JP6245165B2 - 補強型電解質膜の製造方法、シート - Google Patents

Description

本発明は、補強型電解質膜の製造方法の技術に関する。

反応ガス（燃料ガスおよび酸化剤ガス）を利用して電気化学反応を引き起こすことにより、物質の持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する燃料電池が知られている。例えば、特許文献１には、燃料電池に用いられる電解質膜がロール搬送されるときに、電解質膜の厚さが数マイクロメートル（μｍ）から数十μｍと薄いため、電解質膜を保護するためにバックシートとしてテフロンシート（テフロンは登録商標）を使用する製造装置が記載されている。また、特許文献２には、電解質膜の両面に触媒層が形成された膜電極接合体の製造コストを抑制するために、バックシートを再利用する膜電極接合体の製造方法が記載されている。また、特許文献３には、膜電極接合体をホットプレス（熱圧着）するときに、吸水性を有するシートを介してホットプレスすることにより、触媒層から発生する水分を吸い上げて、ホットプレス後の膜電極接合体に発生する皺を抑制する製造方法が記載されている。また、特許文献４には、ガス拡散層接合体をホットプレスするときに、ガス拡散層と触媒層との間にＰＢＩ／リン酸複合膜および吸水性を有するシートを配置することで、接着層を形成せずに電解質膜とガス拡散層とを接合する膜電極ガス拡散層接合体の製造方法が記載されている。

特許文献５には、補強型電解質膜の製造に用いられる帯状電解質ポリマーや帯状補強部材が製造工程においてバックシートに張り合わされてロール搬送されることで、製造時に発生する電解質ポリマーや帯状補強部材の搬送不良を抑制する技術が記載されている。

特開２００８−２７７２８８号公報 特開２０１３−１７１８２１号公報 特開２０１０−２１８８６６号公報 特開２００９−１１０７６４号公報 特開２０１４−２２９４３３号公報

しかし、特許文献１に記載された製造装置では、ホットプレス時に、テフロンシートが変形するおそれがあり、テフロンシートと共に電解質膜が変形するおそれがあった。また、変形後のテフロンシートを、再度、バックシートとして使用することは難しく、バックシートを再利用したいという課題があった。また、特許文献２に記載された製造方法では、バックシートとしてポリエステル系の高分子フィルムが用いられているが、より熱変形を抑制できるバックシートを使用したいという課題があった。また、特許文献３および特許文献４には、膜電極接合体として形成される前の電解質膜の変形をより抑制したいという課題があった。そのほか、補強型電解質膜の製造方法においては、製造方法の簡易化、低コスト化、製造設備の小型化、使い勝手の向上、および、製造される電解質膜の低コスト化等が望まれていた。

また、特許文献５に記載された技術では、帯状電解質ポリマーや帯状補強部材の製造時における搬送不良を抑制できるものの、搬送に用いられるバックシートは、帯状電解質ポリマーと帯状補強部材とを張り合わせて補強型電解質膜が製造された後に、補強型電解質膜の製造時に変形してしまい、再利用することができない。補強型電解質膜の製造に用いられるバックシートは高価であるため、バックシートを再利用したいという課題があった。

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。
本発明の一形態によれば、電解質膜と、前記電解質膜の少なくとも一方の面に形成されている補強層と、を有する補強型電解質膜の製造方法が提供される。この製造方法は、前記電解質膜と前記補強層とを含む積層体の両面からシートを介して熱を加えながら加圧する熱圧着工程を備え；前記シートの材質は、線膨張係数が１．６×１０ ^−５ （１／Ｋ）以上４．７×１０ ^−５ （１／Ｋ）以下で引っ張り強さが６５ＭＰａ以上の金属または線膨張係数が１．６×１０ ^−５ （１／Ｋ）以上４．７×１０ ^−５ （１／Ｋ）以下で引っ張り強さが６５ＭＰａ以上で荷重たわみ温度が１５０℃以上の樹脂である。
この形態の製造方法によれば、補強型電解質膜の製造時に用いられたシートの寸法の変化量が小さいく、シートの限界サイクル数の回数が多いため、この補強型電解質膜の製造方法に用いられたバックシートを再利用でき、補強型電解質膜の製造コストを低減できる。
その他、本発明は、以下の形態としても実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、電解質膜と、前記電解質膜の少なくとも一方の面に形成された補強層と、を有する補強型電解質膜の製造方法が提供される。この製造方法は、前記電解質膜と前記補強層とを含む積層体の両面からシートを介して熱を加えながら加圧する熱圧着工程を備え；前記シートの材質は、金属または耐熱性を有する樹脂である。この形態の製造方法によれば、補強型電解質膜の製造時に用いられたシートの寸法の変化量が小さい。また、補強型電解質膜の製造方法に用いられたシートの膨潤寸法変化率が小さく、シートの限界サイクル数の回数が多いため、この補強型電解質膜の製造方法に用いられたバックシートを再利用でき、補強型電解質膜の製造コストを低減できる。

（２）上記形態の製造方法において、前記熱圧着工程は、前記補強層の一方の面に前記電解質膜を形成した後に、前記補強層における前記電解質膜が形成されていない面に前記電解質膜を形成した積層体の両面から前記シートを介して熱を加えながら加圧する工程であってもよい。この形態の製造方法によれば、補強層を電解質膜で挟んだ補強型電解質膜を製造できる。

（３）上記形態の製造方法において、前記熱圧着工程は；前記電解質膜の一方の面に配置された前記補強層を含む第１の積層体の両面から前記シートを介して熱を加えながら加圧する第１の工程と；前記第１の工程後の前記第１の積層体において、前記電解質膜における前記一方の面とは反対側の面に前記補強層を配置して第２の積層体を形成し、前記第２の積層体の両面から前記シートを介して熱を加えながら加圧する第２の工程と、を含んでもよい。この形態の製造方法によれば、電解質膜の変形を抑制した上で、電解質膜の電解質ポリマーが電解質膜の両面に配置された補強層により含浸して一体化させることができる。

（４）上記形態の製造方法において、前記シートの材質は、ステンレス製であってもよい。この形態の製造方法によれば、ステンレス製のシートにおいて、引っ張り強さの数値が大きく、耐熱性が高く、ネックイン度が低いため、熱圧着工程時に発生するシートの変形によって生じる補強型電解質膜の変形を抑制できる。また、ステンレス製のシート自体の変形量も小さいため、ステンレス製のシートを再利用することで、補強型電解質膜の製造コストを低減できる。

