CN107210450B - 催化剂层修正方法和催化剂层修正装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种催化剂层修正方法，能够提高制造时的膜催化剂层接合体的成品率。催化剂层修正方法用于对通过将形成在转印片(50)上的催化剂层(211)转印到电解质膜(21)上来制造的膜催化剂层接合体(40)的催化剂层进行修正。催化剂层修正方法中，检测催化剂层内有无缺陷(D)，根据所检测出的缺陷的尺寸和位置去除缺陷，对去除了缺陷的部分(P1)处涂布与催化剂层对应的修正墨(211B)来进行修补。

Description

催化剂层修正方法和催化剂层修正装置
技术领域
本发明涉及一种燃料电池的催化剂层修正方法和催化剂层修正装置。
背景技术
近年来，作为环境负荷少的电源，燃料电池受到了关注。燃料电池在理论上电极反应的生成物是水，是对地球环境几乎没有不良影响的清洁的发电系统。特别地，固体高分子型燃料电池(PEFC)由于在比较低的温度下工作，因此被期待作为电动汽车用电源。固体高分子型燃料电池具有在电解质膜上形成有催化剂层的膜催化剂层接合体(CCM：CatalystCoated Membrane(催化剂涂布膜))。作为制造膜催化剂层接合体的制造方法，一般已知如下一种方法：在转印片上涂敷催化剂墨，将使催化剂墨干燥而形成的催化剂层转印到电解质膜上来制造出膜催化剂层接合体。
在该制造方法中，有可能在转印片上的催化剂层内混入在制造工序中产生的催化剂的聚集物、异物。当在附着有聚集物、异物的状态下将催化剂层转印至电解质膜时，使电解质膜薄膜化，有可能产生膜催化剂层接合体的针孔。在将这样的膜催化剂层接合体使用于燃料电池的情况下，成为电池性能下降的原因。
另一方面，在下述的专利文献1中关于液晶显示装置的领域公开了以下方法：在通过激光去除在滤色器的基板形成彩色层的工序中产生的缺陷之后，使用涂布针涂布微量的墨。根据该方法，能够排除由于缺陷而产生的各种问题。然而，这样的方法在燃料电池领域中不是众所周知的。
专利文献1：日本特开平9-262520号公报
发明内容
发明要解决的问题
在将如上述那样的电解质膜被薄膜化的膜催化剂层接合体使用于燃料电池的情况下，由于成为电池性能下降的要因，因此担心制造时的成品率下降。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种催化剂层修正方法和催化剂层修正装置，能够提高制造时的膜催化剂层接合体的成品率。
用于解决问题的方案
达成上述目的的本发明所涉及的催化剂层修正方法是对通过将形成在转印片上的催化剂层转印到电解质膜上来制造的膜催化剂层接合体的所述催化剂层进行修正的催化剂层修正方法。在催化剂层修正方法中，在所述转印片上涂敷的催化剂墨干燥而形成所述催化剂层之后，检测所述催化剂层内有无缺陷。并且，根据检测出的所述缺陷的尺寸和位置来去除所述缺陷，在将所述催化剂层转印到所述电解质膜上并从所述催化剂层剥离所述转印片。并且，对去除了所述缺陷的部分涂布与所述催化剂层对应的修正墨来进行修补。
另外，达成上述目的的本发明所涉及的催化剂层修正装置是对通过将形成在转印片上的催化剂层转印到电解质膜上来制造的膜催化剂层接合体的所述催化剂层进行修正的催化剂层修正装置。催化剂层修正装置具有：检测部，其检测所述催化剂层内有无缺陷；以及去除部，其根据由所述检测部检测出的所述缺陷的尺寸和位置来去除所述缺陷。催化剂层修正装置还具有修补部，该修补部对由所述去除部去除了所述缺陷的部分涂布与所述催化剂层对应的修正墨来进行修补。所述检测部检测在所述转印片上涂敷的催化剂墨干燥而形成的所述催化剂层内有无所述缺陷。所述修补部对被转印到所述电解质膜上并剥离了所述转印片后的所述催化剂层中的去除了所述缺陷的部分涂布所述修正墨来进行修补。
发明的效果
根据上述的催化剂层修正方法和催化剂层修正装置，在检测出催化剂层内的缺陷并去除缺陷之后，涂布修正墨进行修补，因此制造时的膜催化剂层接合体的成品率提高。因而，能够提供一种能够提高制造时的膜催化剂层接合体的成品率的催化剂层修正方法和催化剂层修正装置。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的催化剂层修正方法的流程图。
图2是表示嵌入有本实施方式所涉及的催化剂层修正方法的、制造膜催化剂层接合体的制造方法的流程图。
图3是表示嵌入有本实施方式所涉及的催化剂层修正装置的、制造膜催化剂层接合体的制造装置的图。
图4是表示本实施方式所涉及的制造膜催化剂层接合体的制造方法的涂敷工序的图。
图5是表示本实施方式所涉及的制造膜催化剂层接合体的制造方法的干燥工序的图。
图6是表示本实施方式所涉及的制造膜催化剂层接合体的制造方法的检测工序的图。
图7是表示本实施方式所涉及的制造膜催化剂层接合体的制造方法的去除工序的图。
图8是表示向比缺陷大一圈的区域照射激光的情形的图，图8的(A)表示照射连续光的情况，图8的(B)表示照射脉冲光的情况。
图9是表示去除工序结束后的转印片和催化剂层的图。
图10是表示在去除催化剂层内的缺陷之后再次去除缺陷的情形的图。
图11是表示本实施方式所涉及的制造膜催化剂层接合体的制造方法的转印工序的图，图11的(A)是表示单面转印的情况的图，图11的(B)是表示双面转印的情况的图。
图12是表示本实施方式所涉及的制造膜催化剂层接合体的制造方法的剥离工序的图。
图13是表示本实施方式所涉及的制造膜催化剂层接合体的制造方法的修补工序的图。
图14是表示本实施方式所涉及的制造膜催化剂层接合体的制造方法的检查工序的图。
图15是表示压电喷墨方式的修补部的图。
图16是表示压电喷墨方式的原理的图。
