JP2003515894A - 循環電解質を有する直接メタノール電池 - Google Patents

循環電解質を有する直接メタノール電池

Info

Publication number
JP2003515894A
JP2003515894A JP2001540873A JP2001540873A JP2003515894A JP 2003515894 A JP2003515894 A JP 2003515894A JP 2001540873 A JP2001540873 A JP 2001540873A JP 2001540873 A JP2001540873 A JP 2001540873A JP 2003515894 A JP2003515894 A JP 2003515894A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
fuel cell
anode
methanol
electrolyte
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001540873A
Other languages
English (en)
Inventor
コルデシュ，カール
ハッカー，ビクトール
Original Assignee
エナジー ベンチャーズ インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エナジー ベンチャーズ インコーポレイテッド filed Critical エナジー ベンチャーズ インコーポレイテッド
Publication of JP2003515894A publication Critical patent/JP2003515894A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04276—Arrangements for managing the electrolyte stream, e.g. heat exchange
    • H01M8/04283—Supply means of electrolyte to or in matrix-fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/08—Fuel cells with aqueous electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1009—Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0693—Treatment of the electrolyte residue, e.g. reconcentrating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1023—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having only carbon, e.g. polyarylenes, polystyrenes or polybutadiene-styrenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1039—Polymeric electrolyte materials halogenated, e.g. sulfonated polyvinylidene fluorides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

Abstract

(57)【要約】 燃料電池は燃料混交を防止する循環電解質を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は燃料電池システムに関し、より詳細には反応物質混交の少ない燃料電
池に関する。
【０００２】 （背景技術） 安価で効率的で汚染のないエネルギー源に対する需要の高まりにより種々の代
替エネルギーが研究されてきた。そのような代替エネルギーの一つは電気化学的
燃料電池である。そのような燃料電池は一般的には広く入手可能な燃料とオキシ
ダントを比較的安全な副産物を生じて電気に変換する。典型的な燃料電池は燃料
とオキシダントの他に二つの概ね平面的な電極（陽極と陰極）と電解質を含む。
一般的には電解質は陰極と陽極の間に供給される。電極は通常は燃料とオキシダ
ントが拡散通過できる多孔質基板で形成され、対向する表面は普通それぞれの酸
化還元（レドックス）反応のための触媒で覆われている。
【０００３】 レドックス反応は陽極において陽子と電子の生成物を生じる。電極はレドック
ス反応により生じた電子に通路を提供すべく外部負荷を介して接続される。陽極
から陰極への陽子の流れに適応するために電池は通常はイオン、さらに詳細には
陽子交換膜を電極間に備える。
【０００４】 使用時、燃料は多孔質陽極基板を通過して、酸化触媒層に接触し、そこで酸化
される。陰極ではオキシダントが多孔質陰極基板を通過し、還元触媒層で還元さ
れる。これらの電池用の燃料とオキシダントは流体状態で供給され、気体または
液体で構成される。燃料電池に使用可能な燃料の例は水素とメタノール等の低級
アルコールである。オキシダントは普通は純粋酸素としてでも空気としてでも供
給できる酸素である。
【０００５】 水素燃料電池の場合、燃料水素は気体状態で供給され、以下の反応が起こる。
【０００６】 陽極 H2 → 2H+ ＋ 2e- 陰極 1/2O2+2H+ ＋ 2e- → H2O
【０００７】 前に述べたように陽極での上記の酸化反応は結果として陽子と電子を生じる。
電子は電気接続により陽極から陰極に伝導される。陽子は陽子交換膜を通って陽
極から陰極に移動して酸素と反応して水を形成する。
【０００８】 燃料電池は「間接」か「直接」かにより分類できる。間接燃料電池の場合、普
通は低級アルコールである燃料は電池に導入される前に先ず処理、または改質さ
れる。直接燃料電池では燃料は前処理されないので、システムが簡略化される。
【０００９】 直接メタノール燃料電池の場合、以下の反応が生じる。
【００１０】 陽極 CH3OH ＋ H2O → 6H+ ＋ CO2 ＋ 6e- 陰極 1 1/2O2 ＋ 6H+ ＋ 6e- → 3H2O
【００１１】 直接メタノール燃料電池に関して、陽子と電子の流れは上記で論じた水素燃料
電池に関する流れと同じである。メタノール燃料は液体状態か蒸気状態で供給さ
れる。そのような直接燃料電池において他のタイプの燃料を使用してもよいとい
うことは知られている。そのような燃料には例えば、エタノールのような他の低
級アルコールやジメトキシメタン、トリメトキシメタン、蟻酸がある。さらにオ
キシダントは例えば高酸素濃度溶液あるいは過酸化水素溶液を有する有機流体の
形式で供給してもよい。このような直接メタノール燃料電池は米国特許第５６７
２４３９号、第５８７４１８２号および第５９５８６１６号において教示されて
いる。
【００１２】 燃料電池に使用される電解質は液体でも固体でもよい。固体電解質の場合、陽
子交換膜はポリマー電解質膜（ＰＥＭ）としても役立ち、それにより二つの機能
を提供する。米国特許第５９５８６１６号において教示されるように、そのよう
なＰＥＭは商品名ＮＡＦＩＯＮ（商標登録名）（Ｅ．Ｉ． ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄ
ｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏ．）で売られているポリ過フッ化スルフォン
酸膜のような過フッ化イオン交換膜の水和されたシートから成っていてもよい。
【００１３】 上記のどの燃料電池においても、燃料が直接陰極に接してそこで酸化しないよ
うに、陽極と陰極の間の分離を維持することが重要である。このため陽子交換膜
は燃料とオキシダントの分離器としても機能しなければならない。しかしながら
既知の膜は陽子交換膜および／または固体電解質としては十分機能するけれども
燃料分離器としては余り効率がよくなく、燃料電池における共通の問題は酸化に
先立ち燃料が膜を通って拡散して陰極に接するときに生じる燃料混交の発生であ
る。システムからの燃料とオキシダントとの渦流損を別にして、そのような混交
は、酸化反応によって生じた電子が電極間の電流路を辿らないので、電池内に短
絡回路を生じることとなる。さらに燃料混交の他の不利な点には、陰極表面の構
造的変化（即ち、例えば、燒結）や燃料酸化生成物による還元触媒の汚染がある
。
【００１４】 この問題を解決する一つの方法は膜の多孔性を小さくして如何なる燃料も混交
しないようにすることである。しかしながらこの解決策では陽子の流れも妨げら
れ、それにより電池の導電性の低下、従って性能低下を招く。当該技術で公知の
ように、燃料電池の性能は一定電流密度における電池からの出力電圧として（あ
るいはその逆として）定義される。従って一定電流密度における電圧が高ければ
高いほど、あるいは一定電圧における電流密度が大きければ大きいほど性能はよ
くなる。
【００１５】 上記の米国特許は燃料電池における燃料混交問題に対する種々の解決策を提供
する。いずれの場合も提供された解決策はＰＥＭの改良である。例えば米国特許
第５６７２４３９と第５８７４１８２号は本質的にはラミネートされた構造を有
する新しいＰＥＭを教示し、そこではＰＥＭは拡散通過し得る如何なる燃料をも
