(57)【要約】【課題】  触媒層の外側に外周が位置するようなガス拡散層が好んで使用され、ＭＥＡ締結時に水素イオン伝導性高分子電解質膜の損傷を与えない電極、およびこの電極を用いた燃料電池を提供する。【解決手段】  触媒層とガス拡散層との間に、ガス拡散層を水素イオン伝導性高分子電解質膜が直接接することのないような、投影面積が、ガス拡散層と実質的に等しいまたは、外周部全てがガス拡散層より大きくかつガスケットと接することのない、導電性カーボンと水素イオン伝導性高分子電解質からなる保護接着層を形成する。【選択図】図１
2005216834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素イオン伝導性高分子電解質膜と、前記水素イオン伝導性高分子電解質膜の両面に配置された触媒層およびガス拡散層で構成された一対の電極とを具備し、
前記触媒層と前記ガス拡散層との間に、前記ガス拡散層の面積と略同一またはそれ以上の面積を有する保護接着層を有し、
前記保護接着層が導電性カーボンと水素イオン伝導性高分子電解質とで構成されていることを特徴とする高分子電解質型燃料電池。
【請求項２】
前記電極の周囲に配されかつ前記水素イオン伝導性高分子電解質膜を挟むシール材を有し、前記保護接着層と前記シール材との間に空間を有する請求項１記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項３】
前記保護接着層の厚さが、５〜５０μｍである請求項１記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項４】
前記導電性カーボンの表面積が、７０〜８００ｍ2／ｇである請求項１記載の高分子型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子電解質型燃料電池に関し、特にその電極の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子電解質を用いた燃料電池は、水素を含有する燃料ガスと、空気などの酸素を含有する酸化剤ガスとを電気化学的に反応させることで、電力と熱とを同時に発生させる。まず、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜の両面に、白金などの金属触媒を担持したカーボン粉末を触媒体とし、これに水素イオン伝導性高分子電解質を混合したもので触媒層を形成する。
燃料ガスに対する通気性と電子伝導性とを併せ持つ、例えばポリテトラフルオロエチレンなどの撥水材と、導電性カーボンから構成される撥水カーボン層を、カーボンペーパーなどの基材上に形成し、ガス拡散層を得る。これら触媒層を形成した水素イオン伝導性高分子電解質膜とガス拡散層とを接合し、高分子電解質型燃料電池の膜電極接合体（ＭＥＡ）を得る。ここで、前記触媒層とガス拡散層とが電極を構成する。
【０００３】
つぎに、供給された燃料ガスが外部に漏れたり、燃料ガスと酸化剤ガスとが互いに混合したりしないように、電極の周囲には高分子電解質膜を挟んで封止剤やガスケットなどのシール材を配置する。このシール材は、電極及び水素イオン伝導性高分子電解質膜と一体化して設置する。このシール材も含めたものをＭＥＡと呼ぶこともある。
ＭＥＡの外側には、これを機械的に固定するとともに、隣接するＭＥＡを互いに電気的に直列に接続するための導電性セパレータ板を配置する。ＭＥＡの電極面と接触するセパレータ板の面には、燃料ガスや酸化剤ガスなどの反応ガスを供給し、生成ガスや余剰ガスを運び去るためのガス流路を形成する。ガス流路はセパレータ板に別部材として設けることもできるが、セパレータ板の表面に溝を設けてガス流路とする方式が一般的である。なお、このときのＭＥＡの締結圧力は例えば１０ｋｇ／ｃｍ2とする。
【０００４】
高分子電解質型燃料電池の電極のガス拡散層は、例えばカーボン製の基材に撥水処理を施して得られ、多孔質であることが一般的である。燃料電池における化学反応は発熱反応であり、触媒層での反応熱は、前記ガス拡散層を通して放熱されている。触媒層の面積がガス拡散層の面積よりも大きく、電極端部において触媒層の外周がガス拡散層よりも外側に位置する場合、ガス拡散層と直接接することのない触媒層領域が存在する。前記領域においては、ガス拡散層による放熱がなく、触媒層の温度が上昇する。
