CN104769760B - 包含多孔质层部件的膜电极气体扩散层接合体的制造方法 - Google Patents

包含多孔质层部件的膜电极气体扩散层接合体的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种用于形成多孔质层的多孔质层部件的制造方法，具备：通过对包含碳和疏水性树脂的混合液进行喷雾干燥，得到包含碳和疏水性树脂的粉体的工序；生成包含粉体的糊的工序；以及通过对糊进行挤出或轧制，得到片状的多孔质层部件的工序。采用该方法，可形成能够抑制燃料电池的排水性和气体扩散性的降低的多孔质层。

Description

包含多孔质层部件的膜电极气体扩散层接合体的制造方法
技术领域
本发明涉及燃料电池所使用的多孔质层部件、和包含该多孔质层部件的膜电极气体扩散层接合体。
背景技术
作为燃料电池，有时使用具有在催化剂层与气体扩散层之间配置了形成有多个细微的气孔的层(以下称为“多孔质层”)的结构的燃料电池。作为多孔质层的形成方法，有时采用例如专利文献1所记载那样，将包含炭黑粉末和聚四氟乙烯(PTFE)的粉体、与PTFE的分散液混合而生成浆液，将该浆液涂布于气体扩散层的方法。另外，有时采用例如专利文献2所记载那样，首先，通过混合机将碳粉体与PTFE的细粉混合，进而添加加工助剂来得到混合物。接着，通过对混合物进行挤出和轧制加工而得到膜，用催化剂层和气体扩散层夹持该膜的方法。另外，有时采用例如专利文献2所记载那样，首先，向碳粉体与PTFE的分散液的混合液中添加沉淀剂，使碳和PTFE共沉淀，在将共沉淀物过滤和干燥后添加加工助剂而得到混合物。接着，通过对混合物进行挤出和轧制加工而得到膜，用催化剂层和气体扩散层夹持该膜的方法。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2008-243767号公报
专利文献2：日本特开2006-252948号公报
发明内容
专利文献1所记载的方法中，在浆液的涂布时，浆液会渗入气体扩散层。在采用这样的方法得到的多孔质层被用于燃料电池的情况下，具有在该浆液渗入的部分积存水，燃料电池的排水性降低这样的课题。另外，由于浆液渗入气体扩散层，因此具有气体扩散区域减小、气体扩散性降低这样的课题。
专利文献2所记载的方法之中，通过混合机将碳粉体与PTFE的细粉混合的方法中，由于粉体彼此(固体彼此)被混合、以及细粉中所含的PTFE粒子的平均粒径与碳粉体的平均粒径相比非常大，因此具有难以使碳粉体和PTFE粒子均匀分散的课题。在碳粉体和PTFE粒子没有均匀分散的情况下，有可能在燃料电池中发生发电不均，发电性能降低。
另外，专利文献2所记载的方法之中，向碳粉体与PTFE的分散液的混合液添加沉淀剂而使碳和PTFE共沉淀的方法中，随着时间的经过，PTFE的分散液内的PTFE的均匀性降低，因此在共沉淀物中，在上层部和下层部的组成可能不同。因此，具有在共沉淀物内，不能使碳和PTFE均匀分散的课题。此外，在该方法中，由于沉淀、干燥工序需要长的时间，因此具有生产率低这样的课题。此外，在以往的多孔质层的形成方法中，期望其低成本化、操作的容易化等。
本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够作为以下方式实现。
