(57)【要約】【課題】容易に薄肉化を図るとともに、固体高分子電解質膜の損傷を可及的に阻止し、良好な発電性能を確保することを可能にする。【解決手段】電解質膜・電極構造体１２は、固体高分子電解質膜１８と、該固体高分子電解質膜１８を挟持するアノード側電極２０及びカソード側電極２２とを備える。アノード側電極２０及びカソード側電極２２は、ガス拡散層２４ａ、２４ｂと電極触媒層２６ａ、２６ｂとを有する。電極触媒層２６ａ、２６ｂの周面部位には、前記電極触媒層２６ａ、２６ｂと接着層２８ａ、２８ｂとが混在する混在層３８ａ、３８ｂが所定の範囲Ｈにわたって設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜の両面に第１電極と該第１電極よりも大きな表面積を有する第２電極とを配設するとともに、燃料電池に組み込まれる電解質膜・電極構造体であって、
少なくとも前記第１電極又は第２電極は、接着層により前記固体高分子電解質膜の面に固定されるとともに、
少なくとも前記第１電極又は第２電極を構成する電極触媒層の周面部位には、前記電極触媒層と前記接着層とが混在する混在層が設けられることを特徴とする電解質膜・電極構造体。
【請求項２】
請求項１記載の電解質膜・電極構造体において、少なくとも前記第１電極又は第２電極は、前記電極触媒層、保水層及び撥水層を備えるとともに、
前記保水層及び前記撥水層の周面部位には、前記接着層が混在する混在層が設けられることを特徴とする電解質膜・電極構造体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電解質膜・電極構造体において、前記第１電極を構成する前記電極触媒層の面積は、前記第２電極を構成する前記電極触媒層の面積とは異なることを特徴とする電解質膜・電極構造体。
【請求項４】
固体高分子電解質膜の両面に接着層により第１及び第２電極が固定されるとともに、燃料電池に組み込まれる電解質膜・電極構造体であって、
少なくとも前記第１電極又は第２電極は、前記固体高分子電解質膜の面に設けられる電極触媒層と、
前記電極触媒層上に設けられる保水層と、
前記保水層上に設けられる撥水層と、
前記撥水層上に設けられるガス拡散層と、
を備えるとともに、
前記電極触媒層、前記保水層及び前記撥水層の周面部位には、前記接着層が混在する混在層が設けられることを特徴とする電解質膜・電極構造体。
【請求項５】
固体高分子電解質膜の両面に第１電極と該第１電極よりも大きな表面積を有する第２電極とを配設した電解質膜・電極構造体を備え、前記電解質膜・電極構造体を一対のセパレータで挟持する燃料電池であって、
少なくとも前記第１電極又は第２電極は、接着層により前記固体高分子電解質膜の面に固定されるとともに、
少なくとも前記第１電極又は第２電極を構成する電極触媒層の周面部位には、前記電極触媒層と前記接着層とが混在する混在層が設けられることを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
請求項５記載の燃料電池において、少なくとも前記第１電極又は第２電極は、前記電極触媒層、保水層及び撥水層を備えるとともに、
前記保水層及び前記撥水層の周面部位には、前記接着層が混在する混在層が設けられることを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
請求項５又は６記載の燃料電池において、前記第１電極を構成する前記電極触媒層の面積は、前記第２電極を構成する前記電極触媒層の面積とは異なることを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
固体高分子電解質膜の両面に接着層により第１及び第２電極が固定されるとともに、燃料電池に組み込まれる電解質膜・電極構造体を備え、前記電解質膜・電極構造体を一対のセパレータで挟持する燃料電池であって、
少なくとも前記第１電極又は第２電極は、前記固体高分子電解質膜の面に設けられる電極触媒層と、
前記電極触媒層上に設けられる保水層と、
前記保水層上に設けられる撥水層と、
前記撥水層上に設けられるガス拡散層と、
を備えるとともに、
前記電極触媒層、前記保水層及び前記撥水層の周面部位には、前記接着層が混在する混在層が設けられることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子電解質膜の両面に第１及び第２電極を配設した電解質膜・電極構造体、及び前記電解質膜・電極構造体を一対のセパレータで挟持する燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒と多孔質カーボンとからなるアノード側電極及びカソード側電極を対設した電解質膜・電極構造体を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持している。通常、この燃料電池を所定数だけ積層した燃料電池スタックが使用されている。
