(57)【要約】【課題】白金族金属の含有量が少ないにもかかわらず、優れた触媒活性（触媒作用）を有する燃料極及び空気極を備え、その燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる固体高分子形燃料電池を提供する。【解決手段】固体高分子形燃料電池１０のセル１１を形成する燃料極１３及び空気極１４は、各種の白金族金属から選択された少なくとも１種類の白金族金属と、各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属とから形成され、選択された少なくとも１種類の白金族金属を微粉砕した白金族金属微粉体と選択された少なくとも３種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した後に焼成することで、多数の微細な流路が形成されたポーラス構造の薄板状に成形されている。【選択図】図３
2020064786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを有するセルスタックを備え、前記セルが、燃料極及び空気極と、前記燃料極と前記空気極との間に位置する電極接合体膜と、前記燃料極の外側と前記空気極の外側とに位置するセパレータとから形成され、
前記燃料極及び前記空気極が、各種の白金族金属から選択された少なくとも１種類の白金族金属と、各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属とから形成され、前記選択された少なくとも１種類の白金族金属を微粉砕した白金族金属微粉体と前記選択された少なくとも３種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した金属微粉体圧縮物を焼成することで、多数の微細な流路が形成されたポーラス構造の薄板状に成形されていることを特徴とする固体高分子形燃料電池。
【請求項２】
前記燃料極及び前記空気極では、前記選択された少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、前記各種の遷移金属の中から少なくとも３種類の遷移金属が選択されている請求項１に記載の固体高分子形燃料電池。
【請求項３】
前記燃料極及び前記空気極では、前記選択された少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、前記白金族金属の微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が定められているとともに、前記選択された少なくとも３種類の遷移金属の微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が定められている請求項１又は請求項２に記載の固体高分子形燃料電池。
【請求項４】
前記燃料極の厚み寸法と前記空気極の厚み寸法とが、０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲にある請求項１ないし請求項３いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。
【請求項５】
前記白金族金属が、Ｐｔ（白金）であり、前記遷移金属が、Ｎｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）と最も融点の低いＣｕ（銅）とであり、前記燃料極及び前記空気極では、前記Ｎｉの仕事関数と前記Ｆｅの仕事関数と前記Ｃｕの仕事関数との合成仕事関数が前記白金族元素の仕事関数に近似するように、前記Ｐｔの微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比と前記Ｎｉの微粉体の該金属微粉体混合物の全重量に対する重量比と前記Ｆｅの微粉体の該金属微粉体混合物の全重量に対する重量比と前記Ｃｕの微粉体の該金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とが定められている請求項１ないし請求項４いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。
【請求項６】
前記Ｐｔの微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、５〜１０％の範囲、前記Ｎｉの微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３０％〜４５％の範囲、前記Ｆｅの微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３０％〜４５％の範囲、前記Ｃｕの微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３％〜５％の範囲にある請求項５に記載の固体高分子形燃料電池。
【請求項７】
前記ポーラス構造の薄板状に成形された前記燃料極及び前記空気極の空隙率が、１５％〜３０％の範囲にある請求項１ないし請求項６いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。
【請求項８】
前記ポーラス構造の薄板状に成形された前記燃料極及び前記空気極の密度が、５．０ｇ／ｃｍ２〜７．０ｇ／ｃｍ２の範囲にある請求項１ないし請求項７いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。
【請求項９】
前記白金族金属の微粉体の粒径と前記遷移金属の微粉体の粒径とが、１０μｍ〜２００μｍの範囲にある請求項１ないし請求項８いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。
【請求項１０】
前記燃料極及び前記空気極では、所定面積の薄板状に圧縮した前記金属微粉体混合物の焼成時に最も融点のＣｕの微粉体が溶融し、溶融したＣｕをバインダーとして前記Ｐｔの微粉体と前記Ｎｉの微粉体と前記Ｆｅの微粉体とが接合されている請求項５ないし請求項９いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。
【請求項１１】
前記固体高分子形燃料電池では、前記燃料極に供給される水素の雰囲気が相対湿度９５％〜１００％の範囲にあり、前記水素の温度が４５℃〜５５℃の範囲にある請求項１ないし請求項１０いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。
【請求項１２】
前記固体高分子形燃料電池では、前記燃料極に供給される水素の供給圧力が＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの範囲にある請求項１ないし請求項１１いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセルを有するセルスタックを備えた固体高分子形燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子電解質膜と、固体高分子電解質膜を両面から挟持するアノード電極及びカソード電極と、液体燃料を収容する燃料容器と、アノード電極とカソード電極との間に設けられる気液分離性多孔質体からなる燃料気化層と、燃料気化層を両面から挟持する有孔固定板とを有し、カソード電極側に配置した有孔固定板の開口率がアノード電極側に配置した有孔固定板の開口率よりも大きい個体高分子形燃料電池が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２２１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に開示の個体高分子形燃料電池のカソード電極及びアノード電極の作成方法は、以下のとおりである。炭素粒子に粒子径が３〜５ｎｍの範囲にある白金微粒子を重量比で５５％担持させた触媒担持炭素微粒子を作り、その触媒担持炭素微粒子１ｇに５重量％ナフィオン溶液を適量加えて攪拌し、カソード電極用の触媒ペーストを作る。カソード電極用の触媒ペーストを基材としてのカーボンペーパー上に８ｍｇ／ｃｍ２の量で塗布した後、乾燥させて４ｃｍ×４ｃｍのカソード電極を作製する。次に、白金微粒子に替えて粒子径が３〜５ｎｍの範囲にある白金（Ｐｔ）−ルテニウム（Ｒｕ）合金微粒子（Ｒｕの割合は６０ａｔ％）を重量比で５５％担持させた触媒担持炭素微粒子を作り、その触媒担持炭素微粒子１ｇに５重量％ナフィオン溶液を適量加えて攪拌し、アノード電極用の触媒ペーストを作る。アノード電極用の触媒ペーストを基材としてのカーボンペーパー上に８ｍｇ／ｃｍ２の量で塗布した後、乾燥させて４ｃｍ×４ｃｍのアノード電極を作製する。
【０００５】
固体高分子形燃料電池の電極触媒として各種の白金担持カーボンが広く利用されている。しかし、白金は、貴金属であり、その生産量に限りがある希少な金属資源であることから、その使用を抑えることが求められている。さらに、今後の固体高分子形燃料電池の普及に向けて高価な白金の含有量を極力少なくするとともに、少ない量の白金とともに白金以外の金属を使用した電極の開発が求められている。
【０００６】
本発明の目的は、白金族金属の含有量が少ないにもかかわらず、優れた触媒活性（触媒作用）を有する燃料極及び空気極を備え、その燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる固体高分子形燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明の固体高分子形燃料電池の特徴は、複数のセルを有するセルスタックを備え、セルが、燃料極及び空気極と、燃料極と空気極との間に位置する電極接合体膜と、燃料極の外側と空気極の外側とに位置するセパレータとから形成され、燃料極及び空気極が、各種の白金族金属から選択された少なくとも１種類の白金族金属と、各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属とから形成され、選択された少なくとも１種類の白金族金属を微粉砕した白金族金属微粉体と選択された少なくとも３種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した金属微粉体圧縮物を焼成することで、多数の微細な流路が形成されたポーラス構造の薄板状に成形されていることにある。
【０００８】
