(57)【要約】【課題】高い反応ガスおよび酸化ガス透過能と水分管理機能を発現させる燃料電池を提供する。【解決手段】高分子電解質膜、触媒を担持した炭素粉末と高分子電解質とを含む嵩密度が８〜１４ｍｇ／ｃｍ２の電極触媒層及び、細孔径が１〜１００μｍの範囲に細孔容積の９０％以上存在し、細孔径ピークが１０〜２０μｍと３０〜４０μｍの範囲にそれぞれ存在する多孔質電極基材とをこの順に積層してなる膜電極接合体であり、電極触媒層の前記嵩密度は、前記高分子電解質溶液の溶媒の除去を室温の大気中に放置して行うことで達成される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子電解質膜、触媒を担持した炭素粉末と高分子電解質とを含む電極触媒層及び多孔質電極基材とをこの順に積層してなる膜電極接合体であって、
前記電極触媒層は、嵩密度が８〜１４ｍｇ／ｃｍ２の範囲であり、
前記多孔質電極基材は、細孔径が１〜１００μｍの範囲に細孔容積の９０％以上存在し、細孔径ピークが１０〜２０μｍと３０〜４０μｍの範囲にそれぞれ存在する多孔質電極基材であることを特徴とする膜電極接合体。
【請求項２】
高分子電解質膜の両側に、触媒を担持した炭素粉末と高分子電解質とを含む電極触媒層、さらに両側の電極触媒層に２枚の多孔質電極基材をそれぞれ積層してなる膜電極接合体であって、
前記電極触媒層の少なくとも一方は、嵩密度が８〜１４ｍｇ／ｃｍ２の範囲であり、
前記多孔質電極基材は、細孔径が１〜１００μｍの範囲に細孔容積の９０％以上存在し、細孔径ピークが１０〜２０μｍと３０〜４０μｍの範囲にそれぞれ存在する多孔質電極基材であることを特徴とする膜電極接合体。
【請求項３】
前記電極触媒層の両方が、嵩密度８〜１４ｍｇ／ｃｍ２の範囲にある請求項２に記載の膜電極接合体。
【請求項４】
前記多孔質電極基材は、炭素繊維抄紙体である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の膜電極接合体。
【請求項５】
前記炭素繊維抄紙体は、炭素短繊維にパルプを混抄した炭素繊維紙を焼成したものである請求項４に記載の膜電極接合体。
【請求項６】
触媒を担持した炭素粉末と高分子電解質溶液とを含んでなる組成物を任意の基材に成膜し、前記高分子電解質溶液の溶媒を除去して電極触媒層を得、これを高分子電解質膜の側面に転写し、さらに多孔質電極基材を前記電極触媒層と重なるように積層する膜電極接合体の製造方法であって、前記高分子電解質膜の側面に転写される電極触媒層が、前記高分子電解質溶液の溶媒の除去を室温の大気中に放置することで行い、嵩密度８〜１４ｍｇ／ｃｍ２とした電極触媒層であり、前記多孔質電極基材が細孔径が１〜１００μｍの範囲に細孔容積の９０％以上存在し、細孔径ピークが１０〜２０μｍと３０〜４０μｍの範囲にそれぞれ存在する多孔質電極基材であることを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
【請求項７】
触媒を担持した炭素粉末と高分子電解質溶液とを含んでなる組成物を任意の基材に成膜し、前記高分子電解質溶液の溶媒を除去して電極触媒層を得、これを高分子電解質膜の両側面に転写し、さらに多孔質電極基材を前記電極触媒層と重なるように積層する膜電極接合体の製造方法であって、前記高分子電解質膜の両側面に転写される電極触媒層の少なくとも一方が、前記高分子電解質溶液の溶媒の除去を室温の大気中に放置することで行い、嵩密度８〜１４ｍｇ／ｃｍ２とした電極触媒層であり、前記多孔質電極基材が細孔径分布が１〜１００μｍの範囲に９０％以上存在し、細孔径ピークが１０〜２０μｍと３０〜４０μｍの範囲にそれぞれ存在する多孔質電極基材であることを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
【請求項８】