(1)根据本发明的一方式，提供一种用于形成多孔质层的多孔质层部件的制造方法，所述多孔质层在燃料电池中配置于气体扩散层与催化剂层之间。该制造方法具备：工序(a)，所述工序通过对包含碳和疏水性树脂的混合液进行喷雾干燥，得到包含碳和疏水性树脂的粉体；工序(b)，所述工序生成包含所述粉体的糊；以及工序(c)，所述工序通过对所述糊进行挤出或轧制，得到片状的所述多孔质层部件。采用该方式的制造方法，可得到片状的多孔质层部件，因此通过将该多孔质层部件与气体扩散层或催化剂层接合，能够形成多孔质层。因此，能够抑制多孔质层部件向气体扩散层的浸透，因此能够抑制气体扩散层的排水性和气体扩散性的降低。此外，由于通过对包含碳和疏水性树脂的混合液进行喷雾干燥，得到作为多孔质层部件的基材的粉体，因此能够在该粉体中使碳和疏水性树脂大致均匀地分散。因此，能够在多孔质层中抑制碳和疏水性树脂的存在不均，因此能够抑制多孔质层的排水性发生不均。另外，由于通过喷雾干燥生成包含碳和疏水性树脂的粉体，因此能够在较短时间内得到该粉体。另外，由于作为多孔质层部件可得到片状的部件，因此能够使接合多孔质层部件的工序、和接合气体扩散层用的部件的工序成为相互不同的工序。
(2)在上述方式的制造方法中，所述疏水性树脂可以包含聚四氟乙烯。采用该方式的制造方法，能够得到多孔质层的高的疏水性。
(3)根据本发明的另一方式，提供一种包含采用上述方式的制造方法制造出的多孔质层部件的膜电极气体扩散层接合体的制造方法。该制造方法具备：工序(d)，所述工序施加第1力，将所述多孔质层部件和所述催化剂层用的部件进行接合；以及工序(e)，所述工序施加比所述第1力弱的第2力，将气体扩散层用部件和接合有所述催化剂层用的部件的所述多孔质层部件进行接合。采用该方式的制造方法，使将多孔质层部件与气体扩散层用部件接合时施加的第2力、成为比将多孔质部件与催化剂层用的部件进行接合时施加的第1力弱的力，因此能够抑制气体扩散层用部件贯穿被接合的多孔质层、两极的催化剂层、和电解质膜。因此，能够抑制两极的短路。
(4)在上述方式的制造方法中，还具备：工序(f)，所述工序准备电解质膜片，所述电解质膜片具有载体膜和配置于所述载体膜上的电解质膜；工序(g)，所述工序在所述电解质膜片的所述电解质膜上配置所述催化剂层用的部件；以及工序(h)，所述工序从所述电解质膜片剥离所述载体膜，可以通过在所述工序(g)之后实行所述工序(d)，形成一方的电极的所述多孔质层，然后，通过实行所述工序(h)进而实行所述工序(d)，形成另一方的电极的所述多孔质层。采用该方式的制造方法，在从电解质膜片剥离载体膜之前，在一方的电极侧接合有多孔质层部件，因此在剥离载体膜之后，该多孔质层部件能够代替载体膜保护电解质膜，抑制电解质膜的变形。
再者，本发明能够以各种方式实现，例如能够以包含多孔质层部件和膜电极气体扩散层接合体的燃料电池、该燃料电池的制造方法、搭载燃料电池的车辆等方式实现。
附图说明
图1是表示燃料电池所使用的膜电极扩散层接合体的制造方法的顺序的流程图。
图2是表示步骤S105的MPL片的制作的顺序的流程图。
图3是示意性地表示图1的步骤S115和步骤S120的处理的说明图。
图4是示意性地表示图1的步骤S125、S130、S135和S140的处理的说明图。
具体实施方式
A.实施方式：
图1是表示燃料电池所使用的膜电极扩散层接合体(MembraneElectrode&Gas diffusion Layer Assembly，以下称为“MEGA”)的制造方法的顺序的流程图。如图1所示，首先，进行MPL(Micro Porous Layer)片的制作(步骤S105)。MPL片在燃料电池中配置于催化剂层与气体扩散层之间，形成MPL层。