本発明の固体高分子形燃料電池の一例として、燃料極及び空気極では、選択された少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中から少なくとも３種類の遷移金属が選択されている。
【０００９】
本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例として、燃料極及び空気極では、選択された少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、白金族金属の微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が定められているとともに、選択された少なくとも３種類の遷移金属の微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が定められている。
【００１０】
本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例としては、燃料極の厚み寸法と空気極の厚み寸法とが、０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲にある。
【００１１】
本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例としては、白金族金属が、Ｐｔ（白金）であり、遷移金属が、Ｎｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）と最も融点の低いＣｕ（銅）とであり、燃料極及び空気極では、Ｎｉの仕事関数とＦｅの仕事関数とＣｕの仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、Ｐｔの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とＮｉの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とＦｅの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とＣｕの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とが定められている。
【００１２】
本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例としては、Ｐｔの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、５〜１０％の範囲、Ｎｉの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３０％〜４５％の範囲、Ｆｅの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３０％〜４５％の範囲、Ｃｕの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３％〜５％の範囲にある。
【００１３】
本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例としては、ポーラス構造の薄板状に成形された燃料極及び空気極の空隙率が、１５％〜３０％の範囲にある。
【００１４】
本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例としては、ポーラス構造の薄板状に成形された燃料極及び空気極の密度が、５．０ｇ／ｃｍ２〜７．０ｇ／ｃｍ２の範囲にある。
【００１５】
本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例としては、白金族金属の微粉体の粒径と遷移金属の微粉体の粒径とが、１０μｍ〜２００μｍの範囲にある。
【００１６】
本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例として、燃料極及び空気極では、所定面積の薄板状に圧縮した金属微粉体混合物の焼成時に最も融点のＣｕの微粉体が溶融し、溶融したＣｕをバインダーとしてＰｔの微粉体とＮｉの微粉体とＦｅの微粉体とが接合されている。
【００１７】
本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例として、固体高分子形燃料電池では、燃料極に供給される水素の雰囲気が相対湿度９５％〜１００％の範囲にあり、水素の温度が４５℃〜５５℃の範囲にある。
【００１８】
本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例として、固体高分子形燃料電池では、燃料極に供給される水素の供給圧力が＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの範囲にある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る固体高分子形燃料電池によれば、それに使用される燃料極及び空気極が、各種の白金族金属から選択された少なくとも１種類の白金族金属と各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属とから形成され、選択された少なくとも１種類の白金族金属を微粉砕した白金族金属微粉体と選択された少なくとも３種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した金属微粉体圧縮物を焼成することで、多数の微細な流路が形成されたポーラス構造の薄板状に成形されているから、燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００２０】
選択された少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中から少なくとも３種類の遷移金属が選択されている固体高分子形燃料電池は、合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように各種の遷移金属の中から少なくとも３種類の遷移金属が選択されているから、白金族金属の含有量が少ないにもかかわらず、燃料極及び空気極が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、燃料極及び空気極が白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、選択された少なくとも３種類の遷移金属を含む燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００２１】
選択された少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、白金族金属の微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が定められているとともに、選択された少なくとも３種類の遷移金属の微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が定められている固体高分子形燃料電池は、遷移金属の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物の全重量に対する白金族金属の微粉体の重量比と選択された少なくとも３種類の遷移金属の重量比とが決定されているから、燃料極や空気極が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、燃料極や空気極が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、燃料極や空気極が白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、その燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。固体高分子形燃料電池は、選択された少なくとも３種類の遷移金属を含み、白金族金属の含有量が少ないから、燃料極や空気極の材料費を低減させることができ、固体高分子形燃料電池を廉価に作ることができるとともに、固体高分子形燃料電池の運転コストを下げることができる。
【００２２】
燃料極の厚み寸法と空気極の厚み寸法とが０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲にある固体高分子形燃料電池は、燃料極及び空気極の厚み寸法を前記範囲にすることで、燃料極及び空気極の電気抵抗を小さくすることができ、燃料極や空気極に電流をスムースに流すことができる。固体高分子形燃料電池は、燃料極及び空気極が白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を有するとともに、燃料極及び空気極の電気抵抗が小さく、燃料極及び空気極に電流がスムースに流れるから、その燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００２３】
白金族金属がＰｔ（白金）であり、遷移金属がＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）と最も融点の低いＣｕ（銅）とであり、Ｎｉの仕事関数とＦｅの仕事関数とＣｕの仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、Ｐｔの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とＮｉの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とＦｅの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とＣｕの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とが定められている固体高分子形燃料電池は、遷移金属の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物の全重量に対するＰｔの微粉体の重量比とＮｉの微粉体の重量比とＦｅの微粉体の重量比とＣｕの微粉体の重量比とが決定されているから、燃料極や空気極が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、燃料極や空気極が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、燃料極や空気極が白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、その燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。固体高分子形燃料電池は、Ｎｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とＣｕ（銅）とを含み、Ｐｔ（白金）の含有量が少ないから、燃料極や空気極の材料費を低減させることができ、固体高分子形燃料電池を廉価に作ることができるとともに、固体高分子形燃料電池の運転コストを下げることができる。
