(57)【要約】固体ポリマー電解質燃料電池は、アノード電極とカソード電極との間に配置されたポリマー電解質を含む膜電極アセンブリであって、アノード電極および前記カソード電極各々が、触媒、中心領域および周辺領域を含み、カソード電極の前記周辺領域がカソード端部バリア層を含む、膜電極アセンブリと、アノード周辺領域およびカソード周辺領域の少なくとも一部分ならびに前記カソード端部バリア層と接触している流体不透過性シールと、アノード電極に隣接するアノード流れ場プレートと、カソード電極に隣接するカソード流れ場プレートであって、カソード周辺流路および少なくとも１つのカソード中心流路を含む、カソード流れ場セパレータプレートとを含み、カソード端部バリア層の少なくとも一部分が、カソード周辺流路の少なくとも一部分を横切る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体ポリマー電解質燃料電池であって、
アノード電極とカソード電極との間に配置されたポリマー電解質を含む膜電極アセンブリであって、前記アノード電極および前記カソード電極各々が、触媒、中心領域および周辺領域を含み、前記カソード電極の前記周辺領域がカソード端部バリア層を含む、膜電極アセンブリと、
前記アノード周辺領域およびカソード周辺領域の少なくとも一部分ならびに前記カソード端部バリア層と接触している流体不透過性シールと、
前記アノード電極に隣接するアノード流れ場プレートと、
前記カソード電極に隣接するカソード流れ場プレートであって、カソード周辺流路および少なくとも１つのカソード中心流路を含む、カソード流れ場プレートと
を含み、前記カソード端部バリア層の少なくとも一部分が、前記カソード周辺流路の少なくとも一部分を横切る、固体ポリマー電解質燃料電池。
【請求項２】
前記カソード端部バリア層が、前記カソードの前記周辺領域を電気化学的に不活性にする、請求項１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
【請求項３】
前記カソード端部バリア層が、前記カソード電極の少なくとも一部分にある、請求項１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
【請求項４】
前記カソード端部バリア層が、前記カソード電極と前記ポリマー電解質との間にある、請求項１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
【請求項５】
前記カソード端部バリア層が、実質的に流体不透過性である、請求項１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
【請求項６】
前記カソード端部バリア層の材料が、フッ化ポリビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアリールエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリイミド、エポキシ、ポリウレタン、ニトリル、ブチルおよび熱可塑性エラストマーからなる群から選択される、請求項１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
【請求項７】
前記カソードの前記周辺領域が、前記カソードの前記中心領域よりも少ない量の触媒を含有する、請求項１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
【請求項８】
前記アノード電極およびカソード電極のうちの少なくとも１つの前記周辺領域が、ラジカル捕捉剤、膜クロスリンカー、過酸化水素分解触媒および過酸化水素安定化剤からなる群から選択される少なくとも１種の添加剤を含む、請求項１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
【請求項９】
前記アノード電極およびカソード電極のうちの少なくとも１つの前記周辺領域が、酸化マンガン、酸化セリウムおよび酸化チタンのうちの少なくとも１種を含む、請求項１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
【請求項１０】
前記カソード周辺流路が、前記少なくとも１つのカソード中心流路と、横断面の幅および高さのうち少なくとも１つが異なる、請求項１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
【請求項１１】
前記シールが、流動処理可能なエラストマーである、請求項１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
【請求項１２】
前記カソード電極が、カソードガス拡散層およびカソード触媒層をさらに含み、前記カソード端部バリア層が、前記カソードガス拡散層の周辺領域および前記カソード触媒層の周辺領域のうちの少なくとも１つの少なくとも一部分の中にある、請求項１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
【請求項１３】
前記カソード電極が、カソードガス拡散層およびカソード触媒層をさらに含み、前記カソード端部バリア層が、前記カソードガス拡散層の周辺領域および前記カソード触媒層の周辺領域の間にある、請求項１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
