(57)【要約】【課題】本発明は、燃料電池のシステム効率への影響が少なく、長期にわたり有害物質の排出量が少ない燃料電池用膜／電極接合体を提供することを目的とする。【解決手段】固体高分子電解質膜と、固体高分子電解質膜の一方の面上に設けられた触媒と固体高分子電解質から構成されるアノードと、固体高分子電解質膜の他方の面上に設けられた触媒と固体高分子電解質から構成されるカソードと、アノードの固体高分子電解質膜と反対側の面上に配置されたアノード拡散層と、カソードの固体高分子電解質膜と反対側の面上に配置されたカソード拡散層とを備える燃料電池用膜／電極接合体において、カソード拡散層に酸化触媒と撥水性樹脂とを含ませる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜と、前記固体高分子電解質膜の一方の面上に設けられた触媒と固体高分子電解質から構成されるアノードと、前記固体高分子電解質膜の他方の面上に設けられた触媒と固体高分子電解質から構成されるカソードと、前記アノードの前記固体高分子電解質膜と反対側の面上に配置されたアノード拡散層と、前記カソードの前記固体高分子電解質膜と反対側の面上に配置されたカソード拡散層と、を備える燃料電池用膜／電極接合体において、前記カソード拡散層が酸化触媒と撥水性樹脂とを含むことを特徴とする燃料電池用膜／電極接合体。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池用膜／電極接合体において、前記カソード拡散層に含まれる酸化触媒が、白金，パラジウム，銅，銀，タングステン，モリブデン，鉄，ニッケル，コバルト，マンガン，亜鉛，バナジウムから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする燃料電池用膜／電極接合体。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池用膜／電極接合体において、前記カソード拡散層に含まれる撥水性樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン，ポリクロロトリフルオロエチレン，ポリフッ化ビニリデン，ポリフッ化ビニル，ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂，四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体，エチレン・四フッ化エチレン共重合体，エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体，ポリエチレン，ポリオレフィン，ポリプロピレン，ポリアニリン，ポリチオフェン，ポリエステルから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする燃料電池用膜／電極接合体。
【請求項４】
請求項２に記載の燃料電池用膜／電極接合体において、前記カソード拡散層が前記酸化触媒を含まない第一の層と、前記酸化触媒を有する第二の層を有し、前記第一の層が前記カソードと接するように構成したことを特徴とする燃料電池用膜／電極接合体。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料電池用膜／電極接合体と、有機物を含む燃料を供給する部材と、酸素を供給する部材と、集電用部材とを有する燃料電池。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池において、前記燃料がメタノールを含む水溶液であることを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料電池を搭載した燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池で使用される膜／電極接合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の電子技術の進歩によって、情報量が増加し、その増加した情報を、より高速に、より高機能に処理する必要があるため、高出力密度で高エネルギー密度の電源、すなわち、連続駆動時間の長い電源を必要とする。
【０００３】
充電を必要としない小型発電機、即ち、容易に燃料補給ができるマイクロ発電機の必要性が高まっている。こうした背景から、燃料電池の重要性が検討されている。
【０００４】
燃料電池は、少なくとも固体又は液体の電解質及び所望の電気化学反応を誘起する二個の電極、アノード及びカソードから構成され、その燃料が持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに高効率で変換する発電機である。
【０００５】
