(57)【要約】  ガス拡散電極は、織布又は不織布で形成され、撥水性を有する撥水層（３１）と、撥水層（３１）に積層されたガス拡散層（３３）と、ガス拡散層（３３）を挟んで撥水層（３１）と反対側に設けられた触媒層（３４）とを備える。
2015198520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
織布又は不織布で形成され、撥水性を有する撥水層と、
前記撥水層に積層されたガス拡散層と、
前記ガス拡散層を挟んで前記撥水層と反対側に設けられた触媒層とを備える
ガス拡散電極。
【請求項２】
前記撥水層は、袋状の構造である
請求項１記載のガス拡散電極。
【請求項３】
前記撥水層は、ポリエチレン製の不織布である
請求項２記載のガス拡散電極。
【請求項４】
前記触媒層は、前記撥水層より外方に設けられている
請求項２又は３に記載のガス拡散電極。
【請求項５】
前記撥水層は、前記ガス拡散層に接するように設けられている
請求項１〜４の何れか１項に記載のガス拡散電極。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のガス拡散電極を備える電気化学装置。
【請求項７】
請求項１〜５の何れか１項に記載のガス拡散電極を備える燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス拡散電極、並びに、当該ガス拡散電極を備える電気化学装置及び燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気化学装置や燃料電池の電極として用いられるガス拡散電極の基材として、カーボンペーパーやカーボンクロス等の導電性多孔質基材が利用されている。ただし、このような導電性多孔質基材そのものには、一般的に撥水性が備わっていない。そこで、導電性多孔質基材に撥水性を付与することが必要となる。【０００３】
従来のガス拡散電極に撥水性を付与する方法は、ガス拡散層にＰＴＦＥ（ＰｏｌｙＴｅｔｒａＦｌｕｏｒｏＥｔｈｙｌｅｎｅ）分散液を塗布または含浸させた後、焼結することで、ＰＴＦＥの多孔体を形成する方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
また他の方法として、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂及びカーボンブラックからなる撥水層を導電性多孔質基材に形成させる方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。特に、微生物燃料電池のように、水に浸漬して用いるガス拡散電極では、ＰＴＦＥの含浸、焼成プロセスを複数回行うことで強い撥水性能を付与するという方法が開示されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９３１６７号公報
【特許文献２】特開２００２−３１３３５９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｓ．  Ｃｈｅｎｇ  ｅｔ  ａｌ．  ／  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ８  （２００６）  ｐｐ．４８９-４９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、撥水性の樹脂を含む撥水層を導電性多孔質基材に形成する方法では、撥水層にクラックやピンホールが生じ易く、特に大面積のガス拡散電極として電解液に浸漬した場合に漏水が起こり易い。【０００８】
また、このような漏水を生じさせないために均一に撥水層を形成するには、高度な均一性と乾燥および焼成過程の条件制御が必要であり、製造上困難である。【０００９】
また撥水層の柔軟性が小さいことから、水圧による電極のたわみが生じた際には亀裂が生じ、漏水の原因となることから、使用環境における制約が多い。【００１０】
また、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂は、均一性を高めるために高温で焼成する必要があり、エネルギーコストが高くなるという課題がある。【００１１】
本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、ガス透過性を有し、かつ、漏水の原因となり得る亀裂が生じにくい高耐水性を均一で容易に発揮することができるガス拡散電極、電気化学装置、及び、燃料電池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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るガス拡散電極は、織布又は不織布で形成され、撥水性を有する撥水層と、前記撥水層に積層されたガス拡散層と、前記ガス拡散層を挟んで前記撥水層と反対側に設けられた触媒層とを備える。【００１３】
