【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロトン（水素イオン；Ｈ＋ ）を伝導させることが可能な電解質およびそれを用いた燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、発電効率が高く、反応生成物が原理的には水（Ｈ２Ｏ）のみであり、環境負荷の面においても優れているエネルギー供給源として、燃料電池が注目されている。このような燃料電池は用いられる電解質の種類により、アルカリ型、固体高分子型、リン酸型等の低温動作燃料電池、溶融炭酸塩型の中温動作燃料電池、固体酸化物型の高温動作燃料電池に大別される。なかでも、電解質に固体高分子を用いた固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌｓ）はコンパクトな構造で高密度・高出力が得られ、かつ簡易なシステムで運転が可能なことから、定置用分散電源だけでなく車両用等の移動電源としても広く研究され、実用化が大いに期待されている。
【０００３】
固体高分子型燃料電池では、電解質に、パーフルオロスルホン酸系高分子化合物が広く用いられている。このパーフルオロスルホン酸系高分子化合物は、高いプロトン伝導率、化学的安定性および成膜性を兼ね備えた材料であるが、水の存在下においてプロトン伝導性を示すという特徴を有している。よって、このパーフルオロスルホン酸系高分子化合物を用いた燃料電池では、水分の管理が必要となる。
【０００４】
そこで、水の存在下ではなくてもプロトン伝導性を示す材料の開発が進められており、例えば、フラーレンにプロトン解離性の基を付加したものをプロトン伝導体に適用する技術が開示されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。このような技術を適用した燃料電池によれば、水分管理が不要となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−６３９１７号公報
【特許文献２】
特開２００２−６３９１８号公報
【非特許文献１】
「ネイチャー（Ｎａｔｕｒｅ）」，１９９０年，３４７号，ｐ．３５４
【非特許文献２】
「ネイチャー（Ｎａｔｕｒｅ）」，１９９１年，３５２号，ｐ．１３９
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フラーレンは、合成が難しく収率が悪いので、非常に高価であり供給量も少ないという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、水分を必要とせずに良好なプロトン伝導性を発揮しつつ、より安価である電解質およびそれを用いた燃料電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の電解質は、フラーレンの製造過程においてフラーレンの抽出操作により生じた残渣物およびその誘導体の少なくとも１種を含むようにしたものである。
【０００９】
ここで、フラーレンの製造過程は、アーク放電法あるいは燃焼法によりフラーレンを含む合成物を生成し、この合成物よりフラーレンを抽出していれば、好適である。
【００１０】
なお、本発明における「アーク放電法」とは、不活性ガスが封入されかつ所定の圧力に保持されたチャンバ内において、所定の間隔で設置された一対の電極に電圧を印加してアーク放電を生じさせてフラーレンを含む合成物を合成する方法をいい、具体的には、例えば非特許文献１に記載の方法が挙げられる。また、本発明における「燃焼法」とは、分子中に炭素原子および水素原子を含む有機化合物を不完全燃焼させてフラーレンを含む合成物を合成する方法をいい、具体的には、例えば非特許文献２に記載の方法が挙げられる。
【００１１】
本発明による第２の電解質は、炭素の五員環および六員環が三次元的に配列し、かつ閉じた空間を形成していない分子構造を有する炭素化合物を含むようにしたものである。さらに、炭素化合物は、酸素原子および水素原子のうちの少なくともいずれか一方を有するようにしてもよい。
【００１２】
本発明による第３の電解質は、Ｘ線回折スペクトルにおける２θが３０°以下の領域において非晶質構造に由来する非ピーク状分布を有する炭素化合物を含むようにしたものである。なお、「２θが３０°以下の領域において非晶質構造に由来する非ピーク状分布」とは、ピークと判定できない例えば２θの範囲が概ね５°以上の範囲にわたって存在するブロードな分布であり、２θが３０°を超える領域のバックグラウンドよりも有意に大きな計数又は計数率を示す分布であって、２θが３０°以下の領域にピークが存在していてもよく、この場合、Ｘ線回折スペクトルは、そのピークに非ピーク状分布が重畳した形状を示す。
【００１３】
本発明による燃料電池は、上述の電解質と、この電解質を挟んで設けられた燃料極および酸化剤極とを備えるようにしたものである。
【００１４】
本発明による電解質および燃料電池では、フラーレンの製造過程において生じた残渣物およびその誘導体、または炭素の五員環および六員環が三次元的に配列し、かつ閉じた空間を形成していない分子構造を有する炭素化合物、またはＸ線回折スペクトルにおける２θが３０°以下の領域において非晶質構造に由来する非ピーク状分布を有する炭素化合物を含んでいるので、水分を必要とすることなく良好なプロトン伝導性が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
本発明の一実施の形態に係る電解質は、プロトン伝導性を有するものであり、フラーレンの製造過程においてフラーレンの抽出操作により生じた残渣物（以下、「フラーレン残渣物」という）およびその誘導体の少なくとも１種を含んでいる。
【００１７】
なお、フラーレンというのは、炭素原子のみからなり、炭素の五員環および六員環が３次元的に配列された多面体構造を有する物質の総称である。代表的なフラーレンとしては、Ｃ６０またはＣ７０などの化学式で表されるものが知られている。フラーレンは、例えば、アーク放電法あるいは燃焼法などにより合成されるが、その合成物（以下、フラーレンスートという）に含まれるフラーレンの量は極めて少ない。よって、フラーレンの製造過程においては、フラーレンを溶解可能なトルエンなどの溶媒にフラーレンスートを混合し、濾過することにより、フラーレンを抽出する操作が行われる。その際、溶媒に溶解せずに分離されたものがフラーレン残渣物である。この抽出操作によりフラーレンスートからは例えば７％程度のフラーレンが抽出されるが、１回の抽出操作で完全にフラーレンを抽出することは難しく、フラーレン残渣物にも例えば２００ｐｐｍ程度の微量のフラーレンが含まれている。
【００１８】
このフラーレン残渣物は、フラーレンと同様に、炭素の五員環および六員環が三次元的に配列された分子構造を有している。但し、フラーレンとは異なり、閉じた空間を形成してはおらず、また、炭素原子のみではなく、酸素原子および水素原子を有する炭素化合物である。表１にフラーレン残渣物およびフラーレンスートの酸素含有量および水素含有量の測定結果を示す。測定したフラーレン残渣物およびフラーレンスートはアーク放電法により得られたものであり、表１に示した値は平均値である。
【００１９】
【表１】
【００２０】
