WO2024024937A1 - 膜電極接合体、固体高分子形燃料電池、膜電極接合体の製造方法、および、固体高分子形燃料電池の製造方法 - Google Patents

膜電極接合体、固体高分子形燃料電池、膜電極接合体の製造方法、および、固体高分子形燃料電池の製造方法 Download PDF

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electrode assembly
membrane electrode
electrolyte layer
gasket
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茂幹 加藤
智昭 谷口
友梨香 昼間
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Toppanホールディングス株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a membrane electrode assembly, a polymer electrolyte fuel cell, a method for manufacturing a membrane electrode assembly, and a method for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell.
  • An example of a membrane electrode assembly included in a polymer electrolyte fuel cell includes an electrolyte layer, a pair of catalyst layers, and a pair of gaskets.
  • the electrolyte layer includes a first surface and a second surface that face each other within the electrolyte layer.
  • a first catalyst layer is located on a portion of the first surface, and a second catalyst layer is located on a portion of the second surface.
  • the first gasket surrounds the first catalyst layer and covers an area of the first surface where the first catalyst layer is not located.
  • the second gasket surrounds the second catalyst layer and covers an area of the second surface where the second catalyst layer is not located.
  • a first gasket is attached to the first surface of the electrolyte membrane, and a second gasket is attached to the second surface of the electrolyte membrane. Further, a coating film is formed on the first surface and the second surface by coating a slurry for forming a catalyst layer. Catalyst layers located on each surface are formed by drying the coating film, and thereby a membrane electrode assembly can be obtained (see, for example, Patent Document 1).
  • the fact that manufacturing information such as the manufacturing location and manufacturing conditions of the membrane electrode assembly can be read from the used fuel cell indicates the relationship between the manufacturing information of the membrane electrode assembly and the state of the fuel cell after use, and the fact that the membrane electrode assembly To make it possible to identify the relationship between body manufacturing information and fuel cell usage history.
  • the relationship between the manufacturing information of the membrane electrode assembly and the state after use in the fuel cell is useful, for example, in determining whether the manufacturing conditions of the membrane electrode assembly are suitable for the life of the fuel cell.
  • the relationship between the manufacturing information of the membrane electrode assembly and the usage history of the fuel cell helps, for example, to adapt the manufacturing conditions of the membrane electrode assembly to the future usage environment required of the fuel cell. From this point of view, in recent years there has been a strong demand for improved performance of fuel cells, and there are expectations for a technology that allows manufacturing information of membrane electrode assemblies to be read from used fuel cells.
  • a membrane electrode assembly for solving the above problems includes an electrolyte layer and a catalyst layer containing particles supporting a catalyst metal and located on the first surface of the electrolyte layer.
  • the membrane electrode assembly includes a symbol encoding information necessary for manufacturing the membrane electrode assembly.
  • the symbol is a discolored laser mark in the electrolyte layer and is located in an edge of the first surface where the catalyst layer is not located.
  • a method for manufacturing a membrane electrode assembly for solving the above problems includes forming a catalyst layer containing particles supporting a catalyst metal on the first surface of an electrolyte layer.
  • the method for producing a membrane electrode assembly includes irradiating a laser beam using a carbon dioxide gas laser into an edge of the first surface where the catalyst layer is not located, thereby reducing the amount required for producing the membrane electrode assembly. forming a symbol encoding information in the edge.
  • a symbol encoding information required for manufacturing the membrane electrode assembly is arranged in a portion of the first surface of the electrolyte layer where the catalyst layer is not located. ing.
  • the portion of the first surface where the catalyst layer is located directly participates in the cell reaction when the fuel cell is used, and is covered with a blackish catalyst layer made of a colored material such as a catalyst metal.
  • the edge of the first surface where the catalyst layer is not located does not directly participate in the cell reaction, is not covered with the blackish catalyst layer, and is colorless and transparent or colored and transparent. Since the symbols, which are laser traces that change color in the electrolyte layer, are not directly involved in the cell reaction, they maintain the color contrast required for decoding, making it possible to decode information after the fuel cell is used. do.
  • the maximum value of the depth of the symbol is 3 ⁇ m or more, and the symbol does not need to penetrate the electrolyte layer in the thickness direction of the electrolyte layer. According to this membrane electrode assembly, even if friction occurs on the surface of the electrolyte layer where the symbol is located, it is possible to increase the certainty that the symbol will not disappear.
  • the maximum value of the depth of the symbol may be 2/3 or less of the average value of the thickness of the electrolyte layer. According to this membrane electrode assembly, even if the gasket is peeled off from the electrolyte layer when the membrane electrode assembly is disassembled, the electrolyte layer is prevented from being damaged at the symbol.
  • the symbol may be arranged so as to be covered by a gasket in contact with the edge. According to this membrane electrode assembly, since the symbol is covered by the gasket in contact with the first surface, the robustness of information related to the production of the membrane electrode assembly is increased.
  • the catalyst layer is a first catalyst layer
  • the symbol is a first symbol that encodes information necessary for manufacturing the first catalyst layer
  • the symbol is a first symbol that encodes information necessary for manufacturing the first catalyst layer
  • the catalyst layer is a first symbol that encodes information necessary for manufacturing the first catalyst layer.
  • the second symbol is a laser mark that has changed color in the electrolyte layer, and the second symbol is a discolored laser mark in the electrolyte layer, and the second symbol is a laser mark that is discolored in the electrolyte layer, and the second symbol is a laser mark that is discolored in the electrolyte layer, and is a laser mark that is different from the first symbol in an edge of the second surface where the second catalyst layer is not located.
  • the information required for manufacturing the first catalyst layer is decoded from the first symbol
  • the information required for manufacturing the second catalyst layer is decoded from the second symbol. Since the second symbol is not located on the opposite side of the first symbol, the accuracy of restoring the information required for manufacturing the first catalyst layer and the manufacturing of the second catalyst layer are improved compared to an arrangement in which the two symbols are opposite each other. The accuracy of restoring the information required will increase.
  • the electrolyte layer includes two edge portions parallel to each other, and the first symbol and the second symbol are separate edge portions or one edge portion. may be placed in
  • the catalyst layer is a first catalyst layer
  • the symbol is a first symbol encoding information required for manufacturing the first catalyst layer
  • the symbol is a first symbol encoding information necessary for manufacturing the first catalyst layer
  • a second catalyst layer including particles supporting a catalyst metal is formed on a second surface opposite to the first surface, and an edge of the second surface where the second catalyst layer is not located.
  • the method may include inspecting the second symbol while transporting the electrolyte layer in the transport direction.
  • a laminate is formed by laminating a catalyst layer on an electrolyte layer, and the laminate is inspected while being transported in one transport direction.
  • the first symbol and the second symbol are arranged on two mutually parallel edge portions or on one edge portion, so that the inspection device Each symbol can be inspected by transporting the stack in the transport direction. This reduces the burden of changing the arrangement of inspection devices or increasing the number of inspection devices when inspecting each symbol.
  • a membrane electrode assembly for solving the above problems includes an electrolyte layer and a catalyst layer containing particles supporting a catalyst metal and located on the first surface of the electrolyte layer.
  • the membrane electrode assembly includes a gasket that contacts an edge of the first surface where the catalyst layer is not located, and a symbol that encodes information necessary for manufacturing the membrane electrode assembly.
  • the symbol is a discolored laser mark in the gasket.
  • a method for manufacturing a membrane electrode assembly for solving the above problems includes forming a catalyst layer containing particles supporting a catalyst metal on the first surface of an electrolyte layer.
  • the method for manufacturing a membrane electrode assembly includes irradiating a laser beam into a gasket that is in contact with an edge of the first surface where the catalyst layer is not located, thereby encoding information necessary for manufacturing the membrane electrode assembly. forming a symbol in the gasket.
  • a symbol encoding information necessary for manufacturing the membrane electrode assembly is arranged on the edge of the first surface of the electrolyte layer where the catalyst layer is not located. It is located in the gasket.
  • the portion of the first surface where the catalyst layer is located directly participates in the cell reaction when the fuel cell is used, and is covered with a blackish catalyst layer made of a colored material such as a catalyst metal.
  • the edge of the first surface where the catalyst layer is not located does not directly participate in the cell reaction, is not covered with the blackish catalyst layer, and is colorless and transparent or colored and transparent. Since the symbol, which is a discolored laser mark inside the gasket, is not directly involved in the cell reaction, it allows the information to be decoded after the fuel cell has been used, while maintaining the color contrast required for decoding. .
  • the maximum depth of the symbol is 3 ⁇ m or more, and the symbol does not need to penetrate the gasket in the thickness direction of the gasket. According to this membrane electrode assembly, even if friction occurs on the surface of the gasket where the symbol is located, it is possible to increase the certainty that the symbol will not disappear.
  • the maximum value of the depth of the symbol may be 2 ⁇ 3 or less of the average value of the thickness of the gasket. According to this membrane electrode assembly, even if the gasket is peeled off from the electrolyte layer when the membrane electrode assembly is disassembled, the gasket is prevented from being damaged at the symbol.
  • the symbol may be located on a surface of the gasket that faces the electrolyte layer. According to this membrane electrode assembly, the symbols located in the gasket are covered by the electrolyte layer, thereby increasing the robustness of information related to the production of the membrane electrode assembly.
  • forming the symbol includes arranging the gasket so as to be in contact with the edge, and then transmitting the laser beam using an ultraviolet laser into the gasket through the electrolyte layer. irradiating, thereby forming the symbol.
  • a polymer electrolyte fuel cell for solving the above problems includes the membrane electrode assembly described above.
  • a method for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell for solving the above problems includes manufacturing a membrane electrode assembly by the method for manufacturing a membrane electrode assembly described above.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of a polymer electrolyte fuel cell including the membrane electrode assembly of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the membrane electrode assembly shown in FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining the method for manufacturing the membrane electrode assembly of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a membrane electrode assembly in a modification of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a membrane electrode assembly in a modification of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a membrane electrode assembly in a modification of the first embodiment.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of a polymer electrolyte fuel cell including the membrane electrode assembly of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the membrane electrode assembly shown in FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining the method
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of a membrane electrode assembly in a modification of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a membrane electrode assembly in a modification of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the structure of the assembled roll of the membrane electrode assembly of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a sectional view showing the structure of the assembled roll of the membrane electrode assembly shown in FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of a membrane electrode assembly formed from the assembled rolls of the membrane electrode assembly shown in FIG.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a membrane electrode assembly according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the structure of a membrane electrode assembly in a modification of the second embodiment.
  • FIG. 14 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a membrane electrode assembly in a modification of the second embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the structure of a membrane electrode assembly in a modification of the second embodiment.
  • FIG. 16 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a membrane electrode assembly in a modification of the second embodiment.
  • a first embodiment of a membrane electrode assembly, a polymer electrolyte fuel cell, a method for manufacturing a membrane electrode assembly, and a method for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 1 shows the structure of a single cell included in a polymer electrolyte fuel cell.
  • the polymer electrolyte fuel cell may include a plurality of single cells and may have a structure in which the plurality of single cells are stacked on top of each other.
  • the polymer electrolyte fuel cell 20 includes a membrane electrode assembly 10, a pair of gas diffusion layers, and a pair of separators.
  • the membrane electrode assembly 10 includes an electrolyte layer 11, a cathode catalyst layer 12C, and an anode catalyst layer 12A.
  • the cathode catalyst layer 12C includes particles supporting a catalyst metal, and is located on the cathode surface SC of the electrolyte layer 11.
  • the cathode catalyst layer 12C is an example of a first catalyst layer.
  • the cathode surface SC is an example of the first surface.
  • the membrane electrode assembly 10 includes a first symbol 11S1.
  • the first symbol 11S1 is a symbol that encodes information required for manufacturing the cathode catalyst layer 12C.
  • the information required for manufacturing the cathode catalyst layer 12C is an example of the information required for manufacturing the membrane electrode assembly 10.
  • the information required for manufacturing the cathode catalyst layer 12C is, for example, at least one of the manufacturer, manufacturing date, manufacturing location, manufacturing line, manufacturing conditions, raw materials, and the like. That is, the information required for manufacturing the cathode catalyst layer 12C may be, for example, only one of the manufacturer, manufacturing date, manufacturing location, manufacturing line, manufacturing conditions, and raw materials, or any one of these may be necessary. It may contain two or more.
  • the first symbol 11S1 is a discolored laser mark in the electrolyte layer 11, and is arranged in the edge SCE of the cathode surface SC where the cathode catalyst layer 12C is not located.
  • the first symbol 11S1 that encodes information required for manufacturing the membrane electrode assembly 10 is located in a portion of the cathode surface SC of the electrolyte layer 11 where the cathode catalyst layer 12C is not located. It is located in The portion of the cathode surface SC where the cathode catalyst layer 12C is located is directly involved in the cell reaction when the fuel cell is used, and is covered with a cathode catalyst layer 12C that is blackish due to a colored material such as a catalyst metal. be exposed.
  • the edge SCE of the cathode surface SC where the cathode catalyst layer 12C is not located does not directly participate in the cell reaction, is not covered with the black cathode catalyst layer 12C, and is colorless and transparent or colored. Appears transparent.
  • the first symbol 11S1 which is a laser trace that has changed color in the electrolyte layer 11, can be decoded after the fuel cell is used while maintaining the color contrast required for decoding since it is not directly involved in the cell reaction. make it possible to
  • the electrolyte layer 11 is colorless and transparent or colored and transparent, and preferably colorless and transparent.
  • the first symbol 11S1 exhibits white color, for example.
  • the first symbol 11S1 may include, for example, at least one of a number, a barcode, and a two-dimensional code. That is, the first symbol 11S1 may include only one of a number, a barcode, and a two-dimensional code, or may include two or more of them.
  • the first symbol 11S1 is formed by irradiating the electrolyte layer 11 with a laser beam that is reactive with the electrolyte layer 11.
  • the first symbol 11S1 is formed in a part of the electrolyte layer 11 by irradiating the electrolyte layer 11 with laser light emitted by a carbon dioxide laser, for example.
  • the anode catalyst layer 12A includes particles supporting a catalyst metal, and is located on the anode surface SA on the opposite side from the cathode surface SC in the electrolyte layer 11.
  • the anode catalyst layer 12A is an example of a second catalyst layer.
  • the anode surface SA is an example of the second surface.
  • the catalyst metal supported by the particles included in the anode catalyst layer 12A may be the same metal as the catalyst metal supported by the particles included in the cathode catalyst layer 12C, or may be a different metal.
  • the membrane electrode assembly 10 includes a second symbol 11S2.
  • the second symbol 11S2 is a symbol that encodes information required for manufacturing the anode catalyst layer 12A.
  • the information required to manufacture the anode catalyst layer 12A is an example of the information required to manufacture the membrane electrode assembly 10.
  • the information required for manufacturing the anode catalyst layer 12A is, for example, at least one of the manufacturer, manufacturing date, manufacturing location, manufacturing line, manufacturing conditions, raw materials, and the like. That is, the information required for manufacturing the anode catalyst layer 12A may be, for example, only one of the manufacturer, manufacturing date, manufacturing location, manufacturing line, manufacturing conditions, and raw materials, or any one of these. It may contain two or more. Note that the information encoded in the second symbol 11S2 may be related to the same item as the information encoded in the first symbol 11S1, or may be information related to a different item.
  • the second symbol 11S2 is a discolored laser mark in the electrolyte layer 11, and is located on the opposite side from the first symbol 11S1 in the edge SAE where the anode catalyst layer 12A is not located in the anode surface SA. It is located in a place other than the area where it is located. Therefore, the second symbol 11S2 does not overlap the first symbol 11S1 when viewed from a viewpoint facing the anode surface SA.
  • the information required for manufacturing the cathode catalyst layer 12C is decoded from the first symbol 11S1
  • the information required for manufacturing the anode catalyst layer 12A is decoded from the second symbol 11S2. decrypted from Since the second symbol 11S2 is not located on the opposite side of the first symbol 11S1, the accuracy of restoring the information required for manufacturing the cathode catalyst layer 12C is improved compared to the arrangement where the two symbols 11S1 and 11S2 are on the opposite side. The accuracy of restoring information required for manufacturing the anode catalyst layer 12A increases.
  • the second symbol 11S2 is, for example, white.
  • the second symbol 11S2 may exhibit the same color as the first symbol 11S1, or may exhibit a different color.
  • the second symbol 11S2 may include, for example, at least one of a number, a barcode, and a two-dimensional code. That is, the first symbol 11S1 may include only one of a number, a barcode, and a two-dimensional code, or may include two or more of them.
  • the second symbol 11S2 is formed by irradiating the electrolyte layer 11 with a laser beam that is reactive with the electrolyte layer 11.
  • the second symbol 11S2 is formed in a part of the electrolyte layer 11 by irradiating the electrolyte layer 11 with laser light emitted by a carbon dioxide laser, for example.
  • the electrolyte layer 11 includes two end portions 11E that are parallel to each other. Since the electrolyte layer 11 has a rectangular shape, the outer shape of the electrolyte layer 11 is composed of two sets of sides. Each edge group is composed of two mutually parallel edges.
  • the first edge portion 11E has a shape extending along the first side included in one side group.
  • the second edge portion 11E has a shape extending along the second side included in the side group.
  • the first symbol 11S1 and the second symbol 11S2 are arranged on separate edge portions 11E.
  • the pair of gas diffusion layers is composed of a cathode gas diffusion layer 21C and an anode gas diffusion layer 21A.
  • the pair of separators includes a cathode separator 22C and an anode separator 22A.
  • the cathode gas diffusion layer 21C is in contact with the cathode catalyst layer 12C.
  • the cathode catalyst layer 12C and the cathode gas diffusion layer 21C form an air electrode (cathode) 20C.
  • the anode gas diffusion layer 21A is in contact with the anode catalyst layer 12A.
  • the anode catalyst layer 12A and the anode gas diffusion layer 21A form a fuel electrode (anode) 20A.
  • the membrane electrode assembly 10 includes a pair of gaskets 13A and 13C.
  • Each gasket 13A, 13C is colorless and transparent or colored and transparent, and preferably colorless and transparent.
  • the cathode gasket 13C is in contact with the edge SCE of the cathode surface SC where the cathode catalyst layer 12C is not located.
  • the first symbol 11S1 is arranged so as to be covered by the cathode gasket 13C located at the edge SCE.
  • the anode gasket 13A is in contact with an edge SAE of the anode surface SA where the anode catalyst layer 12A is not located.
  • the second symbol 11S2 is arranged so as to be covered by the anode gasket 13A located at the edge SAE.
  • Each gasket 13A, 13C has a rectangular frame shape surrounding the catalyst layer 12A, 12C. Since the symbols 11S1 and 11S2 are covered by the gaskets 13A and 13C in contact with the respective surfaces SA and SC, the robustness of information related to the production of the membrane electrode assembly 10 is increased.
  • the cathode separator 22C and the anode separator 22A sandwich a multilayer body composed of the membrane electrode assembly 10 and the two gas diffusion layers 21A and 21C in the thickness direction of the polymer electrolyte fuel cell 20.
  • the cathode separator 22C faces the cathode gas diffusion layer 21C.
  • the anode separator 22A faces the anode gas diffusion layer 21A.
  • a pair of opposing surfaces of the cathode separator 22C each have a plurality of grooves.
  • a groove formed in the opposing surface facing the cathode gas diffusion layer 21C is the gas flow path 22Cg.
  • the groove on the opposite side to the opposing surface is the cooling water flow path 22Cw.
  • a pair of opposing surfaces of the anode separator 22A each have a plurality of grooves.
  • a groove in the opposing surface facing the anode gas diffusion layer 21A is the gas flow path 22Ag.
  • the groove that is on the opposite side of the opposing surface is the cooling water flow path 22Aw.
  • Each separator 22A, 22C is made of a material that is electrically conductive and has low gas permeability.
  • oxidant gas is supplied to the air electrode 20C through the gas flow path 22Cg of the cathode separator 22C.
  • Fuel gas is supplied to the fuel electrode 20A through the gas flow path 22Ag of the anode separator 22A.
  • the polymer electrolyte fuel cell 20 generates electricity.
  • air, oxygen gas, and the like can be used as the oxidant gas, for example.
  • hydrogen gas can be used as the fuel gas.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional structure of the membrane electrode assembly 10 along the thickness direction of the electrolyte layer 11.
  • the cross-sectional structure shown in FIG. 2 is a cross-sectional structure taken along a plane that is perpendicular to the electrolyte layer 11 and includes the first symbol 11S1 and the second symbol 11S2.
  • the cathode surface SC and the anode surface SA face each other.
  • the cathode catalyst layer 12C is located on a portion of the cathode surface SC excluding the edge SCE.
  • the cathode gasket 13C is located at the edge SCE of the cathode surface SC.
  • the anode catalyst layer 12A is located on the anode surface SA excluding the edge SAE.
  • the anode gasket 13A is located at the edge SAE of the anode surface SA.
  • the first symbol 11S1 is located in a part of the edge SCE of the cathode surface SC.
  • the first symbol 11S1 has a length that reaches halfway through the thickness of the electrolyte layer 11 in the direction from the cathode surface SC to the anode surface SA. That is, the electrolyte layer 11 is denatured halfway in its thickness along the direction from the cathode surface SC toward the anode surface SA by the laser beam irradiation, and is thereby discolored.
  • the first symbol 11S1 Since the first symbol 11S1 has a length that reaches halfway through the thickness of the electrolyte layer 11 in the direction from the cathode surface SC to the anode surface SA, compared to the case where the first symbol 11S1 is located only on the cathode surface SC, The robustness of the first symbol 11S1 is increased. For example, even if friction occurs on the cathode surface SC, the first symbol 11S1 is unlikely to disappear.
  • the first symbol 11S1 has a depth that does not penetrate the electrolyte layer 11. That is, the first symbol 11S1 does not have the entire depth in the electrolyte layer 11 in the thickness direction of the electrolyte layer 11.
  • the maximum value of the depth of the first symbol 11S1 may be 3 ⁇ m or more.
  • the variation in depth of the first symbol 11S1 is 5% or less with respect to the maximum value.
  • the thickness of each portion of the first symbol 11S1 is within the range of 2.85 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the average thickness of the electrolyte layer 11 may be 4.5 ⁇ m or more. If the maximum depth of the first symbol 11S1 is 3 ⁇ m or more, it is possible to increase the certainty that the first symbol 11S1 will not disappear even if friction occurs on the cathode surface SC of the electrolyte layer 11. It is.
