燃料電池用氣體擴散層、燃料電池以及燃料電池用氣體擴散層的形成方法與流程

2023-04-24 20:37:06 1

本發明涉及燃料電池用氣體擴散層、具有燃料電池用氣體擴散層的燃料電池、以及燃料電池用氣體擴散層的形成方法。

背景技術：

燃料電池是用氫和氧產生電能的裝置，能夠得到高的發電效率。作為燃料電池的主要的特徵，可舉出如下特徵：由於不用像以往的發電方式那樣經過熱能、動能的過程，是直接發電，因此以小規模也能夠期待高的發電效率；因為氮化合物等的排出少，且噪音、振動也小，所以環保性好等等。像這樣，燃料電池具備能夠有效地利用燃料所具有的化學能且環保的特性，因此作為承擔21世紀的能量供給系統而被期待，並且作為能夠使用於從航天用到汽車用、可攜式設備用且從大規模發電到小規模發電的各種用途的具有未來前景的新的發電系統而倍受關注，並且朝向實用化正式進行著技術開發。

在專利文獻1公開了在高分子電解質膜的兩面依次層疊有催化劑層、氣體擴散層、以及隔膜的燃料電池。該燃料電池的氣體擴散層由導電性碳片構成，在與隔膜抵接的表面具有流體流路。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第11/045889號單行本

技術實現要素：

發明要解決的課題

本申請的發明人對上述的燃料電池反覆進行了認真研究，結果認識到以往的燃料電池的氣體擴散層仍有謀求排水性的提高的餘地。

本發明是鑑於這樣的狀況而完成的，其目的在於，提供一種謀求燃料電池用氣體擴散層中的排水性的提高的技術。

用於解決課題的技術方案

為了解決上述課題，本發明的某個方式的燃料電池用氣體擴散層具備：第一多孔質層，具有在一個主表面開口的槽狀的流體流路；以及第二多孔質層，配置在第一多孔質層的另一個主表面一側。第一多孔質層的截面中的每單元面積的導電性纖維的佔有面積率小於第二多孔質層的截面中的該佔有面積率，在流體流路的表面的一部分露出有第二多孔質層。

本發明的另一個方式是燃料電池。該燃料電池具備：膜電極接合體，由電解質膜、設置在電解質膜的一個面的陽極催化劑層、以及設置在電解質膜的另一個面的陰極催化劑層構成；陽極氣體擴散層，配置在膜電極接合體的陽極催化劑層一側；以及陰極氣體擴散層，配置在膜電極接合體的陰極催化劑層一側。陽極氣體擴散層和陰極氣體擴散層的至少一方由上述的方式的燃料電池用氣體擴散層構成。

本發明的另一個方式是燃料電池用氣體擴散層的形成方法。該方法包括：在將第一多孔質片材和第二多孔質片材重疊之後，進行加熱和加壓的步驟；以及形成流體流路的步驟，所述流體流路是在第一多孔質片材的一個主表面開口的槽狀的流體流路，並且是在表面的一部分中露出有第二多孔質片材的流體流路。在形成流體流路的步驟中形成有流體流路的第一多孔質片材的截面中的每單元面積的導電性纖維的佔有面積率小於第二多孔質片材的截面中的該佔有面積率。

發明效果

根據本發明，能夠謀求燃料電池用氣體擴散層中的排水性的提高。

附圖說明

圖1是示意性地示出實施方式涉及的燃料電池的構造的立體圖。

圖2是沿著圖1的A-A線的概略剖視圖。

圖3是示意性地示出燃料電池用氣體擴散層的構造的剖視圖。

圖4(A)～圖4(D)是示意性地示出實施方式涉及的燃料電池用氣體擴散層的製造方法的工序剖視圖。

圖5(A)～圖5(B)是示意性地示出變形例涉及的燃料電池的構造的剖視圖。

圖6(A)～圖6(B)是示意性地示出另一個變形例涉及的燃料電池的構造的剖視圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。另外，在全部的附圖中，對相同的構成要素標註相同的附圖標記，並適當地省略說明。此外，實施方式並不限定發明，只是例示，實施方式記載的全部的特徵及其組合未必一定是發明的本質性的特徵。

