(57)【要約】【課題】  水素透過性金属層と電解質層とを積層させた電解質膜を備える燃料電池において、水素透過性金属層と電解質層との剥離を抑制することを可能とする。【解決手段】  燃料電池は、水素を選択的に透過させる水素透過性金属層１１０とプロトン伝導性を有する電解質層１２０とを積層させた電解質膜と、電解質膜の電解質層１２０側表面に設けられたカソード電極１３０とを備えている。電解質膜は、電解質層１２０の端部において、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０との剥離を抑制する剥離抑制構造３１０を有している。カソード電極１３０は、電解質膜の剥離抑制構造３１０が設けられている部分を避けて配置されている。【選択図】        図２
2005310529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
水素を選択的に透過させる水素透過性金属層と、プロトン伝導性を有する電解質層と、を積層させた電解質膜と、
前記電解質膜の前記電解質層側表面に設けられたカソード電極と、を備え、
前記電解質膜は、前記電解質層の端部において、前記水素透過性金属層と前記電解質層との剥離を抑制する剥離抑制構造を有し、
前記カソード電極は、前記電解質膜の前記剥離抑制構造が設けられている部分を避けて配置されている、燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池であって、
前記剥離抑制構造は、少なくとも前記水素透過性金属層の前記電解質層側表面に形成された凹部または凸部を有する、燃料電池。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池であって、
前記剥離抑制構造は、前記水素透過性金属層と前記電解質層とのそれぞれの接触面に形成された互いに整合する凹凸部を有する、燃料電池。
【請求項４】
請求項２記載の燃料電池であって、
前記剥離抑制構造は、前記水素透過性金属層の前記電解質層側表面に形成された凹部と、前記凹部の中まで入り込むように形成された前記電解質層の端部と、を有する、燃料電池。
【請求項５】
請求項２記載の燃料電池であって、
前記剥離抑制構造は、前記水素透過性金属層の前記電解質層側表面に形成された凸部と、前記凸部の側面に当接するように形成された前記電解質層の端部と、を有する、燃料電池。
【請求項６】
燃料電池であって、
水素を選択的に透過させる水素透過性金属層と、プロトン伝導性を有する電解質層と、を積層させた電解質膜と、
前記電解質膜の前記電解質層側表面に設けられたカソード電極と、を備え、
前記電解質膜は、前記電解質層の端部において、前記水素透過性金属層と前記電解質層とを接着剤を用いて接着した接着部を有し、
前記カソード電極は、前記電解質膜の前記接着部が設けられている部分を避けて配置されている、燃料電池。
【請求項７】
請求項６記載の燃料電池であって、
前記接着部は、前記電解質層の前記カソード電極側表面の一部を覆うように形成されている、燃料電池。
【請求項８】
請求項６記載の燃料電池であって、
前記接着部は、前記水素透過性金属層と前記電解質層との間に介在するように形成されている、燃料電池。
【請求項９】
請求項８記載の燃料電池であって、
前記接着部は、前記水素透過性金属層の前記電解質層側表面に形成された凹部の内部に配置されている、燃料電池。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記電解質膜は、前記水素透過性金属層上に前記電解質層が形成されていない電解質層非形成部を有する、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素透過性金属層を有する電解質膜を備える燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素と酸素との電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。近年では、燃料電池の一態様として、水素を選択的に透過させる水素透過性金属層と、プロトン伝導性を有する電解質層とを積層させた電解質膜を備える燃料電池が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２９９１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのような燃料電池において、電解質膜を形成する水素透過性金属層と電解質層との高温時あるいは水素透過時の膨張率が異なることがある。両者の膨張率が異なると、高温時あるいは水素透過時に、水素透過性金属層と電解質層との接触面に応力が発生し、両者がその接触面で剥離する場合があるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、水素透過性金属層と電解質層とを積層させた電解質膜を備える燃料電池において、水素透過性金属層と電解質層との剥離を抑制することを可能とする技術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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の燃料電池は、
