WO2014181771A1

WO2014181771A1 - 多孔質電極基材、その製造方法および固体高分子型燃料電池

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Publication number: WO2014181771A1
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Abstract

　製造コストが低く、十分な導電性とガス拡散性を有し、多孔質電極基材の構造変化が小さく良好な発電性能を示す多孔質電極基材およびその製造方法を提供することを目的とする。並びに、この多孔質電極基材を含む膜－電極接合体および固体高分子型燃料電池を提供することを他の目的とする。炭素短繊維（Ａ１）を各繊維の繊維方向がそれぞれ略同一平面上にある平面方向に分散させた前駆体シートの片面または両面の表面上に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とを含む分散液を塗布することにより、前記前駆体シートの片面または両面の表層近傍に前記炭素粉（Ｃ）を含有する前記フッ素系樹脂を偏在させてフッ素系樹脂偏在前駆体シートとする工程（１）と、前記工程（１）の後に前記フッ素系樹脂偏在前駆体シートを１５０℃以上４００℃未満の温度で熱処理する工程（２）とを有する多孔質電極基材の製造方法、その製造方法により製造された多孔質電極基材およびそれを用いた固体高分子型燃料電池である。

Description

多孔質電極基材、その製造方法および固体高分子型燃料電池

　本発明は、燃料電池に用いることのできる多孔質電極基材、その製造方法、この多孔質電極基材を含む膜－電極接合体および固体高分子型燃料電池に関する。
　本願は、２０１３年５月１０日に日本に出願された特願２０１３－１００１０９号および２０１３年１１月１２日に日本に出願された特願２０１３－２３３８５０に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　燃料電池に設置されるガス拡散電極基材は、従来、機械的強度を高くするために、炭素短繊維を抄造後、熱硬化性樹脂で結着させ、これを高温で焼成して有機高分子を炭素化させたペーパー状の炭素／炭素複合体からなる多孔質電極基材であった（特許文献１参照）。

　また、低コスト化を目的として、酸化短繊維を抄造後、これを高温で焼成して酸化短繊維を炭素化させた多孔質電極基材が提案されているが、焼成時に酸化短繊維が収縮することから、電極基材の寸法安定性および表面精度に問題があった。また、さらなる低コスト化を目的として、炭素短繊維とバインダーからなるシートに、炭素粉とフッ素系樹脂とからなるスラリーを塗工することで、炭素化工程を省略した多孔質電極基材が提案されているが、この多孔質電極基材では十分な多孔性を保持しつつ導電性を発現することが困難であった。

　特許文献１には、厚みが０．０５～０．５ｍｍで嵩密度が０．３～０．８ｇ／ｃｍ３であり、かつ、歪み速度１０ｍｍ／ｍｉｎ、支点間距離２ｃｍおよび試験片幅１ｃｍの条件での３点曲げ試験において、曲げ強度が１０ＭＰａ以上でかつ曲げの際のたわみが１．５ｍｍ以上であることを特徴とする燃料電池用多孔質炭素電極基材が開示されている。特許文献２には、厚さ０．１５～１．０ｍｍ、嵩密度０．１５～０．４５ｇ／ｃｍ３、炭素繊維含有率９５質量％以上、圧縮変形率１０～３５％、電気抵抗値６ｍΩ以下、風合度５～７０ｇの炭素繊維シートが開示されている。特許文献３には、複数の炭素繊維を含んで成るマット；および該炭素繊維マットに組み込まれた複数のアクリルパルプ繊維を含んでなり、該アクリルパルプ繊維は、炭素繊維マットに組み込まれた後に硬化され炭化される燃料電池用ガス拡散層が記載されている。

　特許文献４には、炭素繊維の不織布網状組織と、および前記炭素繊維が黒鉛化されてなるが、前記不織布網状組織は黒鉛化処理されていないものであり、前記不織布網状組織内に配置されたグラファイト粒子と疎水性ポリマーの混合物とを備えてなり、前記グラファイト粒子の少なくとも９０％の最長寸法が１００μｍ未満である、ガス拡散基材が記載されている。特許文献５には、燃料電池の発電反応に用いられる反応流体を拡散させる燃料電池用拡散層であって、第１導電繊維および第２導電繊維を基材とする導電繊維集積体を具備しており、前記第１導電繊維は前記第２導電繊維よりも直線性が高く、前記第２導電繊維は前記第１導電繊維よりもカール性が高いことを特徴とする燃料電池用拡散層が記載されている。

　しかし、特許文献１に開示されている多孔質炭素電極基材は、機械的強度および表面平滑性が高く、十分なガス透気度および導電性を有しているもの、製造コストが高いという問題があった。特許文献２に開示されている炭素繊維シートの製法は、低コスト化は可能であるものの、焼成時の収縮が大きく、得られる多孔質電極基材の厚みムラが大きいことやシートのうねりが大きいという問題があった。特許文献３に開示されている多孔質電極基材は、低コスト化は可能であるが、シート化する際の炭素繊維とアクリルパルプの絡みが少なく、ハンドリングが困難であるという問題があった。また、アクリルパルプは繊維状材料と比較してポリマーの分子配向がほとんどないため、炭素化時の炭素化率が低く、ハンドリング性を高めるためには、多くのアクリルパルプを添加する必要があった。特許文献４および５に開示されている多孔質電極基材は、炭素短繊維と炭素粉とフッ素系樹脂から形成され、高温で焼成する炭素化工程を省略できるため低コスト化が可能であるが、厚み方向の導電性を高めるには炭素粉とフッ素系樹脂量を多くする必要があり、導電性とガス拡散性の両立が困難であるという問題があった。

　さらに、燃料電池セルの中で多孔質電極基材がそのまま使われることはほとんどなく、通常は、フッ素樹脂を用いた撥水処理や、炭素粒子からなる表面緻密化（ＭＰＬ：Ｍｉｃｒｏ　Ｐｏｒｏｕｓ　Ｌａｙｅｒ）処理が施された上で、セルに搭載される。つまり、燃料電池全体から見れば、多孔質電極基材の固有抵抗よりも、むしろ隣接部材との接触抵抗を下げることがより重要だが、これまでそのような観点で多孔質電極基材が提案されたことはなかった。

　またＭＰＬと多孔質電極基材との層間で構造が大きく変化することにより、この２層の界面で導電性およびガス拡散性が阻害され、また、発電時に生成水の排水性が阻害され、発電性能が大きく低下することがあった。

国際公開第２００２／０４２５３４号パンフレット国際公開第２００１／０５６１０３号パンフレット特開２００７－２７３４６６号公報特表２００８－５０３０４３号公報特開２００９－８７６１４号公報

　本発明は、上記の点を鑑みて行われたものであり、製造コストが低く、十分な導電性とガス拡散性を有し、多孔質電極基材の構造変化が小さく良好な発電性能を示す多孔質電極基材およびその製造方法を提供することを目的とする。並びに、この多孔質電極基材を含む膜－電極接合体および固体高分子型燃料電池を提供することを他の目的とする。

　本発明者等は前記課題が以下の発明の実施態様によって解決されることを見出した。
＜１＞　炭素短繊維（Ａ１）を各繊維の繊維方向がそれぞれ略同一平面上にある平面方向に分散させた前駆体シートの片面または両面の表面上に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とを含む分散液を塗布することにより、前記前駆体シートの片面または両面の表層近傍に前記炭素粉（Ｃ）を含有する前記フッ素系樹脂を偏在させてフッ素系樹脂偏在前駆体シートとする工程（１）と、前記工程（１）の後に前記フッ素系樹脂偏在前駆体シートを１５０℃以上４００℃未満の温度で熱処理する工程（２）とを有する多孔質電極基材の製造方法。
＜２＞　前記炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とを含む分散液が、固形分濃度が２％以上２０％以下の前記分散液である＜１＞に記載の製多孔質電極基材の造方法。
＜３＞　前記炭素粉（Ｃ）と前記フッ素系樹脂とを含む前記分散液の粘度が１０００ｃＰ以上１００００ｃＰ以下である、＜１＞または＜２＞に記載の多孔質電極基材の製造方法。
＜４＞　前記工程（２）において、前記前駆体シートの片方の表面上から炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とを含む分散液を塗布して前記前駆体シートの前記表面の略全面に前記炭素粉（Ｃ）と前記フッ素系樹脂とを含浸させることにより、前記片面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂からなるケーク層を形成させ、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂を片面の表層近傍に偏在させる＜１＞～＜３＞のいずれかに記載の多孔質電極基材の製造方法。
＜５＞　前記工程（１）の前に、炭素短繊維（Ａ１）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）とを、各繊維の繊維方向が前記平面方向に分散して前駆体シートＸ－１を製造する工程（３）をさらに有する＜１＞～＜４＞のいずれかに記載の多孔質電極基材の製造方法。
＜６＞　前記工程（３）と前記工程（１）との間に、前記前駆体シートＸ－１上に、炭素短繊維（Ａ２）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ２）とを分散させた前駆体シートＸ－２を積層一体化して、前駆体シートＸ－３を製造する工程（４）をさらに有する＜５＞に記載の多孔質電極基材の製造方法。
＜７＞　前記工程（３）と前記工程（１）の間に、前記前駆体シートＸ－１に交絡処理を行って前記前駆体シートＸ－１内に３次元交絡構造を形成する工程（５）をさらに有する＜５＞に記載の多孔質電極基材の製造方法。
＜８＞　前記工程（４）と前記工程（１）の間に、前記前駆体シートＸ－３を交絡処理して３次元交絡構造を形成する工程（５）を有する＜６＞に記載の多孔質電極基材の製造方法。
＜９＞　前記工程（１）の前に、前記前駆体シートを２００℃未満の温度で加熱加圧成型する工程（６）をさらに有する＜１＞～＜７＞のいずれかに記載の多孔質電極基材の製造方法。
＜１０＞　前記工程（１）において、前記炭素粉（Ｃ）と前記フッ素系樹脂とを複数回塗布する＜１＞～＜９＞のいずれかに記載の多孔質電極基材の製造方法。
＜１１＞　前記＜１＞～＜１０＞のいずれかに記載の多孔質電極基材の製造方法で製造された多孔質電極基材。
＜１２＞　炭素短繊維同士が、炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂により接合された構造を有する多孔質電極基材であって、前記構造中で多孔質電極基材の片面または両面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂が偏在してなる多孔質電極基材。
＜１３＞　炭素短繊維同士が、酸化繊維により結着されて、かつ前記炭素短繊維と酸化繊維が炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂により接合された構造を有する多孔質電極基材であって、前記構造中で多孔質電極基材の片面または両面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂が偏在している多孔質電極基材。
＜１４＞　実質的に炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂のみからなる層Ａと、実質的に炭素短繊維が炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂により接合された層Ｂからなる多孔質電極基材であって、前記層Ｂは片面または両面に前記層Ａが設けられ、前記層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の下記式（Ｉ）で示す占有率が２０％から８０％であり、かつ前記層Ｂの厚み方向の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の下記式（ＩＩ）で示す占有率変化が±３％以上、±１５％以下である多孔質電極基材。
　層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率　：　炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂が層Ｂ中に占める体積／（層Ｂの体積－層Ｂ中の空間の占める体積）　・・・　（Ｉ）
　占有率変化　：（２０μｍの厚みに分割した層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率）－（隣接する２０μｍの厚みに分割した分割した層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率）　・・・　（ＩＩ）
＜１５＞　＜１１＞～＜１４＞のいずれかに記載の多孔質電極基材を用いた固体高分子型燃料電池。
＜１６＞　前記＜１１＞～＜１４＞のいずれかに記載の多孔質電極基材を用いた膜―電極接合体。
＜１７＞　前記＜１６＞に記載の膜―電極接合体を用いた固体高分子型燃料電池。

　本発明によれば、製造コストが低く、十分な導電性とガス拡散性を有し、多孔質電極基材の構造変化が小さく良好な発電性能を示す多孔質電極基材およびその製造方法を提供することができる。並びに、この多孔質電極基材を含む膜－電極接合体および固体高分子型燃料電池を提供することができる。

　＜多孔質電極基材＞
　本発明の一実施形態に係る多孔質電極基材は、具体的には下記［１］～［３］のものが挙げられる。
　［１］　炭素短繊維同士が、炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂により接合された構造を有する多孔質電極基材であって、前記構造中で多孔質電極基材の片面または両面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂が偏在してなる多孔質電極基材。
　［２］　炭素短繊維同士が、酸化繊維により結着されて、かつ前記炭素短繊維と酸化繊維が炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂により接合された構造を有する多孔質電極基材であって、前記構造中で多孔質電極基材の片面または両面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂が偏在している多孔質電極基材。
　［３］　実質的に炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂のみからなる層Ａと、実質的に炭素短繊維が炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂により接合された層Ｂからなる多孔質電極基材であって、前記層Ｂは、片面または両面に層Ａが設けられ、前記層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の下記式（Ｉ）で示す占有率が２０％から８０％であり、かつ層Ｂの厚み方向の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の下記式（ＩＩ）で示す占有率変化が±３％以上、±１５％以下である多孔質電極基材。
　層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率　：　炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂が層Ｂ中に占める体積／（層Ｂの体積－層Ｂ中の空間の占める体積）　・・・　（Ｉ）　占有率変化　：（２０μｍの厚みに分割した層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率）－（隣接する２０μｍの厚みに分割した分割した層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率）　・・・　（ＩＩ）

　この構造体中では多孔質電極基材の片面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在した部分構造を形成する。
　本実施形態において「多孔質電極基材の片面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在する（偏在してなる）」とは、多孔質電極基材内部（内層）に比べ、多孔質電極基材の片面の表面、または表面および表面付近に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が多く存在することを意味する。具体的には、（ｉ）多孔質電極基材の断面を観察したときに、表面付近は空隙の占有率が相対的に低く、繊維一本一本の判別が困難であるのに対し、表面から離れた内層は空隙の占有率が相対的に高く、繊維一本一本の判別が容易である状態を指す。また、多孔質電極基材の表面から見た場合には、（ｉｉ）多孔質電極基材の表面は炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂によってほぼ被覆され、表面を観察したときに最表層以外の繊維や空隙がほとんど見えない状態であることが好ましい。さらに具体的には、前記偏在した状態とは、下記する多孔質電極基材の断面観察写真から判断した空隙の占有率によって定義される。

　前記（ｉ）の「表面付近は空隙の占有率が相対的に低く、繊維一本一本の判別が困難であるのに対し、内層は空隙の占有率が相対的に高く、繊維一本一本の判別が容易である状態」であることは、多孔質電極基材の断面観察写真から判断できる。多孔質電極基材の最表層から深さ３０μｍまでの領域をＸとし、また多孔質電極基材中心部の厚み方法に５０μｍの領域Ｙとすると、領域Ｘにおける空隙の占有率が３０％未満であることが好ましく、かつ、領域Ｙにおける空隙の占有率は３０～９０％であることが好ましく、より好ましくは５０～８０％である。なお、上記の「空隙の占有率」は、後述する算出方法による値である。