前記高分子電解質膜の両側面に転写される電極触媒層の両方が、前記高分子電解質溶液の溶媒の除去を室温の大気中に放置することで行い、嵩密度８〜１４ｍｇ／ｃｍ２とした電極触媒層である請求項７に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項９】
前記多孔質電極基材は、炭素繊維抄紙体である請求項６乃至８のいずれか１項に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項１０】
前記炭素繊維抄紙体は、炭素短繊維にパルプを混抄した炭素繊維紙を焼成したものである請求項９に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の膜電極接合体を用いた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用いられる膜電極接合体、その製造方法及び該膜電極接合体を用いた燃料電池等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池はプロトン伝導性の高分子電解質膜を用いることを特徴としており、水素等の燃料ガスと酸素等の酸化ガスを電気化学的に反応させることにより起電力を得る装置である。固体高分子型燃料電池は、自家発電装置や、自動車等の移動体用の発電装置として利用可能である。
【０００３】
このような固体高分子型燃料電池は、水素イオン（プロトン）を選択的に伝導する高分子電解質膜を有する。また、貴金属系触媒を担持したカーボン粉末を主成分とする触媒層とガス拡散電極基材とを有するガス拡散電極が、触媒層側を内側にして、高分子電解質膜の両面に接合された構造となっている。
【０００４】
このような高分子電解質膜と少なくとも１枚、好ましくは２枚のガス拡散電極からなる接合体は膜電極接合体（ＭＥＡ: Membrane Electrode Assembly）と呼ばれている。また高分子電解質膜の両面に２枚のガス拡散電極を接合したＭＥＡの両外側には燃料ガスまたは酸化ガスを供給し、かつ生成ガスおよび過剰ガスを排出することを目的としたガス流路を形成したセパレーターが設置されている。
【０００５】
固体高分子型燃料電池のアノード及びカソードの各触媒層内における電極反応は、各反応ガスと、電極触媒と、電解質とが同時に存在する三相界面において進行する。そのため固体高分子型燃料電池においては、従来、高分子電解質膜と同種あるいは異種のイオン電解質で被覆した比表面積の大きな金属触媒担持カーボン微粒子（例えば、カーボンブラック担体に白金を担持したもの等）を電極触媒層の構成材料として使用し、電極触媒層内の三相界面の三次元化を行なうことにより、三相界面の増大化が図られている。そして、上記のように形成された電極触媒層内には、構成材料となるカーボン微粒子の二次粒子間または三次粒子間に形成される微少な細孔からなる空隙部が三次元的に形成され、空隙部が三相界面へ供給される各反応ガスの拡散流路として機能する。
【０００６】
燃料電池セル内での反応が円滑に進行するためには、電極触媒層と多孔質電極基材からなるガス拡散電極は次の機能を持つ必要がある。第１に多孔質電極基材の外側に配置されたセパレーターに形成されたガス流路より電極触媒層中の貴金属系触媒に均一に燃料ガスまたは酸化ガスを供給する機能である。第２に電極触媒層で反応により生成した水を、多孔質電極基材を通して排出する機能である。第３に電極触媒層での反応に必要な電子または生成される電子を、多孔質電極基材を通してセパレーターへ導電する機能である。
【０００７】
そのため、ガス拡散電極には高い反応ガスおよび酸化ガス透過能と水の排出性、電子導電性が求められている。
【０００８】
