JP2006261004A - Fuel cell and fuel cell system - Google Patents

Fuel cell and fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP2006261004A
JP2006261004A JP2005078741A JP2005078741A JP2006261004A JP 2006261004 A JP2006261004 A JP 2006261004A JP 2005078741 A JP2005078741 A JP 2005078741A JP 2005078741 A JP2005078741 A JP 2005078741A JP 2006261004 A JP2006261004 A JP 2006261004A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
electrolyte membrane
acid group
electrolyte
mea
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005078741A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4821147B2 (en
Inventor
Takumi Taniguchi
拓未 谷口
Manabu Kato
加藤  学
Mitsuyasu Kawahara
光泰 川原
Masayoshi Takami
昌宜 高見
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2005078741A priority Critical patent/JP4821147B2/en
Publication of JP2006261004A publication Critical patent/JP2006261004A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4821147B2 publication Critical patent/JP4821147B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell capable of improving durability while restraining lowering of power generation property, and a fuel cell system equipped with the fuel cell. <P>SOLUTION: The fuel cell 100 is provided with an electrolyte-electrode assembly 10 composed of an electrolyte film 11 and electrodes 12, 13 arranged on both side of the electrolyte film 11. The electrolyte film contains a sulfonic acid group, and ions having a property of decomposing hydrogen peroxide, and an acidic group relatively weak acidic than sulfonic acid and/or inorganic acid are provided to a constituent member out of constituent members 11, 12, 13, 16a, 16b, and/or between the constituent members 11, 12, 13, 16a, 16b. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池及び燃料電池システムに関し、特に、発電性能の低下を抑制しつつ耐久性を向上させることが可能な燃料電池及び燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell and a fuel cell system, and more particularly to a fuel cell and a fuel cell system capable of improving durability while suppressing a decrease in power generation performance.

燃料電池は、電解質と、当該電解質の両側に配置される電極(カソード及びアノード)とを備える膜電極接合体(以下において、「MEA(Membrane Electrode Assembly)」と記述する。)における電気化学反応により発生した電気エネルギーを、MEAの両側に配設されるセパレータを介して外部に取り出している。燃料電池の中でも、家庭用コージェネレーション・システムや自動車等に使用される固体高分子型燃料電池(以下において、「PEFC(Polymer Electrolyte Fuel Cell)」と記述する。)は、低温領域での運転が可能であり、80〜100℃の運転温度で使用されるのが一般的である。また、PEFCは、30〜40%の高いエネルギー変換効率を示し、起動時間が短く、かつシステムが小型軽量であることから、電気自動車や携帯用電源の最適な動力源として注目されている。   A fuel cell is based on an electrochemical reaction in a membrane electrode assembly (hereinafter referred to as “MEA (Membrane Electrode Assembly)”) including an electrolyte and electrodes (cathode and anode) disposed on both sides of the electrolyte. The generated electrical energy is taken out through separators disposed on both sides of the MEA. Among fuel cells, polymer electrolyte fuel cells (hereinafter referred to as “PEFC (Polymer Electrolyte Fuel Cell)”) used in household cogeneration systems, automobiles, etc., operate at low temperatures. This is possible and is typically used at an operating temperature of 80-100 ° C. In addition, PEFC has shown high energy conversion efficiency of 30 to 40%, has a short start-up time, and has a small and lightweight system. Therefore, PEFC has attracted attention as an optimal power source for electric vehicles and portable power sources.

PEFCのユニットセルは、電解質膜、少なくとも電極層を備えるカソード及びアノード、並びに、セパレータを含み、その理論起電力は1.23Vである。しかし、かかる低起電力では電気自動車等の動力源として不十分であるため、通常は、ユニットセルを直列に積層した積層体の積層方向両端にエンドプレート等を配置して構成されるスタック形態の燃料電池が使用されている。   A unit cell of PEFC includes an electrolyte membrane, a cathode and an anode including at least an electrode layer, and a separator, and has a theoretical electromotive force of 1.23V. However, since such a low electromotive force is insufficient as a power source for an electric vehicle or the like, the stack form is generally configured by disposing end plates or the like at both ends in the stacking direction of a stacked body in which unit cells are stacked in series. A fuel cell is used.

他方、燃料電池の発電時にユニットセル内で過酸化水素が生成され、この過酸化水素に起因するOHラジカルが起点となってMEAの高分子電解質を劣化させていることが明らかになりつつある。かかる劣化は、燃料電池の発電性能低下の一因となるため、MEA内の過酸化水素を低減することで上記劣化を抑制し、燃料電池の耐久性及び発電性能を向上させることが望まれている。   On the other hand, it is becoming clear that hydrogen peroxide is generated in the unit cell at the time of power generation of the fuel cell, and OH radicals originating from the hydrogen peroxide are the starting point, degrading the polymer electrolyte of MEA. Since such deterioration contributes to a decrease in the power generation performance of the fuel cell, it is desired to reduce the hydrogen peroxide in the MEA to suppress the deterioration and improve the durability and power generation performance of the fuel cell. Yes.

燃料電池の発電性能向上を目的とした技術は、これまでにいくつか開示されてきている。例えば、特許文献1には、酸素極にセリウム含有酸化物が備えられることを特徴とする固体高分子型燃料電池用電解質膜電極接合体に関する技術が開示されており、かかる構成とすることで、長時間運転した場合でも電池性能の低下が少ない固体高分子型燃料電池を提供することが可能になるとしている。また、特許文献2には、Ptを担持した担体にCeOを担持させて成ることを特徴とする燃料電池用カソード触媒に関する技術が開示されており、かかる触媒を用いることで、カソードにおける酸素の還元反応速度を上昇させることが可能になるとしている。さらに、特許文献3には、貴金属微粒子と少なくとも1種類以上の希土類酸化物微粒子との混合物である触媒を導電性担体に担持して形成される電極触媒に関する技術が開示されており、かかる触媒を用いることで、燃料電池の出力を向上させることができるとしている。
特開2004−327074号公報 特開2003−100308号公報 特開2004−197130号公報
Several techniques for improving the power generation performance of fuel cells have been disclosed so far. For example, Patent Document 1 discloses a technique related to an electrolyte membrane electrode assembly for a polymer electrolyte fuel cell, characterized in that the oxygen electrode is provided with a cerium-containing oxide. It is said that it becomes possible to provide a polymer electrolyte fuel cell with little deterioration in battery performance even when operated for a long time. Patent Document 2 discloses a technique related to a cathode catalyst for a fuel cell, characterized by comprising CeO 2 supported on a carrier supporting Pt. By using such a catalyst, oxygen at the cathode is disclosed. The reduction reaction rate can be increased. Furthermore, Patent Document 3 discloses a technique related to an electrode catalyst formed by supporting a catalyst, which is a mixture of noble metal fine particles and at least one kind of rare earth oxide fine particles, on a conductive carrier. By using it, the output of the fuel cell can be improved.
JP 2004-327074 A JP 2003-100308 A JP 2004-197130 A

しかし、特許文献1に開示されている技術により、PEFCのカソードにセリウム含有酸化物を含有させたとしても、特に、PEFCに炭化水素系の電解質膜(以下において、「HC膜」と記述することがある。)が備えられる場合には、性能低下抑制効果を長時間に亘って維持することは困難であるという問題があった。これは、HC膜が過酸化水素に起因するOHラジカルによって損傷されやすく、カソード内のセリウム含有酸化物のみでは、十分な過酸化水素分解効果が得られ難いためであると考えられる。また、特許文献2に開示されている技術により、CeOを備える触媒が混入されていれば、燃料電池の耐久性を向上させることが可能になるとも考えられる。しかし、かかる技術により、CeOを備える触媒を単に電極層へ混入させると、CeOから解離したCe4+が電解質膜中の電解質成分と塩を形成するため、電解質膜のプロトン伝導性能が低下する虞があるという問題があった。さらに、特許文献3に開示されている技術によっても、発電性能の低下を抑制しつつ燃料電池の耐久性を向上させることは困難であるという問題があった。 However, even if a cerium-containing oxide is contained in the cathode of the PEFC by the technique disclosed in Patent Document 1, a hydrocarbon-based electrolyte membrane (hereinafter referred to as “HC membrane” in the following) In the case of the above, there is a problem that it is difficult to maintain the performance deterioration suppressing effect for a long time. This is presumably because the HC film is easily damaged by OH radicals caused by hydrogen peroxide, and it is difficult to obtain a sufficient hydrogen peroxide decomposition effect only with the cerium-containing oxide in the cathode. Further, the technique disclosed in Patent Document 2, if it is contaminated with catalyst comprising CeO 2, would also be possible to improve the durability of the fuel cell. However, when a catalyst comprising CeO 2 is simply mixed into the electrode layer by such a technique, Ce 4+ dissociated from CeO 2 forms a salt with the electrolyte component in the electrolyte membrane, so that the proton conduction performance of the electrolyte membrane decreases. There was a problem of fear. Further, even with the technique disclosed in Patent Document 3, there is a problem that it is difficult to improve the durability of the fuel cell while suppressing a decrease in power generation performance.

そこで本発明は、発電性能の低下を抑制しつつ耐久性を向上させることが可能な燃料電池、及び、当該燃料電池を備える燃料電池システムを提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide a fuel cell which can improve durability, suppressing the fall of electric power generation performance, and a fuel cell system provided with the said fuel cell.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
請求項1に記載の発明は、電解質膜及び当該電解質膜の両側に配設される電極層を備える電解質・電極構造体を備え、電解質膜は、スルホン酸基を備えるとともに、過酸化水素分解性能を有するイオン、並びに、スルホン酸基よりも相対的に弱酸性の弱酸性基及び/又は無機粒子が、いずれかの構成部材及び/又は該構成部材間に備えられることを特徴とする、燃料電池により、上記課題を解決する。
In order to solve the above problems, the present invention takes the following means. That is,
The invention according to claim 1 comprises an electrolyte membrane and an electrolyte / electrode structure comprising an electrode layer disposed on both sides of the electrolyte membrane, the electrolyte membrane comprising a sulfonic acid group and hydrogen peroxide decomposition performance A fuel cell, characterized in that any of the constituent members and / or between the constituent members, and the weakly acidic group and / or the inorganic particles relatively weakly acidic than the sulfonic acid group are provided. Thus, the above problem is solved.

ここに、本発明において、電極層とは、燃料電池のMEAで起こる電気化学反応に寄与する触媒を備える層を意味し、具体的には、水素の酸化反応を生じさせるアノード電極層、及び、酸素の還元反応を生じさせるカソード電極層を意味している。また、電解質・電極構造体とは、上記MEAを意味している。さらに、本発明において、「スルホン酸基よりも相対的に弱酸性の弱酸性基を備える」とは、弱酸性基自体のほか、当該弱酸性基がH及びイオン(以下において、「A」と記述することがある。)に解離して生じるA が備えられる形態をも含む概念である。すなわち、例えば、上記弱酸性基がホスホン酸基である場合、スルホン酸基と弱酸性基とが備えられるとは、スルホン酸基と、−PO及び/又は−PO 2−とが備えられることを意味している。なお、電極層の酸化劣化を防ぐ等の観点から、当該弱酸性基は、電解質膜中に固定化されていることが好ましい。ここで、弱酸性基を固定化する方法の具体例としては、弱酸性基を固定化させたポリマと電解質成分とを混錬して電解質膜を作製する等の方法を挙げることができる。 Here, in the present invention, the electrode layer means a layer including a catalyst that contributes to an electrochemical reaction that occurs in the MEA of the fuel cell, specifically, an anode electrode layer that causes an oxidation reaction of hydrogen, and It means a cathode electrode layer that causes a reduction reaction of oxygen. The electrolyte / electrode structure means the MEA. Furthermore, in the present invention, “having a weakly acidic group that is relatively weaker than the sulfonic acid group” means that the weakly acidic group includes H + and ions (hereinafter referred to as “A . which may be described as ") occurring dissociates a -, which is a concept including a form in which is provided. That is, for example, when the weakly acidic group is a phosphonic acid group, a sulfonic acid group and a weak acid group and is provided includes a sulfonic acid group, -PO 3 H 2 and / or -PO 3 2-and is It is meant to be provided. Note that the weakly acidic group is preferably immobilized in the electrolyte membrane from the viewpoint of preventing oxidative degradation of the electrode layer. Here, as a specific example of the method of immobilizing the weakly acidic group, a method of preparing an electrolyte membrane by kneading the polymer having the weakly acidic group immobilized and the electrolyte component can be exemplified.

