(57)【要約】【課題】燃料電池の出力の低下及び電解質膜のガスリークを抑制することができる膜−電極アッセンブリ及び当該膜−電極アッセンブリを含む燃料電池を提供する。【解決手段】水素イオン伝導性電解質を含む触媒層を有する膜−電極アッセンブリであって、前記触媒層は、前記水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基に配位する金属イオンを含み、前記金属イオンの含有量は、前記水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基のモル数と等しいモル数を上限とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素イオン伝導性電解質を含む触媒層を有する膜−電極アッセンブリであって、
前記触媒層は、前記水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基に配位する金属イオンを含み、前記金属イオンの含有量は、前記水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基のモル数と等しいモル数を上限とすることを特徴とする膜−電極アッセンブリ。
【請求項２】
請求項１記載の膜−電極アッセンブリであって、前記金属イオンの含有量は、前記水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基のモル数に対して、８０ｍｏｌ％〜１００ｍｏｌ％の範囲であることを特徴とする膜−電極アッセンブリ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の膜−電極アッセンブリであって、前記触媒層は、アノード極触媒層側のみであることを特徴とする膜−電極アッセンブリ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の膜−電極アッセンブリであって、前記金属イオンは、金属酸化物として添加されていることを特徴とする膜−電極アッセンブリ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の膜−電極アッセンブリであって、前記金属イオンの金属種は、鉄、ニッケル、アルミニウム、珪素、セリウム、マンガンのうちの少なくとも１種であることを特徴とする膜−電極アッセンブリ。
【請求項６】
水素イオン伝導性電解質を含む触媒層を有する膜−電極アッセンブリを備える燃料電池であって、
前記触媒層は、前記水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基に配位する金属イオンを含み、前記金属イオンの含有量は、前記水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基のモル数と等しいモル数を上限とする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、膜−電極アッセンブリ及び燃料電池の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に燃料電池は、電解質膜の両側を挟持するアノード極触媒層及びカソード極触媒層を含む膜−電極アッセンブリと、膜−電極アッセンブリの両側を挟持する一対の拡散層と、拡散層の両外側を挟持する燃料電池用セパレータとを有する。燃料電池の発電時には、アノード極触媒層に供給するアノードガスを水素ガス、カソード極触媒層に供給するカソードガスを酸素ガスとした場合、アノード極触媒層では、水素イオン及び電子にする反応が行われ、水素イオンは電解質膜中を通りカソード極触媒層に、電子は外部回路を通じてカソード極触媒層に到達する。一方、カソード極触媒層では、水素イオン、電子及び酸素ガスが反応して水分を生成する反応が行われ、エネルギを放出する。
【０００３】
電解質膜は、水素イオン伝導性を有し、アノード極触媒層で発生した水素イオンをカソード極触媒層に輸送する。また、触媒層中にも水素イオン伝導性の電解質が含まれている。実際、アノード極触媒層で発生した水素イオンは、水素イオン伝導性の電解質及び電解質膜が吸水した水分と水和してＨ３Ｏ＋の形で移動する。
【０００４】
電解質及び電解質膜が吸水した水分が、燃料電池の未発電時においても電解質及び電解質膜中に残存していると、燃料電池内の反応ガスが、電解質膜を透過（リーク）してしまう場合がある。電解質膜のガスリークが起こると、燃料電池の電圧上昇等が起こり、燃料電池の耐久性が低下する場合がある。
【０００５】
電解質膜のガスリークを抑制するためではないが、例えば、特許文献１〜３には、アノード極触媒層及びカソード極触媒層の触媒活性の低下を抑制するために、水素吸蔵合金、又は白金族以外の金属を添加した膜−電極アッセンブリが提案されている。
【０００６】
また、電解質膜のガスリークを抑制するためではないが、例えば、特許文献４には、アノード極触媒層及びカソード極触媒層で発生するラジカル化したＨ２Ｏ２を分解するために、Ｈ２Ｏ２分解能を有する金属又は金属酸化物を添加した膜−電極アッセンブリが提案されている。
【０００７】
上記特許文献１〜４の膜−電極アッセンブリに添加される金属のうち、電解質膜のガスリークを抑制することができる金属も存在する。しかし、触媒活性の低下を抑制するため、ラジカル化したＨ２Ｏ２を分解するためには、電解質膜のガスリークを抑制するためより、多くの金属を添加する必要がある。そのため、金属を添加しない燃料電池の出力より金属を添加した燃料電池の出力の方が、低下する場合がある。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−７４５２３号公報
