[发明专利]膜电极接合体、电化学单电池、电池堆、燃料电池及车辆

说明书

本发明的实施方式涉及膜电极接合体、电化学单电池、电池堆、燃料电池及车辆。本发明提供提高了发电特性的膜电极接合体及电化学单电池。实施方式的膜电极接合体具有第1电极和电解质膜，所述第1电极具有第1支撑体、和在所述第1支撑体上含有具有含空隙层的层叠结构的多个第1催化剂单元的第1催化剂层，所述电解质膜与所述多个第1催化剂单元之间的所述多个第1催化剂单元所相向的第1面及和所述第1支撑体侧成相反侧的所述第1催化剂单元的第2面这两面相接触，所述膜电极接合体含有下述部分：在从所述第1催化剂单元的第2面开始朝向所述第1支撑体的到至少所述第1催化剂层的厚度的80％为止的区域中存在有所述电解质膜的部分。

相关申请的援引

本申请以日本专利申请2017-056695(申请日：2017年3月22日)和日本专利申请2017-175596(申请日：2017年9月13日)为基础，享受这些申请的优先权。本申请通过参照这些申请，包含这些申请的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及膜电极接合体、电化学单电池、电池堆、燃料电池及车辆。

背景技术

近年来，电化学单电池的研究盛行。电化学单电池中，例如燃料电池含有通过使氢等燃料与氧等氧化剂发生电化学反应来使其发电的系统。其中，固体高分子型燃料电池(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell：PEFC)由于对环境的负荷少，因此作为家庭用固定电源或汽车用电源被实用化。作为PEFC的各电极中含有的催化剂层，通常使用在炭黑载体上担载有催化剂材料的碳担载催化剂。由于燃料电池的发电，碳载体会发生腐蚀，催化剂层及含催化剂层的膜电极接合体(Membrane Electrode Assembly：MEA)的劣化大，为了确保燃料电池耐久性要使用大量的催化剂。对PEFC普及化的一大课题是通过贵金属催化剂使用量的减少带来的成本降低。

燃料电池中，为了避免因碳载体造成的催化剂劣化、提高催化活性和电化学单电池的特性，提出了无载体的多孔质催化剂层，即便是很少的铂也可确保优异的耐久性和高特性。

另一方面，由于电化学单电池中使用的电解质膜非常昂贵，因此膜电极接合体的成本也变得非常高，一般来说成为普及的很大课题。进而，为了提高电化学单电池的性能，一般来说通过电解质膜的薄膜化来降低膜电阻。但是已知，在被电极夹持的电解质膜中，电极外侧的电解质膜部和被电极夹持的电解质膜部分因电极端部处的端湿度变动，对膜的溶胀收缩所引起机械应力增大，易于引起膜的龟裂等。如上所述，作为MEA可以说并不充分，有进一步改善的必要性。

发明内容

实施方式提供提高了发电特性的膜电极接合体及电化学单电池。

实施方式的膜电极接合体具有第1电极和电解质膜，所述第1电极具有第1支撑体、和在所述第1支撑体上含有具有含空隙层的层叠结构的多个第1催化剂单元的第1催化剂层，所述电解质膜与所述多个第1催化剂单元之间的所述多个第1催化剂单元所相向的第1面及和所述第1支撑体侧成相反侧的所述第1催化剂单元的第2面这两面相接触，所述膜电极接合体含有下述部分：在从所述第1催化剂单元的第2面开始朝向所述第1支撑体的到至少所述第1催化剂层的厚度的80％为止的区域中存在有所述电解质膜的部分。

根据上述构成，可提供发电特性有所提高的膜电极接合体。

附图说明

图1为实施方式的带电解质(层)的气体扩散电极的截面图。

图2为实施方式的层叠催化剂截面的低倍率透射型显微镜照片。

图3为实施方式的带电解质(层)的气体扩散电极的截面图。

图4为表示a实施方式的电极的测定位置的图。

图5为实施方式的带电解质(层)的气体扩散电极的界面截面说明图。