JP5151720B2

JP5151720B2 - 触媒層形成用ペースト組成物及び触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート

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Publication number: JP5151720B2
Application number: JP2008158937A
Authority: JP
Inventors: 礼弘光; 豪一三上
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2008-06-18
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2023-04-02
Also published as: JP2008258175A

Description

本発明は、触媒層形成用ペースト組成物及び触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートに関する。

燃料電池は、電解質膜の両面に触媒層を配置し、水素と酸素の電気化学反応により発電する発電するシステムであり、発電時に発生するのは水のみである。燃料電池は、従来の内燃機関と異なり、二酸化炭素等の環境負荷ガスを発生しないために、次世代のクリーンエネルギーシステムとして注目されている。

固体高分子型燃料電池は、電解質膜層として水素イオン伝導性高分子電解質膜を用い、その両面に触媒層を配置し、次いでその両面に電極基材を配置し、更にこれをセパレータで挟んだ構造をしている。電解質膜層の両面に触媒層を配置し、次いでその両面に電極基材を配置したもの（即ち、電極基材／触媒層／電解質膜／触媒層／電極基材の層構成のもの）は、電極−電解質膜接合体と称されている。

従来、電極−電解質膜接合体の製造方法としては、例えば、(1)片面に印刷法又はスプレー法を適用して触媒層を形成した２個の電極基材を用い、該電極基材の触媒層面が電解質膜の両面に接するように配置し、熱プレスする方法（例えば、特公昭６２−６１１１８号公報（特許文献１）、特公昭６２−６１１１９号公報（特許文献２）等）、(2)電解質膜の両面に印刷法又はスプレー法を適用して触媒層を形成し、各々の触媒層面に電極基材が接するように配置し、熱プレスする方法（例えば、特公平２−４８６３２号公報（特許文献３）等）等が知られている。

上記各種の方法で使用される触媒層形成用ペースト組成物は、いずれも触媒を担持した炭素粒子及び水素イオン伝導性高分子電解質を低級脂肪族アルコールに溶解ないし分散させたものである。

しかしながら、斯かる触媒層形成用ペースト組成物は、触媒と低級脂肪族アルコールとが直接接触し、触媒の活性により発火する危険を有している。そのために、ペースト組成物を調製する際、予め触媒を水に溶解ないし分散させておき、これに低級脂肪族アルコールを加えて、触媒と低級脂肪族アルコールとが直接接触することを防止する措置が講じられている。しかるに、このような措置を講じた場合でも、発火の危険性が全くなくなった訳ではない。上記アルコールに対する水の割合を高くすることにより、発火の危険性を低くすることができるが、水の含有量が高くなると、ペースト組成物調製の際に触媒の分散性が悪くなり、その結果、該ペースト組成物を用いて形成される触媒層の性能が低下する。

特許文献４は、触媒担持炭素粒子及び水素イオン伝導性高分子電解質を含有する懸濁液に、１−ブタノール、グリセリン、２−エトキシエタノール等の高沸点溶剤を添加したペースト組成物を開示している。

しかしながら、これらの高沸点溶剤を含有するペースト組成物は、発火の危険性、触媒の分散性等の点で問題がある他、形成される触媒層にクラックが発生する欠点を有している。触媒層にクラックが発生すると、電池寿命及び性能が低下する。

特許文献５は、触媒担持炭素粒子及び水素イオン伝導性高分子電解質を含有する懸濁液に、（ａ）沸点が６０℃未満の溶媒、（ｂ）沸点が６０〜１００℃の溶媒及び（ｃ）沸点が１００℃を超える溶媒のうちの少なくとも２種類の混合溶剤を添加したペースト組成物を開示している。

しかしながら、特許文献５のペースト組成物は、形成される触媒層にクラック、ピンホールが発生したり、触媒層が失活する等の欠点を有している。

特許文献６は、固体高分子型燃料電池の電極形成に用いる電極触媒溶液であって、水より沸点が高く水溶液としたときに所定の温度以下で共沸する共沸溶剤（例えば、多価アルコール等）の水溶液に触媒を担持する触媒担持炭素粒子を分散してなる分散溶液を開示している。該文献の００１５段落に、「共沸溶剤の水溶液に触媒担持カーボンを分散させることにより、触媒担持カーボンの溶媒への分散の際に生じる発熱や発火を防止することができる。」と記されている。