【特許文献２】特開平１１−３２９４５２号公報
【特許文献３】特開２００２−１１０１８０号公報
【特許文献４】特開２００６−２６９１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、燃料電池の出力の低下及び電解質膜のガスリークを抑制することができる膜−電極アッセンブリ及び当該膜−電極アッセンブリを含む燃料電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、水素イオン伝導性電解質を含む触媒層を有する膜−電極アッセンブリであって、前記触媒層は、前記水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基に配位する金属イオンを含み、前記金属イオンの含有量は、前記水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基のモル数と等しいモル数を上限とする。
【００１１】
また、前記膜−電極アッセンブリにおいて、前記金属イオンの含有量は、前記水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基のモル数に対して、８０ｍｏｌ％〜１００ｍｏｌ％の範囲であることが好ましい。
【００１２】
また、前記膜−電極アッセンブリにおいて、前記触媒層は、アノード極触媒層側のみであることが好ましい。
【００１３】
また、前記膜−電極アッセンブリにおいて、前記金属イオンは、金属酸化物として添加されていることが好ましい。
【００１４】
また、前記膜−電極アッセンブリにおいて、前記金属イオンの金属種は、鉄、ニッケル、アルミニウム、珪素、セリウム、マンガンのうちの少なくとも１種であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、水素イオン伝導性電解質を含む触媒層を有する膜−電極アッセンブリを備える燃料電池であって、前記触媒層は、前記水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基に配位する金属イオンを含み、前記金属イオンの含有量は、前記水素イオン電導性電解質中のイオン交換基のモル数と等しいモル数を上限とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、膜−電極アッセンブリを構成する触媒層は、触媒層中の水素イオン伝導性電解質のイオン交換基に配位する金属イオンを含み、金属イオンの含有量は水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基のモル数と等しいモル数を上限とすることによって、燃料電池の出力の低下及び電解質膜のガスリークを抑制することができる膜−電極アッセンブリ及び当該膜−電極アッセンブリを含む燃料電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について以下説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池の構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、燃料電池１は、電解質膜１０の両側をアノード極触媒層１２、カソード極触媒層１４により挟持した膜−電極アッセンブリ１６と、膜−電極アッセンブリ１６の両外側を挟持する一対の拡散層１８ａ，１８ｂと、拡散層１８ａ，１８ｂの両外側を挟持する一対の燃料電池用セパレータ２０ａ，２０ｂとを有する。また、本実施形態に係る燃料電池は、上記燃料電池１を単位セルとして、複数積層したものであってもよい。
【００１９】
アノード極触媒層１２及びカソード極触媒層１４は、金属触媒と、金属触媒を担持する担体と、水素イオン伝導性電解質とを含むものである。さらに、アノード極触媒層１２及びカソード極触媒層１４のうち少なくともいずれか一方は、水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基に配位する金属イオンを含むものである。
【００２０】
アノード極触媒層１２及びカソード極触媒層１４に用いられる金属触媒は、アノード極触媒層１２における水素の還元反応、カソード極触媒層１４における酸素の酸化反応に対して触媒活性を有するものであれば特に制限されるものではなく、例えば、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、白金合金等を用いることができる。
【００２１】
上記金属触媒を担持する担体は、導電性材料であれば特に制限されるものではなく、例えば、カーボンブラック、黒鉛、活性炭等の導電性炭素、導電性セラミック等を用いることができる。
【００２２】
水素イオン伝導性電解質は、水素イオン伝導性を実現するイオン交換基を有する電解質でれば特に制限されるものではない。水素イオン伝導性電解質は、例えば、イオン交換基としてＳＯ３−、ＣＯＯ−、ＰＯ３−等を有するフッ素系電解質、炭化水素系電解質等が挙げられる。耐久性が高く、水素イオン電導性も高い点で、ＳＯ３−を有するフッ素系電解質等が好ましく、例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂等が挙げられる。
【００２３】