【０００３】
この種の燃料電池において、アノード側電極に供給された燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス（以下、水素含有ガスともいう）は、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質膜を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。なお、カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気（以下、酸素含有ガスともいう）が供給されているために、このカソード側電極において、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。
【０００４】
上記の電解質膜・電極構造体では、固体高分子電解質膜とアノード側電極及びカソード側電極とを、同一の外形寸法に設定する構成（以下、第１構成という）や、前記固体高分子電解質膜の外形寸法を、前記アノード側電極及び前記カソード側電極の外形寸法よりも大きく設定する構成（以下、第２構成という）が採用されている。
【０００５】
その際、燃料電池全体の小型化を図るため、電解質膜・電極構造体を構成する固体高分子電解質膜の膜厚を薄くすることが望まれている。しかしながら、上記の第１構成では、固体高分子電解質膜の端面位置がアノード側電極及びカソード側電極の端面位置に一致しており、前記アノード側電極に供給される燃料ガスと前記カソード側電極に供給される酸化剤ガスとは、前記固体高分子電解質膜の端面から回り込んで混合するおそれがある。しかも、アノード側電極とカソード側電極の端面同士が短絡し易いという問題が指摘されている。
【０００６】
一方、上記の第２構成では、アノード側電極及びカソード側電極の端面からはみ出す固体高分子電解質膜の部分の強度が低下し、前記固体高分子電解質膜が破損し易くなるという問題がある。
【０００７】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている膜・電極構造体が知られている。この特許文献１では、図６に示すように、固体高分子電解質膜１の一方の面に、この面を覆ってガス拡散電極層２が設けられるとともに、前記固体高分子電解質膜１の他方の面に、この面よりも表面積の小さなガス拡散電極層３が設けられている。
【０００８】
ガス拡散電極層２、３は、固体高分子電解質膜１の両面に当接する触媒層４ａ、４ｂと、ガス拡散層５ａ、５ｂとを備えており、前記触媒層４ａ、４ｂは、互いに異なる寸法に設定されている。触媒層４ａの外周側には、接着層６が設けられており、ガス拡散電極層２と固体高分子電解質膜１とが一体化されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−６８３２３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記の特許文献１では、触媒層４ａの外周端部と接着層６の内周端部との間に境界部位が存在してしまい、この境界部位によって固体高分子電解質膜１に損傷が発生するおそれがある。
【００１１】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、容易に薄肉化を図るとともに、固体高分子電解質膜の損傷を可及的に阻止し、良好な発電性能を確保することが可能な電解質膜・電極構造体及び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】
【００１２】
本発明は、固体高分子電解質膜の両面に第１電極と該第１電極よりも大きな表面積を有する第２電極とを配設するとともに、燃料電池に組み込まれる電解質膜・電極構造体、及び前記電解質膜・電極構造体を一対のセパレータで挟持する燃料電池である。そして、少なくとも第１又は第２電極は、接着層により固体高分子電解質膜の面に固定されるとともに、少なくとも前記第１又は第２電極を構成する電極触媒層の周面部位には、前記電極触媒層と前記接着層とが混在する混在層が設けられている。
【００１３】
また、少なくとも第１電極又は第２電極は、電極触媒層、保水層及び撥水層を備えるとともに、前記保水層及び前記撥水層の周面部位には、接着層が混在する混在層が設けられることが好ましい。保水層は、固体高分子電解質膜のプロトン導電性を保持するのに十分な水分を確保する機能を有し、撥水層は、前記保水層に水を迅速に供給する機能を有する。
【００１４】
