(57)【要約】【課題】発電効率および耐久性に優れる燃料電池システムを提供すること。【解決手段】燃料電池システム２に、電解質層８、アノード電極９およびカソード電極１０を有する燃料電池３と、アノード電極９に液体燃料を供給する燃料供給ユニット２１と、カソード電極１０に酸素を供給する空気供給ユニット２４とを備え、空気供給ユニット２４は、空気の相対湿度を調整する湿度調整装置５０を備える。そして、液体燃料に、ヒドラジン類を含ませ、アノード電極に、ＰｔＮｉ合金と、Ｐｔ単体とを含有させ、湿度調整装置５０により空気の相対湿度を２６％以下に調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アニオン成分が移動可能な電解質層と、前記電解質層の一方側に配置されるアノード電極と、前記電解質層の他方側に配置されるカソード電極とを有する燃料電池と、
前記アノード電極に液体燃料を供給する燃料供給部と、
前記カソード電極に空気を供給する酸素供給部と
を備え、
前記酸素供給部は、前記空気の相対湿度を調整する湿度調整手段を備え、
前記液体燃料は、ヒドラジン類を含み、
前記アノード電極は、ＰｔＮｉ合金と、Ｐｔ単体とを含み、
前記湿度調整手段は、前記空気の相対湿度を２６％以下に調整する
ことを特徴とする、燃料電池システム。
【請求項２】
アニオン成分が移動可能な電解質層と、前記電解質層の一方側に配置されるアノード電極と、前記電解質層の他方側に配置されるカソード電極とを有する燃料電池と、
前記アノード電極に液体燃料を供給する燃料供給部と、
前記カソード電極に空気を供給する酸素供給部と、
前記燃料電池から電力を取り出す電力取出手段と
を備え、
前記液体燃料は、ヒドラジン類を含み、
前記アノード電極は、ＰｔＮｉ合金と、Ｐｔ単体とを含み、
前記電力取出手段は、前記燃料電池から電力を電流密度１７０〜１８０ｍＡ／ｃｍ２で取り出す
ことを特徴とする、燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム、詳しくは、液体燃料が供給される燃料電池を備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両などに搭載される燃料電池システムとして、ヒドラジンを含有する液体燃料を使用する燃料電池システムが知られている。
【０００３】
そのような燃料電池システムとしては、例えば、電解質膜の一方面および他方面にそれぞれアノードおよびカソードを接合してなる膜／電極接合体を備える燃料電池と、アノードに燃料を供給する燃料供給路と、カソードに空気を供給する空気供給路と、空気供給路を通してカソードに供給される空気を加湿する加湿装置とを含み、加湿装置は、カソードに供給される空気をその相対湿度が２０％以上かつ６０％以下の範囲内となるように加湿する燃料電池システムが、知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
そのような燃料電池では、燃料側電極に液体燃料が供給されるとともに、酸素側電極に空気が供給されることによって、下記式（１）および（２）に示す電気化学反応が生じ、起電力が発生する。
【０００５】
（１）Ｎ２Ｈ４＋４ＯＨ−→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−（燃料側電極での反応）
（２）Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−        （酸素側電極での反応）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１８５５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、燃料電池システムとしては、発電効率の向上が要求されており、さらには、耐久性の向上も要求されている。
【０００８】
本発明は、発電効率および耐久性に優れる燃料電池システムである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明［１］は、アニオン成分が移動可能な電解質層と、前記電解質層の一方側に配置されるアノード電極と、前記電解質層の他方側に配置されるカソード電極とを有する燃料電池と、前記アノード電極に液体燃料を供給する燃料供給部と、前記カソード電極に空気を供給する酸素供給部とを備え、前記酸素供給部は、前記空気の相対湿度を調整する湿度調整手段を備え、前記液体燃料は、ヒドラジン類を含み、前記アノード電極は、ＰｔＮｉ合金と、Ｐｔ単体とを含み、前記湿度調整手段は、前記空気の相対湿度を２６％以下に調整する、燃料電池システムを含んでいる。
【００１０】
第２発明［２］は、アニオン成分が移動可能な電解質層と、前記電解質層の一方側に配置されるアノード電極と、前記電解質層の他方側に配置されるカソード電極とを有する燃料電池と、前記アノード電極に液体燃料を供給する燃料供給部と、前記カソード電極に空気を供給する酸素供給部と、前記燃料電池から電力を取り出す電力取出手段とを備え、前記液体燃料は、ヒドラジン類を含み、前記アノード電極は、ＰｔＮｉ合金と、Ｐｔ単体とを含み、前記電力取出手段は、前記燃料電池から電力を電流密度１７０〜１８０ｍＡ／ｃｍ２で取り出す、燃料電池システムを含んでいる。
【発明の効果】
【００１１】
第１発明および第２発明の燃料電池システムでは、液体燃料がヒドラジン類を含み、また、アノード電極がＰｔＮｉ合金およびＰｔ単体を含んでいる。
【００１２】
このような燃料電池システムでは、アノード電極に液体燃料が供給されると、アノード電極において、ＰｔＮｉ合金がヒドラジン分解触媒として作用し、下記式（３）に示すように、ヒドラジン類を窒素と水素とに分解する。
【００１３】
（３）Ｎ２Ｈ４→Ｎ２＋２Ｈ２
次いで、アノード電極において、Ｐｔ単体が水素酸化触媒として作用し、下記式（４）に示すように、ヒドラジンの分解により生じた水素を酸化する。
【００１４】
（４）２Ｈ２＋４ＯＨ−→４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−
このようにして生じた水は、電解質層を透過してカソード電極に漏出し、カソード電極に供給される空気を加湿する。
【００１５】
これにより、カソード電極において、下記式（５）に示す電気化学反応が生じる。
【００１６】
（５）Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−
つまり、燃料電池全体として下記式（６）に示す反応が連続的に生じて、燃料電池に起電力が発生する。
【００１７】