加えて、一般的な固体高分子型燃料電池で用いられる高分子電解質膜は、含水状態でプロトン伝導性を示すことより、ガス拡散電極には生成水の排水のみでなく、高分子電解質膜の保水という相反する機能が求められている。ガス拡散電極を構成する多孔質電極基材のガス透気度を高くし生成水の排水能を高くしたものでは、高分子電解質膜が乾燥することによりプロトン伝導抵抗が増大し、発電性能が低下する。逆に多孔質電極基材のガス透気度を低くし高分子電解質膜の保水能を高めたものでは、生成水の排水不良によって反応ガスおよび酸化ガスの拡散が阻害されるフラッディングにより発電性能が低下する。
【０００９】
触媒層の細孔径、細孔分布、細孔率を制御しようとする技術として、例えば特許文献１（特開２００２−１１０２０２号公報）には、アノードとカソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置された高分子電解質膜とを有しており、かつ、前記アノードと前記カソードとが、ガス拡散多孔質電極基材と、当該ガス拡散多孔質電極基材と前記高分子電解質膜との間に配置される触媒とイオン交換樹脂とを含有する電極触媒層とをそれぞれ備える固体高分子型燃料電池であって、前記アノードと前記カソードの少なくとも一方の前記電極触媒層は、全細孔容積に対する細孔径１０〜３０μｍの細孔容積の割合が２０〜６０％であることを特徴とする固体高分子型燃料電池が開示されている。また、特許文献２（特開２００５−３１０７１４号公報）には、メタノールなどの液体燃料を用いる固体高分子型燃料電池における燃料極（アノード）側拡散層（液体燃料拡散層という）として、細孔率が２０〜６５％であり、直径が５０〜８００ｎｍの範囲にある細孔の体積が液体燃料拡散層の全細孔体積の３０％以上で、かつ１００〜８００ｎｍの範囲に細孔直径の分布ピークがある細孔分布を有し、前記燃料拡散層はファイバー状担持触媒と粒子状触媒を含み、ファイバー状担持触媒はヘリングボーンまたはプレートレット構造を持つカーボンナノファイバー及び前記カーボンナノファイバーに担持された触媒粒子を含有し、前記粒子状担持触媒は、カーボンブラック粒子及び前記カーボンブラック粒子及び前記カーボンブラック粒子に担持された触媒粒子を含有することを特徴とする液体燃料型固体高分子燃料電池用アノード電極が開示される。
【特許文献１】特開２００２−１１０２０２号公報
【特許文献２】特開２００５−３１０７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ガス拡散電極には、固体高分子型燃料電池内での生成水の排水と、プロトン伝導抵抗を低減するための高分子電解質膜の保水という固体高分子型燃料電池内部での水分管理機能、および高い反応ガスおよび酸化ガス透過能が必要である。この水分管理機能、ガス透過能発現、燃料電池性能向上のために、ガス拡散電極の嵩密度、細孔径、細孔分布の最適化を行なうことが有効である。つまり、ガス拡散電極を構成する触媒層の嵩密度、細孔径、細孔分布と、多孔質電極基材の嵩密度、細孔径、細孔分布を最適化することが必要である。
【００１１】
特許文献１、２は、電極触媒層においてのみ細孔率、細孔径、細孔分布を制御したものであり、多孔質電極基材との組み合わせであるガス拡散電極としての反応ガスおよび酸化ガス透過能と水の排出性を向上させるという点で十分でない。
【００１２】
本発明はこれら上記従来の技術の課題を解決するもので、多孔質電極基材と電極触媒層からなるガス拡散電極が、燃料電池内部において、高い反応ガスおよび酸化ガス透過能と水分管理機能を発現させる燃料電池を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、本発明に到達したものである。すなわち、本発明は、
高分子電解質膜、触媒を担持した炭素粉末と高分子電解質とを含む電極触媒層及び多孔質電極基材とをこの順に積層してなる膜電極接合体であって、
前記電極触媒層は、嵩密度が嵩密度８〜１４ｍｇ／ｃｍ２の範囲であり、
前記多孔質電極基材は、細孔径が１〜１００μｍの範囲に細孔容積の９０％以上存在し、細孔径ピークが１０〜２０μｍと３０〜４０μｍの範囲にそれぞれ存在する多孔質電極基材である膜電極接合体に関する。