图2是表示步骤S105中的MPL片的制作顺序的流程图。首先，生成作为导电性材料的碳与作为疏水性树脂的聚四氟乙烯(PTFE)的混合液(步骤S205)。具体而言，向离子交换水中添加表面活性剂并进行搅拌后，加入碳，进一步使混合液分散。通过向该混合液中添加PTFE的分散液并进行搅拌，生成碳与PTFE的混合液。作为表面活性剂，由于难以受到pH值的影响，因此优选非离子表面活性剂。作为碳，可以采用例如乙炔黑、炉黑、热裂炭黑、石墨等。再者，通过采用市售的乙炔黑、Vulcan XC、科琴黑，能够得到高的导电性，并且在与PTFE混合的情况下能够得到容易形成PTFE的高级结构这样的优点。可以代替上述的PTFE，采用PFA(正式名称为聚四氟乙烯的四氟乙烯树脂)、ETFE(通过四氟乙烯与乙烯共聚物而得到的氟树脂)等的具有疏水性的任意树脂。
通过对在步骤S205中得到的碳与PTFE的混合液进行喷雾干燥，生成被覆PTFE的碳粉体(步骤S210)。通过向在步骤S210中生成的被覆PTFE的碳粉体中添加润滑剂并进行混合，生成包含被覆PTFE的碳粉体的糊(步骤S215)。在步骤S210中对碳与PTFE的混合液进行喷雾干燥，是由于在使用通过喷雾干燥而得到的粉体生成糊的情况下，在该糊内能够使碳和PTFE均匀地分散。
通过对在步骤S215中生成的糊进行挤出和轧制加工，制作MPL片(步骤S220)。例如，可以将在步骤S215中精制的糊，利用挤出机制作小球(bead)，利用辊压机轧制该小球，制作MPL片。
使在步骤S220中制作的MPL片干燥而除去润滑剂，然后进行烧成而除去表面活性剂，由此完成MPL片(步骤S225)。在完成的MPL片上形成有多个细微的气孔。因此，在这样的MPL片用于燃料电池的情况下，认为利用细微的气孔的毛细管现象等，能够将伴随发电产生的水排出到气体扩散层。再者，可以在上述的步骤S225中，省略干燥工序而只实行烧成工序，在烧成工序中，将润滑剂和表面活性剂都除去。
如图1所示，完成MPL片后，准备电解质膜片、催化剂层用墨、气体扩散层(Gas diffusion Layer：以下称为“GDL”)部件(步骤S110)。在本实施方式中，电解质膜片由载体膜和贴附于载体膜的片状的电解质膜构成。载体膜是用于保护电解质膜的片，可以采用由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、ETFE等合成树脂制成的膜。作为电解质膜，可以采用例如杜邦公司的Nafion(注册商标)、旭化成(株)的Aciplex(注册商标)、旭硝子(株)的Flemion(注册商标)等的包含磺酸基的氟树脂系离子交换膜。作为催化剂层用墨，可以采用例如包含担载铂的碳等的催化剂担载体、和电解质溶液的水溶液。作为GDL部件，可以采用例如碳纸、碳布等碳多孔质体、金属网、泡沫金属等的金属多孔质体。再者，作为碳纸，可以使用聚丙烯腈(PAN)系碳纤维、沥青系碳纤维、纤维素系碳纤维、富强纤维系碳纤维等。这些碳纤维之中，由于杂质少，因此优选使用PAN系碳纤维。
在步骤S110中准备的电解质膜片的露出面(未贴附于载体片侧的电解质的面)上，涂布步骤S110中准备的催化剂层用墨(步骤S115)。通过该工序，形成两极的催化剂层之中一方的电极的催化剂层。
通过施加第1压力，将形成了一方的电极的催化剂层的电解质膜片、与步骤S105中制作的MPL片接合(步骤S120)。步骤S120中，在电解质膜片中，使MPL片与通过催化剂层用墨的涂布而形成了催化剂层的面接合。通过该工序，形成一方的电极的MPL层。再者，在本实施方式中，“MPL片”这个词表示用于形成MPL层的部件，“MPL层”这个词表示通过使MPL片与其它层或形成其它层的部件接合而形成的层。
