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(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】P2022093159
(43)【公開日】2022-06-23
(54)【発明の名称】膜電極接合体
(51)【国際特許分類】
H01M 8/1004 20160101AFI20220616BHJP
H01M 8/0273 20160101ALI20220616BHJP
H01M 8/10 20160101ALN20220616BHJP
【ＦＩ】
H01M8/1004
H01M8/0273
H01M8/10 101
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020206289
(22)【出願日】2020-12-11
(71)【出願人】
【識別番号】000000044
【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】西畑 慎吾
【テーマコード（参考）】
5H126
【Ｆターム（参考）】
5H126AA02
5H126AA15
5H126BB06
5H126JJ02
5H126JJ03
(57)【要約】
【課題】燃料電池としての耐久性、及び、燃料電池を製造する際のハンドリング性に優れた膜電極接合体を提供することである。
【解決手段】第１電極と、電解質膜と、第２電極とがこの順に積層された積層体と、積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第１電極側に設けられる第１枠部材と、積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第２電極側に設けられる第２枠部材と、を備え、第１枠部材及び前記第２枠部材のうち少なくとも一方は、厚さが２０μｍ以下である、膜電極接合体。
【選択図】図１
【解決手段】第１電極と、電解質膜と、第２電極とがこの順に積層された積層体と、積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第１電極側に設けられる第１枠部材と、積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第２電極側に設けられる第２枠部材と、を備え、第１枠部材及び前記第２枠部材のうち少なくとも一方は、厚さが２０μｍ以下である、膜電極接合体。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１電極と、電解質膜と、第２電極とがこの順に積層された積層体と、
前記積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第１電極側に設けられる第１枠部材と、
前記積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第２電極側に設けられる第２枠部材と、を備え、
前記第１枠部材及び前記第２枠部材のうち少なくとも一方は、厚さが２０μｍ以下である、膜電極接合体。
前記積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第１電極側に設けられる第１枠部材と、
前記積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第２電極側に設けられる第２枠部材と、を備え、
前記第１枠部材及び前記第２枠部材のうち少なくとも一方は、厚さが２０μｍ以下である、膜電極接合体。
【請求項2】
第１電極と、電解質膜と、第２電極とがこの順に積層された積層体と、
前記積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第１電極側に設けられる第１枠部材と、
前記積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第２電極側に設けられる第２枠部材と、
前記第１枠部材上に設けられ、前記第１枠部材よりも開口領域が大きい外枠部材と、
を備え、
前記第１枠部材の開口端と、前記外枠部材の開口端とは同一平面上にない、膜電極接合体。
前記積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第１電極側に設けられる第１枠部材と、
前記積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第２電極側に設けられる第２枠部材と、
前記第１枠部材上に設けられ、前記第１枠部材よりも開口領域が大きい外枠部材と、
を備え、
前記第１枠部材の開口端と、前記外枠部材の開口端とは同一平面上にない、膜電極接合体。
【請求項3】
前記第１枠部材の開口端と、前記外枠部材の開口端との最短距離が２００μｍ以上である、請求項２に記載の膜電極接合体。
【請求項4】
前記外枠部材の厚さは、３０μｍ～７０μｍである、請求項２又は請求項３に記載の膜電極接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、膜電極接合体に関する。
【背景技術】
【0002】
膜電極接合体は、例えば、触媒層を有するアノード及びカソードと、アノードとカソードとの間に配置された電解質膜とを備える。
【0003】
例えば、特許文献１には、イオノマー膜、イオノマー膜の前面のガス拡散層および触媒層（２）、イオノマー膜の背面のガス拡散層および触媒層および多成分リムを有する、電気化学装置用の膜－電極接合体であって、その際、該リムは、少なくとも１つのシーリング材料および、少なくとも１つの穿孔を有する少なくとも１つのフレーム有し、かつその際、シーリング材料およびフレームは、接着および機械的接続の両方によって互いに接合されており、フレームが膜－電極接合体より小さい厚さを有する、膜－電極接合体が記載されている。特許文献２には、高分子電解質が金属製基材表面を被覆してなることを特徴とする、補強電解質膜が記載されている。特許文献３には、アノード電極層、電解質層及びカソード電極層が積層された構造を有する電池構造体を備えた燃料電池セルであって、アノード電極層は、中央に配置され、かつ、電解質層の熱膨張率よりも熱膨張率が大きい電極反応部と、電極反応部の外周に電極反応部と隣接して配置され、かつ、電極反応部の熱膨張率よりも熱膨張率が小さい外周縁部と、を有することを特徴とする燃料電池セルが記載されている。
