JP5529067B2 - Membrane electrode assembly manufacturing method and membrane electrode assembly manufacturing apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、膜電極接合体の製造方法、及び膜電極接合体製造装置に関する。   The present invention relates to a method for producing a membrane electrode assembly and a membrane electrode assembly production apparatus.

膜電極接合体を製造する従来の方法として、例えば、特許文献1に記載の方法が知られている。特許文献1に記載の膜電極接合体の製造方法は、電解質膜を膨潤液で膨潤させる工程と、膨潤した電解質膜の外周部を矩形環状のワークで締結する工程と、ワークに締結された状態の電解質膜に触媒インクを塗布する工程と、電解質膜がワークに締結された状態において電解質膜を乾燥する工程とを備えている。   As a conventional method for manufacturing a membrane electrode assembly, for example, a method described in Patent Document 1 is known. The manufacturing method of the membrane electrode assembly described in Patent Document 1 includes a step of swelling the electrolyte membrane with a swelling liquid, a step of fastening the outer peripheral portion of the swollen electrolyte membrane with a rectangular annular workpiece, and a state of being fastened to the workpiece A step of applying the catalyst ink to the electrolyte membrane, and a step of drying the electrolyte membrane in a state where the electrolyte membrane is fastened to the workpiece.

特開2006−310237号公報JP 2006-310237 A

特許文献1に記載の膜電極接合体の製造方法では、上述したように、膨潤した電解質膜をワークに締結した状態において触媒インクを塗布することによって、触媒インクを均一に塗布することを図っている。また、この方法では、電解質膜をワークに締結された状態において乾燥することによって、当該乾燥の際に電解質膜が収縮して皺が発生することを防止している。   In the method for producing a membrane / electrode assembly described in Patent Document 1, as described above, the catalyst ink is applied uniformly in a state where the swollen electrolyte membrane is fastened to the work, thereby uniformly applying the catalyst ink. Yes. Further, in this method, the electrolyte membrane is dried while being fastened to the workpiece, thereby preventing the electrolyte membrane from shrinking and generating wrinkles during the drying.

しかしながら、電解質膜がワークに締結されていると、電解質膜を乾燥する際に、電解質膜の収縮が阻害されるため、電解質膜に張力が生じることとなる。例えば、膨張率の高い電解質膜を用いる場合には、その張力も大きくなる。その結果、上述した方法にあっては、電解質膜の乾燥の際に電解質膜が損傷してしまうおそれがある。   However, when the electrolyte membrane is fastened to the workpiece, the electrolyte membrane is prevented from contracting when the electrolyte membrane is dried, so that tension is generated in the electrolyte membrane. For example, when an electrolyte membrane having a high expansion coefficient is used, the tension increases. As a result, in the above-described method, the electrolyte membrane may be damaged when the electrolyte membrane is dried.

本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、電解質膜に触媒インクを均一に塗布できる共に電解質膜の損傷を防止できる膜電極接合体の製造方法、及び膜電極製造装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method for manufacturing a membrane electrode assembly and a membrane electrode manufacturing apparatus that can uniformly apply catalyst ink to an electrolyte membrane and prevent damage to the electrolyte membrane. The task is to do.

上記課題を解決するために、本発明の膜電極接合体の製造方法は、燃料電池に用いられる膜電極接合体の製造方法であって、電解質膜を膨潤液により膨潤させる第1工程と、第1工程の後に、電解質膜の表面及び裏面から膨潤液を除去する第2工程と、第2工程の後に、電解質膜に張力を付与する第3工程と、第3工程の後に、電解質膜に張力が付与された状態において、電解質膜の表面及び裏面に触媒インクを塗布する第4工程と、第4工程の後に、電解質膜に付与された張力を開放する第5工程と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a method for producing a membrane / electrode assembly according to the present invention is a method for producing a membrane / electrode assembly used in a fuel cell, wherein a first step of swelling an electrolyte membrane with a swelling liquid, After the first step, the second step of removing the swelling liquid from the front and back surfaces of the electrolyte membrane, the third step of applying tension to the electrolyte membrane after the second step, and the tension of the electrolyte membrane after the third step Is provided with a fourth step of applying a catalyst ink to the front and back surfaces of the electrolyte membrane, and a fifth step of releasing the tension applied to the electrolyte membrane after the fourth step. And

この膜電極接合体の製造方法においては、電解質膜を膨潤させた後に触媒インクを塗布する。このため、触媒インクに含まれる溶媒によって、電解質膜が膨潤して撓むことが防止される。また、この膜電極接合体の製造方法においては、電解質膜に張力を付与した状態において電解質膜に触媒インクを塗布する。このため、電解質膜に対して触媒インクを均一な厚みで塗布することができる。さらに、この膜電極接合体の製造方法においては、電解質膜に触媒インクを塗布した後に、電解質膜に付与した張力を開放する。このため、後の工程において電解質膜を乾燥させる際に、電解質膜の収縮が阻害されないので、電解質膜の損傷を防止することができる。   In this method of manufacturing a membrane / electrode assembly, the catalyst ink is applied after the electrolyte membrane is swollen. For this reason, it is prevented that the electrolyte membrane is swollen and bent by the solvent contained in the catalyst ink. In this method of manufacturing a membrane electrode assembly, the catalyst ink is applied to the electrolyte membrane in a state where tension is applied to the electrolyte membrane. For this reason, the catalyst ink can be applied to the electrolyte membrane with a uniform thickness. Further, in this method of manufacturing a membrane electrode assembly, after applying the catalyst ink to the electrolyte membrane, the tension applied to the electrolyte membrane is released. For this reason, when the electrolyte membrane is dried in a subsequent process, the shrinkage of the electrolyte membrane is not hindered, so that damage to the electrolyte membrane can be prevented.

本発明の膜電極接合体の製造方法は、第5工程の後に、電解質膜の表面及び裏面の上に触媒インクを介してガス拡散層を積層すると第6工程と、第6工程の後に、電解質膜を乾燥させる第7工程と、をさらに備えることが好ましい。この方法によれば、上述したように、電解質膜の損傷を防止しつつ電解質膜の乾燥を行うことができる。   In the method of manufacturing a membrane electrode assembly of the present invention, after the fifth step, the gas diffusion layer is laminated on the front and back surfaces of the electrolyte membrane via the catalyst ink, and then the sixth step and the electrolyte after the sixth step. It is preferable to further include a seventh step of drying the film. According to this method, as described above, the electrolyte membrane can be dried while preventing damage to the electrolyte membrane.

