JP2002334708A - 燃料電池 - Google Patents
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- H01M8/186—Regeneration by electrochemical means by electrolytic decomposition of the electrolytic solution or the formed water product
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y10S204/04—Electrolysis cell combined with fuel cell
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 部品装置の削減によるシステムの簡略化、コ
ストダウンや省スペース化が可能な燃料電池を提供す
る。 【解決手段】 セルを複数枚積層して構成される固体高
分子型燃料電池において、セルの同一平面内に水電解部
と燃料電池部とが設けられており、セルの積層方向に
は、プロトン交換膜５の一方の面に酸素極５および他方
の面に水素極４がそれぞれ配置され、各極の両側には触
媒上で発生した電子を通す拡散層２が備えられ、その外
側には燃料電池部にガスを供給するためのガス通路を有
するインターコネクター１が備えられているとともに、
酸素極側の該インターコネクターには水電解部へ水を供
給するための水通路Ａが設けられていることを特徴とす
る燃料電池、燃料電池システム、並びに、燃料電池の製
造方法。
ストダウンや省スペース化が可能な燃料電池を提供す
る。 【解決手段】 セルを複数枚積層して構成される固体高
分子型燃料電池において、セルの同一平面内に水電解部
と燃料電池部とが設けられており、セルの積層方向に
は、プロトン交換膜５の一方の面に酸素極５および他方
の面に水素極４がそれぞれ配置され、各極の両側には触
媒上で発生した電子を通す拡散層２が備えられ、その外
側には燃料電池部にガスを供給するためのガス通路を有
するインターコネクター１が備えられているとともに、
酸素極側の該インターコネクターには水電解部へ水を供
給するための水通路Ａが設けられていることを特徴とす
る燃料電池、燃料電池システム、並びに、燃料電池の製
造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池およびそ
のシステムに関し、より詳しくは、回生電流に対応でき
る可逆タイプの固体高分子型燃料電池および燃料電池シ
ステムに関する。
のシステムに関し、より詳しくは、回生電流に対応でき
る可逆タイプの固体高分子型燃料電池および燃料電池シ
ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に、従来の固体高分子燃料電池の概
略構成を模式的に示す。固体高分子燃料電池の主要構成
部品であるイオン交換膜は、一般にプロトン交換膜６と
呼ばれる、陽イオン交換膜が用いられる。このプロトン
交換膜６の両側には、触媒層４，５が設けられている。
この触媒層４，５には、主にカーボン粒子に白金あるい
は白金合金触媒を担持したぺ一ストが用いられる。その
外側にはガス拡散層２が配置され、この拡散層２は通常
カーボンペーパーが用いられ、触媒上で発生した電子を
通す集電体層とも呼ばれる。その外側にはガス流路３の
構造体であるプレートがあり、インターコネクター１と
呼ばれる。インターコネクター１は通電体であり、燃料
ガスと酸化ガスを分離する機能を兼ね備えている。ここ
で燃料ガスは通常、水素ガスと水蒸気からなり、この水
素ガスを含む燃料ガスに接する触媒層を水素極という。
また、酸化ガスは空気などの酸素含有ガスのことであ
り、酸化ガスに接する触媒層を酸素極という。
略構成を模式的に示す。固体高分子燃料電池の主要構成
部品であるイオン交換膜は、一般にプロトン交換膜６と
呼ばれる、陽イオン交換膜が用いられる。このプロトン
交換膜６の両側には、触媒層４，５が設けられている。
この触媒層４，５には、主にカーボン粒子に白金あるい
は白金合金触媒を担持したぺ一ストが用いられる。その
外側にはガス拡散層２が配置され、この拡散層２は通常
カーボンペーパーが用いられ、触媒上で発生した電子を
通す集電体層とも呼ばれる。その外側にはガス流路３の
構造体であるプレートがあり、インターコネクター１と
呼ばれる。インターコネクター１は通電体であり、燃料
ガスと酸化ガスを分離する機能を兼ね備えている。ここ
で燃料ガスは通常、水素ガスと水蒸気からなり、この水
素ガスを含む燃料ガスに接する触媒層を水素極という。
また、酸化ガスは空気などの酸素含有ガスのことであ
り、酸化ガスに接する触媒層を酸素極という。
【０００３】この固体電解質燃料電池は、外部に負荷を
繋ぐことにより、水素極４で水素ガス(H2)がプロトン(H
+)と電子(e-)に分解され、プロトンは電解質膜中を酸素
極５側に移動する。移動したプロトンは酸素極５側で酸
素(O2)と入ってきた電子とにより水(H2O)を生成する。
燃料電池は水の生成反応でやりとりされる電子(e-)を外
部回路に取り出すことにより、電池として作用するもの
である。その際、プロトン(H+)は周りにある水分子を引
き連れ、クラスターの形で移動する。これが水の電気浸
透で、この現象により膜の水素極４側は乾燥することに
なる。プロトンの移動には、水の存在が必要で、乾燥し
た膜の表面ではイオン抵抗が増大し、ついにはイオンが
通れない状態になる。その為、一般的には水素極４の水
素ガスは外部で加湿した状態(H2+H2O)で送り込まれ、膜
の乾燥による電気抵抗の増大を抑制している。水素ガス
の水搬送能力は水の蒸気圧に依存しており、搬送するガ
スの温度が高ければ水の蒸気圧が大きくなり、大量の水
を燃料電池内に送りこむことができる。しかしながら、
逆に水の水蒸気圧を上げすぎると、水素(H2)自体の分圧
が下がり、燃料電池の性能に悪影響を与えてしまう。こ
のことから、外部からの水の供給量には一定の限界があ
る。
繋ぐことにより、水素極４で水素ガス(H2)がプロトン(H
+)と電子(e-)に分解され、プロトンは電解質膜中を酸素
極５側に移動する。移動したプロトンは酸素極５側で酸
素(O2)と入ってきた電子とにより水(H2O)を生成する。
燃料電池は水の生成反応でやりとりされる電子(e-)を外
