JP2017224514A - 燃料電池用電極、燃料電池および触媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】高温で作動する燃料電池に用いられる電極において、高温での安定的な使用を可能とする。
【解決手段】金属イオン、オキソアニオン、及びプロトン配位性分子を含み、オキソアニオン及びプロトン配位性分子の少なくとも何れかが金属イオンに配位して配位高分子を形成している電極内プロトン伝導体２０１と、触媒２００とを備え、電極内プロトン伝導体２０１が触媒２００に接するように設けられている。具体的には、触媒２００は、電極内プロトン伝導体２０１によって被覆されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池用電極、燃料電池および触媒体に関する。
現在、固体高分子型燃料電池システムの低コスト化、システムの簡素化の観点で、１００℃以上の作動温度でかつ無加湿、あるいは低加湿な条件で作動する電解質材料が望まれている。一方、従来の固体高分子型燃料電池は、パーフルオロカーボンスルホン酸に代表されるような、水を媒介としてイオン伝導を行う電解質を備えている。そのため１００℃以上、無加湿又は低加湿の作動条件では、十分なイオン伝導を発揮できない。
これに対し、無加湿かつ１００℃以上で作動可能とするために、配位高分子（ＣＰ）を用いた伝導膜を電解質材料として用いることが提案されている（特許文献１参照）。
特開２０１６−４６２１号公報
燃料電池では、触媒層内の広範囲を反応点として有効活用できる高性能な電極を得る目的で、触媒層内にプロトン伝導パスを形成させる電極内プロトン伝導体を設けることが一般的に行われている。上記特許文献１に記載の配位高分子を用いた燃料電池を１００℃以上で安定的に作動させるためには、１００℃以上の高温で使用可能な電極内プロトン伝導体が要求される。
本発明は上記点に鑑み、高温で作動する燃料電池に用いられる電極において、高温でも高性能とすることを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、金属イオン、オキソアニオン、及びプロトン配位性分子を含み、オキソアニオン及びプロトン配位性分子の少なくとも何れかが金属イオンに配位して配位高分子を形成している電極内プロトン伝導体（２０１）と、触媒（２００）とを備え、電極内プロトン伝導体が触媒に接するように設けられていることを特徴とする。
これにより、燃料電池用電極において、電極内プロトン伝導体として配位高分子からなるプロトン伝導体を設けている。これにより、燃料電池が１００℃以上の高温で作動する場合であっても、燃料電池用電極を高性能化することが可能となる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
燃料電池の構成を示す概念図である。 触媒層の一部を拡大した図である。 触媒層の作製手順を示す図である。 触媒層のＴＥＭ画像である。
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。
図１に示すように、燃料電池セル１００は、カソード極１１０、アノード極１２０、電解質膜１３０を備えている。なお、カソード極１１０は空気極ともいい、アノード極１２０は水素極ともいう。カソード極１１０およびアノード極１２０が本発明の燃料電池用電極に相当している。
燃料電池セル１００は、燃料ガス（水素）と酸化剤ガス（空気中の酸素）との電気化学反応を利用して電気エネルギを出力する。燃料電池セル１００を基本単位とし、複数枚積層したスタック構造として使用することができる。
燃料電池セル１００に水素および空気といった反応ガスが供給されると、以下に示すように、水素と酸素とが電気化学反応して、電気エネルギを出力する。
（アノード極側） Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
（カソード極側） ２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ
この際、アノード極１２０では、水素が触媒反応によって、電子（ｅ-）とプロトン（Ｈ+）に電離され、プロトン（Ｈ+）は電解質膜１３０を移動する。一方、カソード極１１０では、アノード極１２０側から移動してきたプロトン（Ｈ+）、外部から流通してきた電子、および空気中の酸素（Ｏ2）が反応して、水が生成される。
カソード極１１０は、電解質膜１３０の空気極側の面に密着して配置されたカソード側触媒層１１１と、カソード側触媒層１１１の外側に配置されたカソード側拡散層１１２によって構成されている。
アノード極１２０は、電解質膜１３０の水素極側の面に密着して配置されたアノード側触媒層１２１と、アノード側触媒層１２１の外側に配置されたアノード側拡散層１２２によって構成されている。
各触媒層１１１、１２１は、カーボン担体に電気化学反応を促進する触媒（白金等）を担持させた触媒担持カーボン等で形成されている。各拡散層１１２、１２２は、カーボンクロス等で形成されている。触媒層１１１、１２１については、後で詳細に説明する。
電解質膜１３０は、金属イオン、オキソアニオン及びプロトン配位性分子を含んだプロトン伝導体で構成されている。プロトン伝導体は、オキソアニオン及びプロトン配位性分子の少なくとも何れかが金属イオンに配位して配位高分子（ＣＰ）を形成している。
プロトン伝導体に含まれる金属イオンは特に限定されるものではないが、オキソアニオン及び／又はプロトン配位性分子との配位結合の形成しやすさの観点から、高周期の遷移金属イオンや典型金属イオンが好ましい。中でも、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオン、及びガリウムイオンが好ましい。本実施形態の電解質膜１３０では、金属イオンとして亜鉛イオンを用いている。
プロトン伝導体に含まれるオキソアニオンとしては、例えば、リン酸イオン、硫酸イオン等が挙げられるが、水素に対する化学的安定性からリン酸イオンが好ましい。本実施形態の電解質膜１３０では、オキソアニオンとしてリン酸イオンを用いている。
リン酸イオンは、プロトンが１つ配位したリン酸水素イオン、又はプロトンが２つ配位したリン酸二水素イオンの形態であってもよい。オキソアニオンは、例えば、縮合が起こっていない単量体の形態で金属イオンに配位しており、これによりプロトン濃度が高い状態で保持され、水分に対する安定性にも優れる。
プロトン伝導体に含まれるプロトン配位性分子は、分子内にプロトンを配位するための配位点を好ましくは２つ以上持った分子である。イオン伝導性の観点から、プロトンの配位と放出とのバランスに優れた配位点を持ったイミダゾール、トリアゾール、ベンズイミダゾール、ベンズトリアゾール、及びこれらの誘導体が好ましい。本実施形態の電解質膜１３０では、プロトン配位性分子としてイミダゾールを用いている。
ここで誘導体とは、化学構造の一部を他の原子又は原子団で置き換えたものを意味している。誘導体の具体例としては、イミダゾールに対して、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、ヒスタミン、ヒスチジン等が挙げられる。
また、プロトン配位性分子としては、例えば、一般式Ｒ−ＮＨ2で表される第一級アミン、一般式Ｒ1（Ｒ2）−ＮＨで表される第二級アミン、一般式Ｒ1（Ｒ2）（Ｒ3）−Ｎで表される第三級アミンを用いてもよい。ここで、Ｒ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、脂環式炭化水素基、及び複素環基のうちのいずれかである。
第一級アミンとしては、例えばメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン等の低級アルキルアミン、アニリン、トルイジン等の芳香族アミンが挙げられる。第二級アミンとしては、例えばジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン等のジ低級アルキルアミン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ−メチルトルイジン等の芳香族二級アミン等が挙げられる。第三級アミンとしては、例えばトリメチルアミン、トリエチルアミン等のトリ低級アルキルアミンが挙げられる。
また、プロトン配位性分子として、例えば、エチレンジアミン、そのＮ−低級アルキル誘導体（例えばテトラメチルエチレンジアミン）等の炭素直鎖ジアミンを挙げることができる。
