JP2001297784A

JP2001297784A - 積層型燃料電池システム

Info

Publication number: JP2001297784A
Application number: JP2000111732A
Authority: JP
Inventors: Hisaaki Gyoten; 久朗行天; Osamu Sakai; 修酒井; Kazuhito Hado; 一仁羽藤; Junji Niikura; 順二新倉; Makoto Uchida; 誠内田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2001-10-26
Anticipated expiration: 2020-04-13
Also published as: US6638655B2; JP3606514B2; US20010036567A1

Abstract

(57)【要約】【課題】長期の連続運転中にセパレータなどの電池構
成部材の冷却水と接触する部分が腐食したり、冷却水の
電導度が高くなって冷却水中を電流が流れ、電池性能が
低下したり、漏水時の安全性が確保できないなどの不都
合のない積層型固体高分子型燃料電池を提供する。【解決手段】電池を循環する冷却水と接触する部分
に、電位をかけると冷却水中のイオンが吸収されたり放
出されたりする材料を配置し、積層電池で発生した電位
を印加することによって、冷却水の電位が接触する電池
の電位と大きく隔たらないようにし、セパレータなどの
構成材料が冷却水中に溶出・腐食しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、民生用コジェネレ
ーションシステムや移動体用の発電機として有用な燃料
電池、特に高分子を電解質とする高分子電解質型燃料電
池に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は、水素などの燃料と空気など
の酸化剤ガスをガス拡散電極によって電気化学的に反応
させ、電気と熱を同時に発生させるもので、用いる電解
質の種類と運転温度によっていくつかの異なるタイプが
ある。高分子電解質型燃料電池では、側鎖末端基として
スルホン酸が導入されたフッ素樹脂ポリマー電解質を用
いるのが主流となっている。この電解質層に、白金系の
金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とする電極反
応層が密着して形成される。電極反応層の外面には、通
気性と導電性を兼ね備えた一対の電極基材が密着して形
成されており、電極反応層と合わせてガス拡散電極とな
る。ガス電極の外側には、これらの電極と電解質の接合
体を機械的に固定するとともに、隣接する接合体を互い
に電気的に直列に接続するための導電性のセパレータ板
が配される。セパレータ板の電極と接触する部分には、
電極面に反応ガスを供給するとともに、生成ガスや余剰
ガスを運び去るためのガス流路が形成されている。ガス
流路を有するセパレータ板や電極の周囲には、ガスケッ
トやシール材などのシール部材が配置され、反応ガスが
直接混合したり外部へ漏洩したりするのを防止する。

【０００３】通常の発電装置としては、これらの電解質
層、電極反応層、およびセパレータ板などからできた発
電セルを複数セル積層し、それぞれのガス流路にはマニ
ホルドを通じて外部から水素などの燃料ガスと空気など
の酸化剤ガスが供給される構造の積層電池として構成さ
れる。電極反応層で発生した電流は、電極基材で集電さ
れ、セパレータ板を経て外部に取り出される。セパレー
タ板には、導電性があって気密性と耐食性を兼ね備える
カーボン材料が用いられることが多い。成形加工性や低
コスト性に加え、セパレータの薄型化が可能であるとい
う観点からステンレス鋼などの金属セパレータも用いら
れる。電気化学反応による発電時には熱が発生するの
で、冷却水や不凍液を電池内部に流し、電池温度を制御
する構造となっている。昇温された冷却水は、電池外部
の熱交換器によって冷却され、再び電池内部に還流して
いく構造となっているのが一般的である。