さらに、本発明にかかる燃料電池に備えられ得る無機粒子(「弱酸性基を持つ無機粒子」のこと。以下において同じ。)の具体例としては、BPO、Zr(HPO、C60(OH)等を挙げることができる。加えて、過酸化水素分解性能を有するイオンの具体例としては、遷移金属イオン・希土類金属イオン等を挙げることができる。当該イオンを生じ得る物質としては、Sc、Mn、Fe、Pt、Pd、Ni、Cr、Cu、Ce、Rb、Co、Ir、Ag、Au、Rh、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Os等からなる単体及び上記元素を含む化合物を挙げることができる。また、本発明において、構成部材とは、燃料電池のユニットセルを構成する部材のうち、セパレータを介して狭持される部材を意味している。すなわち、本発明の燃料電池にかかる当該ユニットセルに拡散層が備えられている場合には、電解質膜、アノード電極層、アノード拡散層、カソード電極層、及び、カソード拡散層が構成部材であり、構成部材間とは、上記各構成部材の間、アノード拡散層とセパレータとの間、及び、カソード拡散層とセパレータとの間を意味している。 Furthermore, specific examples of inorganic particles (“inorganic particles having a weakly acidic group” that can be provided in the fuel cell according to the present invention, the same applies hereinafter) include BPO 4 , Zr (HPO 4 ) 2 , C 60. (OH) n and the like can be mentioned. In addition, specific examples of ions having hydrogen peroxide decomposition performance include transition metal ions and rare earth metal ions. Substances that can generate such ions include Sc, Mn, Fe, Pt, Pd, Ni, Cr, Cu, Ce, Rb, Co, Ir, Ag, Au, Rh, Ti, Zr, Al, Hf, Ta, and Nb. , Os, and the like and compounds containing the above elements. Further, in the present invention, the constituent member means a member that is sandwiched via a separator among members constituting the unit cell of the fuel cell. That is, when the unit cell according to the fuel cell of the present invention is provided with a diffusion layer, the electrolyte membrane, the anode electrode layer, the anode diffusion layer, the cathode electrode layer, and the cathode diffusion layer are constituent members. The term “between constituent members” means between the constituent members described above, between the anode diffusion layer and the separator, and between the cathode diffusion layer and the separator.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の燃料電池において、弱酸性基が、ホスホン酸基、及び/又は、カルボン酸基であることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the fuel cell according to claim 1, wherein the weakly acidic group is a phosphonic acid group and / or a carboxylic acid group.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の燃料電池において、弱酸性基がカルボン酸基である場合、該カルボン酸基がキレート性を有することを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the fuel cell according to claim 2, wherein when the weakly acidic group is a carboxylic acid group, the carboxylic acid group has a chelating property.

請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池において、過酸化水素分解性能を有するイオンが、セリウムイオンであることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the fuel cell according to any one of the first to third aspects, the ion having hydrogen peroxide decomposition performance is a cerium ion.

請求項5に記載の発明は、電解質膜及び当該電解質膜の両側に配設される電極層を備える電解質・電極構造体を備え、電解質膜は、スルホン酸基と、スルホン酸基よりも相対的に弱酸性の弱酸性基及び/又は無機粒子とを備えるとともに、過酸化水素分解性能を有するイオンが、電解質・電極構造体へと供給されることを特徴とする、燃料電池システムにより、上記課題を解決する。   The invention according to claim 5 comprises an electrolyte membrane and an electrolyte / electrode structure comprising an electrode layer disposed on both sides of the electrolyte membrane, and the electrolyte membrane is more relative to the sulfonic acid group and the sulfonic acid group. The fuel cell system is characterized in that the above-mentioned problem is provided with a weakly acidic weakly acidic group and / or inorganic particles, and ions having hydrogen peroxide decomposition performance are supplied to the electrolyte / electrode structure. To solve.

ここに、本発明において、電極層、電解質・電極構造体、及び、過酸化水素分解性能を有するイオンは、上記請求項1に記載の発明と同じ意味である。また、本発明において、過酸化水素分解性能を有するイオンが電解質・電極構造体へと供給されていれば、その供給形態は特に限定されるものではない。当該供給形態の具体例としては、イオンを供給する手段を介して上記イオンが電解質・電極構造体へと供給される形態や、上記イオンを含有する液体燃料が電解質・電極構造体へと供給される形態等を挙げることができる。   Here, in the present invention, the electrode layer, the electrolyte / electrode structure, and the ions having hydrogen peroxide decomposing performance have the same meaning as in the first aspect of the present invention. In the present invention, as long as ions having hydrogen peroxide decomposition performance are supplied to the electrolyte / electrode structure, the supply form is not particularly limited. Specific examples of the supply form include a form in which the ions are supplied to the electrolyte / electrode structure via a means for supplying ions, and a liquid fuel containing the ions is supplied to the electrolyte / electrode structure. And the like.

請求項1に記載の発明によれば、電解質膜に、スルホン酸基よりも弱酸性の弱酸性基及び/又は無機粒子が備えられている。そのため、過酸化水素分解性能を有するイオン(以下において、「分解イオン」と記述する。)と上記弱酸性基からなる塩を形成させること、及び/又は、無機粒子により分解イオンを固定化することが可能になり、かかる分解イオンと塩を形成するスルホン酸基を低減することが可能になる。すなわち、上記構成とすることで、電解質膜のプロトン伝導性能の低下を抑制することが可能になる。一方、請求項1に記載の発明によれば、分解イオンが備えられるので、燃料電池の耐久性を向上させることが可能になる。したがって、請求項1に記載の発明によれば、発電性能の低下を抑制しつつ耐久性を向上させることが可能な、燃料電池を提供することが可能になる。   According to the first aspect of the present invention, the electrolyte membrane is provided with weakly acidic groups and / or inorganic particles that are weaker acidic than the sulfonic acid groups. Therefore, a salt composed of an ion having hydrogen peroxide decomposing ability (hereinafter referred to as “decomposed ion”) and the weakly acidic group is formed, and / or the decomposed ion is immobilized by inorganic particles. It becomes possible to reduce the sulfonic acid groups that form salts with such decomposed ions. That is, with the above configuration, it is possible to suppress a decrease in proton conduction performance of the electrolyte membrane. On the other hand, according to the first aspect of the invention, since the decomposition ions are provided, the durability of the fuel cell can be improved. Therefore, according to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a fuel cell capable of improving durability while suppressing a decrease in power generation performance.

請求項2に記載の発明によれば、弱酸性基として、ホスホン酸基、及び/又は、カルボン酸基が備えられている。これらの弱酸性基は電解質膜中に固定しやすい。そのため、請求項2に記載の発明によれば、発電性能の低下を抑制しつつ耐久性を向上させることが可能な燃料電池を、容易に提供することが可能になる。   According to invention of Claim 2, the phosphonic acid group and / or the carboxylic acid group are provided as a weakly acidic group. These weakly acidic groups are easy to fix in the electrolyte membrane. Therefore, according to the second aspect of the present invention, it is possible to easily provide a fuel cell capable of improving durability while suppressing a decrease in power generation performance.

請求項3に記載の発明によれば、弱酸性基がキレート性を有するカルボン酸基である。かかる形態の弱酸性基が電解質膜に備えられていれば、分解イオンを容易に取り込むことが可能になる。したがって、請求項3に記載の発明によれば、耐久性を向上させることが容易になる。   According to the invention described in claim 3, the weakly acidic group is a carboxylic acid group having chelating properties. If the weakly acidic group of such a form is provided in the electrolyte membrane, it becomes possible to take in decomposition ions easily. Therefore, according to the third aspect of the present invention, it is easy to improve the durability.

請求項4に記載の発明によれば、過酸化水素分解性能を有するセリウムイオンが備えられている。セリウムイオンは、良好な過酸化水素分解性能を有するため、かかる構成とすることで、発電性能の低下を抑制しつつ効果的に耐久性を向上させることが可能な燃料電池を提供することが可能になる。   According to invention of Claim 4, the cerium ion which has hydrogen peroxide decomposition | disassembly performance is provided. Since cerium ions have good hydrogen peroxide decomposition performance, such a configuration makes it possible to provide a fuel cell that can effectively improve durability while suppressing a decrease in power generation performance. become.

請求項5に記載の発明によれば、分解イオンが電解質・電極構造体へと供給されると、この分解イオンは、スルホン酸基と塩をほとんど形成することなく、弱酸性基及び/又は無機粒子により電解質膜中に固定されるため、電解質膜のプロトン伝導性能低下を抑制することが可能なる。また、上記分解イオンは、過酸化水素分解性能を有しているため、かかる構成とすることで、燃料電池システムの耐久性を向上させることが可能になる。さらに、上記分解イオンは弱酸性基及び/又は無機粒子により固定され、燃料電池外への溶出が抑制される。したがって、請求項5に記載の発明によれば、発電性能の低下を抑制しつつ耐久性を向上させることが可能な、燃料電池システムを提供することが可能になる。   According to the fifth aspect of the present invention, when decomposed ions are supplied to the electrolyte / electrode structure, the decomposed ions hardly form sulfonic acid groups and salts, and form weakly acidic groups and / or inorganic substances. Since the particles are fixed in the electrolyte membrane, it is possible to suppress a decrease in proton conduction performance of the electrolyte membrane. Moreover, since the said decomposition | disassembly ion has hydrogen peroxide decomposition | disassembly performance, it becomes possible to improve the durability of a fuel cell system by setting it as this structure. Furthermore, the decomposition ions are fixed by weakly acidic groups and / or inorganic particles, and elution to the outside of the fuel cell is suppressed. Therefore, according to the fifth aspect of the present invention, it is possible to provide a fuel cell system capable of improving durability while suppressing a decrease in power generation performance.

燃料電池の発電時には、電極層で過酸化水素が生じることが知られており、この過酸化水素に起因するOHラジカルによって、MEAを構成する電解質成分(例えば、スルホン酸基を含むNafion等。Nafionは米国デュポン社の登録商標。)が劣化する。これまでに、過酸化水素分解性能を有するイオンを溶出させる化合物(例えば、CeO、CePO等)をMEA内に含む構成の燃料電池に関する技術が開示されているが、従来技術における当該化合物の適用は、多くの場合、カソードにおける反応性向上を目的としたものに留まっている。一方、上記CeOやCePO等を備える構成とすれば、過酸化水素に起因する劣化を抑制し、燃料電池の耐久性を向上させることが可能になると考えられる。しかし、上記CeOやCePO等から溶出したイオンは、電解質成分のスルホン酸基と塩を形成するため、MEAのプロトン伝導性能が低下する虞がある。そのため、単に上記CeOやCePO等を備える構成とするのみでは、燃料電池の耐久性を向上させることが可能になる反面、発電性能が低下する虞がある。 It is known that hydrogen peroxide is generated in the electrode layer during power generation of the fuel cell, and an electrolyte component (for example, Nafion containing a sulfonic acid group or the like, such as Nafion containing sulfonic acid groups) by OH radicals resulting from the hydrogen peroxide. Is a registered trademark of DuPont, USA). So far, a technology related to a fuel cell having a structure containing a compound (for example, CeO 2 , CePO 4, etc.) that elutes ions having hydrogen peroxide decomposition performance in the MEA has been disclosed. Applications often remain aimed at improving the reactivity at the cathode. On the other hand, if it is configured to include CeO 2 , CePO 4, or the like, it is considered that deterioration due to hydrogen peroxide can be suppressed and the durability of the fuel cell can be improved. However, ions eluted from the CeO 2 or CePO 4 form a salt with the sulfonic acid group of the electrolyte component, so that there is a possibility that the proton conducting performance of the MEA may be lowered. For this reason, merely by using the CeO 2 , CePO 4, or the like, the durability of the fuel cell can be improved, but the power generation performance may be reduced.

