(57)【要約】【課題】燃料電池の触媒電極層において、触媒金属の触媒作用の低下による燃料電池の発電性能低下を抑制する技術を提供すること。【解決手段】燃料電池であって、電解質膜と、前記電解質膜上に形成される触媒電極層と、を備え、前記触媒電極層は、少なくとも、板状の多孔質白金シートと、前記多孔質白金シートの内孔の表面に形成される電解質とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
電解質膜と、
前記電解質膜上に形成される触媒電極層と、
を備え、
前記触媒電極層は、少なくとも、
板状の多孔質白金シートと、
前記多孔質白金シートの内孔の表面に形成される電解質と、
を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記多孔質白金シートは、前記電解質膜に接していることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池において、
前記電解質は、前記多孔質白金シートの内孔に加えて、該多孔質白金シートの表面にも形成されることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池において、
前記多孔質白金シートの内孔は、厚さ方向に貫通する貫通孔であることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池において、
前記貫通孔は、フェムト秒レーザを用いて開けられることを特徴とする燃料電池
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池において、
前記多孔質白金シートは、白金粒子を焼結することによって生成されることを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の燃料電池において、
前記多孔質白金シートにおいて、少なくとも前記電解質膜側とは反対側の表面が、凹凸状に形成されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料電池において、
前記多孔質白金シートにおいて、少なくとも前記電解質膜側とは反対側の表面を、エッチング処理することにより、前記凹凸状に形成していることを特徴とする燃料電池。
【請求項９】
燃料電池用膜−電極接合体であって、
電解質膜と、
前記電解質膜上に形成される触媒電極層と、
を備え、
前記触媒電極層は、少なくとも、
板状の多孔質白金シートと、
前記多孔質白金シートの内孔の表面に形成される電解質と、
を備えることを特徴とする燃料電池用膜−電極接合体。
【請求項１０】
燃料電池の製造方法であって、
（Ａ）板状の多孔質白金シートを用意する工程と、
（Ｂ）電解質を含むディスパージョンを用意する工程と、
（Ｃ）前記ディスパージョンを前記多孔質白金シートに塗布する工程と、
（Ｄ）前記多孔質白金シートに塗布した前記ディスパージョンを乾燥させる工程と、
（Ｅ）電解質膜を用意する工程と、
（Ｆ）前記ディスパージョンが塗布された面とは反対面と、前記電解質膜とが対向するように、前記多孔質白金シートを前記電解質膜上に配置する工程と、
（Ｇ）前記電解質膜と前記多孔質白金シートとを接合する工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の燃料電池の製造方法において、
前記工程（Ａ）において、
板状な白金シートを用意する工程と、
前記白金シートに複数の貫通孔を開け、前記多孔質白金シートを作製する工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の膜−電極接合体（ＭＥＡ）を形成する触媒電極層に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池では、触媒電極層であるアノードおよびカソードに、それぞれ、水素を含有する燃料ガスおよび酸素を含有する酸化ガスを供給することで電気化学反応を生じさせ、発電を行うようにしている。この触媒電極層は、例えば、触媒金属（白金、パラジウムなど。）の粒子が担持される、担体としてのカーボン粒子と、プロトン導電性の電解質（フッ素系樹脂など。）などから構成される（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４７３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の燃料電池において、電気化学反応の進行に伴い熱が生じるが、この排熱がうまくできないと、触媒電極層が高温となって、カーボン粒子に担持された触媒金属粒子同士が固まる現象である、いわゆる、シンタリングが生じるおそれがあった。また、上述の燃料電池において、担体としてのカーボン粒子が電位の影響を受けて酸化（腐食）して消失し、そのため、シンタリングが生じるおそれがあった。このように、シンタリングが生じると、触媒金属粒子の表面積が減少し、そのため触媒金属の触媒作用が低下し、その結果、電気化学反応の進行が鈍化して、燃料電池の発電性能が低下するおそれがあった。