（５）上記形態の製造方法において、前記シートの材質は、荷重たわみ温度が摂氏１５０度以上の樹脂であってもよい。この形態の製造方法によれば、補強型電解質膜の製造時におけるバックシートＢＳの寸法の変化量を小さくでき、補強型電解質膜の製造方法においてバックシートＢＳを再利用できる。

（６）上記形態の製造方法において、前記積層体をアルカリ性溶液に浸漬させた後に酸性溶液に浸漬させる加水分解処理工程を備え；前記シートの線膨張係数は、１．２×１０^−５（１／Ｋ）以上１０×１０^−５（１／Ｋ）以下であってもよい。この形態の製造方法によれば、製造された補強型電解質膜からシートを剥離させやすく、加水分解処理において、シートが積層体から剥離しにくくなり、補強型電解質膜の製造不良を低減できる。

（７）上記形態の製造方法において、前記補強型電解質膜と接触する前記シートの面はフッ素樹脂によって覆われていてもよい。この形態の製造方法によれば、ステンレス製のシートの表面をフッ素樹脂で覆うことで、ステンレスに含まれる電解質膜の化学的耐久性を劣化させる金属イオンが電解質膜へと移動することを抑制できる。また、加水分解処理のアルカリ性溶液および酸性溶液への浸漬におけるステンレス製のシートの耐腐食性が向上するため、加水分解処理を含めた補強型電解質膜の製造する工程の全てでステンレス製のシートが再利用でき、補強型電解質膜の製造コストをより低減できる。

（８）上記形態の製造方法において、前記熱圧着工程は、前記積層体と前記シートとをロール搬送によって搬送しながら行なわれる工程であってもよい。この形態の製造方法によれば、効率的に、コストを抑制して補強型電解質膜を製造できる。

本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、上記の製造方法によって製造された燃料電池の電解質膜、膜電極接合体、膜電極ガス拡散層接合体、燃料電池の電解質膜の製造方法において用いられるシート、および、燃料電池。また、電解質膜、膜電極接合体、膜電極ガス拡散層接合体、および、燃料電池の製造装置、これらの製造装置の制御方法を実現する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できる。

本発明の第１実施形態における製造方法によって作製された補強型電解質膜の断面図である。 バックシートの詳細を示す説明図である。 補強型電解質膜の製造方法の流れを示す説明図である。 電解質膜と第１のバックシートとを貼り合わせる製造装置の概略図である。 電解質膜と第１のバックシートとが貼り合わせられた中間積層体における一部の断面図である。 第１の補強膜と第１の供給用バックシートとが貼り合わせられた中間積層体における一部の断面図である。 中間積層体に第２のバックシートを貼り合わせてから第１のバックシートを剥離させるまでの工程を行なう製造装置の概略図である。 第２のバックシートが貼り合わせられた中間積層体における一部の断面図である。 第１のバックシートを剥離させた中間積層体における一部の断面図である。 第２の補強膜と第２の供給用バックシートとが貼り合わせられた中間積層体における一部の断面図である。 第３のバックシートが貼り合わせられた中間積層体における一部の断面図である。 ステンレスおよびフッ素樹脂シートにおける物性値の一例を示す一覧表である。 補強型電解質膜の各サンプルの評価結果の一例を示す一覧表である。 第２実施形態における製造方法によって作製された補強型電解質膜の断面図である。 第２実施形態における補強型電解質膜の製造方法の流れを示す説明図である。 第１の電解質膜と第１のバックシートとが貼り合わせられた中間積層体における一部の断面図である。 第１の補強膜と第１の供給用バックシートとが中間積層体に貼り合わせられた後の中間積層体における一部の断面図である。 第１の供給用バックシートが剥離された中間積層体にステップＳ１１の処理で作製された中間積層体が貼り合わされた中間積層体における一部の断面図である。 バックシートやバックシートの芯材として用いられた金属や樹脂についての物性値の一例を示す一覧表である。 バックシートやバックシートの芯材として用いられた樹脂についての物性値の一例を示す一覧表である。 補強型電解質膜の実施例および比較例の各サンプルの評価結果の一例を示す説明図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．補強型電解質膜の製造方法：
図１は、本発明の第１実施形態における製造方法によって作製された補強型電解質膜の断面図である。図１では、後述する補強型電解質膜の製造方法によって製造された補強型電解質膜１００を積層する方向に沿った断面図（以下、単に「断面図」とも呼ぶ）が示されている。図１に示すように、補強型電解質膜１００は、電解質膜１０と、電解質膜１０を挟む第１の補強膜ＡＣ１および第２の補強膜ＡＣ２と、を有する。また、後述する本実施形態の製造方法によって製造される補強型電解質膜１００は、第１の補強膜ＡＣ１が電解質膜１０と対向する面とは反対側の面において、バックシートＢＳ（後述する「第２のバックシートＢＳ２」）と接している。

電解質膜１０は、後述する加水分解処理によってプロトン伝導性が付与される前の電解質ポリマーが帯状に成形された部材である。電解質ポリマーは、フッ素系のイオン交換樹脂であり、例えば、ＤＵＰＯＮＴ社のナフィオン（登録商標）などのパーフルオロスルホン酸系ポリマーによって構成されている。製造された燃料電池のプロトン伝導性をより高くするために、電解質膜１０の厚さは、５マイクロメートル（μｍ）以上１５μｍ以下が好ましく、５μｍ以上１０μｍ以下だとさらに好ましい。第１の補強膜ＡＣ１および第２の補強膜ＡＣ２は、延伸した帯状のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であり、溶解した電解質ポリマーを内部に含浸させることができる多孔質の部材である。第１の補強膜ＡＣ１および第２の補強膜ＡＣ２は、厚さが３μｍのシートである。

図２は、バックシートＢＳの詳細を示す説明図である。図２に示すように、補強型電解質膜１００に貼り合わされるバックシートＢＳは、厚さが５０μｍの帯状のシートがロール状に巻かれたものである。バックシートＢＳの断面の拡大図Ｍ１に示すように、バックシートＢＳは、ステンレス２５の表面にコーティング膜２８が形成されたシートである。ステンレス２５は、材質がＳＵＳ３１６Ｌのステンレスであり、コーティング膜２８は、フッ素樹脂をステンレス２５に塗布して硬化させた膜である。なお、後述する第１のバックシートＢＳ１および第３のバックシートＢＳ３も、バックシートＢＳ（第２のバックシートＢＳ２）と同じ構成である。また、他の実施形態では、ステンレス２５の表面に対して、フッ素樹脂シートを重ねて熱を加えて加圧するラミネート加工によってステンレス２５の両面にフッ素樹脂を接着してもよいし、接着剤などを利用してステンレス２５の両面にフッ素樹脂を接着してもよい。バックシートＢＳは、請求項におけるシートに相当する。

