JP2006107757A - Manufacturing method of membrane electrode assembly for fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the manufacturing method of a membrane electrode assembly for a fuel cell preventing the penetration of an electrolyte membrane material into an anode diffusion layer or a cathode diffusion layer and keeping the electrolyte membrane flat. <P>SOLUTION: The manufacturing method of the membrane electrode assembly for the fuel cell is that an anode primary coat 22 other than a part of exposed portion 23a is stacked on an anode diffusion layer 23, an anode catalyst layer 21 is stacked on the anode primary coat 22, an electrolyte membrane 15 is formed in the anode catalyst layer 21 and the exposed portion 23a, and a process forming the electrolyte membrane 15 is composed of a first coating process applying a second electrolyte membrane material 32 having higher viscosity than a first electrolyte membrane material 31 to the exposed portion 23a and a second process applying the first electrolyte membrane material 31 to the second electrolyte membrane 15b coated with the second electrolyte membrane material 32 and the anode catalyst layer 21. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、アノード側に水素ガスを供給し、カソード側に酸素ガスを供給して発電する燃料電池用膜電極接合体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a membrane electrode assembly for a fuel cell, in which hydrogen gas is supplied to an anode side and oxygen gas is supplied to a cathode side to generate electric power.

図７は従来の燃料電池用膜電極接合体を示す断面図である。
燃料電池用膜電極接合体１００は、アノード拡散層１０１にアノード下地層１０２を積層し、アノード下地層１０２にアノード触媒層１０３を積層し、アノード触媒層１０３に電解質膜１０４を積層し、電解質膜１０４にカソード触媒層１０５を積層し、カソード触媒層１０５にカソード下地層１０６を積層し、カソード下地層１０６にカソード拡散層１０７を積層したものである。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional fuel cell membrane electrode assembly.
The fuel cell membrane electrode assembly 100 includes an anode base layer 102 stacked on an anode diffusion layer 101, an anode catalyst layer 103 stacked on an anode base layer 102, and an electrolyte membrane 104 stacked on an anode catalyst layer 103. A cathode catalyst layer 105 is laminated on 104, a cathode underlayer 106 is laminated on the cathode catalyst layer 105, and a cathode diffusion layer 107 is laminated on the cathode underlayer 106.

カソード拡散層１０７の外側に沿って酸素ガス（Ｏ２）を流すとともに、アノード拡散層１０１の外側に沿って水素ガス（Ｈ２）を流すことで、アノード触媒層１０３内の触媒に水素ガス（Ｈ２）を接触させるとともに、カソード触媒層１０５内の触媒に酸素ガス（Ｏ２）を接触させて電流を発生させる。 While flowing oxygen gas (O 2 ) along the outside of the cathode diffusion layer 107 and flowing hydrogen gas (H 2 ) along the outside of the anode diffusion layer 101, hydrogen gas ( H 2 ) is brought into contact, and oxygen gas (O 2 ) is brought into contact with the catalyst in the cathode catalyst layer 105 to generate an electric current.

すなわち、アノード触媒層１０３内の反応で水素イオン（Ｈ＋）が生成し、生成した水素イオン（Ｈ＋）が電解質膜１０４を透過してカソード触媒層１０５側に矢印Ａの如く流れる。
一方、カソード触媒層１０５内に酸素ガスを供給することで、酸素ガス（Ｏ２）はカソード触媒層１０５に向けて矢印Ｂの如く流れる。
水素イオン（Ｈ＋）と酸素ガス（Ｏ２）とが反応して、電流を発生させる。なお、電流を発生する際に、生成水が生成される。
この燃料電池用膜電極接合体１００の製造方法を次図に基づいて説明する。 That is, hydrogen ions (H + ) are generated by the reaction in the anode catalyst layer 103, and the generated hydrogen ions (H + ) pass through the electrolyte membrane 104 and flow toward the cathode catalyst layer 105 as indicated by an arrow A.
On the other hand, by supplying oxygen gas into the cathode catalyst layer 105, oxygen gas (O 2 ) flows toward the cathode catalyst layer 105 as indicated by an arrow B.
Hydrogen ions (H + ) and oxygen gas (O 2 ) react to generate an electric current. Note that generated water is generated when the current is generated.
A method for manufacturing the fuel cell membrane electrode assembly 100 will be described with reference to the following drawings.

図８（ａ），（ｂ）は従来の燃料電池用膜電極接合体の製造方法を説明する図であり、（ｂ）は（ａ）の部拡大図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ部拡大図である。
（ａ）において、ステージ１１１にアノード拡散層１０１をセットし、アノード拡散層１０１にアノード下地層１０２、アノード触媒層１０３を順次積層する。
この状態で、アノード拡散層１０１の外周部位１０１ａがアノード触媒層１０３から露出している。 8 (a) and 8 (b) are views for explaining a conventional method for producing a membrane electrode assembly for a fuel cell, (b) is an enlarged view of part (a), and (b) is (a). FIG.
In (a), the anode diffusion layer 101 is set on the stage 111, and the anode base layer 102 and the anode catalyst layer 103 are sequentially laminated on the anode diffusion layer 101.
In this state, the outer peripheral portion 101 a of the anode diffusion layer 101 is exposed from the anode catalyst layer 103.

次に、アノード触媒層１０３、外周部位１０１ａおよびステージ１１１の表面１１１ａに、電解質膜１０４の電解質膜材料１１２を、ブレード塗布装置１１４のブレード１１５を矢印Ｃの如く移動してブレード塗工する。   Next, the electrolyte membrane material 112 of the electrolyte membrane 104 is applied to the anode catalyst layer 103, the outer peripheral portion 101a, and the surface 111a of the stage 111 by moving the blade 115 of the blade coating device 114 as indicated by arrow C.

ブレード塗工完了後、塗工した電解質膜１０４にカソード触媒層１０５（図７参照）を積層する。このカソード触媒層１０５には、カソード下地層１０６およびカソード拡散層１０７が積層されている。
よって、電解質膜１０４にカソード触媒層１０５を積層することで、図７に示す燃料電池用膜電極接合体１００を得る。 After completion of blade coating, a cathode catalyst layer 105 (see FIG. 7) is laminated on the coated electrolyte membrane 104. A cathode underlayer 106 and a cathode diffusion layer 107 are laminated on the cathode catalyst layer 105.
Therefore, the fuel cell membrane electrode assembly 100 shown in FIG. 7 is obtained by laminating the cathode catalyst layer 105 on the electrolyte membrane 104.

ここで、電解質膜１０４とカソード下地層１０５との接触性を高めるために、電解質膜１０４の表面１０４ａを平坦に確保することが好ましい。このため、電解質膜１０４の電解質膜材料１１２に粘性の低いものを用いる。   Here, in order to improve the contact between the electrolyte membrane 104 and the cathode underlayer 105, it is preferable to ensure a flat surface 104a of the electrolyte membrane 104. For this reason, a low viscosity material is used for the electrolyte membrane material 112 of the electrolyte membrane 104.