圖1是示意性地示出實施方式涉及的燃料電池的構造的立體圖。圖2是沿著圖1的A-A線的概略剖視圖。本實施方式的燃料電池1具備大致平板狀的膜電極接合體10以及作為燃料電池用氣體擴散層的陽極氣體擴散層20和陰極氣體擴散層40。以下，在不區分陽極氣體擴散層20和陰極氣體擴散層40的情況下，統稱為燃料電池用氣體擴散層。陽極氣體擴散層20和陰極氣體擴散層40設置為彼此的主表面夾著膜電極接合體10而對置。此外，在陽極氣體擴散層20和陰極氣體擴散層40各自的與膜電極接合體10相反的主表面側設置有隔膜2、4。雖然在本實施方式中示出了一組膜電極接合體10、陽極氣體擴散層20以及陰極氣體擴散層40，但是也可以隔著隔膜2、4層疊多組而構成燃料電池堆。

膜電極接合體10由電解質膜12、設置在電解質膜12的一面的陽極催化劑層14、以及設置在電解質膜12的另一面的陰極催化劑層16構成。

電解質膜12在溼潤狀態下表現出良好的離子傳導性，作為使質子在陽極催化劑層14與陰極催化劑層16之間移動的離子交換膜發揮功能。電解質膜12例如由含氟聚合物、非氟聚合物等固體高分子材料形成。作為電解質膜12的材料，能夠使用磺酸型全氟化碳聚合物、聚碸樹脂、具有膦酸基或碳酸基的全氟化碳聚合物等。此外，作為磺酸型全氟化碳聚合物的例子，可舉出Nafion(杜邦公司製造：註冊商標)112等。作為非氟聚合物的例子，可舉出磺化了的芳香族聚醚醚酮、聚碸等。電解質膜12的厚度例如為10μm以上且200μm以下。

陽極催化劑層14和陰極催化劑層16分別具有離子交換樹脂和催化劑粒子，根據情況還具有承載催化劑粒子的碳粒子。陽極催化劑層14和陰極催化劑層16所具有的離子交換樹脂發揮連接催化劑粒子和電解質膜12並在兩者之間傳遞質子的作用。該離子交換樹脂能夠用與電解質膜12相同的高分子材料形成。作為催化劑粒子，可舉出選自Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Pt、Os、Ir、鑭系元素、錒系元素的合金、單體這樣的催化劑金屬。此外，作為碳粒子，能夠使用乙炔黑、科琴黑、碳納米管等。陽極催化劑層14和陰極催化劑層16的厚度分別為例如10μm以上且40μm以下。

陽極氣體擴散層20配置在膜電極接合體10的陽極催化劑層14側。陽極氣體擴散層20具有第一多孔質層22、流體流路24、以及第二多孔質層26。陽極氣體擴散層20的厚度例如為50μm以上且500μm以下。

圖3是示意性地示出燃料電池用氣體擴散層的構造的剖視圖。第一多孔質層22含有多個導電性粒子和對該導電性粒子彼此進行粘結的粘合劑樹脂。在圖3中，未分開描繪導電性粒子和粘合劑樹脂，圖示了兩者混合的狀態。

作為導電性粒子，例如能夠使用碳黑、人造石墨、天然石墨、膨脹石墨等碳粒子、金屬粒子等。關於導電性粒子的平均粒徑，例如，以一次粒子為0.01μm以上且50μm以下。作為粘合劑樹脂，能夠使用PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物)、FEP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)、ETFE(四氟乙烯-乙烯共聚物)等氟類樹脂。第一多孔質層22的厚度例如為30μm以上且300μm以下。

第二多孔質層26配置在第一多孔質層22的另一個主表面側，即配置在陽極催化劑層14側的主表面側。第二多孔質層26含有長度為30μm以上的多個導電性纖維28和熱塑性樹脂30。作為導電性纖維28，例如能夠使用聚丙烯腈類碳纖維、人造纖維類碳纖維、瀝青類碳纖維、碳納米管等碳纖維、金屬纖維等。通過改變長度為30μm以上的導電性纖維28以及熱塑性樹脂30的種類、組成並且增減導電性纖維28彼此粘接的粘接點的數目，從而能夠在寬範圍控制第二多孔質層26的透氣度。由此，能夠對第二多孔質層26賦予所希望的排水性。另外，第二多孔質層26的厚度例如為20μm以上且200μm以下。

