特開 2020-87813 固体高分子形燃料電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-87813(P2020-87813A)

(43)【公開日】2020年6月4日

(54)【発明の名称】固体高分子形燃料電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/90 20060101AFI20200508BHJP

   H01M 4/86 20060101ALI20200508BHJP

   H01M 4/92 20060101ALI20200508BHJP

   H01M 8/10 20160101ALI20200508BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20200508BHJP

【ＦＩ】

   H01M4/90 M

   H01M4/86 M

   H01M4/92

   H01M8/10 101

   H01M8/04 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2018-223295(P2018-223295)

(22)【出願日】2018年11月29日

(71)【出願人】

【識別番号】518218896

【氏名又は名称】株式会社グラヴィトン

(74)【代理人】

【識別番号】100108442

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 義孝

(72)【発明者】

【氏名】奥山 正己

【テーマコード（参考）】

5H018

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H018AA06

5H018BB01

5H018BB11

5H018BB12

5H018EE02

5H018EE03

5H018EE04

5H018HH01

5H018HH03

5H018HH04

5H018HH05

5H018HH08

5H018HH09

5H126BB06

5H126EE03

5H126EE22

5H127AA06

5H127AC07

5H127BA02

5H127BA42

5H127BA52

5H127BA57

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB37

5H127DC04

5H127DC06

5H127DC07

(57)【要約】      （修正有）

【課題】白金族金属の含有量が少ないにもかかわらず、優れた触媒活性（触媒作用）を示す燃料極及び空気極を有する固体高分子形燃料電池の提供。
【解決手段】固体高分子形燃料電池１０に使用する燃料極及び空気極は、各種の白金族金属から選択された少なくとも１種類の少量の白金族金属と、各種の遷移金属から選択された少なくとも２種類の遷移金属とから形成されている。燃料極及び空気極は、選択された少なくとも１種類の白金族金属を微粉砕した白金族金属微粉体と選択された少なくとも２種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体と所定のバインダーとを均一に混合・分散した金属微粉体混合物に所定の気孔形成材を添加し、気孔形成材を添加した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に成形し、所定面積の薄板状に成形した金属微粉体成形物を脱脂・焼結することで、多数の微細な気孔が形成されたマイクロポーラス構造の薄板状電極である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のセルを有するセルスタックを備え、前記セルが、燃料極及び空気極と、前記燃料極と前記空気極との間に位置する電極接合体膜と、前記燃料極の外側と前記空気極の外側とに位置するセパレータとから形成され、
前記燃料極及び前記空気極が、各種の白金族金属から選択された少なくとも１種類の少量の白金族金属と、各種の遷移金属から選択された少なくとも２種類の遷移金属とから形成され、
前記燃料極及び前記空気極は、前記選択された少なくとも１種類の白金族金属を微粉砕した白金族金属微粉体と前記選択された少なくとも２種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体と所定のバインダーとを均一に混合・分散した金属微粉体混合物に所定の気孔形成材を添加し、前記気孔形成材を添加した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に成形し、前記所定面積の薄板状に成形した金属微粉体成形物を脱脂・焼結することで、多数の微細な気孔が形成されたマイクロポーラス構造の薄板状電極であることを特徴とする固体高分子形燃料電池。

【請求項2】

前記燃料極及び前記空気極では、前記選択された少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、前記各種の遷移金属の中から少なくとも２種類の遷移金属が選択されている請求項１に記載の固体高分子形燃料電池。

【請求項3】

前記燃料極及び前記空気極に形成された気孔の平均径が、１〜１００μｍの範囲にある請求項１又は請求項２に記載の固体高分子形燃料電池。

【請求項4】

前記燃料極の厚み寸法と前記空気極の厚み寸法とが、０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にある請求項１ないし請求項３いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。

【請求項5】

前記白金族金属が、Ｐｔ（白金）であり、前記遷移金属が、Ｎｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とであり、前記燃料極及び前記空気極では、前記Ｎｉの仕事関数と前記Ｆｅの仕事関数との合成仕事関数が前記白金族金属の仕事関数に近似するように、前記Ｐｔの白金族金属微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比と前記Ｎｉの遷移金属微粉体の該金属微粉体混合物の全重量に対する重量比と前記Ｆｅの遷移金属微粉体の該金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とが定められている請求項１ないし請求項４いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。

【請求項6】

前記Ｐｔの白金族金属微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、４〜１０％の範囲、前記Ｎｉの遷移金属微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、４５％〜４８％の範囲、前記Ｆｅの遷移金属微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、４５％〜４８％の範囲にある請求項５に記載の固体高分子形燃料電池。

【請求項7】

前記マイクロポーラス構造の薄板状に成形された前記燃料極及び前記空気極の気孔率が、７０％〜８５％の範囲にある請求項１ないし請求項６いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。

【請求項8】

前記マイクロポーラス構造の薄板に成形された前記燃料極及び前記空気極の密度が、６．０ｇ／ｃｍ^２〜８．０ｇ／ｃｍ^２の範囲にある請求項１ないし請求項７いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。

【請求項9】

前記白金族金属の白金族金属微粉体の粒径と前記遷移金属の遷移金属微粉体の粒径とが、１μｍ〜１００μｍの範囲にある請求項１ないし請求項８いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。

【請求項10】

前記固体高分子形燃料電池では、前記燃料極に供給される水素の雰囲気が相対湿度９５％〜１００％の範囲にあり、前記水素の温度が４５℃〜５５℃の範囲にある請求項１ないし請求項９いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。

【請求項11】

前記固体高分子形燃料電池では、前記燃料極に供給される水素の供給圧力が＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの範囲にある請求項１ないし請求項１０いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のセルを有するセルスタックを備えた固体高分子形燃料電池に関する。

【背景技術】

【0002】

固体高分子電解質膜と、固体高分子電解質膜を両面から挟持するアノード電極及びカソード電極と、液体燃料を収容する燃料容器と、アノード電極とカソード電極との間に設けられる気液分離性多孔質体からなる燃料気化層と、燃料気化層を両面から挟持する有孔固定板とを有し、カソード電極側に配置した有孔固定板の開口率がアノード電極側に配置した有孔固定板の開口率よりも大きい個体高分子形燃料電池が開示されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−２２２１１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記特許文献１に開示の個体高分子形燃料電池のカソード電極及びアノード電極の作成方法は、以下のとおりである。炭素粒子に粒子径が３〜５ｎｍの範囲にある白金微粒子を重量比で５５％担持させた触媒担持炭素微粒子を作り、その触媒担持炭素微粒子１ｇに５重量％ナフィオン溶液を適量加えて攪拌し、カソード電極用の触媒ペーストを作る。カソード電極用の触媒ペーストを基材としてのカーボンペーパー上に８ｍｇ／ｃｍ^２の量で塗布した後、乾燥させて４ｃｍ×４ｃｍのカソード電極を作製する。次に、白金微粒子に替えて粒子径が３〜５ｎｍの範囲にある白金（Ｐｔ）−ルテニウム（Ｒｕ）合金微粒子（Ｒｕの割合は６０ａｔ％）を重量比で５５％担持させた触媒担持炭素微粒子を作り、その触媒担持炭素微粒子１ｇに５重量％ナフィオン溶液を適量加えて攪拌し、アノード電極用の触媒ペーストを作る。アノード電極用の触媒ペーストを基材としてのカーボンペーパー上に８ｍｇ／ｃｍ^２の量で塗布した後、乾燥させて４ｃｍ×４ｃｍのアノード電極を作製する。

【0005】

固体高分子形燃料電池の電極触媒として各種の白金担持カーボンが広く利用されている。しかし、白金は、貴金属であり、その生産量に限りがある希少な金属資源であることから、その使用を抑えることが求められている。さらに、今後の固体高分子形燃料電池の普及に向けて高価な白金の含有量を極力少なくするとともに、少ない量の白金とともに白金以外の金属を使用した電極の開発が求められている。