部回路に取り出すことにより、電池として作用するもの
である。その際、プロトン(H+)は周りにある水分子を引
き連れ、クラスターの形で移動する。これが水の電気浸
透で、この現象により膜の水素極４側は乾燥することに
なる。プロトンの移動には、水の存在が必要で、乾燥し
た膜の表面ではイオン抵抗が増大し、ついにはイオンが
通れない状態になる。その為、一般的には水素極４の水
素ガスは外部で加湿した状態(H2+H2O)で送り込まれ、膜
の乾燥による電気抵抗の増大を抑制している。水素ガス
の水搬送能力は水の蒸気圧に依存しており、搬送するガ
スの温度が高ければ水の蒸気圧が大きくなり、大量の水
を燃料電池内に送りこむことができる。しかしながら、
逆に水の水蒸気圧を上げすぎると、水素(H2)自体の分圧
が下がり、燃料電池の性能に悪影響を与えてしまう。こ
のことから、外部からの水の供給量には一定の限界があ
る。
【０００４】一方、酸素極５では水の電気浸透と水の生
成によって、水量が過剰になる。この結果、膜の水素極
４側と酸素極５側に水濃度勾配が生じ、これが逆拡散と
呼ばれる物理的な水分の拡散を水素極４側へ引き起こ
す。また、この過剰水の一部は、酸素極５のガスへの蒸
発によって外部に排出される。しかし、さらに過剰の水
分があった場合、蒸発や拡散では処理しきれず、拡散層
２や、インターコネクタ１のガス通路３に凝縮して溢れ
出す。これがフラッディングと呼ばれる現象であり、酸
素ガスが膜６へ到達することが困難になり燃料電池とし
ての性能が低下する。これらの問題点を考慮して、いく
つかの対応策が検討されてきたが、いずれも問題点を有
している。
成によって、水量が過剰になる。この結果、膜の水素極
４側と酸素極５側に水濃度勾配が生じ、これが逆拡散と
呼ばれる物理的な水分の拡散を水素極４側へ引き起こ
す。また、この過剰水の一部は、酸素極５のガスへの蒸
発によって外部に排出される。しかし、さらに過剰の水
分があった場合、蒸発や拡散では処理しきれず、拡散層
２や、インターコネクタ１のガス通路３に凝縮して溢れ
出す。これがフラッディングと呼ばれる現象であり、酸
素ガスが膜６へ到達することが困難になり燃料電池とし
ての性能が低下する。これらの問題点を考慮して、いく
つかの対応策が検討されてきたが、いずれも問題点を有
している。
【０００５】通常の外部からの加湿に付いては、上記の
ような問題点があった。また、物理的・機械的にスタッ
ク内で水を循環させる方法にも、同様の問題点があっ
た。その他の方法としては、膜を薄くし、水分濃度勾
配を大きくする事により水の逆拡散を促進する、膜中
で水を生成させる、冷却水をインターコネクタに浸透
させ通路内で加湿する、等の方法が知られている。しか
しながら、の方法では同時にガスのクロスフローと呼
ばれる生ガスの物理的透過の問題が生じる。このような
電池反応に寄与しない、つまり電子を取り出せない反応
が同時に起こるため、起電力が低下してしまう。の方
法では、膜中に触媒を分散させることにより、このクロ
スフローするガスを途中で水にして膜の調湿を行おうと
するものであるが、この反応による熱で膜にピンホール
が生じ、電池寿命の低下を招く。の方法には、外部加
湿と同じ問題があると同時に、ガスシールが困難となる
可能性がある。
ような問題点があった。また、物理的・機械的にスタッ
ク内で水を循環させる方法にも、同様の問題点があっ
た。その他の方法としては、膜を薄くし、水分濃度勾
配を大きくする事により水の逆拡散を促進する、膜中
で水を生成させる、冷却水をインターコネクタに浸透
させ通路内で加湿する、等の方法が知られている。しか
しながら、の方法では同時にガスのクロスフローと呼
ばれる生ガスの物理的透過の問題が生じる。このような
電池反応に寄与しない、つまり電子を取り出せない反応
が同時に起こるため、起電力が低下してしまう。の方
法では、膜中に触媒を分散させることにより、このクロ
スフローするガスを途中で水にして膜の調湿を行おうと
するものであるが、この反応による熱で膜にピンホール
が生じ、電池寿命の低下を招く。の方法には、外部加
湿と同じ問題があると同時に、ガスシールが困難となる
可能性がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題点に鑑み、過剰の水分によって生じるフラッディング
現象を回避して、燃料電池としての発電効率が低下する
ことを防止するとともに、ガスのクロスフローの問題が
生じず、起電力が低下やプロトン交換膜への悪影響を回
避して、効率的に水分除去を行い電池の長寿命化を可能
とした燃料電池を開発すべく、鋭意検討した。その結
果、本発明者らは、セル内に水通路を設けて水の電気分
解が可能な水電解部を設けることで、回生電流に対応で
きる可逆型燃料電池とすることによって、かかる問題点
が解決されることを見い出した。本発明は、かかる見地
より完成されたものである。
題点に鑑み、過剰の水分によって生じるフラッディング
現象を回避して、燃料電池としての発電効率が低下する
ことを防止するとともに、ガスのクロスフローの問題が
生じず、起電力が低下やプロトン交換膜への悪影響を回
避して、効率的に水分除去を行い電池の長寿命化を可能
とした燃料電池を開発すべく、鋭意検討した。その結
果、本発明者らは、セル内に水通路を設けて水の電気分
解が可能な水電解部を設けることで、回生電流に対応で
きる可逆型燃料電池とすることによって、かかる問題点
が解決されることを見い出した。本発明は、かかる見地
より完成されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、セ
ルを複数枚積層して構成される固体高分子型燃料電池に
おいて、セルの同一平面内に水電解部と燃料電池部とが
設けられており、セルの積層方向には、プロトン交換膜
の一方の面に酸素極および他方の面に水素極がそれぞれ
配置され、各極を覆う外側には触媒上で発生した電子を
通す拡散層が備えられ、さらに外側には燃料電池部にガ
スを供給するためのガス通路を有するインターコネクタ
ーが備えられているとともに、酸素極側の該インターコ
ネクターには水電解部へ水を供給するための水通路が設
けられている燃料電池を提供するものである。この燃料
電池は、インターコネクターの酸素極側に水を通す構造
であり、同一面内に、水電解として作用する水電解部
と、燃料電池セルとして作用する燃料電池部の両方を配
置しており、水通路(ディストリビュータ)の周辺部に電