また、本発明の膜電極接合体の製造方法においては、第6工程において、ガス拡散層と触媒インクとの間にマイクロポーラス層を配置して、触媒インクに含まれる溶媒をマイクロポーラス層及びガス拡散層で吸収することにより、触媒インクから触媒層を形成する、ことが好ましい。この方法によれば、触媒インクに含まれる溶媒の吸収時に、触媒層とマイクロポーラス層との密着性が高まり、電解質膜とガス拡散層との密着性を高めることができる。   In the method for producing a membrane / electrode assembly of the present invention, in the sixth step, a microporous layer is disposed between the gas diffusion layer and the catalyst ink, and the solvent contained in the catalyst ink is used as the microporous layer and the gas. It is preferable to form the catalyst layer from the catalyst ink by absorbing it in the diffusion layer. According to this method, at the time of absorption of the solvent contained in the catalyst ink, the adhesion between the catalyst layer and the microporous layer is enhanced, and the adhesion between the electrolyte membrane and the gas diffusion layer can be enhanced.

また、本発明の膜電極接合体の製造方法は、第7工程の後に、電解質膜、触媒層、マイクロポーラス層、及びガス拡散層を互いに圧着する第8工程をさらに備える、ことが好ましい。この方法によれば、損傷が防止された電解質膜や均一な厚さの触媒層等を圧着することにより、高品質な膜電極接合体を製造することができる。   Moreover, it is preferable that the manufacturing method of the membrane electrode assembly of this invention is further equipped with the 8th process of crimping | bonding an electrolyte membrane, a catalyst layer, a microporous layer, and a gas diffusion layer mutually after a 7th process. According to this method, a high-quality membrane electrode assembly can be manufactured by pressure-bonding an electrolyte membrane in which damage is prevented or a catalyst layer having a uniform thickness.

さらに、本発明の膜電極接合体の製造方法においては、第7工程において、ガス拡散層と電解質膜とを密着させるようにガス拡散層に力を加えながら電解質膜を乾燥させる、ことが好ましい。この方法によれば、電解質膜に皺が生じることを抑制し、電解質膜とガス拡散層との密着性を確保することができる。   Furthermore, in the manufacturing method of the membrane electrode assembly of the present invention, in the seventh step, it is preferable to dry the electrolyte membrane while applying a force to the gas diffusion layer so that the gas diffusion layer and the electrolyte membrane are brought into close contact with each other. According to this method, generation of wrinkles in the electrolyte membrane can be suppressed, and adhesion between the electrolyte membrane and the gas diffusion layer can be ensured.

ここで、上記課題を解決するために、本発明の膜電極接合体製造装置は、燃料電池に用いられる膜電極接合体を製造する膜電極接合体製造装置であって、電解質膜を膨潤液により膨潤させる膨潤部と、膨潤した電解質膜の表面及び裏面の膨潤液を除去する膨潤液除去部と、表面及び裏面から膨潤液を除去された電解質膜に張力を付与すると共に、電解質膜に付与した張力を開放する張力付与開放部と、電解質膜に張力が付与されてから張力が開放されるまでの間において、電解質膜の表面及び裏面に触媒インクを塗布する触媒インク塗布部と、触媒インクが塗布されて張力が開放された電解質膜の表面及び裏面の上に触媒インクを介してガス拡散層を積層する積層部と、ガス拡散層が積層された電解質膜を乾燥させる乾燥部と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a membrane / electrode assembly production apparatus of the present invention is a membrane / electrode assembly production device for producing a membrane / electrode assembly used in a fuel cell, wherein the electrolyte membrane is made of a swelling liquid. The swelling portion to be swollen, the swelling liquid removing portion for removing the swelling liquid on the surface and the back surface of the swollen electrolyte membrane, and the electrolyte membrane from which the swelling liquid has been removed from the front surface and the back surface were applied with tension and applied to the electrolyte membrane. A tension application opening portion that releases tension, a catalyst ink application portion that applies catalyst ink to the front and back surfaces of the electrolyte membrane between the time the tension is applied to the electrolyte membrane and the time when the tension is released; A laminated portion for laminating a gas diffusion layer on the front and back surfaces of the electrolyte membrane that has been coated and released in tension via a catalyst ink; and a drying portion for drying the electrolyte membrane on which the gas diffusion layer is laminated. about And features.

この膜電極接合体製造装置においては、電解質膜を膨潤させた後に触媒インクを塗布する。このため、触媒インクに含まれる溶媒によって、電解質膜が膨潤して撓むことが防止される。また、この膜電極接合体製造装置においては、電解質膜に張力を付与した状態において電解質膜に触媒インクを塗布する。このため、電解質膜に対して触媒インクを均一に塗布することができる。さらに、この膜電極接合体製造装置においては、電解質膜に付与した張力を開放した後に乾燥を行う。このため、その乾燥の際に電解質膜の収縮が阻害されないので、電解質膜の損傷を防止することが可能となる。   In this membrane / electrode assembly manufacturing apparatus, the catalyst ink is applied after the electrolyte membrane is swollen. For this reason, it is prevented that the electrolyte membrane is swollen and bent by the solvent contained in the catalyst ink. Moreover, in this membrane electrode assembly manufacturing apparatus, the catalyst ink is applied to the electrolyte membrane in a state where tension is applied to the electrolyte membrane. For this reason, the catalyst ink can be uniformly applied to the electrolyte membrane. Furthermore, in this membrane / electrode assembly manufacturing apparatus, drying is performed after releasing the tension applied to the electrolyte membrane. For this reason, since the shrinkage | contraction of an electrolyte membrane is not inhibited in the case of the drying, it becomes possible to prevent damage to an electrolyte membrane.

本発明によれば、電解質膜に触媒インクを均一に塗布できる共に電解質膜の損傷を防止できる膜電極接合体の製造方法、及び膜電極製造装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of a membrane electrode assembly which can apply | coat a catalyst ink uniformly to an electrolyte membrane, and can prevent damage to an electrolyte membrane, and a membrane electrode manufacturing apparatus can be provided.

本発明の膜電極製造装置の一実施形態の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of one Embodiment of the membrane electrode manufacturing apparatus of this invention. 図1に示された触媒インク塗布部の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a catalyst ink application part shown in FIG. 1. 本発明の膜電極接合体の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows one Embodiment of the manufacturing method of the membrane electrode assembly of this invention.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明の膜電極接合体製造装置の一実施形態の構成を示す図である。図1に示される膜電極接合体製造装置1は、燃料電池に用いられる膜電極接合体を製造するためのものである。膜電極接合体製造装置1は、電解質膜10を所定の搬送経路に沿って搬送しつつ、電解質膜10を含む膜電極接合体を製造する。電解質膜10としては、例えば、固体高分子電解質膜を用いることができる。   FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the membrane electrode assembly manufacturing apparatus of the present invention. A membrane electrode assembly manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 is for manufacturing a membrane electrode assembly used in a fuel cell. The membrane electrode assembly manufacturing apparatus 1 manufactures a membrane electrode assembly including the electrolyte membrane 10 while transporting the electrolyte membrane 10 along a predetermined transport path. As the electrolyte membrane 10, for example, a solid polymer electrolyte membrane can be used.