また、本発明は、ガス拡散電極として実現できるだけでなく、上記ガス拡散電極を備える電気化学装置及び燃料電池として実現することもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ガス透過性を有し、かつ、高耐水性を均一に発揮することができるガス拡散電極等を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施の形態における燃料電池の構成の一例を示す図であり、（ａ）は燃料電池の上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面における断面図である。
【図２】図２は、実施の形態の実施例及び比較例におけるカソードについてのボルタモグラムを示すグラフである。
【図３】図３は、実施の形態の変形例１におけるカソードの構成の一例を示す断面図である。
【図４】図４は、実施の形態の変形例２における燃料電池の構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係るガス拡散電極等について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
【００１７】
（実施の形態）
［１．燃料電池の構成］
一般的に、燃料電池は、電気を放電することのできる一次電池であり、例えば、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）及びリン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ：Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ  Ａｃｉｄ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）のような水素燃料電池、並びに微生物燃料電池（ＭＦＣ：Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）を含む。
【００１８】
以下、本実施の形態に係る燃料電池について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態における燃料電池１の構成の一例を示す図であり、（ａ）は燃料電池１の上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面における断面図である。なお、同図には、燃料電池１に接続された場合に電流が供給される負荷２も図示されている。
【００１９】
同図に示すように、実施の形態における燃料電池１は、例えば、電解質材である電解液１１と、酸素発生反応により負荷２に電子を流出する電極であるアノード１２と、酸素還元反応により負荷２から電子が流入する電極であるカソード１３とを備える、ＭＦＣである。なお、本実施の形態における燃料電池１は、互いに対向するアノード１２とカソード１３とからなる組を２組備えるが、当該組の個数はこれに限らず、１組以上であればよい。また、アノード１２は陰極、負極又はマイナス極とも呼称され、カソード１３は陽極、正極又はプラス極とも呼称される。
【００２０】
以下、本実施の形態では、カソード１３が空気中の酸素等の反応ガスの供給を速やかに行うためのガス拡散電極として構成されているとして説明する。
【００２１】
［２．ガス拡散電極（カソード）の構成］
次に、ガス拡散電極（カソード１３）の構成について、詳細に説明する。
【００２２】
カソード１３は、例えば、有機物を含む水等の電解液１１に浸漬されている。このカソード１３は、図１に示すように、撥水層３１、接着層３２、ガス拡散層３３及び触媒層３４を備える。
【００２３】
［２−１．撥水層］
撥水層３１は、織布又は不織布で形成され、撥水性を有する。ここで、織布又は不織布とは、繊維状物質から形成されるシート材であり、つまり繊維布である。具体的には、織布とは、繊維状物質を撚って糸にされたものが織られる又は編まれることにより布となった構成を指し、不織布とは、熱、機械的又は化学的な作用によって、繊維状物質が接着又は絡み合わされることにより布となった構成を指す。
【００２４】
この撥水層３１の材質の好適な例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素系の高分子材料、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが挙げられる。
【００２５】
つまり、撥水層３１は、疎水性を有する材質からなる繊維状物質によって形成された織布又は不織布によって形成されることにより、撥水性が付与されている。撥水性とは、水をはじく性質を指す。なお、この「水」には、水又は水溶性の液体だけでなく、短鎖アルコール等の極性有機液体等の例えば油も含まれる。
【００２６】
また、本実施の形態において、撥水層３１は、袋状に形成されている。具体的には、電解液１１に浸漬される位置には開口が設けられず、浸漬されない位置に開口が設けられた袋状に形成されている。これにより、袋状に形成された撥水層３１の内部空間である空気層１４への電解液１１の漏水を抑制することができる。
【００２７】
撥水層３１を袋状に形成する手法については、特に限定されず、例えば、織布又は不織布そのものを袋状に形成してもよいし、平面状に形成された織布又は不織布の一部を接着することにより形成してもよい。
