(57)【要約】 【課題】  亀裂のない燃料電池用電極を作製可能な製造方法を提供する。【解決手段】  燃料電池用電極の製造方法である。カーボン粒子と陽イオン交換樹脂とを含む混合物１をチタンまたはチタンを含む合金のシート３に塗布することによって、混合物１がシート３に積層された積層シート５を調製する積層シート調製工程と、積層シート５を触媒金属の陽イオンを含む溶液７に浸漬する浸漬工程と、浸漬工程後の積層シート５を水素雰囲気中に保持することによって、陽イオンを触媒金属にする還元工程とを備える。【選択図】  図１
2005259505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽イオン交換樹脂とカーボンとを含む混合物をチタンまたはチタンを含む合金のシートに塗布したのちに、陽イオン交換樹脂の対イオンと触媒金属の陽イオンとのイオン交換反応により、そのシート上の混合物にその陽イオンを吸着させ、さらにその吸着した陽イオンを化学的に還元することを特徴とする燃料電池用電極の製造方法。
【請求項２】
チタンまたはチタンを含む合金のシートの厚みが、１０μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用電極の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）は膜／電極接合体（ＭＥＡ）を一対のセパレータで狭持した構造である。このＭＥＡは、電解質であるイオン交換膜の一方の面にアノードを、他方の面にカソードをそれぞれ備える。アノードおよびカソードは、導電性多孔質体の電極基材と触媒層とを積層したものであり、その触媒層は電気化学反応を円滑に進めるための触媒金属、電子伝導のためのカーボンおよびイオン伝導のための陽イオン交換樹脂を備える。
従来の燃料電池用電極の製造方法としてつぎのようなものが知られている（特開２００２−１１０１７３号公報）。その製造方法の第１の工程では、陽イオン交換樹脂とカーボンと溶媒とを含む混合物を調製したのちに、その混合物を高分子フィルム（例えばFEPシート）の上に厚み３〜３０μm程度に塗布する。第２の工程では、その混合物を触媒金属の陽イオン（例えば白金イオン）を含む溶液に例えば６０℃で６時間浸漬することによって、混合物の陽イオン交換樹脂の対イオンと、金属元素の陽イオンとのイオン交換させ、その陽イオンを陽イオン交換樹脂に吸着させる。第３の工程では、その混合物を洗浄・乾燥したのちに、例えば180℃の水素雰囲気に６時間保持することによって、陽イオン交換樹脂に吸着していた触媒金属の陽イオンを還元する。この工程によって、高分子フィルム上に燃料電池用電極の触媒層が完成する。第４の工程では、その触媒層を、陽イオン交換膜（例えば、Dupont社製  Nafion115）の両面にたとえばホットプレスを用いて１３０℃で接合したのちに、さらにその両面に導電性多孔質体の電極基材を接合する。この工程によって、陽イオン交換膜の両面に燃料電池用電極が形成される。
【特許文献１】特開２００２−１１０１７３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の製造方法には、つぎの問題点があった。第１の問題点として、混合物を塗布する高分子フィルムが、上述の第３の工程において、高温によって熱収縮するので、燃料電池用電極の触媒層に亀裂が生じ、その結果、燃料電池の電圧が低下することがあった。
【０００４】
第２の問題点として、第１の問題点を防止するために、その基体にステンレスもしくはアルミニウムなどの金属箔を使用する場合、上述の第２の工程において、陽イオン交換膜が湿潤して強酸性を示すために金属箔の金属イオンが溶出したのちに、その金属イオンが触媒金属の陽イオンの代わりに陽イオン交換樹脂に吸着することがあった。
【０００５】
第３の問題点として、その基体に高分子フィルムを使用する場合、上述の第４の工程において、基体と触媒層との剥離性が不十分であるので、均一に転写されないことがあった。
本発明は、これらの問題点を解決した固体高分子型燃料電池用の電極の製造方法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】