酸化する一つ以上の酸化触媒層を備えている。米国特許第５９５８６１６号は通
り抜け得る如何なる燃料をも隔離する複数の穴を有するＰＥＭを提供する。しか
しながらそのような膜はより高価であり、それにより電池コストが上がる。
【００１６】 ＰＥＭを含む電池に関連する別の問題は、陽子交換器および電解質として機能
するために膜を水和された状態に維持しなければならないということである。従
ってこのことは膜が乾燥しきらないようにする別の水和システムを必要とする。
【００１７】 というわけで上記の燃料混交問題も、既知システムにおける他の欠陥も克服す
る改良された燃料電池システムに対する必要性が存在する。
【００１８】 （発明の開示） （発明を実施するための最良の形態） 一般的には本発明は如何なる燃料混交をも低減または除去するように如何なる
未反応燃料をもシステムから一掃する燃料電池を供給する。ここで用いられる「
燃料混交」という用語は陽極から陰極への未反応燃料の望ましくない流れを意味
するつもりである。
【００１９】 好ましい実施例において本発明は電池の電極（陽極と陰極）間に流れ、かつ陽
極を通って拡散する如何なる未酸化燃料をも除去する役目をする循環電解質を有
する燃料電池を提供する。このようにして未反応燃料は陰極に到達する前に燃料
電池から除去され、それにより燃料混交を避ける。
【００２０】 一つの実施例においては本発明の燃料電池は一切の未反応燃料を電池に回収す
る。
【００２１】 本発明の一つの態様による直接メタノール燃料電池を図１に示す。図示の
ように燃料電池１０は本質的にはその外側表面として二つの端部プレート１２と
１４を有する平面状「サンドイッチ」からなる。端部プレートは周知のように形
成されてもよく、また当業者には知られているようにポリスルフォンのような材
料あるいは他の材料から成っていてもよい。第１の端部プレート１２は燃料入口
１６と、未反応燃料および反応生成物を開放する出口１８とを備える。同様に第
２の端部プレート１４はオキシダント入口２０と、未反応オキシダントおよび反
応生成物用の出口２２を備える。プレート１２と１４との間隙は本質的には燃料
電池の反応室２４から成る。
【００２２】 反応室２４はそれぞれ対向する表面３０と３２とを有する陽極２６と陰極２８
を備える一般的には多孔質の一対の電極を含む。電極は一般的にはプレート１２
と１４に平行なシートを備える。電極は従来から知られているどのような方法で
作られてもよく、また反応物質が通過できるように多孔質材料で形成される。例
えば本発明用の電極は、カーボンクロスあるいはカーボンファイバー紙の基板の
上にＮＡＦＩＯＮ（商標登録各）および／またはＥ−ＴＥＫをスプレーして形成
されてもよい。他の電極は当業者には明白である。例えば種々の多孔質炭素材料
を用いて燐酸燃料電池用の電極が形成されているが、そのような電極は例えば直
接メタノール電池においても使用できる。典型的には多孔質炭素電極は接合され
たポリテトラフッ化エチレン（ＰＴＥＦ）であり基本構造として炭素シートある
いは炭素フリースを有する。耐腐食性ステンレス鋼発泡体もまた基本構造として
使用できる。
【００２３】 図１には示さないが、電極は電池内に発生した電子の流れを伝導するために当
該技術で公知のように電気的に接続される。
【００２４】 電極の対向する表面３０と３２のそれぞれは電池の酸化還元反応に触媒作用を
及ぼす薄い触媒層（図示せず）を備える。本発明に使用される触媒は白金（Ｐｔ
）、あるいはＰｔとルテニウム（Ｒｕ）の組合せのような広く知られた触媒のど
れでもよい。当業者にはカーボンブラックや他の貴金属等のような電池用の種々
の他の触媒が知られている。
【００２５】 図１に示す実施例においては陽極２６の表面３０は陽子交換膜４０を備えてい
る。膜４０は好ましくは上記のようにポリマー電解質膜（ＰＥＭ）から成る。好
ましい実施例においてはポリマー電解質は効率のよい水素イオン導体として作用
するように、また反応過程で生じる如何なるＣＯ2をも中和するように酸である
。他の実施例においては膜はゴアテックス（商標登録名）等のような他の広く知
られたどのような材料であってもよい。
【００２６】 媒質３４が電極２６と２８の間に設けられ、それを通って電解質が流れる。一
つの実施例においては図１に示すように、媒質３４は電極間に配置された多孔質
スペーサ材料から成る。媒質は電解質とその中で移送される反応成分のための電
解質入口３６と出口３８を含む。好ましい実施例において使用される電解質は酸
溶液であり、より好ましくは硫酸溶液から成る。
【００２７】 動作時、燃料は陽極入口１６を経由して電池１０に供給され、酸化反応の後、
生成物と未反応燃料が出口１８を通ってシステムから排出される。同様に、反応
用のオキシダントが陰極入口２０を通って導入され、還元反応による生成物が陰
極出口２２を通って排出される。燃料は多孔質陽極２６を通って拡散し、陽極表
面３０に含まれる触媒層で酸化される。表面３０に設けられた陽子交換膜４２は
陽子が陰極に向かって伝導されるのを助ける。電気接続（図示せず）により電子
は陽極から外部負荷を通って陰極に伝導される。しかしながら酸化反応により生
じた陽子とともに、未反応燃料があればその一部と反応生成物の一部が陽極２６
と膜４２を通りぬけ、流体電解質流（図示せず）を含む媒質３４に入る。電解質
は入口３６を経由して媒質に入り、出口３８から出る。媒質３４を通り抜けると
きに電解質は如何なる未反応燃料も、またＣＯ２のような如何なる反応生成物も
移送する。このように媒質３４に含まれる電解質流は潜在的に害になる生成物と
反応物質を燃料電池システムから除去し、それにより電池性能を維持する。しか
しながら流体電解質は酸であるので陽極と陰極間の陽子の流れを妨げない。
【００２８】 図２は本発明の別の実施例を示し、組み立てられた状態の図１の電池を示すが
、同様の数字が同様の要素を同定するために使用される。図２の電池１０ａにお
いて、流体電解質は媒質を通って流されないで電解質流のみから成る。しかしな
がらそのような電池機能は図１の電池と同様である。図２はまた電極２６と２８
間の電気接続をより明確に示す。特に陽極２６は第１の導体４６により外部負荷
４４に接続される。同様に負荷４４は第２の導体４８により陰極２８に接続され
る。図２はまた図１のような電解質膜の代わりに、広く知られたマトリックス５
０の使用を示す。
【００２９】 図３は本発明の燃料電池のさらに別の実施例を示し、図１と共通の要素が同様
の数字で同定される。図３の電池１０ｂにおいて陽極２６は図１のようなＰＥＭ
４２を備える。しかしながらこの場合、陰極２８はテフロン（商標登録名）材料
からなるコーティング５２を備えている。図示のように図３の電池１０ｂは燃料
に対するオキシダントの逆電流の流れを含む。酸電解質は燃料の流れと同じ方向
を辿る。図３に示す実施例はまた図１の多孔質スペーサ３４の代わりに流体電解
質媒質としてスクリーンメッシュ５３の使用を示す。
【００３０】 図４は本発明の燃料電池のまた別の実施例を示す。この場合、電池１０ｃは図
３の電池と類似の構造をもっている。図１のように陽極表面３０はＰＥＭを備え
ている。しかしながらこの場合、陽極２６に面する陰極表面５４もまたＰＥＭ５
６を備えている。図４にも示すように流体電解質が通り抜ける媒質は多孔質炭素
材料５８から成る。
【００３１】 図５は本発明の別の実施例を示し、電池１０ｄはほぼ図４の構造と同じ構造を
もっている。しかしながらこの場合、電池の陽極側のプレート１２はオキシダン
ト反応生成物用の出口を備えていない。その代わり、そのような生成物と未反応
燃料は流体電解質流に転送され共通の出口６０から出る。さらに図５の電池の陽
極６２は多孔質炭素基板製で、ファイバーグラファイトとＰｔ／Ｒｕ触媒を含む
二相電極から成る。図４と同様に陰極はＰＥＭ５６を備えている。
【００３２】 図６は更に別の実施例であり、一般的には電池１０ｅは図５の電池にいくつか
の変形を行なったものから成る。先ず電池１０ｅは二つの連続する段階で燃料混
交を低減する役目をする二重溝導管６４から成る流体電解質媒質を備える。さら
に陽極６６は所望の触媒を有する金メッキされたスクリーンから成る別の二相の
構造を備える。
【００３３】 図７は本発明の工程の模式図を示す。図から分るように新鮮な燃料（図示の実
施例ではメタノール）は入口１０２からシステム１００に供給される。空気等の
新鮮なオキシダントは入口１０４からシステムに供給される。燃料は入口１０８
を通って混合タンク１０６（後で論ずる）に送られる。混合タンクの出口１１０
は電池１１４の入口１１２に接続される。電池１１４は酸化反応による反応生成
物を排出する出口１１６を含む。そのような生成物は分離器１１８に供給される
。分離器１１８は如何なる未反燃料をも分離しかつそれを新しく供給された燃料
と混合する混合タンク１０６に転送する。分離器１１８に設けられた出口１２０
は如何なる反応生成物（即ち空気、水、ＣＯ2）もシステムから排出する。
【００３４】 上記のどの設計による電池においても燃料は酸化されて電子および陽子の流れ
を生じる。陽子流は還元反応が起こる陰極に転送される。酸化反応で生じた電子
は陽極から導体１１３と１１５を経由して外部負荷１１１を通って陰極に伝導さ
れる。上で議論したように本発明は如何なる燃料混交をも防止する循環電解質を
電池に備える。図７に示すように電解質は貯蔵タンク１２２から供給され入口１
２４を経由して電池に供給される。流れる電解質は未反応燃料と、他の反応生成
物を収集し、出口１２６を通って電池から出る。次に電界質流は分離器１２８に