（６）  Ｎ２Ｈ４＋Ｏ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ
このような電気化学反応によれば、上記式（１）および上記式（２）で示されるような、ヒドラジンが直接酸化される電気化学反応に比べ、効率的に電力を取り出すことができる。
【００１８】
それに加えて、第１発明では、湿度調整手段によってカソード電極に供給される空気の相対湿度が２６％以下に調整される。そのため、第１発明によれば、耐久性の向上を図ることもできる。
【００１９】
また、第２発明では、電力取出手段によって燃料電池から電力が、電流密度１７０〜１８０ｍＡ／ｃｍ２で取り出される。そのため、第２発明によれば、耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、第１発明の燃料電池システムの一実施形態を搭載した電動車両の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料電池の単位セルを示す概略構成図である。
【図３】図３は、第２発明の燃料電池システムの一実施形態を搭載した電動車両の概略構成図である。
【図４】図４は、空気の相対湿度と、燃料電池の出力密度および運転時間との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、電力を取り出すときの電流密度と、燃料電池の出力密度および運転時間との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、電流密度と出力密度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
Ｉ．第１発明
１．燃料電池システムの全体構成
図１において、電動車両１は、燃料電池およびバッテリを選択的に動力源とするハイブリッド車両であって、燃料電池システム２を搭載している。
【００２２】
燃料電池システム２は、燃料電池３と、燃料給排部４と、空気給排部５と、制御部６と、動力部７とを備えている。
（１）燃料電池
燃料電池３は、液体燃料が直接供給される固体高分子型燃料電池（アニオン交換型燃料電池）である。燃料電池３は、電動車両１の中央下側に配置されている。
【００２３】
燃料電池３は、膜電極接合体１１と、燃料供給部材１２と、酸素供給部材１７とを備える燃料電池セル（単位セル）が、複数積層されたスタック構造に形成されている。なお、図２では、複数の単位セルのうち１つだけを燃料電池３として表し、その他の単位セルについては省略している。
【００２４】
図２に示すように、膜電極接合体１１は、電解質層８と、アノード電極９と、カソード電極１０とを備えている。アノード電極９およびカソード電極１０は、電解質層８を挟んで対向配置される。
【００２５】
電解質層８は、アニオン成分が移動可能であって、アニオン交換膜から形成されている。アニオン交換膜としては、アニオン成分（例えば、水酸化物イオン（ＯＨ−）など）が移動可能な媒体であれば、特に限定されず、例えば、４級アンモニウム基、ピリジニウム基などのアニオン交換基を有する固体高分子膜（アニオン交換樹脂）が挙げられる。
【００２６】
電解質層８の厚みは、例えば、５μｍ以上、好ましくは、１０μｍ以上であり、例えば、５０μｍ以下、好ましくは、３０μｍ以下である。
【００２７】
アノード電極９は、電解質層８の一方側に配置される。アノード電極９の厚みは、例えば、１０μｍ以上、好ましくは、２０μｍ以上、例えば、２００μｍ以下、好ましくは、１００μｍ以下である。なお、アノード電極９の詳細については後述する。
【００２８】
カソード電極１０は、電解質層８の他方側（電解質層８に対してアノード電極９の反対側）に配置される。カソード電極１０は、例えば、カソード触媒を含有している。カソード電極１０は、例えば、カソード触媒を担持した触媒担体（例えば、カーボンなどの多孔質物質など）により形成されている。また、触媒担体を用いずに、カソード触媒を、直接、カソード電極１０として形成してもよい。
【００２９】
カソード触媒としては、例えば、金属単体、遷移金属錯体などが挙げられる。
【００３０】
金属単体としては、例えば、白金族元素（ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ））、鉄族元素（鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ））などの周期表第８〜１０（ＶIII）族元素や、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などの周期表第１１（ＩＢ）族元素、さらには亜鉛（Ｚｎ）などが挙げられる。このような金属単体は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００３１】
遷移金属錯体は、遷移金属元素（中心金属）に有機化合物が配位した金属錯体である。遷移金属元素としては、例えば、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、ランタン（Ｌａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）が挙げられる。このような遷移金属は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００３２】
遷移金属元素に配位する有機化合物としては、例えば、ピロール、ポルフィリン、テトラメトキシフェニルポルフィリン、ジベンゾテトラアザアヌレン、フタロシアニン、コリン、クロリン、フェナントロリン、サルコミン、ナイカルバジン、ピペミド酸系化合物、アミノベンズイミダゾール、アミノアンチピリン、またはこれらの重合体が挙げられる。このような有機化合物は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００３３】
カソード電極１０の厚みは、例えば、０．１μｍ以上、好ましくは、１μｍ以上、例えば、１００μｍ以下、好ましくは、１０μｍ以下である。
【００３４】
燃料供給部材１２は、ガス不透過性の導電性部材からなり、その一方の面がアノード電極９に対向接触されている。燃料供給部材１２には、アノード電極９の全体に燃料を接触させるための燃料側流路１３が、一方の面から凹む葛折状の溝として形成されている。また、燃料供給部材１２には、その上流側端部および下流側端部に、燃料側流路１３に連通する供給口１５および排出口１４が形成されている。
【００３５】
