(57)【要約】【課題】  燃料電池用電極で微細気孔層を形成する組成物の粘度を向上させて，工程性と電極製造時に使用される組成物の貯蔵安定性を向上させることの可能な燃料電池用電極を提供する。【解決手段】  触媒層３と，導電性基材で構成される気体拡散層７と，触媒層３と気体拡散層７との間に位置し，導電性物質，増粘剤およびフッ素系列樹脂を含む微細気孔層５と，を含む燃料電池用電極を提供する。ここで，増粘剤は，非イオン性セルローズ系列化合物であることを特徴とする。また，微細気孔層５における導電性物質，増粘剤およびフッ素系列樹脂の混合比率は，重量比に対し，３０〜８０：１から３０：１０〜５０の範囲内であることが好ましく，特に，５０〜７０：５から１５：２０〜４０の範囲内であることがより好ましい。【選択図】    図１
2006019300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒層と；
導電性基材で構成される気体拡散層と；
前記触媒層と前記気体拡散層との間に位置し，導電性物質，増粘剤およびフッ素系列樹脂を含む微細気孔層と；
を含むことを特徴とする，燃料電池用電極。
【請求項２】
前記増粘剤は，非イオン性セルローズ系列化合物であることを特徴とする，請求項１に記載の燃料電池用電極。
【請求項３】
前記非イオン性セルローズ系列化合物は，メチルセルローズ，エチルセルローズ，ヒドロキシプロピルメチルセルローズおよびヒドロキシプロピルエチルセルローズで構成される群より選択されることを特徴とする，請求項２に記載の燃料電池用電極。
【請求項４】
前記微細気孔層における前記導電性物質，前記増粘剤および前記フッ素系列樹脂の混合比率は，重量比で，３０〜８０：１から３０：１０〜５０の範囲内であることを特徴とする，請求項１に記載の燃料電池用電極。
【請求項５】
前記微細気孔層における前記導電性物質，前記増粘剤および前記フッ素系列樹脂の混合比率は，重量比で，５０〜７０：５から１５：２０〜４０の範囲内であることを特徴とする，請求項４に記載の燃料電池用電極。
【請求項６】
前記触媒層は，白金，ルテニウム，オスミウム，白金−ルテニウム合金，白金−オスミウム合金，白金−パラジウム合金または白金−Ｍ合金（ＭはＧａ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，ＣｕおよびＺｎで構成される群から選択されることを特徴とする，請求項１に記載の燃料電池用電極。
【請求項７】
互いに対向して配置されたアノード電極およびカソード電極と，前記アノード電極と前記カソード電極との間に配置された高分子電解質膜を含む少なくとも一つ以上の膜／電極接合体と；
前記膜／電極接合体の前記アノード電極または前記カソード電極のうち，いずれか一つに接触してガスを供給する流路チャンネルが形成されたセパレータと；
を含み，
前記アノード電極および前記カソード電極のうち少なくとも一つは，触媒層，導電性物質，増粘剤およびフッ素系列樹脂を含む微細気孔層および導電性基材で構成されるガス拡散層を含むことを特徴とする，燃料電池。
【請求項８】
前記増粘剤は，非イオン性セルローズ系列化合物であることを特徴とする，請求項７に記載の燃料電池。
【請求項９】
前記非イオン性セルローズ系列化合物は，メチルセルローズ，エチルセルローズ，ヒドロキシプロピルメチルセルローズおよびヒドロキシプロピルエチルセルローズで構成される群より選択されることを特徴とする，請求項８に記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記微細気孔層における前記導電性物質，前記増粘剤および前記フッ素系列樹脂の混合比率は，重量比で，３０〜８０：１から３０：１０〜５０の範囲内であることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池。
【請求項１１】
前記微細気孔層における前記導電性物質，前記増粘剤および前記フッ素系列樹脂の混合比率は，重量比で，５０〜７０：５から１５：２０〜４０の範囲内であることを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池。
【請求項１２】
