CN101632192A - 膜-膜增强部件组件、膜-催化剂层组件、膜-电极组件、高分子电解质型燃料电池、以及膜-电极组件的制造方法 - Google Patents

膜-膜增强部件组件、膜-催化剂层组件、膜-电极组件、高分子电解质型燃料电池、以及膜-电极组件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供膜－膜增强部件组件、膜－催化剂层组件、膜－电极组件、高分子电解质型燃料电池、以及膜－电极组件的制造方法。本发明的膜－膜增强部件组件具备：高分子电解质膜(1)，以作为整体沿着该高分子电解质膜(1)的周边进行延伸的方式被配置于高分子电解质膜(1)的主面(F10)之上的1个以上的膜片状的第1膜增强部件(10)，以及以作为整体沿着高分子电解质膜(1)的周边进行延伸并且其内缘与第1膜增强部件(10)的内缘互相不相一致的方式被配置于第1膜增强部件(10)之上的1个以上的膜片状的第2膜增强部件(11)。

Description

膜-膜增强部件组件、膜-催化剂层组件、膜-电极组件、高分子电解质型燃料电池、以及膜-电极组件的制造方法
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，特别是涉及增强高分子电解质膜的膜增强部件的形状。另外，本发明涉及膜-电极组件的制造方法，特别是涉及设置了增强高分子电解质膜的膜增强部件的膜-电极组件的制造方法。
背景技术
高分子电解质型燃料电池(以下称之为PEFC)是通过重整城市燃气等的原料气体并使含有氢的燃料气体与空气等含有氧的氧化剂气体发生电化学反应从而同时产生电和热的装置。此时，在阳极上发生由化(1)所表示的反应，在阴极上发生由化(2)所表示的反应。
H2→2H++2e-(化1)
1/2O2+2H++2e-→H2O(化2)
还有，PEFC在发电过程中在阴极上所生成的水的一部分发生逆向扩散并向阳极移动。
如此的PEFC中的现有的单电池(cell)的一般构造如图25所示。
如图25所示，PEFC的单电池80具有：在高分子电解质膜71的主面上配置了由催化剂层72和扩散层73构成的电极74的膜-电极组件75、密封垫圈(gasket)76和导电性的隔板77。并且，在单电池80中，在高分子电解质膜71的厚度方向上，在高分子电解质膜71和扩散层73之间的区域中的没有设置催化剂层72的端部，形成缝隙，而因为在该缝隙部分没有支撑高分子电解质膜71的部件，所以在高分子电解质膜71的膜厚较薄的情况下会产生以下不良状况。
例如，被认为的情况有：在由热压等将电极74和高分子电解质膜71进行接合的时候，构成电极74的扩散层73的端部与高分子电解质膜71的主面相接触，从而使高分子电解质膜71发生损伤的情况；以及，在紧固连结单电池80的时候，在高分子电解质膜71上会承受机械应力，从而使高分子电解质膜71发生破损的情况。另外，还认为有由于燃料气体和氧化剂气体的压力差而使高分子电解质膜71发生破损的情况。并且，如果高分子电解质膜71发生破损，那么燃料气体和氧化剂气体就会发生交叉泄漏，从而产生这些气体发生燃烧的危险等安全性方面重大的问题。
针对这样的问题，已知有一种将镜框状的保护膜安装于高分子电解质膜上而成的固体高分子电解质膜型燃料电池的密封构造(例如，参照专利文献1)。
图26是表示由专利文献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示意图。
如图26所示，以氟树脂类片形成的镜框状的保护膜220以其内周缘部被电极213覆盖的方式，被设置于固体高分子电解质膜210的主面上。另外，气体密封部件212以使气体密封部件212和电极213之间具有间隙214的方式，围绕电极213而配设。由此，在气体密封部件212以及电极213与固体高分子电解质膜210之间夹持着保护膜220，并且保护膜220在间隙214中增强固体高分子电解质膜210，所以可以不增厚固体高分子电解质膜210的厚度而防止固体高分子电解质膜210的破损。
专利文献1：日本特开平5-21077号公报
发明内容
然而，在由专利文献1所公开的固体高分子型燃料电池中，紧固连结单电池时，固体高分子电解质膜210上的、与由保护膜220的与固体高分子电解质膜210相接触的主面和内周面形成的角部相接触的部分，与固体高分子电解质膜210上的其它部分相比较，承受着较大的机械应力，所以在该部分上固体高分子电解质膜210可能发生破损，还有改善的余地。
另外，就由专利文献1所公开的固体高分子型燃料电池而言，如果意图进一步提高生产率(想要高效率的大批量生产)，那么还存在着改善的余地。
本发明就是鉴于以上的问题而做出的，第1目的是提供一种防止由于接触气体扩散层的端部而引起的高分子电解质膜的破损、并且更加切实地抑制由膜增强部件的端部而造成的高分子电解质膜的破损并提高了耐久性的膜-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。
另外，本发明的第2目的是提供一种能够高效率地进行高分子电解质型燃料电池的大批量生产的膜-电极组件的制造方法。
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：高分子电解质膜；1个以上的膜片状的第1膜增强部件，被配置于所述高分子电解质膜的主面之上，作为整体沿着所述高分子电解质膜的周边延伸；以及1个以上的膜片状的第2膜增强部件，被配置于所述第1膜增强部件之上，作为整体沿着所述高分子电解质膜的周边延伸，并且从所述高分子电解质膜的厚度方向看，其内缘与所述第1膜增强部件的内缘互相不一致。
在此，在本发明中，所谓第1膜增强部件或者第2膜增强部件的“内缘”，是指在第1以及第2膜增强部件的全部周边中、其法线朝着高分子电解质膜的内侧的膜增强部件的边缘。
由此，能够缓解在第1膜增强部件的内缘部上所承受的压力，从而能够更加切实地抑制与该内缘部相接触的高分子电解质膜的破损。
另外，在本发明所涉及的膜-膜增强部件组件中，所述第1膜增强部件以及第2膜增强部件也可以仅仅配置于所述高分子电解质膜的一个主面上。
另外，在本发明所涉及的膜-膜增强部件组件中，所述第1膜增强部件以及第2膜增强部件也可以分别配置于所述高分子电解质膜的两个主面上。
另外，在本发明所涉及的膜-膜增强部件组件中，所述第1膜增强部件以及第2膜增强部件也可以被形成为环(doughnut)状。
另外，本发明所涉及的膜-膜增强部件组件也可以是：所述高分子电解质膜具有基本为4角形的形状；第1对所述第1膜增强部件分别被配置在所述高分子电解质膜的一个主面之上，沿着所述高分子电解质膜的4边中互相相对的1组边延伸；第2对所述第1膜增强部件分别被配置在所述高分子电解质膜的另一个主面之上，沿着所述高分子电解质膜的4边中互相相对的另1组边延伸；第1对所述第2膜增强部件分别被配置成沿着所述第1对第1膜增强部件之上延伸；第2对所述第2膜增强部件分别被配置成沿着所述第2对第1膜增强部件之上延伸。
另外，本发明所涉及的膜-膜增强部件组件可以是：从所述高分子电解质膜的厚度方向看，所述第1对第2膜增强部件被配置成位于所述第2对第1膜增强部件之间；所述第2对第2膜增强部件被配置成位于所述第1对第1膜增强部件之间。
另外，本发明所涉及的膜-膜增强部件组件也可以是：所述第1膜增强部件的内缘被形成为：较所述第2膜增强部件的内缘，更加位于所述高分子电解质膜的内侧。
再有，本发明所涉及的膜-膜增强部件组件也可以是：所述第2膜增强部件的内缘被形成为：较所述第1膜增强部件的内缘，更加位于所述高分子电解质膜的内侧。
另外，本发明所涉及的膜-催化剂层组件具备：上述的膜-膜增强部件组件，被配置成覆盖所述高分子电解质膜的一个主面的至少一部分的第1催化剂层，以及被配置成覆盖所述高分子电解质膜的另一个主面的至少一部分的的第2催化剂层。
另外，本发明所涉及的膜-电极组件具备：膜-催化剂层组件、被配置成覆盖所述第1催化剂层的主面的至少一部分的第1气体扩散层，以及被配置成覆盖所述第2催化剂层的主面的至少一部分的第2气体扩散层。
另外，在本发明所涉及的膜-电极组件中，也可以是：所述第1气体扩散层被配置成覆盖所述第1催化剂层和所述第1膜增强部件或者第2膜增强部件中的任意一个的主面的一部分；所述第2气体扩散层被配置成覆盖所述第2催化剂层和所述第1膜增强部件或者第2膜增强部件中的任意一个的主面的一部分。
再有，在本发明所涉及的膜-电极组件中，也可以是：从所述高分子电解质膜的厚度方向看，所述第1气体扩散层以及第2气体扩散层被配置成各自的周边在整个周边上互相基本一致。
另外，本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池具备上述膜-电极组件。
由此，可以提高高分子电解质型燃料电池的运行安全性以及可靠性。
另外，本发明所涉及的膜-电极组件的制造方法包括：(A)工序，将膜片状且环状的第1膜增强部件配置于高分子电解质膜的主面之上；(B)工序，将催化剂层配置于所述高分子电解质膜的所述主面的所述环状的第1膜增强部件的开口所处位置的部分上；(C)工序，以使气体扩散层被嵌入到环状的第2膜增强部件的开口中的方式，接合膜片状且环状的第2膜增强部件和所述气体扩散层，从而形成膜增强部件-气体扩散层组件；以及(D)工序，将在所述工序(C)中形成的所述膜增强部件-气体扩散层组件配置于完成了所述工序(B)的所述高分子电解质膜上，以使所述催化剂层和所述气体扩散层相接触，并且使得从所述高分子电解质膜的厚度方向看，所述第1膜增强部件的内缘和所述第2膜增强部件的内缘互相不一致。
在大批量生产高分子电解质型燃料电池的时候，在用自动装置的手臂进行夹持高分子电解质膜的作业的情况下，因为高分子电解质膜的可曲性较高，所以也可能有操作性差，不能够实现作业的高效率化的情况。然而，如本发明所涉及的膜-电极组件的制造方法那样，通过将第1膜增强部件接合于高分子电解质膜上，从而该第1膜增强部件能够增强高分子电解质膜的强度。由此，能够提高操作性，能够实现作业的高效率化。
另外，例如，在混炼含有粘结剂树脂和导电性颗粒的混合物并加以压延并固化而形成的气体扩散层可曲性较高、并且用自动装置的手臂进行夹持高分子电解质膜的作业那样的情况下，会有操作性差的情况。然而，本发明所涉及的膜-电极组件通过接合气体扩散层和第2膜增强部件而用第2膜增强部件来增强气体扩散层的强度，从而能够操作性，能够实现制造工艺的简化和高效率化。
另外，在本发明所涉及的膜-电极组件的制造方法中，也可以分别将所述第1膜增强部件、所述催化剂层、所述第2膜增强部件以及所述气体扩散层配置于所述高分子电解质膜的两个主面上。
另外，在本发明所涉及的膜-电极组件的制造方法中，也可以在所述工序(C)中，以填埋所述第2膜增强部件的开口的方式形成所述气体扩散层，从而接合所述第2膜增强部件和所述气体扩散层。
另外，在本发明所涉及的膜-电极组件的制造方法中，也可以在所述工序(C)中，将所述气体扩散层形成为板状，并且以围绕该气体扩散层的周面的方式将所述第2膜增强部件形成为环状，从而接合所述气体扩散层和所述第2膜增强部件。
另外，本发明所涉及的膜-电极组件的制造方法包括：(E)工序，将膜片状且环状的第1膜增强部件配置于高分子电解质膜的主面之上；(F)工序，以使气体扩散层被嵌入到环状的第2膜增强部件的开口中的方式，接合膜片状且环状的第2膜增强部件和气体扩散层，从而形成膜增强部件-气体扩散层组件；(G)工序，将催化剂层配置于所述膜增强部件-气体扩散层组件的所述气体扩散层的一个主面上；(H)工序，将在所述工序(G)中形成的所述膜增强部件-气体扩散层组件的所述催化剂层接触于完成了所述工序(E)的所述高分子电解质膜，并且配置成从所述高分子电解质膜的厚度方向看，所述第1膜增强部件的内缘和所述第2膜增强部件的内缘互相不一致。
另外，在本发明所涉及的膜-电极组件的制造方法中，也可以在所述工序(F)中，以填埋所述第2膜增强部件的开口的方式形成所述气体扩散层，从而接合所述第2膜增强部件和所述气体扩散层。
再有，在本发明所涉及的膜-电极组件的制造方法中，也可以在所述工序(F)中，将所述气体扩散层形成为板状，并且以围绕该气体扩散层的周面的方式形成所述第2膜增强部件，从而接合所述气体扩散层和所述第2膜增强部件。
本发明的上述目的、其它的目的、特征以及优点将参照附图并通过对以下优选的实施方式进行的详细的说明中变得明确。
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，可以提供既能够确保充分的耐久性又能够提高安全性以及可靠性的膜-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。另外，根据本发明的膜-电极组件的制造方法，能够高效率地进行高分子电解质型燃料电池的大批量生产。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式1所涉及的膜-膜增强部件组件的概略构成的从斜上方看到的斜视图。
