(57)【要約】【課題】高出力で且つ安価な触媒層を有する電解質膜−触媒層接合体およびそれを用いた燃料電池を提供する。  【解決手段】少なくとも触媒微粒子、イオン交換能を有する微粒子およびバインダーから成る触媒層と、電解質膜を有する電解質膜−触媒層接合体およびそれを用いた燃料電池。前記バインダーがイオン交換能を有することが好ましい。前記イオン交換能を有する微粒子およびバインダーの少なくとも一方が、炭化水素系材料からなることが好ましい。【選択図】図２
2009238638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも触媒微粒子、イオン交換能を有する微粒子およびバインダーから成る触媒層と、電解質膜を有することを特徴とする電解質膜−触媒層接合体。
【請求項２】
前記バインダーがイオン交換能を有することを特徴とする請求項１記載の電解質膜−触媒層接合体。
【請求項３】
前記イオン交換能を有する微粒子およびバインダーが、炭化水素系材料からなることを特徴とする請求項１または２記載の電解質膜−触媒層接合体。
【請求項４】
前記電解質膜が炭化水素系電解質膜であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の電解質膜−触媒層接合体。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の電解質膜−触媒層接合体を用いた燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜−触媒層接合体および燃料電池に関し、特に高分子電解質型燃料電池用の電極触媒層を有する電解質膜−触媒層接合体および高分子電解質型燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池とは、水素、メタノール、または化石燃料からの改質水素などの還元剤からなる燃料を酸素または空気などの酸化剤を用いて電気化学的に酸化することにより、燃料の化学エネルギーを電気エネルギーに変換して取り出すものである。
【０００３】
このうち、固体高分子型燃料電池は操作温度が低いという第一の利点と、電解質部分を薄膜化することで内部抵抗を低減できるため高効率で電流を取り出せるという第二の利点を有しており、電池サイズの小型化に適している。
【０００４】
この固体高分子型燃料電池に用いられる膜電極接合体は、アノード（燃料極）とカソード（空気極）とが固体高分子電解質膜を挟持して接合された構造を有する。固体高分子型燃料電池はこの膜電極接合体をセパレーターで挟んで積層するなどしてセル化したものである。
【０００５】
通常、上記アノードまたはカソードと固体高分子電解質膜は、触媒と導電性炭素の混合体よりなる触媒担持導電物質と、気体や液体を非直線的に透過させる拡散層とを介して接合される。アノード側に供給された燃料は、拡散層中の細孔を通過して触媒に達し、触媒により電子を放出して水素イオンとなる。水素イオンは固体高分子電解質膜を通過してカソード側に達し、カソード側の拡散層に供給された酸素と外部回路より流れ込む電子と反応して水が生成される。燃料より放出された電子は、電極中の触媒や触媒が担持されている導電性炭素を通過してアノードから外部回路へ導き出され、外部回路よりカソードへ流れ込む。この結果、外部回路ではアノードからカソードへ向かって電子が流れ電力が取り出される。
【０００６】
この時、固体高分子電解質膜と電極（アノードおよびカソード）との接合が不十分であると、電極と高分子電解質膜との界面において水素イオンの移動が阻害される。その結果として膜電極接合体全体の内部抵抗は増大してしまう。また、固体高分子電解質と電極との接合界面は、触媒反応の起こる三相界面でもある。この三相界面の面積が大きいほど、水素イオンは多く発生する。つまり、膜電極接合体における固体高分子電解質膜と電極との接合状態は固体高分子型燃料電池の特性に大きく影響を及ぼす。
【０００７】
一般的には、上記の電極触媒層は、触媒体と高分子電解質を有機溶媒に分散させた溶液を混合して調製されたペーストを高分子電解質膜、多孔質カーボン電極、または支持体に塗布する方法または、触媒体と任意の有機溶媒を混合して調製されたペーストを高分子電解質膜、多孔質カーボン電極、または支持体に塗布した後に、高分子電解質を有機溶媒に分散させた溶液を含浸させる方法により作製する。さらに、このようにして得られた一対の電極触媒層で高分子電解質膜を挟み込み、ホットプレス等で熱圧着することにより電解質膜−触媒層接合体（ＭＥＡ；Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を作製する（特許文献１）。