酸素供給部材１７は、燃料供給部材１２と同様に、ガス不透過性の導電性部材からなり、その一方の面がカソード電極１０に対向接触されている。酸素供給部材１７には、カソード電極１０の全体に酸素（空気）を接触させるための酸素側流路１８が、一方の面から凹む葛折状の溝として形成されている。酸素側流路１８には、その上流側端部および下流側端部に、酸素側流路１８に連通する供給口１９および排出口２０が形成されている。
【００３６】
（２）燃料給排部
図１に示すように、燃料給排部４は、燃料供給部の一例としての燃料供給ユニット２１と、燃料排出ライン３１と、気液分離器２３と、還流ライン３２とを備えている。
【００３７】
燃料供給ユニット２１は、アノード電極９に液体燃料を供給するように構成されている。燃料供給ユニット２１は、燃料タンク２２と、燃料供給ライン３０と、燃料供給ポンプ３３と、燃料供給弁３４とを備えている。
【００３８】
燃料タンク２２は、電動車両１の後側であって、燃料電池３よりも後方に配置されている。燃料タンク２２には、液体燃料が貯留されている。液体燃料は、ヒドラジン類を含む。
【００３９】
詳しくは、液体燃料は、ヒドラジン類と、水とを含有しており、好ましくは、ヒドラジン類と、水とからなる。つまり、液体燃料は、ヒドラジン類が水に溶解される水溶液である。
【００４０】
ヒドラジン類としては、例えば、ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２）、水加ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２・Ｈ２Ｏ）、炭酸ヒドラジン（（ＮＨ２ＮＨ２）２ＣＯ２）、塩酸ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２・ＨＣｌ）、硫酸ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２・Ｈ２ＳＯ４）、モノメチルヒドラジン（ＣＨ３ＮＨＮＨ２）、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２ＮＮＨ２、ＣＨ３ＮＨＮＨＣＨ３）、カルボンヒドラジド（（ＮＨＮＨ２）２ＣＯ）などが挙げられる。
【００４１】
ヒドラジン類は、単独または２種類以上併用することができる。ヒドラジン類のなかでは、好ましくは、炭素を含まないヒドラジン類、すなわち、ヒドラジン、水加ヒドラジン、硫酸ヒドラジンなどが挙げられ、さらに好ましくは、水加ヒドラジンが挙げられる。
【００４２】
液体燃料に対するヒドラジン類の濃度は、例えば、０．１体積％以上、好ましくは、０．５体積％以上、例えば、２０体積％未満、好ましくは、１０体積％以下、さらに好ましくは、５体積％以下である。
【００４３】
しかるに、アノード電極９に供給された液体燃料が、電解質層８を透過してカソード電極１０に漏出すると、カソード電極１０において、液体燃料に含まれるヒドラジン類と酸素との反応によって、活性種（強い攻撃種）が生じ、燃料電池３の出力が低下する場合がある。
【００４４】
しかし、液体燃料に対するヒドラジン類の濃度が上記上限以下であると、例え、液体燃料が電解質層８を透過してカソード電極１０に漏出しても、ヒドラジン類と酸素との反応を抑制でき、燃料電池３の出力低下を抑制できる。また、液体燃料に対するヒドラジン類の濃度が上記下限以上であると、燃料電池３の発電反応に必要な水素量を十分に確保することができ、燃料電池３の出力性能を確実に確保できる。
【００４５】
また、液体燃料は、好ましくは、支持電解質として、アルカリ金属水酸化物を含有する。すなわち、液体燃料は、好ましくは、ヒドラジン類と、水と、アルカリ金属水酸化物とからなる。
【００４６】
アルカリ金属水酸化物としては、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどが挙げられる。これらは、単独使用または２種類以上併用することができる。アルカリ金属水酸化物として、好ましくは、水酸化カリウムが挙げられる。
【００４７】
液体燃料に対するアルカリ金属水酸化物の濃度は、例えば、１質量％以上、好ましくは、１．５質量％以上、より好ましくは、２質量％以上、さらに好ましくは、２．５質量％以上であり、例えば、１０質量％以下、好ましくは、８質量％以下、より好ましくは、７質量％以下、さらに好ましくは、６質量％以下である。
【００４８】
液体燃料がアルカリ金属水酸化物を上記の割合で含んでいれば、発電効率の向上を図ることができる。
【００４９】
燃料供給ライン３０は、燃料タンク２２から燃料電池３（具体的には、燃料側流路１３）に液体燃料を輸送するための配管である。燃料供給ライン３０の上流側端部は、燃料タンク２２に接続されている。燃料供給ライン３０の下流側端部は、燃料側流路１３の供給口１５に接続されている（図２参照）。
【００５０】
燃料供給ポンプ３３は、燃料タンク２２と燃料電池３との間において、燃料供給ライン３０に設けられている。燃料供給ポンプ３３は、例えば、公知の送液ポンプである。
【００５１】
燃料供給弁３４は、燃料供給ポンプ３３と燃料タンク２２との間において、燃料供給ライン３０に設けられている。燃料供給弁３４は、燃料供給ライン３０を開閉するための公知の開閉弁である。
【００５２】
そして、燃料供給弁３４が燃料供給ライン３０を開放するとともに、燃料供給ポンプ３３が駆動することにより、液体燃料が、燃料タンク２２から燃料電池３の燃料側流路１３に供給される。なお、燃料供給ユニット２１は、燃料タンク２２から燃料電池３に供給される液体燃料に含まれるヒドラジンを、水素に改質するための改質機を備えていない。
【００５３】
燃料排出ライン３１は、燃料電池３（具体的には、燃料側流路１３）から排出される液体燃料を輸送するための配管である。燃料排出ライン３１の上流側端部は、燃料側流路１３の排出口１４に接続されている（図２参照）。燃料排出ライン３１の下流側端部は、気液分離器２３の下部に接続されている。
【００５４】
気液分離器２３は、燃料排出ライン３１と還流ライン３２との間に介在されている。気液分離器２３は、例えば、中空の容器からなる。気液分離器２３の下部には、燃料排出ライン３１の下流側端部が接続されている。また、気液分離器２３の上部には、ガス排出管２６が接続されている。
【００５５】
ガス排出管２６は、気液分離器２３で分離されたガス（気体）を電動車両１から排出するための配管である。ガス排出管２６の上流側端部は、気液分離器２３の上部に接続されている。ガス排出管２６の下流側端部は大気開放されている。ガス排出管２６の途中には、ガス排出弁２７が設けられている。
【００５６】
ガス排出弁２７は、ガス排出管２６を開放して気液分離器２３内の圧力を開放するための弁であって、例えば、公知の開閉弁が用いられる。
【００５７】