解部が存在する。これにより、既存の燃料電池の電極面
積を損なわずに、水電解部を構成することができ、ディ
ストリビュータと電極面間にシールのために使えなかっ
た部分を有効に利用できる。本発明の燃料電池は、水の
電気分解が可能なため、回生電流に対応でき、可逆型燃
料電池となる。そして、水素極側の水素を膜加湿によっ
て加湿可能であり、隣接する酸素通路の酸素も加湿でき
る。また、反応面に水通路があるため、プロトン交換膜
を直接冷却、加湿できる利点がある。
ルを複数枚積層して構成される固体高分子型燃料電池に
おいて、セルの同一平面内に水電解部と燃料電池部とが
設けられており、セルの積層方向には、プロトン交換膜
の一方の面に酸素極および他方の面に水素極がそれぞれ
配置され、各極を覆う外側には触媒上で発生した電子を
通す拡散層が備えられ、さらに外側には燃料電池部にガ
スを供給するためのガス通路を有するインターコネクタ
ーが備えられているとともに、酸素極側の該インターコ
ネクターには水電解部へ水を供給するための水通路が設
けられている燃料電池を提供するものである。この燃料
電池は、インターコネクターの酸素極側に水を通す構造
であり、同一面内に、水電解として作用する水電解部
と、燃料電池セルとして作用する燃料電池部の両方を配
置しており、水通路(ディストリビュータ)の周辺部に電
解部が存在する。これにより、既存の燃料電池の電極面
積を損なわずに、水電解部を構成することができ、ディ
ストリビュータと電極面間にシールのために使えなかっ
た部分を有効に利用できる。本発明の燃料電池は、水の
電気分解が可能なため、回生電流に対応でき、可逆型燃
料電池となる。そして、水素極側の水素を膜加湿によっ
て加湿可能であり、隣接する酸素通路の酸素も加湿でき
る。また、反応面に水通路があるため、プロトン交換膜
を直接冷却、加湿できる利点がある。
【０００８】本発明では、前記酸素極側のインターコネ
クターには水通路に隣接して、水電解部で生成する酸素
を受け入れるための酸素ガス通路が設けられている態様
や、前記水素極側のインターコネクターには、水電解部
で生成する水素を受け入れるための水素ガス通路が設け
られている態様、などをより好適な例として挙げること
ができる。隣接するガス通路は燃料電池反応に寄与せ
ず、水が進入しても燃料電池部に直接進入しないので影
響を与えにくいからである。
クターには水通路に隣接して、水電解部で生成する酸素
を受け入れるための酸素ガス通路が設けられている態様
や、前記水素極側のインターコネクターには、水電解部
で生成する水素を受け入れるための水素ガス通路が設け
られている態様、などをより好適な例として挙げること
ができる。隣接するガス通路は燃料電池反応に寄与せ
ず、水が進入しても燃料電池部に直接進入しないので影
響を与えにくいからである。
【０００９】本発明の燃料電池では、前記プロトン交換
膜は、セルの同一平面内にて水電解部と燃料電池部とで
機能分離して設置され、水電解部のプロトン交換膜の厚
さが燃料電池部のプロトン交換膜の厚さよりも厚い態様
を好適に挙げることができる。ここで機能分離とは、プ
ロトン交換膜が水電解部と燃料電池部で物理的に分離さ
れている場合の他、物理的には分離されていなくても厚
さや周囲の通路の相違から各部で機能的に異なる作用を
行っている場合も含まれる。また、前記水電解部におい
ては、酸素極を水通路とプロトン交換膜との間には配置
せず、酸素ガス通路とプロトン交換膜との間に配置し、
水素極を水素ガス通路とプロトン交換膜との間に配置す
ることができる。この態様によれば、水の通路上に酸素
ガスが発生しないので、気液二層流にはならないので、
水ポンプヘのエアの噛み込みを防止できる。また、セル
あるいはスタックの後段に気液分離装置を必要としない
のでコンパクトかつ低コストとなる利点がある。
膜は、セルの同一平面内にて水電解部と燃料電池部とで
機能分離して設置され、水電解部のプロトン交換膜の厚
さが燃料電池部のプロトン交換膜の厚さよりも厚い態様
を好適に挙げることができる。ここで機能分離とは、プ
ロトン交換膜が水電解部と燃料電池部で物理的に分離さ
れている場合の他、物理的には分離されていなくても厚
さや周囲の通路の相違から各部で機能的に異なる作用を
行っている場合も含まれる。また、前記水電解部におい
ては、酸素極を水通路とプロトン交換膜との間には配置
せず、酸素ガス通路とプロトン交換膜との間に配置し、
水素極を水素ガス通路とプロトン交換膜との間に配置す
ることができる。この態様によれば、水の通路上に酸素
ガスが発生しないので、気液二層流にはならないので、
水ポンプヘのエアの噛み込みを防止できる。また、セル
あるいはスタックの後段に気液分離装置を必要としない
のでコンパクトかつ低コストとなる利点がある。
【００１０】本発明では、前記水通路と燃料電池部にガ
スを供給するためのガス通路とが、隣接せずに配置され
ている態様が好ましく、それによりフラッディングを極
力避けることが可能である。特に、フラッディングの起
り易い並行流路型では、かかる態様が好ましい。例え
ば、前記酸素ガス通路を有する燃料電池では、酸素ガス
通路が、水通路と燃料電池部にガスを供給するためのガ
ス通路との間に配置されることで隣接しない態様とな
る。
スを供給するためのガス通路とが、隣接せずに配置され
ている態様が好ましく、それによりフラッディングを極
力避けることが可能である。特に、フラッディングの起
り易い並行流路型では、かかる態様が好ましい。例え
ば、前記酸素ガス通路を有する燃料電池では、酸素ガス
通路が、水通路と燃料電池部にガスを供給するためのガ
ス通路との間に配置されることで隣接しない態様とな
る。
【００１１】また、本発明の燃料電池では、前記酸素ガ
ス通路を、燃料電池部にガスを供給するための酸素極側
のガス通路に接続すること、あるいは、前記水素ガス通
路を、燃料電池部にガスを供給するための水素極側のガ
ス通路に接続することができる。燃料電池の制御方法の
違いや、電極面内電流・温度分布の偏在に応じて合流さ
せる場所を任意に設計できるので、燃料電池の膜の湿度
や酸素・水素濃度を補填して性能を向上できる。あるい
は、発生したガスを独立したディストリビュータを通じ
て一旦セル外に出し、力行・回生の切り替えタイムラグ
を吸収することが可能となる。
ス通路を、燃料電池部にガスを供給するための酸素極側
のガス通路に接続すること、あるいは、前記水素ガス通
路を、燃料電池部にガスを供給するための水素極側のガ
