(57)【要約】【課題】電解質膜に発生する電位勾配の平均値を規定値以下に設定することにより、簡単な構成で、電解質膜等の劣化を有効に抑制することを可能にする。【解決手段】電解質膜・電極構造体１０は、固体高分子電解質膜１８の両側にそれぞれアノード電極２０及びカソード電極２２を設ける。カソード電極２２の外周端部は、アノード電極２０の外周端部よりも外側に突出するとともに、固体高分子電解質膜１８の外周を周回して樹脂製枠部材２４が設けられる。カソード電極２２の電極触媒層２２ａの外周端部２２ａｅは、アノード電極２０の電極触媒層２０ａの外周端部２０ａｅよりも外側に距離Ｌだけ突出する。この距離Ｌの間、固体高分子電解質膜１８に発生する電位勾配の平均値が、５Ｖ／ｍｍ以下に設定される。【選択図】図２
2013114931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側にそれぞれ電極触媒層が設けられるとともに、一方の電極触媒層の外周端部は、他方の電極触媒層の外周端部よりも外側に突出する固体高分子型燃料電池用電解質膜・電極構造体であって、
前記他方の電極触媒層の外周端部位置から外方に、前記電解質膜の面方向に沿って前記一方の電極触媒層の外周端部位置に対応する位置までの間、前記電解質膜に発生する電位勾配の平均値が、５Ｖ／ｍｍ以下に設定されることを特徴とする固体高分子型燃料電池用電解質膜・電極構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜の両側にそれぞれ電極触媒層が設けられるとともに、一方の電極触媒層の外周端部は、他方の電極触媒層の外周端部よりも外側に突出する固体高分子型燃料電池用電解質膜・電極構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒（電極触媒層）と多孔質カーボン（ガス拡散層）からなるアノード電極及びカソード電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持する発電セルを構成している。通常、燃料電池では、発電セルを所定の数だけ積層した燃料電池スタックが、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
電解質膜・電極構造体では、一方の電極触媒層の表面積が他方の電極触媒層の表面積よりも小さく設定される、所謂、段差型ＭＥＡを構成する場合がある。この種の段差型ＭＥＡとして、例えば、特許文献１に開示されている電解質膜−電極接合体が知られている。
【０００４】
この電解質膜−電極接合体は、図１２に示すように、電解質膜１のそれぞれの面にアノード触媒層２ａとカソード触媒層２ｂとが設けられるとともに、前記アノード触媒層２ａの表面積は、前記カソード触媒層２ｂの表面積よりも大きく構成されている。電解質膜１の両面には、それぞれ全面にわたってカーボン層基材３ａ、３ｂが設けられている。カーボン層基材３ａ、３ｂ上には、それぞれアノード触媒層２ａとカソード触媒層２ｂとを覆って、アノード側ガス拡散層４ａとカソード側ガス拡散層４ｂとが設けられている。
【０００５】
これにより、アノード下流の空気存在部に対向するカソード触媒層領域が低減され、カソード電位と電解質電位との差が大きい部分を低減できるため、カソード触媒層２ｂのカーボン腐食が抑制される、としている。さらに、カソード触媒層２ｂの端部でのカソードからアノードへの酸素のクロスリークが最小限に抑制され、電解質膜１の劣化が防止される、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−６６７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の電解質膜−電極接合体では、アノード触媒層２ａの面積がカソード触媒層２ｂの面積よりも大きく構成されている。このため、図１３に示すように、電解質膜１のカソード側には、カソード触媒層２ｂの端部位置とアノード触媒層２ａの端部位置との面方向のずれである離間距離Ｓ内に、０Ｖ〜１Ｖの範囲で電位勾配が発生する。また、電極内に電位勾配が及ぶおそれがある。その際、離間距離Ｓが小さい程、電位勾配の各等電位線同士の間隔が密になっている。
【０００８】
ここで、燃料電池の運転停止時に、又は運転中に、燃料ガスがアノード側からカソード側に電解質膜１を透過する一方、酸化剤ガスが前記カソード側から前記アノード側に前記電解質膜１を透過する場合がある。
【０００９】
