JP2002170572A - 燃料電池用ガス拡散層およびその製法 - Google Patents
燃料電池用ガス拡散層およびその製法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス透過性、撥水性などに優れるとともに機
械的強度にも優れており、連続形成が可能である安価な
燃料電池用ガス拡散層の提供およびその製法の提供。 【解決手段】 電解質膜の両面に燃料極側触媒層および
空気極側触媒層を配置し、さらに燃料極側触媒層および
空気極側触媒層の外面にそれぞれガス拡散層を配置した
燃料電池の前記ガス拡散層の少なくとも１つに用いるガ
ス拡散層であって、耐熱性および耐酸性を有する網状シ
ートと、この網状シートの空隙部を充填する導電性粉末
と撥水性充填剤との混合物から形成されていることを特
徴とする。
械的強度にも優れており、連続形成が可能である安価な
燃料電池用ガス拡散層の提供およびその製法の提供。 【解決手段】 電解質膜の両面に燃料極側触媒層および
空気極側触媒層を配置し、さらに燃料極側触媒層および
空気極側触媒層の外面にそれぞれガス拡散層を配置した
燃料電池の前記ガス拡散層の少なくとも１つに用いるガ
ス拡散層であって、耐熱性および耐酸性を有する網状シ
ートと、この網状シートの空隙部を充填する導電性粉末
と撥水性充填剤との混合物から形成されていることを特
徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池用ガス拡
散層およびその製法に関するものである。
散層およびその製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の燃料電池の１形態である
固体高分子形燃料電池の単セルの基本構成を示す分解断
面図である。固体高分子電解質膜１の両側の主面にそれ
ぞれ貴金属（主として白金）を含む空気極（カソード）
側触媒層２および燃料極（アノード）側触媒層３を接合
してセルが構成される。空気極側触媒層２および燃料極
側触媒層３と対向して、それぞれ空気極側ガス拡散層４
および燃料極側ガス拡散層５が配置される。これにより
それぞれ空気極６および燃料極７が構成される。これら
のガス拡散層４および５は、それぞれ酸化剤ガスおよび
燃料ガスを通過させると同時に、電流を外部に伝える働
きをする。そして、セルに面して反応ガス流通用のガス
流路８を備え、相対する主面に冷却水流通用の冷却水流
路９を備えた導電性でかつガス不透過性の材料よりなる
一組のセパレータ１０により挟持して単セル１１が構成
される。
固体高分子形燃料電池の単セルの基本構成を示す分解断
面図である。固体高分子電解質膜１の両側の主面にそれ
ぞれ貴金属（主として白金）を含む空気極（カソード）
側触媒層２および燃料極（アノード）側触媒層３を接合
してセルが構成される。空気極側触媒層２および燃料極
側触媒層３と対向して、それぞれ空気極側ガス拡散層４
および燃料極側ガス拡散層５が配置される。これにより
それぞれ空気極６および燃料極７が構成される。これら
のガス拡散層４および５は、それぞれ酸化剤ガスおよび
燃料ガスを通過させると同時に、電流を外部に伝える働
きをする。そして、セルに面して反応ガス流通用のガス
流路８を備え、相対する主面に冷却水流通用の冷却水流
路９を備えた導電性でかつガス不透過性の材料よりなる
一組のセパレータ１０により挟持して単セル１１が構成
される。
【０００３】図７は、固体高分子形燃料電池スタックの
基本構成を示す断面図である。多数の単セル１１を積層
し、集電板１２、電気絶縁と熱絶縁を目的とする絶縁板
１３ならびに荷重を加えて積層状態を保持するための締
付板１４によって挟持し、ボルト１５とナット１７によ
り締め付けられており、締め付け荷重は、皿バネ１６に
より加えられている。
基本構成を示す断面図である。多数の単セル１１を積層
し、集電板１２、電気絶縁と熱絶縁を目的とする絶縁板
１３ならびに荷重を加えて積層状態を保持するための締
付板１４によって挟持し、ボルト１５とナット１７によ
り締め付けられており、締め付け荷重は、皿バネ１６に
より加えられている。
【０００４】固体高分子電解質膜１は分子中にプロトン
交換基を有しており、含水量を飽和させると比抵抗が常
温で２０Ωｃｍ2 以下となり、プロトン導電性電解質と
して機能する。このように固体高分子電解質膜１は含水
させることによりプロトン導電性電解質として機能する
もので、固体高分子形燃料電池においては、反応ガスに
水蒸気を飽和に含ませて各単セル１１に供給して運転す
る方法が採られている。
交換基を有しており、含水量を飽和させると比抵抗が常
温で２０Ωｃｍ2 以下となり、プロトン導電性電解質と
して機能する。このように固体高分子電解質膜１は含水
させることによりプロトン導電性電解質として機能する
もので、固体高分子形燃料電池においては、反応ガスに
水蒸気を飽和に含ませて各単セル１１に供給して運転す
る方法が採られている。
【０００５】燃料極７に水素を含む燃料ガス、空気極６
に酸素を含む酸化剤ガスを供給すると、燃料極７では、
水素分子を水素イオンと電子に分解する燃料極反応、空
気極６では、酸素と水素イオンと電子から水を生成する
以下の電気化学反応がそれぞれ行われ、燃料極から空気
極に向かって外部回路を移動する電子により電力が負荷
に供給されるとともに、空気極側に水が生成されること
となる。
に酸素を含む酸化剤ガスを供給すると、燃料極７では、
水素分子を水素イオンと電子に分解する燃料極反応、空
気極６では、酸素と水素イオンと電子から水を生成する
以下の電気化学反応がそれぞれ行われ、燃料極から空気
極に向かって外部回路を移動する電子により電力が負荷
に供給されるとともに、空気極側に水が生成されること
となる。
【０００６】燃料極；Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- （燃料極反
応） 空気極；２Ｈ+ ＋ (１／２) Ｏ2 ＋２ｅ- →Ｈ2 Ｏ（空
気極反応） 全体 ；Ｈ2 ＋ (１／２) Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ
応） 空気極；２Ｈ+ ＋ (１／２) Ｏ2 ＋２ｅ- →Ｈ2 Ｏ（空