本発明はかかる観点からなされたものであり、その要旨は、燃料電池の電解質膜を、スルホン酸基と、当該スルホン酸基よりも弱酸性の弱酸性基、及び/又は、無機粒子とを備える構成とすることにある。かかる構成とすることで、上記弱酸性基、及び/又は、無機粒子により過酸化水素分解性能を有するイオンを電解質膜に固定化することが可能になり、発電性能の低下を抑制しつつ耐久性を向上させ得る燃料電池、及び、燃料電池システムを提供することが可能になる。   The present invention has been made from such a viewpoint, and the gist thereof includes a sulfonic acid group, a weakly acidic group weaker acidic than the sulfonic acid group, and / or inorganic particles. It is in the configuration. By adopting such a configuration, it becomes possible to fix ions having hydrogen peroxide decomposition performance to the electrolyte membrane by the weakly acidic group and / or inorganic particles, and durability while suppressing a decrease in power generation performance. It is possible to provide a fuel cell and a fuel cell system that can improve the fuel efficiency.

以下に図面を参照しつつ、本発明の燃料電池、及び、燃料電池システムについてさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the fuel cell and the fuel cell system of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings.

まず、本発明の特徴を明確にするため、従来の燃料電池に備えられるMEAについて、概説する。
図7は、従来の燃料電池に備えられるMEAの一部、及び、従来の燃料電池を示す概略図である。図7(A)及び(B)は、MEAの一部を拡大して概略的に示す断面図であり、図7(C)は、従来の燃料電池を概略的に示す断面図である。なお、図7(A)及び(B)では、カソード電極層にリン酸セリウムが備えられる場合を示している。
First, in order to clarify the features of the present invention, an outline of an MEA provided in a conventional fuel cell will be outlined.
FIG. 7 is a schematic view showing a part of an MEA provided in a conventional fuel cell and a conventional fuel cell. 7A and 7B are cross-sectional views schematically showing an enlarged part of the MEA, and FIG. 7C is a cross-sectional view schematically showing a conventional fuel cell. 7A and 7B show the case where the cathode electrode layer is provided with cerium phosphate.

図7(A)に示すように、従来の燃料電池に備えられるMEA90は、含フッ素イオン交換樹脂(例えば、Nafion等)を含む電解質膜91と、当該電解質膜91の両側に配設されるアノード電極層92及びカソード電極層93とを備えている。そして、かかるMEA90の両側に、さらにアノード拡散層16a、カソード拡散層16b、セパレータ17、17が配設されることにより、燃料電池900が構成される(図7(C)参照)。燃料電池900のセパレータ17、17には、アノード拡散層16aと対向すべき面にアノード反応ガス流路18a、18a、…が、カソード拡散層16bと対向すべき面にカソード反応ガス流路18b、18b、…が形成され、さらに、冷却媒体流路19、19、…が形成されている。   As shown in FIG. 7A, the MEA 90 provided in the conventional fuel cell includes an electrolyte membrane 91 containing a fluorine-containing ion exchange resin (for example, Nafion) and anodes disposed on both sides of the electrolyte membrane 91. An electrode layer 92 and a cathode electrode layer 93 are provided. The anode diffusion layer 16a, the cathode diffusion layer 16b, and the separators 17 and 17 are further disposed on both sides of the MEA 90, thereby forming a fuel cell 900 (see FIG. 7C). The separators 17 and 17 of the fuel cell 900 have anode reaction gas channels 18a, 18a,... On the surface to be opposed to the anode diffusion layer 16a, and cathode reaction gas channels 18b, 18b on the surface to be opposed to the cathode diffusion layer 16b. Are formed, and further, coolant flow paths 19, 19,... Are formed.

カソード電極層93に供給されるカソード反応ガス(以下において、「空気」と記述する。)は加湿されている一方、当該カソード電極層93では電気化学反応(酸素の還元反応)により水(水蒸気)が生成されるため、カソード電極層93には水が存在し得る。したがって、当該カソード電極層93に存在するリン酸セリウム(以下において、「CePO」と記述する。)は、Ce3+とPO 3−とに解離し得る(図7(A)参照)。一方、電解質膜91は、プロトン伝導性能を発現させるため含水されている。かかる電解質膜91には、スルホン酸基−SOHが備えられており、スルホン酸基は、水の存在下で、Hと−SO とに解離し得る(図7(A)参照)。カソード電極層93に存在する上記Ce3+は、当該カソード電極層93にて発生した過酸化水素を分解し、電解質成分の劣化(酸化劣化)を抑制する一方、このCe3+は水の存在下で容易に移動可能であるため、電解質膜91へと移動する。また、同様にして、上記Hもカソード電極層93へと移動する。そして、Ce3+が電解質膜91へ、Hが電解質膜91へ、それぞれ移動すると、電解質膜91に含まれる−SO とCe3+とが塩を形成する一方、カソード電極層93へと移動したHは、当該カソード電極層93に含まれるPO 3−と結合し、リン酸が生成される(図7(B)参照)。 While the cathode reaction gas (hereinafter referred to as “air”) supplied to the cathode electrode layer 93 is humidified, water (water vapor) is generated in the cathode electrode layer 93 by an electrochemical reaction (oxygen reduction reaction). Thus, water may be present in the cathode electrode layer 93. Therefore, cerium phosphate (hereinafter referred to as “CePO 4 ”) present in the cathode electrode layer 93 can be dissociated into Ce 3+ and PO 4 3− (see FIG. 7A). On the other hand, the electrolyte membrane 91 is water-containing in order to develop proton conduction performance. The electrolyte membrane 91 is provided with a sulfonic acid group —SO 3 H, and the sulfonic acid group can be dissociated into H + and —SO 3 — in the presence of water (see FIG. 7A). ). The Ce 3+ present in the cathode electrode layer 93 decomposes the hydrogen peroxide generated in the cathode electrode layer 93 and suppresses deterioration (oxidation deterioration) of the electrolyte component, while Ce 3+ is present in the presence of water. Since it can be easily moved, it moves to the electrolyte membrane 91. Similarly, the above H + also moves to the cathode electrode layer 93. Then, when Ce 3+ moves to the electrolyte membrane 91 and H + moves to the electrolyte membrane 91, —SO 3 and Ce 3+ contained in the electrolyte membrane 91 form a salt, while moving to the cathode electrode layer 93. The H + is combined with PO 4 3− contained in the cathode electrode layer 93 to generate phosphoric acid (see FIG. 7B).

このようにして、−SO とCe3+とからなる塩が形成されると、電解質膜91のプロトン伝導性能が低下するため、燃料電池900の発電性能が低下する。すなわち、従来の技術によれば、耐久性を向上させるためにCe3+等の分解イオンを導入すると、燃料電池の発電性能が低下する虞があるという問題があった。さらに、カソード電極層93においてリン酸が生成されると、このリン酸は液体であることから系外へと排出されやすい。すなわち、従来の燃料電池では、酸性の液体であるリン酸(以下において、「酸性廃液」と記述する。)が排出されやすいため、環境上好ましくないという問題があった。 In this way, when a salt composed of —SO 3 and Ce 3+ is formed, the proton conducting performance of the electrolyte membrane 91 is lowered, and thus the power generation performance of the fuel cell 900 is lowered. That is, according to the conventional technology, there is a problem that the power generation performance of the fuel cell may be deteriorated when decomposition ions such as Ce 3+ are introduced in order to improve durability. Further, when phosphoric acid is generated in the cathode electrode layer 93, the phosphoric acid is liquid and thus is easily discharged out of the system. That is, in the conventional fuel cell, phosphoric acid which is an acidic liquid (hereinafter referred to as “acidic waste liquid”) is easily discharged, which is unfavorable for the environment.

他方、かかる問題を改善するため、スルホン酸基よりも弱酸性の弱酸性基(例えば、ホスホン酸基等。)をアノード電極層及び/又はカソード電極層へ添加し、当該弱酸性基と分解イオンとからなる塩を形成させることで、スルホン酸基と塩を形成し得る分解イオンを低減することも考えられる。しかし、単にホスホン酸基等を添加するのみでは、当該ホスホン酸基により電極が被毒するため、かかる手段によっても、発電性能の低下を抑制しつつ耐久性を向上させることは困難である。そこで、本発明では、スルホン酸基よりも弱酸性の弱酸性基及び/又は無機粒子を電解質膜中に固定させることで、発電性能の低下を抑制しつつ耐久性を向上させることが可能な、燃料電池、及び、燃料電池システムを提供する。   On the other hand, in order to improve such a problem, a weakly acidic group (for example, a phosphonic acid group) that is weaker than the sulfonic acid group is added to the anode electrode layer and / or the cathode electrode layer, and the weakly acidic group and decomposed ions are added. It is also conceivable to reduce decomposition ions capable of forming a salt with a sulfonic acid group by forming a salt consisting of However, simply adding a phosphonic acid group or the like causes the electrode to be poisoned by the phosphonic acid group. Therefore, it is difficult to improve durability while suppressing a decrease in power generation performance even by such means. Therefore, in the present invention, by fixing weakly acidic groups and / or inorganic particles that are weaker than sulfonic acid groups in the electrolyte membrane, it is possible to improve durability while suppressing a decrease in power generation performance. A fuel cell and a fuel cell system are provided.

1.燃料電池の構成
1.1.第1実施形態
図1は、第1実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられるMEAの一部、及び、本発明の燃料電池を示す概略図である。図1(A)は、MEAの一部を拡大して概略的に示す断面図であり、図1(B)は、本発明の燃料電池を概略的に示す断面図である。なお、第1実施形態にかかる本発明の燃料電池において、従来の燃料電池と同様の構成を採る部材には、図7にて使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。
1. Configuration of fuel cell 1.1. First Embodiment FIG. 1 is a schematic view showing a part of an MEA provided in a fuel cell of the present invention according to a first embodiment and the fuel cell of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing an enlarged part of the MEA, and FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing the fuel cell of the present invention. In the fuel cell according to the first embodiment of the present invention, members having the same configurations as those of the conventional fuel cell are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. 7, and description thereof will be omitted as appropriate.

図1(A)に示すように、第1実施形態にかかるMEA10は、スルホン酸基−SOH及びホスホン酸セリウム基−(POCeを備える電解質膜11と、当該電解質膜11の両側に配設されるアノード電極層12及びカソード電極層13とを備えている。そして、かかるMEA10の両側に、さらにアノード拡散層16a、カソード拡散層16b、セパレータ17、17が配設されることにより、本発明の燃料電池100が構成される(図1(B)参照)。燃料電池100の運転時には、加湿された反応ガスがMEA10へと供給されると共に、当該MEA10にて起こる電気化学反応により水が生成されるため、MEA10には水が存在している。なお、本実施形態において、電解質膜11に備えられるホスホン酸セリウム基は、電解質膜11に備えられるポリマ上に固定化されている。 As shown in FIG. 1A, the MEA 10 according to the first embodiment includes an electrolyte membrane 11 including a sulfonic acid group —SO 3 H and a phosphonic acid cerium group — (PO 3 ) 2 Ce, and the electrolyte membrane 11. An anode electrode layer 12 and a cathode electrode layer 13 are provided on both sides. The anode diffusion layer 16a, the cathode diffusion layer 16b, and the separators 17 and 17 are further disposed on both sides of the MEA 10, thereby constituting the fuel cell 100 of the present invention (see FIG. 1B). When the fuel cell 100 is in operation, the humidified reaction gas is supplied to the MEA 10 and water is generated by an electrochemical reaction that occurs in the MEA 10, so water is present in the MEA 10. In this embodiment, the cerium phosphonate group provided in the electrolyte membrane 11 is immobilized on the polymer provided in the electrolyte membrane 11.