图17是配置一个压电喷墨方式的涂布部的情况的图。
图18是交错地配置多个压电喷墨方式的涂布部的情况的图。
图19是利用压电喷墨方式的修补工序的流程图。
图20是表示检查图像数据的图形图。
图21是表示连续喷墨方式的修补部的图。
图22是表示连续喷墨方式的原理的图。
图23是表示交错地配置多个连续喷墨方式的涂布部的情形的图。
图24是利用连续喷墨方式的修补工序的流程图。
图25是表示检查图像数据的图形图。
图26是表示静电喷墨方式的修补部的图。
图27是表示静电喷墨方式的原理的图。
图28是表示静电喷墨方式的涂布部的图。
图29是利用静电喷墨方式的修补工序的流程图。
图30是表示阀式喷墨方式的修补部的图。
图31是表示阀式喷墨方式的原理的图。
图32是表示交错地配置多个阀式喷墨方式的涂布部的情形的图。
图33是利用阀式喷墨方式的修补工序的流程图。
图34是表示利用本实施方式所涉及的制造膜催化剂层接合体的制造方法制造出的膜催化剂层接合体的图。
图35是表示本发明的第二实施方式所涉及的催化剂层修正装置的图。
图36是用于说明第二实施方式所涉及的去除工序的图。
图37是用于说明切换部的作用的图。
具体实施方式
以下，参照添附的附图并说明本发明的实施方式。此外，对附图的说明中相同的要素附加相同的附图标记，并省略重复说明。附图的尺寸比率为了便于说明而被放大，存在与实际的比率不同的情况。
<第一实施方式>
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的催化剂层修正方法的流程图。图2是表示嵌入有本实施方式所涉及的催化剂层修正方法的、制造膜催化剂层接合体40的制造方法的流程图。图3是表示嵌入有本实施方式所涉及的催化剂层修正装置180的、制造膜催化剂层接合体40的制造装置100的图。此外，在以下的说明中，将阳极侧催化剂层221和阴极侧催化剂层231统称为催化剂层211。
概括来说，本实施方式所涉及的催化剂层修正方法是对通过将形成在转印片50上的催化剂层211转印到电解质膜21上来制造的膜催化剂层接合体40的催化剂层211进行修正的催化剂层修正方法。如图1所示，催化剂层修正方法检测催化剂层211内有无缺陷D(S101)，根据检测出的缺陷D的尺寸和位置来去除缺陷D(S102)。然后，对去除了缺陷D的部分P1处涂布与催化剂层211对应的修正墨211B来进行修补(S103)。
另外，在嵌入有上述催化剂层修正方法的、制造膜催化剂层接合体40的制造方法中，如图2所示，在催化剂墨211A干燥而形成催化剂层211(S03)之后，检测缺陷D的有无(S04)，并去除缺陷D(S07)。然后，在将催化剂层211转印到电解质膜21上(S09)并从催化剂层211剥离转印片50(S10)之后，对去除了缺陷D的部分P1处涂布修正墨211B进行修补(S11)。
另外，概括来说，本实施方式所涉及的催化剂层修正装置180是对通过将形成在转印片50上的催化剂层211转印到电解质膜21上来制造的膜催化剂层接合体40的催化剂层211进行修正的催化剂层修正装置180。如图3所示，催化剂层修正装置180具有：检测部130，其检测催化剂层211内有无缺陷D；以及去除部140，其根据由检测部130检测出的缺陷D的尺寸和位置来去除缺陷D。催化剂层修正装置180还具有修补部160，该修补部160在由去除部140去除了缺陷D的部分P1处涂布与催化剂层211对应的修正墨211B来进行修补。以下进行详细记述。
首先，参照图3说明嵌入有本实施方式所涉及的催化剂层修正装置180的、制造膜催化剂层接合体40的制造装置100。
如图3所示，制造膜催化剂层接合体40的制造装置100具有涂敷部110、干燥部120、检测部130、去除部140、转印部150、修补部160以及检查部170。检测部130、去除部140、修补部160以及检查部170构成催化剂层修正装置180。
接着，参照图2、图4～图13说明制造膜催化剂层接合体40的制造方法。
首先，在调制工序S01中，调制催化剂墨211A。催化剂墨211A只要是将电极催化剂、电解质以及溶剂适当混合得到即可，如有必要还适当混合有防水性高分子和/或增稠剂，其调制方法不特别地进行限制。例如将电解质添加到极性溶剂中，对该混合液加热、搅拌而将电解质膜溶解于极性溶剂之后，对其添加电极催化剂，由此能够调制催化剂墨211A。或者，在使电解质膜暂时分散悬浮于溶剂中之后，将该分散悬浮液与电极催化剂混合而能够调制催化剂墨211A。
接着，如图4所示，在涂敷工序S02中，利用涂敷部110在转印片50上涂敷催化剂墨211A。涂敷部110例如能够使用喷雾器、涂布机、或者喷墨等。构成转印片50的材料例如有ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)、PTFE(聚四氟乙烯)等氟系树脂，但是不限定于此。
接着，如图5所示，在干燥工序S03中，由干燥部120使转印片50上的催化剂墨211A干燥而形成催化剂层211。干燥部120例如能够使用暖风干燥机、加热板等。此时，分别形成在转印片50上形成有阳极侧催化剂层221的转印片和在转印片50上形成有阴极侧催化剂层231的转印片。
接着，如图6所示，在检测工序S04中，由检测部130检测在催化剂层211内是否不存在缺陷D。检测部130检测缺陷D的位置和尺寸。检测部130具有透射用光源131、反射用光源132以及摄像机133。透射用光源131和反射用光源132例如能够使用LED的线照明、区域照明等。摄像机133例如能够使用CCD、CMOS的区域摄像机、线摄像机。摄像机133的检查分辨率例如是5μm～300μm，但是不限定于此。
