(57)【要約】【課題】白金触媒の使用量を低減してしかも触媒粒子の凝集を抑制して三相界面を十二分に形成でき、従って発電特性が優れた固体高分子型燃料電池の電極を製造する方法を提供すること。【解決手段】白金触媒粒子と水素イオン伝導性高分子電解質とを固形分として含む懸濁液を、超音波振動を利用して前記スプレーノズルを共振させながら噴霧して、前記白金触媒担持カーボンの周囲を前記水素イオン伝導性高分子電解質で被覆した微粒子を電極基材２１表面に付着させて電極触媒層２２とする【選択図】図１
2007165075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白金触媒粒子と水素イオン伝導性高分子電解質とを粒子状固形分として含む懸濁液を、スプレーノズルから固体高分子型燃料電池の電極基材の表面へ噴霧し、電極基材表面に付着させて電極触媒層とすることにより、触媒電極を製造する方法において、
超音波振動を利用して前記スプレーノズルを共振させながら噴霧することを特徴とする燃料電池用触媒電極の製造方法。
【請求項２】
前記超音波振動の振動周波数が１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用触媒電極の製造方法。
【請求項３】
前記懸濁液の固形分比が１〜２０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池用触媒電極の製造方法。
【請求項４】
前記懸濁液の粘度が０．１〜５００ｍＰｓであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用触媒電極の製造方法。
【請求項５】
噴霧される前記粒子状固形分の粒径が２０ｎｍ〜５０μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池用触媒電極の製造方法。
【請求項６】
前記電極触媒層の空孔度が５０〜９０％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池用触媒電極の製造方法。
【請求項７】
前記電極触媒層のガス拡散性が１０ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ〜１００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電池用触媒電極の製造方法。
【請求項８】
電極基材表面を６０〜１２０℃に加熱した状態で噴霧することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池用触媒電極の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の方法によって製造された燃料電池用触媒電極を２枚使用し、この２枚の触媒電極の間に水素イオン伝導性高分子電解質膜を挟持させることを特徴とする燃料電池用高分子電解質膜・電極接合体の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法によって製造された燃料電池用高分子電解質膜・電極接合体を、反応ガス流路を有する２枚のセパレータで挟持させることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造が容易であり、ガス拡散性が高く、白金触媒の有効利用率が高い触媒層を有する高分子固体電解質型燃料電池用触媒電極の製造方法に関する。また、本発明は、この触媒電極を利用した燃料電池用高分子電解質膜・電極接合体と燃料電池の製造方法の製造方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
水素と酸素を使用する燃料電池は、その反応生成物が原理的に水のみであり環境への悪影響がほとんどない発電システムとして注目されている。近年、燃料電池のなかでも、水素イオン伝導性を有するイオン交換膜を電解質として使用する固体高分子型燃料電池は、作動温度が低く、出力密度が高く、かつ、小型化が容易に可能なため、車載用電源や家庭据置用電源などへの使用が有望視されている。
【０００３】
