JP6024629B2 - Membrane electrode assembly and fuel cell manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、膜電極接合体および燃料電池の製造方法、並びに燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a membrane electrode assembly, a method for producing a fuel cell, and a fuel cell.

固体高分子形燃料電池(以下、単に「燃料電池」と呼ぶ。)は、一般に、固体高分子電解質膜と、この電解質膜を挟持する一対の電極と、を備える膜電極接合体を有している。このような膜電極接合体の製造方法として、電解質膜層あるいは電極層を、帯状の基材の表面に形成してロール状に巻いた状態で用意し、その後、基材上の電解質膜および電極を接合して、複数の膜電極接合体を連続的に製造する方法、すなわち、ロール・ツー・ロール方式による製造方法が知られている。このような製造方法において、帯状の基材上に形成した電極層を、インライン式の製造装置内に配置した検査装置によって検査し、不良箇所が検出された際に、不良を示すマークを付する構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   BACKGROUND ART A polymer electrolyte fuel cell (hereinafter simply referred to as “fuel cell”) generally has a membrane electrode assembly including a solid polymer electrolyte membrane and a pair of electrodes that sandwich the electrolyte membrane. Yes. As a manufacturing method of such a membrane electrode assembly, an electrolyte membrane layer or an electrode layer is formed on a surface of a belt-like substrate and is wound in a roll shape, and then the electrolyte membrane and electrode on the substrate are prepared. A method of continuously manufacturing a plurality of membrane electrode assemblies by joining the two, that is, a manufacturing method by a roll-to-roll method is known. In such a manufacturing method, the electrode layer formed on the belt-shaped base material is inspected by an inspection device arranged in an in-line manufacturing apparatus, and a mark indicating a defect is attached when a defective portion is detected. A configuration has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2013−036768号公報JP 2013-036768 A 特開2012−243474号公報JP 2012-243474 A

しかしながら、電極層に不良を示すマークを付する際に、最終的に得られる膜電極接合体を構成する部分以外の部分にマークを付すると、後の工程でマークを認識することができなくなる可能性がある。特に、電極層が形成された基材にマークを付する場合には、電極層から基材を剥離した後の工程で、電極層の不良に係るマークを認識することができなくなる。また、電極層が形成された基材にマークを付する場合には、基材において、電極層を形成する領域の他に、マークを付するための領域を確保しておく必要があり、基材および基材を搬送する装置が大型化するという問題があった。また、膜電極接合体を製造する際には、基材上に電極層を形成する工程以外の種々の工程においても不良は発生し得るものであり、これら種々の工程で発生し得る不良に対する対策方法は十分に検討されていなかった。また、膜電極接合体を構成する電極層等において不良箇所が検出されたときには、その都度不良箇所を除去し、その後に接合を行なう方法も考えられるが、このような方法は製造工程が複雑化し、不良箇所周辺の電極層や電解質層が無駄になる可能性がある。そのため、膜電極接合体の製造工程全体として、生産性を向上させることが望まれていた。   However, when a mark indicating a defect is attached to the electrode layer, if the mark is attached to a portion other than the portion constituting the finally obtained membrane electrode assembly, the mark may not be recognized in a later process. There is sex. In particular, when a mark is attached to a base material on which an electrode layer is formed, a mark related to a defect in the electrode layer cannot be recognized in a step after peeling the base material from the electrode layer. In addition, when a mark is attached to a base material on which an electrode layer is formed, it is necessary to secure an area for attaching the mark in addition to the area for forming the electrode layer on the base material. There was a problem that the apparatus which conveys a material and a base material enlarges. Further, when manufacturing a membrane electrode assembly, defects can occur in various processes other than the process of forming an electrode layer on a substrate, and countermeasures against defects that may occur in these various processes The method has not been fully studied. In addition, when a defective portion is detected in the electrode layer or the like constituting the membrane electrode assembly, a method of removing the defective portion each time and then performing bonding can be considered. However, such a method complicates the manufacturing process. The electrode layer and the electrolyte layer around the defective part may be wasted. Therefore, it has been desired to improve productivity as a whole manufacturing process of the membrane electrode assembly.

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、以下の形態として実現することが可能である。   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.

(1)本発明の一形態によれば、電解質膜と、該電解質膜上に形成された電極とを備える燃料電池用の膜電極接合体の製造方法が提供される。この製造方法は、第1の基材上に前記電解質膜が形成された電解質膜ロールから繰り出された前記電解質膜と、第2の基材上に前記電極が形成された電極ロールから繰り出された前記電極とを接合させて、燃料電池を製造するための前記電解質膜と前記電極との接合体が形成された帯状の接合体連続シートを得る第1の工程と;前記第1の基材上に形成された前記電解質膜の不良、前記第2の基材上に形成された前記電極の不良、前記第1の工程で形成される前記接合体における不良、から選択される複数種類の不良を検出する第2の工程と;検出された前記不良ごとに、前記不良が検出された対象物に対して、不良が生じていることを示すマークを付与する第3の工程と;を備える。前記第3の工程で付与される前記マークは、前記電解質膜ロールおよび前記電極ロールの幅方向における相対的な位置が、前記不良の種類ごとに互いに異なって定められた位置となるように付与され、かつ、前記膜電極接合体を製造した後に各々の前記マークが検出可能になるように付与される。
この形態の膜電極接合体の製造方法によれば、膜電極接合体を製造した後にマークの有無、および、電解質膜ロールおよび電極ロールの幅方向におけるマークの相対的な位置を検出することにより、製造途中のどの工程で不良が生じたのかを解析することができる。また、不良の種類によってマークを付するための幅方向の相対的な位置が決まっているため、後の工程でマークを検出する際には、定められた位置についてマークの有無を確認すればよく、マークの検出工程を簡素化できる。また、第3の工程の後に、マークを付した対象物をロール状に巻く場合には、得られたロールにおいて、異なる種類の不良に対応するマークが、ロールの巻きの厚さ方向に重なることが無い。そのため、上記ロールにおいて、特定箇所の厚みが過大となることを抑制できる。さらに、不良が検出された対象物にマークを付するため、第1の基材や第2の基材においてマークを付与するための領域を確保する必要がなく、電解質膜ロールや電極ロールの大型化を抑えることができる。また、膜電極接合体の製造工程の途中で第1および第2の基材を剥離することがあっても、マークが失われることがない。
(1) According to one aspect of the present invention, there is provided a method for producing a membrane electrode assembly for a fuel cell, comprising an electrolyte membrane and an electrode formed on the electrolyte membrane. This manufacturing method was drawn out from the electrolyte membrane roll drawn out from the electrolyte membrane roll in which the electrolyte membrane was formed on the first base material, and from the electrode roll in which the electrode was formed on the second base material. A first step of joining the electrode to obtain a belt-like joined continuous sheet in which a joined body of the electrolyte membrane and the electrode for producing a fuel cell is formed; on the first base material; A plurality of types of defects selected from a defect in the electrolyte membrane formed on the substrate, a defect in the electrode formed on the second substrate, and a defect in the assembly formed in the first step. A second step of detecting; and a third step of providing, for each detected defect, a mark indicating that a defect has occurred with respect to an object for which the defect has been detected. The mark provided in the third step is provided such that the relative positions in the width direction of the electrolyte membrane roll and the electrode roll are determined differently for each type of defect. And after manufacturing the said membrane electrode assembly, each said mark is provided so that it can detect.
According to the method for manufacturing a membrane electrode assembly of this embodiment, by detecting the presence or absence of the mark after manufacturing the membrane electrode assembly, and the relative position of the mark in the width direction of the electrolyte membrane roll and the electrode roll, It is possible to analyze in which process during manufacturing the defect has occurred. Also, since the relative position in the width direction for marking is determined depending on the type of defect, when detecting a mark in a later process, it is only necessary to check the presence or absence of the mark at a predetermined position. The mark detection process can be simplified. In addition, in the case where an object with a mark is wound into a roll after the third step, in the obtained roll, marks corresponding to different types of defects may overlap in the roll thickness direction of the roll. There is no. Therefore, it can suppress that the thickness of a specific location becomes excessive in the said roll. Furthermore, since the mark is attached to the object in which the defect is detected, it is not necessary to secure a region for applying the mark on the first base material or the second base material, and the electrolyte membrane roll or electrode roll is large. Can be suppressed. Moreover, even if the first and second substrates are peeled off during the manufacturing process of the membrane electrode assembly, the mark is not lost.

(2)上記形態の膜電極接合体の製造方法において、前記第3の工程は、前記対象物に凹凸を設けることによって前記マークを前記対象物に付与し、前記マークは、前記膜電極接合体の表面形状が前記凹凸に追従することにより検出可能となることとしてもよい。
この形態の膜電極接合体の製造方法によれば、膜電極接合体の表面の凹凸を観察することにより、各々のマークを検出することができる。
(2) In the method for manufacturing a membrane electrode assembly according to the above aspect, the third step provides the mark to the object by providing irregularities on the object, and the mark is formed on the membrane electrode assembly. It may be possible to detect the surface shape by following the unevenness.
According to the method of manufacturing a membrane electrode assembly of this embodiment, each mark can be detected by observing the irregularities on the surface of the membrane electrode assembly.

(3)上記形態の膜電極接合体の製造方法において、前記第3の工程は、前記マークとして有色のマークを付与し、前記マークは、前記膜電極接合体において前記マーク上に形成される層を前記マークが透過することにより検出可能となることとしてもよい。
この形態の膜電極接合体の製造方法によれば、透過したマークを膜電極接合体の表面から観察することにより、各々のマークを検出することができる。
(3) In the method for manufacturing a membrane electrode assembly according to the above aspect, the third step provides a colored mark as the mark, and the mark is a layer formed on the mark in the membrane electrode assembly. May be detected by transmitting the mark.
According to the method of manufacturing a membrane electrode assembly of this embodiment, each mark can be detected by observing the transmitted mark from the surface of the membrane electrode assembly.

(4)上記形態の膜電極接合体の製造方法において、前記第3の工程で付与される前記マークは、前記幅方向に垂直な、前記電解質膜ロールおよび前記電極ロールの延伸方向における相対的な位置が、前記不良が生じた位置と同じ位置になるように付与されることとしてもよい。
この形態の膜電極接合体の製造方法によれば、マークを付した後の工程において、各マークを検出することにより、不良の種類ごとに、不良が生じた位置を知ることができる。
(4) In the method for manufacturing a membrane electrode assembly according to the above aspect, the mark given in the third step is relative to the electrolyte membrane roll and the electrode roll in the extending direction perpendicular to the width direction. It is good also as giving a position so that it may become the same position as the position where the said defect produced.
According to the method of manufacturing a membrane electrode assembly of this embodiment, the position where a defect has occurred can be known for each type of defect by detecting each mark in the step after the mark is attached.

(5)上記形態の膜電極接合体の製造方法において、前記第1の工程は、前記電解質膜と前記電極の少なくとも一方が、前記第1の基材と第2の基材のうちの対応する基材上に形成された状態で、前記電解質膜と前記電極とを重ね合わせて熱および圧力をかけて接合し、前記第2の工程は、少なくとも前記第1の工程で形成される前記接合体における不良を検出することとしてもよい。
この形態の膜電極接合体の製造方法によれば、熱圧転写により電解質膜と電極とを接合した接合体において、熱圧転写における不良を検出することができる。
(5) In the method of manufacturing a membrane electrode assembly according to the above aspect, in the first step, at least one of the electrolyte membrane and the electrode corresponds to the first base material or the second base material. In the state formed on the base material, the electrolyte membrane and the electrode are overlapped and bonded by applying heat and pressure, and the second step is formed by at least the first step. It is good also as detecting the defect in.
According to the method of manufacturing a membrane / electrode assembly of this embodiment, it is possible to detect a defect in hot-pressure transfer in a bonded body in which an electrolyte membrane and an electrode are bonded by hot-pressure transfer.

(6)上記形態の膜電極接合体の製造方法において、前記第1の工程で用いる前記電極ロールは、前記電極としてアノードが形成されたアノードロールと、前記電極としてカソードが形成されたカソードロールと、を含み、前記第1の工程は、前記電解質膜の一方の面と、前記アノードおよび前記カソードのうちの一方の電極とを接合する第1の接合の動作と、前記電解質膜の他方の面と、前記アノードおよび前記カソードのうちの他方の電極とを接合する第2の接合の動作とを含み、前記第2の工程において検出される前記電極の不良は、前記第1の接合の動作で得られる接合体における不良と、前記第2の接合の動作で得られる接合体における不良とを含むこととしてもよい。
この形態の膜電極接合体によれば、アノードロールにおける不良、カソードロールにおける不良、電解質膜ロールにおける不良、電解質膜とアノードを接合して得られる接合体における不良、および、電解質膜とカソードを接合して得られる接合体における不良のすべてについて、不良の種類ごとに検出することができる。
(6) In the method for manufacturing a membrane electrode assembly according to the above aspect, the electrode roll used in the first step includes an anode roll in which an anode is formed as the electrode, and a cathode roll in which a cathode is formed as the electrode. The first step includes a first bonding operation for bonding one surface of the electrolyte membrane to one electrode of the anode and the cathode, and the other surface of the electrolyte membrane. And a second bonding operation for bonding the other electrode of the anode and the cathode, and the failure of the electrode detected in the second step is caused by the operation of the first bonding. It is good also as including the defect in the joined body obtained, and the defect in the joined body obtained by operation | movement of said 2nd joining.
According to this form of membrane electrode assembly, a defect in the anode roll, a defect in the cathode roll, a defect in the electrolyte membrane roll, a defect in the joined body obtained by joining the electrolyte membrane and the anode, and a junction between the electrolyte membrane and the cathode Thus, all of the defects in the joined body obtained can be detected for each type of defect.

(7)本発明の他の形態によれば、電解質膜上に電極が形成された膜電極接合体と、前記電極における前記電解質膜が配置された面とは異なる面に配置されたガス拡散層と、を備える燃料電池の製造方法が提供される。この燃料電池の製造方法は、(1)から(6)のうちのいずれか1項に記載の膜電極接合体の製造方法により、前記マークが付された前記接合体連続シートを製造する第4の工程と;前記接合体連続シートに付与された前記マークを検出する第5の工程と;前記接合体連続シートに前記ガス拡散層を接合して、前記燃料電池を製造するための前記電解質膜と前記電極と前記ガス拡散層との接合体を作製する第6の工程と;を備える。前記第6の工程は、前記第5の工程で前記マークが検出されなかった部位に対して前記ガス拡散層の接合を行なう。
この形態の燃料電池の製造方法によれば、接合体連続シートにガス拡散層を接合する際に、不良の検出されなかった部位に対してのみ、ガス拡散層の接合を行なうため、ガス拡散層の無駄な消費を抑えることができる。
(7) According to another aspect of the present invention, a membrane electrode assembly in which an electrode is formed on an electrolyte membrane, and a gas diffusion layer disposed on a surface different from the surface on which the electrolyte membrane is disposed in the electrode And a method for manufacturing a fuel cell. This fuel cell manufacturing method is a fourth method for manufacturing the joined body continuous sheet to which the mark is attached by the manufacturing method of a membrane electrode assembly according to any one of (1) to (6). A fifth step of detecting the mark applied to the joined body continuous sheet; and the electrolyte membrane for producing the fuel cell by joining the gas diffusion layer to the joined body continuous sheet. And a sixth step of producing a joined body of the electrode and the gas diffusion layer. In the sixth step, the gas diffusion layer is bonded to a portion where the mark is not detected in the fifth step.
According to the fuel cell manufacturing method of this embodiment, when the gas diffusion layer is bonded to the joined body continuous sheet, the gas diffusion layer is bonded only to a portion where no defect is detected. Can reduce wasteful consumption.