（ｂ）において、電解質膜材料１１２は、アノード拡散層１０１の外周部位１０１ａに接触するので、この外周部位１０１ａから電解質膜材料１１２が侵入する。
これにより、外周部位１０１ａおよび裏側部位１０１ｂで水素ガスの流れを妨げてしまう。 In (b), since the electrolyte membrane material 112 contacts the outer peripheral portion 101a of the anode diffusion layer 101, the electrolyte membrane material 112 enters from the outer peripheral portion 101a.
This obstructs the flow of hydrogen gas at the outer peripheral portion 101a and the back side portion 101b.

加えて、電解質膜材料１１２が、アノード拡散層１０１の露出部位１０１ａに侵入することで、電解質膜１０４の表面１０４ａうち、露出部位１０１ａに相当する外周表面１０４ｂが凹んでしまう虞もある。
外周表面１０４ｂが凹んだ場合、電解質膜１０４の表面１０４ａを平坦に確保することは難しい。 In addition, when the electrolyte membrane material 112 enters the exposed portion 101a of the anode diffusion layer 101, the outer peripheral surface 104b corresponding to the exposed portion 101a of the surface 104a of the electrolyte membrane 104 may be recessed.
When the outer peripheral surface 104b is recessed, it is difficult to ensure the surface 104a of the electrolyte membrane 104 flat.

なお、図８においては、アノード拡散層１０１を下側に配置し、アノード拡散層１０１にアノード下地層１０２、アノード触媒層１０３、電解質膜１０４を順に積層した例について説明したが、これに限らないで、カソード拡散層１０７を下側に配置して、カソード拡散層１０７にカソード下地層１０６、カソード触媒層１０５、電解質膜１０４を順に積層しても同様の効果を得ることができる。
この場合、カソード拡散層１０７に電解質膜材料１１２が侵入することで、酸素ガスが通過することを妨げてしまい、かつ生成水の排出を妨げてしまう。 In FIG. 8, the anode diffusion layer 101 is disposed on the lower side, and the anode base layer 102, the anode catalyst layer 103, and the electrolyte membrane 104 are sequentially stacked on the anode diffusion layer 101. However, the present invention is not limited to this. Thus, the same effect can be obtained by disposing the cathode diffusion layer 107 on the lower side and sequentially laminating the cathode underlayer 106, the cathode catalyst layer 105, and the electrolyte membrane 104 on the cathode diffusion layer 107.
In this case, the electrolyte membrane material 112 penetrates into the cathode diffusion layer 107, thereby preventing oxygen gas from passing therethrough and preventing the generated water from being discharged.

ところで、図８（ａ）では、電解質膜１０４をブレード塗布装置１１４を用いて積層した例について説明したが、塗布装置にインクジェット装置を用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３―１７３７８６号公報 In the meantime, in FIG. 8A, an example in which the electrolyte membrane 104 is stacked using the blade coating device 114 has been described. However, a technique using an inkjet device as a coating device is known (see, for example, Patent Document 1). .
JP 2003-173786 A

インクジェット装置は、電解質膜材料１１２を微小な液滴状態で塗布する塗布装置である。このインクジェット装置を、電解質膜１０４の塗布に用いることで、電解質膜材料１１２を所望部位にのみ塗布することができる。
このインクジェット装置を用いて、アノード触媒層１０３に、電解質膜１０４用の電解質膜材料１１２を塗布する例を図９で説明する。 The ink jet device is a coating device that applies the electrolyte membrane material 112 in a fine droplet state. By using this inkjet apparatus for applying the electrolyte membrane 104, the electrolyte membrane material 112 can be applied only to a desired site.
An example in which an electrolyte membrane material 112 for the electrolyte membrane 104 is applied to the anode catalyst layer 103 using this inkjet apparatus will be described with reference to FIG.

図９（ａ），（ｂ）は従来の燃料電池用膜電極接合体の製造方法のその他の例を説明する図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ部拡大図である。
（ａ）において、アノード拡散層１０１にアノード下地層１０２、アノード触媒層１０３を順次積層する。
このアノード触媒層１０３に、電解質膜１０４用の電解質膜材料１１２をインクジェット装置１１７を用いて塗布する。このインクジェット装置１１７は、電解質膜材料１１２を微小な液滴状態で塗布するノズル１１８を備える。 FIGS. 9A and 9B are views for explaining another example of a conventional method for producing a membrane electrode assembly for a fuel cell, and FIG. 9B is an enlarged view of a portion b of FIG.
In (a), the anode base layer 102 and the anode catalyst layer 103 are sequentially laminated on the anode diffusion layer 101.
An electrolyte membrane material 112 for the electrolyte membrane 104 is applied to the anode catalyst layer 103 using an inkjet device 117. The ink jet device 117 includes a nozzle 118 that applies the electrolyte membrane material 112 in a fine droplet state.

このインクジェット装置１１７を用いて電解質膜材料１１２を塗布する際には、外周部位１０１ａおよびアノード触媒層１０３に沿って、ノズル１１８を矢印Ｅの如く移動するとともに、ノズル１１８から電解質膜材料１１２を滴下する。
よって、外周部位１０１ａおよびアノード触媒層１０３にのみ電解質膜材料１１２を塗布することができる。 When applying the electrolyte membrane material 112 using the inkjet device 117, the nozzle 118 is moved as indicated by the arrow E along the outer peripheral portion 101a and the anode catalyst layer 103, and the electrolyte membrane material 112 is dropped from the nozzle 118. To do.
Therefore, the electrolyte membrane material 112 can be applied only to the outer peripheral portion 101a and the anode catalyst layer 103.

これにより、図８（ａ）に示すように、ステージ１１１から電解質膜材料１１２を塗布する必要はない。
このため、ステージ１１１とアノード拡散層１０１との隙間１１６（図８（ｂ）参照）から電解質膜材料１１２が浸入し、侵入した電解質膜材料１１２がアノード拡散層１０１の裏側部位１０１ｂに侵入することを防ぐことができる。 This eliminates the need to apply the electrolyte membrane material 112 from the stage 111 as shown in FIG.
Therefore, the electrolyte membrane material 112 enters from the gap 116 (see FIG. 8B) between the stage 111 and the anode diffusion layer 101, and the invaded electrolyte membrane material 112 enters the back side portion 101b of the anode diffusion layer 101. Can be prevented.

（ｂ）において、インクジェット装置１１７（（ａ）参照）を用いた場合でも、電解質膜材料１１２はアノード拡散層１０１の外周部位１０１ａに接触しており、この外周部位１０１ａから電解質膜材料１１２が侵入する。
アノード拡散層１０１の外周部位１０１ａに電解質膜材料１１２が侵入することで、外周部位１０１ａで水素ガスが透過することを妨げてしまう。
加えて、アノード拡散層１０１の外周部位１０１ａから電解質膜材料１１２が侵入することで、電解質膜１０４の外周表面１０４ｂが凹んでしまう虞がある。
この場合、電解質膜１０４の表面１０４ａを平坦に確保することは難しい。 In (b), even when the inkjet device 117 (see (a)) is used, the electrolyte membrane material 112 is in contact with the outer peripheral portion 101a of the anode diffusion layer 101, and the electrolyte membrane material 112 enters from the outer peripheral portion 101a. To do.
When the electrolyte membrane material 112 enters the outer peripheral portion 101a of the anode diffusion layer 101, hydrogen gas is prevented from passing through the outer peripheral portion 101a.
In addition, when the electrolyte membrane material 112 enters from the outer peripheral portion 101a of the anode diffusion layer 101, the outer peripheral surface 104b of the electrolyte membrane 104 may be recessed.
In this case, it is difficult to ensure a flat surface 104a of the electrolyte membrane 104.

