(57)【要約】【課題】燃料電池内における電極層からの排水性を向上させて電池性能を向上させる。【解決手段】燃料電池用接合体の製造方法は、膜−電極接合体とガス拡散層とを用意する第１の工程と、カーボン粒子と撥水性物質とを含有する混合液を用意する第２の工程と、混合液を膜−電極接合体と前記ガス拡散層の少なくとも一方の表面に塗布する第３の工程と、膜−電極接合体とガス拡散層側とを、混合液から成る層が電極層上に配置されるように接合する第４の工程と、を備える。第２の工程で用意する混合液は、以下の式α＝Ｂ＊１０００／（Ｙ＊Ｚ＊Ｘ＊Ａ）（式中、Ａはカーボン粒子の配合量（ｇ）、Ｂは撥水性物質の配合量（ｇ）、Ｘはカーボン粒子の比表面積（ｍ2／ｇ）、Ｙは撥水性物質の密度（ｇ／ｃｍ3）、Ｚは撥水性物質の被膜厚さ（μｍ）を示し、＊は乗算を表わす）で表わされる被覆率αが、０．４〜０．９となる。【選択図】図２
2010146765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用接合体の製造方法であって、
電解質膜と該電解質膜上に形成された電極層とから成る膜−電極接合体と、導電性多孔質体から成るガス拡散層と、を用意する第１の工程と、
少なくとも表面に微細孔を有するカーボン粒子と撥水性物質とを含有する混合液を用意する第２の工程と、
前記混合液を、前記膜−電極接合体と前記ガス拡散層の少なくとも一方の表面に塗布して、前記混合液からなる層を形成する第３の工程と、
前記膜−電極接合体と前記ガス拡散層側とを、前記混合液から成る層が前記電極層上に配置されるように接合する第４の工程と
を備え、
前記第２の工程で用意する前記混合液は、以下の式
α＝Ｂ＊１０００／（Ｙ＊Ｚ＊Ｘ＊Ａ）
（式中、Ａはカーボン粒子の配合量（ｇ）、Ｂは撥水性物質の配合量（ｇ）、Ｘはカーボン粒子の比表面積（ｍ2／ｇ）、Ｙは撥水性物質の密度（ｇ／ｃｍ3）、Ｚは撥水性物質の被膜厚さ（μｍ）を示し、＊は乗算を表わす）で表わされる被覆率αが、０．４〜０．９となるように、前記カーボン粒子と前記撥水性物質とを混合して成る
燃料電池用接合体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池用接合体の製造方法であって、
前記第２の工程で用意する前記混合液は、前記被覆率αが、０．４４〜０．８８となるように、前記カーボン粒子と前記撥水性物質とを混合して成る
燃料電池用接合体の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の燃料電池用接合体の製造方法であって、
前記撥水性物質は、フッ素系樹脂である
燃料電池用接合体の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか記載の燃料電池用接合体の製造方法であって、
前記混合液は、さらに界面活性剤を含有し、前記撥水性物質は、前記混合液中に均一に分散されている
燃料電池用接合体の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし３いずれか記載の燃料電池用接合体の製造方法であって、
前記混合液は、さらに有機溶媒を含み、前記撥水性物質は前記混合液中に溶解されている
燃料電池用接合体の製造方法。
【請求項６】
燃料電池の製造方法であって、
電解質膜と該電解質膜上に形成された電極層とから成る膜−電極接合体と、導電性多孔質体から成るガス拡散層と、を用意する第１の工程と、
少なくとも表面に微細孔を有するカーボン粒子と撥水性物質とを含有する混合液を用意する第２の工程と、
前記混合液を、前記膜−電極接合体と前記ガス拡散層の少なくとも一方の表面に塗布して、前記混合液からなる層を形成する第３の工程と、
前記膜−電極接合体と前記ガス拡散層側とを、前記混合液から成る層が前記電極層上に配置されるように接合する第４の工程と
を備え、
前記第２の工程で用意する前記混合液は、以下の式
α＝Ｂ＊１０００／（Ｙ＊Ｚ＊Ｘ＊Ａ）
（式中、Ａはカーボン粒子の配合量（ｇ）、Ｂは撥水性物質の配合量（ｇ）、Ｘはカーボン粒子の比表面積（ｍ2／ｇ）、Ｙは撥水性物質の密度（ｇ／ｃｍ3）、Ｚは撥水性物質の被膜厚さ（μｍ）を示し、＊は乗算を表わす）で表わされる被覆率αが、０．４〜０．９となるように、前記カーボン粒子と前記撥水性物質とを混合して成る
燃料電池の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の燃料電池の製造方法であって、
前記第２の工程で用意する前記混合液は、前記被覆率αが、０．４４〜０．８８となるように、前記カーボン粒子と前記撥水性物質とを混合して成る
燃料電池の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７記載の燃料電池の製造方法であって、
前記撥水性物質は、フッ素系樹脂である
燃料電池の製造方法。
【請求項９】
電解質膜と、該電解質膜上に形成された電極層と、導電性多孔質体から成るガス拡散層と、を備える燃料電池用接合体であって、
少なくとも表面に微細孔を有するカーボン粒子と撥水性物質とが混在して成ると共に層状に形成され、一方の面で前記電極層と接しつつ、前記電極層と前記ガス拡散層との間に配置されたカーボン層を備え、
前記カーボン層は、前記カーボン粒子の表面積全体に対する前記撥水性物質によって被覆される面積の割合として、以下の式
α＝Ｂ＊１０００／（Ｙ＊Ｚ＊Ｘ＊Ａ）
（式中、Ａはカーボン粒子の配合量（ｇ）、Ｂは撥水性物質の配合量（ｇ）、Ｘはカーボン粒子の比表面積（ｍ2／ｇ）、Ｙは撥水性物質の密度（ｇ／ｃｍ3）、Ｚは撥水性物質の被膜厚さ（μｍ）を示し、＊は乗算を表わす）で表わされる被覆率αが、０．４〜０．９である
燃料電池用接合体。
【請求項１０】
請求項９記載の燃料電池用接合体であって、
前記カーボン層は、前記被覆率αが、０．４４〜０．８８である
燃料電池用接合体。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の燃料電池用接合体であって、
前記撥水性物質は、フッ素系樹脂である
燃料電池用接合体。
【請求項１２】