图2是沿着由图1所表示的A-A线的截面图。
图3是示意性地表示将催化剂层配置于由图1所表示的膜-膜增强部件组件上而成的膜-催化剂层组件的概略构成的截面图。
图4是示意性地表示将气体扩散层配置于由图3所表示的膜-催化剂层组件而成的膜-电极组件的从斜上方看到的斜视图。
图5是沿着由图4所表示的E-E线的截面图。
图6是示意性地表示具备由图5所表示的MEA的单电池的概略构成的截面图。
图7是表示被配置于高分子电解质膜主面上的膜增强部件没有成为2层结构的构成例子(比较例1)的示意图。
图8是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的单电池中的MEA概略构成的从斜上方看到的斜视图。
图9是沿着由图8所表示的B-B线的截面图。
图10是概略性地表示用于制造由图8以及图9所表示MEA中的膜-催化剂层组件的一系列工序(处理区域)以及制造流水线的一部分的示意图。
图11是用于说明由图10所表示的膜-催化剂层组件的制造工序中的第1工序的示意图。
图12是用于说明由图10所表示的膜-催化剂层组件的制造工序中的第2工序的示意图。
图13是用于说明由图10所表示的膜-催化剂层组件的制造工序中的第3工序的示意图。
图14是用于说明由图10所表示的膜-催化剂层组件的制造工序中的第4工序的示意图。
图15是用于说明由图10所表示的膜-催化剂层组件的制造工序中的第5工序的示意图。
图16是示意性地表示本发明的实施方式3所涉及的高分子电解质型燃料电池中的单电池的膜-膜增强部件组件的概略构成的从斜上方看到的斜视图。
图17是表示从由图16所表示的箭头C的方向看到的膜-膜增强部件组件的示意图。
图18是示意性地表示被组装到本发明的实施方式3所涉及的电池堆中的MEA的概略构成的从斜上方看到的斜视图。
图19是沿着由图18所表示的D-D线的截面图。
图20是表示用于制造基材-膜增强部件卷的处理区域以及制造流水线的概略的示意图。
图21是用于说明实施方式3所涉及的膜-催化剂层组件的制造工序中的第2工序的示意图。
图22是用于说明实施方式3所涉及的膜-催化剂层组件的制造工序中的第4工序的示意图。
图23是示意性地表示本发明的实施方式4所涉及的膜-膜增强部件组件的概略构成的截面图。
图24是示意性地表示本实施方式1所涉及的高分子电解质型燃料电池的概略构成的斜视图。
图25是表示高分子电解质型燃料电池的单电池的一般构造的截面图。
图26是表示由专利文献2所公开的固体高分子型燃料电池的概要的示意图。
图27是概略性地表示用于制造由图4以及图5所表示的MEA的一系列工序(处理区域)以及制造流水线的一部分的示意图。
图28是用于说明由图27所表示的MEA的制造工序中的第1工序的示意图。
图29是用于说明由图27所表示的MEA的制造工序中的第3工序的示意图。
图30是用于说明由图27所表示的MEA的制造工序中的第6工序的示意图。
图31是用于说明制造由图27所表示的膜增强部件-气体扩散层组件的工序的示意图。
图32是表示本实施方式1所涉及的MEA中的变形例1的MEA的概略构成的示意图。
图33是表示本实施方式1所涉及的MEA中的变形例2的MEA的概略构成的示意图。
图34是用于说明本实施方式1所涉及的MEA的制造方法中的变形例3的示意图。
图35是概略性地表示用于制造由图10所表示的膜-膜增强部件片组件的一系列工序(处理区域)以及制造流水线的一部分的示意图。
图36是用于说明制造由图35所表示的膜增强部件卷的工序的示意图。
符号的说明
1.高分子电解质膜
2a.阳极催化剂层(第1催化剂层)
2b.阴极催化剂层(第2催化剂层)
3a.阳极气体扩散层(第1气体扩散层)
3b.阴极气体扩散层(第2气体扩散层)
4a.阳极
4b.阴极
5.MEA(Membrane-Electrode-Assembly：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
10.第1膜增强部件
10a.第1膜增强部件
11.第2膜增强部件
12.开口
13.开口
14.角部
15.内周部
16.部分
17.密封垫圈
18.区域
19.虚线
20.膜-膜增强部件组件
21.第2掩模部件
22.第1掩模部件
25.膜增强部件-气体扩散层组件
26.膜-催化剂层组件
30.膜-催化剂层组件
40.单电池
47.掩模
48.开口部
50.高分子电解质膜卷
51.高分子电解质膜片
52.膜-膜增强部件片组件
53.膜-膜增强部件片组件
54.膜-膜增强部件片组件
55.膜-膜增强部件片组件
56.膜-催化剂层片
57.膜-催化剂层组件片
58.裁切机
61.膜-膜增强部件组件片
62.膜-膜增强部件组件片
81.辊
82.辊
83.辊
84.辊
85.辊
86.辊
111.基材带
112.基材-膜增强部件层叠体
113.基材-膜增强部件卷
114.基材卷
115.基材-膜增强部件卷
116.膜增强部件带
117.基材带
118.基材-膜增强部件层叠体
121.第1膜增强部件卷
122.第1膜增强部件带
123.第2膜增强部件卷
124.第2膜增强部件带
125.基材-膜增强部件卷
126.第1膜增强部件带
127.基材带
128.基材-膜增强部件带层叠体
129.基材-膜增强部件卷
130.第2膜增强部件带
131.基材带
132.基材-膜增强部件带层叠体
171.高分子电解质膜
172.催化剂层
173.扩散层
174.电极
175.膜-电极组件
176.密封垫圈
177.隔板
180.单电池
210.固体高分子电解质膜
212.密封垫圈部件
213.电极
214.间隙
220.保护膜
D1.行进方向
D2.行进方向
D3.行进方向
D4.行进方向
D5.行进方向
F10.主面
F20.主面
F30.外表面
F40.内表面
F50.外表面
P1.第1工序
P2.第2工序
P3.第3工序
P4.第4工序
P5.第5工序
P6.第6工序
P7.第7工序
P8.第8工序
P9.第9工序
P10.第10工序
具体实施方式
以下参照附图，就本发明的优选实施方式加以说明。还有，在所有的附图上，在相同或者相当的部分上标注同一个符号，省略重复说明。另外，在所有的实施方式中，构成单电池并且被配置于高分子电解质膜两侧的、催化剂层、气体扩散层、膜增强部件、隔板以及密封垫圈的一对主面中，有时将靠近高分子电解质膜的一方的主面称作为内表面，将远离高分子电解质膜的一方的主面称作为外表面。
(实施方式1)
[膜-膜增强部件组件]
图1是示意性地表示本发明的实施方式1所涉及的膜-膜增强部件组件的概略构成的从斜上方看到的斜视图。图2是沿着由图1所表示的A-A线的截面图。还有，在图1中，表示切掉一部分的内部构造，并省略了后述的燃料气体供给用集流管(manifold)孔等的集流管孔。
如图1以及图2所示，本实施方式1所涉及的膜-膜增强部件组件20具有高分子电解质膜1、第1膜增强部件10以及第2膜增强部件11，高分子电解质膜1被形成为大致4角形(在此为矩形)。在高分子电解质膜1的主面F10上配置有第1膜增强部件10，在第1膜增强部件10的主面上配置有第2膜增强部件11。另外，在高分子电解质膜1的主面F20上也配置有第1膜增强部件10，在该第1膜增强部件10的主面上也配置有第2膜增强部件11。这样，被配置于高分子电解质膜1的主面F10以及F20上的膜增强部件是以形成2层结构的方式进行配置的。
第1膜增强部件10被形成为与高分子电解质膜1相似的矩形，其外周面被形成为与高分子电解质膜1的外周面在相同的平面上。另外，在第1膜增强部件10的主面上设置有开口12。开口12被形成为稍大于后述的阳极催化剂层2a的主面。同样，第2膜增强部件11被形成为与高分子电解质膜1相似的矩形，其外周面被形成为与高分子电解质膜1的外周面在相同的平面上。另外，在第2膜增强部件11的主面上设置有开口13，开口13被形成为开口面积比被形成于第1膜增强部件10上的开口12更大。即，从高分子电解质膜1的厚度方向看，划出第2膜增强部件11的开口13的内周面被形成为位于第1膜增强部件10的外周面和第1膜增强部件10的内周面之间(第1膜增强部件10的内周面相对于第2膜增强部件的内周面而言更位于高分子电解质膜1的内部)。
还有，第1以及第2膜增强部件10、11的厚度只要是在起到本发明的作用效果的范围内，就没有特别的限定，但是从具有可曲性的观点出发，优选第1以及第2膜增强部件10、11的厚度形成得较薄，而从容易进行制造的观点出发，优选第1膜增强部件10的厚度与第2膜增强部件10的厚度相同。
接着，就膜-膜增强部件组件20的各个构成要素作如下说明。
高分子电解质膜1具有质子传导性。作为高分子电解质膜1，优选是具有作为阳离子交换基的磺酸基、羧酸基、膦酸基以及硫酰亚胺基的膜，从质子传导性的观点出发特别优选高分子电解质膜1是具有磺酸基的膜。
作为构成高分子电解质膜1的具有磺酸基的树脂，优选离子交换容量为0.5～1.5meq/g的干燥树脂。如果构成高分子电解质膜1的干燥树脂的离子交换容量在0.5meq/g以上，就能够充分降低在发电时的高分子电解质膜1的电阻值上升，所以优选；另外，如果干燥树脂的离子交换容量在1.5meq/g以下，就不会增大高分子电解质膜的含水率，不容易膨胀，并且也不必担心后述的催化剂层2中的细孔发生闭塞，所以优选。另外，从与以上相同的观点出发，更加优选干燥树脂的离子交换容量为0.8～1.2meq/g。
作为高分子电解质，优选为包含基于由CF2＝CF-(OCF2CFX)m-Op-(CF2)n-SO3H所表示的全氟乙烯化合物(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化甲基)的聚合单元和基于四氟乙烯的聚合单元的共聚物。
作为上述氟乙烯化合物的优选例子，可以列举由下述式(3)～(5)所表示的化合物。其中，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......(3)
CF2＝CFOCF2CF(CF3)O(CF2)r-SO3H......(4)
CF2＝CF(OCF2CF(CF3))tO(CF2)2-SO3H......(5)
另外，优选高分子电解质是具有作为侧链的阳离子交换基且具有作为主链的芳香族类化合物的芳香族类高分子。作为芳香族类高分子，例如优选在芳香族聚醚中导入了磺酸基的高分子，从耐热性以及强度的观点出发特别优选磺化聚醚酮类以及磺化聚醚砜类的高分子。
另外，作为构成第1以及第2膜增强部件10、11的材料，从本身不损伤高分子电解质膜1而对其进行增强(保护)的观点出发，优选具有柔软性和可曲性的合成树脂。
另外，作为上述合成树脂，从耐久性的观点出发，更加优选是由选自下列的至少一种以上的树脂构成的合成树脂：聚萘二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、氟乙烯-丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯共聚合物、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、聚硫化物、聚酰亚胺以及聚酰胺酰亚胺。
再有，第1以及第2膜增强部件10、11既可以使用相同的材料来形成，又可以使用不同的材料来形成。
[膜-催化剂层组件]
接着，就本发明的实施方式1所涉及的膜-催化剂层组件作如下说明。
图3是示意性地表示将催化剂层配置于由图1所表示的膜-膜增强部件组件20上而成的膜-催化剂层组件的概略构成的截面图。还有，在图3中省略了燃料气体供给用集流管孔等的集流管孔，并且表示了在组装到电池堆中的状态下的膜-催化剂层组件。
如图3所示，膜-催化剂层组件30具有膜-膜增强部件组件20、阳极催化剂层(第1催化剂层)2a以及阴极催化剂层(第2催化剂层)2b。阳极催化剂层2a被形成为以填埋被形成于第1膜增强部件10上的开口12的方式覆盖高分子电解质膜1的主面F10，同样地，阴极催化剂层2b被形成为覆盖高分子电解质膜1的主面F20。
阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b被形成为与高分子电解质膜1相似的矩形，并且从高分子电解质膜1的厚度方向看，是以分别重叠的方式进行配置的。另外，阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b的厚度被构成为比第1膜增强部件10的厚度稍小。还有，在此虽然是将阳极催化剂层2a作为第1催化剂层且将阴极催化剂层2b作为第2催化剂层，但是并不限定于此，也可以是阳极催化剂层2a为第2催化剂层而阴极催化剂层2b则为第1催化剂层。
接着，就膜-催化剂层组件30的各个构成要素作如下说明。
