(57)【要約】【課題】多孔質炭素電極基材の燃料電池内部での水分管理機能の発現を容易にし、かつその水分管理機能の平面内での均一性を高くすることができる多孔質炭素電極基材およびそれを用いた燃料電池を提供する。【解決手段】同じ炭素材からなる導電性多孔質基材のうち１枚以上に撥水剤を付与しており、かつ撥水剤の量が異なる前記炭素材からなる導電性多孔質基材の少なくとも２枚を撥水剤量順に積層した多孔質炭素電極基材を用いる。【選択図】図２
2007227009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じ炭素材からなる導電性多孔質基材のうち１枚以上に撥水剤を付与しており、かつ撥水剤の量が異なる前記炭素材からなる導電性多孔質基材の少なくとも２枚を撥水剤量順に積層したことを特徴とする多孔質炭素電極基材。
【請求項２】
前記少なくとも２枚の多孔質炭素基材において、各積層される多孔質炭素基材の付与された撥水剤の量の差がそれぞれ５質量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の多孔質炭素電極基材。
【請求項３】
請求項１又は２記載の多孔質炭素電極基材を、触媒を担持した炭素粉末を主体とする触媒層を介して高分子電解質膜の両面に接合してなる膜−電極接合体であって、前記多孔質炭素電極基材の撥水剤量の少ない方の導電性多孔質基材側が、前記触媒層を介して高分子電解質膜に接合されてなる膜−電極接合体。
【請求項４】
請求項１又は２記載の多孔質炭素電極基材を、触媒を担持した炭素粉末を主体とする触媒層を介して高分子電解質膜の両面に接合してなる膜−電極接合体であって、前記多孔質炭素電極基材の撥水剤量の多い方の導電性多孔質基材側が、前記触媒層を介して高分子電解質膜に接合されてなる膜−電極接合体。
【請求項５】
請求項１または２記載の多孔質炭素電極基材を用いた固体高分子型燃料電池。
【請求項６】
請求項３または４記載の膜−電極接合体を用いた固体高分子型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子型燃料電池に用いられる多孔質炭素電極基材とそれを用いた燃料電池等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池はプロトン伝導性の高分子電解質膜を用いることを特徴としており、水素等の燃料ガスと酸素等の酸化ガスを電気化学的に反応させることにより起電力を得る装置である。固体高分子型燃料電池は、自家発電装置や、自動車等の移動体用の発電装置として利用可能である。
【０００３】
このような固体高分子型燃料電池は、水素イオン（プロトン）を選択的に伝導する高分子電解質膜を有する。また、貴金属系触媒を担持したカーボン粉末を主成分とする触媒層と多孔質炭素電極基材とを有するガス拡散電極が、触媒層側を内側にして、高分子電解質膜の両面に接合された構造となっている。
【０００４】
このような高分子電解質膜と２枚のガス拡散電極からなる接合体は膜電極接合体（ＭＥＡ:Membrane Electrode Assembly）と呼ばれている。またＭＥＡの両外側には燃料ガスまたは酸化ガスを供給し、かつ生成ガスおよび過剰ガスを排出することを目的としたガス流路を形成したセパレーターが設置されている。
【０００５】
多孔質炭素電極基材は主に次の３つの機能を持つ。第１に多孔質炭素電極基材の外側に配置されたセパレーターに形成されたガス流路より触媒層中の貴金属系触媒に均一に燃料ガスまたは酸化ガスを供給する機能である。第２に触媒層で反応により生成した水を排出する機能である。第３に触媒層での反応に必要な電子または生成される電子をセパレーターへ導電する機能である。
