(57)【要約】【課題】ガス拡散性が良好で、電気的接触も確保しやすく、表面が滑らかな固体高分子型燃料電池用ガス拡散電極とその製造方法、並びに、それを用いた固体高分子型燃料電池を提供する。【解決手段】炭素材料を含有したフッ素樹脂からなる多孔質膜と、導電性多孔質体が接着層を介して積層されてなることを特徴とする固体高分子型燃料電池用拡散電極とその製造方法、このガス拡散電極を用いた燃料電池である。前記フッ素樹脂がフッ化オレフィン系樹脂であり、前記炭素材料がカーボンブラック、とりわけ、アセチレンブラックであることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素材料を含有したフッ素樹脂からなる多孔質膜と、導電性多孔質体が接着層を介して積層されてなることを特徴とする固体高分子型燃料電池用ガス拡散電極。
【請求項２】
前記フッ素樹脂がフッ化オレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の固体高分子型燃料電池用ガス拡散電極。
【請求項３】
前記炭素材料がカーボンブラックであることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の固体高分子型燃料電池用ガス拡散電極。
【請求項４】
前記カーボンブラックがアセチレンブラックであることを特徴とする請求項３に記載の固体高分子型燃料電池用ガス拡散電極。
【請求項５】
前記フッ素樹脂と前記炭素材料との重量比が、フッ素樹脂１重量部に対して、炭素材料１／３重量部以上、３重量部以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の固体高分子型燃料電池用ガス拡散電極。
【請求項６】
前記多孔質膜の空隙率が６０％以上、９５％以下の範囲にあることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の固体高分子型燃料電池用ガス拡散電極。
【請求項７】
前記接着層が、ゴムまたはフッ素樹脂のうち、少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の固体高分子型燃料電池用ガス拡散電極。
【請求項８】
前記接着層のフッ素樹脂がフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンから選択される少なくとも１つ以上のモノマーの単独重合体または共重合体であることを特徴とする請求項７に記載の固体高分子型燃料電池用ガス拡散電極。
【請求項９】
基材上に炭素材料を含有するフッ素樹脂からなる多孔質膜を積層して多孔質シートを形成する第一工程と、該多孔質シートの多孔質膜面とシート状の導電性多孔質体上に形成された接着層の接着層面を圧着させ、積層体を形成する第二工程と、該積層体を乾燥させた後、該多孔質シートの基材を該積層体から剥離する第三工程とを有することを特徴とする固体高分子型燃料電池用ガス拡散電極の製造方法。
【請求項１０】
固体高分子電解質膜の両面に、触媒層を介して請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の固体高分子型燃料電池用ガス拡散電極を設け、その外側にセパレータを配したことを特徴とする固体高分子型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子型燃料電池用ガス拡散電極（以下、ガス拡散電極と称す）とその製造方法、ならびにそれを用いた固体高分子型燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料と酸化剤を連続的に供給し、これが電気化学反応したときの化学エネルギーを電力として取り出す発電システムである。この電気化学反応による発電方式を用いた燃料電池は、水の電気分解の逆反応、すなわち水素と酸素が結びついて電子と水が生成する仕組みを利用しており、高効率と優れた環境特性を有することから近年脚光を浴びている。
【０００３】
燃料電池は、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、アルカリ型燃料電池、そして、固体高分子型燃料電池に分別される。近年、特に常温で起動し、かつ起動時間が極めて短い等の利点を有する固体高分子型燃料電池が注目されている。この固体高分子型燃料電池を構成する単セルの基本構造は、固体高分子電解質膜の両側に触媒層とガス拡散電極を接合し、その外側の両面にセパレータを配したものである。