作为阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b的构成，只要是能够获得本发明的效果的构成就没有特别的限定，可以具有与公知的燃料电池中的气体扩散电极的催化剂层相同的构成，例如可以是含有担载了电极催化剂的导电性碳颗粒(粉末)以及具有阳离子(氢离子)传导性的高分子电解质那样的构成，或者，也可以是进一步含有聚四氟乙烯等的拨水材料那样的构成。另外，阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b的构成既可以是相同的又可以是不相同的。
阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b可以使用公知的燃料电池中的气体扩散电极的催化剂层制造方法来加以形成，例如可以调制至少含有阳极催化剂层2a或者阴极催化剂层2b的构成材料(例如上述的担载有电极催化剂的导电性碳颗粒和高分子电解质)和分散介质的液体(催化剂层形成用油墨)，并使用该液体来加以制作。
还有，作为高分子电解质，既可以使用与上述的构成高分子电解质膜1的材料相同种类的材料，或者也可以使用不同种类的材料。另外，作为电极催化剂可以使用金属颗粒。作为该金属颗粒没有特别的限定而可以使用各种各样的金属，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、锌以及锡中的至少一种以上的金属。其中优选铂或者铂与选自上述金属中的至少一种以上的金属的合金，并且因为在阳极催化剂层2a中催化剂活性稳定，所以特别优选铂与钌的合金。
另外，使用于电极催化剂中的上述金属颗粒优选平均粒径为1～5nm。平均粒径1nm以上的电极催化剂因为容易进行工业化的调制所以优选，另外，平均粒径如果是在5nm以下，那么因为更加容易充分确保每单位质量的电极催化剂的活性，所以关系到燃料电池的成本降低而优选。
上述导电性碳颗粒优选比表面积为50～1500m2/g。如果比表面积在50m2/g以上，那么容易提高电极催化剂的担载率并能够更加充分确保所获得的催化剂层2的输出特性，所以优选；如果比表面积在1500m2/g以下，那么能够更加容易确保充分大小的细孔并且由高分子电解质所进行的覆盖会变得更加容易，从而能够更加充分确保阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b的输出特性，所以优选。从与上述相同的观点出发，更加优选比表面积为200～900m2/g。
另外，导电性碳颗粒的平均粒径优选为0.1～1.0μm。如果导电性碳颗粒的平均粒径为0.1μm以上，那么更加容易充分确保阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b中的气体扩散性，并且能够更加切实地防止液泛(flooding)，所以优选。另外，如果导电性碳颗粒的平均粒径为1.0μm以下，那么更加容易将由高分子电解质覆盖的电极催化剂的覆盖状态调整到良好的状态，并且更加容易充分确保由高分子电解质覆盖的电极催化剂的覆盖面积，因而更加容易确保充分的电极性能，所以优选。
[膜-电极组件]
接着，就本发明的实施方式1所涉及的膜-电极组件(MEA：Membrane-Electrode-Assembly)作如下说明。
图4是示意性地表示将气体扩散层配置于由图3所表示的膜-催化剂层组件30上而成的膜-电极组件的从斜上方看到的斜视图。图5是沿着由图4所表示的E-E线的截面图。还有，在图4以及图5中省略了燃料气体供给用集流管孔等的集流管孔。
如图4以及图5所示，膜-电极组件(以下称之为MEA)5具有膜-催化剂层组件30、阳极气体扩散层(第1气体扩散层)3a、阴极气体扩散层(第2气体扩散层)3b。阳极气体扩散层3a以及阴极气体扩散层3b被形成为与高分子电解质膜1相似的大致矩形，并且从高分子电解质膜1的厚度方向看是以分别重叠的方式进行配置的。另外，阳极气体扩散层3a的厚度与阴极气体扩散层3b的厚度被构成为大致相同。
阳极气体扩散层3a被形成为覆盖阳极催化剂层2a、第1膜增强部件10以及第2膜增强部件11。另外，阴极气体催化剂层3b是以覆盖阴极催化剂层2b、第1膜增强部件10以及第2膜增强部件11的方式形成的。具体是，阳极气体扩散层3a的周缘部的内表面被形成为阶梯状。并且，阳极气体扩散层3a的除了周缘部以外的其余部分的内表面与阳极催化剂层2a的主面(外表面)相接触，而阳极气体扩散层3a的周缘部的阶梯状的内表面则与第1膜增强部件10的内周面、第1膜增强部件10的主面(外表面)中露出于第2膜增强部件11的开口13的部分、第2膜增强部件11的内周面以及第2膜增强部件11的主面(外表面)相接触。同样，阴极气体扩散层3b的周缘部的内表面被形成为阶梯状。并且，阴极气体扩散层3b的除了周缘部以外的其余部分的内表面与阴极催化剂层2b的主面(外表面)相接触，而阴极气体扩散层3b的周缘部的阶梯状内表面则与第1膜增强部件10的内周面、第1膜增强部件10的主面(外表面)中露出于第2膜增强部件11的开口13的部分、第2膜增强部件11的内周面以及第2膜增强部件11的主面(外表面)相接触。由此，就能够分散在紧固连结单电池的时候所承受的压力。
还有，在此虽然是将阳极气体扩散层3a作为第1气体扩散层并且将阴极气体扩散层3b作为第2气体扩散层，但是并不限定于此，也可以是阳极气体扩散层3a为第2气体扩散层而阴极气体扩散层3b则为第1气体扩散层。另外，由阳极催化剂层2a和阳极气体扩散层3a构成了阳极4a，并且，由阴极催化剂层2b和阴极气体扩散层3b构成了阴极4b。
由此，阳极气体扩散层3a以及阴极气体扩散层3b中的主面的4边与第2膜增强部件11的主面(外表面)相接触而不与高分子电解质膜1的一个主面直接相接触，所以不会有高分子电解质膜1在这个部分上发生破损的担忧。
接着，就MEA5的各个构成要素作如下说明。
阳极气体扩散层3a以及阴极气体扩散层3b的构成只要是能够获得本发明的效果的构成就没有特别的限定，可以具有与公知的燃料电池中的气体扩散电极的气体扩散层相同的构成，另外，阳极气体扩散层3a和阴极气体扩散层3b的构成既可以是相同的也可以是不同的。
作为阳极气体扩散层3a以及阴极气体扩散层3b，例如为了具备气体透过性，可以使用利用高表面积的碳微粉、造孔材料、碳纸或者碳布等制造而成的具有多孔构造的导电性基材。另外，从获得充分的排水性的观点出发，也可以将以氟树脂作为代表的拨水性高分子等分散到阳极气体扩散层3a或者阴极气体扩散层3b之中。再有，从获得充分的电子传导性的观点出发，也可以用碳纤维、金属纤维或者碳微粉等的电子传导性材料来构成阳极气体扩散层3a或者阴极气体扩散层3b。
另外，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之间也可以设置由拨水性高分子和碳粉末构成的拨水碳层。由此，就能够更加容易而且更加切实地进行在MEA5中的水管理(为了维持MEA5的良好特性所必要的水的保持、以及对不必要的水的迅速排水)。
[燃料电池]
接着，就本发明的实施方式1所涉及的高分子电解质型燃料电池(以下称之为PEFC)的单电池(cell)作如下说明。
图6是示意性地表示具备由图5所表示的MEA5的单电池的概略构成的截面图。
如图6所示，单电池40具有MEA5、密封垫圈17、阳极隔板6a以及阴极隔板6b。在MEA5的阳极4a以及阴极4b(准确地来说是阳极气体扩散层3a以及阴极气体扩散层3b)的周围，夹持高分子电解质膜1而配设有一对由氟橡胶制的环状的密封垫圈17。由此，就能够防止燃料气体或者氧化剂气体泄漏到电池外，另外，还能够防止在单电池40内这些气体发生相互混合。另外，在高分子电解质膜1、第1和第2膜增强部件10、11以及密封垫圈17的周缘部，设置了由厚度方向的贯通孔构成的燃料气体供给集流管孔等的集流管孔(未图示)。
另外，导电性的阳极隔板6a和阴极隔板6b以夹持MEA5和密封垫圈17的方式设置。这些隔板6a、6b是使用在石墨板中浸渍酚醛树脂并使之固化而成的树脂浸渍石墨板。另外，也可以使用由SUS等的金属材料构成的隔板。利用阳极隔板6a和阴极隔板6b，MEA5被机械固定，同时相邻接的MEA5彼此互相电串联连接。
在阳极隔板6a的内表面(接触于MEA5的面)上，盘蛇状地形成有用于流通燃料气体的沟槽状的燃料气体流路7。另外，在阳极隔板6a的外表面上，盘蛇状地形成有用于流通热介质的沟槽状的热介质流路9。另外，在阳极隔板6a的周缘部设置了由厚度方向的贯通孔构成的燃料气体供给集流管孔等的集流管孔(未图示)。
另一方面，在阴极隔板6b的内表面上，盘蛇状地形成有用于流通氧化剂气体的沟槽状的氧化剂气体流路8，在其外表面上，盘蛇状地形成有用于流通热介质的沟槽状的热介质流路9。另外，在阴极隔板6b的周缘部，与阳极隔板6a同样，设置了由厚度方向的贯通孔构成的燃料气体供给集流管孔等的集流管孔(未图示)。
还有，燃料气体流路7、氧化剂气体流路8以及热介质流路9在这里虽然是被形成为盘蛇状，但是并不限定于此，只要使得反应气体或者热介质流通于隔板6a、6b的主面的大致全部区域上，任何形状都是可以的。
通过在其厚度方向上层叠如以上所述那样形成的单电池40，从而形成单电池层叠体。此时，设置于高分子电解质膜1、第1膜增强部件10、第2膜增强部件11、密封垫圈17、阳极隔板6a以及阴极隔板6b上的燃料气体供给集流管孔等的集流管孔，在厚度方向上分别相连从而分别形成燃料气体供给集流管等的集流管。然后，在电池层叠体的两端配置分别配设有集电板以及绝缘板的端板，并用紧固连结器具进行紧固连结，从而形成电池堆(PEFC)。
接着，与比较例1相对比，而就不会有本实施方式1所涉及的PEFC中的第1膜增强部件10的端部使高分子电解质膜1发生破损的担忧的理由，作如下说明。还有，关于高分子电解质膜1的破损机理，在单电池40的阳极侧区域与阴极侧区域是相同的，所以以下以阳极侧区域为例来加以说明。
图7是表示被配置于高分子电解质膜1的主面上的膜增强部件不是2层结构的构成例(比较例1)的示意图。
如图7所示，比较例1除了以单一的第1膜增强部件构成膜增强部件之外，其余都与本实施方式的单电池40相同。在比较例1的单电池40中，阳极气体扩散层3a为平板状，在被组装到电池堆中之前具有一样的厚度。然后，阳极气体扩散层3a在被组装到电池堆中之后，被阳极隔板6a和第1膜增强部件10以及阳极催化剂层2a所夹压，从而在厚度方向上被压缩。在此情况下，膜增强部件并不像本实施方式1那样是2层结构而是以单一的第1膜增强部件10构成的，所以阳极气体扩散层3a的被阳极隔板6a和第1膜增强部件10所夹压的部分(以下称之为隔板-膜增强部件夹压部分)同样被压缩(成为同样的厚度)。于是，该隔板-膜增强部件夹压部分的弹性反作用力被施加到了第1膜增强部件10上。其结果为，在由第1膜增强部件10的内表面F40和内周面所形成的角部14上承受了过度的压力，而该角部14与高分子电解质膜1线接触，所以会有高分子电解质膜1的该部分发生破损的可能。
然而，如图6所示，在本实施方式1所涉及的单电池40中，膜增强部件被形成为第2膜增强部件11配置于第1膜增强部件10的外表面F30上而成为2层结构。并且，第1膜增强部件10的内周面相对于第2膜增强部件11的内周面而言更加位于高分子电解质膜1上的内侧，而在第1膜增强部件10的内周部15上不配置第2膜增强部件11。由此，在阳极气体扩散层3a中，被第1膜增强部件10的内周部15和阳极隔板6a所夹持的部分相比于被第2膜增强部件11和阳极隔板6a所夹持的部分，没有被压缩，所以在第1膜增强部件10的内周部15上所承受的压力与在第1膜增强部件10的内周部15以外的部分(配置有第2膜增强部件11的部分)16上所承受的压力相比较，更小。因此，在第1膜增强部件10的角部14上所承受的压力减小，所以该角部14虽然与高分子电解质膜1的主面F10相线接触，但是在高分子电解质膜1上没有承受过度的压力，能够抑制高分子电解质膜1的破损。
[膜-电极组件的制造方法]
接着，就本实施方式1所涉及的MEA5的制造方法作如下说明。还有，使用如以下说明那样进行制造的MEA5来制造单电池40以及电池堆(PEFC)的方法并没有特别的限定，可以采用公知的PEFC的制造技术，所以在此省略对其作详细的说明。
图27是概略性地表示用于制造由图4以及图5所表示的MEA5的一系列工序(处理区域)以及制造流水线的一部分的示意图。
如图27所示，MEA5是经过了下述一系列工序进行制造的，该一系列工序为：接合高分子电解质膜片51和第1膜补强部件10而形成膜-膜增强部件片组件的第1工序P1以及第2工序P2，将催化剂层涂布于膜-膜增强部件片组件上的第3工序P3以及第4工序P4，切断膜-催化剂层组件片的第5工序P5，以及接合膜-催化剂层组件26和膜增强部件-气体扩散层组件25的第6工序P6。由此，MEA5就能够以低成本而且容易地进行大批量生产。
首先，就第1工序P1作如下说明。
图28是用于说明由图27所表示的MEA5的制造工序中的第1工序P1的示意图。