固体高分子型燃料電池は、一般的に多数の単セルが積層されて構成されている。単セルは、図３に示すように、アノード側のセパレータ１、アノード側触媒電極２、水素イオン伝導性高分子電解質膜３、カソード側の触媒電極４及びカソード側のセパレータ５を、この順に積層して構成されている。アノード側触媒電極２は、電極基材２１とこの表面に積層された電極触媒層２２とで構成されており、カソード側の触媒電極４は電極基材４１とこの表面に積層された電極触媒層４２とで構成されている。アノード側電極基材２１とカソード側電極基材４１とは、いずれも、ガス拡散性と導電性とを有する材質から構成されており、例えば、カーボンペーパーあるいはカーボンクロス等が利用されている。また、アノード側電極触媒層２２とカソード側電極触媒層４２とは、いずれも、カーボン粒子に白金触媒を担持させて粒子状とし、これを水素イオン伝導性高分子電解質で電極基材２１，４１に固定して構成されている。
【０００４】
そして、アノード側のセパレータ１に設けられた反応ガス流路１ａから水素ガスを供給し、他方、カソード側のセパレータ５に設けられた反応ガス流路５ａから酸素ガスを供給して、これら水素ガスと酸素ガスとを、白金触媒の存在下で反応させることにより、両電極２，４の間に起電力を生じる。
【０００５】
ところで、固体高分子型燃料電池が普及する上で、前記白金触媒の使用量の低減化が
重要な課題として挙げられる。その理由として、地球全体における白金の埋蔵量が限られているためである。たとえば、現在の自動車台数がガソリン車から燃料電池車に置き換わっていった場合に、現在の単位面積あたりの白金使用量では地球の埋蔵量をオーバーしてしまう恐れがある。
【０００６】
白金触媒の使用量の低減化を図るためには、白金触媒の有効利用率を高めることが重要である。しかしながら、ダイコーターやスクリーン印刷などの一般的な湿式法による塗工方法で電極触媒層２２，４２を形成した場合には、その溶媒を徐々に乾燥するため、この乾燥工程中で白金触媒担持カーボンの凝集が進行する。このため、電極触媒層２２，４２における空孔度が低下して燃料ガスの経路が遮断されやすくなり、電極触媒層２２，４２における触媒と水素イオン伝導性高分子電解質から形成される三相界面を十分に形成させることが困難となってしまう。結果として、白金触媒の有効利用率を高めることが困難となり、単位白金量あたりで得られる電池性能が低下してしまうという欠点があった。特に、車載用で用いる場合では瞬時に大電流の発生を必要とするためにコジェネレーション用として用いる場合と比べて燃料ガスの拡散性が不足し電池性能が低下する傾向がある。
【０００７】
そこで一般的な高圧スプレーを用いて触媒層を形成することが提案されている（特許文献１参照）。高圧スプレーを用いた場合では、触媒インクの乾燥速度を高めることができ触媒の凝集を防止し、より多くの三相界面が形成されることが可能となり電池性能を改善する傾向を示す。しかしながら、高圧スプレーを用いて形成された触媒層のガス拡散性は、ＪＩＳ―Ｌ１０９６の通気試験法によって測定される空気通気量として、およそ１〜１０ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ程度の値であり、低白金量では十分な電池性能を発揮できない。また、高圧スプレーでは圧力をかけて噴霧するために吹きつけが強くなってしまいオーバースプレーおよび二次飛散が起こりやすい。そのために吹きつけたインクの回収サイクルを確立するなどの工夫をしない限り、触媒インク自体の有効利用率が１５〜２０％前後と低く、堆積した触媒層における白金触媒の有効利用率も５〜５０％前後と低くなってしまう欠点がある。さらに、オーバースプレーおよび二次飛散によって膜厚のムラも起こりやすい欠点もある。
【特許文献１】特開平８−１１５７２６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のような技術的背景の下でなされたもので、白金触媒の使用量を低減してしかも触媒粒子の凝集を抑制して三相界面を十二分に形成でき、従って発電特性が優れた固体高分子型燃料電池の電極を製造する方法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】
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の発明は、白金触媒粒子と水素イオン伝導性高分子電解質とを粒子状固形分として含む懸濁液を、スプレーノズルから固体高分子型燃料電池の電極基材の表面へ噴霧し、電極基材表面に付着させて電極触媒層とすることにより、触媒電極を製造する方法において、
