JP2001283865A - 電極触媒層、膜−電極複合体およびそれらの製造方法並びにそれらを用いた燃料電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極触媒層を形成する際の塗工性不良による
性能低下および煩雑な工程によるコスト増大を抑制し、
薄く、触媒利用効率が高く、高出力性能の得られる電極
触媒層を提供すること。 【解決手段】 少なくとも電極触媒とポリマから構成さ
れる触媒−ポリマ複合体と、多孔質導電シートおよび／
または非導電性布帛を有してなる坦持層とが一体となっ
た構造を有し、厚さが５０μｍ以下である電極触媒層。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池あるいは
種々の電気化学装置に用いられる電極あるいは膜−電極
複合体とそれらの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は、低排出物、高エネルギー効
率で環境への負担の低い発電装置である。このため、近
年の地球環境保護への高まりの中で再び脚光を浴びてい
る。従来の大規模発電施設に比べ比較的小規模の分散型
発電施設、自動車や船舶など移動体の発電装置として、
将来的にも期待されている発電装置である。

【０００３】燃料電池には、用いられる電解質の種類に
より、固体高分子型、リン酸型、固体酸化物型、溶融炭
酸塩型、アルカリ型などの種類がある。なかでも固体高
分子型燃料電池は、他の燃料電池に比べて、運転温度が
低温で起動時間が短く、高出力が得やすい、小型軽量化
が見込める、振動に強いなどの特徴を有し移動体の電力
供給源に適している。

【０００４】燃料電池は、発電を担う反応の起こるアノ
ードとカソードの電極と、アノードとカソード間のイオ
ン伝導体となる電解質とがそれぞれの間でセパレータで
挟まれたセルをユニットとして構成されている。電極
は、ガス拡散の促進と集（給）電を行う電極基材（集電
体とも云う）と、実際に電気化学反応場となる電極触媒
層とから構成されている。たとえば固体高分子型燃料電
池のアノード電極では、燃料ガスが触媒表面で反応して
プロトンと電子を生じ、電子は電極基材に伝導し、プロ
トンは電解質のプロトン交換膜へと伝導する。このた
め、アノード電極には、ガス拡散性、電子電導性、イオ
ン電導性が良好なことが要求される。一方、カソード電
極では、酸化ガスが触媒層表面で、電解質から伝導して
きたプロトンと、電極基材から伝導してきた電子とが反
応して水を生成する。このため、ガス拡散性、電子電導
性、イオン電導性とともに、生成した水を効率よく排出
することも必要となる。

【０００５】このような点から、電極基材（集電体）に
は導電性を有しガス透過性の良好な多孔質導電シートが
用いられてきた。このような多孔質導電シートは、ガス
透過性は良好であるが、そのシート上に電極触媒層を塗
工すると空孔内への触媒塗液の浸み込む現象が見られ
た。浸み込んだ触媒は、プロトン交換膜との距離がある
ためにプロトン伝導性が低下し、また触媒層の膜厚が厚
くなるためにガスの拡散性が不良となる。このため、こ
の触媒浸み込み現象により、有効に利用されない触媒が
増すこととなる。燃料電池においては貴金属の触媒が用
いられるために、有効に使われない触媒が増すことは電
極のコストアップに繋がるものである。特に、固体高分
子型燃料電池は自動車用途への期待が高い。自動車用途
への適応には、性能と共にコストも重要な因子となる。
現在の固体高分子型燃料電池は、低コスト化がなされれ
ばより一層の普及が見込まれている。

【０００６】このため、触媒浸み込みの少ない電極が求
められており、種々の提案がなされていた。例えば、多
孔性の電極基材の空隙を炭素粒子で充填する、電極基材
表面に触媒浸み込み抑制層を設ける、などの公知例とし
て、特開平１０−２６１４２１号公報、ＷＯ９８／２７
６０６、特開平７−７８６１７号公報、特表平９−５０
１５４１号公報、特開平１０−９２４３９号公報、特開
平１０−９２４４０号公報などが開示されている。

【０００７】また、多孔性の電極基材に塗布することな
く、プロトン交換膜上に電極触媒層を設ける、塗工基材
に塗布した後に膜に転写するなどの公知例として、Ｊ．
Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１３９，Ｌ２８
（１９９２）、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａ Ａｃｔ
ａ，４０，３５５（１９９５）、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｃｈｅｍ．，２２，１（１９９２）などが開示
されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の提案において
は、電極基材への触媒層の浸み込みは抑制されるもの
の、燃料電池性能に悪影響を及ぼしていた。多孔性の電
極基材の空隙を炭素粒子で充填する、電極基材表面に触
媒浸み込み抑制層を設けるなどの方法においては、水
素、空気、あるいは加湿のための水蒸気などのガス拡散
性を阻害することとなり、拡散分極や活性化分極の増大
を来たし出力低下を招くことになった。

【０００９】また、多孔性の電極基材に塗布せずに、プ
ロトン交換膜上に電極触媒層を設ける、あるいは塗工基
材に塗布した後に膜に転写するなどの方法においては、
触媒塗液によるプロトン交換膜の膨潤を抑える目的で特
殊な工程が必要となり、煩雑な工程を有しコストがかか
るという問題があった。

【００１０】本発明は、上記課題を解決し、高出力性能
が発現され、触媒の利用効率が向上し、触媒量低減によ
る低コスト化電極が得られることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明において、上記課
題を解決するため下記構成を有する。

【００１２】すなわち、本発明の電極触媒層は、少なく
とも電極触媒とポリマから構成される触媒−ポリマ複合
体と、多孔質導電シートおよび／または非導電性布帛を
有してなる坦持層とが一体となった構造を有し、厚さが
５０μｍ以下であることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を説明する。

【００１４】本発明は、少なくとも電極触媒とポリマか
ら構成される触媒−ポリマ複合体と多孔質導電シート及
び／又は非導電性布帛よりなる坦持層（以下、単に「坦
持層」という）とが一体となった構造を有し、厚さが５
０μｍ以下であることを特徴とするものであり、ここで
用いられる坦持層、電極触媒、ポリマなどは特に限定さ
れるものではない。

【００１５】本発明において、触媒−ポリマ複合体と坦
持層が一体となった構造を有していることが特徴であ
る。ここで云う一体となった構造とは、坦持層の表面あ
るいは空隙内部表面に触媒−ポリマ複合体が存在する状
態、あるいは坦持層の空隙中に触媒−ポリマ複合体が充
填されている状態、触媒−ポリマ複合体が坦持層を覆っ
ている状態、を指している。また、触媒−ポリマ複合体
が厚さ方向に坦持層全体に均一に存在している必要は無
く、片面に寄った状態で存在していても構わない。但
し、厚さ方向とは垂直の方向、即ち、面方向には均一に
存在していることが好ましい。

【００１６】坦持層の多孔質導電性シートが後述のよう
に無機導電性繊維から構成されている場合には、触媒−
ポリマ複合体が繊維と繊維の隙間に存在している状態、
繊維の周りに存在している状態、繊維と繊維の交絡点に
存在している状態などが、一体となった構造である。

【００１７】本発明の電極触媒層は、触媒−ポリマ複合
体と坦持層が一体でない場合（つまり坦持層と触媒−ポ
リマ複合体が別々に離れている状態、坦持層から触媒−
ポリマ複合体の層が分割できる状態）とは異なる。一体
でない場合は、多孔質導電シートからなる電極基材上に
電極触媒層を設けた状態、あるいは電極触媒層を設けた
プロトン交換膜を多孔質導電シートからなる電極基材に
接合した状態となり、従来の電極基材−電極触媒層−プ
ロトン交換膜からなる膜−電極複合体（ＭＥＡ）の形態
と同じであるために本発明の実施態様とは異なるもので
ある。

【００１８】本発明において、電極触媒層の厚さは５０
μｍ以下であることが特徴であり、従来のリン酸型燃料
電池において１００〜３００μｍの電極基材と触媒−ポ
リマ複合体が一体となった電極触媒層とは基本的に異な
るものである。固体高分子型燃料電池は高出力が得られ
ることが特徴であり、このためには燃料電池の内部抵抗
を低くすることが必要であるが、低電流域での活性化分
極による電圧の低下、および高電流域での拡散分極によ
る電圧の低下を抑えることも重要である。いずれの分極
を抑えるにも電極触媒層の厚さが薄い方が好ましく、こ
の点から、本発明の電極触媒層の厚さが５０μｍ以下で
あることが必要となる。好ましくは３０μｍ以下、より
好ましくは２０μｍ以下である。ただし、後述のよう
に、非導電性布帛をプレスにより薄膜化を行うこと、あ
るいは触媒−ポリマ複合体と非導電性布帛とを一体化し
た後にプレスすること、さらには膜−電極複合体作成時
に電極基材と電極触媒層とプロトン交換膜とをプレスす
ること等、幾つかのプレス工程が行われるために、最終
的に使用されるときの電極触媒層の厚さが５０μｍ以下
であることが、本発明の特徴となる。

【００１９】本発明において、電極触媒層の厚さは、電
極断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察によって確認
できる。電極触媒層は金属の電極触媒である場合には、
ＳＥＭとＸ線マイクロアナリシス（ＸＭＡ）を併用（Ｓ
ＥＭ−ＸＭＡ）することで、電極触媒層の厚さを求める
ことが可能である。上記のＳＥＭあるいはＳＥＭ−ＸＭ
Ａ以外にも、特に限定されることなくさまざまな手法で
電極触媒層の厚みを求めることは可能である。特に電極
触媒層の形態が自立可能なシートであるために、通常の
厚み計で測定することが可能である。

【００２０】本発明の電極触媒層は、触媒−ポリマ複合
体が坦持層と一体となっていることが特徴であるため
に、電極触媒層の形態が自立可能なシートであることも
好ましい実施態様となる。従来の電極触媒層は、上述の
ように多孔質導電シートから成る電極基材上に設ける方
法、あるいはプロトン交換膜上に設ける方法で作成され
ていた。このため、電極触媒層はその完成以前から電極
基材あるいはプロトン交換膜と一体であった。本発明の
電極触媒層は、触媒−ポリマ複合体が坦持層と一体とな
っているために、電極基材あるいはプロトン交換膜から
独立して存在し得ることが特徴である。つまり、坦持層
が心材としての役割を果たしており、この坦持層が強度
維持することにより本発明の電極触媒層の形態が自立可
能なシート、即ち、他のシートと積層や接合されていな
くても、独立したシートとしてその形態を保て、自重程
度ではその構成要素が分離・分解しないシートとなるも
のである。ただし、本発明の電極触媒層が種々の電気化
学装置に適用される際には、電極基材やプロトン交換膜
と接合されて膜−電極複合体（ＭＥＡ）となっており、
このＭＥＡの状態では電極触媒層はもはやその形態が自
立シートであるかの区別は困難である。

【００２１】本発明に用いられる坦持層としては、電気
抵抗が低く、かつ気体が透過しやすい貫通の空隙を有す
る構造であれば特に限定されることなく用いることが可
能である。坦持層の多孔質導電シートの構成材として
は、たとえば、導電性無機物質を主とするものが挙げら
れ、この導電性無機物質としては、ポリアクリロニトリ
ルからの焼成体、ピッチからの焼成体、黒鉛及び膨張黒
鉛などの炭素材、ステンレススチール、モリブデン、チ
タンなどが例示される。導電性無機物質の形態は繊維状
あるいは粒子状など特に限定されないが、燃料電池など
のように電極活物質に気体を用いる電気化学装置に用い
る場合、ガス透過性の点から繊維状導電性無機物質（無
機導電性繊維）特に炭素繊維が好ましい。坦持層に関し
て、無機導電性繊維を用いた多孔質導電シートとして
は、織布あるいは不織布いずれの構造も使用可能であ
る。織布としては、平織、斜文織、朱子織、紋織、綴織
など特に限定されること無く用いられる。また、不織布
としては、抄紙法、ニードルパンチ法、スパンボンド
法、ウォータージェットパンチ法、メルトブロー法など
特に限定されること無く用いられる。また編物であって
も構わない。これらの布帛において、特に炭素繊維を用
いた場合、耐炎化紡績糸を用いた平織物を炭化あるいは
黒鉛化した織布、耐炎化糸をニードルパンチ法やウォー
タージェットパンチ法などによる不織布加工した後に炭
化あるいは黒鉛化した不織布、耐炎化糸あるいは炭化糸
あるいは黒鉛化糸を用いた抄紙法によるマット不織布な
どが好ましく用いられる。特に薄く強度のある布帛が得
られる点から不織布が好ましい。

【００２２】坦持層の多孔質導電シートの目付として
は、無機導電性繊維特に炭素繊維から作られている場合
においては１〜３０ｇ／ｍ²であるのが好ましい。１ｇ
／ｍ²未満では多孔質導電シートの強度が低くなる。３
０ｇ／ｍ²を超える多孔質導電シートが厚くなり電極触
媒層としての性能が低下する。

【００２３】坦持層の多孔質導電シートの電気抵抗は、
シート厚み方向の面積抵抗として５０Ω・ｃｍ²以下で
あることが好ましい。より好ましくは１Ω・ｃｍ²以
下、さらにより好ましくは１００ｍΩ・ｃｍ²以下であ
る。抵抗が高い場合、特に多孔質導電シートが厚いとき
には電極触媒層における性能が低下する。

【００２４】坦持層の多孔質導電シートの電気抵抗Ｒの
測定は、次の方法で行う。幅５０ｍｍ、長さ２００ｍ
ｍ、厚み１．５ｍｍの表面が平滑な平面を有するガラス
状炭素板の片面に、幅５０ｍｍ、長さ２００ｍｍ、厚み
０．１ｍｍの銅箔が貼着した試験電極板を２枚用意す
る。２枚の試験電極板を、実質的に均一な間隔を保ち、
ガラス状炭素板の面同士が対向させる。２枚の試験電極
板の、それぞれの一端に電流用の端子を、それぞれの他
端に電圧用の端子を設ける。直径４６ｍｍの円形に切り
出した多孔質導電シートを前記間隙に挿入し、２枚の試
験電極板の中央部に載置する。載置したシートに０．９
８ＭＰａの圧力を作用させるように試験電極板が移動す
る。電流用の端子から２枚の試験電極板間に１Ａの電流
を流す。電圧用の端子にて、この時の電圧Ｖ（Ｖ）を測
定する。測定された電圧Ｖの値から、次式により抵抗Ｒ
（ｍΩ・ｃｍ²）が求められる。 Ｒ＝Ｖ×２．３×２．３×π×１０００ ここで、πは円周率である。

