CN101262065A

CN101262065A - 膜电极接合体、燃料电池及膜电极接合体的制造方法

Info

Publication number: CN101262065A
Application number: CNA2008100096390A
Authority: CN
Inventors: 福岛诚; 安尾耕司; 井村真一郎
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2028-02-19
Also published as: JP2008258142A; CN101262065B; JP5274037B2

Abstract

提供一种能够抑制由在阴极生成的水所引起的发电效率降低的膜电极接合体。这种膜电极接合体(60)，包括电解质膜(30)、设置在电解质膜(30)一面上的阳极(40)、和设置在电解质膜(30)另一面上的阴极(50)。电解质膜(30)具有在表面不设置阴极(50)的非电极形成区域(X)和在表面设置阴极(50)的电极形成区域(Y)。非电极形成区域(X)具有形成得比电极形成区域(Y)的膜厚薄的薄膜区域(62)。

Description

膜电极接合体、燃料电池及膜电极接合体的制造方法

技术领域

本发明涉及利用含氢的燃料进行发电的燃料电池。

背景技术

近年来，能量转换效率高、且经由发电反应不发生有害物质的燃料电池受到关注。作为这种燃料之一，已知在100℃以下低温下工作的固体高分子形燃料电池。

固体高分子形燃料电池是以下这样的装置，具有将作为电解质膜的固体高分子膜配置在燃料极(阳极)和空气极(阴极)之间的基本结构，向燃料极供给含氢的燃料气体，向空气极供给含氧的氧化剂气体，利用以下的电化学反应进行发电。

燃料极：H₂→2H⁺+2e^- (1)

空气极：1/2O₂+2H⁺+2e^-→H₂O (2)

阳极及阴极分别由层叠了触媒(catalyst)层和气体扩散层的结构构成。各电极的触媒层夹着固体高分子膜而对置配置，构成燃料电池。触媒层是触媒或搭载了触媒的碳粒子由离子交换树脂粘接而成的层。气体扩散层成为氧化剂气体和燃料气体等的通过路径。

在阳极上，所供给的燃料中含有的氢如上述式(1)所示被分解成氢离子和电子。其中，氢离子在固体高分子电解质膜的内部向空气极移动，电子通过外部回路向空气极移动。另方面，在阴极上，向阴极供给的氧化剂气体中含有的氧和从燃料极移动来的氢离子及电子进行反应，如上述式(2)所示那样生成水。

如上所述，由于在阴极生成水，所以，当该水在阴极滞留时有可能阻碍空气向触媒层扩散而导致发电效率下降之虞存在。

发明内容

本发明即是鉴于这些状况而产生的，其目的在于，提供一种抑制由阴极生成的水所造成的发电效率降低的技术。

为了解决上述课题，本发明的一个方式的是膜电极接合体，包括：电解质膜、设置在电解质膜一面上的阳极、和设置在电解质膜另一面上的阴极。电解质膜具有在表面没有设置阴极的非电极形成区域和在表面设置阴极的电极形成区域，非电极形成区域具有按照比电极形成区域的膜厚薄的方式形成的薄膜区域。

根据该方式，当使用于燃料电池时，由于具有不设置阴极的非电极形成区域，从而，发电中通过反应在阴极所生成的水向非电极形成区域移动，由此抑制水在电极形成区域的阴极滞留。从而，很难阻碍空气向阴极供给，可抑制发电效率的降低。另外，由于形成得比电极形成区域的电解质膜的膜厚薄的薄膜区域容易透过水，从而在阴极生成的水容易向阳极侧移动。其结果，即使不对供给阳极的燃料例如氢进行加湿，也能够抑制电解质膜的阳极侧表面的干燥。

上述方式的膜电极接合体中，由电解质膜、阳极和阴极构成的单电池呈平面状形成多个，在邻接的各单电池的阴极间形成薄膜区域也可。从而，当使用于燃料电池时，发电中通过反应在阴极所生成的水向阴极间的非电极形成区域的薄膜区域移动，由此抑制水在电极形成区域的阴极滞留。从而，很难阻碍空气向阴极供给，可抑制整个单电池的发电效率的降低。另外，由于形成得比电极形成区域的电解质膜的膜厚薄的薄膜区域容易透过水，从而在阴极生成的水容易向阳极侧移动。其结果，即使不对供给阳极的燃料例如氢进行加湿，也能够抑制电解质膜的阳极侧表面的干燥。