在此，第一多孔質層22也可以含有第二多孔質層26中含有的導電性纖維28，其含量小於第二多孔質層26中的含量。例如，第一多孔質層22的截面中的每單位面積的導電性纖維28的佔有面積率小於第二多孔質層26中的導電性纖維28的截面中的該佔有面積率。導電性纖維28的佔有面積率能夠像以下那樣求出。即，首先使用掃描型電子顯微鏡(SEM)拍攝第二多孔質層26的截面。然後，在得到的SEM圖像中，測定截面上的每單元面積的導電性纖維28的面積。利用圖像處理來檢測針狀的纖維，從而可測定導電性纖維28的面積。然後，計算出導電性纖維28的面積相對於單位面積的比例，得到導電性纖維28的佔有面積率。SEM圖像的倍率例如為100倍，用該倍率拍攝的SEM圖像中的測定區域的大小為1000μm×1000μm。

第二多孔質層26中的導電性纖維28的佔有面積率大於第一多孔質層22中的導電性纖維28的佔有面積率，因此第二多孔質層26的透氣度的控制範圍廣，能夠實現透氣度相對高的第二多孔質層26和透氣度相對低的第一多孔質層22。即，第二多孔質層26的透氣度比第一多孔質層22高。

流體流路24具有槽狀的形狀，在第一多孔質層22的一個主表面開口。流體流路24配置在隔膜2側，作為燃料氣體的流路發揮功能。氫氣等燃料氣體從燃料供給用的分流器(未圖示)分配到流體流路24，從流體流路24經過第一多孔質層22和第二多孔質層26供給到膜電極接合體10的陽極催化劑層14。

流體流路24的表面由第一面80、第二面82、第三面84、第四面86、第五面88構成。第一面80設置為從第一多孔質層22的一個主表面到達第一多孔質層22的內部。此外，第五面88設置為與第一面80對置。在此，第一面80和第五面88相對於垂直於第一多孔質層22的一個主表面的軸(以下，稱為「垂直軸」)而傾斜，使得第一面80與第五面88的距離隨著遠離第一多孔質層22的一個主表面而變窄。

第二面82設置為與第一面80連續地從第一多孔質層22的內部到達第二多孔質層26。此外，第四面86設置為與第二面82對置。在此，與第一面80和第五面88同樣地，第二面82和第四面86相對於垂直軸傾斜，但是第二面82和第四面86的傾斜的角度與第一面80和第五面88的傾斜的角度不同。第三面84設置在第二多孔質層26的表面，具有從第二面82與第二多孔質層26相接的部分到第四面86與第二多孔質層26相接的部分的寬度。通過這樣的結構，在作為流體流路24的表面的一部分的第三面84露出有第二多孔質層26。

流體流路24主要形成在第一多孔質層22中。第一多孔質層22幾乎不含有導電性纖維28，並且含有導電性粒子和粘合劑樹脂，因此成型性高。因此，容易成型流體流路24。

第二多孔質層26中包含的導電性纖維28的長軸傾斜，使得與垂直於電解質膜12的主表面的方向相比，更接近沿著電解質膜12的主表面的方向，由此來配置導電性纖維28。因此，在第二多孔質層26中，沿著電解質膜12的主表面的方向上的導電性提高。導電性提高，相當於電阻減小。此外，因為第一多孔質層22重疊在第二多孔質層26，所以第一多孔質層22進入到第二多孔質層26之中。由此，兩者的接點增加，因此與將第二多孔質層26彼此進行重疊的情況相比，電阻減小。

進而，如圖3所示，在從第一多孔質層22的一個主表面側進行投影的情況下，作為第一多孔質層22與第二多孔質層26重疊的部分的第一區域90的投影面積大於作為露出有第二多孔質層26的部分的第二區域92的投影面積。第二區域92相當於前述的第三面84。第一區域90的投影面積大於第二區域92的投影面積，因此即使在設置了第二區域92的情況下，也可抑制第一多孔質層22與第二多孔質層26的接觸面積的減小，可抑制電阻的增加。

