E)、聚乙烯或聚丙烯)的混合溶液。
[0027]隔膜100中的每一个由具有气体阻挡性质和导电性的膜形成。例如，使用如下物质形成隔膜100:碳构件，所述碳构件由例如通过对碳进行压缩而使得不透气的致密碳制成；或金属构件，所述金属构件由不锈钢等制成并通过压制工艺形成。在隔膜100的表面上设置凸起和凹进，从而形成气体和液体流经的流动通道。负极气体通道AGC形成在负极侧隔膜10an与负极侧扩散层24an之间。正极气体通道CGC形成在正极侧隔膜10ca与正极侧扩散层24ca之间。
[0028]图2是显示根据实施方式的膜-电极组件23的制造方法的流程图。为了制造膜-电极组件23，首先，制造催化剂油墨(步骤S100)。更具体地，制备了离聚物和负载催化剂的碳，所述离聚物是在侧链端具有至少一个磺酸基(-SO3H基团)的全氟磺酸聚合物。然后，将离聚物和负载催化剂的碳分散在溶剂(例如醇)的水溶液中以制造催化剂油墨。在步骤SlOO中分散离聚物和负载催化剂的碳的操作没有特别限制，只要能够将离聚物和负载催化剂的碳充分地分散在溶剂中即可。例如，可以将诸如搅拌工艺和超声工艺的工艺适
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3? 口 ο
[0029]例如通过将由炭黑制成的碳粒子分散在铂化合物的溶液中，并实施浸渍工艺、共沉淀工艺或离子交换工艺，能够制造负载催化剂的碳。作为铂化合物的溶液，可以使用例如四氨合铂盐的溶液、二硝基二氨合铂的溶液、硝酸铂溶液或氯铂酸溶液。例如，与离聚物混合的负载催化剂的碳的量在使得离聚物相对于负载催化剂的碳的重量比为0.5?1.2的范围。
[0030]在步骤SlOO之后，将制造的催化剂油墨施加到基板上，并干燥(步骤S110)。基板没有特别限制，只要通过将催化剂油墨施加到基板上能够形成膜即可。基板可以为由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚四氟乙烯(PTFE)形成的薄膜。在步骤SllO中施加催化剂油墨的方法没有特别限制。例如，可以使用喷雾法、丝网印刷法、刮刀法或模涂法。通过将催化剂油墨施加到基板上并对催化剂油墨进行干燥，催化剂油墨中的溶剂挥发，由此催化剂油墨的层(催化剂油墨层)变为多孔层。
[0031]然后，对基板上的催化剂油墨层进行加热，使得催化剂油墨层的基板侧(即催化剂油墨层侧，其与基板接触)为高温侧(步骤S120)。更具体地，实施加热，使得催化剂油墨层的基板侧的温度为预先设定的第一温度，且不与基板接触的催化剂油墨层侧的温度为低于第一温度的第二温度，即在催化剂油墨层内设置温度梯度。
[0032]将步骤S120中加热的催化剂油墨层转印到电解质膜上(步骤S130)，由此完成膜-电极组件。例如通过在其上不设置基板的催化剂油墨层表面与电解质膜接触的同时进行热压制，可以将催化剂油墨层转印到电解质膜上。在将催化剂油墨层转印到电解质膜上之后，将基板从催化剂油墨层分离(除去)。由此，在电解质膜上形成正极。
[0033]在实施方式中，通过如下在电解质膜上形成负极:将与用于形成正极的催化剂油墨相同或相似的催化剂油墨施加到基板上，并将催化剂油墨层转印到电解质膜上而不实施步骤S120中的加热。通过在步骤S130之前将催化剂油墨层转印到电解质膜上，可以形成负极。或者，在通过将催化剂油墨层转印到电解质膜上而形成正极之后，通过在步骤S130中将催化剂油墨层转印到电解质膜上，可以形成负极。
[0034]为了确认实施方式的效果，制备了膜-电极组件的十六个试样#1?#16，并对包括在每个试样中的催化剂电极层实施耐久性评价。
[0035](I)如下所述制造了试样#1?#8中的每一个。制造了催化剂，使用所述催化剂制造了催化剂油墨，使用所述催化剂油墨制造了催化剂电极层，并使用所述催化剂电极层制造了膜-电极组件(MEA)。
[0036](制造催化剂粉末)作为负载催化剂的碳，使用乙炔黑系碳。乙炔黑系碳具有850m2/g的表面积、12nm的初始粒度、0.02/ml的堆积密度、20nm的晶体尺寸(La)、870mg/g的碘吸附量和280ml/g的邻苯二甲酸二丁酯吸油量(DBP吸油量)。然后，将5.0g的乙炔黑系碳添加至1.2L的纯水中，并分散在纯水中以制造分散液。将含5.0g铂的硝酸六氢氧铂溶液和含0.21g钴的硝酸钴水溶液滴入分散液中，并利用碳充分搅拌。然后，在对分散液搅拌之后，向分散液添加约10ml的0.1N的氨水以实现约10的pH。由此，形成氢氧化物并沉积在碳上。对分散液进行过滤以得到粉末，并将得到的粉末在100°C下真空干燥10小时。接下来，在将粉末在氢气中在400°C下保持2小时的同时实施还原过程。然后，将粉末在氮气中在1000°C下保持10小时以制造合金粉末。由此，得到催化剂粉末。将催化剂粉末在1.0N的硝酸中搅拌2小时。在得到的催化剂的组成方面，Pt为49重量％，Co为2重量％且C为49重量％。PtCo的平均粒度为4nm。