【００２５】坦持層の多孔質導電シートとして、炭素繊
維からなる無機導電性繊維を用いている場合、炭素繊維
としては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊
維、フェノール系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨ
ン系炭素繊維などが例示される。なかでも、ＰＡＮ系炭
素繊維が好ましい。ＰＡＮ系炭素繊維はピッチ系炭素繊
維にくらべて圧縮強さ、引張破断伸度が大きく、折れに
くい。このことは、炭素繊維を構成する炭素の結晶化の
相異によると考えられる。折れにくい炭素繊維を得るた
めには、炭素繊維の熱処理温度は２，５００℃以下が好
ましく、２，０００℃以下がより好ましい。

【００２６】坦持層の多孔質導電シートに用いられる無
機導電性繊維の直径は、２０μｍ以下であるのが好まし
い。より好ましいのは１２μｍ以下、さらに好ましいの
は８μｍ以下である。繊維径が太いと多孔質導電シート
の厚みが厚くなり、電極性能が低下する。

【００２７】坦持層の多孔質導電シートは、水の滞留に
よるガス拡散・透過性の低下を防ぐために行う撥水処
理、水の排出路を形成するための部分的撥水、親水処理
や、抵抗を下げるために行われる炭素粉末の添加等を行
うことも好ましい実施態様である。

【００２８】本発明の坦持層に用いられる非導電性布帛
としては、気体が透過しやすい貫通の空隙を有する構造
であれば特に限定されることなく用いることが可能であ
る。非導電性布帛の構成材としては、たとえば、非導電
性繊維であれば特に限定されること無く用いられる。

【００２９】坦持層の非導電性布帛を構成する非導電性
繊維としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレ
ン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パー
フルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、
テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦ
Ｅ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化
ビニル（ＰＶＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン
（ＣＴＦＥ）、塩素化ポリエチレン、耐炎化ポリアクリ
ロニトリル、ポリアクリロニトリル、ポリエステル、ポ
リアミド、ポリエチレン、ポリプロピレンなど特に限定
されること無く使用可能である。これらの非導電性繊維
の中でも、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ、ＰＶ
ＤＦ、ＰＶＦ、ＣＴＦＥなどのフッ素原子含有ポリマか
らなる繊維が、電極反応時の耐食性などの点から好まし
いものである。

【００３０】坦持層の非導電性布帛としては織布あるい
は不織布いずれの構造も使用可能である。織布として
は、平織、斜文織、朱子織、紋織、綴織など特に限定さ
れること無く用いられる。また、不織布としては、抄紙
法、ニードルパンチ法、スパンボンド法、ウォータージ
ェットパンチ法、メルトブロー法など特に限定されるこ
と無く用いられる。また編物であっても構わない。これ
らの布帛において、特に平織物、ニードルパンチ法やウ
ォータージェットパンチ法などによる不織布、抄紙法に
よるマット不織布などが好ましく用いられる。特に多孔
質で薄く強度のある布帛が得られる点から不織布が好ま
しい。

【００３１】本発明の特徴は、触媒−ポリマ複合体が坦
持層（ここでは非導電性布帛）と一体となっていること
が特徴であり、従来の非導電性の延伸多孔質ＰＴＦＥの
空隙中に電極触媒と高分子固体電解質を充填した構造と
は異なるものである。特に非導電性布帛は、延伸多孔質
ＰＴＦＥに比べて触媒−ポリマ複合体の保持性能が高
い。このため延伸多孔質ＰＴＦＥへの触媒塗布および乾
燥が複数回必要であるのに対し、より少ない塗布あるい
は含浸工程で済む。また、延伸多孔ＰＴＦＥがフィルム
状であるのに対して、本発明では布帛であるために取り
扱い性が良好であり作業性に優れるという特徴を有す
る。

【００３２】坦持層の非導電性布帛の厚さは、電極触媒
層の厚さと同様に５０μｍ以下であることが好ましい。
また、プレスなどによって非導電性布帛作成時の厚さか
ら薄膜化が可能である。

【００３３】坦持層の非導電性布帛の目付としては、無
機導電性繊維特に炭素繊維から作られている場合におい
ては１〜６０ｇ／ｍ²であるのが好ましい。１ｇ／ｍ²未
満では多孔質導電シートの強度が低くなる。６０ｇ／ｍ
２を超える多孔質導電シートが厚くなり電極触媒層とし
ての性能が低下する。

【００３４】坦持層の非導電性布帛に用いられる非導電
性繊維の直径は、３０μｍ以下であるのが好ましい。よ
り好ましいのは２０μｍ以下、さらに好ましいのは１０
μｍ以下である。繊維径が太いと多孔質導電シートの厚
みが厚くなり、電極性能が低下する。ただし、上述のよ
うに、非導電性布帛をプレスすることも薄膜化の点から
好ましいものであり、プレス前の繊維径は特に限定され
ない。

【００３５】坦持層の非導電性布帛は、水の滞留による
ガス拡散・透過性の低下を防ぐために行う撥水処理、水
の排出路を形成するための部分的撥水、親水処理や、抵
抗を下げるために行われる無機導電性粉末の添加等を行
うことも好ましい実施態様である。

【００３６】坦持層の多孔質導電シートは、上述のよう
に無機導電性繊維からなる場合、密度の向上、電気抵抗
の低減などの点から、導電性粒子、特に導電性無機粒子
を含むことも好ましい実施態様である。このような導電
性無機粒子としては、電気抵抗や耐食性の点から炭素
材、特に炭素粒子が好ましい。

【００３７】このような導電性無機粒子としては、例え
ば、カーボンブラック粉末、黒鉛粉末、膨張黒鉛粉末、
金属粉末、セラミックス粉末などを含んでも良いが、電
子電導性と耐触性の点から、カーボンブラック、黒鉛質
や炭素質の炭素材が好ましく挙げられる。このような炭
素材としては、オイルファーネスブラック、チャネルブ
ラック、ランプブラック、サーマルブラック、アセチレ
ンブラックなどのカーボンブラックが、電子電導性と比
表面積の大きさから好ましいものである。オイルファー
ネスブラックとしては、キャボット社製バルカンＸＣ−
７２、バルカンＰ、ブラックパールズ８８０、ブラック
パールズ１１００、ブラックパールズ１３００、ブラッ
クパールズ２０００、リーガル４００、ライオン社製ケ
ッチェンブラックＥＣ、三菱化学社製＃３１５０、＃３
２５０などが挙げられ、アセチレンブラックとしては電
気化学工業社製デンカブラックなどが挙げられる。また
カーボンブラックのほか、天然の黒鉛、ピッチ、コーク
ス、ポリアクリロニトリル、フェノール樹脂、フラン樹
脂などの有機化合物から得られる人工黒鉛や炭素などが
ある。また、これら炭素材を後処理加工した炭素材も用
いることが可能である。このような炭素材の中でも、特
に、キャボット社製のバルカンＸＣ−７２、電気化学工
業社製のデンカブラック、ライオン社製のケッチェンブ
ラックなどが電子電導性の点から好ましく用いられる。

【００３８】なお、坦持層に対する導電性粒子の添加量
としては、要求される電極特性や用いられる物質の比表
面積や電子抵抗などに応じて適宜決められるべきもので
あり特に限定されない。

【００３９】坦持層（特に主として多孔質導電シートを
有してなる場合）は、上記の導電性粒子のほか、高分子
物質を添加することも可能である。これにより圧縮や引
張りに強くなり、強度、ハンドリング性を高め、無機導
電性物質が坦持層から外れたり、坦持層の厚み方向を向
くのを防止できる。特に、無機導電性短繊維を抄紙して
坦持層を作成する際には、高分子物質を結着剤として用
いることは重要である。高分子物質を結着させる方法と
しては、無機導電性物質を実質的に二次元平面内におい
て無作為な方向に配向させるときに繊維状、粒状、液状
の高分子物質を混合する方法と、無機導電性物質が実質
的に二次元平面内において無作為な方向に配向された集
合体に繊維状、液状の高分子物質を付着させる方法等が
ある。

【００４０】坦持層の無機導電性物質を結着する高分子
物質としては、特に限定されるものではないが電極性能
の点からフッ素原子を含有する高分子物質が好ましく用
いられる。特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）
などが好ましく用いられる。

【００４１】上記のような高分子物質の坦持層としての
多孔質導電シートに対する含有率は、０．１〜５０重量
％の範囲にあるのが好ましい。多孔質導電シートの電気
抵抗を低くするためには、高分子物質の含有率は少ない
ほうがよいが、０．１重量％未満ではハンドリングに耐
える強度が不足し、無機導電性物質の脱落も多くなる。
逆に、４０重量％を超えると多孔質導電シートの電気抵
抗が増えてくるという問題が生じる。より好ましくは、
１０〜３０重量％の範囲である。

【００４２】坦持層の多孔質導電シートに添加した高分
子物質は、２００℃以上で焼成することも好ましい実施
態様である。撥水処理に用いられる上記のフッ素樹脂
は、融点以上に加熱することで、撥水性と結着性が向上
する。また、フッ素樹脂以外の高分子物質においても、
焼成により結着力が向上するほか、電気抵抗の低下、耐
食性の向上が見られる。

【００４３】坦持層の多孔質導電シートは、上記の炭素
繊維などの無機導電性繊維から構成されるほかに、繊維
を用いずに導電性粒子のみとポリマを用いて構成される
ものでも構わない。このような導電性粒子としては上述
のようにカーボンブラックや黒鉛などの炭素粒子が好ま
しく用いられる。またポリマとしては、上述のようにフ
ッ素原子を含有するものが好ましく用いられる。導電性
粒子とポリマの比率は特に限定されるものではない。

【００４４】坦持層の非導電性布帛は、上記の導電性粒
子のほか、高分子物質を添加することも可能である。こ
れにより圧縮や引張りに強くなり、強度、ハンドリング
性を高め、無機導電性物質が非導電性布帛から外れるの
を防止できる。

【００４５】上記のような高分子物質の非導電性布帛に
対する含有率は、０．１〜５０重量％の範囲にあるのが
好ましい。非導電性布帛の電気抵抗を低くするために
は、高分子物質の含有率は少ないほうがよいが、０．１
重量％未満ではハンドリングに耐える強度が不足し、無
機導電性物質の脱落も多くなる。より好ましくは、１０
〜３０重量％の範囲である。

【００４６】担持層の非導電性布帛は、熱処理、延伸、
プレスなどの後処理を行うことも好ましい実施態様であ
る。これらの後処理により、薄膜化、空隙率増加、強度
増加などの好ましい効果が期待できる。

【００４７】本発明の触媒-ポリマ複合体を構成する電
極触媒は、特に限定されることなく公知のものを利用す
ることが可能である。本発明の電極触媒層を燃料電池に
用いる場合には、特に限定されるものではないが、白
金、パラジウム、金、ルテニウム、イリジウムなどの貴
金属触媒が好ましく用いられる。また、これらの貴金属
触媒の合金、混合物など、２種以上の元素が含まれてい
ても構わない。

【００４８】本発明の電極触媒は、電子伝導性を付与し
効率よく分散する目的で、導電性粒子に担持された状態
で使用されることも好ましい実施態様である。電極触媒
を担持する導電性粒子としては、カーボンブラックなど
の炭素材が好ましい。このような炭素材としては、オイ
ルファーネスブラック、チャネルブラック、ランプブラ
ック、サーマルブラック、アセチレンブラックなどのカ
ーボンブラックが、電子電導性と比表面積の大きさから
好ましいものである。オイルファーネスブラックとして
は、キャボット社製バルカンＸＣ−７２、バルカンＰ、
ブラックパールズ８８０、ブラックパールズ１１００、
ブラックパールズ１３００、ブラックパールズ２００
０、リーガル４００、ライオン社製ケッチェンブラック
ＥＣ、三菱化学社製＃３１５０、＃３２５０などが挙げ
られ、アセチレンブラックとしては電気化学工業社製デ
ンカブラックなどが挙げられる。またカーボンブラック
のほか、天然の黒鉛、ピッチ、コークス、ポリアクリロ
ニトリル、フェノール樹脂、フラン樹脂などの有機化合
物から得られる人工黒鉛や炭素などがある。これらの炭
素材の形態としては、粒子状のほか繊維状も用いること
ができる。また、これら炭素材を後処理加工した炭素材
も用いることが可能である。このような炭素材の中で
も、特に、キャボット社製のバルカンＸＣ−７２が電子
電導性の点から好ましく用いられる。導電性粒子に対す
る電極触媒の担持量は、５〜８０重量％が好ましく、２
０〜６０％が特に好ましい。担持量が少ない場合には電
極触媒層が嵩高く厚くなり、多い場合には触媒−ポリマ
複合体の分散性が不良となることにより電極性能が低下
するので好ましくない。

【００４９】本発明の触媒−ポリマ複合体に含まれるポ
リマとしては、求められる電極性能に応じて適宜選択さ
れ、特に限定されるものではないが、フッ素原子を含有
するポリマが好ましい。このようなフッ素原子含有ポリ
マとしては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦ
Ａ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化
ビニル（ＰＶＦ）など、あるいはこれらの共重合体、こ
れらモノマ単位とエチレンやスチレンなどの他のモノマ
との共重合体、さらには、ブレンドなども用いることが
できる。

【００５０】また、本発明の触媒−ポリマ複合体に含ま
れるポリマとしてプロトン交換基を有するポリマがさら
に好ましく用いられる。プロトン交換基としては、スル
ホン酸基、カルボン酸基、リン酸基などが好適であり好
ましく用いられる。なかでも、フルオロアルキルエーテ
ル側鎖とフルオロアルキル主鎖とから構成されるプロト
ン交換基を有するポリマが最も好ましく用いられる。た
とえば、ＤｕＰｏｎｔ社製のＮａｆｉｏｎ、旭化成社製
のＡｃｉｐｌｅｘ、旭硝子社製Ｆｌｅｍｉｏｎなどが好
ましい。これらのプロトン交換基含有ポリマを溶液また
は分散液の状態で電極触媒と混合することにより触媒−
ポリマ複合体が構成される。この際に、プロトン交換基
含有ポリマを溶解あるいは分散化する溶媒は特に限定さ
れるものではないが、プロトン交換基含有ポリマの溶解
性の点から極性溶媒が好ましい。プロトン交換基を有す
る上述のフッ素原子を含むポリマや、エチレンやスチレ
ンなどの他のポリマ、これらの共重合体やブレンドであ
っても構わない。