ス通路に接続することができる。燃料電池の制御方法の
違いや、電極面内電流・温度分布の偏在に応じて合流さ
せる場所を任意に設計できるので、燃料電池の膜の湿度
や酸素・水素濃度を補填して性能を向上できる。あるい
は、発生したガスを独立したディストリビュータを通じ
て一旦セル外に出し、力行・回生の切り替えタイムラグ
を吸収することが可能となる。
【００１２】また、本発明は、上記したいずれかの固体
高分子型燃料電池を含む燃料電池システムであって、該
燃料電池の後段に、水電解部で生成されたガスの一部又
は全部を送り込む触媒燃焼器が設置されていることを特
徴とする燃料電池システムを提供するものである。燃料
電池システムの維持に使われる熱源の一部を補うことが
できるので、システム全体の効率の向上に資する。
高分子型燃料電池を含む燃料電池システムであって、該
燃料電池の後段に、水電解部で生成されたガスの一部又
は全部を送り込む触媒燃焼器が設置されていることを特
徴とする燃料電池システムを提供するものである。燃料
電池システムの維持に使われる熱源の一部を補うことが
できるので、システム全体の効率の向上に資する。
【００１３】さらに本発明は、プロトン交換膜が、セル
の同一平面内にて水電解部と燃料電池部とで分割されて
おらず機能的に分離されている、上記した燃料電池の製
造方法であって、水電解部のプロトン交換膜の厚さが燃
料電池部のプロトン交換膜の厚さよりも厚い燃料電池の
好適な製造方法をも提供するものである。１つには、平
面状のプロトン交換膜の一部に該交換膜を積層させて、
水電解部となる部分に他の部分よりも厚みを持たせたプ
ロトン交換膜に対して、水素極又は酸素極である触媒層
を塗布した拡散層を中間に介在させて、凹凸を付けたイ
ンターコネクターを押し付けるプレス工程により、セル
内の積層構造を形成させる製造方法である。他の１つに
は、厚みの一様な平面状のプロトン交換膜に、凹凸を付
けてから水素極又は酸素極である触媒層を塗布した拡散
層を押し付けるプレス工程の後、インターコネクターを
介して積層構造を形成させる製造方法である。これらの
製法によれば、プロトン交換膜が連続しているので、水
の横方向への拡散により膜全体の湿潤を助けることがで
きる。また、部品点数が削減でき、組み付け性が向上し
て製造効率に優れる。
の同一平面内にて水電解部と燃料電池部とで分割されて
おらず機能的に分離されている、上記した燃料電池の製
造方法であって、水電解部のプロトン交換膜の厚さが燃
料電池部のプロトン交換膜の厚さよりも厚い燃料電池の
好適な製造方法をも提供するものである。１つには、平
面状のプロトン交換膜の一部に該交換膜を積層させて、
水電解部となる部分に他の部分よりも厚みを持たせたプ
ロトン交換膜に対して、水素極又は酸素極である触媒層
を塗布した拡散層を中間に介在させて、凹凸を付けたイ
ンターコネクターを押し付けるプレス工程により、セル
内の積層構造を形成させる製造方法である。他の１つに
は、厚みの一様な平面状のプロトン交換膜に、凹凸を付
けてから水素極又は酸素極である触媒層を塗布した拡散
層を押し付けるプレス工程の後、インターコネクターを
介して積層構造を形成させる製造方法である。これらの
製法によれば、プロトン交換膜が連続しているので、水
の横方向への拡散により膜全体の湿潤を助けることがで
きる。また、部品点数が削減でき、組み付け性が向上し
て製造効率に優れる。
【００１４】本発明によれば、通常の方法では電解セル
と燃料電池は別体になっていて、燃料電池システムが大
型化してしまうのに対し、スタックを固定するバインド
プレートやターミナル、筐体部分、更にガス通路部分も
共通になるのでコンパクトなシステムを提供することが
可能になる。また、水電解により回生電流を回収できる
ので、従来必要であったバッテリーやウルトラキャパシ
タなどの蓄電装置が不要又は小型化できる。そして、補
機が減少するので燃料電池システムの省スペース化、低
コスト化が図れる。
と燃料電池は別体になっていて、燃料電池システムが大
型化してしまうのに対し、スタックを固定するバインド
プレートやターミナル、筐体部分、更にガス通路部分も
共通になるのでコンパクトなシステムを提供することが
可能になる。また、水電解により回生電流を回収できる
ので、従来必要であったバッテリーやウルトラキャパシ
タなどの蓄電装置が不要又は小型化できる。そして、補
機が減少するので燃料電池システムの省スペース化、低
コスト化が図れる。
【００１５】なお、本発明の燃料電池は、同一平面内に
燃料電池面と電解面を持つので、一方において燃料電池
としての有効電極面積のセル面積に対する占有比を損な
う可能性がある。しかし、回生に生じる電流は力行ピー
ク電流の数分の一であるから、電解面は燃料電池面の数
分の一程度であれば十分であり、実質的に影響は少な
い。また、本発明のインターコネクターについては、燃
料電池内部で水電解を意図しているので、拡散層(給電
体)同様に耐酸化性の低い力一ボン材料の使用は好まし
くなく、例えば金属板を好適に用いることができる。以
下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
燃料電池面と電解面を持つので、一方において燃料電池
としての有効電極面積のセル面積に対する占有比を損な
う可能性がある。しかし、回生に生じる電流は力行ピー
ク電流の数分の一であるから、電解面は燃料電池面の数
分の一程度であれば十分であり、実質的に影響は少な
い。また、本発明のインターコネクターについては、燃
料電池内部で水電解を意図しているので、拡散層(給電
体)同様に耐酸化性の低い力一ボン材料の使用は好まし
くなく、例えば金属板を好適に用いることができる。以
下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明は、水の電気分解を燃料電
池のセルの同一面内で行う燃料電池を提供するものであ
る。本発明における構造上の特徴の１つは、酸素極の通
路と同一面に冷却水通路を配するインターコネクタを使
用することである。これに類似する構造としては、図４
に示すような燃料電池が考えられ、水素極１２面に水素
と水の通路が隣り合った構造を持っている。しかし、こ
こでの水は主に膜の加湿に有効に作用する。よって、こ
の構成で水の電気分解が行うとすれば、酸素極の触媒付
近膜の水分のみが反応するために、水素極にある水通路
からの膜中の水拡散の速度が問題となる。拡散速度が十
