(57)【要約】【課題】高加湿運転条件下での燃料電池の性能を向上させることが可能な固体高分子型燃料電池用電極を提供する。【解決手段】ガス拡散層と、該ガス拡散層上に形成され金属触媒を担持した炭素繊維層と、該炭素繊維層内に含浸された高分子電解質からなる電極構造体に、パーフルオロポリエーテルを複合化してなる固体高分子型燃料電池用電極である。前記パーフルオロポリエーテルは、数平均分子量が１０００〜８０００であることが好ましい。【選択図】図１
2009193772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス拡散層と、該ガス拡散層上に形成され金属触媒を担持した炭素繊維層と、該炭素繊維層内に含浸された高分子電解質からなる電極構造体に、パーフルオロポリエーテルを複合化してなる固体高分子型燃料電池用電極。
【請求項２】
前記パーフルオロポリエーテルは、数平均分子量が1000〜8000であることを特徴とする請求項１に記載の固体高分子型燃料電池用電極。
【請求項３】
ガス拡散層と、該ガス拡散層上に形成され金属触媒を担持した炭素繊維層と、該炭素繊維層内に含浸された高分子電解質からなる電極構造体に、パーフルオロポリエーテルをフッ素系不活性溶剤で希釈してなるパーフルオロポリエーテルの濃度が0.01〜0.2重量％の溶液を噴霧又は塗布して、電極構造体にパーフルオロポリエーテルを複合化することを特徴とする請求項１又は２に記載の固体高分子型燃料電池用電極の製造方法。
【請求項４】
前記パーフルオロポリエーテルの溶液をガス拡散層側から噴霧又は塗布することを特徴とする請求項３に記載の固体高分子型燃料電池用電極の製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の固体高分子型燃料電池用電極を備えた固体高分子型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子型燃料電池用電極及びその製造方法、並びに該固体高分子型燃料電池用電極を備えた固体高分子型燃料電池に関し、特には、高加湿運転条件下での燃料電池の性能を向上させることが可能な固体高分子型燃料電池用電極に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、発電効率が高く、環境への負荷が小さい電池として、燃料電池が注目を集めており、広く研究開発が行われている。燃料電池の中でも、出力密度が高く作動温度が低い固体高分子型燃料電池は、小型化や低コスト化が他のタイプの燃料電池よりも容易なことから、電気自動車用電源、分散発電システム、家庭用のコージェネレーションシステムとして広く普及することが期待されている。
【０００３】
一般に固体高分子型燃料電池においては、固体高分子電解質膜を挟んで一対の電極を配置すると共に、一方の電極の表面に水素等の燃料ガスを接触させ、もう一方の電極の表面に酸素を含有するガスを接触させ、この時起こる電気化学反応を利用して、電極間から電気エネルギーを取り出している（非特許文献１及び２参照）。なお、上記電極の高分子電解質膜に接する側には触媒層が配設されており、高分子電解質膜と触媒層とガスとの三相界面で電気化学反応が起こる。そのため、固体高分子型燃料電池の発電効率を向上させるためには、該電気化学反応の反応場を大きくする必要がある。
【０００４】
また、固体高分子型燃料電池においては、燃料極側の触媒層で発生したプロトンを、高分子電解質膜を経て空気極（酸素極）側に伝達するのを容易にするために、上記触媒層には高分子電解質を含有させる必要もある。そのため、上記電気化学反応の反応場を大きくすると共にプロトンの伝導パスを十分に確保するために、従来、触媒層は、白金等の貴金属触媒をカーボンブラック等の粒状カーボン上に担持して作製した触媒粉と高分子電解質とを混合して得たペースト又はスラリーを、カーボンペーパー等からなるガス拡散層上に塗布して形成されてきた。しかしながら、この方法で形成された触媒層を備える固体高分子型燃料電池は、発電効率が低かった。
【０００５】
これに対して、本発明者らは、カーボンペーパー等からなるガス拡散層上に特定の方法で炭素繊維を作製し、該炭素繊維上に電気メッキにより貴金属を担持し、更に該貴金属が担持された炭素繊維に高分子電解質の溶液を塗布して作製した電極を固体高分子型燃料電池に使用することで、固体高分子型燃料電池の発電効率が向上することを見出している（特許文献１参照）。