電解質膜と、該電解質膜上に形成された電極層と、導電性多孔質体から成るガス拡散層と、を備える燃料電池であって、
少なくとも表面に微細孔を有するカーボン粒子と撥水性物質とが混在して成ると共に層状に形成され、一方の面で前記電極層と接しつつ、前記電極層と前記ガス拡散層との間に配置されたカーボン層を備え、
前記カーボン層は、前記カーボン粒子の表面積全体に対する前記撥水性物質によって被覆される面積の割合として、以下の式
α＝Ｂ＊１０００／（Ｙ＊Ｚ＊Ｘ＊Ａ）
（式中、Ａはカーボン粒子の配合量（ｇ）、Ｂは撥水性物質の配合量（ｇ）、Ｘはカーボン粒子の比表面積（ｍ2／ｇ）、Ｙは撥水性物質の密度（ｇ／ｃｍ3）、Ｚは撥水性物質の被膜厚さ（μｍ）を示し、＊は乗算を表わす）で表わされる被覆率αが、０．４〜０．９である
燃料電池。
【請求項１３】
請求項１２記載の燃料電池であって、
前記カーボン層は、前記被覆率αが、０．４４〜０．８８である
燃料電池。
【請求項１４】
請求項１２または１３記載の燃料電池であって、
前記撥水性物質は、フッ素系樹脂である
燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池用接合体、燃料電池、およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型等の燃料電池は、一般に、電解質膜の表面に電極層が形成された膜−電極接合体と、膜−電極接合体上に配置される導電性多孔質体から成るガス拡散層とを備えている。このような燃料電池として、電極層とガス拡散層との間に、カーボン粒子と撥水性樹脂を備える撥水層を設ける構成が知られている。撥水層中の撥水性樹脂量を増加させると、撥水層における水の滞留を抑える効果を高めることができるが、撥水性樹脂は一般に絶縁性物質であるため、電極層およびガス拡散層との間の接触抵抗が高まる。そのため、従来、撥水層における撥水性を高める効果を得つつ、接触抵抗に対する影響を抑えることができるように、撥水層を構成するカーボン粒子と撥水性樹脂との混合割合が検討されてきた。このような構成の一つとして、例えば、上記撥水層を多層に形成し、電極層と接する層では、撥水性樹脂の含有量を、撥水性樹脂とカーボン粒子の合計量に対して５〜１０重量％として、ガス拡散層と接する層では、撥水性樹脂の含有量を、撥水性樹脂とカーボン粒子の合計量に対して２０〜４０重量％とする構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２２８１３
【特許文献２】特開２００３−０１７０７１
【特許文献３】特開２００５−３１０６６０
【特許文献４】特開２００５−１６６４７３
【特許文献５】特開２００６−０９２９２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のように、撥水層中の撥水性樹脂量を、撥水性樹脂とカーボン粒子の合計量に対する重量比によって規定する場合であっても、氷点下等の低温環境における運転時や、燃料電池に供給する加湿量が多い場合、あるいは発電量が多く生成水量が多い場合のように、電極層内で液水が過剰になりやすい条件下では、電極層からの排水が不十分となって、電池性能が充分に発揮できなくなる場合があった。このように電極層内で液水が過剰になりやすい条件下では、電極層側からガス拡散層側へと支障なく継続して排水が行なわれる必要があるが、撥水層における撥水性樹脂量を重量比で規定して、単に撥水層中の撥水性を確保するだけでは、電極層側からガス拡散層側への水の移動を充分に確保することができない場合があった。そのため、撥水層における撥水性物質の含有状態について、更なる適正化が望まれていた。
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池内における電極層からの排水性を向上させて電池性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実施することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
燃料電池用接合体の製造方法であって、
電解質膜と該電解質膜上に形成された電極層とから成る膜−電極接合体と、導電性多孔質体から成るガス拡散層と、を用意する第１の工程と、
少なくとも表面に微細孔を有するカーボン粒子と撥水性物質とを含有する混合液を用意する第２の工程と、
前記混合液を、前記膜−電極接合体と前記ガス拡散層の少なくとも一方の表面に塗布して、前記混合液からなる層を形成する第３の工程と、
前記膜−電極接合体と前記ガス拡散層側とを、前記混合液から成る層が前記電極層上に配置されるように接合する第４の工程と
を備え、
前記第２の工程で用意する前記混合液は、以下の式
α＝Ｂ＊１０００／（Ｙ＊Ｚ＊Ｘ＊Ａ）
（式中、Ａはカーボン粒子の配合量（ｇ）、Ｂは撥水性物質の配合量（ｇ）、Ｘはカーボン粒子の比表面積（ｍ2／ｇ）、Ｙは撥水性物質の密度（ｇ／ｃｍ3）、Ｚは撥水性物質の被膜厚さ（μｍ）を示し、＊は乗算を表わす）で表わされる被覆率αが、０．４〜０．９、好ましくは０．４４〜０．８８となるように、前記カーボン粒子と前記撥水性物質とを混合して成る
燃料電池用接合体の製造方法。
【０００８】
適用例１に記載の燃料電池用接合体の接続方法では、上記混合液によって電極とガス拡散層との間に設けられる層において、被覆率αが、０．４〜０．９となっているため、電極からガス拡散層側への排水性を向上させて、電池性能を向上させることができる。このように、電極からガス拡散層側への排水性を向上させることにより、氷点下等の低温環境における運転時や、燃料電池に供給する加湿量が多い場合、あるいは発電量が多く生成水量が多い場合のように、電極内で液水が過剰になりやすい条件下であっても、支障なく発電を継続することが可能になる。
【０００９】
［適用例２］
適用例１記載の燃料電池用接合体の製造方法であって、前記第２の工程で用意する前記混合液は、前記被覆率αが、０．４４〜０．８８となるように、前記カーボン粒子と前記撥水性物質とを混合して成る燃料電池用接合体の製造方法。適用例２記載の燃料電池用接合体の製造方法によれば、上記混合液によって電極とガス拡散層との間に設けられる層において、被覆率αが、０．４４〜０．８８となっているため、電極からガス拡散層側への排水性をさらに向上させて、電池性能を向上させることができる。