如图27以及图28所示，在进行第1工序P1的区域中配置有：具有一对辊81以及辊82的热压合机(未图示)、长条的高分子电解质膜片51(切断后就成为由图4以及图5所表示的高分子电解质膜1)、第1膜增强部件10。
接着，就第1工序P1的处理作如下说明。
首先，使用公知的薄膜制造技术制造将长条的高分子电解质膜片51卷绕而成的高分子电解质膜卷50。另外，同样使用薄膜制造技术来制造长条的膜增强部件片。从所制造的膜增强部件片上冲切出矩形的开口部，并以成为环状的方式切断膜增强部件片，从而制作出第1膜增强部件10。
然后，在由图27所表示的制造流水线中，驱动辊83以及辊86时，从高分子电解质膜卷50中抽出高分子电解质膜片51。接着，如图28所示，由适当的供给机构或者手工将第1膜增强部件10配置于高分子电解质膜片51的一个主面(以下称之为表面)上。然后，高分子电解质膜片51以及第1膜增强部件10被引导到具有一对辊81以及辊82的热压合机(未图示)内。在热压合机内，高分子电解质膜片51以及第1膜增强部件10在朝着行进方向D1侧进入到被预热了的辊81和辊82之间的过程中被接合，并形成带状的膜-膜增强部件组件片61。然后，所形成的膜-膜增强部件组件片61由辊83折返，被翻转成膜-膜增强部件组件片61的背面(没有配置第1膜增强部件10的一侧的主面)朝向上方，并进入到第2工序P2区域。
还有，在此虽然是切断膜增强部件片来制作第1膜增强部件10，但是并不限定于此，也可以使用铸模来制作。另外，可以进行在接触于高分子电解质膜片51之前的第1膜增强部件10的背面(将成为接触面的部分)上涂布粘结剂的前处理。在此情况下，既可以如上所述预热辊81、82后进行加压处理，也可以不进行预热而仅仅进行加压处理。另外，作为粘结剂优选不使电池特性降低的粘合剂，例如可以使用在分散介质或者溶剂中含有与高分子电解质膜片51相同种类或者不同种类(但是具有能够与高分子电解质膜片51充分一体化的亲和性的物质)的高分子电解质材料(例如前述作为高分子电解质膜1的构成材料进行示例的物质)的液体。
接着，就第2工序P2作如下说明。
第2工序P2区域的构成与第1工序P1区域的构成相同，所以在此省略对其作详细的说明。
在第1工序P1中所形成的膜-膜增强部件组件片61在行进至第2工序P2区域之后，与第1工序P1同样地，将第1膜增强部件10配置于膜-膜增强部件组件片61中的高分子电解质膜片51的背面。此时，从高分子电解质膜片51的厚度方向看，在膜-膜增强部件组件片61中的高分子电解质膜片51的背面，第1膜增强部件10被配置成与被配置于膜-膜增强部件组件片61(高分子电解质膜片51)的表面的第1膜增强部件10相重叠。
接着，如图27所示，膜-膜增强部件组件片61以及第1膜增强部件10被引导到具有一对辊84以及辊85的热压合机(未图示)内。在热压合机内，膜-膜增强部件组件片61以及第1膜增强部件10在朝着行进方向D1侧进入到被预热了的辊84和辊85之间的过程中被接合，从而形成带状的膜-膜增强部件组件片62。于是，被形成的膜-膜增强部件组件片62行进至第3工序P3区域。还有，可以与第1工序P1同样地进行在接触于膜-膜增强部件组件片61之前的第1膜增强部件10的背面(成为接触面的部分)上涂布粘结剂的前处理。
接着，就第3工序P3作如下说明。
图29是用于说明由图27所表示的MEA5的制造工序中的第3工序P3的示意图。
首先，就第3工序P3区域的构成作如下说明。
如图29所示，在进行第3工序P3的区域中，配置有：具有开口部48的掩模47，从膜-膜增强部件组件片62的背面支撑该膜-膜增强部件组件片62的未图示的支撑机构(例如支撑台)，催化剂层形成装置49(参照图27)。开口部48的形状被设计成对应于由图4以及图5所表示的阳极催化剂层2a的主面形状。另外，催化剂层形成装置具备用于涂布或者喷涂催化剂层形成用油墨等而阳极催化剂层2a形成于膜-膜增强部件组件片62的主面上的机构。该机构可以采用为了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，例如可以采用根据喷涂法、旋转涂布法、刮板涂布法、脱模剂法(Die Coating)以及丝网印刷法所设计的机构。
接着，就第3工序P3的处理作如下说明。
首先，在第2工序P2中所形成的膜-膜增强部件组件片62在行进至第3工序P3区域之后暂时停止。然后，固定膜-膜增强部件组件片62以使其被夹持于掩模47和未图示的支撑台之间。接着，催化剂层形成装置49进行工作，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从而以使其覆盖膜-膜增强部件组件片62中的高分子电解质膜片51的背面的方式(以填埋第1膜增强部件10的开口的方式)形成阳极催化剂层2a。阳极催化剂层2a被形成之后，掩模47以及支撑台离开膜-膜增强部件组件片62。然后，这样形成的膜-催化剂层片56再一次按行进方向D1移动。由此，在膜-催化剂层片56上按其长边方向上规定的间距形成阳极催化剂层2a。然后，膜-催化剂层片56进一步按行进方向D1移动，由辊86折返，被翻转成膜-催化剂层片56的表面(没有形成阳极催化剂层2a的主面)朝向上方。
接着，就第4工序P4作如下说明。
第4工序P4区域的构成与第3工序P3区域的构成相同，所以在此省略对其作详细的说明。
在第3工序P3中形成的膜-催化剂层片56当行进至第4工序P4区域之后暂且停止。然后，固定膜-催化剂层片56以使其被夹持于掩模47和未图示的支撑台之间。接着，如图27所示，催化剂层形成装置49进行工作，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，从而以覆盖膜-催化剂层片56的高分子电解质膜片51的表面的方式(以填埋第1膜增强部件10的开口的方式)形成阴极催化剂层2b。此时，从膜-催化剂层片56的厚度方向看，阴极催化剂层2b被形成为与阳极催化剂层2a相重叠。于是，在阴极催化剂层2b被形成之后，掩模47以及支撑台离开膜-催化剂层片56。然后，这样形成的膜-催化剂层组件片57再一次按行进方向D1移动。由此，在膜-催化剂层组件片57上，按其长边方向上的规定的间距形成阴极催化剂层2b(以与阳极催化剂层2a相重叠的方式形成)。然后，膜-催化剂层组件片57进一步按行进方向D1移动。
还有，阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b是以使其具有适当的柔软性的方式被调节了其成分组成以及干燥程度等，并且，被实施了用于即使是在膜-催化剂层片56或者膜-催化剂层组件片57的背表相反的情况下、也不使阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b从高分子电解质膜片51上剥落的处置(例如，加热支撑台并对催化剂层形成用的油墨分散剂进行干燥处理)。另外，每当形成阳极催化剂层2a或者阴极催化剂层2b时，也可以适当进行干燥处理(例如，加热处理、送风处理以及脱气处理中的至少1种处理)。
接着，就第5工序P5作如下说明。
在第5工序P5区域中设置有裁切机58，当在第4工序P4中所形成的膜-催化剂层组件片57被引导到第5工序区域P5的裁切机58内之后，暂且停止。于是，由裁切机58的裁断机构，按预先设定的大小裁切膜-催化剂层组件片57，从而完成制作膜-催化剂层组件26。
接着，就第6工序P6作如下说明。
图30是用于说明由图27所表示的MEA5的制造工序中的第6工序P6的示意图。
首先，就第6工序P6区域的构成作如下说明。
如图30所示，在进行第6工序P6的区域中，配置有：在第5工序P5中制作的膜-催化剂层组件26，一对膜增强部件-气体扩散层组件25以及热压合机(未图示)。在此，参照图31就膜增强部件-气体扩散层组件25的制造方法作如下说明。
图31是用于说明制造由图27所表示的膜增强部件-气体扩散层组件25的工序的示意图。
首先，如图31(a)所示，制作大致长方体形状且其周面向内部凹陷的方式形成为阶梯状的阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)的铸模。
然后，将混炼含有粘结剂树脂和导电性颗粒(例如碳颗粒)以及溶剂的混合物而成的混炼后的混合物注入到由图31(a)所表示的阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)的铸模中，并加以固化(参照图31(b))。由此，制作阳极气扩散层3a(或者阴极气扩散层3b)(参照图31(c))。
接着，如图31(d)所示，制作大致长方体形状且以其周面的大致中央部向外部突出且突出部分的下方向内部凹陷的方式形成为阶梯状(即，将大致矩形状且具有开口的环状的第2膜增强部件11接合于阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)的阶梯部而成的构件的外形)的膜增强部件-气体扩散层组件25的分型铸模。然后，将阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)配置于该膜增强部件-气体扩散层组件25的分型铸模中(参照图31(e))。接着，将构成第2膜增强部件11的材料加热至该材料熔点以上的温度使之成为液体状。于是，将该液状材料注入到膜增强部件-气体扩散层组件25的分型铸模中(参照图31(f))，从而制作第2膜增强部件11，并接合阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)和第2膜增强部件11。由此，制作完成了膜增强部件-气体扩散层组件25(参照图31(g))。
接着，就第6工序P6的处理作如下说明。
如图30所示，在第5工序P5中制作的膜-催化剂层组件26以及由以上所述的方法制作的一对膜增强部件-气体扩散层组件25通过自动装置(未图示)被以用一对膜增强部件-气体扩散层组件25夹持膜-催化剂层组件26的方式配置于热压合机中。
此时，因为是自动装置的手操作膜-催化剂层组件26的第1膜增强部件10以及膜增强部件-气体扩散层组件25的第2膜增强部件11，所以比起直接用手处理高可曲性的高分子电解质膜1和阳极气体扩散层3a或者阴极气体扩散层3b来说，能够更加容易进行操作。另外，如果直接操作高分子电解质膜1和阳极气体扩散层3a或者阴极气体扩散层3b，那么高分子电解质膜1等就会有破损的危险，但是在本实施方式中因为是操作第1以及第2膜增强部件10、11，所以就没有像那样的危险。
然后，通过热压合机热压合这些部件从而完成制作MEA5。
这样，在本实施方式1所涉及的PEFC中，能够更加切实地抑制高分子电解质膜1的破损，并能够提高耐久性，从而可以提供更加高可靠性的燃料电池。另外，在本实施方式1所涉及的PEFC中，将第1膜增强部件10接合于高分子电解质膜1，并且，将第2膜增强部件11接合于通过混炼含有粘结剂树脂和导电性颗粒的混合物并进行压延固化而形成的阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)，从而能够提高操作性并且能够实现作业的高效率化。
还有，在由图27所表示的MEA5的制造流水线上，作为原材料的高分子电解质膜片51以连续的片的形态进行移动直至成为膜-催化剂层组件片57为止，但是在这期间为了使该片恰当地按行进方向D1移动而将下列机构设置于该制造流水线的适当的地方，这些机构为：牵引该片的输带辊(capstan)或者辊对等的牵引机构，给该片赋予适当张力的拉紧器等的张力赋予机构，用于暂时使该片停止于规定区域(例如第4工序P4区域)并且之后进行快进的松紧调节辊等的片暂时蓄积机构以及片传送机构。然而，这些都是众所周知的机构，所以在此省略对其的记载。
另外，在此，在将第1膜增强部件10接合于高分子电解质膜片51上之后形成阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b，但是并不限定于此，也可以先将阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b形成于高分子电解质膜片51上之后再接合第1膜增强部件10。
再有，在此，是制作阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)并在阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)上制作第2膜增强部件11从而制作膜增强部件-气体扩散层组件25，但是并不限定于此，也可以如以下所述的方式进行制作。
首先，按照上述的方法制作第2膜增强部件11。然后，将第2膜增强部件11配置于由图31(d)所表示的膜增强部件-气体扩散层组件25的分型铸模中。接着，混炼含有粘结剂树脂、导电性颗粒(例如碳颗粒)以及溶剂的混合物，将混炼而成的混合物注入到膜增强部件-气体扩散层组件25的铸模中并加以固化。由此，接合第2膜增强部件11和阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)，从而能够制作膜增强部件-气体扩散层组件25。