導電性物質，増粘剤およびフッ素系列樹脂を含む微細気孔層形成用被覆組成物を製造する被覆組成物製造ステップと；
前記微細気孔層形成用被覆組成物を導電性基材に被覆して微細気孔層を形成する微細気孔層形成ステップと；
前記微細気孔層に触媒層を形成する触媒層形成ステップと；
を含むことを特徴とする，燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１３】
前記増粘剤は，非イオン性セルローズ系列化合物であることを特徴とする，請求項１２に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１４】
前記非イオン性セルローズ系列化合物は，メチルセルローズ，エチルセルローズ，ヒドロキシプロピルメチルセルローズおよびヒドロキシプロピルエチルセルローズで構成される群より選択されることを特徴とする，請求項１３に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１５】
前記微細気孔層における前記導電性物質，前記増粘剤および前記フッ素系列樹脂の混合比率は，重量比で，３０〜８０：１から３０：１０〜５０の範囲内であることを特徴とする，請求項１２に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１６】
前記微細気孔層における前記導電性物質，前記増粘剤および前記フッ素系列樹脂の混合比率は，重量比で，５０〜７０：５から１５：２０〜４０の範囲内であることを特徴とする，請求項１５に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，燃料電池用電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に，燃料電池は，メタノール，エタノールまたは天然ガスのような，炭化水素系列の物質内に含まれる水素と，外部から供給される酸素との，化学反応エネルギーを直接電気エネルギーに変換させる発電システムである。
【０００３】
このような燃料電池は，使用する電解質の種類によって，リン酸型燃料電池，溶融炭酸塩型燃料電池，固体酸化物型燃料電池，高分子電解質型またはアルカリ型燃料電池などに分類される。これらの各燃料電池は，基本的に同じ原理によって作動するが，使用する燃料の種類，運転温度，触媒，電解質などが相違する。
【０００４】
このうち，近年開発されている高分子電解質型燃料電池（ＰＥＭＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）は，他の燃料電池に比べて出力特性が卓越しており，作動温度が低いのみならず，始動および応答が速いという特性を有している。このため，例えば自動車等の移動体の電源として，また，住宅，公共建物用等の分散用の電源，および電子機器用の小型電源，その応用範囲が広いという長所を有している。
【０００５】
このような高分子電解質型燃料電池は，基本的に，スタック，改質装置，燃料タンク，および燃料ポンプなどを備えて構成される。
【０００６】
スタックは，燃料電池の本体を形成し，燃料ポンプは，燃料タンク内の燃料を改質装置に供給する。改質装置は，燃料を改質して水素ガスを発生し，その水素ガスをスタックに供給する。したがって，高分子電解質型燃料電池は，燃料ポンプの作動により燃料タンク内の燃料を改質装置に供給して，改質装置により燃料を改質して水素ガスを発生させ，スタックにより，発生した水素の酸化反応および酸素の還元反応によって電気エネルギーを発生させる。
【０００７】
一方，燃料電池は，液状のメタノール燃料を直接スタックに供給できる直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ：Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）方式を採用することもできる。このような直接メタノール型燃料方式の燃料電池は，高分子電解質型燃料電池と異なり，改質装置は不要である。
【０００８】
