200945655 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明乃關於燃料電池，特別是使用液體燃 電池。 【先前技術】 近年來，爲了無需長時間充電而可使用筆記 Q 行動電話之各種攜帶用電子機器，嘗試對於此等 子機器的電源使用燃料電池。燃料電池係具有可 燃料與空氣即可發電’如補給燃料，即可連續長 之特徵。因此，如可將燃料電池作爲小型化，作 電子機器的電源，可說是極爲有利的系統。 直接甲醇型燃料電池（Direct Methanol Fu D M F C )係可作爲小型化，更加地因燃料的處理 ，故作爲攜帶機器用的電源而有所期待。 〇 作爲針對在DMFC之液體燃料的供給方式係 氣體供給型或液體供給型等之主動方式，另外在 使燃料容器內之液體燃料氣化而供給至燃料極之 型等之被動方式。 作爲對於陽極供給燃料的手段，可採用各種 如’可考慮使甲醇水溶液等之液體燃料，直接流 導電層之下方的方式，或在燃料電池之外部，使 發而產生氣體燃料，使其氣體燃料流通於陽極導 方的外部氣化型，於燃料收容部，收容純甲醇或 料的燃料 型電腦或 攜帶用電 只由供給 時間發電 爲攜帶用 el Cell : 亦爲容易 知道有： 電池內部 內部氣化 方法。例 通於陽極 甲醇等蒸 電層之下 甲醇水溶 -5- 200945655 液等之液體燃料，使液體燃料，在電池內部進行氣化，供 給於陽極之內部氣化型等各。 另外，作爲對於陰極供給氧化劑之空氣的手段，可考 慮將空氣，經由風扇或鼓風機而強制地進行供給之主動型 ，或只經由來自大氣的自然擴散進行供給之自發呼吸（被 動）型等。 此等之中，內部氣化型等之被動方式係對於DMFC之 小型化而言特別有利。在內部氣化型DMFC，係提案有將 具有燃料極、電解質膜及空氣極的膜電極接合體（燃料電 池單元），配置於由樹脂製之箱狀容器所成之燃料收容部 上之構造（例如參照國際公開第2005/1 12172號說明書） 。膜電極接合體係夾持於配置於燃料極側之陽極導電層， 和配置於空氣極側之陰極導電層。 【發明內容】 膜電極接合體，和陽極導電層極陰極導電層之間的電 性連接係通常經由導電性物質之間的平面接觸所進行。對 餘味了確保此電性的接觸，陽極導電層及陰極導電層乃對 於膜電極接合體而言，必須以一定以上的壓力加以按壓。 但，在膜電極接合體進行發電反應時，經由膜電極接 合體的溫度則上升，因此，構成燃料電池的構件則產生熱 膨脹，或經由發電反應而產生C02之故，燃料電池內的壓 力則提昇之時，將膜電極接合體按壓於厚度方向的壓力則 減少，而有膜電極接合體’和陽極導電層及陰極導電層之 -6- 200945655 間的接觸阻抗增加的情況。如此，當膜 導電層及陰極導電層之間的接觸阻抗增 ，從燃料電池所得到的電力則減少。 爲了防止如上述之電力減少，經由 電池之構件的厚度或強度，即使產生構 壓力的增加，亦不易產生構件的變形者 極接合體按壓於厚度方向之壓力的減少 Φ 如此作爲時，有著燃料電池全體得重量 ，對於爲了將燃料電池作爲攜帶機器的 必理想。 本發明係有鑑於上述之問題點所作 爲提供：可良好地維持膜電極接合體與 時，可得到高輸出之燃料電池。 經由本發明之第一型態的燃料電池 和陰極，和夾持於前述陽極和前述陰極 Q 膜電極接合體，和接合於前述陽極之陽 於前述陰極之陰極導電層，和配置於前 前述陽極側，爲了對於前述陽極供給燃 之燃料電池，其中，前述膜電極接合體 而組裝前之單體的狀態中，於陽極側具 經由本發明之第二型態的燃料電池 具備形成陽極之工程，和形成陰極之工 膜之工程，和接合前述陽極與前述陰極 中至少2個以上而形成膜電極接合體之 電極接合體與陽極 加時，因歐姆損失 作爲增加構成燃料 件之熱膨脹或氣體 之時，進行將膜電 作爲最小限度。