(57)【要約】  対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１のガス分配層（１００）、第１のガス分散層（２００）、又は第１の電極層と、対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１の接着剤層と、を備え、場合に応じて、第１のガス分配層（１００）の第２主表面（１０２）、第１のガス分散層（２００）の第２主表面（２０２）、又は第１の電極層の第１主表面が、中央領域を有し、場合に応じて、第１の接着剤層の第１主表面が、第１のガス分配層の第２主表面、第１のガス分散層の第２主表面、又は第１の電極層の第１主表面の、少なくとも中央領域に接触し、第１の接着剤層が、その第１の接着剤層の第１主表面と第２主表面との間に延在する連続した細孔ネットワークを含む、第１の接着剤の多孔質ネットワークを備える、物品。本明細書で説明される物品は、例えば、膜電極接合体、ユニット化電極接合体、及び電気化学的装置（例えば、燃料電池、レドックスフロー電池、及び電解槽）において有用である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１のガス分配層、第１のガス分散層、又は第１の電極層と、対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１の接着剤層と、を備え、
場合に応じて、前記第１のガス分配層の前記第２主表面、前記第１のガス分散層の前記第２主表面、又は前記第１の電極層の前記第１主表面が、中央領域を有し、
場合に応じて、前記第１の接着剤層の前記第１主表面が前記第１のガス分配層の前記第２主表面の少なくとも前記中央領域に接触するか、前記第１の接着剤層の前記第１主表面が前記第１のガス分散層の前記第２主表面の少なくとも前記中央領域に接触するか、又は、前記第１の接着剤層の前記第２主表面が前記第１の電極層の前記第１主表面の少なくとも前記中央領域に接触し、
前記第１の接着剤層が、前記第１の接着剤層の前記第１主表面と前記第２主表面との間に延在する連続した細孔ネットワークを含む、第１の接着剤の多孔質ネットワークを備える、物品。
【請求項２】
前記第１の接着剤の多孔質ネットワークが、複数の第１の細長い接着剤要素を備える、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記第１の接着剤が、フッ素化された熱可塑性樹脂を含む、請求項１又は２に記載の物品。
【請求項４】
前記第１の接着剤層が、前記第１の接着剤層の総体積を基準として、少なくとも５０％の空隙率を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の物品。
【請求項５】
前記第１の接着剤層が、最大１０マイクロメートルの厚さを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の物品。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の物品を備える、燃料電池。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の物品を備える、電解槽。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の物品を備える、レドックスフロー電池。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の物品の製造方法であって、
場合に応じて、対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１のガス分配層、第１のガス分散層、又は第１の電極層を提供すること、ここで、前記第１のガス分配層、前記第１のガス分散層、又は前記第１の電極層の、前記第１主表面及び前記第２主表面のそれぞれは、場合に応じて、活性領域を有する、と、
接着剤組成物を提供することと、
接着剤層を提供するために、場合に応じて、前記第１のガス分配層の前記第２主表面、前記第１のガス分散層の前記第２主表面、又は前記第１の電極層の前記第１主表面の、少なくとも前記活性領域上に、前記接着剤組成物を、電界紡糸すること又はエレクトロスプレーすることの少なくとも一方と、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１４年１２月２４日出願の米国仮特許出願第６２／０９６６３８号の利益を主張するものであり、その開示は、全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（背景）
ポリマー電解質膜燃料電池などの、特定の電気化学的装置内では、担持又は非担持白金ナノ粒子などの、電極触媒材料が、そのポリマー電解質膜の少なくとも一方の面上に、コーティング又は付着されている。隣接する、導電性かつ多孔質のガス分配層によって、その電極触媒材料に電流を行き来させて伝導することができ、このガス分配層は、多くの場合、炭素紙、炭素フェルト、又は炭素布材料である。この導電性ガス分配層は、触媒コーティング膜の電気化学的活性領域との、良好な物理的接触及び電気的接触を維持するべきである。このことは、多くの場合、そのセルを組み立てる際に、様々なセル構成要素を一体に圧縮することによって、部分的に達成される。更には、これらのガス分配層及び触媒コーティング膜を、その触媒活性領域の外側で、一体に接着接合することもできる。しかしながら、ガス分配層と触媒コーティング膜との、熱膨張係数の差異の結果として、並びに、セルの温度及び水和度の変動に伴う、その親水性触媒コーティング膜の膨潤度の変動の結果として、触媒コーティング膜とガス分配層とが分離するか、又は「枕状になる（pillow）」恐れがある。活性領域内での、触媒コーティング膜に対するガス分配層の更なる「固着」を提供することにより、電気的接触を維持し、セルの組み立ての間、それらの組み合わせを単一ユニットとして取り扱うことが可能になることが、望ましいであろう。しかしながら、そのような固着取り付け点は、活性領域の諸部分を著しく阻害するべきではなく、又は他の方式で、その電気化学セルの性能を低下させるべきではない（例えば、米国特許第７，１４７，９５９号（Ｋｏｈｌｅｒら）を参照）。
【０００３】
（概要）
一態様では、本開示は、対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１のガス分配層、第１のガス分散層、又は第１の電極層と、対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１の接着剤層と、を備え、場合に応じて、第１のガス分配層の第２主表面、第１のガス分散層の第２主表面、又は第１の電極層の第１主表面が、中央領域を有し、場合に応じて、第１の接着剤層の第１主表面が、第１のガス分配層の第２主表面、第１のガス分散層の第２主表面、又は第１の電極層の第１主表面の、少なくとも中央領域に接触し、第１の接着剤層が、その第１の接着剤層の第１主表面と第２主表面との間に延在する連続した細孔ネットワークを含む、第１の接着剤の多孔質ネットワークを備える、物品を説明する。一部の実施形態では、１つ以上の追加的な接着剤層が存在し、その適用可能な接着剤層の第１主表面は、場合に応じて、第１のガス分配層の第２主表面、第１のガス分散層の第２主表面、又は第１の電極層の第１主表面の、少なくとも中央領域に接触している。
【０００４】
本明細書で説明される物品は、例えば、膜電極接合体、ユニット化電極接合体、及び電気化学的装置（例えば、燃料電池、レドックスフロー電池、及び電解槽）において有用である。膜電極接合体は、燃料電池及び電解槽などの、電気化学的装置を製造するために使用される。ユニット化電極接合体は、レドックスフロー電池などの、電気化学的装置を製造するために使用される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本明細書で説明される例示的物品の分解概略図である。
【図２】図２Ａは、図１に示される物品を含む、本明細書で説明される膜電極接合体を有する燃料電池の、例示的実施形態の分解概略図である。図２Ｂは、図１及び図２Ａに示される第１の接着剤層の一部分の斜視図である。
【図３】図３Ａは、本明細書で説明される膜電極接合体の、例示的実施形態の概略図である。図３Ｂは、本明細書で説明される例示的な膜電極接合体を有する燃料電池の、例示的実施形態の概略図である。
【図４】本明細書で説明される膜電極接合体を有する電解槽の、例示的実施形態の概略図である。
【図５】図５Ａは、実施例５での多孔質接着剤層の、５００倍での走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）表面画像である。図５Ｂは、実施例５での多孔質接着剤層の、１７００倍での走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）表面画像である。
【図６】基材上にナノ繊維を電界紡糸するための装置の概略図である。
【図７】触媒コーティング膜に接合されている、実施例１〜実施例３と同様に調製されたナノ繊維接着剤コーティングガス拡散層に関する、ＡＳＴＭ  Ｄ３３３０に従って測定された１８０度剥離強度を示すグラフである。
【図８】電界紡糸ガス拡散層接着剤を有する（高温接合の使用及び非使用の）膜電極接合体と、非接合対照サンプルとの、動的電流走査（ＧＤＳ）による分極性能比較を示す、プロットである。
【図９】電界紡糸ガス拡散層接着剤を含む（高温接合の使用及び非使用の）膜電極接合体の高周波抵抗を、非接合対照サンプルに対して比較する、プロットである。
【図１０】電界紡糸ガス拡散層接着剤を含む（接合の使用及び非使用の）膜電極接合体の、カソードの空気化学量論の低減に対する感度を、非接合対照サンプルの感度に対して比較する、プロットである。
【０００６】
（詳細な説明）
図１及び図２Ｂを参照すると、物品１００は、対向する第１主表面１０３及び第２主表面１０５を有する、第１のガス分配層１０２と、対向する第１主表面１０７及び第２主表面１０８を有する、第１の接着剤層１０６を有する。第１のガス分配層１０２の第２主表面１０５は、中央領域１０９を有する。第１の接着剤層１０６の第１主表面１０７は、第１のガス分配層１０２の第２主表面１０５の、少なくとも中央領域１０９に接触する。第１の接着剤層１０６は、第１の接着剤層１０６の第１主表面１０７と第２主表面１０８との間に延在する連続した細孔ネットワーク１１５を含む、接着剤の多孔質ネットワーク１１１を備える。更には、又は代替的に、接着剤層１０６のような接着剤層が、ガス分散層及び／又は電極（例えば、アノード触媒又はカソード触媒）層の、中央領域に接触することも可能である。
【０００７】
一部の実施形態では、ガス分配層の第２主表面の少なくとも中央領域に接触する、第１の接着剤層を有する物品は、対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１の触媒層を更に備え、第１の接着剤層の第２主表面が、この第１の触媒層の第１主表面に接触する。一部の実施形態では、ガス分配層の第２主表面の少なくとも中央領域に接触する、第１の接着剤層を有する物品は、対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１のガス分散層と、対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１の触媒層と、を更に備え、第１の接着剤層の第２主表面が、その第１のガス分散層の第１主表面に接触し、それらの層は順番に、第１のガス分配層、第１の接着剤層、第１のガス分散層、及び第１の触媒層である。
【０００８】
例示的な接着剤は、フッ素化された熱可塑性樹脂（例えば、フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）又はポリ（テトラフルオロエチレン−ｃｏ−フッ化ビニリデン−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）（例えば、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）より商品名「ＴＨＶ  ２２０」で入手可能）、及び炭化水素系熱可塑性樹脂（例えば、アクリレート及びゴム、スチレン）を含む。
【０００９】
一部の実施形態では、第１の接着剤の多孔質ネットワークは、複数の第１の細長い接着剤要素（例えば、繊維）を備える。一部の実施形態では、この第１の細長い接着剤要素は、少なくとも１０：１のアスペクト比（一部の実施形態では、少なくとも１００：１〜１０００：１、又は更に１００００：１のアスペクト比）を有する。一部の実施形態では、この第１の細長い接着剤要素は、少なくとも１０マイクロメートル（一部の実施形態では、少なくとも２５マイクロメートル、１００マイクロメートル、又は更に少なくとも１センチメートル）の長さ、及び、５０ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲の（一部の実施形態では、１００ｎｍ〜２０００ｎｍ、２００ｎｍ〜１０００ｎｍ、又は更に３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の）直径若しくは幅の少なくとも一方を有する。
【００１０】
一部の実施形態では、接着剤層は、その接着剤層の総体積（すなわち、その接着剤層の細孔容積及び実体積の合計）を基準として、少なくとも５０パーセント（一部の実施形態では、少なくとも５５、６０、６５、７０、７５、８０、９０パーセント、又は更に少なくとも９５パーセント、一部の実施形態では、５０〜９０、６０〜８０、又は更に６０〜７５の範囲）の空隙率を有する。一部の実施形態では、接着剤層は、最大１０マイクロメートル（一部の実施形態では、最大９マイクロメートル、８マイクロメートル、７マイクロメートル、６マイクロメートル、５マイクロメートル、４マイクロメートル、３マイクロメートル、２マイクロメートル、又は更に最大１マイクロメートル、一部の実施形態では、０．５マイクロメートル〜１０マイクロメートル、０．５マイクロメートル〜５マイクロメートル、又は更に０．５マイクロメートル〜２マイクロメートルの範囲）の厚さを有する。
【００１１】
この接着剤層は、例えば、
場合に応じて、対向する第１主表面及び第２主表面を有する第１のガス分配層、第１のガス分散層、又は第１の電極層を提供すること、ここで、第１のガス分配層、第１のガス分散層、又は第１の電極層の、第１主表面及び第２主表面のそれぞれは、場合に応じて、活性領域を有すること、と、
接着剤組成物を提供することと、
接着剤層を提供するために、場合に応じて、第１のガス分配層の第２主表面、第１のガス分散層の第２主表面、又は第１の電極層の第１主表面の、少なくとも活性領域上に、その接着剤組成物を、電界紡糸すること又はエレクトロスプレーすることの少なくとも一方と、によって、提供することができる。
【００１２】
静電紡糸又は「電界紡糸」を介してポリマーナノ繊維を製造するプロセスは、当該技術分野において既知であり、例えば、「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｏｆ  Ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ：Ｒｅｉｎｖｅｎｔｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｗｈｅｅｌ？」（Ｄ．Ｌｉ  ａｎｄ  Ｙ．Ｘｉａ，Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌｕｍｅ  １６，Ｉｓｓｕｅ  １４，ｐａｇｅｓ  １１５１−１１７０，Ｊｕｌｙ  ２００４）で説明されるものを含む。例示的な電界紡糸装置６００が、図６に示される。このプロセスは、一般的に、高電圧発生器６４０を介して高電位に保持されている、小口径の金属管（シリンジ６３０のシリンジ針６２０など）を通じて、ポリマー溶液又はポリマー溶融物を強制的に送り出すことを伴う。ポリマー溶液が押し出され、溶媒が蒸発するか、又はポリマー溶融物が冷却されると、接地されたターゲット基材又はコレクタ６６０上に捕集される、ポリマーフィラメント６５０が形成される。この捕集された電界紡糸ナノ繊維フィラメント６５０は、ターゲット基材６６０上に多孔質不織布６７０を形成する。
【００１３】
例示的物品（例えば、膜電極接合体、又はユニット化電極接合体）は、順番に、
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１のガス分配層と、
任意選択的に、対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１のガス分散層と、
対向する第１主表面及び第２主表面を有し、アノード触媒は第１の触媒を備える、アノード触媒層と、
膜と、
対向する第１主表面及び第２主表面を有し、カソード触媒は第２の触媒を備える、カソード触媒層と、
任意選択的に、対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第２のガス分散層と、
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第２のガス分配層とを備え、
以下のうちの少なくとも１つ（すなわち、任意の１つ又は任意の組み合わせ）である：
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、（例えば、場合に応じて、第１、第２、第３などの）接着剤層を更に備え、この接着剤層は、その接着剤層の第１主表面と第２主表面との間に延在する連続した細孔ネットワークを含む、接着剤の多孔質ネットワークを備え、第１のガス分配層の第２主表面が、中央領域を有し、この接着剤層の第１主表面がその第１のガス分配層の第２主表面の少なくとも中央領域に接触する；
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、（例えば、場合に応じて、第１、第２、第３などの）接着剤層を更に備え、この接着剤層は、その接着剤層の第１主表面と第２主表面との間に延在する連続した細孔ネットワークを含む、接着剤の多孔質ネットワークを備え、第１のガス分散層の第２主表面が、中央領域を有し、この接着剤層の第１主表面がその第１のガス分配層の第２主表面の少なくとも中央領域に接触する；
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、（例えば、場合に応じて、第１、第２、第３などの）接着剤層を更に備え、この接着剤層は、その接着剤層の第１主表面と第２主表面との間に延在する連続した細孔ネットワークを含む、接着剤の多孔質ネットワークを備え、アノード触媒層の第１主表面が、中央領域を有し、この接着剤層の第２主表面が、そのアノード触媒層の第１主表面の少なくとも中央領域に接触する；
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、（例えば、場合に応じて、第１、第２、第３などの）接着剤層を更に備え、この接着剤層は、その接着剤層の第１主表面と第２主表面との間に延在する連続した細孔ネットワークを含む、接着剤の多孔質ネットワークを備え、カソード触媒層の第２主表面が、中央領域を有し、この接着剤層の第１主表面が、そのカソード触媒層の第２主表面の少なくとも中央領域に接触する；
