气体扩散层、燃料电池用电极、膜电极接合体及燃料电池的制作方法
气体扩散层、燃料电池用电极、膜电极接合体及燃料电池的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种气体扩散层、燃料电池用电极、膜电极接合体及燃料池。该气体扩散层包括：气体扩散基材，其具有第1表面、和形成于与第1表面相反的一侧的第2表面；以及微细孔层，其含有导电性粉末，并且配置于气体扩散基材的第1表面上和气体扩散基材内；微细孔层沿气体扩散基材厚度方向连续，与厚度方向垂直的截面上的微细孔层的量在厚度方向上的第1截面位置处最大，并且随着自第1截面位置朝向第2表面而减少，从厚度方向上的气体扩散基材的中央位置起靠第1表面侧的区域中所含有的微细孔层的量为微细孔层整体的量的80%以上，微细孔层达到第2表面。
【专利说明】气体扩散层、燃料电池用电极、膜电极接合体及燃料电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及气体扩散层、燃料电池用电极、膜电极接合体及利用氢和氧的电化学反应发电的燃料电池。
【背景技术】
[0002]近年来，能量转换效率较高、且不会因发电反应而产生有害物质的燃料电池受到注目。作为这样的燃料电池之一，公知有一种在100°c以下的低温下工作的固体高分子形燃料电池。
[0003]固体高分子形燃料电池为如下的装置:具有在阳极与阴极之间配置了作为电解质膜的固体高分子膜的基本构造，向阳极供给含氢的燃料气体，向阴极供给含氧的氧化剂气体，并利用以下的电化学反应进行发电。
[0004]阳极:H2— 2H++2e-...(I)
[0005]阴极:l/202+2H++2e-— H20...(2)
[0006]阳极和阴极分别由层叠催化剂层和气体扩散层(Gas Diffusion Layer:⑶L)而成的构造构成。各电极的催化剂层以夹持固体高分子膜的方式相对配置，构成燃料电池。催化剂层为利用离子交换树脂粘结已承载了催化剂的碳颗粒而成的层。气体扩散层成为氧化剂气体、燃料气体的通过路径。
[0007]如上述式(I)所示，在阳极上，供给的燃料中所含有的氢分解为氢离子和电子。其中氢离子在固体高分子电解质膜的内部朝向空气极移动，电子通过外部电路向空气极移动。另一方面，如上述式(2)所示，在阴极上，供给到阴极的氧化剂气体中所含有的氧与自燃料极移动来的氢离子和电子反应而生成水。这样，由于电子在外部电路上自燃料极朝向空气极移动，因此能够提取电力。
[0008]例如，在专利文献I中记载有一种燃料电池用气体扩散电极，该燃料电池用气体扩散电极的多孔性基材内的防水材料的量自与催化剂层相接触的一侧朝向另一侧连续地变化。此外，在专利文献2中，记载有这样一种技术:在气体扩散层上，通过将基材的第2外露面中的一半以上设为不与支承体接触的状态、或将支承体的支承面设为具有防水性，来抑制基材的第I外露面侧的流动物质过剩地向基材的厚度方向浸溃。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2003-109604号公报
[0012]专利文献2:日本特开2009-181718号公报
【发明内容】
[0013]发明要解决的问题
[0014]在燃料电池中，在气体扩散层上需要兼顾因电化学反应而产生的水的排出和气体的扩散性。但是，在以往的燃料电池中，存在这样的问题:无法充分地确保气体扩散层中的水的排出路径，无法在气体扩散层上兼顾水的排出性和气体扩散性。
[0015]例如，在专利文献I和2的燃料电池中，无法定量地把握被形成于气体扩散层、且作为因电化学反应而产生的生成水的排出路径的碳路径。
[0016]本发明即是鉴于这样的课题而完成的，其目的在于提供能够兼顾水的排出性和气体扩散性、且能够提高电压特性的气体扩散层、燃料电池用电极、膜电极接合体及燃料电池。
[0017]用于解决问题的方案
[0018]为了解决上述课题，本发明的一个方面的气体扩散层包括:气体扩散基材，其具有第I表面、和形成于与上述第I表面相反的一侧的第2表面；以及微细孔层,其含有导电性粉末，并且配置于气体扩散基材的第I表面上和气体扩散基材内，微细孔层沿气体扩散基材的厚度方向连续，与厚度方向垂直的截面上的微细孔层的量在厚度方向上的第I截面位置最大，并且随着自第I截面位置朝向第2表面而减少，从厚度方向上的气体扩散基材的中央位置起靠第I表面那一侧的区域中所含有的微细孔层的量为微细孔层整体的量的80%以上，微细孔层达到第2表面。
[0019]在本发明的一个方面的气体扩散层中，微细孔层沿气体扩散基材的厚度方向连续。由于微细孔层构成了生成水的排出路径，因此能够在气体扩散层内维持沿厚度方向连续的排出路径，由此，能够有效地进行生成水的排出。此外，与厚度方向垂直的截面上的微细孔层的量在厚度方向上的第I截面位置最大，并且随着自第I截面位置朝向第2表面而减少。由此，能够形成在生成水的排出路径的中途不发生水滞留的构造。此外，从厚度方向上的气体扩散基材的中央位置起靠第I表面侧的区域中所含有的微细孔层的量为微细孔层整体的量的80%以上。这样，通过充分地确保催化剂层与微细孔层之间的界面那一侧的区域中的微细孔层的量，能够发挥该界面的较高的生成水抽出能力。此外，由于微细孔层达到第2表面，因此微细孔层在气体扩散基材内从第I表面连续到第2表面，而能够确保到气体流路为止的生成水的排出路径。由上所述，能够维持气体扩散性，另一方面，能够高效地对因电化学反应而生成的水进行排水。由此，能够兼顾作为燃料电池的水的排出性和气体扩散性，能够提高电压特性。
[0020]此外，在本发明的一个方面的气体扩散层中，针对截面的在厚度方向上的截面位置标记了该截面上的微细孔层的量所得到的曲线在第I截面位置与第2表面之间不具有极小点。由此，微细孔层的量随着自第I截面位置朝向第2表面而减少，而能够形成在生成水的排出路径的中途不发生水滞留的构造。
[0021 ] 此外，在本发明的一个方面的气体扩散层中，针对截面的在厚度方向上的截面位置标记了该截面上的微细孔层的量所得到的曲线在第I截面位置与第2表面之间具有极小点的情况下，比极小点靠第2表面那一侧的最大值与极小点的值之差为第I截面位置的值的5%以下。由此，微细孔层的量随着自第I截面位置朝向第2表面而减少，能够形成在生成水的排出路径的中途不发生水滞留的构造。
[0022]此外，在本发明的一个方面的气体扩散层中，针对截面的在厚度方向上的截面位置标记了该截面上的微细孔层的量所得到的曲线在比第I截面位置靠第I表面那一侧不具有极小点。由此，在比第I截面位置靠第I表面那一侧，微细孔层的量随着自第I表面侧朝向第I截面位置而增加，能够形成在生成水的排出路径的中途不发生水滞留的构造。[0023]本发明的一个方面的燃料电池用电极包括上述的气体扩散层和催化剂层。由此，能够兼顾作为燃料电池的水的排出性和气体扩散性，能够提高电压特性。
[0024]本发明的一个方面的膜电极接合体包括:电解质膜；阳极，其设于电解质膜的一侧的表面；以及阴极，其设于电解质膜的另一侧的表面，阳极和阴极中的至少一个电极采用上述的气体扩散层。通过在阴极采用上述的气体扩散层，能够提高在阴极催化剂层生成的水的排出性。此外，通过在阳极采用上述的气体扩散层，能够提高自阴极通过电解质膜而反向扩散到阳极的水的排出性。所谓的反向扩散，就是由阳极与阴极的水的浓度梯度导致水从阴极向阳极移动的现象。由此，能够兼顾作为燃料电池的水的排出性和气体扩散性，能够提闻电压特性。
[0025]本发明的一个方面的燃料电池包括上述的气体扩散层。由此，能够兼顾作为燃料电池的水的排出性和气体扩散性，且能够提高电压特性。
[0026]发明的效果
[0027]根据本发明，能够兼顾作为燃料电池的水的排出性和气体扩散性，且能够提高电压特性。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是示意地表示实施方式的燃料电池的构造的立体图。
[0029]图2是图1的A-A线上的剖视图。
[0030]图3是示意地表示燃料电池用电极的构造的立体图和表示该燃料电池用电极在预定的截面位置的截面的情况的图。
[0031]图4是表示实施方式的糊剂涂布装置的概略结构图。
[0032]图5是调节杆的去除糊剂的去除部的放大图。
[0033]图6是变形例的调节杆的去除糊剂的去除部的放大图。
[0034]图7是比较例的调节杆的糊剂的去除部的放大图。
[0035]图8是表示阴极内存在的催化剂层和微细孔层的图像。
[0036]图9是对于实施例和比较例针对厚度方向上的截面位置标记了截面上的微细孔层的量所得到的图表。
[0037]图10是对于实施例和比较例针对截面位置标记了从该截面位置起靠催化剂层侧的区域中所存在的微细孔层的存在频率累积值所得到的图表。
[0038]图11是表示测量了实施例和比较例的电池电压和氧增益的结果的图。
【具体实施方式】
[0039]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。另外，在全部的附图中，对相同的构成要素标注相同的附图标记，适当地省略说明。
[0040]燃料电池
[0041]图1是示意地表示实施方式的燃料电池10的构造的立体图。图2是图1的A-A线上的剖视图。燃料电池10包括平板状的膜电极接合体50，在该膜电极接合体50的两侧设有隔膜34和隔膜36。该例中仅表示了一个膜电极接合体50，但还可以通过隔着隔膜34、隔膜36层叠多个膜电极接合体50而构成燃料电池堆。膜电极接合体50具有固体高分子电解质膜20、阳极(燃料电池用电极)22及阴极(燃料电池用电极)24。
[0042]阳极22具有由催化剂层26、和气体扩散层28构成的层叠体。另一方面，阴极24具有由催化剂层30和气体扩散层32构成的层叠体。阳极22的催化剂层26和阴极24的催化剂层30设为以夹持固体高分子电解质膜20的方式相对。
[0043]在设于阳极22侧的隔膜34上设有气体流路38。从燃料供给用歧管(未图示)向气体流路38分配燃料气体，经由气体流路38向膜电极接合体50供给燃料气体。同样地，在设于阴极24侧的隔膜36上设有气体流路40。
[0044]从氧化剂供给用歧管(未图示)向气体流路40分配氧化剂气体，经由气体流路40向膜电极接合体50供给氧化剂气体。具体而言，在燃料电池10运转时，通过燃料气体、例如含有氢气的改性气体在气体流路38内沿气体扩散层28的表面自上方向下方流通，能够向阳极22供给燃料气体。
[0045]另一方面，在燃料电池10运转时，通过氧化剂气体、例如空气在气体流路40内沿气体扩散层32的表面自上方向下方流通，能够向阴极24供给氧化剂气体。由此，在膜电极接合体50内产生反应。当隔着气体扩散层28向催化剂层26供给氢气时，气体中的氢成为质子，该质子在固体高分子电解质膜20中向阴极24侧移动。此时被放出的电子向外部电路移动，从外部电路流入阴极24。另一方面，当借助气体扩散层32向催化剂层30供给空气时，氧与质子结合并成为水。其结果，电子在外部电路上自阳极22朝向阴极24流动，而能够取出电力。
[0046]固体高分子电解质膜20在湿润状态下呈现出良好的离子传导性，作为使质子在阳极22和阴极24之间移动的离子交换膜而发挥功能。固体高分子电解质膜20利用含氟共聚物、非氟共聚物等固体高分子材料形成，例如能够使用具有磺酸型全氟碳共聚物、聚砜树脂、膦酸基或羧酸基的全氟碳共聚物等。作为磺酸型全氟碳共聚物的例子，举例有那非翁，英文=Nafion)(美国杜邦公司制(日文:于>社製):注册商标)112等。此外，作为非氟共聚物的例子，举例有磺酸化的芳香族聚醚醚酮、聚砜等。固体高分子电解质膜20的膜厚为20 μ m-50 μ m。
[0047]用于构成阳极22的催化剂层26由离子传导体(离子交换树脂)、和承载有金属催化剂的碳颗粒、即催化剂承载碳颗粒构成。催化剂层26的膜厚为IOym-30μπι。离子传导体将承载有合金催化剂的碳颗粒和固体高分子电解质膜20连接，并具有在两者之间传递质子的作用。离子传导体利用与固体高分子电解质膜20相同的高分子材料形成较佳。
[0048]催化剂层26所使用的金属催化剂，例如举例有由贵金属和钌构成的合金催化剂。作为该合金催化剂所使用的贵金属，例如举例有钼、钯等。此外，作为用于承载金属催化剂的碳颗粒，举例有乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、洋葱状碳纳米颗粒等。
[0049]用于构成阳极22的气体扩散层28具有气体扩散基材27、和涂布于气体扩散基材的微细孔层29 (微孔层:MPL)。优选的是，气体扩散基材27由具有电子传导性的多孔体构成，例如能够使用碳纸、碳织布或碳无纺布等。
[0050]涂布于气体扩散基材27的微细孔层29为将导电性粉末和防水剂混匀而得到的混合物(糊剂)。作为导电性粉末，例如能够使用碳黑。此外，作为防水剂，能够使用四氟乙烯树脂(PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)等氟系树脂。另外，优选的是，防水剂具有粘结性。在此，所谓的粘结性，就是能够将粘性较小或容易散的物质接合并形成具有粘性的物质(状态)的性质。由于防水剂具有粘结性，因此通过将导电性粉末和防水剂混匀，能够获得糊剂。气体扩散基材27具有形成于电解质膜20侧的第I表面S1、和形成于与电解质膜相反的一侧(即气体流路38侧)的第2表面S2。第I表面SI和第2表面S2在阳极和气体扩散层的厚度方向Dl上互相相对。
[0051]微细孔层29从第I表面SI (正面)开始涂布，以预定量的一部分沿厚度方向Dl浸入到第2表面S2 (背面)的形式，配置于催化剂层26与气体扩散基材27之间(即第I表面SI上)和气体扩散基材27内。微细孔层29形成为在催化剂层26与气体扩散基材27的交界部分具有连续性，并且，在该气体扩散基材27内形成为自第I表面SI朝向第2表面S2地具有连续性、即不在中途中断。由此，能够形成因电化学反应而产生的生成水的排出路径、即碳路径，能够提高气体扩散层28中的生成水的排出性。关于气体扩散层28的详细构造见以下说明。
[0052]用于构成阴极24的催化剂层30由离子传导体(离子交换树脂)、和承载有催化剂的碳颗粒、即催化剂承载碳颗粒构成。离子传导体将承载有催化剂的碳颗粒与固体高分子电解质膜20连接，并具有在两者之间传递质子的作用。离子传导体由与固体高分子电解质膜20相同的高分子材料形成较佳。作为被承载的催化剂，例如能够使用钼或钼合金。作为钼合金所使用的金属，举例有钴、镍、铁、锰、铱等。此外，在用于承载催化剂的碳颗粒中，存在乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、洋葱状碳纳米颗粒等。
