(57)【要約】【課題】高い過酸化水素分解活性を得ることができながら、低コスト化を図ることができる過酸化水素分解触媒、および、高コスト化を抑制しつつ、副生した過酸化水素による劣化を防止することができる燃料電池を提供すること。【解決手段】  電解質膜７、電解質膜７の一方面に形成されるアノード８、および、電解質膜７の他方面に形成されるカソード９を有する膜電極接合体２と、膜電極接合体２の一方側に配置されるアノード側セパレータ５と、膜電極接合体２の他方側に配置されるカソード側セパレータ６とを備える燃料電池１において、カソード９とカソード側セパレータ６との間に、鉄に配位子が配位したＦｅ錯体、および、マンガンに配位子が配位したＭｎ錯体の少なくともいずれか一方を含有する原料錯体の焼成体を含む多孔質層１１（過酸化水素分解触媒層）を配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄に配位子が配位したＦｅ錯体、および、マンガンに配位子が配位したＭｎ錯体の少なくともいずれか一方を含有する原料錯体の焼成体を含むことを特徴とする、過酸化水素分解触媒。
【請求項２】
電解質膜、前記電解質膜の一方面に形成されるアノード、および、前記電解質膜の他方面に形成されるカソードを有する膜電極接合体と、
前記膜電極接合体の一方側に配置されるアノード側セパレータと、
前記膜電極接合体の他方側に配置されるカソード側セパレータと、
前記カソードと前記カソード側セパレータとの間に配置される多孔質層と
を備え、
前記多孔質層は、鉄に配位子が配位したＦｅ錯体、および、マンガンに配位子が配位したＭｎ錯体の少なくともいずれか一方を含有する原料錯体の焼成体を含むことを特徴とする、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過酸化水素分解触媒、および、車両などに搭載される燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両などに搭載される燃料電池として、水素ガスなどの気体燃料や、メタノール、ジメチルエーテル、ヒドラジンなどの液体燃料を使用する燃料電池が知られている。
【０００３】
このような燃料電池は、電解質層と、電解質層の両側にそれぞれ積層されるアノードおよびカソードとを備える単位セルが複数積層されたスタック構造として構成されている。
【０００４】
より具体的には、例えば、アニオン交換膜からなる電解質層と、電解質層を挟んで対向配置される燃料側電極および酸素側電極とを備え、燃料側電極には燃料側流路を介して燃料が供給され、また、酸素側電極には酸素側流路を介して酸素が供給される燃料電池が、提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような燃料電池では、酸素側電極での酸素還元反応において、過酸化水素が副生する酸素還元反応が生じる場合がある。この場合、副生した過酸化水素により、燃料電池の部材が劣化するおそれがある。
【０００６】
過酸化水素を分解する触媒としては、例えば、白金触媒が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２２５４７１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ１（１９９９）６１４−６１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、非特許文献１に示されるような白金触媒は、貴金属であり、高価である。そのため、副生した過酸化水素を分解するために白金触媒を用いると、燃料電池の低コスト化を図ることが困難である。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、白金触媒と同等の過酸化水素分解活性を得ることができながら、低コスト化を図ることができる過酸化水素分解触媒、および、高コスト化を抑制しつつ、副生した過酸化水素による劣化を防止することができる燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、
［１］鉄に配位子が配位したＦｅ錯体、および、マンガンに配位子が配位したＭｎ錯体の少なくともいずれか一方を含有する原料錯体の焼成体を含むことを特徴とする、過酸化水素分解触媒、