超音波振動を利用して前記スプレーノズルを共振させながら噴霧することを特徴とする燃料電池用触媒電極の製造方法である。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、前記超音波振動の振動周波数が１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用触媒電極の製造方法である。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、前記懸濁液の固形分比が１〜２０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池用触媒電極の製造方法である。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、前記懸濁液の粘度が０．１〜５００ｍＰｓであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用触媒電極の製造方法である。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、噴霧される前記粒子状固形分の粒径が２０ｎｍ〜５０μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池用触媒電極の製造方法である。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、前記電極触媒層の空孔度が５０〜９０％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池用触媒電極の製造方法である。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明は、前記電極触媒層のガス拡散性が１０ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ〜１００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電池用触媒電極の製造方法である。
【００１６】
また、請求項８に記載の発明は、電極基材表面を６０〜１２０℃に加熱した状態で噴霧
することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池用触媒電極の製造方法である。
【００１７】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の方法によって製造された燃料電池用触媒電極を２枚使用し、この２枚の触媒電極の間に水素イオン伝導性高分子電解質膜を挟持させることを特徴とする燃料電池用高分子電解質膜・電極接合体の製造方法である。
【００１８】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の方法によって製造された燃料電池用高分子電解質膜・電極接合体を、反応ガス流路を有する２枚のセパレータで挟持させることを特徴とする燃料電池の製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明においては、超音波振動を利用してスプレーノズルを共振させながら噴霧するため、懸濁液に超音波エネルギーを付与して固形分をその凝集エネルギーから開放する。このため、噴霧される微粒子の粒度分布がシャープとなり、また、平均粒子径も小さくなる。そして、このため、形成される電極触媒層の空孔度が大きくなり、ガス拡散性が向上し、三相界面を十二分に形成することが可能となる。なお、電極触媒層の空孔度とは、電極面積と触媒層の厚みとの積に対する空孔自体の体積の割合で、細孔分布測定装置ポアサイザー９３２０（（株）島津製作所製）にて測定が可能である。
【００２０】
また、超音波エネルギーによって固形分を微粒子化するため、その噴霧速度を遅くすることが可能である。例えば、高圧スプレーによって噴霧する場合には、固形分を微粒子化するため、１０〜２０ｍ／ｓｅｃの高速で噴霧する必要があるのに対し、請求項１に記載の発明においては０．１〜０．５ｍ／ｓｅｃの噴霧速度で噴霧することが可能である。そのため、噴霧された微粒子は、オーバースプレーおよび二次飛散を最低限に抑制してその塗着効率を向上させ、白金触媒の使用量を低減することができる。
【００２１】
このため、本発明によれば、白金触媒の使用量を低減してしかも触媒粒子の凝集を抑制して三相界面を十二分に形成でき、従って発電特性が優れた固体高分子型燃料電池の電極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】
【００２２】
