(57)【要約】コストの低減化が図れ、また電池特性に優れる燃料電池を提供する。  電解質膜２２の一方の面にカソード層２４が形成され、他方の面にアノード層２６が形成されたセル２０を有し、供給されるメタン等の燃料と酸素等の酸化剤との間で、電解質膜２２を介して酸化還元反応が生起されて起電力が生じる燃料電池において、カソード層２４とアノード層２６の少なくとも一方が、絹素材を焼成して炭化した絹焼成体に触媒金属が担持された電極材２４ａ、２６ｂを含むことを特徴とする。
2005008815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の一方の面にカソード層が形成され、他方の面にアノード層が形成されたセルを有し、供給されるメタン等の燃料と酸素等の酸化剤との間で、前記電解質膜を介して酸化還元反応が生起されて起電力が生じる燃料電池において、
前記カソード層とアノード層の少なくとも一方に、絹素材を焼成して炭化した絹焼成体を含むことを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記絹焼成体に触媒金属が担持されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記絹焼成体に、触媒金属が担持された炭素材を含む触媒層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項４】
前記触媒金属が、白金もしくは白金ルテニウムであることを特徴とする請求項２または３記載の燃料電池。
【請求項５】
前記絹焼成体は、布状をなす絹素材が焼成されることにより空隙を有するシート状をなすことを特徴とする請求項１、２または３項記載の燃料電池。
【請求項６】
前記絹焼成体に有害物質分解剤が担持されていることを特徴とする請求項１、２または３項記載の燃料電池。
【請求項７】
前記有害物質分解剤が金属フタロシアニン誘導体であることを特徴とする請求項６記載の燃料電池。
【請求項８】
絹素材を焼成して炭化した絹焼成体からなることを特徴とする燃料電池用電極材。
【請求項９】
前記絹焼成体に触媒金属が担持されていることを特徴とする請求項８記載の燃料電池用電極材。
【請求項１０】
前記絹焼成体に、触媒金属が担持されたカーボン粉末を含む触媒層が形成されていることを特徴とする請求項８記載の燃料電池用電極材。
【請求項１１】
前記触媒金属が、白金もしくは白金ルテニウムであることを特徴とする請求項９または１０記載の燃料電池。
【請求項１２】
前記絹焼成体は、布状をなす絹素材が焼成されることにより空隙を有するシート状をなすことを特徴とする請求項８、９または１０項記載の燃料電池用電極材。
【請求項１３】
前記絹焼成体が、絹素材が１０００〜３０００℃の高温で焼成されたものであることを特徴とする請求項８、９または１０項記載の燃料電池用電極材。
【請求項１４】
前記絹焼成体が賦活処理されて表面に多数の微細ホールが形成されていることを特徴とする請求項８、９または１０項記載の燃料電池用電極材。
【請求項１５】
不活性ガス雰囲気中で、絹素材を複数段の焼成工程で焼成し、炭化する絹焼成体からなる燃料電池用電極材の製造方法であって、
前記絹焼成体の製造における前記各段の焼成工程において、
各焼成温度まで、毎時１００℃以下の昇温速度で昇温し、該焼成温度で数時間保持して焼成し、
焼成後常温まで冷却し、
次段の焼成工程では前段の焼成工程よりも高い焼成温度で焼成することを特徴とする燃料電池用電極材の製造方法。
【請求項１６】
最終段の焼成温度を１０００〜３０００℃の温度範囲内の温度で行うことを特徴とする請求項１５記載の燃料電池用電極材の製造方法。
【請求項１７】
絹焼成体に触媒金属を担持する工程を含むことを特徴とする請求項１５または１６記載の燃料電池用電極材の製造方法。
【請求項１８】
単糸等よりなる布状をなす絹素材を焼成することを特徴とする請求項１５または１６記載の燃料電池用電極材の製造方法。
【請求項１９】
二次焼成体を高温の水蒸気に晒して賦活処理する工程を含むことを特徴とする請求項１５または１６記載の燃料電池用電極材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、燃料電池、燃料電池用電極材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  図７は、従来の燃料電池におけるセル１０の構造の一例を示す。
