(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の拡散層上に、燃料電池を構成する正極層用の触媒を含む溶液を塗布して正極層を形成する工程と、
この正極層が未乾燥のうちに、この正極層上にカーボン及びイオン導電性フッ素樹脂の混合溶液を塗布して混合層を形成する工程と、
この混合層が未乾燥のうちに、この混合層上にイオン交換膜用の溶液を塗布してイオン交換膜を形成するとともに、前記イオン交換膜用の溶液を前記正極層に至るまで前記混合層に浸透させる工程と、
このイオン交換膜が未乾燥のうちに負極層用の触媒を含む溶液を塗布して負極層を形成する工程と、
これら正・負極層、混合層及びイオン交換膜のそれぞれの溶液を乾燥することにより、正・負極層、混合層及びイオン交換膜を固化する固化工程と、からなる燃料電池用膜−電極構造体の製造方法。
【請求項２】
前記混合層は０．５〜５μｍの厚さにしたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池用膜−電極構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正・負極間にイオン交換膜を配置し、負極の触媒に水素を接触させるとともに正極の触媒に酸素を接触させることにより発電する燃料電池用膜−電極構造体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の燃料電池を説明する説明図である。燃料電池１００は、負極層（水素極）１０１と正極層（酸素極）１０２との間にイオン交換膜１０３を配置し、負極層１０１に含む触媒に水素分子（Ｈ２）を接触させるとともに、正極層１０２に含む触媒に酸素分子（Ｏ２）を接触させることにより、電子ｅ−を矢印の如く流すことにより、電流を発生させるものである。電流を発生させる際に、水素分子（Ｈ２）と酸素分子（Ｏ２）とから生成水（Ｈ２Ｏ）を得る。
この燃料電池１００の負極層１０１、正極層１０２、イオン交換膜１０３を主要構成部材とする燃料電池用膜−電極構造体を次図で詳しく説明する。
【０００３】
図７は従来の燃料電池を構成する燃料電池用膜−電極構造体を示す説明図である。
燃料電池用膜−電極構造体は、一対の拡散層１０４，１０５の内側にそれぞれバインダー層１０６及びバインダー層１０７を備え、これらバインダー層１０６及びバインダー層１０７の内側にそれぞれ負極層１０１及び正極層１０２を備え、これら負極層１０１及び正極層１０２の間にイオン交換膜１０３を備える。
【０００４】
この燃料電池用膜−電極構造体を製造する際には、先ず拡散層１０４にバインダー層１０６用の溶液を塗布するとともに、拡散層１０５にバインダー層１０７用の溶液を塗布し、塗布したバインダー層１０６，１０７を焼成することによりバインダー層１０６，１０７を固化する。
【０００５】
次に、固化したバインダー層１０６に負極層１０１の溶液を塗布するとともに、固化したバインダー層１０７に正極層１０２の溶液を塗布し、塗布した負・正極層１０１，１０２を乾燥することにより負・正極層１０１，１０２を固化する。
次いで、固化した負極層１０１にシート状のイオン交換膜１０３を載せ、続いてイオン交換膜１０３に正極層１０２が固化された拡散層１０５を載せて７層の多層構造を形成する。
次に、この多層構造を矢印の如く加熱圧着することにより燃料電池用膜−電極構造体を形成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、燃料電池用膜−電極構造体はイオン交換膜１０３としてシートを使用しており、加えてバインダー層１０６、負極層１０１、正極層１０２、バインダー層１０７のそれぞれの層を固化した状態で加熱圧着するので、それぞれの層の境界に密着不良部分が発生する虞がある。
燃料電池用膜−電極構造体の各層に密着不良部分が発生すると、電流を効率よく発生することが難しくなり、製造ラインの検査の段階において、これらの燃料電池用膜−電極構造体が廃棄処分や修復処分になり、そのことが生産性を高める妨げになっている。
【０００７】
さらに、燃料電池用膜−電極構造体のイオン交換膜１０３としてシートを使用しているので、燃料電池用膜−電極構造体を加熱圧着の際に、イオン交換膜１０３を加熱状態で加圧することになり、イオン交換膜１０３の性能が低下する虞がある。これにより、検査の段階で廃棄処分や修復処分の対象となる部品が一層多くなり、そのことが生産性を高める妨げになっている。