なお、酸素含有量の測定には酸素・窒素分析装置（ＬＥＣＯ製ＴＣ６００）を用い、酸素標準試料として約０．８ｇの日本アナリスト製００１−１０６（酸素含有量；１０９０±２０ｐｐｍ）と約１ｇの日本アナリスト製００１−１０３（酸素含有量；１７２±６ｐｐｍ，窒素含有量；５８±２ｐｐｍ）とを用いて検量線を作製した。一方、水素含有量の測定には水素分析装置（堀場製ＥＭＧＡ６２１）を用い、水素標準試料としてアルファ（ＡＬＰＨＡ）製ＡＲ５５６（水素含有量；６．２４±０．６ｐｐｍ）を用いて検量線を作製した。また、測定は、予め測定試料を１３０℃で１時間以上に亘って熱処理したのちに行った。
【００２１】
表１に示したように、フラーレン残渣物の酸素含有量は平均で１０．７％、水素含有量は平均で０．４２８％であった。すなわち、フラーレン残渣物は酸素原子および水素原子を有する炭素化合物であることが分かる。また、フラーレンスートの酸素含有量および水素含有量は、炭素原子のみからなるフラーレンを含有している分、フラーレン残渣物よりも少なくなっているものと考えられる。
【００２２】
フラーレン残渣物の誘導体としては、ポリ水酸化したフラーレン残渣物が挙げられ、これは、フラーレン残渣物に複数の水酸基を付加した構造を持ったものである。また、水酸基の数やその分子内配置などには幾つかのバリエーションも可能である。これ以外にたとえば複数の−ＯＳＯ３Ｈ基をもつフラーレン残渣物の凝集体をプロトン伝導体として用いることによっても発揮される。ＯＨ基がＯＳＯ３Ｈ基と置き換わったポリ水酸化フラーレン残渣物、すなわち硫酸水素エステル化したフラーレン残渣物でもよく、これは、一つの分子内にＯＳＯ３Ｈ基のみを含むものもあるし、あるいはこの基と水酸基をそれぞれ複数、もたせることも可能である。これによりフラーレン残渣物は、電離によりプロトンを解離し得る官能基に沿ってプロトンが水の存在なしに飛ぶように伝導し、プロトン伝導性を示すようになっている。
【００２３】
更に、フラーレン残渣物は非晶質構造を有している。図１にフラーレン残渣物のＸ線回折パターンを示すと共に、図２にフラーレン残渣物の透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＴＥＭ）の写真を示す。いずれもアーク放電法により得られたフラーレン残渣物である。
【００２４】
図１において△印で示したピークは、測定の際にフラーレン残渣物に混ぜた内標準試料のケイ素（Ｓｉ）によるものであり、○印で示したピークは、アーク放電の際に黒鉛電極から剥離して混入された黒鉛によるものである。すなわち、図１にはフラーレン残渣物について特定の結晶構造を示すピークはみられず、ブラッグ角θが１５°以下の領域、すなわち２θが３０°以下の領域に、※印で示したように非晶質であることを示すなだらかな回折パターンがみられた。また、図２に示したように、ＴＥＭによっても特定の結晶構造は観察できなかった。
【００２５】
フラーレン残渣物は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、例えば、ヘリウムガス（Ｈｅ）あるいはアルゴンガス（Ａｒ）などの不活性ガスの供給系と高真空ポンプとが接続された略球形のチャンバに、棒状の一対の電極を各一方端がチャンバ内部で対向するように設置し、チャンバを封止してからその内部を減圧する。一対の電極は高圧電源に接続されており、主として炭素よりなるもの、例えば黒鉛により構成することが好ましい。また、電極の対向する一方端の間隔は５ｍｍ〜５０ｍｍとすることが好ましく、１０ｍｍ〜３０ｍｍとすればより好ましい。
【００２６】
次いで、一対の電極を予備加熱した後、チャンバ内に不活性ガスを充填する。その際、チャンバ内の圧力は０．０１ｋＰａ〜１００ｋＰａとすることが好ましく、１ｋＰａ〜４０ｋＰａとすればより好ましい。続いて、一対の電極を軸回りに回動させながら高圧を印加し、電極間にアーク放電を起こさせる。印加する電圧は直流でも交流でもよく、大きさは１０Ｖ〜２００Ｖが好ましく、２０Ｖ〜１００Ｖとすればより好ましい。
【００２７】
所定時間アーク放電を行った後、チャンバの内壁に付着した‘すす’、すなわちフラーレンスートを回収する。こうして得られるフラーレンスートをトルエンなどの溶媒に混合し、例えばソックスレー抽出法によりフラーレンを抽出する。そののち、溶媒に溶解せずに残ったフラーレン残渣物を回収し、例えば１５０℃に加熱して乾燥させる。なお、フラーレンを抽出した溶媒は、フラーレンの凝縮・精製用に別途回収する。
【００２８】
また、フラーレン残渣物は、例えば、トルエン、ベンゼン、キシレン、ナフタレン、あるいはヘキサンなどの分子中に主として炭素原子及び水素原子を含む有機化合物を不完全燃焼させ、得られたフラーレンスートから上述した製造方法と同様にして回収するようにしてもよい。
【００２９】
更に、フラーレン残渣物は、アーク放電法あるいは燃焼法の他にも、レーザーアブレーション法、気相熱分解法、化学的気相堆積法、あるいは水熱法など等の種々の方法により製造することもできる。
【００３０】
この電解質は、また、絶縁材を含んでいる。フラーレンは導電性を有していないが、フラーレン残渣物は導電性を有するからである。絶縁材としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ；ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ ）あるいはポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ；ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ ）が挙げられる。
【００３１】
この電解質は、必要に応じて、フラーレン残渣物などの表面にプロトンを解離し得る官能基を付着させ、その後、フラーレン残渣物などと絶縁材とを混合するようにしてもよいし、あるいは官能基の付着と混合との順序を逆にしてもよい。また、フラーレン残渣物等の表面にプロトンを電離し得る官能基を付着させ多孔質膜等に充填しても良い。この多孔質膜は、絶縁材で膜化ができるものであって、例えばフッ素系樹脂であるＰＴＦＥやＰＶｄＦが挙げられる。
【００３２】
このように本実施の形態に係る電解質によれば、フラーレン残渣物あるいはその誘導体を含むようにしたので、官能基に沿ってプロトンが水の存在なしに飛ぶように伝導し、水分を伴わなくとも良好なプロトン伝導性を確保することができる。また、安価に製造することができる。
【００３３】
この電解質は、例えば、燃料電池に用いられる。
【００３４】
（第１の燃料電池）
図３は、本実施の形態に係る電解質を用いた第１の燃料電池の構成を表すものである。この第１の燃料電池は、電解質層１０を挟んで一対の電極である燃料極２０と酸化剤極３０とが設けられている。これら電解質層１０，燃料極２０および酸化剤極３０は、外装部材４０の内部に収納されている。
【００３５】
燃料極２０は、対向する一対の面を有する基体２１と、基体２１に設けられた撥水層２２と、撥水層２２に設けられた触媒層２３とを有しており、触媒層２３の側が電解質層１０と接するように配置されている。基体２１は、ガス拡散性と導電性とを有することが好ましく、例えば、ペーパー状あるいはフェルト状などに加工した多孔性の炭素材料により構成されることが好ましい。撥水層２２は、撥水性を調整すると共に、基体２１の表面の平滑性を向上させるためのものであり、撥水剤と導電剤とを含んでいる。撥水剤としては、例えば、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂が挙げられる。導電剤は、撥水層２２の導電性を確保するためのものである。撥水剤は導電性を有さないものが多いからである。導電剤としては、カーボンブラックなどの炭素材料が挙げられる。
【００３６】
触媒層２３は、白金または白金とルテニウム（Ｒｕ）等との合金の触媒を含んでおり、例えば、触媒をカーボンブラックなどの触媒担持体に担持させてプロトン伝導性高分子材料に分散させた構造を有している。また、触媒を触媒担持体に担持させて、フラーレン残渣物およびその誘導体の少なくとも１種とバインダとの混合物に分散させるようにしてもよい。
【００３７】
酸化剤極３０は、燃料極２０と同様の構成を有している。すなわち、基体３１と、基体３１に設けられた撥水層３２と、撥水層３２に設けられた触媒層３３とを有しており、触媒層３３の側が電解質層１０と接するように配置されている。基体３１，撥水層３２および触媒層３３はそれぞれ基体２１，撥水層２２あるいは触媒層３３と同様の構成を有している。
【００３８】
外装部材４０の内部には、また、燃料極２０に隣接して燃料室４１が設けられると共に、酸化剤極３０に隣接して酸化剤室４２が設けられている。燃料室４１は、外装部材４０に設けられた一対の流通孔４３を介して図示しない燃料貯蔵部に接続されており、図示しないポンプなどにより燃料貯蔵部から水素（Ｈ２）などの燃料が燃料室４１に供給されるようになっている。酸化剤室４２は、外装部材４０に設けられた流通孔４４を介して外部と連通しており、自然換気により空気を酸化剤極３０に供給するようになっている。
【００３９】
この第１の燃料電池は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、撥水剤と導電剤とを分散媒に分散させて塗料を形成したのち、この塗料を基体２１，３１に塗布し、分散媒を揮発させることにより撥水層２２，３２を形成する。次いで、触媒と触媒担持体とを混合し、触媒担持体に触媒を担持させたものをプロトン伝導性高分子材料に分散させたのち、これを撥水層２２，３２の上に塗布し、触媒層２３，３３を形成する。続いて、作製した燃料極２０と酸化剤極３０とを、触媒層２３，３３の側を対向させて電解質層１０を間に挟んで積層する。そののち、外装部材４０の中に収納する。これにより、図３に示した第１の燃料電池が得られる。
【００４０】
この第１の燃料電池では、燃料極２０に燃料が供給され、触媒層２１においてプロトンと電子とを生成する。プロトンは電解質層１０を通って酸化剤極３０に移動し、電子および供給された空気中の酸素（Ｏ２）と反応して、水を生成する。この際、電解質層１０は、水分を伴わなくとも、十分にプロトンを伝導させることができる。
【００４１】
このように本実施の形態に係る第１の燃料電池によれば、本実施の形態に係る電解質を用いるようにしたので、水分を伴わなくとも良好なプロトン伝導性を確保することができ、かつ安価に製造することができる。
【００４２】
（第２の燃料電池）
次に、本実施の形態に係る電解質を用いた第２の燃料電池について説明する。この第２の燃料電池は、触媒層２３，３３が上述したフラーレン残渣物およびその誘導体の少なくとも１種を含む触媒担持体に触媒を担持させて含有することを除き、他は第１の燃料電池と同様である。よって、ここでは図３を参照し、対応する構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４３】
フラーレン残渣物およびその誘導体は、上述したように、炭素の五員環および六員環が三次元的に配列されており、その三次元ネットワークにより触媒を均一に担持することができるようになっている。また、フラーレン残渣物およびその誘導体は導電性を有しているので、触媒層２３，３３の導電性も確保することが可能である。
【００４４】
更に、フラーレン残渣物は、カーボンブラックよりもタップ密度が大きいという特性を有している。表２にフラーレン残渣物、フラーレンスートおよびカーボンブラックのタップ密度の測定結果を示す。フラーレン残渣物およびフラーレンスートはアーク放電により得られたものであり、カーボンブラックはバルカンＸＣ−７２（商品名）である。
【００４５】
【表２】
【００４６】
表２に示したように、タップ密度は、カーボンブラックが０．０９×１０−６ｇ／ｍ３ であるのに対して、フラーレン残渣物は０．２５×１０−６ｇ／ｍ３ と大きかった。すなわち、フラーレン残渣物は、カーボンブラックに比べて嵩が小さいので、凝集が起きにくく、均一に分散させることが容易である。
【００４７】
なお、触媒担持体には、フラーレン残渣物およびその誘導体の少なくとも１種のみを用いるようにしてもよいが、カーボンブラックなどの他の材料と混合して用いるようにしてもよい。
【００４８】
この第２の燃料電池では、触媒層２３，３３において触媒が均一に分散されているので、電極反応が効率よく起こり、発電効率が向上する。
【００４９】
このように本実施の形態に係る第２の燃料電池によれば、燃料極２０および酸化剤極３０にフラーレン残渣物およびその誘導体の少なくとも１種を含む触媒担持体を用いるようにしたので、フラーレン残渣物またはその誘導体の三次元ネットワークにより触媒を均一に担持させることができると共に、触媒坦持体の分散性も向上させることができる。よって、導電性を損ねることなく、触媒の分散性を高めることができる。従って、燃料極２０および酸化剤極３０の反応効率を向上させ、発電効率を向上させることができる。また、燃料電池を安価に供給することができる。更に、フラーレン残渣物およびその誘導体はカーボンブラックなどに比べてタップ密度が大きいので、触媒層２３，３３を緻密に薄くすることができ、燃料電池の薄型化および小型化を図ることができる。
【００５０】
（第３の燃料電池）
次に、本実施の形態に係る電解質を用いた第３の燃料電池について説明する。この第３の燃料電池は、撥水層２２，３２が導電剤として上述したフラーレン残渣物およびその誘導体の少なくとも１種を含むことを除き、他は第１の燃料電池と同様である。よって、ここでは図３を参照し、対応する構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５１】
フラーレン残渣物およびその誘導体は、上述したように導電性を有しているので、導電剤として十分に利用可能である。また、フラーレン残渣物およびその誘導体は、上述したようにカーボンブラックなどよりもタップ密度が大きいので、カーボンブラックなどを用いる場合に比べて撥水剤の量を少なくしても十分な撥水性を得られ、導電性を向上させることが可能である。なお、撥水層２２，３２の導電剤には、フラーレン残渣物およびその誘導体の少なくとも１種のみを用いるようにしてもよいが、カーボンブラックなどの他の材料を混合して用いてもよい。
【００５２】
この第３の燃料電池では、燃料極２０および酸化剤極３０の撥水層２２，３２が十分な撥水性および導電性を有しているので、燃料極２０および酸化剤極３０において水素あるいは酸素が十分に拡散すると共に、電子も容易に移動する。
【００５３】
