氣體擴散電極基材以及具備其的膜電極接合體及燃料電池的制作方法

氣體擴散電極基材以及具備其的膜電極接合體及燃料電池的制作方法
【專利摘要】一種氣體擴散電極基材，其用于燃料電池，所述氣體擴散電極基材由電極基材和微多孔部構成，其中，在電極基材的一面形成有微多孔部(A)，在電極基材內部的一部分形成有微多孔部(B)，且所述氣體擴散電極基材具有以下部分：從形成有微多孔部(A)的那一側的電極基材表面至相反側的電極基材表面附近，微多孔部(B)連續存在的部分；以及，從形成有微多孔部(A)的那一側的電極基材表面至相反側的電極基材表面，空隙連續分布的部分。
【專利說明】
氣體擴散電極基材從及具備其的膜電極接合體及燃料電池
技術領域
[0001] 本發明設及一種適用于燃料電池、特別是固體高分子型燃料電池的氣體擴散電極 基材。更詳言而言，設及一種氣體擴散電極基材，其由于具有高溫下的耐干澗性，并且在低 溫且高增濕條件下的氣體擴散性與排水性也良好，所W耐溢流性優異，能夠在維持機械特 性、導電性、熱傳導性的情況下，在從低溫到高溫的廣泛溫度范圍內顯示高的發電性能。
【背景技術】
[0002] 固體高分子型燃料電池將含氨的燃料氣體供給至陽極，將含氧的氧化氣體供給至 陰極，通過在兩極引起的電化學反應而得到電動勢，一般而言，該固體高分子型燃料電池的 構成如下：依次層疊隔板、氣體擴散電極基材、催化劑層、電解質膜、催化劑層、氣體擴散電 極基材、隔板。氣體擴散電極基材要求用于使從隔板供給的氣體擴散至催化劑層的高的氣 體擴散性、將伴隨電化學反應而產生的液態水向隔板排出的高的排水性、將所產生的電流 的導出的高的導電性，從而由碳纖維等構成的電極基材被廣泛使用。
[0003] 然而，已知：（1)當使固體高分子型燃料電池在低于70°C的較低溫且高電流密度區 域工作時，大量產生的液態水導致電極基材堵塞，燃料氣體的供給不足，結果產生發電性能 降低的問題下，記載為溢流）；（2)當在screw上的較高溫下使固體高分子型燃料電池工 作時，水蒸氣擴散導致電解質膜干燥，質子傳導性下降，結果產生發電性能降低的問題 下，記載為干澗），為了解決運些（1)、（2)的問題而進行了諸多嘗試。作為其基本的解決方 法，采用在氣體擴散電極基材的表面形成微多孔部，并在該微多孔部內形成空隙，從而提高 氣體的擴散性和排水性的方法。
[0004] 專利文獻1中公開了，通過采用使碳多孔體，即微多孔部含埋于電極基材的結構， 使含埋層的密度成為一定范圍，可W獲得在低增濕條件和高增濕條件下呈穩定的發電性 能。然而，在W該方法得到的使微多孔部含埋于電極基材的結構中，不能同時滿足高的氣體 擴散性和高的排水性，特別是低溫下的發電性能不夠充分。
[0005] 專利文獻2中公開了一種通過對微多孔部的內部加載大量的造孔粒子而形成貫通 孔，將水與氣體的流路分離，由此可W分別在干燥條件和增濕條件下獲得高性能的技術。然 而，在專利文獻2所公開的方法中，存在雖然在微多孔部的排水性提高，但排出的水分累積 在碳紙中而阻礙氣體擴散的問題，未能獲得充分的性能。
[0006] 雖然已進行諸如此類的諸多嘗試，但尚未發現可滿足在不使耐干澗性能降低的情 況下，尤其是低溫下的耐溢流性優異的氣體擴散電極基材的方案。
[0007] 現有技術文獻 [000引專利文獻
[0009] 專利文獻1:日本特開2009-129599號公報
[0010] 專利文獻2:日本特開2008-277093號公報

【發明內容】

[0011] 發明所要解決的課題
[0012] 本發明的目的在于，提供一種氣體擴散電極基材、膜電極接合體及燃料電池，所述 氣體擴散電極基材由于具有高溫下的耐干澗性，并且在低溫且高增濕條件下的氣體擴散性 和排水性也良好，所W耐溢流性優異，能夠在不大幅損及機械特性、導電性、熱傳導性的情 況下，在從低溫到高溫的廣泛溫度范圍下顯示高的發電性能。
[0013] 用于解決課題的手段
[0014] 為了解決所述課題，本發明的氣體擴散電極基材采用如下方案。即，一種氣體擴散 電極基材，其用于燃料電池，所述氣體擴散電極基材由電極基材和微多孔部構成，其中，在 電極基材的一面形成有微多孔部(A)，在電極基材內部的一部分形成有微多孔部(B)，且氣 體擴散電極基材具有W下部分:從形成有微多孔部(A)的那一側的電極基材表面至相反側 的電極基材表面附近，微多孔部(B)連續存在的部分；W及從形成有微多孔部(A)的那一側 的電極基材表面至相反側的電極基材表面，空隙連續分布的部分。
[0015] 另外，為了解決所述課題，本發明的膜電極接合體采用如下方案。即，一種膜電極 接合體，在電解質膜的兩側具有催化劑層，進而在所述催化劑層的外側具有所述的氣體擴 散電極基材。
[0016] 進而，為了解決所述課題，本發明的燃料電池采用如下方案。即，一種燃料電池，在 所述的膜電極接合體的兩側具有隔板。
[0017]發明效果
[0018] 根據本發明，通過在高溫發電時維持耐干澗性，并且在保持氣體擴散電極基材中 的氣體擴散性的同時，促進液態水的排出，由此，可W大幅度抑制低溫發電時的溢流。因此， 若將本發明的氣體擴散電極基材用于燃料電池，則可W在從低溫到高溫的廣泛溫度范圍顯 示高的發電性能。另外，本發明的氣體擴散電極基材的機械強度、導電性、熱傳導性也良好。
【附圖說明】
[0019] 圖1是表示在電極基材形成有微多孔部的狀態的氣體擴散電極基材的剖面示意 圖。
【具體實施方式】
[0020] 現有方法中，由于不能兼具電極基材的垂直于面的方向的氣體擴散性與從電極基 材向隔板流路的排水性，所W無法進行性能提高，本發明人等鑒于此，發現通過形成將有助 于氣體擴散性的路徑和有助于排水性的路徑分離的結構，可保持氣體擴散性，同時促進液 態水的排出，從而完成了本發明。
[0021] 本發明的氣體擴散電極基材需要由電極基材和微多孔部構成，且在電極基材的一 面形成有微多孔部(A)，在電極基材內部的一部分形成有微多孔部(B)。微多孔部(A)為在電 極基材的表面W層狀層疊的微多孔部，有別于形成于電極基材內部的一部分的微多孔部即 后述的微多孔部(B)。
[0022] 此外，本發明中，將僅由碳紙等構成且未設有微多孔部的基材、或"氣體擴散電極 基材"中的該部分稱為"電極基材"，將在電極基材設有微多孔部的基材稱為"氣體擴散電極 基林'。
[0023] W下，對各要素加 W說明。
[0024] 本發明的電極基材需要用于使從隔板供給的氣體擴散至催化劑層的高的氣體擴 散性、用于將伴隨電化學反應而產生的液態水向隔板排出的高的排水性、用于將所產生的 電流的導出高的導電性。
[0025] 因此，作為電極基材，使用導電性的多孔體，具體而言，使用碳纖維織物、碳纖維無 紡布、碳纖維抄紙體等含有碳纖維的多孔體、或發泡燒結金屬、金屬網、膨脹金屬等金屬多 孔體，其中，從耐腐蝕性優異的觀點出發，優選使用含有碳纖維的多孔體。作為碳纖維織物， 可W為將碳纖維進行制織而作成織物的材料、或對碳纖維的前體纖維經制織的織物進行燒 成而得的材料。另外，作為碳纖維無紡布，可W為將碳纖維加工成無紡布而成的材料、或將 碳纖維的前體纖維加工成無紡布后根據需要實施壓縮等加工后再進行燒成而得的所謂毛 拉型的材料。特別是，在包含碳纖維的多孔體中，從機械強度優異的觀點出發，優選使用通 過碳化物將碳纖維抄紙體粘接而成的基材，即"碳紙"。在本發明中，通過碳化物將碳纖維抄 紙體粘接而成的基材，通常如后述，通過將在碳纖維的抄紙體中含浸樹脂并加 W碳化而得 到。作為碳纖維，可舉出聚丙締臘(PAN)系、漸青系、人造絲系等碳纖維。其中，從機械強度優 異的觀點出發，在本發明中優選使用PAN系、漸青系碳纖維。
[0026] 電極基材的厚度優選為50ymW上，更優選為60ymW上。另外，電極基材的厚度優選 為190ymW下，更優選為160ymW下。運樣，通過將電極基材設為190皿W下的厚度，在含埋微 多孔部(B)時，容易含埋至電極基材的內部，可W有效形成本發明所需的從形成有微多孔部 (A)的那一側的電極基材表面至相反側的電極基材表面有微多孔部(B)連續存在的部分，即 微多孔部(B)連續存在的結構。另一方面，若將電極基材形成為50ymW上的厚度，則氣體在 基材中朝面內方向擴散至隔板的肋下，氣體更容易向肋下的催化劑層擴散，因此，有助于發 電性能的提高。電極基材的厚度可W在W表面壓力〇.15MPa加壓的狀態下，利用測微計來求 取。將10處的單獨測定值平均后的值作為其厚度。此外，電極基材的厚度也可W使用從氣體 擴散電極基材分離出的電極基材來測定。例如，可W對氣體擴散電極基材在大氣中于60(TC 下加熱30分鐘，使氣體擴散電極基材中的微多孔部所含的疏水劑等氧化分解后，在乙醇等 溶劑中進行超聲波處理，由此去除微多孔部的殘渣，而取出電極基材，使用該電極基材，與 上述同樣地測定厚度即可。另外，也可W將從氣體擴散電極基材剝離存在于其表面的微多 孔部(A)后的基材的厚度作為電極基材的厚度。W下，也將從氣體擴散電極基材剝離存在于 其表面的微多孔部(A)后的基材稱為"電極基材部分"。例如，對氣體擴散電極基材表面的微 多孔部(A)那一側，W表面壓力0.15MPa粘接"乂3分"（注冊商標巧一力|810(3M制)等粘 接膠帶并剝離。重復該粘接與剝離，在通過粘接膠帶所實現的剝離的質量減少成為1質量％ W下的時刻，可視為微多孔部(A)剝離完成，可W獲得電極基材部分。可W將對該電極基材 部分W上述方法進行測定所得的厚度視為電極基材的厚度。