本発明は、白金触媒粒子と水素イオン伝導性高分子電解質とを固形分として含む懸濁液（触媒インク）を、超音波振動を利用して前記スプレーノズルを共振させながら噴霧して、前記白金触媒担持カーボンの周囲を前記水素イオン伝導性高分子電解質で被覆した微粒子を電極基材表面に付着させて電極触媒層とするものである。
【００２３】
本発明で用いる白金触媒粒子としては、白金単体もしくは白金担持カーボン粒子が使用できる。その他では、パラジウム、ルテニウム等と白金との合金、もしくはその合金を担持したカーボン粒子などでもよい。水素イオン伝導性高分子電解質は、ナフィオン（デュポン社製；登録商標）等のフッ素系陽イオン交換樹脂であることが好ましい。前記白金触媒粒子と前記水素イオン伝導性高分子電解質は混合後に分散処理を行うことが必要である。触媒インクの分散は、ボールミルや超音波ホモジナイザーなどで行うことが可能である。この水素イオン伝導性高分子電解質は、分散処理や噴霧処理の際に白金触媒粒子の周囲に付着して、全体として微粒子を形成する。
【００２４】
また、触媒インクで使用する溶媒は特に限定されず、触媒粒子や水素イオン伝導性高分子電解質が反応することがない揮発性の液体有機溶媒が含まれることが望ましく、特にイソプロパノールなどのアルコールが望ましい。水素イオン伝導性高分子電解質と親和性が
高い水が含まれていてもよい。
【００２５】
また、本発明において、超音波振動を利用して共振させながら噴霧する前記スプレーは、ピエゾセラミックなどによって発生させた超音波をスプレーノズル部に伝え共振させることによって、そこを通過する触媒インクに超音波エネルギーを付与させて、インク自体が寄り集まろうとする凝集エネルギーから解き放させることにより霧化させて噴霧させる超音波スプレーである。
【００２６】
このような超音波スプレーの振動周波数は１０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚが望ましい。振動周波数が１０ｋＨｚ以下の場合では、超音波エネルギーが足りなくて触媒インクの凝集エネルギーによる束縛を開放しきれずに液体を霧状態とすることができない。また、振動周波数が５００ｋＨｚ以上の場合では、与えられた超音波振動に対して追随できず共振できなくなってしまう触媒インクの割合が増加してしまい、霧微粒子のシャープな粒子分布が損なわれてしまう。
【００２７】
また、噴霧する触媒インクの固形分比は１〜２０ｗｔ％であることが望ましい。１ｗｔ％以下では触媒層を形成するための噴霧時間が長くなってしまい生産性が低下してしまうためである。また、２０ｗｔ％以上では触媒インクの分散性が低下し、与えられた超音波振動に対して追随できず共振できなくなってしまうインクの割合が増加してしまい、触媒インクの凝集エネルギーの束縛から解放されない部分が生じてしまいシャープな粒子分布が損なわれてしまう。
【００２８】
噴霧する触媒インクの粘度は０．１〜５００ｍＰａであることが望ましい。触媒インクの粘度は触媒インクの固形分比に依存するが、触媒インクの粘度が０．１ｍＰａ以下の場合では触媒層を形成するための噴霧時間が長くなってしまい生産性が低下してしまうためである。さらに、付与された超音波振動とうまく追随ができずに共振できない恐れも生じる。触媒インクの粘度が５００ｍＰａ以上の場合では触媒インクの分散性が低下して触媒が凝集状態となり、与えられた超音波振動に対して追随できず共振できなくなってしまう触媒インクの割合が増加してしまい、触媒インクの凝集エネルギーの束縛から解放されない部分が生じてしまいシャープな粒子分布が損なわれてしまう。
【００２９】
また、噴霧する固形分粒子のサイズは２０ｎｍ〜５０μｍであることが望ましい。その粒子サイズが２０ｎｍ未満であると、触媒インクの粘度が低すぎてしまい付与された超音波振動とうまく追随ができずに共振できない恐れが生じる。また、粒子サイズが５０μｍを越えると、ノズルが詰まる恐れがある。さらに、与えられた超音波振動に対して追随できず共振できなくなってしまう触媒インクの割合が増加してしまい、触媒インクの凝集エネルギーの束縛から解放されない部分が生じてしまい霧粒子のシャープな粒子分布が損なわれてしまう。
【００３０】
そして、振動周波数１０ｋ〜５００ｋＨｚの超音波スプレーを利用し、固形分比１〜２０ｗｔ％、粘度０．１〜５００ｍＰａ、白金触媒粒子の周囲に前記水素イオン伝導性高分子電解質が付着した微粒子の粒子サイズ２０ｎｍ〜５０μｍの触媒インクを使用することにより、噴霧される微粒子の粒度分布がシャープとなり、また、平均粒子径も小さくなる。そして、このため、空孔度５０〜９０％、ガス拡散性１０〜１００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃの電極触媒層を形成することが可能となる。