上述方式的膜电极接合体中，薄膜区域设有电解质膜的阴极侧表面凹陷的凹部也可。从而能够将阴极所生成的水在很难与阴极接触的状态下蓄积。

上述方式的膜电极接合体中，薄膜区域具有由电极形成区域包围的直线状槽部也可以。从而能够简便地形成薄膜区域。

上述方式的膜电极接合体中，薄膜区域具有由电极形成区域包围的弯曲的槽部也可以。从而能够提高膜电极接合体的强度。

上述方式的膜电极接合体中，阳极及阴极的厚度分别为5μm以上100μm以下也可。另外，槽部不连续形成也可。从而能够提高膜电极接合体的强度。在此，槽部的宽度为5μm以上200μm以下也可。在宽度为5μm以上的情况下，即便在由膨润(swelling)使电解质变形时，槽部也不溃变，从而能够将在电极形成区域的阴极生成的水充分向薄膜区域移动。另外，在宽度为200μm以下的情况下，即便在由输出变动使生成水的量增加高于定额10％程度时，也能够防止溢流(flooding)并且将电极形成区域的面积减少抑制为10％以下。

上述方式的膜电极接合体中，薄膜区域具有电极形成区域膜厚的50％以上的膜厚，同时具有比电极形成区域膜厚薄5μm以上的膜厚也可以。从而能够维持电解质膜整体的强度，且在薄膜区域使阴极所生成的水容易向阳极移动。

薄膜区域的面积相对于电极形成区域的面积之比例为0.01以上0.1以下。从而能够确保电极形成区域的发电量，且能够抑制阴极所生成的水在电极形成区域滞留。

本发明的其他方式的膜电极接合体，包括电解质膜、设置在电解质膜一面上的阳极、和设置在电解质膜另一面上的阴极，电解质膜具有在表面没有设置阴极的非电极形成区域和在表面设置阴极的电极形成区域，非电极形成区域形成薄膜区域，薄膜区域具有自邻接的电极形成区域的电解质膜表面凹陷的凹部。

本发明的其他方式是一种燃料电池。该燃料电池具备膜电极接合体。

本发明的再其他方式是一种膜电极接合体的制造方法。该方法适合的膜电极接合体包括电解质膜、设置在电解质膜一面上的阳极、和设置在电解质膜另一面上的阴极。电解质膜具有在表面不设置阴极的非电极形成区域和在表面设置阴极的电极形成区域。并且，膜电极接合体的制造方法，具备薄膜化工序，其将膜厚比电极形成区域的电解质膜薄且表面露出的薄膜区域，作为非电极形成区域的一部分形成。

根据该方式，能够将膜厚比电极形成区域的电解质膜薄且表面露出的薄膜区域，作为非电极形成区域的一部分形成，因此，能够制造一种在使用于燃料电池时抑制水在电极形成区域的阴极滞留的膜电极接合体。

薄膜化工序也可以包括：使用振荡波长为100nm以上1100nm以下的激光来去除阴极或与阳极还有电解质膜的表层部的工序。在激光的振荡波长为1100nm以下的情况下，能够抑制对照射激光的范围外的电极形成区域的热影响。另外，在激光的振荡波长为100nm以上的情况下，能够将阴极或阳极容易地去除。因而，当激光的振荡波长在上述范围时，在没有贯通电解质膜而去除阳极或阴极的同时，能够形成薄膜区域。

另外，薄膜化工序也可以包括：使用振荡波长为180nm以上00nm以下的激光来去除阴极或与阳极还有电解质膜的表层部的工序。当激光的振荡波长在上述范围时，由于可将激光聚光到更微少的范围，所以能够形成高精度的薄膜区域。例如，激光的激光种类为KrF激基激光也可。