作为缺陷D，例如列举针孔、裂纹、突起状或嵌入状的污染异物、或者催化剂浆料的凝聚异物等。利用透射用光源131检测针孔、裂纹。另外，利用反射用光源132检测突起状或嵌入状的污染异物、催化剂浆料的凝聚异物。缺陷D的尺寸例如是50μm～数mm左右。
在检测工序S04中判断为在催化剂层211内不存在缺陷D的情况下(S04：是(YES))，进入将催化剂层211转印至电解质膜21的转印工序S05、从催化剂层211剥离转印片50的剥离工序S06。转印工序S05和剥离工序S06是与后述的转印工序S09和剥离工序S10相同的工序，因此在后面记述详细的说明。
另一方面，在检测工序S04中判断为在催化剂层211内存在缺陷D的情况下(S04：否(NO))，在进行了去除工序S07和去除确认工序S08之后进入转印工序S09。以下，说明去除工序S07和去除确认工序S08。
接着，如图7所示，在去除工序S07中，由去除部140去除催化剂层211内的缺陷D。去除部140是具备显微功能的激光振荡装置。在去除工序S07中，根据由摄像机133获得的缺陷D的位置信息，通过去除部140具备的显微功能的显微图像准确地识别缺陷位置来决定照射位置，并照射激光L。因此，能够准确地对缺陷D照射激光L。
如图7和图8所示，由未图示的扫描镜向比缺陷D大一圈的区域A1照射激光L以去除缺陷D及其周边的催化剂层211。激光L可以使用连续光和脉冲光中的任一个。在激光L为连续光的情况下，如图8的(A)所示，使激光L连续地扫描。另外，在激光L为脉冲光的情况下，如图8的(B)所示，使激光L断续地扫描。
另外，激光L的波长例如为200nm～1000nm，但是不限定于此。由于激光L的波长而对缺陷D和周边的催化剂层211加热使其溶融、或者使催化剂层211内的空气膨胀而吹飞缺陷D和周边的催化剂层211。此外，激光L的光斑直径能够通过调整未图示的透镜的配置位置来适当地变更。另外，通过与缺陷D的尺寸相配合地自动决定照射轮廓，由此能够使去除面积最小。另外，优选的是，根据催化剂层211的厚度适当地设定激光L的能量。例如，优选的是，阴极侧催化剂层231由于膜厚比阳极侧催化剂层221厚，因此将激光L的能量设定得更高。
另外，转印片50在后述的剥离工序S10中被剥离，因此去除部140能够如图9所示那样在去除缺陷D时去除到转印片50的形成催化剂层211的一侧的表面50A为止。因而，能够照射能量比较高的激光L去除到转印片50的表面为止，从而生产速度提高。
接着，在去除确认工序S08中，由检测部130判断催化剂层211内的缺陷D是否全部被去除。此外，去除确认工序S08也可以利用去除部140的显微功能的显微图像进行。在判断为缺陷D全部被去除的情况下(S08：是)，进入转印工序S09。
另一方面，在判断为缺陷D仍有残留的情况下(S08：否)，返回去除工序S07。以下，作为一例，参照图10的(A)～(C)详细记述在催化剂层211内配置有形成缓坡的嵌入状的污染异物即缺陷D的情况下的去除工序S07和去除确认工序S08。
如图10的(A)所示，在催化剂层211内配置有嵌入状的缺陷D的情况下，检测部130检测从催化剂层211突出的范围A2。然后，去除部140向比范围A2大一圈的范围A3照射激光L。此时，利用去除部140的显微功能观察去除状态并逐渐地去除直到在整个范围A3的表面露出缺陷D为止(S07)。此时，如图10的(B)所示，缺陷D残留于催化剂层211内(S08：否)。因此，返回去除工序S07，再次去除缺陷D。此时，向比范围A3再大一圈的范围A4照射激光L。其结果，如图10的(C)所示，能够将催化剂层211内的缺陷D全部去除。接着，说明转印工序S09。
接着，如图11所示，在转印工序S09(S05)中，由转印部150将催化剂层211转印至电解质膜21。转印部150例如是热压装置，能够使用辊压机、平压机等。在是图11的(A)所示的单面转印的情况下，在转印阳极侧催化剂层221和阴极侧催化剂层231中的一方之后，将背板B剥离，转印阳极侧催化剂层221和阴极侧催化剂层231中的另一方。由此，在电解质膜21的双面形成阳极侧催化剂层221和阴极侧催化剂层231。另外，在是图11的(B)所示的双面转印的情况下，一次在电解质膜21的一个面转印阳极侧催化剂层221并在另一个面转印阴极侧催化剂层231。
接着，如图12所示，在剥离工序S10(S06)中，从催化剂层211剥离转印片50。在检测工序S04中判断为在催化剂层211内不存在缺陷D的情况下(S04：是)，以上的制造工序结束。另一方面，在检测工序S04中判断为在催化剂层211内存在缺陷D(S04：否)并进行了去除工序S07和去除确认工序S08时，接下来进行修补工序S11。
接着，如图13所示，在修补工序S11中，由修补部160对去除了缺陷D的部分P1处涂布与催化剂层211对应的修正墨211B来进行修补。此外，在图13～图18、图21～图23、图26～图28、图30～图32中简单地示出在电解质膜21的单面形成催化剂层211的情形。电解质膜21被吸附配置在吸附台ST上。修正墨211B具有与催化剂墨211A同样的成分。修补部160利用喷墨方式涂布修正墨211B。作为本实施方式所涉及的修补部160的喷墨方式，列举压电喷墨方式、连续喷墨方式、静电喷墨方式、或者阀式喷墨方式。在后面记述关于各自的结构和作用的详细内容。
接着，如图14所示，在检查工序S12中，由检查部170检查是否准确地修补了催化剂层211。检查部170具有反射用光源和摄像机。此外，检查部170也可以利用检测部130或去除部140的显微功能。在判断为准确地修补了催化剂层211的情况下(S12：是)，结束制造工序。另一方面，在判断为催化剂层211未被准确修补的情况下(S12：否)，返回修补工序S11，再次涂布修正墨211B。