また、プロトン配位性分子として、ピロリジン、Ｎ−低級アルキルピロリジン（例えばＮ−メチルピロリジン）、ピペリジン、Ｎ−低級アルキルピペリジン（例えばＮ−メチルピペリジン）、モルホリン、Ｎ−低級アルキルモルホリン（例えばＮ−メチルモルホリン）等の飽和環状アミンを挙げることができる。
また、プロトン配位性分子として、ピペラジン、Ｎ−低級ジアルキルピペラジン（例えば、Ｎ、Ｎ−ジメチルピペラジン）、１、４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン（別名：トリエチレンジアミン）等の飽和環状ジアミン等を挙げることができる。
プロトン伝導体の各構成要素（つまり、金属イオン、オキソアニオン及びプロトン配位性分子）の配合比率は、各構成要素が効率的に配位高分子を形成するために、金属イオン１モルに対して、オキソアニオンで１〜４モル、プロトン配位性分子で１〜３モルであることが望ましい。オキソアニオン、プロトン配位性分子が１モルより少ないと配位高分子を形成しないことがある。また、オキソアニオンを４モルより多く配合した場合とプロトン配位性分子を３モルより多く配合した場合は、プロトン伝導体が固体状にならず、さらに非常に高い吸湿性を示し、形状安定性が著しく低下してしまうことがある。
プロトン伝導体は、金属イオン源としての金属酸化物、オキソ酸、プロトン配位性分子を混合攪拌することで得られる。混合攪拌工程では、各原料を溶解又は均一に分散可能な溶媒を用いることができるが、製造コストの観点から無溶媒反応によって行うことが好ましい。また、上記製造工程において、上記プロトン伝導体を２００℃よりも高い温度で熱処理すると、含まれるリン酸イオンの縮合が起こることがあるため、２００℃以下の温度で行うことが好ましい。
プロトン伝導体は、金属イオン、オキソアニオン、及びプロトン配位性分子に加えて、添加材料を含んでいてもよい。添加材料としては、例えば、金属酸化物、有機ポリマー、及びアルカリ金属イオンから成る群から選ばれる１種以上が挙げられる。これらの添加材料を含む場合、プロトン伝導体の高温（例えば１００℃以上）における性能を損なうことなく、低温（例えば１００℃未満）におけるイオン伝導率が一層高くなる。
添加材料の添加量は、金属イオン、オキソアニオン、及びプロトン配位性分子の合計重量を１００重量部としたとき、１〜２０重量部の範囲が好ましく、添加材料が金属酸化物又は有機ポリマーである場合は、５〜２０重量部の範囲が好ましい。添加量がこの範囲内である場合、プロトン伝導体の高温（例えば１００℃以上）における性能を損なうことなく、低温（例えば１００℃未満）におけるイオン伝導率が一層高くなる。
添加材料としての金属酸化物は、例えば、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＷＯ3、ＭｏＯ3、ＺｒＯ2、及びＶ2Ｏ5から成る群から選ばれる１種以上が挙げられる。これらの金属酸化物を用いる場合、プロトン伝導体の高温（例えば１００℃以上）における性能を損なうことなく、低温（例えば１００℃未満）におけるイオン伝導率が一層高くなる。金属酸化物の粒子径は、５〜５００ｎｍの範囲が好ましい。粒子径がこの範囲内である場合、プロトン伝導体の高温（例えば１００℃以上）における性能を損なうことなく、低温（例えば１００℃未満）におけるイオン伝導率が一層高くなる。なお、粒子径とは、金属酸化物の粒子を電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影し、得られた画像を画像解析する方法で得られる値である。
添加材料としての有機ポリマーは、酸性官能基を有することが好ましい。酸性官能基を有する有機ポリマーを用いる場合、プロトン伝導体の高温（例えば１００℃以上）における性能を損なうことなく、低温（例えば１００℃未満）におけるイオン伝導率が一層高くなる。酸性官能基としては、例えば、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、スルホン酸基（−ＳＯ3Ｈ）、及びホスホン酸基（−ＰＯ3Ｈ2）のいずれかが挙げられる。有機ポリマーのｐＨは、４以下の範囲が好ましい。ｐＨがこの範囲内である場合、プロトン伝導体の高温（例えば１００℃以上）における性能を損なうことなく、低温（例えば１００℃未満）におけるイオン伝導率が一層高くなる。
