JP2004265877A - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池し、特に持ち運びが容易な燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a fuel cell that is easy to carry.
燃料電池は、電解質膜にアノードとカソードを配してなる単セルを基本単位とし、アノードに水素リッチな燃料ガス、カソードに空気などの酸化剤ガスを供給して発電するようになっている。 A fuel cell uses a single cell in which an anode and a cathode are arranged on an electrolyte membrane as a basic unit, and supplies a hydrogen-rich fuel gas to the anode and an oxidizing gas such as air to the cathode to generate power.
単セル当たりの実用電圧は0. 6V程度と低いので、一般的に実用化されている燃料電池は高電圧を得るために、単セルを積層した構造となっているが、この他に特開平5−176934号公報に開示されているような単セル構造体を平面状に配列したコンパクトな燃料電池も開発されている。 Since the practical voltage per unit cell is as low as about 0.6 V, a fuel cell generally put into practical use has a structure in which unit cells are stacked in order to obtain a high voltage. A compact fuel cell in which a single cell structure as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-176934 is arranged in a plane has also been developed.
図14はこの公報に記載されている単セル構造体の構造を示す分解斜視図である。この単セル構造体110は、電解質膜102にアノード103及びカソード104を配した単セルが集電板105,106を介して絶縁性押え板108,109で挟持されてなり、一対の端子電極111,112と、一対の圧着部材113…とで固定されている。
FIG. 14 is an exploded perspective view showing the structure of the single cell structure described in this publication. The
そして、アノード103には、絶縁性押え板113及び集電板105に開設された窓からアノードガス(水素)が供給され、カソード104には絶縁性押え板109及び集電板106に開設された窓からカソードガス(空気)が供給されるようになっている。
Anode gas (hydrogen) is supplied to the anode 103 from a window formed in the
このような単セル構造体はその複数個を行列状に配列しつつ、端子電極を接触させて電気的に直列に接続することによって、高電圧を得ることが可能で且つ所望の形状の燃料電池を手軽に組み立てることができる。
このような単セル構造体からなる燃料電池をもとに、乾電池のような単独或は数個を連結して手軽に使えるものを開発すれば携帯用機器等の電源として広い用途が期待できる。 Based on the fuel cell having such a single-cell structure, if a battery such as a dry battery, which can be used alone or by connecting several batteries, can be used easily, it can be expected to be widely used as a power source for portable equipment.
しかしながら、上記公報の単セル構造体は、複数個を連結して高電圧を得ることができるように開発されたものであって、行列状に配列した単セル構造体に対して、マニホールドを設置して、アノードガスやカソードガスを供給しながら運転するようになっており、実際にマニホールドを設置するには手間が掛かるため、そのままの形では単独或は少ない個数で用いるには適したものではなかった。 However, the single cell structure disclosed in the above publication has been developed so that a high voltage can be obtained by connecting a plurality of the single cell structures, and a manifold is provided for the single cell structures arranged in a matrix. Then, it is designed to operate while supplying anode gas and cathode gas, and it takes time and effort to actually install the manifold, so it is not suitable for use alone or in a small number as it is Did not.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、1個或は数個で連結して乾電池のように簡単に使用することができる単セル構造体からなる燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a fuel cell having a single cell structure that can be easily used like a dry cell by connecting one or several cells. With the goal.
本発明は、上記目的を達成するために、燃料電池を、内部に燃料ガス貯蔵室を有し、器壁の一部に開口部を有し、器壁の他の一部に前記貯蔵室に燃料ガスを外部から補給するための補給口を有した燃料ガス貯蔵用容器と、アノードとカソードの間に電解質膜を挟持した構造であり、アノード側を前記開口部に臨むよう設けた単セルと、中央に設けられた空気孔を前記開口部と対向させる状態で前記単セルのカソード上に座着された板体とから構成した。 In order to achieve the above object, the present invention provides a fuel cell having a fuel gas storage chamber therein, an opening in a part of a vessel wall, and a fuel gas storage chamber in another part of the vessel wall. A fuel gas storage container having a supply port for replenishing the fuel gas from the outside, and a single cell having a structure in which an electrolyte membrane is sandwiched between an anode and a cathode, and provided with the anode side facing the opening. And a plate seated on the cathode of the single cell with the air hole provided at the center facing the opening.