【０００８】
また、別の膜電極接合体の製造方法として、ポリイミドを主成分とする多孔質膜に電解質成分を充填して得られた電解質膜に触媒層形成用ペーストを塗布・乾燥する方法が記載されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−１０６９１５号公報
【特許文献２】特開２００４−２４７１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の製造方法による電解質膜−触媒層接合体は触媒層内部の三相界面の三次元化が依然不十分である。このことは、電池の内部抵抗の増大と触媒の利用率の低下を意味する。そのため、従来の製造方法による電解質膜−触媒層接合体からは、充分な固体高分子型燃料電池の出力特性が得られていない。
【００１０】
また、電解質あるいは触媒層バインダーとして用いられるフッ素樹脂等はコストが高く、より一層のコスト低減が求められている。
本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、高出力で且つ安価な触媒層を有する電解質膜−触媒層接合体およびそれを用いた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】
【００１１】
上記課題を解決するための電解質膜−触媒層接合体は、少なくとも触媒微粒子、イオン交換能を有する微粒子およびバインダーから成る触媒層と、電解質膜を有することを特徴とする。
【００１２】
また、上記課題を解決するための燃料電池は、上記の電解質膜−触媒層接合体を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高出力で且つ安価な触媒層を有する電解質膜−触媒層接合体およびそれを用いた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】
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る電解質膜−触媒層接合体は、少なくとも触媒微粒子、イオン交換能を有する微粒子およびバインダーから成る触媒層と、電解質膜を有することを特徴とする。
【００１５】
前記バインダーがイオン交換能を有することが好ましい。
前記イオン交換能を有する微粒子およびバインダーの少なくとも一方が、炭化水素系材料からなることが好ましい。
【００１６】
前記電解質膜が炭化水素系電解質膜からなることが好ましい。
また、本発明に係る燃料電池は、上記の電解質膜−触媒層接合体を用いたことを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、触媒担持導電層中に微粒子を分散することにより、触媒担持導電層内の燃料拡散を容易にすることで三相界面領域を増大させることに寄与していると考えられる。
【００１８】
また、該微粒子がイオン交換能を有することで、三相界面領域で発生した水素イオンを効率的に輸送することが可能となり、発電効率が向上する。
さらにイオン交換能を有する微粒子の他に、バインダーを用いることで三相界面部分での触媒およびイオン交換能を有する微粒子との接触確率を増やすことで、更に三相界面領域を増大させるが可能となる。
【００１９】
次に、本発明を実施するための形態について説明する。
以下、図１を参照して本発明の説明をするが、本発明の膜電極接合体および固体高分子型燃料電池の構成、形状は図１に示すものに限られるものではない。
【００２０】
本発明に係る固体高分子型燃料電池の一実施態様の構成を図１に模式的に示す。１０１は固体高分子電解質膜、１０２は触媒層、１０３は拡散層、２はアノード、３はカソード、４は固体高分子電解質膜である。
【００２１】
本発明では、固体高分子電解質膜１０１、触媒層１０２、拡散層１０３からなる接合体を膜電極接合体１と称する。固体高分子電解質膜１０１および触媒層１０２からなる接合体が電解質膜−触媒層接合体４である。
【００２２】
触媒層１０２を詳しく図２に基づいて説明する。図２は、本発明における触媒層の一部分の構成を示す断面模式図である。触媒層は、触媒微粒子２０１、イオン交換能を有する微粒子２０２、およびバインダー２０３からなる。
【００２３】
本発明におけるイオン交換能を有する微粒子は、各種イオン交換樹脂やイオン伝導性基を有する樹脂等の有機物あるいは無機物が挙げられる。
イオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂に分類される。発電において水素イオンの移動を利用する場合は、陽イオン交換樹脂が好ましく、強酸性陽イオン交換樹脂がより好ましい。
【００２４】
本発明におけるイオン交換能とは、イオン伝導性を有する官能基を有することを指しており、例えば、水素イオン伝導基としては、スルホン酸基、スルフィン酸基、カルボン酸基、ホスホン酸基、リン酸基、ホスフィン酸基、ボロン酸基が挙げられる。
【００２５】
イオン交換能を有する材料が硬化物で、ペレット、あるいはビーズ状などの形態で供される場合は、これを分散あるいは破砕することで微粒子化して用いることが可能である。
また、前記イオン交換能を有する微粒子は、炭化水素系材料からなることが好ましい。
【００２６】
本発明におけるイオン交換能を有する微粒子の平均粒子径は０．１μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、より好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下の範囲である。
【００２７】
本発明において用いられる触媒微粒子は、触媒単独あるいは触媒が導電性炭素の表面に担持されているものを用いることができる。担持された触媒の平均粒子径は細かいことが好ましく、具体的には、０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下、さらには１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲が好ましい。０．５ｎｍ未満の場合には、触媒粒子単体で活性が高すぎ、取り扱いが困難となる。また２０ｎｍを越えると、触媒の表面積が減少して反応部位が減少するために、活性が低下するおそれがある。
【００２８】
触媒として、白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、パラジウム、およびオスミウムなどの白金族金属を用いたり、白金とそれら金属の合金を用いてもよい。特に燃料としてメタノールを用いる場合は、白金とルテニウムの合金を用いることが好ましい。
【００２９】
導電性炭素は、カーボンブラック、カーボンファイバー、グラファイト、カーボンナノチューブなどから選ぶことができる。導電性炭素の平均粒子径は５ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、さらには１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが望ましい。また前記金属触媒を担持させるため、比表面積はある程度大きいほうが良く、５０ｍ２／ｇ以上３０００ｍ２／ｇ以下、さらには１００ｍ２／ｇ以上２０００ｍ２／ｇ以下が好ましい。
【００３０】
導電性炭素表面への触媒の担持方法は、公知の方法を広く用いることができる。例えば白金および他の金属の溶液に導電性炭素を含浸した後、これら貴金属イオンを還元し導電性炭素表面に担持させる方法などが知られており、特開平２−１１１４４０号公報、特開２０００−００３７１２号公報などに開示されている。また担持させたい貴金属をターゲットとし導電性炭素にスパッタなどの真空成膜方法により担持させても構わない。
【００３１】
本発明において用いられる触媒微粒子は、上記の様に触媒単独あるいは導電性炭素とから構成されるが、触媒微粒子の平均粒子径は０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。０．５ｎｍ未満の場合には、触媒粒子単体では活性が高すぎてしまうため、取り扱いが困難となる。また２０ｎｍを越えると、触媒の表面積が減少して反応部位が減少するために、活性が低下するおそれがある。
【００３２】
本発明において用いられるバインダーとしては公知の樹脂が使用可能である。バインダーにおいてもイオン交換能を有することで全体として発電効率が向上する。イオン交換能を有するバインダーの例としてデュポン社のナフィオン（登録商標）を代表とするスルホン酸基含有フッ素樹脂や、スルホン酸フルオロオリゴマーやスルホン化ポリイミド、スルホン化ポリスチレン、スルホン化オリゴマー等が挙げられる。
【００３３】
また、前記イオン交換能を有するバインダーは、炭化水素系材料からなることが好ましい。
