JP2009043552A - 膜電極接合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電解質膜と触媒層との界面におけるプロトン伝導抵抗が低い膜電極接合体を製造する。
【解決手段】プロトン透過性を有する電解質膜４の両面に、溶媒とプロトン透過性を有する電解質２３と白金２５を担持したカーボン２６を含む触媒インクを塗工した後、溶媒を蒸発させて触媒層１０，１４を形成する。その後、水素雰囲気中で触媒層１０，１４間に電圧を印加することにより、触媒層１０，１４と電解質膜４との界面にプロトン伝導パスを形成する。
【選択図】図３
【解決手段】プロトン透過性を有する電解質膜４の両面に、溶媒とプロトン透過性を有する電解質２３と白金２５を担持したカーボン２６を含む触媒インクを塗工した後、溶媒を蒸発させて触媒層１０，１４を形成する。その後、水素雰囲気中で触媒層１０，１４間に電圧を印加することにより、触媒層１０，１４と電解質膜４との界面にプロトン伝導パスを形成する。
【選択図】図３
Description
本発明は、燃料電池用の膜電極接合体の製造方法に関する。
触媒層上に高分子電解質の有機溶媒溶液を塗布し、電解質膜中の有機溶剤残存量が特定量のときに、他方電極の触媒スラリを塗布・乾燥し、ホットプレスで挟持する膜電極接合体の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この製造方法によれば、アンカー効果により電解質膜と触媒層の物理的密着力を向上させることができる。
しかしながら、電解質膜と触媒層との界面において、必ずしもプロトン通路が繋がっているわけではない。このため、かかる界面におけるプロトン伝導抵抗が高いため、良好な発電特性を得ることができない可能性がある。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電解質膜と触媒層との界面におけるプロトン伝導抵抗が低い膜電極接合体を製造することを目的とする。
第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃料電池用の膜電極接合体の製造方法であって、
プロトン透過性を有する電解質膜の少なくとも片面に、溶媒とプロトン透過性を有する電解質と触媒を担持した導電性坦体とを含む触媒インクを塗工する工程と、
塗工された触媒インクに含まれる溶媒を蒸発させて、前記電解質と前記導電性坦体とを含む触媒層を形成する工程と、
プロトン供給源の雰囲気中で、前記触媒層と前記電解質膜との間に電圧を印加する工程とを含むことを特徴とする。
プロトン透過性を有する電解質膜の少なくとも片面に、溶媒とプロトン透過性を有する電解質と触媒を担持した導電性坦体とを含む触媒インクを塗工する工程と、
塗工された触媒インクに含まれる溶媒を蒸発させて、前記電解質と前記導電性坦体とを含む触媒層を形成する工程と、
プロトン供給源の雰囲気中で、前記触媒層と前記電解質膜との間に電圧を印加する工程とを含むことを特徴とする。
また、第２の発明は、燃料電池用の膜電極接合体の製造方法であって、
プロトン透過性を有する電解質膜の少なくとも片面に、溶媒とプロトン透過性を有する電解質と触媒を担持した導電性坦体とを含む触媒インクを塗工する工程と、
プロトン供給源の雰囲気中で、前記触媒インクと前記電解質膜との間に電圧を印加すると共に、前記触媒インクに含まれる溶媒を蒸発させる工程とを含むことを特徴とする。
プロトン透過性を有する電解質膜の少なくとも片面に、溶媒とプロトン透過性を有する電解質と触媒を担持した導電性坦体とを含む触媒インクを塗工する工程と、
プロトン供給源の雰囲気中で、前記触媒インクと前記電解質膜との間に電圧を印加すると共に、前記触媒インクに含まれる溶媒を蒸発させる工程とを含むことを特徴とする。
また、第３の発明は、燃料電池用の膜電極接合体の製造方法であって、
プロトン透過性を有する電解質膜の少なくとも片面に、プロトン透過性を有する電解質と触媒を担持した導電性坦体とを含む触媒層を配置する工程と、
プロトン供給源の雰囲気中で、前記触媒層と前記電解質膜との間に電圧を印加する工程とを含むことを特徴とする。
プロトン透過性を有する電解質膜の少なくとも片面に、プロトン透過性を有する電解質と触媒を担持した導電性坦体とを含む触媒層を配置する工程と、
プロトン供給源の雰囲気中で、前記触媒層と前記電解質膜との間に電圧を印加する工程とを含むことを特徴とする。
また、第４の発明は、燃料電池用の膜電極接合体の製造方法であって、
プロトン透過性を有する電解質と触媒を担持した導電性坦体を含む触媒層の少なくとも片面に、溶媒とプロトン透過性を有する電解質とを含む電解質溶液を塗工する工程と、
塗工された電解質溶液に含まれる溶媒を蒸発させて、電解質膜を形成する工程と、
プロトン供給源の雰囲気中で、前記触媒層と前記電解質膜との間に電圧を印加する工程とを含むことを特徴とする。
プロトン透過性を有する電解質と触媒を担持した導電性坦体を含む触媒層の少なくとも片面に、溶媒とプロトン透過性を有する電解質とを含む電解質溶液を塗工する工程と、
塗工された電解質溶液に含まれる溶媒を蒸発させて、電解質膜を形成する工程と、
プロトン供給源の雰囲気中で、前記触媒層と前記電解質膜との間に電圧を印加する工程とを含むことを特徴とする。
また、第５の発明は、燃料電池用の膜電極接合体の製造方法であって、
プロトン透過性を有する電解質と触媒を担持した導電性坦体を含む触媒層の少なくとも片面に、溶媒とプロトン透過性を有する電解質とを含む電解質溶液を塗工する工程と、
プロトン供給源の雰囲気中で、前記触媒層と前記電解質溶液との間に電圧を印加すると共に、前記電解質溶液に含まれる溶媒を蒸発させる工程とを含むことを特徴とする。
プロトン透過性を有する電解質と触媒を担持した導電性坦体を含む触媒層の少なくとも片面に、溶媒とプロトン透過性を有する電解質とを含む電解質溶液を塗工する工程と、
プロトン供給源の雰囲気中で、前記触媒層と前記電解質溶液との間に電圧を印加すると共に、前記電解質溶液に含まれる溶媒を蒸発させる工程とを含むことを特徴とする。
また、第６の発明は、第１、第３又は第４の発明において、前記触媒層と前記電解質膜とを挟持し加圧した状態で、電圧を印加することを特徴とする。
