(57)【要約】  電解質膜１を一対の電極層２，３で挟持した構造を有する膜電極接合体Ｍと、膜電極接合体Ｍとの間にガス流路Ｇを形成する一対のセパレータ４を備え、電極層２，３が、多孔質体から成る電解質膜１側の第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂと、多数の空孔Ｋを配列した金属多孔体から成る第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃを備えると共に、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの一部が第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃの空孔Ｋを貫通して凸部Ｔを形成している単セルＣとし、電極層２，３の表面を撥水性を有する微細凹凸形状にして、液水の排出機能の向上と発電機能の向上の両立を実現した。
2015004969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜を一対の電極層で挟持した構造を有する膜電極接合体と、
膜電極接合体との間にガス流路を形成する一対のセパレータを備え、
膜電極接合体の電極層が、多孔質体から成る電解質膜側の第１ガス拡散層と、多数の空孔を配列した金属多孔体から成る第２ガス拡散層を備えると共に、第１ガス拡散層の一部が第２ガス拡散層の空孔を貫通して凸部を形成していることを特徴とする燃料電池用単セル。
【請求項２】
第１ガス拡散層が、表面に撥水性を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用単セル。
【請求項３】
厚さ方向に対応する第１ガス拡散層の凸部と第２ガス拡散層の空孔において、
凸部の高さが、空孔の周囲における固相の幅寸法の半分以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池用単セル。
【請求項４】
厚さ方向に対応する第１ガス拡散層の凸部と第２ガス拡散層の空孔において、
凸部の第１ガス拡散層の実体積と空孔を埋める第１ガス拡散層の実体積との和が、空孔の容積以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池用単セル。
【請求項５】
凸部の第１ガス拡散層の実体積と空孔を埋める第１ガス拡散層の実体積との和が、
凸部を空孔内に圧縮した後の第１ガス拡散層の空孔率に基づいて決定されることを特徴とする請求項４に燃料電池用単セル。
【請求項６】
第１ガス拡散層が、電解質膜側の内側拡散層と、第２ガス拡散層側の外側拡散層を備え、  外側拡散層の一部が、第２ガス拡散層の空孔を貫通して突出していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池用単セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子型の燃料電池（ＰＥＦＣ）などに用いられる燃料電池用単セルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来における燃料電池用単セルとしては、燃料電池及びこれに用いる電極構造体の名称で特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載の燃料電池は、大きい粒径の導電性粒子から構成された粗領域と、これよりも小さい粒径の導電性粒子から構成された密領域とを用いてＭＰＬを形成する。このＭＰＬは、上面においてガス拡散層、下面において触媒層に接している。【０００３】
そして、上記燃料電池は、密領域に、ケルビン式によって決まる空孔内の飽和水蒸気圧が、開放空間の飽和水蒸気圧より高くなるような粒子径の粒子を用いている。これにより、燃料電池は、粗領域の飽和水蒸気圧を、密領域の飽和水蒸気圧よりも低くし、密領域において、触媒層で生成された水蒸気の凝縮を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２００９−２４５８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記したような従来の燃料電池は、ケルビン式で決定される密領域における空孔率がナノオーダーであるため、粗領域に液水が凝縮するとガス拡散性が大幅に低下し、これにより発電性能も低下するという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。【０００６】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、発電に伴って生成された液水の排出機能の向上と、発電性能の向上の両立を実現することができる燃料電池用単セルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る燃料電池用単セルは、電解質膜を一対の電極層で挟持した構造を有する膜電極接合体と、膜電極接合体との間にガス流路を形成する一対のセパレータを備えた構造である。この燃料電池用単セルは、膜電極接合体の電極層が、多孔質体から成る電解質膜側の第１ガス拡散層と、多数の空孔を配列した金属多孔体から成る第２ガス拡散層を備えると共に、第１ガス拡散層の一部が第２ガス拡散層の空孔を貫通して凸部を形成している構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る燃料電池用単セルは、電極層の表面が、第１ガス拡散層の凸部と第２ガス拡散層とから成る微細凹凸形状になり、この微細凹凸形状によって電極層の表面性状（親・撥水性）を第１ガス拡散層のみの表面性状よりも強くすることができ、発電に伴って生成された液水の排出が容易になり、これと同時に電極層におけるガス拡散性（酸素輸送性）が高められて発電性能の向上を実現することができる。すなわち、液水の排出機能の向上と発電機能の向上の両立を実現することができる。
また、燃料電池用単セルは、金属多孔体から成る第２ガス拡散層に撥水処理を施さなくても電極層表面の撥水性が得られるので、第２ガス拡散層による導電性を容易に確保することができ、これによっても発電機能の向上に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る燃料電池用単セルを用いた燃料電池を説明する斜視図（Ａ）及び分解状態の斜視図（Ｂ）である。