しかしながら、該文献に記載の分散溶液は、共沸溶剤の水溶液に触媒担持炭素粒子を分散させる際に、触媒が発火する危険が残っており、従って該分散溶液は実用に適していない。
特公昭６２−６１１１８号公報（第１〜２頁）特公昭６２−６１１１９号公報（第１〜２頁）特公平２−４８６３２号公報（特許請求の範囲）特開平９−２２３５０３号公報（特許請求の範囲、０００６段落）特開２００１−１６０４００号公報（特許請求の範囲）特開２００１−２６６９０１号公報（特許請求の範囲、００１５段落）

本発明は、クラック、ピンホール等が実質的に生じない触媒層を形成するためのペースト組成物を提供することを課題とする。

本発明は、触媒の分散性が良好で、発火の危険性のないペースト組成物を提供することを課題とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねてきた。その結果、触媒担持炭素粒子の水分散液に水素イオン伝導性高分子電解質及び特定の溶剤を配合して得られる触媒層形成用ペースト組成物が所望のペースト組成物になり得ることを見い出した。本発明は、このような知見に基づき完成されたものである。
１．本発明は、(1)触媒担持炭素粒子の水分散液に(2)水素イオン伝導性高分子電解質及び(3)溶剤を配合した燃料電池用触媒層を形成するためのペースト組成物であって、前記溶剤が、(A)プロピレングリコール、エチレングリコール及びジエチレングリコールからなる群より選ばれる少なくとも１種と(B)１−ブタノールとの混合溶剤であり、前記(A)と(B)との割合が、(A)１重量部に対して、(B)が０．６〜４重量部である（(A)がエチレングリコールである場合には、（B）が４重量部であってはならない）ペースト組成物を、基材上に塗布し、乾燥することにより触媒層を形成させてなる触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートである。
２．本発明は、前記ペースト組成物における触媒担持炭素粒子に対する水の割合が、等重量〜４倍重量である、項１に記載の転写シートである。
３．本発明は、(1)触媒担持炭素粒子の水分散液に(2)水素イオン伝導性高分子電解質及び(3)溶剤を配合した燃料電池用触媒層を形成するためのペースト組成物であって、
前記溶剤が、(A)プロピレングリコール、エチレングリコール及びジエチレングリコールからなる群より選ばれる少なくとも１種と(B)１−ブタノールとの混合溶剤であり、前記(A)と(B)との割合が、(A)１重量部に対して、(B)が０．６〜４重量部である（(A)がエチレングリコールである場合には、（B）が４重量部であってはならない）ペースト組成物を、少なくとも一方に離型層が形成された基材の離型層上に塗布し、乾燥することにより触媒層を形成させてなる触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートである。
４．本発明は、前記ペースト組成物における触媒担持炭素粒子に対する水の割合が、等重量〜４倍重量である、項３に記載の転写シートである。
５．本発明は、離型層が融点６０〜１００℃のワックスからなる項３又は４に記載の転写シートである。

触媒層形成用ペースト組成物
本発明の触媒層形成用ペースト組成物は、(1)触媒担持炭素粒子の水分散液に(2)水素イオン伝導性高分子電解質及び(3)溶剤を配合したものである。本発明の触媒層形成用ペースト組成物は、好ましくは、電子線硬化型モノマー及び／又はポリマーを含有していない。

(1)の触媒担持炭素粒子は、公知である。

触媒としては、例えば白金、白金化合物等が挙げられる。白金化合物としては、例えば、白金と、ルテニウム、パラジウム、ニッケル、モリブデン、イリジウム、鉄等からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属との合金等が挙げられる。

触媒担持炭素粒子の水分散液は、触媒担持炭素粒子を水に分散させることにより得られる。触媒担持炭素粒子を水に分散させるに当たっては、公知の方法を広く用いることができる。