【０００６】
【非特許文献１】日本化学会編，「化学総説Ｎｏ.４９，新型電池の材料化学」，学会出版センター，２００１年，ｐ．１８０−１８２
【非特許文献２】「固体高分子型燃料電池＜２００１年版＞」，技術情報協会，２００１年，ｐ．１４−１５
【特許文献１】国際公開第２００４／０６３４３８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者が更に検討を進めたところ、上記特許文献１に記載の電極を具えた燃料電池は、高加湿運転条件下での性能に改良の余地があることが分かった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、高加湿運転条件下での燃料電池の性能を向上させることが可能な固体高分子型燃料電池用電極とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、ガス拡散層と、該ガス拡散層上に形成され金属触媒を担持した炭素繊維層と、該炭素繊維層内に含浸された高分子電解質からなる電極構造体に、パーフルオロポリエーテルを複合化することで、高加湿運転条件下での燃料電池の性能が向上することを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
即ち、本発明の固体高分子型燃料電池用電極は、ガス拡散層と、該ガス拡散層上に形成され金属触媒を担持した炭素繊維層と、該炭素繊維層内に含浸された高分子電解質からなる電極構造体に、パーフルオロポリエーテルを複合化してなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の固体高分子型燃料電池用電極において、前記パーフルオロポリエーテルは、数平均分子量（Ｍn）が1000〜8000であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の製造方法は、上記の固体高分子型燃料電池用電極の製造方法であって、
ガス拡散層と、該ガス拡散層上に形成され金属触媒を担持した炭素繊維層と、該炭素繊維層内に含浸された高分子電解質からなる電極構造体に、パーフルオロポリエーテルをフッ素系不活性溶剤で希釈してなるパーフルオロポリエーテルの濃度が0.01〜0.2重量％の溶液を噴霧又は塗布して、電極構造体にパーフルオロポリエーテルを複合化することを特徴とする。
【００１３】
本発明の製造方法の好適例においては、前記パーフルオロポリエーテルの溶液をガス拡散層側から噴霧又は塗布する。
【００１４】
また、本発明の固体高分子型燃料電池は、上記の固体高分子型燃料電池用電極を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ガス拡散層と、該ガス拡散層上に形成され金属触媒を担持した炭素繊維層と、該炭素繊維層内に含浸された高分子電解質からなる電極構造体に、パーフルオロポリエーテルを複合化することで、高加湿運転条件下での燃料電池の性能を向上させることが可能な固体高分子型燃料電池用電極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】
【００１６】
＜固体高分子型燃料電池用電極及びその製造方法＞
以下に、本発明の固体高分子型燃料電池用電極を詳細に説明する。本発明の固体高分子型燃料電池用電極は、ガス拡散層と、該ガス拡散層上に形成され金属触媒を担持した炭素繊維層と、該炭素繊維層内に含浸された高分子電解質からなる電極構造体に、パーフルオロポリエーテルを複合化してなることを特徴とする。本発明の固体高分子型燃料電池用電極においては、上記電極構造体にパーフルオロポリエーテルが複合化されているため、パーフルオロポリエーテルに由来する撥水性が発揮され、プロトンと酸素によって生じる水分を電極構造体内に留めずに効率的にガス拡散層へ、更には系外に送り出すことが可能となり、水分の滞留が原因とされる酸化ガスの電極構造体内への移動が阻害されて電池性能が著しく低下する、所謂フラッディングと呼ばれる現象を防止することによって、特に高加湿運転条件下での燃料電池の性能を向上させることができる。
【００１７】
上述した本発明の固体高分子型燃料電池用電極は、例えば、ガス拡散層と、該ガス拡散層上に形成され金属触媒を担持した炭素繊維層と、該炭素繊維層内に含浸された高分子電解質からなる電極構造体を準備し、該電極構造体に、パーフルオロポリエーテルをフッ素系不活性溶剤で希釈してなる溶液を噴霧又は塗布することで製造できる。