本発明は、膜電極接合体の製造方法あるいは燃料電池の製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、膜電極接合体、膜電極接合体を備える燃料電池、燃料電池の製造装置、製造装置の制御方法、製造方法や製造装置の制御方法を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。   The present invention can be realized in various forms other than the method for manufacturing a membrane electrode assembly or the method for manufacturing a fuel cell. For example, a membrane electrode assembly, a fuel cell including the membrane electrode assembly, a fuel cell manufacturing apparatus, a manufacturing apparatus control method, a computer program for realizing the manufacturing method and manufacturing apparatus control method, and the computer program recorded therein It can be realized in the form of a recording medium that is not temporary.

燃料電池の概略構成を表わす断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing schematic structure of a fuel cell. MEAの製造方法を表わす工程図である。It is process drawing showing the manufacturing method of MEA. 触媒電極形成装置の構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the structure of a catalyst electrode formation apparatus. 不良の位置とマークの付与位置との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the position of a defect, and the provision position of a mark. 触媒電極形成装置の構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the structure of a catalyst electrode formation apparatus. 不良の位置とマークの付与位置の2次元的な関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the two-dimensional relationship between the position of a defect, and the provision position of a mark. MEA接合装置の構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a MEA joining apparatus typically. 製造途中のMEAの様子を模式的に表わす断面図である。It is sectional drawing which represents the mode of MEA in the middle of manufacture typically. 切出装置の構成を模式的に表わす説明図である。It is explanatory drawing which represents the structure of a cutting device typically.

A.燃料電池の構成:
図1は、本発明の実施形態としての燃料電池の概略構成を表わす断面模式図である。本実施形態の燃料電池は、反応ガス(水素を含有する燃料ガスおよび酸素を含有する酸化ガス)の供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池は、複数の単セル10が積層されたスタック構造を有しており、図1では、単セル10の構造を示している。
A. Fuel cell configuration:
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a fuel cell as an embodiment of the present invention. The fuel cell of the present embodiment is a polymer electrolyte fuel cell that generates power upon receiving a supply of a reaction gas (a fuel gas containing hydrogen and an oxidizing gas containing oxygen). The fuel cell has a stack structure in which a plurality of single cells 10 are stacked, and FIG. 1 shows the structure of the single cells 10.

単セル10は、膜電極接合体27(Membrane Electrode Assembly27、以後、MEA27と呼ぶ)と、ガス拡散層23,24と、ガスセパレータ25,26と、を備えている。MEA27は、電解質膜20と、電解質膜20の各々の面に形成された触媒電極層であるアノード21およびカソード22と、によって構成される。MEA27は、ガス拡散層23,24によって挟持されており、MEA27およびガス拡散層23,24から成るサンドイッチ構造は、さらに両側からガスセパレータ25,26によって挟持されている。   The single cell 10 includes a membrane electrode assembly 27 (hereinafter referred to as MEA 27), gas diffusion layers 23 and 24, and gas separators 25 and 26. The MEA 27 includes an electrolyte membrane 20 and an anode 21 and a cathode 22 that are catalyst electrode layers formed on each surface of the electrolyte membrane 20. The MEA 27 is sandwiched between the gas diffusion layers 23 and 24, and the sandwich structure composed of the MEA 27 and the gas diffusion layers 23 and 24 is further sandwiched between the gas separators 25 and 26 from both sides.

電解質膜20は、高分子電解質材料、例えばフッ素樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。具体的には、例えば、側鎖末端にスルホ基(−SO3H基)を有するパーフルオロスルホン酸ポリマから成る膜を用いることができる。 The electrolyte membrane 20 is a proton conductive ion exchange membrane formed of a polymer electrolyte material, for example, a fluororesin, and exhibits good electrical conductivity in a wet state. Specifically, for example, a membrane made of a perfluorosulfonic acid polymer having a sulfo group (—SO 3 H group) at the end of the side chain can be used.

カソード22およびアノード21は、電気化学反応を進行する触媒金属を担持するカーボン粒子と、プロトン伝導性を有する高分子電解質と、を備えている。触媒金属としては、例えば、白金や、白金とルテニウムなどの他の金属とから成る白金合金を用いることができる。高分子電解質は、例えば、側鎖末端にスルホ基(−SO3H基)を有するパーフルオロスルホン酸ポリマを用いることができる。触媒電極層が備える高分子電解質は、電解質膜20を構成する高分子電解質と同種のポリマであっても良く、異種のポリマであっても良い。 The cathode 22 and the anode 21 include carbon particles supporting a catalytic metal that proceeds with an electrochemical reaction, and a polymer electrolyte having proton conductivity. As the catalyst metal, for example, platinum or a platinum alloy made of platinum and another metal such as ruthenium can be used. As the polymer electrolyte, for example, a perfluorosulfonic acid polymer having a sulfo group (—SO 3 H group) at a side chain end can be used. The polymer electrolyte provided in the catalyst electrode layer may be the same kind of polymer as the polymer electrolyte constituting the electrolyte membrane 20 or may be a different kind of polymer.

ガス拡散層23,24は、ガス透過性および電子伝導性を有する部材によって構成されており、例えば、発泡金属や金属メッシュなどの金属製部材や、カーボンクロスやカーボンペーパなどのカーボン製部材により形成することができる。   The gas diffusion layers 23 and 24 are made of a member having gas permeability and electronic conductivity, and are formed of, for example, a metal member such as foam metal or metal mesh, or a carbon member such as carbon cloth or carbon paper. can do.

ガスセパレータ25,26は、ガス不透過な導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン等のカーボン製部材や、プレス成形したステンレス鋼などの金属製部材により形成されている。ガスセパレータ25,26において、触媒電極層と対向する表面には、反応ガスが流れる流路溝28,29が形成されている。なお、ガスセパレータ25,26とガス拡散層23,24との間に、セル内ガス流路を形成するための多孔質体を配置しても良く、この場合には、流路溝28,29を省略しても良い。   The gas separators 25 and 26 are formed of a gas-impermeable conductive member, for example, a carbon-made member such as dense carbon that has been made to be gas-impermeable by compressing carbon, or a metal member such as press-molded stainless steel. ing. In the gas separators 25 and 26, flow channel grooves 28 and 29 through which a reaction gas flows are formed on the surface facing the catalyst electrode layer. A porous body for forming an in-cell gas flow path may be disposed between the gas separators 25 and 26 and the gas diffusion layers 23 and 24. In this case, the flow path grooves 28 and 29 are provided. May be omitted.

燃料電池の内部には、さらに、セル間冷媒流路が形成されている(図示せず)。このような冷媒流路は、例えば、積層されたすべての単セル間に形成しても良く、あるいは、単セルを所定数積層する毎に形成しても良い。   An inter-cell refrigerant flow path is further formed inside the fuel cell (not shown). Such a refrigerant flow path may be formed, for example, between all the stacked single cells, or may be formed every time a predetermined number of single cells are stacked.

さらに、燃料電池には、燃料電池を、その積層方向に貫通する複数の流路が形成されている(図示せず)。具体的には、各セルとの間で反応ガスを供給・排出するためのガスマニホールドや、既述した冷媒流路との間で冷媒を供給・排出するための冷媒マニホールドが形成されている。さらに、燃料電池には、MEA27の外周あるいはガスセパレータ25,26間の所定の位置に、シール部材(図示せず)が配置されている。このようなシール部材によって、流体の漏洩が防止されると共に、各ガスセパレータ25,26間の短絡が防止されている。   Furthermore, the fuel cell is formed with a plurality of flow paths that penetrate the fuel cell in the stacking direction (not shown). Specifically, a gas manifold for supplying / discharging the reaction gas to / from each cell and a refrigerant manifold for supplying / discharging the refrigerant to / from the refrigerant flow path described above are formed. Further, in the fuel cell, a seal member (not shown) is arranged at a predetermined position between the outer periphery of the MEA 27 or the gas separators 25 and 26. Such a seal member prevents fluid leakage and prevents short circuit between the gas separators 25 and 26.

B.MEAの製造方法:
図2は、MEA27の製造方法を表わす工程図である。MEA27を製造する際には、まず、検査済みのアノードロールを作製する(ステップS100)。アノードロールとは、アノード21を構成するための電極層を、帯状の基材の一方の面上において、連続した帯状に形成し、ロール状に巻いた構造をいう。ステップS100では、基材上にアノード21を形成した後に、形成したアノードの不良の検査を行ない、不良を検出したときには、基材上のアノードに対して、不良の存在を示すマークを付与している。ステップS100で作製される検査済みのアノードロールは、このようなマークがアノードに付されている。
B. Manufacturing method of MEA:
FIG. 2 is a process diagram showing a method for manufacturing the MEA 27. When manufacturing the MEA 27, first, an inspected anode roll is manufactured (step S100). The anode roll refers to a structure in which an electrode layer for forming the anode 21 is formed in a continuous band shape on one surface of a band-shaped substrate and wound in a roll shape. In step S100, after the anode 21 is formed on the substrate, the formed anode is inspected for defects. When a defect is detected, a mark indicating the presence of the defect is given to the anode on the substrate. Yes. Inspected anode rolls produced in step S100 are marked with such marks.

図3は、ステップS100で用いる触媒電極形成装置50の構成を模式的に示す説明図である。触媒電極形成装置50は、触媒インク塗布部52、乾燥部53、不良検出部54、マーク付与部55、および制御部59を備えている。触媒電極形成装置50には、一定の幅の帯状の基材31がロール状に巻かれた基材ロール51が取り付けられており、基材ロール51から基材31が連続的に繰り出される。基材31としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、およびエチレン・四フッ化エチレン共重合体(ETFE)等の樹脂材料から成る樹脂シートを用いることができる。基材31の厚みは、例えば、30〜200μmとすればよい。繰り出された基材31は、基材ロール51を取り付けたローラや搬送ローラ56等の回転駆動によって所定のテンション(張力)を維持された状態で、一定の方向に搬送される。搬送ローラ56や基材ロール51を取り付けたローラ等の回転速度は、制御部59によって制御されている。図3では、基材31等の被搬送物の搬送方向を、搬送路に平行な矢印によって図示すると共に、各ローラの回転方向を各ローラの外周に沿う矢印によって図示してある。なお、制御部59、および後述する他の装置が備える制御部(制御部70,96)は、論理演算を行うCPUの他、ROM、RAM等を有するコンピューターとして構成され、装置全体を駆動制御する。すなわち、制御部59は、触媒電極形成装置50が備えるセンサからの検出信号を受信すると共に、各部に対して駆動信号を出力する。   FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the catalyst electrode forming apparatus 50 used in step S100. The catalyst electrode forming apparatus 50 includes a catalyst ink application unit 52, a drying unit 53, a defect detection unit 54, a mark applying unit 55, and a control unit 59. A base material roll 51 in which a strip-shaped base material 31 having a certain width is wound in a roll shape is attached to the catalyst electrode forming apparatus 50, and the base material 31 is continuously drawn out from the base material roll 51. Examples of the base material 31 include a resin sheet made of a resin material such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polytetrafluoroethylene (PTFE), and ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (ETFE). Can be used. The thickness of the base material 31 may be, for example, 30 to 200 μm. The fed-out base material 31 is conveyed in a fixed direction in a state where a predetermined tension (tension) is maintained by rotational driving of the roller to which the base material roll 51 is attached, the conveyance roller 56, and the like. The rotational speed of the transport roller 56 and the roller to which the base roll 51 is attached is controlled by the control unit 59. In FIG. 3, the conveyance direction of the object to be conveyed such as the base material 31 is illustrated by an arrow parallel to the conveyance path, and the rotation direction of each roller is illustrated by an arrow along the outer periphery of each roller. The control unit 59 and control units (control units 70 and 96) provided in other devices described later are configured as a computer having a ROM, a RAM, and the like in addition to a CPU that performs a logical operation, and drive-controls the entire device. . That is, the control unit 59 receives a detection signal from a sensor included in the catalyst electrode forming apparatus 50 and outputs a drive signal to each unit.

触媒インク塗布部52では、基材ロール51から繰り出された基材31の一方の面上に触媒インクが塗布され、アノード21となる触媒インクの層が、連続した帯状に形成される。ここで、「触媒インク」とは、触媒電極を構成する既述した導電性粒子(例えば白金担持カーボン)と高分子電解質とを、有機溶媒や無機溶媒によって分散させた分散液である。図3では、触媒インク塗布部52として、触媒インクを吐出するダイヘッドのみを記載しているが、触媒インク塗布部52は、触媒インクを貯留するタンク、タンクとダイヘッドを接続する配管、およびタンク内の触媒インクをダイヘッドから吐出させるポンプを備えている(図示せず)。制御部59によってポンプを駆動することにより、所定圧の触媒インクをダイヘッドから吐出して、基材31上に、帯状に連続した形状の触媒インクの層を形成する。なお、基材31上に塗布される触媒インクの層の幅は、基材31の幅よりも若干狭い一定の幅となっている。   In the catalyst ink application unit 52, the catalyst ink is applied on one surface of the substrate 31 that is fed from the substrate roll 51, and the catalyst ink layer that becomes the anode 21 is formed in a continuous band shape. Here, the “catalyst ink” is a dispersion liquid in which the conductive particles (for example, platinum-supported carbon) constituting the catalyst electrode and the polymer electrolyte are dispersed with an organic solvent or an inorganic solvent. In FIG. 3, only the die head that discharges the catalyst ink is illustrated as the catalyst ink application unit 52. However, the catalyst ink application unit 52 includes a tank that stores the catalyst ink, a pipe that connects the tank and the die head, and a tank interior. A pump for discharging the catalyst ink from the die head is provided (not shown). By driving the pump by the control unit 59, catalyst ink having a predetermined pressure is ejected from the die head to form a continuous layer of catalyst ink on the substrate 31. Note that the width of the layer of the catalyst ink applied on the base material 31 is a constant width that is slightly narrower than the width of the base material 31.