気極反応） 全体 ；Ｈ2 ＋ (１／２) Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ
【０００７】このように、空気極６側では反応により水
が生成される上に、燃料極７側からの水素イオンの移動
に伴って空気極６側に移動する水も存在する。そのため
ガス拡散層４および５は、１）供給される反応ガスを触
媒層に均一に供給する、２）電流を外部に伝える、３）
反応生成水および移動水の給排出を良好にコントロール
するなどの機能が要求される。そのため、従来はガス拡
散層４および５としてカーボンペーパ、カーボンクロス
などの導電性多孔性材料や、この導電性多孔性材料に撥
水処理をした材料や、この導電性多孔性材料にカーボン
粉末と撥水性充填剤からなる混合物を塗布した材料が使
用されていた。しかし、従来のガス拡散層は高価である
上、カーボンペーパの場合は機械的強度が不足し脆いの
で、バッチ式で製造されており、電極製造に関し、連続
形成が困難であり、量産性に劣る問題があった。
が生成される上に、燃料極７側からの水素イオンの移動
に伴って空気極６側に移動する水も存在する。そのため
ガス拡散層４および５は、１）供給される反応ガスを触
媒層に均一に供給する、２）電流を外部に伝える、３）
反応生成水および移動水の給排出を良好にコントロール
するなどの機能が要求される。そのため、従来はガス拡
散層４および５としてカーボンペーパ、カーボンクロス
などの導電性多孔性材料や、この導電性多孔性材料に撥
水処理をした材料や、この導電性多孔性材料にカーボン
粉末と撥水性充填剤からなる混合物を塗布した材料が使
用されていた。しかし、従来のガス拡散層は高価である
上、カーボンペーパの場合は機械的強度が不足し脆いの
で、バッチ式で製造されており、電極製造に関し、連続
形成が困難であり、量産性に劣る問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、従来の問題を解決し、ガス透過性、撥水性などに優
れるとともに機械的強度にも優れており、連続形成が可
能である安価な燃料電池用ガス拡散層を提供することで
ある。本発明の第２の目的は、そのような燃料電池用ガ
ス拡散層を容易に製造するための方法を提供することで
ある。
は、従来の問題を解決し、ガス透過性、撥水性などに優
れるとともに機械的強度にも優れており、連続形成が可
能である安価な燃料電池用ガス拡散層を提供することで
ある。本発明の第２の目的は、そのような燃料電池用ガ
ス拡散層を容易に製造するための方法を提供することで
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者等は従来の問題
を解決するために鋭意研究した結果、例えばステンレス
製メッシュのような耐熱性および耐酸性を有する網状シ
ートを用い、このシートの空隙部に例えばカーボン粉末
のような導電性粉末とフッ素樹脂のような撥水性充填剤
からなる混合物を充填して形成したガス拡散層を用いる
ことにより、課題を解決できることを見いだし、本発明
を成すに到った。
を解決するために鋭意研究した結果、例えばステンレス
製メッシュのような耐熱性および耐酸性を有する網状シ
ートを用い、このシートの空隙部に例えばカーボン粉末
のような導電性粉末とフッ素樹脂のような撥水性充填剤
からなる混合物を充填して形成したガス拡散層を用いる
ことにより、課題を解決できることを見いだし、本発明
を成すに到った。
【００１０】すなわち、本発明の請求項１記載の燃料電
池用ガス拡散層は、電解質膜の両面に燃料極側触媒層お
よび空気極側触媒層を配置し、さらに燃料極側触媒層お
よび空気極側触媒層の外面にそれぞれガス拡散層を配置
した燃料電池の前記ガス拡散層の少なくとも１つに用い
るガス拡散層であって、耐熱性および耐酸性を有する網
状シートと、この網状シートの空隙部を充填する導電性
粉末と撥水性充填剤との混合物から形成されていること
を特徴とするものである。
池用ガス拡散層は、電解質膜の両面に燃料極側触媒層お
よび空気極側触媒層を配置し、さらに燃料極側触媒層お
よび空気極側触媒層の外面にそれぞれガス拡散層を配置
した燃料電池の前記ガス拡散層の少なくとも１つに用い
るガス拡散層であって、耐熱性および耐酸性を有する網
状シートと、この網状シートの空隙部を充填する導電性
粉末と撥水性充填剤との混合物から形成されていること
を特徴とするものである。
【００１１】本発明の請求項２記載の燃料電池用ガス拡
散層は、請求項１記載の燃料電池用ガス拡散層におい
て、前記触媒層に当接する前記ガス拡散層の面に、導電
性粉末と撥水性充填剤との混合物から形成されるととも
に前記ガス拡散層より小さい空隙率を有する第２ガス拡
散層が積層されていることを特徴とする。
散層は、請求項１記載の燃料電池用ガス拡散層におい
て、前記触媒層に当接する前記ガス拡散層の面に、導電
性粉末と撥水性充填剤との混合物から形成されるととも
に前記ガス拡散層より小さい空隙率を有する第２ガス拡
散層が積層されていることを特徴とする。
【００１２】本発明の請求項３記載の燃料電池用ガス拡
散層は、請求項２記載の燃料電池用ガス拡散層におい
て、第２ガス拡散層に含まれる撥水性充填剤の含有量が
前記ガス拡散層に含まれる撥水性充填剤の含有量よりも
大きいことを特徴とする。
散層は、請求項２記載の燃料電池用ガス拡散層におい
て、第２ガス拡散層に含まれる撥水性充填剤の含有量が
前記ガス拡散層に含まれる撥水性充填剤の含有量よりも
大きいことを特徴とする。
【００１３】本発明の請求項４記載の燃料電池用ガス拡
散層は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃料
電池用ガス拡散層において、前記網状シートを形成する
繊維が予め撥水性材料により被覆されていることを特徴
とする。
散層は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃料
電池用ガス拡散層において、前記網状シートを形成する
繊維が予め撥水性材料により被覆されていることを特徴
とする。
【００１４】本発明の請求項５記載の燃料電池用ガス拡
散層は、請求項２から請求項４のいずれかに記載の燃料
電池用ガス拡散層において、第２ガス拡散層の厚みが前
記ガス拡散層の厚みより小さいことを特徴とする。
散層は、請求項２から請求項４のいずれかに記載の燃料