このような構成の燃料電池では、カソードには空気孔を通して外気が自動的に供給される。一方、アノードには容器内の燃料ガスが開口部を通して供給される。従って、燃料ガスや空気を送り込むためのマニホールド等を設けなくても簡便に発電され、乾電池的な使用が可能である。 In such a fuel cell, outside air is automatically supplied to the cathode through the air hole. On the other hand, the fuel gas in the container is supplied to the anode through the opening. Therefore, power can be easily generated without providing a manifold or the like for feeding fuel gas or air, and use as a dry battery is possible.
また、容器に貯蔵された燃料ガスが減少すれば、補給口から随時補給することができるので二次電池として繰り返し使用することができる。 In addition, if the amount of fuel gas stored in the container decreases, the fuel gas can be replenished at any time from the replenishing port, and can be used repeatedly as a secondary battery.
ここで、空気孔を、開閉蓋により開閉可能にすれば、電池保存時に電解質膜が外気と接触しないようにすることができる。そうすれば、保存時における電解質膜の状態を変化を抑え、電池性能の低下を防止することができる。 Here, if the air holes are made openable and closable by the open / close lid, it is possible to prevent the electrolyte membrane from coming into contact with the outside air during battery storage. Then, the state of the electrolyte membrane at the time of storage can be suppressed from changing, and a decrease in battery performance can be prevented.
例えば、固体高分子型燃料電池であれば電解質膜の乾燥を防止することができ、リン酸型燃料電池であれば電解質としてのリン酸の潮解現象を防止することができ、アルカリ型燃料電池であれば電解質としての水酸化カリウム水溶液の濃度変化を防止することができる。 For example, in the case of a polymer electrolyte fuel cell, the electrolyte membrane can be prevented from drying, and in the case of a phosphoric acid fuel cell, the deliquescence of phosphoric acid as an electrolyte can be prevented. If present, a change in the concentration of the aqueous potassium hydroxide solution as the electrolyte can be prevented.
さらに、前記板体に対して空気孔と連通するように補助空気孔を、単セルの主表面と略平行に開設すれば、補助空気孔から空気が取り込まれ、カソードで加熱されて空気孔から排出されるという自然対流によるスムーズな空気の流れが発生するので、カソードへの空気の供給が促進され、より高電流密度で発電することが可能となる。 Further, if an auxiliary air hole is opened substantially in parallel with the main surface of the single cell so as to communicate with the air hole with respect to the plate, air is taken in from the auxiliary air hole, heated by the cathode, and heated from the air hole. Since a smooth air flow is generated by natural convection, which is discharged, the supply of air to the cathode is promoted, and power can be generated at a higher current density.
ここで、空気孔及び補助空気孔を、開閉蓋により開閉可能にすれば、電池保存時における電解質膜の外気との接触を防止することができる。 Here, if the air hole and the auxiliary air hole are made openable and closable by the open / close lid, it is possible to prevent the electrolyte membrane from coming into contact with the outside air during battery storage.
本発明によれば、燃料電池を内部に燃料ガス貯蔵室を有し、器壁の一部に開口部を有し、器壁の他の一部に前記貯蔵室に燃料ガスを外部から補給するための補給口を有した燃料ガス貯蔵用容器と、アノードとカソードの間に電解質膜を挟持した構造であり、アノード側を前記開口部に臨むよう設けた単セルと、中央に設けられた空気孔を前記開口部と対向させる状態で前記単セルのカソード上に座着された板体とから構成することによって、乾電池的に手軽に且つ繰り返して使用できるようにした。 According to the present invention, the fuel cell has a fuel gas storage chamber inside, an opening is provided in a part of the vessel wall, and the storage chamber is supplied with fuel gas from the outside to the other part of the vessel wall. And a single cell having an electrolyte membrane sandwiched between an anode and a cathode, with the anode side facing the opening, and air provided in the center. By forming the hole with the plate body seated on the cathode of the single cell in a state of facing the opening, it can be used easily and repeatedly as a dry battery.