【０００６】
したがって、多孔質炭素電極基材には高い反応ガスおよび酸化ガス透過能と水の排出性、電子導電性が必要である。加えて、一般的な固体高分子型燃料電池で用いられる高分子電解質膜は、含水状態でプロトン伝導性を示すことより、多孔質炭素電極基材には生成水の排水のみでなく、高分子電解質膜の保水という相反する機能が求められている。多孔質炭素電極基材のガス透気度を高くし生成水の排水能を高くしたものでは高分子電解質膜が乾燥することによりプロトン伝導抵抗が増大し、発電性能が低下する。逆に多孔質炭素電極基材のガス透気度を低くし高分子電解質膜の保水能を高めたものでは、生成水の排水不良によって反応ガスおよび酸化ガスの拡散が阻害されるフラッディングにより発電性能が低下する。
【０００７】
フラッディングおよびそれに起因するガス拡散性の低下を抑制しようとする技術として、例えば特許文献１（特開２００３−１０９６０４号公報）には、触媒を担持した炭素粉末および高分子電解質からなる触媒層と、炭素材料からなり前記触媒層を支持する多孔質基材と、前記多孔質基材に付与された撥水剤とからなるガス拡散電極であって、前記多孔質基材内における前記撥水剤の量が、前記触媒層と接する側から他方の側に向かって連続的に変化していることを特徴とする燃料電池用ガス拡散電極が開示される。
【特許文献１】特開２００３−１０９６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
固体高分子型燃料電池に用いられる多孔質炭素電極基材には生成水の排水と高分子電解質膜の保水という固体高分子型燃料電池内部での水分管理機能が必要となる。この水分管理機能の発現のためにフッ素樹脂などの撥水剤や、シリカ等の酸化物を多孔質炭素電極基材に分散させる手法が用いられてきたが、これらのフッ素樹脂などの撥水剤やシリカ等の酸化物は絶縁体であることが多いため、多孔質炭素電極基材中にフッ素樹脂やシリカ等の酸化物を分散させることにより導電率が低下するという問題があり、それらの分散量に制限が生じている。
【０００９】
また、この水分管理機能の発現のためには、高分子電解質膜と接する側においては生成水が液体状態で存在することになるが、多孔質炭素電極基材中では燃料ガスまたは酸化ガスの拡散経路を確保しなければならないため、液体状態ではなく気体状態である水蒸気として余剰な生成水を多孔質炭素電極基材を通じて外部に移動させる必要がある。したがって、多孔質炭素電極基材の触媒層と接する面側とセパレーターと接する面側とでは異なる水分管理機能の発現が必要となる。
【００１０】
加えて、水分管理機能を発現するために、撥水剤等の付着量を多孔質炭素電極基材中で、厚み方向に連続的に変化させたものでは、それらの付着量を精度よく制御することが困難であり、固体高分子型燃料電池の性能を電極面積内で均一にすることができない。
【００１１】
本発明はこれら上記従来の技術の課題を解決するもので、多孔質炭素電極基材の燃料電池内部での水分管理機能の発現を容易にし、かつその水分管理機能の平面内での均一性を高くすることができる多孔質炭素電極基材およびそれを用いた燃料電池を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、本発明の主要な構成要素のひとつである２枚の同じ多孔質炭素電極基材を積層し、積層された多孔質炭素電極基材に付与された撥水剤の量が異なる、多孔質炭素電極基材によって解決される。
【００１３】