電池用ガス拡散層において、第２ガス拡散層の厚みが前
記ガス拡散層の厚みより小さいことを特徴とする。
【００１５】本発明の請求項６記載の燃料電池用ガス拡
散層は、請求項２から請求項５のいずれかに記載の燃料
電池用ガス拡散層において、前記ガス拡散層および第２
ガス拡散層に用いる導電性粉末がカーボン粉末であり、
かつ前記ガス拡散層に用いるカーボン粉末の比表面積が
第２ガス拡散層に用いるカーボン粉末の比表面積よりも
小さいことを特徴とする。
散層は、請求項２から請求項５のいずれかに記載の燃料
電池用ガス拡散層において、前記ガス拡散層および第２
ガス拡散層に用いる導電性粉末がカーボン粉末であり、
かつ前記ガス拡散層に用いるカーボン粉末の比表面積が
第２ガス拡散層に用いるカーボン粉末の比表面積よりも
小さいことを特徴とする。
【００１６】本発明の請求項７は、導電性粉末と撥水性
充填剤と造孔剤粉末との混合物を用いてガス拡散層（前
駆体）を作った後、あるいはさらに第２ガス拡散層（前
駆体）を積層した後、熱処理して造孔剤を分解、飛散さ
せて微細孔を形成したガス拡散層とすることを特徴とす
る請求項１あるいは請求項２記載の燃料電池用ガス拡散
層の製法である。
充填剤と造孔剤粉末との混合物を用いてガス拡散層（前
駆体）を作った後、あるいはさらに第２ガス拡散層（前
駆体）を積層した後、熱処理して造孔剤を分解、飛散さ
せて微細孔を形成したガス拡散層とすることを特徴とす
る請求項１あるいは請求項２記載の燃料電池用ガス拡散
層の製法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。図１（イ）は、本発明の燃料
電池用ガス拡散層の１実施形態の断面を模式的に説明す
る説明図であり、（ロ）は耐熱性を有する網状多孔性シ
ートの平面説明図である。なお、図１（イ）、（ロ）に
おいて図６に示した構成部分と同じ構成部分には同一参
照符号を付すことにより、重複した説明を省略する。
を用いて詳細に説明する。図１（イ）は、本発明の燃料
電池用ガス拡散層の１実施形態の断面を模式的に説明す
る説明図であり、（ロ）は耐熱性を有する網状多孔性シ
ートの平面説明図である。なお、図１（イ）、（ロ）に
おいて図６に示した構成部分と同じ構成部分には同一参
照符号を付すことにより、重複した説明を省略する。
【００１８】図１（イ）に示すように本発明の燃料電池
用ガス拡散層４は、金属メッシュのような耐熱性および
耐酸性を有する網状シート２０の空隙部２１にカーボン
粉末のような導電性粉末とフッ素樹脂のような撥水性充
填剤との混合物２２が充填されて形成されている。燃料
電池用ガス拡散層４の上部には触媒層２が均一に形成さ
れている。本発明で使用する耐熱性および耐酸性を有す
る網状シート２０の材質は特に限定されず、例えば金
属、セラミックス、ガラス、エンジニアリングプラスチ
ックスなどを使用することができる。金属としては、具
体的には例えば、ステンレス系金属（ＳＵＳ３１６、Ｓ
ＵＳ３０４など）、チタンあるいはチタン合金などを挙
げることができる。網状シート２０の孔径も特に限定さ
れないが、ポロシテイ（多孔度）がおよそ７０〜９５％
程度のものを用いることが好ましい。網状シート２０の
形態も特に限定されず、金網状、平織状、編織布状、メ
ッシュ状、パンチングメタル状などいずれも使用でき
る。
用ガス拡散層４は、金属メッシュのような耐熱性および
耐酸性を有する網状シート２０の空隙部２１にカーボン
粉末のような導電性粉末とフッ素樹脂のような撥水性充
填剤との混合物２２が充填されて形成されている。燃料
電池用ガス拡散層４の上部には触媒層２が均一に形成さ
れている。本発明で使用する耐熱性および耐酸性を有す
る網状シート２０の材質は特に限定されず、例えば金
属、セラミックス、ガラス、エンジニアリングプラスチ
ックスなどを使用することができる。金属としては、具
体的には例えば、ステンレス系金属（ＳＵＳ３１６、Ｓ
ＵＳ３０４など）、チタンあるいはチタン合金などを挙
げることができる。網状シート２０の孔径も特に限定さ
れないが、ポロシテイ（多孔度）がおよそ７０〜９５％
程度のものを用いることが好ましい。網状シート２０の
形態も特に限定されず、金網状、平織状、編織布状、メ
ッシュ状、パンチングメタル状などいずれも使用でき
る。
【００１９】網状シート２０は機械的強度が高いのでセ
ル支持材としての役割をはたすことができる。網状シー
ト２０の空隙部２１にカーボン粉末のような導電性粉末
とフッ素樹脂のような撥水性充填剤との混合物２２が充
填されて形成されているので、ガス透過性、撥水性など
に優れ、反応ガスを触媒層によく拡散させて供給できる
とともに反応生成水や移動水の排出を良好に行うことが
できる。また機械的強度に優れているので、容易に連続
形成でき、安価なガス拡散層を提供できる。
ル支持材としての役割をはたすことができる。網状シー
ト２０の空隙部２１にカーボン粉末のような導電性粉末
とフッ素樹脂のような撥水性充填剤との混合物２２が充
填されて形成されているので、ガス透過性、撥水性など
に優れ、反応ガスを触媒層によく拡散させて供給できる
とともに反応生成水や移動水の排出を良好に行うことが
できる。また機械的強度に優れているので、容易に連続
形成でき、安価なガス拡散層を提供できる。
【００２０】網状シート２０はそのまま使用することも
可能であるが、網状シート２０の繊維をフッ素樹脂のよ
うな撥水性材料により予め被覆しておくことが好まし
い。予め被覆しておくことにより、網状シート２０の繊
維近傍の撥水性が高まりガス透過性が向上、保持される
と共に、この撥水性材料が繊維とカーボン粉末のような
導電性粉末の接着剤として働き、燃料電池用ガス拡散層
４からカーボン粉末のような導電性粉末の脱落を防止で
きる。撥水性充填剤としては、具体的には、例えばポリ
テトラフルオロエチレン、パーフルオロカーボンスルホ
ン酸、テトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキル
ビニルエーテル共重合体、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、ポリクロロトリフル
オロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニ
ルおよびテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体な
どを例示することができる。導電性粉末としては、具体
的には、例えばカーボン粉末、グラファイト粉末、炭素
繊維粉末、金属粉末、金属繊維粉末、金属メッキセラミ
ックスなどを例示することができる。
可能であるが、網状シート２０の繊維をフッ素樹脂のよ
うな撥水性材料により予め被覆しておくことが好まし
い。予め被覆しておくことにより、網状シート２０の繊
維近傍の撥水性が高まりガス透過性が向上、保持される
と共に、この撥水性材料が繊維とカーボン粉末のような
導電性粉末の接着剤として働き、燃料電池用ガス拡散層
４からカーボン粉末のような導電性粉末の脱落を防止で
きる。撥水性充填剤としては、具体的には、例えばポリ
テトラフルオロエチレン、パーフルオロカーボンスルホ
ン酸、テトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキル
ビニルエーテル共重合体、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、ポリクロロトリフル
オロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニ
ルおよびテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体な
どを例示することができる。導電性粉末としては、具体
的には、例えばカーボン粉末、グラファイト粉末、炭素
繊維粉末、金属粉末、金属繊維粉末、金属メッキセラミ
ックスなどを例示することができる。
【００２１】図２（イ）は、本発明の燃料電池用ガス拡
散層の他の実施形態の断面を模式的に説明する説明図で
あり、（ロ）は耐熱性および耐酸性を有する網状シート
の平面説明図である。なお、図２（イ）、（ロ）におい
て図６に示した構成部分と同じ構成部分には同一参照符
号を付すことにより、重複した説明を省略する。
散層の他の実施形態の断面を模式的に説明する説明図で
あり、（ロ）は耐熱性および耐酸性を有する網状シート
の平面説明図である。なお、図２（イ）、（ロ）におい
て図６に示した構成部分と同じ構成部分には同一参照符
号を付すことにより、重複した説明を省略する。
【００２２】図２（イ）に示すように本発明の燃料電池
用ガス拡散層４Ａは、金属メッシュのような耐熱性およ
び耐酸性を有する網状シート２０の空隙部２１にカーボ
ン粉末のような導電性粉末とフッ素樹脂のような撥水性
充填剤との混合物２２が充填されて形成されているガス
拡散層４の触媒層２に当接する面に、導電性粉末と撥水
性充填剤とからなる混合物であって前記混合物２２と同
じ組成比であるかあるいは異なる組成比を有する混合物
から形成されるとともにガス拡散層４より小さい空隙率
を有する第２ガス拡散層２３が積層されている。第２ガ
ス拡散層２３の上部には触媒層２が均一に形成されてい
る。
用ガス拡散層４Ａは、金属メッシュのような耐熱性およ
び耐酸性を有する網状シート２０の空隙部２１にカーボ
ン粉末のような導電性粉末とフッ素樹脂のような撥水性
充填剤との混合物２２が充填されて形成されているガス
拡散層４の触媒層２に当接する面に、導電性粉末と撥水
性充填剤とからなる混合物であって前記混合物２２と同
じ組成比であるかあるいは異なる組成比を有する混合物
から形成されるとともにガス拡散層４より小さい空隙率
を有する第２ガス拡散層２３が積層されている。第２ガ
ス拡散層２３の上部には触媒層２が均一に形成されてい
る。
【００２３】この構成を取ることにより、本発明の燃料
電池用ガス拡散層４Ａは、機械的強度が高い網状シート
２０を有するガス拡散層４がセル支持材としての役割を
果たし、第２ガス拡散層２３はより均一な触媒層２の形
成を可能にする。そしてガス拡散層４より小さい空隙率
を有する第２ガス拡散層２３を積層して設けたことによ
り、第２ガス拡散層２３が反応生成水および移動水の給
排出を良好にコントロールする役割を果たす。
電池用ガス拡散層４Ａは、機械的強度が高い網状シート
２０を有するガス拡散層４がセル支持材としての役割を
果たし、第２ガス拡散層２３はより均一な触媒層２の形
成を可能にする。そしてガス拡散層４より小さい空隙率
を有する第２ガス拡散層２３を積層して設けたことによ
り、第２ガス拡散層２３が反応生成水および移動水の給
排出を良好にコントロールする役割を果たす。
【００２４】第２ガス拡散層２３に含まれる撥水性材料
の含有量は特に限定されないが、ガス拡散層４に含まれ
る撥水性材料の含有量より高めることが好ましい。ガス
拡散層４に含まれる撥水性材料の含有量より高めること
により、反応生成水および移動水の反応ガスへの蒸発飛
散を抑制することができる。
の含有量は特に限定されないが、ガス拡散層４に含まれ
る撥水性材料の含有量より高めることが好ましい。ガス
拡散層４に含まれる撥水性材料の含有量より高めること
により、反応生成水および移動水の反応ガスへの蒸発飛
散を抑制することができる。
【００２５】前記のように網状シート２０はそのまま使
用することも可能であるが、網状シート２０の繊維をフ
ッ素樹脂のような撥水性材料により予め被覆しておくこ
とにより、網状シート２０の繊維近傍の撥水性が高まり
ガス透過性が向上、保持されると共に、この撥水性材料
が繊維とカーボン粉末のような導電性粉末の接着剤とし
て働き、ガス拡散層４からカーボン粉末のような導電性
粉末の脱落を防止できる。
用することも可能であるが、網状シート２０の繊維をフ
ッ素樹脂のような撥水性材料により予め被覆しておくこ
とにより、網状シート２０の繊維近傍の撥水性が高まり
ガス透過性が向上、保持されると共に、この撥水性材料
が繊維とカーボン粉末のような導電性粉末の接着剤とし
て働き、ガス拡散層４からカーボン粉末のような導電性
粉末の脱落を防止できる。
【００２６】第２ガス拡散層２３の厚みは特に限定され
ない。第２ガス拡散層２３の厚みをガス拡散層４の厚み
よりも小さくすることが好ましい。こうすることによ
り、ガス拡散性に劣る第２ガス拡散層の影響が小さくな
り、セル全体としてのガス拡散性が保持される。
ない。第２ガス拡散層２３の厚みをガス拡散層４の厚み
よりも小さくすることが好ましい。こうすることによ
