(57)【要約】      （修正有）【課題】起動時、停止時にアノードに空気が滞留しても、アノード触媒の劣化を抑制した燃料電池を提供する。【解決手段】燃料電池スタックのアノード触媒層３２の単位触媒塗布面積あたりの触媒表面積と、前記アノード触媒層３２の触媒の酸素還元交換電流密度との積を第１の所定値以下とする。燃料電池システムの起動時、停止時にアノード２に水素／空気フロントＢが形成され、カソード３においてカーボン腐食反応が生ずる場合でも、アノード２の領域Ｃにおけるカーボン腐食反応を抑制し、アノード触媒の劣化を抑制することができる。【選択図】図３
2006351270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と、
前記電解質膜を挟持し、触媒と前記触媒を担持する担体とから構成するアノード触媒層とカソード触媒層と、を備えた燃料電池において、
前記アノード触媒層の単位触媒塗布面積あたりの触媒表面積と、前記アノード触媒層の触媒の酸素還元反応の交換電流密度との積が第１の所定値以下であることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記アノード触媒層の単位触媒塗布面積あたりの触媒表面積と、前記アノード触媒層の触媒の水素酸化反応の交換電流密度との積が第２の所定値以上であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記アノード触媒層の触媒の酸素還元反応の交換電流密度が第３の所定値以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。
【請求項４】
電解質膜と、
前記電解質膜を挟持し、触媒と前記触媒を担持する担体とから構成するアノード触媒層とカソード触媒層と、を備えた燃料電池において、
前記アノード触媒層の触媒の酸素還元反応のターフェル勾配が第４の所定値以上であることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
前記アノード触媒層の前記触媒が白金であり、
前記アノード触媒層の単位触媒塗布面積あたりの触媒表面積が第５の所定値以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の燃料電池。
【請求項６】
前記アノード触媒層の厚さを前記カソード触媒層の厚さよりも薄くすることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の燃料電池。
【請求項７】
前記アノード触媒層の前記単位面積あたりの触媒表面積が前記カソード触媒層の単位面積あたりの触媒表面積よりも小さいことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムを起動する際、燃料電池内部のアノード流路およびカソード流路に滞留している空気を窒素等の不活性ガスによってパージしてから、アノード流路およびカソード流路にそれぞれ燃料（水素）および酸化剤（空気）が導入されることが一般的である。また、燃料電池システムを停止する際は、燃料電池内部のアノード流路に滞留している燃料（水素）およびカソード流路に滞留している酸化剤（空気）を窒素等の不活性ガスによってパージすることが一般的である。
【０００３】
しかし、不活性ガスによるパージを行うには、不活性ガスを貯蔵しておくための高圧ガスボンベやその付帯設備を必要とするため、発電装置の容積増加が避けられない。また、不活性ガスの充填や高圧ボンベの交換を定期的実施する必要があり、コストがかかるだけでなく取扱いに慣れた人員を必要とする。そのため、例えば車載用燃料電池システム等の移動体および可搬体用としての利用や、家庭用小型燃料電池システム等での利用には適さない。
【０００４】
そのため、不活性ガスによるパージを行わず、燃料電池システムの起動時に空気が滞留した状態のアノード流路に水素を供給することが考えられるが、アノード流路内に水素と空気が共に存在するときに、アノード上で空気中の酸素が還元され、それに対向するカソードの触媒層に使用されているカーボンが腐食し、燃料電池の劣化が進行することが明らかになっている。また、燃料電池システムを停止させる時にアノード内に滞留している水素を空気にてパージする際に起動時と同様にアノード流路内を空気と水素が共に存在するとカソードの触媒層に使用されているカーボンが腐食し、燃料電池の劣化が進行することが明らかになっている。