當流體流路24的寬度較大時，由於電子的移動路徑變長，電阻會增大。另一方面，當流體流路24的寬度較小時，氣體的壓損增大，氣體難以流動，因此流體流路24的尺寸例如為，深度為500μm以上且1000μm以下，寬度為0.1mm以上且0.5mm以下，相鄰的流體流路24之間的距離為500μm以上且1000μm以下。此外，當第二區域92的寬度較大時，第一多孔質層22與第二多孔質層26的接觸面積減小，因此電阻增大。另一方面，當第二區域92的寬度較小時，後面說明的流體流路44中的排水性降低，因此第二區域92的寬度優選為0.02mm以上且0.05mm以下。另外，雖然在本實施方式中設置有5個流體流路24，但是其數目沒有特別限定，能夠根據陽極氣體擴散層20的大小等適宜地進行設定。

陰極氣體擴散層40配置在膜電極接合體10的陰極催化劑層16側。陰極氣體擴散層40具有第一多孔質層42、流體流路44、以及第二多孔質層46。陰極氣體擴散層40的厚度例如為50μm以上且500μm以下。

第一多孔質層42含有多個導電性粒子和對該導電性粒子彼此進行粘結的粘合劑樹脂。作為導電性粒子和粘合劑樹脂，能夠使用與在第一多孔質層22中使用的導電性粒子和粘合劑樹脂相同的導電性粒子和粘合劑樹脂。此外，第一多孔質層42的組成和尺寸與第一多孔質層22相同。

第二多孔質層46配置在第一多孔質層42的另一個主表面側，即，配置在陰極催化劑層16側的主表面側。第二多孔質層46含有長度為30μm以上的多個導電性纖維48和熱塑性樹脂50。作為導電性纖維48和熱塑性樹脂50，能夠舉出與陽極氣體擴散層20包含的導電性纖維28和熱塑性樹脂30相同的導電性纖維48和熱塑性樹脂50。此外，第二多孔質層46的組成和尺寸與第二多孔質層26相同。第一多孔質層42的截面中的每單元面積的導電性纖維48的佔有面積率小於第二多孔質層46的截面中的該佔有面積率。此外，第二多孔質層46的透氣度比第一多孔質層42高。

流體流路44具有槽狀的形狀，並設置在第一多孔質層42的一個主表面。流體流路44與流體流路24同樣地構成。流體流路44作為氧化劑氣體的流路發揮功能。此外，流體流路44還作為在陰極催化劑層16中生成的水的排水通路發揮功能。空氣等氧化劑氣體從氧化劑供給用的分流器(未圖示)分配到流體流路44，並且不僅從流體流路44通過第二多孔質層46供給到膜電極接合體10的陰極催化劑層16，還在從流體流路44經過第一多孔質層42之後通過第二多孔質層46供給到膜電極接合體10的陰極催化劑層16。因此，在從第一多孔質層42的一個主表面側進行投影的情況下，氧化劑氣體不僅充分供給到與從第一多孔質層42露出的第二多孔質層46的露出面(即，第三面84)重疊的陰極催化劑層16的第二部分，還充分供給到與第一多孔質層42重疊的陰極催化劑層16的第一部分。另外，流體流路44的尺寸與流體流路24相同。

第二多孔質層46的透氣度比第一多孔質層42高，因此通過電化學反應在陰極催化劑層16中生成的水、從電解質膜12移動到陰極催化劑層16的水容易通過。因此，第二多孔質層46的排水性比第一多孔質層42高。因為這樣的第二多孔質層46配置為比第一多孔質層42更靠近陰極催化劑層16，所以陰極催化劑層16附近的排水性提高。當陰極催化劑層16附近的排水性提高時，陰極催化劑層16附近的水減少，氣體擴散性提高。此外，因為在第三面84中露出有第二多孔質層46，所以來自陰極催化劑層16的水可不經由第一多孔質層42而直接排出到流體流路44。其結果是，排水性進一步提高。另外，雖然在本實施方式中設置有5個流體流路44，但是其數目沒有特別限定，能夠根據陰極氣體擴散層40的大小等適宜地進行設定。