すなわち本発明は、同じ炭素材からなる導電性多孔質基材のうち１枚以上に撥水剤を付与しており、かつ撥水剤の量が異なる前記炭素材からなる導電性多孔質基材の少なくとも２枚を撥水剤量順に積層したことを特徴とする多孔質炭素電極基材に関する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、同じ炭素材からなる導電性多孔質基材のうち１枚以上に撥水剤を付与しており、かつ撥水剤の量が異なる前記炭素材からなる導電性多孔質基材の少なくとも２枚を撥水剤量順に積層することにより、多孔質炭素電極基材として撥水剤量が段階的に変化しており、各積層する導電性多孔質基材の撥水剤量を容易に制御でき、又、任意の積層が可能であることから、これらを組み合わせることにより、水分管理機能の平面内での均一性を高くすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら、さらに詳細に説明する。図1は本発明で提案する多孔質炭素電極基材を用いた燃料電池の概略的構成図である。
【００１６】
図１に示されるように、本実施形態にかかる固体高分子型燃料電池は、プロトン伝導性を有する高分子電解質膜１の片面に酸化ガス用触媒からなるカソード側触媒層２を、もう片面には燃料ガス用触媒からなるアノード側触媒層３を備えており、それぞれの触媒層の外側には炭素短繊維からなるカソード側多孔質炭素電極基材４，アノード側多孔質炭素電極基材５が備えられている。さらに、これらの高分子電解質膜１、触媒層２，３、多孔質炭素電極基材４，５からなる膜−電極接合体６を挟持するように、カソード側ガス流路１３が形成されたカソード側セパレーター７、アノード側ガス流路１４が形成されたアノード側セパレーター８を備えている。
【００１７】
また、それぞれのセパレーターには酸化ガス導入部９と排出部１０、燃料ガス導入部１１と排出部１２が備えられている。燃料ガスは導入部１１から導入され、アノード側セパレーター８に形成されたガス流路１４から多孔質炭素電極基材５を介して触媒層３に供給され、プロトンと電子に解離される。電子は触媒層３から多孔質炭素電極基材５を介してセパレーター８に伝導され、外部の負荷に供給される。またプロトンは高分子電解質膜１中を伝導し、カソードへ移動する。一方、酸化ガスは導入部９から導入され、カソード側セパレーター７に形成されたガス流路１３から多孔質炭素電極基材４を介して触媒層２に供給され、高分子電解質膜１中を伝導してきたプロトンと結合して水を生成する。このようにして所望の起電力が取り出せる。
【００１８】
図２は本発明で提案する多孔質炭素電極基材の一例を示す略断面図である。本発明にかかる多孔質炭素電極基材は、同じ炭素材からなる導電性多孔質基材のうち１枚以上に撥水剤を付与しており、かつ撥水剤の量が異なる前記炭素材からなる導電性多孔質基材を少なくとも２枚以上重ねることにより、触媒層と接触する側とセパレーターと接触する側とでは異なる水分管理機能を示す。図２（ａ）に示すように、撥水剤量の異なる２枚の導電性多孔質基材を積層したもの、図２（ｂ）に示すように、撥水剤量の異なる３枚の導電性多孔質基材を積層したもの、図２（ｃ）に示すように、撥水剤量の同じ２枚の導電性多孔質基材とこれらと異なる撥水剤量の導電性多孔質基材(図２（ｃ）では撥水剤量の少ない導電性多孔質基材を２枚と撥水剤量の多い導電性多孔質基材を１枚としているが、逆にしてもよい)とを積層したものなどが挙げられる。撥水剤量の異なる導電性多孔質基材を３枚以上使用する場合、一方の面から他方の面に向けて順に撥水剤量が増加するか減少するように組み合わせる。
【００１９】
本発明にかかる炭素材からなる導電性多孔質基材としては、固体高分子型燃料電池では、内部が酸性雰囲気となっているため、耐酸性を有する炭素多孔質材料がより好ましい。炭素多孔質材料としては、炭素多孔質フィルムや、複数の炭素繊維が集合してなる織物や、複数本の炭素短繊維が集合してなる抄紙体が好ましく、表面平滑性が高く、電気的接触が良好で、かつ高分子電解質膜への突き刺さりによる短絡が低減される複数本の炭素短繊維が集合してなる抄紙体がより好ましい。