  • the maximum value of the depth of the first symbol 11S1 may be 2/3 or less of the average value of the thickness of the electrolyte layer 11. In this case, even if gaskets 13A and 13C are peeled off from electrolyte layer 11 when disassembling membrane electrode assembly 10, damage to electrolyte layer 11 at first symbol 11S1 can be suppressed.
  • the second symbol 11S2 is located in a part of the edge SAE of the anode surface SA.
  • the second symbol 11S2 has a length that reaches halfway through the thickness of the electrolyte layer 11 in the direction from the anode surface SA to the cathode surface SC. That is, the electrolyte layer 11 is denatured halfway in its thickness along the direction from the anode surface SA to the cathode surface SC by the laser beam irradiation, and is thereby discolored.
  • the second symbol 11S2 Since the second symbol 11S2 has a length that reaches halfway through the thickness of the electrolyte layer 11 in the direction from the anode surface SA to the cathode surface SC, compared to the case where the second symbol 11S2 is located only on the anode surface SA, The robustness of the second symbol 11S2 is increased. For example, even if friction occurs on the anode surface SA, the second symbol 11S2 is unlikely to disappear.
  • the second symbol 11S2 has a depth that does not penetrate the electrolyte layer 11.
  • the maximum value of the depth of the second symbol 11S2 may be 3 ⁇ m or more.
  • the variation in the depth of the second symbol 11S2 is 5% or less with respect to the maximum value.
  • the thickness of each portion of the second symbol 11S2 is within the range of 2.85 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the average thickness of the electrolyte layer 11 may be 4.5 ⁇ m or more. If the maximum depth of the second symbol 11S2 is 3 ⁇ m or more, it is possible to increase the certainty that the second symbol 11S2 will not disappear even if friction occurs on the anode surface SA of the electrolyte layer 11. It is.
  • the maximum value of the depth of the second symbol 11S2 may be 2/3 or less of the average value of the thickness of the electrolyte layer 11. In this case, even if gaskets 13A and 13C are peeled off from electrolyte layer 11 when disassembling membrane electrode assembly 10, damage to electrolyte layer 11 at second symbol 11S2 can be suppressed.
  • each gasket 13A, 13C is peeled off from the electrolyte layer 11 in order to disassemble the membrane electrode assembly 10. If the electrolyte layer 11 is damaged by an external force acting on the electrolyte layer 11 when the gaskets 13A, 13C are peeled off, the parts of the electrolyte layer 11 that are peeled off from the gaskets 13A, 13C and the parts that are stuck on the gaskets 13A, 13C. It is divided into As a result, the portions of the electrolyte layer 11 that are stuck to the gaskets 13A, 13C need to be removed from the gaskets 13A, 13C, which increases the number of steps required to divide the membrane electrode assembly 10.
  • the membrane electrode assembly 10 can be easily disassembled.
  • the electrolyte layer 11 becomes cloudy. This makes the symbols 11S1 and 11S2 more difficult to read than before the electrolyte layer 11 becomes cloudy. Further, while the electrolyte layer 11 swells due to operation of the polymer electrolyte fuel cell, the gaskets 13A and 13C do not swell, so the gaskets 13A and 13C rise from the electrolyte layer 11. As a result, when photographing the membrane electrode assembly 10, streaks are generated due to the lifting of the gaskets 13A and 13C, making it difficult to read the symbols 11S1 and 11S2.
  • each symbol 11S1, 11S2 has a predetermined depth, even after the electrolyte layer 11 becomes cloudy or the gaskets 13A, 13C float, when photographing the symbols 11S1, 11S2, the symbol 11S1 , 11S2 is easily found.
  • a method for manufacturing the membrane electrode assembly 10 will be described with reference to FIG. 3.
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 10 in this embodiment is a single-wafer manufacturing method. That is, in this manufacturing method, membrane electrode assemblies 10 are manufactured one by one.
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 10 includes forming a cathode catalyst layer 12C containing particles supporting a catalyst metal on the cathode surface SC of the electrolyte layer 11.
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 10 includes irradiating a laser beam into the edge SCE of the cathode surface SC where the cathode catalyst layer 12C is not located, thereby encoding information necessary for manufacturing the cathode catalyst layer 12C. forming a first symbol 11S1 in the edge SCE.
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 10 includes a laser beam irradiation step (step S11), a gasket pasting step (step S12), a first coating step (step S13), and a first drying step (step S12).
  • step S14 a second coating process (Step S15), a second drying process (Step S16), and an inspection process (Step 17).
  • the electrolyte layer 11 is irradiated with laser light, thereby forming the first symbol 11S1 and the second symbol 11S2 on the electrolyte layer 11.
  • the other is irradiated with laser light.
  • the distance between the cathode surface SC and the laser light irradiation port is smaller than the distance between the anode surface SA and the laser light irradiation port.
  • the electrolyte layer 11 and the irradiation port face each other. Then, by irradiating the laser beam from the irradiation port toward the cathode surface SC, a first symbol 11S1 located on the cathode surface SC and extending halfway in the thickness direction of the electrolyte layer 11 is formed. At this time, the cathode surface SC is irradiated with laser light in a pattern according to the shape required for the first symbol 11S1.
  • a carbon dioxide laser is used for laser light irradiation.
  • the distance between the anode surface SA and the laser light irradiation port is smaller than the distance between the cathode surface SC and the laser light irradiation port.
  • the electrolyte layer 11 and the irradiation port face each other. Then, by irradiating the laser beam from the irradiation port toward the anode surface SA, a second symbol 11S2 that is located on the anode surface SA and extends halfway in the thickness direction of the electrolyte layer 11 is formed. At this time, the anode surface SA is irradiated with laser light in a pattern according to the shape required for the second symbol 11S2.
  • a carbon dioxide laser is used for laser light irradiation.
  • gaskets 13A and 13C are attached to the electrolyte layer 11 after the two symbols 11S1 and 11S2 are formed. At this time, either one of the cathode gasket 13C and the anode gasket 13A is attached to the electrolyte layer 11, and then the other is attached to the electrolyte layer 11.
  • the cathode gasket 13C When attaching the cathode gasket 13C to the electrolyte layer 11, the cathode gasket 13C is attached to the electrolyte layer 11 so as to cover the edge SCE of the cathode surface SC, thereby covering the first symbol 11S1 located at the edge SCE. Paste it on.
  • the anode gasket 13A When attaching the anode gasket 13A to the electrolyte layer 11, the anode gasket 13A is attached to the electrolyte layer 11 so as to cover the edge SAE of the anode surface SA and thereby cover the second symbol 11S2 located on the edge SAE. Paste it on.
  • a slurry for forming a catalyst layer is coated on the laminate of the electrolyte layer 11 and gaskets 13A and 13C.
  • a slurry for forming the cathode catalyst layer 12C is coated on the cathode surface SC.
  • slurry is applied to an area of the cathode surface SC surrounded by the cathode gasket 13C, thereby forming a coating film.
  • the coating film formed from the slurry for forming the cathode catalyst layer 12C is dried.
  • the cathode catalyst layer 12C is formed in a portion of the cathode surface SC other than the edge SCE, which is the area covered by the cathode gasket 13C.
  • a slurry for forming the anode catalyst layer 12A is applied to the anode surface SA of the electrolyte layer 11 on which the cathode catalyst layer 12C is formed. At this time, slurry is applied to an area of the anode surface SA surrounded by the anode gasket 13A, thereby forming a coating film.
  • the coating film formed from the slurry for forming the anode catalyst layer 12A is dried.
  • the anode catalyst layer 12A is formed on the anode surface SA other than the edge SAE, which is the area covered by the anode gasket 13A.
  • a membrane electrode assembly 10 including the electrolyte layer 11, the cathode catalyst layer 12C, the anode catalyst layer 12A, the cathode gasket 13C, and the anode gasket 13A can be obtained.
  • the slurry for forming the cathode catalyst layer 12C on the cathode surface SC in the second coating step is applied. may be coated.
  • the coating film formed by the slurry for forming the anode catalyst layer 12A is dried in the first drying step, and the slurry for forming the cathode catalyst layer 12C is dried in the second drying step. Dry the coating film formed.
  • the first symbol 11S1 and the second symbol 11S2 are inspected.
  • the inspection process for example, after inspecting the first symbol 11S1, the second symbol 11S2 is inspected.
  • the first symbol 11S1 is inspected while conveying the laminate including the electrolyte layer 11 in the conveyance direction along the edge portion 11E of the electrolyte layer 11.
  • an image including the first symbol 11S1 is obtained by capturing an image of the first symbol 11S1 using an inspection device including an imaging section. Next, based on the obtained image, it is determined whether the first symbol 11S1 can be decoded.
  • the second symbol 11S2 is inspected.
  • the second symbol 11S2 is inspected while conveying the laminate including the electrolyte layer 11 in the same conveyance direction as when inspecting the first symbol 11S1.
  • an image including the second symbol 11S2 is obtained by capturing an image of the second symbol 11S2 using an inspection device including an imaging section. Next, based on the obtained image, it is determined whether the second symbol 11S2 can be decoded.
  • the membrane electrode assembly 10 of the present embodiment since the first symbol 11S1 and the second symbol 11S2 are arranged on the two mutually parallel edge parts 11E, the stacked body is moved in the transport direction toward the inspection device. By transporting the symbols 11S1 and 11S2, each symbol 11S1 and 11S2 can be inspected. This reduces the burden of changing the arrangement of inspection devices or increasing the number of inspection devices when inspecting each symbol 11S1, 11S2.
  • the first symbol 11S1 may be inspected after the second symbol 11S2 is inspected. Even in this case, according to the membrane electrode assembly 10 of this embodiment, the above-mentioned effects can be obtained.
  • Electrolyte layer 11 contains a polymer electrolyte.
  • the polymer electrolyte may be any polymer electrolyte that has proton conductivity, such as a fluorine-based polymer electrolyte or a hydrocarbon-based polymer electrolyte.
  • the fluorine-based polymer electrolyte is, for example, a polymer electrolyte having a tetrafluoroethylene skeleton, and an example of the polymer electrolyte is Nafion (registered trademark, manufactured by Chemours).
  • hydrocarbon polymer electrolytes examples include sulfonated polyether ketone, sulfonated polyether sulfone, sulfonated polyether ether sulfone, sulfonated polysulfide, and sulfonated polyphenylene.
  • the average thickness of the electrolyte layer 11 is preferably 1 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, and even more preferably 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the gaskets 13A and 13C are made of, for example, fluororesin, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, syndiotactic polystyrene, polytetrafluoroethylene, polyimide, or the like.
  • Fluororesins include, for example, ethylenetetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroperfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), etc.
  • EFE ethylenetetrafluoroethylene copolymer
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
  • PFA tetrafluoroperfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the average thickness of the gaskets 13A and 13C is preferably 1 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, and even more preferably 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the catalyst layers 12A and 12C contain a catalyst metal, a conductive carrier, and a polymer electrolyte.
  • the catalyst metal may be a platinum group metal or a metal other than the platinum group.
  • the platinum group metals are platinum, palladium, ruthenium, iridium, rhodium, and osmium.
  • Metals other than the platinum group include iron, lead, copper, chromium, cobalt, nickel, manganese, vanadium, molybdenum, gallium, and aluminum.
  • the catalytic metal may be an alloy, oxide, double oxide, or the like of these metals.
  • the catalytic metal is platinum or a platinum alloy.
  • the conductive carrier may be, for example, carbon particles or carbon fibers.
  • Catalyst layers 12A and 12C may contain both carbon particles and carbon fibers as conductive carriers.
  • the carbon particles may be particles that have conductivity and are not corroded by the catalyst metal.
  • the carbon particles may be, for example, carbon black, graphite, graphite, activated carbon, fullerene. Carbon black may be acetylene black, furnace black, Ketjen black, etc.
  • the carbon fibers may be, for example, carbon nanotubes, carbon nanofibers, etc.
  • Various grades of VGCF manufactured by Showa Denko K.K., registered trademark) can be used as the carbon fiber.
  • the polymer electrolyte may be a polymer electrolyte with proton conductivity. In order to improve the adhesion between the catalyst layers 12A, 12C and the electrolyte layer 11, the polymer electrolyte is preferably the same electrolyte as the electrolyte layer 11 or a similar electrolyte.
  • the polymer electrolyte may be, for example, a fluororesin or a hydrocarbon resin. The fluororesin may be, for example, Nafion.
  • the hydrocarbon resin may be, for example, sulfonated polyether ketone, sulfonated polyether sulfone, sulfonated polyether ether sulfone, sulfonated polysulfide, sulfonated polyphenylene, and the like.
  • the catalyst layers 12A and 12C may contain a fibrous material.
  • the fibrous material may be an electron-conducting fiber or a proton-conducting fiber.
  • the electronically conductive fiber may be carbon fiber, carbon nanotube, carbon nanohorn, conductive polymer nanofiber, or the like.
  • the proton conductive fibers may be any fibers obtained by processing a proton conductive polymer electrolyte into a fibrous form.
  • the material for forming the proton conductive fibers may be a fluoropolymer electrolyte, a hydrocarbon polymer electrolyte, or the like.
  • Fluorine-based polymer electrolytes include, for example, Nafion manufactured by Chemours, Flemion (registered trademark, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Aciplex (registered trademark, manufactured by Asahi Kasei Corporation), and Gore-Select (registered trademark, manufactured by Gore Inc.). etc.
  • the hydrocarbon polymer electrolyte may be sulfonated polyether ketone, sulfonated polyether sulfone, sulfonated polyether ether sulfone, sulfonated polysulfide, sulfonated polyphenylene, and the like.
  • a slurry is prepared by dispersing or dissolving the catalyst metal, conductive carrier, and polymer electrolyte in a solvent.
  • the slurry may include fibrous material.
  • the solvent may be, for example, a liquid capable of dispersing the polymer electrolyte or a liquid capable of dissolving the polymer electrolyte.
  • the solvent may be water, alcohols, ketones, ethers, sulfoxides, amides, and the like.
  • Alcohols include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 3-butanol, pentanol, ethylene glycol, diacetone alcohol, and 1-methoxy-2-propanol. It's fine.
  • Ketones can be acetone, methyl ethyl ketone, pentanone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, and the like.
  • Ethers may include dioxane and tetrahydrofuran.
  • the sulfoxides may be dimethyl sulfoxide and the like.
  • Amides may include dimethylformamide, dimethylacetamide, and the like.
  • the following effect can be obtained.
  • the first symbol 11S1 which is a laser trace that has changed color in the electrolyte layer 11, maintains the color contrast required for decoding as it is not directly involved in the cell reaction, and after the fuel cell is used. Allows decoding of information.
  • the first embodiment described above can be modified and implemented as follows.
  • the inspection step is performed not only after the formation of the cathode catalyst layer 12C and the anode catalyst layer 12A but also at any timing after the symbols 11S1 and 11S2 are formed. It may be done.
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 10 includes a first laser beam irradiation step (step S21), a first gasket attaching step (step S22), a first coating step (step S23), a first It includes a drying process (step S24).
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 10 also includes a second laser beam irradiation step (step S25), a second gasket pasting step (step S26), a second coating step (step S27), and a second drying step (step S28). ) and an inspection process (step S29).
  • the first laser beam irradiation step, the first gasket pasting step, and the first coating step are performed on either the cathode surface SC or the anode surface SA.
  • the first laser beam irradiation step to the first coating step are performed on the cathode surface SC and the anode surface SA. It is done on the side that was not there.
  • this modified example differs from the first embodiment described above in that after the processing on either the cathode surface SC or the anode surface SA is completed, the processing on the other surface is performed.
  • the first symbol 11S1 and the second symbol 11S2 may be located at one end portion 11E of the electrolyte layer 11. Even in this case, it is possible to obtain the same effect as when the edge portion 11E where the first symbol 11S1 is located and the edge portion 11E where the second symbol 11S2 is located are parallel.
  • the edge portion 11E where the first symbol 11S1 is located may be orthogonal to the edge portion 11E where the second symbol 11S2 is located.
  • the second symbol 11S2 will be on the opposite side from the first symbol 11S1 in the edge SAE of the anode surface SA. It may be placed at the site.
  • the membrane electrode assembly 10 may include a plurality of first symbols 11S1 located on the cathode surface SC, or may include a plurality of second symbols 11S2 located on the anode surface SA.
  • the membrane electrode assembly 10 may include a symbol located on the cathode surface SC, but may not include a symbol located on the anode surface SA.
  • the symbol located on the cathode surface SC is the information required to manufacture the membrane electrode assembly 10, and the information required to manufacture the cathode catalyst layer 12C and the information required to manufacture the anode catalyst layer 12A.
  • the symbol encodes both.
  • the membrane electrode assembly 10 includes a symbol located on the anode surface SA, it may not include a symbol located on the cathode surface SC.
  • the symbols located on the anode surface SA are information required for manufacturing the membrane electrode assembly 10, including information required for manufacturing the anode catalyst layer 12A and information required for manufacturing the cathode catalyst layer 12C.
  • the symbol encodes both.
  • a membrane electrode assembly 10 including a symbol formed on a gasket will be described. Note that the difference between the membrane electrode assembly 10 of the first embodiment and the membrane electrode assembly 10 of this modified example is the position where the symbol is formed.
  • the membrane electrode assembly 10 of this modified example has a structure common to the membrane electrode assembly 10 of the first embodiment except for the differences. Therefore, in the following, in the membrane electrode assembly 10 of this modified example, structures common to those of the membrane electrode assembly 10 of the first embodiment are given the same reference numerals, and a detailed explanation of the structures will be omitted.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional structure of the membrane electrode assembly 10.
  • the membrane electrode assembly 10 includes two symbols 13S1 and 13S2.
  • the first symbol 13S1 is a discolored laser mark inside the cathode gasket 13C.
  • the first symbol 13S1 is located on the first surface facing the electrolyte layer 11 in the cathode gasket 13C.
  • the first symbol 13S1 extends in the thickness direction of the cathode gasket 13C from the first surface facing the cathode surface SC to the middle toward the second surface opposite to the first surface.
  • the maximum value of the depth of the first symbol 13S1 may be 2/3 or less of the average value of the thickness of the cathode gasket 13C. In this case, even if the cathode gasket 13C is peeled off from the electrolyte layer 11 when the membrane electrode assembly 10 is disassembled, damage to the cathode gasket 13C at the first symbol 13S1 can be suppressed.
  • the second symbol 13S2 is a discolored laser mark inside the anode gasket 13A.
  • the second symbol 13S2 is located on the second surface of the anode gasket 13A opposite to the first surface in contact with the electrolyte layer 11.
  • the second symbol 13S2 extends halfway from the second surface toward the first surface in the thickness direction of the anode gasket 13A.
  • the second symbol 13S2 has a depth that does not penetrate the anode gasket 13A.
  • the maximum value of the depth of the second symbol 13S2 may be 3 ⁇ m or more.
  • the variation in the depth of the second symbol 11S2 is 5% or less with respect to the maximum value.
  • the thickness of each portion of the second symbol 11S2 is within the range of 2.85 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the average thickness of the anode gasket 13A may be 20 ⁇ m or more.
  • the maximum value of the depth of the second symbol 13S2 may be 2/3 or less of the average value of the thickness of the anode gasket 13A. In this case, even if the anode gasket 13A is peeled off from the electrolyte layer 11 when the membrane electrode assembly 10 is disassembled, the anode gasket 13A is prevented from being damaged at the second symbol 13S2.
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 10 of this modification is to irradiate laser light into the cathode gasket 13C that is in contact with the edge SCE where the cathode catalyst layer 12C is not located in the cathode surface SC. This includes forming a first symbol 13S1 encoding information necessary for manufacturing the conjugate 10 in the cathode gasket 13C.
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 10 will be described in more detail with reference to FIG. 6.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the method for manufacturing the membrane electrode assembly 10 of this modification.
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 10 includes a first gasket attaching step (step S31), a first laser beam irradiation step (step S32), a second gasket attaching step (step S33), and a second gasket attaching step (step S33). It includes a laser light irradiation step (step S34).
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 10 includes a first coating process (step S35), a first drying process (step S36), a second coating process (step S37), a second drying process (step S38), and an inspection process. (Step S39).
  • the cathode gasket 13C is attached to the electrolyte layer 11 so as to cover the edge SCE of the cathode surface SC of the electrolyte layer 11.
  • a laser beam is irradiated into the cathode gasket 13C through the electrolyte layer 11.
  • the electrolyte layer 11 and the cathode gasket 13C are irradiated with laser light using an ultraviolet laser.
  • a first symbol 13S1 is formed on the cathode gasket 13C.
  • the laser light emitted by the ultraviolet laser has no reactivity with the electrolyte layer 11, but has reactivity with the cathode gasket 13C.
  • the ultraviolet laser irradiates the cathode gasket 13C with laser light through another layer covering the cathode gasket 13C, the portion of the cathode gasket 13C that is irradiated with the laser light may be denatured. is possible.
  • the first symbol 13S1 located on the first surface of the cathode gasket 13C and extending halfway in the thickness direction of the cathode gasket 13C in the direction from the first surface to the second surface is turned into a cathode. gasket 13C.
  • the anode gasket 13A is attached to the electrolyte layer 11 so as to cover the edge SAE of the anode surface SA of the electrolyte layer 11.
  • a laser beam is irradiated into the anode gasket 13A.
  • the anode gasket 13A is irradiated with laser light using an ultraviolet laser.
  • the second symbol 13S2 which is located on the second surface of the anode gasket 13A and extends halfway in the thickness direction of the anode gasket 13A in the direction from the second surface to the first surface, is attached to the anode. gasket 13A.
  • a cathode gasket 13C in which a symbol encoding information necessary for manufacturing the membrane electrode assembly 10 is placed on the edge SCE of the cathode surface SC of the electrolyte layer 11 where the cathode catalyst layer 12C is not located. It is located in The portion of the cathode surface SC where the cathode catalyst layer 12C is located directly participates in the cell reaction when the fuel cell is used, and is covered with a blackish catalyst layer made of a colored material such as a catalyst metal.
  • the edge SCE of the cathode surface SC where the cathode catalyst layer 12C is not located does not directly participate in the cell reaction, is not covered with the black cathode catalyst layer 12C, and is colorless and transparent or colored and transparent.
  • the first symbol 13S1 which is a discolored laser mark inside the cathode gasket 13C, maintains the color contrast required for decoding, since it is not directly involved in the cell reaction, and retains information after the fuel cell is used. Enable decryption.