膜電極接合体製造装置1は、膨潤液槽(膨潤部)2、触媒インク塗布部(膨潤液除去部、張力付与開放部、触媒インク塗布部)3、ガス拡散層積層部(積層部)4、及び乾燥チャンバー(乾燥部)5を備えている。膨潤液槽2、触媒インク塗布部3、ガス拡散層積層部4、及び乾燥チャンバー5は、電解質膜10の搬送経路に沿って順に配置されている。したがって、電解質膜10は、膨潤液槽2、触媒インク塗布部3、ガス拡散層積層部4、乾燥チャンバー5の順に流通する。   The membrane electrode assembly manufacturing apparatus 1 includes a swelling liquid tank (swelling part) 2, a catalyst ink application part (swelling liquid removing part, tension applying release part, catalyst ink application part) 3, and a gas diffusion layer lamination part (lamination part) 4. And a drying chamber (drying section) 5. The swelling liquid tank 2, the catalyst ink application unit 3, the gas diffusion layer stacking unit 4, and the drying chamber 5 are arranged in order along the transport path of the electrolyte membrane 10. Accordingly, the electrolyte membrane 10 flows in the order of the swelling liquid tank 2, the catalyst ink application part 3, the gas diffusion layer lamination part 4, and the drying chamber 5.

膨潤液槽2は、電解質膜10を膨潤液Lにより膨潤させる。より具体的には、膨潤液槽2は、膨潤液Lを貯留しており、電解質膜10をその膨潤液Lに浸漬させることにより、電解質膜10を膨潤させる。膨潤液Lとしては、例えば、触媒インクに用いられる溶媒や水、及びこれらの混合物等を用いることができる。   The swelling liquid tank 2 swells the electrolyte membrane 10 with the swelling liquid L. More specifically, the swelling liquid tank 2 stores the swelling liquid L, and the electrolyte film 10 is swollen by immersing the electrolyte film 10 in the swelling liquid L. As the swelling liquid L, for example, a solvent used for catalyst ink, water, a mixture thereof, or the like can be used.

触媒インク塗布部3は、電解質膜10の表面及び裏面の両面に触媒インクを塗布する。図2を参照して触媒インク塗布部3の詳細について説明する。図2は、図1に示された触媒インク塗布部3の拡大図である。図2に示されるように、触媒インク塗布部3は、ダイヘッド31を備えている。   The catalyst ink application unit 3 applies the catalyst ink to both the front and back surfaces of the electrolyte membrane 10. Details of the catalyst ink application unit 3 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged view of the catalyst ink application unit 3 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the catalyst ink application unit 3 includes a die head 31.

ダイヘッド31は、電解質膜10の表面10aに向けて触媒インクB1を吐出すると共に、電解質膜10の裏面10bに向けて触媒インクB2を吐出する。このため、ダイヘッド31から触媒インクB1及び触媒インクB2が吐出されている状態において、電解質膜10を所定の速度でダイヘッド31に通過させることより、電解質膜10の表面10a及び裏面10bの上に触媒インクB1及び触媒インクB2を所定の厚さで塗布することができる。なお、触媒インクB1と触媒インクB2とは、互いに異なるものとすることができる。触媒インクB1は、例えば、アノード触媒を含むインクとすることができる。触媒インクB2は、例えば、カソード触媒を含むインクとすることができる。   The die head 31 discharges the catalyst ink B1 toward the front surface 10a of the electrolyte membrane 10, and discharges the catalyst ink B2 toward the back surface 10b of the electrolyte membrane 10. Therefore, in a state where the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2 are being discharged from the die head 31, the catalyst is passed over the surface 10a and the back surface 10b of the electrolyte membrane 10 by passing the electrolyte membrane 10 through the die head 31 at a predetermined speed. The ink B1 and the catalyst ink B2 can be applied with a predetermined thickness. The catalyst ink B1 and the catalyst ink B2 can be different from each other. The catalyst ink B1 can be, for example, an ink containing an anode catalyst. The catalyst ink B2 can be, for example, an ink containing a cathode catalyst.

ここで、電解質膜10には、触媒インクB1及び触媒インクB2を塗布する塗布領域R1とそれらを塗布しない未塗布領域R2とが、搬送方向に沿って交互に設定されている。ダイヘッド31は、触媒インクB1及び触媒インクB2を吐出する時間を調整することにより、塗布領域R1にのみ触媒インクB1及び触媒インクB2を塗布する。   Here, in the electrolyte membrane 10, application regions R1 to which the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2 are applied and non-application regions R2 to which they are not applied are alternately set along the transport direction. The die head 31 applies the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2 only to the application region R1 by adjusting the time for discharging the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2.

ダイヘッド31には、電解質膜10の表面10a及び裏面10bから膨潤液Lを除去するための水かき部32が設けられている。水かき部32は、ダイヘッド31のインク吐出口31aの前段において電解質膜10の表面10a及び裏面10bのそれぞれに接触するように配置され、電解質膜10の幅方向に延在する一対の突起である。このため、電解質膜10が水かき部32を通過することにより、触媒インクB1及び触媒インクB2の塗布前において、その表面10a及び裏面10bに付着した余剰の膨潤液Lが除去される。   The die head 31 is provided with a web portion 32 for removing the swelling liquid L from the front surface 10 a and the back surface 10 b of the electrolyte membrane 10. The web portion 32 is a pair of protrusions that are disposed in contact with the front surface 10 a and the back surface 10 b of the electrolyte membrane 10 in front of the ink discharge port 31 a of the die head 31 and extend in the width direction of the electrolyte membrane 10. For this reason, when the electrolyte membrane 10 passes through the web portion 32, the excessive swelling liquid L attached to the front surface 10a and the back surface 10b is removed before the application of the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2.