　多孔質電極基材の断面観察あるいは表面の観察を行う際は、以下のように行う。多孔質電極基材の断面出しは、通常の機械研磨だと研磨疵や材料接合界面のダレが生じやすいため、イオンエッチング法に基づいたクロスセクションポリッシャ（ＣＰ）や集束イオンビーム装置（ＦＩＢ）を用いることが好ましい。多孔質電極基材の断面あるいは表面の観察は、繊維や粒子を容易に判別できる方法であれば特に限定されないが、被写界深度の深い走査型電子顕微鏡を用いることが好ましい。断面の観察倍率は、少なくとも厚み方向には全体をカバーし（片方の表層からもう一方の表層までが一枚の写真に収まり）、かつ繊維や空隙が判別できる倍率であることが好ましい。具体的には、２００倍から５００倍程度である。また、観察写真における空隙率の算出には、グレースケール画像の二値化により空隙部とそれ以外を分画して、各部の面積計算ができる画像解析ソフトウェアを用いることが好ましい。

　前記（ｉｉ）の「最表層以外の繊維や空隙がほとんど見えない状態」とは、多孔質電極基材の表面観察写真において、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂の占有面積が最表層以外の繊維や空隙の占有面積よりも大きいことを指す。その際、最表層以外の繊維や空隙が部分的に見えていても良い。数値化するとすれば、表面観察写真における炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂の占有面積は全体の５０％以上であることが好ましく、より好ましくは７０％以上、特に好ましくは９０％以上である。

　炭素短繊維（Ａ）同士は前駆体シート内において、後述する樹脂炭化物によって接合されていてもされていなくてもよい。
　また、炭素短繊維（Ａ）同士は、熱処理しても接合することはないが、後述する工程（２）において前駆体シートを１５０℃以上４００℃未満の温度で熱処理した際に、前駆体シート中のフッ素系樹脂が１５０℃以上４００℃未満の温度で熱処理した際に結着剤として作用し、炭素短繊維（Ａ）同士が、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂により接合された構造（部分構造）を形成している。
　また更に、後述する工程（３）または（４）において酸化繊維前駆体繊維（ｂ）を用いた場合、工程（２）において、前駆体シート中の酸化繊維前駆体繊維（ｂ）が一部溶解して接着成分の役割を果たし、炭素短繊維（Ａ）同士が酸化繊維（Ｂ）を介して接合された部分構造を形成している。この状態では、炭素短繊維（Ａ）同士が酸化繊維（Ｂ）により結着されている。ここで結着されているとは、繊維同士が隣接し固着することで個々の繊維が動きにくく、繊維が形成する構造体が形状をある程度保っている状態を指す。

　なお、炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維（Ｂ）とは、後述する工程（１）において酸化繊維前駆体繊維（ｂ）自身の融着により接合されているが、通常は更に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂によっても接合されている。炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維（Ｂ）が接合している部分も、「炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂」によって接合されることで、その部分の抵抗が下がり、さらに強度も増加する。

　また、工程（３）または（４）において酸化繊維前駆体繊維（ｂ）を用いた場合、工程（１）において「炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維前駆体繊維（ｂ）の間」に「炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂」が介在した場合は、「炭素短繊維（Ａ）酸化繊維（Ｂ）とが、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂により接合された部分構造」を形成していることがある。

　なお、前駆体シート中において、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）同士が接している場合は、工程（２）において「酸化繊維（Ｂ）」同士が接合した部分構造を形成している。当該接合部分が更に「炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂」によって接合されていることがある。

　また、工程（１）において、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）同士の間に「炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂」が介在した場合は、「酸化繊維（Ｂ）」同士が「炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂」によって接合された部分構造を形成している。

　多孔質電極基材の形状は、燃料電池の分野で公知の形状から必要に応じて選択することができ、例えば、シート状、渦巻き状等の形状をとることができる。
　シート状の多孔質電極基材の目付けは、ガス透気度とハンドリング性の観点から１５ｇ／ｍ^２以上１００ｇ／ｍ^２以下が好ましい。また、シート状の多孔質電極基材の、上述した断面の観察で測定できる空隙率は、ガス透気度と導電性の観点から５０％以上、９０％以下が好ましい。さらに、シート状の多孔質電極基材の厚みは、ガス透気度、導電性とハンドリング性の観点から５０μｍ以上、３００μｍ以下が好ましい。また、シート状の多孔質電極基材のうねりは、５ｍｍ未満が好ましい。

　また、多孔質電極基材のガス透気度は燃料電池内部でのガス拡散性の発現の観点および、多孔質電極基材の片面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在することにより、ＭＰＬ同等の発電性能を発現するより１０ｍｌ／ｈｒ／ｃｍ^２／ｍｍＡｑ以上、３０００ｍｌ／ｈｒ／ｃｍ^２／ｍｍＡｑ以下であることが好ましい。

　また、多孔質電極基材の厚さ方向の電気抵抗（貫通方向抵抗）は、燃料電池内部での電気抵抗損失の低減の観点より５０ｍΩ・ｃｍ^２以下であることが好ましい。さらに単位厚み方向の電気抵抗（貫通方向比抵抗）は１５０ｍΩ・ｃｍ^２／ｍｍ以下であることが好ましい。なお、多孔質電極基材のガス透気度および貫通方向抵抗の測定方法は、後述する。

　＜３次元交絡構造体＞
　本実施形態において、多孔質電極基材は３次元交絡構造を形成している。３次元交絡構造を形成している（３次元交絡構造体である）とは、構造体を構成する炭素短繊維と酸化繊維（Ｂ）とが互いに絡まり合い、炭素短繊維と酸化繊維（Ｂ）が多孔質電極基材の厚み方向にも配向している構造を意味する。さらに具体的には、３次元交絡構造を形成しているとは、前述したように断面観察写真によって倍率２００～５００倍（例えば、３００倍）で多孔質電極基材の断面を観察した際に、観察できる繊維が互いに交差している状態であり、測定した炭素短繊維の水平面との角度の平均が３°以上、または測定した酸化繊維（Ｂ）と水平面（シート面）との角度の最大値が１０°以上となる状態である。なお、角度の平均値および最大値を決める際の測定点数は例えば５０点とすることができる。互いに交差しているとは、例えば互いの繊維方向の角度のうち鋭角の側が１０°以上の角度をなした状態で接触していることである。３次元交絡構造は、後述する交絡処理によって構造体を構成する炭素短繊維と酸化繊維前駆体繊維とを互いに絡まり合わせることにより成形できる。

　本実施形態の多孔質電極基材は、固体高分子型燃料電池に用いる固体高分子型燃料電池用多孔質電極基材として使用することができる。なお、ハンドリング性や導電性の観点から、多孔質電極基材中の炭素短繊維同士が、酸化繊維（Ｂ）によって接合され、炭素短繊維同士が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂により接合され、炭素短繊維と酸化繊維（Ｂ）との接合部が、更に「炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂」により接合された構造を有することが好ましい。また、更に炭素短繊維および酸化繊維（Ｂ）が、厚み方向にも互いに絡まり合った構造を有する多孔質電極基材がより好ましい。

　＜炭素短繊維（Ａ）＞
　本実施形態の多孔質電極基材に用いられている炭素短繊維とは、炭素繊維を１ｍｍから２０ｃｍの範囲で特定の長さにカットした短繊維である。このような炭素短繊維の構成素材として、ポリアクリロニトリル系炭素繊維（以下「ＰＡＮ系炭素繊維」という。）、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維等の炭素繊維が挙げられ、炭素短繊維はこれらを適当な長さに切断したものが挙げられる。炭素短繊維の構成素材は、多孔質電極基材の機械的強度の観点から、ＰＡＮ系炭素繊維が好ましい。炭素短繊維（Ａ）（例えば、後述する炭素短繊維（Ａ１）および炭素短繊維（Ａ２）など。以下の説明でも同様とする）は、一種類の炭素短繊維を用いても、異なる複数種の炭素短繊維が用いられていてもよい。

　炭素短繊維の平均繊維長は、分散性の点から、２～１２ｍｍ程度であることが好ましい。炭素短繊維の平均繊維径は、炭素短繊維の生産コストおよび分散性の面から、３～９μｍであることが好ましく、多孔質電極基材の平滑性の面から、４～８μｍであることがより好ましい。炭素短繊維（Ａ）の平均繊維長さおよび平均繊維径は、一種類の炭素短繊維を用いても、異なる複数種の炭素短繊維が用いられていてもよい。

　多孔質電極基材における炭素短繊維の含有率は、炭素短繊維と酸化繊維（Ｂ）の合計の全体質量に対して、４０～９０質量％が好ましい。多孔質電極基材の機械的強度を十分なものに保ち、さらに、十分な貫通方向抵抗とするため、炭素短繊維の含有率は、炭素短繊維と酸化繊維（Ｂ）の合計に対して、５０～９０質量％がより好ましい。

　＜酸化繊維（Ｂ）＞
　本実施形態の多孔質電極基材に含まれる酸化繊維（Ｂ）は、炭素短繊維（Ａ）同士を接合する繊維である。酸化繊維（Ｂ）は、炭素短繊維（Ａ）を接合する部位において屈曲状または湾曲状になっている状態で存在し、それぞれが繊維構造を形成していても、３次元的な網目構造を形成していても良い。酸化繊維（Ｂ）は、ハンドリング性や導電性の観点から、厚み方向に互いに絡まり合った網目構造を形成していることが好ましい。

　多孔質電極基材における酸化繊維（Ｂ）の含有率は、炭素短繊維と酸化繊維（Ｂ）の合計の全体質量に対して、１０～６０質量％が好ましい。多孔質電極基材の機械的強度を十分なものに保ち、さらに、十分な貫通方向抵抗とするため、酸化繊維（Ｂ）の含有率は、炭素短繊維と酸化繊維（Ｂ）の合計の全体質量に対して、１０～５０質量％がより好ましい。

　後述する製造方法に示すように、酸化繊維（Ｂ）は酸化繊維前駆体繊維（ｂ）を熱処理によって酸化処理することにより得られる。従って、酸化繊維（Ｂ）は酸化繊維前駆体繊維（ｂ）由来の酸化繊維であり、例えば後述するようにポリマーを酸化した酸化繊維等である。

　導電性や生産性の観点から、酸化繊維（Ｂ）は、後述する導電性粒子を含有することも好ましい。この導電性粒子は、それぞれ酸化繊維前駆体繊維（ｂ）に含有されたことに由来する導電性粒子であり、酸化繊維（Ｂ）中の導電性粒子の含有量は、導電性の観点から、酸化繊維（Ｂ）の全体質量に対して１０質量％以上が好ましく、生産性の観点より９０質量％以下であることが好ましい。

　なお、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）については後述する。また、本実施形態で用いることのできる導電性粒子や、炭素粉（Ｃ）についても、後述する。

　酸化繊維（Ｂ）は後述する酸化繊維前駆体繊維（ｂ）を酸化処理した繊維であり、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）に用いることができるポリマーを酸化処理したポリマーからなる。このようなポリマーとして後述するように、アクリル系ポリマー、セルロース系ポリマー、フェノール系ポリマーの酸化処理ポリマーが挙げられる。

　＜酸化繊維前駆体繊維（ｂ）＞
　酸化繊維前駆体繊維（ｂ）としては、酸化繊維前駆体短繊維（ｂ－１）およびフィブリル状酸化繊維前駆体繊維（ｂ－２）のうちの一方、または両方を用いることができる。

　酸化繊維前駆体繊維（ｂ）は、それぞれ、同一の酸化繊維前駆体繊維のみを用いても良いし濾水度、繊維直径、繊維長またはポリマー種等が異なるこれら酸化繊維前駆体繊維を複数種類混合して用いても良い。さらに、酸化繊維前駆体短繊維とフィブリル状酸化繊維前駆体繊維とを混合して用いても良い。多孔質電極基材のガス拡散性を十分なものに保つ観点より酸化繊維前駆体繊維（ｂ）としては、酸化繊維前駆体短繊維（ｂ－１）のみを用いることが好ましい。また、前駆体シートのハンドリング性の観点からは、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）としては、フィブリル状酸化繊維前駆体繊維（ｂ－２）を用いることが好ましい。

　酸化繊維前駆体繊維（ｂ）に用いられるポリマーは、熱処理工程における残存質量が熱処理前のポリマーの全体質量に対して６０質量％以上であれば、多孔質電極基材の機械的強度を十分なものに保ち、かつ低環境負荷という点で好ましい。さらに、熱処理工程における残存質量が８０質量％以上であることが好ましい。

　このようなポリマーとしては、アクリロニトリル系ポリマー（アクリロニトリル系重合体）、セルロース系ポリマー、フェノール系ポリマーを挙げることができる。これらのポリマーは単体で用いても複数のポリマー種からなる混合物として用いてもよい。混合物として用いる場合は、１種類以上のポリマーについて、熱処理工程における残存質量が熱処理前のポリマーの全体質量に対して６０質量％以上である場合は、混合するポリマーは熱処理工程における残存質量が６０質量％以下であっても良い。このようなポリマーは特に限定されないが、メタクリル酸系ポリマー、アクリル酸系ポリマー、ビニル系ポリマー、セルロース系ポリマーまたはスチレン系ポリマーなどを用いることができる。熱処理工程における残存質量が６０質量％以上となるポリマーであって、紡糸性および低温から高温にかけて炭素短繊維同士を接合させることができ、熱処理工程での残存量が大きいという観点から、さらに、炭素短繊維と混合した際の交絡のし易さ、シート強度の強さの観点からすると、アクリロニトリル系ポリマーを用いることが好ましい。

　アクリロニトリル系ポリマーは、アクリロニトリルを単独重合したアクリロニトリル系重合体（単独重合体）であっても、アクリロニトリルとその他のモノマーとを共重合したアクリロニトリル系重合体（共重合体）であってもよい。しかし、紡糸性および熱処理後の多孔質電極基材の機械的強度の観点から、アクリロニトリル系重合体は、共重合体の全体質量に対してアクリロニトリル単位を５０質量％以上含有することが好ましく、８０質量％以上含有することがより好ましい。アクリロニトリルと共重合されるモノマーとしては、一般的なアクリル系繊維を構成する不飽和モノマーであれば特に限定されないが、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ－ブチル、アクリル酸２－エチルヘキシル、アクリル酸２－ヒドロキシエチルもしくはアクリル酸ヒドロキシプロピルなどに代表されるアクリル酸エステル類；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ－ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔ－ブチル、メタクリル酸ｎ－ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２－ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピルもしくはメタクリル酸ジエチルアミノエチルなどに代表されるメタクリル酸エステル類；アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、アクリルアミド、Ｎ－メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニリデン、フッ化ビニルまたはフッ化ビニリデンなどが挙げられる。アクリロニトリル系重合体は、熱処理工程における残存質量が６０質量％以上であることが好ましい。