【０００５】
なお、このような問題は、担体としてカーボン粒子を用いた場合に限らず、担体として所定の金属粒子（例えば、ニッケルなど。）を用いた場合にも共通する問題であった。
【０００６】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池の触媒電極層において、触媒金属の触媒作用の低下による燃料電池の発電性能低下を抑制する技術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】
【０００７】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の燃料電池では、
燃料電池であって、
電解質膜と、
前記電解質膜上に形成される触媒電極層と、
を備え、
前記触媒電極層は、少なくとも、
板状の多孔質白金シートと、
前記多孔質白金シートの内孔の表面に形成される電解質と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
上記構成の燃料電池によれば、触媒電極層中に、触媒作用を持ち、粒子状ではない多孔質白金シートを備えているので、触媒電極層が、高温となったり、電位等の影響を受ける状況下となったとしても、多孔質白金シートの表面積が減少することを抑制でき、すなわち、触媒作用が低下することを抑制することができる。その結果、以上のようにすれば、触媒作用の低下による燃料電池の発電性能低下を抑制することが可能となる。
【０００９】
上記燃料電池において、
前記多孔質白金シートは、前記電解質膜に接していることが好ましい。
【００１０】
このようにすれば、特に電解質膜との界面において、触媒作用の低下を抑制することが可能であり、それゆえ、発電性能の低下がより抑制される。
【００１１】
上記燃料電池において、
前記電解質は、前記多孔質白金シートの内孔に加えて、該多孔質白金シートの表面にも形成されることが好ましい。
【００１２】
このようにすれば、発電効率を上昇させることができる。
【００１３】
上記燃料電池において、
前記多孔質白金シートの内孔は、厚さ方向に貫通する貫通孔としてもよい。
【００１４】
このようにすれば、多孔質白金シートの内部（内孔）まで、電解質を塗布することが容易となる。また、多孔質白金シートの生成が容易となる。
【００１５】
上記燃料電池において、
前記貫通孔は、フェムト秒レーザを用いて開けられることが好ましい。
【００１６】
このようにすれば、白金シートから多孔質白金シートを容易に作成することができる。
【００１７】
上記燃料電池において、
前記多孔質白金シートは、白金粒子を焼結することによって生成されることが好ましい。
【００１８】
このようにすれば、三次元的に広がる微細路を備えている多孔質白金シートを生成することが可能となる。
【００１９】
上記燃料電池において、
前記多孔質白金シートにおいて、少なくとも前記電解質膜側とは反対側の表面が、凹凸状に形成されていることが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、多孔質白金シートにおいて、電解質膜側との反対側表面の表面積を、増加させることができ、すなわち、多孔質白金シートにおいて、電解質膜側との反対側から供給される反応ガスとの反応面積を増加させることができる。その結果、発電効率を向上させることができる。
【００２１】
上記燃料電池において、
前記多孔質白金シートにおいて、少なくとも前記電解質膜側とは反対側の表面を、エッチング処理することにより、前記凹凸状に形成するようにしてもよい。
【００２２】
このようにすれば、エッチング処理を行うことにより、多孔質白金シートにおいて、電解質膜側との反対側表面の表面積を、増加させることができ、すなわち、多孔質白金シートにおいて、電解質膜側との反対側から供給される反応ガスとの反応面積を増加させることができる。その結果、発電効率を向上させることができる。
【００２３】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の燃料電池用膜−電極接合体では、
燃料電池用膜−電極接合体であって、
電解質膜と、
前記電解質膜上に形成される触媒電極層と、
を備え、
前記触媒電極層は、少なくとも、
板状の多孔質白金シートと、
前記多孔質白金シートの内孔の表面に形成される電解質と、
を備えることを要旨とする。
【００２４】