有機ポリマーは、例えば、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリビニルホスホン酸（ＰＶＰＡ）、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳＡ）、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）等が挙げられる。
添加材料としてのアルカリ金属イオンは、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓから成る群から選ばれる１種以上の金属イオンが挙げられる。これらのアルカリ金属イオンを用いる場合、プロトン伝導体のイオン伝導率が、低温（例えば１００℃未満）、及び高温（例えば１００℃以上）において一層高くなる。
上記の添加材料を含む場合、プロトン伝導体は、例えば、金属イオン源としての金属酸化物、オキソ酸、プロトン配位性分子、及び添加材料を混合攪拌することで得られる。混合攪拌においては、全原料を一度に混合攪拌することが好ましい。
混合攪拌工程では、各原料を溶解又は均一に分散可能な溶媒を用いることができるが、製造コストの観点から無溶媒反応によって行うことが好ましい。また上記製造工程において、上記プロトン伝導体を２００℃よりも高い温度で熱処理すると、含まれるリン酸イオンの縮合が起こることがあるため、２００℃以下の温度で行うことが好ましい。
次に、触媒層１１１、１２１の構成を図２を用いて説明する。
触媒層１１１、１２１は、触媒担持カーボン２００を有している。触媒担持カーボン２００は、触媒層１１１、１２１は、カーボン担体２００ａと、カーボン担体２００ａに担持された白金粒子２００ｂとを有している。カーボン担体２００ａは、カーボンブラックと呼ばれる炭素微粉末である。カーボン担体２００ａの表面に、白金の微粒子である白金粒子２００ｂが担持されている。なお、触媒担持カーボン２００が本発明の触媒に相当している。
触媒担持カーボン２００は、アイオノマー２０１によって被覆されている。アイオノマー２０１は、プロトン伝導性を備える電解質である。なお、アイオノマー２０１が本発明の電極内プロトン伝導体に相当している。
本実施形態のアイオノマー２０１は、上述した電解質膜１３０と同一種類の配位高分子からなる電解質によって構成している。すなわち、アイオノマー２０１は、金属イオン、オキソアニオン及びプロトン配位性分子を含んだプロトン伝導体で構成されている。プロトン伝導体は、オキソアニオン及びプロトン配位性分子の少なくとも何れかが金属イオンに配位して配位高分子を形成している。配位高分子に含まれる金属イオン、オキソアニオン及びプロトン配位性分子については、上述した電解質膜１３０と同様である。
触媒担持カーボン２００を被覆しているアイオノマー２０１の厚みは、３〜５０ｎｍの範囲内であることが望ましく、５〜５０ｎｍの範囲内であることがより望ましい。アイオノマー２０１は、薄すぎると、配位高分子の結晶性が保てなくなり、プロトン伝導性が失われるおそれがある。このため、アイオノマー２０１の厚みは、３ｎｍ以上とすることが望ましく、５ｎｍ以上とすることがより望ましい。また、アイオノマー２０１は、厚すぎると、酸素透過性が低下するおそれがあり、さらに触媒層１１１、１２１におけるアイオノマー２０１が占める割合が大きくなりすぎる。このため、アイオノマー２０１の厚みは、５０ｎｍ以下とすることが望ましい。
ここで、アイオノマー２０１による触媒担持カーボン２００のコーティング方法を図３に基づいて説明する。
まず、溶媒に粒子状の触媒担持カーボン２００を懸濁させる。溶媒としては、例えばメタノールを用いることができる。
次に、溶媒に配位高分子前駆体の原料となるメチルイミダゾールおよび酸化亜鉛（すなわち亜鉛イオン）を導入する。これにより、触媒担持カーボン２００の表面が配位高分子前駆体で被覆される。
次に、溶媒にイミダゾールを導入し、配位高分子前駆体のメチルイミダゾールをイミダゾールで置換する。そして、溶媒にリン酸を導入する。これにより、触媒担持カーボン２００を被覆する配位高分子前駆体を目的物である配位高分子に転換することができる。
