JP2006164535A

JP2006164535A - 高分子電解質型燃料電池

Info

Publication number: JP2006164535A
Application number: JP2004349541A
Authority: JP
Inventors: Takahito Chiba; 隆人千葉; Takayuki Suzuki; 隆行鈴木; Tadahiro Nagasawa; 忠広長澤
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】触媒の利用効率が高められた高分子電解質型燃料電池を提供すること。
【解決手段】水素イオン伝導性高分子電解質膜及び前記水素イオン伝導性高分子電解質膜を挟む一対の電極を具備し、前記電極は前記水素イオン伝導性高分子電解質膜に接触する触媒層を具備し、前記触媒層は水素イオン伝導性高分子電解質及び触媒金属を含み、前記触媒金属近傍のイオン伝導性基の密度が電極全体の平均密度に対して大きいことを特徴とする高分子電解質型燃料電池。
【選択図】なし

Description

本発明は、高分子電解質型燃料電池に関する。

基本的には、燃料電池は水素と酸素を反応させて電気を発生させる発電装置であり、発電反応で水しか生成されないという優れた性質を有しているので、温暖化やオゾン層破壊といった地球環境問題に対処する省エネルギーの技術として注目されている。

燃料電池には固体高分子型燃料電池、りん酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物型燃料電池がある。これらの中でも、固体高分子型燃料電池は作動温度が低い、電解質が固体（高分子の薄膜）であるという利点がある。固体高分子形燃料電池は、メタノールを改質器を用いて水素に変換する改質型と改質器を用いずに直接メタノールを使用する直接型（ＤＭＦＣ、ＤｉｒｅｃｔＭｅｔｈａｎｏｌＰｏｌｙｍｅｒＦｕｅｌＣｅｌｌ）の二つに大別される。ＤＭＦＣは改質器が不要であるため、小型、軽量化が可能であり、来るべきユビキタス社会に向けた個人用の携帯情報端末（ＰＤＡ、ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等の電池や専用バッテリーとして、その実用化が期待されている。

ＤＭＦＣは電解質膜にプロトン伝導性固体高分子膜を用い、この電解質膜を介して、拡散層となる多孔性カーボンペーパー上に触媒を塗布してなるアノード極とカソード極を接合し、アノード極側には燃料としてのメタノール水溶液を供給するための流路溝を有するアノード極側セパレータが設けられ、カソード極側には酸化剤ガスとしての空気を供給するための流路溝を有するカソード極側セパレータが設けられた構造となっているのが一般的である。

アノード極にメタノール水溶液を供給し、カソード極に空気を供給するとアノード極ではメタノールと水との酸化反応によって、炭酸ガスが生成すると共に水素イオンと電子が放出され（ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋６Ｈ⁺＋６ｅ^-）、カソード極では電解質膜を通過してきた前記水素イオンと空気との還元反応によって水が生成して（６Ｈ⁺＋（３／２）Ｏ₂＋６ｅ^-→３Ｈ₂Ｏ）、アノード極とカソード極を繋ぐ外部回路に電気エネルギーを得ることができる。従って、ＤＭＦＣの全反応はメタノールと酸素から水と二酸化炭素が生成する反応である。

一般にアノード極とカソード極は、白金などの金属触媒とカーボンブラックなどの導電性カーボンまたは触媒担持カーボン及び高分子電解質を含む混合体によって構成される。燃料電池用電極に使用する白金触媒のコストは燃料電池全体の数十％を占めるので、燃料電池のコストを下げるためには、使用する白金触媒量を低減することが必要である。

一方、従来の触媒層の作製法では、触媒層として使用した白金のうちの２０〜３０％しか電極反応に関与していない。反応後のプロトン伝導は高分子電解質が接触する３相界面でのみ起こる。３相界面に燃料が供給され、反応後カーボンが電子を伝導し、高分子電解質がプロトンを伝導する。しかし、従来の触媒層の作製法では白金触媒の周辺に高分子電解質が存在する割合が小さいので、速やかな物質移動が行われ難い環境にある。