【００２０】
抄紙体を構成する炭素短繊維としては、どのようなものでも用いることができるが、ポリアクリロニトリル（以後ＰＡＮと略す。）系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、フェノール系炭素繊維から選ばれる１つ以上の炭素繊維を含むことが好ましく、ＰＡＮ系炭素繊維を含むことがより好ましい。
【００２１】
炭素短繊維の平均径は、表面平滑性、導電性の付与のためには３〜３０μｍ程度が好ましく、４〜２０μｍがより好ましく、４〜８μｍがさらに好ましい。また、異なる平均径の炭素短繊維を２種類以上用いることも、表面平滑性、導電性の両立のために好ましい
【００２２】
炭素短繊維の長さは、抄紙時の分散性、および機械的強度を高めるために、３ｍｍ以上１２ｍｍ以下が好ましく、４ｍｍ以上９ｍｍ以下がさらに好ましい。炭素短繊維を互いに結着させるための炭素材としては、樹脂を加熱によって炭素化して得られる炭素材を用いることができる。このために用いる樹脂としては、炭素化した段階で多孔質炭素電極基材の炭素繊維を結着することのできる公知の樹脂から適宜選んで用いることができる。炭素化後に導電性物質として残存しやすいという観点から、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂、ピッチ等が好ましく、加熱による炭素化の際の炭化率の高いフェノール樹脂が特に好ましい。
【００２３】
次に本発明で提案する膜−電極接合体について図１を参照しながら説明する。
高分子電解質膜１としては、プロトン解離性の基、例えば−ＯＨ基、−ＯＳＯ3Ｈ基、―ＣＯＯＨ基、−ＳＯ3Ｈ基等が導入された高分子を用いることが好ましく、パーフルオロスルホン酸系の膜を用いることが、化学的安定性、プロトン伝導性の点よりさらに好ましい。
【００２４】
触媒としては、白金、白金合金、パラジウム、マグネシウム、バナジウム等があるが、白金、白金合金を用いることが好ましい。
【００２５】
固体高分子型燃料電池はカソード側において電極反応生成物としての水や高分子電解質膜を浸透した水が発生する。またアノード側では高分子電解質膜の乾燥を抑制するために加湿された燃料が供給される。このような点より本発明にかかる多孔質炭素電極基材は、ガス透過性を確保するために、撥水剤として撥水性の高分子を少なくとも１層の導電性多孔質基材に含むものである。撥水性の高分子としては、化学的に安定でかつ高い撥水性を有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などのフッ素樹脂を用いることが好ましい。
【００２６】
撥水性の高分子の多孔質炭素電極基材への導入法としては、撥水性の高分子の微粒子が分散した分散水溶液中に多孔質基材を浸漬させるディップ法、分散水溶液を噴霧するスプレー法などを用いることができるが、面内方向、厚み方向への導入量の均一性の高いディップ法が好ましい。
【００２７】
また、多孔質炭素電極基材の触媒層と接する面側とセパレーターと接する面側とで異なる水分管理機能を多孔質炭素電極基材の面内において均一に発現させるためには、撥水性の高分子の導入量が異なる物性量が等しい多孔質炭素電極基材を２枚以上重ねることが好ましい。
【００２８】
撥水性の高分子の導入量は以下のように定義される。
撥水性の高分子の導入量＝導入された撥水性の高分子の単位面積当たりの質量／多孔質基材の単位面積当たりの質量
【００２９】
上記撥水性高分子の導入量は多孔質炭素電極基材の水分管理機能の発現のためには０〜５０質量％が好ましく、ガス透過性、電気抵抗の観点より０〜４０質量％がさらに好ましい。