[0053]用于构成阴极24的气体扩散层32具有气体扩散基材31、和涂布于气体扩散基材31的微细孔层33。优选的是，气体扩散基材31由具有电子传导性的多孔体构成，例如能够使用碳纸、碳织布或碳无纺布等。另外，考虑到生产率，优选的是，使用通用的碳纸作为气体扩散层32、气体扩散层28的基材。气体扩散基材31具有形成于电解质膜20侧的第I表面S3、和形成于与电解质膜相反的一侧(即气体流路40侧)的第2表面S4。第I表面S3和第2表面S4在阴极与气体扩散层的厚度方向Dl上互相相对。
[0054]微细孔层33从第I表面S3 (正面)开始涂布，以预定量的一部分沿厚度方向Dl浸入到第2表面S4 (背面)的形式，配置于催化剂层30与气体扩散基材31之间(即第I表面S3上)和气体扩散基材31内。微细孔层33形成为在催化剂层30与气体扩散基材31的交界部分具有连续性，并且在气体扩散基材31内自第I表面S3朝向第2表面S4地具有连续性、即不在中途中断。由此，能够形成因电化学反应而产生的生成水的排出路径、即碳路径，能够提高气体扩散层32中的生成水的排出性。关于气体扩散层32的详细构造见下述说明。
[0055]参照图3说明气体扩散层28、32的结构。图3是示意地表示燃料电池用电极(阳极22或阴极24)的构造的立体图，和表示该燃料电池用电极在预定的截面位置t=x的截面CSx的情况的图。在以下的说明中，将气体扩散基材27、31在厚度方向Dl上的大小设为L。将厚度方向Dl上的预定的截面位置设为t=x，将该预定的截面位置t (=x)上的截面设为CSx0截面CSx为在该截面位置t (=x)与厚度方向Dl垂直的面。
[0056]气体扩散层28内的微细孔层29、气体扩散层32内的微细孔层33的量能够通过由三维测量X射线CT进行分析而获取。利用三维测量X射线CT扫描燃料电池用电极22、24在厚度方向Dl上的预定区域(从截面位置t=0到截面位置t=END为止的区域)，获取该燃料电池用电极22、24内部构造的三维数据。通过分析这样的三维数据，能够获取微细孔层29,33的量。另外，扫描的起点(截面位置t=0)和终点(截面位置t=END)能够任意地设定。为了分析燃料电池用电极22内所包含的全部的微细孔层29，优选的是，将起点(截面位置t=0)设定在比气体扩散层28的端部靠催化剂层26侧的位置，将终点(截面位置t=END)设定在比第2表面S2靠气体流路38侧的位置；为了分析燃料电池用电极24内所包含的全部的微细孔层33，优选的是，将起点(截面位置t=0)设定在比气体扩散层32的端部靠催化剂层30侧的位置，将终点(截面位置t=END)设定在比第2表面S4靠气体流路40侧的位置。
[0057]使用三维数据获取截面CSx在预定的截面位置t (=x)的图像。图3中表示截面 图像的一例子。在图3所示的例子中，白底的部分为气体扩散基材27、31，以斑点状散
布的区域为微细孔层29、33、即构成生成水的排出路径的部分。通过对该截面图像进行分析，获取微细孔层29、33在截面位置t (=x)的面积率。面积率为截面CSx上的微细孔层29、33的总面积占截面CSx的面积的比例。通过从截面位置t=0到截面位置t=END地沿厚度方向Dl以预定间距获取这样的截面CSx的图像，获取各截面位置t的面积率。优选的是，间距设定为0.1 μ m?2.0 μ m。此外，获取将t=0?x时的各截面位置的全部的面积率合计得到的值作为截面位置t=x上的面积率累积值。而且，获取将截面位置t=0?END的全部的面积率合计得到的值、即与燃料电池用电极22所包含的全部的微细孔层29和燃料电池用电极24所包含的全部的微细孔层33总和相对应的值作为标准值。
[0058]上述运算之后，获取用标准值(全部面积率的合计)除预定的截面位置t的面积率而得到的值作为该截面位置t的存在频率(％)。能够将这样的存在频率(％)用作表示微细孔层29、33在预定的截面位置t存在何种程度的值。由于存在频率(％)为利用标准值标准化的值，因此能够对微细孔层29、33的总量不同的燃料电池用电极22、24彼此之间进行比较。例如，如图9所示，使用该存在频率(％)获取针对厚度方向Dl上的截面位置t标记了微细孔层29、33在截面CSx上的量所得到的曲线。在截面位置t=xmax(第I截面位置)，微细孔层29、33的量成为最大。另外，存在频率的运算方法不限定于上述的方法，此外，只要能够表示微细孔层29、33在预定的截面位置t (=x)上的存在程度，就可以使用任何值。
[0059]而且，获取用标准值(全部面积率的合计)除预定的截面位置t的面积率累积值而得到的值作为该截面位置t的存在频率累积值(％)。能够将这样的存在频率累积值(％)用作表示微细孔层29、33在截面位置t=0与截面位置t=x之间的区域中存在何种程度的值。由于存在频率累积值(％)为利用标准值标准化的值，因此能够对微细孔层29、33的总量不同的燃料电池用电极22、24彼此之间进行比较。例如，如图10所示，使用该存在频率累积值(％)获取针对截面位置t标记了在从该截面位置t到催化剂层26、30侧的区域中存在的微细孔层29、33的存在频率累积值所得到的曲线。该存在频率累积值在截面位置t=0成为0%，在截面位置t=END成为100%。另外，存在频率累积值的计算方法不限定于上述方法。此夕卜，只要是能够表示厚度方向Dl上从预定的截面位置t起靠催化剂层26、30侧之间的区域中所含有的微细孔层29、33的量占微细孔层29、33整体的量多少程度的比例的值，就不限定于上述的存在频率累积值，能够使用任何值。
[0060]在气体扩散层28、32中，微细孔层29、33沿厚度方向Dl连续。微细孔层29、33以在气体扩散基材27、31中自第I表面S1、S3朝向厚度方向Dl渗透到第2表面S2、S4为止的方式连续。即，在第I表面S1、S3和气体扩散基材27、31内，构成微细孔层29、33的颗粒彼此之间在从第I表面S1、S3到第2表面S2、S4的整个区域相连，在厚度方向Dl上未形成有使微细孔层29、33完全截断的部分(例如，在预定的截面位置中，即使在一部分的区域存在截断的部分，但在其他的部分仍连续)。由于微细孔层29、33构成生成水的排出路径，因此该排出路径成为在气体扩散基材27、31内沿厚度方向Dl连续的结构，确保在第I表面SI与第2表面S2、第I表面S3与第2表面S4之间连通的路径。这样，通过在气体扩散层28,32内维持沿厚度方向Dl连续的排出路径，能够有效地进行生成水的排出。
[0061]与厚度方向Dl垂直的截面上的微细孔层29、33的量在厚度方向Dl上的截面位置t=xmax (第I截面位置)成为最大,并且随着自截面位置t=x_朝向第2表面S2、S4而减少。在从截面位置t=xmax起靠第2表面S2、S4侧的区域中，截面CSx上的微细孔层29、33的量随着接近第2表面S2、S4而同样地降低。即，截面CSx上的微细孔层29、33的量随着接近第2表面S2、S4或者减少，或者维持相同的量，或者增加，即使增加也只是极少地增加。例如，当在气体扩散层28、32中存在微细孔层29、33沿厚度方向Dl被较大程度地截断而成的截断区域时，(即使在其他的部分能够确保生成水的排出路径)在该截断区域发生水滞留，排水效率降低。在这样的截断区域中截面CSx的微细孔层29、33的存在频率(％)局部减少，在比截断区域靠第2表面S2、S4侧的部分中重新增加。另一方面，微细孔层29、33的存在频率(％)随着自截面位置t=xmax朝向第2表面S2、S4而同样地减小的构造成为如下的构造:不形成有微细孔层29、33的存在频率(％)局部减少的区域、即产生水滞留的程度的大小的截断区域(或者，即使存在较小的截断区域，也不会影响排水性能的程度的大小)。因而，能够形成不在生成水的排出路径的中途发生水滞留的构造。
[0062]具体而言，优选的是，针对截面位置t标记了截面CSx上的微细孔层29、33的量所得到的曲线在截面位置t=xmax与第2表面S2、S4之间不具有极小点(例如，在图9的例子的图表ELl中，在比截面位置t=xmax靠气体流路侧的区域中，图表整体的倾向呈不形成极小点地减少)。或者，假设即使具有极小点，优选的是比该极小点靠第2表面S2、S4侧的最大值与极小点的值之差也为截面位置t=xmax的值的5%以下。若为5%以下，则不会影响排水性能，能够处理为在制造误差的范围内。例如，如图9所示的曲线EL2那样，即使在比成为最大的极大点PKl靠气体流路侧具有极小点PK2和极大点PK3，只要极大点PK3的值与极小点PK2的值之差为极大点PKl的值的5%以下，就能够处理为在制造误差的范围内。此外，在厚度方向Dl上的2 μ m以下的范围内极少地产生的拐点(例如，在三维数据分析中曲线的仅一点、二点突出那样的数据部分)也能够处理为在误差的范围内。
[0063]此外，在微细孔层29、33的量随着接近第2表面S2、S4而同样地降低的情况下，如图10的图表MLl所示，存在频率累积值的图表描绘了在比截面位置t=xmax靠气体流路侧的区域中朝向100%渐近地弯曲的曲线(比截面位置t=xmax靠气体流路侧的区域图表仅由向上方成凸状地弯曲的曲线构成)。另一方面，在微细孔层29、33的量没有随着接近第2表面S2、S4而同样地降低的情况下，如在图10的图表ML2中利用EP所示的部分那样，存在频率累积值的图表有时描绘在比截面位置t=xmax靠气体流路侧的区域中向下方成凸状地弯曲的曲线部分。
[0064]与厚度方向Dl垂直的截面上的微细孔层29、33的量在比截面位置t=xmax靠催化剂层26，30侧的区域中不特别限定增加的方式，优选的是，随着自催化剂层26、30侧(第I表面S1、S3侧)朝向截面位置t=xmax而增加。在从截面位置t=xmax起靠第I表面S1、S3侧的区域中，截面CSx上的微细孔层29、33的量随着接近截面位置t=xmax而同样地增加。即，截面CSx上的微细孔层29、33的量随着接近截面位置t=xmax或者增加，或者维持相同的量，或者减少，即使减少也只是极少地减少。例如，当气体扩散层28、32中存在微细孔层29、33沿厚度方向Dl较大程度地被截断而成的截断区域时，(即使在其他的部分能够确保生成水的排出路径)在该截断区域产生水滞留，排水效率降低。在这样的截断区域中，截面CSx的微细孔层29、33的存在频率(％)局部减少，在比截断区域靠截面位置t=xmax侧的部分中重新增加。另一方面，微细孔层29、33的存在频率(％)随着自催化剂层26、30侧(第I表面S1、S3侦彳)朝向截面位置t=xmax而同样地增加，这样的构造不形成有微细孔层29、33的存在频率(％)局部减少的区域、即不形成产生水滞留的程度的大小的截断区域(或者，即使存在较小的截断区域，也是不会影响排水性能的程度的大小)。因而，能够形成不在生成水的排出路径的中途发生水滞留的构造。
[0065]例如，优选的是，针对截面位置t标记了截面CSx上的微细孔层29、33的量所得到的曲线在催化剂层26、30与截面位置t=xmax之间不具有极小点(例如，在图9的例的图表ELl中，在比截面位置t=xmax靠催化剂层侧的区域中，图表整体的倾向呈不形成极小点地增加)。由此，在比截面位置t=xmax靠催化剂层26、30 (第I表面S1、S3侧)的区域中，微细孔层29、33的量随着朝向截面位置t=xmax而增加，而能够形成不在生成水的排出路径的中途产生水滞留的构造。
[0066]或者，即使假设具有极小点，优选的是，比该极小点靠催化剂层侧的最大值与极小点的值之差也为截面位置t=xmax的值5%以下。若为5%以下，则不会影响排水性能，而能够处理为在制造误差的范围内。此外，在厚度方向Dl上的2μπι以下的范围内极少地产生的拐点(例如，三维数据分析中曲线的仅一点、二点突出那样的数据部分)也能够处理为在误差的范围内。
[0067]此外，在微细孔层29、33的量随着接近截面位置t=xmax而同样地增加的情况下，如图10的图表MLl所示，存在频率累积值的图表描绘了在比截面位置t=xmax靠催化剂层侧的区域中朝向0%渐近地弯曲的曲线(比截面位置t=xmax靠催化剂层侧的区域图表仅由向下方成凸状的弯曲的曲线构成)。另一方面，在微细孔层29、33的量没有随着接近截面位置t=xmax而同样地增加的情况下，如图10的图表ML2中比截面位置t=xmax靠催化剂层侧的部分那样，存在频率累积值的图表有时描绘在向上方成凸状后向下方成凸状地弯曲的曲线部分。
[0068]优选的是，在厚度方向Dl上，从气体扩散基材27、31的中央位置起靠催化剂层26、30侧(第I表面S1、S3侧)的区域中所含有的微细孔层29、33的量为燃料电池用电极22、24中的微细孔层29、33的整体的量的80%以上，更优选的是85%以上。在本实施方式中，气体扩散层28、32中的微细孔层29、33的量的比例由图10所示的微细孔层29、33的存在频率累积值(％)表示。这样，通过设为80%以上，能够充分地确保催化剂层26、30与微细孔层29、33的界面侧的区域中的微细孔层29、33的量，能够发挥该界面的较高的生成水抽出能力。此外，微细孔层29、33在比气体扩散基材27、31的中央位置靠气体流路侧的区域也具有连续性，并且，需要确保达到第2表面S2、S4的程度的量。因而，优选的是，在厚度方向Dl上，从气体扩散基材27、31的中央位置起靠催化剂层26、30侧的区域中所包含的微细孔层29、33的量为燃料电池用电极22、24中的微细孔层29、33的整体的量的98%以下，更优选的是95%以下。
[0069]微细孔层29、33达到气体扩散基材27、31的第2表面S2、S4。通过使微细孔层29、33达到第2表面S2、S4，微细孔层29、33在气体扩散基材27、31内从第I表面S1、S3连续到第2表面S2、S4，能够确保到气体流路38、40为止的生成水的排出路径。另外，关于确认微细孔层29、33达到气体扩散基材27、31的第2表面S2、S4的情况，能够通过在三维数据分析中确认微细孔层29、33在与第2表面S2、S4相对应的截面上存在的情况、或观察实际的燃料电池电极的第2表面S2、S4的外观来进行。
[0070]如上所述，根据本实施方式的燃料电池用电极22、24、膜电极接合体50及燃料电池10，通过在气体扩散层28、32内维持沿厚度方向Dl连续的排出路径，能够有效地进行生成水的排出。此外，能够形成不在生成水的排出路径中途发生水滞留的构造。此外，通过充分地确保微细孔层29、33在催化剂层26、30与微细孔层29、33的界面侧的区域中的量，能够发挥该界面的较高的生成水抽出能力。此外，通过使微细孔层29、33达到第2表面S2、S4，使微细孔层29、33连续到第2表面S2、S4，能够确保到气体流路38、40为止的保生成水的排出路径。由上所述，能够维持气体扩散性，另一方面，能够高效地对因电化学反应而生成的水进行排水。由此，能够兼顾作为燃料电池10的水的排出性和气体扩散性，提高电压特性。
[0071]另外，在上述的燃料电池10中，优选的是，阳极22和阴极24双方采用满足上述条件的气体扩散层的构造，但至少一方采用即可。通过在阴极采用该结构，能够提高在阴极催化剂层生成的水的排出性。此外，通过在阳极采用该结构，能够提高从阴极通过电解质膜反向扩散到阳极的水的排出性。所谓的反向扩散，就是由阳极与阴极的水的浓度梯度导致水从阴极向阳极移动的现象。