當 或體積增加的情況 電源而使用，係未 爲之構成，其目的 導電體之接觸的同 係屬於具備陽極， 之電解質膜所成之 極導電層，和接合 述膜電極接合體之 料之燃料供給機構 係在作爲燃料電池 有凸的形狀。 之製造方法，至少 程，和形成電解質 與前述電解質膜之 接合工程，和組裝 -7- 200945655 於具備前述膜電極接合體，和接合於前述陽極之陽極導電 層，和接合於前述陰極之陰極導電層，和配置於前述膜電 極接合體之前述陽極側，爲了對於前述陽極供給燃料之燃 料供給機構之燃料電池的組裝工程；前述接合工程係具備 於前述陽極側，作爲成爲凸狀的彎曲形狀之沖壓工程。 經由本發明之第三型態的燃料電池係屬於具備陽極， 和陰極，和夾持於前述陽極和前述陰極之電解質膜所成之 膜電極接合體，和接合於前述陽極之陽極導電層，和接合 於前述陰極之陰極導電層，和配置於前述膜電極接合體之 前述陽極側，爲了對於前述陽極供給燃料之燃料供給機構 之燃料電池’其中’前述膜電極接合體係在作爲燃料電池 而組裝前之單體的狀態中，於陰極側具有凸的形狀。 經由本發明之第四型態的燃料電池之製造方法，至少 具備形成陽極之工程’和形成陰極之工程，和形成電解質 膜之工程，和接合前述陽極與前述陰極與前述電解質膜之 中至少2個以上而形成膜電極接合體之接合工程，和組裝 於具備即述膜電極接合體’和接合於前述陽極之陽極導電 層’和接合於前述陰極之陰極導電層，和配置於前述膜電 極接合體之前述陽極側’爲了對於前述陽極供給燃料之燃 料供給機構之燃料電池的組裝工程；前述接合工程係具備 於則述陰極側’作爲成爲凸狀的彎曲形狀之沖壓工程。 【實施方式】 以下，關於有關本發明之一實施型態的燃料電池，參 ~ 8 - 200945655 照圖面加以說明。如圖1所示，關於本實施形態之燃料電 池係具有膜電極接合體10。膜電極接合體10具有陽極（ 燃料極），和陰極（空氣極），和夾持於陽極與陰極之間 的電解質膜1 5。 陽極係具有陽極氣體擴散層12，和配置於陽極氣體 擴散層12上之陽極觸媒層11。陰極係具有陰極氣體擴散 層14，和配置於陰極氣體擴散層14上之陰極觸媒層13。 對於膜電極接合體10之陽極側係配置有陽極導電層16。 另外，對於膜電極接合體1 0之陰極側係配置有陰極導電 層1 7。 有關本實施型態之燃料電池中，陽極係例如經由以下 的製法而加以製造。首先，於載持陽極用觸媒粒子（Pt: Pu=l: 1)之碳黑，作爲質子傳導性樹脂而添加全氟磺酸 溶液，和作爲分散媒而添加水與甲氧基丙醇，並使載持陽 極用觸媒粒子之碳黑分散而調製塗漿。 經由將如上述作爲所得到之塗漿，塗佈於做爲陽極氣 體擴散層12之多孔質碳紙（例如40mmx30mm之長方形 )之時，可得到厚度爲ΙΟΟμιη之陽極觸媒層1 1。 在有關本實施型態之燃料電池中，陰極係例如經由以 下的製法而加以製造。首先，於載持陰極用觸媒粒子（Pt )之碳黑，作爲質子傳導性樹脂而添加全氟磺酸溶液，和 作爲分散媒而添加水及甲氧基丙醇，並使載持陰極用觸媒 粒子之碳黑分散而調製塗槳。 經由將如上述作爲所得到之塗漿，塗佈於做爲陰極氣 -9- 200945655 體擴散層1 4之多孔質碳紙之時，可得到例如厚度爲1 〇 〇 μιη之陰極觸媒層13。 然而’在有關本實施型態之燃料電池中，陽極氣體擴 散層12，和陰極氣體擴散層14乃略同形同尺寸，厚度亦 略均等，塗布於此等氣體擴散層之陽極觸媒層11及陰極 觸媒層13亦略同形同尺寸。 