乾燥部53は触媒インク塗布部52の下流側に配置されている。乾燥部53は、触媒インクが塗布された基材31上の搬送路に沿って設けられたドライヤであり、基材31上に塗布された触媒インクの層を温風によって乾燥させる。これにより、基材31上に連続したアノード21の層が形成される。アノード21の層の厚みは、触媒インクの組成および塗布する触媒インクの厚みによって調整することができ、例えば、1〜50μmとすればよい。   The drying unit 53 is disposed on the downstream side of the catalyst ink application unit 52. The drying unit 53 is a dryer provided along the transport path on the base material 31 to which the catalyst ink is applied, and dries the catalyst ink layer applied on the base material 31 with warm air. As a result, a continuous layer of the anode 21 is formed on the substrate 31. The thickness of the anode 21 layer can be adjusted by the composition of the catalyst ink and the thickness of the catalyst ink to be applied, and may be, for example, 1 to 50 μm.

不良検出部54は、乾燥部53の下流側に配置されており、基材31上に形成されたアノード21の不良を検出する。不良検出部54は、例えば、CCDカメラによって構成されるラインカメラまたはエリアカメラを備えることとすればよい。図4では、不良検出部54は、アノード21が形成された基材31にテンションを加えるための搬送ローラ57と搬送ローラ58との間に配置されている。本実施形態では、上記カメラによりアノード21の表面を、面に対して垂直な方向から連続的に撮像し、撮像した画像のデータを制御部59で解析することにより、不良の有無(アノード21の外観の良否)および不良の位置を判定している。アノード21の外観は、例えば、しわ及びキズの有無や、アノード21の形状(例えば、アノード21の幅、基材31の幅に対するアノード21の相対的な位置)を含む。   The defect detection unit 54 is disposed on the downstream side of the drying unit 53 and detects a defect of the anode 21 formed on the substrate 31. The defect detection unit 54 may include, for example, a line camera or an area camera constituted by a CCD camera. In FIG. 4, the defect detection unit 54 is disposed between the conveyance roller 57 and the conveyance roller 58 for applying tension to the base material 31 on which the anode 21 is formed. In the present embodiment, the surface of the anode 21 is continuously imaged from the direction perpendicular to the surface by the camera, and the data of the captured image is analyzed by the control unit 59, so that the presence / absence of defects (of the anode 21) is detected. The position of the appearance) and the position of the defect are determined. The appearance of the anode 21 includes, for example, the presence or absence of wrinkles and scratches, and the shape of the anode 21 (for example, the width of the anode 21 and the relative position of the anode 21 with respect to the width of the base material 31).

マーク付与部55は、不良検出部54の下流側に配置されており、アノード21における不良が検出された位置に、不良の存在を示すマーク41を付与する。マーク付与部55では、アノード21に対するラベルの貼付によって、マーク41の付与を行なう。貼付するラベルは、紙、布、樹脂など、種々の材料によって形成することができる。   The mark imparting unit 55 is arranged on the downstream side of the defect detecting unit 54 and imparts a mark 41 indicating the presence of a defect at a position where a defect is detected in the anode 21. The mark imparting section 55 imparts the mark 41 by attaching a label to the anode 21. The label to be attached can be formed of various materials such as paper, cloth, and resin.

図4は、アノード21における不良の位置とマーク41の付与位置の2次元的な関係を示す説明図である。図4では、不良の位置をポジションA、マーク41の付与位置をポジションBとして示している。基材31およびアノード21は連続した帯状に形成されているが、図4では、一部の矩形領域のみを示している。また、図4では、図4に示す領域の左端上部の1点を、便宜的に原点Oと仮定して、各々のポジションの位置を示している。図4では、基材31が搬送される方向を矢印によって示している。本願明細書では、基材31、アノード21、あるいはMEA27を形成するための後述する各部材において、幅方向に垂直な搬送方向に対応する方向を、延伸方向と呼ぶ。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing a two-dimensional relationship between the position of the defect in the anode 21 and the position where the mark 41 is applied. In FIG. 4, the position of the defect is shown as position A, and the position where the mark 41 is applied is shown as position B. Although the base material 31 and the anode 21 are formed in a continuous band shape, FIG. 4 shows only a part of the rectangular region. In FIG. 4, the position of each position is shown assuming that one point at the upper left end of the region shown in FIG. In FIG. 4, the direction in which the base material 31 is conveyed is indicated by arrows. In the present specification, in each member to be described later for forming the base material 31, the anode 21, or the MEA 27, a direction corresponding to the transport direction perpendicular to the width direction is referred to as a stretching direction.

マーク付与部55では、マーク41の延伸方向における相対的な位置が、検出した不良と同じ位置になるように、アノード21へのマーク41の付与を行なう。また、マーク41の幅方向における相対的な位置が、アノード21の不良を示すマークの付与位置として予め定められた位置になるように、アノード21へのマーク41の付与を行なう。すなわち、アノード21の不良が検出されたポジションAが、原点Oに対する延伸方向の距離がxであり、原点Oに対する幅方向の距離がaである場合には、マーク41が付されるポジションBは、原点Oに対する延伸方向の距離がxであって、原点Oに対する幅方向の距離が、アノード21の不良に対応して定められた距離bとなる。マーク付与部55と不良検出部54とは異なる位置に設けられているが、制御部59は、基材31の搬送速度と、マーク付与部55と不良検出部54との距離と、不良検出部54で不良を検出してからの経過時間とに基づいて、マーク付与部55においてマーク41を付与すべき位置を特定し、マーク付与部55を駆動する。基材31と、基材31上に形成されてマーク41が付与されたアノード21と、を含む積層構造を、以後、アノード積層体30とも呼ぶ(図3参照)。   The mark imparting unit 55 imparts the mark 41 to the anode 21 so that the relative position of the mark 41 in the extending direction is the same position as the detected defect. In addition, the mark 41 is applied to the anode 21 so that the relative position in the width direction of the mark 41 is a predetermined position as a mark applying position indicating a defect of the anode 21. That is, when the position A where the defect of the anode 21 is detected is the distance x in the extending direction with respect to the origin O and the distance in the width direction with respect to the origin O is a, the position B to which the mark 41 is attached is The distance in the extending direction with respect to the origin O is x, and the distance in the width direction with respect to the origin O is the distance b determined corresponding to the defect of the anode 21. Although the mark assigning unit 55 and the defect detecting unit 54 are provided at different positions, the control unit 59 is configured such that the conveyance speed of the base material 31, the distance between the mark applying unit 55 and the defect detecting unit 54, and the defect detecting unit. Based on the elapsed time since the defect was detected at 54, the position to which the mark 41 is to be applied is specified in the mark application unit 55, and the mark application unit 55 is driven. Hereinafter, the laminated structure including the base material 31 and the anode 21 formed on the base material 31 and provided with the mark 41 is also referred to as an anode laminated body 30 (see FIG. 3).

図3に示すマーク付与部55の下流側には、連続的に搬送されるアノード積層体30を巻き取る巻き取りローラを含む図示しないアノード回収部が設けられている。アノード積層体30を巻き取ることにより、検査済みのアノードロールが得られ、ステップS100が終了する。   On the downstream side of the mark applying unit 55 shown in FIG. 3, there is provided an anode collection unit (not shown) including a winding roller that winds the anode laminate 30 that is continuously conveyed. By winding up the anode laminate 30, an inspected anode roll is obtained, and step S100 ends.

なお、不良検出部54としては、アノード21の表面を撮像するカメラに代えて、あるいはカメラに加えて、アノード21の厚みを検出する厚みセンサを用いてもよい。厚みセンサは、図3の不良検出部54と同様の乾燥部53の下流の位置に加えて、触媒インク塗布部52よりも上流にも設ければよい。そして、乾燥部53の下流で検出したアノード積層体30の厚みと、触媒インク塗布部52の上流側で検出した基材31の厚みの差として、アノード21の厚みを求めればよい。基材31の搬送速度と、上流側の厚みセンサと下流側の厚みセンサとの距離とを参照しつつ、上記差を求めることで、アノード21の厚みを連続的に求めることができる。導出された厚みが、予め定めた許容できる厚みの範囲から外れる場合には、当該箇所においてアノード21に不良が生じていると判断すればよい。厚みセンサとしては、例えば、X線、放射線、あるいは赤外線が対象物を透過する際に減衰した量に基づいて厚さを測定するセンサ、パルス発信器と受信機から構成されるセンサ、あるいは、対象物に光を照射して反射光を解析する反射式のセンサを用いることができる。   As the defect detection unit 54, a thickness sensor that detects the thickness of the anode 21 may be used instead of or in addition to the camera that images the surface of the anode 21. The thickness sensor may be provided upstream of the catalyst ink application unit 52 in addition to the downstream position of the drying unit 53 similar to the defect detection unit 54 of FIG. Then, the thickness of the anode 21 may be obtained as a difference between the thickness of the anode laminate 30 detected downstream of the drying unit 53 and the thickness of the base material 31 detected upstream of the catalyst ink application unit 52. The thickness of the anode 21 can be obtained continuously by obtaining the difference while referring to the conveyance speed of the base material 31 and the distance between the upstream thickness sensor and the downstream thickness sensor. If the derived thickness is out of the predetermined allowable thickness range, it may be determined that a defect has occurred in the anode 21 at that location. As a thickness sensor, for example, a sensor that measures thickness based on the amount of X-ray, radiation, or infrared light that is attenuated when passing through an object, a sensor that includes a pulse transmitter and a receiver, or an object A reflective sensor that irradiates an object with light and analyzes reflected light can be used.

また、マーク付与部55でマーク41を付与する動作は、ラベルの貼付による他、アノード21に対するインクの噴射によるマーキングや、刻印、あるいは穿孔によるマーキングであってもよい。   In addition, the operation of applying the mark 41 by the mark applying unit 55 may be marking by ejecting ink to the anode 21, marking, or marking by punching, in addition to attaching a label.

不良検出部54で検出したアノード21の不良が、ある程度の範囲にわたって形成されている場合には、不良の位置を示すマーク41の延出方向の位置は、例えば、不良の最も上流側の位置や、不良の最も下流側の位置、あるいは延出方向における不良の中央の位置などの代表的な位置とすることができる。あるいは、延出方向における不良の範囲を認識可能となるように、例えば、予め定めた一定の間隔で、不良が形成される延出方向の範囲にわたって連続してマーク41を付してもよい。   When the defect of the anode 21 detected by the defect detection unit 54 is formed over a certain range, the position in the extending direction of the mark 41 indicating the position of the defect is, for example, the position on the most upstream side of the defect, The position can be a representative position such as a position on the most downstream side of the defect or a center position of the defect in the extending direction. Alternatively, for example, the marks 41 may be attached continuously over a range in the extending direction in which defects are formed at a predetermined interval so that the range of defects in the extending direction can be recognized.

MEA27を製造する際には、さらに検査済みのカソードロールを作製する(ステップS110)。カソードロールとは、カソード22を構成するための電極層を表面に形成した帯状の基材を、ロール状に巻いた構造を指す。ステップS110では、基材上にカソード22を形成した後に、形成したカソードの不良の検査を行ない、不良を検出したときには、基材上のカソードに対して、不良の存在を示すマークを付与している。ステップS110で作製される検査済みのカソードロールは、このようなマークがカソードに付されている。   When manufacturing the MEA 27, a further tested cathode roll is prepared (step S110). The cathode roll refers to a structure in which a belt-like base material on which an electrode layer for constituting the cathode 22 is formed is wound in a roll shape. In step S110, after the cathode 22 is formed on the substrate, the formed cathode is inspected for defects. When a defect is detected, a mark indicating the presence of the defect is given to the cathode on the substrate. Yes. Such a mark is attached to the cathode of the inspected cathode roll manufactured in step S110.

図5は、ステップS110で用いる触媒電極形成装置150の構成を模式的に示す説明図である。触媒電極形成装置150は、アノードロールを作製するために用いる図3の触媒電極形成装置50と類似する構成を有しているため、触媒電極形成装置50と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明を省略する。以下では、触媒電極形成装置50と異なる点を中心に説明する。   FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the catalyst electrode forming apparatus 150 used in step S110. Since the catalyst electrode forming apparatus 150 has a configuration similar to that of the catalyst electrode forming apparatus 50 of FIG. 3 used for producing the anode roll, the same reference numerals are assigned to the parts common to the catalyst electrode forming apparatus 50. Detailed description will be omitted. Below, it demonstrates focusing on a different point from the catalyst electrode formation apparatus 50. FIG.

触媒電極形成装置150には、基材ロール51に代えて、一定の幅の帯状の基材35がロール状に巻かれた基材ロール151が取り付けられており、基材ロール151から基材35が連続的に繰り出される。基材35は、基材31と同様の材料により構成することができ、本実施形態では、基材35は基材31と同じ幅を有している。   Instead of the base material roll 51, a base material roll 151 in which a belt-like base material 35 having a certain width is wound in a roll shape is attached to the catalyst electrode forming apparatus 150. Is continuously fed out. The base material 35 can be made of the same material as the base material 31, and the base material 35 has the same width as the base material 31 in this embodiment.

触媒電極形成装置150は、触媒インク塗布部52に代えて、触媒インク塗布部52と同様の構成を有する触媒インク塗布部152を備えている。触媒インク塗布部152は、触媒インクを基材35上に塗布して、カソード22となる触媒インクの層を基材35上に形成する。ただし、触媒インク塗布部152は、触媒インク塗布部52とは異なり、ダイヘッドから間欠的に触媒インクを吐出する。そのため、カソード22となる触媒インクの層は、アノード21となる触媒インクの層とは異なり、互いに一定間隔で離間した矩形形状の複数の層(個々の燃料電池が備えるカソード22に対応する層)として形成される。   The catalyst electrode forming apparatus 150 includes a catalyst ink application unit 152 having the same configuration as the catalyst ink application unit 52 instead of the catalyst ink application unit 52. The catalyst ink application unit 152 applies the catalyst ink on the substrate 35 and forms a layer of the catalyst ink to be the cathode 22 on the substrate 35. However, unlike the catalyst ink application unit 52, the catalyst ink application unit 152 intermittently discharges the catalyst ink from the die head. Therefore, the catalyst ink layer serving as the cathode 22 is different from the catalyst ink layer serving as the anode 21, and has a plurality of rectangular layers spaced apart from each other at a constant interval (layers corresponding to the cathodes 22 included in the individual fuel cells). Formed as.

触媒電極形成装置150は、不良検出部54に代えて、不良検出部54と同様の構成を有する不良検出部154を備えている。不良検出部154は、基材35上に形成されたカソード22の不良を検出する。   The catalyst electrode forming apparatus 150 includes a defect detection unit 154 having the same configuration as the defect detection unit 54 instead of the defect detection unit 54. The defect detection unit 154 detects a defect of the cathode 22 formed on the base material 35.

触媒電極形成装置150は、マーク付与部55に代えて、マーク付与部55と同様の構成を有するマーク付与部155を備えている。マーク付与部155は、カソード22における不良が検出された位置に、不良の存在を示すマーク42を付与する。   The catalyst electrode forming apparatus 150 includes a mark applying unit 155 having the same configuration as the mark applying unit 55 in place of the mark applying unit 55. The mark imparting unit 155 imparts a mark 42 indicating the presence of a defect at a position where a defect in the cathode 22 is detected.