【0004】
膜電極接合体は、燃料電池に用いることができ、燃料電池としての耐久性の向上、及び、燃料電池を製造する際のハンドリング性の向上が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第５４８３８８５号公報
【特許文献2】特開２００７－２５０４６８号公報
【特許文献3】再表２０１８－２１６１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、燃料電池としての耐久性、及び、燃料電池を製造する際のハンドリング性に優れた膜電極接合体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞第１電極と、電解質膜と、第２電極とがこの順に積層された積層体と、積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第１電極側に設けられる第１枠部材と、積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第２電極側に設けられる第２枠部材と、を備え、第１枠部材及び前記第２枠部材のうち少なくとも一方は、厚さが２０μｍ以下である、膜電極接合体。
＜２＞第１電極と、電解質膜と、第２電極とがこの順に積層された積層体と、積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第１電極側に設けられる第１枠部材と、積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第２電極側に設けられる第２枠部材と、第１枠部材上に設けられ、前記第１枠部材よりも開口領域が大きい外枠部材と、を備え、第１枠部材の開口端と、前記外枠部材の開口端とは同一平面上にない、膜電極接合体。
＜３＞第１枠部材の開口端と、外枠部材の開口端との最短距離が２００μｍ以上である、＜２＞に記載の膜電極接合体。
＜４＞外枠部材の厚さは、３０μｍ～７０μｍである、＜２＞又は＜３＞に記載の膜電極接合体。
＜１＞第１電極と、電解質膜と、第２電極とがこの順に積層された積層体と、積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第１電極側に設けられる第１枠部材と、積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第２電極側に設けられる第２枠部材と、を備え、第１枠部材及び前記第２枠部材のうち少なくとも一方は、厚さが２０μｍ以下である、膜電極接合体。
＜２＞第１電極と、電解質膜と、第２電極とがこの順に積層された積層体と、積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第１電極側に設けられる第１枠部材と、積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第２電極側に設けられる第２枠部材と、第１枠部材上に設けられ、前記第１枠部材よりも開口領域が大きい外枠部材と、を備え、第１枠部材の開口端と、前記外枠部材の開口端とは同一平面上にない、膜電極接合体。
＜３＞第１枠部材の開口端と、外枠部材の開口端との最短距離が２００μｍ以上である、＜２＞に記載の膜電極接合体。
＜４＞外枠部材の厚さは、３０μｍ～７０μｍである、＜２＞又は＜３＞に記載の膜電極接合体。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、燃料電池としての耐久性、及び、燃料電池を製造する際のハンドリング性に優れた膜電極接合体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
本開示において「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、２以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示にて示す各図面における各要素は必ずしも正確な縮尺ではなく、本開示の原理を明確に示すことに主眼が置かれており、強調がなされている箇所もある。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、２以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示にて示す各図面における各要素は必ずしも正確な縮尺ではなく、本開示の原理を明確に示すことに主眼が置かれており、強調がなされている箇所もある。
【0011】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0012】
＜膜電極接合体＞
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の膜電極接合体１００を示す概略平面図である。図２は、第１実施形態の膜電極接合体１００において、図１の破線枠Ａにおける断面を示す概略断面図である。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の膜電極接合体１００を示す概略平面図である。図２は、第１実施形態の膜電極接合体１００において、図１の破線枠Ａにおける断面を示す概略断面図である。
【0013】
【0014】
（第１電極）
第１電極１１は、カソードであってもアノードであってもよい。
第１電極１１は、電解質膜と接する触媒層を含むことが好ましい。
第１電極１１は、カソードであってもアノードであってもよい。
第１電極１１は、電解質膜と接する触媒層を含むことが好ましい。
【0015】
触媒層は、例えば、触媒及びイオン交換樹脂を含む層である。
【0016】