このため、アノード側及びカソード側では、水素と酸素とが反応して過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）が発生し易い（Ｈ２＋Ｏ２→Ｈ２Ｏ２）。この過酸化水素は、電極中のカーボン担体や白金（Ｐｔ）上で分解し、例えば、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が発生する。これにより、電解質膜１及び電極を劣化させるという問題がある。
【００１０】
その際、電解質膜−電極接合体で過酸化水素が発生する反応は、０．２Ｖ未満で促進される一方、ヒドロキシラジカルが発生する反応は、０．７５Ｖを超えて促進されることが確認されている。従って、図１３に示すように、電位勾配の各等電位線同士の間隔が密な状態では、上記の両反応が近接して惹起され、特に電解質膜１の端部にヒドロキシラジカルが発生し易い環境となるという問題がある。
【００１１】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、電解質膜に発生する電位勾配の平均値を規定値以下に設定することにより、簡単な構成で、電解質膜等の劣化を有効に抑制することが可能な固体高分子型燃料電池用電解質膜・電極構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、電解質膜の両側にそれぞれ電極触媒層が設けられるとともに、一方の電極触媒層の外周端部は、他方の電極触媒層の外周端部よりも外側に突出する固体高分子型燃料電池用電解質膜・電極構造体に関するものである。
【００１３】
この電解質膜・電極構造体では、他方の電極触媒層の外周端部位置から外方に、電解質膜の面方向に沿って一方の電極触媒層の外周端部位置に対応する位置までの間、前記電解質膜に発生する電位勾配の平均値が、５Ｖ／ｍｍ以下に設定されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電解質膜に発生する電位勾配の平均値が、５Ｖ／ｍｍ以下に設定されている。このため、特に電解質膜の端部近傍での等電位線の間隔が疎になり、過酸化水素及びヒドロキシラジカルが発生し難い環境を形成することができる。これにより、電解質膜に発生する電位勾配の平均値を規定値以下に設定するだけでよく、簡単な構成で、電解質膜等の劣化を有効に抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電解質膜・電極構造体が組み込まれる燃料電池の要部分解斜視図である。
【図２】前記燃料電池の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】前記電解質膜・電極構造体に電位測定装置が取り付けられた状態の説明図である。
【図４】前記電位測定装置の要部説明図である。
【図５】アノード電極端部からの距離と電位との関係説明図である。
【図６】電極寸法差と膜耐久性との関係説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る電解質膜・電極構造体が組み込まれる燃料電池の要部分解斜視図である。
【図８】前記燃料電池の断面図である。
【図９】前記電解質膜・電極構造体に前記電位測定装置が取り付けられた状態の説明図である。
【図１０】カソード電極端部からの距離と電位との関係説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る電解質膜・電極構造体が組み込まれる燃料電池の要部分解斜視図である。
【図１２】特許文献１に開示されている電解質膜−電極接合体の説明図である。
【図１３】前記電解質膜−電極接合体の電位勾配の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る電解質膜・電極構造体１０が組み込まれる固体高分子型燃料電池１２は、前記電解質膜・電極構造体１０を第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６で挟持する。
【００１７】
第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板や、カーボン部材等で構成されている。
【００１８】
図２に示すように、電解質膜・電極構造体１０は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜１８と、前記固体高分子電解質膜１８を挟持するアノード電極２０及びカソード電極２２とを備える。固体高分子電解質膜１８は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質が使用される。
【００１９】
カソード電極２２の外周端部は、全周にわたってアノード電極２０の外周端部よりも外側に突出するとともに、前記アノード電極２０は、固体高分子電解質膜１８の一方の面１８ａに配置される。アノード電極２０は、固体高分子電解質膜１８の外周を額縁状に露呈させる。カソード電極２２は、固体高分子電解質膜１８の他方の面１８ｂに配置され、前記固体高分子電解質膜１８の外周端部１８ｃは、前記カソード電極２２の外周端部よりも外方に突出する。
【００２０】
アノード電極２０は、固体高分子電解質膜１８の面１８ａに接合される電極触媒層２０ａと、前記電極触媒層２０ａに中間層（下地層）２０ｂを介して積層されるガス拡散層２０ｃとを設ける。電極触媒層２０ａの外周端部、中間層２０ｂの外周端部及びガス拡散層２０ｃの外周端部は、同一位置に設定される。カソード電極２２は、固体高分子電解質膜１８の面１８ｂに接合される電極触媒層２２ａと、前記電極触媒層２２ａに中間層（下地層）２２ｂを介して積層されるガス拡散層２２ｃとを設ける。電極触媒層２２ａの外周端部、中間層２２ｂの外周端部及びガス拡散層２２ｃの外周端部は、同一位置に設定される。
【００２１】
電極触媒層２０ａ、２２ａは、カーボンブラックに白金粒子を担持した触媒粒子を形成し、イオン導伝性バインダーとして高分子電解質を使用し、この高分子電解質の溶液中に前記触媒粒子を均一に混合して作製された触媒ペーストを、固体高分子電解質膜１８の両面に印刷、塗布又は転写することによって構成される。
【００２２】
電極触媒層（一方の電極触媒層）２２ａの外周端部２２ａｅは、電極触媒層（他方の電極触媒層）２０ａの外周端部２０ａｅよりも全周にわたって外側に距離Ｌだけ突出する。なお、例えば、酸化剤ガス流路３６（後述する）の出口側端部のように、最も劣化が激しい辺のみ電極触媒層２２ａの端部位置をずらしてもよい。電極触媒層２０ａの外周端部２０ａｅの位置から外方に、固体高分子電解質膜１８の面方向に沿って電極触媒層２２ａの外周端部２２ａｅの位置に対応する位置までの間（距離Ｌの間）、前記固体高分子電解質膜１８に発生する電位勾配の平均値が、５Ｖ／ｍｍ以下で且つ０．０１Ｖ／ｍｍ以上に設定される（後述する）。電極触媒層２０ａ、２２ａの外周端部２０ａｅ、２２ａｅと中間層２０ｂ、２２ｂ又はガス拡散層２０ｃ、２２ｃの外周端部との位置は、互いにずれていてもよい。
【００２３】
中間層２０ｂ、２２ｂは、カーボンブラック及びＦＥＰ（四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体）粒子とカーボンナノチューブをペースト状にした後、ガス拡散層２０ｃ、２２ｃに塗布される。ガス拡散層２０ｃ、２２ｃは、カーボンペーパ等からなるとともに、前記ガス拡散層２０ｃの平面は、前記ガス拡散層２２ｃの平面よりも小さく設定される。
【００２４】
電解質膜・電極構造体１０は、固体高分子電解質膜１８の外周を周回する樹脂製枠部材２４を備える。樹脂製枠部材２４は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＰＡ（ポリフタルアミド）等で構成される。
【００２５】
図１に示すように、燃料電池１２の矢印Ｃ方向（図１中、鉛直方向）の上端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔２６ａと、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔２８ａとが、矢印Ｂ方向（水平方向）に配列して設けられる。
【００２６】
燃料電池１２の矢印Ｃ方向の下端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔２８ｂと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔２６ｂとが、矢印Ｂ方向に配列して設けられる。
【００２７】
燃料電池１２の矢印Ｂ方向の一端縁部には、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔３０ａが設けられるとともに、前記燃料電池１２の矢印Ｂ方向の他端縁部には、前記冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔３０ｂが設けられる。
【００２８】
第１セパレータ１４の電解質膜・電極構造体１０に向かう面１４ａには、酸化剤ガス入口連通孔２６ａと酸化剤ガス出口連通孔２６ｂとに連通する酸化剤ガス流路３６が設けられる。第２セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１０に向かう面１６ａには、燃料ガス入口連通孔２８ａと燃料ガス出口連通孔２８ｂとに連通する燃料ガス流路３８が形成される。酸化剤ガス流路３６及び燃料ガス流路３８は、鉛直方向に向かって酸化剤ガス及び燃料ガスを流通させる。
【００２９】
第１セパレータ１４の面１４ａとは反対の面１４ｂと、第２セパレータ１６面１６ａとは反対の面１６ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔３０ａと冷却媒体出口連通孔３０ｂとに連通する冷却媒体流路４０が形成される。冷却媒体流路４０は、水平方向に向かって冷却媒体を流通させる。
【００３０】
図１及び図２に示すように、第１セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、この第１セパレータ１４の外周端部を周回して、第１シール部材４２が一体化されるとともに、第２セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、この第２セパレータ１６の外周端部を周回して、第２シール部材４４が一体化される。
【００３１】
第１シール部材４２及び第２シール部材４４は、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材が用いられる。
【００３２】
図１に示すように、第２セパレータ１６には、燃料ガス入口連通孔２８ａを燃料ガス流路３８に連通する供給孔部４６と、前記燃料ガス流路３８を燃料ガス出口連通孔２８ｂに連通する排出孔部４８とが形成される。
【００３３】
このように構成される燃料電池１２の動作について、以下に説明する。
【００３４】
先ず、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔２６ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔２８ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔３０ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００３５】
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔２６ａから第１セパレータ１４の酸化剤ガス流路３６に導入され、矢印Ｃ方向に移動して電解質膜・電極構造体１０のカソード電極２２に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔２８ａから供給孔部４６を通って第２セパレータ１６の燃料ガス流路３８に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路３８に沿って矢印Ｃ方向に移動し、電解質膜・電極構造体１０のアノード電極２０に供給される。
【００３６】
従って、各電解質膜・電極構造体１０では、カソード電極２２に供給される酸化剤ガスと、アノード電極２０に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
【００３７】
次いで、カソード電極２２に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔２６ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード電極２０に供給されて消費された燃料ガスは、排出孔部４８を通り燃料ガス出口連通孔２８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００３８】
また、冷却媒体入口連通孔３０ａに供給された冷却媒体は、第１セパレータ１４と第２セパレータ１６との間の冷却媒体流路４０に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１０を冷却した後、冷却媒体出口連通孔３０ｂから排出される。
【００３９】
この場合、第１の実施形態では、図２に示すように、電極触媒層２２ａの外周端部２２ａｅは、電極触媒層２０ａの外周端部２０ａｅよりも外側に距離Ｌだけ突出しており、固体高分子電解質膜１８に発生する電位勾配の平均値が、５Ｖ／ｍｍ以下で且つ０．０１Ｖ／ｍｍ以上に設定されている。電位勾配の平均値が、０．０１Ｖ／ｍｍ未満では、一方の電極触媒層２２ａと他方の電極触媒層２０ａとの突出距離が大きくなり、発電面積が小さくなってしまう。
【００４０】
具体的には、図３及び図４に示すように、固体高分子電解質膜１８に発生する電位が、電位測定装置６０により測定される。電位測定装置６０は、アノード側に配置される参照電極６２と、アノード側の電位測定電極６４ａｎと、カソード側の電位測定電極６４ｃａとを備える。
【００４１】
図４に示すように、参照電極６２には、導電ライン６６が接続される一方、電位測定電極６４ａｎ、６４ｃａには、それぞれ導電ライン６８ａ、６８ｂが接続される。電位測定装置６０は、電位検出部７２を備えるとともに、前記電位検出部７２は、電位測定電極６４ａｎ、６４ｃａにより検出される電位と参照電極６２との電位差を検出するために、導電ライン６８ａ、６８ｂに接続されるアノード側電圧計７２ａ及びカソード側電圧計７２ｂを設ける。
【００４２】
アノード側電圧計７２ａには、アノード側の導電ライン６８ａが接続され、カソード側電圧計７２ｂには、カソード側の導電ライン６８ｂが接続される。アノード側電圧計７２ａ及びカソード側電圧計７２ｂには、参照電極６２の導電ライン６６が連結される。
【００４３】
図３に示すように、参照電極６２は、アノード電極２０の電極触媒層２０ａを切り欠いて固体高分子電解質膜１８に直接接触する。電位測定電極６４ｃａは、電極触媒層２２ａに接触配置される一方、電位測定電極６４ａｎは、距離Ｌの間にわたってアノード電極２０側で固体高分子電解質膜１８に接触配置される。
【００４４】
そこで、燃料電池１２は、規定の発電条件に沿って発電を開始する。具体的には、供給される燃料ガス及び酸化剤ガスのガス温度が−３０℃〜１５０℃の範囲内であり、ガス湿度が３０％〜１００％の範囲内であり、ストイキが１．０〜１．５の範囲内である。
【００４５】
その際、図４に示すように、電位測定装置６０では、電位検出部７２の作用下に、参照電極６２及び電位測定電極６４ａｎ、６４ｃａを介してアノード電極２０の電位差及びカソード電極２２の電位差が検出される。
【００４６】
このため、図５に示すように、アノード電極２０側の電極触媒層２０ａの外周端部２０ａｅからの距離Ｌ（ａ＜ｂ）に対する電位が検出される。すなわち、固体高分子電解質膜１８では、図３に示すように、距離Ｌの範囲内で等電位線が形成され、前記距離Ｌが長尺化される程、電位勾配の各等電位線同士の間隔が疎になる。
【００４７】
従って、電極端近傍で、電位が０．２Ｖ以下になる領域（Ｈ２Ｏ２が急増する領域）と、電位が０．７５Ｖを超える領域（ヒドロキシラジカルが発生し易い環境）とは、固体高分子電解質膜１８の面方向に互いに十分に離間され、図６に示すような膜耐久性を示す。なお、固体高分子電解質膜１８の厚さ減少量を指標として膜耐久性を判定している。
【００４８】
これにより、第１の実施形態では、カソード側の電位（１Ｖ）とアノード側の電位（０Ｖ）との電位差（１Ｖ）と距離Ｌ（≧０．２ｍｍ）とから、固体高分子電解質膜１８に発生する電位勾配の平均値が、５Ｖ／ｍｍ以下に設定される。さらに、電位勾配の平均値は、好ましくは、１．５Ｖ／ｍｍ以下、より好ましくは、０．２Ｖ／ｍｍ以下に設定される。
【００４９】
このため、固体高分子電解質膜１８の端部近傍での等電位線の間隔が疎になり、過酸化水素及びヒドロキシラジカルが発生し難い環境を形成することができる。これにより、固体高分子電解質膜１８に発生する電位勾配の平均値を５Ｖ／ｍｍ以下に設定するだけでよく、簡単な構成で、前記固体高分子電解質膜１８等の劣化を有効に抑制することが可能になるという効果が得られる。このため、燃料電池１２の長寿命化が容易に図られる。
【００５０】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る電解質膜・電極構造体８０が組み込まれる固体高分子型燃料電池８２の要部分解斜視図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池１２と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
図７及び図８に示すように、電解質膜・電極構造体８０では、アノード電極２０の外周端部は、全周にわたってカソード電極２２の外周端部よりも外側に突出する。具体的には、電極触媒層（一方の電極触媒層）２０ａの外周端部２０ａｅは、電極触媒層（他方の電極触媒層）２２ａの外周端部２２ａｅよりも外側に距離Ｌだけ突出する。
【００５２】
第２の実施形態では、電解質膜・電極構造体８０を構成する固体高分子電解質膜１８に発生する電位は、図９に示すように、電位測定装置６０により測定される。参照電極６２は、固体高分子電解質膜１８のアノード側に接触する一方、電位測定電極６４ａｎは、電極触媒層２０ａに接触配置されるとともに、電位測定電極６４ｃａは、距離Ｌの間にわたってカソード電極２２側で固体高分子電解質膜１８に接触配置される。
【００５３】
これにより、図１０に示すように、カソード電極２２側の電極触媒層２２ａの外周端部２２ａｅからの距離Ｌ（ａ＜ｂ）に対する電位が検出される。このため、電極端近傍では、上記の第１の実施形態と同様に、図６に示すような膜特性が得られる。
【００５４】
従って、第２の実施形態では、カソード側の電位（１Ｖ）とアノード側の電位（０Ｖ）との電位差（１Ｖ）と距離Ｌ（≧０．２ｍｍ）とから、固体高分子電解質膜１８に発生する電位勾配の平均値が、５Ｖ／ｍｍ以下に設定される。
【００５５】
これにより、簡単な構成で、固体高分子電解質膜１８等の劣化を有効に抑制することができ、燃料電池８２の長寿命化が容易に図られる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５６】
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る電解質膜・電極構造体９０が組み込まれる固体高分子型燃料電池９２の要部分解斜視図である。
【００５７】
電解質膜・電極構造体９０では、アノード電極２０の外周端部は、矢印Ｂ方向両端側でカソード電極２２の外周端部よりも外側に突出する一方、前記カソード電極２２の外周端部は、矢印Ｃ方向両端側で前アノード電極２０の外周端部よりも外方に突出する。
【００５８】
なお、上記の構成とは逆に、アノード電極２０の矢印Ｃ方向両端側がカソード電極２２の外周端部よりも外側に突出するとともに、前記カソード電極２２の矢印Ｂ方向両端側が前記アノード電極２０の外周端部よりも外方に突出するように構成してもよい。アノード電極２０側の電極触媒層２０ａの端部とカソード電極２２側の電極触媒層２２ａの端部とに、積層方向に段差が設けられていればよく、前記アノード電極２０及び前記カソード電極２２全体の寸法の大小には関係しない。
【００５９】
このように構成される第３の実施形態では、簡単な構成で、固体高分子電解質膜１８等の劣化を有効に抑制することができ、燃料電池９２の長寿命化が容易に図られる等、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６０】
１０、８０、９０…電解質膜・電極構造体  １２、８２、９２…燃料電池
１４、１６…セパレータ                  １８…固体高分子電解質膜
２０…アノード電極                      ２０ａ、２２ａ…電極触媒層
２０ａｅ、２２ａｅ…外周端部            ２２…カソード電極
２６ａ…酸化剤ガス入口連通孔            ２６ｂ…酸化剤ガス出口連通孔
２８ａ…燃料ガス入口連通孔              ２８ｂ…燃料ガス出口連通孔
３０ａ…冷却媒体入口連通孔              ３０ｂ…冷却媒体出口連通孔
３６…酸化剤ガス流路                    ３８…燃料ガス流路
４０…冷却媒体流路                      ６０…電位測定装置
【図１】
2013114931.tif 000003
【図２】
2013114931.tif 000004
【図３】
2013114931.tif 000005
【図４】
2013114931.tif 000006
【図５】
2013114931.tif 000007
【図６】
2013114931.tif 000008
【図７】
2013114931.tif 000009
【図８】
2013114931.tif 000010
【図９】
2013114931.tif 000011
【図１０】
2013114931.tif 000012
【図１１】
2013114931.tif 000013
【図１２】
2013114931.tif 000014
【図１３】
2013114931.tif 000015