ダイヘッド31には、インク吐出口31aと水かき部32との間において張力調整部33が設けられている。張力調整部33は、電解質膜10の表面10a及び裏面10bのそれぞれに接触するように配置され、電解質膜10の幅方向に延在するバー状の一対の突起である。インク吐出口31a、水かき部32、及び張力調整部33は、互いに近接して配置されている。張力調整部33は、電解質膜10と適当な摩擦を生じる材質から構成されることが望ましい。そのような材料の一例として、ニトリルゴムやフッ素ゴムを挙げることができる。   The die head 31 is provided with a tension adjusting unit 33 between the ink discharge port 31 a and the webbed unit 32. The tension adjusting unit 33 is a pair of bar-shaped protrusions that are disposed so as to contact the front surface 10 a and the back surface 10 b of the electrolyte membrane 10 and extend in the width direction of the electrolyte membrane 10. The ink discharge port 31a, the webbed part 32, and the tension adjusting part 33 are arranged close to each other. The tension adjusting unit 33 is preferably made of a material that causes appropriate friction with the electrolyte membrane 10. Examples of such materials include nitrile rubber and fluororubber.

触媒インク塗布部3は、電解質膜10の搬送方向に回転する一対のローラーベルト34a,34bを有している。ローラーベルト34aは、電解質膜10の表面10a側に配置されている。ローラーベルト34bは、電解質膜10の裏面10b側に配置されている。ローラーベルト34aには複数(ここでは2つ)の張力調整部35aが設けられており、ローラーベルト34bには複数(ここでは2つ)の張力調整部35bが設けられている。張力調整部35a及び張力調整部35bは、電解質膜10の幅方向に延在するバー状の突起である。張力調整部35a及び張力調整部35bについても、張力調整部33と同様に、電解質膜10と適当な摩擦を生じる材質から構成されることが望ましい。   The catalyst ink application unit 3 includes a pair of roller belts 34 a and 34 b that rotate in the conveyance direction of the electrolyte membrane 10. The roller belt 34 a is disposed on the surface 10 a side of the electrolyte membrane 10. The roller belt 34 b is disposed on the back surface 10 b side of the electrolyte membrane 10. The roller belt 34a is provided with a plurality (here, two) of tension adjusting portions 35a, and the roller belt 34b is provided with a plurality (here, two) of tension adjusting portions 35b. The tension adjusting unit 35 a and the tension adjusting unit 35 b are bar-shaped protrusions extending in the width direction of the electrolyte membrane 10. Similarly to the tension adjusting unit 33, the tension adjusting unit 35a and the tension adjusting unit 35b are preferably made of a material that causes appropriate friction with the electrolyte membrane 10.

張力調整部35aは、電解質膜10の表面10aに接触した状態において、ローラーベルト34aの回転に伴って(図中矢印の方向に沿って)移動する。張力調整部35bは、電解質膜10の裏面10bに接触した状態において、ローラーベルト34bの回転に伴って(図中矢印の方向に沿って)移動する。張力調整部35aと張力調整部35bとは、電解質膜10に接した状態において、互いに対向するように配置されている。したがって、電解質膜10は、張力調整部35aと張力調整部35bとによって把持されながら搬送される。張力調整部35a及び張力調整部35bは、未塗布領域R2において、電解質膜10を把持する。   The tension adjusting unit 35a moves with the rotation of the roller belt 34a (in the direction of the arrow in the drawing) in a state where the tension adjusting unit 35a is in contact with the surface 10a of the electrolyte membrane 10. The tension adjusting unit 35b moves with the rotation of the roller belt 34b (in the direction of the arrow in the drawing) in a state where the tension adjusting unit 35b is in contact with the back surface 10b of the electrolyte membrane 10. The tension adjusting unit 35a and the tension adjusting unit 35b are disposed so as to face each other when in contact with the electrolyte membrane 10. Therefore, the electrolyte membrane 10 is conveyed while being gripped by the tension adjusting unit 35a and the tension adjusting unit 35b. The tension adjusting unit 35a and the tension adjusting unit 35b grip the electrolyte membrane 10 in the unapplied region R2.

このように、電解質膜10は、張力調整部35aと張力調整部35bとで把持されると共に張力調整部33に接触しながら搬送される。このため、張力調整部33と張力調整部35a,35bとの間において、電解質膜10の搬送方向に沿って電解質膜10に張力が付与される。このとき、電解質膜10と張力調整部33との接触位置が張力の起点となると共に、電解質膜10と張力調整部35a,35bとの接触位置が張力の終点となる。なお、電解質膜10への張力のかけかたの一例として、電解質膜10に適切な引張荷重がかかるようにローラーベルト34a及びローラーベルト34bの回転を制御することを挙げることができる。   As described above, the electrolyte membrane 10 is transported while being held by the tension adjusting unit 35 a and the tension adjusting unit 35 b and in contact with the tension adjusting unit 33. For this reason, tension is applied to the electrolyte membrane 10 along the transport direction of the electrolyte membrane 10 between the tension adjusting portion 33 and the tension adjusting portions 35a and 35b. At this time, the contact position between the electrolyte membrane 10 and the tension adjusting unit 33 becomes the starting point of tension, and the contact position between the electrolyte membrane 10 and the tension adjusting units 35a and 35b becomes the end point of tension. As an example of how to apply tension to the electrolyte membrane 10, it is possible to control the rotation of the roller belt 34 a and the roller belt 34 b so that an appropriate tensile load is applied to the electrolyte membrane 10.

電解質膜10に接触した状態の張力調整部35a及び張力調整部35bのそれぞれは、ローラーベルト34a及びローラーベルト34bのそれぞれの端部まで移動した後に、ローラーベルト34a及びローラーベルト34bの回転に伴って、電解質膜10から離れる方向に移動する(図2(c)参照)。これにより、張力調整部35a及び張力調整部35bと電解質膜10との接触が解除され、電解質膜10に付与された張力が開放される。このとき、別の張力調整部35a及び張力調整部35bが、ローラーベルト34a及びローラーベルト34bの回転に伴って、電解質膜10に近づく方向に移動し未塗布領域R2において電解質膜10を把持する。このため、新たに電解質膜10の別の部分に張力が付与される。ダイヘッド31は、張力が付与されている状態の電解質膜10に対して、触媒インクB1,B2を塗布する。換言すれば、ダイヘッド31は、電解質膜31に張力が付与されてから張力が開放されるまでの間において、電解質膜10に触媒インクB1及び触媒インクB2を塗布する。   Each of the tension adjusting unit 35a and the tension adjusting unit 35b in contact with the electrolyte membrane 10 moves to the respective ends of the roller belt 34a and the roller belt 34b, and then rotates along with the rotation of the roller belt 34a and the roller belt 34b. And move away from the electrolyte membrane 10 (see FIG. 2C). Thereby, the contact between the tension adjusting unit 35a and the tension adjusting unit 35b and the electrolyte membrane 10 is released, and the tension applied to the electrolyte membrane 10 is released. At this time, another tension adjusting unit 35a and the tension adjusting unit 35b move in a direction approaching the electrolyte membrane 10 as the roller belt 34a and the roller belt 34b rotate, and grip the electrolyte membrane 10 in the uncoated region R2. For this reason, tension is newly applied to another part of the electrolyte membrane 10. The die head 31 applies the catalyst inks B1 and B2 to the electrolyte membrane 10 in a state where tension is applied. In other words, the die head 31 applies the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2 to the electrolyte membrane 10 after the tension is applied to the electrolyte membrane 31 until the tension is released.