１２は電解質膜である。この電解質膜１２の一方の面にカソード層１４が形成され、他方の面にアノード層（燃料極）１６が形成されてセル１０構造が構成される。カソード層１４とアノード層１６には図示しない電極板が取り付けられ、この両電極板にリード線（図示せず）が取り付けられる。
このセル１０に、燃料と、酸素または酸素含有ガス（酸化剤）とが供給され、電解質膜１２を介して酸化還元反応が生起されて起電力が生じるのである。
カソード層１４およびアノード層１６には、電極反応を促進する触媒金属を担持させた電極材１４ａ、１６ａがそれぞれ設けられている。この電極材に電極板が取り付けられて電極に形成される。
電極材には種々のものが検討されているが、燃料やガスの拡散層となるカーボンクロス（あるいはカーボンペーパー）１４ｂ、１６ｂに触媒層１４ｃ、１６ｃがそれぞれ形成されて成る。
触媒層１４ｃ、１６ｃは、カーボン粉末に白金やルテニウムの触媒金属を担持し、この触媒金属を担持したカーボン粉末をナフィオン溶液等の溶媒に混合してペースト状に形成し、このペーストをカーボンクロス１４ｂ、１６ｂに塗布し、次いで加温して溶媒を揮散させることによって形成される（特許文献１）。
【特許文献１】特開平６−２０７１０号
【発明の開示】
【０００３】  上記のように、カーボンクロス（あるいはカーボンペーパー）１４ｂ、１６ｂに、触媒金属を担持したカーボン粉末を塗布して触媒層１４ｃ、１６ｃを形成する構成においては、良好な通気が図れず、良好な触媒利用が困難となる。結果的に多量のカーボン粉末、ひいては多量の触媒金属を必要とし、きわめてコストが高くなるという課題がある。
炭素繊維から作られるカーボンペーパーは柔軟性に欠ける。
カーボンクロスは柔軟性があり折れにくいが、燃料の浸透性、触媒の担持性等を最適にすることはコスト高になり、実用性に欠けるという課題があった。
また、メタノールを燃料とした燃料電池の場合、電極反応においてメタノールが十分に酸化されず、燃料極側でホルムアルデヒドが発生する。さらにホルムアルデヒドとメタノールが反応してギ酸メチルが生成される。いずれも発生する量は僅かだが、鼻や肺を刺激し、有害である。
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、コストの低減化が図れ、また電池特性に優れる燃料電池、燃料電池用電極材およびその製造方法を提供するにある。
本発明に係る燃料電池は、電解質膜の一方の面にカソード層が形成され、他方の面にアノード層が形成されたセルを有し、供給されるメタン等の燃料と酸素等の酸化剤との間で、前記電解質膜を介して酸化還元反応が生起されて起電力が生じる燃料電池において、前記カソード層とアノード層の少なくとも一方に、絹素材を焼成して炭化した絹焼成体を含むことを特徴とする。
また、前記絹焼成体に触媒金属が担持されていることを特徴とする。
あるいは、前記絹焼成体に、触媒金属が担持された炭素材を含む触媒層が形成されていることを特徴とする。
前記触媒金属は、白金もしくは白金ルテニウムであると好適である。
前記絹焼成体は、布状をなす絹素材が焼成されることにより空隙を有するシート状をなすようにすると好適である。
この絹焼成体は柔軟性を有し、電極の形状に合わせて変形できる。また、布状（織布、編地、不織布を含む）のものを焼成することによって、空間的に立体構造をなし、隙間を有することから、燃料、ガスの浸透性に優れ、触媒金属の担持性にも優れる。
また、前記絹焼成体に有害物質分解剤が担持されていることを特徴とする。
前記有害物質分解剤は金属フタロシアニン誘導体が好適である。
このように、有害物質分解剤が、燃料やガスの浸透性に優れる絹焼成体に担持されているから、発生した有害物質を効率良く分解し、燃料電池外部に排出させない。
本発明に係る燃料電池用電極材は、絹素材を焼成して炭化した絹焼成体からなることを特徴とする。
また、前記絹焼成体に触媒金属が担持されていることを特徴とする。
あるいは、前記絹焼成体に、触媒金属が担持されたカーボン粉末を含む触媒層が形成されていることを特徴とする。