上記構成の燃料電池用膜−電極接合体によれば、触媒作用を持ち、粒子状ではない多孔質白金シートを備えているので、触媒電極層が、高温となったり、電位等の影響を受ける状況下となったとしても、多孔質白金シートの表面積が減少することを抑制でき、すなわち、触媒作用が低下することを抑制することができる。その結果、以上のようにすれば、この燃料電池用膜−電極接合体を燃料電池に用いた場合に、燃料電池において、触媒作用の低下によって、発電性能低下を抑制することが可能となる。
【００２５】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の燃料電池の製造方法では、
燃料電池の製造方法であって、
（Ａ）板状の多孔質白金シートを用意する工程と、
（Ｂ）電解質を含むディスパージョンを用意する工程と、
（Ｃ）前記ディスパージョンを前記多孔質白金シートに塗布する工程と、
（Ｄ）前記多孔質白金シートに塗布した前記ディスパージョンを乾燥させる工程と、
（Ｅ）電解質膜を用意する工程と、
（Ｆ）前記ディスパージョンが塗布された面とは反対面と、前記電解質膜とが対向するように、前記多孔質白金シートを前記電解質膜上に配置する工程と、
（Ｇ）前記電解質膜と前記多孔質白金シートとを接合する工程と、
を備えることを要旨とする。
【００２６】
上記構成の燃料電池の製造方法によれば、触媒電極層中に、触媒作用を持ち、粒子状ではない多孔質白金シートを備えた燃料電池を製造することが可能となる。そして、この燃料電池は、触媒電極層が、高温となったり、電位等の影響を受ける状況下となったとしても、多孔質白金シートの表面積が減少することを抑制でき、すなわち、触媒作用が低下することを抑制することができる。その結果、この燃料電池において、触媒作用の低下による発電性能低下を抑制することが可能となる。
【００２７】
上記燃料電池の製造方法において、
前記工程（Ａ）において、
板状な白金シートを用意する工程と、
前記白金シートに複数の貫通孔を開け、前記多孔質白金シートを作製する工程と、
を備えるようにしてもよい。
【００２８】
このようにすれば、複数の貫通孔を備えた多孔質白金シートを用意することが可能となる。
【００２９】
なお、本発明は、上記した燃料電池や燃料電池用膜−電極接合体などの態様に限られることなく、例えば、燃料電池用触媒電極層や多孔質白金シートなどの態様として実現することも可能である。また、燃料電池の製造方法などの態様に限られることなく、例えば、燃料電池用触媒電極層の製造方法や燃料電池用膜電極接合体（ＭＥＡ）の製造方法などの態様として実現することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．燃料電池の構成：
Ｂ．触媒電極層の構成：
Ｃ．触媒電極層を有するＭＥＡの製造方法：
Ｄ．実施例と比較例の実験結果：
Ｅ．変形例：
【００３１】
Ａ．燃料電池の構成：
図１は、本発明の実施例である燃料電池の概略構成を表わす断面模式図である。本実施例の燃料電池は、例えば固体高分子電解質型燃料電池とすることができ、単セル１０を複数積層したスタック構造を有している。単セル１０は、電解質膜２１と、電解質膜２１の両面に形成される触媒電極層（カソード２２およびアノード２３）とから成るＭＥＡ２４を備える。また、単セル１０は、ＭＥＡ２４の外側に第１ガス拡散層３１，３２を備え、さらに、その外側に第２ガス拡散層３３，３４を備えている。
【００３２】
電解質膜２１は、固体高分子材料、例えば、フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す。触媒電極層であるカソード２２およびアノード２３についての詳細は、後述する。
【００３３】
第１ガス拡散層３１，３２は、導電性を有するカーボン製の多孔質部材であり、例えば、カーボンクロスやカーボンペーパによって形成される。また、第２ガス拡散層３３，３４は、導電性を有し、第１ガス拡散層３１，３２よりも比較的大きな細孔からなる多孔質部材であり、例えば、カーボンペーパ等のカーボン多孔質体や、金属メッシュや発泡金属などの金属多孔質体によって形成することができる。
【００３４】
ガスセパレータ３５，３６は、ガス不透過の導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンや、プレス成形した金属板によって形成することができる。ガスセパレータ３５，３６の表面には、単セル１０に供給された燃料ガスあるいは酸化ガスの流路を形成するための凹凸形状が形成されている。すなわち、カソード２２側の第２ガス拡散層３３とガスセパレータ３５との間には、カソードでの電気化学反応に供される酸化ガスが通過する単セル内酸化ガス流路３７が形成されている。また、アノード２３側の第２ガス拡散層３４とガスセパレータ３６との間には、アノードでの電気化学反応に供される燃料ガスが通過する単セル内燃料ガス流路３８が形成されている。なお、図１のガスセパレータ３５，３６は、平行な複数の溝からなる凹凸形状を有しているが、異なる形状としても良く、ガスセパレータ３５，３６とＭＥＡ２４との間に、ガスの流路を形成するための空間を形成可能であればよい。