【０００８】
加えて、イオン交換膜１０３としてシートを使用しているので、イオン交換膜１０３のハンドリング性（取扱い性）を考慮するとイオン交換膜１０３をある程度厚くする必要がある。このため、燃料電池用膜−電極構造体を薄くすることが難しく、そのことが燃料電池用膜−電極構造体の小型化を図る妨げになる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、それぞれの層の境界に密着不良部分が発生することを防ぐことができ、さらにイオン交換膜の性能低下を防ぐことができ、加えてイオン交換膜を薄くすることができる燃料電池用膜−電極構造体の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、それぞれの層間に密着不良部分が発生するのは、先の塗膜が固化した後に、次の溶液を塗布して、この溶液が先の塗膜に滲み込まず、結果として密着不良が発生することが、その原因であることを突き止めた。
そこで、先の塗膜が乾かないうちに、次の溶液を重ねたところ、溶液が先の塗膜に滲み込み、密着性が著しく高まることが分かった。
同様に、シート状のイオン交換膜に溶液を塗布した場合にも、溶液がシート状のイオン交換膜に滲み込まず、結果として密着不良が発生することが、その原因であることを突き止めた。
【００１１】
そこで、請求項１は、シート状の拡散層上に、燃料電池を構成する正極層用の触媒を含む溶液を塗布して正極層を形成する工程と、この正極層が未乾燥のうちに、この正極層上にカーボン及びイオン導電性フッ素樹脂の混合溶液を塗布して混合層を形成する工程と、この混合層が未乾燥のうちに、この混合層上にイオン交換膜用の溶液を塗布してイオン交換膜を形成するとともに、前記イオン交換膜用の溶液を前記正極層に至るまで前記混合層に浸透させる工程と、このイオン交換膜が未乾燥のうちに負極層用の触媒を含む溶液を塗布して負極層を形成する工程と、これら正・負極層、混合層及びイオン交換膜のそれぞれの溶液を乾燥することにより、正・負極層、混合層及びイオン交換膜を固化する固化工程とから燃料電池用膜−電極構造体の製造方法を構成する。
【００１２】
イオン交換膜に溶液を採用し、正・負極層用の溶液及びイオン交換膜用の溶液をそれぞれ未乾燥の状態で塗布すれば、境界で混合が発生する。
これにより、正・負極層及びイオン交換膜の各層の境界に密着不良部分が発生することを防ぐことができるので、イオン交換膜における反応効率を良好に保つことができる。
【００１３】
ここで、イオン交換膜にシートを使用した場合、シート状イオン交換膜のハンドリング性を好適に保つためにはイオン交換膜をある程度厚くする必要がある。このため、燃料電池用膜−電極構造体を薄くすることが難しく、そのことが燃料電池用膜−電極構造体の小型化を図る妨げになる。
【００１４】
そこで、請求項１においてイオン交換膜を溶液とし、イオン交換膜を溶液の状態でハンドリング（取り扱うことが）できるようにした。イオン交換膜を溶液とすることで、ハンドリング（取扱い）の際にイオン交換膜の厚さを規制する必要はない。このため、イオン交換膜を薄くすることが可能になり、燃料電池用膜−電極構造体を薄くして小型化を図ることができる。
【００１５】
ところで、燃料電池を使用して電流を発生させる際に、水素分子（Ｈ２）と酸素分子（Ｏ２）とが反応して燃料電池内に生成水（Ｈ２Ｏ）を生成する。この生成水は正極側拡散層（カーボンペーパー）を透過させて燃料電池の外部に排出する。
しかし、未乾燥の電極層上にイオン交換膜用の溶液を塗布すると、イオン交換膜用の溶液が電極層に浸透して、浸透した溶液で電極層の空隙が減少してしまう虞がある。
【００１６】
このため、燃料電池用燃料電池用膜−電極構造体を製造する際に、電極層をイオン交換膜の下方に配置すると、イオン交換膜用の溶液で電極層の空隙が減少してしまい、発電により生成した生成水を、正極側拡散層から燃料電池の外部に効率よく排出できないことが懸念される。
【００１７】
生成水を効率よく排出することができないと、水素や酸素の反応ガスを好適に供給することが妨げられるので、濃度過電圧が高くなり、燃料電池の発電性能を良好に保つことが難しくなる。
なお、「濃度過電圧」とは、電極における反応物質及び反応生成物の補給及び除去の速度が遅く、電極の反応が妨害されるときに現れる電圧低下をいう。すなわち、濃度過電圧が高くなるということは電圧低下量が増すということである。