供給され、これは反応生成物から電解質を分離し、再生された電解質を貯蔵タン
ク１２２に戻す。分離器はまた未反応燃料を再生し、それを新鮮な燃料流入流に
戻す。
【００３５】 上記の利点とは別に、本発明のさらなる利点には、電池熱の消散の改善、ＰＥ
Ｍの水和、望ましくない反応生成物（例えばＣＯ2）の除去を含む。本発明では
さらに、如何なる損失触媒も回収される。
【００３６】 実験例 以下の実験例が本発明の例証に使用されるが、如何なる面においてもそれに限
定されないことは言うまでもない。
【００３７】 1.ＰＥＭの製造 我々の研究にはＮＡＦＩＯＮとＥ−ＴＥＫの電極（４ｍｇ／ｃｍ2のＰｔ／Ｒ
ｕの片面のＥＬＡＴ電極）を使用した。文献から独自の電極を如何に作るか、ま
たそれらを如何に適切に準備するかの非常によいアイデアを得ることが出来る。
母材は多くの場合、両面にＶｕｌｃａｎ ＸＣ７２（３０％ＰＴＦＥ、２０〜３
０μｍ）を有するカーボンクロス（３５ｍｍ）〔１０〕である。触媒（３０〜４
０％ＰＴＦＥ）として、ＸＣ７２で希釈したＶｕｌｃａｎＸＣ７２上の２０％Ｐ
ｔが使用される。端部表面にＮＡＦＩＯＮ溶液がスプレーされ（Ｍ＝１１００ｋ
ｇ／ｋｍｏｌ、約５０Ａ、乾燥重量0〜２．７ｍｇ／ｃｍ2）、これを１０分間拡
散し、８０℃で約２時間乾燥する。一つの重要な点はＮＡＦＩＯＮの準備に関係
する。ＮＡＦＩＯＮが使用可能になる前に種々のステップの準備が行なわれた。
即ち ＊３％Ｈ2Ｏ2 ＊脱イオン水 ＊０．５Ｍ Ｈ２ＳＯ４ ＊脱イオン水 の中でそれぞれ１時間以上煮沸して行なわれた〔１０〕。その後ＮＡＦＩＯＮ膜
は予備乾燥しなければならない（６０℃の加熱真空テーブル上で45分間）。次に
触媒層は１２５℃、１０５気圧で１２０秒間膜上に熱圧着されなければならない
〔９〕（１４０℃で３分間〔１〕）。このアセンブリーは触媒作用を受けない二
つのカーボンクロスガス拡散裏材（Ｅ−ＴＥＫ）の間にサンドイッチされなけれ
ばならない。圧着のパラメータは ＊温度 約１４０℃ ＊圧力 約１０００ｋｇ／ｃｍ2 ＊３分間 である。
【００３８】 ２．電極 使用された電極はＥ−ＴＥＫにより取り寄せられた。Ｔｏｒａｙカーボンペー
パＴＧＰＨ−１２０上の電極ＥＦＣＧは４ｍｇ／ｃｍ2のＰｔ／Ｒｕの荷重を有
する。取り寄せられた面積は２３ｘ２３ｃｍである。
【００３９】 ３．試験結果 最初に構築されたシステムは陽極と陰極間に０．５ＭのＨ２ＳＯ４電解質を用
いて水素と酸素で運転された。我々はシステムを加熱しなかったので温度は約２
０℃であった。図９は記録された電圧／電流密度曲線を示す。我々の試験装置の
限界のため我々は２．５Ａまでしか上げられらなかったが、これは５５０ｍＡ／
ｃｍ2に相当する。このシステムはうまく動作し、＠０．３５Ｖで５５０ｍＡ／
ｃｍ2を供給する。
【００４０】 次のステップは純酸素の代わりに空気を用いる以外は同様のシステムセットア
ップでＵ−Ｉ曲線を記録することであった。図１０はそのグラフを示し、我々は
＠０．１Ｖでわずか３００ｍＡ／ｃｍ2に達しただけである。純酸素の代わりに
空気で運転したシステムは加圧されなければならないというのがその推論である
。
【００４１】 メタノールでの最初の試験に対する最良条件を得るために純酸素が再度使用さ
れた。システムセットアップは同じであるが燃料としてのメタノールのための、
また電解質を循環する新しい供給システムが導入された。
【００４２】 最初の実験は陽極での漏出問題があったために何ら期待出来る結果には結びつ
かなかった。最初に使用された材料(一種のネオプレーン)は多孔質であった。そ
こで水・アルコール溶液と高温に耐性のある特殊密封ゲル（自動車部門から得た
）が使用された。そのよい点はそれが可塑性を維持し、従って無理なく電池が再
度開けられることである。接触問題を避けるために陽極と陰極にある密封Ｏリン
グが取り外され、この特殊密封ゲルが使用された。この構成により電極と炭素コ
ンタクトプレート間の十分な接触も確実になる。
【００４３】 私は０．７と０．８の間にあるＯＣＶを測定した。電池電圧が負荷で低下した
のでＵ−Ｉ曲線の記録は出来なかった。
【００４４】 次のステップはこのシステムのまま温度を５０、６０、９０℃にあげることで
あった。結果は改善され、最初の試験を常に少しファンを用いて行なった。問題
は負荷がかかると電圧が急激に低下するので（抵抗なしで測定しても）、曲線の
記録がやはり不可能であったことである。メタノールの沸点が６４℃であるので
６０℃で維持された。
【００４５】 電解質のモル濃度の変更が次のステップであった。０．５、１、５、１０Ｍの
Ｈ２ＳＯ４の混合が十分試された。改良は非常にわずかであり、従ってこの影響
は無視できるというのが結論である。
【００４６】 純メタノールに1、２、５および１０MのＭｅＯＨも混合したが改良が得られな
かった。
【００４７】 我々は電解質を循環しているので高いメタノール濃度で運転できる。 次のステップは蒸気供給システムを構築することである。問題は、これらの電
極はガス拡散電極であるので電池に負荷をかけたときにメタノールが微細孔に来
ないことであろうと我々は考えていた。試験具内の温度は９０℃＞であった。Ｏ
ＣＶがおよそ０．３５Ｖにしか達せず、電池がファンをどうにか動かすことすら
出来なかったので我々は結果を得られなかった。
【００４８】 これらの実験は全て圧力をかけずになされたものであり、従って次のステップ
は圧力を変化させることのできるシステムを構築することである。
【００４９】 本発明について特定の実施例に言及して説明したが、添付された請求の範囲に
まとめられているような発明の精神と範囲を逸脱することなく種々の変形を成す
ことは当業者にはあたりまえのことある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 発明の一つの実施例による直接メタノール燃料電池の展開側面断面図である。
【図２】 発明の他の実施例による直接メタノール燃料電池の側面断面図である。
【図３】 発明の他の実施例による直接メタノール燃料電池の側面断面図である。
【図４】 発明の他の実施例による直接メタノール燃料電池の側面断面図である。
【図５】 発明の他の実施例による直接メタノール燃料電池の側面断面図である
【図６】 発明の他の実施例による直接メタノール燃料電池の側面断面図である。
【図７】 発明の一つの実施例による直接メタノール燃料電池システムの模式図である。
【図８】 運転中の燃料電池の開放電流電圧（ＯＣＶ）を示す図である。
【図９】 触媒が０．５ＭのＨ２ＳＯ４で無加圧、２０℃での水素と酸素に対する電圧／
電流密度曲線を示す図である。
【図１０】 無加圧、２０℃での水素と空気に対する電圧／電流密度曲線を示す図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年３月１日（２００２．３．１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】 循環電解質を有する直接メタノール電池
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は燃料電池システムに関し、より詳細には反応物質混交の少ない燃料電
池に関する。
【０００２】 （背景技術） 安価で効率的で汚染のないエネルギー源に対する需要の高まりにより種々の代
替エネルギーが研究されてきた。そのような代替エネルギーの一つは電気化学的
燃料電池である。そのような燃料電池は一般的には広く入手可能な燃料とオキシ
ダントを比較的安全な副産物を生じて電気に変換する。典型的な燃料電池は燃料
とオキシダントの他に二つの概ね平面的な電極（陽極と陰極）と電解質を含む。
一般的には電解質は陰極と陽極の間に供給される。電極は通常は燃料とオキシダ
ントが拡散通過できる多孔質基板で形成され、対向する表面は普通それぞれの酸
化還元（レドックス）反応のための触媒で覆われている。
【０００３】 レドックス反応は陽極において陽子と電子の生成物を生じる。電極はレドック
ス反応により生じた電子に通路を提供すべく外部負荷を介して接続される。陽極
から陰極への陽子の流れに適応するために電池は通常はイオン、さらに詳細には
陽子交換膜を電極間に備える。
【０００４】 使用時、燃料は多孔質陽極基板を通過して、酸化触媒層に接触し、そこで酸化
される。陰極ではオキシダントが多孔質陰極基板を通過し、還元触媒層で還元さ
れる。これらの電池用の燃料とオキシダントは流体状態で供給され、気体または
液体で構成される。燃料電池に使用可能な燃料の例は水素とメタノール等の低級
アルコールである。オキシダントは普通は純粋酸素としてでも空気としてでも供
給できる酸素である。
【０００５】 水素燃料電池の場合、燃料水素は気体状態で供給され、以下の反応が起こる。
【０００６】 陽極 H2 → 2H+ ＋ 2e- 陰極 1/2O2+2H+ ＋ 2e- → H2O
【０００７】 前に述べたように陽極での上記の酸化反応は結果として陽子と電子を生じる。
電子は電気接続により陽極から陰極に伝導される。陽子は陽子交換膜を通って陽
極から陰極に移動して酸素と反応して水を形成する。
【０００８】 燃料電池は「間接」か「直接」かにより分類できる。間接燃料電池の場合、普
通は低級アルコールである燃料は電池に導入される前に先ず処理、または改質さ
れる。直接燃料電池では燃料は前処理されないので、システムが簡略化される。
【０００９】 直接メタノール燃料電池の場合、以下の反応が生じる。