水素を選択的に透過させる水素透過性金属層と、プロトン伝導性を有する電解質層と、を積層させた電解質膜と、
前記電解質膜の前記電解質層側表面に設けられたカソード電極と、を備え、
前記電解質膜は、前記電解質層の端部において、前記水素透過性金属層と前記電解質層との剥離を抑制する剥離抑制構造を有し、
前記カソード電極は、前記電解質膜の前記剥離抑制構造が設けられている部分を避けて配置されている。
【０００７】
この燃料電池では、水素透過性金属層と電解質層との剥離の基点となる電解質層の端部に、剥離抑制構造を有しているため、電解質層の端部における剥離の発生を抑制することができ、従って、水素透過性金属層と電解質層との剥離を抑制することができる。また、この燃料電池では、カソード電極が剥離抑制構造の設けられている部分を避けて配置されているため、短絡の発生を抑制することが可能である。さらに、カソード電極における電極材料の使用量を低減することができるため、コストを下げることが可能である。
【０００８】
上記第１の燃料電池において、前記剥離抑制構造は、少なくとも前記水素透過性金属層の前記電解質層側表面に形成された凹部または凸部を有するとしてもよい。
【０００９】
この構成によれば、剥離抑制構造は、水素透過性金属層と電解質層との接触面に発生する応力に抵抗することができるため、水素透過性金属層と電解質層との剥離を抑制することができる。また、水素透過性金属層の表面に、剥離抑制構造として凹部または凸部が形成されていても、カソード電極が剥離抑制構造の設けられている部分を避けて配置されているため、短絡の発生を抑制することが可能である。
【００１０】
また、上記第１の燃料電池において、前記剥離抑制構造は、前記水素透過性金属層と前記電解質層とのそれぞれの接触面に形成された互いに整合する凹凸部を有するとしてもよい。
【００１１】
この構成によっても、剥離抑制構造は、水素透過性金属層と電解質層との接触面に発生する応力に抵抗することができるため、水素透過性金属層と電解質層との剥離を抑制することができる。
【００１２】
また、上記第１の燃料電池において、前記剥離抑制構造は、前記水素透過性金属層の前記電解質層側表面に形成された凹部と、前記凹部の中まで入り込むように形成された前記電解質層の端部と、を有するとしてもよい。
【００１３】
この構成によっても、剥離抑制構造は、水素透過性金属層と電解質層との接触面に発生する応力に抵抗することができるため、水素透過性金属層と電解質層との剥離を抑制することができる。
【００１４】
また、上記第１の燃料電池において、前記剥離抑制構造は、前記水素透過性金属層の前記電解質層側表面に形成された凸部と、前記凸部の側面に当接するように形成された前記電解質層の端部と、を有するとしてもよい。
【００１５】
この構成によれば、剥離抑制構造は、水素透過性金属層と電解質層との接触面に発生する応力に抵抗することができると共に、水素透過性金属層と電解質層との接着面を増加させることができるため、水素透過性金属層と電解質層との剥離を抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の第２の燃料電池は、
水素を選択的に透過させる水素透過性金属層と、プロトン伝導性を有する電解質層と、を積層させた電解質膜と、
前記電解質膜の前記電解質層側表面に設けられたカソード電極と、を備え、
前記電解質膜は、前記電解質層の端部において、前記水素透過性金属層と前記電解質層とを接着剤を用いて接着した接着部を有し、
前記カソード電極は、前記電解質膜の前記接着部が設けられている部分を避けて配置されている。
【００１７】
この燃料電池では、水素透過性金属層と電解質層との剥離の基点となる電解質層の端部に、接着部を有しているため、電解質層の端部における剥離の発生を抑制することができ、従って、水素透過性金属層と電解質層との剥離を抑制することができる。また、この燃料電池では、カソード電極が接着部の設けられている部分を避けて配置されているため、必要のない部分への電極材料の使用を取り止めることができ、コストを下げることが可能である。
【００１８】
上記第２の燃料電池において、前記接着部は、前記電解質層の前記カソード電極側表面の一部を覆うように形成されているとしてもよい。
【００１９】
この構成によれば、確実に水素透過性金属層と電解質層とを接着することができ、水素透過性金属層と電解質層との剥離を抑制することができる。
【００２０】
また、上記第２の燃料電池において、前記接着部は、前記水素透過性金属層と前記電解質層との間に介在するように形成されているとしてもよい。
【００２１】