【０００５】
そのため、不活性ガスによるパージ操作をすることなく、燃料電池の劣化を抑制するための起動および停止方法として特許文献１では、燃料電池システムの起動時に、アノード流路に高速で水素を導入し、空気と水素が共にアノード流路内に存在している時間を短くすることで、燃料電池の劣化を抑制するといった方法が開示されている。
【０００６】
また特許文献２では、燃料電池の停止時に、アノード流路に高速で空気を導入し、水素と空気が共にアノード流路内に存在している時間を短くすることで、燃料電池の劣化を抑制するといった方法が開示されている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０７６５８２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／０７６５８３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１および２に記載の方法では、燃料電池の劣化防止を効果的なものにするには空気と水素が共に燃料極流路に存在する時間をわずか０．０５秒以下にすることが望ましい。従って、起動時は水素の供給を、停止時は空気の供給を十分高圧にして実施する必要がある。水素の供給を十分高圧にて実施するためには、水素タンク元圧を所定値以上に保つ必要がある。また、空気の供給を十分高圧にて実施するためには、空気を供給する例えばコンプレッサの能力を向上する必要があり、またコンプレッサ稼動による消費電力の上昇による燃料電池システムの効率低下を招く。
【０００８】
また、このような高圧の水素または空気を供給するには燃料電池の電解質、例えば固体高分子型燃料電池における固体高分子電解質膜に、十分な機械強度が要求される。さらに、起動・停止いずれの場合でも、多量の水素が一挙に大気中に排出される可能性があり、安全対策として大型の排水素処理装置を設置する必要が生じ燃料電池システムの大型化を招く。
【０００９】
本発明ではこのような問題点を解決するために発明されたもので、燃料電池システムの起動時に燃料電池スタック内での劣化を抑制し、さらに燃料電池システムを小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、電解質膜と、電解質膜を挟持し、触媒と触媒を担持する担体とから構成するアノード触媒層とカソード触媒層と、を備えた燃料電池において、アノード触媒層の単位触媒塗布面積あたりの触媒表面積と、アノード触媒層の触媒の酸素還元反応の交換電流密度との積が第１の所定値以下とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、燃料電池のアノードに水素と空気が混在している場合でも、燃料電池の劣化を抑制し、燃料電池システムを小型にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態の燃料電池システムについて図１の概略構成図を用いて説明する。
【００１３】
この実施形態では燃料電池スタック１と、燃料電池スタック１のアノード２に水素を供給する水素ボンベ３と、燃料電池スタック１のカソード４に空気を供給するコンプレッサ５と、アノード２から排出された排出水素を循環させ、または排出水素を燃料電池スタック１の外部へ排出するコンプレッサ６と、を備える。
【００１４】
水素ボンベ３から供給された水素は水素供給路１０を通りアノード２に供給され、燃料電池スタック１の発電反応に利用されなかった水素は循環流路１１を通り、再び水素流路１０に供給される。なお、排出水素中に例えば窒素などの水素以外の物質が多く含まれる場合には水素排出路１２から排出水素は燃料電池システムの外部へ排出される。
【００１５】
水素供給路１０において水素ボンベ３と、循環流路１１が水素供給路１０と連結する箇所との間に水素ボンベ３からの水素供給流量を調整する流量制御弁１３を備える。循環流路１１において水素排出路１２と分岐する箇所と、水素供給路１０と連結する箇所と、間に逆止弁１４を備える。また、水素排出路１２には逆止弁１５と、外部とアノード２との連通状態を選択的に切り換える切換弁１６を備える。
【００１６】
コンプレッサ３から供給された空気は、空気供給路２０を通りカソード４に供給され、燃料電池スタック１の発電反応に使用されなかった排出空気は、空気排出路２１を通り、外部へ排出される。なお、空気供給路２０に空気を加湿する加湿器（図示しない）を設けても良く、加湿器（図示しない）において空気排出路２１を通る比較的湿度の高い排出空気によって加湿しても良い。