このように本実施の形態に係る第３の燃料電池によれば、撥水層２２，３２が、導電剤として、カーボンブラックなどよりもタップ密度が大きいフラーレン残渣物あるいはその誘導体を含むようにしたので、カーボンブラックなどを用いる場合に比べて、撥水剤の量を少なくしても十分な撥水性を得ることができ、良好な導電性を得ることができる。よって、燃料極２０および酸化剤極３０におけるガス拡散性および導電性を向上させることができ、発電効率などの特性を向上させることができる。
【００５４】
また、撥水層２２，３２の厚みを薄くすることができるので、燃料電池の薄型化および小型化を図ることができる。更に、製造の際に分散媒に対して均一に分散させることができるので、分散媒の量を少なくすることができ、作業性のよい塗料を形成することができると共に、撥水層２２，３２の均一性を容易に高めることができる。よって、燃料極２０および酸化剤極３０の特性をより向上させることができ、発電効率などの特性をより向上させることができる。
【００５５】
なお、第３の燃料電池においても、第２の燃料電池と同様に、触媒層２３，３３が触媒を上述したフラーレン残渣物およびその誘導体の少なくとも１種を含む触媒担持体に担持させて含有するようにしてもよい。
【００５６】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形することができる。例えば、上記実施の形態では、フラーレン残渣物の誘導体として、プロトンを解離し得る官能基を付着させたものを電解質層１０に用いる場合を例示したが、これに限定されず、プロトンを解離し得る官能基以外の他の官能基を付着させることにより、絶縁性にするなどの他の機能を向上させるようにしてもよい。
【００５７】
また、上記実施の形態では、各構成要素の材料および構造について具体的に説明したが、他の材料および構造であってもよい。例えば、酸化剤極３０への空気の供給を自然換気とするようにしたが、ポンプなどを利用して強制的に供給するようにしてもよい。その場合、空気以外の酸素を含む酸化剤ガスを供給するようにしてもよい。また、燃料極２０に水素ガスをポンプなどで循環させて供給するようにしたが、水素吸蔵合金などを用いて供給するようにしてもよく、メタノール水溶液あるいはエタノール水溶液などの液体燃料を供給するようにしてもよい。
【００５８】
更に、上記実施の形態では、燃料極２０および酸化剤極３０が共に撥水層２２を有するようにしたが、燃料極２０には必ずしも設けなくてもよい。酸化剤極３０では、反応により水が発生するので撥水層３２を設けることが好ましいが、燃料極２０では、電解質層１０において水分が不要となった場合、撥水させる必要がないからである。
【００５９】
加えて、上記実施の形態では、燃料極２０および酸化剤極３０の両方にフラーレン残渣物またはその誘導体を含む触媒担持体を用いるようにしたが、また、燃料極２０および酸化剤極３０の両方に導電剤としてフラーレン残渣物またはその誘導体を含む撥水層２２，３２を有するようにしたが、燃料極２０または酸化剤極３０どちらか一方のみでもよい。
【００６０】
更にまた、上記実施の形態では、単セル型の燃料電池について説明したが、本発明は、複数のセルを積層した積層型のものについても適用することができる。
【００６１】
加えてまた、上記実施の形態では、本発明の電解質層１０を燃料電池に用いる場合について説明したが、プロトン伝導性が求められる電気化学素子などに広く適用することができ、燃料電池以外にも用いることができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による電解質または燃料電池によれば、フラーレンの製造過程において生じた残渣物およびその誘導体、または炭素の五員環および六員環が三次元的に配列し、かつ閉じた空間を形成していない分子構造を有する炭素化合物、またはＸ線回折スペクトルにおける２θが３０°以下の領域において非晶質構造に由来する非ピーク状分布を有する炭素化合物を含むようにしたので、水分を伴わなくとも良好なプロトン伝導性を確保することができ、かつ安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電解質に用いられるフラーレン残渣物のＸ線回折パターンを表す特性図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る電解質に用いられるフラーレン残渣物の結晶構造を表すＴＥＭ写真である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る燃料電池の構成を表す断面図である。
【符号の説明】
１０…電解質層、２０…燃料極、２１，３１…基体、２２，３２…撥水層、２３，３３…触媒層、３０…酸化剤極、４０…外装部材、４１…燃料室、４２…酸化剤室、４３，４４…流通孔。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrolyte capable of conducting protons (hydrogen ions; H + ) and a fuel cell using the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, fuel cells have attracted attention as an energy supply source that has high power generation efficiency, has a reaction product of only water (H 2 O) in principle, and is also excellent in terms of environmental load. Depending on the type of electrolyte used, such fuel cells can be operated at low temperatures such as alkaline type, solid polymer type and phosphoric acid type, medium temperature fuel cells of molten carbonate type, and high temperature operation fuel cells of solid oxide type. It is roughly divided into. In particular, polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) using solid polymer as the electrolyte have a compact structure, high density and high output, and can be operated with a simple system. It has been widely studied not only as a fixed power source for stationary use but also as a mobile power source for vehicles and the like, and its commercialization is greatly expected.