【０００４】
このような固体高分子型燃料電池では、まず、燃料極側に供給された水素がセパレータ内のガス流路を通ってガス拡散電極に導かれる。次いで、その水素は、ガス拡散電極にて均一に拡散された後に、燃料極側の触媒層に導かれ、白金などの触媒によって水素イオンと電子とに分離される。そして、水素イオンは電解質膜を通って電解質膜を挟んで反対側の酸素極における触媒層に導かれる。一方、燃料極側に発生した電子は、負荷を有する回路を通って、酸素極側のガス拡散層に導かれ、更には酸素側の触媒層に導かれる。これと同時に、酸素極側のセパレータから導かれた酸素は、酸素極側のガス拡散電極を通って、酸素極側の触媒層に到達する。そして、酸素、電子、水素イオンとから水を生成して発電サイクルを完結する。なお、固体高分子型燃料電池に用いられる燃料としては、水素以外にメタノールおよびエタノール等のアルコールがあげられ、それらを直接燃料として用いることもできる。
【０００５】
従来、固体高分子型燃料電池のガス拡散層としては、カーボン繊維からなるカーボンペーパーやカーボンクロスが用いられている。このカーボンペーパーやカーボンクロスにおいては、燃料電池運転時の加湿水やカソードでの電極反応で生成した水によるフラッディングを防止する目的で、表面またはその空隙内部に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の撥水性バインダーによって撥水処理を施している。しかしながら、これらのカーボンペーパーやカーボンクロスは、空孔径が非常に大きいため、十分な撥水効果が得られずに空孔中に水が滞留することがあった。
【０００６】
この点を改善するためのものとして、例えば特許文献１に示すように、カーボンペーパーに炭素等からなる導電性フィラーを含む有孔性樹脂を含有させたガス拡散電極が提案されている。しかしながら、特許文献１に示されるようなガス拡散電極は、カーボンペーパー表面上に直接、炭素などからなる導電性フィラーを含む有孔性樹脂を構成する塗料を塗布し、含浸・溶媒抽出・乾燥して作製するために、カーボンペーパーの空隙を多く塞いでしまい、そのため、空隙内部のガス透過性が悪くなり、電池性能を低下させるという問題を有していた。
【０００７】
また、特許文献２には、ステンレスメッシュにカーボンブラックとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）との混合物を塗布して撥水化層を形成することが記載されている。しかしながら、このような混合物を塗布して形成したものは、ステンレスメッシュの空隙を多く塞いでしまい、そのため空隙内部のガス透過性が悪くなり、電池性能が低下するという問題があった。
【特許文献１】特開２００３−３０３５９５号公報
【特許文献２】特開２０００−５８０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のような問題点を解決することを目的としてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、ガス透過性が妨げられ電池性能が低下するのを防ぐ固体高分子型燃料電池用ガス拡散電極を提供すること、およびその簡便な製造方法を提供することである。また本発明の他の目的は、ガス透過性に優れたガス拡散電極を用いた固体高分子型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】
【０００９】
本願発明のガス拡散電極は、炭素材料を含有したフッ素樹脂からなる多孔質膜と、導電性多孔質体が接着層を介して積層されてなることを特徴とする（請求項１）。前記フッ素樹脂はフッ化オレフィン系樹脂であることが好ましく（請求項２）、前記炭素材料はカーボンブラックであること（請求項３）、とりわけ、アセチレンブラックであることが好ましい（請求項４）。また、前記フッ素樹脂と前記炭素材料との重量比は、フッ素樹脂１重量部に対して、炭素材料１／３重量部以上、３重量部以下であることが好ましい（請求項５）。さらに、上記多孔質膜の空隙率は６０％以上、９５％以下の範囲にあることが好ましい（請求項６）。
【００１０】
前記接着層は、ゴムまたはフッ素樹脂のうち、少なくとも１種を含有することが好ましく（請求項７）、このフッ素樹脂はフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンから選択される少なくとも１つ以上のモノマーの単独重合体あるいは共重合体であることが好ましい（請求項８）。