本発明における触媒層を製造するには、少なくとも上記の触媒微粒子、イオン交換能を有する微粒子およびバインダー、高分子電解質、撥水剤、導電性炭素、溶剤などと混合しペースト化された後、高分子電解質膜と後述する拡散層に密着することで形成される。
【００３４】
ペーストの塗布方法は特に限定されないが、例えば、バーコータ法、スピンコート法、スクリーン印刷法、エアドクタコータ法、ブレードコータ法、ロッドコータ法、ナイフコータ法、スクイズコータ法、含浸コータ法、コンマコータ法、ダイコータ法、リバースロールコータ法、トランスファロールコータ法、グラビアコータ法、キスロールコータ法、キャストコータ法、スプレイコータ法、カーテンコータ法、カレンダコータ法、押出コータ法等がある。
【００３５】
触媒層を形成する触媒微粒子、イオン交換能を有する微粒子、バインダーの含有割合は、触媒微粒子の比率が少ないとプロトンへの変換、酸素への還元が十分に行なわれず、発電特性が低下する。反対に触媒微粒子が多すぎると、触媒添加量に対し、有効に利用される触媒量が増えず、無駄が多い。
【００３６】
また、イオン交換能を有する微粒子および触媒微粒子共に粒子であり、これら微粒子だけでは十分な触媒層としての機械強度を保つことが出来ないため、微粒子以外にバインダーが必要となる。
【００３７】
このとき単独では結着能を有さない微粒子成分に対し、バインダーの比率が多すぎると燃料透過性が低下することでプロトン移動が十分に行なわれず、発電特性が低下する。反対にバインダーの比率が少ないと、成膜十分でなく、触媒層の機械的強度が不足する。
【００３８】
これらの理由より、触媒微粒子（Ａ）と、イオン交換能を有する微粒子（Ｂ）およびバインダー（Ｃ）の質量比は（Ａ＋Ｂ）：Ｃ＝１：１０から１０：１かつＡ：Ｂ＝１：１０から１０：１の範囲が好ましい。なお、質量比の算出には、水等揮発成分を含有する材料において乾燥時の質量を用いるものとする。
【００３９】
触媒層中の触媒量は０．０１ｍｇ／ｃｍ２から１０ｍｇ／ｃｍ２が好ましく、より好ましくは０．１ｍｇ／ｃｍ２から５ｍｇ／ｃｍ２の範囲である。
触媒層を形成するイオン交換能を有する微粒子およびバインダーの少なくとも一方が、炭化水素系材料とすることで、触媒層内部の結着性および後述の固体高分子電解質膜との密着性を向上することが可能となる。
【００４０】
本発明における炭化水素系材料とは、少なくともフッ素を含まない電解質材料である。スルホン酸基、リン酸基といったイオン交換能を有する基に含まれる硫黄、リンなどの元素を有してもよい。炭化水素系材料の具体例としては、例えばスルホン化ポリスチレンが挙げられる。
【００４１】
拡散層１０３は、燃料である水素、改質水素、メタノール、ジメチルエーテルおよび酸化剤である空気や酸素を効率よく、均一に電極触媒層に導入できかつ電極に接触し電子の受け渡しを行う。一般的には、導電性の多孔質膜が好ましく、カーボンペーパー、カーボンクロス、カーボンとポリテトラフルオロエチレンとの複合シートなどを用いる。
【００４２】
この拡散層の表面および内部をフッ素系塗料でコーティングし撥水化処理をして用いてもよい。
拡散層１０３の厚みは、０．１μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。拡散層１０３の厚みが０．１μｍ未満の場合は、ガス拡散性、撥水性が不十分となる。逆に、拡散層１０３の厚みが５００μｍより大きいと、拡散層１０３の電気抵抗が上昇しオーム損失が増大するため好ましくない。さらに好ましい拡散層１０３の厚みは、１μｍ以上３００μｍ以下である。
【００４３】
固体高分子電解質膜１０１としては、弗化炭素骨格にスルホン酸基を末端に有する側鎖が結合した構造のパーフルオロスルホン酸ポリマーや、多孔性高分子膜に電解質を含浸させたものを用いることができる。
【００４４】
固体高分子電解質膜の膜厚は、その材質、目的とする膜電極接合体の強度、目的とする固体高分子型燃料電池の特性などから選ばれ、特に制限はない。しかし、一般的な固体高分子型燃料電池の使用から考えられる好適な膜厚は１５μｍ以上１５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下である。固体高分子電解質膜１０１の膜厚が１５μｍより薄いと膜電極接合体の組み立て時や固体高分子型燃料電池としての使用時の強度に難があり、逆に１５０μｍより厚いとプロトンの移動距離が長くなりすぎるので発電効率が低下する。
【００４５】
