JP5799730B2 - Manufacturing method of electrolyte membrane - Google Patents

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Description

本発明は、電解質膜の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an electrolyte membrane.

固体高分子形燃料電池(以下、単に「燃料電池」と呼ぶ)は、電解質膜の両面に電極が配置された膜電極接合体(Membrane Electrode Assembly、MEA)を備える。燃料電池に用いられる電解質膜は、イオン伝導性を向上させるために薄膜化される傾向にあるが、薄膜化された電解質膜は、機械的強度が低いため、加工性や取り扱い性などが低下する。そこで、このような薄い電解質膜の搬送を行う場合等には、電解質膜の全面に高剛性のバックアップフィルム等の支持材を密着させることで、加工性や取り扱い性を向上させている。   A polymer electrolyte fuel cell (hereinafter simply referred to as “fuel cell”) includes a membrane electrode assembly (MEA) in which electrodes are arranged on both surfaces of an electrolyte membrane. Electrolyte membranes used in fuel cells tend to be thinned in order to improve ionic conductivity, but thinned electrolyte membranes have low mechanical strength, so workability and handleability are reduced. . Therefore, when transporting such a thin electrolyte membrane, workability and handleability are improved by bringing a support material such as a highly rigid backup film into close contact with the entire surface of the electrolyte membrane.

しかし、このような支持材と電解質膜とを全面で密着させると、支持材から電解質膜を剥離する際に、電解質膜に引っ張り応力がかかることによって電解質膜に膜幅方向の収縮(以下、「ネックイン」ともいう)やシワ、たわみなどの変形が生じることがあった。例えば、特許文献1には、電解質膜の外周部分を補強用面状材によって保持する技術が開示されている。しかし、この技術では、燃料電池の発電の際に生じる電解質膜の膨潤・収縮によるシワなどの発生を抑制することを図っているものの、補強用面状材の中央部分を電解質膜から剥離する際に生じる電解質膜の変形については考慮されていなかった。かかる問題は、固体高分子形燃料電池に限らず、薄い電解質膜を用いた燃料電池、例えば、ダイレクトメタノール形燃料電池などにも共通する問題であった。   However, when such a support material and the electrolyte membrane are closely adhered to each other, when the electrolyte membrane is peeled from the support material, a tensile stress is applied to the electrolyte membrane, thereby causing the electrolyte membrane to contract in the film width direction (hereinafter, “ Also known as “neck-in”), wrinkles, and deflection. For example, Patent Document 1 discloses a technique for holding an outer peripheral portion of an electrolyte membrane with a reinforcing planar material. However, although this technique suppresses the generation of wrinkles due to swelling and shrinkage of the electrolyte membrane that occurs during power generation of the fuel cell, when the central portion of the reinforcing planar material is peeled off from the electrolyte membrane. The deformation of the electrolyte membrane that occurs in the above was not considered. Such a problem is not limited to solid polymer fuel cells, but is common to fuel cells using thin electrolyte membranes, such as direct methanol fuel cells.

特開2010−027227号公報JP 2010-027227 A 特開2002−280012号公報JP 2002-280012 A

前述の問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、ネックインやシワ、たわみなどの変形を抑制可能な、電解質膜の製造方法を提供することである。   In view of the above-described problems, the problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing an electrolyte membrane capable of suppressing deformation such as neck-in, wrinkles, and deflection.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
本発明の第1の形態は、補強材を備える電解質膜の製造方法であって、
複数の接着層が第1の接着強度で多層に接着された第1の接着部材が同一面上に所定の間隔を空けて少なくとも2つ配置された第1の支持材と、第2の接着部材が同一面上に所定の間隔を空けて少なくとも2つ配置された第2の支持材と、を用意する第1工程と、
前記少なくとも2つの第1の接着部材上に前記第1の接着強度よりも大きな第2の接着強度で該少なくとも2つの第1の接着部材の間を跨いで第1の補強材を接着し、前記少なくとも2つの第2の接着部材上に該少なくとも2つの第2の接着部材の間を跨いで第2の補強材を接着する第2工程と、
前記第1の接着部材上の前記第1の補強材と、前記第2の接着部材上の前記第2の補強材とを電解質膜材前駆体を介して貼り合わせることで、前記電解質膜材前駆体が、前記第1の補強材および前記第2の補強材によって狭持され、さらに、前記第1の接着部材の接着された前記第1の支持材と前記第2の接着部材の接着された前記第2の支持材とによって狭持された第1の中間部材を生成する第3工程と、
前記各第1の接着部材中の所定の接着層間を剥離することで、前記第1の中間部材から、前記第2の支持材と前記少なくとも2つの第2の接着部材と前記第2の補強材と前記電解質膜材前駆体と前記第1の補強材と前記第1の接着部材の一部とを有する第2の中間部材を分離する第4工程と、
前記第2の中間部材の前記少なくとも2つの第2の接着部材の間で、該少なくとも2つの第2の接着部材上の前記第1の補強材と前記電解質膜材前駆体と前記第2の補強材とを切断する第5工程と、
を備える製造方法である。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
A first aspect of the present invention is a method for producing an electrolyte membrane comprising a reinforcing material,
A first support member in which at least two first adhesive members in which a plurality of adhesive layers are bonded to each other with a first adhesive strength are arranged on the same surface at a predetermined interval; and a second adhesive member A first step of preparing at least two second support members arranged on the same surface at a predetermined interval,
Bonding a first reinforcing material between the at least two first adhesive members with a second adhesive strength greater than the first adhesive strength on the at least two first adhesive members, A second step of adhering the second reinforcing material on the at least two second adhesive members across the at least two second adhesive members;
The electrolyte membrane material precursor is bonded to the first reinforcing material on the first adhesive member and the second reinforcing material on the second adhesive member via an electrolyte membrane material precursor. The body is sandwiched between the first reinforcing member and the second reinforcing member, and further, the first supporting member to which the first adhesive member is bonded and the second adhesive member are bonded to each other. A third step of generating a first intermediate member sandwiched by the second support material;
The second support material, the at least two second adhesive members, and the second reinforcing material are separated from the first intermediate member by peeling a predetermined adhesive layer in each of the first adhesive members. And a fourth step of separating a second intermediate member having the electrolyte membrane material precursor, the first reinforcing material, and a part of the first adhesive member;
Between the at least two second adhesive members of the second intermediate member, the first reinforcing material, the electrolyte membrane material precursor, and the second reinforcing material on the at least two second adhesive members. A fifth step of cutting the material;
It is a manufacturing method provided with.

[適用例1]補強材を備える電解質膜の製造方法であって、複数の接着層が第1の接着強度で多層に接着された第1の接着部材が同一面上に所定の間隔を空けて少なくとも2つ配置された第1の支持材と、第2の接着部材が同一面上に所定の間隔を空けて少なくとも2つ配置された第2の支持材と、を用意する第1工程と、前記少なくとも2つの第1の接着部材上に前記第1の接着強度よりも大きな第2の接着強度で該少なくとも2つの第1の接着部材の間を跨いで第1の補強材を接着し、前記少なくとも2つの第2の接着部材上に該少なくとも2つの第2の接着部材の間を跨いで第2の補強材を接着する第2工程と、前記第1の接着部材上の前記第1の補強材と、前記第2の接着部材上の前記第2の補強材とを電解質膜を介して貼り合わせることで、前記電解質膜が、前記第1の補強材および前記第2の補強材によって狭持され、さらに、前記第1の接着部材の接着された前記第1の支持材と前記第2の接着部材の接着された前記第2の支持材とによって狭持された第1の中間部材を生成する第3工程と、前記各第1の接着部材中の所定の接着層間を剥離することで、前記第1の中間部材から、前記第2の支持材と前記少なくとも2つの第2の接着部材と前記第2の補強材と前記電解質膜と前記第1の補強材と前記第1の接着部材の一部とを有する第2の中間部材を分離する第4工程と、前記第2の中間部材の前記少なくとも2つの第2の接着部材の間で、該少なくとも2つの第2の接着部材上の前記第1の補強材と前記電解質膜と前記第2の補強材とを切断する第5工程と、を備える製造方法。 [Application Example 1] A method of manufacturing an electrolyte membrane including a reinforcing material, wherein a plurality of adhesive layers are bonded to each other in a multilayer with a first adhesive strength with a predetermined interval on the same surface. A first step of preparing at least two first support members disposed; and a second support member having at least two second adhesive members disposed on the same surface at a predetermined interval; Bonding a first reinforcing material between the at least two first adhesive members with a second adhesive strength greater than the first adhesive strength on the at least two first adhesive members, A second step of adhering a second reinforcing material across at least two second adhesive members across at least two second adhesive members; and the first reinforcement on the first adhesive member The material and the second reinforcing material on the second adhesive member are bonded together via an electrolyte membrane Thus, the electrolyte membrane is sandwiched between the first reinforcing member and the second reinforcing member, and further, the first supporting member to which the first adhesive member is bonded and the second bonding member. A third step of generating a first intermediate member sandwiched by the second support material to which the member is bonded, and peeling a predetermined adhesive layer in each of the first adhesive members, From the first intermediate member, one of the second support member, the at least two second adhesive members, the second reinforcing member, the electrolyte membrane, the first reinforcing member, and the first adhesive member. Between the at least two second adhesive members of the second intermediate member, and a fourth step of separating the second intermediate member having a portion between the at least two second adhesive members. A fifth step of cutting the reinforcing material of 1, the electrolyte membrane, and the second reinforcing material; Manufacturing method to obtain.

このような構成であれば、第1の支持材上の少なくとも2つの第1の接着部材の間を跨いで第1の補強材を接着し、第2の支持材上の少なくとも2つの第2の接着部材の間を跨いで第2の補強材を接着した後に、電解質膜を介して第1の補強材と第2の補強材とを貼り合わせるので、補強材や電解質膜を搬送する際に生じる変形を抑制することができる。また、第2の接着部材の間で第1の補強材と電解質膜と第2の補強材とを切断するので、ネックインやシワ、たわみなどの変形が抑制され、両面が補強材で補強された、強度の高い電解質膜を得ることができる。   With such a configuration, the first reinforcing member is bonded across at least two first adhesive members on the first support member, and at least two second members on the second support member are bonded. Since the first reinforcing material and the second reinforcing material are bonded to each other through the electrolyte membrane after the second reinforcing material is bonded across the adhesive members, it is generated when the reinforcing material or the electrolyte membrane is conveyed. Deformation can be suppressed. Further, since the first reinforcing material, the electrolyte membrane, and the second reinforcing material are cut between the second adhesive members, deformation such as neck-in, wrinkles, and deflection is suppressed, and both surfaces are reinforced with the reinforcing material. In addition, a highly strong electrolyte membrane can be obtained.

[適用例2]適用例1に記載の製造方法であって、前記第3工程よりも前に、さらに、前記第1の接着部材上に接着された前記第1の補強材の表面から前記第1の接着部材中の前記所定の接着層間まで切り込みを入れる工程を備える、製造方法。このような製造方法であれば、切り込みを入れた箇所において、第1の中間部材から第2の中間部材を容易に分離することができる。 Application Example 2 In the manufacturing method according to Application Example 1, before the third step, the first reinforcing material bonded onto the first adhesive member is further removed from the surface of the first reinforcing material. A manufacturing method comprising a step of cutting up to the predetermined adhesive layer in one adhesive member. With such a manufacturing method, the second intermediate member can be easily separated from the first intermediate member at the location where the cut is made.

