(57)【要約】【課題】  電極反応によりアノードで生成されるＣＯ2を速やかに排出して、電圧損失を抑制することにより、高い出力密度が得られる燃料電池を提供する。【解決手段】  （１）アノード、（２）カソード、および（３）前記アノードと前記カソードとの間に狭持されたプロトン伝導性基板を有する燃料電池において、前記アノードおよび前記カソードの各々は、前記プロトン伝導性基板に接する触媒層および前記触媒層に接する拡散層を備え、前記アノードの触媒層が、触媒粒子を担持した電子伝導体、プロトン伝導体およびＣＯ2透過体からなる。【選択図】図１
2005123125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）アノード、
（２）カソード、および
（３）前記アノードと前記カソードとの間に狭持されたプロトン伝導性基板、
を有する燃料電池であって、
前記アノードおよび前記カソードの各々は、前記プロトン伝導性基板に接する触媒層および前記触媒層に接する拡散層を備え、
前記アノードの触媒層が、触媒粒子を担持した電子伝導体、プロトン伝導体およびＣＯ2透過体からなる、燃料電池。
【請求項２】
前記アノードに供給される燃料は、前記アノードにおける電極反応によりＣＯ2を生成する燃料である、請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記アノードに供給される燃料として、メタノールおよび／またはエタノールが少なくとも用いられる、請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記ＣＯ2透過体が、前記触媒層の１〜３５体積％を占める、請求項１に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記ＣＯ2透過体が、前記触媒層の３〜３０体積％を占める、請求項４に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記ＣＯ2透過体が、ファイバー状、スポンジ状、およびメッシュ状のいずれかである、請求項１または４に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記ＣＯ2透過体のＣＯ2透過係数が、２．７×１０-13ｍｏｌ・ｍ／ｍ2・ｓｅｃ・Ｐａよりも大きい、請求項１に記載の燃料電池。
【請求項８】
前記ＣＯ2透過体が、ポリメチルペンテンまたはシリコーンからなる、請求項１に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタノール等の有機燃料を直接用いる燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機燃料を直接用いる燃料電池のうち、代表的な直接型メタノール燃料電池（以降、ＤＭＦＣと呼ぶ。）の電極での反応を、次式（１）および（２）に示す。
アノード：ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋６Ｈ+＋６ｅ- （１）
カソード：３／２Ｏ2＋６Ｈ+＋６ｅ-→３Ｈ2Ｏ      （２）
【０００３】
式（１）に示されるように、アノードでは、メタノールと水とが消費されて、ＣＯ2が生成する。また、式（２）に示されるように、カソードでは、酸素が消費されて、水が生成する。エタノールや、メタノールとエタノールとの混合燃料などの他の有機燃料を用いた場合でも、アノードではＣＯ2が生成する。
【０００４】
燃料電池において、高い出力密度を得るためには、高い電流密度で運転することが必要となる。このとき、電圧損失を抑制するためには、上記の電極反応を速やかに進める必要がある。そのためには、生成したＣＯ2をアノードから速やかに排出することが要求される。
【０００５】