また、面積が等しくても、製造時などに触媒層の端部が崩れ、ガス拡散層との接触部分がなくなる場合がある。この場合でも、触媒層の他の部分と電気的な接触が維持されて水素イオン伝導経路が保持されていれば、発熱反応は進行し温度上昇を招いてしまう。この過剰な温度上昇は触媒層自身の劣化のみならず、イオン伝導性固体高分子電解質膜の破損につながっていた。
【０００５】
前記理由により、従来のＭＥＡは、図３に示すように、ガス拡散層３が触媒層２の全域を覆うように、すなわち、ガス拡散層３の外周部分が触媒層２の外側に位置するように構成されている（例えば特許文献１および２）。
しかし、前記構成を有するＭＥＡにおいては、触媒層２より外側に位置するガス拡散層３の部分は、ＭＥＡの締結時に、水素イオン伝導性高分子電解質膜１と直接接してしまう（図４）。この直接接している領域においては、ＭＥＡの締結圧により、ガス拡散層の表面の毛羽およびガス拡散層の粗密による凹凸が、水素イオン伝導性高分子電解質膜に損傷を与えてしまう。その結果、電気的な短絡および両極の反応ガスが互いに混合するクロスリークが発生し、電池電圧降下および耐久性の劣化、さらには運転不能になるという問題がある。
【０００６】
ところで、上述のようなＭＥＡや、ＭＥＡを積層して得られるスタックは、水素イオン伝導性高分子電解質膜にまず触媒層を形成し、触媒層付き水素イオン伝導性高分子電解質膜と、ガス拡散層とを別々に積層して作成されていた。しかし、このような方法では、位置ずれや特性ばらつきや作業性、さらには、触媒層とガス拡散層との界面に生じる空隙においてフラッディングが発生するという問題があった。
これに対して、水素イオン伝導性高分子電解質を溶解できる溶媒を含浸させてガス拡散層を接着する方法などが提案されている（例えば特許文献３）。しかし、水素イオン伝導性高分子電解質溶液の電子導電率は小さいため、電気伝導性が損なわれる。また、電気伝導性を確保した場合は、均一な接着面が形成されず、電極内部で含水分布が発生し、ガス拡散が阻害されてしまう。いずれにしても、電池電圧の低下を招いてしまうという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−２０８４１３号公報
【特許文献２】特開平１０−３０８２２８号公報
【特許文献３】特開平７−２５４４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃料電池を実用化するためには、高い電池電圧および優れた寿命特性の双方が重要である。しかし、従来例で使用される、触媒層より外側に外周を有するガス拡散層は、ＭＥＡ締結時に、水素イオン伝導性高分子電解質膜と直接接する領域が存在する。前記領域においては、ガス拡散層基材による水素イオン伝導性高分子電解質膜の損傷が進行し、電池電圧の降下および耐久性の劣化、さらには運転不能になるという問題があった。
そこで、本発明は、かかる問題のない高分子電解質型燃料電池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】
【０００８】
本発明は、水素イオン伝導性高分子電解質膜と、前記水素イオン伝導性高分子電解質膜の両面に配置された触媒層およびガス拡散層で構成された一対の電極とを具備し、
前記触媒層と前記ガス拡散層との間に、前記ガス拡散層の面積と略同一またはそれ以上の面積を有する保護接着層を有し、
前記保護接着層が導電性カーボンと水素イオン伝導性高分子電解質とで構成されていることを特徴とする高分子電解質型燃料電池に関する。
【０００９】
本発明に係る高分子電解質型燃料電池は、前記電極の周囲に配されかつ前記水素イオン伝導性高分子電解質膜を挟むシール材を有し、前記保護接着層と前記シール材との間に空間を有するのが有効である。
また、前記保護接着層の厚さが５〜５０μｍであるのが好ましく、前記導電性カーボンの表面積が７０〜８００ｍ2／ｇであるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、 触媒層より外側に外周を有するガス拡散層が、ＭＥＡ締結時に、水素イオン伝導性高分子電解質膜と直接接しても水素イオン伝導性高分子電解質膜の損傷を与えず、したがって、電池電圧の降下および耐久性の劣化、さらには運転不能になるという問題を解消することができる。
【発明の実施するための最良の形態】