【００５１】触媒−ポリマ複合体における電極触媒とポ
リマの比率は、要求される電極特性や用いられるプロト
ン交換基含有ポリマのイオン電導度などに応じて適宜決
められるべきものであり、特に限定されるものではない
が、重量比で１〜８０％が好ましく、５〜５０％がさら
に好ましい。ポリマが少ない場合は触媒−ポリマ複合体
と坦持層が一体となる構造が弱くなることや、イオン伝
導度が低くなり、また、多い場合はガス透過性を阻害す
る点で、いずれも電極性能を低下させる。

【００５２】本発明の触媒−ポリマ複合体には、上述の
電極触媒、電極触媒担持カーボン、あるいはポリマなど
のほかに、種々の物質を添加することも好ましいもので
ある。特に、電子伝導性向上の点から、導電剤を加える
ことも好ましい実施態様となる。このような導電剤とし
ては、特に限定されるものではないが、上述のカーボン
ブラックなどの炭素粒子が好ましく用いられる。これら
導電剤の添加量としては、要求される電極特性や用いら
れる物質の比表面積や電子抵抗などに応じて適宜決めら
れるべきものであるが、電極触媒層中の重量比率として
１〜８０％が好ましく、１０〜３０％がさらに好まし
い。電子伝導体は、少ない場合は電子抵抗が低くなり、
多い場合はガス透過性を阻害するほか触媒利用率が低下
するなど、いずれも電極性能を低下させる。

【００５３】本発明の電極触媒層中に含まれる触媒−ポ
リマ複合体が、三次元網目微多孔質構造を有することも
好ましい実施態様である。なお、「三次元網目微多孔構
造」とは、触媒−ポリマ複合体が立体的に繋がった三次
元状の網目構造を有している状態をいう。

【００５４】電極触媒層に含まれる触媒−ポリマ複合体
が三次元網目微多孔質構造を有している場合、その微多
孔径が０．０５〜５μｍであることが好ましい。より好
ましくは、０．１〜１μｍである。微多孔径は、走査型
電子顕微鏡（ＳＥＭ）などで、表面を撮影した写真か
ら、２０個以上好ましくは１００個以上の平均から求め
ることができ、通常は１００個で測定できる。湿式凝固
法によって製造された場合の本発明の微多孔質構造の触
媒層は、微多孔径の分布が広いのでできるだけ多くの孔
径の平均をとることが好ましい。

【００５５】三次元網目微多孔質構造の空孔率は、１０
〜９５％であることが好ましい。より好ましくは５０〜
９０％である。空孔率は、触媒層全体積から多孔質導電
シートの占める体積を減じた残りの体積（Ｖ₁）から、
さらに触媒−ポリマ複合体の占める体積（Ｖ₂）を減じ
たものをＶ₁で除した百分率（％）（＝（Ｖ₁−Ｖ₂）／
Ｖ₁×１００）である。

【００５６】電極触媒層に含まれる触媒−ポリマ複合体
は、特に湿式凝固法により作成された三次元網目微多孔
質構造のものは、空孔率が大きくガス拡散性や生成水の
排出が良好であり、かつ電子伝導性やプロトン伝導性も
良好である。従来の多孔化では、触媒粒子径や添加ポリ
マの粒子径を増大させる、あるいは造孔剤を用いて空孔
を形成させるなどが行われているが、このような多孔化
方式では触媒担持カーボン間やプロトン交換樹脂間の接
触抵抗が電極触媒層に比べて大きくなってしまう。それ
に対して、湿式凝固法による三次元網目微多孔質構造で
は、触媒担持カーボンを含んだポリマ複合体が三次元網
目状になっているので、このポリマ複合体を電子やプロ
トンが伝導しやすく、さらに微多孔質構造のためガス拡
散性や生成水の排出も良好な構造となっている。

【００５７】電極触媒層に含まれる触媒−ポリマ複合体
が三次元微多孔質構造を有している場合においても、触
媒や電子伝導体、プロトン伝導体に用いられる物質は従
来と同様の物質を用いることが可能である。ただし、三
次元網目微多孔質構造を有する電極触媒層を作成する際
に湿式凝固法によることが好ましい。従って、前記の場
合、この湿式凝固法に適したポリマを用いることが好ま
しく、また、触媒粒子を良く分散し、燃料電池内の酸化
−還元雰囲気で劣化しないポリマを用いることが好まし
い。このようなポリマとしては、フッ素原子を含有する
ポリマが挙げられ、特に限定されるものではないが、た
とえば、フルオロアルキルエーテル側鎖とフルオロアル
キル主鎖とから構成されるプロトン交換基を有するポリ
マが最も好ましく用いられ、その他にはポリフッ化ビニ
ル（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポ
リヘキサフルオロプロピレン（ＦＥＰ）、ポリパーフル
オロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）など、あるいは
これらの共重合体、これらモノマ単位とエチレンやスチ
レンなどの他のモノマとの共重合体（例えば、ヘキサフ
ルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体）、さら
には、ブレンドなども用いることができる。

【００５８】この中でも、フルオロアルキルエーテル側
鎖とフルオロアルキル主鎖とから構成されるプロトン交
換基を有するポリマが最も好ましく、Ｄｕ Ｐｏｎｔ社
製Ｎａｆｉｏｎ、旭化成社製Ａｃｉｐｌｅｘ、旭硝子社
製Ｆｌｅｍｉｏｎなどを良溶媒（溶解溶媒）としてアル
コール、水やその他の極性溶媒に溶かしたものあるいは
分散したものが好ましく用いられる。これらの溶液に電
極触媒を加えて良く混練し、貧溶媒（凝固溶媒）と接触
させることで湿式凝固を行い、三次元微多孔質構造を有
する触媒−ポリマ複合体が作成される。良溶媒として
は、水、メタノール、エタノール、ｉ−プロパノール、
Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルスルフ
ォキシド、ジメチルイミダゾリジノンなどの極性溶媒が
挙げられ、貧溶媒としては、酢酸ブチル、酢酸エチル、
酢酸イソブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エ
チル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、
メチルエチルカーボネートなどのエステル類、テトラヒ
ドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類、などの
低誘電率溶媒が挙げられるが、これらに限定されるもの
ではない。

【００５９】また、触媒−ポリマ複合体のポリマとし
て、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ヘキサフルオ
ロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体などを用いる
場合には、良溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン、
Ｎ，Ｎ−ジメチルスルフォキシド、ジメチルイミダゾリ
ジノン、ジメチルスルフォキシドなどの非プロトン性極
性溶媒が挙げられ、水、メタノール、エタノール、ｉ−
プロパノールなどのプロトン性極性溶媒を凝固溶媒とす
る湿式凝固法を行う。これらのポリマを用いた場合に
は、電極触媒層内のプロトン伝導性向上のために、上述
のプロトン伝導体を添加することが好ましい。

【００６０】触媒−ポリマ複合体に用いられるポリマ
は、上記のフッ素原子を含有するポリマやプロトン交換
基を含むポリマを共重合あるいはブレンドして用いるこ
とも好ましいものである。特にポリフッ化ビニリデン、
ポリ（ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン）
共重合体などと、プロトン交換基にフルオロアルキルエ
ーテル側鎖とフルオロアルキル主鎖を有するNafionなど
のポリマを、ブレンドすることは電極性能の点から好ま
しいものである。

【００６１】触媒−ポリマ複合体の主たる成分は好適に
は触媒担持カーボンとポリマであり、それらの比率は必
要とされる電極特性に応じて適宜決められるべきであり
特に限定されるものではないが、触媒担持カーボン／ポ
リマの重量比率で５／９５〜９５／５が好ましく用いら
れる。特に固体高分子型燃料電池用電極触媒層として用
いる場合には、触媒担持カーボン／ポリマ重量比率で４
０／６０〜８５／１５が好ましいものである。

【００６２】触媒−ポリマ複合体を坦持層と一体化させ
る方法としては、特に限定されるものではないが、含浸
法、塗布法などが好ましい方法である。含浸法は、触媒
−ポリマ複合体乃至はその前駆体が含まれる液体中に坦
持層を浸漬し、坦持層の空隙中に触媒−ポリマ複合体を
浸み込ませることにより行われる。なお、触媒−ポリマ
複合体の前駆体とは、電極触媒層乃至は燃料電池電極の
形成が完了するまでには、当該複合体を形成し得るよう
な材料等であり、例えば、触媒とポリマの混合溶液、触
媒とポリマの単量体の混合物などが例示できるが特に限
定されるものではない。塗布法は、坦持層上に触媒−ポ
リマ複合体が含まれる液体を塗工すること等により行わ
れる。塗工方法については、特に限定されるべきもので
はないが、ナイフコーター、バーコーター、スプレー、
ディップコーター、スピンコーター、ロールコーター、
ダイコーター、カーテンコーター、刷毛塗りなどの一般
的な塗布方法が用いられる。含浸法、塗布法のいずれの
場合においても、触媒−ポリマ複合体が含まれる液体の
溶媒、粘度、固形分などは、坦持層の空隙率や構成する
物質の表面状態などにより適宜選択されるものであり、
特に限定され得るものではない。

【００６３】本発明の電極触媒層は、プロトン交換膜と
電極基材と共に膜−電極複合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａ
ｎｅ Ｅｌｅｃｔｏｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を構成
することも本発明の好ましい実施態様である。

【００６４】本発明の膜−電極複合体に用いられるプロ
トン交換膜は特に限定されるものではないが、フッ素原
子含有のポリマが、電極内の酸化−還元雰囲気での耐久
性という観点から好ましい。また、プロトン交換膜のプ
ロトン交換基としては、スルホン酸基、カルボン酸基、
リン酸基など特に限定されるものではない。

【００６５】このプロトン交換膜は、上記のプロトン交
換基、特にスルホン酸基を有する、スチレン−ジビニル
ベンゼン共重合体などの炭化水素系と、フッ素原子含有
ポリマ、特にフルオロアルキルエーテル側鎖とフルオロ
アルキル主鎖とから構成される共重合体のパーフルオロ
系に大別され、燃料電池が用いられる用途や環境に応じ
て適宜選択されるべきものであるが、フッ素原子含有ポ
リマ、特にパーフルオロ系が燃料電池寿命の点から好ま
しいものである。また、部分的にフッ素原子置換した部
分フッ素膜も好ましく用いられる。パーフルオロ膜で
は、DuPont社製Nafion、旭化成製Aciplex、旭硝子製Fle
mion、ジャパンゴアテックス社製Goa-selectなどが例示
され、部分フッ素膜では、トリフルオロスチレンスルホ
ン酸の重合体やポリフッ化ビニリデンにスルホン酸基を
導入したものなどがある。また、プロトン交換膜は１種
のポリマばかりでなく、２種以上のポリマの共重合体や
ブレンドポリマ、２種以上の膜を貼り合わせた複合膜、
プロトン交換膜を不織布や多孔フィルムなどで補強した
膜なども用いることができる。

【００６６】本発明の膜−電極複合体に用いられる電極
基材としては、電気抵抗が低く、集（給）電を行えるも
のであればとくに限定されることなく用いることが可能
であるが、特に多孔質導電シートにおいて本発明の特徴
が発現されるものである。電極基材に用いられる導電性
多孔質シートは、前述の電極触媒層に用いられる多孔質
導電シートと何ら異なることなく適用可能である。ただ
し、電極触媒層に用いられる多孔質導電シートの厚さが
５０μｍ以下であるのに対し、電極基材に用いられる多
孔質導電シートの厚さは５０〜４００μｍが好ましく用
いられるものである。電極基材に用いられる導電性多孔
質シートは、ガス透過性が良好であり電気抵抗の低いシ
ートであれば特に限定されること無く用いることが可能
である。

【００６７】電極基材の構成材としては、たとえば、導
電性無機物質を主とするものが挙げられ、この導電性無
機物質としては、ポリアクリロニトリルからの焼成体、
ピッチからの焼成体、黒鉛及び膨張黒鉛などの炭素材、
ステンレススチール、モリブデン、チタンなどが例示さ
れる。導電性無機物質の形態は繊維状あるいは粒子状な
ど特に限定されないが、燃料電池などのように電極活物
質に気体を用いる電気化学装置に用いる場合、ガス透過
性の点から繊維状導電性無機物質（無機導電性繊維）特
に炭素繊維が好ましい。無機導電性繊維を用いた多孔質
導電シートとしては、織布あるいは不織布いずれの構造
も使用可能である。たとえば、東レ（株）製カーボンペ
ーパーＴＧＰシリーズ、ＳＯシリーズ、Ｅ−ＴＥＫ社製
カーボンクロスなどが用いられる。

【００６８】本発明に用いられる電極基材としては、厚
み方向に２．９ＭＰａの一様な面圧を加えたときの厚み
が０．０５〜０．４ｍｍであるものが好ましい。より好
ましくは０．０８〜０．２ｍｍである。０．０５ｍｍよ
り薄い場合、燃料電池に用いる際にセパレータのガス流
路に電極基材が埋没し、面方向への拡散・透過性が低く
なり、強度が弱く作業性に乏しくなる。０．４ｍｍより
も厚い場合、厚み方向の電気抵抗が増えてくる。なお、
厚みは、電極基材を均一な厚みで平滑な表面を有する２
枚のガラス状炭素板で挟み、２．９ＭＰａの一様の面圧
で加圧し、電極基材を挟まないときと挟んだときとのガ
ラス状炭素板の間隔の差から求める。

【００６９】電極基材の目付としては１０〜２２０ｇ／
ｍ²であるのが好ましい。より好ましくは２０〜１２０
ｇ／ｍ²である。１０ｇ／ｍ²未満では電極基材の強度が
低くなる。また、高分子電解質膜、触媒層、電極基材の
一体化時や電池に組んだときに電極基材が薄くなり面方
向への拡散・透過効果が不十分になる。２２０ｇ／ｍ ²
を超えると電池に組んだ時に電極基材が厚くなり抵抗が
大きくなる。

