(57)【要約】【課題】寸法変化に起因する電解質膜の破損を防止することが可能な、固体高分子型燃料電池を提供する。【解決手段】電解質膜１と、電解質膜１の一方の側に備えられる触媒層２ａ及び他方の側に備えられる触媒層３ａと、電解質膜１の一方の側に配設される第１外縁部材７及び他方の側に配設される第２外縁部材８と、を備える構造体１０を具備し、電解質膜１の外縁表面の少なくとも一部が、第１外縁部材７及び第２外縁部材８を介して狭持されるとともに、電解質膜１の外縁側面が第１外縁部材７及び第２外縁部材８によって固定されず、第１外縁部材７及び第２外縁部材８の、少なくとも電解質膜１側の表面が、電解質膜１に対して易滑性を有する易滑性材料により構成される、固体高分子型燃料電池１００とする。【選択図】図１
2008034116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と、該電解質膜の一方の側に備えられる触媒層及び他方の側に備えられる触媒層と、前記電解質膜の前記一方の側に配設される第１外縁部材及び前記他方の側に配設される第２外縁部材と、を備える構造体を具備し、
前記電解質膜の外縁表面の少なくとも一部が、前記第１外縁部材及び前記第２外縁部材を介して狭持されるとともに、前記電解質膜の外縁側面が前記第１外縁部材及び前記第２外縁部材によって固定されず、
前記第１外縁部材及び前記第２外縁部材の、少なくとも前記電解質膜側の表面が、前記電解質膜に対して易滑性を有する易滑性材料により構成されることを特徴とする、固体高分子型燃料電池。
【請求項２】
前記易滑性材料は、エポキシ樹脂に対する静摩擦係数が０．４以下であることを特徴とする、請求項１に記載の固体高分子型燃料電池。
【請求項３】
前記易滑性材料が、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアセタール、ポリカーボネート、アクリル、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン、又は、メラミンであることを特徴とする、請求項１又は２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、寸法変化に起因する電解質膜の破損を防止することが可能な固体高分子型燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質層（以下、「電解質膜」という。）と、電解質膜の両面側にそれぞれ配設される電極層（アノード及びカソード）とを備える膜電極接合体（以下、「ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）」という。）における電気化学反応により発生した電気エネルギーを、ＭＥＡの両側にそれぞれ配設される集電体を介して外部に取り出している。燃料電池の中でも、家庭用コージェネレーション・システムや自動車等に使用される固体高分子型燃料電池（以下において、「ＰＥＦＣ（Polymer Electrolyte Fuel Cell）」と記述することがある。）は、低温領域での運転が可能である。また、ＰＥＦＣは、高いエネルギー変換効率を示し、起動時間が短く、かつシステムが小型軽量であることから、電気自動車や携帯用電源の最適な動力源として注目されている。
【０００３】
ＰＥＦＣの単セルは、電解質膜と、少なくとも触媒層を備えるカソード及びアノードと、を具備し、その理論起電力は１．２３Ｖである。ＰＥＦＣでは、アノードに水素含有ガスが、カソードに酸素含有ガスが、それぞれ供給される。アノードへと供給された水素は、アノードの触媒層（以下、「アノード触媒層」という。）に含まれる触媒上でプロトンと電子へ分離し、水素から生じたプロトンは、アノード触媒層及び電解質膜を通ってカソードの触媒層（以下、「カソード触媒層」という。）へと達する。一方、電子は、外部回路を通ってカソード触媒層へと達し、かかる過程を経ることにより、電気エネルギーを取り出すことが可能になる。そして、カソード触媒層へと達したプロトン及び電子と、カソード触媒層へと供給される酸素とが反応することにより、水が生成される。