[0027] 本發明中，電極基材的體積密度優選為0.2g/cm3W上，更優選為0.22g/cm3 W上，進 一步優選為〇.24g/cm3W上。另外，電極基材的體積密度優選為0.4g/cm3W下，更優選為 0.35g/cm3W下，進一步優選為0.3g/cm3W下。體積密度若為0.2g/cm 3W上，則水蒸氣擴散性 較小，可W進一步抑制干澗，因此可提高電極基材的機械特性，由此，可W充分支持電解質 膜、催化劑層。而且，導電性高，在高溫、低溫下，均可提高發電性能。另一方面，體積密度若 為0.4g/cm3W下，則可提局排水性，能夠進一步抑制溢流。
[0028] 電極基材的體積密度的測定方法可通過切出2cm見方的電極基材作為試驗片，測 定試驗片的質量，再將該質量除W通過上述方法得到的電極基材的厚度和試驗片的切出面 積(4cm2)的乘積（即體積)而求得。對5個檢體進行測定，W其平均作為體積密度。此外，作為 測定的試驗片，可W使用如上從氣體擴散電極基材分離出的電極基材。
[0029] 本發明中使用的電極基材，相對于形成有微多孔部(A)的那一側的表面粗糖度，其 相反側的表面粗糖度更大，且它們的差優選為化mW上，更優選為化mW上，進一步優選為 2.上。在電極基材的表面和背面，如果表面粗糖度有一定的差，則在含埋微多孔部(B) 時，在電極基材的垂直于面的方向產生流動，容易形成微多孔部(B)在垂直于面的方向連續 的結構。另一方面，該表面粗糖度的差優選為扣mW下，更優選為4.下，進一步優選為4 ymW下。運樣，通過不過度增大表面粗糖度的差，微多孔部(B)在垂直于面的方向產生偏置， 可W抑制一側的電極基材面的附著量過度增加，因此，可W形成在垂直于面的方向上連續 的結構。在此，電極基材的表面粗糖度可通過利用激光顯微鏡等，在電極基材的表面測定 5mm見方的范圍，并進行面斜率校正后，求出表面的算術平均粗糖度Ra[ym]而得到。
[0030] 本發明中，氣體擴散電極基材需要在電極基材的一面形成微多孔部(A)。微多孔部 (A)需要用于使從隔板供給的氣體擴散至催化劑層的高的氣體擴散性、用于將伴隨電化學 反應而產生的液態水向隔板排出的高的排水性、用于將所產生的電流導出的高的導電性。 此外，還具有促進水分向電解質膜的逆擴散，而使電解質膜濕潤的功能。在此，微多孔部(A) 的厚度優選為lOymW上，更優選為15ymW上。另外，微多孔部(A)的厚度優選為60ymW下，更 優選為35皿W下。通過將微多孔部(A)的厚度設為10皿W上，可W將電極基材與催化劑層隔 離從而能夠提高電解質膜的耐久性。另一方面，通過將微多孔部(A)的厚度設為60ymW下， 可W使從催化劑層產生并凝結的液體水透過電極基材，能夠進一步提高電極基材內部的排 水性。
[0031] 在此，微多孔部(A)的厚度可W從氣體擴散電極基材的厚度減去上述的電極基材 的厚度而得到。此外，氣體擴散電極基材的厚度可W與電極基材的厚度同樣地，在W表面壓 力0.15MPa加壓的狀態下，利用測微計求出，將10處的單獨的測定值平均后的值作為厚度。
[0032] 本發明中，微多孔部(A)的單位面積重量優選為5g/VW上，更優選為lOg/VW上， 進一步優選為12g/m2W上。另外，微多孔部(A)的單位面積重量優選為35g/VW下，更優選為 30g/m2W下，進一步優選為25g/m2W下。此外，本發明中，單位面積重量是指每單位面積的質 量。如果微多孔部(A)的單位面積重量為5g/VW上，則可覆蓋電極基材表面，可提高電解質 膜的耐久性，同時可促進在陰極所產生的水蒸氣向陽極的逆擴散，能夠進一步抑制干澗。另 夕h如果微多孔部(A)的單位面積重量為35g/m2W下，則可W進一步提高排水性，能夠進一 步抑制溢流。
[0033] 在此，微多孔部(A)的單位面積重量可W通過從氣體擴散電極基材的單位面積重 量減去電極基材部分的單位面積重量而求得。氣體擴散電極基材的單位面積重量及電極基 材部分的單位面積重量可分別通過切出10cm見方的基材作為試驗片，再將試驗片的質量除 W試驗片的面積(0.01m2)而求得。此外，可根據關于電極基材的厚度的測定所敘述的方法， 從氣體擴散電極基材取出電極基材部分。
[0034] 另外，微多孔部(A)的單位面積重量也可W由微多孔部整體的單位面積重量減去 微多孔部(B)的單位面積重量而求得。微多孔部整體的單位面積重量可由氣體擴散電極基 材的單位面積重量減去電極基材的單位面積重量而求得。微多孔部(B)的單位面積重量可 由涂布微多孔部(A)的碳涂布液等之前的含埋有微多孔部(B)的電極基材的單位面積重量 減去電極基材的單位面積重量而求得，也可W根據關于電極基材的厚度的測定所敘述的方 法，從氣體擴散電極基材取出的電極基材部分的單位面積重量減去電極基材的單位面積重 量而求得。
[0035] 本發明中，需要在電極基材內部的一部分形成微多孔部(B)。微多孔部(B)通常含 埋于電極基材內部的一部分中。圖1表示本發明的一例的氣體擴散電極基材的剖面示意圖。 在此，在電極基材1的單側形成有微多孔部(A)2,微多孔部(B)與微多孔部(A)2連續，且被形 成為含埋于電極基材1的內部的一部分中。重要的是，具有W下部分:從形成有微多孔部(A) 2的那一側的電極基材1的單側表面至電極基材1的相反側表面附近，微多孔部(B)3連續存 在的部分；W及，從形成有微多孔部(A)2的那一側的電極基材1的單側表面至電極基材1的 相反側表面附近，空隙連續分布的部分。
[0036] 從形成有微多孔部(A)的那一側的電極基材表面至相反側的電極基材表面連續分 布的空隙為電極基材原本所具有的空隙，具有約扣m~100μπι的空隙徑。另一方面，微多孔部 被形成為本身具有多個空隙，且微多孔部本身所具有的空隙也一般為連續空隙，但其空隙 徑為約數lOnm~扣m，有別于電極基材本身所具有的空隙。W下，為了便于說明，將電極基材 本身所具有的空隙稱為"大空隙"，另一方面，將微多孔部本身所具有的空隙稱為"小空隙"。
[0037] 由于該微多孔部(B)3具有數皿W下的小空隙，所W當具有該小空隙的多孔體含有 疏水劑時，排水性較強而使水從小空隙向連續的大空隙擠出。因此，即使在低溫發電時，微 多孔部(B)3本身仍可保持氣體擴散性，具備有限寬度的微多孔部(B)連續地在垂直于面的 方向存在，由此，從電極基材的一面向相反面形成氣體的路徑，因此，能夠保氣體擴散性。
[0038] 另一方面，對于從微多孔部(B)擠出到大空隙中的水，由于大空隙在垂直于面的方 向上具有有限的寬度，且從形成有微多孔部(A)的那一側的電極基材表面至相反側的電極 基材表面連續，因此，液體水通過該大空隙排出到氣體擴散電極基材之外，進而向隔板的流 路排出。即，大空隙在氣體擴散電極基材內成為有效的排水路徑。運是在本發明中通過氣體 擴散電極基材的內部結構而使氣體擴散性與排水性并存，且即使在低溫下大量產生水的發 電狀況下，仍可大幅提高耐溢流性的原因。另一方面，在高溫的發電條件下，由于大空隙具 有高的氣體擴散性，所W水蒸氣擴散性也大，會向電解質膜容易干澗的方向作用，但由于具 有小空隙的微多孔部(B)的氣體擴散性適當，所W通過形成在垂直于面的方向連續的微多 孔部(B)，可W抑制水蒸氣的擴散而防止電解質膜的干燥，也可W維持耐干澗性。因此，微多 孔部(B)、大空隙具有在垂直于面的方向連續的路徑是重要的。