【0006】

本発明の目的は、白金族金属の含有量を極力少なくすることができ、白金族金属の含有量が少ないにもかかわらず、優れた触媒活性（触媒作用）を有する燃料極及び空気極を備え、その燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる固体高分子形燃料電池を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するための本発明の固体高分子形燃料電池は、複数のセルを有するセルスタックを備え、セルが、燃料極及び空気極と、燃料極と空気極との間に位置する電極接合体膜と、燃料極の外側と空気極の外側とに位置するセパレータとから形成され、燃料極及び空気極が、各種の白金族金属から選択された少なくとも１種類の少量の白金族金属と、各種の遷移金属から選択された少なくとも２種類の遷移金属とから形成され、燃料極及び空気極は、選択された少なくとも１種類の白金族金属を微粉砕した白金族金属微粉体と選択された少なくとも２種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体と所定のバインダーとを均一に混合・分散した金属微粉体混合物に所定の気孔形成材を添加し、気孔形成材を添加した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に成形し、所定面積の薄板状に成形した金属微粉体成形物を脱脂・焼結することで、多数の微細な気孔が形成されたマイクロポーラス構造の薄板状電極であることを特徴とする。

【0008】

本発明の固体高分子形燃料電池の一例として、燃料極及び空気極では、選択された少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中から少なくとも２種類の遷移金属が選択されている。

【0009】

本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例としては、燃料極及び空気極に形成された気孔の平均径が、１〜１００μｍの範囲にある。

【0010】

本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例としては、燃料極の厚み寸法と空気極の厚み寸法とが、０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にある。

【0011】

本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例としては、白金族金属が、Ｐｔ（白金）であり、遷移金属が、Ｎｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とであり、燃料極及び空気極では、Ｎｉの仕事関数とＦｅの仕事関数との合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、Ｐｔの白金族金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とＮｉの遷移金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とＦｅの遷移金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とが定められている。

【0012】

本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例としては、Ｐｔの白金族金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、４〜１０％の範囲、Ｎｉの遷移金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、４５％〜４８％の範囲、Ｆｅの遷移金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、４５％〜４８％の範囲にある。

【0013】

本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例としては、マイクロポーラス構造の薄板状に成形された燃料極及び空気極の気孔率が、７０％〜８５％の範囲にある。

【0014】

本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例としては、マイクロポーラス構造の薄板に成形された燃料極及び空気極の密度が、６．０ｇ／ｃｍ^２〜８．０ｇ／ｃｍ^２の範囲にある。

【0015】

本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例としては、白金族金属の白金族金属微粉体の粒径と遷移金属の遷移金属微粉体の粒径とが、１μｍ〜１００μｍの範囲にある。

【0016】

本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例として、固体高分子形燃料電池では、燃料極に供給される水素の雰囲気が相対湿度９５％〜１００％の範囲にあり、水素の温度が４５℃〜５５℃の範囲にある。

【0017】

本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例として、固体高分子形燃料電池では、燃料極に供給される水素の供給圧力が＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの範囲にある。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る固体高分子形燃料電池によれば、それに使用される燃料極及び空気極が、各種の白金族金属から選択された少なくとも１種類の白金族金属と各種の遷移金属から選択された少なくとも２種類の遷移金属とから形成され、選択された少なくとも１種類の白金族金属を微粉砕した白金族金属微粉体と選択された少なくとも２種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体と所定のバインダーとを均一に混合・分散した金属微粉体混合物に所定の気孔形成材を添加し、気孔形成材を添加した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に成形し、所定面積の薄板状に成形した金属微粉体成形物を脱脂・焼結することで、多数の微細な気孔が形成されたマイクロポーラス構造の薄板状電極であるから、白金族金属以外の遷移金属を使用することで、白金族金属の含有量を極力少なくすることができるとともに、白金族金属の触媒活性を利用するとともに遷移金属の触媒活性を利用した燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。

【0019】

燃料極及び空気極において、選択された少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中から少なくとも２種類の遷移金属が選択されている固体高分子形燃料電池は、合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように各種の遷移金属の中から少なくとも２種類の遷移金属が選択されているから、白金族金属の含有量が少ないにもかかわらず、燃料極及び空気極が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、燃料極及び空気極が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮し、選択された少なくとも２種類の遷移金属を含むとともに優れた触媒活性を有する燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。

【0020】

燃料極及び空気極に形成された気孔の平均径が１〜１００μｍの範囲にある固体高分子形燃料電池は、燃料極及び空気極に形成された気孔の平均径が１〜１００μｍの範囲にあるから、燃料極及び空気極の単位体積当たりに多数の気孔が形成され、燃料極及び空気極の比表面積を大きくすることができ、それら気孔を気体が通流することで気体を燃料極及び空気極の接触面に広範囲に接触させることができ、燃料極及び空気極の触媒作用を最大限に利用することができる。固体高分子形燃料電池は、平均径が１〜１００μｍの範囲の気孔を有するとともに優れた触媒活性を有する燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。

【0021】

燃料極の厚み寸法と空気極の厚み寸法とが０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にある固体高分子形燃料電池は、燃料極及び空気極の厚み寸法を前記範囲にすることで、燃料極及び空気極の電気抵抗を小さくすることができ、燃料極や空気極に電流をスムースに流すことができる。固体高分子形燃料電池は、燃料極及び空気極が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を有するとともに、燃料極及び空気極の電気抵抗が小さく、燃料極及び空気極に電流がスムースに流れるから、優れた触媒活性を有するとともに電位抵抗が小さい燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。

【0022】

白金族金属がＰｔ（白金）であり、遷移金属がＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とであり、Ｎｉの仕事関数とＦｅの仕事関数との合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、Ｐｔの白金族金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とＮｉの遷移金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とＦｅの遷移金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とが定められている固体高分子形燃料電池は、遷移金属の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物の全重量に対するＰｔの白金族金属微粉体の重量比や金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉの遷移金属微粉体の重量比、金属微粉体混合物の全重量に対するＦｅの遷移金属微粉体の重量比が決定されているから、燃料極や空気極が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、燃料極や空気極が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、燃料極や空気極が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、その燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。固体高分子形燃料電池は、燃料極及び空気極がＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とを含み、Ｐｔ（白金）の含有量が少ないから、燃料極や空気極の材料費を低減させることができ、固体高分子形燃料電池を廉価に作ることができるとともに、固体高分子形燃料電池の運転コストを下げることができる。

【0023】

Ｐｔの白金族金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が４〜１０％の範囲、Ｎｉの遷移金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が４５％〜４８％の範囲、Ｆｅの遷移金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が４５％〜４８％の範囲にある固体高分子形燃料電池は、合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とを選択するとともに、金属微粉体混合物の全重量に対するＰｔの白金族金属微粉体の重量比や金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉの遷移金属微粉体の重量比、金属微粉体混合物の全重量に対するＦｅの遷移金属微粉体の重量比を前記範囲にすることで、Ｎｉの遷移金属微粉体とＦｅの遷移金属微粉体との仕事関数の合成仕事関数を白金族金属の仕事関数に近似させることができ、Ｐｔの含有量が少ないにもかかわらず、燃料極や空気極が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、燃料極や空気極が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、その燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。固体高分子形燃料電池は、燃料極及び空気極が前記重量比のＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とを含み、金属微粉体混合物の全重量に対するＰｔ（白金）の重量比が小さく、Ｐｔ（白金）の含有量が少ないから、燃料極や空気極の材料費を低減させることができ、固体高分子形燃料電池を廉価に作ることができるとともに、固体高分子形燃料電池の運転コストを下げることができる。

【0024】

マイクロポーラス構造の薄板状に成形された燃料極及び空気極の気孔率が７０％〜８５％の範囲にある固体高分子形燃料電池は、燃料極及び空気極の気孔率を前記範囲にすることで、燃料極及び空気極が多数の微細な気孔（通路孔）を有する多孔質（気孔の平均径１〜１００μｍのマイクロポーラス構造）に成形され、燃料極及び空気極の比表面積を大きくすることができ、それら気孔を気体が通流しつつ気体を燃料極や空気極のそれら気孔における接触面に広範囲に接触させることが可能となり、燃料極や空気極が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮し、触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有する燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。