[0072]糊剂涂布装置
[0073]图4是表示本实施方式的糊剂涂布装置100的概略结构图。糊剂涂布装置100为用于向燃料电池10的构成阳极22的气体扩散基材27涂布微细孔层29用糊剂、向燃料电池10的构成阴极24的气体扩散基材31涂布微细孔层33用糊剂的装置。通过使用糊剂涂布装置100，能够制作上述那样的排水性较高的气体扩散层28、32。另外，由于糊剂涂布装置100能够应用于阳极22的气体扩散层28和阴极24的气体扩散层32中的任一气体扩散层，因此关于糊剂涂布装置10 0的说明，将制造工序中的气体扩散基材设为CP、将糊剂设为PS进行说明。糊剂涂布装置100包括:输送部101，其用于将气体扩散基材CP向输送方向D2输送?’第I辊涂机涂布部102A和第2辊涂机涂布部102B，它们利用辊涂机涂布而在气体扩散基材CP涂布糊剂PS ；以及表面精加工部103，其用于对涂布于气体扩散基材CP的糊剂PS进行表面精加工。糊剂涂布装置100在输送部101的输送方向D2上自上游侧朝向下游侧依次地包括第I辊涂机涂布部102A、第2辊涂机涂布部102B、表面精加工部103等各部。
[0074]输送部101在上表面IOla上载置有气体扩散基材CP，利用配置于下表面侧的未图示的支承辊的旋转向输送方向D2移动。第I辊涂机涂布部102A和第2辊涂机涂布部102B包括:涂布辊110，其配置于输送部101的上表面IOla侧，用于向气体扩散基材CP涂布糊剂PS ;以及调节杆120，其用于调整被施加于涂布辊110的表面IlOa的糊剂PS的量。作为第I辊涂机涂布部102A和第2辊涂机涂布部102B，例如可以使用辊涂机涂布装置((株)7 r —彳、7社(英文:FURNACE C0.，Ltd.)制)。第I辊涂机涂布部102A和第2辊涂机涂布部102B从气体扩散基材CP的催化剂层侧开始进行单面涂布。即，从催化剂层侧的单面开始涂布，使糊剂PS渗透到气体扩散基材CP内部，直到气体流路侧的表面为止。此外，第I辊涂机涂布部102A和第2辊涂机涂布部102B能够使施加于涂布辊110的表面IlOa的糊剂PS不发生不均匀、条纹、团块等，而以平坦化的状态涂布到气体扩散基材CP。因而，在利用第I辊涂机涂布部102A涂布的糊剂PS与利用第2辊涂机涂布部102B涂布的糊剂PS之间不会混入空气，而能够获得连续性较高的微细孔层。另外，优选的是，糊剂PS的粘度为IOOOOmPa.s?IOOOOOmPa.S。在不到IOOOOmPa.s的情况下，糊剂PS过于容易向气体扩散基材CP的气体流路侧渗透，而无法维持催化剂层侧的微细孔层的量。另一方面，在大于IOOOOOmPa-s的情况下，糊剂PS过于难以向气体扩散基材CP的流路侧渗透，而无法维持气体流路侧的微细孔层的量。
[0075]涂布辊110配置为其旋转中心轴线CL与输送部101的上表面IOla平行并且与输送方向D2正交。涂布辊110以旋转中心轴线CL为中心地沿旋转方向D3旋转。涂布辊110的表面IlOa配置为下端自输送部101的上表面IOla分离。涂布棍110的表面IlOa与输送部101的上表面IOla之间供气体扩散基材CP通过，在该涂布位置111上，施加于涂布辊110的表面IlOa的糊剂PS转印于气体扩散基材CP。调节杆120配置于比涂布位置111靠旋转方向D3的上游侧的位置。由此，能够调整被施加于涂布辊110的表面IlOa的糊剂PS的膜厚(涂布量)并且使其以平滑的状态涂布在涂布位置111。涂布辊110的材质优选聚氨酯，但还可以使用不锈钢(SUS )。
[0076]表面精加工部103包括配置于输送部101的上表面IOla侧的刮板104。刮板104配置为下端部与输送部101的上表面IOla之间形成间隙，该间隙供气体扩散基材CP通过，能够对涂布于气体扩散基材CP的糊剂PS进行表面精加工。刮板104的材质优选不锈钢(SUS)，但还可以使用聚乙烯、聚氨酯。
[0077]参照图5，详细地说明调节杆120的结构。图5是调节杆120的去除糊剂PS的去除部125的放大图。图5是从旋转中心轴线方向看到的涂布辊110的图。如图5所示，调节杆120具有去除部125，该去除部125用于去除被施加于涂布辊110的表面IlOa的糊剂PS中的过剩的糊剂PS。去除部125具有使施加于表面IlOa的糊剂PS变得平滑的功能。调节杆120的材质优选不锈钢(SUS)，但还可以使用聚氨酯。
[0078]去除部125包括:去除面121，其以与涂布辊110的表面IlOa相对的方式扩展；折返面122，其与去除面121相交叉，并且向远离涂布辊110的表面IlOa的方向扩展；以及边缘部123，其形成于去除面121与折返面122之间。去除面121与涂布辊110之间被供给糊剂PS。
[0079]边缘部123构成去除部125中的与涂布辊110的表面IlOa最近的最接近点P1。在利用假想线LI连结了该最接近点Pl和旋转中心轴线CL的情况下，构成去除部125的部分仅设于假想线LI上或比假想线LI靠旋转方向D3的上游侧的位置。在本实施方式的去除部125中，去除面121在比用于构成最接近点Pl的边缘部123靠旋转方向D3的上游侧扩展。此外，边缘部123形成为锐角，折返面122自边缘部123朝向上游侧地向远离假想线LI的方向折返。由此，折返面122配置于比假想线LI靠旋转方向D3的上游侧。因而，在去除部125上不存在向比假想线LI靠旋转方向D3的下游侧突出的部分，任一部分仅设于假想线LI上和比假想线LI靠旋转方向D3的上游侧。另外，用于构成去除部125的折返面122为与边缘部123直接连结的部分。在去除部125内不包含像远离边缘部123的表面127、支承部126等那样自边缘部123分离而不影响对糊剂PS的去除性能的部分、不影响去除后的糊剂PS的平滑性的部分。因而，表面127、支承部126可以向比假想线LI靠旋转方向D3的下游侧突出。在边缘部123可以形成有R圆角，还可以形成倒角。只要是通常的机械加工的工序中所形成的范围内的R圆角、倒角，则即使边缘部123形成有R圆角、倒角，也不会拉伸糊剂PS，不会影响涂布性能。另外，在形成有R圆角、倒角的情况下，将使去除面121和折返面122向顶端侧延长的情况下的交点(即形成R圆角、倒角前的边缘部123的顶端)设定为最接近点Pl。
[0080]只要去除部125不向比假想线LI靠旋转方向D3的下游侧突出，也可以改变去除部125的结构。优选的是，去除部125的角度A、即去除面121与折返面122所成的角度A为30°?90°，更优选的是60°以下。通过设为30°以上能够确保去除部125的制作精度并且确保强度。通过设为60°以下的锐角，能够更可靠地防止折返面122拉伸调整膜厚后的糊剂PS。此外，优选的是，去除面121和假想线LI所成的角度B为90°?120°。通过设为120°以下，能够减小对涂布辊110的损坏。但是，为了使去除部125不向比假想线LI靠旋转方向D3的下游侧突出，在“角度A+角度B”为180°以下的范围内对角度进行调整。此外，调节杆120设定为不与输送的气体扩散基材CP干涉的角度以下。
[0081]例如，还可以将去除部125做成图6所示的结构。在图6的(a)所示的例子中，去除面121和折返面122垂直，折返面122配置于假想线LI上。在图6的(b)所示的例子中，去除面121的顶端部分形成有以与涂布辊110的表面IlOa平行的方式弯曲的圆弧面124。在圆弧面124以旋转中心轴线CL为中心形成为同心圆的情况下，圆弧面124整体具有最接近点。该情况下，假想线LI设定于多个最接近点中最靠旋转方向D3的下游侧的最接近点Pl (即边缘部123)。
[0082]回到图5，在用于构成最接近点Pl的边缘部123与涂布辊110的表面IlOa之间形成有间隙。施加于涂布辊Iio的糊剂PS中的通过该间隙的糊剂PS以利用去除面121和边缘部123去除过剩量且使其平滑化的状态朝向涂布位置111移动。通过调整该间隙的大小d5，能够调整被转印于气体扩散基材CP的糊剂PS的量。优选的是，输送方向D2上的下游侧的第2辊涂机涂布部102B中的该间隙的大小d5设定为大于输送方向D2的上游侧的第I辊涂机涂布部102A中的该间隙的大小d5。在气体扩散基材CP的厚度Cl1为150 μ m?230 μ m的情况下，优选的是，第I辊涂机涂布部102A中的间隙的大小d5设定为80 μ m?100 μ m,优选的是，第2辊涂机涂布部102B中的间隙的大小d5设定为100 μ m?120 μ m。通过将第2辊涂机涂布部102B中的间隙设为大于第I辊涂机涂布部102A中的间隙，有助于在从基材中央位置起靠催化剂层侧的区域中将微细孔层的量设为80%以上。
[0083]在此，使用图7说明比较例的糊剂涂布装置。在图7的(a)所示的比较例的调节杆220的去除部225中，最接近点Pl设定于去除面221的中途，去除面221具有延伸到比假想线LI靠旋转方向D3的下游侧的表面221a。此外，在比假想线LI靠下游侧形成有边缘部223和折返面222。在这样的结构中，施加于涂布辊110的表面IlOa的糊剂PS通过最接近点Pl而调整了膜厚后，在比假想线LI靠下游侧的表面221a也被拉伸，而发生不均匀、条纹、团块等。在图7的(b)所示的比较例的调节杆320的去除部325中，去除面321与折返面322之间的边缘部323构成了最接近点Pl，而折返面322自边缘部323朝向旋转方向D3的下游侧扩展。由此，去除部325具有在比假想线LI靠下游侧向前突出的部分。该部分成为容易拉伸通过了边缘部323后的糊剂PS的表面的部分。在这样的结构中，施加于涂布辊110的表面IlOa的糊剂PS通过最接近点P1、即边缘部323而调整了膜厚的后，在比假想线LI靠下游侧存在的折返面322也被拉伸，而发生不均匀、条纹、团块等。
[0084]另一方面，在本实施方式的糊剂涂布装置100中，从涂布辊110的旋转中心轴线方向看用于构成去除部125的部分时，其设于假想线LI上或仅设于比假想线LI靠旋转方向D3的上游侧的位置。即，去除部125为不具有向比该假想线LI靠旋转方向D3的下游侧的位置突出的部分的构造。与涂布辊Iio的表面IlOa相对的去除面121能够去除被施加于涂布辊110的表面IlOa的糊剂PS中的过剩量。此外，形成于去除面121和折返面122之间的边缘部123为用于构成距涂布辊110的表面IlOa最近的最接近点Pl的部分，具有在去除面121的下游侧端部调整糊剂PS的厚度的功能，并且具有使糊剂表面平滑的功能。由于连结于该边缘部123的折返面122配置于假想线LI上、或配置在比假想线LI靠旋转方向D3的上游侧的位置，因此不会在边缘部123拉伸被膜厚调整和表面精加工后的糊剂表面，而能够维持平滑的状态。由此，糊剂PS能够以稳定的状态(平滑的状态)朝向气体扩散基材CP。
[0085]由上所述，由于在调节杆120上不存在有向比假想线LI靠下游侧的位置突出的部分，因此膜厚调整后的糊剂PS不会发生不均匀、条纹、团块等而能够以稳定的状态(平滑的状态)朝向气体扩散基材CP。这样，通过使涂布的糊剂状态稳定化(平滑化)，能够谋求糊剂PS的涂布量的稳定化。此外，能够谋求糊剂PS的涂布状态、向气体扩散基材CP渗透的渗透深度的稳定化。此外，通过在稳定的状态下涂布糊剂PS使糊剂PS不会在中途中断而良好地渗透到气体扩散基材CP内，能够在气体扩散基材CP内形成连续性较高的微细孔层。此夕卜，还能够降低糊剂PS的预备搅拌时间(从将糊剂投入辊涂机涂布装置后到开始涂布为止用于抑制团块的发生等的搅拌时间)。而且，由于能够这样利用良好的糊剂涂布形成微细孔层，因此通过利用该糊剂涂布装置100制作的燃料电池用电极，能够谋求燃料电池的电池性能的稳定化。由上所述，能够提高糊剂的涂布性能，提高燃料电池的电池性能。
[0086]此外，在本实施方式的糊剂涂布装置100中，在输送部101的输送方向D2上设有多个涂布辊110和调节杆120，并设有第I辊涂机涂布部120A和第2辊涂机涂布部120B。在使用多个辊涂机涂布单元120AU20B的情况下，即使将每一个涂布辊110的糊剂PS的膜厚做得较薄，也能够将充分的量的糊剂PS涂布在气体扩散基材CP上。将每一个涂布辊110的膜厚抑制得较薄的情况相比于膜厚较厚的情况，能够减少糊剂PS的偏差。在此，在以往那样的在糊剂上发生了不均匀、条纹、团块等的状态下使用了多个辊的情况下，在第一层糊剂PS与第二层糊剂PS之间进入了空气而使糊剂PS截断，导致连续性欠缺。然而在本实施方式中，由于能够以平滑的状态涂布糊剂PS，因此即使在使用多个涂布辊110的情况下，也能够防止在第一层糊剂PS与第二层糊剂PS之间进入空气，而能够维持较高的连续性。
[0087]实施例
[0088]利用以下所示的制造方法制造实施例和比较例的气体扩散层、燃料电池用电极及膜电极接合体，并进行了分析和验证。
_9] 实施例:制造方法
[0090]阴极气体扩散层的制作
[0091]准备作为阴极气体扩散层的基材的碳纸(东丽株式会社制(日文:東 > 社製):TGP-H-060)，以重量比为碳纸:FEP (四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)=95:5 (阴极用)、碳纸:FEP (四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)=60:40 (阳极用)的方式，将该碳纸浸溃到FEP分散液中后，以60°C干燥I小时后，以380°C进行15分钟的热处理(FEP防水处理)。由此，碳纸被大致均匀地防水处理。
[0092]将弗尔肯(日文)XC_72R (CABOT株式会社制:Vulcan XC72R)作为溶剂，与松油醇(岸田化工株式会社制(日文:4 夕'化学社製))和非离子性表面活性剂的氚核(岸田化工株式会社制)一起以重量比为弗尔肯XC-72R:松油醇:氚核=20:150:3的方式在通用搅拌机(DALTON株式会社制))中以常温搅拌60分钟，混合均匀，制作碳糊剂。
[0093]将低分子氟树脂(大金株式会社制(日文: 社製): LDW410)和高分子氟树脂(美国杜邦公司制:PTFE-31JR)以在分散液中所含有的氟树脂的重量比为低分子氟树脂:高分子氟树脂=20:3的方式混合，制作阴极用混合氟树脂。向混合动力混合器用容器中投入上述碳糊剂，使碳糊剂冷却到10°C~12°C。向冷却后的碳糊剂中以重量比为碳糊剂:阴极用混合氟树脂(分散液中所含有的氟树脂成分)=31:1的方式投入上述阴极用混合氟树脂，在混合动力混合器(基恩士公司制(日文: 社製):EC500)的混合模式下混合12分钟~18分钟。混合停止的时刻设为到糊剂的温度成为50°C~55°C为止，适当地调整混合时间。在糊剂的温度达到了 50°C~55°C后，将混合动力混合器从混合模式切换到脱泡模式，进行I分钟~3分钟脱泡。将完成了脱泡的糊剂自然冷却从而制作阴极用气体扩散层糊剂。