【請求項１４】
前記アノード電極の周辺領域が、アノード端部バリア層を含み、前記アノード流れ場プレートが、アノード周辺流路および少なくとも１つのアノード中心流路を含み、前記アノード端部バリア層の少なくとも一部分が、前記アノード周辺流路の少なくとも一部分を横切る、請求項１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
【請求項１５】
前記アノード周辺流路が、前記少なくとも１つのアノード中心流路と、横断面の幅および高さのうち少なくとも１つが異なる、請求項１４に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
発明の分野
本発明は、ＰＥＭ燃料電池、および耐久性が改善された膜電極アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
電気化学燃料電池では、反応物質、すなわち燃料およびオキシダント流が転換されて、電力および反応生成物が生成される。電気化学燃料電池には、一般に、２つの電極、すなわちカソードとアノードとの間に配置された電解質が用いられる。電解触媒は、電極において所望の電気化学反応を誘導するために必要である。電解触媒に加えて、電極は、その上に電解触媒が堆積する導電性基板も含んでいてもよい。電解触媒は、メタルブラック（すなわち、実質的に純粋な、担持されていない微細化金属または金属粉末）、合金または担持金属触媒、例えば、カーボン粒子上の白金であり得る。
【０００３】
プロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料電池は、膜電極アセンブリ（「ＭＥＡ」）を用いる、一種の電気化学燃料電池である。ＭＥＡは、カソードとアノードとの間に配置された固体ポリマー電解質またはイオン交換膜を含む。特に目的のイオン交換膜は、フルオロポリマーから調製されるものであって、これは、ペンダントスルホン酸官能基および／またはカルボン酸官能基を含有する。典型的なパーフルオロスルホン酸／ＰＴＦＥコポリマー膜は、商品名Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）で、ＤｕＰｏｎｔ  Ｉｎｃから入手できる。
【０００４】
各電極は、典型的には、適切な触媒を含み、固体ポリマー電解質の隣に位置する、触媒層を含む。触媒は、典型的には、貴金属組成物（例えば、白金メタルブラックまたはその合金）であって、好適な支持体上に設けられ得る（例えば、カーボンブラック支持体上に担持された白金微粒子）。触媒層は、イオノマーも含有していてもよい。電極は、機械的支持、導電および／または反応物質分散の目的で用いることができ、したがって、流体拡散層として役立つ、多孔性導電性基板も含有していてもよい。ＭＥＡは、例えば、アノード流体拡散電極、イオン交換膜およびカソード流体拡散電極を、加熱および加圧下で一緒に結合することによって製造することができる。別の方法は、触媒層を、イオン交換膜上に直接コーティングして、触媒コーティング膜を形成すること、および次いで、その上に流体拡散層を結合することを含む。
【０００５】
各電極または電極基板の一面にわたって反応物質を方向づけるための流れ場は、ＭＥＡの各側面に配置されている。動作時、負荷を受ける個々の燃料電池の出力電圧は、一般に１ボルトを下回る。したがって、より高い出力電圧をもたらすために、通常、多数のセルが共に積層され、直列に接続されてより高電圧の燃料電池スタックが作られる。
【０００６】
ＰＥＭ燃料電池の通常の動作の間、燃料は、アノード触媒において電気化学的に酸化され、典型的には結果として、プロトン、電子、および場合により、用いられる燃料に応じて他の種が生成される。プロトンは、プロトンが生成された反応部位からイオン交換膜を通して伝導されて、カソード排気部でオキシダントと電気化学的に反応する。電子は、使用可能電力を提供する外部回路を通って移動し、次いで、カソード触媒においてプロトンおよびオキシダントと反応して水反応生成物を生成する。
【０００７】
広範な反応物質を、ＰＥＭ燃料電池において使用することができ、これは気体または液体形態のいずれで供給されてもよい。例えば、オキシダント流は、実質的に純粋な酸素ガスであっても、空気などの希釈酸素流であってもよい。燃料は、例えば、実質的に純粋な水素ガス、気体水素含有改質油流、または直接メタノール燃料電池における水性液体メタノール混合物であり得る。
【０００８】
固定または輸送用途のいずれかで商業使用されるＰＥＭ燃料電池については、十分な寿命が必須である。例えば、５，０００時間またはそれよりも長い動作が日常的に必要とされ得る。
【０００９】
米国特許第６，０５７，０５４号に開示されているように、ＭＥＡを密封するのに使用されるシーラント材料は、流動処理可能なエラストマー、例えば、熱硬化性の液体射出形成可能な化合物（例えば、シリコーン、フルオロエラストマー、フルオロシリコーン、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）および天然ゴム）などであり得る。
【００１０】