【００１８】
上記電極構造体のガス拡散層としては、多孔質で且つ導電性を有するものが好ましく、具体的には、カーボンペーパー、多孔質のカーボン布等が挙げられ、これらの中でも、カーボンペーパーが好ましい。
【００１９】
上記ガス拡散層上における炭素繊維層の形成は、例えば、ガス拡散層上で芳香環を有する化合物を電解酸化重合してフィブリル状ポリマーの層を形成し、次いで、該フィブリル状ポリマーの層を焼成し炭化することで実施できる。
【００２０】
上記芳香環を有する化合物としては、ベンゼン環を有する化合物、芳香族複素環を有する化合物を挙げることができる。ここで、ベンゼン環を有する化合物としては、アニリン及びアニリン誘導体が好ましく、芳香族複素環を有する化合物としては、ピロール、チオフェン及びこれらの誘導体が好ましい。これら芳香環を有する化合物は、一種単独で用いてもよいし、二種以上の混合物として用いてもよい。
【００２１】
上記電解酸化重合においては、原料の芳香環を有する化合物と共に、酸を混在させることが好ましい。この場合、酸の負イオンがドーパントとして合成されるフィブリル状ポリマー中に取り込まれ、導電性に優れたフィブリル状ポリマーが得られ、このフィブリル状ポリマーを用いることにより最終的に炭素繊維の導電性を更に向上させることができる。ここで、電解酸化重合の際に混在させる酸としては、ＨＢＦ4、Ｈ2ＳＯ4、ＨＣｌ、ＨＣｌＯ4等を例示することができる。また、該酸の濃度は、0.1〜3 mol/Lの範囲が好ましく、0.5〜2.5 mol/Lの範囲が更に好ましい。
【００２２】
上記フィブリル状ポリマーの層の形成は、芳香環を有する化合物を含む溶液中に、上記ガス拡散層を作用極として浸漬し、更に対極を浸漬し、両極間に芳香環を有する化合物の酸化電位以上の電圧を印加するか、または該芳香環を有する化合物が重合するのに充分な電圧が確保できるような条件の電流を通電すればよく、これによりガス拡散層（作用極）上にフィブリル状ポリマーが生成する。ここで、対極としては、ステンレススチール、白金、カーボン等の良導電性物質からなる板や多孔質支持体等を用いることができる。この電解酸化重合法によるフィブリル状ポリマーの合成方法の一例を挙げると、Ｈ2ＳＯ4、ＨＢＦ4等の酸及び芳香環を有する化合物を含む電解溶液中にガス拡散層（作用極）及び対極を浸漬し、両極間に0.1〜1000 mA/cm2、好ましくは0.2〜100 mA/cm2の電流を通電して、ガス拡散層（作用極）側にフィブリル状ポリマーを重合析出させる方法等が例示される。ここで、芳香環を有する化合物の電解溶液中の濃度は、0.05〜3 mol/Lが好ましく、0.25〜1.5 mol/Lがより好ましい。また、電解溶液には、上記成分に加え、ｐＨを調製するために可溶性塩等を適宜添加してもよい。
【００２３】
上記芳香環を有する化合物を電解酸化重合して得られるフィブリル状ポリマーは、通常、３次元連続構造を有し、直径が30〜数百nmで、好ましくは40〜500 nmであり、長さが0.5μm〜100 mmで、好ましくは1μm〜10 mmである。
【００２４】
上記フィブリル状ポリマーを焼成し炭化することで、ガス拡散層上に炭素繊維の層を形成することができる。なお、フィブリル状ポリマーの焼成の前に、フィブリル状ポリマーを水や有機溶剤等の溶媒で洗浄し、乾燥させることが好ましい。ここで、乾燥方法としては、特に制限されるものではないが、風乾、真空乾燥の他、流動床乾燥装置、気流乾燥機、スプレードライヤー等を使用した方法を例示することができる。
【００２５】
上記焼成の条件としては、特に限定されるものではなく、最適導電率となるように適宜設定すればよいが、特に高導電率を必要とする場合は、温度500〜3000℃、好ましくは600〜2800℃で、0.5〜6時間焼成することが好ましい。なお、上記焼成は、非酸化性雰囲気中で行うことが好ましく、該非酸化性雰囲気としては、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、ヘリウム雰囲気等を挙げることができ、場合によっては水素雰囲気とすることもできる。
【００２６】