触媒層に含まれる触媒としては、例えば、担体に、白金、白金合金、コアシェル触媒、又はカーボンアロイが担持された触媒が挙げられる。中でも、触媒は、担体に、白金又は白金合金が担持された触媒であることが好ましい。
【0017】
担体としては、カーボン担体及び金属酸化物担体が挙げられる。中でも、担体は、カーボン担体であることが好ましい。
【0018】
カーボン担体としては、活性炭及びカーボンブラックが挙げられる。中でも、カーボン担体は、耐久性の観点から、熱処理等によりグラファイト化したものが好ましい。カーボン担体の比表面積は、２００ｍ２／ｇ以上が好ましい。カーボン担体の比表面積は、ＢＥＴ比表面積装置により、カーボン表面への窒素吸着により測定される。
【0019】
白金合金は、白金を除く白金族の金属（例えば、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、及びイリジウム）、金、銀、クロム、鉄、チタン、マンガン、コバルト、ニッケル、モリブデン、タングステン、アルミニウム、ケイ素、亜鉛、及びスズからなる群から選ばれる１種以上の金属と、白金との合金であることが好ましい。白金合金には、白金と合金化される金属と、白金との金属間化合物が含まれていてもよい。
【0020】
白金又は白金合金の担持量は、触媒（１００質量％）のうち、１０質量％～７０質量％であることが好ましい。
【0021】
触媒層に含まれるイオン交換樹脂は、耐久性の観点から、含フッ素イオン交換樹脂であることが好ましく、イオン交換基を有するペルフルオロカーボンポリマー（エーテル性酸素原子を含んでいてもよい。）であることがより好ましい。
【0022】
触媒層の厚さは、触媒層中のガス拡散を容易にし、燃料電池の特性を向上させる観点から、１μｍ～２０μｍであることが好ましく、５μｍ～１５μｍであることがより好ましい。また、触媒層の厚さは、均一であることが好ましい。
【0023】
第１電極１１は、触媒層上にガス拡散層が設けられていてもよい。ガス拡散層は、ガス拡散性基材を有する層であり、ガス拡散性基材は、導電性を有する多孔質基材であることが好ましい。ガス拡散性基材としては、例えば、カーボンクロス、カーボンペーパー、及びカーボンフェルトが挙げられる。
【0024】
ガス拡散性基材は、撥水性及び親水性のいずれでもよいが、撥水性であることが好ましく、ポリテトラフルオロエチレン、又は、ポリテトラフルオロエチレンとカーボンブラックとの混合物によって撥水処理されていることが好ましい。
【0025】
ガス拡散層の厚さは、３０μｍ～４００μｍであることが好ましく、５０～１００μｍであることがより好ましい。
【0026】
第１電極１１がカソードである場合、第１電極１１はガス拡散層を含むことが好ましい。この場合、第１電極１１の厚さは、５μｍ～５００μｍであることが好ましく、４０μｍ～５００μｍであることがより好ましく、６０μｍ～１２０μｍであることがさらに好ましい。
【0027】
（電解質膜）
電解質膜１２は、イオン交換樹脂を含む膜であることが好ましい
電解質膜１２は、イオン交換樹脂を含む膜であることが好ましい
【0028】
イオン交換樹脂としては、含フッ素イオン交換樹脂及び非フッ素系イオン交換樹脂が挙げられる。中でも、イオン交換樹脂は、耐久性の点から、含フッ素イオン交換樹脂であることが好ましい。
【0029】
電解質膜１２に含まれる含フッ素イオン交換樹脂は、イオン交換基を有するペルフルオロカーボンポリマー（エーテル性酸素原子を含んでいてもよい。）であることが好ましい。また、電解質膜１２に含まれる含フッ素イオン交換樹脂は、触媒層に含まれるイオン交換樹脂と同じイオン交換樹脂であることが好ましい。
【0030】
非フッ素系イオン交換樹脂としては、例えば、スルホン化ポリアリーレン、スルホン化ポリベンゾオキサゾール、スルホン化ポリベンゾチアゾール、スルホン化ポリベンゾイミダゾール、スルホン化ポリスルホン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリフェニレンスルホン、スルホン化ポリフェニレンオキシド、スルホン化ポリフェニレンスルホキシド、スルホン化ポリフェニレンサルファイド、スルホン化ポリフェニレンスルフィドスルホン、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルケトンケトン、及びスルホン化ポリイミドが挙げられる。
【0031】
電解質膜１２の厚さは、５０μｍ以下であることが好ましく、３μｍ～４０μｍであることがより好ましく、５μｍ～３０μｍであることがさらに好ましい。電解質膜３０の厚さを５０μｍ以下であると、電解質膜１２が乾燥した状態になりやすく、燃料電池の特性の低下を抑制することができる。電解質膜１２の厚さが５μｍ以上であると、ガスリークの発生及び電気的な短絡を抑制することができる。
【0032】
（第２電極）
第２電極１３は、カソードであってもアノードであってもよく、第１電極１１がカソードである場合には、第２電極１３はアノードであり、第１電極１１がアノードである場合には、第２電極１３はカソードである。
第２電極１３は、カソードであってもアノードであってもよく、第１電極１１がカソードである場合には、第２電極１３はアノードであり、第１電極１１がアノードである場合には、第２電極１３はカソードである。
【0033】
第２電極１３は、電解質膜と接する触媒層を含むことが好ましい。触媒層の好ましい態様は、第１電極１１に含まれる触媒層と同様である。
【0034】
第２電極１３は、触媒層上にガス拡散層が設けられていてもよい。ガス拡散層の好ましい態様は、第１電極１１に含まれるガス拡散層と同様である。
【0035】
第２電極１３がアノードである場合、第２電極１３の厚さは、１μｍ～２０μｍであることが好ましく、５μｍ～１５μｍであることがより好ましい。
【0036】
（積層体）
図３は、第１実施形態の膜電極接合体１００における積層体を示す概略断面図である。
図３は、第１実施形態の膜電極接合体１００における積層体を示す概略断面図である。
【0037】
積層体１０は、第１電極１１と、電解質膜１２と、第２電極１３とをこの順に備える。第１実施形態の膜電極接合体１００では、図２及び図３に示すように、第１電極１１の平面領域の大きさは、第２電極１３の平面領域の大きさより小さく、電解質膜１２の平面領域の大きさと第２電極１３の平面領域の大きさとは略同一である。第１電極１１、電解質膜１２、及び第２電極１３はいずれも、上から見て略矩形状であり、平面領域とは、上から見たときの矩形状の領域を意味する。