【００３５】
単セル１０の外周部には、単セル内酸化ガス流路３７および単セル内燃料ガス流路３８におけるガスシール性を確保するためのシール部材（図示しない）が配設されている。また、本実施例の燃料電池は、単セル１０を複数積層したスタック構造を有しているが、このスタック構造の外周部には、単セル１０の積層方向と平行であって燃料ガスあるいは酸化ガスが流通する複数のガスマニホールドが設けられている（図示せず）。これら複数のガスマニホールドのうちの酸化ガス供給マニホールドを流れる酸化ガスは、各単セル１０に分配され、第２ガス拡散層３３および第１ガス拡散層３１を拡散しＭＥＡにて電気化学反応に供されつつ、各単セル内酸化ガス流路３７内を通過し、その後、酸化ガス排出マニホールドに集合する。同様に、燃料ガス供給マニホールドを流れる燃料ガスは、各単セル１０に分配され、第２ガス拡散層３４および第１ガス拡散層３２を拡散しＭＥＡにて電気化学反応に供されつつ、各単セル内燃料ガス流路３８内を通過し、その後、燃料ガス排出マニホールドに集合する。
【００３６】
燃料電池に供給される酸化ガスとしては、例えば空気を用いることができる。また、燃料電池に供給される燃料ガスとしては、炭化水素系燃料を改質して得られる水素リッチガスを用いても良いし、純度の高い水素ガスを用いても良い。
【００３７】
なお、図示は省略しているが、スタック構造の内部温度を調節するために、各単セル間に、あるいは所定数の単セルを積層する毎に、冷媒の通過する冷媒流路を設けても良い。冷媒流路は、隣り合う単セル間において、一方の単セルが備えるガスセパレータ３５と、これに隣接して設けられる他方の単セルのガスセパレータ３６との間に設ければよい。
【００３８】
Ｂ．触媒電極層の構成：
図２は、図１の点線領域Ｘの拡大図であり、触媒電極層（カソード２２）の断面を模式的に表わす説明図である。図３は、図１のＡ−Ａ断面を表わす説明図である。すなわち、この図３は、カソード２２と第１ガス拡散層３１との界面の様子を示す。触媒電極層であるカソード２２は、白金シート４０と、電解質４５とから構成される。
【００３９】
この白金シート４０は、白金から成る長方形の板状材料であり、例えば、厚さが５μｍ〜５０μｍのものを用いることができる。また、この白金シート４０は、表面が触媒金属として働く。そして、この白金シート４０は、図２、３に示すように、厚さ方向に貫通する複数の孔部４２を備えた多孔質体となっており、さらに、第１ガス拡散層３１側の表面が、エッチング処理されて凹凸状（若しくは、ぎざぎざ状）となっている。
【００４０】
また、電解質４５は、白金シート４０の孔部４２の表面（図２参照）と、白金シート４０の第１ガス拡散層３１側の表面（凹凸状）（図２，３参照）に形成されている。特に、白金シート４０の第１ガス拡散層３１側の表面（凹凸状）では、図３に示すように、この電解質４５は、まだら状に形成される。これにより、酸化ガスと、触媒金属（白金シート４０）と、電解質４５が三層界面を形成することが可能となる。この電解質４５は、プロトン伝導性を有する材料、例えば、フッ素系樹脂などを用いることができる。
【００４１】
以上のように、本実施例の燃料電池のカソード２２は、表面が触媒作用を持ち、粒子状ではなく板状の白金シート４０から構成される。このようにすれば、電気化学反応の進行に伴って生じる熱の排熱がうまくできず、カソード２２が高温となっても、白金シート４０は、粒子状ではないので、白金シート４０の表面積が減少することを抑制でき、すなわち、高温によって触媒作用が低下することを抑制することができる。また、カソード２２は、担体を含んでおらず、また、白金は、酸化しにくいので、電位等の影響によって酸化（腐食）することが少ない。従って、カソード２２において、電位等の影響により白金シート４０の表面積が減少することを抑制でき、すなわち、カソード２２において、電位等の影響によって触媒作用が低下することを抑制することができる。その結果、以上のようにすれば、カソード２２において、触媒作用の低下による燃料電池の発電性能低下を抑制することが可能となる。なお、電解質膜２１と触媒電極層との界面付近がもっとも電気化学反応が活発であるが、上記白金シート４０は、電解質膜２１に接するように形成されているので、特に電解質膜２１との界面において、上記のように触媒作用の低下を抑制することが可能であり、それゆえ、発電性能の低下がより抑制される。
【００４２】
また、以上のように、カソード２２において、白金シート４０の第１ガス拡散層３１側の表面を、エッチング処理して凹凸状としている。このようにすれば、白金シート４０の第１ガス拡散層３１側の表面積を増加させることができ、すなわち、白金シート４０において、第１ガス拡散層３１側から供給される酸化ガスとの反応面積を増加させることができる。その結果、発電効率を向上させることができる。