上記炭素繊維は、通常、３次元連続構造を有し、直径が30〜数百nm、好ましくは40〜500 nmであり、長さが0.5μm〜100 mm、好ましくは1μm〜10 mmであり、表面抵抗が106〜10-2Ω、好ましくは104〜10-2Ωである。また、該炭素繊維は、残炭率が90〜20％、好ましくは80〜25％である。該炭素繊維は、カーボン全体が３次元に連続した構造を有するため、粒状カーボンよりも導電性が高い。
【００２７】
なお、上記ガス拡散層上に炭素繊維の層を形成した後に、該炭素繊維の層に1500℃以上で高温処理を施すことが好ましく、1800〜3000℃で高温処理を施すことが更に好ましい。高温処理を施した炭素繊維を、金属触媒の担体として使用した電極を備える固体高分子型燃料電池は、高温処理を施していない炭素繊維を用いた電極を備える固体高分子型燃料電池よりも、幅広い電流領域で電池電圧が高く且つ内部抵抗が小さく、良好な発電特性を示す。ここで、上記高温処理は、非酸化性雰囲気中で実施することが好ましく、非酸化性雰囲気としては、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、ヘリウム雰囲気等を挙げることができ、場合によっては水素雰囲気とすることもできる。
【００２８】
次に、上記炭素繊維上に金属触媒を担持する。ここで、炭素繊維に担持する金属触媒としては、貴金属が好ましく、Ｐｔが特に好ましい。なお、本発明においては、Ｐｔを単独で用いてもよいし、Ｒｕ等の他の金属との合金として用いてもよい。貴金属としてＰｔを用いることで、100℃以下の低温でも水素を高効率で酸化することができる。また、ＰｔとＲｕ等の合金を用いることで、ＣＯによるＰｔの被毒を防止して、触媒の活性低下を防止することができる。なお、炭素繊維上に担持される金属触媒の粒径は、0.5〜20 nmの範囲が好ましく、該金属触媒の担持率は、炭素繊維1 gに対して0.01〜2 gの範囲が好ましい。ここで、上記金属触媒の炭素繊維上への担持法としては、特に限定されるものではなく、例えば、含浸法、電気メッキ法（電解還元法）、無電解メッキ法、スパッタ法等が挙げられる。
【００２９】
上記金属触媒の炭素繊維上への担持は、電流をパルス状に印加した電気メッキ法により行われることが好ましい。電流をパルス状に印加して金属触媒を電気メッキすることで、担持された金属触媒の表面積を向上させることができる。なお、上記電気メッキにおいて、電流密度は10〜500 mA/cm2の範囲が好ましく、通電電荷量は0.02〜5Ｃ/cm2の範囲が好ましい。
【００３０】
次に、上記金属触媒が担持された炭素繊維の層に、高分子電解質を含浸させる。該高分子電解質としては、イオン伝導性のポリマーを使用することができ、該イオン伝導性のポリマーとしては、スルホン酸、カルボン酸、ホスホン酸、亜ホスホン酸等のイオン交換基を有するポリマーを挙げることができ、該ポリマーはフッ素を含んでも、含まなくてもよい。該イオン伝導性のポリマーとしては、ナフィオン（登録商標）等のパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマー等が挙げられる。該高分子電解質の含浸量は、0.01 mg/cm2〜4.0 mg/cm2の範囲が好ましく、高分子電解質の塗布量が0.01 mg/cm2未満では、プロトンの伝導性が低下し、一方、4.0 mg/cm2を超えると、ガスの透過性が低下して、フラッディングが起こり易くなる。なお、触媒層の厚さは、特に限定されるものではないが、0.1〜100μmの範囲が好ましい。また、触媒層の金属触媒担持量は、前記担持率と触媒層の厚さにより定まり、好ましくは0.001〜1 mg/cm2の範囲である。
【００３１】
上記の様にして準備した電極構造体に、パーフルオロポリエーテルをフッ素系不活性溶剤で希釈してなるパーフルオロポリエーテルの濃度が0.01〜0.2重量％の溶液を噴霧又は塗布して、電極構造体にパーフルオロポリエーテルを複合化する。ここで、パーフルオロポリエーテルの濃度が0.01重量％未満では、効果を発揮するのに充分な量のパーフルオロポリエーテルを噴霧或いは塗布する量が多くなり、プロセスに長時間必要となる、或いはパーフルオロポリエーテルの分布にむらができる等の不具合が生じ、一方、0.2重量％を超えると、必要以上のパーフルオロポリエーテルが複合化され、高コストになる、或いは発電性能が低下する等の現象が生じてくる。また、本発明においては、上記パーフルオロポリエーテルの溶液をガス拡散層側から噴霧又は塗布することが好ましい。
【００３２】