本発明においては、予め、触媒担持炭素粒子を水に分散させておくことが必須である。これによって、触媒の発火が実質的に起こらないようにすることができる。

(2)の水素イオン伝導性高分子電解質は、公知である。

水素イオン伝導性高分子電解質としては、例えばパーフルオロスルホン酸系のフッ素イオン交換樹脂等が挙げられる。

パーフルオロスルホン酸系のフッ素イオン交換樹脂の具体例としては、例えば、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位と、スルホン酸基（−ＳＯ₃Ｈ）及びカルボン酸基（−ＣＯＯＨ）からなる群より選ばれた少なくとも１種の官能基を有するパーフルオロビニルエーテルに基づく重合単位とを含む共重合体等を例示することができる。

(3)の溶剤としては、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール及びＮ−メチルピロリドンからなる群より選ばれる少なくとも１種（この溶剤を以下「溶剤Ａ」という）を使用する。

乾燥を効率的に行なう場合、乾燥温度を考慮すると２種類以上の有機溶剤からなる混合溶剤系による共沸現象である溶剤の低沸点化を利用することが好ましい。本発明では、溶剤Ａと一価のアルコール系溶剤との混合溶剤がより好ましい。

一価アルコール系溶剤としては、親水性及び疎水性を問わず、公知のアルコールを広く使用できる。このようなアルコールとしては、例えば、沸点１２０℃以下のアルコール、より具体的には、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール等が挙げられる。一価アルコール系溶剤は、１種単独で又は２種以上混合して使用される。これらのアルコール系溶剤の中でも、１−ブタノールが好適である。

一価アルコール系溶剤は、通常、溶剤Ａ１重量部に対して、０．１〜１０重量部程度、好ましくは０．６〜４重量部程度配合するのがよい。

本発明の触媒層形成用ペースト組成物中に含まれる上記(1)〜(3)成分の割合は、限定されるものではなく、広い範囲内で適宜選択され得る。

例えば、本発明の触媒層形成用ペースト組成物中に、(1)の触媒担持炭素粒子を基準にして、(2)成分が３３〜３００重量％程度（好ましくは４０〜２５０重量％程度）、(4)成分が５００〜２０００重量％程度（好ましくは８００〜１５００重量％程度）含まれているのがよく、残りが水である。水の割合は、通常、触媒担持炭素粒子に対して、等重量〜４倍重量である。

本発明ペースト組成物は、上記(1)〜(3)成分を混合することにより、製造される。(1)〜(3)成分の混合順序は、特に制限されない。例えば、(1)成分、(2)成分び(3)成分を順次又は同時に混合し、分散させることにより、本発明ペースト組成物を調製できる。混合には、公知の混合手段を広く適用できる。

触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート
本発明の触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートは、基材上に上記ペースト組成物を塗布し、乾燥することにより触媒層を形成したものである。

触媒層は、基材の一方面に形成されていてもよく、又は基材の両面に形成されていてもよい。

また、本発明の転写シートは、基材の一方面又は両面に、複数個の触媒層、好ましくは同一形状の複数個の触媒層が一定間隔で形成されていてもよい。

本発明の触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートの一例を図１及び図２に示す。図１は、本発明の触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートの断面図である。図２は、本発明の触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートの平面図である。

基材としては、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリパルバン酸アラミド、ポリアミド（ナイロン）、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテル・エーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリエチレンナフタレート等の高分子フィルムを挙げることができる。

また、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ETFE）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（FEP）、テトラフルオロパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（PFA）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）等の耐熱性フッ素樹脂を用いることもできる。

更に、基材は、高分子フィルム以外に、アート紙、コート紙、軽量コート紙等の塗工紙、ノート用紙、コピー用紙等の非塗工紙等の紙であってもよい。また、基材は、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素繊維からなるシートであってもよい。