【0038】
（第１枠部材及び第２枠部材）
第１枠部材２１は、積層体１０の外周部において、電解質膜１２に対して第１電極１１側に設けられる部材である。第２枠部材２２は、積層体１０の外周部において、電解質膜１２に対して第２電極１３側に設けられる部材である。第１枠部材２１は、図１に示すように、第１電極側から見た平面図において略矩形状であり、中央に開口部を有している。また、第２枠部材２２も、第２電極側から見た平面図において略矩形状であり、第１枠部材２１と同様に、中央に開口部を有している。以下、開口部の領域を「開口領域」という。
第１枠部材２１は、積層体１０の外周部において、電解質膜１２に対して第１電極１１側に設けられる部材である。第２枠部材２２は、積層体１０の外周部において、電解質膜１２に対して第２電極１３側に設けられる部材である。第１枠部材２１は、図１に示すように、第１電極側から見た平面図において略矩形状であり、中央に開口部を有している。また、第２枠部材２２も、第２電極側から見た平面図において略矩形状であり、第１枠部材２１と同様に、中央に開口部を有している。以下、開口部の領域を「開口領域」という。
【0039】
第１実施形態の膜電極接合体１００では、第１枠部材２１の開口領域の大きさと、第２枠部材２２の開口領域の大きさとは、略同一である。
【0040】
第１枠部材２１は少なくとも電解質膜１２の露出部分を被覆するように形成されることが好ましい。第１実施形態の膜電極接合体１００では、第１枠部材２１は、電解質膜１２の露出部分を被覆すると共に、第１電極１１の一部を被覆するように形成されている。
【0041】
第１実施形態の膜電極接合体１００では、積層体１０の外周部に第１枠部材２１及び第２枠部材２２が設けられているため、積層体１０が保護されると共に、燃料電池を製造する際のハンドリング性に優れる。
【0042】
従来、電解質膜は、湿度が比較的高い環境下又は比較的低い環境下において反る傾向にあった。反りが大きい場合には、燃料電池を製造する際にスタッキング工程の実施が困難であった。これに対して、第１実施形態の膜電極接合体１００では、積層体１０の外周部に第１枠部材２１及び第２枠部材２２が設けられているため、反りが低減され、スタッキング工程が実施しやすい。
【0043】
第１枠部材２１及び第２枠部材２２を構成する材料は、積層体１０を保護することが可能な材料であれば特に限定されない。第１枠部材２１及び第２枠部材２２を構成する材料は、耐久性の観点から、樹脂であることが好ましく、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、及びポリカーボネートが挙げられる。中でも、第１枠部材２１及び第２枠部材２２を構成する材料は、耐久性の観点から、ポリエステルが好ましく、ポリエチレンナフタレートがより好ましい。
【0044】
第１枠部材２１及び第２枠部材２２のうち少なくとも一方は、厚さが２０μｍ以下である。厚さが２０μｍ以下であると、燃料電池の耐久性が向上する。
【0045】
燃料電池の製造におけるスタッキング後の面圧によって、第１枠部材２１及び第２枠部材２２の開口端に位置する電解質膜１２がクリープすると、電解質膜１２の一部が薄くなり、燃料電池の耐久性が低下する。これに対して、第１実施形態の膜電極接合体１００では、第１枠部材２１及び第２枠部材２２のうち少なくとも一方は、厚さが２０μｍ以下であるため、電解質膜１２のクリープが抑制され、電解質膜１２の薄膜化が抑制されることにより、燃料電池の耐久性が向上する。
【0046】
第１枠部材２１及び第２枠部材２２のうち少なくとも一方の厚さは、燃料電池を製造する際のハンドリング性と、燃料電池の耐久性とを両立させる観点から、１５μｍ以下であることが好ましい。上記厚さの下限値は、燃料電池を製造する際のハンドリング性と、燃料電池の耐久性とを両立させる観点から、１０μｍであることが好ましい。
【0047】
第１枠部材２１及び第２枠部材２２のうち一方の厚さが２０μｍ以下であれば、他方の厚さは２０μｍ超であってもよい。他方の厚さの上限値は、例えば、６０μｍである。
【0048】
また、燃料電池を製造する際のハンドリング性と、燃料電池の耐久性とを両立させる観点から、第１枠部材２１及び第２枠部材２２の両方の厚さが、２０μｍ以下であることが好ましい。
【0049】
第１の実施形態の膜電極接合体１００では、図２に示すように、第１枠部材２１の開口端２１１及び第２枠部材２２の開口端２２１は同一平面上にある。
【0050】
【0051】
第１電極１１の平面領域の大きさと、電解質膜１２の平面領域の大きさと、第２電極１３の平面領域の大きさとの関係は、図２に示す形態に限られない。
【0052】
第１実施形態の膜電極接合体１００では、図２に示すように、第１電極１１の平面領域の大きさは、第２電極１３の平面領域の大きさより小さく、電解質膜１２の平面領域の大きさと第２電極１３の平面領域の大きさとは略同一である。しかし、図４に示すように、第１電極１１Ａの平面領域の大きさは、電解質膜１２Ａの平面領域の大きさより小さく、第２電極１３Ａの平面領域の大きさとは略同一である形態であってもよい（変形例１）。変形例１では、第１枠部材２１Ａ及び第２枠部材２２Ａの開口領域の大きさは、第１電極１１Ａの平面領域の大きさ及び第２電極１３Ａの平面領域の大きさより大きい。また、図５に示すように、第１電極１１Ｂの平面領域の大きさ、電解質膜１２Ｂの平面領域の大きさと、第２電極１３Ｂの平面領域の大きさとは略同一である形態であってもよい（変形例２）。変形例２では、第１枠部材２１Ｂと第２枠部材２２Ｂとは、部分的に互いに重なった状態にある。変形例１の膜電極接合体１００Ａ及び変形例２の膜電極接合体１００Ｂの場合にも、電解質膜１２Ａ、１２Ｂのクリープを抑制する効果は得られる。
【0053】
【0054】
第１枠部材２１の開口端２１１と第２枠部材２２の開口端２２１との位置関係は、図２に示す形態に限られない。
【0055】
