CN101589495A - 膜-膜增强部件组件、膜-催化剂层组件、膜-电极组件、以及高分子电解质型燃料电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种膜－膜增强部件组件，具备：具有大致四角形的形状的高分子电解质膜(1)；膜状的第1膜增强部件(10a)，所述第1膜增强部件(10a)在所述高分子电解质膜(1)的一个主面(F10)上，配置成在该高分子电解质膜(1)的角处弯曲成大致直角，并且沿夹着该角的边延伸；以及膜状的第2膜增强部件(10b)，所述第2膜增强部件(10b)在所述高分子电解质膜(1)的另一个主面(F20)上，配置成在该高分子电解质膜(1)的角处弯曲成大致直角，并且沿夹着该角的边延伸，所述第1膜增强部件(10a)和所述第2膜增强部件(10b)以作为整体沿所述高分子电解质膜(1)的四条边延伸的方式配置。

Description

膜-膜增强部件组件、膜-催化剂层组件、膜-电极组件、以及高分子电解质型燃料电池

技术领域

本发明涉及膜-膜增强部件组件、膜-催化剂层组件、膜-电极组件、以及高分子电解质型燃料电池，特别涉及膜-膜增强部件组件的构造。

背景技术

燃料电池是通过使城市天然气等原料气体改性后的含氢的燃料气体和空气等含氧的氧化剂气体发生电化学反应，同时产生电和热的装置。该燃料电池的单电池(电池)具有由高分子电解质膜及一对气体扩散电极构成的MEA(Membrane-Electrode-Assembly)、垫片、和导电性隔板。在隔板上，在和气体扩散电极相接的主面上设置有用于流动燃料气体或者氧化剂气体(将它们称为反应气体)的沟状的气体流路。并且，在周缘部上配置有垫片的MEA被一对隔板所夹，从而构成电池。

这种燃料电池是将电池层叠并缔结、使邻接的MEA相互串联地电连接而成的所谓的层叠型的燃料电池，这种层叠型的燃料电池很一般，但是，在制造电池堆时，用端板夹持层叠的电池的两端，通过缔结工具来缔结该端板和电池。因此，为了能承受缔结的压力，而且，为了在长时间的使用中不发生磨耗等造成的物理的破损，高分子电解质膜必须具有充分的强度。

针对这样的要求，已知有在高分子电解质膜上安装框状的保护膜的固体高分子电解质型燃料电池的密封构造(例如，参照专利文献1)。

图9是表示专利文献1所公开的固体高分子电解质型燃料电池的密封构造的概要的模式图。

如图9所示，由氟树脂类薄片形成的框状的保护膜220以它的内周缘部被电极213覆盖的方式被配置在固体高分子电解质膜210的主面上。而且，以气体密封件212和电极213之间具有缝隙214的方式，且以包围电极213的方式配设有气体密封件212。于是，在气体密封件212及电极213和固体高分子电解质膜210之间夹持有保护膜220，保护膜220在缝隙214中增强了固体高分子电解质膜210，因而，可以不使固体高分子电解质膜210的厚度变厚，并防止固体高分子电解质膜210的破损。

但是，在专利文献1所公开的固体高分子电解质型燃料电池的密封构造中，为了形成框状的保护膜220，有必要冲压大致矩形的氟树脂类薄片的中心部分，这造成保护膜220的成品率变差，因而，在意图进一步降低燃料电池的制造中的成本的情况下，还存在着改善的余地。

专利文献1：日本特开平5-21077号公报

发明内容

本发明鉴于以上课题而完成，目的在于提供可以确保充分的耐久性、并且具有适于燃料电池的低成本化的构成的膜-膜增强部件组件、膜-催化剂层组件、膜-电极组件以及高分子电解质型燃料电池。

为了解决上述问题，本发明所涉及的膜-膜增强部件组件具备：具有大致四角形的高分子电解质膜；膜状的第1膜增强部件，所述第1膜增强部件在所述高分子电解质膜的一个主面，配置成在该高分子电解质膜的角处弯曲成大致直角，并且沿夹着该角的边延伸；以及膜状的第2膜增强部件，所述第2膜增强部件在所述高分子电解质膜的另一个主面上，配置成在该高分子电解质膜的角处弯曲成大致直角，并且沿夹着该角的边延伸，所述第1膜增强部件和所述第2膜增强部件以作为整体沿所述高分子电解质膜的四条边延伸的方式配置。

如上所述，在本发明所涉及的膜-膜增强部件组件中，因为使用大致L字状的膜增强部件，因此不存在像专利文献1所公开的燃料电池中的框状的保护膜220那样的冲压部分，所以以低成本进行制造成为可能。

而且，在本发明所涉及的膜-膜增强部件组件中，在所述高分子电解质膜的一个主面上，在所述高分子电解质膜的一对角处，配置有一对所述第1膜增强部件，在所述高分子电解质膜的另一个主面上，在所述高分子电解质膜的另一对角处，配置有一对所述第2膜增强部件，从所述高分子电解质膜的厚度方向看，所述一对第1膜增强部件和所述一对第2膜增强部件以相互不重合的方式配置。

而且，在本发明所涉及的膜-膜增强部件组件中，所述一对第1膜增强部件以分别在所述高分子电解质膜的相互邻接的一对角处弯曲的方式配置，所述一对第2膜增强部件以分别在所述高分子电解质膜的相互邻接的另一对角处弯曲的方式配置。

而且，在本发明所涉及的膜-膜增强部件组件中，所述一对第1膜增强部件以分别在所述高分子电解质膜的相互相对的一对角处弯曲的方式配置，所述一对第2膜增强部件以分别在所述高分子电解质膜的相互相对的另一对角处弯曲的方式配置。

而且，在本发明所涉及的膜-膜增强部件组件中，所述高分子电解质膜可以弯曲成为：所述第1膜增强部件的与所述高分子电解质膜不接触的一侧的主面和所述一个主面上的没有配置第1膜增强部件的部分作为整体位于同一平面上，并且，所述第2膜增强部件的与所述高分子电解质膜不接触的一侧的主面和所述另一个主面上的没有配置第2膜增强部件的部分作为整体位于同一平面上

因此，在缔结燃料电池时，可以减小膜-膜增强部件组件中的高分子电解质膜的一个主面上的没有配置第1膜增强部件的部分和第1膜增强部件的与高分子电解质膜不接触的一侧的主面上所施加的压力的偏差。并且，可以减小高分子电解质膜的另一个主面上的没有配置第2膜增强部件的部分和第2膜增强部件的与高分子电解质膜不接触的一侧的主面上所施加的压力的偏差。而且，由于可以减小压力的偏差，因而，可以减少膜-膜增强部件组件的破损。

而且，在本发明所涉及的膜-膜增强部件组件中，所述高分子电解质膜可以具有内部增强膜，该内部增强膜在其内部具有作为离子传导通路的贯通孔。

因此，可以增强高分子电解质膜作为整体的机械强度，而且，即使在高分子电解质膜破损的情况下，通过内部增强膜也可以更加可靠地防止反应气体的交叉泄露。

而且，本发明所涉及的膜-催化剂层组件具备：所述膜-膜增强部件组件、以覆盖所述高分子电解质膜的一个主面的方式配置的第1催化剂层；以及以覆盖所述高分子电解质膜的另一个主面的方式配置的第2催化剂层，从所述高分子电解质膜的厚度方向看，所述第1催化剂层和所述第2催化剂层以各自的周缘部在整一周上且和所述第1膜增强部件及第2膜增强部件重合的方式配置。