本発明にかかるMEA10には水が存在するため、電解質膜11に含まれるスルホン酸基は、−SO とHとに解離し得るとともに、同ホスホン酸セリウム基は、−(PO 2−とCe4+とに解離し得る。ここで、かかるCe4+は過酸化水素分解性能を有している。そのため、Ce4+がカソード触媒層93等で発生した過酸化水素を分解することで、電解質成分の劣化が抑制されるため、燃料電池の耐久性を向上させることが可能になる。 Since water is present in the MEA 10 according to the present invention, the sulfonic acid group contained in the electrolyte membrane 11 can be dissociated into —SO 3 and H +, and the phosphonic acid cerium group is represented by — (PO 3 2 - ) Can dissociate into 2 and Ce 4+ . Here, such Ce 4+ has hydrogen peroxide decomposition performance. Therefore, Ce 4+ decomposes the hydrogen peroxide generated in the cathode catalyst layer 93 and the like, so that deterioration of the electrolyte component is suppressed, so that the durability of the fuel cell can be improved.

電解質膜11に備えられるCe4+は、塩の形態で存在可能である一方、当該電解質膜11には−SO と−(PO 2−とが備えられるため、Ce4+はこれらと結合し得る。ここで、かかる結合反応は平衡反応になると考えられるが、Ce4+は、弱酸性基から解離して生じる−(PO 2−と選択的に結合する。すなわち、上記構成とすることで、Ce4+が電解質膜11中に存在しても、当該Ce4+と−SO とによる塩の形成を抑制することが可能になるため、本発明によれば、プロトン伝導性低下に起因する発電性能の低下を抑制することが可能になる。 Ce 4+ provided in the electrolyte membrane 11 can exist in the form of a salt, while the electrolyte membrane 11 is provided with —SO 3 and — (PO 3 2− ) 2, and thus Ce 4+ Can be combined. Here, although such a binding reaction is considered to be an equilibrium reaction, Ce 4+ selectively binds to — (PO 3 2− ) 2 generated by dissociation from a weakly acidic group. That is, with the above configuration, even when Ce 4+ is present in the electrolyte membrane 11, it is possible to suppress the formation of a salt by the Ce 4+ and —SO 3 —. Therefore, it is possible to suppress a decrease in power generation performance due to a decrease in proton conductivity.

また、本発明によれば、ホスホン酸基が電解質膜内のポリマ又は無機粒子上に固定化されているため、当該ホスホン酸基の電解質膜外への排出を抑制することが可能になる。したがって、かかる形態とすれば、酸性廃液の発生を抑制することが可能になり、かつ、電極の被毒を防止することが可能になる。   In addition, according to the present invention, since the phosphonic acid groups are immobilized on the polymer or inorganic particles in the electrolyte membrane, it is possible to suppress the discharge of the phosphonic acid groups to the outside of the electrolyte membrane. Therefore, if it is set as this form, it will become possible to suppress generation | occurrence | production of acidic waste liquid, and it will become possible to prevent poisoning of an electrode.

他方、上述のように、本実施形態にかかる電解質膜11には、ホスホン酸セリウム基が備えられ、このホスホン酸セリウム基は、耐熱性向上性能をも備えている。そのため、かかる構成とすることで、上記効果に加え、耐熱性を向上させることが可能な燃料電池を提供することが可能になる。   On the other hand, as described above, the electrolyte membrane 11 according to the present embodiment is provided with a cerium phosphonate group, and this phosphonate cerium group also has heat resistance improving performance. Therefore, by adopting such a configuration, it becomes possible to provide a fuel cell capable of improving heat resistance in addition to the above effects.

1.2.第2実施形態
図2は、第2実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられるMEAの一部、及び、本発明の燃料電池を示す概略図である。図2(A)は、MEAの一部を拡大して概略的に示す断面図であり、図2(B)は、本発明の燃料電池を概略的に示す断面図である。なお、第2実施形態にかかる本発明の燃料電池において、上記第1実施形態にかかる燃料電池と同様の構成を採る部位には、図1にて使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。
1.2. 2nd Embodiment FIG. 2: is schematic which shows a part of MEA with which the fuel cell of this invention concerning 2nd Embodiment is equipped, and the fuel cell of this invention. FIG. 2A is a cross-sectional view schematically showing an enlarged part of the MEA, and FIG. 2B is a cross-sectional view schematically showing the fuel cell of the present invention. In the fuel cell of the present invention according to the second embodiment, parts having the same configuration as the fuel cell according to the first embodiment are given the same reference numerals as those used in FIG. Are omitted as appropriate.

図2(A)に示すように、第2実施形態にかかるMEA20は、スルホン酸基−SOH及びホスホン酸基−POを備える電解質膜21と、当該電解質膜21の両側に配設されるアノード電極層22及びカソード電極層23とを備え、カソード電極層23には、ホスホン酸セリウムCe(POが予め備えられている。そして、かかるMEA20の両側に、さらにアノード拡散層16a、カソード拡散層16b、セパレータ17、17が配設されることにより、本発明の燃料電池200が構成される(図2(B)参照)。なお、本実施形態において、電解質膜21に備えられるホスホン酸基は、電解質膜21内に備えられるポリマ上に固定化されている。 As shown in FIG. 2A, the MEA 20 according to the second embodiment includes an electrolyte membrane 21 having a sulfonic acid group —SO 3 H and a phosphonic acid group —PO 3 H 2 , and both sides of the electrolyte membrane 21. An anode electrode layer 22 and a cathode electrode layer 23 are provided, and the cathode electrode layer 23 is previously provided with cerium phosphonate Ce (PO 3 ) 2 . Further, the anode diffusion layer 16a, the cathode diffusion layer 16b, and the separators 17 and 17 are further provided on both sides of the MEA 20 to constitute the fuel cell 200 of the present invention (see FIG. 2B). In the present embodiment, the phosphonic acid group provided in the electrolyte membrane 21 is immobilized on a polymer provided in the electrolyte membrane 21.

上記第1実施形態の場合と同様に、本実施形態にかかるMEA20には水が存在するため、電解質膜21に含まれるスルホン酸基は、−SO とHとに解離し得るとともに、ホスホン酸基は、−(PO 2−)とHとに解離し得る。他方、第2実施形態にかかるMEA20では、カソード電極層23にホスホン酸セリウムが備えられており、このホスホン酸セリウムは、水の存在下でCe4+とPO 2−とに解離し得るため、カソード電極層23でCe4+が発生する。 As in the case of the first embodiment, since water is present in the MEA 20 according to this embodiment, the sulfonic acid group contained in the electrolyte membrane 21 can be dissociated into —SO 3 and H + , The phosphonic acid group can dissociate into — (PO 3 2− ) and H + . On the other hand, in the MEA 20 according to the second embodiment, the cathode electrode layer 23 is provided with cerium phosphonate, and this cerium phosphonate can be dissociated into Ce 4+ and PO 3 2− in the presence of water. Ce 4+ is generated in the cathode electrode layer 23.

上記の通り、カソード電極層23で発生したCe4+は、電解質膜21へと移動可能であり、電解質膜21へと移動してきたCe4+は、イオン−(PO 2−)と選択的に塩を形成し、イオン−SO とはほとんど塩を形成しない。すなわち、かかる形態とすれば、電解質膜のプロトン伝導性能を維持することが可能になる。したがって、第2実施形態によれば、耐久性を向上させつつ発電性能の低下を抑制し得る、燃料電池を提供することが可能になる。 As described above, Ce 4+ generated in the cathode electrode layer 23 can move to the electrolyte membrane 21, and Ce 4+ that has moved to the electrolyte membrane 21 is selectively salted with ions − (PO 3 2− ). forming a ion -SO 3 - and does not form a little salt. That is, with this configuration, it is possible to maintain the proton conduction performance of the electrolyte membrane. Therefore, according to the second embodiment, it is possible to provide a fuel cell that can suppress a decrease in power generation performance while improving durability.

以上、第1実施形態及び第2実施形態にかかる説明では、便宜上、スルホン酸基よりも相対的に弱酸性の弱酸性基が備えられる形態について記述したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、無機粒子が備えられる形態であっても良い。無機粒子が備えられていれば、当該無機粒子は弱酸性基を有しているため、例えば上記Ce4+を無機粒子によって固定化することが可能になる。すなわち、本発明は、無機粒子の形態であるか否かを問わず、上記弱酸性基が備えられる形態であれば良い。したがって、かかる形態であっても、プロトン伝導性低下に起因する発電性能の低下を抑制し得る燃料電池を提供することが可能になる。 As mentioned above, in the description concerning 1st Embodiment and 2nd Embodiment, although the form provided with the weak acid group relatively weakly acidic rather than a sulfonic acid group was described for convenience, this invention is limited to the said form. It may be in a form in which inorganic particles are provided. If the inorganic particles are provided, the inorganic particles have weakly acidic groups, and thus, for example, the Ce 4+ can be immobilized by the inorganic particles. That is, the present invention may be in any form provided with the weakly acidic group, regardless of whether it is in the form of inorganic particles. Therefore, even in such a form, it is possible to provide a fuel cell that can suppress a decrease in power generation performance due to a decrease in proton conductivity.

2.燃料電池システムの構成
図3は、本発明の燃料電池システムに備えられるMEAの一部、及び、本発明の燃料電池システムに備えられる燃料電池の形態例を示す概略図であり、図3(A)は、MEAの一部を拡大して概略的に示す断面図、図3(B)は、本発明の燃料電池システムに備えられる燃料電池の形態例を示す断面図である。一方、図4は、本発明の燃料電池システムに備えられる燃料電池スタックの一部、及び、本発明の燃料電池システムの形態例を示す概略図であり、図4(A)は、燃料電池スタックの一部を拡大して概略的に示す断面図、図4(B)は、本発明の燃料電池システムの形態例を概略的に示す図である。図3及び図4において、第2実施形態にかかる燃料電池と同様の構成を採る部材には、図2にて使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。以下、図3及び図4を参照しつつ、本発明の燃料電池システムについて説明する。
2. Configuration of Fuel Cell System FIG. 3 is a schematic diagram showing a part of the MEA provided in the fuel cell system of the present invention and an example of the form of the fuel cell provided in the fuel cell system of the present invention. ) Is a cross-sectional view schematically showing an enlarged part of the MEA, and FIG. 3B is a cross-sectional view showing an example of a fuel cell provided in the fuel cell system of the present invention. On the other hand, FIG. 4 is a schematic view showing a part of the fuel cell stack provided in the fuel cell system of the present invention and an example of the form of the fuel cell system of the present invention, and FIG. FIG. 4B is a diagram schematically showing an example of a fuel cell system according to the present invention. 3 and 4, members having the same configuration as that of the fuel cell according to the second embodiment are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. 2, and description thereof is omitted as appropriate. Hereinafter, the fuel cell system of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図3(A)に示すように、本実施形態にかかるMEA30は、スルホン酸基−SOH及びホスホン酸基−POを備える電解質膜21と、当該電解質膜21の両側に配設されるアノード電極層32及びカソード電極層33とを備えている。そして、かかるMEA30の両側に、さらにアノード拡散層16a、カソード拡散層16b、セパレータ17、17が配設されることにより、本実施形態にかかる燃料電池300が構成される(図3(B)参照)。 As shown in FIG. 3A, the MEA 30 according to this embodiment is provided with an electrolyte membrane 21 having a sulfonic acid group —SO 3 H and a phosphonic acid group —PO 3 H 2 , and both sides of the electrolyte membrane 21. The anode electrode layer 32 and the cathode electrode layer 33 are provided. The anode diffusion layer 16a, the cathode diffusion layer 16b, and the separators 17 and 17 are further disposed on both sides of the MEA 30 to configure the fuel cell 300 according to the present embodiment (see FIG. 3B). ).

