(57)【要約】【課題】  特に、燃料電池の負荷変動時あるいは起動停止時における発電性能の低下を防止した膜電極接合体及び燃料電池を提供する。【解決手段】  電解質膜（固体高分子電解質膜２）と、電解質膜（固体高分子電解質膜２）の両面側に配置された燃料極５及び酸化剤極４と、燃料極５及び酸化剤極４の両面側に配置されたガス拡散層７,９と、電解質膜２と少なくとも燃料極５又は酸化剤極４のいずれか一方の電極との間に配置されて、触媒金属イオンの拡散を防止すると共に、触媒金属イオンを還元する触媒金属イオン拡散防止手段３と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2006140087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と、
前記電解質膜の両面側に配置された燃料極及び酸化剤極と、
前記燃料極及び前記酸化剤極の両面側に配置されたガス拡散層と、
前記電解質膜と少なくとも燃料極又は酸化剤極のいずれか一方の電極との間に配置されて、触媒金属イオンの拡散を防止すると共に、触媒金属イオンを還元する触媒金属イオン拡散防止手段と、を有することを特徴とする膜電極接合体。
【請求項２】
前記触媒金属イオン拡散防止手段は、 多孔質状の基板と、前記基板表面近傍に形成された還元促進部と、とを有することを特徴とする請求項１記載の膜電極接合体。
【請求項３】
前記電解質膜と前記酸化剤極との間に多孔質状の基板が配置され、前記基板表面近傍に還元促進部を有することを特徴とする請求項１記載の膜電極接合体。
【請求項４】
多孔質状の基板は、その表面に還元促進剤が被覆されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の膜電極接合体。
【請求項５】
多孔質状の基板の電極側表面と、電極の多孔質状基板側表面との距離が、1μm以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の膜電極接合体。
【請求項６】
前記多孔質状の基板は、導電性を有する材料から形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の膜電極接合体。
【請求項７】
電解質膜の両面側に燃料極及び酸化剤極が配置され、前記燃料極及び前記酸化剤極の両面側に各々ガス拡散層が配置され、前記電解質膜と少なくとも燃料極又は酸化剤極のいずれか一方の電極との間に配置されて、触媒金属イオンの溶出を防止すると共に、触媒金属イオンを還元する触媒金属イオン拡散防止手段を有する膜電極接合体と、
前記膜電極接合体の一方の面側に配置された燃料極側セパレータと、
前記膜電極接合体の他方の面側に配置された酸化剤極側セパレータと、
を備えることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、固体高分子型燃料電池に適用される膜電極接合体及び燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素ガス等の燃料ガスを用いて、水素ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電させる装置であり、低公害かつ発電効率が高いため、近年、特に注目を集めている。自動車業界においても、内燃機関に代えて作動するモータ用の電源として燃料電池を利用する気運が急速に高まっている。自動車搭載用の燃料電池は、小型化かつ高出力化が要求されるため、各種燃料電池の中でも、特に、固体高分子型燃料電池の研究開発が進められている。
【０００３】
固体高分子型燃料電池は、発電の最小単位となる単位セル（単セル）を複数個積層した燃料電池スタックから構成される。単セルは、固体高分子電解質膜の両面に燃料電極と酸化剤電極とを配置して膜電極接合体（MEA）を構成し、さらに、膜電極接合体の両面に各々セパレータを形成している。燃料電極及び酸化剤電極は、触媒層とガス拡散層との２層構造を有し、触媒層は固体高分子電解質膜と接している。
【０００４】
上記固体高分子型燃料電池においては、セパレータに形成されたガス流路から燃料ガスと酸化剤ガスとが導入されると、燃料電極及び酸化剤電極において、化学式１及び化学式２に示す反応が進行する。
【０００５】
[燃料電極側]  H２  →  ２H+  ＋  ２e-  …化学式１