[0094]将冷却到常温的阴极用气体扩散层糊剂以碳纸面内的涂布状态均匀的方式涂布在施加了 FEP防水处理的上述碳纸的表面上。涂布阴极用气体扩散层糊剂使用了图4所示的糊剂涂布装置100。在本实施例中，使用了辊涂机涂布装置(高炉社制(日文:(株)7 了一木社製))作为辊涂机涂布单元102AU02B。糊剂PS的粘度为50000mPa.s，气体扩散基材CP的厚度为屯=190 μ m。在第I辊涂机涂布部102A中设为涂布辊110与去除部125之间的间隙的大*d5=80ym，角度A=30°，角度B=90°。在第2辊涂机涂布部102B中设为涂布辊110与去除部125之间的间隙的大小Cl5=IOOym,角度A=30°，角度B=90°。在表面精加工部103中设为刮板104与输送部101之间的角度θ=155°。利用热风干燥机(日文:寸一7 >社製)以60°C干燥60分钟。最后，以360°C进行两小时热处理，完成阴极气体扩散层。
[0095]阴极催化剂浆料制作
[0096]使用钼碳(TEC36F52，田中贵金属工业株式会社)作为阴极催化剂，使用SS700C溶液(20%，Ew=780，含水量=36wt% (25°C )，旭化成化学制离聚物溶液Aciplex (注册商标)SS700C,以下省略为SS700)作为离子传导体。向5g钼碳中添加IOmL的超纯水并搅拌之后，添加15mL乙醇。对该催化剂分散溶液使用超声波搅拌器进行I小时超声波搅拌分散。利用等量的超纯水对预定的SS700溶液进行稀释，使用玻璃棒搅拌3分钟。然后，使用超声波清洗器进行I小时超声波分散，获得SS700水溶液。然后，将SS700水溶液慢慢地滴下到催化剂分散液中。在滴下过程中使用超声波搅拌器连续地进行搅拌。在SS700水溶液滴下完成后，进行IOgl-丙醇和1-丁醇的混合溶液(重量比1:1)的滴下，将获得的溶液作为催化剂浆料。混合过程中的全部的水温调整为大约60°C，蒸发并去除乙醇。
[0097]阴极的制作
[0098]利用丝网印刷(150网格)将利用上述的方法制作而成的阴极用催化剂浆料涂布在阴极气体扩散层上，以80°C干燥3小时和以180°C进行45分钟的热处理。
[0099]阳极气体扩散层的制作
[0100]准备作为阳极气体扩散层的基材的碳纸(东丽株式会社制:TGP-H-060)，与阳极气体扩散层相同地施加防水处理。
[0101]将弗尔肯XC-72R (CAB0T株式会社制:Vulcan XC72R)作为溶剂地与松油醇(岸田化工株式会社制)和非离子性表面活性剂的氚核(岸田化工株式会社制)一起以重量比为弗尔肯XC-72R:松油醇:氚核=20:150:3的方式利用通用搅拌机(DALTON株式会社制)在常温下搅拌60分钟,混合均匀,制作碳糊剂。
[0102]以重量比为碳糊剂:低分子氟树脂(以下作为阳极用氟树脂)(分散液中所含有的氟树脂成分)=26:3的方式向混合动力混合器用容器内投入上述碳糊剂和上述低分子氟树月旨，在混合动力混合器的混合模式下混合15分钟。混合后，将混合动力混合器从混合模式切换到脱泡模式，进行4分钟脱泡。在脱泡完成后的糊剂的上部存留有上清液的情况下，废弃该上清液，将糊剂自然冷却从而完成阳极用气体扩散层糊剂。
[0103]将冷却到常温的阳极用气体扩散层糊剂以碳纸面内的涂布状态均匀的方式涂布在施加了 FEP防水处理的上述碳纸的表面上。涂布阳极用气体扩散层糊剂使用了图4所示的糊剂涂布装置100。在本实施例中，使用了辊涂机涂布装置(日文:(株)寸一7 &社製)作为辊涂机涂布单元102AU02B。糊剂PS的粘度为30000mPa.S，气体扩散基材CP的厚度为dl=190 μ m。在第I辊涂机涂布部102A中设为涂布辊110与去除部125之间的间隙的大小Cl5=IOOym,角度A=30°，角度B=90°。在第2辊涂机涂布部102B中设为涂布辊110与去除部125之间的间隙的大小(15=120μm，角度A=30°，角度B=90°。在表面精加工部103中设为刮板104与输送部101之间的角度θ=155°。利用热风干燥机(日文:寸一 >社製)以60°C干燥60分钟。最后，以360°C进行两小时的热处理，完成阳极气体扩散层。
[0104]阳极用催化剂浆料的制作
[0105]阳极用催化剂浆料的制作方法除使用钼钌(PtRu)碳(TEC61E54，田中贵金属工业株式会社)作为催化剂这一点以外，与阴极用催化剂浆料的制作方法相同。
[0106] 阳极的制作
[0107]将使用上述的方法制作的阴极用催化剂浆料利用丝网印刷(150网格)涂布在阳极气体扩散层上，以80°C的干燥3小时和以180°C进行45分钟的热处理。
[0108]膜电极接合体的制作
[0109]对使用上述的方法制作的阳极与阴极之间以夹持着50 μ m膜厚的固体高分子电解质膜的状态进行热压。使用Aciplex (注册商标)(SF7202、旭化成电子材料制)作为固体高分子电解质膜。通过在以170°C接合200秒的接合条件下热压阳极、固体高分子电解质膜、及阴极而制作出实施例的膜电极接合体。
[0110]比较例:制造方法
[0111]作为在阴极气体扩散层的制作和阳极气体扩散层的制作中第I辊涂机涂布部102A和第2辊涂机涂布部102B所使用的调节杆，除使用了图7的(a)所示的调节杆这一点以外，与实施例的制造方法相同。自假想线LI突出的部分设为大小d6=10mm。
[0112]微细孔层的分析
[0113]分析所制作的实施例和比较例的阴极。使用作为三维测量X射线CT的SMX-160CTS(岛津制作所制)获取和分析三维数据。将截面位置t=0设定在比催化剂层30靠固体高分子电解质膜侧的位置，将截面位置t=END设定在比气体扩散层32靠气体流路侧的位置，获取300 μ m的范围内的内部构造的三维数据。图8是表示在阴极24内存在的催化剂层30和微细孔层33的图像。图8的(a)是实施例的图像，图8的(b)是比较例的图像。该图像根据三维数据制作而成，为从与厚度方向Dl正交的方向看(图3中从视点VP看)阴极24的内部图像。图8的图像并不是表示从视点VP看时在将预定的一部分切断而成的一个截面上存在的催化剂层30和微细孔层33的图像，而是表示将从视点VP看来在进深方向上三维存在的全部催化剂层30和微细孔层33集中于二维图像上的图像。
[0114]如从图8的(b)能够理解的那样，在比较例的阴极24中，微细孔层33在厚度方向Dl上形成有被较大程度地截断的截断部分DE。该截断部分DE形成于阴极24的宽度方向上的左半部分区域的大致整体。例如，在与该截断部分DE相对应的截面位置获取了图3的截面CSx所示的图像的情况下，能够观察到在该截面CSx的大致左半部分区域上完全不存在微细孔层33。这样，在微细孔层33不具有连续性的部分遍布大范围的截断部分DE中，无法充分地确保生成水的排出路径，而产生水滞留。在比较例中，能够理解的是:利用第I辊涂机涂布部102A涂布的第一层糊剂PS未保持平滑，在不平滑的第一层糊剂PS上涂布未保持平滑的第二层糊剂PS，导致第一层与第二层之间混入空气，从而形成有这样的截断部分DE0另一方面，从图8的(a)中理解的那样，在实施例的阴极24中，未形成有比较例那样的较大的截断部分，而能够观察到的是，也只不过在气体流路侧的一部分的范围内形成有较小的截断部分。这样，能够理解的是:通过使用本实施方式的糊剂涂布装置100，能够获得连续性较高的良好的微细孔层33。
[0115]接着，使用获得的三维数据，自截面位置t=0朝向截面位置t=END以0.8μπι的间距获取各截面位置的截面图像。通过分析各截面图像，获取各截面位置上的微细孔层33的存在频率(％)。将该结果在图9中表示。实施例的结果利用图表ELl表示，比较例的结果利用图表EL2表示。此外，自截面位置t=0朝向截面位置t=END获取存在频率累积值(％)。将该结果在图10中表示。实施例的结果利用图表MLl表示，比较例的结果利用图表ML2表
/Jn ο
[0116]如从图9的图表ELl能够理解的那样，在实施例中，存在频率(截面上的微细孔层的量)在截面位置t=xmax(第I截面位置)上成为最大。此外，存在频率随着自截面位置t=xmax朝向气体流路侧的第2表面S4而减少。S卩，在从截面位置t=xmax起靠第2表面S4侧的区域中，截面上的微细孔层33的量随着接近第2表面S4而同样地降低。虽然能够看到极少地略微增减的部分，但是只是极微小的变化，作为图表ELl整体看时，同样地降低。由于这样地同样地降低，因此在图10的图表MLl中，比截面位置t=xmax靠气体流路侧描绘了以向上方成凸状的方式平滑地增加的曲线。另一方面，如从图9的图表EL2理解的那样，在比较例中，存在频率在极大点PKl成为最大之后，也由于形成有截断部分DE，因此存在频率较大程度地变动，而形成有极小点PK2、极大点PK3。能够理解的是:极小点PK2与极大点PK3的值之差较大，存在频率不是同样地降低。在这样地不是同样地降低的、图10的图表ML2中，存在频率累积值无法平滑地增加，而形成有向在下方成凸状的曲线部分EP。
[0117]厚度方向Dl上的气体扩散基材31的中央位置为利用截面位置=150 μ m表示的位置。如从图10的图表MLl的值中能够明确的那样，在实施例中，该中央位置的存在频率累积值为80%以上。即，在实施例中能够理解的是:从气体扩散基材31的中央位置起靠催化剂层30侧的区域中所含有的微细孔层33的量为阴极24中的微细孔层33整体的量的80%以上。另一方面，如从图10的图表ML2的值中能够明确的那样，在比较例中，中央位置的存在频率累积值不到80%。即，在比较例中能够理解的是:从气体扩散基材31的中央位置起靠催化剂层30侧的区域中所含有的微细孔层33的量不到阴极24中的微细孔层33整体的量的80%。
[0118]此外，在实施例中，利用三维数据分析和对各外观的观察能够确认微细孔层33达到气体扩散基材31的第2表面S4。即，能够理解的是:能够确认从气体扩散基材31的第I表面S2到第2表面S4为止连续性较高的排出路径。另外，在比较例中也达到第2表面S4,但如上所述，在气体扩散基材31的内部形成有较大的截断部分DE，而无法确保从第I表面S2到第2表面S4之间的较高的连续性。
[0119]单电池件能试齡
[0120]此外，使用实施例和比较例的膜电极接合体测量了电池电压。测量条件如下所述。将电池电压的测量结果在图11的“SRG/Air”中表示。此外，为了验证阴极的排水性能，测量了氧增益。所谓的氧增益，就是阴极气体为空气的情况下的电池电压与为氧的情况下的电池电压之差，为阴极的排水性越高则氧增益越小的值。将氧增益的测量结果在图11的“02gain”中表示。
[0121]阳极气体:改性氢气(CO浓度IOppm)
[0122]阴极气体:空气
[0123]电池温度:70°C
[0124]阴极气体加湿温度:70°C
[0125]阳极气体加湿温度:70°C
[0126]电流密度:0.3A/cm2
[0127]如图11所示，相比于比较例，实施例示出了较低的氧增益，由此，能够理解为实施例在生成水的排出特性方面优异。此外，相比于比较例，实施例的电池电压变得较高。由此，能够理解为实施例能够发挥较高的电池性能。由上所述，能够理解为实施例的膜电极接合体能够兼顾作为燃料电池的水的排出性和气体扩散性，能够提高电压特性。此外，能够理解的是:通过使用糊剂涂布装置100，使糊剂的涂布性能提高，而能够提高燃料电池的电池性倉泛。
[0128]本发明不限定于上述的各实施方式，还能够根据本领域技术人员的知识施加各种设计变更等变形，施加了那样的变形的实施方式也包含在本发明的范围内。
[0129]在上述的制造方法中，使用了单片品作为基材，还可以使用连续的基材(纵长的基材，涂布了糊剂后切断为期望的大小)。此外，使用连续的基材的情况下还可以改变输送部的结构。即，如图4所示，代替在传送带上装载基材并使其移动的类型的输送部，还可以采用在辊与辊之间装载连续的基材并利用该辊的旋转将基材沿输送方向输送的类型的输送部。而且，在上述的制造方法中，在气体扩散层形成催化剂层，在该电极接合有电解质膜(CCS法)，但也可以在电解质膜形成了催化剂层后，接合气体扩散层(CCM法)。
[0130]产业h的可利用件
[0131]本发明能够应用于气体扩散层、燃料电池用电极、膜电极接合体及燃料电池。[0132]附图标记说明
[0133]10、燃料电池；20、固体高分子电解质膜；22、阳极(燃料电池用电极)；24、阴极(燃料电池用电极);26、30、催化剂层；27、31、气体扩散基材；28、32、气体扩散层；29、33、微细孔层；50、膜电极接合体；100、糊剂涂布装置；101、输送部；102A、第I辊涂机涂布部；102B、第2辊涂机涂布部；110、涂布辊；110a、表面；120、调节杆；121、去除面；122、折返面；123、边缘部；125、去除部；P1、最接近点；L1、假想线。
【权利要求】
1.一种气体扩散层，其中，该气体扩散层包括: 气体扩散基材，其具有第I表面、和形成于与上述第I表面相反的一侧的第2表面；以及 微细孔层，其含有导电性粉末，并且配置于上述气体扩散基材的上述第I表面上和上述气体扩散基材内； 上述微细孔层沿上述气体扩散基材的厚度方向连续， 与上述厚度方向垂直的截面上的上述微细孔层的量在上述厚度方向上的第I截面位置最大，并且随着自上述第I截面位置朝向上述第2表面而减少， 从上述厚度方向上的上述气体扩散基材的中央位置起靠上述第I表面那一侧的区域中所含有的上述微细孔层的量为上述微细孔层整体的量的80%以上， 上述微细孔层达到上述第2表面。
2.根据权利要求1所述的气体扩散层，其中， 针对上述截面的在上述厚度方向上的截面位置标记了该截面上的上述微细孔层的量所得到的曲线在上述第I截面位置与上述第2表面之间不具有极小点。
3.根据权利要求1所述的气体扩散层，其中， 针对上述截面的在上述厚度方向上的截面位置标记了该截面上的上述微细孔层的量所得到的曲线在上述第I截面位置与上述第2表面之间具有极小点的情况下， 比上述极小点靠上述第2表面那一侧的最大值与上述极小点的值之差为上述第I截面位置的值的5%以下。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的气体扩散层，其中， 针对上述截面的在上述厚度方向上的截面位置标记了该截面上的上述微细孔层的量所得到的曲线在比上述第I截面位置靠上述第I表面那一侧的位置不具有极小点。
5.一种燃料电池用电极，其中， 该燃料电池用电极包括催化剂层、和权利要求1?4中任一项所述的气体扩散层。
6.一种膜电极接合体，其中， 该膜电极接合体包括: 电解质膜； 阳极，其设于上述电解质膜的一侧表面；以及 阴极，其设于上述电解质膜的另一侧表面； 上述阳极和上述阴极中的至少一个电极采用权利要求1?4中任一项所述的气体扩散层。
7.一种燃料电池，其中， 该燃料电池包括权利要求1?4中任一项所述的气体扩散层。
【文档编号】H01M8/10GK103460468SQ201280015859
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年3月28日 优先权日:2011年3月31日