【００１４】
また、本発明は、上記電極触媒層の嵩密度を達成するため、触媒を担持した炭素粉末と高分子電解質溶液とを含んでなる組成物を任意の基材に成膜し、前記高分子電解質溶液の溶媒を除去する際に、前記高分子電解質溶液の溶媒の除去を室温の大気中に放置することで行い、得られた電極触媒層を高分子電解質膜に転写し、さらに、前記の多孔質電極基材を前記電極触媒層と重なるように積層することで膜電極接合体を製造する方法に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アノード、カソードを問わず、電極触媒層を大気中で乾燥した電極触媒層と特定の多孔質電極基材とを組み合わせて製造した膜電極接合体を用いることにより固体高分子型燃料電池の発電特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照にしながら、さらに詳細に説明する。図１は本発明で提案する電極触媒層と多孔質電極基材の組み合わせを有する膜電極接合体を用いた固体高分子型燃料電池の概略的構成図である。以下の例では、高分子電解質膜の両側に電極触媒層と多孔質電極基材からなるガス拡散電極を設けた構造について説明するが、本発明における膜電極接合体の最小単位は、高分子電解質膜のいずれか一方にガス拡散電極を設けた構造である。
【００１７】
図１に示されるように、本実施形態にかかる固体高分子型燃料電池は、プロトン伝導性を有する高分子電解質膜１の片面に酸化ガス用触媒からなるカソード側触媒層２を、もう片面には燃料ガス用触媒からなるアノード側触媒層３を備えており、それぞれの触媒層の外側には炭素短繊維からなるカソード側多孔質電極基材４、アノード側多孔質電極基材５が備えられている。さらに、これらの高分子電解質膜１、触媒層２，３、多孔質電極基材４，５からなる膜電極接合体６を挟持するように、カソード側ガス流路１３が形成されたカソード側セパレーター７、アノード側ガス流路１４が形成されたアノード側セパレーター８を備えている。
【００１８】
また、それぞれのセパレーター７，８には、酸化ガス導入部９と排出部１０、燃料ガス導入部１１と排出部１２が備えられている。燃料ガスは導入部１１から導入され、セパレーター８に形成されたガス流路１４から多孔質電極基材５を介して触媒層３に供給され、プロトンと電子に解離される。電子は触媒層３から多孔質電極基材５を介してセパレーター８に伝導され、外部の負荷に供給される。
【００１９】
またプロトンは高分子電解質膜１中を伝導し、カソードへ移動する。一方、酸化ガスは導入部９から導入され、セパレーター７に形成されたガス流路１３から多孔質電極基材４を介して触媒層２に供給され、高分子電解質膜１中を伝導してきたプロトンと結合して水を生成する。このようにして所望の起電力が取り出せる。
【００２０】
本発明にかかる多孔質電極基材４，５としては、導電性、ガス透過性を有する炭素多孔質材料、または金、ステンレスなどの金属多孔質材料を用いることが好ましい。固体高分子型燃料電池では、内部が酸性雰囲気となっているため、耐酸性を有する炭素多孔質材料がより好ましい。炭素多孔質材料としては、炭素多孔質フィルムや、複数の炭素繊維が集合してなる織物や、複数本の炭素短繊維が集合してなる抄紙体が好ましく、表面平滑性が高く、電気的接触が良好で、かつ高分子電解質膜への突き刺さりによる短絡が低減される複数本の炭素短繊維が集合してなる抄紙体がより好ましい。
【００２１】
抄紙体を構成する炭素短繊維としては、どのようなものでも用いることができるがポリアクリロニトリル（以後ＰＡＮと略す。）系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、フェノール系炭素繊維から選ばれる１つ以上の炭素繊維を含むことが好ましく、ＰＡＮ系炭素繊維を含むことがより好ましい。
【００２２】