【００１０】
［適用例３］
適用例１または２記載の燃料電池用接合体の製造方法であって、前記撥水性物質は、フッ素系樹脂である燃料電池用接合体の製造方法。適用例３記載の燃料電池用接合体の製造方法によれば、被覆率αを０．４〜０．９、好ましくは０．４４〜０．８８の数値範囲とすることにより、電池性能を向上させる効果を特に高めることができる。
【００１１】
［適用例４］
適用例１ないし３いずれか記載の燃料電池用接合体の製造方法であって、前記混合液は、さらに界面活性剤を含有し、前記撥水性物質は、前記混合液中に均一に分散されている燃料電池用接合体の製造方法。適用例４の燃料電池用接合体の製造方法によれば、撥水性物質は、界面活性剤によって混合液中に均一に分散されているため、被覆率αが既述した数値範囲を満たすようにカーボン粒子および撥水性物質を混合した混合液を用いることにより、混合液を塗布して得られる層におけるカーボン粒子の撥水性物質による被覆の程度を、容易に所望の状態にすることができる。
【００１２】
［適用例５］
適用例１ないし３いずれか記載の燃料電池用接合体の製造方法であって、前記混合液は、さらに有機溶媒を含み、前記撥水性物質は前記混合液中に溶解されている燃料電池用接合体の製造方法。適用例５記載の燃料電池用接合体の製造方法によれば、撥水性物質は、混合液中に溶解しているため、被覆率αが既述した数値範囲を満たすようにカーボン粒子および撥水性物質を混合した混合液を用いることにより、混合液を塗布して得られる層におけるカーボン粒子の撥水性物質による被覆の程度を、容易に所望の状態にすることができる。
【００１３】
本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、燃料電池の製造方法や、燃料電池用接合体、あるいは燃料電池の製造方法などの形態で実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
Ａ．燃料電池の構成：
図１は、本発明の実施の態様に係る燃料電池用接合体を備える燃料電池としての単セル１０の概略構成を表わす断面模式図である。単セル１０は、電解質膜２０と、電解質膜２０の各々の面上に形成された電極であるアノード２１およびカソード２２と、電極を形成した上記電解質膜２０を両側から挟持するガス拡散層２３，２４と、ガス拡散層２３，２４のさらに外側に配置された流路形成多孔質体２５，２６と、流路形成多孔質体２５，２６のさらに外側に配置されたガスセパレータ２７，２８と、を備えている。さらに、単セル１０は、アノード２１とガス拡散層２３との間、および、カソード２２とガス拡散層２４との間に、カーボン層４０を備えている。
【００１５】
本実施の態様に係る燃料電池は、固体高分子型燃料電池であり、電解質膜２０は、固体高分子材料、例えばパーフルオロカーボンスルホン酸を備えるフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜とすることができ、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。アノード２１およびカソード２２は、触媒として、例えば白金、あるいは白金合金を備えている。より具体的には、アノード２１およびカソード２２は、上記触媒を担持したカーボン粒子と、電解質膜２０を構成する高分子電解質と同様の電解質と、を備えている。電解質膜２０と、アノード２１およびカソード２２とは、ＭＥＡ（膜−電極接合体、Membrane Electrode Assembly）３０を構成している。
【００１６】
ガス拡散層２３，２４は、ガス透過性を有する導電性部材、例えば、カーボンペーパやカーボンクロス、あるいは金属メッシュや発泡金属によって形成することができる。また、ガス拡散層２３，２４は、いずれも、平坦な板状部材として形成されている。このようなガス拡散層２４は、電気化学反応に供されるガスの流路になると共に、集電を行なう。
【００１７】
アノード２１およびカソード２２とガス拡散層２３，２４との間に設けられたカーボン層４０は、カーボン粒子と、フッ素樹脂などの撥水性物質とを備えている。このようなカーボン層４０は、カーボン粒子と撥水性物質とを含有する混合液であるカーボン層インクを、ガス拡散層２３，２４を構成する導電性部材、あるいはＭＥＡの表面に塗布し、乾燥・焼成を行なうことによって形成される。カーボン層４０の詳しい構成については、後述する。ＭＥＡ３０と、カーボン層４０と、ガス拡散層２３，２４とから成る積層体を、以後、燃料電池用接合体３５と呼ぶ。
【００１８】
流路形成多孔質体２５，２６は、導電性を有する多孔質体から成る板状部材であり、ガス拡散層２３，２４およびガスセパレータ２７，２８と、表面全体で接触するように配置されている。このような流路形成多孔質体２５，２６は、例えば、ラスメタル（エキスパンドメタル）、パンチングメタル、発泡チタン、球状チタン焼結体、および、これらの金属多孔質体に、導電性および耐食性の高い金属（例えば、金）によるめっきを施した多孔質体を用いることができる。
【００１９】
ガスセパレータ２７，２８は、ガス不透過な導電性部材、例えば圧縮カーボンやステンレス鋼から成る部材によって形成される。ガスセパレータ２７，２８は、表面が平坦面となっており、この平坦面において、流路形成多孔質体２５，２６と接している。ガスセパレータ２７上に配置された流路形成多孔質体２５内の細孔によって、水素を含有する燃料ガスが流れる単セル内燃料ガス流路が形成される。また、ガスセパレータ２８上に配置された流路形成多孔質体２６内の細孔によって、酸素を含有する酸化ガスが流れる単セル内酸化ガス流路が形成される。
【００２０】
