(57)【要約】【課題】  表面性状の変化を抑制することができる多孔体流路層、それを備えた燃料電池およびそれらの製造方法を提供する。【解決手段】  多孔体流路層（１１）は、フッ素が含有される部材を備える燃料電池に用いられる多孔体流路層であって、フッ素処理が施されている。多孔体流路層は、あらかじめフッ素処理が施されていることから、燃料電池の発電時に性状が変化しにくい。また、燃料電池（１００）は、多孔体流路層とフッ素が含有される部材とを含むセルを備える。【選択図】        図１
2008071727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素が含有される部材を備える燃料電池に用いられる多孔体流路層であって、フッ素処理が施されていることを特徴とする多孔体流路層。
【請求項２】
前記フッ素処理とは、前記多孔体流路層をフッ素溶液に浸す処理であることを特徴とする請求項１記載の多孔体流路層。
【請求項３】
前記フッ素処理とは、前記燃料電池の作動条件下において前記多孔体流路層が接触する溶液の最大フッ素濃度以上のフッ素濃度を有する溶液に前記多孔体流路層を浸す処理であることを特徴とする請求項１または２記載の多孔体流路層。
【請求項４】
前記燃料電池の作動条件下において前記多孔体流路層が接触する溶液の最大フッ素濃度は、５ｐｐｍであることを特徴とする請求項３記載の多孔体流路層。
【請求項５】
前記フッ素処理とは、前記燃料電池作動時において前記多孔体流路層に印加される最低電位から最大電位の間の電位を前記多孔体流路層に印加しつつ、フッ素を前記多孔体流路層に吸着させる処理であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多孔体流路層。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の多孔体流路層とフッ素が含有される部材とを含むセルを備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
前記フッ素が含有される部材とは、膜−電極接合体であることを特徴とする請求項６記載の燃料電池。
【請求項８】
前記フッ素が含有される部材とは、前記膜−電極接合体に含まれる電解質膜、触媒層およびガス拡散層のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項７記載の燃料電池。
【請求項９】
前記多孔体流路層は、カソード側の流路層であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記燃料電池は、前記セルが複数積層された構造を有することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１１】
フッ素が含有される部材を備える燃料電池に用いられる多孔体流路層の製造方法であって、前記多孔体流路層にフッ素処理を施すフッ素処理工程を含むことを特徴とする多孔体流路層の製造方法。
【請求項１２】
前記フッ素処理工程は、前記多孔体流路層をフッ素溶液に浸す工程であることを特徴とする請求項１１記載の多孔体流路層の製造方法。
【請求項１３】
前記フッ素処理工程は、前記燃料電池の作動条件下において前記多孔体流路層が接触する溶液の最大フッ素濃度以上のフッ素濃度を有する溶液に前記多孔体流路層を浸す工程であることを特徴とする請求項１１または１２記載の多孔体流路層の製造方法。
【請求項１４】
前記燃料電池の作動条件下において前記多孔体流路層が接触する溶液の最大フッ素濃度は、５ｐｐｍであることを特徴とする請求項１３記載の多孔体流路層の製造方法。
【請求項１５】
前記フッ素処理工程は、前記燃料電池作動時において前記多孔体流路層に印加される最低電位から最大電位の間の電位を前記多孔体流路層に印加しつつ、フッ素を前記多孔体流路層に吸着させる工程であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の多孔体流路層の製造方法。
【請求項１６】
フッ素が含有される部材と多孔体流路層とを含むセルを備える燃料電池の製造方法であって、
請求項１１〜１５のいずれかに記載の多孔体流路層のフッ素処理工程を含むことを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項１７】
前記フッ素処理工程は、カソード側の前記多孔体流路層に対してフッ素処理を施す工程であることを特徴とする請求項１６記載の燃料電池の製造方法。
【請求項１８】