触媒の利用率を高めるため、コアの触媒金属をコアの触媒金属とは異なる触媒金属で被覆したコアシェルタイプの触媒金属を用いると共に、高分子電解質のプロトン伝導経路に接するカーボン粒子の表面に担持された触媒金属量を全触媒金属量の５０質量％以上とする技術（例えば、特許文献１参照。）、触媒担持カーボンのカーボンとして、スルホン酸基のような水素イオン解離が可能な有機基を有するカーボンを用いる技術（例えば、特許文献２参照。）、カーボンブラックの一次粒子の表面に、少なくとも一つのイオン性官能基を持つカーボン材料に触媒を担持した電極触媒（例えば、特許文献３参照。）が開示されている。

また高分子電解質と触媒を十分且つ均一に接触させ、電極内部の反応面積を増大させるために、水素イオン伝導性高分子電解質の分子長を３０〜２００ｎｍとし、これを触媒担持カーボンと溶媒を介して混合するとき、溶媒の誘電率を適切に選択することが重要であることが開示されている（例えば、特許文献４参照。）。

また触媒粒子、他の粒子及び多孔質膜から選ばれる表面に、電解質として機能するイオン伝導性官能基を含む分子が化学結合させた技術（例えば、特許文献５参照。）。

更に白金触媒の利用効率を高める技術として、モノマーをカーボン表面で反応させて化学結合させることにより、電解質ポリマーをカーボン表面に固定化したグラフト化白金担持触媒が開示されている（例えば、非特許文献１参照。）。

これらの技術では必ずしも触媒近傍にプロトン移動経路が作製されず、効率向上巾が小さい。プロトン伝導経路の有効作製、触媒利用率が高い電極の開発が望まれている。
特開２００１−１１８５８２号公報特開２００４−７９４２０号公報特開２００４−２２３４６号公報特開２００２−６３９１２号公報特開２００４−１７２０９８号公報次世代燃料電池の技術開発報告会要旨集（平成１５年１２月１４日）独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構燃料電池・水素技術開発部

以上のように、燃料電池の発電効率を高めるために、触媒の利用効率を高める画期的な技術開発が望まれていた。本発明はこれらの課題を解決するものであり、触媒の利用効率が高められた高分子電解質型燃料電池を提供することを目的とする。

本発明の上記課題は下記構成により達成された。

（請求項１）
水素イオン伝導性高分子電解質膜及び前記水素イオン伝導性高分子電解質膜を挟む一対の電極を具備し、前記電極は前記水素イオン伝導性高分子電解質膜に接触する触媒層を具備し、前記触媒層は水素イオン伝導性高分子電解質及び触媒金属を含み、前記触媒金属近傍のイオン伝導性基の密度が電極全体の平均密度に対して大きいことを特徴とする高分子電解質型燃料電池。

（請求項２）
水素イオン伝導性高分子電解質膜及び前記水素イオン伝導性高分子電解質膜を挟む一対の電極を具備し、前記電極は前記水素イオン伝導性高分子電解質膜に接触する触媒層を具備し、前記触媒層は水素イオン伝導性高分子電解質及び触媒金属を担持したカーボンを含み、前記触媒金属近傍のイオン伝導性基の密度がカーボン表面の平均密度に対して大きいことを特徴とする高分子電解質型燃料電池。

（請求項３）
前記触媒金属がその表面に金を吸着させていることを特徴とする請求項１または２に記載の高分子電解質型燃料電池。

本発明により、触媒の利用効率が高められ、電流−電圧特性が向上した高分子電解質型燃料電池を提供することができた

本発明は、水素イオン伝導性高分子電解質膜及び前記水素イオン伝導性高分子電解質膜を挟む一対の電極を具備し、前記電極は前記水素イオン伝導性高分子電解質膜に接触して、水素イオン伝導性高分子電解質と触媒金属、または水素イオン伝導性高分子電解質と触媒金属担持カーボンを含む触媒層を具備した高分子電解質型燃料電池において、該触媒金属近傍のイオン伝導性基の密度が平均密度に対して大きいことを特徴とし、触媒金属近傍のイオン伝導性基の密度が平均密度に対して大きいことによって、触媒の利用効率が向上することを見出した。