さらに、単セル１０の外周部には、単セル内燃料ガス流路および単セル内酸化ガス流路におけるガスシール性を確保するために、ガスケット等のシール部材が配置されている（図示せず）。また、燃料電池が、上記した単セル１０を複数積層したスタック構造を有する場合には、このスタック構造の外周部には、単セル１０の積層方向に沿って、燃料ガスあるいは酸化ガスが流通する複数のガスマニホールドが設けられる（図示せず）。これら複数のガスマニホールドのうちの燃料ガス供給マニホールドを流れる燃料ガスは、各単セル１０に分配され、電気化学反応に供されつつ各単セル内燃料ガス流路内を通過し、その後、燃料ガス排出マニホールドに集合する。同様に、酸化ガス供給マニホールドを流れる酸化ガスは、各単セル１０に分配され、電気化学反応に供されつつ各単セル内酸化ガス流路内を通過し、その後、酸化ガス排出マニホールドに集合する。
【００２１】
Ｂ．燃料電池用接合体３５の製造工程：
図２は、燃料電池用接合体３５の製造工程を表わす説明図である。燃料電池用接合体３５を製造する際には、まず、電解質膜２０上に電極を形成して、ＭＥＡ３０を作製する（ステップＳ１００）。ここで、電極を形成するには、最初に触媒インクを作製する。触媒インクは、白金を担持したカーボン粒子と、電解質膜２０と同様のフッ素系高分子電解質とを含有している。白金を担持したカーボン粒子は、例えばカーボンブラックから成るカーボン粒子を、白金化合物の溶液（例えば、テトラアンミン白金塩溶液やジニトロジアンミン白金溶液や白金硝酸塩溶液、あるいは塩化白金酸溶液など）中に分散させて、含浸法や共沈法、あるいはイオン交換法によって作製する。このようにして作製した白金担持カーボン粒子を、水および有機溶剤からなる適当な溶媒中に分散させると共に、既述したフッ素系高分子電解質を含有する電解質溶液をさらに混合することで、触媒インクが得られる。なお、白金を担持させるのに用いるカーボン粒子の平均粒径は、例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍとすることができる。
【００２２】
触媒インクから電極を形成するには、例えば、触媒インクを基材上に塗布して電極層を形成し、得られた電極層を電解質膜２０上に熱転写して、熱転写後に基材を除去すればよい。基材は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）あるいはポリエチレン（ＰＥ）によって形成することができる。あるいは、触媒インクを、電解質膜２０上に直接塗布しても良い。触媒インクの基材上あるいは電解質膜２０上への塗布は、例えば、スプレー法や、スクリーン印刷、あるいは、ドクターブレード法や、インクジェット法により行なうことができる。このように、電解質膜２０上に電極を形成することにより、ＭＥＡ３０が得られる。
【００２３】
次に、ガス拡散層２３，２４となる導電性多孔質部材を用意する（ステップＳ１１０）。また、カーボン層４０を形成するためのカーボン層インクを作製する（ステップＳ１２０）。カーボン層インクは、既述したように、カーボン粒子と撥水性物質とを含有している。ここで、カーボン粒子は、表面に微小な微細孔を有する粒子であり、例えば、カーボンブラックを用いることができる。また、撥水性物質としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂を用いることができる。なお、カーボン層インクを作製するために用いるカーボン粒子の平均細孔径は、例えば、１００ｎｍ〜１０００ｎｍとすることができる。本実施の態様では、カーボン層インクは、水および／または有機溶媒からなる適当な溶媒中に、カーボン粒子を分散させると共に、上記撥水性物質を含有する溶液をさらに混合することによって作製している。ここで、撥水性物質を含有する溶液としては、例えば、界面活性剤を含み、撥水性物質が水あるいは水を含む溶液中に均一に分散した分散液を用いることができる。この分散液に含まれる界面活性剤としては、ノニオン界面活性剤を用いることができ、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルや、アルキルポリグルコシドを用いることができる。
【００２４】
上記のようにカーボン層インクを作製する際に、本実施の態様では、以下の（１）式で表わされる被覆率αが、０．４〜０．９、好ましくは０．４４〜０．８８となるように、カーボン粒子と撥水性物質とを混合している。
【００２５】
α＝Ｂ＊１０００／（Ｙ＊Ｚ＊Ｘ＊Ａ）      …（１）
（式中、Ａはカーボン粒子の配合量（ｇ）、Ｂは撥水性物質の配合量（ｇ）、Ｘはカーボン粒子の比表面積（ｍ2／ｇ）、Ｙは撥水性物質の密度（ｇ／ｃｍ3）、Ｚは撥水性物質の被膜厚さ（μｍ）を示し、＊は乗算を表わす。）
【００２６】
上記（１）式は、カーボン粒子に形成される微細孔の表面を含む、カーボン粒子の表面上を、撥水性物質が平均Ｚμｍの均一な膜厚で被覆した場合における、カーボン粒子表面全体に対する撥水性物質によって被覆される領域の割合を表わしている。比較的親水性の高いカーボン粒子の表面のうち、より撥水性の高い撥水性物質によって被覆される領域の割合を規定することにより、カーボン層インクによって形成されるカーボン層４０の親水性および撥水性の程度を規定することができる。本実施の態様では、既述したように、カーボン層インク中に界面活性剤が含まれているため、カーボン層インク内において、撥水性物質は、均一に拡散してカーボン粒子の微細孔内へも容易に入り込むことができる。そのため、撥水性物質は、カーボン層インクにおける微細孔表面を含む表面全体に、ほぼ均一に固着すると考えることができ、カーボン層インクおけるカーボン粒子と撥水性物質の配合量に基づいて、上記のように被覆率αを規定することができる。このように、本実施の態様では、カーボン粒子表面に対する撥水性物質の均一な固着は、界面活性剤によって確保されている。そのため、カーボン層インクの材料として用いる撥水性物質の分散液に含まれる界面活性剤の量では、カーボン層インクにおいて撥水性物質を均一に分散させるのに不足する場合には、カーボン層インクを作製する際に、必要に応じてさらに界面活性剤を添加すれば良い。なお、上記（１）式の左辺における係数１０００は、代入する各変数の単位を合わせて、式全体を成り立たせるためのものである。
【００２７】