基材の厚さは、取り扱い性及び経済性の観点から、通常６〜１００μｍ程度、好ましくは６〜３０μｍ程度、より好ましくは６〜１５μｍ程度とするのがよい。

従って、基材としては、安価で入手が容易な高分子フィルムが好ましく、ポリエチレンテレフタレート等がより好ましい。

本発明の触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートは、基材の少なくとも一方面上に、本発明ペースト組成物からなる塗膜を形成することにより製造される。

基材の少なくとも一方面上に、本発明ペースト組成物からなる塗膜を形成させるに当たっては、形成される塗膜が所望の層厚になるように、本発明ペースト組成物を公知の方法に従い基材上に塗布するのがよい。

本発明ペースト組成物の塗布方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ナイフコーター、バーコーター、スプレー、ディップコーター、スピンコーター、ロールコーター、ダイコーター、カーテンコーター、スクリーン印刷等の一般的な方法を適用できる。

炭素繊維からなるシートに触媒層を形成する場合にも、上記方法が適用できるが、この場合炭素繊維は表面凹凸があり均一な塗布が難しいため、浸漬法、刷毛塗り等によるのが好ましい。

本発明ペースト組成物を塗布した後、乾燥することにより、塗膜が形成される。乾燥温度は、通常４０〜１００℃程度、好ましくは６０〜８０℃程度である。乾燥時間は、乾燥温度にもよるが、通常５分〜２時間程度、好ましくは３０分〜１時間程度である。

塗膜の膜厚は、通常１０〜５０μｍ程度、好ましくは１５〜３０μｍ程度がよい。

本発明の好ましい電極−電解質膜接合体製造用転写シートは、基材の少なくとも一方面に離型層を介して触媒層が形成されている。

本発明において、離型層は、例えば、ワックスから構成される。ワックスとしては、具体的には、石油系ワックス、植物系ワックス、動物系ワックス、鉱物系ワックス、合成系ワックス等を挙げることができる。本発明で用いられるワックスには、例えば、Ｃ₁₆〜Ｃ₃₂の脂肪酸とアルコールとのエステルが包含される。本発明において、これらワックスは、１種単独で又は２種以上混合して使用される。

本発明で用いられるワックスは、好ましくは融点が６０〜１４０℃、より好ましくは融点が６０〜１００℃の範囲にあるのがよい。

本発明において、好ましいワックスは植物系ワックスであり、より好ましいワックスはカルナウバワックス、カンデリラワックス等である。

離型層は、公知のフッ素系樹脂でコーティングされたプラスチックフィルム（例えば、ポリエチレンテレフタレート等のフィルム）からなっていてもよい。

離型層の厚さは、通常０．１〜３μｍ程度、好ましくは０．５〜１μｍ程度がよい。

基材上に離型層を形成させるに当たっては、所望の層厚になるように、上記ワックスを公知の方法に従い塗布するのがよい。また、塗布作業を容易にするために、ワックスを適当な溶剤に溶解又は分散して溶液又はエマルジョン液の形態で使用してもよい。塗布方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ナイフコーター、バーコーター、スプレー、ディップコーター、スピンコーター、ロールコーター、ダイコーター、カーテンコーター、スクリーン印刷等の一般的な方法を適用できる。

また、基材上に離型層を構成する成分を公知の方法で押出することにより、基材上に離型層を形成させることもできる。

触媒層−電解質膜積層体
触媒層−電解質膜積層体は、電解質膜の両面に、触媒層が形成されている。触媒層−電解質膜積層体は、電解質膜の両面の各々に、複数個の触媒層（好ましくは同一形状の複数個の触媒層）が一定間隔で形成されていてもよい。

電解質膜は、公知のものである。電解質膜の膜厚は、通常２０〜２５０μｍ程度、好ましくは２０〜８０μｍ程度である。電解質膜の具体例としては、デュポン社製の「Nafion」膜、旭硝子（株）製の「Flemion」膜、旭化成（株）製の「Aciplex」膜、ゴア（Gore）社製の「Gore Select」膜等が挙げられる。