さらに、第１電極を構成する電極触媒層の面積は、第２電極を構成する電極触媒層の面積とは異なることが好ましい。
【００１５】
さらにまた、本発明は、固体高分子電解質膜の両面に接着層により第１及び第２電極が固定されるとともに、燃料電池に組み込まれる電解質膜・電極構造体、及び前記電解質膜・電極構造体を一対のセパレータで挟持する燃料電池である。そして、少なくとも第１電極又は第２電極は、固体高分子電解質膜の面に設けられる電極触媒層と、前記電極触媒層上に設けられる保水層と、前記保水層上に設けられる撥水層と、前記撥水層上に設けられるガス拡散層とを備えるとともに、前記電極触媒層、前記保水層及び前記撥水層の周面部位には、前記接着層が混在する混在層が設けられている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電極触媒層の周面部位には、前記電極触媒層と接着層とが混在する混在層が設けられるため、前記電極触媒層と前記接着層との間に明確に区分された境界部位が発生することがない。これにより、固体高分子電解質膜が電極触媒層と接着層との境界部位に接触し、この固体高分子電解質膜に損傷等が惹起されることを有効に阻止することができる。しかも、電極触媒層と接着層との境界部位に隙間が生じることがなく、固体高分子電解質膜に過度の荷重が付与されることを回避することが可能になる。
【００１７】
また、電極触媒層に保水層及び撥水層が設けられるとともに、前記電極触媒層、前記保水層及び前記撥水層の周面部位には、接着層との混在層が設けられるため、前記電極触媒層、前記保水層及び前記撥水層と前記接着層との間には、明確に区分された境界部位が発生することを阻止することができる。
【００１８】
従って、固体高分子電解質膜を良好に薄膜化することができるとともに、前記固体高分子電解質膜の損傷を可及的に阻止し、簡単な構成で、良好な発電性能を確保することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０の要部分解斜視説明図であり、図２は、前記燃料電池１０の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００２０】
燃料電池１０は、本実施形態に係る電解質膜・電極構造体１２と、この電解質膜・電極構造体１２を挟持する第１及び第２セパレータ１４、１６とを備える。第１及び第２セパレータ１４、１６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板や、カーボン部材等で構成されている。
【００２１】
電解質膜・電極構造体１２は、固体高分子電解質膜１８と、前記固体高分子電解質膜１８を挟持するアノード側電極（第１電極）２０及びカソード側電極（第２電極）２２とを備える。アノード側電極２０は、カソード側電極２２よりも小さな表面積を有している。
【００２２】
図３に示すように、アノード側電極２０及びカソード側電極２２は、ガス拡散層２４ａ、２４ｂと、前記ガス拡散層２４ａ、２４ｂに積層される電極触媒層２６ａ、２６ｂとを有する。電極触媒層２６ａ、２６ｂは、固体高分子電解質膜１８の両面に接合されるとともに、ガス拡散層２４ａ、２４ｂは、接着層２８ａ、２８ｂを介して前記固体高分子電解質膜１８に接着されている。なお、少なくともガス拡散層２４ａ又はガス拡散層２４ｂの一方を、接着層２８ａ又は接着層２８ｂを介して固体高分子電解質膜１８に接着してもよい。
【００２３】
図４には、例えば、カソード側電極２２の粒子構造が概略的に示されている。カソード側電極２２を構成する電極触媒層２６ｂは、多孔質カーボン（カーボンブラック）粒子３０の表面に白金粒子３２が担持された触媒粒子３４を有する。電極触媒層２６ｂは、さらにイオン交換成分を含んでいてもよい。
【００２４】
接着層２８ｂは、例えば、接着剤粒子３６を有するフッ素系接着剤を用いることができ、ポリシロキサン化合物と少なくとも２個のアルケニン基を備える分子とを含む。電極触媒層２６ｂの周面部位には、前記電極触媒層２６ｂと接着層２８ｂとが所定の距離Ｈの範囲で混在する、すなわち、触媒粒子３４と接着剤粒子３６とが混在する混在層３８ｂが設けられる。
【００２５】
アノード側電極２０は、上記のカソード側電極２２と同様に構成されており、電極触媒層２６ａの周面部位には、前記電極触媒層２６ａと接着層２８ａとが所定の距離Ｈの範囲で混在する混在層３８ａが設けられる（図３参照）。混在層３８ａと混在層３８ｂとは、好ましくは、積層方向（矢印Ａ方向）に対して部分的にずらして配設される。
【００２６】