【００１１】
上記課題を解決するためは、本発明においては、触媒層とガス拡散層との間に、ガス拡散層と水素イオン伝導性高分子電解質膜が直接接することのないような面積および形状を有する保護接着層を設ける。
【００１２】
そして、この保護接着層は、導電性カーボンと水素イオン伝導性高分子電解質とで構成する。具体的には、投影面積がガス拡散層と実質的に等しい、または外周部全てがガス拡散層より大きく、かつガスケットに接することのない保護接着層を形成する。
【００１３】
当該保護接着層により、ＭＥＡ締結時においても、ガス拡散層とイオン伝導性高分子電解質膜が直接接する領域が存在せず、ガス拡散層によるイオン伝導性高分子電解質膜の損傷の進行を防ぐことが可能となる。これより、イオン伝導性高分子電解質膜の劣化を抑制することができ、不良率の低減、さらには優れた寿命特性を示す固体高分子電解質型燃料電池を実現することができる。
【００１４】
さらに、前記保護接着層は、触媒層を形成した水素イオン伝導性高分子電解質膜とガス拡散層を一体化する接着層として機能し、作業性の向上に伴う不良率の低減および電気抵抗の減少による電池電圧の上昇が期待される。
【００１５】
以下、本発明にかかる高分子電解質型燃料電池の実施の形態について図面を参照にしながら説明する。図１は本発明による高分子電解質型燃料電池の実施の形態におけるＭＥＡの構成を示す分解断面図である。
【００１６】
本発明におけるＭＥＡは、図１に示すように、触媒層２とガス拡散層３の間に、投影面積が、ガス拡散層３と実質的に等しい、または外周部の全てがガス拡散層３より大きくかつガスケットに接することのない、導電性カーボンと水素イオン伝導性高分子電解質からなる保護接着層８が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
図２は、ＭＥＡ締結時のＭＥＡの構成を示す断面図である。ＭＥＡの締結圧力は１０ｋｇ／ｃｍ2程度である。触媒層の外周より外側に位置するガス拡散層は、保護接着層の存在により、ＭＥＡ締結時においても、イオン伝導性高分子電解質膜と直接接することはない。
【００１８】
ガス拡散層の毛羽および粗密による凹凸から、イオン伝導性高分子電解質膜の損傷を防ぐことが可能となる。これにより、電気的短絡、未反応ガスのクロスリークを防ぎ、不良率が低減される。さらには、長時間にわたり、電池電圧の降下が抑制でき、長寿命な燃料電池を提供することができる。
【００１９】
上述のように、保護接着層はガス拡散層とイオン伝導性高分子電解質膜との直接接触を防ぐために配置され、ガス拡散層全てを覆うことが必要である。そのため、保護接着層を形成する際、ガス拡散層の形状および面積に応じて、ガス拡散層側に形成することが望ましく、かつ簡便である。
【００２０】
ガス拡散層の表面の毛羽は、ガス拡散層を構成する基材により異なるが、最短５μｍであると電子顕微鏡により確認されている。また、前記基材の粗密の程度は基材および基材の作製方法によって異なるが、粗な部分と密な部分との差は１００μｍ程度である。この粗密は、ＭＥＡ締結時には半減して５０μｍ以下となる。
【００２１】
したがって、保護接着層の厚さを５〜５０μｍとすることで、ガス拡散層基材の毛羽および基材の粗密による凹凸の双方の影響から、イオン伝導性高分子電解質膜を保護することが可能となる。
【００２２】
前記保護接着層は、導電性カーボンと水素イオン伝導性高分子電解質とから形成される。導電性カーボンとしては、電子伝導率およびガス拡散能ともに高いものが望ましい。窒素ＢＥＴ法にて測定された比表面積が７０ｍ2／ｇより小さい導電性カーボンを使用した場合はガス拡散能が低下し、８００ｍ2／ｇより大きいものを使用した場合は、電子導電性が低下する傾向にある。
【００２３】
電子伝導率の低下は電池抵抗を上昇させ、ガス拡散能の低下はフラッディングを引き起こし、電池電圧の低下および耐久性の劣化を招く。なお、窒素ＢＥＴ法とは、粉体、多孔材料などの比表面積を得る方法であり、具体的には、不活性ガスである窒素ガスを測定試料に導入し、窒素単分子層形成時の吸着量から試料の比表面積を得るものである。
【００２４】
一方、水素イオン伝導性高分子電解質としては、イオン伝導性高分子電解質膜を構成する高分子電解質と同じく、保水性を有するものであり、パーフルオロカーボンスルホン酸イオン交換樹脂であることが望ましい。