こうした燃料電池において、電解質膜に固体高分子電解質膜を用い、水素を燃料とするものは固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cell）と呼ばれ、メタノールを燃料とするものは直接メタノール形燃料電池（ＤＭＦＣ：Direct Methanol Fuel Cell）と呼ばれる。中でも、液体燃料を使用するＤＭＦＣは燃料の体積エネルギー密度が高いために小型の可搬型又は携帯型の電源として有効なものととして注目されている。
【０００６】
ＤＭＦＣにおいては、アノードに供給されたメタノールが、固体高分子電解質を透過してカソードに及ぶメタノールクロスオーバー現状が起こる。カソードに移動したメタノールは、カソードに供給された酸素によって酸化され、二酸化炭素となって排出される。この酸化反応過程ではギ酸やホルムアルデヒドといった中間生成物が少なからず生じ、燃料電池から排出される。またメタノールの中には酸化されずにそのまま燃料電池から排出されるものもある。このように燃料電池から排出されるメタノールやギ酸、ホルムアルデヒドは、人体にとって有害であるため、その量を可能な限り低減する必要がある。
【０００７】
カソードから排出される有害物質であるメタノールやギ酸、ホルムアルデヒドを除去する方法としては、例えば特許文献１に記載のようにカソードの排出ガス配管に副生ガス吸収剤を有するフィルターを設ける方法がある。また特許文献２に記載のように有害物質の分解触媒を含むフィルターを排出ガス配管に設ける方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２１０７９６公報
【特許文献２】特開２００５−１８３０１４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、吸収剤を設ける方法では吸収剤の吸着量に限界があるため、長期にわたって有害物質の除去効果を得ることは難しい。また触媒フィルターを排出ガス配管に設ける方法では、フィルターが排ガスの流通抵抗となるため、ブロアの能力を向上させる必要があり、補機動力による損出が大きくなることから、燃料電池システムの効率が下がってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、燃料電池のシステム効率への影響が少なく長期にわたり有害物質の排出量が少ない燃料電池用膜／電極接合体ならびに燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る実施態様の１つである燃料電池用膜／電極接合体は、固体高分子電解質膜と、その一方の面上に設けられた触媒と固体高分子電解質から構成されるアノードと、他方の面上に設けられた触媒と固体高分子電解質から構成されるカソードと、アノードの固体高分子電解質膜と反対側の面上に配置されたアノード拡散層と、カソードの固体高分子電解質膜と反対側の面上に配置されたカソード拡散層とを有し、カソード拡散層が酸化触媒と撥水性樹脂とを含むものである。
【００１２】
また、カソード拡散層に含まれる酸化触媒は、白金，パラジウム，銅，銀，タングステン，モリブデン，鉄，ニッケル，コバルト，マンガン，亜鉛，バナジウムから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００１３】
更に、カソード拡散層に含まれる撥水性樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン，ポリクロロトリフルオロエチレン，ポリフッ化ビニリデン，ポリフッ化ビニル，ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂，四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体，エチレン・四フッ化エチレン共重合体，エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体，ポリエチレン，ポリオレフィン，ポリプロピレン，ポリアニリン，ポリチオフェン，ポリエステルから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００１４】
またカソード拡散層に含まれる酸化触媒が前記カソードに接する部分には含まれないようにすることが望ましい。具体的には、カソード拡散層が酸化触媒を含まない第一の層と、酸化触媒を有する第二の層を有し、第一の層がカソードと接するように構成することが望ましい。
【００１５】
また、このような膜／電極接合体と、燃料を供給する部材と、空気（酸素）を供給する部材と、集電用部材とを用いて、燃料電池や燃料電池を搭載した燃料電池発電システムとすることも可能である。
【００１６】
なお、供給する燃料はメタノールが含まれる水溶液であることが好ましい。
【００１７】
