単セル６０は、ＭＥＡ１０の一方の面にカソード側ガス拡散層２２ｃ、他方の面にアノード側ガス拡散層２２ａが配置された膜電極−ガス拡散層接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｇａｓ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ Ａｓｓｅｍｂｌｙ、以下、ＭＥＧＡ２０）と、ＭＥＧＡ２０を狭持するアノード側セパレータ３３ａおよびカソード側セパレータ３３ｃと、シール部材４０ｐと、を備える。
The single cell 60 includes a membrane electrode-gas diffusion layer assembly (hereinafter referred to as a membrane electrode-gas diffusion layer assembly) in which the cathode side gas diffusion layer 22c is disposed on one surface of the MEA 10 and the anode side gas diffusion layer 22a is disposed on the other surface. , MEGA 20), an anode-side separator 33a and a cathode-side separator 33c that sandwich the MEGA 20, and a seal member 40p.
ＭＥＡ１０は、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す固体高分子薄膜である電解質膜１１の両面に、燃料電池反応を促進するための触媒を担持させたアノード側触媒層１２ａおよびカソード側触媒層１２ｃが設けられた発電体である。図１に示すように、カソード側触媒層１２ｃは、カソード側触媒層１２ｃの端部の位置が電解質膜１１の端部の位置よりも内側になるように、電解質膜１１の一方の面に設けられている。一方、アノード側触媒層１２ａは、アノード側触媒層１２ａと電解質膜１１の端部の位置が、ほぼ揃うように電解質膜１１の他方の面に設けられている。そのため、電解質膜１１の周縁部は、カソード側触媒層１２ｃが設けられている面側において、カソード側触媒層１２ｃの周縁部よりも外側に露出している。電解質膜１１は、例えば、ナフィオン（登録商標）などのフッ素系のイオン交換膜によって構成することができる。アノード側触媒層１２ａおよびカソード側触媒層１２ｃは、例えば白金（Ｐｔ）などを担持したカーボン担体と、プロトン伝導性を有するアイオノマーとを電解質膜１１に塗布することにより形成することができる。カソード側触媒層１２ｃは本願の「第１の触媒層」に、アノード側触媒層１２ａは本願の「第２の触媒層」に、相当する。
The MEA 10 includes an anode-side catalyst layer 12a and a cathode-side catalyst layer 12c in which a catalyst for promoting a fuel cell reaction is supported on both surfaces of an electrolyte membrane 11 that is a solid polymer thin film that exhibits good proton conductivity in a wet state. Is a power generator provided. As shown in FIG. 1, the cathode side catalyst layer 12 c is provided on one surface of the electrolyte membrane 11 such that the end portion of the cathode side catalyst layer 12 c is inside the end portion of the electrolyte membrane 11. It has been. On the other hand, the anode side catalyst layer 12a is provided on the other surface of the electrolyte membrane 11 so that the positions of the end portions of the anode side catalyst layer 12a and the electrolyte membrane 11 are substantially aligned. Therefore, the peripheral edge portion of the electrolyte membrane 11 is exposed outside the peripheral edge portion of the cathode side catalyst layer 12c on the surface side where the cathode side catalyst layer 12c is provided. The electrolyte membrane 11 can be composed of, for example, a fluorine ion exchange membrane such as Nafion (registered trademark). The anode side catalyst layer 12a and the cathode side catalyst layer 12c can be formed, for example, by applying a carbon carrier carrying platinum (Pt) or the like and an ionomer having proton conductivity to the electrolyte membrane 11. The cathode side catalyst layer 12c corresponds to the “first catalyst layer” of the present application, and the anode side catalyst layer 12a corresponds to the “second catalyst layer” of the present application.
ＭＥＧＡ２０は、ＭＥＡ１０のアノード側触媒層１２ａが設けられている面側にアノード側ガス拡散層２２ａを、カソード側触媒層１２ｃが設けられている面側にカソード側ガス拡散層２２ｃをそれぞれ備えている。アノード側ガス拡散層２２ａおよびカソード側ガス拡散層２２ｃ（以下、これらをまとめて「ガス拡散層２２」ともいう）は、ガス透過性を有するとともに導電性を有する材料で形成されている。図１に示すように、アノード側ガス拡散層２２ａの端部の位置は、アノード側触媒層１２ａの端部の位置とほぼ揃っている。カソード側ガス拡散層２２ｃの端部の位置は、カソード側触媒層１２ｃの端部の位置とほぼ同じである。すなわち、ＭＥＧＡ２０は、電解質膜１１の周縁部がカソード側触媒層１２ｃの設けられている面側において、カソード側触媒層１２ｃおよびカソード側ガス拡散層２２ｃよりも外側に露出し、カソード側触媒層１２ｃおよびカソード側ガス拡散層２２ｃの周縁部が、アノード側触媒層１２ａおよびアノード側ガス拡散層２２ａの周縁部よりも内側に位置する段付き構造を有している。ガス拡散層２２は、炭素繊維や黒鉛繊維など、導電性およびガス透過性・ガス拡散性を有する多孔質の繊維基材により構成することができる。カソード側ガス拡散層２２ｃは本願の「第１のガス拡散層」に、アノード側ガス拡散層２２ａは本願の「第２のガス拡散層」に相当する。
The MEGA 20 includes an anode side gas diffusion layer 22a on the surface side where the anode side catalyst layer 12a of the MEA 10 is provided, and a cathode side gas diffusion layer 22c on the surface side where the cathode side catalyst layer 12c is provided. . The anode side gas diffusion layer 22a and the cathode side gas diffusion layer 22c (hereinafter collectively referred to as “gas diffusion layer 22”) are formed of a material having gas permeability and conductivity. As shown in FIG. 1, the position of the end portion of the anode side gas diffusion layer 22a is substantially aligned with the position of the end portion of the anode side catalyst layer 12a. The position of the end portion of the cathode side gas diffusion layer 22c is substantially the same as the position of the end portion of the cathode side catalyst layer 12c. That is, the MEGA 20 is exposed to the outside of the cathode side catalyst layer 12c and the cathode side gas diffusion layer 22c on the surface side where the electrolyte membrane 11 is provided with the cathode side catalyst layer 12c, and the cathode side catalyst layer 12c. And the peripheral part of cathode side gas diffusion layer 22c has a stepped structure located inside the peripheral part of anode side catalyst layer 12a and anode side gas diffusion layer 22a. The gas diffusion layer 22 can be formed of a porous fiber base material having conductivity, gas permeability, and gas diffusibility, such as carbon fiber and graphite fiber. The cathode side gas diffusion layer 22c corresponds to the “first gas diffusion layer” of the present application, and the anode side gas diffusion layer 22a corresponds to the “second gas diffusion layer” of the present application.