り、ガス拡散性に劣る第２ガス拡散層の影響が小さくな
り、セル全体としてのガス拡散性が保持される。
【００２７】ガス拡散層４および第２ガス拡散層４Ａに
用いる導電性粉末は特に限定されない。しかし導電性粉
末としてカーボン粉末は入手が容易で安価であるので好
ましく使用できる。しかもガス拡散層４のカーボン粉末
の比表面積が第２ガス拡散層４Ａのカーボン粉末の比表
面積よりも小さいように構成することが好ましい。こう
することにより、ガス拡散層４の吸収性が第２ガス拡散
層よりも高まり、第２ガス拡散層４Ａで過剰になる水分
を停滞したり滞留したりせずに速やかにガス拡散層４に
移動し、ガス中に蒸散させることができる。
用いる導電性粉末は特に限定されない。しかし導電性粉
末としてカーボン粉末は入手が容易で安価であるので好
ましく使用できる。しかもガス拡散層４のカーボン粉末
の比表面積が第２ガス拡散層４Ａのカーボン粉末の比表
面積よりも小さいように構成することが好ましい。こう
することにより、ガス拡散層４の吸収性が第２ガス拡散
層よりも高まり、第２ガス拡散層４Ａで過剰になる水分
を停滞したり滞留したりせずに速やかにガス拡散層４に
移動し、ガス中に蒸散させることができる。
【００２８】図３は、図２に示した本発明の燃料電池用
ガス拡散層の製法の１実施形態を説明する説明図であ
る。図３に示すように、先ず、金属メッシュのような耐
熱性および耐酸性を有する網状シートを用意し、次いで
フッ素樹脂のような撥水性材料のエマルジョンなどで処
理し、熱処理することにより撥水処理した網状シートを
作る。
ガス拡散層の製法の１実施形態を説明する説明図であ
る。図３に示すように、先ず、金属メッシュのような耐
熱性および耐酸性を有する網状シートを用意し、次いで
フッ素樹脂のような撥水性材料のエマルジョンなどで処
理し、熱処理することにより撥水処理した網状シートを
作る。
【００２９】そしてこの撥水処理網状シートの空隙部に
導電性粉末と撥水性充填剤と造孔剤粉末との混合物を充
填してガス拡散層（前駆体）を作る。そして、このガス
拡散層（前駆体）の上に導電性粉末と撥水性充填剤との
混合物を塗布、積層して第２ガス拡散層（前駆体）を形
成する。
導電性粉末と撥水性充填剤と造孔剤粉末との混合物を充
填してガス拡散層（前駆体）を作る。そして、このガス
拡散層（前駆体）の上に導電性粉末と撥水性充填剤との
混合物を塗布、積層して第２ガス拡散層（前駆体）を形
成する。
【００３０】そして、第２ガス拡散層（前駆体）を積層
したガス拡散層（前駆体）を熱処理して、前記ガス拡散
層（前駆体）中の造孔剤を分解、飛散、除去して微細孔
を有し空隙率の高いガス拡散層とするとともに、両ガス
拡散層（前駆体）中の撥水性充填剤を焼結することによ
り本発明の燃料電池用ガス拡散層を得ることができる。
したガス拡散層（前駆体）を熱処理して、前記ガス拡散
層（前駆体）中の造孔剤を分解、飛散、除去して微細孔
を有し空隙率の高いガス拡散層とするとともに、両ガス
拡散層（前駆体）中の撥水性充填剤を焼結することによ
り本発明の燃料電池用ガス拡散層を得ることができる。
【００３１】上記の実施形態では第２ガス拡散層（前駆
体）を積層した後、熱処理したが、第２ガス拡散層（前
駆体）を積層する前に前記ガス拡散層（前駆体）を熱処
理して造孔剤を分解、飛散、除去してガス拡散層とした
後、第２ガス拡散層を形成してもよい。
体）を積層した後、熱処理したが、第２ガス拡散層（前
駆体）を積層する前に前記ガス拡散層（前駆体）を熱処
理して造孔剤を分解、飛散、除去してガス拡散層とした
後、第２ガス拡散層を形成してもよい。
【００３２】この製法により、造孔剤を分解、飛散、除
去工程を追加するのみでガス拡散層の空隙率を自在に変
更した本発明の燃料用ガス拡散層を容易に製造すること
が可能になる。
去工程を追加するのみでガス拡散層の空隙率を自在に変
更した本発明の燃料用ガス拡散層を容易に製造すること
が可能になる。
【００３３】
【実施例】以下実施例および比較例により本発明を更に
詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に何ら制約さ
れるものではない。 （実施例１） ＳＵＳ３１６製の金属メッシュ（線径０．２ｍｍ）
を比重１．０９に調整したＦＥＰディスパージョンに浸
漬した後、乾燥、熱処理（３６０℃、３０分）し、表面
にＦＥＰ層が一部形成された金属メッシュを作製した。
詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に何ら制約さ
れるものではない。 （実施例１） ＳＵＳ３１６製の金属メッシュ（線径０．２ｍｍ）
を比重１．０９に調整したＦＥＰディスパージョンに浸
漬した後、乾燥、熱処理（３６０℃、３０分）し、表面
にＦＥＰ層が一部形成された金属メッシュを作製した。
【００３４】 Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ−７２（比表面
積：２５０〜３００ｍ2 ／ｇ）７ｇ、ＰＴＦＥ（ポリテ
トラフルオロエチレン）粉末（ＰＴＦＥ ６ＣＪ）３ｇ
および造孔剤粉末（炭酸水素アンモニウム）１４ｇをケ
ロシンを分散媒として混合し、余分なケロシンを除去す
る。得られた混合物をローラによりシート成形する。
積：２５０〜３００ｍ2 ／ｇ）７ｇ、ＰＴＦＥ（ポリテ
トラフルオロエチレン）粉末（ＰＴＦＥ ６ＣＪ）３ｇ
および造孔剤粉末（炭酸水素アンモニウム）１４ｇをケ
ロシンを分散媒として混合し、余分なケロシンを除去す
る。得られた混合物をローラによりシート成形する。
【００３５】 上記で得られたシート成形体と上記
で得られた金属メッシュを積層し、圧延することによ
り、金属メッシュ厚みにほぼ等しい厚みに仕上げ、金属
メッシュの空隙部に上記混合物が充填されたシート状成
形体［ガス拡散層（前駆体）］を得た。
で得られた金属メッシュを積層し、圧延することによ
り、金属メッシュ厚みにほぼ等しい厚みに仕上げ、金属
メッシュの空隙部に上記混合物が充填されたシート状成
形体［ガス拡散層（前駆体）］を得た。
【００３６】 上記で得られたシート状成形体を６
０℃で３０分熱処理して造孔剤粉末（炭酸水素アンモニ
ウム）を分解、飛散させて除去したガス拡散層（前駆
体）を作った。
０℃で３０分熱処理して造孔剤粉末（炭酸水素アンモニ