炭素短繊維の平均径は、表面平滑性、導電性の付与のためには３〜３０μｍ程度が好ましく、４〜２０μｍがより好ましく、４〜８μｍがさらに好ましい。また、異なる平均径の炭素短繊維を２種類以上用いることも、表面平滑性、導電性の両立のために好ましい
【００２３】
炭素短繊維の長さは、抄紙時の分散性、および機械的強度を高めるために、２ｍｍ以上１２ｍｍ以下が好ましく、３ｍｍ以上９ｍｍ以下がさらに好ましい。炭素短繊維を互いに結着させるための炭素材としては、樹脂を加熱によって炭素化して得られる炭素材を用いることができる。このために用いる樹脂としては、炭素化した段階で多孔質電極基材の炭素繊維を結着することのできる公知の樹脂から適宜選んで用いることができる。炭素化後に導電性物質として残存しやすいという観点から、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂、ピッチ等が好ましく、加熱による炭素化の際の炭化率の高いフェノール樹脂が特に好ましい。
【００２４】
また、細孔径ピークを２山形成するため、炭素繊維抄紙体を形成する際にパルプを混抄させることが好ましい。パルプの種類は合繊パルプや木材パルプ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
次に本発明で提案する膜電極接合体６について図１を参照しながら説明する。
高分子電解質膜１としては、プロトン解離性の基、例えば−ＯＨ基、−ＯＳＯ３Ｈ基、―ＣＯＯＨ基、−ＳＯ３Ｈ基等が導入された高分子を用いることが好ましく、パーフルオロスルホン酸系の膜を用いることが、化学的安定性、プロトン伝導性の点よりさらに好ましい。
【００２６】
触媒としては、白金、白金合金、パラジウム、マグネシウム、バナジウム等があるが、白金、白金合金を用いることが好ましい。
【００２７】
また、電極触媒層を形成する際、嵩密度、細孔径や細孔分布は、触媒を担持した炭素粉末と高分子電解質からなる溶液の濃度、粘度、分散度、もしくは層形成時の乾燥速度、乾燥雰囲気などにより制御することができる。特に層形成時の乾燥速度、乾燥雰囲気にて制御することが好ましい。さらに触媒層形成方法としてはスクリーン印刷法、ドクターブレード法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２８】
本発明の提案する嵩密度を有する電極触媒層を形成するには、触媒を担持した炭素粉末と高分子電解質溶液とを含んでなる組成物を任意の基材に成膜し、前記高分子電解質溶液の溶媒を除去する際に、前記高分子電解質溶液の溶媒の除去を室温の大気中に放置することで行い、得られた電極触媒層を高分子電解質膜に転写し、さらに、前記の多孔質電極基材を前記電極触媒層と重なるように積層することで膜電極接合体を製造することが好ましい。
【００２９】
溶媒としては、水、低級アルコールなどが挙げられる。
放置する時間は、特に制限されるものではないが電極触媒層が十分乾燥することが必要であり、１時間以上が好ましい。
【００３０】
触媒を担持した炭素粉末と高分子電解質溶液とを含んでなる組成物を成膜する基材としては特に制限はないが、乾燥後の電極触媒層の剥離性に優れる樹脂フィルム、例えば、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂フィルムなどが好ましい。
【００３１】
また、得られた電極触媒層を高分子電解質膜に転写するには、ホットプレス法などの加圧条件で転写するのが好ましい。
【００３２】
固体高分子型燃料電池はカソード側において電極反応生成物としての水や高分子電解質膜を浸透した水が発生する。またアノード側では高分子電解質膜の乾燥を抑制するために加湿されたガスが供給される。このような点より本発明にかかる多孔質電極基材は、ガス透過性を確保するために撥水性の高分子を含むことが好ましい。撥水性の高分子としては、化学的に安定でかつ高い撥水性を有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などのフッ素樹脂を用いることが好ましい。
