自己加湿型の膜・電極接合体およびこれを備えた燃料電池

摘要

本発明は、膜・電極接合体（１２）およびこれを含む燃料電池（１００）に関する。高分子電解質膜ＰＥＭ（２０）と、ＰＥＭ（２０）に両側で接触している２つの触媒電極（３０、３１）、つまりアノード（３０）およびカソード（３１）と、電極（３０、３１）に両側で直接的または間接的に隣接している２つのガス拡散層（４０、４１）、つまりアノード側のガス拡散層（４０）およびカソード側のガス拡散層（４１）とを含んでおり、ガス拡散層（４０、４１）の少なくとも１つが任意選択で、ＰＥＭ（２０）の方を向いたマイクロポーラス層（４６、４７）を有し得る膜・電極接合体（１２）。アノード側のガス拡散層（４０）／アノード側のマイクロポーラス層（４６）／アノード（３０）／ＰＥＭ（２０）／カソード（３１）／カソード側のマイクロポーラス層（４７）／カソード側のガス拡散層（４１）を含む層シーケンスにおいて、これらのコンポーネントの少なくとも２つの相対的な疎水性、および／もしくはこれらのコンポーネントの少なくとも１つの内部における疎水性の経過、ならびに／またはこれらのコンポーネントの少なくとも２つの相対的な、細孔サイズおよび／もしくは多孔度を含む細孔構造、および／もしくはこれらのコンポーネントの少なくとも１つの内部における細孔構造の経過が、ことが規定されている。その際、ＰＥＭ（２０）だけが、支持構造（２３）上に施された層（２１、２２）による疎水性の経過を、例えば２つの高分子層（２１）および（２２）のイオン基濃度が異なることによって示してもよい。説明した構成は、受動的な水の輸送を構造的に補助することにより、セル内での水収支の改善をもたらしている。