【００２４】
Ｐｔの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が５〜１０％の範囲、Ｎｉの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が３０％〜４５％の範囲、Ｆｅの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が３０％〜４５％の範囲、Ｃｕの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が３％〜５％の範囲にある固体高分子形燃料電池は、金属微粉体混合物の全重量に対するＰｔの微粉体の重量比やＮｉの微粉体の重量比、Ｆｅの微粉体の重量比、Ｃｕの微粉体の重量比を前記範囲にすることで、Ｎｉの微粉体とＦｅの微粉体とＣｕの微粉体との仕事関数の合成仕事関数を白金族元素の仕事関数に近似させることができ、燃料極及び空気極が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金族金属の含有量が少ないにもかかわらず、燃料極や空気極が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、燃料極や空気極が白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、その燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。固体高分子形燃料電池は、前記重量比のＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とＣｕ（銅）とを含み、金属微粉体混合物の全重量に対するＰｔ（白金）の重量比が小さいから、燃料極や空気極の材料費を低減させることができ、固体高分子形燃料電池を廉価に作ることができるとともに、固体高分子形燃料電池の運転コストを下げることができる。
【００２５】
ポーラス構造の薄板状に成形された燃料極及び空気極の空隙率が１５％〜３０％の範囲にある固体高分子形燃料電池は、燃料極及び空気極の空隙率を前記範囲にすることで、燃料極及び空気極が多数の微細な流路（通路孔）を有する多孔質に成形され、燃料極及び空気極の比表面積を大きくすることができ、それら流路を気体が通流しつつ気体を燃料極や空気極のそれら流路における接触面に広く接触させることが可能となり、燃料極や空気極が白金族元素と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮し、その燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００２６】
ポーラス構造の薄板状に成形された燃料極及び空気極の密度が５．０ｇ／ｃｍ２〜７．０ｇ／ｃｍ２の範囲にある固体高分子形燃料電池は、燃料極及び空気極の密度を前記範囲にすることで、燃料極及び空気極が多数の微細な流路（通路孔）を有する多孔質に成形され、燃料極及び空気極の比表面積を大きくすることができ、それら流路を気体が通流しつつ気体を燃料極や空気極のそれら流路における接触面に広く接触させることが可能となり、燃料極や空気極が白金族元素と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮し、その燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００２７】
白金族金属の微粉体の粒径と遷移金属の微粉体の粒径とが１０μｍ〜２００μｍの範囲にある固体高分子形燃料電池は、白金族金属の微粉体や遷移金属の微粉体の粒径を前記範囲にすることで、燃料極及び空気極が多数の微細な流路（通路孔）を有する多孔質に成形され、燃料極及び空気極の比表面積を大きくすることができ、それら流路を気体が通流しつつ気体を燃料極や空気極のそれら流路における接触面に広く接触させることが可能となり、燃料極や空気極が白金族元素と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮し、その燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００２８】
所定面積の薄板状に圧縮した金属微粉体混合物の焼成時に最も融点のＣｕの微粉体が溶融し、溶融したＣｕをバインダーとしてＰｔの微粉体とＮｉの微粉体とＦｅの微粉体とが接合されている固体高分子形燃料電池は、最も融点のＣｕメタル微粉体をバインダーとしてＰｔの微粉体とＮｉの微粉体とＦｅの微粉体とを接合することで、多数の微細な流路（通路孔）を有するポーラス構造であるにもかかわらず、燃料極や空気極が高い強度を有してその形状を維持することができ、燃料極や空気極の触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有する燃料極や空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００２９】
燃料極に供給される水素の雰囲気が相対湿度９５％〜１００％の範囲にあり、水素の温度が４５℃〜５５℃の範囲にある固体高分子形燃料電池は、相対湿度９５％〜１００％の雰囲気で燃料極に水素を供給するとともに、４５℃〜５５℃の温度で燃料極に水素を供給することで、燃料極の触媒活性が増加し、燃料電池の起電力が向上し、燃料極や空気極を利用して十分な電気を確実に発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを確実に供給することができる。
【００３０】
燃料極に供給される水素の供給圧力が＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの範囲にある固体高分子形燃料電池は、＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの供給圧力で燃料極に水素を供給することで、燃料極の触媒活性が増加し、燃料電池の起電力が向上し、燃料極や空気極を利用して十分な電気を確実に発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを確実に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一例として示す固体高分子形燃料電池の斜視図。
【図２】セルスタックを形成するセルの一例を示す分解斜視図。
【図３】セルの側面図。
【図４】一例として示す燃料極及び空気極の斜視図。
【図５】燃料極及び空気極の一例として示す部分拡大正面図。
【図６】燃料極及び空気極の他の一例として示す部分拡大正面図。
【図７】固体高分子形燃料電池の発電を説明する図。
【図８】燃料極及び空気極の起電圧試験の結果を示す図。
【図９】燃料極及び空気極のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図。
【図１０】固体高分子形燃料電池に使用する燃料極及び空気極の製造方法を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
一例として示す固体高分子形燃料電池１０の斜視図である図１等の添付の図面を参照し、本発明に係る固体高分子形燃料電池の詳細を説明すると、以下のとおりである。なお、図２は、セルスタック１２を形成するセル１１の一例を示す分解斜視図であり、図３は、セル１１の側面図である。図４は、一例として示す燃料極１３及び空気極１４の斜視図であり、図５は、燃料極１３及び空気極１４の一例として示す部分拡大正面図である。図６は、燃料極１３及び空気極１４の他の一例として示す部分拡大正面図である。図４では、厚み方向を矢印Ｘで示し、径方向を矢印Ｙで示す。
【００３３】
固体高分子形燃料電池１０は、複数のセル１１を有するセルスタック１２（燃料電池スタック）を備え、水素と酸素とを供給することで電気エネルギーを生成する。セルスタック１２では、複数のセル１１（単セル）が一方向へ重なり合って直列に接続されている。セル１１の一例としては、図２に示すように、燃料極１３（アノード）及び空気極１４（カソード）と、燃料極１３及び空気極１４の間に位置（介在）する固体高分子電解質膜１５（電極接合体膜）（スルホン酸基を有するフッ素系イオン交換膜）と、燃料極１３の厚み方向外側に位置するセパレータ１６（バイポーラプレート）と、空気極１４の厚み方向外側に位置するセパレータ１７（バイポーラプレート）とから形成されている。
【００３４】
それらセパレータ１６，１７には、反応ガス（水素や酸素等）の供給流路が刻設されている（彫り込まれている）。セル１１では、図３に示すように、燃料極１３や空気極１４、固体高分子電解質膜１５が厚み方向へ重なり合って一体化し、膜/電極接合体１８(Membrane Electrode Assembly, MEA)を構成し、膜/電極接合体１８をそれらセパレータ１６，１７が挟み込んでいる。膜/電極接合体１８では、ホットプレスによって固体高分子電解質膜１５の一方の面に燃料極１３の面が密着し、固体高分子電解質膜１５の他方の面に空気極１４の面が密着している。固体高分子電解質膜１５は、プロトン導電性があり、電子導電性がない。
【００３５】
燃料極１３とセパレータ１６との間には、ガス拡散層１９が形成され、空気極１４とセパレータ１７との間には、ガス拡散層２０が形成されている。燃料極１３とセパレータ１６との間であってガス拡散層２０の上部及び下部には、ガスシール２１が設置されている。空気極１４とセパレータ１７との間であってガス拡散層２０の上部及び下部には、ガスシール２２が設置されている。
【００３６】