另外，有時將層疊了陽極催化劑層14和陽極氣體擴散層20的構造稱為陽極，並將層疊了陰極催化劑層16和陰極氣體擴散層40的構造稱為陰極。

在上述的固體高分子型的燃料電池1中，發生以下的反應。即，當作為燃料氣體的氫氣經由陽極氣體擴散層20供給到陽極催化劑層14時，在陽極催化劑層14中發生下述式(1)所示的反應，氫分解為質子和電子。質子在電解質膜12中向陰極催化劑層16側移動。電子移動到外部電路(未圖示)，並從外部電路流入到陰極催化劑層16。另一方面，當作為氧化劑氣體的空氣經由陰極氣體擴散層40供給到陰極催化劑層16時，在陰極催化劑層16中發生下述式(2)所示的反應，空氣中的氧與質子以及電子反應而成為水。其結果是，在外部電路中電子從陽極朝向陰極流動，能夠導出電力。在陽極催化劑層14和陰極催化劑層16中發生的反應如下。

陽極催化劑層14：H2→2H++2e- (1)

陰極催化劑層16：2H++(1/2)O2+2e-→H2O (2)

(燃料電池用氣體擴散層的製造工序)

接下來，對實施方式涉及的燃料電池用氣體擴散層的製造方法進行說明。圖4(A)～圖4(D)是示意性地示出實施方式涉及的燃料電池用氣體擴散層的製造方法的工序剖視圖。在此，以陽極氣體擴散層20為例，對燃料電池用氣體擴散層的製造方法進行說明。

首先，如圖4(A)所示，準備第一多孔質片材21和第二多孔質片材25。第二多孔質片材25是含有多個導電性纖維28(參照圖3)和熱塑性樹脂30(參照圖3)的片材。第一多孔質片材21是含有多個導電性粒子和粘合劑樹脂且上述的導電性纖維28的佔有面積率小於第二多孔質片材25的截面中的該佔有面積率的片材。

接著，如圖4(B)所示，將第一多孔質片材21和第二多孔質片材25重疊，並配置在第一模具70與第二模具72之間。在第一模具70設置有與流體流路24的形狀對應的凸部74。與凸部74對置的第二模具72的表面是平坦的。

接著，如圖4(C)所示，對第一模具70和第二模具72進行合模，並以給定的溫度和壓力對重疊的第一多孔質片材21和第二多孔質片材25進行加熱和加壓。由此，在第一多孔質片材21的一個主表面形成槽狀的流體流路24。在該流體流路24中，在表面的一部分露出有第二多孔質片材25。在熱塑性樹脂30為PTFE的情況下，成型時的壓力和溫度為10MPa、200℃。此外，與此同時，將第一多孔質片材21和第二多孔質片材25彼此壓接。在經過給定時間之後，對第一模具70和第二模具72進行開模。

通過以上的工序，如圖4(D)所示，可得到具備在一個主表面具有流體流路24的第一多孔質層22和層疊在第一多孔質層22的另一個主表面的第二多孔質層26的陽極氣體擴散層20。

(變形例)

圖5(A)～圖5(B)、圖6(A)～圖6(B)是示意性地示出變形例涉及的燃料電池1的構造的剖視圖。在圖5(A)～圖5(B)、圖6(A)～圖6(B)中，流體流路24的形狀或第二多孔質層46的性質與至今為止的不同。在圖5(A)中示出了陰極氣體擴散層40、陰極催化劑層16。流體流路44的表面由第一面110、第二面112、第三面114、第四面116構成。第一面110設置為從第一多孔質層42的一個主表面到達第二多孔質層46。此外，第四面116設置為與第一面110對置。在此，第一面110以及第四面116從垂直軸傾斜，使得第一面110與第四面116的距離隨著遠離第一多孔質層42的一個主表面而變窄。

第二面112設置為與第一面110連續地從第二多孔質層46的一個主表面到達第二多孔質層46之中。此外，第三面114設置為與第二面112對置，並且在第二多孔質層46之中與第二面112相連。與第一面110以及第四面116同樣地，第二面112和第三面114從垂直軸傾斜，第二面112以及第三面114的傾斜的角度可以與第一面110以及第四面116的傾斜的角度相同，也可以不同。通過這樣的結構，在作為流體流路44的表面的一部分的第二面112、第三面114露出有第二多孔質層46。為了形成第二面112、第三面114，在第二多孔質層46也挖有槽，因此排水性提高。