前記燃料電池は、前記セルが複数積層された構造を有することを特徴とする請求項１６または１７記載の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、多孔体流路層、燃料電池およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、一般的には水素及び酸素を燃料として電気エネルギーを得る装置である。この燃料電池は、環境面において優れかつ高いエネルギー効率が実現できることから、今後のエネルギー供給システムとして広く開発が進められてきている。
【０００３】
特に、固体高分子型燃料電池は、各種の燃料電池の中でも比較的低温で作動することから、良好な起動性を有する。そのため、多方面における実用化のために盛んに研究がなされている。例えば、膜電極接合体の両面に、ガス流路かつ集電体として機能する導電性多孔体を配置する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、導電性多孔体と膜電極接合体との接触抵抗を低下させることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−５５８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電解質膜からの溶出フッ素によって多孔体流路の表面性状が変化し、発電性能が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明は、表面性状の変化を抑制することができる多孔体流路層、それを備えた燃料電池およびそれらの製造方法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】
本発明に係る多孔体流路層は、フッ素が含有される部材を備える燃料電池に用いられる多孔体流路層であって、フッ素処理が施されていることを特徴とするものである。本発明に係る多孔体流路層は、あらかじめフッ素処理が施されていることから、燃料電池の発電時における性状変化を抑制することができる。
【０００８】
フッ素処理とは、多孔体流路層をフッ素溶液に浸す処理であってもよい。また、フッ素処理とは、燃料電池の作動条件下において多孔体流路層が接触する溶液の最大フッ素濃度以上のフッ素濃度を有する溶液に多孔体流路層を浸す処理であってもよい。この場合、多孔体流路層に吸着しうる量のフッ素をあらかじめ多孔体流路層に吸着させることができる。したがって、燃料電池の発電時に多孔体流路層の性状が変化しにくい。また、燃料電池の作動条件下において多孔体流路層が接触する溶液の最大フッ素濃度は、５ｐｐｍであってもよい。
【０００９】
フッ素処理とは、燃料電池作動時において多孔体流路層に印加される最低電位から最大電位の間の電位を多孔体流路層に印加しつつ、フッ素を多孔体流路層に吸着させる処理であってもよい。この場合、燃料電池の発電時と同様の環境下で多孔体流路層が形成される。それにより、燃料電池の発電時における多孔体流路層へのフッ素の吸着を、より効率よく抑制することができる。
【００１０】
本発明に係る燃料電池は、請求項１〜５のいずれかに記載の多孔体流路層とフッ素が含有される部材とを含むセルを備えることを特徴とするものである。本発明に係る燃料電池においては、あらかじめ多孔体流路層にフッ素が吸着していることから、発電時に多孔体流路層の性状が変化しにくい。それにより、各多孔体流路層の濡れ性にバラツキが生じにくい。その結果、本発明に係る燃料電池の発電性能低下を抑制することができる。
【００１１】
フッ素が含有される部材とは、膜−電極接合体であってもよい。また、フッ素が含有される部材とは、膜−電極接合体に含まれる電解質膜、触媒層およびガス拡散層のうち少なくとも１つであってもよい。多孔体流路層は、カソード側の流路層であってもよい。この場合、カソード側の多孔体流路層における濡れ性のバラツキを抑制することができる。また、燃料電池は、セルが複数積層された構造を有していてもよい。この場合、各セルのガス圧損にバラツキが生じにくい。したがって、燃料電池の発電性能低下を抑制することができる。
【００１２】
本発明に係る多孔体流路層の製造方法は、フッ素が含有される部材を備える燃料電池に用いられる多孔体流路層の製造方法であって、多孔体流路層にフッ素処理を施すフッ素処理工程を含むことを特徴とするものである。本発明に係る多孔体流路層の製造方法においては、あらかじめ多孔体流路層にフッ素が吸着していることから、燃料電池の発電時に多孔体流路層の性状が変化しにくい。
【００１３】