【００２５】
さらに、前記保護接着層は、触媒層を形成したイオン伝導性高分子電解質膜とガス拡散層とを接着し、ＭＥＡを一体化させる接着層としても機能する。一体化時のホットプレス条件は、従来の条件に対して緩く、ＭＥＡの締結圧力程度の圧力で一体化できる。接着層としての機能により、ＭＥＡ製作時の作業性を向上させ、位置すれによる特性ばらつきを解消、不良率を低減することが可能となる。
【実施例】
【００２６】
以下において実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
《実施例１》
はじめに、３０ｎｍの平均一次粒子径を持つ導電性カーボン粒子であるケッチェンブラックＥＣ（オランダ国、ＡＫＺＯ  Ｃｈｅｍｉｅ社）に、平均粒径約３０Åの白金粒子を担持させて酸化剤極側の触媒担持粒子を得た（５０重量％：白金）。一方、ケッチェンブラックＥＣに平均粒径約３０Åの白金粒子とルテニウム粒子とを担持させて燃料極側の触媒担持粒子を得た（２５重量％：白金、２５重量％：ルテニウム）。
【００２７】
さらに、この触媒担持粒子の表面に水素イオン伝導性高分子電解質の溶液を噴霧しながら乾燥し、触媒担持粒子の表面を水素イオン伝導性高分子電解質で被覆して触媒体を得た。ここで、水素イオン伝導性高分子電解質としては１０重量％濃度のパーフルオロカーボンスルホン酸（デュポン社製ＳＥ１００７２）の分散液を用いた。前記導電性カーボン粒子の重量に対して、水素イオン伝導性高分子電解質の重量が０．８倍となるように調整した。
【００２８】
水素イオン伝導性高分子電解質溶液の噴霧速度は２ｇ／分とした。このようにして得た触媒体の表面には水素イオン伝導性高分子電解質が均一に配置しており、また、観察された粒子（凝集体）の平均粒径を５μｍとすることができた。この触媒体を窒素雰囲気中でエチレングリコ−ルと混合し、電極の触媒層の作成に用いるペースト状のインクを調製した。
【００２９】
つぎに、外寸が２０ｃｍ×３２ｃｍの水素イオン伝導性高分子電解質膜（デュポン社製ナフィオン１１２）の裏表両面に、前記インクをスクリーン印刷法により塗布し、触媒層を得た。形成後の触媒層中に含まれる貴金属の量は、０．５ｍｇ／ｃｍ2となるよう調製し、このときの触媒層の平均厚みは約２０μｍとした。
【００３０】
一方、電極のガス拡散層を構成する基材であるカーボンペーパーを撥水処理した。外寸１６ｃｍ×２０ｃｍ、厚み２７０μｍの導電性のカーボン不織布（東レ（株）製のＴＧＰ―Ｈ―９０）を、フッ素樹脂含有の水性ディスパージョン（ダイキン工業（株）製のネオフロンＮＤ１）に含浸した後、これを乾燥し、３５０℃で３０分加熱することで、撥水性を与えた。
【００３１】
さらに、このカーボン不織布の一方の面に、導電性カーボン粉末とＰＴＦＥ微粉末を分散させた水溶液とを混合して得られたインクを、スクリーン印刷法を用いて塗布し、撥水カーボン層を形成した。このとき、撥水カーボン層の一部を、カーボン不織布の中に埋め込んだ。これにより、ガス拡散層を得た。
【００３２】
前記方法により作製したガス拡散層の撥水カーボン層側全面に、導電性カーボンと水素イオン伝導性高分子電解質から構成される保護接着層を形成した。ここでは、導電性カーボンとして、触媒層と同じケッチェンブラックＥＣ（表面積８００ｍ2／ｇ）を用いた。水素イオン伝導性高分子電解質には、９重量％濃度のパーフルオロカーボンスルホン酸（旭硝子（株）製のフレミオン）のエタノール分散液を用いた。前記導電性カーボンと水素イオン伝導性高分子電解質の混合重量比は１．０：０．８とした。
【００３３】
このような導電性カーボンと水素イオン伝導性高分子電解質混合物（インク）に、撥水カーボン層に対する前記インクの接触角が９０〜１２０度の範囲となるように蒸留水を加えた。なお、接触角が９０度以下になると前記インクが撥水カーボン層ならびにガス拡散層の基材に染み込み、接着効果が十分に得られなかった。一方、この接触角が１２０度以上になると、撥水カーボン層上でインクが弾かれ、保護接着層は不均一になり、フラッデイングを引き起こしやすくなった。保護接着層の厚みは３〜１００μｍの範囲で変化させた。
【００３４】