分でなければ酸素極の膜表面が著しく乾燥してしまい、
燃料電池としての性能を損なってしまう。そこで、上記
本発明の構成によれば、図３に示すように、燃料電池部
における力行／発電作用、水電解部における回生／水電
解作用、を効率的に行うことができる。
池のセルの同一面内で行う燃料電池を提供するものであ
る。本発明における構造上の特徴の１つは、酸素極の通
路と同一面に冷却水通路を配するインターコネクタを使
用することである。これに類似する構造としては、図４
に示すような燃料電池が考えられ、水素極１２面に水素
と水の通路が隣り合った構造を持っている。しかし、こ
こでの水は主に膜の加湿に有効に作用する。よって、こ
の構成で水の電気分解が行うとすれば、酸素極の触媒付
近膜の水分のみが反応するために、水素極にある水通路
からの膜中の水拡散の速度が問題となる。拡散速度が十
分でなければ酸素極の膜表面が著しく乾燥してしまい、
燃料電池としての性能を損なってしまう。そこで、上記
本発明の構成によれば、図３に示すように、燃料電池部
における力行／発電作用、水電解部における回生／水電
解作用、を効率的に行うことができる。
【００１７】図１に、本発明におけるセル構造の最も基
本的な概略構成を示す。図５には、本発明におけるセル
構造の好適な一例について概略構成を示す。積層させる
インターコネクター１について、酸素極５側に水通路Ａ
を配すればセル内での燃料電池と水電解が可能となる。
水電解時、発生した水素はガス通路３または水素通路１
３、酸素は酸素/空気通路と水通路に流れ込む。酸素に
ついては、圧力の関係から主に酸素/空気を通す酸素ガ
ス通路Ｂに発生する。本発明においては、酸素極５側に
充分な水が存在するために、水の電気分解が可能とな
り、以下のような反応が進行する。
本的な概略構成を示す。図５には、本発明におけるセル
構造の好適な一例について概略構成を示す。積層させる
インターコネクター１について、酸素極５側に水通路Ａ
を配すればセル内での燃料電池と水電解が可能となる。
水電解時、発生した水素はガス通路３または水素通路１
３、酸素は酸素/空気通路と水通路に流れ込む。酸素に
ついては、圧力の関係から主に酸素/空気を通す酸素ガ
ス通路Ｂに発生する。本発明においては、酸素極５側に
充分な水が存在するために、水の電気分解が可能とな
り、以下のような反応が進行する。
【００１８】全体 : H2O → H2 + 1/2O2 水素極 : 2H+ + e- → H2 酸素極 : H2O → 2H+ + e- + 1/2O2 このように酸素極５側の水が分解され、プロトンは膜を
移動して水素極４で水素ガスを発生させる。このように
酸素極５側に、水がないと反応は進行しない。この反応
でプロトン(H+)が膜中を移動することから、電気浸透に
よる水の移動が起こり、水素ガス自体の加湿も可能であ
る。
移動して水素極４で水素ガスを発生させる。このように
酸素極５側に、水がないと反応は進行しない。この反応
でプロトン(H+)が膜中を移動することから、電気浸透に
よる水の移動が起こり、水素ガス自体の加湿も可能であ
る。
【００１９】更に、この反応をより一層進行させるため
に、発電と水の電気分解に要する触媒を調整して使用す
る。通常、燃料電池には拡散層２(水電解の場合には給
電体７と呼ぶ)はカーボンペーパー、触媒はカーボン粒
子に担持された白金あるいは白金合金等が用いられる。
しかし、水の電気分解にはカーボンを使用することは耐
酸化性の問題から困難である。触媒に関しては担体にカ
ーボンを用いなければ白金でも問題はないが、この場合
には高い分解電圧が必要となるため、別の触媒が使われ
ることが多い。この部分には水電解用の低い電圧で反応
が進行する触媒を用いる。代表的なものとして、酸素極
５(水電解の陽極に相当する)には例えばイリジウム系合
金あるいは酸化物が挙げられ、水素極(同陰極)には例え
ば白金黒が挙げられる。また、カーボンペーパーや力一
ボンクロスは分解する可能性があるので、発砲ニッケル
や、チタンあるいはステンレス繊維焼結板などの材料を
用いることが好ましい。したがって、可逆な反応を可能
にするためには、図５に示すような構成にすることが好
適である。
に、発電と水の電気分解に要する触媒を調整して使用す
る。通常、燃料電池には拡散層２(水電解の場合には給
電体７と呼ぶ)はカーボンペーパー、触媒はカーボン粒
子に担持された白金あるいは白金合金等が用いられる。
しかし、水の電気分解にはカーボンを使用することは耐
酸化性の問題から困難である。触媒に関しては担体にカ
ーボンを用いなければ白金でも問題はないが、この場合
には高い分解電圧が必要となるため、別の触媒が使われ
ることが多い。この部分には水電解用の低い電圧で反応
が進行する触媒を用いる。代表的なものとして、酸素極
５(水電解の陽極に相当する)には例えばイリジウム系合
金あるいは酸化物が挙げられ、水素極(同陰極)には例え
ば白金黒が挙げられる。また、カーボンペーパーや力一
ボンクロスは分解する可能性があるので、発砲ニッケル
や、チタンあるいはステンレス繊維焼結板などの材料を
用いることが好ましい。したがって、可逆な反応を可能
にするためには、図５に示すような構成にすることが好
適である。
【００２０】拡散層２の状態を考慮することから、水電
解部の膜６の厚みａ(通常50〜100μm程度)は、燃料電池
部の膜の厚みｂ(通常20〜50μm程度)よりも厚いことが
好ましい。なぜなら、膜が薄い場合、発生ガスが膜内
に拡散してしまい、所定のガスが得られなくなる、給
電体の表面が鋭利で膜を傷つけてしまうので、薄い膜で
あると短絡の可能性がある等の問題が生じ得るからであ
る。単一の膜で構成する場合も可能であるが、全体とし
て膜が厚くなり燃料電池としての性能を損なってしまう
ため、分割することが好ましい。なお、膜を分割しない
場合、膜厚の違いを部分々々に持たせることで解決する
ことができ、例えば図６や図７に示すような工程を経て
製造することによって、同一膜を用いて水電解部と燃料
電池部とを有するセルを提供できる。この際、触媒を使
い分ける場合には、スクリーンプリント法でスリットを
それぞれ変更して膜あるいは拡散層(給電体)の任意の場
所にそれぞれの触媒を塗布することができる。
解部の膜６の厚みａ(通常50〜100μm程度)は、燃料電池
部の膜の厚みｂ(通常20〜50μm程度)よりも厚いことが
好ましい。なぜなら、膜が薄い場合、発生ガスが膜内
に拡散してしまい、所定のガスが得られなくなる、給
電体の表面が鋭利で膜を傷つけてしまうので、薄い膜で
あると短絡の可能性がある等の問題が生じ得るからであ
る。単一の膜で構成する場合も可能であるが、全体とし
て膜が厚くなり燃料電池としての性能を損なってしまう
ため、分割することが好ましい。なお、膜を分割しない
場合、膜厚の違いを部分々々に持たせることで解決する
ことができ、例えば図６や図７に示すような工程を経て
製造することによって、同一膜を用いて水電解部と燃料
電池部とを有するセルを提供できる。この際、触媒を使
い分ける場合には、スクリーンプリント法でスリットを
それぞれ変更して膜あるいは拡散層(給電体)の任意の場
所にそれぞれの触媒を塗布することができる。
【００２１】図８には本発明の燃料電池における回生時
の作用、図９には力行時の作用、をそれぞれ模式的に表
す図を示す。 酸素極側に配置された水通路には、水が供給される。
水は膜を湿潤させ、同時に外部との熱交換によって、セ
ル面内温度分布の均一化効果をもたらす。 水通路には電池反応に関与しない空気／酸素通路があ
り、この通路に沿って膜上に電解用触媒を塗布してあ
り、その反応電位の違いによって選択的にこの通路に面
する触媒上で水の電気分解が起こる。 水通路の反対側の水素極面には水素通路を配置すれ
ば、水素ガスの加湿も可能である。
の作用、図９には力行時の作用、をそれぞれ模式的に表
す図を示す。 酸素極側に配置された水通路には、水が供給される。
水は膜を湿潤させ、同時に外部との熱交換によって、セ
ル面内温度分布の均一化効果をもたらす。 水通路には電池反応に関与しない空気／酸素通路があ
り、この通路に沿って膜上に電解用触媒を塗布してあ
り、その反応電位の違いによって選択的にこの通路に面
する触媒上で水の電気分解が起こる。 水通路の反対側の水素極面には水素通路を配置すれ
ば、水素ガスの加湿も可能である。
【００２２】上記で酸素を得た空気は同時に加湿さ
れ、燃料電池電極面へと送られても良い。加湿される度
合いは空気／酸素通路の長さや温度によって制御され
る。加湿を抑制するには通路を短く、水／セル湿度を下
げることで対応し、十分に加湿するためにはその逆を行
えば良い。合流する地点ｄは任意に定められ、運転条件
によって決定する。例えば、湿度の高い空気が導入され
た場合、入口付近で電流密度が高くなり、一時的に膜の
乾燥が起こる。そのような場合には、スポット的に送り
込む方法が考えられる。また、流量が大きい乾燥した空
気の場合、入口で最も乾燥するので入口部に導入する。
発熱の大きい部分や、セル温度の高い箇所に送ることも
有効である。 空気通路は燃料電池内の通路に接続あるいは合流し
て、発電を行う。 発電(力行)と電解(回生)は同時に起こらないので、そ
のタイムラグを吸収して回生時に発生した酸素・水素を
利用するために迂回路を設けても良い。
れ、燃料電池電極面へと送られても良い。加湿される度
合いは空気／酸素通路の長さや温度によって制御され
る。加湿を抑制するには通路を短く、水／セル湿度を下
げることで対応し、十分に加湿するためにはその逆を行
えば良い。合流する地点ｄは任意に定められ、運転条件
によって決定する。例えば、湿度の高い空気が導入され
た場合、入口付近で電流密度が高くなり、一時的に膜の
乾燥が起こる。そのような場合には、スポット的に送り
込む方法が考えられる。また、流量が大きい乾燥した空
気の場合、入口で最も乾燥するので入口部に導入する。
発熱の大きい部分や、セル温度の高い箇所に送ることも
有効である。 空気通路は燃料電池内の通路に接続あるいは合流し
て、発電を行う。 発電(力行)と電解(回生)は同時に起こらないので、そ
のタイムラグを吸収して回生時に発生した酸素・水素を
利用するために迂回路を設けても良い。
【００２３】更に、回生／力行のタイミングによっては
発生した酸素・水素が利用できない場合もあるが、この
場合には、図１０に示すように燃料電池の後段にある触
媒燃焼装置で利用する態様が効果的である。この装置
は、燃料電池の温度維持のためや、ＭＨを始め水素放出
時に吸熱反応を起こす水素貯蔵装置の熱源として利用さ
れる。
発生した酸素・水素が利用できない場合もあるが、この
場合には、図１０に示すように燃料電池の後段にある触
媒燃焼装置で利用する態様が効果的である。この装置
は、燃料電池の温度維持のためや、ＭＨを始め水素放出
時に吸熱反応を起こす水素貯蔵装置の熱源として利用さ
れる。
【００２４】図１１には、本発明の燃料電池の他の態様
について模式的な概略構成を示す。水通路３５の配置と
して、セルの中心部が最も温度が高くなるため、水によ
る冷却効果を考慮すると、水をセルの中心部に通すこと
が望ましい。その周囲には水電解部分３１、それを取り
巻く外周部には燃料電池部３２を配置する。典型的な燃
料電池のレイアウトとして、ガス通路や水通路が電極面
の外側に配置されている場合でも、水通路の周辺にだけ
水電解部を構成することは可能である。発生したガスは
面内の通路を通って、それぞれのセル間のガス通路(デ
ィストリビュータ部)に送ることもできる。
について模式的な概略構成を示す。水通路３５の配置と
して、セルの中心部が最も温度が高くなるため、水によ
る冷却効果を考慮すると、水をセルの中心部に通すこと
が望ましい。その周囲には水電解部分３１、それを取り
巻く外周部には燃料電池部３２を配置する。典型的な燃
料電池のレイアウトとして、ガス通路や水通路が電極面
の外側に配置されている場合でも、水通路の周辺にだけ
水電解部を構成することは可能である。発生したガスは
面内の通路を通って、それぞれのセル間のガス通路(デ
ィストリビュータ部)に送ることもできる。
【００２５】水ディストリビュータ部からの水が電極面
内に無制限に流れ込まないように、シール部が通常構成
されるか、シール面と水ディストリビュータ通路穴との
間の通常利用できない部分に電解部を設けることができ
るので、これまでの燃料電池の設計に対して大きく電極
面積を損なうことなく、可逆セルを構成できる。本発明
の燃料電池におけるセルの平面上の構成は、ガスや水の
通路が外側に配置される、例えば図１４に示すような形
状でも可能であり、この場合には水通路の周辺に水電解
部を設置する。簡易な燃料電池の構成例として、図１５
のような構成を考えることもできる。並行流路に燃料電
池用空気、電解用空気、水、電解用空気、燃料電池空気
のセットを繰り返して配置する。このレイアウトにより