第１の実施形態の膜電極接合体１００では、図２に示すように、第１枠部材２１の開口端２１１及び第２枠部材２２の開口端２２１は同一平面上にある。しかし、図６に示すように、第２枠部材２２Ｃの開口端２２１Ｃが、第１枠部材２１Ｃの開口端２１１Ｃよりも積層体１０側に突き出した形態であってもよい（変形例３）。変形例３において、第１枠部材２１Ｃの開口端２１１Ｃと、第２枠部材２２Ｃの開口端２２１Ｃとの距離は、例えば、３００μｍ以下である。また、図７に示すように、第１枠部材２１Ｄの開口端２１１Ｄが、第２枠部材２２Ｄの開口端２２１Ｄよりも積層体１０側に突き出した形態であってもよい（変形例４）。変形例４において、第１枠部材２１Ｄの開口端２１１Ｄと、第２枠部材２２Ｄの開口端２２１Ｄとの距離は、例えば、３００μｍ以下である。変形例３の膜電極接合体１００Ｃ及び変形例４の膜電極接合体１００Ｄの場合にも、電解質膜１２のクリープを抑制する効果は得られる。
［第２実施形態］
図８は、第２実施形態の膜電極接合体を示す概略平面図である。図９は、第２実施形態の膜電極接合体２００において、図８の破線枠Ｂにおける断面を示す概略断面図である。
［第２実施形態］
図８は、第２実施形態の膜電極接合体を示す概略平面図である。図９は、第２実施形態の膜電極接合体２００において、図８の破線枠Ｂにおける断面を示す概略断面図である。
【0056】
図８及び図９に示すように、第２実施形態の膜電極接合体２００は、第１電極５１と、電解質膜５２と、第２電極５３とがこの順に積層された積層体５０と、第１枠部材６１と、第２枠部材６２と、外枠部材６３と、を備える。
【0057】
第２実施形態における第１電極５１、電解質膜５２、及び第２電極５３は、第１電極１１、電解質膜１２、及び第２電極１３と同様の構成であるため、説明を省略する。
【0058】
（第１枠部材、第２枠部材、及び外枠部材）
第１枠部材６１は、積層体５０の外周部において、電解質膜５２に対して第１電極５１側に設けられる部材である。第２枠部材６２は、積層体５０の外周部において、電解質膜５２に対して第２電極５３側に設けられる部材である。第１枠部材６１は、図８に示すように、中央に開口部を有している。また、第２枠部材６２も、第１枠部材６１と同様に、中央に開口部を有している。
第１枠部材６１は、積層体５０の外周部において、電解質膜５２に対して第１電極５１側に設けられる部材である。第２枠部材６２は、積層体５０の外周部において、電解質膜５２に対して第２電極５３側に設けられる部材である。第１枠部材６１は、図８に示すように、中央に開口部を有している。また、第２枠部材６２も、第１枠部材６１と同様に、中央に開口部を有している。
【0059】
第２実施形態の膜電極接合体２００では、第１枠部材６１の開口領域の大きさと、第２枠部材６２の開口領域の大きさとは、略同一である。
【0060】
外枠部材６３は、第１枠部材６１上に設けられ、第１枠部材６１よりも開口領域が大きい部材である。
【0061】
第２実施形態の膜電極接合体２００では、積層体５０の外周部に第１枠部材６１及び第２枠部材６２が設けられ、さらに、第１枠部材６１上に外枠部材６３が設けられているため、積層体５０が保護されると共に、燃料電池を製造する際のハンドリング性に優れる。
【0062】
従来、電解質膜は、湿度が高い環境下においてカソード側に反り、湿度が低い環境下においてアノード側に反る傾向にあった。反りが大きい場合には、燃料電池を製造する際にスタッキング工程の実施が困難であった。これに対して、第２実施形態の膜電極接合体２００では、積層体５０の外周部に第１枠部材６１及び第２枠部材６２が設けられ、さらに、第１枠部材６１上に外枠部材６３が設けられているため、反りが低減され、スタッキング工程が実施しやすい。
【0063】
第１枠部材６１及び第２枠部材６２を構成する材料は、第１枠部材２１及び第２枠部材２２と同様であるため、説明を省略する。
【0064】
外枠部材６３を構成する材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、及びポリカーボネートが挙げられる。中でも、第１枠部材２１及び第２枠部材２２を構成する材料は、耐久性の観点から、ポリエステルが好ましく、ポリエチレンナフタレートがより好ましい。
【0065】
第２実施形態の膜電極接合体２００では、第１枠部材６１の開口端６１１と、外枠部材６３の開口端６３１とは同一平面上にない。
【0066】
燃料電池の製造におけるスタッキング後の面圧によって、第１枠部材６１及び第２枠部材６２の開口端に位置する電解質膜５２がクリープすると、電解質膜５２の一部が薄くなり、燃料電池の耐久性が低下する。これに対して、第２実施形態の膜電極接合体２００では、第１枠部材６１の開口端６１１と、外枠部材６３の開口端６３１とは同一平面上にないため、電解質膜１２への過度に面圧が加わることなく、電解質膜１２のクリープが抑制され、電解質膜１２の薄膜化が抑制されることにより、燃料電池の耐久性が向上する。
【0067】
電解質膜５２のクリープをより抑制し、燃料電池の耐久性を向上させる観点から、第１枠部材６１の開口端６１１と、外枠部材６３の開口端６３１との最短距離は、２００μｍ以上であることが好ましい。上記最短距離の上限値は特に限定されず、例えば、３ｍｍである。
【0068】
第１枠部材６１及び第２枠部材６２の厚さは、燃料電池を製造する際のハンドリング性と、燃料電池の耐久性とを両立させる観点から、２０μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以下であることがより好ましい。上記厚さの下限値は、燃料電池を製造する際のハンドリング性と、燃料電池の耐久性とを両立させる観点から、１０μｍであることが好ましい。
【0069】
外枠部材６３の厚さは、３０μｍ～７０μｍであることが好ましく、４０μｍ～６０μｍであることがより好ましい。
【0070】
【0071】