【００３０】
また、重ね合わせた２枚以上の導電性多孔質基材の撥水性の高分子の導入量の差は５質量％以上であることが好ましい。５質量％未満となると水分管理機能の差が明確にならず、実質的に厚み方向に均一な水分管理機能が発現する。従って、少なくとも１枚の導電性多孔質多孔質基材には５質量％以上の撥水性高分子を含むこととなる。
【００３１】
本発明の多孔質炭素電極基材は、触媒を担持した炭素粉末を主体とする触媒層および高分子電解質膜側へ向かって、撥水性の高分子の導入量が減少するように、撥水剤量の異なる導電性多孔質基材を２枚以上重ねて配置することが好ましい。また、触媒を担持した炭素粉末を主体とする触媒層および高分子電解質膜側へ向かって、撥水性の高分子の導入量が増加するように、撥水剤量の異なる導電性多孔質基材を２枚以上重ねて配置することも好ましい。これにより、高分子電解質膜の保水性が向上するとともに生成水によるフラッディングが抑制される。
【００３２】
異なる導電性多孔質基材を積層して多孔質炭素電極基材を製造する際、各導電性多孔質基材の厚みは所望の水分管理機能が得られるのであればどのように組み合わせてもよいが、同じ厚みとするか、撥水剤量の導入量の少ない方の基材を厚くするのが好ましい。
【実施例】
【００３３】
〔実施例１〕
長さ３ｍｍにカットした平均直径４μｍのＰＡＮ系炭素短繊維を３０質量％と、長さ３ｍｍにカットした平均直径７μｍのＰＡＮ系炭素短繊維を７０質量％とからなる炭素短繊維を水中で分散させ、連続的に金網上に抄造し、バインダーとしてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）（商品名：ＶＢＰ１０５−１、クラレ株式会社製）を２８質量％付着させた後、乾燥させて炭素繊維紙を得た。
【００３４】
この炭素繊維紙に、フェノール樹脂（商品名：フェノライトＪ−３２５、大日本インキ化学株式会社製）のメタノール溶液を含浸させ、室温でメタノールを十分に乾燥させ、フェノール樹脂の不揮発分を、３０質量％付着させたフェノール樹脂含浸炭素繊維紙を得た。
【００３５】
このフェノール樹脂含浸炭素繊維紙を２枚重ねて２５０℃の温度で、１．０ＭＰａの圧力を加えてロールプレスを行い、フェノール樹脂を硬化させ、不活性ガス（窒素）雰囲気中で、１９００℃で連続的に炭素化して、炭素短繊維の抄紙体からなる導電性多孔質基材（厚み１１５μｍ、厚さ方向ガス透過度４２０ｍｌ／ｃｍ2・ｈｒ・Ｐａ）を得た。
【００３６】
この導電性多孔質基材２枚をそれぞれ１０質量％、３０質量％と濃度が異なるＰＴＦＥディスパージョン（商品名：ＰＴＦＥディスパージョン、三井−デュポンフロロケミカル株式会社製）に含浸し、２枚の濾紙で挟んで乾燥させた後、３６０℃で１時間熱処理した。これによってそれぞれの導電性多孔質基材に対し１３質量％の撥水性高分子化合物が含有された導電性多孔質基材Ａと、３９質量％の撥水性高分子化合物が含有された導電性多孔質基材Ｂを得た。この撥水性高分子化合物が導入された導電性多孔質基材Ａ及びＢ（それぞれ１１５μｍ厚）をそれぞれ１枚ずつ使用しこれらを重ねることによって、厚み方向に撥水性高分子の導入量が変化した燃料電池用多孔質炭素電極基材を得た。
【００３７】
各多孔質基材について撥水性高分子の導入量、導入後の厚みの結果を表１に示す。
【００３８】
〔実施例２〕
ＰＴＥＦディスパージョン濃度を０質量％、２０質量％に変えた以外は実施例１と同様にして、撥水性高分子化合物を導入していない導電性多孔質基材Ｃ（多孔質基材に対し撥水性高分子化合物導入量０質量％）、多孔質基材に対し２６質量％の撥水性高分子を導入した導電性多孔質基材Ｄを得た。、得られた導電性多孔質基材Ｃ及びＤをそれぞれ１枚ずつ使用し、これらを重ねることによって、厚み方向に撥水性高分子の導入量が変化した燃料電池用多孔質炭素電極基材を得た。また実施例１同様、物性値を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３９】