【００３３】
多孔質電極基材への撥水性の高分子の導入法としては、撥水性の高分子の微粒子が分散した分散水溶液中に多孔質電極基材を浸漬させるディップ法、分散水溶液を噴霧するスプレー法などを用いることができるが、面内方向、厚み方向への導入量の均一性の高いディップ法が好ましい。
【００３４】
撥水性の高分子の導入量は以下のように定義される。
撥水性の高分子の導入量＝導入された撥水性高分子の単位面積当たりの重量／ガス拡散電極基材の単位面積当たりの重量
上記撥水性高分子の導入量は多孔質電極基材の水分管理機能発現のためには０〜５０wt％が好ましく、ガス透過性、電気抵抗の観点より０〜４０ｗｔ％がさらに好ましい。
【実施例】
【００３５】
〔実施例１〕
（１）電極触媒ペースト作製
４６．５質量％Ｐｔ担持カーボン粉末（田中貴金属株式会社製）２．５ｇと純水５．０ｇ、５質量％Ｎａｆｉｏｎ溶液（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）２２．５ｇを混合、攪拌を行い、電極触媒ペーストを得た。
【００３６】
（２）多孔質電極基材の製造方法
長さ３ｍｍにカットした平均直径７μｍのＰＡＮ系炭素短繊維５０質量％とバインダーとしてポリエチレンパルプ（商品名：ＳＷＰ、三井化学株式会社製）４０質量％とポリビニルアルコール（ＰＶＡ）（商品名：ＶＢＰ１０５−１、クラレ株式会社製）１０質量％を水中で分散させ、連続的に金網上に抄造し、乾燥させて炭素繊維紙を得た。
【００３７】
この炭素繊維紙に、フェノール樹脂（商品名：フェノライトＪ−３２５、大日本インキ化学株式会社製）のメタノール溶液を含浸させ、室温でメタノールを十分に乾燥させ、フェノール樹脂の不揮発分を、３４質量％付着させたフェノール樹脂含浸炭素繊維紙を得た。
【００３８】
このフェノール樹脂含浸炭素繊維紙を２枚重ねて２５０℃の温度で、１．０ＭＰａの圧力を加えてロールプレスを行い、フェノール樹脂を硬化させ、不活性ガス（窒素）雰囲気中で、１９００℃で連続的に炭素化して、炭素短繊維の抄紙体からなる多孔質電極基材を得た。得られた多孔質電極基材は厚みが２００μｍ、嵩密度が０．３１g/cm３であった。また、水銀ポロシメーターにて気孔率、細孔径分布および細孔径ピークを求めたところ、気孔率が０．８５、細孔径分布が１〜１００μｍの範囲にあり、細孔径ピークが１０〜２０μｍと３０〜４０μｍの範囲に存在していた。ただし、細孔径分布が１〜１００μｍの範囲にあるとは、多孔質電極基材の細孔容積が、細孔径１〜１００μｍの範囲に９０％以上存在することを意味する。
【００３９】
（３）多孔質電極基材への撥水性付与
多孔質電極基材を５．４ｃｍ×５．４ｃｍに切り出し、２０重量％ＰＴＦＥディスパージョン（商品名：ＰＴＦＥディスパージョン、三井−デュポンフロロケミカル株式会社製）に浸漬し、乾燥後、３６０℃で１時間熱処理した。これによって撥水性高分子化合物が含有された。
【００４０】
（４）膜電極接合体（ＭＥＡ）の作製
高分子電解質膜としてＮａｆｉｏｎ（商品名：「Ｎａｆｉｏｎ  １１２」、ＤｕＰｏｎｔ社製）を用いた。上記（１）にて作製した電極触媒ペーストをドクターブレード法にてＰＴＦＥシート上へ５ｃｍ×５ｃｍになるよう塗布した後、アノード側はイソプロピルアルコール雰囲気、カソード側は大気中にて乾燥し、電極触媒層を得た。作製した電極触媒層中のＰｔ量は０．１２ｍｇ／ｃｍ２であった。得られた触媒層の厚みと重量より嵩密度を算出した。結果を表１に示す。
【００４１】
作製したシートを高分子電解質膜の両面に挟み、５ＭＰａの荷重を掛け、１３５℃、８分間ホットプレスを行った後、ＰＴＦＥシートを剥離し、両極に（４）にて作製した多孔質電極基材を挟み、ＭＥＡを得た。
【００４２】
〔実施例２〕