【０００４】
このように、ＰＥＦＣの単セルには、水素含有ガス、酸素含有ガス、及び、水等、様々な物質が存在し得る。一方、アノード触媒層及びカソード触媒層に備えられる触媒へ多くの水素及び酸素を供給することで、ＰＥＦＣの発電性能を向上させる等の理由から、単セルは気密性を高くする必要がある。そのため、ＰＥＦＣの単セルには、例えば、電解質膜の外縁部（電解質膜の中央部に形成される触媒層の周囲の少なくとも一部。）に、シール部材が配設され、上記様々な物質が単セル外へ漏洩することが防止されている。
【０００５】
ＰＥＦＣを始めとする燃料電池に備えられる電解質膜とシール部材との配置等に関する技術は、これまでにいくつか開示されてきている。例えば、特許文献１には、外縁側面を、乾湿膨潤伸縮材を介して封止材でシールした電解質膜を備えることを特徴とする固体高分子型燃料電池に関する技術が開示されている。かかる技術によれば、電解質膜の外縁部において、乾湿膨潤伸縮する電解質膜と、乾湿膨潤伸縮のほとんどない封止材との間に、乾湿膨潤伸縮材が介されているので、例えば系がそれまでより乾燥状態に移行した場合に、電解質膜は収縮するが、乾湿膨潤収縮材も同時に収縮するので、封止材との間のストレスの発生が抑制され、膜破れの発生を抑制することが可能になる、としている。また、特許文献２には、陽極と陰極の一対の給電体に狭持された固体高分子膜周囲を、シール部材を介してセパレータとシールさせてなる固体高分子膜水電解装置におけるスタック構造において、前記シール部材と固体高分子膜との間に、前記シール部材より低硬度の軟質部材若しくは粘着性を有する液状部材を介装したことを特徴とするスタック構造に関する技術が開示されており、固体高分子膜水電解装置として、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）が例示されている。
【特許文献１】特開２００５−２８５６７７号公報
【特許文献２】特開２００３−１４７５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されている技術によれば、電解質膜の外縁側面が固定されているので、乾湿変化等による寸法変化によって発生する応力により、電解質膜が破損する虞があるという問題があった。また、特許文献２に開示されている技術をＰＥＦＣに適用する場合、粘着性を有する液状部材、又は、電解質膜とシール部材との間に介在する接着剤に対して滑り難い軟質部材が介装されると、乾湿変化等による電解質膜の寸法変化によって発生する応力により、電解質膜が破損する虞があるという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、寸法変化に起因する電解質膜の破損を防止することが可能な、固体高分子型燃料電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
請求項１に記載の発明は、電解質膜と、当該電解質膜の一方の側に備えられる触媒層及び他方の側に備えられる触媒層と、電解質膜の一方の側に配設される第１外縁部材及び他方の側に配設される第２外縁部材と、を備える構造体を具備し、電解質膜の外縁表面の少なくとも一部が、第１外縁部材及び第２外縁部材を介して狭持されるとともに、電解質膜の外縁側面が第１外縁部材及び第２外縁部材によって固定されず、第１外縁部材及び第２外縁部材の、少なくとも電解質膜側の表面が、電解質膜に対して易滑性を有する易滑性材料により構成されることを特徴とする、固体高分子型燃料電池を提供して、上記課題を解決する。
【０００９】