[0003]
In a solid polymer fuel cell, a perfluorosulfonic acid polymer compound is widely used as an electrolyte. This perfluorosulfonic acid-based polymer compound is a material having both high proton conductivity, chemical stability, and film-forming property, but has a characteristic of exhibiting proton conductivity in the presence of water. Therefore, in a fuel cell using this perfluorosulfonic acid-based polymer compound, it is necessary to manage moisture.
[0004]
Therefore, the development of a material exhibiting proton conductivity even in the absence of water is being promoted, and for example, a technique is disclosed in which a material obtained by adding a proton dissociating group to fullerene is applied to a proton conductor. (For example, see Patent Documents 1 and 2). According to the fuel cell to which such a technique is applied, moisture management becomes unnecessary.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-63917 A [Patent Document 2]
JP-A-2002-63918 [Non-Patent Document 1]
"Nature", 1990, Issue 347, p. 354
[Non-patent document 2]
"Nature", 1991, Issue 352, p. 139
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since fullerene is difficult to synthesize and has a low yield, there is a problem that it is very expensive and the supply amount is small.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a less expensive electrolyte and a fuel cell using the same while exhibiting good proton conductivity without requiring moisture. It is in.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The first electrolyte according to the present invention contains at least one of a residue generated by a fullerene extraction operation and a derivative thereof in a fullerene production process.
[0009]
Here, in the production process of fullerene, it is preferable that a composite containing fullerene is generated by an arc discharge method or a combustion method, and fullerene is extracted from the composite.
[0010]
In the present invention, the term “arc discharge method” means that in a chamber filled with an inert gas and maintained at a predetermined pressure, a voltage is applied to a pair of electrodes provided at predetermined intervals to perform arc discharge. This refers to a method of synthesizing a fullerene-containing compound by producing the compound, and specifically includes, for example, a method described in Non-Patent Document 1. Further, the "combustion method" in the present invention refers to a method of incompletely burning an organic compound containing a carbon atom and a hydrogen atom in a molecule to synthesize a fullerene-containing compound. The method described in Reference 2 can be used.
[0011]
The second electrolyte according to the present invention contains a carbon compound having a molecular structure in which five-membered and six-membered rings of carbon are three-dimensionally arranged and do not form a closed space. Further, the carbon compound may have at least one of an oxygen atom and a hydrogen atom.
[0012]
The third electrolyte according to the present invention contains a carbon compound having a non-peak distribution derived from an amorphous structure in a region where 2θ in the X-ray diffraction spectrum is 30 ° or less. The “non-peak distribution derived from the amorphous structure in a region where 2θ is 30 ° or less” is a broad distribution in which a 2θ range that cannot be determined as a peak exists over a range of approximately 5 ° or more, A distribution showing a count or a counting rate significantly larger than the background in a region where 2θ exceeds 30 °, and a peak may be present in a region where 2θ is 30 ° or less, and in this case, an X-ray diffraction spectrum Indicates a shape in which a non-peak distribution is superimposed on the peak.
[0013]
A fuel cell according to the present invention includes the above-described electrolyte, and a fuel electrode and an oxidizer electrode provided with the electrolyte interposed therebetween.
[0014]
In the electrolyte and the fuel cell according to the present invention, a residue and a derivative thereof generated in the process of producing fullerene, or a molecule in which five- and six-membered rings of carbon are three-dimensionally arranged and do not form a closed space Since it contains a carbon compound having a structure, or a carbon compound having a non-peaked distribution derived from an amorphous structure in a region where 2θ in the X-ray diffraction spectrum is 30 ° or less, it is excellent without requiring moisture. Proton conductivity is obtained.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0016]
The electrolyte according to one embodiment of the present invention has proton conductivity, and at least a residue (hereinafter, referred to as “fullerene residue”) and a derivative thereof generated by an extraction operation of fullerene in a process of producing fullerene. Contains one.
[0017]
Note that fullerene is a general term for a substance consisting of only carbon atoms and having a polyhedral structure in which five- and six-membered carbon rings are three-dimensionally arranged. Exemplary fullerenes, are known those represented by the chemical formula such as C 60 or C 70. Fullerene is synthesized by, for example, an arc discharge method or a combustion method, but the amount of the fullerene contained in the compound (hereinafter referred to as fullerene soot) is extremely small. Therefore, in the production process of fullerene, an operation of extracting fullerene by mixing fullerene solute with a solvent such as toluene capable of dissolving fullerene and filtering the mixture is performed. At that time, those separated without being dissolved in the solvent are fullerene residues. By this extraction operation, for example, about 7% of fullerene is extracted from fullerene soot, but it is difficult to completely extract fullerene by one extraction operation, and the fullerene residue contains a trace amount of fullerene, for example, about 200 ppm. Have been.