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、（例えば、場合に応じて、第１、第２、第３などの）接着剤層を更に備え、この接着剤層は、その接着剤層の第１主表面と第２主表面との間に延在する連続した細孔ネットワークを含む、接着剤の多孔質ネットワークを備え、第２のガス分散層の第１主表面が、中央領域を有し、この接着剤層の第２主表面が、その第２のガス分散層の第１主表面の少なくとも中央領域に接触する；又は、
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、（例えば、場合に応じて、第１、第２、第３などの）接着剤層を更に備え、この接着剤層は、その接着剤層の第１主表面と第２主表面との間に延在する連続した細孔ネットワークを含む、接着剤の多孔質ネットワークを備え、第２のガス分配層の第１主表面が、中央領域を有し、この接着剤層の第２主表面が、その第２のガス分配層の第１主表面の少なくとも中央領域に接触する。例えば、図２を参照すると、例示的な膜電極接合体２００は、物品１００（図１を参照）、触媒層２２０（例えば、アノード触媒層）、膜２３０、第２の触媒層２４０（例えば、カソード触媒層）、任意選択的な第２の接着剤層２０２、及び第２のガス分配層２５０を有する。
【００１４】
ガス分配層は、一般に、電極にガスを均等に送給し、一部の実施形態では、電気を伝導する。ガス分配層はまた、燃料電池の場合には、蒸気か又は液体の形態での、水の除去も提供する。例示的なガス分配層は、ガス拡散層であり、また、マクロ多孔質ガス拡散バッキング（ＧＤＢ）と称される場合もある。ガス分配層の原料としては、不織紙又は織布の形態の、多孔質層を形成するようにランダム配向された、炭素繊維が挙げられる。不織炭素紙は、例えば、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ  Ｒａｙｏｎ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）より商品名「ＧＲＡＦＩＬ  Ｕ−１０５」で、Ｔｏｒａｙ  Ｃｏｒｐ．（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）より商品名「ＴＯＲＡＹ」で、ＡｖＣａｒｂ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ（Ｌｏｗｅｌｌ，ＭＡ）より商品名「ＡＶＣＡＲＢ」で、ＳＧＬ  Ｇｒｏｕｐ，ｔｈｅ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｅｓｂａｄｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より商品名「ＳＩＧＲＡＣＥＴ」で、Ｆｒｅｕｄｅｎｂｅｒｇ  ＦＣＣＴ  ＳＥ＆Ｃｏ．ＫＧ，Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｗｅｉｎｈｅｉｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より商品名「ＦＲＥＵＤＥＮＢＥＲＧ」で、及び、Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ  Ｆｉｂｅｒｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＦＥＴ）（Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＣＴ）より商品名「Ｓｐｅｃｔｒａｃａｒｂ  ＧＤＬ」で入手可能である。炭素織物又は炭素織布は、例えば、ＥｌｅｃｔｒｏＣｈｅｍ  Ｉｎｃ．（Ｗｏｂｕｒｎ，ＭＡ）より商品名「ＥＣ−ＣＣ１−０６０」及び「ＥＣ−ＡＣ−ＣＬＯＴＨ」で、ＮｕＶａｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｃ．（Ｃｒｏｗｎ  Ｐｏｉｎｔ，ＩＮ）より商品名「ＥＬＡＴ−ＬＴ」及び「ＥＬＡＴ」で、ＢＡＳＦ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ  ＧｍｂＨ（Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ）より商品名「Ｅ−ＴＥＫ  ＥＬＡＴ  ＬＴ」で、並びに、Ｚｏｌｔｅｋ  Ｃｏｒｐ．（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）より商品名「ＺＯＬＴＥＫ  ＣＡＲＢＯＮ  ＣＬＯＴＨ」で入手可能である。
【００１５】
一部の実施形態では、炭素担持触媒粒子が使用される。典型的な炭素担持触媒粒子は、５０〜９０重量％の範囲の炭素、及び５０〜１０重量％の範囲の触媒金属で存在し、燃料電池に関しては、この触媒金属は、典型的には、カソード用のＰｔと、アノード用の、Ｐｔ又は約２：１の重量比のＰｔ及びＲｕとを含む。典型的には、この触媒は、触媒インクの形態で、ポリマー電解質膜又はガス拡散層に適用される。あるいは、例えば、この触媒インクを、転写基材に適用して乾燥させ、その後、デカールとして、ポリマー電解質膜又はガス拡散層に適用することもできる。この触媒インクは、典型的には、ポリマー電解質材料を含み、このポリマー電解質材料は、ポリマー電解質膜を構成するポリマー電解質材料と同じものか、又は同じではないものとすることができる。この触媒インクは、典型的には、ポリマー電解質の分散体中の、触媒粒子の分散体を含む。このインクは、典型的には、５〜３０重量％の範囲の固形物（すなわち、ポリマー及び触媒）、より典型的には、１０〜２０重量％の範囲の固形物を含有する。電解質分散体は、典型的には水性分散体であり、アルコール及び多価アルコール（例えば、グリセリン及びエチレングリコール）を更に含有し得る。水、アルコール、及び多価アルコールの含有量を調節することにより、このインクのレオロジー特性を変更することができる。一部の実施形態では、このインクは、典型的には、０〜５０重量％の範囲のアルコール、及び０〜２０重量％の範囲の多価アルコールを含有する。一部の実施形態では、このインクは、０〜２重量％の範囲の好適な分散剤を含有し得る。このインクは、例えば、加熱撹拌した後に、コーティング可能な稠度まで希釈することによって、作製することができる。インクは、例えば、手作業方法及び機械方法の双方によって、ライナー又は膜自体の上にコーティングすることができ、それらの方法としては、ハンドブラッシング、ノッチバーコーティング、流体ベアリングダイコーティング、巻線ロッドコーティング、流体ベアリングコーティング、スロット供給ナイフコーティング、３ロールコーティング、又はデカール転写が挙げられる。コーティングは、１回の適用又は複数回の適用で達成することができる。一部の実施形態では、ロールの取り付けに関する、プレス部若しくはニップにおける圧力、又は圧力と温度との組み合わせによって、カソード触媒及び／又はアノード触媒を膜に固定することにより、触媒コーティング膜を形成することができる。
【００１６】
一部の実施形態では、カソード触媒層及び／又はアノード触媒層は、上に触媒が存在する、ナノ構造ウィスカを備える。ナノ構造ウィスカは、米国特許第４，８１２，３５２号（Ｄｅｂｅ）、同第５，０３９，５６１号（Ｄｅｂｅ）、同第５，３３８，４３０号（Ｐａｒｓｏｎａｇｅら）、同第６，１３６，４１２号（Ｓｐｉｅｗａｋら）、及び同第７，４１９，７４１号（Ｖｅｒｓｔｒｏｍら）で説明されるものを含めた、当該技術分野において既知の技術によって提供することができ、これらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。一般的に、ナノ構造ウィスカは、例えば、基材（例えば、マイクロ構造触媒転写ポリマーシート）上に、有機材料又は無機材料の層を（例えば、昇華によって）真空蒸着させ、次いで、ペリレンレッド蒸着の場合には、熱アニールによってそのペリレンレッド顔料をナノ構造ウィスカへと変換することによって、提供することができる。典型的には、この真空蒸着工程は、約１０−３トル又は０．１パスカル以下の全圧で実施される。例示的なマイクロ構造体は、有機顔料Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４９（すなわち、Ｎ，Ｎ’−ジ（３，５−キシリル）ペリレン−３，４：９，１０−ビス（ジカルボキシイミド））の熱昇華及び真空アニールによって作製される。有機ナノ構造層を作製するための方法は、例えば、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ａ１５８（１９９２），ｐｐ．１−６；Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ，５（４），Ｊｕｌｙ／Ａｕｇｕｓｔ，１９８７，ｐｐ．１９１４−１６；Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ，６，（３），Ｍａｙ／Ａｕｇｕｓｔ，１９８８，ｐｐ．１９０７−１１；Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ，１８６，１９９０，ｐｐ．３２７−４７；Ｊ．Ｍａｔ．Ｓｃｉ．，２５，１９９０，ｐｐ．５２５７−６８；Ｒａｐｉｄｌｙ  Ｑｕｅｎｃｈｅｄ  Ｍｅｔａｌｓ，Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｉｆｔｈ  Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏｎ  Ｒａｐｉｄｌｙ  Ｑｕｅｎｃｈｅｄ  Ｍｅｔａｌｓ，Ｗｕｒｚｂｕｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ（Ｓｅｐ．３−７，１９８４），Ｓ．Ｓｔｅｅｂ  ｅｔ  ａｌ．，ｅｄｓ．，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ  Ｂ．Ｖ．，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，（１９８５），ｐｐ．１１１７−２４；Ｐｈｏｔｏ．Ｓｃｉ．ａｎｄ  Ｅｎｇ．，２４，（４），Ｊｕｌｙ／Ａｕｇｕｓｔ，１９８０，ｐｐ．２１１−１６；並びに、米国特許第４，３４０，２７６号（Ｍａｆｆｉｔｔら）及び同第４，５６８，５９８号（Ｂｉｌｋａｄｉら）に開示されており、これらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。カーボンナノチューブアレイを使用する触媒層の特性は、論文「Ｈｉｇｈ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｐｌａｔｉｎｕｍ  ｏｎ  Ｗｅｌｌ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ  Ａｒｒａｙｓ」（Ｃａｒｂｏｎ，４２（２００４）１９１−１９７）に開示されている。草状又は剛毛状のケイ素を使用する触媒層の特性は、例えば、米国特許出願公開第２００４／００４８４６６（Ａ１）号（Ｇｏｒｅら）に開示されている。
【００１７】
真空蒸着は、任意の好適な装置内で実施することができる（例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第５，３３８，４３０号（Ｐａｒｓｏｎａｇｅら）、同第５，８７９，８２７号（Ｄｅｂｅら）、同第５，８７９，８２８号（Ｄｅｂｅら）、同第６，０４０，０７７号（Ｄｅｂｅら）、及び同第６，３１９，２９３号（Ｄｅｂｅら）、並びに米国特許出願公開第２００２／０００４４５３（Ａ１）号（Ｈａｕｇｅｎら）を参照）。１つの例示的な装置が、米国特許第５，３３８，４３０号（Ｐａｒｓｏｎａｇｅら）の図４Ａで概略的に示され、添付テキストで論じられており、そこでは、ドラム上に基材を取り付け、次いで、有機前駆体（例えば、ペリレンレッド顔料）を堆積させるために、そのドラムを昇華源又は蒸発源の上で回転させ、その後、ナノ構造ウィスカを形成するために、その有機前駆体をアニールする。
【００１８】
典型的には、堆積されたペリレンレッド顔料の公称厚さは、約５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。典型的には、このウィスカは、２０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲の平均断面寸法、及び０．３マイクロメートル〜３マイクロメートルの範囲の平均の長さを有する。
【００１９】
一部の実施形態では、このウィスカは、バッキングに取り付けられる。例示的なバッキングは、ポリイミド、ナイロン、金属箔、又は、最大３００℃の熱アニール温度に耐えることが可能な、他の材料を含む。一部の実施形態では、バッキングは、２５マイクロメートル〜１２５マイクロメートルの範囲の平均の厚さを有する。
【００２０】
一部の実施形態では、バッキングは、その表面の少なくとも一方の上に、マイクロ構造体を有する。一部の実施形態では、このマイクロ構造体は、ナノ構造ウィスカの平均サイズの少なくとも３倍（一部の実施形態では、少なくとも４倍、５倍、１０倍、又はそれ以上）の、実質的に均一に形状決め及びサイズ決めされた特徴部で構成される。これらのマイクロ構造体の形状は、例えば、Ｖ字形状の溝部及び頂部（例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第６，１３６，４１２号（Ｓｐｉｅｗａｋら）を参照）、あるいはピラミッド形（例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第７，９０１，８２９号（Ｄｅｂｅら）を参照）とすることができる。一部の実施形態では、これらのマイクロ構造特徴部のうちの一部は、３１個のＶ字溝頂部ごとに、その両側の頂部よりも、２５％、又は５０％、又は更には１００％高いなどの、周期的な方式で、それらのマイクロ構造頂部の平均又は大部分よりも上方に延出する。一部の実施形態では、マイクロ構造頂部の大部分よりも上方に延出する、この特徴部の一部は、最大１０％（一部の実施形態では、最大３％、２％、又は更に最大１％）とすることができる。まばらに存在する、より高いマイクロ構造特徴部を使用することにより、ロールツーロールコーティング操作において、コーティングされた基材がローラの表面の上を移動する際、より小さい均一なマイクロ構造頂部を保護することが容易になり得る。より小さいマイクロ構造体の頂部ではなく、まばらに存在する、より高い特徴部が、ローラの表面に接触するため、その基材がコーティングプロセスを通過して移動する際に、ナノ構造材料又はウィスカ材料が擦り取られるか、又は他の方式で阻害される可能性が、遥かに小さくなる。一部の実施形態では、これらのマイクロ構造特徴部は、膜電極接合体を作製する際に触媒が転写される膜の厚さの半分よりも、実質的に小さい。これは、触媒転写プロセス中に、より高いマイクロ構造特徴部が、膜の反対側の電極に重なり合う場所で、その膜を貫通することがないようにするためである。一部の実施形態では、最も高いマイクロ構造特徴部は、膜厚の１／３又は１／４未満である。最も薄いイオン交換膜（例えば、厚さ約１０マイクロメートル〜１５マイクロメートル）に関しては、約３マイクロメートル〜４．５マイクロメートル以下の高さのマイクロ構造特徴部を備える基材を有することが、望ましい場合がある。Ｖ字形状若しくは他のマイクロ構造特徴部の側面の傾斜、又は隣接する特徴部間の夾角は、一部の実施形態では、積層転写プロセスの間の触媒転写を容易にするために、約９０°とし、基材バッキングの平面状幾何学表面に対して、そのマイクロ構造層の２の平方根（１．４１４）の表面積によってもたらされる、その電極の表面積における増加を得ることが、望ましい場合がある。
【００２１】
アノード触媒層内に含まれる、例示的な触媒としては、以下のうちの少なくとも１つが挙げられる：
（ａ）元素状Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つ；
（ｂ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の合金；
（ｃ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の複合体；
（ｄ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の酸化物、水和酸化物、あるいは水酸化物；
（ｅ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の有機金属錯体；
（ｆ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の炭化物；
（ｇ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のフッ化物；
（ｈ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の窒化物；
（ｉ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のホウ化物；
（ｊ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ炭化物；
（ｋ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシフッ化物；
（ｌ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ窒化物；又は、
（ｍ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシホウ化物、
（これらの酸化物、有機金属錯体、ホウ化物、炭化物、フッ化物、窒化物、オキシホウ化物、オキシ炭化物、オキシフッ化物、及びオキシ窒化物は、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕと共に存在するものであることが理解されよう）。
【００２２】