发明的效果

根据本发明，能够抑制由阴极所生成的水引起的发电效率降低。

附图说明

图1是表示第1实施方式的燃料电池系统的构成的概略图。

图2是表示燃料电池的具体构成的概略截面图。

图3(a)是第1实施方式的膜电极接合体的俯视图。图3(b)是图3(a)所示膜电极接合体的A-A截面图。图3(c)是图3(b)所示膜电极接合体的B区域的放大截面图。图3(d)是第1实施方式的膜电极接合体的变形例中的B区域的放大截面图。

图4是第2实施方式的膜电极接合体的俯视图。

图5是第3实施方式的膜电极接合体的俯视图。

图6是第4实施方式的膜电极接合体的俯视图。

图7(a)是第5实施方式的膜电极接合体的俯视图。图7(b)是图7(a)所示膜电极接合体的C-C截面图。图7(c)是图7(b)所示膜电极接合体的D区域的放大截面图。

图8是表示第1实施方式的变形例的燃料电池系统的构成的概略图。

图9是表示由各种激光所形成的凹部的上面(top)显微镜照片及其状态评估的图表。

图10是基于图9所示的显微镜照片的示意图。

图11是用于说明槽部的宽度对电池的输出赋予的影响的图。

具体实施方式

以下参照附图，说明本发明的实施方式。还有，附图说明中，对相同要素附以相同符号，适宜省略重复的说明。另外，以下所述的构成是例示，并没有对本发明的范围进行任何限定。

(第1实施方式)

图1是表示第1实施方式的燃料电池系统100的构成的概略图。本实施方式的燃料电池系统100适用作为笔记本PC、移动电话机等便携设备的电源。如图1所示，燃料电池系统100具有燃料盒110、重整部120、燃料电池10。

燃料盒110贮存甲醇、甲烷、丁烷等烃(hydrocarbon)类燃料。燃料盒110可拆装，当烃类燃料被消耗而余量不足时，可更换成填充了足够烃类燃料的燃料盒110。从燃料盒110排出的烃类燃料经由管道112向重整部120送出。还有，在燃料盒110和重整部120间可以适宜设置气化器、脱硫器等构成。

重整部120将从燃料盒110送出的烃类燃料经由众所周知的水蒸气重整(水蒸気改質：蒸汽转化)变化成含氢的重整气体。重整部120还可以具有将重整气体中的一氧化碳及水蒸气转换成氢及二氧化碳的转换(shift)反应器和用以降低重整气体中的一氧化碳浓度的CO去除器。经由重整部120生成的重整气体经由管道122向燃料电池10供给，作为燃料电池发电所必需的燃料气体被利用。

图2是表示燃料电池10的具体构成的概略截面图。燃料电池10具有由单电池20a、单电池20b、单电池20c构成的多个单电池排列成平面状的平面排列模组结构。

各单电池20a、单电池20b、单电池20c分别含有由ナフイオン(注册商标)等构成的电解质膜30被阳极40及阴极50夹持而成的膜电极复合体。这种复合膜结构用例如特开2006-244715中公开的方法制作。

作为用于构成阳极40及阴极50的触媒，分别可列举出铂、钯、钌、铱等金属及这些金属组合后的合金、或搭载了这些金属、合金的碳。另外，在阳极40及阴极50的分别与电解质膜30没有接触的面设置多孔质的电极基体材料也可。作为电极基体材料能够采用碳布、碳纸等。

邻接的单电池彼此用集电体、配线(均没有图示)等连接构件串联连接，能够向外部供电。

在各单电池20a、单电池20b、单电池20c的阳极侧分别设置由燃料室壳体42分隔成的燃料室44a、44b、44c。在燃料室壳体42上形成用以介由集电体(没有图示)压紧阳极40的肋46。从而，阳极40和集电体的密接性提高，阳极40上的集电性提高。

在燃料室壳体42的单电池20a侧的侧面部设置供给重整气体的燃料摄取口47。燃料室44a和燃料室44b由流路45a连通。另外，燃料室44b和燃料室44c由流路45b连通。在燃料室壳体42的单电池20c侧的侧面部设置排出未反应的重整气体等的燃料排出口48。基于这样构成的燃料流通路，从燃料摄取口47导入的重整气体流依次流通燃料室44a、燃料室44b、燃料室44c，供给发电后，从燃料排出口48排出。