さらに、板体に補助空気孔を開設することによって、カソードへの空気の供給が促進され、高電流密度で運転した場合の電圧の低下を抑制することができる。 Further, by providing the auxiliary air holes in the plate, the supply of air to the cathode is promoted, and it is possible to suppress a decrease in voltage when operating at a high current density.
また、板体の空気孔並びに補助空気孔を、電池保存時に開閉蓋で覆うようにすれば、保存時の電池性能の低下を防止することができる。 In addition, if the air holes and the auxiliary air holes of the plate are covered with an opening / closing lid during storage of the battery, it is possible to prevent a decrease in battery performance during storage.
本発明に係る固体高分子型の燃料電池1の構成について、図を用いて詳細に説明する。 The configuration of the polymer electrolyte fuel cell 1 according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、燃料電池1の要部組立図であり、図2は、燃料電池1の外観斜視図であり、図3はそのX−X線切断図である。 1 is an assembly view of a main part of the fuel cell 1, FIG. 2 is an external perspective view of the fuel cell 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along line XX.
燃料電池1は、電解質膜2に、アノード3とカソード4が配されてなる四角形状の単セル5が、集電板8を介して、四角柱状の水素貯蔵用の容器6の上面にアノード3側を対面させて冠着され、その上から集電板9を介して四角形状の押え板7で押さえられてなる積層体が、圧着部材13,14によって積層方向に圧着して固定された四角柱状の構造体である。
The fuel cell 1 includes a square
電解質膜2は、例えば、大きさ10cm×10cm、厚さ約0.2mmのフッ化炭素系のイオン交換膜(例えば、デュポン社製のナフィオン:商品名)であり、その表面及び裏面の中央部にはそれぞれ大きさ5cm×5cm程度、厚さ約0.1mmで、白金を担持した黒鉛からなるアノード3とカソード4が形成されている。
The
容器6は、内部に水素を貯蔵する空間、即ち水素ガス貯蔵室が穿設された四角柱状の成形体であって、その器壁上面は、電解質膜2と同等の寸法を有し、アノード3と同等の大きさの水素ガス供給用の窓10が開設されている。
The
容器6の器壁底部には、水素ガスを外部から補給するための補給口12(図3参照)が設けられている。図3に示す補給口12は、容器6の器壁底面を貫通する円形孔にゴム製のパッキングが填め込まれて形成されており、外部からシリンジ注入により水素ガスを簡単に補給することができるようになっている。
At the bottom of the vessel wall of the
補給口12は、この他に、小型の逆止弁(タイヤのチューブに用いられるもの。)や開閉バルブを取り付けて構成することもできる。
In addition, the
押え板7は、電解質膜2と同様の寸法を有し、カソード4と同等の大きさの窓11が開設されている。
The
この容器6の器壁並びに押え板7は、単セル5と集電板8,9を挟んで固定するのに適した強度を有する絶縁性板によって形成されており、その絶縁性板の具体例としては、樹脂板,セラミックス板あるいは非導電性物質で被覆した金属板等を挙げることができる。
The container wall of the
集電板8,9は、電解質膜2とほぼ同じ大きさを持つ銅板(厚さ0.5mm)であり、その中央部には、アノード3及びカソード4に水素ガス及び空気を供給する通路を確保するため、アノード3及びカソード4より少しだけ小さい大きさ(例えば、4.5cm×4.5cm)の窓が開設されている。
Each of the
このように窓を少しだけ小さくするのは、アノード3及びカソード4を集電板8,9に接触させて導電させるためである。
The reason why the window is made slightly smaller is that the
なお、この窓は、窓全体がくり抜かれていてもよいが、網目状に複数の穴が開けられた構造にすれば、電解質膜2がこの網状の部分で挟持されることになるので、電解質膜2に掛かる差圧に対する強度を向上させることができる。
Although the entire window may be hollowed out, if the window has a structure in which a plurality of holes are formed in a mesh shape, the
集電板8の一端は、構造体の側面よりさらに少し外方へ延設されていて、この延設された部分は、側面に沿って曲げられ、端子電極8a(陰極端子)が形成されている。