本発明者は、上述の問題点を解決することができる燃料電池用電極の製造方法を開発するために鋭意研究を重ねた。その結果、高分子シートの代わりにチタンまたはチタンを含む合金のシートを用いる場合、還元工程（上述の第３の工程）において、熱によるシートの収縮が起こらないので、燃料電池用電極の亀裂の発生が抑制されることがわかった。さらに、上述の第２の工程で、陽イオン交換膜が湿潤して強酸性を示したとしても、チタンおよびチタンを含む合金は他の金属と比較して耐酸性が強いので、金属イオンの溶解が著しく抑制されることがわかった。さらに、チタンまたはチタンを含む合金のシートの上に調製された燃料電池用電極を陽イオン交換膜上に熱転写する工程（上述の第４の工程）では、チタンまたはチタンを含む合金のシートと燃料電池用電極とは適度の剥離性があるので、この工程における転写性が向上することがわかった。本発明は、以上の知見にもとづいてなされたものである。
【０００７】
すなわち、本発明の燃料電池用電極の製造方法は、陽イオン交換樹脂とカーボンとを含む混合物をチタンまたはチタンを含む合金のシートに塗布したのちに、陽イオン交換樹脂の対イオンと触媒金属の陽イオンとのイオン交換反応により、そのシート上の混合物にその陽イオンを吸着させ、さらにその吸着した陽イオンを化学的に還元することを特徴とする。
さらに、本発明は、上述の燃料電池用電極の製造方法において、前記チタンまたはチタンを含む合金のシートの厚みが、１０〜１００μｍであることを特徴とする。
【０００８】
以下、その製造方法を詳細に説明する。
まず、図１の（Ａ）に模式的に示すように、陽イオン交換樹脂とカーボンとを含む混合物１をチタンまたはチタンを含む合金のシート３に塗布する工程を説明する。
カーボン粒子には、カーボンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック、活性炭などが使用でき、とくにカーボンブラックは担持された触媒金属が高分散となることので、好ましい。
【０００９】
カーボン粒子の平均粒径は、とくに限定されないが、好ましくは１０〜１００ｎｍであり、さらに好ましくは、１０〜４０ｎｍである。また、カーボン粒子の比表面積は、とくに限定されないが、好ましくは５０〜１５００ｍ２／ｇであり、さらに好ましくは２００〜１０００ｍ２／ｇである。
このように平均粒径を１０〜４０ｎｍとし、かつ、比表面積を２００〜１０００ｍ２／ｇとすると、担持される触媒金属粒子が高分散となるので好ましい。
なお、平均粒径はレーザー回折散乱法で測定したｄ５０の値を意味する。また、比表面積は、ＢＥＴ比表面積を意味し、例えば、島津製作所製、マイクロメリテックス、ジェニミ２３７５を使用して測定できる。
【００１０】
この工程で使用する陽イオン交換樹脂としては、とくに限定されず、公知の陽イオン交換樹脂を用いることができ、例えば、パーフルオロスルホン酸系イオン交換樹脂、スチレン−ジビニルベンゼン系のスルホン酸型陽イオン交換樹脂を用いることができる。
【００１１】
なお、カーボン粒子と陽イオン交換樹脂とを含む混合物を調製する際には、カーボン粒子と固体の陽イオン交換樹脂とを容器内に入れたのちに、陽イオン交換樹脂を溶解可能な溶媒を加えて混合してもよいし、カーボン粒子と陽イオン交換樹脂の溶液（例えばアルコール溶液）とを混合して混合物を調製してもよい。陽イオン交換樹脂をアルコール溶液とする場合には、例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、２−メチル−２−プロパノール、１−ブタノール、及び２−ブタノール等が使用される。
混合する際の攪拌手段は、とくに限定されず、周知の手段を使用することができる。
【００１２】
また、混合物中のカーボン粒子重量と陽イオン交換樹脂の固形分重量との比はとくに限定されないが、好ましくは７０：３０〜４０：６０（重量比）であり、さらに好ましくは、６５：３５〜５０：５０（重量比）である。この範囲よりもカーボン粒子の重量比が大きくなると陽イオン交換樹脂がカーボン粒子表面に均一にいきわたらず、その結果、陽イオン交換樹脂に吸着される陽イオンが局在化してしまう。したがって、陽イオン還元後の触媒粒子のカーボン粒子表面での分散性が低下することによって、電極反応が局所化するおそれがある。