【００１１】
一方、本発明のガス拡散電極の製造方法は、基材上に炭素材料を含有するフッ素樹脂からなる多孔質膜を積層して多孔質シートを形成する第一工程と、該多孔質膜の多孔質膜面とシート状の導電性多孔質体上に形成された接着層の接着層面を圧着させ、積層体を形成する第二工程と、該積層体を乾燥させた後、該多孔質シートの基材を該積層体から剥離する第三工程とを有することを特徴とするものである（請求項９）。また、固体高分子電解質膜の両面に、触媒層を介して上記本発明のガス拡散電極を設け、その外側にセパレータを配したことを特徴とする固体高分子型燃料電池も本願発明に包含される（請求項１０）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のガス拡散電極は、炭素材料およびフッ素樹脂を含有する多孔質膜と、導電性多孔質体が、接着層を介して積層されてなることを特徴とし、フッ素樹脂による撥水性・排水性、および炭素材料による導電性を備えた滑らかな表面を有するものである。上記の特徴を有しているので、燃料電池運転時の加湿水や生成水によるフラッディングを防止することができ、また反応ガスの供給、除去を速やかに行ない、発生した電気を効率よく伝えることができるなどの利点がある。さらに、本発明のガス拡散電極の多孔質膜と導電性多孔質体の間には接着層が存在するので、両者を長期間安定して密着させることができ、このため燃料電池使用環境下における信頼性も高くなる。また、上記ガス拡散電極は、本発明の製造方法により、簡単に製造することができる。一方、本発明のガス拡散電極を用いた燃料電池においては、発電サイクルにおいて、ガス・水の排出性、導電性に優れ、長期信頼性も高い。また、本発明のガス拡散電極は滑らかな表面を有するので、従来の炭素繊維シートを用いた場合に比べて、触媒層や高分子固体電解質膜を傷つけたり破壊したりすることが無いという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について具体的に説明する。本発明のガス拡散電極は、炭素材料を含有するフッ素樹脂からなる多孔質膜と、導電性多孔質体が接着層を介して積層されてなることを特徴するものである。本発明において、上記フッ素樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体、フルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等があげられ、これらの１種以上からなるフッ素樹脂を選択して用いることができる。これらの中でも、フッ化オレフィン系樹脂は、耐熱性が高く、機械的強度が良好であるので、特に好ましい。フッ化オレフィン系樹脂は、精度良く多孔質膜を形成することが可能であり、そして多孔質膜内部の加湿水およびカソードでの生成水を良好に排水することができるという利点を有している。本発明でいうフッ化オレフィン系樹脂とは、フッ化ビニリデンのホモポリマーの他、四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン、エチレンからなる群より選ばれる１種類以上とフッ化ビニリデンとからなるコポリマーおよび３元以上の多元重合体を包含する。また、これらの樹脂を単独で用いる場合に加えて、２種以上混合して使用することも本発明に包含される。
【００１４】
上記フッ素樹脂は、重量平均分子量が１０万〜１２０万の範囲にあることが好ましい。重量平均分子量が１０万未満の場合は、強度が低くなる場合があり、一方、１２０万を越えると、溶媒への溶解性が劣ることから、塗料化が困難になったり、塗料の粘度ムラが生じて、最終的なガス拡散電極の厚さ精度が低下し、触媒層との密着性が不均一となる場合がある。
【００１５】
本発明において、上記炭素材料は、如何なるものでも利用することが可能であり、例えば、ファーネスブラックやチャネルブラック、アセチレンブラック等に代表される、いわゆるカーボンブラックを用いることができる。カーボンブラックとしては、比表面積や粒子径の大きさによらず、いずれのグレードのものでも使用可能であり、例えば、ライオンアクゾ社製：ケッチェンＥＣ、キャボット社製：バルカンＸＣ７２Ｒ、電気化学工業社製：デンカブラック等があげられる。また、上記カーボンブラック以外では、黒鉛のほか、カーボン繊維、カーボンナノチューブ等の炭素繊維なども炭素材料として用いることが可能である。しかしながら、これらの炭素材料は、平均一次粒子径として、１０〜１００ｎｍの範囲のものが好ましい。これらの中でも、高導電性および塗液中での分散性の点から、カーボンブラックが好適に用いられ、とりわけ、導電性に優れ、不純物が少ないアセチレンブラックが好適に用いられる。