通过以上的工序制造出本实施方式所涉及的膜催化剂层接合体40。
以下详细记述修补工序S11。在修补工序S11中，修补部160利用喷墨方式涂布修正墨211B。喷墨方式能够使用压电喷墨方式、连续喷墨方式、静电喷墨方式、或者阀式喷墨方式。以下说明各方式的结构和作用。
<压电喷墨方式>
图15是表示压电喷墨方式的修补部160A的图。图16是表示压电喷墨方式的原理的图。图17是配置一个压电喷墨方式的涂布部200的情况的图。图18是交错地配置多个压电喷墨方式的涂布部200的情况的图。图19利用压电喷墨方式的修补工序S11A的流程图。图20是表示检查图像数据PD的图形图。
如图15所示，压电喷墨方式的修补部160A具有涂布部200、催化剂层传感器210、修正墨用容器220、卷取辊230以及控制部240。
涂布部200利用压电喷墨方式在由去除部140去除了缺陷D的部分P1处涂布修正墨211B。如图16所示，涂布部200具有喷头201、墨室202、喷嘴203以及压电元件204。
在压电喷墨方式中，从控制部240对压电元件204施加电压。其结果，压电元件204变形而使墨室202内的修正墨211B从喷嘴203向喷头201的外部喷出。根据对压电元件204施加电压的次数和电压的大小来进行对修正墨211B的液滴量的控制。此外，可以如图17所示那样具备一个涂布部200，也可以如图18所示那样具备多个涂布部200。在如图17所示那样具备一个涂布部200的情况下，优选构成为能够利用伺服滑动件等来沿宽度方向移动。另外，在如图18所示那样具备多个涂布部200的情况下，优选为交错地配置。通过交错地配置，能够在宽度方向上更密实地涂布修正墨211B。每一个喷头201的喷嘴203的个数例如是128个～512个，但是不限定于此。
催化剂层传感器210检测电解质膜21上的去除了缺陷D的部分P1。催化剂层传感器210具有反射用光源和摄像机。此外，催化剂层传感器210也可以利用检测部130或去除部140的显微功能。
在修正墨用容器220中储存修正墨211B，利用未图示的加压部将修正墨211B加压压送到涂布部200的墨室202内。另外，墨室202内未被喷出的修正墨211B被回收到修正墨用容器220。
卷取辊230将在电解质膜21上涂布有修正墨211B的膜催化剂层接合体40卷取。
控制部240包括ROM、CPU以及RAM。控制部240对压电元件204、催化剂层传感器210以及卷取辊230等的各种动作进行控制。
接着，参照图19说明压电喷墨方式的修补工序S11A。
首先，由催化剂层传感器210获取检查图像数据PD(S111A)。此时，如图20的左侧所示，缺陷D被去除的部分P1作为白色的图像、催化剂层211作为黑色的图像而被获取。
接着，使由催化剂层传感器210获取到的检查图像数据PD的黑白反转(S112A)。此时，如图20的右侧所示，去除了缺陷D的部分P1被反转为黑色的图像，催化剂层211被反转为白色的图像。
接着，控制部240接收在S112A中将黑白反转后的检查图像数据PD(S113A)。
接着，由涂布部200对去除了缺陷D的部分P1处涂布修正墨211B(S114A)。具体地说，将修正墨211B供给到墨室202内，并向压电元件204发送信号而使压电元件204变形，来涂布修正墨211B。仅对多个压电元件204中的与修补的位置对应的压电元件204施加电压而使其驱动，喷出修正墨211B。即，在S113A中由控制部240接收到的检查图像数据PD中，在黑色的位置涂布修正墨211B。
通过以上的工序制造出膜催化剂层接合体40。
在如上述那样涂布部200的喷墨方式是压电喷墨方式的情况下，能够利用很多的压电元件204准确地定位，因此能够更准确地修补去除了缺陷D的部分P1。另外，如果是压电喷墨方式，则能够使液滴减小，因此能够提高由修正墨211B形成的催化剂层211的形状精度。
<连续喷墨方式>
图21是表示连续喷墨方式的修补部160B的图。图22是表示连续喷墨方式的原理的图。图23是表示交错地配置多个连续喷墨方式的涂布部300的情形的图。图24是利用连续喷墨方式的修补工序S11B的流程图。图25是表示检查图像数据PD的图形图。
如图21所示，连续喷墨方式的修补部160B具有涂布部300、催化剂层传感器210、修正墨用容器220、卷取辊230以及控制部240。修补部160B还具有超声波产生器310、电压供给部320以及修正墨回收部330。催化剂层传感器210、修正墨用容器220、卷取辊230以及控制部240的结构是与压电喷墨方式的修补部160A相同的结构，因此省略说明。
涂布部300利用连续喷墨方式对去除了缺陷D的部分P1处涂布修正墨211B。如图22所示，涂布部300具有喷头301、墨室302、喷嘴303、激振源304、带电电极305以及偏转电极306。如图23所示，交错地配置多个涂布部300。此外，每一个喷头301的喷嘴303的个数为1个～多个。
在连续喷墨方式中，首先，利用未图示的泵来从喷嘴303喷射修正墨211B，使修正墨211B形成液柱。然后，利用超声波产生器310使激振源304激振。其结果，墨室302内的振动传递至形成为液柱的修正墨211B，使液柱中间收缩断掉而形成液滴。然后，带电电极305使修正墨211B的液滴带电荷。然后，偏转电极306对带电荷的修正墨211B的液滴提供期望移动距离量的施加电压，其结果使液滴着落在去除了缺陷D的部分P1处。此外，在图22中，左侧的涂布部300的偏转电极306提供比右侧的涂布部300的偏转电极306大的施加电压。其结果，从左侧的涂布部300喷出的修正墨211B向右方向大幅地移动。
根据偏转电极306对液滴提供施加电压的次数来进行对修正墨211B的液滴量的控制。另外，在偏转电极306中，未被提供施加电压的液滴由修正墨回收部330回收，再次返回到修正墨用容器220。