於如上述所形成之陽極用觸媒層1 1與陰極觸媒層1 3 之間’作爲電解質膜1 5，配置例如厚度爲3 Ομιη，含水率 爲10〜20重量％之全氟磺酸膜（商品名Nafion膜、 DuPont公司製），並在陽極用觸媒層11與陰極觸媒層13 乃呈對向地配合位置之狀態，經由施以熱壓者，製造於陽 極側，成爲凸狀的彎曲形狀之膜電極接合體10。 然而’將膜電極接合體10作爲於陽極側，成爲凸狀 的彎曲形狀之方法，並不限於如上述之施以熱壓的方法。 例如，經由以陽極之膨脹率乃較陰極之膨脹率爲大之材料 而形成膜電極接合體10之時，將膜電極接合體10作爲於 陽極側，成爲凸狀的彎曲形狀亦可。 陽極及陰極之膨脹率的不同係可經由以下的方法而確 認。從製品取出膜電極接合體，對逾期全部或一部分（至 少面積1 cm2以上），進行以下之操作。 於膜電極接合體設置陽極氣體擴散層或陰極氣體擴散 層之至少一方或雙方的情況，係剝離此等。或經由機械性 地削去並非測定對象的側而除去。 剝離.除去陽極氣體擴散層及陰極氣體擴散層之膜電 -10- 200945655 極接合體係因成爲於電解質膜之—方的面附著陽極觸媒廢 ，而於另一方的面附著陰極觸媒層之狀態，故在此狀態下 進行以下的操作。 比較將前述之剝離.除去厚之膜電極接合體’在溫度 2 5 °C，相對濕度3 0 %之環境放置2 4小時以上厚之狀態’ 和在溫度25 t，相對濕度1〇〇%之環境放置24小時以上 厚之狀態。 兩者的形狀（膜電極接合體之彎曲方向及「撓曲量」 的値）如爲相同，可判斷陽極觸媒層與陰極觸媒層的膨脹 率係爲相等。 對於相當於下記（A ) ~ ( C)之中之至少一個之情況 ，係可判斷陽極觸媒層之膨脹率乃較陰極觸媒層之膨脹率 爲大。 (A )兩者同時爲於陽極側，成爲凸狀的彎曲形狀’ 且放置在相對濕度1 〇〇%之環境之後的膜電極接合體之撓 曲量乃較放置在相對濕度30%之環境之後的撓曲量爲大。 (B)兩者同時爲於陰極側，成爲凸狀的彎曲形狀， 且放置在相對濕度100%之環境之後的膜電極接合體之撓 曲量乃較放置在相對濕度30%之環境之後的撓曲量爲小。 (C )放置在相對濕度30%之環境之後的膜電極接合 體乃平面狀或於陰極側，成爲凸狀的彎曲形狀，放置在相 對濕度1〇〇%之環境之後的膜電極接合體乃於陽極側，成 爲凸狀的彎曲形狀。 另外，對於相當於下記（D )〜（F )之中之至少一個 -11 - 200945655 之情況，係可判斷陰極觸媒層之膨脹率乃較陽極觸媒層之 膨脹率爲大。 (D) 兩者同時爲於陰極側，成爲凸狀的彎曲形狀， 且放置在相對濕度100%之環境之後的膜電極接合體之撓 曲量乃較放置在相對濕度30%之環境之後的撓曲量爲大。 (E) 兩者同時爲於陽極側，成爲凸狀的彎曲形狀， 且放置在相對濕度100%之環境之後的膜電極接合體之撓 曲量乃較放置在相對濕度30%之環境之後的撓曲量爲小。 (F )放置在相對濕度30%之環境之後的膜電極接合 體乃平面狀或於陽極側，成爲凸狀的彎曲形狀，放置在相 對濕度100 %之環境之後的膜電極接合體乃於陰極側，成 爲凸狀的彎曲形狀。 另外，經由以陽極之熱膨脹率乃較陰極之熱膨脹率爲 大之材料而形成膜電極接合體10之時，將膜電極接合體 1 〇作爲於陽極側，成爲凸狀的彎曲形狀亦可。 陽極及陰極之熱膨脹率的不同係可經由以下的方法而 確認。從製品取出膜電極接合體，對逾期全部或一部分（ 至少面積1 cm2以上），進行以下之操作。 於膜電極接合體設置陽極氣體擴散層或陰極氣體擴散 層之至少一方或雙方的情況，係剝離此等。或經由機械性 地削去並非測定對象的側而除去。 剝離•除去陽極氣體擴散層及陰極氣體擴散層之膜電 極接合體係因成爲於電解質膜之一方的面附著陽極觸媒層 ，而於另一方的面附著陰極觸媒層之狀態，故在此狀態下 -12- 200945655 進行以下的操作。 比較將前述之剝離.除去厚之膜電極接合體’在溫度 5 °C，相對濕度5 0 %之環境放置24小時以上厚之狀態’和 在溫度4 5。(：，相對濕度5 0 %之環境放置2 4小時以上厚之 狀態。 兩者的形狀（膜電極接合體之彎曲方向及「撓曲量」 的値）如爲相同，可判斷陽極觸媒層與陰極觸媒層的熱膨 φ 脹率係爲相等。 對於相當於下記（a ) ~ ( c )之中之至少一個之情況 ，係可判斷陽極觸媒層之熱膨脹率乃較陰極觸媒層之熱膨 脹率爲大。 (a)兩者同時爲於陽極側，成爲凸狀的彎曲形狀， 且放置在溫度45 °C之環境之後的膜電極接合體之撓曲量 乃較放置在溫度5°C之環境之後的撓曲量爲大。 (b )兩者同時爲於陰極側，成爲凸狀的彎曲形狀， Q 且放置在溫度45 t之環境之後的膜電極接合體之撓曲量 乃較放置在溫度5°C之環境之後的撓曲量爲小。 (c )放置在溫度5 °C之環境之後的膜電極接合體乃 平面狀或於陰極側，成爲凸狀的彎曲形狀，放置在溫度 45°C之環境之後的膜電極接合體乃於陽極側，成爲凸狀的 彎曲形狀。 另外，對於相當於下記（d)〜（f)之中之至少一個 之情況，係可判斷陰極觸媒層之熱膨脹率乃較陽極觸媒層 之熱膨脹率爲大。 -13- 200945655 (d) 兩者同時爲於陰極側，成爲凸狀的彎曲形狀， 且放置在溫度45 °C之環境之後的膜電極接合體之撓曲量 乃較放置在溫度5°C之環境之後的撓曲量爲大。 (e) 兩者同時爲於陽極側，成爲凸狀的彎曲形狀， 且放置在溫度45 °C之環境之後的膜電極接合體之撓曲量 乃較放置在溫度5°C之環境之後的撓曲量爲小。 (f) 放置在溫度5°C之環境之後的膜電極接合體乃 平面狀或於陽極側，成爲凸狀的彎曲形狀，放置在溫度 45 °C之環境之後的膜電極接合體乃於陰極側，成爲凸狀的 彎曲形狀。 然而，對於將陽極之膨脹率或熱膨脹率作爲較陰極爲 大之情況，於陽極或陰極設置溝，作爲膜電極接合體1〇 容易成爲彎曲形狀亦可。 在有關本實施型態之燃料電池中’在膜電極接合體 10，於電解質膜15之中，均未接合於陽極觸媒層11與陰 極觸媒層1 3，且相當於以下所述之〇環1 8的內側位置， 將直徑0.5mm之氣體排出孔（未圖示）設置於2處亦可 〇 接著，將其膜電極接合體10，配置具有複數開孔（ 未圖示）之陽極導電層16及陰極導電層17於各陽極氣體 擴散層12之陽極觸媒層11的相反面，以及陰極氣體擴散 層14之陰極觸媒層13的相反面。 此等陽極導電層16及陰極導電層17，係例如可各使 用金，鎳等之金屬材料所成之多孔質膜（例如；網目）或 200945655 箱體，或者對於不銹鋼（sus)等之導電性金屬材料，被 覆金等良導電性金屬之複合材等。 然而，對於電解質膜15與陽極導電層16之間，電解 質膜15與陰極導電層17之間，係各夾持橡膠製之◦環 18而對於膜電極接合體1〇施以密封。 對於陰極導電層17之上方，作爲保濕層20，將厚度 乃1.0mm’透氣度乃2.0秒/ l〇〇cm3 (經由對於Jlsp — 0 81 17規定之測定方法）’透濕度乃2,000g/ ( m2 . 24h) (經由對於JIS L—1099 A—1規定之測定方法），肖氏 硬度乃D44之聚乙稀製多孔質薄膜，切成長度44mm，寬 度34mm之長方形，加以層積。 從外氣供給至陰極的空氣係透過其保濕層20。另外 ，其保濕層20係亦達成於具有彎曲之形狀的膜電極接合 體10，和陰極導電層17之間，加上適度的壓力，降低電 性之接觸阻抗的作用。因此，保濕板之肖氏硬度乃D3 5 Q 以上D55以下者爲佳。 然而，當宵氏硬度過低時，加上於膜電極接合體10 與陰極導電層1 7之間的壓力變低之故，接觸阻抗則增加 ，另一方面，當宵氏硬度過高時，只對於膜電極接合體與 陰極導電層1 7的局部加上大的壓力，而其他部分係所加 上的壓力下降之故，接觸阻抗仍增加。 即，經由作爲保濕層20之肖氏硬度D35以上D55以 下之時，膜電極接合體1〇與陰極導電層17之間，以及膜 電極接合體10與陽極導電層16之間的接觸變爲更好。 -15- 200945655 於保濕層20上，將形成48個直徑3mm之空氣導入 口 24之厚度之不鏽鋼板（SUS3 04 )，作爲表面罩 23而加以層積。 對於膜電極接合體丨〇之陽極側，係配置有爲了供給 液體燃料F於燃料分配層3 〇之燃料供給機構4〇。燃料供 給機構4 0係如圖丨所示，主要具備燃料收容部41，和燃 料供給部42，和流路43。對於燃料收容部4 1係收容對應 於膜電極接合體1〇(燃料電池單元）之液體燃料F。作爲 液體燃料F係可舉出各種濃度之甲醇水溶液或純甲醇等之 甲醇燃料。 在此’作爲液體燃料F係未必侷限於甲醇燃料之構成 。液體燃料F係亦可爲例如，乙醇水溶液或純乙醇等之乙 醇燃料，丙醇水溶液或純丙醇等之丙醇燃料，乙二醇水溶 液或純乙二醇等之乙二醇燃料，二甲醚，犠酸，其他的液 體燃料。無論如何’對於燃料收容部41係收容有對應於 燃料電池單元之液體燃料。 燃料分配機構42係如藉由由配管等所構成之液體燃 料F的流路4 3而與燃料供給部4 1連接。對於燃料分配機 構42係從燃料收容部4 1 ’藉由流路4 3而導入液體燃料F ，而所導入之液體燃料F及/或其液體燃料f氣化之氣化 成分乃藉由燃料分配層30及陽極導電層16而供給至膜電 極接合體1 〇。 流路4 3係並不限於與燃料分配機構4 2或燃料供給源 4 1獨立之配管的構成。例如，層積燃料供給部42或燃料 • 16 - 200945655 供給部4 1而作爲一體化之情況，亦可爲連繫此等之液體 燃料F的流路。即，燃料供給部42係如藉由流路43等而 與燃料供給部4 1連通即可。 收容於燃料收容部41之液體燃料F係可利用重力而 藉由流路43降下至燃料供給部42而進行輸送液體。另外 ’亦可於流路43塡充多孔體，經由毛管現象，將收容於 燃料收容部41之液體燃料F輸送液體至燃料供給部42。 Q 。更且，亦可於流路43之一部分介入存在幫浦，將收容 於燃料收容部41之液體燃料F強制性地輸送液體至燃料 供給部4 2。 燃料分配層30乃例如，由形成有複數之開口部31的 平板所構成，夾持於陽極氣體擴散層12與燃料供給部42 之間。其燃料分配層30係由未使液體燃料F之氣化成分 或液體燃料F透過之材料所構成，具體而言，係由聚對苯 二甲酸乙二酯（PET )樹脂，聚萘二甲酸乙二酯（pen ) Θ 樹脂’聚醯亞胺系樹脂等所構成。 另外，燃料分配層3 0係例如，亦可由分離液體燃料 F之氣化成分與液體燃料F，使其氣化成份透過於膜電極 接合體1 〇側之氣液分離膜所構成。對於氣液分離膜，係 例如使用矽橡膠，低密度聚乙烯（LDPE )薄膜，聚氯乙 烯（PVC)薄膜，聚對苯二甲酸乙二酯（PET)薄膜，氟 素樹脂（例如，聚四氟乙烯（PTFE )，四氟代乙烯•磷 甲酸鈉聚合體（PFA )等）微多孔膜等。 -17- 200945655 〔實施例〕 以下，對於有關本發明之實施力的燃料電池，參照圖 面於以下加以說明。