従来、ＣＯ2排出を促進する目的で、プロトン伝導性基板とアノードの触媒層との界面部分に溝を形成する提案がなされている（特許文献１参照）。図４に、特許文献１の燃料電池に用いられた膜電極接合体を示す。図４に示されるように、膜電極接合体は、アノード拡散層４４、アノード触媒層４１、プロトン伝導性基板４３、カソード触媒層４５、およびカソード拡散層４６からなる。アノード触媒層４１において生成したＣＯ2は、アノード触媒層４１に形成された溝４７を通ってアノードから排出されるようになっている。
【０００６】
また、固体高分子電解質膜が過度に圧縮されてガス漏洩が生じることなく、さらにセル内部の接触抵抗の増大を効果的に抑制し、電池出力を効率良く取り出すために、触媒層に導電性弾性構造体としてシリコーンゴムペーストを加える提案がなされている（特許文献２参照）。ここで、触媒層に含まれるシリコーンゴムペーストは、優れた導電性を有するだけでなく、高いＣＯ2透過性をも有する。
【特許文献１】特開２００２−５６８５６号公報
【特許文献２】特開平９−２７４９２６号公報
【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、特許文献１に記載されるような膜電極接合体では、プロトン伝導性基板と触媒層の間に溝を設けるため、触媒層とプロトン伝導性基板との接触面積が減少する。そのため、触媒層とプロトン伝導性基板との間のプロトンの移動が抑制される。このとき、プロトンの移動を向上させるために、アノードに供給する燃料を酸性にする必要がある。一方、燃料を酸性にすると、燃料と接触する部材が腐食しやすくなる。このため、燃料と接触する部材として、腐食しにくい材料を用いることが必要となるが、それらは高価である。
【０００８】
また、溝の形状を保持するために、溝内に中空支持体を配置する必要もある。微小で構造が複雑な中空支持体を作製し、配置することは、生産性の点から好ましくない。
【０００９】
特許文献２に記載の膜電極接合体は、燃料として水素ガスを使用する場合に用いられるものである。ペースト状のシリコーンをＤＭＦＣに使用した場合は、液体燃料を供給すると触媒層に加えたシリコーンが排出されてしまう。従って、アノードからＣＯ2を排出する効果は得られず、高い電流密度で運転した場合に、電圧損失が大きくなる。
【００１０】
そこで、本発明は、アノードで生成するＣＯ2を速やかに排出することができる、有機燃料を用いる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】
【００１１】
本発明は、燃料電池に関し、
（１）アノード、
（２）カソード、および
（３）前記アノードと前記カソードとの間に挟持されたプロトン伝導性基板、
を有する。アノード、カソード、およびアノードとカソードとの間に挟持されたプロトン伝導性基板からなるものが膜電極接合体である。ここで、アノードおよびカソードの各々は、プロトン伝導性基板に接する触媒層および触媒層に接する拡散層を備えており、アノードの触媒層は、触媒粒子を担持した電子伝導体とプロトン伝導体と、ＣＯ2透過体とからなる。
本発明において、ＣＯ2透過体とは、ＣＯ2透過係数の大きな物質を意味する。ここで、気体の透過係数とは、気体透過体の気体透過度に気体透過体（試験片）の厚さを乗じて、単位厚さあたりの透過量に換算したものであり、その単位はｍｏｌ・ｍ／ｍ2・ｓｅｃ・Ｐａで表される。なお、上記透過係数は、日本工業規格Ｋ７１２６に準拠して測定される。具体的には、試験片によって隔てられた一方の空間を減圧して真空に保つ。次いで、他方の空間に試験気体を満たして、減圧側の空間の圧力の増加を測定することにより、透過係数が得られる。なお、ガスの透過係数は、ガスの種類と透過体の種類に大きく依存する。例えば、ＣＯ2に対しては、シリコーンが代表的な透過体である。
【００１２】
上記アノードに供給される燃料は、上記アノードにおける電極反応によりＣＯ2を生成する燃料であることが好ましい。
【００１３】