如上所述，在本发明所涉及的膜-催化剂层组件中，在缔结燃料电池时，由于对高分子电解质膜施加适当压力的催化剂层的端部以和膜增强部件接触的方式(以膜增强部件介于催化剂层的端部和高分子电解质膜之间的方式)配置，因而，可以防止高分子电解质膜的破损。而且，在高分子电解质膜的一个主面上，即使在和催化剂层的端部接触的部分破损的情况下，由于在该部分的另一个主面侧上配设有膜增强部件，因而，也可以防止反应气体的交叉泄露。

而且，本发明所涉及的膜-催化剂层组件中，因为具备上述本发明所涉及的膜-膜增强部件组件，所以容易实现进一步低成本化。

因此，本发明所涉及的膜-催化剂层组件可以确保充分的耐久性，并且，可以容易实现进一步低成本化，以及进一步提高生产性。

而且，本发明所涉及的膜-电极组件具备：所述膜-催化剂层组件；以覆盖所述膜-催化剂层组件的所述第1催化剂层的方式配置的第1气体扩散层；以及以覆盖所述膜-催化剂层组件的所述第2催化剂层的方式配置的第2气体扩散层。

而且，本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池具备所述膜-电极组件。

因此，本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池具备上述本发明所涉及的膜-电极组件，因而，可以容易实现进一步低成本化，以及进一步提高生产性。

而且，参照附图，从以下优选的实施方式的详细说明可以明确本发明的上述目的、其他目的、特征以及优点。

根据本发明的膜-膜增强部件组件、膜-催化剂层组件、膜-电极组件、以及高分子电解质型燃料电池，可以提供能够确保充分的耐久性且适于低成本化和大量生产的膜-膜增强部件组件、膜-催化剂层组件、膜-电极组件、以及高分子电解质型燃料电池。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的高分子电解质型燃料电池的电池的概略构成的截面图。

图2(a)是模式地表示图1所示的PEFC的电池中的高分子电解质膜上配置有第1膜增强部件和第2膜增强部件的状态的立体图。

图2(b)是表示从图2(a)中的箭头IIB的方向所见的膜-膜增强部件组件的模式图。

图2(c)是模式地表示图1所示的PEFC的电池中的膜-膜增强部件组件的概略构成的立体图。

图3(a)是模式地表示图1所示的高分子电解质型燃料电池的电池中的膜-催化剂层组件的概略构成的立体图。

图3(b)是表示从图3(a)所示的箭头IIIB的方向所见的模式图。

图4(a)是表示图1所示的高分子电解质型燃料电池的电池中的MEA的概略构成的模式图。

图4(b)是从图4(a)所示的箭头IVB的方向所见的模式图。

图5是概略地表示用于制造图3(a)和图3(b)所示的膜-催化剂层层叠体的一系列工序(处理区域)以及制造线的一部分的模式图。

图6是用于说明图5所示的膜-催化剂层组件的制造工序中的第1涂布工序的模式图。

图7是表示本发明的第2实施方式所涉及的PEFC的电池的概略构成的模式图。

图8是表示图7所示的电池中的高分子电解质膜-内部增强膜复合体的内部增强膜的概略构成的模式图。

图9是表示专利文献1所公开的固体高分子电解质型燃料电池的密封构造的概要的模式图。

图10是用于说明本发明所涉及的膜-膜增强部件组件中的膜增强部件的制造方法的说明图。

图11是用于说明专利文献1所公开的燃料电池中的保护膜的制造方法的说明图。

图12是表示MEA的高分子电解质膜未弯曲的状态(比较例1)的模式图。

图13是模式地表示高分子电解质膜上配置有一对第1膜增强部件和一对第2膜增强部件的状态的立体图。

图14是从图13中的箭头XIV的方向所见的膜-膜增强部件组件的模式图。

图15是模式地表示本发明的第3实施方式所涉及的膜-膜增强部件组件的概略构成的立体图。

图16是模式地表示图15所示的膜-膜增强部件组件上配置有催化剂层的膜-催化剂层组件的概略构成的立体图。

图17是从图16所示的箭头XVII的方向所见的模式图。

图18是模式地表示从斜上方所见的本发明的第3实施方式所涉及的膜-膜增强部件组件的变形例的概略构成的立体图。

符号的说明

1  高分子电解质膜

2  催化剂层

2a 阳极催化剂层

2b 阴极催化剂层

3  气体扩散层

3a 阳极气体扩散层

3b 阴极气体扩散层

4  电极

4a 阳极

4b 阴极

5MEA (膜-电极组件)

6a  阳极隔板

6b  阴极隔板

7   燃料气体流路

8   氧化剂气体流路

9   热介质流路

10a 第1膜增强部件

10b 第2膜增强部件

11  垫片

12  缝隙

12a 缝隙

12b 缝隙

13  弯曲部

15  高分子电解质膜-内部增强膜复合体

15a 高分子电解质膜

15b 高分子电解质膜

15c 内部增强膜

16  开口

20  膜-膜增强部件组件

30  膜-催化剂层组件

40  高分子电解质膜轧辊

41  高分子电解质膜薄片

42  膜-膜增强部件层叠体

43  膜-膜增强部件组件薄片

44  膜-催化剂层薄片

45  膜-催化剂层组件薄片

47  掩模

48  开口部

49  催化剂层形成装置

60  膜增强部件薄片

80  热压

81  辊子

100 电池

210 固体高分子电解质膜

212 气密封材料

213 电极

214 缝隙

220 保护膜

222 开口部

252 保护膜薄片

D1  前进方向

C1  角部(角)

C2  角部(角)

C3  角部(角)

C3′角部

C4  角部(角)

C4′角部

E1  边

E2  边

E3  边

E4  边

E5  边

E6  边

E7  边

E8  边

F10 主面

F20 主面

P1  接合工序

P2  推压工序

P3  第1涂布工序

P4  第2涂布工序

P5  裁断工序

具体实施方式

以下参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。另外，在全部附图中，对相同或者相当部分标记相同符号，省略重复的说明。

(第1实施方式)

图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的高分子电解质型燃料电池(以下，称为PEFC)的电池的概略构成的截面图。

如图1所示，第1实施方式所涉及的PEFC的电池100具有：MEA(Membrane-Electrode-Assembly：膜-电极组件)5、第1膜增强部件10a、第2膜增强部件10b、垫片11、阳极隔板6a、阴极隔板6b。MEA5具有有选择地输送氢离子的高分子电解质膜1、由阳极催化剂层(第1催化剂层)2a以及阳极气体扩散层(第1气体扩散层)3a构成的阳极4a、由阴极催化剂层(第2催化剂层)2b以及阴极气体扩散层(第2气体扩散层)3b构成的阴极4b。而且，在此，由高分子电解质膜1、第1膜增强部件10a以及第2膜增强部件10b构成的组件称为膜-膜增强部件组件20。而且，由膜-膜增强部件组件20、阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b构成的组件称为膜-催化剂层组件30。

首先，对膜-膜增强部件组件20进行说明。

图2(a)是模式地表示图1所示的PEFC的电池100的高分子电解质膜1上配置有第1膜增强部件10a和第2膜增强部件10b的状态的立体图。图2(b)是表示从图2(a)中箭头IIB的方向所见的膜-膜增强部件组件20的模式图。图2(c)是模式地表示图1所示的PEFC的电池100中的膜-膜增强部件组件20的概略构成的立体图。