〔比較例１〕
フェノール樹脂含浸炭素繊維紙を４枚重ねて２５０℃の温度で、１．０ＭＰａの圧力を加えてロールプレスを行い、フェノール樹脂を硬化させ、不活性ガス（窒素）雰囲気中で、１９００℃で連続的に炭素化した導電性多孔質基材（厚み２００μｍ、厚さ方向ガス透過度１３０ｍｌ／ｃｍ2・ｈｒ・Ｐａ）にＰＴＥＦディスパージョン濃度を２０質量％とした以外は実施例１と同様にして、導電性多孔質基材に対し２６質量％の撥水性高分子を導入した導電性多孔質基材Ｅを得た。、この導電性多孔質基材Ｅのみを用いて厚み方向に撥水性高分子の導入量が変化しない燃料電池用多孔質炭素電極基材を得た。また実施例１同様、物性値を測定した。測定結果を表１に示す。
【００４０】
〔比較例２〕
実施例２で得られた導電性多孔質基材Ｄを２枚積層し、厚み方向に撥水性高分子の導入量が変化しない燃料電池用多孔質炭素電極基材を得た。
【００４１】
〔比較例３〕
ＰＴＥＦディスパージョン濃度を１０質量％とした以外は比較例１と同様にして、導電性多孔質基材に対し１３質量％の撥水性高分子を導入した導電性多孔質基材Ｆを得た。この導電性多孔質基材Ｆのみを用いて、厚み方向に撥水性高分子の導入量が変化しない燃料電池用多孔質炭素電極基材を得た。また実施例１同様、物性値を測定した。測定結果を表１に示す。
【００４２】
〔比較例４〕
実施例１で得られた導電性多孔質基材Ａを２枚積層し、厚み方向に撥水性高分子の導入量が変化しない燃料電池用多孔質炭素電極基材を得た。
【００４３】
【表１】
2007227009.tif 000003
【００４４】
上記多孔質炭素電極基材の特性評価は、次のようにして行った。
〔撥水剤量〕
撥水剤量は以下の式を用いて算出した。
撥水剤量（質量％）＝導入された撥水性の高分子の単位面積当たりの質量／多孔質基材の単位面積当たりの質量
【００４５】
〔厚み〕
厚み測定装置ダイヤルシックネスゲージ７３２１（商品名。ミツトヨ社製）を使用し、測定した。なお、このときの測定子の大きさは、直径１０ｍｍで測定圧力は１．５ｋＰａで行った。
【００４６】
〔厚さ方向ガス透過度〕
ＪＩＳ−Ｐ８１１７に準拠し、ガーレー式デンソメーターを使用し、２００ｍｍ3の気体が通過する時間を測定し、算出した。
【００４７】
〔実施例３〕
（１）ＭＥＡの作製
実施例1の多孔質炭素電極基材をカソード用、アノード用に２組用意した。両面に触媒担持カーボン（触媒：Ｐｔ、触媒担持量５０質量％）からなる触媒層（触媒層面積２５ｃｍ2、Ｐｔ付量０．３ｍｇ／ｃｍ2）を形成したパーフルオロスルホン酸系の高分子電解質膜（膜厚３０μｍ）を、この２組の多孔質炭素電極基材の導電性多孔質基材Ａ側を内側として挟持し、これらを接合してＭＥＡを得た。
【００４８】
（２）ＭＥＡの燃料電池特性評価
前記（１）において作製したＭＥＡを、蛇腹状のガス流路を有する２枚のカーボンセパレーターによって挟み、固体高分子型燃料電池（単セル）を形成した。
【００４９】
この単セルについて、電流密度−電圧特性を測定することによって燃料電池特性評価を行った。燃料ガスとして水素ガスを用い、酸化ガスとしては空気を用いた。セル温度８０℃、燃料ガス利用率６０％、酸化ガス利用率４０％とした。また、ガス加湿は８０℃のバブラーにそれぞれ燃料ガスと酸化ガスを通すことによって行った。電流密度が０．６Ａ／ｃｍ2のときの燃料電池セルのセル電圧が０．６２４Ｖ、セルの内部抵抗が１．９ｍΩであり、良好な特性を示した。
【００５０】