【０００４】積層電池内部において、冷却水は電池外部
の熱交換器から冷却水用マニホルドを経て発電セルの１
ないし数セルごとに構成された冷却セルを流れて発電セ
ルを冷却し、再び別のマニホルドを経て熱交換器に戻
る。従来の構成では、冷却水循環路を構成する材料が電
池運転中に腐食し、電池性能の低下やガスリークを引き
起こしていた。また、腐食によって溶けだしたイオンが
冷却水の電導度を高くするので、冷却水中でのガス発生
や、漏水した場合の漏電に関する安全性の確保にも問題
があった。また、電解質のイオン導電性を高く維持する
には、外部からの汚染イオン、特に反応ガスに含まれる
水蒸気や加湿水の溶存イオン濃度を抑制する必要があ
る。このため、純水を用いた加湿水の添加や交換が必要
であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上に鑑
み、電池構成部材の冷却水と接触する部分の腐食および
冷却水中の不純物イオンの濃度を抑制し、不純物イオン
による不都合のない積層型燃料電池システムを提供する
ことを目的とする。本発明は、また反応ガスに含まれる
水蒸気や加湿水の溶存イオン濃度を抑制し、電解質のイ
オン導電性を高く維持できる積層型燃料電池システムを
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、冷却水中の不
純物イオンを吸着または吸収する材料を冷却水循環部分
に配し、電池システム構成部材の腐食を抑制するととも
に、冷却水中の不純物イオンの濃度が高くならないよう
にするものである。これにより、冷却水中を電流が流
れ、電池性能が低下したり、漏水時の安全性が確保でき
なくなったりする不都合を解消することができる。すな
わち、本発明の積層型燃料電池システムは、イオン導電
性の電解質層、前記電解質層を挟む一対のガス拡散電
極、および一方の電極に燃料ガスを供給し他方の電極に
酸化剤ガスを供給するガス流路を有するセパレータ板を
含む単セルを複数個積層した積層型燃料電池、並びに前
記積層型燃料電池に液体冷媒を流通あるいは接触させて
電池温度を制御する手段を具備し、前記液体冷媒と接触
する部位にイオンを吸着または吸収する材料を配置した
ことを特徴とする。

【０００７】前記イオンを吸着または吸収する材料が、
そのイオンを吸着または吸収する速度または量が液体冷
媒との電位差に依存する材料であることが好ましい。前
記イオンを吸着または吸収する材料が、積層型燃料電池
と電気的に接続され、積層型燃料電池構成部材の液体冷
媒に対する電位と連動した電位、すなわち燃料電池構成
部材の液体冷媒に対する電位とほぼ等しい電位またはそ
れに比例した電位、を有することが好ましい。イオンを
吸着または吸収する材料としては、カーボンまたは金属
酸化物からなるインターカレーション材料が好ましくも
ちいられる。液体冷媒としては、水の他に水酸基を有す
る有機液体が用いられる。前記液体冷媒の流路に配置さ
れた、イオンを吸着または吸収する材料に対して、間欠
的に電位を印加するようにしてもよい。

【０００８】本発明は、また、イオン導電性の電解質
層、前記電解質層を挟む一対のガス拡散電極、および一
方の電極に燃料ガスを供給し他方の電極に酸化剤ガスを
供給するガス流路を有するセパレータ板を含む単セルを
複数個積層した積層型燃料電池、並びに反応ガスを水蒸
気で加湿する加湿手段を具備し、イオンを吸着または吸
収する材料が、燃料電池から電位を付与されて、前記加
湿手段の加湿水に接して設置されていることを特徴とす
る積層型燃料電池システムを提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１を参照して本発明を詳しく説
明する。図１は積層型燃料電池の概略構成を示す。高分
子電解質膜およびそれを挟む一対のガス拡散電極からな
る電解質膜・電極接合体（ＭＥＡ）１と導電性セパレー
タ板２とが交互に積層された燃料電池積層体の端部に、
集電板３および絶縁板４を介して端板５が配され、これ
らはボルトとナットなどにより一体に締め付けられ、各
単セルは導電性セパレータ板により電気的に直列に接続
されるとともに、各部材の接合部間からのガスや冷却水
の漏洩が防止される。端板５ｃには、反応ガスの入口６
_inおよび冷却水の入口７_inが設けられ、端板５ａには、
反応ガスの出口６_outおよび冷却水の出口７_outが設けら
れている。図１では、反応ガスの入口および出口は各１
個ずつしか示していないが、燃料ガスおよび酸化剤ガス
それぞれの入口および出口を有する。