燃料はアノードにおいて電気化学的に酸化され、カソードでは酸素が還元され、両電極間には電気的なポテンシャルの差が生じる。このときに外部回路として負荷が両電極間にかけられると、電解質中にイオンの移動が生起し、外部負荷には電気エネルギーが取り出される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によって、システム効率への影響が少なく長期にわたり有害物質の排出量が少ない燃料電池用膜／電極接合体ならびに燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施例に係る燃料電池用膜／電極接合体の断面模式図。
【図２】本発明に係るカソード拡散層の断面拡大模式図。
【図３】本発明に係るカソード拡散層の断面拡大模式図。
【図４】本実施例に係る燃料電池用膜／電極接合体の断面模式図。
【図５】本実施例に係る燃料電池の断面模式図。
【図６】本実施例に係る携帯情報端末の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態を示す。
【００２１】
メタノール水溶液を燃料とするＤＭＦＣの場合について記述するが、本発明に係る燃料電池用膜／電極接合体、および燃料電池システムはメタノール水溶液燃料に限定されず、例えばエタノール水溶液燃料を始めとした有機物を含む水溶液を燃料とした燃料電池であれば有害物質の排出量抑制効果が得られる。なお、本発明が意図する有害物質は、ＤＭＦＣの場合、燃料成分であるメタノールと副生成物であるギ酸，ホルムアルデヒド，ギ酸メチルである。本発明によって、こうした有害物質がカソード拡散層内に含まれる酸化触媒によって酸化され、二酸化炭素となり、有害物質の排出量が抑制される。
【００２２】
本発明に係る燃料電池用膜／電極接合体の断面模式図を図１に示す。固体高分子電解質膜１３の両面にアノード１２とカソード１４が配置され、更に外側にアノード拡散層１１とカソード拡散層１５が配置される。
【００２３】
ここでアノード１２は、触媒と固体高分子電解質から構成される。アノード１２に含まれる触媒としては、燃料であるメタノール水溶液の酸化反応を促すものであれば特に限定されるものではなく、白金，金，パラジウム，イリジウム，ロジウム，ルテニウム，鉄，コバルト，ニッケル等から選ばれる１種以上を用いることができるが、特に白金とルテニウムを複合して用いることが好ましい。
【００２４】
また、カソード１４は、触媒と固体高分子電解質から構成される。カソード１４に含まれる触媒としては、酸化剤である酸素の還元反応を促すものであれば特に限定されるものではなく、白金，金，パラジウム，イリジウム，ロジウム，ルテニウム，鉄，コバルト，ニッケル等から選ばれる１種以上を用いることができるが、特に白金を用いることが好ましい。またアノード１２，カソード１４に用いられる触媒はカーボンブラックのような担体に担持されていても良い。
【００２５】
アノード１２，カソード１４に含まれる固体高分子電解質および固体高分子電解質膜１３に用いられる固体高分子電解質としては、酸性の水素イオン伝導材料を用いると大気中の炭酸ガスの影響を受けることなく、安定な燃料電池を実現できるため好ましい。このような材料として、ポリパーフルオロスチレンスルフォン酸，パーフルオロカーボン系スルホン酸などに代表されるスルホン酸化したフッ素系ポリマーや、ポリスチレンスルフォン酸類，スルホン酸化ポリエーテルスルフォン類，スルホン酸化ポリエーテルエーテルケトン類などの炭化水素系ポリマーをスルホン化した材料、或いは、炭化水素系ポリマーをアルキルスルフォン酸化した材料を用いることができる。なお、アノード１２とカソード１４および固体高分子電解質膜１３に用いる固体高分子電解質は、全て同一の材料であってもよく、またそれぞれ別の材料であっても良い。
【００２６】
またアノード拡散層１１は、電子伝導性を有する多孔質材料であれば特に限定されるものではないが、カーボンペーパーやカーボンクロスを用いることが好ましい。またアノード拡散層１１は、アノード１２と接する面にカーボンブラックとバインダーを含むマイクロポーラスレイヤーを備えていても良い。マイクロポーラスレイヤーがある場合は、アノード拡散層１１とアノード１２との接触抵抗を低減することができるが、燃料の透過性を阻害する場合があるため、燃料電池システムの作動条件によって使用の有無が決定される。ここでマイクロポーラスレイヤーに含まれるバインダーは、撥水性樹脂であっても親水性樹脂であっても良い。
【００２７】