图3是示意性地表示图1的步骤S115和步骤S120的处理的说明图。图3(a)表示步骤S115的处理，图3(b)表示步骤S120的处理。
本实施方式中，步骤S115使用模具涂布机实行。如图3(a)所示，模具涂布机具备送料辊100、输送辊105、模头120、卷取辊110和干燥机130。送料辊100送出电解质膜片10。如图3(a)所示，电解质膜片10具有在载体膜11上配置了电解质膜12的结构。输送辊105输送从辊100送出的电解质膜片10。向模头120供给催化剂层用墨。模头120将供给的催化剂层用墨涂布于输送的电解质膜片10。干燥机130配置于电解质膜片10的输送路径，使涂布了催化剂层用墨的电解质膜片10干燥。卷取辊110将通过催化剂层用墨而形成了催化剂层13的电解质膜片20卷取。
如图3(b)所示，在步骤S120中，利用送料辊205、送料辊210、加压辊300、输送辊305和卷取辊215，使电解质膜片20与MPL片30接合。送料辊205送出电解质膜片20。送料辊210送出在步骤S105中制作的MPL片30。加压辊300在施加第1压力的状态下将电解质膜片20与MPL片30接合。如图3(b)所示，如果通过加压辊300使电解质膜片20与MPL片30接合，则生成形成了载体膜11、电解质膜12、催化剂层13和MPL层14的电解质膜片40。输送辊305输送电解质膜片40。卷取辊215将电解质膜片40卷取。
如图1所示，实行步骤S120后，从电解质膜片剥离载体片，在电解质膜片中与形成了催化剂层和MPL层的面相反的面上，涂布催化剂层用墨(步骤S125)。通过该工序，形成与步骤S115中形成的催化剂层相反的电极侧的催化剂层。
通过施加第1压力，使在步骤S125中形成了催化剂层的电解质膜片、与在步骤S105中制作的MPL片接合(步骤S130)。步骤S130中，在电解质膜片中，使MPL片与步骤S125中形成了催化剂层的面接合。通过该工序，形成与步骤S120中形成的MPL层相反的电极侧的MPL层。
通过施加第2压力，使形成了两极的催化剂层和两极的MPL层的电解质膜片、与GDL部件接合(步骤S135)。步骤S135中，在电解质膜片的两面(形成了MPL层的两面)接合GDL部件。通过该工序形成两极的GDL层。
对形成了两极的催化剂层、两极的MPL层、和两极的GDL层的电解质膜(接合体)进行热压，完成MEGA(步骤S140)。
图4是示意性地表示图1的步骤S125、S130、S135和S140的处理的说明图。图4(a)表示步骤S125的处理，图4(b)表示步骤S130、S135和S140的处理。
如图4(a)所示，步骤S125使用与图3(a)所示的模具涂布机同样的模具涂布机实行。步骤S125中所使用的模具涂布机，在具备剥离辊410和卷取辊415的方面，与图3(a)所示的模具涂布机不同。
送料辊100送出在步骤S120中生成的电解质膜片40。剥离辊410从电解质膜片40剥离载体膜11，并且输送被剥离的载体膜11。卷取辊415将从电解质膜片40剥离的载体膜11卷取。模头120在载体膜11剥离而露出的电解质膜12的面上涂布催化剂层用墨。输送辊105输送通过模头120而涂布了催化剂层用墨的电解质膜片50。如图4(a)所示，电解质膜片50具有层叠了MPL层14、催化剂层13、电解质膜12和催化剂层15的结构。催化剂层15在步骤S125中被形成。干燥机130使电解质膜片50干燥。卷取辊110将干燥后的电解质膜片50卷取。