水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基に配位する金属イオン（以下、単に「金属イオン」と呼ぶ場合がある）の含有量は、触媒層に含まれる水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基のモル数と等しい金属イオンのモル数を上限とする。
【００２４】
より好ましい金属イオンの含有量は、触媒層に含まれる水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基のモル数に対して、８０ｍｏｌ％〜１００ｍｏｌ％の範囲である。上記金属イオンの含有量が、８０ｍｏｌ％より低いと、電解質膜１０のガスリークを十分に抑制することができず、燃料電池１の耐久性が低下する場合があり、１００ｍｏｌ％より高いと、燃料電池１の出力を低下させる場合がある。
【００２５】
本実施形態では、アノード極触媒層１２及びカソード極触媒層１４のうち少なくともいずれか一方に、水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基に配位する金属イオンを含むものであればよい。しかし、触媒層での酸化還元反応の反応速度は、カソード極触媒層１４側の酸化反応の方が遅いため、カソード極触媒層１４に上記金属イオンを添加することにより、燃料電池１の出力が低下する場合がある。したがって、燃料電池１の出力の低下を効果的に抑制することができる点で、アノード極触媒層１２に水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基に配位する金属イオンが含まれることが好ましい。
【００２６】
金属イオンは、金属酸化物、金属塩、金属錯体、半導体、金属単体、及び２種類以上の金属を含む合金等として触媒層（アノード極触媒層１２又はカソード極触媒層１４）中に添加されていればよい。しかし、水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基に配位し易い点、燃料電池１の発電時において触媒層中に安定に存在することができる点で、上記金属イオンは、金属酸化物として触媒層中に添加されることが好ましい。
【００２７】
電解質膜１０中のイオン交換基に配位する金属イオンの金属種は、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｐｂ、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のうちの少なくとも１種が挙げられる。また、上記金属種から選択される金属イオンの価数は、特に制限されるものではない。
【００２８】
しかし、電解質膜１０のガスリークの抑制、環境への負荷等の点で、水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基に配位する金属イオンの金属種は、鉄、ニッケル、アルミニウム、珪素、セリウム、マンガンのうちの少なくとも１種であることが好ましい。さらに、電解質膜１０のガスリークの抑制、燃料電池１の耐久性、環境への負荷、物質の供給安定性等の点で、水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基に配位する金属イオンの金属種は、Ｃｅ、Ｍｎのうちの少なくとも１種であることがより好ましい。例えば、Ｃｅ、Ｍｎが、触媒層中に金属酸化物等として存在している場合、三酸化二セリウムＣｅ２Ｏ３（３価のセリウムイオンを有する）、二酸化マンガンＭｎＯ２（２価のマンガンイオンを有する）であることが好ましい。
【００２９】
次に，電解質膜１０のガスリークの抑制メカニズムの一例について説明する。
【００３０】
図２（イ）は、触媒層中の水素イオン伝導性電解質の構造の一例を示す図であり、図２（ロ）は、燃料電池の発電時における水素イオン伝導性電解質膜の構造の一例を示す図であり、図２（ハ）は、燃料電池の未発電時における水素イオン伝導性電解質膜の構造の一例を示す図である。図２（イ）に示す水素イオン伝導性電解質は、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂であり、Ｒｆは、パーフルオロカーボンの略である。
【００３１】
図２（ロ）に示すように、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂が水の存在下に置かれると、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂中のスルホン酸基は、イオン化して、ＳＯ３−（上記説明したイオン交換基）となる。そして、ＳＯ３−が、集合してクラスタを形成する。
【００３２】
ＳＯ３−は、親水性であるため、通常、燃料電池１の未発電時において、ＳＯ３−の周囲に、水が引き寄せられる。燃料電池１の未発電時において、ＳＯ３−の周囲に水が引き寄せられると、燃料電池１内の反応ガスが電解質膜１０を透過し易くなる。これは、ＳＯ３−の周囲に水が引き寄せられると、水素イオン伝導性電解質の構造が変わり隙間ができ易くなるため、また引き寄せられた水を通してガスが透過し易くなるためである。電解質膜１０のガスリークが発生すると、燃料電池１の電圧上昇等が生じて、燃料電池１の耐久性が低下し易くなる。
【００３３】