ここに、本発明の固体高分子型燃料電池（以下、「ＰＥＦＣ」という。）の電解質膜を構成する固体高分子の具体例としては、パーフルオロスルホン酸系のポリマーや、炭化水素系のポリマー等を挙げることができる。触媒層に備えられる触媒の具体例としては、Ｐｔのほか、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｗからなる群より選択される１以上の金属とＰｔとを備えるＰｔ合金等を挙げることができる。さらに、「第１外縁部材」、「第２外縁部材」は、単セル内の気密性を確保する等の目的で備えられる部材を意味し、「構造体」とは、いわゆる単セルを意味する。さらにまた、「外縁」とは、電解質膜表面のうち、触媒層と接触していない部位（触媒層が形成されていない部位・非発電領域）を意味し、本発明のＰＥＦＣに拡散層が備えられる場合には、電解質膜表面のうち、触媒層及び拡散層と接触していない部位を意味する。加えて、「外縁表面」とは、単セルの積層方向を法線方向とする電解質膜の面（以下、「電解質膜表面」という。）の外縁部を意味し、「外縁側面」とは、電解質膜の面から、表裏一対の上記電解質膜表面を除いた面を意味する。さらに、「電解質膜に対して易滑性を有する易滑性材料」とは、電解質膜と外縁部材との間に、これらの気密性を向上させる等の目的で接着物質（例えば、接着剤等）が備えられる場合には、当該接着物質に対して易滑性を有する易滑性材料を意味する。易滑性を有するか否かは、「加工と設計のためのプラスチックの機械的性質（山口章三郎、日刊工業新聞社）」の第２１６頁に規定される方法によって測定される、接着物質又は電解質膜の外縁表面と、外縁部材の電解質膜側表面との間の、静摩擦係数の値が０．４以下であるか否かによって判断される。例えば、接着剤がエポキシである場合、当該接着剤に対して易滑性を有する易滑性材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、メラミン（ＭＦ）等を挙げることができる。本発明において、「第１外縁部材」及び「第２外縁部材」（以下、これらをまとめて「シール部材」と記述することがある。）の形態は、その電解質膜側の表面が易滑性材料により構成されていれば、特に限定されず、電解質膜側の表面を含む一部のみが易滑性材料により構成される形態のほか、外縁部材全体が上記易滑性材料により構成される形態を例示することができる。ここで、「易滑性材料により構成される」とは、シール部材の電解質膜側の表面を構成する材料の主成分が易滑性材料であることを意味し、残溶媒等の不純物と易滑性材料とが備えられる形態をも含む概念である。シール部材の電解質膜側の表面と、接着部材又は電解質膜の外縁表面との間の、上記静摩擦係数の値が０．４以下であれば、不純物が含まれる形態であっても良い。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の固体高分子型燃料電池において、易滑性材料は、エポキシ樹脂に対する静摩擦係数が０．４以下であることを特徴とする。
【００１１】
ここに、「エポキシ樹脂に対する静摩擦係数が０．４以下である」とは、「加工と設計のためのプラスチックの機械的性質（山口章三郎、日刊工業新聞社）」の第２１６頁に規定される方法によって測定される、エポキシ樹脂に対する静摩擦係数の値が、０．４以下であることを意味する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の固体高分子型燃料電池において、易滑性材料が、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアセタール、ポリカーボネート、アクリル、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン、又は、メラミンであることを特徴とする。
【００１３】
ここに、「第１外縁部材及び第２外縁部材を介して、構造体内部の気密性が確保される」とは、本発明の固体高分子型燃料電池に備えられる構造体（単セル）が、少なくとも、従来のＰＥＦＣに備えられる単セルの気密性と同等、又は、それ以上の気密性を有することを意味する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、シール部材の、少なくとも電解質膜側の表面を構成する易滑性材料を介して、電解質膜が狭持され、電解質膜の外縁側面が固定されない。それゆえ、乾湿変化等により電解質膜の寸法が変化しても、電解質膜とシール部材との間に備えられる接着剤、又は、電解質膜が、シール部材の易滑性材料に対して滑ることができ、寸法変化によって電解質膜に発生する応力を低減できるので、電解質膜の破損を防止することが可能になる。したがって、本発明によれば、寸法変化に起因する電解質膜の破損を防止することが可能な、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】