【００２８】
ただし、織布又は不織布が縫合されることにより形成された袋状の撥水層３１は、撥水層３１を貫通する縫い目を通って電解液１１が漏水する恐れがある。そこで、撥水層３１としては、空気層１４への電解液１１の漏水を抑制するために、織布又は不織布が縫合されることなく袋状に形成されていることが好ましい。なお、織布又は不織布が縫合されることにより形成された袋状の撥水層３１であっても、樹脂等によって縫い目を封止することにより、漏水を抑制することが可能である。
【００２９】
ここで、平面状に形成された織布又は不織布の一部を接着する手法としては、融着や樹脂等を用いた接着が挙げられる。この場合、耐久性の観点から、融着によって接着されることが好ましい。
【００３０】
また、撥水層３１は、上述の織布又は不織布に対して、撥水助剤が塗布及び含浸等されていてもよい。これにより、撥水層３１の撥水性をより高くすることができる。よって、空気層１４への電解液１１の漏水を一層抑制することができる。
【００３１】
この撥水助剤の好適な例としては、フッ素系の高分子材料、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のシリコーン系高分子材料などが挙げられる。
【００３２】
［２−２．接着層］
接着層３２は、酸素透過性を有し、撥水層３１とガス拡散層３３とを接着する。接着層３２が酸素透過性を有するためには、接着層３２が空隙を有していること、及び、接着層３２が酸素透過性を有する材料であることの少なくとも一方を満たしていればよい。
【００３３】
酸素透過性を有する材料の好適な例としては、酸素透過性が高い材料であるシリコーン樹脂、天然ゴム、低密度ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニルなどが挙げられる。
【００３４】
接着層３２が空隙を有する場合には、接着層３２に用いられる材料は、撥水層３１とガス拡散層３３を固定することができればよく、特に限定されるものではない。
【００３５】
［２−３．ガス拡散層］
ガス拡散層３３は、導電性多孔質基材からなり、接着層３２を介して撥水層３１に積層されている。
【００３６】
ガス拡散層３３の材質の好適な例としては、カーボンペーパーやカーボンクロスなどの炭素繊維の不織布、ＳＵＳ３０４（１８Ｃｒ−８Ｎｉ）やＳＵＳ３１６（１８Ｃｒ−１２Ｎｉ−２．５Ｍｏ）などの金属の多孔質材などが挙げられる。
【００３７】
ガス拡散層３３の形状は、その表面に触媒層３４に含まれる電極触媒が担持され得る形状であれば、特に限定されない。カソード１３における単位質量あたりの触媒活性（質量活性）をより高くする観点からは、ガス拡散層３３の形状は、単位質量当たりの比表面積が大きい繊維形状であることが好ましい。ガス拡散層３３は、一般に比表面積が大きいほど広い担持面積を確保することができ、触媒成分のガス拡散層３３表面上での分散性を高め、さらにより多くの電極触媒をその表面に担持することが可能となるからである。したがって、カーボンペーパーやカーボンクロスなどの炭素繊維の不織布は、ガス拡散層３３の形状として好適である。
【００３８】
また、ガス拡散層３３は、その一部として、燃料電池１の電極と負荷２等の外部回路とを連絡する導線との接続端子を有してもよい。
【００３９】
［２−４．触媒層］
触媒層３４は、所望の反応活性を有する電極触媒と、当該電極触媒をガス拡散層３３に結着するためのバインダーから成る。この触媒層３４は、ガス拡散層３３を挟んで撥水層３１と反対側に設けられている。つまり、撥水層３１、ガス拡散層３３及び触媒層３４は、この順に層状に設けられている。すなわち、撥水層３１、ガス拡散層３３及び触媒層３４は、この順に積層されている。
【００４０】
本実施の形態では、触媒層３４は、袋状に形成された撥水層３１の外方に設けられている。つまり、触媒層３４は、撥水層３１によって囲まれる空間の外側の空間に設けられている。言い換えると、触媒層３４は、撥水層３１の外面側に配置されている。よって、本実施の形態では、撥水層３１の外方にガス拡散層３３が設けられ、さらに外方に触媒層３４が設けられている。
【００４１】
触媒層３４に含まれる電極触媒としては、特に燃料電池１に用いられる際には、酸素還元触媒が用いられる。酸素還元触媒の例としては、活性炭に担持した白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム等の白金族触媒がよく知られている。
【００４２】
また、触媒層３４に含まれるバインダーには、例えば、イオン伝導性樹脂が用いられる。当該イオン伝導性樹脂は特に限定されず従来公知の知見が適宜参照されうる。イオン伝導性樹脂は、当該イオン伝導性樹脂に用いられるイオン交換樹脂の種類によって、フッ素系高分子電解質と炭化水素系高分子電解質とに大別される。
【００４３】