如图4(b)所示，在步骤S130中，利用送料辊500、送料辊505和第1加压辊600使电解质膜片50与MPL片30接合。辊500送出在步骤S125中形成了催化剂层的电解质膜片50。送料辊505送出在步骤S105中制作的MPL片30。第1加压辊600在施加第1压力的状态下将电解质膜片50与MPL片30接合。通过该工序在催化剂层15上形成MPL层16。
如图4(b)所示，在步骤S135中，利用送料辊510、送料辊515、裁切机530、裁切机535和第2加压辊610使GDL部件与催化剂层接合。2个送料辊510、515分别送出在步骤S110中准备的GDL部件。裁切机530将从送料辊510送出的GDL部件切断为规定大小。同样地，裁切机535将从送料辊515送出的GDL部件切断为规定大小。通过裁切机530切断的GDL部件配置于一方的电极的MPL层14上。与此相对，通过裁切机535切断的GDL部件配置于另一方的电极的MPL层16上。第2加压辊610在施加第2压力的状态下将步骤S130中形成了MPL层的电解质膜、与GDL部件接合。通过该工序在两极的催化剂层上分别形成GDL层。
在此，第2压力比步骤S120和步骤S130中的第1压力小。这是为了抑制在接合GDL部件时，由GDL部件的一部分(例如构成碳纸的碳纤维)贯穿相邻的催化剂层、电解质膜12、和另一方的电极侧的催化剂层而导致的短路的发生。
这样得到的接合体60，如图4(b)所示，具有层叠了电解质膜12、形成于电解质膜12上的2个催化剂层13、15、形成于催化剂层13上的MPL层14、形成于催化剂层15上的MPL层16、形成于MPL层14上的GDL层18、和形成于MPL层16上的GDL层17的结构。
如图4(b)所示，在步骤S140中，使用热压机545对接合体60进行热压。这样完成的MEGA，被2枚隔板夹持而构成燃料电池。
采用以上说明的本实施方式的MEGA的制造方法，制作MPL片，将形成了催化剂层的电解质膜片与MPL片接合，由此形成MPL层，因此能够抑制MPL层的构成部件浸透气体扩散层。因此，能够抑制由MPL层的基材浸透气体扩散层而导致的排水性的恶化、气体扩散性的降低。
此外，由于使用MPL片形成MPL层，因此能够使接合形成了催化剂层的电解质膜片与MPL片的工序(步骤S120、S130)、和接合形成了MPL层的电解质膜片与GDL部件的工序(步骤S135)分离。因此，能够使接合电解质膜片与MPL片时施加的压力(第1压力)、和接合电解质膜片与GDL部件时施加的压力(第2压力)相互不同。另外，通过使接合电解质膜片与MPL片时施加的压力(第1压力)较大，能够将MPL层与催化剂层紧密接合。因此，能够提高存在于催化剂层的水的排水性。另外，通过使接合电解质膜片与GDL部件时施加的压力(第2压力)较小，能够抑制GDL部件贯穿电解质膜和两极的催化剂层。因此，能够抑制两极的短路。
另外，通过对包含碳和PTFE的混合液进行喷雾干燥，制作成为MPL片的基材的混合物(粉体)，因此能够在该混合物中使碳和PTFE均匀地分散。因此，在MPL层中，能够抑制碳和PTFE的不均匀存在。另外，通过对碳与PTFE的混合物进行喷雾干燥而生成，因此能够在较短的期间内得到混合物。因此，能够提高MEGA的制造效率。
另外，由于在步骤S120中，将MPL片接合在一方的电极侧的催化剂层上，因此在步骤S125中，在剥离载体膜后，能够通过接合了的MPL片抑制电解质膜的变形。
再者，上述的MPL片相当于权利要求中的多孔质层用部件。另外，MPL层相当于权利要求中的多孔质层，PTFE相当于权利要求中的疏水性树脂。
B.实施例：
B1.MPL片的制作：