［２］電解質膜、前記電解質膜の一方面に形成されるアノード、および、前記電解質膜の他方面に形成されるカソードを有する膜電極接合体と、前記膜電極接合体の一方側に配置されるアノード側セパレータと、前記膜電極接合体の他方側に配置されるカソード側セパレータと、前記カソードと前記カソード側セパレータとの間に配置される多孔質層とを備え、前記多孔質層は、鉄に配位子が配位したＦｅ錯体、および、マンガンに配位子が配位したＭｎ錯体の少なくともいずれか一方を含有する原料錯体の焼成体を含むことを特徴とする、燃料電池
である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の過酸化水素分解触媒によれば、白金のような貴金属を使用することなく、鉄に配位子が配位したＦｅ錯体、および、マンガンに配位子が配位したＭｎ錯体の少なくともいずれか一方を含有する原料錯体の焼成体を含む。
【００１３】
そのため、白金触媒と同等の過酸化水素分解活性を得ることができながら、過酸化水素分解触媒の低コスト化を図ることができる。
【００１４】
また、本発明の燃料電池によれば、鉄に配位子が配位したＦｅ錯体、および、マンガンに配位子が配位したＭｎ錯体の少なくともいずれか一方を含有する原料錯体の焼成体を含む多孔質層（すなわち、過酸化水素分解触媒層）が、カソードとカソード側セパレータとの間に配置されている。
【００１５】
そのため、カソードにおいて副生した過酸化水素を、カソード側セパレータに作用する前に、多孔質層において効率よく分解することができる。
【００１６】
その結果、白金のような貴金属を過酸化水素分解触媒として使用する場合と比べて、高コスト化を抑制しつつ、副生した過酸化水素による劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の燃料電池の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料電池の分解斜視図である。
【図３】図３は、実施例１、２および比較例１、２の過酸化水素分解活性を示すグラフである。
【図４】図４は、実施例３および比較例３の開回路電圧を示すグラフである。
【図５】図４は、実施例３および比較例３の過酸化水素発生量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
１．燃料電池
燃料電池１は、通常、複数の燃料電池セルＳが積層されたスタック構造として構成されているが、図１においては、図解しやすいように１つの燃料電池セルＳのみを示している。
【００１９】
燃料電池１は、燃料成分と水とを含む液体燃料が直接供給される直接液体燃料形燃料電池であり、アニオン交換型燃料電池として構成されている。
【００２０】
燃料成分としては、例えば、分子中に水素原子を含有する含水素液体燃料が挙げられ、具体的には、メタノールなどのアルコール類、ジメチルエーテルなどのアルキル基を有するエーテル類、ヒドラジン類などが挙げられ、好ましくは、アルコール類およびヒドラジン類が挙げられ、さらに好ましくは、ヒドラジン類が挙げられる。
【００２１】
また、液体燃料には、例えば、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物が、適宜の割合で添加される。
【００２２】
燃料電池セルＳは、図１および図２に示すように、膜電極接合体２、燃料拡散シート３、空気拡散シート４、アノード側セパレータ５、および、カソード側セパレータ６を有している。
【００２３】
膜電極接合体２は、電解質膜７、アノード８、および、カソード９を備えている。
【００２４】
電解質膜７は、アニオン交換型の固体高分子電解質膜から形成されている。
【００２５】
アノード８は、電解質膜７の厚み方向一方側の表面に、薄層として積層されている。アノード８は、例えば、燃料酸化触媒を担持した触媒担体を含有している。なお、アノード８は、触媒担体を用いずに、燃料酸化触媒から、直接形成することもできる。
【００２６】
燃料酸化触媒としては、特に制限されず、例えば、白金族元素（ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ））、鉄族元素（鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ））などの周期表第８〜１０（ＶＩＩＩ）族元素や、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などの周期表第１１（ＩＢ）族元素などが挙げられる。これらのうち、好ましくは、ニッケル、コバルト、白金が挙げられ、より好ましくは、ニッケルが挙げられる。また、これらは、単独使用または２種以上併用することができる。
【００２７】
アノード８に用いられる触媒担体としては、例えば、カーボン粒子などが挙げられる。
【００２８】
アノード８を形成するには、例えば、燃料酸化触媒をバインダーとともに溶媒に分散させて得られるインクを、電解質膜７の一方面に塗布し、乾燥する。なお、このように、アノード８を電解質膜７の一方面に直接形成する場合、バインダーとしては、電解質膜７との親和性を考慮して選択される。例えば、電解質膜７が、アニオン交換型の固体高分子電解質膜である場合、アニオン交換樹脂をバインダーとすることができる。
【００２９】
アノード８において、燃料酸化触媒の担持量は、例えば、０．０５ｍｇ／ｃｍ２以上、好ましくは、０．１ｍｇ／ｃｍ２以上であり、例えば、１０ｍｇ／ｃｍ２以下、好ましくは、５ｍｇ／ｃｍ２以下である。
【００３０】
カソード９は、電解質膜７に対してアノード８の反対側、すなわち、電解質膜７の厚み方向他方側の表面に、薄層として積層されている。カソード９は、酸素還元触媒を含有する。
【００３１】
また、酸素還元触媒としては、例えば、導電性高分子とカーボンとからなる複合体（以下、この複合体を「カーボンコンポジット」という。）に、遷移金属が担持されている材料が挙げられる。
【００３２】
遷移金属としては、例えば、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、ランタン（Ｌａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などが挙げられる。これらの遷移金属は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００３３】
導電性高分子としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリビニルカルバゾール、ポリトリフェニルアミン、ポリピリジン、ポリピリミジン、ポリキノキサリン、ポリフェニルキノキサリン、ポリイソチアナフテン、ポリピリジンジイル、ポリチエニレン、ポリパラフェニレン、ポリフルラン、ポリアセン、ポリフラン、ポリアズレン、ポリインドール、ポリジアミノアントラキノンなどが挙げられる。これらの導電性高分子は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００３４】
また、酸素還元触媒としては、例えば、後述する過酸化水素還元触媒と重複するものもあるが、遷移金属に配位子が配位した遷移金属錯体の焼成体が挙げられる。
【００３５】
遷移金属としては、例えば、上記したカーボンコンポジットに用いられる遷移金属と同じ遷移金属が挙げられる。遷移金属としては、好ましくは、鉄が挙げられる。すなわち、酸素還元触媒としては、好ましくは、鉄に配位子が配位したＦｅ錯体の焼成体が挙げられる。
【００３６】
遷移金属に配位する配位子としては、例えば、フェナントロリン（例えば、１，１０−フェナントロリン）、サルコミン、ナイカルバジン、ピロール、ポルフィリン、テトラメトキシフェニルポルフィリン、ジベンゾテトラアザアヌレン、フタロシアニン、コリン、クロリン、または、これらの誘導体が挙げられる。
【００３７】
配位子としては、好ましくは、フェナントロリン、サルコミン、ナイカルバジン、または、これらの誘導体が挙げられ、より好ましくは、フェナントロリン、ナイカルバジンが挙げられる。
【００３８】
酸素還元触媒は、例えば、後述する過酸化水素還元触媒と同様の方法で得ることができる。
【００３９】
なお、カソード９は、酸素還元触媒の他に、例えば、オイルファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラックなどのカーボンブラック、例えば、黒鉛、炭素繊維などのカーボン粒子を含有することもできる。
【００４０】
カソード９は、例えば、上記したアノード８の形成と同様に形成することができる。
【００４１】
カソード９において、酸素還元触媒の担持量は、例えば、０．０５ｍｇ／ｃｍ２以上、好ましくは、０．１ｍｇ／ｃｍ２以上であり、例えば、１０ｍｇ／ｃｍ２以下、好ましくは、５ｍｇ／ｃｍ２以下である。
【００４２】
燃料拡散シート３は、アノード８の厚み方向一方面に接触するように、膜電極接合体２の厚み方向一方側に積層されている。燃料拡散シート３は、液体燃料を通過させるための細孔を有している。
【００４３】
燃料拡散シート３の材料としては、例えば、カーボンペーパー、カーボンクロス、炭素繊維不織布などが挙げられ、好ましくは、カーボンクロスが挙げられる。また、燃料拡散シート３は、必要によりフッ素処理されていてもよい。
【００４４】
空気拡散シート４は、膜電極接合体２の厚み方向他方側に積層されている。空気拡散シート４は、空気を通過させるための細孔を有している。空気拡散シート４は、基材１０と、多孔質層１１とを備えている。
【００４５】
基材１０の材料としては、例えば、上記した燃料拡散シート３の材料と同じ材料が挙げられる。
【００４６】
多孔質層１１は、基材１０の厚み方向一方面に形成されている。多孔質層１１は、カソード９の厚み方向他方面に接触する。多孔質層１１は、過酸化水素分解触媒を含有する。
【００４７】
過酸化水素分解触媒は、鉄に配位子が配位したＦｅ錯体、および、マンガンに配位子が配位したＭｎ錯体の少なくともいずれか一方を含有する原料錯体の焼成体を含む。
【００４８】
過酸化水素分解触媒は、好ましくは、鉄に配位子が配位したＦｅ錯体の焼成体、マンガンに配位子が配位したＭｎ錯体の焼成体、または、鉄に配位子が配位したＦｅ錯体の焼成体とマンガンに配位子が配位したＭｎ錯体との混合物の焼成体からなり、より好ましくは、鉄に配位子が配位したＦｅ錯体の焼成体からなる。
【００４９】
配位子としては、例えば、上記した酸素還元触媒に用いられる配位子と同じ配位子が挙げられる。
【００５０】
配位子としては、好ましくは、フェナントロリン、サルコミン、ナイカルバジン、または、これらの誘導体が挙げられ、より好ましくは、フェナントロリン、ナイカルバジンが挙げられる。
【００５１】
原料錯体の焼成体を得るには、まず、原料錯体を調製する。
【００５２】
原料錯体を調製するには、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。
【００５３】
例えば、鉄の塩（例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、りん酸塩などの無機塩、例えば、酢酸塩、しゅう酸塩などの有機酸塩など）と、配位子とを、例えば、水、アルコール、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ニトリル類などの公知の溶媒中で混合することにより、Ｆｅ錯体を製造することができる。
【００５４】
また、Ｆｅ錯体と同様の方法により、Ｍｎ錯体を製造することができる。
【００５５】
次いで、過酸化水素分解触媒を得るには、原料錯体を焼成する。
【００５６】
原料錯体を焼成するには、例えば、不活性ガス（例えば、窒素ガス、アルゴンガスなど）や、還元ガス（例えば、窒素ガスおよび水素ガスの混合ガス）雰囲気下において、原料錯体を加熱する。
【００５７】
焼成するときの不活性ガスの流量は、原料錯体１ｇあたり、例えば、１０ｍＬ／分以上、好ましくは、１５ｍＬ／分以上であり、例えば、４０ｍＬ／分以下である。
【００５８】
また、焼成温度は、例えば、４００℃以上、好ましくは、６００℃以上であり、また、例えば、１０００℃以下である。焼成時間は、例えば、１時間以上であり、また、例えば、１０時間以下、好ましくは、５時間以下である。
【００５９】
これにより、原料錯体の焼成体を得ることができる。
【００６０】
そして、多孔質層１１を形成するには、例えば、過酸化水素分解触媒をバインダーとともに溶媒に分散させて得られるインクを、基材１０の厚み方向一方面に塗布し、乾燥した後、熱処理する。バインダーとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンや、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体などのフッ素樹脂が挙げられる。
【００６１】
熱処理は、例えば、８０〜１２０℃で、３０〜９０分間、次いで、２００〜３００℃で、３０〜９０分間、次いで、３００〜４００℃で、３０〜９０分間、不活性ガス（例えば、窒素）雰囲気下で、行なう。基材１０に塗布されたインクを乾燥および熱処理することにより、多孔質層１１に細孔を形成することができる。
【００６２】
アノード側セパレータ５は、燃料拡散シート３の厚み方向一方面に接触するように、膜電極接合体２の厚み方向一方側に対向配置されている。アノード側セパレータ５は、ガス不透過性の導電性材料から形成されている。アノード側セパレータ５は、燃料流路１２を有している。
【００６３】
燃料流路１２は、アノード側セパレータ５の厚み方向他方面に形成されている。燃料流路１２は、アノード側セパレータ５の厚み方向他方面から厚み方向一方へ凹む凹溝であり、幅方向に折り返されながら、上下方向に延びる葛折り形状に形成されている。燃料流路１２は、燃料拡散シート３に向かい合っている。
【００６４】
カソード側セパレータ６は、空気拡散シート４の基材１０の厚み方向他方面に接触するように、膜電極接合体２の厚み方向他方側に対向配置されている。すなわち、カソード側セパレータ６とカソード９との間には、多孔質層１１が介在されている。カソード側セパレータ６は、ガス不透過性の導電性材料から形成されている。カソード側セパレータ６は、空気流路１３を有している。
【００６５】
空気流路１３は、カソード側セパレータ６の厚み方向一方面に形成されている。空気流路１３は、カソード側セパレータ６の厚み方向一方面から厚み方向他方へ凹む凹溝であり、幅方向に折り返されながら、上下方向に延びる葛折り形状に形成されている。空気流路１３は、空気拡散シート４の基材１０に向かい合っている。
【００６６】
なお、複数の燃料電池セルＳが積層されたスタック構造として構成される場合には、アノード側セパレータ５の厚み方向一方面には、隣りの膜電極接合体２のカソード９に向かい合う空気流路１３が形成される。また、カソード側セパレータ６の厚み方向他方面には、隣りの膜電極接合体２のアノード８に向かい合う燃料流路１２が形成される。
２．発電
次いで、燃料電池１における発電について説明する。
【００６７】
図１に示すように、燃料電池１の燃料流路１２に液体燃料が供給されると、燃料流路１２に供給された液体燃料は、燃料拡散シート３と接触しながら燃料流路１２内を下側から上側へ流れる。このとき、燃料流路１２内を流れる液体燃料は、燃料拡散シート３の細孔を通過して、アノード８に供給される。
【００６８】
なお、アノード８に供給された液体燃料の一部は、電解質膜７を透過し、カソード９に漏出する（クロスリーク）。これにより、液体燃料に含まれる水がカソード９に供給される。
【００６９】
また、外部からの空気は、燃料電池１の空気流路１３に供給される。
【００７０】
空気流路１３に供給された空気は、空気流路１３内を上側から下側へ流れる。このとき、空気流路１３内を流れる空気は、空気拡散シート４の基材１０の細孔、および、多孔質層１１を通過して、カソード９に供給される。
【００７１】
これにより、燃料電池１では、燃料成分がヒドラジンである場合には、下記反応式（１）〜（３）で表される電気化学反応が生じ、発電が行なわれる。
（１）Ｎ２Ｈ４＋４ＯＨ−→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−  （アノード８での反応）
（２）Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−  （カソード９での反応）
（３）Ｎ２Ｈ４＋Ｏ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ  （燃料電池１全体での反応）
また、燃料成分がメタノールである場合には、下記反応式（４）〜（６）で表される電気化学反応が生じ、発電が行なわれる。
（４）ＣＨ３ＯＨ＋６ＯＨ−→ＣＯ２＋５Ｈ２Ｏ＋６ｅ−  （アノード８での反応）
（５）Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−  （カソード９での反応）
（６）ＣＨ３ＯＨ＋３／２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ  （燃料電池１全体での反応）
これらの反応により、燃料成分（Ｎ２Ｈ４またはＣＨ３ＯＨ）が消費されるとともに、水（Ｈ２Ｏ）およびガス（Ｎ２またはＣＯ２）が生成され、起電力（ｅ−）が発生する。
３．作用効果
本発明の過酸化水素分解触媒によれば、白金のような貴金属を使用することなく、鉄に配位子が配位したＦｅ錯体、および、マンガンに配位子が配位したＭｎ錯体の少なくともいずれか一方を含有する原料錯体の焼成体を含む。
【００７２】
そのため、後述する実施例で示すように、白金触媒を同等の過酸化水素分解活性を得ることができながら、過酸化水素分解触媒の低コスト化を図ることができる。
【００７３】
また、上記した発電において、カソード９では、上記（２）、（５）に示す酸素還元反応とともに、副反応として、下記（７）に示すように、過酸化水素の発生を伴う酸素還元反応が起こる場合がある。
（７）Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→ＨＯ２−＋ＯＨ−  （カソード９での副反応）
ここで、上記（７）に示す副反応は、炭素によって、選択的に促進される傾向にある。
【００７４】
また、液体燃料に水酸化カリウムなどのアルカリ性の電解質が含まれていると、液体燃料がクロスリークによってカソード９や空気拡散シート４の多孔質層１１に漏出したときに、上記（７）に示す副反応が、さらに促進される傾向にある。
【００７５】
そのため、カソード９や多孔質層１１に炭素が含まれていると、上記（７）に示す副反応が促進され、副生した過酸化水素が、カソード側セパレータ６等の周辺の部材に作用して、周辺の部材を劣化させるおそれがある。
【００７６】
しかし、本発明の燃料電池１によれば、鉄に配位子が配位したＦｅ錯体、および、マンガンに配位子が配位したＭｎ錯体の少なくともいずれか一方を含有する原料錯体の焼成体を含む多孔質層１１（すなわち、過酸化水素分解触媒層）が、カソード９とカソード側セパレータ６との間に配置されている。
【００７７】
そのため、カソード９において副生した過酸化水素を、カソード側セパレータ６等の周辺の部材に作用する前に、多孔質層１１において効率よく分解することができる。
【００７８】
その結果、白金のような貴金属を過酸化水素分解触媒として使用する場合と比べて、燃料電池１の高コスト化を抑制しつつ、副生した過酸化水素によって、カソード側セパレータ６等の部材が劣化することを防止することができる。
【００７９】
なお、上記した実施形態において、液体燃料の代わりに、水素ガスなどを用いることもできる。
【実施例】
【００８０】
次に、本発明を、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。なお、「部」および「％」は、特に言及がない限り、質量基準である。また、以下の記載において用いられる配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値）または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値）に代替することができる。
【００８１】
１．過酸化水素分解活性の評価
＜実施例１＞
Ｆｅフェナントロリン系触媒５ｍｇに、２５ｐｐｍ過酸化水素水溶液２０ｍｌを加え、２５℃で撹拌した。
【００８２】
時間経過に伴う過酸化水素濃度の変化を、過酸化水素試験紙(菱江化学社製)により測定した。結果を図３に示す。
＜実施例２＞
Ｆｅフェナントロリン系触媒の代わりに、Ｆｅナイカルバジン系触媒（ＮＰＣ−２０００、Ｐａｊａｒｉｔｏ社製）を使用した以外は、実施例１と同様にして、時間経過に伴う過酸化水素濃度の変化を測定した。結果を図３に示す。
＜比較例１＞
Ｆｅフェナントロリン系触媒の代わりに、Ｐｔ担持カーボン触媒(ＴＥＣ１０Ｅ６０Ｅ、田中貴金属製)を使用した以外は、実施例１と同様にして、時間経過に伴う過酸化水素濃度の変化を測定した。結果を図３に示す。
＜比較例２＞
Ｆｅフェナントロリン系触媒の代わりに、ケッチェンブラックを使用した以外は、実施例１と同様にして、時間経過に伴う過酸化水素濃度の変化を測定した。結果を図３に示す。
【００８３】
２．燃料電池の性能評価
（１）燃料電池の作製
＜実施例３＞
（１−１）アノードの形成
Ｎｉ担持カーボン触媒(Ｃａｔａｌｅｒ社製)０．１５ｇと、溶媒（テトラヒドロフランと１−プロピルアルコールとの質量比１：１での混合物）１．５ｇとを超音波処理により、２５℃で１０分間分散した。
【００８４】
次いで、得られた混合物に、２質量％アニオン交換樹脂溶液（溶媒：テトラヒドロフランと１−プロピルアルコールとの質量比１：１での混合物）１．０ｇを加えた。
【００８５】
次いで、２５℃で３分間超音波で分散することにより、アノード用インクを調製した。
【００８６】
得られたアノード用インクを、アニオン交換膜（電解質膜）の一方面を被覆するように、スプレー法により塗布した。
【００８７】
その後、２５℃で乾燥することにより、アノードを形成した。
【００８８】
アノードの触媒担持量は、２．６ｍｇ／ｃｍ２であった。
（１−２）カソードの形成
Ｆｅナイカルバジン系触媒（ＮＰＣ−２０００、Ｐａｊａｒｉｔｏ社製）０．０３ｇと、ケッチェンブラック０．０２ｇとを、溶媒（テトラヒドロフランと１−プロピルアルコールとの質量比１：１での混合物）１．５ｇに、超音波処理により、２５℃で１０分間分散した。
【００８９】
得られた混合物に、２質量％アニオン交換樹脂溶液（溶媒：テトラヒドロフランと１−プロピルアルコールとの質量比１：１での混合物）１．０ｇを加えた。
【００９０】
そして、２５℃で３分間超音波で分散することにより、カソード用インクを調製した。
【００９１】
得られたカソード用インクを、アニオン交換膜の他方面（アノードが形成される表面と反対側の表面）を被覆するように、スプレー法により塗布した。
【００９２】
その後、２５℃で乾燥することにより、カソードを形成した。
【００９３】
カソードの触媒担持量は、１．０ｍｇ／ｃｍ２であった。
（１−３）多孔質層の形成
Ｆｅナイカルバジン系触媒（ＮＰＣ−２０００、Ｐａｊａｒｉｔｏ社製）０．２ｇに、溶媒（水＋１−プロパノール（１：３質量比））１．５ｇ、４０質量％ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)溶液０．１２ｇ、４０質量％ＦＥＰ(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体)溶液０．１２ｇを加え、超音波処理により、２５℃で６０分間分散した。
【００９４】
得られたインクを、導電性多孔質体のカーボンシート（空気拡散シート）の一方の表面を被覆するように、ドクターブレードにより塗布した。
【００９５】
その後、塗布されたインクを、２５℃で乾燥した後、１００℃で６０分間、２６０℃で６０分間、３６０℃で６０分間、窒素雰囲気下で熱処理を行なった。
【００９６】
熱処理後、５ＭＰａでコールドプレスすることで、カーボンシート（空気拡散シート）に多孔質層を形成した。多孔質層の触媒担持量は、５．０ｍｇ／ｃｍ２であった。
（１−４）燃料電池セルの組み立て
アノードおよびカソードが形成された膜電極接合体のアノードにカーボンシート（燃料拡散シート）を接合するとともに、カソードに多孔質層付きカーボンシート（空気拡散シート）を接合した。
【００９７】
得られた接合体にシール材を取り付け、アノード側セパレータとカソード側セパレータとで挟み込むことにより、燃料電池セルを組み立てた。
＜比較例３＞
多孔質層の形成（上記（１−３）参照）において、Ｆｅナイカルバジン系触媒に代えて、ケッチェンブラックを用いた以外は、実施例３と同様にして、燃料電池セルを得た。
（２）性能評価
（２−１）開回路電圧の測定
実施例３および比較例３で得られた燃料電池セルについて、開回路電圧を、電子負荷（Ｓｃｒｉｂｎｅｒ社製）により測定した。
【００９８】
なお、測定時には、アノードに、水加ヒドラジン１ｍｏｌ／ｄｍ３・１Ｎ水酸化カリウム水溶液を、１．２ｍＬ／ｍｉｎの速度で供給し、カソードに、２５℃の飽和加湿空気を０．１Ｌ／ｍｉｎの速度で供給した。燃料電池セルのセル運転温度は６０℃とした。結果を、図４に示す。
（２−２）過酸化水素発生量の測定
開回路電圧の測定するときのカソード側の廃液を採取し、過酸化水素試験紙（菱江化学社製）により、廃液中の過酸化水素発生量を測定した。結果を、図５に示す。
【符号の説明】
【００９９】
１      燃料電池
２      膜電極接合体
５      アノード側セパレータ
６      カソード側セパレータ
７      電解質膜
８      アノード
９      カソード
１１    多孔質層
【図１】
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【図２】
2016221448.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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