接着，参照图24说明连续喷墨方式的修补工序S11B。
首先，由催化剂层传感器210获取检查图像数据PD(S111B)。此时，如图25所示，去除了缺陷D的部分P1作为白色的图像、催化剂层211作为黑色的图像而被获取。
接着，根据检查图像数据PD，计算从基准位置BP起的修补位置距离(S112B)。具体地说，如图25所示，计算从基准位置BP起的左右方向分量的的距离X1和上下方向分量的距离Y1。
接着，根据检查图像数据PD计算修补尺寸(S113B)。具体地说，计算去除了缺陷D的部分P1的体积。
接着，将从基准位置BP起的修补位置距离和修补尺寸发送到控制部240。(S114B)
接着，由涂布部300对去除了缺陷D的部分P1处涂布修正墨211B(S115B)。具体地说，带电电极305使液滴带电荷，偏转电极306对规定的液滴提供施加电压，来使液滴着落在去除了缺陷D的部分P1处。
通过以上的工序制造出膜催化剂层接合体40。此外，也可以通过与压电喷墨方式的涂布工序S11A相同的过程来涂布修正墨211B。
如上所述，在喷墨方式是连续喷墨方式的情况下，由于修正墨211B循环，因此能够防止喷嘴303堵塞。
<静电喷墨方式>
图26是表示静电喷墨方式的修补部160C的图。图27是表示静电喷墨方式的原理的图。图28是表示静电喷墨方式的涂布部400的图。图29是利用静电喷墨方式的修补工序S11C的流程图。
如图26所示，静电喷墨方式的修补部160C具有涂布部400、催化剂层传感器210、修正墨用容器220、卷取辊230以及控制部240。修补部160C还具有第一施加部410、第二施加部420以及电压产生器430。催化剂层传感器210、修正墨用容器220、卷取辊230以及控制部240的结构是与压电喷墨方式的修补部160A相同的结构，因此省略说明。
涂布部400利用静电喷墨方式对去除了缺陷D的部分P1处涂布修正墨211B。如图27所示，涂布部400具有喷头401、墨室402以及喷嘴403。如图28所示，喷嘴403例如是注射针那样的注射器喷嘴。此外，每一个喷头401的喷嘴403的个数例如为5个，但是不限定于此。
如图26所示，第一施加部410配置在涂布部400附近。利用电压产生器430使第一施加部410带负电。
如图26所示，第二施加部420配置在电解质膜21的与形成催化剂层211的一侧的面相反侧的面。利用电压产生器430使第二施加部420带负电。
在静电喷墨方式中，首先，利用第一施加部410使涂布部400的喷头401带正电，其中，利用电压产生器430使该第一施加部410带负电。其结果，使从涂布部400喷出的修正墨211B带正电。在此，与形成有催化剂层211的位置相比，去除了缺陷D的部分P1在图27中的上下方向的厚度较薄，因此电阻变小。因而，在去除了缺陷D的部分P1处负电场变强，因此带正电的修正墨211B自动着落在去除了缺陷D的部分P1处。根据对第一施加部410和第二施加部420施加的电压的大小进行对修正墨211B的液滴量的控制。
接着，参照图29说明静电喷墨方式的修补工序S11C。与连续喷墨方式的修补工序S11B相比，静电喷墨方式的修补工序S11C在将修补位置距离和修补尺寸发送到控制部240的工序(S114C)之后的工序中不同。因此，以下说明继S114C的工序之后的工序。
由电压产生器430对第一施加部410和第二施加部420施加电压(S115C)。具体地说，使第一施加部410和第二施加部420带负电。由此，使涂布部400的喷头401带正电，从而使从涂布部400喷出的修正墨211B带正电。
接着，由涂布部400对去除了缺陷D的部分P1处涂布修正墨211B。此时，修正墨211B带正电，去除了缺陷D的部分P1的负电场比形成催化剂层211的部分强，因此修正墨211B自动着落在去除了缺陷D的部分P1处。
通过以上的工序制造出膜催化剂层接合体40。此外，也可以通过与压电喷墨方式的涂布工序S11A相同的过程来涂布修正墨211B。
如上所述，在喷墨方式是静电喷墨方式的情况下，不对喷出方向进行控制，修正墨211B就自动着落在去除了缺陷D的部分P1处，因此修补工序S11C变得容易。
<阀式喷墨方式>
图30是表示阀式喷墨方式的修补部160D的图。图31是表示阀式喷墨方式的原理的图。图32是表示交错地配置多个阀式喷墨方式的涂布部500的情形的图。图33是利用阀式喷墨方式的修补工序S11D的流程图。
如图30所示，阀式喷墨方式的修补部160D具有涂布部500、催化剂层传感器210、修正墨用容器220、卷取辊230以及控制部240。催化剂层传感器210、修正墨用容器220、卷取辊230以及控制部240是与压电喷墨方式的修补部160A相同的结构，因此省略说明。
涂布部500利用阀式喷墨方式来在由去除部140去除了缺陷D的部分P1处涂布修正墨211B。如图31所示，涂布部500具有喷头501、墨室502、喷嘴503以及阀504。
在阀式喷墨方式中，从控制部240向阀504发送信号。其结果，阀504在图31中向下方向产生行程，来将墨室502内的修正墨211B从喷嘴503向喷头501的外部喷出。根据阀504的行程量、行程动作次数来进行对修正墨211B的液滴量的控制。每一个喷头501的喷嘴503的个数为一个。此外，在图31中示出左侧的涂布部500的阀504的行程比右侧的涂布部500的阀504的行程长的情形。其结果，能够从左侧的涂布部500喷出更多的修正墨211B。另外，如图32所示，优选交错地配置涂布部500。
接着，参照图33说明阀式喷墨方式的修补工序S11D。阀式喷墨方式的修补工序S11D相对于连续喷墨方式的修补工序S11B，仅涂布修正墨211B的工序S115D不同，因此仅关于涂布修正墨211B的工序S115D进行说明。