本発明は、アノード拡散層やカソード拡散層に電解質膜材料が侵入することを防ぐことができ、かつ電解質膜を平坦に確保することができる燃料電池用膜電極接合体の製造方法を提供することを課題とする。   The present invention provides a method for producing a membrane electrode assembly for a fuel cell that can prevent an electrolyte membrane material from entering the anode diffusion layer and the cathode diffusion layer and can ensure a flat electrolyte membrane. Is an issue.

請求項１に係る発明は、アノード・カソード拡散層の一方の拡散層に、一部の露出部位を除いてアノード・カソード下地層の一方の下地層を積層し、この積層した下地層にアノード・カソード触媒層の一方の触媒層を積層した後、積層した触媒層および前記露出部位に電解質膜を形成する燃料電池用膜電極接合体の製造方法において、前記電解質膜を形成する工程は、前記露出部位に、前記電解質膜の材料より粘度の高い材料を塗布する第１塗布工程と、この粘度の高い材料で塗布した部位および一方の触媒層に、前記電解質膜の材料を塗布する第２工程と、からなることを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, one base layer of the anode / cathode base layer is laminated on one diffusion layer of the anode / cathode diffusion layer except for a part of the exposed portion, and the anode / cathode base layer is laminated on the anode / cathode base layer. In the method of manufacturing a membrane electrode assembly for a fuel cell in which one catalyst layer of the cathode catalyst layer is laminated and then the laminated catalyst layer and the electrolyte membrane are formed on the exposed portion, the step of forming the electrolyte membrane includes the step of exposing A first application step of applying a material having a higher viscosity than the material of the electrolyte membrane to the portion; a second step of applying the material of the electrolyte membrane to the portion applied with the material having the higher viscosity and one catalyst layer; It is characterized by comprising.

電解質膜を形成する際に、先ず、第１塗布工程で、一方の拡散層の露出部位に、通常の電解質膜の材料より粘度の高い材料を塗布する。粘度の高い材料を塗布することで、この材料が露出部位に侵入することを防ぐ。
さらに、第２工程で、粘度の高い材料で塗布した部位および一方の触媒層に、通常の電解質膜の材料、すなわち比較的粘度の低い材料を塗布する。 When forming the electrolyte membrane, first, in the first application step, a material having a viscosity higher than that of a normal electrolyte membrane material is applied to the exposed portion of one diffusion layer. By applying a material having a high viscosity, this material is prevented from entering the exposed portion.
Further, in the second step, a normal electrolyte membrane material, that is, a material having a relatively low viscosity, is applied to the portion coated with a material having a high viscosity and one of the catalyst layers.

この比較的粘度の低い電解質膜材料を、露出部位に対して非接触状態とすることで、この電解質膜材料が、露出部位内に侵入することを防ぐことができる。
加えて、比較的粘度の低い電解質膜材料を塗布することで、電解質膜を平坦に保つことができる。 By making the electrolyte membrane material having a relatively low viscosity in a non-contact state with respect to the exposed portion, it is possible to prevent the electrolyte membrane material from entering the exposed portion.
In addition, the electrolyte membrane can be kept flat by applying an electrolyte membrane material having a relatively low viscosity.

請求項１に係る発明では、電解質膜材料が露出部位内に侵入することを防ぐことで、アノード・カソード拡散層の特性を確保することができるという利点がある。
さらに、請求項１に係る発明では、電解質膜を平坦に保つことで、燃料電池用膜電極接合体の性能を確保することができるという利点がある。 The invention according to claim 1 has an advantage that the characteristics of the anode / cathode diffusion layer can be ensured by preventing the electrolyte membrane material from entering the exposed portion.
Furthermore, the invention according to claim 1 has an advantage that the performance of the fuel cell membrane electrode assembly can be ensured by keeping the electrolyte membrane flat.

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る燃料電池用膜電極接合体を備えた燃料電池を示す斜視図であり、セルを分解して示したものである。
燃料電池１０は、複数個のセル１１・・・を積み重ねて構成したものである。セル１１は、燃料電池用膜電極接合体１２の両側にセパレータ１３，１４を設けたものである。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
FIG. 1 is a perspective view showing a fuel cell provided with a membrane electrode assembly for a fuel cell according to the present invention, in which a cell is disassembled.
The fuel cell 10 is configured by stacking a plurality of cells 11. The cell 11 has separators 13 and 14 provided on both sides of a fuel cell membrane electrode assembly 12.

燃料電池用膜電極接合体１２は、電解質膜１５のカソード側を、電解質膜１５に積層したカソード触媒層１６、この触媒層１６に積層したカソード下地層１７、この下地層１７に積層したカソード拡散層１８で形成し、電解質膜１５のアノード側を、電解質膜１５に積層したアノード触媒層２１、この触媒層２１に積層したアノード下地層２２、この下地層２２に積層したアノード拡散層２３で形成したものである。   The fuel cell membrane electrode assembly 12 includes a cathode catalyst layer 16 laminated on the electrolyte membrane 15 on the cathode side of the electrolyte membrane 15, a cathode foundation layer 17 laminated on the catalyst layer 16, and a cathode diffusion layer laminated on the foundation layer 17. The anode side of the electrolyte membrane 15 is formed of an anode catalyst layer 21 laminated on the electrolyte membrane 15, an anode foundation layer 22 laminated on the catalyst layer 21, and an anode diffusion layer 23 laminated on the foundation layer 22. It is a thing.

さらに、セル１１は、カソード拡散層１８の外側にセパレータ１３を設けることでカソード拡散層１８とセパレータ１３とで酸素ガス流路２４（図２参照）を形成し、アノード拡散層２３の外側にセパレータ１４を設けることでアノード拡散層２３とセパレータ１４とで水素ガス流路２５（図２参照）を形成したものである。   Further, in the cell 11, the separator 13 is provided outside the cathode diffusion layer 18 to form an oxygen gas flow path 24 (see FIG. 2) between the cathode diffusion layer 18 and the separator 13, and the separator is formed outside the anode diffusion layer 23. 14, a hydrogen gas flow path 25 (see FIG. 2) is formed by the anode diffusion layer 23 and the separator 14.

