JP3779171B2 - 固体高分子型燃料電池 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子電解質膜を備える固体高分子型燃料電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石油資源が枯渇化する一方、化石燃料の消費による地球温暖化等の環境問題が深刻化しており、二酸化炭素の発生を伴わないクリーンな電動機用電力源として燃料電池が注目され、広範に開発されていると共に、一部では実用化され始めている。前記燃料電池を自動車等に搭載する場合には、高電圧と大電流とが得やすいことから、高分子電解質膜を用いる固体高分子型燃料電池が好適に用いられる。
【０００３】
前記固体高分子型燃料電池は、燃料極と酸素極との一対の電極の間にイオン導伝可能な高分子電解質膜を挟持させた構成となっており、燃料極と酸素極とはそれぞれ拡散層と触媒層とを備え、前記触媒層で前記高分子電解質膜に接している。また、前記触媒層は、Ｐｔ等の触媒が触媒担体に担持されている触媒粒子を備え、該触媒粒子がイオン導伝性高分子バインダーにより一体化されることにより形成されている。
【０００４】
前記固体高分子型燃料電池では、前記燃料極に水素、メタノール等の還元性ガスを導入すると、前記還元性ガスが前記拡散層を介して前記触媒層に達し、前記触媒の作用によりプロトンを生成する。前記プロトンは、前記触媒層から前記高分子電解質膜を介して、前記酸素極側の触媒層に移動する。
【０００５】
一方、前記燃料極に前記還元性ガスを導入すると共に、前記酸素極に空気、酸素等の酸化性ガスを導入すると、前記プロトンが前記酸素極側の触媒層で、前記触媒の作用により前記酸化性ガスと反応して水を生成する。そこで、前記燃料極と酸素極とを導線により接続することにより電流を取り出すことができる。
【０００６】
従来、前記固体高分子型燃料電池では、前記高分子電解質膜、前記触媒層のイオン導伝性高分子バインダーとしてパーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物（例えば、デュポン社製ナフィオン（商品名））が広く利用されている。前記パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物は、スルホン化されていることにより優れたプロトン導伝性を備えると共に、フッ素樹脂としての耐薬品性とを併せ備えているが、非常に高価であるとの問題がある。
【０００７】
そこで、廉価な高分子電解質膜として、近年、分子構造にフッ素を含まないか、あるいはフッ素含有量を低減したものが提案されている。例えば、米国特許第５４０３６７５号明細書には、スルホン化された剛直ポリフェニレンからなる高分子電解質膜が提案されている。前記明細書記載のスルホン化された剛直ポリフェニレンは、フェニレン連鎖を備える芳香族化合物を重合して得られるポリマーをスルホン化剤と反応させることにより、該ポリマーにスルホン酸基を導入したものである。
【０００８】
しかしながら、前記スルホン化された剛直ポリフェニレンは、前記パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物に比較して、硬さの指標となる動的粘弾性係数が大きく硬いために、前記スルホン化された剛直ポリフェニレンからなる高分子電解質膜を、前記イオン導伝性高分子バインダーとして前記パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物を用いた触媒層と積層しようとすると、該高分子電解質膜と、前記燃料極、酸素極との間で十分な密着性が得られにくく、該高分子電解質膜と触媒層との界面でプロトンの授受が阻害されるために、抵抗化過電圧が大きくなるとの不都合がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、高分子電解質膜と電極との間で良好な密着性を得ることができ、抵抗化過電圧の増大を抑制することができる廉価な固体高分子型燃料電池を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の固体高分子型燃料電池は、一対の電極と、両電極に挟持された高分子電解質膜とを備え、各電極は該高分子電解質膜に対向する面に触媒が触媒担体に担持されている触媒粒子がイオン導伝性高分子バインダーにより一体化された触媒層を備える固体高分子型燃料電池において、式（１）で示される芳香族化合物単位３０〜９５モル％と、式（２）で示される芳香族化合物単位７０〜５モル％とからなる共重合体の側鎖にスルホン酸基を有するスルホン化ポリアリーレン重合体からなり、１１０℃における動的粘弾性係数が１×１０９〜１×１０１１Ｐａの範囲にある高分子電解質膜と、１１０℃における動的粘弾性係数が該高分子電解質膜より小さいイオン導伝性高分子バインダーを用いて形成された触媒層とを備えることを特徴とする。
【化５】
【化６】
【００１１】
本発明の固体高分子型燃料電池によれば、前記高分子電解質膜として１１０℃における動的粘弾性係数が１×１０９〜１×１０１１Ｐａの範囲にある高分子電解質膜を用いると共に、前記触媒層のイオン導伝性高分子バインダーを、その１１０℃における動的粘弾性係数が前記高分子電解質膜より小さいものとしたので、前記高分子電解質膜と前記電極の触媒層との間で良好な密着性を得ることができる。従って、前記高分子電解質膜と電極との間で抵抗化過電圧の増大を抑制することができ、優れた発電性能を得ることができる。
ここで、前記スルホン酸基は、電子吸引性基に隣接する芳香環には導入されず、電子吸引性基に隣接していない芳香環にのみ導入される。従って、前記スルホン化ポリアリーレン重合体では、式（１）で示される芳香族化合物単位のＡｒで示される芳香環にのみ、前記スルホン酸基が導入されることとなり、式（１）で示される芳香族化合物単位と式（２）で示される芳香族化合物単位とのモル比を変えることにより、導入されるスルホン酸基の量、換言すればイオン交換容量を調整することができる。
そこで、前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、式（１）で示される芳香族化合物単位が３０モル％未満で、式（２）で示される芳香族化合物単位が７０モル％を超えると、前記高分子電解質膜として必要とされるイオン交換容量が得られない。また、式（１）で示される芳香族化合物単位が９５モル％を超え、式（２）で示される芳香族化合物単位が５モル％未満になると、導入されるスルホン酸基の量が増加して分子構造が弱くなる。