如图2(a)所示，高分子电解质膜1形成为具有边E1～E4大致四角形(在此为矩形)的形状，具有相互相对的第1主面F10和第2主面F20。在第1主面F10上，呈膜状的大致L字状的第1膜增强部件10a以其角部与高分子电解质膜1的角部C1一致的方式配置，在第2主面F20上，呈膜状的大致L字状的第2膜增强部件10b以其角部与高分子电解质膜1的角部C2一致的方式配置。

具体而言，第1膜增强部件10a的长边部在第1主面F10上沿边E2延伸，第1膜增强部件10a的短边部在第1主面F10上沿边E1延伸。并且，第2膜增强部件10b的长边部在第2主面F20上沿边E4延伸，第2膜增强部件10b的短边部在第2主面F20上沿边E3延伸。

并且，如图2(b)所示，从高分子电解质膜1的厚度方向看，第1膜增强部件10a和第2膜增强部件10b以在第1膜增强部件10a的短边部的端面和第2膜增强部件10b的长边部之间形成缝隙12a，并在第2膜增强部件10b的短边部的端面和第1膜增强部件10a的长边部之间形成缝隙12b的方式，分别配置在第1主面F10和第2主面F20上。这些缝隙12a、12b的长度尺寸以比第1膜增强部件10a和第2膜增强部件10b的厚度尺寸大一些的方式形成。这样，第1膜增强部件10a和第2膜增强部件10b作为整体沿高分子电解质膜1的四条边延伸，以包围高分子电解质膜1的周缘部的方式配置。

然后，如此在高分子电解质膜1上配置第1和第2膜增强部件10a、10b，通过利用如下所述的推压手段进行推压，使高分子电解质膜1弯曲，形成膜-膜增强部件组件20。

如图2(c)所示，该弯曲的膜-膜增强部件组件20中，高分子电解质膜1弯曲成为：第1膜增强部件10a的与高分子电解质膜1不接触的一侧的主面(以下称为表面)和第1主面F10的没有配置第1膜增强部件10a的部分作为整体位于同一平面上，并且，第2膜增强部件10b的与高分子电解质膜1不接触的一侧的主面(以下称为表面)和第2主面F20的没有配置第2膜增强部件10b的部分作为整体位于同一平面上。因此，通过这样的弯曲，在高分子电解质膜1上，以缝隙12a、12b的部分而形成弯曲部13。

另外，优选高分子电解质膜1具有可以弯曲到上述那样程度的伸张性。而且，第1膜增强部件10a和第2膜增强部件10b的厚度、或者长边部和短边部的宽度方向和长度方向的尺寸只要是在得到本发明的效果的范围内，没有特别的限定，但是，从更加可靠地得到本发明的效果的观点出发，优选第1和第2膜增强部件10a、10b的厚度或者长边部和短边部的宽度方向和长度方向的尺寸相等。此外，在此，第1和第2膜增强部件10a、10b，以其长边部的长度尺寸与高分子电解质膜1的边E2或E4一致的方式构成，但并不限定于此，如下所述，从高分子电解质膜1的厚度方向看，如果催化剂层2在整一周上和第1和第2膜增强部件10a、10b重合，则其长度尺寸没有限定。

接着，对膜-膜增强部件组件20的各构成要素进行说明。

高分子电解质膜1具有质子传导性。优选高分子电解质膜1具有作为阳离子交换基的磺酸基、羧酸基、膦酸基和硫酰亚胺基，从质子传导性的观点出发，特别优选高分子电解质膜1具有磺酸基。

作为具有构成高分子电解质膜1的磺酸基的树脂，优选离子交换容量为0.5～1.5meq/g的燥树脂。如果构成高分子电解质膜1的干燥树脂的离子交换容量为0.5meq/g以上，则由于可以充分地降低发电时的高分子电解质膜1的电阻值的上升，因而优选，而且，如果干燥树脂的离子交换容量为1.5meq/g以下，则由于高分子电解质膜1的含水率不会增大而变得难以膨胀，不用担心后述的催化剂层2中的细孔闭塞，因而优选。而且，从以上同样的观点出发，干燥树脂的离子交换容量优选为0.8～1.2meq/g。

作为高分子电解质，优选为包括基于CF₂＝CF-(OCF₂CFX)_m-O_p-(CF₂)_n-SO₃H所表示的全氟乙烯基化合物(m表示0～3的整数，n表示1～12的整数，p表示0或者1，X表示氟原子或者三氟甲基)的聚合单元和基于四氟乙烯的聚合单元的共聚物。

作为上述氟乙烯基化合物的优选例子，可以举出下述式(4)～(6)所表示的化合物。在此，在下述式中，q表示1～8的整数，r表示1～8的整数，t表示1～3的整数。

CF₂＝CFO(CF₂)_q-SO₃H…(4)

CF₂＝CFOCF₂CF(CF₃)O(CF₂)_r-SO₃H…(5)

CF₂＝CF(OCF₂CF(CF₃))_tO(CF₂)₂-SO₃H…(6)

而且，第1膜增强部件10a和第2膜增强部件10b的构成材料优选为在制造时可以卷绕为轧辊且在解除该卷绕时可以回到原来的形状的具有柔软性和可挠性的合成树脂。

进而，作为上述合成树脂，优选为由选自聚萘二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、氟乙烯-丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷氧乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚醚酰胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、多硫化物、聚酰亚胺、以及聚酰胺酰亚胺中的至少1种以上的树脂构成的合成树脂。

接着，对膜-催化剂层组件30进行说明。

图3(a)是模式地表示图1所示的PEFC的电池100中的膜-催化剂层组件30的概略构成的立体图。而且，图3(b)是从图3(a)所示的箭头IIIB的方向所见的模式图。

如图3(a)、(b)所示，膜-催化剂层组件30具有膜-膜增强部件组件20和催化剂层2(阳极催化剂层2a或阴极催化剂层2b)。阳极催化剂层2a以覆盖高分子电解质膜1的第1主面F10中没有配置第1膜增强部件10a的部分和第1膜增强部件10a的表面的方式配置。并且，阴极催化剂层2b以覆盖高分子电解质膜1的第2主面F20中没有配置第2膜增强部件10b的部分和第2膜增强部件10b的表面的方式配置。

并且，如图3(b)所示，在此，阳极催化剂层2a和阴极催化剂层2b形成为和高分子电解质膜1相似的矩形，从高分子电解质膜1的厚度方向(箭头IIIB的方向)看，以各自的周缘部在整一周上且和第1膜增强部件10a及第2膜增强部件10b重合的方式配置。

因此，由于形成阳极催化剂层2a的角部C3的一组边E5、E6和第1膜增强部件10a接触，不和高分子电解质膜1的第1主面F10直接接触，因而，高分子电解质膜1没有破损。同样地，由于在与阴极催化剂层2b的角部C3′相对的位置形成角部C4′的一组边E7、E8和第2膜增强部件10b接触，不和高分子电解质膜1的第2主面F20直接接触，因而，高分子电解质膜1没有破损。