【図２】図１に示す燃料電池用単セルの断面図（Ａ）及び平面図（Ｂ）である。
【図３】燃料電池用単セルの第１実施形態を説明する拡大図付の平面図（Ａ）、第２ガス拡散層の断面図（Ｂ）、及び単セルの要部の断面図（Ｃ）である。
【図４】燃料電池用単セルの第２実施形態を説明する要部の断面図（Ａ）及び要部の拡大断面図（Ｂ）である。
【図５】燃料電池用単セルの第３及び第４の実施形態を説明する要部の断面図（Ａ）及び要部の拡大断面図（Ｂ）である。
【図６】燃料電池用単セルの第５実施形態を説明する要部の断面図（Ａ）及び要部の拡大断面図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〈第１実施形態〉
図１に示す燃料電池ＦＣは、矩形板状の燃料電池用単セル（以下、「単セル」とする。）Ｃを複数枚積層して成る積層体Ｓを備えている。この燃料電池ＦＣは、積層体Ｓの積層方向の一端部（図１Ｂ中で右側端部）に、集電板５４Ａ及びスペーサ５５を介してエンドプレート５６Ａが設けてあると共に、他端部に、集電板５４Ｂを介してエンドプレート５６Ｂが設けてある。また、燃料電池ＦＣは、積層体Ｓに対し、単セルＣの長辺側となる両面（図１Ｂ中で上下面）に、締結板５７Ａ，５７Ｂが設けてあると共に、短辺側となる両面に、補強板５８Ａ，５８Ｂが設けてある。
【００１１】
そして、燃料電池ＦＣは、各締結板５７Ａ，５７Ｂ及び補強板５８Ａ，５８ＢをボルトＢにより両エンドプレート５６Ａ，５６Ｂに連結する。これにより、燃料電池ＦＣは、図１（Ａ）に示すケース一体型構造となり、積層体Ｓをその積層方向に拘束・加圧して個々の単セルＣに所定の接触面圧を加え、ガスシール性や導電性等を良好に維持する。
【００１２】
上記の燃料電池ＦＣを構成する単セルＣは、図２に示すように、電解質膜１を一対の電極層２，３で挟持した構造を有する膜電極接合体Ｍと、膜電極接合体Ｍとの間でガス流路Ｇ，Ｇを形成する一対のセパレータ４，４を備えている。なお、図２（Ａ）は、図２（Ｂ）中のＡ−Ａ線に基づく断面図である。
【００１３】
膜電極接合体Ｍは、いわゆるＭＥＡ（Membrane  Electrode Assembly)であって、固体高分子から成る電解質膜１をアノード側及びカソード側の電極層２，３で挟持したものであり、図示例では、外周部に樹脂製のフレーム５を一体的に備えている。電極層２，３については、後に詳しく述べる。
【００１４】
各セパレータ４，４は、例えばステンレス製であって、プレス加工により所定の凹凸を有する表裏反転形状に形成されており、膜電極接合体Ｍとの間にアノード側及びカソード側のガス流路Ｇ，Ｇを夫々形成する。
【００１５】
膜電極接合体Ｍのフレーム５、及び各セパレータ４は、両側の短辺に沿って、反応用ガス及び冷却液を夫々流通させるためののマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ３，Ｈ４〜Ｈ６を有している。反応用ガスは、アノードガス（水素含有ガス）とカソードガス（空気）であり、冷却液は一例として水である。
【００１６】
図２（Ｂ）の左側に示す一方の短辺側において、各マニホールド穴Ｈ１〜Ｈ３は、上側から、アノードガス供給用（Ｈ１）、冷却液供給用（Ｈ２）及びカソードガス排出用（Ｈ３）であり、積層方向に互いに連通して夫々の流路を形成する。また、図２（Ｂ）の右側に示す他方の短辺側において、各マニホールド穴Ｈ４〜Ｈ６は、上側から、カソードガス供給用（Ｈ４）、冷却液排出用（Ｈ５）及びアノードガス排出用（Ｈ６）であり、積層方向に互いに連通して夫々の流路を形成する。これらのマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６は、上記構成に対し、流体の種類や供給及び排出の位置関係などを変更することが可能である。
【００１７】
また、セパレータ４とフレーム５の縁部同士の間や、マニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６の周囲には、図２（Ａ）に一部を示すガスシール６が設けてある。単セルＣを複数枚を積層した状態では、単セルＣ同士すなわち隣接するセパレータ４同士の間にもガスシール６を設ける。上記のガスシール６は、個々の層間において、カソードガス、アノードガス及び冷却液の夫々の流通域を気密的に分離すると共に、その層間に所定の流体が流れるように、該当するマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６の周縁部の適当な箇所に開口を有する。
【００１８】
上記燃料電池ＦＣを構成する単セルＣにおいて、膜電極接合体Ｍの各電極層２，３は、図３に示すように、電解質膜１側から、触媒層２Ａ，３Ａと、多孔質体から成る第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂと、金属多孔体から成る第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃを順に備えている。
【００１９】
第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂは、例えばカーボン材料で形成してあり、少なくとも表面に撥水性を有している。この第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂは、具体的には、繊維のランダムな積層体をバインダで固め、ＰＴＦＥ等の撥水処理を施したものや、カーボンブラック等の凝集体をＰＴＦＥ等のバインダで焼結したものである。
【００２０】
第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃは、第１ガス拡散層を形成する多孔質体とは区別される金属多孔体であり、導電性を有する。この第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃには、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム及びアルミニウム合金、クロム及びクロム合金、ニッケル及びニッケル合金、並びにマグネシウム及びマグネシウム合金のうちのいずれか１種類以上の金属を用いることができる。