しかし、米国特許出願公開第２００５／００８９７４６号に開示されているように、シーラント材料は、特に燃料電池寿命を超えた燃料電池において見出される酸性の酸化および還元環境中で化学的に安定ではない場合がある。具体的には、シリコーンがシーラント材料として使用される場合、移動性シロキサンが膜に移入し得、次いで、シロキサンは化学的に酸化されて二酸化ケイ素誘導体を形成し得る。この汚染物質は、その後、膜内での内部破壊および最終的な燃料電池の破損につながる可能性がある。理論に縛られることなく、移動性シロキサン源には、滲出性オリゴマー、揮発性低分子量シロキサンおよび／またはシリコーンの加水分解に由来する分解生成物が含まれ得る。特に、分解は、シーラント材料がＭＥＡの活性区域に近接している、ＭＥＡの領域内に限局することになると思われる。
【００１１】
膜の汚染物質を減少させるまたは取り除くために、上記の‘７４６は、イオン交換膜とＭＥＡに含浸されたシーラント材料との間にバリアフィルムを挿入するか、またはＭＥＡに含浸されたシーラント材料に隣接する流体拡散層にバリアプラグを含浸することを開示している。しかし、シロキサンは、流路から触媒までの水およびガスフラックスの存在または移動のために、依然としてバリアフィルムまたはプラグ周囲に移動し得、膜分解につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第６，０５７，０５４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／００８９７４６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
したがって、当技術分野において、そのような分解を軽減するまたは取り除くためにさらに改善されたものを開発する必要性が残っている。本発明は、この必要性を満たす一助であって、さらなる関連する利点を提供する。
【００１４】
簡単な要旨
一実施形態では、固体ポリマー電解質燃料電池は、アノード電極とカソード電極との間に配置されたポリマー電解質を含む膜電極アセンブリであって、アノード電極およびカソード電極各々が、触媒、中心領域および周辺領域を含み、カソード電極の周辺領域がカソード端部バリア層を含む、膜電極アセンブリと、アノード周辺領域およびカソード周辺領域の少なくとも一部分ならびにカソード端部バリア層と接触している流体不透過性シールと、アノード電極に隣接するアノード流れ場プレートと、カソード電極に隣接するカソード流れ場プレートであって、カソード周辺流路および少なくとも１つのカソード中心流路を含む、カソード流れ場セパレータプレートとを含み、カソード端部バリア層の少なくとも一部分が、カソード周辺流路の少なくとも一部分を横切る。
【００１５】
一部の実施形態では、カソード周辺流路は、少なくとも１つのカソード中心流路と、横断面の幅および高さのうち少なくとも１つが異なる。
【００１６】
さらなる実施形態では、アノード流れ場プレートは、アノード周辺流路および少なくとも１つのアノード中心流路を含み、アノード端部バリア層の少なくとも一部分が、アノード周辺流路の少なくとも一部分を横切る。
【００１７】
本発明のこれらおよび他の態様は、添付の図面および以下の詳細な説明を参照すれば明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による例示的な燃料電池のインレット領域の横断面図である。
【００１９】
【図２】図２は、本発明の別の実施形態による例示的な燃料電池のインレット領域の横断面図である。
【００２０】
【図３】図３は、本発明のさらに別の実施形態による例示的な燃料電池のインレット領域の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
詳細な説明
以下の記載において、本発明の種々の実施形態の完全な理解を提供するために、ある特定の詳細を示す。しかし、当業者であれば、本発明をこれらの詳細なしに実施することができることを理解する。他の例において、燃料電池、燃料電池スタック、バッテリーおよび燃料電池システムに関連する周知の構造は、本発明の実施形態の記載を不必要に曖昧にすることを避けるために、詳細に提示または記載していない。
【００２２】
文脈上他の意味に解すべき場合を除き、本明細書および以下の特許請求の範囲全体を通して、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という単語、ならびに「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「含むこと（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などのその変化形は、オープンな包含的意味、つまり「含むが、限定されない」として解釈されるべきである。
【００２３】
図１を参照すると、燃料電池２は、アノード流れ場プレート６とカソード流れ場プレート８との間に配置された膜電極アセンブリ４を含む。
【００２４】