另一方面，由于形成阳极催化剂层2a的角部C4的一组边E7、E8和高分子电解质膜1的第1主面F10直接接触，因而，也存在高分子电解质膜1在该部分破损的情况。但是，即使在此情况下，由于在高分子电解质膜1的第2主面F20侧，在该部分上配置有第2膜增强部件10b，因而，反应气体也没有交叉泄露。而且，同样地，由于形成阴极催化剂层2b的角部C3′的边E5、E6和高分子电解质膜1的第2主面F20直接接触，因而，也存在高分子电解质膜1在该部分破损的情况。但是，即使在此情况下，由于在高分子电解质膜1的第1主面F10侧，在该部分上配置有第1膜增强部件10a，因而，反应气体也没有交叉泄露。并且，尽管高分子电解质膜1弯曲而成的弯曲部13没有配置第1膜增强部件10a及第2膜增强部件10b，但如图3(a)所示，与高分子电解质膜1的其它部分相比较，弯曲部13的厚度形成较厚，因此即使弯曲部13直接接触催化剂层2的端部，高分子电解质膜1也没有破损。

作为催化剂层2的构成，只要是可以得到本发明的效果，没有特别的限定，可以具有和公知的燃料电池的气体扩散电极的催化剂层同样的构成，例如，可以是包括担载有电极催化剂的导电性碳粒子(粉末)和具有阳离子(氢离子)传导性的高分子电解质的构成，而且，也可以是进一步包括聚四氟乙烯等防水材料的构成。而且，阳极催化剂层2a和阴极催化剂层2b的构成可以相同，也可以不同。

催化剂层2可以使用公知的燃料电池的气体扩散电极的催化剂层的制造方法来形成，例如，可以调整至少包括催化剂层2的构成材料(例如，上述的担载有电极催化剂的导电性碳粒子和高分子电解质)和分散介质的液体(催化剂层形成用油墨)，并将其用来作成催化剂层。

而且，作为高分子电解质，可以使用和构成上述的高分子电解质膜1的材料同种的材料，而且，也可以使用不同种类的材料。而且，作为电极催化剂，可以使用金属粒子。作为该金属粒子，没有特别限定，可以使用各种金属，但是，从电极反应活性的观点出发，优选为选自铂、金、银、钌、铑、钯、锇、铱、铬、铁、钛、锰、钴、镍、钼、钨、铝、硅、锌和锡中的至少一种以上的金属。其中，优选铂、或者铂和选自上述金属中的至少一种以上的金属的合金，铂和钌的合金由于在阳极催化剂层2a中的催化剂的活性稳定，因而特别优选。

而且，优选电极催化剂中所使用的上述金属粒子的平均粒径为1～5nm。由于平均粒径为1nm以上的电极催化剂在工业上容易调制，因而优选，而且，如果平均粒径为5nm以下，则由于更加易于充分地确保电极催化剂每单位质量的活性，所以直接关系到燃料电池的成本降低，因而优选。

优选上述的导电性碳粒子的比表面积为50～1500m²/g。如果比表面积为50m²/g以上，则容易提高电极催化剂的担载率，且更加充分地确保所得到的催化剂层2的输出特性，因而优选，如果比表面积为1500m²/g以下，则由于可以更加容易地确保充分大的细孔且更加容易被高分子电解质覆盖，且更加充分地确保催化剂层2的输出特性，因而优选。从和上述同样的观点出发，更优选比表面积为200～900m²/g。

而且，优选导电性碳粒子的平均粒径为0.1～1.0μm。如果导电性碳粒子的平均粒径为0.1μm以上，则由于易于更加充分地确保催化剂层2中的气体扩散性且更加可靠地防止溢流，因而优选。而且，如果导电性碳粒子的平均粒径为1.0μm以下，则由于易于使被高分子电解质覆盖的电极催化剂的覆盖状态更加容易地变为良好的状态，且易于更加充分地确保被高分子电解质覆盖的电极催化剂的覆盖面积，因此易于进一步确保充分的电极性能，因而优选。

接着，对MEA(膜-电极组件)5进行说明。

图4(a)是表示图1所示的PEFC的电池100中的MEA5的概略构成的模式图。图4(b)是表示从图4(a)所示的箭头IVB的方向所见的MEA5的模式图。

如图4(a)及图4(b)所示，在MEA5中，以覆盖膜-催化剂层组件30的阳极催化剂层2a的主面的方式设置有板状的阳极气体扩散层3a，同样地，以覆盖阴极催化剂层2b的主面的方式设置有板状的阴极气体扩散层3b。阳极4a由阳极催化剂层2a和阳极气体扩散层3a构成，而且，阴极4b由阴极催化剂层2b和阴极气体扩散层3b构成。而且，将阳极4a和阴极4b都称为电极4。而且，在此，阳极气体扩散层3a和阴极气体扩散层3b的主面分别构成为比阳极催化剂层2a和阴极催化剂层2b的主面大，但是，并不局限于此，各自的主面也可以相同。

阳极气体扩散层3a和阴极气体扩散层3b(以下，称为气体扩散层3)的构成，只要是可以得到本发明的效果，没有特别的限定，可以具有和公知的燃料电池的气体扩散电极的气体扩散层相同的构成，而且，气体扩散层3的构成可以相同，也可以不同。

作为气体扩散层3，例如，为了使其具有气体透过性，可以使用用高表面积的碳微粉末、造孔材料、碳纸或者碳布等制作的具有多孔结构的导电性基材。而且，从得到充分的排水性的观点出发，可以将氟树脂为代表的防水性高分子等分散在气体扩散层3中。进而，从得到充分的电子传导性的观点出发，也可以由碳纤维、金属纤维或者碳微粉末等电子传导性材料来构成气体扩散层3。

而且，在阳极气体扩散层3a和阳极催化剂层2a之间，以及在阴极气体扩散层3b和阴极催化剂层2b之间，还可以设置由防水性高分子和碳粉末构成的防水碳层。于是，可以更加容易且可靠地进行MEA5的水管理(维持MEA5的良好特性所必需的水的保持、以及不必要的水的迅速排出)。

接着，对电池100的剩下的构成进行说明。

如图1所示，在这样构成的MEA5的阳极4a和阴极4b的周围，配设有夹持高分子电解质膜1的一对框状的氟橡胶制的垫片11。从而，可以防止燃料气体、空气和氧化剂气体向电池外泄漏，并且，可以防止这些气体在电池100内的相互混合。而且，在高分子电解质膜1、第1和第2膜增强部件10a、10b，以及垫片11的周缘部，设置有由沿厚度方向的贯通孔所形成的燃料气体供给歧管孔等歧管孔(图中没有表示)。

而且，以夹持MEA5和垫片11的方式，配设有导电性的阳极隔板6a和阴极隔板6b。这些隔板6a、6b使用在石墨板上浸渍了酚醛树脂并固化了的树脂浸渍石墨板。而且，也可以使用由SUS等金属材料形成的隔板。利用阳极隔板6a和阴极隔板6b来机械地固定MEA5，并且，使邻接的MEA5彼此相互串联地电连接。

在阳极隔板6a的内面(和MEA5相接的面)上，形成有蛇状的用于流动燃料气体的沟状的燃料气体流路7。另一方面，在阳极隔板6a的外面上，形成有蛇状的用于流动热介质的沟状的热介质流路9。而且，在阳极隔板6a的周缘部，设置有由沿厚度方向的贯通孔形成的燃料气体供给歧管孔等歧管孔(图中没有表示)。

另一方面，在阴极隔板6b的内面上，形成有蛇状的用于流动氧化剂气体的沟状的氧化剂气体流路8，在它的外面上，形成有蛇状的用于流动热介质的沟状的热介质流路9。而且，在阴极隔板6b的周缘部，和阳极隔板6a同样地设置有由沿厚度方向的贯通孔形成的燃料气体供给歧管孔等歧管孔(图中没有表示)。