【００３１】
なお、電極触媒層の空孔度が５０％未満であると反応ガスの供給が不十分となり電池性能が低下する。また、空孔度が９０％を越えると導電性が低下し直流抵抗が増加すること及び電極触媒層としての機械的強度が低下して不十分となる。
【００３２】
また、電極触媒層のガス拡散性はＪＩＳ−Ｌ１０９６の通気試験法によって測定される空気通気量で評価されるもので、前記空孔度に依存するが、これが１０ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ未満であると反応ガスの供給が不十分となり電池性能が低下する。また、触媒層のガス拡散性が１００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃを越えると反応ガスの供給は十分であるが、導電性が低下して直流抵抗が増加し、また、電極触媒層としての機械的強度が低下して不十分となる。
【００３３】
次に、本発明において、噴霧する基材は、固体高分子型燃料電池の電極基材であって、一般にガス拡散性と導電性とを有する材質から成り、例えば、カーボンペーパー又はカーボンクロス等が使用できる。噴霧する前に予め電極基材上に目処め層を形成させてもよい。目処め層は、触媒インクが電極の中へ染み込むことを防止する層であり、その噴霧量が少ない場合でも電極の中へ染み込むことがなく、電極上に堆積して皮膜を形成して三相界面を形成する。このような目処め層は、例えば、カーボンとフッ素系樹脂を混練してフッ素系樹脂の融点以上の温度で焼結させることにより形成することができる。フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が利用できる。
【００３４】
また、この電極基材の表面を６０〜１２０℃に加熱した状態で噴霧することが望ましい。６０〜１２０℃に加熱した電極基材の表面に噴霧することによって、触媒インク中の溶媒を瞬時に乾燥させて、着滴後の白金触媒粒子の凝集を防止して、触媒層の空孔度を向上させることができる。電極表面が６０℃未満では溶媒を瞬時に乾燥させる効果が低い。また、電極表面が１２０℃を越えると乾燥ムラを発生することがある。超音波スプレーする際に雰囲気ガスを管理・制御することによって、この効果を更に顕著にできる。
【００３５】
次に、超音波スプレーにおける噴霧速度は、０．０１ｃｃ／分〜１０ｃｃ／分程度の割合で触媒インクが通過するように行えばよい。この程度の噴霧速度の場合には、自然落下噴霧が可能である。超音波スプレーのノズル径は噴霧圧力と噴霧速度に応じて選択することができ、一般に数ｍｍ程度でよい。
【００３６】
また、このような超音波スプレーで噴霧する場合、噴霧した微粒子の自然落下噴霧を妨げることがない程度の低い圧力の範囲で、この微粒子を搬送させるガスを送り流してもよい。搬送用ガスの圧力は、０．００５〜０．０２ＭＰａ程度が望ましい。また、搬送用ガスを送ることによって噴きつけ角度がわずかに影響を受ける場合があるが、触媒層を形成するにあたり特に問題とはならない。ガスの種類は圧縮空気や窒素などでよく、安価で安全であれば特に問わない。
【００３７】
こうして電極基材の表面に電極触媒層を形成して得られたものは、固体高分子型燃料電池のアノード側触媒電極又はカソード側触媒電極として利用できる。すなわち、まず、電極基材２１，４１に電極触媒層２２，４２を形成して、それぞれ、アノード側触媒電極２、カソード側触媒電極４とする。次に、これら触媒電極２，４の間に、水素イオン伝導性高分子電解質膜を挟み、熱プレスなどで接合することで高分子電解質膜・電極接合体（ＭＥＡ）を製造することができる。
【００３８】
そして、このＭＥＡを、反応ガス流路を有する２枚のセパレータで挟持させることにより、燃料電池セルを形成することができる。燃料電池セルは単体でも燃料電池として機能するが、この燃料電池セルを多数積層することによって、大きい起電力を得ることができる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
【００４０】
（実施例１）
白金担持量が３０ｗｔ％である市販の白金担持カーボン触媒２．０ｇ及び市販の水素イオン伝導性高分子電解質２０ｗｔ％溶液（ナフィオン溶液）５．０ｇを、水２０．０ｇとイソプロパノール２３．０ｇの混合溶媒中で超音波ホモジナイザーを使用して３０分間攪拌して触媒インクを調製した（触媒インク固形分比約６％、粘度約５０ｃＰｓ、平均粒子径約５μｍ）。
【００４１】
