(57)【要約】【課題】抵抗を低減し、また抵抗のばらつきを少なくした固体高分子型燃料電池を提供する。【解決手段】電解質膜の一方の側にアノード触媒層が配置され、その外側にアノードガス拡散層が配置され、さらにその外側にバイポーラ電極が配置され、電解質膜の他方の側にカソード触媒層が配置され、その外側にカソードガス拡散層が配置され、さらにその外側にバイポーラ電極が配置されており、且つ前記バイポーラ電極に略円形状の凸部が形成され、該略円形状の凸部とカソードガス拡散層が当接している固体高分子型燃料電池。【選択図】図１
2008258078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の一方の側にアノード触媒層が配置され、その外側にアノードガス拡散層が配置され、さらにその外側にバイポーラ電極（アノード側）が配置され、電解質膜の他方の側にカソード触媒層が配置され、その外側にカソードガス拡散層が配置され、さらにその外側にバイポーラ電極（カソード側）が配置されており、且つ前記バイポーラ電極（カソード側）に略円形状の凸部が形成され、該略円形状の凸部とカソードガス拡散層が当接していることを特徴とする固体高分子型燃料電池。
【請求項２】
前記略円形状の凸部が形成されたバイポーラ電極の表面が金で被覆されていることを特徴とする請求項１記載の固体高分子型燃料電池。
【請求項３】
前記バイポーラ電極には複数個の略円形状の凸部が間隔を保って設けられ、かつ略円形状の凸部の間は空間部分からなることを特徴とする請求項１または２記載の固体高分子型燃料電池。
【請求項４】
前記バイポーラ電極に設けられた略円形状の凸部の間に除水性部材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の固体高分子型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子型燃料電池に関し、特に抵抗を低減し、また抵抗のばらつきを少なくした固体高分子型燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池は、固体高分子形電解質膜の両側にアノード触媒層、カソード触媒層を配置し、その外側にアノ−ドガス拡散層とカソードガス拡散層を、さらにその外側にアノード電極とカソード電極を配置することによって構成される。一般に、アノードには、水素やメタノールのような燃料が供給され、一方、カソードには、酸素や、大気が供給される。供給された燃料と酸素が、触媒表面で反応し、アノード電極とカソード電極から出力することができる。
【０００３】
固体高分子型燃料電池には、酸素や空気等の酸化剤をポンプ等の供給装置により、酸化剤をカソード触媒層に供給する方式でアクティブ方式と呼ばれるものと、大気中から自然吸気により、カソード触媒層に供給する方式でパッシブ方式と呼ばれるものがある。アクティブ方式は、酸化剤の加湿や、流量をコントロールすることが可能で、大きな出力、安定した出力が得やすいという利点があるが、システムが大きくなるという欠点を有している。このため、小形の機器、特に携帯用の機器には向いていない。一方、パッシブ方式は、出力の大きさや安定性に欠けるものの、小形化が可能であることから、小形機器用の電源には向いている。
【０００４】
そこで、それらの方式に関する技術が、特許文献１に開示されている。この技術は、ガス供給可能な金属多孔体よりなるガス供給層と、このガス供給層から供給されるガスを電池反応させ、発電することを目的としている。その構成は、固体高分子型電解質に接して設けられる触媒層とガス供給層との間にカーボン耐食層とを備え、このカーボン耐食層を、ガス供給層と投錨的に交絡させるものである。これにより、従来のようなカーボンシートのみを用いた時に比べて、電気抵抗やガス拡散性も改良されることが開示されている。
【０００５】
確かに、従来のようにカーボンシートを用いた時に比べれば、電気抵抗を低減させることができ、かつガス拡散性を向上させることができ、電池性能を向上させることができた。しかし、特許文献１では、まだガス供給可能な金属多孔体とカソード電極を接合しているため、抵抗のばらつきが大きいという課題があった。