【0025】

マイクロポーラス構造の薄板に成形された燃料極及び空気極の密度が６．０ｇ／ｃｍ^２〜８．０ｇ／ｃｍ^２の範囲にある固体高分子形燃料電池は、燃料極及び空気極の密度を前記範囲にすることで、燃料極及び空気極が多数の微細な気孔（通路孔）を有する多孔質（気孔の平均径１〜１００μｍのマイクロポーラス構造）に成形され、燃料極及び空気極の比表面積を大きくすることができ、それら気孔を気体が通流しつつ気体を燃料極や空気極のそれら気孔における接触面に広範囲に接触させることが可能となり、燃料極や空気極が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮し、触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有する燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。

【0026】

白金族金属の白金族金属微粉体の粒径と遷移金属の遷移金属微粉体の粒径とが１μｍ〜１００μｍの範囲にある固体高分子形燃料電池は、白金族金属の白金族金属微粉体や遷移金属の遷移金属微粉体の粒径を前記範囲にすることで、燃料極及び空気極が多数の微細な気孔（通路孔）を有する多孔質（気孔の平均径１〜１００μｍのマイクロポーラス構造）に成形され、燃料極及び空気極の比表面積を大きくすることができ、それら気孔を気体が通流しつつ気体を燃料極や空気極のそれら気孔における接触面に広範囲に接触させることが可能となり、燃料極や空気極が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮し、触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有する燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。

【0027】

燃料極に供給される水素の雰囲気が相対湿度９５％〜１００％の範囲にあり、水素の温度が４５℃〜５５℃の範囲にある固体高分子形燃料電池は、相対湿度９５％〜１００％の雰囲気で燃料極に水素を供給するとともに、４５℃〜５５℃の温度で燃料極に水素を供給することで、燃料極の触媒活性が増加し、燃料電池の起電力が向上し、燃料極や空気極を利用して十分な電気を確実に発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを確実に供給することができる。

【0028】

燃料極に供給される水素の供給圧力が＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの範囲にある固体高分子形燃料電池は、＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの供給圧力で燃料極に水素を供給することで、燃料極の触媒活性が増加し、燃料電池の起電力が向上し、燃料極や空気極を利用して十分な電気を確実に発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを確実に供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】一例として示す固体高分子形燃料電池の斜視図。

【図2】セルスタックを形成するセルの一例を示す分解斜視図。

【図3】セルの側面図。

【図4】一例として示す燃料極及び空気極の斜視図。

【図5】燃料極及び空気極の一例として示す部分拡大正面図。

【図6】固体高分子形燃料電池の発電を説明する図。

【図7】燃料極及び空気極の起電圧試験の結果を示す図。

【図8】燃料極及び空気極のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図。

【図9】固体高分子形燃料電池に使用する燃料極及び空気極の製造方法を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0030】

一例として示す固体高分子形燃料電池１０の斜視図である図１等の添付の図面を参照し、本発明に係る固体高分子形燃料電池の詳細を説明すると、以下のとおりである。なお、図２は、セルスタック１２を形成するセル１１の一例を示す分解斜視図であり、図３は、セル１１の側面図である。図４は、一例として示す燃料極１３及び空気極１４の斜視図であり、図５は、燃料極１３及び空気極１４の一例として示す部分拡大図である。図４では、厚み方向を矢印Ｘで示し、径方向を矢印Ｙで示す。

【0031】

固体高分子形燃料電池１０は、複数のセル１１を有するセルスタック１２（燃料電池スタック）を備え、水素と酸素とを供給することで電気エネルギーを生成する。セルスタック１２では、複数のセル１１（単セル）が一方向へ重なり合って直列に接続されている。セル１１の一例としては、図２に示すように、燃料極１３（アノード）及び空気極１４（カソード）と、燃料極１３及び空気極１４の間に位置（介在）する固体高分子電解質膜１５（電極接合体膜）（スルホン酸基を有するフッ素系イオン交換膜）と、燃料極１３の厚み方向外側に位置するセパレータ１６（バイポーラプレート）と、空気極１４の厚み方向外側に位置するセパレータ１７（バイポーラプレート）とから形成されている。

【0032】

それらセパレータ１６，１７には、反応ガス（水素や酸素等）の供給流路が刻設されている（彫り込まれている）。セル１１では、図３に示すように、燃料極１３や空気極１４、固体高分子電解質膜１５が厚み方向へ重なり合って一体化し、膜/電極接合体１８(Membrane Electrode Assembly, MEA)を構成し、膜/電極接合体１８をそれらセパレータ１６，１７が挟み込んでいる。膜/電極接合体１８では、ホットプレスによって固体高分子電解質膜１５の一方の面に燃料極１３の面が隙間なく密着し、固体高分子電解質膜１５の他方の面に空気極１４の面が隙間なく密着している。固体高分子電解質膜１５は、プロトン導電性があり、電子導電性がない。

【0033】

燃料極１３とセパレータ１６との間には、ガス拡散層１９が形成され、空気極１４とセパレータ１７との間には、ガス拡散層２０が形成されている。燃料極１３とセパレータ１６との間であってガス拡散層２０の上部及び下部には、ガスシール２１が設置されている。空気極１４とセパレータ１７との間であってガス拡散層２０の上部及び下部には、ガスシール２２が設置されている。

【0034】

固体高分子形燃料電池１０（セル１１）に使用する燃料極１３（触媒電極）及び空気極１４（触媒電極）は、前面２３及び後面２４を有するとともに、所定の面積及び所定の厚み寸法Ｌ１を有し、その平面形状が四角形に成形されている。燃料極１３及び空気極１４は、多数の微細な気孔２５（流路）（連続かつ独立通路孔）を有する多孔質（マイクロポーラス構造）の薄板状電極２６（薄板状発泡金属電極）である。気孔２５には、ガス（気体）が通流する。なお、燃料極１３や空気極１４の平面形状に特に制限はなく、四角形の他に、その用途にあわせて円形や楕円形等の他のあらゆる平面形状に成形することができる。

【0035】

燃料極１３及び空気極１４（マイクロポーラス構造の薄板状電極２６）は、粉状に加工された白金族金属３１と、粉状に加工された遷移金属３２の中から選択された少なくとも２種類の遷移金属３２とから形成されている。白金族金属３１としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｂ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）を使用することができる。白金族金属３１には、それらのうちの少なくとも１種類が使用される。遷移金属３２としては、３ｄ遷移金属や４ｄ遷移金属が使用される。３ｄ遷移金属には、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｃｕ（銅）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｚｎ（亜鉛）が使用される。４ｄ遷移金属には、Ｎｂ（ニオブ）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｇ（銀）が使用される。遷移金属３２には、それらのうちの少なくとも２種類が使用される。

【0036】

燃料極１３及び空気極１４では、選択された少なくとも２種類の遷移金属３２の仕事関数（物質から電子を取り出すのに必要なエネルギー）の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、遷移金属３２の中から少なくとも２種類の遷移金属３２が選択されている。白金の仕事関数は、５．６５（ｅＶ）である。Ｔｉの仕事関数は、４．１４（ｅＶ）、Ｃｒの仕事関数は、４．５（ｅＶ）、Ｃｕの仕事関数は、５．１０（ｅＶ）、Ｍｎの仕事関数は、４．１（ｅＶ）、Ｆｅの仕事関数は、４．６７（ｅＶ）、Ｃｏの仕事関数は、５．０（ｅＶ）、Ｎｉの仕事関数は、５．２２（ｅＶ）、Ｚｎの仕事関数は、３．６３（ｅＶ）、Ｎｂの仕事関数は、４．０１（ｅＶ）、Ｍｏの仕事関数は、４．４５（ｅＶ）、Ａｇの仕事関数は、４．３１（ｅＶ）である。