本発明を容易に理解可能とするため、まず、従来のＰＥＦＣについて、図を参照しつつ説明する。
図４は、従来のＰＥＦＣに備えられる構造体（単セル）の形態例を概略的に示す断面図であり、その一部構成のみを拡大して示している。なお、図４では、セパレータに備えられる、反応ガス流路及び熱媒体流路の記載を省略している。以下の説明において、図４の左右方向を「面方向」、図４の上下方向を「積層方向」と表記する。また、図４に示す構造体を備える従来のＰＥＦＣを「ＰＥＦＣ９００」と表記し、図４において、「９００」を括弧書きにて併記する。
【００１６】
図４に示すように、従来のＰＥＦＣ９００に備えられる構造体９０は、パーフルオロスルホン酸系のポリマー（例えば、Ｎａｆｉｏｎ等。「Ｎａｆｉｏｎ」は米国デュポン社の登録商標。以下、単に「Ｎａｆｉｏｎ」という。）等で構成される電解質膜１と、電解質膜１の一方の側に備えられるアノード触媒層２ａ、及び、他方の側に備えられるカソード触媒層３ａと、を備えるＭＥＡ４と、アノード触媒層２ａ側に配設されるアノード拡散層２ｂ、及び、カソード触媒層３ａ側に配設されるカソード拡散層３ｂと、アノード拡散層２ｂ側に配設されるセパレータ５と、カソード拡散層３ｂ側に配設されるセパレータ６と、を備えている。構造体９０のアノード２は、アノード触媒層２ａ及びアノード拡散層２ｂを備え、同カソード３は、カソード触媒層３ａ及びカソード拡散層３ｂを備えている。アノード拡散層２ｂ及びカソード拡散層３ｂは、例えば、カーボンペーパー等により構成され、セパレータ５及びセパレータ６は、金属材料や炭素材料等により構成されている。そして、電解質膜１の外縁部には、構造体９０の気密性を確保する等の目的で、アノード２側に第１外縁部材（以下、「第１シール部材」という。）９７が、カソード３側に第２外縁部材（以下、「第２シール部材」という。）９８が、それぞれ配設され、第１シール部材９７及び第２シール部材９８は、ガラスエポキシ等により構成されている。構造体９０には、接触抵抗を低減する等の目的で、その両端側から電解質膜１側へと締結圧力が加えられ、当該締結圧力により、電解質膜１等の積層方向への寸法変化が抑制される。なお、第１シール部材９７と電解質膜１との間、及び、第２シール部材９８と電解質膜１との間には、図示されていない接着剤（エポキシ）が備えられている。
【００１７】
ＰＥＦＣ９００の作動時には、アノード２へと供給された水素が、アノード触媒層２ａに備えられる触媒（例えば、Ｐｔ等。以下において同じ。）の上で反応することによりプロトン及び電子へ分離する。このようにして生じたプロトンは、アノード触媒層２ａ及び電解質膜１を通ってカソード触媒層３ａへと達する一方、電子は、外部回路を通ってカソード触媒層３ａへと達する。そして、カソード触媒層３ａへと供給された酸素と、上記プロトン及び電子とが、カソード触媒層３ａに備えられる触媒上で反応することにより、水が生成される。したがって、かかる水により、電解質膜１、アノード触媒層２ａ、及び、カソード触媒層３ａ等は、ＰＥＦＣ９００の作動時に膨張し得る。一方、ＰＥＦＣ９００の動作停止時には、構造体９０で水が生成されない。そのため、膨潤した電解質膜１、アノード触媒層２ａ、及び、カソード触媒層３ａ等は、ＰＥＦＣ９００の動作停止時等に乾燥し、収縮し得る。
【００１８】
上述のように、構造体９０の第１シール部材９７及び第２シール部材９８は、ガラスエポキシ等の材料により構成される。ところが、かかる材料は、上記接着剤に対する静摩擦係数の値が大きいので（上記静摩擦係数の値＝０．４２７）、乾湿変化により電解質膜１の寸法が変化する際に、第１シール部材９７及び第２シール部材９８によって、電解質膜１の面方向への移動が妨げられやすい。そのため、図１にＹで示される領域に、応力が集中しやすく、ＰＥＦＣ９００では、乾湿変化等による寸法変化に起因して、電解質膜１が破損しやすいという問題があった。
【００１９】