One end of the
一方、集電板9は端子電極8aと反対側に延設され、同様に端子電極9a(陽極端子)が形成されている。
On the other hand, the
なお、端子電極8a,9aの内側面には、絶縁板17,18が介挿され、集電板8,9どうしの接触が防止されている。
また、集電板8と容器6,電解質膜2の間には、燃料ガス,アノード3と空気の漏れを防止するため、Oリング15,16が介在されている。
O-
このような、容器6,集電板8,電解質膜2,集電板9,押え板7からなる積層体において、対向する側面に、端子電極8a,9aが露出することとなる。
圧着部材13,14は、この積層体における別の対向する側面を覆う断面コ字形であって、積層体を圧着して固定できるような強度を持つ弾性部材である。また、集電板8と集電板9との短絡が生じないよう、圧着部材13,14は、樹脂或セラミックス等の絶縁性材料で形成するか、金属板で形成する場合も、表面に絶縁物を配しておくことが望ましい。
In such a laminated body including the
The pressure-bonding
積層体がこの圧着部材13,14で締め付けられることによって、容器6,集電板8,電解質膜2,集電板9,押え板7の間は、外周部でシールされるが、燃料電池1の組立時に上記各部材の外周部にシリコンゴム等の接着充填剤を塗布することによって更にシール性を高めることができる。
When the laminate is tightened by the
このような構成の燃料電池1において、外気が窓11からカソード4に供給され、容器6内に貯蔵された水素ガスが窓10からアノード3に供給され、電気化学反応により発電がなされる。
In the fuel cell 1 having such a configuration, outside air is supplied to the
そして、発電に伴って容器6内の水素ガスが減少して圧力が低下するので、発電力も低下するが、ある程度まで発電力が低下した時に、補給口12から水素ガスを補給すれば再生することができる。
Then, since the hydrogen gas in the
従って、燃料電池1は、二次電池として使用することができる
なお、容器6内に水素ガスを補給する時、電解質膜2が差圧に耐えることのできる範囲内の圧力で行うことが必要であるが、上記のように集電板8,9の窓を網目状とすれば水素補給する圧力を高めることができる。
Therefore, the fuel cell 1 can be used as a secondary battery. When replenishing the
また、容器6の内部空間に水素吸蔵合金を入れ、これに水素を吸蔵するようにすれば、水素ガス貯蔵量を大きくすることができるので、1回の水素ガス補給でより長時間発電させることができる。
In addition, if a hydrogen storage alloy is inserted into the inner space of the
このように燃料電池1は、燃料ガス及び空気を供給するためのマニホールドやポンプが必要でなく、単独でも簡単に使用することができるが、更に、以下のように配列して組電池として用いることもできる。 As described above, the fuel cell 1 does not require a manifold or a pump for supplying the fuel gas and the air, and can be easily used by itself. You can also.
図4は、上記の燃料電池1が複数個から構成された組電池20の外観図である。
FIG. 4 is an external view of an assembled
この組電池20は、適数個(例えば20個)の燃料電池1…が、四角形の絶縁性の枠体21内に平面的に行列状(5行×4列)に並べられた構成となっている。
The assembled
そして、隣合う電池1の陰極端子8aと陽極端子9aが接し合うように配列されており、各行の端の端子同士は、枠体21の側面に設けられた導電板22…により電気的に直列に接続されることによって、全ての燃料電池1…が電気的に直列に接続されている。そして、枠体21に設けられたリード線23…により外部に出力されるようになっている。
The
図5は、組電池20のY−Yの切断図であり、組電池20における燃料電池1…の接続の仕様は、矢印にて表している。この矢印の向きは、陽極→陰極の方向を表している。
FIG. 5 is a cutaway view of the assembled
このように燃料電池1を配列して組電池20を構成することにより、所望の電圧を得ることができる。
A desired voltage can be obtained by arranging the fuel cells 1 to form the assembled
なお、ここでは燃料電池1を四角柱状の構造体としたが、この他に、これを円柱形状や正多角形状(四角形以外)に形成することも可能である。 Here, the fuel cell 1 has a rectangular columnar structure, but it may be formed in a columnar shape or a regular polygonal shape (other than a square shape).