【００１６】
上記フッ素樹脂と炭素材料の重量比は、フッ素樹脂を１重量部に対して、炭素材料１／３重量部乃至３重量部の範囲が好ましい。さらに好ましくは、２／３重量部乃至３／２重量部の範囲である。炭素材料が１／３重量部より少ないと、ガス拡散層の導電性が低下してしまい、３重量部より多いと、多孔質膜の内部に充填され過ぎてガス拡散能力が低下する。いずれの場合においても、結果としては、燃料電池性能の低下を引き起こす。
【００１７】
本発明のガス拡散電極におけるフッ素樹脂からなる多孔質膜には、炭素材料以外のフィラーが含まれていてもよい。このフィラーの添加によって、ガス・水の排出、多孔質膜の孔径および、炭素材料の分散をコントロールすることが可能になり、燃料電池性能に大きく影響を及ぼすことになる。このフィラーとしては、親水性を有するものが好ましく、無機微粒子または有機微粒子のいずれのものも用いることが可能であるが、燃料電池中のガス拡散電極内部の環境を考慮すると、無機微粒子の方が好ましい。撥水性を有するフッ素樹脂に、親水性のフィラーが添加されることによって、撥水部と親水部が微視的に入り組むことにより、および炭素材料と凝集体を形成して多孔質膜の孔径が拡大されることにより、ガス・水の排出が良好に行なわれるからである。その結果、フラッディング現象に起因する電池性能低下を防止することが可能となる。親水性のフィラーとしては、二酸化チタン及び二酸化ケイ素等の無機微粒子が好ましい。これらは、燃料電池中のガス拡散電極内部の環境に耐えられ、且つ十分な親水性を持ち合わせているからである。
【００１８】
上記フィラーの粒子径としては、いずれの大きさのものも使用可能であるが、非常に微小の場合は、塗料中での分散が困難になり、また、非常に大きい場合は、多孔質の空孔をふさいでしまうという問題が発生する。したがって、一般には、炭素材料の粒子径と同程度の粒径範囲のものが用いられる。また、上記フィラーとフッ素樹脂の重量比は、フッ素樹脂を１重量部に対して、フィラー１／１０重量部乃至３重量部の範囲が好ましい。さらに好ましくは、１／５重量部乃至３／２重量部の範囲である。フィラーが１／１０重量部より少ないと、ガス・水の排出が良好に行なわれない場合があり、３重量部より多いと、多孔質膜の内部に充填され過ぎてしまい、ガス拡散能力の低下および導電性の低下の原因となる。結果的には、燃料電池性能の低下を引き起こす。
【００１９】
本発明のガス拡散電極においては、炭素材料およびフッ素樹脂を含有する多孔質膜にシート状の導電性多孔質体が接着層を介して積層されている。
導電性多孔質体としては、カーボン繊維からなるカーボンペーパー及びカーボンクロス、発泡ニッケル、チタン繊維焼結体等をあげることができる。本発明のガス拡散電極においては、上記の多孔質膜と導電性多孔質体とが積層構造を有しているため、特許文献１に記載の燃料電池用ガス拡散電極とは異なり、多孔質膜を構成する樹脂及び炭素材料などによって導電性多孔質体の空隙が塞がれることがない。したがって、空隙内部のガス透過性が良好であり、電池性能を低下させるという問題がなくなる。
【００２０】
本発明のガス拡散電極を構成する多孔質膜の厚みとしては、５μｍ乃至１５０μｍであることが好ましく、より好ましくは１０μｍ乃至１００μｍであり、さらに好ましくは１５μｍ乃至７５μｍである。厚みが５μｍより小さいと、導電性およびガス拡散能力が十分でなく、１５０μｍより大きいと、厚すぎてガス拡散能力が低下し、電池性能低下を引き起こす。
【００２１】
本発明のガス拡散電極においては、上記フッ素樹脂により多孔質膜が形成されるが、多孔質膜の構造を測る尺度としては、密度、空隙率、孔径がある。本発明のガス拡散電極において、多孔質膜の空隙率は、６０％〜９５％の範囲が好適であり、より好ましくは７０％以上、更には８０％以上が特に好ましい。空隙率が６０％未満では、ガス拡散能および水の排出が不十分であり、９５％を超えると、機械的強度が著しく低下し、燃料電池を組み上げるまでの工程で破損しやすい場合がある。
【００２２】
なお、上記の空隙率は、（多孔質膜のフッ素樹脂の比重）×（多孔質膜のフッ素樹脂の質量含有率）＝ａ、（炭素材料の比重）×（多孔質膜における炭素材料の質量含有率）＝ｂ、（フィラーの比重）×（多孔質膜におけるフィラーの質量含有率）＝ｃ、および多孔質膜の密度を下記の式に代入することにより求めることができる。