而且，在此，燃料气体流路7、氧化剂气体流路8和热介质流路9形成为蛇状，但是，并不局限于此，只要是使反应气体或者热介质在隔板6a、6b的主面的大致整个区域内流通，可以为任意的形状。

通过沿其厚度方向层叠这样形成的电池100，形成电池层叠体。此时，设置在阳极隔板6a、阴极隔板6b和垫片10上的燃料气体供给歧管孔等歧管孔在将电池100进行层叠时，分别沿厚度方向连接，分别形成燃料气体供给歧管等歧管。然后，在电池层叠体的两端配置分别配设有集电板和绝缘板的端板，并通过用缔结工具来缔结，从而形成电池堆(PEFC)。

接着，对比比较例1，对形成第1实施方式所涉及的PEFC的MEA5中的高分子电解质膜1弯曲的理由进行说明。

(比较例1)

图12是表示MEA5的高分子电解质膜1未弯曲的状态(比较例1)的模式图。

如图12所示，由于比较例1的MEA5为高分子电解质膜1未弯曲的状态，因而，第1膜增强部件10a、10a的主面和高分子电解质膜1的第1主面F10不在一个面上，形成为没有阶差。因此，如果在MEA5的阳极4a周围配置平板状的垫片11，则在高分子电解质膜1的第1主面F10的未配置有第1膜增强部件10a、10a的一侧的端部(边E3、E4)上产生缝隙。而且，同样地，在高分子电解质膜1的第2主面F20的边E1、E2部分上产生缝隙。因此，在使用比较例1的MEA5构成PEFC的情况下，由于反应气体在这些缝隙部分的泄露变难，因而，如果制作形状像埋入这些缝隙部分的形状的垫片11来构成PEFC，则可以防止反应气体的泄露，但是，垫片11的成品率变差，带来了高成本。

因此，如第1实施方式所涉及的PEFC那样，如果使MEA5的高分子电解质膜1弯曲，则可以防止反应气体向PEFC的外部泄露，并且，可以以低成本制造PEFC。

接着，对第1实施方式所涉及的PEFC的电池的制造方法进行说明。并且，使用按照以下说明制造的MEA5，制造电池和电池堆(PEFC)的方法没有特别的限定，由于可以采用公知的PEFC的制造技术，因而省略详细的说明。

首先，对膜-催化剂层层叠体30的制造方法进行说明。

图5是概略地表示用于制造图3(a)和图3(b)所示的膜-催化剂层层叠体30的一系列工序(处理区域)以及制造线的一部分的模式图。

如图5所示，膜-催化剂层层叠体30经过以下工序而制造：接合高分子电解质膜薄片和第1膜增强部件10a以及第2膜增强部件10b以形成膜-膜增强部件层叠体的接合工序P1、推压膜-膜增强部件层叠体的推压工序P2、在膜-膜增强部件组件薄片上涂布催化剂层的第1涂布工序P3、第2涂布工序P4、以及切断膜-催化剂层组件薄片的裁断工序P5。于是，MEA5可以低成本且容易大量生产。

首先，对接合工序P1进行说明。

首先，使用公知的薄膜制造技术，制造卷绕较长的高分子电解质膜薄片41(切断后，形成图1所示的高分子电解质膜1的部件)的高分子电解质膜轧辊40。并且，如图10所示，顺次裁断较长的膜增强部件薄片60，制作大致L字状的第1膜增强部件10a(或者第2膜增强部件10b)。

在此，对比专利文献1所公开的燃料电池中的保护膜的制造方法，对本发明所涉及的膜-催化剂层层叠体30中的第1或第2膜增强部件10a、10b的制造方法进行说明。

图10是用于说明本发明所涉及的膜-催化剂层层叠体30中的第1或第2膜增强部件10a、10b的制造方法的说明图。图11是用于说明专利文献1所公开的燃料电池的保护膜的制造方法的说明图。

如图11所示，为了制造专利文献1所公开的燃料电池的保护膜220，有必要以从较长的保护膜薄片252上冲压出矩形的开口部222，使其成为框状的方式来切断保护膜薄片，但是该矩形的开口部222变得浪费，保护膜220的成品率变差。另一方面，如图10所示，本发明的膜增强部件由于是从较长的膜增强部件薄片60切断大致L字状的第1膜增强部件10a(或者第2膜增强部件10b)，因此可以利用膜增强部件薄片60的几乎整个区域。

因此，本发明所涉及的膜-膜增强部件组件可以从膜增强部件薄片无浪费地制造膜增强部件，从而，可以进一步实现低成本化。

并且，如图5所示，通过驱动辊子81，从高分子电解质膜轧辊40拉出高分子电解质膜薄片41。然后，在高分子电解质膜薄片41的两个煮面上分别配置第1膜增强部件10a和第2膜增强部件10b，用热压80接合高分子电解质膜薄片41、第1膜增强部件10a和第2膜增强部件10b。此时，第1膜增强部件10a和第2膜增强部件10b以第1和第2膜增强部件10a、10b的短边部分别位于高分子电解质膜薄片41的两侧端部，并且如图2所示，形成缝隙12a、12b的方式来确定位置。

预热热压80的压面，使其温度为预备构成高分子电解质膜薄片41的高分子电解质的玻璃化转变温度以上的温度，在该压面上加热处理第1膜增强部件10a和第2膜增强部件10b。然后，以第1膜增强部件10a、高分子电解质膜薄片41和第2膜增强部件10b不发生位置偏离的方式，将其用热压80夹持进行加压处理，形成带状的膜-膜增强部件层叠体42(在图5中，第1和第2膜增强部件10a、10b图中没有表示)。然后，通过辊子81的驱动，使上述那样形成的膜-膜增强部件层叠体42向前进方向D1移动。从而，在膜-膜增强部件层叠体42上，沿其长度方向以规定的间距形成第1和第2膜增强部件10a、10b。

而且，可以在第1和第2膜增强部件10a、10b接触高分子电解质膜薄片41之前，在第1和第2膜增强部件10a、10b的背面(作为接触面的部分)上进行涂布粘结剂的前处理。在此情况下，可以预热热压80，并进行加压处理，也可以不进行预热，只进行加压处理。而且，作为粘结剂，优选不使电池特性降低的粘结剂，例如，可以使用在分散介质或者溶剂中含有和高分子电解质膜薄片41同种或者不同种类(但是，具有可以和高分子电解质膜薄片41充分一体化的亲和性)的高分子电解质材料(例如，在前面作为高分子电解质膜1的构成材料而例示的物质)的液体。

接着，对推压工序P2进行说明。

在推压工序P2中，通过对在接合工序P1所形成的膜-膜增强部件层叠体42利用图中没有表示的推压手段来进行加压处理，从而使膜-膜增强部件层叠体42中的高分子电解质膜薄片41弯曲。从而，使第1膜增强部件10a的表面和高分子电解质膜薄片41的配置有第1膜增强部件10a的主面(确切的说，该主面上的没有配置第1膜增强部件10a的部分)作为整体为一个面，并且，使第2膜增强部件10b的表面和高分子电解质膜薄片41的配置有第2膜增强部件10b的主面(确切的说，该主面上的没有配置第2膜增强部件10b的部分)作为整体为一个面，从而形成膜-膜增强部件组件薄片43。并且，也可以在接合工序P1中形成膜-膜增强部件层叠体42的时候，进行该推压处理。