[0018]
This fullerene residue has a molecular structure in which five-membered and six-membered carbon rings are arranged three-dimensionally, similarly to fullerene. However, unlike fullerene, it is a carbon compound which does not form a closed space and has not only carbon atoms but also oxygen atoms and hydrogen atoms. Table 1 shows the measurement results of the oxygen content and the hydrogen content of the fullerene residue and the fullerene soot. The measured fullerene residue and fullerene soot were obtained by the arc discharge method, and the values shown in Table 1 are average values.
[0019]
[Table 1]
[0020]
The oxygen content was measured using an oxygen / nitrogen analyzer (TC600 manufactured by LECO), and about 0.8 g of a 001-106 (oxygen content; 1090 ± 20 ppm) manufactured by Japan Analyst was used as an oxygen standard sample. A calibration curve was prepared using 001-103 (oxygen content; 172 ± 6 ppm, nitrogen content; 58 ± 2 ppm) manufactured by Japan Analyst Co., Ltd. On the other hand, a calibration curve was prepared using a hydrogen analyzer (EMGA621 manufactured by Horiba) to measure the hydrogen content, and using AR556 (hydrogen content: 6.24 ± 0.6 ppm) manufactured by Alpha (ALPHA) as a hydrogen standard sample. did. The measurement was performed after heat-treating the measurement sample at 130 ° C. for 1 hour or more in advance.
[0021]
As shown in Table 1, the oxygen content of the fullerene residue was 10.7% on average, and the hydrogen content was 0.428% on average. That is, it is understood that the fullerene residue is a carbon compound having an oxygen atom and a hydrogen atom. Further, it is considered that the oxygen content and the hydrogen content of the fullerene soot are lower than those of the fullerene residue because the fullerene consisting of only carbon atoms is contained.
[0022]
The derivative of the fullerene residue includes a polyhydroxylated fullerene residue, which has a structure in which a plurality of hydroxyl groups are added to the fullerene residue. Some variations are also possible for the number of hydroxyl groups and the arrangement in the molecule. In addition to this, it is also exerted by using an aggregate of fullerene residues having a plurality of —OSO 3 H groups as the proton conductor. Polyhydroxy fullerene residues in which OH groups are replaced with OSO 3 H groups, that is, hydrogen sulfate-esterified fullerene residues, which may include only OSO 3 H groups in one molecule, or It is also possible to have a plurality of such groups and a plurality of hydroxyl groups, respectively. Thus, the fullerene residue conducts so that protons fly along the functional group capable of dissociating protons by ionization without the presence of water, and exhibits proton conductivity.
[0023]
Further, the fullerene residue has an amorphous structure. FIG. 1 shows an X-ray diffraction pattern of the fullerene residue, and FIG. 2 shows a photograph of a fullerene residue by a transmission electron microscope (TEM). Each is a fullerene residue obtained by the arc discharge method.
[0024]
In FIG. 1, the peaks indicated by Δ are due to silicon (Si) of the internal standard sample mixed with the fullerene residue during the measurement, and the peaks indicated by ○ are from the graphite electrode during arc discharge. This is due to graphite mixed in by exfoliation. That is, in FIG. 1, no peak indicating a specific crystal structure of the fullerene residue was observed, and the region where the Bragg angle θ was 15 ° or less, that is, the region where 2θ was 30 ° or less, was not observed as indicated by the * mark. A gentle diffraction pattern was observed, indicating that it was crystalline. Further, as shown in FIG. 2, a specific crystal structure could not be observed even by TEM.
[0025]
The fullerene residue can be produced, for example, as follows. First, for example, a pair of rod-shaped electrodes are placed in a substantially spherical chamber in which a supply system of an inert gas such as helium gas (He) or argon gas (Ar) and a high vacuum pump are connected. Then, the inside of the chamber is depressurized after the chamber is sealed. The pair of electrodes are connected to a high-voltage power supply, and are preferably mainly made of carbon, for example, graphite. Further, the interval between the opposing one ends of the electrodes is preferably 5 mm to 50 mm, and more preferably 10 mm to 30 mm.
[0026]
Next, after preheating the pair of electrodes, the chamber is filled with an inert gas. At that time, the pressure in the chamber is preferably 0.01 kPa to 100 kPa, more preferably 1 kPa to 40 kPa. Subsequently, a high voltage is applied while rotating the pair of electrodes about an axis, thereby causing an arc discharge between the electrodes. The applied voltage may be direct current or alternating current, and the magnitude is preferably 10 V to 200 V, and more preferably 20 V to 100 V.
[0027]
After performing arc discharge for a predetermined time, 'soot' attached to the inner wall of the chamber, that is, fullerene soot is collected. The obtained fullerene soot is mixed with a solvent such as toluene, and fullerene is extracted by, for example, Soxhlet extraction. Thereafter, the fullerene residue remaining without being dissolved in the solvent is recovered, and dried by heating to, for example, 150 ° C. The solvent from which the fullerene has been extracted is separately collected for condensation and purification of the fullerene.
[0028]
In addition, fullerene residues are, for example, incompletely combusting organic compounds containing mainly carbon atoms and hydrogen atoms in molecules such as toluene, benzene, xylene, naphthalene, or hexane, and the above-described production method from the obtained fullerene soot. You may make it collect | recover similarly to.
[0029]
Further, fullerene residues can be produced by various methods such as a laser ablation method, a vapor phase pyrolysis method, a chemical vapor deposition method, or a hydrothermal method, in addition to the arc discharge method or the combustion method. it can.
[0030]
The electrolyte also contains an insulating material. This is because fullerene does not have conductivity, but fullerene residue has conductivity. Examples of the insulating material include polytetrafluoroethylene (PTFE; polytetrafluoroethylene) or polyvinylidene fluoride (PVdF).
[0031]
This electrolyte may have a functional group capable of dissociating protons attached to the surface of the fullerene residue or the like, if necessary, and then mix the fullerene residue or the like with the insulating material, or may be a functional group. The order of adhesion and mixing may be reversed. Further, a functional group capable of ionizing protons may be attached to the surface of the fullerene residue or the like, and then the porous membrane or the like may be filled. The porous film can be formed into a film with an insulating material, and examples thereof include PTFE and PVdF, which are fluororesins.