上記燃料には、メタノールおよび／またはエタノールを少なくとも用いることが好ましい。
【００１４】
上記燃料電池において、ＣＯ2透過体は、アノードの触媒層の１〜３５体積％、さらには、３〜３０体積％を占めることが好ましい。
【００１５】
上記燃料電池において、ＣＯ2透過体は、ファイバー状、スポンジ状、およびメッシュ状のいずれかであることが好ましい。
【００１６】
上記燃料電池において、ＣＯ2透過体のＣＯ2透過係数は、２．７×１０-13ｍｏｌ・ｍ／ｍ2・ｓｅｃ・Ｐａよりも大きいことが好ましい。
【００１７】
上記燃料電池において、ＣＯ2透過体は、ポリメチルペンテンまたはシリコーンからなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、アノードで生成したＣＯ2を速やかに膜電極接合体から排出することができる。このため、本発明の燃料電池は、高い電流密度で運転する場合においても電圧損失を小さくすることができ、高い出力密度を得ることが可能となる。
また、本発明において、ＣＯ2透過体は、固体であることが好ましい。これにより、ＣＯ2透過体は、液体燃料を供給しても、触媒層から排出されることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の燃料電池を、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明の一実施形態にかかる燃料電池の膜電極複合体（以後、ＭＥＡと略す）の断面図を模式的に示す。
【００２０】
本実施形態において、本発明の燃料電池に用いられるＭＥＡは、図１に示されるように、アノード拡散層１４、アノード触媒層１１、プロトン伝導性基板１３、カソード触媒層１５、およびカソード拡散層１６が順に接触して構成されている。ここで、アノード触媒層１１には、ファイバー状のＣＯ2透過体１２が含まれる。
【００２１】
次に、図１のアノード触媒層１１の拡大図を図２に示す。アノード触媒層１１は、ＣＯ2透過体１２、触媒粒子２７を担持した電子伝導体２８、およびプロトン伝導体２９からなる。
【００２２】
触媒粒子およびプロトン伝導体としては、当該分野で公知のものを、特に制限されることがなく用いることができる。例えば、プロトン伝導体としては、プロトン伝導性樹脂等を用いることができる。また、電子伝導体としては、当該分野で公知のものを、特に制限されることなく用いることができる。例えば、カーボン粒子を電子伝導体として使用することができる。
本発明において、ＣＯ2透過体としては、ＣＯ2透過係数の大きい物質が用いられる。このようなＣＯ2透過係数の大きな物質としては、シリコーン、ポリメチルペンテンなどが挙げられる。
【００２３】
上記ＭＥＡがＤＭＦＣに用いられる場合、アノードに供給される燃料としては、アノードでの電極反応により、ＣＯ2を生成するものであれば、特に限定されることなく用いることができる。例えば、上記燃料としては、メタノール、エタノールなどを用いることができる。また、燃料は、水などの溶媒で希釈されて使用される。
【００２４】
メタノール水溶液が使用される場合、メタノール水溶液は、プロトン伝導体２９に含浸される。このとき、メタノール水溶液の量は、プロトン伝導体２９の全体積の約４０％程度である。メタノールは、プロトン伝導体２９内を拡散によって移動し、触媒粒子２７に達すると、上記反応式（１）にしたがって反応し、プロトン、電子およびＣＯ2を生成する。
【００２５】
生成したプロトンは、プロトン伝導体２９内を伝導し、プロトン伝導性基板を通過して、カソードに移動する。電子は、電子伝導体２８内を伝導し、外部回路を通って、カソードに移動する。一方、ＣＯ2は、ＣＯ2透過体１２中、ならびにプロトン伝導体２９内に含浸されているメタノール水溶液中を拡散して、ＭＥＡ外に排出される。
【００２６】