[0039] 在此，垂直于面的方向是指與基材面正交的方向，為從微多孔部(A)2朝向電極基 材1的相反側的垂直于面的方向，可W不是W直線方式朝相反側連續。但是，如果連續的微 多孔部(B)或連續的大空隙的路徑的曲折增大，則氣體擴散或水的排出的路徑增長，因此， 該曲折越小越好。另外，"連續"是指在垂直面截面具有10皿W上的寬度并且連續。通過該寬 度的存在，氣體在微多孔部(B)內部擴散，且水通過大空隙而被排放時，可W確保其路徑。由 此，可W兼具高的氣體擴散性和高的排水性，進而可獲得高的發電性能。例如，在圖1中，存 在于區域(C)的微多孔部(B)6具有較窄的部分，而難W稱為是連續的，但存在于區域(a)的 微多孔部(B)6由于無較窄的部分，所W可W說是明顯連續的。
[0040] 另外，微多孔部(B)并不是必須被形成為在電極基材內部從形成有微多孔部(A)的 那一側的表面至相反側的表面連續，即不是必須被形成為在電極基材的厚度整體上續形， 而是在電極基材內部，微多孔部(B)W與微多孔部(A)連接的形式存在，且從形成有微多孔 部(A)的那一側的表面至相反側的表面附近連續即可。在此，"連接"通常是指具有lOymW上 的寬度且微多孔部彼此相接的意思。具體而言，相對于電極基材的厚度4,微多孔部(B)在垂 直于面的方向的厚度，如圖1的5所示，在電極基材的垂直于面的方向的截面中，只要為電極 基材的厚度的4分之3W上即可。即，優選微多孔部(B)W從形成有微多孔部(A)的那一側的 電極基材表面至電極基材的厚度的4分之3W上的深度具有10皿W上寬度的方式含埋。例 如，在圖1(d)中，在厚度不足電極基材1的垂直于面的方向的4分之3時，不算是連續。其原因 在于，通過使氣體的路徑沿電極基材的垂直于面的方向W-定的厚度W上連續，可W有效 地大幅提高氣體的擴散或水的排出。因此，在電極基材內部的微多孔部(B)的垂直于面的方 向的連續分布中，將微多孔部(B)的路徑長6除W電極基材的厚度4所得的值定義為曲折，該 曲折越小越好，優選為3W下。例如，因圖1的(b)的彎折較大，所W優選(a)。此外，路徑長6為 在垂直于面的截面中，連續的大空隙或微多孔部(B)中將連續的大空隙或連續的微多孔部 (B)的寬度的中央連結起來的長度。
[0041] 微多孔部(B)連續存在的部分越多，具體而言，W截面上單位長度的個數表示的密 度越高越好，此外期望連續的微多孔部(B)和連續的大空隙W高密度存在。其原因在于，連 續的微多孔部(B)即使在低溫下大量產生水的發電條件下，仍可發揮使氣體從隔板側向與 微多孔部(A)相接的催化劑層擴散的作用，通過使微多孔部(B)在面內W-定的密度存在， 可W將氣體有效地供給至微多孔部(A)。氣體擴散電極基材的微多孔部(A)的厚度為10μπι~ 60皿，在垂直于面的方向連續的微多孔部(Β)優選W該厚度的10倍左右的面內方向的頻率 存在。即，在電極基材的截面中，微多孔部(Β)連續存在的部分的密度優選為1個/mmW上，更 優選為1.5個/mmW上，更優選為2個/mmW上。由此，可W進一步提高氣體擴散與排水性的效 率。
[0042] 另外，大空隙連續分布的部分也優選W同樣的頻率存在，即，在電極基材的截面 中，大空隙連續存在的部分的密度優選為1個/mmW上，更優選為1.5個/mmW上，進一步優選 為2個/mmW上。由此，可進一步提高氣體擴散性和排水性的效率。另外，由此，在低溫至高溫 的廣泛范圍的發電條件下，可高水平兼具氣體擴散性和排水性，能夠進一步提高發電 性能。此外，微多孔部(B)連續存在的部分在電極基材截面中的密度是指，在電極基材的垂 直于面的方向的截面中，電極基材長度方向（面內方向）的單位長度（1mm)所存在的微多孔 部(B)連續存在的部分的個數。另外，大空隙連續分布的部分在電極基材截面中的密度是 指，在電極基材的垂直于面的方向的截面中，電極基材長度方向（面內方向）的單位長度 (1mm)所存在的大空隙連續分布的部分的空隙的個數。在此，電極基材的截面是通過離子銳 等方法，在氣體擴散電極基材的垂直于面的方向制成的。可通過隨機制作5處W上的上述截 面，并利用掃描式電子顯微鏡等對運些截面進行結構觀察，來進行各種密度等的截面結構 評價。
[0043] 在此，在電極基材的表面W層狀層疊的微多孔部(A)、和形成于電極基材內部的微 多孔部(B)可W為相同的組成，也可W為不同的組成。此外，用于形成微多孔部(A)的碳涂布 液滲入電極基材內部并含埋而形成的微多孔部相當于微多孔部(B)。
[0044] 若形成為W微多孔部(B)過量地含埋電極基材的內部，則液體水不能透過微多孔 部(B)具有的疏水性的小空隙，且作為排水路徑的在垂直于面的方向連續的大空隙的頻率 也減少，因此，氣體擴散電極基材的排水性會降低。另外，同時，因空隙率較低的碳多孔體阻 礙氣體的擴散，所W氣體擴散性也變小，不能對催化劑層供給充分量的氣體。因此，需要W 可W在電極基材內部形成微多孔部(B)的方式對電極基材的厚度和適當的微多孔部(B)的 單位面積重量進行組合，相對于電極基材的單位面積重量，微多孔部(B)的單位面積重量優 選為0.25倍W上，更優選為0.3倍W上。另外，相對于電極基材的單位面積重量，微多孔部 (B)的單位面積重量優選為0.55倍W下，更優選為0.5倍W下。其原因在于，通過設定該范圍 的單位面積重量的量，可W獲得具有在垂直于面的方向連續的結構的微多孔部(B)和在垂 直于面的方向連續的大空隙，電極基材可W在垂直于面的方向具有較高的氣體擴散性和排 水性。在此，通過將微多孔部(B)的單位面積重量相對于電極基材的單位面積重量的比率設 為0.25倍W上，可W有效形成本發明所需的，從形成有微多孔部(A)的那一側的電極基材表 面至相反側的電極基材表面，微多孔部(B)連續存在的結構，即使在高電流密度區域產生大 量的水，仍能夠確保氣體的路徑。另外，通過將該單位面積重量的比率設為0.55倍W下，可 W有效形成在電極基材內部于垂直于面的方向連續的大空隙和于垂直于面的方向連續的 微多孔部(B)，可W確保水的路徑，因此，即使在高電流區域產生大量的水，也能夠確保水的 路徑。因此，在該范圍可W獲得最優選的結構。
[0045] 在此，微多孔部(B)的單位面積重量可根據上述的方法求得。
[0046] 進而，為了使微多孔部(B)具有比電極基材小的小空隙，并且維持良好的氣體擴散 性，期望微多孔部(B)具有比電極基材所形成的大空隙小且大小適度的空隙，即優選具有 0.5μπι~扣m左右的小空隙。若有具0.5ymW上的空隙徑的小空隙，則可在微多孔部可維持排 水性的同時，提高的氣體擴散性。另一方面，通過設為扣mW下，可W促進液態水從微多孔部 的小空隙排出，所W即使在水大量產生的條件下，微多孔部仍可W提高氣體的擴散。
[0047] 基于提高導電性和排水性的觀點，優選微多孔部(A)或(B)或者其兩者均使用含有 碳系填料的多孔體。即，微多孔部(A)、（B)優選含有碳系填料。在此，作為碳系填料，碳黑具 有代表性。
[004引作為碳系填料，優選使用縱橫比為30~5000的碳系填料。通過使用該碳系填料，可 W形成多個適度大小的小空隙，因此，能夠提高的氣體擴散性。因此，可W獲得能夠兼具氣 體擴散性和排水性的氣體擴散電極基材。如果碳系填料的縱橫比低于30,則碳涂布液中的 碳系填料的交纏減少，碳涂布液的粘度降低，不能抑制碳涂布液的透印。另一方面，如果碳 系填料的縱橫比大于5000,則碳涂布液中的碳系填料的交纏過多，存在在碳涂布液中發生 固體成分的凝聚、沉降的問題。本發明中，碳系填料的縱橫比更優選為35W上，進一步優選 為40W上。另外，碳系填料的縱橫比更優選為3000W下，進一步優選為1000W下。
[0049]在此，碳系填料的縱橫比如下求得。碳系填料為纖維狀碳的情況下，縱橫比是指平 均長度(皿)/平均直徑(皿）。平均長度是利用掃描式電子顯微鏡、透射式電子顯微鏡等顯微 鏡，放大1000倍W上W進行照相攝影，隨機選取10個不同的纖維狀碳，測量其長度，求出平 均值而得到的，平均直徑是利用掃描式電子顯微鏡、透射式電子顯微鏡等顯微鏡，放大 10000倍W上W進行照相攝影，隨機選取10個不同的纖維狀碳測量其直徑，求出平均值而得 到的。作為掃描式電子顯微鏡，可W使用(株）日立制作所制S-4800或與其同等的產品。
[0050] 碳系填料為薄片石墨的情況下，縱橫比是指平均粒徑(μπι)/平均厚度(μπι)。平均粒 徑是使用激光繞射式粒度分布計進行測定，求出體積換算的50%累積徑而得到的。平均厚 度是使用掃描式電子顯微鏡、透射式電子顯微鏡等顯微鏡，放大10000倍W上W進行照相攝 影，隨機選取10個不同的薄片石墨，測量其厚度，求出平均值而得到的。作為掃描式電子顯 微鏡，可W使用(株）日立制作所制S-4800或與其同等的產品。