触媒金属近傍のイオン伝導性基の密度を高めるためには、触媒金属と親和性を有するスルフィド基、ジスルフィド基、メルカプト基、アミノ基等を有し、イオン伝導性基としてカルボキシル基、リン酸基、亜リン酸基、スルホン酸基等を有する化合物を用いることができる。

以下に、図面を参照して本発明の燃料電池の一実施形態について説明する。

図１は、本発明の燃料電池の単セルＩを示す模式図である。水素イオン伝導性高分子電解質膜１は、アノード極側触媒層２とカソード極側触媒層３に挟まれる形で配置されている。アノード極側触媒層２とカソード極側触媒層３は、それぞれカーボンペーパーのような多孔質導電性シートで形成された拡散層４、５の上に設けられている。ここでは便宜上、拡散層４とその上に設けられたアノード極側触媒層２を含めてアノード極と称し、拡散層５とその上に設けられたカソード極側触媒層３を含めてカソード極と称する。

アノード極側触媒層２及びカソード極側触媒層３の少なくとも一方は、触媒または触媒担持カーボンを含むことが必須である。本発明においては、アノード極側触媒層２に、本発明に係る触媒または触媒担持カーボンを含むことが好ましいが、アノード極側触媒層２及びカソード極側触媒層３の両者に本発明に係る触媒または触媒担持カーボンを含むことがより好ましくい。

本発明に係る触媒に用いることができる触媒金属としては、例えば、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、金、銀、鉄、コバルト、ニッケル、クロム、タングステン、マガジン、バナジウム、酸化モリブデンまたはこれらの多元合金である。これらの中で、本発明において好ましく用いることができる触媒金属としては、白金または白金表面に金を吸着させたものである。

本発明では、これらの触媒金属をカーボン粒子に担持させることにより得られる触媒金属担持カーボンを用いることができる。

触媒金属を担持するカーボン粒子としては、活性炭、カーボンブラック、グラファイト及びそれらの混合物を好ましく採用することができる。例えば、カーボンブラックとしてはアセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等が挙げられ、ケッチェンブラックが特に好ましい。市販で入手できるカーボンブラックとしては、ＤｅｎｋａＢＬＡＣＫ（電気化学工業社製）、ＶａｌｃａｎＸＣ−７２（キャボット社製）、ＢｌａｃｋＰｅａｒｌ２０００（同前）、ＫｅｔｊｅｎＢｌａｃｋＥＣ３００Ｊ（ケェチェンブラック・インターナショナル社製）等を挙げることができる。また、カーボン粒子を親水化処理をして用いることもできる。特に、カルボキシル基を有する化合物で処理してカルボキシル化したもの、スルホン酸基を有する化合物で処理してスルホン化したものが好ましい。

金属触媒をカーボン粒子に担持させる方法としては、例えば、カーボンブラック分散液に白金やルテニウム等の金属触媒の塩を加え、次いでヒドラジン等を用いて還元し、ろ過、乾燥する方法が挙げられる。また、本発明においては、乾燥後に更に熱処理を行ってもよい。カーボン粒子として市販されているＶａｌｃａｎＸＣ−７２に白金または白金−ルテニウム触媒を担持させたもの（田中貴金属社製）等を用いることもできる。

本発明に係る高分子電解質型燃料電池用電極は、本発明に係る触媒担持カーボンに加え、水素イオン伝導性高分子電解質を含有する。含有することができる水素イオン伝導性高分子電解質としては、イオン導電性を有する電解質であれば特に制限は無く、例えば、フッ素系電解質、部分フッ素系電解質、炭化水素系電解質等が挙げられる。例えば、有機系の含フッ素高分子を骨格とするイオン交換樹脂、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。パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂としては、ＤＥ５２０、ＤＥ５２１、ＤＥ１０２０、ＤＥ１０２１（以上、デュポン社製）等が商品として入手できる。その他に、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルホン、スルホン化ポリスルフィド、スルホン化ポリフェニレン等のスルホン化プラスチック系電解質、スルホアルキル化ポリエーテルエーテルケトン、スルホアルキル化ポリエーテルスルホン、スルホアルキル化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホアルキル化ポリスルホン、スルホアルキル化ポリスルフィド、スルホアルキル化ポリフェニレン等のスルホアルキル化プラスチック系電解質等を挙げることができる。