この構成によっても、確実に水素透過性金属層と電解質層とを接着することができ、水素透過性金属層と電解質層との剥離を抑制することができる。
【００２２】
また、上記第２の燃料電池において、前記接着部は、前記水素透過性金属層の前記電解質層側表面に形成された凹部の内部に配置されているとしてもよい。
【００２３】
この構成によっても、確実に水素透過性金属層と電解質層とを接着することができ、水素透過性金属層と電解質層との剥離を抑制することができる。
【００２４】
また、上記第１および第２の燃料電池において、前記電解質膜は、前記水素透過性金属層上に前記電解質層が形成されていない電解質層非形成部を有するとしてもよい。
【００２５】
この構成によれば、水素透過性金属層と電解質層との接触面で発生した応力を電解質層非形成部で吸収することができるため、水素透過性金属層と電解質層との剥離を抑制することができる。
【００２６】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、燃料電池およびその製造方法、燃料電池の膜・電極接合体（ＭＥＡ）およびその製造方法、燃料電池の電解質膜およびその製造方法、燃料電池のカソード電極およびその製造方法等の態様で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池の構成：
Ａ−２．ＭＥＡの構造：
Ａ−３．第１実施例の変形例：
Ｂ．第２実施例：
Ｂ−１．ＭＥＡの構造：
Ｂ−２．第２実施例の変形例：
Ｃ．その他の変形例：
【００２８】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池の構成：
図１は、本発明の第１実施例としての燃料電池の構成を概略的に示す説明図である。図１には、燃料電池を構成するセル１０の断面構造を模式的に表している。このセル１０は、膜・電極接合体１００の両面を、セパレータ２００で挟むことによって構成されている。なお、図示は省略したが、膜・電極接合体１００の外周部は、ステンレス製のフレームによって支持されている。
【００２９】
膜・電極接合体１００は、概ね水素を選択的に透過させる水素透過性金属層１１０と、プロトン伝導性を有する電解質層１２０と、カソード電極１３０とを、この順序で積層することによって構成されている。水素透過性金属層１１０は、アノード電極としての機能も有している。以下、膜・電極接合体１００を、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）１００と呼ぶ。ＭＥＡ１００の詳細な構造については後述する。
【００３０】
本実施例では、水素透過性金属層１１０を、厚さ５０μｍのバナジウム（Ｖ）を用いて形成している。なお、水素透過性金属層１１０を、パラジウム（Ｐｄ）やパラジウム合金など、他の金属を用いて形成してもよい。また、水素透過性金属層１１０として、バナジウム（Ｖ）層あるいはバナジウム合金層の両面に、パラジウム（Ｐｄ）層を形成した複合金属膜を用いることも可能である。なお、各層の厚さは、任意に設定可能である。
【００３１】
また、本実施例では、電解質層１２０を、厚さ１μｍのペロブスカイト型固体電解質を用いて形成している。また、カソード電極１３０を、厚さ０．１μｍの、電気化学反応を促進する触媒能を有する白金（Ｐｔ）を用いて形成している。なお、これらの材料および各層の厚さは任意に設定可能である。
【００３２】
セパレータ２００は、凹凸形状を有しており、ＭＥＡ１００のアノード側（図１の右側）とカソード側（図１の左側）とに、それぞれ水素リッチな燃料ガスと酸化ガスとしての空気とを流すための流路を形成している。燃料ガス中の水素は、水素透過性金属層１１０で分離され、電解質層１２０を経てカソード電極１３０側に移動する。なお、セパレータ２００の材料としては、例えばカーボンや金属など、種々の材料を用いることが可能である。
【００３３】
Ａ−２．ＭＥＡの構造：
図２は、第１実施例におけるＭＥＡ１００Ａの構造を概略的に示す説明図である。図２（ａ）にはＭＥＡ１００Ａの断面を、図２（ｂ）にはＭＥＡ１００Ａのカソード電極１３０側の平面を、それぞれ示している。第１実施例のＭＥＡ１００Ａでは、電解質層１２０の端部において、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０とのそれぞれの接触面に、互いに整合する凹凸部３１０が形成されている。なお、図２（ａ）には、図示の便宜上、凹凸部３１０を規則的で角の尖った形状として表しているが、凹凸部３１０は不規則な凹凸形状であってもよく、また角が尖っていない形状であってもよい。
【００３４】
また、第１実施例のＭＥＡ１００Ａでは、カソード電極１３０が、凹凸部３１０が設けられている部分を避けて配置されている。すなわち、電解質層１２０の凹凸部３１０が設けられている部分のカソード電極１３０側表面（図２（ａ）のＸＡ部）には、カソード電極１３０が形成されていない。
【００３５】