本発明の触媒層−電解質膜積層体は、例えば本発明転写シートの触媒層面が電解質膜面に対面するように転写シートを配置し、加圧した後、該転写シートの基材を触媒層面から剥離することにより製造される。この操作を２回繰り返すことにより、触媒層面が電解質膜の両面に積層された触媒層−電解質膜積層体が製造される。

作業性を考慮すると、触媒層面を電解質膜の両面に同時に積層するのがよい。この場合には、例えば、本発明転写シートの触媒層面が電解質膜の両面に対面するように転写シートを配置し、加圧した後、該転写シートの基材を剥離すればよい。

加圧レベルは、転写不良を避けるために、通常０．５〜２０Ｍｐａ程度、好ましくは１〜１０Ｍｐａ程度がよい。また、この加圧操作の際に、転写不良を避けるために、加圧面を加熱するのが好ましい。加熱温度は、電解質膜の破損、変性等を避けるために、通常２００℃以下、好ましくは２０〜１５０℃程度がよい。

電極−電解質膜接合体
電極−電解質膜接合体は、上記で製造された触媒層−電解質膜積層体の両面に電極基材を配置し、加圧することにより製造される。

電極基材は、公知であり、燃料極、空気極を構成する各種の電極基材を使用できる。

加圧レベルは、通常０．１〜１００Ｍｐａ程度、好ましくは５〜１５Ｍｐａ程度がよい。この加圧操作の際に加熱するのが好ましく、加熱温度は通常１２０〜１５０℃程度でよい。

本発明によれば、触媒の分散性が良好で、発火の危険性のないペースト組成物を提供できる。

本発明によれば、クラック、ピンホール等が実質的に生じない触媒層を形成するためのペースト組成物を提供できる。

本発明のペースト組成物を用いて得られる転写シートを使用すれば、触媒層−電解質膜積層体を容易に、効率的に製造することができる。

本発明転写シートを使用すれば、触媒層が多孔質の電極基材の中に入り込む虞れがないので、触媒層の膜厚調整が容易となり、また均一な触媒層を電極基材上に容易に形成させることができる。

また、本発明転写シートを使用すれば、電極素材表面乃至内部の孔を塞ぐことはないので、ガスの通流性能を阻害する虞れがない。

従って、本発明転写シートを用いて得られる電極−電解質膜接合体を使用すれば、発電効率が高く優れた電池性能、電池寿命等を備えた高品質の燃料電池を製造することができる。

以下に実施例を掲げて、本発明をより一層明らかにする。

参考例１（ペースト組成物の調製）
白金ルテニウム担持触媒（ＰｔＲｕ：５４ｗｔ％、田中貴金属工業製のＴＥＣ６１Ｅ５４）１０ｇ及び水１０ｇを分散機にて攪拌混合して、白金ルテニウム担持触媒の水分散液を調製した。

上記で調製された水分散液にプロピレングリコール（キシダ化学製、沸点１８７℃）５０ｇ及び５ｗｔ％ナフィオン（Nafion）溶液（水素イオン伝導性高分子電解質、デュポン社製、溶剤：プロパノール）５０ｇを配合し、分散機にて攪拌混合することでペースト組成物を調製した。

参考例２（ペースト組成物の調製）
プロピレングリコール５０ｇの代わりにエチレングリコール（キシダ化学製、沸点１９７℃）５０ｇを用いる以外は参考例１と同様にしてペースト組成物を調製した。

参考例３（ペースト組成物の調製）
プロピレングリコール５０ｇの代わりにジエチレングリコール（キシダ化学製、沸点２４５℃）５０ｇを用いる以外は参考例１と同様にしてペースト組成物を調製した。

参考例４（ペースト組成物の調製）
プロピレングリコール５０ｇの代わりにＮ−メチルピロリドン（キシダ化学製、沸点２０２℃）５０ｇを用いる以外は参考例１と同様にしてペースト組成物を調製した。

実施例１（ペースト組成物の調製）
プロピレングリコール５０ｇの代わりにプロピレングリコール１０ｇ及び１−ブタノール（キシダ化学製、沸点１１７℃）４０ｇを用いる以外は参考例１と同様にして本発明のペースト組成物を調製した。