【００１８】
そこで、請求項１において、カーボン及びフッ素樹脂の混合溶液を正極層上に塗布して混合層を形成し、混合層上にイオン交換膜用の溶液を塗布するようにした。これにより、イオン交換膜用の溶液が自重で下降した場合に、下降したイオン交換膜用の溶液を混合層に浸透させることで、イオン交換膜用の溶液が正極層に浸透することを抑制できる。
このように、イオン交換膜用の溶液が正極層に浸透することを抑制することにより、イオン交換膜用の溶液で正極層の空隙が減少することを防止できる。
【００１９】
また、混合層をカーボンとフッ素樹脂とで構成した。カーボンは、多孔質であり、化学的に安定なものなので、イオン交換膜用の溶液を意図的に含浸させて乾燥後の結着性を向上させるという効果を得る。
また、フッ素樹脂は、イオン導電性が良好で抵抗が少ないので正極層側で反応したイオンをイオン交換膜まで効率よく伝達し、負極層側と好適に反応させることができる。
【００２０】
請求項２において、混合層は０．５〜５μｍの厚さにしたことを特徴とする。
混合層の厚さを０．５μｍ未満とすると、混合層が薄すぎて比較的多量のイオン交換膜の溶液が混合層を透過して正極層に浸透する虞がある。このため、正極層に浸透したイオン交換膜の溶液が正極層の空隙が減少してしまう虞がある。
そこで、混合層の厚さを０．５μｍ以上に設定して、イオン交換膜の溶液で正極層の空隙が減少することを防止するようにした。
【００２１】
一方、混合層の厚さが５μｍを超すと、混合層に浸透したイオン交換膜用の溶液を混合層内にすべて留めてしまう虞がある。
ここで、燃料電池の発電効率を確保するためには、イオン交換膜の溶液のうちのある程度の量を正極層に浸透させて正極層を構成する触媒に接触させる必要がある。
【００２２】
このため、混合層に浸透したイオン交換膜用の溶液を混合層内に留めてしまうと、発電効率の低下につながる虞がある。そこで、イオン交換膜用の溶液のうちのある程度の量が、混合層を透過して正極層に浸透できるように混合層の厚さを５μｍ以下に設定した。これにより、燃料電池の発電効率を確保することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る燃料電池用膜−電極構造体を備えた燃料電池を示す分解斜視図である。
燃料電池ユニット１０は複数（２個）の燃料電池１１，１１で構成したものである。燃料電池１１は、燃料電池用膜−電極構造体１２を構成するシート状の負極側拡散層１３の外側に負極側流路基板３１を配置し、燃料電池用膜−電極構造体１２を構成するシート状の正極側拡散層１４の外側に正極側流路基板３４を配置したものである。
【００２４】
負極側拡散層１３に負極側流路基板３１を積層することで、負極側流路基板３１の流路溝３１ａを負極側拡散層１３で覆うことにより、水素ガス流路３２を形成する。また、正極側拡散層１４に正極側流路基板３４を積層することで、正極側流路基板３４の流路溝３４ａを正極側拡散層１４で覆うことにより、酸素ガス流路３５を形成する。
【００２５】
燃料電池用膜−電極構造体１２は、負極側拡散層１３及び正極側拡散層１４の内側にそれぞれバインダーを介して負極層１７及び正極層１８を備え、これら負極層１７及び正極層１８の間に混合層１９及びイオン交換膜２０を備える。
このように、構成した燃料電池１１をセパレータ３６を介して複数個（図１では２個のみを示す）備えることで、燃料電池ユニット１０を構成する。
なお、燃料電池用膜−電極構造体１２については図２で詳しく説明する。
【００２６】
燃料電池ユニット１０によれば、水素ガス流路３２に水素ガスを供給することで、負極層１７に含む触媒に水素分子（Ｈ２）を吸着させるとともに、酸素ガス流路３５に酸素ガスを供給することで、正極１８に含む触媒に酸素分子（Ｏ２）を吸着させる。これにより、電子（ｅ−）を矢印の如く流して電流を発生させることができる。
なお、電流を発生させる際には、水素分子（Ｈ２）と酸素分子（Ｏ２）とから生成水（Ｈ２Ｏ）が発生する。
【００２７】
図２は本発明に係る燃料電池用膜−電極構造体を示す説明図である。
燃料電池用膜−電極構造体１２は、負極側拡散層１３及び正極側拡散層１４の内側にそれぞれ負極層１７及び正極層１８を備え、これら負極層１７及び正極層１８の間に混合層１９及びイオン交換膜２０を備える。
負極側拡散層１３は、負極側のカーボンペーパー１３ａ及び負極側のバインダー層１５ａからなるシート材（シート）である。
また、正極側拡散層１４は、正極側のカーボンペーパー１４ａ及び正極側のバインダー層１６ａからなるシート材（シート）である。
【００２８】
負極側のバインダー層１５ａを構成するバインダーは、カーボンフッ素樹脂である。また、正極側のバインダー層１６ａを構成するバインダーは、撥水性を備えたカーボンポリマーであり、カーボンポリマーはポリテトラフルオロエチレンの骨格にスルホン酸を導入したものが該当する。
【００２９】
負極層１７は、負極用の溶液に触媒２１を混合し、溶液を塗布後に乾燥することで固化したものである。負極層１７の触媒２１は、炭素２２の表面に触媒として（白金−ルテニウム合金）２３を担持したものであり、（白金−ルテニウム合金）２３に水素分子（Ｈ２）を吸着させるものである。
【００３０】
正極層１８は、正極用の溶液に触媒２４を混合し、溶液を塗布後に乾燥することで固化したものである。正極層１８の触媒２４は、炭素２５の表面に触媒として白金２６を担持したものであり、白金２６に酸素分子（Ｏ２）を吸着させるものである。
【００３１】
混合層１９は、カーボン及びフッ素樹脂（一例として、ナフィオン「ポリマーの商品名」）を混合した溶液を負極層１７の上面に塗布することにより、厚さｔを０．５〜５μｍに形成した層である。
【００３２】
混合層に含ませたカーボンは、多孔質であり、化学的に安定なものなので、イオン交換膜用の溶液を意図的に含浸させて乾燥後の結着性を向上させるという効果を得る。
また、混合層に含ませたフッ素樹脂は、イオン導電性が良好で抵抗が少ないので正極層側で反応したイオンをイオン交換膜まで効率よく伝達し、負極層側と好適に反応させることができる。
なお、燃料電池用膜−電極構造体１２に混合層１９を備えた理由、及び混合層１９の厚さｔを０．５〜５μｍに形成した理由については後述する。
【００３３】
イオン交換膜２０は、混合層１９及び負極層１７間に溶液の状態で塗布した後、正極層１８、混合層１９及び負極層１７とともに一緒に乾燥することにより混合層１９及び負極層１７と一体に固化したものである。
【００３４】
次に、燃料電池用膜−電極構造体１２の製造方法を図３〜図５に基づいて説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る燃料電池用膜−電極構造体の製造方法を示す第１工程説明図である。
（ａ）において、シート状の正極側拡散層１４を配置する。すなわち、正極側拡散層１４のカーボンペーパー１４ａをセットした後、このカーボンペーパー１４ａ上にバインダー層１６ａ用の溶液を塗布する。
【００３５】
（ｂ）において、バインダー層１６ａが未乾燥のうちに、バインダー層１６ａ上に正極層１８用の溶液を塗布して正極層１８を形成する。
【００３６】
（ｃ）において、正極層１８が未乾燥のうちに、スプレー５１を正極層１８の上方で矢印の如く移動して、スプレー５１の噴射口５２から混合層１９用の溶液を噴霧状に噴射する。
これにより、正極層１８上に混合層１９用の溶液を塗布して混合層１９を０．５〜５μｍの厚さｔに形成する。
混合層１９用の溶液を噴霧状態で塗布することにより、比較的容易に混合層１９を薄膜（０．５〜５μｍ）に形成することが可能になる。
【００３７】
図４（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る燃料電池用膜−電極構造体の製造方法を示す第２工程説明図である。
（ａ）において、混合層１９が未乾燥のうちに、コーター５４を混合層１９の上面に沿って矢印の如く移動して、コーター５４で混合層１９上にイオン交換膜２０用の溶液を塗布してイオン交換膜２０を形成する。
【００３８】
具体的には、コーター５４のブレード５４ａを、混合層１９から上方に所定間隔離して混合層１９の上面に平行に配置し、このブレード５４ａを混合層１９の上面に沿って矢印の如く移動しながら、ブレード５４ａでイオン交換膜２０のペースト（溶液）を一定の厚さにならすことによりイオン交換膜２０を形成する。
【００３９】
このように、イオン交換膜２０に溶液を採用し、混合層１９が未乾燥のうちに、混合層１９上にイオン交換膜２０用の溶液を塗布することにより、混合層１９とイオン交換膜２０との境界で互いの溶液を効果的に混合させることができる。
【００４０】
また、混合層１９上にイオン交換膜２０用の溶液を塗布することにより、イオン交換膜２０用の溶液が重力の影響で矢印の如く下方に流れて混合層１９に浸透する。
このように、イオン交換膜２０用の溶液を混合層１９に浸透させることで、イオン交換膜２０用の溶液が正極層１８に浸透することを抑制できる。
【００４１】
ここで、混合層１９を０．５〜５μｍの厚さｔに設定した理由を説明する。
混合層１９の厚さを０．５μｍ未満とすると、混合層１９が薄すぎて比較的多量のイオン交換膜２０用の溶液が混合層１９を透過して正極層１８に浸透する虞がある。
このため、比較的多量のイオン交換膜２０用の溶液が混合層１９を透過して正極層１８に浸透することを防止するために混合層１９の厚さｔを０．５μｍ以上に設定した。
【００４２】
一方、混合層１９の厚さｔが５μｍを超すと、混合層１９に浸透したイオン交換膜２０用の溶液を混合層１９内に留めてしまう虞がある。
ここで、燃料電池の発電効率を確保するためには、イオン交換膜２０用の溶液のうちのある程度の量を正極層１８に浸透させて、イオン交換膜２０用の溶液を正極層１８を構成する触媒２４に接触させる必要がある。
そこで、イオン交換膜２０用の溶液のうちのある程度の量が、混合層１９を透過して正極層１８に浸透することができるように混合層１９の厚さｔを５μｍ以下に設定した。
【００４３】
このように、混合層１９の厚さｔを０．５〜５μｍに設定することにより、イオン交換膜２０用の溶液が正極層１８に浸透する量を抑えることができ、イオン交換膜２０用の溶液で正極層１８の空隙が減少することを防止できる。
従って、燃料電池の発電により生成した生成水を、正極層１８の空隙から正極側拡散層１４まで導いて、正極側拡散層１４の空隙から好適に排出することができるので、燃料電池に生じる濃度過電圧を低く抑えることができる。
【００４４】
（ｂ）において、イオン交換膜２０が未乾燥のうちに、イオン交換膜２０上に負極層１７用の溶液を塗布して負極層１７を形成する。
（ｃ）において、負極層１７が未乾燥のうちに、負極層１７上に、負極側拡散層１３（図２参照）を構成するバインダー層１５ａの溶液を塗布する。
【００４５】
図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用膜−電極構造体の製造方法を示す第３工程説明図である。
（ａ）において、バインダー層１５ａに負極側のカーボンペーパー１３ａを載せることにより、バインダー層１５ａ及びカーボンペーパー１３ａでシート状の負極側拡散層１３を形成する。
次に、正極層１８、混合層１９、イオン交換膜２０及び負極層１７が未乾燥のうちに、正極層１８、混合層１９、イオン交換膜２０及び負極層１７に荷重をかけないで一緒に乾燥する。
【００４６】
（ｂ）において、正極層１８、混合層１９、イオン交換膜２０及び負極層１７を固化することで、正極層１８、混合層１９、イオン交換膜２０及び負極層１７を固化した状態で一体に積層する。
これにより、燃料電池用膜−電極構造体１２の製造工程が完了する。
【００４７】
このように、燃料電池用膜−電極構造体１２の製造方法によれば、正極層１８、混合層１９、イオン交換膜２０及び負極層１７が未乾燥の状態で、それぞれの上面に溶液を塗布することで、それぞれの境界において隣接する溶液同士を好適に混合させることができる。
【００４８】
よって、正極層１８と混合層１９との間の境界に密着不良部分が発生することを防ぐことができる。さらに、混合層１９とイオン交換膜２０との間の境界に密着不良部分が発生することを防ぐことができる。
加えて、イオン交換膜２０と負極層１７との間の境界に密着不良部分が発生することを防ぐことができる。
これにより、燃料電池用膜−電極構造体１２における反応効率を良好に保つことができる。
【００４９】
加えて、イオン交換膜２０を溶液とすることで、イオン交換膜２０を溶液の状態でハンドリングすることができるので、ハンドリング性の観点からイオン交換膜２０の厚さを規制する必要はない。このため、イオン交換膜２０を薄くして小型化を図ることができる。
【００５０】
なお、前記実施形態では、負極層１７の上面に混合層１９用の溶液をスプレー５１を用いて塗布した例について説明したが、混合層１９の塗布はスプレーに限らないで、インクジェット方式を採用することも可能である。要は、混合層１９用の溶液を噴霧状に塗布できる方式であればよい。
【００５１】
ここで、スプレー及びインクジェットは溶液を噴霧状に塗布する点で同じである。スプレーは噴霧範囲が比較的広く塗布時間を短くできるが、未塗布部分を確保するためにマスキング処理が必要になる。一般に、マスキング処理部に付着した溶液は回収が難しい。
【００５２】
一方、インクジェットは塗布範囲を正確に絞り込むことができるので、未塗布部分にマスキング処理を施す必要がなく、溶液を有効に使用することができる。但し、インクジェットは、塗布範囲が狭いのでスプレーと比較して塗布スピードが劣る。
【００５３】
さらに、前記実施形態では、混合層１９の上面にコーター５４を用いてイオン交換膜２０用の溶液を塗布する例について説明したが、その他の塗布手段でイオン交換膜２０用の溶液を塗布することも可能である。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、イオン交換膜に溶液を採用し、正・負極層用の溶液及びイオン交換膜用の溶液をそれぞれ未乾燥の状態で塗布すれば、境界で混合が発生する。
これにより、正・負極層及びイオン交換膜の各層の境界に密着不良部分が発生することを防ぐことができるので、イオン交換膜における反応効率を良好に保つことができる。
この結果、燃料電池用膜−電極構造体の品質を安定させることができるので、生産性を高めることができる。
【００５５】
加えて、イオン交換膜を溶液とすることで、イオン交換膜を溶液の状態でハンドリングすることができるので、ハンドリング性の観点からイオン交換膜の厚さを規制する必要はない。このため、イオン交換膜を薄くすることが可能になり、燃料電池用膜−電極構造体を薄くすることができるので、燃料電池の小型化を図ることができる。
【００５６】
また、カーボン及びフッ素樹脂の混合溶液を正極層上に塗布して混合層を形成し、混合層上にイオン交換膜用の溶液を塗布するようにした。これにより、イオン交換膜用の溶液が自重で下降した場合に、下降したイオン交換膜用の溶液を混合層に浸透させることで、イオン交換膜用の溶液が正極層に浸透することを抑制できる。
【００５７】
このように、イオン交換膜用の溶液が正極層に浸透することを抑制することにより、イオン交換膜用の溶液で正極層の空隙が減少することを防止できる。
従って、発電により生成した生成水を、正極層の空隙から正極側拡散層まで導いて正極側拡散層の空隙から好適に排出することができるので、燃料電池に生じる濃度過電圧を低く抑えることができる。
【００５８】
また、混合層をカーボンとフッ素樹脂とで構成した。カーボンは、多孔質であり、化学的に安定なものなので、イオン交換膜用の溶液を意図的に含浸させて乾燥後の結着性を向上させるという効果を得る。
一方、フッ素樹脂は、イオン導電性が良好で抵抗が少ないので正極層側で反応したイオンをイオン交換膜まで効率よく伝達し、負極層側と好適に反応させることができる。
【００５９】
請求項２は、混合層の厚さを０．５〜５μｍに設定した。混合層の厚さを０．５μｍ以上に設定することで、イオン交換膜の溶液で正極層の空隙が減少することを防止できる。
加えて、混合層の厚さを５μｍ以下に設定することで、イオン交換膜用の溶液のうちのある程度の量を、混合層を透過させて正極層に浸透させることができる。
このように、イオン交換膜の溶液で正極層の空隙が減少することを防止し、イオン交換膜用の溶液のうちのある程度の量を、混合層を透過させて正極層に浸透させることで、燃料電池の発電効率を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る燃料電池用膜−電極構造体を備えた燃料電池を示す分解斜視図
【図２】  本発明に係る燃料電池用膜−電極構造体を示す説明図
【図３】  本発明に係る燃料電池用膜−電極構造体の製造方法を示す第１工程説明図
【図４】  本発明に係る燃料電池用膜−電極構造体の製造方法を示す第２工程説明図
【図５】  本発明に係る燃料電池用膜−電極構造体の製造方法を示す第３工程説明図
【図６】  従来の燃料電池を説明する説明図
【図７】  従来の燃料電池を構成する燃料電池用膜−電極構造体を示す説明図
【符号の説明】
１１…燃料電池、１２…燃料電池用膜−電極構造体、１３…負極側拡散層（シート）、１４…正極側拡散層、１７…負極層、１８…正極層、１９…混合層、２０…イオン交換膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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