[0051] 作為縱橫比為30W上5000W下的碳系填料，優選使用縱橫比為30~5000的纖維狀 碳。作為纖維狀碳，可舉出氣相生長碳纖維、單層碳納米管、雙層碳納米管、多層碳納米管、 碳納米角、碳納米卷、疊杯型碳納米管、竹節狀碳納米管、石墨納米纖維。其中，從可增加縱 橫比，導電性、機械特性優異的觀點出發，可舉出氣相生長碳纖維、單層碳納米管、雙層碳納 米管、多層碳納米管作為較適合用于本發明中的纖維狀碳。氣相生長碳纖維是指使氣相中 的碳通過催化劑生長而成的纖維，優選為平均直徑為5nm~200nm、平均纖維長度為Iwii~20 μπι的范圍的纖維。另外，作為可獲得具有上述特定縱橫比的纖維的碳系填料，除纖維狀碳W 夕h還可W舉出鱗片狀石墨、鱗狀石墨、人造石墨、膨脹石墨、薄片石墨等，作為容易獲得具 有特定縱橫比的纖維的碳系填料，除纖維狀碳W外，還可W舉出薄片石墨。
[0052] 本發明中，在使用特定縱橫比的纖維狀碳的情況下，其平均長度優選在Ο.?μπι~30 WI1的范圍內。特定縱橫比的纖維狀碳的平均長度更優選為UimW上，進一步優選為上。 另外，特定縱橫比的纖維狀碳的平均長度更優選為下，進一步優選為15ymW下。關于 該纖維狀碳，其平均長度若為0. UimW上，則碳涂布液的粘度增高，可抑制透印，電極基材的 氣體擴散性、排水性提高，能夠抑制溢流。本發明中，在使用特定縱橫比的纖維狀碳的情況 下，可W使用其直徑在1 nm~500nm的范圍內的材料。
[0053] 本發明中，優選微多孔部(A)或(B)或者其兩者包含特定縱橫比的碳系填料，但也 優選還包含該碳系填料W外的各種碳系填料。作為不具有特定縱橫比的碳系填料，可舉出 爐黑、乙烘黑、燈黑、熱裂解碳黑等碳黑、或鱗片狀石墨、鱗狀石墨、±狀石墨、人造石墨、膨 脹石墨、薄片石墨等石墨且縱橫比不在30~5000的范圍內的材料、CNT等的纖維狀碳且縱橫 比不在30~5000的范圍內的材料，它們當中，更優選使用碳黑，最優選使用乙烘黑。碳黑相 對于特定縱橫比的碳系填料的混合質量比優選在1~20的范圍內，更優選在1.5~19的范圍 內，進一步優選在2~10的范圍內。該混合質量比為上時，包含特定縱橫比的碳系填料和 碳黑的微多孔部(A)或(B)或者其兩者的空隙率成為適度的大小，因此，水蒸氣擴散性較小， 能夠抑制干澗。該混合質量比為20W下時，因特定縱橫比的碳系填料的含有效果而可W提 高微多孔部的導電性，因此能夠提高整體的發電性能，進而，由于在電極基材表層形成具有 充分厚度的微多孔部，促進逆擴散，所W能夠抑制干澗。
[0054] 本發明中，從促進液態水排放的觀點出發，優選微多孔部(A)或(B)或者其兩者與 碳系填料組合并含有疏水劑。其中，從耐腐蝕性優異的觀點出發，作為疏水劑，優選使用氣 系聚合物。作為氣系聚合物，可舉出聚四氣乙締(PTFE)、四氣乙締-六氣丙締共聚物(FEP)、 四氣乙締-全氣烷基乙締基酸共聚物(PFA)等。為使燒結時的烙融粘度低，獲得均質的疏水 狀態，優選使用烙點為200°C~320°C的疏水劑，作為運樣的疏水劑，可舉出FEP或PFA。通過 使用運些疏水劑，可W使在微多孔部(B)所具有的小空隙凝結的液體水向大空隙排放，進而 可W格外增大由大空隙向隔板的流路的排水性。由此，由于可W減少水在電極基材內部的 蓄積，所W在高負荷發電導致大量液體水產生的條件下，也可W大幅改善氣體擴散性，使發 電性能大幅提高。
[0055] 至于微多孔部(A)或(B)中的疏水劑的含量，W相對于該微多孔部中的碳系填料的 質量比率(將碳系填料的質量記為100質量％時的值)計，優選為5質量％ ^上，更優選為10 質量％ ^上，進一步優選為15質量％ ^上。另外，疏水劑的含量，W相對于碳系填料的質量 比率計，優選為50質量％ ^下，更優選為35重量％ ^下，進一步優選為30質量％ ^下。通過 將疏水劑的含量設為該范圍，可W維持充分的疏水性，并且可W進一步提高微多孔部的氣 體擴散性。
[0056] 本發明中，從促進液態水的排出、抑制水蒸氣擴散的觀點出發，微多孔部(A)或(B) 或者其兩者可與碳系填料組合并使用各種材料。
[0057] 本發明中，微多孔部(A)或(B)或者其兩者優選空隙率為60% W上，更優選為65% W上，進一步優選為70% W上。另外，該空隙率優選為90% W下，更優選為87% W下，進一步 優選為84 % W下。該空隙率若為60 % W上，則排水性進一步提高，能夠進一步抑制溢流。該 空隙率若為90% W下，則水蒸氣擴散性較小，可W抑制干澗。而且，導電性高，在高溫、低溫 下均可提高發電性能。特別是，優選微多孔部(B)含有疏水劑，且空隙率在上述范圍。具有該 空隙率的微多孔部可W通過在后述的制法中，控制微多孔部的單位面積重量、碳系填料相 對于疏水劑、其它材料的含量、碳系填料的種類、及微多孔部的厚度而得到。其中，控制碳系 填料相對于疏水劑、其它材料的含量、碳系填料的種類是有效的。在此，通過增大碳系填料 相對于包含疏水劑、消失材的其它材料的含量，可得到高空隙率的微多孔部，通過減少碳系 填料相對于包含疏水劑的其它材料的含量，可得到低空隙率的微多孔部。另外，微多孔部 (B)的空隙率優選為比微多孔部(A)的空隙率大5% W上，更優選為大10% W上。即，微多孔 部(B)的空隙率與微多孔部(A)的空隙率的差優選為5% W上，更優選為10% W上。運是因 為，利用在微多孔部(A)的內部凝結的液態水更容易向空隙率大的微多孔部(B)排放的性 質，可W提高排水性。
[0058] 在此，就微多孔部(A)或微多孔部(B)的空隙率而言，使用利用離子束截面加工裝 置的截面觀察用樣品，對于其截面，用掃描式電子顯微鏡等顯微鏡將各微多孔部的截面放 大至5000倍~20000倍，并通過使用反射電子的攝影進行照相攝影，測量空隙部分的面積， 求出空隙部分的面積相對于觀察面積的比。此時，空隙可通過將圖像的平均亮度W下的部 分視為空隙并進行二值化來識別。平均亮度可如下求得。首先，由通過圖像解析得到的像素 的亮度信息，制作橫軸表示256階段的亮度、縱軸表示各亮度的像素數的直方圖。在該直方 圖中成為總像素數除W2560所得的數值W上的像素數的范圍中，算出作為范圍的中央值的 亮度作為平均亮度。作為掃描式電子顯微鏡，可W使用(株）日立制作所制S-4800或與其同 等的產品。
[0059] 下面，對于適合獲得本發明的氣體擴散電極基材的制造方法，作為電極基材，W由 碳纖維抄紙體得到的"碳纖維燒成體"為例，對各工序具體進行說明。
[0060] <抄紙體、及抄紙體的制造方法〉
[0061] 為了獲得含有碳纖維的抄紙體，可W使用使碳纖維分散于液體中而制造的濕式抄 紙法、或分散于空氣中而制造的干式抄紙法等。其中，從生產性優異的觀點出發，優選使用 濕式抄紙法。
[0062] 為了提高電極基材的排水性、氣體擴散性，可W在碳纖維中混合有機纖維進行抄 紙。作為有機纖維，可w使用聚乙締纖維、維尼絕纖維、聚縮醒纖維、聚醋纖維、聚酷胺纖維、 人造絲纖維、乙酸醋纖維等。
[0063] 另外，出于提高抄紙體的形態保持性、操作性的目的，可W包含有機高分子作為粘 合劑。在此，作為有機高分子，可W使用聚乙締醇、聚乙酸乙締醋、聚丙締臘、纖維素等。
[0064] 出于各向同性地保持面內的導電性、熱傳導性的目的，抄紙體優選為碳纖維隨機 分散于二維平面內而成的片狀。
[0065] 抄紙體中得到的空隙徑分布雖然受到碳纖維的含有率、分散狀態的影響，但可W 形成為大致20WI1~500WI1左右的大小。
[0066] 抄紙體優選碳纖維的單位面積重量在lOg/m2~60g/m2的范圍內，更優選在15g/m 2~50g/m2的范圍內。碳纖維的單位面積重量為lOg/VW上時，電極基材的機械強度優異，故 而優選。碳纖維的單位面積重量為60g/m2W下時，電極基材的氣體擴散性與排水性優異，故 而優選。此外，在貼合多片抄紙體的情況下，優選貼合后的碳纖維的單位面積重量在上述的 范圍內。
[0067] 在此，電極基材中的碳纖維單位面積重量可通過將切成10cm見方的抄紙體在氮氣 環境下保持于溫度450°C的電爐內15分鐘，將去除有機物而得到的殘渣的質量除W抄紙體 的面積(0.01m2)而求出。
[0068] <樹脂成分的含浸〉
[0069] 作為將樹脂成分含浸于含有碳纖維的抄紙體的方法，可使用：將抄紙體浸潰于含 有樹脂成分的樹脂組合物中的方法、將含有樹脂成分的樹脂組合物涂布于抄紙體的方法、 將由樹脂成分構成的薄膜重疊于抄紙體并進行轉印的方法等。其中，從生產性優異的觀點 出發，優選使用將抄紙體浸潰于含有樹脂成分的樹脂組合物中的方法。
