(57)【要約】【課題】金属触媒の担持量を低減しても、十分な性能を発揮することが可能な固体高分子型燃料電池用電極の製造方法を提供する。【解決手段】導電性多孔質基板と、該導電性多孔質基板上に配設された炭素繊維と、該炭素繊維上に担持された金属触媒とを具える固体高分子型燃料電池用電極の製造方法であって、(i)導電性多孔質基板の一方の面上において、芳香環を有する化合物を電解酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させる工程と、(ii)該フィブリル状ポリマーを焼成して導電性多孔質基板上に炭素繊維を生成させる工程と、(iii)該炭素繊維が配設されていない導電性多孔質基板のもう一方の面に撥水処理を施す工程と、(iv)該撥水処理が施されていない導電性多孔質基板の一方の面上に配設された炭素繊維上に、電気メッキにより金属触媒を担持する工程とを含むことを特徴とする固体高分子型燃料電池用電極の製造方法である。【選択図】図１
2008177055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性多孔質基板と、該導電性多孔質基板上に配設された炭素繊維と、該炭素繊維上に担持された金属触媒とを具える固体高分子型燃料電池用電極の製造方法であって、
(i)導電性多孔質基板の一方の面上において、芳香環を有する化合物を電解酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させる工程と、
(ii)該フィブリル状ポリマーを焼成して導電性多孔質基板上に炭素繊維を生成させる工程と、
(iii)該炭素繊維が配設されていない導電性多孔質基板のもう一方の面に撥水処理を施す工程と、
(iv)該撥水処理が施されていない導電性多孔質基板の一方の面上に配設された炭素繊維上に、電気メッキにより金属触媒を担持する工程と
を含むことを特徴とする固体高分子型燃料電池用電極の製造方法。
【請求項２】
前記導電性多孔質基板がカーボンペーパー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用電極の製造方法。
【請求項３】
前記芳香環を有する化合物が、アニリン、ピロール、チオフェン及びそれらの誘導体からなる群から選択された少なくとも一種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用電極の製造方法。
【請求項４】
前記焼成を非酸化性雰囲気中で行う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用電極の製造方法。
【請求項５】
前記撥水処理をフッ素系の撥水剤で行う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用電極の製造方法。
【請求項６】
前記金属触媒が少なくともＰｔを含む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用電極の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の方法で製造された固体高分子型燃料電池用電極。
【請求項８】
請求項７に記載の固体高分子型燃料電池用電極を備え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用電極及びその製造方法、並びに該固体高分子型燃料電池用電極を備えた固体高分子型燃料電池に関し、特に金属触媒の担持量を低減しても、十分な性能を発揮することが可能な固体高分子型燃料電池用電極の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、発電効率が高く、環境への負荷が小さい電池として、燃料電池が注目を集めており、広く研究開発が行われている。燃料電池の中でも、出力密度が高く作動温度が低い固体高分子型燃料電池は、小型化や低コスト化が他のタイプの燃料電池よりも容易なことから、電気自動車用電源、分散発電システム、家庭用のコージェネレーションシステムとして広く普及することが期待されている。
【０００３】
一般に固体高分子型燃料電池においては、固体高分子電解質膜を挟んで一対の電極を配置すると共に、一方の電極の表面に水素等の燃料ガスを接触させ、もう一方の電極の表面に酸素を含有する酸素含有ガスを接触させ、この時起こる電気化学反応を利用して、電極間から電気エネルギーを取り出している（非特許文献１及び２参照）。また、上記電極の高分子電解質膜に接する側には触媒層が配設されており、高分子電解質膜と触媒層とガスとの三相界面で電気化学反応が起こる。そのため、固体高分子型燃料電池の発電効率を向上させるためには、上記電気化学反応の反応場を大きくする必要がある。