【0037】

燃料極１３及び空気極１４は、白金族金属３１の白金族金属微粉体（微粉状に加工されたＰｔ（白金）、微粉状に加工されたＰｂ（パラジウム）、微粉状に加工されたＲｈ（ロジウム）、微粉状に加工されたＲｕ（ルテニウム）、微粉状に加工されたＩｒ（イリジウム）、微粉状に加工されたＯｓ（オスミウム））と、各種の遷移金属３２から選択された少なくとも２種類のそれら遷移金属３２の遷移金属微粉体（微粉状に加工されたＴｉ（チタン）、微粉状に加工されたＣｒ（クロム）、微粉状に加工されたＣｕ（銅）、微粉状に加工されたＭｎ（マンガン）、微粉状に加工されたＦｅ（鉄）、微粉状に加工されたＣｏ（コバルト）、微粉状に加工されたＮｉ（ニッケル）、微粉状に加工されたＺｎ（亜鉛）、微粉状に加工されたＮｂ（ニオブ）、微粉状に加工されたＭｏ（モリブデン）、微粉状に加工されたＡｇ（銀））と、所定のバインダー３３（紛状の樹脂系バインダー）とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物４１を作り、金属微粉体混合物４１に所定の気孔形成材４０（発泡剤）を添加し（加え）、気孔形成材４０を添加した金属微粉体混合物４１を所定面積の薄板状に成形（押し出し成形又は射出成形）して薄板状の金属微粉体成形物４２を作り、その金属微粉体成形物４２を脱脂及び所定温度で焼結（焼成）することから作られている（図９参照）。

【0038】

燃料極１３及び空気極１４では、選択された２種類の遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、白金族金属３１の白金族金属微粉体の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比が決定され、それら遷移金属３２の遷移金属微粉体の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比が決定されている。

【0039】

具体的には、白金族金属３１の白金族金属微粉体の金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対する重量比が４％〜１０％の範囲、好ましくは、６％〜８％の範囲にあり、選択された遷移金属３２のうちの１種類の遷移金属微粉体の金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対する重量比が４５％〜４８％の範囲にあり、選択された遷移金属３２のうちの他の１種類の遷移金属微粉体の金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対する重量比が４５％〜４８％の範囲にある。

【0040】

白金族金属３１の白金族金属微粉体の重量比、選択された１種類の遷移金属３２の遷移金属微粉体の重量比、選択された他の１種類の遷移金属３２の遷移金属微粉体の重量比が前記範囲外になると、それら遷移金属３２の遷移金属微粉体の合成仕事関数を白金族金属の仕事関数に近似させることができないとともに、金属微粉体混合物４１を成形した金属微粉体成形物４２を脱脂・焼結（焼成）して作られた電極１０が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができない。

【0041】

固体高分子形燃料電池１７は、白金族金属３１の微粉体の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比や選択された１種類の遷移金属３２の微粉体の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比、選択された他の１種類の遷移金属３２の微粉体の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比を前記範囲にすることで、選択された少なくとも２種類の遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似させることができ、燃料極１３及び空気極１４が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、燃料極１３や空気極１４が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、燃料極１３や空気極１４が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、燃料極１３や空気極１４を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池１７に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを供給することができる。

【0042】

燃料極１３及び空気極１４には、径が異なる多数の微細な気孔２５（流路）（連続かつ独立通路孔）が形成されている。燃料極１３及び空気極１４は、多数の微細な気孔２５が形成されているから、その比表面積が大きい。それら気孔２５は、燃料極１３及び空気極１４の前面２３に開口する複数の通流口２７と、燃料極１３及び空気極１４の後面２４に開口する複数の通流口２７とを有し、燃料極１３及び空気極１４の前面２３から後面２４に向かって燃料極１３や空気極１４をその厚み方向に貫通している。

【0043】

それら気孔２５は、燃料極１３及び空気極１４の前面２３と後面２４との間において燃料極１３や空気極１４の厚み方向へ不規則に曲折しながら延びているとともに、燃料極１３及び空気極１４の外周縁２８から中心に向かって燃料極１３及び空気極１４の径方向へ不規則に曲折しながら延びている。径方向へ隣接して厚み方向へ曲折して延びるそれら気孔２５（流路）（連続かつ独立通路孔）は、径方向において部分的につながり、一方の気孔２５と他方の気孔２５とが互いに連通している。厚み方向へ隣接して径方向へ曲折して延びるそれら気孔２５（流路）（連続かつ独立通路孔）は、厚み方向において部分的につながり、一方の気孔２５と他方の気孔２５とが互いに連通している。

【0044】

それら気孔２５（通路孔）の開口面積（開口径）は、厚み方向に向かって一様ではなく、厚み方向に向かって不規則に変化しているとともに、径方向に向かって一様ではなく、径方向に向かって不規則に変化している。それら気孔２５は、その開口面積（開口径）が大きくなったり、小さくなったりしながら厚み方向と径方向とへ不規則に開口している。また、燃料極１３及び空気極１４の前面２３に開口する通流口２７と後面２４に開口する通流口２７とは、その開口面積（開口径）が一様ではなく、その面積がすべて相違している。そそれら気孔１３（通路孔）の平均径（平均開口径）や前後面２３，２４の通流口２７の開口径（平均開口径）は、１μｍ〜１００μｍの範囲にある。

【0045】

固体高分子形燃料電池１７は、それに使用する燃料極１３及び空気極１４に厚み方向や径方向へ不規則に曲折しながら延びる複数の気孔２５（連続かつ独立通路孔）が形成され、その気孔の平均径が１〜１００μｍの範囲にあるから、燃料極１３や空気極１４の単位体積当たりに多数の気孔２５が形成され、燃料極１３や空気極１４の比表面積が大きく、それら気孔２５をガス（気体）が通流しつつガス（気体）を燃料極１３及び空気極１４のそれら気孔２５における接触面に広範囲に接触させることができ、燃料極１３や空気極１４の触媒活性（触媒作用）を有効かつ最大限に利用することができる。

【0046】

燃料極１３及び空気極１４（マイクロポーラス構造の薄板状電極２６）は、その厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある。燃料極１３及び空気極１４の厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ（０．０５ｍｍ）未満では、その強度が低下し、衝撃が加えられたときに燃料極１３や空気極１４が容易に破損又は損壊し、その形状を維持することができない場合がある。燃料極１３及び空気極１４の厚み寸法Ｌ１が１．５ｍｍ（１．０ｍｍ）を超過すると、燃料極１３や空気極１４の電気抵抗が大きくなり、燃料極１３及び空気極１４に電流がスムースに流れず、燃料極１３や空気極１４が固体高分子形燃料電池１７に使用されたときに燃料電池１７において十分な電気を発電することができず、燃料電池１７に接続された負荷２９に十分な電気エネルギーを供給することができない。

【0047】

固体高分子形燃料電池１７は、それに使用する燃料極１３及び空気極１４の厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にあるから、燃料極１３及び空気極１４が高い強度を有してその形状を維持することができ、燃料極１３や空気極１４に衝撃が加えられたときの燃料極１３や空気極１４の破損や損壊を防ぐことができる。更に、燃料極１３及び空気極１４の電気抵抗を小さくすることができ、燃料極１３や空気極１４に電流がスムースに流れ、燃料極１３及び空気極１４が固体高分子形燃料電池１７に使用されたときに燃料電池１７において十分な電気を発電することができ、燃料電池１７に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを供給することができる。

【0048】

燃料極１３及び空気極１４（マイクロポーラス構造の薄板状電極２６）は、その気孔率が７０％〜８５％の範囲にある。燃料極１３及び空気極１４の気孔率が７０％未満では、燃料極１３及び空気極１４に多数の微細な気孔２５（連続かつ独立通路孔）が形成されず、燃料極１３及び空気極１４の比表面積を大きくすることができない。燃料極１３及び空気極１４の気孔率が９０％を超過すると、気孔２５（連続かつ独立通路孔）の開口面積（開口径）や前後面２３，２４の通流口２７の開口面積（開口径）が必要以上に大きくなり、燃料極１３及び空気極１４の強度が低下し、衝撃が加えられたときに燃料極１３や空気極１４が容易に破損又は損壊し、その形状を維持することができない場合があるとともに、燃料極１３及び空気極１４の触媒作用が低下し、触媒活性を発揮することができない。