[0032]
As described above, according to the electrolyte according to the present embodiment, since a fullerene residue or a derivative thereof is contained, protons are conducted along the functional group so as to fly without the presence of water, and even without water. Good proton conductivity can be ensured. Also, it can be manufactured at low cost.
[0033]
This electrolyte is used, for example, in a fuel cell.
[0034]
(First fuel cell)
FIG. 3 shows a configuration of a first fuel cell using the electrolyte according to the present embodiment. This first fuel cell is provided with a pair of electrodes, a fuel electrode 20 and an oxidant electrode 30 with an electrolyte layer 10 interposed therebetween. These electrolyte layer 10, fuel electrode 20 and oxidant electrode 30 are housed inside exterior member 40.
[0035]
The fuel electrode 20 includes a base 21 having a pair of opposing surfaces, a water-repellent layer 22 provided on the base 21, and a catalyst layer 23 provided on the water-repellent layer 22. The side is arranged so as to be in contact with the electrolyte layer 10. The substrate 21 preferably has gas diffusivity and conductivity, and is preferably made of, for example, a porous carbon material processed into a paper shape or a felt shape. The water-repellent layer 22 is for adjusting the water repellency and improving the smoothness of the surface of the base 21, and contains a water-repellent agent and a conductive agent. Examples of the water repellent include a fluorine resin such as PTFE. The conductive agent is for ensuring the conductivity of the water-repellent layer 22. This is because many water repellents do not have conductivity. Examples of the conductive agent include carbon materials such as carbon black.
[0036]
The catalyst layer 23 contains a catalyst of platinum or an alloy of platinum and ruthenium (Ru). For example, a structure in which the catalyst is supported on a catalyst carrier such as carbon black and dispersed in a proton conductive polymer material. have. Further, the catalyst may be supported on a catalyst carrier and dispersed in a mixture of at least one fullerene residue and its derivative and a binder.
[0037]
The oxidizer electrode 30 has the same configuration as the fuel electrode 20. That is, it has a base 31, a water-repellent layer 32 provided on the base 31, and a catalyst layer 33 provided on the water-repellent layer 32, and is arranged such that the side of the catalyst layer 33 is in contact with the electrolyte layer 10. ing. The base 31, the water-repellent layer 32, and the catalyst layer 33 have the same configuration as the base 21, the water-repellent layer 22, or the catalyst layer 33, respectively.
[0038]
Inside the exterior member 40, a fuel chamber 41 is provided adjacent to the fuel electrode 20, and an oxidant chamber 42 is provided adjacent to the oxidant electrode 30. The fuel chamber 41 is connected to a fuel storage unit (not shown) via a pair of flow holes 43 provided in the exterior member 40, and a fuel such as hydrogen (H 2 ) is supplied from the fuel storage unit by a pump (not shown). It is supplied to the chamber 41. The oxidant chamber 42 communicates with the outside through a flow hole 44 provided in the exterior member 40, and supplies air to the oxidant electrode 30 by natural ventilation.
[0039]
This first fuel cell can be manufactured, for example, as follows. First, after a water repellent and a conductive agent are dispersed in a dispersion medium to form a paint, the paint is applied to the substrates 21 and 31 and the water repellent layers 22 and 32 are formed by volatilizing the dispersion medium. Next, the catalyst and the catalyst carrier are mixed, and the catalyst carrier carried on the catalyst carrier is dispersed in a proton-conductive polymer material. The layers 23 and 33 are formed. Subsequently, the prepared fuel electrode 20 and oxidizer electrode 30 are stacked with the electrolyte layer 10 interposed therebetween with the catalyst layers 23 and 33 facing each other. After that, it is stored in the exterior member 40. Thus, the first fuel cell shown in FIG. 3 is obtained.
[0040]
In the first fuel cell, fuel is supplied to the fuel electrode 20, and protons and electrons are generated in the catalyst layer 21. Protons move to the oxidizer electrode 30 through the electrolyte layer 10 and react with electrons and oxygen (O 2 ) in the supplied air to generate water. At this time, the electrolyte layer 10 can sufficiently conduct protons without water.
[0041]
As described above, according to the first fuel cell according to the present embodiment, since the electrolyte according to the present embodiment is used, good proton conductivity can be ensured without accompanying water, and It can be manufactured at low cost.
[0042]
(Second fuel cell)
Next, a second fuel cell using the electrolyte according to the present embodiment will be described. The second fuel cell is the same as the first fuel cell except that the catalyst layers 23 and 33 contain a catalyst supported on a catalyst carrier containing at least one of the above-described fullerene residue and its derivative. Is the same as Therefore, referring to FIG. 3 here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0043]
As described above, the fullerene residue and its derivative have five- and six-membered carbon rings arranged three-dimensionally, and the three-dimensional network can uniformly support the catalyst. I have. Further, since the fullerene residue and its derivative have conductivity, the conductivity of the catalyst layers 23 and 33 can be ensured.
[0044]
Further, the fullerene residue has a property that the tap density is higher than that of carbon black. Table 2 shows the measurement results of tap densities of fullerene residue, fullerene soot and carbon black. The fullerene residue and the fullerene soot were obtained by arc discharge, and the carbon black was Vulcan XC-72 (trade name).
[0045]
[Table 2]
[0046]
As shown in Table 2, the tap density of carbon black was 0.09 × 10 −6 g / m 3 , whereas the fullerene residue was as large as 0.25 × 10 −6 g / m 3. Was. That is, since the fullerene residue is smaller in bulk than carbon black, aggregation is less likely to occur and it is easy to uniformly disperse the fullerene residue.
[0047]
The catalyst carrier may use only at least one of a fullerene residue and a derivative thereof, or may be used as a mixture with another material such as carbon black.
[0048]
In the second fuel cell, since the catalyst is uniformly dispersed in the catalyst layers 23 and 33, the electrode reaction occurs efficiently and the power generation efficiency is improved.