[酸化剤電極側]  1/2O2 ＋ ２H+  ＋  ２e- → H２O  ＋ Ｑ  (反応熱) …化学式２
電池全体としては、化学式３に示す反応が進行して起電力が生じ、外部負荷に対して電気的仕事がなされる。
【０００６】
[電池全体]  H２  ＋  1/2O2  → H２O  ＋ Ｑ  (反応熱)  …化学式３
化学式１と化学式２に示す反応は、各電極の触媒層中に存在する触媒金属（白金(Pt)）と、発生したプロトンと、電子伝導物質と、の三相界面において進行する。そして、燃料電池を運転すると、酸化剤極触媒層中の触媒金属（例えば、Pt）の一部が酸化されてイオン化し（Pt2+）、また、燃料極触媒層中の触媒金属（Pt、RuあるいはPtとRuの合金）の一部も酸化されて同様にイオン化する（Pt2+、Ru2+）。特に、燃料電池の負荷変動時あるいは起動停止時には、触媒金属の溶解が進行してイオン化し易くなる。イオン化した触媒金属イオン（Pt2+、Ru2+）は、濃度拡散によって固体高分子電解質膜側に移動するため、燃料電池を長期に亘り運転すると、酸化剤極触媒層及び燃料極触媒層から触媒金属イオンが多量に溶出し、溶出した触媒金属イオンは固体高分子電解質膜側に拡散してしまう。この結果、三相界面が形成される割合が減少していた。
【０００７】
従来、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）の空隙部に固体高分子電解質樹脂を含有させた固体高分子電解質膜を電極（燃料電極、酸化剤電極）表面に形成し、電極と複合高分子固体電解質膜とを一体化した膜電極接合体が開示されている（特許文献１参照）。本膜電極接合体によれば、燃料電極あるいは酸化剤電極の各電極から溶出した触媒金属イオン（Pt2+、Ru2+）が、固体高分子電解質中のPTFEが存在する位置で還元される傾向を有していた。
【特許文献１】特開平８−３２９９６２号公報（第４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した膜電極接合体において、PTFEは、固体高分子膜中の膜厚方向における任意の箇所に存在するため、各電極から溶出した触媒金属イオン（Pt2+、Ru2+）は、主に固体高分子膜中において還元されて、電極近傍において還元されるものではなかった。このため、燃料電極及び酸化剤電極の各電極から溶出した触媒金属イオン（Pt2+、Ru2+）を還元した上で、再度、触媒金属（Pt、Ru）により三相界面を形成することは難しかった。この結果、燃料電池を長期に亘り運転すると、電極中の金属触媒の減少に伴い燃料電池の発電性能が低下する恐れを有していた。特に、燃料電池の負荷変動時あるいは起動停止時には、触媒金属の溶解が進行し易くなるため、燃料電池の発電性能が著しく低下する恐れを有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、すなわち、本発明の膜電極接合体は、電解質膜と、電解質膜の両面側に配置された燃料極及び酸化剤極と、燃料極及び前記酸化剤極の両面側に配置されたガス拡散層と、電解質膜と少なくとも燃料極又は酸化剤極のいずれか一方の電極との間に配置されて、触媒金属イオンの拡散を防止すると共に、触媒金属イオンを還元する触媒金属イオン拡散防止手段と、を有することを要旨とする。
【００１０】
本発明の燃料電池は、電解質膜の両面側に燃料極及び酸化剤極が配置され、燃料極及び酸化剤極の両面側に各々ガス拡散層が配置され、電解質膜と少なくとも燃料極又は酸化剤極のいずれか一方の電極との間に配置されて、触媒金属イオンの溶出を防止すると共に、触媒金属イオンを還元する触媒金属イオン拡散防止手段を有する膜電極接合体と、膜電極接合体の一方の面側に配置された燃料極側セパレータと、膜電極接合体の他方の面側に配置された酸化剤極側セパレータと、を備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の膜電極接合体によれば、電極から溶出した触媒金属イオンを電極近傍において還元することにより、還元した一部の触媒金属を発電反応に利用して、発電性能の低下を防止することができる。
【００１２】
本発明の燃料電池によれば、触媒金属を発電反応に再利用することにより、発電性能の低下を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態に係る膜電極接合体について、固体高分子電解質型燃料電池に適用した例を挙げて説明する。