【００２１】
また、第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃは、具体的な形態として、金網、パンチングメタル、エッチングメタル、及びエキスパンドメタル等であり、この実施形態では、図３に示す如く金網である。この第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃは、金網である場合には、その網目の部分が空孔Ｋであり、パンチングメタル、エッチングメタル、及びエキスパンドメタル等である場合には、穴や開口の部分が空孔Ｋである。なお、以下の説明では、第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃの線状部分を固相部、空孔Ｋである網目部分を気相部と称することがある。
【００２２】
そして、単セルＣにおいて、電極層２，３は、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの一部が第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃの空孔Ｋを貫通して凸部Ｔを形成している。これにより、電極層２，３は、その表面が、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの凸部Ｔと、第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃの固相部とから成る微細凹凸形状になっている。
【００２３】
上記構成を備えた単セルＣは、アノード側及びカソード側の電極層２，３に夫々のガスを供給することで、電気化学反応により電気エネルギを発生する。この際、単セルＣは、電極層２，３の表面が微細凹凸形状であることから、その微細凹凸形状によって同電極層２，３の表面性状（親・撥水性）を第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂのみの表面性状よりも強くすることができ、しかも、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂが表面に撥水性を有するので、電極層２，３の表面の撥水性がより一層高められる。これにより、単セルＣは、発電に伴って生成された液水の排出が容易になり、これと同時に電極層２，３におけるガス拡散性（酸素輸送性）が高められ、発電性能の向上を実現することができる。すなわち、液水の排出機能の向上と発電機能の向上の両立を実現することができる。
【００２４】
ここで、単セルＣにおいて、第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃを形成する金属多孔体は、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂに比べて親水性を示す。そこで、液水の排出を目的として、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂよりも外側である第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃに撥水処理を施すことも考えられるが、第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃを撥水化するとセパレータとの接触抵抗が増大し、発電性能が低下するおそれがある。
【００２５】
これに対して、この実施形態の単セルＣでは、第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃに撥水処理を施さなくても、電極層２，３の表面が、微細凹凸形状によって強い表面性状を有すると共に、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂにより高い撥水性を有するものとなるので、第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃによる導電性を容易に確保することができる。これにより、単セルＣでは、第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃとセパレータ４との接触抵抗を増大させることもなく、発電機能の向上に貢献することができる。
【００２６】
また、上記の単セルＣでは、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂが、表面に撥水性を有するものとしたので、液水の排水効果をより一層高めることができる。さらに、具体例として、第１及び第２ガス拡散層２Ｂ，３Ｂ，２Ｃ，３Ｃの表面における水の接触角と、微細凹凸形状を有する電極層２，３の表面における水の接触角を測定した。その結果、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの表面は１４４．１度であり、第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃの表面は８３．１度であった。
【００２７】
そして、上記実施形態の電極層２，３の表面の接触角は１６０度（計算値）であった。すなわち、電極層２，３の微細凹凸形状により、水が凸部Ｔ上で丸まって水滴になり、水が第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃの固相部に接触しないものとなり、高い撥水性が得られることを確認した。
【００２８】
〈第２実施形態〉
図４は、本発明の第２実施形態を説明する図である。なお、以下の実施形態において、第１実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２９】
図示の単セルＣは、セパレータ４を省略しているが、基本構成は第１実施形態と同様である。この単セルＣでは、厚さ方向に対応する第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの凸部Ｔと第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃの空孔Ｋにおいて、凸部Ｔの高さＨが、空孔Ｋの周囲における固相部の幅寸法Ｗの半分（Ｗ／２）以上であるものとなっている（Ｈ≧Ｗ／２）。第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃが金網である場合、固相部の幅寸法Ｗは、網目を形成する線状部分の幅寸法である。