【００１７】
燃料電池スタック１は単位セル３０を例えば１００〜２００枚程度積層して構成される。単位セル３０を図２に示す構成概略図を用いて説明する。
【００１８】
単位セル３０は、電解質膜３１と、電解質膜３１を挟持するアノード触媒層３２とカソード触媒層３３と、アノード触媒層３２の外側に設けたアノードガス拡散層３４と、カソード触媒層３３の外側に設けたカソードガス拡散層３５と、を備える。また、アノードガス拡散層３４の外側に設けられ、水素流路４０を有するアノードセパレータ３７と、カソードガス拡散層３５の外側に設けられ、空気流路４１を有するカソードセパレータ３８を備える。さらに水素または空気がリークしないようにエッジシール３９を備える。
【００１９】
アノード触媒層３２、カソード触媒層３３は、例えばＰｔ、またはＰｔを基体とするＰｔ／Ｃｏ合金などの触媒を例えばカーボンブラックなどの担体に担持させ、例えばＮａｆｉｏｎ溶液など電解質膜溶液による触媒スラリーを作成し、電解質膜３１、またはアノードガス拡散層３４、カソードガス拡散層３５に塗布し作成する。
【００２０】
この実施形態では、アノード触媒層３２の単位触媒塗布面積あたりの触媒表面積（以下、触媒比表面積とする）と、後述する式（１）の反応の起こり易さを示す水素酸化交換電流密度との積を１．０×１０-3Ａ／ｃｍ2（第２の所定値）以上とする。または触媒比表面積と後述する式（３）の反応の起こり易さを示す酸素還元交換電流密度との積を１．０×１０-6Ａ／ｃｍ2（第１の所定値）以下とする。またはアノード触媒層３２の酸素還元交換電流密度を５．０×１０-9Ａ／ｃｍ2（第３の所定値）以下とする。または酸素還元ターフェル勾配を７３ｍＶ／ｄｅｃａｄｅ（第４の所定値）以上とする。
【００２１】
なお、前記所定値を達成するための手段としては、アノード触媒層３２の触媒の粒径を５ｎｍ以上、カーボン量を０．２ｍｇ／ｃｍ2以下、カーボンの表面積を１５０ｍ2／ｇ以下、アノード触媒層３２中に含まれる電解質膜成分の量が０．２ｍｇ／ｃｍ2以下、アノード触媒層３２中に含まれる電解質膜のＥＷ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｗｅｉｇｈｔ）が１２００以上とすること等が挙げられる。
【００２２】
燃料電池スタック１を移動体、例えば自動車用の動力源として活用した場合には、起動／停止が頻繁に繰り返される。燃料電池スタック１の運転停止中には、燃料電池スタック１への水素および空気の供給が停止された状態で放置され、放置が長時間継続された場合には、アノード２に外部より空気が侵入し、存在している可能性がある。アノード２に空気が混入した状態から燃料電池スタック１を起動すると、起動初期に単位セル２０内は、図３に示すような状態となる。なお、この状態は停止時にアノード２を空気によってパージする場合にも生じる。
【００２３】
図３の状態では、カソード４は空気が全領域において充満しているが、アノード２には水素が存在している領域（領域Ａ）と、空気が存在している領域（領域Ｃ）が形成される。また、領域Ａと領域Ｃの間には水素と空気の界面Ｂが形成される（以下、この界面を水素／空気フロントＢという）。
【００２４】
領域Ａにおいては、
アノード：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-    式（１）
カソード：２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ    式（２）
の通常の発電時の反応が起こり、カソード４では０．８Ｖ以上の高電位となる。一方、水素／空気フロントＢを境に領域Ｃにおいては、
アノード：Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-→２Ｈ2Ｏ    式（３）
カソード：Ｃ＋２Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋４Ｈ+＋４ｅ-    式（４）
の反応が起こる。つまりＰｔを担持しているカソード触媒層３３のカーボンに腐食劣化が生じる。これによりカソード触媒層３３が劣化し、燃料電池スタック１の劣化が生じることになる。
【００２５】