図１０に示すように、第１電極５１Ａの平面領域の大きさは、電解質膜５２Ａの平面領域の大きさより小さく、第２電極５３Ａの平面領域の大きさとは略同一である形態であってもよい（変形例１）。変形例１では、第１枠部材６１Ａと第２枠部材６２Ａの開口領域の大きさは、第１電極５１Ａの平面領域の大きさ及び第２電極５３Ａの平面領域の大きさより大きい。外枠部材６３は、第１枠部材６１Ａ上に設けられる。また、図１１に示すように、第１電極５１Ｂの平面領域の大きさ、電解質膜５２Ｂの平面領域の大きさと、第２電極５３Ｂの平面領域の大きさとは略同一である形態であってもよい（変形例２）。変形例２では、第１枠部材６１Ｂと第２枠部材６２Ｂとは、部分的に互いに重なった状態にある。外枠部材６３は、第１枠部材６１Ｂ上に設けられる。変形例１の膜電極接合体２００Ａ及び変形例２の膜電極接合体２００Ｂの場合にも、電解質膜５２Ａ、５２Ｂのクリープを抑制する効果は得られる。
【0072】
【0073】
図１２に示すように、第２枠部材６２Ｃの開口端６２１Ｃが、第１枠部材６１Ｃの開口端６１１Ｃよりも積層体５０側に突き出した形態であってもよい（変形例３）。変形例３において、第１枠部材６１Ｃの開口端６１１Ｃと、第２枠部材６２Ｃの開口端６２１Ｃとの距離は、例えば、３００μｍ以下である。また、図１３に示すように、第１枠部材６１Ｄの開口端６１１Ｄが、第２枠部材６２Ｄの開口端６２１Ｄよりも積層体５０側に突き出した形態であってもよい（変形例４）。変形例４において、第１枠部材２１Ｄの開口端６１１Ｄと、第２枠部材６２Ｄの開口端６２１Ｄとの距離は、例えば、３００μｍ以下である。変形例３の膜電極接合体２００Ｃ及び変形例４の膜電極接合体２００Ｄの場合にも、電解質膜５２のクリープを抑制する効果は得られる。
【0074】
－変形例５－
図１４は、第２実施形態の変形例５の膜電極接合体２００Ｅを示す概略断面図である。
図１４は、第２実施形態の変形例５の膜電極接合体２００Ｅを示す概略断面図である。
【0075】
第１電極５１と外枠部材６３との位置関係は、図９に示す形態に限られない。
【0076】
第２の実施形態の膜電極接合体２００では、図９に示すように、外枠部材６３の開口領域は、第１電極５１の平面領域より大きい。しかし、図１４に示すように、外枠部材６３Ｅの開口領域は、第１電極５１の平面領域より小さくてもよい。すなわち、第１電極５１上に、第１枠部材６１と、外枠部材６３Ｅと、がこの順に積層されていてもよい。変形例５の膜電極接合体２００Ｅの場合にも、電解質膜５２のクリープを抑制する効果は得られる。
【実施例0077】
以下、本開示を実施例によりさらに具体的に説明するが、本開示はその主旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【0078】
［例１］
＜電解質膜用塗工液の調製＞
ＴＦＥに由来する構成単位と、下記構成単位（Ｕ１－１１）とを有するポリマー（イオン交換容量：１．１ミリ当量／ｇ乾燥樹脂）を、エタノール／水＝６／４（質量比）に分散させ、固形分濃度が２０質量％のポリマー分散液Ａを調製した。ポリマー分散液Ａを電解質膜用塗工液とした。
＜電解質膜用塗工液の調製＞
ＴＦＥに由来する構成単位と、下記構成単位（Ｕ１－１１）とを有するポリマー（イオン交換容量：１．１ミリ当量／ｇ乾燥樹脂）を、エタノール／水＝６／４（質量比）に分散させ、固形分濃度が２０質量％のポリマー分散液Ａを調製した。ポリマー分散液Ａを電解質膜用塗工液とした。
【0079】
【化1】
【0080】
＜アノード触媒層用塗工液の調製＞
カーボン担体に白金が触媒全質量の２０％含まれるように担持された触媒（製品名「ＴＥＣ１０ＥＡ２０Ｅ」、田中貴金属工業社製）１０ｇに、窒素雰囲気下で、蒸留水８４．１ｇ、エタノール７８．９ｇ、上記ポリマー分散液Ａ３２．０ｇを添加し、撹拌した。さらに、遊星ボールミルを用いて混合及び粉砕し、固形分濃度が８質量％のアノード触媒層用塗工液を得た。
カーボン担体に白金が触媒全質量の２０％含まれるように担持された触媒（製品名「ＴＥＣ１０ＥＡ２０Ｅ」、田中貴金属工業社製）１０ｇに、窒素雰囲気下で、蒸留水８４．１ｇ、エタノール７８．９ｇ、上記ポリマー分散液Ａ３２．０ｇを添加し、撹拌した。さらに、遊星ボールミルを用いて混合及び粉砕し、固形分濃度が８質量％のアノード触媒層用塗工液を得た。
【0081】
＜カソード触媒層用塗工液の調製＞
カーボン担体に白金・コバルト合金（白金：コバルト＝５７：６質量比）が触媒全質量の６３％含まれるように担持された触媒（製品名「ＴＥＣ３６Ｆ６２」、田中貴金属工業社製、）１０．０ｇを、蒸留水５３．６ｇに添加し、撹拌した。さらに、エタノールの５１．２ｇを添加し、よく撹拌した。これにポリマー（Ｈ１）分散液の１４．８ｇを添加し、さらに、遊星ボールミルを用いて混合及び粉砕し、固形分濃度が１０質量％のカソード触媒層用塗工液を得た。
カーボン担体に白金・コバルト合金（白金：コバルト＝５７：６質量比）が触媒全質量の６３％含まれるように担持された触媒（製品名「ＴＥＣ３６Ｆ６２」、田中貴金属工業社製、）１０．０ｇを、蒸留水５３．６ｇに添加し、撹拌した。さらに、エタノールの５１．２ｇを添加し、よく撹拌した。これにポリマー（Ｈ１）分散液の１４．８ｇを添加し、さらに、遊星ボールミルを用いて混合及び粉砕し、固形分濃度が１０質量％のカソード触媒層用塗工液を得た。
【0082】
＜中間層用塗工液の調製＞
気相成長炭素繊維（商品名「ＶＧＣＦ－Ｈ」、昭和電工社製、平均繊維径：約１５０ｎｍ、繊維長：１０～２０μｍ）５０ｇに、エタノール９０ｇ、水１１０ｇを添加し、撹拌した。上記ポリマー分散液Ａ１２５．０ｇをさらに添加し、撹拌した。超音波分散機を用いて分散及び混合し、固形分濃度が２０質量％の中間層用塗工液を得た。
気相成長炭素繊維（商品名「ＶＧＣＦ－Ｈ」、昭和電工社製、平均繊維径：約１５０ｎｍ、繊維長：１０～２０μｍ）５０ｇに、エタノール９０ｇ、水１１０ｇを添加し、撹拌した。上記ポリマー分散液Ａ１２５．０ｇをさらに添加し、撹拌した。超音波分散機を用いて分散及び混合し、固形分濃度が２０質量％の中間層用塗工液を得た。
【0083】
＜積層体の作製＞
ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレンとエチレン共重合体）フィルムからなる剥離基材を毎分２ｍの速度で搬送しながら、剥離基材の表面に、アノード触媒用塗工液を白金量で０．０５ｍｇ／ｃｍ２となるようにダイコータで塗布し、乾燥させた。これにより、剥離基材上に、アノード触媒層が形成された。