酸化剤極側の触媒層と燃料極側の触媒層とを水素イオン伝導性高分子電解質膜の裏表に形成したのち、前述のガス拡散層を両面から撥水カーボン層の塗布した面が触媒層に面して接するようにホットプレスで接合し、電解質膜電極接合体（ＭＥＡ）を得た。ホットプレス条件は、温度１２０℃、圧力１ＭＰａ、プレス時間５分間とした。このホットプレス条件は従来に対して緩い条件であり、電極を締結する圧力と同程度の圧力での接合が可能であった。さらに、作製したＭＥＡの水素イオン伝導性高分子電解質膜の外周部にゴム製のガスケット板を接合し、冷却水と燃料ガスおよび酸化剤ガス流通用のマニホールド穴を常法によって形成した。
【００３５】
つぎに、外寸が２０ｃｍ×３２ｃｍ、厚みが２．０ｍｍ、ガス流路および冷却水流路の深さが１．０ｍｍの樹脂含浸黒鉛板から構成したセパレータ板を準備し、セパレータ板２枚を用い、ＭＥＡシートの一方の面に酸化剤ガス流路が形成されたセパレータを、裏面に燃料ガス流路が形成されたセパレータを重ね合わせ、これを単電池（燃料電池）とした。このとき、電池の両端部には、ステンレス製の集電板と電気絶縁材料の絶縁板、さらに端板と締結ロッドで固定した。このときの締結圧はセパレータの面積あたり１０ｋｇ／ｃｍ2とした。
【００３６】
《比較例１》
保護接着層を設けなかった以外は実施例１同様にしてＭＥＡおよび単電池（燃料電池）を作製した。
【００３７】
前記のように作製した実施例および比較例の燃料電池を用い、燃料極側に７５℃の露点となるよう加湿・加温した空気を供給した。電池温度を７５℃、燃料ガス利用率（Ｕｆ）を７０％、空気利用率（Ｕｏ）を４０％とした。ガス加湿については、燃料ガスを７５℃、空気を７５℃のバブラーをそれぞれ通して加湿を行い，単電池の放電試験を行った。具体的には、０．２Ｖの定電圧を印加する試験（１）、空気温度を７５〜５０℃に変化させる放電試験（２）を行った。保護接着層の厚みを変化させて作製したＭＥＡの実施例についての観察結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2005216834.tif 000003
【００３９】
定電圧印加試験に対する結果を試験（１）に、温度変化させた場合の放電試験に対する結果を試験（２）に示す。また、試験（１）において、×印は、定電圧印加後３００秒後の電流値が５ｍＡ以上観察されたもの、○印は５ｍＡより低い値であったものである。
試験（２）においては、×印は、０．７Ａｃｍ-2の電流密度での放電時の温度変化による電圧差が５０ｍＶ以上観察されたもの。○印は５０ｍＶより低い値であったものである。
【００４０】
表１より、保護接着層の厚みが５μｍより薄いものでは、ガス拡散層が保護接着層を貫通し、イオン伝導性高分子電解質膜に損傷を与えていることが確認された。一方、５０μｍより厚いものでは、ガス拡散が阻害されてフラッデイングが生じていることが確認された。これより、保護接着層の厚みは５〜５０μｍの範囲が適当である。
【００４１】
ついで、厚みが５〜５０μｍの範囲にある保護接着層を構成したＭＥＡに対して、耐久性の試験を行った。本実施例に基づき、厚みが２５μｍの保護接着層を形成した単電池の性能曲線を図５に示す。また、比較のため、従来法によって構成された、保護接着層が配置されていないＭＥＡに基づく単電池の性能曲線を併せて示す。図５より本実施例の単電池は、従来と放電初期においては同等の電池電圧を示すが、劣化率が低く耐久性に優れていることを確認した。
【００４２】
さらに、厚みが５〜５０μｍの範囲にある保護接着層を構成したＭＥＡに対して、不良率の試験を行った。不良率については、前記同様の定電圧印加試験を行い、３００秒後の電流値より５ｍＡ以上流れた場合を、絶縁不良と考えて検査を行った。比較例において不良率は５０個中５個であったのに対して、本実施例における不良率は５０個中０個に低減された。
【００４３】
また、触媒体とエチレングリコールとを混合し、電極の触媒層を作成するために用いるペースト状のインクを調製したが、エチレングリコールに代えて、ブタノール、イソプロパノールヘキサン、ヘプタン、プロピレングリコール、グリセリンを用いても、同様の高性能な電極が得られることを確認した。
【００４４】
《実施例２》
保護接着層の導電性カーボンとして、米国キャボット社製のバルカンＸＣ７２（表面積２５０ｍ2／ｇ）を用いた。実施例１と同様に、保護接着層はガス拡散層における撥水カーボン層全面に形成した。そのほかの条件についても、実施例１と同じようにして作製した。
【００４５】