另方面，在各单电池20a、单电池20b、单电池20c的阴极侧设置空气室壳体52。在空气室壳体52上设置作为氧化剂流通路的空气摄取口54。通过空气摄取口54，空气从外部向阴极50供给。还有，图2中没有表示，不过，在阴极50上形成后述的槽部。另外，电解质膜30具有薄膜区域。

接着，关于各单电池20a、单电池20b、单电池20c含有的膜电极接合体的结构进行说明。图3(a)是第1实施方式的膜电极接合体的俯视图。图3(b)是图3(a)所示膜电极接合体的A-A截面图。图3(c)是图3(b)所示膜电极接合体的B区域的放大截面图。

本实施方式的膜电极接合体60，包括电解质膜30、设置在电解质膜30一面上的阳极40、和设置在电解质膜30另一面上的阴极50。电解质膜30具有在表面S未设置阴极50的非电极形成区域X和在表面S设置阴极50的电极形成区域Y。本实施方式的电极形成区域Y的电解质膜30的膜厚优选为25μm以上200μm以下。并且，非电极形成区域X具有形成得比电极形成区域Y的膜厚薄的薄膜区域62。

因而，当将膜电极接合体60使用于燃料电池10时，由于膜电极接合体60具有未设置阴极50的非电极形成区域X，从而，发电中通过反应在阴极50所生成的水向非电极形成区域X移动，由此抑制水在电极形成区域Y的阴极50滞留。从而，很难阻碍空气向阴极50供给，就抑制发电效率的降低，能够长期维持高性能。

另外，由于形成得比电极形成区域Y的电解质膜30的膜厚薄的薄膜区域62容易透过水，从而在阴极50生成的水容易向阳极40侧移动。其结果，即使不对阳极40供给的燃料例如氢进行加湿，也能够抑制电解质膜30的阳极40侧表面的干燥。从而，在燃料电池系统100中，能够省略或简化用以加湿燃料的机构，能够谋求系统的小型化、成本的降低。

本实施方式的非电极形成区域X形成有：具有自邻接的电极形成区域Y的电解质膜30表面S凹陷的凹部的薄膜区域62。具体地说，薄膜区域62如图3(c)所示设有电解质膜30的阴极50侧的表面S凹陷的凹部64。从而能够将阴极50所生成的水在难于接触阴极50的状态下蓄积。还有，形成有凹部64的薄膜区域62按照随着远离电极形成区域Y而膜厚变薄的方式形成也可以。

另外，薄膜区域62如图3(a)所示具有由电极形成区域Y包围的直线状槽部68。从而，槽部68能够将电极形成区域Y的阴极50所生成的水汇集在宽范围，且能够有效地使水向阳极40侧透过。

薄膜区域62优选具有电极形成区域Y膜厚的50％以上的膜厚。从而能够维持电解质膜30整体的强度。另外，薄膜区域62具有比电极形成区域Y膜厚薄5μm以上的膜厚。从而能够在薄膜区域62使阴极50所生成的水容易向阳极40移动。

薄膜区域62的面积相对于电极形成区域Y的面积之比例优选为0.01以上。从而，能够抑制阴极50所生成的水在电极形成区域Y滞留。薄膜区域62相对于电极形成区域Y的面积比例更优选为0.05以上。从而能够充分抑制阴极50所生成的水在电极形成区域Y滞留。另外，薄膜区域62相对于电极形成区域Y的面积比例优选为0.1以下。从而能够确保电极形成区域Y的足够的发电量。

此外，在图3(c)所示的膜电极接合体中将薄膜区域62以窄于非电极形成区域X的宽度形成，但是，如图3(d)所示的膜电极接合体那样，也可以将薄膜区域62形成在非电极形成区域X的宽度全范围。

薄膜区域62的凹部64和槽部68等微细加工，能够采用振荡波长为100nm以上1100nm以下的激光。由此，能够抑制对周围的电极形成区域的热影响并且简单地形成薄膜区域。作为振荡波长在上述范围的激光，具体地说，可列举YAG激光、YVO₄激光(振荡波长1064nm)、及它们的第2谐波(532nm)、第3谐波(355nm)、第4谐波(266nm)、或XeF激基激光(excimerlaser)(351nm)、XeCl(308nm)、KrF激基激光(248nm)、KrCl激基激光(222nm)、ArF激基激光(193nm)、Xe₂激基激光(126nm)等。并且，作为进一步优选，可以使用振荡波长为180nm以上550nm以下的激光。由此，能够高精度地形成薄膜区域。

另外，本实施方式的膜电极接合体的制造方法也可以包括薄膜化工序，该薄膜化工序中将膜厚比电极形成区域Y的电解质膜30薄且表面露出的薄膜区域62作为非电极形成区域X的一部分形成。

根据该方式，能够将膜厚比电极形成区域Y的电解质膜30薄且表面露出的薄膜区域62、作为非电极形成区域X的一部分形成，因此，能够制造一种使用于燃料电池10时可抑制水在电极形成区域Y的阴极50滞留的膜电极接合体60。

该制造方法中，将激光从阴极50和阳极40的上方朝向规定区域照射，由此能够将阴极50和阳极40等以微细幅度且到达电解质膜30的深度去除。再有，与阴极50和阳极40等同样，也将电解质膜30的表层部以微细幅度去除，由此能够简便且精度良好地形成薄膜区域62。

图9是表示由各种激光形成的凹部的上面显微镜照片及其状态评估的图表。图10是基于图9所示的显微镜照片的示意图。在图9所示的评估项目中，通过激光去除电极是否使电解质膜充分露出来判断电极去除状态。通过凹部是否在整个长边方向成为按照设计的形状来判断凹部作成状态。其中，图表中的评估按◎、○、△的顺序为良好的状态。此外，图9的上段的照片表示Pt-Ru、下段的照片表示电极为Pt的情况。另外，图10是与图9的下段的各照片对应的示意图。在以下，以图10的示意图为中心进行说明。

图10(d)是利用YAG激光去除Pt电极的一部分时的示意图。从该图也可知，在凹部64的底部而电极的残渣70增多，并且槽部的边缘72的粗度也在此次实验的各激光中是最大的。此外，凹部的形状也不均匀，凹部制作状态也不能说是良好的。相对于此，如图10(c)所示，在利用YVO4第2谐波激光去除电极的一部分的情况下，在凹部64的底部的至少中央部分几乎不能观察到电极的残渣70。另外，槽部的边缘72的粗度或凹部制作状态在与YAG激光的情况相比较的状态下也变得良好。

另外，如图10(b)所示，在利用YAG第3谐波激光去除电极的一部分的情况下，与YVO4第2谐波激光的情况相比，在凹部64几乎观察不到电极的残渣。进一步，如图10(a)所示，在利用KrF激基激光去除电极的一部分的情况下，与YAG第3谐波激光相比，可改善槽部的边缘72的粗度。这样，通过利用KrF激基激光，能够高精度去除电极，并且均匀地形成按照设计的凹部。

本实施方式的基于激光的加工条件，在KrF激基激光的情况下，考虑阴极50和阳极40等的材质和膜厚等，能量密度在1J/cm²～10J/cm²、肖特(shot)数在3肖特～50肖特的范围适宜选择。

(第2实施方式)

图4是第2实施方式的膜电极接合体的俯视图。本实施方式的膜电极接合体160，与第1实施方式的膜电极接合体60的直线状槽部68不同，形成有由电极形成区域Y包围的不连续直线状配置的槽部168。从而，能够提高膜电极接合体160的强度。

(第3实施方式)

图5是第3实施方式的膜电极接合体的俯视图。本实施方式的膜电极接合体260，与第1实施方式的膜电极接合体60的直线状槽部68不同，形成有由电极形成区域Y包围的连续且弯曲的槽部268。从而，能够提高膜电极接合体260的强度。

(第4实施方式)

图6是第4实施方式的膜电极接合体的俯视图。本实施方式的膜电极接合体360，与第1实施方式的膜电极接合体60的直线状槽部68不同，形成有由电极形成区域Y包围的不连续且弯曲的槽部368。从而，能够提高膜电极接合体360的强度。

还有，上述各实施方式中说明的槽部其宽度优选为5μm以上200μm以下。在宽度为5μm以上的情况下，能够将在电极形成区域Y的阴极50生成的水充分向薄膜区域62移动。另外，在宽度为200μm以下的情况下，即便在由输出变动使生成水的量增加高于定额10％程度时，也能够防止溢流(flooding)并且将电极形成区域的面积减少抑制为10％以下。