  • the first symbol 13S1 may be located on the second surface of the cathode gasket 13C.
  • the anode gasket 13A is pasted on the electrolyte layer 11 in the first gasket pasting step, the anode gasket 13A is irradiated with laser light through the electrolyte layer 11 in the first laser light irradiation step.
  • the cathode gasket 13C may be irradiated with a laser beam.
  • the first symbol 13S1 may be located on the second surface of the cathode gasket 13C
  • the second symbol 13S2 may be located on the second surface of the anode gasket 13A. That is, the first symbol 13S1 is located on the surface of the cathode gasket 13C opposite to the surface in contact with the electrolyte layer 11, and the second symbol 13S2 is located on the surface of the anode gasket 13A opposite to the surface in contact with the electrolyte layer 11. It may be located on the surface opposite to the surface in contact with 11. In this case, after both the cathode gasket 13C and the anode gasket 13A are attached to the electrolyte layer 11, the cathode gasket 13C and the anode gasket 13A may be irradiated with laser light.
  • the first symbol 13S1 has a depth that does not penetrate the cathode gasket 13C.
  • the maximum value of the depth of the first symbol 13S1 may be 3 ⁇ m or more.
  • the variation in depth of the first symbol 13S1 is 5% or less with respect to the maximum value.
  • the thickness of each portion of the first symbol 13S1 is within the range of 2.85 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the average thickness of the cathode gasket 13C may be 20 ⁇ m or more.
  • the membrane electrode assembly 10 may be manufactured by the method shown in FIG. As shown in FIG. 8, the method for manufacturing the membrane electrode assembly 10 includes a first gasket attaching step (step S41), a first laser beam irradiation step (step S42), a first coating step (step S43), a first It includes a drying step (step S44). The method for manufacturing the membrane electrode assembly 10 also includes a second gasket attaching step (step S45), a second laser beam irradiation step (step S46), a second coating step (step S47), and a second drying step (step S48). ) and an inspection process (step S49).
  • the first gasket attaching step, the first laser beam irradiation step, and the first coating step are performed on either the cathode surface SC or the anode surface SA.
  • the first laser beam irradiation step to the first coating step are performed on the cathode surface SC and the anode surface SA. It is done on the side that was not there.
  • the membrane electrode assembly 10 may include a plurality of first symbols 13S1 located on the cathode gasket 13C, or may include a plurality of second symbols 13S2 located on the anode gasket 13A.
  • the membrane electrode assembly 10 may include the symbol located on the cathode gasket 13C, but may not include the symbol located on the anode gasket 13A.
  • the symbol located on the cathode gasket 13C is information required for manufacturing the membrane electrode assembly 10, including information required for manufacturing the cathode catalyst layer 12C and information required for manufacturing the anode catalyst layer 12A. It is preferable that the symbol encodes both.
  • the second symbol 13S2 When viewed from a viewpoint facing the plane on which the electrolyte layer 11 spreads, the second symbol 13S2 is located on the side of the anode gasket 13A that is parallel to the side on which the first symbol 13S1 is located in the cathode gasket 13C. You may. Alternatively, when viewed from a viewpoint facing the plane on which the electrolyte layer 11 spreads, the second symbol 13S2 is located on the side of the anode gasket 13A that overlaps with the side on which the first symbol 13S1 is located in the cathode gasket 13C. You may. In these cases, effects similar to (1-4) described above can be obtained.
  • the second symbol 13S2 when viewed from a viewpoint facing the plane on which the electrolyte layer 11 spreads, is located on the side of the anode gasket 13A that is perpendicular to the side on which the first symbol 13S1 is located in the cathode gasket 13C. may be located.
  • a plurality of cathode catalyst layers 12C and the same number of anode catalyst layers 12A as cathode catalyst layers 12C are formed for one electrolyte layer 11. Good too.
  • a first symbol 13S1 corresponding to the cathode catalyst layer 12C is formed for each cathode catalyst layer 12C
  • a second symbol 13S1 corresponding to the anode catalyst layer 12A is formed for each anode catalyst layer 12A.
  • 13S2 is formed.
  • the membrane electrode assembly 10 may include a symbol located on the electrolyte layer 11 and a symbol located on the gaskets 13A and 13C.
  • a symbol corresponding to the cathode catalyst layer 12C may be located on the electrolyte layer 11, while a symbol corresponding to the anode catalyst layer 12A may be located on the anode gasket 13A.
  • a symbol corresponding to the cathode catalyst layer 12C may be located on the cathode gasket 13C, while a symbol corresponding to the anode catalyst layer 12A may be located on the electrolyte layer 11.
  • the membrane electrode assembly 10 when the membrane electrode assembly 10 includes a plurality of symbols corresponding to the cathode catalyst layer 12C, the plurality of symbols include a symbol located on the electrolyte layer 11 and a symbol located on the cathode gasket 13C. may be included.
  • the membrane electrode assembly 10 when the membrane electrode assembly 10 includes a plurality of symbols corresponding to the anode catalyst layer 12A, the plurality of symbols include a symbol located in the electrolyte layer 11 and a symbol located in the anode gasket 13A. may be included.
  • the membrane electrode assembly 10 does not need to include gaskets 13A and 13C. In this case, the membrane electrode assembly 10 only needs to have a symbol located on one of the pair of opposing surfaces of the electrolyte layer 11.
  • the membrane electrode assembly 10 of the first embodiment may be used not only as a polymer electrolyte fuel cell but also as a membrane electrode assembly provided in other than polymer electrolyte fuel cells, for example, as a membrane electrode provided in a hydrogen compressor. It may also be used as a conjugate. Even in this case, it is possible to obtain effects similar to (1-1) to (1-7) described above.
  • Test examples will be described with reference to Tables 1 and 2.
  • a polymer electrolyte membrane (Nafion HP, manufactured by Chemours) having an average thickness of 12 ⁇ m was prepared as an electrolyte layer.
  • a 1.5 cm square area of the first surface of the polymer electrolyte membrane is irradiated with laser light using a laser (MD-U1000C, Keyence Corporation) to form a symbol, which is a laser mark. did.
  • MD-U1000C Keyence Corporation
  • information related to the production of the membrane electrode assembly was encoded as a symbol.
  • the maximum depth of the symbol was measured using a laser microscope, it was found to be 1 ⁇ m. Further, it was observed that the variation in symbol depth was 5% or less with respect to the maximum value.
  • a gasket having a predetermined size is cut into polyethylene using a cutting machine (FC4200-50, Graphtec Co., Ltd.). Cut out from naphthalate film. Thereafter, gaskets were attached to each of the first and second surfaces of the electrolyte layer. At this time, a gasket was attached to the first surface so that the symbol located on the first surface was not covered by the gasket.
  • an electrode catalyst layer was formed on the first and second surfaces of the electrolyte layer using a slurry composed of the following.
  • the slurry is applied to the first surface of the electrolyte layer, the slurry applied to the first surface is dried, the slurry is applied to the second surface of the electrolyte layer, and the slurry is applied to the second surface.
  • the coated slurry was dried in the order described. Thereby, a membrane electrode assembly of Test Example 1-1 was obtained.
  • ⁇ Platinum supported carbon (TEC10F70TPM, manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd.) 0.67g ⁇ Water 5.99ml ⁇ 1-propanol 1.94ml ⁇ Ethanol 4.51ml ⁇ Electrolyte 1.62g ⁇ Carbon nanofiber (VGCF (registered trademark), manufactured by Resonac Holdings Co., Ltd., fiber diameter approximately 150 nm, fiber length approximately 10 ⁇ m) 0.116 g
  • VGCF Carbon nanofiber
  • Test Example 1-2 to Test Example 1-11 membrane electrode assemblies were obtained in the same manner as in Test Example 1-1, except that the maximum value of the symbol depth was changed in Test Example 1-1.
  • the maximum value of the symbol depth was found to be 2 ⁇ m in Test Example 1-2, 3 ⁇ m in Test Example 1-3, and 4 ⁇ m in Test Example 1-4. Further, it was observed that the maximum value of the symbol depth was 5 ⁇ m in Test Example 1-5, 6 ⁇ m in Test Example 1-6, and 7 ⁇ m in Test Example 1-7.
  • the maximum value of the symbol depth is 8 ⁇ m in Test Example 1-8, 9 ⁇ m in Test Example 1-9, 10 ⁇ m in Test Example 1-10, and 12 ⁇ m in Test Example 1-11. This was recognized. In addition, in each test example, it was observed that the variation in symbol depth was 5% or less with respect to the maximum value.
  • a gas diffusion layer (SIGRACET (registered trademark) 29BB, manufactured by SGL) was arranged on the surface of each electrode catalyst layer of the membrane electrode assembly opposite to the surface in contact with the polymer electrolyte membrane. Then, a polymer electrolyte fuel cell including each membrane electrode assembly was assembled using a commercially available JARI standard cell. Subsequently, each membrane electrode assembly was measured by the crossover current measured by using the high potential (OCV) retention test method described in the "Cell Evaluation Analysis Protocol" published by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO). The durability of the polymer electrolyte fuel cell was evaluated. Thereafter, the membrane electrode assembly was taken out by disassembling the cell.
  • SIGRACET registered trademark
  • 29BB manufactured by SGL
  • the gasket was peeled off from a portion of the electrolyte layer near the symbol.
  • the case where the electrolyte layer was damaged in the symbol was evaluated as "x", and the case where the electrolyte layer was not damaged in the symbol was evaluated as " ⁇ ".
  • the number of times decoding is possible is 3 times in Test Example 1-1, 4 times in Test Example 1-2, and 9 times in Test Example 1-3. It was done. Further, it was confirmed that the number of times decoding is possible is 10 times in Test Examples 1-4 to 1-11. From these results, it was found that when the maximum value of the symbol depth is 3 ⁇ m or more, the number of times that decoding can be performed increases significantly compared to when the symbol depth is less than 3 ⁇ m.
  • a laser (3-Axis UV laser marker MD-U series, manufactured by Keyence Corporation) was used to target a 1.5 cm square area on the second surface of the gasket. irradiated with laser light. As a result, a symbol, which is a laser trace, was formed. At this time, information related to the production of the membrane electrode assembly was encoded as a symbol. When the maximum depth of the symbol was measured using a laser microscope, it was found to be 1 ⁇ m. Further, it was observed that the variation in symbol depth was 5% or less with respect to the maximum value.
  • Test Example 2-2 to Test Example 2-9 membrane electrode assemblies were obtained in the same manner as in Test Example 2-1, except that the maximum value of the symbol depth was changed in Test Example 2-1.
  • the maximum value of the symbol depth was found to be 2 ⁇ m in Test Example 2-2, 3 ⁇ m in Test Example 2-3, and 4 ⁇ m in Test Example 2-4.
  • the maximum symbol depth was 8 ⁇ m in Test Example 2-5, 12 ⁇ m in Test Example 2-6, 15 ⁇ m in Test Example 2-7, and 16 ⁇ m in Test Example 2-8.
  • 20 ⁇ m was observed in Test Example 2-9.
  • the number of times decoding is possible is 3 times in Test Example 2-1, 5 times in Test Example 2-2, and 9 times in Test Example 2-3. It was done. Further, it was confirmed that the number of times decoding is possible is 10 times in Test Examples 2-4 to 2-9. From these results, it was found that when the maximum value of the symbol depth is 3 ⁇ m or more, the number of times that decoding can be performed increases significantly compared to when the symbol depth is less than 3 ⁇ m.
  • a second embodiment of a membrane electrode assembly, a polymer electrolyte fuel cell, a method for manufacturing a membrane electrode assembly, and a method for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell will be described with reference to FIGS. 9 to 12.
  • FIG. 9 shows a collection roll of membrane electrode assemblies in which a plurality of membrane electrode assemblies are connected.
  • a collection roll (hereinafter referred to as collection roll) 50 of a membrane electrode assembly includes a support body 40 and a plurality of laminates 10L.
  • the support body 40 has a band shape extending along one direction.
  • the support body 40 is shown partially rolled up.
  • the support body 40 includes a plurality of through holes 40H.
  • the plurality of through holes 40H are arranged at equal intervals in the direction in which the support body 40 extends.
  • the collecting roll 50 includes the same number of laminates 10L as the through holes 40H of the support 40.
  • Each laminate 10L includes an electrolyte layer 11, a cathode catalyst layer 12C, and an anode catalyst layer 12A.
  • the outer edge of the electrolyte layer 11 is supported by a support 40.
  • the cathode catalyst layer 12C and the anode catalyst layer 12A are located within a region defined by the through hole 40H provided in the support body 40.
  • the laminate 10L is surrounded by a frame portion 40F, which is a part of the support 40 and defines one through hole 40H.
  • FIG. 10 shows a cross-sectional structure of the collecting roll 50 along a plane that extends in the direction in which the support body 40 extends and is perpendicular to the plane in which the electrolyte layer 11 spreads.
  • the support body 40 is composed of a cathode support sheet 41C and an anode support sheet 41A.
  • the cathode support sheet 41C is composed of a base layer 41C1 and an adhesive layer 41C2 laminated on the base layer 41C1.
  • the anode support sheet 41A includes a base layer 41A1 and an adhesive layer 41A2 laminated on the base layer 41A1.
  • the cathode support sheet 41C is laminated on the anode support sheet 41A such that the adhesive layers 41A2, 41C2 of each support sheet 41A, 41C are in contact with each other.
  • Each through hole 40H of the support body 40 is formed by a through hole of the cathode support sheet 41C and a through hole of the anode support sheet 41A, and the laminate 10L is sandwiched between the support sheets 41A and 41C. It is blocked by being blocked.
  • an edge SCE of the cathode surface SC is covered with an adhesive layer 41C2
  • an edge SAE of the anode surface SA is covered with an adhesive layer 41A2.
  • a plurality of membrane electrode assemblies 30 are obtained from the collecting roll 50 by cutting the frame portion 40F located between the two electrolyte layers 11 of the support 40 along the thickness direction of the support 40. Can be done.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional structure of the membrane electrode assembly 30 obtained by cutting the collecting roll 50, and shows the cross-sectional structure of the membrane electrode assembly 30 along a plane perpendicular to the plane in which the electrolyte layer 11 spreads.
  • the membrane electrode assembly 30 includes an electrolyte layer 11, a cathode catalyst layer 12C, an anode catalyst layer 12A, a cathode gasket 33C, and an anode gasket 33A.
  • the cathode gasket 33C is a part of the cathode support sheet 41C included in the support 40 of the collecting roll 50.
  • the cathode gasket 33C is composed of a base layer 33C1 and an adhesive layer 33C2.
  • the base layer 33C1 is a part of the base layer 41C1 included in the cathode support sheet 41C.
  • the adhesive layer 33C2 is a part of the adhesive layer 41C2 included in the cathode support sheet 41C.
  • the cathode gasket 33C has a rectangular frame shape when viewed from a viewpoint facing the plane on which the electrolyte layer 11 spreads, and surrounds the cathode catalyst layer 12C.
  • the anode gasket 33A is a part of the anode support sheet 41A included in the support 40 of the collecting roll 50.
  • the anode gasket 33A is composed of a base layer 33A1 and an adhesive layer 33A2.
  • the base layer 33A1 is a part of the base layer 41A1 included in the anode support sheet 41A.
  • the adhesive layer 33A2 is a part of the adhesive layer 41A2 included in the anode support sheet 41A.
  • the anode gasket 33A has a rectangular frame shape when viewed from a viewpoint facing the plane on which the electrolyte layer 11 spreads, and surrounds the anode catalyst layer 12A.
  • the membrane electrode assembly 30 includes a first symbol 31S1 and a second symbol 31S2.
  • the first symbol 31S1 is located at the edge SCE of the cathode surface SC of the electrolyte layer 11, and extends halfway in the thickness direction of the electrolyte layer 11 in the direction from the cathode surface SC toward the anode surface SA.
  • the first symbol 31S1 is covered with a cathode gasket 33C.
  • the first symbol 31S1 has a depth that does not penetrate the electrolyte layer 11.
  • the maximum value of the depth of the first symbol 31S1 may be 3 ⁇ m or more.
  • the variation in depth of the first symbol 31S1 is 5% or less with respect to the maximum value.
  • the thickness of each portion of the first symbol 31S1 is within the range of 2.85 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the average thickness of the electrolyte layer 11 may be 4.5 ⁇ m or more. If the maximum depth of the first symbol 31S1 is 3 ⁇ m or more, it is possible to increase the certainty that the first symbol 31S1 will not disappear even if friction occurs on the cathode surface SC of the electrolyte layer 11. It is.
  • the maximum value of the depth of the first symbol 31S1 may be 2/3 or less of the average value of the thickness of the electrolyte layer 11. In this case, even if the gaskets 33A and 33C are peeled off from the electrolyte layer 11 when the membrane electrode assembly 30 is disassembled, damage to the electrolyte layer 11 at the first symbol 11S1 can be suppressed.
  • the second symbol 31S2 is located at the edge SAE of the anode surface SA of the electrolyte layer 11, and extends halfway in the thickness direction of the electrolyte layer 11 in the direction from the anode surface SA to the cathode surface SC.
  • the second symbol 31S2 is covered by an anode gasket 33A.
  • the second symbol 31S2 is disposed on the edge SAE of the anode surface SA at a location other than the portion opposite to the first symbol 31S1.
  • the second symbol 31S2 has a depth that does not penetrate the electrolyte layer 11.
  • the maximum value of the depth of the second symbol 31S2 may be 3 ⁇ m or more.
  • the variation in the depth of the second symbol 31S2 is 5% or less with respect to the maximum value.
  • the thickness of each portion of the second symbol 31S2 is within the range of 2.85 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the average thickness of the electrolyte layer 11 may be 4.5 ⁇ m or more. If the maximum depth of the second symbol 31S2 is 3 ⁇ m or more, it is possible to increase the certainty that the second symbol 31S2 will not disappear even if friction occurs on the anode surface SA of the electrolyte layer 11. It is.
  • the maximum value of the depth of the second symbol 31S2 may be 2 ⁇ 3 or less of the average value of the thickness of the electrolyte layer 11. In this case, even if the gaskets 33A and 33C are peeled off from the electrolyte layer 11 when the membrane electrode assembly 30 is disassembled, damage to the electrolyte layer 11 at the second symbol 11S2 can be suppressed.
  • first symbols 31S1 and the second symbols 31S2 line up along the direction in which the support body 40 extends in the collecting roll 50, and that the first symbols 31S1 and the second symbols 31S2 line up alternately. It is more preferable that the plurality of first symbols 31S1 and the plurality of second symbols 31S2 are located on one straight line along the direction in which the support body 40 extends.
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 30 includes a laser beam irradiation step (step S51), an electrolyte layer attachment step (step S52), and a sheet attachment step (step S53).
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 30 includes a first coating process (step S54), a first drying process (step S55), a second coating process (step S56), a second drying process (step S57), and It includes an inspection process (step S58).
  • the plurality of electrolyte layers 11 are irradiated with laser light using a carbon dioxide laser, thereby forming a first symbol 31S1 and a second symbol 31S2 on each electrolyte layer 11.
  • the edge SCE of the cathode surface SC is irradiated with laser light.
  • the edge SAE of the anode surface SA is irradiated with laser light.
  • a plurality of electrolyte layers 11 are attached to one of the support sheets 41A and 41C constituting the support body 40.
  • the edges SCE of the plurality of electrolyte layers 11 on the cathode surface SC are attached to the cathode support sheet 41C so that one electrolyte layer 11 covers one through hole that the cathode support sheet 41C has.
  • the support sheets 41A and 41C constituting the support body 40 are replaced with the support sheets 41A and 41C to which the electrolyte layer 11 was pasted, Paste it on 41C.
  • the anode support sheet 41A is attached to the cathode support sheet 41C so that the electrolyte layer 11 is sandwiched therebetween.
  • the anode support sheet 41A is attached to the cathode support sheet 41C so that one through hole of the anode support sheet 41A is located on one electrolyte layer 11.
  • the edge SAE of the anode surface SA of the electrolyte layer 11 is attached to the anode support sheet 41A.
  • a slurry for forming a catalyst layer is applied to either the cathode surface SC or the anode surface SA of each electrolyte layer 11.
  • a slurry is coated on a portion of the cathode surface SC of all the electrolyte layers 11 exposed from the cathode support sheet 41C, thereby forming a coating film.
  • the coating film formed from the slurry for forming the cathode catalyst layer 12C is dried.
  • the cathode catalyst layer 12C is formed in a portion of the cathode surface SC other than the edge SCE, which is the area covered by the cathode support sheet 41C.
  • a slurry for forming the anode catalyst layer 12A is applied to the anode surface SA of the electrolyte layer 11 on which the cathode catalyst layer 12C is formed. At this time, slurry is applied to a portion of the anode surface SA exposed from the anode support sheet 41A, thereby forming a coating film.
  • the coating film formed from the slurry for forming the anode catalyst layer 12A is dried.
  • the anode catalyst layer 12A is formed in a portion of the anode surface SA other than the edge SAE, which is the area covered by the anode support sheet 41A.
  • the first symbol 31S1 and the second symbol 31S2 are inspected.
  • the inspection process for example, after inspecting the first symbol 31S1, the second symbol 31S2 is inspected.
  • images of the first symbol 31S1 and the second symbol 11S2 are taken while conveying the support body 40 along the conveyance direction. If the first symbol 31S1 and the second symbol 31S2 are located on one straight line along the conveyance direction, it is possible to image all the symbols 31S1 and 31S2 using one imaging unit whose position is fixed. It is possible.
  • a plurality of membrane electrode assemblies 30 can be obtained by cutting the support body 40 of the collecting roll 50 at the frame-shaped portion 40F.
  • a plurality of electrolyte layers 11 may be attached to the anode support sheet 41A.
  • the cathode support sheet 41C may be pasted on the anode support sheet 41A to which the plurality of electrolyte layers 11 are pasted.
  • a slurry may be applied to a portion of the anode surface SA of all the electrolyte layers 11 exposed from the anode support sheet 41A, thereby forming a coating film.
  • the coating film formed on the anode surface SA may be dried in the first drying step.
  • the slurry may be applied to the portions of the cathode surfaces SC of all the electrolyte layers 11 exposed from the cathode support sheet 41C, thereby forming a coating film.
  • the coating film formed on the cathode surface SC may be dried.