【００７０】電極基材の密度は、厚み方向に２．９ＭＰ
ａの一様な面圧を加えたときに０．３〜０．８ｇ／ｃｍ
³であるのが好ましい。より好ましいのは０．３５〜
０．７ｇ／ｃｍ³であり、さらに好ましいのは０．４〜
０．６ｇ／ｃｍ³である。厚み方向に２．９ＭＰａの一
様な面圧を加えたときの電極基材の密度は、電極基材の
目付と厚み方向に２．９ＭＰａの一様な面圧を加えたと
きの電極基材の厚みから計算によって求める。電極基材
は、拡散・透過性を高くするためには気孔率を高くする
必要があるが、厚み方向に２．９ＭＰａの一様な面圧を
加えたときの密度が０．８ｇ／ｃｍ³よりも大きくなる
と気孔率が下がり、拡散・透過性が不十分になる。ま
た、０．３ｇ／ｃｍ³よりも小さいと、厚み方向の抵抗
値が大きくなる。

【００７１】電極基材は、厚み方向への面圧による加圧
を行わない状態で、厚み方向に１４ｃｍ／秒の空気を透
過させたときの圧力損失が、９８Ｐａ（１０ｍｍＡｑ）
以下であるのが電極基材のガス拡散性の点で好ましい。
より好ましいのは２９Ｐａ（３ｍｍＡｑ）以下であり、
さらに好ましいのは９．８Ｐａ（１ｍｍＡｑ）以下であ
る。

【００７２】電極基材の引っ張り強さは、０．４９Ｎ／
１０ｍｍ幅以上が好ましく、１．９６Ｎ／１０ｍｍ幅以
上がより好ましく、４．９Ｎ／１０ｍｍ幅以上が更に好
ましい。引っ張り強さが低いと、電極機材の高次加工に
おいて、シートが破損する可能性が増すという問題があ
る。

【００７３】多孔質導電性シートの電気抵抗は、１００
ｍΩ・ｃｍ²以下であることが好ましく、５０ｍΩ・ｃ
ｍ²以下であることがより好ましく、１５ｍΩ・ｃｍ²以
下であることが更に好ましい。後述のように撥水性のフ
ッ素樹脂を含む電極基材の電気抵抗は、１５０ｍΩ・ｃ
ｍ²以下であることが好ましく、７０ｍΩ・ｃｍ以下で
あることがより好ましく、３０ｍΩ・ｃｍ²以下である
ことが更に好ましい。

【００７４】電極基材には、上記に加え、実質的に二次
元平面内において無作為な方向に配向された無機導電性
繊維を高分子物質で結着してなる紙状シートを含み、無
機導電性繊維の長さが、少なくとも３ｍｍで、かつ、シ
ートの厚みの少なくとも５倍である多孔質導電シートを
用いることもできる。ここで、シートの厚みはＪＩＳＰ
８１１８に準じて測定する。測定時の面圧は１３ｋＰａ
とする。無機導電性繊維が実質的に二次元平面内におい
て配向されているということの意味は、無機導電性繊維
がおおむね一つの面を形成するように横たわっていると
いう意味である。このことにより無機導電性繊維による
対極との短絡や無機導電性繊維の折損を防止することが
できる。

【００７５】電極基材の強度やハンドリング性を高く
し、無機導電性繊維を実質的に二次元平面内において配
向させるために、無機導電性繊維の長さは少なくとも３
ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは４．５ｍｍ以上、
さらに好ましくは６ｍｍ以上とする。３ｍｍ未満では、
強度、ハンドリング性を保つのが難しくなる。ただし、
繊維長の異なる無機導電性繊維を混合することも好まし
いものであり、この場合は、長い繊維長の無機導電性繊
維が３ｍｍ以上であることが好ましく、短い繊維長の無
機導電性繊維は３ｍｍ未満であっても構わない。また、
無機導電性繊維を実質的に二次元平面内において無作為
な方向に配向させるために、無機導電性繊維の長さは電
極基材の厚みの５倍以上、好ましくは８倍以上、さらに
好ましくは１２倍以上とする。５倍未満では、二次元へ
の配向の確保が難しくなる。無機導電性繊維の長さの上
限は、実質的に二次元平面内において無作為な方向に配
向させるためには３０ｍｍ以下が好ましく、１５ｍｍ以
下がより好ましく、８ｍｍ以下がさらに好ましい。無機
導電性繊維が長すぎると分散不良を発生しやすく、多数
の繊維が束状のまま残る場合がある。その場合、束状の
部分は空隙率が低く、加圧時の厚みが厚くなるために加
圧時に高い圧力がかかり、電極基材の破壊や、高分子電
解質膜や電極触媒層の局部的な薄層化等の問題が起こり
やすくなる。

【００７６】電極基材の作成において、無機導電性繊維
を実質的に二次元平面内において無作為な方向に配向さ
せる方法としては、液体の媒体中に無機導電性繊維を分
散させて抄造する湿式法や、空気中で無機導電性繊維を
分散させて降り積もらせる乾式法がある。無機導電性繊
維を確実に実質的に二次元平面内において配向させるた
め、また、無機導電性繊維の強度を高くするためには、
湿式法、特にいわゆる抄紙法が好ましい。

【００７７】電極基材に用いられる無機導電性繊維が炭
素繊維の場合は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭
素繊維、フェノール系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レ
ーヨン系炭素繊維などが例示される。なかでも、ＰＡＮ
系炭素繊維が好ましい。ＰＡＮ系炭素繊維はピッチ系炭
素繊維にくらべて圧縮強さ、引張破断伸度が大きく、折
れにくい。このことは、炭素繊維を構成する炭素の結晶
化の相異によると考えられる。折れにくい炭素繊維を得
るためには、炭素繊維の熱処理温度は２，５００℃以下
が好ましく、２，０００℃以下がより好ましい。

【００７８】本発明の電極基材中に用いられる炭素短繊
維は、直径Ｄ（μｍ）と、引張強さσ（ＭＰａ）と、引
張弾性率Ｅ（ＭＰａ）との関係が次式を満足しているの
がよい。そのような炭素短繊維からなる電極基材は、壊
れにくいためである。すなわち、炭素短繊維の直径が細
く、引張強さが強く、引張弾性率が低いほうが炭素短繊
維は折れにくく、加圧時に電極基材が壊れにくくなる。 σ／（Ｅ×Ｄ）≧０．５×１０^-3 ここで、炭素繊維の引張強さ、引張弾性率はＪＩＳ Ｒ
７６０１に準じて測定する。偏平な断面の炭素繊維の場
合、長径（ａ）と短径（ｂ）の平均値（（ａ＋ｂ）／
２）を直径とする。種類の異なる炭素短繊維が混合され
ている場合、Ｄ、σ、Ｅについてそれぞれ重量平均した
値を用いる。好ましくはσ／（Ｅ×Ｄ）≧１．１×１０
^-3であり、より好ましくはσ／（Ｅ×Ｄ）≧２．４×１
０^-3である。

【００７９】炭素短繊維の引張破断伸度は、電極基材の
強度のため、０．７％以上であるのが好ましく、より好
ましくは１．２％以上であり、さらに好ましくは１．８
％以上である。引張破断伸度は引張強さ（σ）を引張弾
性率（Ｅ）で除した値である。

【００８０】電極基材に用いられる無機導電性繊維の直
径は、２０μｍ以下であるのが好ましい。より好ましい
のは１２μｍ以下、さらに好ましいのは８μｍ以下であ
る。電極基材の表面には、無機導電性繊維の直径の５〜
１０倍の直径の空隙が観察される。この空隙は繊維径が
太くなると大きくなる。

【００８１】電極基材に用いられる無機導電性繊維の体
積抵抗率は、電極基材の低抵抗化のため２００μΩ・ｍ
以下が好ましく、５０μΩ・ｍ以下がより好ましく、１
５μΩ・ｍ以下がさらに好ましい。無機導電性繊維の体
積抵抗率の測定はＪＩＳ Ｒ７６０１に準じて行う。前
記測定処方で定められた繊維長さが得られない場合、得
られた繊維長さで測定を行う。

【００８２】電極基材は、水の滞留によるガス拡散・透
過性の低下を防ぐために行う撥水処理、水の排出路を形
成するための部分的撥水、親水処理や、抵抗を下げるた
めに行われる炭素質粉末の添加等を行うことも好ましい
実施態様である。

【００８３】電極基材は、上述のように導電性無機繊維
からなる多孔質導電シートを用いる場合、圧縮時の厚み
低下抑制、密度の向上、電気抵抗の低減などの点から、
導電性粒子、特に導電性無機粒子を含むことも好ましい
実施態様である。このような導電性無機粒子としては、
電気抵抗や耐食性の点から炭素材、特に炭素粒子が好ま
しい。

【００８４】特に、柔軟性を有する導電性無機粒子がシ
ート状に配列されてなる多孔質導電シートを電極基材に
用いることも好ましい。これにより構成成分の脱落が少
ない、あるいは、機械的力が作用しても壊れ難く、電気
抵抗が低く、かつ、安価な電極基材を提供するという目
的が可能となる。特に、柔軟性を有する導電性無機粒子
として、膨張黒鉛粒子を用いることで上記目的が達成可
能である。

【００８５】ここで、膨張黒鉛粒子とは、黒鉛粒子が、
硫酸、硝酸などにより層間化合物化された後、急速に加
熱することにより膨張せしめられて得られる黒鉛粒子を
いう。通常、膨張黒鉛粒子の結晶構造における層間距離
は、原料黒鉛粒子のそれの約５０〜５００倍である。

【００８６】膨張黒鉛粒子は、それ自体、形状の変形性
に富む。この性質は、柔軟性と云う言葉で表現される。
この柔軟性は、膨張黒鉛粒子とそれに隣接する他の物体
に対する膨張黒鉛粒子の形態的融和性により観察され
る。この形態的融和性は、膨張黒鉛粒子同士が、少なく
とも一部が重なり合った状態で加圧作用を受けると、加
圧状態に応じて、互いに変形し、粒子同士が少なくとも
部分的に接合することにより観察される。また、この形
態的融和性は、膨張黒鉛粒子と、気体透過性が確保され
る状態でそれらがシート状に配列せしめられる場合に用
いられる補助材（例えば、カーボンブラックなどの従来
用いられている柔軟性を有しない導電性無機粒子、ある
いは、炭素繊維などの従来用いられている無機導電性繊
維）とが、共に加圧された場合、膨張黒鉛粒子が、補助
材の外形状に沿って、変形され、この補助材に接合され
ることにより観察される。

【００８７】本発明の電極基材は、柔軟性を有する導電
性微粒子に加えて、他の導電性粒子や導電性繊維を含む
ことも好ましい実施態様であるが、この導電性繊維と導
電性粒子の双方が、無機材料からなることにより、耐熱
性、耐酸化性、耐溶出性に優れた電極基材が得られる。
柔軟性を有しない導電性無機粒子としては、例えば、カ
ーボンブラック粉末、黒鉛粉末、金属粉末、セラミック
ス粉末などを含んでも良いが、電子電導性と耐触性の点
から、カーボンブラック、黒鉛質や炭素質の炭素材が好
ましく挙げられる。このような炭素材としては、オイル
ファーネスブラック、チャネルブラック、ランプブラッ
ク、サーマルブラック、アセチレンブラックなどのカー
ボンブラックが、電子電導性と比表面積の大きさから好
ましいものである。オイルファーネスブラックとして
は、キャボット社製バルカンＸＣ−７２、バルカンＰ、
ブラックパールズ８８０、ブラックパールズ１１００、
ブラックパールズ１３００、ブラックパールズ２００
０、リーガル４００、ライオン社製ケッチェンブラック
ＥＣ、三菱化学社製＃３１５０、＃３２５０などが挙げ
られ、アセチレンブラックとしては電気化学工業社製デ
ンカブラックなどが挙げられる。またカーボンブラック
のほか、天然の黒鉛、ピッチ、コークス、ポリアクリロ
ニトリル、フェノール樹脂、フラン樹脂などの有機化合
物から得られる人工黒鉛や炭素などがある。また、これ
ら炭素材を後処理加工した炭素材も用いることが可能で
ある。このような炭素材の中でも、特に、キャボット社
製のバルカンＸＣ−７２、電気化学工業社製のデンカブ
ラック、ライオン社製のケッチェンブラックなどが電子
電導性の点から好ましく用いられる。

【００８８】なお、電極基材に対する導電性粒子の添加
量としては、要求される電極特性や用いられる物質の比
表面積や電子抵抗などに応じて適宜決められるべきもの
であるが、電極基材中の重量比率として１〜８０％が好
ましく、２０〜６０％がさらに好ましい。電子伝導体
は、少ない場合は電子抵抗が低くなり、多い場合はガス
透過性を阻害するなど、いずれも電極性能を低下させ
る。

【００８９】電極基材は、上記の導電性粒子のほか、高
分子物質を添加することも可能である。これにより圧縮
や引張りに強くなり、強度、ハンドリング性を高め、無
機導電性物質が電極基材から外れたり、電極基材の厚み
方向を向くのを防止できる。特に、無機導電性短繊維を
抄紙して多孔質導電シートからなる電極基材を作成する
際には、高分子物質を結着剤として用いることは重要で
ある。高分子物質を結着させる方法としては、無機導電
性物質を実質的に二次元平面内において無作為な方向に
配向させるときに繊維状、粒状、液状の高分子物質を混
合する方法と、無機導電性物質が実質的に二次元平面内
において無作為な方向に配向された集合体に繊維状、液
状の高分子物質を付着させる方法等がある。液状の概念
には、高分子物質が溶解している溶液と共に、溶媒中に
高分子物質の微粒子が分散して実質的に液体として取り
扱うことができるものも含まれる。

【００９０】無機導電性物質を結着する高分子物質とし
ては、炭素またはケイ素を主鎖に持つ高分子物質が好ま
しく、たとえば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポ
リ酢酸ビニル（酢ビ）、ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン、
ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、
アクリル樹脂、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂や、フェ
ノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、
アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹
脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂のほか、熱可塑
性エラストマー、ブタジエン・スチレン共重合体（ＳＢ
Ｒ）、ブタジエン・アクリロニトリル共重合体（ＮＢ
Ｒ）等のエラストマー、ゴム、セルロース、パルプ等を
用いることができる。フッ素樹脂等の撥水性の樹脂を用
い、無機導電性物質の結着と同時に電極基材の撥水化処
理を行ってもよい。