【０００６】
一方、特許文献２には、セパレータをプレス加工により、流路断面積を確保しつつ、流路の間隔を小さくすることの困難さを改良する技術が開示されている。この発明の目的は、電気的接触の低下をまねくことがなく、低価格で加工ができ、高性能化を図るものである。その構成は、表面および裏面に燃料ガス流路および酸化剤ガス流路を成形した金属板１枚で構成されているセパレータを介して複数個の単セルを積層し、水分を保持するための水管理層および／またはガス拡散層を設けることにある。
【０００７】
特許文献２には、ガス流路の形状や、接触抵抗低減のための技術も含まれ、前述した酸化剤をポンプ等の供給装置により、酸化剤をカソードの触媒層に供給する方式には適用でき、有効であった。しかし、大気中から自然吸気により、カソードの触媒層に酸素を供給する方式には、適用できないという課題があった。
【特許文献１】特開平７−２２０３７号公報
【特許文献２】特開２００６−１７２９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、ガス供給可能な金属多孔体とカソード電極を接合しているため、抵抗のばらつきが大きいという課題があった。この特許文献１では、単に、電極構造体を挟んで加圧する方式のみの記載であり、この方式では、抵抗は加圧による影響が大きく、ばらつきも大きい。また、発電、休止の繰り返しにより、抵抗が増加するという問題もあった。
【０００９】
特許文献２では、低コストで、電気抵抗の増大を減少させることが可能であるが、大気中からの自然吸気により、カソードの触媒層に酸素を供給する方式には、適用できず、小形化は難しい。
【００１０】
本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、抵抗を低減し、また抵抗のばらつきを少なくした固体高分子型燃料電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決する固体高分子型燃料電池は、電解質膜の一方の側にアノード触媒層が配置され、その外側にアノードガス拡散層が配置され、さらにその外側にバイポーラ電極（アノード側）が配置され、電解質膜の他方の側にカソード触媒層が配置され、その外側にカソードガス拡散層が配置され、さらにその外側にバイポーラ電極（カソード側）が配置されており、且つ前記バイポーラ電極（カソード側）に略円形状の凸部が形成され、該略円形状の凸部とカソードガス拡散層が当接していることを特徴とする。
【００１２】
前記略円形状の凸部が形成されたバイポーラ電極の表面が金で被覆されていることが好ましい。
前記バイポーラ電極には複数個の略円形状の凸部が間隔を保って設けられ、かつ略円形状の凸部の間は空間部分からなることが好ましい。
【００１３】
前記バイポーラ電極に設けられた略円形状の凸部の間に除水性部材が配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、抵抗を低減し、また抵抗のばらつきを少なくした固体高分子型燃料電池を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、小形化した固体高分子型燃料電池において、抵抗を低減し、また抵抗のばらつきを少なくし、発電性能の向上を図るためのものであり、電解質膜の一方の側にアノード触媒層が配置され、その外側にアノードガス拡散層が配置され、さらにその外側にバイポーラ電極（アノード側）が配置され、電解質膜の他方の側にカソード触媒層が配置され、その外側にカソードガス拡散層が配置され、さらにその外側にバイポーラ電極（カソード側）が配置されており、且つ前記バイポーラ電極（カソード側）に略円形状の凸部が形成され、該略円形状の凸部とカソードガス拡散層が当接していることを特徴とする。
【００１６】
前記バイポーラ電極には複数個の略円形状の凸部が間隔を保って設けられ、かつ略円形状の凸部の間は空間部分からなる。