然而，在以下的說明，對於與有關前 述之實施型態的燃料電池同樣的構成，附上同一符號’省 略說明。 (第1實施例） 對於有關第1實施例的燃料電池之膜電極接合體10 ，於以下加以說明。即，於載持陽極用觸媒粒子（Pt : pu =1 : 1 )之碳黑，作爲質子傳導性樹脂而添加全氟磺酸溶 液，和作爲分散媒而添加水與甲氧基丙醇，並使載持陽極 用觸媒粒子之碳黑分散而調製塗漿。 經由將如上述作爲所得到之塗漿，塗佈於做爲陽極氣 體擴散層12之多孔質碳紙（例如40mmx30mm之長方形 )之時，可得到厚度爲100μιη之陽極觸媒層1 1。 在其陽極觸媒層11，質子傳導性樹脂的重量比率係 3 〇重量％，將其陽極觸媒層1 1浸漬於純水時之在下式所 不之面積膨脹率乃3%。 (面積膨脹率）（％ )=((純水浸漬後之面積）— (純水浸漬前之面積））/(純水浸漬前之面積） 然而，作爲陽極氣體擴散層12所使用之多孔質碳紙 係厚度乃370μηι、彎曲強度40MPa'彎曲彈性率l〇GPa。 於載持陰極用觸媒粒子（Pt)之碳黑，作爲質子傳導 性樹脂而添加全氟磺酸溶液，和作爲分散媒而添加水及甲 -18- 200945655 氧基丙醇，並使載持陰極用觸媒粒子之碳黑分散而調製塗 漿。 經由將如上述作爲所得到之塗漿，塗佈於做爲陰極氣 體擴散層1 4之多孔質碳紙之時，可得到例如厚度爲1 00 μπι之陰極觸媒層13。在其陰極觸媒層13，質子傳導性樹 脂的重量比率係30重量％，將其陰極觸媒層13浸漬於純 水時之面積膨脹率乃3 %。 0 然而，陽極氣體擴散層12,和陰極氣體擴散層14乃 同形同尺寸，厚度亦相等，塗布於此等氣體擴散層之陽極 觸媒層11及陰極觸媒層13亦同形同尺寸。 於如上述所製作之陽極用觸媒11與陰極觸媒層13之 間，作爲質子傳導性電解質膜，配置厚度爲30μιη，含水 率爲10~20重量％之全氟磺酸膜（商品名 Nafion膜、 DuPont公司製），並在陽極用觸媒1 1與陰極觸媒層13 乃呈對向地配合位置之狀態，經由以3 MP a的壓力施以熱 H 壓者，形成膜電極接合體10。 在進行此熱壓時，經由將接合於陽極側之沖壓用之模 具作爲曲率半徑101mm之單一凹曲面，將接合於陰極側 之沖壓用之模具作爲曲率半徑101mm之單一凸曲面之時 ，如圖3所示，在膜電極接合體1〇之平面方向，與其邊 長略平行的方向，於陽極側成爲凸狀之方向D 1，形成成 爲彎曲狀之膜電極接合體10。然而，在膜電極接合體10 之長度方向中央的撓曲量乃2mm。 在此’膜電極接合體10之長度方向中央部的撓曲量 •19- 200945655 係如圖2所示，膜電極接合體10之長度方向中央部，和 經由膜電極接合體10成爲彎曲形狀之時，在膜電極接合 體10之厚度方向（Z方向）之位置乃最產生變化之部分 在z方向之距離。 有關本實施例的燃料電池係除上述膜電極接合體10 以外的構成係與有關上述之實施型態的燃料電池相同。 對於具有如上述形成之膜電極接合體10之燃料電池 ’在溫度乃25°C，相對濕度乃50%之環境下，供給純度 99.9重量％之純甲醇。另外，連接定電壓電源，燃料電池 之輸出電壓乃〇 · 3 V成爲一定地，控制流動於燃料電池之 電流，此時，測量從燃料電池所得到之輸出密度。 在此，燃料電池的輸出密度（mW/cm2)乃對於流動 於燃料電池之電流密度（對每發電部面積1 cm2之電流値 (mA/ cm2 )乘上燃料電池之輸出電壓者。 另外，發電部的面積乃陽極觸媒層11與陰極觸媒層 1 3作爲對向之部分的面積。在本實施例中，因陽極觸媒 層11與陰極觸媒層13的面積乃相等’且完全對向，故發 電部的面積係相等於此等觸媒層1 1，1 3之面積。 另外，於其發電狀態之燃料電池，連接頻率數1kHz 之交流阻抗測定器，測定抗阻。 (第2實施例） 對於關於本發明之第2實施例之燃料電池’於以下加 以說明。然而，在以下的說明’對於與有關前述之第1實 -20- 200945655 施例的燃料電池同樣的構成，附上同一符號，省略說明。 於載持陽極用觸媒粒子（Pt: Pu=l: 1)之碳黑，作 爲質子傳導性樹脂而添加全氟磺酸溶液，和作爲分散媒而 添加水與甲氧基丙醇，並使載持陽極用觸媒粒子之碳黑分 散而調製塗漿。經由將如上述作爲所得到之塗漿，塗佈於 做爲陽極氣體擴散層12之多孔質碳紙（例如 40mmx3 Omm 之長方形）之時，可得到厚度爲ΙΟΟμιη之陽極觸媒層11 在其陽極觸媒層1 1，質子傳導性樹脂的重量比率係 5 0重量％，將其陽極觸媒層U浸漬於純水時之在前述式 所示之面積膨脹率乃10%。 於載持陰極用觸媒粒子（pt)之碳黑，作爲質子傳導 性樹脂而添加全氟磺酸溶液，和作爲分散媒而添加水及甲 氧基丙醇，並使載持陰極用觸媒粒子之碳黑分散而調製塗 漿。經由將如上述作爲所得到之塗漿，塗佈於做爲陰極氣 ❹ 體擴散層1 4之多孔質碳紙之時，可得到例如厚度爲1 00 μηι之陰極觸媒層13。 在其陰極觸媒層1 3，質子傳導性樹脂的重量比率係 1 〇重量％，將其陰極觸媒層1 3浸漬於純水時之面積膨脹 率乃1 %。 將如此所形成之陽極觸媒層11及陰極觸媒層13，和 電解質膜1 5，與陽極側，陰極側同使採用平面形狀之沖 壓用的模具，除使用平面形狀之模具以外，係與有關第1 實施例之燃料電池同樣地進行熱壓，形成膜電極接合體 -21 - 200945655 10 ° 膜電極接合體10係在進行熱壓之後係爲平面形狀， 但當將膜電極接合體1 〇浸漬於純水時，如圖4所示，對 於方向D1與方向D2產生彎曲。即，如圖4所示，膜電 極接合體1〇係在其平面內，於短邊方向與長邊方向略平 行的方向，膜電極接合體10之中央部乃於陽極側成爲凸 狀之方向Dl，D2彎曲形狀。 圖4所示之中央部的撓曲量乃3mm，周邊部的撓曲 量乃2mm。如此產生彎曲的原因係認爲經由上述陽極觸 媒層11與陰極觸媒層13之面積膨脹率的不同，陽極觸媒 層11乃成爲更大的膨脹。 在燃料電池發電之狀態中，認爲以在膜電極接合體 10之陰極觸媒層13的發電反應而產生水，其水乃擴散於 電解質膜15及陽極觸媒層11，膜電極接合體1〇之全體 乃成爲含有水之狀態。因此，將如上述之膜電極接合體 10浸漬於純水之狀態係可考慮模擬在膜電極接合體10, 產生發電反應之狀態。 將如此作爲形成之膜電極接合體10，與關於第1實 施例之燃料電池同樣地作爲組裝，作成燃料電池。另外， 有關其第2實施例之燃料電池之輸出密度的値，係對於有 關第1實施例之燃料電池之輸出密度的値乃1 0 5 %。 另外’測定燃料電池進行發電時之交流阻抗的値之結 果，有關第2實施例之燃料電池之交流阻抗的値係對於有 關第1實施例之燃料電池之交流阻抗的値乃90%。 200945655 (比較例） 對於關於本發明之比較例之燃料電池，於以下加以說 明。有關本比較荔枝燃料電池係在形成膜電極接合體10 之過程，在進行熱壓時所使用之沖壓用的模具，與陽極側 ，陰極側同時爲平面。除上述的構成以外，與關於第1實 施例之燃料電池相同。如此作爲所得到之膜電極接合體 Q 1〇係在進行熱壓之後，及與浸漬於純水之狀態同時爲平 面形狀。 有關其比較例之燃料電池之輸出密度的値，係對於有 關第1實施例之燃料電池之輸出密度的値乃90%。 