【００３０】
上記構成を備えた単セルＣは、先の実施形態と同様に、電極層２，３の表面が、微細凹凸形状によって強い表面性状を有すると共に、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂにより高い撥水性を有するものとなるので、液水の排出機能の向上と発電機能の向上の両立を実現することができる。また、単セルＣは、凸部Ｔの高さＨを、空孔Ｋの周囲における固相部の幅寸法Ｗの半分よりも大きくしたことで、固相部の幅寸法Ｗ以上の径を有する水滴に対して高い撥水性を発揮し、液水の排出機能のさらなる向上を実現する。
【００３１】
〈第３実施形態〉
図５に示す単セルＣは、厚さ方向に対応する第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの凸部Ｔと第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃの空孔Ｋにおいて、凸部Ｔの第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの実体積〔Ｖａ×（１−ε１）〕と、空孔Ｋを埋める第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの実体積〔Ｖｂ×（１−ε１）〕との和〔（Ｖａ＋Ｖｂ）×（１−ε１）〕が、空孔Ｋの容積Ｖｂ以下であるものとなっている〔（Ｖａ＋Ｖｂ）×（１−ε１）≦Ｖｂ〕。
【００３２】
ここで、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの実体積とは、多孔質体から成る第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの固相部のみ（気相部を除く）の体積である。上記式におけるＶａは、図５（Ｂ）中に点線で示す凸部Ｔの全体積であり、上記式におけるＶｂは、同じく図５（Ｂ）中に点線で示す空孔Ｋ内を埋める第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの全体積であり、これは空孔Ｋの容積に等しい。そこで、上記式では、凸部Ｔの全体積Ｖａ及び空孔Ｋの容積Ｖｂと、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの空孔率ε１を用いて、凸部Ｔや空孔Ｋ内の第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの実体積を表している。
【００３３】
上記構成を備えた単セルＣは、先の実施形態と同様に、電極層２，３の表面が、微細凹凸形状によって強い表面性状を有すると共に、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂにより高い撥水性を有するものとなり、液水の排出機能の向上と発電機能の向上の両立を実現することができる。また、単セルＣは、膜電極接合体Ｍとセパレータ４とを接合した際に、図５（Ａ）の下側に示すように、一部の凸部Ｔがセパレータ４に押し潰される。
【００３４】
すなわち、単セルＣは、凸部Ｔの第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの実体積と、空孔Ｋを埋める第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの実体積との和を、空孔Ｋの容積以下としたので、空孔Ｋ内の第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂには、凸部Ｔが入り込む空間（空孔）が存在する。これにより、図示の如くセパレータ４により凸部Ｔが押し潰されて、金属多孔体から成る第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃとセパレータ４とが接触し、双方の間の電気的な接触抵抗を小さくして、発電性能のさらなる向上に貢献することができる。
【００３５】
〈第４実施形態〉
この実施形態の単セルＣは、先の図５に示すように、厚さ方向に対応する第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの凸部Ｔと第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃの空孔Ｋにおいて、凸部Ｔの第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの実体積〔Ｖａ×（１−ε１）〕と、空孔Ｋを埋める第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの実体積〔Ｖｂ×（１−ε１）〕との和〔（Ｖａ＋Ｖｂ）×（１−ε１）〕が、空孔Ｋの容積Ｖｂ以下であるものとなっている〔（Ｖａ＋Ｖｂ）×（１−ε１）≦Ｖｂ〕。
【００３６】
そして、上記単セルＣは、凸部Ｔの第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの実体積と空孔Ｋを埋める第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの実体積との和〔（Ｖａ＋Ｖｂ）×（１−ε１）〕が、凸部Ｔを空孔Ｋ内に圧縮した後の第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの空孔率ε２に基づいて決定されるものとなっている。
【００３７】
より具体的には、凸部Ｔを空孔Ｋ内に圧縮した後の第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの実体積〔Ｖｂ×（１−ε２）〕が、圧縮前の上記凸部Ｔ及び空孔Ｋ内の第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの実体積〔（Ｖａ＋Ｖｂ）×（１−ε１）〕以上であるものとなっている〔（Ｖａ＋Ｖｂ）×（１−ε１）≦Ｖｂ×（１−ε２）〕。
【００３８】