還流ライン３２は、気液分離器２３で分離された液体燃料を、気液分離器２３から燃料供給ライン３０に輸送するための配管である。還流ライン３２の上流側端部は、気液分離器２３の下部に接続されている。還流ライン３２の下流側端部は、燃料供給ポンプ３３と燃料供給弁３４との間において、燃料供給ライン３０に接続されている。これにより、燃料供給ライン３０、燃料電池３（燃料側流路１３）、燃料排出ライン３１、気液分離器２３および還流ライン３２は、クローズドライン（閉流路）を形成する。
【００５８】
そして、燃料電池３から排出された液体燃料は、燃料排出ライン３１を介して、気液分離器２３に流入した後、ガスが分離され、還流ライン３２を介して燃料供給ライン３０に戻される。
【００５９】
（３）空気給排部
空気給排部５は、酸素供給部の一例としての空気供給ユニット２４と、空気排出ライン４２とを備えている。
【００６０】
空気供給ユニット２４は、カソード電極１０に酸素（空気）を供給するように構成されている。空気供給ユニット２４は、空気供給ライン４１と、空気供給ポンプ４３と、空気供給弁４４と、湿度調整手段としての湿度調整装置５０とを備えている。
【００６１】
空気供給ライン４１は、電動車両１の外部から燃料電池３（具体的には、酸素側流路１８）に空気を送るための配管である。空気供給ライン４１の上流側端部は、大気中に開放されている。空気供給ライン４１の下流端部は、酸素側流路１８の供給口１９に接続されている（図２参照）。
【００６２】
空気供給ポンプ４３は、空気供給ライン４１の途中に設けられている。空気供給ポンプ４３は、例えば、公知のガスポンプである。
【００６３】
空気供給弁４４は、空気供給ポンプ４３と燃料電池３との間において、空気供給ライン４１に設けられている。空気供給弁４４は、空気供給ライン４１を開閉するための公知の開閉弁である。
【００６４】
湿度調整装置５０は、空気供給ライン４１において、空気供給ポンプ４３および空気供給弁４４よりも下流側に設けられている。湿度調整装置５０は、空気の湿度を調整するための公知の構成でよく、例えば、加湿器、除湿器、ヒーター、水分計などを備えている。
【００６５】
このような空気給排部５では、空気供給弁４４が空気供給ライン４１を開放するとともに、空気供給ポンプ４３が駆動することにより、空気が、電動車両１の外部から燃料電池３の酸素側流路１８に供給される。
【００６６】
また、詳しくは後述するが、酸素側流路１８に供給される空気は、湿度調整装置５０により、相対湿度が調整される。
【００６７】
より具体的には、空気供給ライン４１において、空気が湿度調整装置５０のヒーターにより所定温度に調整され、また、その温度における空気の相対湿度が、水分計によって測定される。そして、空気の相対湿度が予め設定された値となるように、加湿器または除湿器が作動される。
【００６８】
空気排出ライン４２は、燃料電池３（具体的には、酸素側流路１８）から排出される空気を送るための配管である。空気排出ライン４２の上流側端部は、酸素側流路１８の排出口２０に接続されている。空気排出ライン４２の下流側端部は、ドレンとされる。
【００６９】
そして、燃料電池３から排出された空気は、空気排出ライン４２を介して、電動車両１の外部に排出される。
【００７０】
（４）制御部
制御部６は、コントロールユニット２９を備えている。コントロールユニット２９は、電動車両１における電気的な制御を実行するユニット（例えば、ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータから構成されている。コントロールユニット２９は、各ポンプ（燃料供給ポンプ３３および空気供給ポンプ４３）および各弁（燃料供給弁３４、ガス排出弁２７および空気供給弁４４）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９は、各ポンプの駆動および停止を適宜制御するとともに、各弁の開閉を適宜制御する。
【００７１】
また、コントロールユニット２９は、湿度調整装置５０に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９は、湿度調整装置５０を制御可能としており、空気供給ライン４１内の空気の湿度を調整可能としている。
【００７２】
（５）動力部
動力部７は、モータ３７と、インバータ３８と、バッテリ４０と、コンバータ３６とを備えている。
【００７３】
モータ３７は、燃料電池３から出力される電気エネルギーを電動車両１の駆動力として機械エネルギーに変換する。モータ３７は、電動車両１の前側であって、燃料電池３よりも前方に配置されている。
【００７４】
インバータ３８は、燃料電池３で発電された直流電力を交流電力に変換する装置である。インバータ３８は、モータ３７と燃料電池３との間に配置されている。インバータ３８は、配線により、燃料電池３およびモータ３７にそれぞれ電気的に接続されている。
【００７５】
バッテリ４０は、モータ３７による回生エネルギーを蓄電する。バッテリ４０は、インバータ３８と燃料電池３との間の配線により接続される。これにより、バッテリ４０は、燃料電池３からの電力を蓄電可能、かつ、モータ３７に電力を供給可能である。
【００７６】
コンバータ３６は、燃料電池３の出力電圧を昇降圧する機能を有し、燃料電池３の電力およびバッテリ４０の入出力電力を調整する機能を有している。コンバータ３６は、バッテリ４０と燃料電池３との間に配置されている。コンバータ３６は、コントロールユニット２９と電気的に接続されており（図１の破線参照）、これにより、コントロールユニット２９から出力される出力制御信号の入力に応じて、燃料電池３の出力を制御する。
【００７７】
また、コンバータ３６は、配線により、燃料電池３およびバッテリ４０にそれぞれ電気的に接続されているとともに、配線の分岐により、インバータ３８に電気的に接続されている。これにより、コンバータ３６からモータ３７への電力は、インバータ３８において直流電力から交流電力に変換され、モータ３７に供給される。
【００７８】
２．アノード電極の詳細
図２に示すように、アノード電極９は、アノード触媒として、ＰｔＮｉ合金と、Ｐｔ単体とを含有している。
【００７９】
ＰｔＮｉ合金は、ヒドラジン分解触媒であって、白金（Ｐｔ）とニッケル（Ｎｉ）との合金である。
【００８０】
ＰｔＮｉ合金における白金の含有割合は、白金およびニッケルの総モル数に対して、例えば、１モル％以上、好ましくは、５モル％以上、例えば、７０モル％以下、好ましくは、６０モル％以下である。
【００８１】
ＰｔＮｉ合金におけるニッケルの含有割合は、白金およびニッケルの総モル数に対して、例えば、３０モル％以上、好ましくは、４０モル％以上、例えば、９９モル％以下、好ましくは、９５モル％以下である。
【００８２】