【０００４】
上記電気化学反応の反応場を大きくすることが可能な触媒層を形成するために、一般に、白金等の貴金属触媒をカーボンブラック等の粒状カーボン上に担持した触媒粉を含有するペースト又はスラリーを、カーボンペーパー等の導電性の多孔質支持体上に塗布する方法が採られている。しかしながら、この方法で形成された触媒層を備える固体高分子型燃料電池は、発電効率が低かった。
【０００５】
これに対して、本発明者らは、カーボンペーパー等の導電性の多孔質支持体上に特定の方法で炭素繊維を作製し、該炭素繊維上に電気メッキにより貴金属を担持して作製した電極を固体高分子型燃料電池に使用することで、固体高分子型燃料電池の発電効率が向上することを見出している（特許文献１参照）。
【０００６】
【非特許文献１】日本化学会編，「化学総説Ｎｏ.４９，新型電池の材料化学」，学会出版センター，２００１年，ｐ．１８０−１８２
【非特許文献２】「固体高分子型燃料電池＜２００１年版＞」，技術情報協会，２００１年，ｐ．１４−１５
【特許文献１】国際公開第２００４／０６３４３８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者らが更に検討を進めたところ、上記特許文献１に記載の電極は、金属触媒の担持量の点で改善の余地があり、コストの観点から、金属触媒の担持量を更に低減する必要があることが分かった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、金属触媒の担持量を低減しても、十分な性能を発揮することが可能な固体高分子型燃料電池用電極とその製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかる固体高分子型燃料電池用電極を備え、十分な電池性能を有する固体高分子型燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、導電性多孔質基板の一方の面上にフィブリル状ポリマーを生成させ、該フィブリル状ポリマーを焼成して３次元連続状の炭素繊維とし、該炭素繊維が配設されていない導電性多孔質基板のもう一方の面に撥水処理を施した後、電気メッキにより、撥水処理を施していない導電性多孔質基板の面上に位置する炭素繊維に金属触媒を担持することで、担持する金属触媒量を従来より低減しても十分な性能が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
即ち、本発明の固体高分子型燃料電池用電極の製造方法は、導電性多孔質基板と、該導電性多孔質基板上に配設された炭素繊維と、該炭素繊維上に担持された金属触媒とを具える固体高分子型燃料電池用電極の製造方法であって、
(i)導電性多孔質基板の一方の面上において、芳香環を有する化合物を電解酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させる工程と、
(ii)該フィブリル状ポリマーを焼成して導電性多孔質基板上に炭素繊維を生成させる工程と、
(iii)該炭素繊維が配設されていない導電性多孔質基板のもう一方の面に撥水処理を施す工程と、
(iv)該撥水処理が施されていない導電性多孔質基板の一方の面上に配設された炭素繊維上に、電気メッキにより金属触媒を担持する工程と
を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の固体高分子型燃料電池用電極の製造方法の好適例においては、前記導電性多孔質基板がカーボンペーパーである。
【００１２】
本発明の固体高分子型燃料電池用電極の製造方法の他の好適例においては、前記芳香環を有する化合物が、アニリン、ピロール、チオフェン及びそれらの誘導体からなる群から選択された少なくとも一種である。
【００１３】
本発明の固体高分子型燃料電池用電極の製造方法の他の好適例においては、前記焼成を非酸化性雰囲気中で行う。
【００１４】
本発明の固体高分子型燃料電池用電極の製造方法の他の好適例においては、前記撥水処理をフッ素系の撥水剤で行う。
【００１５】
本発明の固体高分子型燃料電池用電極の製造方法の他の好適例においては、前記金属触媒が少なくともＰｔを含む。
【００１６】