セル面内を均一に冷却することができる。
内に無制限に流れ込まないように、シール部が通常構成
されるか、シール面と水ディストリビュータ通路穴との
間の通常利用できない部分に電解部を設けることができ
るので、これまでの燃料電池の設計に対して大きく電極
面積を損なうことなく、可逆セルを構成できる。本発明
の燃料電池におけるセルの平面上の構成は、ガスや水の
通路が外側に配置される、例えば図１４に示すような形
状でも可能であり、この場合には水通路の周辺に水電解
部を設置する。簡易な燃料電池の構成例として、図１５
のような構成を考えることもできる。並行流路に燃料電
池用空気、電解用空気、水、電解用空気、燃料電池空気
のセットを繰り返して配置する。このレイアウトにより
セル面内を均一に冷却することができる。
【００２６】本発明の燃料電池では、上記のようなプロ
トン交換膜６を配置した単位セルを基本構成とし、イン
ターコネクター１を介して積層して、スタックを構成す
ることができる。通常、プロトン交換膜６を水素極４お
よび酸素極５を塗布した拡散層２で挟み込んだ構造が一
単位のセルであり、圧着プレスなどによって張り付けて
製造される。このセル／インターコネクターを積層した
ものが燃料電池スタックであり、１つのセルで発生する
起電力が例えば１Ｖである場合、セルを１００枚積層す
れば約１００Ｖのスタックになる。
トン交換膜６を配置した単位セルを基本構成とし、イン
ターコネクター１を介して積層して、スタックを構成す
ることができる。通常、プロトン交換膜６を水素極４お
よび酸素極５を塗布した拡散層２で挟み込んだ構造が一
単位のセルであり、圧着プレスなどによって張り付けて
製造される。このセル／インターコネクターを積層した
ものが燃料電池スタックであり、１つのセルで発生する
起電力が例えば１Ｖである場合、セルを１００枚積層す
れば約１００Ｖのスタックになる。
【００２７】また、インターコネクター１に要求される
基本性能としては、電子が移動できる電子伝導性を有し
ていることである。本発明のインターコネクターについ
ては、燃料電池内部で水電解を意図しているので、拡散
層２(給電体７)同様に耐酸化性の低い力一ボン材料の使
用は好ましくなく、例えば金属板を好適に用いることが
できる。そして水素と酸素とを、燃料電池部の電極に供
給できるようなガス通路３を有していなければならな
い。インターコネクター１の一方の面、水素極４に接す
る面には水素供給用のガス通路３が備えられ、他方の
面、酸素極５に接する面には酸素供給用のガス通路３が
備えられている。これらのガス流路３をガスが流通し
て、水素極４および酸素極５に、燃料ガスおよび酸化ガ
スを供給できるようになっている。インターコネクター
１の厚さは適宜定められるが、通常約１．０〜３．０ｍ
ｍ程度で用いられる。なお、酸化ガスの供給については
通常空気をそのまま導入することができる。燃料ガスの
供給については種々の供給方法を適用でき、特に限定さ
れるものではないが、例えばメタノール等の原料を水素
製造装置において水蒸気改質反応によって水素に変換
し、該水素を水素精製装置等を経て供給する態様が挙げ
られる。
基本性能としては、電子が移動できる電子伝導性を有し
ていることである。本発明のインターコネクターについ
ては、燃料電池内部で水電解を意図しているので、拡散
層２(給電体７)同様に耐酸化性の低い力一ボン材料の使
用は好ましくなく、例えば金属板を好適に用いることが
できる。そして水素と酸素とを、燃料電池部の電極に供
給できるようなガス通路３を有していなければならな
い。インターコネクター１の一方の面、水素極４に接す
る面には水素供給用のガス通路３が備えられ、他方の
面、酸素極５に接する面には酸素供給用のガス通路３が
備えられている。これらのガス流路３をガスが流通し
て、水素極４および酸素極５に、燃料ガスおよび酸化ガ
スを供給できるようになっている。インターコネクター
１の厚さは適宜定められるが、通常約１．０〜３．０ｍ
ｍ程度で用いられる。なお、酸化ガスの供給については
通常空気をそのまま導入することができる。燃料ガスの
供給については種々の供給方法を適用でき、特に限定さ
れるものではないが、例えばメタノール等の原料を水素
製造装置において水蒸気改質反応によって水素に変換
し、該水素を水素精製装置等を経て供給する態様が挙げ
られる。
【００２８】
【発明の効果】本発明の燃料電池によれば、通常では電
解セルと燃料電池は別体になっていて、燃料電池システ
ムが大型化してしまうのに対し、スタックを固定するバ
インドプレートやターミナル、筐体部分、更にガス通路
部分も共通になるのでコンパクトなシステムを提供する
ことが可能になる。また、水電解により回生電流を回収
できるので、従来必要であったバッテリーやウルトラキ
ャパシタなどの蓄電装置が不要又は小型化できる。そし
て、補機が減少するので燃料電池システムの省スペース
化、低コスト化が図れる。
解セルと燃料電池は別体になっていて、燃料電池システ
ムが大型化してしまうのに対し、スタックを固定するバ
インドプレートやターミナル、筐体部分、更にガス通路
部分も共通になるのでコンパクトなシステムを提供する
ことが可能になる。また、水電解により回生電流を回収
できるので、従来必要であったバッテリーやウルトラキ
ャパシタなどの蓄電装置が不要又は小型化できる。そし
て、補機が減少するので燃料電池システムの省スペース
化、低コスト化が図れる。
【図１】本発明の燃料電池の基本構成単位であるセル内
の構成の一例を示す断面図である。
の構成の一例を示す断面図である。
【図２】従来の燃料電池の基本構成単位であるセル内の
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
【図３】燃料電池部と水電解部の作用を模式的に示した
図である。
図である。
【図４】従来の燃料電池における水通路を有する場合の
作用を模式的に示した図である。
作用を模式的に示した図である。
【図５】本発明の燃料電池の基本構成単位であるセル内
の構成の好ましい一例を示す断面図である。
の構成の好ましい一例を示す断面図である。
【図６】本発明の燃料電池を製造する際のプレス工程の
一例を示す図である。
一例を示す図である。
【図７】本発明の燃料電池を製造する際のプレス工程の
他の一例を示す図である。
他の一例を示す図である。
【図８】本発明の燃料電池における回生時の作用を模式
的に表す図である。
的に表す図である。