図6は、カソード22における不良の位置とマーク42の付与位置の2次元的な関係を示す説明図である。図6では、不良の位置をポジションA、マーク42の付与位置をポジションCとして示している。基材35は連続した帯状に形成されているが、図6では、一つのカソード22を含む一部の領域のみを示している。また、図6では、図6に示す領域の右端上部の1点を、便宜的に原点Oと仮定して、各々のポジションの位置を示している。この原点Oは、カソード22の上流端を幅方向に伸ばして基材35における図中の右側側線と交わる箇所としている。図6では、基材31が搬送される方向を矢印によって示している。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing a two-dimensional relationship between the position of the defect in the cathode 22 and the position where the mark 42 is applied. In FIG. 6, the position of the defect is shown as position A, and the position where the mark 42 is applied is shown as position C. The substrate 35 is formed in a continuous band shape, but FIG. 6 shows only a part of the region including one cathode 22. In FIG. 6, the position of each position is shown assuming that one point at the upper right end of the region shown in FIG. 6 is the origin O for convenience. The origin O is a place where the upstream end of the cathode 22 extends in the width direction and intersects the right side line in the drawing of the base material 35. In FIG. 6, the direction in which the base material 31 is conveyed is indicated by arrows.

マーク付与部155では、マーク42の延伸方向における相対的な位置が、検出した不良と同じ位置になるように、カソード22へのマーク42の付与を行なう。また、マーク42の幅方向における相対的な位置が、カソード22の不良を示すマークの付与位置として予め定められた位置になるように、カソード22へのマーク42の付与を行なう。すなわち、カソード22の不良が検出された位置が、原点Oに対する延伸方向の距離がxであり、原点Oに対する幅方向の距離がaである場合には、原点Oに対する延伸方向の距離がxであって、原点Oに対する幅方向の距離が、カソード22の不良に対応して定められた距離cであるポジションCに、マーク42を付与する。基材35と、基材35上に形成されてマーク42が付与されたカソード22と、を含む積層構造を、以後、カソード積層体34とも呼ぶ(図5参照)。   The mark imparting unit 155 imparts the mark 42 to the cathode 22 so that the relative position of the mark 42 in the extending direction is the same position as the detected defect. Further, the mark 42 is applied to the cathode 22 so that the relative position in the width direction of the mark 42 is a predetermined position as a mark applying position indicating a defect of the cathode 22. That is, when the position where the defect of the cathode 22 is detected is the distance in the extending direction with respect to the origin O is x and the distance in the width direction with respect to the origin O is a, the distance in the extending direction with respect to the origin O is x. Therefore, the mark 42 is given to the position C where the distance in the width direction with respect to the origin O is the distance c determined corresponding to the defect of the cathode 22. Hereinafter, the laminated structure including the base material 35 and the cathode 22 formed on the base material 35 and provided with the mark 42 is also referred to as a cathode laminated body 34 (see FIG. 5).

図5に示すマーク付与部55の下流側には、連続的に搬送されるカソード積層体34を巻き取る巻き取りローラを含む図示しないカソード回収部が設けられている。カソード積層体34を巻き取ることにより、検査済みのカソードロールが得られ、ステップS110が終了する。   On the downstream side of the mark applying unit 55 shown in FIG. 5, a cathode collection unit (not shown) including a winding roller that winds the cathode laminate 34 continuously conveyed is provided. By winding up the cathode laminate 34, an inspected cathode roll is obtained, and step S110 ends.

MEA27を製造する際には、さらに検査済みの電解質膜ロールを作製する(ステップS120)。電解質膜ロールとは、電解質膜20を構成するための電解質層を表面に形成した帯状の基材を、ロール状に巻いた構造を指す。ステップS120では、基材上に電解質膜20を形成した後に、形成した電解質膜の不良の検査を行ない、不良を検出したときには、基材上の電解質膜に対して、不良の存在を示すマークを付与している。ステップS120で作製される検査済みの電解質膜ロールとは、このようなマークが電解質膜に付された電解質膜ロールである。   When manufacturing the MEA 27, a further inspected electrolyte membrane roll is prepared (step S120). The electrolyte membrane roll refers to a structure in which a belt-like base material on which an electrolyte layer for constituting the electrolyte membrane 20 is formed is wound in a roll shape. In step S120, after the electrolyte membrane 20 is formed on the substrate, the formed electrolyte membrane is inspected for defects. When a defect is detected, a mark indicating the presence of defects is displayed on the electrolyte membrane on the substrate. Has been granted. The inspected electrolyte membrane roll produced in step S120 is an electrolyte membrane roll having such a mark attached to the electrolyte membrane.

検査済みの電解質膜ロールは、図3に示した触媒電極形成装置50と類似した構成を有する電解質膜形成装置によって作製される。以下では、図3を参照しつつ、電解質膜形成装置において触媒電極形成装置50と異なる点について説明する。   The inspected electrolyte membrane roll is manufactured by an electrolyte membrane forming apparatus having a configuration similar to that of the catalyst electrode forming apparatus 50 shown in FIG. Hereinafter, with reference to FIG. 3, differences from the catalyst electrode forming apparatus 50 in the electrolyte membrane forming apparatus will be described.

電解質膜形成装置では、基材ロール51に代えて、一定の幅の帯状の基材33がロール状に巻かれた基材ロールが取り付けられており、この基材ロールから基材33が連続的に繰り出される。基材33としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、およびエチレン・四フッ化エチレン共重合体(ETFE)等の樹脂材料から成る樹脂シートを用いることができる。基材33の厚みは、例えば、30〜200μmとすればよい。基材33は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の樹脂シートによって構成することができる。本実施形態では、基材33は基材31と同じ幅を有している。   In the electrolyte membrane forming apparatus, instead of the base material roll 51, a base material roll in which a strip-shaped base material 33 having a certain width is wound in a roll shape is attached, and the base material 33 is continuously formed from the base material roll. It is drawn out. As the substrate 33, for example, a resin sheet made of a resin material such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polytetrafluoroethylene (PTFE), and ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (ETFE). Can be used. The thickness of the base material 33 should just be 30-200 micrometers, for example. The base material 33 can be comprised by resin sheets, such as a polytetrafluoroethylene (PTFE), for example. In the present embodiment, the base material 33 has the same width as the base material 31.

電解質膜形成装置は、触媒インク塗布部52に代えて、触媒インク塗布部52と類似した構成を有する樹脂塗布部を備えている。樹脂塗布部は、触媒インクに代えて樹脂液を吐出して、電解質膜20を形成するための樹脂層を基材33上に形成する。樹脂塗布部は、樹脂液を連続的に吐出することにより、一定の幅の連続した帯状の樹脂層を形成する。ここで、「樹脂液」とは、電解質膜20を構成する高分子電解質の前駆体である樹脂を加熱溶融させたもの、あるいは、上記前駆体である樹脂を、樹脂に応じて選択した溶剤に溶解させたものをいう。上記前駆体である樹脂は、電解質膜20としてパーフルオロスルホン酸ポリマの膜を用いる場合には、電解質膜20と同様のフッ素樹脂であって、イオン交換基であるスルホ基(−SO3H基)に代えて、「−SO2F基」を有するパーフルオロカーボンスルフォニルフルオライドのポリマの溶解液とすることができる。樹脂液が含有する樹脂の種類、および樹脂液の調整方法は、目的とする電解質膜20を構成する固体高分子に応じて適宜選択すれば良い。 The electrolyte membrane forming apparatus includes a resin application unit having a configuration similar to that of the catalyst ink application unit 52 instead of the catalyst ink application unit 52. The resin application unit discharges a resin liquid instead of the catalyst ink to form a resin layer on the base material 33 for forming the electrolyte membrane 20. The resin application part continuously discharges the resin liquid to form a continuous belt-shaped resin layer having a certain width. Here, the “resin liquid” refers to a resin obtained by heating and melting a resin that is a precursor of a polymer electrolyte that constitutes the electrolyte membrane 20, or a solvent that is selected according to the resin. It means what was dissolved. When the perfluorosulfonic acid polymer membrane is used as the electrolyte membrane 20, the precursor resin is a fluororesin similar to the electrolyte membrane 20, and is a sulfo group (—SO 3 H group) that is an ion exchange group. ), A polymer solution of perfluorocarbon sulfonyl fluoride having “—SO 2 F group” can be used. What is necessary is just to select suitably the kind of resin which a resin liquid contains, and the adjustment method of a resin liquid according to the solid polymer which comprises the electrolyte membrane 20 made into the objective.

電解質膜形成装置は、乾燥部53の下流に、さらに図示しない加水分解部を備えている。加水分解部は、基材33上の樹脂層を加水分解処理し、樹脂中のスルホ基を「−SO3H基」に変換することにより、樹脂層を、イオン伝導性を有する電解質層(電解質膜20)にする。加水分解処理とは、具体的には、例えば以下の処理を行なう。すなわち、樹脂層をアルカリ溶液(NaOH溶液)に浸漬させて、樹脂が有する「−SO2F基」を「−SO3Na基」に変性させ、この樹脂層を水洗した後に酸性溶液(H2SO4溶液あるいはHNO3溶液)に浸漬させて、前段階で変性された「−SO3Na基」を、さらに「−SO3H基」へと変性させる。これにより、基材33上に電解質膜20が形成される。電解質膜20の層の厚みは、樹脂液の組成および塗布する樹脂液の厚みによって調整することができ、例えば、5〜100μmとすればよい。なお、電解質膜20を構成する高分子電解質を液状で用意する場合には、樹脂塗布部において高分子電解質液を塗布すればよく、この場合には、加水分解部は不要となる。 The electrolyte membrane forming apparatus further includes a hydrolysis unit (not shown) downstream of the drying unit 53. The hydrolysis part hydrolyzes the resin layer on the base material 33 and converts the sulfo group in the resin into “—SO 3 H group”, thereby converting the resin layer into an electrolyte layer (electrolyte layer) having ion conductivity. Membrane 20). Specifically, the hydrolysis treatment includes, for example, the following treatment. That is, the resin layer is immersed in an alkaline solution (NaOH solution) to modify the “—SO 2 F group” of the resin into “—SO 3 Na group”, and after washing the resin layer with water, the acidic solution (H 2 In the SO 4 solution or HNO 3 solution, the “—SO 3 Na group” modified in the previous step is further modified to “—SO 3 H group”. Thereby, the electrolyte membrane 20 is formed on the base material 33. The thickness of the electrolyte membrane 20 can be adjusted by the composition of the resin liquid and the thickness of the resin liquid to be applied, and may be, for example, 5 to 100 μm. In addition, when preparing the polymer electrolyte which comprises the electrolyte membrane 20 in a liquid form, what is necessary is just to apply | coat a polymer electrolyte solution in a resin application part, and a hydrolysis part becomes unnecessary in this case.

電解質膜形成装置は、上記加水分解部の下流に、不良検出部54と同様の構成を有する不良検出部を備えている。この不良検出部は、基材33上に形成された電解質膜20の不良を検出する。   The electrolyte membrane forming apparatus includes a failure detection unit having the same configuration as the failure detection unit 54 downstream of the hydrolysis unit. This defect detection unit detects a defect of the electrolyte membrane 20 formed on the base material 33.

電解質膜形成装置は、マーク付与部55と同様の構成を有するマーク付与部を備えている。このマーク付与部は、電解質膜20における不良が検出された位置に、不良の存在を示すマーク40を付与する。このマーク付与部では、延伸方向における相対的な位置が、検出した不良と同じ位置になるように、電解質膜20へのマーク40の付与を行なう。また、幅方向における相対的な位置が、電解質膜20の不良を示すマークの付与位置として予め定められた位置になるように、電解質膜20へのマーク40の付与を行なう。加水分解部を設ける場合には、加水分解部の下流にマーク付与部を設けることで、加水分解処理に起因するマークの損傷や剥離を防止できる。   The electrolyte membrane forming apparatus includes a mark applying unit having the same configuration as the mark applying unit 55. The mark applying unit applies a mark 40 indicating the presence of a defect at a position where a defect in the electrolyte membrane 20 is detected. In this mark provision part, the mark 40 is provided to the electrolyte membrane 20 so that the relative position in the stretching direction is the same position as the detected defect. Further, the mark 40 is applied to the electrolyte membrane 20 so that the relative position in the width direction is a predetermined position as a mark applying position indicating a defect of the electrolyte membrane 20. When providing a hydrolysis part, the damage and peeling of the mark resulting from a hydrolysis process can be prevented by providing a mark provision part downstream from a hydrolysis part.

電解質膜20の不良を示すマーク40が付される位置を、既述した図4を参照して説明する。図4では、アノード21におけるポジションAに不良が生じたときに、アノード21のポジションBにマーク41を付与することを示している。ここで、電解質膜20とアノード21とが重ねられたMEA27において、電解質膜20の不良の位置を、アノード21面に対して面方向に垂直に投影したときの位置が、アノード21の不良が生じたポジションAと一致すると仮定する。この場合には、電解質膜20に付されるマーク40の位置を、アノード21面に対して面方向に垂直に投影したときの位置は、ポジションDとなる。すなわち、原点Oに対する延伸方向の距離がxであって、原点Oに対する幅方向の距離が、距離bとは異なる距離であって、電解質膜20の不良に対応して定められた距離dであるポジションDに対応する位置に、電解質膜20の不良を示すマークが付与される。なお、図4においては、MEA27において図4の原点Oと図6の原点Oとが一致すると仮定したときの、カソード22に付されるマーク42の位置を、アノード21面に対して面方向に垂直に投影したときの位置を、ポジションCとして重ねて示している。基材33と、基材33上に形成されてマーク40が付与された電解質膜20と、を含む積層構造を、以後、電解質膜積層体32とも呼ぶ(後述する図7参照)。   The position where the mark 40 indicating the defect of the electrolyte membrane 20 is attached will be described with reference to FIG. 4 described above. FIG. 4 shows that the mark 41 is given to the position B of the anode 21 when a defect occurs in the position A of the anode 21. Here, in the MEA 27 in which the electrolyte membrane 20 and the anode 21 are overlapped, the position where the defect position of the electrolyte membrane 20 is projected perpendicularly to the surface direction with respect to the surface of the anode 21 is the defect of the anode 21. Assume that it matches the position A. In this case, the position when the position of the mark 40 attached to the electrolyte membrane 20 is projected perpendicularly to the surface of the anode 21 is the position D. That is, the distance in the stretching direction with respect to the origin O is x, the distance in the width direction with respect to the origin O is a distance different from the distance b, and is a distance d determined corresponding to a defect in the electrolyte membrane 20. A mark indicating a defect of the electrolyte membrane 20 is provided at a position corresponding to the position D. In FIG. 4, the position of the mark 42 attached to the cathode 22 when the MEA 27 assumes that the origin O of FIG. 4 and the origin O of FIG. A position when vertically projected is shown as a position C in an overlapping manner. Hereinafter, the laminated structure including the base material 33 and the electrolyte membrane 20 formed on the base material 33 and provided with the mark 40 is also referred to as an electrolyte membrane laminate 32 (see FIG. 7 described later).