[0070] 樹脂成分在燒成時進行碳化而成為導電性碳化物。樹脂組合物是指可根據需要在 樹脂成分中添加溶劑等而成的物質。在此，樹脂成分是指包含熱固化性樹脂等的樹脂，并進 一步根據需要包含碳系填料、表面活性劑等的添加物的成分。
[0071] 樹脂組合物中所含的樹脂成分的碳化收率優選為40質量％ ^上。碳化產率為40質 量％^上時，電極基材的機械特性、導電性、熱傳導性優異，從而優選。
[0072] 作為構成樹脂成分的樹脂，可舉出酪樹脂、環氧樹脂、Ξ聚氯胺樹脂、巧喃樹脂等 熱固化性樹脂等。其中，從碳化收率高的觀點出發，優選使用酪樹脂。另外，作為可根據需要 添加于樹脂成分的添加物，出于提高電極基材的機械特性、導電性、熱傳導性的目的，可W 包含碳系填料。在此，作為碳系填料，可W使用碳黑、碳納米管、納米碳纖維、碳纖維的磨碎 纖維、石墨、薄片石墨等。
[0073] 樹脂組合物可W直接使用通過上述構成獲得的樹脂成分，也可W根據需要，W提 高對于抄紙體的含浸性為目的而包含各種溶劑。在此，作為溶劑，可W使用甲醇、乙醇、異丙 醇等。
[0074] 樹脂組合物優選在25°C且0.1M化的狀態下為液狀。為液狀時，對于抄紙體的含浸 性優異，電極基材的機械特性、導電性、熱傳導性優異，故而優選。
[0075] 本發明中，相對于100質量份的碳纖維，優選含浸30質量份~400質量份的樹脂成 分，更優選為含浸50質量份~300質量份的樹脂成分。如果樹脂成分的含浸量為30質量份W 上，則電極基材的機械特性、導電性、熱傳導性優異，從而優選。另一方面，如果樹脂成分的 含浸量為400質量份W下，則電極基材的氣體擴散性優異，從而優選。
[0076] 此外，將樹脂成分含浸于抄紙體時，通過將帶有樹脂成分的抄紙體用形成有凹凸 的漉和平滑的漉夾持而含浸，可W在表面和背面上設置樹脂成分的附著量的差。在得到電 極基材上，樹脂成分的附著量增加的表面的表面粗糖度減小。
[0077] <貼合、熱處理〉
[0078] 在形成含有碳纖維的抄紙體中含浸有樹脂成分而成的預浸體后，可W在進行碳化 之前，先進行預浸體的貼合或熱處理。
[0079] 出于將電極基材形成規定厚度的目的，可W貼合多片的預浸體。該情況下，可W貼 合多片具有同一性狀的預浸體，也可W貼合多片具有不同性狀的預浸體。具體而言，也可W 貼合碳纖維的平均直徑、平均長度、抄紙體的碳纖維單位面積重量、樹脂成分的含浸量等不 同的多片預浸體。
[0080] 出于將樹脂成分進行增稠、部分交聯的目的，可W將預浸體進行熱處理。作為熱處 理的方法，可W使用噴吹熱風的方法、夾持于加壓裝置等的熱板間進行加熱的方法、夾持于 連續帶進行加熱的方法等。
[0081 ] < 碳化〉
[0082] 將樹脂成分浸潰于含有碳纖維的抄紙體后，為了進行碳化，在惰性氣體環境下進 行燒成。該燒成可W使用間歇式加熱爐，也可W使用連續式加熱爐。另外，惰性氣體環境可 W通過將氮氣、氣氣等惰性氣體流通于加熱爐內而得到。
[0083] 燒成的最高溫度優選在1300°C~3000°C的范圍內，更優選在1700°C~3000°C的范 圍內，進一步優選在1900°C~3000°C的范圍內。在最高溫度為1300°CW上時，樹脂成分會進 行碳化，電極基材的導電性、熱傳導性優異，從而優選。另一方面，最高溫度為300(TCW下 時，加熱爐的運轉成本變低，所W優選。
[0084] 在燒成時，升溫速度優選在80°C/分鐘~5000°C/分鐘的范圍內。當升溫速度為80 上時，由于生產性優異，故而優選。另一方面，當升溫速度為5000°CW下時，由于樹脂成 分的碳化緩緩地進行而形成致密的結構，所W電極基材的導電性、熱傳導性優異，故而優 選。
[0085] 此外，將樹脂成分含埋于含有碳纖維的抄紙體后進行碳化而成的材料記載為"碳 纖維燒成體"。
[00化] < 疏水加工〉
[0087]出于提高排水性的目的，優選對碳纖維燒成體實施疏水加工。疏水加工可通過將 疏水劑涂布于碳纖維燒成體并進行熱處理來進行。在此，作為疏水劑，從耐腐蝕性優異的觀 點出發，優選使用氣系聚合物。作為氣系聚合物，可舉出聚氯Ξ氣乙締樹脂(PCTFE)、聚四氣 乙締(PTFE)、聚偏二氣乙締樹脂(PVDF)、四氣乙締與六氣丙締的共聚物(FEP)、四氣乙締與 全氣烷基乙締基酸的共聚物(PFA)、四氣乙締與乙締的共聚物化TFE)等。相對于碳纖維燒成 體100質量份，疏水劑的涂布量為1質量份W上，優選為2質量份W上，更優選為3質量份W 上，進一步優選為5量份W上，特別優選為7量份W上，最優選為10量份W上。另外，相對于碳 纖維燒成體100質量份，疏水劑的涂布量優選為50質量份W下，更優選為40質量份W下，進 一步優選為30質量份W下。疏水劑的涂布量若為1質量份W上，則電極基材的排水性優異， 從而優選。另一方面，疏水劑的涂布量若為50質量份W下，則電極基材的導電性優異，從而 優選。
[0088] 此外，將對碳纖維燒成體根據需要實施疏水加工而成的材料記載為"電極基材"。 此外，在未實施疏水加工的情況下，碳纖維燒成體與"電極基材"是指同一材料。
[0089] <微多孔部的形成〉
[0090] 微多孔部(A)或(B)是通過將碳涂布液涂布或浸潰于電極基材，在電極基材的一面 或內部配置微多孔部前體，并對其進行干燥與燒結而形成的。碳涂布液中，可W混和上述的 具有特定縱橫比的碳系填料而形成微多孔部前體。更具體而言，如下形成。
[0091] 碳涂布液至少由碳系填料與水或有機溶劑等分散介質構成，也可W含有表面活性 劑等分散助劑。作為分散介質，優選為水，更優選分散助劑使用非離子性表面活性劑。另外， 優選為含有如上述的疏水劑。
[0092] 對電極基材涂布或浸潰碳涂布液可使用市售的各種裝置來進行。作為涂布方式， 可W使用網版印刷、旋轉網版印刷、噴灑噴霧、凹版印刷、浮點涂布、逆漉涂布、照相凹版印 巧IJ、模涂機涂布、棒式涂布、刀涂布、刮刀涂布等。W上例示的涂布方法僅為例示，并非限定 于此。
[0093] 為了使作為微多孔部(B)的前體的碳涂布液含浸于電極基材，獲得在內部結構呈 連續的微多孔部，優選為低粘度，WE型粘度計、圓錐角2°、剪切速度17S-1測定時的粘度優選 為5Pa · sW下，更優選為IPa · sW下。為使含埋更均勻，作為分散介質，除水W外，在碳涂布 液中還可W含有異丙醇或乙醇等醇類或乙二醇等二醇類。
[0094] 在將電極基材W上述的低粘度涂布液涂布或浸潰于用于在電極基材上形成微多 孔部(B)的碳涂布液并進行干燥而形成微多孔部(B)的前體時，通過浸潰使用于形成微多孔 部(B)的碳涂布液含浸于電極基材，且涂布液在具有干燥前的流動性的狀態下，通過從電極 基材的一面吹送氣流，來控制含浸狀態。即，通過向垂直于面的方向加壓并用狹縫或噴嘴點 狀地吹送氣流，可W使作為微多孔部(B)的碳涂布液在大致垂直于面的方向局部地含浸于 電極基材內部，可W有效獲得微多孔部(B)與空隙的分布。
[0095] 另外，作為其它方法，通過將用于形成微多孔部(B)的碳涂布液對電極基材從其一 面涂布，進而從表面用漉或棒等加壓后，進行干燥而形成微多孔部(B)的前體，由此，也可W 作成在電極基材內部，微多孔部(B)在大致垂直于面的方向連續的結構。
[0096] 另外，也可W在電極基材上將用于形成微多孔部(B)的碳涂布液W圖案狀進行涂 布，進而使之含浸后，進行干燥而形成微多孔部(B)的前體。
[0097] 使用運樣形成的具有微多孔部(B)的前體的電極基材，對其一面涂布用于形成微 多孔部(A)的碳涂布液并進行干燥，再進行燒結。
[0098] 碳涂布液向電極基材的涂布或含浸后的干燥通常在80°C~120°C的溫度下進行。 良P，將涂布物投入至溫度設定為80°C~120°C的干燥器，W5分鐘~30分鐘的范圍進行干燥。 干燥可W在大氣中進行，也可W在氮氣等的惰性氣體內進行。
[0099] 運樣，碳涂布液中的固體成分(碳系填料、疏水劑、表面活性劑等)在干燥后殘留， 形成微多孔部的前體。
[0100] 干燥后的涂布物(形成有微多孔部的前體的電極基材)投入至馬弗爐、燒成爐或高 溫型干燥機，在300°C~380°C進行5分鐘~20分鐘的加熱，使疏水劑烙融，使烙融了的疏水 劑成為碳系填料彼此的粘合劑而進行燒結，由此形成微多孔部。
[0101] 本發明中，通過將上述的氣體擴散電極基材接合于兩側具有催化劑層的固體高分 子電解質膜的至少一面，可W構成膜電極接合體。此時，通過在催化劑層側配置微多孔部 (A)，更容易引起生成水的逆擴散，而且，催化劑層與氣體擴散電極基材的接觸面積增大，可 W降低接觸電阻。