本発明は、かかる観点からなされたものであり、その要旨は、電解質膜（又は、電解質膜上に備えられる接着剤）に対して滑りやすいシール部材を介して電解質膜の外縁表面が狭持され、電解質膜の外縁側面がシール部材によって固定されない形態とすることで、乾湿変化等による寸法変化に起因する電解質膜の破損を防止することが可能な、固体高分子型燃料電池を提供することにある。
【００２０】
次に、本発明のＰＥＦＣについて、図を参照しつつ説明する。なお、以下に示す形態は、あくまでも例示であり、本発明は図示の形態に限定されない。また、以下において、アノード触媒層とカソード触媒層とをまとめて、単に「触媒層」と表記することがあり、アノード拡散層とカソード拡散層とをまとめて、単に「拡散層」と表記することがある。
【００２１】
１．第１実施形態
図１は、第１実施形態にかかる本発明のＰＥＦＣに備えられる構造体（単セル）の形態例を概略的に示す断面図であり、その一部構成のみを拡大して示している。図１において、図４に示す部材と同じ構成を採るものには、図４で使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。なお、図１では、セパレータに備えられる、反応ガス流路及び熱媒体流路の記載を省略している。以下の説明において、図１の左右方向を「面方向」、図１の上下方向を「積層方向」と表記する。また、図１に示す構造体を備える本発明のＰＥＦＣを「ＰＥＦＣ１００」とし、図１において、「１００」を括弧書きにて併記する。
【００２２】
図１に示すように、第１実施形態にかかる本発明のＰＥＦＣ１００に備えられる構造体１０は、Ｎａｆｉｏｎ等で構成される電解質膜１と、アノード触媒層２ａ及びカソード触媒層３ａとを備えるＭＥＡ４と、ＭＥＡ４の外側に配設されるアノード拡散層２ｂ及びカソード拡散層３ｂと、アノード拡散層２ｂ側に配設されるセパレータ５と、カソード拡散層３ｂ側に配設されるセパレータ６と、を備えている。そして、本発明のＰＥＦＣ１００は、当該構造体１０を積層して構成される積層体（スタック）を備えている。構造体１０のアノード２は、アノード触媒層２ａ及びアノード拡散層２ｂを備え、同カソード３は、カソード触媒層３ａ及びカソード拡散層３ｂを備えている。電解質膜１の外縁部には、構造体１０の気密性を確保する等の目的で、アノード２側に第１シール部材７が、カソード３側に第２シール部材８が、それぞれ配設され、第１シール部材７及び第２シール部材８は、ＰＴＦＥにより構成されている。そして、接触抵抗を低減する等の目的で、構造体１０の両端側から電解質膜１側へと締結圧力が加えられ、当該締結圧力により、電解質膜１等の積層方向への寸法変化が抑制されている。また、第１シール部材７と電解質膜１との間、及び、第２シール部材８と電解質膜１との間には、図示されていない接着剤（エポキシ）が備えられている。
【００２３】
第１シール部材７及び第２シール部材８を構成するＰＴＦＥは、第１シール部材７と電解質膜１との間、及び、第２シール部材８と電解質膜１との間に備えられる接着剤（エポキシ）に対する上記静摩擦係数の値が、０．４以下である。そのため、電解質膜１は容易に面方向へ寸法を変化させることができるので、図１にＸ１で示される領域に集中し得る応力を低減できる。また、図１に示すように、構造体１０に備えられる電解質膜１の外縁側面は、第１シール部材７及び第２シール部材８によって固定されていない。それゆえ、第１実施形態にかかるＰＥＦＣ１００によれば、乾湿変化等により図１に示す電解質膜１の寸法が変化しても、図１にＸ１で示される領域に応力が集中することを抑制でき、電解質膜１の破損を防止できる。電解質膜１の破損が防止されれば、当該破損に起因する発電効率の低下を抑制できるので、本発明によれば、発電効率を向上させることが可能な、ＰＥＦＣ１００を提供できる。
【００２４】
２．第２実施形態