フッ素処理工程は、多孔体流路層をフッ素溶液に浸す工程であってもよい。また、フッ素処理工程は、燃料電池の作動条件下において多孔体流路層が接触する溶液の最大フッ素濃度以上のフッ素濃度を有する溶液に多孔体流路層を浸す工程であってもよい。この場合、多孔体流路層に吸着しうる量のフッ素をあらかじめ多孔体流路層に吸着させることができる。したがって、燃料電池の発電時に多孔体流路層の性状が変化しにくい。なお、燃料電池の作動条件下において多孔体流路層が接触する溶液の最大フッ素濃度は、５ｐｐｍであってもよい。
【００１４】
フッ素処理工程は、燃料電池作動時において多孔体流路層に印加される最低電位から最大電位の間の電位を多孔体流路層に印加しつつ、フッ素を多孔体流路層に吸着させる工程であってもよい。この場合、燃料電池の発電時と同様の環境下で多孔体流路層が形成される。それにより、燃料電池の発電時における多孔体流路層へのフッ素の吸着を、より効率よく抑制することができる。
【００１５】
本発明に係る燃料電池の製造方法は、フッ素が含有される部材と多孔体流路層とを含むセルを備える燃料電池の製造方法であって、請求項１１〜１５のいずれかに記載の多孔体流路層のフッ素処理工程を含むことを特徴とするものである。本発明に係る燃料電池の製造方法においては、あらかじめ多孔体流路層にフッ素が吸着していることから、燃料電池の発電時に多孔体流路層の性状が変化しにくい。それにより、各多孔体流路層の濡れ性にバラツキが生じにくい。その結果、本発明に係る燃料電池の発電性能低下を抑制することができる。
【００１６】
フッ素処理工程は、カソード側の多孔体流路層に対してフッ素処理を施す工程であってもよい。この場合、カソード側の多孔体流路層における濡れ性のバラツキを抑制することができる。また、燃料電池は、セルが複数積層された構造を有していてもよい。この場合、各セルのガス圧損にバラツキが生じにくい。したがって、燃料電池の発電性能低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、多孔体流路層の表面性状の変化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る多孔体流路層１１および燃料電池１００の製造方法について説明するためのフロー図である。まず、図１（ａ）に示すように、多孔体流路層１０を準備する。多孔体流路層１０は、多孔質状の導電性材料からなり、例えば、発泡焼結金属体等から構成される。本実施の形態においては、多孔体流路層１０として、チタン発泡焼結金属体が用いられている。例えば、多孔体流路層１０の気孔率は５０％〜９０％程度である。多孔体流路層１０は、ドクターブレード法等によって作製することができる。
【００２０】
次に、図１（ｂ）に示すように、多孔体流路層１０をフッ素溶液中に浸す。それにより、多孔体流路層１０にフッ素が吸着し、フッ素処理済みの多孔体流路層１１が形成される。次いで、図１（ｃ）に示すように、膜電極接合体２０を準備する。膜電極接合体２０は、電解質膜２１のアノード側にアノード触媒層２２および燃料ガス拡散層２３が順に接合され、電解質膜２１のカソード側にカソード触媒層２４および酸化剤ガス拡散層２５が順に接合された構造を有する。
【００２１】
電解質膜２１は、例えば、プロトン伝導性を有する固体高分子型電解質からなる。この固体高分子型電解質としては、例えば、パーフルオロスルフォン酸型ポリマーであるｎａｆｉｏｎ（登録商標）、プロトン伝導性炭化水素型電解質等を用いることができる。アノード触媒層２２およびカソード触媒層２４は、例えば、白金を担持したカーボン、電解質等から構成される。アノード触媒層２２中の白金は、水素のプロトン化のための触媒として用いられる。カソード触媒層２４中の白金は、プロトンと酸素との反応のための触媒として用いられる。本実施の形態においては、電解質膜２１、アノード触媒層２２、カソード触媒層２４、燃料ガス拡散層２３および酸化剤ガス拡散層２５の少なくともいずれか１つの部材にフッ素が含まれている。したがって、電解質膜２１として炭化水素型電解質が用いられている場合であっても、アノード触媒層２２およびカソード触媒層２４のいずれかにフッ素が含まれていればよい。
【００２２】
燃料ガス拡散層２３および酸化剤ガス拡散層２５は、例えば、カーボンペーパ、カーボンクロス等のガス透過性導電性材料から構成される。燃料ガス拡散層２３は、アノード触媒層２２にガスを拡散させる機能を有する。すなわち、燃料ガス拡散層２３に供給された燃料ガスは、主としてアノード触媒層２２に向かって拡散する。また、酸化剤ガス拡散層２５は、カソード触媒層２４に酸化剤ガスを拡散させる機能を有する。すなわち、酸化剤ガス拡散層２５に供給された酸化剤ガスは、主としてカソード触媒層２４に向かって拡散する。
【００２３】
次に、図１（ｄ）に示すように、膜電極接合体２０の両面に多孔体流路層１１およびセパレータ３０を順に積層する。それにより、燃料電池１００が完成する。多孔体流路層１１は、ガスを膜電極接合体２０の面全体に供給するガス流路として機能する。すなわち、多孔体流路層１１に供給されたガスは、主として膜電極接合体２０に平行に流動する。このように、多孔体流路層１１と燃料ガス拡散層２３および酸化剤ガス拡散層２５とは、異なる機能を有している。セパレータ３０は、ステンレス等の平板状の導電性材料から構成される。
【００２４】
なお、図１（ｄ）においては単セルが２つ示されているが、実際の燃料電池においては、この単セルが２以上積層されていてもよい。すなわち、膜電極接合体２０の両面に多孔体流路層１１が積層された単セルがセパレータ３０を介して２以上積層されていていてもよい。
【００２５】
続いて、燃料電池１００の動作の概略について説明する。まず、水素を含有する燃料ガスがアノード側の多孔体流路層１１に供給される。燃料ガスは、多孔体流路層１１を流動しつつ、燃料ガス拡散層２３に到達し、燃料ガス拡散層２３を透過してアノード触媒層２２に到達する。アノード触媒層２２に到達した燃料ガス中の水素は、プロトンと電子とに分離される。プロトンは、電解質膜２１を伝導し、カソード触媒層２４に到達する。
【００２６】
一方、酸素を含有する酸化剤ガスはカソード側の多孔体流路層１１に供給される。酸化剤ガスは、多孔体流路層１１を流動しつつ、酸化剤ガス拡散層２５を透過してカソード触媒層２４に到達する。カソード触媒層２４においては、酸化剤ガス中の酸素とプロトンとから水が発生するとともに電力が発生する。発生した電力は、セパレータ３０を介して回収される。以上の動作によって、燃料電池１００は発電を行う。
【００２７】
なお、水の発生とともに、膜電極接合体２０からフッ素が溶出する。本実施の形態においては、多孔体流路層１１にあらかじめフッ素が吸着していることから、多孔体流路層１１にフッ素が吸着しにくい。すなわち、多孔体流路層１１の性状が変化しにくい。この場合、複数の多孔体流路層１１間において、濡れ性にばらつきが生じにくい。それにより、各多孔体流路層１１間において、圧損にばらつきが生じにくい。その結果、燃料電池１００の発電性能低下を抑制することができる。
【００２８】
なお、図１（ｂ）の工程におけるフッ素溶液中のフッ素濃度は、特に限定されないが、燃料電池１００の作動条件下において多孔体流路層１１が接触する溶液の最大フッ素濃度以上の濃度であることが好ましい。この最大フッ素濃度は、膜電極接合体２０に含まれるフッ素が発電反応によって溶出することによって生成される溶液中のフッ素の最大濃度であり、例えば５ｐｐｍ程度である。
【００２９】
また、図１（ｂ）の工程において多孔体流路層１０をフッ素溶液に浸す時間は、特に限定されないが、多孔体流路層１０のフッ素吸着サイトのすべてにフッ素が吸着する程度の時間であることが好ましい。また、フッ素処理の際のフッ素溶液温度は、特に限定されないが、燃料電池１００の作動温度範囲内であることが好ましい。
【００３０】
(第２の実施の形態)
続いて、本発明の第２の実施の形態に係る多孔体流路層１２および燃料電池１００ａの製造方法について説明する。まず、図２（ａ）に示すように、図１と同様の多孔体流路層１０を準備する。次に、図２（ｂ）に示すように、多孔体流路層１０を、容器４１内のフッ素溶液に浸す。また、容器４１内のフッ素溶液には、多孔体流路層１０と接触しないように対極４２を浸す。この場合、多孔体流路層１０と対極４２との間に短絡防止用のセパレータが配置されていてもよい。電源４３のプラス端子には多孔体流路層１０を接続し、電源４３のマイナス端子には対極４２を接続する。電源４３をオンすると、多孔体流路層１０にフッ素が吸着する。それにより、多孔体流路層１２が形成される。
【００３１】
次いで、図２（ｃ）に示すように、図１と同様の膜電極接合体２０を準備する。次に、図２（ｄ）に示すように、膜電極接合体２０の両面に多孔体流路層１２およびセパレータ３０を順に積層する。それにより、本実施の形態に係る燃料電池１００ａが完成する。なお、図２（ｄ）においては単セルが２つ示されているが、実際の燃料電池１００ａにおいては、単セルが２以上積層されていてもよい。すなわち、膜電極接合体２０の両面に多孔体流路層１２が積層された単セルがセパレータ３０を介して２以上積層されていてもよい。
【００３２】
本実施の形態においては、図２（ｂ）の工程で多孔体流路層１０に電位が印加されていることから、燃料電池１００ａの発電時と同様の環境下で多孔体流路層１２が形成される。この場合、多孔体流路層１２へのフッ素の吸着をより効率よく抑制することができる。すなわち、多孔体流路層１２の性状変化を効果的に抑制することができる。したがって、複数の多孔体流路層１２間において、濡れ性にばらつきが生じにくい。その結果、燃料電池１００ａの発電性能低下を抑制することができる。
【００３３】
図２（ｂ）の工程における印加電位は、特に限定されないが、例えば燃料電池１００ａの作動時において多孔体流路層１２に印加される最小電位（例えば０．２Ｖ）以上かつ最大電位（例えば１．２３Ｖ）以下の電位であることが好ましい。燃料電池１００ａの作動時の最大電位以下であるのは、多孔体流路層１２に不必要なフッ素が吸着することによって発電性能が低下することを防止するためである。
【００３４】
なお、図２（ｂ）の工程におけるフッ素溶液中のフッ素濃度は、特に限定されないが、燃料電池１００ａの作動条件下において多孔体流路層１２が接触する溶液の最大フッ素濃度以上の濃度であることが好ましい。また、図２（ｂ）の工程において多孔体流路層１０をフッ素溶液に浸す時間は、特に限定されないが、多孔体流路層１０のフッ素吸着サイトのすべてにフッ素が吸着する程度の時間であることが好ましい。また、フッ素処理の際のフッ素溶液温度は、特に限定されないが、燃料電池１００ａの作動温度範囲内であることが好ましい。
【００３５】
以上、第１および第２の実施の形態に係る燃料電池の製造方法について述べた。なお、上記各実施の形態においてはアノード側およびカソード側の両方にフッ素処理済みの多孔体流路層が設けられているが、いずれか一方に設けられていれば本発明の効果が得られる。この場合、カソード側にフッ素処理済みの多孔体流路層が設けられていることが好ましい。発電時に水が発生するカソード側の多孔体流路層において、濡れ性の影響が大きいからである。すなわち、カソード側において多孔体流路層の濡れ性にバラツキが生じると、圧損にバラツキが生じやすいからである。
【００３６】
また、上記各実施の形態においては膜電極接合体２０にフッ素が含有されているが、多孔体流路層１１または多孔体流路層１２以外のいずれかの部材にフッ素が含有されていれば本発明の効果が得られる。例えば、燃料電池１００，１００ａは、フッ素を含有する撥水層等を含んでいてもよい。
【００３７】
また、上記各実施の形態においてはフッ素処理済みの多孔体流路層が燃料電池に組み込まれているが、フッ素処理を施していない多孔体流路層を燃料電池に組み込んで慣らし運転によって多孔体流路層にフッ素処理を施してもよい。この場合、ガス流量を発電可能な最大流量に設定することによって、燃料電池内の水分量を低減することができる。したがって、溶出してくるフッ素の濃度を高くすることができる。その結果、慣らし運転の時間を短くすることができる。
【実施例】
【００３８】
以下、上記実施の形態に係る燃料電池を作製し、その特性を調べた。
【００３９】
（実施例）
実施例においては、第２の実施の形態に係る燃料電池１００ａを作製した。実施例に係る燃料電池においては、単セルが４つ積層されている。電解質膜２１としては、フッ素系高分子からなる電解質を用いた。アノード触媒層２２およびカソード触媒層２４としては、白金担持カーボンを用いた。多孔体流路層１２としては、チタン発泡焼結金属を、ｐＨが４でフッ素濃度が５ｐｐｍである溶液中に浸して電位１Ｖ環境で２時間放置することによって作成した。
【００４０】
（比較例）
比較例においては、多孔体流路層１２の代わりにフッ素処理前の多孔体流路層１０を備える燃料電池を作製した。比較例に係る燃料電池のその他の構成については、実施例に係る燃料電池１００ａと同様である。
【００４１】
（分析１）
実施例および比較例に係る燃料電池に１２０時間程度発電させた。運転条件は、電流密度が０．８４Ａ／ｃｍ２、燃料ガスの加湿温度が４５℃、酸化剤ガスの加湿温度が５５℃、燃料ガスおよび酸化剤ガスの背圧が４０ｋＰａ、燃料電池内を流動する冷却水の温度が７０℃である。
【００４２】
実施例に係る燃料電池の発電後の各多孔体流路層および比較例に係る燃料電池の発電前後の各多孔体流路層の含水率を測定した。その結果を図３に示す。図３の縦軸は含水率を示す。ここで、含水率の測定方法について説明する。まず、多孔体流路層を水に浸し、多孔体流路層を水から取り出して多孔体流路層の表裏面が鉛直方向に平行になるようにしつつ３０秒保持し、重力により落水させる。含水率は、多孔体流路層の気孔容積に占める残水量と定義することができる。
【００４３】