また、前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、分子構造にフッ素を全く含まないか、あるいは前記電子吸引性基としてフッ素を含むだけであるので安価であり、固体高分子型燃料電池のコストを低減することができる。
【００１２】
前記イオン導伝性高分子バインダーは、前記高分子電解質膜との間で良好な密着性を得るために、１１０℃における動的粘弾性係数が該高分子電解質膜の１／２〜１／１０００の範囲にあることが好ましい。前記イオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数が前記高分子電解質膜の１／２よりも大きいと、該高分子電解質膜に対する密着性が低減する。また、前記イオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数が前記高分子電解質膜の１／１０００より小さいと、該イオン導伝性高分子バインダーと該高分子電解質膜との硬さの違いが大きくなり、良好な密着性が得られないことがある。
【００１９】
また、１１０℃における動的粘弾性係数が前記高分子電解質膜より小さいイオン導伝性高分子バインダーとしては、例えば、式（１）で示される芳香族化合物単位５０〜７０モル％と、式（３）で示される芳香族化合物単位５０〜３０モル％とからなる共重合体の側鎖にスルホン酸基を有するスルホン化ポリアリーレン重合体を用いることができる。
【００２０】
【化７】
【００２１】
前記イオン導伝性高分子バインダーに用いるスルホン化ポリアリーレン重合体は、式（１）で示される芳香族化合物単位は前記高分子電解質膜の場合と同一であるが、式（３）で示される芳香族化合物単位は、式（２）で示される芳香族化合物単位に対してａが２以上である点で異なっている。この結果、前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、ポリエーテル鎖が長くなり、前記高分子電解質膜より柔らかくなる。
【００２２】
前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、式（１）で示される芳香族化合物単位が５０モル％未満で、式（３）で示される芳香族化合物単位が５０モル％を超えると、前記イオン導伝性高分子バインダーとして必要とされるイオン交換容量が得られないことがある。また、式（１）で示される芳香族化合物単位が７０モル％を超え、式（３）で示される芳香族化合物単位が３０モル％未満になると、前述のように導入されるスルホン酸基の量が増加して分子構造が弱くなる。
【００２３】
尚、前記スルホン化ポリアリーレン重合体に代えて、ポリエーテルエーテルケトン重合体を用いてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は図１は本実施形態の固体高分子型燃料電池の構成を示す説明的断面図、図２は図１示の固体高分子型燃料電池のＱ値を測定する装置の説明図、図３は図２の装置によるＱ値の測定例を示すグラフ、図４は高分子電解質膜の１１０℃における動的粘弾性係数に対するイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数の比と、発電電位との関係を示すグラフである。
【００２５】
本実施形態の固体高分子型燃料電池は、図１示のように、高分子電解質膜１が酸素極２と燃料極３との間に挟持されており、酸素極２と燃料極３とは、いずれも拡散層４と、拡散層４上に形成された触媒層５とを備えている。
【００２６】
各拡散層４は外面側に密着するセパレータ６を備えている。また、セパレータ６は、酸素極２では空気等の酸素含有気体が流通される酸素通路２ａを、燃料極３では水素等の燃料ガスが流通される燃料通路３ａを、拡散層４側に備えている。
【００２７】
前記固体高分子型燃料電池において、高分子電解質膜１としては、例えば、式（１）で示される芳香族化合物単位３０〜９５モル％と、式（２）で示される芳香族化合物単位７０〜５モル％とからなるポリアリーレン重合体を濃硫酸と反応させることによりスルホン化し、側鎖にスルホン酸基を導入したスルホン化ポリアリーレン重合体を用いる。前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、１１０℃における動的粘弾性係数が１×１０9〜１×１０11Ｐａの範囲にある。
【００２８】
【化８】
【００２９】
【化９】
【００３０】
前記式（１）に対応するモノマーとして、例えば、２，５−ジクロロ−４’−フェノキシベンゾフェノン等を挙げることができる。また、前記式（２）に対応するモノマーとして、例えば、４，４’−ジクロロベンゾフェノン、４，４’−ビス（４−クロロベンゾイル）ジフェニルエーテル等を挙げることができる。
【００３１】
前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、Ｎ−メチルピロリドン等の溶媒に溶解し、キャスト法により所望の乾燥膜厚に製膜することにより、高分子電解質膜１とされる。
【００３２】
前記固体高分子型燃料電池において、酸素極２、燃料極３の拡散層４はカーボンペーパーと下地層とからなり、例えばカーボンブラックとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを所定の重量比で混合し、エチレングリコール等の有機溶媒に均一に分散したスラリーを、該カーボンペーパーの片面に塗布、乾燥させて該下地層とすることにより形成される。
【００３３】
また、触媒層５は、例えばカーボンブラック（ファーネスブラック）に白金を所定の重量比で担持させた触媒粒子を、イオン導伝性高分子バインダーと所定の重量比で均一に混合した触媒ペーストを、所定の白金量となるように下地層７上にスクリーン印刷し、乾燥することにより形成される。前記乾燥は、例えば、６０℃で１０分間行ったのち、１２０℃で減圧乾燥することにより行う。
【００３４】
前記イオン導伝性高分子バインダーとしては、例えば、前記式（１）で示される芳香族化合物単位５０〜７０モル％と、式（３）で示される芳香族化合物単位５０〜３０モル％とからなるポリアリーレン重合体を濃硫酸と反応させることによりスルホン化し、側鎖にスルホン酸基を導入したスルホン化ポリアリーレン重合体をＮ−メチルピロリドン等の溶媒に溶解したものを用いることができる。