接着，就本实施方式1所涉及的MEA5的构成中的变形例1作如下说明。
[变形例1]
图32是表示本实施方式1所涉及的MEA5的构成的变形例1的MEA5的概略构成的示意图。
如图32所示，在本变形例1的MEA5中，将第1膜增强部件10a配置于高分子电解质膜1的主面F20上。该第1膜增强部件10a与第1膜增强部件10同样被形成为大致矩形，并且在中央设置有开口。从高分子电解质膜1的厚度方向看，形成第1膜增强部件10a的开口的内周面被形成为与形成第1膜增强部件10的开口的内周面相一致。另外，第1膜增强部件10a的厚度被形成为与第1膜增强部件10a和第2膜增强部件11的合计厚度相同。
在具备这样构成的变形例1的MEA5的PEFC中，与实施方式1所涉及的PEFC同样，被形成为将第1膜增强部件10配置于高分子电解质膜1的主面F10上并将第2膜增强部件11配置于该第1膜增强部件10的外表面上而成为2层结构。因此，与实施方式1同样，在第1膜增强部件10的与高分子电解质膜1的主面F10相接触的角部上所承受的压力变小了，所以该角部虽然是与高分子电解质膜1的主面F10线接触，但是不会在高分子电解质膜1上承受过度的压力，从而能够抑制高分子电解质膜1的破损。
接着，就本实施方式1所涉及的MEA5的构成的变形例2作如下说明。
[变形例2]
图33是表示本实施方式1所涉及的MEA5的构成中的变形例2的MEA5的概略构成的示意图。
如图33所示，本变形例2的MEA5是将阳极催化剂层2a配置于高分子电解质膜1的主面F10整体，另外，将阴极催化剂层2b配置于高分子电解质膜1的主面F20整体。然后，分别将第1膜增强部件10、10配置于阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b的外表面上。
还有，本变形例2的MEA5在进行了上述实施方式1所涉及的MEA5的制造方法中的第3工序P3以及第4工序P4之后，再进行第1工序P1以及第2工序P2，从而能够连续进行制造。
在具备这样进行构成的变形例2的MEA5的PEFC中，被形成为：分别将第1膜增强部件10、10配置于阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b的外表面上，并将第2膜增强部件11配置于该第1膜增强部件10的外表面，从而形成2层结构。并且，第1膜增强部件10的内周面被形成为比第2膜增强部件11的内周面更加位于高分子电解质膜1的内侧，在第1膜增强部件10的内周部上没有配置第2膜增强部件11。
由此，在阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)中，由第1膜增强部件10的内周部和阳极隔板(或者阴极隔板)夹持的部分与由第2膜增强部件11和阳极隔板(或者阴极隔板)夹持的部分相比较，没有被压缩，所以在第1膜增强部件10的内周部上所承受的压力与在第1膜增强部件10的内周部以外的部分(配置了第2膜增强部件11的部分)上所承受的压力相比较，更小。因此，在第1膜增强部件10上的与阳极催化剂层2a(或者阴极催化剂层2b)的外表面相接触的角部上所承受的压力减小，所以该角部虽然与阳极催化剂层2a(或者阴极催化剂层2b)的外表面线接触，但是不会在阳极催化剂层2a(或者阴极催化剂层2b)上承受过度的压力，从而能够抑制阳极催化剂层2a(或者阴极催化剂层2b)的破损，进而能够抑制高分子电解质膜1的破损。
接着，就本实施方式1所涉及的MEA5的制造方法的变形例作如下说明。
[变形例3]
图34是用于说明本实施方式1所涉及的MEA5的制造方法的变形例3的示意图。
如图34所示，在本实施方式1所涉及的MEA5的制造方法的变形例3中，经过第1工序P1～第9工序P9而制造MEA5。在第1工序P1中，用以上所述的方法接合阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)和第2膜增强部件11，从而制作出膜增强部件-气体扩散层组件25。还有，在此将膜增强部件-气体扩散层组件25形成为不在第2膜增强部件11的主面上配置阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)的构成，但是也可以如图31以及图32所示，将其制成在第2膜增强部件11的主面上配置阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)的构成。
在第2工序P2中，将具有与第2膜增强部件11的开口大小基本相同的开口的第2掩模部件21，配置于在第1工序P1中制作的膜增强部件-气体扩散层组件25中的一个第2膜增强部件11的主面之上。接着，在第3工序P3中，催化剂层形成装置49从在第2工序P2中配置的第2掩模部件21的上方，以覆盖膜增强部件-气体扩散层组件25的阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)的表面的方式(以填埋第2膜增强部件11的开口的方式)，涂布催化剂层形成用油墨，从而形成阳极催化剂层2a(或者阴极催化剂层2b)。然后，在第4工序P4中，除去在第2工序P2中配置的第2掩模部件21，从而制作出膜增强部件-电极组件27。还有，第2掩模部件21的材料可以使用与上述第2膜增强部件的材料相同的合成树脂。
另外，在第5工序P5中，由热压合机将第1膜增强部件10接合(热压合)于预先切断成规定的大小的高分子电解质膜1，从而制作出膜-膜增强部件组件28。在第6工序P6中，将具有与第1膜增强部件10的开口大小基本相同的开口的第1掩模部件22，配置于在第5工序P5中制作的膜-膜增强部件组件28中的一个第1膜增强部件10的主面之上。接着，在第7工序P7中，催化剂层形成装置49从在第6工序P6中配置的第1掩模部件22的上方，以覆盖膜-膜增强部件组件28的高分子电解质膜1的表面的方式(以填埋第1膜增强部件10的开口的方式)，涂布催化剂层形成用油墨，从而形成阴极催化剂层2b(或者阳极催化剂层2a)。然后，在第8工序P8中，除去在第6工序P6中配置的第1掩模部件22，从而制作出膜-催化剂层组件29。还有，第1掩模部件22的材料可以使用与上述第1膜增强部件的材料相同的合成树脂。
然后，在第9工序P9中，利用自动装置，以使得由第1工序P1中制作的膜增强部件-气体扩散层组件25和第4工序P4中制作的膜增强部件-电极组件27夹持第8工序P8中制作的膜-催化剂层组件29的方式，将其配置于热压合机中，并由热压合机热压合它们。由此，就制作成了MEA5。
在本变形例3中，在将膜增强部件-气体扩散层组件25等配置于热压合机中的时候，是自动装置的手臂操作第1膜增强部件10或者第2膜增强部件11，所以要比直接操作高可曲性的高分子电解质膜1和阳极气体扩散层3a或者阴极气体扩散层3b，能够更加容易进行操作。并且，不必担心因为操作第1或第2膜增强部件10、11而使高分子电解质膜1和阳极气体扩散层3a或者阴极气体扩散层3b发生破损。
还有，在本变形例3中是使用预先切断成规定的大小的高分子电解质膜1来以间歇方式制作MEA5，但是并不限定于此，也可以与上述实施方式1同样，使用高分子电解质膜片51而在制造流水线上进行制作。
(实施方式2)
[膜-电极组件的构成]
图8是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的PEFC的单电池40中的MEA5的概略构成的从斜上方看到的斜视图。图9是沿着由图8所表示的B-B线的截面图。
如图8以及图9所示，在本实施方式2所涉及的MEA5中，第1膜增强部件10构成了一对100a和另一对100b第2膜增强部件11构成了一对101a和另一对101b。
一对100a的第1膜增强部件10、10分别被配置在高分子电解质膜1的主面F10的1组互相相对的边上，沿着该边延伸。在一对100a的第1膜增强部件10、10的主面上，配置有一对101a的第2膜增强部件11、11，分别沿着一对100a的第1膜增强部件10、10的长边方向延伸(沿着高分子电解质膜1的主面F10的1组互相相对的边延伸)。
另外，另一对100b的第1膜增强部件10、10分别配置在高分子电解质膜1的主面F20的另1组互相相对的边上，沿着该边延伸。在另一对100b的第1膜增强部件10、10的主面上，配置有另一对101b的第2膜增强部件11、11，分别沿着另一对100b的第1膜增强部件10、10的长边方向延伸(沿着高分子电解质膜1的主面F20的另1组互相相对的边延伸)。
这样，一对100a的第1膜增强部件10、10和另一对100b的第1膜增强部件10、10被配置成作为整体绕高分子电解质膜1的周缘部一周(沿着4边进行延伸)。另外，第1膜增强部件10、10以及第2膜增强部件11、11被形成为，从高分子电解质膜1的厚度方向看，在高分子电解质膜1的4个角的部分上重叠。
并且，从高分子电解质膜1的厚度方向看，阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b被形成为位于一对100a的第1膜增强部件10、10以及另一对100b的第1膜增强部件10、10之间，并且被形成为互相重叠。并且，阳极气体扩散层3a以及阴极气体扩散层3b被形成为，覆盖阳极催化剂层2a或者阴极催化剂层2b、第1膜增强部件10以及第2膜增强部件11的各自的主面，且从高分子电解质膜1的厚度方向看被形成为互相重叠。
这样形成的本实施方式2所涉及的MEA5中，膜增强部件被形成为与实施方式1相同的2层结构，所以与实施方式1同样能够抑制高分子电解质膜1的破损。再有，如图9所示，在本实施方式的MEA5中，阴极气体扩散层3b的端部直接接触于高分子电解质膜1的主面F20，高分子电解质膜1可能在该部分上发生破损。然而，即使是在这样的情况之下，因为在高分子电解质膜1的主面F10侧配置有第1以及第2膜增强部件10、11，所以反应气体不会发生交叉泄漏。另外，同样，虽然阳极气体扩散层3a的端部有直接接触于高分子电解质膜1的主面F10的部分，但是因为在该部分的高分子电解质膜1的主面F20侧配置有第1以及第2膜增强部件10、11，所以反应气体不会发生交叉泄漏。
还有，本实施方式2所涉及的单电池40，除了以填埋被形成于第1以及第2膜增强部件10、11与高分子电解质膜1的4边之间的间隙的方式形成密封垫圈17这一点之外，与上述实施方式1所涉及的单电池40相同，所以在此省略对其作详细的说明。
[膜-电极组件的制造方法]
接着，就本实施方式2所涉及的MEA5的制造方法作如下说明。还有，使用如以下所说明的那样进行制造的MEA5来制造单电池40以及电池堆(PEFC)的方法并没有特别的限定，可以采用公知的PEFC的制造技术，所以在此省略对其作详细的说明。
首先，就膜-催化剂层层叠体30的制造方法作如下说明。
图10是概略性地表示用于制造由图8以及图9所表示的MEA5中的膜-催化剂层组件30的一系列工序(处理区域)以及制造流水线的一部分的示意图。
如图10所示，膜-催化剂层组件30是经过了下述工序而制造的，这些工序为：接合高分子电解质膜片和膜增强部件带从而形成膜-膜增强部件片组件的第1工序P1至第4工序P4，将催化剂层涂布于膜-膜增强部件片组件的第5工序P5以及第6工序P6，以及切断膜-催化剂层组件片的第7工序P7。由此，MEA5能够以低成本并且容易地进行大批量生产。
首先，就第1工序P1作如下说明。
图11是用于说明由图10所表示的膜-催化剂层组件30的制造工序中的第1工序P1的示意图。
首先，使用公知的薄膜制造技术，制造：将长条的高分子电解质膜片51(切断后成为由图8以及图9所表示的高分子电解质膜1的部件)卷绕而成的高分子电解质膜卷50，以及将第1膜增强部件带122(切断后成为由图8以及图9所表示的第1膜增强部件10的部件)卷绕而成的第1膜增强部件卷121。然后，以使第1膜增强部件带122、122配置于高分子电解质膜片51的侧端部的方式，对高分子电解质膜卷50以及一对第1膜增强部件卷121、121的位置进行定位。
接着，如图10所示，通过驱动辊85以及辊86，从高分子电解质膜卷50中抽出高分子电解质膜片51，另外，从第1膜增强部件卷121、121中抽出第1膜增强部件带122、122，并将这些带引导到具有一对辊81以及辊82的热压合机(未图示)内。在热压合机内，高分子电解质膜片51以及第1膜增强部件带122、122在朝着行进方向D1侧行进到被预热了的辊81和辊82之间的过程中被接合，形成带状的膜-膜增强部件片组件52。于是，所形成的膜-膜增强部件片组件52行进至第2工序P2区域。
还有，也可以进行在接触于高分子电解质膜片51之前的第1膜增强部件带122、122的表面(成为接触面的部分)上涂布粘结剂的前处理。在此情况下，既可以如上所述预热辊81、82后进行加压处理，也可以不进行预热而仅进行加压处理。另外，作为粘结剂优选为不降低电池特性的物质，例如可以使用将与高分子电解质膜片51相同种类或者不同种类(但是具有能够与高分子电解质膜片51充分一体化的亲和性的种类)的高分子电解质材料(例如前述作为高分子电解质膜1的构成材料进行示例的物质)包含于分散介质或者溶剂中而成的液体。