マーク付与部の下流側には、連続的に搬送される電解質膜積層体32を巻き取る巻き取りローラを含む図示しない電解質膜回収部が設けられている。電解質膜積層体32を巻き取ることにより、検査済みの電解質膜ロールが得られ、ステップS120が終了する。なお、ステップS100、S110、およびS120を実行する順序は任意であり、互いに独立した工程として行なえばよい。   On the downstream side of the mark application unit, an electrolyte membrane recovery unit (not shown) including a winding roller that winds up the electrolyte membrane laminate 32 that is continuously conveyed is provided. By winding up the electrolyte membrane laminate 32, an inspected electrolyte membrane roll is obtained, and step S120 ends. In addition, the order which performs step S100, S110, and S120 is arbitrary, and should just be performed as a mutually independent process.

図7は、ステップS130以降の工程で用いるMEA接合装置60の構成を模式的に示す説明図である。また、図8は、図7のMEA接合装置60によって加工される製造途中のMEA27の様子を模式的に表わす断面図である。図8では、接合の動作に供される各ロールの幅方向の断面の様子を示している。なお、図8では、MEA27の製造工程において検出されるすべての不良が、延出方向における相対的に同じ位置に生じたと仮定したときに、各部に付されるマークの位置関係を、幅方向の断面において模式的に示している。   FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the MEA bonding apparatus 60 used in the processes after step S130. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a state of the MEA 27 being manufactured by the MEA bonding apparatus 60 of FIG. In FIG. 8, the mode of the cross section of the width direction of each roll used for operation | movement of joining is shown. In FIG. 8, when it is assumed that all defects detected in the manufacturing process of the MEA 27 have occurred at the same position in the extending direction, the positional relationship of the marks attached to the respective parts is shown in the width direction. This is schematically shown in cross section.

MEA接合装置60は、ステップS100〜S120の工程で作製した各ロールを用いた流れ工程によって、帯状に連なった状態の複数のMEA27を連続的に製造する。MEA接合装置60によって製造された帯状に連なった複数のMEA27は、後工程において互いに分離されるが、この分離の動作については後述する。MEA接合装置60は、第1の接合部67、第1の剥離部69、第2の接合部68、第2の剥離部79、第1の不良検出部75、第1のマーク付与部76、第2の不良検出部77、第2のマーク付与部78、および制御部70を備える。MEA接合装置60は、さらに、搬送路を構成する複数の搬送ローラ80を備えているが、搬送ローラ80についての詳細な説明は省略する。なお、図7では、被搬送物の搬送方向を、搬送路に平行な矢印によって図示するとともに、各ローラの回転方向を各ローラの外周に沿う矢印によって図示してある。   The MEA bonding apparatus 60 continuously manufactures a plurality of MEAs 27 that are connected in a strip shape by a flow process using each roll manufactured in steps S100 to S120. The plurality of MEAs 27 connected in a strip shape manufactured by the MEA bonding apparatus 60 are separated from each other in a later step, and the separation operation will be described later. The MEA bonding apparatus 60 includes a first bonding portion 67, a first peeling portion 69, a second bonding portion 68, a second peeling portion 79, a first defect detection portion 75, a first mark applying portion 76, A second defect detection unit 77, a second mark applying unit 78, and a control unit 70 are provided. The MEA bonding apparatus 60 further includes a plurality of conveyance rollers 80 that constitute a conveyance path, but a detailed description of the conveyance rollers 80 is omitted. In FIG. 7, the conveyance direction of the object to be conveyed is illustrated by arrows parallel to the conveyance path, and the rotation direction of each roller is illustrated by arrows along the outer periphery of each roller.

図7に示すように、MEA接合装置60には、ステップS100でアノード積層体30をロール状に巻いた検査済みのアノードロール62と、ステップS110でカソード積層体34をロール状に巻いた検査済みのカソードロール63と、ステップS120で電解質膜積層体32をロール状に巻いた検査済みの電解質膜ロール61と、が取り付けられる。これらの各ロールは、連続的に繰り出されて、接合の動作に供される。   As shown in FIG. 7, the MEA bonding apparatus 60 includes an inspected anode roll 62 in which the anode laminate 30 is wound in a roll in step S100, and an inspected in which the cathode laminate 34 is wound in a roll in step S110. The cathode roll 63 and the inspected electrolyte membrane roll 61 in which the electrolyte membrane laminate 32 is wound in a roll shape in step S120 are attached. Each of these rolls is continuously drawn out and used for the joining operation.

アノードロール62から繰り出されたアノード積層体30と、電解質膜ロール61から繰り出された電解質膜積層体32とは、重ね合わされて第1の接合部67に供給される。このとき、基材31上のアノード21が形成された面と、基材33上の電解質膜20が形成された面とが対向するように配置されて、第1の接合部67においてアノード21と電解質膜20とが接合される。アノード積層体30と電解質膜積層体32とを重ね合わせる際には、アノード積層体30と電解質膜積層体32との間で、幅方向の位置合わせが行なわれる。   The anode laminate 30 fed out from the anode roll 62 and the electrolyte membrane laminate 32 drawn out from the electrolyte membrane roll 61 are superposed and supplied to the first joint 67. At this time, the surface on which the anode 21 is formed on the base material 31 and the surface on which the electrolyte membrane 20 is formed on the base material 33 are arranged so as to face each other. The electrolyte membrane 20 is joined. When the anode laminate 30 and the electrolyte membrane laminate 32 are overlapped, alignment in the width direction is performed between the anode laminate 30 and the electrolyte membrane laminate 32.

第1の接合部67は、2つのホットローラ71,72を備える。ホットローラ71,72としては、例えば、ステンレス鋼等の金属により形成され、表面を、シリコーンゴムやPTFE等の耐熱性樹脂により被覆したローラを用いることができる。ホットローラ71,72は、互いに隣り合って並列に配置されており、互いの離間距離を調整することによって、互いの間に繰り入れられた被接合物に対する加圧力を調整することができる。第1の接合部67では、例えば、100〜180℃の加熱条件下で、0.1〜10MPaの圧力にて接合が行なわれる。 The first joint portion 67 includes two hot rollers 71 and 72. As the hot rollers 71 and 72, for example, rollers formed of a metal such as stainless steel and having a surface covered with a heat resistant resin such as silicone rubber or PTFE can be used. The hot rollers 71 and 72 are arranged next to each other in parallel, and by adjusting the distance between them, it is possible to adjust the pressurizing force applied to the objects to be joined between them. In the 1st junction part 67, joining is performed by the pressure of 0.1-10 Mpa, for example on the heating conditions of 100-180 degreeC.

図8(A)は、第1の接合部67における接合の動作に供されるアノード積層体30と電解質膜積層体32とが対向する様子を表わしている。既述したように、アノード21に不良が検出された場合には、検出された不良と同一の幅方向の断面において、アノード21の不良を示すマーク41が付されている。また、電解質膜に不良が検出された場合には、検出された不良と同一の幅方向の断面において、電解質膜20の不良を示すマーク40が付されている。各々のマークが付される位置は、幅方向の相対的な位置が異なっているため、マーク41とマーク40とが厚み方向に重なることはない。   FIG. 8A shows a state in which the anode laminate 30 and the electrolyte membrane laminate 32 provided for the joining operation in the first joining portion 67 face each other. As described above, when a defect is detected in the anode 21, the mark 41 indicating the defect of the anode 21 is attached in the same cross section in the width direction as the detected defect. Further, when a defect is detected in the electrolyte membrane, a mark 40 indicating a defect of the electrolyte membrane 20 is attached in the same cross section in the width direction as the detected defect. Since the relative positions in the width direction are different at the positions where the respective marks are attached, the marks 41 and 40 do not overlap in the thickness direction.

ホットローラ71,72の間から繰り出されたアノード21と電解質膜20の接合体は、基材31と基材33とに狭持された状態で、第1の剥離部69とへと搬送される。第1の剥離部69は、アノード積層体30と電解質膜積層体32の接合体から基材31を剥離する。第1の剥離部69は、基材31を剥離するための剥離ローラ82を備えており、剥離された基材31は、巻き取りローラによって巻き取られて基材ロール64を形成する。第1の接合部67で行なわれる既述した接合の動作、および、第1の剥離部69で行なわれる上記した剥離の動作を行なう工程が、図2のステップS130における電解質膜へのアノードの転写の工程に相当する。   The joined body of the anode 21 and the electrolyte membrane 20 drawn out between the hot rollers 71 and 72 is conveyed to the first peeling portion 69 while being sandwiched between the base material 31 and the base material 33. . The first peeling portion 69 peels the base material 31 from the joined body of the anode laminate 30 and the electrolyte membrane laminate 32. The first peeling unit 69 includes a peeling roller 82 for peeling the base material 31, and the peeled base material 31 is wound up by a winding roller to form a base material roll 64. The above-described bonding operation performed at the first bonding portion 67 and the above-described peeling operation performed at the first peeling portion 69 are the transfer of the anode to the electrolyte membrane in step S130 of FIG. Corresponds to the process.

第1の剥離部69で基材31が剥離された接合体は、第1の不良検出部75による検査を受ける位置に搬送される。第1の不良検出部75は、電解質膜20上に転写されたアノード21の不良を検出する。第1の不良検出部75は、図3の不良検出部54と同様に、例えば、CCDカメラによって構成されるラインカメラまたはエリアカメラを備えることとすればよい。上記カメラにより、基材31が剥離されたアノード21の露出面を、面に対して垂直な方向から連続的に撮像し、撮像した画像のデータを制御部70で解析することにより、転写されたアノード21における不良の有無(アノード21の外観の良否)および不良の位置を、図3の不良検出部54と同様に判定している。   The joined body from which the base material 31 has been peeled off by the first peeling portion 69 is conveyed to a position where the inspection by the first defect detection portion 75 is received. The first defect detection unit 75 detects a defect of the anode 21 transferred onto the electrolyte membrane 20. The first defect detection unit 75 may include, for example, a line camera or an area camera configured by a CCD camera, similarly to the defect detection unit 54 of FIG. The exposed surface of the anode 21 from which the base material 31 was peeled off was continuously imaged from the direction perpendicular to the surface by the camera, and the captured image data was analyzed by the control unit 70 and transferred. The presence / absence of a defect in the anode 21 (defectiveness of the appearance of the anode 21) and the position of the defect are determined in the same manner as the defect detection unit 54 in FIG.

第1のマーク付与部76は、第1の不良検出部75の下流側に配置されており、第1の不良検出部75でアノード21の不良が検出されたときには、アノード21の露出面における不良に対応する位置にマーク43を付与する。第1のマーク付与部76は、図3のマーク付与部55と同様の構成とすることができる。第1のマーク付与部76は、マーク付与部55と同様に、マーク43の延伸方向における相対的な位置が、検出した不良と同じ位置になるように、アノード21へのマーク43の付与を行なう。また、マーク43の幅方向における相対的な位置が、転写されたアノード21の不良を示すマークの付与位置として予め定められた位置になるように、アノード21へのマーク43の付与を行なう。   The first mark imparting unit 76 is disposed on the downstream side of the first defect detection unit 75. When the first defect detection unit 75 detects a defect in the anode 21, the defect on the exposed surface of the anode 21 is detected. A mark 43 is given at a position corresponding to. The first mark imparting unit 76 can have the same configuration as the mark imparting unit 55 in FIG. Similar to the mark applying unit 55, the first mark applying unit 76 applies the mark 43 to the anode 21 so that the relative position in the extending direction of the mark 43 is the same position as the detected defect. . In addition, the mark 43 is applied to the anode 21 so that the relative position in the width direction of the mark 43 is a predetermined position as a mark application position indicating the transferred defect of the anode 21.

図8(B)は、マーク43と、既述したマーク40およびマーク41との相対的な位置関係を、幅方向の断面において示している。マーク43を付すべき位置として予め定められた幅方向の相対的な位置は、マーク40およびマーク41について予め定められた相対的な位置とは異なっている。そのため、マーク43は、厚み方向においてマーク41およびマーク40と重なることはない。第1の不良検出部75で行なわれる不良検出の動作、および、第1のマーク付与部76で行なわれるマーク付与の動作を行なう工程が、図2のステップS140の工程に相当する。   FIG. 8B shows the relative positional relationship between the mark 43 and the marks 40 and 41 described above in a cross section in the width direction. The relative position in the width direction that is predetermined as the position to which the mark 43 is to be attached is different from the relative position that is predetermined for the mark 40 and the mark 41. Therefore, the mark 43 does not overlap the mark 41 and the mark 40 in the thickness direction. The process of performing the defect detection operation performed by the first defect detection unit 75 and the process of applying a mark performed by the first mark applying unit 76 correspond to the process of step S140 in FIG.

第1のマーク付与部76でマーク43が付与された接合体は、第2の剥離部79とへと搬送される。第2の剥離部79は、マーク43が付与された図8(B)に示す接合体から、基材33を剥離する。第2の剥離部79は、基材33を剥離するための剥離ローラ182を備えており、剥離された基材33は、巻き取りローラによって巻き取られて基材ロール65を形成する。   The joined body to which the mark 43 is applied by the first mark applying unit 76 is conveyed to the second peeling unit 79. The second peeling portion 79 peels the base material 33 from the joined body shown in FIG. The second peeling unit 79 includes a peeling roller 182 for peeling the base material 33, and the peeled base material 33 is taken up by a take-up roller to form a base material roll 65.

基材33が剥離されたアノード21および電解質膜20の接合体と、検査済みのカソードロール63から繰り出されたカソード積層体34とは、重ね合わされて第2の接合部68に供給される。このとき、電解質膜20における基材33が剥離された露出面と、基材35上のカソード22が形成された面とが対向するように配置されて、第2の接合部68においてカソード22と電解質膜20とが接合される。アノード21および電解質膜20の接合体とカソード積層体34とを重ね合わせる際には、両者の間で幅方向の位置合わせが行なわれる。第2の接合部68は、第1の接合部67のホットローラ71,72と同様の、2つのホットローラ73,74を備える。   The joined body of the anode 21 and the electrolyte membrane 20 from which the base material 33 has been peeled off and the cathode laminated body 34 fed out from the inspected cathode roll 63 are superposed and supplied to the second joined portion 68. At this time, the exposed surface of the electrolyte membrane 20 from which the base material 33 is peeled and the surface on which the cathode 22 is formed on the base material 35 are disposed so as to face each other. The electrolyte membrane 20 is joined. When the joined body of the anode 21 and the electrolyte membrane 20 and the cathode laminated body 34 are overlapped, alignment in the width direction is performed between them. The second joining portion 68 includes two hot rollers 73 and 74 similar to the hot rollers 71 and 72 of the first joining portion 67.