この範囲よりも陽イオン交換樹脂の重量比が大きくなると過剰に存在する陽イオン交換樹脂が、カーボン粒子同士の間に浸入することによって、電極内のカーボン粒子の連通が寸断され、その結果、電極内の電子伝導通路が寸断されることから、電極反応に関与しない触媒金属粒子が存在するおそれがある。
なお、混合物中に他の添加物、例えばバインダー樹脂などを加えてもよい。
【００１３】
チタンまたはチタンを含む合金のシートとしては、純チタンおよびチタンを含む合金のいずれであってもよい。
厚みはとくに限定されないが１０〜１００μｍが好ましく、２０〜５０μｍがさらに好ましい。この範囲よりも薄くなると電極の製造中にチタンまたはチタンを含む合金のシートが破れるおそれがある。この範囲より厚いとチタンまたはチタンを含む合金のシート自体が高価なので、製造コストが増加してしまうという問題点がある。
【００１４】
本工程において混合物をチタンまたはチタンを含む合金のシート上に塗布して積層シートを調製する際の塗布手段としては、とくに限定されず、公知の塗布手段を採用することができる。例えば、各種の印刷方法やスプレー法、スクリーン印刷法、ドクターブレード法を用いることができる。なお、塗布工程ののちに、混合物を乾燥することが好ましい。また、乾燥後の混合物層の厚みはとくに限定されないが、好ましくは３〜３０μｍであり、さらに好ましくは、５〜２０μｍである。この範囲よりも厚い場合、電極内部のガス拡散性の低下によって、燃料電池の性能が低下するおそれがあるからである。この範囲よりも薄い場合、電極の厚みが不均一になるので、電流密度の不均一が生じるおそれがあるからである。
以上のようにして、チタンまたはチタンを含む合金のシートに混合物が積層された積層シートが調製される。
【００１５】
次に、図１の（Ｂ）に模式的に示すように、積層シート５を触媒金属の陽イオンを含む溶液７に浸漬し、陽イオン交換樹脂の対イオンと触媒金属の陽イオンとのイオン交換反応により、そのシート上の混合物にその陽イオンを吸着させる工程を詳細に説明する。
【００１６】
ここで、触媒金属としては、とくに限定されないが、電気化学的な酸素の還元反応、水素の酸化反応に対する触媒活性が高い金属が適しており、例えば、白金，ロジウム，ルテニウム，イリジウム，パラジウム，オスニウムなどの白金族金属及びその合金が好ましい。
とくに、アノード側の電極に用いる触媒金属としては、白金金属を含む合金、例えば白金とルテニウムとを含む合金は耐一酸化炭素被毒性が高いので好ましい。
また、マグネシウム、アルミニウム、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、銀及びタングステンよりなる群の中ので、選ばれた少なくとも１つの元素と、白金属金属とを含む合金を触媒金属として用いる場合には、白金金属使用量を低減できること、耐ＣＯ被毒性が向上することおよび酸素の還元反応に対する高い活性が得られる効果が得られる。
また、触媒金属の陽イオンを含んだ塩としては、金属塩や錯体の塩（錯塩）、とくに［Pt(NH3)4］X2（Xは１価の陰イオン）、［Pt(NH3)6］X4（Xは１価の陰イオン）、［Ru(NH3)6］X3（Xは１価の陰イオン）、［Co(NH3)6］Cl3、［Pd(NH3)4］Cl2、などとあらわすことができるアンミン錯体の塩が好ましい。なお、塩は複数種混合して用いても良いし、複塩でもよい。例えば、 白金化合物とルテニウム化合物とを混ぜて用いることで、還元工程により、白金−ルテニウム合金の形成が期待できる。
また、溶液の溶媒は基本的には水であるが、他の溶媒を混合してもよい。
溶液の濃度はとくに限定されないが、好ましくは０．０１〜１ｍｍｏｌ／ｌである。この範囲よりも濃くなると、電極表面に触媒金属の塩が析出するおそれがあり、この範囲よりも薄くなると、吸着する速度が遅くなるおそれがあるからである。
なお、浸漬する溶液の温度もとくに限定されないが、好ましくは４０〜８０℃であり、さらに好ましくは、５０〜７０℃である。この範囲より高くなると、溶液中の水が気化することによって、溶液の濃度が高くなり、その結果、電極表面に触媒金属の塩が析出するおそれがあるからである。この範囲よりも低くなると、溶液内で対流が起こりにくいので、吸着する速度が遅くなるおそれがあるからである。
【００１７】
