(57)【要約】【課題】  水素分離膜と電解質膜との界面剥離を抑制することができる水素分離膜電解質接合体、燃料電池およびそれらの製造方法を提供する。【解決手段】  水素分離膜電解質接合体（１０，２０）は、水素分離膜（１０）と、プロトン伝導性を有する電解質からなり水素分離膜上に積層された電解質膜（２０）とを備え、水素分離膜、電解質膜、および、水素分離膜と電解質膜との界面の少なくともいずれかに酸素および／または窒素と反応して固体酸化物および／または固体窒化物を形成する反応性物質（１１）が配置されていることを特徴とする。【選択図】        図１
2008004372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素分離膜と、
プロトン伝導性を有する電解質からなり、前記水素分離膜上に積層された電解質膜とを備え、
前記水素分離膜、前記電解質膜、および、前記水素分離膜と前記電解質膜との界面の少なくともいずれかに、酸素および／または窒素と反応して固体酸化物および／または固体窒化物を形成する反応性物質が配置されていることを特徴とする水素分離膜電解質接合体。
【請求項２】
前記反応性物質は、前記水素分離膜を構成する金属よりも酸化および／または窒素と反応しやすい物質であることを特徴とする請求項１記載の水素分離膜電解質接合体。
【請求項３】
前記電解質膜は、ＡＢ１−ｘＭｘＯ３からなるペロブスカイト構造を有する酸化物からなり、
前記Ｍは、前記ペロブスカイト構造のＢサイトの酸化還元電位よりも小さい酸化還元電位を有することを特徴とする請求項１または２記載の水素分離膜電解質接合体。
【請求項４】
前記Ｍは、Ｉｎであることを特徴とする請求項３記載の水素分離膜電解質接合体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の水素分離膜電解質接合体と、
前記電解質膜上に積層されたカソードとを備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
酸素および／または窒素と反応して固体酸化物および／または固体窒化物を形成する反応性物質を含有する水素分離膜を準備する工程と、
前記水素分離膜上に、プロトン伝導性を有する電解質からなる電解質膜を積層する工程とを備えることを特徴とする水素分離膜電解質接合体の製造方法。
【請求項７】
水素分離膜を準備する工程と、
前記水素分離膜上に、酸素および／または窒素と反応して固体酸化物および／または固体窒化物を形成する反応性物質と水素透過性金属とを積層する工程と、
前記水素透過性金属および前記反応性物質上に、プロトン伝導性を有する電解質からなる電解質膜を積層する工程とを備えることを特徴とする水素分離膜電解質接合体の製造方法。
【請求項８】
水素分離膜を準備する工程と、
前記水素分離膜上に、酸素および／または窒素と反応して固体酸化物および／または固体窒化物を形成する反応性物質を島状に積層する工程と、
前記反応性物質および前記水素分離膜上に、プロトン伝導性を有する電解質からなる電解質膜を積層する工程とを備えることを特徴とする水素分離膜電解質接合体の製造方法。
【請求項９】
水素分離膜を準備する工程と、
前記水素分離膜上に、酸素および／または窒素と反応して固体酸化物および／または固体窒化物を形成する反応性物質を含有し、プロトン伝導性を有する電解質からなる電解質膜を積層する工程とを備えることを特徴とする水素分離膜電解質接合体の製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載の水素分離膜電解質接合体の製造方法を含み、
前記電解質膜上にカソードを積層する工程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、水素分離膜電解質接合体、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を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】