【００９１】本発明の膜−電極複合体が固体高分子型燃
料電池として用いられる場合、カソード（空気極、酸素
極）において、電極反応生成物としての水や、電解質を
浸透した水が発生する。また、アノード（燃料極）にお
いては、高分子電解質膜の乾燥防止のために燃料を加湿
して供給する。これらの水の結露と滞留、水による高分
子物質の膨潤が電極反応物を供給する際の妨げになるの
で、電極基材に含まれる高分子物質の吸水率は低いほう
がよい。好ましくは２０％以下、より好ましくは７％以
下である。

【００９２】このような点から、電極基材には撥水性の
高分子を含むことも好ましい実施態様である。特にポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロ
エチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥ
Ｐ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキル
ビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などのフッ素原子を
含有するポリマ（フッ素樹脂）が高い撥水性を有するた
め好ましく用いられる。

【００９３】上記のような高分子物質の電極基材に対す
る含有率は、０．１〜５０重量％の範囲にあるのが好ま
しい。電極基材の電気抵抗を低くするためには、高分子
物質の含有率は少ないほうがよいが、０．１重量％未満
ではハンドリングに耐える強度が不足し、無機導電性物
質の脱落も多くなる。逆に、５０重量％を超えると電極
基材の電気抵抗が増えてくるという問題が生じる。より
好ましくは、１０〜３０重量％の範囲である。

【００９４】電極基材に添加した高分子物質は、２００
℃以上で焼成することも好ましい実施態様である。撥水
処理に用いられる上記のフッ素樹脂は、融点以上に加熱
することで、撥水性と結着性が向上する。また、フッ素
樹脂以外の高分子物質においても、焼成により結着力が
向上するほか、電気抵抗の低下、耐食性の向上が見られ
る。特にフッ素樹脂以外の高分子物質においては、耐酸
化性に乏しい場合があり、燃料電池などの電気化学装置
用電極として用いる際には、使用中に電極性能の低下を
もたらす可能性がある。このため、電極作成時には結着
剤として高分子物質物質を用い、電極として使用する前
に焼成して炭化乃至は分解除去等の処理をしておくこと
が好ましい。

【００９５】本発明の膜−電極複合体の製造方法として
は、特に限定されるものではない。一般的には、電極基
材、電極触媒層、プロトン交換膜、電極触媒層、電極基
材の順で積層して接合するが、この接合条件についても
電極触媒層あるいは電気化学装置の特性に応じて適宜決
められるべきものである。接合方法としては、加温プレ
スが好ましい方法であり、この条件についても特に限定
されるものではないが、プレス温度は２０℃〜２００
℃、プレス圧力は１ＭＰａ〜２０ＭＰａである。

【００９６】本発明の電極触媒層と電極基材とからなる
電極、あるいは該電極とプロトン交換膜からなる膜−電
極複合体（ＭＥＡ）は、種々の電気化学装置に適応する
ことができる。なかでも燃料電池や水電解層が好まし
く、さらに燃料電池のなかでも固体高分子型燃料電池に
好適である。燃料電池には、水素を燃料とするものとメ
タノールなどの炭化水素を燃料とするものがあるが、特
に限定されることなく用いることができる。

【００９７】さらに、本発明の電極触媒層を用いた燃料
電池の用途としては、特に限定されることなく考えられ
るが、固体高分子型燃料電池において有用な用途である
移動体の電力供給源が好ましいものである。特に、乗用
車、バス、トラックなどの自動車や船舶、鉄道なども好
ましい移動体である。

【００９８】

【実施例】以下本発明の詳細につき実施例を用いてさら
に説明する。

【００９９】実施例１ （１）多孔質導電シートの作成 ＰＡＮ系炭素繊維（東レ製トレカＴ−３００）を３ｍｍ
に裁断した。この短繊維炭素繊維をポリビニルアルコー
ル繊維とともに水に分散させた。この分散液を金網上に
抄紙することにより炭素繊維抄紙体を作成した。

【０１００】次にこの抄紙体をＰＦＡディスパージョン
（ダイキン工業社製ネオフロンＰＦＡディスパージョ
ン）に含浸し、乾燥した。さらに、３７０℃で３時間熱
処理を行い、ＰＦＡが３重量％付着したＰＡＮ系炭素短
繊維からなる多孔質導電シートを作成した。この多孔質
導電シートの目付は３ｇ／ｍ²、厚さは２０μｍであっ
た。

【０１０１】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）５ｇに触媒
担持カーボン（触媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製Vulca
nXC-72、白金担持量；３０ｗｔ％）２ｇとｉ−プロパノ
ールを加え、良く攪拌して触媒−ポリマ複合体を含む分
散液を調製した。

【０１０２】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した多孔質導電シートを前記（２）で
作成した触媒−ポリマ複合体を含む分散液に含浸後、乾
燥させて、多孔質導電シートと触媒−ポリマ複合体が一
体構造となった、自立可能なシートの触媒層を作成し
た。この触媒層は厚み３０μｍ、白金の付き量；０．５
ｍｇ／ｃｍ²、Ｎａｆｉｏｎの付き量；０．２ｍｇ／ｃ
ｍ²であった。

【０１０３】（４）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚と、電極基材として撥
水処理を行った炭素繊維紡績糸織物（Ｅ−ＴＥＫ社製Ｅ
ＬＡＴ、ＰＦＡの付き量２０％）２枚、プロトン交換膜
としてＤｕ Ｐｏｎｔ社製Ｎａｆｉｏｎ１１２を用意し
た。電極基材／触媒層／プロトン交換膜／触媒層／電極
基材をこの順で積層し、熱プレス（温度１２０℃、圧力
５０ＭＰａ）を行うことで膜−電極複合体を作成した。

【０１０４】（５）燃料電池評価 前記（４）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成した。この燃料電池
セルをセル温度；６０℃、燃料ガス；水素、酸化ガス；
空気、ガス利用率；アノード７０％／カソード４０％に
おいて電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、６００ｍＷ／ｃｍ²であった。

【０１０５】比較例１ （１）触媒層の塗工 実施例１（２）において、ｉ−プロパノールを加えずに
作成した触媒−ポリマ複合体を含んだ分散液を、実施例
１で使用した電極基材上にスクリーン塗工、乾燥するこ
とにより触媒層（厚み４０μｍ、白金の付き量；０．５
ｍｇ／ｃｍ²、Ｎａｆｉｏｎの付き量；０．２ｍｇ／ｃ
ｍ²）つき電極基材を作成した。

【０１０６】（２）膜−電極複合体の作成および評価 前記（１）で作成した触媒層つき電極基材２枚と実施例
１で使用したプロトン交換膜を用意した。触媒層をプロ
トン交換膜に対向させて、触媒層付き電極基材／プロト
ン交換膜／触媒層付き電極基材をこの順で積層し、実施
例１と同様に熱プレスを行うことで膜−電極複合体を作
成した。

【０１０７】この膜−電極複合体を実施例１と同条件に
て固体高分子型燃料電池セルを作成および評価した。最
高出力は２００ｍＷ／ｃｍ²であり、実施例１に比べて
悪い性能であった。特に活性化分極による電圧低下が大
きく、これは触媒塗液の電極基材への浸み込みが原因と
考えられる。

【０１０８】実施例２ （１）多孔質導電シートの作成 ＰＡＮ系炭素繊維（東レ製トレカＴ−３００）を１２ｍ
ｍと１ｍｍに裁断した。この１２ｍｍに裁断した短繊維
炭素繊維をポリビニルアルコール繊維とともに水に分散
させた。この分散液を金網上に抄紙することにより炭素
繊維抄紙体を作成した。

【０１０９】次に、この抄紙体を１ｍｍに裁断した短繊
維炭素繊維を分散したＰＦＡディスパージョン（ダイキ
ン工業社製ネオフロンＰＦＡディスパージョン）に含浸
し、乾燥した。さらに、３７０℃で３時間熱処理を行
い、ＰＦＡが３重量％付着したＰＡＮ系炭素短繊維（１
２ｍｍと１ｍｍの重量比６０：４０）からなる多孔質導
電シートを作成した。この多孔質導電シートの目付は３
ｇ／ｍ²、厚さは１５μｍであった。

【０１１０】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）５ｇに触媒
担持カーボン（触媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製Vulca
nXC-72、白金担持量；５０ｗｔ％）１．２５ｇとｉ−プ
ロパノールを加え、良く攪拌して触媒−ポリマ複合体を
含む分散液を調製した。

【０１１１】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した多孔質導電シートを前記（２）で
作成した触媒−ポリマ複合体を含む分散液に含浸後、乾
燥させて、多孔質導電シートと触媒−ポリマ複合体が一
体構造となった、自立可能なシートの触媒層を作成し
た。この触媒層は厚み２０μｍ、白金の付き量；０．５
ｍｇ／ｃｍ²、Ｎａｆｉｏｎの付き量；０．２ｍｇ／ｃ
ｍ²であった。

【０１１２】（４）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚と、電極基材として撥
水処理を行った炭素繊維紡績糸織物（Ｅ−ＴＥＫ社製Ｅ
ＬＡＴ、ＰＦＡの付き量２５％）２枚、プロトン交換膜
としてＤｕ Ｐｏｎｔ社製Ｎａｆｉｏｎ１１２を用意し
た。電極基材／触媒層／プロトン交換膜／触媒層／電極
基材をこの順で積層し、熱プレス（温度１２０℃、圧力
５０ＭＰａ）を行うことで膜−電極複合体を作成した。

【０１１３】（５）燃料電池評価 前記（４）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成した。この燃料電池
セルをセル温度；６０℃、燃料ガス；水素、酸化ガス；
空気、ガス利用率；アノード７０％／カソード４０％に
おいて電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、６５０ｍＷ／ｃｍ²であった。

【０１１４】比較例２ （１）多孔質導電シートの作成 ＰＡＮ系炭素繊維（東レ製トレカＴ−３００）を１２ｍ
ｍと１ｍｍに裁断した。この１２ｍｍに裁断した短繊維
炭素繊維をポリビニルアルコール繊維とともに水に分散
させた。この分散液を金網上に抄紙することにより炭素
繊維抄紙体を作成した。

【０１１５】次に、この抄紙体を１ｍｍに裁断した短繊
維炭素繊維を分散したＰＦＡディスパージョン（ダイキ
ン工業社製ネオフロンＰＦＡディスパージョン）に含浸
し、乾燥した。さらに、３７０℃で３時間熱処理を行
い、ＰＦＡが３重量％付着したＰＡＮ系炭素短繊維（１
２ｍｍと１ｍｍの重量比６０：４０）からなる多孔質導
電シートを作成した。この多孔質導電シートの目付は２
０ｇ／ｍ²、厚さは８０μｍであった。

【０１１６】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）５ｇに触媒
担持カーボン（触媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製Vulca
nXC-72、白金担持量；５０ｗｔ％）１．２５ｇとｉ−プ
ロパノールを加え、良く攪拌して触媒−ポリマ複合体を
含む分散液を調製した。

【０１１７】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した多孔質導電シートを前記（２）で
作成した触媒−ポリマ複合体を含む分散液に含浸後、乾
燥させて、多孔質導電シートと触媒−ポリマ複合体が一
体構造となった、自立可能なシートの触媒層を作成し
た。この触媒層は厚み８０μｍ、白金の付き量；０．５
ｍｇ／ｃｍ²、Ｎａｆｉｏｎの付き量；０．２ｍｇ／ｃ
ｍ²であった。

【０１１８】（４）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚を用い、実施例２と同
様に膜−電極複合体を作成した。

【０１１９】（５）燃料電池評価 前記（４）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成し、実施例２と同条
件で電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高出
力は、３５０ｍＷ／ｃｍ²であり、活性化分極と拡散分
極が大きく性能は不良であった。

【０１２０】実施例３ （１）多孔質導電シートの作成 ＰＡＮ系炭素繊維（東レ製トレカＴ−３００）を６ｍｍ
に裁断した。この６ｍｍに裁断した短繊維炭素繊維をポ
リビニルアルコール繊維とともに水に分散させた。この
分散液を金網上に抄紙することにより炭素繊維抄紙体を
作成した。

【０１２１】次に、この抄紙体をカーボンブラックとし
てアセチレンブラック（電気化学工業社製デンカブラッ
ク）を分散したＰＦＡディスパージョン（ダイキン工業
社製ネオフロンＰＦＡディスパージョン）に含浸し、乾
燥した。さらに、３７０℃で３時間熱処理を行い、アセ
チレンブラックが５重量％、ＰＦＡが１０重量％付着し
たＰＡＮ系炭素短繊維からなる多孔質導電シートを作成
した。この多孔質導電シートの目付は３ｇ／ｍ²、厚さ
は１３μｍであった。

【０１２２】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）５ｇに触媒
担持カーボン（触媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製Vulca
nXC-72、白金担持量；４０ｗｔ％）０．７８ｇとエタノ
ールを加え、良く攪拌して触媒−ポリマ複合体を含む分
散液を調製した。

【０１２３】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した多孔質導電シートを前記（２）で
作成した触媒−ポリマ複合体を含む分散液に含浸後、乾
燥させて、多孔質導電シートと触媒−ポリマ複合体が一
体構造となった、自立可能なシートの触媒層を作成し
た。この触媒層は厚み１５μｍ、白金の付き量；０．４
ｍｇ／ｃｍ²、Ｎａｆｉｏｎの付き量；０．３２ｍｇ／
ｃｍ²であった。

【０１２４】（４）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚と、電極基材として撥
水処理を行った炭素繊維紡績糸織物（Ｅ−ＴＥＫ社製Ｅ
ＬＡＴ、ＰＦＡの付き量２５％）２枚、プロトン交換膜
としてＤｕ Ｐｏｎｔ社製Ｎａｆｉｏｎ１１２を用意し
た。電極基材／触媒層／プロトン交換膜／触媒層／電極
基材をこの順で積層し、熱プレス（温度１２０℃、圧力
４０ＭＰａ）を行うことで膜−電極複合体を作成した。

【０１２５】（５）燃料電池評価 前記（４）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成した。この燃料電池
セルをセル温度；８０℃、燃料ガス；水素、酸化ガス；
空気、ガス利用率；アノード７０％／カソード４０％に
おいて電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、７００ｍＷ／ｃｍ²であった。