次に、吸着した陽イオンを化学的に還元する工程を説明する。この工程では、例えば、図１の（Ｃ）に示すように、浸漬工程後の積層シート５を１５０℃以上の水素または水素を含む不活性ガス雰囲気中に保持することによって、その陽イオンを触媒金属にする。
触媒金属の陽イオンを還元するには、量産に適した還元剤を用いる化学的な還元方法が好ましく、とくに、水素ガスまたは水素含有ガスによって気相還元する方法またはヒドラジンを含む不活性ガスによって気相還元する方法が好ましい。
還元雰囲気の温度は、１５０℃以上であればとくに限定されないが、１５０〜２００℃が好ましく、とくに１７０〜１９０℃がとくに好ましい。
この範囲よりも高くなると、陽イオン交換樹脂が熱分解するおそれがあるので、である。この範囲よりも低くなると、触媒金属の還元反応の速度が遅くなることによって触媒金属の担持量が低下するおそれがあるからである。
【００１８】
以上の、各工程を経て触媒金属を担持した燃料電池用電極１Ａが製造される。なお、燃料電池用電極における触媒金属の担持量はとくに限定されず、陽イオン交換樹脂における陽イオン交換基の導入率、電極厚みおよび担持工程の回数などによってコントロールすることができ、例えば、触媒金属の担持量を０．００５〜０．３ｍｇ  ｃｍ−２とすることができる。また、浸漬工程後や、還元工程後に燃料電池用電極を所定寸法に切断してもよい。
【００１９】
さらに、上述の燃料電池用電極１Ａを用いて、例えば、以下のようにして燃料電池が組み立てられる。
すなわち、図２の（Ｄ）に示すように、陽イオン交換膜９の両側に燃料電池用電極１Ａを重ねた状態で、陽イオン交換膜９のガラス転移点以上の温度でホットプレスして、図２の（Ｅ）に示すような膜−電極接合体（ＭＥＡ：membrane-electrode-assembly）１１を作製する。
そして、図２の（Ｆ）に示すように、この膜−電極接合体１１の両側にカーボン繊維等からなるガス拡散層１３を積層し、さらに、その両外側にガスケット１５を介して溝加工によりガス流路を表面に形成したセパレータ（バイポーラプレート）１７を密着して積層することによって燃料電池とする。
なお、膜−電極接合体の作製の際に用いる陽イオン交換膜としては、とくに限定されず、周知の高分子電解質膜、例えば、スルホン酸基を持つフッ素樹脂系イオン交換膜（例えば、ペルフルオロスルホン酸型陽イオン交換膜）、スチレン−ジビニルベンゼン系のスルホン酸型陽イオン交換膜を使用することができる。
【発明の効果】
【００２０】
高分子シートの代わりにチタンまたはチタンを含む合金のシートを用いると、還元工程において、熱によるシートの収縮が起こらないので、燃料電池用電極の亀裂の発生が抑制される。しかも アンミン錯体等の溶液に浸漬する工程で、陽イオン交換膜が湿潤して強酸性を示したとしても、チタンは他の金属と比較して耐酸性が強いので、チタンまたはチタンを含む合金のシートので、金属イオンがほとんど溶解しない。
そして、このように調製された電極を陽イオン交換膜上に熱転写しても、チタンまたはチタンを含む合金のシートと燃料電池用電極とは適度な剥離性があるので、転写性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
１．実施例１
まず、カーボン粒子（Vulcan  XC-72（キャボット社））３．０ｇとナフィオン５ｗｔ％溶液（アルドリッチ社製、Nafion Solution SE-5142(Nafion:5%,水:45±2%,１−プロパノール:48±3%,エタノール:＜4%,その他の有機溶媒:＜1%)４０ｇとを、ハイブリッドミキサー（ＨＭ−５００、キーエンス社）を用いて混合したのちに、その混合物を混練しながら、約６０℃で加熱濃縮することによって混合物を得た。なお、この混合物中では、カーボン粒子の重量：陽イオン交換樹脂の固形分の重量＝６０：４０となっている。
【００２２】
つぎに、この混合物を厚み５０μｍのチタン箔（幅１００ｍｍ×長さ２３０mmのチタンまたはチタンを含む合金のシート）に塗布したのちに、室温で１時間乾燥させることによって積層シートを得た（なお、混合物部分の乾燥後の膜厚は約１０μｍ、塗布面積は、約７０×１４０ｍｍであった）。
この積層シートを５０ｍｍｏｌ／ｌの［Ｐｔ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２の水溶液（６０℃）２００ｍｌに６時間浸漬することによって、混合物部分に［Ｐｔ（ＮＨ３）４］２＋を吸着させた。