このようなＰｔＮｉ合金は、好ましくは、触媒担体に担持される。つまり、アノード電極９は、好ましくは、ＰｔＮｉ合金を担持した触媒担体（以下、ＰｔＮｉ担持担体とする。）を含有する。
【００８３】
触媒担体としては、例えば、カーボンなどの多孔質物質が挙げられる。カーボンとしては、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、ランプブラックなどが挙げられる。カーボンブラックのなかでは、好ましくは、ケッチェンブラックが挙げられる。これらカーボンブラックは、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００８４】
ＰｔＮｉ担持担体の平均一次粒子径は、例えば、０．００１μｍ以上、好ましくは、０．００５μｍ以上、例えば、０．１μｍ以下、好ましくは、０．０５μｍ以下である。なお、平均一次粒子径は、透過電子顕微鏡により測定できる。
【００８５】
ＰｔＮｉ担持担体の比表面積は、例えば、１００ｍ２／ｇ以上、好ましくは、３００ｍ２／ｇ以上、例えば、１２００ｍ２／ｇ以下、好ましくは、１０００ｍ２／ｇ以下である。なお、比表面積は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８３０（２０１３）に準拠したキャリアガス法により測定される。
【００８６】
このようなＰｔＮｉ合金を調製するには、例えば、ニッケルの塩と、白金錯体と、必要により触媒担体とを、上記の割合となるように混合して、触媒原料を調製する。
【００８７】
ニッケルの塩としては、例えば、無機塩（例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、りん酸塩など）、有機酸塩（例えば、酢酸塩、しゅう酸塩など）などが挙げられ、好ましくは、無機塩、さらに好ましくは、硝酸塩が挙げられる。ニッケルの塩は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００８８】
白金錯体としては、例えば、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸、ジクロロ白金（ＩＩ）酸などが挙げられ、好ましくは、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸が挙げられる。白金錯体は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００８９】
混合方法としては、特に制限されず、例えば、湿式混合、乾式混合などの公知の方法が挙げられ、好ましくは、湿式混合が挙げられる。
【００９０】
ニッケルの塩と白金錯体とを湿式により混合するには、必要により触媒担体が分散された水に、ニッケルの塩と白金錯体とを溶解して撹拌する。
【００９１】
混合時間（撹拌時間）としては、例えば、５時間以上、好ましくは、１０時間以上、例えば、５０時間以下、好ましくは、４０時間以下である。
【００９２】
次いで、触媒原料を、必要により乾燥させた後、焼成する。具体的には、触媒原料を、例えば、不活性ガス（例えば、窒素ガス、アルゴンガスなど）や、還元ガス（例えば、窒素ガスおよび水素ガスの混合ガス）の雰囲気下において焼成する。好ましくは、不活性ガス雰囲気下において、触媒原料を焼成する。
【００９３】
焼成条件としては、焼成温度が、例えば、４００℃以上、好ましくは、５００℃以上、例えば、１５００℃以下、好ましくは、１０００℃以下、さらに好ましくは、９００℃以下である。
【００９４】
しかるに、ヒドラジンの分解反応では、アンモニアに分解される場合と、窒素および水素に分解される場合がある。焼成温度が上記範囲内であると、ヒドラジンの分解反応において、窒素および水素に分解される選択性の向上を図ることができ、水素を効率よく生成することができる。
【００９５】
焼成時間は、例えば、１５分以上、好ましくは、３０分以上、例えば、５時間以下、好ましくは、３時間以下である。なお、触媒原料は、一段階または多段階で焼成することができる。
【００９６】
これによって、触媒原料が焼成されて、ＰｔＮｉ合金（ＰｔＮｉ担持担体）が調製される。
【００９７】
Ｐｔ単体は、水素酸化触媒であって、白金の金属単体である。
【００９８】
Ｐｔ単体の含有割合は、ＰｔＮｉ合金１質量部に対して、例えば、０．１質量部以上、好ましくは、０．５質量部以上、例えば、１０質量部以下、好ましくは、５質量部以下である。
【００９９】
Ｐｔ単体の含有割合は、ＰｔＮｉ合金およびＰｔ単体の総質量に対して、例えば、９質量％以上、好ましくは、３３質量％以上、例えば、９０質量％以下、好ましくは、８３質量％以下である。
【０１００】
Ｐｔ単体の含有割合は、アノード電極９の総質量に対して、例えば、５質量％以上、好ましくは、２５質量％以上、例えば、８０質量％以下、好ましくは、７０質量％以下である。
【０１０１】
このようなＰｔ単体は、好ましくは、上記の触媒担体に担持される。つまり、アノード電極９は、好ましくは、Ｐｔ単体を担持した触媒担体（以下、Ｐｔ単体担持担体とする。）を含有する。
【０１０２】
Ｐｔ単体担持担体の平均一次粒子径は、例えば、０．００１μｍ以上、好ましくは、０．００３μｍ以上、例えば、０．１μｍ以下、好ましくは、０．０５μｍ以下である。
【０１０３】
Ｐｔ単体担持担体の比表面積は、例えば、１００ｍ２／ｇ以上、好ましくは、３００ｍ２／ｇ以上、例えば、１２００ｍ２／ｇ以下、好ましくは、１０００ｍ２／ｇ以下である。
【０１０４】
Ｐｔ単体担持担体を調製するには、上記の白金錯体と触媒担体とを、上記と同様に混合した後、焼成する。
【０１０５】
また、アノード電極９は、さらに、アイオノマーを含有してもよい。アイオノマーは、例えば、炭化水素系アイオノマー、フッ素系アイオノマー、ウレタン系アイオノマーなどが挙げられ、好ましくは、炭化水素系アイオノマーが挙げられる。アイオノマーは、単独使用または２種以上併用することができる。
【０１０６】
また、アイオノマーの含有割合は、アノード触媒（ＰｔＮｉ合金およびＰｔ単体の混合物）１質量部に対して、例えば、０．１質量部以上、好ましくは、０．３質量部以上、例えば、１．０質量部以下、好ましくは、０．８質量部以下である。
【０１０７】
このようなアノード電極９を調製するには、まず、ＰｔＮｉ合金（好ましくは、ＰｔＮｉ担持担体）とＰｔ単体（好ましくは、Ｐｔ単体担持担体）とを、上記の割合で混合する。
【０１０８】
混合方法としては、特に制限されず、例えば、湿式混合、乾式混合などの公知の方法が挙げられ、好ましくは、乾式混合が挙げられる。混合装置としては、例えば、ボールミルなどの公知の混合機が挙げられる。
【０１０９】