【０１２６】比較例３ （１）触媒層の塗工 実施例３（２）において、エタノールを加えずに作成し
た触媒−ポリマ複合体を含んだ分散液を、実施例３で使
用した炭素繊維紡績糸織物電極上にカーボンブラックを
塗工した電極基材（アセチレンブラックが８０重量％、
ＰＦＡが２０重量％を１０ｍｇ／ｃｍ²付着した）上に
スクリーン塗工、乾燥することにより触媒層（厚み１５
μｍ、白金の付き量；０．４ｍｇ／ｃｍ²、Ｎａｆｉｏ
ｎの付き量；０．３２ｍｇ／ｃｍ²）つき電極基材を作
成した。

【０１２７】（２）膜−電極複合体の作成および評価 前記（１）で作成した触媒層つき電極基材２枚と実施例
１で使用したプロトン交換膜を用意した。触媒層をプロ
トン交換膜に対向させて、触媒層付き電極基材／プロト
ン交換膜／触媒層付き電極基材をこの順で積層し、実施
例３と同様に熱プレスを行うことで膜−電極複合体を作
成した。

【０１２８】この膜−電極複合体を実施例３と同条件に
て固体高分子型燃料電池セルを作成および評価した。最
高出力は４００ｍＷ／ｃｍ²であり、実施例３に比べて
悪い性能であった。特にガス拡散性の低下に伴う活性化
分極による電圧低下が大きく、これは炭素繊維紡績糸織
物電極上にカーボンブラックを塗工したことが原因と考
えられる。

【０１２９】実施例４ （１）多孔質導電シートの作成 ＰＡＮ系炭素繊維（東レ製トレカＴ−３００）を３ｍｍ
と０．１ｍｍに裁断した。この３ｍｍに裁断した短繊維
炭素繊維をポリビニルアルコール繊維とともに水に分散
させた。この分散液を金網上に抄紙することにより炭素
繊維抄紙体を作成した。

【０１３０】次に、この抄紙体を０．１ｍｍに裁断した
短繊維炭素繊維を分散したＰＦＡディスパージョン（ダ
イキン工業社製ネオフロンＰＦＡディスパージョン）に
含浸し、乾燥した。さらに、３７０℃で３時間熱処理を
行い、ＰＦＡが３重量％付着したＰＡＮ系炭素短繊維
（３ｍｍと０．１ｍｍの重量比８０：２０）からなる多
孔質導電シートを作成した。この多孔質導電シートの目
付は５ｇ／ｍ²、厚さは１５μｍであった。

【０１３１】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）５ｇに触媒
担持カーボン（触媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製Vulca
nXC-72、白金担持量；５０ｗｔ％）０．６３ｇを良く攪
拌して触媒−ポリマ複合体を含む分散液を調製した。

【０１３２】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した多孔質導電シート上に前記（２）
で作成した触媒−ポリマ複合体を含む分散液をスクリー
ン印刷にて塗工後、乾燥させて、多孔質導電シートと触
媒−ポリマ複合体が一体構造となった、自立可能なシー
トの触媒層を作成した。この触媒層は厚み２０μｍ、白
金の付き量；０．４ｍｇ／ｃｍ²、Ｎａｆｉｏｎの付き
量；０．３２ｍｇ／ｃｍ²であった。

【０１３３】（４）電極基材の作成 長さ１２ｍｍにカットされたＰＡＮ系炭素繊維の短繊維
と膨張黒鉛粉末（東洋炭素（株）製、かさ密度０．１４
ｇ／ｃｍ³、平均粒径１００乃至２００μｍ）を、重量
比で１：１に混合し、ナトリウムカルボキシメチルセル
ロース水溶液中に分散した。この分散液を用い、炭素繊
維の短繊維に膨張黒鉛粉末が付着したシートを金網上に
抄造した。水分を除去する目的で、シートを２枚の濾紙
に挟み軽く加圧した。その後、濾紙を外してシートを乾
燥した。乾燥後、シートをロールプレスし、多孔質導電
シートを製造した。得られたシートは８０ｇ／ｍ²であ
った。この多孔質導電シートを空気中で２００℃、３０
分の熱処理を行った後、ＰＦＡディスパージョン（ネオ
フロンＰＦＡディスパージョン、ダイキン工業株式会社
製）を含浸し、２枚の濾紙に挟んで軽く加圧、乾燥し
た。さらにこのシートを、１４．７ｋＰａ（０．１５ｋ
ｇｆ／ｃｍ²）で加圧しながら４００℃、３時間の熱処
理を行い、電極基材を製造した。膨張黒鉛の付き量は５
０重量％、ＰＦＡの付き量は１５重量％であった。

【０１３４】（５）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚、前記（４）で作成し
た電極基材２枚、プロトン交換膜としてＤｕ Ｐｏｎｔ
社製Ｎａｆｉｏｎ１１２を用意した。電極基材／触媒層
／プロトン交換膜／触媒層／電極基材をこの順で積層
し、熱プレス（温度１３０℃、圧力５０ＭＰａ）を行う
ことで膜−電極複合体を作成した。

【０１３５】（６）燃料電池評価 前記（５）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成した。この燃料電池
セルをセル温度；７０℃、燃料ガス；水素、酸化ガス；
空気、ガス利用率；アノード７０％／カソード４０％に
おいて電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、５００ｍＷ／ｃｍ²であった。

【０１３６】比較例４ （１）触媒層の塗工 実施例４（２）において作成した触媒−ポリマ複合体を
含んだ分散液を、実施例４（４）で作成した多孔質導電
シート上にカーボンブラックを塗工した電極基材上にス
クリーン塗工、乾燥することにより触媒層（厚み２０μ
ｍ、白金の付き量；０．４ｍｇ／ｃｍ²、Ｎａｆｉｏｎ
の付き量；０．３２ｍｇ／ｃｍ²）つき電極基材を作成
した。

【０１３７】（２）膜−電極複合体の作成および評価 前記（１）で作成した触媒層つき電極基材２枚と実施例
１で使用したプロトン交換膜を用意した。触媒層をプロ
トン交換膜に対向させて、触媒層付き電極基材／プロト
ン交換膜／触媒層付き電極基材をこの順で積層し、実施
例４と同様に熱プレスを行うことで膜−電極複合体を作
成した。

【０１３８】この膜−電極複合体を実施例４と同条件に
て固体高分子型燃料電池セルを作成および評価した。最
高出力は３５０ｍＷ／ｃｍ²であり、実施例４に比べて
悪い性能であった。特にガス拡散性の低下に伴う活性化
分極による電圧低下が大きく、これは炭素繊維紡績糸織
物電極上にカーボンブラックを塗工したことが原因と考
えられる。

【０１３９】実施例５ （１）多孔質導電シートの作成 ＰＡＮ系耐炎化糸を短繊維にカットしてカード化した
後、ウォータージェットパンチング法にて不織布加工
し、１６００℃にて炭化処理を行った。この炭素繊維不
織布をカーボンブラック（アセチレンブラック；電気化
学工業社製デンカブラック）を分散したＰＴＦＥディス
パージョン（ダイキン工業社製ポリフロンＴＦＥディス
パージョン）に含浸し、乾燥した。さらに、４００℃で
３時間熱処理を行い、カーボンブラックが１０重量％、
ＰＴＦＥが２０重量％付着したＰＡＮ系炭素短繊維不織
布からなる多孔質導電シートを作成した。この多孔質導
電シートの目付は３ｇ／ｍ²、厚さは１０μｍであっ
た。

【０１４０】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）５ｇに触媒
担持カーボン（触媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製Vulca
nXC-72、白金担持量；５０ｗｔ％）０．８３ｇを加えて
良く攪拌して触媒−ポリマ複合体を含む分散液を調製し
た。

【０１４１】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した多孔質導電シート上に前記（２）
で作成した触媒−ポリマ複合体を含む分散液をスクリー
ン印刷にて塗工後、乾燥させて、多孔質導電シートと触
媒−ポリマ複合体が一体構造となった、自立可能なシー
トの触媒層を作成した。この触媒層は厚み１５μｍ、白
金の付き量；０．４ｍｇ／ｃｍ²、Ｎａｆｉｏｎの付き
量；０．２４ｍｇ／ｃｍ²であった。

【０１４２】（４）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚と、電極基材として撥
水処理を行った炭素繊維ペーパー（東レ製ＴＧＰ−Ｈ−
０６０）２枚、プロトン交換膜としてＤｕ Ｐｏｎｔ社
製Ｎａｆｉｏｎ１１２を用意した。電極基材／触媒層／
プロトン交換膜／触媒層／電極基材をこの順で積層し、
熱プレス（温度１５０℃、圧力５０ＭＰａ）を行うこと
で膜−電極複合体を作成した。

【０１４３】（５）燃料電池評価 前記（４）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成した。この燃料電池
セルをセル温度；８０℃、燃料ガス；水素、酸化ガス；
空気、ガス利用率；アノード７０％／カソード４０％に
おいて電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、６００ｍＷ／ｃｍ²であった。

【０１４４】実施例６ （１）多孔質導電シートの作成 ＰＡＮ系耐炎化糸を短繊維にカットしてカード化した
後、ウォータージェットパンチング法にて不織布加工
し、１６００℃にて炭化処理を行い、多孔質導電シート
を作成した。この多孔質導電シートの目付は３ｇ／
ｍ²、厚さは１０μｍであった。

【０１４５】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 ＰＴＦＥディスパージョン（ダイキン工業社製ポリフロ
ンＴＦＥディスパージョン）に触媒担持カーボン（触
媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製VulcanXC-72、白金担持
量；５０ｗｔ％）を加えてよく攪拌して触媒−ポリマ複
合体を含む分散液を調製した。

【０１４６】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した多孔質導電シート上を前記（２）
で作成した触媒−ポリマ複合体を含む分散液に含浸後、
乾燥させて、多孔質導電シートと触媒−ポリマ複合体が
一体構造となった、自立可能なシートの触媒層を作成し
た。この触媒層を市販のAldrich社製Nafion溶液（５重
量％）に含浸、乾燥してプロトン交換ポリマを含む触媒
層を作成した。この触媒層は厚み１５μｍ、白金の付き
量；０．４ｍｇ／ｃｍ²、Ｎａｆｉｏｎの付き量；０．
２ｍｇ／ｃｍ²、ＰＴＦＥの付き量；０．２ｍｇ／ｃｍ²
であった。

【０１４７】（４）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚と、電極基材として撥
水処理を行った炭素繊維紡績糸織物（Ｅ−ＴＥＫ社製Ｅ
ＬＡＴ）２枚、プロトン交換膜としてＤｕ Ｐｏｎｔ社
製Ｎａｆｉｏｎ１１２を用意した。電極基材／触媒層／
プロトン交換膜／触媒層／電極基材をこの順で積層し、
熱プレス（温度１４０℃、圧力５０ＭＰａ）を行うこと
で膜−電極複合体を作成した。

【０１４８】（５）燃料電池評価 前記（４）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成した。この燃料電池
セルをセル温度；７０℃、燃料ガス；水素、酸化ガス；
空気、ガス利用率；アノード７０％／カソード４０％に
おいて電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、６００ｍＷ／ｃｍ²であった。

【０１４９】実施例７ （１）多孔質導電シートの作成 ポリフェニレンスルフィド繊維を短繊維にカットしてカ
ード化した後、ニードルパンチング法にて不織布加工し
て非導電性不織布を作成した。この非導電性布帛をカー
ボンブラック（アセチレンブラック；電機化学工業社製
デンカブラック）を分散したＰＶＤＦのＮ−メチルピロ
リドン溶液に含浸し、直ちにメタノールに浸漬すること
により湿式凝固を行った。これを乾燥し、ＰＶＤＦが３
重量％付着した多孔質導電シートを作成した。この多孔
質導電シートの目付は４ｇ／ｍ²、厚さは２０μｍであ
った。

【０１５０】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）５ｇに触媒
担持カーボン（触媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製Black
Pearls、白金担持量；３０ｗｔ％）１．０ｇを加えて良
く攪拌して触媒−ポリマ複合体を含む分散液を調製し
た。

【０１５１】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した多孔質導電シートを前記（２）で
作成した触媒−ポリマ複合体を含む分散液に含浸後、乾
燥させて、多孔質導電シートと触媒−ポリマ複合体が一
体構造となった、自立可能なシートの触媒層を作成し
た。この触媒層は厚み２５μｍ、白金の付き量；０．４
ｍｇ／ｃｍ²、Ｎａｆｉｏｎの付き量；０．３２ｍｇ／
ｃｍ²であった。

【０１５２】（４）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚と、電極基材として撥
水処理を行った炭素繊維ペーパー（東レ製ＴＧＰ−Ｈ−
０６０）２枚、プロトン交換膜としてＤｕ Ｐｏｎｔ社
製Ｎａｆｉｏｎ１１２を用意した。電極基材／触媒層／
プロトン交換膜／触媒層／電極基材をこの順で積層し、
熱プレス（温度１３０℃、圧力５０ＭＰａ）を行うこと
で膜−電極複合体を作成した。

【０１５３】（５）燃料電池評価 前記（４）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成した。この燃料電池
セルをセル温度；７０℃、燃料ガス；水素、酸化ガス；
空気、ガス利用率；アノード７０％／カソード４０％に
おいて電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、６００ｍＷ／ｃｍ²であった。

【０１５４】実施例８ （１）多孔質導電シートの作成 ＰＡＮ系耐炎化糸を短繊維にカットしてカード化した
後、ニードルパンチング法にて不織布加工し、１４００
℃にて炭化処理を行い、多孔質導電シートを作成した。
この多孔質導電シートの目付は３ｇ／ｍ²、厚さは１５
μｍであった。

【０１５５】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）を濃縮し、
１５重量％とした。この溶液５ｇに触媒担持カーボン
（触媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製VulcanXC-72、白金
担持量；５０ｗｔ％）１．８８ｇを加えて良く攪拌して
触媒−ポリマ複合体を含む分散液を調製した。

【０１５６】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した多孔質導電シートを前記（２）で
作成した触媒−ポリマ複合体を含む分散液に含浸後、直
ちにメタノールに含浸して湿式凝固を行い、乾燥させ、
多孔質導電シートと触媒−ポリマ複合体が一体構造とな
り微多孔質構造を有する自立可能なシートの触媒層を作
成した。この触媒層は厚み２５μｍ、白金の付き量；
０．３ｍｇ／ｃｍ²、Ｎａｆｉｏｎの付き量；０．２４
ｍｇ／ｃｍ²であった。