膜電極アセンブリ４は、それらの間にポリマー電解質膜１４が配置されたアノード電極１０およびカソード電極１２、ならびにＭＥＡ  ４を取り囲み、アノード電極１０およびカソード電極１２の端部を密封するために少なくともそれらの一部分に含浸する、流体不透過性シール１６を含む。カソード電極１２は、膜１４に隣接するその周辺領域にカソード端部バリア層１８を含む。アノード電極１０およびカソード電極１２は、電気化学反応（アノードにおける水素酸化、カソードにおける酸素還元）を行うための触媒を含み、電気および生成水を生成する。一実施形態では、カソード端部バリア層１８は、カソード電極１２の周辺領域において少なくともその一部分の中にある。別の実施形態では、カソード端部バリア層１８は、カソード電極１２と膜１４との間にある。いずれの実施形態でも、カソード端部バリア層は、カソード周辺領域に近づく反応物質を実質的に取り除くことによって、カソード電極の周辺領域を、電気化学的に不活性にする（すなわち、カソードの周辺領域において、水は実質的に生成されない）。
【００２５】
アノードセパレータプレート６およびカソードセパレータプレート８は、それぞれアノード電極１０およびカソード電極１２の中心領域を横切るかまたはそれに重なる中心流路２２、２４を含む。カソード端部バリア層１８は、カソード周辺流路２６に延びる、または少なくとも部分的にそれを横切るかもしくはそれに重なる。一部の実施形態では、
カソード端部バリア層は、カソード周辺流路の少なくとも約５％〜カソード周辺流路の少なくとも約９５％を横切る。特定の実施形態では、カソード端部バリア層は、カソード周辺流路の少なくとも約１０％〜少なくとも約９０％を横切る。さらなる実施形態では、カソード端部バリア層は、カソード周辺流路の少なくとも約２５％〜カソード周辺流路の少なくとも約７５％を横切る。なおさらなる実施形態では、カソード端部バリア層は、カソード周辺流路の少なくとも約５０％を横切る。さらなる実施形態では、カソード端部バリア層１８は、図２に示されるように、カソード周辺流路２６の全幅を横切る（言い換えると、カソード周辺流路の少なくとも約１００％を横切る）。中心および周辺流路は、インレットマニフォールドおよびアウトレットマニフォールド（図示せず）に接続されているべきである。
【００２６】
理論に縛られることなく、本発明者は、燃料電池動作の間、シール着面下の触媒がカソードにおける酸素還元反応に関与し、効果のある水除去機構が存在しないことが原因で、水がシール着面下に蓄積し、周辺流路に隣接するシール溝区域を満たすことを発見した。水の存在により、ＯＨ−ラジカルなどの揮発性酸化種がシールと接触したままになり、それらによりシール分解が促進される。シールが分解すると、水の存在によりまた、可溶性分解生成物が膜に移動して戻ることが可能になり、それによって膜の耐久性が低減する。しかし、カソード端部バリア層の使用によって、カソード周辺流路区域の少なくとも一部分（例えば、図１に示されるように、カソード端部バリア層がカソード周辺流路の一部分を横切る）または全周辺流路区域（例えば、図２に示されるように、カソード端部バリア層がカソード周辺流路の全幅を横切る）において、およびシール着面下で、カソード周辺領域を電気化学的に不活性にすることによって、この領域における水生成を、カソード周辺流路を通して水の除去を可能にするに十分、取り除くか、または低減することができる。加えて、カソード周辺流路は、そこで生成されるあらゆる揮発性酸化種を除去するために使用することができ、それによって、揮発性酸化種の膜への移動がさらに低減される。
【００２７】
カソード端部バリア層は、実質的に流体不透過性で、シーラント材料と比較して酸加水分解に対してより安定であるべきである。例えば、シーラント材料がシリコーンである場合には、バリア層は、５００℃まで加工可能な、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であってもよく、シーラント材料１６と膜１６との間に物理的バリアを形成する（例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ，  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ、第３版、Ｃ．  Ａ．  Ｈａｒｐｅｒ編、１９９６年、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌを参照されたい）。代表的な熱可塑性樹脂には、フッ化ポリビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）および芳香族熱可塑性樹脂、例えば、ポリアリールエーテル、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホンなどが含まれる。代表的な熱硬化性樹脂には、ポリイミド、エポキシ、ポリウレタン、ニトリル、ブチル、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）などが含まれる。
【００２８】
一部の実施形態では、カソード電極の周辺領域は、カソード電極の中心領域よりも少ない触媒を含有する。さらなる実施形態では、アノード電極およびカソード電極の周辺領域は、触媒を実質的に含有しない。
【００２９】