また、燃料電池1では、弾性材料からなる圧着部材13,14を用いて積層体を圧着して固定したが、この他の固定方式として例えば、容器6及び押え板7をフランジ状に形成して、両部材をネジで固定するようにしてもよい。
Further, in the fuel cell 1, the laminate is pressed and fixed using the
本実施例2に係る燃料電池30は、実施例1の燃料電池1において、押え板7の構造以外は同様の構成である。
The
図6は燃料電池30の外観斜視図である。
FIG. 6 is an external perspective view of the
図6に示すように、燃料電池30の押え板31は、実施例1の押え板7と同様であるが、空気導入のための窓31aに加えて補助空気孔31b…(図では、計4個の孔が示されている。)が開設されている。補助空気孔31b…は、押え板7の主表面と平行に、その側面と窓31a間を貫通して設けられている。
As shown in FIG. 6, the holding
図7−(a)は、本実施例2の燃料電池30の断面図であり、図7−(b)は、実施例1の燃料電池1の断面図である。これらの図を用いて、補助空気孔を設けることによる作用について説明する。
FIG. 7A is a cross-sectional view of the
補助空気孔を開設した燃料電池30においては、図7−(a)の白抜矢印のように外気が補助空気孔31b…から窓31a内に流入し、カソード4に供給される。
In the
そして、カソード4で発電に用いられた温かい空気は、斜線入矢印のように窓31aを上昇して外気中に排出される。
Then, the warm air used for power generation at the
このようにして、自然対流によるスムーズな空気の流れが補助空気孔→カソード→窓→押え板上方→…という方向に発生して、カソードへの空気供給が促進される。 In this way, a smooth air flow due to natural convection is generated in the direction of the auxiliary air hole → the cathode → the window → the upper part of the holding plate →... And the air supply to the cathode is promoted.
一方、補助空気孔が開設されていない燃料電池1においては、カソード4で熱された空気が窓から上昇して外気中に排出されるものの(図7−(b)参照)、外気が流入する通路は、この窓しかないので上記のようなスムーズな空気の流れが生じない。従って、カソードへの空気の供給が十分になされない。
On the other hand, in the fuel cell 1 in which the auxiliary air hole is not opened, the air heated by the
このように補助空気孔31b…を開設することによって、カソードへの空気の供給が促進されるので、高電流密度で発電した場合の電圧の低下を抑制することが可能となる。
By providing the
なお、補助空気孔31bの開口面積が大きい方が、空気の流入量が多くなるので、空気の供給はより促進され好ましい。
<実験1>
前記補助空気孔の効果を調べるため、次のような実験を行った。
The larger the opening area of the
<Experiment 1>
The following experiment was conducted to examine the effect of the auxiliary air holes.
・実験の方法
白金担持カーボン,結着剤としてのテフロン(登録商標),造孔剤としての炭酸カルシウムを混合、濾過し、それを圧延してシート状に成形し、次いで1N硝酸中に浸漬して造孔剤を除去し、多孔性の電極シートを作製した。
-Experimental method Platinum-supporting carbon, Teflon (registered trademark) as a binder, and calcium carbonate as a pore-forming agent were mixed, filtered, rolled and formed into a sheet, and then immersed in 1N nitric acid. The pore former was removed to prepare a porous electrode sheet.
膜厚20μmの高分子電解質膜(デュポン社製のナフィオン)を上記の電極シートで挟持し、さらにカーボンペーパで挟持したものをホットプレスして単セルを作製した。 A single cell was prepared by sandwiching a polymer electrolyte membrane (Nafion manufactured by DuPont) having a thickness of 20 μm with the above-mentioned electrode sheet, and further hot-pressing the sandwiched with carbon paper.