電極触媒層の乾燥雰囲気を、アノードは大気中、カソードはイソプロピルアルコール雰囲気にて行った点を除いて、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００４３】
〔実施例３〕
電極触媒層の乾燥雰囲気を、アノード、カソードともに大気中にて行った点を除いて、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００４４】
〔比較例１〕
電極触媒層の乾燥雰囲気を、アノード、カソードともにイソプロピルアルコール雰囲気にて行った点を除いて、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2008311181.tif 000002
【００４６】
〔実施例４〕
（３）燃料電池特性評価
実施例１で作製したＭＥＡを蛇腹状のガス流路を有する２枚のカーボンセパレーターによって挟み、固体高分子型燃料電池（単セル）を形成した。
【００４７】
この単セルについて、電流密度−電圧特性を測定することによって燃料電池特性評価を行った。燃料ガスとして水素ガスを用い、酸化ガスとして空気を用いた。セル温度８０℃、燃料ガス利用率６０％、酸化ガス利用率４０％とした。また、ガス加湿はバブラーにそれぞれ燃料ガスと酸化ガスを通すことによって行った。
加湿温度８０℃、電流密度が０．５Ａ／ｃｍ2のときの燃料電池セルのセル電圧が０．５６４Ｖ、セルの内部抵抗が３．０１ｍΩであった。
また、加湿温度６０℃、電流密度が０．５Ａ／ｃｍ2のときの燃料電池セルのセル電圧が０．４９５Ｖ、セルの内部抵抗が５．６２ｍΩであり、良好な特性を示した。
【００４８】
〔実施例５〕
実施例２で作製したＭＥＡを用いた点を除いて、実施例４と同様に単セルを形成し、同様に評価した。
加湿温度８０℃、電流密度が０．５Ａ／ｃｍ2のときの燃料電池セルのセル電圧が０．４９６Ｖ、セルの内部抵抗が３．１４ｍΩであった。
また、加湿温度６０℃、電流密度が０．５Ａ／ｃｍ2のときの燃料電池セルのセル電圧が０．４８７Ｖ、セルの内部抵抗が４．５０ｍΩであり、良好な特性を示した。
【００４９】
〔実施例６〕
実施例３で作製したＭＥＡを用いた点を除いて、実施例４と同様に単セルを形成し、同様に評価した。
加湿温度８０℃、電流密度が０．５Ａ／ｃｍ2のときの燃料電池セルのセル電圧が０．５２７Ｖ、セルの内部抵抗が３．３３ｍΩであった。
また、加湿温度６０℃、電流密度が０．５Ａ／ｃｍ2のときの燃料電池セルのセル電圧が０．４５６Ｖ、セルの内部抵抗が７．２９ｍΩであり、良好な特性を示した。
【００５０】
〔比較例２〕
比較例１で作製したＭＥＡを用いた点を除いて、実施例４と同様に単セルを形成し、同様に評価した。
加湿温度８０℃、電流密度が０．５Ａ／ｃｍ2のときの燃料電池セルのセル電圧が０．４６９Ｖ、セルの内部抵抗が３．６８ｍΩであった。
また、加湿温度６０℃、電流密度が０．５Ａ／ｃｍ2のときの燃料電池セルのセル電圧が０．３３４Ｖ、セルの内部抵抗が４．８８ｍΩであり、加湿器温度によって、大きな性能低下が見られた。
【００５１】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の固体高分子型燃料電池の一形態を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１：高分子電解質膜
２：カソード側触媒層
３：アノード側触媒層
４：カソード側多孔質電極基材
５：アノード側多孔質電極基材
６：膜電極接合体（ＭＥＡ）
７：カソード側セパレーター
８：アノード側セパレーター
９：酸化ガス導入部
１０：酸化ガス排出部
１１：燃料ガス導入部
１２：燃料ガス排出部
１３：カソード側ガス流路
１４：アノード側ガス流路
【図１】
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