(57)【要約】【課題】火災が発生し難い燃料電池搭載車両を提供すること。【解決手段】固体高分子型燃料電池と該固体高分子型燃料電池を収納するためのハウジングからなる固体高分子型燃料電池装置と、該固体高分子型燃料電池装置に水素を供給するための水素タンクと、前記水素の漏洩を検知するための水素センサと、前記水素タンクから前記固体高分子型燃料電池装置のアノードへ水素を供給するための水素供給路と、該水素供給路と前記水素タンクの間に減圧バルブを設けた固体高分子型燃料電池システムが、シャーシに取り付けられた車両であって、前記固体高分子型燃料電池システムが剛性を有するシェルで包囲され、前記固体高分子型燃料電池システムと前記シェルの間には密閉空間が設けられ、該密閉空間には不活性ガスが充填され、前記固体高分子型燃料電池システムと前記シェルが変形促進部材で固定され、前記不活性ガス中の水素を、前記水素センサを用いて検知すること。【選択図】図１
2007335147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子型燃料電池と該固体高分子型燃料電池を収納するためのハウジングからなる固体高分子型燃料電池装置と、該固体高分子型燃料電池装置に水素を供給するための水素タンクと、前記水素の漏洩を検知するための水素センサと、前記水素タンクから前記固体高分子型燃料電池装置のアノードへ水素を供給するための水素供給路と、該水素供給路と前記水素タンクの間に減圧バルブを設けた固体高分子型燃料電池システムが、シャーシに取り付けられた車両であって、
前記固体高分子型燃料電池システムが剛性を有するシェルで包囲され、前記固体高分子型燃料電池システムと前記シェルの間には密閉空間が設けられ、該密閉空間には不活性ガスが充填され、前記固体高分子型燃料電池システムと前記シェルが変形促進部材で固定され、前記不活性ガス中の水素を、前記水素センサを用いて検知することを特徴とする車両。
【請求項２】
前記変形促進部材の材質が、前記水素タンクの材質および前記ハウジングの材質よりも軟質であることを特徴とする請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記変形促進部材がアルミニウム鋼からなり、前記水素タンクがクロムモリブデン鋼からなり、前記ハウジングがステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記変形促進部材の構造が、断面円形のバーを縮径加工してなる断面積変化構造であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車両。
【請求項５】
前記水素供給路が、常螺旋構造を有する銅管であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両。
【請求項６】
前記シェルが、ステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の車両。
【請求項７】
前記不活性ガスが窒素からなることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の車両。
【請求項８】
前記固体高分子型燃料電池が、絶縁性基板と、該絶縁性基板に形成されたガス流路となる複数の貫通孔と、該貫通孔表面に形成されたアノードおよびカソードと、該アノードと該カソードに接するように前記絶縁性基板上に形成されたプロトン伝導性高分子層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の車両。
【請求項９】
前記アノード、前記カソード、および、該アノードと該カソードに接している前記プロトン伝導性高分子層からなる複数の単電池セルが、前記絶縁性基板の表裏面に配置され、該複数の単電池セルが、配線によって直列または並列に接続されていることを特徴とする請求項８に記載の車両。
【請求項１０】
前記プロトン伝導性高分子層が、プロトン伝導性物質、および、結着剤からなることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の車両。
【請求項１１】
前記アノードおよび前記カソードが、触媒を担持した電子伝導性物質、プロトン伝導性物質、および、結着剤からなることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１２】
前記プロトン伝導性物質が、スルホン酸基が置換された芳香族化合物からなることを特徴とする請求項１０または請求項１１のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１３】
前記結着剤が、ポリエーテルスルホンであることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１４】
前記触媒が、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＯｓおよびＩｒから選ばれた１種または２種以上の金属からなることを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１５】
前記電子伝導性物質が、アセチレンブラックであることを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１６】
前記触媒の平均粒径（体積平均粒径（Ｄｖ））が１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１７】
前記触媒と前記電子伝導性物質の配合比率が、重量比で１：２〜２：１であることを特徴とする請求項１１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１８】
前記芳香族化合物が、アントラセンまたはその誘導体からなることを特徴とする請求項１２乃至請求項１７のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１９】
前記絶縁性基板が、フェノール樹脂基板、または、エポキシ樹脂基板であることを特徴とする請求項８乃至請求項１８のいずれか１項に記載の車両。
【請求項２０】
前記フェノール樹脂基板が、ガラス繊維補強型フェノール樹脂基板であることを特徴とする請求項１９に記載の車両。
【請求項２１】
前記エポキシ樹脂基板が、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板であることを特徴とする請求項１９に記載の車両。
【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、および、水素漏洩を検知するための水素センサ、および、水素漏洩を防止するためのシェルを備えた車両の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高効率にエネルギーを変換できる装置として、燃料電池が注目を集めている。
【０００３】
燃料電池は、用いる電解質の種類により、ＰＡＦＣ（リン酸型）、ＰＥＦＣ（固体高分子型）、ＤＭＦＣ（直接メタノール型）、および、ＳＯＦＣ（固体酸化物型）、ＭＣＦＣ（溶融炭酸塩型）に大別される。
【０００４】
上記の燃料電池のうち、電解質として水素イオン伝導性を有する固体高分子を用いた固体高分子型燃料電池は、加圧容器を必要とせず、小型で、高出力密度が得られること等の理由から、車両用電源として注目されている。
【０００５】
固体高分子型燃料電池の例として、特許文献１には、固体高分子電解質膜（プロトン伝導性高分子膜）の一方の面にアノード、他方の面にカソードを設けた膜電極接合体（ＭＥＡ）の両側に、セパレータを配した単電池セルを複数個積層したセルデザインの固体高分子型燃料電池が開示されている。