以上によって、ＰｔＮｉ合金およびＰｔ単体を含有するカソード触媒が調製される。
【０１１０】
次いで、カソード触媒と、必要に応じてアイオノマーとを溶媒中に分散させて分散液（カソード電極インク）を調製する。
【０１１１】
溶媒としては、例えば、アルコール類（例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノールなど）、エーテル類（例えば、テトラヒドロフランなど）などの有機溶媒、例えば、水などが挙げられる。これら溶媒は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【０１１２】
次いで、その分散液を、電解質層８の一方の表面に塗布して乾燥する。これによって、電解質層８の一方の表面に定着したアノード電極９が調製される。
【０１１３】
３．燃料電池システムによる発電
上記した燃料電池システム２では、コントロールユニット２９の制御により、燃料供給弁３４が開かれ、燃料供給ポンプ３３が駆動されることにより、燃料タンク２２に貯留される液体燃料が、燃料供給ライン３０を介して、燃料側流路１３に供給される。また、空気供給弁４４が開かれ、空気供給ポンプ４３が駆動されることにより、空気が空気供給ライン４１を介して酸素側流路１８に供給される。
【０１１４】
すると、液体燃料がアノード電極９と接触しながら燃料側流路１３を通過する。これにより、アノード電極９において、下記（Ａ）および（Ｂ）に示す電気化学反応が生じる。
【０１１５】
（Ａ）Ｎ２Ｈ４→Ｎ２＋２Ｈ２（アノード電極９での反応）
（Ｂ）２Ｈ２＋４ＯＨ−→４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−（アノード電極９での反応）
また、液体燃料が燃料側流路１３を通過するときに、液体燃料の一部が、電解質層８を透過して、カソード電極１０に漏出する。その液体燃料には、上記（Ｂ）に示す反応により生じた水が含有されている。そのため、カソード電極１０に漏出した液体燃料に含まれる水が、酸素側流路１８を通過する空気を加湿する。
【０１１６】
そして、加湿された空気は、カソード電極１０と接触しながら酸素側流路１８を通過する。これにより、カソード電極１０において、下記（Ｃ）に示す電気化学反応が生じる。
【０１１７】
（Ｃ）Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−（カソード電極１０での反応）
つまり、燃料電池３全体として下記式（Ｄ）に示す反応が連続的に生じて、燃料電池３に起電力が発生する。
【０１１８】
（Ｄ）  Ｎ２Ｈ４＋Ｏ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ（燃料電池３全体での反応）
４．湿度の調整
一方、上記の電気化学反応（上記式（Ａ）〜（Ｄ））では、カソード電極１０に供給される空気の相対湿度によっては、十分な耐久性を得られず、燃料電池システム２の連続運転に伴って、出力が低下する場合がある。
【０１１９】
そこで、上記した燃料電池システム２では、湿度調整装置５０を作動させることにより、空気供給ライン４１において空気を加湿および／または除湿し、所定の相対湿度に調整する。
【０１２０】
より具体的には、燃料電池システム２では、液体燃料および空気を燃料電池３に供給するときに、コントロールユニット２９の制御により、湿度調整装置５０を作動させる。
【０１２１】
湿度調整装置５０が作動すると、ヒーターにより空気供給ライン４１中の空気が所定温度に調整され、また、その温度における空気の相対湿度が、水分計によって測定される。そして、空気の相対湿度が予め設定された値となるように、加湿器または除湿器が作動される。
【０１２２】
湿度調整装置５０により調整される相対湿度は、２６％以下、好ましくは、２５％以下、より好ましくは、２０％以下、さらに好ましくは、１６％以下であり、通常、０％以上である。
【０１２３】
空気の相対湿度が上限を超過する場合、後述するように、空気に含まれる水分が、酸素側流路１８に堆積し、酸素の拡散を阻害するため耐久性に劣る。
【０１２４】
これに対して、空気相対湿度が上記の範囲に調整されていれば、優れた出力を得るとともに、燃料電池システム２を連続運転させた場合の出力の低下を抑制することができ、優れた耐久性を得ることができる。
【０１２５】
５．第１発明の作用効果
上記した燃料電池システム２では、液体燃料が、ヒドラジン類を含む。また、アノード電極９は、ＰｔＮｉ合金と、Ｐｔ単体とを含んでいる。
【０１２６】
このような燃料電池システム２では、アノード電極９に液体燃料が供給されると、アノード電極９において、ＰｔＮｉ合金がヒドラジン分解触媒として作用し、上記式（Ａ）に示すように、ヒドラジン類を窒素と水素とに分解する。そのため、燃料電池システム２では、ヒドラジン類を水素に改質するための改質機が必要ない。
【０１２７】
次いで、アノード電極９において、Ｐｔ単体が水素酸化触媒として作用し、上記式（Ｂ）に示すように、ヒドラジンの分解により生じた水素を酸化する。
【０１２８】
また、液体燃料には、上記（Ｂ）に示す反応により生じた水が含有される。そのため、その液体燃料がカソード電極１０に漏出すると、液体燃料に含まれる水が、酸素側流路１８を通過する空気を加湿する。
【０１２９】
これにより、カソード電極１０において、上記式（Ｃ）に示す電気化学反応が生じる。
【０１３０】
つまり、燃料電池３全体として上記式（Ｄ）に示す反応が連続的に生じて、燃料電池に起電力が発生する。
【０１３１】
このような電気化学反応によれば、下記式（Ｅ）および下記式（Ｆ）で示されるような、ヒドラジンが直接酸化される電気化学反応に比べ、効率的に電力を取り出すことができる。
【０１３２】
（Ｅ）Ｎ２Ｈ４＋４ＯＨ−→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−（アノード電極９での反応）
（Ｆ）Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−        （カソード電極１０での反応）
それに加えて、上記した燃料電池システム２では、湿度調整装置５０によってカソード電極１０に供給される空気の相対湿度が２６％以下に調整される。そのため、優れた発電効率を得るとともに、耐久性の向上を図ることもできる。
【０１３３】
より具体的には、上記式（Ｅ）〜（Ｆ）で示される従来の電気化学反応では、ヒドラジン類を直接酸化させるため、比較的高濃度の液体燃料を使用することが要求される。
【０１３４】