【００１４】
第１実施形態（図１〜図５）
第１実施形態では、固体高分子型電解質膜と酸化剤ガス拡散電極との間、及び固体高分子型電解質膜と燃料ガス拡散電極との間の両方に触媒金属イオン拡散防止手段を設けた膜電極接合体について、説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る固体高分子電解質型燃料電池の膜電極接合体の構成を示す断面図である。図１に示すように、膜電極接合体１は、固体高分子電解質膜２の一方の面側に、触媒金属イオン拡散防止手段３を介して酸化剤電極４を配置し、固体高分子電解質膜２の他方の面側も同様に、触媒金属イオン拡散防止手段３を介して燃料ガス電極５を配置している。酸化剤電極４は、固体高分子電解質膜２側から酸化剤極触媒層６とガス拡散層７とを積層し、燃料ガス電極５は、固体高分子電解質膜２側から燃料極触媒層８とガス拡散層９とを積層している。
【００１６】
図１に示す膜電極接合体１の酸化剤極触媒層６近傍の拡大図を図２に示す。図２に示すように、触媒金属イオン拡散防止手段３は、基材であるメッシュ状に編まれたPTFE (Poly tetra-fluoro Ethylene)繊維１０と、PTFE繊維１０表面に被覆された還元剤である界面活性剤１１と、により構成される。なお、図２に示す断面図では、PTFE繊維１０が個別に独立して存在しているように見えるが、実際のPTFE繊維１０は、メッシュ状に編まれて面状態でつながっている。触媒金属イオン拡散防止手段３の近傍には、固体高分子電解質膜２とほぼ同一の成分であり、スルフォン酸基を有する材料の電解質成分１２が存在し、酸化剤極触媒層８中に含まれる電解質成分と固体高分子電解質膜２とをつなぐプロトンパスを形成している。
【００１７】
酸化剤電極４側の触媒金属イオン拡散防止手段３は、酸化剤極触媒層６までの距離を１μm以下に配置することが好ましい。後で詳細に説明するが、酸化剤極触媒層６から溶出した触媒金属イオンは、水素により還元された後、再度、触媒金属となるが、還元された触媒金属は金属結晶の塊となり数十nm〜数百nmのサイズとなることが多い。このため還元された触媒金属を酸化剤極触媒層６で再利用するために、触媒金属イオン拡散防止手段３と酸化剤極触媒層６との距離を1μm以下に狭めて、還元により再結晶化した触媒金属を有効利用し易くするものである。
【００１８】
図１に示す膜電極接合体１の燃料極触媒層８近傍の拡大図を図３に示す。図２に示した触媒金属イオン拡散防止手段３と同様に、図３に示す触媒金属イオン拡散防止手段３は、基材であるメッシュ状に編まれたPTFE 繊維１０と、PTFE繊維１０表面に被覆された還元剤である界面活性剤１１と、により構成される。
【００１９】
基材としては、PTFE (Poly tetra-fluoro Ethylene)繊維、PVDF (Polyvinylidene Fluoride)等の他にも、後述するカーボン繊維などの導電性材料を使用することができる。
【００２０】
還元剤としては、主に界面活性剤等を使用することができる。界面活性剤は、カチオン性、非イオン性、アニオン性のいずれも使用できるが、その種類は問わない。
【００２１】
電解質成分１２は、固体高分子電解質膜２とほぼ同一の成分であり、スルフォン酸基を有する材料から形成される。
【００２２】
固体高分子電解質膜２は、デュポン（株）社製のナフィオン（登録商標）から形成される。
【００２３】
酸化剤極触媒層６は、カーボン繊維上に触媒金属として白金（Pt）を担持して、電解質成分を含有させた材料から形成される。
【００２４】
燃料極触媒層８は、カーボン繊維上に触媒金属として白金（Pt）とルテニウム（Ru）の合金を担持して、電解質成分を含有させた材料から形成される。触媒金属としてPt以外にRuを含めた理由は、一酸化炭素（CO）によるPt被毒を防止するためである。例えば、酸化剤極触媒層６と同様に、燃料極触媒層８の触媒金属としてPtのみを使用した場合は、炭化水素系の燃料を改質して得られたH2を主成分とした燃料ガスを燃料ガス電極５に供給すると、燃料ガス中に含まれるCOがPtに吸着して、水素酸化反応が阻害されて発電性能が低下してしまう。これに対し、Ruを含有させたPtとRuの合金を触媒金属として使用することにより、CO がPtへの吸着を抑制し、Pt のCO被毒を防止することができる。