【０００６】
アノードに対向するセパレータ表面には、燃料ガスを流通させるための凹溝状の燃料ガス流路が設けられている。
また、カソードに対向するセパレータ表面には、酸化剤ガスを流通させるための凹溝状の酸化剤ガス流路が設けられている。
【０００７】
固体高分子型燃料電池の発電方法としては、燃料ガス流路に水素を主体とした燃料ガスを供給すると共に、酸化剤ガス流路に酸化剤ガス（通常は空気）を供給することにより、固体高分子電解質膜（プロトン伝導性高分子膜）を介して、（燃料ガスに含まれる）水素と（酸化剤ガスに含まれる）酸素に下記の電気化学反応を生じさせる方法を用いている。
【０００８】
アノード；Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−              （１）
カソード；４Ｈ＋＋４ｅ−＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ      （２）
【０００９】
固体高分子電解質膜（プロトン伝導性高分子膜）としては、膜厚が３０〜９０μｍの、パーフルオロアルキレンを主骨格とし、一部にパーフルオロビニルエーテル側鎖を有し、該パーフルオロビニルエーテル側鎖の末端にスルホン酸基を有するフッ素系樹脂膜（以下、スルホン酸基含有フッ素系樹脂膜と記述する）が汎用されている。
【００１０】
固体高分子電解質膜（プロトン伝導性高分子膜）の具体例としては、デュポン社製Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）、ゴア社製ＧｏｒｅＳｅｌｅｃｔ（登録商標）、旭化成社製Ａｃｉｐｌｅｘ（登録商標）、旭硝子社製Ｆｌｅｍｉｏｎ（登録商標）等が挙げられる。
【００１１】
燃料電池を搭載した車両の例として、特許文献２には、燃料電池、および、燃料タンク、および、車両の床板の下側に配置された（燃料タンクから燃料電池へ水素を供給するための）水素供給配管、および、（水素供給配管からの水素漏洩を検知するために）該水素供給配管近傍に水素センサを設けた車両が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−４９２０号公報
【特許文献２】特開平５−２８８７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、車両に搭載した燃料電池、燃料タンク、水素供給配管は外部雰囲気と隔絶されていないため、不幸にして燃料電池、燃料タンク、水素供給配管から水素が漏洩した場合、漏洩した水素が水素センサに到達することなく外部雰囲気に流出してしまい、結果、水素漏洩検知ができない事が懸念され、また、不幸にして、燃料電池を搭載した車両が衝突などの事故に巻き込まれた場合、水素が漏洩し、漏洩した水素と外部雰囲気中の酸素が反応して火災を起こし易いという問題を抱えている。
【００１４】
また、従来の固体高分子型燃料電池のセルデザインは、セパレータや、燃料ガスおよび酸化剤ガスを（アノードおよびカソードに付属する）触媒層の面内に均一に拡散させるためのガス拡散材を必要とするため、構造が複雑で、コストが高くなってしまっている。
【００１５】
また、従来の固体高分子型燃料電池に用いられているスルホン酸基含有フッ素系樹脂膜は合成経路が複雑なために高価であり、かつ、耐熱性が低いので固体高分子型燃料電池の運転温度（好ましい運転温度は１００℃〜１２０℃）を１００℃未満に制限しなければならないという問題を抱えている。
【００１６】
また、従来の固体高分子型燃料電池に用いられているスルホン酸基含有フッ素系樹脂膜をプロトン伝導性高分子膜として使用するに際しては、スルホン酸基含有フッ素系樹脂膜を水で十分に膨潤しなければならず、このためのシステムが複雑なため、コストが高くなるという問題を生じていた。
【００１７】
本発明の課題は、セパレータおよびガス拡散材を有さない、構造が簡素で安価な固体高分子型燃料電池、および、プロトン伝導性高分子層として、高価かつ耐熱性が劣るスルホン酸基含有フッ素系樹脂を用いない、安価かつ耐熱性が優れた固体高分子型燃料電池および固体高分子型燃料システムを用い、かつ、水素が漏洩した場合に確実に検知でき、火災が発生し難い車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１に記載の発明は、固体高分子型燃料電池と該固体高分子型燃料電池を収納するためのハウジングからなる固体高分子型燃料電池装置と、該固体高分子型燃料電池装置に水素を供給するための水素タンクと、前記水素の漏洩を検知するための水素センサと、前記水素タンクから前記固体高分子型燃料電池装置のアノードへ水素を供給するための水素供給路と、該水素供給路と前記水素タンクの間に減圧バルブを設けた固体高分子型燃料電池システムが、シャーシに取り付けられた車両であって、
前記固体高分子型燃料電池システムが剛性を有するシェルで包囲され、前記固体高分子型燃料電池システムと前記シェルの間には密閉空間が設けられ、該密閉空間には不活性ガスが充填され、前記固体高分子型燃料電池システムと前記シェルが変形促進部材で固定され、前記不活性ガス中の水素を、前記水素センサを用いて検知することを特徴とする車両である。
【００１９】
固体高分子型燃料電池と該固体高分子型燃料電池を収納するためのハウジングからなる固体高分子型燃料電池装置と、該固体高分子型燃料電池装置に水素を供給するための水素タンクと、前記水素の漏洩を検知するための水素センサと、前記水素タンクから前記固体高分子型燃料電池装置のアノードへ水素を供給するための水素供給路と、該水素供給路と前記水素タンクの間に減圧バルブを設けた固体高分子型燃料電池システムが、シャーシに取り付けられた車両であって、
前記固体高分子型燃料電池システムが剛性を有するシェルで包囲され、前記固体高分子型燃料電池システムと前記シェルの間には密閉空間が設けられ、該密閉空間には不活性ガスが充填され、前記固体高分子型燃料電池システムと前記シェルが変形促進部材で固定され、前記不活性ガス中の水素を、前記水素センサを用いて検知することにより、
車両から水素が漏洩した場合に確実に検知でき、また、火災が発生し難い車両を提供することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、前記変形促進部材の材質が、前記水素タンクの材質および前記ハウジングの材質よりも軟質であることを特徴とする請求項１に記載の車両である。
【００２１】
前記変形促進部材の材質を、前記水素タンクの材質および前記ハウジングの材質よりも軟質にすることにより、車両に対して衝突などの応力が負荷された時に、変形促進部材を優先的に塑性変形させ、変形促進部材に応力エネルギーを吸収させ、水素タンクおよびハウジングの受ける応力を緩和し、水素タンクおよび固体高分子型燃料電池装置の圧壊を防止することができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、前記変形促進部材がアルミニウム鋼からなり、前記水素タンクがクロムモリブデン鋼からなり、前記ハウジングがステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両である。
【００２３】
前記変形促進部材としてアルミニウムを用い、前記水素タンクとしてクロムモリブデンを用い、前記ハウジングとしてステンレス鋼を用いることにより、変形促進部材の材質を水素タンクの材質およびハウジングの材質よりも軟質にすることができる。
【００２４】
組成（重量％）が、
２．５≦Ｍｇ≦４．０
１．５≦Ｍｎ≦２．５
３．０≦Ｚｎ≦５．５
Ｃｕ≦０．３
Ｓｉ≦０．２
Ｆｅ≦０．３
