に限らないで、インクジェット方式などのその他の採用することも可能である。
【００５６】
また、前記実施形態では、負極層１７の上面にコーター５３を用いてイオン交換膜１９用の溶液を塗布する例について説明したが、その他の塗布手段でイオン交換膜１９用の溶液を塗布することも可能である。
【００５７】
さらに、前記実施形態では、イオン交換膜１９の上面に正極層１８の溶液をスプレー５７を用いて塗布する例について説明したが、正極層１８の塗布はスプレー５７に限らないで、インクジェット方式などのその他の採用することも可能である。
【００５８】
ここで、スプレー及びインクジェットは溶液を噴霧状に塗布する点で同じである。スプレーは噴霧範囲が比較的広く塗布時間を短くできるが、未塗布部分を確保するためにマスキング処理が必要になる。一般に、マスキング処理部に付着した溶液は回収が難しい。
【００５９】
一方、インクジェットは塗布範囲を正確に絞り込むことができるので、未塗布部分にマスキング処理を施す必要がなく、溶液を有効に使用することができる。但し、インクジェットは、塗布範囲が狭いのでスプレーと比較して塗布スピードが劣る。
【００６０】
また、前記実施形態では、イオン交換膜１９用の溶液にアルコール系の溶媒を用い、負極層１７及び正極層１８の両方の溶液にアルコール系の溶媒より気化温度の高いエチレングリコール或いはＮ・メチル・ピロリドン（ＮＭＰ）を溶媒として用いた例について説明したが、これに限らないで、正極層１８の溶液のみにアルコール系の溶媒より気化温度の高いエチレングリコール或いはＮ・メチル・ピロリドン（ＮＭＰ）を溶媒として用いても同様の効果を得ることができる。
【００６１】
その理由は、燃料電池を使用して電流を発生させる際に、生成した生成水は正極側拡散層（カーボンペーパー）を透過させて燃料電池の外部に排出するので、正極層１８に空隙を確保しておけば、生成水を燃料電池の外部に排出することができるからである。
【００６２】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、イオン交換膜に溶液を採用し、電極用の溶液及びイオン交換膜用の溶液をそれぞれ未乾燥の状態で塗布すれば、境界で混合が発生する。
これにより、一対の電極及びイオン交換膜の各層の境界に密着不良部分が発生することを防ぐことができるので、イオン交換膜における反応効率を良好に保つことができる。
この結果、燃料電池用電極の品質を安定させることができるので、生産性を高めることができる。
【００６３】
加えて、イオン交換膜を溶液とすることで、イオン交換膜を溶液の状態でハンドリングすることができるので、ハンドリング性の観点からイオン交換膜の厚さを規制する必要はない。このため、イオン交換膜を薄くすることが可能になり、燃料電池用電極を薄くすることができるので、燃料電池の小型化を図ることができる。
【００６４】
また、一方の電極層、イオン交換膜び他方の電極層の乾燥を電磁波加熱を使用しておこなうようにした。電磁波加熱で乾燥することにより、イオン交換膜の内部を効率よく加熱乾燥することができる。このように、一方の電極層、イオン交換膜び他方の電極層を電磁波加熱で乾燥することにより、イオン交換膜を表面から内部まで全体に渡って迅速に乾燥することができる。
これにより、イオン交換膜の溶液が一方の電極層や他方の電極層に浸透することを抑制できる。
【００６５】
イオン交換膜用の溶液が電極層に浸透することを抑制することにより、イオン交換膜用の溶液で電極層の空隙を塞ぐことを防止することができる。従って、発電により生成した生成水を、電極層の空隙から拡散層まで導いて拡散層の空隙から好適に排出することができるので、燃料電池に生じる濃度過電圧を低く抑えることができる。
【００６６】
さらに請求項１は、電極用の溶液に、イオン交換膜用の溶液に用いる溶媒より気化温度の高い溶媒を用いることで、イオン交換膜を電極層に優先させて確実に乾燥させることができる。よって、イオン交換膜用の溶液が電極層に浸透することをより一層効率よく抑制して、イオン交換膜用の溶液で電極層の空隙を塞ぐことを確実に防止することができるので、燃料電池に生じる濃度過電圧をより一層低く抑えることができる。
請求項２では、前記電極層用の溶液は、エチレングリコール又はＮ・メチル・ピロリドンを溶媒として用いたものであることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る燃料電池用電極を備えた燃料電池を示す分解斜視図
【図２】  本発明に係る燃料電池用電極を示す説明図
【図３】  本発明に係る燃料電池用電極の製造方法を示す第１工程説明図
【図４】  本発明に係る燃料電池用電極の製造方法を示す第２工程説明図
【図５】  本発明に係る燃料電池用電極の製造方法を示す第３工程説明図
【図６】  本発明に係る燃料電池用電極の空隙容積と濃度濃度過電圧との関係を説明したグラフ
【図７】  従来の燃料電池を説明する説明図
【図８】  従来の燃料電池を構成する燃料電池用電極を示す説明図
【符号の説明】
１１…燃料電池、１２…燃料電池用電極、１３…負極側拡散層（シート）、１４…正極側拡散層、１７…負極層（一方の電極層）、１８…正極層（他方の電極層）、１９…イオン交換膜。
【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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