カーボン層インクを作製すると、次に、このカーボン層インクをガス拡散層２３，２４上に塗布し、カーボン層インクを塗布したガス拡散層２３，２４を乾燥・焼成することにより、ガス拡散層２３，２４上にカーボン層４０を形成する（ステップＳ１３０）。ここで、多孔質体であるガス拡散層２３，２４における細孔径は、カーボン層インクが含有するカーボン粒子の粒径に比べて大きいため、カーボン層インクを塗布することにより、カーボン粒子および撥水性物質を備えるカーボン層インクは、ガス拡散層２３，２４の内部へと容易に染み込む。そのため、カーボン層インクによって形成されるカーボン層４０は、ガス拡散層２３，２４の表面、および、ガス拡散層２３，２４の表面に近接する部分を含む層として形成される。このようなカーボン層インクを塗布したガス拡散層２３，２４を乾燥・焼成することにより、カーボン層インク中の溶媒が気化して除去される。また、カーボン層中の界面活性剤が、燃焼により分解・除去される。このように、焼成によって界面活性剤を除去することにより、界面活性剤に起因するカーボン層４０における親水性の高まりを抑制できる。上記焼成の温度および時間は、カーボン層インク中の溶媒および界面活性剤が充分に除去可能であれば良い。また、焼成温度は、焼成に供する各材料の耐熱温度以下、本実施の態様では、具体的には、撥水性物質であるＰＴＦＥの分解温度以下であればよい。焼成温度は、例えば、３５０℃とすることができる。
【００２８】
なお、上記した焼成温度は、カーボン層インクが備える撥水性物質であるＰＴＦＥの軟化温度（融点。３２７℃）よりも高い。そのため、カーボン層インクを塗布したガス拡散層２３，２４を焼成することにより、撥水性物質であるＰＴＦＥは軟化してカーボン粒子表面に広がり、カーボン層を構成するカーボン粒子をＰＴＦＥが被覆する際の膜厚がより薄くなる。撥水性物質としてＰＴＦＥを用いる場合には、軟化温度よりも高い上記温度で焼成することにより、得られたカーボン層における撥水性物質の被膜厚さＺは、約１０ｎｍとなる。ここで、焼成温度をより低くした場合、具体的には、撥水性物質の軟化温度よりも低くした場合には、得られるカーボン層における撥水性物質の被膜厚さＺは、より厚くなる。このように、撥水性物質の被膜厚さＺは、焼成温度、および、用いる撥水性物質の種類とその軟化温度に応じて変化し得る値である。そのため、これらの条件に基づいて、得られるカーボン層における撥水性物質の被膜厚さＺを、例えば実験により予め求めて、このような値を（１）式に代入することにより、カーボン層インクを作製する際の、カーボン粒子と撥水性物質の配合量を設定すればよい。撥水性物質の被膜厚さＺは、例えば、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により測定することができる。
【００２９】
ステップＳ１３０においてガス拡散層２３，２４上にカーボン層４０を形成すると、次に、カーボン層４０を形成した面が接合面となるように、ガス拡散層２３，２４とＭＥＡ３０とを重ね合わせて熱圧接合（ホットプレス）することで、燃料電池用接合体３５が完成する（ステップＳ１４０）。なお、単セル１０を製造するには、上記燃料電池用接合体３５の外側に、流路形成多孔質体２５，２６、およびガスセパレータ２７，２８を順次積層すればよい。また、スタック構造を有する燃料電池を製造するには、所定の数の単セル１０を積層し、得られた積層体の両端に、接続端子を有する集電板、絶縁板、およびエンドプレートを配置し、エンドプレート間に押圧力がかかるように積層体を締結すれば良い。
【００３０】
以上のように構成された本実施の態様の燃料電池用接合体を備える燃料電池によれば、電極とガス拡散層との間に設けられたカーボン層において、既述した（１）式で表わされる被覆率αが、０．４〜０．９、好ましくは０．４４〜０．８８となっているため、電極からガス拡散層側への排水性を向上させて、電池性能を向上させることができる。このように、電極からガス拡散層側への排水性を向上させることにより、氷点下等の低温環境における運転時や、燃料電池に供給する加湿量が多い場合、あるいは発電量が多く生成水量が多い場合のように、電極内で液水が過剰になりやすい条件下であっても、支障なく発電を継続することが可能になる。
【００３１】
ここで、カーボン層では、カーボン粒子によって層内の導電性を確保すると共に、カーボン粒子の露出する表面によって、カーボン層内への液水の浸入が許容される。また、カーボン層内では、撥水性物質によって、液水が弾かれて、カーボン層近傍における液水の滞留が抑えられる。カーボン層における被覆率αを、本実施の態様で規定する上記した数値範囲とすることにより、カーボン粒子の表面において、撥水性物質によって被覆されていない親水性の高い領域と、撥水性物質によって被覆された撥水性の高い領域との双方を充分に確保することができる。このように、カーボン層全体として、撥水性と親水性のバランスをとることにより、電極における液水量が過剰になる場合であっても、カーボン層近傍における液水の滞留を抑えつつ、カーボン層を介した電極からの排水を支障なく行なわせることができる。
【００３２】
被覆率αが上記範囲よりも低い場合には、カーボン粒子表面において、撥水性物質に被覆されていない領域、すなわち、撥水性物質よりも親水性の高い領域の割合が増えるため、液水がカーボン層内に浸入し易くなる。このように液水がカーボン層内に浸入しやすくなることにより、電極内からカーボン層内へと液水が移動しやすくなる。しかしながら、カーボン層の親水性が高まることにより、カーボン層近傍において液水が滞留し易くなるため、生成水量が過剰になる場合には、滞留した液水がガスの流れを妨げて、電池性能が低下する可能性がある。また、被覆率αが上記範囲よりも低く、カーボン層内の撥水性物質の配合割合が低い場合には、バインダ（結着剤）として働く撥水性物質が不足することによりカーボン層の強度が不足し、カーボン層を介した電極とガス拡散層との間の接触不良が生じたり、燃料電池全体の耐久性が不十分となる可能性がある。
【００３３】