また、第７の発明は、第２の発明において、前記触媒インクと前記電解質膜とを挟持し加圧した状態で、前記電圧を印加することを特徴とする。
また、第８の発明は、第５の発明において、前記触媒層と前記電解質溶液とを挟持し加圧した状態で、電圧を印加することを特徴とする。
第１、第３又は第４の発明では、プロトン供給源の雰囲気中で、触媒層と電解質膜との間に電圧を印加することで、触媒層と電解質膜との界面においてプロトン伝導パスが形成される。かかるプロトン伝導パスを有する膜電極接合体を用いることで、燃料電池の抵抗、すなわち、触媒層と電解質膜との界面におけるプロトン伝導抵抗を低くすることができる。よって、燃料電池のセル電圧を高めることができるため、燃料電池の発電特性を向上させることができる。
第２の発明では、プロトン供給源の雰囲気中で、触媒インクと電解質膜との間に電圧を印加することで、触媒インクと電解質膜との界面においてプロトン伝導パスが形成される。かかるプロトン伝導パスを有する膜電極接合体を用いることで、燃料電池の抵抗、すなわち、触媒層と電解質膜との界面におけるプロトン伝導抵抗を低くすることができる。よって、燃料電池のセル電圧を高めることができるため、燃料電池の発電特性を向上させることができる。
第５の発明によれば、プロトン供給源の雰囲気中で、触媒層と電解質溶液との間に電圧を印加することで、触媒層と電解質溶液との界面においてプロトン伝導パスが形成される。かかるプロトン伝導パスを有する膜電極接合体を用いることで、燃料電池の抵抗、すなわち、触媒層と電解質膜との界面におけるプロトン伝導抵抗を低くすることができる。よって、燃料電池のセル電圧を高めることができるため、燃料電池の発電特性を向上させることができる。
第６の発明では、触媒層と電解質膜とを挟持し加圧した状態で、電圧が印加される。これにより、触媒層と電解質膜との接触界面が広い状態で、第１、３又は４の発明よりも多くのプロトン伝導パスを形成することができる。このため、燃料電池のセル電圧を更に高めることができる。
第７の発明では、触媒インクと電解質膜とを挟持し加圧した状態で、電圧が印加される。これにより、触媒インクと電解質膜との接触界面が広い状態で、第２の発明よりも多くのプロトン伝導パスを形成することができる。このため、燃料電池のセル電圧を更に高めることができる。
第８の発明では、触媒層と電解質溶液とを挟持し加圧した状態で、電圧が印加される。これにより、触媒層と電解質溶液との接触界面が広い状態で、第５の発明よりも多くのプロトン伝導パスを形成することができる。このため、燃料電池のセル電圧を更に高めることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
図１は、固体高分子型燃料電池の構成の一例を模式的に示す断面図である。図１に示す燃料電池１は、膜電極接合体（membrane electrode assembly、以下「ＭＥＡ」という。）２を備えている。ＭＥＡ２は、アノード電極６とカソード電極８とで挟まれた電解質膜４を備えている。
ここで、電解質膜４は、プロトン（水素イオン）を透過させる性質を有する。より詳細には、電解質膜４は、プロトンの伝導に寄与するスルホン酸基（ＳＯ３Ｈ基）を有する固体高分子電解質膜である。電解質膜４として、例えば、パーフルオロスルホン酸ポリマであるＮａｆｉｏｎ（Ｄｕ Ｐｏｎｔ社製）、Ｆｌｅｍｉｏｎ（旭硝子株式会社製）及びＡｃｉｐｌｅｘ（旭化成工業株式会社製）等を用いることができる。これらのフッ素系膜の他にも、電解質膜４として、炭化水素系ポリマを用いることができる。
アノード電極６は、触媒層１０とガス拡散層（以下「ＧＤＬ」ともいう。）１２とを有する。同様に、カソード電極８は、触媒層１４とＧＤＬ１６とを有する。ＧＤＬ１２，１６は、例えば、フッ素樹脂等により撥水処理が施されたカーボン材料からなるものを用いることができる。ＧＤＬ１２，１６の外側には、例えば、カーボン材料からなるセパレータ１８，２０がそれぞれ設けられている。図示しないが、セパレータ１８，２０の内面には、反応ガス（水素ガス，空気）の流路がそれぞれ設けられている。
以下、触媒層１０／電解質膜４／触媒層１４からなる接合体を「ＭＥＡ」と称し、このＭＥＡの製造方法について、以下の実施の形態及び変形例において詳細に説明する。
実施の形態１．
図２及び図３は、本発明の実施の形態１によるＭＥＡの製造方法を説明するための工程断面図である。
先ず、図２（Ａ）に示すように、電解質膜４の両面に、触媒インク２２を塗工（平面状に形成）する。塗工方法としては、例えば、スプレー法やアプリケータ法を適用することができる。触媒インク２２は、高分子電解質２３と、溶媒２４と、触媒２５を担持した導電性坦体２６とを含んでいる。高分子電解質２３としては、上述した電解質膜４と同様に、例えば、スルホン酸基を有するパーフルオロスルホン酸ポリマであるＮａｆｉｏｎやＦｌｅｍｉｏｎ等を用いることができる。触媒２５としては、例えば、白金を用いることができる。導電性坦体２６としては、例えば、カーボン粉末を用いることができる。カーボン粉末に対する白金の割合は、例えば、５〜８０ｗｔ％とすることができる。
図２及び図３は、本発明の実施の形態１によるＭＥＡの製造方法を説明するための工程断面図である。
先ず、図２（Ａ）に示すように、電解質膜４の両面に、触媒インク２２を塗工（平面状に形成）する。塗工方法としては、例えば、スプレー法やアプリケータ法を適用することができる。触媒インク２２は、高分子電解質２３と、溶媒２４と、触媒２５を担持した導電性坦体２６とを含んでいる。高分子電解質２３としては、上述した電解質膜４と同様に、例えば、スルホン酸基を有するパーフルオロスルホン酸ポリマであるＮａｆｉｏｎやＦｌｅｍｉｏｎ等を用いることができる。触媒２５としては、例えば、白金を用いることができる。導電性坦体２６としては、例えば、カーボン粉末を用いることができる。カーボン粉末に対する白金の割合は、例えば、５〜８０ｗｔ％とすることができる。
次に、触媒インク２２に含まれる溶媒２４を蒸発させる。これにより、図２（Ｂ）に示すように、電解質膜４の両面に触媒層１０，１４が形成される。触媒インク２２中の溶媒２５を蒸発させる方法としては、自然乾燥のほか、ホットプレート上での加熱や、真空乾燥機を用いた真空乾燥を適用することができる。