前記触媒金属が、白金もしくは白金ルテニウムであると好適である。
また、前記絹焼成体は、布状をなす絹素材が焼成されることにより空隙を有するシート状をなすことを特徴とする。
前記絹焼成体が、絹素材が１０００〜３０００℃の高温で焼成されたものであることを特徴とする。
前記絹焼成体が賦活処理されて表面に多数の微細ホールが形成されていると好適である。
本発明に係る燃料電池用電極材の製造方法は、不活性ガス雰囲気中で、絹素材を複数段の焼成工程で焼成し、炭化する絹焼成体からなる燃料電池用電極材の製造方法であって、前記絹焼成体の製造における前記各段の焼成工程において、各焼成温度まで、毎時１００℃以下の昇温速度で昇温し、該焼成温度で数時間保持して焼成し、焼成後常温まで冷却し、次段の焼成工程では前段の焼成工程よりも高い焼成温度で焼成することを特徴とする。
最終段の焼成温度を１０００〜３０００℃の温度範囲内の温度で行うと好適である。
また、絹焼成体に触媒金属を担持する工程を含むことを特徴とする。
また、単糸等よりなる布状をなす絹素材を焼成することを特徴とする。
二次焼成体を高温の水蒸気に晒して賦活処理するようにすると好適である。
［発明の効果］
【０００４】  本発明によれば、絹焼成体は、繊維が寄り集まった単糸あるいは撚糸同士の間、あるいは不織布の繊維間には適宜な隙間があることから、燃料やガスの浸透性、拡散性に優れるので、発電効率が向上する。また、絹焼成体に担持された触媒、あるいは絹焼成体に形成された触媒層と燃料やガスの接触効率がよくなり、触媒機能が好適に発揮され、安定した起電力が生起される。
このように、ガスと触媒金属との接触効率が良好となるから、触媒金属量をそれだけ減じることができ、コスト低減が図れる。
また、絹焼成体が高温でも劣化しにくいので、燃料電池の寿命が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】燃料電池のセル構造を示す模式的な説明図である。
【図２】粗粒シルクを２０００℃の高温で焼成した場合の焼成物のラマンスペクトル図である。
【図３】粗粒シルクを７００℃の高温で焼成した場合の焼成物のラマンスペクトル図である。
【図４】粗粒シルクを１０００℃の高温で焼成した場合の焼成物のラマンスペクトル図である。
【図５】粗粒シルクを１４００℃の高温で焼成した場合の焼成物のラマンスペクトル図である。
【図６】絹素材を２０００℃で焼成した場合の、ＦＥ−ＳＥＭ写真図である。
【図７】従来の燃料電池のセル構造を示す模式的な説明図である。
【図８】絹焼成体を拡散層とした、実施例３のＭＥＡの出力特性（Ｉ−Ｖ特性）を示すグラフである。
【図９】絹焼成体を拡散層とした、実施例３のＭＥＡの出力特性（Ｉ−Ｗ特性）を示すグラフである。
【図１０】カーボンペーパーを拡散層とした、比較例のＭＥＡの出力特性（Ｉ−Ｖ特性）を示すグラフである。
【図１１】カーボンペーパーを拡散層とした、比較例のＭＥＡの出力特性（Ｉ−Ｗ特性）を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】  図１は、本発明に係る燃料電池におけるセル２０構造の一例を示す説明図である。
２２は電解質膜である。この電解質膜２２の一方の面にカソード層２４が形成され、他方の面にアノード層（燃料極）２６が形成されてセル２０構造が構成される。カソード層２４とアノード層２６には図示しない電極板が取り付けられ、この両電極板にリード線（図示せず）が取り付けられる。
このセル２０に、燃料と、酸素または酸素含有ガス（酸化剤）とが供給され、電解質膜２２を介して酸化還元反応が生起されて起電力が生じるのである。
なお、燃料電池自体の種類は特に限定されるものではない。
カソード層２４およびアノード層２６には、電極反応を促進する触媒金属を担持させた電極材２４ａ、２６ａがそれぞれ設けられている。この電極材に電極板が取り付けられて電極に形成される。
本発明では、この電極材２４ａ、２６ａに特徴がある。
以下、この電極材２４ａ、２６ａをその製造方法と共に説明する。
電極材２４ａ、２６ａは、絹素材を焼成して炭化した絹焼成体に触媒金属が担持されたものである。
触媒金属は、白金、白金合金、白金ルテニウム、金、パラジウムなどが好適である。