  • the first symbol 31S1 may be inspected after the second symbol 31S2 is inspected.
  • the base material layers 41A1 and 41C1 may be formed from a resin film.
  • the resin film may be formed from, for example, a fluororesin, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, syndiotactic polystyrene, polytetrafluoroethylene, or polyimide.
  • the fluororesin may be, for example, ethylenetetrafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroperfluoroalkyl vinyl ether copolymer, polytetrafluoroethylene, or the like.
  • the resin film is preferably formed from polyethylene naphthalate.
  • the adhesive layers 41A2 and 41C2 may be formed of, for example, epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, silicone resin, or the like.
  • the second symbol 31S2 may be located in an edge portion of the electrolyte layer 11 that is parallel to the edge portion where the first symbol 31S1 is located. Alternatively, the second symbol 31S2 may be located in the same edge portion of the electrolyte layer 11 as the edge portion where the first symbol 31S1 is located. In these cases, effects similar to (1-4) above can be obtained.
  • the second symbol 31S2 may be located in the edge portion of the electrolyte layer 11 that is orthogonal to the edge portion where the first symbol 31S1 is located.
  • the second symbol 31S2 will be on the opposite side from the first symbol 31S1 in the edge SAE of the anode surface SA. It may be placed at the site.
  • the membrane electrode assembly 30 may include a plurality of first symbols 31S1 located on the cathode surface SC, or may include a plurality of second symbols 31S2 located on the anode surface SA.
  • the membrane electrode assembly 30 may include a symbol located on the cathode surface SC, but may not include a symbol located on the anode surface SA.
  • the symbol located on the cathode surface SC is the information required to manufacture the membrane electrode assembly 30, and the information required to manufacture the cathode catalyst layer 12C and the information required to manufacture the anode catalyst layer 12A.
  • the symbol encodes both.
  • the membrane electrode assembly 30 includes a symbol located on the anode surface SA, it may not include a symbol located on the cathode surface SC.
  • the symbols located on the anode surface SA are information required for manufacturing the membrane electrode assembly 30, including information required for manufacturing the anode catalyst layer 12A and information required for manufacturing the cathode catalyst layer 12C.
  • the symbol encodes both.
  • a membrane electrode assembly 30 including a symbol formed on a gasket will be described. Note that the difference between the membrane electrode assembly 30 of the second embodiment and the membrane electrode assembly 30 of this modified example is the position where the symbol is formed.
  • the membrane electrode assembly 30 of this modification has a structure common to the membrane electrode assembly 30 of the second embodiment except for the differences. Therefore, in the following, in the membrane electrode assembly 30 of this modified example, structures common to the membrane electrode assembly 30 of the second embodiment are given the same reference numerals, and a detailed explanation of the structures will be omitted.
  • FIG. 13 shows a cross-sectional structure of the membrane electrode assembly 30.
  • the membrane electrode assembly 30 includes two symbols 33S1 and 33S2.
  • the first symbol 33S1 is a discolored laser mark inside the cathode gasket 33C.
  • the first symbol 33S1 is located on the first surface facing the electrolyte layer 11 in the cathode gasket 33C.
  • the first symbol 33S1 extends halfway from the first surface to the second surface opposite to the first surface in the thickness direction of the cathode gasket 33C.
  • the first symbol 33S1 is located in the base layer 33C1 of the two layers included in the cathode gasket 33C.
  • the maximum value of the depth of the first symbol 33S1 may be 2/3 or less of the average value of the thickness of the base layer 33C1. In this case, even if the cathode gasket 33C is peeled off from the electrolyte layer 11 when the membrane electrode assembly 10 is disassembled, damage to the base layer 33C1 at the first symbol 33S1 can be suppressed.
  • the second symbol 33S2 is a discolored laser mark inside the anode gasket 33A.
  • the second symbol 33S2 is located on the second surface of the anode gasket 33A opposite to the first surface in contact with the electrolyte layer 11.
  • the second symbol 33S2 extends halfway from the second surface toward the first surface in the thickness direction of the anode gasket 33A.
  • the second symbol 33S2 is located in the base layer 33A1 of the two layers included in the anode gasket 33A.
  • the second symbol 33S2 has a depth that does not penetrate the base layer 33A1.
  • the maximum value of the depth of the second symbol 33S2 may be 3 ⁇ m or more.
  • the variation in the depth of the second symbol 33S2 is 5% or less with respect to the maximum value.
  • the thickness of each part of the second symbol 33S2 is within the range of 2.85 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the average value of the thickness of the base layer 33A1 may be 20 ⁇ m or more.
  • the maximum value of the depth of the second symbol 33S2 may be 2/3 or less of the average value of the thickness of the base layer 33A1. In this case, even if the anode gasket 33A is peeled off from the electrolyte layer 11 when the membrane electrode assembly 30 is disassembled, the anode gasket 33A is prevented from being damaged at the second symbol 33S2.
  • FIG. 14 is a flowchart for explaining the method for manufacturing the membrane electrode assembly 30 of this modification.
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 30 includes an electrolyte layer pasting step (step S61), a first laser beam irradiation step (step S62), a sheet pasting step (step S63), and a second laser beam irradiation step.
  • the process (step S64) is provided.
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 30 includes a first coating process (step S65), a first drying process (step S66), a second coating process (step S67), a second drying process (step S68), and an inspection process. (Step S69).
  • a plurality of electrolyte layers 11 are attached to the cathode support sheet 41C.
  • edges SCE of the plurality of electrolyte layers 11 on the cathode surface SC are attached to the cathode support sheet 41C so that one electrolyte layer 11 covers one through hole of the cathode support sheet 41C. wear.
  • a plurality of electrolyte layers 11 are irradiated with laser light using an ultraviolet laser, thereby forming a first symbol 33S1 on each electrolyte layer 11.
  • laser light is irradiated into the cathode support sheet 41C through the electrolyte layer 11.
  • a first symbol 33S1 is formed on the cathode support sheet 41C by irradiating the electrolyte layer 11 and the cathode support sheet 41C with laser light using an ultraviolet laser.
  • the first symbol 33S1 can be formed in the base material layer 41C1 in the cathode support sheet 41C.
  • the first symbol 33S1 is formed on the boundary between the base layer 41C1 and the adhesive layer 41C2.
  • the first symbol 33S1 has a length that reaches halfway through the base layer 41C1 in the thickness direction of the cathode support sheet 41C.
  • the anode support sheet 41A is pasted on the cathode support sheet 41C to which the electrolyte layer 11 is pasted.
  • the anode support sheet 41A is attached to the cathode support sheet 41C so that one through hole of the anode support sheet 41A is located on one electrolyte layer 11. Thereby, the edge SAE of the anode surface SA of the electrolyte layer 11 is attached to the anode support sheet 41A.
  • a laser beam is irradiated into the anode support sheet 41A.
  • a UV laser is used to irradiate a second surface of the anode support sheet 41A opposite to the first surface in contact with the electrolyte layer 11 with laser light.
  • the second symbol 33S2 is located on the second surface of the anode support sheet 41A and extends halfway in the thickness direction of the anode support sheet 41A in the direction from the second surface to the first surface. It is possible to form it in the base material layer 41C1.
  • Each process from the first coating process to the inspection process is the same as the process from the first coating process (step S64) to the inspection process (step S68) in the second embodiment described above.
  • a plurality of membrane electrode assemblies 30 can be obtained by cutting the support body 40 of the collecting roll 50 at the frame-shaped portion 40F.
  • the first symbol 33S1 may be located on the second surface of the base layer 33C1, and the second symbol 33S2 may be located on the second surface of the base layer 33A1. That is, the first symbol 33S1 is located on the surface of the base material layer 33C1 opposite to the surface in contact with the adhesive layer 33C2, and the second symbol 33S2 is located on the surface of the base material layer 33A1 that is opposite to the surface in contact with the adhesive layer 33C2. It may be located on the surface opposite to the surface in contact with 33A2. In this case, the two base material layers 33C1 and 33A1 may be irradiated with laser light after the sheet pasting process.
  • the first symbol 33S1 has a depth that does not penetrate the base layer 33C1.
  • the maximum value of the depth of the first symbol 33S1 may be 3 ⁇ m or more.
  • the variation in depth of the first symbol 33S1 is 5% or less with respect to the maximum value.
  • the thickness of each portion of the first symbol 33S1 is within the range of 2.85 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the average thickness of the base layer 33C1 may be 20 ⁇ m or more.
  • the membrane electrode assembly 30 may be manufactured by the method shown in FIG. 16.
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 30 includes an electrolyte layer attaching step (step S71), a sheet attaching step (step S72), a first laser beam irradiation step (step S73), and a first coating step. (Step S74) and a first drying step (Step S75).
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 30 also includes a second laser beam irradiation step (step S76), a second coating step (step S77), a second drying step (step S78), and an inspection step (step S79). I'm here.
  • the first laser beam irradiation step and the first coating step are performed on either the cathode surface SC and base layer 41C1 or the anode surface SA and base layer 41A1.
  • the first laser light irradiation step and the first coating step are performed among the combinations of the surface of the electrolyte layer 11 and the base layers 41C1 and 41A1. This is done for combinations that did not exist.
  • the electrolyte layer 11 may be attached to the anode support sheet 41A.
  • the anode support sheet 41A is irradiated with a laser beam through the electrolyte layer 11.
  • the second symbol 33S2 can be formed on the surface of the anode support sheet 41A that faces the anode surface SA of the electrolyte layer 11. That is, the second symbol 33S2 can be formed on the adhesive layer 41A2 of the anode support sheet 41A.
  • the cathode support sheet 41C is pasted on the anode support sheet 41A so that the electrolyte layer 11 is sandwiched therebetween along with the anode support sheet 41A.
  • the cathode support sheet 41C is irradiated with a laser beam, thereby forming the first symbol 33S1 on the base layer 41C1 of the cathode support sheet 41C.
  • the second symbol 33S2 When viewed from a viewpoint facing the plane on which the electrolyte layer 11 spreads, the second symbol 33S2 is located on the side of the anode gasket 33A that is parallel to the side on which the first symbol 33S1 is located in the cathode gasket 33C. You may. Alternatively, when viewed from a viewpoint facing the plane on which the electrolyte layer 11 spreads, the second symbol 33S2 is located on the side of the anode gasket 33A that overlaps with the side on which the first symbol 33S1 is located in the cathode gasket 33C. You may. In these cases, effects similar to (1-4) above can be obtained.