接着，对第1涂布工序P3进行说明。

图6是用于说明图5所示的膜-催化剂层组件30的制造工序中的第1涂布工序P3的模式图。

首先，对进行第1涂布工序P3的区域的构成进行说明。

如图6所示，在进行第1涂布工序P3的区域内，配置有具有开口部48的掩模47、从膜-膜增强部件组件薄片43的背面支撑膜-膜增强部件组件薄片43的图中没有表示的支撑机构(例如，支撑台)、以及催化剂层形成装置49(参照图5)。开口部48的形状以对应于图3(a)和图3(b)所示的阳极催化剂层2a的主面的形状的方式设计。而且，催化剂层形成装置49具备将催化剂层形成用油墨进行涂布或者喷溅等，在膜-膜增强部件组件薄片43的主面上形成阳极催化剂层2a的机构。该机构可以采用用于形成公知的燃料电池的气体扩散层的催化剂层而采用的机构，例如，可以采用基于喷溅法、旋转涂布法(spin coat)、刮刀法(doctor blade)、模涂布法(die coat)、丝网印刷法而设计的机构。

接着，对第1涂布工序P3的处理进行说明。

首先，如果在推压工序P2中形成的膜-膜增强部件组件薄片43进入到第1涂布工序P3区域时，则暂时停止。然后，膜-膜增强部件组件薄片43以在掩模47和图中没有表示的支撑台之间被夹持的方式被固定。接着，催化剂层形成装置49启动，通过从掩模47的开口部48的上方涂布催化剂层形成用油墨等，以覆盖膜-膜增强部件组件薄片43的高分子电解质膜薄片41的表面和第1膜增强部件10a的主面上的至少一部分的方式形成阳极催化剂层2a。如果形成阳极催化剂层2a，则掩模47和支撑台从膜-膜增强部件组件薄片43分离。这样形成的膜-催化剂层薄片44经辊子81的驱动，沿前进方向D1移动。于是，在膜-催化剂层薄片44上，沿其长度方向以规定的间距形成阳极催化剂层2a(在没有配置第1膜增强部件10a的部分上形成)。然后，膜-催化剂层薄片44经辊子82的驱动，进一步沿前进方向D1移动，至辊子82返回，再反转使得膜-催化剂层薄片44的背面(没有形成阳极催化剂层2a的主面)向上。

接着，对第2涂布工序P4进行说明。

第2涂布工序P4的区域的构成，因为和第1涂布工序P3的区域的构成相同，所以省略对其的详细说明。

如图5所示，如果在第1涂布工序P3中形成的膜-催化剂层薄片44进入到第2涂布工序P4区域时，则暂时停止。然后，膜-催化剂层薄片44以在掩模47和图中没有表示的支撑台之间被夹持的方式被固定。接着，催化剂层形成装置49启动，通过从掩模47的开口部48的上方涂布催化剂层形成用油墨等，以覆盖膜-催化剂层薄片44的高分子电解质膜薄片41的背面和第2膜增强部件10b的主面上的至少一部分的方式形成阴极催化剂层2b。此时，从膜-催化剂层薄片44的厚度方向看，阴极催化剂层2b形成为与阳极催化剂层2a重合。如果形成阴极催化剂层2b，则掩模47和支撑台从膜-催化剂层薄片44分离。这样形成的膜-催化剂层组件薄片45经辊子81的驱动，沿前进方向D1移动。于是，在膜-催化剂层组件薄片45上，沿其长度方向以规定的间距形成阴极催化剂层2b(形成为不与阳极催化剂层2a重合)。然后，经辊子81的驱动，膜-催化剂层组件薄片45进一步沿前进方向D1移动。

而且，为了使催化剂层2具有适度的柔软性而调节其成分组成、干燥程度等，而且，即使在膜-催化剂层薄片44的背面和里面相反的情况下，也要对催化剂层2施以用于不会从高分子电解质膜薄片41和第1膜增强部件10a剥落的处置(例如，预先加热支撑台，对催化剂形成用油墨的分散介质进行干燥处理)。而且，可以在形成催化剂层2的同时，适当地进行干燥处理(例如，加热处理、送风处理和脱气处理中的至少一种处理)。并且，第1涂布工序P3的处理和第2涂布工序P4的处理可以在同一区域进行。

接着，对裁断工序P5进行说明。

将在第2涂布工序P4形成的膜-催化剂层组件薄片45导入裁断机51内，通过裁断机的裁断机构，裁断为预先设定的大小，得到图3(a)和图3(b)所示的膜-催化剂层组件30。

另外，在图5所示的膜-催化剂层组件的制造线上，将作为素材的高分子电解质膜薄片41以连续的薄片状态移动直到成为膜-催化剂层组件薄片45，但是，为了在其间使该薄片沿前进方向D1恰当地移动，在该制造线的适当的场所设置有牵引该薄片的绞盘或者辊子对等牵引机构，赋予该薄片适度的张力的张紧轮等张力赋予机构，以及使该薄片在规定的区域(例如，第2涂布工序P4)暂时停止，并且，其后用于快送的张力调节辊等薄片暂时蓄积机构和薄片运送机构。但是，由于它们是众所周知的，因而，省略其记载。

接着，对MEA5的制造方法进行说明。

在如上述那样得到的膜-催化剂层组件30的催化剂层2的主面上，通过接合预先裁断为适当的大小的气体扩散层3(例如，碳布等)，得到MEA5。而且，可以通过预先在催化剂层2的主面或者气体扩散层3的主面上涂布防水碳层形成油墨，形成防水碳层，从而形成MEA5。

而且，在上述裁断工序P5之前，可以在膜-催化剂层组件薄片45的催化剂层2的主面上接合气体扩散层3，从而形成MEA5。在此情况下，可以在催化剂层2的主面上接合已预先裁断的气体扩散层3以形成膜-电极薄片，而且，也可以在催化剂层2的主面上接合带状的气体扩散层，进行裁断，以形成膜-电极薄片。然后，用和上述裁断工序P5同样的方法，接合并裁断所得到的一组膜-电极薄片，从而形成MEA5。

因此，第1实施方式所涉及的PEFC，可以确保电池的耐久性充分，并且，可以容易实现燃料电池的低成本化，以及进一步提高生产性。

(第2实施方式)

图7是表示本发明的第2实施方式所涉及的PEFC的电池的概略构成的模式图。

本发明的第2实施方式所涉及的PEFC和第1实施方式所涉及的PEFC的基本构成相同，但是，在以下的方面不同。

如图7所示，第2实施方式所涉及的PEFC的电池中，替代高分子电解质膜1而设置了高分子电解质膜-内部增强膜复合体15。而且，权利要求中的“高分子电解质膜”也包括该高分子电解质膜-内部增强膜复合体15。高分子电解质膜-内部增强膜复合体15具有一对小片状的高分子电解质膜15a、15b和小片状的内部增强膜15c，高分子电解质膜15a、15b以主面相互对抗的方式配置。并且，内部增强膜15c夹在高分子电解质膜15a、15b之间。

接着，使用图8，对内部增强膜15c进行更加详细地说明。

图8是表示图7所示的电池100中的高分子电解质膜-内部增强膜复合体15的内部增强膜15c的概略构成的模式图。而且，在图8中，省略它的一部分。

如图8所示，内部增强膜15c具有沿厚度方向贯通的多个开口(贯通孔)16。在开口16上，填充有和高分子电解质膜15a、15b相同成分或者不同成分的高分子电解质。开口16的面积相对于内部增强膜15c的主面的比例(开口度)优选为50％～90％。如果开口度在50％以上，则可以容易地得到充分的离子导电性，因而优选。另一方面，如果开口度在90％以下，则可以容易地得到内部增强膜15c的充分的机械强度，因而优选。而且，作为内部增强膜15c的开口16，可以是非常细微的细孔(例如，细孔径为几十μm)。即使在此情况下，由于和上述同样的理由，优选开口度(多孔度)为50％～90％。