【００２５】
[膜電極接合体の製造方法]
本実施の形態に係る膜電極接合体の製造方法について説明する。まず、既存の固体高分子電解質膜を準備する。次に、図示しない樹脂シート上に酸化剤極触媒材料を塗布した後、乾燥して酸化剤極触媒層６を作製する。同様に、図示しない樹脂シート上に燃料極触媒材料を塗布した後、乾燥して燃料極触媒層８を作製する。また、メッシュ状に形成したPTFE繊維１０表面に界面活性剤１１を被覆して触媒金属イオン拡散防止手段３を形成した後、電解質溶液を塗布したものを作製する。その後、電解質溶液を塗布した触媒金属イオン拡散防止手段３の両面側に、酸化剤極触媒層６と燃料極触媒層８とを挟み、ホットプレスして膜電極接合体とする。ホットプレスの処理条件は、プレス圧力2MPa、温度130℃〜150℃、時間5〜10分程度とした。
【００２６】
このように、予めPTFE繊維１０表面に界面活性剤１１を被覆しておくことにより、固体高分子電解質膜２と酸化剤電極４及び燃料ガス電極５とを一体化する際、触媒金属イオン拡散防止手段３を挟んだ状態で簡単に一体化形成することができる。この結果、膜電極接合体を簡素かつ高精度に製造することができ、膜電極接合体を複数積層した燃料電池スタックを容易に製造することができる。なお、ホットプレスの条件等により、触媒金属イオン拡散防止手段３としてのPTFE繊維１０の一部が酸化剤極触媒層６又は燃料極触媒層８に食い込む構造となる場合もあるが、PTFE繊維１０が酸化極触媒層６又は燃料極触媒層８に食い込んだ場合であっても同様の効果が得られる。
【００２７】
次に、燃料電池の所定時間運転後における膜電極接合体の様子について、図４及び図５に基づき説明する。なお、図４は、酸化剤極触媒層６側のイメージ図であり、図５は、燃料極触媒層８側のイメージ図である。
【００２８】
燃料電池の運転により、酸化剤極触媒層６に存在するPtの一部が酸化されて金属イオン化した状態（Pt2+）となり、Pt2+は、濃度拡散により固体高分子電解質膜２側に移動する。しかし、酸化剤極触媒層６と固体高分子電解質膜２との間に触媒金属イオン拡散防止手段３を挟んだため、物理的に通路が狭まり、触媒金属イオン拡散防止手段３よりも酸化剤極触媒層６側の位置のPt2+の濃度が高まる。なお、Pt等に代表される触媒の溶解は、酸化剤極の電位又は温度等の環境条件に応じて、その溶解速度が異なるが、燃料電池の負荷変動時や起動停止時には、特に溶解が進行し易くなり、前述した反応が起こり易くなる。特に、酸化剤電極４は、空気雰囲気下に曝されて、常に約0.5V〜1.2V程度の高電位環境下にあるため、触媒金属イオンが溶出し易いが、燃料電池の停止時には、燃料ガス電極側に空気が進入すると燃料極側の電位も上昇することになる。
【００２９】
一方、燃料極触媒層８に存在するPtとRuの合金についても、燃料電池の運転により、その一部が酸化されて金属イオン化した状態（Pt2+、Ru2+）となり、Pt2+とRu2+は、濃度拡散により固体高分子電解質膜２側に移動する。触媒としてPtとRuの合金を使用した場合、PtよりもRuの方が酸化され易く、Ptは酸化され難いが、燃料電池の停止保管時に燃料極触媒層８側に空気が入り込むと、Ptの一部が酸化されて金属イオン化する（Pt2+）。また、酸化剤極４側と同様に、燃料極触媒層８側の固体高分子電解質膜２と燃料極側触媒層８との間に、触媒金属イオン拡散防止手段３を挟む構成としたため、物理的に通路が狭まり、触媒金属イオン拡散防止手段３よりも燃料極触媒層８側におけるPt2+ とRu2+の濃度が高まる。
【００３０】
さらに、膜電極接合体１では、図示しないがクロスオーバ現象が発生する。クロスオーバとは、燃料ガス電極５側に存在する水素が、固体高分子電解質膜２中で溶解、拡散して酸化剤電極４側に移動する現象である。固体高分子電解質膜２中に溶解した水素は、以下に説明するように、金属イオン（Pt2+あるいはPt2+とRu2+）の一部と反応して、プロトンと還元された金属（酸化剤電極４側ではPt、燃料ガス電極５側ではPtとRu）とが生じる。
【００３１】