一方、図4(A)に示すように、本発明の燃料電池システムに備えられる燃料電池300、300、…は、積層されることにより燃料電池スタック350を構成している。そして、図4(B)に示すように、本発明の燃料電池システム1000は、燃料電池スタック350と、水素含有物質(以下において、「水素」と記述する。)が循環供給される循環系のアノードライン510と、酸素含有物質(以下において、「空気」と記述する。)が供給される循環系のカソードライン520とを備え、アノードライン510には、イオン添加手段590が備えられている。本実施形態にかかるイオン添加手段590は、内周面全体にCeコートが施された、アノードライン510の一部を構成する配管であり、当該イオン添加手段590(以下において、「配管590」と記述することがある。)は、循環系のアノードライン510における上流側の一部を構成している。当該配管590のCeコートは、重力方向下方(例えば、配管590の重力方向下半分等)に位置する部位に多く施されており、燃料電池の発電時にFCスタック内の電解質膜から溶出する酸(例えば、硫酸等)が上記配管590の内周面に施されたCeコートと接触することにより、過酸化水素分解性能を有するCe4+が溶出する。そして、配管590の内周面から溶出したCe4+が、循環系のアノードライン510を介してFCスタック350の各MEA30、30、…へと供給されることで、MEA30、30、…内の過酸化水素を分解し、電解質膜の劣化を抑制している。なお、図4(B)において、矢印は、MEA30、30、…へと供給される物質、及び、MEA30、30、…から排出される物質の進行方向を概略的に示している。 On the other hand, as shown in FIG. 4A, the fuel cells 300, 300,... Included in the fuel cell system of the present invention constitute a fuel cell stack 350 by being stacked. As shown in FIG. 4B, the fuel cell system 1000 of the present invention includes a fuel cell stack 350 and a circulation system in which a hydrogen-containing substance (hereinafter referred to as “hydrogen”) is circulated and supplied. The anode line 510 includes a circulation system cathode line 520 to which an oxygen-containing substance (hereinafter referred to as “air”) is supplied, and the anode line 510 includes an ion addition means 590. The ion addition means 590 according to the present embodiment is a pipe constituting a part of the anode line 510 with Ce coating applied to the entire inner peripheral surface. The ion addition means 590 (hereinafter referred to as “pipe 590”). May constitute part of the upstream side of the anode line 510 of the circulation system. Ce coating of the pipe 590 is often applied to a portion located in the lower part of the gravity direction (for example, the lower half of the pipe 590 in the gravity direction), and the acid eluted from the electrolyte membrane in the FC stack during power generation of the fuel cell ( For example, when sulfuric acid or the like comes into contact with the Ce coat applied to the inner peripheral surface of the pipe 590, Ce 4+ having hydrogen peroxide decomposition performance is eluted. Then, Ce 4+ eluted from the inner peripheral surface of the pipe 590 is supplied to each MEA 30, 30,... Of the FC stack 350 through the circulation system anode line 510, so that the excess in the MEA 30, 30,. Hydrogen oxide is decomposed to suppress deterioration of the electrolyte membrane. In FIG. 4B, the arrows schematically show the traveling direction of the substances supplied to the MEAs 30, 30,... And the substances discharged from the MEAs 30, 30,.

本発明の燃料電池システム1000において、上記形態でMEA30、30、…へと供給されたCe4+は、スルホン酸基−SOH及びホスホン酸基−POを備える電解質膜21へと達する。そうすると、上記第2実施形態にかかる燃料電池の場合と同様にして、Ce4+は−(PO 2−)と選択的に塩を形成する反面、−SO とはほとんど塩を形成しないため、各燃料電池300、300、…に備えられる電解質膜21、21、…のプロトン伝導性能を維持することが可能になる。したがって、本実施形態によれば、耐久性を向上させつつ発電性能の低下を抑制し得る、燃料電池を提供することが可能になる。 In the fuel cell system 1000 of the present invention, Ce 4+ supplied to the MEAs 30, 30,... In the above form reaches the electrolyte membrane 21 having a sulfonic acid group —SO 3 H and a phosphonic acid group —PO 3 H 2. . Then, as in the case of the fuel cell according to the second embodiment, Ce 4+ selectively forms a salt with- (PO 3 2− ), but hardly forms a salt with -SO 3 −. It is possible to maintain the proton conduction performance of the electrolyte membranes 21, 21,... Provided in each fuel cell 300, 300,. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide a fuel cell that can suppress a decrease in power generation performance while improving durability.

なお、第3実施形態にかかる上記説明では、スルホン酸基よりも相対的に弱酸性の弱酸性基が備えられる形態について記述したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、無機粒子が備えられる形態であっても良い。無機粒子が備えられていれば、当該無機粒子は弱酸性基を有しているため、例えば上記Ce4+を無機粒子によって固定化することが可能になる。したがって、かかる形態であっても、プロトン伝導性低下に起因する発電性能の低下を抑制し得る燃料電池を提供することが可能になる。 In the above description according to the third embodiment, a mode in which a weakly acidic group that is relatively weaker than a sulfonic acid group is described. However, the present invention is not limited to this mode, and inorganic particles are used. May be provided. If the inorganic particles are provided, the inorganic particles have weakly acidic groups, and thus, for example, the Ce 4+ can be immobilized by the inorganic particles. Therefore, even in such a form, it is possible to provide a fuel cell that can suppress a decrease in power generation performance due to a decrease in proton conductivity.

便宜上、本発明の燃料電池システムに関する説明では、循環系のアノードライン及びカソードラインが備えられている形態について記述したが、本発明の燃料電池システムが採り得る形態は当該形態に限定されるものではない。他の形態例としては、いずれか一方のみが循環系とされている形態や、非循環系のアノードライン及びカソードラインが備えられている形態等を挙げることができる。また、上記説明では、イオン添加手段がアノードラインの上流側にのみ備えられている形態について記述したが、本発明にかかるイオン添加手段が循環系のラインに備えられる場合には、その配置は当該ラインの下流側であっても良く、さらに、アノードライン及びカソードラインにイオン添加手段が備えられる形態であっても良い。なお、イオン添加手段が非循環系のラインに備えられる場合には、MEAへ効果的に分解イオンを供給可能とする観点から、当該ラインの上流側に配置することが好ましい。   For convenience, in the description of the fuel cell system of the present invention, the embodiment in which the circulation system anode line and the cathode line are provided has been described. However, the form that the fuel cell system of the present invention can take is not limited to the embodiment. Absent. Examples of other forms include a form in which only one of them is a circulation system, a form in which a non-circulation system anode line and cathode line are provided, and the like. In the above description, the mode in which the ion addition means is provided only on the upstream side of the anode line is described. However, when the ion addition means according to the present invention is provided in the circulation line, the arrangement is It may be on the downstream side of the line, and further, an ion adding means may be provided in the anode line and the cathode line. In addition, when an ion addition means is provided in a non-circulation system line, it is preferable to arrange | position to the upstream of the said line from a viewpoint of enabling supply of decomposition | disassembly ion to MEA effectively.

加えて、本発明の燃料電池システムにかかる上記説明では、イオン添加手段がアノードラインの一部を構成する配管である形態について記述したが、本発明においてMEAへ分解イオンを添加すべきイオン添加手段は、当該形態に限定されるものではない。他の形態の具体例としては、分解イオンを含む液体をアノードライン内及び/又はカソードライン内へ噴射することにより分解イオンの供給を可能にする形態等を挙げることができる。また、本発明にかかるイオン添加手段は、各燃料電池300、300、…へと接続されるアノードライン及び/又はカソードラインを解して分解イオンを供給する形態に限定されるものではなく、例えば、セパレータ17、17のMEA30側の表面に、Ceコートが施され、かかるCeコートに酸性液が接触して溶出されるCe4+がMEA30、30、…へと供給される形態等であっても良い。なお、本発明において、MEA30、30、…へセリウムイオンが供給される場合、当該セリウムイオンの価数は4に限定されるものではなく、価数が3のCe3+が供給される形態であっても良い。 In addition, in the above description of the fuel cell system of the present invention, the mode in which the ion adding means is a pipe constituting a part of the anode line is described. However, in the present invention, the ion adding means for adding decomposition ions to the MEA Is not limited to this form. As a specific example of the other form, there can be mentioned a form that enables supply of the decomposed ions by injecting a liquid containing decomposed ions into the anode line and / or the cathode line. Further, the ion addition means according to the present invention is not limited to a mode in which the decomposition ions are supplied through the anode lines and / or the cathode lines connected to the fuel cells 300, 300,. Further, the surface of the separators 17 and 17 on the MEA 30 side is coated with Ce, and Ce 4+ that is eluted by contact of the acidic liquid with the Ce coat is supplied to the MEAs 30, 30, etc. good. In the present invention, when cerium ions are supplied to the MEAs 30, 30,..., The valence of the cerium ions is not limited to 4, but Ce 3+ having a valence of 3 is supplied. May be.

3.電解質膜の製造方法
本発明にかかる電解質膜は、スルホン酸基と、スルホン酸基よりも弱酸性の弱酸性基及び/又は無機粒子とを備え、さらに、分解イオンを備えることが可能である。かかる電解質膜は、以下のようにして製造することが可能である。
3. Method for Producing Electrolyte Membrane The electrolyte membrane according to the present invention includes a sulfonic acid group, a weakly acidic group and / or inorganic particles that are weaker acid than the sulfonic acid group, and can further include decomposition ions. Such an electrolyte membrane can be manufactured as follows.

まず、プロパノールと、水又は極性有機溶媒(ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等)との混合物等により構成される有機溶媒と、スルホン酸基を備える電解質成分とを混ぜて溶融状態の電解質成分を調製する。そして、本発明にかかる燃料電池に、スルホン酸基及び上記弱酸性基が備えられる場合には、かかる溶融状態の電解質成分に、例えばホスホン酸セリウムの粉末、及び/又は、ホスホン酸基を有するポリマを分散させる等の方法により、本発明にかかる電解質膜を製造することが可能である。
一方で、本発明にかかる燃料電池に、スルホン酸基及び無機粒子が備えられる場合には、上記溶融状態の電解質成分に、BPO等の無機粒子を分散させる等の方法により、本発明にかかる電解質膜を製造することが可能になる。
First, an organic solvent composed of a mixture of propanol and water or a polar organic solvent (dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, etc.) and the like and an electrolyte component having a sulfonic acid group are mixed to prepare a molten electrolyte component. When the sulfonic acid group and the weakly acidic group are provided in the fuel cell according to the present invention, the molten electrolyte component includes, for example, cerium phosphonate powder and / or a polymer having a phosphonic acid group. It is possible to produce the electrolyte membrane according to the present invention by a method such as dispersion of the electrolyte.
On the other hand, when the sulfonic acid group and the inorganic particles are provided in the fuel cell according to the present invention, the present invention is applied by a method such as dispersing inorganic particles such as BPO 4 in the molten electrolyte component. An electrolyte membrane can be manufactured.

上記説明では、便宜上、スルホン酸基よりも弱酸性の弱酸性基としてホスホン酸基が備えられる形態について記述したが、本発明にかかる弱酸性基はホスホン酸に限定されるものではなく、スルホン酸基よりも弱酸性であり、かつ、電解質膜中に固定化可能なものであれば、他の弱酸性基であっても良い。本発明にかかる電解質膜に備えられ得る弱酸性基の他の具体例としては、カルボン酸基やボロン酸基等を挙げることができる。ただし、塩の形成のしやすさ、及び、電解質膜中への固定化が容易である等の観点から、本発明にかかる電解質膜は、ホスホン酸基及び/又はカルボン酸基を備える形態であることが好ましい。   In the above description, for convenience, a form in which a phosphonic acid group is provided as a weakly acidic group weaker than a sulfonic acid group has been described. However, the weakly acidic group according to the present invention is not limited to phosphonic acid, and sulfonic acid Other weakly acidic groups may be used as long as they are weakly acidic than the group and can be immobilized in the electrolyte membrane. Other specific examples of weakly acidic groups that can be provided in the electrolyte membrane according to the present invention include carboxylic acid groups and boronic acid groups. However, the electrolyte membrane according to the present invention has a form including a phosphonic acid group and / or a carboxylic acid group from the viewpoint of easy formation of a salt and easy immobilization in the electrolyte membrane. It is preferable.