この実施形態では、アノード触媒層３２の触媒比表面積と酸素還元交換電流密度との積を第１の所定値以下とし、またはアノード触媒層３２の触媒比表面積と水素酸化交換電流密度との積を第２の所定値以上とする。またはアノード触媒層３２の酸素還元交換電流密度を第３の所定値以下とする。またはアノード触媒層３２の酸素還元ターフェル勾配を第４の所定値以下とする。これにより燃料電池スタック１の起動時、または停止時に生じるカソード触媒層３の劣化を抑制し、かつ通常時の発電性能の低下を抑制する。
【００２６】
以下において、この実施形態の実施例について説明する。
（実施例１）
この実施例ではアノード触媒層３２の触媒としてＰｔ／Ｃｕ合金を使用し、カソード触媒層３３の触媒としてＰｔを使用する。触媒塗布面積はアノード触媒層３２、カソード触媒層３３共に２５ｃｍ2とする。この場合にアノード触媒層３２の触媒比表面積は１２０ｃｍ2／ｃｍ2であり、カソード触媒層３３の触媒比表面積は２００ｃｍ2／ｃｍ2である。
【００２７】
アノード触媒層３２を７０℃に保ち、アノード触媒層３２の触媒性能を測定すると、酸素還元交換電流密度は７．０×１０-9Ａ／ｃｍ2であり、触媒比表面積と酸素還元交換電流密度との積は８．４×１０-7Ａ／ｃｍ2である。また水素酸化交換電流密度７．０×１０-6Ａ／ｃｍ2であり、触媒比表面積と水素酸化交換電流密度との積は８．４×１０-4Ａ／ｃｍ2である。また酸素還元ターフェル勾配は６９ｍＶ／ｄｅｃａｄｅである。
【００２８】
この実施例のアノード触媒層３２を有する単位セル３０を用いて、耐久性評価を行う。耐久性評価は、単位セル３０を運転させる場合に、アノード２に相対湿度６０％の水素を供給してアノード２を水素でパージし、カソード４に相対湿度６０％の空気を供給する。単位セル３０本体の温度は７０℃に設定し、単位セル３０での水素利用率は７０％、空気利用率は４０％とし、単位セル３０から取り出す電流密度１．０Ａ/ｃｍ2で運転する。なお、アノード２を水素によってパージする場合には、アノード２のパージが１秒で終了するように水素を供給する。
【００２９】
単位セル３０の発電を停止する場合には、外部回路と遮断することで取り出す電流密度をゼロにした後、アノード２を空気によってパージし、水素流路４０などに残留する水素を単位セル３０から排出する。停止後、運転を再開する場合には、再び上記条件で単位セル３０に水素、空気を導入し、発電を行う。この運転−停止サイクルを繰り返すことによって、単位セル３０の耐久性評価を行う。
【００３０】
耐久性評価の結果を図４に示す。図４は比較例としてアノード触媒層３２にカソード触媒層３３と同じくＰｔを使用する。比較例はアノード触媒層３２の触媒比表面積が２００ｃｍ2／ｃｍ2である。また、アノード触媒層３２を７０℃に保ち、アノード触媒層３２の触媒性能を測定すると、酸素還元交換電流密度は１．０×１０-8Ａ／ｃｍ2であり、触媒比表面積と酸素還元交換電流密度との積は２．０×１０-6Ａ／ｃｍ2である。また水素酸化交換電流密度１．０×１０-3Ａ／ｃｍ2であり、触媒比表面積と水素酸化交換電流密度との積は２．０×１０-1Ａ／ｃｍ2である。また酸素還元ターフェル勾配は６９ｍＶ／ｄｅｃａｄｅである。
【００３１】
この実施例の効果について説明する。
【００３２】
アノード触媒層３２の触媒比表面積と酸素還元交換電流密度との積を第１の所定値（１．０×１０-6Ａ／ｃｍ2）よりも小さくすることで、燃料電池システムの起動、停止時にアノード２に水素／空気フロントＢが形成され、カソード３においてカーボン腐食反応が生じる場合でも、アノード２の領域Ｃにおいて発生する式（３）の酸素還元反応を抑制し、電解質膜３１を挟んで隣り合うカソード４の領域Ｃにおける式（４）のカーボン腐食反応を抑制する。これにより単位セル３０、つまり燃料電池スタック１の寿命を長くすることができる。
（実施例２）
この実施例ではアノード触媒層３２の触媒としてＰｔ／Ｉｒ合金を使用し、カソード触媒層３３の触媒としてＰｔを使用する。触媒塗布面積はアノード触媒層３２、カソード触媒層３３共に２５ｃｍ2とする。この場合にアノード触媒層３２の触媒比表面積は１３０ｃｍ2／ｃｍ2であり、カソード触媒層３３の触媒比表面積は２００ｃｍ2／ｃｍ2である。
【００３３】
アノード触媒層３２を７０℃に保ち、アノード触媒層３２の触媒性能を測定すると、酸素還元交換電流密度は７．０×１０-9Ａ／ｃｍ2であり、触媒比表面積と酸素還元交換電流密度との積は９．１×１０-7Ａ／ｃｍ2である。また水素酸化交換電流密度１．０×１０-5Ａ／ｃｍ2であり、触媒比表面積と水素酸化交換電流密度との積は１．３×１０-3Ａ／ｃｍ2である。また酸素還元ターフェル勾配は６９ｍＶ／ｄｅｃａｄｅである。