图11是用于说明槽部的宽度对电池的输出赋予的影响的图。在燃料电池的输出变动(增加)时生成水的量也变动(增加)，但在适用于便携设备的燃料电池中持有用于将生成水积极排出的机构是困难的。因而，生成水的量的变动对溢流产生较大的影响。

例如，在预测的输出变动(增加)为10％程度的情况下，生成水的量的变动(增加)也为10％程度，由此，可认为水通过的区域(阴极的表面积)增加10％。于是，如图11所示，在上述各燃料电池中，可以阴极50的膜厚为100μm，并且在2mm宽度的各电极形成区域Y之间形成200μm宽度的槽部68。

由此，由于在槽部68而阴极50的侧面50a露出，由此，各电极形成区域Y的表面积，与槽部没有形成的情况相比，变为(2000+100×2)/2000＝1.1倍且增加10％。因而，由于即使输出增加10％而生成水排出的阴极的表面积也增加，所以能够抑制溢流。此外，因为槽部68是非电极形成区域所以有助于发电的面积的比例变为2000/(2000+200)＝0.91倍而减少，但是，由于如上述那样通过增加阴极50的表面积可以充分抑制溢流，从而发电效率的降低被改善。

(第5实施方式)

一般而言，如图2所示的燃料电池10，在制作多个单电池时，必须在一块电解质膜的两侧等间隔地设置多个阳极和阴极等。从而必须将按每个阳极和每个阴极加工后的构件精度良好地在电解质膜表面排列、压接，从制造工序的增加和生产性的观点而方，要求做进一步的改良。

另外，如上所述的方法中，难于使邻接的单电池的阴极间和阳极间等的间隙变窄，无助于发电的非电极形成区域的面积的比例变大，从而，要求同时满足发电效率的进一步提高和进一步小型化。

为此，本实施方式中，参照图7对利用上述KrF激基激光形成多个单电池的技术进行说明。图7(a)是第5实施方式的膜电极接合体的俯视图。图7(b)是图7(a)所示膜电极接合体的C-C截面图。图7(c)是图7(b)所示膜电极接合体的D区域的放大截面图。

本实施方式的膜电极接合体460，将由电解质膜430、设置在电解质膜430一面上的阳极440、和设置在电解质膜430另一面上的阴极450构成的单电池420(420a、420b、420c、420d)呈平面状形成多个，在邻接的各单电池420的阴极间形成薄膜区域462。

电解质膜430具有在表面S不设置阴极450的非电极形成区域X和在表面S设置阴极450的电极形成区域Y。非电极形成区域X具有形成得比电极形成区域Y的电解质膜30膜厚薄的薄膜区域462。

因而，当将膜电极接合体460使用于燃料电池10时，由于膜电极接合体460具有不设置阴极450的非电极形成区域X，从而，发电中通过反应在阴极450所生成的水向非电极形成区域X移动，由此抑制水在电极形成区域Y的阴极450滞留。从而，很难阻碍空气向阴极450供给，可抑制燃料电池整体的发电效率的降低。

另外，由于形成得比电极形成区域Y的电解质膜430的膜厚薄的薄膜区域462容易透过水，从而在阴极450生成的水容易向阳极440侧移动。其结果，即使不对阳极440供给的燃料例如氢进行加湿，也能够抑制电解质膜430的阳极440侧表面的干燥。从而，在燃料电池系统100中，能够省略或简化用以加湿燃料的机构，能够谋求系统的小型化、成本的降低。

薄膜区域462中如图7(c)所示，设置有电解质膜430的阴极450侧表面S凹陷的凹部464。从而，能够将阴极450所生成的水466在难于接触阴极450的状态下蓄积。

制作本实施方式的膜电极接合体460时，采用第1实施方式中说明的KrF激基激光。本实施方式中，在一块电解质膜的两面设置构成阳极及阴极的没有分割的一块构件后，利用KrF激基激光分离成与各单电池对应的阳极及阴极。从而能够使各单电池彼此的间隔与现有相比大幅度地变窄，能够减少非电极形成区域，从而能够获得面积比现有的大的电极形成区域Y。还有，采用本实施方式的激基激光，能够将单电池间的间隔设定为30μm～300μm左右。

根据上述方法，如图2所示的燃料电池10，当制作具有多个单电池的膜电极接合体时，能够在一块电解质膜的两侧将多个阳极和阴极以比现有的窄的间隔设置。从而谋求制造工序的简化和生产性的提高等。

以上参照了上述各实施方式说明了本发明，不过，本发明并不限定于上述各实施方式，有关将各实施方式的构成进行适宜组合和置换等形成的构成也包含在本发明中。另外，根据本领域技术人员的知识也可以对各实施方式的膜电极接合体的制造方法的顺序适宜更替或者在燃料电池和膜电极接合体中对各实施方式加以各种设计变更等变形，施加了那些变形的实施方式也包含在本发明中。

例如，第1实施方式的燃料电池系统利用重整部120将烃类燃料变化成含氢的重整气体，不过，如图8所示的燃料电池系统，也可以是作为燃料采用以氢为主成分的气体、由此省略重整部的燃料电池系统。

Claims

1.一种膜电极接合体，其特征在于，包括：

电解质膜、

设置在所述电解质膜一面上的阳极、和

设置在所述电解质膜另一面上的阴极，

所述电解质膜具有在表面没有设置阴极的非电极形成区域和在表面设置阴极的电极形成区域，

所述非电极形成区域具有按照比所述电极形成区域的膜厚薄的方式形成的薄膜区域。

2.根据权利要求1所述的膜电极接合体，其特征在于，由所述电解质膜、所述阳极和所述阴极构成的单电池呈平面状形成多个，

在邻接的各单电池的阴极间形成所述薄膜区域。

3.根据权利要求1所述的膜电极接合体，其特征在于，所述薄膜区域设有所述电解质膜的阴极侧表面凹陷的凹部。

4.根据权利要求所述的膜电极接合体，其特征在于，所述薄膜区域具有由所述电极形成区域包围的槽部。

5、根据权利要求4所述的膜电极接合体，其特征在于，将上述槽部形成为直线状。

6.根据权利要求4所述的膜电极接合体，其特征在于，将上述槽部形成为弯曲的形状。

7.根据权利要求4所述的膜电极接合体，其特征在于，所述槽部不连续形成。

8.根据权利要求4所述的膜电极接合体，其特征在于，所述槽部的宽度为5μm以上200μm以下。

9.根据权利要求1所述的膜电极接合体，其特征在于，所述薄膜区域具有所述电极形成区域膜厚的50％以上的膜厚，同时具有比所述电极形成区域膜厚薄5μm以上的膜厚。

10.根据权利要求1所述的膜电极接合体，其特征在于，所述薄膜区域的面积相对于所述电极形成区域的面积之比例为0.01以上0.1以下。

11.一种膜电极接合体，其特征在于，包括：

电解质膜、

设置在所述电解质膜一面上的阳极、和

设置在所述电解质膜另一面上的阴极，

所述非电极形成区域形成有薄膜区域，所述薄膜区域具有自邻接的所述电极形成区域的电解质膜表面凹陷的凹部。

12.一种燃料电池，其特征在于，具备权利要求1所述的膜电极接合体。

13.一种膜电极接合体的制造方法，

所述膜电极接合体包括：

电解质膜、

设置在所述电解质膜一面上的阳极、和

设置在所述电解质膜另一面上的阴极，

所述膜电极接合体的制造方法具备：

薄膜化工序，其将膜厚比所述电极形成区域的所述电解质膜薄且表面露出的薄膜区域，作为所述非电极形成区域的一部分形成。

14.根据权利要求13所述的膜电极接合体的制造方法，其特征在于，所述薄膜化工序包括利用激光去除阴极或阳极以及电解质膜的表层部的工序。

15.根据权利要求14所述的膜电极接合体的制造方法，其特征在于，上述激光的振荡波长为100nm以上1100nm以下。

16.根据权利要求14所述的膜电极接合体的制造方法，其特征在于，上述激光的振荡波长为180nm以上550nm以下。

17.根据权利要求14所述的膜电极接合体的制造方法，其特征在于，上述激光的激光种类为KrF激基激光。