燃料電池のうち固体電解質を用いたものには、固体高分子型燃料電池、固体酸化物型燃料電池、水素分離膜電池等がある。ここで、水素分離膜電池とは、緻密な水素分離膜を備えた燃料電池である（例えば、特許文献１参照）。緻密な水素分離膜は水素透過性を有する金属によって形成される層であり、アノードとしても機能する。水素分離膜電池は、この水素分離膜上にプロトン伝導性を有する電解質膜が積層された構造をとっている。水素分離膜に供給された水素は水素分離膜を透過し、電解質膜においてプロトンに変換され、電解質膜中を移動し、カソードにおいて酸素と結合する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４６３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記水素分離膜電池においては、水素分離膜中に存在する気泡が水素分離膜と電解質膜との界面にボイドとして露出するおそれがある。その結果、水素分離膜と電解質膜との界面剥離が生じてしまうおそれがある。
【０００６】
本発明は、水素分離膜と電解質膜との界面剥離を抑制することができる水素分離膜電解質接合体、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】
本発明に係る水素分離膜電解質接合体は、水素分離膜と、プロトン伝導性を有する電解質からなり水素分離膜上に積層された電解質膜とを備え、水素分離膜、電解質膜、および、水素分離膜と電解質膜との界面の少なくともいずれかに、酸素および／または窒素と反応して固体酸化物および／または固体窒化物を形成する反応性物質が配置されていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に係る水素分離膜電解質接合体においては、水素分離膜中のガス（酸素、窒素等）が凝集および移動を繰り返してボイドになろうとする。このボイドは、水素分離膜と電解質膜との界面に形成されやすい。水素分離膜中のガスは、ボイドになる前に水素分離膜に含まれる反応性物質および／または水素分離膜と電解質膜との界面に配置された反応性物質と反応して固体酸化物および／または固体窒化物になる。したがって、水素分離膜の電解質膜側の表面におけるボイドの発生を抑制することができる。
【０００９】
また、電解質膜に含まれる還元性成分が還元されることによって電解質膜にボイドが発生することが考えられる。電解質膜に含まれる反応性物質および／または電解質膜と水素分離膜との界面に配置された反応性物質は、電解質膜に含まれる還元性成分が還元されることによって発生する酸素と反応して酸化物となる。それにより、電解質膜の水素分離膜側の表面におけるボイドの発生を抑制することができる。以上のことから、電解質膜と水素分離膜との密着強度の低下を抑制することができる。それにより、電解質膜と水素分離膜との剥離を抑制することができる。
【００１０】
反応性物質は、水素分離膜を構成する金属よりも酸化および／または窒素と反応しやすい物質であってもよい。この場合、反応性物質は、水素分離膜の水素透過性に影響をおよぼさない。また、電解質膜は、ＡＢ１−ｘＭｘＯ３からなるペロブスカイト構造を有する酸化物からなり、Ｍは、ペロブスカイト構造のＢサイトの酸化還元電位よりも小さい酸化還元電位を有していてもよい。この場合、Ｍが還元されやすいことから、電解質膜において酸素が発生しやすい。したがって、本発明の効果が特に発揮される。
【００１１】
本発明に係る燃料電池は、請求項１〜３のいずれかに記載の水素分離膜電解質接合体と、電解質膜上に積層されたカソードと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、電解質膜と水素分離膜との剥離を抑制することができる。その結果、本発明に係る燃料電池の発電効率低下を抑制することができる。
【００１２】