被覆率αが上記範囲よりも高い場合には、カーボン粒子表面において、撥水性物質に被覆される領域、すなわち撥水性の高い領域の割合が増えるため、カーボン層近傍に液水が引き寄せられることによる液水の滞留は抑制される。しかしながら、撥水性物質の割合が高くなることにより、カーボン粒子間の空隙が撥水性物質によって狭められて、カーボン層内へと液水が浸入し難くなる。そのため、電極からのカーボン層を介した排水が妨げられて、電極内に液水が滞留し、その結果触媒へのガス供給が妨げられて、電池性能が低下する可能性がある。なお、被覆率αを高める場合には、撥水性物質として絶縁性物質を用いるならば、カーボン層における抵抗の高まりに起因する電池性能の低下も起こり得る。
【００３４】
上記のように、被覆率αが低すぎてカーボン層近傍に液水が滞留する場合も、高すぎてカーボン層内への液水の浸入が妨げられる場合も、共に、特に電極で生成水量が過剰になる場合には、排水不良に起因する電池性能の低下が起こり易くなる。生成水量が過剰になる場合とは、例えば、液水が気化し難い氷点下等の低温条件での起動・運転時や、燃料電池に供給するガスにおける加湿量が多く、発電量が多いとき（高加湿・高負荷条件）を挙げることができる。カーボン層における被覆率αを、本実施の態様で規定した数値範囲とすることにより、撥水性物質によってカーボン層近傍における液水の滞留を抑えつつ、被覆されていないカーボン粒子表面によってカーボン層内へと液水を導き、上記液水が過剰になりやすい条件下であっても、電池性能を維持することが可能になる。なお、発電に伴って生成水を生じるのはカソードであるが、燃料電池の内部では、一般に、水蒸気圧が高い側から低い側へと電解質膜を介して水が移動する。その結果、生成水量が多く、カソードにおいて液水が過剰となりやすい条件下では、アノード側でも液水が過剰になりやすくなる。したがって、図１に示すように、アノード側とカソード側の双方に、本実施の態様に係るカーボン層４０を設けることにより、双方の電極からの排水性を高め、電池性能を高めることができる。
【００３５】
Ｃ．性能評価：
既述した実施の態様に則して実施例１〜実施例３の燃料電池用接合体３５を作製して燃料電池（単セル１０）を組み立て、比較例の燃料電池用接合体を用いた単セルと共に性能を評価した。各燃料電池は、燃料電池用接合体が備えるカーボン層におけるカーボン粒子と撥水性物質の配合比のみが異なっている。各燃料電池におけるカーボン層の作製条件は、以下の通りである。なお、実施例１以外の燃料電池用接合体の作製条件としては、実施例１と異なる部分のみを説明している。
【００３６】
実施例１：
ステップＳ１００では、フッ素系樹脂から成る固体高分子電解質膜（デュポン社製、Nafion112）を電解質膜２０として用いた。カソード２２は、カーボン粒子（ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製、ケッチェンブラックＥＣ）に、４５ｗｔ％の割合で白金を担持させた白金担持カーボン粒子１ｇと、高分子電解質を含むナフィオン溶液（デュポン社製、ＳＥ２００９２）２．２ｇとを混合して触媒インクを作製し、この触媒インクをＰＴＦＥ基材上にバーコータで塗布して２５ｃｍ2の層状に成膜し、１００℃のホットプレート上で乾燥させて作製した。また、アノード２１は、カーボン粒子（日本キャボット社製、バルカンＸＣ−７２Ｒ）に、３０ｗｔ％の割合で白金を担持させた白金担持カーボン１ｇと、高分子電解質（デュポン社製、ＳＥ２００９２）３．５ｇとを混合して触媒インクを作製し、この触媒インクをＰＴＦＥ基材上にバーコータで塗布して２５ｃｍ2の層状に成膜し、１００℃のホットプレート上で乾燥させて作製した。そして、基材上に形成したカソード２２およびアノード２１を、電解質膜２０上に熱圧転写し、ＭＥＡ３０を作製した。熱圧転写は、温度１００℃、圧力３ＭＰａ、時間１０分の条件にて行なった。
【００３７】
ステップＳ１１０では、ガス拡散層２３，２４として、カーボンペーパ（東レ株式会社製、ＴＧＰ−Ｈ−０６０）を用意した。ステップＳ１２０では、カーボン粒子（昭和電工製、ＶＧＣＦ−Ｈ）を用意すると共に、撥水性物質としてＰＴＦＥディスパージョン（三井デュポンフロロケミカル（株）製、３１−ＪＲ）を用意した。そして、これらのカーボン粒子およびＰＴＦＥディスパージョンを、乾燥重量比で８．５：１．５で混合して、カーボン層インクを作製した。ステップＳ１３０では、ステップＳ１２０で作製したカーボン層インクを、ステップＳ１１０で用意したガス拡散層２３，２４上に塗工し、乾燥・焼成を行ない、カーボン層４０を形成した。焼成温度は、ＰＴＦＥの溶融温度よりも高い３５０℃とした。ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０でカーボン層４０を形成したガス拡散層２３，２４と、ステップＳ１００で作製したＭＥＡ３０とを、カーボン層４０が形成された面が接合面と成るように重ね合わせ、温度１２０℃、圧力１ＭＰａ、時間５分にて熱圧接合した。
【００３８】
実施例２：
実施例２では、ステップＳ１２０でカーボン層インクを作製する際の、カーボン粒子とＰＴＦＥディスパージョンの重量比を、８．２：１．８とした以外は、実施例１と同様の工程により製造した。
【００３９】
実施例３：
実施例３では、ステップＳ１２０でカーボン層インクを作製する際の、カーボン粒子とＰＴＦＥディスパージョンの重量比を、９：１とした以外は、実施例１と同様の工程により製造した。
【００４０】
比較例１：
比較例１では、ステップＳ１２０でカーボン層インクを作製する際の、カーボン粒子とＰＴＦＥディスパージョンの重量比を、９．２：０．８とした以外は、実施例１と同様の工程により製造した。
【００４１】
比較例２：
比較例２では、ステップＳ１２０でカーボン層インクを作製する際の、カーボン粒子とＰＴＦＥディスパージョンの重量比を、９．５：０．５とした以外は、実施例１と同様の工程により製造した。なお、比較例１および２では、実施例１〜３に比べて、カーボン層におけるカーボン粒子の割合がより高くなっている。
【００４２】
比較例３：
比較例３では、ステップＳ１２０でカーボン層インクを作製する際の、カーボン粒子とＰＴＦＥディスパージョンの重量比を、８：２とした以外は、実施例１と同様の工程により製造した。
【００４３】
比較例４：