参考例５（ペースト組成物の調製）
５ｗｔ％ナフィオン（Nafion）溶液（水素イオン伝導性高分子電解質、デュポン社製、溶剤：プロパノール）にＮ−メチルピロリドン（キシダ化学製、沸点２０２℃）を加え、エバポレーターを用いてプロパノールを除去し、プロパノールを全てＮ−メチルピロリドンに置き換えた水素イオン伝導性高分子電解質溶液を調製した。

白金ルテニウム担持触媒（ＰｔＲｕ：５４ｗｔ％、田中貴金属工業製のＴＥＣ６１Ｅ５４）５ｇ及び水１０ｇを分散機にて攪拌混合して、白金ルテニウム担持触媒の水分散液を調製した。

上記で調製された水分散液にＮ−メチルピロリドン（キシダ化学製、沸点２０２℃）５０ｇ及び上記で調製した水素イオン伝導性高分子電解質溶液５０ｇを配合し、分散機にて攪拌混合することでペースト組成物を調製した。

参考例６（ペースト組成物の調製）
白金ルテニウム担持触媒（ＰｔＲｕ：５４ｗｔ％、田中貴金属工業製のＴＥＣ６１Ｅ５４）５ｇ及び水１０ｇを分散機にて攪拌混合して、白金ルテニウム担持触媒の水分散液を調製した。

上記で調製された水分散液にＮ−メチルピロリドン（キシダ化学製、沸点２０２℃）２５ｇ、１−ブタノール２５ｇ及び上記参考例５で調製した水素イオン伝導性高分子電解質溶液５０ｇを配合し、分散機にて攪拌混合することでペースト組成物を調製した。

比較例１（ペースト組成物の調製）
プロピレングリコール５０ｇの代わりにエチレングリコールジエチルエーテル（キシダ化学製、沸点１２１℃）５０ｇを用いる以外は参考例１と同様にして比較のためのペースト組成物を調製した。

比較例２（ペースト組成物の調製）
プロピレングリコール５０ｇの代わりにプロピレングリコールモノメチルエーテル（キシダ化学製、沸点１２０℃）５０ｇを用いる以外は参考例１と同様にして比較のためのペースト組成物を調製した。

比較例３（ペースト組成物の調製）
プロピレングリコール５０ｇの代わりにプロピレングリコール１０ｇ及び酢酸エチル（キシダ化学製、沸点７７℃）４０ｇを用いる以外は参考例１と同様にして比較のためのペースト組成物を調製した。

参考例７（転写シートの製造）
ＰＥＴフィルム（Ｅ３１２０、東洋紡績（株）製、厚さ１２μｍ）上にカルナウバワックスのエマルジョン液（ＥＭＵＳＴＡＲ−０１９９、日本精鑞製、液濃度：２０ｗｔ％）を０．５〜１μｍ程度の厚さに片面塗工し、エマルジョン液を乾燥させ、ＰＥＴフィルムの片面にカルナウバワックス層を形成させた。

次にカルナウバワックス層の上に、上記参考例１で調製したペースト組成物を、ドクターブレードにより厚さ３０μｍとなるように塗布し、これを大気雰囲気中９０℃で２時間乾燥させることにより触媒層を形成し、転写シートを製造した。