本発明において用いられるＣＯ2透過体は、上記のように、ＣＯ2透過係数の大きい物質からなり、アノードに供給される燃料よりも大きなＣＯ2透過係数を有することが好ましい。これにより、ＣＯ2透過体がアノード触媒層に含まれない場合と比較して、ＣＯ2がアノード触媒層中を速やかに拡散することが可能になる。
【００２７】
例えば、メタノール水溶液がアノードに供給される場合、メタノール水溶液（濃度：２ｍｏｌ／Ｌ）は、２．７×１０-13ｍｏｌ・ｍ／ｍ2・ｓｅｃ・ＰａのＣＯ2透過係数を有することから、ＣＯ2透過体は、この値より大きなＣＯ2透過係数を有することが好ましい。
【００２８】
本発明においては、１２×１０-13ｍｏｌ・ｍ／ｍ2・ｓｅｃ・Ｐａ程度の高いＣＯ2透過係数を有するシリコーンが、ＣＯ2透過体として最も適している。シリコーンには、いろいろな種類のものがあるが、シロキサン結合を基本構造として有する高分子であれば、ＣＯ2透過係数は高い。その代表例としては、ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。
上記シリコーン以外にも、６×１０-13ｍｏｌ・ｍ／ｍ2・ｓｅｃ・Ｐａ程度の高いＣＯ2透過係数を有するポリメチルペンテンも、ＣＯ2透過体として使用することができる。
【００２９】
また、アノード触媒層１１内に占めるＣＯ2透過体１２の割合は、１〜３５体積％の範囲が好ましく、３〜３０体積％の範囲がより好ましい。ＣＯ2透過体の占める割合が１体積％未満の場合は、ＣＯ2の排出が効率的に行われない。一方、ＣＯ2透過体の占める割合が３５％を超えると、ＣＯ2透過体以外の部分の体積（触媒粒子を担持した電子伝導体およびプロトン伝導体が占める体積）が減少する。その結果、プロトン伝導性または電子伝導性のいずれか、もしくはその両方が低下して、電圧損失が大きくなる。
また、本発明において、アノード触媒層は密に詰まっており、空隙はほとんどない。このため、アノード触媒層に含まれるＣＯ2透過体の体積％を、アノード触媒インクに含まれる触媒粒子を担持する電子伝導体、プロトン伝導体およびＣＯ2透過体のそれぞれの重量、ならびにそれらの比重とから計算することができる。
【００３０】
このように、アノード触媒層にＣＯ2透過体を混合することにより、電極反応により生成したＣＯ2は、ＣＯ2透過体を通って速やかにＭＥＡ外に排出される。このため、本発明の燃料電池は、高い電流密度で運転しても、電圧損失を抑制することができる。
また、上記ＣＯ2透過体は、固体であることが好ましい。これは、液体燃料を用いた場合でも、ＣＯ2透過体が、液体燃料とともにアノード触媒層から排出されることがないからである。
【００３１】
次に、本発明の別の実施形態にかかるＭＥＡの断面図を、図３に模式的に示す。
【００３２】
図３に示されるように、本実施形態にかかるＭＥＡは、上記実施形態と同様に、アノード拡散層３４、アノード触媒層３１、プロトン伝導性基板３３、カソード触媒層３５、およびカソード拡散層３６からなる。本実施形態においては、アノード触媒層は、スポンジ状のＣＯ2透過体３２に、触媒粒子を担持した電子伝導体とプロトン伝導体とが充填されたものである。アノード触媒層を前記のような構成とすることにより、アノード触媒層中に、万遍なくＣＯ2透過体３２を配置できるようになり、この結果、ＣＯ2を、ＭＥＡから効率的に排出することが可能となる。
【００３３】
上記の実施形態と同様に、ＣＯ2透過体は、アノード触媒層の１〜３５体積％を占めることが好ましく、３〜３０体積％を占めることがさらに好ましい。
【００３４】
また、ＣＯ2透過体の状態は、スポンジ状に限定されず、メッシュ状等のような、アノード触媒層内にネットワークを形成した状態であれば、同様の効果を得ることができる。
【００３５】
本発明を、以下の実施例により、詳細に説明する。
【実施例１】
【００３６】