【００３５】
【化１０】
【００３６】
また、前記イオン導伝性高分子バインダーとして、パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物（例えば、デュポン社製ナフィオン（商品名））をＮ−メチルピロリドン等の溶媒に溶解したものを用いることもできる。
【００３７】
前記イオン導伝性高分子バインダーは、１１０℃における動的粘弾性係数が、前記高分子電解質膜の１／２〜１／１０００の範囲にある。
【００３８】
そして、高分子電解質膜１を、酸素極２、燃料極３の触媒層５に挟持された状態でホットプレスすることにより、前記固体高分子型燃料電池が形成される。前記ホットプレスは、例えば、８０℃、５ＭＰａで２分間の１次プレスの後、１６０℃、４ＭＰａで１分間の２次プレスを施すことにより行うことができる。
【００３９】
次に、実施例及び比較例を示す。
【００４０】
【実施例１】
本実施例では、まず、式（４）で示されるスルホン化ポリアリーレン重合体をＮ−メチルピロリドンに溶解し、キャスト法により乾燥膜厚５０μｍ、イオン交換容量２．３ｍｅｑ／ｇの高分子電解質膜１を調製した。
【００４１】
【化１１】
【００４２】
次に、カーボンブラックとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とをカーボンブラック：ＰＴＦＥ＝４：６の重量比で混合し、エチレングリコールに均一に分散したスラリーを調製し、該スラリーをカーボンペーパーの片面に塗布、乾燥することにより下地層とし、カーボンペーパーと下地層とからなる拡散層４を形成した。
【００４３】
次に、カーボンブラックに白金をカーボンブラック：白金＝１：１の重量比で担持させた触媒粒子を、パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物（デュポン社製ナフィオン（商品名））をＮ−メチルピロリドンに溶解してなるイオン導伝性高分子バインダーと触媒粒子：バインダー＝８：５の重量比で均一に混合して触媒ペーストを調製した。次に、前記触媒ペーストを０．５ｍｇ／ｃｍ2の白金量となるように前記下地層上にスクリーン印刷し、乾燥することにより触媒層５を形成した。前記乾燥は、６０℃で１０分間行ったのち、１２０℃で減圧乾燥することにより行った。
【００４４】
次に、高分子電解質膜１を、酸素極２、燃料極３の触媒層５に挟持された状態でホットプレスすることにより、図１示の固体高分子型燃料電池を形成した。前記ホットプレスは、８０℃、５ＭＰａで２分間の１次プレスの後、１６０℃、４ＭＰａで１分間の２次プレスを施すことにより行った。
【００４５】
高分子電解質膜１とイオン導伝性高分子バインダーとの動的粘弾性係数は、レオメトリック・サイエンス社製の粘弾性アナライザー−ＲＳＡＩＩ（商品名）を用い、引張モードで測定した。測定条件は、周波数１０Ｈｚ（６２．８ｒａｄ／秒）、歪み０．０５％とし、窒素気流中、室温〜３５０℃の温度範囲とし、１１０℃のときの測定値を動的粘弾性係数とした。この結果、本実施例の高分子電解質膜１の１１０℃における動的粘弾性係数は４×１０10Ｐａ、イオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数は６．７×１０7Ｐａであった。結果を表１に示す。
【００４６】
次に、図２示の装置を用いて、本実施例の固体高分子型燃料電池の高分子電解質膜１と、酸素極２、燃料極３との密着性の指標としてのＱ値を測定した。
【００４７】
図２示の装置は、高分子電解質膜１の片面のみに図１示の酸素極２及び燃料極３と同一の構成の電極１１を設けたものを、水槽１２の底部に配設し、水槽１２に収容されたｐＨ１の硫酸水溶液１３に、電極１１の高分子電解質膜１を接触させるようにしたものである。図２の装置は、硫酸水溶液１３中に浸漬された参照極１４と対照極１５とを備え、参照極１４、対照極１５、電極１１の拡散層４はそれぞれポテンショスタッド１６に接続されている。また、電極１１は、図１示の酸素極２の酸素通路２ａまたは燃料極３の燃料通路３ａに対応してガス通路１１ａを備えており、ガス通路１１ａに流通される窒素ガスと接触自在に構成されている。
【００４８】
図２の装置では、ポテンショスタッド１６により拡散層４と硫酸水溶液１３間に電圧をかけると、硫酸水溶液１３中のプロトンが高分子電解質膜１を透過して電極１１に達し、電子の授受を行う。すなわち、プロトンが触媒層５中の白金表面に接触することにより白金からプロトンに電子が渡される。尚、図２の装置では、電極１１中の触媒層５における白金量を０．５ｇ／ｃｍ2としている。
【００４９】
また、逆電圧をかけた場合は、吸着した水素原子から電子が白金に渡されプロトンとして硫酸水溶液中に拡散する。
【００５０】
そこで、電圧を−０．５Ｖから１Ｖまでスキャンすると、図３示のように、プロトンの吸着側のピーク面積からＱ値を求めることができる。ここで、Ｑ値は電極１１の面積当たりの電荷量（Ｃ／ｃｍ2）を示し、この値が大きいほど、電極と高分子電解質膜との密着性が高いことを示す指標となる。
【００５１】
本実施例の固体高分子型燃料電池では、前記Ｑ値は０．１５Ｃ／ｃｍ2であった。結果を表１に示す。
【００５２】
次に、本実施例の固体高分子型燃料電池の発電電位と、前記イオン導伝性高分子バインダーのイオン導伝率とを測定した。
【００５３】
前記発電電位は、酸素極２に空気、燃料極３に純水素を供給し、酸素極２、燃料極３とも圧力１００ｋＰａ、利用率５０％、相対湿度５０％、温度８５℃の発電条件で、電流密度０．２Ａ／ｃｍ2のときのセル電位を測定した。本実施例の固体高分子型燃料電池では、前記発電電位は、０．８１Ｖであった。結果を表１に示す。
【００５４】
また、前記イオン導伝率は、前記イオン導伝性高分子バインダーを膜状にし、、交流二端子法で測定した印加電圧１Ｖ、周波数１０ｋＨｚ時の抵抗値と膜厚とから、面方向のイオン導伝率を求めた。前記抵抗値の測定は、２５℃、相対湿度９０％の雰囲気下で行った。また、前記膜厚の測定は、前記抵抗値測定後、前記イオン導伝性高分子バインダーを膜状にしたサンプルを、２５℃、相対湿度５０％の雰囲気下に１２時間以上放置した後に行った。本実施例の固体高分子型燃料電池では、前記イオン導伝率は、０．１２Ｓ／ｃｍであった。結果を表１に示す。
【００５５】