フッ素系高分子電解質を構成するイオン交換樹脂としては、例えば、ナフィオン（デュポン社製）、アシプレックス（旭化成株式会社製）、フレミオン（旭硝子株式会社製）等のパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマー、パーフルオロカーボンホスホン酸系ポリマー、トリフルオロスチレンスルホン酸系ポリマー、エチレンテトラフルオロエチレン−ｇ−スチレンスルホン酸系ポリマー、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリビニリデンフルオリド−パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーなどが挙げられる。
【００４４】
また、炭化水素系高分子電解質を構成するイオン交換樹脂としては、例えば、ポリフェニレンスルホン酸などの芳香族系高分子、ポリエステルスルホン酸、ポリイミドスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸などが挙げられる。
【００４５】
［２−５．空気層］
図１における空気層１４の厚さは、所望の電流密度および電解液に浸漬する深さによって適宜調整される必要がある。電流密度が大きい場合、あるいは電解液に浸漬する深さが深い場合には、（酸素拡散速度）≧（酸素還元反応による酸素消費速度）となるように空気層１４を厚くする必要がある。つまり、図１中のＸ方向及びＹ方向の大きさを大きくすることが必要である。
【００４６】
なお、空気層１４に送気を行うシステムを付帯させる場合は、この限りではない。つまり、当該場合には、空気層１４が薄くても、カソード１３での酸素還元反応に必要な酸素を供給することができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態に係るカソード１３は、織布又は不織布で形成され、撥水性を有する撥水層３１と、撥水層３１に積層されたガス拡散層３３と、ガス拡散層３３を挟んで撥水層３１と反対側に設けられた触媒層３４とを備える。
【００４８】
これにより、カソード１３は、酸素透過性を有し、かつ、高耐水性を均一に発揮することができる。
【００４９】
［３．ガス拡散電極（カソード）の性能］
次に、本実施の形態に係るカソード１３の性能を評価するために行った評価試験について、説明する。
【００５０】
（実施例）
まず、本実施の形態に係るカソード１３の具体的な実施例について、説明する。
【００５１】
撥水層３１として、ポリエチレン製の不織布（デュポン社製タイベック１０７３Ｂ）を用いた。接着層３２として、シリコーン接着剤（信越シリコーン社製、ＫＥ−３４７５）を用いた。ガス拡散層３３として、カーボンペーパー（ＴＧＰ−Ｈ−１２０、テフロン（登録商標）処理なし、東レ社製）を用いた。触媒層３４として、白金担持触媒（ＴＥＣ１０Ｅ７０ＴＰＭ、田中貴金属社製）およびアシプレックスを固形分比で１：０．８になるように触媒インクを調製し、白金担持量０．５ｍｇ／ｃｍ＾２となるような層を形成した。
【００５２】
（比較例）
次に、実施例と比較するために作製した比較例について、説明する。
【００５３】
実施例の撥水層３１、接着層３２及びガス拡散層３３に代わり、非特許文献１に従い、カーボンペーパー（ＴＧＰ−Ｈ−１２０）にＰＴＦＥ撥水層を形成した構成を用いた。触媒層としては、実施例と同様の層を形成した。
【００５４】
（酸素還元活性評価）
次に、上記実施例及び比較例のカソードを用いて行った評価試験について、説明する。
【００５５】
具体的には、このような評価試験とし、実施例及び比較例のカソードを用いて、Ｌｉｎｅａｒ  Ｓｗｅｅｐ  Ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙを行った。電解液には、ｐＨ８．０の１．０Ｍ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液を用い、対極には白金メッシュを用いた。掃引速度は１０ｍＶ／ｓｅｃで行った。
【００５６】
この評価結果を図２に示す。図２は、実施の形態の実施例及び比較例におけるカソードについてのボルタモグラムを示すグラフである。
【００５７】
同図に示すように、実施例は、比較例とほぼ同様のオンセット電位及び電流密度を確保している。
【００５８】
したがって、この評価結果によって、織布又は不織布で形成され、撥水性を有する撥水層３１と、撥水層３１に積層されたガス拡散層３３と、ガス拡散層３３を挟んで撥水層３１と反対側に設けられた触媒層３４とを備えるカソード１３であっても、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂を用いたカソードと同程度の性能を実現できることが確認できた。
【００５９】
［４．まとめ］
以上のように、ガス拡散電極の一態様である本実施の形態に係るカソード１３は、織布又は不織布で形成され、撥水性を有する撥水層３１と、撥水層３１に積層されたガス拡散層３３と、ガス拡散層３３を挟んで撥水層３１と反対側に設けられた触媒層３４とを備える。
【００６０】
ここで、撥水性の樹脂を含む撥水層が形成されたカーボンペーパーやカーボンクロス等の導電性多孔質基材をカソードに用いた場合、水圧等によりカソードにたわみが生じると当該導電性多孔質基材に亀裂（ピンホール、クラック等を含む）が生じる恐れが有る。このような亀裂は、空気層への漏水の原因となり得る。これに対して、織布又は不織布は、導電性多孔質基材と比較して高い柔軟性を有する。したがって、本実施の形態における撥水層３１は、水圧等によりカソード１３にたわみが生じた場合であっても、亀裂が生じにくくなる。よって、本実施の形態に係るカソード１３は、漏水の原因となり得る亀裂が生じにくい高い耐水性を確保できる。