接着，就第2工序P2作如下说明。
图12是用于说明由图10所表示的膜-催化剂层组件30的制造工序中的第2工序P2的示意图。
首先，与第1膜增强部件卷121同样地，制造将第2膜增强部件带124(切断后成为由图8以及图9所表示的第2膜增强部件11的部件)卷绕而成的第2膜增强部件卷123。然后，以使第2膜增强部件带124、124配置于膜-膜增强部件组件52的侧端部的方式，对一对第2膜增强部件卷123、123的位置进行定位。
接着，如图12所示，从第2膜增强部件卷123、123中抽出第2膜增强部件带124、124，并将这些带引导到具有一对辊82以及辊83的热压合机(未图示)内。在热压合机内，膜-膜增强部件片组件52以及第2膜增强部件带124、124在朝着行进方向D1侧行进到被预热了的辊83和辊84之间的过程中被接合，形成带状的膜-膜增强部件片组件53。于是，所形成的膜-膜增强部件片组件53凭借着辊85、86的驱动进一步按照行进方向D1进行移动，被辊85所折返，从而被翻转成使得膜-膜增强部件片组件53的背面(没有配置第1以及第2膜增强部件带122、124的一侧的主面)朝向上方，并行进至第3工序P3区域。还有，也可以与上述的接合第1膜增强部件带122的情况同样地，进行在被接触于膜-膜增强部件片组件52之前的第2膜增强部件带124、124的表面(成为接触面的部分)上涂布粘结剂的前处理。
接着，就第3工序P3作如下说明。
图13是用于说明由图10所表示的膜-催化剂层组件30的制造工序中的第3工序P3的示意图。
首先，就第3工序P3区域的构成作如下说明。
如图13所示，在第3工序P3区域中，成对地配置有：将第1膜增强部件带126层叠于基材带127上而成的基材-膜增强部件带层叠体128被卷绕而成的基材-膜增强部件卷125、125，另外，还配置了2个未图示的切割器。基材-膜增强部件卷125被配置成，使得从基材-膜增强部件卷125中抽出的基材-膜增强部件带层叠体128的行进方向D2与膜-膜增强部件片组件53的行进方向D1大致垂直，并且，以使一对基材-膜增强部件卷125、125的D1方向的间隔与切断后的高分子电解质膜1的大小相一致的方式，按规定的间隔进行配置。
接着，就第3工序P3的处理作如下说明。
首先，在第2工序P2中形成的膜-膜增强部件片组件53在行进至第3工序P3区域之后，暂且停止。然后，从一对基材-膜增强部件卷125、125中，分别朝着行进方向D2侧将基材-膜增强部件带层叠体128、128抽出，并暂且停止。接着，由2个未图示的切割器，从基材-膜增强部件带层叠体128、128中的第1膜增强部件带126、126的端部起，按照规定的长度(相当于第1膜增强部件10的长度)，仅仅切断基材-膜增强部件带层叠体128、128中的第1膜增强部件带126、126。此时，2个切割器的切入深度被调节为与第1膜补强部件带126的厚度尺寸相同，并被构成为基材-膜增强部件带层叠体128中的基材带127不被切断。还有，基材带127具有不被2个切割器切断的充分的机械强度(硬度和柔软性)。另外，在此，虽然由2个切割器分别切断第1膜增强部件带126、126，但是也可以为用1个切割器进行切断的构成。
接着，基材-膜增强部件带层叠体128、128进一步被抽出，并以使第1膜增强部件带126、126的主面与膜-膜增强部件片组件53的背面相接触的方式停止。此时，从膜-膜增强部件片组件53的厚度方向看，以使第1膜增强部件带126的端部与膜-膜增强部件片组件53的侧端部相一致的方式停止。
然后，基材-膜增强部件带层叠体128、128由未图示的挤压机构进行加热处理，并以使得在膜-膜增强部件片组件53上不发生偏位的方式进行加压处理。由此，膜-膜增强部件片组件53的高分子电解质膜片51与基材-膜增强部件带层叠体128、128的第1膜增强部件带126、126相熔融粘合，从而固定这些层叠体。
接着，通过适当的手段，从基材-膜增强部件带层叠体128上剥离基材带127，只将第1膜增强部件带126(成为第1膜增强部件10的部分)固定于膜-膜增强部件片组件53上，从而形成带状的膜-膜增强部件片组件54。这样形成的膜-膜增强部件片组件54由于辊85、86驱动，而朝着行进方向D1进行移动。由此，第1膜增强部件10、10在其长度方向上按照规定的间距被形成于膜-膜增强部件片组件54上。
还有，也可以与上述的接合第1膜增强部件带122的情况同样地，进行在利用未图示的挤压手段进行加热处理之前的第1膜增强部件带126、126的背面(成为接触面的部分)上涂布粘结剂的前处理。
接着，就第4工序P4作如下说明。
图14是用于说明由图10所表示的膜-催化剂层组件30的制造工序中的第4工序P4的示意图。
首先，就第4工序P4区域的构成作如下说明。
如图14所示，第4工序P4区域与第3工序P3区域同样地构成，成对地配置有将第2膜增强部件带130层叠于基材带131上而成的基材-膜增强部件带层叠体132被卷绕而成的基材-膜增强部件卷129、129，另外，还配置有未图示的2个切割器。基材-膜增强部件卷129被配置，使从基材-膜增强部件卷129中抽出的基材-膜增强部件带层叠体132的行进方向D2和膜-膜增强部件片组件54的行进方向D1大致垂置，并且按规定的间隔配置成使一对基材-膜增强部件卷129、129的D1方向的间隔与切断后的高分子电解质膜1的大小相一致。
接着，就第4工序P4的处理作如下说明。
首先，以第3工序P3形成的膜-膜增强部件片组件54在行进至第4工序P4区域之后，暂且停止。然后，从一对基材-膜增强部件卷129、129中，分别朝着行进方向D2侧将基材-膜增强部件带层叠体132、132抽出，并暂且停止。
接着，由2个未图示的切割器，从基材-膜增强部件带层叠体132、132中的第2膜增强部件带130、130的端部起，按照规定的长度(相当于第2膜增强部件11的长度)，仅仅切断基材-膜增强部件带层叠体132、132中的第2膜增强部件带130、130。此时，2个切割器的切入深度与第3工序P3同样，被调节为与第2膜补强部件带130的厚度尺寸相同，并被构成为基材-膜增强部件带层叠体132中的基材带131不被切断。还有，基材带131具有不被2个切割器切断的充分的机械强度(硬度和柔软性)。另外，在此，虽然由2个切割器分别切断第2膜增强部件带130、130，但是也可以是用1个切割器进行切断的构成。
接着，基材-膜增强部件带层叠体132、132进一步被抽出，并使第2膜增强部件带130、130的主面与膜-膜增强部件片组件54的第1膜增强部件10、10的主面分别相接触而停止。此时，从膜-膜增强部件片组件54的厚度方向看，以使第2膜增强部件带130的端部与膜-膜增强部件片组件54的侧端部相一致的方式停止。
然后，基材-膜增强部件带层叠体132、132由未图示的挤压手段而被加热处理，并以在膜-膜增强部件片组件54的第1膜增强部件10、10上不发生偏位的方式进行加压处理。由此，分别将膜-膜增强部件片组件54的第1膜增强部件10、10与基材-膜增强部件带层叠体132、132的第2膜增强部件带130、130相熔融粘合，从而固定这些层叠体。
接着，通过适当的手段，从基材-膜增强部件带层叠体132上剥离基材带131，只将第2膜增强部件带130(成为第2膜增强部件11的部分)固定于膜-膜增强部件片组件54上，从而形成带状的膜-膜增强部件片组件55。这样形成的膜-膜增强部件片组件55朝着行进方向D1进行移动。由此，在膜-膜增强部件片组件55上，第2膜增强部件11、11被形成于第1膜增强部件10、10的主面之上。
还有，也可以与上述的接合第1膜增强部件带122的情况同样地，进行在利用未图示的挤压手段进行加热处理之前的第2膜增强部件带130、130的背面(成为接触面的部分)上涂布粘结剂的前处理。另外，膜-膜增强部件片组件55也可以使用将预先把第2膜增强部件带130接合于基材-膜增强部件带层叠体128上而成的基材-膜增强部件接合带卷绕而成的基材-膜增强部件接合卷来加以形成。
接着，就第5工序P5作如下说明。
图15是用于说明由图10所表示的膜-催化剂层组件30的制造工序中的第5工序P5的示意图。
首先，就进行第5工序P5的区域的构成作如下说明。
如图15所示，在进行第5工序P5的区域中，配置有：具有开口部48的掩模47，从膜-膜增强部件片组件55的背面支撑该膜-膜增强部件片组件55的未图示的支撑机构(例如支撑台)，催化剂层形成装置49(参照图10)。开口部48的形状被设计成对应于由图8以及图9所表示的阳极催化剂层2a的主面形状。另外，催化剂层形成装置具备用于通过涂布或者喷涂催化剂层形成用油墨等而将阳极催化剂层2a形成于膜-膜增强部件片组件55的主面上的机构。该机构可以采用：为了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，例如可以采用根据喷涂法、旋转涂布法、刮板涂布法、脱模剂法以及丝网印刷法设计的机构。
接着，就第5工序P5的处理作如下说明。
首先，第4工序P4中形成的膜-膜增强部件片组件55在行进至第5工序P5区域中之后，暂且停止。然后，膜-膜增强部件片组件55以被夹持于掩模47和未图示的支撑台之间的方式进行固定。接着，催化剂层形成装置49进行工作，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，从而以覆盖膜-膜增强部件片组件55的高分子电解质膜片51的表面的方式，形成阳极催化剂层2a。阳极催化剂层2a被形成之后，使掩模47以及支撑台离开膜-膜增强部件片组件55。这样形成的膜-催化剂层片56由辊85、86的驱动而朝着行进方向D1移动。由此，在膜-催化剂层片56上，在其长边方向上以规定的间距形成阳极催化剂层2a。然后，膜-催化剂层片56由辊85、86的驱动而进一步朝着行进方向D1移动，在辊86处被折返，被翻转成使膜-催化剂层片56的背面(没有形成阳极催化剂层2a的主面)朝向上方。
接着，就第6工序P6作如下说明。
第6工序P6区域的构成与第5工序P5区域的构成相同，所以在此省略对其作详细的说明。
如图10所示，第5工序P5形成的膜-催化剂层片56当行进至第6工序P6区域中之后，暂且停止。然后，膜-催化剂层片56以被夹持于掩模47和未图示的支撑台之间的方式进行固定。接着，催化剂层形成装置49进行工作，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，从而以覆盖膜-催化剂层片56的高分子电解质膜片51的背面的方式，形成阴极催化剂层2b。此时，从膜-催化剂层片56的厚度方向看，阴极催化剂层2b是以与阳极催化剂层2a相重叠的方式形成的。于是，在阴极催化剂层2b被形成之后，掩模47以及支撑台从膜-催化剂层片56上离开。这样形成的膜-催化剂层组件片57通过辊85、86的驱动朝着行进方向D1移动。由此，在膜-催化剂层组件片57上，在其长边方向上以规定的间距形成阴极催化剂层2b(以与阳极催化剂层2a相重叠的方式形成)。然后，通过辊85、86的驱动，膜-催化剂层组件片57进一步按照行进方向D1移动。
还有，阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b是以使其具有适当的柔软性的方式调节其成分组成以及干燥程度等，另外，对阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b实施了为了使其即使在膜-催化剂层片56或者膜-催化剂层组件片57的背面表面变得相反的情况下、也不会从高分子电解质膜片51上剥落的处置(例如，加热支撑台并对催化剂层形成用的油墨的分散剂进行干燥处理)。另外，每当形成阳极催化剂层2a或者阴极催化剂层2b时，也可以适当进行干燥处理(例如，加热处理、送风处理以及脱气处理中的至少1种处理)。
接着，就第7工序P7作如下说明。
在第7工序P7区域中设置有裁切机58，第6工序P6形成的膜-催化剂层组件片57在被引导到第7工序区域P7的裁切机58内之后，暂且停止。于是，由裁切机58的裁断机构将膜-催化剂层组件片57裁断成预先设定的大小，从而获得由图8以及图9所表示那样的膜-催化剂层组件30。
还有，在由图10所表示的膜-催化剂层组件30的制造流水线上，作为原材料的高分子电解质膜片51以连续的片状态进行移动直至成为膜-催化剂层组件片57为止，但是在这期间为了使该片恰当地按行进方向D1移动而将下列机构设置于该制造流水线的适当的地方，这些机构为：牵引该片的输带辊或者辊对等的牵引机构，给该片赋予适当张力的拉紧器等的张力赋予机构，以及用于暂时使该片停止于规定区域(例如第4工序P4区域)并且之后进行快进的松紧调节辊等的片暂时蓄积机构以及片传送机构。然而，这些都是众所周知的机构，所以在此省略对其的记载。