図３は、補強型電解質膜１００の製造方法の流れを示す説明図である。補強型電解質膜１００の製造方法では、初めに、電解質膜１０と第１のバックシートＢＳ１とを貼り合わせる（ステップＳ１０）。図４は、電解質膜１０と第１のバックシートＢＳ１とを貼り合わせる製造装置の概略図である。図４に示すように、本実施形態では、電解質膜１０と第１のバックシートＢＳ１とのそれぞれがローラーによって搬送（ロール搬送）されながら、電解質膜１０と第１のバックシートＢＳ１とが２つの搬送ローラーＲ３によって加圧されて貼り合わされる。なお、以下では、便宜上、補強型電解質膜１００として完成する前の製造途中の中間生成物を、貼り合わされたバックシートＢＳを含めて中間積層体１０２と呼ぶ。補強型電解質膜１００の製造方法の各工程において、中間積層体１０２は変化するため、変化後の中間積層体１０２の後に小文字のアルファベットを付すことで（例えば、中間積層体１０２ａや中間積層体１０２ｂ）、異なる中間積層体１０２を示す。図５は、電解質膜１０と第１のバックシートＢＳ１とが貼り合わせられた中間積層体１０２ａにおける一部の断面図である。図５に示すように、中間積層体１０２は、電解質膜１０と第１のバックシートＢＳ１とが面ＳＦ１で貼り合わされて構成されている。

電解質膜１０と第１のバックシートＢＳ１とが貼り合わされると、中間積層体１０２ａがロール搬送されて、図３のステップＳ１０と同様に、ローラーに加圧されることで、第１の供給用バックシートＳＳ１に配置された第１の補強膜ＡＣ１に中間積層体１０２ａが貼り合わされる（ステップＳ１２）。図６は、第１の補強膜ＡＣ１と第１の供給用バックシートＳＳ１とが中間積層体１０２ａに貼り合わせられた中間積層体１０２ｂにおける一部の断面図である。図６に示すように、電解質膜１０の面ＳＦ１の反対側の面ＳＦ２において、電解質膜１０に第１の補強膜ＡＣ１が貼り合わされている。また、第１の補強膜ＡＣ１は、電解質膜１０と対向する面とは反対側の面において、第１の供給用バックシートＳＳ１と接している。なお、本実施形態における第１の供給用バックシートＳＳ１および後述する第２の供給用バックシートＳＳ２は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）によって構成されている。

次に、第１の補強膜ＡＣ１から第１の供給用バックシートＳＳ１を剥離させる（図３のステップ１３）。次に、中間積層体１０２ｂがロール搬送されながらローラーによって加圧されることで、中間積層体１０２ｂに第２のバックシートＢＳ２が貼り合わせられ（ステップＳ１４）中間積層体１０２ｃが形成され、加熱した２つの搬送ローラーによって、中間積層体１０２ｃを加熱しながら加圧する熱圧着が行なわれ（ステップＳ１６）、中間積層体１０２ｃから第１のバックシートＢＳ１が剥離させられて中間積層体１０４ｄが形成される（ステップＳ１８）。図７は、中間積層体１０２ｂに第２のバックシートＢＳ２を貼り合わせて中間積層体１０２ｃが形成されてから第１のバックシートＢＳ１が中間積層体１０２ｃから剥離させて中間積層体１０４ｄを形成するまでの工程を行なう製造装置の概略図である。図７に示すように、電解質膜１０と第１のバックシートＢＳ１と第１の補強膜ＡＣ１とで構成された中間積層体１０２ｂ（図６）に対して、２つの搬送ローラーＲ１によって、第２のバックシートＢＳ２が貼り合わせられて中間積層体１０２ｃが形成される。図８は、第２のバックシートＢＳ２が貼り合わせられた中間積層体１０２ｃにおける一部の断面図である。図８に示すように、第１の補強膜ＡＣ１における面ＳＦ２の反対側の面ＳＦ３において、第１の補強膜ＡＣ１に第２のバックシートＢＳ２が貼り合わせられている。なお、中間積層体１０２ｃは、請求項における第１の積層体に相当する。

図７に示すように、中間積層体１０２ｂに第２のバックシートＢＳ２が貼り合わせられた中間積層体１０２ｃに対して、加熱された２つのホットローラーＲ２によって熱圧着が行なわれる。ホットローラーＲ２によって、中間積層体１０２ｃは、加熱されながら、電解質膜１０や第１の補強膜ＡＣ１が積層方向に沿って加圧されることで、電解質膜１０を構成する電解質ポリマーが溶融して、第１の補強膜ＡＣ１の細かい孔の中に含浸する。電解質ポリマーが第１の補強膜ＡＣ１に含浸することで、電解質膜１０と第１の補強膜ＡＣ１とが一体化する。中間積層体１０２ｃが熱圧着されると、中間積層体１０２ｃから第１のバックシートＢＳ１が剥離されて中間積層体１０２ｄが形成される。なお、図３のステップＳ１６における熱圧着の工程は、請求項における第１の工程に相当する。図９は、第１のバックシートＢＳ１を剥離させた中間積層体１０２ｄにおける一部の断面図である。

次に、中間積層体１０２ｄがロール搬送されながら、ローラーによって加圧されることで、第１のバックシートＢＳ１を剥離させた電解質膜１０の面ＳＦ１に第２の供給用バックシートＳＳ２に配置された第２の補強膜ＡＣ２を貼り合わせて中間積層体１０２ｅが形成される（図３のステップＳ２０）。図１０は、第２の補強膜ＡＣ２と第２の供給用バックシートＳＳ２とが貼り合わせられた中間積層体１０２ｅにおける一部の断面図である。図１０に示すように、電解質膜１０における面ＳＦ１に第２の補強膜ＡＣ２が貼り合わせられて中間積層体１０２ｅが形成されている。また、第２の補強膜ＡＣ２は、電解質膜１０と対向する面とは反対側の面において、第２の供給用バックシートＳＳ２と接している。