【０１５７】（４）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚と、電極基材として撥
水処理を行った炭素繊維ペーパー（東レ製ＴＧＰ−Ｈ−
０６０）２枚、プロトン交換膜としてＤｕ Ｐｏｎｔ社
製Ｎａｆｉｏｎ１１２を用意した。電極基材／触媒層／
プロトン交換膜／触媒層／電極基材をこの順で積層し、
熱プレス（温度１５０℃、圧力５０ＭＰａ）を行うこと
で膜−電極複合体を作成した。

【０１５８】（５）燃料電池評価 前記（４）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成した。この燃料電池
セルをセル温度；８０℃、燃料ガス；水素、酸化ガス；
空気、ガス利用率；アノード７０％／カソード４０％に
おいて電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、７００ｍＷ／ｃｍ²であった。

【０１５９】実施例９ （１）非導電性布帛の作成 ＰＴＦＥ繊維（東レ製トヨフロン）を３ｍｍに裁断し
た。この裁断した短繊維ＰＴＦＥをカルボキシメチルセ
ルロース（ＣＭＣ）水溶液に分散させた。この分散液を
金網上に抄紙することによりＰＴＦＥ抄紙体を作成し
た。

【０１６０】次に、この抄紙体を３７０℃で３時間加圧
熱処理を行い、非導電性布帛を作成した。この非導電性
布帛の目付は１０ｇ／ｍ²、厚さは２０μｍであった。

【０１６１】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）５ｇに触媒
担持カーボン（触媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製Vulca
nXC-72、白金担持量；５０ｗｔ％）１．２５ｇとｉ−プ
ロパノールを加え、良く攪拌して触媒−ポリマ複合体を
含む分散液を調製した。

【０１６２】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した非導電性布帛を前記（２）で作成
した触媒−ポリマ複合体を含む分散液に含浸後、乾燥さ
せて、非導電性布帛と触媒−ポリマ複合体が一体構造と
なった、自立可能なシートの触媒層を作成した。この触
媒層は厚み２０μｍ、白金の付き量；０．５ｍｇ／ｃｍ
²、Ｎａｆｉｏｎの付き量；０．２ｍｇ／ｃｍ²であっ
た。

【０１６３】（４）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚と、電極基材として撥
水処理を行った炭素繊維紡績糸織物（Ｅ−ＴＥＫ社製Ｅ
ＬＡＴ、ＰＦＡの付き量２５％）２枚、プロトン交換膜
としてＤｕ Ｐｏｎｔ社製Ｎａｆｉｏｎ１１２を用意し
た。電極基材／触媒層／プロトン交換膜／触媒層／電極
基材をこの順で積層し、熱プレス（温度１３０℃、圧力
５０ＭＰａ）を行うことで膜−電極複合体を作成した。

【０１６４】（５）燃料電池評価 前記（４）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成した。この燃料電池
セルをセル温度；６０℃、燃料ガス；水素、酸化ガス；
空気、ガス利用率；アノード７０％／カソード４０％に
おいて電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、６５０ｍＷ／ｃｍ²であった。

【０１６５】比較例５ （１）触媒層の塗工 実施例９（２）において、ｉ−プロパノールを加えずに
作成した触媒−ポリマ複合体を含んだ分散液を、実施例
９で使用した電極基材上にスクリーン塗工、乾燥するこ
とにより触媒層（厚み３０μｍ、白金の付き量；０．５
ｍｇ／ｃｍ²、Ｎａｆｉｏｎの付き量；０．２ｍｇ／ｃ
ｍ²）つき電極基材を作成した。

【０１６６】（２）膜−電極複合体の作成および評価 前記（１）で作成した触媒層つき電極基材２枚と実施例
９で使用したプロトン交換膜を用意した。触媒層をプロ
トン交換膜に対向させて、触媒層付き電極基材／プロト
ン交換膜／触媒層付き電極基材をこの順で積層し、実施
例９と同様に熱プレス（温度１３０℃、圧力５０ＭＰ
ａ）を行うことで膜−電極複合体を作成した。

【０１６７】この膜−電極複合体を実施例１．１と同条
件にて固体高分子型燃料電池セルを作成および評価し
た。最高出力は２００ｍＷ／ｃｍ²であり、実施例９に
比べて悪い性能であった。特に活性化分極による電圧低
下が大きく、これは触媒塗液の電極基材への浸み込みが
原因と考えられる実施例１０ （１）非導電性布帛の作成 ＰＦＡ繊維（東レ製トヨフロン）を３ｍｍに裁断した。
この裁断した短繊維ＰＦＡをＣＭＣ水溶液に分散させ
た。この分散液を金網上に抄紙することによりＰＦＡ抄
紙体を作成した。

【０１６８】次に、この抄紙体を２８０℃で３時間熱処
理を行うことにより非導電性布帛を作成した。この非導
電性布帛を延伸することで目付は１０ｇ／ｍ²、厚さは
１５μｍがえられた。

【０１６９】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）５ｇに触媒
担持カーボン（触媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製Vulca
nXC-72、白金担持量；５０ｗｔ％）１．２５ｇとエタノ
ールを加え、良く攪拌して触媒−ポリマ複合体を含む分
散液を調製した。

【０１７０】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した非導電性布帛を前記（２）で作成
した触媒−ポリマ複合体を含む分散液に含浸後、乾燥さ
せて、非導電性布帛と触媒−ポリマ複合体が一体構造と
なった、自立可能なシートの触媒層を作成した。この触
媒層は厚み１５μｍ、白金の付き量；０．４ｍｇ／ｃｍ
²、Ｎａｆｉｏｎの付き量；０．１６ｍｇ／ｃｍ²であっ
た。

【０１７１】（４）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚と、電極基材として撥
水処理を行った炭素繊維紡績糸織物（Ｅ−ＴＥＫ社製Ｅ
ＬＡＴ、ＰＦＡの付き量２５％）２枚、プロトン交換膜
としてＤｕ Ｐｏｎｔ社製Ｎａｆｉｏｎ１１２を用意し
た。電極基材／触媒層／プロトン交換膜／触媒層／電極
基材をこの順で積層し、熱プレス（温度１３０℃、圧力
５０ＭＰａ）を行うことで膜−電極複合体を作成した。

【０１７２】（５）燃料電池評価 前記（４）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成した。この燃料電池
セルをセル温度；６０℃、燃料ガス；水素、酸化ガス；
空気、ガス利用率；アノード７０％／カソード４０％に
おいて電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、６５０ｍＷ／ｃｍ²であった。

【０１７３】比較例６ （１）多孔質導電シートの作成 ＦＥＰ繊維（東レ製トヨフロン）を３ｍｍに裁断した。
この３ｍｍに裁断した短繊維ＰＦＡをポリビニルアルコ
ール繊維とともに水に分散させた。この分散液を金網上
に抄紙することによりＰＦＡ繊維抄紙体を作成した。

【０１７４】次に、この抄紙体を、２５０℃で３時間熱
処理を行い、非導電性布帛を作成した。この多孔質導電
シートの目付は４０ｇ／ｍ²、厚さは８０μｍであっ
た。

【０１７５】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）５ｇに触媒
担持カーボン（触媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製Vulca
nXC-72、白金担持量；５０ｗｔ％）１．２５ｇとエタノ
ールを加え、良く攪拌して触媒−ポリマ複合体を含む分
散液を調製した。

【０１７６】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した非導電性布帛を前記（２）で作成
した触媒−ポリマ複合体を含む分散液に含浸後、乾燥さ
せて、非導電性布帛と触媒−ポリマ複合体が一体構造と
なった、自立可能なシートの触媒層を作成した。この触
媒層は厚み８０μｍ、白金の付き量；０．４ｍｇ／ｃｍ
²、Ｎａｆｉｏｎの付き量；０．１６ｍｇ／ｃｍ²であっ
た。

【０１７７】（４）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚を用い、実施例１０と
同様に膜−電極複合体を作成した。

【０１７８】（５）燃料電池評価 前記（４）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成し、実施例１０と同
条件で電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、３５０ｍＷ／ｃｍ²であり、活性化分極が大き
く性能は不良であった。

【０１７９】実施例１１ （１）非導電性布帛の作成 ＰＴＦＥ繊維（東レ製トヨフロン）を６ｍｍに裁断し
た。この６ｍｍに裁断した短繊維ＰＦＡをＣＭＣ水溶液
に分散させた。この分散液を金網上に抄紙することによ
りＰＦＡ繊維抄紙体を作成した。

【０１８０】次に、この抄紙体をカーボンブラックとし
てアセチレンブラック（電気化学工業社製デンカブラッ
ク）を分散したＰＦＡディスパージョン（ダイキン工業
社製ネオフロンＰＦＡディスパージョン）に含浸し、乾
燥した。さらに、３７０℃で３時間熱処理を行い、カー
ボンブラックの付き量が１０重量％のＰＴＦＥ短繊維か
らなる布帛を作成した。この布帛を延伸することで目付
は３ｇ／ｍ²、厚さは１３μｍの非導電性布帛を得た。

【０１８１】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）５ｇに触媒
担持カーボン（触媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製Vulca
nXC-72、白金担持量；４０ｗｔ％）０．７８ｇとエタノ
ールを加え、良く攪拌して触媒−ポリマ複合体を含む分
散液を調製した。

【０１８２】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した布帛を前記（２）で作成した触媒
−ポリマ複合体を含む分散液に含浸後、乾燥させて、布
帛シートと触媒−ポリマ複合体が一体構造となった、自
立可能なシートの触媒層を作成した。この触媒層は厚み
１５μｍ、白金の付き量；０．４ｍｇ／ｃｍ²、Ｎａｆ
ｉｏｎの付き量；０．３２ｍｇ／ｃｍ²であった。

【０１８３】（４）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚と、電極基材として撥
水処理を行った炭素繊維紡績糸織物（Ｅ−ＴＥＫ社製Ｅ
ＬＡＴ、ＰＦＡの付き量２５％）２枚、プロトン交換膜
としてＤｕ Ｐｏｎｔ社製Ｎａｆｉｏｎ１１２を用意し
た。電極基材／触媒層／プロトン交換膜／触媒層／電極
基材をこの順で積層し、熱プレス（温度１３０℃、圧力
５０ＭＰａ）を行うことで膜−電極複合体を作成した。

【０１８４】（５）燃料電池評価 前記（４）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成した。この燃料電池
セルをセル温度；８０℃、燃料ガス；水素、酸化ガス；
空気、ガス利用率；アノード７０％／カソード４０％に
おいて電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、７００ｍＷ／ｃｍ²であった。

【０１８５】実施例１２ （１）非導電性布帛の作成 ＰＴＦＥ繊維（東レ製トヨフロン）を３ｍｍに裁断し
た。この３ｍｍに裁断した短繊維ＰＴＦＥ繊維の半分量
を取り、これを磨り潰すことによってフィブリル化した
叩解ＰＴＦＥを得た。３ｍｍの短繊維ＰＴＦＥを叩解Ｐ
ＴＦＥをＣＭＣ水溶液に分散させ、この分散液を金網上
に抄紙することによりＰＴＦＥ抄紙シートを作成した。

【０１８６】次に、この抄紙シートを、３７０℃で３時
間熱処理後に、延伸を行いＰＴＦＥからなる非導電性布
帛を作成した。この非導電性布帛の目付は１０ｇ／
ｍ²、厚さは１０μｍであった。

【０１８７】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）５ｇに触媒
担持カーボン（触媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製Vulca
nXC-72、白金担持量；５０ｗｔ％）０．６３ｇを良く攪
拌して触媒−ポリマ複合体を含む分散液を調製した。

【０１８８】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した多孔質導電シート上に前記（２）
で作成した触媒−ポリマ複合体を含む分散液をスクリー
ン印刷にて塗工後、乾燥させて、多孔質導電シートと触
媒−ポリマ複合体が一体構造となった、自立可能なシー
トの触媒層を作成した。この触媒層は厚み２０μｍ、白
金の付き量；０．４ｍｇ／ｃｍ²、Ｎａｆｉｏｎの付き
量；０．３２ｍｇ／ｃｍ²であった。

【０１８９】（４）電極基材の作成 長さ１２ｍｍにカットされたＰＡＮ系炭素繊維の短繊維
と膨張黒鉛粉末（東洋炭素（株）製、かさ密度０．１４
ｇ／ｃｍ³、平均粒径１００乃至２００μｍ）を、重量
比で１：１に混合し、ナトリウムカルボキシメチルセル
ロース水溶液中に分散した。この分散液を用い、炭素繊
維の短繊維に膨張黒鉛粉末が付着したシートを金網上に
抄造した。水分を除去する目的で、シートを２枚の濾紙
に挟み軽く加圧した。その後、濾紙を外してシートを乾
燥した。乾燥後、シートをロールプレスし、多孔質導電
シートを製造した。得られたシートは８０ｇ／ｍ²であ
った。この多孔質導電シートを空気中で２００℃、３０
分の熱処理を行った後、ＰＦＡディスパージョン（ネオ
フロンＰＦＡディスパージョン、ダイキン工業株式会社
製）を含浸し、２枚の濾紙に挟んで軽く加圧、乾燥し
た。さらにこのシートを、１４．７ｋＰａ（０．１５ｋ
ｇｆ／ｃｍ²）で加圧しながら４００℃、３時間の熱処
理を行い、電極基材を製造した。ＰＦＡの付き量は１５
重量％であった。

【０１９０】（５）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚、前記（４）で作成し
た電極基材２枚、プロトン交換膜としてＤｕ Ｐｏｎｔ
社製Ｎａｆｉｏｎ１１２を用意した。電極基材／触媒層
／プロトン交換膜／触媒層／電極基材をこの順で積層
し、熱プレス（温度１３０℃、圧力５０ＭＰａ）を行う
ことで膜−電極複合体を作成した。

【０１９１】（６）燃料電池評価 前記（５）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成した。この燃料電池
セルをセル温度；７０℃、燃料ガス；水素、酸化ガス；
空気、ガス利用率；アノード７０％／カソード４０％に
おいて電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、５００ｍＷ／ｃｍ²であった。

【０１９２】実施例１３ （１）非導電性布帛の作成 ＰＡＮ系耐炎化糸を短繊維にカットしてカード化した
後、ウォータージェットパンチング法にて不織布加工し
た。この耐炎化不織布の目付は１０ｇ／ｍ²、厚さは２
０μｍであった。