ウム）を分解、飛散させて除去したガス拡散層（前駆
体）を作った。
【００３７】 Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ−７２ ６ｇ、６
０質量％ＰＴＦＥティスパージョン６．６７ｇをテルピ
ネオールを分散媒として混合、適度な粘度を有するペー
ストを作製する。
０質量％ＰＴＦＥティスパージョン６．６７ｇをテルピ
ネオールを分散媒として混合、適度な粘度を有するペー
ストを作製する。
【００３８】 上記で得られたペーストを上記で
得られたシート［ガス拡散層（前駆体）］上に０．０５
ｍｍ程度の厚みで塗布した後、６０℃で３０分乾燥し
て、ガス拡散層（前駆体）の上に第２ガス拡散層（前駆
体）を積層した。
得られたシート［ガス拡散層（前駆体）］上に０．０５
ｍｍ程度の厚みで塗布した後、６０℃で３０分乾燥し
て、ガス拡散層（前駆体）の上に第２ガス拡散層（前駆
体）を積層した。
【００３９】 乾燥後、３６０℃で３０分熱処理し
て、ＰＴＦＥ（撥水性充填剤）を焼結することにより本
発明の燃料電池用ガス拡散層を作った。
て、ＰＴＦＥ（撥水性充填剤）を焼結することにより本
発明の燃料電池用ガス拡散層を作った。
【００４０】（実施例２） ＳＵＳ３１６製の金属メッシュ（線径０．２ｍｍ）
を比重１．０９に調整したＦＥＰディスパージョンに浸
漬した後、乾燥、熱処理（３６０℃、３０ｍｉｎ）し、
表面にＦＥＰ層が一部形成された金属メッシュを作製し
た。
を比重１．０９に調整したＦＥＰディスパージョンに浸
漬した後、乾燥、熱処理（３６０℃、３０ｍｉｎ）し、
表面にＦＥＰ層が一部形成された金属メッシュを作製し
た。
【００４１】 ケッチェンブラック（比表面積：８０
０ｍ2 ／ｇ）７ｇ、ＰＴＦＥ粉末（ＰＴＦＥ ６ＣＪ）
３ｇおよび造孔剤粉末（炭酸水素アンモニウム）１４ｇ
をケロシンを分散媒として混合し、余分なケロシンを除
去する。得られた混合物をローラによりシート成形す
る。
０ｍ2 ／ｇ）７ｇ、ＰＴＦＥ粉末（ＰＴＦＥ ６ＣＪ）
３ｇおよび造孔剤粉末（炭酸水素アンモニウム）１４ｇ
をケロシンを分散媒として混合し、余分なケロシンを除
去する。得られた混合物をローラによりシート成形す
る。
【００４２】 上記で得られたシート成形体と上記
で得られた金属メッシュを積層し、圧延することによ
り、金属メッシュ厚みにほぼ等しい厚みに仕上げ、金属
メッシュの空隙部に上記混合物が充填されたシート状成
形体［ガス拡散層（前駆体）］を得た。
で得られた金属メッシュを積層し、圧延することによ
り、金属メッシュ厚みにほぼ等しい厚みに仕上げ、金属
メッシュの空隙部に上記混合物が充填されたシート状成
形体［ガス拡散層（前駆体）］を得た。
【００４３】 上記で得られたシート状形成体［ガ
ス拡散層（前駆体）］を６０℃で３０分乾燥後、３６０
℃で３０分熱処理して、シート状形成体［ガス拡散層
（前駆体）］中の造孔剤粉末（炭酸水素アンモニウム）
を分解、飛散させるとともに、ＰＴＦＥ（撥水性充填
剤）を焼結してガス拡散層を作った。
ス拡散層（前駆体）］を６０℃で３０分乾燥後、３６０
℃で３０分熱処理して、シート状形成体［ガス拡散層
（前駆体）］中の造孔剤粉末（炭酸水素アンモニウム）
を分解、飛散させるとともに、ＰＴＦＥ（撥水性充填
剤）を焼結してガス拡散層を作った。
【００４４】 Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ−７２ ６ｇ、６
０質量％ＰＴＦＥティスパージョン６．６７ｇをテルピ
ネオールを分散媒として混合、適度な粘度を有するペー
ストを作製する。
０質量％ＰＴＦＥティスパージョン６．６７ｇをテルピ
ネオールを分散媒として混合、適度な粘度を有するペー
ストを作製する。
【００４５】 上記で得られたペーストを上記で
得られたシート（ガス拡散層）上に０．０２ｍｍ程度の
厚みで塗布した後、６０℃で３０分乾燥し、第２ガス拡
散層（前駆体）を積層した。 乾燥後、３６０℃で３０分熱処理して、第２ガス拡
散層（前駆体）中のＰＴＦＥ（撥水性充填剤）を焼結す
ることにより本発明の燃料電池用ガス拡散層を作った。
得られたシート（ガス拡散層）上に０．０２ｍｍ程度の
厚みで塗布した後、６０℃で３０分乾燥し、第２ガス拡
散層（前駆体）を積層した。 乾燥後、３６０℃で３０分熱処理して、第２ガス拡
散層（前駆体）中のＰＴＦＥ（撥水性充填剤）を焼結す
ることにより本発明の燃料電池用ガス拡散層を作った。
【００４６】（比較例１） 東レ製カーボンペーパーＴＧＰ−０６０（厚み：
０．２ｍｍ）を比重１．１０に調整したＰＴＦＥディス
パージョンに浸漬した後、乾燥・熱処理（３６０℃、３
０分）する。 Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ−７２ ６ｇ、６０質量％ＰＴ
ＦＥティスパージョン６．６７ｇをテルピネオールを分
散媒として混合、適度な粘度を有するペーストを作製す
る。 上記で得られたペーストを上記で得られたシー
ト上に０．０２ｍｍ程度の厚みで塗布した後、６０℃で
３０分乾燥して、ガス拡散層（前駆体）を作った。 乾燥後、３６０℃で３０分熱処理して、ＰＴＦＥ
（撥水性充填剤）を焼結することにより比較のためのガ
ス拡散層を作った。
０．２ｍｍ）を比重１．１０に調整したＰＴＦＥディス
パージョンに浸漬した後、乾燥・熱処理（３６０℃、３
０分）する。 Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ−７２ ６ｇ、６０質量％ＰＴ
ＦＥティスパージョン６．６７ｇをテルピネオールを分
散媒として混合、適度な粘度を有するペーストを作製す
る。 上記で得られたペーストを上記で得られたシー
ト上に０．０２ｍｍ程度の厚みで塗布した後、６０℃で
３０分乾燥して、ガス拡散層（前駆体）を作った。 乾燥後、３６０℃で３０分熱処理して、ＰＴＦＥ
（撥水性充填剤）を焼結することにより比較のためのガ
ス拡散層を作った。
【００４７】［テスト用単セル］実施例１、２および比
較例１で作製したガス拡散層を空気極側のガス拡散層と
するとともに、燃料極側のガス拡散層としてはいずれも
比較例１で作製したガス拡散層を用いて、電極面積２５
ｃｍ2 のテスト用単セルを作製し各単セルの評価を行っ
た。
較例１で作製したガス拡散層を空気極側のガス拡散層と
するとともに、燃料極側のガス拡散層としてはいずれも
比較例１で作製したガス拡散層を用いて、電極面積２５
ｃｍ2 のテスト用単セルを作製し各単セルの評価を行っ
た。
【００４８】［試験結果］図４に実施例１、２および比
較例１のガス拡散層を用いた単セルの電流電圧特性を示
す。いずれの実施例で作製した単セルにおいても、比較
例１とほぼ同等性能が得られた。図５に実施例１、２お
よび比較例１のそれぞれの単セルにおけるセル電圧の空
気利用率依存性を示す。実施例２の場合、高空気利用率
側で電圧が急激に下がる傾向が見られたが、低い空気利
用率側での電圧低下量が従来例、実施例１に比べて小さ
くなる傾向が見られ、いずれの実施例で作製した単セル
においても、比較例１とほぼ同等性能が得られた。
較例１のガス拡散層を用いた単セルの電流電圧特性を示
す。いずれの実施例で作製した単セルにおいても、比較
例１とほぼ同等性能が得られた。図５に実施例１、２お
よび比較例１のそれぞれの単セルにおけるセル電圧の空
気利用率依存性を示す。実施例２の場合、高空気利用率
側で電圧が急激に下がる傾向が見られたが、低い空気利
用率側での電圧低下量が従来例、実施例１に比べて小さ
くなる傾向が見られ、いずれの実施例で作製した単セル
においても、比較例１とほぼ同等性能が得られた。
【００４９】
【発明の効果】本発明の請求項１記載の燃料電池用ガス
拡散層は、耐熱性および耐酸性を有する網状シートと、
この網状シートの空隙部を充填する導電性粉末と撥水性
充填剤との混合物から形成されていることを特徴とする
ものであり、網状シートとして高強度で安価な材料が使
用できるために、燃料電池の単セルの材料コストにおい
て大きな比率を占めるガス拡散層を低コストで作製する
ことが可能となる上、網状シートにフレキシブルな材料
を用いることによって、ガス拡散層（シート）の巻き上
げが可能となるため、量産性に優れた生産が可能とな
り、また網状シートは機械的強度が高いのでセル支持材
としての役割をはたすなどの顕著な効果を奏する。また
本発明の請求項１記載の燃料電池用ガス拡散層は、ガス
透過性、撥水性などに優れ、反応ガスを触媒層によく拡
散させて供給できるとともに反応生成水や移動水の排出
を良好に行うことができるという顕著な効果を奏する。
拡散層は、耐熱性および耐酸性を有する網状シートと、
この網状シートの空隙部を充填する導電性粉末と撥水性
充填剤との混合物から形成されていることを特徴とする
ものであり、網状シートとして高強度で安価な材料が使
用できるために、燃料電池の単セルの材料コストにおい
て大きな比率を占めるガス拡散層を低コストで作製する
ことが可能となる上、網状シートにフレキシブルな材料
を用いることによって、ガス拡散層（シート）の巻き上
げが可能となるため、量産性に優れた生産が可能とな
り、また網状シートは機械的強度が高いのでセル支持材
としての役割をはたすなどの顕著な効果を奏する。また
本発明の請求項１記載の燃料電池用ガス拡散層は、ガス
透過性、撥水性などに優れ、反応ガスを触媒層によく拡
散させて供給できるとともに反応生成水や移動水の排出
を良好に行うことができるという顕著な効果を奏する。
【００５０】本発明の請求項２記載の燃料電池用ガス拡
散層は、請求項１記載の燃料電池用ガス拡散層におい
て、前記触媒層に当接する前記ガス拡散層の面に、導電
性粉末と撥水性充填剤との混合物から形成されるととも
に前記ガス拡散層より小さい空隙率を有する第２ガス拡
散層が積層されているので、請求項１記載の燃料電池用
ガス拡散層と同じ効果を奏するとともに、第２ガス拡散
層はより均一な触媒層の形成を可能にするとともに、反
応生成水および移動水の給排出を良好にコントロールす
る役割を果たすという顕著な効果を奏する。
散層は、請求項１記載の燃料電池用ガス拡散層におい
て、前記触媒層に当接する前記ガス拡散層の面に、導電
性粉末と撥水性充填剤との混合物から形成されるととも
に前記ガス拡散層より小さい空隙率を有する第２ガス拡
散層が積層されているので、請求項１記載の燃料電池用
ガス拡散層と同じ効果を奏するとともに、第２ガス拡散
層はより均一な触媒層の形成を可能にするとともに、反
応生成水および移動水の給排出を良好にコントロールす
る役割を果たすという顕著な効果を奏する。
【００５１】本発明の請求項３記載の燃料電池用ガス拡
散層は、請求項２記載の燃料電池用ガス拡散層におい
て、第２ガス拡散層に含まれる撥水性充填剤の含有量を
前記ガス拡散層に含まれる撥水性充填剤の含有量よりも
大きくしたので、反応生成水および移動水の反応ガスへ
の蒸発飛散を抑制することができるという顕著な効果を
奏する。
散層は、請求項２記載の燃料電池用ガス拡散層におい
て、第２ガス拡散層に含まれる撥水性充填剤の含有量を
前記ガス拡散層に含まれる撥水性充填剤の含有量よりも
大きくしたので、反応生成水および移動水の反応ガスへ
の蒸発飛散を抑制することができるという顕著な効果を
奏する。
【００５２】本発明の請求項４記載の燃料電池用ガス拡
散層は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃料
電池用ガス拡散層において、前記網状シートを形成する
繊維が予め撥水性材料により被覆されているので、網状
シートの繊維近傍の撥水性が高まりガス透過性が向上、
保持されると共に、この撥水性材料が繊維とカーボン粉
末のような導電性粉末の接着剤として働き、燃料電池用
ガス拡散層からカーボン粉末のような導電性粉末の脱落
を防止できるという顕著な効果を奏する。
散層は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃料
電池用ガス拡散層において、前記網状シートを形成する
繊維が予め撥水性材料により被覆されているので、網状
シートの繊維近傍の撥水性が高まりガス透過性が向上、
保持されると共に、この撥水性材料が繊維とカーボン粉
末のような導電性粉末の接着剤として働き、燃料電池用
ガス拡散層からカーボン粉末のような導電性粉末の脱落
を防止できるという顕著な効果を奏する。
【００５３】本発明の請求項５記載の燃料電池用ガス拡
散層は、請求項２から請求項４のいずれかに記載の燃料
電池用ガス拡散層において、第２ガス拡散層の厚みを前
記ガス拡散層の厚みより小さくしたので、ガス拡散性に
劣る第２ガス拡散層の影響が小さくなり、セル全体とし