本発明に係る固体高分子型燃料電池では、カソード側に設けられたバイポーラ電極に、略円形状の凸部を形成することにより、自然吸気により、大気中の酸素を取り入れることができる。この略円形状の凸部は、バイポーラ電極の一部であり、プレス等により一体成形されているため、特許文献１のような金属多孔体とカソード電極との接合が不要であるのはもちろん、抵抗のばらつきや増大も少なくなる。
【００１７】
また、前記略円形状の凸部が形成されたバイポーラ電極の表面が金で被覆されている。バイポーラ電極の表面に金等の接触抵抗を低下させることが可能な被覆層を設けることにより、カソードガス拡散層と略円形状の凸部との接触抵抗を大きく低減するのために有効である。
【００１８】
前記バイポーラ電極に設けられた略円形状の凸部の間に除水性部材が配置されている。略円形状の凸部の隙間に、吸水性かつ速乾性を有する除水性部材を配置することにより、発電時に生じた水あるいは水蒸気をこの吸水性かつ速乾性を有する除水性部材で捕獲し、外部へ蒸散させることにより、カソードガス拡散層と略円形状の凹部の接触面近傍での、長期間の水分残留を回避することにより、抵抗増大やばらつきを少なくすることができる。
【００１９】
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る固体高分子型燃料電池の一実施態様を示す概略図である。図１において、本発明に係る固体高分子型燃料電池は、電解質膜１１を介して、アノード触媒層１２とカソード触媒層１３が配置されている。電解質膜１１は高分子電解質膜が好ましい。その電解質膜１１の両側にアノードガス拡散層１４とカソードガス拡散層１５が配置されている。カソードガス拡散層１５の外側に、略円形状の凸部２０が形成されているバイポーラ電極（カソード側）１６ａが設けられ、略円形状の凸部の先端部がカソードガス拡散層１５に当接している。
【００２０】
一方、略円形状の凸部のないバイポーラ電極（アノード側）１６ｂはアノードガス拡散層１４に当接している。アノードガス拡散層１４とアノード触媒層１２はシール部材１７とバイポーラ電極（アノード側）１６ｂと電解質膜１１によって、大気と遮断されて、アノード室１８となっている。このアノード室１８には、不示図の水素導入口が設けられている。
【００２１】
除水性部材１９は、バイポーラ電極（カソード側）１６ａの略円形状の凸部を有する方の表面に当接されている。
電解質膜１１は、水素（プロトン）伝導性を有するとともに、大気中の窒素ガス、酸素ガスおよび水素ガスが、電解質膜を通じてガスリークしないようなガス遮断性が要求される。電解質膜１１としては高分子電解質膜が好ましい。この高分子電解質膜の部材として、フッ素系樹脂、炭化水素系樹脂、フラーレン等を用いることができる。フッ素系は、パーフルオロスルホン酸膜が主に使用されている。炭化水素系は、イオン交換基を除く母材部分が、炭化水素系重合体で構成されているものである。ここで、炭化水素系は、実質的に炭素−フッ素結合を含まず、重合体を構成する主鎖及び側鎖の結合の大部分が、炭素−炭素結合で構成されている重合体である。厚さは、薄すぎるとガスリークしやすく、場合によっては、触媒層あるいは拡散層が貫通し、短絡する。逆に、厚すぎると、膜抵抗が増加し、プロトン伝導性が低下してしまう。高分子電解質膜の厚さは、材質によっても異なるが、概ね２０μｍ以上１５０μｍ以下が望ましい。
【００２２】
アノード触媒層１２は、供給された水素をプロトンに解離させる機能が要求される。基本的な材質は、白金もしくは、白金を主成分とする微粒子、もしくはカーボンに担持された白金、もしくは白金を主成分とする微粒子からなる。白金以外の成分としては、ロジウム、銅、コバルトなどがあり、要求される性能により、適宜、添加することが望ましい。また、撥水性や多孔度、触媒量、添加合金の種類等を、変えることにより、より適切な水触媒層とすることができる。
【００２３】
カソード触媒層１３は、酸素と水素（プロトン）を反応させ、水を生成させる触媒能が要求される。材質は、アノード触媒層１２と同様なものを用いることができるが、必ずしも、アノード触媒層１２と同一とは限らない。また、触媒作用を効果的に働かせるためには、適度な撥水性、適度な多孔度等も必要である。
【００２４】
また、アノード触媒層１２、カソード触媒層１３ともに、触媒作用以外の機能として、電気伝導性も要求される。
アノードガス拡散層１４には、供給された水素を拡散し、アノード触媒まで、運ぶ機能を有する。また、水が長時間発電時により生成し、生成した水がカソード触媒層１３から電解質膜１１を通し、逆拡散して、アノードガス拡散層１４に達し、水素拡散を妨げるのを防止するために、適度な撥水性を付与することが望ましい。また、アノード触媒層１２に接しており、アノード触媒層１２がスルホン基を含む高分子電解質により覆われていることから、耐食性も重要である。これらの機能を満たすための部材として、アノード触媒層側もしくは、両側にカーボンブラックとバインダからなる層を配置した、カーボンクロス、カーボンフェルト、カーボンペーパー等がある。バインダは撥水性付与からフッ素樹脂を含んでいることが望ましい。
【００２５】
カソードガス拡散層１５は、バイポーラ電極（カソード側）１６ａの略円形状の凸部の隙間から、自然吸気により、取り込まれた大気、特に酸素を拡散し、カソード触媒層１３まで運ぶ機能を有する。このカソードガス拡散層１５は、カソード触媒層１３で発電により多くの水を生成することから、酸素拡散の妨げを防止するために、撥水性を付与することが望ましい。また、カソードガス拡散層１５は、カソード触媒層１３に接しており、カソード触媒層１３がスルホン基を含む高分子電解質により覆われていることから、耐食性も重要である。これらの機能を満たすための部材として、アノード拡散層１４と同様、カーボンクロス、カーボンフェルト、カーボンペーパー等の、触媒層側もしくは両側にカーボンブラックとバインダからなる層を配置したものが多い。バインダは撥水性の付与の観点からフッ素樹脂を含んでいることが望ましい。
【００２６】
略円形状の凸部２０が設けられているバイポーラ電極１６ａは、水素と大気のガスを分離する機能と、発電部で発電して電気を集電し、外部へ取り出す機能を有する。また、略円形状の凸部の隙間から、大気を取り込む機能を有する。また、このバイポーラ電極１６ａは加圧により、カソードガス拡散層１５と当接するため、この加圧によって変形しない程度の弾性と、接触抵抗のばらつきや低抵抗であることが要求される。また、長時間の使用に耐えるための耐食性も要求される。これらの材料として、各種のステンレスやチタンを用いることができる。また、これらの金属の表面に薄い金で被覆することにより、カソードガス拡散層１５との当接時の接触抵抗のばらつきや低減を図ることができる。
【００２７】
本発明において、バイポーラ電極とは、一方の発電ユニットから見た場合、カソードとして機能し、隣接した他の発電ユニットから見た場合、アノードとして機能する電極を表す。なお、ここでは、複数層積層した場合の、最外部のアノード電極とカソード電極を、アノード電極としてのみ機能するバイポーラ電極、カソード電極としてのみ機能するバイポーラ電極と表している。
【００２８】
バイポーラ電極１６ａの形状について、図２を用いて、より詳細に説明する。図２は、バイポーラ電極の凸部を有する部分の概略図である。図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は平面図を示す。バイポーラ電極に設けられた略円形状の凸部とは、底部２１に対し、垂直方向に突起させたものを表す。略円形状の凸部２０の形状の具体例としては、性能の観点から必ずしも制限されないが、加工のしやすさから、概ね先端部が封止されている中空の円柱、円錐もしくは、先端部が根元に比べて細くなった円柱が好ましい。
【００２９】
バイポーラ電極の厚さ２３は、上記機能を満たすためには概ね０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下が望ましい。０．０５ｍｍ未満では、強度が弱く、構造保持が難しく、一方０．２ｍｍを越えると略円形状の凸部を多数、形成することが難しくなる。
【００３０】