その後、図３（Ａ）に示すように、触媒層１０，１４を上下からプレート３２，３４（後述）により挟持し、プレス（加圧）する。プレス圧力は、例えば、０．１ＭＰａ〜２０ＭＰａである。これにより、触媒層１０，１４が電解質膜４内に物理的に入り込む。これらの触媒層１０，１４を電解質膜４内に入り込みやすくするため、例えば、相対湿度９５％程度に加湿しておくことが好適である。さらに、触媒層１０，１４を電解質膜４内に入り込みやすくするために、プレス中に加熱すること（すなわち、ホットプレス）が好適である。電解質膜４や高分子電解質２３がフッ素系ポリマを含む場合には、ガラス転移温度である１２０℃を超えるとクリープするため、３０℃〜１２０℃に加熱することが好適であり、８０℃〜１２０℃に加熱することがより好適である。一方、電解質膜４や高分子電解質２３が炭化水素系ポリマを含む場合には、耐熱性が高いため、３０℃〜２５０℃に加熱することができる。
さらに、図３（Ｂ）に示すように、触媒層１０，１４をプレスした状態のまま、水素雰囲気（加湿有り）中で、触媒層１０，１４間（触媒層１０／電解質膜４／触媒層１４間）に電圧を印加する。具体的には、触媒層１０、１４を挟持するプレート３２，３４間に電圧を印加する。
ここで、プレス並びに電圧印加は、図４に示すプレス装置３０を使用することができる。プレス装置３０は、処理室３１を有している。処理室３１には、プラテン３３，３５が上下に平行配置されている。上側プラテン３３の下面には電子伝導性プレート３２が固定されている。下側プラテン３５の上面には電子伝導性プレート３４が固定されている。上記の触媒層１０，１４は、これらの電子伝導性プレート（以下「プレート」と略することもある。）３２，３４により挟持される。プレート３２，３４は、触媒層１０，１４や電解質膜４との反応性が低い材料（例えば、金や白金等）により形成されたものを使用することが好適である。プラテン３３，３５を駆動することで、プレス可能である。バルブ３８が開弁されると、水素供給配管３７から処理室３１内に水分を含む水素が供給され、触媒層１０，１４及び電解質膜４の周辺を水素雰囲気（加湿有り）にすることができる。また、プレート３２，３４間には、電圧印加部３６から電圧を印加することができる。電圧印加部３６は、公知のポテンショスタットやガルバノスタットを使用することができる。また、処理室３１には、排気管３９が接続されている。
図３（Ｂ）に示すように水素雰囲気中で電圧を印加することにより、プロトンが正電圧から負電圧の方向に伝導する。詳細には、図３（Ｂ）に示すように、プロトンが触媒層１４の電解質２３から電解質膜４に向かって伝導し、さらにプロトンが電解質膜４から触媒層１０の電解質２３に向かって伝導する。
その結果、触媒層１４と電解質膜４との界面および電解質膜４と触媒層１０との界面において、プロトンの伝導に寄与するスルホン酸基が向きを揃えつつ集まることで、プロトンの伝導パス（以下「プロトン伝導パス」という。）が形成される。さらに、触媒層１０，１４及び電解質膜４の内部においても良好なプロトン伝導パスを得ることができる。具体的には、電解質２３や電解質膜４の内部で、プレスやその他の要因により潰れていたプロトン伝導パスを再生することができる。
プロトン伝導速度は、例えば、０．０１〜２．５Ａ／ｃｍ２に制御することが好適である。プロトン伝導速度の制御は、印加電圧を１ｍＶ〜１Ｖの範囲内で設定することで実現することができる。電圧印加時間は、例えば、１０ｓｅｃ〜２４ｈｒの範囲内で設定することができる。
また、触媒層１０，１４に含まれる電解質２３の材料に応じて、プロトン伝導速度と電圧印加時間を設定することが好適である。フッ素系ポリマは、炭化水素系ポリマに比して柔らかい。このため、電解質２３としてフッ素系ポリマを用いる場合には、炭化水素系ポリマを用いる場合に比して、プロトン伝導速度を低くすることができ、電圧印加時間を短くすることができる。
また、高分子電解質２３に含まれるスルホン酸基の量に応じて、プロトン伝導速度と電圧印加時間を設定することが好適である。スルホン酸基の量が多い場合には、少ない場合に比して、低いプロトン伝導速度かつ短い電圧印加時間でプロトン伝導パスを形成することができる。スルホン酸基の量が少ない場合（例えば、ＥＷ＞１１００）には、電圧印加時間を１０ｍｉｎ〜２４ｈｒの範囲内で設定することができる。一方、スルホン酸基の量が多い場合（例えば、ＥＷ≦１１００）には、電圧印加時間を１０ｓｅｃ〜３０ｍｉｎの範囲内で設定することができる。ＥＷ（equivalent weight）とは、スルホン酸基１モル当たりの乾燥膜重量を表したものである。ＥＷが小さいほど、スルホン酸基の量が多い。
電圧印加開始から設定された電圧印加時間を経過すると、電圧印加及び加圧を終了することで、ＭＥＡが得られる。そうすると、電圧印加中に触媒層１０，１４と電解質膜４の界面に向きを揃えて集まったスルホン酸基同士が絡み合うこととなる。よって、電圧印加及び加圧終了後もかかる界面におけるプロトン伝導パスが維持された状態となる。
以下、上記実施の形態１を更に具体化した実施例について説明する。
（実施例１）
フッ素系高分子からなる電解質膜（Ｎａｆｉｏｎ）の両面に、Ｐｔ担持カーボンとＮａｆｉｏｎ（ＥＷ１１００）を含む触媒インクをスプレー法により塗工した。そして、塗工された触媒インクの溶媒を蒸発させて（すなわち、触媒インクを乾燥させて）、触媒層を形成した。その後、図４に示すプレス装置３０のプレート３２，３４で両側の触媒層を挟み、処理室３１内を水素雰囲気（加湿有り）にし、触媒層／電解質膜／触媒層を１．５ＭＰａでプレスした。プレス中、プレート３２，３４を加熱して、触媒層及び電解質膜の温度を８０℃に制御した。さらに、プロトン伝導速度が１．０Ａ／ｃｍ２となるように、電圧印加部３６からプレート３２，３４間に数１０ｍＶの電圧を印加した。電圧を１０ｍｉｎ印加した後、すなわち、プロトン伝導処理を１０ｍｉｎ行った後、プレス及び電圧印加を終了してＭＥＡを得た。
（実施例１）