　アクリロニトリル系重合体の重量平均分子量は、特に限定されないが、５万～１００万が好ましい。アクリロニトリル系重合体の重量平均分子量が５万以上であることで、紡糸性が向上すると同時に、繊維の糸質が良好になる傾向にある。また、アクリロニトリル系重合体の重量平均分子量が１００万以下であることで、紡糸原液の最適粘度を与えるポリマー濃度が高くなり、生産性が向上する傾向にある。

　なお、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）の製造方法は特に限定されず、例えば後述する方法で製造した酸化繊維前駆体短繊維や、フィブリル状酸化繊維前駆体繊維を、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）として用いることができる。

　このような酸化繊維前駆体繊維（ｂ）は、その種類や混合比等によって、最終的に得られる多孔質電極基材中に酸化繊維（Ｂ）として残る割合が異なる。前駆体シートにおける炭酸化繊維前駆体繊維（ｂ）の含有率は、炭素短繊維と酸化繊維前駆体繊維の合計の全体質量に対して、１０質量％以上９０質量％以下が好ましい。多孔質電極基材の機械的強度を十分なものに保ち、さらに、十分な貫通方向抵抗とするため、前駆体シートにおける酸化繊維前駆体繊維の含有率は、炭素短繊維と前駆体シートにおける酸化繊維前駆体繊維の合計の全体質量に対して、１０質量％以上６０質量％以下がより好ましい。

　＜酸化繊維前駆体短繊維＞
　酸化繊維前駆体短繊維は、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）として用いることができ、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）として用いる際は酸化繊維前駆体短繊維（ｂ－１）と記載する。この酸化繊維前駆体短繊維は、長繊維状の酸化繊維前駆体繊維を１ｍｍから２０ｃｍの範囲で適当な長さにカットしたものである。酸化繊維前駆体短繊維の繊維長は、分散性の点から、２～２０ｍｍ程度が好ましい。酸化繊維前駆体短繊維の断面形状は特に限定されないが、炭素化した後の機械的強度、製造コストの面から、真円度の高いもの（真円に近い形状のもの）が好ましい。また、酸化繊維前駆体短繊維の直径は、１５０℃以上４００℃未満の温度で熱処理する時の収縮による破断を抑制するため、５μｍ以下であることがさらに好ましい。

　酸化繊維前駆体短繊維として用いられるポリマーは、熱処理工程における残存質量が熱処理前のポリマーの全体質量に対して６０質量％以上であることが多孔質電極基材の機械的強度を十分なものに保ち、かつ低環境負荷という点で好ましい。さらに、熱処理工程における残存質量が８０質量％以上であることが好ましい。

　このようなポリマーとしては、アクリロニトリル系ポリマー（アクリロニトリル系重合体）、セルロース系ポリマー、フェノール系ポリマーを挙げることができる。これらのポリマーは単体で用いても複数のポリマー種からなる混合物として用いてもよい。混合物として用いる場合は、１種類以上のポリマーが熱処理工程における残存質量が６０質量％以上である場合は、混合するポリマーは熱処理工程における残存質量が６０質量％以下であっても良い。このようなポリマーは特に限定されないが、メタクリル酸系ポリマー、アクリル酸系ポリマー、ビニル系ポリマー、セルロース系ポリマーまたはスチレン系ポリマーなどを用いることができる。熱処理工程における残存質量が６０質量％以上となるポリマーであって、紡糸性および低温から高温にかけて炭素短繊維同士を接合させることができ、熱処理工程での残存量が大きいという観点から、さらに、炭素短繊維と混合した際の交絡のし易さ、シート強度の強さの観点からすると、アクリロニトリル系ポリマーを用いることが好ましい。このアクリロニトリル系ポリマーとしては、上述の＜酸化繊維前駆体繊維（ｂ）＞の欄で挙げたアクリロニトリル系ポリマーと同様のものを用いることができる。

　酸化繊維前駆体繊維として酸化繊維前駆体短繊維を用いる際は、同一の酸化繊維前駆体繊維のみを用いてもよいし、繊維直径やポリマー種が異なる２種類以上の酸化繊維前駆体短繊維を混合して用いてもよい。これらの酸化繊維前駆体短繊維や、後述するフィブリル状酸化繊維前駆体繊維の種類や、炭素短繊維との混合比によって、最終的に得られる多孔質電極基材中に酸化繊維（Ｂ）として残る割合が異なるので、目標とする酸化繊維（Ｂ）の含有量となるように用いる酸化繊維前駆体繊維の熱処理工程における残存質量を元に適宜配合量を調整すればよい。

　＜フィブリル状酸化繊維前駆体繊維＞
　フィブリル状酸化繊維前駆体繊維は、酸化繊維前駆体繊維として用いることができ、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）として用いる際はフィブリル状酸化繊維前駆体繊維（ｂ－２）と記載する。フィブリル状酸化繊維前駆体繊維としては、繊維状の幹より直径が数μｍ以下（例えば０．１～３μｍ）のフィブリルが多数分岐した構造を有する酸化繊維前駆体繊維や、叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維を用いることができる。このフィブリル状酸化繊維前駆体繊維を用いることにより、前駆体シート中で炭素短繊維とフィブリル状酸化繊維前駆体繊維が良く絡み合い、機械的強度の優れた前駆体シートを得ることが容易となる。フィブリル状酸化繊維前駆体繊維の濾水度は特に限定されないが、一般的に濾水度が高いフィブリル状繊維を用いると前駆体シートの機械的強度が向上するが、多孔質電極基材のガス透気度が低下する。

　フィブリル状酸化繊維前駆体繊維としては、濾水度、繊維直径またはポリマー種が異なる、フィブリルが多数分岐した構造を有する酸化繊維前駆体繊維を１種類または２種類以上用いることもでき、濾水度、繊維直径またはポリマー種が異なる、叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維を１種類または２種類以上用いることもでき、これらを組み合わせて用いることもできる。

　＜フィブリルが多数分岐した構造を有する酸化繊維前駆体繊維＞
　フィブリルが多数分岐した構造を有する酸化繊維前駆体繊維として用いられるポリマーは、熱処理工程における残存質量が６０質量％以上であることが多孔質電極基材の機械的強度を十分なものに保ち、かつ低環境負荷という点で好ましい。さらに、熱処理工程における残存質量が８０質量％以上であることが好ましい。

　このようなポリマーとしては、アクリロニトリル系ポリマー（アクリロニトリル系重合体）、セルロース系ポリマーまたはフェノール系ポリマーを挙げることができる。これらのポリマーは単体で用いても複数のポリマー種からなる混合物として用いてもよい。混合物として用いる場合は、１種類以上のポリマーが熱処理工程における残存質量が６０質量％以上である場合は、混合するポリマーは熱処理工程における残存質量が６０質量％以下であっても良い。このようなポリマーは特に限定されないが、メタクリル酸系ポリマー、アクリル酸系ポリマー、ビニル系ポリマー、セルロース系ポリマーまたはスチレン系ポリマーなどを用いることができる。熱処理工程における残存質量が６０質量％以上となるポリマーであって、紡糸性および低温から高温にかけて炭素短繊維同士を接合させることができ、熱処理工程での残存量が大きいという観点から、さらに、炭素短繊維と混合した際の交絡のし易さ、シート強度の強さの観点からすると、アクリロニトリル系ポリマーを用いることが好ましい。このアクリロニトリル系ポリマーとしては、上述の＜酸化繊維前駆体繊維（ｂ）＞の欄で挙げたアクリロニトリル系ポリマーと同様のものを用いることができる。

　フィブリルが多数分岐した構造を有する酸化繊維前駆体繊維の製造方法は、特に限定されないが、濾水度のコントロールが容易な噴射凝固法を用いることが好ましい。

　＜叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維＞
　叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維は、１ｍｍから２０ｃｍの範囲で適当な長さにカットした長繊維状の易割繊性海島複合繊維を、リファイナーやパルパーなどの叩解手段を用いた叩解の操作を介してフィブリル化するものである。叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維は、共通の溶剤に溶解し、かつ非相溶性である２種類以上の異種ポリマーを用いて製造される。その少なくとも１種類のポリマーは、熱処理工程における残存質量が熱処理前のポリマーの全体質量に対して６０質量％以上であることが多孔質電極基材の機械的強度を十分なものに保ち、かつ低環境負荷という点で好ましい。さらに、熱処理工程における残存質量が８０質量％以上であることが好ましい。

　易割繊性海島複合繊維に用いられるポリマーのうち、熱処理工程における残存質量が熱処理前のポリマーの全体質量に対して６質量％以上であるものとして、上述するアクリル系ポリマーを用いた場合、他のポリマーとしては、そのアクリロニトリル系ポリマーと共通の溶剤に溶解し、紡糸原液とした場合に安定に存在することが必要である。すなわち、紡糸原液においては、２種のポリマーの非相溶性の度合いが大きい場合、繊維が不均質となるとともに、紡糸時における糸切れの原因となるため、繊維への賦形はできない場合がある。したがって、他のポリマーは、アクリロニトリル系ポリマーと共通の溶剤に溶解した場合に、アクリロニトリル系ポリマーに対して非相溶であるが、紡糸の際に海島構造を形成できる程度の混和性が必要である。また、湿式紡糸する場合、凝固槽、および洗浄槽において他のポリマーが水に溶解すると、脱落が起こり製造上問題であるため、他のポリマーは水に難溶性であることが必要である。

　これらの要求を満足する他のポリマーとしては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピロリドン、酢酸セルロース、アクリル樹脂、メタクリル樹脂またはフェノール樹脂などが挙げられるが、酢酸セルロース、アクリル樹脂およびメタクリル樹脂は、前述要件のバランスの点で、好ましく用いることができる。他のポリマーは、１種でもよく、２種以上でもよい。

　叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維として用いる易割繊性海島複合繊維は、通常の湿式紡糸法で製造することができる。炭素化処理する工程における残存質量が６０質量％以上であるものとしてアクリロニトリル系ポリマーを用いた場合、他のポリマーとを混合した後、溶剤に溶解して、易割繊性海島複合繊維の紡糸原液とする。または、アクリロニトリル系ポリマーを溶剤に溶解して得られる紡糸原液と、他のポリマーを溶剤に溶解して得られる紡糸原液とを、スタティックミキサー等で混合し、易割繊性海島複合繊維の紡糸原液としてもよい。溶剤としては、ジメチルアミド、ジメチルホルムアミドまたはジメチルスルフォキシドなどの有機溶剤を用いることができる。これらの紡糸原液を、ノズルより紡糸し、湿熱延伸、洗浄、乾燥および乾熱延伸を施こすことで、易割繊性海島複合繊維を得ることができる。

　叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維の断面形状は、特に限定されない。分散性、熱処理時の収縮による破断を抑制するため、叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維の繊度は、１～１０ｄｔｅｘであることが好ましい。

　叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維の平均繊維長は、分散性の観点から、１～２０ｍｍが好ましい。

　叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維は、機械的外力により相分離界面の剥離により叩解して、その少なくとも一部分が割繊し、フィブリル化する。叩解方法は、特に限定されないが、例えば、リファイナーやパルパー、ビーター、または加圧水流の噴射（ウォータージェットパンチング）によりフィブリル化する方法が挙げられる。

　叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維を機械的外力により相分離界面の剥離により叩解する際の、叩解方法、叩解時間に依存して、フィブリル化の状態は変化する。フィブリル化の度合いを評価する方法として、濾水度評価（ＩＳＯ－５６３６－５）を用いることができる。叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維の濾水度は特に限定されないが、濾水度が小さくなるにつれ、３次元的な網目構造を形成した酸化繊維（Ｂ）が形成されやすくなり、十分な叩解を実施せず、濾水度が大きいままの叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維を用いた場合は、繊維構造を形成した酸化繊維（Ｂ）が形成されやすくなる。

　＜樹脂炭化物＞
　樹脂炭化物は、炭素短繊維（Ａ）間を結着する炭化物であり、樹脂を加熱によって炭素化して得られる炭素材を用いることができる。樹脂としては、炭素化した段階で炭素短繊維（Ａ）間を結着することのできる公知の樹脂から適宜選んで用いることができる。炭素化後に導電性物質として残存しやすいという観点から、樹脂としてはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂またはピッチ等が好ましく、加熱による炭素化の際の炭化率の高いフェノール樹脂が特に好ましい。前記フェノール樹脂としては、アルカリ触媒存在下においてフェノール類とアルデヒド類の反応によって得られるレゾールタイプフェノール樹脂を用いることができる。また、レゾールタイプの流動性フェノール樹脂に公知の方法によって酸性触媒下においてフェノール類とアルデヒド類の反応によって生成する、固体の熱融着性を示すノボラックタイプのフェノール樹脂を溶解混入させることもできるが、この場合は硬化剤、例えばヘキサメチレンジアミンを含有した、自己架橋タイプのものが好ましい。フェノール樹脂としては、アルコールやケトン類の溶媒に溶解したフェノール樹脂溶液や、水などの分散媒に分散したフェノール樹脂分散液などを用いることができる。

　前駆体シートにおける樹脂炭化物の含有率は、前駆体シートの全体質量に対して１０～９０質量％であることが好ましい。多孔質電極基材の導電性と機械的強度を十分なものに保つため、樹脂炭化物の含有率は、１５～８０質量％であることがより好ましい。

　＜炭素粉（Ｃ）＞
　フッ素系樹脂とともに前駆体シートに塗布して前駆体シートの片面の表層近傍に偏在させる炭素粉（Ｃ）としては、特に限定されないが、カーボンブラック、黒鉛粉、炭素繊維ミルドファイバー、活性炭またはナノカーボンなどを用いることができる。導電性の発現の点とコストおよびシート形状維持の点で、カーボンブラック、またはカーボンブラックと黒鉛粉の混合物を用いることが好ましい。

　カーボンブラックは、一般に平均粒径が数十ナノメートルの一次粒子が互いに融着してストラクチャーを形成し、さらにストラクチャー同士がファンデアワールスカにより結合した構造体（アゲロメート）として存在する。カーボンブラックは、単位質量当たりの粒子数が黒鉛粉に比べて著しく多く、ある臨界濃度以上でアゲロメートが３次元ネットワーク状に連なって巨視的な導電経路を形成する。したがって、炭素粉（Ｃ）は少なくともカーボンブラックを含有することが好ましい。炭素粉に含まれるカーボンブラックの割合は、炭素粉の全体質量に対し７０～１００質量％の範囲であることがより好ましく、８０～１００質量％の範囲であることが特に好ましい。カーボンブラックの割合を７０質量％以上とすることで、多孔質電極基材中および多孔質電極基材の片面の表面近傍において３次元ネットワーク状の導電経路を形成しやすくする。