例示的な酸化物としては、ＣｏＯ、Ｃｏ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、ＣｏＦｅ２Ｏ４、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ４Ｏ５、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＮｉｘＦｅｙＯｚ、ＮｉｘＣｏｙＯｚ、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４、ＩｒｘＯｙが挙げられ、Ｉｒの価数は、例えば２〜８とすることが可能である。特定の例示的なＩｒ酸化物としては、Ｉｒ２Ｏ３、ＩｒＯ２、ＩｒＯ３、及びＩｒＯ４、並びに、混合ＩｒｘＲｕｙＯｚ、ＩｒｘＰｔｙＯｚ、ＩｒｘＲｈｙＯｚ、ＩｒｘＲｕｙＰｔｚＯｚｚ、ＩｒｘＲｈｙＰｔｚＯｚｚ、ＩｒｘＰｄｙＰｔｚＯｚｚ、ＩｒｘＰｄｙＯｚ、ＩｒｘＲｕｙＰｄｚＯｚｚ、ＩｒｘＲｈｙＰｄｚＯｚｚ、又はイリジウム酸Ｉｒ−Ｒｕパイロクロア酸化物（例えば、ＮａｘＣｅｙＩｒｚＲｕｚｚＯ７）が挙げられ；Ｒｕ酸化物としては、Ｒｕｘ１Ｏｙ１が挙げられ、価数は、例えば２〜８とすることが可能である。特定の例示的なＲｕ酸化物としては、Ｒｕ２Ｏ３、ＲｕＯ２、及びＲｕＯ３、あるいは、ルテニウム酸Ｒｕ−Ｉｒパイロクロア酸化物（例えば、ＮａｘＣｅｙＲｕｚＩｒｚｚＯ７）が挙げられる。例示的なＰｄ酸化物としては、ＰｄｘＯｙ形態が挙げられ、Ｐｄの価数は、例えば１、２、及び４とすることが可能である。特定の例示的なＰｄ酸化物としては、ＰｄＯ、ＰｄＯ２が挙げられる。他の酸化物としては、Ｏｓ酸化物、Ｒｈ酸化物、又はＡｕ酸化物の、ＯｓＯ２、ＯｓＯ４、ＲｈＯ、ＲｈＯ２、Ｒｈ２Ｏ３、ＲｈｘＯｙ、並びにＡｕ２Ｏ３、Ａｕ２Ｏ、及びＡｕｘＯｙが挙げられる。例示的な有機金属錯体は、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕのうちの少なくとも１つを含み、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕが、ヘテロ原子又は非炭素原子（例えば、酸素、窒素、カルコゲン（例えば、硫黄及びセレン）、リン、又はハロゲン化物）を通じて、有機配位子と配位結合を形成する。有機配位子を有する、例示的なＡｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕ錯体はまた、π結合を介して形成することもできる。酸素ヘテロ原子を有する有機配位子としては、ヒドロキシル、エーテル、カルボニル、エステル、カルボキシル、アルデヒド、無水物、環状無水物、及びエポキシなどの官能基が挙げられる。窒素ヘテロ原子を有する有機配位子としては、アミン、アミド、イミド、イミン、アジド、アジン、ピロール、ピリジン、ポルフィリン、イソシアネート、カルバメート、カルバミド、スルファメート、スルファミド、アミノ酸、及びＮ−ヘテロ環カルベンなどの官能基が挙げられる。硫黄ヘテロ原子を有する有機配位子、いわゆるチオ配位子としては、チオール、チオケトン（チオン又はチオカルボニル）、チアール、チオフェン、ジスルフィド、ポリスルフィド、スルフィミド、スルホキシミド、及びスルホンジイミンなどの官能基が挙げられる。リンヘテロ原子を有する有機配位子としては、ホスフィン、ホスファン、ホスファニド、及びホスフィニデンなどの官能基が挙げられる。例示的な有機金属錯体としてはまた、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕが、ホモ又はヘテロ官能性有機配位子との配位結合に関与する、ホモ及びヘテロ二金属錯体も挙げられる���π配位結合を介して形成される、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕ有機金属錯体は、炭素リッチπ−共役有機配位子（例えば、アレン、アリル、ジエン、カルベン、及びアルキニル）を含む。Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕ有機金属錯体の例はまた、キレート、ピンセット分子、ケージ、分子箱、可動性分子、大環状分子、プリズム、ハーフサンドイッチ、及び金属−有機骨格（ＭＯＦ）としても既知である。Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕのうちの少なくとも１つを含む、例示的な有機金属化合物としては、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕが、共有結合、イオン結合、又は混合共有−イオン金属−炭素結合を介して有機物に結合している、化合物が挙げられる。例示的な有機金属化合物はまた、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕのうちの少なくとも２つの、炭素原子への共有結合と、ヘテロ原子（例えば、酸素、窒素、カルコゲン（例えば、硫黄及びセレン）、リン、又はハロゲン化物）を介した有機配位子への配位結合との組み合わせも含み得る。安定な金属有機錯体の式は、典型的には、１８電子則から予測することができる。この法則は、遷移金属の原子価殻が、９つの原子価軌道からなり、それらが、結合電子対又は非結合電子対のいずれかとして、１８個の電子を全体として収容することができるという事実に基づくものである。これら９つの原子軌道と配位子軌道との組み合わせは、金属−配位子の結合又は非結合のいずれかである、９つの分子軌道を作り出す。この法則は、非遷移金属の錯体に関しては、一般的に適用可能ではない。この法則は、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、及びＣｏ三価元素の低スピン錯体に関する式を、有効に予測するものである。周知の例としては、フェロセン、鉄ペンタカルボニル、クロムカルボニル、及びニッケルカルボニルが挙げられる。錯体中の配位子が、この１８電子則の適用可能性を決定する。一般的に、この法則に従う錯体は、「π受容体配位子」（π酸としても既知）で少なくとも部分的に構成される。この種の配位子は、極めて強い配位子場を発現し、結果として得られる分子軌道のエネルギーを低下させるため、有利に占有される。典型的な配位子としては、オレフィン、ホスフィン、及びＣＯが挙げられる。π酸の錯体は、典型的には、低酸化状態の金属を特徴とする。酸化状態と配位子の性質との関係は、π逆供与結合の枠組みの中で合理化される。例示的な炭化物としては、Ａｕ２Ｃ２、Ｎｉ２Ｃ、Ｎｉ３Ｃ、ＮｉＣ、Ｆｅ２Ｃ、Ｆｅ３Ｃ、ＦｅｘＣｙ，ＣｏＣ、Ｃｏ２Ｃ、Ｃｏ３Ｃ、ＩｒＣ、ＩｒＣ２、ＩｒＣ４、Ｉｒ４Ｃ５、ＩｒｘＣｙ、ＲｕＣ、Ｒｕ２Ｃ、ＲｈＣ、ＰｔＣ、ＯｓＣ、ＯｓＣ３、ＯｓＣ２、（ＭｎＦｅ）３Ｃ、及びＭｎ３Ｃが挙げられる。例示的なフッ化物としては、ＡｕＦ、ＡｕＦ３、ＡｕＦ５、ＦｅＦ２、ＦｅＦ３、ＣｏＦｅ２、ＣｏＦ３、ＮｉＦ２、ＩｒＦ３、ＩｒＦ４、ＩｒｘＦｙ、ＰｄＦ３、ＰｄＦ４、ＲｈＦ３、ＲｈＦ４、ＲｈＦ６、ＲｕＦ３、及びＯｓＦ６が挙げられる。例示的な窒化物としては、Ａｕ３Ｎ、ＡｕＮ２、ＡｕｘＮｙ、Ｎｉ３Ｎ、ＮｉＮ���Ｃｏ２Ｎ、ＣｏＮ、Ｃｏ２Ｎ３、Ｃｏ４Ｎ、Ｆｅ２Ｎ、Ｆｅ３Ｎｘ（ｘ＝０．７５〜１．４）、Ｆｅ４Ｎ、Ｆｅ８Ｎ、Ｆｅ１６Ｎ２、ＩｒＮ、ＩｒＮ２、ＩｒＮ３、ＲｈＮ、ＲｈＮ２、ＲｈＮ３、Ｒｕ２Ｎ、ＲｕＮ、ＲｕＮ２、ＰｄＮ、ＰｄＮ２、ＯｓＮ、ＯｓＮ２、ＯｓＮ４、Ｍｎ２Ｎ、Ｍｎ４Ｎ、及びＭｎ３Ｎが挙げられる。例示的なホウ化物としては、ＡｕｘＢｙ、Ｍｎ２ＡｕＢ、ＮｉＢ、Ｎｉ３Ｂ、Ｎｉ４Ｂ３、ＣｏＢ、Ｃｏ２Ｂ、Ｃｏ３Ｂ、ＦｅＢ、Ｆｅ２Ｂ、Ｒｕ２Ｂ３、ＲｕＢ２、ＩｒＢ、ＩｒｘＢｙ、ＯｓＢ、Ｏｓ２Ｂ３、ＯｓＢ２、ＲｈＢ、ＺｒＲｈ３Ｂ、ＮｂＲｈ３Ｂ、及びＹＲｈ３Ｂが挙げられる。例示的なオキシ炭化物は、ＡｕｘＯｙＣｚ、ＮｉｘＯｙＣｚ、ＦｅｘＯｙＣｚ、ＣｏｘＯｙＣｚ、ＩｒｘＯｙＣｚ、ＲｕｘＯｙＣｚ、ＲｈｘＯｙＣｚ、ＰｔｘＯｙＣｚ、ＰｄｘＯｙＣｚ、及びＯｓｘＯｙＣｚである。例示的なオキシフッ化物としては、ＡｕｘＯｙＦｚ、ＮｉｘＯｙＦｚ、ＦｅｘＯｙＦｚ、ＣｏｘＯｙＦｚ、ＩｒｘＯｙＦｚ、ＲｕｘＯｙＦｚ、ＲｈｘＯｙＦｚ、ＰｔｘＯｙＦｚ、ＰｄｘＯｙＦｚ、及びＯｓｘＯｙＦｚが挙げられる。例示的なオキシ窒化物としては、ＡｕｘＯｙＮｚ、ＮｉｘＯｙＮｚ、ＦｅｘＯｙＮｚ、ＣｏｘＯｙＮｚ、ＩｒｘＯｙＮｚ、ＲｕｘＯｙＮｚ、ＲｈｘＯｙＮｚ、ＰｔｘＯｙＮｚ、ＰｄｘＯｙＮｚ、及びＯｓｘＯｙＮｚが挙げられる。例示的なオキシホウ化物としては、ＡｕｘＯｙＢｚ、ＮｉｘＯｙＢｚ、ＦｅｘＯｙＢｚ、ＣｏｘＯｙＢｚ、ＩｒｘＯｙＢｚ、ＲｕｘＯｙＢｚ、ＲｈｘＯｙＢｚ、ＰｔｘＯｙＢｚ、ＰｄｘＯｙＢｚ、及びＯｓｘＯｙＢｚが挙げられる。これらの酸化物、有機金属錯体、炭化物、フッ化物、窒化物、オキシ炭化物、オキシフッ化物、オキシ窒化物、オキシホウ化物、ホウ窒化物、及び／又はホウ
炭化物を含む、複合体が含まれることは、本開示の範囲内である。
【００２３】
カソード触媒層内に含まれる、例示的な触媒としては、以下のうちの少なくとも１つが挙げられる：
（ａ’’）元素状Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つ；
（ｂ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の合金；
（ｃ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の複合体；
（ｄ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の酸化物；
（ｅ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の有機金属錯体；
（ｆ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の炭化物；
（ｇ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のフッ化物；
（ｈ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の窒化物；
（ｉ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のホウ化物；
（ｊ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ炭化物；
（ｋ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシフッ化物；又は、
（ｌ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ窒化物；又は、
（ｍ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシホウ化物
（これらの酸化物、有機金属錯体、ホウ化物、炭化物、フッ化物、窒化物、オキシホウ化物、オキシ炭化物、オキシフッ化物、及びオキシ窒化物は、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕと共に存在するものであることが理解されよう）。
【００２４】
例示的な酸化物としては、ＣｏＯ、Ｃｏ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、ＣｏＦｅ２Ｏ４、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ４Ｏ５、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＮｉｘＦｅｙＯｚ、ＮｉｘＣｏｙＯｚ；ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４、及びＩｒｘＯｙが挙げられ、Ｉｒの価数は、例えば２〜８とすることが可能である。特定の例示的なＩｒ酸化物としては、Ｉｒ２Ｏ３、ＩｒＯ２、ＩｒＯ３、及びＩｒＯ４、並びに、混合ＩｒｘＲｕｙＯｚ、ＩｒｘＰｔｙＯｚ、ＩｒｘＲｈｙＯｚ、ＩｒｘＲｕｙＰｔｚＯｚｚ、ＩｒｘＲｈｙＰｔｚＯｚｚ、ＩｒｘＰｄｙＰｔｚＯｚｚ、ＩｒｘＰｄｙＯｚ、ＩｒｘＲｕｙＰｄｚＯｚｚ、ＩｒｘＲｈｙＰｄｚＯｚｚ、又はイリジウム酸Ｉｒ−Ｒｕパイロクロア酸化物（例えば、ＮａｘＣｅｙＩｒｚＲｕｚｚＯ７）が挙げられ；Ｒｕ酸化物としては、Ｒｕｘ１Ｏｙ１が挙げられ、価数は、例えば２〜８とすることが可能である。特定の例示的なＲｕ酸化物としては、Ｒｕ２Ｏ３、ＲｕＯ２、及びＲｕＯ３、あるいは、ルテニウム酸Ｒｕ−Ｉｒパイロクロア酸化物（例えば、ＮａｘＣｅｙＲｕｚＩｒｚｚＯ７）が挙げられる。例示的なＰｄ酸化物としては、ＰｄｘＯｙ形態が挙げられ、Ｐｄの価数は、例えば１、２、及び４とすることが可能である。特定の例示的なＰｄ酸化物としては、ＰｄＯ、ＰｄＯ２が挙げられ、Ｏｓ酸化物ＯｓＯ２及びＯｓＯ４、ＲｈＯ、ＲｈＯ２、Ｒｈ２Ｏ３、Ａｕ２Ｏ３、Ａｕ２Ｏ、及びＡｕｘＯｙが挙げられる。例示的な有機金属錯体は、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕのうちの少なくとも１つを含み、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕが、ヘテロ原子又は非炭素原子（例えば、酸素、窒素、カルコゲン（例えば、硫黄及びセレン）、リン、又はハロゲン化物）を通じて、有機配位子と配位結合する。有機配位子を有する、例示的なＡｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕ錯体はまた、π結合を介して形成することもできる。酸素ヘテロ原子を有する有機配位子としては、ヒドロキシル、エーテル、カルボニル、エステル、カルボキシル、アルデヒド、無水物、環状無水物、及びエポキシなどの官能基が挙げられる。窒素ヘテロ原子を有する有機配位子としては、アミン、アミド、イミド、イミン、アジド、アジン、ピロール、ピリジン、ポルフィリン、イソシアネート、カルバメート、カルバミド、スルファメート、スルファミド、アミノ酸、及びＮ−ヘテロ環カルベンなどの官能基が挙げられる。硫黄ヘテロ原子を有する有機配位子、いわゆるチオ配位子としては、官能基（例えば、チオール、チオケトン（チオン又はチオカルボニル）、チアール、チオフェン、ジスルフィド、ポリスルフィド、スルフィミド、スルホキシミド、及びスルホンジイミン）が挙げられる。リンヘテロ原子を有する有機配位子としては、官能基（例えば、ホスフィン、ホスファン、ホスファニド、及びホスフィニデン）が挙げられる。例示的な有機金属錯体としてはまた、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕが、ホモ又はヘテロ官能性有機配位子との配位結合に関与する、ホモ及びヘテロ二金属錯体も挙げられる。π配位結合を介して形成される、Ａｕ、Ｃｏ��Ｆｅ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕ有機金属錯体は、炭素リッチπ−共役有機配位子（例えば、アレン、アリル、ジエン、カルベン、及びアルキニル）を含む。Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕ有機金属錯体の例はまた、キレート、ピンセット分子、ケージ、分子箱、可動性分子、大環状分子、プリズム、ハーフサンドイッチ、及び金属−有機骨格（ＭＯＦ）としても既知である。Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕのうちの少なくとも１つを含む、例示的な有機金属化合物としては、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕが、共有結合、イオン結合、又は混合共有−イオン金属−炭素結合を介して有機物に結合している、化合物が挙げられる。例示的な有機金属化合物はまた、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、又はＲｕのうちの少なくとも２つの、炭素原子への共有結合と、ヘテロ原子（例えば、酸素、窒素、カルコゲン（例えば、硫黄及びセレン）、リン、又はハロゲン化物）を介した有機配位子への配位結合との組み合わせも含み得る。安定な金属有機錯体の式は、典型的には、１８電子則から予測することができる。この法則は、遷移金属の原子価殻が、９つの原子価軌道からなり、それらが、結合電子対又は非結合電子対のいずれかとして、１８個の電子を全体として収容することができるという事実に基づくものである。これら９つの原子軌道と配位子軌道との組み合わせは、金属−配位子の結合又は非結合のいずれかである、９つの分子軌道を作り出す。この法則は、非遷移金属の錯体に関しては、一般的に適用可能ではない。この法則は、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、及びＣｏ三価元素の低スピン錯体に関する式を、有効に予測するものである。周知の例としては、フェロセン、鉄ペンタカルボニル、クロムカルボニル、及びニッケルカルボニルが挙げられる。錯体中の配位子が、この１８電子則の適用可能性を決定する。一般的に、この法則に従う錯体は、π受容体配位子（π酸としても既知）で少なくとも部分的に構成される。この種の配位子は、極めて強い配位子場を発現し、結果として得られる分子軌道のエネルギーを低下させるため、有利に占有される。典型的な配位子としては、オレフィン、ホスフィン、及びＣＯが挙げられる。π酸の錯体は、典型的には、低酸化状態の金属を特徴とする。酸化状態と配位子の性質との関係は、π逆供与結合の枠組みの中で合理化される。例示的な炭化物としては、Ａｕ２Ｃ２、又は他の元素の炭化物（例えば、Ｎｉ２Ｃ、Ｎｉ３Ｃ、ＮｉＣ、Ｆｅ２Ｃ、Ｆｅ３Ｃ、ＦｅｘＣｙ、ＣｏＣ、Ｃｏ２Ｃ、Ｃｏ３Ｃ、ＩｒＣ、ＩｒＣ２、ＩｒＣ４、Ｉｒ４Ｃ５、ＩｒｘＣｙ、Ｒｕ２Ｃ、ＲｕＣ、ＲｈＣ、ＰｔＣ、ＯｓＣ、ＯｓＣ３、及びＯｓＣ２）が挙げられる。例示的なフッ化物としては、ＡｕＦ、ＡｕＦ３、ＡｕＦ５、ＦｅＦ２、ＦｅＦ３、ＣｏＦｅ２、ＣｏＦ３、ＮｉＦ２、ＩｒＦ３、ＩｒＦ４、ＩｒｘＦｙ、ＰｄＦ３、ＰｄＦ４、ＲｈＦ３、ＲｈＦ４、ＲｈＦ６、ＲｕＦ３、及びＯｓＦ６が挙げられる。例示的な窒化物としては、Ａｕ３Ｎ、ＡｕＮ２、ＡｕｘＮｙ、Ｎｉ３Ｎ、ＮｉＮ、Ｃｏ２Ｎ、ＣｏＮ、Ｃｏ２Ｎ３、Ｃｏ４Ｎ、���ｅ２Ｎ、Ｆｅ３Ｎｘ（ｘ＝０．７５〜１．４）、Ｆｅ４Ｎ、Ｆｅ８Ｎ、Ｆｅ１６Ｎ２、ＩｒＮ、ＩｒＮ２、ＩｒＮ３、ＲｈＮ、ＲｈＮ２、ＲｈＮ３、Ｒｕ２Ｎ、ＲｕＮ、ＲｕＮ２、ＰｄＮ、ＰｄＮ２、ＯｓＮ、ＯｓＮ２、及びＯｓＮ４が挙げられる。例示的なホウ化物としては、ＡｕｘＢｙ、Ｍｎ２ＡｕＢ、ＮｉｘＢｙ、ＣｏＢ、Ｃｏ２Ｂ、Ｃｏ３Ｂ、ＦｅＢ、Ｆｅ２Ｂ、Ｒｕ２Ｂ３、ＲｕＢ２、ＩｒＢ、ＩｒｘＢｙ、ＯｓＢ、Ｏｓ２Ｂ３、ＯｓＢ２、ＲｈＢ、並びに、それらのオキシホウ化物、ホウ窒化物、及びホウ炭化物が挙げられる。例示的なオキシ炭化物としては、ＡｕｘＯｙＣｚ、ＮｉｘＯｙＣｚ、ＦｅｘＯｙＣｚ、ＣｏｘＯｙＣｚ、ＩｒｘＯｙＣｚ、ＲｕｘＯｙＣｚ、ＲｈｘＯｙＣｚ、ＰｔｘＯｙＣｚ、ＰｄｘＯｙＣｚ、及びＯｓｘＯｙＣｚが挙げられる。例示的なオキシフッ化物としては、ＡｕｘＯｙＦｚ、ＮｉｘＯｙＦｚ、ＦｅｘＯｙＦｚ、ＣｏｘＯｙＦｚ、ＩｒｘＯｙＦｚ、ＲｕｘＯｙＦｚ、ＲｈｘＯｙＦｚ、ＰｔｘＯｙＦｚ、ＰｄｘＯｙＦｚ、及びＯｓｘＯｙＦｚが挙げられる。例示的なオキシ窒化物としては、ＡｕｘＯｙＮｚ、ＮｉｘＯｙＮｚ、ＦｅｘＯｙＮｚ、ＣｏｘＯｙＮｚ、ＩｒｘＯｙＮｚ、ＲｕｘＯｙＮｚ、ＲｈｘＯｙＮｚ、ＰｔｘＯｙＮｚ、ＰｄｘＯｙＮｚ、及びＯｓｘＯｙＮｚが挙げられる。これらの酸化物、有機金属錯体、炭化物、フッ化物、窒化物、ホウ化物、オキシ炭化物、オキシフッ化物、オキシ窒化物、及び／又はオキシホウ化物を含む、複合体が含まれることは、本開示の範囲内である。
【００２５】
一部の実施形態では、アノード触媒層は、以下のうちの少なくとも１つを含む、担体材料を備える：
（ａ’）元素状Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つ；
（ｂ’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の合金；
（ｃ’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の複合体；
（ｄ’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の酸化物；
（ｅ’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の有機金属錯体；
（ｆ’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の炭化物；
（ｇ’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のフッ化物；
（ｈ’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の窒化物；
（ｉ’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ炭化物；
