(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質と触媒粒子とを含む触媒層を有する燃料電池用電極において、触媒層の細孔相当部または／および表面に、イオン交換基を有さない撥水性の有孔性樹脂を備えていることを特徴とする燃料電池用電極。
【請求項２】
燃料電池用電極が導電性多孔質体を含むガス拡散層を備え、前記導電性多孔質体が、イオン交換基を有さない撥水性の有孔性樹脂を備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用電極。
【請求項３】
触媒層にイオン交換基を有さない撥水性の樹脂を溶媒ａに溶解した溶液を含ませた後、前記溶媒ａを、前記樹脂に対して不溶性で、かつ溶媒ａと相溶性のある溶媒ｂで置換する工程を経ることを特徴とする請求項１記載のイオン交換基を有さない撥水性の有孔性樹脂を備えた燃料電池用電極の製造方法。
【請求項４】
触媒層とガス拡散層との積層体にイオン交換基を有さない撥水性の樹脂を溶媒ａに溶解した溶液を含ませた後、前記溶媒ａを、前記樹脂に対して不溶性で、かつ溶媒ａと相溶性のある溶媒ｂで置換する工程を経ることを特徴とする請求項２記載のイオン交換基を有さない撥水性の有孔性樹脂を備えた燃料電池用電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池用電極およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
固体高分子電解質型燃料電池はイオン交換膜を電解質とし、このイオン交換膜の両面に、触媒層と、導電性多孔質体を含むガス拡散層とを備えたアノードとカソードの各電極を接合して構成され、アノードに水素、カソードに酸素を供給して電気化学反応により発電する装置である。各電極で生じる電気化学反応を下記に示す。
【０００３】
アノード：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ
カソード：１／２Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ→Ｈ2Ｏ
全反応： Ｈ2＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ
この反応式から明らかなように、各電極の反応は、活物質であるガス（水素または酸素）、プロトン（Ｈ+）および電子（ｅ）の授受が同時におこなうことができる三相界面でのみ進行する。
【０００４】
燃料電池の電極は、図５に示されるように、触媒粒子５１と固体高分子電解質５２とが混ざり合ってこれらが三次元に分布するとともに、内部に複数の細孔５４が形成された多孔性の触媒層５６と、導電性多孔質体５７を含むガス拡散層５８よりなる。
【０００５】
ガス拡散層５８は、触媒層５６の表層に一定の空間を設けて、電池外部から供給される活物質である酸素、水素を触媒層５６の表層まで運ぶ流路の確保、およびカソードの触媒層で生成された水を触媒層５６の表層から電池の系外に排出する流路を確保する役目を担っている。
【０００６】
一方触媒層５６は、触媒粒子５１が電子伝導チャンネルを形成し、固体電解質５２がプロトン伝導チャンネルを形成し、細孔５４が触媒層５６の表層まで運ばれた酸素または水素を電極の深部にまで供給し、電極（カソード）の深部で生成された水を電極の表層にまで排出する供給排出チャンネルを形成している。そして触媒層５６内にこれら３つのチャンネルが三次元的に広がり、ガス、プロトン（Ｈ+）および電子（ｅ）の授受を同時におこなうことのできる三相界面が無数に形成されて、電極反応の場を提供している。
【０００７】
なお、図５において、５３はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粒子を示し、触媒層５６の細孔５４内および表層に撥水性を付与する役目を担う。さらに、５５はイオン交換膜を示す。
ここで、電解質として働くイオン交換膜５５は、含水状態において良好なプロトン伝導度を示すため、電池内を湿潤状態に保ちながら運転する必要がある。そのため、イオン交換膜５５が乾燥しないように、アノードおよびカソードに供給される水素および酸素を適度に加湿することにより、イオン交換膜の水分管理がなされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
固体高分子電解質型燃料電池では、触媒層内の細孔が酸素または水素の供給チャンネルを形成しているために、これら活物質である供給ガスの加湿により、触媒層表層に水が溜まり、その水が細孔のガス供給の入り口を塞ぎ、細孔内へのガスの供給を妨げたり、細孔内に水が溜まり、触媒層の三相界面、特に電極深部への活物質の供給が滞り、実際に働く作用面積が減り、電池性能が十分取り出せないということがある。このために、導電性の多孔質体を含むガス拡散層および触媒層に、適度な撥水性を付与して、水が溜まらないようにしている。
【０００９】
導電性多孔質体への撥水性の付与は、例えば一般に用いられる炭素繊維の焼結体であるカーボンペーパー（厚み１．５ｍｍ）の場合、ＰＴＦＥ粒子分散溶液にこのカーボンペーパーを浸漬させてＰＴＦＥ粒子を含ませた後、窒素雰囲気中で、約３５０℃、１５分間焼成することで、炭素繊維表面にＰＴＦＥをコートして行っている。
【００１０】
一方、触媒層の撥水性の付与は、触媒粒子であるカーボン粒子担体に白金などの貴金属粒子を高分散に担持させた触媒担持カーボン粒子と固体高分子電解質溶液よりなる触媒層のペーストにＰＴＦＥ粒子分散溶液混入することによりなされる。
【００１１】
しかし、現状は触媒層および導電性多孔質体の撥水性は充分ではなく、電池の高出力化をはかるために、高温、加湿のガスを供給してイオン交換膜のプロトン伝導度を向上させようとするとすると、かえって触媒層の細孔内および表層に水が溜まり、触媒層の三相界面、特に電極深部への活物質の供給が滞り、実際に働く作用面積が減り、電池性能が十分引き出せないという問題がある。特に、カソードでは反応に伴い水が生成するために、細孔内に水が溜まりやすい傾向にある。
【００１２】
これを回避するために、例えば触媒層では、触媒層を作製時に付与するＰＴＦＥ粒子分散溶液の混合比を増やして、触媒層の撥水性を高めて、細孔内および表層に水が溜まりにくくしてやればよいのだが、ＰＴＦＥ粒子の電極内の体積増加分だけ、触媒担持カーボン、固体高分子電解質および細孔の占める割合が減り、電子伝導チャンネル、プロトン伝導チャンネル、酸素または水素および生成物である水の供給排出チャンネルの形成を阻害することになり、かえって電池の出力が低下するという問題がある。
【００１３】
また、導電性多孔質体の撥水性の付与を付与する際のＰＴＦＥ分散溶液の塗布量を増やせばよいのだが、あまり増やすとＰＴＦＥ粒子が導電性多孔質体の孔を塞ぎ、かえってガスの供給を阻害することになる。
【００１４】
以上に鑑み、本発明は、上記問題の発生を防ぎながら燃料電池用電極の撥水性を改善して、燃料電池電極の高性能化を図るものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料電池用電極は、固体高分子電解質と触媒粒子と有孔性樹脂とを含む触媒層を有するものである。
【００１６】
本願第１の発明の燃料電池用電極は、固体高分子電解質と触媒粒子とを含む触媒層を有する燃料電池用電極において、触媒層の細孔相当部または／および表面に、イオン交換基を有さない撥水性の有孔性樹脂を備えていることを特徴とする。
【００１７】
本願第２の発明の燃料電池用電極は、請求項１に記載の燃料電池用電極が導電性多孔質体を含むガス拡散層を備え、前記導電性多孔質体が、イオン交換基を有さない撥水性の有孔性樹脂を備えていることを特徴とする。
【００１８】
この場合、導電性多孔質体は、炭素材料よりなることがより好ましい。
【００１９】
本願第３の発明は、本願第１の発明のイオン交換基を有さない撥水性の有孔性樹脂を備えた燃料電池用電極の製造方法において、触媒層にイオン交換基を有さない撥水性の樹脂を溶媒ａに溶解した溶液を含ませた後、前記溶媒ａを、前記樹脂に対して不溶性で、かつ溶媒ａと相溶性のある溶媒ｂで置換する工程を経ることを特徴とする。
さらに、本願第４の発明は、本願第２の発明のイオン交換基を有さない撥水性の有孔性樹脂を備えた燃料電池用電極の製造方法において、触媒層とガス拡散層との積層体にイオン交換基を有さない撥水性の樹脂を溶媒ａに溶解した溶液を含ませた後、前記溶媒ａを、前記樹脂に対して不溶性で、かつ溶媒ａと相溶性のある溶媒ｂで置換する工程を経ることを特徴とする。
【００２０】
さらに、上記いずれの構成の電極においても、固体高分子電解質としてはイオン交換機能を有するものを用い、有孔性樹脂としてはイオン交換機能を有さない撥水性のものを用いる。そして、上記有孔性樹脂を構成する樹脂としては、フッ素樹脂がより好ましく、この中でもポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）系樹脂を用いるのが好ましい。
【００２１】
本願第３の発明は、本願第１の発明のイオン交換基を有さない撥水性の有孔性樹脂を備えた燃料電池用電極を製造するための方法であって、固体高分子電解質と触媒粒子とを含んでなる触媒層にイオン交換基を有さない撥水性の樹脂を溶媒ａに溶解した溶液を含ませた後、前記樹脂に対して不溶性で、かつ溶媒ａと相溶性のある溶媒ｂにこれを浸漬させ、前記溶媒ａを、前記樹脂に対して不溶性で、かつ溶媒ａと相溶性のある溶媒ｂで置換する工程を経るものである。
【００２２】
本願第４の発明は、本願第２の発明のイオン交換基を有さない撥水性の有孔性樹脂を備えた燃料電池用電極の製造方法である。すなわち、燃料電池用電極が、固体高分子電解質と触媒粒子を含んでなる触媒層と、導電性多孔質体とが積層されてなる構造を有する場合には、触媒層とガス拡散層との積層体にイオン交換基を有さない撥水性の樹脂を溶媒ａに溶解した溶液を含ませた後、前記樹脂に対して不溶性で、かつ溶媒ａと相溶性のある溶媒ｂにこの積層体を浸漬させ、前記溶媒ａを、前記樹脂に対して不溶性で、かつ溶媒ａと相溶性のある溶媒ｂで置換する工程を経るものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る燃料電池用電極の構造例を図で示しながら説明することによって、本発明についてさらに具体的に説明する。図２、３、４は、本発明に係る燃料電池用電極の構造例を示す模式図である。
【００２４】
これらの図に示されるように、本発明でいう固体高分子電解質と触媒粒子を含んでなる触媒層は、触媒粒子２１、３１、４１と固体高分子電解質２２、３２、４２とが混ざり合ってこれらが三次元に分布するとともに、内部に複数の細孔２３、３３、４３が形成された多孔性の触媒層を母体とするものであって、基本的には、触媒粒子は電子伝導チャンネルを形成し、固体電解質はプロトン伝導チャンネルを形成し、細孔は酸素または水素および生成物である水の供給排出チャンネルを形成するものである。
【００２５】
図２に示す燃料電池用電極は、触媒層の細孔相当部に三次元連通性の孔を多数有する有孔性樹脂２４を備えるものであって、図３に示す燃料電池用電極は、触媒層の表面に三次元連通性の孔を多数有する有孔性樹脂３４を備えるものであって、図４に示す燃料電池用電極は、触媒層の細孔相当部および表面に三次元連通性の孔を多数有する有孔性樹脂４４を備え、触媒層および導電性の多孔質体が有孔性樹脂を備えるものである。図２〜図４において、有孔性樹脂としては、イオン交換基を有さない、撥水性の樹脂を用いる。
【００２６】
なお、細孔にイオン交換基を有さない撥水性の有孔性樹脂が配されることによって細孔がなくなるため、この部分を細孔相当部と呼んでいる。また、図において、２５、３５、４５はイオン交換膜を、２６、３６、４６は多孔性の導電性基材カーボン繊維の焼結体よりなるカーボン電極基材を示す。また、必要に応じては、従来通り触媒層内にＰＴＦＥ粒子を付与することもできる。
【００２７】
本発明によれば、触媒層の細孔相当部または／および表層に有孔性のイオン交換機能のない撥水性樹脂を配することで、細孔相当部または／および表層の撥水性が高くなる。そして、これによって、触媒層の表層に水が溜まって細孔が覆い塞がれるのが防がれ、また細孔内に水が滞ることも防がれるために、活物質であるガスが触媒層の三相界面へ澱むことなく供給され、触媒層の高活性化がはかられる。
【００２８】
なお、図２のように細孔内のみに、または図３のように表層のみにイオン交換基を有さない撥水性の有孔性樹脂を配しても本発明の効果は得られるが、図４のように、触媒層の母体の細孔相当部内および表層にイオン交換基を有さない撥水性の有孔性樹脂を配した方がより高活性化がはかられる。
【００２９】
また、イオン交換基を有さない撥水性の有孔性樹脂は、これらの図に示されるように触媒層母体の表層の全面すべてに配してもよいが、表層の一部、または／および細孔内の一部に配してもよい。
【００３０】
本発明の電極において用いられる触媒粒子としては、白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、パラジウム、オスニウムなどの白金族金属およびその合金粒子、またはこれらの触媒を担持した触媒担持カーボンが適しており、固体高分子電解質としては、イオン交換樹脂からなるものが好ましく、パーフルオロスルフォン酸またはスチレン−ジビニルベンゼン系のスルフォン酸型固体高分子電解質が好ましい。
【００３１】
ここで、活物質の供給、排出がスムーズに行われるように有孔性樹脂の細孔は連続気泡が好ましい。また、孔径としては、平均孔径１μｍ以下、さらに好ましくは０．５μｍ以下であることが、有効性樹脂の多孔度は４５％以上であることが、ガスの供給、水の排出などの面で好ましい。緻密な連続気泡が得られる有孔性ポリマーの製法として溶媒抽出法を用いることが好ましい。すなわち、樹脂を溶解した溶液の溶媒ａを、前記樹脂に対して不溶性で、かつ溶媒ａと相溶性のある溶媒ｂで置換することにより、樹脂を溶解した溶液中の溶媒ａを抽出して、溶媒ａが除去された部分が孔となって有孔性樹脂を得るものである。
【００３２】
ここで、本発明に用いる有孔性樹脂は、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリアクリロニトリル、フッ化ビニリデン重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリメタクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリイソプレン、もしくはこれらの誘導体を、単独で、あるいは混合して用いてもよく、また、上記樹脂を構成する各種モノマーを共重合させた樹脂を用いてもよいが、好ましくは撥水性の高いフッ素樹脂、例えば三フッ化塩化エチレン共重合体（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニリデン重合体（ＰＶｄＦ）、フッ化ビニル重合体（ＰＶＦ）などの含フッ素ホモポリマーまたは、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＥＰＥ）、フッ化ビニリデン共重合体などの含フッ素コポリマーが好ましいし、これらの混合物でもよい。
【００３３】
そして、先の溶媒抽出法による有孔性フッ素樹脂作製の際に、微細で均一な孔が得られることより、ＰＶｄＦホモポリマー、フッ化ビニリデン・六フッ化プロピレン共重合体（Ｐ（ＶｄＦ−ＨＦＰ））または、フッ化ビニリデン・四フッ化エチレン共重合体（Ｐ（ＶｄＦ−TＦＰ））などのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）系樹脂が好ましい。中でも、撥水性に優れたフッ化ビニリデン重合体（ＰＶｄＦ）または柔らかくて取り扱いが容易なフッ化ビニリデン・六フッ化プロピレン共重合体（Ｐ（ＶｄＦ−ＨＦＰ））が好ましい。
【００３４】
樹脂を溶解する溶媒ａとしては、樹脂を溶解するものであればよく、ジメチルホルムアミド、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の炭酸エステル、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル、ジメチルアセトアミド、１−メチル−ピロリジノン、ｎ−メチル−ピロリドン等が挙げられる。
【００３５】
抽出用溶媒ｂとしては、水または水とアルコールの混合溶液が安価で好ましい。
【００３６】
これらの組み合わせにおいて、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）または、Ｐ（ＶｄＦ−ＨＦＰ）をｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させたものを水または水とアルコールの混合溶液で抽出したものが、撥水性、孔径の均一性などの面で好ましい。
【００３７】
このような本発明の燃料電池用電極は、例えば、触媒担持カーボン粒子と固体高分子電解質溶液および必要に応じてはＰＴＦＥ粒子分散溶液を加えた触媒層のペーストを高分子フィルムに製膜（一般に膜厚３〜３０μｍ）した後、加熱乾燥する方法等により作製された従来の触媒層、または、カーボン粒子担体に白金などの貴金属粒子を高分散に担持させた触媒担持カーボン粒子および必要に応じてはＰＴＦＥ粒子分散溶液を加えた触媒層のペーストを高分子フィルム上に製膜（一般に膜厚３〜３０μｍ）して加熱乾燥した後、 固体高分子電解質溶液をこの上から塗布、含浸させる方法により作製された従来の触媒層に、樹脂を溶媒ａにより溶解した溶液を、塗布または浸漬などによって含ませた後に、前記樹脂に対して不溶性で、かつ溶媒ａと相溶性のある溶媒ｂで溶媒ａを置換することにより得ることができる。
または、触媒担持カーボン粒子と固体高分子電解質溶液および必要に応じてはＰＴＦＥ粒子分散溶液を加えた触媒層のペーストを導電性の多孔質体上に製膜（一般に膜厚３〜３０μｍ）した後、加熱乾燥する方法等により作製された従来の電極、または、カーボン粒子担体に白金などの貴金属粒子を高分散に担持させた触媒担持カーボン粒子および必要に応じてはＰＴＦＥ粒子分散溶液を加えた触媒層のペーストを導電性の多孔質体上に製膜（一般に膜厚３〜３０μｍ）して加熱乾燥した後、 固体高分子電解質溶液をこの上から塗布、含浸させる方法により作製された従来の電極に、樹脂を溶媒ａにより溶解した溶液を、塗布または浸漬などによって含ませた後に、前記樹脂に対して不溶性で、かつ溶媒ａと相溶性のある溶媒ｂで溶媒ａを置換することにより得ることができる。
【００３８】
特に、上記の後者の作製方法によると、固体高分子電解質と触媒粒子とを含む触媒層と、導電性多孔質体を含むガス拡散電極とを備えた燃料電池用電極において、触媒層および導電性多孔質体がイオン交換基を有さない撥水性の有孔性樹脂を含むことを特徴とするため、高い活性を持つ燃料電池用電極が期待できる。また、この場合、高い撥水性を有するフッ素樹脂を用いれば、導電性多孔質体への撥水性の付与をあらかじめ行う必要がなく、導電性多孔質体に配された有孔性樹脂がその役割を担う。
【００３９】
ここで、導電性多孔質体としては、発泡ニッケル、チタン繊維焼結体などを用いることができるが、導電性、重量などの面から多孔質炭素基材が好ましく、炭素繊維の焼結体などがよい。
【００４０】
【実施例】
以下、本発明を好適な実施例を用いて説明する。
【００４１】
［実施例１］
白金担持カーボン（田中貴金属製、１０Ｖ３０Ｅ：Ｖａｌｃａｎ ＸＣ−７２に白金を３０ｗｔ％担持）と固体高分子電解質溶液（アルドリッチ社製、ナフィオン５ｗｔ％溶液）よりなる触媒層のペーストを、導電性多孔質体のカーボンシート（０．５ｍｍ）上に塗布して、窒素雰囲気中で１２０℃、１Ｈｒ乾燥して得た電極に、ＰＶｄＦ／ＮＭＰ溶液（ＰＶｄＦ濃度：１５ｗｔ％）を真空含浸させた後、水の中に１０分間浸漬して、燃料電池用電極Ａを得た。
【００４２】
電極Ａは、触媒層の細孔内および表層、さらに導電性多孔質体に有効性のＰＶｄＦ樹脂が配された構造をしている。
【００４３】
電極Ａの白金量は、約１．０ｍｇ／ｃｍ2となるように、ペースト作製時の白金担持カーボンの量を調整した。
【００４４】
さらに、電極Ａをホットプレス（１４０℃）にてイオン交換膜（デュポン社製、ナフィオン、膜厚約５０μｍ）の両面に接合し、燃料電池の単セルに組んでセルＡを得た。
【００４５】
［実施例２］
白金担持カーボン（田中貴金属製、１０Ｖ３０Ｅ：Ｖａｌｃａｎ ＸＣ−７２に白金を３０ｗｔ％担持）と固体高分子電解質溶液（アルドリッチ社製、ナフィオン５ｗｔ％溶液）よりなるペーストを、高分子フィルム（ＰＦＡ）上に塗布して、約１時間自然乾燥して得た触媒層を、ホットプレス（１４０℃）にてイオン交換膜（デュポン社製、ナフィオン、膜厚約５０μm）の両面に接合し、触媒層−イオン交換膜接合体を得た。さらに、触媒層表面にＰＶｄＦ／ＮＭＰ溶液（ＰＶｄＦ濃度：１５ｗｔ％）をはけで塗布した後、水の中に１０分間浸漬して、触媒層Ｂ−イオン交換膜接合体を得た。
【００４６】
触媒層Ｂは、主に表層に有孔性のＰＶｄＦ樹脂が配された構造を有している。
【００４７】
触媒層Ｂ−イオン交換膜接合体の片面の白金量は、約約１．０ｍｇ／ｃｍ2となるように、ペースト作製時の白金担持カーボンの量を調整した。
【００４８】
この接合体の両面にガス拡散層となる撥水性を付与した導電性多孔質体のカーボンシート（０．５ｍｍ）をホットプレスにて接合し、燃料電池の単セルに組んでセルＢを得た。
［比較例１］
白金担持カーボン（田中貴金属製、１０Ｖ３０Ｅ：Ｖａｌｃａｎ ＸＣ−７２に白金を３０ｗｔ％担持）と固体高分子電解質溶液（アルドリッチ社製、ナフィオン５ｗｔ％溶液）およびＰＴＦＥ粒子分散溶液（三井デュポンフロロケミカル社製、テフロン３０Ｊ）よりなるペーストを、撥水性を付与した導電性多孔質体のカーボン電極基材（０．５ｍｍ）上に塗布して、窒素雰囲気中で１２０℃、１Ｈｒ乾燥して燃料電池用電極Ｃを得た。
【００４９】
電極Ｃの白金量は、約約１．０ｍｇ／ｃｍ2となるように、ペースト作製時の白金担持カーボンの量を調整した。
【００５０】
さらに、電極Cをホットプレス（１４０℃）にてイオン交換膜（デュポン社製、ナフィオン、膜厚約５０μm）の両面に接合し、燃料電池の単セルに組んでセルＣを得た。
【００５１】
［比較例２］
白金担持カーボン（田中貴金属製、１０Ｖ３０Ｅ：Ｖａｌｃａｎ ＸＣ−７２に白金を３０ｗｔ％担持）と固体高分子電解質（アルドリッチ社製、ナフィオン５ｗｔ％溶液）およびＰＴＦＥ粒子分散溶液（三井デュポンフロロケミカル社製，テフロン３０Ｊ）よりなるペーストを、高分子フィルム（ＰＦＡ）上に塗布して，約１時間自然乾燥して得た電極を、ホットプレス（１４０℃）にてイオン交換膜（デュポン社製、ナフィオン、膜厚約５０μm）の両面に接合し、触媒層Ｄ−イオン交換膜接合体を得た。
触媒層Ｄ−イオン交換膜接合体の片面の白金量は、約約１．０ｍｇ／ｃｍ2となるように、ペースト作製時の白金担持カーボンの量を調整した。
【００５２】
この接合体の両面にガス拡散層となる撥水性を付与した導電性多孔質体のカーボンシート（０．５ｍｍ）をホットプレスにて接合し、燃料電池の単セルに組んでセルＤを得た。
【００５３】
これらのセルの供給ガスに酸素、水素を用いた際の電流―電圧特性を図１に示す。運転条件は、供給ガス圧は２気圧で、それぞれ８０℃の密閉水槽中でバブリングすることで加湿した。そして、セルの運転温度は７５℃とし、各電流値での測定時の保持時間は５分とした。
【００５４】
図１より、本発明によるセル（ＡおよびＢ）は、従来のセル（ＣおよびＤ）に比べて、各電流密度において出力電圧が高いことがわかる。特に、触媒層の細孔内および表層に有孔性のＰＶｄＦを配したＡの出力はＢと比べても高いことがわかる。これは本発明によれば、触媒層の細孔内および／または表層に高い撥水性を持つ有孔性のＰＶｄＦを配するために、電極の深部にまで活物質である水素および酸素の確実な供給が可能となり、従来の触媒層に比べて実際に作用する触媒層面積が大きいためである。特に、触媒層の細孔内および表層に有孔性のＰＶｄＦを配したセルＡは良好な特性を示した。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の燃料電池用電極によれば、従来の電極に比べて実際に作用する電極面積が大きくなり、高性能な燃料電池の製造が可能となる。また、本発明の製造方法によれば、高性能な燃料電池の製造が可能な電極を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セルの電流―電圧特性を示す図。
【図２】本発明に係る燃料電池用電極の構造を示す模式図。
【図３】本発明に係る燃料電池用電極の構造を示す模式図。
【図４】本発明に係る燃料電池用電極の構造を示す模式図。
【図５】従来の燃料電池用電極の構造を示す模式図。
【符号の説明】
２１、３１、４１：触媒粒子
２２、３２、４２：固体高分子電解質
２３、３３、４３：触媒層の細孔
２４、３４、４４：有孔性樹脂
２５、３５、４５：イオン交換膜
２６、３６、４６：カーボン電極基材
【図１】
0004320482.tif 000002
【図２】
0004320482.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004320482.tif 000006