図３は、第１実施例におけるＭＥＡ１００Ａの生成工程を示す説明図である。ステップＳ１００では、水素透過性金属で水素透過性金属層１１０を形成する。ステップＳ１１０では、後の工程において電解質層１２０の端部が形成される位置の水素透過性金属層１１０の表面に、凹凸加工を施す。凹凸加工は、物理研磨、化学研磨、イオン照射、レーザ照射などによって行うことが可能である。
【００３６】
ステップＳ１２０では、水素透過性金属層１１０の凹凸加工を施した側の表面に、電解質層１２０ａを形成する。電解質層１２０ａの形成は、物理蒸着法、化学蒸着法、ゾルゲル法、エアロゾルデポジッション法などの方法によって行うことが可能である。
【００３７】
ステップＳ１３０では、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０ａとによって形成された膜の表面を研磨し、平滑化する。ステップＳ１４０では、平滑化された表面に、電解質層１２０ｂを再形成する。電解質層１２０ａと電解質層１２０ｂとは、同材料であるため一体化され、電解質層１２０が形成される。
【００３８】
ステップＳ１５０では、電解質層１２０の表面にカソード電極１３０を形成する。このとき、カソード電極１３０は、凹凸加工が施された部分を避けて形成される。以上の工程により、図２に示したＭＥＡ１００Ａを生成することができる。
【００３９】
ここで、燃料電池のＭＥＡ１００において、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０との高温時あるいは水素吸蔵時における膨張率が異なる場合があり、そのため、両者の間に応力が発生し、両者がその接触面で剥離する場合がある。一般的に、このような剥離は、まず電解質層１２０の端部において発生し、端部において発生した剥離を基点として、剥離が接触面の中央部へと進行していくことが多い。
【００４０】
第１実施例におけるＭＥＡ１００Ａは、図２に示す通り、電解質層１２０の端部において、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０との接触面に、互いに整合する凹凸部３１０が形成されている。この凹凸部３１０は、接触面に発生する応力に抵抗することができるため、剥離抑制構造として機能する。そのため、本実施例のＭＥＡ１００Ａでは、剥離の基点となる電解質層１２０の端部における剥離の発生を抑制することができ、従って、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０との剥離を抑制することができる。
【００４１】
ところで、本実施例のＭＥＡ１００Ａでは、上述の凹凸部３１０を有しているため、水素透過性金属層１１０に形成された凸部が電解質層１２０を貫通し、電解質層１２０に孔が発生する可能性がある。そのような場合にも、本実施例のＭＥＡ１００Ａでは、カソード電極１３０が、凹凸部３１０の設けられている部分を避けて配置されているため、短絡の発生を抑制することが可能である。さらに、カソード電極１３０における電極材料の使用量を低減することができるため、コストを下げることが可能である。
【００４２】
Ａ−３．第１実施例の変形例：
図４は、第１実施例の変形例としての燃料電池におけるＭＥＡ１００の断面を概略的に示す説明図である。図４には、２つの変形例としてのＭＥＡ１００ＢおよびＭＥＡ１００Ｃを示している。変形例のそれぞれと第１実施例との違いは、剥離抑制構造として機能する部分の態様であり、その他の点は第１実施例と同じである。
【００４３】
図４（ａ）に示したＭＥＡ１００Ｂでは、水素透過性金属層１１０の電解質層１２０側の表面に凹部１１２が形成されており、また、電解質層１２０の端部１２２が凹部１１２の中まで入り込むように形成されている。この水素透過性金属層１１０の凹部１１２と電解質層１２０の端部１２２とから構成された部分は、接触面に発生する応力に抵抗することができるため、剥離抑制構造として機能する。このように、ＭＥＡ１００Ｂは、電解質層１２０の端部において剥離抑制構造を有するため、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０との剥離を抑制することができる。また、ＭＥＡ１００Ｂでは、カソード電極１３０が、剥離抑制構造が設けられている部分を避けて配置されている（すなわち、カソード電極１３０が図４（ａ）のＸＢ部に配置されていない）ため、カソード電極１３０と水素透過性金属層１１０とが接触することによる短絡の発生を抑制することが可能である。さらに、電極材料の使用量を低減することができるため、コストを下げることが可能である。なお、図４（ａ）では、凹部１１２の断面形状を三角形状として表しているが、凹部１１２の断面形状は他の形状としてもよく、例えば、半円形状や四角形状とすることも可能である。
【００４４】