由涂布部500对去除了缺陷D的部分P1处涂布修正墨211B。具体地说，向阀504发送信号，使阀504在图31中向下方向产生行程来涂布修正墨211B。
通过以上的工序制造出膜催化剂层接合体40。
如上所述，在喷墨方式是阀式喷墨方式的情况下，与压电喷墨方式相比，能够使液滴变大，因此能够提高修补速度。另外，还能够应对修正墨211B为高粘度的情况。此外，阴极侧催化剂层231比阳极侧催化剂层221厚，因此在对阴极侧催化剂层231进行修正时，优选应用阀式喷墨方式。
以上说明了修补工序S11所涉及的4个喷墨方式。
如图34所示，通过以上的工序制造出膜催化剂层接合体40。
如以上说明的那样，本实施方式所涉及的催化剂层修正方法是对通过将形成在转印片50上的催化剂层211转印到电解质膜21上来制造的膜催化剂层接合体40的催化剂层211进行修正的催化剂层修正方法。关于催化剂层修正方法，检测催化剂层211内有无缺陷D，根据检测出的缺陷D的尺寸和位置去除缺陷D，对去除了缺陷D的部分P1处涂布与催化剂层211对应的修正墨211B来进行修补。根据该修正方法，在检测出催化剂层211内的缺陷D并去除缺陷D之后，涂布修正墨211B进行修补，因此制造时的膜催化剂层接合体40的成品率提高。因而，能够提供能够提高制造时的膜催化剂层接合体40的成品率的催化剂层修正方法。
另外，在转印片50上涂敷的催化剂墨211A干燥而形成催化剂层211之后，检测有无缺陷D，并去除缺陷D。然后，在将催化剂层211转印到电解质膜21上并从催化剂层211剥离转印片50之后，对去除了缺陷D的部分P1处涂布修正墨211B进行修补。根据该修正方法，在从催化剂层211剥离转印片50之后涂布修正墨211B进行修补，因此在最终工序中进行修补工序S11。因而，进一步提高制造时的膜催化剂层接合体40的成品率。
另外，利用喷墨方式涂布修正墨211B。根据修正方法，能够精密地涂布修正墨211B，因此能够使修补后的催化剂层211的形状高精度化。
另外，喷墨方式是压电喷墨方式、连续喷墨方式、静电喷墨方式、或者阀式喷墨方式。在喷墨方式是压电喷墨方式的情况下，能够由很多的压电元件204准确地定位，因此能够更准确地对去除了缺陷D的部分P1进行修补。另外，如果是压电喷墨方式，则能够使液滴减小，因此能够提高由修正墨211B形成的催化剂层211的形状精度。另外，在喷墨方式是连续喷墨方式的情况下，由于修正墨211B循环，因此能够防止喷嘴303堵塞。另外，在喷墨方式是静电喷墨方式的情况下，不对修正墨211B的喷出方向进行控制，就能够自动着落在去除了缺陷D的部分P1处，因此修补工序S11C变得容易。另外，在喷墨方式是阀式喷墨方式的情况下，与压电喷墨方式相比，能够使液滴变大，因此能够提高修补速度。另外，还能够应对修正墨211B为高粘度的情况。
另外，通过向缺陷D照射激光L来去除缺陷D。根据该修正方法，能够容易地控制激光L的照射方向，因此能够适当地去除缺陷D。
另外，在去除缺陷D之后且在涂布修正墨211B进行修补之前，再次检测催化剂层211内有无缺陷D。根据该修正方法，能够更可靠地去除催化剂层211内的缺陷D。
另外，在去除缺陷D时，连转印片50的涂敷催化剂层211一侧的表面都去除。根据该修正方法，能够通过照射能量较高的激光L而连转印片50的表面都去除，从而生产速度提高。
另外，在涂布修正墨211B进行修补之后，检查催化剂层211的修补是否良好。根据该修正方法，能够更可靠地修补催化剂层211。
另外，如以上说明的那样，本实施方式所涉及的催化剂层修正装置180是对通过将形成在转印片50上的催化剂层211转印到电解质膜21上来制造的膜催化剂层接合体40的催化剂层211进行修正的催化剂层修正装置180。催化剂层修正装置180具有：检测部130，其检测催化剂层211内有无缺陷D；以及去除部140，其根据由检测部130检测出的缺陷D的尺寸和位置来去除缺陷D。催化剂层修正装置180还具有修补部160(160A、160B、160C、160D)，该修补部160(160A、160B、160C、160D)在由去除部140去除了缺陷D的部分P1处涂布与催化剂层211对应的修正墨211B来进行修补。根据该催化剂层修正装置180，在检测出催化剂层211内的缺陷D并去除缺陷D之后，涂布修正墨211B进行修补，因此制造时的膜催化剂层接合体40的成品率提高。因而，能够提供能够提高制造时的膜催化剂层接合体40的成品率的催化剂层修正装置180。
另外，检测部130检测转印片50上涂敷的催化剂墨211A干燥而形成的催化剂层211内有无缺陷D。另外，修补部160在被转印到电解质膜21上并剥离转印片50后的催化剂层211中的去除了缺陷D的部分P1处涂布修正墨211B来进行修补。根据该催化剂层修正装置180，在从催化剂层211剥离转印片50之后，涂布修正墨211B进行修补，因此在最终工序中进行修补工序S11。因而，制造时的膜催化剂层接合体40的成品率进一步提高。
另外，修补部160利用喷墨方式涂布修正墨211B。根据该催化剂层修正装置180，能够精密地涂布修正墨211B，因此能够使修补后的催化剂层211的形状高精度化。
另外，喷墨方式是压电喷墨方式、连续喷墨方式、静电喷墨方式、或者阀式喷墨方式。在喷墨方式是压电喷墨方式的情况下，能够由很多的压电元件204准确地定位，因此能够更准确地对去除了缺陷D的部分P1进行修补。另外，如果是压电喷墨方式，则能够使液滴减小，因此能够提高由修正墨211B形成的催化剂层211的形状精度。另外，在喷墨方式是连续喷墨方式的情况下，由于修正墨211B循环，因此能够防止喷嘴303堵塞。另外，在喷墨方式是静电喷墨方式的情况下，不对修正墨211B的喷出方向进行控制，而自动地着落在去除了缺陷D的部分P1处，因此修补工序S11C变得容易。另外，在喷墨方式是阀式喷墨方式的情况下，与压电喷墨方式相比，能够使液滴变大，因此能够提高修补速度。另外，还能够应对修正墨211B是高粘度的情况。