　一方、炭素粉としてカーボンブラックのみを含有する分散液は粘度が高くなりやすいため、炭素粉の濃度を維持したまま分散液の粘度を制御するために、黒鉛粉を添加することも好ましい。黒鉛粉は、高結晶性のグラファイト構造からなり、その一次粒子の平均粒径は一般に数マイクロメートル～数百マイクロメートルである。黒鉛粉を混合する場合は、炭素粉に含まれる黒鉛粉の割合が、炭素粉の全体質量に対して１０～２０質量％の範囲であることが好ましい。

　黒鉛粉は、高結晶性のグラファイト構造の一次粒子の平均粒径は一般に数マイクロメートル～数百マイクロメートルである。

　黒鉛粉は、高結晶性のグラファイト構造からなるため、高い導電性を示す。この黒鉛粉の一次粒子の平均粒径は一般に数マイクロメートル～数百マイクロメートルである。後述するフッ素系樹脂にカーボンブラックと黒鉛粉を混合した添加液を後述する前駆体シートに添加すると、フッ素系樹脂とカーボンブラックの一部はシート状物の厚み方向に貫通して裏面まで浸透するが、黒鉛粉はその大きさのため厚み方向にはほとんど浸透せず、表面に偏在しやすくなる。黒鉛粉としては、熱分解黒鉛、球状黒鉛、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛または膨張黒鉛等を用いることができるが、導電性発現の観点から、熱分解黒鉛、球状黒鉛または鱗片状黒鉛が好ましい。炭素粉に含まれる黒鉛粉の割合は、炭素粉の全体質量に対して１０～２０質量％の範囲であることが好ましい。

　カーボンブラックとしては、フォーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、サーマルブラックまたはケッチェンブラック等を用いることができるが、電気伝導性に優れるアセチレンブラックまたはケッチェンブラックがより好ましく、導電性の観点より、ケッチェンブラックが特に好ましい。黒鉛粉としては、熱分解黒鉛、球状黒鉛、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛または膨張黒鉛等を用いることができるが、導電性に優れる熱分解黒鉛または球状黒鉛が好ましい。

　多孔質電極基材における炭素粉（Ｃ）の含有率は、導電性の発現と多孔質電極基材の強度、およびガス拡散性の確保の観点から、炭素短繊維と酸化繊維（Ｂ）の合計を１００質量部としたとき、多孔質電極基材の全体質量に対して１０～１００質量部が好ましく、１０～６０質量部がより好ましい。

　ミルドファイバーは、バージンの炭素繊維を粉砕して製造されたものを用いても良いし、炭素繊維強化熱硬化性樹脂成形品、炭素繊維強化熱可塑性樹脂成形品、プリプレグ等のリサイクル品から製造されたものを用いても良い。

　＜フッ素系樹脂＞
　フッ素系樹脂としては、特に限定されないが、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、ビニリデンフルオロライド、トリフルオロエチレンクロライド、ビニルフロライド、パーフルオロプロピルビニルエーテルまたはパーフルオロエチルビニルエーテル等のフッ素系モノマーの単独または共重合物を用いることができる。また、これらとエチレンに代表されるオレフィン類との共重合物であるテトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）またはテトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）なども用いることができる。これらのフッ素系樹脂の形態としては、溶媒に溶解した状態のものや、粒状の形態で水やアルコールなどの分散媒に分散している状態のものが、導電性の発現と炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維（Ｂ）とを接合した際のバインダー性能を発現できるという点で好ましい。なお、これらのフッ素系樹脂は、撥水性を持っている。

　多孔質電極基材におけるフッ素系樹脂の含有率は、導電性の発現と多孔質電極基材の強度の観点から、炭素短繊維と酸化繊維（Ｂ）の合計を１００質量部としたとき、１０～１００質量部が好ましく、１０～６０質量部がより好ましい。

　＜炭素粉（Ｃ）、フッ素系樹脂＞
　熱処理工程（３）後の炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂の質量比は、導電性の発現とバインダー性能の発現の点から、２：８～８：２であることが好ましく、４：６～７：３であることがより好ましい。

　多孔質電極基材における炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂の合計の含有率は、導電性の発現と多孔質電極基材の強度の観点から、炭素短繊維と酸化繊維（Ｂ）の合計を１００質量部としたとき、１５～１５０質量部が好ましく、１５～９０質量部がより好ましい。

　＜炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂からなる分散液＞
　炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂は、後述する炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維前駆体繊維（ｂ）からなる前駆体シートに含浸する際の含浸性の点より、スラリー状であることが好ましい。炭素粉（Ｃ）またはフッ素系樹脂を分散溶媒に分散してスラリー状の分散液とする場合、分散溶媒としては、取り扱い性、製造コストの観点から、水、アルコールまたはこれらの混合物を用いることが好ましい。

　分散溶媒として水を用いる場合には、炭素粉（Ｃ）やフッ素系樹脂を分散させるために、界面活性剤などの分散剤を用いることができる。分散剤としては特に限定されないが、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルなどのポリエーテル類や、ナフタレンスルホン酸塩などの芳香族スルホン酸塩類などを用いることができる。

　炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂の分散液中の固形分濃度は、炭素粉（Ｃ）の粒径分布や嵩高さ、凝集しやすさ、およびフッ素系樹脂の粒径分布にもよるが、導電性発現や取り扱い性の観点および、前駆体シート全面に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂を含浸させつつ、かつ片面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂を偏在させる観点から、分散液の全体質量に対して２～２０質量％であることが好ましく、５～１５質量％であることがより好ましい。この濃度が小さすぎると十分な導電性が得られなかったり、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が前駆体シート裏面に透過してしまい表面に偏在させられなかったりする。この濃度が大きすぎると、いかなる炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂の組み合わせでも分散液の粘度が高すぎて、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が前駆体シート表面にほとんど偏在し、前駆体シート中に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が存在しなくなり、多孔質電極基材の導電性が低下する。

　炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂からなる分散液の粘度は、炭素粉（Ｃ）の粒径分布や嵩高さ、凝集しやすさ、およびフッ素系樹脂の粒径分布にもよるが、導電性発現や取り扱い性の観点および、前駆体シート全面に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂を含浸させつつ、かつ片面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂を偏在させる観点から、１０００ｃＰ～１００００ｃＰであることが好ましく、２０００ｃＰ～６０００ｃＰ％であることがより好ましい。この粘度が小さすぎると十分な導電性が得られなかったり、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が前駆体シート裏面に透過してしまい表面に偏在させられなかったりする。この粘度が大きすぎると、いかなる炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂の組み合わせでも分散液の粘度が高すぎて、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が前駆体シート表面にほとんど偏在し、前駆体シート中に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が存在しなくなり、多孔質電極基材の導電性が低下する。

　炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂の分散液中での炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂の質量比は、導電性の発現とバインダー性能の発現の点から、２：８～８：２であることが好ましく、４：６～７：３であることがより好ましい。

　炭素粉（Ｃ）およびフッ素系樹脂の実質的な粒子あるいは凝集体の平均粒径は、炭素短繊維と、酸化繊維前駆体繊維からなる前駆体シート状物の上にとどめて表面に偏在させる観点から、０．０１～５０μｍ程度であることが好ましく、０．１～２０μｍであることがより好ましい。前記「実質的な粒子」とは、炭素粉（Ｃ）およびフッ素系樹脂の分散液中、凝集体を破壊するような強い剪断がない環境下で、安定的に存在している粒子を指す。炭素粉（Ｃ）としては、黒鉛粉やミルドファイバーの場合には、一次粒子に相当し、カーボンブラックの場合には一次粒子が凝集したストラクチャーやアグロメートを指す。さらに炭素粉（Ｃ）の一次粒子やその凝集構造体とフッ素系樹脂が凝集した構造体であってもよい。

　＜導電性粒子＞
　導電性や生産性の観点から、酸化繊維（Ｂ）は、導電性粒子を含有することも好ましい。この導電性粒子は、それぞれ酸化繊維前駆体繊維（ｂ）に含有されたことに由来する導電性粒子であり、酸化繊維（Ｂ）中の導電性粒子の含有量は、酸化繊維（Ｂ）中に導電性観点から、酸化繊維（Ｂ）の全体質量に対して１０質量％以上が好ましく、生産性の観点より９０質量％以下であることが好ましい。

　酸化繊維（Ｂ）は後述する酸化繊維前駆体繊維（ｂ）を酸化処理した繊維であり、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）に用いることができるポリマーを酸化処理したポリマーからなる。このようなポリマーとして後述するように、アクリル系ポリマー、セルロース系ポリマーまたはフェノール系ポリマーの酸化処理ポリマーが挙げられる。

　本実施形態の酸化繊維前駆体繊維（ｂ）は十分な繊維強度と熱処理時の収縮の抑制および熱処理後の導電性の観点より、導電性粒子を含有することも好ましい。この導電性粒子としては、特に限定されないが、カーボンブラック、黒鉛粉、炭素繊維ミルドファイバー、活性炭またはナノカーボンなどの炭素粉を用いることができる。生産性および導電性の発現の点とコストの点で、カーボンブラック、またはカーボンブラックと黒鉛粉の混合物を用いることが好ましい。

　カーボンブラックは、一般に平均粒径が数十ナノメートルの一次粒子が互いに融着してストラクチャーを形成し、さらにストラクチャー同士がファンデアワールスカにより結合した構造体（アゲロメート）として存在する。カーボンブラックは、単位質量当たりの粒子数が黒鉛粉に比べて著しく多く、ある臨界濃度以上でアゲロメートが３次元ネットワーク状に連なって巨視的な導電経路を形成する。したがって、導電性粒子は少なくともカーボンブラックを含有することが好ましい。炭素粉に含まれるカーボンブラックの割合は、炭素粉の全体質量に対して７０～１００質量％の範囲であることがより好ましく、炭素粉の全体質量に対して８０～９０質量％の範囲であることが特に好ましい。カーボンブラックの割合を炭素粉の全体質量に対して７０質量％以上とすることで、３次元ネットワーク状の導電経路を形成しやすくする。

　一方、炭素粉として黒鉛粉を添加することも好ましい。黒鉛粉は、高結晶性のグラフアイト構造からなるため、高い導電性を示す。黒鉛粉の一次粒子の平均粒径は一般に数マイクロメートル～数百マイクロメートルである。炭素粉に含まれる黒鉛粉の割合は、炭素粉の全体質量に対して１０～２０質量％の範囲であることが好ましい。

　カーボンブラックとしては、フォーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、サーマルブラックまたはケッチェンブラック等を用いることができるが、電気伝導性と分散性に優れるアセチレンブラックまたはケッチェンブラックがより好ましく、導電性の観点より、ケッチェンブラックが特に好ましい。黒鉛粉としては、熱分解黒鉛、球状黒鉛、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛または膨張黒鉛等を用いることができるが、導電性に優れる熱分解黒鉛または球状黒鉛が好ましい。

　導電性粒子を含有する酸化繊維（Ｂ）は、導電性粒子を含有する酸化繊維前駆体繊維（ｂ）を熱処理による酸化処理を行うことにより得られる。従って、導電性粒子を含有する酸化繊維（Ｂ）は、導電性粒子を含有する酸化繊維前駆体繊維（ｂ）由来の酸化繊維である。導電性や生産性の観点から、酸化繊維（Ｂ）は、導電性粒子を含有することが好ましい。導電性粒子として炭素粉を用いた場合は、酸化繊維（Ｂ）中の炭素粉の含有量は、導電性の観点より酸化繊維（Ｂ）の全体質量に対して１０質量％以上が好ましく、生産性の観点より９０質量％以下であることが好ましい。

　導電性粒子を含有する酸化繊維前駆体繊維（ｂ）を熱処理することによって得られる「導電性粒子を含有する酸化繊維（Ｂ）」中の導電性粒子として炭素粉を用いた場合、炭素粉は、一次粒子それぞれが均一に分散していても、一次粒子が凝集しても良く、また一次粒子やその凝集体が酸化繊維（Ｂ）中で均一に分散していても、局在していてもよい。酸化繊維（Ｂ）中で局在したものとしては、繊維中心部に局在したコアーシェル構造を形成したものや、逆に繊維表層部に局在したコアーシェル構造を形成したものなどを用いることができる。多孔質電極基材の導電性や機械強度を向上させる観点より、繊維表層部に炭素粉が局在したコアーシェル構造を形成させることが好ましい。

　十分な繊維強度と熱処理時の収縮の抑制および熱処理後の導電性の観点より、この導電性粒子として、炭素粉を用いた場合、炭素粉を含有する酸化繊維前駆体繊維中の炭素粉の平均含有量は、酸化繊維前駆体繊維の全体質量に対して１０質量％以上９０質量％以下であることが好ましい。また炭素粉の平均含有量の上限は紡糸可能な範囲で高いことが望ましいが、繊維の製造段階での紡糸安定性の点から、７０質量％以下が特に好ましい。

　酸化繊維前駆体繊維中の炭素粉が局在している場合は、導電性の観点より、局在部分（すなわち最も炭素粉の含有量が多い部位）の炭素粉の含有量は、酸化繊維前駆体繊維の該部分の全体質量に対して６０質量％以上９０質量％以下であることが好ましい。さらに、７０質量％以上９０質量％以下が特に好ましい。

＜炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率＞
　本実施形態の多孔質電極基材は、実質的に炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂のみからなる層Ａと、実質的に炭素短繊維が炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂により接合されてなる層Ｂから形成されており、層Ｂの片面または両面に層Ａが設けられていることが好ましい。ここで、実質的に炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂のみからなるとは、不純物等を除いた含有成分の大部分が炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂であることを指し、より具体的には約９５～１００％が炭素粉（Ｃ）およびフッ素系樹脂であることを指す。同様に、実質的に炭素短繊維が炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂により接合されてなるとは、不純物等を除いた含有成分の大部分が炭素短繊維、炭素粉（Ｃ）およびフッ素系樹脂であることを指し、より具体的には約９５～１００％が炭素短繊維、炭素粉（Ｃ）およびフッ素系樹脂であることを指す。

　また多孔質電極基材のガス拡散性、導電性、および発電時における生成水の排水性の観点より、この層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率は２０％から８０％が好ましい。さらに、層Ｂ中内での大きな構造変化によるガス拡散性および導電性が阻害されることを抑制する観点や、発電時に生成水の排水性が阻害されることを抑制する観点より、層Ｂの厚み方向の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率変化が±３％以上であり、±１５％以下であることが好ましい。炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率および占有率変化は下記方法の式（Ｉ）及び式（ＩＩ）によって算出する。