アノード触媒層が形成された剥離基材を毎分２ｍの速度で搬送しながら、アノード触媒層の表面に、乾燥後の全体の膜厚が１８μｍとなるように、電解質膜用塗工液を２回に分けてダイコータで塗布し、乾燥させた。これにより、アノード触媒層上に電解質膜が形成され、剥離基材／アノード触媒層／電解質膜からなる前駆体１を得た。
ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレンとエチレン共重合体）フィルムからなる剥離基材を毎分２ｍの速度で搬送しながら、剥離基材の表面に、アノード触媒用塗工液を白金量で０．０５ｍｇ／ｃｍ２となるようにダイコータで塗布し、乾燥させた。これにより、剥離基材上に、アノード触媒層が形成された。
アノード触媒層が形成された剥離基材を毎分２ｍの速度で搬送しながら、アノード触媒層の表面に、乾燥後の全体の膜厚が１８μｍとなるように、電解質膜用塗工液を２回に分けてダイコータで塗布し、乾燥させた。これにより、アノード触媒層上に電解質膜が形成され、剥離基材／アノード触媒層／電解質膜からなる前駆体１を得た。
【0084】
ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレンとエチレン共重合体）フィルムからなる剥離基材を毎分２ｍの速度で搬送しながら、剥離基材の表面に、中間層用塗工液を固形分量で３ｍｇ／ｃｍ２となるようにダイコータで塗布し、１２０℃で乾燥させた。これにより、剥離基材上に、中間層が形成された。
中間層が形成された剥離基材を毎分２ｍの速度で搬送しながら、中間層の表面に、カソード触媒用塗工液を白金量で０．３５ｍｇ／ｃｍ２となるようにダイコータで塗布し、１２０℃で乾燥させた。これにより、中間層上に、カソード触媒層が形成され、剥離基材／中間層／カソード触媒層からなる前駆体２を得た。
中間層が形成された剥離基材を毎分２ｍの速度で搬送しながら、中間層の表面に、カソード触媒用塗工液を白金量で０．３５ｍｇ／ｃｍ２となるようにダイコータで塗布し、１２０℃で乾燥させた。これにより、中間層上に、カソード触媒層が形成され、剥離基材／中間層／カソード触媒層からなる前駆体２を得た。
【0085】
剥離基材／中間層／カソード触媒層からなる前駆体２を、表面が２０４ｍｍ×１０４ｍｍの長方形となるように切り出した。切り出した前駆体２と、剥離基材／アノード触媒層／電解質膜からなる前駆体１とを、カソード触媒層と電解質膜とが接するように重ね、ホットプレス法によって接合した。さらに、１５０℃で１５分のアニール処理を行った。剥離基材を剥離し、中間層／カソード触媒層／電解質膜／アノード触媒層からなる積層体を得た。
【0086】
＜膜電極接合体の作製＞
第１枠部材として、中央に２００ｍｍ×１００ｍｍの開口部を有する厚さ５０μｍのポリエチレンナフタレートフィルムを準備した。第２枠部材として、中央に２００ｍｍ×１００ｍｍの開口部を有する厚さ１２μｍのポリエチレンナフタレートフィルムを準備した。
図７に示すように、積層体のカソード側（具体的には、中間層上）と、第１枠部材とを貼り合わせた。このとき、第１枠部材の中央における開口端がいずれも、カソード領域（２０４ｍｍ×１０４ｍｍ）内に含まれるように、貼り合わせ位置を調整した。また、積層体のアノード側（具体的には、アノード触媒層上）と、第２枠部材とを貼り合わせ、膜電極接合体を得た。
第１枠部材として、中央に２００ｍｍ×１００ｍｍの開口部を有する厚さ５０μｍのポリエチレンナフタレートフィルムを準備した。第２枠部材として、中央に２００ｍｍ×１００ｍｍの開口部を有する厚さ１２μｍのポリエチレンナフタレートフィルムを準備した。
図７に示すように、積層体のカソード側（具体的には、中間層上）と、第１枠部材とを貼り合わせた。このとき、第１枠部材の中央における開口端がいずれも、カソード領域（２０４ｍｍ×１０４ｍｍ）内に含まれるように、貼り合わせ位置を調整した。また、積層体のアノード側（具体的には、アノード触媒層上）と、第２枠部材とを貼り合わせ、膜電極接合体を得た。
【0087】
［例２］
＜積層体の作製＞
例１と同様の方法で積層体を作製した。
＜積層体の作製＞
例１と同様の方法で積層体を作製した。
【0088】
＜膜電極接合体の作製＞
第１枠部材の厚さを１２μｍに変更したこと以外は、例１と同様に、第１枠部材及び第２枠部材を準備した。
例１と同様の方法で、積層体と、第１枠部材及び第２枠部材と、を貼り合わせた。
外枠部材として、中央に２０６ｍｍ×１０６ｍｍの開口部を有する厚さ５０μｍのポリエチレンナフタレートフィルムを準備した。
図１３に示すように、第１枠部材と、外枠部材とを貼り合わせ、膜電極接合体を得た。
第１枠部材の厚さを１２μｍに変更したこと以外は、例１と同様に、第１枠部材及び第２枠部材を準備した。
例１と同様の方法で、積層体と、第１枠部材及び第２枠部材と、を貼り合わせた。
外枠部材として、中央に２０６ｍｍ×１０６ｍｍの開口部を有する厚さ５０μｍのポリエチレンナフタレートフィルムを準備した。
図１３に示すように、第１枠部材と、外枠部材とを貼り合わせ、膜電極接合体を得た。
【0089】
［例３］
＜積層体の作製＞
例１と同様の方法で積層体を作製した。
＜積層体の作製＞
例１と同様の方法で積層体を作製した。
【0090】
＜膜電極接合体の作製＞
第２枠部材の厚さを５０μｍに変更したこと以外は、例１と同様に、第１枠部材及び第２枠部材を準備した。
厚さ５０μｍの第２枠部材を用いたこと以外は、例１と同様の方法で膜電極接合体を作製した。
第２枠部材の厚さを５０μｍに変更したこと以外は、例１と同様に、第１枠部材及び第２枠部材を準備した。
厚さ５０μｍの第２枠部材を用いたこと以外は、例１と同様の方法で膜電極接合体を作製した。
【0091】
作製した膜電極接合体について、圧力を加えた際の電解質膜のクリープ率及びハンドリング性に関する評価を行った。評価方法は以下のとおりである。評価結果を表１に示す。
【0092】
（クリープ率）
作製した膜電極接合体の上側及び下側にガス拡散層を配置し、さらに、ガス拡散層の上側及び下側に、保護フィルムを配置した。平板プレス機（製品名「ＶＨ１－１８１１」、北川精機社製）を用いて、温度１６０℃、圧力４．５ＭＰａの条件下で１時間保持した。１時間経過後、カミソリを用いて、膜電極接合体の断面を切り出し、レーザー顕微鏡（製品名「ＶＫ－１０００Ｘ」、キーエンス社製）を用いて、電解質膜の最も薄い部分の厚さを測定した。このプレス試験を４回行い、４回の平均値を「プレス後の電解質膜の厚さ」とした。