なお、２６，２７はシールである。シール２６を、燃料電池用膜電極接合体１２とセパレータ１３との間に介在させることで、燃料電池用膜電極接合体１２とセパレータ１３との間をシールする。
シール２７を、燃料電池用膜電極接合体１２とセパレータ１４との間に介在させることで、燃料電池用膜電極接合体１２とセパレータ１４との間をシールする。 Reference numerals 26 and 27 denote seals. The seal 26 is interposed between the fuel cell membrane electrode assembly 12 and the separator 13 to seal between the fuel cell membrane electrode assembly 12 and the separator 13.
The seal 27 is interposed between the fuel cell membrane electrode assembly 12 and the separator 14 to seal between the fuel cell membrane electrode assembly 12 and the separator 14.

図２は本発明に係る燃料電池用膜電極接合体の製造方法（第１実施の形態）で製造した燃料電池用膜電極接合体を示す断面図である。
電解質膜１５のカソード側に、カソード触媒層１６、カソード下地層１７、カソード拡散層１８を順次積層し、電解質膜１５のアノード側に、アノード触媒層２１、アノード下地層２２、アノード拡散層２３を順次積層する。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing a membrane electrode assembly for a fuel cell manufactured by the manufacturing method (first embodiment) of a membrane electrode assembly for a fuel cell according to the present invention.
A cathode catalyst layer 16, a cathode base layer 17, and a cathode diffusion layer 18 are sequentially stacked on the cathode side of the electrolyte membrane 15, and an anode catalyst layer 21, an anode base layer 22, and an anode diffusion layer 23 are formed on the anode side of the electrolyte membrane 15. Laminate sequentially.

カソード拡散層１８の外側にセパレータ１３を設けることでカソード拡散層１８とセパレータ１３とで酸素ガス流路２４を形成する。
アノード拡散層２３の外側にセパレータ１４を設けることでアノード拡散層２３とセパレータ１４とで水素ガス流路２５を形成する。 By providing the separator 13 outside the cathode diffusion layer 18, the oxygen gas flow path 24 is formed by the cathode diffusion layer 18 and the separator 13.
By providing the separator 14 outside the anode diffusion layer 23, the hydrogen gas flow path 25 is formed by the anode diffusion layer 23 and the separator 14.

電解質膜１５は、第１電解質膜１５ａを通常の電解質膜の材料３１で形成し、第２電解質膜１５ｂを第１電解質膜１５ａの材料より粘度の高い材料で形成したものである。
この第２電解質膜１５ｂは、アノード拡散層２３のうち、アノード下地層２２およびアノード触媒層２１から露出している露出部位２３ａに、第１電解質膜１５ａの材料より粘度の高い材料３２を塗布することにより形成した部位である。 In the electrolyte membrane 15, the first electrolyte membrane 15 a is formed of a normal electrolyte membrane material 31, and the second electrolyte membrane 15 b is formed of a material having a higher viscosity than the material of the first electrolyte membrane 15 a.
In the second electrolyte membrane 15b, a material 32 having a viscosity higher than that of the first electrolyte membrane 15a is applied to the exposed portion 23a of the anode diffusion layer 23 exposed from the anode base layer 22 and the anode catalyst layer 21. It is the part formed by.

第１電解質膜１５ａは、第２電解質膜１５ｂおよびアノード触媒層２１に、第１電解質膜１５ａの材料３１を塗布することにより形成したものである。
以下、通常の電解質膜の材料、すなわち第１電解質膜１５ａの材料３１を、第１電解質膜材料３１と称す。また、第１電解質膜材料３１より粘度の高い材料３２を、第２電解質膜材料３２と称す。 The first electrolyte membrane 15a is formed by applying the material 31 of the first electrolyte membrane 15a to the second electrolyte membrane 15b and the anode catalyst layer 21.
Hereinafter, a normal electrolyte membrane material, that is, the material 31 of the first electrolyte membrane 15 a is referred to as a first electrolyte membrane material 31. A material 32 having a higher viscosity than the first electrolyte membrane material 31 is referred to as a second electrolyte membrane material 32.

図３は図２の３部拡大図である。
カソード下地層１７は、吸水性、接着性を備えた第１層４３と、撥水性を備えた第２層４４とからなる。
第１層４３は、導電材料４５…として、例えば小径の粒状カーボンを備え、さらに吸水材を添加したものである。吸水材が接着剤の働きをするため、カソード触媒層１６に対するカソード下地層１７の接着力を確保できる。
第２層４４は、導電材料４１…として、例えば小径の粒状カーボンを備え、撥水材料４６…として、例えばフッ素系樹脂を備える。 FIG. 3 is an enlarged view of part 3 of FIG.
The cathode underlayer 17 includes a first layer 43 having water absorption and adhesion, and a second layer 44 having water repellency.
The first layer 43 includes, for example, small-diameter granular carbon as the conductive material 45. Since the water absorbing material functions as an adhesive, the adhesion of the cathode underlayer 17 to the cathode catalyst layer 16 can be secured.
The second layer 44 includes, for example, small-diameter granular carbon as the conductive material 41... And the water repellent material 46.

導電材料４１，４５は、発電抵抗に影響を与えるものである。導電材料４１，４５が増えると発電抵抗がより緩和される。
撥水材料４６は、生成水の排水性に影響を与えるものである。撥水材料４６が増えると撥水性が高くなり、撥水材料４６が減ると撥水性が低くなる。 The conductive materials 41 and 45 affect the power generation resistance. When the conductive materials 41 and 45 increase, the power generation resistance is further relaxed.
The water repellent material 46 affects the drainage of the generated water. When the water repellent material 46 increases, the water repellency increases, and when the water repellent material 46 decreases, the water repellency decreases.

カソード拡散層１８は、一例として、針状炭素繊維４７…で形成した多孔質の導電性カーボンペーパに撥水性処理を施したものである。
カソード拡散層１８の外側にセパレータ１３を設けることでカソード拡散層１８とセパレータ１３の溝１３ａ・・・とで酸素ガス流路２４…を形成する。 For example, the cathode diffusion layer 18 is obtained by subjecting a porous conductive carbon paper formed of acicular carbon fibers 47 to a water repellent treatment.
By providing the separator 13 outside the cathode diffusion layer 18, oxygen gas flow paths 24 are formed by the cathode diffusion layer 18 and the grooves 13 a of the separator 13.

なお、アノード触媒層２１は、カソード触媒層１６と同様の構成であり、アノード下地層２２は、カソード下地層１７と同様の構成である。また、アノード拡散層２３は、カソード拡散層１８と同様の構成である。   The anode catalyst layer 21 has the same configuration as the cathode catalyst layer 16, and the anode base layer 22 has the same configuration as the cathode base layer 17. The anode diffusion layer 23 has the same configuration as the cathode diffusion layer 18.

図２に戻って、酸素ガス流路２４に酸素（Ｏ２）を供給することにより、酸素（Ｏ２）がカソード拡散層１８を経て矢印ａの如くカソード下地層１７内に進入する。
カソード下地層１７内の酸素（Ｏ２）が矢印ａの如くカソード触媒層１６内に進入する。 Returning to FIG. 2, by supplying the oxygen gas passage 24 oxygen (O 2), oxygen (O 2) enters the cathode base layer 17 as shown by the arrow a through the cathode diffusion layer 18.
Oxygen (O 2 ) in the cathode underlayer 17 enters the cathode catalyst layer 16 as indicated by an arrow a.