固体高分子形燃料電池１０（セル１１）に使用する燃料極１３及び空気極１４は、前面２３及び後面２４を有するとともに、所定の面積及び所定の厚み寸法Ｌ１を有し、その平面形状が四角形に成形されている。燃料極１３及び空気極１４は、多数の微細な流路２５（通路孔）を有するポーラス構造（多孔質）の薄板金属電極２６である。流路２５（通路孔）には、ガス（気体）が通流する。なお、燃料極１３や空気極１４の平面形状に特に制限はなく、四角形の他に、その用途にあわせて円形や楕円形等の他のあらゆる平面形状に成形することができる。
【００３７】
燃料極１３及び空気極１４（ポーラス構造の薄板金属電極２６）は、粉状に加工された白金族金属３１と、粉状に加工された遷移金属３２の中から選択された少なくとも３種類の遷移金属３２とから形成されている。白金族金属３１としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｂ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）を使用することができる。白金族金属３１には、それらのうちの少なくとも１種類が使用される。遷移金属３２としては、３ｄ遷移金属や４ｄ遷移金属が使用される。３ｄ遷移金属には、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）が使用される。４ｄ遷移金属には、Ｎｂ（ニオブ）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｇ（銀）が使用される。遷移金属３２には、それらのうちの少なくとも３種類が使用される。
【００３８】
燃料極１３及び空気極１４では、選択された少なくとも３種類の遷移金属３２の仕事関数（物質から電子を取り出すのに必要なエネルギー）の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、遷移金属３２の中から少なくとも３種類の遷移金属３２が選択されている。白金の仕事関数は、５．６５（ｅＶ）である。Ｔｉの仕事関数は、４．１４（ｅＶ）、Ｃｒの仕事関数は、４．５（ｅＶ）、Ｍｎの仕事関数は、４．１（ｅＶ）、Ｆｅの仕事関数は、４．６７（ｅＶ）、Ｃｏの仕事関数は、５．０（ｅＶ）、Ｎｉの仕事関数は、５．２２（ｅＶ）、Ｃｕの仕事関数は、５．１０（ｅＶ）、Ｚｎの仕事関数は、３．６３（ｅＶ）、Ｎｂの仕事関数は、４．０１（ｅＶ）、Ｍｏの仕事関数は、４．４５（ｅＶ）、Ａｇの仕事関数は、４．３１（ｅＶ）である。
【００３９】
燃料極１３及び空気極１４は、白金族金属３１の白金族金属微粉体（微粉状に加工されたＰｔ（白金）、微粉状に加工されたＰｂ（パラジウム）、微粉状に加工されたＲｈ（ロジウム）、微粉状に加工されたＲｕ（ルテニウム）、微粉状に加工されたＩｒ（イリジウム）、微粉状に加工されたＯｓ（オスミウム））と、各種の遷移金属３２から選択された少なくとも３種類のそれら遷移金属３２の遷移金属微粉体（微粉状に加工されたＴｉ（チタン）、微粉状に加工されたＣｒ（クロム）、微粉状に加工されたＭｎ（マンガン）、微粉状に加工されたＦｅ（鉄）、微粉状に加工されたＣｏ（コバルト）、微粉状に加工されたＮｉ（ニッケル）、微粉状に加工されたＣｕ（銅）、微粉状に加工されたＺｎ（亜鉛）、微粉状に加工されたＮｂ（ニオブ）、微粉状に加工されたＭｏ（モリブデン）、微粉状に加工されたＡｇ（銀））とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物４１を所定面積の薄板状に圧縮して薄板状の金属微粉体圧縮物４２とし、その金属微粉体圧縮物４２を所定温度で焼成することから作られている（図１０参照）。
【００４０】
燃料極１３及び空気極１４では、選択された少なくとも３種類の遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、白金族金属３１の微粉体の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比が決定され、選択された少なくとも３種類の遷移金属３２の微粉体の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比が決定されている。
【００４１】
具体的には、白金族金属３１の微粉体の金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対する重量比が５〜１０％の範囲、好ましくは、５〜６％の範囲にあり、選択された遷移金属３２のうちの１種類の微粉体の金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対する重量比が３０％〜４５％の範囲、好ましくは、４０％〜４５％の範囲にあり、選択された遷移金属３２のうちの他の１種類の微粉体の金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対する重量比が３０％〜４５％の範囲、好ましくは、４０％〜４５％の範囲にあるとともに、選択された遷移金属３２のうちの前記２種類を除く他の１種類の微粉体の金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対する重量比が３％〜５％の範囲、好ましくは、４％である。なお、重量比が３％〜５％の遷移金属３２は、その融点が他の２種類の遷移金属３２のそれよりも低く、他の２種類の遷移金属３２を接合するバインダー（接合成分）となる。
【００４２】
白金族金属３１の微粉体の重量比、選択された１種類の遷移金属３２の微粉体の重量比、選択された他の１種類の遷移金属３２の微粉体の重量比、２種類を除く選択された他の１種類の遷移金属３２の微粉体の重量比が前記範囲外になると、それら遷移金属３２の微粉体の合成仕事関数を白金族元素の仕事関数に近似させることができないとともに、金属微粉体混合物４１を圧縮した金属微粉体圧縮物４２を焼成して作られた燃料極１３や空気極１４が白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができない。
【００４３】
固体高分子形燃料電池１７は、金属微粉体混合物４１の全重量に対する白金族金属３１の微粉体の重量比や選択された１種類の遷移金属３２の微粉体の重量比、選択された他の１種類の遷移金属３２の微粉体の重量比、２種類を除く選択された他の１種類の遷移金属３２の微粉体の重量比を前記範囲にすることで、選択された少なくとも３種類の遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似させることができ、燃料極１３及び空気極１４が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、燃料極１３や空気極１４が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、燃料極１３や空気極１４が白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、燃料極１３や空気極１４を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池１７に接続された負荷２９に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００４４】
燃料極１３及び空気極１４には、径が異なる多数の微細な流路２５（通路孔）が形成されている。燃料極１３及び空気極１４は、多数の微細な流路２５（通路孔）が形成されているから、その比表面積が大きい。それら流路２５（通路孔）は、燃料極１３及び空気極１４の前面２３に開口する複数の通流口２７と、燃料極１３及び空気極１４の後面２４に開口する複数の通流口２７とを有し、燃料極１３及び空気極１４の前面２３から後面２４に向かって燃料極１３や空気極１４をその厚み方向に貫通している。
【００４５】
それら流路２５は、燃料極１３及び空気極１４の前面２３と後面２４との間において燃料極１３や空気極１４の厚み方向へ不規則に曲折しながら延びているとともに、燃料極１３及び空気極１４の外周縁２８から中心に向かって燃料極１３及び空気極１４の径方向へ不規則に曲折しながら延びている。径方向へ隣接して厚み方向へ曲折して延びるそれら流路２５は、径方向において部分的につながり、一方の流路２５と他方の流路２５とが互いに連通している。厚み方向へ隣接して径方向へ曲折して延びるそれら流路２５は、厚み方向において部分的につながり、一方の流路２５と他方の流路２５とが互いに連通している。
【００４６】
それら流路２５（通路孔）の開口面積（開口径）は、厚み方向に向かって一様ではなく、厚み方向に向かって不規則に変化しているとともに、径方向に向かって一様ではなく、径方向に向かって不規則に変化している。それら流路２５は、その開口面積（開口径）が大きくなったり、小さくなったりしながら厚み方向と径方向とへ不規則に開口している。また、燃料極１３及び空気極１４の前面２３に開口する通流口２７と後面２４に開口する通流口２７とは、その開口面積（開口径）が一様ではなく、その面積がすべて相違している。それら流路２５（通路孔）の開口径や前後面２３，２４の通流口２７の開口径は、１μｍ〜１００μｍの範囲にある。
【００４７】
固体高分子形燃料電池１７は、それに使用する燃料極１３及び空気極１４に厚み方向や径方向へ不規則に曲折しながら延びる複数の流路２５（通路孔）が形成されているから、燃料極１３や空気極１４の比表面積が大きく、それら流路２５（通路孔）をガス（気体）が通流しつつガス（気体）を燃料極１３及び空気極１４のそれら流路２５における接触面に広く接触させることができ、燃料極１３や空気極１４の触媒活性（触媒作用）を有効かつ最大限に利用することができる。
【００４８】
燃料極１３及び空気極１４（ポーラス構造の薄板金属電極２６）は、その厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲にある。燃料極１３及び空気極１４の厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ（０．０５ｍｍ）未満では、その強度が低下し、衝撃が加えられたときに燃料極１３や空気極１４が容易に破損又は損壊し、その形状を維持することができない場合がある。燃料極１３及び空気極１４の厚み寸法Ｌ１が０．８ｍｍ（０．５ｍｍ）を超過すると、燃料極１３や空気極１４の電気抵抗が大きくなり、燃料極１３及び空気極１４に電流がスムースに流れず、燃料極１３や空気極１４が固体高分子形燃料電池１７に使用されたときに燃料電池１７において十分な電気を発電することができず、燃料電池１７に接続された負荷２９に十分な電気エネルギーを供給することができない。