作为内部增强膜15c，可以是树脂性的薄膜，而且，也可以是延伸加工而成的多孔薄膜(图中没有表示：例如Japan Gore-Tex公司制，商品名为“GORE SELECT(II)”)。

作为构成上述的内部增强膜15c的树脂，从化学稳定性和机械稳定性的观点出发，优选为选自聚四氟乙烯、氟乙烯-丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚醚酰胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、多硫化物、聚酰亚胺、以及聚酰胺酰亚胺中的至少1种以上的合成树脂。

而且，作为内部增强膜15c的构成，可以是通过使板状的高分子电解质膜的内部含有纤维状的增强体粒子和球状的增强体粒子中的至少一种，以增强高分子电解质膜的强度的构成。而且，作为增强体粒子的构成材料，可以举出构成内部增强膜15c的树脂。

高分子电解质膜-内部增强膜复合体15的制造方法没有特别的限定，可以使用公知的薄膜制造技术来制造。PEFC的电池除了使用该高分子电解质膜-内部增强膜复合体15以外，可以按照和上述电池同样的方法来进行制造。

因此，第2实施方式所涉及的PEFC，可以增强高分子电解质膜作为整体的机械强度，而且，即使在高分子电解质膜破损的情况下，也可以通过内部增强膜更加可靠地防止反应气体的交叉泄露。

(第3实施方式)

本发明的第3实施方式所涉及的PEFC，基本构成和第1实施方式所涉及的PEFC相同，但是，膜-膜增强部件组件和膜-膜催化剂层组件的构成的不同如以下所述。

首先，对本发明的第3实施方式所涉及的膜-膜增强部件组件进行说明。图13是模式地表示高分子电解质膜上配置有一对第1膜增强部件和一对第2膜增强部件的状态的立体图。图14是从图13中的箭头XIV的方向所见的膜-膜增强部件组件的模式图。图15是模式地表示第3实施方式所涉及的膜-膜增强部件组件的概略构成的立体图。而且，在图13～图15中，将膜-膜增强部件组件的上下方向作为图中的上下方向来表示。省略后述的燃料气体供给用歧管孔等歧管孔。

如图13所示，高分子电解质膜1形成为具有边E1～E4的大致直角的四角形(在此为矩形)，具有相互相对的第1主面F10和第2主面F20。在第1主面F10上，呈膜状的大致L字状的一对第1膜增强部件10a、10a以其弯曲部分别位于高分子电解质膜1的相互相对的角部(角)C1、C3的方式配置，而且，在第2主面F20上，呈膜状的大致L字状的第2膜增强部件10b、10b以其弯曲部分别位于高分子电解质膜1的相互相对的角部(角)C2、C4的方式配置。

具体而言，第1膜增强部件10a具有弯曲部，从该弯曲部向相互大致垂直的2个方向延伸出带状的第1延长部和第2延长部，作为整体形成为大致L字状，一个第1膜增强部件10a以其第1延长部和第2延长部分别沿高分子电解质膜1的边E1和边E2延伸的方式配置在第1主面F10上，另一个第1膜增强部件10a以其第1延长部和第2延长部分别沿高分子电解质膜1的边E3和边E4延伸的方式配置在第1主面F10上。而且，在此，第1延长部的宽度以及长度方向上的长度与第2延长部的宽度以及长度方向上的长度分别形成为相同。

而且，第2膜增强部件10b形成与第1膜增强部件10a同样的形状，一个第2膜增强部件10b以其第1延长部和第2延长部分别沿高分子电解质膜1的边E2和边E3延伸的方式配置在第2主面F20上，另一个第2膜增强部件10b以其第1延长部和第2延长部分别沿高分子电解质膜1的边E4和边E1延伸的方式配置在第2主面F20上。

并且，如图14所示，从高分子电解质膜1的厚度方向看，一对第1膜增强部件10a、10a和一对第2膜增强部件10b、10b以在相互相对的端面之间形成缝隙12的方式分别配置在第1主面F10和第2主面F20上。这些缝隙12的长度尺寸以比第1膜增强部件10a和第2膜增强部件10b的厚度尺寸大一些的方式形成。这样，第1膜增强部件10a和第2膜增强部件10b作为整体沿高分子电解质膜1的四条边延伸，以包围高分子电解质膜1的周缘部的方式配置。

因此，如此这样在高分子电解质膜1上配置第1和第2膜增强部件10a、10b，通过利用如下所述的推压手段进行推压，使高分子电解质膜1弯曲，形成膜-膜增强部件组件20。

如图15所示，该弯曲的膜-膜增强部件组件20中，高分子电解质膜1以第1膜增强部件10a的与高分子电解质膜1不接触的一侧的主面(以下称为表面)和第1主面F10的没有配置第1膜增强部件10a的部分作为整体位于同一平面上的方式弯曲，并且，以第2膜增强部件10b的与高分子电解质膜1不接触的一侧的主面(以下称为表面)、和第2主面F20的没有配置第2膜增强部件10b的部分作为整体位于同一平面上的方式弯曲。因此，通过这样的弯曲，在高分子电解质膜1上以缝隙12的部分形成弯曲部13。

接着，参照图16和图17，对第3实施方式所涉及的膜-催化剂层组件进行说明。

图16是模式地表示图15所示的膜-膜增强部件组件20上配置有催化剂层的膜-催化剂层组件的概略构成的立体图。图17是从图16中的箭头XVII的方向所见的模式图。并且，在图16中，将膜-催化剂层组件的上下方向作为图中的上下方向来表示。在图16和图17中，省略燃料气体供给用歧管孔等歧管孔。

如图16和图17所示，膜-催化剂层组件30具有膜-膜增强部件组件20和催化剂层2(阳极催化剂层2a或阴极催化剂层2b)。阳极催化剂层2a以覆盖高分子电解质膜1的第1主面F10中没有配置第1膜增强部件10a的部分和第1膜增强部件10a的表面的方式配置。并且，阴极催化剂层2b以覆盖高分子电解质膜1的第2主面F20中没有配置第2膜增强部件10b的部分和第2膜增强部件10b的表面的方式配置。

并且，如图17所示，在此，阳极催化剂层2a和阴极催化剂层2b形成为和高分子电解质膜1相似的矩形，从高分子电解质膜1的厚度方向(箭头V的方向)看，以各自的周缘部作为整体和第1膜增强部件10a及第2膜增强部件10b重合的方式配置。

因此，由于在阳极催化剂层2a的端部(从边E5至边E8)，和一对第1膜增强部件10a、10a接触的部分不和高分子电解质膜1的第1主面F10直接接触，因而，高分子电解质膜1的该部分没有破损。同样地，由于在阴极催化剂层2b的端部(从边E5至边E8)，和一对第2膜增强部件10b、10b接触的部分不和高分子电解质膜1的第2主面F20直接接触，因而，高分子电解质膜1没有破损。