シリンジに調整した触媒インクを入れて、ノズルの内径が約２ｍｍであり振動周波数が１００ｋＨｚである超音波スプレーにて、噴霧圧０．０１ＭＰａ  、送液速度０．３ｃｃ／分で、目処め層付きカーボンペーパー（Ｅ―Ｔｅｋ社製）上に、触媒インクを超音波噴霧した。触媒インクの有効使用率は８５％であった。また、目処め層付きカーボンペーパーは、ホットプレート上に載置し、８０℃に加熱した状態で噴霧した。電極触媒層の白金担持量はアノード側を０．１０ｍｇ／ｃｍ2  、カソード側を０．１５ｍｇ／ｃｍ2となるように作製した。そのときのアノード側の電極触媒層とカソード側の電極触媒層はともに、空孔度７０％、ガス拡散性６０ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃであった。
【００４２】
得られた触媒電極を所定の面積にカットして、水素イオン伝導性高分子電解質膜（デュポン社製ナフィオン膜）と接合してＭＥＡを作製した。接合には熱プレスを用いて、１５０℃、５０ｋｇ／ｃｍ2、５分の条件で行った。次に、このＭＥＡを、反応ガス流路を有する２枚のセパレータで挟持させて燃料電池セルを製造した。
【００４３】
（比較例１）
実施例１で調製した触媒インクを、ノズルの内径が約２ｍｍである高圧スプレーにて、噴霧圧１ｋｇ／ｃｍ2、送液速度５ｃｃ／分で目処め層付きカーボンペーパー（Ｅ―Ｔｅｋ社製）上に噴霧を行った。触媒インクの有効使用率は１５％であった。次に、６０℃〜８０℃で電極触媒層を乾燥して溶媒を除去した。電極触媒層の白金担持量はアノード側を０．１０ｍｇ／ｃｍ2、カソード側を０．１５ｍｇ／ｃｍ2となるように作製した。そのときのアノード側の電極触媒層とカソード側の電極触媒層はともに、空孔度２０％、ガス拡散性５ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃであった。
【００４４】
得られた触媒電極を所定の面積にカットして、水素イオン伝導性高分子電解質膜（デュポン社製ナフィオン膜）と接合してＭＥＡを作製した。接合には熱プレスを用いて、１５０℃、５０ｋｇ／ｃｍ2、５分の条件で行った。次に、このＭＥＡを、反応ガス流路を有する２枚のセパレータで挟持させて燃料電池セルを製造した。
【００４５】
（燃料電池の電池性能測定）
水素流量が２００ｍｌ／分、酸素流量が４００ｍｌ／分となるようにして８０℃で加湿・加熱した水素ガスと、加湿していない酸素ガスを供給して反応を行わせ、電池性能を測定した。その結果を図２に示す。実施例１の触媒電極を用いた場合では比較例１の触媒電極を用いた場合と比べて電池性能が向上することがわかった。
【００４６】
（電気化学的な白金表面積の測定）
周知の電気化学測定法に準じて、触媒電極の水素脱離電気量を測定し、この値を電極面積で割って電極単位面積あたりの水素脱離電気量を求め、次いで２１０μＣ／ｃｍ2で割り、さらにこの値を電極単位面積あたりの白金担持量で割ることによって、白金単位重量あたりの活性な表面積を測定した。なお、アノード極側には水素ガスを、カソード極側には窒素ガスを加湿状態４０℃の条件でそれぞれ供給して測定した。
【００４７】
その測定の結果、実施例１のカソード極側の電気化学的に活性な表面積は１１３０ｃｍ2／ｍｇであった。一方、（比較例１）のカソード極側の電気化学的に活性な表面積は５
０５ｃｍ2／ｍｇであった。白金触媒のサイズを約２ｎｍと仮定すると、白金触媒がすべて有効に利用された場合の表面積は１４００ｃｍ2／ｍｇ程度となる。この値を用いて白金触媒の有効利用率を求めると、実施例１では８１％となり、比較例１では３６％となることが分かった。
【００４８】
以上の測定結果より、実施例１の触媒電極は、比較例１の触媒電極と比べて、白金有効利用率が大幅に高くなり、且つ電池性能が優れていることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】膜・電極接合体の製造行程の説明図。
【図２】実施例１及び比較例１で使用した電池性能の概略図。
【図３】燃料電池の分解斜視図。
【符号の説明】
【００５０】
１  ‥アノード側のセパレータ
１ａ‥反応ガス流路
２  ‥アノード側触媒電極
２１‥アノード側電極基材
２２‥アノード側電極触媒層
３  ‥水素イオン伝導性高分子電解質膜
４  ‥カソード側触媒電極
４１‥カソード側電極基材
４２‥カソード側電極触媒層
５  ‥カソード側のセパレータ
５ａ‥反応ガス流路
【図１】
2007165075.tif 000003
【図２】
2007165075.tif 000004
【図３】
2007165075.tif 000005