另外，在圖5(A)中，在第二多孔質層46與陰極催化劑層16之間層疊有微多孔質層100。微多孔質層100緻密且透氣度低，但是憎水性高，能夠使在陰極催化劑層16中產生的水在不成為液體的情況下以水蒸氣的狀態向第二多孔質層46移動。因此，陰極催化劑層16中的排水性進一步提高。

在圖5(B)也示出了陰極氣體擴散層40、陰極催化劑層16。流體流路44的表面由第一面120、第二面122、槽部124、第三面126、第四面128構成。第一面120設置為從第一多孔質層42的一個主表面到達第一多孔質層42之中。此外，第四面128設置為與第一面120對置。在此，第一面120和第四面128沿著垂直軸配置。

第二面122設置為與第一面120相連並且與第一多孔質層42的一個主表面大致平行，第三面126設置為與第四面128相連並且與第一多孔質層42的一個主表面大致平行。進而，從第二面122與第三面126近接的位置向第二多孔質層46之中設置有槽部124。通過這樣的結構，在作為流體流路44的表面的一部分的槽部124的一部分露出有第二多孔質層46。

在圖6(A)也示出了陰極氣體擴散層40、陰極催化劑層16。第二多孔質層46的透氣度的控制範圍廣，能夠實現透氣度相對高的第一多孔質層42和透氣度相對低的第二多孔質層46。在圖6(A)中，第一多孔質層42的透氣度比第二多孔質層46高。通過這樣的結構，與微多孔質層100同樣地，第二多孔質層46能夠將在陰極催化劑層16中產生的水以水蒸氣的狀態排出到流體流路44。

在圖6(B)也示出了陰極氣體擴散層40、陰極催化劑層16。在從第一多孔質層42的一個主表面側進行投影的情況下，與第一多孔質層42重疊的第二多孔質層46的第一部分46a的憎水性比與從第一多孔質層42露出的露出面(即，第三面84)重疊的第二多孔質層46的第二部分46b的憎水性高。在陰極氣體擴散層40中生成的水被吸引到憎水性低的第二多孔質層46的第二部分46b。另一方面，氧化劑氣體經過第一多孔質層42、憎水性高的第二多孔質層46的第一部分46a供給到陰極催化劑層16。進而，剩餘的氧化劑氣體從憎水性高的第二多孔質層46的第一部分46a流入到憎水性低的第二多孔質層46的第二部分46b，將被吸引到第二多孔質層46的第二部分46b的生成水壓出到流體流路44而排出。像這樣，可設置各種形狀的流體流路44和各種性質的第二多孔質層46。在圖5(A)～圖5(B)、圖6(A)～圖6(B)中，對設置在陰極氣體擴散層40的流體流路44的形狀和第二多孔質層46進行了說明，設置在陽極氣體擴散層20的流體流路24和第二多孔質層26也可以是同樣的形狀。進而，雖然在圖5(A)～圖5(B)、圖6(A)～圖6(B)中設置有微多孔顧層100，但是可以省略微多孔質層100，也可以在圖1、圖2中設置微多孔質層100。

根據本實施方式，設置有在導電性纖維的佔有面積率小的第一多孔質層的一個主表面開口的槽狀的流體流路，因此能夠容易地對流體流路進行成型。此外，因為流體流路的成型變得容易，所以處理變得容易，能夠降低成本。此外，在第一多孔質層的另一個主表面側配置有導電性纖維的佔有面積率大的第二多孔質層，因此能夠提高催化劑層附近的排水性。此外，因為催化劑層附近的排水性提高，所以能夠提高氣體擴散性。此外，流體流路部分地貫通第一多孔質層而使第二多孔質層露出，因此能夠使催化劑層中的生成水不積蓄在第一多孔質層而排出到流體流路。此外，因為使催化劑層中的生成水不積蓄在第一多孔質層而排除到流體流路，所以能夠提高排水性。

此外，因為在第一多孔質層的另一個主表面側配置導電性纖維的佔有面積率大的第二多孔質層，所以能夠通過沿著主表面配置的導電性纖維降低沿著主表面的電阻。此外，因為電阻降低，所以能夠提高導電性。此外，因為將第一多孔質層和第二多孔質層重疊，所以能夠增加接觸點。此外，因為接觸點增加，所以能夠降低電阻。此外，因為第一多孔質層與第二多孔質層重疊的部分的投影面積大於露出有第二多孔質層的部分的投影面積，所以即使在露出了第二多孔質層的情況下，也能夠降低電阻。