【００１０】 陽極 CH3OH ＋ H2O → 6H+ ＋ CO2 ＋ 6e- 陰極 1 1/2O2 ＋ 6H+ ＋ 6e- → 3H2O
【００１１】 直接メタノール燃料電池に関して、陽子と電子の流れは上記で論じた水素燃料
電池に関する流れと同じである。メタノール燃料は液体状態か蒸気状態で供給さ
れる。そのような直接燃料電池において他のタイプの燃料を使用してもよいとい
うことは知られている。そのような燃料には例えば、エタノールのような他の低
級アルコールやジメトキシメタン、トリメトキシメタン、蟻酸がある。さらにオ
キシダントは例えば高酸素濃度溶液あるいは過酸化水素溶液を有する有機流体の
形式で供給してもよい。このような直接メタノール燃料電池は米国特許第５６７
２４３９号、第５８７４１８２号および第５９５８６１６号において教示されて
いる。
【００１２】 燃料電池に使用される電解質は液体でも固体でもよい。固体電解質の場合、陽
子交換膜はポリマー電解質膜（ＰＥＭ）としても役立ち、それにより二つの機能
を提供する。米国特許第５９５８６１６号において教示されるように、そのよう
なＰＥＭは商品名ＮＡＦＩＯＮ（商標登録名）（Ｅ．Ｉ． ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄ
ｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏ．）で売られているポリ過フッ化スルフォン
酸膜のような過フッ化イオン交換膜の水和されたシートから成っていてもよい。
【００１３】 上記のどの燃料電池においても、燃料が直接陰極に接してそこで酸化しないよ
うに、陽極と陰極の間の分離を維持することが重要である。このため陽子交換膜
は燃料とオキシダントの分離器としても機能しなければならない。しかしながら
既知の膜は陽子交換膜および／または固体電解質としては十分機能するけれども
燃料分離器としては余り効率がよくなく、燃料電池における共通の問題は酸化に
先立ち燃料が膜を通って拡散して陰極に接するときに生じる燃料混交の発生であ
る。システムからの燃料とオキシダントとの渦流損を別にして、そのような混交
は、酸化反応によって生じた電子が電極間の電流路を辿らないので、電池内に短
絡回路を生じることとなる。さらに燃料混交の他の不利な点には、陰極表面の構
造的変化（即ち、例えば、燒結）や燃料酸化生成物による還元触媒の汚染がある
。
【００１４】 この問題を解決する一つの方法は膜の多孔性を小さくして如何なる燃料も混交
しないようにすることである。しかしながらこの解決策では陽子の流れも妨げら
れ、それにより電池の導電性の低下、従って性能低下を招く。当該技術で公知の
ように、燃料電池の性能は一定電流密度における電池からの出力電圧として（あ
るいはその逆として）定義される。従って一定電流密度における電圧が高ければ
高いほど、あるいは一定電圧における電流密度が大きければ大きいほど性能はよ
くなる。
【００１５】 上記の米国特許は燃料電池における燃料混交問題に対する種々の解決策を提供
する。いずれの場合も提供された解決策はＰＥＭの改良である。例えば米国特許
第５６７２４３９と第５８７４１８２号は本質的にはラミネートされた構造を有
する新しいＰＥＭを教示し、そこではＰＥＭは拡散通過し得る如何なる燃料をも
酸化する一つ以上の酸化触媒層を備えている。米国特許第５９５８６１６号は通
り抜け得る如何なる燃料をも隔離する複数の穴を有するＰＥＭを提供する。しか
しながらそのような膜はより高価であり、それにより電池コストが上がる。
【００１６】 ＰＥＭを含む電池に関連する別の問題は、陽子交換器および電解質として機能
するために膜を水和された状態に維持しなければならないということである。従
ってこのことは膜が乾燥しきらないようにする別の水和システムを必要とする。
【００１７】 というわけで上記の燃料混交問題も、既知システムにおける他の欠陥も克服す
る改良された燃料電池システムに対する必要性が存在する。
【００１８】 （発明の開示） （発明を実施するための最良の形態） 一般的には本発明は如何なる燃料混交をも低減または除去するように如何なる
未反応燃料をもシステムから一掃する燃料電池を供給する。ここで用いられる「
燃料混交」という用語は陽極から陰極への未反応燃料の望ましくない流れを意味
するつもりである。
【００１９】 好ましい実施例において本発明は電池の電極（陽極と陰極）間に流れ、かつ陽
極を通って拡散する如何なる未酸化燃料をも除去する役目をする循環電解質を有
する燃料電池を提供する。このようにして未反応燃料は陰極に到達する前に燃料
電池から除去され、それにより燃料混交を避ける。
【００２０】 一つの実施例においては本発明の燃料電池は一切の未反応燃料を電池に回収す
る。
【００２１】 本発明の一つの態様による直接メタノール燃料電池を図１に示す。図示の
ように燃料電池１０は本質的にはその外側表面として二つの端部プレート１２と
１４を有する平面状「サンドイッチ」からなる。端部プレートは周知のように形
成されてもよく、また当業者には知られているようにポリスルフォンのような材
料あるいは他の材料から成っていてもよい。第１の端部プレート１２は燃料入口
１６と、未反応燃料および反応生成物を開放する出口１８とを備える。同様に第
２の端部プレート１４はオキシダント入口２０と、未反応オキシダントおよび反
応生成物用の出口２２を備える。プレート１２と１４との間隙は本質的には燃料
電池の反応室２４から成る。
【００２２】 反応室２４はそれぞれ対向する表面３０と３２とを有する陽極２６と陰極２８
を備える一般的には多孔質の一対の電極を含む。電極は一般的にはプレート１２
と１４に平行なシートを備える。電極は従来から知られているどのような方法で
作られてもよく、また反応物質が通過できるように多孔質材料で形成される。例
えば本発明用の電極は、カーボンクロスあるいはカーボンファイバー紙の基板の
上にＮＡＦＩＯＮ（商標登録各）および／またはＥ−ＴＥＫをスプレーして形成
されてもよい。他の電極は当業者には明白である。例えば種々の多孔質炭素材料
を用いて燐酸燃料電池用の電極が形成されているが、そのような電極は例えば直
接メタノール電池においても使用できる。典型的には多孔質炭素電極は接合され
たポリテトラフッ化エチレン（ＰＴＥＦ）であり基本構造として炭素シートある
いは炭素フリースを有する。耐腐食性ステンレス鋼発泡体もまた基本構造として
使用できる。
【００２３】 図１には示さないが、電極は電池内に発生した電子の流れを伝導するために当
該技術で公知のように電気的に接続される。
【００２４】 電極の対向する表面３０と３２のそれぞれは電池の酸化還元反応に触媒作用を
及ぼす薄い触媒層（図示せず）を備える。本発明に使用される触媒は白金（Ｐｔ
）、あるいはＰｔとルテニウム（Ｒｕ）の組合せのような広く知られた触媒のど
れでもよい。当業者にはカーボンブラックや他の貴金属等のような電池用の種々
の他の触媒が知られている。
【００２５】 図１に示す実施例においては陽極２６の表面３０は陽子交換膜４０を備えてい
る。膜４０は好ましくは上記のようにポリマー電解質膜（ＰＥＭ）から成る。好
ましい実施例においてはポリマー電解質は効率のよい水素イオン導体として作用
するように、また反応過程で生じる如何なるＣＯ2をも中和するように酸である
。他の実施例においては膜はゴアテックス（商標登録名）等のような他の広く知
られたどのような材料であってもよい。
【００２６】 媒質３４が電極２６と２８の間に設けられ、それを通って電解質が流れる。一
つの実施例においては図１に示すように、媒質３４は電極間に配置された多孔質
スペーサ材料から成る。媒質は電解質とその中で移送される反応成分のための電
解質入口３６と出口３８を含む。好ましい実施例において使用される電解質は酸
溶液であり、より好ましくは硫酸溶液から成る。
【００２７】 動作時、燃料は陽極入口１６を経由して電池１０に供給され、酸化反応の後、
生成物と未反応燃料が出口１８を通ってシステムから排出される。同様に、反応
用のオキシダントが陰極入口２０を通って導入され、還元反応による生成物が陰
極出口２２を通って排出される。燃料は多孔質陽極２６を通って拡散し、陽極表
面３０に含まれる触媒層で酸化される。表面３０に設けられた陽子交換膜４２は
陽子が陰極に向かって伝導されるのを助ける。電気接続（図示せず）により電子
は陽極から外部負荷を通って陰極に伝導される。しかしながら酸化反応により生
じた陽子とともに、未反応燃料があればその一部と反応生成物の一部が陽極２６
と膜４２を通りぬけ、流体電解質流（図示せず）を含む媒質３４に入る。電解質
は入口３６を経由して媒質に入り、出口３８から出る。媒質３４を通り抜けると
きに電解質は如何なる未反応燃料も、またＣＯ２のような如何なる反応生成物も
移送する。このように媒質３４に含まれる電解質流は潜在的に害になる生成物と
反応物質を燃料電池システムから除去し、それにより電池性能を維持する。しか
しながら流体電解質は酸であるので陽極と陰極間の陽子の流れを妨げない。
【００２８】 図２は本発明の別の実施例を示し、組み立てられた状態の図１の電池を示すが
、同様の数字が同様の要素を同定するために使用される。図２の電池１０ａにお
いて、流体電解質は媒質を通って流されないで電解質流のみから成る。しかしな
がらそのような電池機能は図１の電池と同様である。図２はまた電極２６と２８
間の電気接続をより明確に示す。特に陽極２６は第１の導体４６により外部負荷
４４に接続される。同様に負荷４４は第２の導体４８により陰極２８に接続され
る。図２はまた図１のような電解質膜の代わりに、広く知られたマトリックス５