【００４９】
固体高分子形燃料電池１７は、それに使用する燃料極１３及び空気極１４の厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲にあるから、燃料極１３及び空気極１４が高い強度を有してその形状を維持することができ、燃料極１３や空気極１４に衝撃が加えられたときの燃料極１３や空気極１４の破損や損壊を防ぐことができる。さらに、燃料極１３及び空気極１４の電気抵抗を小さくすることができ、燃料極１３や空気極１４に電流がスムースに流れ、燃料極１３及び空気極１４が固体高分子形燃料電池１７に使用されたときに燃料電池１７において十分な電気を発電することができ、燃料電池１７に接続された負荷２９に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００５０】
燃料極１３及び空気極１４（ポーラス構造の薄板金属電極２６）は、その空隙率が１５％〜３０％の範囲、好ましくは、２０％〜２５％の範囲にあり、その相対密度が７０％〜８５％の範囲、好ましくは、７５％〜８０％の範囲にある。燃料極１３及び空気極１４の空隙率が１５％未満であって相対密度が８５％を超過すると、燃料極１３や空気極１４に多数の微細な流路２５（通路孔）が形成されず、燃料極１３及び空気極１４の比表面積を大きくすることができない。燃料極１３及び空気極１４の空隙率が３０％を超過し、相対密度が７０％未満では、流路２５（通路孔）の開口面積（開口径）や前後面２３，２４の通流口２７の開口面積（開口径）が必要以上に大きくなり、燃料極１３及び空気極１４の強度が低下し、衝撃が加えられたときに燃料極１３や空気極１４が容易に破損又は損壊し、その形状を維持することができない場合があるとともに、燃料極１３及び空気極１４の触媒作用が低下し、触媒活性を発揮することができない。
【００５１】
固体高分子形燃料電池１７は、それに使用する燃料極１３及び空気極１４の空隙率及び相対密度が前記範囲にあるから、燃料極１３及び空気極１４が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路２５（通路孔）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面２３，２４の通流口２７を有する多孔質に成形され、燃料極１３や空気極１４の比表面積を大きくすることができ、それら流路２５（通路孔）をガス（気体）が通流しつつガス（気体）を燃料極１３や空気極１４のそれら流路２５における接触面に広く接触させることができることができるとともに、燃料極１３及び空気極１４の触媒活性（触媒作用）を有効かつ最大限に利用することができる。更に、燃料極１３及び空気極１４の触媒作用が向上し、燃料極１３及び空気極１４に優れた触媒活性を発揮させることができ、燃料極１３及び空気極１４が固体高分子形燃料電池１７に使用されたときに燃料電池１７において十分な電気を発電することができ、燃料電池１７に接続された負荷２９に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００５２】
燃料極１３及び空気極１４（ポーラス構造の薄板金属電極２６）は、その密度が５．０ｇ／ｃｍ２〜７．０ｇ／ｃｍ２の範囲、好ましくは、５．５ｇ／ｃｍ２〜６．５ｇ／ｃｍ２の範囲にある。燃料極１３及び空気極１４の密度が５．０ｇ／ｃｍ２未満では、燃料極１３や空気極１４の強度が低下し、衝撃が加えられたときに燃料極１３や空気極１４が容易に破損または損壊し、その形状を維持することができない場合がある。燃料極１３及び空気極１４の密度が７．０ｇ／ｃｍ２を超過すると、燃料極１３や空気極１４に多数の微細な流路２５（通路孔）や多数の微細な通流口２７が形成されず、燃料極１３や空気極１４の比表面積を大きくすることができず、燃料極１３や空気極１４の触媒活性（触媒作用）を有効に利用することができない。
【００５３】
固体高分子形燃料電池１７は、それに使用する燃料極１３及び空気極１４（ポーラス構造の薄板金属電極２４）の密度が前記範囲にあるから、燃料極１３や空気極１４が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路２５（通路孔）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面２３，２４の通流口２７を有する多孔質に成形され、燃料極１３や空気極１４の比表面積を大きくすることができ、それら流路２５（通路孔）をガス（気体）が通流しつつガス（気体）を燃料極１３及び空気極１４のそれら流路２５における接触面に広く接触させることができ、燃料極１３や空気極１４の触媒活性（触媒作用）を有効かつ最大限に利用することができる。
【００５４】
固体高分子形燃料電池１７は、それに使用する燃料極１３及び空気極１４の密度を前記範囲にすることで、燃料極１３及び空気極１４が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路２５（通路孔）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面２３，２４の通流口２７を有する多孔質に成形され、燃料極１３及び空気極１４の比表面積を大きくすることができ、それら流路２５をガス（気体）が通流しつつガス（気体）を燃料極１３や空気極１４のそれら流路２５における接触面に広く接触させることが可能となり、燃料極１３や空気極１４が白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮し、燃料極１３及び空気極１４を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池１７に接続された負荷２９に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００５５】
Ｐｔの微粉体（粉状に加工されたＰｔ）、Ｐｂの微粉状（粉状に加工されたＰｂ）、Ｒｈの微粉状（粉状に加工されたＲｈ）、Ｒｕの微粉状（粉状に加工されたＲｕ）、Ｉｒの微粉状（粉状に加工されたＩｒ）、Ｏｓの微粉状（粉状に加工されたＯｓ）、Ｔｉの微粉体（粉状に加工されたＴｉ）、Ｃｒの微粉体（粉状に加工されたＣｒ）、Ｍｎの微粉体（粉状に加工されたＭｎ）、Ｆｅの微粉体（粉状に加工されたＦｅ）、Ｃｏの微粉体（粉状に加工されたＣｏ）、Ｎｉの微粉体（粉状に加工されたＮｉ）、Ｃｕの微粉体（粉状に加工されたＣｕ）、Ｚｎの微粉体（粉状に加工されたＺｎ）、Ｎｂの微粉体（粉状に加工されたＮｂ）、Ｍｏの微粉体（粉状に加工されたＭｏ）、Ａｇの微粉体（粉状に加工されたＡｇ）の粒径は、１０μｍ〜２００μｍの範囲にある。
【００５６】
それら白金族金属３１の微粉体の粒径やそれら遷移金属３２の微粉体の粒径が１０μｍ未満では、それら金属の微粉体によって流路２５（通路孔）が塞がれ、燃料極１３及び空気極１４に多数の微細な流路２５を形成することができず、燃料極１３や空気極１４の比表面積を大きくすることができないとともに、燃料極１３及び空気極１４の触媒作用が低下し、燃料極１３や空気極１４の触媒活性（触媒作用）を有効に利用することができない。それら白金族金属３１の微粉体の粒径やそれら遷移金属３２の微粉体の粒径が２００μｍを超過すると、流路２５（通路孔）の開口面積（開口径）や前後面２３，２４の通流口２７の開口面積（開口径）が必要以上に大きくなり、燃料極１３及び空気極１４に多数の微細な流路２５を形成することができず、燃料極１３や空気極１４の比表面積を大きくすることができないとともに、燃料極１３及び空気極１４の触媒作用が低下し、燃料極１３や空気極１４の触媒活性（触媒作用）を有効に利用することができない。
【００５７】
固体高分子形燃料電池１７は、燃料極１３及び空気極１４を形成する白金族金属３１の微粉体の粒径や遷移金属３２の微粉体の粒径が前記範囲にあるから、燃料極１３や空気極１４が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路２５（通路孔）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面２３，２４の通流口２７を有する多孔質に成形され、燃料極１３や空気極１４の比表面積を大きくすることができ、それら流路２５をガス（気体）が通流しつつガス（気体）を燃料極１３や空気極１４のそれら流路２５における接触面に広く接触させることができるとともに、燃料極１３や空気極１４の触媒活性（触媒作用）を有効かつ最大限に利用することができる。更に、燃料極１３及び空気極１４の触媒作用が向上し、燃料極１３及び空気極１４に優れた触媒活性を発揮させることができ、燃料極１３及び空気極１４が固体高分子形燃料電池１７に使用されたときに燃料電池１７において十分な電気を発電することができ、燃料電池１７に接続された負荷２９に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００５８】
燃料極１３及び空気極１４に使用する白金族金属３１や遷移金属３２の具体例としては、図１０に示すように、粉状に加工されたＰｔ３３（白金）の微粉体３７（粒径：１０μｍ〜２００μｍ）と、粉状に加工されたＮｉ３４（ニッケル）の微粉体３８（粒径：１０μｍ〜２００μｍ）と、粉状に加工されたＦｅ３５（鉄）の微粉体３９（粒径：１０μｍ〜２００μｍ）と、粉状に加工されたＣｕ３６（銅）の微粉体４０（粒径：１０μｍ〜２００μｍ）とを原料としている。燃料極１３及び空気極１４は、Ｐｔ３３やＮｉ３４、Ｆｅ３５、Ｃｕ３６の微粉体３７〜４０を均一に混合・分散した金属微粉体混合物４１を所定面積の薄板状に圧縮して金属微粉体圧縮物４２を作り、その金属微粉体圧縮物４２を所定温度で焼成することで、多数の微細な流路２５（通路孔）が形成されたポーラス構造かつ薄板状に成形される。
【００５９】