　層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率　：　炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂が層Ｂ中に占める体積／（層Ｂの体積－層Ｂ中の空間の占める体積）　・・・　（Ｉ）
　占有率変化　：（２０μｍの厚みに分割した層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率）－（隣接する２０μｍの厚みに分割した分割した層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率）　・・・　（ＩＩ）
　また炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率は下記の方法によって測定する。

　層Ａまたは層Ｂにおける炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率はクロスセクションポリッシャで切り出した多孔質電極基材の断面を倍率３００倍で撮影した断面走査型電子顕微鏡写真を、炭素短繊維（Ａ１）と酸化繊維（Ｂ）と炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂および空隙部に分画し、層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率を算出する。

　＜多孔質電極基材の製造方法＞
　本実施形態の多孔質電極基材は、例えば、以下の製法により製造することができる。
　第一の製法は、炭素短繊維（Ａ１）を各繊維の繊維方向がそれぞれ略同一平面上にある平面方向に分散させた前駆体シートの片面または両面の表面上から炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とを含む分散液を塗布するこｔにより、前記前駆体シートの片面または両面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂を偏在させてフッ素系樹脂偏在前駆体シートとする工程（１）と、
　前記工程（１）の後にフッ素系樹脂偏在前駆体シートを１５０℃以上４００℃未満の温度で熱処理する工程（２）とを順次行う方法である。

　第二の製法は、前記炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とを含む分散液が、固形分濃度が２％以上２０％以下である前記分散液を用いる方法である。

　第三の製法は、前記炭素粉（Ｃ）と前記フッ素系樹脂とを含む前記分散液の粘度が１０００ｃＰ以上１００００ｃＰ以下である炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂からなる分散液を用いる方法である。

　第四の製法は、前記工程（２）において、前記前駆体シートの片方の表面上から炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とを含む分散液を塗布して前記前駆体シートの前記表面の略全面に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂を含浸させ、片面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂からなるケーク層を形成させ、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂を片面の表層近傍に偏在させる方法である。

　第五の製法は前記工程（１）の前に、炭素短繊維（Ａ１）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）とを、各繊維の繊維方向が平面方向に分散して前駆体シートＸ－１を製造する工程（３）を順次行う方法である。

　第六の製法は、前記工程（３）と前記工程（１）との間に、前記前駆体シートＸ－１上に、炭素短繊維（Ａ２）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ２）とを分散させた前駆体シートＸ－２を積層一体化して、前駆体シートＸ－３を製造する工程（４）を順次行う方法である。

　第七の製法は、前記工程（３）と前記工程（１）の間に、前記前駆体シートＸ－１に交絡処理を行って３次元交絡構造を形成する工程（５）を順次行う方法である。

　第八の製法は、前記工程（４）と前記工程（１）の間に、前記前駆体シートＸ－３を交絡処理して３次元交絡構造を形成する工程（５）を順次行う方法である。

　第九の製法は、前記工程（１）の前に、前駆体シートを２００℃未満の温度で加熱加圧成型する前記工程（６）を順次行う方法である。

　第十の製法は、前記工程（１）において、前記炭素粉（Ｃ）と前記フッ素系樹脂とを複数回塗布する方法である。

　＜前駆体シート＞
　本実施形態の前駆体シートは、多孔質電極基材の前駆体となるシートであり、炭素短繊維からなる。また、前駆体シートは、炭素短繊維と酸化繊維前駆体繊維とからなるものでもよい。したがって、本実施形態の前駆体シートとしては、炭素短繊維（Ａ）からなる前駆体シート、または、炭素短繊維（Ａ）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）とからなる前駆体シートを用いることができる。さらに、炭素短繊維（Ａ）と樹脂炭化物からなる前駆体シートも用いることができる。

　＜前駆体シート＞
　前駆体シートは、炭素短繊維（Ａ）または、炭素短繊維（Ａ）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）とを平面方向に分散させたものである。繊維を平面方向に分散させたとは、各繊維の繊維方向がそれぞれ略同一平面上にあること、繊維の長尺の方向がほぼ平行であることである。ほぼ平行であるとは、具体的には、前駆体シートの断面について、前述した多孔質電極基材の断面と同様に走査型電子顕微鏡で２００～５００倍（例えば、３００倍）の倍率で観察したときに、測定した炭素短繊維の水平面との角度の平均が３°未満、かつ、測定した酸化繊維（Ｂ）と水平面（シート面）との角度の最大値が１０°未満となる状態である。なお、角度の平均値および最大値を決める際の測定点数は例えば５０点とすることができる。この前駆体シートは、前述した３次元交絡構造を持たなくてもよい。この前駆体シートは後述する、交絡処理により３次元交絡構造を形成することができる。

　前駆体シートを構成する炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維前駆体繊維（ｂ）との質量比は、４０：６０～９０：１０が好ましく、５０：５０～９０：１０がより好ましい。

　前駆体シートは、炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維前駆体繊維（ｂ）との質量比や、種類が異なる複数のシートを積層一体化することも好ましい。このように構成することで、前述した炭素粉（Ｃ）およびフッ素系樹脂を前駆体シート表面に効果的に偏在させることができる。

　本実施形態では、炭素短繊維と、酸化繊維前駆体繊維とからなる前駆体シート用いた場合、本実施形態の前駆体シートとしては、炭素短繊維（Ａ１）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）とからなる前駆体シートＸ－１または、炭素短繊維（Ａ１）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）とからなる前駆体シート前駆体シートＸ－１上に炭素短繊維（Ａ２）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ２）とを分散させた前駆体シートＸ－２を積層一体化して、前駆体シートＸ－３を用いることができる。

　＜前駆体シートＸ－１＞
　前駆体シートＸ－１は、炭素短繊維（Ａ１）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）とを平面方向に分散させたものであり、３次元交絡構造を持たない。この前駆体シートＸ－１について後述する、交絡処理を行うことにより３次元交絡構造を形成することができる。

　前駆体シートＸ－１を構成する炭素短繊維（Ａ１）と酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）との質量比は、４０：６０～９０：１０が好ましく、５０：５０～９０：１０がより好ましい。後述する前駆体シートＸ－２、前駆体シートＸ－３を用いない場合は、前述した炭素粉（Ｃ）およびフッ素系樹脂を前駆体シート表面に偏在させる観点より、酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）として、フィブリル状酸化繊維前駆体繊維（ｂ１－２）を用いることが好ましい。

　＜前駆体シートＸ－２、前駆体シートＸ－３＞
　前駆体シートＸ－２は、前記前駆体シートＸ－１上に、炭素短繊維（Ａ２）と酸化繊維前駆体繊維（ｂ２）とを平面方向に分散させたものであり、積層一体化することにより前駆体シートＸ－３となる。この前駆体シートＸ－３に後述する交絡処理を行うことにより３次元交絡構造を形成することができる。

　前駆体シートＸ－２を構成する炭素短繊維（Ａ２）と酸化繊維前駆体繊維（ｂ２）との質量比は、４０：６０～９０：１０が好ましく、５０：５０～９０：１０がより好ましい。したがって前駆体シートＸ－３を構成する炭素短繊維（Ａ１）および／または炭素短繊維（Ａ２）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）および／または酸化繊維前駆体繊維（ｂ２）との質量比は、４０：６０～９０：１０が好ましく、５０：５０～９０：１０がより好ましい。前駆体シートＸ－２、前駆体シートＸ－３を用いる場合は、前述した炭素粉（Ｃ）およびフッ素系樹脂を前駆体シート表面に偏在させる観点より、前駆体シートＸ－１に用いる酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）より、前駆体シートＸ－２に用いる酸化繊維前駆体繊維（ｂ２）の繊維径が小さいことや、混合比率が大きいこと、また、フィブリル状酸化繊維前駆体繊維（ｂ２－２）を用いる場合は、濾水度が小さいことが好ましい。

　＜前駆体シートの製造工程（１）＞
　前駆体シートを製造するにあたっては、液体の媒体中に、炭素短繊維（Ａ）または、炭素短繊維（Ａ）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）とを分散させて抄造する湿式法；空気中に、炭素短繊維（Ａ）または、炭素短繊維（Ａ）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）を分散させて降り積もらせる乾式法；などの抄紙方法を適用できるが、湿式法が好ましい。炭素短繊維（Ａ）が単繊維に開繊するのを助け、開繊した単繊維が再収束することを防止し、さらに炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維前駆体繊維（ｂ）とを絡み合うことでシート強度が向上し、実質的にバインダーフリーとするためにも、フィブリル状酸化繊維前駆体繊維（ｂ－２）を使用し、湿式抄紙することが好ましい。また、後述する交絡処理を実施する場合は、酸化繊維前駆体短繊維（ｂ－１）を用いても、実質的にバインダーフリーとすることができる。また前述した炭素粉（Ｃ）およびフッ素系樹脂を前駆体シート表面に偏在させる観点より、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）として、フィブリル状酸化繊維前駆体繊維（ｂ－２）を用いることが好ましい。

　炭素短繊維（Ａ）または、炭素短繊維（Ａ）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）とを分散させる媒体としては、例えば、水またはアルコールなど、酸化繊維前駆体繊維（ｂ）が溶解しない媒体が挙げられるが、生産性の観点から、水が好ましい。
　前駆体シートは、連続法とバッチ法のいずれによっても製造できるが、前駆体シートの生産性および機械的強度の観点から、連続法で製造することが好ましい。前駆体シートの目付けは、１０～２００ｇ／ｍ^２程度であることが好ましい。また、前駆体シートの厚みは、２０～４００μｍ程度であることが好ましい。

　＜前駆体シートＸ－１の製造工程（１）＞
　前駆体シートＸ－１を製造するにあたっては、液体の媒体中に、炭素短繊維（Ａ１）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）とを分散させて抄造する湿式法；空気中に、炭素短繊維（Ａ１）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）を分散させて降り積もらせる乾式法；などの抄紙方法を適用できるが、湿式法が好ましい。特に、フィブリル状酸化繊維前駆体繊維（ｂ１－２）を使用し、湿式抄紙することが好ましい。この方法によって、炭素短繊維（Ａ１）が単繊維に開繊するのを助け、開繊した単繊維が再収束することを防止し、さらに炭素短繊維（Ａ１）と酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）とを絡み合うことでシート強度が向上し、実質的にバインダーフリーとすることができる。また、後述する交絡処理を実施する場合は、酸化繊維前駆体短繊維（ｂ１´－１）を用いても、実質的にバインダーフリーとすることができる。また後述する前駆体シートＸ－２、前駆体シートＸ－３を用いない場合は、前述した炭素粉（Ｃ）およびフッ素系樹脂を前駆体シート表面に偏在させる観点より、酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）として、フィブリル状酸化繊維前駆体繊維（ｂ１－２）を用いることが好ましい。

　炭素短繊維（Ａ１）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）とを分散させる媒体としては、例えば、水またはアルコールなど、酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）が溶解しない媒体が挙げられるが、生産性の観点から、水が好ましい。

　前駆体シートＸ－１は、連続法とバッチ法とのいずれによっても製造できるが、前駆体シートＸ－１の生産性および機械的強度の観点から、連続法で製造することが好ましい。前駆体シートＸ－１の目付けは、１０～２００ｇ／ｍ^２程度であることが好ましい。また、前駆体シートＸ－１の厚みは、２０～４００μｍ程度であることが好ましい。

　＜前駆体シートＸ－３の製造工程（４）＞
　前駆体シートＸ－３を製造するにあたっては、液体の媒体中に、炭素短繊維（Ａ２）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ２）とを分散させて前駆体シートＸ－１上に抄造し積層一体化する湿式法；空気中に、炭素短繊維（Ａ２）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ２）を分散させて前駆体シートＸ－１上に降り積もらせ積層一体化する乾式法；などの抄紙方法を適用できるが、湿式法が好ましい。酸化繊維前駆体繊維（ｂ２）として、フィブリル状酸化繊維前駆体繊維（ｂ２－２）を使用し、湿式抄紙することが好ましい。この方法によって、炭素短繊維（Ａ２）が単繊維に開繊するのを助け、開繊した単繊維が再収束することを防止し、さらに炭素短繊維（Ａ２）と酸化繊維前駆体繊維（ｂ２）とを絡み合うことでシート強度が向上し、実質的にバインダーフリーとすることができる。また、後述する交絡処理を実施する場合は、酸化繊維前駆体短繊維（ｂ２－１）を用いても、実質的にバインダーフリーとすることができる。

　前駆体シートＸ－２、前駆体シートＸ－３を用いる場合は、前駆体シートＸ－１に用いる酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）より、前駆体シートＸ－２に用いる酸化繊維前駆体繊維（ｂ２）の繊維径が小さいことや、混合比率が大きいことが好ましい。これらの条件が、前述した炭素粉（Ｃ）およびフッ素系樹脂を前駆体シート表面に偏在させる観点より好ましい。また、フィブリル状酸化繊維前駆体繊維（ｂ２－２）を用いる場合は、濾水度が小さいことが好ましい。

　炭素短繊維（Ａ２）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ２）とを分散させる媒体としては、例えば、水またはアルコールなど、酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）および酸化繊維前駆体繊維（ｂ２）が溶解しない媒体が挙げられるが、生産性の観点から、水が好ましい。

　前駆体シートＸ－２および前駆体シートＸ－３は、連続法とバッチ法のいずれによっても製造できるが、前駆体シートＸ－１と同様に生産性および機械的強度の観点から、連続法で製造することが好ましい。前駆体シートＸ－２の目付けは、５～１００ｇ／ｍ^２程度であることが好ましい。また、前駆体シートＸ－２の厚みは、５～１００μｍ程度であることが好ましい。したがって、前駆体シートＸ－３の目付けは、１０～２００ｇ／ｍ^２程度であることが好ましい。また、前駆体シートＸ－３の厚みは、２０～４００μｍ程度であることが好ましい。

　＜交絡処理工程（５）＞
　前駆体シート中の炭素短繊維と、酸化繊維前駆体繊維とを交絡させる交絡処理は、３次元交絡交構造が形成される方法であれば特に限定はなく、ニードルパンチング法などの機械交絡法、ウォータージェットパンチング法などの高圧液体噴射法、スチームジェットパンチング法などの高圧気体噴射法またはこれらの組み合わせによる方法で行うことができる。交絡処理工程での炭素短繊維の破断を抑制でき、かつ十分な交絡性が得られるという点において、高圧液体噴射法が好ましい。