０の使用を示す。
【００２９】 図３は本発明の燃料電池のさらに別の実施例を示し、図１と共通の要素が同様
の数字で同定される。図３の電池１０ｂにおいて陽極２６は図１のようなＰＥＭ
４２を備える。しかしながらこの場合、陰極２８はテフロン（商標登録名）材料
からなるコーティング５２を備えている。図示のように図３の電池１０ｂは燃料
に対するオキシダントの逆電流の流れを含む。酸電解質は燃料の流れと同じ方向
を辿る。図３に示す実施例はまた図１の多孔質スペーサ３４の代わりに流体電解
質媒質としてスクリーンメッシュ５３の使用を示す。
【００３０】 図４は本発明の燃料電池のまた別の実施例を示す。この場合、電池１０ｃは図
３の電池と類似の構造をもっている。図１のように陽極表面３０はＰＥＭを備え
ている。しかしながらこの場合、陽極２６に面する陰極表面５４もまたＰＥＭ５
６を備えている。図４にも示すように流体電解質が通り抜ける媒質は多孔質炭素
材料５８から成る。
【００３１】 図５は本発明の別の実施例を示し、電池１０ｄはほぼ図４の構造と同じ構造を
もっている。しかしながらこの場合、電池の陽極側のプレート１２はオキシダン
ト反応生成物用の出口を備えていない。その代わり、そのような生成物と未反応
燃料は流体電解質流に転送され共通の出口６０から出る。さらに図５の電池の陽
極６２は多孔質炭素基板製で、ファイバーグラファイトとＰｔ／Ｒｕ触媒を含む
二相電極から成る。図４と同様に陰極はＰＥＭ５６を備えている。
【００３２】 図６は更に別の実施例であり、一般的には電池１０ｅは図５の電池にいくつか
の変形を行なったものから成る。先ず電池１０ｅは二つの連続する段階で燃料混
交を低減する役目をする二重溝導管６４から成る流体電解質媒質を備える。さら
に陽極６６は所望の触媒を有する金メッキされたスクリーンから成る別の二相の
構造を備える。
【００３３】 図７は本発明の工程の模式図を示す。図から分るように新鮮な燃料（図示の実
施例ではメタノール）は入口１０２からシステム１００に供給される。空気等の
新鮮なオキシダントは入口１０４からシステムに供給される。燃料は入口１０８
を通って混合タンク１０６（後で論ずる）に送られる。混合タンクの出口１１０
は電池１１４の入口１１２に接続される。電池１１４は酸化反応による反応生成
物を排出する出口１１６を含む。そのような生成物は分離器１１８に供給される
。分離器１１８は如何なる未反燃料をも分離しかつそれを新しく供給された燃料
と混合する混合タンク１０６に転送する。分離器１１８に設けられた出口１２０
は如何なる反応生成物（即ち空気、水、ＣＯ2）もシステムから排出する。
【００３４】 上記のどの設計による電池においても燃料は酸化されて電子および陽子の流れ
を生じる。陽子流は還元反応が起こる陰極に転送される。酸化反応で生じた電子
は陽極から導体１１３と１１５を経由して外部負荷１１１を通って陰極に伝導さ
れる。上で議論したように本発明は如何なる燃料混交をも防止する循環電解質を
電池に備える。図７に示すように電解質は貯蔵タンク１２２から供給され入口１
２４を経由して電池に供給される。流れる電解質は未反応燃料と、他の反応生成
物を収集し、出口１２６を通って電池から出る。次に電界質流は分離器１２８に
供給され、これは反応生成物から電解質を分離し、再生された電解質を貯蔵タン
ク１２２に戻す。分離器はまた未反応燃料を再生し、それを新鮮な燃料流入流に
戻す。
【００３５】 上記の利点とは別に、本発明のさらなる利点には、電池熱の消散の改善、ＰＥ
Ｍの水和、望ましくない反応生成物（例えばＣＯ2）の除去を含む。本発明では
さらに、如何なる損失触媒も回収される。
【００３６】 実験例 以下の実験例が本発明の例証に使用されるが、如何なる面においてもそれに限
定されないことは言うまでもない。
【００３７】 1.ＰＥＭの製造 我々の研究にはＮＡＦＩＯＮとＥ−ＴＥＫの電極（４ｍｇ／ｃｍ2のＰｔ／Ｒ
ｕの片面のＥＬＡＴ電極）を使用した。文献から独自の電極を如何に作るか、ま
たそれらを如何に適切に準備するかの非常によいアイデアを得ることが出来る。
母材は多くの場合、両面にＶｕｌｃａｎ ＸＣ７２（３０％ＰＴＦＥ、２０〜３
０μｍ）を有するカーボンクロス（３５ｍｍ）〔１０〕である。触媒（３０〜４
０％ＰＴＦＥ）として、ＸＣ７２で希釈したＶｕｌｃａｎＸＣ７２上の２０％Ｐ
ｔが使用される。端部表面にＮＡＦＩＯＮ溶液がスプレーされ（Ｍ＝１１００ｋ
ｇ／ｋｍｏｌ、約５０Ａ、乾燥重量0〜２．７ｍｇ／ｃｍ2）、これを１０分間拡
散し、８０℃で約２時間乾燥する。一つの重要な点はＮＡＦＩＯＮの準備に関係
する。ＮＡＦＩＯＮが使用可能になる前に種々のステップの準備が行なわれた。
即ち ＊３％Ｈ2Ｏ2 ＊脱イオン水 ＊０．５Ｍ Ｈ２ＳＯ４ ＊脱イオン水 の中でそれぞれ１時間以上煮沸して行なわれた〔１０〕。その後ＮＡＦＩＯＮ膜
は予備乾燥しなければならない（６０℃の加熱真空テーブル上で45分間）。次に
触媒層は１２５℃、１０５気圧で１２０秒間膜上に熱圧着されなければならない
〔９〕（１４０℃で３分間〔１〕）。このアセンブリーは触媒作用を受けない二
つのカーボンクロスガス拡散裏材（Ｅ−ＴＥＫ）の間にサンドイッチされなけれ
ばならない。圧着のパラメータは ＊温度 約１４０℃ ＊圧力 約１０００ｋｇ／ｃｍ2 ＊３分間 である。
【００３８】 ２．電極 使用された電極はＥ−ＴＥＫにより取り寄せられた。Ｔｏｒａｙカーボンペー
パＴＧＰＨ−１２０上の電極ＥＦＣＧは４ｍｇ／ｃｍ2のＰｔ／Ｒｕの荷重を有
する。取り寄せられた面積は２３ｘ２３ｃｍである。
【００３９】 ３．試験結果 最初に構築されたシステムは陽極と陰極間に０．５ＭのＨ２ＳＯ４電解質を用
いて水素と酸素で運転された。我々はシステムを加熱しなかったので温度は約２
０℃であった。図９は記録された電圧／電流密度曲線を示す。我々の試験装置の
限界のため我々は２．５Ａまでしか上げられらなかったが、これは５５０ｍＡ／
ｃｍ2に相当する。このシステムはうまく動作し、＠０．３５Ｖで５５０ｍＡ／
ｃｍ2を供給する。
【００４０】 次のステップは純酸素の代わりに空気を用いる以外は同様のシステムセットア
ップでＵ−Ｉ曲線を記録することであった。図１０はそのグラフを示し、我々は
＠０．１Ｖでわずか３００ｍＡ／ｃｍ2に達しただけである。純酸素の代わりに
空気で運転したシステムは加圧されなければならないというのがその推論である
。
【００４１】 メタノールでの最初の試験に対する最良条件を得るために純酸素が再度使用さ
れた。システムセットアップは同じであるが燃料としてのメタノールのための、
また電解質を循環する新しい供給システムが導入された。
【００４２】 最初の実験は陽極での漏出問題があったために何ら期待出来る結果には結びつ
かなかった。最初に使用された材料(一種のネオプレーン)は多孔質であった。そ
こで水・アルコール溶液と高温に耐性のある特殊密封ゲル（自動車部門から得た
）が使用された。そのよい点はそれが可塑性を維持し、従って無理なく電池が再
度開けられることである。接触問題を避けるために陽極と陰極にある密封Ｏリン
グが取り外され、この特殊密封ゲルが使用された。この構成により電極と炭素コ
ンタクトプレート間の十分な接触も確実になる。
【００４３】 私は０．７と０．８の間にあるＯＣＶを測定した。電池電圧が負荷で低下した
のでＵ−Ｉ曲線の記録は出来なかった。
【００４４】 次のステップはこのシステムのまま温度を５０、６０、９０℃にあげることで
あった。結果は改善され、最初の試験を常に少しファンを用いて行なった。問題
は負荷がかかると電圧が急激に低下するので（抵抗なしで測定しても）、曲線の
記録がやはり不可能であったことである。メタノールの沸点が６４℃であるので
６０℃で維持された。
【００４５】 電解質のモル濃度の変更が次のステップであった。０．５、１、５、１０Ｍの
Ｈ２ＳＯ４の混合が十分試された。改良は非常にわずかであり、従ってこの影響
は無視できるというのが結論である。
【００４６】 純メタノールに1、２、５および１０MのＭｅＯＨも混合したが改良が得られな
かった。
【００４７】 我々は電解質を循環しているので高いメタノール濃度で運転できる。 次のステップは蒸気供給システムを構築することである。問題は、これらの電
極はガス拡散電極であるので電池に負荷をかけたときにメタノールが微細孔に来
ないことであろうと我々は考えていた。試験具内の温度は９０℃＞であった。Ｏ
ＣＶがおよそ０．３５Ｖにしか達せず、電池がファンをどうにか動かすことすら
出来なかったので我々は結果を得られなかった。
【００４８】 これらの実験は全て圧力をかけずになされたものであり、従って次のステップ
は圧力を変化させることのできるシステムを構築することである。
【００４９】 本発明について特定の実施例に言及して説明したが、添付された請求の範囲に
まとめられているような発明の精神と範囲を逸脱することなく種々の変形を成す
ことは当業者にはあたりまえのことある。
【００５０】 上記のように本発明は、多孔質電極に含まれる触媒領域（インターフェース）中
で電極反応が起こり、新しい気体供給をも行なう循環気体流中と、熱管理液体流
しとしての役目もする循環電解質中で反応生成物が連続的に除去される、陽極側
の液体および気体燃料と、陰極側の酸素および空気とから電気を電気化学的に生
み出す燃料電池システムであって、電解質循環速度が電池中の燃料あるいは反応
物質の混交勾配の確立を決定し、除去されたメタノールが蒸留ループ中で回収さ
れることを特徴とする燃料電池システムを提供する。