【发明者】高见洋史 申请人:吉坤日矿日石能源株式会社
【专利摘要】本发明提供一种气体扩散层、燃料电池用电极、膜电极接合体及燃料池。该气体扩散层包括：气体扩散基材，其具有第1表面、和形成于与第1表面相反的一侧的第2表面；以及微细孔层，其含有导电性粉末，并且配置于气体扩散基材的第1表面上和气体扩散基材内；微细孔层沿气体扩散基材厚度方向连续，与厚度方向垂直的截面上的微细孔层的量在厚度方向上的第1截面位置处最大，并且随着自第1截面位置朝向第2表面而减少，从厚度方向上的气体扩散基材的中央位置起靠第1表面侧的区域中所含有的微细孔层的量为微细孔层整体的量的80%以上，微细孔层达到第2表面。
【专利说明】气体扩散层、燃料电池用电极、膜电极接合体及燃料电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及气体扩散层、燃料电池用电极、膜电极接合体及利用氢和氧的电化学反应发电的燃料电池。
【背景技术】
[0002]近年来，能量转换效率较高、且不会因发电反应而产生有害物质的燃料电池受到注目。作为这样的燃料电池之一，公知有一种在100°c以下的低温下工作的固体高分子形燃料电池。
[0003]固体高分子形燃料电池为如下的装置:具有在阳极与阴极之间配置了作为电解质膜的固体高分子膜的基本构造，向阳极供给含氢的燃料气体，向阴极供给含氧的氧化剂气体，并利用以下的电化学反应进行发电。
[0004]阳极:H2— 2H++2e-...(I)
[0005]阴极:l/202+2H++2e-— H20...(2)
[0006]阳极和阴极分别由层叠催化剂层和气体扩散层(Gas Diffusion Layer:⑶L)而成的构造构成。各电极的催化剂层以夹持固体高分子膜的方式相对配置，构成燃料电池。催化剂层为利用离子交换树脂粘结已承载了催化剂的碳颗粒而成的层。气体扩散层成为氧化剂气体、燃料气体的通过路径。
[0007]如上述式(I)所示，在阳极上，供给的燃料中所含有的氢分解为氢离子和电子。其中氢离子在固体高分子电解质膜的内部朝向空气极移动，电子通过外部电路向空气极移动。另一方面，如上述式(2)所示，在阴极上，供给到阴极的氧化剂气体中所含有的氧与自燃料极移动来的氢离子和电子反应而生成水。这样，由于电子在外部电路上自燃料极朝向空气极移动，因此能够提取电力。
[0008]例如，在专利文献I中记载有一种燃料电池用气体扩散电极，该燃料电池用气体扩散电极的多孔性基材内的防水材料的量自与催化剂层相接触的一侧朝向另一侧连续地变化。此外，在专利文献2中，记载有这样一种技术:在气体扩散层上，通过将基材的第2外露面中的一半以上设为不与支承体接触的状态、或将支承体的支承面设为具有防水性，来抑制基材的第I外露面侧的流动物质过剩地向基材的厚度方向浸溃。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2003-109604号公报
[0012]专利文献2:日本特开2009-181718号公报
【发明内容】
[0013]发明要解决的问题
[0014]在燃料电池中，在气体扩散层上需要兼顾因电化学反应而产生的水的排出和气体的扩散性。但是，在以往的燃料电池中，存在这样的问题:无法充分地确保气体扩散层中的水的排出路径，无法在气体扩散层上兼顾水的排出性和气体扩散性。
[0015]例如，在专利文献I和2的燃料电池中，无法定量地把握被形成于气体扩散层、且作为因电化学反应而产生的生成水的排出路径的碳路径。
[0016]本发明即是鉴于这样的课题而完成的，其目的在于提供能够兼顾水的排出性和气体扩散性、且能够提高电压特性的气体扩散层、燃料电池用电极、膜电极接合体及燃料电池。
[0017]用于解决问题的方案
[0018]为了解决上述课题，本发明的一个方面的气体扩散层包括:气体扩散基材，其具有第I表面、和形成于与上述第I表面相反的一侧的第2表面；以及微细孔层,其含有导电性粉末，并且配置于气体扩散基材的第I表面上和气体扩散基材内，微细孔层沿气体扩散基材的厚度方向连续，与厚度方向垂直的截面上的微细孔层的量在厚度方向上的第I截面位置最大，并且随着自第I截面位置朝向第2表面而减少，从厚度方向上的气体扩散基材的中央位置起靠第I表面那一侧的区域中所含有的微细孔层的量为微细孔层整体的量的80%以上，微细孔层达到第2表面。
[0019]在本发明的一个方面的气体扩散层中，微细孔层沿气体扩散基材的厚度方向连续。由于微细孔层构成了生成水的排出路径，因此能够在气体扩散层内维持沿厚度方向连续的排出路径，由此，能够有效地进行生成水的排出。此外，与厚度方向垂直的截面上的微细孔层的量在厚度方向上的第I截面位置最大，并且随着自第I截面位置朝向第2表面而减少。由此，能够形成在生成水的排出路径的中途不发生水滞留的构造。此外，从厚度方向上的气体扩散基材的中央位置起靠第I表面侧的区域中所含有的微细孔层的量为微细孔层整体的量的80%以上。这样，通过充分地确保催化剂层与微细孔层之间的界面那一侧的区域中的微细孔层的量，能够发挥该界面的较高的生成水抽出能力。此外，由于微细孔层达到第2表面，因此微细孔层在气体扩散基材内从第I表面连续到第2表面，而能够确保到气体流路为止的生成水的排出路径。由上所述，能够维持气体扩散性，另一方面，能够高效地对因电化学反应而生成的水进行排水。由此，能够兼顾作为燃料电池的水的排出性和气体扩散性，能够提高电压特性。
[0020]此外，在本发明的一个方面的气体扩散层中，针对截面的在厚度方向上的截面位置标记了该截面上的微细孔层的量所得到的曲线在第I截面位置与第2表面之间不具有极小点。由此，微细孔层的量随着自第I截面位置朝向第2表面而减少，而能够形成在生成水的排出路径的中途不发生水滞留的构造。
[0021 ] 此外，在本发明的一个方面的气体扩散层中，针对截面的在厚度方向上的截面位置标记了该截面上的微细孔层的量所得到的曲线在第I截面位置与第2表面之间具有极小点的情况下，比极小点靠第2表面那一侧的最大值与极小点的值之差为第I截面位置的值的5%以下。由此，微细孔层的量随着自第I截面位置朝向第2表面而减少，能够形成在生成水的排出路径的中途不发生水滞留的构造。
[0022]此外，在本发明的一个方面的气体扩散层中，针对截面的在厚度方向上的截面位置标记了该截面上的微细孔层的量所得到的曲线在比第I截面位置靠第I表面那一侧不具有极小点。由此，在比第I截面位置靠第I表面那一侧，微细孔层的量随着自第I表面侧朝向第I截面位置而增加，能够形成在生成水的排出路径的中途不发生水滞留的构造。[0023]本发明的一个方面的燃料电池用电极包括上述的气体扩散层和催化剂层。由此，能够兼顾作为燃料电池的水的排出性和气体扩散性，能够提高电压特性。
[0024]本发明的一个方面的膜电极接合体包括:电解质膜；阳极，其设于电解质膜的一侧的表面；以及阴极，其设于电解质膜的另一侧的表面，阳极和阴极中的至少一个电极采用上述的气体扩散层。通过在阴极采用上述的气体扩散层，能够提高在阴极催化剂层生成的水的排出性。此外，通过在阳极采用上述的气体扩散层，能够提高自阴极通过电解质膜而反向扩散到阳极的水的排出性。所谓的反向扩散，就是由阳极与阴极的水的浓度梯度导致水从阴极向阳极移动的现象。由此，能够兼顾作为燃料电池的水的排出性和气体扩散性，能够提闻电压特性。
[0025]本发明的一个方面的燃料电池包括上述的气体扩散层。由此，能够兼顾作为燃料电池的水的排出性和气体扩散性，且能够提高电压特性。
[0026]发明的效果
[0027]根据本发明，能够兼顾作为燃料电池的水的排出性和气体扩散性，且能够提高电压特性。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是示意地表示实施方式的燃料电池的构造的立体图。
[0029]图2是图1的A-A线上的剖视图。
[0030]图3是示意地表示燃料电池用电极的构造的立体图和表示该燃料电池用电极在预定的截面位置的截面的情况的图。
[0031]图4是表示实施方式的糊剂涂布装置的概略结构图。
[0032]图5是调节杆的去除糊剂的去除部的放大图。
[0033]图6是变形例的调节杆的去除糊剂的去除部的放大图。
[0034]图7是比较例的调节杆的糊剂的去除部的放大图。
[0035]图8是表示阴极内存在的催化剂层和微细孔层的图像。
[0036]图9是对于实施例和比较例针对厚度方向上的截面位置标记了截面上的微细孔层的量所得到的图表。
[0037]图10是对于实施例和比较例针对截面位置标记了从该截面位置起靠催化剂层侧的区域中所存在的微细孔层的存在频率累积值所得到的图表。
[0038]图11是表示测量了实施例和比较例的电池电压和氧增益的结果的图。
【具体实施方式】
[0039]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。另外，在全部的附图中，对相同的构成要素标注相同的附图标记，适当地省略说明。
[0040]燃料电池
[0041]图1是示意地表示实施方式的燃料电池10的构造的立体图。图2是图1的A-A线上的剖视图。燃料电池10包括平板状的膜电极接合体50，在该膜电极接合体50的两侧设有隔膜34和隔膜36。该例中仅表示了一个膜电极接合体50，但还可以通过隔着隔膜34、隔膜36层叠多个膜电极接合体50而构成燃料电池堆。膜电极接合体50具有固体高分子电解质膜20、阳极(燃料电池用电极)22及阴极(燃料电池用电极)24。
[0042]阳极22具有由催化剂层26、和气体扩散层28构成的层叠体。另一方面，阴极24具有由催化剂层30和气体扩散层32构成的层叠体。阳极22的催化剂层26和阴极24的催化剂层30设为以夹持固体高分子电解质膜20的方式相对。
[0043]在设于阳极22侧的隔膜34上设有气体流路38。从燃料供给用歧管(未图示)向气体流路38分配燃料气体，经由气体流路38向膜电极接合体50供给燃料气体。同样地，在设于阴极24侧的隔膜36上设有气体流路40。
[0044]从氧化剂供给用歧管(未图示)向气体流路40分配氧化剂气体，经由气体流路40向膜电极接合体50供给氧化剂气体。具体而言，在燃料电池10运转时，通过燃料气体、例如含有氢气的改性气体在气体流路38内沿气体扩散层28的表面自上方向下方流通，能够向阳极22供给燃料气体。
[0045]另一方面，在燃料电池10运转时，通过氧化剂气体、例如空气在气体流路40内沿气体扩散层32的表面自上方向下方流通，能够向阴极24供给氧化剂气体。由此，在膜电极接合体50内产生反应。当隔着气体扩散层28向催化剂层26供给氢气时，气体中的氢成为质子，该质子在固体高分子电解质膜20中向阴极24侧移动。此时被放出的电子向外部电路移动，从外部电路流入阴极24。另一方面，当借助气体扩散层32向催化剂层30供给空气时，氧与质子结合并成为水。其结果，电子在外部电路上自阳极22朝向阴极24流动，而能够取出电力。
[0046]固体高分子电解质膜20在湿润状态下呈现出良好的离子传导性，作为使质子在阳极22和阴极24之间移动的离子交换膜而发挥功能。固体高分子电解质膜20利用含氟共聚物、非氟共聚物等固体高分子材料形成，例如能够使用具有磺酸型全氟碳共聚物、聚砜树脂、膦酸基或羧酸基的全氟碳共聚物等。作为磺酸型全氟碳共聚物的例子，举例有那非翁，英文=Nafion)(美国杜邦公司制(日文:于>社製):注册商标)112等。此外，作为非氟共聚物的例子，举例有磺酸化的芳香族聚醚醚酮、聚砜等。固体高分子电解质膜20的膜厚为20 μ m-50 μ m。
[0047]用于构成阳极22的催化剂层26由离子传导体(离子交换树脂)、和承载有金属催化剂的碳颗粒、即催化剂承载碳颗粒构成。催化剂层26的膜厚为IOym-30μπι。离子传导体将承载有合金催化剂的碳颗粒和固体高分子电解质膜20连接，并具有在两者之间传递质子的作用。离子传导体利用与固体高分子电解质膜20相同的高分子材料形成较佳。
[0048]催化剂层26所使用的金属催化剂，例如举例有由贵金属和钌构成的合金催化剂。作为该合金催化剂所使用的贵金属，例如举例有钼、钯等。此外，作为用于承载金属催化剂的碳颗粒，举例有乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、洋葱状碳纳米颗粒等。
[0049]用于构成阳极22的气体扩散层28具有气体扩散基材27、和涂布于气体扩散基材的微细孔层29 (微孔层:MPL)。优选的是，气体扩散基材27由具有电子传导性的多孔体构成，例如能够使用碳纸、碳织布或碳无纺布等。
[0050]涂布于气体扩散基材27的微细孔层29为将导电性粉末和防水剂混匀而得到的混合物(糊剂)。作为导电性粉末，例如能够使用碳黑。此外，作为防水剂，能够使用四氟乙烯树脂(PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)等氟系树脂。另外，优选的是，防水剂具有粘结性。在此，所谓的粘结性，就是能够将粘性较小或容易散的物质接合并形成具有粘性的物质(状态)的性质。由于防水剂具有粘结性，因此通过将导电性粉末和防水剂混匀，能够获得糊剂。气体扩散基材27具有形成于电解质膜20侧的第I表面S1、和形成于与电解质膜相反的一侧(即气体流路38侧)的第2表面S2。第I表面SI和第2表面S2在阳极和气体扩散层的厚度方向Dl上互相相对。
[0051]微细孔层29从第I表面SI (正面)开始涂布，以预定量的一部分沿厚度方向Dl浸入到第2表面S2 (背面)的形式，配置于催化剂层26与气体扩散基材27之间(即第I表面SI上)和气体扩散基材27内。微细孔层29形成为在催化剂层26与气体扩散基材27的交界部分具有连续性，并且，在该气体扩散基材27内形成为自第I表面SI朝向第2表面S2地具有连续性、即不在中途中断。由此，能够形成因电化学反应而产生的生成水的排出路径、即碳路径，能够提高气体扩散层28中的生成水的排出性。关于气体扩散层28的详细构造见以下说明。
[0052]用于构成阴极24的催化剂层30由离子传导体(离子交换树脂)、和承载有催化剂的碳颗粒、即催化剂承载碳颗粒构成。离子传导体将承载有催化剂的碳颗粒与固体高分子电解质膜20连接，并具有在两者之间传递质子的作用。离子传导体由与固体高分子电解质膜20相同的高分子材料形成较佳。作为被承载的催化剂，例如能够使用钼或钼合金。作为钼合金所使用的金属，举例有钴、镍、铁、锰、铱等。此外，在用于承载催化剂的碳颗粒中，存在乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、洋葱状碳纳米颗粒等。
[0053]用于构成阴极24的气体扩散层32具有气体扩散基材31、和涂布于气体扩散基材31的微细孔层33。优选的是，气体扩散基材31由具有电子传导性的多孔体构成，例如能够使用碳纸、碳织布或碳无纺布等。另外，考虑到生产率，优选的是，使用通用的碳纸作为气体扩散层32、气体扩散层28的基材。气体扩散基材31具有形成于电解质膜20侧的第I表面S3、和形成于与电解质膜相反的一侧(即气体流路40侧)的第2表面S4。第I表面S3和第2表面S4在阴极与气体扩散层的厚度方向Dl上互相相对。