　高圧液体噴射処理は実質的に表面平滑な支持部材上に前駆体シートを載せ、０．１ＭＰａ以上の圧力で噴射される液体柱状流、液体扇形流または液体スリット流等を作用させることによって、前駆体シート中の炭素短繊維と酸化繊維前駆体繊維を交絡させる処理である。ここで、実質的に表面平滑な支持部材とは、支持部材の模様が得られる３次元交絡構造体に形成されることなく、かつ噴射された液体が速やかに除かれるようなものであればどのようなものでも用いることができる。その具体例としては、３０～２００メッシュの金網またはプラスチックネットあるいはロール等を挙げることができる。

　実質的に表面平滑な支持部材上で、炭素短繊維と、酸化繊維前駆体繊維からなる前駆体シートとのシート化を行った後、高圧液体噴射処理などによる前駆体シート中の炭素短繊維と酸化繊維前駆体繊維との交絡処理を行うことにより、３次元交絡構造前駆体シートが連続的製造でき、生産性の観点より好ましい。

　高圧液体噴射処理に用いる液体は、処理される繊維を溶解しない溶剤であれば特に制限はないが、通常は水を用いることが好ましい。水は、温水でもよい。高圧液体噴射ノズル中のそれぞれの噴射ノズルの孔径は、柱状流の場合、０．０６～１．０ｍｍが好ましく、０．１～０．３ｍｍがより好ましい。ノズル噴射孔と積層体の間の距離は、０．５～５ｃｍ程度の範囲が好ましい。液体の圧力は、０．１ＭＰａ以上、好ましくは０．５ＭＰａ以上で、交絡処理は、１列でも複数列行ってもよい。複数列行う場合、１列目よりも２列目以降の高圧液体噴射処理での圧力を高めることが有効である。

　前駆体シートの高圧液体噴射による交絡処理は、複数回繰り返してもよい。即ち、前駆体シートＸ－１の高圧液体噴射処理を行った後、さらに前駆体シートＸ－２を積層一体化した前駆体シートＸ－３に高圧液体噴射処理を行ってもよいし、できつつある３次元交絡構造前駆体シートを裏返し、反対側から、高圧液体噴射処理を行ってもよい。また、これらの操作を繰り返してもよい。

　３次元交絡構造前駆体シートを連続的に製造する場合、１列または複数列のノズル孔を備える高圧液体噴射ノズルをシートの幅方向に振動させことにより、シート化方向にシートの疎密構造の形成に由来する筋状の軌跡パターンを抑制することができる。シート化方向の筋状の軌跡パターンを抑制することにより、シート幅方向の機械的強度を発現することができる。また１列または複数列のノズル孔を備える高圧液体噴射ノズルを複数本使用する場合、高圧液体噴射ノズル本数をシートの幅方向に振動させる振動数、またその位相差を制御することにより３次元交絡構造前駆体シートに現れる周期的に模様を抑制することもできる。

　＜前駆体シートの片方の表面上から炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とを塗布して前駆体シートの片面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂を偏在させる工程（１）＞
　炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とを塗布して前駆体シートの片方の表層近傍に炭素粉（Ｃ）を偏在させる方法としては、前駆体シートに、片方の表面上から炭素粉とフッ素系樹脂とを塗布することができる方法であれば特に限定されないが、コーターを用いて前駆体シート表面に炭素粉とフッ素系樹脂とを均一にコートする方法、絞り装置を用いるｄｉｐ－ｎｉｐ方法などを用いることができる。前駆体シートの片面または両面の表面近傍に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂を塗布して炭素粉（Ｃ）を偏在させる方法としては、コーターを用いて前駆体シート表面に炭素粉とフッ素系樹脂とをコートする方法が好ましい。

　前記炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂を塗布する操作において、塗布回数は特に限定されないが、前駆体シートの片面または両面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）を偏在させる観点から、複数回塗布することも好ましい。塗布回数が多すぎると製造コストの面で不利となるため、２～４回塗布することが好ましい。複数回塗布する場合、塗布する回ごとに、含浸する炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂のスラリーは同一のものを用いても、スラリー濃度や炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂の種類や混合比が異なるスラリーを用いても良い。

　前記塗布する操作において、さらに塗布する方法としても同一の塗布方法を用いても、異なる塗布方法を用いても良い。
　また、前駆体シート内部の厚さ方向の炭素粉とフッ素系樹脂の含浸量は均一であっても、濃度勾配があっても良いが、本実施形態においては、前駆体シートの片面または両面の表面上に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在するので、通常はシート表面とシート内部での含浸量はシート表面のほうが高くなる。

　また、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とは、後述する炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維前駆体繊維（ｂ）からなる前駆体シートに含浸する際の含浸性の点より、スラリー状であることが好ましい。分散溶媒としては、取り扱い性、製造コストの観点から、水、アルコールまたはこれらの混合物を用いることが好ましい。

　さらに、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂からなる分散液を塗布して前駆体シートの片方の表層近傍に炭素粉（Ｃ）を偏在させる際、前駆体シートの表面の略全面に、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂を含む、好ましくは実質的に炭素粉（Ｃ）およびフッ素系樹脂からなる分散液を含浸させつつ、かつ片面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂からなるケーク層を形成させ、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂を片面の表層近傍に偏在させることが好ましい。このケーク層は前駆体シートを形成する炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維前駆体繊維（ｂ）からなる多孔質構造体表面上に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が堆積したものであり、このケーク層が形成されることにより、さらに、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂がケーク層上に濾過され残る形となり、結果的に前駆体シートの片面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在することとなる。
　これらの操作による工程（１）により、各前駆体シートは炭素粉とフッ素系樹脂とを含浸したフッ素系樹脂偏在前駆体シートとなる。

　＜熱処理工程（２）＞
　ついで、炭素粉とフッ素系樹脂とを含浸したフッ素系樹脂偏在前駆体シートを、１５０℃以上４００℃未満の温度で熱処理する操作を行う。熱処理によって、酸化繊維前駆体繊維と炭素短繊維の融着を良好に行い、かつ、バインダー成分のフッ素系樹脂を焼結し、炭素短繊維と酸化繊維（Ｂ）との接合を良好に行うことができる。熱処理の温度は、２００℃以上４００℃未満の温度が好ましく、３００～３７０℃の温度がより好ましい。

　熱処理の方法としては特に限定されないが、高温雰囲気炉により熱処理する方法や、熱板や熱ロールなどによる直接加熱処理の方法などが適用できる。熱処理の時間は、例えば１分間～２時間とすることができる。

　連続的に製造された前駆体シートを熱処理する場合は、製造コスト低減化の観点から、前駆体シートの全長にわたって連続で熱処理を行うことが好ましい。特に多孔質電極基材が長尺である場合には、前記熱処理を連続で行うと、多孔質電極基材の生産性が高くなり、かつその後のＭＥＡ製造も連続で行うことができるので、燃料電池の製造コストを低減できる。また、多孔質電極基材や燃料電池の生産性および製造コスト低減化の観点から、製造された多孔質電極基材を連続的に巻き取ることが好ましい。

　＜加熱加圧成型工程（６）＞
　前記炭素粉とフッ素系樹脂との含浸を行う工程（１）の後、前記加熱工程（２）の前に、前駆体シートを２００℃未満の温度で加熱加圧成型する工程をさらに行うことが好ましい。前記加熱加圧成形の工程を行うことにより、炭素短繊維を酸化繊維前駆体繊維で融着させ、かつ多孔質電極基材の厚みムラを低減させ、さらに、交絡処理によりシート表面に毛羽立った状態となった炭素短繊維と酸化繊維前駆体繊維とのシート表面近傍における毛羽立ちを抑制し、燃料電池として組み込んだ際の短絡電流やガスリークを抑制することができる。

　加熱加圧成型の方法としては、前駆体シートを均等に加熱加圧成型できる技術であれば、いかなる技術も適用できる。例えば、前駆体シートの両面に平滑な剛板を当てて熱プレスする方法、熱ロールプレス装置または連続ベルトプレス装置を用いる方法が挙げられる。連続的に製造された前駆体シートを加熱加圧成型する場合には、熱ロールプレス装置または連続ベルトプレス装置を用いる方法が好ましい。これによって、熱処理を連続で行うことができる。

　加熱加圧成型における加熱温度は、前駆体シートの表面を効果的に平滑にするために、２００℃未満が好ましく、１２０～１９０℃がより好ましい。加熱加圧成型の時間は、例えば１秒～１０分とすることができる。

　成型圧力は特に限定されないが、前駆体シート中における酸化繊維前駆体繊維の含有比率が多い場合は、成型圧が低くても容易に前駆体シートの表面を平滑にすることができる。このとき必要以上にプレス圧を高くすると、加熱加圧成型時に炭素短繊維が破壊されるという問題や、多孔質電極基材の組織が緻密になりすぎるという問題等が生じる可能性がある。成型圧力は、２０ｋＰａ～１０ＭＰａ程度が好ましい。

　前駆体シートを２枚の剛板に挟んで、または熱ロールプレス装置や連続ベルトプレス装置で加熱加圧成型する時は、剛板やロール、ベルトに酸化繊維前駆体繊維などが付着しないようにあらかじめ剥離剤を塗っておくことや、前駆体シートと剛板や熱ロール、ベルトとの間に離型紙を挟むことが好ましい。

　＜乾燥処理工程（７）＞
　炭素粉とフッ素系樹脂とを含浸した前駆体シートから分散溶媒を除去するために、工程（１）と工程（２）の間に、炭素粉とフッ素系樹脂とを含浸した前駆体シートを７０℃以上１５０℃未満の温度で乾燥処理する工程をさらに行うことが好ましい。乾燥処理の時間は、例えば１分間～１時間とすることができる。

　乾燥処理の方法としては、特に限定されないが、高温雰囲気炉による熱処理や、熱板や熱ロールなどによる直接加熱処理などが適用できる。加熱源への炭素粉とフッ素系樹脂との付着を抑制できる点で高温雰囲気炉による乾燥処理が好ましい。連続的に製造された３次元交絡構造前駆体シートを乾燥処理する場合は、製造コスト低減化の観点から、前駆体シートの全長にわたって連続で乾燥処理を行うことが好ましい。これによって、熱処理を連続で行うことができる。

　＜＜膜－電極接合体（ＭＥＡ）、固体高分子型燃料電池＞＞
　本実施形態の多孔質電極基材は、膜－電極接合体に好適に用いることができる。また本実施形態の多孔質電極基材を用いた膜－電極接合体は、固体高分子型燃料電池に好適に用いることができる。

　以下、本発明の実施形態を実施例によりさらに具体的に説明する。実施例中の各物性値等は、以下の方法で測定した。「部」は「質量部」を意味する。

　（１）ガス透気度
　ＩＳＯ－５６３６－５に準拠し、ガーレーデンソメーターを使用して２００ｍＬの空気が透過するのにかかった時間を測定し、ガス透気度（ｍｌ／ｈｒ／ｃｍ^２／ｍｍＡｑ）を算出した。

　（２）厚み
　多孔質電極基材の厚みは、厚み測定装置ダイヤルシックネスゲージ（（株）ミツトヨ製、商品名：７３２１）を使用して測定した。測定子の大きさは直径１０ｍｍで、測定圧力は１．５ｋＰａとした。

　（３）貫通方向抵抗
　多孔質電極基材の厚さ方向の電気抵抗（貫通方向抵抗）は、金メッキした銅板に多孔質電極基材を挟み、銅板の上下から０．６ＭＰａで加圧し、１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で電流を流したときの抵抗値を測定し、次式より求めた。
　　貫通方向抵抗（ｍΩ・ｃｍ^２）＝測定抵抗値（ｍΩ）×試料面積（ｃｍ^２）

　（４）酸化繊維（Ｂ）の含有率
　酸化繊維（Ｂ）の含有率は、炭素粉とフッ素系樹脂とを含浸させずに作製した多孔質電極基材の目付と、使用した炭素短繊維の目付から、下記式１より算出した。
　酸化繊維（Ｂ）の含有率（％）＝（Ｗ２－Ｗ１）÷Ｗ２×１００　・・・（式１）
　上記式において、Ｗ２は、炭素粉とフッ素系樹脂とを含浸させずに作製した多孔質電極基材の目付（ｇ／ｍ^２）であり、Ｗ１は、炭素短繊維の目付（ｇ／ｍ^２）である。

　（５）多孔質電極基材のうねり
　多孔質電極基材のうねりは、平板上に縦２５０ｍｍ横２５０ｍｍの多孔質電極基材を静置した際の多孔質電極基材の高さの最大値と最小値の差より算出した。

　（６）　炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率および占有率変化
クロスセクションポリッシャで切り出した多孔質電極基材の断面を倍率３００倍で撮影した断面走査型電子顕微鏡写真を、炭素短繊維（Ａ１）と酸化繊維（Ｂ）と炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂および空隙部に分画し、層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率を算出した。
　層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率　：　炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂が層Ｂ中に占める体積／（層Ｂの体積－層Ｂ中の空間の占める体積）
　占有率変化　：（２０μｍの厚みに分割した層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率）－（隣接する２０μｍの厚みに分割した分割した層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率）

　（実施例１）
　炭素短繊維（Ａ）として、平均繊維径が７μｍ、平均繊維長が３ｍｍのＰＡＮ系炭素繊維を用意した。また、酸化繊維前駆体短繊維（ｂ）として、平均繊維径が４μｍ、平均繊維長が３ｍｍのアクリル短繊維（三菱レイヨン（株）製、商品名：Ｄ１２２）を用意した。また、叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維として、叩解によってフィブリル化するアクリル系ポリマーとジアセテート（酢酸セルロース）とからなる易割繊性アクリル系海島複合短繊維（三菱レイヨン（株）製、商品名：ボンネルＭ．Ｖ．Ｐ．－Ｃ６５１、平均繊維長：３ｍｍ）を用意した。

　前駆体シートの製造および交絡処理による３次元交絡構造前駆体シートは、以下のような湿式連続抄紙法と、連続加圧水流噴射処理による交絡処理法により行った。

　＊湿式連続抄紙法
　（１）炭素短繊維（Ａ）の離解
　平均繊維径が７μｍ、平均繊維長が３ｍｍのＰＡＮ系炭素繊維を、繊維濃度が１％（１０ｇ／Ｌ）になるようにポリアクリルアマイドを添加した水中へ分散して、攪拌機にて離解処理し、離解スラリー繊維（ＳＡ）とした。

　（２）酸化繊維前駆体短繊維の離解
　酸化繊維前駆体短繊維として、平均繊維径が４μｍ、平均繊維長が３ｍｍのアクリル短繊維（三菱レイヨン（株）製、商品名：Ｄ１２２）、を、繊維濃度が１％（１０ｇ／Ｌ）になるように水中へ分散し、離解スラリー繊維（Ｓｂ－１）とした。