図４（ｂ）に示したＭＥＡ１００Ｃでは、水素透過性金属層１１０の電解質層１２０側の表面に凸部１１４が形成されており、また、電解質層１２０の端部１２４が凸部１１４の側面に当接するように形成されている。この水素透過性金属層１１０の凸部１１４と電解質層１２０の端部１２４とから構成された部分は、接触面に発生する応力に抵抗することができると共に、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０との接着面を増加させることができるため、剥離抑制構造として機能する。このように、ＭＥＡ１００Ｃは、電解質層１２０の端部において剥離抑制構造を有するため、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０との剥離を抑制することができる。また、ＭＥＡ１００Ｃでは、カソード電極１３０が、剥離抑制構造が設けられている部分を避けて配置されている（すなわち、カソード電極１３０が図４（ｂ）のＸＣ部に配置されていない）ため、カソード電極１３０と水素透過性金属層１１０とが接触することによる短絡の発生を抑制することが可能である。さらに、電極材料の使用量を低減することができるため、コストを下げることが可能である。なお、図４（ｂ）では、凸部１１４の断面形状を四角形状として表しているが、凸部１１４の断面形状は他の形状としてもよく、例えば、半円形状や三角形状とすることも可能である。
【００４５】
Ｂ．第２実施例：
Ｂ−１．ＭＥＡの構造：
図５は、第２実施例としての燃料電池におけるＭＥＡ１００Ｄの構造を概略的に示す説明図である。図５（ａ）にはＭＥＡ１００Ｄの断面を、図５（ｂ）にはＭＥＡ１００Ｄのカソード電極１３０側の平面を、それぞれ示している。図２に示した第１実施例との違いは、第２実施例では、電解質層１２０の端部における剥離の発生を抑制するために、接着部１４０を用いている点である。
【００４６】
第２実施例のＭＥＡ１００Ｄでは、電解質層１２０の端部において、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０とを接着している接着部１４０が形成されている。この接着部１４０は、接着剤で形成されており、電解質層１２０のカソード電極１３０側の表面の一部を覆うように断面略Ｌ字状に形成されている。
【００４７】
また、第２実施例のＭＥＡ１００Ｄでは、カソード電極１３０が、接着部１４０が設けられている部分を避けて配置されている。すなわち、電解質層１２０の表面の一部を覆っている接着部１４０の表面（図５（ａ）のＸＤ部）には、カソード電極１３０が形成されていない。
【００４８】
第２実施例におけるＭＥＡ１００Ｄは、水素透過性金属層１１０の表面に電解質層１２０を形成し、その後、接着部１４０を形成してからカソード電極１３０を形成して生成することができる。また、接着部１４０の形成とカソード電極１３０の形成との順番を逆にしてＭＥＡ１００Ｄの生成を行うことも可能である。
【００４９】
第２実施例におけるＭＥＡ１００Ｄは、剥離の基点となる電解質層１２０の端部において、電解質層１２０と水素透過性金属層１１０とを強固に固着する接着部１４０が、電解質層１２０のカソード電極１３０側の表面の一部を覆うように形成されている。そのため、電解質層１２０の端部における剥離の発生を確実に抑制することができる。従って、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０との剥離を抑制することができる。すなわち、接着部１４０は剥離抑制構造の一種である。
【００５０】
ところで、本実施例のＭＥＡ１００Ｄでは、絶縁体である接着部１４０が、電解質層１２０のカソード電極１３０側の表面の一部を覆っているため、電解質層１２０の接着部１４０に覆われた部分は電池として機能しない。本実施例のＭＥＡ１００Ｄでは、カソード電極１３０が、接着部１４０の設けられている部分を避けて配置されているため、必要のない部分への電極材料の使用を取り止めることができ、コストを下げることが可能である。
【００５１】
Ｂ−２．第２実施例の変形例：
図６は、第２実施例の変形例としての燃料電池におけるＭＥＡ１００の断面を概略的に示す説明図である。図６には、２つの変形例としてのＭＥＡ１００ＥおよびＭＥＡ１００Ｆを示している。変形例のそれぞれと第２実施例との違いは、接着部１４０の形成の態様であり、その他の点は第２実施例と同じである。
【００５２】
図６（ａ）に示したＭＥＡ１００Ｅでは、電解質層１２０の端部において、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０との間に介在するように形成された接着部１４０が、電解質層１２０と水素透過性金属層１１０とを強固に固着している。そのため、ＭＥＡ１００Ｅにおいても、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０との剥離を抑制することができる。また、ＭＥＡ１００Ｅにおいても、カソード電極１３０が、接着部１４０の設けられている部分を避けて配置されている（すなわち、カソード電極１３０が図６（ａ）のＸＥ部に配置されていない）ため、必要のない部分への電極材料の使用を取り止めることができ、コストを下げることが可能である。