一部の実施形態では、周辺流路２６は、中心流路２４と、横断面の幅、高さおよび／または形状が同じであっても異なっていてもよい。前述のように、周辺流路は、揮発性酸化種を除去するために主に使用することができ、したがって、中心流路と同じサイズまたは形状である必要はない。しかし、周辺流路は、特にバリア層が周辺流路を部分的にのみ横切る場合、中心流路（図示せず）と同じサイズとすることもできる。
【００３０】
一部の実施形態では、周辺流路２６は、膜電極アセンブリ４の長さに平行に流れる実質的に直線状の路であって、一方、中心流路２４は、直線状の路ではない（図示せず）。この実施形態では、端部バリア層は、好ましくは、周辺流路の全幅に延びるかまたはそれを横切り、結果として、その中では電気化学的反応が起こらない。結果として、周辺流路は、周辺流路が揮発性シロキサンおよびシロキサン分解生成物を除去するためのインレットマニフォールドおよびアウトレットマニフォールドに接続されている限り、中心流路と同じ配向、サイズまたは形状である必要はない。
【００３１】
一部の実施形態では、アノードおよび／またはカソード電極の周辺領域は、ラジカル捕捉剤、膜クロスリンカー、過酸化水素分解触媒および過酸化水素安定化剤などであるがこれらに限定されない添加剤をさらに含み得る。例示的な添加剤には、マンガン系酸化物、セリウム系酸化物およびチタン系酸化物が含まれ得る。周辺領域におけるそのような添加剤は、膜分解をさらに防ぐ一助となり得る。一部の実施形態では、特に端部バリア層が周辺流路を部分的にのみ横切る場合、添加剤は、アノード電極およびカソード電極の周辺領域を越え、さらに、アノード電極およびカソード電極の中心領域に拡がり得る。
【００３２】
別の実施形態では、バリア層は、図３に示されるように、ＭＥＡ  ４のアノードおよびカソードで用いられる。アノード端部バリア層２８も、アノード周辺流路３０の少なくとも一部分を横切ってもよく、カソード端部バリア層１８と同じ距離を横切る必要はない。
【００３３】
カソード電極は、カソードガス拡散層およびカソード触媒層を含んでいてもよい。一実施形態では、カソード端部バリア層は、カソードガス拡散層の周辺領域とカソード触媒層の周辺領域との間の層であり得る。別の実施形態では、カソード端部バリア層は、カソードガス拡散層の周辺領域および／またはカソード触媒層の周辺領域に含浸され得る。いずれの場合においても、カソード端部バリア層は、酸素および／またはプロトンがカソード触媒層に達し、電気化学的に水が生成されるのを防ぐ。同様に、アノード端部バリア層は、アノードガス拡散層の周辺領域とアノード触媒層の周辺領域との間の層であってもよく、またはアノードガス拡散層の周辺領域および／もしくはアノード触媒層の周辺領域に含浸されていてもよい。
【００３４】
アノード電極およびカソード電極のための触媒は、水素酸化（アノード）および酸素還元（カソード）に好適な任意の触媒であってよい。例えば、触媒は、白金または白金合金などの貴金属であっても、非貴金属であってもよい。触媒は、炭素質または黒鉛材料、例えばカーボンブラックまたは黒鉛などの好適な支持材料に担持されていてもよい。触媒の選択は必須ではなく、燃料電池の所望の動作条件に依存する。当業者は、所与の用途のために好適な触媒を容易に選択することができる。
【００３５】
流れ場プレートは、任意の好適な材料であってよい。例示的な例には、膨張黒鉛、炭素および金属材料が含まれる。プレート材料の選択は必須ではなく、燃料電池の所望の動作条件に依存する。当業者は、所与の用途のために好適なプレート材料を容易に選択することができる。
【００３６】
ＭＥＡを密封するのに使用されるシーラント材料は、流動処理可能なエラストマー、例えば、熱硬化性の液体射出形成可能な化合物（例えば、シリコーン、フルオロエラストマー、フルオロシリコーン、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）および天然ゴム）などであり得る。当業者は、所与の用途のために好適なシール材料を容易に選択することができる。
【００３７】
本発明の電極は、ＰＥＭ燃料電池において使用するために記載しているが、本電極は、動作温度が約２５０℃未満である他の燃料電池においても有用であることが予期される。本発明の電極は、リン酸、ＰＥＭおよび液体供給型燃料電池を含む、酸電解質燃料電池に特に適している。
【００３８】
本明細書において参照されるおよび／または出願データシートにおいて列挙される上記の米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、他国特許、他国特許出願および非特許文献のすべては、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００３９】
本発明の特定の要素、実施形態および適用が示され、記載されているが、当然のことながら、特に前述の教示に照らして当業者により変更がなされ得ることから、本発明はそれらに限定されないことが理解される。したがって、添付の特許請求の範囲により、本発明の範囲内に入るような特徴を組み込むそのような変更を網羅することが企図される。
【００４０】
本出願は、２０１６年８月２６に出願され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国仮特許出願第６２／３８０，２９７号の利益も主張する。
（項目１）
固体ポリマー電解質燃料電池であって、