比較例４では、ステップＳ１２０でカーボン層インクを作製する際の、カーボン粒子とＰＴＦＥディスパージョンの重量比を、７：３とした以外は、実施例１と同様の工程により製造した。なお、比較例３および４では、実施例１〜３に比べて、カーボン層におけるＰＴＦＥの割合がより高くなっている。
【００４４】
上記のようにして作製した各燃料電池用接合体を用いて、燃料電池を、図１に示すような単セルの状態で作製し、負荷に接続して発電を行なわせ、性能を評価した。なお、上記実施例１〜３および比較例１〜４の燃料電池用接合体を用いて作製した燃料電池の各々を、実施例１〜３あるいは比較例１〜４の燃料電池と呼ぶ。発電は、低温条件と常温高加湿条件の２種類の条件について行なった。
【００４５】
低温条件である第１の条件は、各燃料電池の温度を−３０℃に保ち、ドライ条件（無加湿条件）にて、電流密度を０．０５Ａ／ｃｍ2に保持した。このような第１の条件下では、温度が低く液水が気化され難いために、発電に伴って生じる生成水が電極から充分な効率で排水されないと、電極内に液水が滞留して触媒に対するガスの給排が妨げられて発電性能が低下し、やがて発電が停止する。そのため、電極からの排水効率が優れているほど、より長く発電を継続し、より多くの電力を発生することが可能となる。発電量が多いほど生成水量が多くなるため、第１の条件においては、発電開始から発電停止（電圧が０Ｖになったとき）までの積算生成水量によって、各燃料電池の性能を比較した。なお、積算生成水量は、出力電流（電流密度×電極面積）と、発電停止までの時間に基づいて、理論的に算出した。
【００４６】
常温高加湿条件である第２の条件は、各燃料電池の温度を４０℃に保ち、フル加湿条件（４０℃のバブラを用いて加湿する条件）にて、電流密度を１．５Ａ／ｃｍ2に保持した。このような第２の条件で１０分間発電を行ない、その間の平均電圧を求めた。なお、第１および第２の条件下で発電を行なう際には、各燃料電池のアノードおよびカソードに対しては、水素および酸素が大過剰（理論的に必要な量に対する実際の供給量の比の値であるいわゆるストイキが４．２〜６．０）になるように水素ガスあるいは空気を供給した。
【００４７】
図３は、実施例１〜３および比較例１〜４の燃料電池用接合体あるいは燃料電池について比較を行なった結果をまとめて示す説明図である。図３において、被覆率αは、既述した（１）式に基づいて求めた。ここで、上記各実施例および比較例で用いたカーボン粒子の比表面積Ｘは、１３ｍ2／ｇであり、撥水性物質（ＰＴＦＥ）の密度Ｙは、２ｇ／ｃｍ3である。
【００４８】
撥水性物質（ＰＴＦＥ）の被膜厚さＺは、例えば予め実験的に、あるいは計算により求めておけば良い。ここでは、被膜厚さＺの値は、９．６２ｎｍ（０．００９６２μｍ）を用いた。用いた被膜厚さＺの値の求め方について以下に説明する。ここではまず、実施例１〜３および比較例１〜４の各々について、ステップＳ１３０で作製したカーボン層が形成されたガス拡散層を用いて、水の接触角を測定した。その結果、比較例３および比較例４のガス拡散層において、接触角は、同等の最大値（約１５１°）となった。そのため、用いた７種類のガス拡散層の内、比較例３および比較例４のガス拡散層のみが、被覆率αが１００％となっていると判断した。そして、比較例３と比較例４のガス拡散層の内、撥水性物質の割合がより少ない比較例３における撥水性物質の配合割合が、カーボン粒子の表面全体が撥水性物質によって１００％被覆されるときの最小値であると判断した。そこで、比較例３のカーボン層におけるカーボン粒子の配合量Ａ（ｇ）と、ＰＴＦＥの配合量Ｂ（ｇ）と、既述したカーボン粒子の比表面積Ｘ（ｍ2／ｇ）と、ＰＴＦＥの比重Ｙ（ｇ／ｃｍ3）とを式（１）に代入すると共に、被覆率α＝１として計算を行ない、ＰＴＦＥの被膜厚さＺとして、上記した値を得た。なお、被膜厚さＺは、既述したように、例えばＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により実測しても良い。また、既述したように、撥水性物質としてＰＴＦＥを用い、ステップＳ１３０においてＰＴＦＥの軟化温度よりも高い温度で焼成を行なう場合には、一般に、ＰＴＦＥの被膜厚さＺは約１０ｎｍとなるため、同様の製造方法による場合には、被膜厚さＺを１０ｎｍ（０．０１μｍ）として計算しても、充分な精度で被覆率αを求めることができる。
【００４９】
既述したように、図３において「生成水量（ｇ）」は、第１の条件下で発電開始から発電停止までの積算発電量に基づいて算出した積算生成水量であり、「平均電圧（Ｖ）」は、第２の条件下で１０分間発電を行なったときの平均電圧である。また、「ハンドリング性」は、ステップＳ１３０で得られたカーボン層を備えるガス拡散層における、カーボン層の剥離の程度を評価した結果である。具体的には、実際のステップＳ１３０では、個々の電極面積よりも大きなガス拡散層上にカーボン層を形成した後に、電極面積に対応する大きさとなるようにガス拡散層の裁断を行なっており、裁断の際に、カーボン層の剥離が起これば「ハンドリング性＝悪」と評価し、カーボン層の剥離がほとんど起こらなければ「ハンドリング性＝良」と判断した。
【００５０】
図３に示すように、実施例１〜３の燃料電池は、比較例１〜４の燃料電池に比べて、第１の条件下における発電開始から発電停止までの積算生成水量が多かった。したがって、実施例１〜３の燃料電池は、液水が気化し難い氷点下という低温条件下で起動する場合であっても、カーボン層を介した電極からガス拡散層側への優れた排水性を発揮して、より長く電池性能を維持することができたと評価することができた。また、実施例１〜３の燃料電池は、比較例１〜４の燃料電池に比べて、第２の条件下における平均電圧値が高かった。したがって、実施例１〜３の燃料電池は、電極において液水が過剰になりやすい高負荷・高加湿条件下であっても、カーボン層を介した電極からガス拡散層側への優れた排水性を発揮して、より高い電池性能を維持することができたと評価することができた。また、実施例１〜３の燃料電池用接合体は、ＰＴＥＦの割合がより少ない比較例１，２の燃料電池用接合体に比べて優れたハンドリング性を示すと共に、ＰＴＦＥの割合がより多い比較例３，４の燃料電池用接合体と同等のハンドリング性を示した。したがって、実施例１〜３の燃料電池用接合体は、カーボン層内への充分な液水の浸入を許容するＰＴＦＥの配合割合であっても、カーボン層の強度・耐久性を、充分に確保可能であると評価することができた。