フッ素系高分子からなる電解質膜（Ｎａｆｉｏｎ）の両面に、Ｐｔ担持カーボンとＮａｆｉｏｎ（ＥＷ１１００）を含む触媒インクをスプレー法により塗工した。そして、塗工された触媒インクの溶媒を蒸発させて（すなわち、触媒インクを乾燥させて）、触媒層を形成した。その後、図４に示すプレス装置３０のプレート３２，３４で両側の触媒層を挟み、処理室３１内を水素雰囲気（加湿有り）にし、触媒層／電解質膜／触媒層を１．５ＭＰａでプレスした。プレス中、プレート３２，３４を加熱して、触媒層及び電解質膜の温度を８０℃に制御した。さらに、プロトン伝導速度が１．０Ａ／ｃｍ２となるように、電圧印加部３６からプレート３２，３４間に数１０ｍＶの電圧を印加した。電圧を１０ｍｉｎ印加した後、すなわち、プロトン伝導処理を１０ｍｉｎ行った後、プレス及び電圧印加を終了してＭＥＡを得た。
（実施例２）
実施例１と同様に、電解質膜の両面に触媒インクをスプレー法により塗工した。触媒インクの乾燥後、図４に示すプレス装置３０を用いて、プレス及び電圧印加を行った。ここで、実施例１ではプレス圧力を１．５ＭＰａとしたが、本実施例２ではプレス圧力を０．６ＭＰａとした。その他の条件（温度、プロトン伝導速度、電圧印加時間）は、実施例１と同様とした。
実施例１と同様に、電解質膜の両面に触媒インクをスプレー法により塗工した。触媒インクの乾燥後、図４に示すプレス装置３０を用いて、プレス及び電圧印加を行った。ここで、実施例１ではプレス圧力を１．５ＭＰａとしたが、本実施例２ではプレス圧力を０．６ＭＰａとした。その他の条件（温度、プロトン伝導速度、電圧印加時間）は、実施例１と同様とした。
（実施例３）
実施例１と同様に、電解質膜の両面に触媒インクをスプレー法により塗工した。触媒インクの乾燥後、図４に示すプレス装置３０を用いて、プレス及び電圧印加を行った。ここで、実施例１ではプレス圧力を１．５ＭＰａとしたが、本実施例３ではプレス圧力を３．０ＭＰａとした。その他の条件は、実施例１と同様とした。
実施例１と同様に、電解質膜の両面に触媒インクをスプレー法により塗工した。触媒インクの乾燥後、図４に示すプレス装置３０を用いて、プレス及び電圧印加を行った。ここで、実施例１ではプレス圧力を１．５ＭＰａとしたが、本実施例３ではプレス圧力を３．０ＭＰａとした。その他の条件は、実施例１と同様とした。
（比較例）
実施例１と同様に、電解質膜の両面に触媒インクをスプレー法により塗工した。触媒インクの乾燥後、図４に示すプレス装置３０のプレート３２，３４で両側の触媒層を挟み、大気中で触媒層／電解質膜／触媒層を３ＭＰａで４ｍｉｎプレスした。プレス中、プレート３２，３４を加熱して、触媒層及び電解質膜の温度を１４０℃に制御した。本比較例では、上記の実施例１−３とは異なり、水素雰囲気下での電圧印加を行っていない。すなわち、本比較例では、強制的なプロトンの伝導処理を行わずに、ＭＥＡを得た。
実施例１と同様に、電解質膜の両面に触媒インクをスプレー法により塗工した。触媒インクの乾燥後、図４に示すプレス装置３０のプレート３２，３４で両側の触媒層を挟み、大気中で触媒層／電解質膜／触媒層を３ＭＰａで４ｍｉｎプレスした。プレス中、プレート３２，３４を加熱して、触媒層及び電解質膜の温度を１４０℃に制御した。本比較例では、上記の実施例１−３とは異なり、水素雰囲気下での電圧印加を行っていない。すなわち、本比較例では、強制的なプロトンの伝導処理を行わずに、ＭＥＡを得た。
本発明者は、以上の実施例１−３及び比較例により得られたＭＥＡの外側にＧＤＬをそれぞれ形成し、さらにそのＧＤＬの外側にセパレータを形成することで得られた燃料電池の発電特性を調べた。その結果を図５に示す。図５は、本発明の実施例により得られたＭＥＡを有する燃料電池の発電特性（抵抗，セル電圧）を説明するための図である。図５における太実線Ａは、実施例１，３で得られたＭＥＡを有する燃料電池の発電特性を示している。破線Ｂは、実施例２で得られたＭＥＡを有する燃料電池の発電特性を示している。細実線Ｃは、比較例で得られたＭＥＡを有する燃料電池の発電特性を示している。
ここで、セル抵抗は、電流遮断法により測定された値である。また、発電条件としては、セル温度：８０℃、Ｈ２ガス流量：５００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス圧力：０．２ＭＰａ、空気流量：２０００ｓｃｃｍ、空気ガス圧力：０．２ＭＰａとした。
ここで、セル抵抗は、電流遮断法により測定された値である。また、発電条件としては、セル温度：８０℃、Ｈ２ガス流量：５００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス圧力：０．２ＭＰａ、空気流量：２０００ｓｃｃｍ、空気ガス圧力：０．２ＭＰａとした。
図５に示すように、実施例１−３で得られたＭＥＡを有する燃料電池は、比較例で得られたＭＥＡを有する燃料電池に比して、抵抗（プロトン伝導抵抗）が低く、セル電圧が高い。従って、水素雰囲気（加湿有り）下で電圧印加を行って、触媒層１０，１４と電解質膜４との界面にプロトン伝導パスを形成すると共に、触媒層１０，１４及び電解質膜４内部のプロトン伝導パスを再生することで、燃料電池の発電特性を向上させることができる。
さらに、比較例で得られたＭＥＡを有する燃料電池の抵抗は、発電時に形成されるプロトン伝導パスに起因する。本発明の実施例１−３で得られたＭＥＡは、発電時に形成されるプロトン伝導パスに加えて、既述した電圧印加により生成されたプロトン伝導パスを有するため、プロトン伝導抵抗が低くなっている。
さらに、比較例で得られたＭＥＡを有する燃料電池の抵抗は、発電時に形成されるプロトン伝導パスに起因する。本発明の実施例１−３で得られたＭＥＡは、発電時に形成されるプロトン伝導パスに加えて、既述した電圧印加により生成されたプロトン伝導パスを有するため、プロトン伝導抵抗が低くなっている。
ところで、予め発電させておくことによりプロトン伝導パスを形成する方法も考えられる。しかし、発電時には、生成された水が、プロトン供給源となる水素ガス及び酸素ガスの供給を阻害してしまう。本発明では、水の生成がないため、水素ガスを触媒層１０，１４及び電解質膜４の周辺に均一に供給することができる。よって、より多くのプロトン伝導パスを均一に形成することが可能である。
以上説明したように、本実施の形態１では、電解質膜４と触媒層１０，１４とを挟持し、水素雰囲気（加湿有り）下で触媒層１０，１４間に電圧を印加する。これにより、触媒層１０，１４と電解質膜４との界面においてプロトン伝導パスを形成することができ、電解質膜４や電解質２３内部においてプロトン伝導パスを再生することができる。このように強制的にプロトン伝導パスを形成することで、燃料電池の抵抗を下げることができ、セル電圧を高めることができる。従って、燃料電池の発電特性を向上させることができる。