アノード電極とカソード電極との間に配置されたポリマー電解質を含む膜電極アセンブリであって、前記アノード電極および前記カソード電極各々が、触媒、中心領域および周辺領域を含み、前記カソード電極の前記周辺領域がカソード端部バリア層を含む、膜電極アセンブリと、
前記アノード周辺領域およびカソード周辺領域の少なくとも一部分ならびに前記カソード端部バリア層と接触している流体不透過性シールと、
前記アノード電極に隣接するアノード流れ場プレートと、
前記カソード電極に隣接するカソード流れ場プレートであって、カソード周辺流路および少なくとも１つのカソード中心流路を含む、カソード流れ場プレートと
を含み、前記カソード端部バリア層の少なくとも一部分が、前記カソード周辺流路の少なくとも一部分を横切る、固体ポリマー電解質燃料電池。
（項目２）
前記カソード端部バリア層が、前記カソードの前記周辺領域を電気化学的に不活性にする、項目１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
（項目３）
前記カソード端部バリア層が、前記カソード電極の少なくとも一部分にある、項目１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
（項目４）
前記カソード端部バリア層が、前記カソード電極と前記ポリマー電解質との間にある、項目１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
（項目５）
前記カソード端部バリア層が、実質的に流体不透過性である、項目１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
（項目６）
前記カソード端部バリア層の材料が、フッ化ポリビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアリールエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリイミド、エポキシ、ポリウレタン、ニトリル、ブチルおよび熱可塑性エラストマーからなる群から選択される、項目１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
（項目７）
前記カソードの前記周辺領域が、前記カソードの前記中心領域よりも少ない量の触媒を含有する、項目１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
（項目８）
前記アノード電極およびカソード電極のうちの少なくとも１つの前記周辺領域が、ラジカル捕捉剤、膜クロスリンカー、過酸化水素分解触媒および過酸化水素安定化剤からなる群から選択される少なくとも１種の添加剤を含む、項目１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
（項目９）
前記アノード電極およびカソード電極のうちの少なくとも１つの前記周辺領域が、酸化マンガン、酸化セリウムおよび酸化チタンのうちの少なくとも１種を含む、項目１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
（項目１０）
前記カソード周辺流路が、前記少なくとも１つのカソード中心流路と、横断面の幅および高さのうち少なくとも１つが異なる、項目１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
（項目１１）
前記シールが、流動処理可能なエラストマーである、項目１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
（項目１２）
前記カソード電極が、カソードガス拡散層およびカソード触媒層をさらに含み、前記カソード端部バリア層が、前記カソードガス拡散層の周辺領域および前記カソード触媒層の周辺領域のうちの少なくとも１つの少なくとも一部分の中にある、項目１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
（項目１３）
前記カソード電極が、カソードガス拡散層およびカソード触媒層をさらに含み、前記カソード端部バリア層が、前記カソードガス拡散層の周辺領域および前記カソード触媒層の周辺領域の間にある、項目１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
（項目１４）
前記アノード流れ場プレートが、アノード周辺流路および少なくとも１つのアノード中心流路を含み、前記アノード端部バリア層の少なくとも一部分が、前記アノード周辺流路の少なくとも一部分を横切る、項目１に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
（項目１５）
前記アノード周辺流路が、前記少なくとも１つのアノード中心流路と、横断面の幅および高さのうち少なくとも１つが異なる、項目１４に記載の固体ポリマー電解質燃料電池。
【図１】
2019528551.tif 000003
【図２】
2019528551.tif 000004
【図３】
2019528551.tif 000005
【国際調査報告】
2019528551.tif 000006
2019528551.tif 000007
2019528551.tif 000008