一方、水素ガス流路２５に水素（Ｈ２）を供給することにより、水素（Ｈ２）がアノード拡散層２３およびアノード下地層２２を経てアノード触媒層２１内に矢印ｂの如く進入する。
アノード触媒層２１内の反応で生成した水素イオン（Ｈ＋）が電解質膜１５を透過して、カソード触媒層１６側に矢印ｃの如く進入する。 On the other hand, by supplying hydrogen (H 2) in the hydrogen gas passage 25, hydrogen (H 2) enters as shown by arrow b to the anode catalyst layer 21 through the anode diffusion layer 23 and the anode base layer 22.
Hydrogen ions (H + ) generated by the reaction in the anode catalyst layer 21 pass through the electrolyte membrane 15 and enter the cathode catalyst layer 16 side as indicated by an arrow c.

カソード触媒層１６内で、水素イオン（Ｈ＋）と酸素（Ｏ２）とが反応して、電流を発生させるとともに生成水が生成される。
生成した生成水は、カソード触媒層１６内からカソード下地層１７およびカソード拡散層１８を経て矢印ｄの如く外部に流出する。 Within the cathode catalyst layer 16, hydrogen ions (H + ) and oxygen (O 2 ) react to generate current and produce water.
The generated water flows out of the cathode catalyst layer 16 through the cathode underlayer 17 and the cathode diffusion layer 18 as indicated by an arrow d.

よって、燃料電池用膜電極接合体１２によれば、アノード拡散層２３は、水素（Ｈ２）を通過しやすい状態に保つことが好ましい。さらに、カソード拡散層１８は、酸素（Ｏ２）や生成水を通過しやすい状態に保つことが好ましい。 Therefore, according to the membrane electrode assembly 12 for a fuel cell, the anode diffusion layer 23 is preferably maintained in a state where hydrogen (H 2 ) can easily pass through. Further, the cathode diffusion layer 18 is preferably maintained in a state where oxygen (O 2 ) and generated water can easily pass through.

また、燃料電池用膜電極接合体１２は、図１に示すように外周部をシール２６，２７でシールするように構成されている。
よって、電解質膜１５の表面１５ｃのうち、外周部１５ｄを、表面１５ｃのその他の部位と平坦に保つことが好ましい。 Further, the fuel cell membrane electrode assembly 12 is configured to seal the outer peripheral portion with seals 26 and 27 as shown in FIG.
Therefore, it is preferable to keep the outer peripheral portion 15d of the surface 15c of the electrolyte membrane 15 flat with other portions of the surface 15c.

以下、燃料電池用膜電極接合体１２の製造方法を図４〜図５に基づいて説明する。
図４（ａ）〜（ｂ）は第１実施の形態の製造方法における第１塗布工程を説明する図であり、第２電解質膜１５ｂを形成する例を示す。
（ａ）において、アノード拡散層２３をセットした後、アノード拡散層２３にアノード下地層２２を積層し、アノード下地層２２にアノード触媒層２１を積層する。 Hereinafter, the manufacturing method of the membrane electrode assembly 12 for fuel cells is demonstrated based on FIGS.
FIGS. 4A to 4B are views for explaining the first application step in the manufacturing method of the first embodiment, and show an example of forming the second electrolyte membrane 15b.
In (a), after setting the anode diffusion layer 23, the anode base layer 22 is stacked on the anode diffusion layer 23, and the anode catalyst layer 21 is stacked on the anode base layer 22.

ここで、アノード拡散層２３、アノード下地層２２およびアノード触媒層２１を、一例として略矩形状に形成し、アノード拡散層２３を、アノード下地層２２やアノード触媒層２１と比較して一回り大きく形成する。
これにより、アノード拡散層２３の外周（以下、「露出部位」という）２３ａが、アノード下地層２２やアノード触媒層２１の外側から張り出し、露出した状態になる。以下、アノード拡散層２３の外周を「露出部位」２３ａと称す。 Here, the anode diffusion layer 23, the anode base layer 22, and the anode catalyst layer 21 are formed in a substantially rectangular shape as an example, and the anode diffusion layer 23 is slightly larger than the anode base layer 22 and the anode catalyst layer 21. Form.
As a result, the outer periphery (hereinafter referred to as “exposed portion”) 23 a of the anode diffusion layer 23 protrudes from the outside of the anode base layer 22 and the anode catalyst layer 21 and is exposed. Hereinafter, the outer periphery of the anode diffusion layer 23 is referred to as an “exposed portion” 23a.

（ｂ）において第１塗布工程を説明する。
露出部位２３ａの上方にインクジェット装置４１の第１ノズル４２を配置し、第１ノズル４２を露出部位２３ａに沿って移動する。
この際に、インクジェット装置４１の第１ノズル４２から第２電解質膜材料３２を微小な液滴状態で滴下し、第２電解質膜材料３２を露出部位２３ａに塗布する。
ここで、塗布の際に、一例として、先ず、第２電解質膜１５ｂの必要膜厚として、第２電解質膜１５ｂの厚さの２０〜３０％を塗布し、その後、第２電解質膜１５ｂ全体の厚さになるように塗布する。
インクジェット装置４１を用いることで、第２電解質膜材料３２を微小な液滴状態で露出部位２３ａに塗布することができる。よって、第２電解質膜材料３２を所望の部位、すなわち露出部位２３ａに良好に塗布することができる。 The first coating process will be described in (b).
The first nozzle 42 of the ink jet apparatus 41 is disposed above the exposed portion 23a, and the first nozzle 42 is moved along the exposed portion 23a.
At this time, the second electrolyte membrane material 32 is dropped in a minute droplet state from the first nozzle 42 of the inkjet device 41, and the second electrolyte membrane material 32 is applied to the exposed portion 23a.
Here, at the time of application, as an example, first, as a required film thickness of the second electrolyte membrane 15b, 20 to 30% of the thickness of the second electrolyte membrane 15b is applied, and then the entire second electrolyte membrane 15b is applied. Apply to a thickness.
By using the inkjet device 41, the second electrolyte membrane material 32 can be applied to the exposed portion 23a in the form of minute droplets. Therefore, the second electrolyte membrane material 32 can be satisfactorily applied to a desired site, that is, the exposed site 23a.

このように、インクジェット装置４１の第１ノズル４２を用いて、露出部位２３ａに第２電解質膜材料３２を塗布することにより、露出部位２３ａに第２電解質膜（粘度の高い材料で塗布した部位）１５ｂを形成する。   In this way, by applying the second electrolyte membrane material 32 to the exposed portion 23a using the first nozzle 42 of the inkjet device 41, the second electrolyte membrane (the portion coated with a high viscosity material) is applied to the exposed portion 23a. 15b is formed.