本発明に係る触媒金属担持カーボンと高分子電解質の使用比率は、必要とされる電極特性に応じて適宜決められるべきものであり、特に限定されるものではない。例えば、本発明に係る触媒金属担持カーボン／高分子電解質の質量比率で、５／９５〜９５／５が好ましく、４０／６０〜８５／１５がさらに好ましいものである。

触媒層には種々の添加物を加えることができる。例えば、電子伝導性向上のための炭素等の導電剤や、結着性向上のための高分子バインダー、撥水性向上のための撥水性付与剤等の添加物などがある。撥水性付与剤としては、例えば、テフロン（登録商標）等のポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフロロエチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体等の含フッ素樹脂が挙げられる。

拡散層４、５は、アノード極側触媒層２とカソード極側触媒層３への反応ガスの供給及び電子の授受を行い、その電子を集電層と受け渡しするための層であり、一般に多孔質であり、且つ電子伝導性を有する材料が用いられる。多孔質であり、且つ電子伝導性を有する材料としては、電気抵抗が低く、集電できる機能を有する材料であればよい。導電性物質を主とするものが挙げられ、例えば、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、黒鉛及び膨張黒鉛等の炭素材、ナノカーボン材料、ステンレススチール、モリブデン、チタン等が挙げられる。

導電性物質の形態は特に限定されず、例えば、繊維状ないしは粒子状で用いることができる。ガス透過性の点から、繊維状導電性無機物質、例えば、炭素繊維等の無機導電性繊維が好ましい。無機導電性繊維としては、織布或いは不織布いずれの構造も使用可能である。例えば、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。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、メルトブロー法によるもの等、特に限定されること無く用いられる。また、編物であってもよい。

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または黒鉛化した織布、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等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、炭化糸または黒鉛化糸を用いた抄紙法によるマット不織布等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を用いるのが好ましい。また、特開２００３−１０９６１８号公報に記載されているようなカーボンナノファイバ等を用いることも有効である。

炭素繊維からなる無機導電性繊維を用いた場合、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等が挙げられる。中でもＰＡＮ系炭素繊維が好ましい。

拡散層４にアノード極側触媒層２を塗布し、次いで熱処理することによりアノード極を作製することができる。また同様に拡散層５にカソード極側触媒層３を塗布し、次いで熱処理することによりカソード極を作製することができる。

プロトン導電性を有する水素イオン伝導性高分子電解質膜１としては、スルホン化ポリイミド系高分子電解質膜、フッ素系高分子電解質膜、炭化水素系高分子電解質膜、複合材料等公知のものを採用することができる。

例えば、炭化水素系高分子電解質材料としては、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルホン、スルホン化ポリスルフィド、スルホン化ポリフェニレン等のスルホン化エンジニアリングプラスチック系電解質、スルホアルキル化ポリエーテルエーテルケトン、スルホアルキル化ポリエーテルスルホン、スルホアルキル化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホアルキル化ポリスルホン、スルホアルキル化ポリスルフィド、スルホアルキル化ポリフェニレン等のスルホアルキル化エンジニアリングプラスチック系電解質等がある。

これらの電解質材料のスルホン酸当量としては、０．５〜２．０ミリ当量／ｇ乾燥樹脂、好ましくは０．７〜１．６ミリ当量／ｇ乾燥樹脂である。スルホン酸当量が０．５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂より小さい場合はイオン伝導抵抗が大きくなり、２．０ミリ当量／ｇ乾燥樹脂より大きい場合には水に膨潤しやすくなる傾向にある。