【００１０】セパレータ板２は、燃料電池積層体の端部
のものを除き、一方の面、例えば図中右側の面にガス拡
散電極（カソード）に酸化剤ガスを供給するガス流路を
有し、他方の面にガス拡散電極（アノード）に燃料ガス
を供給するガス流路を有する。セパレータ板２は、さら
に、例えば２セル毎に、セルを冷却するための冷却水の
流路を有している。図１では、各セパレータ板２は１個
のもので示されているが、カソード側セパレータ板とア
ノード側セパレータ板で構成されるのが一般的である。

【００１１】冷却水は、端板５ｃの冷却水入口７_inから
積層型燃料電池に入り、２セル毎にセパレータ板２の流
路を通ってセルを冷却した後、端板５ａの出口７_outか
ら出て熱交換器に入り、そこで熱交換して冷却され、再
び積層型燃料電池へ供給される。このような冷却水循環
路において、冷却水はセパレータ板などの電池を構成す
る導電性部材に接する。また、冷却水や不凍液は当初は
純水などを用いることによって電導度が低いが、長期間
の電池運転中に、冷却水循環路を構成する金属材料や樹
脂材料、セパレータ板からイオンが溶けだし、冷却水の
電導度は高くなる。図１には、燃料電池の構成部材の位
置と対応させてセパレータ板の電位Ｐｓと冷却水の電位
Ｐｗを示している。前記のようにして冷却水の電導度が
高くなると、冷却水中のイオンが移動して、連続してつ
ながった冷却水内部の電位Ｐｗが一定になろうとする。
このため積層型燃料電池の正極側の端部、すなわち端板
５ｃ側では、冷却水に対して電池構成部材の方が大幅に
電位が高くなり、逆に負極側の端部、端板５ａ側では、
電池構成部材の方が冷却水に対する電位は低くなる。

【００１２】セパレータ板などの電池構成部材は、カー
ボンや金属でできているので、冷却水に対する電位が高
くなると、カーボン中のカチオンが冷却水中に溶けだ
し、金属製の電池構成部材からは金属そのものがイオン
となって冷却水中に溶出する。その結果、冷却水のイオ
ン電導度はますます高くなる。そのため、図１で示した
冷却水内部の電位Ｐｗはより平坦になり、積層型燃料電
池の端部を構成する部材の電位Ｐｓの冷却水に対する電
位差がより大きくなって、電池構成部材の腐食を加速す
ることになる。

【００１３】本発明は、以上のような腐食メカニズムを
追究した結果生まれたものである。すなわち、電池運転
中に何らかの原因で冷却水中にイオンが混入し、導電性
が高まってくると、冷却水と接するように配置したイオ
ンを吸着または吸収する材料と冷却水との電位差が大き
くなる。イオンを吸着または吸収する材料として、カー
ボン材料や金属酸化物材料の中でも層状の結晶構造を有
し、電位が印加されるとイオンを吸収したり、排出した
りする材料を用いた場合には、冷却水に対し電位が一定
以上高くなると冷却水中のアニオンを吸収し、逆に冷却
水に対し電位が一定以上低くなると不純物として冷却水
中に溶出していた金属イオンなどのカチオンを吸収す
る。その結果、冷却水の電導度は常に低く抑えられ、腐
食も抑制される。電位に依存して冷却水中の不純物イオ
ンを吸着または吸収する材料の代表的なものとしてはい
わゆるインターカレーション材料がある。