本發明不限定於上述的實施方式，能夠基於本領域技術人員的知識施加各種設計變更等變形，施加了這樣的變形的實施方式也包含於本發明的範圍。

在上述的實施方式中，陽極氣體擴散層20和陰極氣體擴散層40均具有包含第一多孔質層22、42、流體流路24、44、以及第二多孔質層26、46的結構。然而，並不特別限定於此，也可以是只有陽極氣體擴散層20和陰極氣體擴散層40中的任一方具有上述的結構。

在上述的實施方式中，同時實施形成流體流路24的工序和將第二多孔質片材25層疊在第一多孔質片材21的工序。因此，與獨立地實施兩個工序的情況相比，能夠簡化燃料電池用氣體擴散層的製造工序。然而，並不特別限定於該製造工序，將第二多孔質片材25層疊在第一多孔質片材21的工序也可以在形成流體流路24的工序之前或之後。

在流體流路24的形成工序之後實施第二多孔質片材25的層疊工序的情況下，首先，只將第一多孔質片材21配置在第一模具70與第二模具72之間，並進行壓製成型而形成流體流路24。接下來，將設置了流體流路24的第一多孔質片材21和第二多孔質片材25重疊並配置在第一模具70與第二模具72之間，進行壓製成型而將第二多孔質片材25層疊在第一多孔質片材21。

在流體流路24的形成工序之前實施第二多孔質片材25的層疊工序的情況下，首先將第一多孔質片材21和第二多孔質片材25重疊，並配置在第一模具70與第二模具72之間，進行壓製成型。此時，第一模具70是不具有凸部74的平坦狀的模具。由此，在第一多孔質片材21層疊第二多孔質片材25。接下來，將得到的層疊體配置在第一模具70與第二模具72之間，並進行壓製成型。此時，第一模具70是具有凸部74的模具。由此，在第一多孔質片材21形成流體流路24。

附圖標記說明

1：燃料電池，10：膜電極接合體，12：電解質膜，14：陽極催化劑層，16：陰極催化劑層，20：陽極氣體擴散層，22、42：第一多孔質層，24、44：流體流路，26、46：第二多孔質層，28、48：導電性纖維，30、50：熱塑性樹脂，40：陰極氣體擴散層。

權利要求書(按照條約第19條的修改)

1.(修改後)一種燃料電池用氣體擴散層，其具備：

第一多孔質層，具有在一個主表面開口的槽狀的流體流路；以及

第二多孔質層，配置在所述第一多孔質層的另一個主表面一側，

所述第一多孔質層的截面中的每單元面積的導電性纖維的佔有面積率小於所述第二多孔質層的截面中的該佔有面積率，

在所述流體流路的表面的一部分露出有所述第二多孔質層，所述流體流路還被挖入到所述第二多孔質層。

2.根據權利要求1所述的燃料電池用氣體擴散層，其中，

在從所述第一多孔質層的一個主表面側進行投影的情況下，所述第一多孔質層與所述第二多孔質層重疊的部分的投影面積大於所述第二多孔質層所露出的部分的投影面積。

3.一種燃料電池，其具備：

膜電極接合體，由電解質膜、設置在所述電解質膜的一個面的陰極催化劑層、以及設置在所述電解質膜的另一個面的陽極催化劑層構成；

陽極氣體擴散層，配置在所述膜電極接合體的所述陽極催化劑層一側；以及

陰極氣體擴散層，配置在所述膜電極接合體的所述陰極催化劑層一側，

所述陽極氣體擴散層和所述陰極氣體擴散層的至少一方由權利要求1或2所述的燃料電池用氣體擴散層構成。

4.一種燃料電池用氣體擴散層的形成方法，其包括：

在將第一多孔質片材和第二多孔質片材重疊之後，進行加熱和加壓的步驟；以及

形成流體流路的步驟，所述流體流路是在所述第一多孔質片材的一個主表面開口的槽狀的流體流路，並且是在表面的一部分露出有所述第二多孔質片材的流體流路，

在所述形成流體流路的步驟中形成有流體流路的所述第一多孔質片材的截面中的每單元面積的導電性纖維的佔有面積率小於所述第二多孔質片材的截面中的該佔有面積率。