電解質膜１５を形成する際に、先ず、第１塗布工程で、アノード拡散層２３の露出部位２３ａに、通常の電解質膜の材料、すなわち第１電解質膜材料３１（図２参照）より粘度の高い第２電解質膜材料３２を塗布する。
粘度の高い第２電解質膜材料３２を塗布することで、この第２電解質膜材料３２が露出部位２３ａに侵入することを防ぐ。 When forming the electrolyte membrane 15, first, in the first application step, the exposed portion 23 a of the anode diffusion layer 23 has a higher viscosity than that of a normal electrolyte membrane material, that is, the first electrolyte membrane material 31 (see FIG. 2). A second electrolyte membrane material 32 is applied.
By applying the second electrolyte membrane material 32 having a high viscosity, the second electrolyte membrane material 32 is prevented from entering the exposed portion 23a.

図５（ａ）〜（ｂ）は第１実施の形態の製造方法における第２塗布工程を説明する図であり、第１電解質膜１５ａを形成する例を示す。
（ａ）において第２塗布工程を説明する。
第２電解質膜１５ｂの上方にインクジェット装置４１の第２ノズル４３を配置する。
この第２ノズル４３を、左側の第２電解質膜１５ｂからアノード触媒層２１に沿って左側の第２電解質膜１５ｂまで矢印ｅの如く移動する。
この際に、インクジェット装置４１の第２ノズル４３から第１電解質膜材料３１を微小な液滴状態で滴下し、第１電解質膜材料３１を第２電解質膜１５ｂおよびアノード触媒層２１に塗布する。 FIGS. 5A to 5B are views for explaining the second coating step in the manufacturing method of the first embodiment, and show an example of forming the first electrolyte membrane 15a.
In (a), a 2nd application | coating process is demonstrated.
The second nozzle 43 of the inkjet device 41 is disposed above the second electrolyte membrane 15b.
The second nozzle 43 is moved from the left second electrolyte membrane 15b along the anode catalyst layer 21 to the left second electrolyte membrane 15b as indicated by an arrow e.
At this time, the first electrolyte membrane material 31 is dropped in the form of minute droplets from the second nozzle 43 of the inkjet device 41, and the first electrolyte membrane material 31 is applied to the second electrolyte membrane 15b and the anode catalyst layer 21.

インクジェット装置４１を用いることで、第１塗布工程と同様に、第１電解質膜材料３１を微小な液滴状態で所望の部位に塗布することができる。よって、第１電解質膜材料３１を、所望の部位、すなわち第２電解質膜１５ｂおよびアノード触媒層２１に良好に塗布することができる。
第２電解質膜１５ｂおよびアノード触媒層２１に、第１電解質膜材料３１を塗布して第１電解質膜１５ａを形成することで、第１、第２電解質膜１５ａ，１５ｂで電解質膜１５を形成する。 By using the inkjet device 41, the first electrolyte membrane material 31 can be applied to a desired site in the form of fine droplets, as in the first application step. Therefore, the first electrolyte membrane material 31 can be satisfactorily applied to desired portions, that is, the second electrolyte membrane 15b and the anode catalyst layer 21.
By applying the first electrolyte membrane material 31 to the second electrolyte membrane 15b and the anode catalyst layer 21 to form the first electrolyte membrane 15a, the electrolyte membrane 15 is formed by the first and second electrolyte membranes 15a and 15b. .

このように、第２塗布工程で、第２電解質膜１５ｂおよびアノード触媒層２１に、通常の電解質膜の材料、すなわち比較的粘度の低い第１電解質膜材料３１を塗布する。
この比較的粘度の低い第１電解質膜材料３１を、露出部位２３ａに対して非接触状態とすることで、この第１電解質膜材料３１が、露出部位２３ａ内に侵入することを防ぐことができる。 In this manner, in the second application step, the normal electrolyte membrane material, that is, the first electrolyte membrane material 31 having a relatively low viscosity is applied to the second electrolyte membrane 15b and the anode catalyst layer 21.
By making the first electrolyte membrane material 31 having a relatively low viscosity in a non-contact state with respect to the exposed portion 23a, the first electrolyte membrane material 31 can be prevented from entering the exposed portion 23a. .

よって、第１電解質膜材料３１を塗布した際に、第１電解質膜１５ａ、すなわち電解質膜１５の表面１５ｃの外周部１５ｄが凹むことを防止できる。
加えて、第１電解質膜材料３１は、比較的粘度の低い材料であり、この比較的粘度の低い第１電解質膜材料３１を塗布することで、第１電解質膜１５ａ、すなわち電解質膜１５の表面１５ｃ全域を平坦に保つことができる。 Therefore, when the first electrolyte membrane material 31 is applied, the first electrolyte membrane 15a, that is, the outer peripheral portion 15d of the surface 15c of the electrolyte membrane 15 can be prevented from being recessed.
In addition, the first electrolyte membrane material 31 is a material having a relatively low viscosity. By applying the first electrolyte membrane material 31 having a relatively low viscosity, the surface of the first electrolyte membrane 15a, that is, the electrolyte membrane 15 is applied. The entire region 15c can be kept flat.

（ｂ）において、電解質膜１５の塗布完了後（すなわち、第２塗布工程完了後）、電解質膜１５にカソード触媒層１６を矢印ｆの如く積層する。
このカソード触媒層１６には、カソード下地層１７およびカソード拡散層１８が予め積層されている。 In (b), after the coating of the electrolyte membrane 15 is completed (that is, after the completion of the second coating step), the cathode catalyst layer 16 is laminated on the electrolyte membrane 15 as indicated by an arrow f.
A cathode underlayer 17 and a cathode diffusion layer 18 are laminated in advance on the cathode catalyst layer 16.

（ｃ）において、カソード下地層１７およびカソード拡散層１８が予め積層されているカソード触媒層１６を、電解質膜１５に積層することで、燃料電池用膜電極接合体１２を得る。
電解質膜１５の表面１５ｃ全域を平坦に保つことで、電解質膜１５の表面１５ｃにカソード触媒層１６を良好に接合することができ、燃料電池用膜電極接合体１２の性能を確保することができる。 In (c), the cathode catalyst layer 16 in which the cathode base layer 17 and the cathode diffusion layer 18 are laminated in advance is laminated on the electrolyte membrane 15, thereby obtaining the fuel cell membrane electrode assembly 12.
By keeping the entire surface 15c of the electrolyte membrane 15 flat, the cathode catalyst layer 16 can be satisfactorily joined to the surface 15c of the electrolyte membrane 15, and the performance of the membrane electrode assembly 12 for a fuel cell can be ensured. .

さらに、アノード拡散層２３に第１電解質膜材料３１が露出部位２３ａ内に侵入することを防ぐ。これにより、アノード拡散層２３を水素（Ｈ２）が通過しやすい状態に保つことができ、アノード拡散層２３の特性を確保することができる。 Further, the first electrolyte membrane material 31 is prevented from entering the exposed portion 23a into the anode diffusion layer 23. Thereby, it is possible to keep the anode diffusion layer 23 in a state in which hydrogen (H 2 ) easily passes, and the characteristics of the anode diffusion layer 23 can be ensured.