クリープ率は以下の式を用いて算出した。初期の電解質膜の厚さは１８μｍである。
クリープ率（％）＝（初期の電解質膜の厚さ－プレス後の電解質膜の厚さ）／（初期の電解質膜の厚さ）×１００
クリープ率は６０％以下であれば、実用上問題ないレベルである。クリープ率が小さいほど、作製される燃料電池の耐久性に優れるといえる。
作製した膜電極接合体の上側及び下側にガス拡散層を配置し、さらに、ガス拡散層の上側及び下側に、保護フィルムを配置した。平板プレス機（製品名「ＶＨ１－１８１１」、北川精機社製）を用いて、温度１６０℃、圧力４．５ＭＰａの条件下で１時間保持した。１時間経過後、カミソリを用いて、膜電極接合体の断面を切り出し、レーザー顕微鏡（製品名「ＶＫ－１０００Ｘ」、キーエンス社製）を用いて、電解質膜の最も薄い部分の厚さを測定した。このプレス試験を４回行い、４回の平均値を「プレス後の電解質膜の厚さ」とした。
クリープ率は以下の式を用いて算出した。初期の電解質膜の厚さは１８μｍである。
クリープ率（％）＝（初期の電解質膜の厚さ－プレス後の電解質膜の厚さ）／（初期の電解質膜の厚さ）×１００
クリープ率は６０％以下であれば、実用上問題ないレベルである。クリープ率が小さいほど、作製される燃料電池の耐久性に優れるといえる。
【0093】
（反り）
作製した膜電極接合体について、アノード側を上にして、温度２２．３℃湿度２６％ＲＨの条件下で２４時間静置した。２４時間経過後、上方向への反りを測定した。反りは、膜電極接合体を測定台に置いた状態において、測定台から垂直方向に最も離れている地点の高さとした。
反りは１５ｍｍ以下であれば、実用上問題ないレベルである。反りが小さいほど、ハンドリング性に優れるといえる。
作製した膜電極接合体について、アノード側を上にして、温度２２．３℃湿度２６％ＲＨの条件下で２４時間静置した。２４時間経過後、上方向への反りを測定した。反りは、膜電極接合体を測定台に置いた状態において、測定台から垂直方向に最も離れている地点の高さとした。
反りは１５ｍｍ以下であれば、実用上問題ないレベルである。反りが小さいほど、ハンドリング性に優れるといえる。
【0094】
【表1】
【0095】
表１に示すように、例１の膜電極接合体は、第１電極と、電解質膜と、第２電極とがこの順に積層された積層体と、積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第１電極側に設けられる第１枠部材と、積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第２電極側に設けられる第２枠部材と、を備え、第１枠部材及び前記第２枠部材のうち少なくとも一方は、厚さが２０μｍ以下であるため、クリープ率が小さく、かつ、反りが小さいことが分かった。例２の膜電極接合体は、第１電極と、電解質膜と、第２電極とがこの順に積層された積層体と、積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第１電極側に設けられる第１枠部材と、積層体の外周部において、前記電解質膜に対して前記第２電極側に設けられる第２枠部材と、第１枠部材上に設けられ、前記第１枠部材よりも開口領域が大きい外枠部材と、を備え、第１枠部材の開口端と、前記外枠部材の開口端とは同一平面上にないため、クリープ率が小さく、かつ、反りが小さいことが分かった。
【0096】
一方、例３の膜電極接合体は、第１枠部材及び第２枠部材の厚さがいずれも２０μｍ超えであるため、クリープ率が大きいことが分かった。
【符号の説明】
【0097】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、５０、５０Ａ、５０Ｂ、 積層体
１１、１１Ａ、１１Ｂ、５１、５１１Ａ、５１Ｂ、 第１電極
１２、１２Ａ、１２Ｂ、５２、５２Ａ、５２Ｂ、 電解質膜
１３、１３Ａ、１３Ｂ、５３、５３Ａ、５３Ｂ、 第２電極
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、６１、６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、６１Ｄ、 第１枠部材
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、６２、６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ 第２枠部材
６３、６３Ｅ 外枠部材
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、２００Ｅ 膜電極接合体
２１１、２１１Ｃ、２１１Ｄ、２２１、２２１Ｃ、２２１Ｄ、６１１、６１１Ｃ、６１１Ｄ、６２１、６２１Ｃ、６２１Ｄ、６３１ 開口端
１１、１１Ａ、１１Ｂ、５１、５１１Ａ、５１Ｂ、 第１電極
１２、１２Ａ、１２Ｂ、５２、５２Ａ、５２Ｂ、 電解質膜
１３、１３Ａ、１３Ｂ、５３、５３Ａ、５３Ｂ、 第２電極
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、６１、６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、６１Ｄ、 第１枠部材
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、６２、６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ 第２枠部材
６３、６３Ｅ 外枠部材
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、２００Ｅ 膜電極接合体
２１１、２１１Ｃ、２１１Ｄ、２２１、２２１Ｃ、２２１Ｄ、６１１、６１１Ｃ、６１１Ｄ、６２１、６２１Ｃ、６２１Ｄ、６３１ 開口端
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