〔実施例４〕
ＭＥＡを作製する際、実施例１の多孔質炭素電極基材の導電性多孔質基材Ｂ側を内側として触媒層の形成された高分子電解質膜を挟持した以外は実施例３と同様にして単セルを組み立て、評価した。
【００５１】
電流密度が０．６Ａ／ｃｍ2のときの燃料電池セルのセル電圧が０．６２３Ｖ、セルの内部抵抗が２．０ｍΩであり、良好な特性を示した。
【００５２】
〔比較例５〕
実施例１の多孔質炭素電極基材に替えて比較例１の多孔質炭素電極基材を用いたこと以外は、実施例３と同様にして単セルを組み立て、評価した。
電流密度が０．６Ａ／ｃｍ2ではフラッディングが起こり、発電ができなかった。
【００５３】
〔比較例６〕
実施例１の多孔質炭素電極基材に替えて比較例２の多孔質炭素電極基材を用いたこと以外は、実施例３と同様にして単セルを組み立て、評価した。
【００５４】
電流密度が０．６Ａ／ｃｍ2のときの燃料電池セルのセル電圧が０．４９０Ｖ、セルの内部抵抗が１．９ｍΩであり、実施例３、４より低い特性を示した。
【００５５】
〔実施例５〕
実施例１の多孔質炭素電極基材に替えて実施例２の多孔質炭素電極基材を用い、導電性多孔質基材Ｃ側を内側として触媒層の形成された高分子電解質膜を挟持してＭＥＡを作製したこと以外は、実施例３と同様にして単セルを組み立て、評価した。
【００５６】
電流密度が０．６Ａ／ｃｍ2のときの燃料電池セルのセル電圧が０．６２５Ｖ、セルの内部抵抗が１．９ｍΩであり、良好な特性を示した。
【００５７】
〔実施例６〕
実施例２の多孔質炭素電極基材を用い、導電性多孔質基材Ｄ側を内側として触媒層の形成された高分子電解質膜を挟持してＭＥＡを作製したこと以外は、実施例５と同様にして単セルを組み立て、評価した。
【００５８】
電流密度が０．６Ａ／ｃｍ2のときの燃料電池セルのセル電圧が０．６５８Ｖ、セルの内部抵抗が１．９ｍΩであり、良好な特性を示した。
【００５９】
〔比較例７〕
実施例１の多孔質炭素電極基材に替えて比較例３の多孔質炭素電極基材を用いたこと以外は、実施例３と同様にして単セルを組み立て、評価した。
【００６０】
電流密度が０．６Ａ／ｃｍ2のときの燃料電池セルのセル電圧が０．５３２Ｖ、セルの内部抵抗が１．８ｍΩであり、実施例５、６より低い特性を示した。
【００６１】
〔比較例８〕
実施例１の多孔質炭素電極基材に替えて比較例４の多孔質炭素電極基材を用いたこと以外は、実施例３と同様にして単セルを組み立て、評価した。
【００６２】
電流密度が０．６Ａ／ｃｍ2のときの燃料電池セルのセル電圧が０．５０４Ｖ、セルの内部抵抗が１．９ｍΩであり、実施例５、６より低い特性を示した。
【００６３】
【表２】
2007227009.tif 000004
【００６４】
【表３】
2007227009.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の固体高分子型燃料電池の一形態を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の多孔質炭素電極基材の一形態を示す略断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１：高分子電解質膜
２：カソード側触媒層
３：アノード側触媒層
４：カソード側多孔質炭素電極基材
５：アノード側多孔質炭素電極基材
６：膜−電極接合体（ＭＥＡ）
７：カソード側セパレーター
８：アノード側セパレーター
９：酸化ガス導入部
１０：酸化ガス排出部
１１：燃料ガス導入部
１２：燃料ガス排出部
１３：カソード側ガス流路
１４：アノード側ガス流路
【図１】
2007227009.tif 000006
【図２】
2007227009.tif 000007