また、触媒層１０，１４間をプレスした状態で、すなわち、触媒層１０，１４と電解質膜４との接触面積が大きい状態で電圧を印加することで、プレスしない場合に比して多くのプロトン伝導パスを形成することができる。その結果、燃料電池の発電特性を更に向上させることができる。
また、触媒層１０，１４間をプレスした状態で、すなわち、触媒層１０，１４と電解質膜４との接触面積が大きい状態で電圧を印加することで、プレスしない場合に比して多くのプロトン伝導パスを形成することができる。その結果、燃料電池の発電特性を更に向上させることができる。
以下、本実施の形態１の変形例について説明する。なお、以下の変形例において、特に示さない限り、上記実施の形態１で説明した材料やプロセス条件を用いることができるものとする。
上記実施の形態１では、プロトン供給源の雰囲気を水素雰囲気としているが、メタノールやエタノールのような有機溶媒を揮発させてプロトン供給源の雰囲気としてもよい（後述する実施の形態２についても同様）。
（第１変形例）
また、上記実施の形態１では、触媒層１０，１４を挟持するプレート３２，３４に電圧を印加しているが、図６に示すように、触媒層１０，１４の外側に設けられたＧＤＬ１２，１６に電圧を印加してもよい。図６は、本実施の形態１の第１変形例において、ＧＤＬ１２，１６への電圧印加を示す図である。
第１変形例では、先ず、電解質膜４両面に塗工された触媒インク２２の溶媒２４を蒸発させて触媒層１０，１４を形成する。その後、触媒層１０，１４の外側にそれぞれＧＤＬ１２，１６を設ける。その後、図６に示すプレス装置３０Ａにおいて、プラテン３３，３４でＧＤＬ１２，１６を挟持してプレスし、水素雰囲気（加湿有り）中で電圧印加部３６からＧＤＬ１２，１６間に電圧を印加する。プレート３２，３４が無くとも、上記実施の形態１と同様に、触媒層１４と電解質膜４との界面および電解質膜４と触媒層１０との界面において、プロトン伝導パスを形成することができる。さらに、電解質膜４内部や触媒層１０，１４の電解質２３内部においてプロトン伝導パスを再生することができる。従って、第１変形例によれば、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、上記実施の形態１では、触媒層１０，１４を挟持するプレート３２，３４に電圧を印加しているが、図６に示すように、触媒層１０，１４の外側に設けられたＧＤＬ１２，１６に電圧を印加してもよい。図６は、本実施の形態１の第１変形例において、ＧＤＬ１２，１６への電圧印加を示す図である。
第１変形例では、先ず、電解質膜４両面に塗工された触媒インク２２の溶媒２４を蒸発させて触媒層１０，１４を形成する。その後、触媒層１０，１４の外側にそれぞれＧＤＬ１２，１６を設ける。その後、図６に示すプレス装置３０Ａにおいて、プラテン３３，３４でＧＤＬ１２，１６を挟持してプレスし、水素雰囲気（加湿有り）中で電圧印加部３６からＧＤＬ１２，１６間に電圧を印加する。プレート３２，３４が無くとも、上記実施の形態１と同様に、触媒層１４と電解質膜４との界面および電解質膜４と触媒層１０との界面において、プロトン伝導パスを形成することができる。さらに、電解質膜４内部や触媒層１０，１４の電解質２３内部においてプロトン伝導パスを再生することができる。従って、第１変形例によれば、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
（第２変形例）
また、上記実施の形態１では、電解質膜４の両面に触媒インク２２を形成しているが、図７に示すように、電解質膜４の少なくとも片面に触媒インク２２を形成すればよい。図７は、本実施の形態１の第２変形例によるＭＥＡの製造方法を説明するための工程断面図である。
第２変形例では、先ず、図７（Ａ）に示すように、電解質膜４の片面に、触媒インク２２をスプレー法による塗工する。次に、塗工された触媒インク２２に含まれる溶媒２４を蒸発させることで、図７（Ｂ）に示すように、電解質膜４の片面に触媒層１０が形成される。その後、図７（Ｃ）に示すように、触媒層１０及び電解質膜４を上下からプレート３２，３４により挟持し、プレスする。これにより、触媒層１０が電解質膜４内に物理的に入り込む。さらに、図７（Ｄ）に示すように、触媒層１０及び電解質膜４をプレスした状態のまま、水素雰囲気（加湿有り）中で、触媒層１０と電解質膜４の間に電圧を印加する。具体的には、図８に示すように、プレス装置３０の処理室３１内を水素雰囲気（加湿有り）とし、プレスした状態で、電圧印加部３６からプレート３２，３４に電圧を印加する。設定時間の電圧印加を終了した後、上記手順に従って、電解質膜４の他面にも触媒層１４を形成し、プレス及び水素雰囲気（加湿有り）下で電圧印加を行う（図示省略）。これにより、上記実施の形態１と同様に、触媒層１４と電解質膜４との界面および電解質膜４と触媒層１０との界面において、プロトン伝導パスを形成することができる。さらに、第２変形例によれば、処理工程数が増えるものの、触媒層１０と電解質膜４との界面におけるプロトン伝導パスの量と、触媒層１０と電解質膜１４との界面におけるプロトン伝導パスの量を変えることができる。
また、上記実施の形態１では、電解質膜４の両面に触媒インク２２を形成しているが、図７に示すように、電解質膜４の少なくとも片面に触媒インク２２を形成すればよい。図７は、本実施の形態１の第２変形例によるＭＥＡの製造方法を説明するための工程断面図である。