【０１９３】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）５ｇに触媒
担持カーボン（触媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製Vulca
nXC-72、白金担持量；５０ｗｔ％）０．８３ｇを加えて
良く攪拌して触媒−ポリマ複合体を含む分散液を調製し
た。

【０１９４】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した多孔質導電シート上に前記（２）
で作成した触媒−ポリマ複合体を含む分散液をスクリー
ン印刷にて塗工、乾燥後に、ロールプレスにより加圧処
理を行い、非導電性布帛と触媒−ポリマ複合体が一体構
造となった、自立可能なシートの触媒層を作成した。こ
の触媒層は厚み１０μｍ、白金の付き量；０．４ｍｇ／
ｃｍ²、Ｎａｆｉｏｎの付き量；０．２４ｍｇ／ｃｍ²で
あった。

【０１９５】（４）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚と、電極基材として撥
水処理を行った炭素繊維ペーパー（東レ製ＴＧＰ−Ｈ−
０６０）２枚、プロトン交換膜としてＤｕ Ｐｏｎｔ社
製Ｎａｆｉｏｎ１１２を用意した。電極基材／触媒層／
プロトン交換膜／触媒層／電極基材をこの順で積層し、
熱プレス（温度１３０℃、圧力５０ＭＰａ）を行うこと
で膜−電極複合体を作成した。

【０１９６】（５）燃料電池評価 前記（４）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成した。この燃料電池
セルをセル温度；８０℃、燃料ガス；水素、酸化ガス；
空気、ガス利用率；アノード７０％／カソード４０％に
おいて電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、６００ｍＷ／ｃｍ²であった。

【０１９７】実施例１４ （１）非導電性布帛の作成 ＰＴＦＥ抄紙体（巴川製紙製トミーファイレックＦＰ−
５０）を延伸し、目付は５ｇ／ｍ²、厚さは１５μｍの
非導電性布帛を作成した。

【０１９８】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 ＰＴＦＥディスパージョン（ダイキン工業社製ポリフロ
ンＴＦＥディスパージョン）に触媒担持カーボン（触
媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製VulcanXC-72、白金担持
量；５０ｗｔ％）を加えてよく攪拌して触媒−ポリマ複
合体を含む分散液を調製した。

【０１９９】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した非導電性布帛を前記（２）で作成
した触媒−ポリマ複合体を含む分散液に含浸後、乾燥さ
せて、非道導電性布帛と触媒−ポリマ複合体が一体構造
となった、自立可能なシートの触媒層を作成した。この
触媒層を市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）に
含浸、乾燥してプロトン交換ポリマを含む触媒層を作成
した。この触媒層は厚み１５μｍ、白金の付き量；０．
４ｍｇ／ｃｍ²、Ｎａｆｉｏｎの付き量；０．２ｍｇ／
ｃｍ²であった。

【０２００】（４）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚と、電極基材として撥
水処理を行った炭素繊維紡績糸織物（Ｅ−ＴＥＫ社製Ｅ
ＬＡＴ）２枚、プロトン交換膜としてＤｕ Ｐｏｎｔ社
製Ｎａｆｉｏｎ１１２を用意した。電極基材／触媒層／
プロトン交換膜／触媒層／電極基材をこの順で積層し、
熱プレス（温度１３０℃、圧力５０ＭＰａ）を行うこと
で膜−電極複合体を作成した。

【０２０１】（５）燃料電池評価 前記（４）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成した。この燃料電池
セルをセル温度；７０℃、燃料ガス；水素、酸化ガス；
空気、ガス利用率；アノード７０％／カソード４０％に
おいて電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、６００ｍＷ／ｃｍ²であった。

【０２０２】実施例１５ （１）非導電性布帛の作成 ＰＡＮ系耐炎化糸を３ｍｍに裁断した。この３ｍｍに裁
断した耐炎化短繊維をＰＦＡディスパージョン（ネオフ
ロンディスパージョン、ダイキン工業株式会社製）に分
散させた。この分散液を金網上に抄紙することにより耐
炎化繊維抄紙シートを作成した。

【０２０３】次に、この抄紙シートを、３７０℃で３時
間熱処理後に、ロールプレスを行い耐炎化短繊維からな
る非導電性布帛を作成した。この非導電性布帛の目付は
１０ｇ／ｍ²、厚さは１０μｍであった。

【０２０４】この布帛をカーボンブラック（アセチレン
ブラック；電気化学工業社製デンカブラック）を分散し
たＰＶＤＦのＮ−メチルピロリドン溶液に含浸し、直ち
にメタノールに浸漬することにより湿式凝固を行った。
これを乾燥し、カーボンブラックが５重量％、ＰＶＤＦ
が１重量％付着したＰＡＮ系炭素短繊維不織布からなる
多孔質導電シートを作成した。この多孔質導電シートの
目付は４ｇ／ｍ²、厚さは２０μｍであった。

【０２０５】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）５ｇに触媒
担持カーボン（触媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製Black
Pearls、白金担持量；３０ｗｔ％）１．０ｇを加えて良
く攪拌して触媒−ポリマ複合体を含む分散液を調製し
た。

【０２０６】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した非導電性布帛を前記（２）で作成
した触媒−ポリマ複合体を含む分散液に含浸後、乾燥さ
せて、非導電性布帛と触媒−ポリマ複合体が一体構造と
なった、自立可能なシートの触媒層を作成した。この触
媒層は厚み２５μｍ、白金の付き量；０．４ｍｇ／ｃｍ
²、Ｎａｆｉｏｎの付き量；０．３２ｍｇ／ｃｍ²であっ
た。

【０２０７】（４）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚と、電極基材として撥
水処理を行った炭素繊維ペーパー（東レ製ＴＧＰ−Ｈ−
０６０）２枚、プロトン交換膜としてＤｕ Ｐｏｎｔ社
製Ｎａｆｉｏｎ１１２を用意した。電極基材／触媒層／
プロトン交換膜／触媒層／電極基材をこの順で積層し、
熱プレス（温度１３０℃、圧力５０ＭＰａ）を行うこと
で膜−電極複合体を作成した。

【０２０８】（５）燃料電池評価 前記（４）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成した。この燃料電池
セルをセル温度；７０℃、燃料ガス；水素、酸化ガス；
空気、ガス利用率；アノード７０％／カソード４０％に
おいて電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、６００ｍＷ／ｃｍ²であった。

【０２０９】実施例１６ （１）非導電性布帛の作成 ＰＴＦＥ繊維（東レ製トヨフロン）を３ｍｍに裁断し
た。この３ｍｍに裁断したＰＴＦＥ短繊維の半分量を磨
り潰してフィブリル化し、叩解ＰＴＦＥ繊維を得た。３
ｍｍに裁断した短繊維ＰＴＦＥと叩解ＰＴＦＥ繊維とを
ＣＭＣ水溶液に分散させた。この分散液を金網上に抄紙
することによりＰＴＦＥ繊維抄紙体を作成した。

【０２１０】次に、この抄紙体を、３７０℃で３時間熱
処理後に延伸を行い、目付は１０ｇ／ｍ²、厚さは１０
μｍの非導電性布帛を作成した。

【０２１１】（２）触媒−ポリマ複合体の作成 市販のAldrich社製Nafion溶液（５重量％）を濃縮し、
１５重量％とした。この溶液５ｇに触媒担持カーボン
（触媒；Ｐｔ、カーボン；Cabot社製VulcanXC-72、白金
担持量；５０ｗｔ％）１．８８ｇを加えて良く攪拌して
触媒−ポリマ複合体を含む分散液を調製した。

【０２１２】（３）触媒層の作成 前記（１）で作成した非導電性布帛を前記（２）で作成
した触媒−ポリマ複合体を含む分散液に含浸後、直ちに
メタノールに含浸して湿式凝固を行い、乾燥させ、非導
電性布帛と触媒−ポリマ複合体が一体構造となり微多孔
質構造を有する自立可能なシートの触媒層を作成した。
この触媒層は厚み２５μｍ、白金の付き量；０．３ｍｇ
／ｃｍ²、Ｎａｆｉｏｎの付き量；０．２４ｍｇ／ｃｍ²
であった。

【０２１３】（４）膜−電極複合体（ＭＥＡ）の作成 前記（３）で作成した触媒層２枚と、電極基材として撥
水処理を行った炭素繊維ペーパー（東レ製ＴＧＰ−Ｈ−
０６０）２枚、プロトン交換膜としてＤｕ Ｐｏｎｔ社
製Ｎａｆｉｏｎ１１２を用意した。電極基材／触媒層／
プロトン交換膜／触媒層／電極基材をこの順で積層し、
熱プレス（温度１３０℃、圧力５０ＭＰａ）を行うこと
で膜−電極複合体を作成した。

【０２１４】（５）燃料電池評価 前記（４）で作成した膜−電極複合体をセパレータに挟
み固体高分子型燃料電池セルを作成した。この燃料電池
セルをセル温度；８０℃、燃料ガス；水素、酸化ガス；
空気、ガス利用率；アノード７０％／カソード４０％に
おいて電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定を行ったところ、最高
出力は、７００ｍＷ／ｃｍ²であった。

【０２１５】

【発明の効果】本発明の触媒層により、多孔質基材上へ
の塗布における触媒浸み込みの問題を解消し、またプロ
トン交換膜への塗布における膜の膨潤を回避するための
煩雑な操作の問題を解消した電極が得られ、したがっ
て、触媒の利用効率が向上し、高出力性能でかつ触媒量
低減による低コスト化電極が得られる。

【０２１６】本発明の電極は、膜-電極複合体（ＭＥ
Ａ）に適用されるほか、通常の電気化学装置、特に固体
高分子型燃料電池にも適用され、この燃料電池を用いた
移動体や自動車にも適用されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/00 Ｈ０１Ｍ 8/00 Ｚ 8/02 8/02 Ｅ 8/10 8/10 Ｆターム(参考） 4K011 AA12 AA23 AA31 AA68 BA04 BA07 DA01 5H018 AA06 AS01 AS02 AS03 BB00 BB01 BB03 BB05 EE03 EE05 EE17 EE18 5H026 AA06 BB00 BB01 BB02 EE05 EE18 EE19

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも電極触媒とポリマから構成され
   る触媒−ポリマ複合体と、多孔質導電シートおよび／ま
   たは非導電性布帛を有してなる坦持層とが一体となった
   構造を有し、厚さが５０μｍ以下である電極触媒層。
2. 【請求項２】多孔質導電シートが無機導電性繊維を用い
   た織布構造あるいは不織布構造のものである請求項１に
   記載の電極触媒層。
3. 【請求項３】非導電性布帛が繊維を用いた織布構造ある
   いは不織布構造のものである請求項１に記載の電極触媒
   層。
4. 【請求項４】無機導電性繊維が炭素繊維である請求項２
   に記載の電極触媒層。
5. 【請求項５】非導電性布帛の繊維がフッ素原子を含有し
   てなる繊維である請求項３に記載の電極触媒層。
6. 【請求項６】触媒−ポリマ複合体が坦持層の空隙中に充
   填されてなる請求項１〜５のいずれかに記載の電極触媒
   層。
7. 【請求項７】電極触媒層の形態が自立可能なシートであ
   る請求項１〜６のいずれかに記載の電極触媒層。
8. 【請求項８】電極触媒が、白金、パラジウム、金、ルテ
   ニウム、及びイリジウムからなる群から選ばれる一種以
   上の元素を含む請求項１〜７のいずれかに記載の電極触
   媒層。
9. 【請求項９】電極触媒が触媒を担持したカーボンブラッ
   クである請求項１〜８のいずれかに記載の電極触媒層。
10. 【請求項１０】ポリマがフッ素原子を含有するポリマで
    ある請求項１〜９のいずれかに記載の電極触媒層。
11. 【請求項１１】ポリマがプロトン交換基を有するポリマ
    である請求項１〜１０のいずれかに記載の電極触媒層。
12. 【請求項１２】触媒−ポリマ複合体乃至はその前駆体を
    含む液体を多孔質導電シートまたは非導電性布帛に含浸
    あるいは塗工することを特徴とする請求項１〜１１のい
    ずれかに記載の電極触媒層の製造方法。
13. 【請求項１３】請求項１〜１１のいずれかに記載の電極
    触媒層と、プロトン交換膜と電極基材とから構成される
    膜−電極複合体。
14. 【請求項１４】プロトン交換膜がフッ素原子含有ポリマ
    を有してなる請求項１３に記載の膜−電極複合体。
15. 【請求項１５】フッ素原子含有ポリマがスルホン酸基を
    有するフルオロアルキルエーテル側鎖とフルオロアルキ
    ル主鎖を有してなるポリマである請求項１４に記載の膜
    −電極複合体。
16. 【請求項１６】電極基材が多孔質導電シートである請求
    項１３〜１５のいずれかに記載の膜−電極複合体。
17. 【請求項１７】多孔質導電シートが無機導電性繊維を用
    いた織布構造あるいは不織布構造である請求項１６に記
    載の膜−電極複合体。
18. 【請求項１８】無機導電性繊維が炭素繊維である請求項
    １７に記載の膜−電極複合体。
19. 【請求項１９】請求項１〜１１のいずれかに記載の電極
    触媒層２枚の間にプロトン交換膜を配置し、前記プロト
    ン交換膜を挟持した電極触媒層を電極基材２枚の間で挟
    持させて接合することを特徴とする膜−電極複合体の製
    造方法。
20. 【請求項２０】請求項１〜１１のいずれかに記載の電極
    触媒層を用いた電気化学装置。
21. 【請求項２１】請求項１３〜１８のいずれかに記載の膜
    −電極複合体を用いた電気化学装置。
22. 【請求項２２】請求項１〜１１のいずれかに記載の電極
    触媒層を用いた水電解装置。
23. 【請求項２３】請求項１３〜１８のいずれかに記載の膜
    −電極複合体を用いた水電解装置。
24. 【請求項２４】請求項１〜１１のいずれかに記載の電極
    触媒層を用いた燃料電池。
25. 【請求項２５】請求項１３〜１８のいずれかに記載の膜
    −電極複合体を用いた燃料電池。
26. 【請求項２６】固体高分子型電解質を用いる請求項２４
    または２５に記載の燃料電池。
27. 【請求項２７】請求項２４又は２５に記載の燃料電池を
    電力供給源とする移動体。
28. 【請求項２８】請求項２４又は２５に記載の燃料電池を
    電力供給源とする自動車。