燃料極１３及び空気極１４では、Ｎｉ３４の仕事関数とＦｅ３５の仕事関数とＣｕ３６の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、Ｐｔ３３の微粉体３７の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比、Ｎｉ３４の微粉体３８の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比、Ｆｅ３５の微粉体３９の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比、Ｃｕ３６の微粉体４０の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比とが決定されている。なお、Ｃｕ３６の微粉体４０は、その融点がＰｔ３３の微粉体３７やＮｉ３４の微粉体３８、Ｆｅ３５の微粉体３９のそれよりも低く、Ｐｔ３３の微粉体３７やＮｉ３４の微粉体３８やＦｅ３６の微粉体３９を接合するバインダー（接合成分）となる。燃料極１３及び空気極１４では、所定面積の薄板状に圧縮した金属微粉体圧縮物４２の焼成時に最も融点のＣｕ３６の微粉体４０が溶融し、溶融したＣｕ３６をバインダーとしてＰｔ３３の微粉体３７とＮｉ３４の微粉体３８とＦｅ３５の微粉体３９とが接合されている。
【００６０】
金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対するＰｔ３３（白金族金属３１）の微粉体３７の重量比は、５〜１０％の範囲、好ましくは、５〜６％の範囲であり、金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対するＮｉ３４（遷移金属３２）の微粉体３８の重量比は、３０％〜４５％の範囲、好ましくは、４０％〜４５％である。金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対するＦｅ３５（遷移金属３２）の微粉体３９の重量比は、３０〜４５％の範囲、好ましくは、４０％〜４５％であり、金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対するＣｕ３６（遷移金属３２）の微粉体４０の重量比は、３％〜５％の範囲、好ましくは、４％である。
【００６１】
Ｐｔ３３の微粉体３７の重量比、Ｎｉ３４の微粉体３８の重量比、Ｆｅ３５の微粉体３９の重量比、Ｃｕ３６の微粉体４０の重量比が前記範囲外になると、それらの微粉体３８〜４０の合成仕事関数を白金族元素の仕事関数に近似させることができないとともに、金属微粉体混合物４１を圧縮した金属微粉体圧縮物４２を焼成して作られた燃料極１３及び空気極１４が白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができない。
【００６２】
固体高分子形燃料電池１７は、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＰｔ３３の微粉体３７の重量比やＮｉ３４の微粉体３８の重量比、Ｆｅ３５の微粉体３９の重量比、Ｃｕ３６の微粉体４０の重量比を前記範囲にすることで、３種類の遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数を白金族元素の仕事関数に近似させることができ、燃料極１３及び空気極１４が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、燃料極１３や空気極１４が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、燃料極１３や空気極１４が白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、燃料極１３や空気極１４を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池１７に接続された負荷２９に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００６３】
図７は、固体高分子形燃料電池１０の発電を説明する図であり、図８は、燃料極１３及び空気極１４の起電圧試験の結果を示す図である。図９は、燃料極１３及び空気極１４のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図である。固体高分子形燃料電池１０では、図７に示すように、燃料極１３（電極）に水素（燃料）が供給され、空気極１４（電極）に空気（酸素）が供給される。
【００６４】
燃料極１３に供給される水素（燃料）の雰囲気（燃料の相対湿度）は、相対湿度９５％〜１００％の範囲、好ましくは、１００％であり、水素の温度は、４５℃〜５５℃の範囲、好ましくは、４９℃〜５１℃の範囲にある。燃料極１３に供給される水素には、燃料極１３に供給される前に蒸気発生器（図示せず）から蒸気が供給され、その雰囲（燃料の相対湿度）が９５％〜１００％（好ましくは、１００％）に上昇するとともに、その温度が４５℃〜５５℃（好ましくは、４９℃〜５１℃）に上昇する。
【００６５】
燃料極１３に供給される水素の供給圧力及び空気極１４に供給される空気の供給圧力は、＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの範囲、好ましくは、＋０．０７ＭＰａである。固体高分子形燃料電池１０では、燃料極１３に供給する水素及び空気極１４に供給する空気を（給気）圧送する給気ポンプ（図示せず）が設置され、給気ポンプによって燃料極１３に供給される水素の供給圧力が＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの範囲、好ましくは、＋０．０７ＭＰａに昇圧されるとともに、給気ポンプによって空気極１４に供給する空気の供給圧力が＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの範囲、好ましくは、＋０．０７ＭＰａに昇圧される。
【００６６】
燃料極１３（電極）では、水素がＨ２→２Ｈ＋＋２ｅ−の反応（触媒作用）によってプロトン（水素イオン、Ｈ＋）と電子とに分解される。その後、プロトンが固体高分子電解質膜１５内を通って空気極１４へ移動し、電子が導線２９内を通って空気極１４へ移動する。固体高分子電解質膜１５には、燃料極１３で生成されたプロトンが通流する。空気極１４（電極）では、固体高分子電解質膜１５から移動したプロトンと導線２９を移動した電子とが空気中の酸素と反応し、４Ｈ＋＋Ｏ２＋４ｅ→２Ｈ２Ｏの反応によって水が生成される。
【００６７】
燃料極１３及び空気極１４は、遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、遷移金属３２の中から少なくとも３種類の遷移金属３２が選択され、選択された遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、白金族金属３１の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比が決定され、選択された遷移金属３２の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比が決定されているから、燃料極１３及び空気極１４が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を示し、水素がプロトンと電子とに効率よく分解される。
【００６８】
具体例として示した燃料極１３及び空気極１４は、仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、Ｎｉ３４とＦｅ３５とＣｕ３６とが選択され、選択されたＮｉ３４とＦｅ３５とＣｕ３６との仕事関数の合計仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＰｔ３３の重量比が決定され、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＮｉ３４の微粉体３８の重量比とＦｅ３５の微粉体３９の重量比とＣｕ３６の微粉体４０の重量比とが決定されているから、燃料極１３や空気極１４が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を示し、水素がプロトンと電子とに効率よく分解される。
【００６９】
起電圧試験では、水素ガスを注入してから１５分の間、燃料極１３と空気極１４との間の電圧（Ｖ）を測定した。図７の起電圧試験の結果を示す図では、横軸に測定時間（ｍｉｎ）を表し、縦軸に燃料極１３と空気極１３との間の電圧（Ｖ）を表す。燃料極１３及び空気極１４を使用した固体高分子形燃料電池１０では、図７に示すように、電極間の電圧が１．０５（Ｖ）〜１．０７９（Ｖ）であった。
【００７０】
Ｉ−Ｖ特性試験では、燃料極１３と空気極１４との間に負荷３０を接続し、電圧と電流との関係を測定した。図８のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図では、横軸に電流（Ａ）を表し、縦軸に電圧（Ｖ）を表す。電極１０を使用した固体高分子形燃料電池１０では、図８に示すように、緩やかな電圧降下が認められた。図７の起電圧試験の結果や図８のＩ−Ｖ特性試験の結果に示すように、燃料極１３及び空気極１３が電子を放出させて水素イオンとなる反応を促進させる優れた触媒作用を有するとともに、優れた酸素還元機能（触媒作用）を有することが確認された。
【００７１】
固体高分子形燃料電池１０は、それに使用される燃料極１３及び空気極１４が白金族金属３１と所定の遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように選択された少なくとも３種類の遷移金属３２とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物４１を所定面積の薄板状に圧縮した金属微粉体圧縮物４２を焼成して多数の微細な流路２５や通流口２７を形成したポーラス構造の薄板金属電極２６であり、遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物４１の全重量に対する白金族金属３１の重量比が決定され、金属微粉体混合物４１の全重量に対するそれら遷移金属３２の重量比が決定されているから、燃料極１３や空気極１４が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、燃料極１３や空気極１４が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、燃料極１３や空気極１４が白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、その燃料極１３及び空気極１４を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池１０に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００７２】