図１に示すように、燃料電池１０の矢印Ｂ方向（図１中、水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔４０ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔４２ａ及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔４４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００２７】
燃料電池１０の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔４４ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔４２ｂ及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔４０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００２８】
第２セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１６ａには、例えば、矢印Ｂ方向に蛇行しながら鉛直下方向に延在する酸化剤ガス流路４６が設けられる。この酸化剤ガス流路４６は、酸化剤ガス入口連通孔４０ａと酸化剤ガス出口連通孔４０ｂとに連通する。
【００２９】
第１セパレータ１４の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１４ａには、燃料ガス入口連通孔４４ａと燃料ガス出口連通孔４４ｂとに連通し、矢印Ｂ方向に蛇行しながら鉛直下方向（矢印Ｃ方向）に延在する燃料ガス流路４８が形成される。
【００３０】
第１セパレータ１４の面１４ｂと第２セパレータ１６の面１６ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔４２ａと冷却媒体出口連通孔４２ｂとに連通する冷却媒体流路５０が形成される。この冷却媒体流路５０は、例えば、矢印Ｂ方向に直線状に延在する。
【００３１】
図１及び図２に示すように、第１セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、この第１セパレータ１４の外周端部を周回して、第１シール部材５２が一体化されるとともに、第２セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、この第２セパレータ１６の外周端部を周回して、第２シール部材５４が一体化される。
【００３２】
第１及び第２シール部材５２、５４には、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材が用いられる。
【００３３】
図１に示すように、第１セパレータ１４には、燃料ガス入口連通孔４４ａを燃料ガス流路４８に連通する供給孔部５６と、前記燃料ガス流路４８を燃料ガス出口連通孔４４ｂに連通する排出孔部５８とが形成される。
【００３４】
次いで、電解質膜・電極構造体１２を製造する作業について、以下に説明する。
【００３５】
先ず、パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物やスルホン化ポリアリーレン化合物等の有機溶媒溶液を用い、キャスト法により固体高分子電解質膜１８が形成される。さらに、多孔質カーボン粒子３０の表面に白金粒子３２が担持された触媒粒子３４を、高分子電解質溶液からなるイオン導電性バインダーに均一に分散させて触媒ペーストが調製される。
【００３６】
一方、多孔質カーボン粒子３０とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子との混合物をエチレングリコールに均一に分散させたスラリーが、カーボンペーパーの片面に塗布される。このスラリーが乾燥されることにより下地層が形成され、カーボンペーパーと前記下地層とからガス拡散層２４ａ、２４ｂが形成される。
【００３７】
次に、ガス拡散層２４ａ、２４ｂの各下地層上に、該下地層の端面から内方に所定の距離だけ離間して触媒ペーストが塗布されるとともに、前記触媒ペーストが乾燥する前に、前記下地層上にフッ素系接着剤を塗布して接着層２８ａ、２８ｂが形成される。その際、触媒ペーストが乾燥前であるため、フッ素系接着剤を触媒ペースト内に混在させることができ、電極触媒層２６ａ、２６ｂと接着層２８ａ、２８ｂとを確実に混在させた混在層３８ａ、３８ｂが形成される。
【００３８】
電極触媒層２６ａ、２６ｂ及び接着層２８ａ、２８ｂを乾燥させることにより、アノード側電極２０及びカソード側電極２２が形成される。アノード側電極２０及びカソード側電極２２は、固体高分子電解質膜１８の両側に配置されるとともに、前記固体高分子電解質膜１８の両面には、電極触媒層２６ａ、２６ｂ及び接着層２８ａ、２８ｂが接触する。この状態で、固体高分子電解質膜１８とアノード側電極２０及びカソード側電極２２とが加熱下に押圧され、これらが一体的に接合されて電解質膜・電極構造体１２が製造される。