また、高分子電解質膜の１１０℃における動的粘弾性係数に対するイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数の比と、発電電位との関係を図４に示す。
【００５６】
【実施例２】
本実施例では、式（５）で示されるスルホン化ポリエーテルエーテルケトン重合体（イオン交換容量１．５ｍｅｑ／ｇ）をイオン導伝性高分子バインダーに用いた以外は、実施例１と全く同一にして、図１示の固体高分子型燃料電池を形成した。
【００５７】
【化１２】
【００５８】
次に、実施例１と全く同一にしてイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数、固体高分子型燃料電池のＱ値、発電電位、イオン伝導率を測定した。
【００５９】
本実施例のイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数は１．５×１０9Ｐａであった。また、本実施例の固体高分子型燃料電池のＱ値は０．１３５Ｃ／ｃｍ2、発電電位は０．７３Ｖ、イオン伝導率は０．１４であった。結果を表１に示す。
【００６０】
また、高分子電解質膜の１１０℃における動的粘弾性係数に対するイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数の比と、発電電位との関係を図４に示す。
【００６１】
【実施例３】
本実施例では、式（６）で示されるスルホン化ポリアリーレン重合体（イオン交換容量１．７ｍｅｑ／ｇ）をイオン導伝性高分子バインダーに用いた以外は、実施例１と全く同一にして、図１示の固体高分子型燃料電池を形成した。
【００６２】
【化１３】
【００６３】
次に、実施例１と全く同一にしてイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数、固体高分子型燃料電池のＱ値、発電電位、イオン伝導率を測定した。
【００６４】
本実施例のイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数は１．５×１０10Ｐａであった。また、本実施例の固体高分子型燃料電池のＱ値は０．０９Ｃ／ｃｍ2、発電電位は０．６９Ｖ、イオン伝導率は０．１４であった。結果を表１に示す。
【００６５】
また、高分子電解質膜の１１０℃における動的粘弾性係数に対するイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数の比と、発電電位との関係を図４に示す。
【００６６】
【実施例４】
本実施例では、式（７）で示されるスルホン化ポリエーテルエーテルケトン重合体（イオン交換容量２．０ｍｅｑ／ｇ）をイオン導伝性高分子バインダーに用いた以外は、実施例１と全く同一にして、図１示の固体高分子型燃料電池を形成した。
【００６７】
【化１４】
【００６８】
次に、実施例１と全く同一にしてイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数、固体高分子型燃料電池のＱ値、発電電位、イオン伝導率を測定した。
【００６９】
本実施例のイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数は１．８×１０9Ｐａであった。また、本実施例の固体高分子型燃料電池のＱ値は０．０９Ｃ／ｃｍ2、発電電位は０．６９Ｖ、イオン伝導率は０．０８であった。結果を表１に示す。
【００７０】
また、高分子電解質膜の１１０℃における動的粘弾性係数に対するイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数の比と、発電電位との関係を図４に示す。
【００７１】
【比較例１】
本比較例では、式（８）で示されるスルホン化ポリアリーレン重合体（イオン交換容量２．４ｍｅｑ／ｇ）をイオン導伝性高分子バインダーに用いた以外は、実施例１と全く同一にして、図１示の固体高分子型燃料電池を形成した。
【００７２】
【化１５】
【００７３】
次に、実施例１と全く同一にしてイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数、固体高分子型燃料電池のＱ値、発電電位、イオン伝導率を測定した。
【００７４】
本比較例のイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数は６．７×１０10Ｐａであって、高分子電解質膜１よりも大きかった。また、本比較例の固体高分子型燃料電池のＱ値は０．０５Ｃ／ｃｍ2、発電電位は０．６１Ｖ、イオン伝導率は０．０７であった。結果を表１に示す。
【００７５】
また、高分子電解質膜の１１０℃における動的粘弾性係数に対するイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数の比と、発電電位との関係を図４に示す。
【００７６】
【表１】
【００７７】
表１及び図４から、１１０℃における動的粘弾性係数が高分子電解質膜よりも小さいイオン導伝性高分子バインダーを用いる実施例１〜４では、１１０℃における動的粘弾性係数が高分子電解質膜よりも大きいイオン導伝性高分子バインダーを用いる比較例１に比較して、Ｑ値が大であり、従って発電電位も高いことが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体高分子型燃料電池の構成を示す説明的断面図。
【図２】図１示の固体高分子型燃料電池のＱ値を測定する装置の説明図。
【図３】図２の装置によるＱ値の測定例を示すグラフ。
【図４】高分子電解質膜の１１０℃における動的粘弾性係数に対するイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数の比と、発電電位との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１…高分子電解質膜、 ２，３…電極、 ５…触媒層。
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子電解質膜を備える固体高分子型燃料電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石油資源が枯渇化する一方、化石燃料の消費による地球温暖化等の環境問題が深刻化しており、二酸化炭素の発生を伴わないクリーンな電動機用電力源として燃料電池が注目され、広範に開発されていると共に、一部では実用化され始めている。前記燃料電池を自動車等に搭載する場合には、高電圧と大電流とが得やすいことから、高分子電解質膜を用いる固体高分子型燃料電池が好適に用いられる。
【０００３】
前記固体高分子型燃料電池は、燃料極と酸素極との一対の電極の間にイオン導伝可能な高分子電解質膜を挟持させた構成となっており、燃料極と酸素極とはそれぞれ拡散層と触媒層とを備え、前記触媒層で前記高分子電解質膜に接している。また、前記触媒層は、Ｐｔ等の触媒が触媒担体に担持されている触媒粒子を備え、該触媒粒子がイオン導伝性高分子バインダーにより一体化されることにより形成されている。
【０００４】
前記固体高分子型燃料電池では、前記燃料極に水素、メタノール等の還元性ガスを導入すると、前記還元性ガスが前記拡散層を介して前記触媒層に達し、前記触媒の作用によりプロトンを生成する。前記プロトンは、前記触媒層から前記高分子電解質膜を介して、前記酸素極側の触媒層に移動する。
【０００５】
一方、前記燃料極に前記還元性ガスを導入すると共に、前記酸素極に空気、酸素等の酸化性ガスを導入すると、前記プロトンが前記酸素極側の触媒層で、前記触媒の作用により前記酸化性ガスと反応して水を生成する。そこで、前記燃料極と酸素極とを導線により接続することにより電流を取り出すことができる。
【０００６】
従来、前記固体高分子型燃料電池では、前記高分子電解質膜、前記触媒層のイオン導伝性高分子バインダーとしてパーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物（例えば、デュポン社製ナフィオン（商品名））が広く利用されている。前記パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物は、スルホン化されていることにより優れたプロトン導伝性を備えると共に、フッ素樹脂としての耐薬品性とを併せ備えているが、非常に高価であるとの問題がある。
【０００７】
そこで、廉価な高分子電解質膜として、近年、分子構造にフッ素を含まないか、あるいはフッ素含有量を低減したものが提案されている。例えば、米国特許第５４０３６７５号明細書には、スルホン化された剛直ポリフェニレンからなる高分子電解質膜が提案されている。前記明細書記載のスルホン化された剛直ポリフェニレンは、フェニレン連鎖を備える芳香族化合物を重合して得られるポリマーをスルホン化剤と反応させることにより、該ポリマーにスルホン酸基を導入したものである。
【０００８】
しかしながら、前記スルホン化された剛直ポリフェニレンは、前記パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物に比較して、硬さの指標となる動的粘弾性係数が大きく硬いために、前記スルホン化された剛直ポリフェニレンからなる高分子電解質膜を、前記イオン導伝性高分子バインダーとして前記パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物を用いた触媒層と積層しようとすると、該高分子電解質膜と、前記燃料極、酸素極との間で十分な密着性が得られにくく、該高分子電解質膜と触媒層との界面でプロトンの授受が阻害されるために、抵抗化過電圧が大きくなるとの不都合がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、高分子電解質膜と電極との間で良好な密着性を得ることができ、抵抗化過電圧の増大を抑制することができる廉価な固体高分子型燃料電池を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の固体高分子型燃料電池は、一対の電極と、両電極に挟持された高分子電解質膜とを備え、各電極は該高分子電解質膜に対向する面に触媒が触媒担体に担持されている触媒粒子がイオン導伝性高分子バインダーにより一体化された触媒層を備える固体高分子型燃料電池において、式（１）で示される芳香族化合物単位３０〜９５モル％と、式（２）で示される芳香族化合物単位７０〜５モル％とからなる共重合体の側鎖にスルホン酸基を有するスルホン化ポリアリーレン重合体からなり、１１０℃における動的粘弾性係数が１×１０９〜１×１０１１Ｐａの範囲にある高分子電解質膜と、１１０℃における動的粘弾性係数が該高分子電解質膜より小さいイオン導伝性高分子バインダーを用いて形成された触媒層とを備えることを特徴とする。
【化５】
本発明の固体高分子型燃料電池によれば、前記高分子電解質膜として１１０℃における動的粘弾性係数が１×１０９〜１×１０１１Ｐａの範囲にある高分子電解質膜を用いると共に、前記触媒層のイオン導伝性高分子バインダーを、その１１０℃における動的粘弾性係数が前記高分子電解質膜より小さいものとしたので、前記高分子電解質膜と前記電極の触媒層との間で良好な密着性を得ることができる。従って、前記高分子電解質膜と電極との間で抵抗化過電圧の増大を抑制することができ、優れた発電性能を得ることができる。
ここで、前記スルホン酸基は、電子吸引性基に隣接する芳香環には導入されず、電子吸引性基に隣接していない芳香環にのみ導入される。従って、前記スルホン化ポリアリーレン重合体では、式（１）で示される芳香族化合物単位のＡｒで示される芳香環にのみ、前記スルホン酸基が導入されることとなり、式（１）で示される芳香族化合物単位と式（２）で示される芳香族化合物単位とのモル比を変えることにより、導入されるスルホン酸基の量、換言すればイオン交換容量を調整することができる。
そこで、前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、式（１）で示される芳香族化合物単位が３０モル％未満で、式（２）で示される芳香族化合物単位が７０モル％を超えると、前記高分子電解質膜として必要とされるイオン交換容量が得られない。また、式（１）で示される芳香族化合物単位が９５モル％を超え、式（２）で示される芳香族化合物単位が５モル％未満になると、導入されるスルホン酸基の量が増加して分子構造が弱くなる。
また、前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、分子構造にフッ素を全く含まないか、あるいは前記電子吸引性基としてフッ素を含むだけであるので安価であり、固体高分子型燃料電池のコストを低減することができる。
【００１２】
前記イオン導伝性高分子バインダーは、前記高分子電解質膜との間で良好な密着性を得るために、１１０℃における動的粘弾性係数が該高分子電解質膜の１／２〜１／１０００の範囲にあることが好ましい。前記イオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数が前記高分子電解質膜の１／２よりも大きいと、該高分子電解質膜に対する密着性が低減する。また、前記イオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数が前記高分子電解質膜の１／１０００より小さいと、該イオン導伝性高分子バインダーと該高分子電解質膜との硬さの違いが大きくなり、良好な密着性が得られないことがある。
【００１９】
また、１１０℃における動的粘弾性係数が前記高分子電解質膜より小さいイオン導伝性高分子バインダーとしては、例えば、式（１）で示される芳香族化合物単位５０〜７０モル％と、式（３）で示される芳香族化合物単位５０〜３０モル％とからなる共重合体の側鎖にスルホン酸基を有するスルホン化ポリアリーレン重合体を用いることができる。
【００２０】
【化７】
前記イオン導伝性高分子バインダーに用いるスルホン化ポリアリーレン重合体は、式（１）で示される芳香族化合物単位は前記高分子電解質膜の場合と同一であるが、式（３）で示される芳香族化合物単位は、式（２）で示される芳香族化合物単位に対してａが２以上である点で異なっている。この結果、前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、ポリエーテル鎖が長くなり、前記高分子電解質膜より柔らかくなる。
【００２２】
前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、式（１）で示される芳香族化合物単位が５０モル％未満で、式（３）で示される芳香族化合物単位が５０モル％を超えると、前記イオン導伝性高分子バインダーとして必要とされるイオン交換容量が得られないことがある。また、式（１）で示される芳香族化合物単位が７０モル％を超え、式（３）で示される芳香族化合物単位が３０モル％未満になると、前述のように導入されるスルホン酸基の量が増加して分子構造が弱くなる。
【００２３】
尚、前記スルホン化ポリアリーレン重合体に代えて、ポリエーテルエーテルケトン重合体を用いてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は図１は本実施形態の固体高分子型燃料電池の構成を示す説明的断面図、図２は図１示の固体高分子型燃料電池のＱ値を測定する装置の説明図、図３は図２の装置によるＱ値の測定例を示すグラフ、図４は高分子電解質膜の１１０℃における動的粘弾性係数に対するイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数の比と、発電電位との関係を示すグラフである。
【００２５】
本実施形態の固体高分子型燃料電池は、図１示のように、高分子電解質膜１が酸素極２と燃料極３との間に挟持されており、酸素極２と燃料極３とは、いずれも拡散層４と、拡散層４上に形成された触媒層５とを備えている。
【００２６】
各拡散層４は外面側に密着するセパレータ６を備えている。また、セパレータ６は、酸素極２では空気等の酸素含有気体が流通される酸素通路２ａを、燃料極３では水素等の燃料ガスが流通される燃料通路３ａを、拡散層４側に備えている。
【００２７】
前記固体高分子型燃料電池において、高分子電解質膜１としては、例えば、式（１）で示される芳香族化合物単位３０〜９５モル％と、式（２）で示される芳香族化合物単位７０〜５モル％とからなるポリアリーレン重合体を濃硫酸と反応させることによりスルホン化し、側鎖にスルホン酸基を導入したスルホン化ポリアリーレン重合体を用いる。前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、１１０℃における動的粘弾性係数が１×１０9〜１×１０11Ｐａの範囲にある。
【００２８】
【化８】
【化９】
前記式（１）に対応するモノマーとして、例えば、２，５−ジクロロ−４’−フェノキシベンゾフェノン等を挙げることができる。また、前記式（２）に対応するモノマーとして、例えば、４，４’−ジクロロベンゾフェノン、４，４’−ビス（４−クロロベンゾイル）ジフェニルエーテル等を挙げることができる。
【００３１】
前記スルホン化ポリアリーレン重合体は、Ｎ−メチルピロリドン等の溶媒に溶解し、キャスト法により所望の乾燥膜厚に製膜することにより、高分子電解質膜１とされる。
【００３２】
前記固体高分子型燃料電池において、酸素極２、燃料極３の拡散層４はカーボンペーパーと下地層とからなり、例えばカーボンブラックとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを所定の重量比で混合し、エチレングリコール等の有機溶媒に均一に分散したスラリーを、該カーボンペーパーの片面に塗布、乾燥させて該下地層とすることにより形成される。
【００３３】
また、触媒層５は、例えばカーボンブラック（ファーネスブラック）に白金を所定の重量比で担持させた触媒粒子を、イオン導伝性高分子バインダーと所定の重量比で均一に混合した触媒ペーストを、所定の白金量となるように下地層７上にスクリーン印刷し、乾燥することにより形成される。前記乾燥は、例えば、６０℃で１０分間行ったのち、１２０℃で減圧乾燥することにより行う。
【００３４】
前記イオン導伝性高分子バインダーとしては、例えば、前記式（１）で示される芳香族化合物単位５０〜７０モル％と、式（３）で示される芳香族化合物単位５０〜３０モル％とからなるポリアリーレン重合体を濃硫酸と反応させることによりスルホン化し、側鎖にスルホン酸基を導入したスルホン化ポリアリーレン重合体をＮ−メチルピロリドン等の溶媒に溶解したものを用いることができる。
【００３５】
【化１０】
また、前記イオン導伝性高分子バインダーとして、パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物（例えば、デュポン社製ナフィオン（商品名））をＮ−メチルピロリドン等の溶媒に溶解したものを用いることもできる。
【００３７】
前記イオン導伝性高分子バインダーは、１１０℃における動的粘弾性係数が、前記高分子電解質膜の１／２〜１／１０００の範囲にある。
【００３８】
そして、高分子電解質膜１を、酸素極２、燃料極３の触媒層５に挟持された状態でホットプレスすることにより、前記固体高分子型燃料電池が形成される。前記ホットプレスは、例えば、８０℃、５ＭＰａで２分間の１次プレスの後、１６０℃、４ＭＰａで１分間の２次プレスを施すことにより行うことができる。
【００３９】
次に、実施例及び比較例を示す。
【００４０】
【実施例１】
本実施例では、まず、式（４）で示されるスルホン化ポリアリーレン重合体をＮ−メチルピロリドンに溶解し、キャスト法により乾燥膜厚５０μｍ、イオン交換容量２．３ｍｅｑ／ｇの高分子電解質膜１を調製した。
【００４１】
【化１１】
次に、カーボンブラックとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とをカーボンブラック：ＰＴＦＥ＝４：６の重量比で混合し、エチレングリコールに均一に分散したスラリーを調製し、該スラリーをカーボンペーパーの片面に塗布、乾燥することにより下地層とし、カーボンペーパーと下地層とからなる拡散層４を形成した。
【００４３】
次に、カーボンブラックに白金をカーボンブラック：白金＝１：１の重量比で担持させた触媒粒子を、パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物（デュポン社製ナフィオン（商品名））をＮ−メチルピロリドンに溶解してなるイオン導伝性高分子バインダーと触媒粒子：バインダー＝８：５の重量比で均一に混合して触媒ペーストを調製した。次に、前記触媒ペーストを０．５ｍｇ／ｃｍ2の白金量となるように前記下地層上にスクリーン印刷し、乾燥することにより触媒層５を形成した。前記乾燥は、６０℃で１０分間行ったのち、１２０℃で減圧乾燥することにより行った。
【００４４】
次に、高分子電解質膜１を、酸素極２、燃料極３の触媒層５に挟持された状態でホットプレスすることにより、図１示の固体高分子型燃料電池を形成した。前記ホットプレスは、８０℃、５ＭＰａで２分間の１次プレスの後、１６０℃、４ＭＰａで１分間の２次プレスを施すことにより行った。
【００４５】
高分子電解質膜１とイオン導伝性高分子バインダーとの動的粘弾性係数は、レオメトリック・サイエンス社製の粘弾性アナライザー−ＲＳＡＩＩ（商品名）を用い、引張モードで測定した。測定条件は、周波数１０Ｈｚ（６２．８ｒａｄ／秒）、歪み０．０５％とし、窒素気流中、室温〜３５０℃の温度範囲とし、１１０℃のときの測定値を動的粘弾性係数とした。この結果、本実施例の高分子電解質膜１の１１０℃における動的粘弾性係数は４×１０10Ｐａ、イオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数は６．７×１０7Ｐａであった。結果を表１に示す。
【００４６】
次に、図２示の装置を用いて、本実施例の固体高分子型燃料電池の高分子電解質膜１と、酸素極２、燃料極３との密着性の指標としてのＱ値を測定した。
【００４７】
図２示の装置は、高分子電解質膜１の片面のみに図１示の酸素極２及び燃料極３と同一の構成の電極１１を設けたものを、水槽１２の底部に配設し、水槽１２に収容されたｐＨ１の硫酸水溶液１３に、電極１１の高分子電解質膜１を接触させるようにしたものである。図２の装置は、硫酸水溶液１３中に浸漬された参照極１４と対照極１５とを備え、参照極１４、対照極１５、電極１１の拡散層４はそれぞれポテンショスタッド１６に接続されている。また、電極１１は、図１示の酸素極２の酸素通路２ａまたは燃料極３の燃料通路３ａに対応してガス通路１１ａを備えており、ガス通路１１ａに流通される窒素ガスと接触自在に構成されている。
【００４８】
図２の装置では、ポテンショスタッド１６により拡散層４と硫酸水溶液１３間に電圧をかけると、硫酸水溶液１３中のプロトンが高分子電解質膜１を透過して電極１１に達し、電子の授受を行う。すなわち、プロトンが触媒層５中の白金表面に接触することにより白金からプロトンに電子が渡される。尚、図２の装置では、電極１１中の触媒層５における白金量を０．５ｇ／ｃｍ2としている。
【００４９】
また、逆電圧をかけた場合は、吸着した水素原子から電子が白金に渡されプロトンとして硫酸水溶液中に拡散する。
【００５０】
そこで、電圧を−０．５Ｖから１Ｖまでスキャンすると、図３示のように、プロトンの吸着側のピーク面積からＱ値を求めることができる。ここで、Ｑ値は電極１１の面積当たりの電荷量（Ｃ／ｃｍ2）を示し、この値が大きいほど、電極と高分子電解質膜との密着性が高いことを示す指標となる。
【００５１】
本実施例の固体高分子型燃料電池では、前記Ｑ値は０．１５Ｃ／ｃｍ2であった。結果を表１に示す。
【００５２】
次に、本実施例の固体高分子型燃料電池の発電電位と、前記イオン導伝性高分子バインダーのイオン導伝率とを測定した。
【００５３】
前記発電電位は、酸素極２に空気、燃料極３に純水素を供給し、酸素極２、燃料極３とも圧力１００ｋＰａ、利用率５０％、相対湿度５０％、温度８５℃の発電条件で、電流密度０．２Ａ／ｃｍ2のときのセル電位を測定した。本実施例の固体高分子型燃料電池では、前記発電電位は、０．８１Ｖであった。結果を表１に示す。
【００５４】
また、前記イオン導伝率は、前記イオン導伝性高分子バインダーを膜状にし、、交流二端子法で測定した印加電圧１Ｖ、周波数１０ｋＨｚ時の抵抗値と膜厚とから、面方向のイオン導伝率を求めた。前記抵抗値の測定は、２５℃、相対湿度９０％の雰囲気下で行った。また、前記膜厚の測定は、前記抵抗値測定後、前記イオン導伝性高分子バインダーを膜状にしたサンプルを、２５℃、相対湿度５０％の雰囲気下に１２時間以上放置した後に行った。本実施例の固体高分子型燃料電池では、前記イオン導伝率は、０．１２Ｓ／ｃｍであった。結果を表１に示す。
【００５５】
また、高分子電解質膜の１１０℃における動的粘弾性係数に対するイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数の比と、発電電位との関係を図４に示す。
【００５６】
【実施例２】
本実施例では、式（５）で示されるスルホン化ポリエーテルエーテルケトン重合体（イオン交換容量１．５ｍｅｑ／ｇ）をイオン導伝性高分子バインダーに用いた以外は、実施例１と全く同一にして、図１示の固体高分子型燃料電池を形成した。
【００５７】
【化１２】
次に、実施例１と全く同一にしてイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数、固体高分子型燃料電池のＱ値、発電電位、イオン伝導率を測定した。
【００５９】