在步骤S205中，首先，向离子交换水添加Triton X作为表面活性剂后，使用搅拌器将水溶液搅拌10分钟。此时，作为搅拌器的旋转速度，设定为不产生泡的程度的旋转速度。再者，将Triton X的添加量设为水溶液中的Triton X的含有率成为10重量％的程度的量。接着，向水溶液中添加乙炔黑(商品名：HS-100，电气化学工业)作为碳。使用均质混合机将添加了乙炔黑的水溶液搅拌，使乙炔黑分散。通过将搅拌时间设为1～3小时，能够得到团块少的均质的混合液(炭黑浆液)。接着，向所得到的混合液中添加D-111(大金工业)作为PTFE的分散液。PTFE的分散液的添加量设为混合液中的PTFE(固体成分)的含有率成为40重量％的程度的量。接着，使用行星搅拌机将添加了PTFE的分散液的混合液搅拌10分钟。
在步骤S210中，使用喷雾干燥装置(藤崎电机)由步骤S205中得到的混合液得到了被覆PTFE的碳粉体。作为喷雾干燥的条件，将热风温度设定为150℃，将混合液的滴加条件设定为50cc/min。再者，所得到的被覆PTFE的碳的粒径为3～7μm。
在步骤S215中，对于被覆PTFE的碳粉体，添加作为润滑剂的ISOPARM(埃克森化学)，使用球磨机混合1小时制作了混合物(糊)。然后，将生成的糊在室温(大致25℃)放置8小时。再者，ISOPAR M的添加量(浓度)是成为混合物整体的30重量％的量。
在步骤S220中，首先，使用柱塞式挤出机(田端机械工业)，生成在步骤S215中制作的糊的小球。作为挤出条件，将小球直径设定为20mm，将料筒温度设定为50℃，将挤出速度设定为10mm/min。再者，作为料筒温度，可以设定室温(大致25℃)～70℃之间的任意温度。另外，作为挤出速度，可以设定1mm/min～20mm/min之间的任意速度。接着，使用加热辊压机将小球轧制为0.05mm。作为轧制条件，将辊温度设定为70℃，将输送速度设定为0.5m/min。再者，轧制以2个阶段进行。具体而言，作为第1阶段，将小球轧制为0.2mm的厚度的片，作为第2阶段，将0.2mm的厚度的片轧制为0.05mm的厚度的片。
作为步骤S225中的干燥条件，将干燥温度设定为150℃，将干燥时间设定为1小时。另外，作为步骤S225中的烧成条件，将烧成温度设定为300℃，将烧成时间设定为10分钟。
B2.MEGA的制作：
作为GDL部件，使用由PAN系的碳纤维制成的碳纸。将步骤S120和步骤S130中的第1压力设定为3MPa。另外，将步骤S135中的第2压力设定为1MPa。
B3.第1比较例：
制造第1比较例的MEGA。在第1比较例的MEGA的制造方法中，代替步骤S210，进行以下的处理来生成被覆PTFE的碳粉体。首先，利用离心分离机使步骤S205中得到的混合液离心分离，得到沉淀物。接着，利用设定为150℃的干燥炉使该沉淀物干燥，得到被覆PTFE的碳粉体。在第1比较例中得到的被覆PTFE的碳的粒径为4～7μm。其它处理(步骤S205、S215-S225和S110-S135)与上述的实施例相同。
B4.第2比较例：
制造第2比较例的MEGA。在第2比较例的MEGA的制造方法中，代替步骤S205和S210，利用V型混合机将乙炔黑(HS-100，电气化学工业)和PTFE粉末(M-111，大金工业)混合30分钟，由此得到碳与PTFE的混合物。在混合物中，乙炔黑的含有率为60重量％，PTFE粉末的含有率为40重量％。PTFE粉末的平均粒径大致为30μm。再者，其它处理(步骤S215、S220、S225和S110-S135)与上述的实施例相同。
B5.第3比较例：