另一方面，由于在阳极催化剂层2a的端部(从边E5至边E8)，和高分子电解质膜1的第1主面F10直接接触的部分也存在高分子电解质膜1在该部分破损的情况。但是，即使在此情况下，由于在高分子电解质膜1的第2主面F20侧，在该部分上配置有第2膜增强部件10b，因而，反应气体也没有交叉泄露。而且，同样地，由于在阴极催化剂层2b的端部(从边E5至边E8)，和高分子电解质膜1的第2主面F20直接接触的部分也存在高分子电解质膜1在该部分破损的情况。但是，即使在此情况下，由于在高分子电解质膜1的第1主面F10侧，在该部分上配置有第1膜增强部件10a，因而，反应气体也没有交叉泄露。并且，尽管高分子电解质膜1弯曲而成的弯曲部13没有配置第1膜增强部件10a及第2膜增强部件10b，但如图16所示，由于与高分子电解质膜1的其它部分相比较，弯曲部13的厚度形成较厚，因此即使弯曲部13直接接触催化剂层2的端部，高分子电解质膜1也没有破损。

而且，由于第3实施方式所涉及的PEFC的电池的制造方法和第1实施方式所涉及的PEFC的电池的制造方法基本相同，因此省略对其的详细说明。并且，在此，虽然使用高分子电解质膜1，但是如第2实施方式所涉及的PEFC那样，也可以替代高分子电解质膜1而使用高分子电解质膜-内部增强膜复合体15。

这样构成的第3实施方式所涉及的PEFC具有与第1实施方式所涉及的PEFC同样的作用效果。

接着，对第3实施方式所涉及的膜-膜增强部件组件20的变形例进行说明。

(变形例1)

图18是模式地表示从斜上方所见的本发明的第3实施方式所涉及的膜-膜增强部件组件20的变形例的概略构成的立体图。而且，在图18中，将膜-膜增强部件组件20的上下方向作为图中的上下方向来表示。

如图18所示，在变形例1所涉及的膜-膜增强部件组件20中，一对第1膜增强部件10a、10a以一个端面相互接触的方式配置，并且，以其弯曲部与高分子电解质膜1的相互邻接的角C1、C2一致的方式配置。同样地，一对第2膜增强部件10b、10b以一个端面相互接触的方式配置，并且，以其弯曲部与相互邻接的角C3、C4一致的方式配置。因此，在制造膜-膜增强部件组件20的时候，第1和第2膜增强部件10a、10b的位置容易确定。并且，在此，虽然一对第1膜增强部件10a、10a以一个端面相互接触的方式(一对第2膜增强部件10b、10b以一个端面相互接触的方式)配置，但并不限于此，也可以以第1膜增强部件10a的端面和第2膜增强部件10b的端面接触的方式配置。

即使在使用这样构成的变形例1的膜-膜增强部件组件20的PEFC中，也可以具有和第1实施方式所涉及的PEFC同样的作用效果。

以上，对本发明的实施方式进行了详细的说明，但是，本发明不局限于上述的实施方式。

例如，对于上述的本发明的实施方式，对第1膜增强部件或者第2膜增强部件的外侧的周缘部(边)和高分子电解质膜的周缘部(边)一致的形状(在从高分子电解质膜的主面的大致法线方向看的情况下，第1膜增强部件或者第2膜增强部件的外侧的边和高分子电解质膜的边重合，高分子电解质膜的边突出而不能看见的状态的形状)进行了说明，但是，本发明不局限于此，在得到本发明的效果的范围内，可以具有第1膜增强部件或者第2膜增强部件的边比高分子电解质膜的边整体地或者部分地突出的结构，也可以具有高分子电解质膜的边比第1膜增强部件或者第2膜增强部件的边整体地或者部分地突出的结构。

而且，高分子电解质膜1可以为大致四角形，例如，4个内角可以不是90度，而且，4条边可以稍微弯曲，或者，4个角可以是倒角。

产业上的可利用性

本发明的膜-膜增强部件组件、膜-催化剂层组件以及膜-电极组件作为能够大量生产的高分子电解质型燃料电池的部件是有用的。

本发明的高分子电解质型燃料电池可期待作为汽车等移动体、分散型(现场(on site)型)发电系统(家用热电联产系统)等的主电源或者辅助电源而被适当利用。

Claims (9)

1.一种膜-膜增强部件组件，其特征在于，具备，

具有大致四角形的形状的高分子电解质膜；

膜状的第1膜增强部件，所述第1膜增强部件在所述高分子电解质膜的一个主面上，配置成在该高分子电解质膜的角处弯曲成大致直角，并且沿夹着该角的边延伸；以及

膜状的第2膜增强部件，所述第2膜增强部件在所述高分子电解质膜的另一个主面上，配置成在该高分子电解质膜的角处弯曲成大致直角，并且沿夹着该角的边延伸，

所述第1膜增强部件和所述第2膜增强部件以作为整体沿所述高分子电解质膜的四条边延伸的方式配置。

2.根据权利要求1所述的膜-膜增强部件组件，其特征在于，

在所述高分子电解质膜的一个主面上，在所述高分子电解质膜的一对角处，配置有一对所述第1膜增强部件，

在所述高分子电解质膜的另一个主面上，在所述高分子电解质膜的另一对角处，配置有一对所述第2膜增强部件，

从所述高分子电解质膜的厚度方向看，所述一对第1膜增强部件和所述一对第2膜增强部件以相互不重合的方式配置。

3.根据权利要求2所述的膜-膜增强部件组件，其特征在于，

所述一对第1膜增强部件以分别在所述高分子电解质膜的相互邻接的一对角处弯曲的方式配置，所述一对第2膜增强部件以分别在所述高分子电解质膜的相互邻接的另一对角处弯曲的方式配置。

4.根据权利要求2所述的膜-膜增强部件组件，其特征在于，

所述一对第1膜增强部件以分别在所述高分子电解质膜的相互相对的一对角处弯曲的方式配置，所述一对第2膜增强部件以分别在所述高分子电解质膜的相互相对的另一对角处弯曲的方式配置。

5.根据权利要求1所述的膜-膜增强部件组件，其特征在于，

所述高分子电解质膜弯曲成为：所述第1膜增强部件的与所述高分子电解质膜不接触的一侧的主面和所述一个主面上的没有配置第1膜增强部件的部分作为整体位于同一平面上，并且，所述第2膜增强部件的与所述高分子电解质膜不接触的一侧的主面和所述另一个主面上的没有配置第2膜增强部件的部分作为整体位于同一平面上。

6.根据权利要求1或5中所述的膜-膜增强部件组件，其特征在于，

所述高分子电解质膜具有内部增强膜，所述内部增强膜在其内部具有作为离子传导通路的贯通孔。

7.一种膜-催化剂层组件，其特征在于，

具备：

如权利要求1～6中任意一项所述的膜-膜增强部件组件；

以覆盖所述高分子电解质膜的一个主面的方式配置的第1催化剂层；以及

以覆盖所述高分子电解质膜的另一个主面的方式配置的第2催化剂层，

从所述高分子电解质膜的厚度方向看，所述第1催化剂层和所述第2催化剂层以各自的周缘部在整一周上且和所述第1膜增强部件及第2膜增强部件重合的方式配置。

8.一种膜-电极组件，其特征在于，

具备：

如权利要求7所述的膜-催化剂层组件；

以覆盖所述膜-催化剂层组件的所述第1催化剂层的方式配置的第1气体扩散层；以及

以覆盖所述膜-催化剂层组件的所述第2催化剂层的方式配置的第2气体扩散层。

9.一种高分子电解质型燃料电池，其特征在于，

具备如权利要求8所述的膜-电极组件。

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