【００５１】
図４は、図３に示した結果に基づいて、被覆率αと、第１の条件下における積算生成水量、あるいは、第２の条件下における平均電圧との関係をグラフ化して表わした説明図である。図４に示す結果と、図３に示したハンドリング性に係る評価から、第１の条件下における生成水量と、第２の条件下における平均電圧と、ハンドリング性とを満たす範囲として、被覆率αは、０．４〜０．９、好ましくは０．４４〜０．８８とすべきことが確認された。
【００５２】
Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５３】
Ｄ１．変形例１：
実施の態様および実施例では、カーボン層インクを作製するために、撥水性物質と共に界面活性剤を含む分散液（ディスパージョン）を用い、分散液中の界面活性剤によって、カーボン層インク内で、カーボン粒子の細孔内への撥水性物質の入り込みを確保したが、異なる構成としても良い。例えば、カーボン層インクを作製するために、撥水性物質と界面活性剤とを含有する分散液に代えて、撥水性物質が有機溶媒に溶解した撥水性物質溶液を用いても良い。撥水性物質溶液とカーボン粒子とを混合してカーボン層インクを作製する場合であっても、カーボン層インク内で撥水性物質を充分に分散させて、カーボン粒子の細孔内へも均一に入り込ませ、カーボン粒子表面全体を、撥水性物質によって均一に被覆することが可能になる。なお、有機溶媒に撥水性物質を溶解させた撥水性物質溶液を用いる場合にも、カーボン層インクをガス拡散層表面に塗布した後に、乾燥および／または焼成を行ない、有機溶媒をカーボン層から除去することが望ましい。
【００５４】
Ｄ２．変形例２：
実施の態様および実施例では、カーボン層４０を、ガス拡散層上に塗布することによって形成したが、異なる構成としても良い。例えば、ガス拡散層上に代えて、電解質膜２０上にカーボン層インクを塗布することによってカーボン層４０を形成しても良い。あるいは、カーボン層インクの一部をガス拡散層上に塗布すると共に、残余を電解質膜２０上に塗布し、塗布面同士を重ね合わせて燃料電池用接合体を作製しても良い。なお、電解質膜２０上にカーボン層インクを塗布する場合には、カーボン層インク内の界面活性剤や有機溶媒を除去するための乾燥・焼成の温度が、電解質膜２０の耐熱温度以下となるように、用いる界面活性剤や有機溶媒を選択すると共に乾燥・焼成温度を設定すればよい。
【００５５】
Ｄ３．変形例３：
実施の態様および実施例では、カーボン層４０は、均一に形成された単一の層から成ることとしたが、異なる構成としても良い。例えば、電極とガス拡散層との間に形成されるカーボン層を、積層面に平行な複数の層から成る多層構造として、層ごとに被覆率αを異ならせることとしても良い。この場合には、カーボン層を構成する層の内、少なくとも電極と接して設けられる層において、被覆率αを０．４〜０．９、好ましくは０．４４〜０．８８とすることにより、電極からカーボン層内への液水の移動を効率よく行なわせる同様の効果を奏することができる。
【００５６】
Ｄ４．変形例４：
実施例では、撥水性物質としてＰＴＦＥを用いたが、異なる構成としても良い。例えば、ＰＴＦＥに代えて、ＦＥＰ（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)や、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）など、他種のフッ素系樹脂を用いても良い。撥水性物質としてフッ素系樹脂を用いるならば、被覆率αを実施の態様と同様の数値範囲とすることで、電池性能を向上させる同様の効果が得られる。なお、用いる撥水性物質によって軟化温度が異なるため、用いる撥水性物質と、ステップＳ１３０における焼成温度との組み合わせにより、カーボン粒子を被覆する撥水性物質の膜厚（被膜厚さＺ）は変更し得る。また、用いる撥水性物質の種類によって、撥水性物質の密度Ｙも変更される。そのため、撥水性物質の種類や焼成温度の被膜厚さＺに対する影響や、用いる撥水性物質の密度Ｙを考慮して、被覆率αが既述した数値範囲となるように、カーボン層を形成すればよい。あるいは、カーボン層に対する撥水性物質の添加量として所望の配合割合の範囲があり、その範囲内でカーボン層における被覆率αを既述した範囲にするためには、撥水性物質の種類や焼成温度を適宜選択することにより、被覆率αを、所望の範囲の値とすることが可能となる。
【００５７】
Ｄ５．変形例５：
実施の態様および実施例では、燃料電池内のセル内ガス流路は、流路形成多孔質体２５，２６によって形成したが、異なる構成としても良い。例えば、セパレータ表面に、互いに平行な複数の溝を設け、このような溝によって、セパレータ研がす拡散層との間に形成される空間により、セル内ガス流路を軽視しても良い。流路形状にかかわらず、ガス拡散層との間で電極上に形成するカーボン層における被覆率αを既述した数値範囲とすることにより、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】単セル１０の概略構成を表わす断面模式図である。
【図２】燃料電池用接合体３５の製造工程を表わす説明図である。
【図３】実施例および比較例を比較した結果を示す説明図である。
【図４】被覆率αと、積算生成水量あるいは平均電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１０…単セル
２０…電解質膜
２１…アノード
２２…カソード
２３，２４…ガス拡散層
２５，２６…流路形成多孔質体
２７，２８…ガスセパレータ
３０…ＭＥＡ
３５…燃料電池用接合体
４０…カーボン層
【図１】
2010146765.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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