上記パーフルオロポリエーテルは、分子中にエーテル結合を複数有し、また、パーフルオロメチレン基（ＣＦ2）を含む。なお、パーフルオロポリエーテルは、分子中にエーテル結合及びパーフルオロメチレン基以外にも、アルキレン基や、トリアルコキシシリル基等を含んでいてもよく、ここで、アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基等が、トリアルコキシシリル基としては、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、ジメトキシエトキシシリル基、メトキシジエトキシシリル基等が挙げられる。また、上記パーフルオロポリエーテルとして、具体的には、下記式(I)：
(ＣＨ3Ｏ)3Ｓｉ−Ｃ3Ｈ6−Ｏ−ＣＨ2ＣＦ2−(ＯＣ2Ｆ4)n−(ＯＣＦ２)m−ＯＣＦ2ＣＨ2−Ｏ−Ｃ3Ｈ6−Ｓｉ(ＯＣＨ3)3  ・・・  (I)
［式中、n及びmは重合度を示す］で表されるポリマーが好ましい。
【００３３】
上記パーフルオロポリエーテルは、数平均分子量（Ｍn）が1000〜8000であることが好ましい。使用するパーフルオロポリエーテルの数平均分子量が1000未満では、理由は明確ではないが、効果の持続性が悪くなり、また、8000を超えると、効果そのものが発揮されなくなる。
【００３４】
上記パーフルオロポリエーテルの希釈に用いるフッ素系不活性溶剤は、特に限定されず、例えば、パーフルオロヘキサン、パーフルオロメチルシクロヘキサン、パーフルオロエチルシクロヘキサン、パーフルオロジメチルシクロヘキサン等を使用することができる。
【００３５】
本発明の固体高分子型燃料電池用電極は、燃料極としても、空気極（酸素極）としても使用できる。ここで、該固体高分子型燃料電池用電極においては、金属触媒が担持され且つ高分子電解質が含浸された炭素繊維の層が触媒層として機能する。また、ガス拡散層は、触媒層へ水素ガス等の燃料、或いは、酸素や空気等の酸素含有ガスを拡散により供給する機能の他、発生した電子の授受を行う集電体としての機能を担う。
【００３６】
＜固体高分子型燃料電池＞
次に、本発明の固体高分子型燃料電池用電極を用いた固体高分子型燃料電池を、図１を参照しながら説明する。図示例の固体高分子型燃料電池は、膜電極接合体（ＭＥＡ）１とその両側に位置するセパレータ２とを備える。膜電極接合体（ＭＥＡ）１は、固体高分子電解質膜３とその両側に位置する燃料極４Ａ及び空気極（酸素極）４Ｂとからなり、燃料極４Ａ及び空気極（酸素極）４Ｂの少なくとも一方は、本発明の固体高分子型燃料電池用電極である。燃料極４Ａでは、２Ｈ2→４Ｈ+＋４ｅ-で表される反応が起こり、発生したＨ+は固体高分子電解質膜３を経て空気極４Ｂに至り、また、発生したｅ-は外部に取り出されて電流となる。一方、空気極４Ｂでは、Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-→２Ｈ2Ｏで表される反応が起こり、水が発生する。燃料極４Ａ及び空気極４Ｂは、触媒層（金属触媒を担持し、高分子電解質を含浸した炭素繊維の層）５及びガス拡散層６からなり、触媒層５が固体高分子電解質膜３に接触するように配置されている。
【００３７】
本発明の固体高分子型燃料電池において、固体高分子電解質膜３としては、イオン伝導性のポリマーを使用することができ、該イオン伝導性のポリマーとしては、上記炭素繊維層に含浸させることが可能な高分子電解質として例示したものを用いることができる。また、セパレータ２としては、表面に燃料、空気及び生成した水等の流路（図示せず）が形成された通常のセパレータを用いることができる。
【００３８】
本発明の固体高分子型燃料電池においては、触媒層５及びガス拡散層６からなる電極構造体に、パーフルオロポリエーテルが複合化されている結果として、高加湿運転条件下での性能が向上している。
【実施例】
【００３９】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００４０】
（実施例１）
＜電解重合工程＞
硫酸 1.0 mol/Lとアニリン 0.5 mol/Lとを含む水溶液中に、作用極としてカーボンペーパー［東レ社製］を設置し、ＳＵＳ３１６Ｌ製の対極を設置し、定電流法にて作用極上にポリアニリンを作製した。なお、カーボンペーパーの大きさは、ポリアニリン生成の有効寸法が5×5 cmになるように準備し、室温において、電流密度40 mA/cm2で通電量が3.7Ｃ/cm2になるまで重合を継続した。重合終了後、得られたポリアニリンに対し純水で充分に洗浄を繰り返した。乾燥後に質量を測定し、ポリアニリンの生成量を求めたところ、1.4 mg/cm2であった。