【図９】本発明の燃料電池における力行時の作用を模式
的に表す図である。
的に表す図である。
【図１０】本発明の燃料電池システムの一例を示す概略
構成図である。
構成図である。
【図１１】本発明の燃料電池の他の一例の構成について
模式的に示す断面図である。
模式的に示す断面図である。
【図１２】燃料電池を構成するセル内の酸素極側でのガ
ス流れの一例について模式的に表した図である。
ス流れの一例について模式的に表した図である。
【図１３】燃料電池を構成するセル内の水素極側でのガ
ス流れの一例について模式的に表した図である。
ス流れの一例について模式的に表した図である。
【図１４】燃料電池を構成するセルの平面上の構成の一
例を模式的に表した図である。
例を模式的に表した図である。
【図１５】並行流路型の燃料電池を構成する場合の一例
を表した図である。
を表した図である。
１ インターコネクター ２、２０ 拡散層（給電体） ３ ガス通路 ４ 触媒層（水素極） ５ 触媒層（酸素極） ６ プロトン交換膜 ７ 給電体 １０ イオン交換膜 １１ 酸素極側 １２ 水素極側 １３ 水素ガス通路 ２１ 触媒層 ２２ 膜 ３０ インシュレータ／パッキン ３１ 水電解部 ３２ 燃料電池部 ３３ 触媒燃焼装置 ３４ 水素貯蔵装置 ３５ 水通路 ３６ 空気供給口 ３７ 排気口 ３８ 水素供給口 ３９ 排気口 ４０ ガス通路 ４１ 回生電流 Ａ 水通路 Ｂ 酸素ガス通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 武史 静岡県浜松市高塚町300番地 スズキ株式 会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 BB02 BB04 CX04 CX05 EE02 EE18 HH03 5H027 AA06 BA11 MM13 MM14
Claims (13)
- 【請求項１】 セルを複数枚積層して構成される固体高
分子型燃料電池において、セルの同一平面内に水電解部
と燃料電池部とが設けられており、セルの積層方向に
は、プロトン交換膜の一方の面に酸素極および他方の面
に水素極がそれぞれ配置され、各極を覆う外側には触媒
上で発生した電子を通す拡散層が備えられ、さらに外側
には燃料電池部にガスを供給するためのガス通路を有す
るインターコネクターが備えられているとともに、酸素
極側の該インターコネクターには水電解部へ水を供給す
るための水通路が設けられていることを特徴とする燃料
電池。 - 【請求項２】 前記酸素極側のインターコネクターに
は、前記水通路に隣接して、水電解部で生成する酸素を
受け入れるための酸素ガス通路が設けられていることを
特徴とする請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項３】 前記水素極側のインターコネクターに
は、水電解部で生成する水素を受け入れるための水素ガ
ス通路が設けられていることを特徴とする請求項２に記
載の燃料電池。 - 【請求項４】 前記プロトン交換膜が、セルの同一平面
内にて水電解部と燃料電池部とで機能分離して設置され
ており、水電解部のプロトン交換膜の厚さが燃料電池部
のプロトン交換膜の厚さよりも厚いことを特徴とする請
求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池。 - 【請求項５】 前記水電解部において、前記酸素極が水
通路とプロトン交換膜との間には配置されず、酸素ガス
通路とプロトン交換膜との間に配置されており、前記水
素極が水素ガス通路とプロトン交換膜との間に配置され
ていることを特徴とする請求項３又は４に記載の燃料電
池。 - 【請求項６】 前記水通路と燃料電池部にガスを供給す
るためのガス通路とが、隣接せずに配置されていること
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電
池。 - 【請求項７】 前記酸素ガス通路が、前記水通路と燃料
電池部にガスを供給するためのガス通路との間に配置さ
れていることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記
載の燃料電池。 - 【請求項８】 前記酸素ガス通路が、燃料電池部にガス
を供給するための酸素極側のガス通路に接続しているこ
とを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の燃料電
池。 - 【請求項９】 前記水素ガス通路が、燃料電池部にガス
を供給するための水素極側のガス通路に接続しているこ
とを特徴とする請求項３〜８のいずれかに記載の燃料電
池。 - 【請求項１０】 前記インターコネクターが、金属板に
よって構成されていることを特徴とする請求項１〜９の
いずれかに記載の燃料電池。 - 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかに記載の固
体高分子型燃料電池を含む燃料電池システムであって、
該燃料電池の後段に、水電解部で生成されたガスの一部
又は全部を送り込む触媒燃焼器が設置されていることを
特徴とする燃料電池システム。 - 【請求項１２】 前記プロトン交換膜が、セルの同一平
面内にて水電解部と燃料電池部とで分割されておらず機
能的に分離されている、請求項１に記載の燃料電池の製
造方法であって、 平面状のプロトン交換膜の一部に該交換膜を積層させ
て、水電解部となる部分に他の部分よりも厚みを持たせ
たプロトン交換膜に対して、水素極又は酸素極である触
媒層を塗布した拡散層を中間に介在させて、凹凸を付け
たインターコネクターを押し付けるプレス工程により、
セル内の積層構造を形成させることを特徴とする燃料電
池の製造方法。 - 【請求項１３】 前記プロトン交換膜が、セルの同一平
面内にて水電解部と燃料電池部とで分割されておらず機
能的に分離されている、請求項１に記載の燃料電池の製
造方法であって、 厚みの一様な平面状のプロトン交換膜に、凹凸を付けて
から水素極又は酸素極である触媒層を塗布した拡散層を
押し付けるプレス工程の後、インターコネクターを介し
て積層構造を形成させることを特徴とする燃料電池の製
造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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