次に、第２の補強膜ＡＣ２から第２の供給用バックシートＳＳ２を剥離させる（図３のステップ２１）。次に、中間積層体１０２ｅがロール搬送されながら、ローラーによって加圧されることで、中間積層体１０２ｅに第３のバックシートＢＳ３を貼り合わせて中間積層体１０２ｆが形成される（ステップＳ２２）。図１１は、第３のバックシートＢＳ３が貼り合わせられた中間積層体１０２ｆにおける一部の断面図である。図１１に示すように、中間積層体１０２ｆにおいて、第２の補強膜ＡＣ２における面ＳＦ１の反対側の面ＳＦ４に第３のバックシートＢＳ３が貼り合わせられている。次に、図３のステップＳ１６の処理と同じように、加熱された２つのホットローラーによって、中間積層体１０２ｆに対して熱圧着を行なう（ステップＳ２４）。熱圧着により、電解質膜１０の電解質ポリマーが第２の補強膜ＡＣ２に含浸することで、電解質膜１０と第２の補強膜ＡＣ２とが一体化する。熱圧着が行なわれた後に、中間積層体１０２ｆから第３のバックシートＢＳ３を剥離させて中間積層体１０２ｇが形成される（ステップＳ２６）。第３のバックシートＢＳ３が剥離させられると、図１に示す補強型電解質膜１００にバックシートＢＳが張り合わせられた構成と同じ構成を有する中間積層体１０２ｇが成形される。なお、中間積層体１０２ｆは、請求項における第２の積層体に相当する。

次に、中間積層体１０２ｇの電解質ポリマーにプロトン伝導性を付与するために加水分解処理が行なわれる（図３のステップＳ２８）。加水分解処理は、中間積層体１０２ｇをアルカリ性溶液に浸漬させ、電解質ポリマーが有する側鎖端末である−ＳＯ_２Ｆ基を−ＳＯ_３Ｎａ基に変性させる。その後、中間積層体１０２ｇを水洗した後に、酸性溶液に浸漬させて、変性された−ＳＯ_３Ｎａ基を、さらに、−ＳＯ_３Ｈ基へと変性させる。得られた中間積層体１０２ｇから第２のバックシートＢＳ２を剥離させたものが補強型電解質膜１００である（図１）。

Ａ−２．補強型電解質膜の評価：
本実施形態の製造方法（図３）によって製造された補強型電解質膜１００を実施例１として、実施例１、実施例２、および、比較例の評価を行ない、以下に評価結果を示す。なお、実施例２および比較例では、実施例１に対して、製造方法で用いるバックシートＢＳの構成が異なり、他の構成要素および製造方法は同じである。実施例２のバックシートＢＳは、芯材であるＳＵＳ３０４で厚さが５０μｍのステンレスのシートの表面を、材質がテフロン（登録商標）のＰＦＡで厚さが１５μｍのシートにてラミネート加工された８０μｍの帯状の複合シートである。比較例のバックシートＢＳは、テフロンのＰＦＡで厚さが５０μｍの帯状のシートである。

図１２は、ステンレスおよびフッ素樹脂シートにおける物性値の一例を示す一覧表である。図１２には、実施例１のバックシートＢＳの芯材に用いたステンレスのＳＵＳ３１６Ｌと、実施例２のバックシートＢＳの芯材に用いたステンレスのＳＵＳ３０４と、ＰＴＦＥと、比較例のバックシートＢＳに用いたＰＦＡと、のそれぞれにおける引っ張り強さ（メガパスカル：ＭＰａ）、線膨張係数、および、耐熱温度（摂氏：℃）が示されている。図１２に示すように、ステンレスであるＳＵＳ３１６ＬおよびＳＵＳ３０４は、ＰＴＦＥおよびＰＦＡと比較して、引っ張り強さの値が大きく、線膨張係数が小さく、耐熱温度が高いため、変形しづらく、高温下での使用に適している。

本実施形態では、補強型電解質膜１００の評価を、ネックイン度（％）と、膨潤寸法変化率（％）と、限界サイクル数と、の項目について行なった。なお、補強型電解質膜１００におけるネックイン度と膨潤寸法変化率との評価は、上記製造方法によって製造された補強型電解質膜１００の各サンプルを８センチメートル（ｃｍ）四方で切り出し、摂氏２５度（２５℃）、相対湿度５０％ＲＨの環境下で行なった。ネックインとは、補強型電解質膜１００からバックシートＢＳを剥離させる場合（例えば、図３のステップＳ１８）や熱圧着工程（図３のステップＳ１６）で、補強型電解質膜１００に引っ張り応力がかかることによって補強型電解質膜１００に生じる搬送方向に直交する膜幅方向の収縮のことである。ネックイン度とは、上記の膜幅方向の収縮率であり、下記数式（１）によって表される。なお、加工前の幅寸法とは、ステップＳ１０の処理が行なわれる前の幅寸法をいい、加工後の幅寸法とは、ステップＳ２８の処理が行なわれた後の幅寸法をいう。また、本実施形態では、膜のネックイン度は、バックシートＢＳのネックイン度とほぼ等しく、ネックイン度の小さいバックシートＢＳほど再利用にも優れているといえる。

膨潤寸法変化率は、８ｃｍ四方に切り出された各サンプルを、摂氏１００度の熱水に１時間浸漬させて膨潤させた後における膜幅方向の膨張率であり、下記数式（２）によって表される。

限界サイクル数の評価には、評価サンプルとして、ネックイン度および膨潤寸法変化率で用いたサンプルと同等のサンプルに対して、両面に触媒担持カーボンとフッ素系アイオノマーの分散溶液をスプレー法によって塗布することで触媒電極を形成し、補強型電解質膜１００および触媒電極を挟むようにガス拡散層としてのカーボン繊維基材を配置したサンプルを用いた。ガス拡散層が配置された各サンプルに対して、湿潤窒素ガスと乾燥窒素ガスを５分周期で交互に切り替えて供給し、所定のタイミングで各サンプルのガス透過性を検査した。ガス透過性の検査において計測されるガスの透過量（クロスリーク量）が規定値以上になったときに、それまでに湿潤窒素ガスと乾燥窒素ガスとを切り替えたサイクル数を限界サイクル数と定義した。なお、評価試験に用いた湿潤窒素ガスの相対湿度は、８０％ＲＨであり、乾燥窒素ガスの相対湿度は、２％ＲＨから３％ＲＨである。

図１３は、補強型電解質膜１００の各サンプルの評価結果の一例を示す一覧表である。図１３に示すように、実施例１と実施例２とでは、本実施形態の評価において、ほぼ同じ結果となった。実施例１および実施例２（以下、単に「実施例」とも呼ぶ）では、比較例と比べて、ネックイン度が小さいため、補強型電解質膜１００の製造時における寸法の変化量が小さい。また、実施例では、比較例と比べて、膨潤寸法変化率が小さく、限界サイクル数の回数が多いため、燃料電池として使用した場合の耐久性が向上する。