  • the second symbol 33S2 when viewed from a viewpoint facing the plane on which the electrolyte layer 11 spreads, is located on the side of the anode gasket 33A that is perpendicular to the side on which the first symbol 33S1 is located in the cathode gasket 33C. may be located.
  • the second symbol 33S2 is placed at a location opposite to the first symbol 33S1 in the anode gasket 33A. may be done.
  • the membrane electrode assembly 30 may include a plurality of first symbols 33S1 located on the cathode gasket 33C, or may include a plurality of second symbols 33S2 located on the anode gasket 33A.
  • the membrane electrode assembly 30 has a symbol located on the cathode gasket 33C, but does not need to have a symbol located on the anode gasket 33A.
  • the symbol located on the cathode gasket 33C is information required for manufacturing the membrane electrode assembly 30, including information required for manufacturing the cathode catalyst layer 12C and information required for manufacturing the anode catalyst layer 12A. It is preferable that the symbol encodes both.
  • the membrane electrode assembly 30 includes the symbol located on the anode gasket 33A, it may not include the symbol located on the cathode gasket 33C.
  • the symbol located on the anode gasket 33A includes information required for manufacturing the membrane electrode assembly 30, information required for manufacturing the anode catalyst layer 12A, and information required for manufacturing the cathode catalyst layer 12C. It is preferable that the symbol encodes both.
  • the membrane electrode assembly 30 of the second embodiment is not limited to a polymer electrolyte fuel cell, and may be used as a membrane electrode assembly provided in a device other than a polymer electrolyte fuel cell, for example, as a membrane electrode provided in a hydrogen compressor. It may also be used as a conjugate. Even in this case, it is possible to obtain effects similar to (1-1) to (1-7) described above.
  • Electrolyte layer 12C Anode 12A
  • Catalyst layer for anode 13C Anode 13A
  • Gasket for cathode 13A Gasket for anode 20

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Abstract

膜電極接合体は、電解質層と、触媒金属を担持した粒子を含み電解質層の第1面に位置する触媒層と、を備える。膜電極接合体は、膜電極接合体の製造に要する情報を符号化したシンボルを備える。シンボルは、電解質層のなかで変色したレーザー痕であり、かつ、第1面のなかで触媒層が位置しない縁部のなかに配置されている。

Description

膜電極接合体、固体高分子形燃料電池、膜電極接合体の製造方法、および、固体高分子形燃料電池の製造方法
 本開示は、膜電極接合体、固体高分子形燃料電池、膜電極接合体の製造方法、および、固体高分子形燃料電池の製造方法に関する。
 固体高分子形燃料電池が備える膜電極接合体の一例は、電解質層、一対の触媒層、および、一対のガスケットを備えている。電解質層は、電解質層内において互いに対向する第1の面と第2の面とを備えている。第1の面の一部には、第1の触媒層が位置し、第2の面の一部には第2の触媒層が位置している。第1のガスケットは、第1の触媒層を取り囲み、かつ、第1の面のうち、第1の触媒層が位置しない領域を覆っている。第2のガスケットは、第2の触媒層を取り囲み、かつ、第2の面のうち、第2の触媒層が位置しない領域を覆っている。
 膜電極接合体が製造される際には、電解質膜の第1の面に対する第1のガスケットの貼付と、第2の面に対する第2のガスケットの貼付とが行われる。また、第1の面および第2の面に、触媒層を形成するためのスラリーの塗工によって塗膜が形成される。塗膜の乾燥によって各面に位置する触媒層が形成され、これによって膜電極接合体を得ることができる(例えば、特許文献1を参照)。
特開2014-183022号公報
 ところで、膜電極接合体の製造場所や製造条件などの製造情報が使用後の燃料電池から読み取れることは、膜電極接合体の製造情報と燃料電池における使用後の状態との関係や、膜電極接合体の製造情報と燃料電池の使用履歴との関係を特定可能にする。膜電極接合体の製造情報と燃料電池における使用後の状態との関係は、例えば膜電極接合体の製造条件が燃料電池の寿命に適していたか否かの判断に有用である。膜電極接合体の製造情報と燃料電池の使用履歴との関係は、例えば燃料電池に要求される将来の使用環境に膜電極接合体の製造条件を適合させる助けとなる。こうした観点から、燃料電池の性能向上が強く要求される近年では、膜電極接合体の製造情報を使用後の燃料電池から読取可能とする技術が期待されている。
 上記課題を解決するための膜電極接合体は、電解質層と、触媒金属を担持した粒子を含み前記電解質層の第1面に位置する触媒層と、を備える。膜電極接合体は、前記膜電極接合体の製造に要する情報を符号化したシンボルを備える。前記シンボルは、前記電解質層のなかで変色したレーザー痕であり、かつ、前記第1面のなかで前記触媒層が位置しない縁部のなかに配置されている。
 上記課題を解決するための膜電極接合体の製造方法は、電解質層の第1面に、触媒金属を担持した粒子を含む触媒層を形成することを含む。膜電極接合体の製造方法は、前記第1面のなかで前記触媒層が位置しない縁部のなかに炭酸ガスレーザーを用いてレーザー光を照射することによって、前記膜電極接合体の製造に要する情報を符号化したシンボルを前記縁部のなかに形成することを含む。
 上記膜電極接合体および膜電極接合体の製造方法によれば、膜電極接合体の製造に要する情報を符号化したシンボルが電解質層の第1面のなかで触媒層の位置しない部分に配置されている。第1面のなかで触媒層が位置する部分は、燃料電池の使用に際して電池反応に直接関与するとともに、触媒金属などの有色材料による黒色系を呈した触媒層に覆われる。第1面のなかで触媒層が位置しない縁部は、電池反応に直接関与しないとともに、黒色系を呈した触媒層に覆われず、無色透明あるいは有色透明を呈する。そして、電解質層のなかで変色したレーザー痕であるシンボルは、電池反応に直接関与しない分だけ、復号化に要求される色のコントラストを保ちながら、燃料電池の使用後に情報の復号化を可能にする。
 上記膜電極接合体において、前記シンボルの深さにおける最大値が3μm以上であり、前記シンボルは、前記電解質層の厚さ方向において前記電解質層を貫通しなくてよい。この膜電極接合体によれば、電解質層のうち、シンボルが位置する面において摩擦が生じたとしても、シンボルが消失しないことの確実性を高めることが可能である。
 上記膜電極接合体において、前記シンボルの深さにおける前記最大値は、前記電解質層の厚さにおける平均値の2/3以下であってよい。この膜電極接合体によれば、膜電極接合体を分解する際に、電解質層からガスケットを引き剥がしても、電解質層がシンボルにおいて破損することが抑えられる。
 上記膜電極接合体において、前記シンボルは、前記縁部に接するガスケットに覆われるように配置されてもよい。この膜電極接合体によれば、第1面に接するガスケットによってシンボルが覆われるため、膜電極接合体の製造に関わる情報の堅牢性が高まる。
 上記膜電極接合体において、前記触媒層は、第1触媒層であり、前記シンボルは、前記第1触媒層の製造に要する情報を符号化した第1シンボルであり、触媒金属を担持した粒子を含み、かつ、前記電解質層のなかで前記第1面とは反対側の第2面に位置する第2触媒層と、前記第2触媒層の製造に要する情報を符号化した第2シンボルと、をさらに備え、前記第2シンボルは、前記電解質層のなかで変色したレーザー痕であり、かつ、前記第2面のなかで前記第2触媒層が位置しない縁部のなかで前記第1シンボルとは反対側となる部位以外に配置されてもよい。
 上記膜電極接合体によれば、第1触媒層の製造に要する情報が第1シンボルから復号化されるとともに、第2触媒層の製造に要する情報が第2シンボルから復号化される。第2シンボルが第1シンボルの反対側に位置しないため、2つのシンボルが互いに反対側となる配置と比べて、第1触媒層の製造に要する情報の復元精度、および、第2触媒層の製造に要する情報の復元精度が高まる。
 上記膜電極接合体において、前記電解質層は、互いに平行な2つの端辺部を備え、前記第1シンボルと前記第2シンボルとは、別々の前記端辺部、または、1つの前記端辺部に配置されてもよい。
 上記膜電極接合体の製造方法において、前記触媒層は、第1触媒層であり、前記シンボルは、前記第1触媒層の製造に要する情報を符号化した第1シンボルであり、前記電解質層のなかで前記第1面とは反対側の第2面に、触媒金属を担持した粒子を含む第2触媒層を形成することと、前記第2面のなかで前記第2触媒層が位置しない縁部のなかに前記炭酸ガスレーザーを用いて前記レーザー光を照射することによって、前記第2触媒層の製造に要する情報を符号化した第2シンボルを形成することと、を含み、前記第1シンボルを形成することは、前記電解質層の1つの端辺部に前記第1シンボルを形成した後に、前記端辺部に沿う搬送方向に前記電解質層を搬送しながら前記第1シンボルを検査することを含み、前記第2シンボルを形成することは、前記電解質層の前記端辺部、あるいは、前記電解質層のなかで前記端辺部と平行な他の端辺部に前記第2シンボルを形成した後に、前記搬送方向に前記電解質層を搬送しながら前記第2シンボルを検査することを含んでもよい。
 膜電極接合体の製造は、電解質層に触媒層を積層することによって積層体を形成するとともに、一つの搬送方向に積層体を搬送しながら積層体の検査を行う。上記膜電極接合体および膜電極接合体の製造方法によれば、第1シンボルと第2シンボルとが互いに平行な2つの端辺部、あるいは1つの端辺部に配置されるため、検査装置に向けて搬送方向に積層体を搬送することによって、各シンボルの検査が可能となる。これによって、各シンボルの検査において、検査装置の配置を変更したり、検査装置の数量を増やしたりする負荷が軽減される。
 上記課題を解決するための膜電極接合体は、電解質層と、触媒金属を担持した粒子を含み前記電解質層の第1面に位置する触媒層と、を備える。膜電極接合体は、前記第1面のなかで前記触媒層が位置しない縁部に接するガスケットと、前記膜電極接合体の製造に要する情報を符号化したシンボルと、を備える。前記シンボルは、前記ガスケットのなかで変色したレーザー痕である。
 上記課題を解決するための膜電極接合体の製造方法は、電解質層の第1面に、触媒金属を担持した粒子を含む触媒層を形成することを含む。膜電極接合体の製造方法は、前記第1面のなかで前記触媒層が位置しない縁部に接するガスケットのなかにレーザー光を照射することによって、前記膜電極接合体の製造に要する情報を符号化したシンボルを前記ガスケットのなかに形成することを含む。
 上記膜電極接合体および膜電極接合体の製造方法によれば、膜電極接合体の製造に要する情報を符号化したシンボルが電解質層の第1面のなかで触媒層の位置しない縁部に配置されたガスケットに位置している。第1面のなかで触媒層が位置する部分は、燃料電池の使用に際して電池反応に直接関与するとともに、触媒金属などの有色材料による黒色系を呈した触媒層に覆われる。第1面のなかで触媒層が位置しない縁部は、電池反応に直接関与しないとともに、黒色系を呈した触媒層に覆われず、無色透明あるいは有色透明を呈する。そして、ガスケットのなかで変色したレーザー痕であるシンボルは、電池反応に直接関与しない分だけ、復号化に要求される色のコントラストを保ちながら、燃料電池の使用後に情報の復号化を可能にする。
 上記膜電極接合体において、前記シンボルの深さにおける最大値が3μm以上であり、前記シンボルは、前記ガスケットの厚さ方向において前記ガスケットを貫通しなくてよい。この膜電極接合体によれば、ガスケットのうち、シンボルが位置する面において摩擦が生じたとしても、シンボルが消失しないことの確実性を高めることが可能である。
 上記膜電極接合体において、前記シンボルの深さにおける前記最大値は、前記ガスケットの厚さにおける平均値の2/3以下であってよい。この膜電極接合体によれば、膜電極接合体を分解する際に、電解質層からガスケットを引き剥がしても、ガスケットがシンボルにおいて破損することが抑えられる。
 上記膜電極接合体において、前記シンボルは、前記ガスケットのなかで前記電解質層と面する面に位置してもよい。この膜電極接合体によれば、ガスケットのなかに位置するシンボルが電解質層によって覆われるため、膜電極接合体の製造に関わる情報の堅牢性が高まる。
 上記膜電極接合体の製造方法において、前記シンボルを形成することは、前記縁部に接するように前記ガスケットを配置した後に、前記電解質層を通して前記ガスケットのなかに紫外線レーザーを用いて前記レーザー光を照射し、これによって前記シンボルを形成することを含んでもよい。
 上記膜電極接合体の製造方法によれば、ガスケットが電解質層の縁部に接した状態で、電解質層を通したレーザー光の照射によってガスケットにシンボルを形成することが可能である。結果として、電解質層によるシンボルの保護がシンボルの形成時から可能である。
 上記課題を解決するための固体高分子形燃料電池は、上記膜電極接合体を備える。
 上記課題を解決するための固体高分子形燃料電池の製造方法は、上記膜電極接合体の製造方法によって膜電極接合体を製造することを含む。
 本発明によれば、使用後の燃料電池から膜電極接合体の製造情報を読み取ることが可能である。
図1は、第1実施形態の膜電極接合体を備える固体高分子形燃料電池の構造を示す分解斜視図である。 図2は、図1が示す膜電極接合体の構造を示す断面図である。 図3は、第1実施形態の膜電極接合体の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図4は、第1実施形態の変更例における膜電極接合体の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図5は、第1実施形態の変更例における膜電極接合体の構造を示す断面図である。 図6は、第1実施形態の変更例における膜電極接合体の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図7は、第1実施形態の変更例における膜電極接合体の構造を示す断面図である。 図8は、第1実施形態の変更例における膜電極接合体の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図9は、第2実施形態の膜電極接合体の集合ロールの構造を示す斜視図である。 図10は、図9が示す膜電極接合体の集合ロールの構造を示す断面図である。 図11は、図9が示す膜電極接合体の集合ロールから形成された膜電極接合体の構造を示す断面図である。 図12は、第2実施形態の膜電極接合体の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図13は、第2実施形態の変更例における膜電極接合体の構造を示す断面図である。 図14は、第2実施形態の変更例における膜電極接合体の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図15は、第2実施形態の変更例における膜電極接合体の構造を示す断面図である。 図16は、第2実施形態の変更例における膜電極接合体の製造方法を説明するためのフローチャートである。
 [第1実施形態]
 図1から図3を参照して、膜電極接合体、固体高分子形燃料電池、膜電極接合体の製造方法、および、固体高分子形燃料電池の製造方法の第1実施形態を説明する。
 [固体高分子形燃料電池]
 図1を参照して、膜電極接合体を備える固体高分子形燃料電池の構造を説明する。以下に説明する構造は、固体高分子形燃料電池の構造における一例である。また、図1は、固体高分子形燃料電池が備える単セルの構造を示している。固体高分子形燃料電池は、複数の単セルを備え、かつ、複数の単セルが互いに積層された構造でもよい。
 図1が示すように、固体高分子形燃料電池20は、膜電極接合体10、一対のガス拡散層、および、一対のセパレーターを備えている。
 膜電極接合体10は、電解質層11、カソード用触媒層12C、および、アノード用触媒層12Aを備えている。カソード用触媒層12Cは、触媒金属を担持した粒子を含み、かつ、電解質層11のカソード面SCに位置している。カソード用触媒層12Cは、第1触媒層の一例である。カソード面SCは、第1面の一例である。
 膜電極接合体10は、第1シンボル11S1を備えている。第1シンボル11S1は、カソード用触媒層12Cの製造に要する情報を符号化したシンボルである。カソード用触媒層12Cの製造に要する情報は、膜電極接合体10の製造に要する情報の一例である。カソード用触媒層12Cの製造に要する情報は、例えば、製造元、製造日、製造場所、製造ライン、製造条件、原材料などの少なくとも1つである。すなわち、カソード用触媒層12Cの製造に要する情報は、例えば、製造元、製造日、製造場所、製造ライン、製造条件、原材料のいずれか1つのみであってもよいし、これらのうちの任意の2つ以上を含んでもよい。第1シンボル11S1は、電解質層11のなかで変色したレーザー痕であり、かつ、カソード面SCのなかでカソード用触媒層12Cが位置しない縁部SCEのなかに配置されている。
 本開示の膜電極接合体10によれば、膜電極接合体10の製造に要する情報を符号化した第1シンボル11S1が電解質層11のカソード面SCのなかでカソード用触媒層12Cの位置しない部分に配置されている。カソード面SCのなかでカソード用触媒層12Cが位置する部分は、燃料電池の使用に際して電池反応に直接関与し、かつ、触媒金属などの有色材料による黒色系を呈したカソード用触媒層12Cに覆われる。カソード面SCのなかでカソード用触媒層12Cが位置しない縁部SCEは、電池反応に直接関与せず、かつ、黒色系を呈したカソード用触媒層12Cに覆われず、また、無色透明あるいは有色透明を呈する。そして、電解質層11のなかで変色したレーザー痕である第1シンボル11S1は、電池反応に直接関与しない分だけ、復号化に要求される色のコントラストを保ちながら、燃料電池の使用後に情報の復号化を可能にする。
 電解質層11は、無色透明あるいは有色透明を呈し、無色透明を呈することが好ましい。第1シンボル11S1は、例えば白色を呈する。第1シンボル11S1は、例えば、数字、バーコード、2次元コードの少なくとも1つを含んでよい。すなわち、第1シンボル11S1は、数字、バーコード、2次元コードのいずれか1つのみを含んでもよいし、2つ以上を含んでもよい。
 第1シンボル11S1は、電解質層11に対する反応性を有したレーザー光を電解質層11に照射することによって形成される。第1シンボル11S1は、例えば炭酸ガスレーザーが発振するレーザー光が電解質層11に照射されることによって電解質層11の一部に形成される。
 アノード用触媒層12Aは、触媒金属を担持した粒子を含み、かつ、電解質層11のなかでカソード面SCとは反対側のアノード面SAに位置している。アノード用触媒層12Aは、第2触媒層の一例である。アノード面SAは、第2面の一例である。アノード用触媒層12Aが含む粒子が担持する触媒金属は、カソード用触媒層12Cが含む粒子が担持する触媒金属と同じ金属であってもよいし、異なる金属であってもよい。
 膜電極接合体10は、第2シンボル11S2を備えている。第2シンボル11S2は、アノード用触媒層12Aの製造に要する情報を符号化したシンボルである。アノード用触媒層12Aの製造に要する情報は、膜電極接合体10の製造に要する情報の一例である。アノード用触媒層12Aの製造に要する情報は、例えば、製造元、製造日、製造場所、製造ライン、製造条件、原材料などの少なくとも1つである。すなわち、アノード用触媒層12Aの製造に要する情報は、例えば、製造元、製造日、製造場所、製造ライン、製造条件、原材料のいずれか1つのみであってもよいし、これらのうちの任意の2つ以上を含んでもよい。なお、第2シンボル11S2に符号化された情報は、第1シンボル11S1に符号化された情報と同じ項目に関するであってもよいし、異なる項目に関する情報でもよい。
 第2シンボル11S2は、電解質層11のなかで変色したレーザー痕であり、かつ、アノード面SAのなかでアノード用触媒層12Aが位置しない縁部SAEのなかで第1シンボル11S1とは反対側となる部位以外に配置されている。そのため、アノード面SAと対向する視点から見て、第2シンボル11S2は、第1シンボル11S1に重ならない。
 本実施形態の膜電極接合体10によれば、カソード用触媒層12Cの製造に要する情報が第1シンボル11S1から復号化され、かつ、アノード用触媒層12Aの製造に要する情報が第2シンボル11S2から復号化される。第2シンボル11S2が第1シンボル11S1の反対側に位置しないため、2つのシンボル11S1,11S2が互いに反対側となる配置と比べて、カソード用触媒層12Cの製造に要する情報の復元精度、および、アノード用触媒層12Aの製造に要する情報の復元精度が高まる。
 第2シンボル11S2は、例えば白色を呈する。第2シンボル11S2は、第1シンボル11S1と同一の色を呈してもよいし、異なる色を呈してもよい。第2シンボル11S2は、例えば、数字、バーコード、2次元コードの少なくとも1つを含んでよい。すなわち、第1シンボル11S1は、数字、バーコード、2次元コードのいずれか1つのみを含んでもよいし、2つ以上を含んでもよい。
 第2シンボル11S2は、電解質層11に対する反応性を有したレーザー光を電解質層11に照射することによって形成される。第2シンボル11S2は、例えば炭酸ガスレーザーが発振するレーザー光を電解質層11に照射することによって電解質層11の一部に形成される。
 電解質層11は、互いに平行な2つの端辺部11Eを備えている。電解質層11は四角形状を有するから、電解質層11の外形は2組の辺群から構成される。各辺群は、互いに平行な2つの辺から構成される。第1の端辺部11Eは、1つの辺群に含まれる第1の辺に沿って延びる形状を有している。第2の端辺部11Eは、当該辺群に含まれる第2の辺に沿って延びる形状を有している。第1シンボル11S1と第2シンボル11S2とは、別々の端辺部11Eに配置されている。
 一対のガス拡散層は、カソード用ガス拡散層21Cおよびアノード用ガス拡散層21Aから構成される。一対のセパレーターは、カソード用セパレーター22Cおよびアノード用セパレーター22Aから構成される。
 カソード用ガス拡散層21Cは、カソード用触媒層12Cに接している。カソード用触媒層12Cとカソード用ガス拡散層21Cとが、空気極(カソード)20Cを形成している。アノード用ガス拡散層21Aは、アノード用触媒層12Aに接している。アノード用触媒層12Aとアノード用ガス拡散層21Aとが、燃料極(アノード)20Aを形成している。
 膜電極接合体10は、一対のガスケット13A,13Cを備えている。各ガスケット13A,13Cは、無色透明あるいは有色透明を呈し、無色透明を呈することが好ましい。カソード用ガスケット13Cは、カソード面SCのなかでカソード用触媒層12Cが位置しない縁部SCEに接している。第1シンボル11S1は、縁部SCEに位置するカソード用ガスケット13Cに覆われるように配置されている。アノード用ガスケット13Aは、アノード面SAのなかでアノード用触媒層12Aが位置しない縁部SAEに接している。第2シンボル11S2は、縁部SAEに位置するアノード用ガスケット13Aに覆われるように配置されている。各ガスケット13A,13Cは、触媒層12A,12Cを取り囲む四角形枠状を有している。各面SA,SCに接するガスケット13A,13Cによってシンボル11S1,11S2が覆われるため、膜電極接合体10の製造に関わる情報の堅牢性が高まる。
 カソード用セパレーター22Cとアノード用セパレーター22Aとは、固体高分子形燃料電池20の厚さ方向において、膜電極接合体10および2つのガス拡散層21A,21Cから構成される多層体を挟んでいる。カソード用セパレーター22Cは、カソード用ガス拡散層21Cに対向している。アノード用セパレーター22Aは、アノード用ガス拡散層21Aに対向している。
 カソード用セパレーター22Cにおいて対向する一対の面は、それぞれ複数の溝を有している。一対の面のなかでカソード用ガス拡散層21Cと対向する対向面が有する溝は、ガス流路22Cgである。一対の面のなかで対向面とは反対側の面が有する溝は、冷却水流路22Cwである。アノード用セパレーター22Aにおいて対向する一対の面は、それぞれ複数の溝を有している。一対の面のなかでアノード用ガス拡散層21Aと対向する対向面が有する溝は、ガス流路22Agである。一対の面のなかで対向面とは反対側の面が有する溝は、冷却水流路22Awである。各セパレーター22A,22Cは、導電性を有し、かつ、ガスに対する透過性が低い材料によって形成されている。
 固体高分子形燃料電池20では、カソード用セパレーター22Cのガス流路22Cgを通じて空気極20Cに酸化剤ガスが供給される。アノード用セパレーター22Aのガス流路22Agを通じて燃料極20Aに燃料ガスが供給される。これにより、固体高分子形燃料電池20が発電する。なお、酸化剤ガスには、例えば空気および酸素ガスなどを用いることができる。燃料ガスには、例えば水素ガスを用いることができる。
 [膜電極接合体]
 図2は、電解質層11の厚さ方向に沿う膜電極接合体10の断面構造を示している。なお、図2に示される断面構造は、電解質層11に直交し、かつ、第1シンボル11S1および第2シンボル11S2を含む面に沿う断面における構造である。
 図2が示すように、電解質層11において、カソード面SCとアノード面SAとは互いに対向している。カソード用触媒層12Cは、カソード面SCのうち、縁部SCEを除く部分に位置している。カソード用ガスケット13Cは、カソード面SCの縁部SCEに位置している。アノード用触媒層12Aは、アノード面SAのうち、縁部SAEを除く部分に位置している。アノード用ガスケット13Aは、アノード面SAの縁部SAEに位置している。
 第1シンボル11S1は、カソード面SCの縁部SCEにおける一部に位置している。第1シンボル11S1は、カソード面SCからアノード面SAに向かう方向において、電解質層11の厚さにおける途中まで達する長さを有している。すなわち、電解質層11は、レーザー光の照射によって、カソード面SCからアノード面SAに向かう方向に沿って、電解質層11の厚さにおける途中まで変性し、これによって変色している。第1シンボル11S1がカソード面SCからアノード面SAに向かう方向において、電解質層11の厚さにおける途中まで達する長さを有するから、第1シンボル11S1がカソード面SCのみに位置する場合に比べて、第1シンボル11S1の堅牢性が高められる。例えば、カソード面SCにおいて摩擦が生じたとしても、第1シンボル11S1が消失しにくい。
 言い換えれば、第1シンボル11S1は、電解質層11を貫通しない深さを有している。すなわち、第1シンボル11S1は、電解質層11の厚さ方向において、電解質層11における全体にわたる深さを有しない。第1シンボル11S1の深さにおける最大値は、3μm以上であってよい。第1シンボル11S1の深さにおけるばらつきは、最大値に対して5%以下である。言い換えれば、例えば、第1シンボル11S1の最大値が3μmである場合には、第1シンボル11S1の各部位における厚さは、2.85μm以上3μm以下の範囲内に含まれる。なお、電解質層11の厚さにおける平均値は、4.5μm以上であってよい。第1シンボル11S1の深さにおける最大値が3μm以上である場合には、電解質層11のカソード面SCにおいて摩擦が生じたとしても、第1シンボル11S1が消失しないことの確実性を高めることが可能である。
 第1シンボル11S1の深さにおける最大値は、電解質層11の厚さにおける平均値の2/3以下であってよい。この場合には、膜電極接合体10を分解する際に、電解質層11からガスケット13A,13Cを引き剥がしても、電解質層11が第1シンボル11S1において破損することが抑えられる。
 第2シンボル11S2は、アノード面SAの縁部SAEにおける一部に位置している。第2シンボル11S2は、アノード面SAからカソード面SCに向かう方向において、電解質層11の厚さにおける途中まで達する長さを有している。すなわち、電解質層11は、レーザー光の照射によって、アノード面SAからカソード面SCに向かう方向に沿って、電解質層11の厚さにおける途中まで変性し、これによって変色している。第2シンボル11S2がアノード面SAからカソード面SCに向かう方向において、電解質層11の厚さにおける途中まで達する長さを有するから、第2シンボル11S2がアノード面SAのみに位置する場合に比べて、第2シンボル11S2の堅牢性が高められる。例えば、アノード面SAにおいて摩擦が生じたとしても、第2シンボル11S2が消失しにくい。
 言い換えれば、第2シンボル11S2は、電解質層11を貫通しない深さを有する。第2シンボル11S2の深さにおける最大値は、3μm以上であってよい。第2シンボル11S2の深さにおけるばらつきは、最大値に対して5%以下である。言い換えれば、例えば、第2シンボル11S2の最大値が3μmである場合には、第2シンボル11S2の各部位における厚さは、2.85μm以上3μm以下の範囲内に含まれる。なお、電解質層11の厚さにおける平均値は、4.5μm以上であってよい。第2シンボル11S2の深さにおける最大値が3μm以上である場合には、電解質層11のアノード面SAにおいて摩擦が生じたとしても、第2シンボル11S2が消失しないことの確実性を高めることが可能である。
 第2シンボル11S2の深さにおける最大値は、電解質層11の厚さにおける平均値の2/3以下であってよい。この場合には、膜電極接合体10を分解する際に、電解質層11からガスケット13A,13Cを引き剥がしても、電解質層11が第2シンボル11S2において破損することが抑えられる。
 使用後の膜電極接合体10を廃棄処分する際には、膜電極接合体10を分解するために、電解質層11から各ガスケット13A,13Cを引き剥がす。ガスケット13A,13Cの引き剥がし時に電解質層11に作用する外力によって電解質層11が破損した場合には、電解質層11がガスケット13A,13Cから剥がれた部分と、ガスケット13A,13C上に貼り付いた部分とに分割される。これにより、電解質層11のうち、ガスケット13A,13Cに貼り付いた部分をガスケット13A,13Cから取り除く必要があるため、膜電極接合体10を分割するために必要な工数が増えてしまう。
 この点、各シンボル11S1,11S2の深さにおける最大値が電解質層11の厚さにおける平均値の2/3以下であれば、ガスケット13A,13Cの引き剥がし時に電解質層11が破損することが抑えられ、結果として膜電極接合体10の分解が容易になる。
 膜電極接合体10を備える固体高分子形燃料電池の運転によって、電解質層11は白濁する。これにより、電解質層11の白濁前に比べて、シンボル11S1,11S2が読み取りにくくなる。また、固体高分子形燃料電池の運転によって電解質層11は膨潤する一方で、ガスケット13A,13Cは膨潤しないため、ガスケット13A,13Cが電解質層11から浮き上がる。これにより、膜電極接合体10を撮影する際に、ガスケット13A,13Cの浮きによるすじが生じるから、シンボル11S1,11S2が読み取りにくくなる。この点、各シンボル11S1,11S2が所定の深さを有するから、電解質層11の白濁やガスケット13A,13Cの浮きが生じた後であっても、シンボル11S1,11S2を撮影する際に、シンボル11S1,11S2内に焦点が合う位置が見つかりやすい。
 [膜電極接合体の製造方法]
 図3を参照して膜電極接合体10の製造方法を説明する。本実施形態における膜電極接合体10の製造方法は、枚葉式の製造方法である。すなわち、当該製造方法では、膜電極接合体10を1つずつ製造する。
 膜電極接合体10の製造方法は、電解質層11のカソード面SCに、触媒金属を担持した粒子を含むカソード用触媒層12Cを形成することを含む。膜電極接合体10の製造方法は、カソード面SCのなかでカソード用触媒層12Cが位置しない縁部SCEのなかにレーザー光を照射することによって、カソード用触媒層12Cの製造に要する情報を符号化した第1シンボル11S1を縁部SCEのなかに形成することを含む。以下、図面を参照して、膜電極接合体10の製造方法をより詳しく説明する。
 図3が示すように、膜電極接合体10の製造方法は、レーザー光照射工程(ステップS11)、ガスケット貼付工程(ステップS12)、第1塗工工程(ステップS13)、第1乾燥工程(ステップS14)、第2塗工工程(ステップS15)、第2乾燥工程(ステップS16)、および、検査工程(ステップ17)を含んでいる。
 レーザー光照射工程では、電解質層11にレーザー光を照射し、これによって、第1シンボル11S1および第2シンボル11S2を電解質層11に形成する。この際に、電解質層11において対向するカソード面SCおよびアノード面SAのいずれか一方にレーザー光を照射した後に、他方にレーザー光を照射する。
 カソード面SCにレーザー光を照射する際には、カソード面SCとレーザー光の照射口との間の距離が、アノード面SAとレーザー光の照射口との間の距離よりも小さくなるように、電解質層11と照射口とを向かい合わせる。そして、照射口からカソード面SCに向けてレーザー光を照射することによって、カソード面SCに位置し、かつ、電解質層11の厚さ方向における途中まで延びた第1シンボル11S1を形成する。この際に、第1シンボル11S1に求められる形状に応じたパターンでカソード面SCにレーザー光を照射する。レーザー光の照射には、炭酸ガスレーザーが用いられる。
 アノード面SAにレーザー光を照射する際には、アノード面SAとレーザー光の照射口との間の距離が、カソード面SCとレーザー光の照射口との間の距離よりも小さくなるように、電解質層11と照射口とを向かい合わせる。そして、照射口からアノード面SAに向けてレーザー光を照射することによって、アノード面SAに位置し、かつ、電解質層11の厚さ方向における途中まで延びた第2シンボル11S2を形成する。この際に、第2シンボル11S2に求められる形状に応じたパターンでアノード面SAにレーザー光を照射する。レーザー光の照射には、炭酸ガスレーザーが用いられる。
 ガスケット貼付工程では、2つのシンボル11S1,11S2が形成された後の電解質層11にガスケット13A,13Cが貼り付けられる。この際に、カソード用ガスケット13Cおよびアノード用ガスケット13Aのいずれか一方を電解質層11に貼り付けた後に、他方を電解質層11に貼り付ける。
 カソード用ガスケット13Cを電解質層11に貼り付ける際には、カソード面SCの縁部SCEを覆い、これによって縁部SCEに位置する第1シンボル11S1を覆うように、カソード用ガスケット13Cを電解質層11に貼り付ける。アノード用ガスケット13Aを電解質層11に貼り付ける際には、アノード面SAの縁部SAEを覆い、これによって縁部SAEに位置する第2シンボル11S2を覆うように、アノード用ガスケット13Aを電解質層11に貼り付ける。
 第1塗工工程では、電解質層11とガスケット13A,13Cとの積層体に、触媒層を形成するためのスラリーを塗工する。第1塗工工程では、例えばカソード面SCにカソード用触媒層12Cを形成するためのスラリーを塗工する。この際に、カソード面SCのうち、カソード用ガスケット13Cによって囲まれる領域内にスラリーを塗工し、これによって塗膜を形成する。
 第1乾燥工程では、カソード用触媒層12Cを形成するためのスラリーから形成された塗膜を乾燥する。これにより、カソード面SCのうち、カソード用ガスケット13Cに覆われた領域である縁部SCE以外の部分にカソード用触媒層12Cが形成される。
 第2塗工工程では、カソード用触媒層12Cが形成された電解質層11のアノード面SAに、アノード用触媒層12Aを形成するためのスラリーを塗工する。この際に、アノード面SAのうち、アノード用ガスケット13Aによって囲まれる領域内にスラリーを塗工し、これによって塗膜を形成する。
 第2乾燥工程では、アノード用触媒層12Aを形成するためのスラリーから形成された塗膜を乾燥する。これにより、アノード面SAのうち、アノード用ガスケット13Aに覆われた領域である縁部SAE以外の部分にアノード用触媒層12Aが形成される。結果として、電解質層11、カソード用触媒層12C、アノード用触媒層12A、カソード用ガスケット13C、および、アノード用ガスケット13Aを備える膜電極接合体10を得ることができる。
 なお、第1塗工工程においてアノード面SAにアノード用触媒層12Aを形成するためのスラリーを塗工した後に、第2塗工工程においてカソード面SCにカソード用触媒層12Cを形成するためのスラリーを塗工してもよい。この場合には、第1乾燥工程においてアノード用触媒層12Aを形成するためのスラリーによって形成された塗膜を乾燥し、かつ、第2乾燥工程において、カソード用触媒層12Cを形成するためのスラリーによって形成された塗膜を乾燥する。
 検査工程では、第1シンボル11S1および第2シンボル11S2を検査する。検査工程では、例えば第1シンボル11S1を検査した後に、第2シンボル11S2を検査する。第1シンボル11S1を検査する際には、電解質層11の端辺部11Eに沿う搬送方向に電解質層11を含む積層体を搬送しながら第1シンボル11S1を検査する。第1シンボル11S1の検査では、撮像部を含む検査装置を用いて第1シンボル11S1を撮像することによって第1シンボル11S1を含む画像を得る。次いで、得られた画像に基づいて、第1シンボル11S1の復号化が可能であるか否かを判断する。
 次いで、第2シンボル11S2を検査する。第2シンボル11S2を検査する際には、第1シンボル11S1を検査する際と同じ搬送方向に電解質層11を含む積層体を搬送しながら第2シンボル11S2を検査する。第2シンボル11S2の検査では、撮像部を含む検査装置を用いて第2シンボル11S2を撮像することによって第2シンボル11S2を含む画像を得る。次いで、得られた画像に基づいて、第2シンボル11S2の復号化が可能であるか否かを判断する。
 本実施形態の膜電極接合体10によれば、第1シンボル11S1と第2シンボル11S2とが互いに平行な2つの端辺部11Eに配置されるため、検査装置に向けて搬送方向に積層体を搬送することによって、各シンボル11S1,11S2の検査が可能となる。これによって、各シンボル11S1,11S2の検査において、検査装置の配置を変更したり、検査装置の数量を増やしたりする負荷が軽減される。
 なお、検査工程では、第2シンボル11S2を検査した後に、第1シンボル11S1を検査してもよい。この場合であっても、本実施形態の膜電極接合体10によれば、上述した効果を得ることはできる。
 [材料]
 以下、膜電極接合体10を構成する材料を説明する。
 電解質層11は、高分子電解質を含んでいる。高分子電解質は、プロトン伝導性を有する高分子電解質であればよく、例えば、フッ素系高分子電解質や炭化水素系高分子電解質であればよい。フッ素系高分子電解質は、例えば、テトラフルオロエチレン骨格を有する高分子電解質であり、当該高分子電解質の一例は、Nafion(登録商標、ケマーズ社製)である。炭化水素系高分子電解質の一例は、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルフィド、スルホン化ポリフェニレンなどである。
 電解質層11の厚さにおける平均値は、1μm以上500μm以下であることが好ましく、3μm以上200μm以下であることがより好ましく、5μm以上100μm以下であることがさらに好ましい。
 ガスケット13A,13Cは、例えば、フッ素系樹脂、あるいは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、シンジオタクチックポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドなどから形成される。フッ素系樹脂は、例えば、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン‐ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などであってよい。なお、紫外線レーザーを用いたレーザー痕の形成を可能にする観点では、ガスケット13A,13Cは、ポリエチレンナフタレートから形成されることが好ましい。
 ガスケット13A,13Cの厚さにおける平均値は、1μm以上500μm以下であることが好ましく、3μm以上200μm以下であることがより好ましく、5μm以上100μm以下であることがさらに好ましい。
 触媒層12A,12Cは、触媒金属、導電性担体、および、高分子電解質を含んでいる。触媒金属は、白金族の金属でもよいし、白金族以外の金属でもよい。白金族の金属は、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、および、オスミウムである。白金族以外の金属は、鉄、鉛、銅、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、モリブデン、ガリウム、および、アルミニウムなどである。触媒金属は、これらの金属の合金、酸化物、および、複酸化物などであってもよい。触媒金属は、白金、または、白金合金であることが好ましい。
 導電性担体は、例えば炭素粒子または炭素繊維であってよい。触媒層12A,12Cは、導電性担体として炭素粒子と炭素繊維との両方を含んでもよい。炭素粒子は、導電性を有し、かつ、触媒金属に侵食されない粒子であればよい。炭素粒子は、例えば、カーボンブラック、グラファイト、黒鉛、活性炭、フラーレンであってよい。カーボンブラックは、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラックなどであってよい。炭素繊維は、例えばカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーなどであってよい。炭素繊維には、VGCF(昭和電工(株)製、登録商標)の各種グレードを用いることが可能である。
 高分子電解質は、プロトン伝導性を有する高分子の電解質であってよい。触媒層12A,12Cと電解質層11との密着性を高める上では、高分子電解質は、電解質層11と同じ電解質、あるいは、類似の電解質であることが好ましい。高分子電解質は、例えば、フッ素系樹脂または炭化水素系樹脂であってよい。フッ素系樹脂は、例えば、Nafionなどであってよい。炭化水素系樹脂は、例えば、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルフィド、スルホン化ポリフェニレンなどであってよい。
 触媒層12A,12Cは、繊維状物質を含んでもよい。繊維状物質は、電子伝導性繊維またはプロトン伝導性繊維であってよい。電子伝導性繊維は、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、導電性高分子ナノファイバーなどであってよい。
 プロトン伝導性繊維は、プロトン伝導性を有する高分子電解質を繊維状に加工した繊維であればよい。プロトン伝導性繊維を形成するための材料は、フッ素系高分子電解質、または炭化水素系高分子電解質などであってよい。フッ素系高分子電解質は、例えば、ケマーズ社製のNafion、Flemion(登録商標、旭硝子(株)製)、Aciplex(登録商標、旭化成(株)製)、Gore-Select(登録商標、ゴア社製)などであってよい。炭化水素系高分子電解質は、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルフィド、および、スルホン化ポリフェニレンなどであってよい。
 なお、触媒層12A,12Cを形成する際には、触媒金属、導電性担体、高分子電解質を溶媒に分散あるいは溶解させることによって、スラリーを調整する。スラリーは、繊維状物質を含んでもよい。なお、溶媒は、例えば、高分子電解質を分散することが可能な液体、または、高分子電解質を溶解することが可能な液体であってよい。溶媒は、水、アルコール類、ケトン類、エーテル類、スルホキシド類、アミド類などであってよい。アルコール類は、メタノール、エタノール、1‐プロパノール、2‐プロパノール、1‐ブタノール、2‐ブタノール、3‐ブタノール、ペンタノール、エチレングリコール、ジアセトンアルコール、および、1‐メトキシ‐2‐プロパノールなどであってよい。ケトン類は、アセトン、メチルエチルケトン、ペンタノン、メチルイソブチルケトン、および、ジイソブチルケトンなどであってよい。エーテル類は、ジオキサン、および、テトラヒドロフランなどであってよい。スルホキシド類は、ジメチルスルホキシドなどであってよい。アミド類は、ジメチルホルムアミド、および、ジメチルアセトアミドなどであってよい。
 以上説明したように、膜電極接合体、固体高分子形燃料電池、膜電極接合体の製造方法、および、固体高分子形燃料電池の製造方法の第1実施形態によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
 (1‐1)電解質層11のなかで変色したレーザー痕である第1シンボル11S1は、電池反応に直接関与しない分だけ、復号化に要求される色のコントラストを保ちながら、燃料電池の使用後に情報の復号化を可能にする。
 (1‐2)第2シンボル11S2が第1シンボル11S1の反対側に位置しないため、カソード用触媒層12Cの製造に要する情報の復元精度、および、アノード用触媒層12Aの製造に要する情報の復元精度が高まる。
 (1‐3)各面SA,SCに接するガスケット13A,13Cによってシンボル11S1,11S2が覆われるため、膜電極接合体10の製造に関わる情報の堅牢性が高まる。
 (1‐4)各シンボル11S1,11S2の検査において、検査装置の配置を変更したり、検査装置の数量を増やしたりする負荷が軽減される。
 [第1実施形態の変更例]
 なお、上述した第1実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
 [検査工程]
 ・膜電極接合体10の製造方法において、検査工程は、カソード用触媒層12Cおよびアノード用触媒層12Aの形成が完了した後に限らず、各シンボル11S1,11S2が形成された後の任意のタイミングで行われてよい。
 [膜電極接合体の製造方法]
 ・膜電極接合体10の製造方法は、以下のように変更することが可能である。
 図4が示すように、膜電極接合体10の製造方法は、第1レーザー光照射工程(ステップS21)、第1ガスケット貼付工程(ステップS22)、第1塗工工程(ステップS23)、第1乾燥工程(ステップS24)を含んでいる。また、膜電極接合体10の製造方法は、第2レーザー光照射工程(ステップS25)、第2ガスケット貼付工程(ステップS26)、第2塗工工程(ステップS27)、第2乾燥工程(ステップS28)、検査工程(ステップS29)を含んでいる。
 第1レーザー光照射工程、第1ガスケット貼付工程、および、第1塗工工程は、カソード面SCおよびアノード面SAのいずれか一方に対して行われる。次いで、第2レーザー光照射工程、第2ガスケット貼付工程、および、第2塗工工程は、カソード面SCおよびアノード面SAのうちで、第1レーザー光照射工程から第1塗工工程が行われなかった面に対して行われる。
 このように、本変更例では、カソード面SCおよびアノード面SAのいずれか一方に対する処理が完了した後に、他方の面に対する処理を行う点が、上述した第1実施形態とは異なっている。
 [シンボル]
 ・第1シンボル11S1と第2シンボル11S2とは、電解質層11における1つの端辺部11Eに位置してもよい。この場合でも、第1シンボル11S1が位置する端辺部11Eと第2シンボル11S2が位置する端辺部11Eとが平行である場合に準じた効果を得ることはできる。
 ・第1シンボル11S1が位置する端辺部11Eは、第2シンボル11S2が位置する端辺部11Eに直交してもよい。
 ・第1シンボル11S1と第2シンボル11S2とを個別に検出することが可能であれば、第2シンボル11S2は、アノード面SAの縁部SAEのなかで、第1シンボル11S1とは反対側となる部位に配置されてもよい。
 ・膜電極接合体10は、カソード面SCに位置する第1シンボル11S1を複数備えてもよいし、アノード面SAに位置する第2シンボル11S2を複数備えてもよい。
 ・膜電極接合体10は、カソード面SCに位置するシンボルを備える一方で、アノード面SAに位置するシンボルを備えなくてもよい。この場合には、カソード面SCに位置するシンボルは、膜電極接合体10の製造に要する情報として、カソード用触媒層12Cの製造に要する情報と、アノード用触媒層12Aの製造に要する情報との両方を符号化したシンボルであることが好ましい。
 また、膜電極接合体10は、アノード面SAに位置するシンボルを備える一方で、カソード面SCに位置するシンボルを備えてなくてもよい。この場合には、アノード面SAに位置するシンボルは、膜電極接合体10の製造に要する情報として、アノード用触媒層12Aの製造に要する情報と、カソード用触媒層12Cの製造に要する情報との両方を符号化したシンボルであることが好ましい。
 ・図5および図6を参照して、ガスケットに形成されたシンボルを備える膜電極接合体10を説明する。なお、第1実施形態の膜電極接合体10と本変更例の膜電極接合体10との相違点は、シンボルが形成された位置である。本変更例の膜電極接合体10は、当該相違点以外の部分において、第1実施形態の膜電極接合体10と共通する構造を有する。そのため以下では、本変更例の膜電極接合体10において、第1実施形態の膜電極接合体10と共通する構造には同一の符号を付すことによって、当該構造の詳しい説明を省略する。
 図5は、膜電極接合体10の断面構造を示している。
 図5が示すように、膜電極接合体10は、2つのシンボル13S1,13S2を備えている。第1シンボル13S1は、カソード用ガスケット13Cのなかで変色したレーザー痕である。第1シンボル13S1は、カソード用ガスケット13Cのなかで電解質層11と面する第1の面に位置している。第1シンボル13S1は、カソード用ガスケット13Cの厚さ方向において、カソード面SCに面する第1の面から第1の面とは反対側の第2の面に向かう途中まで延びている。
 第1シンボル13S1の深さにおける最大値は、カソード用ガスケット13Cの厚さにおける平均値の2/3以下であってよい。この場合には、膜電極接合体10を分解する際に、電解質層11からカソード用ガスケット13Cを引き剥がしても、カソード用ガスケット13Cが第1シンボル13S1において破損することが抑えられる。
 第2シンボル13S2は、アノード用ガスケット13Aのなかで変色したレーザー痕である。第2シンボル13S2は、アノード用ガスケット13Aのなかで電解質層11と接する第1の面とは反対側の第2の面に位置している。第2シンボル13S2は、アノード用ガスケット13Aの厚さ方向において、第2の面から第1の面に向かう途中まで延びている。
 第2シンボル13S2は、アノード用ガスケット13Aを貫通しない深さを有している。第2シンボル13S2の深さにおける最大値は、3μm以上であってよい。第2シンボル11S2の深さにおけるばらつきは、最大値に対して5%以下である。言い換えれば、例えば、第2シンボル11S2の最大値が3μmである場合には、第2シンボル11S2の各部位における厚さは、2.85μm以上3μm以下の範囲内に含まれる。なお、アノード用ガスケット13Aの厚さにおける平均値は、20μm以上であってよい。第2シンボル13S2の深さにおける最大値が3μmである場合には、アノード用ガスケット13Aの第2の面において摩擦が生じたとしても、第2シンボル13S2が消失しないことの確実性を高めることが可能である。
 第2シンボル13S2の深さにおける最大値は、アノード用ガスケット13Aの厚さにおける平均値の2/3以下であってよい。この場合には、膜電極接合体10を分解する際に、電解質層11からアノード用ガスケット13Aを引き剥がしても、アノード用ガスケット13Aが第2シンボル13S2において破損することが抑えられる。
 本変更例の膜電極接合体10の製造方法は、カソード面SCのなかでカソード用触媒層12Cが位置しない縁部SCEに接するカソード用ガスケット13Cのなかにレーザー光を照射することによって、膜電極接合体10の製造に要する情報を符号化した第1シンボル13S1をカソード用ガスケット13Cのなかに形成することを含む。以下、図6を参照して、膜電極接合体10の製造方法をより詳しく説明する。