【００４１】
＜焼成工程＞
得られたポリアニリンをカーボンペーパーごと電気炉にてＡｒ減圧雰囲気下で室温から1200℃まで3時間かけて昇温し、1200℃で1時間保持して焼成処理を行った。その後、室温まで冷却し、炭素化したポリアニリン（炭素繊維）を電気炉から取り出し、質量を測定したところ、ポリアニリンの残炭率は35％であった。
【００４２】
＜高温処理工程＞
次に、炭素化したポリアニリンをカーボンペーパーごと高温電気炉にてＡｒ減圧雰囲気下で室温から1200℃まで1時間、1200℃から2700℃まで2時間かけて昇温し、2700℃で15分間保持して結晶化処理を行った。その後、室温まで冷却し、高温結晶化ポリアニリン炭化物（炭素繊維）を高温電気炉から取り出し、質量を測定したところ、ポリアニリンの残炭率は25％であった。
【００４３】
＜白金の担持工程＞
塩化白金酸六水和物 10 gを純水 1000 mLに溶解させてメッキ液を調製した。該メッキ液中に、カーボンペーパーと一体化した高温結晶化ポリアニリン炭化物を作用極として設置し、白金メッキされたチタン製の対極を設置し、パルス法により、白金を炭化物上に担持させた。パルス電流は、作用極の投影面積当り100 mA/cm2、オンタイム0.003秒、オフタイム0.006秒とし、通電量は0.6Ｃ/cm2とした。白金担持終了後、得られたサンプルを純水で充分に洗浄し、乾燥後に質量を測定して白金担持量を求めたところ、0.25 mg/cm2であった。
【００４４】
＜ＭＥＡの作製＞
上記のようにして得た白金担持ポリアニリン炭化物／カーボンペーパーを5×5 cm角に切り出したものを２枚用意し、各々の白金担持ポリアニリン炭化物が配設された側にナフィオン（登録商標）溶液［ナフィオン：水：イソプロピルアルコール＝5：47.5：47.5（質量比）］を刷毛にて、乾燥後のナフィオン質量が0.3 mg/cm2になるように塗布した。得られたナフィオン塗布白金担持ポリアニリン炭化物／カーボンペーパー２枚で、ナフィオン１１２膜を挟み、熱プレスにより圧着して、膜電極接合体（ＭＥＡ）を得た。
【００４５】
＜撥水処理＞
得られた膜電極接合体のガス拡散層（カーボンペーパー）側から、フッ素系離型剤［ダイキン化成品販売、デュラサーフＨＤ−２１０１Ｚ、数平均分子量が2000のパーフルオロポリエーテルを0.1重量％の濃度でパーフルオロヘキサン（フッ素系不活性溶剤）に希釈してなる］を刷毛にて塗布し、その後、一昼夜放置した。
【００４６】
＜燃料電池の性能評価＞
得られた膜電極接合体と、グラファイト製のバイポーラプレート、シリコーン製ガスケット、及び金メッキ銅板の集電体を使用して燃料電池を組み立て、アノードに水素、カソードに空気を流して充分に慣らし運転した後の性能を記録した。なお、セル温度は80℃、アノード加湿温度は80℃、カソード加湿温度は85℃、水素流量は0.5 L/分、空気流量は2 L/分とした。また、アノード側もカソード側も、背圧0.05 MPaに設定した。結果を表１に示す。
【００４７】
（比較例１）
撥水処理を行わない以外は、実施例１と同様にして膜電極接合体（ＭＥＡ）を作製し、燃料電池を組み立て、発電性能を評価した。結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2009193772.tif 000003
【００４９】
表１から、ＭＥＡに撥水処理を施した実施例１は、高加湿運転条件下でも、低電流域から高電流域に渡って発電性能が高いことが分かる。一方、ＭＥＡに撥水処理を施していない比較例１は、実施例１に比べて発電性能が低く、また、電流密度1.0 A/cm2における電圧に至っては測定不能であった。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の固体高分子型燃料電池の一例の断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  膜電極接合体（ＭＥＡ）
２  セパレータ
３  固体高分子電解質膜
４Ａ  燃料極
４Ｂ  空気極（酸素極）
５  触媒層
６  ガス拡散層
【図１】
2009193772.tif 000004