[0054]微细孔层33从第I表面S3 (正面)开始涂布，以预定量的一部分沿厚度方向Dl浸入到第2表面S4 (背面)的形式，配置于催化剂层30与气体扩散基材31之间(即第I表面S3上)和气体扩散基材31内。微细孔层33形成为在催化剂层30与气体扩散基材31的交界部分具有连续性，并且在气体扩散基材31内自第I表面S3朝向第2表面S4地具有连续性、即不在中途中断。由此，能够形成因电化学反应而产生的生成水的排出路径、即碳路径，能够提高气体扩散层32中的生成水的排出性。关于气体扩散层32的详细构造见下述说明。
[0055]参照图3说明气体扩散层28、32的结构。图3是示意地表示燃料电池用电极(阳极22或阴极24)的构造的立体图，和表示该燃料电池用电极在预定的截面位置t=x的截面CSx的情况的图。在以下的说明中，将气体扩散基材27、31在厚度方向Dl上的大小设为L。将厚度方向Dl上的预定的截面位置设为t=x，将该预定的截面位置t (=x)上的截面设为CSx0截面CSx为在该截面位置t (=x)与厚度方向Dl垂直的面。
[0056]气体扩散层28内的微细孔层29、气体扩散层32内的微细孔层33的量能够通过由三维测量X射线CT进行分析而获取。利用三维测量X射线CT扫描燃料电池用电极22、24在厚度方向Dl上的预定区域(从截面位置t=0到截面位置t=END为止的区域)，获取该燃料电池用电极22、24内部构造的三维数据。通过分析这样的三维数据，能够获取微细孔层29,33的量。另外，扫描的起点(截面位置t=0)和终点(截面位置t=END)能够任意地设定。为了分析燃料电池用电极22内所包含的全部的微细孔层29，优选的是，将起点(截面位置t=0)设定在比气体扩散层28的端部靠催化剂层26侧的位置，将终点(截面位置t=END)设定在比第2表面S2靠气体流路38侧的位置；为了分析燃料电池用电极24内所包含的全部的微细孔层33，优选的是，将起点(截面位置t=0)设定在比气体扩散层32的端部靠催化剂层30侧的位置，将终点(截面位置t=END)设定在比第2表面S4靠气体流路40侧的位置。
[0057]使用三维数据获取截面CSx在预定的截面位置t (=x)的图像。图3中表示截面 图像的一例子。在图3所示的例子中，白底的部分为气体扩散基材27、31，以斑点状散
布的区域为微细孔层29、33、即构成生成水的排出路径的部分。通过对该截面图像进行分析，获取微细孔层29、33在截面位置t (=x)的面积率。面积率为截面CSx上的微细孔层29、33的总面积占截面CSx的面积的比例。通过从截面位置t=0到截面位置t=END地沿厚度方向Dl以预定间距获取这样的截面CSx的图像，获取各截面位置t的面积率。优选的是，间距设定为0.1 μ m?2.0 μ m。此外，获取将t=0?x时的各截面位置的全部的面积率合计得到的值作为截面位置t=x上的面积率累积值。而且，获取将截面位置t=0?END的全部的面积率合计得到的值、即与燃料电池用电极22所包含的全部的微细孔层29和燃料电池用电极24所包含的全部的微细孔层33总和相对应的值作为标准值。
[0058]上述运算之后，获取用标准值(全部面积率的合计)除预定的截面位置t的面积率而得到的值作为该截面位置t的存在频率(％)。能够将这样的存在频率(％)用作表示微细孔层29、33在预定的截面位置t存在何种程度的值。由于存在频率(％)为利用标准值标准化的值，因此能够对微细孔层29、33的总量不同的燃料电池用电极22、24彼此之间进行比较。例如，如图9所示，使用该存在频率(％)获取针对厚度方向Dl上的截面位置t标记了微细孔层29、33在截面CSx上的量所得到的曲线。在截面位置t=xmax(第I截面位置)，微细孔层29、33的量成为最大。另外，存在频率的运算方法不限定于上述的方法，此外，只要能够表示微细孔层29、33在预定的截面位置t (=x)上的存在程度，就可以使用任何值。
[0059]而且，获取用标准值(全部面积率的合计)除预定的截面位置t的面积率累积值而得到的值作为该截面位置t的存在频率累积值(％)。能够将这样的存在频率累积值(％)用作表示微细孔层29、33在截面位置t=0与截面位置t=x之间的区域中存在何种程度的值。由于存在频率累积值(％)为利用标准值标准化的值，因此能够对微细孔层29、33的总量不同的燃料电池用电极22、24彼此之间进行比较。例如，如图10所示，使用该存在频率累积值(％)获取针对截面位置t标记了在从该截面位置t到催化剂层26、30侧的区域中存在的微细孔层29、33的存在频率累积值所得到的曲线。该存在频率累积值在截面位置t=0成为0%，在截面位置t=END成为100%。另外，存在频率累积值的计算方法不限定于上述方法。此夕卜，只要是能够表示厚度方向Dl上从预定的截面位置t起靠催化剂层26、30侧之间的区域中所含有的微细孔层29、33的量占微细孔层29、33整体的量多少程度的比例的值，就不限定于上述的存在频率累积值，能够使用任何值。
[0060]在气体扩散层28、32中，微细孔层29、33沿厚度方向Dl连续。微细孔层29、33以在气体扩散基材27、31中自第I表面S1、S3朝向厚度方向Dl渗透到第2表面S2、S4为止的方式连续。即，在第I表面S1、S3和气体扩散基材27、31内，构成微细孔层29、33的颗粒彼此之间在从第I表面S1、S3到第2表面S2、S4的整个区域相连，在厚度方向Dl上未形成有使微细孔层29、33完全截断的部分(例如，在预定的截面位置中，即使在一部分的区域存在截断的部分，但在其他的部分仍连续)。由于微细孔层29、33构成生成水的排出路径，因此该排出路径成为在气体扩散基材27、31内沿厚度方向Dl连续的结构，确保在第I表面SI与第2表面S2、第I表面S3与第2表面S4之间连通的路径。这样，通过在气体扩散层28,32内维持沿厚度方向Dl连续的排出路径，能够有效地进行生成水的排出。
[0061]与厚度方向Dl垂直的截面上的微细孔层29、33的量在厚度方向Dl上的截面位置t=xmax (第I截面位置)成为最大,并且随着自截面位置t=x_朝向第2表面S2、S4而减少。在从截面位置t=xmax起靠第2表面S2、S4侧的区域中，截面CSx上的微细孔层29、33的量随着接近第2表面S2、S4而同样地降低。即，截面CSx上的微细孔层29、33的量随着接近第2表面S2、S4或者减少，或者维持相同的量，或者增加，即使增加也只是极少地增加。例如，当在气体扩散层28、32中存在微细孔层29、33沿厚度方向Dl被较大程度地截断而成的截断区域时，(即使在其他的部分能够确保生成水的排出路径)在该截断区域发生水滞留，排水效率降低。在这样的截断区域中截面CSx的微细孔层29、33的存在频率(％)局部减少，在比截断区域靠第2表面S2、S4侧的部分中重新增加。另一方面，微细孔层29、33的存在频率(％)随着自截面位置t=xmax朝向第2表面S2、S4而同样地减小的构造成为如下的构造:不形成有微细孔层29、33的存在频率(％)局部减少的区域、即产生水滞留的程度的大小的截断区域(或者，即使存在较小的截断区域，也不会影响排水性能的程度的大小)。因而，能够形成不在生成水的排出路径的中途发生水滞留的构造。
[0062]具体而言，优选的是，针对截面位置t标记了截面CSx上的微细孔层29、33的量所得到的曲线在截面位置t=xmax与第2表面S2、S4之间不具有极小点(例如，在图9的例子的图表ELl中，在比截面位置t=xmax靠气体流路侧的区域中，图表整体的倾向呈不形成极小点地减少)。或者，假设即使具有极小点，优选的是比该极小点靠第2表面S2、S4侧的最大值与极小点的值之差也为截面位置t=xmax的值的5%以下。若为5%以下，则不会影响排水性能，能够处理为在制造误差的范围内。例如，如图9所示的曲线EL2那样，即使在比成为最大的极大点PKl靠气体流路侧具有极小点PK2和极大点PK3，只要极大点PK3的值与极小点PK2的值之差为极大点PKl的值的5%以下，就能够处理为在制造误差的范围内。此外，在厚度方向Dl上的2 μ m以下的范围内极少地产生的拐点(例如，在三维数据分析中曲线的仅一点、二点突出那样的数据部分)也能够处理为在误差的范围内。
[0063]此外，在微细孔层29、33的量随着接近第2表面S2、S4而同样地降低的情况下，如图10的图表MLl所示，存在频率累积值的图表描绘了在比截面位置t=xmax靠气体流路侧的区域中朝向100%渐近地弯曲的曲线(比截面位置t=xmax靠气体流路侧的区域图表仅由向上方成凸状地弯曲的曲线构成)。另一方面，在微细孔层29、33的量没有随着接近第2表面S2、S4而同样地降低的情况下，如在图10的图表ML2中利用EP所示的部分那样，存在频率累积值的图表有时描绘在比截面位置t=xmax靠气体流路侧的区域中向下方成凸状地弯曲的曲线部分。
[0064]与厚度方向Dl垂直的截面上的微细孔层29、33的量在比截面位置t=xmax靠催化剂层26，30侧的区域中不特别限定增加的方式，优选的是，随着自催化剂层26、30侧(第I表面S1、S3侧)朝向截面位置t=xmax而增加。在从截面位置t=xmax起靠第I表面S1、S3侧的区域中，截面CSx上的微细孔层29、33的量随着接近截面位置t=xmax而同样地增加。即，截面CSx上的微细孔层29、33的量随着接近截面位置t=xmax或者增加，或者维持相同的量，或者减少，即使减少也只是极少地减少。例如，当气体扩散层28、32中存在微细孔层29、33沿厚度方向Dl较大程度地被截断而成的截断区域时，(即使在其他的部分能够确保生成水的排出路径)在该截断区域产生水滞留，排水效率降低。在这样的截断区域中，截面CSx的微细孔层29、33的存在频率(％)局部减少，在比截断区域靠截面位置t=xmax侧的部分中重新增加。另一方面，微细孔层29、33的存在频率(％)随着自催化剂层26、30侧(第I表面S1、S3侦彳)朝向截面位置t=xmax而同样地增加，这样的构造不形成有微细孔层29、33的存在频率(％)局部减少的区域、即不形成产生水滞留的程度的大小的截断区域(或者，即使存在较小的截断区域，也是不会影响排水性能的程度的大小)。因而，能够形成不在生成水的排出路径的中途发生水滞留的构造。
[0065]例如，优选的是，针对截面位置t标记了截面CSx上的微细孔层29、33的量所得到的曲线在催化剂层26、30与截面位置t=xmax之间不具有极小点(例如，在图9的例的图表ELl中，在比截面位置t=xmax靠催化剂层侧的区域中，图表整体的倾向呈不形成极小点地增加)。由此，在比截面位置t=xmax靠催化剂层26、30 (第I表面S1、S3侧)的区域中，微细孔层29、33的量随着朝向截面位置t=xmax而增加，而能够形成不在生成水的排出路径的中途产生水滞留的构造。
[0066]或者，即使假设具有极小点，优选的是，比该极小点靠催化剂层侧的最大值与极小点的值之差也为截面位置t=xmax的值5%以下。若为5%以下，则不会影响排水性能，而能够处理为在制造误差的范围内。此外，在厚度方向Dl上的2μπι以下的范围内极少地产生的拐点(例如，三维数据分析中曲线的仅一点、二点突出那样的数据部分)也能够处理为在误差的范围内。
[0067]此外，在微细孔层29、33的量随着接近截面位置t=xmax而同样地增加的情况下，如图10的图表MLl所示，存在频率累积值的图表描绘了在比截面位置t=xmax靠催化剂层侧的区域中朝向0%渐近地弯曲的曲线(比截面位置t=xmax靠催化剂层侧的区域图表仅由向下方成凸状的弯曲的曲线构成)。另一方面，在微细孔层29、33的量没有随着接近截面位置t=xmax而同样地增加的情况下，如图10的图表ML2中比截面位置t=xmax靠催化剂层侧的部分那样，存在频率累积值的图表有时描绘在向上方成凸状后向下方成凸状地弯曲的曲线部分。
[0068]优选的是，在厚度方向Dl上，从气体扩散基材27、31的中央位置起靠催化剂层26、30侧(第I表面S1、S3侧)的区域中所含有的微细孔层29、33的量为燃料电池用电极22、24中的微细孔层29、33的整体的量的80%以上，更优选的是85%以上。在本实施方式中，气体扩散层28、32中的微细孔层29、33的量的比例由图10所示的微细孔层29、33的存在频率累积值(％)表示。这样，通过设为80%以上，能够充分地确保催化剂层26、30与微细孔层29、33的界面侧的区域中的微细孔层29、33的量，能够发挥该界面的较高的生成水抽出能力。此外，微细孔层29、33在比气体扩散基材27、31的中央位置靠气体流路侧的区域也具有连续性，并且，需要确保达到第2表面S2、S4的程度的量。因而，优选的是，在厚度方向Dl上，从气体扩散基材27、31的中央位置起靠催化剂层26、30侧的区域中所包含的微细孔层29、33的量为燃料电池用电极22、24中的微细孔层29、33的整体的量的98%以下，更优选的是95%以下。
[0069]微细孔层29、33达到气体扩散基材27、31的第2表面S2、S4。通过使微细孔层29、33达到第2表面S2、S4，微细孔层29、33在气体扩散基材27、31内从第I表面S1、S3连续到第2表面S2、S4，能够确保到气体流路38、40为止的生成水的排出路径。另外，关于确认微细孔层29、33达到气体扩散基材27、31的第2表面S2、S4的情况，能够通过在三维数据分析中确认微细孔层29、33在与第2表面S2、S4相对应的截面上存在的情况、或观察实际的燃料电池电极的第2表面S2、S4的外观来进行。
[0070]如上所述，根据本实施方式的燃料电池用电极22、24、膜电极接合体50及燃料电池10，通过在气体扩散层28、32内维持沿厚度方向Dl连续的排出路径，能够有效地进行生成水的排出。此外，能够形成不在生成水的排出路径中途发生水滞留的构造。此外，通过充分地确保微细孔层29、33在催化剂层26、30与微细孔层29、33的界面侧的区域中的量，能够发挥该界面的较高的生成水抽出能力。此外，通过使微细孔层29、33达到第2表面S2、S4，使微细孔层29、33连续到第2表面S2、S4，能够确保到气体流路38、40为止的保生成水的排出路径。由上所述，能够维持气体扩散性，另一方面，能够高效地对因电化学反应而生成的水进行排水。由此，能够兼顾作为燃料电池10的水的排出性和气体扩散性，提高电压特性。
[0071]另外，在上述的燃料电池10中，优选的是，阳极22和阴极24双方采用满足上述条件的气体扩散层的构造，但至少一方采用即可。通过在阴极采用该结构，能够提高在阴极催化剂层生成的水的排出性。此外，通过在阳极采用该结构，能够提高从阴极通过电解质膜反向扩散到阳极的水的排出性。所谓的反向扩散，就是由阳极与阴极的水的浓度梯度导致水从阴极向阳极移动的现象。
[0072]糊剂涂布装置