参考例８（転写シートの製造）
参考例２で調製したペースト組成物を用いる以外は、参考例７と同様にして転写シートを製造した。

参考例９（転写シートの製造）
参考例３で調製したペースト組成物を用いる以外は、参考例７と同様にして転写シートを製造した。

参考例１０（転写シートの製造）
参考例４で調製したペースト組成物を用いる以外は、参考例７と同様にして転写シートを製造した。

実施例２（転写シートの製造）
実施例１で調製した本発明ペースト組成物を用いる以外は、参考例７と同様にして本発明の転写シートを製造した。

参考例１１（転写シートの製造）
参考例５で調製したペースト組成物を用いる以外は、参考例７と同様にして転写シートを製造した。

参考例１２（転写シートの製造）
参考例６で調製したペースト組成物を用いる以外は、参考例７と同様にして転写シートを製造した。

比較例４（転写シートの製造）
比較例１で調製したペースト組成物を用いる以外は、参考例７と同様にして比較のための転写シートを製造した。

比較例５（転写シートの製造）
比較例２で調製したペースト組成物を用いる以外は、参考例７と同様にして比較のための転写シートを製造した。

比較例６（転写シートの製造）
比較例３で調製したペースト組成物を用いる以外は、参考例７と同様にして比較のための転写シートを製造した。

参考例１３
ＰＥＴフィルム（Ｅ３１２０、東洋紡績（株）製、厚さ１２μｍ）の片面に、上記参考例１で調製したペースト組成物を、ドクターブレードにより厚さ３０μｍとなるように塗布し、これを大気雰囲気中９０℃で２時間乾燥させることにより触媒層を形成し、転写シートを製造した。

参考例１４（転写シートの製造）
参考例２で調製したペースト組成物を用いる以外は、参考例１３と同様にして転写シートを製造した。

参考例１５（転写シートの製造）
参考例３で調製したペースト組成物を用いる以外は、参考例１３と同様にして転写シートを製造した。

参考例１６（転写シートの製造）
参考例４で調製したペースト組成物を用いる以外は、参考例１３と同様にして転写シートを製造した。

実施例３（転写シートの製造）
実施例１で調製した本発明ペースト組成物を用いる以外は、参考例１３と同様にして本発明の転写シートを製造した。

試験例１
実施例２及び３、参考例７〜１６並びに比較例４〜６で得られた転写シートの性能を次の方法で調べた。

各転写シートを１０×１０ｃｍ²に切り出し、裏面より白色ライトを当て、転写シートの成膜状態を目視により観察した。該シートのクラック及びピンホールが５個以上観察された場合を×、５個未満の場合を○と評価した。

また、熱プレス機を用い、温度１３５℃、プレス圧２ＭＰａにて、各転写シートをナフィオン１１７膜（デュポン社製、厚さ１７５μｍ）に転写した。触媒層の移行が完全に行われた場合を○ＰＥＴフィルム上に触媒層が一部でも残った場合を×と評価した。

これらの結果を表１に示す。

図１は、触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートの断面図である。図２は、触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートの平面図である。

Claims

(1)触媒担持炭素粒子の水分散液に(2)水素イオン伝導性高分子電解質及び(3)溶剤を配合した燃料電池用触媒層を形成するためのペースト組成物であって、
前記溶剤が、(A)プロピレングリコール、エチレングリコール及びジエチレングリコールからなる群より選ばれる少なくとも１種と(B)１−ブタノールとの混合溶剤であり、前記(A)と(B)との割合が、(A)１重量部に対して、(B)が０．６〜４重量部である（(A)がエチレングリコールである場合には、（B）が４重量部であってはならない）ペースト組成物を、基材上に塗布し、乾燥することにより触媒層を形成させてなる触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート。
前記ペースト組成物における触媒担持炭素粒子に対する水の割合が、等重量〜４倍重量である、請求項１に記載の転写シート。
(1)触媒担持炭素粒子の水分散液に(2)水素イオン伝導性高分子電解質及び(3)溶剤を配合した燃料電池用触媒層を形成するためのペースト組成物であって、
前記溶剤が、(A)プロピレングリコール、エチレングリコール及びジエチレングリコールからなる群より選ばれる少なくとも１種と(B)１−ブタノールとの混合溶剤であり、前記(A)と(B)との割合が、(A)１重量部に対して、(B)が０．６〜４重量部である（(A)がエチレングリコールである場合には、（B）が４重量部であってはならない）ペースト組成物を、少なくとも一方に離型層が形成された基材の離型層上に塗布し、乾燥することにより触媒層を形成させてなる触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート。
前記ペースト組成物における触媒担持炭素粒子に対する水の割合が、等重量〜４倍重量である、請求項３に記載の転写シート。
離型層が融点６０〜１００℃のワックスからなる請求項３又は４に記載の転写シート。