【００４３】
なお、アノード２３についても、カソード２２と同様に、白金シート４０と、電解質４５とから構成され、上記カソード２２と同様の効果を奏することが可能である。
【００４４】
Ｃ．触媒電極層を有するＭＥＡの製造方法：
図４は、燃料電池の製造時に実行される触媒電極層（カソード２２およびアノード２３）を有するＭＥＡ２４の製造工程を表わす説明図である。触媒電極層を作製するには、まず、白金シート４０を用意する（ステップＳ１００）。
【００４５】
次に、用意した白金シート４０の一面に、王水液（硫酸水溶液）でエッチング処理を施す（ステップＳ１１０）。
【００４６】
続いて、白金シート４０において、エッチング処理を施した面に対して、フェムト秒レーザを用いて、貫通孔である孔部４２を生成する（ステップＳ１２０）。この孔部４２は、白金シート４０において、空孔率が５％〜２０％程度になるように、孔径、および、間隔が決定されることを好ましい。例えば、孔部４２は、孔径が１０μｍであり、間隔を１０μｍごとに生成するようにしてもよい。なお、空孔率とは、白金シート４０全体の体積に対する孔部４２の体積率を表わす。
【００４７】
次に、水と電解質４５との混合液であるディスパージョン（電解液）を用意する（ステップＳ１３０）。
【００４８】
そして、ディスパージョンを、白金シート４０のエッチング処理が施され、さらに、孔部４２が形成された面に塗布する（ステップＳ１４０）。この場合、例えば、スプレー噴射やスクリーン印刷などで行うことが好ましい。
【００４９】
塗布後、白金シート４０でディスパージョンを乾燥させる（ステップＳ１５０）。この場合、例えば、８０℃の空気雰囲気下に１０分間置くことで乾燥させる。
【００５０】
上記ステップＳ１００〜ステップＳ１５０の工程を繰り返すことによって、白金シート４０上に電解質４５が形成された生成体（以下では、塗布後白金シートとも呼ぶ。）を２つ用意する。そして、電解質膜２１を用意して、その電解質膜２１の両面に、塗布後白金シートを配置する（ステップＳ１６０）。この場合、塗布後白金シートは、電解質塗布面の反対面（エッチング処理がなされてない面）と、電解質膜２１とが対向するように配置される。
【００５１】
そして、ステップＳ１６０の工程で生成された生成体（電解質膜２１の両面に塗布後白金シートが配置された部材）をホットプレスして（ステップＳ１７０）、電解質膜２１と触媒電極層とを接合し、電解質膜２１の両面に触媒電極層が形成されたＭＥＡが完成する。なお、この場合、例えば、１００℃、１ＭＰａでホットプレスする。
【００５２】
以上のようにすれば、貫通孔である孔部４２を複数有する白金シート４０を備えた触媒電極層を作製することが可能である。
【００５３】
Ｄ．実施例と比較例の実験結果：
図５は、本実施例の燃料電池と、本実施例の燃料電池に対して触媒電極層の構成が異なる燃料電池との耐久度を比較した実験結果を示す図である。この実験結果は、本実施例の燃料電池、および、本実施例の燃料電池に対して触媒電極層の構成が異なる燃料電池（比較例の燃料電池と呼ぶ。）において、実験開始直後の電圧に対する３０００時間運転（発電）した後の電圧維持率を示している。比較例の燃料電池は、触媒電極層（カソード２２）以外の構成（電解質膜２１、第１ガス拡散層、第２ガス拡散層、および、ガスセパレータなど。）は、本実施例の燃料電池と同様である。
【００５４】
実験に用いた本実施例の燃料電池は、触媒電極層のうち、カソード２２のみが、上述のように、白金シート４０と電解質４５から構成され、アノード２３は、従来のように、白金が担持されたカーボン（以下では、担持カーボンとも呼ぶ。）と、電解質４５とから構成されている。一方、比較例１の燃料電池は、カソード、アノードともに、担持カーボンと、電解質４５のみから構成される。
【００５５】
本実施例の燃料電池のカソード２２では、白金シート４０として、厚さが１０μｍ、孔部４２の孔径が１０μｍ、孔部４２の間隔が１０μｍ、空孔率が約１９％の白金シートと、電解質４５として、高分子電解質（デュポン社製、ＳＥ２００９２）１．１ｇを用いた。一方、比較例の燃料電池のカソードでは、担持カーボンとして、４５質量％の白金を担持した炭素粒子（ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製、ケッチェンブラックＥＣ）１ｇを用い、電解質として、高分子電解質（デュポン社製、ＳＥ２００９２）２．２ｇを用いた。
【００５６】
また、本実施例、および、比較例の燃料電池のアノードでは、担持カーボンとして、３０質量％の白金を担持した炭素粒子（日本キャボット社製、バルカンＸＣ−７２Ｒ）１ｇを用い、電解質として、高分子電解質（デュポン社製、ＳＥ２００９２）３．５ｇを用いた。なお、電解質膜としては、フッ素系固体高分子膜（デュポン社製、Ｎａｆｉｏｎ１１２）を用意した。