[0073]图4是表示本实施方式的糊剂涂布装置100的概略结构图。糊剂涂布装置100为用于向燃料电池10的构成阳极22的气体扩散基材27涂布微细孔层29用糊剂、向燃料电池10的构成阴极24的气体扩散基材31涂布微细孔层33用糊剂的装置。通过使用糊剂涂布装置100，能够制作上述那样的排水性较高的气体扩散层28、32。另外，由于糊剂涂布装置100能够应用于阳极22的气体扩散层28和阴极24的气体扩散层32中的任一气体扩散层，因此关于糊剂涂布装置10 0的说明，将制造工序中的气体扩散基材设为CP、将糊剂设为PS进行说明。糊剂涂布装置100包括:输送部101，其用于将气体扩散基材CP向输送方向D2输送?’第I辊涂机涂布部102A和第2辊涂机涂布部102B，它们利用辊涂机涂布而在气体扩散基材CP涂布糊剂PS ；以及表面精加工部103，其用于对涂布于气体扩散基材CP的糊剂PS进行表面精加工。糊剂涂布装置100在输送部101的输送方向D2上自上游侧朝向下游侧依次地包括第I辊涂机涂布部102A、第2辊涂机涂布部102B、表面精加工部103等各部。
[0074]输送部101在上表面IOla上载置有气体扩散基材CP，利用配置于下表面侧的未图示的支承辊的旋转向输送方向D2移动。第I辊涂机涂布部102A和第2辊涂机涂布部102B包括:涂布辊110，其配置于输送部101的上表面IOla侧，用于向气体扩散基材CP涂布糊剂PS ;以及调节杆120，其用于调整被施加于涂布辊110的表面IlOa的糊剂PS的量。作为第I辊涂机涂布部102A和第2辊涂机涂布部102B，例如可以使用辊涂机涂布装置((株)7 r —彳、7社(英文:FURNACE C0.，Ltd.)制)。第I辊涂机涂布部102A和第2辊涂机涂布部102B从气体扩散基材CP的催化剂层侧开始进行单面涂布。即，从催化剂层侧的单面开始涂布，使糊剂PS渗透到气体扩散基材CP内部，直到气体流路侧的表面为止。此外，第I辊涂机涂布部102A和第2辊涂机涂布部102B能够使施加于涂布辊110的表面IlOa的糊剂PS不发生不均匀、条纹、团块等，而以平坦化的状态涂布到气体扩散基材CP。因而，在利用第I辊涂机涂布部102A涂布的糊剂PS与利用第2辊涂机涂布部102B涂布的糊剂PS之间不会混入空气，而能够获得连续性较高的微细孔层。另外，优选的是，糊剂PS的粘度为IOOOOmPa.s?IOOOOOmPa.S。在不到IOOOOmPa.s的情况下，糊剂PS过于容易向气体扩散基材CP的气体流路侧渗透，而无法维持催化剂层侧的微细孔层的量。另一方面，在大于IOOOOOmPa-s的情况下，糊剂PS过于难以向气体扩散基材CP的流路侧渗透，而无法维持气体流路侧的微细孔层的量。
[0075]涂布辊110配置为其旋转中心轴线CL与输送部101的上表面IOla平行并且与输送方向D2正交。涂布辊110以旋转中心轴线CL为中心地沿旋转方向D3旋转。涂布辊110的表面IlOa配置为下端自输送部101的上表面IOla分离。涂布棍110的表面IlOa与输送部101的上表面IOla之间供气体扩散基材CP通过，在该涂布位置111上，施加于涂布辊110的表面IlOa的糊剂PS转印于气体扩散基材CP。调节杆120配置于比涂布位置111靠旋转方向D3的上游侧的位置。由此，能够调整被施加于涂布辊110的表面IlOa的糊剂PS的膜厚(涂布量)并且使其以平滑的状态涂布在涂布位置111。涂布辊110的材质优选聚氨酯，但还可以使用不锈钢(SUS )。
[0076]表面精加工部103包括配置于输送部101的上表面IOla侧的刮板104。刮板104配置为下端部与输送部101的上表面IOla之间形成间隙，该间隙供气体扩散基材CP通过，能够对涂布于气体扩散基材CP的糊剂PS进行表面精加工。刮板104的材质优选不锈钢(SUS)，但还可以使用聚乙烯、聚氨酯。
[0077]参照图5，详细地说明调节杆120的结构。图5是调节杆120的去除糊剂PS的去除部125的放大图。图5是从旋转中心轴线方向看到的涂布辊110的图。如图5所示，调节杆120具有去除部125，该去除部125用于去除被施加于涂布辊110的表面IlOa的糊剂PS中的过剩的糊剂PS。去除部125具有使施加于表面IlOa的糊剂PS变得平滑的功能。调节杆120的材质优选不锈钢(SUS)，但还可以使用聚氨酯。
[0078]去除部125包括:去除面121，其以与涂布辊110的表面IlOa相对的方式扩展；折返面122，其与去除面121相交叉，并且向远离涂布辊110的表面IlOa的方向扩展；以及边缘部123，其形成于去除面121与折返面122之间。去除面121与涂布辊110之间被供给糊剂PS。
[0079]边缘部123构成去除部125中的与涂布辊110的表面IlOa最近的最接近点P1。在利用假想线LI连结了该最接近点Pl和旋转中心轴线CL的情况下，构成去除部125的部分仅设于假想线LI上或比假想线LI靠旋转方向D3的上游侧的位置。在本实施方式的去除部125中，去除面121在比用于构成最接近点Pl的边缘部123靠旋转方向D3的上游侧扩展。此外，边缘部123形成为锐角，折返面122自边缘部123朝向上游侧地向远离假想线LI的方向折返。由此，折返面122配置于比假想线LI靠旋转方向D3的上游侧。因而，在去除部125上不存在向比假想线LI靠旋转方向D3的下游侧突出的部分，任一部分仅设于假想线LI上和比假想线LI靠旋转方向D3的上游侧。另外，用于构成去除部125的折返面122为与边缘部123直接连结的部分。在去除部125内不包含像远离边缘部123的表面127、支承部126等那样自边缘部123分离而不影响对糊剂PS的去除性能的部分、不影响去除后的糊剂PS的平滑性的部分。因而，表面127、支承部126可以向比假想线LI靠旋转方向D3的下游侧突出。在边缘部123可以形成有R圆角，还可以形成倒角。只要是通常的机械加工的工序中所形成的范围内的R圆角、倒角，则即使边缘部123形成有R圆角、倒角，也不会拉伸糊剂PS，不会影响涂布性能。另外，在形成有R圆角、倒角的情况下，将使去除面121和折返面122向顶端侧延长的情况下的交点(即形成R圆角、倒角前的边缘部123的顶端)设定为最接近点Pl。
[0080]只要去除部125不向比假想线LI靠旋转方向D3的下游侧突出，也可以改变去除部125的结构。优选的是，去除部125的角度A、即去除面121与折返面122所成的角度A为30°?90°，更优选的是60°以下。通过设为30°以上能够确保去除部125的制作精度并且确保强度。通过设为60°以下的锐角，能够更可靠地防止折返面122拉伸调整膜厚后的糊剂PS。此外，优选的是，去除面121和假想线LI所成的角度B为90°?120°。通过设为120°以下，能够减小对涂布辊110的损坏。但是，为了使去除部125不向比假想线LI靠旋转方向D3的下游侧突出，在“角度A+角度B”为180°以下的范围内对角度进行调整。此外，调节杆120设定为不与输送的气体扩散基材CP干涉的角度以下。
[0081]例如，还可以将去除部125做成图6所示的结构。在图6的(a)所示的例子中，去除面121和折返面122垂直，折返面122配置于假想线LI上。在图6的(b)所示的例子中，去除面121的顶端部分形成有以与涂布辊110的表面IlOa平行的方式弯曲的圆弧面124。在圆弧面124以旋转中心轴线CL为中心形成为同心圆的情况下，圆弧面124整体具有最接近点。该情况下，假想线LI设定于多个最接近点中最靠旋转方向D3的下游侧的最接近点Pl (即边缘部123)。
[0082]回到图5，在用于构成最接近点Pl的边缘部123与涂布辊110的表面IlOa之间形成有间隙。施加于涂布辊Iio的糊剂PS中的通过该间隙的糊剂PS以利用去除面121和边缘部123去除过剩量且使其平滑化的状态朝向涂布位置111移动。通过调整该间隙的大小d5，能够调整被转印于气体扩散基材CP的糊剂PS的量。优选的是，输送方向D2上的下游侧的第2辊涂机涂布部102B中的该间隙的大小d5设定为大于输送方向D2的上游侧的第I辊涂机涂布部102A中的该间隙的大小d5。在气体扩散基材CP的厚度Cl1为150 μ m?230 μ m的情况下，优选的是，第I辊涂机涂布部102A中的间隙的大小d5设定为80 μ m?100 μ m,优选的是，第2辊涂机涂布部102B中的间隙的大小d5设定为100 μ m?120 μ m。通过将第2辊涂机涂布部102B中的间隙设为大于第I辊涂机涂布部102A中的间隙，有助于在从基材中央位置起靠催化剂层侧的区域中将微细孔层的量设为80%以上。
[0083]在此，使用图7说明比较例的糊剂涂布装置。在图7的(a)所示的比较例的调节杆220的去除部225中，最接近点Pl设定于去除面221的中途，去除面221具有延伸到比假想线LI靠旋转方向D3的下游侧的表面221a。此外，在比假想线LI靠下游侧形成有边缘部223和折返面222。在这样的结构中，施加于涂布辊110的表面IlOa的糊剂PS通过最接近点Pl而调整了膜厚后，在比假想线LI靠下游侧的表面221a也被拉伸，而发生不均匀、条纹、团块等。在图7的(b)所示的比较例的调节杆320的去除部325中，去除面321与折返面322之间的边缘部323构成了最接近点Pl，而折返面322自边缘部323朝向旋转方向D3的下游侧扩展。由此，去除部325具有在比假想线LI靠下游侧向前突出的部分。该部分成为容易拉伸通过了边缘部323后的糊剂PS的表面的部分。在这样的结构中，施加于涂布辊110的表面IlOa的糊剂PS通过最接近点P1、即边缘部323而调整了膜厚的后，在比假想线LI靠下游侧存在的折返面322也被拉伸，而发生不均匀、条纹、团块等。
[0084]另一方面，在本实施方式的糊剂涂布装置100中，从涂布辊110的旋转中心轴线方向看用于构成去除部125的部分时，其设于假想线LI上或仅设于比假想线LI靠旋转方向D3的上游侧的位置。即，去除部125为不具有向比该假想线LI靠旋转方向D3的下游侧的位置突出的部分的构造。与涂布辊Iio的表面IlOa相对的去除面121能够去除被施加于涂布辊110的表面IlOa的糊剂PS中的过剩量。此外，形成于去除面121和折返面122之间的边缘部123为用于构成距涂布辊110的表面IlOa最近的最接近点Pl的部分，具有在去除面121的下游侧端部调整糊剂PS的厚度的功能，并且具有使糊剂表面平滑的功能。由于连结于该边缘部123的折返面122配置于假想线LI上、或配置在比假想线LI靠旋转方向D3的上游侧的位置，因此不会在边缘部123拉伸被膜厚调整和表面精加工后的糊剂表面，而能够维持平滑的状态。由此，糊剂PS能够以稳定的状态(平滑的状态)朝向气体扩散基材CP。
[0085]由上所述，由于在调节杆120上不存在有向比假想线LI靠下游侧的位置突出的部分，因此膜厚调整后的糊剂PS不会发生不均匀、条纹、团块等而能够以稳定的状态(平滑的状态)朝向气体扩散基材CP。这样，通过使涂布的糊剂状态稳定化(平滑化)，能够谋求糊剂PS的涂布量的稳定化。此外，能够谋求糊剂PS的涂布状态、向气体扩散基材CP渗透的渗透深度的稳定化。此外，通过在稳定的状态下涂布糊剂PS使糊剂PS不会在中途中断而良好地渗透到气体扩散基材CP内，能够在气体扩散基材CP内形成连续性较高的微细孔层。此夕卜，还能够降低糊剂PS的预备搅拌时间(从将糊剂投入辊涂机涂布装置后到开始涂布为止用于抑制团块的发生等的搅拌时间)。而且，由于能够这样利用良好的糊剂涂布形成微细孔层，因此通过利用该糊剂涂布装置100制作的燃料电池用电极，能够谋求燃料电池的电池性能的稳定化。由上所述，能够提高糊剂的涂布性能，提高燃料电池的电池性能。
[0086]此外，在本实施方式的糊剂涂布装置100中，在输送部101的输送方向D2上设有多个涂布辊110和调节杆120，并设有第I辊涂机涂布部120A和第2辊涂机涂布部120B。在使用多个辊涂机涂布单元120AU20B的情况下，即使将每一个涂布辊110的糊剂PS的膜厚做得较薄，也能够将充分的量的糊剂PS涂布在气体扩散基材CP上。将每一个涂布辊110的膜厚抑制得较薄的情况相比于膜厚较厚的情况，能够减少糊剂PS的偏差。在此，在以往那样的在糊剂上发生了不均匀、条纹、团块等的状态下使用了多个辊的情况下，在第一层糊剂PS与第二层糊剂PS之间进入了空气而使糊剂PS截断，导致连续性欠缺。然而在本实施方式中，由于能够以平滑的状态涂布糊剂PS，因此即使在使用多个涂布辊110的情况下，也能够防止在第一层糊剂PS与第二层糊剂PS之间进入空气，而能够维持较高的连续性。
[0087]实施例
[0088]利用以下所示的制造方法制造实施例和比较例的气体扩散层、燃料电池用电极及膜电极接合体，并进行了分析和验证。
_9] 实施例:制造方法
[0090]阴极气体扩散层的制作
[0091]准备作为阴极气体扩散层的基材的碳纸(东丽株式会社制(日文:東 > 社製):TGP-H-060)，以重量比为碳纸:FEP (四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)=95:5 (阴极用)、碳纸:FEP (四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)=60:40 (阳极用)的方式，将该碳纸浸溃到FEP分散液中后，以60°C干燥I小时后，以380°C进行15分钟的热处理(FEP防水处理)。由此，碳纸被大致均匀地防水处理。
[0092]将弗尔肯(日文)XC_72R (CABOT株式会社制:Vulcan XC72R)作为溶剂，与松油醇(岸田化工株式会社制(日文:4 夕'化学社製))和非离子性表面活性剂的氚核(岸田化工株式会社制)一起以重量比为弗尔肯XC-72R:松油醇:氚核=20:150:3的方式在通用搅拌机(DALTON株式会社制))中以常温搅拌60分钟，混合均匀，制作碳糊剂。
[0093]将低分子氟树脂(大金株式会社制(日文: 社製): LDW410)和高分子氟树脂(美国杜邦公司制:PTFE-31JR)以在分散液中所含有的氟树脂的重量比为低分子氟树脂:高分子氟树脂=20:3的方式混合，制作阴极用混合氟树脂。向混合动力混合器用容器中投入上述碳糊剂，使碳糊剂冷却到10°C~12°C。向冷却后的碳糊剂中以重量比为碳糊剂:阴极用混合氟树脂(分散液中所含有的氟树脂成分)=31:1的方式投入上述阴极用混合氟树脂，在混合动力混合器(基恩士公司制(日文: 社製):EC500)的混合模式下混合12分钟~18分钟。混合停止的时刻设为到糊剂的温度成为50°C~55°C为止，适当地调整混合时间。在糊剂的温度达到了 50°C~55°C后，将混合动力混合器从混合模式切换到脱泡模式，进行I分钟~3分钟脱泡。将完成了脱泡的糊剂自然冷却从而制作阴极用气体扩散层糊剂。