本発明に係る水素分離膜電解質接合体の製造方法は、酸素および／または窒素と反応して固体酸化物および／または固体窒化物を形成する反応性物質を含有する水素分離膜を準備する工程と、水素分離膜上にプロトン伝導性を有する電解質からなる電解質膜を積層する工程とを備えることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明に係る水素分離膜電解質接合体の製造方法においては、反応性物質を含有する水素分離膜を備える水素分離膜電解質接合体を作製することができる。この水素分離膜電解質接合体においては、水素分離膜中のガス（酸素、窒素等）が凝集および移動を繰り返してボイドになろうとする。このボイドは、水素分離膜と電解質膜との界面に形成されやすい。水素分離膜中のガスは、ボイドになる前に水素分離膜に含まれる反応性物質と反応して固体酸化物および／または固体窒化物になる。したがって、水素分離膜の電解質膜側の表面におけるボイドの発生を抑制することができる。その結果、水素分離膜と電解質膜との剥離を抑制することができる。
【００１４】
本発明に係る水素分離膜電解質接合体の他の製造方法は、水素分離膜を準備する工程と、水素分離膜上に酸素および／または窒素と反応して固体酸化物および／または固体窒化物を形成する反応性物質と水素透過性金属とを積層する工程と、水素透過性金属および反応性物質上に、プロトン伝導性を有する電解質からなる電解質膜を積層する工程とを備えることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明に係る水素分離膜電解質接合体の他の製造方法においては、電解質膜側に反応性物質を集中して含有する水素分離膜を備えた水素分離膜電解質接合体を作製することができる。この水素分離膜電解質接合体においては、反応性物質と水素分離膜中のガスとが出会いやすくなる。したがって、水素分離膜中のガスのボイド化を効率よく抑制することができる。その結果、水素分離膜と電解質膜との剥離を抑制することができる。
【００１６】
本発明に係る水素分離膜電解質接合体のさらに他の製造方法は、水素分離膜を準備する工程と、水素分離膜上に酸素および／または窒素と反応して固体酸化物および／または固体窒化物を形成する反応性物質を島状に積層する工程と、反応性物質および水素分離膜上にプロトン伝導性を有する電解質からなる電解質膜を積層する工程とを備えることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明に係る水素分離膜電解質接合体のさらに他の製造方法においては、電解質膜と水素分離膜との界面に反応性物質を配置することができる。この場合、水素分離膜中のガスのボイド化を抑制することができるとともに、電解質膜中の還元成分が還元されることによって発生する酸素のボイド化を抑制することができる。その結果、水素分離膜と電解質膜との剥離を抑制することができる。
【００１８】
本発明に係る水素分離膜電解質接合体のさらに他の製造方法は、水素分離膜を準備する工程と、水素分離膜上に酸素および／または窒素と反応して固体酸化物および／または固体窒化物を形成する反応性物質を含有しかつプロトン伝導性を有する電解質からなる電解質膜を積層する工程とを備えることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明に係る水素分離膜電解質接合体のさらに他の製造方法においては、反応性物質を含有する電解質膜を備えた水素分離膜電解質接合体を作製することができる。この場合、電解質膜中の還元成分が還元されることによって発生する酸素のボイド化を抑制することができる。その結果、水素分離膜と電解質膜との剥離を抑制することができる。
【００２０】