また、白金族金属３１としてＰｔ３３（白金）を原料とし、遷移金属３２としてＮｉ３４（ニッケル）とＦｅ３５（鉄）とＣｕ３６（銅）とを原料とした燃料極１３及び空気極１４を使用した固体高分子形燃料電池１０は、遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、Ｎｉ３４とＦｅ３５とＣｕ３６とが選択され、選択されたＮｉ３４とＦｅ３５とＣｕ３６との仕事関数の合計仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＰｔ３３の微粉体３７の重量比が決定され、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＮｉ３４の微粉体３８の重量比とＦｅ３５の微粉体３９の重量比とＣｕ３６の微粉体４０の重量比とが決定されているから、燃料極１３や空気極１４が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、燃料極１３や空気極１４が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、燃料極１３や空気極１４が白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、その燃料極１３及び空気極１４を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池１０に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００７３】
固体高分子形燃料電池１０は、燃料極１３及び空気極１４が各種の遷移金属３２から選択された廉価な遷移金属３２（たとえば、Ｎｉ３４、Ｆｅ３５、Ｃｕ３６）を含み、金属微粉体混合物４１の全重量に対するそれら遷移金属３２の微粉体の重量比（Ｎｉ３４の微粉体３８の重量比、Ｆｅ３５の微粉体３９の重量比、Ｃｕ３６の微粉体４０の重量比）が前記範囲にあり、金属微粉体混合物４１の全重量に対する白金族金属３１の微粉体の重量比（Ｐｔ３３の微粉体３７の重量比）が前記範囲にあり、高価な白金族金属３１の含有量が少ないから、燃料極１３や空気極１４の材料費を低減させることができ、固体高分子形燃料電池１０を廉価に作ることができるとともに、固体高分子形燃料電池１０の運転コストを下げることができる。
【００７４】
固体高分子形燃料電池１０は、相対湿度９５％〜１００％の雰囲気の水素（燃料）を燃料極１３に供給し、４５℃〜５５℃の温度の水素を燃料極１３に供給し、＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの供給圧力で燃料極１３に水素を供給するとともに＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの供給圧力で空気極１４に空気（酸素）を供給することで、燃料極１３や空気極１４の触媒活性が増加し、燃料電池１０の起電力が向上し、非白金の燃料極１３や空気極１４を使用して十分な電気を確実に発電することができ、燃料電池１０に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを確実に供給することができる。
【００７５】
図１０は、固体高分子形燃料電池１０に使用する燃料極１３及び空気極１４の製造方法を説明する図である。燃料極１３及び空気極１４は、図１０に示すように、遷移金属選択工程Ｓ１、金属微粉体作成工程Ｓ２、微粉体重量比決定工程Ｓ３、金属微粉体混合物作成工程Ｓ４、金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ５、薄板電極作成工程Ｓ６を有する電極製造方法によって製造される。電極製造方法では、白金族金属３１と少なくとも３種類の遷移金属３２とを原料として固体高分子形燃料電池１０に使用する燃料極１３及び空気極１４を製造する。
【００７６】
遷移金属選択工程Ｓ１では、各種の白金族金属３１の中から少なくとも１種類の白金族金属３１（白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｂ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ））を選択し、各種の遷移金属３２から選択する少なくとも３種類の遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属３２の中から少なくとも３種類の遷移金属３２（Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｇ（銀））を選択する。なお、燃料極１３及び空気極１４に使用する白金族金属３１としてＰｔ３３（白金）が選択され、燃料極１３及び空気極１４に使用する遷移金属３２としてＮｉ３４（ニッケル）、Ｆｅ３５（鉄）、Ｃｕ３６（銅）が選択されたものとする。
【００７７】
金属微粉体作成工程Ｓ２では、微粉砕機によって白金３３（Ｐｔ）を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１０μｍ〜２００μｍのＰｔ３３の微粉体３７を作り、微粉砕機によってＮｉ３４（ニッケル）を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１０μｍ〜２００μｍのＮｉ３４の微粉体３８を作るとともに、微粉砕機によってＦｅ３５（鉄）を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１０μｍ〜２００μｍのＦｅ４５の微粉体３９を作り、微粉砕機によってＣｕ３６（銅）を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１０μｍ〜２００μｍのＣｕ３６の微粉体４０を作る。
【００７８】
電極製造方法は、Ｐｔ３３（白金族金属３１）やＮｉ３４（遷移金属３２）、Ｆｅ３５（遷移金属３２）、Ｃｕ３６（遷移金属３２）を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕することで、多数の微細な流路２５（通路孔）を有する多孔質に成形されて比表面積が大きいポーラス構造かつ薄板状の燃料極１３や空気極１４を作ることができ、それら流路２５をガス（気体）や水溶液（液体）が通流しつつガス（気体）や水溶液（液体）を燃料極１３及び空気極１４のそれら流路２５における接触面に広く接触させることが可能な燃料極１３や空気極１４を作ることができる。
【００７９】
微粉体重量比決定工程Ｓ３では、金属微粉体作成工程Ｓ２によって作られたＮｉ３４の微粉体３８とＦｅ３５の微粉体３９とＣｕ３６の微粉体４０との仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＰｔ３３の微粉体３７の重量比を決定し、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＮｉ３４の微粉体３８の重量比を決定し、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＦｅ３５の微粉体３９の重量比を決定するとともに、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＣｕ３６の微粉体４０の重量比を決定する。
【００８０】
微粉体重量比決定工程Ｓ３では、金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対するＰｔ３３（白金族金属３１）の微粉体３７の重量比を５〜１０％の範囲、好ましくは、５〜６％の範囲で決定する。微粉体重量比決定工程Ｓ３では、金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対するＮｉ３４（遷移金属３２）の微粉体３８の重量比を３０％〜４５％の範囲、好ましくは、４０％〜４５％の範囲で決定し、金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対するＦｅ３５（遷移金属３２）の微粉体３９の重量比を３０％〜４５％の範囲、好ましくは、４０％〜４５％の範囲で決定するとともに、金属微粉体混合物４１の全重量に（１００％）対するＣｕ３６（遷移金属３２）の微粉体４０の重量比を３％〜５％の範囲、好ましくは、４％で決定する。
【００８１】
電極製造方法は、合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように遷移金属３２のＮｉ３４（ニッケル）とＦｅ３５（鉄）とＣｕ３６（銅）とを選択するとともに、合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＰｔ３３の微粉体３７の重量比やＮｉ３４の微粉体３８の重量比、Ｆｅ３５の微粉体３９の重量比、Ｃｕ３６の微粉体４０の重量比を前記範囲において決定することで、Ｎｉ３４の微粉体３８とＦｅ３５の微粉体３９とＣｕ３６の微粉体４０との仕事関数の合成仕事関数を白金族元素の仕事関数に近似させることができ、白金族金属３１（Ｐｔ３３）の含有量が少ないにもかかわらず、白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、優れた触媒活性（触媒作用）を有して触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な白金族金属少含有の燃料極１８及び空気極１９を作ることができる。
【００８２】
電極製造方法は、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＮｉ３４（遷移金属３２）の微粉体３８の重量比やＦｅ３５（遷移金属３２）の微粉体３９の重量比、Ｃｕ３６（遷移金属３２）の微粉体４０の全重量が前記範囲にあり、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＰｔ３３（白金族金属３１）の微粉体３７の重量比が前記範囲にあるから、高価な白金族金属３１の含有量が少なく、燃料極１８及び空気極１９を廉価に作ることができる。
【００８３】