[0094]将冷却到常温的阴极用气体扩散层糊剂以碳纸面内的涂布状态均匀的方式涂布在施加了 FEP防水处理的上述碳纸的表面上。涂布阴极用气体扩散层糊剂使用了图4所示的糊剂涂布装置100。在本实施例中，使用了辊涂机涂布装置(高炉社制(日文:(株)7 了一木社製))作为辊涂机涂布单元102AU02B。糊剂PS的粘度为50000mPa.s，气体扩散基材CP的厚度为屯=190 μ m。在第I辊涂机涂布部102A中设为涂布辊110与去除部125之间的间隙的大*d5=80ym，角度A=30°，角度B=90°。在第2辊涂机涂布部102B中设为涂布辊110与去除部125之间的间隙的大小Cl5=IOOym,角度A=30°，角度B=90°。在表面精加工部103中设为刮板104与输送部101之间的角度θ=155°。利用热风干燥机(日文:寸一7 >社製)以60°C干燥60分钟。最后，以360°C进行两小时热处理，完成阴极气体扩散层。
[0095]阴极催化剂浆料制作
[0096]使用钼碳(TEC36F52，田中贵金属工业株式会社)作为阴极催化剂，使用SS700C溶液(20%，Ew=780，含水量=36wt% (25°C )，旭化成化学制离聚物溶液Aciplex (注册商标)SS700C,以下省略为SS700)作为离子传导体。向5g钼碳中添加IOmL的超纯水并搅拌之后，添加15mL乙醇。对该催化剂分散溶液使用超声波搅拌器进行I小时超声波搅拌分散。利用等量的超纯水对预定的SS700溶液进行稀释，使用玻璃棒搅拌3分钟。然后，使用超声波清洗器进行I小时超声波分散，获得SS700水溶液。然后，将SS700水溶液慢慢地滴下到催化剂分散液中。在滴下过程中使用超声波搅拌器连续地进行搅拌。在SS700水溶液滴下完成后，进行IOgl-丙醇和1-丁醇的混合溶液(重量比1:1)的滴下，将获得的溶液作为催化剂浆料。混合过程中的全部的水温调整为大约60°C，蒸发并去除乙醇。
[0097]阴极的制作
[0098]利用丝网印刷(150网格)将利用上述的方法制作而成的阴极用催化剂浆料涂布在阴极气体扩散层上，以80°C干燥3小时和以180°C进行45分钟的热处理。
[0099]阳极气体扩散层的制作
[0100]准备作为阳极气体扩散层的基材的碳纸(东丽株式会社制:TGP-H-060)，与阳极气体扩散层相同地施加防水处理。
[0101]将弗尔肯XC-72R (CAB0T株式会社制:Vulcan XC72R)作为溶剂地与松油醇(岸田化工株式会社制)和非离子性表面活性剂的氚核(岸田化工株式会社制)一起以重量比为弗尔肯XC-72R:松油醇:氚核=20:150:3的方式利用通用搅拌机(DALTON株式会社制)在常温下搅拌60分钟,混合均匀,制作碳糊剂。
[0102]以重量比为碳糊剂:低分子氟树脂(以下作为阳极用氟树脂)(分散液中所含有的氟树脂成分)=26:3的方式向混合动力混合器用容器内投入上述碳糊剂和上述低分子氟树月旨，在混合动力混合器的混合模式下混合15分钟。混合后，将混合动力混合器从混合模式切换到脱泡模式，进行4分钟脱泡。在脱泡完成后的糊剂的上部存留有上清液的情况下，废弃该上清液，将糊剂自然冷却从而完成阳极用气体扩散层糊剂。
[0103]将冷却到常温的阳极用气体扩散层糊剂以碳纸面内的涂布状态均匀的方式涂布在施加了 FEP防水处理的上述碳纸的表面上。涂布阳极用气体扩散层糊剂使用了图4所示的糊剂涂布装置100。在本实施例中，使用了辊涂机涂布装置(日文:(株)寸一7 &社製)作为辊涂机涂布单元102AU02B。糊剂PS的粘度为30000mPa.S，气体扩散基材CP的厚度为dl=190 μ m。在第I辊涂机涂布部102A中设为涂布辊110与去除部125之间的间隙的大小Cl5=IOOym,角度A=30°，角度B=90°。在第2辊涂机涂布部102B中设为涂布辊110与去除部125之间的间隙的大小(15=120μm，角度A=30°，角度B=90°。在表面精加工部103中设为刮板104与输送部101之间的角度θ=155°。利用热风干燥机(日文:寸一 >社製)以60°C干燥60分钟。最后，以360°C进行两小时的热处理，完成阳极气体扩散层。
[0104]阳极用催化剂浆料的制作
[0105]阳极用催化剂浆料的制作方法除使用钼钌(PtRu)碳(TEC61E54，田中贵金属工业株式会社)作为催化剂这一点以外，与阴极用催化剂浆料的制作方法相同。
[0106] 阳极的制作
[0107]将使用上述的方法制作的阴极用催化剂浆料利用丝网印刷(150网格)涂布在阳极气体扩散层上，以80°C的干燥3小时和以180°C进行45分钟的热处理。
[0108]膜电极接合体的制作
[0109]对使用上述的方法制作的阳极与阴极之间以夹持着50 μ m膜厚的固体高分子电解质膜的状态进行热压。使用Aciplex (注册商标)(SF7202、旭化成电子材料制)作为固体高分子电解质膜。通过在以170°C接合200秒的接合条件下热压阳极、固体高分子电解质膜、及阴极而制作出实施例的膜电极接合体。
[0110]比较例:制造方法
[0111]作为在阴极气体扩散层的制作和阳极气体扩散层的制作中第I辊涂机涂布部102A和第2辊涂机涂布部102B所使用的调节杆，除使用了图7的(a)所示的调节杆这一点以外，与实施例的制造方法相同。自假想线LI突出的部分设为大小d6=10mm。
[0112]微细孔层的分析
[0113]分析所制作的实施例和比较例的阴极。使用作为三维测量X射线CT的SMX-160CTS(岛津制作所制)获取和分析三维数据。将截面位置t=0设定在比催化剂层30靠固体高分子电解质膜侧的位置，将截面位置t=END设定在比气体扩散层32靠气体流路侧的位置，获取300 μ m的范围内的内部构造的三维数据。图8是表示在阴极24内存在的催化剂层30和微细孔层33的图像。图8的(a)是实施例的图像，图8的(b)是比较例的图像。该图像根据三维数据制作而成，为从与厚度方向Dl正交的方向看(图3中从视点VP看)阴极24的内部图像。图8的图像并不是表示从视点VP看时在将预定的一部分切断而成的一个截面上存在的催化剂层30和微细孔层33的图像，而是表示将从视点VP看来在进深方向上三维存在的全部催化剂层30和微细孔层33集中于二维图像上的图像。
[0114]如从图8的(b)能够理解的那样，在比较例的阴极24中，微细孔层33在厚度方向Dl上形成有被较大程度地截断的截断部分DE。该截断部分DE形成于阴极24的宽度方向上的左半部分区域的大致整体。例如，在与该截断部分DE相对应的截面位置获取了图3的截面CSx所示的图像的情况下，能够观察到在该截面CSx的大致左半部分区域上完全不存在微细孔层33。这样，在微细孔层33不具有连续性的部分遍布大范围的截断部分DE中，无法充分地确保生成水的排出路径，而产生水滞留。在比较例中，能够理解的是:利用第I辊涂机涂布部102A涂布的第一层糊剂PS未保持平滑，在不平滑的第一层糊剂PS上涂布未保持平滑的第二层糊剂PS，导致第一层与第二层之间混入空气，从而形成有这样的截断部分DE0另一方面，从图8的(a)中理解的那样，在实施例的阴极24中，未形成有比较例那样的较大的截断部分，而能够观察到的是，也只不过在气体流路侧的一部分的范围内形成有较小的截断部分。这样，能够理解的是:通过使用本实施方式的糊剂涂布装置100，能够获得连续性较高的良好的微细孔层33。
[0115]接着，使用获得的三维数据，自截面位置t=0朝向截面位置t=END以0.8μπι的间距获取各截面位置的截面图像。通过分析各截面图像，获取各截面位置上的微细孔层33的存在频率(％)。将该结果在图9中表示。实施例的结果利用图表ELl表示，比较例的结果利用图表EL2表示。此外，自截面位置t=0朝向截面位置t=END获取存在频率累积值(％)。将该结果在图10中表示。实施例的结果利用图表MLl表示，比较例的结果利用图表ML2表
/Jn ο
[0116]如从图9的图表ELl能够理解的那样，在实施例中，存在频率(截面上的微细孔层的量)在截面位置t=xmax(第I截面位置)上成为最大。此外，存在频率随着自截面位置t=xmax朝向气体流路侧的第2表面S4而减少。S卩，在从截面位置t=xmax起靠第2表面S4侧的区域中，截面上的微细孔层33的量随着接近第2表面S4而同样地降低。虽然能够看到极少地略微增减的部分，但是只是极微小的变化，作为图表ELl整体看时，同样地降低。由于这样地同样地降低，因此在图10的图表MLl中，比截面位置t=xmax靠气体流路侧描绘了以向上方成凸状的方式平滑地增加的曲线。另一方面，如从图9的图表EL2理解的那样，在比较例中，存在频率在极大点PKl成为最大之后，也由于形成有截断部分DE，因此存在频率较大程度地变动，而形成有极小点PK2、极大点PK3。能够理解的是:极小点PK2与极大点PK3的值之差较大，存在频率不是同样地降低。在这样地不是同样地降低的、图10的图表ML2中，存在频率累积值无法平滑地增加，而形成有向在下方成凸状的曲线部分EP。
[0117]厚度方向Dl上的气体扩散基材31的中央位置为利用截面位置=150 μ m表示的位置。如从图10的图表MLl的值中能够明确的那样，在实施例中，该中央位置的存在频率累积值为80%以上。即，在实施例中能够理解的是:从气体扩散基材31的中央位置起靠催化剂层30侧的区域中所含有的微细孔层33的量为阴极24中的微细孔层33整体的量的80%以上。另一方面，如从图10的图表ML2的值中能够明确的那样，在比较例中，中央位置的存在频率累积值不到80%。即，在比较例中能够理解的是:从气体扩散基材31的中央位置起靠催化剂层30侧的区域中所含有的微细孔层33的量不到阴极24中的微细孔层33整体的量的80%。
[0118]此外，在实施例中，利用三维数据分析和对各外观的观察能够确认微细孔层33达到气体扩散基材31的第2表面S4。即，能够理解的是:能够确认从气体扩散基材31的第I表面S2到第2表面S4为止连续性较高的排出路径。另外，在比较例中也达到第2表面S4,但如上所述，在气体扩散基材31的内部形成有较大的截断部分DE，而无法确保从第I表面S2到第2表面S4之间的较高的连续性。
[0119]单电池件能试齡
[0120]此外，使用实施例和比较例的膜电极接合体测量了电池电压。测量条件如下所述。将电池电压的测量结果在图11的“SRG/Air”中表示。此外，为了验证阴极的排水性能，测量了氧增益。所谓的氧增益，就是阴极气体为空气的情况下的电池电压与为氧的情况下的电池电压之差，为阴极的排水性越高则氧增益越小的值。将氧增益的测量结果在图11的“02gain”中表示。
[0121]阳极气体:改性氢气(CO浓度IOppm)
[0122]阴极气体:空气
[0123]电池温度:70°C
[0124]阴极气体加湿温度:70°C
[0125]阳极气体加湿温度:70°C
[0126]电流密度:0.3A/cm2
[0127]如图11所示，相比于比较例，实施例示出了较低的氧增益，由此，能够理解为实施例在生成水的排出特性方面优异。此外，相比于比较例，实施例的电池电压变得较高。由此，能够理解为实施例能够发挥较高的电池性能。由上所述，能够理解为实施例的膜电极接合体能够兼顾作为燃料电池的水的排出性和气体扩散性，能够提高电压特性。此外，能够理解的是:通过使用糊剂涂布装置100，使糊剂的涂布性能提高，而能够提高燃料电池的电池性倉泛。
[0128]本发明不限定于上述的各实施方式，还能够根据本领域技术人员的知识施加各种设计变更等变形，施加了那样的变形的实施方式也包含在本发明的范围内。
[0129]在上述的制造方法中，使用了单片品作为基材，还可以使用连续的基材(纵长的基材，涂布了糊剂后切断为期望的大小)。此外，使用连续的基材的情况下还可以改变输送部的结构。即，如图4所示，代替在传送带上装载基材并使其移动的类型的输送部，还可以采用在辊与辊之间装载连续的基材并利用该辊的旋转将基材沿输送方向输送的类型的输送部。而且，在上述的制造方法中，在气体扩散层形成催化剂层，在该电极接合有电解质膜(CCS法)，但也可以在电解质膜形成了催化剂层后，接合气体扩散层(CCM法)。
[0130]产业h的可利用件
[0131]本发明能够应用于气体扩散层、燃料电池用电极、膜电极接合体及燃料电池。[0132]附图标记说明
[0133]10、燃料电池；20、固体高分子电解质膜；22、阳极(燃料电池用电极)；24、阴极(燃料电池用电极);26、30、催化剂层；27、31、气体扩散基材；28、32、气体扩散层；29、33、微细孔层；50、膜电极接合体；100、糊剂涂布装置；101、输送部；102A、第I辊涂机涂布部；102B、第2辊涂机涂布部；110、涂布辊；110a、表面；120、调节杆；121、去除面；122、折返面；123、边缘部；125、去除部；P1、最接近点；L1、假想线。
【权利要求】
1.一种气体扩散层，其中，该气体扩散层包括: 气体扩散基材，其具有第I表面、和形成于与上述第I表面相反的一侧的第2表面；以及 微细孔层，其含有导电性粉末，并且配置于上述气体扩散基材的上述第I表面上和上述气体扩散基材内； 上述微细孔层沿上述气体扩散基材的厚度方向连续， 与上述厚度方向垂直的截面上的上述微细孔层的量在上述厚度方向上的第I截面位置最大，并且随着自上述第I截面位置朝向上述第2表面而减少， 从上述厚度方向上的上述气体扩散基材的中央位置起靠上述第I表面那一侧的区域中所含有的上述微细孔层的量为上述微细孔层整体的量的80%以上， 上述微细孔层达到上述第2表面。
2.根据权利要求1所述的气体扩散层，其中， 针对上述截面的在上述厚度方向上的截面位置标记了该截面上的上述微细孔层的量所得到的曲线在上述第I截面位置与上述第2表面之间不具有极小点。
3.根据权利要求1所述的气体扩散层，其中， 针对上述截面的在上述厚度方向上的截面位置标记了该截面上的上述微细孔层的量所得到的曲线在上述第I截面位置与上述第2表面之间具有极小点的情况下， 比上述极小点靠上述第2表面那一侧的最大值与上述极小点的值之差为上述第I截面位置的值的5%以下。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的气体扩散层，其中， 针对上述截面的在上述厚度方向上的截面位置标记了该截面上的上述微细孔层的量所得到的曲线在比上述第I截面位置靠上述第I表面那一侧的位置不具有极小点。
5.一种燃料电池用电极，其中， 该燃料电池用电极包括催化剂层、和权利要求1?4中任一项所述的气体扩散层。
6.一种膜电极接合体，其中， 该膜电极接合体包括: 电解质膜； 阳极，其设于上述电解质膜的一侧表面；以及 阴极，其设于上述电解质膜的另一侧表面； 上述阳极和上述阴极中的至少一个电极采用权利要求1?4中任一项所述的气体扩散层。
7.一种燃料电池，其中， 该燃料电池包括权利要求1?4中任一项所述的气体扩散层。
【文档编号】H01M8/10GK103460468SQ201280015859
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年3月28日 优先权日:2011年3月31日
【发明者】高见洋史 申请人:吉坤日矿日石能源株式会社
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