ここで、本発明にかかる弱酸性基としてカルボン酸基を活用する場合、分解イオンを捕捉しやすい電解質膜とする観点から、キレート性を有するカルボン酸基であることが好ましい。カルボン酸基がキレート性を有していれば、分解イオンを挟み込む、又は、抱え込む形態で当該分解イオンを捕捉することが可能になるため、電解質膜内に分解イオンを留まらせることが可能になり、当該分解イオンによる耐久性向上効果を長期間に亘って発揮させることが可能になる。   Here, when utilizing a carboxylic acid group as a weakly acidic group concerning this invention, it is preferable that it is a carboxylic acid group which has chelate property from a viewpoint of setting it as an electrolyte membrane which is easy to capture | disassemble a decomposition ion. If the carboxylic acid group has chelating properties, it becomes possible to trap the decomposed ions in a form that sandwiches or holds the decomposed ions, so that the decomposed ions can remain in the electrolyte membrane. The durability improving effect by the decomposed ions can be exhibited over a long period of time.

また、本発明の燃料電池に関する上記説明では、分解イオンが電解質膜に備えられている形態、及び、当該分解イオンがカソード電極層に備えられている形態について記述したが、本発明の燃料電池は当該形態に限定されるものではなく、他の形態であっても良い。当該他の形態の具体例としては、アノード電極層に備えられる形態、アノード拡散層に備えられる形態、カソード拡散層に備えられる形態、電解質膜とアノード電極層との間に備えられる形態、電解質膜とカソード電極層との間に備えられる形態、アノード電極層とアノード拡散層との間に備えられる形態、カソード電極層とカソード拡散層との間に備えられる形態、アノード拡散層とセパレータとの間に備えられる形態、カソード拡散層とセパレータとの間に備えられる形態、及び、これら2以上の部位に備えられる形態等を挙げることができる。   In the above description of the fuel cell of the present invention, the form in which the decomposition ions are provided in the electrolyte membrane and the form in which the decomposition ions are provided in the cathode electrode layer are described. It is not limited to the said form, Other forms may be sufficient. Specific examples of the other forms include a form provided in the anode electrode layer, a form provided in the anode diffusion layer, a form provided in the cathode diffusion layer, a form provided between the electrolyte membrane and the anode electrode layer, and an electrolyte membrane. Provided between the cathode electrode layer and the anode diffusion layer, provided between the anode electrode layer and the anode diffusion layer, provided between the cathode electrode layer and the cathode diffusion layer, and between the anode diffusion layer and the separator. , A form provided between the cathode diffusion layer and the separator, a form provided in these two or more portions, and the like.

さらに、上記説明では、分解イオンがCeイオン(Ce3+、Ce4+)である場合について記述したが、本発明において過酸化水素分解性能を発現し得るイオンはこれらのイオンに限定されるものではなく、他のイオンであっても良い。過酸化水素分解性能を有するイオンの具体例としては、遷移金属イオン・希土類金属イオン等を挙げることができ、当該イオンを生じ得る物質としては、Sc、Mn、Fe、Pt、Pd、Ni、Cr、Cu、Ce、Rb、Co、Ir、Ag、Au、Rh、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Os等からなる単体及びこれらの元素を含む化合物を挙げることができる。ただし、過酸化水素分解性能を効果的に発現可能とする観点から、本発明にかかる燃料電池及び燃料電池システムには、Ce単体、Ce化合物、及び/又は、Ceイオンが備えられることが好ましい。 Furthermore, in the above description, the case where the decomposition ions are Ce ions (Ce 3+ , Ce 4+ ) has been described, but the ions capable of expressing the hydrogen peroxide decomposition performance in the present invention are not limited to these ions. Other ions may also be used. Specific examples of ions having the ability to decompose hydrogen peroxide include transition metal ions and rare earth metal ions, and examples of substances that can generate such ions include Sc, Mn, Fe, Pt, Pd, Ni, and Cr. , Cu, Ce, Rb, Co, Ir, Ag, Au, Rh, Ti, Zr, Al, Hf, Ta, Nb, Os and the like and compounds containing these elements. However, from the viewpoint of effectively expressing the hydrogen peroxide decomposition performance, it is preferable that the fuel cell and the fuel cell system according to the present invention include Ce simple substance, Ce compound, and / or Ce ions.

加えて、上記説明では、含フッ素イオン交換樹脂を含む電解質膜が備えられる形態の燃料電池について記述したが、本発明にかかる燃料電池に備えられる電解質膜はこれに限定されるものではなく、HC膜であっても好適に使用することが可能である。本発明によれば、HC膜中に分解イオンを固定化することが可能になるため、HC膜を備える燃料電池であっても、耐久性を効果的に向上させることが可能になる。   In addition, in the above description, a fuel cell in which an electrolyte membrane containing a fluorine-containing ion exchange resin is provided has been described, but the electrolyte membrane provided in the fuel cell according to the present invention is not limited to this, and HC Even a film can be suitably used. According to the present invention, it becomes possible to fix the decomposed ions in the HC film, so that even the fuel cell including the HC film can effectively improve the durability.

なお、便宜上、上記説明では、MEA側に反応ガス供給路が形成されている形態のセパレータを備える燃料電池について記述したが、本発明にかかる燃料電池が備え得るセパレータは当該形態に限定されるものではなく、例えば、MEA側に反応ガス供給路が形成されていないフラットタイプのセパレータであっても良い。かかる形態の燃料電池とする場合には、セパレータと当接すべき層(第1及び第2実施形態にかかる燃料電池ではアノード拡散層及びカソード拡散層)を、めっき法や発泡法等により製造されるステンレス鋼、チタン又はニッケル等の発泡金属、あるいは焼結金属等の多孔体により形成し、当該層に反応ガスが供給される形態の燃料電池とすれば良い。   For the sake of convenience, in the above description, the fuel cell including the separator in the form in which the reaction gas supply path is formed on the MEA side is described. However, the separator that can be included in the fuel cell according to the present invention is limited to the form. Instead, for example, a flat separator in which no reaction gas supply path is formed on the MEA side may be used. In the case of such a fuel cell, the layers to be brought into contact with the separator (the anode diffusion layer and the cathode diffusion layer in the fuel cells according to the first and second embodiments) are manufactured by a plating method, a foaming method, or the like. The fuel cell may be formed of a porous material such as a stainless steel, a foam metal such as titanium or nickel, or a sintered metal, and a reaction gas is supplied to the layer.

さらに、上記説明では、アノード拡散層及びカソード拡散層が備えられている形態の燃料電池について記述したが、アノード拡散層及び/又はカソード拡散層が備えられていなくとも良好な発電性能が得られる場合には、本発明にかかる燃料電池は、アノード拡散層及び/又はカソード拡散層が備えられていない形態であっても良い。   Furthermore, in the above description, a fuel cell having an anode diffusion layer and a cathode diffusion layer has been described. However, even when an anode diffusion layer and / or a cathode diffusion layer are not provided, good power generation performance can be obtained. Alternatively, the fuel cell according to the present invention may have a form in which the anode diffusion layer and / or the cathode diffusion layer is not provided.

1.試験用MEAの作製
1.1.電極層の作製
白金含有量45質量%の白金担持カーボン2.0gと、酸化セリウム(セリウム−ジルコニウム複合酸化物)0.1gと、水3gと、含フッ素イオン交換樹脂を10質量%含有するNafion溶液9gと、エタノール9gとを混合し、超音波ホモジナイザーで分散させることにより、触媒インクAを調整した。一方、酸化セリウム(セリウム−ジルコニウム複合酸化物)を含まない触媒インクBについても、上記と同様の方法により作製した。
1. Preparation of test MEA 1.1. Preparation of electrode layer 2.0 g of platinum-supporting carbon having a platinum content of 45% by mass, 0.1 g of cerium oxide (cerium-zirconium composite oxide), 3 g of water, and Nafion containing 10% by mass of a fluorine-containing ion exchange resin The catalyst ink A was prepared by mixing 9 g of the solution and 9 g of ethanol and dispersing with an ultrasonic homogenizer. On the other hand, catalyst ink B not containing cerium oxide (cerium-zirconium composite oxide) was also produced by the same method as described above.

1.2.電解質膜の作製
Udel社製のポリエーテルスルホンを50%スルホン化したスルホン化ポリエーテルスルホン10gを、N−メチル−2−ピロリドン90gに溶解し、かかる溶液を50℃・大気圧下で3日間放置した後、さらに24時間の真空乾燥を施すことにより、酸化防止剤を含まない電解質膜Xを作製した。
一方、Udel社製のポリエーテルスルホンを50%スルホン化したスルホン化ポリエーテルスルホン10g及び総質量に対する比率が10質量%となる量のリン系酸化防止剤を、N−メチル−2−ピロリドン90gに溶解し、かかる溶液を50℃・大気圧下で3日間放置した後、さらに24時間の真空乾燥を施すことにより、酸化防止剤を含む電解質膜Yを作製した。なお、電解質膜Yに備えられるリン系酸化防止剤には、スルホン酸基よりも相対的に弱酸性なホスホン酸基が含まれていた。
1.2. Preparation of Electrolyte Membrane 10 g of sulfonated polyethersulfone obtained by 50% sulfonation of Udel polyethersulfone was dissolved in 90 g of N-methyl-2-pyrrolidone, and the solution was allowed to stand at 50 ° C. and atmospheric pressure for 3 days. After that, an electrolyte membrane X containing no antioxidant was produced by further vacuum drying for 24 hours.
On the other hand, 10 g of sulfonated polyethersulfone obtained by 50% sulfonation of polyethersulfone manufactured by Udel Co., Ltd. and 90 g of N-methyl-2-pyrrolidone in an amount such that the ratio to the total mass is 10% by mass. After dissolution, the solution was allowed to stand at 50 ° C. and atmospheric pressure for 3 days, and further subjected to vacuum drying for 24 hours to produce an electrolyte membrane Y containing an antioxidant. Note that the phosphorous antioxidant provided in the electrolyte membrane Y contained a phosphonic acid group that was relatively weaker than the sulfonic acid group.

1.3.MEAの作製
上記電解質膜Xの両面に触媒インクBをスプレー塗布することにより比較例1にかかるMEAを、上記電解質膜Xの両面に触媒インクAをスプレー塗布することにより比較例2にかかるMEAを、上記電解質膜Yの両面に触媒インクBをスプレー塗布することにより比較例3にかかるMEAを、それぞれ作製する一方、上記電解質膜Yの両面に触媒インクAをスプレー塗布することにより実施例にかかるMEAを作製した。なお、実施例、比較例1、比較例2、及び、比較例3にかかる各MEAにおいて、アノードの白金担持比率は0.2mg/cmとし、カソードの白金担持比率は0.5mg/cmとした。
1.3. Preparation of MEA The MEA according to Comparative Example 1 was applied by spraying the catalyst ink B on both surfaces of the electrolyte membrane X, and the MEA according to Comparative Example 2 was applied by spraying the catalyst ink A on both surfaces of the electrolyte membrane X. The MEA according to Comparative Example 3 was produced by spray-coating the catalyst ink B on both surfaces of the electrolyte membrane Y, while the catalyst ink A was spray-coated on both surfaces of the electrolyte membrane Y. An MEA was produced. In each MEA according to the example, comparative example 1, comparative example 2, and comparative example 3, the anode platinum support ratio was 0.2 mg / cm 2 and the cathode platinum support ratio was 0.5 mg / cm 2. It was.

2.発電性能評価試験
上記実施例にかかるMEA、及び、比較例1にかかるMEAを用いて、発電性能評価試験を実施した。結果を図5にあわせて示す。なお、図5において、縦軸は電圧E(V)、横軸は電流密度I(A/cm)である。
2. Power Generation Performance Evaluation Test Using the MEA according to the above example and the MEA according to Comparative Example 1, a power generation performance evaluation test was performed. The results are shown in FIG. In FIG. 5, the vertical axis represents voltage E (V) and the horizontal axis represents current density I (A / cm 2 ).