また、本発明の固体高分子型燃料電池用電極は、上記の方法で製造されたことを特徴とし、本発明の固体高分子型燃料電池は、該電極を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、金属触媒の担持量を低減しても、十分な性能を発揮することが可能な固体高分子型燃料電池用電極とその製造方法を提供することができる。また、かかる電極を備え、十分な発電性能を有する固体高分子型燃料電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
＜固体高分子型燃料電池用電極及びその製造方法＞
以下に、本発明の固体高分子型燃料電池用電極及びその製造方法を詳細に説明する。本発明の固体高分子型燃料電池用電極の製造方法は、(i)導電性多孔質基板の一方の面上において、芳香環を有する化合物を電解酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させる工程と、(ii)該フィブリル状ポリマーを焼成して導電性多孔質基板上に炭素繊維を生成させる工程と、(iii)該炭素繊維が配設されていない導電性多孔質基板のもう一方の面に撥水処理を施す工程と、(iv)該撥水処理が施されていない導電性多孔質基板の一方の面上に配設された炭素繊維上に、電気メッキにより金属触媒を担持する工程とを含むことを特徴とし、該方法によれば、導電性多孔質基板と、該導電性多孔質基板上に配設された炭素繊維と、該炭素繊維上に担持された金属触媒とを具える固体高分子型燃料電池用電極を製造することができる。
【００１９】
本発明の固体高分子型燃料電池用電極の製造方法では、(i)工程及び(ii)工程で導電性多孔質基板の一方の面上に炭素繊維を形成した後、(iii)工程で、導電性多孔質基板のもう一方の面に撥水処理を施すことで、(iv)工程の電気メッキにおいて、メッキ液と導電性多孔質基板の撥水処理が施された面との親和性が低下するため、撥水処理が施されていない導電性多孔質基板の一方の面上に配設された炭素繊維上に金属触媒が選択的に担持される。この結果、目的とする面のみに金属触媒を担持することが可能となり、結果として、金属触媒の担持量を低減することができる。
【００２０】
本発明の固体高分子型燃料電池用電極の製造方法では、(i)工程で、導電性多孔質基板の一方の面上において、芳香環を有する化合物を電解酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させる。ここで、使用する導電性多孔質基板としては、多孔質で且つ導電性を有するものであればよく、具体的には、カーボンペーパー、多孔質のカーボン布等が挙げられ、これらの中でも、カーボンペーパーが好ましい。
【００２１】
上記芳香環を有する化合物としては、ベンゼン環を有する化合物、芳香族複素環を有する化合物を挙げることができる。ここで、ベンゼン環を有する化合物としては、アニリン及びアニリン誘導体が好ましく、芳香族複素環を有する化合物としては、ピロール、チオフェン及びこれらの誘導体が好ましい。これら芳香環を有する化合物は、一種単独で用いてもよいし、二種以上の混合物として用いてもよい。
【００２２】
上記電解酸化重合においては、原料の芳香環を有する化合物と共に、酸を混在させることが好ましい。この場合、酸の負イオンがドーパントとして合成されるフィブリル状ポリマー中に取り込まれ、導電性に優れたフィブリル状ポリマーが得られ、このフィブリル状ポリマーを用いることにより最終的に炭素繊維の導電性を更に向上させることができる。ここで、電解酸化重合の際に混在させる酸としては、ＨＢＦ4、Ｈ2ＳＯ4、ＨＣｌ、ＨＣｌＯ4等を例示することができる。また、該酸の濃度は、0.1〜3mol/Lの範囲が好ましく、0.5〜2.5mol/Lの範囲が更に好ましい。
【００２３】
上記(i)工程は、芳香環を有する化合物を含む溶液中に、上記導電性多孔質基板を作用極として浸漬し、更に対極を浸漬し、両極間に芳香環を有する化合物の酸化電位以上の電圧を印加するか、または該芳香環を有する化合物が重合するのに充分な電圧が確保できるような条件の電流を通電すればよく、これにより導電性多孔質基板（作用極）上にフィブリル状ポリマーが生成する。ここで、対極としては、ステンレススチール、白金、カーボン等の良導電性物質からなる板や多孔質支持体等を用いることができる。この電解酸化重合法によるフィブリル状ポリマーの合成方法の一例を挙げると、Ｈ2ＳＯ4、ＨＢＦ4等の酸及び芳香環を有する化合物を含む電解溶液中に導電性多孔質基板からなる作用極及び対極を浸漬し、両極間に0.1〜1000mA/cm2、好ましくは0.2〜100mA/cm2の電流を通電して、導電性多孔質基板からなる作用極側にフィブリル状ポリマーを重合析出させる方法等が例示される。なお、フィブリル状ポリマーは、導電性多孔質基板からなる作用極の対極と対向する面に主として生成する。ここで、芳香環を有する化合物の電解溶液中の濃度は、0.05〜3mol/Lが好ましく、0.25〜1.5mol/Lがより好ましい。また、電解溶液には、上記成分に加え、ｐＨを調製するために可溶性塩等を適宜添加してもよい。
【００２４】
上記芳香環を有する化合物を電解酸化重合して得られるフィブリル状ポリマーは、通常、３次元連続構造を有し、直径が30〜数百nmで、好ましくは40〜500nmであり、長さが0.5μm〜100mmで、好ましくは1μm〜10mmである。
【００２５】
本発明の固体高分子型燃料電池用電極の製造方法では、(ii)工程で、上記フィブリル状ポリマーを焼成し炭化することで、導電性多孔質基板上に炭素繊維を生成させる。なお、(ii)工程の前に、フィブリル状ポリマーを水や有機溶剤等の溶媒で洗浄し、乾燥させることが好ましい。ここで、乾燥方法としては、特に制限されるものではないが、風乾、真空乾燥の他、流動床乾燥装置、気流乾燥機、スプレードライヤー等を使用した方法を例示することができる。
【００２６】
上記(ii)工程の焼成条件としては、特に限定されるものではなく、最適導電率となるように適宜設定すればよいが、特に高導電率を必要とする場合は、温度500〜3000℃、好ましくは600〜2800℃で、0.5〜6時間焼成することが好ましい。なお、本発明の製造方法では、焼成工程を非酸化性雰囲気中で行うことが好ましく、該非酸化性雰囲気としては、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、ヘリウム雰囲気等を挙げることができ、場合によっては水素雰囲気とすることもできる。
【００２７】
上記炭素繊維は、通常、３次元連続構造を有し、直径が30〜数百nm、好ましくは40〜500nmであり、長さが0.5μm〜100mm、好ましくは1μm〜10mmであり、表面抵抗が106〜10-2Ω、好ましくは104〜10-2Ωである。また、該炭素繊維は、残炭率が90〜20％、好ましくは80〜25％である。該炭素繊維は、カーボン全体が３次元に連続した構造を有するため、粒状カーボンよりも導電性が高い。
【００２８】
本発明の固体高分子型燃料電池用電極の製造方法では、(iii)工程で、上記炭素繊維が配設されていない導電性多孔質基板のもう一方の面に撥水処理を施す。該撥水処理は、ポリテトラフルオロエチレン、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等のフッ素系共重合体を主成分とするフッ素系の撥水剤で行うことが好ましく、フッ素系の撥水剤で導電性多孔質基板の炭素繊維が配設されていない面に表面処理を施すことで、(iv)工程における該面とメッキ液との親和性を低下させて、導電性多孔質基板の炭素繊維が配設されている面に金属触媒を選択的に担持することが可能となる。なお、撥水処理は、例えば、撥水剤を適宜溶媒に溶解させて、導電性多孔質基板の炭素繊維が配設されていない面に塗布する等して実施され、撥水剤溶液中の撥水剤成分の濃度等は、適宜調整することができる。また、撥水剤溶液の塗布後は、熱処理を施して、溶媒を除去するとともに、撥水剤を定着させることが好ましい。
【００２９】
本発明の固体高分子型燃料電池用電極の製造方法では、(iv)工程で、上記撥水処理が施されていない導電性多孔質基板の一方の面上に配設された炭素繊維上に、電気メッキにより金属触媒を担持する。本発明では、上記(iii)工程の撥水処理により、炭素繊維が配設されていない導電性多孔質基板の面とメッキ液との親和性が低下しており、炭素繊維が配設されている導電性多孔質基板の面に選択的に金属触媒を担持することができる。ここで、炭素繊維に担持する金属触媒としては、貴金属が好ましく、Ｐｔが特に好ましい。また、メッキ液としては、目的とする金属触媒に対応する金属イオンを含む溶液を使用することができ、貴金属イオンを含むことが好ましく、Ｐｔイオンを含むことが特に好ましい。なお、メッキ液中の金属イオンの濃度は、特に限定されない。また、上記金属触媒としては、Ｐｔを単独で用いてもよいし、Ｒｕ等の他の金属との合金として用いてもよい。貴金属としてＰｔを用いることで、100℃以下の低温でも水素を高効率で酸化することができる。また、ＰｔとＲｕ等の合金を用いることで、ＣＯによるＰｔの被毒を防止して、触媒の活性低下を防止することができる。なお、炭素繊維上に担持される金属触媒の粒径は、0.5〜20nmの範囲が好ましく、該金属触媒の担持率は、炭素繊維1gに対して0.05〜5gの範囲が好ましい。
【００３０】