アノード極とカソード極とで水素イオン伝導性高分子電解質膜１を挟持し、水素イオン伝導性高分子電解質膜１と同一の電解質溶液をアノード極側触媒層２とカソード極側触媒層３のそれぞれに塗布し、ホットプレスすることにより、電解質膜−電極接合体（ＭＥＡ）を作製することができる。

以上のようにして作製した電解質膜−電極接合体（ＭＥＡ）の外側に、燃料流路と酸化剤流路を形成する溝が形成された集電体としてのセパレータ６（燃料配流板）と、セパレータ７酸化剤配流板（酸化剤配流板）とを配したものを単セルとし、この単セルを複数個、冷却板等を介して積層することにより燃料電池が構成される。燃料電池は単セルでもよいし、またセパレータを設けず集電部をメッキ等で構成する形でもよい。

本発明の高分子電解質型燃料電池に採用できる燃料としては、水素ガス、メタノール、エタノール、１−プロパノール、ジメチルエーテル、アンモニア等が挙げられるが、メタノールが好ましい。また、本発明においては酸化剤ガスとして空気を使用することが好ましい。

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〈触媒の作製〉
（触媒１の作製）白金黒に金粒子を吸着
白金ルテニウム黒（ＴＥＣ０９０１１０（田中貴金属社製））０．４ｇを１０００ｍｌ中に混合した。その後、１ｍｏｌ／Ｌの塩化金酸水溶液４０ｍｌを添加した。還元剤として１００ｍｍｏｌとなるように、２ｍｏｌ／Ｌのクエン酸ナトリウム水溶液を添加した。この溶液を９５℃で７時間、撹拌、混合した。その後、濾過乾燥を行い、金を白金ルテニウム黒上に析出させ、触媒１を作製した。

（触媒２の作製）白金ルテニウム担持カーボンに金粒子を吸着
白金ルテニウム担持カーボン触媒（ＴＥＣ８１Ｅ８１（田中貴金属社製））０．４ｇ（白金量換算として）を１０００ｍｌ中に混合した。その後、１ｍｏｌ／Ｌの塩化金酸水溶液４０ｍｌを添加した。還元剤として１００ｍｍｏｌとなるように、２ｍｏｌ／Ｌのクエン酸ナトリウム水溶液を添加した。この溶液を９５℃で７時間、撹拌、混合した。その後、濾過、乾燥を行い、金を触媒上に析出させ、触媒２を作製した。

（修飾触媒１、２の作製）金吸着触媒表面にスルホン酸含有分子を吸着
触媒１、０．４ｇを水１０００ｍｌ中に分散させ、表１に示す下記の化合物を１×１０^-4ｍｏｌ／Ｌ添加し、触媒金属近傍にプロトン受容性基を持つ化合物を吸着させた。未吸着分子はデカンテーションにより除去し、濾過によりスルホン酸含有分子吸着済みの修飾触媒１を取り出した。触媒２について同様の処理を行い、修飾触媒２を作製した。

（修飾触媒３、４の作製）金未吸着触媒表面にスルホン酸含有分子を吸着
白金ルテニウム黒、０．４ｇを水１０００ｍｌ中に分散させ、表１に示す下記の化合物を１×１０^-4ｍｏｌ／Ｌ添加し、触媒金属近傍にプロトン受容性基を持つ化合物を吸着させた。未吸着分子はデカンテーションにより除去し、濾過によりスルホン酸含有分子吸着済みの修飾触媒３を取り出した。白金担持カーボンについて同様の処理を行い、修飾触媒４作製した。

〈電極用ペーストの作製〉
（負極用ペーストの作製）
表１記載のアノード触媒、蒸留水、６０質量％のテフロン（登録商標）分散液、５質量％のナフィオン溶液（デュポン社製）を、固形分としてテフロン（登録商標）量が１２質量％となるように混合し、超音波で均一に分散させて、負極用ペースト（実施例１〜４、比較例１〜４）を作製した。