このような燃料電池システムにおいて，電気を実質的に発生させるスタックは，膜／電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）とセパレータ（モノポーラプレートまたはバイポーラプレート）で構成される単位セルが，数個〜数十個に積層された構造を有する。膜／電極接合体は，高分子電解質膜を間に置き，アノード電極（「燃料極」または「酸化電極」ともいう）とカソード電極（「空気極」または「還元電極」ともいう）とが付着された構造を有する。
【０００９】
燃料電池の性能は，電気化学的酸化還元反応に関与する電極によって左右されるため，このような電極の性能を改善する研究が活発に行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般に，燃料電池の電極は，気体拡散層と触媒層で構成される。また，気体拡散層の気体拡散効果を増進させるために，気体拡散層と触媒層の間に微細気孔層を含む。この微細気孔層は，一般に，炭素粉末，ポリテトラフルオロエチレンおよびアルコールを混合して組成物を形成した後，導電性基材で構成される気体拡散層に被覆製造される。しかし，この組成物の粘度がほとんどないため，工程性が低下してしまうという問題があった。また，かかる組成物が層分離してしまい，保存特性が悪くなり，燃料電池を大量生産することができないという問題があった。
【００１１】
そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，燃料電池用電極の微細気孔層を形成する組成物の粘度を向上させて，工程性と，電極製造時に使用される組成物の貯蔵安定性を向上することの可能な，新規かつ改良された燃料電池用電極およびこれを用いた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】
【００１２】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，触媒層と；導電性基材で構成される気体拡散層と；触媒層と気体拡散層との間に位置し，導電性物質，増粘剤およびフッ素系列樹脂を含む微細気孔層と；を含むことを特徴とする，燃料電池用電極が提供される。
【００１３】
ここで，増粘剤は，非イオン性セルローズ系列化合物であることを特徴とする。非イオン性セルローズ系列化合物としては，例えば，メチルセルローズ，エチルセルローズ，ヒドロキシプロピルメチルセルローズおよびヒドロキシプロピルエチルセルローズで構成される群より選択することができる。
【００１４】
また，微細気孔層における導電性物質，増粘剤およびフッ素系列樹脂の混合比率は，重量比に対し，３０〜８０：１から３０：１０〜５０の範囲内であることが好ましく，特に，５０〜７０：５から１５：２０〜４０の範囲内であることがより好ましい。
【００１５】
触媒層は，例えば，白金，ルテニウム，オスミウム，白金−ルテニウム合金，白金−オスミウム合金，白金−パラジウム合金または白金−Ｍ合金（ＭはＧａ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，ＣｕおよびＺｎで構成される群から選択することができる。
【００１６】
かかる燃料電池用電極は，例えば，導電性物質，増粘剤およびフッ素系列樹脂を含む微細気孔層形成用被覆組成物を製造する被覆組成物製造ステップと；微細気孔層形成用被覆組成物を導電性基材に被覆して微細気孔層を形成する微細気孔層形成ステップと；微細気孔層に触媒層を形成する触媒層形成ステップと；からなる燃料電池用電極の製造方法により製造することができる。
【００１７】
また，本発明の別の観点によれば，互いに対向して配置されたアノード電極およびカソード電極と，アノード電極とカソード電極との間に配置された高分子電解質膜を含む少なくとも一つ以上の膜／電極接合体と；膜／電極接合体のアノード電極またはカソード電極のうち，いずれか一つに接触してガスを供給する流路チャンネルが形成されたセパレータと；を含み，アノード電極およびカソード電極のうち少なくとも一つは，触媒層，導電性物質，増粘剤およびフッ素系列樹脂を含む微細気孔層および導電性基材で構成されるガス拡散層を含むことを特徴とする，燃料電池が提供される。
【００１８】