另外，也可以如以下所述制作膜-膜增强部件片组件53来取代第1工序P1以及第2工序P2。
图35是概略性地表示用于制造由图10所表示的膜-膜增强部件片组件53的一系列工序(处理区域)以及制造流水线的一部分的示意图。
如图35所示，在制造膜-膜增强部件片组件53的第10工序P10区域中，成对地配置有：将高分子电解质膜片51卷绕而成的高分子电解质膜卷50，膜增强部件组件带133被卷绕而成的膜增强部件卷134、134，另外，还配置有具有辊83、84的热压合机(未图示)。具体为，以使膜增强部件组件带133、133被配置于高分子电解质膜片51的侧端部的方式，配置高分子电解质膜卷50以及一对膜增强部件卷134、134。在此，参照图36就膜增强部件卷134的制造方法作如下说明。
图36是用于说明制造由图35所表示的膜增强部件卷134的工序的示意图。
首先，制造将由图12以及图13所表示的第1膜增强部件带122卷绕而成的第1膜增强部件卷121以及将第2膜增强部件带124卷绕而成的第2膜增强部件卷123。然后，以使第2膜增强部件带123被配置于第1膜增强部件带121的侧端部的方式，对第1膜增强部件卷121以及第2膜增强部件卷123进行定位。
接着，如图36所示，从第1膜增强部件卷121中抽出第1膜增强部件带122，从第2膜增强部件卷123中抽出第2膜增强部件带124，并将这些带引导到具有一对辊83以及辊84的热压合机(未图示)内。在热压合机内，第1膜增强部件带122以及第2膜增强部件带124在朝着行进方向D2侧进入到被预热了的辊83和辊84之间的过程中被接合，并形成膜增强部件组件带133。于是，将被形成的膜增强部件组件带133卷绕从而制造得到膜增强部件卷134。还有，在接触于第1膜增强部件带122之前的第2膜增强部件带124的表面(成为接触面的部分)上，也可以进行涂布粘结剂的前处理。
接着，就第10工序P10的处理作如下说明。
通过适当的手段从高分子电解质膜卷50中抽出高分子电解质膜片51，另外，从膜增强部件卷134、134中抽出膜增强部件带133、133，并将它们引导到具有一对辊81以及辊82的热压合机(未图示)内。在热压合机内，高分子电解质膜片51以及膜增强部件带133、133在朝着行进方向D2侧进入到被预热了的辊81和辊82之间的过程中被接合，并形成带状的膜-膜增强部件片组件53。还有，在接触于高分子电解质膜片51之前的膜增强部件带133、133的表面(成为接触面的部分)上，也可以进行涂布粘结剂的前处理。
接着，就MEA5的制造方法作如下说明。
通过将被预先裁断成适当大小的阳极气体扩散层3a以及阴极气体扩散层3b(例如碳布等)分别接合于如上所述那样获得的膜-催化剂层组件30的阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b的主面上，从而获得MEA5。还有，也可以通过涂布等将拨水碳层形成用油墨预先涂布于阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b的主面、或者阳极气体扩散层3a以及阴极气体扩散层3b的主面上，从而形成拨水碳层，然后形成MEA5。
另外，也可以在上述第6工序P6之前，分别将阳极气体扩散层3a以及阴极气体扩散层3b接合于膜-催化剂层组件片57的阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b的主面上，从而形成MEA5。在该情况下，可以分别将预先被裁断的阳极气体扩散层3a以及阴极气体扩散层3b接合于阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b的主面上，从而形成膜-电极片；或者也可以分别将带状的阳极气体扩散层3a以及阴极气体扩散层3b接合于阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b的主面上并加以裁断，从而形成膜-电极片。然后，以与上述第6工序P6相同的方法裁断所获得的1组膜-电极片，并形成MEA5。还有，也可以通过将拨水碳层形成用油墨预先涂布于阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b的主面上、或者阳极气体扩散层3a以及阴极气体扩散层3b的主面上，从而在形成拨水碳层之后形成MEA5。
这样，本实施方式2所涉及的PEFC不仅能够更加切实地抑制高分子电解质膜1的破损并且能够提高其耐久性，从而可以提供更加高可靠性的燃料电池，而且能够以低成本进行大批量生产。
(实施方式3)
本实施方式3所涉及的PEFC的基本构成与实施方式2所涉及的PEFC相同，但是在以下的方面有所不同。
图16是示意性地表示本发明的实施方式3所涉及的PEFC中的单电池40的膜-膜增强部件组件20的概略构成的从斜上方看到的斜视图，图17是表示从由图16所表示的箭头C的方向看到的膜-膜增强部件组件20的示意图。另外，图18是示意性地表示被组装到电池堆中的MEA5的概略构成的从斜上方看到的斜视图，图19是沿着由图18所表示的D-D线的截面图。
如图16以及图17所示，在本实施方式3所涉及的膜-膜增强部件组件20中，从高分子电解质膜1的厚度方向看，构成第2膜增强部件11的一对101a的第2膜增强部件11、11被配置成，位于另一对100b的第1膜增强部件10、10之间，并且在一对101a的第2膜增强部件11的宽度方向的端面和另一对100b的第1膜增强部件10的长边方向的端面之间具有规定的间隔。另外，从高分子电解质膜1的厚度方向看，另外一对101b的第2膜增强部件11、11被配置成，位于一对100a的第1膜增强部件10、10之间，并且在另一对101b的第2膜增强部件11的宽度方向的端面与一对100a的第1膜增强部件10的长边方向的端面之间具有规定间隔。还有，规定间隔的尺寸被构成为，比第2膜增强部件11的厚度尺寸稍大。
并且，如图18以及图19所示，在被组装到电池堆中的状态下，高分子电解质膜1以及第1膜增强部件10分别在弯曲部19处进行弯曲，第2膜增强部件11的外表面、第1膜增强部件10的外表面F30中没有配置第2膜增强部件11的部分、高分子电解质膜1的主面F10的周缘部中没有配置第1膜增强部件10、10的部分(第2膜增强部件11的外表面、第1膜增强部件10的外表面F30中没有配置第2膜增强部件11的部分、高分子电解质膜1的主面F20的周缘部中没有配置第1膜增强部件10、10的部分)，被形成为在同一个平面上。还有，高分子电解质膜1以及第1膜增强部件10优选具有如上所述能够弯曲的程度的扩展性。
这样，第1膜增强部件10在被组装到电池堆中之后，被阳极隔板6a(通过密封垫圈17或者阳极气体扩散层3a)和高分子电解质膜1所夹压，从而在厚度方向上被压缩。在该情况下，第1膜增强部件10上的外表面F30的配置有第2膜增强部件11的部分16，与外表面F30的内周部15相比较而言被压缩了，部分16比阳极气体扩散层3a所直接接触的内周部15承受更大的压力。因此，在由第1膜增强部件10的内表面F40和内周面形成的角部14上所承受的压力比较小，所以该角部14虽然与高分子电解质膜1的主面F10线接触，但是不会在高分子电解质膜1上过度地施加压力，从而就能够抑制高分子电解质膜1的破损。
接着，就本实施方式3所涉及的膜-催化剂层组件30的制造方法作如下说明。还有，本实施方式3所涉及的膜-催化剂层组件30的制造方法与上述的实施方式2所涉及的膜-催化剂层组件30同样地形成，只不过第2工序P2以及第4工序P4有所不同。
首先，以规定的间隔将第2膜增强部件11层叠于基材带111上，并准备将这个基材-膜增强部件层叠体112卷绕而成的基材-膜增强部件卷113。
图20是表示用于制造基材-膜增强部件卷113的处理区域以及制造流水线的概略的示意图。
首先，就处理区域的构成作如下说明。
如图20所示，在处理区域中配置有：将基材带111卷绕而成的基材卷114，将膜增强部件带116被层叠于基材带117上而成的基材-膜增强部件层叠体118卷绕而成的基材-膜增强部件卷115；另外，还配置有未图示的切割器以及挤压机构。具体为，基材卷114以及基材-膜增强部件卷115被配置成，使得从基材卷114中抽出的基材带111的行进方向D4与从基材-膜增强部件卷115中抽出的基材-膜增强部件层叠体118的行进方向D5，大致垂直。还有，基材-膜增强部件卷115的宽度方向的长度被构成为与第2膜增强部件11的长边方向的长度相同。
接着，就基材-膜增强部件卷113的制造方法作如下说明。
基材带111从基材卷114中朝着行进方向D4侧被抽出，基材-膜增强部件层叠体118从基材-膜增强部件卷115中朝着行进方向D5侧被抽出，并且此时分别暂且停止。然后，从基材-膜增强部件层叠体118上的膜增强部件带116的端部起，按照规定的长度(相当于第2膜增强部件11的宽度的长度)，由未图示的切割器，仅仅切断基材-膜增强部件层叠体118中的膜增强部件带116。
接着，朝着行进方向D5侧进一步抽出基材-膜增强部件层叠体118，并暂且停止。然后，由未图示的挤压手段固定基材-膜增强部件层叠体118的膜增强部件带116和基材带111。
接着，通过适当的手段，从基材-膜增强部件层叠体118上剥离基材带117，并仅仅将膜增强部件带116固定于基材带111的主面上，从而形成基材-膜增强部件层叠体112。以如此方式形成的基材-膜增强部件层叠体112朝着行进方向D4移动。由此，在基材-膜增强部件层叠体112上，第2膜增强部件11在其长边方向上以规定的间隔被固定。然后，将该基材-膜增强部件层叠体112卷绕，从而形成基材-膜增强部件卷113。还有，在进行利用未图示的挤压手段加压处理之前的膜增强部件带116的表面(成为接触面的部分)上，也可以进行涂布粘结剂的前处理。
接着，就第2工序P2作如下说明。
图21是用于说明实施方式3所涉及的膜-催化剂层组件30的制造工序中的第2工序P2的示意图。
如图21所示，在第2工序P2区域中，以使一对基材-膜增强部件层叠体112、112配置于膜-膜增强部件片组件52的侧端部的方式，对膜-膜增强部件片组件52以及一对基材-膜增强部件卷113、113进行定位。
第1工序P1形成的膜-膜增强部件片组件52在行进至第2工序P2区域之后，暂且停止。然后，基材-膜增强部件层叠体112、112从基材-膜增强部件卷113、113中被抽出，并与膜-膜增强部件片组件52一起被引导至具有一对辊83以及辊84的热压合机(未图示)内。在热压合机内，膜-膜增强部件片组件52以及基材-膜增强部件层叠体112、112在朝着行进方向D1侧进入到被预热了的辊83和辊84之间的过程中被接合。接着，通过适当的手段，从基材-膜增强部件层叠体112上剥离基材带111，只将第2膜增强部件11固定于膜-膜增强部件片组件52上，从而形成膜-膜增强部件片组件53。
接着，就第4工序P4作如下说明。
图22是用于说明实施方式3所涉及的膜-催化剂层组件30的制造工序中的第4工序P4的示意图。
首先，就第4工序P4区域的构成作如下说明。
如图22所示，在第4工序P4区域中，基材-膜增强部件卷113被配置成，使得从基材-膜增强部件卷113中抽出的基材-膜增强部件层叠体112的行进方向D3与膜-膜增强部件片组件54的行进方向D1大致垂直；并且按照规定的间隔被配置成，使得一对基材-膜增强部件卷113、113的D1方向的间隔与切断后的高分子电解质膜1的大小相一致。
接着，就第4工序P4的处理作如下说明。
首先，第3工序P3形成的膜-膜增强部件片组件54进入到第4工序P4区域之后，暂且停止。然后，从一对基材-膜增强部件卷113、113中，分别将基材-膜增强部件层叠体112、112朝着行进方向D2侧抽出，并分别使第2膜增强部件11、11的主面与膜-膜增强部件片组件54的第1膜增强部件10、10的主面相接触，而停止。此时，从膜-膜增强部件片组件54的厚度方向看，以使第2膜增强部件11、11位于第1膜增强部件带122、122之间、并且在第2膜增强部件11的宽度方向的端面和第1膜增强部件带122的长边方向的端面之间具有规定间隔的方式，进行停止。
然后，基材-膜增强部件层叠体112、112通过未图示的挤压手段而被加热处理，并且以在膜-膜增强部件片组件54的第1膜增强部件10、10上不发生偏位的方式进行加压处理。由此，膜-膜增强部件片组件54的第1膜增强部件10、10和基材-膜增强部件层叠体112、112的第2膜增强部件11、11分别熔融粘合，从而固定这些层叠体。
接着，通过适当的手段从基材-膜增强部件层叠体112上剥离基材带111，从而只将第2膜增强部件11固定于膜-膜增强部件片组件54上，形成带状的膜-膜增强部件片组件55。
这样，本实施方式3所涉及的PEFC能够更加切实地抑制高分子电解质膜1的破损并且能够提高耐久性，从而不仅可以提供可靠性更加高的燃料电池，而且可以以低成本进行大批量生产。
(实施方式4)