 図6は、本変更例の膜電極接合体10の製造方法を説明するためのフローチャートである。
 図6が示すように、膜電極接合体10の製造方法は、第1ガスケット貼付工程(ステップS31)、第1レーザー光照射工程(ステップS32)、第2ガスケット貼付工程(ステップS33)、第2レーザー光照射工程(ステップS34)を備えている。膜電極接合体10の製造方法は、第1塗工工程(ステップS35)、第1乾燥工程(ステップS36)、第2塗工工程(ステップS37)、第2乾燥工程(ステップS38)、検査工程(ステップS39)を備えている。
 第1ガスケット貼付工程では、電解質層11のカソード面SCにおける縁部SCEを覆うように、電解質層11にカソード用ガスケット13Cを貼り付ける。
 第1レーザー光照射工程では、第1ガスケット貼付工程において縁部SCEに接するようにカソード用ガスケット13Cを配置した後に、電解質層11を通してカソード用ガスケット13Cのなかにレーザー光を照射する。この際に、紫外線レーザーを用いて電解質層11およびカソード用ガスケット13Cにレーザー光を照射する。これにより、カソード用ガスケット13Cに第1シンボル13S1を形成する。
 紫外線レーザーが発振するレーザー光は、電解質層11に対する反応性を有しない一方で、カソード用ガスケット13Cに対する反応性を有する。加えて、紫外線レーザーは、カソード用ガスケット13Cを覆う他の層を介してカソード用ガスケット13Cにレーザー光を照射しても、カソード用ガスケット13Cのうちでレーザー光が照射された部分を変性させることが可能である。これにより、カソード用ガスケット13Cの第1の面に位置し、かつ、第1の面から第2の面に向かう方向において、カソード用ガスケット13Cの厚さ方向における途中まで延びる第1シンボル13S1をカソード用ガスケット13Cに形成することが可能である。
 第2ガスケット貼付工程では、電解質層11のアノード面SAにおける縁部SAEを覆うように、電解質層11にアノード用ガスケット13Aを貼り付ける。
 第2レーザー光照射工程では、アノード用ガスケット13Aのなかにレーザー光を照射する。この際に、紫外線レーザーを用いてアノード用ガスケット13Aにレーザー光を照射する。これにより、アノード用ガスケット13Aの第2の面に位置し、かつ、第2の面から第1の面に向かう方向において、アノード用ガスケット13Aの厚さ方向における途中まで延びる第2シンボル13S2をアノード用ガスケット13Aに形成することが可能である。
 第1塗工工程から検査工程までの各工程では、上述した第1実施形態における第1塗工工程(ステップS13)から検査工程(ステップS17)までの工程と同一の処理を行う。これによって、膜電極接合体10を得ることができる。
 本変更例によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
 (1‐5)膜電極接合体10の製造に要する情報を符号化したシンボルが電解質層11のカソード面SCのなかでカソード用触媒層12Cの位置しない縁部SCEに配置されたカソード用ガスケット13Cに位置している。カソード面SCのなかでカソード用触媒層12Cが位置する部分は、燃料電池の使用に際して電池反応に直接関与するとともに、触媒金属などの有色材料による黒色系を呈した触媒層に覆われる。カソード面SCのなかでカソード用触媒層12Cが位置しない縁部SCEは、電池反応に直接関与しないとともに、黒色系を呈したカソード用触媒層12Cに覆われず、無色透明あるいは有色透明を呈する。そして、カソード用ガスケット13Cのなかで変色したレーザー痕である第1シンボル13S1は、電池反応に直接関与しない分だけ、復号化に要求される色のコントラストを保ちながら、燃料電池の使用後に情報の復号化を可能にする。
 (1‐6)カソード用ガスケット13Cのなかに位置する第1シンボル13S1が電解質層11によって覆われるため、膜電極接合体10の製造に関わる情報の堅牢性が高まる。
 (1‐7)カソード用ガスケット13Cが電解質層11の縁部SCEに接した状態で、電解質層11を通したレーザー光の照射によってカソード用ガスケット13Cに第1シンボル13S1を形成することが可能である。結果として、電解質層11による第1シンボル13S1の保護が第1シンボル13S1の形成時から可能である。
 ・第2シンボル13S2がアノード用ガスケット13Aの第1の面に位置する一方で、第1シンボル13S1がカソード用ガスケット13Cの第2の面に位置してもよい。この場合には、第1ガスケット貼付工程において、電解質層11にアノード用ガスケット13Aを貼り付けた後に、第1レーザー光照射工程において、電解質層11を介してアノード用ガスケット13Aにレーザー光を照射すればよい。次いで、第2ガスケット貼付工程において、電解質層11にカソード用ガスケット13Cを貼り付けた後に、カソード用ガスケット13Cにレーザー光を照射すればよい。
 ・図7が示すように、第1シンボル13S1がカソード用ガスケット13Cの第2の面に位置し、かつ、第2シンボル13S2がアノード用ガスケット13Aの第2の面に位置してもよい。すなわち、第1シンボル13S1が、カソード用ガスケット13Cのうちで、電解質層11に接する面とは反対側の面に位置し、かつ、第2シンボル13S2が、アノード用ガスケット13Aのうちで、電解質層11に接する面とは反対側の面に位置してもよい。この場合には、カソード用ガスケット13Cおよびアノード用ガスケット13Aの両方を電解質層11に貼り付けた後に、カソード用ガスケット13Cおよびアノード用ガスケット13Aにレーザー光を照射してもよい。
 第1シンボル13S1は、カソード用ガスケット13Cを貫通しない深さを有している。第1シンボル13S1の深さにおける最大値は、3μm以上であってよい。第1シンボル13S1の深さにおけるばらつきは、最大値に対して5%以下である。言い換えれば、第1シンボル13S1の各部位における厚さは、2.85μm以上3μm以下の範囲内に含まれる。なお、カソード用ガスケット13Cの厚さにおける平均値は、20μm以上であってよい。第1シンボル13S1の深さにおける最大値が3μmである場合には、カソード用ガスケット13Cの第2の面において摩擦が生じたとしても、第1シンボル13S1が消失しないことの確実性を高めることが可能である。
 あるいは、図8が示す方法によって、膜電極接合体10を製造してもよい。
 図8が示すように、膜電極接合体10の製造方法は、第1ガスケット貼付工程(ステップS41)、第1レーザー光照射工程(ステップS42)、第1塗工工程(ステップS43)、第1乾燥工程(ステップS44)を含んでいる。また、膜電極接合体10の製造方法は、第2ガスケット貼付工程(ステップS45)、第2レーザー光照射工程(ステップS46)、第2塗工工程(ステップS47)、第2乾燥工程(ステップS48)、検査工程(ステップS49)を含んでいる。
 第1ガスケット貼付工程、第1レーザー光照射工程、および、第1塗工工程は、カソード面SCおよびアノード面SAのいずれか一方に対して行われる。次いで、第2ガスケット貼付工程、第2レーザー光照射工程、および、第2塗工工程は、カソード面SCおよびアノード面SAのうちで、第1レーザー光照射工程から第1塗工工程が行われなかった面に対して行われる。
 このように、本変更例では、電解質層11の各面SA,SCに対してガスケット13A,13Cを貼り付ける処理が完了した後に、ガスケット13A,13Cに対してレーザー光線を照射する処理を行う点が、図4を参照して先に説明した膜電極接合体10の製造方法とは異なっている。
 ・膜電極接合体10は、カソード用ガスケット13Cに位置する第1シンボル13S1を複数備えてもよいし、アノード用ガスケット13Aに位置する第2シンボル13S2を複数備えてもよい。
 ・膜電極接合体10は、カソード用ガスケット13Cに位置するシンボルを備える一方で、アノード用ガスケット13Aに位置するシンボルを備えなくてもよい。この場合には、カソード用ガスケット13Cに位置するシンボルは、膜電極接合体10の製造に要する情報として、カソード用触媒層12Cの製造に要する情報と、アノード用触媒層12Aの製造に要する情報との両方を符号化したシンボルであることが好ましい。
 ・電解質層11が広がる平面と対向する視点から見て、第2シンボル13S2は、アノード用ガスケット13Aのなかで、カソード用ガスケット13Cのなかで第1シンボル13S1が位置する辺と平行な辺に位置してもよい。あるいは、電解質層11が広がる平面と対向する視点から見て、第2シンボル13S2は、アノード用ガスケット13Aのなかで、カソード用ガスケット13Cのなかで第1シンボル13S1が位置する辺と重なる辺に位置してもよい。これらの場合には、上述した(1‐4)に準じた効果を得ることはできる。
 あるいは、電解質層11が広がる平面と対向する視点から見て、第2シンボル13S2は、アノード用ガスケット13Aのなかで、カソード用ガスケット13Cのなかで第1シンボル13S1が位置する辺と直交する辺に位置してもよい。
 ・膜電極接合体10が製造される際には、1つの電解質層11に対して、複数のカソード用触媒層12Cと、カソード用触媒層12Cと同数のアノード用触媒層12Aとが形成されてもよい。この場合には、カソード用触媒層12Cごとに当該カソード用触媒層12Cに対応する第1シンボル13S1が形成され、かつ、アノード用触媒層12Aごとに当該アノード用触媒層12Aに対応する第2シンボル13S2が形成される。
 ・膜電極接合体10は、電解質層11に位置するシンボルと、ガスケット13A,13Cに位置するシンボルとを備えてもよい。例えば、カソード用触媒層12Cに対応するシンボルが電解質層11に位置する一方で、アノード用触媒層12Aに対応するシンボルがアノード用ガスケット13Aに位置してもよい。また例えば、カソード用触媒層12Cに対応するシンボルがカソード用ガスケット13Cに位置する一方で、アノード用触媒層12Aに対応するシンボルが電解質層11に位置してもよい。
 また例えば、膜電極接合体10がカソード用触媒層12Cに対応するシンボルを複数備える場合には、当該複数のシンボルには、電解質層11に位置するシンボルと、カソード用ガスケット13Cに位置するシンボルとが含まれてもよい。また例えば、膜電極接合体10がアノード用触媒層12Aに対応するシンボルを複数備える場合には、当該複数のシンボルには、電解質層11に位置するシンボルと、アノード用ガスケット13Aに位置するシンボルとが含まれてもよい。
 [ガスケット]
 ・膜電極接合体10は、ガスケット13A,13Cを備えなくてもよい。この場合には、膜電極接合体10は、電解質層11において対向する一対の面の一方に位置するシンボルを備えていればよい。
 [適用対象]
 ・第1実施形態の膜電極接合体10は、固体高分子形燃料電池に限らず、固体高分子形燃料電池以外が備える膜電極接合体として用いられてよく、例えば水素圧縮機が備える膜電極接合体として用いられてもよい。この場合であっても、上述した(1‐1)から(1‐7)に準じた効果を得ることが可能である。
 [試験例1]
 表1および表2を参照して、試験例を説明する。
 [試験例1‐1]
 厚さの平均値が12μmである高分子電解質膜(NafionHP、ケマーズ社製)を電解質層として準備した。次いで、高分子電解質膜における第1の面のうち、1.5cm四方の領域にレーザー(MD-U1000C、キーエンス(株))を用いてレーザー光を照射することによって、レーザー痕であるシンボルを形成した。この際に、膜電極接合体の製造に関わる情報をシンボルとして暗号化した。レーザー顕微鏡を用いてシンボルの深さにおける最大値を測定したところ、1μmであることが認められた。また、シンボルの深さにおけるばらつきは、最大値に対して5%以下であることが認められた。
 次いで、ポリエチレンナフタレートフィルム(テオネックス、東洋紡(株))(テオネックスは登録商標)を準備した後、カッティングマシーン(FC4200-50、グラフテック(株))を用いて所定の大きさを有したガスケットをポリエチレンナフタレートフィルムから切り出した。その後、電解質層の第1の面と第2の面とのそれぞれにガスケットを貼り付けた。この際に、第1の面に位置するシンボルがガスケットに覆われないように、第1の面にガスケットを貼り付けた。
 また、以下から構成されるスラリーを用いて、電解質層の第1面と第2面とに電極触媒層を形成した。この際に、電解質層の第1の面に対するスラリーの塗工、第1の面に塗工されたスラリーの乾燥、電解質層の第2の面に対するスラリーの塗工、および、第2の面に塗工されたスラリーの乾燥を記載の順に行った。これにより、試験例1‐1の膜電極接合体を得た。
 ・白金担持カーボン(TEC10F70TPM、田中貴金属工業(株)製) 0.67g
 ・水 5.99ml
 ・1‐プロパノール 1.94ml
 ・エタノール 4.51ml
 ・電解質 1.62g
 ・カーボンナノファイバー(VGCF(登録商標)、(株)レゾナック・ホールディングス製、繊維径約150nm、繊維長約10μm) 0.116g
 検査装置を用いて膜電極接合体が備えるシンボルを読み取ったところ、膜電極接合体の製造に関する情報の復号化が可能であることが認められた。
 [試験例1‐2から試験例1‐11]
 試験例1‐2から試験例1‐11では、試験例1‐1においてシンボルの深さにおける最大値を変更した以外は、試験例1‐1と同様の方法によって膜電極接合体を得た。シンボルの深さにおける最大値は、試験例1‐2において2μmであり、試験例1‐3において3μmであり、試験例1‐4において4μmであることが認められた。また、シンボルの深さにおける最大値は、試験例1‐5において5μmであり、試験例1‐6において6μmであり、試験例1‐7において7μmであることが認められた。
 また、シンボルの深さにおける最大値は、試験例1‐8において8μmであり、試験例1‐9において9μmであり、試験例1‐10において10μmであり、試験例1‐11において12μmであることが認められた。なお、各試験例において、シンボルの深さにおけるばらつきは、最大値に対して5%以下であることが認められた。
 各試験例において、検査装置を用いたシンボルの読み取りによって、膜電極接合体の製造に関する情報の復号化が可能であることが認められた。
 [評価方法]
 [摩耗試験]
 各試験例の膜電極接合体について、シンボルの中心から半径1cmの範囲に対して、JIS K 7204:1999「プラスチック-摩擦輪による摩耗試験方法」に準拠した摩耗試験を100回行った。この際に、摩耗輪としてCS-10を用いた。その後、シンボルによって記録された情報の復号化が可能であるか否かを評価した。詳細には、シンボルを10回撮像したうち、情報の復号化が可能であった回数を計数した。
 [耐久試験]
 膜電極接合体の各電極触媒層における高分子電解質膜に接する面とは反対側の面にガス拡散層(SIGRACET(登録商標) 29BB、SGL社製)を配置した。そして、市販のJARI標準セルを用いて、各膜電極接合体を備える固体高分子形燃料電池のセルを組み立てた。続いて、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が刊行する「セル評価解析プロトコル」に記載の高電位(OCV)保持試験方法を用いることによって測定したクロスオーバー電流によって各膜電極接合体を備える固体高分子形燃料電池の耐久性を評価した。その後、セルを解体することによって、膜電極接合体を取り出した。そして、電解質層のうち、シンボル近傍の部分からガスケットを引き剥がした。この際に、電解質層がシンボルにおいて破損した場合を「×」と評価し、かつ、電解質層がシンボルにおいて破損しなかった場合を「○」と評価した。
 [評価結果]
 各試験例の膜電極接合体に対する摩耗試験および耐久試験の評価結果は、以下の表1が示す通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1が示すように、復号化が可能な回数は、試験例1‐1において3回であり、試験例1‐2において4回であり、試験例1‐3において9回であることが認められた。また、復号化が可能な回数は、試験例1‐4から試験例1‐11において10回であることが認められた。こうした結果から、シンボルの深さにおける最大値が3μm以上であることによって、シンボルの深さが3μm未満である場合に比べて、復号化が可能な回数が大幅に増えることが認められた。
 また、電解質層の耐久性は、試験例1‐1から試験例1‐8において「○」であり、試験例1‐9から試験例1‐11において「×」であることが認められた。こうした結果から、シンボルの深さにおける最大値が、電解質層の厚さにおける平均値の2/3以下であることによって、シンボルでの破損が抑えられる、すなわち電解質層の機械的な強度が維持されるといえる。なお、電解質層がシンボルにおいて破損しなかった場合には、電解質層におけるシンボル以外の部分でも破損は認められなかった。また、試験例1‐11の膜電極接合体を備えるセルでは、耐久性の評価を行っている間にガスリークも確認された。
 [試験例2]
 [試験例2‐1]
 厚さの平均値が12μmである高分子電解質膜(NafionHP、ケマーズ社製)を電解質層として準備した。そして、厚さの平均値が20μmであるポリエチレンナフタレートフィルム(テオネックス、東洋紡(株))(テオネックスは登録商標)を準備した後、カッティングマシーン(FC4200-50、グラフテック(株))を用いて所定の大きさを有したガスケットをポリエチレンナフタレートフィルムから切り出した。その後、電解質層の第1の面にガスケットを貼り付けた。次いで、ガスケットに対して電解質層とは反対側から、ガスケットの第2の面のうち、1.5cm四方の領域にレーザー(3‐Axis UV レーザマーカMD-Uシリーズ、(株)キーエンス製)を用いてレーザー光を照射した。これにより、レーザー痕であるシンボルを形成した。この際に、膜電極接合体の製造に関わる情報をシンボルとして暗号化した。レーザー顕微鏡を用いてシンボルの深さにおける最大値を測定したところ、1μmであることが認められた。また、シンボルの深さにおけるばらつきは、最大値に対して5%以下であることが認められた。
 次いで、ガスケットに囲まれる領域内に試験例1と同様のスラリーを塗工した後、スラリーを乾燥させることによって電極触媒層を得た。続いて、電解質層の第2の面にガスケットを貼り付けた。そして、ガスケットに囲まれる領域内に試験例1と同様のスラリーを塗工した後、スラリーを乾燥させることによって電極触媒層を得た。これにより、試験例2‐1の膜電極接合体を得た。
 検査装置を用いて膜電極接合体が備えるシンボルを読み取ったところ、膜電極接合体の製造に関する情報の復号化が可能であることが認められた。
 [試験例2‐2から試験例2‐9]
 試験例2‐2から試験例2‐9では、試験例2‐1においてシンボルの深さにおける最大値を変更した以外は、試験例2‐1と同様の方法によって膜電極接合体を得た。シンボルの深さにおける最大値は、試験例2‐2において2μmであり、試験例2‐3において3μmであり、試験例2‐4において4μmであることが認められた。また、シンボルの深さにおける最大値は、試験例2‐5において8μmであり、試験例2‐6において12μmであり、試験例2‐7において15μmであり、試験例2‐8において16μmであり、試験例2‐9において20μmであることが認められた。なお、各試験例において、シンボルの深さにおけるばらつきは、最大値に対して5%以下であることが認められた。
 各試験例において、検査装置を用いたシンボルの読み取りによって、膜電極接合体の製造に関する情報の復号化が可能であることが認められた。
 [評価方法]
 [摩耗試験]
 試験例1における摩耗試験において、摩耗試験の対象をガスケットが有するシンボルに変更した以外は、試験例1と同様の方法で摩耗試験を行った。
 [耐久試験]
 試験例1における耐久試験において、評価方法を以下のように変更した以外は、試験例1と同様の方法で耐久試験を行った。すなわち、ガスケットにおけるシンボル近傍の部分を電解質層から引き剥がした際に、ガスケットがシンボルにおいて破損した場合を「×」と評価し、かつ、ガスケットがシンボルにおいて破損しなかった場合を「○」と評価した。
 [評価結果]
 各試験例の膜電極接合体に対する摩耗試験および耐久試験の評価結果は、以下の表2が示す通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2が示すように、復号化が可能な回数は、試験例2‐1において3回であり、試験例2‐2において5回であり、試験例2‐3において9回であることが認められた。また、復号化が可能な回数は、試験例2‐4から試験例2‐9において10回であることが認められた。こうした結果から、シンボルの深さにおける最大値が3μm以上であることによって、シンボルの深さが3μm未満である場合に比べて、復号化が可能な回数が大幅に増えることが認められた。
 また、ガスケットの耐久性は、試験例2‐1から試験例2‐7において「○」であり、試験例2‐8および試験例2‐9において「×」であることが認められた。こうした結果から、シンボルの深さにおける最大値が、ガスケットの厚さにおける平均値の2/3以下であることによって、シンボルでの破損が抑えられる、すなわちガスケットの機械的な強度が維持されるといえる。なお、ガスケットがシンボルにおいて破損しなかった場合には、ガスケットにおけるシンボル以外の部分でも破損は認められなかった。
 [第2実施形態]
 図9から図12を参照して、膜電極接合体、固体高分子形燃料電池、膜電極接合体の製造方法、および、固体高分子形燃料電池の製造方法の第2実施形態を説明する。
 [膜電極接合体]
 図9は、複数の膜電極接合体が連なった膜電極接合体の集合ロールを示している。
 図9が示すように、膜電極接合体の集合ロール(以下、集合ロール)50は、支持体40と、複数の積層体10Lとを備えている。支持体40は、1つの方向に沿って延びる帯状を有している。図9では、支持体40の一部が巻き取られた状態が示されている。支持体40は、複数の貫通孔40Hを備えている。複数の貫通孔40Hは、支持体40が延びる方向において、等しい間隔を空けて並んでいる。
 集合ロール50は、支持体40が備える貫通孔40Hと同数の積層体10Lを備えている。各積層体10Lは、電解質層11、カソード用触媒層12C、および、アノード用触媒層12Aを備えている。積層体10Lのうち、電解質層11の外縁が支持体40によって支持されている。これに対して、カソード用触媒層12Cとアノード用触媒層12Aとは、支持体40が備える貫通孔40Hによって画定される領域内に位置している。これにより、積層体10Lは、支持体40の一部であって、1つの貫通孔40Hを画定する部分である枠状部40Fによって取り囲まれている。
 図10は、支持体40が延びる方向に沿い、かつ、電解質層11が広がる平面に直交する平面に沿う集合ロール50の断面構造を示している。
 図10が示すように、支持体40は、カソード用支持シート41Cとアノード用支持シート41Aとから構成されている。カソード用支持シート41Cは、基材層41C1と、基材層41C1に積層された粘着層41C2から構成されている。アノード用支持シート41Aは、カソード用支持シート41Cと同様に、基材層41A1と、基材層41A1に積層された粘着層41A2とから構成されている。
 カソード用支持シート41Cは、各支持シート41A,41Cが備える粘着層41A2,41C2が互いに接するように、アノード用支持シート41Aに積層されている。支持体40が備える各貫通孔40Hは、カソード用支持シート41Cが備える貫通孔と、アノード用支持シート41Aが備える貫通孔とによって形成され、かつ、支持シート41A,41C間に積層体10Lが挟まれることによって塞がれている。電解質層11のうち、カソード面SCの縁部SCEは粘着層41C2に覆われ、かつ、アノード面SAの縁部SAEは粘着層41A2に覆われている。
 支持体40のうち、2つの電解質層11間に位置する枠状部40Fが支持体40の厚さ方向に沿って切断されることによって、集合ロール50から複数の膜電極接合体30を得ることができる。
 図11は、集合ロール50の切断によって得られた膜電極接合体30の断面構造であって、電解質層11が広がる平面に直交する平面に沿う膜電極接合体30の断面構造を示している。
 図11が示すように、膜電極接合体30は、電解質層11、カソード用触媒層12C、アノード用触媒層12A、カソード用ガスケット33C、および、アノード用ガスケット33Aを備えている。
 カソード用ガスケット33Cは、集合ロール50の支持体40が備えるカソード用支持シート41Cの一部である。カソード用ガスケット33Cは、基材層33C1と粘着層33C2とから構成されている。基材層33C1は、カソード用支持シート41Cが備える基材層41C1の一部である。粘着層33C2は、カソード用支持シート41Cが備える粘着層41C2の一部である。カソード用ガスケット33Cは、電解質層11が広がる平面と対向する視点から見て、四角形枠状を有し、かつ、カソード用触媒層12Cを取り囲んでいる。
 アノード用ガスケット33Aは、集合ロール50の支持体40が備えるアノード用支持シート41Aの一部である。アノード用ガスケット33Aは、基材層33A1と粘着層33A2とから構成されている。基材層33A1は、アノード用支持シート41Aが備える基材層41A1の一部である。粘着層33A2は、アノード用支持シート41Aが備える粘着層41A2の一部である。アノード用ガスケット33Aは、電解質層11が広がる平面と対向する視点から見て、四角形枠状を有し、かつ、アノード用触媒層12Aを取り囲んでいる。
 膜電極接合体30は、第1シンボル31S1と第2シンボル31S2とを備えている。第1シンボル31S1は、電解質層11のカソード面SCにおける縁部SCEに位置し、かつ、カソード面SCからアノード面SAに向かう方向において、電解質層11の厚さ方向における途中まで延びている。第1シンボル31S1は、カソード用ガスケット33Cに覆われている。
 第1シンボル31S1は、電解質層11を貫通しない深さを有している。第1シンボル31S1の深さにおける最大値は、3μm以上であってよい。第1シンボル31S1の深さにおけるばらつきは、最大値に対して5%以下である。言い換えれば、例えば、第1シンボル31S1の最大値が3μmである場合には、第1シンボル31S1の各部位における厚さは、2.85μm以上3μm以下の範囲内に含まれる。なお、電解質層11の厚さにおける平均値は、4.5μm以上であってよい。第1シンボル31S1の深さにおける最大値が3μm以上である場合には、電解質層11のカソード面SCにおいて摩擦が生じたとしても、第1シンボル31S1が消失しないことの確実性を高めることが可能である。
 第1シンボル31S1の深さにおける最大値は、電解質層11の厚さにおける平均値の2/3以下であってよい。この場合には、膜電極接合体30を分解する際に、電解質層11からガスケット33A,33Cを引き剥がしても、電解質層11が第1シンボル11S1において破損することが抑えられる。
 第2シンボル31S2は、電解質層11のアノード面SAにおける縁部SAEに位置し、かつ、アノード面SAからカソード面SCに向かう方向において、電解質層11の厚さ方向における途中まで延びている。第2シンボル31S2は、アノード用ガスケット33Aによって覆われている。第2シンボル31S2は、アノード面SAの縁部SAEにおいて、第1シンボル31S1とは反対側となる部位以外に配置されている。