アノード２、カソード３は膜電極接合体１で発生した電流を外部へ取り出すための電極であり、導電性の材料より構成されることが望ましい。また、アノード２、カソード３は各々、燃料や酸化剤ガスを拡散層１０３へ供給するための流路板を兼用していても良い。つまり、アノード２、カソード３は平板である必要は無く、電流取り出し部と流路溝にパターニングされた形状であっても良い。
【００４６】
本発明の固体高分子型燃料電池は、前記膜電極接合体を用いることで得られる。図１の本発明の固体高分子型燃料電池は、最小構成の１例を示したものであるが、実際の形状は任意であるし、複数個の膜電極接合体を直列または並列に組み合わせても良い。
【実施例】
【００４７】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例により限定されるものではない。
実施例１
イオン交換能を有する樹脂として強酸性陽イオン交換樹脂（アンバーライトＩＲ１１８、オルガノ（株））０．２質量部を、２，４−ペンタンジオン１質量部中で摺り潰し、平均粒径１０μｍのイオン交換能を有する微粒子混合物を作成した。
【００４８】
次に、バインダー（エスレックＢＭ−２、積水化学工業（株）、化合物名ブチラール樹脂）１質量部を２，４−ペンタンジオン１９質量部に溶解し、バインダー溶液を作成した。
前記微粒子混合物に、白金触媒微粒子（ＡＹ−１０２０、田中貴金属工業（株））０．６質量部と、前記バインダー溶液１．５質量部を混合し、触媒ペーストを作成する。
【００４９】
触媒ペーストをカーボンペーパー（東レ（株）製、ＴＧＰ−Ｈ−０６０、厚み２００μｍ）上にバーコータで塗布し、真空乾燥機で乾燥することで触媒層を形成した。
触媒層付きカーボンペーパーを１０ｃｍ２の大きさに２枚切り出し、燃料極用、空気極用の各触媒の塗工面で、電解質膜（ナフィオン（登録商標））をサンドイッチするように挟み込み、加熱プレス器により９５℃、２ｋＮ（触媒層面積１０ｃｍ２）の条件でプレス処理することで電解質膜−触媒層接合体を作成した。
【００５０】
なお、カーボンペーパー上の白金触媒微粒子の担持量は３．０ｍｇ／ｃｍ２であった。
作成した電解質膜−触媒層接合体を燃料電池セル（（株）ケミックス製、ＤＦＣ−０１２、触媒層面積１０ｃｍ２、運転温度６０℃）に装着し、燃料極側には水素を燃料として、空気極側には空気を酸化剤として流し、燃料電池テストシステム（スクリブナー社製、８９０Ｂ）によって負荷をかけ、出力（ｍＷ／ｃｍ２）を測定した。結果を表１に示す。
【００５１】
実施例２
バインダー溶液をナフィオン（登録商標）溶液（Ａｌｄｒｉｃｈ社製、濃度５ｗｔ％）に代えた以外は、実施例１と同様に電解質膜−触媒層接合体を作成し、出力を測定した。
【００５２】
実施例３
バインダー溶液をスルホン化ポリスチレン溶液（Ａｌｄｒｉｃｈ社製、濃度５ｗｔ％、表中ＰＳＳで表記）に代えた以外は、実施例１と同様に電解質膜−触媒層接合体を作成し、出力を測定した。
【００５３】
実施例４
イオン交換樹脂を弱酸性陽イオン交換樹脂（アンバーライトＩＲＣ７６、オルガノ（株））に代えた以外は、実施例３と同様に電解質膜−触媒層接合体を作成し、出力を測定した。
【００５４】
実施例５
スチレンモノマー８０質量部、ｎ−ブチルアクリレート２０質量部、ジビニルベンゼン５質量部、Ｖ−６５（開始剤）２質量部、１０％ＰＶＡ水溶液５０質量部、ラウリル硫酸ナトリウム０．０５質量部、水３６０質量部をホモミキサーで乳化、８０℃で２時間攪拌することで直径５μｍのポリスチレン微粒子を作成した。
【００５５】
洗浄、ろ過をした後、得られたポリスチレン微粒子４０質量部に濃硫酸１３０質量部を加えて８０℃で８時間反応させた。反応後樹脂分を濾別し水で洗浄しスルホン酸化ポリスチレン微粒子を作成した。
【００５６】
前記スルホン酸化ポリスチレン微粒子（表中ＰＳＳで表記）０．２質量部、白金触媒微粒子０．６質量部を、２，４−ペンタンジオン１質量部、バインダー溶液として（エスレックＢＭ−２、積水化学工業（株））２，４−ペンタンジオン５ｗｔ％溶液１．５質量部を混合し、触媒ペーストを作成した以外は実施例１と同様に電解質膜−触媒層接合体を作成し、出力を測定した。
【００５７】
実施例６
バインダー溶液をナフィオン溶液（Ａｌｄｒｉｃｈ社製、濃度５ｗｔ％）に代えた以外は実施例５と同様に電解質膜−触媒層接合体を作成し、出力を測定した。
【００５８】
実施例７
バインダー溶液をスルホン化ポリスチレン溶液（Ａｌｄｒｉｃｈ社製、濃度５ｗｔ％）に代えた以外は実施例５と同様に電解質膜−触媒層接合体を作成し、出力を測定した。
【００５９】
実施例８、９、１０