制造第3比较例的MEGA。首先，将通过步骤S205而得到的混合液涂布于碳纸，由此在气体扩散层上形成MPL层。再者，混合液的组成设为适合于向碳纸涂布的组成。具体而言，添加PTFE的分散液，使混合液中的PTFE(固体成分)的量成为20重量％。在电解质膜的两面涂布催化剂层用墨而形成催化剂层，将形成了催化剂层的电解质膜、与形成了MPL层的气体扩散层接合，制造了MEGA。
B6.评价试验：
使用上述的实施例、第1比较例、第2比较例、第3比较例中分别制造的MEGA制造4种燃料电池，进行各燃料电池的发电试验，评价了发电性能。具体而言，使各燃料电池在彼此相同的条件下工作，测定电流密度为1.0A/cm2的情况下的电压，基于该电压评价了发电性能。再者，将工作时的燃料电池温度分别设定为80℃和50℃，测定了各燃料电池的电压。80℃设想为适合发电的温度。50℃设想为开始工作时的燃料电池。下述表1示出评价试验结果。
表1
如上述表1所示，使用了实施例的MEGA的燃料电池中，相对于使用了各比较例的MEGA的燃料电池，在80℃和50℃的任一温度下都测定出较高的电压。这意味着使用了实施例的MEGA的燃料电池的发电性能，比使用了各比较例的MEGA的燃料电池的发电性能更高。特别是在燃料电池温度较低的情况(50℃的情况)下，使用了实施例的MEGA的燃料电池的电压与使用了各比较例的MEGA的燃料电池的电压之差，与燃料电池温度较高的情况(80℃的情况)相比变得更大。
在第1比较例中，由通过混合液的离心分离而得到的沉淀物生成被覆PTFE的碳粉体。因此，推测与如实施例那样通过喷雾干燥而得到被覆PTFE的碳粉体的结构相比，被覆PTFE的碳中的碳和PTFE的分散性低。因此，推测在构成燃料电池时MPL层的排水性发生不均，发电性能比实施例低。
在第2比较例中所使用的PTFE粉末的平均粒径(大致30μm)，与实施例中的PTFE的分散液内的PTFE的平均粒径(大致0.3μm)相比非常大。因此，在将碳粉体与PTFE粉末混合时，碳粉体和PTFE粉末难以均匀混合。此外，在第2比较例中，由于将粉体彼此混合，因此与实施例相比，不容易使碳和PTFE均匀分散。由于这些理由，推测在构成燃料电池时MPL层的排水性发生不均，发电性能比实施例低。
在第3比较例中，由于将碳与PTFE的混合液涂布于气体扩散层的基材即碳纸上，因此该混合液浸透到碳纸内。因此，在构成了燃料电池时，气体扩散层(碳纸)之中，在渗入混合液的部分容易积存水，排水性降低。详细观察碳纸内渗入混合液的部分，沿着碳纸的厚度方向，可产生未渗入混合液的部分被渗入混合液的部分夹持的部分。在这样的部分，由于渗入混合液的部分的毛细管现象等，水容易积存，并且难以排出水。因此，认为在这样的部分容易积存水。
此外，在第3比较例中，由于混合液渗入碳纸，而使气体扩散区域减小，气体扩散性降低。像这样在第3比较例中，在构成了燃料电池时MPL层的排水性发生不均、或气体扩散性被阻碍，由此推测发电效率比实施例低。
再者，在燃料电池温度较低的50℃的情况下，与燃料电池温度较高的80℃的情况相比容易凝集水。因此，推测实施例与各比较例的排水性之差，作为发电效率(电压)之差，在燃料电池温度为50℃的情况下表现为较大。
C.变形例：
C1.变形例1：
在上述实施方式和实施例中，在相互不同的步骤(步骤S120和S130)中形成了一方的电极的MPL层和另一方的电极的MPL层，但本发明并不限定于此。可以在形成任一方的电极的MPL层之前，形成两极的催化剂层，然后在两极侧同时接合MPL片，从而同时形成两极的MPL层。另外，在上述实施方式和实施例中，同时形成了两极的GDL层，但可以取而代之，在相互不同的时间(步骤)形成各自的电极的GDL层。