図8(C)は、第2の接合部68における接合の動作に供される上記接合体とカソード積層体34とが対向する様子を表わしている。既述したように、基材31上に形成されたアノード21の不良を示すマーク41と、電解質膜20の不良を示すマーク40と、カソード22の不良を示すマーク42と、基材31が剥離されたアノード21の不良を示すマーク43とは、検出された各々の不良と同一の幅方向の断面上に形成されている。そして、各々のマークは、幅方向の相対的な位置が、不良の種類ごとに予め定められた位置となるように設けられているため、マーク40〜マーク43が厚み方向に重なることはない。第2の接合部68で行なわれる上記した接合の動作を行なう工程が、図2のステップS150における電解質膜とカソードとの接合の工程に相当する。ステップS150によって、帯状の基材35上に複数のMEA27が連続的に設けられたMEA連続シート36が得られる。   FIG. 8C shows a state in which the joined body provided for the joining operation in the second joining portion 68 and the cathode laminate 34 are opposed to each other. As described above, the mark 41 indicating the defect of the anode 21 formed on the substrate 31, the mark 40 indicating the defect of the electrolyte membrane 20, the mark 42 indicating the defect of the cathode 22, and the substrate 31 are peeled off. The mark 43 indicating the defect of the anode 21 is formed on the same cross section in the width direction as each detected defect. And since each mark is provided so that the relative position in the width direction is a predetermined position for each type of defect, the marks 40 to 43 do not overlap in the thickness direction. The step of performing the above-described bonding operation performed at the second bonding portion 68 corresponds to the step of bonding the electrolyte membrane and the cathode in step S150 of FIG. By step S150, the MEA continuous sheet 36 in which a plurality of MEAs 27 are continuously provided on the belt-like base material 35 is obtained.

第2の接合部68における接合で得られたMEA連続シート36は、第2の不良検出部77による検査を受ける位置に搬送される。第2の不良検出部77は、MEA連続シートにおいて基材35上に形成された各々のMEA27における不良を検出する。第2の不良検出部77は、図3の不良検出部54と同様に、例えば、CCDカメラによって構成されるラインカメラまたはエリアカメラとすればよい。上記カメラにより、基材35上のMEA27を連続的に撮像し、撮像した画像のデータを制御部70で解析することにより、各々のMEA27における不良の有無(MEA27の外観の良否)および不良の位置を、図3の不良検出部54と同様に判定している。   The MEA continuous sheet 36 obtained by joining at the second joining portion 68 is conveyed to a position where the inspection by the second defect detecting portion 77 is received. The 2nd defect detection part 77 detects the defect in each MEA27 formed on the base material 35 in the MEA continuous sheet. The second defect detection unit 77 may be, for example, a line camera or an area camera configured by a CCD camera, similarly to the defect detection unit 54 of FIG. By continuously capturing the MEA 27 on the substrate 35 with the camera and analyzing the captured image data with the control unit 70, the presence or absence of defects in each MEA 27 (defectiveness of the appearance of the MEA 27) and the position of the defect Is determined in the same manner as the defect detection unit 54 of FIG.

第2のマーク付与部78は、第2の不良検出部77の下流側に配置されており、第2の不良検出部77でMEA27の不良が検出されたときには、MEA27の露出面(アノード21の露出面)における不良に対応する位置に、マーク44を付与する。第2のマーク付与部78は、図3のマーク付与部55と同様の構成とすることができる。第2のマーク付与部78は、マーク付与部55と同様に、マーク44の延伸方向における相対的な位置が、検出した不良と同じ位置になるように、アノード21へのマーク44の付与を行なう。また、マーク44の幅方向における相対的な位置が、MEA27の不良を示すマークの付与位置として予め定められた位置になるように、アノード21へのマーク44の付与を行なう。   The second mark imparting unit 78 is arranged on the downstream side of the second defect detection unit 77, and when the defect of the MEA 27 is detected by the second defect detection unit 77, the exposed surface of the MEA 27 (of the anode 21). A mark 44 is provided at a position corresponding to the defect on the exposed surface. The second mark imparting unit 78 can have the same configuration as the mark imparting unit 55 of FIG. Similar to the mark applying unit 55, the second mark applying unit 78 applies the mark 44 to the anode 21 so that the relative position in the extending direction of the mark 44 is the same position as the detected defect. . In addition, the mark 44 is applied to the anode 21 so that the relative position in the width direction of the mark 44 is a predetermined position as a mark application position indicating a defect of the MEA 27.

図8(D)は、マーク44と、既述したマーク40〜マーク43との相対的な位置関係を、幅方向の断面において示している。マーク44を付すべき位置として予め定められた幅方向の相対的な位置は、マーク40〜マーク43について予め定められた幅方向の相対的な位置とは異なっている。そのため、マーク44は、マーク41〜マーク43と厚み方向に重なることはない。第2の不良検出部77で行なわれる不良検出の動作、および、第2のマーク付与部78で行なわれるマーク付与の動作を行なう工程が、図2のステップS160の工程に相当する。   FIG. 8D shows a relative positional relationship between the mark 44 and the marks 40 to 43 described above in a cross section in the width direction. The relative position in the width direction that is predetermined as the position to which the mark 44 is to be attached is different from the relative position in the width direction that is predetermined for the marks 40 to 43. Therefore, the mark 44 does not overlap with the marks 41 to 43 in the thickness direction. The step of performing the defect detection operation performed by the second defect detection unit 77 and the step of performing mark application performed by the second mark application unit 78 correspond to the process of step S160 in FIG.

なお、基材31上に形成されたアノード21、基材35上に形成されたカソード22、および基材33上に形成された電解質膜20は、互いに異なる幅に形成される場合も有り得る。このような場合であっても、マーク40〜44を付すべき位置として定められる幅方向の相対的な位置は、不良の種類ごとに互いに異なる位置であって、すべての基材を剥離して最終的に得られるMEA27に含まれる位置であればよい。第2のマーク付与部78でマーク44が付与されたMEA連続シート36は、巻き取りローラによって巻き取られてMEAロール66を形成する。   The anode 21 formed on the substrate 31, the cathode 22 formed on the substrate 35, and the electrolyte membrane 20 formed on the substrate 33 may be formed with different widths. Even in such a case, the relative positions in the width direction, which are determined as positions where the marks 40 to 44 should be attached, are different from each other for each type of defect. As long as the position is included in the MEA 27 that is obtained automatically. The MEA continuous sheet 36 provided with the mark 44 by the second mark applying unit 78 is taken up by a take-up roller to form an MEA roll 66.

図7に示した第1の不良検出部75および第2の不良検出部77は、不良検出部54と同様に、カメラに代えて、あるいはカメラに加えて、不良を検出する対象物の厚みを検出する厚みセンサを用いてもよい。この場合には、接合後の接合体の厚みを測定すると共に、接合前の厚みを測定することにより、接合後に所望の厚みとなっているか否かによって不良の有無および不良の位置を判定すればよい。   As with the defect detection unit 54, the first defect detection unit 75 and the second defect detection unit 77 shown in FIG. 7 can be used to set the thickness of an object for detecting defects in place of or in addition to the camera. You may use the thickness sensor to detect. In this case, if the thickness of the joined body after joining is measured and the thickness before joining is measured, the presence or absence of a defect and the position of the defect are determined depending on whether or not the desired thickness is obtained after joining. Good.

本実施形態では、ステップS130およびステップS150が、特許請求の範囲における「第1の工程」に相当する。また、ステップS140およびステップS160に含まれる不良検出部75,77による不良検出の工程、およびステップS100〜S120に含まれる不良検出部54による不良検出の工程が、特許請求の範囲における「第2の工程」に相当する。さらに、ステップS140およびステップS160に含まれるマーク付与部76,78によるマーク付与の工程、およびステップS100〜S120に含まれるマーク付与部55によるマーク付与の工程が、特許請求の範囲における「第3の工程」に相当する。   In the present embodiment, step S130 and step S150 correspond to the “first step” in the claims. In addition, the defect detection process by the defect detection units 75 and 77 included in step S140 and step S160 and the defect detection process by the defect detection unit 54 included in steps S100 to S120 are described as “second” in the claims. It corresponds to “Process”. Further, the step of applying marks by the mark applying units 76 and 78 included in step S140 and step S160 and the step of applying a mark by the mark applying unit 55 included in steps S100 to S120 are described in the third claim. It corresponds to “Process”.

本実施形態では、基材上に形成したアノード21、カソード22、および電解質膜20における不良の検出およびマーク付与の動作は、アノードロール62、カソードロール63、および電解質膜ロール61をMEA接合装置60に供する前に、予め実行したが、異なる構成としてもよい。例えば、不良の検出およびマーク付与を行なっていないアノードロール62、カソードロール63、および電解質膜ロール61を用意して、MEA接合装置60に取り付けてもよい。この場合には、MEA接合装置60において、接合の動作に先立って、各々のロールから繰り出したアノードロール62、カソードロール63、および電解質膜ロール61に対して不良検出およびマーク付与の動作を行なえばよい。   In the present embodiment, the defect detection and marking operation on the anode 21, the cathode 22, and the electrolyte membrane 20 formed on the substrate is performed by connecting the anode roll 62, the cathode roll 63, and the electrolyte membrane roll 61 to the MEA bonding apparatus 60. Although it was performed in advance before being used, it may be configured differently. For example, an anode roll 62, a cathode roll 63, and an electrolyte membrane roll 61 that are not subjected to defect detection and mark application may be prepared and attached to the MEA bonding apparatus 60. In this case, in the MEA bonding apparatus 60, prior to the bonding operation, the defect detection and mark application operations are performed on the anode roll 62, the cathode roll 63, and the electrolyte membrane roll 61 fed out from the respective rolls. Good.

以上のように構成された本実施形態のMEA27の製造方法によれば、不良が検出されたときに不良が検出された対象物に対して付されるマークは、MEAが形成された後のロールの幅方向における相対的な位置が、不良の種類ごとに互いに異なって定められた位置となるように付与される。そのため、MEA27を製造した後に、MEA27に付されたマークの位置を検出することにより、製造途中のどの工程で不良が生じたのかを解析することが可能になる。これにより、MEA27の製造ラインにおいて、不良の発生を抑えるための対策を行なうことが、より容易になる。また、不良の種類によってマーキング位置が決まっているため、後の工程で不良の有無の検査を行なう際に、定められたマーキング位置についてマークの有無を確認すればよいため、不良の有無の検査の工程を簡素化できる。   According to the manufacturing method of the MEA 27 of the present embodiment configured as described above, the mark attached to the object in which the defect is detected when the defect is detected is the roll after the MEA is formed. The relative positions in the width direction are assigned so as to be determined differently for each type of defect. Therefore, after manufacturing the MEA 27, by detecting the position of the mark attached to the MEA 27, it is possible to analyze which process during the manufacturing process has caused a defect. This makes it easier to take measures to suppress the occurrence of defects in the MEA 27 production line. In addition, since the marking position is determined according to the type of defect, it is only necessary to check the presence or absence of a mark at a predetermined marking position when inspecting the presence or absence of a defect in a later process. The process can be simplified.

また、本実施形態のMEA27の製造方法によれば、各々のマークは、MEAの幅方向における相対的な位置が、不良の種類ごとに互いに異なって定められた位置となるように付与されるため、MEAロール66において、異なる種類の不良に対応するマークが、ロールの巻きの厚さ方向に重なることが無い。そのため、付与するマークが、ラベルの貼付のようにMEA27の厚みの増大を伴うものであっても、付与したマークに起因してMEAロール66の特定の箇所の厚みが過大となることを抑制できる。例えば、MEAロール66を用いて燃料電池を製造する後の工程において、MEAロール66の巻きの厚みを検出して、MEA連続シート36を繰り出す際にMEAロール66に加えるテンション(張力)を調節する場合がある。このような場合に、MEAロール66でマークが重なることによってMEAロール66の巻きの厚みが局所的に厚くなり、実際のMEA連続シート36の残量に対応する厚みよりも実際よりも厚いと認識されると、MEAロール66に対して過剰なテンションが加えられることになる。本実施形態によれば、MEAロール66の巻きの厚みを抑えることができるため、MEAロール66に加えられる過剰なテンションに起因するMEAロール66の損傷を抑制することができる。   Further, according to the manufacturing method of the MEA 27 of the present embodiment, each mark is given so that the relative position in the width direction of the MEA is determined differently for each type of defect. In the MEA roll 66, marks corresponding to different types of defects do not overlap in the roll winding thickness direction. Therefore, even if the mark to be applied is accompanied by an increase in the thickness of the MEA 27 as in label sticking, it is possible to suppress the thickness of a specific portion of the MEA roll 66 from being excessively increased due to the applied mark. . For example, in the process after manufacturing the fuel cell using the MEA roll 66, the thickness of the winding of the MEA roll 66 is detected, and the tension applied to the MEA roll 66 when the MEA continuous sheet 36 is fed out is adjusted. There is a case. In such a case, the mark overlaps with the MEA roll 66, so that the winding thickness of the MEA roll 66 is locally thickened, and is recognized to be thicker than the actual thickness corresponding to the remaining amount of the actual MEA continuous sheet 36. As a result, excessive tension is applied to the MEA roll 66. According to this embodiment, since the winding thickness of the MEA roll 66 can be suppressed, damage to the MEA roll 66 due to excessive tension applied to the MEA roll 66 can be suppressed.

また、本実施形態のMEA27の製造方法によれば、製造途中のMEA27が連続的に形成された帯状のシートに対して付与される各々のマークは、この帯状のシートの延伸方向における相対的な位置が、不良が生じた位置と同じ位置になるように付与される。そのため、MEA連続シート36を作製した後の工程で、各マーク40〜44が付された延伸方向の位置を調べることにより、不良の種類ごとに、不良が生じやすい位置や、不良が生じる傾向を解析し、不良を抑える対策に利用することができる。   Moreover, according to the manufacturing method of MEA27 of this embodiment, each mark provided with respect to the strip | belt-shaped sheet | seat in which MEA27 in the middle of manufacture was formed continuously is relative in the extending | stretching direction of this strip | belt-shaped sheet | seat. The position is given so that the position is the same as the position where the defect has occurred. Therefore, in the process after producing the MEA continuous sheet 36, by examining the position in the extending direction to which the marks 40 to 44 are attached, the position where the defect is likely to occur or the tendency of the defect to occur is determined for each type of defect. It can be used for analysis and measures to suppress defects.