さらに、その積層体を精製水（脱イオン水）で充分洗浄後に乾燥させた後にこの積層体を５ｃｍ×５ｃｍ（２５ｃｍ２）の大きさに切り出した。続いて、切り出した後の積層体を１気圧、１８０℃の水素雰囲気中で６時間還元することによって、白金を析出させた。このようにして燃料電池用電極（白金担持電極）を作製した。
この電極をホットプレス（９５℃、２３２ｋｇ  ｃｍ−２、３分間保持）によって、陽イオン交換膜（ナフィオン１１５、膜厚１２５μｍ、デュポン社製）の両側に接合することによって、電極−陽イオン交換膜−電極の接合体を作製した。なお、この際にチタン箔の剥離性が高いため、燃料電池用電極は陽イオン交換膜にきれいに転写された。
そして、この接合体の両側にカーボン繊維などで構成されるガス拡散層（ＳＧＬカーボン社製、ＳＧＬ１０ＢＣ）を積層し、さらに、その両外側にガスケットを介してセパレータ（バイポーラプレート）を密着して積層することによって燃料電池Ａとした。
【００２３】
２．比較例１
比較例１では、混合物を塗布するシートをFEP（フッ化エチレンプロピレン）製のシート（ダイキン工業社製、ＮＦ−００２５）とした以外は実施例１の場合と同様に、燃料電池用電極を作製した。
すなわち、まず、カーボン粒子（Vulcan  XC-72（キャボット社））３．０ｇとナフィオン５ｗｔ％溶液（アルドリッチ社製、Nafion Solution SE-5142(Nafion:5%,水:45±2%,１−プロパノール:48±3%,エタノール:＜4%,その他の有機溶媒:＜1%)４０ｇとを、ハイブリッドミキサー（ＨＭ−５００、キーエンス社）を用いて混合したのちに、その混合物を混練しながら、約６０℃で加熱濃縮することによって混合物を得た。なお、この混合物中では、カーボン粒子の重量：陽イオン交換樹脂の固形分の重量＝６０：４０となっている。
【００２４】
次に、この混合物を厚み２５μｍのFEP（フッ化エチレンプロピレン）製のシート（ダイキン工業社製、ＮＦ−００２５）に塗布したのちに、室温で１時間乾燥させることによって積層シートを得た（なお、混合物部分の乾燥後の膜厚は、約１０μｍ、塗布面積は、約７０×１４０ｍｍであった）。
この積層シートを５０ｍｍｏｌ／ｌの［Ｐｔ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２の水溶液（６０℃）２００ｍｌに６時間浸漬することによって、混合物部分に［Ｐｔ（ＮＨ３）４］２＋を吸着させた。
さらに、その積層体を精製水（脱イオン水）で充分洗浄後に乾燥させたのちにこの積層体を５ｃｍ×５ｃｍ（２５ｃｍ２）の大きさに切り出した。続いて、切り出した後の積層体を１気圧、１８０℃の水素雰囲気中で６時間還元することによって白金を析出させた。このようにして燃料電池用電極（白金担持電極）を作製した。
この電極をホットプレス（９５℃、２３２ｋｇ  ｃｍ−２、３分間保持）によって、陽イオン交換膜（ナフィオン１１５、膜厚１２５μｍ、デュポン社製）の両側に接合することによって、電極−陽イオン交換膜−電極の接合体を作製した。なお、この際にFEP製のシートからの燃料電池用電極の剥離性がそれ程高くないので、燃料電池用電極が若干FEP製のシートに残留してしまった。
そして、この接合体の両側にカーボン繊維のガス拡散層（ＳＧＬカーボン社製、ＳＧＬ１０ＢＣ）を積層し、さらに、その両外側にガスケットを介してセパレータ（バイポーラプレート）を密着して積層することによって燃料電池Bとした。
【００２５】
３．燃料電池用電極（触媒層）の外観の観察
実施例１及び比較例１の燃料電池を作製する途中（積層体の切り出し前の状態）で、燃料電池用電極（触媒層）に亀裂が生じていないかを肉眼で観察した。その結果、実施例１の場合は図３（Ａ）に示すように、亀裂は観察されなかった。これに対して、比較例１の場合には、図３（B）に示されるように燃料電池用電極の一面に亀裂が観察された。
【００２６】
４．［Ｐｔ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２水溶液中へのチタン箔からの金属イオン溶出の有無の確認