空隙率（％）＝［｛（ａ＋ｂ＋ｃ）−多孔質膜の密度｝／（ａ＋ｂ＋ｃ）］×１００
また、密度は、以下に示すように、ガス拡散電極の多孔質膜の膜厚および単位面積当たりの質量で決定でき、０．１５〜０．４５ｇ／ｃｍ３の範囲が上記と同様の理由で好適である。
密度（ｇ／ｃｍ３）＝単位面積当たりの質量／膜厚×単位面積
また、孔径は、１μｍ〜１０μｍの範囲が好適であり、より好ましくは３μｍ以上、更に好ましくは５μｍ以上である。孔径が１μｍ未満であると、ガス拡散能および水の排出が不十分である。１００μｍより大きいと強度的な問題が生じる。
【００２３】
多孔質膜と導電性多孔質体を互いに接着する接着層の材料は、長期にわたり、多孔質膜と導電性多孔質体を互いに接着させることができれば、限定されるものではないが、例えば、ゴムやフッ素樹脂が好適に用いられる。ゴムとしては、ジエン系ゴム、非ジエン系ゴムを問わず、多孔質シート膜とシート状導電性多孔質体を長期間接着させることができればよい。フッ素樹脂としては、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンから選択される少なくとも１つ以上のモノマーの重合体が好ましく使用される。また、ゴムとフッ素樹脂の混合物を用いることもできる。
【００２４】
本発明のガス拡散電極は、次のようにして製造することができる。まず、フッ素樹脂を溶媒に溶解させ、微粒子状の炭素材料、場合によっては炭素材料以外のフィラーも含めて、これらを溶媒に分散させた粒子分散溶液を作製する。次いで、前記フッ素樹脂が溶解する溶媒よりも沸点が高く、且つ前記フッ素樹脂を溶解しない溶媒を混合し、塗料を得る。塗料の溶解・分散・混合は、市販の撹拌機、分散機を用いることができる。得られた塗料を、適当な基材の上に塗布、乾燥し、多孔質シートを形成する。次に、別途用意したシート状の導電性多孔質体上に接着層を形成し、該接着層面と前記多孔質シートの多孔質膜面と圧着させ、積層体を形成する。この積層体を乾燥させた後、多孔質シートの基材を剥離すると本発明のガス拡散電極を得ることができる。なお、基材は、燃料電池に組み込む際には除去されるものであって、例えばポリイミドフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム（ＰＥＮ）などが好適に使用される。
【００２５】
次に請求項１０に特定する本発明の固体高分子型燃料電池の作製について概説する。すなわち、固体高分子電解質膜の両面に、触媒層を介して上記のプロセスで得られたガス拡散電極を設け、その外側にセパレータを配することにより本発明の固体高分子型燃料電池を作製することができる。ここでいう固体高分子電解質膜とは、デュポン社製ナフィオン、旭硝子社製フレミオン、旭化成社製アシプレックスなどをいう。
なお、セパレータとしては、固体高分子型燃料電池において使用される公知のものならば黒鉛や他の炭素材料など如何なるものでも使用することができる。なお、触媒膜としては、イオン伝導性樹脂と触媒粒子からなる材料を使用できる。イオン伝導性樹脂としては、一般的にプロトン（水素イオン）交換基を有するものが用いられる。触媒膜中の触媒粒子は、触媒のみからなる粒子であってもよく、触媒を担持した炭素材料であってもよいが、触媒を担持した炭素材料を用いると、触媒をさらに高い効率で利用できるため好ましい。前記触媒としては、白金触媒や、白金とルテニウムからなる合金触媒等を主に用いることができる。また、上記の固体高分子電解質膜にもプロトン伝導性の高い樹脂が用いられる。
【実施例】
【００２６】
次に、本発明を実施例によってより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
（１）実施例１
（１−１）多孔質シートの作製
ポリフッ化ビニリデン樹脂３０ｇを６００ｇの１−メチル−２−ピロリドンに溶解し平均一次粒子径４０ｎｍのアセチレンブラック３０ｇを分散し、分散溶液を得た。次いで、４５ｇのジエチレングリコールを混合・撹拌し、多孔質膜用の塗料を得た。得られた塗料を、ＰＥＮ製の基材にアプリケーターを用いて塗工して塗工膜を得、これを乾燥させて基材上に多孔質膜を積層した多孔質シートを得た。
（１−２）多孔質膜とシート状導電性多孔質体との積層