[0102] 通過在該膜電極接合體的兩側具有隔板，來構成燃料電池。通常，通過將經由墊圈 而由隔板夾持該膜電極接合體的兩側的結構層疊多個，來構成固體高分子型燃料電池。催 化劑層由包含固體高分子電解質和催化劑擔載碳的層構成。作為催化劑，通常使用銷。在將 含有一氧化碳的改質氣體供給至陽極側的燃料電池中，優選使用銷及釘作為陽極側的催化 劑。固體高分子電解質優選為使用質子傳導性、耐氧化性、耐熱性高的全氣橫酸系高分子材 料。該燃料電池單元或燃料電池的構成本身是眾所周知的。
[0103] 實施例
[0104] W下，通過實施例及比較例具體地說明本發明。實施例及比較例中使用的材料、電 極基材的制作方法、氣體擴散電極基材的制作方法、及燃料電池的電池性能評價方法等各 種評價方法如下所示。
[0105] < 材料〉
[0106] A:碳系填料
[0107] ·"尹>力方弓'；/夕"（注冊商標）（乙烘黑、電氣化學工業(株)制、平均粒徑:0.035μ m;縱橫比：1)
[010引.氣相生長碳纖維"VGCF"(注冊商標）（昭和電工(株）制、平均直徑:0.15μπι、平均 纖維長:祉m;縱橫比：50;纖維狀碳的一種）
[0109] ?多層碳納米管(予一方予二一方乂社制、平均直徑:0.015皿、平均纖維長:20皿、 縱橫比：1300、纖維狀碳的一種）
[0110] B.疏水劑
[0111] · PTFE樹脂。求口シ"（注冊商標)D-1E(歹斗年シ工業(株)制）
[0112] · FEP樹脂。幸才7 口シ"（注冊商標)ND-110(歹斗年シ工業(株）制）
[0113] C.表面活性劑
[0114] · "TRITON"(注冊商標巧-100(非離子系表面活性劑、十力弓斗テス夕（株)制）
[0115] <電極基材的制作〉
[0116] 將碳纖維切成平均長度12mm，使之分散于水中并通過濕式抄紙法連續進行抄紙。 進而涂布作為粘合劑的聚乙締醇的10質量％水溶液并使之干燥，制作碳纖維單位面積重量 37.5g/m2的抄紙體。相對于100質量份的抄紙體，聚乙締醇的涂布量為22質量份。
[0117] 使用可溶型酪樹脂和酪醒清漆型酪樹脂的混合物作為熱固化性樹脂，使用鱗片狀 石墨作為碳系填料，使用甲醇作為溶劑，W熱固化性樹脂/碳系填料/溶劑=10質量份/5質 量份/85質量份的配合比進行混合，使用超聲波分散裝置進行1分鐘的攬拌，獲得均勻分散 的樹脂組合物。
[0118] 將切成15cmX 12.5cm的抄紙體浸潰于裝滿侶盤的樹脂組合物中，W相對于碳纖維 100質量份，樹脂成分(熱固化性樹脂+碳系填料)為130質量份的方式含浸后，在100°C下進 行5分鐘的加熱使之干燥，制作預浸體。接著，一邊利用平板壓制機進行加壓，一邊在18(TC 下進行5分鐘的熱處理。此外，加壓時，在平板壓制機上配置間隔件，調整上下壓制面板的間 隔，W使熱處理后的預浸體的厚度成為130WI1。
[0119] 將熱處理預浸體而得的基材導入加熱爐，在加熱爐中保持為氮氣氣氛且最高溫度 為2400°C，從而獲得碳纖維燒成體。
[0120] 對碳纖維燒成體涂布PTFE樹脂"求リフ口シ"（注冊商標)D-1E，W使干燥后的附著 量相對于碳纖維燒成體100質量份成為5質量份，并在100 °C下進行5分鐘的加熱使之干燥， 制作單位面積重量25g/m2、厚度lOOjim的電極基材1。
[0121 ]另外，除使碳纖維單位面積重量成為65g/m2W外，W同樣的方法得到單位面積重 量45g/m2、厚度180皿的電極基材2,除使碳纖維單位面積重量成為72g/VW外，W同樣的方 法得到單位面積重量50g/m2、厚度200WI1的電極基材3。
[0122] <微多孔部(B)的前體的形成〉
[0123] 調整含有碳系填料和疏水劑的碳涂布液進行準備。將電極基材浸潰于該涂布液， 放置10分鐘后，取出至大氣中，將多余的含浸液用漉棒取、去除后，在2分鐘W內導入至干燥 爐內，在100°C下進行10分鐘干燥。在此使用的碳涂布液，使用將碳系填料、疏水劑調成表1 ~3所示組成比，相對于碳系填料100質量份添加32.5質量份的表面活性劑，再用精制水加 W調整而成的涂布液。重復進行含浸和干燥，調整所含浸的微多孔部(B)的單位面積重量， 得到目標的單位面積重量的量。
[0124] <微多孔部(A)的形成〉
[0125] 在形成有微多孔部(B)的前體的電極基材的表面，使用模涂機W面狀涂布碳涂布 液，然后在120°C下進行10分鐘干燥，并在380°C下加熱20分鐘進行燒結，從而形成面狀的微 多孔部(A)。在此所使用的碳涂布液，使用混合有7.7份作為碳系填料的テ'シ力方弓、;/夕、2.5 份作為疏水劑的求口シ、20份作為表面活性劑的TRITON X-100、100份精制水的碳涂布 液作為前體。對電極基材進行涂布，W使燒結后成為15g/m2的單位面積重量。W后述的<各 種厚度的測定〉中所記述的方法測定的結果是，微多孔部(A)的厚度為30μπι。另外，W后述的 <空隙率的測定方法〉中所記述的方法測定空隙率的結果是，微多孔部(Α)的空隙率為64%。 [01%] <碳涂布液的粘度的測定方法〉
[0127]利用Ε型粘度計W圓錐角2°、剪切速度17s^i、溫度23°C進行測定。重復進行3次，W 其平均值作為粘度。
[01%] <微多孔部(B)及大空隙的連續性及密度的評價方法〉
[0129] 對得到的氣體擴散電極基材W如下方式進行截面結構評價。
[0130] 使用得到的氣體擴散電極基材，利用離子銳形成垂直于面的方向的截面。由于1個 截面為約1mm的長度，所W形成5個截面，利用日立制作所制掃描式電子顯微鏡S-4800觀察 截面，調查從形成有微多孔部(A)的那一側的電極基材表面至相反側的電極基材表面附近， 微多孔部(B)連續存在的部分的有無，即微多孔部(B)及大空隙的連續性的有無。W400倍觀 察截面，若有電極基材內部的微多孔部中的最小部分具有10WI1寬度，且具有電極基材的厚 度的3/4W上的厚度的部分，則判斷為有1個連續的微多孔部，評價為"有連續性"。同樣地對 大空隙也進行觀察，確認其連續性。在此，確認的連續的微多孔部(B)的個數及連續的大空 隙的個數分別除W截面的電極基材的長度方向（面內方向）的長度(mm)，算出連續的微多孔 部(B)的密度[個/mm]及連續的大空隙的密度[個/mm]。
[0131] <空隙率的測定方法〉
[0132] 使用得到的氣體擴散電極基材，利用離子銳形成垂直于面的方向的截面。分別對 該截面的微多孔部(A)及微多孔部（B)，使用日立制作所制掃描式電子顯微鏡S-4800，W 10000倍進行放大，通過利用反射電子的攝影進行照相攝影，測量空隙部分的面積，求出空 隙部分的面積相對于觀察面積的比值。此時，將圖像的平均亮度W下的部分判定為空隙，并 進行二值化來識別。分別將計算出該空隙的面積比率的數值作為微多孔部(A)的空隙率及 微多孔部(B)的空隙率。此外，平均亮度如下求出。首先，在圖像解析中制作橫軸表示256階 段的亮度、縱軸表示各亮度的像素數的直方圖。在該直方圖中成為總像素數除W2560所得 的數值W上的像素數的范圍中，W成為范圍的中央值的亮度作為平均亮度。
[0133] <各種厚度的測定〉
[0134] 在W氣體擴散電極基材或電極基材作為測定物的情況下，由測定物隨機選取待測 的10處，利用具有直徑3mm的圓形的尖端徑的端子沿垂直于面的方向加壓至0.15MPa，用測 微計測定單獨的厚度，將10點的單獨的厚度平均，作為測定物的厚度。此外，垂直于面的方 向是指與基材面正交的方向。微多孔部(A)的厚度為由氣體擴散電極基材整體的厚度減去 電極基材的厚度所得的值。
[0135] <各種單位面積重量的測定〉
[0136] 首先，利用精密砰WlOcm見方的正方形形狀測定電極基材的質量[g](Wl)。^該W1 除W0.01所得的數值為電極基材的單位面積重量[g/m2]。
[0137] 接著，同樣地WlOcm見方的正方形形狀測定形成有微多孔部(B)的電極基材的質 量[g] (W2)。將由W2減去W1，再除W0.01所得的數值作為微多孔部(B)的單位面積重量[g/ m2]。
[013引 <疏水劑的烙點的測定〉
[0139] 通過差示掃描熱分析測定疏水劑的烙點。裝置使用電斗3-斗シスッ瓜(株）（SII 社）審化SC6220，在氮氣中W升溫速度2°C/分鐘，使溫度從30°C變化至400°C，觀察此時的吸 放熱峰，將150°C W上的溫度下的吸熱峰作為疏水劑的烙點。
[0140] <表面粗糖度的測定〉