てのガス拡散性が保持されるという顕著な効果を奏す
る。
散層は、請求項２から請求項４のいずれかに記載の燃料
電池用ガス拡散層において、第２ガス拡散層の厚みを前
記ガス拡散層の厚みより小さくしたので、ガス拡散性に
劣る第２ガス拡散層の影響が小さくなり、セル全体とし
てのガス拡散性が保持されるという顕著な効果を奏す
る。
【００５４】本発明の請求項６記載の燃料電池用ガス拡
散層は、請求項２から請求項６のいずれかに記載の燃料
電池用ガス拡散層において、前記ガス拡散層および第２
ガス拡散層に用いる導電性粉末が入手が容易で安価であ
るカーボン粉末であり、かつ前記ガス拡散層に用いるカ
ーボン粉末の比表面積が第２ガス拡散層に用いるカーボ
ン粉末の比表面積よりも小さくしたので、ガス拡散層の
吸収性が第２ガス拡散層よりも高まり、第２ガス拡散層
で過剰になる水分を停滞したり滞留したりせずに速やか
にガス拡散層に移動し、ガス中に蒸散させることができ
るという顕著な効果を奏する。
散層は、請求項２から請求項６のいずれかに記載の燃料
電池用ガス拡散層において、前記ガス拡散層および第２
ガス拡散層に用いる導電性粉末が入手が容易で安価であ
るカーボン粉末であり、かつ前記ガス拡散層に用いるカ
ーボン粉末の比表面積が第２ガス拡散層に用いるカーボ
ン粉末の比表面積よりも小さくしたので、ガス拡散層の
吸収性が第２ガス拡散層よりも高まり、第２ガス拡散層
で過剰になる水分を停滞したり滞留したりせずに速やか
にガス拡散層に移動し、ガス中に蒸散させることができ
るという顕著な効果を奏する。
【００５５】本発明の請求項７記載の燃料電池用ガス拡
散層の製法により、造孔剤を分解、飛散、除去工程を追
加するのみでガス拡散層の空隙率を自在に変更した燃料
用ガス拡散層を容易に製造することが可能になるという
顕著な効果を奏する。
散層の製法により、造孔剤を分解、飛散、除去工程を追
加するのみでガス拡散層の空隙率を自在に変更した燃料
用ガス拡散層を容易に製造することが可能になるという
顕著な効果を奏する。
【図１】（イ）は、本発明の燃料電池用ガス拡散層の１
実施形態の断面を模式的に説明する説明図であり、
（ロ）は耐熱性を有する網状シートの平面説明図であ
る。
実施形態の断面を模式的に説明する説明図であり、
（ロ）は耐熱性を有する網状シートの平面説明図であ
る。
【図２】（イ）は、本発明の他の燃料電池用ガス拡散層
の断面を模式的に説明する説明図であり、（ロ）は耐熱
性を有する網状シートの平面説明図である。
の断面を模式的に説明する説明図であり、（ロ）は耐熱
性を有する網状シートの平面説明図である。
【図３】本発明の燃料電池用ガス拡散層の１実施形態の
製法を説明する説明図である。
製法を説明する説明図である。
【図４】セル電圧−電流密度の関係を示すグラフであ
る。
る。
【図５】セル電圧−空気利用率の関係を示すグラフであ
る。
る。
【図６】燃料電池の１形態である固体高分子形燃料電池
の単セルの基本構成を示す分解断面図である。
の単セルの基本構成を示す分解断面図である。
【図７】固体高分子形燃料電池スタックの基本構成を示
す断面図である。
す断面図である。
１ 固体高分子電解質膜 ２ 空気極側触媒層 ３ 燃料極側触媒層 ４ 空気極側ガス拡散層 ５ 燃料極側ガス拡散層 ６ 空気極 ７ 燃料極 ８ ガス流路 ９ 冷却水流路 １０ セパレータ １１ 単セル ２０ 網状シート ２１ 空隙部 ２２ 導電性粉末と撥水性充填剤との混合物 ２３ 第２ガス拡散層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H018 AA06 AS02 AS03 BB01 BB08 BB12 DD03 EE02 EE05 EE10 EE19 HH02 HH03 5H026 AA06 BB01 BB04 BB08 EE05 EE19 HH02 HH03
Claims (7)
- 【請求項１】 電解質膜の両面に燃料極側触媒層および
空気極側触媒層を配置し、さらに燃料極側触媒層および
空気極側触媒層の外面にそれぞれガス拡散層を配置した
燃料電池の前記ガス拡散層の少なくとも１つに用いるガ
ス拡散層であって、 耐熱性および耐酸性を有する網状シートと、この網状シ
ートの空隙部を充填する導電性粉末と撥水性充填剤との
混合物から形成されていることを特徴とする燃料電池用
ガス拡散層。 - 【請求項２】 前記触媒層に当接する前記ガス拡散層の
面に、導電性粉末と撥水性充填剤との混合物から形成さ
れるとともに前記ガス拡散層より小さい空隙率を有する
第２ガス拡散層が積層されていることを特徴とする請求
項１記載の燃料電池用ガス拡散層。 - 【請求項３】 第２ガス拡散層に含まれる撥水性充填剤
の含有量が前記ガス拡散層に含まれる撥水性充填剤の含
有量よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の燃料
電池用ガス拡散層。 - 【請求項４】 前記網状シートを形成する繊維が予め撥
水性材料により被覆されていることを特徴とする請求項
１から請求項３のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散
層。 - 【請求項５】 第２ガス拡散層の厚みが前記ガス拡散層
の厚みより小さいことを特徴とする請求項２から請求項
４のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散層。 - 【請求項６】 前記ガス拡散層および第２ガス拡散層に
用いる導電性粉末がカーボン粉末であり、かつ前記ガス
拡散層に用いるカーボン粉末の比表面積が第２ガス拡散
層に用いるカーボン粉末の比表面積よりも小さいことを
特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の燃
料電池用ガス拡散層。 - 【請求項７】 導電性粉末と撥水性充填剤と造孔剤粉末
との混合物を用いてガス拡散層（前駆体）を作った後、
あるいはさらに第２ガス拡散層（前駆体）を積層した
後、熱処理して造孔剤を分解、飛散させて微細孔を形成
したガス拡散層とすることを特徴とする請求項１あるい
は請求項２記載の燃料電池用ガス拡散層の製法。
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