【００３４】
この実施例における単位セル３０の耐久性評価を実施例１と同様の条件で行った。
【００３５】
この実施例の効果について説明する。
【００３６】
アノード触媒層３２の触媒比表面積と酸素還元交換電流密度との積を第１の所定値（１．０×１０-6Ａ／ｃｍ2）以下とすることで、図４に示すように、単位セル３０における通常の発電反応において生じる式（１）の水素酸化反応の低下を抑制し、燃料電池スタック１の発電効率の低下を抑制することができる。
【００３７】
さらにアノード触媒層３２の触媒比表面積と水素酸化交換電流密度との積を第２の所定値（１．０×１０-3Ａ／ｃｍ2）以上とすることで、通常時の燃料電池スタック１の発電効率の低下を抑制することができる。
（実施例３）
この実施例ではアノード触媒層３２の触媒としてＰｔ／Ａｕ合金を使用し、カソード触媒層３３の触媒としてＰｔを使用する。触媒塗布面積はアノード触媒層３２、カソード触媒層３３共に２５ｃｍ2とする。この場合にアノード触媒層３２の触媒比表面積は１９０ｃｍ2／ｃｍ2であり、カソード触媒層３３の触媒比表面積は２００ｃｍ2／ｃｍ2である。
【００３８】
アノード触媒層３２を７０℃に保ち、アノード触媒層３２の触媒性能を測定すると、酸素還元交換電流密度は４．０×１０-9Ａ／ｃｍ2であり、触媒比表面積と酸素還元交換電流密度との積は７．６×１０-7Ａ／ｃｍ2である。また水素酸化交換電流密度６．０×１０-6Ａ／ｃｍ2であり、触媒比表面積と水素酸化交換電流密度との積は１．１×１０-3Ａ／ｃｍ2である。また酸素還元ターフェル勾配は６９ｍＶ／ｄｅｃａｄｅである。
【００３９】
この実施例における単位セル３０の耐久性評価を実施例１と同様の条件で行った。
【００４０】
この実施例の効果について説明する。
【００４１】
アノード触媒層３２の触媒比表面積と酸素還元交換電流密度との積を第１の所定値（１．０×１０-6Ａ／ｃｍ2）よりも小さくし、さらに酸素還元交換電流密度を第３の所定値（５．０×１０-9Ａ／ｃｍ2）以下とすることで、図４に示すように燃料電池システムの起動時、停止時にアノード２における酸素還元反応を抑制し、カソード３におけるカーボン腐食反応を抑制し、燃料電池スタック１の劣化を抑制することができる。
【００４２】
さらにアノード触媒層３２の触媒比表面積と水素酸化交換電流密度との積を第２の所定値（１．０×１０-3Ａ／ｃｍ2）以上とすることで、通常時の燃料電池スタック１の発電効率の低下を抑制することができる。
（実施例４）
この実施例ではアノード触媒層３２の触媒としてＰｔ／Ｔｉ合金を使用し、カソード触媒層３３の触媒としてＰｔを使用する。触媒塗布面積はアノード触媒層３２、カソード触媒層３３共に２５ｃｍ2とする。この場合にアノード触媒層３２の触媒比表面積は２００ｃｍ2／ｃｍ2であり、カソード触媒層３３の触媒比表面積は２００ｃｍ2／ｃｍ2である。
【００４３】
アノード触媒層３２を７０℃に保ち、アノード触媒層３２の触媒性能を測定すると、酸素還元交換電流密度は８．０×１０-9Ａ／ｃｍ2であり、触媒比表面積と酸素還元交換電流密度との積は１．６×１０-6Ａ／ｃｍ2である。また水素酸化交換電流密度７．０×１０-6Ａ／ｃｍ2であり、触媒比表面積と水素酸化交換電流密度との積は１．４×１０-3Ａ／ｃｍ2である。また酸素還元ターフェル勾配は７５ｍＶ／ｄｅｃａｄｅである。
【００４４】
この実施例における単位セル３０の耐久性評価を実施例１と同様の条件で行った。
【００４５】
この実施例の効果について説明する。
【００４６】
アノード触媒層３２の酸素還元ターフェル勾配を第４の所定値（７３ｍＶ／ｄｅｃａｄｅ）以上とすることで、図４に示すように燃料電池システムの起動時、停止時にアノード２における酸素還元反応を抑制し、カソード３におけるカーボン腐食反応を抑制し、燃料電池スタック１の劣化を抑制することができる。
【００４７】
本発明の第１実施形態の効果について説明する。
【００４８】
燃料電池システムの起動時、停止時にアノード触媒層３２の酸素還元反応を抑制することで、カソード３におけるカーボン腐食反応を抑制することができる。また、燃料電池システムにおいてアノード２を素早くパージするための例えば大型のコンプレッサなどを搭載する必要がなく燃料電池システムを小型にすることができる。また機械強度の低い電解質膜３１を使用することができる。
【００４９】