本発明に係るカソード拡散層の断面拡大模式図を図２に示す。カソード拡散層は、電子伝導性を有する多孔質材料が基材２１として用いられる。基材は、特に限定されるものではないが、カーボンペーパーやカーボンクロスを用いることが好ましい。ここにメタノールやギ酸，ホルムアルデヒド等の副生成物からなる有害物質を酸化する触媒と撥水性樹脂が含まれる。有害物質酸化触媒２２としては、白金，パラジウム，銅，銀，タングステン，モリブデン，鉄，ニッケル，コバルト，マンガン，亜鉛，バナジウムから選ばれる少なくとも１種が用いられることが好ましい。ここで有害物質酸化触媒２２は、単独で用いられても良いし、カーボンブラック等の担体に担持された状態でも良い。また有害物質酸化触媒２２は、直径１μｍ以下の微粒子として用いることが比表面積を大きくできるため好ましい。撥水性樹脂２３は、スルホン酸基やカルボン酸基等の極性基を多く持たない樹脂であり、ポリテトラフルオロエチレン，ポリクロロトリフルオロエチレン，ポリフッ化ビニリデン，ポリフッ化ビニル，ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂，四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体，エチレン・四フッ化エチレン共重合体，エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体，ポリエチレン，ポリオレフィン，ポリプロピレン，ポリアニリン，ポリチオフェン，ポリエステルから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。撥水性樹脂２３を有害物質酸化触媒２２と一緒に用いることで、有害物質酸化触媒２２が発電反応で生じる水やアノード１２から透過してきた水に浸って酸化反応効率が低下することを防ぐことができる。カソード１４から排出されるメタノールやギ酸等の有害物質の酸化には酸素が必要であるため、有害物質酸化触媒２２が水に浸ってしまうと酸素の供給が阻害され、酸化反応の効率が著しく落ちてしまう。なお、有害物質を酸化する際に必要な酸素は、発電反応に必要な酸化剤としてカソード１４に供給される酸素と共用される。カソード拡散層１５の厚さは特に限定されるものではないが、３０〜１０００μｍとすることが好ましい。カソード拡散層１５が薄すぎる場合は有害物質がカソード拡散層１５を通過する時間が短くなり、有害物質酸化触媒２２により酸化される割合が少なくなってしまう。また厚すぎる場合には酸素の透過性が悪化し、燃料電池システムの出力を低下させてしまう。本発明に係るカソード拡散層に含ませる有害物質酸化触媒の量は特に規定されるものではないが、カソード拡散層１cm3当りに１×１０-5mol以上が望ましい。また、本発明に係るカソード拡散層に含ませる撥水性樹脂の量は特に規定されるものではないが、カソード拡散層１cm3当りに３．４×１０-5ｇ以上が望ましい。
【００２８】
図３に本発明に係るカソード拡散層の、別の形態の断面拡大模式図を示す。カソード拡散層１５は、カソード１２と接する面にカーボンブラックとバインダーを含むマイクロポーラスレイヤー３４を備えている。このように、マイクロポーラスレイヤーを設けることで、カソード拡散層１５とアノード１２との接触抵抗を低減することができる。但し、マイクロポーラスレイヤーにより、酸素の透過性を阻害する場合があるため、燃料電池システムの作動条件によって使用の有無が決定することが好ましい。ここでマイクロポーラスレイヤーに含まれるバインダーは撥水性樹脂であり、電子伝導性を有する多孔質材料である基材３１に含まれる撥水性樹脂３３と同様のものが用いられる。またマイクロポーラスレイヤーにも有害物質酸化触媒３２を含ませることができる。ここでマイクロポーラスレイヤーの厚さは特に限定されるものではないが、基材３１の厚さの１／２０〜１／４程度が好ましい。
【００２９】
カソード拡散層に有害物質酸化触媒と撥水性樹脂を含ませる方法を以下に示す。
【００３０】
有害物質酸化触媒の粉末を、撥水性樹脂を界面活性剤により分散させた水に添加し、攪拌して混合した後に、カーボンペーパーに滴下して大気中で乾燥させる。その後、大気中にて焼成し、界面活性剤を除去することで、本発明に係るカソード拡散層を得ることができる。ここで焼成温度は３００〜４００℃とすることが好ましい。
【００３１】
また別の方法としては、有害物質酸化触媒の前駆体化合物（例えば塩化物、硝酸化物、アンミン錯体等）を、撥水性樹脂を界面活性剤により分散させた水に添加して溶解させた後に、カーボンペーパーに含浸して大気中で乾燥させる。その後、大気中にて焼成し、界面活性剤を除去する。更に水素雰囲気下で熱処理することで、有害物質酸化触媒の前駆体化合物を金属に還元し、本発明に係るカソード拡散層を得ることができる。ここで水素雰囲気下での処理温度は、１００〜５００℃とすることが好ましい。
【００３２】
また別の方法としては、有害物質酸化触媒の前駆体（例えばアルコキシド，アセチルアセトナート錯体等）を、撥水性樹脂粉末が分散したアルコール（メタノール，エタノール，プロパノール等）に溶解させ、カーボンクロスに滴下する。その後、大気中で乾燥させた後に、水素雰囲気下で有害物質酸化触媒の前駆体を金属に還元して、本発明に係るカソード拡散層を得ることができる。
【００３３】