以上説明したように、本実施形態の電解質膜１０と第１の補強膜ＡＣ１および第２の補強膜ＡＣ２とを有する補強型電解質膜１００の製造方法では、図３のステップＳ１６およびステップＳ２４において、補強型電解質膜１００の両面にステンレス製（ＳＵＳ３１６Ｌ）のバックシートＢＳを配置した状態で熱圧着が行なわれる。この熱圧着により、電解質膜１０の電解質ポリマーが第１の補強膜ＡＣ１や第２の補強膜ＡＣ２に含浸する。そのため、本実施形態における補強型電解質膜１００の製造方法では、バックシートＢＳの、引っ張り強さの数値が大きく、耐熱性が高く、ネックイン度が低いため、中間積層体１０２ｃ，１０２ｆにバックシートＢＳを熱圧着させるときに（ステップＳ１６，２４）、補強型電解質膜１００の変形を抑制できる。また、バックシートＢＳ自体の変形量も小さいため、バックシートＢＳを再利用することで、補強型電解質膜１００の製造コストを低減できる。

また、本実施形態における補強型電解質膜１００の製造方法では、電解質膜１０の面ＳＦ２に第１の補強膜ＡＣ１が貼り合わせられ、第１のバックシートＢＳ１および第２のバックシートＢＳ２によって挟まれた中間積層体１０２ｃが積層方向に沿って熱圧着される。その後、電解質膜１０の面ＳＦ１に第２の補強膜ＡＣ２が貼り合わせられ、第２のバックシートＢＳ２および第３のバックシートＢＳ３によって挟まれた中間積層体１０２ｆが積層方向に沿って熱圧着される。そのため、本実施形態における補強型電解質膜１００の製造方法では、補強型電解質膜１００の変形を抑制した上で、電解質膜１０の電解質ポリマーが第１の補強膜ＡＣ１および第２の補強膜ＡＣ２により含浸して一体化させることができる。

また、本実施形態における補強型電解質膜１００の製造方法では、バックシートＢＳとして、ステンレス２５の表面にはフッ素樹脂のコーティング膜が形成されたシートが用いられている。そのため、本実施形態の製造方法では、バックシートＢＳの表面をフッ素樹脂でコーティングすることで、ステンレス２５に含まれる電解質膜１０の化学的耐久性を劣化させる金属イオンが電解質膜１０へと移動することを抑制できる。また、加水分解処理のアルカリ性溶液および酸性溶液への浸漬におけるバックシートＢＳの耐腐食性が向上するため、加水分解処理を含めた補強型電解質膜１００の製造する工程の全てでバックシートＢＳの再利用でき、補強型電解質膜１００の製造コストをより低減できる。

また、本実施形態における補強型電解質膜１００の製造方法では、中間積層体１０２とバックシートＢＳとをロール搬送によって搬送しながら熱圧着の工程が行なわれるため、効率的に、コストを抑制して補強型電解質膜１００を製造できる。

Ｂ．第２実施形態：
Ｂ−１．補強型電解質膜の製造方法：
図１４は、第２実施形態における製造方法によって作製された補強型電解質膜の断面図である。第２実施形態の製造方法によって製造された補強型電解質膜２００は、第１の補強膜ＡＣ１ａと、第１の補強膜ＡＣ１ａを挟む第１の電解質膜１１および第２の電解質膜１２と、を有する。第２の電解質膜１２が第１の補強膜ＡＣ１ａと対向する面と反対側の面において、バックシートＢＳ１０（後述する「第２のバックシートＢＳ１２」と同じ）と接している。第１の電解質膜１１および第２の電解質膜１２は、第１実施形態の電解質膜１０と同じ電解質ポリマーが帯状に成形された部材である。第２実施形態の第１の補強膜ＡＣ１ａは、第１実施形態の第１の補強膜ＡＣ１および第２の補強膜ＡＣ２と同じＰＴＦＥである。

バックシートＢＳ１０の厚さは５０μｍであり、バックシートＢＳ１０は、帯状のシートとしてロール状に巻かれたシートである。バックシートＢＳ１０は、第１実施形態のバックシートＢＳの芯材であるステンレス２５の代わりにポリイミド（ＰＩ）を芯材として、ＰＩの表面にフッ素樹脂を硬化させたコーティング膜２８が形成されたシートである。すなわち、第２実施形態で用いられるバックシートＢＳ１０では、第１実施形態のバックシートＢＳと比較して、芯材に用いられる材質がＰＩである点が異なる。なお、後述する第１のバックシートＢＳ１１は、バックシートＢＳ１０（第２のバックシートＢＳ１２）と同じシートである。

図１５は、第２実施形態における補強型電解質膜２００の製造方法の流れを示す説明図である。第２実施形態の製造法では、第１の電解質膜１１と第１の補強膜ＡＣ１ａと第２の電解質膜１２とが積層された後の１度の熱圧着工程により、第１の電解質膜１１および第２の電解質膜１２に含まれる電解質ポリマーが第１の補強膜ＡＣ１ａに含浸して、補強型電解質膜２００が製造される。

補強型電解質膜２００の製造方法では、初めに、第１実施形態のステップＳ１０の処理と同じように、第１の電解質膜１１と第１のバックシートＢＳ１１とがロール搬送させながらローラーによって加圧されることで、第１の電解質膜１１と第１のバックシートＢＳ１１とが貼り合わせられて中間積層体２０２ａが形成される（ステップＳ３０）。図１６は、第１の電解質膜１１と第１のバックシートＢＳ１１とが貼り合わせられた中間積層体２０２ａにおける一部の断面図である。図１６に示すように、中間積層体２０２ａは、第１の電解質膜１１と第１のバックシートＢＳ１１とが面ＳＦ１１で張り合わされて形成されている。

次に、第１実施形態のステップＳ１２の処理と同じように、中間積層体２０２ａがロール搬送されながらローラーによって加圧されることで、中間積層体２０２ａに第１の補強膜ＡＣ１ａが張り合わされて中間積層体２０２ｂが形成される（ステップＳ３２）。図１７は、第１の補強膜ＡＣ１ａと第１の供給用バックシートＳＳ１１とが中間積層体２０２ａに貼り合わせられた後の中間積層体２０２ｂにおける一部の断面図である。図１７に示すように、中間積層体２０２ｂでは、第１の電解質膜１１は、面ＳＦ１１と反対側の面ＳＦ１２に、第１の補強膜ＡＣ１ａが張り合わされている。また、第１の補強膜ＡＣ１ａは、第１の電解質膜１１に張り合わされる前に、第１の供給用バックシートＳＳ１１と貼り合わされた状態でロール搬送されているため、第１の電解質膜１１と対向する面ＳＦ１２と反対側の面ＳＦ１３において、第１の供給用バックシートＳＳ１１と接している。なお、第２実施形態における第１の供給用バックシートＳＳ１１は、第１実施形態の第１の供給用バックシートＳＳ１および第２の供給用バックシートＳＳ２と同じＰＴＦＥによって形成されている。