バインダー溶液をスルホン化ベンゼン−ヘキサメチレンポリスルホンアミド５ｗｔ％メタノール溶液（表中ＰＡＳで表記）に代えた以外は、実施例１（実施例８）、４（実施例９）、５（実施例１０）と同様に電解質膜−触媒層接合体を作成し、出力を測定した。
【００６０】
実施例１１
以下の方法で炭化水素系電解質膜を作成した。
プラスチック容器中にビニルスルホン酸２８質量部、アクリロイルモルホリン１０質量部、メタクロイルオキシエチルホスフェート３質量部を混合して電解質溶液を作製した。この溶液中に多孔性高分子膜として厚さ３０μｍ、平均細孔径０．１μｍのポリイミド膜を浸漬して容器ごと超音波処理を５分間施した。容器より取り出したポリイミド膜を平滑なＳＵＳ板上へ移して、電子線照射装置（岩崎電気社製、ＥＣ２５０／１５／１８０Ｌ）を用いて、加速電圧２００ｋＶ、線量５０ｋＧｙの電子線を照射した。
【００６１】
このようにして得られた炭化水素系化合物からなる電解質膜を実施例１で作成した触媒層と接合することで、電解質膜−触媒層接合体を作成し、実施例１と同様に出力を測定した。
【００６２】
実施例１２
電解質膜を実施例１１で作成した炭化水素系電解質膜に代えた以外は、実施例２と同様に電解質膜−触媒層接合体を作成し、出力を測定した。
【００６３】
実施例１３
電解質膜を実施例１１で作成した炭化水素系電解質膜に代えた以外は、実施例３と同様に電解質膜−触媒層接合体を作成し、出力を測定した。
【００６４】
実施例１４
電解質膜を実施例１１で作成した炭化水素系電解質膜に代えた以外は、実施例４と同様に電解質膜−触媒層接合体を作成し、出力を測定した。
【００６５】
実施例１５
燃料極用触媒をＰｔ−Ｒｕ（ＴＥＣ９０１１０、田中貴金属（株））に代えた以外は実施例２と同様に電解質膜−触媒層接合体を作成し、出力を測定した。
【００６６】
実施例１６
燃料極用触媒をＰｔ−Ｒｕ（ＴＥＣ９０１１０、田中貴金属（株））に代えた以外は、実施例３と同様に電解質膜−触媒層接合体を作成し、出力を測定した。測定結果を図３に示す。
【００６７】
比較例１
バインダー（エスレックＢＭ−２、積水化学工業（株））１質量部と２，４−ペンタンジオン１９質量部からなるバインダー溶液３質量部と、白金触媒微粒子０．６質量部を混合し、触媒ペーストを作成する以外は、実施例１と同様に電解質膜−触媒層接合体を作成し、出力を測定した。
【００６８】
比較例２
バインダー溶液をナフィオン溶液（Ａｌｄｒｉｃｈ社製、濃度５ｗｔ％）に代えた以外は比較例１と同様に電解質膜−触媒層接合体を作成し、出力を測定した。測定結果を図４に示す。
【００６９】
比較例３
バインダー溶液をスルホン化ポリスチレン溶液（Ａｌｄｒｉｃｈ社製、濃度５ｗｔ％）に代えた以外は比較例１と同様に電解質膜−触媒層接合体を作成し、出力を測定した。
【００７０】
比較例４
イオン交換能を有する樹脂として強酸性陽イオン交換樹脂（アンバーライトＩＲ１１８、オルガノ（株））０．４質量部を、２，４−ペンタンジオン１質量部中で摺り潰し、粒径１０μｍのイオン交換能を有する微粒子混合物を作成し、白金触媒微粒子０．６質量部を混合し、触媒ペーストを作成した以外は実施例１と同様に電解質膜−触媒層接合体を作成した。しかしながら測定途中で電解質膜と触媒層が剥がれてしまい、出力測定には至らなかった。
【００７１】
【表１】
2009238638.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の電解質膜−触媒層接合体は、高出力かつ安価に提供することができるので、固体高分子型燃料電池に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る固体高分子型燃料電池の一実施態様の構成を示す断面模式図である。
【図２】本発明における触媒層の一部分の構成を示す断面模式図である。
【図３】実施例１６における燃料電池の出力測定結果を示す図である。
【図４】比較例２における燃料電池の出力測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  膜電極接合体
２  アノード
３  カソード
４  電解質膜−触媒層接合体
１０１  固体高分子電解質膜
１０２  触媒層
１０３  拡散層
２０１  触媒微粒子
２０２  イオン交換能を有する微粒子
２０３  バインダー
【図１】
2009238638.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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