図４に示すように、酸化剤電極４側の触媒金属イオン拡散防止手段３近傍には、水素により還元された触媒金属Ａ（Pt）と触媒金属Ｂ（Pt）とが存在する。なお、固体高分子電解質膜２中の他の領域においても金属イオン（Pt2+）が還元されるが、PTFE繊維１０表面に界面活性剤１１が存在するため、特に、触媒金属イオン拡散防止手段３近傍で金属イオン（Pt2+）が水素により還元され易い。還元された触媒金属Ｂ（Pt）は、電解質成分及び固体高分子電解質膜２中に存在し酸化剤極触媒層６と接触しておらず、電子移動のパスが形成されない。このため、還元された触媒金属Ｂに酸素が供給されず、酸素還元反応が進行しない。これに対して、酸化剤極触媒層６近傍で還元された触媒金属Ａは、酸化剤極触媒層６と接触して電子移動のパスが形成されている。このため、還元された触媒金属Ｂ（Pt）に酸素が供給されて酸素還元反応が進行して発電に寄与することができる。
【００３２】
一方、燃料ガス電極５側においても、水素と、金属イオンの一部（Pt2+、Ru2+）が反応して、プロトン（H+）と還元された金属（Pt、Ru）とが生じる。なお、触媒金属イオン拡散防止手段３近傍には、PTFE繊維１０表面に界面活性剤１１が存在するため、特に、触媒金属イオン（Pt2+、Ru2+）が水素により還元されやすい。このため、図５に示すように、燃料ガス電極５側の触媒金属イオン拡散防止手段３近傍には、還元された金属触媒Ｅ（Pt、Ru）及び金属触媒Ｆ（Pt、Ru）が存在する。還元された金属触媒Ｆ（Pt、Ru）は、電解質成分中及び固体高分子電解質膜２中に存在し、燃料極触媒層８と電子移動のパスが形成されていない。このため、発電時に燃料極触媒層８と同様の酸化還元の働きをすることができない。一方、還元された金属触媒Ｅ（Pt、Ru）は、燃料極触媒層８近傍に存在し、燃料極触媒層８との接触により電子移動のパスが形成されている。このため、水素が行き渡ると水素酸化反応が進行して、発電に寄与することができる。さらに、還元された触媒金属Ｅ, Ｆに水素以外のCOが行き渡った場合でも、Ruが存在するためCOへのPt吸着を防ぐことができ、水素酸化反応が生じて発電に寄与することができる。なお、金属触媒Ｅ, Ｆは、PtとRuとの合金でない場合でも良い。
【００３３】
本実施形態によれば、固体高分子電解質膜と酸化剤極触媒層との間に触媒金属イオン拡散防止手段を設けたため、酸化剤極の触媒溶解による性能劣化を抑制することができる。また、本実施形態によれば、固体高分子型電解質膜と燃料ガス拡散電極との間に触媒金属イオン拡散防止手段を設けたため、燃料極の触媒溶解に起因して生じやすいCO被毒の影響による性能劣化を抑制することができる。この結果、イオン伝導性が良好で、接触抵抗が低いため、高性能かつ耐久性に優れた燃料電池を提供することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、固体高分子型電解質膜と酸化剤ガス拡散電極との間、及び固体高分子型電解質膜と燃料ガス拡散電極との間の両方に、触媒金属イオン拡散防止手段を設けた膜電極接合体を例示したが、本構成に限定されず、いずれか一方に触媒金属イオン拡散防止手段を設けて膜電極接合体を構成しても良い。例えば、固体高分子型電解質膜と酸化剤ガス拡散電極との間に触媒金属イオン拡散防止手段を設けた膜電極接合体を用いた固体高分子型燃料電池では、燃料として純水素を使用する水素式燃料電池システムとして適用することにより、最大限の効果を発揮することができる。
【００３５】
また、固体高分子型電解質膜と酸化剤ガス拡散電極との間に触媒金属イオン拡散防止手段を設けた膜電極接合体を用いた固体高分子型燃料電池は、改質システムを有する燃料電池システムとして適用することが好ましい。
【００３６】
第２実施形態（図６、図７）
第２実施形態では、触媒金属イオン拡散防止手段３を改良して膜電極接合体を構成した。なお、触媒金属イオン拡散防止手段の材質を変えた以外は、第１実施形態において説明した膜電極接合体と同様であるため、同一箇所の説明は省略する。
【００３７】
本実施形態に係る触媒金属イオン拡散防止手段３は、基板となるカーボン繊維と、カーボン繊維表面に被覆された還元剤としての界面活性剤と、により構成される。なお、膜電極接合体の製造方法も、触媒金属イオン拡散防止手段として還元剤を被覆したカーボン繊維に電解質溶液を塗布したものを使用した以外は、第１実施形態と同様である。
【００３８】
図６は、本実施形態に係る膜電極接合体の酸化剤極触媒層６近傍を示す断面拡大図である。図６に示すように、触媒金属イオン拡散防止手段３は、カーボン繊維１３表面に界面活性剤１１が被覆されている。なお、図６は断面図であるため、カーボン繊維１３は独立して存在するように見えるが、実際には、面状にカーボン繊維１３が絡み合いカーボン繊維の一部が酸化剤極触媒層６と接している。