本実施形態では、図２（ハ）に示すように燃料電池の未発電時に、触媒層中の上記金属イオンが、イオン交換基（例えば、ＳＯ３−）に配位する。金属イオンが配位すると、ＳＯ３−の親水性が低下し、周囲に水が引き寄せられることを抑制することができるため、電解質膜１０のガスリークを抑制することができる。また、本実施形態では、金属イオンの含有量は、水素イオン伝導性電解質のイオン交換基（例えば、ＳＯ３−）のモル数と等しいモル数を上限としているため、ＳＯ３−より多くの金属イオンが触媒層中に存在することを防ぎ、燃料電池１の出力の低下を抑制することができる。
【００３４】
好ましい金属イオンの含有量は、水素イオン伝導性電解質のイオン交換基（例えば、ＳＯ３−）のモル数に対して８０ｍｏｌ％〜１００ｍｏｌ％の範囲であるが、金属イオンの含有量が、水素イオン伝導性電解質のイオン交換基（例えば、ＳＯ３−）のモル数に対して、８０モル％より少ないと、金属イオンが配位していないＳＯ３−の存在により、ＳＯ３−の周囲に水が引き寄せられ、電解質膜１０のガスリークを十分に抑制できない場合がある。また、水素イオン伝導性電解質のイオン交換基のモル数に対して、１００モル％より多いと、ＳＯ３−より多くの金属イオンが触媒層中に存在することになり、燃料電池１の出力が低下し易くなる。
【００３５】
また、未発電時においてＳＯ３−に配位した金属イオンは、燃料電池１の発電時に、アノード極とカソード極との間に生じる電位差により、ＳＯ３−から解離して、元の状態に戻る。このように、金属イオンの含有量を上記範囲にすることにより、電解質膜１０のガスリークの抑制と燃料電池１の出力の低下を抑制することができる。
【００３６】
電解質膜１０は、水素イオン伝導性を実現するイオン交換基を有する電解質から構成される膜であれば特に制限されるものではない。電解質膜に用いられる電解質と、上記アノード極触媒層及びカソード極触媒層に用いられる電解質とは、同じものであっても異なるものであってもよい。電解質膜１０は、耐久性が高く、水素イオン電導性も高い点で、ＳＯ３−を有するフッ素系電解質等から構成される膜が好ましく、例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂膜等が挙げられる。具体的には、ナフィオン（登録商標、デュポン社製）、アシプレックス（登録商標、旭化成株式会社製）、フレミオン（登録商標、旭硝子株式会社製）等がある。
【００３７】
次に膜−電極アッセンブリ１６の製造方法の一例を説明する。アノード極触媒層１２及びカソード極触媒層１４のうちの少なくともいずれか一方は、例えば、上記説明した白金等の金属触媒を担持したカーボンと、水素イオン伝導性電解質と、上記説明した金属酸化物等とを混合する。この際、水素イオン伝導性電解質を溶解することができるアルコール等の溶剤を添加してもよい。上記説明した金属酸化物等は、金属酸化物等の金属イオンが、水素イオン伝導性電解質のイオン交換基（例えば、ＳＯ３−）のｍｏｌ数に対して、例えば１００ｍｏｌ％になるように添加する。上記これらの物質を混合した混合物を電解質膜１０上に成膜することにより膜−電極アッセンブリ１６が得られる。
【００３８】
拡散層１８ａ，１８ｂは、導電性を有し、アノード極触媒層１２、カソード極触媒層１４に反応ガス（アノードガス、カソードガス）を供給することができるものであれば特に制限されるものではない。拡散層１８ａ，１８ｂは、例えば、カーボンペーパー、カーボンクロス、カーボンフェルト等の炭素質多孔質体や、アルミニウム、銅、ニッケル、ニッケル−クロム合金、銅及びその合金、銀、アルミ合金、亜鉛合金、鉛合金、チタン、ニオブ、タンタル、鉄、ステンレス、金、白金等の金属から構成される金属メッシュ又は金属多孔質体等が挙げられる。
【００３９】
燃料電池用セパレータ２０ａ，２０ｂは、ガス不透過性、電子導電性を有するものであれば特に制限されるものではなく、金属板、カーボン板等がある。また、燃料電池用セパレータ２０ａ，２０ｂは、反応ガスが流れる反応ガス流路２２ａ，２２ｂが形成されている。
【実施例】
【００４０】
以下に、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を変えない限り、以下の実施例に何ら制限されるものではない。
【００４１】
（実施例１）
＜触媒層用インクの調整＞
白金触媒担持カーボン、エタノール、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂、Ｃｅ２Ｏ３（Ｃｅイオンの含有量は、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂中のＳＯ３−のモル数に対して４０モル％）を、攪拌機により混合してアノード極触媒層用インクを調製した。また、白金触媒担持カーボン、エタノール、ナフィオンを、攪拌機により混合してカソード極触媒層用インクを作成した。
【００４２】
＜燃料電池の作製＞
電解質膜（膜圧５０μｍ）の一面側にアノード極触媒層用インク、他面側にカソード極触媒層用インクをスプレー塗布し、インクを揮発乾固させて膜−電極アッセンブリを作製した。作製した膜−電極アッセンブリの両外側に拡散層としてのカーボンペーパー、さらにカーボンペーパーの両外側にガス流路が形成された燃料電池用セパレータを配置し、燃料電池を作製した。
【００４３】
（実施例２）
白金触媒担持カーボン、エタノール、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂、Ｃｅ２Ｏ３（Ｃｅイオンの含有量は、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂中のＳＯ３−のモル数に対して８０モル％）を、攪拌機により混合してアノード極触媒層用インクを調製した。上記以外は、実施例１と同様に燃料電池を作製した。