【００１４】高分子電解質型燃料電池では、電解質膜中
に金属イオンが混入すると、イオン電導度が低下し電池
性能が低下するので、反応ガスを加湿するするための水
や装置からも金属イオンを除去しなければならない。し
かし、冷却水の場合と同様に、不純物イオンを吸着また
は吸収する材料を加湿水と接触させて電位を印加するこ
とのできる構造とすることによって、長期間にわたっ
て、加湿水や水蒸気中の金属イオンや汚染イオンの濃度
を低く抑えることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。《実施例１》表面に白金触媒を担持したカーボン粉末を
高分子電解質のアルコール溶液中に分散させ、スラリー
化した。一方、ガス拡散電極となる厚さ２００ミクロン
のカーボンペーパーをポリテトラフルオロエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）の水性ディスパージョンに浸し、乾燥、熱処理
して撥水性の多孔質電極基材を得た。この多孔質電極基
材の片面に、前記の白金触媒を担持したカーボン粉末を
含む高分子電解質スラリーを塗布、乾燥することによっ
て、片面に電極反応層を有するガス拡散電極を得た。一
対のガス拡散電極によりそれらの電極反応層を内側にし
て電解質膜を挟み、１１０℃で３０秒間ホットプレスし
て、電解質膜・電極接合体（ＭＥＡ）を作製した。ガス
拡散層としては、ここに用いたカーボンペーパーの他に
も、可撓性を有する素材としてカーボン繊維を織ったカ
ーボンクロス、さらにはカーボン繊維とカーボン粉末を
混合し有機バインダーを加えて成型したカーボンフェル
トなどを用いてもよい。セパレータ板には、カーボン粉
末材料を冷間プレスによって成形したカーボン板にフェ
ノール樹脂を含浸、硬化させてガスシール性を改善した
樹脂含浸カーボン板に、切削加工でガス流路を形成した
ものを用いた。セパレータ板のガス流路の周辺部には、
ガスの供給・排出用と電池温度コントロール用の冷却水
の供給・排出用のマニホルド孔を設けた。カーボン製セ
パレータの他に、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４製の板に同
様なガス流路とマニホルド孔を切削加工にて形成した金
属セパレータも用意した。

【００１６】本実施例の積層型燃料電池システムの積層
電池部分を説明する。電極面積を２５ｃｍ²としたＭＥ
Ａの周囲にガスシール材となるシリコーンゴム製のガス
ケットを配し、セパレータ板を介して１０セル積層し
た。２セルごとに冷却水の流路を刻んだセパレータ板を
挟んでセルを冷却できるようにした。電池積層体の外側
に、金メッキを施した銅製集電板および絶縁板を介して
ステンレス鋼製の端板を当て、両端から２０ｋｇｆ／ｃ
ｍ²の圧力で電池を締結した。集電板３には、図２に示
すように、反応ガスである燃料ガスのマニホルド６_ｆお
よび酸化剤ガスのマニホルド６_ox、並びに冷却水のマニ
ホルド７を形成した。冷却水のマニホルド７には、カー
ボン粉末を成型したリング８を装着した。ここに用いた
カーボン粉末は、セパレータ板を構成するカーボン材料
とは異なり、リチウムイオン電池に用いられてるカーボ
ン粉末、すなわち電気化学的にリチウムイオンをインタ
ーカレート／デインターカレートするカーボン粉末に有
機バインダーを加え、リング状の成形体とし、集電板の
マニホルド７に組み込んだ。ガスを供給するガス供給
系、電池から取り出す負荷電流を設定、調節する電気出
力系、および電池温度を調整し、排熱を有効活用する熱
調整系を加えて実験を行った。