また別の方法としては、カーボンブラックに有害物質酸化触媒を微粒子として担持しておいたものと、界面活性剤粉末とをアルコールに分散した後に、カーボンペーパーに含浸し、大気中で乾燥させることで、本発明に係るカソード拡散層を得ることができる。
【００３４】
また別の方法としては、カーボンブラックに有害物質酸化物を微粒子として担持しておいたものと、撥水性樹脂粉末と、アルコールとを混合したスラリーを、上記のような方法で予め有害物質酸化触媒と撥水性樹脂をカーボンクロスに含ませておいたものに塗布して、大気中で乾燥させることでマイクロポーラスレイヤーを有する本発明に係るカソード拡散層を得ることができる。なお、有害物質酸化触媒は、保管時、あるいは燃料電池の発電環境下で酸化物となっていても、有害物質排出抑制の効果を得ることができる。
【００３５】
図４に本発明に係る燃料電池用膜／電極接合体の別の形態の断面模式図を示す。カソード拡散層４７は二層構造になっており、第一層４５は有害物質酸化触媒を含まない。ただし、撥水性樹脂は含んでいても良い。一方で、第二層４６は有害物質酸化触媒と撥水性樹脂を含む。カソード４４に含ませる固体高分子電解質として、酸性の水素イオン伝導体を用いた場合、有害物質酸化触媒である、銅，銀，鉄，ニッケル，コバルト，マンガン，亜鉛，バナジウムは、カソードに接していると溶出する可能性がある。溶出した有害物質酸化触媒は、カチオンとなり、カソードに含まれる固体高分子電解質のイオン交換基の水素イオンとイオン交換し、水素イオン伝導性を著しく低下させてしまうため、燃料電池の出力を低下させる。そのため、カソード４４に接する部分に有害物質酸化触媒を含まない第一層４５を設けることで、有害物質酸化触媒の溶出を抑制することができ、燃料電池の出力低下を避けることができる。
【００３６】
以下、実施例により、本発明の燃料電池用膜／電極接合体の実施態様を具体的に説明する。
【００３７】
（実施例１）
本実施例では図１に示した構成の燃料電池用膜／電極接合体を作製した。
【００３８】
有害物質酸化触媒の前駆体化合物である塩化銅（II）・二水和物と、ポリテトラフルオロエチレンを界面活性剤が含まれるイオン交換水に添加し、よく混合した後、密閉可能なビニール袋にこの溶液を入れる。更に、ここに基材となる厚さ２００μｍのカーボンペーパーを入れ、室温で１時間、静置することでカーボンペーパー内に塩化銅とポリテトラフルオロエチレンを含む溶液を含浸させる。その後、カーボンペーパーを取り出し、大気中、１２０℃で１時間乾燥させる。更に、大気中、３５０℃で１時間焼成することで、界面活性剤を除去した後に、水素雰囲気下、３００℃で処理し、金属状態の銅の有害物質酸化触媒を形成することで、本実施例のカソード拡散層１５を得た。アノード拡散層１１には、２００μｍのカーボンペーパーを用いた。また、固体高分子電解質膜１３には５０μｍのNafion（以下、登録商標です）膜を用いた。この固体高分子電解質膜１３の一方の面上に白金ルテニウムがカーボンブラックに担持されたものと固体高分子電解質であるNafionからなるアノード１２を形成し、もう一方の面上に白金がカーボンブラックに担持されたものと固体高分子電解質であるNafionからなるカソード１４を形成した。更にアノード１２の上にアノード拡散層１１を重ね、カソード１４の上にカソード拡散層１５を重ねることで、本実施例に係る燃料電池用膜／電極接合体を作製した。このような構成とすることで、カソードから排出される有害物質をカソード拡散層内で減少することができる。
【００３９】
（実施例２）
実施例１において、有害物質酸化触媒の前駆体化合物として塩化銅（II）・二水和物の代わりに塩化パラジウム（II）を用い、イオン交換水に更に少量の塩酸を加えた他は、実施例１と同様の方法で本実施例の燃料電池用膜／電極接合体を作製した。このような構成としても、カソードから排出される有害物質をカソード拡散層内で減少することができる。
【００４０】
（実施例３）
本実施例では図４に示した構成の燃料電池用膜／電極接合体を作製した。
【００４１】
ポリテトラフルオロエチレンを界面活性剤が含まれるイオン交換水に添加し、よく混合した後、密閉可能なビニール袋にこの溶液を入れる。更に、ここに厚さ１００μｍのカーボンペーパーを入れ、室温で１時間、静置することでカーボンペーパー内にポリテトラフルオロエチレンを含む溶液を含浸させる。その後、カーボンペーパーを取り出し、大気中、１２０℃で１時間乾燥させ、更に、大気中、３５０℃で１時間焼成することで、界面活性剤を除去して、カソード拡散層４７のカソード拡散層第一層４５を得た。次に、有害物質酸化触媒の前駆体化合物である塩化銅（II）・二水和物と、ポリテトラフルオロエチレンを界面活性剤が含まれるイオン交換水に添加し、よく混合した後、密閉可能なビニール袋にこの溶液を入れる。更に、ここに厚さ１００μｍのカーボンペーパーを入れ、室温で１時間、静置することでカーボンペーパー内に塩化銅とポリテトラフルオロエチレンを含む溶液を含浸させる。