第２変形例では、先ず、図７（Ａ）に示すように、電解質膜４の片面に、触媒インク２２をスプレー法による塗工する。次に、塗工された触媒インク２２に含まれる溶媒２４を蒸発させることで、図７（Ｂ）に示すように、電解質膜４の片面に触媒層１０が形成される。その後、図７（Ｃ）に示すように、触媒層１０及び電解質膜４を上下からプレート３２，３４により挟持し、プレスする。これにより、触媒層１０が電解質膜４内に物理的に入り込む。さらに、図７（Ｄ）に示すように、触媒層１０及び電解質膜４をプレスした状態のまま、水素雰囲気（加湿有り）中で、触媒層１０と電解質膜４の間に電圧を印加する。具体的には、図８に示すように、プレス装置３０の処理室３１内を水素雰囲気（加湿有り）とし、プレスした状態で、電圧印加部３６からプレート３２，３４に電圧を印加する。設定時間の電圧印加を終了した後、上記手順に従って、電解質膜４の他面にも触媒層１４を形成し、プレス及び水素雰囲気（加湿有り）下で電圧印加を行う（図示省略）。これにより、上記実施の形態１と同様に、触媒層１４と電解質膜４との界面および電解質膜４と触媒層１０との界面において、プロトン伝導パスを形成することができる。さらに、第２変形例によれば、処理工程数が増えるものの、触媒層１０と電解質膜４との界面におけるプロトン伝導パスの量と、触媒層１０と電解質膜１４との界面におけるプロトン伝導パスの量を変えることができる。
（第３変形例）
また、上記実施の形態１では、触媒インク２２の溶媒２４を蒸発させた後でプレスしているが、図９に示すように、触媒インク２２の溶媒２４を蒸発させる前にプレスを行ってもよい。図９は、本実施の形態１の第３変形例によるＭＥＡの製造方法を説明するための工程断面図である。図９において、図示簡略化のため、電解質膜４よりも上部（触媒層１０側）のみを図示することとする。
第３変形例では、先ず、図９（Ａ）に示すように、電解質膜４の両面に触媒インク２２をスプレー法にて塗工する。次に、塗工された触媒インク２２が溶媒２４を含んだままの状態で、プレスする。すなわち、図９（Ｂ）に示すように、電解質膜４両面の触媒インク２２を上下からプレート３２，３４により挟持し、プレスする。これにより、触媒インク２２が電解質膜４内に物理的に入り込む。その後、図９（Ｃ）に示すように、プレス状態を保ったまま、水素雰囲気（加湿有り）中で、触媒インク２２と電解質膜４との間に電圧を印加する。これにより、触媒インク２２と電解質膜４との界面において、プロトン伝導パスが形成される。さらに、図９（Ｄ）に示すように、電圧印加中に触媒インク２２の溶媒２４が蒸発するため、電解質膜４の両面に触媒層１０，１４が形成される。これら触媒層１０，１４に形成された空孔に水素が拡散することで、さらなるプロトン伝導パスが形成される。また、電解質膜４内部や触媒層１０，１４の電解質２３内部においてプロトン伝導パスを再生することができる。従って、第３変形例によれば、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、上記実施の形態１では、触媒インク２２の溶媒２４を蒸発させた後でプレスしているが、図９に示すように、触媒インク２２の溶媒２４を蒸発させる前にプレスを行ってもよい。図９は、本実施の形態１の第３変形例によるＭＥＡの製造方法を説明するための工程断面図である。図９において、図示簡略化のため、電解質膜４よりも上部（触媒層１０側）のみを図示することとする。
第３変形例では、先ず、図９（Ａ）に示すように、電解質膜４の両面に触媒インク２２をスプレー法にて塗工する。次に、塗工された触媒インク２２が溶媒２４を含んだままの状態で、プレスする。すなわち、図９（Ｂ）に示すように、電解質膜４両面の触媒インク２２を上下からプレート３２，３４により挟持し、プレスする。これにより、触媒インク２２が電解質膜４内に物理的に入り込む。その後、図９（Ｃ）に示すように、プレス状態を保ったまま、水素雰囲気（加湿有り）中で、触媒インク２２と電解質膜４との間に電圧を印加する。これにより、触媒インク２２と電解質膜４との界面において、プロトン伝導パスが形成される。さらに、図９（Ｄ）に示すように、電圧印加中に触媒インク２２の溶媒２４が蒸発するため、電解質膜４の両面に触媒層１０，１４が形成される。これら触媒層１０，１４に形成された空孔に水素が拡散することで、さらなるプロトン伝導パスが形成される。また、電解質膜４内部や触媒層１０，１４の電解質２３内部においてプロトン伝導パスを再生することができる。従って、第３変形例によれば、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
（第４変形例）
また、上記実施の形態１では、触媒層１０，１４と電解質膜４との接触面積を増やすため、プレスにより触媒層１０，１４を電解質膜４内に物理的に入り込ませているが、プレスを行わなくてもよい。図１０は、本実施の形態１の第４変形例によるＭＥＡの製造方法を説明するための工程断面図である。図１０においても、図９と同様に、電解質膜４よりも上部（触媒層１０側）のみを図示することとする。
第４変形例では、先ず、図１０（Ａ）に示すように、電解質膜４の両面に触媒インク２２をスプレー法により塗工する。次に、塗工された触媒インク２２に含まれる溶媒２４を蒸発させることで、図１０（Ｂ）に示すように、電解質膜４の両面に触媒層１０，１４が形成される。その後、図１０（Ｃ）に示すように、触媒層１０，１４及び電解質膜４を上下からプレート３２，３４により挟持し、水素雰囲気（加湿有り）中で、触媒層１０と電解質膜４の間に電圧を印加する。プレスしない場合には、プレスする場合に比して触媒層１０，１４と電解質膜４との接触面積は減少するものの、触媒層１０，１４と電解質膜４との界面においてプロトン伝導パスが形成される。すなわち、上記比較例による発電時のプロトン伝導パスよりも多くかつ均一なプロトン伝導パスが形成される。さらに、電解質膜４内部や触媒層１０，１４の電解質２３内部においてプロトン伝導パスを再生することができる。従って、第４変形例によれば、プロトン伝導抵抗を低くすることができる。
また、上記実施の形態１では、触媒層１０，１４と電解質膜４との接触面積を増やすため、プレスにより触媒層１０，１４を電解質膜４内に物理的に入り込ませているが、プレスを行わなくてもよい。図１０は、本実施の形態１の第４変形例によるＭＥＡの製造方法を説明するための工程断面図である。図１０においても、図９と同様に、電解質膜４よりも上部（触媒層１０側）のみを図示することとする。