第１実施の形態の製造方法では、第２電解質膜１５ｂおよびアノード触媒層２１の全域を第１電解質膜材料３１で同時に塗布する例について説明した。
ここで、第１電解質膜材料３１は揮発性に優れた材料である。よって、第１実施の形態のように、第２電解質膜１５ｂおよびアノード触媒層２１の全域を同時に塗布すると、第１電解質膜１５ａの外周部位、すなわち第２電解質膜１５ｂに沿った部位の乾燥が、その他の部位と比べて速すぎてしまうことが考えられる。 In the manufacturing method of the first embodiment, the example in which the entire area of the second electrolyte membrane 15b and the anode catalyst layer 21 is applied simultaneously with the first electrolyte membrane material 31 has been described.
Here, the first electrolyte membrane material 31 is a material having excellent volatility. Therefore, when the entire area of the second electrolyte membrane 15b and the anode catalyst layer 21 is applied simultaneously as in the first embodiment, the outer peripheral portion of the first electrolyte membrane 15a, that is, the portion along the second electrolyte membrane 15b is dried. It is conceivable that it is too fast compared to other parts.

第１電解質膜１５ａのうち、一部のみの乾燥が速いと、第１電解質膜１５ａの表面を平坦に保ち難くなる虞がある。
そこで、第１電解質膜１５ａの表面をより一層平坦に保つことができる燃料電池用膜電極接合体の製造方法を第２実施の形態を図６で説明する。 If only a part of the first electrolyte membrane 15a is quickly dried, it may be difficult to keep the surface of the first electrolyte membrane 15a flat.
A second embodiment of a method for manufacturing a membrane electrode assembly for a fuel cell that can keep the surface of the first electrolyte membrane 15a even more flat will be described with reference to FIG.

図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る燃料電池用膜電極接合体の製造方法（第２実施の形態）を説明する図である。
この第２実施の形態では、図４（ｂ）の第１塗布工程で露出部位２３ａに第２電解質膜１５ｂを形成した後の第２塗布工程を示す。
（ａ）において第２塗布工程の前半を説明する。
アノード触媒層２１の上方にインクジェット装置４１の第２ノズル４３を配置し、第２ノズル４３をアノード触媒層２１に沿って矢印ｇの如く移動する。
この際に、インクジェット装置４１の第２ノズル４３から第１電解質膜材料３１を微小な液滴状態で滴下し、第１電解質膜材料３１をアノード触媒層２１に塗布する。
第１電解質膜材料３１をアノード触媒層２１に塗布することで、第１中央電解質膜１５ｅを形成する。 6 (a) to 6 (c) are diagrams for explaining a method (second embodiment) for producing a membrane electrode assembly for a fuel cell according to the present invention.
In the second embodiment, a second coating step after the second electrolyte film 15b is formed on the exposed portion 23a in the first coating step of FIG. 4B is shown.
The first half of the second coating process will be described in (a).
The second nozzle 43 of the ink jet device 41 is disposed above the anode catalyst layer 21, and the second nozzle 43 moves along the anode catalyst layer 21 as indicated by an arrow g.
At this time, the first electrolyte membrane material 31 is dropped in a minute droplet state from the second nozzle 43 of the inkjet device 41, and the first electrolyte membrane material 31 is applied to the anode catalyst layer 21.
The first center electrolyte membrane 15e is formed by applying the first electrolyte membrane material 31 to the anode catalyst layer 21.

（ｂ）において第２塗布工程の後半を説明する。
第２電解質膜１５ｂの上方にインクジェット装置４１の第２ノズル４３を配置し、第２ノズル４３を第２電解質膜１５ｂに沿って移動する。
この際に、インクジェット装置４１の第２ノズル４３から第１電解質膜材料３１を微小な液滴状態で滴下し、第１電解質膜材料３１で第１外周電解質膜１５ｆを形成する。 The second half of the second coating process will be described in (b).
The second nozzle 43 of the inkjet device 41 is disposed above the second electrolyte membrane 15b, and the second nozzle 43 is moved along the second electrolyte membrane 15b.
At this time, the first electrolyte membrane material 31 is dropped in the form of minute droplets from the second nozzle 43 of the inkjet device 41, and the first outer electrolyte membrane 15 f is formed with the first electrolyte membrane material 31.

インクジェット装置４１を用いることで、第１電解質膜材料３１を微小な液滴状態で第２電解質膜１５ｂに塗布することができる。
よって、第１中央電解質膜１５ｅ外側の第２電解質膜１５ｂに、第１電解質膜材料３１を良好に塗布して、第１外周電解質膜１５ｆを形成することができる。 By using the inkjet device 41, the first electrolyte membrane material 31 can be applied to the second electrolyte membrane 15b in the form of minute droplets.
Accordingly, the first outer electrolyte membrane 15f can be formed by satisfactorily applying the first electrolyte membrane material 31 to the second electrolyte membrane 15b outside the first central electrolyte membrane 15e.

（ｃ）において、先ず第１中央電解質膜１５ｅを形成し、次に第１外周電解質膜１５ｆを形成することで、第１中央電解質膜１５ｅおよび第１外周電解質膜１５ｆで第１電解質膜１５ａを形成する。
ここで、第１中央電解質膜１５ｅは比較的乾燥し難い部位の膜であり、第１外周電解質膜１５ｆは比較的乾燥しやすい部位の膜である。 In (c), the first central electrolyte membrane 15e is first formed, and then the first outer peripheral electrolyte membrane 15f is formed, so that the first central electrolyte membrane 15e and the first outer peripheral electrolyte membrane 15f form the first electrolyte membrane 15a. Form.
Here, the first central electrolyte membrane 15e is a membrane that is relatively difficult to dry, and the first outer peripheral electrolyte membrane 15f is a membrane that is relatively easy to dry.

よって、先ず比較的乾燥し難い第１中央電解質膜１５ｅを塗布し、その後に比較的乾燥しやすい第１外周電解質膜１５ｆを塗布することで、第１電解質膜１５ａのうち、第１外周電解質膜１５ｆのみが速く乾燥してしまうことを防ぐことができる。
これにより、第１電解質膜１５ａの表面、すなわち電解質膜１５の表面１５ｃ全域をより一層平坦に保つことが可能になる。 Therefore, the first outer peripheral electrolyte membrane 15a of the first electrolyte membrane 15a is first applied by applying the first central electrolyte membrane 15e, which is relatively difficult to dry, and then applying the first outer peripheral electrolyte membrane 15f, which is relatively easy to dry. Only 15f can be prevented from drying quickly.
Thereby, the surface of the first electrolyte membrane 15a, that is, the entire surface 15c of the electrolyte membrane 15 can be kept even more flat.

第２実施の形態の第２塗布工程、すなわち第１電解質膜１５ａの塗布工程を完了した後、図５（ｂ）に示すように、カソード下地層１７およびカソード拡散層１８が予め積層されているカソード触媒層１６を、電解質膜１５に積層することで、図５（ｃ）に示す燃料電池用膜電極接合体１２を得る。   After completing the second coating process of the second embodiment, that is, the coating process of the first electrolyte membrane 15a, as shown in FIG. 5B, the cathode underlayer 17 and the cathode diffusion layer 18 are laminated in advance. By laminating the cathode catalyst layer 16 on the electrolyte membrane 15, the fuel cell membrane electrode assembly 12 shown in FIG. 5C is obtained.

