JP2000058100A - Electrode layered structure - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、正極と負極とが電
解質膜を介して設けられた複合電極体を２以上積層した
電極積層構造体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode laminated structure in which two or more composite electrode bodies in which a positive electrode and a negative electrode are provided via an electrolyte membrane are laminated.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、燃料電池は、多孔質体よりなる
正極と、多孔質体よりなる負極との間に、電解質膜が挟
まれた複合電極体を有している。この複合電極体では、
負極の側に水素（Ｈ2 ）ガスなどの燃料ガスが流通され
ると共に、正極の側に酸素（Ｏ2 ）ガスを含む酸化性ガ
スが流通され、これらのガスが電解質膜を介して電気化
学的に反応することにより正極および負極を介して起電
力が取り出されるようになっている。なお、この複合電
極体は１つでは起電力が小さいので、通常は、図６に示
したように、複数の複合電極体１１０を直列に接続して
使用する場合が多い。2. Description of the Related Art In general, a fuel cell has a composite electrode body in which an electrolyte membrane is sandwiched between a positive electrode made of a porous material and a negative electrode made of a porous material. In this composite electrode body,
A fuel gas such as hydrogen (H 2 ) gas flows on the negative electrode side, and an oxidizing gas containing oxygen (O 2 ) gas flows on the positive electrode side, and these gases are electrochemically passed through the electrolyte membrane. As a result, the electromotive force is taken out via the positive electrode and the negative electrode. In addition, since only one composite electrode body has a small electromotive force, a plurality of composite electrode bodies 110 are usually connected in series and used in many cases, as shown in FIG.
【０００３】例えば、この燃料電池では、各複合電極体
１１０の各正極１１１と各負極１１２とを互いに対向さ
せて積層し、各複合電極体１１０の間に導電性のセパレ
ータ１２５をそれぞれ挿入することにより、各複合電極
体１１０を直列に接続するようになっている。また、各
セパレータ１２５には、隣接する正極１１１に酸化性ガ
スを供給するための酸化性ガス流路１２２と、隣接する
負極１１２に燃料ガスを供給するための燃料ガス流路１
２３とがそれぞれ形成されている。このような構成を有
する燃料電池は、積層することにより大きな起電力を得
ることができると共に、発電の際に生成するものが水で
あるというクリーン性から大規模発電あるいはオンサイ
ト型の発電装置または自動車の電源などとして開発が進
められている。For example, in this fuel cell, each positive electrode 111 and each negative electrode 112 of each composite electrode body 110 are laminated so as to face each other, and a conductive separator 125 is inserted between each composite electrode body 110. Thereby, each composite electrode body 110 is connected in series. Each separator 125 has an oxidizing gas passage 122 for supplying an oxidizing gas to the adjacent positive electrode 111 and a fuel gas passage 1 for supplying a fuel gas to the adjacent negative electrode 112.
23 are formed respectively. A fuel cell having such a configuration can obtain a large electromotive force by stacking, and large-scale power generation or an on-site power generation device or the like from the cleanliness that water is generated during power generation. It is being developed as a power source for automobiles.
【０００４】しかし、また一方で、現在は、ノート型パ
ソコンや携帯通信機器などの発達により、小型で長寿命
の電源が求められている。これらの電源としては、現在
のところ、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池
のような小型の二次電池が主流であるが、燃料電池をこ
れらの電源として用いることができれば、非常に長時間
の使用が可能でかつ環境保全にも配慮することができる
ので産業的および社会的にも好ましい。However, at the same time, with the development of notebook personal computers and portable communication devices, small and long-life power supplies are now required. At present, small rechargeable batteries such as nickel-metal hydride batteries and lithium ion rechargeable batteries are mainly used as these power supplies, but if a fuel cell can be used as these power supplies, it will take a very long time. It is industrially and socially preferable because it can be used and environmental protection can be considered.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな機器の電源として燃料電池を用いるには、大きさが
大きすぎるという問題があった。ちなみに、一部におい
ては、燃料電池を小型化する試みもなされている。例え
ば、図７に示したように、各複合電極体２１０の各正極
２１１同士あるいは各負極２１２同士を互いに対向させ
て積層し、各複合電極体２１０の間に酸化性ガス流路２
２２または燃料ガス流路２２３のいずれか一方を形成し
た各セパレータ２２５を挿入することにより、積層方向
における大きさを小さくした燃料電池も提案されている
（特開平９−４５３５５号および特開平９−４５３５６
号）。However, there is a problem that the size of the fuel cell is too large to be used as a power supply for such a device. Incidentally, in some cases, attempts have been made to reduce the size of the fuel cell. For example, as shown in FIG. 7, each positive electrode 211 or each negative electrode 212 of each composite electrode body 210 is laminated so as to face each other, and an oxidizing gas flow path 2 is provided between each composite electrode body 210.
A fuel cell in which the size in the stacking direction is reduced by inserting each separator 225 forming either the fuel cell 22 or the fuel gas flow path 223 has also been proposed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-45355 and 9-55355). 45356
issue).
【０００６】しかし、この燃料電池では各複合電極体２
１０の間の各セパレータ２２５を導電性材料により構成
することにより各複合電極体２１０を電気的に接続する
ようにしていたので、各複合電極体２１０が並列に接続
されてしまい、大きな起電力を得ることができないとい
う問題があった。また、この燃料電池では、各複合電極
体２１０の電気的接続と、各複合電極体２１０における
燃料ガスおよび酸化性ガスの接触とを同一の面で行うよ
うになっていたので、積層方向に対して垂直な方向の大
きさがセパレータ２２５の分だけ大きくなってしまうと
いう問題もあった。However, in this fuel cell, each composite electrode body 2
Since the composite electrode bodies 210 are electrically connected by forming the separators 225 between the layers 10 from a conductive material, the composite electrode bodies 210 are connected in parallel, and a large electromotive force is generated. There was a problem that it could not be obtained. Further, in this fuel cell, the electrical connection of each composite electrode body 210 and the contact of the fuel gas and the oxidizing gas in each composite electrode body 210 are performed on the same plane, so that There is also a problem that the size in the vertical direction is increased by the size of the separator 225.
【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、小型化することができると共に、大
きな起電力を得ることができる電極積層構造体を提供す
ることにある。The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an electrode laminated structure that can be reduced in size and can obtain a large electromotive force.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明による電極積層構
造体は、正極と負極とが電解質膜を介して設けられた複
合電極体を２以上積層したものであって、各複合電極体
は、同極同士が対向するように積層されると共に配線に
より直列にそれぞれ電気的に接続されたものである。The electrode laminated structure according to the present invention is obtained by laminating two or more composite electrode bodies in which a positive electrode and a negative electrode are provided via an electrolyte membrane. They are stacked so that the same poles face each other and are electrically connected in series by wiring.
【０００９】本発明による他の電極積層構造体は、正極
と負極とが電解質膜を介して設けられた複合電極体を２
以上積層したものであって、各複合電極体は同極同士が
対向するように積層されると共に、各複合電極体の間に
設けられた絶縁性のセパレータを備えたものである。In another electrode laminated structure according to the present invention, there is provided a composite electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are provided via an electrolyte membrane.
The composite electrode bodies are laminated as described above, and each composite electrode body is laminated so that the same electrodes face each other, and further includes an insulating separator provided between the composite electrode bodies.
【００１０】本発明による電極積層構造体では、各複合
電極体が同極同士を対向させて積層されており、配線に
より直列にそれぞれ接続されている。よって、大きな起
電力が得られる。In the electrode laminated structure according to the present invention, the composite electrode bodies are laminated with the same poles facing each other, and are connected in series by wiring. Therefore, a large electromotive force is obtained.
【００１１】本発明による他の電極積層構造体では、各
複合電極体が各セパレータを介して同極同士を対向させ
て積層されている。よって、各複合電極体の同極同士の
接触が防止される。In another electrode laminated structure according to the present invention, the composite electrode bodies are laminated with the same electrodes facing each other via each separator. Therefore, contact between the same poles of each composite electrode body is prevented.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１３】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態に係る電極積層構造体である燃料電池の構
成を表すものである。図２は図１に示した燃料電池の一
部を取り出して表すものである。この燃料電池は、図１
に示したように、複数（図１においては５個）の複合電
極体１０を積層した構造を有している。各複合電極体１
０はそれぞれ同一の構成を有しており、図２に示したよ
うに、各々、正極１１と負極１２とが電解質膜１３を挟
んでそれぞれ設けられている。(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
1 shows a configuration of a fuel cell that is an electrode laminated structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a part of the fuel cell shown in FIG. This fuel cell is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a plurality of (five in FIG. 1) composite electrode bodies 10 are laminated. Each composite electrode assembly 1
2 have the same configuration, and as shown in FIG. 2, a positive electrode 11 and a negative electrode 12 are respectively provided with an electrolyte membrane 13 interposed therebetween.
【００１４】正極１１は、電解質膜１３の側に設けられ
た触媒層１１ａと、電解質膜１３の反対側に設けられた
ガス透過層１１ｂとを有している。例えば、触媒層１１
ａは触媒として白金微粒子を含む炭素粉末により構成さ
れており、ガス透過層１１ｂは多孔質性の炭素材により
構成されている。負極１２は、正極１１と同様の構成を
有している。すなわち、例えば、電解質膜１３の側に設
けられ白金微粒子を含む炭素粉末よりなる触媒層１２ａ
と、電解質膜１３の反対側に設けられ多孔質性の炭素材
よりなるガス透過層１２ｂとを有している。電解質膜１
３は、例えば、プロトン伝導性の高分子材料により構成
されている。具体的には、デュポン社製のナフィオン膜
により構成されている。The positive electrode 11 has a catalyst layer 11a provided on the electrolyte membrane 13 side and a gas permeable layer 11b provided on the opposite side of the electrolyte membrane 13. For example, the catalyst layer 11
a is made of carbon powder containing platinum fine particles as a catalyst, and the gas permeable layer 11b is made of a porous carbon material. The negative electrode 12 has the same configuration as the positive electrode 11. That is, for example, the catalyst layer 12a provided on the side of the electrolyte membrane 13 and made of carbon powder containing platinum fine particles
And a gas permeable layer 12 b made of a porous carbon material and provided on the opposite side of the electrolyte membrane 13. Electrolyte membrane 1
3 is made of, for example, a proton conductive polymer material. Specifically, it is composed of a Nafion film manufactured by DuPont.
【００１５】このような各複合電極体１０は、図１に示
したように、同極同士（すなわち正極１１同士あるいは
負極１２同士）が対向するようにそれぞれ配置されてお
り、それらの間にはプラスチックなどよりなる各支持部
材２１がそれぞれ挿入されている。これにより、各正極
１１同士が対向する各複合電極体１０の間には酸素を含
有する酸化性ガスを流通させるための酸化性ガス流路２
２が形成され、各負極１２同士が対向する各複合電極体
１０の間には水素を含有する燃料ガスを流通させるため
の燃料ガス流路２３が形成されている。各支持部材２１
は各複合電極体１０をそれぞれ支持すると共に各酸化性
ガス流路２２および各燃料ガス流路２３のガス漏れを防
止する役割を有しており、一方向の両端部にはガスを流
通させるための各開口がそれぞれ設けられている。な
お、各酸化性ガス流路２２の開口と各燃料ガス流路２３
の開口とは異なった方向にそれぞれ形成されており、そ
れらにそれぞれガスを容易に供給することができるよう
になっている。As shown in FIG. 1, each of the composite electrode bodies 10 is arranged such that the same poles (that is, the positive electrodes 11 or the negative electrodes 12) face each other, and between them. Each support member 21 made of plastic or the like is inserted. Thereby, the oxidizing gas flow path 2 for flowing the oxidizing gas containing oxygen flows between the composite electrode bodies 10 where the respective positive electrodes 11 face each other.
2 are formed, and a fuel gas flow path 23 for flowing a fuel gas containing hydrogen is formed between the composite electrode bodies 10 where the negative electrodes 12 face each other. Each support member 21
Has a role of supporting each composite electrode body 10 and preventing gas leakage from each of the oxidizing gas flow paths 22 and each of the fuel gas flow paths 23, and allows gas to flow through both ends in one direction. Are provided respectively. The opening of each oxidizing gas passage 22 and each fuel gas passage 23
The openings are formed in different directions from the openings, and gas can be easily supplied to them.
【００１６】また、各複合電極体１０のうち積層方向の
両側に位置するものの外側には、プラスチックなどより
なる各流路形成部材２４がそれぞれ配設されている。こ
れにより、各複合電極体１０のうち積層方向の両側に位
置するものの外側にも、正極１１に隣接して酸化性ガス
流路２２が形成されており、負極１２に隣接して燃料ガ
ス流路２３が形成されている。Outside each of the composite electrode bodies 10 located on both sides in the laminating direction, respective flow path forming members 24 made of plastic or the like are provided. As a result, the oxidizing gas flow path 22 is formed adjacent to the positive electrode 11 and the fuel gas flow path adjacent to the negative electrode 12 outside each of the composite electrode bodies 10 located on both sides in the stacking direction. 23 are formed.
【００１７】これら各酸化性ガス流路２２および各燃料
ガス流路２３の中には、各複合電極体１０における同極
同士の接触を防止するための各セパレータ２５がそれぞ
れ配設されている。各セパレータ２５は、例えば、絶縁
性の合成樹脂などによりそれぞれ構成されており、それ
ぞれ波形の形状を有している。各セパレータ２５は、各
複合電極体１０との接触面積が小さい方が酸化性ガスま
たは燃料ガスと各複合電極体１０との接触面積を大きく
することができるので好ましい。ここでは、各セパレー
タ２５の形状を波形とすることにより、各複合電極体１
０との接触を線状または点状としてその接触面積を小さ
くしている。また、各セパレータ２５は弾性体によりそ
れぞれ構成することが好ましい。外部からの衝撃を緩和
することができ、破損を防止することができるからであ
る。In each of the oxidizing gas flow paths 22 and each of the fuel gas flow paths 23, respective separators 25 for preventing contact between the same poles in each of the composite electrode bodies 10 are provided. Each of the separators 25 is made of, for example, an insulating synthetic resin, and has a waveform. It is preferable that each separator 25 has a small contact area with each composite electrode body 10 because the contact area between the oxidizing gas or the fuel gas and each composite electrode body 10 can be increased. Here, by forming the shape of each separator 25 into a waveform, each composite electrode 1
The contact area with 0 is made linear or point-like to reduce the contact area. Further, it is preferable that each separator 25 is constituted by an elastic body. This is because external impact can be reduced and breakage can be prevented.
【００１８】また、各複合電極体１０は、図３に示した
ように、各正極１１と各負極１２とが配線２６によって
電気的に接続されることにより、直列にそれぞれ接続さ
れている。As shown in FIG. 3, each of the composite electrode bodies 10 is connected in series by electrically connecting each of the positive electrodes 11 and each of the negative electrodes 12 with a wiring 26.
【００１９】このような構成を有する燃料電池は、次の
ようにして製造することができる。まず、電解質膜１３
の両側に正極１１と負極１２をそれぞれ形成し、複合電
極体１０を形成する。次いで、各複合電極体１０の間に
各支持部材２１と各セパレータ２５とを挿入して、各複
合電極体１０をそれぞれ積層する。その際、各複合電極
体１０の向きは同極同士が対向するように配置する。ち
なみに、ここでは、各正極１１と各負極１２とが同一の
構成を有しているので、複合電極体１０の向きはどちら
でもよい。続いて、積層した複合電極体１０の積層方向
における両側に、各セパレータ２５と各流路形成部材２
４をそれぞれ配設する。そののち、各複合電極体１０の
各正極１１と各負極１２とを配線２６により接続し、そ
れらを直列にそれぞれ電気的に接続する。これにより、
図１に示した燃料電池が形成される。The fuel cell having such a configuration can be manufactured as follows. First, the electrolyte membrane 13
The positive electrode 11 and the negative electrode 12 are respectively formed on both sides of the composite electrode body 10 to form the composite electrode body 10. Next, each support member 21 and each separator 25 are inserted between each composite electrode body 10, and each composite electrode body 10 is laminated. At this time, the directions of the composite electrode bodies 10 are arranged such that the same poles face each other. Incidentally, here, since each positive electrode 11 and each negative electrode 12 have the same configuration, the direction of the composite electrode body 10 may be either. Subsequently, on each side of the laminated composite electrode body 10 in the laminating direction, each separator 25 and each flow path forming member 2 are provided.
4 are arranged respectively. After that, each positive electrode 11 and each negative electrode 12 of each composite electrode body 10 are connected by a wiring 26, and they are electrically connected in series. This allows
The fuel cell shown in FIG. 1 is formed.
【００２０】このような燃料電池は次のように作用す
る。Such a fuel cell operates as follows.
【００２１】この燃料電池では、各複合電極体１０の正
極１１側に各酸化性ガス流路２２を介して酸素を含有す
る酸化性ガスが供給され、負極１２側に各燃料ガス流路
２３を介して水素を含有する燃料ガスが供給される。こ
れにより、各複合電極体１０では、各電解質膜１３を介
して酸素と水素とが反応し、発電する。ここでは、各複
合電極体１０が同極同士を対向させて配設されているの
で、隣接する各複合電極体１０には同一の酸化性ガス流
路２２を介して酸化性ガスがそれぞれ供給され、または
同一の燃料ガス流路２３を介して燃料ガスが供給され
る。また、ここでは、各複合電極体１０は配線２６によ
り直列にそれぞれ接続されているので、大きな起電力が
得られる。In this fuel cell, an oxidizing gas containing oxygen is supplied to the positive electrode 11 side of each composite electrode body 10 through each oxidizing gas flow path 22, and each fuel gas flow path 23 is supplied to the negative electrode 12 side. A fuel gas containing hydrogen is supplied via the fuel cell. Thereby, in each composite electrode body 10, oxygen and hydrogen react with each other through the electrolyte membranes 13 to generate power. Here, since each composite electrode body 10 is arranged with the same poles facing each other, an oxidizing gas is supplied to adjacent composite electrode bodies 10 via the same oxidizing gas flow path 22. Alternatively, the fuel gas is supplied through the same fuel gas channel 23. Further, here, since each composite electrode body 10 is connected in series by the wiring 26, a large electromotive force is obtained.
【００２２】このように、本実施の形態に係る燃料電池
によれば、各複合電極体１０の同極同士を対向させて積
層するようにしたので、各複合電極体１０の間に酸化性
ガス流路２２と燃料ガス流路２３のいずれか一方を交互
に形成するようにすればよく、各複合電極体１０の間の
距離を短くすることができる。よって、積層方向の大き
さを小さくすることができる。As described above, according to the fuel cell of the present embodiment, the composite electrodes 10 are stacked with the same poles facing each other, so that the oxidizing gas is interposed between the composite electrodes 10. One of the flow paths 22 and the fuel gas flow paths 23 may be alternately formed, and the distance between the composite electrode bodies 10 can be reduced. Therefore, the size in the stacking direction can be reduced.
【００２３】また、配線２６により各複合電極体１０を
電気的に接続するようにしたので、各複合電極帯１０の
間からそれらの電気的接続を図るための導電性のセパレ
ータを排除することができると共に、各複合電極体１０
を直列にそれぞれ電気的に接続することができる。よっ
て、積層方向に対して垂直な方向の大きさも小さくする
ことができると共に、大きな起電力を得ることができ
る。Further, since each composite electrode body 10 is electrically connected by the wiring 26, a conductive separator for electrically connecting the composite electrode bodies 10 between the composite electrode strips 10 can be eliminated. As well as each composite electrode body 10
Can be electrically connected in series. Therefore, the size in the direction perpendicular to the stacking direction can be reduced, and a large electromotive force can be obtained.
【００２４】更に、各複合電極体１０の間に絶縁性の各
セパレータ２５を挿入するようにしたので、各複合電極
体１０の接触を防止することができ、それらの絶縁性を
確保することができる。加えて、各セパレータ２５を弾
性体により構成するようにしたので、各セパレータ２５
により外部からの衝撃を緩和することができ、破損を防
止することができる。Further, since the insulating separators 25 are inserted between the composite electrode bodies 10, the contact of the composite electrode bodies 10 can be prevented, and the insulating properties thereof can be ensured. it can. In addition, since each separator 25 is made of an elastic material, each separator 25
Thereby, external impact can be reduced, and breakage can be prevented.
【００２５】更にまた、各セパレータ２５を波形の形状
とするようにしたので、各セパレータ２５と各複合電極
体１０との接触面積を小さくすることができ、酸化性ガ
スまたは燃料ガスと各複合電極体１０との接触面積を大
きくすることができる。よって、積層方向に対して垂直
な方向の大きさを小さくすることができる。Further, since each separator 25 is formed into a corrugated shape, the contact area between each separator 25 and each composite electrode body 10 can be reduced, and the oxidizing gas or fuel gas and each composite electrode The contact area with the body 10 can be increased. Therefore, the size in the direction perpendicular to the stacking direction can be reduced.
【００２６】（第２の実施の形態）図４は本発明の第２
の実施の形態に係る電極積層構造体である空気電池の構
成を表すものである。この空気電池は、第１の実施の形
態に係る燃料電池と同様に、複数（図４においては５
個）の複合電極体３０を積層した構造を有している。各
複合電極体３０はそれぞれ同一の構成を有しており、各
々、正極３１と負極３２とが電解質膜３３を挟んでそれ
ぞれ設けられている。(Second Embodiment) FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
1 shows a configuration of an air battery which is an electrode laminated structure according to the embodiment. This air cell has a plurality (5 in FIG. 4) as in the fuel cell according to the first embodiment.
) Of composite electrode bodies 30. Each composite electrode body 30 has the same configuration, and a positive electrode 31 and a negative electrode 32 are respectively provided with an electrolyte membrane 33 interposed therebetween.
【００２７】正極３１は、例えば、電解質膜３３の側に
設けられ白金微粒子を含む炭素粉末よりなる触媒層３１
ａと、電解質膜３３の反対側に設けられ多孔質性の炭素
材よりなるガス透過層３１ｂとを有している。負極３２
は、例えば、アルミニウムまたは亜鉛などの金属により
構成されている。電解質膜３３は、例えば、水酸化カリ
ウム（ＫＯＨ）水溶液などのアルカリ水溶液がセパレー
タ膜に含浸されたものにより構成されている。The cathode 31 is, for example, a catalyst layer 31 provided on the electrolyte membrane 33 side and made of carbon powder containing platinum fine particles.
a, and a gas permeable layer 31 b made of a porous carbon material and provided on the opposite side of the electrolyte membrane 33. Negative electrode 32
Is made of, for example, a metal such as aluminum or zinc. The electrolyte membrane 33 is configured by, for example, a separator membrane impregnated with an alkaline aqueous solution such as a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution.
【００２８】このような各複合電極体３０は、第１の実
施の形態に係る燃料電池と同様に、同極同士（すなわち
正極３１同士あるいは負極３２同士）が対向するように
それぞれ配置されている。各複合電極体３０のうち各正
極３１同士が対向する間にはプラスチックなどよりなる
各支持部材４１がそれぞれ挿入されており、酸素を含有
する酸化性ガスを流通させるための酸化性ガス流路４２
が形成されている。各支持部材４１には、一方向の両端
部にガスを流通させるための各開口がそれぞれ設けられ
ている。また、各複合電極体３０のうち積層方向の両側
に位置するものの正極３１の外側には、プラスチックな
どよりなる流路形成部材４４が配設されており、酸化性
ガス流路４２が形成されている。Like the fuel cell according to the first embodiment, each of the composite electrode bodies 30 is arranged such that the same electrodes (that is, the positive electrodes 31 or the negative electrodes 32) face each other. . Each support member 41 made of plastic or the like is inserted between each positive electrode 31 of each composite electrode body 30 facing each other, and an oxidizing gas flow path 42 for flowing an oxidizing gas containing oxygen.
Are formed. Each support member 41 is provided with an opening for flowing gas at both ends in one direction. A flow path forming member 44 made of plastic or the like is disposed outside the positive electrode 31 of each of the composite electrode bodies 30 located on both sides in the stacking direction, and an oxidizing gas flow path 42 is formed. I have.
【００２９】これら各酸化性ガス流路４２の中には、各
複合電極体３０のうち正極３１同士の接触を防止するた
めの各セパレータ４５がそれぞれ配設されている。各セ
パレータ４５は、例えば、第１の実施の形態に係る燃料
電池と同様に、絶縁性および弾性を有する合成樹脂など
によりそれぞれ構成されており、それぞれ波形の形状を
有している。各セパレータ４５は波形の形状とされるこ
とにより、各複合電極体３０との接触面積が小さくなっ
ており、酸化性ガスまたは燃料ガスと各複合電極体３０
との接触面積を大きくするようになっている。In each of the oxidizing gas passages 42, there is provided a separator 45 for preventing contact between the positive electrodes 31 of the composite electrode bodies 30. Each of the separators 45 is made of, for example, a synthetic resin having insulating properties and elasticity, and has a corrugated shape, similarly to the fuel cell according to the first embodiment. Each separator 45 has a corrugated shape, so that the contact area with each composite electrode body 30 is small, and the oxidizing gas or fuel gas and each composite electrode body 30
To increase the contact area.
【００３０】各複合電極体３０のうち各負極３２同士が
対向する間には、それらの接触を防止するための各セパ
レータ４７がそれぞれ挿入されており、各負極３２は各
セパレータ４７を介してそれぞれ接続されている。各セ
パレータ４７は、例えば、絶縁性の合成樹脂などにより
それぞれ構成されており、それぞれ平板状となってい
る。Between the respective negative electrodes 32 of each composite electrode body 30, respective separators 47 for preventing their contact are inserted, and each of the negative electrodes 32 is inserted via each of the separators 47. It is connected. Each of the separators 47 is made of, for example, an insulating synthetic resin, and has a flat plate shape.
【００３１】また、各複合電極体３０は、第１の実施の
形態に係る燃料電池と同様に、各正極３１と各負極３２
とが配線４６によって電気的に接続されることにより、
直列にそれぞれ接続されている。Each of the composite electrode bodies 30 includes a positive electrode 31 and a negative electrode 32, similarly to the fuel cell according to the first embodiment.
Are electrically connected by the wiring 46,
Each is connected in series.
【００３２】このような構成を有する空気電池は、第１
の実施の形態に係る燃料電池と同様にして製造すること
ができる。また、各酸化性ガス流路４２を介して供給さ
れた酸素と各負極３２を構成する金属とが各電解質膜３
３を介して反応することにより発電することを除き、第
１の実施の形態に係る燃料電池と同様に作用し、同一の
効果を有している。The air battery having such a configuration is the first type.
It can be manufactured in the same manner as the fuel cell according to the embodiment. In addition, the oxygen supplied through each oxidizing gas flow path 42 and the metal constituting each negative electrode 32 correspond to each electrolyte membrane 3.
Except for generating electricity by reacting via the fuel cell 3, the fuel cell operates in the same manner as the fuel cell according to the first embodiment and has the same effect.
【００３３】なお、上記実施の形態においては、各負極
３２をアルミニウムまたは亜鉛などの金属により構成す
るようにしたが、水素吸蔵合金により構成するようにし
てもよい。この場合には、各負極から水素が供給され、
この水素が各酸化性ガス流路４２を介して供給された酸
素と各電解質膜３３を介して反応することにより発電す
る。In the above embodiment, each negative electrode 32 is made of a metal such as aluminum or zinc. However, each negative electrode 32 may be made of a hydrogen storage alloy. In this case, hydrogen is supplied from each negative electrode,
The hydrogen reacts with the oxygen supplied through the respective oxidizing gas channels 42 through the respective electrolyte membranes 33 to generate power.
【００３４】以上、各実施の形態を挙げて本発明を説明
したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるもので
はなく、種々変形可能である。例えば、上記各実施の形
態においては、各酸化性ガス流路２２，４２または各燃
料ガス流路２３の中に配設する各セパレータ２５，４５
の形状を波形とするようにしたが、各複合電極体１０，
３０の接触を防止することができれば他の形状とするよ
うにしてもよい。例えば、図５に示したように、柱状の
形状を有する各セパレータ５５を備えるようにしてもよ
い。Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be variously modified. For example, in each of the above-described embodiments, each of the separators 25 and 45 disposed in each of the oxidizing gas channels 22 and 42 or each of the fuel gas channels 23.
Of the composite electrode body 10,
Other shapes may be used as long as the contact of the contact 30 can be prevented. For example, as shown in FIG. 5, each of the separators 55 having a columnar shape may be provided.
【００３５】また、上記各実施の形態においては、５個
の複合電極体１０，３０を積層した場合について具体的
に説明したが、本発明は、２個以上の複合電極体１０，
３０を積層する場合に広く適用することができる。In each of the above embodiments, the case where five composite electrode bodies 10 and 30 are stacked has been specifically described. However, the present invention provides two or more composite electrode bodies 10 and 30.
It can be widely applied to the case where 30 are laminated.
【００３６】更に、上記各実施の形態においては、各複
合電極体１０，３０を支持する各支持部材２１，４１を
各セパレータ２５，４５と別に設けるようにしたが、各
セパレータ２５，４５と一体として形成するようにして
もよい。Further, in each of the above embodiments, the support members 21 and 41 for supporting the composite electrode bodies 10 and 30 are provided separately from the separators 25 and 45. It may be formed as.
【００３７】加えて、上記各実施の形態においては、各
複合電極体１０，３０（すなわち各正極１１，３１，各
負極１２，３２および各電解質膜１３，３３）または各
セパレータ２５，４５，４７などを構成する材料につい
て具体的にそれぞれ説明したが、本発明は、他の材料を
用いてこれらを構成する場合についても広く適用するこ
とができる。例えば、各正極１１，３１または各負極１
２の触媒層１１ａ，３１ａ，１２ａを白金以外の触媒を
含むように構成してもよい。また、第１の実施の形態に
おける各正極１１と各負極１２とを異なった材料により
それぞれ構成するようにしてもよい。なお、この場合、
各複合電極体１０，３０を積層する際には同極同士が対
向するように配置する必要がある。更に、各電解質膜１
３，３３および各セパレータ２５，４５，４７をセラミ
ックなどにより構成するようにしてもよい。In addition, in each of the above embodiments, each of the composite electrode bodies 10 and 30 (that is, each of the positive electrodes 11 and 31, each of the negative electrodes 12 and 32 and each of the electrolyte membranes 13 and 33), or each of the separators 25, 45, and 47. Although the materials constituting the components have been specifically described, the present invention can be widely applied to the case where the components are composed of other materials. For example, each positive electrode 11, 31 or each negative electrode 1
The second catalyst layers 11a, 31a, and 12a may be configured to include a catalyst other than platinum. Further, each positive electrode 11 and each negative electrode 12 in the first embodiment may be made of different materials. In this case,
When laminating the composite electrode bodies 10 and 30, it is necessary to arrange them so that the same poles face each other. Furthermore, each electrolyte membrane 1
3, 33 and each of the separators 25, 45, 47 may be made of ceramic or the like.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の電極
積層構造体によれば、各複合電極体の同極同士を対向さ
せて積層するようにしたので、例えば、各複合電極体の
間にガス流路を形成する場合にも、各複合電極体の間の
距離を短くすることができる。よって、積層方向の大き
さを小さくすることができる。また、配線により各複合
電極体を直列にそれぞれ電気的に接続するようにしたの
で、大きな起電力を得ることができると共に、各複合電
極体の各正極または各負極にガスを接触させる場合に
も、その接触面積を大きくすることができる。よって、
積層方向に対して垂直方向の大きさも小さくすることが
できるという効果を奏する。As described above, according to the electrode laminated structure of the first aspect, the same electrode of each composite electrode body is laminated so as to face each other. Also when a gas flow path is formed, the distance between each composite electrode body can be shortened. Therefore, the size in the stacking direction can be reduced. In addition, since each composite electrode body is electrically connected in series by wiring, a large electromotive force can be obtained, and even when a gas is brought into contact with each positive electrode or each negative electrode of each composite electrode body. , The contact area can be increased. Therefore,
There is an effect that the size in the direction perpendicular to the stacking direction can be reduced.
【００３９】また、請求項２乃至請求項７のいずれか１
に記載の電極積層構造体によれば、各複合電極体の同極
同士を対向させて積層するようにしたので、例えば、各
複合電極体の間にガス流路を形成する場合にも、各複合
電極体の間の距離を短くすることができる。よって、積
層方向の大きさを小さくすることができる。また、各複
合電極体の間に絶縁性のセパレータを備えるようにした
ので、各複合電極体の同極同士の接触を防止することが
でき、各複合電極体を直列にそれぞれ電気的に接続する
ことが可能となる。よって、大きな起電力を得ることが
できるという効果を奏する。Further, any one of claims 2 to 7
According to the electrode laminated structure described in the above, since the same electrode of each composite electrode body is laminated while facing each other, for example, even when a gas flow path is formed between each composite electrode body, The distance between the composite electrode bodies can be reduced. Therefore, the size in the stacking direction can be reduced. In addition, since an insulating separator is provided between each composite electrode body, contact between the same electrodes of each composite electrode body can be prevented, and each composite electrode body is electrically connected in series. It becomes possible. Therefore, there is an effect that a large electromotive force can be obtained.
【００４０】更に、請求項３または請求項４に記載の電
極積層構造体によれば、セパレータの形状を波形または
柱形とするようにしたので、セパレータと各複合電極体
との接触面積を小さくすることができ、各複合電極体の
各正極または各負極にガスを接触させる場合にも、その
接触面積を大きくすることができる。よって、積層方向
に対して垂直方向の大きさも小さくすることができると
いう効果を奏する。Further, according to the electrode laminated structure of the third or fourth aspect, the shape of the separator is corrugated or columnar, so that the contact area between the separator and each composite electrode body is reduced. When a gas is brought into contact with each positive electrode or each negative electrode of each composite electrode body, the contact area can be increased. Therefore, there is an effect that the size in the direction perpendicular to the stacking direction can be reduced.
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池の構
成を表す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of a fuel cell according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１に示した燃料電池の一部を取り出して表す
斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a part of the fuel cell shown in FIG.
【図３】図１に示した燃料電池の電気的な接続状態を表
す結線図である。FIG. 3 is a connection diagram illustrating an electrical connection state of the fuel cell illustrated in FIG.
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る空気電池の構
成を表す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view illustrating a configuration of an air battery according to a second embodiment of the present invention.
【図５】本発明の変形例を表す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view illustrating a modification of the present invention.
【図６】従来の燃料電池の構成を表す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view illustrating a configuration of a conventional fuel cell.
【図７】従来の他の燃料電池の構成を表す斜視図であ
る。FIG. 7 is a perspective view illustrating a configuration of another conventional fuel cell.
１０，３０，１１０，２１０…複合電極体、１１，３
１，１１１，２１１…正極、１１ａ，１２ａ，３１ａ…
触媒層、１１ｂ，１２ｂ，３１ｂ…ガス透過層、１２，
３２，１１２，２１２…負極、１３，３３…電解質膜、
２１，４１…支持部材、２２，４２，１２２，２２２…
酸化性ガス流路、２３，１２３，２２３…燃料ガス流
路、２４，４４…流路形成部材、２５，４５，４７，１
２５，２２５…セパレータ、２６，４６…配線10, 30, 110, 210 ... composite electrode body, 11, 3
1, 111, 211 ... positive electrode, 11a, 12a, 31a ...
Catalyst layer, 11b, 12b, 31b ... gas permeable layer, 12,
32, 112, 212 ... negative electrode, 13, 33 ... electrolyte membrane,
21, 41 ... support member, 22, 42, 122, 222 ...
Oxidizing gas flow path, 23, 123, 223 ... fuel gas flow path, 24, 44 ... flow path forming member, 25, 45, 47, 1
25, 225: Separator, 26, 46: Wiring
Claims (7)
れた複合電極体を２以上積層した電極積層構造体であっ
て、 前記各複合電極体は、同極同士が対向するように積層さ
れると共に、配線により直列にそれぞれ電気的に接続さ
れたことを特徴とする電極積層構造体。1. An electrode laminated structure comprising two or more composite electrode bodies each having a positive electrode and a negative electrode provided with an electrolyte membrane interposed therebetween, wherein each of the composite electrode bodies is laminated so that the same electrodes face each other. And an electrode laminated structure electrically connected in series by wiring.
れた複合電極体を２以上積層した電極積層構造体であっ
て、 前記各複合電極体は同極同士が対向するように積層され
ると共に、前記各複合電極体の間に設けられた絶縁性の
セパレータを備えたことを特徴とする電極積層構造体。2. An electrode laminated structure in which a positive electrode and a negative electrode are laminated with two or more composite electrode bodies provided with an electrolyte membrane interposed therebetween, wherein each of the composite electrode bodies is laminated so that the same electrodes face each other. And an insulating laminated body provided between the composite electrode bodies.
いることを特徴とする請求項２記載の電極積層構造体。3. The electrode laminated structure according to claim 2, wherein the separator has a corrugated shape.
いることを特徴とする請求項２記載の電極積層構造体。4. The electrode laminated structure according to claim 2, wherein said separator has a columnar shape.
線を備えたことを特徴とする請求項２記載の電極積層構
造体。5. The electrode laminated structure according to claim 2, further comprising a wiring for electrically connecting each of said composite electrode bodies.
たことを特徴とする請求項２記載の電極積層構造体。6. The electrode laminated structure according to claim 2, wherein a gas flow path is provided between each of said composite electrode bodies.
間にガス流路を備えると共に、前記各複合電極体の負極
同士は前記セパレータを介して接続されたことを特徴と
する請求項２記載の電極積層構造体。7. The fuel cell system according to claim 2, wherein a gas flow path is provided between the positive electrodes of each composite electrode body facing each other, and the negative electrodes of each composite electrode body are connected via the separator. The electrode laminated structure according to the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10222149A JP2000058100A (en) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | Electrode layered structure |
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|---|---|
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|---|---|
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1998
- 1998-08-05 JP JP10222149A patent/JP2000058100A/en active Pending
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