シリコーンゴム（信越化学工業株式会社製；付加型二液型ＲＴＶゴムＫＥ１０６（商品名））を、１０μｍの直径のノズルから吹き出させ、１５０℃で加熱することにより、平均直径１０μｍ、平均長さ１ｍｍのシリコーンゴムファイバー（ＣＯ2透過係数：１２×１０-13ｍｏｌ・ｍ／ｍ2・ｓｅｃ・Ｐａ）を作製した。
【００３７】
白金ルテニウム担持カーボン（田中貴金属工業株式会社製）１００ｇに、イオン交換水３５０ｇを加え、更にプロトン伝導体（旭硝子株式会社製；フレミオン（商品名））含有エタノール溶液（フレミオンの濃度：９重量％）５００ｇを加えて混合して、アノード触媒インクを作製した。アノード触媒インクに、上記シリコーゴムファイバーを添加し、混合した。得られた混合物を、ポリプロピレンフィルム上に塗布、乾燥して、厚さ３０μｍのアノード触媒層を得た。得られたアノード触媒層を、ポリプロピレンフィルムと一緒に５ｃｍ角に切断した。
【００３８】
シリコーンゴムファイバーとアノード触媒インクとを混合する場合、形成されるアノード触媒層に占めるシリコーンゴムファイバーの割合が、１．０体積％、３．０体積％、１５体積％、２０体積％、３０体積％、３５体積％、５０体積％になるように、アノード触媒インクにシリコーンゴムファイバーを添加した。上記のように、アノード触媒層は密に詰まっており、空隙はほとんどない。このため、アノード触媒層に含まれるシリコーンゴムファイバーの体積％を、アノード触媒インクに含まれる白金ルテニウム担持カーボン、フレミオンおよびシリコーンゴムのそれぞれの重量、ならびにそれらの比重とから計算することができる。本実施例においては、白金ルテニウム担持カーボン、フレミオンおよびシリコーンゴムの比重を、それぞれ、２．９、２．０および１．０として、触媒層に含まれるシリコーンゴムファイバーの体積％を計算した。
【００３９】
次いで、白金担持カーボン（田中貴金属工業株式会社製）１００ｇに、イオン交換水３５０ｇを加え、更にプロトン伝導体（旭硝子株式会社製；フレミオン（商品名））含有エタノール溶液（フレミオンの濃度：９重量％）５００ｇを加えて混合し、カソード触媒インクを作製した。カソード触媒インクを、ポリプロピレンフィルム上に塗布、乾燥して、厚さ３０μｍのカソード触媒層を得た。アノード触媒層の場合と同様に、これを、ポリプロピレンフィルムと一緒に５ｃｍ角に切断した。
【００４０】
次に、プロトン伝導性基板（デュポン社製；ナフィオン１１７（商品名））を９ｃｍ角に切断し、その中央部を狭持する形で、アノード触媒層とカソード触媒層とが前記プロトン伝導性基板に接するようにセットし、１３０℃、６．８ＭＰａで１０分間熱圧着した。こののち、両方のポリプロピレンフィルムを剥がした。次に、各触媒層の上に、５ｃｍ角に切断したカーボンペーパー（東レ株式会社製）を配置し、１３０℃、６．８ＭＰａで１０分間熱圧着して、ＭＥＡを得た。
【００４１】
最後に、作製したＭＥＡを、カーボンセパレータに挟んで締め付けることにより、単セルからなる燃料電池を得た。
このようにして、アノード触媒層に含まれるシリコーンゴムファイバーの量が異なる燃料電池を得た。これらの燃料電池を、シリコーンゴムファイバーの添加量の少ない順に、電池１から電池７とした。
【００４２】
次に、上記のようにして得られた燃料電池を用い、燃料電池の温度を６０℃に維持し、アノード側に２ｍｏｌ／Ｌの濃度のメタノール水溶液を１ｍｌ／分で供給し、カソード側に空気を１Ｌ／分で供給して、発電を行った。
【００４３】
電池１〜電池７の各電池において測定された電流密度とセル電圧との関係（実線（Ｘ）で表される）を、それぞれ、図５〜図１１に示す。
【比較例１】
【００４４】
アノード触媒層を作製するときに、シリコーンゴムファイバーを添加しなかったことを除いて、実施例１と同様に、単セルからなる燃料電池を作製した。得られた燃料電池を、比較電池とした。
また、実施例１と同様に、上記比較電池にメタノール水溶液と空気を供給することにより、発電を行い、電流密度とセル電圧との関係を調べた。得られた結果（破線（Ｙ）で表される）を、比較として、図５〜図１１の各々に示す。