図４は、上述した手順で作製した生成物のＴＥＭ画像である。図４に示すように、触媒担持カーボン２００がアイオノマー２０１によって被覆されていることが確認できた。
さらに、アイオノマー２０１で被覆された粒状の触媒担持カーボン２００を溶媒（例えばエタノールまたはプロパノール）に分散させてインク化する。これを拡散層１１２、１２２を構成するカーボンクロス上に塗布し、乾燥させる。これにより、触媒層１１１、１２１および拡散層１１２、１２２を得ることができる。
以上説明した本実施形態によれば、燃料電池セル１００の触媒層１１１、１２１において、触媒担持カーボン２００を被覆するアイオノマー２０１を配位高分子からなる電解質によって構成している。これにより、燃料電池セル１００が１００℃以上の高温で作動する場合であっても、触媒層１１１、１２１を安定的に使用することが可能となる。
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
（１）上記実施形態では、触媒層１１１、１２１のアイオノマー２０１を電解質膜１３０と同一種類の配位高分子からなる電解質によって構成したが、これに限らず、アイオノマー２０１を電解質膜１３０と異なる種類の配位高分子からなる電解質によって構成してもよい。つまり、アイオノマー２０１を構成する配位高分子は、電解質膜１３０を構成する配位高分子に対して、金属イオン、オキソアニオン及びプロトン配位性分子等が異なっていてもよい。
（２）上記実施形態では、電解質膜１３０を配位高分子からなる電解質によって構成したが、電解質膜１３０は配位高分子以外の電解質によって構成してもよい。本発明は、１００℃以上の高温で作動する燃料電池であれば、適用可能である。
（３）上記実施形態では、触媒担持カーボン２００は必ずしも全体がアイオノマー２０１で被覆されている必要はなく、アイオノマー２０１で被覆されていない部分が存在してもよい。また、アイオノマー２０１によって触媒担持カーボン２００を被覆する構成に限らず、アイオノマー２０１は触媒担持カーボン２００に接触するように設けられていればよい。例えば、粒状のアイオノマー２０１と粒状の触媒担持カーボン２００を練り込むようにして、触媒層１１１、１２１を形成してもよい。
（４）上記実施形態では、触媒担持カーボン２００を直接電極内プロトン伝導体２０１で被覆したが、これに限らず、触媒担持カーボン２００を配位高分子以外の材料で被覆し、その上で配位高分子からなる電極内プロトン伝導体で被覆してもよい。配位高分子以外の材料としては、配位高分子からなるプロトン伝導体と触媒担持カーボン２００との間のプロトン授受を抑制しない材料であれば特に制限はなく、それ自身がプロトン伝導性を有し、配位高分子からなるプロトン伝導体と触媒担持カーボン２００との間のプロトン授受を媒介する材料であってもよい。
触媒担持カーボン２００を被覆する配位高分子以外の材料としては、例えばスルホン酸ポリマー、リン酸ポリマーなどのプロトン伝導性材料、あるいはイオン性の金属酸化物を用いることができる。イオン性の金属酸化物としては、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3、ＦｅＯ、Ｆｅ3Ｏ4）、酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ3）、酸化マンガン（ＭｎＯ、Ｍｎ2Ｏ3、ＭｎＯ2、Ｍｎ3Ｏ4）、酸化バナジウム（ＶＯ、ＶＯ2、Ｖ2Ｏ5）、酸化チタン（ＴｉＯ、ＴｉＯ2）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化スカンジウム（Ｓｃ2Ｏ3）を用いることができる。
（５）上記実施形態では、触媒担持カーボン２００をアイオノマー２０１で被覆した触媒体によって燃料電池用電極（触媒層１１１、１２１）を構成したが、これに限らず、触媒担持カーボン２００をアイオノマー２０１で被覆した触媒体を燃料電池用電極以外の用途に用いてもよい。燃料電池用電極以外の用途としては、例えば、ガス反応触媒を挙げることができる。この場合、用途によっては、触媒体にプロトン伝導性は不要となる。