さらに、本実施形態のMEA27の製造方法によれば、各々のマークを、不良が検出された対象物に付するため、MEA27を製造するために用意する各ロール(アノードロール62、カソードロール63、電解質膜ロール61)の大型化を抑えることができる。不良を検出したときに付するマークを、製造途中のMEA27が形成された基材上に付する構成も考えられるが、このような場合には、各ロールを構成する基材において、MEA27を構成する各層を形成する領域の外側に、マークを付するための領域を確保しておく必要がある。これに対して本実施形態では、各基材において、上記した領域を確保する必要が無いため小型化が可能になる。また、基材上にマークを付する場合には、後の工程で基材を剥離すると、基材と共にマークも失われてしまう。本実施形態では、不良が検出された対象物にマークが付されるため、基材を剥離した後の工程(例えば、後述する図9に示す工程)でもマークが失われない。そのため、基材の剥離後の工程でマークを検出して検出結果を利用することができ、また、MEA27の完成後にマークを検出して不良の発生に係る解析を行なうことができる。   Furthermore, according to the manufacturing method of the MEA 27 of the present embodiment, each roll (anode roll 62, cathode roll 63, The enlargement of the electrolyte membrane roll 61) can be suppressed. Although the structure which attach | subjects the mark attached | subjected when a defect is detected on the base material in which MEA27 in the middle of manufacture was considered is also considered, in such a case, MEA27 is comprised in the base material which comprises each roll. It is necessary to secure an area for attaching a mark outside the area for forming each layer. On the other hand, in this embodiment, since it is not necessary to secure the above-described region in each base material, it is possible to reduce the size. Moreover, when attaching a mark on a base material, if the base material is peeled in a later step, the mark will be lost together with the base material. In this embodiment, since the mark is attached to the object in which the defect is detected, the mark is not lost even in the process after peeling the base material (for example, the process shown in FIG. 9 described later). Therefore, it is possible to detect the mark and use the detection result in the process after the peeling of the base material, and it is possible to detect the mark after completion of the MEA 27 and perform analysis related to the occurrence of the defect.

C.燃料電池の製造方法:
図9は、本実施形態で得られたMEAロール66を用いて燃料電池を製造するために用いる切出装置90の構成を模式的に表わす説明図である。切出装置90は、MEAロール66が備える各々のMEA27に対して、ガス拡散層23を接合すると共に、個々のMEA27を分離する装置である。切出装置90は、マーク検出部91、ガス拡散層供給部94、接合部98、打抜部95、および制御部70を備えている。切出装置90によって上記した接合および分離の処理を行なう際には、まず、MEAロール66からMEA連続シート36を繰り出して、MEA連続シート36から基材35を剥離する。MEA連続シート36から基材35を剥離する工程については、図示を省略している。MEA連続シート36から基材35を剥離した帯状の構造を、以後、MEA連続シート37と呼ぶ。
C. Manufacturing method of fuel cell:
FIG. 9 is an explanatory view schematically showing the configuration of a cutting device 90 used for manufacturing a fuel cell using the MEA roll 66 obtained in the present embodiment. The cutting device 90 is a device that joins the gas diffusion layer 23 to each MEA 27 included in the MEA roll 66 and separates each MEA 27. The cutting device 90 includes a mark detection unit 91, a gas diffusion layer supply unit 94, a bonding unit 98, a punching unit 95, and a control unit 70. When the joining and separation processes described above are performed by the cutting device 90, first, the MEA continuous sheet 36 is fed out from the MEA roll 66, and the substrate 35 is peeled off from the MEA continuous sheet 36. The process of peeling the base material 35 from the MEA continuous sheet 36 is not shown. The band-like structure in which the substrate 35 is peeled from the MEA continuous sheet 36 is hereinafter referred to as an MEA continuous sheet 37.

マーク検出部91は、MEA連続シート37が供給されて、マーク40〜44を検出する。マーク検出部91は、例えば、CCDカメラによって構成されるラインカメラまたはエリアカメラを備えることとすればよい。上記カメラが撮像した画像データは、制御部70で解析されて、制御部70において個々のMEA27におけるマークの有無およびマークの種類が検出される。既述したように、マーク40〜44の付与を、ラベルの貼付により行なう場合には、MEA連続シート37におけるマーク検出部91が配置された側の表面から、各々のマークまでの間には、カソード22を含む層が配置されている。しかしながら、これらの層は、マークを構成するラベルの厚みに対して十分に薄いため、MEA連続シート37の表面形状が、各々のマークの凹凸に追従する。そのため、MEA27の表面の画像データに基づいて凸部を検出することにより、各々のマークが検出可能になる。   The mark detection unit 91 is supplied with the MEA continuous sheet 37 and detects the marks 40 to 44. The mark detection unit 91 may include, for example, a line camera or an area camera configured by a CCD camera. The image data captured by the camera is analyzed by the control unit 70, and the control unit 70 detects the presence / absence of a mark and the type of the mark in each MEA 27. As described above, in the case of applying the marks 40 to 44 by applying a label, between the surface of the MEA continuous sheet 37 where the mark detection unit 91 is arranged and each mark, A layer including the cathode 22 is disposed. However, since these layers are sufficiently thin with respect to the thickness of the label constituting the mark, the surface shape of the MEA continuous sheet 37 follows the unevenness of each mark. Therefore, each mark can be detected by detecting the convex portion based on the image data on the surface of the MEA 27.

また、マークの付与を、刻印あるいは穿孔により行なう場合には、MEA27では、マークの付与箇所の表面に凹部が形成されるため、表面の画像データに基づいて凹部を検出することにより、各々のマークが検出可能になる。また、マークの付与を、インクの噴射により行なう場合には、マーク上に形成される層全体が十分に薄く、MEA27の表面から透過したマークの像を観察することができるため、表面の画像データに基づいて各々のマークが検出可能になる。なお、切出装置90では、マーク検出部91で得られた画像データに基づいて、マークの有無に加えて、連続的に搬送される個々のMEA27の位置、具体的には、カソード22の位置が検出される。 In addition, when the mark is applied by engraving or punching, the MEA 27 forms a recess on the surface of the mark application location. Therefore, each mark is detected by detecting the recess based on the surface image data. Can be detected. In addition, when the mark is applied by ink ejection, the entire layer formed on the mark is sufficiently thin, and the image of the mark transmitted from the surface of the MEA 27 can be observed. Each mark can be detected based on. In the cutting device 90, based on the image data obtained by the mark detection unit 91, in addition to the presence / absence of a mark, the position of each MEA 27 that is continuously conveyed, specifically, the position of the cathode 22 Is detected.

なお、ラベルの貼付や刻印あるいは穿孔など、凹凸が生じる方法によりマーク付与する場合には、マーク検出部91としては、MEA27の表面を撮像するカメラに代えて、あるいはカメラに加えて、MEA27の厚みを検出する既述した厚みセンサを用いてもよい。厚みセンサを用いる場合には、厚みセンサは、マークが付与される可能性のある幅方向の個々の位置の厚みを検出可能に配置する他、マークが付与されない幅方向の位置を検出可能に配置すればよい。そして、マークが付与される可能性のある位置の厚みと、マークが検出されない位置の厚みとの差を算出し、得られた値が予め定めた基準値を超えるときには、当該箇所にマークが付されていると判断すればよい。   In addition, in the case of applying a mark by a method that causes unevenness such as labeling, engraving, or perforation, the mark detection unit 91 may replace the camera that captures the surface of the MEA 27, or in addition to the camera, the thickness of the MEA 27. You may use the thickness sensor already described which detects this. In the case of using a thickness sensor, the thickness sensor is arranged so that the thickness at each position in the width direction where the mark may be given can be detected, and the position in the width direction where the mark is not given can be detected. do it. Then, the difference between the thickness at the position where the mark is likely to be added and the thickness at the position where the mark is not detected is calculated, and when the obtained value exceeds a predetermined reference value, the mark is attached to the location. It may be judged that it is done.

ガス拡散層供給部94は、マーク検出部91の下流に配置されて、MEA連続シート37に対してガス拡散層23を供給する。ガス拡散層供給部94は、ガス拡散層を連続的に搬送する搬送装置を備えており、MEA連続シート37におけるアノード21が形成された面上にガス拡散層23が重なるように、ガス拡散層23を供給する。このとき、ガス拡散層供給部94は、マーク検出部91によって検出されたカソード22の位置の情報と、MEA連続シート37の搬送速度と、特定のカソード22が検出されてからの経過時間とに基づいて、MEA連続シート37におけるカソード22の位置を認識し、アノード21の表面であって各々のカソード22に対して定まる所定の位置に、ガス拡散層23を配置する。ガス拡散層供給部94は、さらに、マーク検出部91が検出したマークの有無に関する情報を利用して、マークが検出されたMEA27のアノード21上にはガス拡散層23を配置しない。図9では、マークが検出されてガス拡散層23が供給されなかったMEA27を、矢印αによって示している。   The gas diffusion layer supply unit 94 is disposed downstream of the mark detection unit 91 and supplies the gas diffusion layer 23 to the MEA continuous sheet 37. The gas diffusion layer supply unit 94 includes a conveyance device that continuously conveys the gas diffusion layer, and the gas diffusion layer 23 overlaps the surface of the MEA continuous sheet 37 on which the anode 21 is formed. 23 is supplied. At this time, the gas diffusion layer supply unit 94 determines the position information of the cathode 22 detected by the mark detection unit 91, the conveyance speed of the MEA continuous sheet 37, and the elapsed time after the specific cathode 22 is detected. Based on this, the position of the cathode 22 in the MEA continuous sheet 37 is recognized, and the gas diffusion layer 23 is arranged at a predetermined position on the surface of the anode 21 and determined with respect to each cathode 22. Further, the gas diffusion layer supply unit 94 does not arrange the gas diffusion layer 23 on the anode 21 of the MEA 27 where the mark is detected by using the information regarding the presence or absence of the mark detected by the mark detection unit 91. In FIG. 9, the MEA 27 in which the mark is detected and the gas diffusion layer 23 is not supplied is indicated by an arrow α.

接合部98は、MEA連続シート37が備える各MEA27と、ガス拡散層供給部94で供給されたガス拡散層23とを接合する。接合部98は、既述した第1の接合部67および第2の接合部68と同様の構成を有しており、2つのホットローラ92,93を備える。接合部98では、ホットローラ92,93間の離間距離を調整することによって加圧力を調整しつつ、例えば、100〜180℃の加熱条件下で接合を行なう。   The joining portion 98 joins each MEA 27 included in the MEA continuous sheet 37 and the gas diffusion layer 23 supplied by the gas diffusion layer supply portion 94. The joint portion 98 has the same configuration as the first joint portion 67 and the second joint portion 68 described above, and includes two hot rollers 92 and 93. In the joining part 98, joining is performed on the heating conditions of 100-180 degreeC, adjusting a pressurizing force by adjusting the separation distance between the hot rollers 92 and 93, for example.

打抜部95は、パンチとして機能する上型部96と、ダイとして機能する下型部97と、を備える。ガス拡散層23が接合されたMEA連続シート37は、上型部96と下型部97の間に搬送される。打抜部95は、マーク検出部91によって検出されたカソード22の位置の情報と、MEA連続シート37の搬送速度と、特定のカソード22が検出されてからの経過時間とに基づいてカソード22の位置を認識し、ガス拡散層23が接合された個々のMEA27を打ち抜いて分離する。   The punching part 95 includes an upper mold part 96 that functions as a punch and a lower mold part 97 that functions as a die. The MEA continuous sheet 37 to which the gas diffusion layer 23 is bonded is conveyed between the upper mold part 96 and the lower mold part 97. The punching unit 95 determines the position of the cathode 22 based on the information on the position of the cathode 22 detected by the mark detection unit 91, the conveyance speed of the MEA continuous sheet 37, and the elapsed time since the specific cathode 22 was detected. Recognizing the position, each MEA 27 to which the gas diffusion layer 23 is bonded is punched and separated.

ガス拡散層23が接合された個々のMEA27を分離した後には、個々のMEA27において、カソード22が形成された面側に、さらに、ガス拡散層24を接合すればよい。あるいは、切出装置90において、打抜部95による分離に先立って、ガス拡散層23と共にガス拡散層24も配置して、双方のガス拡散層を接合した状態で、各々のMEA27を分離してもよい。   After separating each MEA 27 to which the gas diffusion layer 23 is bonded, the gas diffusion layer 24 may be further bonded to the surface of the individual MEA 27 on which the cathode 22 is formed. Alternatively, in the cutting device 90, prior to separation by the punching portion 95, the gas diffusion layer 24 is also disposed together with the gas diffusion layer 23, and the MEA 27 is separated with both gas diffusion layers joined. Also good.

以上のように構成された本実施形態の燃料電池の製造方法によれば、MEA27に対してガス拡散層23,24を接合する際に、不良の検出されなかったMEA27に対してのみ、ガス拡散層の接合を行なうことができる。そのため、ガス拡散層の無駄な消費を抑えることができる。   According to the method of manufacturing the fuel cell of the present embodiment configured as described above, when the gas diffusion layers 23 and 24 are joined to the MEA 27, the gas diffusion is performed only for the MEA 27 in which no defect is detected. Layer bonding can be performed. Therefore, useless consumption of the gas diffusion layer can be suppressed.

なお、本実施形態の燃料電池の製造方法によれば、ロール・ツー・ロール方式でMEA27を連続的に作製する際に、製造工程の上流側の工程で不良が生じた部材は、下流側の工程が施されて、MEA27として完成した後に廃棄されることになる。そのため、上流側の工程で不良が生じた場合には、不良が生じた部材に対して下流側の工程で接合される部材が無駄になる。しかしながら、上流側で不良が生じた部材を、下流側の工程に供することなく破棄しようとすると、例えば、下流側の工程に先立って、不良が生じた箇所を切り取り、不良箇所の前後でロールをつなぎ合わせる必要が生じる。そのため、製造工程が複雑化し、製造効率および材料の利用効率を含めた生産性全体が大きく低下する可能性がある。本実施形態によれば、製造途中で煩雑な切り取り動作を行なう必要がなく、ロールを用いて連続的に処理できるため、燃料電池を製造する際の生産性全体を向上させることができる。   According to the fuel cell manufacturing method of the present embodiment, when the MEA 27 is continuously manufactured by the roll-to-roll method, the member that has failed in the upstream process of the manufacturing process is the downstream side. After the process is performed and the MEA 27 is completed, it is discarded. Therefore, when a defect occurs in the upstream process, the member joined in the downstream process with respect to the defective member is wasted. However, if an attempt is made to discard a member that has failed on the upstream side without subjecting it to the downstream process, for example, prior to the downstream process, the portion where the defect has occurred is cut off, and the roll is rolled before and after the defective portion. Need to join together. Therefore, the manufacturing process becomes complicated, and there is a possibility that the entire productivity including the manufacturing efficiency and the material utilization efficiency is greatly reduced. According to this embodiment, it is not necessary to perform a complicated cutting operation in the middle of manufacturing, and since it can be continuously processed using a roll, overall productivity when manufacturing a fuel cell can be improved.

D.変形例:
・変形例1(マーク位置の変形):
上記各実施形態では、不良が検出されたときに付与される各々のマークは、帯状のシートの延伸方向における相対的な位置が、不良が生じた位置と同じ位置になるように付与される。これに対して、延伸方向におけるマークの相対的な位置が、不良が生じた位置に関わらない特定の位置となるように、各々のMEA27において各々のマークを付与してもよい。このような構成としても、幅方向におけるマークの相対的な位置が、不良の種類ごとに互いに異なって定められた位置となるようにマークを付与するならば、後の工程で不良を種類ごとに検出できることによる既述した効果が得られる。
D. Variations:
Modification 1 (deformation of mark position):
In each of the above embodiments, each mark given when a defect is detected is given so that the relative position in the stretching direction of the belt-like sheet is the same as the position where the defect has occurred. On the other hand, each mark may be provided in each MEA 27 so that the relative position of the mark in the extending direction is a specific position regardless of the position where the defect has occurred. Even in such a configuration, if the mark is provided so that the relative position of the mark in the width direction is determined differently for each type of defect, the defect is classified for each type in a later process. The above-described effects due to being detectable can be obtained.