ここで絹素材とは、家蚕あるいは野蚕からなる織物、編物、粉体、綿、糸等の総称である。これらを単独もしくは併用して焼成する。
絹素材の焼成温度は１０００〜３０００℃の高温で行うようにする。
また焼成雰囲気は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中、あるいは真空中で行い、絹素材が燃焼して灰化してしまうのを防止する。
焼成条件は、急激な焼成を避け、複数段に分けて焼成を行うようにする。
例えば、不活性ガス雰囲気中で、第１次焼成温度（例えば５００℃）までは、毎時１００℃以下、好ましくは毎時５０℃以下の緩やかな昇温速度で昇温し、この第１次焼成温度で数時間保持して１次焼成する。次いで、一旦常温にまで冷却した後、第２次焼成温度（例えば７００℃）まで、やはり毎時１００℃以下、好ましくは５０℃以下の緩やかな昇温速度で昇温し、この第２次焼成温度で数時間保持して２次焼成するのである。次いで冷却する。同様にして、第３次焼成（例えば最終焼成の２０００℃）を行って絹焼成体を得る。なお、焼成条件は上記に限定されるものではなく、絹素材の種類、求める絹焼成体の機能等により適宜変更することができる。
上記のように、焼成を複数段に分けて行うこと、また緩やかな昇温速度で昇温して焼成することによって、十数種類のアミノ酸が、非晶性構造と結晶性構造とが入り組んだタンパク高次構造の急激な分解が避けられ、黒色の艶のある柔軟な（フレキシブル性のある）絹焼成体が得られる。
図２は粗粒シルクを２０００℃（最終段の焼成温度）の高温で焼成した場合の焼成物のラマンスペクトル図である。２６８１ｃｍ−１、１５７０ｃｍ−１、１３３５ｃｍ−１のところにピークが見られることからグラファイト化していることが理解される。
図３、図４、図５は、粗粒シルクをそれぞれ７００℃、１０００℃、１４００℃で焼成した場合の焼成物のラマンスペクトル図である。１４００℃の焼成温度になると、ピーク値は低いものの、上記３箇所でのピークが見られる。
１０００℃未満の焼成温度の場合には、上記のピークが見られないことから、グラファイト化はほとんど起こっておらず、良好な導電性は期待できない。
したがって、電極材として用いる本発明では、絹素材を１０００〜３０００℃（最終段の焼成温度）の高温で焼成するようにする。
上記のようにして、１４００℃、２０００℃で絹素材（織布）を焼成して得た絹焼成体の比抵抗を測定（単糸をほぐしたフィラメントで測定）したところ、いずれも、約１×１０−５（Ω・ｍ）であり、グラファイト（４〜７×１０−７Ω・ｍ）には及ばないものの、炭素（４×１０−５）より良好な比抵抗となり、良好な電気電導性を有していることがわかる。
本発明に係る電極材の第１の実施の形態では、上記のようにして得られた絹焼成体にさらに触媒金属を担持させる。
触媒金属としては、前記のように、白金、白金合金、白金ルテニウム、金、パラジウムなどが好適である。
この触媒金属の担持方法は通常の工程で行える。
たとえば、白金の場合には、絹焼成体を、硝酸溶液あるいは過酸化水素水中に浸漬して前処理、乾燥をした後、絹焼成体に塩化白金酸溶液を塗布、あるいは絹焼成体を該溶液中に浸漬して絹焼成体に白金を担持させるようにする。
また、これら触媒を担持する前に、絹焼成体表面を賦活処理し、表面に凹凸を形成して、表面積を増大させるようにすると好適である。
なお、賦活処理は、例えば高温の水蒸気に上記絹焼成体を晒すことによって、絹焼成体表面に微小なホール（直径０．１ｎｍ〜数十ｎｍ）を多数形成するなどして行える。
上記のようにして、絹焼成体に触媒金属が担持されたものをそのまま電極材２４ａ、２６ａとして用いることができる。
絹素材は、その糸（単糸）の太さ、撚り方、編み方、織り方、不織布の密度を調整して、布の厚さや密度等を自由自在に変更できるので、これら布の厚さや密度を調整することによって、得られる絹焼成体の通気性（燃料やガスの浸透性）を自在に調整できる。
そして、触媒金属は、得られた絹焼成体の、図６に示す１本１本の繊維の表面に担持され、またこれら繊維が寄り集まった単糸あるいは撚糸同士の間、あるいは不織布の繊維間には適宜な隙間があることから、触媒金属に対する燃料や空気の接触効率がよくなり、触媒機能が好適に発揮され、安定した起電力が生起される。