【0049】

固体高分子形燃料電池１７は、それに使用する燃料極１３及び空気極１４の気孔率が前記範囲にあるから、燃料極１３及び空気極１４が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な気孔２５（平均径が１〜１００μｍの範囲の気孔２５）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面２３，２４の通流口２７（平均径が１〜１００μｍの範囲の通流口２７）を有する多孔質（マイクロポーラス構造）に成形され、燃料極１３や空気極１４の比表面積を大きくすることができ、それら気孔２５をガス（気体）が通流しつつガス（気体）を燃料極１３や空気極１４のそれら気孔２５における接触面に広範囲に接触させることができることができるとともに、燃料極１３及び空気極１４の触媒活性（触媒作用）を有効かつ最大限に利用することができる。更に、燃料極１３及び空気極１４の触媒作用が向上し、燃料極１３及び空気極１４に優れた触媒活性を発揮させることができ、燃料極１３及び空気極１４が固体高分子形燃料電池１７に使用されたときに燃料電池１７において十分な電気を発電することができ、燃料電池１７に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを供給することができる。

【0050】

燃料極１３及び空気極１４（マイクロポーラス構造の薄板状電極２６）は、その密度が６．０ｇ／ｃｍ^２〜８．０ｇ／ｃｍ^２の範囲、好ましくは、６．５ｇ／ｃｍ^２〜７．５ｇ／ｃｍ^２の範囲にある。燃料極１３及び空気極１４の密度が６．０ｇ／ｃｍ^２（６．５ｇ／ｃｍ^２）未満では、燃料極１３や空気極１４の強度が低下し、衝撃が加えられたときに燃料極１３や空気極１４が容易に破損または損壊し、その形状を維持することができない場合があるとともに、燃料極１３及び空気極１４の触媒作用が低下し、触媒活性を発揮することができない。燃料極１３及び空気極１４の密度が８．０ｇ／ｃｍ^２（７．５ｇ／ｃｍ^２）を超過すると、燃料極１３や空気極１４に多数の微細な気孔２５や多数の微細な通流口２７が形成されず、燃料極１３や空気極１４の比表面積を大きくすることができず、燃料極１３や空気極１４の触媒活性（触媒作用）を有効に利用することができない。

【0051】

固体高分子形燃料電池１７は、それに使用する燃料極１３及び空気極１４の密度が前記範囲にあるから、燃料極１３や空気極１４が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な気孔２５（通路孔）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面２３，２４の通流口２７を有する多孔質（マイクロポーラス構造）に成形され、燃料極１３や空気極１４の比表面積を大きくすることができ、それら流路２５をガス（気体）が通流しつつガス（気体）を燃料極１３及び空気極１４のそれら流路２５における接触面に広く接触させることができ、燃料極１３や空気極１４の触媒活性（触媒作用）を有効かつ最大限に利用することができる。更に、燃料極１３や空気極１４の触媒作用が向上し、燃料極１３や空気極１４に優れた触媒活性を発揮させることができる。

【0052】

固体高分子形燃料電池１７は、それに使用する燃料極１３及び空気極１４の密度を前記範囲にすることで、燃料極１３及び空気極１４が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な気孔２５（通路孔）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面２３，２４の通流口２７を有する多孔質（マイクロポーラス構造）に成形され、燃料極１３及び空気極１４の比表面積を大きくすることができ、それら流路２５をガス（気体）が通流しつつガス（気体）を燃料極１３や空気極１４のそれら流路２５における接触面に広範囲に接触させることが可能となり、燃料極１３や空気極１４が白金族金属を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮し、燃料極１３及び空気極１４を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池１７に接続された負荷２９に十分な電気エネルギーを供給することができる。

【0053】

Ｐｔの微粉体（粉状に加工されたＰｔ）、Ｐｂの微粉状（粉状に加工されたＰｂ）、Ｒｈの微粉状（粉状に加工されたＲｈ）、Ｒｕの微粉状（粉状に加工されたＲｕ）、Ｉｒの微粉状（粉状に加工されたＩｒ）、Ｏｓの微粉状（粉状に加工されたＯｓ）、Ｔｉの微粉体（粉状に加工されたＴｉ）、Ｃｒの微粉体（粉状に加工されたＣｒ）、Ｍｎの微粉体（粉状に加工されたＭｎ）、Ｆｅの微粉体（粉状に加工されたＦｅ）、Ｃｏの微粉体（粉状に加工されたＣｏ）、Ｎｉの微粉体（粉状に加工されたＮｉ）、Ｚｎの微粉体（粉状に加工されたＺｎ）、Ｎｂの微粉体（粉状に加工されたＮｂ）、Ｍｏの微粉体（粉状に加工されたＭｏ）、Ａｇの微粉体（粉状に加工されたＡｇ）、Ｃｕの微粉体（粉状に加工されたＣｕ）の粒径は、１μｍ〜１００μｍの範囲にある。

【0054】

それら白金族金属３１の白金族金属微粉体の粒径やそれら遷移金属３２の遷移金属微粉体が１μｍ未満では、それら金属の微粉体によって気孔２５（通路孔）が塞がれ、燃料極１３及び空気極１４に多数の微細な気孔２５を形成することができず、燃料極１３や空気極１４の比表面積を大きくすることができないとともに、燃料極１３及び空気極１４の触媒作用が低下し、燃料極１３や空気極１４の触媒活性（触媒作用）を有効に利用することができない。それら白金族金属３１の白金族金属微粉体の粒径やそれら遷移金属３２の遷移金属微粉体の粒径が１００μｍを超過すると、気孔２５（通路孔）の開口面積（開口径）や前後面２３，２４の通流口２７の開口面積（開口径）が必要以上に大きくなり、燃料極１３及び空気極１４に多数の微細な気孔２５を形成することができず、燃料極１３や空気極１４の比表面積を大きくすることができないとともに、燃料極１３及び空気極１４の触媒作用が低下し、燃料極１３や空気極１４の触媒活性（触媒作用）を有効に利用することができない。

【0055】

固体高分子形燃料電池１７は、燃料極１３及び空気極１４を形成する白金族金属３１の白金族金属微粉体の粒径や遷移金属３２の遷移金属微粉体の粒径が前記範囲にあるから、燃料極１３や空気極１４が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な気孔２５（平均径が１〜１００μｍの範囲の気孔２５）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面２３，２４の通流口２７（平均径が１〜１００μｍの範囲の通流口２７）を有する多孔質（マイクロポーラス構造）に成形され、燃料極１３や空気極１４の比表面積を大きくすることができ、それら気孔２５をガス（気体）が通流しつつガス（気体）を燃料極１３や空気極１４のそれら気孔２５における接触面に広く接触させることができるとともに、燃料極１３や空気極１４の触媒活性（触媒作用）を有効かつ最大限に利用することができる。更に、燃料極１３及び空気極１４の触媒作用が向上し、燃料極１３及び空気極１４に優れた触媒活性を発揮させることができ、燃料極１３及び空気極１４が固体高分子形燃料電池１７に使用されたときに燃料電池１７において十分な電気を発電することができ、燃料電池１７に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを供給することができる。

【0056】

燃料極１３及び空気極１４（マイクロポーラス構造の薄板状電極２６）に使用する白金族金属３１や遷移金属３２の具体例としては、図９に示すように、粉状に加工されたＰｔ３４（白金）の白金族金属微粉体３８（粒径：１μｍ〜１００μｍ）と、粉状に加工されたＮｉ３５（ニッケル）の遷移金属微粉体３９（粒径：１μｍ〜１００μｍ）と、粉状に加工されたＦｅ３６（鉄）の遷移金属微粉体４０（粒径：１μｍ〜１００μｍ）とを原料としている。