残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム鋼の１００℃での耐力は、２００Ｎ／ｍｍ２以下である。
【００２５】
組成（重量％）が、
８．００≦Ｃｒ≦１０．００
０．７０≦Ｍｏ≦１．３０
０．１０≦Ｃ≦０．２０
０．３０≦Ｓｉ≦１．００
０．２０≦Ｍｎ≦０．８０
０．００３０≦Ｎ≦０．０１８０
Ｐ≦０．０１５
Ｓ≦０．０１５
Ｃｕ≦０．２０
Ｖ≦０．０７０
Ｎｂ≦０．０５０
残部がＦｅおよび不可避不純物からなるクロムモリブデン鋼の１００℃での耐力は、２５０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００２６】
組成（重量％）が、
１７．０≦Ｃｒ≦２０．０
７．０≦Ｎｉ≦１０．５
０．３０≦Ｍｎ≦２．００
０．０５≦Ｎ≦０．１５
Ｃ≦０．０３
Ｓｉ≦１．００
Ｐ≦０．０４０
Ｓ≦０．０３％
残部がＦｅおよび不可避不純物からなるステンレス鋼の１００℃での耐力は、２６０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００２７】
クロムモリブデン鋼は、強靱、かつ、水素浸入による劣化が発生し難い材料として、水素タンクに用いる材料としては好適である。
【００２８】
アルミニウム鋼は、変形促進部材として適度な剛性を有し、かつ、軽量なので、変形促進部材に用いる材料としては好適である。
【００２９】
ステンレス鋼は、剛性および耐腐食性を有する材料として、固体高分子型燃料電池のハウジングに用いる材料としては好適である。
【００３０】
請求項４に記載の発明は、前記変形促進部材の構造が、断面円形のバーを縮径加工してなる断面積変化構造であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車両である。
【００３１】
前記変形促進部材の構造を、断面円形のバーを縮径加工してなる断面積変化構造とすることにより、変形応力を変形促進部材の中央部かつ断面積最小部に集中でき、よって、水素タンクおよび燃料電池装置の変形を最小限にすることができる。
【００３２】
請求項５に記載の発明は、前記水素供給路が、常螺旋構造を有する銅管であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両である。
【００３３】
前記水素供給路を、常螺旋構造を有する銅管とすることにより、車両に対して衝突などの応力が負荷された時に、常螺旋構造で応力エネルギーを吸収して水素供給路の受ける応力を緩和し、水素供給路の圧壊を防止することができる。
また、銅は、延展性に優れた金属であり、応力エネルギーを吸収し易く、よって、水素供給路に用いる材料として相応しい。
【００３４】
請求項６に記載の発明は、前記シェルが、ステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の車両である。
【００３５】
前記シェルを、ステンレス鋼とすることにより、剛性および耐腐食性を有するシェルを得ることができる。
【００３６】
請求項７に記載の発明は、前記不活性ガスが窒素からなることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の車両である。
【００３７】
前記不活性ガスとして窒素を用いることにより、水素の酸化を防止でき、よって、水素が漏洩した場合においても水素を検知し易くすることができ、かつ、水素と酸素が反応して発火してしまうことを防止することができる。
また、窒素は不活性ガスの中では最も安価なガスであり、経済上の観点から好ましい。
【００３８】
請求項８に記載の発明は、前記固体高分子型燃料電池が、絶縁性基板と、該絶縁性基板に形成されたガス流路となる複数の貫通孔と、該貫通孔表面に形成されたアノードおよびカソードと、該アノードと該カソードに接するように前記絶縁性基板上に形成されたプロトン伝導性高分子層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の車両である。
【００３９】
前記固体高分子型燃料電池を、絶縁性基板と、該絶縁性基板に形成されたガス流路となる複数の貫通孔と、該貫通孔表面に形成されたアノードおよびカソードと、該アノードと該カソードに接するように前記絶縁性基板上に形成されたプロトン伝導性高分子層を有する構造とすることにより、ガス拡散材およびセパレータが不要となり、固体高分子型燃料電池の構造を簡素化でき、固体高分子型燃料電池のコストを下げることができる。
【００４０】
請求項９に記載の発明は、前記アノード、前記カソード、および、該アノードと該カソードに接している前記プロトン伝導性高分子層からなる複数の単電池セルが、前記絶縁性基板の表裏面に配置され、該複数の単電池セルが、配線によって直列または並列に接続されていることを特徴とする請求項８に記載の車両である。
【００４１】
前記アノード、前記カソード、および、該アノードと該カソードに接している前記プロトン伝導性高分子層からなる複数の単電池セルが、前記絶縁性基板の表裏面に配置され、該複数の単電池セルを、配線によって直列または並列に接続することによって、用途に応じた固体高分子型燃料電池を構成することができるものである。
固体高分子型燃料電池の単電池セルの理論起電圧は１．２３Ｖしかないが、前記単電池セルどうしを、配線を用いて電気的直列に接続することにより、高電圧を得ることが可能となる。
【００４２】
請求項１０に記載の発明は、前記プロトン伝導性高分子層が、プロトン伝導性物質、および、結着剤からなることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の車両である。
【００４３】
プロトン伝導性高分子層を、プロトン伝導性物質、および、結着剤で構成することにより、高価かつ耐熱性が劣るスルホン酸基含有フッ素系樹脂膜に替わる、優れたプロトン伝導性を有するプロトン伝導性高分子層を得ることができる。
【００４４】
請求項１１に記載の発明は、前記アノードおよび前記カソードが、触媒を担持した電子伝導性物質、プロトン伝導性物質、および、結着剤からなることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載の車両である。
【００４５】
前記アノードおよび前記カソードを、触媒を担持した電子伝導性物質、プロトン伝導性物質、および、結着剤で構成することにより、固体高分子型燃料電池の酸化還元反応（下式（３）（４）参照）を効率良く行うことができる。
【００４６】
アノード；Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−              （３）
カソード；４Ｈ＋＋４ｅ−＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ      （４）
【００４７】
触媒は、前記式（３）（４）の反応の活性点となる。
【００４８】
電子伝導性物質は、（カソードに付属する）触媒反応部への電子の供給、（アノードに付属する）触媒反応部からの電子の回収の役割を有する。
【００４９】
プロトン伝導性物質は、（アノードに付属する）触媒反応部で発生したプロトンを伝導する役割を有する。
【００５０】
結着剤は、触媒を担持した電子伝導性物質と、プロトン伝導性物質を結着する役割を有する。
【００５１】
請求項１２に記載の発明は、前記プロトン伝導性物質が、スルホン酸基が置換された芳香族化合物からなることを特徴とする請求項１０または請求項１１のいずれか１項に記載の車両である。
【００５２】
スルホン酸基が置換された芳香族化合物は、スルホン化および炭化という簡易な工程で安価に合成でき、プロトン伝導度が高い。