　（３）叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維の離解
　叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維として、叩解によってフィブリル化するアクリル系ポリマーとジアセテート（酢酸セルロース）とからなる易割繊性アクリル系海島複合短繊維（三菱レイヨン（株）製、商品名：ボンネルＭ．Ｖ．Ｐ．－Ｃ６５１、平均繊維長：３ｍｍ）を、繊維濃度が１％（１０ｇ／Ｌ）になるように水中へ分散し、ディスクリファイナー（熊谷理機工業（株）製）を通して離解処理し、離解スラリー繊維（Ｓｂ－２）とした。この叩解によってフィブリル化する炭素繊維前駆体短繊維の濾水度は６０ｍｌであった。

　（４）フィブリルが多数分岐した構造を有する酸化繊維前駆体短繊維の離解
フィブリルが多数分岐した構造を有する酸化繊維前駆体繊維として、噴射凝固によって製造した、濾水度が１３０ｍｌのフィブリルが多数分岐した構造を有するポリアクリロニトリル系パルプを用意した。
　上記ポリアクリロニトリル系パルプを、繊維濃度が１％（１０ｇ／Ｌ）になるように水中へ分散し、離解スラリー繊維（Ｓｂ－２）とした。

　（５）抄紙用スラリーの調製
　フィブリル状酸化繊維前駆体繊維として、叩解によってフィブリル化する酸化繊維前駆体短繊維を用い、炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維前駆体短繊維とフィブリル状酸化繊維前駆体繊維とが、質量比７０：１０：２０となるように、かつスラリー中の繊維（以下、フロックと略す）の濃度が１．４４ｇ／Ｌとなるように、離解スラリー繊維（ＳＡ）、離解スラリー繊維（Ｓｂ－１）、離解スラリー繊維（Ｓｂ－２）および希釈水を計量し、スラリー供給タンクに投入し、抄紙用スラリー１を調製した。

　＊処理装置
　ネット駆動部および幅６０ｃｍ×長さ５８５ｃｍのプラスチックネット製平織メッシュをベルト状につなぎあわせて連続的に回転させるネットよりなるシート状物搬送装置、スラリー供給部幅が４８ｃｍ、供給スラリー量が３０Ｌ／ｍｉｎである抄紙用スラリー供給装置、ネット下部に配置した減圧脱水装置、と下記に示す加圧水流噴射処理装置からなる。

　ウオータージェットノズルとしては、以下の２種類のノズルを３本用いた。
　ノズル１：孔径φ０．１５ｍｍ×５０１Ｈｏｌｅ、幅方向孔間ピッチ１ｍｍ（１００１ｈｏｌｅ／幅１ｍ）、１列配置、ノズル有効幅５００ｍｍ
　ノズル２：孔径φ０．１５ｍｍ×５０１Ｈｏｌｅ、幅方向孔間ピッチ１ｍｍ（１００１ｈｏｌｅ／幅１ｍ）、１列配置、ノズル有効幅５００ｍｍ
　ノズル３：孔径φ０．１５ｍｍ×１００２Ｈｏｌｅ、幅方向孔間ピッチ１．５ｍｍ、３列配置、列間ピッチ５ｍｍ、ノズル有効幅５００ｍｍ

　（６）前駆体シートの製造および加圧水流噴射による３次元交絡処理
　試験機のネット上に上記抄紙用スラリー１を定量ポンプによりネット上に供給した。抄紙用スラリーは均一な流れに整流するためのフローボックスを通して所定サイズに拡幅して供給した。その後静置、自然脱水する部分を通過して、減圧脱水装置により完全脱水し、目標目付３５ｇ／ｍ^２の前駆体シートをネット上に積載した。この処理が完了すると同時に、試験機後方のウオータージェットノズルより、加圧水流噴射圧力を１ＭＰａ（ノズル１）、圧力１．５ＭＰａ（ノズル２）、圧力１．５ＭＰａ（ノズル３）の順で通過させて交絡処理を加えた。
　交絡処理された前駆体シートを、ピンテンター試験機（辻井染色機製、商品名：ＰＴ－２Ａ－４００）により１５０℃×３分で乾燥させることで、目付け３５ｇ／ｍ^２の３次元交絡構造前駆体シートを得た。得られた３次元交絡構造前駆体シート中で炭素短繊維（Ａ１）と酸化繊維前駆体短繊維とフィブリル状酸化繊維前駆体繊維の分散状態は良好であった。

　（７）加熱加圧成型
　この３次元交絡構造前駆体シートの両面を、シリコーン系離型剤をコートした紙で挟んだ後、ロールプレス装置にて１８０℃、３ＭＰａの条件下で連続的に加熱成型した。

　（８）含浸および乾燥処理
　次に、炭素粉（Ｃ）としてケッチェンブラック（ライオン（株）製）とフッ素系樹脂としてポリテトラフルオロエチレン粒子分散液（商品名：ＰＴＦＥディスパージョン３１－ＪＲ、三井－デュポンフロロケミカル（株）製）、また分散剤としてポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルを用意した。

　炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂との混合物を以下のように調整し、含浸を行った。
　炭素粉（Ｃ）、フッ素系樹脂および分散剤が、混合物の全体質量に対してそれぞれ６．５質量％、６．５質量％および６．５質量％となるように調製した水分散液を、ホモジナイザーで１時間攪拌することで、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂との混合物の分散液を調製した。この分散液の粘度は２５００ｃＰであった。

　加圧加熱成型した３次元交絡構造前駆体シートの片方の表面よりをこの分散水溶液を滴下した後、コーター装置にて余分の分散水溶液を取り除いた。この際、この分散水溶液の一部は３次元交絡構造前駆体シートの厚み方向に含浸したが、分散液中の炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂からなる層が３次元交絡構造前駆体シート上に形成された。その後、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂との混合物を含浸した３次元交絡構造前駆体シートを１００℃の連続式乾燥機で１０分乾燥させた。これにより、前駆体シートの片面の表面上に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂を偏在させた。

　（９）熱処理
　その後、連続式雰囲気炉にて、大気中、３６０℃の条件下で１０分間熱処理して多孔質電極基材を得た。

　得られた多孔質電極基材は、熱処理時における面内の収縮がなく、シートのうねりも２ｍｍ以下と小さく、ガス透気度、厚みおよび貫通方向抵抗は、それぞれ良好であった。また、酸化繊維（Ｂ）の含有率は多孔性電極基材の全体質量に対して２９質量％であった。得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ）同士が、酸化繊維（Ｂ）によって接合され、さらに炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維（Ｂ）が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とによって接合されていることが確認できた。さらに、多孔質電極基材の表面に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在していることを確認できた。この多孔質電極基材に面圧１．５ＭＰａの圧縮荷重を印加しても、シート形態を保つことができた。多孔質電極基材の組成および評価結果を表４に示した。

　（実施例２～５）
　実施例１に示した離解スラリー繊維（ＳＡ）、離解スラリー繊維（Ｓｂ－１）、離解スラリー繊維（Ｓｂ－２）を用い、炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維前駆体短繊維とフィブリル状酸化繊維前駆体繊維の質量比を表１～３に示す条件としたこと以外は、実施例１と同様にして多孔質電極基材を得た。得られた多孔質電極基材は、熱処理時における面内の収縮がなく、シートのうねりも２ｍｍ以下と小さく、ガス透気度、厚みおよび貫通方向抵抗は、それぞれ良好であった。また、それぞれの酸化繊維（Ｂ）の含有率を表１～２に示した。得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ）同士が、酸化繊維（Ｂ）によって接合され、さらに炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維（Ｂ）が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とによって接合されていることが確認できた。さらに、多孔質電極基材の表面に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在していることを確認できた。この多孔質電極基材に面圧１．５ＭＰａの圧縮荷重を印加しても、シート形態を保つことができた。多孔質電極基材の組成および評価結果を表４に示した。

　（実施例６～１１）
　炭素粉（Ｃ）、フッ素系樹脂との混合物の分散液の調製を表１～３に示す条件としたこと以外は、実施例１と同様にして多孔質電極基材を得た。それぞれ分散液の粘度は表３に示した。得られた多孔質電極基材は、熱処理時における面内の収縮がなく、シートのうねりも２ｍｍ以下と小さく、ガス透気度、厚みおよび貫通方向抵抗は、それぞれ良好であった。また、酸化繊維（Ｂ）の含有率は多孔性電極基材の全体質量に対して２９質量％であった。得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ）同士が、酸化繊維（Ｂ）によって接合され、さらに炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維（Ｂ）が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とによって接合されていることが確認できた。さらに、多孔質電極基材の表面に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在していることを確認できた。この多孔質電極基材に面圧１．５ＭＰａの圧縮荷重を印加しても、シート形態を保つことができた。多孔質電極基材の組成および評価結果を表４に示した。

　（実施例１２）
　炭素粉（Ｃ）として、実施例１のケッチェンブラックにかえてアセチレンブラック（商品名：デンカブラック：電気化学工業（株）製）を用いたこと以外は、実施例３と同様にして多孔質電極基材を得た。分散液の粘度は６０００ｃＰであった。得られた多孔質電極基材は、熱処理時における面内の収縮がなく、シートのうねりも２ｍｍ以下と小さく、ガス透気度、厚みおよび貫通方向抵抗は、それぞれ良好であった。また、酸化繊維（Ｂ）の含有率は多孔性電極基材の全体質量に対して２９質量％であった。得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ）同士が、酸化繊維（Ｂ）によって接合され、さらに炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維（Ｂ）が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とによって接合されていることが確認できた。さらに、多孔質電極基材の表面に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在していることを確認できた。この多孔質電極基材に面圧１．５ＭＰａの圧縮荷重を印加しても、シート形態を保つことができた。多孔質電極基材の組成および評価結果を表４に示した。

　（実施例１３）
　実施例１に示した離解スラリー繊維（ＳＡ）、離解スラリー繊維（Ｓｂ－１）、離解スラリー繊維（Ｓｂ－２）を用い、炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維前駆体短繊維とフィブリル状酸化繊維前駆体繊維の質量比を表１～２に示す条件とし、炭素粉（Ｃ）、フッ素系樹脂との混合物の分散液の調製を表３に示す条件としたこと以外は、実施例１と同様にして多孔質電極基材を得た。得られた多孔質電極基材は、熱処理時における面内の収縮がなく、シートのうねりも２ｍｍ以下と小さく、ガス透気度、厚みおよび貫通方向抵抗は、それぞれ良好であった。また、酸化繊維（Ｂ）の含有率は多孔性電極基材の全体質量に対して２９質量％であった。得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ）同士が、酸化繊維（Ｂ）によって接合され、さらに炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維（Ｂ）が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とによって接合されていることが確認できた。さらに、多孔質電極基材の表面に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在していることを確認できた。この多孔質電極基材に面圧１．５ＭＰａの圧縮荷重を印加しても、シート形態を保つことができた。多孔質電極基材の組成および評価結果を表４に示した。

　（実施例１４）
　実施例１と同様の離解スラリー繊維（ＳＡ１）、離解スラリー繊維（Ｓｂ１－１）、離解スラリー繊維（Ｓｂ２－２）を用い、炭素短繊維（Ａ１）と酸化繊維前駆体短繊維（ｂ１－１）とフィブリル状酸化繊維前駆体繊維（ｂ１－２）と同じ炭素短繊維（Ａ２）と酸化繊維前駆体短繊維（ｂ２－１）とフィブリル状酸化繊維前駆体繊維（ｂ２－２）とが、質量比７０：０：３０となるように、かつスラリー中の繊維の濃度が１．４４ｇ／Ｌとなるように、離解スラリー繊維（ＳＡ２）、離解スラリー繊維（Ｓｂ２－１）、離解スラリー繊維（Ｓｂ２－２）および希釈水を計量し、抄紙用スラリー２を調製した。

　目標目付２８ｇ／ｍ^２としたこと以外を実施例１と同様して前駆体シートＸ－１を得た後、上記抄紙用スラリー２を定量ポンプによりネット上の前駆体シートＸ－１上に供給した。抄紙用スラリー２は均一な流れに整流するためのフローボックスを通して所定サイズに拡幅して供給した。その後静置、自然脱水する部分を通過して、減圧脱水装置により完全脱水し、目標目付７ｇ／ｍ^２の前駆体シートＸ－２を前駆体シートＸ－１上に積層一体化させ、前駆体シートＸ－３を得た。この処理が完了すると同時に、試験機後方のウオータージェットノズルより、加圧水流噴射圧力を１ＭＰａ（ノズル１）、圧力１．５ＭＰａ（ノズル２）、圧力１．５ＭＰａ（ノズル３）の順で通過させて交絡処理を加えた。
　この前駆体シートＸ－３を用いたこと以外は実施例１と同様にして多孔質電極基材を得た。

　得られた多孔質電極基材は、熱処理時における面内の収縮がなく、シートのうねりも２ｍｍ以下と小さく、ガス透気度、厚みおよび貫通方向抵抗は、それぞれ良好であった。また、酸化繊維（Ｂ）の含有率は多孔性電極基材の全体質量に対して２９質量％であった。得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ１）および炭素短繊維（Ａ２）同士が、酸化繊維（Ｂ）によって接合され、さらに炭素短繊維（Ａ１）および炭素短繊維（Ａ２）と酸化繊維（Ｂ）が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とによって接合されていることが確認できた。さらに、多孔質電極基材の表面に炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂が偏在していることを確認できた。この多孔質電極基材に面圧１．５ＭＰａの圧縮荷重を印加しても、シート形態を保つことができた。多孔質電極基材の組成および評価結果を表４に示した。

　（実施例１５）
　実施例１４の離解スラリー繊維（Ｓｂ１－２）および離解スラリー繊維（Ｓｂ２－２）に変えて、フィブリルが多数分岐した構造を有する酸化繊維前駆体繊維が離解した離解スラリー繊維（Ｓｂ１－２）および離解スラリー繊維（Ｓｂ２－２）を用いたこと以外は実施例１と同様にして多孔質電極基材を得た。得られた多孔質電極基材は、熱処理時における面内の収縮がなく、シートのうねりも２ｍｍ以下と小さく、ガス透気度、厚みおよび貫通方向抵抗は、それぞれ良好であった。また、酸化繊維（Ｂ）の含有率は多孔性電極基材の全体質量に対して２９質量％であった。得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ１）および炭素短繊維（Ａ２）同士が、酸化繊維（Ｂ）によって接合され、さらに炭素短繊維（Ａ１）および炭素短繊維（Ａ２）と酸化繊維（Ｂ）が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とによって接合されていることが確認できた。さらに、多孔質電極基材の表面に炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂が偏在していることを確認できた。この多孔質電極基材に面圧１．５ＭＰａの圧縮荷重を印加しても、シート形態を保つことができた。多孔質電極基材の組成および評価結果を表４に示した。