 第2シンボル31S2は、電解質層11を貫通しない深さを有する。第2シンボル31S2の深さにおける最大値は、3μm以上であってよい。第2シンボル31S2の深さにおけるばらつきは、最大値に対して5%以下である。言い換えれば、例えば、第2シンボル31S2の最大値が3μmである場合には、第2シンボル31S2の各部位における厚さは、2.85μm以上3μm以下の範囲内に含まれる。なお、電解質層11の厚さにおける平均値は、4.5μm以上であってよい。第2シンボル31S2の深さにおける最大値が3μm以上である場合には、電解質層11のアノード面SAにおいて摩擦が生じたとしても、第2シンボル31S2が消失しないことの確実性を高めることが可能である。
 第2シンボル31S2の深さにおける最大値は、電解質層11の厚さにおける平均値の2/3以下であってよい。この場合には、膜電極接合体30を分解する際に、電解質層11からガスケット33A,33Cを引き剥がしても、電解質層11が第2シンボル11S2において破損することが抑えられる。
 なお、第1シンボル31S1と第2シンボル31S2とは、集合ロール50において、支持体40が延びる方向に沿って並び、かつ、第1シンボル31S1と第2シンボル31S2とが交互に並ぶことが好ましい。複数の第1シンボル31S1と複数の第2シンボル31S2とは、支持体40が延びる方向に沿う1つの直線上に位置することがさらに好ましい。
 [膜電極接合体の製造方法]
 図12を参照して、膜電極接合体30の製造方法を説明する。
 図12が示すように、膜電極接合体30の製造方法は、レーザー光照射工程(ステップS51)、電解質層貼付工程(ステップS52)、シート貼付工程(ステップS53)を備えている。膜電極接合体30の製造方法は、第1塗工工程(ステップS54)、第1乾燥工程(ステップS55)、第2塗工工程(ステップS56)、第2乾燥工程(ステップS57)、および、検査工程(ステップS58)を備えている。
 レーザー光照射工程では、複数の電解質層11に炭酸ガスレーザーを用いてレーザー光を照射し、これによって各電解質層11に第1シンボル31S1と第2シンボル31S2とを形成する。第1シンボル31S1を形成する際には、カソード面SCの縁部SCEにレーザー光を照射する。一方で、第2シンボル31S2を形成する際には、アノード面SAの縁部SAEにレーザー光を照射する。
 電解質層貼付工程では、支持体40を構成する一方の支持シート41A,41Cに複数の電解質層11を貼り付ける。例えば、カソード用支持シート41Cに対して、1つの電解質層11がカソード用支持シート41Cが有する1つの貫通孔を覆うように、複数の電解質層11のカソード面SCにおける縁部SCEを貼り付ける。
 シート貼付工程では、支持体40を構成する支持シート41A,41Cのうち、ステップS32において電解質層11が貼り付けられなかった支持シート41A,41Cを、電解質層11が貼り付けられた支持シート41A,41Cに貼り付ける。例えば、ステップS32においてカソード用支持シート41Cに電解質層11を貼り付けた場合には、電解質層11を挟むように、カソード用支持シート41Cにアノード用支持シート41Aを貼り付ける。この際に、アノード用支持シート41Aが備える1つの貫通孔が1つの電解質層11上に位置するように、カソード用支持シート41Cにアノード用支持シート41Aを貼り付ける。これにより、電解質層11のアノード面SAにおける縁部SAEをアノード用支持シート41Aに貼り付ける。
 第1塗工工程では、各電解質層11のカソード面SCおよびアノード面SAのいずれか一方に触媒層を形成するためのスラリーを塗工する。第1塗工工程では、例えば全ての電解質層11のカソード面SCのうち、カソード用支持シート41Cから露出する部分にスラリーを塗工し、これによって塗膜を形成する。
 第1乾燥工程では、カソード用触媒層12Cを形成するためのスラリーから形成された塗膜を乾燥する。これにより、カソード面SCのうち、カソード用支持シート41Cによって覆われた領域である縁部SCE以外の部分にカソード用触媒層12Cが形成される。
 第2塗工工程では、カソード用触媒層12Cが形成された電解質層11のアノード面SAに、アノード用触媒層12Aを形成するためのスラリーを塗工する。この際に、アノード面SAのうち、アノード用支持シート41Aから露出する部分にスラリーを塗工し、これによって塗膜を形成する。
 第2乾燥工程では、アノード用触媒層12Aを形成するためのスラリーから形成された塗膜を乾燥する。これにより、アノード面SAのうち、アノード用支持シート41Aによって覆われた領域である縁部SAE以外の部分にアノード用触媒層12Aが形成される。
 検査工程では、第1シンボル31S1および第2シンボル31S2を検査する。検査工程では、例えば第1シンボル31S1を検査した後に、第2シンボル31S2を検査する。第1シンボル31S1および第2シンボル31S2を検査する際には、支持体40を搬送方向に沿って搬送しながら、第1シンボル31S1および第2シンボル11S2の撮像を行う。第1シンボル31S1と第2シンボル31S2とが搬送方向に沿う1つの直線上に位置していれば、位置が固定された1つの撮像部を用いて、全てのシンボル31S1,31S2を撮像することが可能である。
 検査工程では、上述したステップS17での処理と同様に、得られた画像に基づいて、第1シンボル31S1および第2シンボル31S2の復号化が可能であるか否かを判断する。検査工程が終了した後に、集合ロール50の支持体40を枠状部40Fにおいて切断することによって、複数の膜電極接合体30を得ることができる。
 なお、電解質層貼付工程において、アノード用支持シート41Aに複数の電解質層11を貼り付けてもよい。この場合には、シート貼付工程において、複数の電解質層11が貼り付けられたアノード用支持シート41Aに、カソード用支持シート41Cを貼り付ければよい。
 また、第1塗工工程において、全ての電解質層11におけるアノード面SAのうち、アノード用支持シート41Aから露出する部分にスラリーを塗工し、これによって塗膜を形成してもよい。この場合には、第1乾燥工程では、アノード面SAに形成された塗膜を乾燥させればよい。また、第2塗工工程では、全ての電解質層11におけるカソード面SCのうち、カソード用支持シート41Cから露出する部分にスラリーを塗工し、これによって塗膜を形成すればよい。また、第2乾燥工程では、カソード面SCに形成された塗膜を乾燥させればよい。
 また、検査工程では、第2シンボル31S2を検査した後に、第1シンボル31S1を検査してもよい。
 [材料]
 以下、膜電極接合体30を構成する材料を説明する。
 電解質層11、ガスケット13A,13C、および、触媒層12A,12Cを構成する材料には、第1実施形態の膜電極接合体10を構成することが可能な材料を用いることができる。
 基材層41A1,41C1は、樹脂フィルムから形成されてよい。樹脂フィルムは、例えば、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、シンジオタクチックポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドから形成されてよい。フッ素系樹脂は、例えば、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン‐ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリテトラフルオロエチレンなどであってよい。なお、紫外線レーザーを用いたレーザー痕の形成を可能にする観点では、樹脂フィルムは、ポリエチレンナフタレートから形成されることが好ましい。
 粘着層41A2,41C2は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などから形成されてよい。
 以上説明したように、膜電極接合体、固体高分子形燃料電池、膜電極接合体の製造方法、および、固体高分子形燃料電池の製造方法の第2実施形態によれば、上述した(1‐1)から(1‐4)に準じた効果を得ることができる。
 [第2実施形態の変更例]
 なお、上述した第2実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
 [シンボル]
 ・第2シンボル31S2は、電解質層11のなかで、第1シンボル31S1が位置する端辺部と平行な端辺部に位置してもよい。あるいは、第2シンボル31S2は、電解質層11のなかで、第1シンボル31S1が位置する端辺部と同一の端辺部に位置してもよい。これらの場合には、上述した(1‐4)に準じた効果を得ることはできる。
 あるいは、第2シンボル31S2は、電解質層11のなかで、第1シンボル31S1が位置する端辺部と直交する端辺部に位置してもよい。
 ・第1シンボル31S1と第2シンボル31S2とを個別に検出することが可能であれば、第2シンボル31S2は、アノード面SAの縁部SAEのなかで、第1シンボル31S1とは反対側となる部位に配置されてもよい。
 ・膜電極接合体30は、カソード面SCに位置する第1シンボル31S1を複数備えてもよいし、アノード面SAに位置する第2シンボル31S2を複数備えてもよい。
 ・膜電極接合体30は、カソード面SCに位置するシンボルを備える一方で、アノード面SAに位置するシンボルを備えなくてもよい。この場合には、カソード面SCに位置するシンボルは、膜電極接合体30の製造に要する情報として、カソード用触媒層12Cの製造に要する情報と、アノード用触媒層12Aの製造に要する情報との両方を符号化したシンボルであることが好ましい。
 また、膜電極接合体30は、アノード面SAに位置するシンボルを備える一方で、カソード面SCに位置するシンボルを備えてなくてもよい。この場合には、アノード面SAに位置するシンボルは、膜電極接合体30の製造に要する情報として、アノード用触媒層12Aの製造に要する情報と、カソード用触媒層12Cの製造に要する情報との両方を符号化したシンボルであることが好ましい。
 ・図13および図14を参照して、ガスケットに形成されたシンボルを備える膜電極接合体30を説明する。なお、第2実施形態の膜電極接合体30と本変更例の膜電極接合体30との相違点は、シンボルが形成された位置である。本変更例の膜電極接合体30は、当該相違点以外の部分において、第2実施形態の膜電極接合体30と共通する構造を有する。そのため以下では、本変更例の膜電極接合体30において、第2実施形態の膜電極接合体30と共通する構造には同一の符号を付すことによって、当該構造の詳しい説明を省略する。
 図13は、膜電極接合体30の断面構造を示している。
 図13が示すように、膜電極接合体30は、2つのシンボル33S1,33S2を備えている。第1シンボル33S1は、カソード用ガスケット33Cのなかで変色したレーザー痕である。
 第1シンボル33S1は、カソード用ガスケット33Cのなかで電解質層11と面する第1の面に位置している。第1シンボル33S1は、カソード用ガスケット33Cの厚さ方向において、第1の面から第1の面とは反対側の第2の面に向かう途中まで延びている。第1シンボル33S1は、カソード用ガスケット33Cが備える2つの層のうち、基材層33C1内に位置している。
 第1シンボル33S1の深さにおける最大値は、基材層33C1の厚さにおける平均値の2/3以下であってよい。この場合には、膜電極接合体10を分解する際に、電解質層11からカソード用ガスケット33Cを引き剥がしても、基材層33C1が第1シンボル33S1において破損することが抑えられる。
 第2シンボル33S2は、アノード用ガスケット33Aのなかで変色したレーザー痕である。第2シンボル33S2は、アノード用ガスケット33Aのなかで電解質層11と接する第1の面とは反対側の第2の面に位置している。第2シンボル33S2は、アノード用ガスケット33Aの厚さ方向において、第2の面から第1の面に向かう途中まで延びている。第2シンボル33S2は、アノード用ガスケット33Aが備える2つの層のうち、基材層33A1内に位置している。
 第2シンボル33S2は、基材層33A1を貫通しない深さを有している。第2シンボル33S2の深さにおける最大値は、3μm以上であってよい。第2シンボル33S2の深さにおけるばらつきは、最大値に対して5%以下である。言い換えれば、例えば、第2シンボル33S2の最大値が3μmである場合には、第2シンボル33S2の各部位における厚さは、2.85μm以上3μm以下の範囲内に含まれる。なお、基材層33A1の厚さにおける平均値は、20μm以上であってよい。第2シンボル33S2の深さにおける最大値が3μmである場合には、アノード用ガスケット33Aの第2の面において摩擦が生じたとしても、第2シンボル33S2が消失しないことの確実性を高めることが可能である。
 第2シンボル33S2の深さにおける最大値は、基材層33A1の厚さにおける平均値の2/3以下であってよい。この場合には、膜電極接合体30を分解する際に、電解質層11からアノード用ガスケット33Aを引き剥がしても、アノード用ガスケット33Aが第2シンボル33S2において破損することが抑えられる。
 図14は、本変更例の膜電極接合体30の製造方法を説明するためのフローチャートである。
 図14が示すように、膜電極接合体30の製造方法は、電解質層貼付工程(ステップS61)、第1レーザー光照射工程(ステップS62)、シート貼付工程(ステップS63)、第2レーザー光照射工程(ステップS64)を備えている。膜電極接合体30の製造方法は、第1塗工工程(ステップS65)、第1乾燥工程(ステップS66)、第2塗工工程(ステップS67)、第2乾燥工程(ステップS68)、検査工程(ステップS69)を備えている。
 電解質層貼付工程では、カソード用支持シート41Cに複数の電解質層11を貼り付ける。この際に、カソード用支持シート41Cに対して、1つの電解質層11がカソード用支持シート41Cが有する1つの貫通孔を覆うように、複数の電解質層11のカソード面SCにおける縁部SCEを貼り付ける。
 第1レーザー光照射工程では、複数の電解質層11に紫外線レーザーを用いてレーザー光を照射し、これによって各電解質層11に第1シンボル33S1を形成する。この際に、電解質層11を通してカソード用支持シート41Cのなかにレーザー光を照射する。紫外線レーザーを用いて電解質層11およびカソード用支持シート41Cにレーザー光を照射することによって、カソード用支持シート41Cに第1シンボル33S1を形成する。
 これにより、カソード用支持シート41Cのなかで、基材層41C1のなかに第1シンボル33S1を形成することができる。第1シンボル33S1は、基材層41C1のうち、粘着層41C2との境界に形成される。第1シンボル33S1は、カソード用支持シート41Cの厚さ方向において、基材層41C1の途中まで達する長さを有する。
 シート貼付工程では、アノード用支持シート41Aを、電解質層11が貼り付けられたカソード用支持シート41Cに貼り付ける。アノード用支持シート41Aが備える1つの貫通孔が1つの電解質層11上に位置するように、カソード用支持シート41Cにアノード用支持シート41Aを貼り付ける。これにより、電解質層11のアノード面SAにおける縁部SAEをアノード用支持シート41Aに貼り付ける。
 第2レーザー光照射工程では、アノード用支持シート41Aのなかにレーザー光を照射する。この際に、紫外線レーザーを用いてアノード用支持シート41Aのなかで電解質層11に接する第1の面とは反対側の第2の面にレーザー光を照射する。これにより、アノード用支持シート41Aの第2の面に位置しかつ、第2の面から第1の面に向かう方向において、アノード用支持シート41Aの厚さ方向における途中まで延びる第2シンボル33S2を基材層41C1に形成することが可能である。
 第1塗工工程から検査工程までの各工程は、上述した第2実施形態における第1塗工工程(ステップS64)から検査工程(ステップS68)までの工程と同一の処理を行う。検査工程が終了した後に、集合ロール50の支持体40を枠状部40Fにおいて切断することによって、複数の膜電極接合体30を得ることができる。
 本変更例によれば、上述した(1‐5)から(1‐7)に準じた効果を得ることができる。
 ・図15が示すように、第1シンボル33S1が基材層33C1の第2の面に位置し、かつ、第2シンボル33S2が基材層33A1の第2の面に位置してもよい。すなわち、第1シンボル33S1が、基材層33C1のうちで、粘着層33C2に接する面とは反対側の面に位置し、かつ、第2シンボル33S2が、基材層33A1のうちで、粘着層33A2に接する面とは反対側の面に位置してもよい。この場合には、シート貼付工程の後に、2つの基材層33C1,33A1にレーザー光を照射してもよい。
 第1シンボル33S1は、基材層33C1を貫通しない深さを有している。第1シンボル33S1の深さにおける最大値は、3μm以上であってよい。第1シンボル33S1の深さにおけるばらつきは、最大値に対して5%以下である。言い換えれば、例えば、第1シンボル33S1の最大値が3μmである場合には、第1シンボル33S1の各部位における厚さは、2.85μm以上3μm以下の範囲内に含まれる。なお、基材層33C1の厚さにおける平均値は、20μm以上であってよい。第1シンボル33S1の深さにおける最大値が3μmである場合には、カソード用ガスケット33Cの第2の面において摩擦が生じたとしても、第1シンボル33S1が消失しないことの確実性を高めることが可能である。
 あるいは、図16が示す方法によって、膜電極接合体30を製造してもよい。
 図16が示すように、膜電極接合体30の製造方法は、電解質層貼付工程(ステップS71)、シート貼付工程(ステップS72)、第1レーザー光照射工程(ステップS73)、第1塗工工程(ステップS74)、第1乾燥工程(ステップS75)を含んでいる。また、膜電極接合体30の製造方法は、第2レーザー光照射工程(ステップS76)、第2塗工工程(ステップS77)、第2乾燥工程(ステップS78)、検査工程(ステップS79)を含んでいる。
 第1レーザー光照射工程および第1塗工工程は、カソード面SCおよび基材層41C1あるいはアノード面SAおよび基材層41A1のいずれか一方に対して行われる。次いで、第2レーザー光照射工程および第2塗工工程は、電解質層11が備える面と基材層41C1,41A1との組み合わせのうち、第1レーザー光照射工程および第1塗工工程が行われなかった組み合わせに対して行われる。
 ・電解質層貼付工程では、アノード用支持シート41Aに電解質層11を貼り付けてもよい。この場合には、第1レーザー光照射工程において、電解質層11を介してアノード用支持シート41Aにレーザー光を照射する。これにより、アノード用支持シート41Aのうちで、電解質層11のアノード面SAに面する面に第2シンボル33S2を形成することができる。すなわち、アノード用支持シート41Aの粘着層41A2に第2シンボル33S2を形成することができる。次いで、シート貼付工程では、アノード用支持シート41Aに対して、アノード用支持シート41Aとともに電解質層11を挟むようにカソード用支持シート41Cを貼り付ける。第2レーザー光照射工程では、カソード用支持シート41Cにレーザー光を照射し、これによってカソード用支持シート41Cのうち、基材層41C1に第1シンボル33S1を形成する。
 ・電解質層11が広がる平面と対向する視点から見て、第2シンボル33S2は、アノード用ガスケット33Aのなかで、カソード用ガスケット33Cのなかで第1シンボル33S1が位置する辺と平行な辺に位置してもよい。あるいは、電解質層11が広がる平面と対向する視点から見て、第2シンボル33S2は、アノード用ガスケット33Aのなかで、カソード用ガスケット33Cのなかで第1シンボル33S1が位置する辺と重なる辺に位置してもよい。これらの場合には、上述した(1‐4)に準じた効果を得ることはできる。
 あるいは、電解質層11が広がる平面と対向する視点から見て、第2シンボル33S2は、アノード用ガスケット33Aのなかで、カソード用ガスケット33Cのなかで第1シンボル33S1が位置する辺と直交する辺に位置してもよい。
 ・第1シンボル33S1と第2シンボル33S2とを個別に検出することが可能であれば、第2シンボル33S2は、アノード用ガスケット33Aのなかで、第1シンボル33S1とは反対側となる部位に配置されてもよい。
 ・膜電極接合体30は、カソード用ガスケット33Cに位置する第1シンボル33S1を複数備えてもよいし、アノード用ガスケット33Aに位置する第2シンボル33S2を複数備えてもよい。
 ・膜電極接合体30は、カソード用ガスケット33Cに位置するシンボルを備える一方で、アノード用ガスケット33Aに位置するシンボルを備えなくてもよい。この場合には、カソード用ガスケット33Cに位置するシンボルは、膜電極接合体30の製造に要する情報として、カソード用触媒層12Cの製造に要する情報と、アノード用触媒層12Aの製造に要する情報との両方を符号化したシンボルであることが好ましい。
 また、膜電極接合体30は、アノード用ガスケット33Aに位置するシンボルを備える一方で、カソード用ガスケット33Cに位置するシンボルを備えてなくてもよい。この場合には、アノード用ガスケット33Aに位置するシンボルは、膜電極接合体30の製造に要する情報として、アノード用触媒層12Aの製造に要する情報と、カソード用触媒層12Cの製造に要する情報との両方を符号化したシンボルであることが好ましい。
 [適用対象]
 ・第2実施形態の膜電極接合体30は、固体高分子形燃料電池に限らず、固体高分子形燃料電池以外が備える膜電極接合体として用いられてよく、例えば水素圧縮機が備える膜電極接合体として用いられてもよい。この場合であっても、上述した(1‐1)から(1‐7)に準じた効果を得ることが可能である。
 10…膜電極接合体
 11…電解質層
 12C…カソード用触媒層
 12A…アノード用触媒層
 13C…カソード用ガスケット
 13A…アノード用ガスケット
 20…固体高分子形燃料電池

Claims (16)

  1.  電解質層と、
     触媒金属を担持した粒子を含み前記電解質層の第1面に位置する触媒層と、
     を備える膜電極接合体であって、
     前記膜電極接合体の製造に要する情報を符号化したシンボルを備え、
     前記シンボルは、前記電解質層のなかで変色したレーザー痕であり、かつ、前記第1面のなかで前記触媒層が位置しない縁部のなかに配置されている
     膜電極接合体。
  2.  前記シンボルの深さにおける最大値が3μm以上であり、
     前記シンボルは、前記電解質層の厚さ方向において前記電解質層を貫通していない
     請求項1に記載の膜電極接合体。
  3.  前記シンボルの深さにおける前記最大値は、前記電解質層の厚さにおける平均値の2/3以下である
     請求項2に記載の膜電極接合体。
  4.  前記シンボルは、前記縁部に接するガスケットに覆われるように配置されている
     請求項1から3のいずれか一項に記載の膜電極接合体。
  5.  前記触媒層は、第1触媒層であり、
     前記シンボルは、前記第1触媒層の製造に要する情報を符号化した第1シンボルであり、
     触媒金属を担持した粒子を含み、かつ、前記電解質層のなかで前記第1面とは反対側の第2面に位置する第2触媒層と、
     前記第2触媒層の製造に要する情報を符号化した第2シンボルと、をさらに備え、
     前記第2シンボルは、前記電解質層のなかで変色したレーザー痕であり、かつ、前記第2面のなかで前記第2触媒層が位置しない縁部のなかで前記第1シンボルとは反対側となる部位以外に配置されている
     請求項1から4のいずれか一項に記載の膜電極接合体。
  6.  前記電解質層は、互いに平行な2つの端辺部を備え、
     前記第1シンボルと前記第2シンボルとは、別々の前記端辺部、または、1つの前記端辺部に配置されている
     請求項5に記載の膜電極接合体。
  7.  電解質層と、
     触媒金属を担持した粒子を含み前記電解質層の第1面に位置する触媒層と、
     を備える膜電極接合体であって、
     前記第1面のなかで前記触媒層が位置しない縁部に接するガスケットと、
     前記膜電極接合体の製造に要する情報を符号化したシンボルと、を備え、
     前記シンボルは、前記ガスケットのなかで変色したレーザー痕である
     膜電極接合体。
  8.  前記シンボルの深さにおける最大値が3μm以上であり、
     前記シンボルは、前記ガスケットの厚さ方向において前記ガスケットを貫通していない
     請求項7に記載の膜電極接合体。
  9.  前記シンボルの深さにおける前記最大値は、前記ガスケットの厚さにおける平均値の2/3以下である
     請求項8に記載の膜電極接合体。
  10.  前記シンボルは、前記ガスケットのなかで前記電解質層と面する面に位置する
     請求項7から9のいずれか一項に記載の膜電極接合体。
  11.  請求項1から10のいずれか一項に記載の膜電極接合体を備える
     固体高分子形燃料電池。
  12.  電解質層の第1面に、触媒金属を担持した粒子を含む触媒層を形成することを含む膜電極接合体の製造方法であって、
     前記第1面のなかで前記触媒層が位置しない縁部のなかに炭酸ガスレーザーを用いてレーザー光を照射することによって、前記膜電極接合体の製造に要する情報を符号化したシンボルを前記縁部のなかに形成することを含む
     膜電極接合体の製造方法。
  13.  電解質層の第1面に、触媒金属を担持した粒子を含む触媒層を形成することを含む膜電極接合体の製造方法であって、
     前記第1面のなかで前記触媒層が位置しない縁部に接するガスケットのなかにレーザー光を照射することによって、前記膜電極接合体の製造に要する情報を符号化したシンボルを前記ガスケットのなかに形成することを含む
     膜電極接合体の製造方法。
  14.  前記シンボルを形成することは、前記縁部に接するように前記ガスケットを配置した後に、前記電解質層を通して前記ガスケットのなかに紫外線レーザーを用いて前記レーザー光を照射し、これによって前記シンボルを形成することを含む
     請求項13に記載の膜電極接合体の製造方法。
  15.  前記触媒層は、第1触媒層であり、
     前記シンボルは、前記第1触媒層の製造に要する情報を符号化した第1シンボルであり、
     前記電解質層のなかで前記第1面とは反対側の第2面に、触媒金属を担持した粒子を含む第2触媒層を形成することと、
     前記第2面のなかで前記第2触媒層が位置しない縁部のなかに前記炭酸ガスレーザーを用いて前記レーザー光を照射することによって、前記第2触媒層の製造に要する情報を符号化した第2シンボルを形成することと、を含み、
     前記第1シンボルを形成することは、前記電解質層の1つの端辺部に前記第1シンボルを形成した後に、前記端辺部に沿う搬送方向に前記電解質層を搬送しながら前記第1シンボルを検査することを含み、
     前記第2シンボルを形成することは、前記電解質層の前記端辺部、あるいは、前記電解質層のなかで前記端辺部と平行な他の端辺部に前記第2シンボルを形成した後に、前記搬送方向に前記電解質層を搬送しながら前記第2シンボルを検査することを含む
     請求項12に記載の膜電極接合体の製造方法。
  16.  請求項12から15のいずれか一項に記載の膜電極接合体の製造方法によって膜電極接合体を製造することを含む
     固体高分子形燃料電池の製造方法。
PCT/JP2023/027718 2022-07-29 2023-07-28 膜電極接合体、固体高分子形燃料電池、膜電極接合体の製造方法、および、固体高分子形燃料電池の製造方法 WO2024024937A1 (ja)

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