【００５７】
本実施例、および、比較例の燃料電池では、以上の材料を用いて、ＭＥＡを作製（図４参照）し、そのＭＥＡを第１ガス拡散層、第２ガス拡散層の順に挟持し、最後に、その積層体をガスセパレータで挟持することで単セルを作製した。
【００５８】
実際の燃料電池は、単セルを複数積層した構造を有しているが、図５に示す実験結果は、本実施例、および、比較例の燃料電池について、単セルの状態で発電を行なわせた場合の結果である。発電の際には、燃料ガスとしては純度の高い水素ガスを大過剰量用い、酸化ガスとしては空気を大過剰量用いた。このとき、各燃料電池の運転温度は、９０℃とし、燃料ガスおよび酸化ガスは、それぞれ、バブラ温度が５０℃となるように加湿した。各燃料電池における電極面積は２５ｃｍ2 とした。各燃料電池を３０００時間運転し、その間の負荷は、０．５Ａ／ｃｍ2を維持した。
【００５９】
図５に示すように、本実施例の燃料電池は、比較例の燃料電池と比べて、大幅に電圧降下を抑制することができた。このことから、本実施例の燃料電池は、比較例の燃料電池と比較して、カソード２２において、触媒金属の表面積の減少を抑制することができ、触媒金属の触媒作用が低下を抑制することができると考えられる。
【００６０】
Ｅ．変形例：
なお、本発明では、上記した実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。
【００６１】
Ｅ１．変形例１：
図６は、変形例１として白金シート４０を備えるＭＥＡ２４Ａの概略断面図である。上記実施例の燃料電池の触媒電極層では、白金シート４０と電解質４５のみから構成され、電解質膜２１上に設けるようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、触媒電極層（カソード２２またはアノード２３）を、担持カーボンと電解質からなる担持カーボン層と、白金シート４０とから構成するようにしてもよい。この場合、図６に示すように、電解質膜２１上に担持カーボン層を配置し、さらに、その積層体上に白金シート４０を配置するようにしてもよいし、電解質膜２１上に白金シート４０を配置し、その積層体上に担持カーボン層を配置するようにしてもよい。このようにすれば、触媒電極層において、白金シート４０の厚さを抑制することができ、すなわち、触媒電極層に用いる白金量を抑制することができる。
【００６２】
Ｅ２．変形例２：
上記実施例の燃料電池で用いられる白金シート４０は、貫通孔である孔部４２を複数備えていたが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、白金シート４０は、三次元的に広がる微細路を備えている白金シートとしてもよい。この場合、白金シート４０は、例えば、白金粉末を焼結することによって生成し、また、電解質４５を含むディスパージョンをスプレー噴射で、白金シート４０の表面および内孔に塗布する。このようにして生成された白金シート４０を用いても、上記同様の効果を奏することができる。また、この白金シート４０は、三次元的に広がる微細路を備えているので、反応ガスとの反応面積を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施例である燃料電池の概略構成を表わす断面模式図である。
【図２】図１の点線領域Ｘの拡大図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面を表わす説明図である。
【図４】燃料電池の製造時に実行される触媒電極層（カソード２２およびアノード２３）を有するＭＥＡ２４の製造工程を表わす説明図である。
【図５】本実施例の燃料電池と本実施例の燃料電池に対して触媒電極層の構成が異なる燃料電池との耐久度を比較した実験結果を示す図である。
【図６】変形例１として白金シート４０を備えるＭＥＡ２４Ａの概略断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０...単セル
２１...電解質膜
２２...カソード
２３...アノード
３１...第１ガス拡散層
３２...第１ガス拡散層
３３...第２ガス拡散層
３４...第２ガス拡散層
３５...ガスセパレータ
３６...ガスセパレータ
３７...単セル内酸化ガス流路
３８...単セル内燃料ガス流路
４０...白金シート
４２...孔部
４５...電解質
【図１】
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【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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