【0057】

燃料極１３及び空気極１４は、Ｐｔ３４やＮｉ３５、Ｆｅ３６の微粉体３７〜３８と所定のバインダー３３とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物４１を作り、金属微粉体混合物４１に気孔形成材４０（発泡剤）を添加し、気孔形成材４０を添加した金属微粉体混合物４１を所定面積の薄板状に成形（押し出し成形又は射出成形）して金属微粉体成形物４２を作り、その金属微粉体成形物４２を脱脂するとともに所定温度で焼結（焼成）することで、多数の微細な気孔２５（平均径が１〜１００μｍの範囲の気孔２５）が形成されたマイクロポーラス構造かつ薄板状の電極（燃料極１３及び空気極１４）に成形される。

【0058】

燃料極１３及び空気極１４では、Ｎｉ３５の仕事関数とＦｅ３６の仕事関数との合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、Ｐｔ３４の白金族金属微粉体３７の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比、Ｎｉ３５の遷移金属微粉体３８の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比、Ｆｅ３６の遷移金属微粉体３９の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比が決定されている。

【0059】

金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対するＰｔ３４（白金族金属３１）の白金族金属微粉体３７の重量比は、４％〜１０％の範囲、好ましくは、５％〜８％の範囲であり、金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対するＮｉ３５（遷移金属３２）の遷移金属微粉体３８の重量比は、４５％〜４８％の範囲である。金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対するＦｅ３６（遷移金属３２）の遷移金属微粉体３９の重量比は、４５〜４８％の範囲である。

【0060】

Ｐｔ３４の微粉体３７の重量比、Ｎｉ３５の微粉体３８の重量比、Ｆｅ３６の微粉体３９の重量比が前記範囲外になると、Ｎｉ３５の微粉体３８とＦｅ３６の微粉体３９との合成仕事関数を白金族金属の仕事関数に近似させることができないとともに、金属微粉体混合物４１を成形した金属微粉体成形物４２を脱脂・焼結して作られた燃料極１３及び空気極１４が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができない。

【0061】

固体高分子形燃料電池１７は、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＰｔ３４の微粉体３７の重量比やＮｉ３５の微粉体３８の重量比、Ｆｅ３６の微粉体３９の重量比を前記範囲にすることで、Ｎｉ３５の微粉体３８とＦｅ３６の微粉体３９との仕事関数の合成仕事関数を白金族金属の仕事関数に近似させることができ、燃料極１３及び空気極１４が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、燃料極１３や空気極１４が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、燃料極１３や空気極１４が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、燃料極１３や空気極１４を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池１７に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを供給することができる。

【0062】

図６は、固体高分子形燃料電池１０の発電を説明する図であり、図７は、燃料極１３及び空気極１４の起電圧試験の結果を示す図である。図８は、燃料極１３及び空気極１４のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図である。固体高分子形燃料電池１０では、図６に示すように、燃料極１３（電極）に水素（燃料）が供給され、空気極１４（電極）に空気（酸素）が供給される。

【0063】

燃料極１３に供給される水素（燃料）の雰囲気（燃料の相対湿度）は、相対湿度９５％〜１００％の範囲、好ましくは、１００％であり、水素の温度は、４５℃〜５５℃の範囲、好ましくは、４９℃〜５１℃の範囲にある。燃料極１３に供給される水素には、燃料極１３に供給される前に蒸気発生器（図示せず）から蒸気が供給され、その雰囲（燃料の相対湿度）が９５％〜１００％（好ましくは、１００％）に上昇するとともに、その温度が４５℃〜５５℃（好ましくは、４９℃〜５１℃）に上昇する。

【0064】

燃料極１３に供給される水素の供給圧力及び空気極１４に供給される空気の供給圧力は、＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの範囲、好ましくは、＋０．０７ＭＰａである。固体高分子形燃料電池１０では、燃料極１３に供給する水素及び空気極１４に供給する空気を（給気）圧送する給気ポンプ（図示せず）が設置され、給気ポンプによって燃料極１３に供給される水素の供給圧力が＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの範囲、好ましくは、＋０．０７ＭＰａに昇圧されるとともに、給気ポンプによって空気極１４に供給する空気の供給圧力が＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの範囲、好ましくは、＋０．０７ＭＰａに昇圧される。

【0065】

燃料極１３（電極）では、水素がＨ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ⁻の反応（触媒作用）によってプロトン（水素イオン、Ｈ^＋）と電子とに分解される。その後、プロトンが固体高分子電解質膜１５内を通って空気極１４へ移動し、電子が導線２９内を通って空気極１４へ移動する。固体高分子電解質膜１５には、燃料極１３で生成されたプロトンが通流する。空気極１４（電極）では、固体高分子電解質膜１５から移動したプロトンと導線２９を移動した電子とが空気中の酸素と反応し、４Ｈ^＋＋Ｏ_２＋４ｅ→２Ｈ_２Ｏの反応によって水が生成される。

【0066】

燃料極１３及び空気極１４は、白金族金属３１の微粉体を含み、更に、遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、遷移金属３２の中から少なくとも２種類の遷移金属３２が選択され、選択された遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、白金族金属３１の金属微粉体混合物４３の全重量に対する重量比が決定され、選択された遷移金属３２の微粉体の金属微粉体混合物４３の全重量に対する重量比が決定されているから、燃料極１３及び空気極１４が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を示し、水素がプロトンと電子とに効率よく分解される。

【0067】

具体例として示した燃料極１３及び空気極１４は、Ｐｔ３４の微粉体３７を含み、更に、仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、Ｎｉ３５とＦｅ３６とが選択され、選択されたＮｉ３５とＦｅ３６との仕事関数の合計仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＰｔ３４の微粉体３７の重量比が決定され、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＮｉ３５の微粉体３８の重量比と金属微粉体混合物４１の全重量に対するＦｅ３６の微粉体３９の重量比とが決定されているから、燃料極１３や空気極１４が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を示し、水素がプロトンと電子とに効率よく分解される。

【0068】

起電圧試験では、水素ガスを注入してから１５分の間、燃料極１３と空気極１４との間の電圧（Ｖ）を測定した。図７の起電圧試験の結果を示す図では、横軸に測定時間（ｍｉｎ）を表し、縦軸に燃料極１３と空気極１３との間の電圧（Ｖ）を表す。燃料極１３及び空気極１４を使用した固体高分子形燃料電池１０では、図７に示すように、電極間の電圧が１．０７（Ｖ）〜１．０８８（Ｖ）であった。

【0069】

Ｉ−Ｖ特性試験では、燃料極１３と空気極１４との間に負荷３０を接続し、電圧と電流との関係を測定した。図８のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図では、横軸に電流（Ａ）を表し、縦軸に電圧（Ｖ）を表す。燃料極１３及び空気極１４を使用した固体高分子形燃料電池１０では、図８に示すように、緩やかな電圧降下が認められた。図７の起電圧試験の結果や図８のＩ−Ｖ特性試験の結果に示すように、燃料極１３及び空気極１３が電子を放出させて水素イオンとなる反応を促進させる優れた触媒作用を有するとともに、優れた酸素還元機能（触媒作用）を有することが確認された。

【0070】

固体高分子形燃料電池１０は、それに使用される燃料極１３及び空気極１４が白金族金属３１の微粉体と所定の遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように選択された少なくとも２種類の遷移金属３２の微粉体と所定のバインダー３３（紛状の樹脂系バインダー）とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物４１を作り、金属微粉体混合物４１に所定の気孔形成材４０（発泡剤）を添加し（加え）、気孔形成材４０を添加した金属微粉体混合物４１を所定面積の薄板状に成形（押し出し成形又は射出成形）して薄板状の金属微粉体成形物４２を作り、その金属微粉体成形物４２を脱脂及び所定温度で焼結（焼成）することから作られて多数の微細な気孔２５や通流口２７を有するマイクロポーラス構造の薄板状電極２６であり、選択された遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、白金族金属３１の微粉体の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比が決定され、選択された遷移金属３２の微粉体の金属微粉体混合物４１の全重量に対する重量比が決定されているから、燃料極１３や空気極１４が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、燃料極１３や空気極１４が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、燃料極１３や空気極１４が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、その燃料極１３及び空気極１４を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池１０に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを供給することができる。

