JP6024629B2 - Membrane electrode assembly and fuel cell manufacturing method - Google Patents
Membrane electrode assembly and fuel cell manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6024629B2 JP6024629B2 JP2013189241A JP2013189241A JP6024629B2 JP 6024629 B2 JP6024629 B2 JP 6024629B2 JP 2013189241 A JP2013189241 A JP 2013189241A JP 2013189241 A JP2013189241 A JP 2013189241A JP 6024629 B2 JP6024629 B2 JP 6024629B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mark
- defect
- electrode
- electrolyte membrane
- roll
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
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).
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
・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
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
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
・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
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 ...
Claims (7)
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013189241A JP6024629B2 (en) | 2013-09-12 | 2013-09-12 | Membrane electrode assembly and fuel cell manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013189241A JP6024629B2 (en) | 2013-09-12 | 2013-09-12 | Membrane electrode assembly and fuel cell manufacturing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015056295A JP2015056295A (en) | 2015-03-23 |
JP6024629B2 true JP6024629B2 (en) | 2016-11-16 |
Family
ID=52820565
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013189241A Active JP6024629B2 (en) | 2013-09-12 | 2013-09-12 | Membrane electrode assembly and fuel cell manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6024629B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6868962B2 (en) * | 2016-03-11 | 2021-05-12 | 株式会社Screenホールディングス | Manufacturing equipment and manufacturing method for membrane / electrode layer joints |
JP6606448B2 (en) * | 2016-03-17 | 2019-11-13 | 株式会社Screenホールディングス | Coating film inspection apparatus, coating film inspection method, and membrane / catalyst layer assembly manufacturing apparatus |
JP6834856B2 (en) * | 2017-09-01 | 2021-02-24 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method of membrane electrode assembly |
JP6926871B2 (en) * | 2017-09-14 | 2021-08-25 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method of membrane electrode assembly of fuel cell |
JP6874665B2 (en) * | 2017-12-14 | 2021-05-19 | トヨタ自動車株式会社 | Inspection method of membrane electrode assembly |
JP6947075B2 (en) * | 2018-02-22 | 2021-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | Method for Manufacturing Membrane-Electrode-Gas Diffusion Layer Joint for Fuel Cell |
JP6958433B2 (en) * | 2018-03-02 | 2021-11-02 | トヨタ自動車株式会社 | Inspection equipment |
JP7096717B2 (en) * | 2018-07-04 | 2022-07-06 | 東レエンジニアリング株式会社 | Electrode sheet manufacturing method and electrode sheet manufacturing equipment |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3058585B2 (en) * | 1996-02-07 | 2000-07-04 | 東京電力株式会社 | Nondestructive inspection method and apparatus for graphite sheet |
JP4240694B2 (en) * | 1999-11-09 | 2009-03-18 | 株式会社デンソー | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US20040071881A1 (en) * | 2002-10-09 | 2004-04-15 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for the continuous coating of an ion-exchange membrane |
JP4583722B2 (en) * | 2003-04-25 | 2010-11-17 | パナソニック株式会社 | Method for detecting pinhole and method for producing membrane electrode assembly |
JP2005038694A (en) * | 2003-07-14 | 2005-02-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Inspection method of mea for polymer electrolyte fuel cell |
JP4986450B2 (en) * | 2005-12-27 | 2012-07-25 | 日本ゴア株式会社 | Membrane electrode assembly having identification mark and method for producing solid polymer electrolyte fuel cell using the same |
JP2008304336A (en) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Inspection method of coated metal plate and inspection device of coated metal plate |
JP5169057B2 (en) * | 2007-08-03 | 2013-03-27 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method and manufacturing apparatus for membrane electrode diffusion layer assembly, fuel cell |
JP2009236578A (en) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Nippon Shokubai Co Ltd | Defect detecting method for fuel cell material and assorting method for fuel cell material |
JP2010055922A (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Toppan Printing Co Ltd | Equipment and method of manufacturing membrane electrode assembly |
JP5533688B2 (en) * | 2011-01-18 | 2014-06-25 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method of electrolyte membrane for fuel cell |
JP2013036767A (en) * | 2011-08-04 | 2013-02-21 | Nissan Motor Co Ltd | Apparatus for inspecting electrode sheet |
JP2013157270A (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Toyota Motor Corp | Method for manufacturing membrane electrode assembly |
-
2013
- 2013-09-12 JP JP2013189241A patent/JP6024629B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015056295A (en) | 2015-03-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6024629B2 (en) | Membrane electrode assembly and fuel cell manufacturing method | |
US20100167176A1 (en) | Manufacturing apparatus and method for fuel cell electrode material assembly, and fuel cell | |
JP7258725B2 (en) | Manufacturing apparatus and manufacturing method for membrane electrode assembly with subgasket | |
KR101619573B1 (en) | Manufacture method of MEA for fuel cell | |
JP5169057B2 (en) | Manufacturing method and manufacturing apparatus for membrane electrode diffusion layer assembly, fuel cell | |
JP5857937B2 (en) | Manufacturing method and manufacturing apparatus for membrane electrode assembly for fuel cell | |
JP6217614B2 (en) | Method for inspecting membrane electrode assembly | |
JP7258726B2 (en) | Manufacturing method and manufacturing apparatus for membrane electrode assembly with subgasket, membrane electrode assembly with subgasket | |
US11196071B2 (en) | Method for manufacturing membrane electrode and gas diffusion layer assembly | |
JP6231259B2 (en) | Method of manufacturing membrane electrode assembly for fuel cell | |
JP5884704B2 (en) | Manufacturing method and manufacturing apparatus for membrane electrode assembly for fuel cell | |
JP5935743B2 (en) | Fuel cell and fuel cell manufacturing method | |
JP6090192B2 (en) | Membrane electrode assembly manufacturing method and membrane electrode assembly manufacturing apparatus | |
JP5979100B2 (en) | Manufacturing method of membrane electrode assembly and electrolyte membrane winding roller | |
JP6965676B2 (en) | Inspection method of membrane electrode assembly | |
JP2012234713A (en) | Method for joining electrolyte membrane and film, and method for manufacturing fuel cell | |
JP5853194B2 (en) | Membrane-catalyst layer assembly manufacturing method and manufacturing apparatus thereof | |
JP5533688B2 (en) | Manufacturing method of electrolyte membrane for fuel cell | |
JP2017142890A (en) | Membrane-electrode assembly manufacturing device | |
JP5110312B2 (en) | Membrane-protective layer material continuous joining method and apparatus | |
JP6874665B2 (en) | Inspection method of membrane electrode assembly | |
JP2020027792A (en) | Manufacturing apparatus for assembly of cells for fuel battery | |
JP7276209B2 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING LAMINATE FOR FUEL CELL | |
KR102458564B1 (en) | Apparatus and method for manufacturing membrane-electrode assembly | |
JP7330866B2 (en) | Manufacturing apparatus and manufacturing method for membrane electrode assembly with subgasket |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151005 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160719 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160726 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160825 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160913 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160926 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6024629 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |