(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と、両電極に挟持された高分子電解質膜とを備え、各電極は該高分子電解質膜に対向する面に触媒が触媒担体に担持されている触媒粒子がイオン導伝性高分子バインダーにより一体化された触媒層を備える固体高分子型燃料電池において、１１０℃における動的粘弾性係数が１×１０9〜１×１０11Ｐａの範囲にある高分子電解質膜と、１１０℃における動的粘弾性係数が該高分子電解質膜より小さいイオン導伝性高分子バインダーを用いて形成された触媒層とを備えると共に、該高分子電解質膜と少なくとも一方の電極の触媒層との間に、１１０℃における動的粘弾性係数が該高分子電解質膜より小さく該触媒層の該イオン導伝性高分子バインダーより大きいイオン導伝性材料からなる緩衝層を備え、
前記緩衝層を構成するイオン導伝性材料は、式（１）で示される芳香族化合物単位５０〜７０モル％と、式（２）で示される芳香族化合物単位５０〜３０モル％とからなる共重合体の側鎖にスルホン酸基を有するスルホン化ポリアリーレン重合体からなることを特徴とする固体高分子型燃料電池。
0004221164.tif 000011
【請求項２】
前記高分子電解質膜は、式（１）で示される芳香族化合物単位３０〜９５モル％と、式（２）で示される芳香族化合物単位７０〜５モル％とからなる共重合体の側鎖にスルホン酸基を有するスルホン化ポリアリーレン重合体からなることを特徴とする請求項１記載の固体高分子型燃料電池。
0004221164.tif 000012
【請求項３】
前記緩衝層を構成するイオン導伝性材料は、１１０℃における動的粘弾性係数が前記高分子電解質膜の１／２〜１／１０００の範囲にあることを特徴とする請求項１または請求項２記載の固体高分子型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子電解質膜を備える固体高分子型燃料電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石油資源が枯渇化する一方、化石燃料の消費による地球温暖化等の環境問題が深刻化しており、二酸化炭素の発生を伴わないクリーンな電動機用電力源として燃料電池が注目され、広範に開発されていると共に、一部では実用化され始めている。前記燃料電池を自動車等に搭載する場合には、高電圧と大電流とが得やすいことから、高分子電解質膜を用いる固体高分子型燃料電池が好適に用いられる。
【０００３】
前記固体高分子型燃料電池は、燃料極と酸素極との一対の電極の間にイオン導伝可能な高分子電解質膜を挟持させた構成となっており、燃料極と酸素極とはそれぞれ拡散層と触媒層を備え、前記触媒層で前記高分子電解質膜に接している。また、前記触媒層は、Ｐｔ等の触媒が触媒担体に担持されている触媒粒子を備え、該触媒粒子がイオン導伝性高分子バインダーにより一体化されることにより形成されている。
【０００４】
前記固体高分子型燃料電池では、前記燃料極に水素、メタノール等の還元性ガスを導入すると、前記還元性ガスが前記拡散層を介して前記触媒層に達し、前記触媒の作用によりプロトンを生成する。前記プロトンは、前記触媒層から前記高分子電解質膜を介して、前記酸素極側の触媒層に移動する。
【０００５】
一方、前記燃料極に前記還元性ガスを導入すると共に、前記酸素極に空気、酸素等の酸化性ガスを導入すると、前記プロトンが前記酸素極側の触媒層で、前記触媒の作用により前記酸化性ガスと反応して水を生成する。そこで、前記燃料極と酸素極とを導線により接続することにより電流を取り出すことができる。
【０００６】
従来、前記固体高分子型燃料電池では、前記高分子電解質膜、前記触媒層のイオン導伝性高分子バインダーとしてパーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物（例えば、デュポン社製ナフィオン（商品名））が広く利用されている。前記パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物は、スルホン化されていることにより優れたプロトン導伝性を備えると共に、フッ素樹脂としての耐薬品性とを併せ備えているが、非常に高価であるとの問題がある。
【０００７】
そこで、廉価な高分子電解質膜として、近年、分子構造にフッ素を含まないか、あるいはフッ素含有量を低減したものが提案されている。例えば、米国特許第５４０３６７５号明細書には、スルホン化された剛直ポリフェニレンからなる高分子電解質膜が提案されている。前記明細書記載のスルホン化された剛直ポリフェニレンは、フェニレン連鎖を備える芳香族化合物を重合して得られるポリマーをスルホン化剤と反応させることにより、該ポリマーにスルホン酸基を導入したものである。
【０００８】
しかしながら、前記スルホン化された剛直ポリフェニレンは、前記パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物に比較して、硬さの指標となる動的粘弾性係数が大きく硬いために、前記スルホン化された剛直ポリフェニレンからなる高分子電解質膜を、前記イオン導伝性高分子バインダーとして前記パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物を用いた触媒層と積層しようとすると、該高分子電解質膜と、前記燃料極、酸素極との間で十分な密着性が得られにくく、該高分子電解質膜と触媒層との界面でプロトンの授受が阻害されるために、抵抗化過電圧が大きくなるとの不都合がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、動的粘弾性係数が大きな高分子電解質膜と、動的粘弾性係数が小さなイオン導伝性高分子バインダーを用いて形成された触媒層を備える電極との間で良好な密着性を得ることができ、抵抗化過電圧の増大を抑制することができる廉価な固体高分子型燃料電池を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の固体高分子型燃料電池は、一対の電極と、両電極に挟持された高分子電解質膜とを備え、各電極は該高分子電解質膜に対向する面に触媒が触媒担体に担持されている触媒粒子がイオン導伝性高分子バインダーにより一体化された触媒層を備える固体高分子型燃料電池において、１１０℃における動的粘弾性係数が１×１０9〜１×１０11Ｐａの範囲にある高分子電解質膜と、１１０℃における動的粘弾性係数が該高分子電解質膜より小さいイオン導伝性高分子バインダーを用いて形成された触媒層とを備えると共に、該高分子電解質膜と少なくとも一方の電極の触媒層との間に、１１０℃における動的粘弾性係数が該高分子電解質膜より小さく該触媒層の該イオン導伝性高分子バインダーより大きいイオン導伝性材料からなる緩衝層を備え、前記緩衝層を構成するイオン導伝性材料は、式（１）で示される芳香族化合物単位５０〜７０モル％と、式（２）で示される芳香族化合物単位５０〜３０モル％とからなる共重合体の側鎖にスルホン酸基を有するスルホン化ポリアリーレン重合体からなることを特徴とする。
0004221164.tif 000002
【００１１】
本発明は、前記高分子電解質膜として用いられるイオン導伝性材料が、前記触媒層を形成するイオン導伝性高分子バインダーを膜状としたときの１１０℃における動的粘弾性係数よりも２桁程度大きい前記動的粘弾性係数を備えているときに有用である。そこで、本発明の前記高分子電解質膜には、１１０℃における動的粘弾性係数が１×１０9〜１×１０11Ｐａの範囲にあるイオン導伝性材料が用いられる。前記高分子電解質膜に用いるイオン導伝性材料として、例えば、式（１）で示される芳香族化合物単位３０〜９５モル％と、式（２）で示される芳香族化合物単位７０〜５モル％とからなる共重合体の側鎖にスルホン酸基を有するスルホン化ポリアリーレン重合体を挙げることができる。
【００１２】
【化５】
0004221164.tif 000003
【００１３】
【化６】
0004221164.tif 000004
【００１４】
ここで、前記スルホン酸基は、電子吸引性基に隣接する芳香環には導入されず、電子吸引性基に隣接していない芳香環にのみ導入される。従って、前記スルホン化ポリアリーレン重合体では、式（１）で示される芳香族化合物単位のＡｒで示される芳香環にのみ、前記スルホン酸基が導入されることとなり、式（１）で示される芳香族化合物単位と式（２）で示される芳香族化合物単位とのモル比を変えることにより、導入されるスルホン酸基の量、換言すればイオン交換容量を変えることができる。
【００１５】
尚、式（１）で示される芳香族化合物単位の芳香環の全てにスルホン酸基が導入されている必要はなく、スルホン化の条件により、式（１）で示される芳香環の一部分にはスルホン酸基を導入せずに用いてもよい。
【００１６】
そこで、前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、式（１）で示される芳香族化合物単位が３０モル％未満で、式（２）で示される芳香族化合物単位が７０モル％を超えると、前記高分子電解質膜として必要とされるイオン交換容量が得られない。また、式（１）で示される芳香族化合物単位が９５モル％を超え、式（２）で示される芳香族化合物単位が５モル％未満になると、導入されるスルホン酸基の量が増加して分子構造が弱くなる。
【００１７】
また、前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、分子構造にフッ素を全く含まないか、あるいは前記電子吸引性基としてフッ素を含むだけであるので安価であり、固体高分子型燃料電池のコストを低減することができる。
【００１８】
尚、前記スルホン化ポリアリーレン重合体に代えて、ポリエーテルエーテルケトン重合体を用いてもよい。
【００１９】
そして、本発明の固体高分子型燃料電池では、前記高分子電解質膜と、少なくとも一方の電極の触媒層との間に、１１０℃における動的粘弾性係数が、該高分子電解質膜と、該触媒層を形成するイオン導伝性高分子バインダーとの中間にあるイオン導伝性材料を緩衝層として介在させる。このようにすると、前記緩衝層が、一方の面では前記高分子電解質膜と密着すると共に、他方の面では前記イオン導伝性高分子バインダーを用いて形成された前記触媒層と密着する。従って、前記高分子電解質膜と、前記電極とを前記緩衝層を介して密着させることができる。
【００２０】
前記緩衝層を構成するイオン導伝性材料としては、前記式（１）で示される芳香族化合物単位５０〜７０モル％と、前記式（２）で示される芳香族化合物単位５０〜３０モル％とからなる共重合体の側鎖にスルホン酸基を有するスルホン化ポリアリーレン重合体を用いる。
【００２１】
前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、式（１）で示される芳香族化合物単位が３０モル％未満で、式（２）で示される芳香族化合物単位が７０モル％を超えると、前記イオン導伝性材料として必要とされるイオン交換容量が得られない。また、式（１）で示される芳香族化合物単位が９５モル％を超え、式（２）で示される芳香族化合物単位が５モル％未満になると、前述のように導入されるスルホン酸基の量が増加して分子構造が弱くなる。
【００２２】
また、前記緩衝層を構成するイオン導伝性材料は、前記触媒層に対して良好な密着性を得るために、１１０℃における動的粘弾性係数が前記高分子電解質膜の１／２〜１／１０００の範囲にあることが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の固体高分子型燃料電池の構成を示す説明的断面図、図２は図１示の固体高分子型燃料電池のＱ値を測定する装置の説明図、図３は図２の装置によるＱ値の測定例を示すグラフ、図４は高分子電解質膜の１１０℃における動的粘弾性係数に対する緩衝層の１１０℃における動的粘弾性係数の比とＱ値との関係を示すグラフである。
【００２４】
本実施形態の固体高分子型燃料電池は、図１示のように、高分子電解質膜１が酸素極２と燃料極３との間に挟持されており、酸素極２と燃料極３とは、いずれも拡散層４と、拡散層４上に形成された触媒層５とを備え、触媒層５と高分子電解質膜３との間に緩衝層６を備えている。
【００２５】
各拡散層４は外面側に密着するセパレータ７を備えている。また、セパレータ７は、酸素極２では空気等の酸素含有気体が流通される酸素通路２ａを、燃料極３では水素等の燃料ガスが流通される燃料通路３ａを、拡散層４側に備えている。
【００２６】
前記固体高分子型燃料電池において、高分子電解質膜１としては、例えば、式（１）で示される芳香族化合物単位３０〜９５モル％と、式（２）で示される芳香族化合物単位７０〜５モル％とからなるポリアリーレン重合体を濃硫酸と反応させることによりスルホン化し、側鎖にスルホン酸基を導入したスルホン化ポリアリーレン重合体を用いる。前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、１１０℃における動的粘弾性係数が１×１０9〜１×１０11Ｐａの範囲にある。
【００２７】
【化７】
0004221164.tif 000005
【００２８】
【化８】
0004221164.tif 000006
【００２９】
前記式（１）に対応するモノマーとして、例えば、２，５−ジクロロ−４’−フェノキシベンゾフェノン等を挙げることができる。また、前記式（２）に対応するモノマーとして、例えば、４，４’−ジクロロベンゾフェノン、４，４’−ビス（４−クロロベンゾイル）ジフェニルエーテル等を挙げることができる。
【００３０】
前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、Ｎ−メチルピロリドン等の溶媒に溶解し、キャスト法により所望の乾燥膜厚に製膜することにより、高分子電解質膜１とされる。
【００３１】
前記固体高分子型燃料電池において、酸素極２、燃料極３の拡散層４はカーボンペーパーと下地層とからなり、例えばカーボンブラックとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを所定の重量比で混合し、エチレングリコール等の有機溶媒に均一に分散したスラリーを、該カーボンペーパーの片面に塗布、乾燥させて該下地層とすることにより形成される。
【００３２】
また、触媒層５は、例えばカーボンブラック（ファーネスブラック）に白金を所定の重量比で担持させた触媒粒子を、パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物等をイソプロパノール、ｎ−プロパノール等の溶媒に溶解してなるイオン導伝性高分子バインダーと所定の重量比で均一に混合した触媒ペーストを、所定の白金量となるように下地層８上にスクリーン印刷し、乾燥することにより形成される。前記乾燥は、例えば、６０℃で１０分間行ったのち、１２０℃で減圧乾燥することにより行う。前記パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物は、１１０℃における動的粘弾性係数が６．５×１０7Ｐａ程度である。
【００３３】
また、緩衝層６は、例えば、前記式（１）で示される芳香族化合物単位５０〜７０モル％と、式（２）で示される芳香族化合物単位５０〜３０モル％とからなるポリアリーレン重合体を濃硫酸と反応させることによりスルホン化し、側鎖にスルホン酸基を導入したスルホン化ポリアリーレン重合体を用いて形成される。前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、１１０℃における動的粘弾性係数が前記高分子電解質膜１と触媒層５のイオン導伝性高分子バインダーとの中間である、１．６×１０10〜１．５×１０10Ｐａの範囲にある。
【００３４】
前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、Ｎ−メチルピロリドン等の溶媒に溶解し、酸素極２、燃料極３の触媒層５上にキャストすることにより所望の乾燥膜厚の緩衝層６とする。
【００３５】
そして、高分子電解質膜１を、酸素極２、燃料極３の緩衝層６に挟持された状態でホットプレスすることにより、前記固体高分子型燃料電池が形成される。前記ホットプレスは、例えば、８０℃、５ＭＰａで２分間の１次プレスの後、１６０℃、４ＭＰａで１分間の２次プレスを施すことにより行うことができる。
【００３６】
次に、実施例及び比較例を示す。
【００３７】
【実施例１】
本実施例では、まず、式（３）で示されるスルホン化ポリアリーレン重合体をＮ−メチルピロリドンに溶解し、キャスト法により乾燥膜厚５０μｍ、イオン交換容量２．３ｍｅｑ／ｇの高分子電解質膜１を調製した。
【００３８】
【化９】
0004221164.tif 000007
【００３９】
次に、カーボンブラックとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とをカーボンブラック：ＰＴＦＥ＝４：６の重量比で混合し、エチレングリコールに均一に分散したスラリーを調製し、該スラリーをカーボンペーパーの片面に塗布、乾燥することにより下地層とし、カーボンペーパーと下地層とからなる拡散層４を形成した。
【００４０】
次に、ファーネスブラックに白金をファーネスブラック：白金＝１：１の重量比で担持させた触媒粒子を、パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物（デュポン社製ナフィオン（商品名））をイソプロパノール・ｎ−プロパノールに溶解してなるイオン導伝性高分子バインダーと触媒粒子：バインダー＝８：５の重量比で均一に混合して触媒ペーストを調製した。次に、前記触媒ペーストを０．５ｍｇ／ｃｍ2の白金量となるように下地層８上にスクリーン印刷し、乾燥することにより触媒層５を形成した。前記乾燥は、６０℃で１０分間行ったのち、１２０℃で減圧乾燥することにより行った。
【００４１】
次に、式（４）で示されるポリエーテルエーテルケトン重合体をＮ−メチルピロリドンに溶解し、酸素極２、燃料極３の触媒層５上にキャストすることにより乾燥膜厚５μｍ、イオン交換容量１．５ｍｅｑ／ｇの緩衝層６を形成した。
【００４２】
【化１０】
0004221164.tif 000008
【００４３】
次に、高分子電解質膜１を、酸素極２、燃料極３の緩衝層６に挟持された状態でホットプレスすることにより、図１示の固体高分子型燃料電池を形成した。前記ホットプレスは、８０℃、５ＭＰａで２分間の１次プレスの後、１６０℃、４ＭＰａで１分間の２次プレスを施すことにより行った。
【００４４】
高分子電解質膜１と緩衝層６との動的粘弾性係数は、レオメトリック・サイエンス社製の粘弾性アナライザー−ＲＳＡＩＩ（商品名）を用い、引張モードで測定した。測定条件は、周波数１０Ｈｚ（６２．８ｒａｄ／秒）、歪み０．０５％とし、窒素気流中、室温〜３５０℃の温度範囲とし、１１０℃のときの測定値を動的粘弾性係数とした。この結果、本実施例の高分子電解質膜１の１１０℃における動的粘弾性係数は４×１０10Ｐａ、緩衝層６の１１０℃における動的粘弾性係数は１．５×１０9Ｐａであった。
【００４５】
尚、触媒層５のイオン導伝性高分子バインダーに用いたパーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物の１１０℃における動的粘弾性係数は前述のように、６．５×１０7Ｐａ程度である。
【００４６】
次に、本実施例の固体高分子型燃料電池の発電電位と、高分子電解質膜１と酸素極２、燃料極３との密着性の指標としてのＱ値とを測定した。
【００４７】
前記発電電位は、酸素極２、燃料極３とも圧力１００ｋＰａ、利用率５０％、相対湿度５０％、温度８５℃の発電条件で、電流密度０．２Ａ／ｃｍ2のときのセル電位を測定した。本実施例の固体高分子型燃料電池では、前記発電電位は、０．７０Ｖであった。結果を表１に示す。
【００４８】
また、前記Ｑ値は、図２示の装置を用いて測定する。図２示の装置は、高分子電解質膜１の片面のみに図１示の酸素極２及び燃料極３と同一の構成の電極１１を設けたものを、水槽１２の底部に配設し、水槽１２に収容されたｐＨ１の硫酸水溶液１３に、電極１１の高分子電解質膜１を接触させるようにしたものである。図２の装置は、硫酸水溶液１３中に浸漬された参照極１４と対照極１５とを備え、参照極１４、対照極１５、電極１１の拡散層４はそれぞれポテンショスタッド１６に接続されている。また、電極１１は、図１示の酸素極２の酸素通路２ａまたは燃料極３の燃料通路３ａに対応してガス通路１１ａを備えており、ガス通路１１ａに流通される窒素ガスと接触自在に構成されている。
【００４９】
図２の装置では、ポテンショスタッド１６により拡散層４と硫酸水溶液１３間に電圧をかけると、硫酸水溶液１３中のプロトンが高分子電解質膜１を透過して電極１１に達し、電子の授受を行う。すなわち、プロトンが触媒層５中の白金表面に接触することにより白金からプロトンに電子が渡される。尚、図２の装置では、電極１１中の触媒層５における白金量を０．５ｇ／ｃｍ2としている。
【００５０】
また、逆電圧をかけた場合は、吸着した水素原子から電子が白金に渡されプロトンとして硫酸水溶液中に拡散する。
【００５１】
そこで、電圧を−０．５Ｖから１Ｖまでスキャンすると、図３示のように、プロトンの吸着側のピーク面積からＱ値を求めることができる。ここで、Ｑ値は電極１１の面積当たりの電荷量（Ｃ／ｃｍ2）を示し、この値が大きいほど、電極と高分子電解質膜との密着性が高いことを示す指標となる。
【００５２】
本実施例の固体高分子型燃料電池では、前記Ｑ値は０．０９１であった。次に、高分子電解質膜１の１１０℃における動的粘弾性係数に対する緩衝層６の１１０℃における動的粘弾性係数の比（緩衝層６／高分子電解質膜１；以下、動的粘弾性係数比と略記する）とＱ値との関係を図４に示す。
【００５３】
【実施例２】
本実施例では、式（５）で示されるスルホン化ポリアリーレン重合体を用いてイオン交換容量１．９ｍｅｑ／ｇの緩衝層６を構成した以外は、実施例１と全く同一にして、図１示の固体高分子型燃料電池を形成した。
【００５４】
【化１１】
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【００５５】
次に、実施例１と全く同一にして緩衝層６の１１０℃における動的粘弾性係数、固体高分子型燃料電池の発電電位、Ｑ値を測定した。本実施例の緩衝層６の１１０℃における動的粘弾性係数は１．５×１０10Ｐａ、発電電位は０．７４Ｖ、Ｑ値は０．１であった。尚、本実施例の高分子電解質膜１は実施例１と同一であり、その１１０℃における動的粘弾性係数は４×１０10Ｐａである。
【００５６】
発電電位の測定結果を表１に、動的粘弾性係数比とＱ値との関係を図４に示す。
【００５７】
【実施例３】
本実施例では、パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物（旭硝子株式会社製フレミオン（商品名））を用いて緩衝層６を構成した以外は、実施例１と全く同一にして、図１示の固体高分子型燃料電池を形成した。
【００５８】
次に、実施例１と全く同一にして緩衝層６の１１０℃における動的粘弾性係数、固体高分子型燃料電池の発電電位、Ｑ値を測定した。本実施例の緩衝層６の１１０℃における動的粘弾性係数は７．０×１０7Ｐａ、発電電位は０．７０Ｖ、Ｑ値は０．１１であった。尚、本実施例の高分子電解質膜１は実施例１と同一であり、その１１０℃における動的粘弾性係数は４×１０10Ｐａである。
【００５９】
発電電位の測定結果を表１に、動的粘弾性係数比とＱ値との関係を図４に示す。
【００６０】
【実施例４】
本実施例では、前記式（５）で示されるスルホン化ポリアリーレン重合体を用いてイオン交換容量１．９ｍｅｑ／ｇの高分子電解質膜１を構成した以外は、実施例１と全く同一にして、図１示の固体高分子型燃料電池を形成した。
【００６１】
次に、実施例１と全く同一にして固体高分子型燃料電池の発電電位、Ｑ値を測定した。本実施例の固体高分子型燃料電池の発電電位は０．７６Ｖ、Ｑ値は０．１であった。尚、本実施例の高分子電解質膜１は実施例２の緩衝層６と同一であり、その１１０℃における動的粘弾性係数は１．５×１０10Ｐａである。また、本実施例の緩衝層６は実施例１と同一であり、その１１０℃における動的粘弾性係数は１．５×１０9Ｐａである。
【００６２】
発電電位の測定結果を表１に、動的粘弾性係数比とＱ値との関係を図４に示す。
【００６３】
【比較例１】
本比較例では、緩衝層６を全く設けなかった以外は、実施例１と全く同一にして、図１示の固体高分子型燃料電池を形成した。
【００６４】
次に、実施例１と全く同一にして固体高分子型燃料電池の発電電位、Ｑ値を測定した。本実施例の固体高分子型燃料電池の発電電位は０．６２Ｖ、Ｑ値は０．０６であった。尚、本実施例の高分子電解質膜１は実施例１と同一であり、その１１０℃における動的粘弾性係数は４×１０10Ｐａである。
【００６５】
発電電位の測定結果を表１に示す。尚、本比較例では緩衝層６が設けられていないので動的粘弾性係数比は算出できない。
【００６６】
【比較例２】
本比較例では、前記式（３）で示されるスルホン化ポリアリーレン重合体を用いてイオン交換容量１．５ｍｅｑ／ｇの緩衝層６を構成した以外は、実施例１と全く同一にして、図１示の固体高分子型燃料電池を形成した。
【００６７】
次に、実施例１と全く同一にして緩衝層６の１１０℃における動的粘弾性係数、固体高分子型燃料電池の発電電位、Ｑ値を測定した。本比較例の緩衝層６の１１０℃における動的粘弾性係数は６．５×１０10Ｐａ、発電電位は０．５８Ｖ、Ｑ値は０．０２であった。尚、本実施例の高分子電解質膜１は実施例１と同一であり、その１１０℃における動的粘弾性係数は４×１０10Ｐａであって、緩衝層６の１１０℃における動的粘弾性係数の方が大きくなっている。
【００６８】
発電電位の測定結果を表１に、動的粘弾性係数比とＱ値との関係を図４に示す。
【００６９】
【表１】
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【００７０】
図４から、緩衝層６の１１０℃における動的粘弾性係数が、高分子電解質膜１の１１０℃における動的粘弾性係数より小さく、触媒層５のイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数より大きい実施例１〜４の固体高分子型燃料電池によれば、緩衝層６の１１０℃における動的粘弾性係数が、高分子電解質膜１の１１０℃における動的粘弾性係数より大きい比較例２の固体高分子型燃料電池よりもＱ値が大きく、高分子電解質膜１と、酸素極２、燃料極３との密着性が優れていることが明らかである。
【００７１】
また、表１から、前記のように高分子電解質膜１と、酸素極２、燃料極３との密着性が優れている実施例１〜４の固体高分子型燃料電池によれば、緩衝層６を設けない比較例１、緩衝層６の１１０℃における動的粘弾性係数が、高分子電解質膜１の１１０℃における動的粘弾性係数より大きい比較例２の固体高分子型燃料電池よりも大きな発電電位が得られることが明らかである。
【００７２】
尚、本実施形態では、酸素極２と燃料極３との両方に緩衝層６を設けるようにしているが、どちらか一方だけに緩衝層６を設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体高分子型燃料電池の構成を示す説明的断面図。
【図２】図１示の固体高分子型燃料電池のＱ値を測定する装置の説明図。
【図３】図２の装置によるＱ値の測定例を示すグラフ。
【図４】高分子電解質膜の１１０℃における動的粘弾性係数と、緩衝層の１１０℃における動的粘弾性係数との比とＱ値との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１…高分子電解質膜、  ２，３…電極、  ５…触媒層、  ６…緩衝層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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