（ｊ’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシフッ化物；
（ｋ’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ窒化物；
（ｌ’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のホウ化物；又は、
（ｍ’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシホウ化物
（これらの酸化物、有機金属錯体、ホウ化物、炭化物、フッ化物、窒化物、オキシホウ化物、オキシ炭化物、オキシフッ化物、オキシ窒化物、ホウ化物、及びオキシホウ化物は、Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒと共に存在するものであることが理解されよう）。
【００２６】
例示的な酸化物としては、Ｈｆ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ、Ｔｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＴｉｘＯｙ、ＺｒＯ、Ｚｒ２Ｏ３、ＺｒＯ２、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、Ｗ２Ｏ３、ＷＯ３、ＲｅＯ２、ＲｅＯ３、Ｒｅ２Ｏ３、Ｒｅ２Ｏ７、ＮｂＯ、ＮｂＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＯ、Ａｌ２Ｏ，ＳｉＯ、及びＳｉＯ２が挙げられる。例示的な有機金属錯体は、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つを含み、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒが、ヘテロ原子又は非炭素原子（例えば、酸素、窒素、カルコゲン（例えば、硫黄及びセレン）、リン、又はハロゲン化物）を通じて、有機配位子と配位結合を形成する。有機配位子を有する、例示的なＡｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒ錯体はまた、π結合を介して形成することもできる。酸素ヘテロ原子を有する有機配位子としては、ヒドロキシル、エーテル、カルボニル、エステル、カルボキシル、アルデヒド、無水物、環状無水物、及びエポキシなどの官能基が挙げられる。窒素ヘテロ原子を有する有機配位子としては、アミン、アミド、イミド、イミン、アジド、アジン、ピロール、ピリジン、ポルフィリン、イソシアネート、カルバメート、カルバミド、スルファメート、スルファミド、アミノ酸、及びＮ−ヘテロ環カルベンなどの官能基が挙げられる。硫黄ヘテロ原子を有する有機配位子、いわゆるチオ配位子としては、官能基（例えば、チオール、チオケトン（チオン又はチオカルボニル）、チアール、チオフェン、ジスルフィド、ポリスルフィド、スルフィミド、スルホキシミド、及びスルホンジイミン）が挙げられる。リンヘテロ原子を有する有機配位子としては、官能基（例えば、ホスフィン、ホスファン、ホスファニド、及びホスフィニデン）が挙げられる。例示的な有機金属錯体としてはまた、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒが、ホモ又はヘテロ官能性有機配位子との配位結合に関与する、ホモ及びヘテロ二金属錯体も挙げられる。π配位結合を介して形成される、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒ有機金属錯体は、炭素リッチπ−共役有機配位子（例えば、アレン、アリル、ジエン、カルベン、及びアルキニル）を含む。Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒ有機金属錯体の例はまた、キレート、ピンセット分子、ケージ、分子箱、可動性分子、大環状分子、プリズム、ハーフサンドイッチ、及び金属−有機骨格（ＭＯＦ）としても既知である。Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つを含む、例示的な有機金属化合物としては、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒが、共有結合、イオン結合、又は混合共有−イオン金属−炭素結合を介して有機物に結合している、化合物が挙げられる。例示的な有機金属化合物はまた、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも２つの、炭素原子への共有結合と、ヘテロ原子（例えば、酸素、窒素、カルコゲン（例えば、硫黄及びセレン）、リン、又はハロゲン化物）を介した有機配位子への配位結合との組み合わせも含み得る。安定な金属有機錯体の式は、典型的には、１８電子則から予測することができる。この法則は、遷移金属の原子価殻が、９つの原子価軌道からなり、それらが、結合電子対又は非結合電子対のいずれかとして、１８個の電子を全体として収容することができるという事実に基づくものである。これら９つの原子軌道と配位子軌道との組み合わせは、金属−配位子の結合又は非結合のいずれかである、９つの分子軌道を作り出す。この法則は、非遷移金属の錯体に関しては、一般的に適用可能ではない。錯体中の配位子が、この１８電子則の適用可能性を決定する。一般的に、この法則に従う錯体は、π受容体配位子（π酸としても既知）で少なくとも部分的に構成される。この種の配位子は、極めて強い配位子場を発現し、結果として得られる分子軌道のエネルギーを低下させるため、有利に占有される。典型的な配位子としては、オレフィン、ホスフィン、及びＣＯが挙げられる。π酸の錯体は、典型的には、低酸化状態の金属を特徴とする。酸化状態と配位子の性質との関係は、π逆供与結合の枠組みの中で合理化される。更なる詳細に関しては、例えば、Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｏｆ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ，Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ，ａｎｄ  Ｈａｆｎｉｕｍ，Ａ  ｖｏｌｕｍｅ  ｉｎ  Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ：Ａ  Ｓｅｒｉｅｓ  ｏｆ  Ｍｏｎｏｇｒａｐｈｓ，Ａｕｔｈｏｒ（ｓ）：Ｐ．Ｃ．Ｗａｉｌｅｓ，ＩＳＢＮ：９７８−０−１２−７３０３５０−５を参照されたい。例示的な炭化物としては、ＨｆＣ及びＨｆＣ２、Ｎｂ２Ｃ、Ｎｂ４Ｃ３、及びＮｂＣ、Ｒｅ２Ｃ、ＴａＣ、Ｔａ４Ｃ３、Ｔａ２Ｃ、ＷＣ、Ｗ２Ｃ、ＷＣ２、Ｚｒ２Ｃ、Ｚｒ３Ｃ２、Ｚｒ６Ｃ、ＴｉＣ、Ｔｉ８Ｃ１２＋のクラスタ、並びに、三元Ｔｉ−Ａｌ−Ｃ及びＴｉ−Ｓｎ−Ｃ炭化物相（例えば、Ｔｉ３ＡｌＣ、Ｔｉ３ＡｌＣ２、Ｔｉ２ＡｌＣ、Ｔｉ２ＳｎＣ、Ａｌ４Ｃ３、ＳｎＣ、Ｓｎ２Ｃ、及びＡｌ４Ｃ３）が挙げられる。例示的なフッ化物としては、ＺｒＦ４、ＴｉＦ４、ＴｉＦ３、ＴａＦ５、ＮｂＦ４、ＮｂＦ５、ＷＦ６、ＡｌＦ３、ＨｆＦ４、ＣＦ、ＣＦｘ、（ＣＦ）ｘ、ＳｎＦ２、及びＳｎＦ４が挙げられる。例示的な窒化物としては、Ｈｆ３Ｎ４、ＨｆＮ、Ｒｅ２Ｎ、Ｒｅ３Ｎ、ＲｅＮ、Ｎｂ２Ｎ、ＮｂＮ、Ｎｂ炭窒化物、ＴａＮ、Ｔａ２Ｎ、Ｔａ５Ｎ６、Ｔａ３Ｎ５、Ｗ２Ｎ、ＷＮ、ＷＮ２、Ｚｒ３Ｎ４、ＺｒＮ、β−Ｃ３Ｎ４、黒鉛状ｇ−Ｃ３Ｎ４、及びＳｉ３Ｎ４が挙げられる。例示的なオキシ炭化物としては、ＡｌｘＯｙＣｚ、ＨｆｘＯｙＣｚ、ＺｒｘＯｙＣｚ、ＴｉｘＯｙＣｚ、ＴａｘＯｙＣｚ、ＲｅｘＯｙＣｚ、ＮｂｘＯｙＣｚ、ＷｘＯｙＣｚ、及びＳｎｘＯｙＣｚが挙げられる。例示的なオキシフッ化物としては、ＡｌｘＯｙＦｚ、ＨｆｘＯｙＦｚ、ＺｒｘＯｙＦｚ、ＴｉｘＯｙＦｚ、ＴａｘＯｙＦｚ、ＲｅｘＯｙＦｚ、ＮｂｘＯｙＦｚ、ＷｘＯｙＦｚ、及びＳｎｘＯｙＦｚが挙げられる。例示的なオキシ窒化物としては、ＡｌｘＯｙＮｚ、ＨｆｘＯｙＮｚ、ＺｒｘＯｙＮｚ、ＴｉｘＯｙＮｚ、ＴａｘＯｙＮｚ、ＲｅｘＯｙＮｚ、ＮｂｘＯｙＮｚ、ＷｘＯｙＮｚ、ＣｘＯｙＮｘ���及びＳｎｘＯｙＮｚが挙げられる。例示的なホウ化物としては、ＺｒＢ２、ＴｉＢ２、ＴａＢ、Ｔａ５Ｂ６、Ｔａ３Ｂ４、ＴａＢ２、ＮｂＢ２、ＮｂＢ、ＷＢ、ＷＢ２、ＡｌＢ２、ＨｆＢ２、ＲｅＢ２、Ｂ４Ｃ、ＳｉＢ３、ＳｉＢ４、ＳｉＢ６、並びに、それらのオキシホウ化物、ホウ窒化物、及びホウ炭化物が挙げられる。これらの酸化物、有機金属錯体、炭化物、フッ化物、窒化物、オキシ炭化物、オキシフッ化物、及び／又はオキシ窒化物を含む、複合体が含まれることは、本開示の範囲内である。多成分触媒の様々な成分の組成及び量は、その触媒の性能、並びに、その触媒を使用する装置の全体的性能に影響を及ぼし得る（例えば、Ｐｔアノード触媒中の過剰なＴｉは、全体的なセル性能を低下させることが観察された）。
【００２７】
一部の実施形態では、カソード触媒層又はアノード触媒層は、以下のうちの少なくとも１つを含む、担体材料を備える：
（ａ’’’）元素状Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つ；
（ｂ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の合金；
（ｃ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の複合体；
（ｄ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の酸化物；
（ｅ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の有機金属錯体；
（ｆ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の炭化物；
（ｇ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のフッ化物；
（ｈ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の窒化物；
（ｉ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ炭化物；
（ｊ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシフッ化物；
（ｋ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ窒化物；
（ｌ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のホウ化物；又は、
（ｍ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシホウ化物
（これらの酸化物、有機金属錯体、ホウ化物、炭化物、フッ化物、窒化物、オキシ炭化物、オキシフッ化物、オキシホウ化物、及びオキシ窒化物は、ａ’’’と共に存在するものであることが理解されよう）。
【００２８】
例示的な酸化物としては、Ｈｆ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ、Ｔｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＴｉｘＯｙ、ＺｒＯ、Ｚｒ２Ｏ３、ＺｒＯ２、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、Ｗ２Ｏ３、ＷＯ３、ＲｅＯ２、ＲｅＯ３、Ｒｅ２Ｏ３、Ｒｅ２Ｏ７、ＮｂＯ、ＮｂＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＯ、Ａｌ２Ｏ，ＳｉＯ、及びＳｉＯ２が挙げられる。例示的な有機金属錯体は、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つを含み、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒが、ヘテロ原子又は非炭素原子（例えば、酸素、窒素、カルコゲン（例えば、硫黄及びセレン）、リン、又はハロゲン化物）を通じて、有機配位子と配位結合を形成する。有機配位子を有する、例示的なＡｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒ錯体はまた、π結合を介して形成することもできる。酸素ヘテロ原子を有する有機配位子としては、ヒドロキシル、エーテル、カルボニル、エステル、カルボキシル、アルデヒド、無水物、環状無水物、及びエポキシなどの官能基が挙げられる。窒素ヘテロ原子を有する有機配位子としては、アミン、アミド、イミド、イミン、アジド、アジン、ピロール、ピリジン、ポルフィリン、イソシアネート、カルバメート、カルバミド、スルファメート、スルファミド、アミノ酸、及びＮ−ヘテロ環カルベンなどの官能基が挙げられる。硫黄ヘテロ原子を有する有機配位子、いわゆるチオ配位子としては、官能基（例えば、チオール、チオケトン（チオン又はチオカルボニル）、チアール、チオフェン、ジスルフィド、ポリスルフィド、スルフィミド、スルホキシミド、及びスルホンジイミン）が挙げられる。リンヘテロ原子を有する有機配位子としては、官能基（例えば、ホスフィン、ホスファン、ホスファニド、及びホスフィニデン）が挙げられる。例示的な有機金属錯体としてはまた、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒが、ホモ又はヘテロ官能性有機配位子との配位結合に関与する、ホモ及びヘテロ二金属錯体も挙げられる。π配位結合を介して形成される、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒ有機金属錯体は、炭素リッチπ−共役有機配位子（例えば、アレン、アリル、ジエン、カルベン、及びアルキニル）を含む。Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒ有機金属錯体の例はまた、キレート、ピンセット分子、ケージ、分子箱、可動性分子、大環状分子、プリズム、ハーフサンドイッチ、及び金属−有機骨格（ＭＯＦ）としても既知である。Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つを含む、例示的な有機金属化合物としては、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒが、共有結合、イオン結合、又は混合共有−イオン金属−炭素結合を介して有機物に結合している、化合物が挙げられる。例示的な有機金属化合物はまた、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも２つの、炭素原子への共有結合と、ヘテロ原子（例えば、酸素、窒素、カルコゲン（例えば、硫黄及びセレン）、リン、又はハロゲン化物）を介した有機配位子への配位結合との組み合わせも含み得る。安定な金属有機錯体の式は、典型的には、１８電子則から予測することができる。この法則は、遷移金属の原子価殻が、９つの原子価軌道からなり、それらが、結合電子対又は非結合電子対のいずれかとして、１８個の電子を全体として収容することができるという事実に基づくものである。これら９つの原子軌道と配位子軌道との組み合わせは、金属−配位子の結合又は非結合のいずれかである、９つの分子軌道を作り出す。この法則は、非遷移金属の錯体に関しては、一般的に適用可能ではない。錯体中の配位子が、この１８電子則の適用可能性を決定する。一般的に、この法則に従う錯体は、π受容体配位子（π酸としても既知）で少なくとも部分的に構成される。この種の配位子は、極めて強い配位子場を発現し、結果として得られる分子軌道のエネルギーを低下させるため、有利に占有される。典型的な配位子としては、オレフィン、ホスフィン、及びＣＯが挙げられる。π酸の錯体は、典型的には、低酸化状態の金属を特徴とする。酸化状態と配位子の性質との関係は、π逆供与結合の枠組みの中で合理化される。更なる詳細に関しては、例えば、Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｏｆ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ，Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ，ａｎｄ  Ｈａｆｎｉｕｍ，Ａ  ｖｏｌｕｍｅ  ｉｎ  Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ：Ａ  Ｓｅｒｉｅｓ  ｏｆ  Ｍｏｎｏｇｒａｐｈｓ，Ａｕｔｈｏｒ（ｓ）：Ｐ．Ｃ．Ｗａｉｌｅｓ，ＩＳＢＮ：９７８−０−１２−７３０３５０−５を参照されたい。例示的な炭化物としては、ＨｆＣ、ＨｆＣ２、Ｎｂ２Ｃ、Ｎｂ４Ｃ３、ＮｂＣ、Ｒｅ２Ｃ、ＴａＣ、Ｔａ４Ｃ３、Ｔａ２Ｃ、ＷＣ、Ｗ２Ｃ、ＷＣ２、Ｚｒ２Ｃ、Ｚｒ３Ｃ２、Ｚｒ６Ｃ、ＴｉＣ、Ｔｉ８Ｃ１２＋のクラスタ、並びに、三元炭化物相（例えば、Ｔｉ３ＡｌＣ、Ｔｉ３ＡｌＣ２、Ｔｉ２ＡｌＣ、Ｔｉ２ＳｎＣ、Ａｌ４Ｃ３、ＳｎＣ、Ｓｎ２Ｃ、及びＡｌ４Ｃ３）が挙げられる。例示的なフッ化物としては、ＺｒＦ４、ＴｉＦ４、ＴｉＦ３、ＴａＦ５、ＮｂＦ４、ＮｂＦ５、ＷＦ６、ＡｌＦ３、ＨｆＦ４、ＣＦ、ＣＦｘ、（ＣＦ）ｘ、ＳｎＦ２、及びＳｎＦ４が挙げられる。例示的な窒化物としては、Ｈｆ３Ｎ４、ＨｆＮ、Ｒｅ２Ｎ、Ｒｅ３Ｎ、ＲｅＮ、Ｎｂ２Ｎ、ＮｂＮ、Ｎｂ炭窒化物、ＴａＮ、Ｔａ２Ｎ、Ｔａ５Ｎ６、Ｔａ３Ｎ５、Ｗ２Ｎ、ＷＮ、ＷＮ２、β−Ｃ３Ｎ４、黒鉛状ｇ−Ｃ３Ｎ４、Ｚｒ３Ｎ４、及びＺｒＮが挙げられる。例示的なオキシ炭化物としては、ＡｌｘＯｙＣｚ、ＨｆｘＯｙＣｚ、ＺｒｘＯｙＣｚ、ＴｉｘＯｙＣｚ、ＴａｘＯｙＣｚ、ＲｅｘＯｙＣｚ、ＮｂｘＯｙＣｚ、ＷｘＯｙＣｚ、及びＳｎｘＯｙＣｚが挙げられる。例示的なオキシフッ化物としては、ＡｌｘＯｙＦｚ、ＨｆｘＯｙＦｚ、ＺｒｘＯｙＦｚ、ＴｉｘＯｙＦｚ、ＴａｘＯｙＦｚ、ＲｅｘＯｙＦｚ、ＮｂｘＯｙＦｚ、ＷｘＯｙＦｚ、及びＳｎｘＯｙＦｚが挙げられる。例示的なオキシ窒化物としては、ＡｌｘＯｙＮｚ、ＨｆｘＯｙＮｚ、ＺｒｘＯｙＮｚ、ＴｉｘＯｙＮｚ、ＴａｘＯｙＮｚ、ＲｅｘＯｙＮｚ、ＮｂｘＯｙＮｚ、ＷｘＯｙＮｚ、及びＳｎｘＯｙＮｚが挙げられる。例示的なホウ化物としては、Ｚｒ���２、ＴｉＢ２、ＴａＢ、Ｔａ５Ｂ６、Ｔａ３Ｂ４、ＴａＢ２、ＮｂＢ２、ＮｂＢ、ＷＢ、ＷＢ２、ＡｌＢ２、ＨｆＢ２、ＲｅＢ２、Ｃ４Ｂ、ＳｉＢ３、ＳｉＢ４、ＳｉＢ６、並びに、それらのホウ窒化物及びホウ炭化物が挙げられる。これらの酸化物、有機金属錯体、炭化物、フッ化物、窒化物、オキシ炭化物、オキシフッ化物、及び／又はオキシ窒化物を含む、複合体が含まれることは、本開示の範囲内である。
【００２９】