【００６１】
さらに、また、織布又は不織布は厚みを均一化することが容易なため、本実施の形態における撥水層３１は、均一な撥水性を確保できる。つまり、本実施の形態に係るカソード１３は、容易に高い耐水性を有することができる。
【００６２】
さらに、また、本実施の形態によれば、カソード１３は、熱処理をせず撥水性を実現できるので、製造時のエネルギーコストを抑制しつつ、高い耐水性を有することができる。
【００６３】
さらに、また、本実施の形態によれば、撥水層３１が織布又は不織布で形成されることにより、カソード１３は、酸素透過性を有しつつ、高い耐水性を有することができる。つまり、カソード１３は、反応ガスの透過性を有し、かつ、高い耐水性を有することができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、撥水層３１は、袋状の構造である。
【００６５】
また、撥水層３１は、ポリエチレン製の不織布であってもよい。
【００６６】
また、本実施の形態では、触媒層３４は、袋状に形成された撥水層３１の外方に設けられている。
【００６７】
これにより、電解液１１の量に関わらず、カソード１３を電解液１１に浸漬することにより、燃料電池１を実現することが可能となる。
【００６８】
なお、触媒層３４は、袋状に形成された撥水層３１の内方に設けられていてもよい。つまり、触媒層３４は、撥水層３１によって囲まれる空間に設けられていてもよく、言い換えると、撥水層３１の内面側に配置されていてもよい。例えば、実施の形態では、袋状に形成された撥水層３１を備えるカソード１３が電解液１１に浸漬されることにより、撥水層３１の内方に空気層１４が位置し、撥水層３１の外方に電解液１１が位置していた。このため、実施の形態では、撥水層３１の外方に触媒層３４を設けることとした。これに対し、袋状に形成された撥水層３１によって電解液１１を収容する構成、つまり、撥水層３１の内方に電解液１１が位置する構成としてもよく、このような構成では、触媒層３４も撥水層３１の内方に位置することが必要となる。つまり、燃料電池１は、空気層１４が撥水層３１の外方に配置され、電解液１１が撥水層３１の内方に配置された構成であってもよい。
【００６９】
また、このように触媒層３４が撥水層３１の内方に設けられる構成では、接着層３２及びガス拡散層３３についても、触媒層３４と同様に、撥水層３１の内方に設けられる。具体的には、接着層３２、ガス拡散層３３及び触媒層３４は、撥水層３１側からこの順に撥水層３１の内方に設けられる。
【００７０】
（変形例１）
また、上記実施の形態では、カソード１３は接着層３２を備えたが、これに限らず、図３に示すカソード１１３のように接着層３２を備えなくてもよい。図３は、実施の形態の変形例１におけるカソード１１３（ガス拡散電極）の構成の一例を示す断面図である。
【００７１】
同図に示すように、撥水層３１は、ガス拡散層３３に接するように設けられていてもよい。この場合、撥水層３１とガス拡散層３３とは、例えば、ホットプレスなどにより接着されていてもよい。
【００７２】
このような構成のカソード１１３であっても、上記実施の形態と同様の効果を奏する。つまり、ガス透過性を有し、かつ、高耐水性を均一で容易に発揮することができる。
【００７３】
（変形例２）
また、上記実施の形態では、撥水層３１は袋状に構造されていたが、これに限らず、例えば、図４に示すカソード２１３のように構成されていてもよい。図４は、実施の形態の変形例２における燃料電池１Ａの構成の一例を示す断面図である。
【００７４】
同図に示すように、撥水層２３１は、略平面状に設けられ、撥水層２３１の端部が電解液１１を収容する（囲む）壁部と接着されていてもよい。このような構成のカソード２１３であっても、上記実施の形態と同様の効果を奏する。つまり、ガス透過性を有し、かつ、高耐水性を均一で容易に発揮することができる。
【００７５】
（その他変形例）
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係るカソードについて説明したが、本発明は、これらの実施の形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、上記各実施の形態及び変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
【００７６】
また、上記説明では、ガス拡散電極の一態様として、酸素還元電極であるカソードを例に説明したが、これに限らない。例えば、ガス拡散電極は、酸素発生電極であるアノードや、燃料極であるアノード、水素発生電極であるカソードであってもよい。ガス拡散電極がアノードとして用いられる構成としては、例えば水の電気分解装置における酸素発生アノードおよび水素発生カソード、直接メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）におけるアノード等が挙げられる。
【００７７】
