(57)【要約】【課題】イオン交換樹脂との密着性が良好であり、十分な機械的強度を有するイオン交換膜及びその製造方法、並びに電気化学デバイスを提供することにある。【解決手段】絶縁性保護層２により少なくとも一部が表面被覆されたＴｉ等の金属多孔質膜３を有し、この多孔質膜３にナフィオン等のイオン交換樹脂４が充填されている、イオン交換膜１。Ｔｉ等の金属多孔質膜３の表面の少なくとも一部を絶縁性保護層２で表面被覆する工程と、多孔質膜３にナフィオン等のイオン交換樹脂４を充填する工程とを有する、イオン交換膜１の製造方法。第１極と、第２極と、これらの両電極間に挟持されたイオン伝導体とからなり、前記イオン伝導体が、絶縁性保護層２により少なくとも一部が表面被覆されたＴｉ等の金属多孔質膜３を有し、この多孔質膜３にナフィオン等のイオン交換樹脂４が充填されているイオン交換膜１からなる、電気化学デバイス。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性保護層により少なくとも一部が表面被覆された金属多孔質膜を有し、この多孔質膜にイオン交換樹脂が充填されている、イオン交換膜。
【請求項２】
前記絶縁性保護層がセラミックス保護層からなる、請求項１に記載したイオン交換膜。
【請求項３】
前記金属多孔質膜が周期表４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ、８、３Ｂ族から選ばれた少なくとも１種からなる、請求項１に記載したイオン交換膜。
【請求項４】
前記金属多孔質膜がＴｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌの１種又は少なくとも２種からなる、請求項３に記載したイオン交換膜。
【請求項５】
前記金属多孔質膜の気孔率が５〜９８％である、請求項１に記載したイオン交換膜。
【請求項６】
金属からなる多孔質膜の表面の少なくとも一部を絶縁性保護層で表面被覆する工程と、前記多孔質膜にイオン交換樹脂を充填する工程とを有する、イオン交換膜の製造方法。
【請求項７】
前記絶縁性保護層をセラミックス保護層によって形成する、請求項６に記載したイオン交換膜の製造方法。
【請求項８】
前記金属多孔質膜として周期表４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ、８、３Ｂ族から選ばれた少なくとも１種を用いる、請求項６に記載したイオン交換膜の製造方法。
【請求項９】
前記金属多孔質膜としてＴｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌの１種又は少なくとも２種を用いる、請求項８に記載したイオン交換膜の製造方法。
【請求項１０】
気孔率が５〜９８％の前記金属多孔質膜を用いる、請求項６に記載したイオン交換膜の製造方法。
【請求項１１】
前記金属多孔質膜を熱酸化して前記絶縁性保護層を形成する、請求項６に記載したイオン交換膜の製造方法。
【請求項１２】
化学的気相成長法によって前記絶縁性保護層を形成する、請求項６に記載したイオン交換膜の製造方法。
【請求項１３】
物理的成膜法によって前記絶縁性保護層を形成する、請求項６に記載したイオン交換膜の製造方法。
【請求項１４】
第１極と、第２極と、これらの両電極間に挟持されたイオン伝導体とからなり、前記イオン伝導体が、絶縁性保護層により少なくとも一部が表面被覆された金属多孔質膜を有し、この多孔質膜にイオン交換樹脂が充填されているイオン交換膜からなる、電気化学デバイス。
【請求項１５】
前記絶縁性保護層がセラミックス保護層からなる、請求項１４に記載した電気化学デバイス。
【請求項１６】
前記金属多孔質膜が周期表４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ、８、３Ｂ族から選ばれた少なくとも１種からなる、請求項１４に記載した電気化学デバイス。
【請求項１７】
前記金属多孔質膜がＴｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌの１種又は少なくとも２種からなる、請求項１６に記載した電気化学デバイス。
【請求項１８】
前記金属多孔質膜の気孔率が５〜９８％である、請求項１４に記載した電気化学デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン交換膜及びその製造方法、並びに電気化学デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
１００℃以下で動作する燃料電池を構成するイオン交換膜としては、パーフルオロスルホン酸等のフッ素系樹脂が検討されている。
【０００３】
フッ素系樹脂からなるイオン交換膜は良好なイオン伝導性を示す一方、機械的強度が弱い。また、イオン伝導抵抗を減少させるために膜を薄くした場合には、膜が破断したり、ピンホールが開き易いといった問題があった。
【０００４】
さらに、ダイレクトメタノール燃料電池のイオン交換膜として上記のフッ素系樹脂を用いた場合には、膜強度の極端な脆弱化から膜両側の電極が接触してしまい、ショートにより全く発電しなくなるといった問題があった。
【０００５】
これらの問題を解決するために、イオン交換膜に芯材を導入して膜強度を増強させる試みがなされている。例えば、特表２００１−５２０４４６号には補強材として、ポリプロピレン多孔質体を用いることが試みられている。また、特表２０００−５１０５１０号にはテフロン（登録商標）等の微細多孔質ポリマーフィルムが用いられている。
【０００６】
イオン交換膜は電子伝導性を有してはならないため、これまでの補強材としては、上記のような微細多孔質ポリマーフィルム或いはセラミックス多孔質膜が検討されてきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、イオン交換膜の補強材として上記のような微細多孔質ポリマーフィルムを用いた場合は、フッ素系樹脂等のイオン交換樹脂との密着接合性が悪く、例えば繰り返し運転をした際には、多孔質ポリマーフィルムとイオン交換樹脂との膜はがれやひび割れが生じ、ここから燃料のリークが生じてしまうといった問題があった。特に、ダイレクトメタノール燃料電池の場合には膜はがれが顕著に生じるため、メタノールリークが激しくなる。
【０００８】
一方、イオン交換膜の補強材としてセラミックス多孔膜を用いた場合には、フッ素系樹脂等のイオン交換樹脂との密着性は良好になるものの、膜厚を薄くした場合に割れ易くなり、補強膜としての強度が不足するといった問題があった。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、イオン交換樹脂との密着性が良好であり、十分な機械的強度を有するイオン交換膜及びその製造方法、並びに電気化学デバイスを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、絶縁性保護層により少なくとも一部が表面被覆された金属多孔質膜を有し、この多孔質膜にイオン交換樹脂が充填されている、イオン交換膜に係るものである。ここで、「表面」とは、多孔質膜の外側表面のみならず、その気孔に面する内表面も含む概念である（以下、同様）。
【００１１】
また、金属からなる多孔質膜の表面の少なくとも一部を絶縁性保護層で表面被覆する工程と、前記多孔質膜にイオン交換樹脂を充填する工程とを有する、イオン交換膜の製造方法に係るものである。
【００１２】
さらに、第１極と、第２極と、これらの両電極間に挟持されたイオン伝導体とからなり、前記イオン伝導体が、絶縁性保護層により少なくとも一部が表面被覆された金属多孔質膜を有し、この多孔質膜にイオン交換樹脂が充填されているイオン交換膜からなる、電気化学デバイスに係るものである。
【００１３】
本発明のイオン交換膜によれば、前記金属多孔質膜を有し、この多孔質膜に前記イオン交換樹脂が充填されているので、前記イオン交換樹脂との密着性は良好であり、かつ十分な機械的強度を有している。
【００１４】
また、前記金属多孔質膜の表面の少なくとも一部が前記絶縁性保護層で表面被覆されているので、金属の酸化が防止され、さらに前記第１極及び前記第２極と接した場合にもショートせず、良好なイオン伝導を行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に基づくイオン交換膜において、前記絶縁性保護層はセラミックス保護層からなることが好ましい。前記金属多孔質膜の表面の少なくとも一部が、前記セラミックス等からなる前記絶縁性保護層で表面被覆されているので、前記金属多孔質膜が酸によって腐食することはなく、また前記電極と接してもショートせず、良好なイオン伝導が実現可能である。
【００１６】
また、前記金属多孔質膜は前記イオン交換樹脂との密着性及び機械的強度が良好であることが特徴であるが、これに加えてイオン、特にプロトン（Ｈ＋）に対して安定な物質であることが好ましく、周期表４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ、８、３Ｂ族から選ばれた少なくとも１種からなることが好ましい。より具体的には、前記金属多孔質膜がＴｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌの１種又は少なくとも２種からなることが好ましい。
【００１７】
さらに、前記金属多孔質膜の気孔率は５〜９８％であることが好ましく、２０〜８０％がより好ましい。ここで、前記気孔率が５％未満の場合、イオン伝導に使用される樹脂部分が少なくなるので、イオン伝導性が低下することがある。また、９８％を超える場合、芯材としての効果が低下し、イオン交換膜の強度が低下することがある。
【００１８】
前記金属多孔質膜の製造方法としては、各種金属粉末を焼結する手法、金属繊維を焼結する手法、発泡ウレタンにメッキを行い、その後ウレタンを加熱除去するメッキ法、発泡ウレタンに金属スラリーを塗布、焼結と共に発泡ウレタンを除去するスラリー塗布法、金属粉末スラリーを直接発泡させ、発泡構造を形成し、焼結するスラリー発泡法等がある。これらの手法により、気孔率５〜９８％の範囲内で適宜調整しながら得ることができる。
【００１９】
前記金属多孔質膜の表面を前記絶縁性保護層で表面被覆する方法としては、前記金属多孔質膜を熱酸化して前記絶縁性保護層を形成すること、或いは、化学的気相成長法によって前記絶縁性保護層を形成することが好ましい。
【００２０】
また、特に前記イオン交換樹脂が耐酸性を有する場合、前記絶縁性保護層は、前記金属多孔質膜が前記電極と接したときのショートを防げば充分である。例えば、後述するように、本発明に基づくイオン交換膜を燃料電池等の電気化学セルに用いた場合は、前記金属多孔質膜の少なくとも前記第１極としての燃料極側の表面に、前記絶縁性保護層を被覆すればよい。この場合は、物理的成膜法によって前記絶縁性保護層を形成することができる。
【００２１】
図１は、本発明に基づくイオン交換膜の一部拡大概略断面図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明に基づくイオン交換膜１は、前記絶縁性保護層としてのセラミックス保護層２により表面被覆されたＴｉなどの金属多孔質膜３を有し、この金属多孔質膜３にナフィオン（Ｄｕ　Ｐｏｎｔ社製）等のイオン交換樹脂４が充填されている。
【００２３】
本発明に基づくイオン交換膜１によれば、イオン交換樹脂４が充填された金属多孔質膜３を有しているので、イオン交換樹脂４との密着性は良好であり、かつ十分な機械的強度も有している。
【００２４】
また、金属多孔質膜３の表面が絶縁性保護層２で表面被覆されているので、金属の酸化が防止され、さらに例えば電気化学デバイスに適用して、前記第１極及び前記第２極と接した場合にもショートせず、良好なイオン伝導を行うことができる。
【００２５】
本発明に基づくイオン交換膜は、燃料電池又は水素製造装置として構成されている電気化学デバイスに適用することができる。
【００２６】
例えば、第１極と、第２極と、これらの両電極間に挟持されたイオン伝導体とからなる基本的構造体において、前記イオン伝導体に本発明に基づくイオン交換膜を適用することができる。
【００２７】
図２は、例えば、本発明に基づくイオン交換膜を用いた具体例の燃料電池を示す。ここで、図２中の前記第１極としての負極２２及び前記第２極としての正極２４は、白金等の触媒を含有する触媒層１８及びガス透過性集電体１９からなり、また、負極２２と、正極２４との間には、イオン伝導部２０が挟着されている。
【００２８】
即ち、この燃料電池は、互いに対向する、端子２１付きの負極（燃料極又は水素極）２２、及び端子２３付きの正極（酸素極）２４を有し、これらの両極間にイオン伝導部２０が挟着されている。
【００２９】
イオン伝導部２０は、前記セラミックス保護層等の前記絶縁性保護層によって少なくとも一部が表面被覆された前記金属多孔質膜に、ナフィオン等の前記イオン交換樹脂が充填されてなる、本発明に基づくイオン交換膜から構成されている。
【００３０】
前記触媒は、例えば白金等の微粒子であることが望ましく、また他の電極物質でも本目的の反応が進行するものであってもよい。
【００３１】
電極２２、２４への前記触媒の担持は通常の方法でよく、例えば、炭素粉末の表面に前記触媒物質又はその前駆体を担持し、それに加熱などの処理を加えて、触媒粒子を形成し、それを電極面にフッ素樹脂と共に焼き付ける方法でもよい。
【００３２】
負極２２、正極２４及びイオン伝導部２０からなる多層膜（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ＆　ｅｌｅｃｔｒｏａｓｓｅｍｂｌｙ）の作製方法としては、例えば、本発明に基づくイオン交換膜からなるイオン伝導部２０の両面に、ガス透過性集電体１９上に触媒層１８を作製した電極２２及び２４を重ねてプレスすることにより、イオン伝導部２０と電極２２、２４とからなる前記多層膜（ＭＥＡ膜）を作製することができる。
【００３３】
この燃料電池のメカニズムは、使用時には、負極２２側ではＨ２流路２５中に水素が通される。燃料（Ｈ２）が流路２５を通過する間に水素イオンを発生し、この水素イオンは負極２２で発生した水素イオン及びイオン伝導部２０で発生した水素イオンと共に正極２４側へ移動し、そこでＯ２流路２６を通る酸素（空気）と反応し、これにより所望の起電力が取り出される。
【００３４】
ここで、各電極における反応を以下に示す。
負極：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
正極：２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ
【００３５】
また、負極２２、イオン伝導部２０及び正極２４からなるＭＥＡ膜が複数個積層されて一体構造に形成されていてもよく、この場合は、より高い水素発生率を容易に得られるという効果がある。
【００３６】
かかる燃料電池は、イオン伝導部２０が本発明に基づくイオン交換膜からなり、本発明に基づくイオン交換膜が、Ｔｉ等の前記金属多孔質膜を有し、この多孔質膜にナフィオン等の前記イオン交換樹脂が充填されているので、前記イオン交換樹脂との密着性は良好であり、かつ十分な機械的強度を有している。従って、長時間にわたる使用や繰り返し運転においても、またダイレクトメタノール燃料電池に適用した場合でも、特性が低下することはない。
【００３７】
また、前記金属多孔質膜の表面の少なくとも一部が前記絶縁性保護層で表面被覆されているので、酸によって金属が腐食することはなく、さらに、負極２２及び正極２４と接してもショートせず、良好なイオン（例えばプロトン）伝導を行うことができる。
【００３８】
図３には、本発明に基づくイオン交換膜を用いた具体例の水素製造装置を示す。
【００３９】
ここで、各電極における反応を以下に示す。
負極：Ｈ２Ｏ→２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−
正極：２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２↑
必要な理論電圧は、１．２３Ｖ以上となる。
【００４０】
図３中のイオン伝導部２０’は、前記セラミックス保護層等の前記絶縁性保護層によって少なくとも一部が表面被覆された前記金属多孔質膜に、ナフィオン等の前記イオン交換樹脂が充填されてなる、本発明に基づくイオン交換膜から構成されている。
【００４１】
そして、前記第１極としての負極２２’及び前記第２極としての正極２４’は、白金等の触媒を含有する触媒層１８’及びガス透過性集電体１９’からなり、また、負極２２’と、正極２４’との間には、イオン伝導部２０’が挟着されている。
【００４２】
この水素製造装置は、使用時には、負極２２’側では水蒸気又は水蒸気含有大気が供給され、この水蒸気又は水蒸気含有大気は負極２２’側にて分解され、電子及びプロトン（水素イオン）を発生し、この発生した電子及びプロトンが正極２４’側へ移動し、この正極２４’側にて水素ガスへと転化し、これにより所望の水素ガスが生成される。
【００４３】
かかる水素製造装置は、イオン伝導部２０’が本発明に基づくイオン交換膜からなり、本発明に基づくイオン交換膜が、Ｔｉ等の前記金属多孔質膜を有し、この多孔質膜にナフィオン等の前記イオン交換樹脂が充填されているので、前記イオン交換樹脂との密着性は良好であり、かつ十分な機械的強度を有している。従って、長時間にわたる使用や繰り返し運動においても、またダイレクトメタノール燃料電池に適用した場合でも、特性劣化は少ない。
【００４４】
また、前記金属多孔質膜の表面の少なくとも一部が前記絶縁性保護層で表面被覆されているので、酸によって金属が腐食することなく、さらに、負極２２’及び正極２４’と接してもショートせず、良好なイオン（例えばプロトン）伝導を行うことができる。
【００４５】
本発明に基づく電気化学デバイスにおいて、例えば図２及び図３中のイオン伝導部２０、２０’は、図４（ａ）に示すような構造であってもよい。
【００４６】
即ち、補強材を有していないイオン交換膜６の両側に、本発明に基づくイオン交換膜１を配し、前記ガス透過性集電体上に前記触媒層を有するガス透過性触媒電極５でこれらのイオン交換膜１及び６を挟持する構造としてもよく、この場合も、前記セラミックス保護層などの前記絶縁性保護層により少なくとも一部が表面被覆された前記金属多孔質膜を有し、この多孔質膜に前記イオン交換樹脂が充填されてなる本発明に基づくイオン交換膜を有しているので、上述したと同様の優れた効果が得られる。
【００４７】
また、図４（ｂ）に示すように、補強材を有していないイオン交換膜６中に、本発明に基づくイオン交換膜１を配してもよく、或いは、図４（ｃ）に示すように、まず本発明に基づくイオン交換膜１の両側を補強材を有していないイオン交換膜６で挟持し、次いでイオン交換膜６の両側に、従来公知のセラミックス等からなる補強材を有するイオン交換膜７を配し、ガス透過性触媒電極５でこれらのイオン交換膜１、６及び７を挟持する構成としてもよい。
【００４８】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。
【００４９】
実施例１
厚さ２０μｍ、開孔率５０％の金属Ｔｉ焼結膜に、ＣＶＤ（化学的気相成長法：ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりＴｉＯ２保護膜を一様に１０００Å付着させた。この金属多孔質膜にＤｕ　ｐｏｎｔ社のＮａｆｉｏｎ溶液を含浸、乾燥させ、イオン交換膜を作製した。
【００５０】
次に電極部分を次の手順により、作製した。
【００５１】
フッ素系樹脂とカーボン粉体を水溶液中で混練し、塗料を作製した。この塗料を多孔質カーボンシート上に塗布し、さらに不活性ガス中で樹脂の軟化点以上に昇温することでカーボンシート上に撥水性のカーボン塗布層を作製し、下地層（ガス拡散層）とした。
【００５２】
カーボン担持Ｐｔ−Ｒｕ合金触媒をパーフルオロスルホン酸等のイオン伝導体と混練し塗料を作製した。この塗料を前記下地層付きのカーボンシート上に塗布して燃料極触媒電極とした。Ｐｔ−Ｒｕ量は３ｍｇ／ｃｍ２となるように塗布量を調整した。
【００５３】
上記と同様にしてカーボン担持Ｐｔ触媒をパーフルオロスルホン酸等のイオン伝導体と混練し塗料を作製した。この塗料を前記下地層付きのカーボンシート上に塗布して酸素極触媒電極とした。Ｐｔ量は１ｍｇ／ｃｍ２となるように塗布量を調整した。
【００５４】
上記のようにして作製した酸素極触媒電極と燃料極触媒電極を上記のイオン交換膜の両側に設置し、ヒートプレスにより加圧接合し、ＭＥＡ膜を作製し、このＭＥＡ膜を用いて図２に示すような燃料電池セルを作製した。
【００５５】
こうして作製した燃料電池セルを用いて、燃料にメタノール３ｍｏｌ／ｌの水溶液、酸素ガスを導入して燃料電池の出力を測定した。これを基準値として１００とした。また、２００時間運転後の出力は９０であった。
【００５６】
比較例１
イオン交換膜として補強膜なしのパーフルオロスルホン酸２０μｍを用い、これ以外は実施例１と同様にして実験を行ったところ、出力は実施例１を１００とした場合に比べ、８０の低い値しか得られなかった。補強膜を有していないため、イオン交換膜の機械的強度が小さく、燃料のクロスリークが多くなり、出力が下がったと考えられる。また、２００時間運転後には電極間のショートにより出力は測定できなかった。
【００５７】
比較例２
イオン交換膜の補強膜として多孔質テフロン（登録商標）膜２０μｍを用い、これ以外は実施例１と同様にして実験を行ったところ、出力は実施例１を１００とした場合に比べ、８０の低い値しか得られなかった。補強膜として多孔質テフロン（登録商標）膜を用いても、ナフィオン等のイオン交換樹脂との密着性が悪く、また機械的強度が小さいので、燃料のクロスリークが多くなり、出力が下がったと考えられる。また、２００時間運転後には、出力は３０の低い値となった。出力測定後にイオン交換膜を調べたところ、多孔質テフロン（登録商標）膜とイオン交換樹脂との剥離が観察され、ここから燃料がリークしていることが判明した。
【００５８】
実施例２
多孔質Ｔｉ焼結薄膜を熱処理によって部分酸化することで、メタル表面に酸化チタン層２０００Åを作製した。この多孔質膜にパーフルオロスルホン酸を含浸、乾燥させ、実施例１と同様にして燃料電池セルを作製し、出力を測定したところ、実施例１と同様の結果が得られた。
【００５９】
比較例３
多孔質Ｔｉ焼結薄膜にセラミックス保護層を表面被覆させずに、パーフルオロスルホン酸を含浸、乾燥させ、実施例１と同様にして燃料電池セルを作製し、出力を測定したところ、ショートにより出力は測定できなかった。
【００６０】
実施例３
多孔質Ｔｉ焼結薄膜の両側の端面部分、即ち前記第１極と第２極の両電極と接する面側のみに、スパッタによって酸化チタン層２０００Åを作製した。この多孔質膜にパーフルオロスルホン酸を含浸、乾燥させ、実施例１と同様にして燃料電池セルを作製し、出力を測定したところ、実施例１と同様の結果が得られた。
【００６１】
また、多孔質Ｔｉ焼結薄膜の片側の端面、即ち燃料極と接する側のみにスパッタにより酸化チタン層２０００Åを作製した場合でも実施例１と同様の結果が得られた。スパッタでは多孔質体の内部までは入り込まないが、電極との絶縁性の確保の点では十分な役割を果たすことが明らかとなった。
【００６２】
以上より明らかなように、本発明に基づくイオン交換膜を適用した燃料電池によれば、本発明に基づくイオン交換膜が、Ｔｉ等の前記金属多孔質膜を有し、この多孔質膜にナフィオン等の前記イオン交換樹脂が充填されているので、前記イオン交換樹脂との密着性は良好であり、かつ十分な機械的強度を有していた。従って、例えばダイレクトメタノール燃料電池に適用し、かつ長時間にわたって使用しても特性が低下することはなかった。
【００６３】
また、Ｔｉ等の前記金属多孔質膜の表面の少なくとも一部がＴｉＯ２保護層等の前記絶縁性保護層で表面被覆されているので、酸によって金属が腐食することなく、またショートも起こらず、良好なプロトン等のイオン伝導を行うことができた。
【００６４】
以上に説明した実施例は、本発明の技術的思想に基づいて種々に変形が可能である。
【００６５】
例えば、前記金属多孔質膜としてＴｉを用いた例を説明したが、前記イオン交換樹脂との密着性が良好であり、かつ高い強度を有する金属であればよく、周期表４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ、８、３Ｂ族から選ばれた少なくとも１種からなる金属、より具体的にはＣｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌの１種又は少なくとも２種からなる薄膜を用いることができる。
【００６６】
また、前記燃料電池や前記水素製造装置等の本発明に基づく電気化学デバイスにおいて、その形状、構成、材質等は本発明を逸脱しない限り、適宜選択可能である。
【００６７】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、前記金属多孔質膜を有し、この多孔質膜に前記イオン交換樹脂が充填されているので、前記イオン交換樹脂との密着性は良好であり、かつ十分な機械的強度を有している。
【００６８】
また、前記金属多孔質膜の表面の少なくとも一部が前記絶縁性保護層で表面被覆されているので、金属の酸化が防止され、さらに前記第１極及び前記第２極と接した場合にもショートせず、良好なイオン伝導を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるイオン交換膜の一部拡大概略断面図である。
【図２】同、燃料電池の概略断面図である。
【図３】同、水素製造装置の概略断面図である。
【図４】同、ＭＥＡ膜の概略断面図である。
【符号の説明】
１…イオン交換膜、２…絶縁性保護層、３…金属多孔質膜、４…イオン交換樹脂、５…ガス透過性触媒電極、６…補強材なしのイオン交換膜、７…セラミックス補強材、１８、１８’…触媒層、１９、１９’…ガス透過性集電体、２０、２０’…イオン伝導部、２１、２３…端子、２２、２２’…負極、２４、２４’…正極、２５…Ｈ２流路、２６…Ｏ２流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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