図1を参照して膜電極接合体製造装置1の各部の説明を続ける。ガス拡散層積層部4は、上述したように触媒インクB1及び触媒インクB2が塗布され張力が開放された電解質膜10の表面10a及び裏面10bのそれぞれの上に、触媒インクB1及び触媒インクB2のそれぞれを介してガス拡散層11を積層する。ガス拡散層11は、電解質膜10の塗布領域R1の長さと略同一の長さに予めカットされている。ガス拡散層11は、電解質膜10の塗布領域R1の上に積層される。なお、ガス拡散層11の電解質膜10側の面には、マイクロポーラス層(不図示)が形成されている。換言すれば、マイクロポーラス層は、触媒インクB1とガス拡散層11との間、及び触媒インクB2とガス拡散層11との間にそれぞれ配置されることとなる。   With reference to FIG. 1, description of each part of the membrane electrode assembly manufacturing apparatus 1 is continued. As described above, the gas diffusion layer stacking portion 4 is formed on the surface 10a and the back surface 10b of the electrolyte membrane 10 where the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2 are applied and the tension is released, respectively, on the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2. The gas diffusion layer 11 is laminated through each of them. The gas diffusion layer 11 is cut in advance to a length substantially the same as the length of the application region R1 of the electrolyte membrane 10. The gas diffusion layer 11 is laminated on the application region R1 of the electrolyte membrane 10. A microporous layer (not shown) is formed on the surface of the gas diffusion layer 11 on the electrolyte membrane 10 side. In other words, the microporous layer is disposed between the catalyst ink B1 and the gas diffusion layer 11, and between the catalyst ink B2 and the gas diffusion layer 11, respectively.

ガス拡散層積層部4においては、触媒インクB1及び触媒インクB2のそれぞれを介して、電解質膜10の上にガス拡散層11とマイクロポーラス層とをそれぞれ積層することにより、触媒インクB1及び触媒インクB2のそれぞれの溶媒を、ガス拡散層11とマイクロポーラス層とに吸収させ、触媒インクB1及び触媒インクB2のそれぞれから、触媒層を形成する。つまり、ガス拡散層積層部4においては、電解質膜10と、一対の触媒層と、一対のマイクロポーラス層と、一対のガス拡散層11とを積層した積層体20が形成される。なお、ここでの触媒層は、触媒インクB1及び触媒インクB2から少なくとも一部の溶媒が除かれて形成されるものであり、必ずしも触媒インクB1及び触媒インクB2から全ての溶媒が除かれて形成されるものではない。   In the gas diffusion layer stacking section 4, the gas diffusion layer 11 and the microporous layer are stacked on the electrolyte membrane 10 via the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2, respectively, so that the catalyst ink B1 and the catalyst ink are stacked. Each solvent of B2 is absorbed in the gas diffusion layer 11 and the microporous layer, and a catalyst layer is formed from each of the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2. That is, in the gas diffusion layer stacked portion 4, a stacked body 20 is formed in which the electrolyte membrane 10, the pair of catalyst layers, the pair of microporous layers, and the pair of gas diffusion layers 11 are stacked. Here, the catalyst layer is formed by removing at least a part of the solvent from the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2, and is not necessarily formed by removing all the solvent from the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2. Is not to be done.

乾燥チャンバー5には、粗乾燥部51が設けられている。粗乾燥部51には、上述したように形成された積層体20を挟んで対向するように、一対のキャタピラ51aが配置されている。キャタピラ51aのそれぞれは、電解質膜10に皺が生じることを抑制するために積層体20を両側から押さえながら搬送するよう積層体20に接触している。乾燥チャンバー5に搬入された積層体20は、粗乾燥部51において、キャタピラ51aによって押さえられながら加熱されることにより粗乾燥される。粗乾燥部51における加熱は、例えば、80℃〜100℃程度で行われる。   The drying chamber 5 is provided with a coarse drying unit 51. A pair of caterpillars 51 a is arranged in the coarse drying unit 51 so as to face each other with the stacked body 20 formed as described above interposed therebetween. Each of the caterpillars 51a is in contact with the stacked body 20 so as to be transported while pressing the stacked body 20 from both sides in order to prevent wrinkles from being generated in the electrolyte membrane 10. The laminate 20 carried into the drying chamber 5 is roughly dried by being heated while being pressed by the caterpillar 51 a in the coarse drying unit 51. The heating in the rough drying unit 51 is performed at about 80 ° C. to 100 ° C., for example.

乾燥チャンバー5における粗乾燥部51の後段には、熱処理・加圧圧着部52が設けられている。熱処理・加圧圧着部52は、積層体20を高温で熱処理し、残存溶媒の除去を行う。熱処理・加圧圧着部52は、残存溶媒の除去に続いて、複数のホットロール52aによって積層体20に高温高圧(電解質膜の材料によって適宜設定する)をかけて、電解質膜10、触媒層、マイクロポーラス層、及びガス拡散層11を互いに圧着し一体化する。これにより、積層体20から膜電極接合体30が形成される。   In the drying chamber 5, a heat treatment / pressure bonding unit 52 is provided following the coarse drying unit 51. The heat treatment / pressure bonding unit 52 heats the stacked body 20 at a high temperature to remove the residual solvent. Following the removal of the residual solvent, the heat treatment / pressure bonding unit 52 applies high temperature and pressure to the laminate 20 by a plurality of hot rolls 52a (as appropriate depending on the material of the electrolyte membrane), and the electrolyte membrane 10, catalyst layer, The microporous layer and the gas diffusion layer 11 are bonded together by pressing. Thereby, the membrane electrode assembly 30 is formed from the laminate 20.

乾燥チャンバー5における熱処理・加圧圧着部52の後段には、裁断部53が設けられている。裁断部53は、膜電極接合体30を所望の大きさにカットする。これにより、所望の大きさの膜電極接合体30が製造される。   A cutting part 53 is provided at the subsequent stage of the heat treatment / pressure bonding part 52 in the drying chamber 5. The cutting part 53 cuts the membrane electrode assembly 30 into a desired size. Thereby, the membrane electrode assembly 30 having a desired size is manufactured.