第２実施の形態の製造方法によれば、第１実施の形態の製造方法と同様の効果を得ることができる。
加えて、第２実施の形態の製造方法によれば、第１電解質膜材料３１の塗布を２段階に分けて、先ずアノード触媒層２１に第１中央電解質膜１５ｅを形成し、次に第２電解質膜１５ｂに第１外周電解質膜１５ｆを形成することで、第１電解質膜１５ａのうち、一部（第１外周電解質膜１５ｆ）のみが速く乾燥してしまうことを防いで、電解質膜１５の表面１５ｃ全域をより一層平坦に確保することができる。 According to the manufacturing method of the second embodiment, the same effects as those of the manufacturing method of the first embodiment can be obtained.
In addition, according to the manufacturing method of the second embodiment, the application of the first electrolyte membrane material 31 is divided into two stages, first the first central electrolyte membrane 15e is formed on the anode catalyst layer 21, and then the second By forming the first outer electrolyte membrane 15f on the electrolyte membrane 15b, it is possible to prevent only a part (the first outer electrolyte membrane 15f) of the first electrolyte membrane 15a from being dried quickly. The entire surface 15c can be more evenly secured.

なお、前記実施形態では、アノード拡散層２３を下側にして、アノード拡散層２３にアノード下地層２２、アノード触媒層２１、電解質膜１５を順に積層した例について説明したが、これに限らないで、カソード拡散層１８を下側にして、カソード拡散層１８にカソード下地層１７、カソード触媒層１６、電解質膜１５を順に積層しても同様の効果を得ることができる。   In the above embodiment, the anode diffusion layer 23 is on the lower side, and the anode base layer 22, the anode catalyst layer 21, and the electrolyte membrane 15 are sequentially stacked on the anode diffusion layer 23. However, the present invention is not limited to this. The same effect can be obtained by sequentially laminating the cathode underlayer 17, the cathode catalyst layer 16, and the electrolyte membrane 15 on the cathode diffusion layer 18 with the cathode diffusion layer 18 facing down.

また、前記実施の形態では、アノード拡散層２３の外周を露出部位２３ａとして説明したが、露出部位２３ａはアノード拡散層２３の外周に限るものではなく、例えば外周の一部を露出部位２３ａとすることも可能である。   In the above embodiment, the outer periphery of the anode diffusion layer 23 is described as the exposed portion 23a. However, the exposed portion 23a is not limited to the outer periphery of the anode diffusion layer 23. For example, a part of the outer periphery is the exposed portion 23a. It is also possible.

本発明の製造方法は、アノード側に水素ガスを供給するとともに、カソード側に酸素ガスを供給して発電させる燃料電池用膜電極接合体への適用に好適である。   The production method of the present invention is suitable for application to a fuel cell membrane electrode assembly in which hydrogen gas is supplied to the anode side and oxygen gas is supplied to the cathode side to generate power.

本発明に係る燃料電池用膜電極接合体を備えた燃料電池を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the fuel cell provided with the membrane electrode assembly for fuel cells which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池用膜電極接合体の製造方法（第１実施の形態）で製造した燃料電池用膜電極接合体を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the membrane electrode assembly for fuel cells manufactured with the manufacturing method (1st Embodiment) of the membrane electrode assembly for fuel cells which concerns on this invention. 図２の３部拡大図である。FIG. 3 is a three-part enlarged view of FIG. 2. 第１実施の形態の製造方法における第１塗布工程を説明する図である。It is a figure explaining the 1st application process in the manufacturing method of a 1st embodiment. 第１実施の形態の製造方法における第２塗布工程を説明する図である。It is a figure explaining the 2nd application process in the manufacturing method of a 1st embodiment. 本発明に係る燃料電池用膜電極接合体の製造方法（第２実施の形態）を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method (2nd Embodiment) of the membrane electrode assembly for fuel cells which concerns on this invention. 従来の燃料電池用膜電極接合体を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the membrane electrode assembly for conventional fuel cells. 従来の燃料電池用膜電極接合体の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the conventional membrane electrode assembly for fuel cells. 従来の燃料電池用膜電極接合体の製造方法のその他の例を説明する図である。It is a figure explaining the other example of the manufacturing method of the conventional membrane electrode assembly for fuel cells.

符号の説明Explanation of symbols

１０…燃料電池、１２…燃料電池用膜電極接合体、１５…電解質膜、１５ａ…第１電解質膜、１５ｂ…第２電解質膜（電解質膜の材料より粘度の高い材料で塗布した部位）、１６…カソード触媒層、１７…カソード下地層、１８…カソード拡散層、２１…アノード触媒層、２２…アノード下地層、２３…アノード拡散層、２３ａ…露出部位、３１…第１電解質膜材料（電解質膜の材料）、３２…第２電解質膜材料（電解質膜の材料より粘度の高い材料）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell, 12 ... Fuel cell membrane electrode assembly, 15 ... Electrolyte membrane, 15a ... 1st electrolyte membrane, 15b ... 2nd electrolyte membrane (site | part apply | coated with the material whose viscosity is higher than the material of electrolyte membrane), 16 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Cathode catalyst layer, 17 ... Cathode base layer, 18 ... Cathode diffusion layer, 21 ... Anode catalyst layer, 22 ... Anode base layer, 23 ... Anode diffusion layer, 23a ... Exposed part, 31 ... 1st electrolyte membrane material (electrolyte membrane) 32) second electrolyte membrane material (material having higher viscosity than electrolyte membrane material)

Claims (1)

アノード・カソード拡散層の一方の拡散層に、一部の露出部位を除いてアノード・カソード下地層の一方の下地層を積層し、この積層した下地層にアノード・カソード触媒層の一方の触媒層を積層した後、積層した触媒層および前記露出部位に電解質膜を形成する燃料電池用膜電極接合体の製造方法において、
前記電解質膜を形成する工程は、
前記露出部位に、前記電解質膜の材料より粘度の高い材料を塗布する第１塗布工程と、
この粘度の高い材料で塗布した部位および一方の触媒層に、前記電解質膜の材料を塗布する第２工程と、からなることを特徴とする燃料電池用膜電極接合体の製造方法。
One anode layer of the anode / cathode underlayer is laminated on one diffusion layer of the anode / cathode diffusion layer except for some exposed portions, and one catalyst layer of the anode / cathode catalyst layer is laminated on the laminated underlayer. In the method of manufacturing a fuel cell membrane electrode assembly in which an electrolyte membrane is formed on the exposed catalyst layer and the exposed portion after stacking
The step of forming the electrolyte membrane includes:
A first application step of applying a material having a higher viscosity than the material of the electrolyte membrane to the exposed portion;
A method of manufacturing a membrane electrode assembly for a fuel cell, comprising: a second step of applying the material of the electrolyte membrane to the portion coated with the material having high viscosity and one of the catalyst layers.
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