在上述实施方式1至3的膜-膜增强部件组件中，第1膜增强部件10的内缘形成为比第2膜增强部件11的内缘更加位于高分子电解质膜1的内侧，而本发明的实施方式4所涉及的膜-膜增强部件组件被形成为：第2膜增强部件11的内缘比第1膜增强部件10的内缘更加位于内方。
图23是示意性地表示本发明的实施方式4所涉及的膜-膜增强部件组件的概略构成的截面图。
如图23所示，在本实施方式4所涉及的膜-膜增强部件组件20中，形成于第2膜增强部件11上的开口13被形成为开口面积小于被形成于第1膜增强部件10上的开口12。即，从高分子电解质膜1的厚度方向看，构成第1膜增强部件10的开口12的内周面被形成为位于第2膜增强部件11的外周面与第2膜增强部件11的内周面之间。
然后，在将使用本实施方式4所涉及的膜-膜增强部件组件20的单电池40组装在电池堆中并加以紧固连结之后，第2膜增强部件11的位于第1膜增强部件10内方侧的部分由于紧固连结压力会下陷至高分子电解质膜1的主面侧。因此，第1膜增强部件10的主面F30内缘部上承受的压力变小，并且在由第1膜增强部件10的主面F40和内周面所形成的角部14上所承受的压力变小，所以该角部14虽然与高分子电解质膜1的主面F10线接触但是不会过度地施加压力，因而能够抑制高分子电解质膜1的破损。
以上就本发明的实施方式作了详细的说明，但是本发明并不限定于上述实施方式。
例如，关于上述的本发明的实施方式，说明了第1膜增强部件10或者第2膜增强部件11的外侧的周缘(边缘)与高分子电解质膜1的周缘(边缘)相一致的形态(在从高分子电解质膜1的主面的大致法线方向看的时候第1膜增强部件10或者第2膜增强部件11的外侧的边缘与高分子电解质膜1的边缘相一致并且高分子电解质膜1的边缘不露出的形态)，但是本发明并不限定于此，在能够获得本发明的效果的范围内，可以具有第1膜增强部件10或者第2膜增强部件11的边缘整体或部分露出于高分子电解质膜1的边缘的构成，也可以具有高分子电解质膜1的边缘整体或部分露出于第1膜增强部件10或者第2膜增强部件11的边缘的构成。
另外，在上述的本发明的实施方式中，就第1膜增强部件10作为整体沿着高分子电解质膜1的4边进行延伸而形成作了说明，但是并不限定于此，在能够获得本发明的作用效果的范围内，可以以省略其一部分的方式来加以形成，另外，对于第2膜增强部件11来说同样，在能够获得本发明的作用效果的范围内，可以以省略其一部分的方式来加以形成。
另外，在上述的本发明的实施方式中，就第1膜增强部件10被配置于高分子电解质膜1的两个主面作了说明，但是并不限定于此，也可以只配置于一个主面。还有，在该情况下，第1对第1膜增强部件10、10和第2对第2膜增强部件10、10也可以以沿着高分子电解质膜1的4边进行延伸的方式加以配置。
另外，高分子电解质膜1在此为大致4角形，但是并不限定于此，例如4角形的4内角也可以不是90度。另外，4条边也可以稍有弯曲，或者也可以对4个角进行倒角。再有，高分子电解质膜1也可以是圆形，又可以是多角形。
实施例
以下列举实施例来对本发明作更加详细的说明。
[实施例1]
在本施例1中制作了上述的本发明的实施方式1所涉及的PEFC中的单电池40。
首先，将压敏纸(富士胶片株式会社制的商品名为：プレスケ一ル极超低压用LLLW)配置于高分子电解质膜1的主面F10之上，并将第1以及第2膜增强部件10、11配置于该压敏纸之上。此时，如图2所示，从高分子电解质膜1的厚度方向看，第1膜增强部件10的内周面配置成比第2膜增强部件11的内周面更加位于内侧。具体为，以使第2膜增强部件11的内周面位于向外方方向离开第1膜增强部件10的内周面1.0mm的位置的方式进行配置(参照图24)。还有，第1以及第2膜增强部件10、11的大小尺寸分别为205.6×205.6mm，其厚度分别为30μm。另外，第1膜增强部件10的开口12的大小尺寸为154.5×154.5mm，第2膜增强部件11的开口13的大小尺寸为156.5×156.5mm。
接着，配置阳极气体扩散层3a以及阴极气体扩散层3b，并将密封垫圈17配置于阳极气体扩散层3a或者阴极气体扩散层3b的周边部，从而制得MEA5。此时，以使阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)的外周面位于在向外方方向上离开第2膜增强部件11的内周面0.55mm的位置的方式，配置阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)。然后，以隔板6a、6b夹持MEA5，从而形成单电池40，并且以紧固连结压力为7kg/cm2的方式紧固连结该单电池40。还有，阳极气体扩散层3a以及阴极气体扩散层3b的大小尺寸为157.6×157.6mm，其厚度分别为150μm。另外，在本实施例中，因为要试验第1膜增强部件10在高分子电解质膜1的主面上的压力分布，所以不形成催化剂层。
然后，将紧固连结了的状态的单电池40放置1分钟，之后将单电池40进行解体，并取出压敏纸。如图24所示，示意性地表示其结果。
图24是表示实施例1中的第1膜增强部件10施加于高分子电解质膜1上的压力分布的示意图。在图24中，以斜线表示的区域18是表示在压敏纸上承受了较强的压力，以虚线19表示的部分是表示在压敏纸上承受了较弱的压力。并且，如图24所示，区域18是在阳极气体扩散层3a(或者阴极气体扩散层3b)的内表面中与第2膜增强部件11的外表面F50相接触的部分，是相当于上述的第1膜增强部件10的外表面F30上的部分16的区域。另外，虚线19是相当于由第1膜增强部件10的内表面F40和内周面形成的角部14的部分。
这样，确认了：本实施例1的单电池40为，与在第1膜增强部件10的外表面F30中的部分16上所承受的压力相比较，在第1膜增强部件10的角部14上所承受的压力较小，从而确认了：该角部14虽然是与高分子电解质膜1的主面F10(或者主面F20)线接触但是并没有过度地施加压力，从而能够防止高分子电解质膜1的破损。
通过上述说明，对于本领域技术人员来说，本发明的很多改进和其他的实施方式都是明显的。因此，上述说明应该仅仅作为示例被解释，是为了向本领域技术人员教导实施本发明的最佳方式而提供的。可以不脱离本发明的精神而实质性地变更其构造以及/或者功能的细节。
产业上的利用可能性
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批量生产的高分子电解质膜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以被期待适合用作汽车等移动体、分散型(现场型(on-site))发电系统(家庭用热电联供系统)等的主电源或者辅助电源。

Claims (20)

1.一种膜-膜增强部件组件，其特征在于：
具备：
高分子电解质膜，
1个以上的膜片状的第1膜增强部件，被配置于所述高分子电解质膜的主面之上，作为整体沿着所述高分子电解质膜的周边延伸，以及
1个以上的膜片状的第2膜增强部件，被配置于所述第1膜增强部件之上，作为整体沿着所述高分子电解质膜的周边延伸，并且从所述高分子电解质膜的厚度方向看，其内缘与所述第1膜增强部件的内缘互相不一致。
2.如权利要求1所述的膜-膜增强部件组件，其特征在于：
所述第1膜增强部件以及第2膜增强部件仅配置于所述高分子电解质膜的一个主面上。
3.如权利要求1所述的膜-膜增强部件组件，其特征在于：
所述第1膜增强部件以及第2膜增强部件分别配置于所述高分子电解质膜的两个主面上。
4.如权利要求2或者3所述的膜-膜增强部件组件，其特征在于：
所述第1膜增强部件以及第2膜增强部件被形成为环状。
5.如权利要求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具有基本为4角形的形状，
第1对所述第1膜增强部件分别被配置在所述高分子电解质膜的一个主面之上，沿着所述高分子电解质膜的4边中互相相对的1组边延伸；
第2对所述第1膜增强部件分别被配置在所述高分子电解质膜的另一个主面之上，沿着所述高分子电解质膜的4边中互相相对的另1组边延伸；
第1对所述第2膜增强部件分别被配置成沿着所述第1对第1膜增强部件之上延伸；
第2对所述第2膜增强部件分别被配置成沿着所述第2对第1膜增强部件之上延伸。
6.如权利要求5所述的膜-膜增强部件组件，其特征在于：
从所述高分子电解质膜的厚度方向看，所述第1对第2膜增强部件被配置成位于所述第2对第1膜增强部件之间；所述第2对第2膜增强部件被配置成位于所述第1对第1膜增强部件之间。
7.如权利要求1所述的膜-膜增强部件组件，其特征在于：
所述第1膜增强部件的内缘被形成为：较所述第2膜增强部件的内缘，更加位于所述高分子电解质膜的内侧。
8.如权利要求1所述的膜-膜增强部件组件，其特征在于：
所述第2膜增强部件的内缘被形成为：较所述第1膜增强部件的内缘，更加位于所述高分子电解质膜的内侧。
9.一种膜-催化剂层组件，其特征在于：
具备：
权利要求3所述的膜-膜增强部件组件，
被配置成覆盖所述高分子电解质膜的一个主面的至少一部分的第1催化剂层，以及
被配置成覆盖所述高分子电解质膜的另一个主面的至少一部分的的第2催化剂层。
10.一种膜-电极组件，其特征在于：
具备：
权利要求9所述的膜-催化剂层组件、
被配置成覆盖所述第1催化剂层的主面的至少一部分的第1气体扩散层，以及
被配置成覆盖所述第2催化剂层的主面的至少一部分的第2气体扩散层。
11.如权利要求10所述的膜-电极组件，其特征在于：
所述第1气体扩散层被配置成覆盖所述第1催化剂层和所述第1膜增强部件或者第2膜增强部件中的任意一个的主面的一部分；
所述第2气体扩散层被配置成覆盖所述第2催化剂层和所述第1膜增强部件或者第2膜增强部件中的任意一个的主面的一部分。
12.如权利要求11所述的膜-电极组件，其特征在于：
从所述高分子电解质膜的厚度方向看，所述第1气体扩散层以及第2气体扩散层被配置成各自的周边在整个周边上互相基本一致。
13.一种高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
具备权利要求10～12的任意一项所述的膜-电极组件。
14.一种膜-电极组件的制造方法，其特征在于：
包括：
(A)工序，将膜片状且环状的第1膜增强部件配置于高分子电解质膜的主面之上，
(B)工序，将催化剂层配置于所述高分子电解质膜的所述主面的所述环状的第1膜增强部件的开口所处位置的部分上，
(C)工序，以使气体扩散层被嵌入到所述环状的第2膜增强部件的开口中的方式，接合膜片状且环状的第2膜增强部件和所述气体扩散层，从而形成膜增强部件-气体扩散层组件，以及
(D)工序，将在所述工序(C)中形成的所述膜增强部件-气体扩散层组件配置于完成了所述工序(B)的所述高分子电解质膜上，以使所述催化剂层和所述气体扩散层相接触，并且使得从所述高分子电解质膜的厚度方向看，所述第1膜增强部件的内缘和所述第2膜增强部件的内缘互相不一致。
15.如权利要求14所述的膜-电极组件的制造方法，其特征在于：
分别将所述第1膜增强部件、所述催化剂层、所述第2膜增强部件以及所述气体扩散层配置于所述高分子电解质膜的两个主面上。
16.如权利要求14所述的膜-电极组件的制造方法，其特征在于：
在所述工序(C)中，以填埋所述第2膜增强部件的开口的方式形成所述气体扩散层，从而接合所述第2膜增强部件和所述气体扩散层。
17.如权利要求14所述的膜-电极组件的制造方法，其特征在于：
在所述工序(C)中，将所述气体扩散层形成为板状，并且以围绕该气体扩散层的周面的方式形成所述第2膜增强部件，从而接合所述气体扩散层和所述第2膜增强部件。
18.一种膜-电极组件的制造方法，其特征在于：
包括：
(E)工序，将膜片状且环状的第1膜增强部件配置于高分子电解质膜的主面之上，
(F)工序，以使气体扩散层被嵌入到环状的第2膜增强部件的开口中的方式，接合膜片状且环状的第2膜增强部件和气体扩散层，从而形成膜增强部件-气体扩散层组件，
(G)工序，将催化剂层配置于所述膜增强部件-气体扩散层组件的所述气体扩散层的一个主面上，
(H)工序，将在所述工序(G)中形成的所述膜增强部件-气体扩散层组件的所述催化剂层接触于完成了所述工序(E)的所述高分子电解质膜，并且配置成从所述高分子电解质膜的厚度方向看，所述第1膜增强部件的内缘和所述第2膜增强部件的内缘互相不一致。
19.如权利要求18所述的膜-电极组件的制造方法，其特征在于：
在所述工序(F)中，以填埋所述第2膜增强部件的开口的方式，形成所述气体扩散层，从而接合所述第2膜增强部件和所述气体扩散层。
20.如权利要求18所述的膜-电极组件的制造方法，其特征在于：
在所述工序(F)中，将所述气体扩散层形成为板状，并且以围绕该气体扩散层的周面的方式形成所述第2膜增强部件，从而接合所述气体扩散层和所述第2膜增强部件。
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