図２は、第２実施形態にかかる本発明のＰＥＦＣに備えられる構造体（単セル）の形態例を概略的に示す断面図であり、その一部構成のみを拡大して示している。図２において、図１に示す部材と同じ構成を採るものには、図１で使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。なお、図２では、セパレータに備えられる、反応ガス流路及び熱媒体流路の記載を省略している。以下の説明において、図２の左右方向を「面方向」、図２の上下方向を「積層方向」と表記する。また、図２に示す構造体を備える本発明のＰＥＦＣを「ＰＥＦＣ２００」とし、図２において、「２００」を括弧書きにて併記する。
【００２５】
図２に示すように、第２実施形態にかかる本発明のＰＥＦＣ２００に備えられる構造体２０は、Ｎａｆｉｏｎ等で構成される電解質膜１と、アノード触媒層２ａ及びカソード触媒層３ａとを備えるＭＥＡ４と、ＭＥＡ４の外側に配設されるアノード拡散層２ｂ及びカソード拡散層３ｂと、アノード拡散層２ｂ側に配設されるセパレータ５と、カソード拡散層３ｂ側に配設されるセパレータ６と、を備えている。そして、本発明のＰＥＦＣ２００は、当該構造体２０を積層して構成される積層体（スタック）を備えている。電解質膜１の外縁部には、構造体２０の気密性を確保する等の目的で、アノード２側に第１シール部材２７が、カソード３側に第２シール部材２８が、それぞれ配設されている。第１シール部材２７の電解質膜１側部位２７ａ、及び、第２シール部材２８の電解質膜１側部位２８ａは、ＰＴＦＥにより構成されるとともに、第１シール部材２７の上記部位２７ａ以外の部位２７ｂ、及び、第２シール部材２８の上記部位２８ａ以外の部位２８ｂは、ガラスエポキシ等により構成されている。構造体２０において、上記部位２７ａと電解質膜１との間、及び、上記部位２８ａと電解質膜１との間には、図示されていない接着剤（エポキシ）が備えられている。そして、接触抵抗を低減する等の目的で、構造体２０の両端側から電解質膜１側へと締結圧力が加えられ、当該締結圧力により、電解質膜１等の積層方向への寸法変化が抑制されている。
【００２６】
第１シール部材２７の部位２７ａ、及び、第２シール部材２８の部位２８ａを構成するＰＴＦＥは、部位２７ａと電解質膜１との間、及び、部位２８ａと電解質膜１との間に備えられる接着剤（エポキシ）に対する上記静摩擦係数の値が０．４以下である。それゆえ、電解質膜１は容易に面方向へ寸法を変化させることができるので、図２にＸ２で示される領域に集中し得る応力を低減できる。また、図２に示すように、構造体２０に備えられる電解質膜１は、その外縁側面が第１シール部材２７及び第２シール部材２８によって固定されていない。そのため、第２実施形態にかかるＰＥＦＣ２００によれば、図２にＸ２で示される領域に応力が集中することを抑制でき、寸法変化に起因する電解質膜１の破損を防止することができる。電解質膜１の破損が防止されれば、当該破損に起因する発電効率の低下を抑制できるので、第２実施形態にかかる本発明のＰＥＦＣ２００によっても、発電効率を向上させることができる。
【００２７】
上記説明では、電解質膜１の外縁部に配設され、一対のセパレータ５、６によって狭持されないシール部材７、８、又は、シール部材２７、２８が備えられる形態のＰＥＦＣ１００、２００を例示したが、本発明のＰＥＦＣは、当該形態に限定されない。本発明のＰＥＦＣは、電解質膜の外縁部に配設されるシール部材が、一対のセパレータによって狭持される形態で備えられていても良い。また、アノード２にアノード拡散層２ｂが、カソード３にカソード拡散層３ｂがそれぞれ備えられる形態のＰＥＦＣ１００、２００を例示したが、本発明のＰＥＦＣは、当該形態に限定されず、アノード拡散層及び／又はカソード拡散層が備えられない形態であっても良い。ただし、アノード触媒層に備えられる触媒、及び、カソード触媒層に備えられる触媒へ、水素及び酸素を均一に供給可能とするとともに、いわゆるフラッディングの発生を抑制する等の観点からは、アノード拡散層及びカソード拡散層が備えられる形態とすることが好ましい。
【００２８】
さらに、上記説明では、ＭＥＡ４、アノード拡散層２ｂ、カソード拡散層３ｂ、及び、セパレータ５、６と、シール部材７、８、又は、シール部材２７、２８とが、間隔を開けて配置される形態を例示したが、本発明は、当該形態に限定されるものではなく、これらが間隔を開けずに配置されていても良い。但し、シール部材と電解質膜との間に、触媒層及び／又は拡散層が挟まれることにより構造体（単セル）の気密性が低下することを防止する等の観点からは、間隔（例えば、０．１ｍｍ程度等）を開けて配置されることが好ましい。