図３に示すように、発電前の比較例に係る燃料電池においては、各多孔体流路層の含水率にはあまりバラツキが見られなかった。しかしながら、発電後の比較例に係る燃料電池においては、各多孔体流路層の含水率が低下した。これは、発電に伴って膜電極接合体から溶出したフッ素が多孔体流路層に吸着することによって、多孔体流路層の濡れ性等の性状が変化したからであると考えられる。また、発電後の比較例に係る燃料電池においては、各多孔体流路層の含水率のバラツキが大きくなった。これは、膜電極接合体ごとに、フッ素が溶出する量または速度が異なるからであると考えられる。
【００４４】
これに対して、発電後の実施例に係る燃料電池においては、各多孔体流路層の含水率にあまりバラツキが見られなかった。これは、あらかじめフッ素処理が施された多孔体流路層にはフッ素が吸着しにくいからであると考えられる。すなわち、あらかじめフッ素処理が施された多孔体流路層の性状は変化しにくいからであると考えられる。以上のことから、あらかじめフッ素処理が施された多孔体流路層を用いた燃料電池においては、発電を経ても各多孔体流路層の含水率にバラツキが生じにくいことが立証された。
【００４５】
（分析２）
次に、実施例に係る燃料電池および比較例に係る燃料電池の発電電圧の経時変化を測定した。図４にその結果を示す。図４の横軸は発電時間を示し、図４の上側の縦軸は燃料ガスおよび酸化剤ガスのストイキ比を示し、図４の下側の縦軸は各燃料電池の発電電圧を示す。図４に示すように、比較例に係る燃料電池の発電電圧は、時間の経過とともに低下した。これは、時間の経過とともに各多孔体流路層の濡れ性が変化することにより、各多孔体流路層へのガス分配にバラツキが生じるからであると考えられる。これに対して、実施例に係る燃料電池の発電電圧は、時間が経過してもほとんど低下しなかった。これは、時間が経過しても各多孔体流路層の濡れ性が変化せずに、各多孔体流路層へのガス分配にバラツキが生じなかったからであると考えられる。
【００４６】
以上のことから、あらかじめフッ素処理が施された多孔体流路層を用いた燃料電池においては、発電後においても各多孔体流路層の含水率にばらつきが見られず、発電時間が経過しても発電電圧がほとんど低下しなかった。したがって、発電性能低下を抑制することができることが立証された。
【００４７】
なお、図４に示すように、比較例に係る燃料電池の発電電圧が低下した後に、発電電圧の回復を目的にアノード側のストイキ比を増加させた。しかしながら、比較例に係る燃料電池の発電電圧は増加しなかった。このことは、アノード側の多孔体流路層に比較して、カソード側の多孔体流路層において水が滞留しやすいことを示していると考えられる。
【００４８】
そこで、比較例に係る燃料電池の発電電圧低下後におけるアノード側およびカソード側の多孔体流路層の含水量を調べた。図５にその結果を示す。図５の縦軸は含水量を示す。図５に示すように、アノード側の多孔体流路層に比較して、カソード側の多孔体流路層における含水量は大幅に多くなっていた。このことは、アノード側の多孔体流路層に比較して、カソード側の多孔体流路層において水が滞留しやすいことを示している。したがって、カソード側の各多孔体流路層の濡れ性にバラツキが生じるとカソード側の各多孔体流路層の圧損にバラツキが生じやすくなる。以上のことから、カソード側の多孔体流路層にフッ素処理を施すことが好ましいことが立証された。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池の製造方法について説明するためのフロー図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池の製造方法について説明するためのフロー図である。
【図３】発電前後の各多孔体流路層の含水率を示す図である。
【図４】各燃料電池の発電電圧の経時変化を示す図である。
【図５】比較例に係る燃料電池のアノード側およびカソード側の多孔体流路層における含水量を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  多孔体流路層
１１，１２  フッ素処理済みの多孔体流路層
２０  膜電極接合体
３０  セパレータ
１００，１００ａ  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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【図５】
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