しかるに、比較的高濃度の液体燃料を使用すると、ヒドラジン類と酸素との反応によって、活性種（強い攻撃種）が生じる場合があり、電解質層８を損傷する場合がある。そのため、比較的厚い電解質層８を使用して、耐久性の向上を図る必要がある。
【０１３５】
さらに、上記式（Ｅ）〜（Ｆ）で示される従来の電気化学反応では、カソード電極１０での反応においては、所定量のＨ２Ｏが要求されるため、空気の相対湿度を比較的高く保つ必要がある。
【０１３６】
しかしながら、空気の相対湿度を比較的高くすると、その水分が酸素側流路１８に堆積して空気の拡散を阻害する場合があり、長期の使用に伴って発電効率を低下させるなど、耐久性に劣る。
【０１３７】
これに対して、上記式（Ａ）〜（Ｄ）で示される電気化学反応では、液体燃料のヒドラジン濃度は、上記式（Ａ）で示されるヒドラジンの分解反応を惹起できる濃度であれば十分である。そのため、上記式（Ｅ）〜（Ｆ）で示される電気化学反応に比べ、低濃度の液体燃料を使用することができる。
【０１３８】
そして、低濃度の液体燃料を使用する場合には、高濃度の液体燃料を使用する場合に比べ、活性種の発生、および、電解質層８の損傷を抑制できるため、高濃度の液体燃料を使用する場合に比べて、電解質層８を薄膜化することができる。
【０１３９】
電解質層８を薄膜化すると、上記したように、十分な量の液体燃料が電解質層８を通過してカソード電極１０に漏出するため、液体燃料に含まれる水により空気を加湿して、上記式（Ｃ）で示される反応（カソード電極９における反応）を惹起することができる。
【０１４０】
そのため、湿度調整装置５０によって過度に加湿することなく、優れた発電効率を得ることができる。また、過度に加湿する必要がないため、水分が酸素側流路１８に堆積することを抑制でき、優れた耐久性を得ることもできる。
ＩＩ．第２発明
１．燃料電池システムの全体構成
図３において、電動車両１は、燃料電池およびバッテリを選択的に動力源とするハイブリッド車両であって、燃料電池システム２を搭載している。
【０１４１】
燃料電池システム２は、燃料電池３と、燃料給排部４と、空気給排部５と、制御部６と、電力取出手段としての動力部７とを備えている。
【０１４２】
なお、図３において、燃料電池システム２は、湿度調整装置５０を備えていない以外は、図１に示される燃料電池システム２と同じ構成である。
【０１４３】
また、図３に示される燃料電池システム２の発電時に生じる電気化学反応も、図１に示される燃料電池システム２の発電時に生じる電気化学反応（上記式（Ａ）〜（Ｄ））と同じである。
【０１４４】
２．電流密度の調整
上記の電気化学反応（上記式（Ａ）〜（Ｄ））では、動力部７により取り出される電力の電流密度によっては、十分な耐久性を得られず、燃料電池システム２の連続運転に伴って、出力が低下する場合がある。
【０１４５】
そこで、上記した燃料電池システム２では、液体燃料および空気を燃料電池３に供給し、燃料電池３から電力を取り出すときに、コントロールユニット２９の制御によりコンバータ３６を作動させ、取り出される電力の電流密度を調整する。
【０１４６】
取り出される電力の電流密度は、１７０ｍＡ／ｃｍ２以上であり、１８０ｍＡ／ｃｍ２以下である。
【０１４７】
電流密度が上記下限未満である場合、得られる出力が十分ではなく、また、電流密度が上記上限を超過する場合、後述するように、電解質層８を透過した液体燃料が、酸素側流路１８に堆積し、酸素の拡散を阻害するため耐久性に劣る。
【０１４８】
これらに対して、電流密度が上記の範囲に調整されていれば、優れた出力を得るとともに、燃料電池システム２を連続運転させた場合の出力の低下を抑制することができ、優れた耐久性を得ることができる。
【０１４９】
３．第２発明の作用効果
上記した燃料電池システム２では、液体燃料が、ヒドラジン類を含む。また、アノード電極９は、ＰｔＮｉ合金と、Ｐｔ単体とを含んでいる。
【０１５０】
このような燃料電池システム２では、アノード電極９に液体燃料が供給されると、アノード電極９において、ＰｔＮｉ合金がヒドラジン分解触媒として作用し、上記式（Ａ）に示すように、ヒドラジン類を窒素と水素とに分解する。そのため、燃料電池システム２では、ヒドラジン類を水素に改質するための改質機が必要ない。
【０１５１】
次いで、アノード電極９において、Ｐｔ単体が水素酸化触媒として作用し、上記式（Ｂ）に示すように、ヒドラジンの分解により生じた水素を酸化する。
【０１５２】
また、液体燃料には、上記（Ｂ）に示す反応により生じた水が含有される。そのため、その液体燃料がカソード電極１０に漏出すると、液体燃料に含まれる水が、酸素側流路１８を通過する空気を加湿する。
【０１５３】
これにより、カソード電極１０において、上記式（Ｃ）に示す電気化学反応が生じる。
【０１５４】
つまり、燃料電池３全体として上記式（Ｄ）に示す反応が連続的に生じて、燃料電池に起電力が発生する。
【０１５５】
このような電気化学反応によれば、下記式（Ｅ）および下記式（Ｆ）で示されるような、ヒドラジンが直接酸化される電気化学反応に比べ、効率的に電力を取り出すことができる。
【０１５６】
（Ｅ）Ｎ２Ｈ４＋４ＯＨ−→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−（アノード電極９での反応）
（Ｆ）Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−        （カソード電極１０での反応）
それに加えて、上記した燃料電池システム２では、動力部７のコンバータ３６によって、燃料電池３から電力が、電流密度１７０〜１８０ｍＡ／ｃｍ２で取り出される。そのため、そのため、優れた発電効率を得るとともに、耐久性の向上を図ることもできる。
【０１５７】
より具体的には、上記した燃料電池システム２において、燃料電池から取り出す電力の電流密度が過度に低い場合には、十分な出力を得られない。
【０１５８】
一方、燃料電池から取り出す電力の電流密度が過度に高い場合、過剰量の液体燃料が電解質層８を通過してカソード電極１０側に漏出する場合がある。
【０１５９】
このような場合、漏出した液体燃料が酸素側流路１８に堆積し、空気の拡散を阻害するため、長期の使用に伴って発電効率を低下させるなど、耐久性に劣る。
【０１６０】
これに対して、燃料電池３から電力を、電流密度１７０〜１８０ｍＡ／ｃｍ２で取り出すと、優れた出力を得ながら、過剰量の液体燃料が電解質層８を通過することを抑制することができる。
【０１６１】
その結果、適量の液体燃料が電解質層８を通過してカソード電極１０に漏出するため、液体燃料に含まれる水により十分に空気を加湿して、上記式（Ｃ）で示される反応（カソード電極９における反応）を惹起することができる。
【０１６２】