次に、中間積層体２０２ｂから第１の供給用バックシートＳＳ１１が剥離させられて中間積層体２０２ｃが形成される（ステップＳ３４）。中間積層体２０２ｂから第１の供給用バックシートＳＳ１１が剥離されてロール搬送される中間積層体２０２ｃに、ステップＳ３０の処理で作製された第１の電解質膜１１と第１のバックシートＢＳ１１とを張り合わせた中間積層体２０２ａがローラーによって加圧されて貼り合わされて中間積層体２０２ｄが形成される（ステップＳ３６）。

図１８は、第１の供給用バックシートＳＳ１１が剥離された中間積層体２０２ｃにステップＳ１１の処理で作製された中間積層体２０２ａが貼り合わされた中間積層体２０２ｄにおける一部の断面図である。図１８に示すように、中間積層体２０２ｄでは、中間積層体２０２ｃの第１の補強膜ＡＣ１ａにおける面ＳＦ１２と反対側の面ＳＦ１３（すなわち中間積層体２０２ｂから第１の供給用バックシートＳＳ１１が剥離された面）に、図１５のステップＳ１１の処理で作製された中間積層体２０２ａにおける第１の電解質膜１１の面ＳＦ１１と反対側の面が張り合わされている。なお、図１８に示す中間積層体２０２ｄでは、中間積層体２０２ｃを構成する第１の電解質膜１１および第１のバックシートＢＳ１１と区別するために、新たに貼り合わされた中間積層体２０２ａに含まれる第１の電解質膜１１および第１のバックシートＢＳ１１のそれぞれが、第２の電解質膜１２および第２のバックシートＢＳ１２として示されている。

次に、作製された中間積層体２０２ｄがロール搬送されながら、加熱した２つの搬送ローラーによって、中間積層体２０２ｄを加熱しながら中間積層体２０２ｄの両面から加圧する熱圧着が行なわれる（図１５のステップＳ３８）。第２実施形態の製造方法で行なわれる熱圧着の処理は、第１実施形態の熱圧着の処理と同じである。なお、熱圧着の温度は、摂氏２２０度から摂氏２５０度の間の温度である。次に、熱圧着後の中間積層体２０２ｄから第１のバックシートＢＳ１１が剥離される（ステップＳ４０）。その後、第１のバックシートＢＳ１１が剥離された中間積層体に、第１実施形態と同じように加水分解処理が行なわれる（ステップＳ４２）。中間積層体に加水分解処理が行なわれると、第１実施形態と同じように、電解質ポリマーが有する側鎖端末である−ＳＯ_２Ｆ基が、−ＳＯ_３Ｎａ基に変性した後、さらに、−ＳＯ_３Ｈ基へと変性する。加水分解処理が行なわれた中間積層体から、第１のバックシートＢＳ１１を剥離させたものが、図１４に示す補強型電解質膜２００である。

Ｂ−２．補強型電解質膜の評価：
第２実施形態の製造方法によって製造された補強型電解質膜２００を実施例３として、第１実施形態で示した実施例１、実施例２、比較例１（第１実施形態の比較例と同じ）に加えて、新たな実施例４、実施例５、実施例６、実施例７、比較例２、比較例３、比較例４の評価を行ない、以下に評価結果を示す。実施例１から実施例７までの各実施例および比較例１から比較例４までの各比較例では、補強型電解質膜の製造方法で用いられるバックシートＢＳの材質が異なる。実施例４は、実施例３のバックシートＢＳの芯材としてのＰＩをポリアミドイミド（ＰＡＩ）に置き換えたシートを用いて製造された補強型電解質膜である。実施例５は、実施例３で用いられたＰＩをフッ素樹脂でコーティングされたバックシートＢＳを、フッ素樹脂でコーティングされていないポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）で形成されたバックシートＢＳを用いて製造された補強型電解質膜である。実施例６は、実施例１で用いられたＳＵＳ３１６Ｌをフッ素樹脂でコーティングされたバックシートＢＳを、フッ素樹脂でコーティングされていないＳＵＳ３１６Ｌで形成されたバックシートＢＳを用いて製造された補強型電解質膜である。実施例７は、実施例１のバックシートＢＳの芯材としてのＳＵＳ３１６Ｌをアルミニウムに置き換えたシートを用いて製造された補強型電解質膜である。比較例２は、第１実施形態の実施例１のバックシートＢＳの芯材であるＳＵＳ３１６ＬをＳＵＳ４１０に置き換えたシートが用いられて製造された補強型電解質膜である。比較例３は、実施例３のバックシートＢＳ１０の芯材であるＰＩをＰＴＦＥに置き換えたシートが用いて製造された補強型電解質膜である。比較例４は、実施例３で用いられたＰＩをフッ素樹脂でコーティングされたバックシートＢＳを、フッ素樹脂でコーティングされていないＰＩで形成されたバックシートＢＳを用いて製造された補強型電解質膜である。

図１９は、バックシートＢＳやバックシートＢＳの芯材として用いられた金属や樹脂についての物性値の一例を示す一覧表である。図１９には、実施例１の製造工程においてバックシートＢＳの芯材および実施例６の製造工程においてバックシートＢＳして用いられたＳＵＳ３１６Ｌと、実施例２の製造工程においてバックシートＢＳの芯材に用いられたＳＵＳ３０４と、比較例２の製造工程においてバックシートＢＳに用いられたＳＵＳ４１０と、実施例７の製造工程においてバックシートＢＳに用いられたアルミニウムと、比較例３の製造工程においてバックシートＢＳの芯材に用いられたＰＴＦＥと、のそれぞれにおける引っ張り強さ、線膨張係数、耐熱温度、および、荷重たわみ温度が示されている。なお、荷重たわみ温度は、ＪＩＳ Ｋ７１９１に規定される「プラスチック−荷重たわみ温度試験法」によって測定された。荷重たわみ温度は、合成樹脂の耐熱性を評価する試験によって得られる値であるため、４つの金属の物性値には数値が示されていない。また、線膨張係数の単位として、（１／℃）が用いられているが、（１／Ｋ（ケルビン））が用いられてもよい。

図２０は、バックシートＢＳやバックシートＢＳの芯材として用いられた樹脂についての物性値の一例を示す一覧表である。図２０には、実施例３の製造工程においてバックシートＢＳの芯材に用いられ、比較例４の製造工程においてバックシートＢＳに用いられたＰＩと、実施例４の製造工程においてバックシートＢＳの芯材に用いられたＰＡＩと、実施例５の製造工程においてバックシートＢＳとして用いられたＰＥＥＫと、合成樹脂であるポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）と、図１９にも示されているＰＦＡおよびＰＴＦＥと、のそれぞれにおける引っ張り強さ、線膨張係数、耐熱温度、および、荷重たわみ温度が示されている。