【００４５】
図５〜図１０から理解されるように、電流密度が高い領域では、本発明の燃料電池は、比較電池よりも高い電圧を示した。つまり、電圧損失が低下することがわかった。一方、図１１に示されるように、電池７（シリコーンゴムファイバー：５０体積％）の場合には、アノード触媒層に占める白金ルテニウム担持カーボンおよびプロトン伝導体の割合が減少するために、測定した電流密度において、比較電池よりも低い電圧を示した。
【００４６】
図１２に、電流密度が１５０ｍＡ／ｃｍ2である場合の、セル電圧（Ｖ）とアノード触媒層中にＣＯ2透過体の占める割合（体積％）との関係を示す。
図１２から理解されるように、ＣＯ2透過体の占める割合が、１〜３５体積％の範囲にある場合に、シリコーンゴムファイバーを含まない比較電池よりも高い電圧を示した。なかでも、ＣＯ2透過体の占める割合が３〜３０体積％の範囲にある場合には、０．４Ｖ程度より高い電圧を示している。このため、本発明において、ＣＯ2透過体の占める割合は、１〜３５体積％の範囲にあることが好ましく、３〜３０体積％の範囲にあることがさらに好ましい。
【実施例２】
【００４７】
シリコーンゴム（信越化学工業株式会社；ＫＥ５２１（商品名））を硬化して、空隙率が７０％である発泡シリコーンゴムを得た。得られた発泡シリコーンゴムを３０μｍの厚さにスライスして、発泡シリコーンゴムからなるスポンジを作製した。
【００４８】
実施例１と同様にして作製したアノード触媒インクに、上記スポンジを浸漬し、ゆっくり引き上げたのち、乾燥した。これを３回繰り返し、スポンジの空隙内に触媒インクを充填した。触媒インクを充填したスポンジを、５ｃｍ角に切断して、アノード触媒層とした。
【００４９】
カソード触媒層は、実施例１と同様にして、作製した。
【００５０】
次に、プロトン伝導性基板（デュポン社製；ナフィオン１１７（商品名））を９ｃｍ角に切断し、その中央部を狭持する形で、アノード触媒層とカソード触媒層とが前記プロトン伝導性基板に接するようにセットし、１３０℃、６．８ＭＰａで１０分間熱圧着した。こののち、カソード触媒層側のポリプロピレンフィルムを剥がした。次に、両方の触媒層の上に、５ｃｍ角に切断したカーボンペーパー（東レ株式会社製）を配置し、１３０℃、６．８ＭＰａで１０分間熱圧着して、ＭＥＡを得た。
【００５１】
実施例１と同様にして、上記のＭＥＡを用いて、単セルからなる燃料電池を作製した。得られた燃料電池を、電池８とし、実施例１と同様にして、発電を行った。電池８において測定された電流密度とセル電圧との関係（実線Ｘ）を、図１３に示す。また、比較電池の結果（破線Ｙ）も同時に示す。
図１３から理解されるように、電流密度が高い領域では、本発明の燃料電池は、比較電池よりも高い電圧を示す。
【実施例３】
【００５２】
実施例１の、ノズルから吹き出したシリコーンゴムファイバーを、各ファイバーが接触するように配置したのち、加熱して硬化させることにより、空隙率が８０％のシリコーンゴムファイバーのメッシュ（不織布）を得た。
【００５３】
上記シリコーンゴムファイバーのメッシュを用いて、実施例２と同様にして、単セルからなる燃料電池を作製した。得られた燃料電池を、電池９とし、実施例１と同様にして、発電を行った。電池９において測定された電流密度とセル電圧との関係（実線Ｘ）を、図１４に示す。また、比較電池の結果（破線Ｙ）も同時に示す。
図１４から理解されるように、電流密度が高い領域では、本発明の燃料電池は、比較電池よりも高い電圧を示す。
【実施例４】
【００５４】
ポリメチルペンテン樹脂を、二軸押出機で溶融押出し後、そのまま直径１０μｍのノズルから押出し成型して直径１０μｍのファイバー（ＣＯ2透過係数：６×１０-13ｍｏｌ・ｍ／ｍ2・ｓｅｃ・Ｐａ）を得た。得られたファイバーを、長さ１ｍｍに切断した。
【００５５】
