[发明专利]拒水层和燃料电池

说明书

本发明涉及拒水层和燃料电池。本发明抑制过氧化氢分解催化剂从拒水层的溶出。一种燃料电池用的拒水层，其包含拒水构件和过氧化氢分解催化剂，过氧化氢分解催化剂相对于所述拒水构件的质量比为5质量％以上且20质量％以下。

相关申请的相互参考

本申请要求基于2014年10月14日提出的申请号2014-209770的日本专利申请的优先权，将其公开的全部内容通过参考并援引入本申请中。

技术领域

本发明涉及燃料电池用的拒水层和燃料电池。

背景技术

已知电解质膜、离聚物被燃料电池的运转中生成的过氧化氢分解，但过氧化氢由于在电极内添加含铈氧化物而被分解(日本特开2004-327074号公报)。另外已知如下的燃料电池：在膜电极接合体的至少一个表面的外侧，设置含有在除含铈氧化物以外的固体成分的含量设为100重量％时超过5重量％且30重量％以下的含铈氧化物的含铈层，由此抑制膜电极接合体的含水量的降低(日本特开2011-113860号公报)。

发明内容

发明所要解决的问题

但是，本申请的发明人发现，在将含铈氧化物等过氧化氢分解催化剂用于拒水层的情况下，存在如下所述的问题。含铈氧化物难溶于水，因此，对于在铈离子从含铈氧化物溶出的情况下给燃料电池带来的影响没有进行研究。但是，含铈氧化物在电极内的酸性气氛中发生离子化而稍微溶出。溶出的铈离子(Ce³⁺)吸附于电解质膜、催化剂层的离聚物中的磺酸基(-SO₃^-)而缓慢地抑制质子的传导。如果将燃料电池长年使用，则铈离子向磺酸基的吸附发展，燃料电池的发电性能可能降低。另外，作为过氧化氢分解催化剂，除了含铈氧化物以外，还利用由过渡金属元素或稀土金属元素构成的元素群中包含的金属元素的单质、和/或含有该金属元素的化合物。在使用这些过氧化氢分解催化剂的情况下，过氧化氢分解催化剂中的金属以金属离子的形式溶出时，金属离子由于是正离子，因此也会吸附于电解质膜、催化剂层的离聚物中的磺酸基而抑制质子的传导。如果水不易与过氧化氢分解催化剂接触，则金属离子不易溶出。拒水构件抑制水与过氧化氢分解催化剂的接触，抑制金属离子从过氧化氢分解催化剂的溶出，但是，过氧化氢分解催化剂与拒水构件相比过量存在时，有时无法抑制水与过氧化氢分解催化剂的接触。

用于解决问题的方法

本发明为了解决上述问题的至少一部分而完成，以下述方式能够实现。

第一方式提供燃料电池中使用的拒水层。第一方式的拒水层包含拒水构件和过氧化氢分解催化剂，过氧化氢分解催化剂相对于上述拒水构件的质量比为5质量％以上且20质量％以下。根据第一方式的拒水层，能够增大拒水构件的比率而抑制水与过氧化氢分解催化剂的接触，能够抑制过氧化氢分解催化剂中的金属发生离子化而溶出。结果，能够抑制离子化的过氧化氢分解催化剂中的金属吸附于电解质膜、催化剂层的离聚物中的磺酸基而抑制质子的传导。

第一方式的拒水层中，上述拒水构件为聚四氟乙烯，上述过氧化氢分解催化剂可以为含铈氧化物。根据该方式，含铈氧化物将过氧化氢分解，能够抑制电解质膜、离聚物的分解。

第二方式提供燃料电池。第二方式的燃料电池具备：电解质膜；分别配置在上述电解质膜的两个表面上的催化剂层；和气体扩散层，分别配置在上述催化剂层上，且在上述催化剂层侧具有上述的拒水层。根据第二方式的燃料电池，能够增大拒水层的拒水构件的比率而抑制水与过氧化氢分解催化剂的接触，能够抑制过氧化氢分解催化剂中的金属发生离子化而溶出。结果，能够抑制溶出的金属离子吸附于电解质膜、催化剂层的离聚物中的磺酸基而抑制质子的传导，能够抑制发电效率的降低。