（正極用ペーストの作製）
負極用ペーストの作製において、触媒を白金担持カーボン（ＴＥＣ１０Ｅ６０Ｅ（田中貴金属社製））に変更した以外は同様の操作を行い、正極用ペーストを作製した。

〈撥水処理カーボンペーパ−の作製〉
空隙率７５％、厚み０．４０ｍｍのカーボンペーパーをテフロン（登録商標）分散液（三井デュポンフロロケミカル社製）に浸漬し、表面に０．５ｍｇ／ｃｍ²のテフロン（登録商標）をとりつけ、撥水処理カーボンペーパーを作製した。

〈電解質膜／電極接合体（ＭＥＡ）の作製〉
表１の組み合わせで、撥水処理カーボンペーパ−の表面に負極用ペーストを白金量が３．０ｍｇ／ｃｍ²となるように均一に塗布し、窒素雰囲気下８０℃で１時間乾燥し負極を作製した。同様に撥水処理カーボンペーパ−の表面に、正極用ペーストを白金量が３．０ｍｇ／ｃｍ²となるように塗布し、正極を作製した。次いでこれらの正極及び負極でナフィオン１１２膜（デュポン社製）を挟み、ホットプレスを行い、電解質膜／電極接合体を作製した。

（評価１）
白金表面にスルホン酸基が局在している状態は、電界放出型電子銃を備えた分析透過電子顕微鏡（ＡＴＥＭ：ＡｎａｌｙｔｉｃａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）のスポット分析で確認することができる。具体的にはマイクログリッドを貼ったグリッドメッシュ上に載せた試料について透過像で確認した後、１ｎｍ程度に絞った電子線を分析位置に照射し、そこから発生する特性Ｘ線をエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ：ＥｎｅｒｇｙＤｉｓｐｅｒｓｉｖｅＸ−ｒａｙＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）で、スペクトルのＳ（硫黄）強度を比較した。

実施例１、２、３、４では白金表面はＳ強度が高かった。特に実施例１、２が顕著であった。また比較例ではＳが検出されないことから、実施例の白金表面にはスルホン酸基が局在している部分があり、電極作製後、他部分よりもイオン伝導性基が高いことがわかる。

（評価２）
作製した電解質膜／電極接合体（ＭＥＡ）を用いて、直接メタノール形燃料電池の単電池を組み立て、温度を６０℃、大気圧下における燃料の流速を３０ｍｌ／分、空気の流速を１００ｍｌ／分とした条件で、負極側に２ｍｏｌ／Ｌのメタノールを、正極側に空気を供給し、電流−電圧特性を測定した。０．６Ｖでの電流値を表１に示す。

表１から明らかなように、本発明の燃料電池は比較に比べて、電流−電圧特性が良好であることがわかる。

本発明の燃料電池の単セルＩを示す模式図である。

符号の説明

Ｉ燃料電池の単セル
１水素イオン伝導性高分子電解質膜
２アノード極側触媒層
３カソード極側触媒層
４、５拡散層
６、７セパレータ

Claims

水素イオン伝導性高分子電解質膜及び前記水素イオン伝導性高分子電解質膜を挟む一対の電極を具備し、前記電極は前記水素イオン伝導性高分子電解質膜に接触する触媒層を具備し、前記触媒層は水素イオン伝導性高分子電解質及び触媒金属を含み、前記触媒金属近傍のイオン伝導性基の密度が電極全体の平均密度に対して大きいことを特徴とする高分子電解質型燃料電池。
水素イオン伝導性高分子電解質膜及び前記水素イオン伝導性高分子電解質膜を挟む一対の電極を具備し、前記電極は前記水素イオン伝導性高分子電解質膜に接触する触媒層を具備し、前記触媒層は水素イオン伝導性高分子電解質及び触媒金属を担持したカーボンを含み、前記触媒金属近傍のイオン伝導性基の密度がカーボン表面の平均密度に対して大きいことを特徴とする高分子電解質型燃料電池。
前記触媒金属がその表面に金を吸着させていることを特徴とする請求項１または２に記載の高分子電解質型燃料電池。