その後、カーボンペーパーを取り出し、大気中、１２０℃で１時間乾燥させ、更に、大気中、３５０℃で１時間焼成することで、界面活性剤を除去した後に、水素雰囲気下、３００℃で処理し、金属状態の銅の有害物質酸化触媒を形成することで、カソード拡散層４７のカソード拡散層第二層４６を得た。アノード拡散層４１には、２００μｍのカーボンペーパーを用いた。また、固体高分子電解質膜４３として５０μｍのNafion膜を用いた。この固体高分子電解質膜４３の一方の面上に白金ルテニウムがカーボンブラックに担持されたものと固体高分子電解質であるNafionからなるアノード４２を形成し、もう一方の面上に白金がカーボンブラックに担持されたものと固体高分子電解質であるNafionからなるカソード４４を形成する。更にアノード４２の上にアノード拡散層４１を重ね、カソード４４の上にカソード拡散層第一層４５を重ね、更にカソード拡散層第二層４６を重ねることで、本実施例の燃料電池用膜／電極接合体を得た。このような構成とすることで、カソードから排出される有害物質をカソード拡散層内で減少することができる。また、カソード拡散層を多層構造とし、有害物質酸化触媒を含まないカソード拡散層第一層をカソードと接する面に設けたことにより、有害物質酸化触媒である銅の溶出を起こすことがなく、燃料電池の出力低下を抑制することができる。
【００４２】
（比較例１）
カソード拡散層に銅を含ませない以外は、実施例１と同様の方法で比較例１の燃料電池用膜／電極接合体を作製した。このような構成の場合、カソードから排出された有害物質を酸化する触媒がないため、燃料電池からの有害物質排出量を低下させることはできない。
【００４３】
（比較例２）
実施例１において、カソード拡散層にポリテトラフルオロエチレンを含ませない以外は、実施例１と同様とすることで、比較例２の燃料電池用膜／電極接合体を作製した。このような構成の場合、カソード拡散層内の有害物質酸化触媒が水に浸ってしまうため、有害物質の酸化効率が低く、燃料電池からの有害物質排出量を大きく低下させることはできない。
【００４４】
（実施例４）
図５に、本実施例に係る燃料電池の断面模式図を示す。本実施例に係る燃料電池用膜／電極接合体５３のアノード拡散層にアノード集電体５１を重ね、カソード拡散層の上にカソード集電体５２を重ね、アノード集電体５１とカソード集電体５２を外部回路５４に接続する。アノード側には、メタノール水溶液５５を供給し、二酸化炭素と未反応のメタノール水溶液を含む廃液５６が排出される。またカソード側には酸素、あるいは空気５７が供給され、水を含む排ガス５８が排出される。このように構成した燃料電池は、排ガス５８に含まれる有害物質の量を低く抑えることができる。
【００４５】
そして、作製した燃料電池を、燃料電池発電システムの一例として、携帯用情報端末に実装した例を図６に示す。この携帯用情報端末は、２つの部分を、燃料カートリッジ６６のホルダーをかねたヒンジ６７で連結された折たたみ式の構造をとっている。１つの部分は、タッチパネル式入力装置が一体化された表示装置６１，アンテナ６２を内蔵した部分を有する。１つの部分は、燃料電池６３，プロセッサ，揮発及び不揮発メモリ，電力制御部，燃料電池及び二次電池ハイブリッド制御，燃料モニタなどの電子機器及び電子回路などを実装したメインボード６４，リチウムイオン二次電池６５を搭載した部分を有する。このようにして得られる携帯用情報端末は、燃料電池からの有害物質の排出量が少ないため、燃料電池システムからの有害物質の排出量も少なくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、燃料電池で使用される膜／電極接合体に関するものであり、こうした膜／電極接合体を直接メタノール形燃料電池に利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１１，４１  アノード拡散層
１２，４２  アノード
１３，４３  固体高分子電解質膜
１４，４４  カソード
１５，４７  カソード拡散層
２１，３１  基材
２２，３２  有害物質酸化触媒
２３，３３  撥水性樹脂
３４  マイクロポーラスレイヤー
４５  カソード拡散層第一層
４６  カソード拡散層第二層
５１  アノード集電体
５２  カソード集電体
５３  膜／電極接合体
５４  外部回路
５５  メタノール水溶液
５６  廃液
５７  酸素（空気）
５８  排ガス
６１  表示装置
６２  アンテナ
６３  燃料電池
６４  メインボード
６５  リチウムイオン二次電池
６６  燃料カートリッジ
６７  ヒンジ
【図１】
2011076815.tif 000003
【図２】
2011076815.tif 000004
【図３】
2011076815.tif 000005
【図４】
2011076815.tif 000006
【図５】
2011076815.tif 000007
【図６】
2011076815.tif 000008