【0071】

また、白金族金属３１としてＰｔ３４（白金）を原料とし、遷移金属３２としてＮｉ３５（ニッケル）とＦｅ３６（鉄）とを原料とした燃料極１３及び空気極１４を使用した固体高分子形燃料電池１０は、遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、Ｎｉ３５とＦｅ３６が選択され、選択されたＮｉ３５とＦｅ３６との仕事関数の合計仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＰｔ３４の微粉体３７の重量比が決定され、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＮｉ３５の微粉体３８の重量比と金属微粉体混合物４１の全重量に対するＦｅ３６の微粉体３９の重量比とが決定されているから、燃料極１３や空気極１４が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、燃料極１３や空気極１４が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、燃料極１３や空気極１４が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、その燃料極１３及び空気極１４を使用して十分な電気を発電することができ、燃料電池１０に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを供給することができる。

【0072】

固体高分子形燃料電池１０は、燃料極１３及び空気極１４が各種の遷移金属３２から選択された廉価な遷移金属３２（たとえば、Ｎｉ３５、Ｆｅ３６）を含み、金属微粉体混合物４１の全重量に対するそれら遷移金属３２の微粉体の重量比（Ｎｉ３５の微粉体３９の重量比、Ｆｅ３６の微粉体４０の重量比）が前記範囲にあり、金属微粉体混合物４１の全重量に対する白金族金属３１の微粉体の重量比（Ｐｔ３４の微粉体３７の重量比）が前記範囲にあり、高価な白金族金属３１（Ｐｔ３４）の含有量が少ないから、燃料極１３や空気極１４の材料費を低減させることができ、固体高分子形燃料電池１０を廉価に作ることができるとともに、固体高分子形燃料電池１０の運転コストを下げることができる。

【0073】

固体高分子形燃料電池１０は、相対湿度９５％〜１００％の雰囲気の水素（燃料）を燃料極１３に供給し、４５℃〜５５℃の温度の水素を燃料極１３に供給し、＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの供給圧力で燃料極１３に水素を供給するとともに＋０．０６ＭＰａ〜＋０．０８ＭＰａの供給圧力で空気極１４に空気（酸素）を供給することで、燃料極１３や空気極１４の触媒活性が増加し、燃料電池１０の起電力が向上し、非白金の燃料極１３や空気極１４を使用して十分な電気を確実に発電することができ、燃料電池１０に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを確実に供給することができる。

【0074】

図９は、固体高分子形燃料電池１０に使用する燃料極１３及び空気極１４の製造方法を説明する図である。燃料極１３及び空気極１４は、図９に示すように、金属選択工程Ｓ１、金属微粉体作成工程Ｓ２、微粉体重量比決定工程Ｓ３、金属微粉体混合物作成工程Ｓ４、金属微粉体成形物作成工程Ｓ５、マイクロポーラス構造薄板電極作成工程Ｓ６を有する電極製造方法によって製造される。電極製造方法では、白金族金属３１と少なくとも２種類の遷移金属３２とを原料として固体高分子形燃料電池１０に使用する燃料極１３及び空気極１４を製造する。

【0075】

金属選択工程Ｓ１では、各種の白金族金属３１の中から少なくとも１種類の白金族金属３１（白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｂ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ））を選択し、各種の遷移金属３２から選択する少なくとも２種類の遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属３２の中から少なくとも２種類の遷移金属３２（Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｇ（銀））を選択する。なお、燃料極１３及び空気極１４に使用する白金族金属３１としてＰｔ３４（白金）が選択され、燃料極１３及び空気極１４に使用する遷移金属３２としてＮｉ３５（ニッケル）、Ｆｅ３６（鉄）が選択されたものとする。

【0076】

金属微粉体作成工程Ｓ２では、微粉砕機によって白金３４（Ｐｔ）を１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１μｍ〜１００μｍのＰｔ３４の白金族金属微粉体３７を作り、微粉砕機によってＮｉ３５（ニッケル）を１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１μｍ〜１００μｍのＮｉ３５の遷移金属微粉体３８を作るとともに、微粉砕機によってＦｅ３６（鉄）を１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１μｍ〜１００μｍのＦｅ３６の遷移金属微粉体３９を作る。

【0077】

電極製造方法は、Ｐｔ３４（白金族金属３１）やＮｉ３５（遷移金属３２）、Ｆｅ３６（遷移金属３２）を１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕することで、多数の微細な気孔２５（通路孔）を有する多孔質に成形されて比表面積が大きいマイクロポーラス構造かつ薄板状の燃料極１３や空気極１４を作ることができ、それら気孔２５をガス（気体）が通流しつつ気体を燃料極１３や空気極１４のそれら気孔２５における接触面に広範囲に接触させることが可能な燃料極１３及び空気極１４を作ることができる。

【0078】

微粉体重量比決定工程Ｓ３では、金属微粉体作成工程Ｓ２によって作られたＮｉ３５の微粉体３８とＦｅ３６の微粉体３９との仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＰｔ３４の微粉体３７の重量比を決定し、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＮｉ３５の微粉体３８の重量比を決定するとともに、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＦｅ３６の微粉体３９の重量比を決定する。

【0079】

微粉体重量比決定工程Ｓ３では、金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対するＰｔ３４（白金族金属３１）の微粉体３７の重量比を４％〜１０％の範囲、好ましくは、５％〜８％の範囲で決定する。微粉体重量比決定工程Ｓ３では、金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対するＮｉ３５（遷移金属３２）の微粉体３８の重量比を４５％〜４８％の範囲で決定し、金属微粉体混合物４１の全重量（１００％）に対するＦｅ３６（遷移金属３２）の微粉体３９の重量比を４５％〜４８％の範囲で決定する。

【0080】

電極製造方法は、合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように遷移金属３２のＮｉ３５（ニッケル）とＦｅ３６（鉄）とを選択するとともに、合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＰｔ３４の微粉体３８の重量比や金属微粉体混合物４１の全重量に対するＮｉ３５の微粉体３９の重量比、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＦｅ３６の微粉体３９の重量比を前記範囲において決定することで、Ｎｉ３５の微粉体３８とＦｅ３６の微粉体３９との仕事関数の合成仕事関数を白金族金属の仕事関数に近似させることができ、白金族金属３１（Ｐｔ３４）の含有量が少ないにもかかわらず、白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、優れた触媒活性（触媒作用）を有して触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な白金族金属少含有の燃料極１３及び空気極１４を作ることができる。

【0081】

電極製造方法は、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＮｉ３５（遷移金属３２）の微粉体３８の重量比や金属微粉体混合物４１の全重量に対するＦｅ３６（遷移金属３２）の微粉体３９の重量比が前記範囲にあり、金属微粉体混合物４１の全重量に対するＰｔ３４（白金族金属３１）の微粉体３７の重量比が前記範囲にあるから、高価な白金族金属３１（Ｐｔ３４）の含有量が少なく、燃料極１３及び空気極１４を廉価に作ることができる。

【0082】

金属微粉体混合物作成工程Ｓ４では、微粉体重量比決定工程Ｓ３によって決定した重量比のＰｔ３４の微粉体３７と微粉体重量比決定工程Ｓ３によって決定した重量比のＮｉ３５の微粉体３８と微粉体重量比決定工程Ｓ３によって決定した重量比のＦｅ３６の微粉体３９とバインダー３３（粉状の樹脂系バインダー）とを混合機に投入し、混合機によってＰｔ３４の微粉体３７、Ｎｉ３５の微粉体３８、Ｆｅ３６の微粉体３９、バインダー３３を攪拌・混合し、Ｐｔ３４の微粉体３７、Ｎｉ３５の微粉体３８、Ｆｅ３６の微粉体３９、バインダー３３が均一に混合・分散した金属微粉体混合物４１（発泡金属成形材）を作る。次に、金属微粉体混合物４１に所定量の気孔形成材４２（粉体の発泡剤）を添加する。所定量の気孔形成材４２を混合機又は攪拌機に投入し、混合機又は攪拌機によって金属微粉体混合物４１に気孔形成材４２を均一に混合・分散させた金属微粉体混合物４１（発泡金属成形材料）を作る。気孔形成材４２（粉体の発泡剤）の添加量によって燃料極１３及び空気極１４に形成される気孔２５の平均径や気孔率が決まる。