【００１７】電流密度を０．３Ａ／ｃｍ²とし、供給す
るガスに対してどれだけの割合のガスが電極反応をした
かを表すガス利用率を水素側では７０％、空気側では４
０％として連続電池試験を行った。また、電池温度は７
５℃、供給ガスは純水素と空気とし、供給圧力は空気側
０．２ｋｇｆ／ｃｍ²、水素側０．０５ｋｇｆ／ｃｍ²で
出口圧力は大気開放とした。冷却水は純水を使用して連
続耐久運転を実施し、電池性能の変化と冷却水の電導度
を追跡した。図３に電池電圧の運転時間による変化を示
す。カーボン製セパレータ板を用いた実施例の電池をＡ
１、比較例の電池をＢ１、金属製セパレータ板を用いた
実施例の電池をＡ２、比較例の電池をＢ２でそれぞれ表
した。図３から明らかなように、本発明による電池は、
セパレータ板にカーボン、金属いずれを用いた場合も、
従来の電池と比較すると、本発明による電池の性能がよ
り高く維持されていることがわかる。

【００１８】カーボン製セパレータ板よりも、金属製セ
パレータ板の電池の性能が早く低下するのは、第１に
は、より多くの金属イオンによって電解質が汚染される
ことによると推察される。２番目の原因としては、冷却
水中への金属イオンの溶出が考えられる。実際に性能の
低下した金属セパレータ板を用いた従来の積層電池を解
体して分析すると、積層電池端部に近いセパレータのマ
ニホルド端部の腐食が進行していることが判明した。ま
た、冷却水の電導度を追跡調査すると、金属セパレータ
板の方が冷却水のイオン電導度が高くなっていることが
わかった。しかし、カーボン製セパレータ板、金属製セ
パレータ板いずれの場合も、本発明による汚染イオンを
吸収するカーボン材料を両端の集電板のマニホルド部に
配した積層型燃料電池システムでは、冷却水のイオン導
電度を長時間にわたって低く抑えられることが確認され
た。集電体部に汚染イオン吸収材料を配置すると、積層
電池両端部の集電体部分における冷却水との電位差が小
さく抑えられるので、積層型燃料電池を構成する全ての
部分で冷却水との電位差が低く抑制されることがわかっ
た。

【００１９】つぎに、積層電池の一方の端部の集電体部
に汚染イオン吸収材料を配置したときの効果について調
べた。積層電池のいずれの端部の集電体部に配置した場
合も効果が認められたが、本実施例のリチウムイオン電
池の負極に用いられているカーボンを汚染イオン吸収材
料に用いた場合は、負極側端部の集電体部に配した方が
正極側端部の集電体部に配したものよりも長時間運転後
の電池性能が高かった。これは用いたカーボン材料がプ
ラスイオンであるリチウムイオンの吸収に適した材料で
あったためと推察される。カーボン材料には、マイナス
イオンを吸収するのに適した材料もあるので、そのよう
な材料は正極側に配することが望ましい。ここでは、集
電体の冷却水マニホルド部に汚染イオン吸収材料を配し
た例を述べたが、積層電池の端部に近いセパレータ板全
体、あるいは冷却水マニホルド部を汚染イオン吸収材料
で構成することによっても、電池の耐久性能向上が期待
できることは言うまでもない。また、汚染イオン吸収材
料の体積と、冷却水のイオン導電度を低く抑えられる時
間との関係を調べると、体積が大きいほど長時間効果が
持続することがわかった。体積が大きいほど汚染イオン
を吸収することのできる量が多いことがわかった。

【００２０】《実施例２》本実施例では、汚染イオン吸
収材料を積層型燃料電池の外部に配置した方式を検討し
た。電池システムを一定時間運転して、汚染イオン吸収
材料に汚染イオンを吸収する能力が低下したときは、汚
染イオン吸収材料を交換できるようにするためである。
冷却水循環路の電池への入口と出口にそれぞれ汚染イオ
ンを吸収浄化するイオン吸収装置を設けた。イオン吸収
装置には、実施例１で用いたイオン吸収材料からなる流
路を形成し、その流路には燃料電池の集電板からの電位
が印加できるようにした。このとき、流路内部はフィン
構造とし、より多くの面積で冷却水に接することができ
るようにした。その結果、実施例１と同様に長時間にわ
たって冷却水の電導度が上昇することがなく、従って電
池の耐久性が維持されることがわかった。また、電位の
印加形態についても検討した。その結果、電位の印加は
集電板からの直接の電気的接続でなくても良いことがわ
かった。電池運転中、継続して電位を印加しなくても、
一定時間、例えば１０日に１度、３時間程度の電位印加
によっても効果があることがわかった。その後、電位を
印加しなくても、イオン吸収材料を冷却水と接触させた
だけでも冷却水汚染の改善がある程度認められた。