ここで，増粘剤は，非イオン性セルローズ系列化合物であることを特徴とする。非イオン性セルローズ系列化合物としては，例えば，メチルセルローズ，エチルセルローズ，ヒドロキシプロピルメチルセルローズおよびヒドロキシプロピルエチルセルローズで構成される群より選択することができる。
【００１９】
また，微細気孔層における導電性物質，増粘剤およびフッ素系列樹脂の混合比率は，重量比で，３０〜８０：１から３０：１０〜５０の範囲内であることが好ましく，特に，５０〜７０：５から１５：２０〜４０の範囲内であることがより好ましい。
【００２０】
本発明の燃料電池用電極は，増粘剤を微細気孔層に使用することによって，工程性を向上させることができる。また，導電性物質がよく分散されるため，微細気孔層にクラックが形成されることを防止できる。さらに，微細気孔層形成時に，使用される組成物の貯蔵安定性が向上されるため，大量生産される燃料電池への使用に適している。また，使用される増粘剤が高分子であるため，バインダーの役割も行い，更に炭素をよく分散させることができる。このため，結着力も向上されるので，燃料電池の寿命を延長させることができる長所がある。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば，燃料電池用電極の微細気孔層を形成する組成物の粘度を向上させて，工程性と，電極製造時に使用される組成物の貯蔵安定性を向上することの可能な燃料電池用電極およびこれを用いた燃料電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
本発明は，微細気孔層形成時に増粘剤を増量して粘度を高め，工程性を向上させる。また，使用される増粘剤が高分子であるため，バインダー効果および炭素分散効果により，結着力が強くなり，燃料電池寿命および貯蔵安定性が向上する。なお，工程性とは，工程実施の容易さ，貯蔵安定性とは，貯蔵中の変質し難さをいう。
【００２４】
本発明の燃料電池用電極は，触媒層および導電性基材で構成される気体拡散層と，および触媒層と気体拡散層の間に位置し，導電性物質，増粘剤およびフッ素系列樹脂を含む微細気孔層と，を含んで構成される。
【００２５】
微細気孔層に使用される増粘剤としては，非イオン性セルローズ系列化合物が好ましい。例えば，メチルセルローズ，エチルセルローズ，ヒドロキシプロピルメチルセルローズまたはヒドロキシプロピルエチルセルローズなどがある。しかし，増粘剤として，例えば，カルボキシメチルセルローズのように，電荷を有する化合物は好ましくない。
【００２６】
増粘剤を増量することによって，微細気孔層を形成するための組成物の粘度が高まり，工程性を向上させることができる。また，増粘剤がバインダーの役割もするため，組成物と触媒層および気体拡散層の結着力を向上させることができる。さらに，燃料電池の寿命を延長させると共に，組成物を長期間保管しても層分離が起こらないため，電池の大量生産も可能にする。
【００２７】
このような効果を得るためには，一般に，気体拡散層に要求される撥水処理を実施しないことが好ましい。このように，撥水処理が要しないことにより，全体の燃料電池製造工程を簡単にすることが可能となる。
【００２８】
増粘剤を含む微細気孔層は，導電性物質，増粘剤およびフッ素系列樹脂および溶媒を含む微細気孔層組成物を製造した後，この組成物を気体拡散層に被覆して製造される。
【００２９】
このとき，導電性物質，増粘剤およびフッ素系列樹脂の混合比率は，重量比に対し，３０〜８０：１から３０：１０〜５０の範囲であることが好ましく，５０〜７０：５から１５：２０〜４０の範囲であることがさらに好ましい。増粘剤使用量が上記範囲より少ない場合には，粘度が十分でなく，うまく分散されないという問題がある。一方，上記範囲より多い場合には，空隙をふさいでしまうためにガス拡散が難しくなり好ましくない。また，フッ素系列樹脂が上記範囲より少ないと，疏水性が低下するため水の管理を行い難くなり，性能が低下してしまうという問題がある。一方，上記範囲より多いと，空隙をふさいでしまい，ガス拡散が難しくなって性能が低下してしまう。
【００３０】
ここで，被覆工程は，組成物の粘性によって，例えばスラリー被覆法，スクリーンプリンティング法，スプレー被覆法，グラビア被覆法，ディップ被覆法，シルクスクリーン法，ペインティング法などが用いることができるが，本発明はかかる例に限定されない。