第４変形例では、先ず、図１０（Ａ）に示すように、電解質膜４の両面に触媒インク２２をスプレー法により塗工する。次に、塗工された触媒インク２２に含まれる溶媒２４を蒸発させることで、図１０（Ｂ）に示すように、電解質膜４の両面に触媒層１０，１４が形成される。その後、図１０（Ｃ）に示すように、触媒層１０，１４及び電解質膜４を上下からプレート３２，３４により挟持し、水素雰囲気（加湿有り）中で、触媒層１０と電解質膜４の間に電圧を印加する。プレスしない場合には、プレスする場合に比して触媒層１０，１４と電解質膜４との接触面積は減少するものの、触媒層１０，１４と電解質膜４との界面においてプロトン伝導パスが形成される。すなわち、上記比較例による発電時のプロトン伝導パスよりも多くかつ均一なプロトン伝導パスが形成される。さらに、電解質膜４内部や触媒層１０，１４の電解質２３内部においてプロトン伝導パスを再生することができる。従って、第４変形例によれば、プロトン伝導抵抗を低くすることができる。
（第５変形例）
また、上記実施の形態１では、触媒インク２２から溶媒を蒸発させて触媒層１０，１４を形成したが、既に製造されている触媒層１０，１４を用いる場合にも本発明を適用することができる。
第５変形例では、電解質膜４の両面に触媒層１０，１４を配置することで、図２（Ｂ）に示すような積層構造が得られる。その後、図３（Ａ）に示すように、触媒層１０，１４をプレート３２，３４により挟持し、プレスする。そして、図３（Ｂ）に示すように、プレスした状態のまま、水素雰囲気（加湿有り）中で、触媒層１０，１４間に電圧を印加する。これにより、触媒層１０，１４と電解質膜４との界面においてプロトン伝導パスが形成される。従って、第５変形例によれば、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、上記実施の形態１では、触媒インク２２から溶媒を蒸発させて触媒層１０，１４を形成したが、既に製造されている触媒層１０，１４を用いる場合にも本発明を適用することができる。
第５変形例では、電解質膜４の両面に触媒層１０，１４を配置することで、図２（Ｂ）に示すような積層構造が得られる。その後、図３（Ａ）に示すように、触媒層１０，１４をプレート３２，３４により挟持し、プレスする。そして、図３（Ｂ）に示すように、プレスした状態のまま、水素雰囲気（加湿有り）中で、触媒層１０，１４間に電圧を印加する。これにより、触媒層１０，１４と電解質膜４との界面においてプロトン伝導パスが形成される。従って、第５変形例によれば、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
実施の形態２．
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
上記実施の形態１では、電解質膜４上に触媒インク２２を塗工し、塗工された触媒インク２２中の溶媒２４を蒸発させることで触媒層１０，１４を形成した。
ところで、触媒層上に電解質溶液を塗工して、塗工された電解質溶液の溶媒を蒸発させて電解質膜を形成する場合もある。かかる場合にも本発明を適用することができる。
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
上記実施の形態１では、電解質膜４上に触媒インク２２を塗工し、塗工された触媒インク２２中の溶媒２４を蒸発させることで触媒層１０，１４を形成した。
ところで、触媒層上に電解質溶液を塗工して、塗工された電解質溶液の溶媒を蒸発させて電解質膜を形成する場合もある。かかる場合にも本発明を適用することができる。
図１１は、本実施の形態２によるＭＥＡの製造方法を説明するための工程断面図である。本実施の形態２では、先ず、図１１（Ａ）に示すように、電解質２３と触媒２６を担持する導電坦体２５とを含む（すなわち、溶媒を含んでいない）触媒層１４上に、電解質溶液２８を塗工する。図示しないが、電解質溶液２８は、溶媒とプロトン透過性を有する電解質（例えば、Ｎａｆｉｏｎ）とを含んでいる。
次に、塗工された電解質溶液２８の溶媒を蒸発させることで、図１１（Ｂ）に示すように、触媒層１４上に電解質膜４が形成される。溶媒を蒸発させる方法は、触媒インク２２の溶媒２４を蒸発させる方法を用いることができる。その後、図１１（Ｃ）に示すように、電解質膜４上に、触媒層１４と同一の触媒層１０を配置する。
さらに、上記実施の形態１で説明した手法により、触媒層１０，１４を上下からプレート３２，３４により挟持しプレスする（図３（Ａ））。そして、図３（Ｂ）に示すように、プレスした状態のまま、水素雰囲気（加湿有り）中で、電解質膜４と触媒層１４の間に電圧を印加する。このように電圧印加を行うことにより、触媒層１４から電解質膜４に向かってプロトンが伝導し、さらに電解質膜４から触媒層１０に向かってプロトンが伝導する。その結果、触媒層１４と電解質膜４の界面および電解質膜４と触媒層１０の界面において、プロトンの伝導に寄与するスルホン酸基が向きを揃えつつ集まることで、プロトン伝導パスが形成される。さらに、触媒層１４及び電解質膜４の内部においても良好なプロトン伝導パスを得ることができる。具体的には、電解質２３や電解質膜４の内部で潰れていたプロトン伝導パスを再生することができる。
上記実施の形態１と同様に、電圧印加開始から設定された電圧印加時間を経過すると、電圧印加及び加圧を終了して、ＭＥＡを得る。そうすると、電圧印加中に触媒層１０，１４と電解質膜４の界面に向きを揃えて集まったスルホン酸基同士が絡み合うこととなる。よって、電圧印加及び加圧終了後もプロトン伝導パスが維持された状態となる。
以上説明したように、本実施の形態２では、上記実施の形態１と異なり、触媒層１４上に電解質溶液２８から電解質膜４を形成した後、電解質膜４上に触媒層１０を形成した。その後、上記実施の形態１と同様に、触媒層１０，１４をプレート３２，３４により挟持しプレスした状態で、水素雰囲気（加湿有り）中で電圧を印加した。これにより、触媒層１０，１４と電解質膜４との界面においてプロトン伝導パスを形成することができ、電解質膜４や電解質２３内部においてプロトン伝導パスを再生することができる。このように強制的にプロトン伝導パスを形成することで、燃料電池の抵抗を下げることができ、セル電圧を高めることができる。従って、燃料電池の発電特性を向上させることができる。
ところで、上記実施の形態２では、電解質溶液２８の溶媒を蒸発させてからプレスしているが、図１２に示すように、電解質溶液２８の溶媒を蒸発させる前に触媒層１０を配置しプレスを行ってもよい。図１２は、本実施の形態２の変形例によるＭＥＡの製造方法を説明するための工程断面図である。