[適用例3]適用例1または2に記載の製造方法であって、前記第4工程において前記第2の中間部材が分離された前記第1の中間部材の少なくとも一部を、前記第1工程で用意する前記第1の支持材として用いる、製造方法。このような製造方法であれば、第2の中間部材が分離された第1の支持材を電解質膜の製造に再利用することができるので、電解質膜の製造にかかるコストを低減することができる。 Application Example 3 The manufacturing method according to Application Example 1 or 2, wherein at least a part of the first intermediate member from which the second intermediate member is separated in the fourth step is used as the first step. The manufacturing method used as said 1st support material prepared by. With such a manufacturing method, the first support member from which the second intermediate member has been separated can be reused for manufacturing the electrolyte membrane, so that the cost for manufacturing the electrolyte membrane can be reduced. .

[適用例4]適用例1から適用例3までのいずれか一の適用例に記載の製造方法であって、前記第5工程において前記第1の補強材と前記電解質膜と前記第2の補強材とが切断された後の前記第2の中間部材から、前記第2の支持材と該第2の支持材上に配置された前記第2の接着部材とを分離し、該分離された前記第2の支持材と該第2の支持材上に配置された前記第2の接着部材とを、前記第1工程で用意する前記第2の支持材として用いる、製造方法。このような製造方法であれば、第2の支持材と第2の接着部材とを電解質膜の製造に再利用することができるので、電解質膜の製造にかかるコストを低減することができる。 [Application Example 4] The manufacturing method according to any one of application examples from Application Example 1 to Application Example 3, wherein the first reinforcing material, the electrolyte membrane, and the second reinforcement in the fifth step. The second support member and the second adhesive member disposed on the second support member are separated from the second intermediate member after the material is cut, and the separated A manufacturing method in which a second support member and the second adhesive member disposed on the second support member are used as the second support member prepared in the first step. With such a manufacturing method, since the second support member and the second adhesive member can be reused for manufacturing the electrolyte membrane, the cost for manufacturing the electrolyte membrane can be reduced.

[適用例5]適用例1から適用例4までのいずれか一の適用例に記載の製造方法であって、さらに、前記第5工程において切断された前記第1の補強材と前記電解質膜と前記第2の補強材とに電解質を含浸して、イオン伝導性を付与する工程を備える、製造方法。このような製造方法であれば、切断された補強材および電解質膜に電解質を含浸して、イオン伝導性を付与することで燃料電池の電解質膜として利用できる。 [Application Example 5] The manufacturing method according to any one of Application Examples 1 to 4, further comprising: the first reinforcing material cut in the fifth step; the electrolyte membrane; A manufacturing method comprising the step of impregnating the second reinforcing material with an electrolyte to impart ion conductivity. If it is such a manufacturing method, it can utilize as an electrolyte membrane of a fuel cell by impregnating the cut reinforcing material and electrolyte membrane with an electrolyte and imparting ion conductivity.

本発明は、上述した電解質膜の製造方法の他、種々の形態で実現することが可能である。例えば、電解質膜の製造装置、電解質膜を備えた膜電極接合体や、膜電極接合体を備えた燃料電池、燃料電池を備えた燃料電池システム、燃料電池システムを搭載した車両等の形態で実現することもできる。   The present invention can be realized in various forms in addition to the above-described method for manufacturing an electrolyte membrane. For example, realized in the form of an apparatus for manufacturing an electrolyte membrane, a membrane electrode assembly equipped with an electrolyte membrane, a fuel cell equipped with a membrane electrode assembly, a fuel cell system equipped with a fuel cell, a vehicle equipped with a fuel cell system, etc. You can also

本発明の一実施形態としての製造方法により製造された電解質膜を備える燃料電池の概略構成を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows schematic structure of a fuel cell provided with the electrolyte membrane manufactured by the manufacturing method as one Embodiment of this invention. 補強材を備える電解質膜の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of an electrolyte membrane provided with a reinforcing material. ステップS10における第1の支持材の様子を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the mode of the 1st support material in step S10. ステップS10における第2の支持材の様子を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the mode of the 2nd support material in step S10. ステップS20における第1の補強材を接着する様子を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a mode that the 1st reinforcement material in step S20 is adhere | attached. ステップS20における第2の補強材を接着する様子を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a mode that the 2nd reinforcement material in step S20 is adhere | attached. ステップS40を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating step S40. ステップS50を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating step S50. ステップS50において、第1の補強材と第2の補強材とを電解質膜材前駆体を介して貼り合わせた様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that the 1st reinforcement material and the 2nd reinforcement material were bonded together via the electrolyte membrane material precursor in step S50. ステップS60を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating step S60. ステップS70を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating step S70. ステップS90を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating step S90. ステップS100を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating step S100. 支持材を再利用する様子を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed a mode that a support material was reused. 電解質膜のネックイン量の測定結果を示した図である。It is the figure which showed the measurement result of the neck-in amount of an electrolyte membrane. 料電池のサイクル数とセル電圧との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the cycle number of a fuel cell, and cell voltage. 第1の接着部材の所定の接着層間まで切り込みを入れない場合の電解質膜の製造方法を示した図である。It is the figure which showed the manufacturing method of the electrolyte membrane when not making a notch | incision to the predetermined adhesion layer of a 1st adhesion member. 電解質膜材前駆体の上から切り込みを入れた場合における、電解質膜の製造方法を示した図である。It is the figure which showed the manufacturing method of the electrolyte membrane when notching from the top of the electrolyte membrane material precursor. 第2の接着部材の上で第1の補強材と電解質膜材前駆体と第2の補強材を切断する様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that the 1st reinforcement material, electrolyte membrane material precursor, and the 2nd reinforcement material were cut | disconnected on the 2nd adhesion member.

A.電解質膜を備える燃料電池の構成:
図1は、本発明の一実施形態としての製造方法によって製造された電解質膜を備える、燃料電池100の概略構成を示す部分断面図である。この燃料電池100は、反応ガスとして燃料ガス(例えば水素)と酸化剤ガス(例えば酸素)の供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池100は、複数の単セル30が積層されたスタック構造を有する。
A. Configuration of fuel cell with electrolyte membrane:
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a schematic configuration of a fuel cell 100 including an electrolyte membrane manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. The fuel cell 100 is a solid polymer fuel cell that generates electric power by receiving supply of a fuel gas (for example, hydrogen) and an oxidant gas (for example, oxygen) as reaction gases. The fuel cell 100 has a stack structure in which a plurality of single cells 30 are stacked.

単セル30は、電解質膜10と、電解質膜10の両面にそれぞれ形成されるアノード側電極31aおよびカソード側電極31cと、を有する膜電極接合体20を備える。膜電極接合体20は、一方の面にアノード側ガス拡散層32aを、もう一方の面にカソード側ガス拡散層32cを備えており、アノード側ガス拡散層32aはアノード側セパレータ33aと、カソード側ガス拡散層32cはカソード側セパレータ33cと隣接している。アノード側ガス拡散層32aとアノード側セパレータ33aの間には、燃料ガス流路34aが、カソード側ガス拡散層32cとカソード側セパレータ33cとの間には、酸化剤ガス流路34cが形成されている。   The unit cell 30 includes a membrane electrode assembly 20 having an electrolyte membrane 10 and an anode side electrode 31a and a cathode side electrode 31c formed on both surfaces of the electrolyte membrane 10, respectively. The membrane electrode assembly 20 includes an anode side gas diffusion layer 32a on one surface and a cathode side gas diffusion layer 32c on the other surface. The anode side gas diffusion layer 32a includes an anode side separator 33a and a cathode side gas diffusion layer 32c. The gas diffusion layer 32c is adjacent to the cathode side separator 33c. A fuel gas flow path 34a is formed between the anode side gas diffusion layer 32a and the anode side separator 33a, and an oxidant gas flow path 34c is formed between the cathode side gas diffusion layer 32c and the cathode side separator 33c. Yes.

電解質膜10は、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示すフッ素樹脂系のイオン交換膜であり、本実施形態においては電解質膜材11のアノード側の面に第1の補強材12aが配置され、カソード側の面に第2の補強材12cが配置された三層構造を有している。電解質膜10を構成する電解質膜材11は、固体高分子材料としてのフッ素系スルホン酸ポリマーにより形成された高分子電解質膜であり、湿潤状態において良好なプロトン伝導性を有する。本実施形態では、電解質膜材11として、ナフィオン(デュポン社製:登録商標)を用いる。第1の補強材12aおよび第2の補強材12cは、多孔構造のフィルムに電解質が含浸された、プロトン伝導性を有する層であり、電解質膜材11を補強する部材である。本実施形態では第1の補強材12aおよび第2の補強材12cとして、薄膜状に形成されたPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)を用いる。以降、第1の補強材12aおよび第2の補強材12cをまとめて単に補強材12とも記す。   The electrolyte membrane 10 is a fluororesin-based ion exchange membrane that exhibits good proton conductivity in a wet state, and in the present embodiment, the first reinforcing material 12a is disposed on the anode side surface of the electrolyte membrane material 11, It has a three-layer structure in which the second reinforcing material 12c is disposed on the cathode side surface. The electrolyte membrane material 11 constituting the electrolyte membrane 10 is a polymer electrolyte membrane formed of a fluorine-based sulfonic acid polymer as a solid polymer material, and has good proton conductivity in a wet state. In the present embodiment, Nafion (manufactured by DuPont: registered trademark) is used as the electrolyte membrane material 11. The first reinforcing material 12 a and the second reinforcing material 12 c are layers having proton conductivity in which a porous film is impregnated with an electrolyte, and are members that reinforce the electrolyte membrane material 11. In the present embodiment, PTFE (polytetrafluoroethylene) formed in a thin film shape is used as the first reinforcing member 12a and the second reinforcing member 12c. Hereinafter, the first reinforcing material 12a and the second reinforcing material 12c are collectively referred to simply as the reinforcing material 12.

アノード側電極31aおよびカソード側電極31cは、白金や白金合金などの触媒を担持したカーボン粒子と、プロトン伝導性を示す固体高分子形電解質樹脂とを含んでいる。アノード側ガス拡散層32aおよびカソード側ガス拡散層32cは、ガス透過性を有するとともに導電性を有する材料で形成されている。アノード側ガス拡散層32aおよびカソード側ガス拡散層32cの材料としては、例えばカーボンペーパーやカーボンクロスなどの炭素系多孔質体や、金属メッシュ、発泡金属などの金属多孔質体を用いることができる。   The anode side electrode 31a and the cathode side electrode 31c include carbon particles carrying a catalyst such as platinum or a platinum alloy, and a solid polymer electrolyte resin exhibiting proton conductivity. The anode side gas diffusion layer 32a and the cathode side gas diffusion layer 32c are formed of a material having gas permeability and conductivity. As a material of the anode side gas diffusion layer 32a and the cathode side gas diffusion layer 32c, for example, a carbon-based porous body such as carbon paper or carbon cloth, or a metal porous body such as a metal mesh or foam metal can be used.

アノード側セパレータ33aおよびカソード側セパレータ33cは、ガス遮断性および電子伝導性を有する部材によって形成されている。本実施形態では、アノード側セパレータ33aおよびカソード側セパレータ33cは、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンによって形成されている。なお、アノード側セパレータ33aおよびカソード側セパレータ33cは、緻密質カーボン等のカーボン製部材の他に、プレス成形されたステンレス鋼などの金属部材によって形成することができる。   The anode side separator 33a and the cathode side separator 33c are formed of members having gas barrier properties and electronic conductivity. In the present embodiment, the anode-side separator 33a and the cathode-side separator 33c are formed of dense carbon that has been made to be gas impermeable by compressing carbon. The anode side separator 33a and the cathode side separator 33c can be formed of a metal member such as press-formed stainless steel in addition to a carbon member such as dense carbon.