実施例１と同様に、定電圧測定による対短絡試験および露点を変化させた場合の対フラッディング試験より、保護接着層の厚みは５〜５０μｍが望ましいことが確認された。厚み５０μｍの保護接着層を形成した単電池の性能曲線を図６に示す。実施例１と同様に、放電初期においては、保護接着層が形成されていない従来の単電池と同等の電池電圧を示すが、劣化率が低く耐久性が優れていることが確認された。一方、厚みが５〜５０μｍの範囲にある保護接着層を形成したＭＥＡの不良率は５０個中０個であった。
【００４６】
《実施例３》
保護接着層の導電性カーボンとして、デンカ社製のアセチレンブラック（表面積７０ｍ2／ｇ）を用いた。実施例１と同様に、保護接着層はガス拡散層における撥水カーボン層の全面に形成した。そのほかの条件についても、実施例１と同じようにして単電池を作製した。厚み１０μｍの保護接着層を形成した単電池の性能曲線を図７に示す。実施例１および２と同様に比較例に対する耐久性の向上が確認された。厚みが５〜５０μｍの範囲にある保護接着層を形成したＭＥＡの不良率は５０個中０個であった。
【００４７】
《実施例４》
実施例１と同じ触媒担持粒子に、はじめに水を加え、その後水素イオン伝導性高分子電解質のエタノール分散液（旭硝子（株）製のフレミオン）を混合・攪拌し、触媒担持粒子の表面に電解質を被覆して触媒体を得た。ここで、水素イオン伝導性高分子は９重量％濃度のパーフルオロカーボンスルホン酸のエタノール分散液を用いた。なお、水素イオン伝導性高分子電解質の導入量は、触媒体の重量に対して８０重量％とした。一方、加えた水については、触媒に水素イオン伝導性高分子電解質の溶媒の燃焼防止のために導入したものである。このため、加えた水の量については、触媒全体が湿潤すればよく、特に限定する必要はないが、触媒の重量に対して、３倍の水を加えることとした。
【００４８】
以上のようにして作製した触媒層用のインクを、ガス拡散層用のポリテトラフルオロエチレンからなる基材上にバーコータを用いて塗布、形成し、電極を得た。この電極を、実施例１と同様の水素イオン伝導性高分子電解質膜の両面に、熱転写し、さらに１２０℃で３０分間熱処理を行った。その他は実施例１と同様の方法を用いて単電池を作製し、放電試験を行った。なお、保護接着層の最適厚み領域は５〜５０μｍであり、電池放電特性および不良率ついては、実施例１〜３に対して大きな変化はなく同様の結果であった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る構造を有する電極を用いれば、触媒層より外側に外周を有するガス拡散層が水素イオン伝導性高分子電解質膜の損傷することがなく、電池電圧の降下および耐久性の劣化、さらには運転不能になりにくい高分子電解質型燃料電池を得ることができる。この燃料電池は、自動車用燃料電池やコージェネレーションシステム用燃料電池として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る高分子電解質型燃料電池の構造を示す分解断面図である。
【図２】本発明に係る高分子電解質型燃料電池の締結時の構造を示す断面図である。
【図３】従来の高分子電解質型燃料電池の構造を示す分解断面図である。
【図４】従来の高分子電解質型燃料電池の締結時の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例１および比較例のＭＥＡを用いた単電池の性能曲線である。
【図６】本発明の実施例２および比較例のＭＥＡを用いた単電池の性能曲線である。
【図７】本発明の実施例３および比較例のＭＥＡを用いた単電池の性能曲線である。
【符号の説明】
【００５１】
１  イオン伝導性高分子電解質膜
２  触媒層
３  ガス拡散層
４  電極
５  セパレータ板
６  電解質膜電極接合体（ＭＥＡ）
７  ガスケット
８  保護接着層
【図１】
2005216834.tif 000004
【図２】
2005216834.tif 000005
【図３】
2005216834.tif 000006
【図４】
2005216834.tif 000007
【図５】
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【図６】
2005216834.tif 000009
【図７】
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