次に本発明の第２実施形態について図５を用いて説明する。第２実施形態については第１実施形態と単位セル５０の構成が異なっており、ここでは単位セル５０について説明する。図５は単位セル５０の電解質膜５１と、アノード触媒層５２と、カソード触媒層５３とを示しており、その他の構成については第１実施形態と同じ構成なのでここでの説明は省略する。
【００５０】
アノード触媒層５２は単位セル５０の積層方向の厚さｔ１をカソード触媒層５３の単位セル５０の積層方向の厚さｔ２よりも薄くする。ここではアノード触媒層５２の厚さｔ１をカソード触媒層５３の厚さｔ２の１／２以下とする。またアノード触媒層５２の触媒比表面積を１００ｃｍ2／ｃｍ2（第５の所定値）以下とする。
【００５１】
以下において、この実施形態の実施例について説明する。
（実施例６）
この実施例ではアノード触媒層５２の厚さをカソード触媒層５３の厚さと比較して１／２とする。ここではカソード触媒層５３の厚さｔ２は約１０μｍであり、アノード触媒層５２の厚さｔ１は約５μｍである。アノード触媒層５２の白金担持量は０．２ｍｇ−Ｐｔ／ｃｍ2、触媒層比表面積は１００ｃｍ2／ｃｍ2である。
【００５２】
この実施例における単位セル５０の耐久性評価を実施例１と同様の条件で行った。耐久性評価の結果を図４に示す。
【００５３】
この実施例の効果について説明する。
【００５４】
アノード触媒層５２の触媒比表面積を第５の所定値（１００ｃｍ2／ｃｍ2）以下とすることで、図４に示すように燃料電池システムの起動時、停止時における式（３）によるアノード触媒層５２の酸素還元反応を抑制し、カソード触媒層５３の式（４）によるカーボン腐食反応を抑制し、燃料電池スタック１の劣化を抑制することができる。
【００５５】
また、アノード触媒層５２の厚さｔ１をカソード触媒層５３の厚さｔ２よりも薄くすることで、燃料電池スタック１の劣化を抑制することができる。
（実施例７）
この実施例ではアノード触媒層５２の厚さｔ１をカソード触媒層５３の厚さｔ２と比較して１／５とする。このときアノード触媒層５２の厚さｔ１は約２μｍである。アノード触媒層５２の白金担持量は０．０５ｍｇ−Ｐｔ／ｃｍ2、触媒層比表面積は４０ｃｍ2／ｃｍ2である。
【００５６】
この実施例における単位セル５０の耐久性評価を実施例１と同様の条件で行った。
【００５７】
アノード触媒層５２の触媒比表面積を第５の所定値（１００ｃｍ2／ｃｍ2）以下とすることで、図４に示すように燃料電池システムの起動時、停止時におけるカーボン腐食反応を抑制し、燃料電池スタック１の劣化を抑制することができる。
【００５８】
また、アノード触媒層５２の厚さｔ１をカソード触媒層５３の厚さｔ２よりも薄くすることで、燃料電池スタック１の劣化を抑制することができる。
【００５９】
本発明の第２実施形態の効果について説明する。
【００６０】
アノード触媒層５２の厚さｔ１をカソード触媒層５３の厚さｔ２よりも薄くすることで、燃料電池システムの起動時、停止時における式（３）によるアノード触媒層５２の酸素還元反応を抑制し、カソード触媒層５３の式（４）によるカーボン腐食反応を抑制し、燃料電池スタック１の劣化を抑制することができる。
【００６１】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
燃料電池を搭載した燃料電池自動車に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態の燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態の単位セルの概略構成図である。
【図３】燃料電池スタックの起動時と停止時の状態を示す図である。
【図４】本発明の第１、２実施形態における単位セルの耐久性の評価を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態の単位セルの概略構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
１      燃料電池スタック
２      アノード
４      カソード
３１    電解質膜
３２、５２    アノード触媒層
３３、５３    カソード触媒層
【図１】
2006351270.tif 000003
【図２】
2006351270.tif 000004
【図３】
2006351270.tif 000005
【図４】
2006351270.tif 000006
【図５】
2006351270.tif 000007