燃料ガス流路34aはアノード側ガス拡散層32aとアノード側セパレータ33aの間に、酸化剤ガス流路34cはカソード側ガス拡散層32cとカソード側セパレータ33cとの間にそれぞれ形成されている。燃料ガス流路34aは水素(H2)ガスの流炉として、酸化剤ガス流路34cは酸素(O2)ガスの流路である。 The fuel gas flow path 34a is formed between the anode side gas diffusion layer 32a and the anode side separator 33a, and the oxidant gas flow path 34c is formed between the cathode side gas diffusion layer 32c and the cathode side separator 33c. The fuel gas flow path 34a is a hydrogen (H 2 ) gas flow furnace, and the oxidant gas flow path 34c is an oxygen (O 2 ) gas flow path.

B.第1実施形態:
B−1.電解質膜の製造方法:
図2は、補強材12を備える電解質膜10の製造方法を示すフローチャートである。以下、図2に示す電解質膜の製造方法の各ステップを、図3〜図11を用いて説明する。なお、ステップS10は本願の第1工程に、ステップS20は本願の第2工程に、ステップS50は本願の第3工程に、ステップS60は本願の第4工程に、ステップS70は本願の第5工程にそれぞれ対応している。
B. First embodiment:
B-1. Manufacturing method of electrolyte membrane:
FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing the electrolyte membrane 10 including the reinforcing material 12. Hereafter, each step of the manufacturing method of the electrolyte membrane shown in FIG. 2 is demonstrated using FIGS. Step S10 is the first process of the present application, step S20 is the second process of the present application, step S50 is the third process of the present application, step S60 is the fourth process of the present application, and step S70 is the fifth process of the present application. It corresponds to each.

図3および図4は、ステップS10を説明するための模式図であり、図3は第1の支持材4aの様子を、図4は第2の支持材4cの様子を示している。ステップS10では、第1の接着部材3aが同一面上に所定の間隔を空けて少なくとも2つ配置された第1の支持材4a(図3)と、第2の接着部材3cが同一面上に所定の間隔を空けて少なくとも2つ配置された第2の支持材4c(図4)とを用意する。以降、第1の支持材4aと第2の支持材4cをまとめて単に「支持材4」とも記す。また、第1の接着部材3aと第2の接着部材3cをまとめて単に「接着部材3」とも記す。   3 and 4 are schematic diagrams for explaining step S10. FIG. 3 shows the state of the first support member 4a, and FIG. 4 shows the state of the second support member 4c. In step S10, at least two first support members 4a (FIG. 3) in which at least two first adhesive members 3a are arranged on the same surface at a predetermined interval, and second adhesive members 3c are on the same surface. At least two second support members 4c (FIG. 4) arranged at a predetermined interval are prepared. Hereinafter, the first support member 4a and the second support member 4c are collectively referred to simply as “support member 4”. Further, the first adhesive member 3a and the second adhesive member 3c are collectively referred to simply as “adhesive member 3”.

支持材4は、電解質膜10の備える補強材12よりも剛性が高いという性質を有し、補強材12や電解質膜材11の形状を保持してネックインやシワ、たわみなどの変形なく搬送するための搬送材として用いられる。支持材4は、例えば、フィルム状に形成されたPET(ポリエチレンテレフタラート)、PP(ポリプロピレン)、PEI(ポリエーテルイミド)、PI(ポリイミド)、フッ素樹脂などのバックアップフィルムを用いることができる。   The support material 4 has a property of being higher in rigidity than the reinforcing material 12 included in the electrolyte membrane 10, and retains the shapes of the reinforcing material 12 and the electrolyte membrane material 11 and conveys them without deformation such as neck-in, wrinkles, and deflection. It is used as a transport material. As the support material 4, for example, a backup film such as PET (polyethylene terephthalate), PP (polypropylene), PEI (polyetherimide), PI (polyimide), or fluororesin formed in a film shape can be used.

接着部材3は、補強材12と支持材4とを接着させるために用いられる。第1の接着部材3aは、図3に示すように、本実施形態では4層(3aa、3ab、3ac、3ad)の接着層が積層された多層構造を有している。第2の接着部材3cは、図4に示すように、本実施形態では1層の接着層からなる。接着部材3が支持材4上に配置される間隔(一方の接着部材3の最端部から、他方の接着部材3の最端部までをいい、図3に「L1a」、図4に「L1c」で示した長さを意味する。以降、「L1a」と「L1c」をまとめて単に「L1」とも記す。)は、後述するステップS70において、第2の支持材4cから電解質膜10を切断する幅(例えば、図3および図4に「L2」で示した長さ)よりも広い間隔である。本実施形態においては、第1の支持材4a上に配置される第1の接着部材3aの間隔「L1a」と第2の支持材4c上に配置される第2の接着部材3cの間隔「L1c」は同じであるが、それぞれの間隔は、第2の支持材4cから電解質膜10を切断する幅「L2」よりも広い間隔であれば、異なっていてもよい。接着部材3は、例えばシリコーンゴムを基材とした幅数mmから20mmのテープを用いることができる。接着部材3としては、その他、天然ゴムや、アクリル酸エステル共重合体などを基材としたテープを用いてもよい。   The adhesive member 3 is used for bonding the reinforcing material 12 and the support material 4 together. As shown in FIG. 3, the first adhesive member 3a has a multilayer structure in which four layers (3aa, 3ab, 3ac, 3ad) of adhesive layers are laminated in this embodiment. As shown in FIG. 4, the second adhesive member 3c is composed of one adhesive layer in the present embodiment. The interval at which the adhesive member 3 is disposed on the support member 4 (refers to the distance from the end of one adhesive member 3 to the end of the other adhesive member 3, "L1a" in FIG. 3, "L1c" in FIG. In the following description, “L1a” and “L1c” are also simply referred to as “L1”.) In step S70 described later, the electrolyte membrane 10 is cut from the second support material 4c. The interval is wider than the width (for example, the length indicated by “L2” in FIGS. 3 and 4). In the present embodiment, the distance “L1a” between the first adhesive members 3a disposed on the first support member 4a and the distance “L1c” between the second adhesive members 3c disposed on the second support member 4c. "Is the same, but the intervals may be different as long as the intervals are wider than the width" L2 "for cutting the electrolyte membrane 10 from the second support material 4c. As the adhesive member 3, for example, a tape having a width of several mm to 20 mm using silicone rubber as a base material can be used. As the adhesive member 3, a tape using a natural rubber, an acrylate copolymer or the like as a base material may be used.

接着部材3を同一の面上に備える支持材4を用意した後、ステップS20では、接着部材3上に補強材12を配置して接着する。図5および図6は、ステップS20を説明するための模式図である。図5は第1の支持材4aに第1の接着部材3aの間を跨いで第1の補強材12aを配置して接着する様子を、図6は第2の支持材4cに第2の接着部材3cの間を跨いで第2の補強材12cを配置する様子を示している。接着層3aaと第1の補強材12aは、接着層3aaと接着層3abよりも大きな接着強度(接着している部材を剥離するために必要な強度)で接着している。接着層3aaと接着層3abとの接着強度は本願の「第1の接着強度」に、接着層3aaと第1の補強材12aとの接着強度は本願の「第2の接着強度」に相当する。補強材12は、図5および図6に示すように、接着部材3の間を跨いで配置されるため、接着部材3の間において支持材4と密着していない。また、補強材12は支持材4の高い剛性により、支持材4上に接着部材3を介してシワやたわみなく配置される。   After preparing the support member 4 provided with the adhesive member 3 on the same surface, the reinforcing material 12 is disposed on the adhesive member 3 and bonded in step S20. 5 and 6 are schematic diagrams for explaining step S20. FIG. 5 shows a state in which the first reinforcing member 12a is disposed and bonded to the first supporting member 4a across the first bonding member 3a, and FIG. 6 shows the second bonding to the second supporting member 4c. The mode that the 2nd reinforcement material 12c is arrange | positioned ranging over between the members 3c is shown. The adhesive layer 3aa and the first reinforcing member 12a are bonded with a larger adhesive strength (strength necessary for peeling the bonded member) than the adhesive layer 3aa and the adhesive layer 3ab. The adhesive strength between the adhesive layer 3aa and the adhesive layer 3ab corresponds to the “first adhesive strength” of the present application, and the adhesive strength between the adhesive layer 3aa and the first reinforcing member 12a corresponds to the “second adhesive strength” of the present application. . As shown in FIGS. 5 and 6, the reinforcing member 12 is disposed so as to straddle between the adhesive members 3, and thus is not in close contact with the support member 4 between the adhesive members 3. Further, the reinforcing material 12 is arranged on the supporting material 4 without wrinkles or deflection via the adhesive member 3 due to the high rigidity of the supporting material 4.

支持材4上に接着部材3の間を跨いで補強材12が配置されると、補強材12は、支持材4により所定の加工位置まで搬送される(ステップS30)。補強材12の搬送は、支持材4の高い剛性により、ネックインやシワ、たわみなどの変形が抑制された状態で行われる。   When the reinforcing material 12 is disposed across the adhesive member 3 on the support material 4, the reinforcing material 12 is conveyed to a predetermined processing position by the support material 4 (step S30). The reinforcing material 12 is conveyed in a state in which deformation such as neck-in, wrinkles, and deflection is suppressed by the high rigidity of the support material 4.

図7はステップS40を説明するための模式図である。ステップS40では、第1の支持材4a上に配置された第1の接着部材3aの間を跨いで接着された第1の補強材12aの表面側から、第1の接着部材3aの備える4層の接着層(3aa、3ab、3ac、3ad)のうち、接着層3aaと接着層3abとの間まで、カッター9により切り込みを入れる。切り込みは、接着層3aaと接着層3abの間よりも深い層まで(例えば、接着層3acと接着層3adの間まで)入れることもできる。図7に示すように、カッター9にて第1の補強材12aの表面から切り込みを入れる箇所は、第1の接着部材3aの上であるため、切断された第1の補強材12aは、第1の接着部材3aを介して第1の支持材4aに配置されたままになる。   FIG. 7 is a schematic diagram for explaining step S40. In step S40, the four layers included in the first adhesive member 3a from the surface side of the first reinforcing member 12a bonded across the first adhesive member 3a disposed on the first support member 4a. Of the adhesive layers (3aa, 3ab, 3ac, 3ad) are cut by the cutter 9 to between the adhesive layer 3aa and the adhesive layer 3ab. The cut can be made to a deeper layer (for example, between the adhesive layer 3ac and the adhesive layer 3ad) than between the adhesive layer 3aa and the adhesive layer 3ab. As shown in FIG. 7, the location where the cutter 9 cuts from the surface of the first reinforcing member 12a is on the first adhesive member 3a. Therefore, the cut first reinforcing member 12a is It remains arranged on the first support member 4a via one adhesive member 3a.