図5より、比較例1にかかるMEA(以下において、「比較例1」と記述する。)の発電性能低下形態と、実施例にかかるMEA(以下において、「実施例」と記述する。)の発電性能低下形態との間に、大差はなかった。すなわち、酸化セリウム及び酸化防止剤を含む本発明の構成とすれば、これらを加えることに起因する発電性能の低下を抑制可能であることが確認された。   From FIG. 5, the power generation performance deterioration mode of the MEA according to Comparative Example 1 (hereinafter described as “Comparative Example 1”) and the MEA according to the example (hereinafter described as “Example”). There was no big difference with the power generation performance degradation form. That is, it was confirmed that if the configuration of the present invention including cerium oxide and an antioxidant is used, it is possible to suppress a decrease in power generation performance due to the addition of these.

3.リーク量測定試験
上記条件にて作製した各MEAの両面にカーボンクロスからなる拡散層を配設し、さらに、当該拡散層を狭持する形態で焼成カーボン製のセパレータを配設することにより作製した単セルを用いて、リーク量測定試験を行った。当該試験の条件を表1に示す。
3. Leak amount measurement test Prepared by disposing a diffusion layer made of carbon cloth on both sides of each MEA manufactured under the above conditions, and further disposing a calcined carbon separator in a form that sandwiches the diffusion layer. A leak amount measurement test was performed using a single cell. The test conditions are shown in Table 1.

Figure 2006261004

ここで、測定1は拡散によるリーク量の測定を目的とする一方、測定2は拡散と漏れによるリーク量の測定を目的としている。そして、測定1及び測定2のそれぞれの条件下で、0.3V、0.5V、0.7Vの電圧を単セルに印加した。
Figure 2006261004

Here, measurement 1 aims at measuring the amount of leakage due to diffusion, while measurement 2 aims at measuring the amount of leakage due to diffusion and leakage. And the voltage of 0.3V, 0.5V, and 0.7V was applied to the single cell under each condition of the measurement 1 and the measurement 2.

測定1及び測定2から漏れによるリーク量を導出する過程を、以下に説明する。
測定1及び測定2の各電圧に対する電流値を測定し、電圧と電流値との関係をプロットすることにより、下記関係式1におけるbを導出する。
I=aE+b (式1)
ここで、Iは電流(A)、Eは電圧(V)、aは直線の傾きを表す係数であり、bはリークしたガスによって生じる値(A)であると仮定する。
このようにして、測定1及び測定2によって求められるbを導出し、これらを下記式2のbへ代入すると、測定1におけるリーク量m1(mol)及び測定2におけるリーク量m2(mol)が算出される。
b×s=m×F×z (式2)
ここで、sは時間(sec)、mはリークしたガスのモル数(mol)、Fはファラデー定数、zは価数(H→2H+2eよりz=2)であり、s=60とした。
そして、上記式2より算出されるm1及びm2を下記式3へ代入することにより、リーク量M(mol)が算出される。
M=m2−m1 (式3)
The process of deriving the leak amount due to leakage from measurement 1 and measurement 2 will be described below.
B is derived in the following relational expression 1 by measuring the current value for each voltage in measurement 1 and measurement 2 and plotting the relationship between the voltage and the current value.
I = aE + b (Formula 1)
Here, it is assumed that I is a current (A), E is a voltage (V), a is a coefficient representing a slope of a straight line, and b is a value (A) generated by a leaked gas.
In this way, b obtained by the measurement 1 and the measurement 2 is derived, and when these are substituted into b in the following equation 2, the leak amount m1 (mol) in the measurement 1 and the leak amount m2 (mol) in the measurement 2 are calculated. Is done.
b * s = m * F * z (Formula 2)
Here, s is time (sec), m is the number of moles of the leaked gas (mol), F is a Faraday constant, z is a valence (z = 2 from H 2 → 2H + + 2e ), and s = 60 It was.
Then, by substituting m1 and m2 calculated from the above formula 2 into the following formula 3, the leak amount M (mol) is calculated.
M = m2-m1 (Formula 3)

上記各MEAを備える単セルを用いたリーク量測定試験におけるリーク測定結果を、図6にあわせて示す。図6において、縦軸は水素リーク量(nmol/sec/cm)、横軸は時間(h)である。なお、水素リーク量は、上記式3により算出されるMを、時間(sec)及び電解質膜の面積(cm)で除することにより算出した。 The leak measurement result in the leak amount measurement test using the single cell provided with each MEA is shown in FIG. In FIG. 6, the vertical axis represents the amount of hydrogen leak (nmol / sec / cm 2 ), and the horizontal axis represents time (h). The amount of hydrogen leak was calculated by dividing M calculated by the above equation 3 by time (sec) and the area of the electrolyte membrane (cm 2 ).

図6より、比較例1にかかるMEAを備える単セルは、酸化セリウム及びホスホン酸基を含んでいなかったため、試験中に発生した過酸化水素によって電解質膜が損傷した(酸化劣化した)結果、100時間経過時における水素リーク量が16.8nmol/sec/cmとなった。これに対し、比較例2にかかるMEAを備える単セルは、ホスホン酸基が含まれない反面、酸化セリウムが含まれていたため、電解質膜の損傷が抑制された結果、100時間経過時における水素リーク量は8.9nmol/sec/cmと低減した。しかし、比較例2にかかるMEAを備える単セルでは、酸化セリウムを固定化し得る物質が備えられていないため、酸化セリウムの消費に伴い化学的安定性が低下し、酸化劣化抑制効果は不十分であった。一方、比較例3にかかるMEAを備える単セルは、酸化セリウムが含まれない反面、ホスホン酸基が含まれていたため、ホスホン酸基が有する酸化劣化抑制効果が発現された結果、150時間経過時における水素リーク量が0.18nmol/sec/cmまで低下した。 From FIG. 6, since the single cell provided with MEA according to Comparative Example 1 did not contain cerium oxide and phosphonic acid groups, the electrolyte membrane was damaged (oxidized and deteriorated) by hydrogen peroxide generated during the test. The amount of hydrogen leak after 100 hours was 16.8 nmol / sec / cm 2 . On the other hand, the unit cell including the MEA according to Comparative Example 2 does not contain a phosphonic acid group, but contains cerium oxide, so that damage to the electrolyte membrane is suppressed. The amount was reduced to 8.9 nmol / sec / cm 2 . However, since the single cell including the MEA according to Comparative Example 2 does not include a substance capable of immobilizing cerium oxide, the chemical stability is reduced with consumption of cerium oxide, and the effect of suppressing oxidative degradation is insufficient. there were. On the other hand, the unit cell provided with the MEA according to Comparative Example 3 does not contain cerium oxide, but contains a phosphonic acid group. As a result, the effect of suppressing oxidative degradation of the phosphonic acid group was expressed. The amount of hydrogen leak at the time decreased to 0.18 nmol / sec / cm 2 .

他方、実施例にかかるMEAを備える単セルには酸化セリウム及びホスホン酸基が含まれていたため、330時間経過時における水素リーク量が0.0011nmol/sec/cmであり、330時間経過しても初期リーク量と比べて変化が見られなかった。これは、電極層に添加した酸化セリウムがカソードで生成される過酸化水素を分解してOHラジカルの生成を抑制するとともに、電解質膜内にホスホン酸基が含まれていたため、セリウムイオンの系外への溶出が抑制され、長期間に亘って過酸化水素分解性能が維持されたためであると考えられる。ここで、上述のように、実施例にかかる単セルの電解質膜に含まれるホスホン酸基は、酸化劣化抑制効果を有している。すなわち、実施例にかかるMEAを備える単セルでは、酸化セリウムによる酸化劣化抑制効果と、ホスホン酸基が有する酸化劣化抑制効果とが重畳的に作用することで、電解質膜の損傷が効果的に防止され、水素リークを低減することが可能になったものと考えられる。 On the other hand, since the single cell including the MEA according to the example contained cerium oxide and phosphonic acid groups, the hydrogen leak amount after 330 hours was 0.0011 nmol / sec / cm 2 , and 330 hours had elapsed. There was no change compared to the initial leak amount. This is because the cerium oxide added to the electrode layer decomposes hydrogen peroxide produced at the cathode to suppress the production of OH radicals, and the phosphonic acid group was contained in the electrolyte membrane. This is considered to be because elution into the water was suppressed and the hydrogen peroxide decomposition performance was maintained over a long period of time. Here, as described above, the phosphonic acid group contained in the electrolyte membrane of the single cell according to the example has an effect of suppressing oxidative degradation. That is, in the single cell provided with the MEA according to the example, the oxidative deterioration suppressing effect by cerium oxide and the oxidative deterioration suppressing effect of the phosphonic acid group act in a superimposed manner, thereby effectively preventing damage to the electrolyte membrane. It is considered that hydrogen leakage can be reduced.

したがって、上記リーク量測定試験から、本発明によれば、電解質膜の損傷を防止することで、長期間に亘って耐久性を向上させ得る燃料電池を提供可能であることが確認された。   Therefore, from the above leak amount measurement test, it was confirmed that according to the present invention, it is possible to provide a fuel cell capable of improving durability over a long period of time by preventing damage to the electrolyte membrane.

上記発電性能評価試験及びリーク量測定試験より、本発明によれば、発電性能の低下を抑制しつつ耐久性を向上させることが可能な燃料電池を提供することが可能である。そして、かかる燃料電池を備える構成とすることで、発電性能の低下を抑制しつつ耐久性を向上させることが可能な燃料電池システムを提供することが可能になる。   From the power generation performance evaluation test and the leak amount measurement test, according to the present invention, it is possible to provide a fuel cell capable of improving durability while suppressing a decrease in power generation performance. And by setting it as the structure provided with this fuel cell, it becomes possible to provide the fuel cell system which can improve durability, suppressing the fall of electric power generation performance.

第1実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられるMEAの一部、及び、本発明の燃料電池を示す概略図である。It is the schematic which shows a part of MEA with which the fuel cell of this invention concerning 1st Embodiment is equipped, and the fuel cell of this invention. 第2実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられるMEAの一部、及び、本発明の燃料電池を示す概略図である。It is the schematic which shows a part of MEA with which the fuel cell of this invention concerning 2nd Embodiment is equipped, and the fuel cell of this invention. 本発明の燃料電池システムに備えられるMEAの一部、及び、本発明の燃料電池システムに備えられる燃料電池の形態例を示す概略図である。It is the schematic which shows a part of MEA with which the fuel cell system of this invention is equipped, and the form example of the fuel cell with which the fuel cell system of this invention is equipped. 本発明の燃料電池システムに備えられる燃料電池スタックの一部、及び、本発明の燃料電池システムの形態例を示す概略図である。It is the schematic which shows a part of fuel cell stack with which the fuel cell system of this invention is equipped, and the form example of the fuel cell system of this invention. 発電性能評価試験結果を示す図である。It is a figure which shows a power generation performance evaluation test result. リーク量測定試験結果を示す図である。It is a figure which shows a leak amount measurement test result. 従来の燃料電池に備えられるMEAの一部、及び、従来の燃料電池を示す概略図である。It is the schematic which shows a part of MEA with which the conventional fuel cell is equipped, and the conventional fuel cell.