[0141] 使用激光顯微鏡測定電極基材的表面粗糖度。測定裝置使用VK-X100(年一工シス (株)制），W倍率10的物鏡掃描5mm見方的范圍進行測定，再進行面斜率校正后，求出5mm見 方中的算術平均粗糖度(Ra)。對隨機選取的10處進行測定，W各處的算術平均粗糖度的平 均作為表面粗糖度山m]。
[0142] <固體高分子型燃料電池的發電性能評價〉
[0143] 通過依次添加銷擔載碳（田中貴金屬工業(株）制，銷擔載量:50質量％ )1 .OOg、精 制水1. OOg、"Naf ion"(注冊商標）溶液(Aldrich社制"Naf ion"(注冊商標）5.0質量％ ) 8.00g、異丙醇（ナ力ク斗テス夕社制）18.00g，制作催化劑液。
[0144] 接著，在切成7cmX7cm的"十7 口シ"（注冊商標）PTFE帶"TOMBO"(注冊商標） No. 9001((二予7乂（株）制）上，W噴灑方式涂布催化劑液，在室溫下干燥，制作銷量為 0.3mg/cm2的帶催化劑層的PTFE片。接著，用兩片帶催化劑層的PTFE片夾住切成lOcmX 10cm 的固體高分子電解質膜"Nafion"(注冊商標)NRE-211CS(DuPont社制），一邊用平板壓制機 加壓至IjSMPa，一邊Wl3(rC加壓5分鐘，將催化劑層轉印于固體高分子電解質膜。加壓后，將 PTFE片剝離，制作帶催化劑層的固體高分子電解質膜。
[0145] 接著，用切成7cmX7cm的兩片氣體擴散電極基材夾住帶催化劑層的固體高分子電 解質膜，一邊用平板壓制機加壓至lj3MPa，一邊Wl3(rC加壓5分鐘，制作膜電極接合體。此外， 氣體擴散電極基材W具有面狀的微多孔部的面與催化劑層側相接的方式配置。
[0146] 將得到的膜電極接合體裝入燃料電池評價用單電池，測定使電流密度變化時的電 壓。在此，作為隔板，使用槽寬度1.5mm、槽深度1.0mm、肋寬度1. 1mm的一條流路的蛇紋石型 隔板。另外，對陽極側供給加壓到210k化的氨氣，對陰極側供給加壓到140k化的空氣，并進 行評價。此外，氨、空氣均是通過設定為7(TC的增濕瓶進行增濕。另外，氨氣、空氣中的氧氣 的利用率分別設為80%、67%。
[0147] 首先，在運轉溫度40°C、增濕溫度40°C下測定輸出電壓成為0.2V的電流密度，作為 耐溢流性(低溫性能）的指標使用。其次，在增濕溫度80°C、運轉溫度80°C下測定輸出電壓成 為0.2V的電流密度，作為耐干澗性(高溫性能）的指標使用。
[014引（實施例1)
[0149] 根據 < 電極基材的制作〉、<微多孔部(B)的前體的形成〉及<微多孔部(A)的形成〉所 記載的方法，得到氣體擴散電極基材。在此，如表1所示，使用微多孔部(B)可含埋于電極基 材的內部的范圍達厚度100WI1的單位面積重量25g/V的電極基材1，為了形成在垂直于面的 方向連續的微多孔部(B)和空隙，使含埋單位面積重量為電極基材的單位面積重量的0.3 倍。截面結構評價的結果是，可W確認到在電極基材內部在垂直于面的方向連續的微多孔 部(B)和大空隙的結構，使用該氣體擴散電極基材評價發電性能的結果是，如表1所示，相較 于比較例，無耐干澗性的降低，且耐溢流性大幅提高。
[0150] (實施例2)
[0151] 根據 < 電極基材的制作〉、<微多孔部(B)的前體的形成〉及<微多孔部(A)的形成〉所 記載的方法，得到氣體擴散電極基材。在此，如表1所示，作為電極基材，使用厚度100μπι、單 位面積重量25g/m2的電極基材1，使含埋單位面積重量為電極基材的單位面積重量的0.4 倍。截面結構評價的結果是，可W確認到在電極基材內部于垂直于面的方向連續的微多孔 部(B)和大空隙的結構更發達，相較于實施例1連續的微多孔部(B)的密度增加，使用該氣體 擴散電極基材評價發電性能的結果是，如表1所示，耐干澗性提高，耐溢流性大幅提高。
[0152] (實施例3)
[0153] 根據 < 電極基材的制作〉、<微多孔部(B)的前體的形成〉及<微多孔部(A)的形成〉所 記載的方法，得到氣體擴散電極基材。在此，如表1所示，作為電極基材，使用厚度100μπι、單 位面積重量25g/m2的電極基材1，使含埋單位面積重量為電極基材的單位面積重量的0.5 倍。截面結構評價的結果是，可W確認到在電極基材內部于垂直于面的方向連續的微多孔 部(B)和大空隙的結構，使用該氣體擴散電極基材評價發電性能的結果是，如表1所示，雖然 不如實施例2，但相較于比較例，無耐干澗性的降低，且耐溢流性提高。
[0154] (實施例4)
[0155] 除在 < 電極基材的制作〉、<微多孔部(B)的前體的形成〉及<微多孔部(A)的形成〉 中，設定微多孔部(A)的單位面積重量為lOg/m2之外，根據記載的方法，得到氣體擴散電極 基材。在此，如表1所示，作為電極基材，使用厚度100皿、單位面積重量25g/V的電極基材1， 使含埋單位面積重量為電極基材的單位面積重量的0.4倍。另外，微多孔部(A)的厚度為20μ m。截面結構評價的結果是，可W確認到在電極基材內部于垂直于面的方向連續的微多孔部 (B)和大空隙的結構，使用該氣體擴散電極基材評價發電性能的結果是，如表1所示，相較于 比較例，耐干澗性提高，耐溢流性大幅提高。運是因為，將微多孔部(A)的氣體擴散性和水的 排水性獲提高的效果、與在電極基材在垂直于面的方向連續的微多孔部(B)帶來的排水性 和氣體擴散性提高的效果組合，即使在高電流密度區域，氣體擴散電極基材整體也能夠兼 具排水性和氣體擴散性。
[0156] (實施例5)
[0157] 除在 < 電極基材的制作〉、<微多孔部(B)的前體的形成〉及<微多孔部(A)的形成〉 中，設定微多孔部(A)的單位面積重量為30g/m2W外，根據記載的方法，得到氣體擴散電極 基材。在此，如表1所示，作為電極基材，使用厚度100皿、單位面積重量25g/V的電極基材1， 使含埋單位面積重量為電極基材的單位面積重量的0.4倍。另外，微多孔部(A)的厚度為55μ m。截面結構評價的結果是，可W確認到在電極基材內部于垂直面連續的微多孔部(Β)和大 空隙的結構，使用該氣體擴散電極基材評價發電性能的結果是，如表1所示，相較于比較例， 耐干澗性提高，耐溢流性提高。
[015引（實施例6)
[0159] 除在 < 電極基材的制作〉、<微多孔部(B)的前體的形成〉及<微多孔部(A)的形成〉 中，設定微多孔部(A)的單位面積重量為35g/m2W外，根據記載的方法，得到氣體擴散電極 基材。在此，如表1所示，作為電極基材，使用厚度100皿、單位面積重量25g/V的電極基材1， 使含埋單位面積重量為電極基材的單位面積重量的0.4倍。另外，微多孔部(A)的厚度為65μ m。截面結構評價的結果是，可W確認到在電極基材內部于垂直面連續的微多孔部(Β)和大 空隙的結構，使用該氣體擴散電極基材評價發電性能的結果是，如表1所示，相較于比較例 2，雖然耐干澗性提高，但耐溢流性的提高較小。
[0160] (實施例7)
[0161] 根據 < 電極基材的制作〉及<微多孔部(A)的形成〉所記載的方法，對厚度100μπι的電 極基材1涂布表1所示組成的碳涂布液，使燒結后單位面積重量成為lOg/m2后，隨即對電極 基材的一面施加狹縫寬度0.2mm、0.4M化的加壓，從距電極基材5mm的距離送風而施加風壓， W使含浸于電極基材的含浸液產生偏置的方式進行含浸，除此之外，W同樣方法得到氣體 擴散電極基材，且得到表1所示物性值。其結果，使用該氣體擴散電極基材評價發電性能的 結果是，即使與實施例2相比，耐干澗性也提高，耐溢流性極大幅地提高。
[0162] 運認為是，通過加壓的氣流，使在電極基材于垂直于面的方向連續的微多孔部(B) 和大空隙平衡良好地形成，形成容易兼具排水性和氣體擴散性的結構。
[0163] (實施例8)
[0164] 除在 < 電極基材的制作〉、<微多孔部(B)的前體的形成〉及<微多孔部(A)的形成〉中 使用電極基材2W外，根據記載的方法，得到氣體擴散電極基材。在此，如表2所示，作為電極 基材，使用厚度180μπι、單位面積重量45g/m2的電極基材2,使含埋單位面積重量為電極基材 的單位面積重量的0.4倍。截面結構評價的結果是，可W確認到在電極基材內部于垂直于面 的方向連續的微多孔部(B)和大空隙的結構，使用該氣體擴散電極基材評價發電性能的結 果是，如表2所示，相較于比較例，無耐干澗性的降低，且耐溢流性大幅提高。
[01化](實施例9~11)
[0166]除在<微多孔部(B)的前體的形成〉中，對碳涂布液混合縱橫比50的"VGCF"而調成 表2所示的組成W外，與實施例1同樣地，得到氣體擴散電極基材。在此，如表2所示，作為電 極基材，使用厚度100μπι、單位面積重量25g/V的電極基材1，使含埋單位面積重量為電極基 材的單位面積重量的0.4倍。截面結構評價的結果是，可W確認到在電極基材內部于垂直于 面的方向連續的微多孔部(B)與大空隙的結構，使用該氣體擴散電極基材評價發電性能的 結果是，如表2所示，相較于比較例，耐干澗性提高，且耐溢流性大幅提高。認為運是因為，微 多孔部(B)的空隙率比微多孔部(A)大5% W上，排水性提高。特別是，實施例10的高縱橫比 的碳系填料的滲合為最佳，因此，耐溢流性極大幅地提高。
[0167] (實施例12)
[0168] 除在<微多孔部(B)的前體的形成〉中，對碳涂布液混合縱橫比1300的多層碳納米 管（予一方予二一方乂社制）而制成表2所示組成W外，與實施例1同樣地，得到氣體擴散電 極基材。在此，如表2所示，作為電極基材，使用厚度100μπι、單位面積重量25g/V的電極基材 1，使含埋單位面積重量為電極基材的單位面積重量的0.4倍。截面結構評價的結果是，可W 確認到在電極基材內部于垂直于面的方向連續的微多孔部(B)和大空隙的結構，但相較于 實施例9,其結構形成不充分。認為運是因為，碳系填料的縱橫比較大，對電極基材的含浸不 充分。使用該氣體擴散電極基材評價發電性能的結果是，如表2所示，相較于比較例，耐干澗 性提局，且耐溢流性大幅提局。
[0169] (實施例13~15)
[0170] 除在 < 樹脂成分的含浸〉中，控制電極基材的表面和背面的樹脂成分的附著量，并 改變表面和背面的表面粗糖度W外，與實施例1同樣地，得到氣體擴散電極基材。在此，如表 2所示，作為電極基材，使用厚度100μπι、單位面積重量25g/V的電極基材1，使含埋單位面積 重量為電極基材的單位面積重量的0.4倍。截面結構評價的結果是，可W確認到在電極基材 內部于垂直于面的方向連續的微多孔部(B)和大空隙發達的結構，進而確認到在微多孔部 (A)側的微多孔部(B)較多，在相反側確認到空隙較多。使用該氣體擴散電極基材評價發電 性能的結果是，如表2所示，相較于比較例，耐干澗性提高，且耐溢流性大幅提高。特別是，在 實施例14中，由于電極基材的表面和背面的表面粗糖度的差最佳，所W可W獲得最佳的電 極基材的內部結構，因此，發電性能也極大幅地提高。
[0171] (實施例16~19)
[0172] 除在 <微多孔部(B)的前體的形成〉中，作為碳涂布液的疏水劑使用FEP樹脂來替代 PTFE樹脂W外，與實施例1同樣地，得到氣體擴散電極基材。在此，如表2所示，作為電極基 材，使用厚度100μπι、單位面積重量25g/V的電極基材1，使含埋單位面積重量為電極基材的 單位面積重量的0.4倍。截面結構評價的結果是，可W確認到在電極基材內部于垂直于面的 方向連續的微多孔部(B)和大空隙的結構。使用該氣體擴散電極基材評價發電性能的結果 是，如表2所示，相較于比較例，耐干澗性大幅提高，實施例16中，耐溢流性大幅提高。特別 是，在實施例19中，通過組合增大微多孔部(B)的空隙，可W兼具良好的排水性和氣體擴散 性，耐干澗性也大幅提高，耐溢流性極大幅地提高。
[0173] (比較例1~4)
[0174] W<電極基材的制作〉及< 微多孔部〉所記載的方法，得到表3所示的在電極基材的 催化劑側具有面狀微多孔部的氣體擴散電極基材。此時，評價該氣體擴散電極基材的發電 性能的結果是，如表3所示，耐溢流性、耐干澗性不充分。
[0175] 比較例1中，認為耐溢流性、耐干澗性不充分的原因在于，因涂布的微多孔部的前 體的涂布液的粘度較高，在電極基材內部不存在發揮作為微多孔部(B)的功能的部分，在電 極基材內部存在大量空隙而使水滯留，從而氣體擴散性不足。
[0176] 比較例2中，認為耐溢流性、耐干澗性不充分的原因在于，由于含埋于電極基材內 部的微多孔部(B)在涂布后未進行利用氣流的結構控制，而在微多孔部的垂直于面的方向 未形成連續結構，因此，在電極基材內部存在大量空隙而使水滯留，從而氣體擴散性不足。
[0177] 運樣，可知，為了獲得本發明中舉出的在電極基材內部的連續的微多孔部(B)和大 空隙的結構，含埋涂布液的粘度、相對于含埋的電極基材的微多孔部(B)的單位面積重量、 電極基材的厚度不滿足必要的條件時，無法獲得目標性能。
[0178] 另外，比較例3中，認為耐溢流性、耐干澗性不充分的原因在于，由于微多孔部(B) 的單位面積重量超過電極基材的單位面積重量0.55倍，電極基材的空隙的微多孔部的含埋 率提高，氣體擴散性惡化，不易形成連續的空隙，從而排水性也降低。
[0179] 另外，比較例4中，使用電極基材3形成氣體擴散電極層，但因為電極基材較厚，所 W微多孔部（B)不易含埋于電極基材內部，不能形成在垂直于面的方向連續的微多孔部 (B)。因此，認為不能兼具排水性和氣體擴散性，發電性能降低。
[0180] [表 1]
[0181]
[0182][表 2]
[0183]
[0184] [表 3]
[0185]
[0186] 此外，表1~3中，含量W質量份記載。
[0187] 附圖標記說明
[0188] 1:電極基材2:微多孔部(A) 3:微多孔部(B)
[0189] 4:電極基材的厚度5:電極基材的厚度的4分之3
[0190] 6:微多孔部(B)的路徑長7:電極基材的碳纖維
【主權項】
1. 一種氣體擴散電極基材，其用于燃料電池，所述氣體擴散電極基材由電極基材和微 多孔部構成，其中，在電極基材的一面形成有微多孔部A，在電極基材內部的一部分形成有 微多孔部B，且所述氣體擴散電極基材具有以下部分： 從形成有微多孔部A的那一側的電極基材表面至相反側的電極基材表面附近微多孔部 B連續存在的部分；以及 從形成有微多孔部A的那一側的電極基材表面至相反側的電極基材表面空隙連續分布 的部分。2. 根據權利要求1所述的氣體擴散電極基材，其中，在電極基材內部的一部分中含埋有 微多孔部B。3. 根據權利要求1或2所述的氣體擴散電極基材，其中，微多孔部B的單位面積重量在電 極基材單位面積重量的〇. 25~0.55倍的范圍內。4. 根據權利要求1~3中任一項所述的氣體擴散電極基材，其中，微多孔部B含有碳系填 料，且作為所述碳系填料含有縱橫比為30~5000的碳系填料。5. 根據權利要求4所述的氣體擴散電極基材，其中，縱橫比為30~5000的碳系填料為縱 橫比為30~5000的纖維狀碳。6. 根據權利要求1~5中任一項所述的氣體擴散電極基材，其中，在電極基材的截面中， 所述微多孔部B連續存在的部分的密度為1個/mm以上。7. 根據權利要求1~6中任一項所述的氣體擴散電極基材，其中，在電極基材的截面中， 所述空隙連續分布的部分的密度為1個/_以上。8. 根據權利要求1~7中任一項所述的氣體擴散電極基材，其中，微多孔部B以與微多孔 部A連接的形式存在，微多孔部B以從形成有微多孔部A的那一側的電極基材表面至電極基 材的厚度的4分之3以上的深度具有ΙΟμπι以上寬度的方式含埋。9. 根據權利要求1~8中任一項所述的氣體擴散電極基材，其中，微多孔部Α的厚度為10 μπι~60μηι，電極基材的厚度為50μηι~190μηι。10. 根據權利要求1~9中任一項所述的氣體擴散電極基材，其中，相對于電極基材的形 成有微多孔部Α的那一側的表面粗糙度，其相反側的表面粗糙度更大，且它們的差為Ιμπι~5 μηι〇11. 根據權利要求1~1 〇中任一項所述的氣體擴散電極基材，其中，微多孔部Β包含熔點 為200 °C~320 °C的疏水劑。12. 根據權利要求1~11中任一項所述的氣體擴散電極基材，其中，微多孔部B包含疏水 劑和碳系填料，疏水劑相對于碳系填料的質量比率為5質量％~50質量％。13. 根據權利要求1~12中任一項所述的氣體擴散電極基材，其中，微多孔部B的空隙率 為 60%~90%。14. 根據權利要求1~13中任一項所述的氣體擴散電極基材，其中，微多孔部B的空隙率 比微多孔部A的空隙率大5%以上。15. -種膜電極接合體，在電解質膜的兩側具有催化劑層，在所述催化劑層的外側還具 有權利要求1~14中任一項所述的氣體擴散電極基材。16. -種燃料電池，在權利要求15所述的膜電極接合體的兩側具有隔板。
【文檔編號】H01M4/96GK106063008SQ201580009936
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年2月17日
【發明人】谷村寧昭, 宇都宮將道, 釜江俊也
【申請人】東麗株式會社