本発明に係る燃料電池の製造方法は、請求項５〜８のいずれかに記載の水素分離膜電解質接合体の製造方法を含み、電解質膜上にカソードを積層する工程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の製造方法においては、反応性物質を含有する水素分離膜電解質接合体を備えた燃料電池を作製することができる。この場合、電解質膜と水素分離膜の剥離による発電効率低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、水素分離膜と電解質膜との密着性低下が抑制される。その結果、水素分離膜と電解質膜との界面剥離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】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の第１実施例に係る燃料電池１００の模式図である。図１に示すように、燃料電池１００は、水素分離膜１０上に電解質膜２０およびカソード３０が順に積層された構造を有する。水素分離膜１０は、緻密な水素透過性金属層からなる。水素分離膜１０は、燃料ガスが供給されるアノードとして機能するとともに、電解質膜２０を支持および補強する支持体として機能する。水素分離膜１０を構成する金属は、水素透過性を有していれば特に限定されるものではない。水素分離膜１０を構成する金属の例としては、例えば、パラジウム、バナジウム、チタン、タンタル等が挙げられる。水素分離膜１０の膜厚は、例えば、４０μｍ程度である。
【００２４】
本実施例においては、水素分離膜１０に複数のゲッター剤１１が添加されている。ゲッター剤１１は、酸素および／または窒素と反応して固体酸化物および／または固体窒化物を形成する材料である。ゲッター剤１１としては、例えば、Ｔｉ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｙ，Ｃｒ等を用いることができる。ゲッター剤１１は、水素分離膜１０の水素透過性に影響がない程度に添加されている。ゲッター剤１１は、１種類の金属でもよく、複数種類の金属であってもよい。
【００２５】
ゲッター剤１１は、例えば、水素分離膜１０全体に対して１ｗｔ％〜５ｗｔ％程度添加されている。ゲッター剤１１は、水素分離膜１０の主成分である水素透過性金属よりも酸化および／または窒素しやすい材料であることを好ましい。水素分離膜１０の水素透過性への影響を抑制することができるからである。なお、水素分離膜１０におけるゲッター剤１１の比率が非常に小さいことから、ゲッター剤１１が酸化および／または窒化しても水素分離膜１０の体積変化にほとんど影響がない。
【００２６】
電解質膜２０は、プロトン伝導性を有する固体酸化物電解質からなる。電解質膜２０としては、例えば、ＡＢ１−ｘＭｘＯ３からなるプロトン伝導性ペロブスカイト等を用いることができる。ここで、ＡはＡサイト金属、ＢはＢサイト金属、ＭはＢサイトの一部が置換された金属を示す。また、ｘは、０≦ｘ≦１を満たす値である。上記ペロブスカイトとしては、ＳｒＺｒ０．８Ｉｎ０．２Ｏ３、ＢａＣｅ０．８Ｙ０．２Ｏ３等が挙げられる。電解質膜２０の膜厚は、例えば、１μｍ程度である。
【００２７】
カソード３０は、酸化剤ガスが供給される電極であり、例えば、ランタンストロンチウムコバルトタイト（ＬａＳｒＣｏＯ３）、ランタンマンガネート（ＬａＳｒＭｎＯ３）、白金、白金担持カーボン等の導電性材料から構成される。カソード３０の厚さは、例えば、３０μｍ程度である。
【００２８】
続いて、燃料電池１００の動作について説明する。水素分離膜１０には、水素を含有する燃料ガスが供給される。燃料ガスに含まれる水素分子は、原子状水素となって水素分離膜１０を透過する。水素分離膜１０を透過した水素は、水素分離膜１０と電解質膜２０との界面においてプロトンと電子とに分離する。水素分離膜１０と電解質膜２０との界面において発生したプロトンは、電解質膜２０を伝導してカソード３０に到達する。
【００２９】
一方、カソード３０には酸素を含有する酸化剤ガスが供給される。カソード３０においては、酸化剤ガス中の酸素とカソード３０に到達した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、図示しないセパレータを介して回収される。以上の動作により、燃料電池１００による発電が行われる。
【００３０】
燃料電池１００は、発電を行う際に熱を発生する。この場合、水素分離膜１０中のガス（酸素、窒素等）が凝集および移動を繰り返してボイドになろうとする。このボイドは、水素分離膜１０と電解質膜２０との界面に形成されやすい。本実施例においては水素分離膜１０にゲッター剤１１が添加されていることから、水素分離膜１０中のガスは、ボイドになる前にゲッター剤１１と反応して固体酸化物および／または固体窒化物になる。したがって、水素分離膜１０と電解質膜２０との界面におけるボイドの発生を抑制することができる。この場合、水素分離膜１０と電解質膜２０との密着強度の低下を抑制することができる。その結果、水素分離膜１０と電解質膜２０との剥離を抑制することができる。以上のことから、燃料電池１００の発電効率低下を抑制することができる。
【００３１】
なお、水素分離膜が複数の層から構成される場合には、ゲッター剤１１はいずれの層に添加されていてもよい。ただし、バナジウム層とパラジウム層とから構成される水素分離膜においては、ゲッター剤１１はパラジウム層に添加されていることが好ましい。バナジウム層は酸化されやすく、ゲッター剤を添加しなくてもボイドが発生しにくいからである。このように、複数の層から構成される水素分離膜においては、比較的酸化されにくい層にゲッター剤を添加することが好ましい。
【００３２】
続いて、燃料電池１００の製造方法について説明する。図２は、燃料電池１００の製造方法を説明するための製造フロー図である。まず、図２（ａ）に示すように、ゲッター剤１１が全体にわたって分散している水素分離膜１０を準備する。この水素分離膜１０は、水素分離膜１０を構成する水素透過性金属のインゴットを作製する際にゲッター剤１１をあらかじめ添加することによって作製することができる。
【００３３】
次に、図２（ｂ）に示すように、水素分離膜１０上に電解質膜２０をＰＬＤ成膜法、スパッタ成膜法、蒸着法、スクリーン印刷法等によって形成する。次いで、図２（ｃ）に示すように、電解質膜２０上にカソード３０をＰＬＤ成膜法、スパッタ成膜法、蒸着法、スクリーン印刷法等によって形成する。以上の工程により、燃料電池１００が完成する。
【００３４】
本実施例においては、水素分離膜１０および電解質膜２０が水素分離膜電解質接合体に相当し、ゲッター剤１１が反応性物質に相当する。
【実施例２】
【００３５】
続いて、本発明の第２実施例に係る燃料電池１００ａについて説明する。図３は、燃料電池１００の模式図である。燃料電池１００ａが図１の燃料電池１００と異なる点は、水素分離膜１０の代わりに水素分離膜１０ａが設けられている点である。水素分離膜１０ａが水素分離膜１０と異なる点は、ゲッター剤１１の分布領域である。なお、前述した実施例１と同一符号を付した部材は、実施例１と同様のものであり、実施例１と同様の位置に配置されている。
【００３６】
図３に示すように、本実施例においてはゲッター剤１１は水素分離膜１０ａの電解質膜２０側に集中して添加されている。ゲッター剤１１は、水素分離膜１０ａ全体に対して１ｗｔ％〜５ｗｔ％程度添加されている。この場合、水素分離膜１０ａ内のガスが電解質膜２０側に移動する際にゲッター剤１１と出会う確率が高くなる。それにより、効率よく水素分離膜１０ａ内のガスを酸化および／または窒化することができる。
【００３７】
続いて、燃料電池１００ａの製造方法について説明する。図４は、燃料電池１００ａの製造方法を説明するための製造フロー図である。図４（ａ）に示すように、まず、水素透過性金属層４０を準備する。次に、図４（ｂ）に示すように、水素透過性金属層４０上に、水素透過性金属成分とゲッター剤１１とを同時に成膜する。それにより、図４（ｃ）に示すように、水素分離膜１０ａが形成される。この場合の成膜法としては、ＰＬＤ成膜法、スパッタ成膜法、蒸着法、スクリーン印刷法等があげられる。
【００３８】
次いで、図４（ｄ）に示すように、水素分離膜１０ａ上に電解質膜２０をＰＬＤ成膜法、スパッタ成膜法、蒸着法、スクリーン印刷法等によって形成する。次いで、図４（ｅ）に示すように、電解質膜２０上にカソード３０をＰＬＤ成膜法、スパッタ成膜法、蒸着法、スクリーン印刷法等によって形成する。以上の工程により、燃料電池１００ａが完成する。
【００３９】
本実施例においては、水素分離膜１０ａおよび電解質膜２０が水素分離膜電解質接合体に相当する。
【実施例３】
【００４０】
続いて、本発明の第３実施例に係る燃料電池１００ｂについて説明する。図５は、燃料電池１００ｂの模式図である。燃料電池１００ｂが図１の燃料電池１００と異なる点は、水素分離膜１０の代わりに水素分離膜１０ｂが設けられている点およびゲッター剤１１が配置されている箇所が異なる点である。なお、前述した実施例１と同一符号を付した部材は、実施例１と同様のものであり、実施例１と同様の位置に配置されている。
【００４１】
水素分離膜１０ｂは、ゲッター剤１１が添加されていない他は、水素分離膜１０と同様の構成を有する。図５に示すように、ゲッター剤１１は、水素分離膜１０ｂと電解質膜２０との界面に島状に配置されている。この場合、ゲッター剤１１は、水素分離膜１０ｂに含まれるガスと反応して酸化物および／または窒化物になる。それにより、水素分離膜１０ｂの電解質膜２０側の表面におけるボイドの発生を抑制することができる。
【００４２】
また、ゲッター剤１１は、電解質膜２０に含まれる還元性成分が還元されることによって発生する酸素と反応して酸化物となる。それにより、電解質膜２０の水素分離膜１０ｂ側の表面におけるボイドの発生を抑制することができる。以上のことから、電解質膜２０と水素分離膜１０ｂとの密着強度の低下を抑制することができる。それにより、電解質膜２０と水素分離膜１０ｂとの剥離を抑制することができる。
【００４３】
一例として、電解質膜２０がＡＢ１−ｘＭｘＯ３からなるペロブスカイト構造を有する場合について考える。上記ペロブスカイトは、Ｂサイトの一部が金属Ｍによって置換された構造を有する。金属Ｍの酸化還元電位がＢサイトの酸化還元電位よりも小さい場合には、金属Ｍが還元されやすくなる。この場合、金属Ｍが還元される際に発生する酸素とゲッター剤１１とが反応することによって、電解質膜２０にボイドが発生することを抑制することができる。
【００４４】
例えば電解質膜２０がＳｒＺｒ０．８Ｉｎ０．２Ｏ２．９のように高還元性成分であるＩｎを含有する場合、Ｉｎの還元作用によって電解質膜２０が還元されて酸素が発生しやすい。例えば、下記式（１）のような反応が考えられる。
Ｉｎ３＋  ＋  ３ｅ−  →  Ｉｎ  （１）
具体的な反応式の一例としては、下記式（２）が考えられる。
ＳｒＺｒ０．８Ｉｎ０．２Ｏ２．９＋（３δ）ｅ−
→（δ）Ｉｎ＋ＳｒＺｒ０．８Ｉｎ０．２−δＯ２．８−１．５δ＋（３δ／４）Ｏ２  （２）
本実施例のように電解質膜２０と水素分離膜１０ｂとの界面にゲッター剤１１を配置することによって、式（１）、（２）の反応を抑制することができる。このように電解質膜２０に高還元性材料が含まれる場合に、本発明の効果が特に発揮される。電解質膜２０においてボイドが発生しやすいからである。なお、ゲッター剤１１は極少量であることから、ゲッター剤１１が酸化および／または窒化しても水素分離膜１０と電解質膜２０との剥離に及ぼす影響はほとんどない。
【００４５】
続いて、燃料電池１００ｂの製造方法について説明する。図６は、燃料電池１００ｂの製造方法を説明するための製造フロー図である。図６（ａ）に示すように、まず、水素分離膜１０ｂを準備する。次に、図６（ｂ）に示すように、水素分離膜１０ｂ上に、ゲッター剤１１を島状に配置する。ゲッター剤１１を水素分離膜１０ｂ上に極薄く（例えば、５ｎｍ程度）成膜することによってゲッター剤１１を島状にすることができる。この場合の成膜法としては、ＰＬＤ成膜法、スパッタ成膜法、蒸着法、スクリーン印刷法等があげられる。
【００４６】
次いで、図６（ｃ）に示すように、水素分離膜１０ｂおよびゲッター剤１１上に電解質膜２０をＰＬＤ成膜法、スパッタ成膜法、蒸着法、スクリーン印刷法等によって形成する。次に、図６（ｄ）に示すように、電解質膜２０上にカソード３０をＰＬＤ成膜法、スパッタ成膜法、蒸着法、スクリーン印刷法等によって形成する。以上の工程により、燃料電池１００ｂが完成する。
【００４７】
本実施例においては、水素分離膜１０ｂおよび電解質膜２０が水素分離膜電解質接合体に相当する。
【実施例４】
【００４８】