これらの触媒及び触媒担体材料は、場合に応じて、当該技術分野において既知の技術によって、堆積させることができる。例示的な堆積技術としては、スパッタリング（反応性スパッタリングを含む）、原子層堆積、分子有機化学蒸着、金属有機化学蒸着、分子線エピタキシ、熱物理蒸着、エレクトロスプレーイオン化による真空蒸着、及びパルスレーザ堆積からなる群から、独立して選択されるものが挙げられる。熱物理蒸着法は、好適な所望の温度を（例えば、抵抗加熱、電子ビーム銃、又はレーザを介して）使用して、ターゲット（原料材料）を蒸気状態へと融解するか、又は昇華させ、そのターゲットを次に真空空間に通過させて、次いで、この蒸気化形体を基材表面に凝縮させる。熱物理蒸着機器は、当該技術分野において既知であり、例えば、ＣｒｅａＰｈｙｓ  ＧｍｂＨより商品名「ＭＥＴＡＬ  ＥＶＡＰＯＲＡＴＯＲ」（ＭＥシリーズ）の金属蒸発装置として、又は、Ｍａｎｔｉｓ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ＬＴＤ（Ｏｘｆｏｒｄｓｈｉｒｅ，ＵＫ）より商品名「ＯＲＧＡＮＩＣ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＥＶＡＰＯＲＡＴＯＲ」（ＯＲＭＡシリーズ）で入手可能な有機材料蒸発装置として、入手可能なものが挙げられる。複数の交互層を備える触媒は、例えば、複数のターゲットからスパッタリングすることができ（例えば、Ｎｂは第１のターゲットからスパッタリングされ、Ｚｒは第２のターゲットからスパッタリングされ、Ｈｆは（存在する場合）第３のターゲットからスパッタリングされるなど）、又は、２種以上の元素を含むターゲットから、スパッタリングすることもできる。触媒コーティングが、単一のターゲットで行われる場合には、その触媒コーティングの凝縮熱が、下層の触媒、又は場合に応じて、担体Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、若しくはＷなどの原子、並びに基材表面を十分に加熱することにより、それらの原子が良好に混合され、熱力学的に安定な合金ドメインを形成する、十分な表面移動度がもたらされるように、コーティング層は、ガス分配層、触媒転写層、又は膜上に、単一の工程で適用されることが望ましい場合がある。あるいは、例えば、この原子移動度を促進するために、基材にもまた熱を提供するか又は加熱することができる。一部の実施形態では、スパッタリングは、アルゴンと酸素との混合物を少なくとも含む雰囲気中で、少なくとも部分的に遂行され、スパッタ室内へのアルゴンの流量と酸素の流量との比は、少なくとも１１３ｓｃｃｍ／７ｓｃｃｍである。有機金属形態の触媒及び触媒担体材料は、場合に応じて、例えば、質量選別されたイオンのソフトランディング又は反応性ランディングによって堆積させることができる。質量選別されたイオンのソフトランディングは、有機配位子を完備した触媒活性金属錯体を、その気相から、不活性表面上に移動させるために使用される。この方法を使用して、画定された活性部位を有する材料を調製することができるため、周囲条件下か、又は従来の真空条件下で、高度に制御された方式で、表面の分子設計を達成することができる。更なる詳細に関しては、例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、ＪｏｈｎｓｏｎらのＡｎａｌ．Ｃｈｅｍ．（２０１０，８２，ｐｐ．５７１８−５７２７）、及びＪｏｈｎｓｏｎらのＣｈｅｍｉｓｔｒｙ：Ａ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ（２０１０，１６，ｐｐ．１４４３３−１４４３８）を参照されたい。
【００３０】
一部の実施形態では、膜電極接合体内に、酸素発生反応触媒を含めることが望ましい場合がある。酸素発生反応（ＯＥＲ）触媒（例えば、Ｒｕ、Ｉｒ、ＲｕＩｒ、又はそれらの酸化物）を含めることは、炭素の腐食又は触媒の劣化／溶解よりも、水の電気分解に有利となる傾向があり、セルの電圧を低下させることによって、過渡的条件の間の、燃料電池の耐久性が増す。Ｒｕは、優れたＯＥＲ活性を呈することが観察されているが、安定化されることが好ましい。Ｉｒは、Ｒｕを安定化することが可能であるとして周知であるが、その一方で、Ｉｒ自体が、良好なＯＥＲ活性を呈することが観察されている。
【００３１】
一部の実施形態では、本明細書で説明される、膜電極接合体又はユニット化電極接合体内には、以下のうちの少なくとも１つが存在する：
第１のガス分配層の第１主表面上に配設された、酸素発生反応触媒を備える層；
酸素発生反応触媒を備える、第１のガス分配層；
第１のガス分配層の第２主表面上に配設された、酸素発生反応触媒を備える層；
第１のガス分配層と第１のガス分散層との間に配設された、酸素発生反応触媒を備える層；
第１のガス分散層の第１主表面上に配設された、酸素発生反応触媒を備える層；
酸素発生反応触媒を備える、第１のガス分散層；
第１のガス分散層の第２主表面上に配設された、酸素発生反応触媒を備える層；
第２のガス分散層の第１主表面上に配設された、酸素発生反応触媒を備える層；
酸素発生反応触媒を備える、第２のガス分散層；
第２のガス分散層の第２主表面上に配設された、酸素発生反応触媒を備える層；
第２のガス分配層と第２のガス分散層との間に配設された、酸素発生反応触媒を備える層；
第２のガス分配層の第１主表面上に配設された、酸素発生反応触媒を備える層；
酸素発生反応触媒を備える、第２のガス分配層；及び
第２のガス分配層の第２主表面上に配設された、酸素発生反応触媒を備える層。
【００３２】
水素ポリマー電解質膜（ＰＥＭ）燃料電池の、アノード側のＰｔ系水素酸化反応（ＨＯＲ）触媒、又は、カソード側のＰｔ系酸素還元反応（ＯＲＲ）触媒から、酸素発生反応（ＯＥＲ）触媒を物理的に隔てることは、起動／停止又は（局所的な燃料欠乏による）セル反転などのガス切り替えイベントに対する、触媒の耐久性の実質的な改善を結果的にもたらすことが見出されている。更なる利点は、ＯＥＲ触媒は、ポリマー電解質膜に適用される、アノード触媒層及びカソード触媒層の選択から独立して、変更することができる点である。それゆえ、ＯＥＲ触媒は、炭素上に担持されたＰｔ，又はナノ構造薄膜担体上のＰｔなどの、様々なＨＯＲ触媒層及びＯＲＲ触媒層を有する、触媒コーティング膜と共に使用することができる。ＯＥＲ触媒の充填、処理、及び性能向上添加剤を調節することにより、それらの特定のアノード、カソードに関する具体的な顧客の要望を満たし、要件を維持することなどが可能となる。この手法はまた、様々な触媒コーティング膜（ＣＣＭ）及び膜電極接合体（ＭＥＡ）の構成も可能にする。ガス分配層又はガス分散層の上、若しくはそれらの層の内部のＯＥＲ触媒は、その構成における１つの構成要素であり、それに加えて別の触媒の層が追加される。
【００３３】
酸素発生反応触媒は、その膜電極接合体が燃料電池などの電気化学的装置内で使用される場合、好ましくは、外部回路と電気的に接触するように適合される。このことが可能となるのは、多くのポリマー電解質膜燃料電池の構成では、第１のガス分配層及び第２のガス分配層が、導電性であるためである。理論に束縛されることを望むものではないが、ＯＥＲ触媒を首尾よく組み込むためには、それらＯＥＲ触媒が、Ｐｔ水素酸化反応（ＨＯＲ）を阻害するか、若しくはＨＯＲに影響を及ぼすことを、又はその逆の場合を、防ぐことが望ましいと考えられる。
【００３４】
酸素発生反応電極触媒は、電気化学的酸素発生反応に関与する。触媒材料は、そのプロセス中に消費されることなく、化学反応の速度を変更及び上昇させる。電極触媒は、電極表面で機能する特定形態の触媒であるか、又は、その電極表面自体とすることもできる。電極触媒は、イリジウムの表面、コーティング、若しくはナノ粒子などの、不均質なものとすることができ、又は、溶解配位化合物のように、均質にすることもできる。電極触媒は、電極と反応物質との間の電子の移動を促進し、かつ／又は、半反応式の全体によって説明される、中間的化学変換を促進する。
【００３５】
酸素発生反応触媒は、当該技術分野において既知の技術によって、堆積させることができる。例示的な堆積技術としては、スパッタリング（反応性スパッタリングを含む）、原子層堆積、分子有機化学蒸着、分子線エピタキシ、熱物理蒸着、エレクトロスプレーイオン化による真空蒸着、及びパルスレーザ堆積からなる群から、独立して選択されるものが挙げられる。更なる一般的詳細は、例えば、米国特許第５，８７９，８２７号（Ｄｅｂｅら）、同第６，０４０，０７７号（Ｄｅｂｅら）、及び同第７，４１９，７４１号（Ｖｅｒｎｓｔｏｒｍら）に見出すことができ、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。熱物理蒸着法は、好適な昇温を（例えば、抵抗加熱、電子ビーム銃、又はレーザを介して）使用して、ターゲット（原料材料）を蒸気状態へと融解するか、又は昇華させ、そのターゲットを次に真空空間に通過させて、次いで、この蒸気化形体を基材表面上に凝縮させる。熱物理蒸着機器は、当該技術分野において既知であり、例えば、ＣｒｅａＰｈｙｓ  ＧｍｂＨ（Ｄｒｅｓｄｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より商品名「ＭＥＴＡＬ  ＥＶＡＰＯＲＡＴＯＲ（ＭＥシリーズ）」の金属蒸発装置として、又は「ＯＲＧＡＮＩＣ  ＭＯＬＥＣＵＬＡＲ  ＥＶＡＰＯＲＡＴＯＲ（ＤＥシリーズ）」の有機分子蒸発装置として、入手可能なものが挙げられ、有機材料蒸発装置の別の例は、Ｍａｎｔｉｓ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ＬＴＤ（Ｏｘｆｏｒｄｓｈｉｒｅ，ＵＫ）より商品名「ＯＲＧＡＮＩＣ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＥＶＡＰＯＲＡＴＯＲ（ＯＲＭＡシリーズ）」で入手可能である。複数の交互層を備える触媒は、例えば、複数のターゲットからスパッタリングすることができ（例えば、Ｉｒは第１のターゲットからスパッタリングされ、Ｐｄは第２のターゲットからスパッタリングされ、Ｒｕは（存在する場合）第３のターゲットからスパッタリングされるなど）、又は、２種以上の元素を含むターゲットから、スパッタリングすることもできる。触媒コーティングが、単一のターゲットで行われる場合には、その触媒コーティングの凝縮熱が、下層の触媒、又は場合に応じて、担体Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、若しくはＲｕなどの原子、並びに基材表面を十分に加熱することにより、それらの原子が良好に混合され、熱力学的に安定な合金ドメインを形成する、十分な表面移動度がもたらされるように、コーティング層は、ガス分配層、ガス分散層、触媒転写層、又は膜上に、単一の工程で適用されることが望ましい場合がある。あるいは、例えば、この原子移動度を促進するために、基材にもまた熱を提供するか又は加熱することができる。一部の実施形態では、スパッタリングは、アルゴンと酸素との混合物を少なくとも含む雰囲気中で、少なくとも部分的に遂行され、スパッタ室内へのアルゴンの流量と酸素の流量との比は、少なくとも１１３ｓｃｃｍ／７ｓｃｃｍ（標準立方センチメートル毎分）である。有機金属形態の触媒は、例えば、質量選別されたイオンのソフトランディング又は反応性ランディングによって堆積させることができる。質量選別されたイオンのソフトランディングは、有機配位子を完備した触媒活性金属錯体を、その気相から、不活性表面上に移��させるために使用される。この方法を使用して、画定された活性部位を有する材料を調製することができるため、周囲条件下か、又は従来の真空条件下で、高度に制御された方式で、表面の分子設計を達成することができる。更なる詳細に関しては、例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、ＪｏｈｎｓｏｎらのＡｎａｌ．Ｃｈｅｍ．（２０１０，８２，ｐｐ．５７１８−５７２７）、及びＪｏｈｎｓｏｎらのＣｈｅｍｉｓｔｒｙ：Ａ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ（２０１０，１６，ｐｐ．１４４３３−１４４３８）を参照されたい。
【００３６】
一部の実施形態では、以下の条件のうちの少なくとも一方が適用される：
（ａ）酸素発生反応触媒を備える層のうちの少なくとも１つは、１：１以下（一部の実施形態では、０．９：１、０．８：１、０．７５：１、０．７：１、０．６：１、０．５：１、０．４：１、０．３：１、０．２５：１、０．２：１以下、又は更に０．１：１以下、若しくは更に０：１）の、元素金属Ｐｔと元素金属酸素発生反応触媒との比（すなわち、ＲｕＯ２が酸素発生反応触媒である場合には、Ｐｔ原子の数とＲｕ原子の数との比）を有する：又は、
（ｂ）酸素発生反応触媒を備える、第１のガス分配層、第２のガス分配層、任意選択的な第１のガス分散層、又は任意選択的な第２のガス分散層のうちの少なくとも１つの上に配設された層のうちの少なくとも１つが、１：１以下（一部の実施形態では、０．９：１、０．８：１、０．７５：１、０．７：１、０．６：１、０．５：１、０．４：１、０．３：１、０．２５：１、０．２：１以下、又は更に０．１：１以下、若しくは更に０：１）の、元素金属Ｐｔと元素金属酸素発生反応触媒との比を有する。
【００３７】
一部の実施形態では、本開示の膜電極接合体又はユニット化電極接合体は、以下のうちの少なくとも１つを有する（すなわち、以下のうちの任意の１つ、並びに任意の組み合わせであり、いずれかの任意選択層が存在する場合には、第１のガス分散層及び第２のガス分散層への言及を意図するものであることが理解されよう）：
第１のガス分配層の第１主表面上に配設された（例えば、付着された）、酸素発生反応触媒（例えば、少なくとも部分的に存在）を備える層；
酸素発生反応触媒（例えば、少なくとも部分的に存在し、層全体にわたって分配されることを含む）を備える、第１のガス分配層；
第１のガス分配層の第２主表面上に配設された（例えば、付着された）、酸素発生反応触媒（例えば、少なくとも部分的に存在し、層全体にわたって分配されることを含む）を備える層；
第１のガス分配層と第１のガス分散層との間に配設された、酸素発生反応触媒（例えば、少なくとも部分的に存在し、層全体にわたって分配されることを含む）を備える層；
第１のガス分散層の第１主表面上に配設された（例えば、付着された）、酸素発生反応触媒（例えば、少なくとも部分的に存在し、層全体にわたって分配されることを含む）を備える層；
酸素発生反応触媒（例えば、少なくとも部分的に存在し、層全体にわたって分配されることを含む）を備える、第１のガス分散層；
第１のガス分散層の第２主表面上に配設された（例えば、付着された）、酸素発生反応触媒（例えば、少なくとも部分的に存在し、層全体にわたって分配されることを含む）を備える層；
第２のガス分散層の第１主表面上に配設された（例えば、付着された）、酸素発生反応触媒（例えば、少なくとも部分的に存在し、層全体にわたって分配されることを含む）を備える層；
酸素発生反応触媒（例えば、少なくとも部分的に存在し、層全体にわたって分配されることを含む）を備える、第２のガス分散層；
第２のガス分散層の第２主表面上に配設された（例えば、付着された）、酸素発生反応触媒（例えば、少なくとも部分的に存在し、層全体にわたって分配されることを含む）を備える層；
第２のガス分配層と第２のガス分散層との間に配設された、酸素発生反応触媒（例えば、少なくとも部分的に存在し、層全体にわたって分配されることを含む）を備える層；
第２のガス分配層の第１主表面上に配設された（例えば、付着された）、酸素発生反応触媒（例えば、少なくとも部分的に存在し、層全体にわたって分配されることを含む）を備える層；
酸素発生反応触媒（例えば、少なくとも部分的に存在し、層全体にわたって分配されることを含む）を備える、第２のガス分配層；及び、
第２のガス分配層の第２主表面上に配設された（例えば、付着された）、酸素発生反応触媒（例えば、少なくとも部分的に存在し、層全体にわたって分配されることを含む）を備える層、
ここで、部分的に存在するとは、酸素発生反応触媒の元素金属含量に対して、少なくとも０．５マイクログラム／ｃｍ２、一部の実施形態では、１マイクログラム／ｃｍ２、１．５マイクログラム／ｃｍ２、２マイクログラム／ｃｍ２、２．５マイクログラム／ｃｍ２、３マイクログラム／ｃｍ２、又は更に、少なくとも５マイクログラム／ｃｍ２；一部の実施形態では、０．５マイクログラム／ｃｍ２〜１００マイクログラム／ｃｍ２、０．５マイクログラム／ｃｍ２〜７５マイクログラム／ｃｍ２、０．５マイクログラム／ｃｍ２〜５０マイクログラム／ｃｍ２、０．５マイクログラム／ｃｍ２〜２５マイクログラム／ｃｍ２、１マイクログラム／ｃｍ２〜１００マイクログラム／ｃｍ２、１マイクログラム／ｃｍ２〜７５マイクログラム／ｃｍ２、１マイクログラム／ｃｍ２〜５０マイクログラム／ｃｍ２、１マイクログラム／ｃｍ２〜２５マイクログラム／ｃｍ２、２マイクログラム／ｃｍ２〜１００マイクログラム／ｃｍ２、２マイクログラム／ｃｍ２〜７５マイクログラム／ｃｍ２、２マイクログラム／ｃｍ２〜５０マイクログラム／ｃｍ２、２マイクログラム／ｃｍ２〜３０マイクログラム／ｃｍ２、２マイクログラム／ｃｍ２〜２５マイクログラム／ｃｍ２、又は更に、２マイクログラム／ｃｍ２〜２０マイクログラム／ｃｍ２の範囲の量である。
【００３８】
一部の実施形態では、少なくとも第１のガス分配層及び／又は第２のガス分配層は、存在する場合には、Ｐｔを本質的に含まない（すなわち、０．１マイクログラム／ｃｍ２未満のＰｔ）。
【００３９】
本明細書で説明される膜電極接合体及びユニット化電極接合体、並びに、本明細書で説明される膜電極接合体及びユニット化電極接合体を組み込む装置は、一般に、当該技術分野において既知の技術を使用して作製されるが、本明細書で説明される、構成上の要件又は選択肢で修正される。
【００４０】
更に、ガス分散層は、ガス分配層からのガスを、概してより均等に、電極へと分配し、ガス分配層の想定される粗さに起因する機械的欠陥から、触媒層及び膜を概して防護し、一部の実施形態では、電気を伝導して、隣接する触媒層との電気的接触抵抗を低減する。ガス分散層はまた、触媒層から拡散層内への、液体水の効果的なウィッキングも提供し得る。例示的なガス分散層は、微多孔質層である。微多孔質層は、例えば、炭素紙又は炭素布などのガス分配層を、撥水性の疎水性結合剤（例えば、フルオロポリマー、又はフッ化エチレンプロピレン樹脂（ＦＥＰ））及びカーボンブラックなどの添加剤で、含浸又は／及びコーティングすることによって形成することができる。炭素紙又は炭素布は、典型的には、最初に、溶媒（例えば、水又はアルコール）中の撥水性疎水化剤の分散溶液／エマルジョン中に浸漬され、その後、乾燥及び熱処理が施され、次いで、この基材上に炭素スラリーがコーティングされ、その後、乾燥及び熱処理が施される。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの、例示的なフルオロポリマーは、例えば、Ｅｎｓｉｎｇｅｒ  ＧｍｂＨ（Ｎｕｆｒｉｎｇｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より商品名「ＴＥＣＡＦＬＯＮ  ＰＴＦＥ  ＮＡＴＵＲＡＬ」；３Ｍ  Ｄｙｎｅｏｎ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）より商品名「３Ｍ  ＤＹＮＥＯＮ  ＰＴＦＥ  ＴＦ」；Ｂａｉｌｌｉｅ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ＬＬＣ（Ｅｄｉｎｂｕｒｇｈ，Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍ）より商品名「ＢＡＭ  ＰＴＦＥ」；及びＥ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）より商品名「ＤＵＰＯＮＴ  ＰＴＦＥ」で入手可能であり；ＥＴＦＥ（ポリ（エテン−ｃｏ−テトラフルオロエテン）（フッ素化された熱可塑性樹脂）は、例えば、Ｂａｉｌｌｉｅ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ＬＬＣより商品名「ＢＡＭ  ＥＴＦＥ」；Ｅｎｓｉｎｇｅｒ  ＧｍｂＨより商品名「ＴＥＣＡＦＬＯＮ  ＥＴＦＥ  ＮＡＴＵＲＡＬ」；及び、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓより商品名「ＤＵＰＯＮＴ  ＥＴＦＥ」で入手可能であり；ＰＶＤＦ（ポリ−フッ化ビニリデン）は、例えば、Ｅｎｓｉｎｇｅｒ  ＧｍｂＨより商品名「ＴＥＣＡＦＬＯＮ  ＰＶＤＦ」；３Ｍ  Ｄｙｎｅｏｎより商品名「３Ｍ  ＤＹＮＥＯＮ  ＦＬＵＯＲＯＰＬＡＳＴＩＣ  ＰＶＤＦ」；及び、Ｂａｉｌｌｉｅ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ＬＬＣより商品名「ＢＡＭ  ＰＶＤＦ」で入手可能である。フッ化エチレンプロピレン樹脂（ＦＥＰ）の例示的原料は、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓより商品名「ＤＵＰＯＮＴ  ＴＥＦＬＯＮ  ＦＥＰ」（「ＴＥＦＬＯＮ」は登録商標。）、及びＤａｉｋｉｎ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｎｅｒｉｃａ  ＬＬＣより商品名「ＮＥＯＦＲＯＮ  ＤＩＳＰＥＲＳＩＯＮ」（ＦＥＰ系／ＰＦＡ系）で入手可能である。カーボンブラック粉末の例示的原料としては、Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ（Ｗａｒｄ  Ｈｉｌｌ，ＭＡ）を含めた製造元より入手可能なアセチレンブラック、又は、Ｃａｒｂｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｏｓｔｏｎ，ＭＡ）より商品名「ＶＵＬＣＡＮ  ＸＣ−７２」で入手可能なオイルファーネスカーボンブラックが挙げられる。
【００４１】
例示的な膜としては、ポリマー電解質膜が挙げられる。例示的なポリマー電解質膜としては、共通主鎖に結合されたアニオン性官能基を備えるものが挙げられ、このアニオン性官能基は、典型的にはスルホン酸基であるが、カルボン酸基、イミド基、アミド基、又は他の酸官能基もまた含み得る。本明細書で説明される膜電極接合体の作製に使用される、ポリマー電解質は、典型的には、高度にフッ素化され、より典型的には、パーフルオロ化されている。本明細書で説明される膜電極接合体の作製に使用される、ポリマー電解質は、典型的には、テトラフルオロエチレンと、少なくともフッ素化された酸官能性コモノマーとのコポリマーである。例示的なポリマー電解質としては、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）より商品名「ＮＡＦＩＯＮ」、及びＡｓａｈｉ  Ｇｌａｓｓ  Ｃｏ．ＬＴＤ．（Ｊａｐａｎ）より商品名「ＦＬＥＭＩＯＮ」で入手可能なものが挙げられる。ポリマー電解質は、例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第６，６２４，３２８号（Ｇｕｅｒｒａ）及び同第７，３４８，０８８号（Ｆｒｅｅｍｅｙｅｒら）で説明されるような加水分解によって、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とＦＳＯ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２−Ｏ−ＣＦ＝ＣＦ２とのコポリマーから得ることができる。このポリマーは、典型的には、１２００以下、１１００以下、１０００以下、９００以下、又は更に８００以下の当量（ＥＷ）を有する。
【００４２】
ガス分配層及び触媒担持層内に、触媒層を提供又は組み込むプロセスもまた、液相に基づくものとすることができる。好適なコーティング法としては、懸濁、電気泳動、あるいは電気化学的堆積及び含浸が挙げられる。例えば、ガス分配層上に、ガス分散層をスラリーから適用することができる場合、そのスラリーは、炭素粒子及びフルオロポリマー結合剤に加えて、触媒粒子を含有し得る。更なる詳細に関しては、例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、Ｖａｌｅｒｉｅ  Ｍｅｉｌｌｅによる論説「Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｃａｔａｌｙｓｉｓ  Ａ  Ｇｅｎｅｒａｌ，３１５」（２００６、ｐｐ．１−１７）を参照されたい。
【００４３】
１つ又は様々な構造様式の合金、非晶質域、結晶性域の、存在の有無又はサイズなどを含めた、本明細書で説明される触媒の結晶構造及び形態構造は、特に３種以上の元素が組み合わされる場合、プロセス条件及び製造条件に高度に依存し得ることが、当業者には理解されるであろう。
【００４４】
一部の実施形態では、第１の触媒の層は、ナノ構造ウィスカ上に直接堆積される。一部の実施形態では、第１の層は、ナノ構造ウィスカに、共有結合か、又はイオン結合の少なくとも一方で結合される。一部の実施形態では、第１の層は、ナノ構造ウィスカ上に吸着される。第１の層は、例えば、均一なコンフォーマルコーティングとして、又は分散した離散ナノ粒子として形成することができる。分散した離散調整ナノ粒子は、例えば、ヘリウムキャリアガスの圧力を制御することによるクラスタビーム蒸着法によって、又は自己組織化によって形成することができる。更なる詳細に関しては、例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、Ｗａｎらの「Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，１２１」（２００２，ｐｐ．２５１−２５６）又はＢｒｕｎｏ  Ｃｈａｕｄｒｅｔの「Ｔｏｐ．Ｏｒｇａｎｏｍｅｔ．Ｃｈｅｍ．」（２００５，１６，ｐｐ．２３３−２５９）を参照されたい。
【００４５】
本明細書で説明される物品は、例えば、膜電極接合体及び電気化学的装置（例えば、燃料電池、レドックスフロー電池、及び電解槽）において有用である。
【００４６】
図３Ａを参照すると、一部の実施形態では、例示的な膜電極接合体又はユニット化電極接合体はまた、以下のうちの少なくとも１つも有する：
第１のガス分配層１００の第１主表面１０１上に配設された、酸素発生反応（ＯＥＲ）触媒１０５を備える層１１００；
第１のガス分配層１００の第２主表面１０２上に配設された、多孔質接着剤層を備える層１１５０；
第１のガス分配層１００と第１のガス分散層２００との間に配設された、多孔質接着剤層を備える層１２００；
第１のガス分散層２００の第１主表面２０１上に配設された、多孔質接着剤層を備える層１２５０；
第１のガス分散層２００の第２主表面２０２上に配設された、多孔質接着剤層を備える層１３００；
第２のガス分散層６００の第１主表面６０１上に配設された、多孔質接着剤層を備える層１４００；
第２のガス分散層６００の第２主表面６０２上に配設された、多孔質接着剤層を備える層１５００；
第２のガス分配層６００と第２のガス分散層７００との間に配設された、多孔質接着剤層を備える層１５５０；及び、
第２のガス分配層７００の第１主表面７０１上に配設された、多孔質接着剤層を備える層１６００。図示のように、酸素発生反応触媒１０５は、層１１００内に存在するが、酸素発生反応触媒は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１４年１２月１５日出願の共有米国特許出願第６２／０９１８５１号「ＭＥＭＢＲＡＮＥ  ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ」で説明されるように、有利には、水素燃料電池の層１１００、１００、１１５０、１２００、１２５０、２００、１３００、１４００、６００、１５００、１６００、７００、又は１７００のうちのいずれにも、添加することが可能である。
【００４７】
この図では、第１のガス分配層１００上に配設された層１１００内に示される、任意選択的な酸素発生反応触媒１０５は、この膜電極接合体（ＭＥＡ）が、燃料電池などの電気化学的装置内で使用される場合、好ましくは、外部回路と電気的に接触するように適合される。このことが可能となるのは、多くのポリマー電解質膜（ＰＥＭ）燃料電池の構成では、第１のガス分配層１００及び第２のガス分配層７００、並びに、任意選択的な第１のガス分散層２００及び第２のガス分散層６００が、導電性であるためである。
【００４８】
図３Ｂを参照すると、例示的な燃料電池２０００は、アノード触媒層２３００に隣接する、第１のガス拡散層（ＧＤＬ）２１０３（ガス分配層及び任意選択的にガス分散層を備えるもの）を含む。第１のＧＤＬ２１０３は、少なくとも、図３Ａの第１のガス分配層１００を備え、任意選択的に、図３Ａの要素１１００、１１５０、１２００、１２５０、２００、又は１３００のうちの少なくとも１つを更に備える。電解質膜２４００もまた、ＧＤＬ２１０３の反対側で、アノード触媒層２３００に隣接する。カソード触媒層２５００が、電解質膜２４００に隣接し、第２のガス拡散層２７０３が、カソード触媒層２５００に隣接する。第２のＧＤＬ２７０３は、少なくとも、図３Ａの第２のガス分配層７００を備え、任意選択的に、図３Ａのガス分散層６００、及び層１４００、１５００、１５５０、１６００、若しくは１７００のうちの少なくとも１つを更に備える。ＧＤＬ２１０３及びＧＤＬ２７０３は、拡散集電体（ＤＣＣ）又は流体輸送層（ＦＴＬ）と称される場合もある。動作時には、水素燃料が、燃料電池２０００のアノード部分内に導入され、第１のガス拡散層２１０３を経て、アノード触媒層２３００を通過する。アノード触媒層２３００で、水素燃料は、水素イオン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）とに分離される。
【００４９】
電解質膜２４００は、水素イオン、すなわちプロトンのみが、電解質膜２４００を経て、燃料電池２０００のカソード部分に到達することを可能にする。電子は、電解質膜２４００を通過することができず、その代わりに、電流の形態で、外部の電気回路を通って流れることができる。この電流は、例えば、電気モータなどの電気負荷２８００に、電力供給することができ、又は、充電式バッテリなどのエネルギー貯蔵装置に導くこともできる。
【００５０】
第２のガス拡散層２７０３を介して、燃料電池２０００のカソード側に、酸素が流れ込む。この酸素が、カソード触媒層２５００を通過する際に、酸素、プロトン、及び電子が結合することにより、水及び熱が生成される。一部の実施形態では、アノード触媒層、カソード触媒層、又はその両方の中の燃料電池触媒は、導電性炭素系材料を含まない（すなわち、その触媒層は、例えば、ペリレンレッド、フルオロポリマー、又は、ポリオレフィンを含み得る）。
【００５１】
同様の電気化学的装置、ポリマー電解質膜（ＰＥＭ）水電解槽は、本質的に、逆転して進行するＰＥＭ水素燃料電池である。図１、図２Ａ、図２Ｂ、及び図３Ａは、全般的には、水素燃料電池に関するように、ＰＥＭ水電解槽に関しても同じである。しかしながら、以下で説明され、図４に示されるように、材料及び動作条件の選択は、異なるものとなる。燃料電池の場合、水素及び酸素がセル内に導かれて、電気及び水が発生する。ＰＥＭ水電解槽の場合、水及び電気がセル内に注入され、水素ガス及び酸素ガスが発生する。また、これらの電極では、電気化学的に異なる半電池反応が伴うものであり、それらの電極は異なる電位で動作するため、一部の材料も異なるものとなる。例えば、水電解槽内の「酸素反応電極」のための触媒は、水素燃料電池内での所望の酸素反応である、酸素還元反応（ＯＲＲ）のためではなく、水から酸素ガスを生成する、酸素発生反応（ＯＥＲ）のために最適化される。事態を更に複雑化させることには、アノード及びカソードの定義は、セル内での陽イオンの流れ（すなわち、カソードに向けたカチオン）の方向に基づくものであり、それゆえ、自発反応（例えば、燃料電池）と駆動反応（電気分解）とでは異なる。燃料電池内の、酸素が（水に）還元される「酸素電極」は、燃料電池カソードと呼ばれ、その一方で、電解槽内の、酸素が（水から）生成又は発生する「酸素電極」は、電解槽アノードと呼ばれる。電気分解は、自発的プロセスではないため、この反応を駆動するためには、電気エネルギーを提供しなければならず、電気抵抗及び他の非効率性により、電解槽は、燃料電池よりも高いセル電圧で動作させなければならない。より高い電圧は、腐食反応及び副反応を回避するために、より耐久性のある材料を必要とする。
【００５２】
図４を参照すると、例示的なＰＥＭ水電解槽４０００は、電解槽アノード触媒層４３００に隣接する、第１のガス拡散層（ＧＤＬ）４１０３を含む。第１のＧＤＬ４１０３は、少なくとも、図３Ａの第１のガス分配層１００を備え、任意選択的に、図３Ａの要素２００、１１００、１１５０、１２００、１２５０、又は１３００のうちの少なくとも１つを更に備える。電解質膜４４００もまた、ＧＤＬ４１０３の反対側で、電解槽アノード触媒層４３００に隣接する。電解槽カソード触媒層４５００が、電解質膜４４００に隣接し、第２のガス拡散層４７０３が、電解槽カソード触媒層４５００に隣接する。第２のＧＤＬ４７０３は、少なくとも、図３Ａの第２のガス分配層７００を備え、任意選択的に、図３Ａの要素６００、１４００、１５００、１５５０、１６００、及び１７００のうちの少なくとも１つを更に備える。ＧＤＬ４１０３及びＧＤＬ４７０３は、拡散集電体（ＤＣＣ）又は流体輸送層（ＦＴＬ）と称される場合もある。動作時には、純水が、電解槽４０００の電解槽アノード部分内に導入され、第１のガス拡散層４１０３を経て、電解槽アノード触媒層４３００を通過する。電解槽アノード触媒層４３００で、エネルギー源又は電源４８００が、その水から電子（ｅ−）を取り出し、それらの電子を他方の電極へと送り込む。この水は、水素イオン（Ｈ＋）と酸素分子Ｏ２とに分離され、その酸素ガスは、セルから抜け出る。水素イオン（Ｈ＋）は、電源４８００によって確立された印加セル電圧の影響下で、ポリマー電解質膜４４００を通って移動する。他方の電極の触媒層４５００で、水素イオン（Ｈ＋）が、電子（ｅ−）と結合することにより、水素ガスＨ２が形成され、セルから抜け出る。
【００５３】
電解質膜４４００は、水素イオン、すなわちプロトンのみが、電解質膜４４００を経て、水電解槽４０００の電解槽カソード部分に到達することを可能にする。電源４８００によって、電解槽カソード触媒４５００に対して送り込まれた電子は、電解質膜４４００を通過することができないため、その代わりに、水素イオンが、電源４８００によって膜４４００にわたって確立された電界の影響下で、その膜を通過する。これらの水素イオンが、電解槽カソード触媒４５００に到達すると、それらの水素イオンが電子と結合することにより、水素ガスが生成され、セルから抜け出る。
例示的実施形態
１Ａ．  対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１のガス分配層、第１のガス分散層、又は第１の電極層と、対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１の接着剤層と、を備え、場合に応じて、第１のガス分配層の第２主表面、第１のガス分散層の第２主表面、又は第１の電極層の第１主表面が、中央領域を有し、場合に応じて、第１の接着剤層の第１主表面が第１のガス分配層の第２主表面の少なくとも中央領域に接触するか、第１の接着剤層の第１主表面が第１のガス分散層の第２主表面の少なくとも中央領域に接触するか、又は、第１の接着剤層の第２主表面が、第１の電極層の第１主表面の少なくとも中央領域に接触し、第１の接着剤層が、その第１の接着剤層の第１主表面と第２主表面との間に延在する連続した細孔ネットワークを含む、第１の接着剤の多孔質ネットワークを備える、物品。
２Ａ．  第１の接着剤の多孔質ネットワークが、複数の第１の細長い接着剤要素を備える、例示的実施形態１Ａの物品。
３Ａ．  第１の細長い接着剤要素が、少なくとも１０：１のアスペクト比（一部の実施形態では、少なくとも１００：１〜１０００：１、又は更に１００００：１のアスペクト比）を有する、例示的実施形態２Ａの物品。
４Ａ．  第１の細長い接着剤要素が、少なくとも１０マイクロメートル（一部の実施形態では、少なくとも２５マイクロメートル、１００マイクロメートル、又は更に少なくとも１センチメートル）の長さ、及び、５０ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲（一部の実施形態では、１００ｎｍ〜２０００ｎｍ、２００ｎｍ〜１０００ｎｍ、又は更に３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲）の直径若しくは幅の少なくとも一方を有する、例示的実施形態２Ａ又は３Ａの物品。
５Ａ．  第１の細長い接着剤要素が、繊維を含む、例示的実施形態２Ａ〜４Ａのうちのいずれかの物品。
６Ａ．  第１の接着剤が、フッ素化された熱可塑性樹脂（例えば、ポリ（テトラフルオロエチレン−ｃｏ−フッ化ビニリデン−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）又はフッ化ポリビニリデン）、又は炭化水素系熱可塑性樹脂（例えば、アクリレート及びゴム、スチレン）の少なくとも一方を含む、いずれかの先行するＡの例示的実施形態の物品。
７Ａ．  第１の接着剤層が、その第１の接着剤層の総体積を基準として、少なくとも５０パーセント（一部の実施形態では、少なくとも５５、６０、６５、７０、７５、８０、９０、又は更に少なくとも９５、一部の実施形態では、５０〜９０、６０〜８０、又は更に６０〜７５パーセントの範囲）の空隙率を有する、いずれかの先行するＡの例示的実施形態の物品。
８Ａ．  第１の接着剤層が、最大１０マイクロメートル（一部の実施形態では、最大９マイクロメートル、８マイクロメートル、７マイクロメートル、６マイクロメートル、５マイクロメートル、４マイクロメートル、３マイクロメートル、２マイクロメートル、又は更に最大１マイクロメートル、一部の実施形態では、０．５マイクロメートル〜１０マイクロメートル、０．５マイクロメートル〜５マイクロメートル、又は更に０．５マイクロメートル〜２マイクロメートルの範囲）の厚さを有する、いずれかの先行するＡの例示的実施形態の物品。
９Ａ．  対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１の触媒層を更に備え、第１の接着剤層の第２主表面が、この第１の触媒層の第１主表面に接触する、いずれかの先行するＡの例示的実施形態の物品。
１０Ａ．  第１の触媒層が、アノード触媒層である、例示的実施形態９Ａの物品。
１１Ａ．  アノード触媒層が、
（ａ）元素状Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つ；
（ｂ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の合金；
（ｃ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の複合体；
（ｄ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の酸化物、水和酸化物、あるいは水酸化物；
（ｅ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の有機金属錯体；
（ｆ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の炭化物；
（ｇ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のフッ化物；
（ｈ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の窒化物；
（ｉ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のホウ化物；
（ｊ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ炭化物；
（ｋ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシフッ化物；
（ｌ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ窒化物；又は、
（ｍ）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシホウ化物のうちの少なくとも１つを備える、例示的実施形態１０Ａの物品。
１２Ａ．  アノード触媒層が、
（ａ’）元素状Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つ；
（ｂ’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の合金；
（ｃ’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の複合体；
（ｄ’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の酸化物；
（ｅ’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の有機金属錯体；
（ｆ’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の炭化物；
（ｇ’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のフッ化物；
（ｈ’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の窒化物；
（ｉ’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ炭化物；
（ｊ’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシフッ化物；
（ｋ’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ窒化物；
（ｌ’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のホウ化物；又は、
（ｍ’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシホウ化物のうちの少なくとも１つを更に備える、例示的実施形態１０Ａ又は１１Ａの物品。
１３Ａ．  アノード触媒層が、上に触媒が存在する、ナノ構造ウィスカを備える、例示的実施形態１０Ａ〜１２Ａのうちのいずれかの物品。
１４Ａ．  第１の触媒層が、カソード触媒層である、例示的実施形態９Ａの物品。
１５Ａ．  カソード触媒層が、
（ａ’’）元素状Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つ；
（ｂ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の合金；
（ｃ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の複合体；
（ｄ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の酸化物；
（ｅ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の有機金属錯体；
（ｆ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の炭化物；
（ｇ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のフッ化物；
（ｈ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の窒化物；
（ｉ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のホウ化物；
（ｊ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ炭化物；
（ｋ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシフッ化物；
（ｌ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ窒化物；又は、
（ｍ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシホウ化物のうちの少なくとも１つを備える、例示的実施形態１４Ａの物品。
１６Ａ．  カソード触媒層が、
（ａ’’’）元素状Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つ；
（ｂ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の合金；
（ｃ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の複合体；
（ｄ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の酸化物；
（ｅ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の有機金属錯体；
（ｆ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の炭化物；
（ｇ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のフッ化物；
（ｈ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の窒化物；
（ｉ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ炭化物；
（ｊ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシフッ化物；
（ｋ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ窒化物；
（ｌ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のホウ化物；又は、
（ｍ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシホウ化物のうちの少なくとも１つを備える、例示的実施形態１４Ａ又は１５Ａの物品。
１７Ａ．  カソード触媒層が、上に触媒が存在する、ナノ構造ウィスカを備える、例示的実施形態１４Ａ〜１６Ａのうちのいずれかの物品。
１８Ａ．  例示的実施形態９Ａ〜１７Ａのうちのいずれかの物品を備える、燃料電池。
１９Ａ．  例示的実施形態９Ａ〜１７Ａのうちのいずれかの物品を備える、電解槽。
２０Ａ．  例示的実施形態１Ａ〜８Ａのうちのいずれかの物品を備える、レドックスフロー電池。
１Ｂ．  物品（例えば、膜電極接合体、又はユニット化電極接合体）であって、順番に、
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１のガス分配層と、
任意選択的に、対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第１のガス分散層と、
対向する第１主表面及び第２主表面を有し、第１の触媒を備える、アノード触媒層と、
膜と、
対向する第１主表面及び第２主表面を有し、第２の触媒を備える、カソード触媒層と、
任意選択的に、対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第２のガス分散層と、
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、第２のガス分配層と、を備え、
以下のうちの少なくとも１つ（すなわち、任意の１つ又は任意の組み合わせ）である、物品：
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、（例えば、場合に応じて、第１、第２、第３などの）接着剤層を更に備え、この接着剤層は、その接着剤層の第１主表面と第２主表面との間に延在する連続した細孔ネットワークを含む、接着剤の多孔質ネットワークを備え、第１のガス分配層の第２主表面が、中央領域を有し、この接着剤層の第１主表面がその第１のガス分配層の第２主表面の少なくとも中央領域に接触する；
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、（例えば、場合に応じて、第１、第２、第３などの）接着剤層を更に備え、この接着剤層は、その接着剤層の第１主表面と第２主表面との間に延在する連続した細孔ネットワークを含む、接着剤の多孔質ネットワークを備え、第１のガス分散層の第２主表面が、中央領域を有し、この接着剤層の第１主表面がその第１のガス分配層の第２主表面の少なくとも中央領域に接触する；
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、（例えば、場合に応じて、第１、第２、第３などの）接着剤層を更に備え、この接着剤層は、その接着剤層の第１主表面と第２主表面との間に延在する連続した細孔ネットワークを含む、接着剤の多孔質ネットワークを備え、アノード触媒層の第１主表面が、中央領域を有し、この接着剤層の第２主表面が、そのアノード触媒層の第１主表面の少なくとも中央領域に接触する；
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、（例えば、場合に応じて、第１、第２、第３などの）接着剤層を更に備え、この接着剤層は、その接着剤層の第１主表面と第２主表面との間に延在する連続した細孔ネットワークを含む、接着剤の多孔質ネットワークを備え、カソード触媒層の第２主表面が、中央領域を有し、この接着剤層の第１主表面が、そのカソード触媒層の第２主表面の少なくとも中央領域に接触する；
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、（例えば、場合に応じて、第１、第２、第３などの）接着剤層を更に備え、この接着剤層は、その接着剤層の第１主表面と第２主表面との間に延在する連続した細孔ネットワークを含む、接着剤の多孔質ネットワークを備え、第２のガス分散層の第１主表面が、中央領域を有し、この接着剤層の第２主表面が、その第２のガス分配層の第１主表面の少なくとも中央領域に接触する；又は、
対向する第１主表面及び第２主表面を有する、（例えば、場合に応じて、第１、第２、第３などの）接着剤層を更に備え、この接着剤層は、その接着剤層の第１主表面と第２主表面との間に延在する連続した細孔ネットワークを含む、接着剤の多孔質ネットワークを備え、第２のガス分配層の第１主表面が、中央領域を有し、この接着剤層の第２主表面が、その第２のガス分配層の第１主表面の少なくとも中央領域に接触する。
２Ｂ．  第１の接着剤層の多孔質ネットワークが、複数の第２の細長い接着剤要素を備える、例示的実施形態１Ｂの物品。
３Ｂ．  第１の細長い接着剤要素が、１０：１〜１００００：１の範囲のアスペクト比（一部の実施形態では、１０：１〜１０００：１の範囲、１０：１〜１００：１の範囲、又は更に１００：１〜１００００：１の範囲のアスペクト比）を有する、例示的実施形態２Ｂの物品。
４Ｂ．  第１の細長い接着剤要素が、１０マイクロメートル〜１センチメートルの範囲（一部の実施形態では、１０マイクロメートル〜１００マイクロメートルの範囲、２５マイクロメートル〜１センチメートルの範囲、又は更に１００マイクロメートル〜１センチメートルの範囲）の長さ、及び、５０ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲（一部の実施形態では、１００ｎｍ〜２０００ｎｍ、２００ｎｍ〜１０００ｎｍ、又は更に３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲）の直径若しくは幅の少なくとも一方を有する、例示的実施形態２Ｂ又は３Ｂの物品。
５Ｂ．  第１の細長い接着剤要素が、繊維を含む、例示的実施形態２Ｂ〜４Ｂのうちのいずれかの物品。
６Ｂ．  第１の接着剤が、フッ素化された熱可塑性樹脂（例えば、ポリ（テトラフルオロエチレン−ｃｏ−フッ化ビニリデン−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）又はフッ化ポリビニリデン）、又は炭化水素系熱可塑性樹脂（例えば、アクリレート及びゴム、スチレン）を含む、例示的実施形態２Ｂ〜５Ｂの物品。
７Ｂ．  第１の接着剤層が、その第１の接着剤層の総体積を基準として、少なくとも５０パーセント（一部の実施形態では、少なくとも５５、６０、６５、７０、７５、８０、９０、又は更に少なくとも９５、一部の実施形態では、５０〜９０、６０〜８０、又は更に６０〜７５パーセントの範囲）の空隙率を有する、例示的実施形態２Ｂ〜６Ｂの物品。
８Ｂ．  第１の接着剤層が、最大１０マイクロメートル（一部の実施形態では、最大９マイクロメートル、８マイクロメートル、７マイクロメートル、６マイクロメートル、５マイクロメートル、４マイクロメートル、３マイクロメートル、２マイクロメートル、又は更に最大１マイクロメートル、一部の実施形態では、０．５マイクロメートル〜１０マイクロメートル、０．５マイクロメートル〜５マイクロメートル、又は更に０．５マイクロメートル〜２マイクロメートルの範囲）の厚さを有する、例示的実施形態２Ｂ〜７Ｂのいずれかの物品。
９Ｂ．  アノード触媒層が、
（ａ’’）元素状Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つ；
（ｂ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の合金；
（ｃ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の複合体；
（ｄ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の酸化物；
（ｅ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の有機金属錯体；
（ｆ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の炭化物；
（ｇ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のフッ化物；
（ｈ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の窒化物；
（ｉ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のホウ化物；
（ｊ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ炭化物；
（ｋ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシフッ化物；
（ｌ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ窒化物；又は、
（ｍ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシホウ化物のうちの少なくとも１つを備える、いずれかの先行するＢの例示的実施形態の物品。
１０Ｂ．  アノード触媒層が、
（ａ’’’）元素状Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つ；
（ｂ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の合金；
（ｃ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の複合体；
（ｄ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の酸化物；
（ｅ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の有機金属錯体；
（ｆ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の炭化物；
（ｇ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のフッ化物；
（ｈ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の窒化物；
（ｉ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ炭化物；
（ｊ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシフッ化物；
（ｋ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ窒化物；
（ｌ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のホウ化物；又は、
（ｍ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシホウ化物のうちの少なくとも１つを備える、いずれかの先行するＢの例示的実施形態の物品。
１１Ｂ．  アノード触媒層が、触媒をその上に有する、ナノ構造ウィスカを備える、いずれかの先行するＢの例示的実施形態の物品。
１２Ｂ．  カソード触媒層が、
（ａ’’）元素状Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つ；
（ｂ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の合金；
（ｃ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の複合体；
（ｄ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の酸化物；
（ｅ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の有機金属錯体；
（ｆ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の炭化物；
（ｇ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のフッ化物；
（ｈ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の窒化物；
（ｉ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のホウ化物；
（ｊ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ炭化物；
（ｋ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシフッ化物；
（ｌ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ窒化物；又は、
（ｍ’’）Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＲｕのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシホウ化物のうちの少なくとも１つを備える、いずれかの先行するＢの例示的実施形態の物品。
１３Ｂ．  カソード触媒層が、
（ａ’’’）元素状Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つ；
（ｂ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の合金；
（ｃ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１種の複合体；
（ｄ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の酸化物；
（ｅ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の有機金属錯体；
（ｆ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の炭化物；
（ｇ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のフッ化物；
（ｈ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種の窒化物；
（ｉ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ炭化物；
（ｊ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシフッ化物；
（ｋ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシ窒化物；
（ｌ’’’）Ａｌ、炭素、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のホウ化物；又は、
（ｍ’’’）Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、又はＺｒのうちの少なくとも１つの、少なくとも１種のオキシホウ化物のうちの少なくとも１つを備える、いずれかの先行するＢの例示的実施形態の物品。
１４Ｂ．  カソード触媒層が、上に触媒が存在する、ナノ構造ウィスカを備える、いずれかの先行するＢの例示的実施形態の物品。
１５Ｂ．  いずれかの先行するＢの例示的実施形態の膜電極接合体を備える、燃料電池。
１６Ｂ．  例示的実施形態１Ｂ〜１４Ｂのうちのいずれかの膜電極接合体を備える、電解槽。
１７Ｂ．  例示的実施形態１Ｂ〜８Ｂのうちのいずれかの膜電極接合体を備える、レドックスフロー電池。
１Ｃ．  いずれかの先行するＡの例示的実施形態の物品の製造方法であって、
場合に応じて、対向する第１主表面及び第２主表面を有する第１のガス分配層、第１のガス分散層、又は第１の電極層を提供すること、ここで、第１のガス分配層、第１のガス分散層、又は第１の電極層の、第１主表面及び第２主表面のそれぞれは、場合に応じて、活性領域を有する、と、
接着剤組成物を提供することと、
接着剤層を提供するために、場合に応じて、第１のガス分配層の第２主表面、第１のガス分散層の第２主表面、又は第１の電極層の第１主表面の、少なくとも活性領域上に、その接着剤組成物を、電界紡糸すること又はエレクトロスプレーすることの少なくとも一方と、を含む、方法。
【００５４】
本発明の利点及び実施形態が、以下の実施例によって更に示されるが、これらの実施例に記載される特定の材料及びその量、並びに他の条件及び詳細は、本発明を過度に限定するものとして解釈されるべきではない。全ての部及び百分率は、特に指定のない限り、重量に基づくものである。
実施例
【００５５】
以下の実施例では、図６に示されるように、電界紡糸装置上の、小口径のシリンジ針を装備したシリンジ内に、電界紡糸接着剤溶液を装填した。電界紡糸装置のシリンジ針の正面１０センチメートルに、堆積ターゲットを位置決めして、電気的に接地させた。高圧電源を介して、この押し出しシリンジの電位を、３７０ｋＶに設定した。
材料
【００５６】
ポリマー接着剤溶液１−フッ素化ターポリマー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）より商品名「ＴＨＶ  ２２０」で入手）を、６０重量％の２−ブタノン及び４０重量％のジメチルアセトアミドからなる溶媒中に溶解させて、固形物１５重量％の溶液を調製した。
【００５７】
ポリマー接着剤溶液２−過酸化物硬化性フルオロエラストマーターポリマー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙより商品名「ＦＰＯ−３７３０」で入手）を、６０重量％の２−ブタノン及び４０重量％のジメチルアセトアミドからなる溶媒中に溶解させて、固形物１５重量％の溶液を調製した。
【００５８】
堆積ターゲットは、ガス分散層を有する炭素紙ガス拡散層（ＧＤＬ）（Ｆｒｅｕｄｅｎｂｅｒｇ  ＦＣＣＴ  Ｓｅ＆Ｃｏ．ＫＧ（Ｗｅｉｎｈｅｉｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より商品名「ＦＲＥＵＤＥＮＢＥＲＧ  Ｈ２３１５  Ｉ２Ｃ３」で入手）の、７．０７センチメートル×７．０７センチメートルのシートからなるものとした。
【００５９】
代替的な堆積ターゲットは、ガス分散層を有する炭素紙ガス拡散層（ＧＤＬ）（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙより商品名「２９７９  ＧＤＬ」で入手）の、７．０７センチメートル×７．０７センチメートルのシートからなるものとした。
機器
【００６０】
電界紡糸機器は、図６に示されるように、高圧電源６４０（Ｓｐｅｌｌｍａｎ（Ｈａｕｐｐａｕｇｅ，ＮＹ）製のモデルＣＺＲ  １００Ｒ）と、シリンジの出力を制御するために使用された注入ポンプ（Ｂａｘｔｅｒ（Ｄｅｅｒｆｉｅｌｄ，ＩＬ）製のモデルＡＳ４０Ａ）とからなるものとした。
【００６１】
１回の堆積につき、１つの使い捨てシリンジ（６３０）及び２つの針（６２０）が使用され、これらは、容量３ｍＬのシリンジ（Ｂｅｃｔｏｎ，Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｆｒａｎｋｌｉｎ  Ｌａｋｅｓ，ＮＪ）製のモデルＢＤ）；シリンジ内にポリマー溶液を引き込むためのシリンジ針（Ｂｅｃｔｏｎ，Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のモデル１６Ｇ  ＢＤ）；及び、電界紡糸ナノ繊維を押し出すためのシリンジ針（Ｂｅｃｔｏｎ，Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙより商品名「ＬＵＲＥ−ＬＯＫ；モデル２７Ｇ  ＢＤ」で入手）からなるものとした。
サンプル調製
実施例１
【００６２】
６０重量％の２−ブタノン及び４０重量％のジメチルアセトアミドの混合物中、１５重量％フッ素化ターポリマー（「ＴＨＶ  ２２０」）の溶液を、シリンジ針先端から１０センチメートルに配置したガス拡散層（「ＦＲＥＵＤＥＮＢＥＲＧ  Ｈ２３１５  Ｉ２Ｃ３」）の、電気的に接地された７．０７センチメートル×７．０７センチメートル（５０ｃｍ２）のサンプルの、微多孔質（ガス分散）層側上に、０．２ｍＬ／分の流量で、１５秒間にわたって電界紡糸した。針の電位は、高圧電源を介して３７０ｋＶに設定した。ガス分散層（「ＦＲＥＵＤＥＮＢＥＲＧ  Ｈ２３１５  Ｉ２Ｃ３」）の中央領域又は活性領域の本質的に１００％を、図５Ａ及び図５Ｂに示されるもののような、電界紡糸ナノ繊維の多孔質層で覆うものとした。この多孔質ナノ繊維層の見かけ上の総厚は、約２マイクロメートルとした。電界紡糸ナノ繊維の平均直径は、約３００ナノメートルとした。３つのサンプルの事前事後秤量により、１５秒でサンプル基材上に堆積されたポリマーの量は、０．００８１〜０．００８５グラムでばらつき、平均で０．００８３グラムのポリマーが堆積したことが判定された。１．７８グラム／ｃｍ３のポリマー密度に対して、この添着は、５０ｃｍ２のサンプル全体を、約９３０ナノメートルの深さ、すなわち、ナノ繊維の平均直径の３倍を超える深さまで覆うのに十分なものである。
実施例２
【００６３】
実施例１の手順を繰り返したが、ただし、ポリマーは、ガス拡散層（「ＦＲＥＵＤＥＮＢＥＲＧ  Ｈ２３１５  Ｉ２Ｃ３」）（のガス分散層側）上に、３０秒間にわたって堆積させるものとした。３つのガス分配層サンプル上の３０秒の堆積の平均は、０．０１８６グラムのポリマー堆積であった。
実施例３
【００６４】
実施例１の手順を繰り返したが、ただし、ポリマーは、ガス拡散層（「ＦＲＥＵＤＥＮＢＥＲＧ  Ｈ２３１５  Ｉ２Ｃ３」）上に、６０秒間にわたって堆積させるものとした。３つのガス拡散層サンプル上の６０秒の堆積の平均は、０．０３８８グラムのポリマー堆積であった。
実施例４
【００６５】
６０重量％の２−ブタノン及び４０重量％のジメチルアセトアミドの混合物中、１５重量％過酸化物硬化性フルオロエラストマーターポリマー（「ＦＰＯ−３７３０」）の溶液を、シリンジ針先端から１０センチメートルに配置したガス拡散層（「ＦＲＥＵＤＥＮＢＥＲＧ  Ｈ２３１５  Ｉ２Ｃ３」）の、電気的に接地された７．０７センチメートル×７．０７センチメートルのサンプルの、微多孔質層側上に、０．１ｍＬ／分の流量で、６０秒間にわたって電界紡糸した。針の電位は、高圧電源を介して３７０ｋＶに設定した。
実施例５
【００６６】
実施例１と同様にサンプルを調製したが、ただし、フッ素化ターポリマー（「ＴＨＶ  ２２０」）は、ガス拡散層材料（「２９７９  ＧＤＬ」）の５０ｃｍ２サンプルの、微多孔質ガス分散層側上に、１２０秒間にわたって堆積させるものとした。ガス拡散層（「２９７９  ＧＤＬ」）のガス分散層側の、中央領域又は活性領域の本質的に１００％を、電界紡糸ナノ繊維の多孔質層で覆うものとした。このサンプルの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を、図５Ａ及び図５Ｂに示す。図５Ａは、５００倍の拡大率での、ガス拡散層（「２９７９  ＧＤＬ」）上の電界紡糸ナノ繊維接着剤層の上面図を示す。図５Ｂは、１７００倍の拡大率での、同じサンプルのＳＥＭ画像の別の上面図を示す。
ポリマー電解質膜水素燃料電池におけるサンプル試験
膜電極接合体の調製
【００６７】
ナノ繊維接着剤をその上に有する各ガス拡散層（「ＦＲＥＵＤＥＮＢＥＲＧ  Ｈ２３１５  Ｉ２Ｃ３」）を、ホットプレス（Ｆｒｅｄ  Ｓ．Ｃａｒｖｅｒ  Ｉｎｃ．（Ｗａｂａｓｈ，ＩＮ）より商品名「ＣＡＲＶＥＲ」、モデル２５１８で入手）内で、触媒コーティング膜（ＣＣＭ）に接合することによって、これらのサンプルを膜電極接合体（ＭＥＡ）へと作製した。ホットプレスは、１０分間にわたる、２８０°Ｆ（１３８℃）、かつ５０ｃｍ２のサンプル活性領域に対する３０００ポンド（１３３００ニュートン）の力に設定した。サンプルは、ガス拡散層材料の２０％圧縮のハードストップを設定する、ガスケットによって包囲するものとした。
【００６８】
触媒コーティング膜は、２８５°Ｆ（１４１℃）、かつ１リニアインチ（２．５４センチメートル）当たり約８００ポンド（３５６０ニュートン）の力に設定された、ロールラミネータで、アノード触媒層及びカソード触媒層に積層された、パーフルオロスルホン酸系のプロトン伝導ポリマー電解質膜から形成するものとした。アノード層は、０．０５ｍｇ／ｃｍ２の炭素担持白金触媒で、別個のライナー上にコーティングし、カソード層は、別個のライナー上に、０．２５ｍｇ／ｃｍ２の炭素担持白金合金触媒でコーティングするものとした。この複合触媒コーティング膜は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）より商品名「３Ｍ  ＣＯＯＬ  ＡＩＲ  ＣＣＭ」で入手可能である。
接着性試験
【００６９】
上記の実施例１〜実施例３で説明されるような、電界紡糸ナノ繊維コーティングガス拡散層を使用して調製された、膜電極接合体を、その電界紡糸ナノ繊維の接着性を測定するために、上記の「膜電極接合体の調製」セクションで説明されるように、それらを熱及び圧力によって接合して、次いで、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、ＡＳＴＭ  Ｄ３３３０（２００７）に従った標準１８０度剥離試験に、それらを供することによって試験した。これらの測定に関しては、ナノ繊維コーティングガス拡散層は、その触媒コーティング膜の、カソード側又はアノード側のいずれかの、一方の側のみに接合するものとした。次いで、前述のＡＳＴＭ標準の試験Ａで説明されるように、そのガス拡散層を平坦表面に接着して、触媒コーティング膜を、１８０度の角度で引き剥がした。図７は、棒グラフで示された、これらの試験の結果を示すものである。棒７０１は、接着剤が、アノード側のガス拡散層に６０秒間にわたって適用された場合の剥離強度であり、棒７０２は、接着剤が、カソード側のガス拡散層に６０秒間にわたって適用された場合である。棒７１１は、アノード側のガス拡散層に３０秒間にわたって適用された場合の、接着剤に関するデータを表し、棒７１２は、カソード側のガス拡散層に３０秒間にわたって適用された場合の、接着剤に関するデータを表す。棒７２１は、アノード側のガス拡散層に１５秒間にわたって適用された場合の、接着剤に関するデータを表し、棒７２２は、カソード側のガス拡散層に１５秒間にわたって適用された場合の、接着剤に関するデータを表す。この図中の各棒は、３つのサンプルの平均に関する剥離強度を、グラム／ｃｍで表すものである。
燃料電池試験
【００７０】
接着剤が性能に対して及ぼす効果を判定するために、燃料電池試験を遂行した。標準的な燃料電池初期性能試験を完遂するものとした。これらの試験には、図８における、動的電流走査（galvano-dynamic scanning、ＧＤＳ）による分極性能走査；図９における、ＧＤＳ走査の間に実施される高周波抵抗測定；及び、図１０における、カソードの空気化学量論の低減に対する感度を含めるものとした。
【００７１】
接着剤添着ガス拡散層サンプルを含む膜電極接合体を、燃料電池試験ステーション（Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅ，ＮＭ）より入手）内に取り付けた。この燃料電池試験ステーションの電極を、高周波抵抗（交流インピーダンス）測定のために、マルチスタット（Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ（Ｆａｒｎｂｏｒｏｕｇｈ，Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ，Ｅｎｇｌａｎｄ）製のモデル４８０）に接続した。セルの圧縮は、２０％とした。図５に示される動的電流走査に関しては、十分に加湿された水素をアノードに供給し、十分に加湿された空気をカソードに供給して、７０℃のセル温度で、燃料電池を動作させた。水素及び空気の双方とも、大気圧で供給するものとし、アノードの化学量論を１．４（提供される反応物質（Ｈ２）と、対象とする電気化学反応に関して必要とされるものとの比が、１．４であったことを示す）に設定し、カソードの化学量論を２．５（提供される（空気中の）Ｏ２と、必要とされる量との比が、２．５であったことを示す）に設定した。以下のような、３つのサンプルを試験した。
１）触媒コーティング膜を試験する場合に典型的であるように、ガス拡散層（「ＦＲＥＵＤＥＮＢＥＲＧ  Ｈ２３１５  Ｉ２Ｃ３」）の微多孔質層側を、触媒コーティング膜に隣接して、それらの間に接着剤を使用することなく定置することによって作製された、対照の膜電極接合体；
２）前述の実施例３と同様に作製された、ガス拡散層（「ＦＲＥＵＤＥＮＢＥＲＧ  Ｈ２３１５  Ｉ２Ｃ３」）の微多孔質層側上に、フッ素化ターポリマー（「ＴＨＶ  ２２０」）のナノ繊維が、６０秒間にわたって電界紡糸され、この接着剤コーティング側が、触媒コーティング膜に隣接して定置され、セルの組み立ての間、２０％のセル圧縮以外の、更なる接合熱又は接合圧力が適用されない、膜電極接合体；及び
３）前述の実施例３と同様に作製された、ガス拡散層（「ＦＲＥＵＤＥＮＢＥＲＧ  Ｈ２３１５  Ｉ２Ｃ３」）の微多孔質層側上に、フッ素化ターポリマー（「ＴＨＶ  ２２０」）のナノ繊維が、６０秒間にわたって電界紡糸され、この接着剤コーティング側が、触媒コーティング膜に隣接して定置され、次いで、１０分間にわたって、３０００ポンド（１３３００ニュートン）の力、及び２８０°Ｆ（１３８℃）の温度に晒されることによって、熱的に接合され、その後、試験セル内に組み込まれる、膜電極接合体。
【００７２】
図８に示される動的電流走査では、接着剤ナノ繊維層を使用して接合された、膜電極接合体８０２のサンプル性能を、同じタイプの触媒コーティング膜材料及びガス分配層材料からなる、接着剤を使用せずにセル内に接合された対照サンプル８００、並びに、昇温又は高圧での接合を使用しない対照サンプル８０１の、２つの対照サンプルの性能と比較した。動的電流走査に関しては、試験セル電流密度は、最初に、〜０．１Ａ／ｃｍ２の低い値で開始し、次いで、〜１．６Ａ／ｃｍ２の高い電流密度まで漸増させ、次いで、再び０．１Ａ／ｃｍ２まで漸減させて戻し、その間、セル電圧を監視するものとした。報告されたセル電圧の値は、各ポイントでの、６０秒の期間にわたる平均である。加湿された入力水素流及び入力酸素流並びにセルは、全て７０℃で維持するものとした。ガス圧力は、大気圧に制御するものとした。セルの化学量論は、アノード上で１．４、及びカソード上で２．５とした。
【００７３】
セルの高周波抵抗もまた、これらの走査の間に測定されており、それらの結果を、図９に示す。このセルの試験条件は、動的電流走査と同じものである。接着剤ナノ繊維層を使用して接合された、膜電極接合体９０２のサンプル高周波抵抗を、同じタイプの触媒コーティング膜材料及びガス分配層材料からなる、接着剤を使用せずにセル内に接合された対照サンプル９００、並びに、昇温又は高圧での接合を使用しない対照サンプル９０１の、２つの対照サンプルの性能と比較した。
【００７４】
図８及び図９に示された試験の後、それらのサンプル及び対照を、図１０に示されるように、同じ燃料電池試験ステーション内で、カソードの空気化学量論試験に供した。燃料電池を、０．８Ａ／ｃｍ２の一定の電流密度で動作させて、カソードの空気化学量論を変化させながら、セル電圧を測定するものとした。カソードの化学量論比を、３．０で開始し、６分の期間にわたる平均電圧を記録した。次いで、この化学量論比を漸減させ、別の化学量論ポイントでの電圧を、６分間にわたって測定して平均化した。このプロセスを、１．５のカソード空気化学量論比に減少させるまで繰り返した。接着剤ナノ繊維層を使用して接合された、膜電極接合体１００２のサンプル性能を、同じタイプの触媒コーティング膜材料及びガス分配層材料からなる、接着剤を使用せずにセル内に接合された対照サンプル１０００、並びに、昇温又は高圧での接合を使用しない対照サンプル１００１の、２つの対照サンプルの性能と比較した。
【００７５】
本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、本開示の予想可能な修正及び変更が、当業者には明らかとなるであろう。本発明は、説明を目的として本出願に記載される実施形態に、限定されるべきではない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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