【００３９】
この場合、第１の実施形態では、アノード側電極２０及びカソード側電極２２を構成する電極触媒層２６ａ、２６ｂの周面部位には、前記電極触媒層２６ａ、２６ｂと接着層２８ａ、２８ｂとを混在した混在層３８ａ、３８ｂが、所定の範囲Ｈにわたって設けられている。
【００４０】
このため、電極触媒層２６ａ、２６ｂと接着層２８ａ、２８ｂとの間には、明確に区分された境界部位が発生することがない。従って、固体高分子電解質膜１８が電極触媒層２６ａ、２６ｂと接着層２８ａ、２８ｂとの境界部位に接触し、この固体高分子電解質膜１８に損傷等が惹起されることを有効に阻止することができる。しかも、前記境界部位に隙間が生じることがなく、固体高分子電解質膜１８に過度の荷重が付与されることを回避することが可能になる。
【００４１】
これにより、第１の実施形態では、固体高分子電解質膜１８を良好に薄膜化することができるとともに、前記固体高分子電解質膜１８の損傷を可及的に阻止し、簡単且つ経済的な構成で、良好な発電性能を確保することができるという効果が得られる。
【００４２】
次に、上記の電解質膜・電極構造体１２を組み込む燃料電池１０の動作について、以下に説明する。
【００４３】
先ず、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔４０ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔４４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔４２ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００４４】
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔４０ａから第２セパレータ１６の酸化剤ガス流路４６に導入され、矢印Ｂ方向に蛇行しながら鉛直下方向に移動して電解質膜・電極構造体１２のカソード側電極２２に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔４４ａから供給孔部５６を通って第１セパレータ１４の燃料ガス流路４８に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路４８に沿って矢印Ｂ方向に蛇行しながら鉛直下方向に移動し、電解質膜・電極構造体１２のアノード側電極２０に供給される。
【００４５】
従って、各電解質膜・電極構造体１２では、カソード側電極２２に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極２０に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
【００４６】
次いで、カソード側電極２２に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔４０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード側電極２０に供給されて消費された燃料ガスは、排出孔部５８を通り燃料ガス出口連通孔４４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００４７】
また、冷却媒体入口連通孔４２ａに供給された冷却媒体は、第１セパレータ１４と第２セパレータ１６との間の冷却媒体流路５０に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１２を冷却した後、冷却媒体出口連通孔４２ｂから排出される。
【００４８】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池を構成する電解質膜・電極構造体７０の一部断面説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池１０を構成する電解質膜・電極構造体１２と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
電解質膜・電極構造体７０は、固体高分子電解質膜１８を挟持するアノード側電極（第１電極）７２及びカソード側電極（第２電極）７４とを備える。アノード側電極７２は、カソード側電極７４よりも小さな表面積を有しているが、これに限定されるものではなく、同一表面積に設定してもよい。これは、第１の実施形態においても同様である。
【００５０】