シート状導電性多孔質体としてカーボンペーパーを用い、この上にポリフッ化ビニリデンよりなる塗料を塗工し、接着層を形成し、ついで、上記多孔質シートの多孔質膜面とシート状導電性多孔質体の接着層面を貼り合わせ積層し、プレスにより圧着した。次いで、得られた積層体を乾燥させ、最後に多孔質シートの基材を剥離することで実施例１のガス拡散電極を得た。
【００２７】
（２）実施例２
実施例１の多孔質膜とシート状導電性多孔質体との積層に使用した接着層において、ポリフッ化ビニリデンに代わって、スチレンーブタジエンゴム（ＳＢＲ）を用いたこと以外は実施例１と同じ操作を行ない、実施例２のガス拡散電極を得た。
【００２８】
（３）ガス拡散電極の観察
上記実施例１、実施例２で得られたガス拡散電極中の多孔質膜の細部構造を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、観察したところ、フッ素樹脂が多孔質膜を形成しており、アセチレンブラックはフッ素樹脂の表面及び内部に存在していることが確認できた。表１には、上記実施例１、実施例２で得られたガス拡散電極中の多孔質膜の膜厚、密度、空隙率、および細部構造を示す。
【００２９】
【表１】
2006318790.tif 000002
【００３０】
（４）比較例１
ポリフッ化ビニリデン樹脂３０ｇを６００ｇの１−メチル−２−ピロリドンに溶解した後、カーボン粒子（ＶＵＬＣＡＮ  ＸＣ７２Ｒ  ＣＡＢＯＴ製）３０ｇを分散させ、分散溶液を得た。この混合液を、カーボンペーパー表面上に直接充填した後、水を抽出溶媒とした溶媒抽出法を用いて比較用のガス拡散電極を作製した。
【００３１】
（５）固体高分子型燃料電池の作製１
実施例１、実施例２、比較例１で得られた、５０ｍｍ角のガス拡散電極を２枚用意した。白金触媒を担持させたカーボンとイオン伝導性樹脂および溶媒からなる触媒塗料を２枚のガス拡散電極の多孔質膜表面にそれぞれ塗布・乾燥し、触媒層を形成し、触媒層付きガス拡散電極を得た。それぞれの白金触媒の量は、０．３ｍｇ／ｃｍ２であった。次いで、この触媒層付きガス拡散電極と電解質膜（デュポン社製ナフィオン１１７）を用い、触媒層面が電解質膜と接するように配し、熱プレス（１２０℃、１０ＭＰａ、１０分）にて触媒層付きガス拡散電極と電解質膜とを接合し、膜−電極接合体を得た。得られた膜−電極接合体にセパレータとして黒鉛を配し、単セルに組み込んで評価用の燃料電池（実施例１−１、実施例２−１、及び比較例１−１）とした。
【００３２】
（６）固体高分子型燃料電池の作製２
高分子電解質膜（デュポン社製ナフィオン１１７）の両面に、白金触媒を担持させたカーボンとイオン伝導性樹脂および溶媒からなる触媒塗料を塗布・乾燥し、触媒層を形成して、触媒層付き高分子電解質膜を得た。それぞれの白金触媒の料は、０．３ｍｇ／ｃｍ２であった。次いで、前記実施例１、比較例１で得られたガス拡散電極を、多孔質膜面が触媒層付き高分子電解質膜に接するように配し、熱プレス（１２０℃、１０ＭＰａ、１０分）にて触媒層付き高分子電解質膜とガス拡散電極とを接合し、膜−電極接合体を得た。得られた膜−電極接合体に黒鉛製セパレータを配し、単セルに組み込んで評価用の燃料電池（実施例１−２、実施例２−２、及び比較例１−２）とした。
【００３３】
（７）固体高分子型燃料電池の評価
上記、燃料電池６種（実施例１−１、実施例１−２、実施例２−１、実施例２−２、比較例１−１、比較例１−２）の発電特性を下記の要領で評価した。燃料電池の供給ガスとしては、燃料極側に水素ガスおよび酸素極側に酸素ガスを用いた。水素ガスは８５℃の加湿温度で５００ｍＬ／ｍｉｎ、０．１ＭＰａとなるように供給し、酸素ガスは７０℃の加湿温度で１０００ｍＬ／ｍｉｎ、０．１ＭＰａとなるように供給した。この条件下で、電流密度１Ａ／ｃｍ２での電圧を測定した。その結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
2006318790.tif 000003
【００３５】
表２に示すように、実施例１および実施例２で得られたガス拡散電極を備えた燃料電池、すなわち、実施例１−１、実施例１−２、実施例２−１、および実施例２−２は、比較例１のガス拡散電極を備えた燃料電池、すなわち、比較例１−１と比較例１−２よりも、電流密度１Ａ／ｃｍ２での電圧は高く、発電特性が優れていた。これは、本発明のガス拡散電極が、炭素材料およびフッ素樹脂を含有する多孔質膜と、導電性多孔質体が接着層を介して積層されてなることを特徴としているので、燃料電池運転時の加湿水や生成水によるフラッディングを防止することができ、このためガス透過性が高く、発電特性に代表される電池性能が良好となったものである。