【００３９】
燃料電池の運転を継続すると、酸化剤極触媒層６に存在する触媒（Pt）の一部が酸化されて、金属イオン化した状態（Pt2+）となり、濃度拡散により固体高分子電解質膜２側に移動する。しかし、ここでは、固体高分子電解質膜２と酸化剤極触媒層６との間にカーボン繊維１３が存在するため、物理的に通路が狭まり、カーボン繊維１３よりも酸化剤極４側の金属イオン（Pt2+）濃度が高まる。
【００４０】
また、前述したクロスオーバ現象により、固体高分子電解質膜２中に溶解した水素と、金属イオン（Pt2+）の一部とが反応して、プロトンと還元された金属（Pt）とが生じる。特に、カーボン繊維１３近傍には還元促進剤（界面活性剤）が存在するため、金属イオン（Pt2+）が水素で還元されやすく、図７に示すように、還元された触媒金属Ｘ、Ｙ、Ｚが生じる。還元された触媒金属Ｚ（Pt）は、電解質成分１２中あるいは固体高分子電解質膜２中に存在して、酸化剤極触媒層６と電子移動のパスが形成されないため、発電時に酸化剤極触媒層６において起こる酸化還元反応が進行しない。一方、酸化剤極触媒層６近傍で還元された触媒金属Ｘとカーボン繊維１３上に存在する還元された触媒金属Ｙとは、何れも酸化剤極触媒層６と接触して電子移動のパスが形成されている。このため、酸素が電解質成分１２中を溶解拡散して、酸素が行き渡る触媒金属には酸素還元反応が生じるため、還元された触媒金属が発電反応により有効に寄与することになる。
【００４１】
本実施形態によれば、カーボン繊維上に還元した触媒金属Ｂでも酸素が行き渡ることにより発電反応に寄与できるため、第１実施形態で説明した膜電極接合体に比べて有用となり得る触媒が増加し、触媒の溶解による性能劣化を抑制することができる。また、酸化剤極触媒層や触媒金属Ａ、Ｂでの酸素還元反応により発熱が生じるが、熱伝導性に優れたカーボン繊維の基板を酸化剤極触媒層側に配置したため、発生した熱が平面方向に伝導し易くなり熱の分散性が良くなり、ホットスポットによる電解質成分の劣化や触媒劣化の加速性を抑制することができる。この結果、第１実施形態と同様の効果を得られるだけでなく、熱の分散性促進のため電解質の劣化を抑制して、高性能かつ耐久性の高い燃料電池を得ることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、酸化剤極触媒層側に触媒金属イオン拡散防止手段を配置した例を挙げたが、燃料極触媒層側に触媒金属イオン拡散防止手段を配置した場合にも、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る固体高分子型燃料電池の膜電極接合体の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示した膜電極接合体のＸ部の拡大図である。
【図３】図１に示した膜電極接合体のＹ部の拡大図である。
【図４】燃料電池運転後における膜電極接合体の劣化の様子を説明する図であり、酸化剤極触媒層側の断面図である。
【図５】燃料電池運転後における膜電極接合体の劣化の様子を説明する図であり、燃料極触媒層側の断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る固体高分子型燃料電池の膜電極接合体の構成を説明する図であり、酸化剤極触媒層側の一部を拡大した断面図である。
【図７】燃料電池運転後における膜電極接合体の劣化の様子を説明する図であり、酸化剤極触媒層側の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…膜電極接合体,
２…固体高分子電解質膜,
３…触媒金属イオン拡散防止手段,
４…酸化剤電極,
５…燃料ガス電極,
６…酸化剤極触媒層,
７…ガス拡散層,
８…燃料極触媒層,
９…ガス拡散層,
１０…PTFE繊維（基材）,
１１…界面活性剤,
１２…電解質成分,
【図１】
2006140087.tif 000003
【図２】
2006140087.tif 000004
【図３】
2006140087.tif 000005
【図４】
2006140087.tif 000006
【図５】
2006140087.tif 000007
【図６】
2006140087.tif 000008
【図７】
2006140087.tif 000009