このように、ガスと触媒金属との接触効率が良好となるから、触媒金属量をそれだけ減じることができ、コスト低減が図れる。
なお、図１では、作図上、電極材２４ａ、２６ａの一部にのみ触媒金属が担持されているように記載されているが、絹焼成体を構成する全部の単糸、および繊維の表面にほぼ均一に触媒金属が担持されているのである。
また、絹焼成体は、柔軟でフレキシブル性に富み、どのような形状にでも変形できるので、取扱いが容易である。
また、絹焼成体は、高温でも劣化せず、したがって、燃料電池の寿命を長くできる。
次に本発明に係る電極材の第２の実施の形態では、上記のように絹素材を焼成して得られた絹焼成体に、触媒金属が担持されたカーボン粉末を含む触媒層が形成されていることを特徴とする。
この触媒層は、従来と同じように、カーボン粉末に白金や白金ルテニウムの触媒金属を担持し、この触媒金属を担持したカーボン粉末をナフィオン溶液等の溶媒に混合してペースト状に形成し、このペーストをシート状をなす絹焼成体の表面（片面）に塗布し、次いで加温して溶媒を揮散させることによって形成するのである。
あるいは、カーボン粉末でなく、例えばＶＧＣＦ（登録商標）等のカーボンナノファイバーに白金や白金ルテニウムの触媒金属を担持し、この触媒金属を担持したカーボンナノファイバーをナフィオン溶液等の溶媒に混合してペースト状に形成し、このペーストをシート状をなす絹焼成体の表面（片面）に塗布し、次いで加温して溶媒を揮散させることによって触媒層を形成するようにしてもよい。
本実施の形態では、この触媒層を絹焼成体の上に形成するのである。布状の絹素材を焼成した絹焼成体は、前記のように、繊維が寄り集まった単糸あるいは撚糸同士の間、あるいは不織布の繊維間には適宜な隙間があることから、燃料やガスの浸透性、拡散性に優れるので、発電効率が向上する。また、絹焼成体に形成された触媒層と燃料やガスの接触効率がよくなり、触媒機能が好適に発揮され、安定した起電力が生起されるのである。
次に本発明に係る電極材の第３の実施の形態では、上記絹焼成体に金属フタロシアニン誘導体等の有害物質分解剤を担持させたものを用いる。
この場合に、上記第１の実施の形態のように、絹焼成体に触媒金属を担持させると共に、さらに有害物質分解剤も担持させたものを用いてもよいし、第２の実施の形態のように、触媒層は別途形成し、絹焼成体に単に有害物質分解剤を担持したものを用いてもよい。
絹焼成体に金属フタロシアニン誘導体を担持させるには、たとえば、絹焼成体に金属フタロシアニン溶液を噴霧するとか、絹焼成体を金属フタロシアニン溶液に浸漬するなどして、絹焼成体表面に金属フタロシアニンを担持させるのである。
なお、絹焼成体表面を賦活処理し、表面に凹凸を形成して表面積を増大させ、金属フタロシアニンを担持させるようにすると好適である。このように表面積を増大させることにより、有害物質の吸着、分解機能をより発揮させることができる。
金属フタロシアニン誘導体は、常温で触媒作用を発揮し、燃料電池の燃料極側で発生したホルムアルデヒドやギ酸メチルなどの有害物質を吸着し、分解する。このように、燃料電池内で発生した有害物質が燃料電池内で分解されてしまい、外部にはほとんど排出されなくなるので、好適である。
金属フタロシアニン誘導体としては、Ｆｅ（ＩＩＩ）−オクタカルボキシフタロシアニン（ｏａＰｃ）、Ｆｅ（ＩＩＩ）−テトラカルボキシフタロシアニン（ｔａＰｃ）などを用いることができる。
また、上記、絹焼成体の賦活処理は、たとえば、絹焼成体を８５０℃の水蒸気に晒して行うことができる。これにより、絹焼成体の表面に多数の微小ホール（直径０．１ｎｍ〜数十ｎｍ程度）を形成でき、表面積を約１０００倍にも増大させることができる。
【実施例１】
【０００７】  絹素材を、窒素ガス雰囲気中で、第１次焼成温度（４５０℃）まで、毎時５０℃程度の緩やかな昇温速度で昇温し、この第１次焼成温度で５時間保持して１次焼成した。次いで、一旦常温にまで冷却した後、窒素ガス雰囲気中で、第２次焼成温度（１０００℃）まで、やはり毎時５０℃程度の緩やかな昇温速度で昇温し、この第２次焼成温度で５時間保持して２次焼成した。冷却した後、窒素ガス雰囲気中で、第３次焼成温度（２０００℃、最終焼成）まで、やはり毎時５０℃程度の緩やかな昇温速度で昇温し、この第３次焼成温度で５時間保持して３次焼成した。冷却して図６に示す絹焼成体を得た。