【００５１】 本発明の燃料電池システムにおいては分離器あるいはマトリックスが電極に取
り付けられて、（陽極での）メタノール流出を減少させる、あるいは空気−電極
上のメタノールの反応を最小限してもよい。さらに（陽極上の）分離器の一つが
ＰＥ−膜タイプであってもよい。マトリックスあるいは分離器のバリアはアスベ
ストのような微孔性材料から選んでもよい。
【００５２】 本発明の燃料電池システムにおいては循環電解質は、中性から低酸価のｐＨを
有する電池電解質のグループから選択される高導電性塩溶液であるこのような電
解質の例にはＫＳＣＮあるいはＮＨ4ＳＣＮ、酸性化されたＫ2ＳＯ4あるいは特
定の強有機酸（超強酸）がある。
【００５３】 本発明の一つの実施例による燃料電池システムでは、電池の温度がメタノール
蒸留回復ループを行なうのに十分高く（７０℃以上）なければならない。
【００５４】 さらに燃料供給はメタノールの水溶液あるいはメタノール蒸気として行なわれ
てよい。燃料供給はメタノールの濃度が（水に対する、あるいはメタノールガス
蒸気圧での％）高陽極電圧を与えるべく増加され、同時にその場合に増加しがち
な混交を低減するメタノール境界と電解質循環速度の調節を行なうようになされ
る。
【００５５】 本発明の一つの実施例による燃料電池システムの電極は、陽極と陰極の反応の
ための適当な触媒を付けた、管状あるいは板状の多孔質全炭素電極（焼成炭素型
）であってもよい。さらに電極はＰＡＦＣシステムに使用されるタイプの、織ら
れたカーボン（グラファイト）シートあるいはカーボンフリースあるいはカーボ
ンファイバー母材上にスプレーされるか重ねられたＰＴＦＥを結合した多孔質カ
ーボン層であってもよい。電極は孔形成剤（例えば重炭酸）あるいは撥水接合剤
（例えばＰＴＦＥあるいはＰＥ）である活性化炭素と適当な触媒と充填材の混合
物とで重ねられたステンレス鋼スクリーン支持プレート（フォイル）構造でもよ
い。一つの実施例においてはＤＭＦＣ（燃料電池）の陽極を生み出すのにＣＡＲ
ＢＯＮ／ＰＴＦＥ／ＮＡＦＩＯＮの混合物が用いられ、かつ母材がステンレス鋼
ウールである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 発明の一つの実施例による直接メタノール燃料電池の展開側面断面図である。
【図２】 発明の他の実施例による直接メタノール燃料電池の側面断面図である。
【図３】 発明の他の実施例による直接メタノール燃料電池の側面断面図である。
【図４】 発明の他の実施例による直接メタノール燃料電池の側面断面図である。
【図５】 発明の他の実施例による直接メタノール燃料電池の側面断面図である
【図６】 発明の他の実施例による直接メタノール燃料電池の側面断面図である。
【図７】 発明の一つの実施例による直接メタノール燃料電池システムの模式図である。
【図８】 運転中の燃料電池の開放電流電圧（ＯＣＶ）を示す図である。
【図９】 触媒が０．５ＭのＨ２ＳＯ４で無加圧、２０℃での水素と酸素に対する電圧／
電流密度曲線を示す図である。
【図１０】 無加圧、２０℃での水素と空気に対する電圧／電流密度曲線を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 4/96 Ｈ０１Ｍ 4/96 Ｂ 8/02 8/02 Ｍ Ｐ 8/08 8/08 8/10 8/10 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ハッカー，ビクトール オーストリア グラーツ エー−8010 イ ンフェルドガッセ 18 テクニカル ユニ バーシティ グラーツ Ｆターム(参考） 5H018 AA07 AS07 BB01 BB12 DD05 DD06 EE03 EE05 EE10 EE17 EE19 5H026 AA08 BB01 BB08 CX02 CX03 EE05 EE08 EE18 EE19 HH08 5H027 AA08 KK31 KK54 MM08

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 陽極側の液体および気体燃料と、陰極側の酸素および空気と
    から電気を電気化学的に生み出す燃料電池システムであって、電極反応が多孔質
    電極に含まれる触媒領域（インターフェース）中で起こり、反応生成物が新しい
    気体供給をも行なう循環気体流中で、かつ熱管理液体流としての役目もする循環
    電解質中で連続的に除去され、電解質循環速度が電池中の燃料あるいは反応物質
    の混交勾配の確立を決定し、かつ除去されたメタノールが蒸留ループ中で回収さ
    れることを特徴とする燃料電池システム。
  2. 【請求項２】 分離器あるいはマトリックスが電極に取り付けられて、（陽
    極上の）メタノール流出を減少させる、あるいは空気−電極上のメタノールの反
    応を最小限にすることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
  3. 【請求項３】 （陽極上の）分離器の一つがＰＥ−膜タイプでもよいことを
    特徴とする請求項２記載のマトリックスまたは分離器。
  4. 【請求項４】 境界はアスベストのような微細多孔質材料から選択されても
    よいことを特徴とする請求項２記載のマトリックスあるいは分離器。
  5. 【請求項５】 前記循環電解質が中性から低酸価のｐＨを有する電池電解質
    のグループ、例えばＫＳＣＮあるいはＮＨ4ＳＣＮ、酸性化されたＫ2ＳＯ4ある
    いは特定の強有機酸（超強酸）から選択された高導電性塩溶液であることを特徴
    とする請求項１記載の燃料電池システム。
  6. 【請求項６】 電池の温度がメタノール蒸留回復ループを行なうのに十分高
    く（７０℃以上）なければならないことを特徴とする請求項１記載の燃料電池シ
    ステム。
  7. 【請求項７】 燃料供給はメタノールの水溶液あるいはメタノール蒸気とし
    てなされてもよい。
  8. 【請求項８】 前記燃料供給が、メタノールの濃度が（水に対する、あるい
    はメタノールガス蒸気圧での％）高陽極電圧を与えるべく増加され、同時にその
    場合に増加しがちな混交を低減するメタノール境界と電解質循環速度の調節を行
    なうようであってもよいことを特徴とする請求項８記載の燃料電池システム。
  9. 【請求項９】 電極が陽極と陰極の反応のための適当な触媒を付けた管状あ
    るいは板状の多孔質全炭素電極（焼成炭素型）であってもよいことを特徴とする
    請求項１記載の燃料電池システム。
  10. 【請求項１０】 電極がＰＡＦＣシステムに使用されるタイプのものであっ
    て、織られたカーボン（グラファイト）シートあるいはカーボンフリースあるい
    はカーボンファイバー母材上のスプレーされたあるいは重ねられたＰＴＦＥが結
    合された多孔質カーボン層であってもよいことを特徴とする請求項１記載のＤＭ
    ＦＣ（燃料電池）システム。
  11. 【請求項１１】 電極が、孔形成剤（例えば重炭酸）あるいは撥水接合剤（
    例えばＰＴＦＥあるいはＰＥ）である活性化炭素と適当な触媒と充填材の混合物
    とで重ねられたステンレス鋼スクリーン支持プレート（フォイル）構造であって
    もよいことを特徴とする請求項１０記載のＤＭＦＣ（燃料電池）システム。
  12. 【請求項１２】 ＤＭＦＣ（燃料電池）の陽極を生み出すのにＣＡＲＢＯＮ
    ／ＰＴＦＥ／ＮＡＦＩＯＮの混合物が用いられ、かつ母材がステンレス鋼ウール
    であることを特徴とする請求項１１記載の燃料電池。
JP2001540873A 1999-11-23 2000-11-23 循環電解質を有する直接メタノール電池 Pending JP2003515894A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA2,290,302 1999-11-23
CA002290302A CA2290302A1 (en) 1999-11-23 1999-11-23 Direct methanol fuel cell with circulating electrolyte
PCT/CA2000/001376 WO2001039307A2 (en) 1999-11-23 2000-11-23 Direct methanol cell with circulating electrolyte

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003515894A true JP2003515894A (ja) 2003-05-07

Family

ID=4164698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001540873A Pending JP2003515894A (ja) 1999-11-23 2000-11-23 循環電解質を有する直接メタノール電池

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20030170524A1 (ja)
EP (1) EP1238438A2 (ja)
JP (1) JP2003515894A (ja)
AU (1) AU1684201A (ja)
CA (1) CA2290302A1 (ja)