[0049]
As described above, according to the second fuel cell of the present embodiment, the catalyst support containing at least one of the fullerene residue and its derivative is used for the fuel electrode 20 and the oxidizer electrode 30, so that the fullerene The catalyst can be uniformly supported by the three-dimensional network of the residue or the derivative thereof, and the dispersibility of the catalyst carrier can be improved. Therefore, the dispersibility of the catalyst can be increased without impairing the conductivity. Therefore, the reaction efficiency of the fuel electrode 20 and the oxidant electrode 30 can be improved, and the power generation efficiency can be improved. Further, the fuel cell can be supplied at low cost. Further, since the fullerene residue and its derivative have a higher tap density than carbon black or the like, the catalyst layers 23 and 33 can be made denser and thinner, and the fuel cell can be made thinner and smaller.
[0050]
(Third fuel cell)
Next, a third fuel cell using the electrolyte according to the present embodiment will be described. The third fuel cell is the same as the first fuel cell except that the water-repellent layers 22 and 32 include at least one of the above-described fullerene residue and its derivative as a conductive agent. Therefore, referring to FIG. 3 here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0051]
Since the fullerene residue and its derivative have conductivity as described above, they can be sufficiently used as a conductive agent. Further, since the fullerene residue and its derivative have a higher tap density than carbon black or the like as described above, sufficient water repellency can be obtained even when the amount of the water repellent is reduced as compared with the case where carbon black or the like is used. Thus, the conductivity can be improved. As the conductive agent for the water-repellent layers 22 and 32, at least one of fullerene residue and its derivative may be used, or another material such as carbon black may be mixed and used.
[0052]
In the third fuel cell, since the water-repellent layers 22 and 32 of the fuel electrode 20 and the oxidant electrode 30 have sufficient water repellency and conductivity, hydrogen or oxygen Are sufficiently diffused, and electrons move easily.
[0053]
As described above, according to the third fuel cell of the present embodiment, the water-repellent layers 22 and 32 include a fullerene residue having a tap density higher than that of carbon black or a derivative thereof as the conductive agent. Therefore, compared to the case where carbon black or the like is used, sufficient water repellency can be obtained even when the amount of the water repellent is reduced, and good conductivity can be obtained. Therefore, gas diffusivity and conductivity in the fuel electrode 20 and the oxidant electrode 30 can be improved, and characteristics such as power generation efficiency can be improved.
[0054]
Further, since the thickness of the water repellent layers 22 and 32 can be reduced, the fuel cell can be made thinner and smaller. Further, since it can be uniformly dispersed in the dispersion medium at the time of production, the amount of the dispersion medium can be reduced, and a paint having good workability can be formed, and the water-repellent layers 22 and 32 can be formed. Can be easily improved. Therefore, characteristics of the fuel electrode 20 and the oxidizer electrode 30 can be further improved, and characteristics such as power generation efficiency can be further improved.
[0055]
In the third fuel cell, as in the second fuel cell, the catalyst layers 23 and 33 contain the catalyst supported on the catalyst carrier containing at least one of the above-described fullerene residue and its derivative. You may do so.
[0056]
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be variously modified. For example, in the above-described embodiment, a case where a derivative of a fullerene residue to which a functional group capable of dissociating a proton is attached is used for the electrolyte layer 10 has been described. By attaching a functional group other than the functional group, other functions such as insulation may be improved.
[0057]
Further, in the above embodiment, the material and structure of each component are specifically described, but other materials and structures may be used. For example, although the supply of air to the oxidant electrode 30 is performed by natural ventilation, it may be forcibly supplied using a pump or the like. In that case, an oxidizing gas containing oxygen other than air may be supplied. Further, the hydrogen gas is circulated and supplied to the fuel electrode 20 by a pump or the like. However, the hydrogen gas may be supplied using a hydrogen storage alloy or the like, and a liquid fuel such as an aqueous methanol solution or an aqueous ethanol solution may be supplied. It may be.
[0058]
Further, in the above embodiment, both the fuel electrode 20 and the oxidant electrode 30 have the water-repellent layer 22, but the fuel electrode 20 does not necessarily have to be provided. At the oxidizer electrode 30, water is generated by the reaction, so that it is preferable to provide the water-repellent layer 32. However, when the fuel electrode 20 does not need moisture in the electrolyte layer 10, it is not necessary to repel water. .
[0059]
In addition, in the above embodiment, the catalyst carrier containing the fullerene residue or its derivative is used for both the fuel electrode 20 and the oxidant electrode 30. However, both the fuel electrode 20 and the oxidant electrode 30 are used. Although the water repellent layers 22 and 32 containing a fullerene residue or a derivative thereof as a conductive agent are provided, only one of the fuel electrode 20 and the oxidant electrode 30 may be used.
[0060]
Furthermore, in the above embodiment, the description has been given of the single-cell fuel cell. However, the present invention can be applied to a stacked fuel cell in which a plurality of cells are stacked.
[0061]
In addition, in the above-described embodiment, the case where the electrolyte layer 10 of the present invention is used for a fuel cell has been described. However, the electrolyte layer 10 can be widely applied to an electrochemical element or the like that requires proton conductivity. Can be used.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the electrolyte or the fuel cell of the present invention, the residue and its derivative generated in the process of producing fullerene, or the five- and six-membered rings of carbon are three-dimensionally arranged and closed. Carbon compound having a molecular structure that does not form a space, or a carbon compound having a non-peak-like distribution derived from an amorphous structure in a region where 2θ in the X-ray diffraction spectrum is 30 ° or less, Good proton conductivity can be ensured even without water, and it can be manufactured at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a characteristic diagram showing an X-ray diffraction pattern of a fullerene residue used for an electrolyte according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a TEM photograph showing a crystal structure of a fullerene residue used in the electrolyte according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a fuel cell according to one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electrolyte layer, 20 ... Fuel electrode, 21, 31 ... Base, 22, 32 ... Water-repellent layer, 23, 33 ... Catalyst layer, 30 ... Oxidant electrode, 40 ... Exterior member, 41 ... Fuel chamber, 42 ... Oxidation Drug chambers, 43, 44 ... circulation holes.