另外，去除部140通过向缺陷D照射激光L来去除缺陷D。根据该催化剂层修正装置180，能够容易地控制激光L的照射方向，因此能够适当地去除缺陷D。
另外，检测部130再次检测去除了缺陷D的催化剂层211内有无缺陷D。根据该催化剂层修正装置180，能够更可靠地去除催化剂层211内的缺陷D。
另外，去除部140去除到转印片50的形成催化剂层211的一侧的表面为止。根据该催化剂层修正装置180，能够照射能量较高的激光L去除到转印片50的表面为止，从而生产速度提高。
另外，还具有检查部170，该检查部170检查被涂布修正墨211B进行了修补的催化剂层211的修补是否良好。根据该催化剂层修正装置180，能够更可靠地修补催化剂层211。
<第二实施方式>
接着，说明本发明的第二实施方式。与第一实施方式相同的部分省略说明，仅说明第二实施方式具有特征的地方。第二实施方式所涉及的催化剂层修正方法与第一实施方式所涉及的催化剂层修正方法相比，不同的是去除催化剂层内的缺陷D的方法和涂布修正墨211B进行修补的方法。以下关于第二实施方式所涉及的去除工序和修补工序进行说明。
图35是表示第二实施方式所涉及的催化剂层修正装置600的图。图36是用于说明第二实施方式所涉及的去除工序的图。图37是用于说明切换部630的作用的图。
如图35所示，第二实施方式所涉及的催化剂层修正装置600具有去除部610、修补部620、切换部630、第1三通阀640以及第2三通阀650。检测部130和检查部170的结构与第一实施方式所涉及的催化剂层修正装置180相同，因此省略图示和说明。
去除部610具有压电喷墨方式的涂布部200、溶剂容器611、缺陷回收喷嘴612、缺陷回收泵613以及缺陷回收容器614。涂布部200不限定于压电喷墨方式，也可以是连续喷墨方式的涂布部300或者阀式喷墨方式的涂布部500。
在溶剂容器611中储存有能够溶解催化剂层211的溶剂S。作为溶剂S，使用酮类、醚类、酯类、烃类等溶解性高的溶剂。溶剂容器611中储存的溶剂S被未图示的加压部加压而进入涂布部200的墨室202，通过压电元件204的变形而从喷嘴203喷出溶剂S。溶剂S如如图36所示那样被喷出到缺陷D附近，溶解配置在缺陷D周边的催化剂层211。溶剂S也可以去除缺陷D。
缺陷回收喷嘴612如图35和36所示那样通过缺陷回收泵613对缺陷D和配置在缺陷D周边的催化剂层211进行吸引来回收缺陷D。由缺陷回收喷嘴612回收的缺陷D被输送到缺陷回收容器614。
修补部620具有压电喷墨方式的涂布部200和修正墨用容器220。即，能够将构成去除部610的涂布部200和构成修补部620的涂布部200作为同一装置使用。此外，也能够将构成去除部610的涂布部200和构成修补部620的涂布部200设为彼此不同的结构。
第1三通阀640在修正墨211B与溶剂S之间切换向涂布部200的墨室202内导入的液体。
第2三通阀650以使由涂布部200涂布的液体中的修正墨211B返回到修正墨用容器220、溶剂S返回到溶剂容器611的方式进行切换。
如图37所示，切换部630将喷出修正墨211B之后的涂布部200的墨室202内从修正墨211B切换为溶剂S。切换部630具有喷嘴罩631、溶剂容器632以及罩送液泵633。
喷嘴罩631构成为能够与涂布部200的喷嘴203相嵌合。在将喷嘴罩631嵌合于喷嘴203的状态下，由罩送液泵633从溶剂容器632向喷嘴罩631与喷嘴203之间的空间输送溶剂S。以下参照图37详细记述切换方法。
首先，从喷嘴203涂布修正墨211B(参照图37的(A))。接着，使喷嘴罩631嵌合于喷嘴203(参照图37的(B))。在该状态下，由罩送液泵633将溶剂S填充于喷嘴罩631与喷嘴203之间的空间。接着，切换第1三通阀640，来向墨室202内导入溶剂S(参照图37的(C))。接着，从喷嘴203喷出溶剂S，将喷嘴203内残存的修正墨211B喷出到喷嘴罩631内(参照图37的(D))。接着，使喷嘴罩631离开喷嘴203(参照图37的(E))。通过以上的工序，将涂布部200的墨室202内从修正墨211B切换为溶剂S。
以下，说明第二实施方式所涉及的催化剂层修正方法的去除工序和修补工序。
在去除工序中，由去除部610去除缺陷D。具体地说，由涂布部200将能够溶解催化剂层211的溶剂S涂布于配置在缺陷D周边的催化剂层211。此时，催化剂层211配置在转印片50上。然后，由缺陷回收喷嘴612对溶解的催化剂层211和缺陷D进行吸引，来回收并去除缺陷D。
在修补工序中，由修补部620对去除了缺陷D的部分P1处涂布与催化剂层211对应的修正墨211B来进行修补。此时，催化剂层211配置在电解质膜21上。涂布修正墨211B的方法与第一实施方式所涉及的方法相同，因此省略说明。
如以上说明的那样，在第二实施方式所涉及的催化剂层修正方法中，通过将能够溶解催化剂层211的溶剂S涂布于配置在缺陷D周边的催化剂层211来去除缺陷D。根据该方法，能够可靠地去除缺陷D。
另外，利用作为压电喷墨方式、连续喷墨方式、或者阀式喷墨方式的喷墨方式涂布溶剂S，由与涂布溶剂S的涂布部200相同的涂布部200来涂布修正墨211B。根据该方法，能够将涂布溶剂S的涂布部200与涂布修正墨211B的涂布部200兼用，因此能够降低设备成本。
另外，如以上说明的那样，在第二实施方式所涉及的催化剂层修正装置600中，去除部610通过将能够溶解催化剂层211的溶剂S涂布于配置在缺陷D周边的催化剂层211，来去除缺陷D。根据该催化剂层修正装置600，能够可靠地去除缺陷D。