（６）上記実施形態では、触媒担持カーボン２００をアイオノマー２０１で被覆するように構成したが、触媒担持カーボン２００は必ずしも全体がアイオノマー２０１で被覆されている必要はなく、アイオノマー２０１の上に触媒担持カーボン２００が担持されていてもよい。例えば、アイオノマー２０１の粒子の上に触媒担持カーボン２００の粒子が担持されていてもよく、若しくはアイオノマー２０１の粒子の上にカーボン担体２００ａと白金粒子２００ｂとが別々の粒子として担持されていてもよい。
１００ 燃料電池セル
１１０ カソード極（燃料電池用電極）
１１１ カソード極側触媒層
１２０ アノード極（燃料電池用電極）
１２１ アノード極側触媒層
１３０ 電解質膜
２００ 触媒担持カーボン（触媒）
２００ａ カーボン担体
２００ｂ 白金粒子
２０１ アイオノマー（電極内プロトン伝導体、配位高分子）

Claims (11)

  1. 金属イオン、オキソアニオン、及びプロトン配位性分子を含み、前記オキソアニオン及び前記プロトン配位性分子の少なくとも何れかが前記金属イオンに配位して配位高分子を形成している電極内プロトン伝導体（２０１）と、
    触媒（２００）とを備え、
    前記電極内プロトン伝導体が前記触媒に接するように設けられている燃料電池用電極。
  2. 前記触媒は、前記電極内プロトン伝導体によって被覆されている請求項１に記載の燃料電池用電極。
  3. 前記触媒を被覆している前記電極内プロトン伝導体の厚みは、３〜５０ｎｍの範囲内である請求項２に記載の燃料電池用電極。
  4. 前記オキソアニオンが単量体であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池用電極。
  5. 前記オキソアニオンが、リン酸イオン、リン酸水素イオン、及びリン酸ニ水素イオンから成る群から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料電池用電極。
  6. 前記プロトン配位性分子が、イミダゾール、トリアゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、及びこれらの誘導体から成る群から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の燃料電池用電極。
  7. 前記プロトン配位性分子が、一般式Ｒ−ＮＨ2で表される第一級アミン、一般式Ｒ1（Ｒ2）−ＮＨで表される第二級アミン、一般式Ｒ1（Ｒ2）（Ｒ3）−Ｎで表される第三級アミン、炭素直鎖ジアミン、飽和環状アミン、及び飽和環状ジアミンから成る群から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の燃料電池用電極。
    （Ｒ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、脂環式炭化水素基、及び複素環基のうちのいずれかを示す。）
  8. 前記金属イオンが、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオン、及びガリウムイオンから成る群から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の燃料電池用電極。
  9. 前記電極内プロトン伝導体が、金属酸化物、有機ポリマー、及びアルカリ金属イオンから成る群から選ばれる１種以上である添加材料を含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の燃料電池用電極。
  10. 請求項１ないし９のいずれか１つに記載の燃料電池用電極（１１０、１２０）と、
    前記配位高分子を形成しているプロトン伝導体からなる電解質（１３０）とを備える燃料電池。
  11. 金属イオン、オキソアニオン、及びプロトン配位性分子を含み、前記オキソアニオン及び前記プロトン配位性分子の少なくとも何れかが前記金属イオンに配位している配位高分子（２０１）と、
    触媒（２００）とを備え、
    前記プロトン伝導体が前記触媒を被覆している触媒体。
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