【００４４】
（実施例３）
白金触媒担持カーボン、エタノール、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂、Ｃｅ２Ｏ３（Ｃｅイオンの含有量は、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂中のＳＯ３−のモル数に対して１００モル％）を、攪拌機により混合してアノード極触媒層用インクを調製した。上記以外は、実施例１と同様に燃料電池を作製した。
【００４５】
（比較例１）
白金触媒担持カーボン、エタノール、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂、Ｃｅ２Ｏ３（Ｃｅイオンの含有量は、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂中のＳＯ３−のモル数に対して１１０モル％）を、攪拌機により混合してアノード極触媒層用インクを調製した。上記以外は、実施例１と同様に燃料電池を作製した。
【００４６】
（比較例２）
白金触媒担持カーボン、エタノール、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂、を、攪拌機により混合してアノード極触媒層用インクを調製した（Ｃｅイオン無し）。上記以外は、実施例１と同様に燃料電池を作製した。
【００４７】
＜燃料電池の出力測定＞
まず、実施例１〜３及び比較例１，２の燃料電池を以下の条件で発電させた。アノードガスとして水素ガスを用い、カソードガスとして空気を用いた。燃料電池セル温度８０℃、アノードガス利用率６０％、カソードガス利用率４０％とし、ガス加湿は８０℃のバブラーにそれぞれアノードガス、カソードガスを通すことによって、上記実施例及び比較例の燃料電池を発電させた。発電時の電流密度が０．６ｍＡ／ｃｍ２のときの燃料電池の出力（Ｖ・Ａ／ｃｍ２）を測定した。表１の実施例１〜３及び比較例１の燃料電池の出力は、比較例２（ＣｅＯ３添加無し）の燃料電池の出力を１とした時の比で表した。
【００４８】
＜電解質膜のガス透過係数の測定＞
上記条件で発電を行った後、実施例１〜３及び比較例１，２の燃料電池から電解質膜を取り出し、ガス透過係数を測定した。上記ガス透過係数の測定に使用したガスは、水素である。表１の実施例１〜３及び比較例１の電解質膜のガス透過係数は、比較例２（ＣｅＯ３添加無し）の電解質膜のガス透過係数を１０とした時の比で表した。
【００４９】
＜燃料電池の耐久性試験＞
表１の実施例１〜３及び比較例１の耐久性は、比較例２（ＣｅＯ３添加無し）の耐久性を１とした時の比で表した。また、表１の実施例１〜３及び比較例１の燃料電池の出力は、比較例２（ＣｅＯ３添加無し）の燃料電池の出力を１とした時の比で表した。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
表１の結果からわかるように、実施例１〜３の電解質膜のガス透過係数は、比較例２のガス透過係数と比較してそれぞれ低下していることがわかる。特に実施例２，３の電解質膜のガス透過係数は、比較例２のガス透過係数と比較して、約８０％低下した。また、実施例１〜３の出力は、比較例２の出力と比較してもほとんど低下は見られなかった。また、実施例２，３の耐久性は、比較例２の耐久性と比較して、約４倍増加した。
【００５２】
一方、比較例１の電解質膜のガス透過係数は、比較例２のガス透過係数と比較して、約８０％低下しているが、燃料電池の出力においては、比較例２の出力と比較して、約１８％低下した。
【００５３】
以上のように、本実施形態に係る燃料電池は、触媒層に水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基に配位する金属イオンを含み、金属イオンの含有量を水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基のモル数と等しいモル数を上限とすることによって、燃料電池の出力の低下、電解質膜のガスリークを抑制することができた。特に、金属イオンの含有量を、水素イオン伝導性電解質中のイオン交換基のモル数に対して、８０モル％〜１００モル％の範囲とすることによって、より電解質膜のガスリークを抑制し、燃料電池の耐久性を向上させ、また、燃料電池の耐久性を向上させることができた。
【００５４】
上記本実施形態に係る燃料電池は、例えば、携帯電話、携帯用パソコン等のモバイル機器用小型電源、自動車用電源、家庭用電源等として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池の構成の一例を示す模式図である。
【図２】（イ）は、電解質膜の構造の一例を示す図であり、（ロ）は、燃料電池の発電時における電解質膜の構造の一例を示す図であり、（ハ）は、燃料電池の未発電時における電解質膜の構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  燃料電池、１０  水素イオン伝導性電解質膜、１２  アノード極触媒層、１４  カソード極触媒層、１６  膜−電極アッセンブリ、１８ａ，１８ｂ  拡散層、２０ａ，２０ｂ  燃料電池用セパレータ、２２ａ，２２ｂ  反応ガス流路。
【図１】
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【図２】
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