【００３１】
また，導電性物質としては，例えばカーボンナノホーンまたはカーボンナノ環，カーボンナノチューブ，カーボンナノファイバー，カーボンナノワイヤーなどのようなナノカーボン，炭素粉末，カーボンブラック，アセチレンブラック，活性炭素，カーボンファイバーを使用することができる。
【００３２】
さらに，フッ素系列樹脂としては，例えばポリテトラフルオロエチレン，ポリフッ化ビニリデン，ポリヘキサフルオロプロピレン，ポリパーフルオロアルキルビニルエーテル，ポリパーフルオロスルホニルフルオライドアルコキシビニルエーテルまたはこれらのコポリマーを使用することができる。
【００３３】
また，溶媒としては，例えばエタノール，イソプロピルアルコール，エチルアルコール，ｎ−プロピルアルコール，ブチルアルコールなどのようなアルコール，水，ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ），ジメチルホルムアミド，ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ），Ｎ−メチルピロリドン，テトラヒドロフランなどが好ましく用いることができる。この中で，アルコールと水の混合溶媒を使用することがより好ましい。
【００３４】
気体拡散層としては，例えば炭素紙や炭素布を用いることができるが，本発明はかかる例に限定されない。かかる気体拡散層は，燃料電池用電極を支持する役割をしながら，触媒層に反応ガスを拡散し，触媒層に反応気体を容易に接近させる。
【００３５】
かかる電極における触媒層は，関連反応（水素の酸化および酸素の還元）を触媒的に支援する，いわゆる触媒を含むものとして，例えば白金，ルテニウム，オスミウム，白金−ルテニウム合金，白金−オスミウム合金，白金−パラジウム合金または白金−Ｍ合金（Ｍは，Ｇａ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，ＣｕおよびＺｎからなる群から選択される１種以上の遷移金属）の中で選択される１種以上の触媒を含むことが好ましい。より好ましくは，白金，ルテニウム，オスミウム，白金−ルテニウム合金，白金−オスミウム合金，白金−パラジウム合金，白金−コバルト合金または白金−ニッケルの中から選択される１種以上の触媒を含むのがよい。
【００３６】
また，一般に，担体で支持されたものが使用される。担体としては，例えばアセチレンブラック，黒鉛のような炭素，アルミナ，シリカ，ジルコニア，チタニアなどの無機物微粒子を使用するものなどがあるが，電極と触媒との間を電子が自由に移動できることが望ましく，炭素系担体が最も望ましい。担体に担持された貴金属を触媒として用いる場合には，市販品を使用することもでき，担体に貴金属を担持させて製造された物を使用することもできる。担体に貴金属を担持させる工程は，当該分野において広く知られた技術であるので，本明細書では詳細な説明を省略する。
【００３７】
燃料電池における，カソード電極とアノード電極は，物質によって区別される程の特性差が認められず，その役割によって区別される。すなわち，燃料電池用電極は，水素酸化用アノードおよび酸素還元用カソードに区別される。したがって，本発明の燃料電池用電極はカソード電極とアノード電極の両電極に使用することができる。つまり，燃料電池で水素または他の燃料をアノード電極に供給し，酸素をカソード電極に供給して，アノード電極とカソード電極との電気化学反応によって電気を生成する。アノード電極では水素系燃料に対する酸化反応が起こり，カソード電極では酸素の還元反応が起きることによって，二つの電極間に電圧差が生じる。
【００３８】
図１は，触媒層３，微細気孔層５および気体拡散層７を順次積層して形成された，本発明の燃料電池用電極１０を示した図である。また，図２は，図１に示す電極を，カソード１０ｂおよびアノード１０ａ電極として表示し，カソード１０ｂおよびアノード１０ａ電極の間に高分子膜１５が位置する膜／電極接合体２０を備えた燃料電池を示した図である。
【００３９】