WO (1) WO2001039307A2 (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005251492A (ja) * 2004-03-03 2005-09-15 Toyota Motor Corp 固体高分子電解質膜及びそれを用いた固体高分子型燃料電池
JPWO2004075321A1 (ja) * 2003-02-18 2006-06-01 日本電気株式会社 燃料電池用電極およびこれを用いた燃料電池
WO2008035667A1 (fr) * 2006-09-19 2008-03-27 Sony Corporation Pile à combustible, système de pile à combustible et dispositif électronique
JP2008084592A (ja) * 2006-09-26 2008-04-10 Sony Corp イオン伝導体
JP2008293850A (ja) * 2007-05-25 2008-12-04 Toyota Motor Corp 燃料電池システム及びその運転方法
WO2009017150A1 (ja) * 2007-08-02 2009-02-05 Sony Corporation 燃料電池スタックシステム、流路構造体、燃料電池、電極および電子機器
JP2009037915A (ja) * 2007-08-02 2009-02-19 Sony Corp 燃料電池スタックシステムおよび電子機器
JP2009048953A (ja) * 2007-08-22 2009-03-05 Sony Corp 燃料電池、電極および電子機器
JP2009295332A (ja) * 2008-06-03 2009-12-17 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2020518090A (ja) * 2017-04-19 2020-06-18 ピーエイチ マター、エルエルシー 電気化学電池及びその使用方法

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6994932B2 (en) 2001-06-28 2006-02-07 Foamex L.P. Liquid fuel reservoir for fuel cells
US7157177B2 (en) 2002-01-03 2007-01-02 Neah Power Systems, Inc. Porous fuel cell electrode structures having conformal electrically conductive layers thereon
US6890680B2 (en) * 2002-02-19 2005-05-10 Mti Microfuel Cells Inc. Modified diffusion layer for use in a fuel cell system
US6787260B2 (en) * 2002-09-12 2004-09-07 Metallic Power, Inc. Electrolyte-particulate fuel cell anode
US7291410B2 (en) 2002-09-18 2007-11-06 Kinkelaar Mark R Orientation independent liquid fuel reservoir
AT412045B (de) * 2002-11-15 2004-08-26 Avl List Gmbh Vorrichtung und ein verfahren zur verbesserung des wirkungsgrades einer brennstoffzelle
RU2230400C1 (ru) * 2002-11-18 2004-06-10 Закрытое акционерное общество "Индепендент Пауэр Технолоджис" "ИПТ" Спиртово-воздушный топливный элемент
US20040121208A1 (en) * 2002-12-23 2004-06-24 Doug James Tubular direct methanol fuel cell
RU2234766C1 (ru) 2003-02-27 2004-08-20 Каричев Зия Рамизович Топливный элемент для портативного радиоэлектронного оборудования
US7452625B2 (en) * 2003-06-20 2008-11-18 Oorja Protonics Water management in a direct methanol fuel cell system
US7097930B2 (en) * 2003-06-20 2006-08-29 Oorja Protonics Carbon dioxide management in a direct methanol fuel cell system
US20050008924A1 (en) * 2003-06-20 2005-01-13 Sanjiv Malhotra Compact multi-functional modules for a direct methanol fuel cell system
JP4585449B2 (ja) * 2003-07-01 2010-11-24 ヤマハ発動機株式会社 ダイレクトメタノール型燃料電池システム
US20050084737A1 (en) * 2003-10-20 2005-04-21 Wine David W. Fuel cells having cross directional laminar flowstreams
WO2005082024A2 (en) * 2004-02-24 2005-09-09 Ini Power Systems, Inc. Fuel cell apparatus and method of fabrication
JP2008513962A (ja) 2004-09-15 2008-05-01 アイエヌアイ パワー システムズ インコーポレイテッド 電気化学電池
US7901817B2 (en) 2006-02-14 2011-03-08 Ini Power Systems, Inc. System for flexible in situ control of water in fuel cells
KR100709202B1 (ko) * 2006-06-16 2007-04-18 삼성에스디아이 주식회사 혼합 주입형 연료 전지 시스템
US8158300B2 (en) 2006-09-19 2012-04-17 Ini Power Systems, Inc. Permselective composite membrane for electrochemical cells
US8551667B2 (en) 2007-04-17 2013-10-08 Ini Power Systems, Inc. Hydrogel barrier for fuel cells
EP2149170A4 (en) * 2007-04-30 2012-01-25 Ca Nat Research Council MEMBRANE-FREE FUEL CELL AND METHOD OF USE
US8163429B2 (en) 2009-02-05 2012-04-24 Ini Power Systems, Inc. High efficiency fuel cell system
US8783304B2 (en) 2010-12-03 2014-07-22 Ini Power Systems, Inc. Liquid containers and apparatus for use with power producing devices
US9065095B2 (en) 2011-01-05 2015-06-23 Ini Power Systems, Inc. Method and apparatus for enhancing power density of direct liquid fuel cells
US10446861B2 (en) * 2015-12-28 2019-10-15 Palo Alto Research Center Incorporated Flowing electrolyte fuel cell with improved performance and stability

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3201283A (en) * 1961-05-11 1965-08-17 Exxon Research Engineering Co Method and apparatus for improved fuel cell operation
US4107395A (en) * 1977-09-20 1978-08-15 Communication Satellite Corporation Overchargeable sealed metal oxide/lanthanum nickel hydride battery
US4612261A (en) * 1981-08-21 1986-09-16 Hitachi, Ltd. Fuel cell battery using acidic electrolyte