本実施例のイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数は１．５×１０9Ｐａであった。また、本実施例の固体高分子型燃料電池のＱ値は０．１３５Ｃ／ｃｍ2、発電電位は０．７３Ｖ、イオン伝導率は０．１４であった。結果を表１に示す。
【００６０】
また、高分子電解質膜の１１０℃における動的粘弾性係数に対するイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数の比と、発電電位との関係を図４に示す。
【００６１】
【実施例３】
本実施例では、式（６）で示されるスルホン化ポリアリーレン重合体（イオン交換容量１．７ｍｅｑ／ｇ）をイオン導伝性高分子バインダーに用いた以外は、実施例１と全く同一にして、図１示の固体高分子型燃料電池を形成した。
【００６２】
【化１３】
次に、実施例１と全く同一にしてイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数、固体高分子型燃料電池のＱ値、発電電位、イオン伝導率を測定した。
【００６４】
本実施例のイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数は１．５×１０10Ｐａであった。また、本実施例の固体高分子型燃料電池のＱ値は０．０９Ｃ／ｃｍ2、発電電位は０．６９Ｖ、イオン伝導率は０．１４であった。結果を表１に示す。
【００６５】
また、高分子電解質膜の１１０℃における動的粘弾性係数に対するイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数の比と、発電電位との関係を図４に示す。
【００６６】
【実施例４】
本実施例では、式（７）で示されるスルホン化ポリエーテルエーテルケトン重合体（イオン交換容量２．０ｍｅｑ／ｇ）をイオン導伝性高分子バインダーに用いた以外は、実施例１と全く同一にして、図１示の固体高分子型燃料電池を形成した。
【００６７】
【化１４】
次に、実施例１と全く同一にしてイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数、固体高分子型燃料電池のＱ値、発電電位、イオン伝導率を測定した。
【００６９】
本実施例のイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数は１．８×１０9Ｐａであった。また、本実施例の固体高分子型燃料電池のＱ値は０．０９Ｃ／ｃｍ2、発電電位は０．６９Ｖ、イオン伝導率は０．０８であった。結果を表１に示す。
【００７０】
また、高分子電解質膜の１１０℃における動的粘弾性係数に対するイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数の比と、発電電位との関係を図４に示す。
【００７１】
【比較例１】
本比較例では、式（８）で示されるスルホン化ポリアリーレン重合体（イオン交換容量２．４ｍｅｑ／ｇ）をイオン導伝性高分子バインダーに用いた以外は、実施例１と全く同一にして、図１示の固体高分子型燃料電池を形成した。
【００７２】
【化１５】
次に、実施例１と全く同一にしてイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数、固体高分子型燃料電池のＱ値、発電電位、イオン伝導率を測定した。
【００７４】
本比較例のイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数は６．７×１０10Ｐａであって、高分子電解質膜１よりも大きかった。また、本比較例の固体高分子型燃料電池のＱ値は０．０５Ｃ／ｃｍ2、発電電位は０．６１Ｖ、イオン伝導率は０．０７であった。結果を表１に示す。
【００７５】
また、高分子電解質膜の１１０℃における動的粘弾性係数に対するイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数の比と、発電電位との関係を図４に示す。
【００７６】
【表１】
表１及び図４から、１１０℃における動的粘弾性係数が高分子電解質膜よりも小さいイオン導伝性高分子バインダーを用いる実施例１〜４では、１１０℃における動的粘弾性係数が高分子電解質膜よりも大きいイオン導伝性高分子バインダーを用いる比較例１に比較して、Ｑ値が大であり、従って発電電位も高いことが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体高分子型燃料電池の構成を示す説明的断面図。
【図２】図１示の固体高分子型燃料電池のＱ値を測定する装置の説明図。
【図３】図２の装置によるＱ値の測定例を示すグラフ。
【図４】高分子電解質膜の１１０℃における動的粘弾性係数に対するイオン導伝性高分子バインダーの１１０℃における動的粘弾性係数の比と、発電電位との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１…高分子電解質膜、 ２，３…電極、 ５…触媒層。
Claims (3)
- 一対の電極と、両電極に挟持された高分子電解質膜とを備え、各電極は該高分子電解質膜に対向する面に触媒が触媒担体に担持されている触媒粒子がイオン導伝性高分子バインダーにより一体化された触媒層を備える固体高分子型燃料電池において、
式（１）で示される芳香族化合物単位３０〜９５モル％と、式（２）で示される芳香族化合物単位７０〜５モル％とからなる共重合体の側鎖にスルホン酸基を有するスルホン化ポリアリーレン重合体からなり、１１０℃における動的粘弾性係数が１×１０９〜１×１０１１Ｐａの範囲にある高分子電解質膜と、１１０℃における動的粘弾性係数が該高分子電解質膜より小さいイオン導伝性高分子バインダーを用いて形成された触媒層とを備えることを特徴とする固体高分子型燃料電池。
- 前記イオン導伝性高分子バインダーは、１１０℃における動的粘弾性係数が前記高分子電解質膜の１／２〜１／１０００の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の固体高分子型燃料電池。
- 前記イオン導伝性高分子バインダーは、式（１）で示される芳香族化合物単位５０〜７０モル％と、式（３）で示される芳香族化合物単位５０〜３０モル％とからなる共重合体の側鎖にスルホン酸基を有するスルホン化ポリアリーレン重合体からなることを特徴とする請求項１記載の固体高分子型燃料電池。
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