【００２９】
さらに、本発明の燃料電池において、電解質膜とシール部材との間に接着剤が備えられる場合、当該接着剤としてエポキシを例示したが、本発明のＰＥＦＣに備えられ得る接着剤はエポキシに限定されない。本発明のＰＥＦＣで使用可能な接着剤としては、アクリル、フェノール等が例示される。
【００３０】
また、これまで、セパレータ５、６に反応ガス流路が備えられる形態のＰＥＦＣ１００、２００を例示したが、本発明にかかるＰＥＦＣは、当該形態に限定されない。セパレータに反応ガス流路が備えられない場合には、アノード拡散層及びカソード拡散層を発泡金属や焼結金属等により形成し、当該アノード拡散層及びカソード拡散層へ反応ガスが供給される形態とすることができる。さらに、上述のように、本発明のＰＥＦＣに、アノード拡散層及び／又はカソード拡散層が備えられない形態とすることも可能であり、アノード拡散層及び／又はカソード拡散層が備えられず、かつ、セパレータに反応ガス流路が備えられない場合には、アノード触媒層及び／又はカソード触媒層へ反応ガスが供給される形態のＰＥＦＣとすることができる。
【実施例】
【００３１】
１．サンプルの作製
電解質膜（Ｎａｆｉｏｎ）の外縁表面（両表面）に、接着剤としてエポキシを塗布した。その後、当該接着剤の上へＰＴＦＥ製のシール部材を配置し、電解質膜の外縁部にシール部材を圧着して拘束することにより、実施例１に係るサンプルを作製した。実施例１に係るサンプルにおいて、接着剤とシール部材表面との間の、上記静摩擦係数の値は、０．１５であった。図３に、実施例１に係るサンプルの断面図を概略的に示す。図３において、図１に示す部材と同様の構成を採るものには、図１で使用した符号と同じ符号を使用した。
一方、ガラスエポキシ製のシール部材を用いたほかは、実施例１に係るサンプルと同様の手順にて、比較例１に係るサンプルを作製した。比較例１に係るサンプルにおいて、シール部材表面と接着剤との間の、上記静摩擦係数の値は、０．４２７であった。
【００３２】
２．乾湿試験
実施例１に係るサンプル、及び、比較例１に係るサンプルそれぞれに対し、８０℃の溶液に１０分間浸した後、溶液から取り出し、８０℃の環境で１０分間に亘って乾燥させるサイクルを繰り返す乾湿試験（加速試験）を行った。サイクル数及び電解質膜の割れに関する試験結果を、表１にあわせて示す。
【００３３】
【表１】
2008034116.tif 000003
【００３４】
表１より、比較例１に係るサンプルでは、１４サイクルで電解質膜に割れが発生したが、実施例１に係るサンプルでは、３０サイクル経過後であっても、電解質膜に割れが発生しなかった。したがって、接着剤との間の静摩擦係数の値が０．４以下である、易滑性材料により構成されるシール部材を用いることで、寸法変化に起因する電解質膜の破損を防止し得ることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１実施形態にかかる本発明のＰＥＦＣの形態例を概略的に示す断面図である。
【図２】第２実施形態にかかる本発明のＰＥＦＣの形態例を概略的に示す断面図である。
【図３】実施例１に係るサンプルを概略的に示す断面図である。
【図４】従来のＰＥＦＣの形態例を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  電解質膜
２  アノード
２ａ  アノード触媒層
２ｂ  アノード拡散層
３  カソード
３ａ  カソード触媒層
３ｂ  カソード拡散層
４  ＭＥＡ
５、６  セパレータ
７、２７  第１シール部材（第１外縁部材）
８、２８  第２シール部材（第２外縁部材）
１０、２０  構造体（単セル）
１００、２００  ＰＥＦＣ（固体高分子型燃料電池）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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