上記のファイバーを、アノード触媒層中にファイバーの占める割合が１５体積％となるように、アノード触媒インクに添加したこと以外、実施例１と同様にして、単セルからなる燃料電池を作製した。得られた燃料電池を、電池１０とし、実施例１と同様にして、発電を行った。電池９において測定された電流密度とセル電圧との関係（実線Ｘ）を、図１５に示す。また、比較電池の結果（破線Ｙ）も同時に示す。
図１５から理解されるように、電流密度が高い領域では、本発明の燃料電池は、比較電池よりも高い電圧を示す。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の燃料電池は、高電流密度での発電において、電圧損失が少なくすることができるため、小型化または軽量化された携帯機器用や移動体用の高出力電源等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる燃料電池のＭＥＡの断面図を模式的に示す。
【図２】図１のアノード触媒層１１の拡大図を示す。
【図３】本発明の別の実施形態にかかる燃料電池のＭＥＡの断面図を模式的に示す。
【図４】従来の燃料電池のＭＥＡの断面図を模式的に示す。
【図５】アノード触媒層中に含まれるＣＯ2透過体（シリコーンゴムファイバー）の割合が、１．０体積％である場合の電流密度とセル電圧との関係を示すグラフである。
【図６】アノード触媒層中に含まれるＣＯ2透過体の割合が、３．０体積％である場合の電流密度とセル電圧との関係を示すグラフである。
【図７】アノード触媒層中に含まれるＣＯ2透過体の割合が、１５体積％である場合の電流密度とセル電圧との関係を示すグラフである。
【図８】アノード触媒層中に含まれるＣＯ2透過体の割合が、２０体積％である場合の電流密度とセル電圧との関係を示すグラフである。
【図９】アノード触媒層中に含まれるＣＯ2透過体の割合が、３０体積％である場合の電流密度とセル電圧との関係を示すグラフである。
【図１０】アノード触媒層中に含まれるＣＯ2透過体の割合が、３５体積％である場合の電流密度とセル電圧との関係を示すグラフである。
【図１１】アノード触媒層中に含まれるＣＯ2透過体の割合が、５０体積％である場合の電流密度とセル電圧との関係を示すグラフである。
【図１２】電流密度が１５０ｍＡ／ｃｍ2の場合における、アノード触媒層中に含まれるＣＯ2透過体の割合とセル電圧との関係を示すグラフである。
【図１３】ＣＯ2透過体であるシリコーンゴムスポンジがアノード触媒層の３０体積％を占める場合の電流密度とセル電圧との関係を示すグラフである。
【図１４】ＣＯ2透過体であるシリコーンゴムメッシュがアノード触媒層の２０体積％を占める場合の電流密度とセル電圧との関係を示すグラフである。
【図１５】ＣＯ2透過体であるポリメチルペンテン樹脂ファイバーがアノード触媒層の１５体積％を占める場合の電流密度とセル電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１１、３１、４１  アノード触媒層
１２、３２  ＣＯ2透過体
１３、３３、４３  プロトン伝導性基板
１４、３４、４４  アノード拡散層
１５、３５、４５  カソード触媒層
１６、３６、４６  カソード拡散層
２７  触媒粒子
２８  電子伝導体
２９  プロトン伝導体
４７  溝
【図１】
2005123125.tif 000003
【図２】
2005123125.tif 000004
【図３】
2005123125.tif 000005
【図４】
2005123125.tif 000006
【図５】
2005123125.tif 000007
【図６】
2005123125.tif 000008
【図７】
2005123125.tif 000009
【図８】
2005123125.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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