図２１は、補強型電解質膜の実施例および比較例の各サンプルの評価結果の一例を示す説明図である。図２１に示すように、１１のサンプルに対して、４つの項目で評価した。ネックイン度、膨潤寸法変化率、および、限界サイクル数の評価方法については、第１実施形態の評価方法と同じである。剥離強度の評価は、ＪＩＳ Ｋ６８５４−４に規定される浮動ローラー法による測定で行なわれた。浮動ローラー法による評価は、加水分解処理を終えた補強型電解質膜を幅１０ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切ったサンプルを、剥離速度６０ｍｍ／ｍｉｎで行なった。

図１９から図２１までの図に示すように、金属のステンレス鋼であるＳＵＳ３１６ＬをバックシートＢＳとして用いられて製造された実施例６と、熱圧着工程において補強型電解質膜の基である中間積層体に加熱される温度に対して耐熱性を有する樹脂のＰＥＥＫをバックシートＢＳとして用いられた製造された実施例５とでは、比較例と比べて、膨潤寸法変化率が小さく、それにより、膜の耐久性が向上し、限界サイクル数の回数も多くなる。さらに、ネックイン度が小さいため、製造時におけるバックシートＢＳの寸法の変化量が小さい。そのため、実施例５や実施例６に用いられたバックシートＢＳを補強型電解質膜の製造方法において再利用でき、補強型電解質膜の製造コストを低減できる。なお、第２実施形態における耐熱性を有する樹脂とは、耐熱温度が所定の温度以上であり、かつ、荷重たわみ温度が所定の温度以上である樹脂を意味する。そのため、比較例１および比較例３では、耐熱温度が２６０度以上であり、この耐熱温度は、実施例４および実施例５の耐熱温度の２５０度よりも高いが、比較例１および比較例３の荷重たわみ温度（５０℃，５５℃）は、実施例４および実施例５の荷重たわみ温度（２７８℃，２５０℃）よりも低く、比較例１および比較例３で用いられたＰＦＡやＰＴＦＥは、第２実施形態における耐熱性がある樹脂には含まれない。なお、本実施形態における熱圧着工程では、実験結果から、耐熱性を有する樹脂として、樹脂の荷重たわみ温度が１５０℃以上であることが好ましい。

また、実施例３から実施例５までの各実施例では、バックシートＢＳの材質として荷重たわみ温度が摂氏１５０度以上の樹脂が用いられて製造されているため、補強型電解質膜の製造時におけるバックシートＢＳの寸法の変化量を小さくでき、補強型電解質膜の製造方法においてバックシートＢＳを再利用できる。

また、実施例１と実施例６とが比較された場合に、フッ素樹脂がコーティングされていないバックシートＢＳが用いられて製造された実施例６では、実施例１に比べて、加水分解処理で用いられた酸性溶液の中および製造された補強型電解質膜の中から金属イオンが多く検出された。電解質膜中に金属イオンが多いと化学的耐久性が劣化することが知られている。そのため、補強型電解質膜の製造方法において、フッ素樹脂がコーティングされたバックシートＢＳが用いられることで、さらに高耐久な膜が得られる。また、実施例３と比較例４とが比較された場合に、フッ素樹脂がコーティングされていないバックシートＢＳが用いられて製造された比較例４は、加水分解処理でのアルカリ溶液に浸漬された場合に、バックシートＢＳが溶解してしまったため、４つの項目で評価できなかった。この結果から、アルカリ性溶液や酸性溶液に耐食性のないＰＩなどの材料をバックシートＢＳに用いる場合には、これらの耐食性のない材料をフッ素樹脂でコーティングすることが好ましいことがわかる。

実施例１から実施例４までの各実施例は、金属または樹脂の芯材にフッ素樹脂がコーティングされたバックシートＢＳが用いられて製造されている。芯材にコーティングされたフッ素樹脂の膜は、作製される補強型電解質膜と同じくらいの線膨張係数であるため、中間積層体との密着強度が高くなり、中間積層体から剥離させにくくなるおそれがある。そのため、フッ素樹脂や補強型電解質膜の線膨張係数と異なる線膨張係数を有する実施例１や実施例２に用いられた芯材がバックシートＢＳに使用されることで、補強型電解質膜の表面とバックシートＢＳの表面との間で応力が発生する。これにより、補強型電解質膜の基である中間積層体とバックシートＢＳとの密着強度が弱くなり、中間積層体からバックシートＢＳを剥離させやすくなる。なお、補強型電解質膜からバックシートＢＳを剥離させる際に、剥離させた後の補強型電解質膜へのダメージを抑制するため、剥離強度が２０Ｎ／ｍｍ以下となるバックシートＢＳが補強型電解質膜の製造において用いられることが好ましい。

フッ素樹脂がコーティングされるバックシートＢＳの芯材に用いられる金属または樹脂の線膨張係数がフッ素樹脂の線膨張係数の１０％以下であると、加水分解処理において中間積層体とバックシートＢＳとが剥離してしまう。その結果、図２１に示すように、比較例３では、加水分解処理において中間積層体とバックシートＢＳとが剥離したため、各評価が行なわれていない。これにより、実施例１および実施例２のバックシートＢＳに用いられた線膨張係数では、１．２×１０^−５（１／℃）以上１０．０×１０^−５（１／Ｋ）以下が好ましく、１．２×１０^−５（１／Ｋ）以上６．０×１０^−５（１／Ｋ）以下だとさらに好ましい。また、フッ素樹脂がコーティングされるバックシートＢＳの芯材に用いられる金属または樹脂の引っ張り強さは、２０ＭＰａ以上が好ましく、６５ＭＰａ以上がさらに好ましい。

また、フッ素樹脂がコーティングされた第１のバックシートＢＳ１１および第２のバックシートＢＳ１２の芯材に、線膨張係数が、１．２×１０^−５（１／℃）以上１０×１０^−５（１／℃）以下のステンレス鋼や樹脂が用いられてもよい。そのため、第２実施形態の補強型電解質膜２００の製造方法では、製造された補強型電解質膜２００から第２のバックシートＢＳ１２を剥離させやすく、加水分解処理において、第１のバックシートＢＳ１１や第２のバックシートＢＳ１２が中間積層体から剥離しにくくなり、補強型電解質膜２００の製造不良を低減できる。

Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態では、図２に示すように、バックシートＢＳは、ステンレス２５の表面がフッ素樹脂によるコーティング膜２８で覆うことにより形成されたが、必ずしもフッ素樹脂によるコーティング膜２８が形成されていなくてもよい。例えば、ステンレス２５のみで形成されたバックシートＢＳが、補強型電解質膜１００の製造方法における加水分解処理を除く工程において再利用されてもよい。

また、上記実施形態では、バックシートＢＳの芯材としてＳＵＳ３１６ＬやＳＵＳ３０４といったステンレス２５が用いられたが、バックシートＢＳの芯材として用いられず材質は、これに限られず種々変形可能である。例えば、ＳＵＳ３１６ＬおよびＳＵＳ３０４以外のステンレスであってもよいし、必ずしもステンレスのみで形成された芯材ではなく、ステンレスを含む合金が用いられてもよい。また、図１２に示すＳＵＳ３１６ＬやＳＵＳ３０４と同じように、ＰＴＦＥやＰＦＡと比較して、変形しづらく、高温下での使用に適しているステンレス以外（例えば、ニッケル、ニッケル合金）の金属等であってもよい。

また、上記実施形態では、ロール搬送によって補強型電解質膜１００が製造されたが、補強型電解質膜１００の製造過程における搬送方法については種々変形可能である。例えば、電解質膜１０やバックシートＢＳのシートを所定の長さに切った後に、プレスによって各種部材の貼り合わせや熱圧着が行なわれてもよい。また、上記実施形態におけるロール搬送では、熱圧着を行なうために加熱された２つのホットローラーＲ２によって、中間積層体１０２が加圧されたが、加熱されるローラーは一方のみであってもよいし、例えば、ローラーのみでなく、ローラーを含めた一定の空間が炉として加熱されてもよい。また、電解質膜１０と第１の補強膜ＡＣ１および第２の補強膜ＡＣ２とを熱圧着させる工程が一度の工程で行なわれてもよい。

また上記実施形態では、ステンレス２５の表面全面にフッ素樹脂のコーティング膜２８が形成されたが、必ずしもステンレス２５の表面全面がフッ素樹脂によって覆われる必要はない。例えば、第１の補強膜ＡＣ１および第２の補強膜ＡＣ２において、電解質膜１０と接触する面が一方の面のみである場合には、当該一方の面のみがフッ素樹脂に覆われていてもよい。なお、請求項における「覆う」の意味は、表面全面を覆うことに限られず、一部のみを覆うことを含む。

上記実施形態では、第１の供給用バックシートＳＳ１などが用いられたが、これらの供給用バックシートが用いられずに、補強型電解質膜１００が製造されてもよい。

また、上記実施形態では、１つの電解質膜を補強層で挟む構成または１つの補強層を電解質膜で挟む構成について説明したが、補強型電解質膜１００の構成については、これらに限られず種々変形可能である。例えば、電解質膜と補強層とが１対１で積層される補強型電解質膜１００であってもよい。

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できる。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、削除できる。

１０…電解質膜
２５…ステンレス
２８…コーティング膜
１００，２００…補強型電解質膜
１０２，２０２…中間積層体
Ｒ１，Ｒ３…搬送ローラー
Ｒ２…ホットローラー
ＢＳ，ＢＳ１０…バックシート
ＢＳ１，ＢＳ１１…第１のバックシート
ＢＳ２，ＢＳ１２…第２のバックシート
ＢＳ３…第３のバックシート
ＡＣ１，ＡＣ１ａ…第１の補強膜
ＡＣ２…第２の補強膜
ＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３，ＳＦ４，ＳＦ１１，ＳＦ１２，ＳＦ１３…面
Ｍ１…拡大図

Claims (9)

1. 電解質膜と、前記電解質膜の少なくとも一方の面に形成されている補強層と、を有する補強型電解質膜の製造方法であって、
   前記電解質膜と前記補強層とを含む積層体の両面からシートを介して熱を加えながら加圧する熱圧着工程を備え、
   前記シートの材質は、線膨張係数が１．６×１０ ^−５ （１／Ｋ）以上４．７×１０ ^−５ （１／Ｋ）以下で引っ張り強さが６５ＭＰａ以上の金属または線膨張係数が１．６×１０ ^−５ （１／Ｋ）以上４．７×１０ ^−５ （１／Ｋ）以下で引っ張り強さが６５ＭＰａ以上で荷重たわみ温度が１５０℃以上の樹脂である、製造方法。
2. 請求項１に記載の製造方法であって、
   前記熱圧着工程は、前記補強層の一方の面に前記電解質膜を形成した後に、前記補強層における前記電解質膜が形成されていない面に前記電解質膜を形成した積層体の両面から前記シートを介して熱を加えながら加圧する工程である、製造方法。
3. 請求項１に記載の製造方法であって、
   前記熱圧着工程は、
   前記電解質膜の一方の面に配置された前記補強層を含む第１の積層体の両面から前記シートを介して熱を加えながら加圧する第１の工程と、
   前記第１の工程後の前記第１の積層体において、前記電解質膜における前記一方の面とは反対側の面に前記補強層を配置して第２の積層体を形成し、前記第２の積層体の両面から前記シートを介して熱を加えながら加圧する第２の工程と、を含む、製造方法。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の製造方法であって、
   前記シートの材質は、ステンレス製である、製造方法。
5. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の製造方法であって、
   前記シートの材質は、荷重たわみ温度が摂氏１５０度以上の樹脂である、製造方法。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の製造方法であって、さらに、
   前記積層体をアルカリ性溶液に浸漬させた後に酸性溶液に浸漬させる加水分解処理工程を備え、
   前記シートの線膨張係数は、１．６×１０^−５（１／Ｋ）以上である、製造方法。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の製造方法であって、
   前記積層体に接触する前記シートの面は、フッ素樹脂によって覆われている、製造方法。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の製造方法であって、
   前記熱圧着工程は、前記積層体と前記シートとをロール搬送によって搬送しながら行なわれる工程である、製造方法。
9. 電解質膜と、前記電解質膜の少なくとも一方の面に形成されている補強層と、を含む積層体の両面に熱を加えながら加熱する補強型電解質膜の製造方法における熱圧着工程において、前記積層体の両面に配置される再生利用可能なシートであって、
   材質が、線膨張係数が１．６×１０ ^−５ （１／Ｋ）以上４．７×１０ ^−５ （１／Ｋ）以下で引っ張り強さが６５ＭＰａ以上の金属または線膨張係数が１．６×１０ ^−５ （１／Ｋ）以上４．７×１０ ^−５ （１／Ｋ）以下で引っ張り強さが６５ＭＰａ以上で荷重たわみ温度が１５０℃以上の樹脂である、シート。

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