金属微粉体混合物作成工程Ｓ４では、微粉体重量比決定工程Ｓ３によって決定した重量比のＰｔ３３の微粉体３７と微粉体重量比決定工程Ｓ３によって決定した重量比のＮｉ３４の微粉体３８と微粉体重量比決定工程Ｓ３によって決定した重量比のＦｅ３５の微粉体３９と微粉体重量比決定工程Ｓ３によって決定した重量比のＣｕ３６の微粉体４０とを混合機に投入し、混合機によってＰｔ３３の微粉体３７、Ｎｉ３４の微粉体３８、Ｆｅ３５の微粉体３９、Ｃｕ３６の微粉体４０を攪拌・混合し、Ｐｔ３３の微粉体３７、Ｎｉ３４の微粉体３８、Ｆｅ３５の微粉体３９、Ｃｕ３６の微粉体４０が均一に混合・分散した金属微粉体混合物４１を作る。
【００８４】
金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ５では、金属微粉体混合物作成工程Ｓ４によって作られた金属微粉体混合物４１を所定圧力で加圧し、金属微粉体混合物４１を所定面積の薄板状に圧縮した金属微粉体圧縮物４２を作る。金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ５では、金属微粉体混合物４１を金型に入れ、金型をプレス機によって加圧（プレス）するプレス加工によって薄板状の金属微粉体圧縮物４２を作る。
【００８５】
プレス加工時におけるプレス圧（圧力）は、５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの範囲にある。プレス圧（圧力）が５００Ｍｐａ未満では、金属微粉体圧縮物４２（薄板金属電極２６）に形成される流路２５（通路孔）の開口面積（開口径）が大きくなり、金属微粉体圧縮物４２の厚み寸法Ｌ１を０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍ（好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ）にしつつ、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路２５（通路孔）を金属微粉体圧縮物４２（薄板金属電極２６）に形成することができない。
【００８６】
プレス圧（圧力）が８００Ｍｐａを超過すると、金属微粉体圧縮物４２（薄板金属電極２６）に形成される流路２５（通路孔）の開口面積（開口径）が必要以上に小さくなり、金属微粉体圧縮物４２の厚み寸法Ｌ１を０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍ（好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ）にしつつ、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路２５（通路孔）を金属微粉体圧縮物４２（薄板金属電極２６）に形成することができない。
【００８７】
電極製造方法は、金属微粉体混合物４１を前記範囲の圧力で加圧（圧縮）することで、金属微粉体圧縮物４２（薄板金属電極２６）の厚み寸法Ｌ１を０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍ（好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ）にしつつ、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路２５（通路孔）を形成した金属微粉体圧縮物４２を作ることができる。電極製造方法は、厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲（好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲）の燃料極１３及び空気極１４を作ることができるから、電気抵抗を小さくすることができ、電流をスムースに流すことが可能な燃料極１３や空気極１４を作ることができる。
【００８８】
薄板電極作成工程Ｓ６では、金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ５によって作られた金属微粉体圧縮物４２（薄板金属電極２６）を焼成炉（燃焼炉、電気炉等）に投入し、金属微粉体圧縮物４２を焼成炉において所定温度で焼成（焼結）して多数の微細な流路２５（通路孔）を形成したポーラス構造かつ薄板状の燃料極１３及び空気極１４を作る。
【００８９】
薄板電極作成工程Ｓ６では、最も融点の低いＣｕ３６（融点：１０８４．５℃）の微粉体４０を溶融させる温度（例えば、１１００℃〜１４００℃）で金属微粉体圧縮物４２を長時間焼成する。焼成（焼結）時間は、３時間〜６時間である。薄板電極作成工程Ｓ６では、所定面積の薄板状に圧縮した金属微粉体圧縮物４２の焼成時において、最も融点の低いＣｕ３６の微粉体４０が溶融し、溶融したＣｕ３６の微粉体４０をバインダーとしてＰｔ３３の微粉体３７とＮｉ３４の微粉体３８とＦｅ３５の微粉体３９とを接合（固着）する。なお、Ｐｔ３３の融点は、１７７４℃、Ｎｉ３４の融点は、１４５５℃、Ｆｅ３５の融点は、１５３９℃である。薄板電極作成工程Ｓ６では、金属微粉体圧縮物４２を所定温度で焼成することで、多数の微細な流路２５（通路孔）が形成されたポーラス構造かつ薄板状の燃料極１３及び空気極１４が製造される。
【００９０】
電極製造方法は、最も融点の低いＣｕ３６の微粉体４０をバインダーとしてＰｔ３３の微粉体３７とＮｉ３４の微粉体３８とＦｅ３５の微粉体３９とを接合することで、多数の微細な流路２５（通路孔）を有するポーラス構造かつ薄板状の燃料極１３及び空気極１４を作ることができるとともに、高い強度を有して形状を維持することができ、衝撃が加えられたときの破損や損壊を防ぐことが可能な燃料極１３及び空気極１４を作ることができる。
【００９１】
電極製造方法は、各種の遷移金属３２から選択する少なくとも３種類の遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属３２の中から少なくとも３種類の遷移金属３２（たとえば、Ｎｉ３４、Ｆｅ３５、Ｃｕ３６）を選択する遷移金属選択工程Ｓ１と、白金族金属３１（たとえば、Ｐｔ３３）を微粉砕して白金族金属微粉体（Ｐｔ４３の微粉体３７）を作り、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択された少なくとも３種類の遷移金属３２を微粉砕して遷移金属微粉体（Ｎｉ３４の微粉体３８、Ｆｅ３５の微粉体３９、Ｃｕ３６の微粉体４０）を作る金属微粉体作成工程Ｓ２と、金属微粉体作成工程Ｓ２によって作られた少なくとも３種類の遷移金属微粉体の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、白金族金属微粉体（Ｐｔ３３の微粉体３７）の重量比と少なくとも３種類の遷移金属微粉体（Ｎｉ３４の微粉体３８、Ｆｅ３５の微粉体３９、Ｃｕ３６の微粉体４０）の重量比とを決定する微粉体重量比決定工程Ｓ３と、微粉体重量比決定工程Ｓ３によって決定した重量比の白金族金属微粉体と少なくとも３種類の遷移金属微粉体とを混合・分散した金属微粉体混合物４１を作る金属微粉体混合物作成工程Ｓ４と、金属微粉体混合物作成工程Ｓ４によって作られた金属微粉体混合物４１を所定圧力で加圧して金属微粉体圧縮物４２を作る金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ５と、金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ５によって作られた金属微粉体圧縮物４２を所定温度で焼成して多数の微細な流路２５を形成したポーラス構造の薄板状に成形された燃料極１３及び空気極１４を作るポーラス構造薄板電極作成工程Ｓ６との各工程によって、厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲（好ましくは、０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲）であって多数の微細な流路２５（通路孔）を形成した燃料極１３及び空気極１４を製造することができ、固体高分子形燃料電池１０に好適に使用することが可能な燃料極１３や空気極１４を廉価に作ることができる。
【００９２】
電極製造方法は、優れた触媒活性（触媒作用）を有して触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な白金族金属少含有の燃料極１３及び空気極１４を作ることができ、固体高分子形燃料電池１０に好適に使用することが可能な燃料極１３及び空気極１４を作ることができる。電極製造方法は、それによって作られた燃料極１３及び空気極１４が白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、固体高分子形燃料電池１０において十分な電気を発電することが可能であって固体高分子形燃料電池１０に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを供給することが可能な白金族金属少含有の燃料極１３及び空気極１４を作ることができる。
【符号の説明】
【００９３】
１０    固体高分子形燃料電池
１１    セル
１２    セルスタック
１３    燃料極
１４    空気極
１５    固体高分子電解質膜（電極接合体膜）
１６    セパレータ
１７    セパレータ
１８    膜/電極接合体
１９    ガス拡散層
２０    ガス拡散層
２１    ガスシール
２２    ガスシール
２３    前面
２４    後面
２５    流路（通路孔）
２６    薄板金属電極
２７    通流口
２８    外周縁
２９    導線
３０    負荷
３１    白金族金属
３２    遷移金属
３３    Ｐｔ（白金）
３４    Ｎｉ（ニッケル）
３５    Ｆｅ（鉄）
３６    Ｃｕ（銅）
３７    Ｐｔ（白金）の微粉体
３８    Ｎｉ（ニッケル）の微粉体
３９    Ｆｅ（鉄）の微粉体
４０    Ｃｕ（銅）の微粉体
４１    金属微粉体混合物
４２    金属微粉体圧縮物
Ｌ１    厚み寸法
Ｓ１    遷移金属選択工程
Ｓ２    金属微粉体作成工程
Ｓ３    微粉体重量比決定工程
Ｓ４    金属微粉体混合物作成工程
Ｓ５    金属微粉体圧縮物作成工程
Ｓ６    薄板電極作成工程
【図１】
2020064786.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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