図8はステップS50を説明するための模式図である。ステップS50では、第1の支持材4aの備える第1の接着部材3aの間を跨いで配置された第1の補強材12aと、第2の支持材4cの備える第2の接着部材3cの間を跨いで配置された第2の補強材12cとを、電解質膜材11の前駆体を介して貼り合わせる。電解質膜材11の前駆体(以降、電解質膜材前駆体11fとも記す)とは、イオン伝導性が付与される前の電解質膜材11を意味する。電解質膜材前駆体11fを介しての貼り合わせは、図8に示すように第1の補強材12aと電解質膜材前駆体11fと第2の補強材12cとを同時に貼り合わせるようにしてもよく、あらかじめ第1の補強材12aまたは第2の補強材12c上に電解質膜材前駆体11fを例えば押出成形により配置してから、貼り合わせるようにしてもよい。   FIG. 8 is a schematic diagram for explaining step S50. In step S50, between the 1st reinforcement material 12a arrange | positioned ranging over between the 1st adhesion members 3a with which the 1st support material 4a is provided, and the 2nd adhesion members 3c with which the 2nd support material 4c is provided. The second reinforcing material 12c disposed across the substrate is bonded together via the precursor of the electrolyte membrane material 11. The precursor of the electrolyte membrane material 11 (hereinafter also referred to as the electrolyte membrane material precursor 11f) means the electrolyte membrane material 11 before being given ion conductivity. As shown in FIG. 8, the first reinforcing material 12a, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second reinforcing material 12c may be bonded together at the same time through the electrolyte membrane material precursor 11f. Alternatively, the electrolyte membrane material precursor 11f may be disposed on the first reinforcing material 12a or the second reinforcing material 12c in advance by, for example, extrusion molding and then bonded.

図9はステップS50において、第1の支持材4aの備える第1の接着部材3aの間を跨いで配置された第1の補強材12aと、第2の支持材4cの備える第2の接着部材3cの間を跨いで配置された第2の補強材12cとを、電解質膜材前駆体11fを介して貼り合わせた様子を示した図である。第1の支持材4aの備える第1の接着部材3aの間を跨いで配置された第1の補強材12aと、第2の支持材4cの備える第2の接着部材3cの間を跨いで配置された第2の補強材12cとを、電解質膜材前駆体11fを介して貼り合わせた部材を、以降、「第1の中間部材50」ともいう。第1の中間部材50の備える電解質膜材前駆体11fは、図9に示すように、第2の支持材4cから電解質膜10を切断する幅(図9に「L2」で示した長さ)よりも広い幅を覆っている。第1の中間部材50は、第1の支持材4aの備える第1の接着部材3aの間において、第1の補強材12aが第1の支持材4aと密着しておらず、第2の支持材4cの備える第2の接着部材3cの間において、第2の補強材12cが第2の支持材4cと密着していない構造を有している。   FIG. 9 shows a step S50 in which the first reinforcing member 12a disposed across the first adhesive member 3a provided in the first support member 4a and the second adhesive member provided in the second support member 4c are provided. It is the figure which showed a mode that the 2nd reinforcement material 12c arrange | positioned ranging over between 3c was bonded together via the electrolyte membrane material precursor 11f. Arranged across the first reinforcing member 12a disposed across the first adhesive member 3a provided in the first support member 4a and the second adhesive member 3c provided in the second support member 4c. A member obtained by bonding the second reinforcing material 12c thus bonded via the electrolyte membrane material precursor 11f is hereinafter also referred to as a “first intermediate member 50”. As shown in FIG. 9, the electrolyte membrane material precursor 11 f included in the first intermediate member 50 has a width for cutting the electrolyte membrane 10 from the second support material 4 c (the length indicated by “L2” in FIG. 9). It covers a wider width. In the first intermediate member 50, the first reinforcing member 12a is not in close contact with the first supporting member 4a between the first adhesive members 3a of the first supporting member 4a, and the second supporting member 4a Between the 2nd adhesion members 3c with which material 4c is provided, it has the structure where the 2nd reinforcement material 12c is not stuck to the 2nd support material 4c.

図10はステップS60を説明するための模式図である。ステップS60では、接着層3aaと接着層3abとの間で、第1の中間部材50から、第2の支持材4cと第2の接着部材3cと第2の補強材12cと電解質膜材前駆体11fと第1の補強材12aと第1の接着部材3aの一部と、を分離する。分離した第2の支持材4cと第2の接着部材3cと第2の補強材12cと電解質膜材前駆体11fと第1の補強材12aと第1の接着部材3aの一部を、以降、「第2の中間部材60」ともいう。具体的には、本実施形態においては、第1の支持材4a上の第1の接着部材3aのうち、ステップS40において切り込みが入れられた接着層3aaの内側において、第1の中間部材50から第2の中間部材60を分離する。図10に示すように、分離後の第2の支持材4c上には、第2の接着部材3cを跨いで第2の補強材12cが、補強材12c上に電解質膜材前駆体11fが、電解質膜材前駆体11f上に第1の補強材12aが配置されており、第1の補強材12aの両端には、ステップS40において切り込みの入れられた接着層3aaの一部が残存している。一方、第1の支持材4a上には、接着層3aaの一部と、接着層3ab、3ac、3adとが配置されており、接着層3aaの一部の上には第1の補強材12aの一部が残存している。   FIG. 10 is a schematic diagram for explaining step S60. In step S60, between the adhesive layer 3aa and the adhesive layer 3ab, from the first intermediate member 50, the second support member 4c, the second adhesive member 3c, the second reinforcing member 12c, and the electrolyte membrane material precursor. 11f, the first reinforcing member 12a, and a part of the first adhesive member 3a are separated. The separated second support member 4c, second adhesive member 3c, second reinforcing member 12c, electrolyte membrane material precursor 11f, first reinforcing member 12a, and part of the first adhesive member 3a, It is also referred to as “second intermediate member 60”. Specifically, in the present embodiment, among the first adhesive members 3a on the first support member 4a, inside the adhesive layer 3aa that has been cut in step S40, the first intermediate member 50 The second intermediate member 60 is separated. As shown in FIG. 10, on the second support material 4c after separation, the second reinforcing material 12c straddling the second adhesive member 3c, and the electrolyte membrane material precursor 11f on the reinforcing material 12c, The first reinforcing material 12a is disposed on the electrolyte membrane material precursor 11f, and a part of the adhesive layer 3aa cut in step S40 remains at both ends of the first reinforcing material 12a. . On the other hand, a part of the adhesive layer 3aa and the adhesive layers 3ab, 3ac, 3ad are arranged on the first support material 4a, and the first reinforcing material 12a is provided on a part of the adhesive layer 3aa. A part of remains.

図11はステップS70を説明するための模式図である。ステップS70では、ステップS60において第1の中間部材50から分離された第2の中間部材60の備える第2の接着部材3cの間で、第1の補強材12aと電解質膜材前駆体11fと第2の補強材12cとを、例えばカッター9で切断する。図11に示すように、第1の補強材12aと電解質膜材前駆体11fと第2の補強材12cからなる積層体を切断する箇所は、第2の接着部材3cの間において、第2の支持材4cと密着していない箇所である。また、その切断する幅は、図3、図4および図9において「L2」で示した幅である。したがって、切断された第1の補強材12aと電解質膜材前駆体11fと第2の補強材12cを備える積層体は、図11に示すように、第1の補強材12aに第1の接着部材3aが接着しておらず、第2の補強材12cに第2の接着部材3cが接着していない積層体である。なお、第1の補強材12aと電解質膜材前駆体11fと第2の補強材12cを備える積層体は、図11に示すように切断した後に第2の支持材4cから分離されても、電解質膜材前駆体11fがある程度の粘着力を有しているので、積層された形状を保つ程度に一体化している。   FIG. 11 is a schematic diagram for explaining step S70. In step S70, the first reinforcing member 12a, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second adhesive member 3c included in the second intermediate member 60 separated from the first intermediate member 50 in step S60 are used. The two reinforcing members 12c are cut with a cutter 9, for example. As shown in FIG. 11, the location where the laminate composed of the first reinforcing material 12a, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second reinforcing material 12c is cut is between the second adhesive members 3c. This is a portion that is not in close contact with the support material 4c. Further, the width to be cut is the width indicated by “L2” in FIGS. 3, 4, and 9. Therefore, the laminated body including the cut first reinforcing material 12a, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second reinforcing material 12c has a first adhesive member on the first reinforcing material 12a as shown in FIG. This is a laminate in which 3a is not bonded and the second adhesive member 3c is not bonded to the second reinforcing member 12c. The laminated body including the first reinforcing material 12a, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second reinforcing material 12c may be separated from the second support material 4c after being cut as shown in FIG. Since the film material precursor 11f has a certain degree of adhesive strength, it is integrated to the extent that the laminated shape is maintained.

以上のステップS10からステップS70を行えば、第1の補強材12aと電解質膜材前駆体11fと第2の補強材12cとが積層された電解質膜10を得ることができる。本実施形態において得られる第1の補強材12aと電解質膜材前駆体11fと第2の補強材12cとが積層された電解質膜10は、第2の支持材4c上の2箇所の第2の接着部材3cの間において図3、図4および図9で「L2」で示した幅を、支持材4と密着していない箇所において切断するために、図11に示すように、接着部材3および支持材4を備えていない。   By performing steps S10 to S70 described above, the electrolyte membrane 10 in which the first reinforcing material 12a, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second reinforcing material 12c are laminated can be obtained. The electrolyte membrane 10 obtained by laminating the first reinforcing material 12a, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second reinforcing material 12c obtained in the present embodiment is a second portion of the second supporting material 4c. In order to cut the width indicated by “L2” in FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 9 between the adhesive members 3c at locations where they are not in close contact with the support material 4, as shown in FIG. The support material 4 is not provided.

次に、上記ステップS70で得られた補強材12および電解質膜材前駆体11fが積層された電解質膜10に電解質を含浸したのち、加水分解によりイオン伝導性を付与する(ステップS80)。電解質の含浸は、例えば、第1の補強材12aと電解質膜材前駆体11fと第2の補強材12cとが積層された電解質膜10に電解質材を含む溶液を塗布した後、搬送用ロール上で熱を加えることにより行う。電解質としては、例えばフッ素系スルホン酸ポリマーなどのフッ素系固体高分子電解質を用いることができる。その後、電解質を含浸した電解質膜10にイオン伝導性を付与する。イオン伝導性は、例えば、まずアルカリ溶液(NaOH溶液)に、電解質を含浸した第1の補強材12aと電解質膜材前駆体11fと第2の補強材12cとが積層された電解質膜10を浸漬して、補強材12および電解質膜材前駆体11fが有する−SO2F基を−SO3Na基に変性させる。その後、それらを水洗して酸性溶液(H2SO4溶液およびH2NO3溶液)に浸漬して−SO3Na基を−SO3H基へ変性させることによって、付与することができる。 Next, after impregnating the electrolyte into the electrolyte membrane 10 in which the reinforcing material 12 and the electrolyte membrane material precursor 11f obtained in step S70 are laminated, ion conductivity is imparted by hydrolysis (step S80). For example, the electrolyte impregnation is performed by applying a solution containing the electrolyte material to the electrolyte membrane 10 in which the first reinforcing material 12a, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second reinforcing material 12c are laminated, and then on the transfer roll. By applying heat. As the electrolyte, for example, a fluorine-based solid polymer electrolyte such as a fluorine-based sulfonic acid polymer can be used. Thereafter, ion conductivity is imparted to the electrolyte membrane 10 impregnated with the electrolyte. For example, the ionic conductivity is obtained by first immersing the electrolyte membrane 10 in which the first reinforcing material 12a, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second reinforcing material 12c impregnated with an electrolyte are laminated in an alkaline solution (NaOH solution). Then, the —SO 2 F group of the reinforcing material 12 and the electrolyte membrane material precursor 11 f is modified to —SO 3 Na group. Thereafter, they can be imparted by washing them with water and immersing them in an acidic solution (H 2 SO 4 solution and H 2 NO 3 solution) to modify —SO 3 Na groups to —SO 3 H groups.