凸部の間隔２５は、大気の拡散や水の排出を容易にする必要があることから、概ね０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下で、好ましくは、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下が望ましい。
凸部の比率は、全投影面積（Ａ）に対する凸の部分の断面積（Ｂ）の比率（（Ｂ）／（Ａ））が１５％から５０％の間が好ましい。これは、凸部の比率が少なくなるとガス拡散層との接触が少なくなり、燃料電池全体の抵抗が高くなり、逆に凸部の比率が多くなると、大気の取り入れが不十分になるためである。これ以外の範囲でも、発電は可能であるが、実質的に上記範囲が好ましい。
【００３１】
凸部の高さ２４は０．５ｍｍ以上が望ましい。これは、大気を取り入れるための断面積が少な過ぎると、充分な大気を取り入れることができないためである。上限はかずしもないが、触媒層での酸素の消費反応が律速になるため、凸部の高さ２４は高すぎてもあまり意味はなく、実質的に３ｍｍ程度が上限である。なお、凸部の分布は、上記のような数値範囲であれば、必ずしも均一でなくてよい。
【００３２】
凸部の外径２６は、０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下で、好ましくは、１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下が望ましい。凸部の内径２７は、０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下で、好ましくは、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下が望ましい。
【００３３】
バイポーラ電極の凸部はプレス加工により形成するのが好ましい。プレス加工は、あらかじめ金をメッキや蒸着によりステンレスやチタンのシートに被覆した後、プレス加工によりバイポーラ電極１６ａを成形してもよいし、プレス加工により形成した後、金メッキや蒸着をしてもかまわない。
【００３４】
バイポーラ電極１６ｂは、バイポーラ電極１６ａと同一である。
シール部材１７は、バイポーラ電極１６ｂのアノード側と電解質膜１１をシールすることにより、アノード室１８に大気が入らないようにする機能を有する。燃料電池スタック全体を加圧することにより、シールをする場合には可とう性のある高分子材料、接着する場合には水に難溶もしくは不溶な接着剤を用いることができる。
【００３５】
除水性部材１９は、発電中に発生した水や蒸気を吸水し、燃料電池の周囲へ速やかに水を蒸散させて除水する機能を有する。たとえば、ポリイミド繊維の不織布、クロス等を用いることができる。除水性部材１９の配置は、図１に示すように、バイポーラ電極１６ａのカソード側に接するように配置する。これにより、カソード触媒層で生成した水がカソードガス拡散層を通して、バイポーラ電極の凸の部分に到達し、その表面から除水性部材１９まで吸い上げられる。より、除水性部材１９をバイポーラ電極に密着させるためには、水に難溶もしくは不溶な接着剤を用いることができる。
【００３６】
次に、発電ユニットを複数積層し、最外部がアノード電極、カソード電極になった場合の、固体高分子型燃料電池の一形態を示す。第３図は、２つのセルを積層した場合の固体高分子型燃料電池の断面の概略である。中央部のバイポーラ電極３０４は図１のバイポーラ電極１６ａ、１６ｂと同様である。最外部に用いられる、カソード電極としてのみ機能するバイポーラ電極３０２には、アノード室を設ける必要がない。また、アノード電極としてのみ機能するバイポーラ電極３１１には、凸部を設ける必要がない。もちろん、最外部に用いられる場合でも、アノード室や凸部があってもかまわないが、容積密度の向上や接触抵抗を測るためには、図３のような構成がより望ましい。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の実施例を説明する。
実施例１