US5096663A (en) * 1990-05-29 1992-03-17 Auburn University Method of optimizing composite preparation for electrical properties: maximum capacitance electrodes
US5298343A (en) * 1992-06-19 1994-03-29 Ecole Polytechnique De Montreal Electrocatalysts for H2 /O2 fuel cells cathode
US5672439A (en) * 1995-12-18 1997-09-30 Ballard Power Systems, Inc. Method and apparatus for reducing reactant crossover in an electrochemical fuel cell
JP3844022B2 (ja) * 1997-06-09 2006-11-08 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 固体高分子電解質を備えた直接型メタノ−ル燃料電池
US5958616A (en) * 1998-02-06 1999-09-28 Lynntech, Inc. Membrane and electrode structure for methanol fuel cell

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2004075321A1 (ja) * 2003-02-18 2006-06-01 日本電気株式会社 燃料電池用電極およびこれを用いた燃料電池
JP4642656B2 (ja) * 2003-02-18 2011-03-02 日本電気株式会社 燃料電池用電極およびこれを用いた燃料電池
JP4608913B2 (ja) * 2004-03-03 2011-01-12 トヨタ自動車株式会社 固体高分子電解質膜及びそれを用いた固体高分子型燃料電池
JP2005251492A (ja) * 2004-03-03 2005-09-15 Toyota Motor Corp 固体高分子電解質膜及びそれを用いた固体高分子型燃料電池
WO2008035667A1 (fr) * 2006-09-19 2008-03-27 Sony Corporation Pile à combustible, système de pile à combustible et dispositif électronique
JP2008077851A (ja) * 2006-09-19 2008-04-03 Sony Corp 燃料電池および燃料電池システム、並びに電子機器
JP2008084592A (ja) * 2006-09-26 2008-04-10 Sony Corp イオン伝導体
US8735007B2 (en) 2007-05-25 2014-05-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and operation method therefor
JP2008293850A (ja) * 2007-05-25 2008-12-04 Toyota Motor Corp 燃料電池システム及びその運転方法
JP2009037915A (ja) * 2007-08-02 2009-02-19 Sony Corp 燃料電池スタックシステムおよび電子機器
WO2009017150A1 (ja) * 2007-08-02 2009-02-05 Sony Corporation 燃料電池スタックシステム、流路構造体、燃料電池、電極および電子機器
US8871403B2 (en) 2007-08-02 2014-10-28 Sony Corporation Fuel cell stack system, channel structure, fuel cell, electrode and electronic device
JP2009048953A (ja) * 2007-08-22 2009-03-05 Sony Corp 燃料電池、電極および電子機器
JP2009295332A (ja) * 2008-06-03 2009-12-17 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2020518090A (ja) * 2017-04-19 2020-06-18 ピーエイチ マター、エルエルシー 電気化学電池及びその使用方法
JP7152032B2 (ja) 2017-04-19 2022-10-12 ピーエイチ マター、エルエルシー 電気化学電池及びその使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001039307A3 (en) 2001-11-29
WO2001039307A2 (en) 2001-05-31
CA2290302A1 (en) 2001-05-23
WO2001039307A8 (en) 2001-06-28
US20030170524A1 (en) 2003-09-11
AU1684201A (en) 2001-06-04
EP1238438A2 (en) 2002-09-11
WO2001039307B1 (en) 2002-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003515894A (ja) 循環電解質を有する直接メタノール電池
US5958616A (en) Membrane and electrode structure for methanol fuel cell
US6602630B1 (en) Membrane electrode assemblies for electrochemical cells
US20040121208A1 (en) Tubular direct methanol fuel cell
KR20050083660A (ko) 연료 전지 전극
WO2002045196A2 (en) Fuel cell membrane and system with integrated gas separation
CA2528141C (en) Membrane-electrode unit for direct methanol fuel cells and method for the production thereof
US20050255347A1 (en) Electrode paste for manufacturing a catalyst layer for an electrochemical cell and method for manufacturing a catalyst layer
JP2002231265A (ja) 燃料電池
JP2009199988A (ja) 直接メタノール型燃料電池用アノード電極及びそれを用いた直接メタノール型燃料電池
US20090042091A1 (en) Supported catalyst layers for direct oxidation fuel cells
KR101312262B1 (ko) 고분자막, 그 제조방법 및 이를 채용한 연료전지
JP2008123728A (ja) 膜触媒層接合体、膜電極接合体及び高分子電解質形燃料電池
KR100719095B1 (ko) 연료 확산속도 제어물질층을 포함하여 메탄올 크로스오버현상을 억제시킨 직접 메탄올 연료전지
US20100068592A1 (en) Electrodes for use in hydrocarbon-based membrane electrode assemblies of direct oxidation fuel cells
Lobato et al. Application of Sterion® membrane as a polymer electrolyte for DMFCs
KR100717747B1 (ko) 직접 산화형 연료 전지용 스택의 회복 방법
US20060177720A1 (en) Reinforced composite ionic conductive polymer membrane, fuel cell adopting the same, and method of making the same
JP4062133B2 (ja) 膜−電極接合体のガス拡散層の製造方法、膜−電極接合体、及び燃料電池
Moreira et al. Dependence of PEM fuel cell performance on the configuration of the gas diffusion electrodes
KR101125651B1 (ko) 연료전지용 고분자 막/전극 접합체 및 이를 포함하는연료전지
Zawodzinski et al. The Evolution of Fuel Cells and Their Components
KR20220130583A (ko) 금속제 기체확산층, 막-전극 접합체 및 연료전지
KR20230135797A (ko) 소수성 처리된 금속제 기체확산층, 막-전극 접합체 및 연료전지
KR20220130582A (ko) 금속제 기체확산층, 막-전극 접합체 및 연료전지