次に、図1〜3を参照して、本発明の膜電極接合体の製造方法の一実施形態について説明する。図3は、本発明の膜電極接合体の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。この製造方法は、上述した膜電極接合体製造装置1を用いる。   Next, with reference to FIGS. 1-3, one Embodiment of the manufacturing method of the membrane electrode assembly of this invention is described. FIG. 3 is a flowchart showing an embodiment of the method for producing a membrane / electrode assembly of the present invention. This manufacturing method uses the membrane electrode assembly manufacturing apparatus 1 described above.

まず、電解質膜10を用意する(工程S101)。ここでは、電解質膜10は、保護シートSと共にロール状に巻かれている。続いて、保護シートSを剥離しながら電解質膜10を膨潤液槽2に貯留された膨潤液Lの中に導入して、電解質膜10を膨潤液Lにより膨潤させる(工程S102:第1工程)。この工程では、電解質膜10を膨潤液Lに浸漬することにより、電解質膜10を膨潤させる。   First, the electrolyte membrane 10 is prepared (step S101). Here, the electrolyte membrane 10 is wound together with the protective sheet S in a roll shape. Subsequently, while peeling off the protective sheet S, the electrolyte membrane 10 is introduced into the swelling liquid L stored in the swelling liquid tank 2, and the electrolyte film 10 is swollen with the swelling liquid L (step S102: first step). . In this step, the electrolyte membrane 10 is swollen by immersing the electrolyte membrane 10 in the swelling liquid L.

続いて、触媒インク塗布部3の水かき部32によって、電解質膜10の表面10a及び裏面10bから余剰の膨潤液Lを除去する(工程S103:第2工程)。続いて、張力調整部33と張力調整部35a,35bとによって電解質膜10に張力を付与する(工程S104:第3工程)。このとき、張力調整部35a及び張力調整部35bは、図2に示されるように、未塗布領域R2において電解質膜10を把持する。   Subsequently, the excess swelling liquid L is removed from the front surface 10a and the back surface 10b of the electrolyte membrane 10 by the web portion 32 of the catalyst ink application unit 3 (step S103: second step). Subsequently, tension is applied to the electrolyte membrane 10 by the tension adjusting unit 33 and the tension adjusting units 35a and 35b (step S104: third step). At this time, the tension adjusting unit 35a and the tension adjusting unit 35b hold the electrolyte membrane 10 in the uncoated region R2, as shown in FIG.

続いて、電解質膜10に張力が付与された状態において、ダイヘッド31により電解質膜10の表面10a及び裏面10bのそれぞれに触媒インクB1及び触媒インクB2のそれぞれを塗布する(工程S105:第4工程)。このとき触媒インクB1,B2を塗布する領域は、図2に示されるように、張力調整部35a,35bが把持している未塗布領域R2に続く塗布領域R1である。   Subsequently, in a state where tension is applied to the electrolyte membrane 10, the die head 31 applies the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2 respectively to the front surface 10a and the back surface 10b of the electrolyte membrane 10 (step S105: fourth step). . At this time, the area where the catalyst inks B1 and B2 are applied is an application area R1 following the unapplied area R2 held by the tension adjusters 35a and 35b, as shown in FIG.

そして、張力調整部35a及び張力調整部35bと電解質膜10との接触を解除することにより、電解質膜10に付与されていた張力を開放する(工程S106:第5工程)。このとき、図2(c)に示されるように、別の張力調整部35a及び張力調整部35bが電解質膜10の次の未塗布領域R2を把持することにより、その未塗布領域R2に続く電解質膜10の部分に張力が付与される。   And the tension | tensile_strength provided to the electrolyte membrane 10 is cancelled | released by canceling | releasing the contact with the tension | tensile_strength adjustment part 35a and the tension adjustment part 35b, and the electrolyte membrane 10 (process S106: 5th process). At this time, as shown in FIG. 2 (c), another tension adjusting unit 35a and tension adjusting unit 35b hold the next uncoated region R2 of the electrolyte membrane 10, so that the electrolyte following the uncoated region R2 Tension is applied to the portion of the membrane 10.

続いて、ガス拡散層積層部4において、触媒インクB1及び触媒インクB2が塗布されて張力が開放された状態の電解質膜10の表面10a及び裏面10bのそれぞれの上に、触媒インクB1及び触媒インクB2のそれぞれを介して、マイクロポーラス層とガス拡散層11とを順に積層する(工程S107:第6工程)。このとき、電解質膜10に皺が生じない程度に、マイクロポーラス層とガス拡散層11とを電解質膜10に対して微加圧する。これにより、触媒インクB1及び触媒インクB2のそれぞれの溶媒が、ガス拡散層11とマイクロポーラス層とに吸収されて触媒層が形成される。そして、電解質膜10、触媒層、マイクロポーラス層、及びガス拡散層11からなる積層体20が形成される。   Subsequently, the catalyst ink B1 and the catalyst ink are respectively formed on the surface 10a and the back surface 10b of the electrolyte membrane 10 in a state where the tension is released by applying the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2 in the gas diffusion layer stacking portion 4. A microporous layer and a gas diffusion layer 11 are sequentially stacked via each of B2 (step S107: sixth step). At this time, the microporous layer and the gas diffusion layer 11 are slightly pressurized against the electrolyte membrane 10 to such an extent that no wrinkles are generated in the electrolyte membrane 10. Thereby, each solvent of catalyst ink B1 and catalyst ink B2 is absorbed in gas diffusion layer 11 and a microporous layer, and a catalyst layer is formed. And the laminated body 20 which consists of the electrolyte membrane 10, a catalyst layer, a microporous layer, and the gas diffusion layer 11 is formed.

続いて、粗乾燥部51によって、一対のキャタピラ51aで積層体20を押さえながら積層体20の粗乾燥を行う(工程S108:第7工程)。続いて、熱処理・加圧圧着部52によって積層体20の熱処理、及び加圧圧着を行う(工程S109:第8工程)。これにより、電解質膜10、触媒層、マイクロポーラス層、及びガス拡散層11が互いに圧着され、膜電極接合体30が形成される。そして、裁断部53によって、膜電極接合体30を所望の大きさに裁断する(工程S110)。これにより、所望の大きさの膜電極接合体30が製造される。   Subsequently, the coarse drying unit 51 performs rough drying of the laminate 20 while pressing the laminate 20 with a pair of caterpillars 51a (step S108: seventh step). Subsequently, heat treatment and pressure bonding of the laminate 20 are performed by the heat treatment / pressure bonding unit 52 (step S109: eighth step). Thereby, the electrolyte membrane 10, the catalyst layer, the microporous layer, and the gas diffusion layer 11 are pressure-bonded to each other, and the membrane electrode assembly 30 is formed. Then, the membrane electrode assembly 30 is cut into a desired size by the cutting unit 53 (step S110). Thereby, the membrane electrode assembly 30 having a desired size is manufactured.

以上説明したように、本実施形態の膜電極接合体製造装置1及び膜電極接合体30の製造方法においては、電解質膜10を膨潤させた後に触媒インクB1及び触媒インクB2を塗布する。このため、触媒インクB1及び触媒インクB2に含まれる溶媒によって、電解質膜が膨潤して撓むことが防止される。また、本実施形態の膜電極接合体製造装置1及び膜電極接合体30の製造方法においては、電解質膜10に張力を付与した状態において電解質膜10に触媒インクB1及び触媒インクB2を塗布する。このため、電解質膜10に対して触媒インクB1及び触媒インクB2を均一に塗布することができる。さらに、本実施形態の膜電極接合体製造装置1及び膜電極接合体30の製造方法においては、電解質膜10に付与した張力を開放した後に乾燥を行う。このため、その乾燥の際に電解質膜10の収縮が阻害されないので、電解質膜10の損傷を防止することができる。   As described above, in the membrane electrode assembly manufacturing apparatus 1 and the method of manufacturing the membrane electrode assembly 30 of the present embodiment, the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2 are applied after the electrolyte membrane 10 is swollen. For this reason, it is prevented that the electrolyte membrane swells and bends by the solvent contained in the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2. Further, in the membrane electrode assembly manufacturing apparatus 1 and the method of manufacturing the membrane electrode assembly 30 according to the present embodiment, the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2 are applied to the electrolyte membrane 10 in a state where tension is applied to the electrolyte membrane 10. Therefore, the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2 can be uniformly applied to the electrolyte membrane 10. Furthermore, in the manufacturing method of the membrane electrode assembly manufacturing apparatus 1 and the membrane electrode assembly 30 of the present embodiment, drying is performed after releasing the tension applied to the electrolyte membrane 10. For this reason, since the shrinkage | contraction of the electrolyte membrane 10 is not inhibited in the case of the drying, damage to the electrolyte membrane 10 can be prevented.

また、本実施形態の膜電極接合体製造装置1及び膜電極接合体30の製造方法においては、積層体20は、粗乾燥部51において、一対のキャタピラ51aによって押さえられながら乾燥される。より具体的には、本実施形態の膜電極接合体製造装置1及び膜電極接合体30の製造方法においては、一対のキャタピラ51aによって、ガス拡散層11と電解質膜10とを密着させるようにガス拡散層11に力を加えながら積層体20の粗乾燥を行う。このため、電解質膜10に皺が生じることが抑制されると共に、積層体20を構成する電解質膜10、触媒層、マイクロポーラス層、及びガス拡散層11が互いに位置ずれすることが防止される。   Moreover, in the manufacturing method of the membrane electrode assembly manufacturing apparatus 1 and the membrane electrode assembly 30 of the present embodiment, the laminate 20 is dried while being pressed by the pair of caterpillars 51 a in the coarse drying unit 51. More specifically, in the method of manufacturing the membrane electrode assembly manufacturing apparatus 1 and the membrane electrode assembly 30 of the present embodiment, the gas diffusion layer 11 and the electrolyte membrane 10 are closely adhered by the pair of caterpillars 51a. The laminate 20 is roughly dried while applying a force to the diffusion layer 11. For this reason, generation | occurrence | production of a wrinkle in the electrolyte membrane 10 is suppressed, and it is prevented that the electrolyte membrane 10, the catalyst layer, the microporous layer, and the gas diffusion layer 11 which comprise the laminated body 20 mutually shift.

また、本実施形態の膜電極接合体製造装置1及び膜電極接合体30の製造方法においては、触媒インクB1及び触媒インクB2が塗布されない未塗布領域R2が電解質膜10に設定されている。この未塗布領域R2は、膜電極接合体30の完成後において、シール部として利用することができる。   In the membrane electrode assembly manufacturing apparatus 1 and the method of manufacturing the membrane electrode assembly 30 according to the present embodiment, the uncoated region R2 where the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2 are not applied is set in the electrolyte membrane 10. The uncoated region R2 can be used as a seal portion after the membrane electrode assembly 30 is completed.

また、触媒インク塗布部3において、水かき部32とダイヘッド31のインク吐出口31aとは互いに近接して配置されている。このため、電解質膜10に触媒インクB1及び触媒インクB2を塗布する直前に、電解質膜10の表面10a及び裏面10bに付着した余剰の膨潤液Lが除去されることとなる。その結果、電解質膜10に触媒インクB1及び触媒インクB2を塗布するまでの間に、電解質膜10が乾燥することを防止することができる。   Further, in the catalyst ink application part 3, the web part 32 and the ink discharge port 31 a of the die head 31 are arranged close to each other. For this reason, immediately before applying the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2 to the electrolyte membrane 10, the excess swelling liquid L adhering to the surface 10a and the back surface 10b of the electrolyte membrane 10 is removed. As a result, it is possible to prevent the electrolyte membrane 10 from being dried before the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2 are applied to the electrolyte membrane 10.

以上の実施形態は、本発明の膜電極接合体の製造方法、及び膜電極接合体製造装置の一実施形態を説明したものであり、本発明の膜電極接合体の製造方法、及び膜電極接合体製造装置は、上記のものに限定されるものではない。本発明の膜電極接合体の製造方法、及び膜電極接合体製造装置は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上記のものを変形したものとすることができる。   The above embodiment describes one embodiment of the method for manufacturing a membrane electrode assembly and the apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly according to the present invention, and the method for manufacturing the membrane electrode assembly according to the present invention and the membrane electrode bonding. The body manufacturing apparatus is not limited to the above. The membrane electrode assembly manufacturing method and the membrane electrode assembly manufacturing apparatus of the present invention can be modified from the above without departing from the scope of the claims.

例えば、本実施形態の膜電極接合体製造装置1及び膜電極接合体30の製造方法においては、膨潤液Lとして、触媒インクB1及び触媒インクB2の両方に共通して含まれる溶媒と同一の溶媒を用いることができる。   For example, in the method of manufacturing the membrane electrode assembly manufacturing apparatus 1 and the membrane electrode assembly 30 of the present embodiment, the same solvent as the solvent contained in both the catalyst ink B1 and the catalyst ink B2 as the swelling liquid L Can be used.

また、本実施形態の膜電極接合体製造装置1及び膜電極接合体30の製造方法においては、一対の触媒層(アノード触媒層及びカソード触媒層)のそれぞれを異なる温度で乾燥させる必要がある場合に、工数は増加するものの、上述した方法を応用して、それぞれの触媒層のための触媒インクを別々のタイミングで電解質膜10に塗布することも可能である。   In the membrane electrode assembly manufacturing apparatus 1 and the method of manufacturing the membrane electrode assembly 30 according to the present embodiment, it is necessary to dry each of the pair of catalyst layers (the anode catalyst layer and the cathode catalyst layer) at different temperatures. In addition, although the number of man-hours is increased, it is possible to apply the catalyst ink for each catalyst layer to the electrolyte membrane 10 at different timings by applying the above-described method.

1…膜電極接合体製造装置、2…膨潤液槽(膨潤部)、4…ガス拡散層積層部(積層部)、10…電解質膜、10a…表面、10b…裏面、11…ガス拡散層、31…ダイヘッド(触媒インク塗布部)、33…張力調整部(張力付与開放部)、35a,35b…張力調整部35a(張力付与開放部)、51…粗乾燥部(乾燥部)、B1,B2…触媒インク。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Membrane electrode assembly manufacturing apparatus, 2 ... Swelling liquid tank (swelling part), 4 ... Gas diffusion layer lamination | stacking part (lamination part), 10 ... Electrolyte membrane, 10a ... Surface, 10b ... Back surface, 11 ... Gas diffusion layer, 31 ... Die head (catalyst ink application part), 33 ... Tension adjustment part (tension application release part), 35a, 35b ... Tension adjustment part 35a (tension application release part), 51 ... Rough drying part (drying part), B1, B2 ... catalyst ink.

Claims (6)

燃料電池に用いられる膜電極接合体の製造方法であって、
電解質膜を膨潤液により膨潤させる第1工程と、
前記第1工程の後に、前記電解質膜の表面及び裏面から前記膨潤液を除去する第2工程と、
前記第2工程の後に、前記電解質膜に張力を付与する第3工程と、
前記第3工程の後に、前記電解質膜に前記張力が付与された状態において、前記電解質膜の前記表面及び前記裏面に触媒インクを塗布する第4工程と、
前記第4工程の後に、前記電解質膜に付与された前記張力を開放する第5工程と、
を備えることを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
A method for producing a membrane electrode assembly used in a fuel cell,
A first step of swelling the electrolyte membrane with a swelling liquid;
A second step of removing the swelling liquid from the front and back surfaces of the electrolyte membrane after the first step;
A third step of applying tension to the electrolyte membrane after the second step;
After the third step, in a state where the tension is applied to the electrolyte membrane, a fourth step of applying a catalyst ink to the front surface and the back surface of the electrolyte membrane;
A fifth step for releasing the tension applied to the electrolyte membrane after the fourth step;
A method for producing a membrane electrode assembly, comprising:
前記第5工程の後に、前記電解質膜の前記表面及び前記裏面の上に前記触媒インクを介してガス拡散層を積層する第6工程と、
前記第6工程の後に、前記電解質膜を乾燥させる第7工程とをさらに備える、
ことを特徴とする請求項1記載の膜電極接合体の製造方法。
After the fifth step, a sixth step of laminating a gas diffusion layer via the catalyst ink on the front surface and the back surface of the electrolyte membrane;
A seventh step of drying the electrolyte membrane after the sixth step;
The method for producing a membrane / electrode assembly according to claim 1.
前記第6工程において、前記ガス拡散層と前記触媒インクとの間にマイクロポーラス層を配置して、前記触媒インクに含まれる溶媒を前記マイクロポーラス層及び前記ガス拡散層で吸収することにより、前記触媒インクから触媒層を形成する、
ことを特徴とする請求項2記載の膜電極接合体の製造方法。
In the sixth step, a microporous layer is disposed between the gas diffusion layer and the catalyst ink, and the solvent contained in the catalyst ink is absorbed by the microporous layer and the gas diffusion layer. Forming a catalyst layer from the catalyst ink,
The method for producing a membrane electrode assembly according to claim 2.
前記第7工程の後に、前記電解質膜、前記触媒層、前記マイクロポーラス層、及び前記ガス拡散層を互いに圧着する第8工程をさらに備える、
ことを特徴とする請求項3記載の膜電極接合体の製造方法。
After the seventh step, further comprising an eighth step of pressure bonding the electrolyte membrane, the catalyst layer, the microporous layer, and the gas diffusion layer to each other.
The method for producing a membrane electrode assembly according to claim 3.
前記第7工程において、前記ガス拡散層と前記電解質膜とを密着させるように前記ガス拡散層に力を加えながら前記電解質膜を乾燥させる、
ことを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項記載の膜電極接合体の製造方法。
In the seventh step, the electrolyte membrane is dried while applying a force to the gas diffusion layer so that the gas diffusion layer and the electrolyte membrane are in close contact with each other.
The manufacturing method of the membrane electrode assembly as described in any one of Claims 2-4 characterized by the above-mentioned.
燃料電池に用いられる膜電極接合体を製造する膜電極接合体製造装置であって、
電解質膜を膨潤液により膨潤させる膨潤部と、
膨潤した前記電解質膜の表面及び裏面の前記膨潤液を除去する膨潤液除去部と、
前記表面及び前記裏面から前記膨潤液を除去された前記電解質膜に張力を付与すると共に、前記電解質膜に付与した前記張力を開放する張力付与開放部と、
前記電解質膜に前記張力が付与されてから前記張力が開放されるまでの間において、前記電解質膜の前記表面及び前記裏面に触媒インクを塗布する触媒インク塗布部と、
前記触媒インクが塗布されて前記張力が開放された前記電解質膜の前記表面及び前記裏面の上に前記触媒インクを介してガス拡散層を積層する積層部と、
前記ガス拡散層が積層された前記電解質膜を乾燥させる乾燥部と、
を備えることを特徴とする膜電極接合体製造装置。
A membrane electrode assembly manufacturing apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly used in a fuel cell,
A swelling part for swelling the electrolyte membrane with the swelling liquid;
A swelling liquid removing portion for removing the swelling liquid on the front and back surfaces of the electrolyte membrane swollen;
A tension applying opening for applying tension to the electrolyte membrane from which the swelling liquid has been removed from the front surface and the back surface, and releasing the tension applied to the electrolyte membrane;
A catalyst ink application unit that applies catalyst ink to the front surface and the back surface of the electrolyte membrane during a period from when the tension is applied to the electrolyte membrane until the tension is released;
A laminated portion that laminates a gas diffusion layer via the catalyst ink on the front surface and the back surface of the electrolyte membrane to which the tension is released by applying the catalyst ink;
A drying section for drying the electrolyte membrane on which the gas diffusion layer is laminated;
A membrane electrode assembly manufacturing apparatus, comprising:
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