另外，去除部610利用作为压电喷墨方式、连续喷墨方式、或者阀式喷墨方式的喷墨方式涂布溶剂S。由与构成去除部610并涂布溶剂S的涂布部200相同的涂布部200来涂布修正墨211B。根据该催化剂层修正装置600，能够将涂布溶剂S的涂布部200与涂布修正墨211B的涂布部200兼用，因此能够降低设备成本。
本发明并不仅限定于上述的实施方式，能够在权利要求的范围内进行各种改变。
例如在第一实施方式中通过照射激光来去除缺陷D，在第二实施方式中通过涂布溶剂S来去除缺陷D，但是也能够利用冲压机的冲切来去除缺陷D。
另外，在上述的第一实施方式中，修补部160利用喷墨方式涂布修正墨211B。然而，不限定于此，也可以是超声波喷雾器、超微粒子筛选产生喷雾器等喷雾法、注射器柱塞形式、单螺杆点胶机(moineau dispenser)、定量泵形式等挤出涂布法、或者刮刀涂布机等橡皮刮法。
另外，激光L的强度也可以是可变的。
附图标记说明
21：电解质膜；40：膜催化剂层接合体；50：转印片；130：检测部；140、610：去除部；160、160A、160B、160C、160D、620：修补部；170：检查部；180、600：催化剂层修正装置；200、300、400、500：涂布部；211：催化剂层；211A：催化剂墨；211B：修正墨；221：阳极侧催化剂层；231：阴极侧催化剂层；D：缺陷；L：激光；P1：去除了缺陷的部分；S：溶剂。

Claims (18)

1.一种催化剂层修正方法，对通过将形成在转印片上的催化剂层转印到电解质膜上来制造的膜催化剂层接合体的所述催化剂层进行修正，在该催化剂层修正方法中，
在所述转印片上涂敷的催化剂墨干燥而形成所述催化剂层之后，
检测所述催化剂层内有无缺陷，
根据所检测出的所述缺陷的尺寸和位置来去除所述缺陷，
在将所述催化剂层转印到所述电解质膜上并从所述催化剂层剥离所述转印片之后，
对去除了所述缺陷的部分涂布与所述催化剂层对应的修正墨来进行修补。
2.根据权利要求1所述的催化剂层修正方法，其特征在于，
利用喷墨方式涂布所述修正墨。
3.根据权利要求2所述的催化剂层修正方法，其特征在于，
所述喷墨方式是压电喷墨方式、或者连续喷墨方式、或者静电喷墨方式、或者阀式喷墨方式。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的催化剂层修正方法，其特征在于，
通过向所述缺陷照射激光来去除所述缺陷。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的催化剂层修正方法，其特征在于，
通过将能够溶解所述催化剂层的溶剂涂布于配置在所述缺陷周边的所述催化剂层，来去除所述缺陷。
6.根据权利要求5所述的催化剂层修正方法，其特征在于，
利用作为压电喷墨方式、或者连续喷墨方式、或者阀式喷墨方式的喷墨方式涂布所述溶剂，利用与涂布所述溶剂的涂布部相同的涂布部来涂布所述修正墨。
7.根据权利要求1所述的催化剂层修正方法，其特征在于，
在去除所述缺陷之后且在涂布所述修正墨进行修补之前，再次检测所述催化剂层内有无缺陷。
8.根据权利要求1所述的催化剂层修正方法，其特征在于，
在去除所述缺陷时，去除到所述转印片的形成所述催化剂层的一侧的表面为止。
9.根据权利要求1所述的催化剂层修正方法，其特征在于，
在涂布所述修正墨来进行修补之后，检查所述催化剂层的修补是否良好。
10.一种催化剂层修正装置，对通过将形成在转印片上的催化剂层转印到电解质膜上来制造的膜催化剂层接合体的所述催化剂层进行修正，该催化剂层修正装置具有：
检测部，其检测所述催化剂层内有无缺陷；
去除部，其根据由所述检测部检测出的所述缺陷的尺寸和位置来去除所述缺陷；以及
修补部，其对由所述去除部去除了所述缺陷的部分涂布与所述催化剂层对应的修正墨来进行修补，
其中，所述检测部检测在所述转印片上涂敷的催化剂墨干燥而形成的所述催化剂层内有无所述缺陷，
所述修补部对被转印到所述电解质膜上并剥离了所述转印片后的所述催化剂层中的去除了所述缺陷的部分涂布所述修正墨来进行修补。
11.根据权利要求10所述的催化剂层修正装置，其特征在于，
所述修补部利用喷墨方式涂布所述修正墨。
12.根据权利要求11所述的催化剂层修正装置，其特征在于，
所述喷墨方式是压电喷墨方式、或者连续喷墨方式、或者静电喷墨方式、或者阀式喷墨方式。
13.根据权利要求10～12中的任一项所述的催化剂层修正装置，其特征在于，
所述去除部通过向所述缺陷照射激光来去除所述缺陷。
14.根据权利要求10～12中的任一项所述的催化剂层修正装置，其特征在于，
所述去除部通过将能够溶解所述催化剂层的溶剂涂布于配置在所述缺陷周边的所述催化剂层来去除所述缺陷。
15.根据权利要求14所述的催化剂层修正装置，其特征在于，
所述去除部利用作为压电喷墨方式、或者连续喷墨方式、或者阀式喷墨方式的喷墨方式涂布所述溶剂，
利用构成所述去除部、且与涂布所述溶剂的涂布部相同的涂布部来涂布所述修正墨。
16.根据权利要求10所述的催化剂层修正装置，其特征在于，
所述检测部再次检测去除了所述缺陷的所述催化剂层内有无缺陷。
17.根据权利要求10所述的催化剂层修正装置，其特征在于，
所述去除部去除到所述转印片的形成所述催化剂层的一侧的表面为止。
18.根据权利要求10所述的催化剂层修正装置，其特征在于，
还具有检查部，该检查部检查被涂布所述修正墨而被修补后的所述催化剂层的修补是否良好。
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