アノード側電極７２は、電極触媒層２６ａと、この電極触媒層２６ａ上に設けられる保水層７６ａと、この保水層７６ａ上に設けられる撥水層７８ａとを備え、前記撥水層７８ａにガス拡散層２４ａが積層される。
【００５１】
カソード側電極７４は、電極触媒層２６ｂと、この電極触媒層２６ｂ上に設けられる保水層７６ｂと、この保水層７６ｂ上に設けられる撥水層７８ｂとを備え、前記撥水層７８ｂにガス拡散層２４ｂが積層される。
【００５２】
保水層７６ａ、７６ｂは、イオン導電性ポリマに造孔材ＰＭを添加して形成された層であり、水分を保持する能力の高い層である。イオン導電性ポリマとしては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の共重合体、ポリピロール、ポリアニリン等を分散媒中でコロイド粒子にしたものが、また、造孔材ＰＭとしては、カーボン、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ポロビニルアルコール、セルロース、多糖類等の有機系の造孔材ＰＭが使用される。
【００５３】
第２の実施形態では、保水層の造孔材として、カーボンブラック粉末に結晶性炭素繊維を混合したものを使用する。撥水層７８ａ、７８ｂは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）にカーボンブラック粉末を混在して使用する。
【００５４】
電極触媒層２６ａ、保水層７６ａ及び撥水層７８ａは、接着層８０ａを介して固体高分子電解質膜１８の一方の面に接着されるとともに、電極触媒層２６ｂ、保水層７６ｂ及び撥水層７８ｂは、接着層８０ｂを介して前記固体高分子電解質膜１８の他方の面に接着される。
【００５５】
電極触媒層２６ａ、保水層７６ａ及び撥水層７８ａの周面部位には、前記電極触媒層２６ａ、前記保水層７６ａ及び前記撥水層７８ａと接着層８０ａとが所定の距離Ｈの範囲で混在する混在層８２ａが設けられる。同様に、電極触媒層２６ｂ、保水層７６ｂ及び撥水層７８ｂの周面部位には、前記電極触媒層２６ｂ、前記保水層７６ｂ及び前記撥水層７８ｂと接着層８０ｂとが所定の距離Ｈの範囲で混在する混在層８２ｂが設けられる。
【００５６】
保水層７６ａ、７６ｂは、電極触媒層２６ａ、２６ｂとガス拡散層２４ａ、２４ｂとの間に水の保持性を高める機能を有し、固体高分子電解質膜１８のプロトン導電性を保持するために十分な水分を確保することができる。
【００５７】
撥水層７８ａ、７８ｂは、水の排水性を高める機能を有し、図示しないセパレータから供給される加湿された燃料ガス及び酸化剤ガスが多孔質の支持層であるガス拡散層２４ａ、２４ｂで分散される際、凝縮した水の抜けがよくなり、保水層７６ａ、７６ｂに短時間で水を供給することができる。
【００５８】
このように構成される第２の実施形態では、混在層８２ａ、８２ｂが設けられることにより、電極触媒層２６ａ、保水層７６ａ及び撥水層７８ａと接着層８０ａとの間、並びに電極触媒層２６ｂ、保水層７６ｂ及び撥水層７８ｂと接着層８０ｂとの間には、明確に区分された境界部位が発生することがない。従って、固体高分子電解質膜１８を良好に薄膜化することができる等、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。
【図３】前記燃料電池を構成する電解質膜・電極構造体の一部断面説明図である。
【図４】前記電解質膜・電極構造体を構成するカソード側電極の粒子構造を概略的に示した説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池を構成する電解質膜・電極構造体の一部断面説明図である。
【図６】特許文献１に開示された膜・電極構造体の説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０…燃料電池                      １２、７０…電解質膜・電極構造体
１４、１６…セパレータ              １８…固体高分子電解質膜
２０、７２…アノード側電極          ２２、７４…カソード側電極
２４ａ、２４ｂ…ガス拡散層          ２６ａ、２６ｂ…電極触媒層
２８ａ、２８ｂ、８０ａ、８０ｂ…接着層
３４…触媒粒子                      ３６…接着剤粒子
３８ａ、３８ｂ、８２ａ、８２ｂ…混在層
４６…酸化剤ガス流路                ４８…燃料ガス流路
５０…冷却媒体流路                  ７６ａ、７６ｂ…保水層
７８ａ、７８ｂ…撥水層
【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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