そのため、上記した燃料電池システム２によれば、優れた発電効率を得ることができる。また、液体燃料が酸素側流路１８に堆積することを抑制できるため、優れた耐久性を得ることもできる。
【実施例】
【０１６３】
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、それらに限定されない。以下の記載において用いられる配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値）または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値）に代替することができる。
【０１６４】
調製例１
カーボン（ケッチェンブラック、商品名：ＥＣＰ６００ＪＤ、ライオン社製）０．５ｇを、０．４Ｌの純水に分散させた。次いで、その分散液に、硝酸ニッケル（Ｎｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ、キシダ化学社製）と、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸（Ｈ２（ＰｔＣｌ６）・６Ｈ２Ｏ、キシダ化学社製）とを、ＮｉとＰｔとの原子数比率が１：１になり、触媒全質量に対して金属質量が２０質量％になるように添加して、２４時間撹拌した。
【０１６５】
次いで、ろ過により、ろ液と触媒原料とに分離した。触媒原料は、カーボンと、硝酸ニッケルと、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸とを含有していた。
【０１６６】
次いで、触媒原料を、純水で洗浄した後、１００℃で１０時間乾燥させた。その後、乾燥させた触媒原料を、アルゴン雰囲気下で６００℃、２時間焼成した。
【０１６７】
これにより、ＰｔＮｉ合金を担持した触媒担体（ＰｔＮｉ担持担体）を調製した。ＰｔＮｉ合金における白金の含有割合は、白金およびニッケルの総モル数に対して、５０モル％であった。ＰｔＮｉ合金におけるニッケルの含有割合は、白金およびニッケルの総モル数に対して、５０モル％であった。
【０１６８】
調製例２
カーボン（ケッチェンブラック、商品名：ＥＣＰ６００ＪＤ、ライオン社製）０．５ｇを、０．４Ｌの純水に分散させた。次いで、その分散液に、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸（Ｈ２（ＰｔＣｌ６）・６Ｈ２Ｏ、キシダ化学社製）を触媒全質量に対して金属質量が２０質量％になるように添加して、２４時間撹拌した。
【０１６９】
次いで、ろ過により、ろ液と触媒原料とに分離した。触媒原料は、カーボンと、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸とを含有していた。
【０１７０】
次いで、触媒原料を、純水で洗浄した後、１００℃で１０時間乾燥させた。その後、乾燥させた触媒原料を、アルゴン雰囲気下で６００℃、２時間焼成した。
【０１７１】
これにより、Ｐｔ単体を担持した触媒担体（Ｐｔ単体担持担体）を調製した。
【０１７２】
製造例１
調製例１のＰｔＮｉ担持担体０．５ｇと、調製例２のＰｔ単体担持担体０．５ｇとを混合して、アノード触媒を調製した。そして、そのアノード触媒と、アイオノマー（商品名：トクヤマＡＳ４）と、２−プロパノール（有機溶媒）とを、アイオノマー質量／触媒質量の比率が５０質量％になるように混合し、全量３０ｇのインクを調製し分散させて、アノード電極インクを調製した。
【０１７３】
また、調製例２のＰｔ単体担持担体１ｇと、アイオノマー（商品名：トクヤマＡ２０１）と、２−プロパノール（有機溶媒）とを、アイオノマー質量／触媒質量の比率が５０質量％になるように混合し、全量３０ｇのインクを調製し分散させて、カソード電極インクを調製した。
【０１７４】
次いで、アニオン交換形電解質膜（商品名：トクヤマＡ２０１）の一方の表面にアノード触媒（ＰｔＮｉ合金およびＰｔ単体）の量が３．２ｍｇ／ｃｍ２となり、かつ、乾燥後の表面の面積が４ｃｍ２となるように、アノード電極インクを塗布した。
【０１７５】
また、アニオン交換形電解質膜の他方の表面にカソード触媒（Ｐｔ単体）の量が１．０ｍｇ／ｃｍ２となり、かつ、乾燥後の表面の面積が４ｃｍ２となるように、カソード電極インクを塗布した
その後、溶媒を常温の大気中で蒸発させ、１２ＭＰａの圧力で油圧プレス機により、膜電極接合体を２分加圧して、膜電極接合体を製造した。
【０１７６】
評価方法
１．湿度の調整
燃料電池評価セル（ラボセル、ダイハツ工業社製）に、製造例１で得られた膜電極接合体をセットして、アノード電極に液体燃料（１．５質量％水加ヒドラジン、５．３質量％水酸化カリウム）を６．３ｃｃ／ｍｉｎの流速で供給した。
【０１７７】
また。カソード電極に空気を３００ｃｃ／ｍｉｎの流速で供給した。
【０１７８】
このとき、空気の相対湿度を、１５．５２％、２５．９６％、４１．９４％とした。
【０１７９】
そして、電流密度２００ｍＡ／ｃｍ２で電力を取り出しながら、出力密度と運転時間とを測定した。その結果を、図４に示す。
【０１８０】
また、測定条件（セル温度および背圧）を以下に示す。
セル温度；８０℃
背圧；アノード：０ｋＰａ、カソード：０ｋＰａ
２．電流密度の調整
燃料電池評価セル（ラボセル、ダイハツ工業社製）に、製造例１で得られた膜電極接合体をセットして、アノード電極に液体燃料（１．５質量％水加ヒドラジン、５．３質量％水酸化カリウム）を６．３ｃｃ／ｍｉｎの流速で供給した。
【０１８１】
また。カソード電極に空気を３００ｃｃ／ｍｉｎの流速で供給した。
【０１８２】
このとき、空気の相対湿度を、４１．９４％とした。
【０１８３】
そして、１７０ｍＡ／ｃｍ２、１８０ｍＡ／ｃｍ２、１９０ｍＡ／ｃｍ２、２００ｍＡ／ｃｍ２のそれぞれの電流密度で電力を取り出しながら、出力密度と運転時間とを測定した。その結果を、図５に示す。
【０１８４】
また、運転から０時間目における電流密度と出力密度との関係（運転初期の特性）を図６に示す。
【０１８５】
また、測定条件（セル温度および背圧）を以下に示す。
セル温度；８０℃
背圧；アノード：０ｋＰａ、カソード：０ｋＰａ
【符号の説明】
【０１８６】
２      燃料電池システム
３      燃料電池
８      電解質層
９      アノード電極
１０    カソード電極
２１    燃料供給ユニット
２４    空気供給ユニット
５０    湿度調整装置
【図１】
2019067490.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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