　（実施例１６～１８）
　実施例１４と同様の離解スラリー繊維（ＳＡ１）、離解スラリー繊維（ＳＡ２）、離解スラリー繊維（Ｓｂ１）、離解スラリー繊維（Ｓｂ２）を用い、炭素短繊維（Ａ１）および炭素短繊維（Ａ２）と酸化繊維前駆体短繊維とフィブリル状酸化繊維前駆体繊維の質量比を表１～２に示す条件としたこと以外は、実施例２と同様にして多孔質電極基材を得た。得られた多孔質電極基材は、熱処理時における面内の収縮がなく、シートのうねりも２ｍｍ以下と小さく、ガス透気度、厚みおよび貫通方向抵抗は、それぞれ良好であった。また、酸化繊維（Ｂ）の含有率はそれぞれ表１～２に示した。得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ１）および炭素短繊維（Ａ２）同士が、酸化繊維（Ｂ）によって接合され、さらに炭素短繊維（Ａ１）および炭素短繊維（Ａ２）と酸化繊維（Ｂ）が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とによって接合されていることが確認できた。さらに、多孔質電極基材の表面に炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂が偏在していることを確認できた。この多孔質電極基材に面圧１．５ＭＰａの圧縮荷重を印加しても、シート形態を保つことができた。多孔質電極基材の組成および評価結果を表４に示した。

　（実施例１９）
　炭素粉（Ｃ）、フッ素系樹脂との混合物の分散液の調製を表１～２に示す条件としたこと以外は、実施例１４と同様にして多孔質電極基材を得た。分散液の粘度は表３に示した。得られた多孔質電極基材は、熱処理時における面内の収縮がなく、シートのうねりも２ｍｍ以下と小さく、ガス透気度、厚みおよび貫通方向抵抗は、それぞれ良好であった。また、酸化繊維（Ｂ）の含有率は多孔性電極基材の全体質量に対して２９質量％であった。得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ）同士が、酸化繊維（Ｂ）によって接合され、さらに炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維（Ｂ）が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とによって接合されていることが確認できた。さらに、多孔質電極基材の表面に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在していることを確認できた。この多孔質電極基材に面圧１．５ＭＰａの圧縮荷重を印加しても、シート形態を保つことができた。多孔質電極基材の組成および評価結果を表４に示した。

　（実施例２０）
　炭素粉（Ｃ）として、実施例１４のケッチェンブラックと球状黒鉛（商品名：ＳＧ―　ＢＨ８、伊藤黒鉛工業（株）製）を用い、この混合比を８：２としたこと以外は、実施例２と同様にして多孔質電極基材を得た。得られた多孔質電極基材は、熱処理時における面内の収縮がなく、シートのうねりも２ｍｍ以下と小さく、ガス透気度、厚みおよび貫通方向抵抗は、それぞれ良好であった。また、酸化繊維（Ｂ）の含有率は多孔性電極基材の全体質量に対して２９質量％であった。得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ）同士が、酸化繊維（Ｂ）によって接合され、さらに炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維（Ｂ）が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とによって接合されていることが確認できた。さらに、多孔質電極基材の表面に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在していることを確認できた。この多孔質電極基材に面圧１．５ＭＰａの圧縮荷重を印加しても、シート形態を保つことができた。多孔質電極基材の組成および評価結果を表４に示した。

　（実施例２１）
　加圧水流噴射による交絡処理を実施しなかったこと以外は実施例１と同様にして多孔質電極基材を得た。得られた多孔質電極基材は、熱処理時における面内の収縮がなく、シートのうねりも２ｍｍ以下と小さく、ガス透気度、厚みおよび貫通方向抵抗は、それぞれ良好であった。また、酸化繊維（Ｂ）の含有率は多孔性電極基材の全体質量に対して２９質量％であった。得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ）同士が、酸化繊維（Ｂ）によって接合され、さらに炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維（Ｂ）が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とによって接合されていることが確認できた。さらに、多孔質電極基材の表面に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在していることを確認できた。この多孔質電極基材に面圧１．５ＭＰａの圧縮荷重を印加しても、シート形態を保つことができた。多孔質電極基材の組成および評価結果を表４に示した。

　（実施例２２）
　加圧加熱成型処理を実施しなかったこと以外は実施例１と同様にして多孔質電極基材を得た。得られた多孔質電極基材は、熱処理時における面内の収縮がなく、シートのうねりも２ｍｍ以下と小さく、ガス透気度、厚みおよび貫通方向抵抗は、それぞれ良好であった。また、酸化繊維（Ｂ）の含有率は多孔性電極基材の全体質量に対して２９質量％であった。得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ）同士が、酸化繊維（Ｂ）によって接合され、さらに炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維（Ｂ）が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とによって接合されていることが確認できた。さらに、多孔質電極基材の表面に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在していることを確認できた。この多孔質電極基材に面圧１．５ＭＰａの圧縮荷重を印加しても、シート形態を保つことができた。多孔質電極基材の組成および評価結果を表１～４に示した。

　（実施例２３）
　炭素短繊維（Ａ）が樹脂炭化物で接合されている前駆体シートを用いたこと以外は実施例１と同様にして多孔質電極基材を得た。得られた多孔質電極基材は、熱処理時における面内の収縮がなく、シートのうねりも２ｍｍ以下と小さく、ガス透気度、厚みおよび貫通方向抵抗は、それぞれ良好であった。得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ）同士が、樹脂炭化物によって接合され、さらに炭素短繊維（Ａ）と樹脂炭化物が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とによって接合されていることが確認できた。さらに、多孔質電極基材の表面に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在していることを確認できた。この多孔質電極基材に面圧１．５ＭＰａの圧縮荷重を印加しても、シート形態を保つことができた。多孔質電極基材の組成および評価結果を表４に示した。

　（実施例２４）
　（１）膜－電極接合体（ＭＥＡ）の製造
　実施例１で得られた多孔質電極基材２組を、カソード用およびアノード用の多孔質電極基材として用意した。また、パーフルオロスルホン酸系の高分子電解質膜（膜厚：３０μｍ）の両面に触媒担持カーボン（触媒：Ｐｔ、触媒担持量：５０質量％）からなる触媒層（触媒層面積：２５ｃｍ^２、Ｐｔ付着量：０．３ｍｇ／ｃｍ^２）を形成した積層体を容易した。この積層体を、カソード用およびアノード用の多孔質炭素電極基材で挟持し、これらを接合して、ＭＥＡを得た。

　　（２）ＭＥＡの燃料電池特性評価
　得られたＭＥＡを、蛇腹状のガス流路を有する２枚のカーボンセパレーターによって挟み、固体高分子型燃料電池（単セル）を形成した。
　この単セルの電流密度－電圧特性を測定することによって、燃料電池特性評価を行った。燃料ガスとしては水素ガスを用い、酸化ガスとしては空気を用いた。単セルの温度を８０℃、燃料ガス利用率を６０％、酸化ガス利用率を４０％とした。また、燃料ガスと酸化ガスへの加湿は８０℃のバブラーにそれぞれ燃料ガスと酸化ガスを通すことによって行った。その結果、電流密度が０．８Ａ／ｃｍ^２のときの燃料電池セルのセル電圧が０．６３２Ｖ、セルの内部抵抗が４．１ｍΩであり、良好な特性を示した。

　（比較例１）
　炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂との混合物の分散液を含浸させずに、熱処理したこと以外は、実施例１と同様にして多孔質電極基材を得た。得られた多孔質電極基材は、熱処理時における面内の収縮がなく、シートのうねりも２ｍｍ以下と小さく、厚みおよびガス透気度は良好であった。また、酸化繊維（Ｂ）の含有率は多孔性電極基材の全体質量に対して２９質量％であった。しかし、得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ）同士が、酸化繊維（Ｂ）によって接合されるものの、炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維（Ｂ）が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とによって接合されておらず、さらに、表面近傍でも炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在しておらず、これにより、貫通方向抵抗が実施例１と比較して非常に大きくなっていることが確認できた。得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ１）同士が、酸化繊維（Ｂ）によってのみ接合されていることが確認できた。この多孔質電極基材に面圧１．５ＭＰａの圧縮荷重を印加しても、シート形態を保つことができた。多孔質電極基材の組成および評価結果を表４に示した。

　（比較例２）
　炭素粉（Ｃ）、フッ素系樹脂との混合物の分散液の調製を表１～３に示す条件としたこと以外は、実施例１と同様にして多孔質電極基材を得た。分散液の粘度は１３０００ｃＰであった。得られた多孔質電極基材は、熱処理時における面内の収縮がなく、シートのうねりも２ｍｍ以下と小さく、厚みおよびガス透気度は良好であった。また、酸化繊維（Ｂ）の含有率は多孔性電極基材の全体質量に対して２９質量％であった。しかし、分散液の濃度および粘度が高いため、多孔質電極基材の表面に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在しているものの、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とが多孔質電極基材の厚み方向にほとんど存在しておらず、得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ）同士が、酸化繊維（Ｂ）によって接合されるものの、炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維（Ｂ）が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とによって接合されている箇所が実施例３と比較して非常に少なく、これにより、貫通方向抵抗が実施例３と比較して非常に大きくなっていることが確認できた。この多孔質電極基材に面圧１．５ＭＰａの圧縮荷重を印加しても、シート形態を保つことはできた。多孔質電極基材の組成および評価結果を表４に示した。

　（比較例３）
　炭素粉（Ｃ）、フッ素系樹脂との混合物の分散液の調製を表１～３に示す条件としたこと以外は、実施例１と同様にして多孔質電極基材を得た。分散液の粘度は６００ｃＰであった。得られた多孔質電極基材は、熱処理時における面内の収縮がなく、シートのうねりも２ｍｍ以下と小さく、厚みおよびガス透気度は良好であった。また、酸化繊維（Ｂ）の含有率は多孔性電極基材の全体質量に対して２９質量％であった。しかし、分散液の濃度および粘度が低いため、多孔質電極基材の表面に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在しておらず、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とが多孔質電極基材の厚み方向にほぼ均一に存在していた。得られた多孔質電極基材の３次元構造体中に分散された炭素短繊維（Ａ）同士が、酸化繊維（Ｂ）によって接合され、炭素短繊維（Ａ）と酸化繊維（Ｂ）が炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とによって接合されているものの、表面近傍では炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂が偏在しておらず、貫通方向抵抗および貫通方向比抵抗が実施例３と比較して大きくなっていることが確認できた。この多孔質電極基材に面圧１．５ＭＰａの圧縮荷重を印加しても、シート形態を保つことはできた。多孔質電極基材の組成および評価結果を表４に示した。

Claims

　炭素短繊維（Ａ１）を各繊維の繊維方向がそれぞれ略同一平面上にある平面方向に分散させた前駆体シートの片面または両面の表面上に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とを含む分散液を塗布することにより、前記前駆体シートの片面または両面の表層近傍に前記炭素粉（Ｃ）を含有する前記フッ素系樹脂を偏在させてフッ素系樹脂偏在前駆体シートとする工程（１）と、
　前記工程（１）の後にフッ素系樹脂偏在前駆体シートを１５０℃以上４００℃未満の温度で熱処理する工程（２）とを有する多孔質電極基材の製造方法。
　前記炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とを含む分散液が、固形分濃度が２％以上２０％以下の前記分散液である請求項１に記載の製多孔質電極基材の造方法。
　前記炭素粉（Ｃ）と前記フッ素系樹脂とを含む前記分散液の粘度が１０００ｃＰ以上１００００ｃＰ以下である、請求項１または２に記載の多孔質電極基材の製造方法。
　前記工程（２）において、前記前駆体シートの片方の表面上から炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂とを含む分散液を塗布して前記前駆体シートの前記表面の略全面に前記炭素粉（Ｃ）と前記フッ素系樹脂とを含浸させることにより、前記片面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂からなるケーク層を形成させ、炭素粉（Ｃ）とフッ素系樹脂を片面の表層近傍に偏在させる請求項１～３のいずれかに記載の多孔質電極基材の製造方法。
　前記工程（１）の前に、炭素短繊維（Ａ１）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ１）とを、各繊維の繊維方向が前記平面方向に分散して前駆体シートＸ－１を製造する工程（３）をさらに有する請求項１～４のいずれかに記載の多孔質電極基材の製造方法。
　前記工程（３）と前記工程（１）との間に、前記前駆体シートＸ－１上に、炭素短繊維（Ａ２）と、酸化繊維前駆体繊維（ｂ２）とを分散させた前駆体シートＸ－２を積層一体化して、前駆体シートＸ－３を製造する工程（４）をさらに有する請求項５に記載の多孔質電極基材の製造方法。
　前記工程（３）と前記工程（１）の間に、前記前駆体シートＸ－１に交絡処理を行って前記前駆体シートＸ－１内に３次元交絡構造を形成する工程（５）をさらに有する請求項５に記載の多孔質電極基材の製造方法。
　前記工程（４）と前記工程（１）の間に、前記前駆体シートＸ－３を交絡処理して３次元交絡構造を形成する工程（５）を有する請求項６に記載の多孔質電極基材の製造方法。
　前記工程（１）の前に、前記前駆体シートを２００℃未満の温度で加熱加圧成型する工程（６）をさらに有する請求項１～７のいずれかに記載の多孔質電極基材の製造方法。
　前記工程（１）において、前記炭素粉（Ｃ）と前記フッ素系樹脂とを複数回塗布する請求項１～９のいずれかに記載の多孔質電極基材の製造方法。
　請求項１～１０のいずれかに記載の多孔質電極基材の製造方法で製造された多孔質電極基材。
　炭素短繊維同士が、炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂により接合された構造を有する多孔質電極基材であって、前記構造中で多孔質電極基材の片面または両面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂が偏在してなる多孔質電極基材。
　炭素短繊維同士が、酸化繊維により結着されて、かつ前記炭素短繊維と酸化繊維が炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂により接合された構造を有する多孔質電極基材であって、前記構造中で多孔質電極基材の片面または両面の表層近傍に炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂が偏在している多孔質電極基材。
　実質的に炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂のみからなる層Ａと、実質的に炭素短繊維が炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂により接合されてなる層Ｂからなる多孔質電極基材であって、
　前記層Ｂは、片面または両面に層Ａが設けられ、
　前記層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の下記式（Ｉ）で示す占有率が２０％から８０％であり、かつ前記層Ｂの厚み方向の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の下記式（ＩＩ）で示す占有率変化が±３％以上、±１５％以下である多孔質電極基材。
　層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率　：　炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂が層Ｂ中に占める体積／（層Ｂの体積－層Ｂ中の空間の占める体積）　・・・　（Ｉ）
　占有率変化　：（２０μｍの厚みに分割した層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率）－（隣接する２０μｍの厚みに分割した分割した層Ｂ中の炭素粉（Ｃ）を含有するフッ素系樹脂の占有率）　・・・　（ＩＩ）
　請求項１１～１４のいずれかに記載の多孔質電極基材を用いた固体高分子型燃料電池。