【0083】

金属微粉体成形物作成工程Ｓ５では、金属微粉体混合物作成工程Ｓ４によって作られた金属微粉体混合物４１（発泡金属成形材料）を射出成形機（図示せず）や押出成形機（図示せず）に投入し、金属微粉体混合物４１を射出成形機によって射出成形（金属粉末射出成形）し、又は、金属微粉体混合物４１を押出成形機によって押し出し成形（金属粉末押出成形）し、金属微粉体混合物４１を所定面積の薄板状（厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲）に成形した金属微粉体成形物４２（発泡金属成形物）を作る。

【0084】

マイクロポーラス構造薄板電極作成工程Ｓ６では、金属微粉体成形物作成工程Ｓ５の金属粉末射出成形や金属粉末押出成形によって作られた金属微粉体成形物４２（発泡金属成形物）を脱脂し、脱脂した金属微粉体成形物４２を焼成炉（燃焼炉、電気炉等）に投入し、金属微粉体成形物４２を焼成炉において所定温度で所定時間焼結（焼成）して多数の微細な気孔２５（通路孔）を形成したマイクロポーラス構造かつ薄板状（厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲）の燃料極１３及び空気極１４を作る。

【0085】

焼結温度は、９００℃〜１４００℃である。焼結（焼成）時間は、２時間〜６時間である。マイクロポーラス構造薄板電極作成工程Ｓ６では、所定面積の薄板状に成形した金属微粉体成形物４２の焼結時において、金属微粉体成形物４２の内部において気孔形成材４０（粉体の発泡剤）が発泡した後、気孔形成材４０が金属微粉体成形物４２の内部から消失し、多数の微細な気孔２５（流路）（連続かつ独立通路孔）が形成されたマイクロポーラス構造かつ薄板状の燃料極１３及び空気極１４が製造される。

【0086】

電極製造方法は、金属粉末射出成形や金属粉末押出成形によってＰｔ３４の微粉体３７とＮｉ３５の微粉体３８とＦｅ３６の微粉体３９とがバインダー４０を介して連結され、金属粉末射出成形や金属粉末押出成形によって作られた金属微粉体成形物４２（発泡金属成形物）が所定の強度を有するとともに、金属微粉体成形物４２を焼結することで、多数の微細な気孔２５（通路孔）を有するマイクロポーラス構造かつ薄板状の燃料極１３及び空気極１４を作ることができるとともに、高い強度を有して形状を維持することができ、衝撃が加えられたときの破損や損壊を防ぐことが可能な非白金の燃料極１３及び空気極１４を作ることができる。

【0087】

電極製造方法は、各種の白金族金属３１の中から少なくとも１種類の白金族金属３１（Ｐｔ３４）を選択し、各種の遷移金属３２から選択する少なくとも２種類の遷移金属３２の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属３２の中から少なくとも２種類の遷移金属３２（たとえば、Ｎｉ３５、Ｆｅ３６）を選択する金属選択工程Ｓ１と、金属選択工程Ｓ１によって選択された少なくとも１種類の白金族金属３１（Ｐｔ３４）を微粉砕して白金族金属微粉体（Ｐｔ３４の微粉体３７）を作り、金属選択工程Ｓ１によって選択された少なくとも２種類の遷移金属３２を微粉砕して遷移金属微粉体（Ｎｉ３５の微粉体３８、Ｆｅ３６の微粉体３９）を作る金属微粉体作成工程Ｓ２と、金属微粉体作成工程Ｓ２によって作られた少なくとも２種類の遷移金属微粉体の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、白金族金属微粉体（Ｐｔ３４の微粉体３７）の重量比と少なくとも２種類の遷移金属微粉体（Ｎｉ３５の微粉体３８、Ｆｅ３６の微粉体３９）の重量比とを決定する微粉体重量比決定工程Ｓ３と、微粉体重量比決定工程Ｓ３によって決定した重量比の白金族金属微粉体（Ｐｔ３４の微粉体３７）及び少なくとも２種類の遷移金属微粉体（Ｎｉ３５の微粉体３８、Ｆｅ３６の微粉体３９）に所定のバインダー３３を加え、それらを均一に混合・分散して金属微粉体混合物４１（発泡金属成形材料）を作り、金属微粉体混合物４１に所定の気孔形成材４０を添加する金属微粉体混合物作成工程Ｓ４と、金属微粉体混合物作成工程Ｓ４によって作られた金属微粉体混合物４１を薄板状に成形（金属粉末押出成形又は金属粉末射出成形）して金属微粉体成形物４２（発泡金属成形物）を作る金属微粉体成形物作成工程Ｓ５と、金属微粉体成形物作成工程Ｓ５によって作られた金属微粉体成形物４２を脱脂するとともに金属微粉体成形物４２を所定温度で焼結して多数の微細な気孔２５が形成されたマイクロポーラス構造の薄板状の燃料極１３及び空気極１４を作るマイクロポーラス構造薄板電極作成工程Ｓ６との各工程によって燃料極１３及び空気極１４を製造するから、それら工程Ｓ１〜Ｓ６によって厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲（好ましくは、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲）であって多数の微細な気孔２５（通路孔）を形成した燃料極１３及び空気極１４（マイクロポーラス構造薄板状電極）を製造することができ、燃料極１３や空気極１４を廉価に作ることができるとともに、優れた触媒活性（触媒作用）を有して触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な白金族金属少含有の燃料極１３及び空気極１４を作ることができる。

【0088】

電極製造方法は、優れた触媒活性（触媒作用）を有して触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な白金族金属少含有の燃料極１３及び空気極１４を作ることができ、固体高分子形燃料電池１０に好適に使用することが可能な燃料極１３及び空気極１４を作ることができる。電極製造方法は、工程Ｓ１〜Ｓ６によって作られた燃料極１３及び空気極１４が白金族金属を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、固体高分子形燃料電池１０において十分な電気を発電することが可能であって固体高分子形燃料電池１０に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを供給することが可能な白金族金属少含有の燃料極１３及び空気極１４を作ることができる。

【符号の説明】

【0089】

１０ 固体高分子形燃料電池
１１ セル
１２ セルスタック
１３ 燃料極
１４ 空気極
１５ 固体高分子電解質膜（電極接合体膜）
１６ セパレータ
１７ セパレータ
１８ 膜/電極接合体
１９ ガス拡散層
２０ ガス拡散層
２１ ガスシール
２２ ガスシール
２３ 前面
２４ 後面
２５ 流路（連続かつ独立通路孔）
２６ 薄板金属電極
２７ 通流口
２８ 外周縁
２９ 導線
３０ 負荷
３１ 白金族金属
３２ 遷移金属
３３ バインダー
３４ Ｐｔ（白金）
３５ Ｎｉ（ニッケル）
３６ Ｆｅ（鉄）
３７ Ｐｔ（白金）の微粉体（白金族金属微粉体）
３８ Ｎｉ（ニッケル）の微粉体（遷移金属微粉体）
３９ Ｆｅ（鉄）の微粉体（遷移金属微粉体）
４０ 気孔形成材（発泡剤）
４１ 金属微粉体混合物
４２ 金属微粉体成形物
Ｌ１ 厚み寸法
Ｓ１ 金属選択工程
Ｓ２ 金属微粉体作成工程
Ｓ３ 微粉体重量比決定工程
Ｓ４ 金属微粉体混合物作成工程
Ｓ５ 金属微粉体成形物作成工程
Ｓ６ マイクロポーラス構造薄板電極作成工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】