ステップS80を行えば、電解質が含浸され、イオン伝導性が付与された電解質膜10を得ることができる。この電解質膜10の両面に、アノード側電極31a、カソード側電極31cを形成することにより、図1に示す膜電極接合体20を得ることができる。   By performing step S80, the electrolyte membrane 10 impregnated with an electrolyte and imparted with ion conductivity can be obtained. By forming the anode side electrode 31a and the cathode side electrode 31c on both surfaces of the electrolyte membrane 10, the membrane electrode assembly 20 shown in FIG. 1 can be obtained.

B−2.支持材の再利用:
図12は、図2のフローチャートに示されたステップS90について説明するための模式図である。ステップS90では、ステップS60において第2の中間部材60が分離された後の第1の中間部材50から、第1の接着部材3aの一部と第1の補強材12aの一部を剥離する。具体的には、本実施形態においては、上記ステップS60において第1の支持材4a上に残存した接着層3aaと、接着層3aa上の第1の補強材12a(以降、第1の支持材4a上に残存した接着層3aaと第1の補強材12aをまとめて「第1の端材」ともいう)を第1の支持材4a上から剥離する。第1の端材が剥離されると、第1の支持材4a上には接着層3ab、3acおよび3adのみが残るため、第1の端材が剥離された第1の支持材4aを上記ステップS10で用いる第1の支持材4aとして再利用することができる。なお、ステップS90では、接着層3aaが第1の補強材12aを第1の支持材4a上にネックインやシワ、たわみなく配置するために十分な面積を有していれば、第1の補強材12aのみを第1の支持材4a上から剥離して、接着層3aaの一部と接着層3ab、3acおよび3adを備える第1の支持材4aを上記ステップS10で用いる第1の支持材4aとして再利用してもよい。
B-2. Reuse of support material:
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining step S90 shown in the flowchart of FIG. In step S90, a part of the first adhesive member 3a and a part of the first reinforcing member 12a are peeled from the first intermediate member 50 after the second intermediate member 60 is separated in step S60. Specifically, in the present embodiment, the adhesive layer 3aa remaining on the first support material 4a in step S60 and the first reinforcing material 12a on the adhesive layer 3aa (hereinafter referred to as the first support material 4a). The adhesive layer 3aa and the first reinforcing material 12a remaining on the upper surface are also collectively referred to as a “first end material”) and peeled off from the first support material 4a. When the first end material is peeled, only the adhesive layers 3ab, 3ac, and 3ad remain on the first support material 4a. Therefore, the first support material 4a from which the first end material is peeled is removed by the above step. It can be reused as the first support material 4a used in S10. In step S90, if the adhesive layer 3aa has a sufficient area to dispose the first reinforcing member 12a on the first supporting member 4a without neck-in, wrinkles, or deflection, the first reinforcing member Only the material 12a is peeled off from the first support material 4a, and the first support material 4a including a part of the adhesive layer 3aa and the adhesive layers 3ab, 3ac, and 3ad is used in the step S10. May be reused as

図13は、図2のフローチャートに示されたステップS100について説明するための模式図である。ステップS100では、補強材12および電解質膜材前駆体11fが切断された後の第2の中間部材60から、第2の支持材4cと第2の接着部材3cを分離する。具体的には、本実施形態においてはステップS70において電解質膜10を切断した後に図13に示すように第2の支持材4c上に残存した接着層3aa、第1の補強材12a、電解質膜材前駆体11f、第2の補強材12c(以降、第2の支持材4c上に残存した接着層3aa、第1の補強材12a、電解質膜材前駆体11f、第2の補強材12cをまとめて「第2の端材」ともいう)を、第2の接着部材3cの上から剥離する。第2の端材が剥離されると、第2の支持材4c上には第2の接着部材3cのみが残るため、第2の端材が剥離された第2の支持材4cを上記ステップS10で用いる第2の支持材として再利用することができる。なお、ステップS90とステップS100を行う順序は、図2のフローチャートに示された順序でなくてもよい。ステップS100を行った後にステップS90を行ってもよいし、ステップS90とステップS100を同時に行ってもよい。   FIG. 13 is a schematic diagram for explaining step S100 shown in the flowchart of FIG. In step S100, the second support member 4c and the second adhesive member 3c are separated from the second intermediate member 60 after the reinforcing material 12 and the electrolyte membrane material precursor 11f are cut. Specifically, in this embodiment, after cutting the electrolyte membrane 10 in step S70, as shown in FIG. 13, the adhesive layer 3aa remaining on the second support material 4c, the first reinforcing material 12a, and the electrolyte membrane material The precursor 11f and the second reinforcing material 12c (hereinafter, the adhesive layer 3aa remaining on the second supporting material 4c, the first reinforcing material 12a, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second reinforcing material 12c are collected. (Also referred to as “second end material”) is peeled off from the second adhesive member 3c. When the second end material is peeled off, only the second adhesive member 3c remains on the second support material 4c. Therefore, the second support material 4c from which the second end material is peeled is removed from the step S10. It can be reused as the second support material used in. Note that the order in which step S90 and step S100 are performed may not be the order shown in the flowchart of FIG. Step S90 may be performed after performing Step S100, or Step S90 and Step S100 may be performed simultaneously.

図14は、ステップS10からステップS100を行うことで支持材4を再利用する様子を示した模式図である。上記のような電解質膜10の製造方法であれば、図14に示すように電解質膜10を製造する工程で第1の接着部材3aを備える第1の支持材4aと、第2の接着部材3cを備える第2の支持材4cをベルトコンベアやラインコンベアで循環させて電解質膜10を製造することができるため、第1の接着部材3aを備える第1の支持材4aと、第2の接着部材3cを備える第2の支持材4cをステップS10において毎回用意する必要がなくなり、作業性を向上することができる。また、比較的高価な第1の支持材4aおよび第2の支持材4cの2つの支持材4を再利用して電解質膜10を製造するため、電解質膜10の製造コストを低減することができる。具体的には、ステップS90において、第1の支持材4a上に残存した接着層3aaと第1の補強材12a(第1の端材)が剥離された、接着層3ab、3ac、3adを備える第1の支持材4aは、ステップS10に用いる第1の支持材4aとして再利用される。第1の接着部材3aは接着層3aa、3ab、3ac、3adの4層からなるので、上記のようにステップS90において接着層3aaを含む第1の端材を剥離したとしても、あらたな接着層を第1の支持材4a上に配置することなく、第1の支持材4aが備える残りの接着層3ab、3ac、3adを利用して、電解質膜10を製造することができる。第1の接着部材3aが第1の支持材4a上から全て剥離された場合は、ステップS10においてあらたに接着層を多層に配置すればよいので、第1の支持材4aを繰り返し再利用することができる。なお、第1の支持材4a上にあらたに接着層を配置するタイミングは、第1の支持材4a上から第1の接着部材3aが全て剥離された後でなくてもよく、任意のタイミングを採用することができる。例えば、接着層3aaおよび接着層3abを剥離した後に、あらたな接着層3aaおよび接着層3abを配置してもよい。   FIG. 14 is a schematic diagram showing how the support material 4 is reused by performing Step S10 to Step S100. If it is the manufacturing method of the above electrolyte membrane 10, as shown in FIG. 14, the 1st support material 4a provided with the 1st adhesive member 3a in the process of manufacturing the electrolyte membrane 10, and the 2nd adhesive member 3c Since the electrolyte membrane 10 can be manufactured by circulating the second support material 4c provided with a belt conveyor or a line conveyor, the first support material 4a provided with the first adhesive member 3a and the second adhesive member It is not necessary to prepare the second support member 4c having 3c every time in step S10, and workability can be improved. In addition, since the electrolyte membrane 10 is manufactured by reusing the two support materials 4 of the first support material 4a and the second support material 4c, which are relatively expensive, the manufacturing cost of the electrolyte membrane 10 can be reduced. . Specifically, in step S90, the adhesive layers 3ab, 3ac, and 3ad are provided in which the adhesive layer 3aa remaining on the first support material 4a and the first reinforcing material 12a (first end material) are peeled off. The first support material 4a is reused as the first support material 4a used in step S10. Since the first adhesive member 3a is composed of four layers of adhesive layers 3aa, 3ab, 3ac, and 3ad, even if the first end material including the adhesive layer 3aa is peeled off in step S90 as described above, a new adhesive layer is formed. The electrolyte membrane 10 can be manufactured by using the remaining adhesive layers 3ab, 3ac, and 3ad included in the first support material 4a without disposing on the first support material 4a. When all of the first adhesive members 3a are peeled off from the first support material 4a, the first support material 4a can be reused repeatedly because it is only necessary to newly arrange the adhesive layers in multiple layers in step S10. Can do. Note that the timing of newly arranging the adhesive layer on the first support material 4a may not be after the first adhesive member 3a has been completely peeled off from the first support material 4a, and any timing may be set. Can be adopted. For example, a new adhesive layer 3aa and an adhesive layer 3ab may be disposed after the adhesive layer 3aa and the adhesive layer 3ab are peeled off.

一方、第2の支持材4cは、ステップS100において第2の接着部材3c上の第2の端材を剥離して、ステップS10で用いる第2の支持材として再利用することができる。したがって、第2の接着部材3cを備える第2の支持材4cをステップS10において毎回用意する必要がない。なお、第2の接着部材3cの接着力が、第2の補強材12cを接着するために十分な接着力でなくなった場合には、ステップS100において第2の支持材4cから十分な接着力でなくなった第2の接着部材3cをいったん剥離した後に、その第2の支持材4cにあらたな第2の接着部材3cを配置して循環させることもできる。   On the other hand, the second support material 4c can be reused as the second support material used in step S10 by peeling off the second end material on the second adhesive member 3c in step S100. Therefore, it is not necessary to prepare the second support member 4c including the second adhesive member 3c every time in step S10. If the adhesive force of the second adhesive member 3c is not sufficient to bond the second reinforcing member 12c, the adhesive force from the second support member 4c is sufficient in step S100. After the second adhesive member 3c that has disappeared is once peeled off, a new second adhesive member 3c can be arranged and circulated on the second support member 4c.

B−3.実験結果:
図15は、本実施形態において作製した電解質膜10と比較対象の電解質膜とのネックイン量の測定結果を示した図である。比較対象の電解質膜は支持材4と全面で密着した電解質膜であり、次のように作製した。まず、第1の支持材4a上にフィルム状の第1の接着部材3aを全面に貼り合わせて、その上に直接第1の補強材12aを配置した。同様に、第2の支持材4c上にフィルム状の第2の接着部材3cを全面に貼り合わせて、その上に直接第2の補強材12cを配置した。次に、第1の支持材4a上の第1の補強材12aと、第2の支持材4c上の第2の補強材12cとを、電解質膜材前駆体11fを介して重ね合わせて、図3、図4および図9で示した幅「L2」と同じ幅をカッター9で切断し、電解質膜材前駆体11fの両面に補強材12が、補強材12の両面にフィルム状の接着部材3が、接着部材3の両面に支持材4が貼り合わされた積層体を作製した。最後に、この積層体から、第1の接着部材3aおよび第1の支持材4aと、第2の接着部材3cおよび第2の支持材4cとを剥離して、第1の補強材12aと電解質膜材前駆体11fと第2の補強材12cが貼り合わされた電解質膜を得た。このようにして作製した電解質膜を、比較対象の電解質膜とした。電解質膜のネックイン量は、それぞれの電解質膜をカッター9で切断する幅(カット幅)を基準として、作製後の電解質膜の幅を測定することにより、基準に対して収縮した割合を以下の式(1)にて算出した。
B-3. Experimental result:
FIG. 15 is a diagram showing a measurement result of the neck-in amount between the electrolyte membrane 10 produced in the present embodiment and the electrolyte membrane to be compared. The electrolyte membrane to be compared was an electrolyte membrane that was in close contact with the support material 4 and was produced as follows. First, the film-like first adhesive member 3a was bonded to the entire surface of the first support member 4a, and the first reinforcing member 12a was directly disposed thereon. Similarly, a film-like second adhesive member 3c was bonded to the entire surface of the second support member 4c, and the second reinforcing member 12c was directly disposed thereon. Next, the first reinforcing member 12a on the first supporting member 4a and the second reinforcing member 12c on the second supporting member 4c are overlapped with each other through the electrolyte membrane material precursor 11f. 3, the same width as the width “L2” shown in FIG. 4 and FIG. 9 is cut by the cutter 9, the reinforcing material 12 is provided on both surfaces of the electrolyte membrane material precursor 11 f, and the film-like adhesive member 3 is provided on both surfaces of the reinforcing material 12. However, the laminated body by which the supporting material 4 was bonded together on both surfaces of the adhesive member 3 was produced. Finally, the first adhesive member 3a, the first support member 4a, the second adhesive member 3c, and the second support member 4c are peeled from the laminate, and the first reinforcing member 12a and the electrolyte are peeled off. An electrolyte membrane in which the membrane material precursor 11f and the second reinforcing material 12c were bonded together was obtained. The electrolyte membrane thus produced was used as a comparative electrolyte membrane. The amount of necking-in of the electrolyte membrane is determined by measuring the width of the electrolyte membrane after fabrication with reference to the width (cut width) of each electrolyte membrane cut by the cutter 9, and the ratio of shrinkage with respect to the reference is as follows: Calculation was performed using equation (1).

((カット幅−作製後の電解質膜の幅)/カット幅)×100 …(1) ((Cut width−width of electrolyte membrane after fabrication) / cut width) × 100 (1)

図15に示すように、比較対象の電解質膜のネックイン量は約15%であるのに対して、本実施形態の電解質膜10のネックイン量は1%未満である。この結果から、本実施形態において作製した電解質膜10は、比較対象の電解質膜よりもネックイン量が大幅に減少することがわかる。   As shown in FIG. 15, the neck-in amount of the electrolyte membrane to be compared is about 15%, whereas the neck-in amount of the electrolyte membrane 10 of this embodiment is less than 1%. From this result, it can be seen that the electrolyte membrane 10 produced in the present embodiment has a significantly reduced neck-in amount than the electrolyte membrane to be compared.

図16は、本実施形態において作製した電解質膜10を備える燃料電池100を「本実施形態品」、比較対象の電解質膜を備える燃料電池を「比較対象品」として、それぞれの燃料電池のサイクル数とセル電圧との関係を示した図である。サイクル数とは、燃料電池の高温状態と低温状態を1サイクルとした場合の繰り返し回数であり、具体的には、燃料電池の起動と停止を1サイクルとした場合の繰り返し回数を意味する。この実験例では、−20℃から80℃までの温度範囲で冷熱サイクルを繰り返しながら、出力電流を0.8A/cm2としてセル電圧を測定した。図16に示すように、本実施形態の電解質膜を用いた燃料電池100は、比較対象の電解質膜を備える燃料電池と比べて、サイクル数が増加した場合におけるセル電圧の低下が抑制されていた。 FIG. 16 illustrates the fuel cell 100 including the electrolyte membrane 10 manufactured in the present embodiment as “this embodiment product”, and the fuel cell including the comparison target electrolyte membrane as “comparison target product”. It is the figure which showed the relationship between and cell voltage. The number of cycles is the number of repetitions when the high temperature state and the low temperature state of the fuel cell are one cycle, and specifically means the number of repetitions when the start and stop of the fuel cell are one cycle. In this experimental example, the cell voltage was measured by setting the output current to 0.8 A / cm 2 while repeating the cooling cycle in the temperature range from −20 ° C. to 80 ° C. As shown in FIG. 16, in the fuel cell 100 using the electrolyte membrane of the present embodiment, a decrease in cell voltage when the number of cycles is increased is suppressed as compared with a fuel cell including an electrolyte membrane to be compared. .

燃料電池の高温状態と低温状態を繰り返すと電解質膜も収縮・膨潤を繰り返すが、電解質膜がネックインやシワ、たわみなどにより変形している箇所は強度が弱いことから、そのような箇所においては電解質膜が劣化してクロスリークが生じることにより、セル電圧が低下しやすい。本実施形態の電解質膜10を用いた燃料電池は、比較対象の電解質膜を用いた燃料電池と比較して電解質膜のネックイン量が少ないために、サイクル数が増加しても電解質膜の劣化が少なく、サイクル数の増加に伴うセル電圧の低下が抑制されたと考えられる。   When the fuel cell is repeatedly heated and cooled repeatedly, the electrolyte membrane repeatedly shrinks and swells, but the location where the electrolyte membrane is deformed due to neck-in, wrinkles, deflection, etc. is weak, so in such locations When the electrolyte membrane deteriorates and cross leak occurs, the cell voltage tends to decrease. Since the fuel cell using the electrolyte membrane 10 of the present embodiment has a smaller neck-in amount of the electrolyte membrane than the fuel cell using the electrolyte membrane to be compared, the deterioration of the electrolyte membrane even when the number of cycles increases. It is thought that the decrease in cell voltage accompanying the increase in the number of cycles was suppressed.

C.第2実施形態:
第1実施形態においては、ステップS40において切り込みを入れた接着層3aaと接着層3abとの間において、第1の中間部材50から第2の中間部材60を分離していたが、切り込みを入れずに、第2の中間部材60を分離することもできる。
C. Second embodiment:
In the first embodiment, the second intermediate member 60 is separated from the first intermediate member 50 between the adhesive layer 3aa and the adhesive layer 3ab that have been cut in step S40, but no cut is made. In addition, the second intermediate member 60 can be separated.

図17は、第1の接着部材3aの所定の接着層間まで切り込みを入れない場合の電解質膜10の製造方法を示した図である。このような場合において、図17に示すように、第1の接着部材3aをカッター9で切断することなく貼り合わせる(ステップS50a)。すると、第1の接着部材3aを備える第1の補強材12aと、電解質膜材前駆体11fと、第2の補強材12cとが第2の接着部材3cの間を跨いで配置された第2の支持材4cと、接着層3ab、3ac、3adを備える第1の支持材4aとに分離することができる(ステップS60a)。これは、接着層3aaと第1の補強材12aとの接着強度が、接着層3aaと接着層3abとの接着強度よりも大きいためである。次に、第2の支持材4c上の第2の接着部材3cの間を跨いで配置された第2の補強材12cと電解質膜材前駆体11fと第1の補強材12aとを、例えばカッター9で切断すれば、補強材12と電解質膜材前駆体11fが積層された電解質膜10を得ることができる(ステップS70a)。ステップS60aにおいて接着層3aaを備える第1の補強材12aと、電解質膜材前駆体11fと、第2の補強材12cとが第2の接着部材3cの間を跨いで配置された第2の支持材4cと分離された第1の支持材4aは、接着層3ab、3ac、3adを備えており、第1の端材を有していない。したがって、第1の支持材4aは、そのまま上記ステップS10で用いる第1の支持材4aとして再利用することができる(ステップS90a)。第2の支持材4c上に残存した接着層3aa、第1の補強材12a、電解質膜材前駆体11f、第2の補強材12cを、第2の接着部材3cから剥離すれば、第2の接着部材3cを備える第2の支持材4cを上記ステップS10で用いる第2の支持材4cとして再利用することができる(ステップS100a)。   FIG. 17 is a view showing a method of manufacturing the electrolyte membrane 10 when notching up to a predetermined adhesive layer of the first adhesive member 3a. In such a case, as shown in FIG. 17, the first adhesive member 3a is bonded without being cut by the cutter 9 (step S50a). Then, the 1st reinforcement material 12a provided with the 1st adhesion member 3a, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the 2nd reinforcement material 12c are arranged straddling between the 2nd adhesion members 3c. The support material 4c and the first support material 4a including the adhesive layers 3ab, 3ac, and 3ad can be separated (step S60a). This is because the adhesive strength between the adhesive layer 3aa and the first reinforcing material 12a is greater than the adhesive strength between the adhesive layer 3aa and the adhesive layer 3ab. Next, the second reinforcing member 12c, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the first reinforcing member 12a disposed across the second adhesive member 3c on the second supporting member 4c are, for example, a cutter. If it cut | disconnects by 9, the electrolyte membrane 10 on which the reinforcing material 12 and the electrolyte membrane material precursor 11f were laminated | stacked can be obtained (step S70a). In step S60a, the second support in which the first reinforcing member 12a including the adhesive layer 3aa, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second reinforcing member 12c are disposed across the second adhesive member 3c. The first support material 4a separated from the material 4c includes the adhesive layers 3ab, 3ac, and 3ad, and does not have the first end material. Therefore, the first support material 4a can be reused as it is as the first support material 4a used in step S10 (step S90a). If the adhesive layer 3aa, the first reinforcing material 12a, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second reinforcing material 12c remaining on the second supporting material 4c are peeled from the second adhesive member 3c, the second The second support material 4c including the adhesive member 3c can be reused as the second support material 4c used in step S10 (step S100a).

D.第3実施形態:
第1実施形態においては、ステップS40において第1の支持材4aの備える第1の接着部材3aの間を跨いで配置された第1の補強材12aの表面側から接着層3aaと3abとの間までを、カッター9にて切断したが、第1の補強材12aの上にさらに電解質膜材前駆体11fを重ね合わせた後にカッター9にて切断してもよい。
D. Third embodiment:
In the first embodiment, in step S40, between the adhesive layers 3aa and 3ab from the surface side of the first reinforcing member 12a disposed across the first adhesive member 3a included in the first support member 4a. The above is cut by the cutter 9, but the electrolyte membrane material precursor 11f may be further superposed on the first reinforcing material 12a and then cut by the cutter 9.

図18は電解質膜材前駆体11fの上から接着層3aaと3abとの間まで切り込みを入れた場合における、電解質膜10の製造方法を示した図である。このような場合において、電解質膜材前駆体11fをカッター9で切断した後に、第1の支持材4a上に配置され、カッター9にて切断された電解質膜材前駆体11fと、第2の支持材4c上に配置された第2の補強材12cとを貼り合わせる(ステップS50b)。その後、接着層3aaを備える第1の補強材12aと、電解質膜材前駆体11fと、第2の補強材12cとが第2の接着部材3cの間を跨いで配置された第2の支持材4cと、電解質膜材前駆体11fの一部を備える第1の補強材12aと、接着層3aaの一部と、接着層3ab、3ac、3adとを備える第1の支持材4aに分離することができる(ステップS60b)。第2の支持材4c上の第2の接着部材3cの間を跨いで配置された第2の補強材12cと電解質膜材前駆体11fと第1の補強材12aとを、例えばカッター9で切断すれば、補強材12と電解質膜材前駆体11fが積層された電解質膜10を得ることができる(ステップS70b)。第1の支持材4aの備える接着層3ab上には、接着層3aaと第1の補強材12aと電解質膜材前駆体11fが残存しているので、これらを剥離すれば、接着層3ab、3ac、3adを備える第1の支持材4aを上記ステップS10で用いる第1の支持材4aとして再利用することができる(ステップS90b)。第2の支持材4cの備える第2の接着部材3c上には、上記の実施形態Bと同じように、接着層3aa、第1の補強材12a、電解質膜材前駆体11f、第2の補強材12cを第2の接着部材3cが残存するためこれらを第2の接着部材3cから剥離して、上記ステップS10で用いる第2の支持材として再利用することができる(ステップS100b)。   FIG. 18 is a view showing a method of manufacturing the electrolyte membrane 10 when a cut is made from above the electrolyte membrane material precursor 11f to between the adhesive layers 3aa and 3ab. In such a case, after the electrolyte membrane material precursor 11 f is cut by the cutter 9, the electrolyte membrane material precursor 11 f disposed on the first support material 4 a and cut by the cutter 9, and the second support The second reinforcing material 12c disposed on the material 4c is bonded (step S50b). Thereafter, a second support material in which the first reinforcing material 12a including the adhesive layer 3aa, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second reinforcing material 12c are disposed across the second adhesive member 3c. 4c, a first reinforcing material 12a including a part of the electrolyte membrane material precursor 11f, a part of the adhesive layer 3aa, and a first support material 4a including the adhesive layers 3ab, 3ac, and 3ad. (Step S60b). The second reinforcing member 12c, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the first reinforcing member 12a disposed across the second adhesive member 3c on the second support member 4c are cut by, for example, the cutter 9 Then, the electrolyte membrane 10 in which the reinforcing material 12 and the electrolyte membrane material precursor 11f are laminated can be obtained (step S70b). Since the adhesive layer 3aa, the first reinforcing material 12a, and the electrolyte membrane material precursor 11f remain on the adhesive layer 3ab included in the first support material 4a, the adhesive layers 3ab, 3ac can be removed by removing them. 3a can be reused as the first support material 4a used in step S10 (step S90b). Similar to Embodiment B above, the adhesive layer 3aa, the first reinforcing material 12a, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second reinforcing material are formed on the second adhesive member 3c included in the second support material 4c. Since the second adhesive member 3c remains, the material 12c can be peeled off from the second adhesive member 3c and reused as the second support material used in step S10 (step S100b).

E.まとめ:
以上説明したように、上述した種々の実施形態における電解質膜10の製造方法によれば、補強材12および電解質膜材前駆体11fは、支持材4を用いて搬送されるので、搬送中のネックインやシワ、たわみなどの変形が抑制された電解質膜10を製造することができる。電解質膜10は、分離された第2の支持材4cが備える第2の接着部材3cの間を跨いで配置された第1の補強材12aと電解質膜材前駆体11fと第2の補強材12cとを、第2の接着部材3cの間で切断して作製される。したがって、電解質膜10から支持材4を剥離する際に生じる電解質膜10のネックインやシワ、たわみなどの変形を抑制することができる。その結果、本実施形態の電解質膜10を備える燃料電池は、高温状態と低温状態を繰り返しても、セル電圧の低下が抑制され、耐久性が高い。また、第1の補強材12aと第2の補強材12cとを電解質膜材前駆体11fを介して貼り合わせる際に、第1の補強材12aおよび第2の補強材12cをそれぞれ第1の支持材4aおよび第2の支持材4cで保持したまま貼り合わせることができるので、補強材12が支持材4に支持されていない時間を減少することができ、補強材12に生じるネックインやシワ、たわみを抑制することができる。したがって、電解質膜10の製造ラインにおいて、補強材12を供給する箇所などを所望の箇所にすることが可能になるので、電解質膜10の製造ラインの設計の自由度を高めることができる。さらに、上述した種々の実施形態における電解質膜10の製造方法は、比較的高価な支持材4を電解質膜10の製造に再利用することが可能である。そのため、電解質膜10の製造コストを低減することができる。よって、電解質膜の品質の向上と、設計の自由度の向上と、製造コストの低減とを同時に達成することができる。
E. Summary:
As described above, according to the method for manufacturing the electrolyte membrane 10 in the various embodiments described above, the reinforcing material 12 and the electrolyte membrane material precursor 11f are transported using the support material 4, so that the neck being transported is present. The electrolyte membrane 10 in which deformation such as in, wrinkles and deflection is suppressed can be manufactured. The electrolyte membrane 10 includes a first reinforcing material 12a, an electrolyte membrane material precursor 11f, and a second reinforcing material 12c that are disposed across the second adhesive member 3c included in the separated second support material 4c. Are cut between the second adhesive members 3c. Therefore, deformations such as neck-in, wrinkles, and deflection of the electrolyte membrane 10 that occur when the support material 4 is peeled from the electrolyte membrane 10 can be suppressed. As a result, the fuel cell including the electrolyte membrane 10 of the present embodiment has high durability because the cell voltage is prevented from decreasing even when the high temperature state and the low temperature state are repeated. In addition, when the first reinforcing material 12a and the second reinforcing material 12c are bonded together via the electrolyte membrane material precursor 11f, the first reinforcing material 12a and the second reinforcing material 12c are respectively provided with the first support. Since it can be bonded together while being held by the material 4a and the second support material 4c, the time during which the reinforcement material 12 is not supported by the support material 4 can be reduced, and neck-in and wrinkles generated in the reinforcement material 12 can be reduced. Deflection can be suppressed. Therefore, in the production line of the electrolyte membrane 10, it is possible to make the location where the reinforcing material 12 is supplied into a desired location, so that the degree of freedom in designing the production line of the electrolyte membrane 10 can be increased. Furthermore, in the method for manufacturing the electrolyte membrane 10 in the various embodiments described above, it is possible to reuse the relatively expensive support material 4 for manufacturing the electrolyte membrane 10. Therefore, the manufacturing cost of the electrolyte membrane 10 can be reduced. Therefore, improvement in the quality of the electrolyte membrane, improvement in design freedom, and reduction in manufacturing cost can be achieved at the same time.

F.変形例:
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができる。例えば、以下のような変形が可能である。
F. Variation:
As mentioned above, although various embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various structure can be taken in the range which does not deviate from the meaning. For example, the following modifications are possible.

上述した電解質膜の製造方法では、電解質膜材11として、ナフィオンを用いたが、電解質膜材11はこれに限定されず、例えば、アシプレックス(登録商標)、フレミオン(登録商標)等の他のフッ素系スルホン酸膜を用いることができる。また、電解質膜材11として、フッ素系ホスホン酸膜、フッ素系カルボン酸膜、フッ素炭化水素系グラフト膜、炭化水素系グラフト膜、芳香族膜等が用いられてもよい。   In the above-described method for manufacturing an electrolyte membrane, Nafion is used as the electrolyte membrane material 11. However, the electrolyte membrane material 11 is not limited to this, and other examples such as Aciplex (registered trademark), Flemion (registered trademark), and the like. A fluorine-based sulfonic acid membrane can be used. As the electrolyte membrane material 11, a fluorine-based phosphonic acid film, a fluorine-based carboxylic acid film, a fluorine-hydrocarbon graft film, a hydrocarbon-based graft film, an aromatic film, or the like may be used.

上述した電解質膜の製造方法では、補強材12として、PTFEフィルムを用いたが、補強材12はこれに限定されず、耐酸性、アルカリ性の素材で形成することができ、例えば、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)などのフッ素系樹脂で形成することができる。また、補強材12は、電解質膜材11を部分的に補強する形状(例えば、電解質膜材11を部分的に補強する格子状の形状や、電解質膜の外周部を補強する形状)であってもよい。   In the above-described method for manufacturing an electrolyte membrane, a PTFE film is used as the reinforcing material 12. However, the reinforcing material 12 is not limited to this, and can be formed of an acid-resistant and alkaline material. For example, PFA (tetrafluoro (Ethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) and PVDF (polyvinylidene fluoride). The reinforcing material 12 has a shape that partially reinforces the electrolyte membrane material 11 (for example, a lattice shape that partially reinforces the electrolyte membrane material 11 or a shape that reinforces the outer peripheral portion of the electrolyte membrane). Also good.

上述した電解質膜の製造方法におけるステップS10では、図3および図4に示すように所定の間隔を空けて2つの接着部材3を備える支持材4を用意したが、支持材4が備える接着部材3の数はこれに限らない。例えば、4つの接着部材3を矩形状に備える支持材4を用意することもできる。   In step S10 in the method for manufacturing an electrolyte membrane described above, the support member 4 including the two adhesive members 3 with a predetermined interval is prepared as illustrated in FIGS. 3 and 4. However, the adhesive member 3 included in the support material 4 is prepared. The number of is not limited to this. For example, the support material 4 provided with the four adhesive members 3 in a rectangular shape can be prepared.

上述した電解質膜の製造方法におけるステップS10では、第2の支持材4cが備える第2の接着部材3cは1層のみであったが、第2の接着部材3cは、第1の支持材4aが備える第1の接着部材3aのように接着層が積層された多層構造であってもよい。また、ステップS20では、第1の支持材4aの備える第1の接着部材3a上に第1の補強材12aを、第2の支持材4cの備える第2の接着部材3c上に第2の補強材12cを設置したが、第1の補強材12aもしくは第2の補強材12cの代わりに電解質膜材前駆体11fを設置してもよい。そうすることで、補強材12で片面が補強された電解質膜10を作製することができる。   In step S10 in the above-described method for manufacturing an electrolyte membrane, the second adhesive member 3c included in the second support member 4c has only one layer. However, the second adhesive member 3c includes the first support member 4a. It may be a multilayer structure in which adhesive layers are laminated like the first adhesive member 3a provided. In step S20, the first reinforcement member 12a is provided on the first adhesive member 3a provided in the first support member 4a, and the second reinforcement member is provided on the second adhesive member 3c provided in the second support member 4c. Although the material 12c is installed, the electrolyte membrane material precursor 11f may be installed instead of the first reinforcing material 12a or the second reinforcing material 12c. By doing so, the electrolyte membrane 10 in which one side is reinforced with the reinforcing material 12 can be produced.

上述した電解質膜の製造方法におけるステップS40では、カッター9にて接着層3aaと接着層3abの間まで切り込みを入れることで、第1の中間部材50から接着層3aaと接着層3abの間で、接着層3aaの切り込みが入れられた箇所の内側において、第2の中間部材60を容易に分離したが、ステップS40は省略しても、同じように容易に分離することができる。例えば、ステップS10において、あらかじめミシン目のような点線の入った接着層が積層された第1の接着部材3aを第1の支持材4a上に配置すれば、ミシン目の箇所において、第1の中間部材50から、第2の中間部材60を分離することができる。また、例えば、ステップS10において、第1の支持材4a上の積層された複数の接着層の接着強度を、接着層ごとに異ならせることで、接着強度の異なる箇所において、第1の中間部材50から第2の中間部材60を分離してもよい。接着強度を接着層ごとに異ならせる方法は、接着層の材質を変更したり、接着面積を増減させたりすることによって行うことができる。接着面積の増減は、接着層自体の大きさによっても調節できるが、接着層の表面粗さによっても調節することができる。   In step S40 in the above-described method for manufacturing an electrolyte membrane, the cutter 9 cuts between the adhesive layer 3aa and the adhesive layer 3ab, so that the first intermediate member 50 is bonded between the adhesive layer 3aa and the adhesive layer 3ab. The second intermediate member 60 is easily separated inside the portion where the cut of the adhesive layer 3aa is cut. However, even if step S40 is omitted, it can be easily separated in the same manner. For example, in step S10, if the first adhesive member 3a on which the adhesive layer having a dotted line such as a perforation is previously laminated is disposed on the first support member 4a, the first perforation is located at the perforation. The second intermediate member 60 can be separated from the intermediate member 50. Further, for example, in step S10, the first intermediate member 50 is formed at a location where the adhesive strength differs by changing the adhesive strength of the plurality of adhesive layers stacked on the first support member 4a for each adhesive layer. The second intermediate member 60 may be separated from the second intermediate member 60. The method of varying the adhesive strength for each adhesive layer can be performed by changing the material of the adhesive layer or increasing or decreasing the adhesion area. The increase / decrease in the adhesion area can be adjusted by the size of the adhesive layer itself, but can also be adjusted by the surface roughness of the adhesive layer.

上述した電解質膜の製造方法におけるステップS70では、第1の補強材12aと電解質膜材前駆体11fと第2の補強材12cからなる積層体を、第2の接着部材3cの間でかつ第2の接着部材3cに接していない箇所において切断したが、切断箇所は、一方の第2の接着部材3cの最端部から、他方の第2の接着部材3cの最端部までであれば、第2の接着部材3cの上であってもかまわない。図19は、第2の接着部材3cの上で第1の補強材12aと電解質膜材前駆体11fと第2の補強材12cを切断する様子を示した図である。このような場合でも、上述した比較対象の電解質膜の製造方法のように第2の補強材12cの全面に第2の接着部材3cや第2の支持材4cが貼りあわされていないので、第2の接着部材3cを剥離する際に生じるネックインやシワ、たわみなどの変形を抑制することができる。なお、この場合、第2の接着部材3cと第2の支持材4cの接着力の方が、第2の接着部材3cと第2の補強材12cとの接着力よりも大きいと、第2の接着部材3cは第2の支持材4c上に残るので、図14に示すように第2の接着部材3cを備える第2の支持材4cを電解質膜10の製造に容易に再利用することができる。   In step S70 in the above-described method for manufacturing an electrolyte membrane, a laminate including the first reinforcing material 12a, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second reinforcing material 12c is placed between the second adhesive member 3c and the second adhesive member 3c. If the cut portion is from the end of one second adhesive member 3c to the end of the other second adhesive member 3c, the first portion is cut. It may be on the second adhesive member 3c. FIG. 19 is a diagram illustrating a state in which the first reinforcing member 12a, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second reinforcing member 12c are cut on the second adhesive member 3c. Even in such a case, the second adhesive member 3c and the second support material 4c are not attached to the entire surface of the second reinforcing member 12c as in the above-described method for manufacturing the electrolyte membrane to be compared. It is possible to suppress deformation such as neck-in, wrinkles, and deflection that occur when the second adhesive member 3c is peeled off. In this case, if the adhesive force between the second adhesive member 3c and the second support member 4c is greater than the adhesive force between the second adhesive member 3c and the second reinforcing member 12c, Since the adhesive member 3c remains on the second support member 4c, the second support member 4c including the second adhesive member 3c can be easily reused for the manufacture of the electrolyte membrane 10 as shown in FIG. .

上述した電解質膜の製造方法におけるステップS70では、第1の補強材12aと電解質膜材前駆体11fと第2の補強材12cからなる積層体を切断するカッター9の先端の侵入深さは、第2の支持材4cにカッター9が触れることがない深さであったが、カッター9の先端の侵入深さは第2の支持材4cの剛性を保つことができる程度の深さであれば、第2の支持材4cに触れる深さであってもよい。このような深さで第2の支持材4c上の補強材12と電解質膜材前駆体11fを備える積層体を切断しても、第2の支持材4cの再利用が可能である。   In step S70 in the method for manufacturing an electrolyte membrane described above, the penetration depth at the tip of the cutter 9 for cutting the laminate composed of the first reinforcing material 12a, the electrolyte membrane material precursor 11f, and the second reinforcing material 12c is as follows. The depth at which the cutter 9 does not touch the support material 4c of 2 is such that the penetration depth at the tip of the cutter 9 can maintain the rigidity of the second support material 4c. The depth which touches the 2nd support material 4c may be sufficient. Even if the laminate including the reinforcing material 12 and the electrolyte membrane material precursor 11f on the second support material 4c is cut at such a depth, the second support material 4c can be reused.

3a…第1の接着部材
3c…第2の接着部材
3aa、3ab、3ac、3ad、…接着層
4a…第1の支持材
4c…第2の支持材
9…カッター
10…電解質膜
11…電解質膜材
11f…電解質膜材前駆体
12a…第1の補強材
12c…第2の補強材
20…膜電極接合体
30…単セル
31a…アノード側電極
31c…カソード側電極
32a…アノード側ガス拡散層
32c…カソード側ガス拡散層
33a…アノード側セパレータ
33c…カソード側セパレータ
34a…燃料ガス流路
34c…酸化剤ガス流路
50…第1の中間部材
60…第2の中間部材
100…燃料電池
L1a、L1c…接着層が支持材上に配置される間隔
L2…支持材から電解質膜を切断する幅
3a ... 1st adhesive member 3c ... 2nd adhesive member 3aa, 3ab, 3ac, 3ad, ... Adhesive layer 4a ... 1st support material 4c ... 2nd support material 9 ... Cutter 10 ... Electrolyte membrane 11 ... Electrolyte membrane Material 11f ... Electrolyte membrane material precursor 12a ... First reinforcing material 12c ... Second reinforcing material 20 ... Membrane electrode assembly 30 ... Single cell 31a ... Anode side electrode 31c ... Cathode side electrode 32a ... Anode side gas diffusion layer 32c ... Cathode side gas diffusion layer 33a ... Anode side separator 33c ... Cathode side separator 34a ... Fuel gas passage 34c ... Oxidant gas passage 50 ... First intermediate member 60 ... Second intermediate member 100 ... Fuel cells L1a, L1c ... spacing at which the adhesive layer is disposed on the support material L2 ... width for cutting the electrolyte membrane from the support material

Claims (5)

補強材を備える電解質膜の製造方法であって、
複数の接着層が第1の接着強度で多層に接着された第1の接着部材が同一面上に所定の間隔を空けて少なくとも2つ配置された第1の支持材と、第2の接着部材が同一面上に所定の間隔を空けて少なくとも2つ配置された第2の支持材と、を用意する第1工程と、
前記少なくとも2つの第1の接着部材上に前記第1の接着強度よりも大きな第2の接着強度で該少なくとも2つの第1の接着部材の間を跨いで第1の補強材を接着し、前記少なくとも2つの第2の接着部材上に該少なくとも2つの第2の接着部材の間を跨いで第2の補強材を接着する第2工程と、
前記第1の接着部材上の前記第1の補強材と、前記第2の接着部材上の前記第2の補強材とを電解質膜材前駆体を介して貼り合わせることで、前記電解質膜材前駆体が、前記第1の補強材および前記第2の補強材によって狭持され、さらに、前記第1の接着部材の接着された前記第1の支持材と前記第2の接着部材の接着された前記第2の支持材とによって狭持された第1の中間部材を生成する第3工程と、
前記各第1の接着部材中の所定の接着層間を剥離することで、前記第1の中間部材から、前記第2の支持材と前記少なくとも2つの第2の接着部材と前記第2の補強材と前記電解質膜材前駆体と前記第1の補強材と前記第1の接着部材の一部とを有する第2の中間部材を分離する第4工程と、
前記第2の中間部材の前記少なくとも2つの第2の接着部材の間で、該少なくとも2つの第2の接着部材上の前記第1の補強材と前記電解質膜材前駆体と前記第2の補強材とを切断する第5工程と、
を備える製造方法。
A method for producing an electrolyte membrane comprising a reinforcing material,
A first support member in which at least two first adhesive members in which a plurality of adhesive layers are bonded to each other with a first adhesive strength are arranged on the same surface at a predetermined interval; and a second adhesive member A first step of preparing at least two second support members arranged on the same surface at a predetermined interval,
Bonding a first reinforcing material between the at least two first adhesive members with a second adhesive strength greater than the first adhesive strength on the at least two first adhesive members, A second step of adhering the second reinforcing material on the at least two second adhesive members across the at least two second adhesive members;
The electrolyte membrane material precursor is bonded to the first reinforcing material on the first adhesive member and the second reinforcing material on the second adhesive member via an electrolyte membrane material precursor. The body is sandwiched between the first reinforcing member and the second reinforcing member, and further, the first supporting member to which the first adhesive member is bonded and the second adhesive member are bonded to each other. A third step of generating a first intermediate member sandwiched by the second support material;
The second support material, the at least two second adhesive members, and the second reinforcing material are separated from the first intermediate member by peeling a predetermined adhesive layer in each of the first adhesive members. And a fourth step of separating a second intermediate member having the electrolyte membrane material precursor , the first reinforcing material, and a part of the first adhesive member;
Between the at least two second adhesive members of the second intermediate member, the first reinforcing material, the electrolyte membrane material precursor, and the second reinforcing material on the at least two second adhesive members. A fifth step of cutting the material;
A manufacturing method comprising:
請求項1に記載の製造方法であって、
前記第3工程よりも前に、さらに、前記第1の接着部材上に接着された前記第1の補強材の表面から前記第1の接着部材中の前記所定の接着層間まで切り込みを入れる工程を備える、製造方法。
The manufacturing method according to claim 1,
Prior to the third step, further comprising a step of cutting from the surface of the first reinforcing material bonded onto the first adhesive member to the predetermined adhesive layer in the first adhesive member. A manufacturing method.
請求項1または2に記載の製造方法であって、
前記第4工程において前記第2の中間部材が分離された前記第1の中間部材の少なくとも一部を、前記第1工程で用意する前記第1の支持材として用いる、製造方法。
It is a manufacturing method of Claim 1 or 2, Comprising:
A manufacturing method in which at least a part of the first intermediate member from which the second intermediate member is separated in the fourth step is used as the first support member prepared in the first step.
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記第5工程において前記第1の補強材と前記電解質膜材前駆体と前記第2の補強材とが切断された後の前記第2の中間部材から、前記第2の支持材と該第2の支持材上に配置された前記第2の接着部材とを分離し、該分離された前記第2の支持材と該第2の支持材上に配置された前記第2の接着部材とを、前記第1工程で用意する前記第2の支持材として用いる、製造方法。
It is a manufacturing method as described in any one of Claim 1- Claim 3, Comprising:
From the second intermediate member after the first reinforcing material, the electrolyte membrane material precursor and the second reinforcing material are cut in the fifth step, the second supporting material and the second Separating the second adhesive member disposed on the support member, and separating the second support member and the second adhesive member disposed on the second support member, A manufacturing method used as the second support material prepared in the first step.
請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の製造方法であって、
さらに、前記第5工程において切断された前記第1の補強材と前記第2の補強材とに電解質を含浸して、イオン伝導性を付与する工程を備える、製造方法。
It is a manufacturing method as described in any one of Claim 1- Claim 4, Comprising:
Furthermore, the fifth step was impregnated electrolyte and the being cut first reinforcing member before Symbol second reinforcing member in comprises a step of imparting ion conductivity method.
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