C2.变形例2：
在上述实施方式和实施例中，将GDL部件利用2个裁切机530、535切断后接合在MPL层上，但本发明并不限定于此。例如，可以采用在将GDL部件接合在MPL层上之后，将膜电极接合体整体切断为规定大小的结构。
C3.变形例3：
在上述实施例和变形例中，作为MEGA，制造了包含气体扩散层的接合体，但可以取而代之，采用制造由除了气体扩散层以外的其它层构成的接合体的结构。在该结构中，可以将完成了的MEGA与GDL部件接合，进而用隔板夹持，由此构成燃料电池。
C4.变形例4：
在上述实施方式和实施例中，作为形成两极的催化剂层的方法，涂布了催化剂层用墨，但可以取而代之，与MPL片同样地事先制作催化剂层片，将该片与电解质膜接合，由此形成两极的催化剂层。
C5.变形例5：
在上述实施方式和实施例中，接合MPL片时施加的压力(第1压力)比接合GDL部件时施加的压力(第2压力)小，但本发明并不限定于此。可以采用第1压力与第2压力相等的结构或第1压力比第2压力大的结构。
本发明并不限于上述的实施方式、实施例、变形例，能够在不脱离其主旨的范围内以各种结构实现。例如，与发明内容部分中记载的各方式中的技术特征对应的实施方式、变形例中的技术特征，为了解决上述问题的一部分或全部，或为了达成上述效果的一部分或全部，可以适当进行替换、组合。另外，只要该技术特征在本说明书中不是作为必需的事项进行说明是，就可以适当删除。
附图标记说明
10…电解质膜片
11…载体膜
12…电解质膜
13…催化剂层
14…MPL层
15…催化剂层
20…电解质膜片
40…电解质膜片
50…电解质膜片
60…接合体
100…送料辊
105…输送辊
110…卷取辊
120…模头
130…干燥机
205…送料辊
210…送料辊
215…卷取辊
300…加压辊
305…输送辊
410…剥离辊
415…卷取辊
500…送料辊
505…送料辊
510…送料辊
515…送料辊
530…裁切机
535…裁切机
545…热压机
600…第1加压辊
610…第2加压辊

Claims (3)

1.一种膜电极气体扩散层接合体的制造方法，是包含多孔质层部件的膜电极气体扩散层接合体的制造方法，所述多孔质层部件用于形成多孔质层，所述多孔质层在燃料电池中配置于气体扩散层与催化剂层之间，所述制造方法具备：
工序a，所述工序通过对包含碳和疏水性树脂的混合液进行喷雾干燥，得到包含碳和疏水性树脂的粉体；
工序b，所述工序生成包含所述粉体的糊；
工序c，所述工序通过对所述糊进行挤出或轧制，得到片状的所述多孔质层部件；
工序d，所述工序施加第1力，将所述多孔质层部件和所述催化剂层用的部件进行接合；以及
工序e，所述工序施加比所述第1力弱的第2力，将气体扩散层用部件和接合有所述催化剂层用的部件的所述多孔质层部件进行接合。
2.根据权利要求1所述的制造方法，所述疏水性树脂包含聚四氟乙烯。
3.根据权利要求1或2所述的制造方法，还具备：
工序f，所述工序准备电解质膜片，所述电解质膜片具有载体膜和配置于所述载体膜上的电解质膜；
工序g，所述工序在所述电解质膜片的所述电解质膜上配置所述催化剂层用的部件；以及
工序h，所述工序从所述电解质膜片剥离所述载体膜，
通过在所述工序g之后实行所述工序d，形成一方的电极的所述多孔质层，然后，通过实行所述工序h进而实行所述工序d，形成另一方的电极的所述多孔质层。
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