高分子電解質膜としてパーフルオロスルホン酸膜（ナフィオン（登録商標）１１２、デュポン社製）の片側に、パーフルオロスルホン酸溶液（ナフィオン（登録商標）１１２溶液、アルドリッチ社製）と白金黒からなるペーストを、厚さ２０μｍ、寸法１０ｍｍ×２０ｍｍの形状に塗工した。反対側の面にも、同一の場所に、同様に塗工した。この白金黒を塗工したナフィオン（登録商標）膜を温度１３０℃で、２分間、１ＭＰａでホットプレスした。このように、高分子電解質膜と、触媒である白金黒を一体化したシートを作製した。
【００３８】
カソードガス拡散層にはカーボンクロス（Ｅ−ＴＥＫ製、ＬＴ１２００−Ｗ）を、アノードガス拡散層にはカーボンクロス（Ｅ−ＴＥＫ製、ＬＴ２５００−Ｗ）を用いた。
バイポーラ電極は、ステンレス３１６をプレスにより成形した。バイポーラ電極の厚さは０．１ｍｍである。略円形状の凸部は、直径０．８ｍｍ、高さ１．５ｍｍ、略円形状の凸部の間隔は、中央部から中央部までの距離で２．０ｍｍとした。
【００３９】
別途、図３で示したようにアノード電極としてのみ機能する電極、カソード電極としてのみ機能する電極は、バイポーラ電極の材質と同じ厚さ０．１ｍｍのステンレス３１６を用いて成形した。カソード電極としてのみ機能する電極の略円形状の凸部は、直径０．８ｍｍ、高さ１．５ｍｍ、略円形状の凸部の間隔は、中央部から中央部までの距離で２．０ｍｍとした。
【００４０】
アノード室のシールは、バイポーラ電極のアノード側のアノード室にアノードガス拡散層を配置し、その上に触媒と一体化した高分子電解質膜をのせ、アノード室の周囲をポリアミド系ホットメルトでシールすることにより実施した。
【００４１】
このようなにアノードとカソードの対向部分の面積が２．０ｃｍ2の燃料電池の単セルを２層積層し、その外側を板状のアルミニウムで挟み、加圧した状態で、固定し、図３で示したような高分子形燃料電池とし、評価電池とした。なお、加圧は、０．５ＭＰａ、２．０ＭＰａ、３．０ＭＰａの３種類とした。
【００４２】
実施例２
高分子電解質膜と触媒である白金黒を一体化したシートと、カソードガス拡散層およびアノードガス拡散層は実施例１と同様に作製した。
【００４３】
バイポーラ電極は、実施例１と同様に、ステンレス３１６をプレスにより成形した。バイポーラ電極の厚さは０．１ｍｍである。略円形状の凸部は、直径０．８ｍｍ、高さ１．５ｍｍ、略円形状の凸部の間隔は、中央部から中央部までの距離で２．０ｍｍとした。また、アノード電極としてのみ機能する電極、カソード電極としてのみ機能する電極も実施例１と同様に、アノード電極としてのみ機能する電極、カソード電極としてのみ機能する電極は、バイポーラ電極の材質と同じ厚さ０．１ｍｍのステンレス３１６を用いて成形した。カソード電極としてのみ機能する電極の略円形状の凸部は、直径０．８ｍｍ、高さ１．５ｍｍ、略円形状の凸部の間隔は、中央部から中央部までの距離で２．０ｍｍとした。
以下、実施例１と同様に作製し、評価電池とした。
【００４４】
実施例３
高分子電解質膜と触媒である白金黒を一体化したシートと、カソードガス拡散層およびアノードガス拡散層は実施例１と同様に作製した。
【００４５】
バイポーラ電極およびアノード電極としてのみ機能する電極、カソード電極としてのみ機能する電極は、実施例２と同一である。
別途、シート状の除水性部材をバイポーラ電極のカソード側の凸部にはめ込むことが可能な形状に穴をあけ、バイポーラ電極に配置した。除水性部材には、厚さ５００μｍのアンビック社製、液体拡散不織布Ｐタイプを用いた。
以下、実施例１と同様に作製し、評価した。
【００４６】
比較例１
高分子電解質膜と触媒である白金黒を一体化したシートと、カソードガス拡散層およびアノードガス拡散層は実施例１と同様に作製した。
【００４７】
バイポーラ電極に相当する部分は、通常の略円形状の凸部のない電極と金属多孔体で構成した。略円形状の凸部のない電極は、実施例１と同じで、材質はステンレス３１６で、厚さは０．１ｍｍを用いた。金属多孔体には、主成分がニッケルである住友電工（株）製、セルメットＮｏ．５の発泡金属を用いた。シールおよび積層は、実施例１と同様である。なお、実施例１乃至３と同様、２セル積層としている。