また、上記説明では、ガス拡散電極を備える燃料電池としてＭＦＣを例に説明したが、このような燃料電池はＭＦＣに限定されるものではない。例えば、このような燃料電池は、水の電気分解の逆動作に基づいて水素と酸素から電気エネルギーを得る燃料電池である水素燃料電池であってもかまわない。水素燃料電池としては、ＰＥＦＣ、ＰＡＦＣ、アルカリ型燃料電池（ＡＦＣ：  Ａｌｃａｌｉｎｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ：Ｍｏｌｔｅｎ  Ｃａｂｏｎａｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）等が挙げられる。ここで、ＰＥＦＣはプロトン伝導性イオン交換膜を電解質材とする水素燃料電池であり、ＰＡＦＣはマトリクス層に含浸されたリン酸（Ｈ３ＰＯ４）を電解質材とする水素燃料電池である。
【００７８】
また、ガス拡散電極は燃料電池のアノード又はカソード等の電極に限らず、種々の電気化学装置の電極として用いられてもよい。このような電気化学装置としては、水の電気分解装置、二酸化炭素透過装置、食塩電解装置、金属リチウム空気電池等の金属空気電池等が挙げられる。
【００７９】
また、ガス拡散電極が水圧によってたわむ場合には、例えば、空気層１４に、空気層１４の形状を保持するためのスペーサーを挿入することが好ましい。このようなスペーサーの形状は、特に限定されないが、多孔質材料や多数のスリットを有する材料を用いることなどによって、撥水層に十分な酸素が供給されるようにする必要がある。
【符号の説明】
【００８０】
１、１Ａ    燃料電池
１３、１１３、２１３    カソード（ガス拡散電極）
３１、２３１    撥水層
３３    ガス拡散層
３４    触媒層
【図１】
2015198520.tif 000003
【図２】
2015198520.tif 000004
【図３】
2015198520.tif 000005
【図４】
2015198520.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月23日(2015.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
疎水性を有する材質からなる繊維状物質によって形成された織布又は不織布で形成され、撥水性を有する撥水層と、
前記撥水層に積層されたガス拡散層と、
前記ガス拡散層を挟んで前記撥水層と反対側に設けられた触媒層とを備える
ガス拡散電極。
【請求項２】
前記撥水層は、袋状の構造である
請求項１記載のガス拡散電極。
【請求項３】
織布又は不織布で形成され、撥水性を有する撥水層と、
前記撥水層に積層されたガス拡散層と、
前記ガス拡散層を挟んで前記撥水層と反対側に設けられた触媒層とを備え、
前記撥水層は、袋状の構造である
ガス拡散電極。
【請求項４】
前記撥水層は、ポリエチレン製の不織布である
請求項２又は３に記載のガス拡散電極。
【請求項５】
前記触媒層は、前記撥水層より外方に設けられている
請求項２〜４の何れか１項に記載のガス拡散電極。
【請求項６】
前記撥水層は、前記ガス拡散層に接するように設けられている
請求項１〜５の何れか１項に記載のガス拡散電極。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載のガス拡散電極を備える電気化学装置。
【請求項８】
請求項１〜６の何れか１項に記載のガス拡散電極を備える燃料電池。
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月11日(2016.11.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撥水性を有する撥水層と、
前記撥水層に積層されたガス拡散層と、
前記ガス拡散層を挟んで前記撥水層と反対側に設けられた触媒層とを備え、
前記撥水層は、袋状の構造である
ガス拡散電極。
【請求項２】
前記撥水層は、ポリエチレン製の不織布である
請求項１記載のガス拡散電極。
【請求項３】
前記触媒層は、前記撥水層より外方に設けられている
請求項１又は２に記載のガス拡散電極。
【請求項４】
前記撥水層は、前記ガス拡散層に接するように設けられている
請求項１〜３の何れか１項に記載のガス拡散電極。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載のガス拡散電極を備える電気化学装置。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか１項に記載のガス拡散電極を備える燃料電池。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るガス拡散電極は、撥水性を有する撥水層と、前記撥水層に積層されたガス拡散層と、前記ガス拡散層を挟んで前記撥水層と反対側に設けられた触媒層とを備え、前記撥水層は、袋状の構造である。
【国際調査報告】
2015198520.tif 000007
2015198520.tif 000008
2015198520.tif 000009
2015198520.tif 000010