【００２１】《実施例３》実施例２で確認できた冷却水
の浄化機能を加湿水の浄化・純化にも適用した。まず、
金属セパレータ板を用いた積層型燃料電池の空気供給側
前段に、バブラータンクを配した。バブラータンクには
蒸留水を入れ、蒸留水と接する部分はテフロン（登録商
標）でコートして汚染イオンがタンク壁面より混入する
のを防いだ。さらに積層型燃料電池の空気排出側に水分
凝縮器を配し、オフガス中の余剰水分を回収するように
した。回収した凝縮水は、バブラータンクに供給され、
バブラータンク内の水が枯渇することがないようにし
た。

【００２２】タンク内には、実施例１で用いたイオン吸
収材料からなるロッドと白金板を挿入し、蒸留水に漬け
た。白金板とイオン吸収材料からなるロッドとの間に、
イオン吸収材料が負になるように、２Ｖ程度の電圧を印
加した状態で、電池を運転させた。比較のために、従来
のバブラータンクで加湿した場合についても電池試験も
行った。その結果、３０００時間運転後には、従来のバ
ブラータンクを用いた電池システムでは性能が運転開始
時の約半分まで低下した。これに対し、本実施例では１
０％の低下にとどまった。従来構成の電池システムで
は、金属セパレータ板から溶出した金属イオンは、水分
凝縮器によってバブラータンクに還流され、外部に排出
されることが少ない。その結果、徐々に電解質膜の汚染
が進行していくのに対し、本実施例ではバブラータンク
で浄化されるので、電解質膜の汚染が抑制されたものと
思われる。バブラータンクの他に、含水膜を介した全熱
交換型の加湿装置についても、含水膜に接触して、イオ
ン吸収材料を配置することにより、効果があることがわ
かった。

【００２３】《実施例４》上記の実施例では、イオン吸
収材料としてリチウムイオン電池に用いられているカー
ボン材料を用いたが、金属酸化物についても検討した。
まず、マンガンやコバルト、ニッケルの酸化物を有機バ
インダーとともに成形し、焼成した。実施例１と同様
に、集電板のマニホルド部に金属酸化物のリングを配し
て連続電池試験を行った。Ｘ線解析によってマンガン酸
化物については主成分がスピネル構造をしていることが
わかった。

【００２４】電池試験の結果は、いずれの電池システム
においても従来電池に比べて耐久性が向上していること
がわかった。すなわち、電流密度を０．７Ａ／ｃｍ²と
して加速試験を行うと、１０００時間後の１セル当たり
の電池電圧は従来電池が０．４９５Ｖだったのに対し、
マンガン酸化物を用いた電池では０．５８９Ｖ、コバル
ト酸化物を用いた電池では０．５７６Ｖ、ニッケル酸化
物を用いた電池では０．５７２Ｖであった。これらの電
池システムの初期性能は、いずれの電池も０．６２０Ｖ
程度であった。このように金属酸化物をイオン吸収材料
に用いたものでは、徐々に性能は低下するものの従来と
比較して改善効果は大きかった。冷却水のイオン分析を
行うと、溶出イオンの全量は抑制できるが、イオン吸収
材料を構成する金属イオンの量が増えていくことがわか
った。さらに、これらの金属酸化物焼結体の導電性を高
めるために、金属酸化物に鱗状黒鉛を混入して焼成しリ
ングを作製した。その結果、１０００時間運転後の電池
性能は、鱗状黒鉛を混入しないときに比べて１０〜２０
ｍＶ改善された。