続いて、本発明の第４実施例に係る燃料電池１００ｃについて説明する。図７は、燃料電池１００ｃの模式図である。燃料電池１００ｃが図１の燃料電池１００と異なる点は、水素分離膜１０の代わりに水素分離膜１０ｃが設けられている点および電解質膜２０の代わりに電解質膜２０ｃが設けられている点である。なお、前述した実施例１と同一符号を付した部材は、実施例１と同様のものであり、実施例１と同様の位置に配置されている。
【００４９】
水素分離膜１０ｃは、ゲッター剤１１が添加されていない他は、水素分離膜１０と同様の構成を有する。図７に示すように、電解質膜２０ｃにはゲッター剤１１が添加されている。ゲッター剤１１は、電解質膜２０のプロトン伝導性に影響がない程度に添加されている。ゲッター剤１１は、例えば、電解質膜２０ｃ全体に対して１ｗｔ％〜５ｗｔ％程度添加されている。
【００５０】
この場合、電解質膜２０ｃに含まれる還元性成分が還元されることによって発生する酸素と反応して酸化物となる。それにより、電解質膜２０ｃの水素分離膜１０ｃ側の表面におけるボイドの発生を抑制することができる。したがって、電解質膜２０ｃと水素分離膜１０ｃとの密着強度の低下を抑制することができる。その結果、電解質膜２０ｃと水素分離膜１０ｃとの剥離を抑制することができる。なお、ゲッター剤１１は、電解質膜２０ｃの水素分離膜１０ｃ側に集中して添加されていることが好ましい。ゲッター剤１１と酸素とが出会う確率が向上するからである。
【００５１】
続いて、燃料電池１００ｃの製造方法について説明する。図８は、燃料電池１００ｃの製造方法を説明するための製造フロー図である。図８（ａ）に示すように、まず、水素分離膜１０ｃを準備する。次に、図８（ｂ）に示すように、水素分離膜１０ｃ上に、電解質成分とゲッター剤１１とを同時に成膜する。それにより、図８（ｃ）に示すように、電解質膜２０ｃが形成される。この場合の成膜法としては、ＰＬＤ成膜法、スパッタ成膜法、蒸着法、スクリーン印刷法等があげられる。次いで、図８（ｄ）に示すように、電解質膜２０ｃ上にカソード３０をＰＬＤ成膜法、スパッタ成膜法、蒸着法、スクリーン印刷法等によって形成する。以上の工程により、燃料電池１００ａが完成する。
【００５２】
本実施例においては、水素分離膜１０ｃおよび電解質膜２０ｃが水素分離膜電解質接合体に相当する。
【００５３】
なお、上記各実施例においては、水素分離膜、電解質膜、および、水素分離膜と電解質膜との界面のいずれかにゲッター剤を配置した構成を示したが、それに限られない。例えば、水素分離膜、電解質膜、および、水素分離膜と電解質膜との界面のうち、いずれか２箇所以上にゲッター剤が配置されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施例に係る燃料電池の模式図である。
【図２】第１実施例に係る燃料電池の製造方法を説明するための製造フロー図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る燃料電池の模式図である。
【図４】第２実施例に係る燃料電池の製造方法を説明するための製造フロー図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る燃料電池の模式図である。
【図６】第３実施例に係る燃料電池の製造方法を説明するための製造フロー図である。
【図７】本発明の第４実施例に係る燃料電池の模式図である。
【図８】第４実施例に係る燃料電池の製造方法を説明するための製造フロー図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  水素分離膜
１１  ゲッター剤
２０  電解質膜
３０  カソード
１００  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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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