【００４８】
〔評価１〕
実施例１乃至３および比較例１の固体高分子型燃料電池の、加圧条件を０．５ＭＰａ、２．０ＭＰａ、３．０ＭＰａと変えて、アノード極側に水素を供給し、３０秒間短絡した後、開回路状態でのセル抵抗を測定した。また、０．２Ｖに分極させた時の電流密度を測定した。０．２Ｖでは、酸素ガスの供給が律速となっており、自然吸気の状態を示すものと考えられる。
【００４９】
〔評価２〕
３．０ＭＰａに加圧した条件を維持し、１日おきに、０．２Ｖで１０分間分極させた。２０回繰り返した後に、評価１と同様に、セル抵抗と０．２Ｖに分極させた時の電流を測定した。
【００５０】
評価１の結果を表１に、評価２の結果を表２に示す。
【００５１】
【表１】
2008258078.tif 000003
【００５２】
【表２】
2008258078.tif 000004
【００５３】
表１は、比較例１の抵抗は加圧依存性が非常に高く、０．５ＭＰａ時で３００ｍΩ、２．０ＭＰａ時で２２０ｍΩ、３．０ＭＰａ時で１９０ｍΩと加圧によって、抵抗が大きく異なったことが示されている。一方、実施例１、実施例２、実施例３では、多少の違いはあるものの、加圧の影響は少ないことが分かった。
【００５４】
０．２Ｖに分極させた時の電流は、比較例１の０．５ＭＰａ時で、６５０ｍＡ／ｃｍ2で、２．０ＭＰａ時、３．０ＭＰａ時に比べて小さかった。これは、他に比べて、抵抗が大きく高かったためであると考えられる。比較例１の２．０ＭＰａ時、３．０ＭＰａ時と実施例１、実施例２、実施例３は６９０から７０５ｍＡ／ｃｍ2でほぼ同じであった。この結果は、発電時の酸素の取り入れ状況が、ほぼ同じであったことを示していると考えられる。
【００５５】
表２には、比較例１が、２０回後の抵抗や０．２Ｖ分極時の電流に大きな劣化がみられたが、実施例１、実施例２、実施例３は、あまり劣化が見られなかった。特に、実施例２、実施例３は、ほとんど劣化がみられず、特に、効果が大きかった。これは、発電終了後の長時間にわたる水の存在に対する金メッキによる耐食性アップ、除水性部材の使用による発電終了後の水の蒸散のしやすさ等による耐食性アップによるものと思われる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の固体高分子型燃料電池は、抵抗を低減し、また抵抗のばらつきが少ないので、発電性能の向上を図ることができ、大電流を安定して取り出すことが可能な燃料電池に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る固体高分子型燃料電池の一実施態様を示す概略図である。
【図２】バイポーラ電極の凸部を有する部分の概略図である。
【図３】２つのセルを積層した場合の固体高分子型燃料電池を示す断面概略図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  積層した燃料電池の単セル
１１  電解質膜
１２  アノード触媒層
１３  カソード触媒層
１４  アノードガス拡散層
１５  カソードガス拡散層
１６ａ  バイポーラ電極
１６ｂ  バイポーラ電極
１７  シール部材
１８  アノード室
１９  除水性部材
２０  略円形状の凸部
２１  略円形状の凸部の底部
２２  略円形状の凸部の先端部
２３  厚さ
２４  凸部の高さ
２５  凸部の間隔
２６  凸部の外径
２７  凸部の内径
３０１  カソード側押え板
３０２  カソード電極としての機能のみを有するバイポーラ電極
３０３  除水性部材
３０４  バイポーラ電極
３０５  シール部材
３０６  高分子形電解質膜
３０７  カソード触媒層
３０８  カソードガス拡散層
３０９  アノード触媒層
３１０  アノードガス拡散層
３１１  アノード電極としての機能のみを有するバイポーラ電極
３１２  アノード側押え板
【図１】
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【図２】
2008258078.tif 000006
【図３】
2008258078.tif 000007