実施例１において、積層シートを５０ｍｍｏｌ／ｌの［Ｐｔ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２の水溶液（６０℃）に６時間浸漬する場合に、仮にチタン箔のからチタンイオンが溶出する場合、その一部は、カーボン粒子表面の陽イオン交換樹脂部分に吸着されるが、吸着されなかったチタンイオンは水溶液中に溶解した状態で存在するものと考えられる。
そこで、チタンイオンがチタン箔から溶出したか否かを確認するために、積層シートを６時間浸漬したあとの、水溶液中の金属イオンをＩＣＰ−ＡＥＳ（Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy）によって定量分析した。
その結果、水溶液中にチタンイオンは検出されなかった（定量分析の検出限界０．０２ｐｐｍ以下であった）。従って、チタンイオンの溶出はほとんど生じなかったものと考えられる。
なお、混合物を塗布するシートをアルミニウム板（膜厚１０μｍ、幅１００ｍｍ×長さ２３０mm、桂田グレイチング社製）、又はステンレス板（膜厚５０μｍ、幅１００ｍｍ×長さ２３０mm、ｓｕｓ３１６、桂田グレイチング社製）とした以外は、実施例１の場合と同様にした比較実験をおこなった。アルミニウム板を使用したものでは、アルミニウム板が完全に溶解してしまうことが確認された。また、ステンレス板を使用したものでは溶出した金属イオンにより溶液の色が濃い茶色を示し、ステンレス板から、金属イオンが溶出していることが確認された。
【００２７】
５．燃料電池Ａ及び燃料電池Ｂにおける白金担持量の測定
燃料電池Ａ及び燃料電池Ｂにおける白金担持量の測定をおこなった。測定は、次のようにしておこなった。
まず、製作した燃料電池用電極を２．３ｃｍ×２．３ｃｍの大きさに切り出したのちに、１５０℃の王水中に６時間浸漬させることによって、その電極に担持された白金をその王水中に抽出した。つぎに、その王水をイオン交換水で５倍に希釈した。さらに、ＩＣＰ−ＡＥＳ（日本ジャーレルアッシュ株式会社製、ＩＲＩＳ  ＡＰ、測定波長２０３．６４６ｎｍ、２１４．４２３ｎｍ及び２６５．９４１ｎｍ）によって王水中の白金量を定量したのちに、その定量の結果を用いて白金担持量を計算によって求めた。
その結果、燃料電池Ａでは白金担持量０．０４４ｍｇ  ｃｍ−２、燃料電池Ｂでは白金担持量０．０４３ｍｇ  ｃｍ−２であった。従って、両者とも白金担持量に有意な差は認められなかった。
【００２８】
６  燃料電池の電圧−電流特性の測定
燃料電池Ａ及び燃料電池Ｂの電圧−電流特性を測定した。カソード側には８０℃で加湿した空気を供給し、アノード側には８０℃で加湿した水素ガスをそれぞれ供給するとともに、酸素の利用率を４０％、水素利用率を８０％、作動温度を８０℃とした。
【００２９】
結果を図４のグラフに示す。燃料電池Ａのセル電圧は、いずれの電流密度においても燃料電池Ｂのセル電圧よりも高いことがわかった。このことは、高分子シートの代わりにチタンまたはチタンを含む合金のシートを用いると、還元工程において、熱によるシートの収縮が起こらないので、燃料電池用電極の亀裂の発生が抑制され、電極の電気的な連結の分断が抑制されたことに起因すると考えられる。さらに、アンミン錯体等の溶液に浸漬する工程で、陽イオン交換膜が湿潤して強酸性を示したとしても、チタンは他の金属と比較して耐酸性が強いので、チタンまたはチタンを含む合金のシートから金属イオンがほとんど溶解せず、チタンイオンが白金イオンの吸着を阻害しなかったと推測される。以上の結果より本発明の製造方法により製造された燃料電池用電極を用いる場合、燃料電池の出力が向上することがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】燃料電池用電極の製造工程を示す断面図
【図２】同じく燃料電池用電極の製造工程を示す断面図
【図３】燃料電池用電極の写真（（Ａ）：実施例１の電極、（Ｂ）：比較例１の電極）
【図４】燃料電池Ａ、Ｂの電流−電圧特性を示すグラフ
【符号の説明】
【００３１】
１…混合物
３…チタンまたはチタンを含む合金のシート
５…積層シート
９…陽イオン交換膜
１１…膜−電極接合体
１３…ガス拡散層
１５…ガスケット
１７…セパレータ
【図１】
2005259505.tif 000003
【図２】
2005259505.tif 000004
【図３】
2005259505.tif 000005
【図４】
2005259505.tif 000006