【００２５】《実施例５》以上の実施例では、積層電池
内部を循環する冷却媒体として、水を用いた。実際の電
池では、低温時の凍結による破壊を防ぐため、エチレン
グリコールなどの溶剤を添加して不凍液として用いるこ
とが多い。そこで、エチレングリコールを５０％程度混
入した冷却水を用いて同様の実験を行った。実施例１と
同じくイオン吸収材料としてリチウム電池に用いられる
カーボン粉末の成形体を集電板のマニホルド部に用い
た。電池試験の結果は、冷却媒体として純水を用いた場
合に比べても同程度の耐久性能であった。エチレングリ
コールなどの水酸基を有する液体を冷却媒体として用い
た場合にも効果を有することが明らかである。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、固体高分子電解質型燃
料電池の耐久性が向上し、冷却水が漏水した場合でも電
池電圧による漏電が回避できるので実用性は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】積層電池の構成部材の位置と対応させてセパレ
ータ板および冷却水の電位を示す図である。

【図２】本発明の実施例に用いた集電板のマニホルド部
を表す正面図である。

【図３】積層燃料電池を連続運転したときの電池電圧の
変化を示す図である。

【符号の説明】

１電解質・電極接合体２セパレータ板３集電板４絶縁板５ｃ、５ａ端板６_in 反応ガスの入口６_out 反応ガスの出口６_f 燃料ガスのマニホルド６_ox 酸化剤ガスのマニホルド７_in 冷却水の入口７_out 冷却水の出口７冷却水のマニホルド８イオンを吸着または吸収する材料からなるリングＰｓセパレータ板の電位Ｐｗ冷却水の電位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者羽藤一仁大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者新倉順二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者内田誠大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC08 EE05 EE12 5H027 AA06 CC06 MM26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イオン導電性の電解質層、前記電解質層
を挟む一対のガス拡散電極、および一方の電極に燃料ガ
スを供給し他方の電極に酸化剤ガスを供給するガス流路
を有するセパレータ板を含む単セルを複数個積層した積
層型燃料電池、並びに前記積層型燃料電池に液体冷媒を
流通あるいは接触させて電池温度を制御する手段を具備
し、前記液体冷媒と接触する部位にイオンを吸着または
吸収する材料を配置したことを特徴とする積層型燃料電
池システム。
【請求項２】前記イオンを吸着または吸収する材料
が、そのイオンを吸着または吸収する速度または量が液
体冷媒との電位差に依存する材料である請求項１記載の
積層型燃料電池システム。
【請求項３】前記イオンを吸着または吸収する材料
が、積層型燃料電池と電気的に接続され、積層型燃料電
池構成部材の液体冷媒に対する電位と連動した電位を有
する請求項２記載の積層型燃料電池システム。
【請求項４】イオンを吸着または吸収する材料が、カ
ーボンまたは金属酸化物からなる請求項１〜３のいずれ
かに記載の積層型燃料電池システム。
【請求項５】液体冷媒が、水または水酸基を有する有
機液体を含む請求項１〜４のいずれかに記載の積層型燃
料電池システム。
【請求項６】前記液体冷媒の流路に配置され、イオン
を吸着または吸収する材料に間欠的に電位を印加する手
段を有する請求項１または２に記載の積層型燃料電池シ
ステム。
【請求項７】イオン導電性の電解質層、前記電解質層
を挟む一対のガス拡散電極、および一方の電極に燃料ガ
スを供給し他方の電極に酸化剤ガスを供給するガス流路
を有するセパレータ板を含む単セルを複数個積層した積
層型燃料電池、並びに反応ガスを水蒸気で加湿する加湿
手段を具備し、イオンを吸着または吸収する材料が、燃
料電池から電位を付与されて、前記加湿手段の加湿水に
接して設置されていることを特徴とする積層型燃料電池
システム。