另外，測定燃料電池進行發電時之交流阻抗的値之結 果，有關本比較例之燃料電池之交流阻抗的値係對於有關 第1實施例之燃料電池之交流阻抗的値乃1 1 0%。 在第1實施例，第2實施例，及比較例所測定之交流 〇 阻抗係除了膜電極接合體10與陰極觸媒層13的接觸阻抗 ，及膜電極接合體10與陰極導電層17的接觸阻抗之外， 亦包含陰極觸媒層13及陰極導電層17本身的電阻，陰極 觸媒層1 3與交流阻抗測定器之端子之間的接觸阻抗，陰 極導電層1 7與交流阻抗測定器之端子之間的接觸阻抗， 及膜電極接合體10內之電解質膜之離子導電阻抗的値。 但，燃料電池之大小，或陽極導電層16及陰極導電 層1 7的材質或厚度，大小，另外電解質膜1 5的材質，厚 度，大小等，和上述之發電條件如爲相同，認爲膜電極接 -23- 200945655 合體10與陽極導電層16之間，及膜電極接合體10與陰 極導電層1 7之間的接觸阻抗以外的成份乃成爲相同値。 因此，在此所測定之交流阻抗的値之大小，即，認爲 顯示膜電極接合體10與陽極導電層16之間，及膜電極接 合體10與陰極導電層17之間的接觸阻抗的大小者。 如圖5所示，從上述結果，在關於第1實施例及第2 實施例之燃料電池中，可得到較有關比較荔枝燃料電池爲 高的輸出。另外，在有關第1實施例及第2實施例之燃料 電池中，在進行發電時之交流阻抗的値乃比較於有關比較 例之燃料電池之交流阻抗爲低。即，在關於第1實施例及 第2實施例之燃料電池中，可良好地保持膜電極接合體 10與陰極導電層17之間，以及膜電極接合體10與陰極 導電層1 3之間的接觸。 即，如根據本實施型態之燃料電池，可提供可良好地 保持膜電極接合體10與陽極導電層之間，以及膜電極 接合體10與陰極導電層13之間的接觸同時，可得到高的 輸出之燃料電池。 然而，本發明並非只局限於上述實施型態者，而在實 施階段中，在不脫離其主旨的範圍，可將構成要素進行變 形而作具體化者。例如，在上述實施型態中，膜電極接合 體10乃於陽極側，成爲凸狀的彎曲形狀，但膜電極接合 體1 〇乃於陰極側，成爲凸狀的彎曲形狀亦可。即使爲此 情況，亦可得到與有關上述實施形態之燃料電池相同的效 果。 -24- 200945655 另外’經由揭示於上述實施型態之複數之構成要素的 適宜組合’可形成各種發明。例如，亦可従上述實施型態 所示之全構成要素消除幾個構成要素。更且，亦可適當組 合不同實施型態之構成要素。 〔產業上之可利用性〕 如根據本發明’可提供可良好地維持膜電極接合體與 0 導電體之接觸的同時，可得到高輸出之燃料電池。 【圖式簡單說明】 〔圖1〕槪略性地顯示關於本發明之一實施形態之燃 料電池之一構成例的圖。 〔圖2〕爲了說明圖1所示之燃料電池的膜電極接合 體之一構成例的圖。 〔圖3〕爲了說明關於本發明之第1實施例之燃料電 〇 池之膜電極接合體的形狀之一例的圖。 〔圖4〕爲了說明關於本發明之第2實施例之燃料電 池之膜電極接合體的形狀之一例的圖。 〔圖5〕爲了說明關於本發明之第1實施例，第2實 施例及比較例之燃料電池之評估結果之一例的圖。 【主要元件符號說明】 10 :膜電極接合體 11 :陽極觸媒層 -25- 200945655 12:陽極氣體擴散層 1 3 :陰極觸媒層 14:陰極氣體擴散層 15 :電解質膜 16 :陽極導電層 1 7 :陰極導電層 2 0 :保濕層 2 3 :表面蓋 24 :空氣導入口 3 0 :燃料分配層 40 :燃料供給機構 4 1 :燃料收容部 4 2 :燃料供給部 4 3 :流路 -26-