膜电极接合体的制造方法及制造装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及膜电极接合体的制造方法及制造装置。
【背景技术】
[0002]作为燃料电池，已知有固体高分子型燃料电池。固体高分子型燃料电池具有在固体高分子电解质膜的两面形成有催化剂层的膜电极接合体(MEA:Membrane ElectrodeAssembly)作为其结构。
[0003]为了通过卷筒料处理(web handing)来制造膜电极接合体，首先，在对从卷筒卷出的固体高分子电解质膜的一面接合了第一催化剂层之后，将固体高分子电解质膜的支撑基材和第一催化剂层的支撑基材剥离。然后，在固体高分子电解质膜的另一面上接合第二催化剂层。在专利文献I中公开了一种膜电极接合体的制造方法。
[0004]专利文献I:日本特开2010-182563号公报
【发明内容】
[0005]在膜电极接合体的上述的以往的制造方法中，通过剥离固体高分子电解质膜的支撑基材和第一催化剂层的支撑基材而部件成为了仅固体高分子电解质膜及第一催化剂层的状态时，由于热量而固体高分子电解质膜收缩，由此存在产生拉伸应力而固体高分子电解质膜弯曲的情况。当要对这样弯曲的状态的固体高分子电解质膜接合第二催化剂层时，存在无法正常地接合而导致制造出的膜电极接合体的品质的下降的情况。
[0006]本发明鉴于上述情况而作出。其课题在于提供一种用于制造高品质的膜电极接合体的技术。
[0007]本发明的膜电极接合体的制造方法包括:送出工序，送出在电解质膜支撑基材片上形成有电解质膜的电解质膜片、在第一催化剂层支撑基材片上形成有第一催化剂层的第一催化剂层片和在第二催化剂层支撑基材片上形成有第二催化剂层的第二催化剂层片;第一接合工序，在上述电解质膜中的未形成上述电解质膜支撑基材片的面上接合上述第一催化剂层片中的上述第一催化剂层;第一剥离工序，将上述第一催化剂层支撑基材片从上述第一催化剂层剥离;第二剥离工序，将上述电解质膜支撑基材片从上述电解质膜剥离;及第二接合工序，在上述电解质膜中的被剥离了上述电解质膜支撑基材片的面上接合上述第二催化剂层片中的上述第二催化剂层，上述膜电极接合体的制造方法还包括如下的预备工序:在上述电解质膜中的、比通过上述第一接合工序进行的上述第一催化剂层的接合的开始部分先被送出的部分，接合上述第二催化剂层支撑基材片或形成在上述第二催化剂层支撑基材片上的上述第二催化剂层。
[0008]本发明的膜电极接合体的制造装置包括:电解质膜片送出部，送出在电解质膜支撑基材片上形成有电解质膜的电解质膜片;第一催化剂层片送出部，送出在第一催化剂层支撑基材片上形成有第一催化剂层的第一催化剂层片；第二催化剂层片送出部，送出在第二催化剂层支撑基材片上形成有第二催化剂层的第二催化剂层片；第一接合部，在上述电解质膜中的未形成上述电解质膜支撑基材片的面上接合上述第一催化剂层片中的上述第一催化剂层;第一剥离部，将上述第一催化剂层支撑基材片从上述第一催化剂层剥离;第二剥离部，将上述电解质膜支撑基材片从上述电解质膜剥离;及第二接合部，在上述电解质膜中的被剥离了上述电解质膜支撑基材片的面上接合上述第二催化剂层片中的上述第二催化剂层，作为预备处理，上述第二接合部能够在上述电解质膜中的、比通过上述第一接合部进行的上述第一催化剂层的接合的开始部分先被送出的部分，接合上述第二催化剂层支撑基材片或形成在上述第二催化剂层支撑基材片上的上述第二催化剂层。
[0009]发明效果
[0010]根据本发明，能够提供一种用于制造高品质的膜电极接合体的技术。
【附图说明】
[0011]图1是表示一实施方式的膜电极接合体的制造装置的概略结构的图。
[0012]图2是用于说明一实施方式的膜电极接合体的制造方法的预备工序的图。
[0013]图3是用于说明一实施方式的膜电极接合体的制造方法的预备工序的图。
【具体实施方式】
[0014]以下，关于本发明的实施方式，参照附图进行详细说明。但是，没有将发明的范围限定于此。
[0015][制造装置的结构]
[0016]参照图1，说明用于通过卷筒料处理来制造膜电极接合体的一实施方式的制造装置的结构。如图1所示，制造装置I具备电解质膜片送出部10、第一催化剂层片送出部20、第一接合部30、第一剥离部40、第二剥离部50、第二催化剂层片送出部60、第二接合部70及卷绕部80。而且，在图1中示出关于在制造装置I内搬运的部件的搬运位置A到I的剖视图。上述的剖视图是与部件的搬运方向垂直地相交的面的剖视图。关于后文说明的其他图所示的剖视图也同样。
[0017]电解质膜片送出部10保持呈卷筒状地卷绕的带状的电解质膜片M10，将该电解质膜片MlO送出(卷出)。电解质膜片MlO是在带状的电解质膜支撑基材片Mll的一面上形成有电解质膜M12的片。电解质膜M12使用在湿润状态下表现出良好的质子传导性的固体高分子电解质材料。作为固体高分子电解质材料，可以使用例如具备全氟化碳磺酸的氟系树脂(例如，全氟磺酸、杜邦公司制)等。作为电解质膜支撑基材片Mll，可使用例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)等聚酯系、聚苯乙烯等高分子薄膜。
[0018]第一催化剂层片送出部20保持呈卷筒状地卷绕的带状的第一催化剂层片M20，将该第一催化剂层片M20送出。第一催化剂层片M20是在带状的第一催化剂层支撑基材片M21的一面上形成有第一催化剂层M22的片。第一催化剂层M22在本实施方式中设为阳极催化剂层。例如，第一催化剂层M22作为用于促进发电反应的催化剂，可以使用具备载持有铂或铂合金的碳粒子和电解质的催化剂层材料来形成。作为第一催化剂层支撑基材片M21，可使用例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)等聚酯系、聚苯乙烯等高分子薄膜。
[0019]第一接合部30具备接合辊31、32。第一接合部30以将从电解质膜片送出部10送出的电解质膜片MlO和从第一催化剂层片送出部20送出的第一催化剂层片M20利用旋转的接合辊31、32的夹紧部夹入的方式进行搬运。此时，在接合辊31、32的夹紧部，使第一催化剂层片M20的第一催化剂层M22中的未形成第一催化剂层支撑基材片M21的面与电解质膜片MlO的电解质膜M12中的未形成电解质膜支撑基材片Mll的面重合，由此将第一催化剂层M22与电解质膜Ml 2接合。
[0020]第一剥离部40具备卷绕部41及剥离辊42。第一剥离部40从以接合于电解质膜M12的状态从第一接合部30搬运来的第一催化剂层M22将第一催化剂层支撑基材片M21剥离并卷绕。具体而言，在第一剥离部40，通过剥离辊42从第一催化剂层M22将第一催化剂层支撑基材片M21剥离，剥离后的第一催化剂层支撑基材片M21由卷绕部41卷绕。
[0021]第二剥离部50具备卷绕部51及剥离辊52。第二剥离部50从以接合于第一催化剂层M22的状态从第一剥离部40搬运来的电解质膜M12将电解质膜支撑基材片Mll剥离并卷绕。具体而言，在第二剥离部50，通过剥离辊52从电解质膜M12将电解质膜支撑基材片Mll剥离，剥离后的电解质膜支撑基材片Mll由卷绕部51卷绕。
[0022]第二催化剂层片送出部60保持呈卷筒状卷绕的带状的第二催化剂层片M60，将该第二催化剂层片M60送出。第二催化剂层片M60是在带状的第二催化剂层支撑基材片M61的一面上形成有第二催化剂层M62的片。第二催化剂层M62在本实施方式中设为阴极催化剂层。第二催化剂层M62由以一定间隔间歇性地形成的多个催化剂层形成。第二催化剂层支撑基材片M61使用例如PET、PEN等聚酯系、聚苯乙烯等高分子薄膜。
[0023]另外，在本实施方式中，将第一催化剂层M22设为阳极催化剂层，将第二催化剂层M62设为阴极催化剂层，但没有限定于此。可以将第一催化剂层M22设为阴极催化剂层，将第二催化剂层M62设为阳极催化剂层。
[0024]第二接合部70具备接合辊71、72。第二接合部70以将从第二剥离部50搬运来的电解质膜M12及第一催化剂层M22和从第二催化剂层片送出部60送出的第二催化剂层片M60通过旋转的接合辊71、72的夹紧部夹入的方式进行搬运。此时，在接合辊71、72的夹紧部，通过使第二催化剂层片M60的第二催化剂层M62中的未形成第二催化剂层支撑基材片M61的面与电解质膜M12中的剥离了电解质膜支撑基材片Mll的面重合，将第二催化剂层M62与电解质膜M12接合。其结果是，形成在电解质膜M12接合有第一催化剂层M22和第二催化剂层M62的膜电极接合体M80。此时，在膜电极接合体M80中的第二催化剂层M62保持形成有第二催化剂层支撑基材片M61的状态。
[0025]卷绕部80由第二接合部70形成，对搬运来的膜电极接合体M80进行卷绕。这样，膜电极接合体M80以形成有第二催化剂层支撑基材片M61的状态由卷绕部80卷绕。膜电极接合体M80由于非常薄(例如，20微米)，因此容易产生变形(例如弯曲)、损伤。由于在膜电极接合体M80的第二催化剂层M62的面上形成的第二催化剂层支撑基材片M61的存在，能够抑制例如在膜电极接合体M80弯曲的状态下卷绕或在膜电极接合体M80形成折痕及伤痕。
[0026][制造开始的步骤]
[0027]接下来，说明用于通过卷筒料处理来利用制造装置I开始膜电极接合体M80的制造的包含预备工序的步骤。
[0028]在膜电极接合体M80的上述说明的制造中，从第二剥离部50搬运的部件仅是电解质膜M12及第一催化剂层M22，而未设置支撑基材。因此，在制造装置I中的从第二剥离部50到第二接合部70之间，存在以下情况:电解质膜M12因热量进行收缩而产生拉伸应力，从而电解质膜M12弯曲。以下说明的用于开始膜电极接合体M80的制造的包含预备工序的步骤用于防止这样的弯曲。
[0029]在开始膜电极接合体M80的制造之前的预备工序中，与膜电极接合体M80的前述的制造工序同样，从电解质膜片送出部10送出电解质膜片M10。
[0030]而且，在该预备工序中，取代第一催化剂层片M20，从第一催化剂层片送出部20送出预定长度的薄膜，然后，送出第一催化剂层片M20。薄膜由任意原料形成，例如由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PTFE(聚四氟乙烯)等高分子形成。从第一催化剂层片送出部20送出的薄膜由第一剥离部40卷绕。
[0031 ]而且，在该预备工序中，取代第二催化剂层片M60，从第二催化剂层片送出部60送出预定长度的第二催化剂层支撑基材片M61，然后，送出第二催化剂层片M60。
[0032]参照图2，说明在预备工序中通过第二接合部70首先进行的接合的处理。如图2所示，在G