【００５３】
図６（ｂ）に示したＭＥＡ１００Ｆでは、水素透過性金属層１１０の電解質層１２０側の表面に凹部１１６が形成され、凹部１１６内に充填された接着部１４０が、電解質層１２０の端部において、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０とを強固に固着している。そのため、ＭＥＡ１００Ｆにおいても、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０との剥離を抑制することができる。また、ＭＥＡ１００Ｆにおいても、カソード電極１３０が、接着部１４０の設けられている部分を避けて配置されている（すなわち、カソード電極１３０が図６（ｂ）のＸＦ部に配置されていない）ため、必要のない部分への電極材料の使用を取り止めることができ、コストを下げることが可能である。なお、図６（ｂ）では、凹部１１６の断面形状を三角形状として表しているが、凹部１１６の断面形状は他の形状としてもよく、例えば、半円形状や四角形状とすることも可能である。
【００５４】
Ｃ．その他の変形例：
図７は、その他の変形例としての燃料電池におけるＭＥＡ１００Ｇの構造を概略的に示す説明図である。図７（ａ）にはＭＥＡ１００Ｇの断面を、図７（ｂ）にはＭＥＡ１００Ｇのカソード電極１３０側の平面を、それぞれ示している。図２に示した第１実施例との違いは、図７に示したＭＥＡ１００Ｇは、水素透過性金属層１１０の表面に電解質層１２０が形成されていない部分（以下「電解質層非形成部３２０」と呼ぶ）を有することである。すなわち、ＭＥＡ１００Ｇでは、電解質層１２０は、水素透過性金属層１１０の表面に島状に形成されている。
【００５５】
その他の変形例としてのＭＥＡ１００Ｇは、電解質層非形成部３２０を有するため、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０との接触面で発生した応力を電解質層非形成部３２０で吸収することができる。そのため、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０との剥離を抑制することができる。
【００５６】
なお、ＭＥＡ１００Ｇにおいても、第１実施例と同様に、電解質層１２０の端部において、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０とのそれぞれの接触面に、互いに整合する凹凸部３１０が形成されている。そのため、水素透過性金属層１１０と電解質層１２０との剥離をさらに抑制することができる。また、カソード電極１３０は、凹凸部３１０が設けられている部分を避けて配置されている。そのため、短絡の発生を抑制することが可能であり、さらに、カソード電極１３０における電極材料の使用量を低減することができるため、コストを下げることが可能である。
【００５７】
なお、図７に示したＭＥＡ１００Ｇでは、電解質層１２０の端部に、剥離抑制構造として互いに整合する凹凸部３１０が形成されているが、剥離抑制構造として他の構造を採用してもよい。例えば、図４に示した剥離抑制構造を採用することも可能である。また、図５および図６に示した接着部１４０を剥離抑制構造として採用することも可能である。
【００５８】
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の態様での実施が可能である。例えば、上述の各実施の形態を組み合わせた態様で実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施例としての燃料電池の構成を概略的に示す説明図。
【図２】第１実施例におけるＭＥＡの構造を概略的に示す説明図。
【図３】第１実施例におけるＭＥＡの生成工程を示す説明図。
【図４】第１実施例の変形例としての燃料電池におけるＭＥＡの断面を概略的に示す説明図。
【図５】第２実施例としての燃料電池におけるＭＥＡの構造を概略的に示す説明図。
【図６】第２実施例の変形例としての燃料電池におけるＭＥＡの断面を概略的に示す説明図。
【図７】その他の変形例としての燃料電池におけるＭＥＡの構造を概略的に示す説明図。
【符号の説明】
【００６０】
１０...セル
１００...膜・電極接合体（ＭＥＡ）
１１０...水素透過性金属層
１１２...凹部
１１４...凸部
１１６...凹部
１２０...電解質層
１２２...電解質層端部
１２４...電解質層端部
１３０...カソード電極
１４０...接着部
２００...セパレータ
３１０...凹凸部
３２０...電解質層非形成部
【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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