[0037](制造催化剂油墨)然后，将1ml超纯水添加至Ig制造的催化剂粉末中，并实施搅拌。然后，添加5ml乙醇，并利用搅拌棒实施搅拌以得到其中粒子处于全悬浮状态的悬浮液。然后，将作为离子导体的具有910当量重量(EW)的离聚物溶液缓慢滴入悬浮液中，直至离聚物溶液的固体成分对催化剂中碳的重量比(下文中称作“Ι/C”)变为1.0，并使用超声分散装置分散30分钟以得到均匀浆料。由此，制造了作为催化剂电极材料的催化剂油墨。
[0038](制造催化剂电极层)使用刮墨刀将制造的催化剂油墨均勾施加在Teflon(注册商标)片上，使得每单位面积催化剂的铀重量为0.3mg/cm20在将催化剂油墨施加在Tef 1n片上之后，将Teflon片在80°C下干燥3小时，由此制造了催化剂电极层。
[0039](制造膜-电极组件)将Naf1n(注册商标)117用作固体聚合物电解质膜，并将制造的催化剂电极层用作负极和正极中的每一个。在将固体聚合物电解质膜夹在负极与正极之间的同时，在170°C下实施300秒热压制。由此，制造了膜-电极组件。
[0040](耐久性试验)将制造的膜-电极组件夹在气体扩散层基材与拒水层之间，所述气体扩散层基材各自由碳纤维形成。将H2供给至负极，并将空气供给至正极，并在60°C的电池温度下测定电流-电压特性(即1-V特性)。将在0.5V电池电压下的电流值(A)视为初始性能(在耐久性试验之前的性能)。然后进行耐久性试验。更具体地，在相同条件下通过试样#1?#8产生电力并持续100小时。下面对耐久性试验期间试样#1?#8的相对湿度(%)进行描述。在正极侧上的气体供给口处测定相对湿度。因为使得耐久性试验期间试样#1?#8的相对湿度相互不同，所以使得试样#1?#8的吸水率相互不同。使得耐久性试验期间试样#1?#8的相对湿度相互不同，从而易于模拟由催化剂电极层的组成不同而造成的吸水率(吸水性能)的不同。实际上，通过调节催化剂电极层的组成，能够调节吸水率。试样#1的相对湿度为20 %，试样#2的相对湿度为30 %，试样#3的相对湿度为40 %，试样#4的相对湿度为60 %，试样#5的相对湿度为80 %，试样#6的相对湿度为100 %，试样#7的相对湿度为130%，且试样#8的相对湿度为200%。
[0041](2)如下所述制造了试样#9?#11中的每一个。当制造催化剂油墨时，添加硝酸铁(III)，由此以使得催化剂电极层包含Fe的方式制造了催化剂电极层。由此，制造了催化剂电极层。在试样#9?#11中的每一个中的每单位面积催化剂电极层的Fe含量如下所述。其他制造条件与在制造试样#1?#8时所使用的那些相同。如同在试样#3的情况中，在耐久性试验期间的相对湿度为40 %。在试样#9中Fe的含量为0.14 μ g/cm2,在试样#10中Fe的含量为0.28 μ g/cm2，且在试样#11中Fe的含量为0.56 μ g/cm2。
[0042](3)如下所述制造了试样#12?#16中的每一个。试样#12?#16与试样#1?#8在以下点方面不同。如同在试样#3的情况中，在耐久性试验期间的相对湿度为40%。关于试样#12，在制造催化剂油墨的过程中添加四氢呋喃以代替乙醇。关于试样#13，在制造催化剂油墨的过程中添加丙酮以代替乙醇。关于试样#14，在制造催化剂电极层的过程中在-200mmHg的真空下对施加了催化剂油墨的Teflon片进行干燥。关于试样#15，在制造催化剂油墨的过程中不添加乙醇。关于试样#16，在制造催化剂油墨的过程中添加具有高沸点的氟系溶剂(由旭硝子玻璃股份有限公司制造的ASAHIKLIN AC-6000)以代替水和乙醇。
[0043](耐久性性能评价)在上述耐久性试验之后，测定了1-V特性，并将在0.5V电池电压下的电流值(A)视为耐久性试验之后的性能。使用下述表达式(2)由测定的初始性能和耐久性试验之后测定的性能计算了性能下降率。此外，使用频率响应分析仪(FRA)将在100Hz频率下的阻抗测定为电池电阻(Ω.cm2)。
[0044]性能下降率=(初始性能-耐久性试验之后的性能)/初始性能X 100...(2)
[0045](物理性质(吸水率))在上述耐久性试验之后，将正极催化剂电极层从各个试样刮掉(去掉)，并测定重量Q1、重量Q2和重量Q3。此外，使用上述表达式(I)计算各个试样的催化剂电极层的吸水率)。
[0046](物理性质(离聚物分解率))以使得温度以1°C/分钟的升高速率升至500°C的方式在N2流中对从各个试样去掉的正极催化剂电极层实施加热。使用