これを用いてなるプロトン伝導性高分子のプロトン伝導度は、１．１×１０−１〜１．２×１０−１Ｓｃｍ−１であり、デュポン社製Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）と同等のプロトン伝導度を示す。
【００５３】
スルホン酸基はプロトン伝導に寄与し、スルホン酸基密度が高い方が、プロトン伝導度が高い。
【００５４】
芳香族化合物は多くのポリエン構造を持ち、スルホン酸基を置換し易い。
【００５５】
請求項１３に記載の発明は、前記結着剤が、ポリエーテルスルホンであることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項に記載の車両である。
【００５６】
ポリエーテルスルホンは、固体高分子型燃料電池の運転環境に耐えうる、耐熱性、耐酸化劣化性、耐還元劣化性、寸法安定性、耐衝撃性に優れ、結着剤としては最適である。
【００５７】
請求項１４に記載の発明は、前記触媒が、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＯｓおよびＩｒから選ばれた１種または２種以上の金属からなることを特徴とする請求項１１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の車両である。
【００５８】
触媒は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＯｓおよびＩｒから選ばれた１種または２種以上の金属からなるが、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＯｓおよびＩｒは１Ｂ族または８族であり、酸素還元能力、水素酸化能力が高いので、触媒効率の良い固体高分子型燃料電池を作製することができる。
【００５９】
請求項１５に記載の発明は、前記電子伝導性物質が、アセチレンブラックであることを特徴とする請求項１０乃至請求項１４のいずれか１項に記載の車両である。
【００６０】
アセチレンブラックは電子伝導性に優れ、電子伝導手段としては最適である。
【００６１】
請求項１６に記載の発明は、前記触媒の平均粒径（体積平均粒径（Ｄｖ））が１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の車両である。
【００６２】
触媒の平均粒径（体積平均粒径（Ｄｖ））を１ｎｍ以上５ｎｍ以下にすることにより、触媒の単位重量当たりの表面積が非常に大きい、触媒効率の良い出力特性に優れた固体高分子型燃料電池を作製することができる。
【００６３】
触媒の平均粒径（体積平均粒径（Ｄｖ））を１ｎｍ未満にするのは困難で、コストが高くなってしまう。
また、触媒の平均粒径（体積平均粒径（Ｄｖ））が５ｎｍを超えると、触媒の単位重量当たりの表面積が小さくなり、触媒効率が悪くなり、固体高分子型燃料電池の起電力が低くなってしまう。
【００６４】
請求項１７に記載の発明は、前記触媒と前記電子伝導性物質の配合比率が、重量比で１：２〜２：１であることを特徴とする請求項１１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の車両である。
【００６５】
前記触媒と前記電子伝導性物質の配合比率を、重量比で１：２〜２：１にすることにより、触媒効率および出力特性に優れた固体高分子型燃料電池を作製することができる。（実施例および比較例参照）
【００６６】
請求項１８に記載の発明は、前記芳香族化合物が、アントラセンまたはその誘導体からなることを特徴とする請求項１２乃至請求項１７のいずれか１項に記載の車両である。
【００６７】
芳香族化合物の中で、アントラセンは、最もスルホン酸基を置換し易い。
【００６８】
請求項１９に記載の発明は、前記絶縁性基板が、フェノール樹脂基板、または、エポキシ樹脂基板であることを特徴とする請求項８乃至請求項１８のいずれか１項に記載の車両である。
【００６９】
前記絶縁性基板を、フェノール樹脂基板、または、エポキシ樹脂基板とすることにより、固体高分子型燃料電池の動作温度（８０〜１２０℃）に耐久可能な固体高分子型燃料電池を得ることができるものである。
【００７０】
請求項２０に記載の発明は、前記フェノール樹脂基板が、ガラス繊維補強型フェノール樹脂基板であることを特徴とする請求項１９に記載の車両である。
【００７１】
前記フェノール樹脂基板として、ガラス繊維補強型フェノール樹脂基板を用いることにより、高強度かつ寸法安定性の良い固体高分子型燃料電池を得ることができるものである。
【００７２】
請求項２１に記載の発明は、前記エポキシ樹脂基板が、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板であることを特徴とする請求項１９に記載の車両である。
【００７３】
前記エポキシ樹脂基板として、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板を用いることにより、高強度かつ寸法安定性の良い固体高分子型燃料電池を得ることができるものである。
【発明の効果】
【００７４】
本発明により、セパレータおよびガス拡散材を有さない、構造が簡素で安価な固体高分子型燃料電池、および、プロトン伝導性高分子層として、高価かつ耐熱性が劣るスルホン酸基含有フッ素系樹脂を用いない、安価かつ耐熱性が優れた固体高分子型燃料電池および固体高分子型燃料電池システムを用い、かつ、水素が漏洩した場合に確実に検知でき、火災が発生し難い車両を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７５】
本発明の車両の構造の一例を、図１を基に説明する。
【００７６】
シャーシ８上に支持部材７を介してシェル１が据え付けられている。
シェル１内に変形促進部材６を介して水素タンク２および固体高分子型燃料電池装置５が据え付けられている。
水素タンク２は減圧バルブ９を介して水素供給路３と接続されており、水素供給路３は固体高分子型燃料電池装置５と接続されている。
また、シェル１内（密閉空間１０内）には、水素センサ４が設置されている。
【００７７】
変形促進部材６の材料としては、適度な剛性を有し、また、軽量である、アルミニウム鋼を用いることができる。
【００７８】
アルミニウム鋼としては、組成（重量％）が、
１．５≦Ｍｎ≦２．５
２．５≦Ｍｇ≦４．０
Ｚｎ≦５．５
Ｃｕ≦０．３
Ｓｉ≦０．２
Ｆｅ≦０．３
残部がＡｌおよび不可避不純物
の組成の物を用いることができる。
上記組成のアルミニウム鋼の１００℃での耐力は、２００Ｎ／ｍｍ２以下である。
【００７９】
Ｍｎ量が１．５重量％未満では、アルミニウム鋼の耐食性を著しく劣化させてしまい、また、Ｍｎ量が２．５重量％を超えると、アルミニウム鋼の形状凍結性が劣ってしまう。
【００８０】
Ｍｇ量が２．５重量％未満では、アルミニウム鋼の強度が弱過ぎ、Ｍｇ量が４．０重量％を超えると、アルミニウム鋼製造工程における鋳造性が悪化してしまう。
【００８１】
Ｚｎ量が５．５重量％を超えると、アルミニウム鋼の耐食性を著しく劣化させてしまう。
【００８２】
Ｃｕ量が０．３重量％を超えると、アルミニウム鋼の溶接性が悪化してしまう。
【００８３】
Ｓｉ量が０．３重量％を超えると、アルミニウム鋼に粒界腐食が発生し易くなってしまう。
【００８４】
Ｆｅ量が０．３重量％を超えると、アルミニウム鋼の鋳造工程において晶出が起こり、それに起因するアルミニウム鋼孔食の発生が懸念される。
【００８５】
水素タンク２の材料としては、強靱、かつ、水素浸入による劣化が発生し難いクロムモリブデン鋼を用いることができる。
【００８６】
クロムモリブデン鋼としては、組成（重量％）が、
８．００≦Ｃｒ≦１０．００
０．７０≦Ｍｏ≦１．３０
０．３０≦Ｓｉ≦１．００
Ｃ≦０．２０
Ｍｎ≦０．４０
Ｐ≦０．０１５
Ｓ≦０．０１５
Ｃｕ≦０．２０
Ｎｂ≦０．０５０
残部がＦｅおよび不可避不純物
の組成の物を用いることができる。
上記組成のクロムモリブデン鋼の１００℃での耐力は、２５０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００８７】
Ｃｒ量が８．００重量％未満では、耐腐蝕性が劣り、Ｃｒ量が１０．００重量％を超えると、クロムモリブデン鋼の共晶炭化物が粗大化し、クロムモリブデン鋼の転動疲労特性を低下させてしまう。
【００８８】
Ｍｏ量が０．７０重量％未満であると、クロムモリブデン鋼のクリープ強度が弱過ぎ、Ｍｏ量が１．３０重量％を超えると、クロムモリブデン鋼の溶接性が損なわれ、また、Ｍｏは高価なため、製造コストが上昇してしまう。
【００８９】
Ｓｉ量が０．３０重量％未満では、クロムモリブデン鋼の耐力が弱過ぎ、１．００重量％を超えると、クロムモリブデン鋼の靭性が劣化してしまう。
【００９０】
Ｃ量が０．２０重量％を超えると、クロムモリブデン鋼が脆くなってしまう。
【００９１】
Ｍｎ量が０．４０重量％を超えると、クロムモリブデン鋼の溶接性が損なわれてしまう。
【００９２】
Ｐ量が０．０１５重量％を超えると、クロムモリブデン鋼の脆化が促進することが懸念される。
【００９３】
Ｓ量が０．０１５重量％を超えると、クロムモリブデン鋼の溶接部が割れ易くなることが懸念される。
【００９４】
Ｃｕ量が０．２０重量％を超えると、クロムモリブデン鋼の溶接性が損なわれてしまう。
【００９５】
Ｎｂ量が０．０５０重量％を超えると、クロムモリブデン鋼の溶接性が損なわれてしまう。
【００９６】
固体高分子型燃料電池装置５は、固体高分子型燃料電池および固体高分子型燃料電池を収納するためのハウジングからなる。
ハウジングの材料としては、剛性および耐腐食性を有するステンレス鋼を用いることができる。
【００９７】
ステンレス鋼としては、組成（重量％）が、
１７．０≦Ｃｒ≦２０．０
７．０≦Ｎｉ≦１０．５
Ｎ≦０．１５
Ｓｉ≦１．００
Ｍｎ≦０．４０
Ｃ≦０．０３
Ｐ≦０．０４０
Ｓ≦０．０３
残部がＦｅおよび不可避不純物
の組成の物を用いることができる。
上記組成のステンレス鋼の１００℃での耐力は、２６０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００９８】
Ｃｒ量が１７．０重量％未満では、耐腐蝕性が劣り、Ｃｒ量が２０．０重量％を超えると、ステンレス鋼の共晶炭化物が粗大化し、ステンレス鋼の転動疲労特性を低下させてしまう。
【００９９】
Ｎｉ量が７．０重量％未満では、ステンレス鋼の耐力が弱過ぎ、Ｎｉ量が１０．５重量％を超えると加工性が悪くなってしまう。
【０１００】
Ｎ量が０．１５重量％を超えると、衝撃遷移温度特性を劣化させる傾向がある。
【０１０１】
Ｓｉ量が１．００重量％を超えると、クロムモリブデン鋼の靭性が劣化してしまう。
【０１０２】
Ｍｎ量が０．４０重量％を超えると、ステンレス鋼の溶接性が損なわれてしまう。
【０１０３】
Ｃ量が０．３０重量％を超えると、ステンレス鋼が脆くなってしまう。
【０１０４】
Ｐ量が０．０４０重量％を超えると、ステンレス鋼の脆化が促進することが懸念される。
【０１０５】
Ｓ量が０．０３重量％を超えると、ステンレス鋼の溶接部が割れ易くなることが懸念される。
【０１０６】
変形促進部材６の材質は、前記水素タンク２およびハウジングの材質よりも軟質であることが好ましい。
変形促進部材６の材質を、前記水素タンク２の材質およびハウジングの材質よりも軟質にすることにより、車両に対して衝突などの応力が負荷された時に、変形促進部材６を優先的に塑性変形させ、変形促進部材６に応力エネルギーを吸収させ、水素タンク２およびハウジングの受ける応力を緩和し、水素タンク２およびハウジングの圧壊を防止することができる。
【０１０７】
水素供給路３としては、常螺旋形状を有する銅配管を用いることができる。
【０１０８】
水素供給路３を、常螺旋構造を有する銅配管とすることにより、車両に対して衝突などの応力が負荷された時に、常螺旋構造で応力エネルギーを吸収して水素供給路３の受ける応力を緩和し、水素供給路３の圧壊を防止することができる。
また、銅は、延展性に優れた金属であり、応力エネルギーを吸収し易く、よって、水素供給路３に用いる材料として相応しい。
【０１０９】
シェル１は、固体高分子型燃料電池システムを外部衝撃から保護する役割と、固体高分子型燃料電池システムから漏洩した水素を補足する役割を有する。
【０１１０】
シェル１と固体高分子型燃料電池システムの間には密閉空間１０が設けられ、該密閉空間１０に水素センサ４が設置され、また、該密閉空間１０には不活性ガスが充填されている。
【０１１１】
固体高分子型燃料電池システムから水素が漏洩した場合、漏洩した水素をシェル１内に補束し、車両火災を防止する。
【０１１２】
補足した水素は、大気中に拡散逃避することなく、水素センサ４によって確実に検知することができる。
【０１１３】
水素センサ４によって固体高分子型燃料電池システムから水素漏洩が検知された場合、減圧バルブ９を閉鎖する。
【０１１４】
シェル１の材料としては、剛性および耐腐食性に優れるＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３１６を用いることができる。
【０１１５】
固体高分子型燃料電池の構造の一例を、図２を基に説明する。
【０１１６】
本発明の固体高分子型燃料電池は、貫通孔１２０（燃料ガス流路）および貫通孔１４０（酸化剤ガス流路）が形成された絶縁性基板１１０´と、貫通孔１２０（燃料ガス流路）表面に形成されたアノード１２と、貫通孔１４０（酸化剤ガス流路）表面に形成されたカソード１４と、該アノード１２と該カソード１４に接するように前記絶縁性基板１１０´上に形成されたプロトン伝導性高分子層１３と、配線１１を有した構造となっている。
【０１１７】
アノード１２、カソード１４には触媒を担持した電子伝導性物質、プロトン伝導性物質、および、結着剤が含まれる。
【０１１８】
本発明の固体高分子型燃料電池の動作を、図３を基に説明する。
【０１１９】
燃料ガス中のＨ２は、貫通孔１２０（燃料ガス流路）からアノード１２に含まれる触媒表面に供給され、触媒の働きによって下記の式（３）の反応によってＨ＋とｅ−とに分れる。（図３（ａ）（ｂ）参照）
【０１２０】
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−      （３）
【０１２１】
アノード１２に含まれる触媒表面にて発生したＨ＋は、アノード１２に含まれるプロトン伝導性物質を介して、プロトン伝導性高分子層１３に到達し、その後、プロトン伝導性高分子層１３を通り、その後、カソード１４に含まれるプロトン伝導性物質を介して、カソード１４に含まれる触媒表面に達する。（図３（ｂ）参照）
【０１２２】
アノード１２に含まれる触媒表面にて発生したｅ−は外部回路２００を通ってカソード１４に含まれる触媒表面に達する。（図３（ｂ）参照）
【０１２３】
カソード１４に含まれる触媒表面に達したＨ＋およびｅ−は、貫通孔１４０（酸化剤ガス流路）からカソード１４に含まれる触媒表面に達した酸素と、カソード１４に含まれる触媒の働きにより、下記の式（４）の反応によってＨ２Ｏとなる。（図３（ｃ）（ｄ）参照）
【０１２４】
４Ｈ＋＋４ｅ−＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ      （４）
【０１２５】
本発明の固体高分子型燃料電池の作製方法を、図４を基に説明する。
【０１２６】
まず、絶縁性基板１１０に貫通孔１２０（燃料ガス流路）、貫通孔１４０（酸化剤ガス流路）を形成する。（図４（ｂ）参照）
【０１２７】
絶縁性基板１１０としては、フェノール樹脂基板、または、エポキシ樹脂基板を用いることができ、フェノール樹脂基板としては、ガラス繊維補強型フェノール樹脂基板が好ましく、エポキシ樹脂基板としては、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板が好ましい。
【０１２８】
貫通孔１２０（燃料ガス流路）、貫通孔１４０（酸化剤ガス流路）の形成方法としては、打ち抜き加工法、ドリル加工法または、レーザ加工法を用いることができる。
【０１２９】
次に、貫通孔１２０（燃料ガス流路）表面にアノード１２、および、貫通孔１４０（酸化剤ガス流路）表面にカソード１４を形成する。（図４（ｃ）参照）
【０１３０】
アノード１２およびカソード１４の材料としては、プロトン伝導性物質であるスルホン酸基が置換された芳香族化合物、および、電子伝導性物質であるアセチレンブラック、および、触媒であるＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＯｓおよびＩｒから選ばれた１種または２種以上の金属、および、結着剤であるポリエーテルスルホンを用いることができる。
【０１３１】
アノード１２およびカソード１４の形成方法としては、触媒を担持した電子伝導性物質、プロトン伝導性物質、および、結着剤を、溶媒（Ｎ−メチル−１−ピロリドン、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコールなど）に溶解して触媒インクを生成した後、触媒インクを（貫通孔を形成した）絶縁性基板１１０´上にスクリーン印刷する方法を用いることができる。
【０１３２】
触媒を担持した電子伝導性物質の作製方法としては、電子伝導性物質を酸化処理して、電子伝導性物質の表面にカルボキシル基などの酸性基を形成した後、触媒を有する錯体陽イオンを溶存種として含有する溶液に浸漬して、電子伝導性物質表面の酸性基に存在するイオンを、触媒を有する錯体陽イオンとイオン交換させることによって、電子伝導性物質表面に触媒を有する錯体を担持した後、溶液から濾別し、その後、蒸留水で洗浄し、その後、還元する方法を用いることができる。
【０１３３】
触媒と電子伝導性物質は、重量比で１：２〜２：１の範囲にすることが好ましい。
【０１３４】
次に、アノード１２およびカソード１４に接するように、（貫通孔を形成した）絶縁性基板１１０´上にプロトン伝導性高分子層１３を形成する。（図４（ｄ）参照）
【０１３５】
プロトン伝導性高分子層１３の材料としては、プロトン伝導性物質であるスルホン酸基が置換された芳香族化合物、および、結着剤であるポリエーテルスルホンを用いることができる。
【０１３６】
プロトン伝導性高分子層１３の形成方法としては、プロトン伝導性物質、および、結着剤を、溶媒（Ｎ−メチル−１−ピロリドン、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコールなど）に溶解してプロトン伝導性高分子層前駆体インクを生成した後、該プロトン伝導性高分子層前駆体インクをアノード１２およびカソード１４に接するように、（貫通孔を形成した）絶縁性基板１１０´上にスクリーン印刷する方法を用いることができる。
【０１３７】
次に、配線１１を絶縁性基板１１０´上に形成する。（図４（ｅ）参照）
【０１３８】
配線１１の材料としては、銀の微粉末を有機溶媒と樹脂中に分散させた銀ペーストや、銅の微粉末を有機溶媒と樹脂中に分散させた銅ペーストを用いることができる。
【０１３９】
有機溶媒としては、ブチルカルビトールを用いることができる。
【０１４０】
樹脂としては、ビニル基を有するフェノール樹脂を用いることができる。
【０１４１】
配線１１の形成方法としては、銀ペーストまたは銅ペーストを粘度３０〜４０Ｐａ・ｓに調整し、その後、スクリーン印刷する方法を用いることができる。
【実施例１】
【０１４２】
（水素タンクの作製）
厚さ５ｍｍのクロムモリブデン合金板を口径３３０ｍｍの円筒形にして水素タンクの胴体を形成し、その後、胴体の両端開口部を、厚さ５ｍｍのクロムモリブデン合金板を半球状にした鏡材で閉鎖し、溶接することにより水素タンクを作製した。
【０１４３】
（水素タンクへの減圧バルブの取り付け）
前記鏡材に減圧バルブをとりつけるためのネジ孔を形成し、該ネジ孔を介して、水素タンクと市販の減圧バルブを接続し、その後、水素タンクと減圧バルブの接続部を溶接することにより、水素タンクへ減圧バルブを取り付けた。
【０１４４】
（減圧バルブへの水素供給路の接続）
減圧バルブへ公知の継手方法を用いて、内径５ｍｍ外径７ｍｍの常螺旋状の銅管を接続した。
【０１４５】
（固体高分子型燃料電池の作製）
まず、厚さ８０μｍのガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板（ＦＲ−４）（日立化成工業社製、ＭＣＬ−Ｅ−６７）に付着したゴミを、エアーガンを用いて除去した後、鉄板にベークライトを重ねて構成した打抜台上にセットした。
【０１４６】
次に、打抜台上にセットしたガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板をプレス機に組み込んだ打抜刃で打ち抜き、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板に直径３ｍｍの貫通孔を２０孔形成した。
【０１４７】
次に、アントラセン４０ｇを濃硫酸（９６％）６００ｍｌに溶解し、２５０℃下において１５時間加熱し、その後、濃硫酸を濾別除去し、その後、残留物を水洗し、スルホン酸基が置換された芳香族化合物（スルホン酸密度＝４．６ｍｍｏｌ／ｇ）を得た。
【０１４８】
スルホン酸基が置換された芳香族化合物を、金型を用いて一軸成形し、その後、静水圧プレス（ＣＩＰ）を用いて２０００ｋｇ／ｃｍ２の圧力にて、円柱状（直径１０ｍｍ×高さ０．７ｍｍ）ディスクに成形し、その後、円柱状ディスクの両面にＰｔを蒸着して測定用電極を形成し、その後、測定用電極を、導線を介してインピーダンスアナライザの端子に接続し、その後、円柱状ディスクの状態を１００℃、湿度０％（カールフィッシャー法にて測定）にした後、公知の交流インピーダンス法を用いて、測定周波数２０ｋＨｚの条件にて、円柱状ディスクのオーミック抵抗値を測定し、その後、該オーミック抵抗値（測定装置中のリード抵抗成分は補正した）と円柱状ディスクの寸法からスルホン酸基が置換された芳香族化合物のプロトン導電率を算出したところ、スルホン酸基が置換された芳香族化合物のプロトン導電率は１．４×１０−１Ｓ・ｃｍ−１であった。
【０１４９】
次に、アセチレンブラック（比表面積２５７ｍ２／ｇ）（Ｃａｂｏｔ社製、Ｖｕｌｃａｎ  ＸＣ−７２Ｒ）２５ｇを、０．５ｍｏｌ／リットル過マンガン酸カリウム水溶液１０リットルに入れ、７５℃下において、５時間反応させた。
【０１５０】
次に、反応生成物を濾別し、７５℃の蒸留水を用いて洗浄し、１０５℃下において乾燥した後、白金含有量１０ｇ／リットルのヘキサアンミン白金（ＩＶ）塩化物（［Ｐｔ（ＩＶ）（ＮＨ３）６］Ｃｌ４）水溶液に室温で浸漬してイオン交換した。
【０１５１】
次に、反応液から反応生成物を濾別し、その後、反応生成物を７５℃の蒸留水を用いて洗浄し、その後、１０５℃下において乾燥させた後、気温１８０℃の水素気流中において還元することにより、Ｐｔ触媒を担持した電子伝導性物質を得た。
【０１５２】
次に、以下の組成になるように、平均粒径（体積平均粒径（Ｄｖ））が１ｎｍのＰｔ（触媒）を担持したアセチレンブラック（電子伝導性物質）（Ｐｔ重量：アセチレンブラック重量＝１：２）、前記スルホン酸基が置換された芳香族化合物（プロトン伝導性物質）、および、ポリエーテルスルホン（結着剤）を溶媒に溶解し、その後、周波数４０ｋＨｚで１５分間超音波撹拌することにより、触媒インクを調整した。
・Ｐｔ（触媒）を担持したアセチレンブラック（電子伝導性物質）          ７．５重量％
・スルホン酸基が置換された芳香族化合物（プロトン伝導性物質）        ２．５重量％
・ポリエーテルスルホン（結着剤）                                  １０．０重量％
・Ｎ−メチル−１−ピロリドン（溶媒）                              ３０．０重量％
・イソプロピルアルコール（溶媒）                                  ２５．０重量％
・ノルマルプロピルアルコール（溶媒）                              ２５．０重量％
【０１５３】
触媒インクの粘度を、回転粘度計（リオン社製、ビスコテスターＶＴ−０４）を用いて測定したところ、触媒インクの粘度は、２５℃下において３．０×１０２ｍＰａ・ｓであった。
【０１５４】
次に、以下の組成になるように、前記スルホン酸基が置換された芳香族化合物（プロトン伝導性物質）、および、ポリエーテルスルホン（結着剤）を溶媒に溶解し、その後、周波数４０ｋＨｚで１５分間超音波撹拌することにより、プロトン伝導性高分子層前駆体インクを調整した。
・スルホン酸基が置換された芳香族化合物（プロトン伝導性物質）      １０．０重量％
・ポリエーテルスルホン（結着剤）                                  １０．０重量％
・Ｎ−メチル−１−ピロリドン（溶媒）                              ３０．０重量％
・イソプロピルアルコール（溶媒）                                  ２５．０重量％
・ノルマルプロピルアルコール（溶媒）                              ２５．０重量％
【０１５５】
プロトン伝導性高分子層前駆体インクの粘度を、回転粘度計（リオン社製、ビスコテスターＶＴ−０４）を用いて測定したところ、プロトン伝導性高分子層前駆体インクの粘度は、２５℃下において３．１×１０２ｍＰａ・ｓであった。
【０１５６】
次に、前記調整した触媒インクを＃２５０ＳＵＳメッシュ×乳剤厚２０μｍ×線径０．０５ｍｍのスクリーン上に載せた。
【０１５７】
次に、スキージ圧５ｋｇｆ／ｃｍ２、スキージ速度１００ｍｍ／秒、スクリーンと前記貫通孔形成済みのガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板のクリアランスが２．５ｍｍの条件にて触媒インクを貫通孔形成済みのガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板上に押し出し（スクリーン印刷し）、その後、窒素雰囲気中において１２０℃下で１時間の熱処理を施し、その後、３０分間放冷し、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板に形成された貫通孔表面にアノードおよびカソードを形成した。
【０１５８】
次に、前記調整したプロトン伝導性高分子層前駆体インクを＃２５０ＳＵＳメッシュ×乳剤厚２０μｍ×線径０．０５ｍｍのスクリーン上に載せた。
【０１５９】
次に、スキージ圧５ｋｇｆ／ｃｍ２、スキージ速度１００ｍｍ／秒、スクリーンと前記アノードおよびカソード形成済みのガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板のクリアランスが２．５ｍｍの条件にてプロトン伝導性高分子層前駆体インクを、アノードおよびカソードと接するように貫通孔形成済みのガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板上に押し出し（スクリーン印刷し）、その後、窒素雰囲気中において１２０℃下で１時間の熱処理を施し、その後、３０分間放冷することにより、プロトン伝導性高分子層を形成した。
【０１６０】
次に、導電性銀ペースト（株式会社アサヒ化学研究所製、ＬＳ−５０４Ｊ）を、ブチルカルビトールを用いて希釈することにより、粘度３．５×１０２ｍＰａ・ｓ（２５℃下における回転粘度計（リオン社製、ビスコテスターＶＴ−０４）測定値）に調整した。
【０１６１】
次に、調整した導電性銀ペーストを＃２００ＳＵＳメッシュ×乳剤厚２０μｍ×線径０．０５ｍｍのスクリーン上に載せた。
【０１６２】
次に、スキージ圧５ｋｇｆ／ｃｍ２、スキージ速度１００ｍｍ／秒、スクリーンとプロトン伝導性高分子層形成済みのガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板のクリアランスが２．５ｍｍの条件にて、導電性銀ペーストをアノードおよびカソードに接するようにガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板上に押し出し（スクリーン印刷し）、その後、窒素雰囲気中において１５０℃下で３０分間の熱処理を施した後、３０分間放冷することにより、（アノードおよびカソードからなる）電極対３００セットを電気的直列に接続するための配線を作製した。
【０１６３】
（固体高分子型燃料電池の起電力の測定）
次に、固体高分子型燃料電池の貫通孔（燃料ガス通路）に燃料ガス導入管を、また、固体高分子型燃料電池の貫通孔（酸化剤ガス通路）に酸化剤ガス導入管を接続し、燃料ガス導入管に、組成がＨ２：ＣＯ２：Ｈ２Ｏ＝８２：８：１０である燃料ガス（１００℃、相対湿度０％）を流量０．３リットル／分の割合で流し、同時に、酸化剤ガス導入管に酸素ガス（１００℃、相対湿度０％）を流量１．０リットル／分の割合で流しながら、固体高分子型燃料電池を１００℃、相対湿度０％の条件にて１０時間保管した。
【０１６４】
１０時間保管後における、固体高分子型燃料電池のプロトン伝導性高分子の含水率は、湿度０％（カールフィッシャー法にて測定）であった。
【０１６５】
この時の固体高分子型燃料電池の起電力は、３１２Ｖであり、良好な出力が得られたことを確認した。
【０１６６】
（固体高分子型燃料電池システムの作製）
まず、組成（重量％）が、
Ｃｒ＝１８．５０％
Ｎｉ＝９．００％
Ｍｎ＝１．００％
Ｎ＝０．１０％
Ｃ＝０．０１％
Ｓｉ＝０．５０％
Ｐ＝０．０２％
Ｓ＝０．０１％
残部がＦｅおよび不可避不純物からなる１６７５℃の溶湯を鋳型内に注湯した。
【０１６７】
次に、鋳型の内部温度が１０００℃まで下がった時点で型ばらしを行い、その後、２５℃の水を用いて冷却することによって、固体高分子型燃料電池を収納するためのハウジングを作製した。
【０１６８】
次に、固体高分子型燃料電池をハウジングに組み込み、固体高分子型燃料電池装置を作製した。
【０１６９】
次に、水素供給路を、公知の継手方法を用いて、固体高分子型燃料電池装置に接続した。
【０１７０】
（変形促進部材の作製）
次に、組成（重量％）が、
Ｍｎ＝２．０％
Ｍｇ＝３．０％
Ｚｎ＝４．５％
Ｃｕ＝０．２％
Ｓｉ＝０．１％
Ｆｅ＝０．２％
残部がＡｌおよび不可避不純物である断面円形のアルミニウムバーを、連続圧延機を用いて、アルミニウムバー中央部の断面積がアルミニウムバー端部の断面積の５０％になるように縮径加工することにより、変形促進部材を作製した。
【０１７１】
（シェルの作製）
まず、組成（重量％）が、
Ｃｒ＝１８．５０％
Ｎｉ＝９．００％
Ｍｎ＝１．００％
Ｎ＝０．１０％
Ｃ＝０．０１％
Ｓｉ＝０．５０％
Ｐ＝０．０２％
Ｓ＝０．０１％
残部がＦｅおよび不可避不純物からなる１６７５℃の溶湯を鋳型内に注湯した。
【０１７２】
次に、鋳型の内部温度が１０００℃にまで下がった時点で型ばらしを行い、その後、２５℃の水を用いて冷却することによって、固体高分子型燃料電池システムを収納するためのシェルを作製した。
【０１７３】
（車両の作製）
次に、固体高分子型燃料電池システムと、変形促進部材と、シェルを溶接し、シェル内に固体高分子型燃料電池システムを固定した後、シェルとシャーシをボルト固定することにより、車両を得た。
【実施例２】
【０１７４】
Ｐｔ（触媒）の平均粒径（体積平均粒径（Ｄｖ））を３ｎｍにした以外は、実施例１と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
【０１７５】
固体高分子型燃料電池の起電力は、３０７Ｖであり、良好な出力が得られたことを確認した。
【実施例３】
【０１７６】
Ｐｔ（触媒）の平均粒径（体積平均粒径（Ｄｖ））を５ｎｍにした以外は、実施例１と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
【０１７７】
固体高分子型燃料電池の起電力は、３０１Ｖであり、良好な出力が得られたことを確認した。
【実施例４】
【０１７８】
Ｐｔ（触媒）重量：アセチレンブラック（電子伝導性物質）重量＝１：１にした以外は、実施例１と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
【０１７９】
固体高分子型燃料電池の起電力は、３３３Ｖであり、良好な出力が得られたことを確認した。
【実施例５】
【０１８０】
Ｐｔ（触媒）の平均粒径（体積平均粒径（Ｄｖ））を３ｎｍ、Ｐｔ（触媒）重量：アセチレンブラック（電子伝導性物質）重量＝１：１にした以外は、実施例１と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
【０１８１】
固体高分子型燃料電池の起電力は、３０６Ｖであり、良好な出力が得られたことを確認した。
【実施例６】
【０１８２】
Ｐｔ（触媒）の平均粒径（体積平均粒径（Ｄｖ））を５ｎｍ、Ｐｔ（触媒）重量：アセチレンブラック（電子伝導性物質）重量＝１：１にした以外は、実施例１と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
【０１８３】
固体高分子型燃料電池の起電力は、３０５Ｖであり、良好な出力が得られたことを確認した。
【実施例７】
【０１８４】
Ｐｔ（触媒）重量：アセチレンブラック（電子伝導性物質）重量＝２：１にした以外は、実施例１と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
【０１８５】
固体高分子型燃料電池の起電力は、３５４Ｖであり、良好な出力が得られたことを確認した。
【実施例８】
【０１８６】
Ｐｔ（触媒）の平均粒径（体積平均粒径（Ｄｖ））を３ｎｍ、Ｐｔ（触媒）重量：アセチレンブラック（電子伝導性物質）重量＝２：１にした以外は、実施例１と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
【０１８７】
固体高分子型燃料電池の起電力は、３１８Ｖであり、良好な出力が得られたことを確認した。
【実施例９】
【０１８８】
Ｐｔ（触媒）の平均粒径（体積平均粒径（Ｄｖ））を５ｎｍ、Ｐｔ（触媒）重量：アセチレンブラック（電子伝導性物質）重量＝２：１にした以外は、実施例１と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
【０１８９】
固体高分子型燃料電池の起電力は、３０９Ｖであり、良好な出力が得られたことを確認した。
【０１９０】
＜比較例１＞
Ｐｔ（触媒）の平均粒径（体積平均粒径（Ｄｖ））を１０ｎｍにした以外は、実施例１と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
【０１９１】
固体高分子型燃料電池の起電力は、２１６Ｖであった。
【０１９２】
＜比較例２＞
Ｐｔ（触媒）の平均粒径（体積平均粒径（Ｄｖ））を１０ｎｍに、Ｐｔ（触媒）重量：アセチレンブラック（電子伝導性物質）重量＝１：１にした以外は、実施例１と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
【０１９３】
固体高分子型燃料電池の起電力は、２２５Ｖであった。
【０１９４】
＜比較例３＞
Ｐｔ（触媒）の平均粒径（体積平均粒径（Ｄｖ））を１０ｎｍに、Ｐｔ（触媒）重量：アセチレンブラック（電子伝導性物質）重量＝２：１にした以外は、実施例１と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
【０１９５】
固体高分子型燃料電池の起電力は、２３４Ｖであった。
【０１９６】
＜比較例４＞
Ｐｔ（触媒）重量：アセチレンブラック（電子伝導性物質）重量＝１：３にした以外は、実施例１と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
【０１９７】
固体高分子型燃料電池の起電力は、２１３Ｖであった。
【０１９８】
＜比較例５＞
Ｐｔ（触媒）の平均粒径（体積平均粒径（Ｄｖ））を５ｎｍに、Ｐｔ（触媒）重量：アセチレンブラック（電子伝導性物質）重量＝１：３にした以外は、実施例１と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
【０１９９】
固体高分子型燃料電池の起電力は、２０４Ｖであった。
【０２００】
＜比較例６＞
Ｐｔ（触媒）重量：アセチレンブラック（電子伝導性物質）重量＝３：１にした以外は、実施例７と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
【０２０１】
固体高分子型燃料電池の起電力は、３５４Ｖであった。
【０２０２】
実施例７よりもＰｔを多量に使用したが、起電力は実施例７と同じで、高価なＰｔの使用量を増やした意味が見出されなかった。
【０２０３】
＜比較例７＞
Ｐｔ（触媒）重量：アセチレンブラック（電子伝導性物質）重量＝３：１にした以外は、実施例９と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
【０２０４】
固体高分子型燃料電池の起電力は、３０９Ｖであった。
【０２０５】
実施例９よりもＰｔを多量に使用したが、起電力は実施例９と同じで、高価なＰｔの使用量を増やした意味が見出されなかった。
【産業上の利用可能性】
【０２０６】
本発明の、車両は、自動車に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２０７】
【図１】本発明の車両の構造を説明するための断面図である。
【図２】本発明の固体高分子型燃料電池の構造を説明するための正面図である。
【図３】本発明の固体高分子型燃料電池の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の固体高分子型燃料電池の作製方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【０２０８】
１・・・・・・シェル
２・・・・・・水素タンク
３・・・・・・水素供給路
４・・・・・・水素センサ
５・・・・・・固体高分子型燃料電池装置
６・・・・・・変形促進部材
７・・・・・・支持部材
８・・・・・・シャーシ
９・・・・・・減圧バルブ
１０・・・・・密閉空間
１１・・・・・配線
１２・・・・・アノード
１３・・・・・プロトン伝導性高分子層
１４・・・・・カソード
１１０・・・・絶縁性基板
１１０´・・・（貫通孔を形成した）絶縁性基板
１２０・・・・貫通孔（燃料ガス流路）
１４０・・・・貫通孔（酸化剤ガス流路）
２００・・・外部回路
【図１】
2007335147.tif 000003
【図２】
2007335147.tif 000004
【図３】
2007335147.tif 000005
【図４】
2007335147.tif 000006