高分子膜１５は，水素イオン−伝導性重合体物質，つまり，イオノマで構成され，一般に水素イオン伝導性を有する高分子であればいずれも使用することができる。好ましくは水素イオン伝導性基を有するパーフルオロ系高分子，ベンズイミダゾール系高分子，ポリイミド系高分子，ポリエーテルイミド系高分子，ポリフェニレンスルフィド系高分子，ポリスルホン系高分子，ポリエーテルスルホン系高分子，ポリエーテルケトン系高分子ポリエーテル−エーテルケトン系高分子，ポリフェニルキノキサリン系高分子などが用いることができる。これらの具体的な例としては，ポリ（パーフルオロスルホン酸），ポリ（パーフルオロカルボン酸），スルホン酸基を含むテトラフルオロエチレンとフルオロビニルエーテル共重合体，脱フッ素化された硫化ポリエーテルケトン，アリールケトンまたはポリ（２，２´−（ｍ−フェニレン）−５，５´−ビベンズイミダゾル）（英名：ｐｏｌｙ（２，２´−（ｍ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）−５，５´−ｂｉｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）），ポリ２，５−ベンズイミダゾール）などのポリベンズイミダゾールなどを使用することができるが，本発明はかかる例に限定されない。水素イオン伝導性基は，スルホン酸基，カルボン酸基，燐酸基，ホスホン酸基またはこれらの誘導体からなる群より選択することができる。一般に，高分子膜は１０〜２００μｍの厚さを有する。
【００４０】
この膜／電極接合体２０を，ガス流路チャンネルと冷却チャンネルとが形成されたセパレータの間に挿入することにより単位電池を製造し，かかる単位電池を積層してスタックを製造した後，スタックを二つの端板の間に挿入することにより燃料電池が製造される。このような燃料電池は，この分野の通常の技術によって容易に製造できるものである。
【００４１】
以下，本発明の望ましい実施形態および比較形態について説明する。しかし，下記の実施形態は本発明の好ましい一実施形態にすぎず，本発明が下記の実施形態に限られるものではない。
【００４２】
（第１の実施形態）
まず，第１の実施形態について説明する。第１の実施形態では，導電性物質としてＶｕｌｃａｎ  Ｘ，メチルセルローズおよびポリテトラフルオロエチレンを６０：１５：２５の重量比として，イソプロピルアルコールと水の混合溶媒の中で混合して，微細気孔層形成用被覆組成物を製造した。そして，被覆組成物を例えばカーボンペーパーの気体拡散層に被覆して，微細気孔層を気体拡散層に形成した。
【００４３】
次いで，微細気孔層に触媒スラリーを塗布して触媒層を形成し，燃料電池用電極を製造した。触媒スラリーは，白金が担持された炭素粉末（Ｐｔ／Ｃ）とナフィオン溶液とを，イソプロピルアルコールと水との混合溶媒に混合して製造した。
【００４４】
さらに，２つの電極をカソードおよびアノードとして，その間にパーフルオロスルホン酸高分子（商品名：Ｎａｆｉｏｎ  １１２）膜を挟んで熱間圧延し，膜／電極接合体を製造した。
【００４５】
このように製造された膜／電極接合体を２枚のガスケットの間に挿入した。その後，一定形状の気体流路チャンネルと冷却チャンネルが形成された２つのセパレータの間に挿入して，銅の端板の間で圧着し，単位電池を製造した。
【００４６】
（比較例１）
次に，比較例１について説明する。比較例１では，まず，炭素粉末およびポリテトラフルオロエチレンを７５：２５の重量比として，イソプロピルアルコールと水との混合溶媒中，アルコール溶媒の中に混合して，微細気孔層形成用被覆組成物を製造した。この被覆組成物を，ポリテトラフルオロエチレンで撥水処理したカーボンペーパーの気体拡散層に被覆して，微細気孔層を気体拡散層に形成した。
【００４７】
次いで，微細気孔層に触媒スラリーを塗布して触媒層を形成し，燃料電池用電極を製造した。触媒スラリーは，白金が担持された炭素粉末（Ｐｔ／Ｃ），パーフルオロスルホン酸高分子を，イソプロピルアルコールと水との混合溶媒に混合して製造した。
【００４８】
さらに，２つの電極をカソードおよびアノードとして，その間にパーフルオロスルホン酸高分子（商品名：Ｎａｆｉｏｎ  １１２）膜を置いて熱間圧延して，膜／電極接合体を製造した。
【００４９】
このように製造された膜／電極接合体を，２枚のガスケットの間に挿入した。その後，一定形状の気体流路チャンネルと冷却チャンネルが形成された２つのセパレータの間に挿入した後，銅の端板の間で圧着して単位電池を製造した。