先ず、上記実施の形態２と同様に、触媒層１４に電解質溶液２８を塗工する（図１１（Ａ））。次に、図１２（Ａ）に示すように、溶媒を含む電解質溶液２８上に、触媒層１４と同一の触媒層１０を配置する。
その後、電解質溶液２８が溶媒を含んだままの状態で、触媒層１０，１４を上下からプレスする。すなわち、図１２（Ｂ）に示すように、電解質溶液２８を挟む触媒層１０，１４を上下からプレート３２，３４により挟持し、プレスする。これにより、触媒層１０，１４が電解質溶液２８内に物理的に入り込む。さらに、プレス状態を保ったまま、水素雰囲気（加湿有り）中で、触媒層１０，１４の間に電圧を印加する。これにより、触媒層１４と電解質溶液２８との界面及び電解質溶液２８と触媒層１０との界面において、プロトン伝導パスが形成される。電圧印加中に電解質溶液２８の溶媒が蒸発するため、図３（Ｂ）に示すように電解質膜４が形成される。従って、本変形例によれば、触媒層１０，１４と電解質膜４の界面にプロトン導電パスが形成されるため、上記実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
先ず、上記実施の形態２と同様に、触媒層１４に電解質溶液２８を塗工する（図１１（Ａ））。次に、図１２（Ａ）に示すように、溶媒を含む電解質溶液２８上に、触媒層１４と同一の触媒層１０を配置する。
その後、電解質溶液２８が溶媒を含んだままの状態で、触媒層１０，１４を上下からプレスする。すなわち、図１２（Ｂ）に示すように、電解質溶液２８を挟む触媒層１０，１４を上下からプレート３２，３４により挟持し、プレスする。これにより、触媒層１０，１４が電解質溶液２８内に物理的に入り込む。さらに、プレス状態を保ったまま、水素雰囲気（加湿有り）中で、触媒層１０，１４の間に電圧を印加する。これにより、触媒層１４と電解質溶液２８との界面及び電解質溶液２８と触媒層１０との界面において、プロトン伝導パスが形成される。電圧印加中に電解質溶液２８の溶媒が蒸発するため、図３（Ｂ）に示すように電解質膜４が形成される。従って、本変形例によれば、触媒層１０，１４と電解質膜４の界面にプロトン導電パスが形成されるため、上記実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
また、上記実施の形態２及び変形例では、触媒層１０，１４と電解質膜４（又は電解質溶液２８）との接触面積を増やすため、プレスにより触媒層１０，１４を電解質膜４（電解質溶液２８）内に物理的に入り込ませているが、上記実施の形態１の第４変形例と同様に、プレスを行わなくてもよい。
１ 燃料電池
２ ＭＥＡ
４ 電解質膜
６ アノード電極
８ カソード電極
１０，１４ 触媒層
１２，１６ 拡散層
２２ 触媒インク
２３ 電解質
２４ 溶媒
２５ 触媒
２６ 導電性坦体
２８ 電解質溶液
３０ プレス装置
３１ 処理室
３２，３４ 電子伝導性プレート
３３，３５ プラテン
３６ 電圧印加部
３７ 水素供給配管
２ ＭＥＡ
４ 電解質膜
６ アノード電極
８ カソード電極
１０，１４ 触媒層
１２，１６ 拡散層
２２ 触媒インク
２３ 電解質
２４ 溶媒
２５ 触媒
２６ 導電性坦体
２８ 電解質溶液
３０ プレス装置
３１ 処理室
３２，３４ 電子伝導性プレート
３３，３５ プラテン
３６ 電圧印加部
３７ 水素供給配管
Claims (8)
- 燃料電池用の膜電極接合体の製造方法であって、
プロトン透過性を有する電解質膜の少なくとも片面に、溶媒とプロトン透過性を有する電解質と触媒を担持した導電性坦体とを含む触媒インクを塗工する工程と、
塗工された触媒インクに含まれる溶媒を蒸発させて、前記電解質と前記導電性坦体とを含む触媒層を形成する工程と、
プロトン供給源の雰囲気中で、前記触媒層と前記電解質膜との間に電圧を印加する工程とを含むことを特徴とする膜電極接合体の製造方法。 - 燃料電池用の膜電極接合体の製造方法であって、
プロトン透過性を有する電解質膜の少なくとも片面に、溶媒とプロトン透過性を有する電解質と触媒を担持した導電性坦体とを含む触媒インクを塗工する工程と、
プロトン供給源の雰囲気中で、前記触媒インクと前記電解質膜との間に電圧を印加すると共に、前記触媒インクに含まれる溶媒を蒸発させる工程とを含むことを特徴とする膜電極接合体の製造方法。 - 燃料電池用の膜電極接合体の製造方法であって、
プロトン透過性を有する電解質膜の少なくとも片面に、プロトン透過性を有する電解質と触媒を担持した導電性坦体とを含む触媒層を配置する工程と、
プロトン供給源の雰囲気中で、前記触媒層と前記電解質膜との間に電圧を印加する工程とを含むことを特徴とする膜電極接合体の製造方法。 - 燃料電池用の膜電極接合体の製造方法であって、
プロトン透過性を有する電解質と触媒を担持した導電性坦体を含む触媒層の少なくとも片面に、溶媒とプロトン透過性を有する電解質とを含む電解質溶液を塗工する工程と、
塗工された電解質溶液に含まれる溶媒を蒸発させて、電解質膜を形成する工程と、
プロトン供給源の雰囲気中で、前記触媒層と前記電解質膜との間に電圧を印加する工程とを含むことを特徴とする膜電極接合体の製造方法。 - 燃料電池用の膜電極接合体の製造方法であって、
プロトン透過性を有する電解質と触媒を担持した導電性坦体を含む触媒層の少なくとも片面に、溶媒とプロトン透過性を有する電解質とを含む電解質溶液を塗工する工程と、
プロトン供給源の雰囲気中で、前記触媒層と前記電解質溶液との間に電圧を印加すると共に、前記電解質溶液に含まれる溶媒を蒸発させる工程とを含むことを特徴とする膜電極接合体の製造方法。 - 請求項１、３又は４に記載の膜電極接合体の製造方法において、
前記触媒層と前記電解質膜とを挟持し加圧した状態で、電圧を印加することを特徴とする膜電極接合体の製造方法。 - 請求項２に記載の膜電極接合体の製造方法において、
前記触媒インクと前記電解質膜とを挟持し加圧した状態で、前記電圧を印加することを特徴とする膜電極接合体の製造方法。 - 請求項５に記載の膜電極接合体の製造方法において、
前記触媒層と前記電解質溶液とを挟持し加圧した状態で、電圧を印加することを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
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