上記構成を備えた単セルＣは、先の実施形態と同様に、電極層２，３の表面が、微細凹凸形状によって強い表面性状を有すると共に、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂにより高い撥水性を有するものとなり、液水の排出機能の向上と発電機能の向上の両立を実現することができる。また、単セルＣは、膜電極接合体Ｍとセパレータ４とを接合した際に、図５（Ａ）の下側に示すように、凸部Ｔがセパレータ４に押し潰され、第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃとセパレータ４とが接触し、双方の間の電気的な接触抵抗を小さくして、発電性能のさらなる向上に貢献することができる。
【００３９】
さらに、上記の単セルＣは、凸部Ｔの第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの実体積と空孔Ｋを埋める第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの実体積との和を、凸部Ｔを空孔Ｋ内に圧縮した後の第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの空孔率ε２に基づいて決定しているので、凸部Ｔを圧縮した後においても、空孔Ｋ内の第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂは所定の空孔率ε２を有し、これにより良好なガス拡散性を維持することができる。換言すれば、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂは、圧縮されても多孔質性を維持する空孔率に設定されている。
【００４０】
〈第５実施形態〉
図６に示す単セルＣは、第１ガス拡散層２Ｂ３Ｂが、電解質膜側の内側拡散層２Ｂ１，３Ｂ１と、第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃ側の外側拡散層２Ｂ２，３Ｂ２を備えている。そして、単セルＣは、外側拡散層２Ｂ２，３Ｂ２の一部が、第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃの空孔Ｋを貫通して突出し、電極層２，３の表面を微細凹凸形状にしている。
【００４１】
上記の各実施形態で説明した単セルＣにおける膜電極接合体Ｍは、例えば、第１及び第２のガス拡散層２Ｂ，３Ｂ，２Ｃ，３Ｃを互いに圧接させて、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの一部が第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃの空孔Ｋに入り込むように、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂを厚さ方向に塑性変形させることで形成することができる。
【００４２】
このとき、膜電極接合体Ｍでは、第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃの固相部によって第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂが圧縮されるので、空孔率の低下が避けられない。そこで、この実施形態では、例えば、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの外側拡散層２Ｂ２，３Ｂ２と第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃとを互いに接合して凸部Ｔを形成し、その後、内側拡散層２Ｂ２，３Ｂ２を形成することで、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂの良好なガス拡散性を得ることができる。
【００４３】
また、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂにおいて、内側拡散層２Ｂ１，３Ｂ１の強度を外側拡散層２Ｂ２，３Ｂ２の強度よりも大きくしておくことも有効である。この場合には、予め内側拡散層２Ｂ１，３Ｂ１と外側拡散層２Ｂ２，３Ｂ２とを接合して、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂを形成した後、この第１ガス拡散層２Ｂ，３ｂと第２ガス拡散層２Ｃ，３Ｃとを接合して凸部Ｔを形成する。これにより、外側拡散層２Ｂ２，３Ｂ２だけが塑性変形し、外側の空孔率が低下したとしても、内側拡散層２Ｂ１，３Ｂ１により良好なガス拡散性を確保することができる。
【００４４】
上記構成を備えた単セルＣにあっても、先の実施形態と同様に、電極層２，３の表面が、微細凹凸形状によって強い表面性状を有すると共に、第１ガス拡散層２Ｂ，３Ｂにより高い撥水性を有するものとなり、液水の排出機能の向上と発電機能の向上の両立を実現することができ、電極層２，３の設計上の自由度を高めることができる。
【００４５】
なお、本発明に係る燃料電池用の単セルは、その構成が上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の細部を適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
ＦＣ  燃料電池
Ｇ  ガス流路
Ｋ  空孔
Ｍ  膜電極接合体
Ｔ  凸部
１  電解質膜
２  電極層２（アノード側）
３  電極層３（カソード側）
４  セパレータ
２Ｂ，３Ｂ  第１ガス拡散層
２Ｂ１，３Ｂ１  内側拡散層（第１ガス拡散層）
２Ｂ２，３Ｂ２  外側拡散層（第１ガス拡散層）
２Ｃ，３Ｃ  第２ガス拡散層
【図１】
2015004969.tif 000003
【図２】
2015004969.tif 000004
【図３】
2015004969.tif 000005
【図４】
2015004969.tif 000006
【図５】
2015004969.tif 000007
【図６】
2015004969.tif 000008
【国際調査報告】
2015004969.tif 000009
2015004969.tif 000010
2015004969.tif 000011
2015004969.tif 000012