本発明の方法では、上記金属触媒の炭素繊維上への担持を、電流をパルス状に印加した電気メッキ法により行うことが好ましい。ここで、電流の印加条件は、下記式(I)：
デューティ比＝ｔ1／（ｔ1＋ｔ2）×100  ・・・  (I)
［式中、ｔ1は電流の印加時間（秒）を表し、ｔ2は休止時間（秒）を表す］で表されるデューティ比を2〜20％とすることが好ましい。パルス電流におけるデューティ比が2％未満では、所定の通電電荷量を満たすための総時間がかかり実用上好適でなく、また、金属触媒の表面積向上効果も不十分であり、一方、デューティ比が20％を超えると、電流をパルス状に印加する効果が小さく、担持された金属触媒の表面積を十分に向上させることができない。
【００３１】
上記電気メッキにおける休止時間（ｔ2）は、0.05〜0.5秒とすることが好ましい。休止時間（ｔ2）が0.05秒未満では、電流をパルス状に印加する効果が小さく、担持された金属触媒の表面積を十分に向上させることができず、一方、休止時間（ｔ2）が0.5秒を超えると、所定の通電電荷量を満たすための総時間がかかり実用上好適でなく、また、金属触媒の表面積向上効果も不十分である。
【００３２】
なお、上記電気メッキにおいて、電流密度は10〜500mA/cm2の範囲が好ましく、通電電荷量は0.1〜5Ｃの範囲が好ましい。また、印加時間（ｔ1）は、デューティ比を2〜20％としつつ、休止時間（ｔ2）が0.05〜0.5秒の範囲になるように選択することが好ましい。更に、パルスメッキにおけるパルス数（サイクル数）は、上記した好適な通電電荷量の範囲になるように適宜選択することが好ましい。
【００３３】
上述の方法で製造される本発明の固体高分子型燃料電池用電極は、導電性多孔質基板と、該導電性多孔質基板上に配設された炭素繊維と、該炭素繊維上に担持された金属触媒とを具え、燃料極としても、空気極（酸素極）としても使用できる。ここで、該固体高分子型燃料電池用電極においては、炭素繊維及び金属触媒が触媒層として機能し、導電性多孔質基板が、炭素繊維及び金属触媒からなる触媒層へ水素ガス等の燃料、或いは、酸素や空気等の酸素含有ガスを供給するガス拡散層としての機能と、発生した電子の授受を行う集電体としての機能を担う。
【００３４】
上記炭素繊維及び金属からなる触媒層には、高分子電解質を含浸させてもよく、該高分子電解質としては、イオン伝導性のポリマーを使用することができ、該イオン伝導性のポリマーとしては、スルホン酸、カルボン酸、ホスホン酸、亜ホスホン酸等のイオン交換基を有するポリマーを挙げることができ、該ポリマーはフッ素を含んでも、含まなくてもよい。該イオン伝導性のポリマーとしては、ナフィオン（登録商標）等のパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマー等が挙げられる。該高分子電解質の含浸量は、触媒層100質量部に対して高分子電解質10〜500質量部の範囲が好ましい。なお、触媒層の厚さは、特に限定されるものではないが、0.1〜100μmの範囲が好ましい。また、触媒層の金属触媒担持量は、前記担持率と触媒層の厚さにより定まり、好ましくは0.001〜0.8mg/cm2の範囲である。
【００３５】
＜固体高分子型燃料電池＞
次に、本発明の固体高分子型燃料電池用電極を用いた固体高分子型燃料電池を、図１を参照しながら説明する。図示例の固体高分子型燃料電池は、膜電極接合体（ＭＥＡ）１とその両側に位置するセパレータ２とを備える。膜電極接合体（ＭＥＡ）１は、固体高分子電解質膜３とその両側に位置する燃料極４Ａ及び空気極（酸素極）４Ｂとからなる。燃料極４Ａでは、２Ｈ2→４Ｈ+＋４ｅ-で表される反応が起こり、発生したＨ+は固体高分子電解質膜３を経て空気極４Ｂに至り、また、発生したｅ-は外部に取り出されて電流となる。一方、空気極４Ｂでは、Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-→２Ｈ2Ｏで表される反応が起こり、水が発生する。燃料極４Ａ及び空気極４Ｂは、触媒層（金属触媒担持炭素繊維）５及びガス拡散層（導電性多孔質基板）６からなり、触媒層５が固体高分子電解質膜３に接触するように配置されている。
【００３６】
本発明の固体高分子型燃料電池において、固体高分子電解質膜３としては、イオン伝導性のポリマーを使用することができ、該イオン伝導性のポリマーとしては、上記触媒層に含浸させることが可能な高分子電解質として例示したものを用いることができる。また、セパレータ２としては、表面に燃料、空気及び生成した水等の流路（図示せず）が形成された通常のセパレータを用いることができる。
【００３７】
本発明の固体高分子型燃料電池において、触媒層５は、炭素繊維に金属触媒を担持してなり、担持された金属触媒の表面積が非常に広いため、固体高分子電解質膜３と触媒層５とガスとの三相界面での電気化学反応の反応場が非常に大きく、その結果、固体高分子型燃料電池の発電効率が大幅に改善される。また、本発明の固体高分子型燃料電池においては、ガス拡散層（導電性多孔質基板）６の触媒層５に接しない面には、金属触媒が担持されておらず、金属触媒が触媒層５中の炭素繊維上に選択的に担持されているため、金属触媒の有効率が高く、少量であっても、十分な電池性能が得られる。
【実施例】
【００３８】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３９】
（実施例１）
＜炭素繊維の作製＞
アニリン 0.5mol/Lと硫酸 1.0mol/Lとを含む酸性水溶液中に、作用極としてカーボンペーパー［東レ製］を設置し、対極としてＳＵＳ３１６Ｌ製のパンチングメタルを設置し、15℃にて25mA/cm2の定電流で120秒間電解酸化重合を行い、作用極上にポリアニリンを電析させた。得られたポリアニリンを0.1mol/LのＮａＯＨ水溶液に1時間浸漬した後、純水で十分に洗浄し、100℃で減圧乾燥した。次に、得られたポリアニリンをカーボンペーパーごとＡｒ減圧雰囲気下で2300℃まで4時間かけて昇温し、該温度で1時間保持して焼成処理を行った。その後、室温まで冷却し、得られた焼成物（炭素繊維）を取り出した。
【００４０】
＜白金の担持＞
次に、上記カーボンペーパーの炭素繊維が配設されていない面にフッ素系材料［ダイフリーＧＡ−６０１０, ダイキン工業製］をスプレー塗布した後、175℃で7分間熱処理を施した。なお、処理前後の質量を測定し、フッ素系材料の付着量が0.05mg/cm2になるように調整した。次に、一方の面がフッ素系材料で撥水処理され、もう一方の面に炭素繊維が配設されたカーボンペーパーを、塩化白金酸六水和物 20gを純水 1Lに溶解させて得た水溶液中に作用極として設置し、更に、対極として白金メッキされたチタン板を設置した。その後、室温にで、120mA/cm2のパルス電流を流し、炭素繊維上に白金を担持させた。なお、パルス条件は、印加時間（オンタイム）：0.005秒、休止時間（オフタイム）：0.1秒とし、通電量：0.8Ｃ/cm2とした。また、通電終了後、十分に洗浄及び乾燥した。なお、質量変化から白金担持量を計算したところ、0.24mg/cm2であった。
【００４１】
＜ＭＥＡの作製＞
次に、上記のようにして得た白金担持炭素繊維付きカーボンペーパーを50mm角の大きさに打ち抜き、白金担持炭素繊維が配設された側にナフィオン（登録商標）液を塗布後、100℃で溶媒を乾燥除去した。なお、ナフィオン量は0.3mg/cm2に調整した。得られたナフィオン塗布白金担持炭素繊維／カーボンペーパー２枚で、ナフィオン１１２膜を挟み、熱プレスして一体化し、膜電極接合体（ＭＥＡ）を得た。
【００４２】
＜燃料電池の性能評価＞
得られた膜電極接合体をエレクトロケミカル社製の試験セル（ＥＦＣ２５−０１ＳＰ）に組み込み、燃料電池を作製し、得られた燃料電池の発電特性を、燃料ガス（水素）流量0.3L/分、燃料ガス加湿温度80℃、酸化ガス（酸素）流量0.3L/分、酸化ガス加湿温度75℃、セル温度80℃の条件で測定した。各電流での電圧を表１に示す。
【００４３】
【表１】
2008177055.tif 000003
【００４４】
（比較例１）
実施例１と同様にして炭素繊維を作製し、また、フッ素系材料による撥水処理を行わない以外は、実施例１と同様にして白金を担持した。なお、質量変化から求めた白金担持量は、0.24mg/cm2であった。更に、実施例１と同様にしてＭＥＡを作製し、燃料電池を組み立てて、発電性能を評価した。各電流での電圧を表２に示す。
【００４５】
【表２】
2008177055.tif 000004
【００４６】
表１及び２から、本発明に従う実施例１の電極を備えた燃料電池は、撥水処理を行わずに作製した比較例１の電極を備えた燃料電池よりも、発電性能が高いため、金属触媒の担持量を減らしても、十分な性能を発揮できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の固体高分子型燃料電池の一例の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  膜電極接合体（ＭＥＡ）
２  セパレータ
３  固体高分子電解質膜
４Ａ  燃料極
４Ｂ  空気極（酸素極）
５  触媒層（金属触媒担持炭素繊維）
６  ガス拡散層（導電性多孔質基板）
【図１】
2008177055.tif 000005