【００５０】
（比較例２）
次に，比較例２について説明する。比較例２では，まず，ポリテトラフルオロエチレンで撥水処理したカーボンペーパーに触媒スラリーを塗布して触媒層を形成し，燃料電池用電極を製造した。触媒スラリーは，白金が担持された炭素粉末（Ｐｔ／Ｃ），パーフルオロスルホン酸高分子を，イソプロピルアルコールと水との混合溶媒に混合して製造した。
【００５１】
次いで，２つの電極をカソードおよびアノードとして，その間にパーフルオロスルホン酸高分子（商品名：Ｎａｆｉｏｎ  １１２）膜を置いて熱間圧延し，膜／電極接合体を製造した。
【００５２】
このように製造された膜／電極接合体を，２枚のガスケットの間に挿入した。その後，一定形状の気体流路チャンネルと冷却チャンネルとが形成された２つのセパレータの間に挿入した後，銅の端板の間で圧着して単位電池を製造した。
【００５３】
ここで，比較例１の膜／電極接合体のＦＴ−ＩＲ測定結果を図３に示す。図３に示すように，撥水処理した高分子膜を使用した比較例１の膜／電極接合体は，ポリテトラフルオロエチレンに相当するピーク（ＰＴＦＥ  Ｐｅａｋｓ）が現れることが分かった。したがって，撥水処理工程を実施しない第１の実施形態の高分子膜を使用した膜／電極接合体は，このようなピークがないことが予想される。
【００５４】
また，図４Ａおよび図４Ｂは，第１の実施形態によって製造された微細気孔層の表面の電子顕微鏡の写真である。図４Ａは，２００倍に拡大した写真であり，図４Ｂは，１０００倍に拡大した写真である。図４Ａおよび図４Ｂに示すように，第１の実施形態による微細気孔層は，クラックが形成されず，炭素粉末とポリテトラフルオロエチレンがよく分散されていることがわかる。
【００５５】
さらに，図５Ａおよび図５Ｂは，比較例１によって製造された微細気孔層のＳＥＭ写真である。図５Ａは５００倍に拡大した写真であり，図５Ｂは５０００倍に拡大した写真である。図５Ａおよび図５Ｂに示すように，クラックが多く発生しており，炭素粉末とポリテトラフルオロエチレンがよく分散されていないことがわかる。
【００５６】
また，図６は，第１の実施形態および比較例２によって製造された単位電池に，酸素と水素とを各々カソード電極とアノード電極とに注入し単位電池を運転したときの，電圧−電流密度曲線である。図６に示すように，第１の実施形態の電流密度は，比較例２に比べてより優れていることがわかる。
【００５７】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は，燃料電池用電極に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の燃料電池用電極の構造を概略的に示した断面図である。
【図２】本発明の電極を含む燃料電池の作動状態を概略的に示した断面図である。
【図３】比較例１の撥水処理を実施した高分子膜を含む膜／電極接合体のＦＴ−ＩＲ分析結果を示したグラフである。
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態による微細気孔層の走査形顕微鏡（ＳＥＭ）の，２００倍拡大写真である。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態による微細気孔層の走査形顕微鏡（ＳＥＭ）の，１０００倍拡大写真である。
【図５Ａ】本発明の比較例１による微細気孔層の走査形顕微鏡（ＳＥＭ）の，５００倍拡大写真である。
【図５Ｂ】本発明の比較例１による微細気孔層の走査形顕微鏡（ＳＥＭ）の，５０００倍拡大写真である。
【図６】第１の実施形態および比較例２の燃料電池の電圧−電流密度特性を示したグラフである。
【符号の説明】
【００６０】
３      触媒層
５      微細気孔層
７      気体拡散層
１０    燃料電池用電極
１０ａ  アノード
１０ｂ  カソード
１５    高分子膜
２０    膜／電極接合体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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