符号の説明Explanation of symbols

10、20、30 電解質・電極構造体(MEA)
11、21 電解質膜
12、22、32 電極層(アノード電極層)
13、23、33 電極層(カソード電極層)
16a アノード拡散層
16b カソード拡散層
17 セパレータ
100、200、300 燃料電池
350 燃料電池スタック
1000 燃料電池システム
10, 20, 30 Electrolyte / electrode structure (MEA)
11, 21 Electrolyte membrane 12, 22, 32 Electrode layer (anode electrode layer)
13, 23, 33 Electrode layer (cathode electrode layer)
16a Anode diffusion layer 16b Cathode diffusion layer 17 Separator 100, 200, 300 Fuel cell 350 Fuel cell stack 1000 Fuel cell system

Claims (5)

電解質膜及び該電解質膜の両側に配設される電極層を備える電解質・電極構造体を備え、
前記電解質膜は、スルホン酸基を備えるとともに、
過酸化水素分解性能を有するイオン、並びに、前記スルホン酸基よりも相対的に弱酸性の弱酸性基及び/又は無機粒子が、いずれかの構成部材及び/又は該構成部材間に備えられることを特徴とする、燃料電池。
An electrolyte / electrode structure including an electrolyte membrane and electrode layers disposed on both sides of the electrolyte membrane;
The electrolyte membrane includes a sulfonic acid group,
Ions having hydrogen peroxide decomposing performance, and weakly acidic groups and / or inorganic particles that are relatively weaker than the sulfonic acid groups are provided between any of the constituent members and / or the constituent members. A fuel cell is characterized.
前記弱酸性基が、ホスホン酸基、及び/又は、カルボン酸基であることを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池。 The fuel cell according to claim 1, wherein the weakly acidic group is a phosphonic acid group and / or a carboxylic acid group. 前記弱酸性基がカルボン酸基である場合、該カルボン酸基がキレート性を有することを特徴とする、請求項2に記載の燃料電池。 The fuel cell according to claim 2, wherein when the weakly acidic group is a carboxylic acid group, the carboxylic acid group has chelating properties. 前記過酸化水素分解性能を有するイオンが、セリウムイオンであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the ion having hydrogen peroxide decomposition performance is cerium ion. 電解質膜及び該電解質膜の両側に配設される電極層を備える電解質・電極構造体を備え、
前記電解質膜は、スルホン酸基と、該スルホン酸基よりも相対的に弱酸性の弱酸性基及び/又は無機粒子とを備えるとともに、
過酸化水素分解性能を有するイオンが、前記電解質・電極構造体へと供給されることを特徴とする、燃料電池システム。
An electrolyte / electrode structure including an electrolyte membrane and electrode layers disposed on both sides of the electrolyte membrane;
The electrolyte membrane includes a sulfonic acid group and a weakly acidic group and / or inorganic particles relatively weakly acidic than the sulfonic acid group,
Ions having hydrogen peroxide decomposition performance are supplied to the electrolyte / electrode structure.
JP2005078741A 2005-03-18 2005-03-18 Fuel cell and fuel cell system Expired - Fee Related JP4821147B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005078741A JP4821147B2 (en) 2005-03-18 2005-03-18 Fuel cell and fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005078741A JP4821147B2 (en) 2005-03-18 2005-03-18 Fuel cell and fuel cell system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006261004A true JP2006261004A (en) 2006-09-28
JP4821147B2 JP4821147B2 (en) 2011-11-24

Family

ID=37099989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005078741A Expired - Fee Related JP4821147B2 (en) 2005-03-18 2005-03-18 Fuel cell and fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4821147B2 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006324094A (en) * 2005-05-18 2006-11-30 Asahi Glass Co Ltd Forming method of polymer electrolyte fuel cell membrane and manufacturing method of membrane/electrode conjugate for polymer electrolyte fuel cell
WO2007123268A1 (en) * 2006-04-19 2007-11-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vinyl polymer of sulfone group-containing monomer, method for producing the same, polymer electrolyte, polymer electrolyte membrane, and fuel cell
JP2009054292A (en) * 2007-08-23 2009-03-12 Toyota Motor Corp Electrolyte membrane-electrode assembly, and manufacturing method of electrolyte membrane
JP2011514635A (en) * 2008-03-07 2011-05-06 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー Ion conductive membrane structure
JP2011113860A (en) * 2009-11-27 2011-06-09 Toyota Motor Corp Fuel cell
US7989115B2 (en) 2007-12-14 2011-08-02 Gore Enterprise Holdings, Inc. Highly stable fuel cell membranes and methods of making them
WO2012046870A1 (en) * 2010-10-05 2012-04-12 日本ゴア株式会社 Polymer electrolyte fuel cell
WO2013031479A1 (en) * 2011-08-26 2013-03-07 旭硝子株式会社 Solid polymer electrolyte membrane, and membrane electrode assembly for use in solid polymer fuel cell
CN105514465A (en) * 2014-10-14 2016-04-20 丰田自动车株式会社 Water-repellent layer and fuel cell
CN111755727A (en) * 2019-03-29 2020-10-09 现代自动车株式会社 Antioxidant for fuel cell and fuel cell including the same
US10916780B2 (en) 2017-05-02 2021-02-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Membrane electrode gas diffusion layer assembly and manufacturing method thereof

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001223015A (en) * 1999-11-29 2001-08-17 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Highly durable solid polyelectrolyte and electrode- electrolyte joint body using it as well as electrochemical device using the electrode-electrolyte joint body
WO2003074595A1 (en) * 2002-03-06 2003-09-12 Pemeas Gmbh Mixture comprising sulphonic acid containing vinyl, polymer electrolyte membrane comprising polyvinylsulphonic acid and the use thereof in fuel cells
WO2004015802A1 (en) * 2002-08-02 2004-02-19 Pemeas Gmbh Proton-conducting polymer membrane comprising a polymer with phosphonic acid groups and use thereof in fuel cells
JP2004134294A (en) * 2002-10-11 2004-04-30 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Solid polyelectrolyte
JP2004327074A (en) * 2003-04-21 2004-11-18 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Electrolyte membrane-electrode junction for polymer electrolyte fuel cell, and polymer electrolyte fuel cell
JP2005011697A (en) * 2003-06-19 2005-01-13 Toyota Motor Corp Proton exchange material and fuel cell electrode using the same
JP2005071760A (en) * 2003-08-22 2005-03-17 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Solid high polymer fuel cell
JP2006107914A (en) * 2004-10-05 2006-04-20 Asahi Glass Co Ltd Electrolyte film for solid polymer fuel cell, manufacturing method of the same, and film-electrode junction for solid polymer fuel cell

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001223015A (en) * 1999-11-29 2001-08-17 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Highly durable solid polyelectrolyte and electrode- electrolyte joint body using it as well as electrochemical device using the electrode-electrolyte joint body
WO2003074595A1 (en) * 2002-03-06 2003-09-12 Pemeas Gmbh Mixture comprising sulphonic acid containing vinyl, polymer electrolyte membrane comprising polyvinylsulphonic acid and the use thereof in fuel cells
WO2004015802A1 (en) * 2002-08-02 2004-02-19 Pemeas Gmbh Proton-conducting polymer membrane comprising a polymer with phosphonic acid groups and use thereof in fuel cells
JP2004134294A (en) * 2002-10-11 2004-04-30 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Solid polyelectrolyte
JP2004327074A (en) * 2003-04-21 2004-11-18 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Electrolyte membrane-electrode junction for polymer electrolyte fuel cell, and polymer electrolyte fuel cell
JP2005011697A (en) * 2003-06-19 2005-01-13 Toyota Motor Corp Proton exchange material and fuel cell electrode using the same
JP2005071760A (en) * 2003-08-22 2005-03-17 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Solid high polymer fuel cell
JP2006107914A (en) * 2004-10-05 2006-04-20 Asahi Glass Co Ltd Electrolyte film for solid polymer fuel cell, manufacturing method of the same, and film-electrode junction for solid polymer fuel cell

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006324094A (en) * 2005-05-18 2006-11-30 Asahi Glass Co Ltd Forming method of polymer electrolyte fuel cell membrane and manufacturing method of membrane/electrode conjugate for polymer electrolyte fuel cell
WO2007123268A1 (en) * 2006-04-19 2007-11-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vinyl polymer of sulfone group-containing monomer, method for producing the same, polymer electrolyte, polymer electrolyte membrane, and fuel cell
JP2007284617A (en) * 2006-04-19 2007-11-01 Toyota Motor Corp Vinyl polymer of monomer containing sulfone group, method for producing the same, polymer electrolyte, polymer electrolyte film and fuel cell
JP2009054292A (en) * 2007-08-23 2009-03-12 Toyota Motor Corp Electrolyte membrane-electrode assembly, and manufacturing method of electrolyte membrane
JP4506796B2 (en) * 2007-08-23 2010-07-21 トヨタ自動車株式会社 Electrolyte membrane-electrode assembly and method for producing electrolyte membrane
US7989115B2 (en) 2007-12-14 2011-08-02 Gore Enterprise Holdings, Inc. Highly stable fuel cell membranes and methods of making them
US8241814B2 (en) 2007-12-14 2012-08-14 W. L. Gore & Associates, Inc. Highly stable fuel cell membranes and methods of making them
JP2011514635A (en) * 2008-03-07 2011-05-06 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー Ion conductive membrane structure
JP2011113860A (en) * 2009-11-27 2011-06-09 Toyota Motor Corp Fuel cell
US9397349B2 (en) 2009-11-27 2016-07-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell
WO2012046870A1 (en) * 2010-10-05 2012-04-12 日本ゴア株式会社 Polymer electrolyte fuel cell
JP2012079621A (en) * 2010-10-05 2012-04-19 Nihon Gore Kk Solid polymer fuel cell
US9711815B2 (en) 2010-10-05 2017-07-18 W. L. Gore & Associates, Co., Ltd. Polymer electrolyte fuel cell
WO2013031479A1 (en) * 2011-08-26 2013-03-07 旭硝子株式会社 Solid polymer electrolyte membrane, and membrane electrode assembly for use in solid polymer fuel cell
US9379403B2 (en) 2011-08-26 2016-06-28 Asahi Glass Company, Limited Polymer electrolyte membrane and membrane/electrode assembly for polymer electrolyte fuel cell
CN105514465A (en) * 2014-10-14 2016-04-20 丰田自动车株式会社 Water-repellent layer and fuel cell
JP2016081630A (en) * 2014-10-14 2016-05-16 トヨタ自動車株式会社 Water repellent layer and fuel cell
US10629924B2 (en) 2014-10-14 2020-04-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Water-repellent layer and fuel cell
US10916780B2 (en) 2017-05-02 2021-02-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Membrane electrode gas diffusion layer assembly and manufacturing method thereof
CN111755727A (en) * 2019-03-29 2020-10-09 现代自动车株式会社 Antioxidant for fuel cell and fuel cell including the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP4821147B2 (en) 2011-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4821147B2 (en) Fuel cell and fuel cell system
JP5151074B2 (en) Solid polymer electrolyte membrane, membrane electrode assembly, and fuel cell using the same
JP4451154B2 (en) Electrolyte membrane electrode assembly for polymer electrolyte fuel cell and polymer electrolyte fuel cell
JP2010003568A (en) Rechargeable direct carbon fuel cell
KR20070020245A (en) Fuel cell system
JP2006283103A (en) Steam electrolysis cell
JP4969025B2 (en) Membrane electrode for fuel cell and fuel cell
JP2006107967A (en) Solid polymer type fuel cell
JP2007188768A (en) Polymer electrolyte fuel cell
CN101041137B (en) Cathode catalyst for fuel cell, membrane-electrode assembly for fuel cell comprising same and fuel cell system comprising same
JP5274035B2 (en) Fuel cell
KR101319384B1 (en) Separator for fuel cell, and fuel cell system including the same
JP2006210342A (en) Fuel cell electrode, film-electrode bonded body including the same
JP2006134678A (en) Solid polymer fuel cell and fuel cell system
JP2006244721A (en) Fuel cell and its manufacturing method
JP5204382B2 (en) Cathode catalyst layer, membrane catalyst assembly, cathode gas diffusion electrode, membrane electrode assembly and polymer electrolyte fuel cell using the same
JP4845077B2 (en) Electrolyte membrane electrode assembly for polymer electrolyte fuel cell and polymer electrolyte fuel cell
JPWO2006064542A1 (en) ELECTROLYTE MEMBRANE FOR FUEL CELL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME, MEMBRANE / ELECTRODE ASSEMBLY AND FUEL CELL
US20140147758A1 (en) Fuel cell system
JP2008091264A (en) Cathode for fuel cell and solid polymer electrolyte fuel cell equipped with this
JP2010257990A (en) Polymer electrolyte fuel cell
US8852823B2 (en) Sodium stannate additive to improve the durability of PEMS for H2/air fuel cells
KR101125651B1 (en) A membrane/electrode assembly for fuel cell and a fuel cell comprising the same
JP5217129B2 (en) Fuel cell
JP2007157453A (en) Membrane catalyst layer assembly, membrane electrode assembly using same, and polymer electrolyte fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071113

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101015

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101026

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20101101

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101224

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110809

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110822

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140916

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees