JP2000294257A - 固体高分子電解質型燃料電池 - Google Patents
固体高分子電解質型燃料電池Info
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- JP2000294257A JP2000294257A JP11096156A JP9615699A JP2000294257A JP 2000294257 A JP2000294257 A JP 2000294257A JP 11096156 A JP11096156 A JP 11096156A JP 9615699 A JP9615699 A JP 9615699A JP 2000294257 A JP2000294257 A JP 2000294257A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】低コストで、かつコンパクトなものとする。
【解決手段】額縁状の樹脂シート７で覆った固体高分子
電解質膜１にスクリーン印刷法によって触媒層２を形成
した膜電極複合体の上に、導電性のペーストを塗布して
ガス拡散層５を形成し、さらにその上に、導電性のペー
ストを塗布してガス流路構成用のリブ６を形成し、その
上にセパレータを配して単セルを構成する。
電解質膜１にスクリーン印刷法によって触媒層２を形成
した膜電極複合体の上に、導電性のペーストを塗布して
ガス拡散層５を形成し、さらにその上に、導電性のペー
ストを塗布してガス流路構成用のリブ６を形成し、その
上にセパレータを配して単セルを構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は固体高分子電解質
膜を電解質層として用いる固体高分子電解質型燃料電池
に関する。
膜を電解質層として用いる固体高分子電解質型燃料電池
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、一般に用いられている固体高分
子電解質型燃料電池の最小発電単位である単セルの構成
を示す断面図である。膜電極複合体（ＭＥＡ；Membrane
Electrode Assembly ）は、固体高分子電解質膜１の両
面に貴金属を含む触媒層２を接合して形成されている。
膜電極複合体の外側には、カーボンペーパーよりなるガ
ス拡散層３と、セパレータ４が配されている。セパレー
タ４は、ガス拡散層５に面して備えられたガス流路に燃
料ガスと酸化剤ガスを通流させるとともに、発電反応に
より得られた電流を伝える役割を果たす。
子電解質型燃料電池の最小発電単位である単セルの構成
を示す断面図である。膜電極複合体（ＭＥＡ；Membrane
Electrode Assembly ）は、固体高分子電解質膜１の両
面に貴金属を含む触媒層２を接合して形成されている。
膜電極複合体の外側には、カーボンペーパーよりなるガ
ス拡散層３と、セパレータ４が配されている。セパレー
タ４は、ガス拡散層５に面して備えられたガス流路に燃
料ガスと酸化剤ガスを通流させるとともに、発電反応に
より得られた電流を伝える役割を果たす。
【０００３】この単セルで発電運転を行う場合には、図
６に示したごとく、セルのセパレータ４の外側に集電板
１１を配し、さらにその外側に端板１２を配してスタッ
ド１３とナット１４により締付けて用いる。外部の供給
源から、酸化剤ガスとしての空気をカソードへ、また燃
料ガスとしての水素をアノードへと供給することによ
り、セルにおいて電気化学反応が起こり電気エネルギー
が得られる。得られた電気エネルギーは、集電板１１に
より外部に取出される。電気化学反応に用いられなかっ
た未反応のガスは、それぞれ空気排ガス、燃料排ガスと
して外部へ排出される。また、電気化学反応には発熱が
伴うので、冷却水装置に貯えた水を循環ポンプによって
循環供給することによってセルの温度制御が行われる。
６に示したごとく、セルのセパレータ４の外側に集電板
１１を配し、さらにその外側に端板１２を配してスタッ
ド１３とナット１４により締付けて用いる。外部の供給
源から、酸化剤ガスとしての空気をカソードへ、また燃
料ガスとしての水素をアノードへと供給することによ
り、セルにおいて電気化学反応が起こり電気エネルギー
が得られる。得られた電気エネルギーは、集電板１１に
より外部に取出される。電気化学反応に用いられなかっ
た未反応のガスは、それぞれ空気排ガス、燃料排ガスと
して外部へ排出される。また、電気化学反応には発熱が
伴うので、冷却水装置に貯えた水を循環ポンプによって
循環供給することによってセルの温度制御が行われる。
【０００４】なお、１個のセルで得られる電圧は１Ｖに
満たない低い値である。したがって、高い電圧を必要と
する場合には、多数のセルを積層して電気的に直列接続
とし、その外側に集電板と端板を配したスタック構造が
用いられる。
満たない低い値である。したがって、高い電圧を必要と
する場合には、多数のセルを積層して電気的に直列接続
とし、その外側に集電板と端板を配したスタック構造が
用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のセル構成におい
ては、セパレータ４に反応ガス通流用の流路が備えられ
ている。このため、セパレータ４は、カーボン材を機械
加工して形成する方法、カーボン材をモールド成形する
方法、あるいは、金属板をプレス加工する方法等によっ
て製作されている。また、ガス拡散層３には、カーボン
ペーパーやカーボンクロスが用いられている。
ては、セパレータ４に反応ガス通流用の流路が備えられ
ている。このため、セパレータ４は、カーボン材を機械
加工して形成する方法、カーボン材をモールド成形する
方法、あるいは、金属板をプレス加工する方法等によっ
て製作されている。また、ガス拡散層３には、カーボン
ペーパーやカーボンクロスが用いられている。
【０００６】このため、上記のごとき構成では、セルの
製作に数多くの製作工程を要し、しかもコストの高い加
工が必要となるので、低コストの固体高分子電解質型燃
料電池を得ることができないという問題点がある。
製作に数多くの製作工程を要し、しかもコストの高い加
工が必要となるので、低コストの固体高分子電解質型燃
料電池を得ることができないという問題点がある。
【０００７】また、上記のごとき構成では、反応ガス通
流用の流路を一体に備えるためにはセパレータ４をある
程度厚さの厚いものとする必要があるので、セルの厚さ
の低減が制約され、厚さの薄い、コンパクトなセルを構
成することが困難であるという難点がある。本発明の目
的は、これらの難点を解消し、低コストで、かつコンパ
クトな固体高分子電解質型燃料電池を提供することにあ
る。
流用の流路を一体に備えるためにはセパレータ４をある
程度厚さの厚いものとする必要があるので、セルの厚さ
の低減が制約され、厚さの薄い、コンパクトなセルを構
成することが困難であるという難点がある。本発明の目
的は、これらの難点を解消し、低コストで、かつコンパ
クトな固体高分子電解質型燃料電池を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、膜電極複合体の両外面にガス
拡散層、ガス流路構成部材、セパレータを順次配して構
成される単セルを備える固体高分子電解質型燃料電池に
おいて、 （１）上記のガス流路構成部材を、ガス拡散層の表面、
あるいはセパレータの表面に、例えばフッ素樹脂、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリエチレン等の熱可塑性樹
脂、またはフェノール樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性
樹脂とカーボン粉との混合物を、水系溶媒または有機系
溶媒またはその双方の混合溶媒、もしくはこれらに界面
活性物質を添加したものを用いて調合して得た導電性の
ペースト材を塗布することにより形成することとする。
めに、本発明においては、膜電極複合体の両外面にガス
拡散層、ガス流路構成部材、セパレータを順次配して構
成される単セルを備える固体高分子電解質型燃料電池に
おいて、 （１）上記のガス流路構成部材を、ガス拡散層の表面、
あるいはセパレータの表面に、例えばフッ素樹脂、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリエチレン等の熱可塑性樹
脂、またはフェノール樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性
樹脂とカーボン粉との混合物を、水系溶媒または有機系
溶媒またはその双方の混合溶媒、もしくはこれらに界面
活性物質を添加したものを用いて調合して得た導電性の
ペースト材を塗布することにより形成することとする。
【０００９】（２）また、上記のガス拡散層を、膜電極
複合体の電極の表面に上記（１）と同様の導電性のペー
スト材を塗布することにより形成することとする。 （３）さらに、複数の単セルを積層して構成するものに
おいて、すべての単セルと単セルとの間のセパレータ、
もしくは二つ以上の単セル毎のセパレータに、上記
（１）と同様の導電性のペースト材を塗布することによ
り冷媒用流路を形成することとする。
複合体の電極の表面に上記（１）と同様の導電性のペー
スト材を塗布することにより形成することとする。 （３）さらに、複数の単セルを積層して構成するものに
おいて、すべての単セルと単セルとの間のセパレータ、
もしくは二つ以上の単セル毎のセパレータに、上記
（１）と同様の導電性のペースト材を塗布することによ
り冷媒用流路を形成することとする。
【００１０】上記（１）のごとくとすれば、平板状のガ
ス拡散層の表面、あるいは平板状のセパレータの表面に
導電性のペースト材を塗布することにより適当な形状の
ガス流路が容易に形成できるので、図５のようなガス流
路を形成したセパレータを備える必要はない。したがっ
て、セパレータは平板状の薄板でよく、ガス流路も薄く
形成できるので厚さの薄いセルが構成できる。またセパ
レータの製作に特殊な加工を必要としないため、低コス
トで製作できることとなる。
ス拡散層の表面、あるいは平板状のセパレータの表面に
導電性のペースト材を塗布することにより適当な形状の
ガス流路が容易に形成できるので、図５のようなガス流
路を形成したセパレータを備える必要はない。したがっ
て、セパレータは平板状の薄板でよく、ガス流路も薄く
形成できるので厚さの薄いセルが構成できる。またセパ
レータの製作に特殊な加工を必要としないため、低コス
トで製作できることとなる。
【００１１】また、上記（２）のごとくガス拡散層を形
成し、さらに上記（３）のごとく冷媒用流路を形成する
こととすれば、一貫した工程によりセルの製作が行える
ので、製作コストを低減することができる。また、塗布
によりガス拡散層、冷媒用流路を形成するので厚さの調
整が容易で、セルの厚さの低減が可能となる。
成し、さらに上記（３）のごとく冷媒用流路を形成する
こととすれば、一貫した工程によりセルの製作が行える
ので、製作コストを低減することができる。また、塗布
によりガス拡散層、冷媒用流路を形成するので厚さの調
整が容易で、セルの厚さの低減が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】＜実施例１＞図１は、本発明の固
体高分子電解質型燃料電池の第１の実施例の単セルの製
作方法を示す分解斜視図である。本単セルは 50cm2の電
極面積を有する電池で、その製作手順は次のとおりであ
る。まず、固体高分子電解質膜１を、中心部に 71mm ×
71mm の空きを備えた額縁状の樹脂シート７で覆い、シ
リコン系の接着材によって、固体高分子電解質膜１の外
周と樹脂シート７の額縁部とを接着して、側端へのガス
漏洩を防止した額付き電解質膜を製作した。ついで、こ
の樹脂シート７の中央部の電解質膜部分に71mm × 71mm
の広がりをもつ白金ベースの触媒層２をスクリーン印
刷法によって形成した。続いて、カーボンとポリテトラ
フロロエチレン（ＰＴＦＥ）とポリエチレンテレフタレ
−トの微粒子を２：１：１の割合で混合し、水と界面活
性剤を加えて調合し製作したペーストを、触媒層２の上
に、スクリーン印刷法により約 0.1mmの厚さに塗布し、
140 ℃に加熱して、ガス拡散層５を形成した。次いで、
カーボンとＰＴＦＥとポリエチレンテレフタレ−トの微
粒子を３：１：２の割合で混合し、水と界面活性剤を加
えて調合してペーストを製作し、上記のごとく形成され
た膜電極複合体（ＭＥＡ）の両面の触媒層２の上に、ス
クリーン印刷法で塗布することにより高さ約 0.4mmのガ
ス流路構成用のリブ６を形成した。さらに、その上に、
金メッキを施した SUS316 よりなるセパレータ８を配置
し、樹脂シート７の額縁部と本セパレータ８との間をシ
リコン系の接着剤により接着した。このようにして製作
された単セルの厚さはおおよそ 1.2mmで、極めて薄い単
セルが得られた。
体高分子電解質型燃料電池の第１の実施例の単セルの製
作方法を示す分解斜視図である。本単セルは 50cm2の電
極面積を有する電池で、その製作手順は次のとおりであ
る。まず、固体高分子電解質膜１を、中心部に 71mm ×
71mm の空きを備えた額縁状の樹脂シート７で覆い、シ
リコン系の接着材によって、固体高分子電解質膜１の外
周と樹脂シート７の額縁部とを接着して、側端へのガス
漏洩を防止した額付き電解質膜を製作した。ついで、こ
の樹脂シート７の中央部の電解質膜部分に71mm × 71mm
の広がりをもつ白金ベースの触媒層２をスクリーン印
刷法によって形成した。続いて、カーボンとポリテトラ
フロロエチレン（ＰＴＦＥ）とポリエチレンテレフタレ
−トの微粒子を２：１：１の割合で混合し、水と界面活
性剤を加えて調合し製作したペーストを、触媒層２の上
に、スクリーン印刷法により約 0.1mmの厚さに塗布し、
140 ℃に加熱して、ガス拡散層５を形成した。次いで、
カーボンとＰＴＦＥとポリエチレンテレフタレ−トの微
粒子を３：１：２の割合で混合し、水と界面活性剤を加
えて調合してペーストを製作し、上記のごとく形成され
た膜電極複合体（ＭＥＡ）の両面の触媒層２の上に、ス
クリーン印刷法で塗布することにより高さ約 0.4mmのガ
ス流路構成用のリブ６を形成した。さらに、その上に、
金メッキを施した SUS316 よりなるセパレータ８を配置
し、樹脂シート７の額縁部と本セパレータ８との間をシ
リコン系の接着剤により接着した。このようにして製作
された単セルの厚さはおおよそ 1.2mmで、極めて薄い単
セルが得られた。
【００１３】このようにして製作した単セルに水素ガス
と空気を供給して、Ｉ−Ｖ特性を試験した結果によれ
ば、電流密度が 0.5 A/cm2において発生電圧 650mVを示
し、図５の構成の従来の単セルと同等の特性が得られ
た。
と空気を供給して、Ｉ−Ｖ特性を試験した結果によれ
ば、電流密度が 0.5 A/cm2において発生電圧 650mVを示
し、図５の構成の従来の単セルと同等の特性が得られ
た。
【００１４】＜実施例２＞図２は、本発明の固体高分子
電解質型燃料電池の第２の実施例の単セルの製作方法を
示す分解斜視図である。本単セルも 50cm2の電極面積を
有するもので、その製作手順は次のとおりである。ま
ず、実施例１と同様の方法によって膜電極複合体を製作
し、その上に、同じく実施例１と同様の方法によって、
ガス拡散層６を形成した。次いで、金メッキを施した S
US316 よりなるセパレータ８に、カーボンとＰＴＦＥと
ポリエチレンテレフタレ−トの微粒子を３：１：２の割
合で混合し、水と界面活性剤を加えて調合し製作したペ
ーストをスクリーン印刷法で塗布することにより高さ約
0.4mmのガス流路構成用のリブ６を形成した。そのの
ち、ガス拡散層５を備えた膜電極複合体とリブ６を備え
たセパレータ８を、ガス拡散層５とリブ６が相対するよ
うに配置して積層し、膜電極複合体の樹脂シート７の額
縁部とセパレータ８をシリコン系の接着剤によって接着
して単セルを構成した。
電解質型燃料電池の第２の実施例の単セルの製作方法を
示す分解斜視図である。本単セルも 50cm2の電極面積を
有するもので、その製作手順は次のとおりである。ま
ず、実施例１と同様の方法によって膜電極複合体を製作
し、その上に、同じく実施例１と同様の方法によって、
ガス拡散層６を形成した。次いで、金メッキを施した S
US316 よりなるセパレータ８に、カーボンとＰＴＦＥと
ポリエチレンテレフタレ−トの微粒子を３：１：２の割
合で混合し、水と界面活性剤を加えて調合し製作したペ
ーストをスクリーン印刷法で塗布することにより高さ約
0.4mmのガス流路構成用のリブ６を形成した。そのの
ち、ガス拡散層５を備えた膜電極複合体とリブ６を備え
たセパレータ８を、ガス拡散層５とリブ６が相対するよ
うに配置して積層し、膜電極複合体の樹脂シート７の額
縁部とセパレータ８をシリコン系の接着剤によって接着
して単セルを構成した。
【００１５】この単セルに水素ガスと空気を供給して、
Ｉ−Ｖ特性を試験した結果によれば、電流密度が 0.5A/
cm2 において発生電圧 650mVを示し、図５の構成の従来
の単セルや図１の実施例１の単セルと同等の特性が得ら
れた。
Ｉ−Ｖ特性を試験した結果によれば、電流密度が 0.5A/
cm2 において発生電圧 650mVを示し、図５の構成の従来
の単セルや図１の実施例１の単セルと同等の特性が得ら
れた。
【００１６】＜実施例３＞図３は、本発明の固体高分子
電解質型燃料電池の第３の実施例の燃料電池積層体の製
作方法を示す分解斜視図である。実施例１に示した方法
により製作した単セル１０の SUS316 よりなるセパレー
タ８の上に、カーボンとＰＴＦＥとポリエチレンテレフ
タレ−トの微粒子を３：１：２の割合で混合し、水と界
面活性剤を加えて調合し製作したペーストをスクリーン
印刷法で塗布して高さ約 0.4mmの冷却水流路構成用のリ
ブ６Ａを形成した。次いで、リブ６Ａの周囲に、実施例
１、実施例２で用いた額縁状の樹脂シート７と同様の樹
脂シート７Ａを配置したのち、ガス漏洩を防止するため
に、隣接するセパレータ８同志をシリコン系接着剤によ
って接着した。この方法によって厚さが約 1.2mmの薄型
の単セル１０を35枚積層してコンパクトな燃料電池積層
体を構成し、図８のごとく、両端に集電板１１ならびに
端板１２を配置し、スタッド１３とナット１４を用いて
締め付けたのち、水素ガスと空気を供給して発電実験を
行った。その結果によれば、最高出力として 800Ｗが得
られた。この値は、図５の構成の従来の単セルを積層し
た燃料電池積層体を用いたものと同等の優れた特性であ
る。
電解質型燃料電池の第３の実施例の燃料電池積層体の製
作方法を示す分解斜視図である。実施例１に示した方法
により製作した単セル１０の SUS316 よりなるセパレー
タ８の上に、カーボンとＰＴＦＥとポリエチレンテレフ
タレ−トの微粒子を３：１：２の割合で混合し、水と界
面活性剤を加えて調合し製作したペーストをスクリーン
印刷法で塗布して高さ約 0.4mmの冷却水流路構成用のリ
ブ６Ａを形成した。次いで、リブ６Ａの周囲に、実施例
１、実施例２で用いた額縁状の樹脂シート７と同様の樹
脂シート７Ａを配置したのち、ガス漏洩を防止するため
に、隣接するセパレータ８同志をシリコン系接着剤によ
って接着した。この方法によって厚さが約 1.2mmの薄型
の単セル１０を35枚積層してコンパクトな燃料電池積層
体を構成し、図８のごとく、両端に集電板１１ならびに
端板１２を配置し、スタッド１３とナット１４を用いて
締め付けたのち、水素ガスと空気を供給して発電実験を
行った。その結果によれば、最高出力として 800Ｗが得
られた。この値は、図５の構成の従来の単セルを積層し
た燃料電池積層体を用いたものと同等の優れた特性であ
る。
【００１７】なお、上記の実施例１〜３では、ガス拡散
層６の形成やリブ６、６Ａの形成に、カーボンとＰＴＦ
Ｅとポリエチレンテレフタレ−トの微粒子を混合し、水
と界面活性剤を加えて調合し製作したペーストを用いて
いるが、ＰＴＦＥならびにポリエチレンテレフタレ−ト
は同様の特性を持つ他の熱可塑性樹脂、例えば、ポリエ
チレンテレフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプ
ロピレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリカーボネート樹脂、
ポリアセタール樹脂、メタクリレート樹脂、ＡＢＳ樹脂
等としてもよい。また、フェノール樹脂、メラニン樹
脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることとして
もよい。また、水と界面活性剤を加えて調合し製作して
いるが、有機系溶媒、または有機系溶媒と水系溶媒の混
合溶媒、あるいは、これらに界面活性物質を添加したも
のを用いて調合することとしてもよい。さらに、上記実
施例では調合したペーストの塗布をスクリーン印刷法に
より行ったが、これに代えて、スリップキャスティング
法やスプレー法により塗布することとしてもよい。
層６の形成やリブ６、６Ａの形成に、カーボンとＰＴＦ
Ｅとポリエチレンテレフタレ−トの微粒子を混合し、水
と界面活性剤を加えて調合し製作したペーストを用いて
いるが、ＰＴＦＥならびにポリエチレンテレフタレ−ト
は同様の特性を持つ他の熱可塑性樹脂、例えば、ポリエ
チレンテレフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプ
ロピレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリカーボネート樹脂、
ポリアセタール樹脂、メタクリレート樹脂、ＡＢＳ樹脂
等としてもよい。また、フェノール樹脂、メラニン樹
脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることとして
もよい。また、水と界面活性剤を加えて調合し製作して
いるが、有機系溶媒、または有機系溶媒と水系溶媒の混
合溶媒、あるいは、これらに界面活性物質を添加したも
のを用いて調合することとしてもよい。さらに、上記実
施例では調合したペーストの塗布をスクリーン印刷法に
より行ったが、これに代えて、スリップキャスティング
法やスプレー法により塗布することとしてもよい。
【００１８】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、膜電極
複合体の両外面にガス拡散層、ガス流路構成部材、セパ
レータを順次配して構成される単セルを備える固体高分
子電解質型燃料電池において、 （１）上記のガス流路構成部材を、ガス拡散層の表面、
あるいはセパレータの表面に、例えばフッ素樹脂、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリエチレン等の熱可塑性樹
脂、または、フェノール樹脂、メラニン樹脂等の熱硬化
性樹脂とカーボン粉との混合物を、水系溶媒または有機
系溶媒またはその双方の混合溶媒、もしくはこれらに界
面活性物質を添加したものを用いて調合して得た導電性
のペースト材を塗布することにより形成することとした
ので、セパレータやガス流路構成部材が極めて薄型に構
成できることとなり、かつ製造が簡単で、かつ工数が短
縮されるので、低コストで、かつコンパクトな固体高分
子電解質型燃料電池が得られることとなった。
複合体の両外面にガス拡散層、ガス流路構成部材、セパ
レータを順次配して構成される単セルを備える固体高分
子電解質型燃料電池において、 （１）上記のガス流路構成部材を、ガス拡散層の表面、
あるいはセパレータの表面に、例えばフッ素樹脂、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリエチレン等の熱可塑性樹
脂、または、フェノール樹脂、メラニン樹脂等の熱硬化
性樹脂とカーボン粉との混合物を、水系溶媒または有機
系溶媒またはその双方の混合溶媒、もしくはこれらに界
面活性物質を添加したものを用いて調合して得た導電性
のペースト材を塗布することにより形成することとした
ので、セパレータやガス流路構成部材が極めて薄型に構
成できることとなり、かつ製造が簡単で、かつ工数が短
縮されるので、低コストで、かつコンパクトな固体高分
子電解質型燃料電池が得られることとなった。
【００１９】（２）また、上記のガス拡散層を、膜電極
複合体の電極の表面に上記（１）と同様の導電性のペー
スト材を塗布することにより形成することとすれば、一
貫した工程でセルを形成できるので、低コストで、かつ
コンパクトな固体高分子電解質型燃料電池として好適で
ある。
複合体の電極の表面に上記（１）と同様の導電性のペー
スト材を塗布することにより形成することとすれば、一
貫した工程でセルを形成できるので、低コストで、かつ
コンパクトな固体高分子電解質型燃料電池として好適で
ある。
【００２０】（３）さらに、複数の単セルを積層して構
成するものにおいて、すべての単セルと単セルとの間の
セパレータ、もしくは二つ以上の単セル毎のセパレータ
に、同様の導電性のペースト材を塗布することにより冷
媒用流路を形成することとすれば、さらに、燃料電池積
層体が一貫して製作でき、かつ冷媒用流路を薄型に形成
することができるので、低コストで、かつコンパクトな
固体高分子電解質型燃料電池としてより一層好適であ
る。
成するものにおいて、すべての単セルと単セルとの間の
セパレータ、もしくは二つ以上の単セル毎のセパレータ
に、同様の導電性のペースト材を塗布することにより冷
媒用流路を形成することとすれば、さらに、燃料電池積
層体が一貫して製作でき、かつ冷媒用流路を薄型に形成
することができるので、低コストで、かつコンパクトな
固体高分子電解質型燃料電池としてより一層好適であ
る。
【図１】本発明の固体高分子電解質型燃料電池の第１の
実施例の単セルの製作方法を示す分解斜視図
実施例の単セルの製作方法を示す分解斜視図
【図２】本発明の固体高分子電解質型燃料電池の第２の
実施例の単セルの製作方法を示す分解斜視図
実施例の単セルの製作方法を示す分解斜視図
【図３】本発明の固体高分子電解質型燃料電池の第３の
実施例の燃料電池積層体の製作方法を示す分解斜視図
実施例の燃料電池積層体の製作方法を示す分解斜視図
【図４】第３の実施例による燃料電池積層体を組み込ん
だ固体高分子電解質型燃料電池の断面図
だ固体高分子電解質型燃料電池の断面図
【図５】従来の固体高分子電解質型燃料電池の単セルの
構成を示す断面図
構成を示す断面図
【図６】固体高分子電解質型燃料電池の運転時の構成図
１ 固体高分子電解質膜 ２ 触媒層 ５ ガス拡散層 ６ リブ（ガス流路形成用） ６Ａ リブ（冷却水流路形成用） ７ 樹脂シート ７Ａ 樹脂シート ８ セパレータ １０ 単セル １１ 集電板 １２ 端板
Claims (8)
- 【請求項１】膜電極複合体の両外面にガス拡散層、ガス
流路構成部材、セパレータを順次配して構成される単セ
ルを備える固体高分子電解質型燃料電池において、前記
ガス流路構成部材が、前記ガス拡散層の表面に導電性の
ペースト材を塗布することにより形成されていることを
特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項２】膜電極複合体の両外面にガス拡散層、ガス
流路構成部材、セパレータを順次配して構成される単セ
ルを備える固体高分子電解質型燃料電池において、前記
ガス流路構成部材が、前記セパレータの表面に導電性の
ペースト材を塗布することにより形成されていることを
特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項３】請求項１または２に記載の固体高分子電解
質型燃料電池において、前記ガス拡散層が、前記膜電極
複合体の電極の表面に導電性のペースト材を塗布するこ
とにより形成されていることを特徴とする固体高分子電
解質型燃料電池。 - 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の固体高
分子電解質型燃料電池において、複数の前記単セルが積
層されてなり、かつ、すべての単セルと単セルとの間の
セパレータ、もしくは二つ以上の単セル毎のセパレータ
に、導電性のペースト材を塗布することにより形成され
た冷媒用流路が備えられていることを特徴とする固体高
分子電解質型燃料電池。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の固体高
分子電解質型燃料電池において、前記の導電性のペース
ト材が、樹脂とカーボン粉との混合物より形成されてい
ることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項６】請求項５に記載の固体高分子電解質型燃料
電池において、前記の熱可塑性樹脂とカーボン粉との混
合物が、水系溶媒、または有機系溶媒、またはその双方
の混合溶媒、もしくはこれらの一つに界面活性物質を添
加したものを用いて調合されていることを特徴とする固
体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項７】請求項５または６に記載の固体高分子電解
質型燃料電池において、前記の樹脂が、フッ素樹脂、ポ
リエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポ
リプロピレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリカーボネート樹
脂、ポリアセタール樹脂、メタクリレート樹脂、ＡＢＳ
樹脂等の熱可塑性樹脂のうちの少なくともいずれか一つ
からなることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電
池。 - 【請求項８】請求項５または６に記載の固体高分子電解
質型燃料電池において、前記の樹脂が、フェノール樹
脂、メラニン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂のう
ちの少なくともいずれか一つからなることを特徴とする
固体高分子電解質型燃料電池。
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|---|---|---|---|
| JP09615699A Expired - Fee Related JP3580172B2 (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
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