・変形例2(電極形成の変形):
上記実施形態では、熱圧転写により電解質膜20上にアノード21およびカソード22を形成したが、異なる方法で電極を形成してもよい。例えば、印刷やスプレー塗布により触媒インクを電解質膜上に直接塗工することにより、電極層を形成してもよい。この場合であっても、帯状の基材上に複数の燃料電池に対応する電極層を順次形成し、形成した電極層の不良を検出したときには実施形態と同様のマークを電極に付することで、実施形態と同様の効果が得られる。なお、実施形態のように熱圧転写により電極を形成する場合には、転写の工程で電極に不良が生じやすいため、本発明を適用して不良を示すマークを付する効果が特に顕著に得られる。
Modification 2 (electrode formation modification):
In the above embodiment, the anode 21 and the cathode 22 are formed on the electrolyte membrane 20 by hot-pressure transfer, but the electrodes may be formed by different methods. For example, the electrode layer may be formed by coating the catalyst ink directly on the electrolyte membrane by printing or spray coating. Even in this case, the electrode layers corresponding to the plurality of fuel cells are sequentially formed on the belt-like base material, and when a defect of the formed electrode layer is detected, the same mark as in the embodiment is attached to the electrode. The same effects as in the embodiment can be obtained. In the case where the electrode is formed by hot-pressure transfer as in the embodiment, the electrode is likely to be defective in the transfer process. Therefore, the effect of applying the mark indicating the defect by applying the present invention is particularly remarkable. It is done.

上記実施形態では、アノード21とカソード22の双方を、ロール・ツー・ロール方式で形成したが、一方の電極のみをロール・ツー・ロール方式で形成して、不良の検出およびマークの付与を行なってもよい。例えば、ステップS100によるアノードロール62の作製を行なわず、図7のMEA接合装置60では、電解質膜20とカソード22の接合、カソード22を接合した接合体における不良の検出、およびマーク付与のみを行なってもよい。この場合には、例えば、図9の切出装置90において、表面にアノード21を予め形成したガス拡散層23を用いることで、MEA27を製造することができる。このような場合にも、電解質膜20と一方の電極(カソード22)の接合体をロール・ツー・ロール方式で連続して製造する際に、検出した不良ごとに異なる位置にマークを付与して、実施形態と同様の効果を得ることができる。   In the above embodiment, both the anode 21 and the cathode 22 are formed by the roll-to-roll method. However, only one electrode is formed by the roll-to-roll method to detect defects and apply marks. May be. For example, the anode roll 62 is not manufactured in step S100, and the MEA bonding apparatus 60 in FIG. 7 performs only bonding of the electrolyte membrane 20 and the cathode 22, detection of a defect in the bonded body in which the cathode 22 is bonded, and marking. May be. In this case, for example, in the cutting device 90 of FIG. 9, the MEA 27 can be manufactured by using the gas diffusion layer 23 in which the anode 21 is previously formed on the surface. Even in such a case, when the joined body of the electrolyte membrane 20 and one electrode (cathode 22) is continuously manufactured by the roll-to-roll method, a mark is given to a different position for each detected defect. The same effects as in the embodiment can be obtained.

また、上記実施形態では、アノード21は、基材31上で連続して形成し、カソード22は、基材35上で互いに離間した複数のカソード22として形成したが、異なる構成としてもよい。帯状の基材上に形成する際に、カソード22を連続して形成し、アノード21を互いに離間した部材として形成してもよく、双方の電極を連続した形状としてもよく、双方の電極を互いに離間した複数の部材として形成してもよい。   In the above embodiment, the anode 21 is formed continuously on the base material 31 and the cathode 22 is formed as a plurality of cathodes 22 spaced apart from each other on the base material 35. However, different configurations may be adopted. When forming on a strip-shaped substrate, the cathode 22 may be formed continuously, the anode 21 may be formed as a member separated from each other, both electrodes may be formed in a continuous shape, and both electrodes may be connected to each other. You may form as a several member spaced apart.

・変形例3(不良の検出に係る変形):
上記実施形態で検出したすべての種類の不良について、検出およびマーク付与を行なう必要はない。実施形態では、基材31上に形成されたアノード21の不良、基材33上に形成された電解質膜20の不良、基材35上に形成されたカソード22の不良、図7の第1の接合部67で接合された接合体における不良、および、第2の接合部68で接合された接合体における不良、のすべてを検出し、マークを付与した。これに対して、上記不良の一部である複数の不良の検出、および検出した不良に対するマーク付与を行なうこととしてもよい。このような場合であっても、マーク付与した複数種類の不良については、後の工程で不良の種類および不良の位置の解析が可能になる。
Modification 3 (deformation related to defect detection):
It is not necessary to detect and mark all types of defects detected in the above embodiment. In the embodiment, the defect of the anode 21 formed on the substrate 31, the defect of the electrolyte membrane 20 formed on the substrate 33, the defect of the cathode 22 formed on the substrate 35, the first of FIG. All the defects in the joined body joined at the joint portion 67 and the failure in the joined body joined at the second joint portion 68 were detected, and a mark was given. On the other hand, it is good also as performing the detection of the some defect which is a part of said defect, and marking with respect to the detected defect. Even in such a case, it is possible to analyze the type of defect and the position of the defect in a later process for a plurality of types of defects given a mark.

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

10…単セル
20…電解質膜
21…アノード
22…カソード
23,24…ガス拡散層
25…ガスセパレータ
28…流路溝
30…アノード積層体
31…基材
32…電解質膜積層体
33…基材
34…カソード積層体
35…基材
40〜44…マーク
50,150…触媒電極形成装置
51,151…基材ロール
52,152…触媒インク塗布部
53…乾燥部
54,154…不良検出部
55,155…マーク付与部
56〜58…搬送ローラ
59…制御部
61…電解質膜ロール
62…アノードロール
63…カソードロール
64,65…基材ロール
67…第1の接合部
68…第2の接合部
69…第1の剥離部
70…制御部
71〜74…ホットローラ
75…第1の不良検出部
76…第1のマーク付与部
77…第2の不良検出部
78…第2のマーク付与部
79…第2の剥離部
80…搬送ローラ
82,182…剥離ローラ
90…切出装置
91…マーク検出部
92,93…ホットローラ
94…ガス拡散層供給部
95…打抜部
96…上型部
97…下型部
98…接合部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Single cell 20 ... Electrolyte membrane 21 ... Anode 22 ... Cathode 23, 24 ... Gas diffusion layer 25 ... Gas separator 28 ... Channel groove 30 ... Anode laminated body 31 ... Base material 32 ... Electrolyte membrane laminated body 33 ... Base material 34 ... cathode laminated body 35 ... base material 40 to 44 ... mark 50, 150 ... catalyst electrode forming device 51, 151 ... base material roll 52, 152 ... catalyst ink application part 53 ... drying part 54, 154 ... defect detection part 55, 155 ... Mark imparting section 56 to 58 ... Conveying roller 59 ... Control section 61 ... Electrolyte membrane roll 62 ... Anode roll 63 ... Cathode roll 64, 65 ... Base roll 67 ... First joint section 68 ... Second joint section 69 ... 1st peeling part 70 ... control part 71-74 ... hot roller 75 ... 1st defect detection part 76 ... 1st mark provision part 77 ... 2nd defect detection part 78 ... 1st 2 mark applicator 79 ... second peeler 80 ... conveying roller 82,182 ... peel roller 90 ... cutting device 91 ... mark detector 92,93 ... hot roller 94 ... gas diffusion layer supply part 95 ... punching part 96 ... Upper mold part 97 ... Lower mold part 98 ... Joint part

Claims (7)

電解質膜と、該電解質膜上に形成された電極とを備える燃料電池用の膜電極接合体の製造方法であって、
第1の基材上に前記電解質膜が形成された電解質膜ロールから繰り出された前記電解質膜と、第2の基材上に前記電極が形成された電極ロールから繰り出された前記電極とを接合させて、燃料電池を製造するための前記電解質膜と前記電極との接合体が形成された帯状の接合体連続シートを得る第1の工程と、
前記第1の基材上に形成された前記電解質膜の不良、前記第2の基材上に形成された前記電極の不良、前記第1の工程で形成される前記接合体における不良、から選択される複数種類の不良を検出する第2の工程と、
検出された前記不良ごとに、前記不良が検出された対象物に対して、不良が生じていることを示すマークを付与する第3の工程と、
を備え、
前記第3の工程で付与される前記マークは、前記電解質膜ロールおよび前記電極ロールの幅方向における相対的な位置が、前記不良の種類ごとに互いに異なって定められた位置となるように付与され、かつ、前記膜電極接合体を製造した後に各々の前記マークが検出可能になるように付与される
膜電極接合体の製造方法。
A method for producing a membrane electrode assembly for a fuel cell comprising an electrolyte membrane and an electrode formed on the electrolyte membrane,
Joining the electrolyte membrane drawn from an electrolyte membrane roll having the electrolyte membrane formed on a first substrate and the electrode drawn from an electrode roll having the electrode formed on a second substrate A first step of obtaining a belt-like joined continuous sheet in which a joined body of the electrolyte membrane and the electrode for producing a fuel cell is formed;
Selected from the failure of the electrolyte membrane formed on the first substrate, the failure of the electrode formed on the second substrate, and the failure of the assembly formed in the first step A second step of detecting a plurality of types of defects,
A third step of providing, for each of the detected defects, a mark indicating that a defect has occurred with respect to an object for which the defect has been detected;
With
The mark provided in the third step is provided such that the relative positions in the width direction of the electrolyte membrane roll and the electrode roll are determined differently for each type of defect. And the manufacturing method of a membrane electrode assembly is provided so that each said mark becomes detectable after manufacturing the said membrane electrode assembly.
請求項1に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第3の工程は、前記対象物に凹凸を設けることによって前記マークを前記対象物に付与し、
前記マークは、前記膜電極接合体の表面形状が前記凹凸に追従することにより検出可能となる
膜電極接合体の製造方法。
It is a manufacturing method of the membrane electrode assembly according to claim 1,
In the third step, the mark is imparted to the object by providing irregularities on the object,
The mark can be detected when the surface shape of the membrane electrode assembly follows the irregularities.
請求項1に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第3の工程は、前記マークとして有色のマークを付与し、
前記マークは、前記膜電極接合体において前記マーク上に形成される層を前記マークが透過することにより検出可能となる
膜電極接合体の製造方法。
It is a manufacturing method of the membrane electrode assembly according to claim 1,
The third step provides a colored mark as the mark,
The mark can be detected when the mark passes through a layer formed on the mark in the membrane electrode assembly.
請求項1から3のうちのいずれか1項に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第3の工程で付与される前記マークは、前記幅方向に垂直な、前記電解質膜ロールおよび前記電極ロールの延伸方向における相対的な位置が、前記不良が生じた位置と同じ位置になるように付与される
膜電極接合体の製造方法。
It is a manufacturing method of the membrane electrode assembly according to any one of claims 1 to 3,
The mark given in the third step is perpendicular to the width direction, and the relative position in the stretching direction of the electrolyte membrane roll and the electrode roll is the same as the position where the defect occurs. A method for producing a membrane electrode assembly, which is applied to
請求項1から4のうちのいずれか1項に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第1の工程は、前記電解質膜と前記電極の少なくとも一方が、前記第1の基材と第2の基材のうちの対応する基材上に形成された状態で、前記電解質膜と前記電極とを重ね合わせて熱および圧力をかけて接合し、
前記第2の工程は、少なくとも前記第1の工程で形成される前記接合体における不良を検出する
膜電極接合体の製造方法。
It is a manufacturing method of the membrane electrode assembly according to any one of claims 1 to 4,
In the first step, at least one of the electrolyte membrane and the electrode is formed on a corresponding substrate of the first substrate and the second substrate, and the electrolyte membrane and the electrode The electrodes are overlapped and bonded with heat and pressure,
The method of manufacturing a membrane electrode assembly, wherein the second step detects at least a defect in the assembly formed in the first step.
請求項1から5のうちのいずれか1項に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第1の工程で用いる前記電極ロールは、前記電極としてアノードが形成されたアノードロールと、前記電極としてカソードが形成されたカソードロールと、を含み、
前記第1の工程は、前記電解質膜の一方の面と、前記アノードおよび前記カソードのうちの一方の電極とを接合する第1の接合の動作と、前記電解質膜の他方の面と、前記アノードおよび前記カソードのうちの他方の電極とを接合する第2の接合の動作とを含み、
前記第2の工程において検出される前記電極の不良は、前記第1の接合の動作で得られる接合体における不良と、前記第2の接合の動作で得られる接合体における不良とを含む
膜電極接合体の製造方法。
A method for producing a membrane electrode assembly according to any one of claims 1 to 5,
The electrode roll used in the first step includes an anode roll in which an anode is formed as the electrode, and a cathode roll in which a cathode is formed as the electrode,
The first step includes a first bonding operation of bonding one surface of the electrolyte membrane to one electrode of the anode and the cathode, the other surface of the electrolyte membrane, and the anode. And a second bonding operation for bonding the other electrode of the cathode,
The defect of the electrode detected in the second step includes a defect in the bonded body obtained by the operation of the first bonding and a defect in the bonded body obtained by the operation of the second bonding. Manufacturing method of joined body.
電解質膜上に電極が形成された膜電極接合体と、前記電極における前記電解質膜が配置された面とは異なる面に配置されたガス拡散層と、を備える燃料電池の製造方法であって、
請求項1から6のうちのいずれか1項に記載の膜電極接合体の製造方法により、前記マークが付された前記接合体連続シートを製造する第4の工程と、
前記接合体連続シートに付与された前記マークを検出する第5の工程と、
前記接合体連続シートに前記ガス拡散層を接合して、前記燃料電池を製造するための前記電解質膜と前記電極と前記ガス拡散層との接合体を作製する第6の工程と、
を備え、
前記第6の工程は、前記第5の工程で前記マークが検出されなかった部位に対して前記ガス拡散層の接合を行なう
燃料電池の製造方法。
A fuel cell manufacturing method comprising: a membrane electrode assembly in which an electrode is formed on an electrolyte membrane; and a gas diffusion layer disposed on a surface different from the surface on which the electrolyte membrane is disposed in the electrode,
The 4th process which manufactures the said zygote continuation sheet to which the above-mentioned mark was given by the manufacturing method of the membrane electrode zygote given in any 1 paragraph of Claims 1-6,
A fifth step of detecting the mark applied to the joined body continuous sheet;
A sixth step of joining the gas diffusion layer to the joined body continuous sheet to produce a joined body of the electrolyte membrane, the electrode, and the gas diffusion layer for producing the fuel cell;
With
In the sixth step, the gas diffusion layer is joined to a portion where the mark is not detected in the fifth step.
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