この絹焼成体を、硝酸溶液あるいは過酸化水素水に浸漬して前処理をして後、上記のように、絹焼成体に、塩化白金酸溶液を塗布、噴霧し、あるいは絹焼成体をこれら容器に浸漬し、乾燥して、白金を担持した燃料電池用電極材を得た。
さらに、この電極材に、金属フタロシアニン溶液を噴霧し、あるいは、この電極材を金属フタロシアニン溶液に浸漬し、次いで乾燥することによって、燃料電池用電極材を得た。
【実施例２】
【０００８】  絹素材を、窒素ガス雰囲気中で、第１次焼成温度（４５０℃）まで、毎時５０℃程度の緩やかな昇温速度で昇温し、この第１次焼成温度で５時間保持して１次焼成した。次いで、一旦常温にまで冷却した後、窒素ガス雰囲気中で、第２次焼成温度（１０００℃）まで、やはり毎時５０℃程度の緩やかな昇温速度で昇温し、この第２次焼成温度で５時間保持して２次焼成した。冷却した後、窒素ガス雰囲気中で、第３次焼成温度（２０００℃、最終焼成）まで、やはり毎時５０℃程度の緩やかな昇温速度で昇温し、この第３次焼成温度で５時間保持して３次焼成した。冷却して図６に示す絹焼成体を得た。
この絹焼成体を８５０℃の水蒸気に晒して賦活処理をした後、金属フタロシアニン溶液を噴霧し、あるいは、この絹焼成体を金属フタロシアニン溶液に浸漬し、次いで乾燥することによって、燃料電池用電極材を得た。
【実施例３】
【０００９】  絹素材を、上記実施例と同様にして、窒素ガス雰囲気中で、最終的に１４００℃の焼成温度で熱処理し、室温まで冷却し、絹焼成体を得る。白金やルテニウムの触媒金属を担持したカーボン粉末をナフィオン溶液等の溶媒に混合してペースト状に形成し、このペーストを絹焼成体に塗布し、次いで加温して溶媒を揮発させることで絹焼成体上に触媒層を形成した。この触媒層を形成した絹焼成体を拡散層とし、間にナフィオンの電解質膜を挟み込み、ホットプレスすることにより、燃料電池の構成単位であるＭＥＡ（膜電極接合体）を形成した。このＭＥＡの出力特性を測定した結果を図８、図９に示す。図８はＩ−Ｖ特性、図９はＩ−Ｗ特性を示す。
電極の触媒担持量を表１に示す。
【表１】
2005008815.tif 000003
また、最大出力密度等を表２に示す。
【表２】
2005008815.tif 000004
比較例【００１０】  一方、白金やルテニウムの触媒金属を担持したカーボン粉末をナフィオン溶液等の溶媒に混合してペースト状に形成し、このペーストをカーボンペーパーに塗布し、次いで加温して溶媒を揮発させることでカーボンペーパー上に触媒層を形成した。この触媒層を形成したカーボンペーパーを拡散層とし、間にナフィオンの電解質膜を挟み込み、ホットプレスすることにより、燃料電池の構成単位であるＭＥＡ（膜電極接合体）を形成した（比較例）。このＭＥＡの出力特性を測定した結果を図１０、図１１に示す。図１０はＩ−Ｖ特性、図１１はＩ−Ｗ特性を示す。
電極の触媒担持量を表３に示す。
【表３】
2005008815.tif 000005
特に図９、図１１から明らかなように、実施例３のは、ＭＥＡ形成後０時間では、まだＭＥＡのなじみが浅く、出力特性が出ていないが、１時間後、３時間後では、カーボンペーパーを拡散層とした比較例のものと比べて、出力特性（最大電力密度等）が各段に優れていることがわかる。
【図１】
2005008815.tif 000006
【図２】
2005008815.tif 000007
【図３】
2005008815.tif 000008
【図４】
2005008815.tif 000009
【図５】
2005008815.tif 000010
【図６】
2005008815.tif 000011
【図７】
2005008815.tif 000012
【図８】
2005008815.tif 000013
【図９】
2005008815.tif 000014
【図１０】
2005008815.tif 000015
【図１１】
2005008815.tif 000016
【国際調査報告】
2005008815.tif 000017
2005008815.tif 000018
2005008815.tif 000019
2005008815.tif 000020