そして、この単セルを用いて、上記燃料電池30に基づいて、燃料電池を組み立てた。ここで、押え板31は大きさを縦8cm,横5cm,厚さ1cmとし、窓31aの大きさは5cm2に固定して、補助空気孔31bの総断面積を種々変えたものを用いた。
Then, using this single cell, a fuel cell was assembled based on the
押え板31に形成する補助空気孔31bの総断面積は、断面積0. 0314cm2の円孔を設ける個数を20個,8個,4個とすることによって、0. 628cm2,0. 251cm2,0.126cm2に設定した。
The total cross-sectional area of the
このようにして組み立てた燃料電池を電池A,B,Cとし、さらに、補助空気孔を設けない燃料電池も組み立てて電池Dとした。 The fuel cells assembled in this manner were referred to as cells A, B, and C. Further, a fuel cell having no auxiliary air holes was also assembled as cell D.
このようにして作製した電池A〜Dについて、容器6の補給口から水素ガスを連続的に補給して、内部を常圧に保ちながら発電を行った。そして、電流密度(mA/cm2)を変化させながら電圧を測定した。
With respect to the batteries A to D produced in this manner, hydrogen gas was continuously supplied from the supply port of the
・実験の結果及び考察
表1には、電流密度200mA/cm2のときの各電池のセル電圧(mV)を示した。また、各電池の窓の面積に対する補助空気孔の面積の比率(%)も併記した。
Experimental Results and Discussion Table 1 shows the cell voltage (mV) of each battery at a current density of 200 mA / cm 2 . The ratio (%) of the area of the auxiliary air hole to the area of the window of each battery is also shown.
これに示すように、いずれの電池もセル電圧は電流密度が高くなるにつれて低下するが、空気窓の開口面積に対する補助空気孔の開口面積の比率が大きい電池ほど、高電流密度になっても、電圧の低下は小さい。 As shown in this figure, in any of the batteries, the cell voltage decreases as the current density increases, but the larger the ratio of the opening area of the auxiliary air holes to the opening area of the air window, the higher the current density, The voltage drop is small.
これはこの比率が大きいほど、空気窓に流入する空気量が多くなるためと言うことができる。 It can be said that the larger the ratio, the larger the amount of air flowing into the air window.
本実施例3に係る燃料電池40は、押え板の窓に開閉蓋が設けられている以外は、実施例1と同様の構成の電池である。
The
図9は、燃料電池40の外観斜視図である。
FIG. 9 is an external perspective view of the
燃料電池40には、押え板43の窓42を覆う開閉式の蓋41が設けられており、電池の非使用時には蓋41を閉じることによって、カソードは外気から遮断されるが、発電時にはユーザが手で蓋41を外すことで、カソードが外気に対して開放される。
The
開閉蓋41は、窓42より若干大きい寸法の平板部41aと、平板部41aの片面の中央部に凸設された凸設部41bとからなる。
The opening / closing
凸設部41bは、窓42より僅かに小さい寸法に形成されており、凸設部41bを窓42に填め込んで開閉蓋41を固定することができるようになっている。
The projecting portion 41b is formed to have a slightly smaller dimension than the
このように電池保存時に開閉蓋41で窓42を閉じることで、電池保存時の電解質膜の乾燥を防止することができ、電池の運転開始直後から電池の性能を発揮することができる。
By closing the
また、このように開閉蓋41を設けることによって、電極面を物理的にも保護することができる。
Further, by providing the opening / closing
なお、本実施例3では、開閉蓋41は、取り外しできるようになっているが、開閉蓋41を押え板43の上面に軸着し、開閉蓋41を回動して、窓42を開閉するようにしてもよい。
In the third embodiment, the opening / closing
あるいは、凸設部41bを設けずとも平板部41aだけからなる開閉蓋41を押え板の上面に沿ってスライド可能に取り付けて、開閉蓋41をスライドすることにより窓42を開閉できるようにしてもよい。
Alternatively, the opening / closing
又さらに、このような開閉蓋に自動開閉機構を取り付けて、燃料電池40を使用器具に装填した時には開閉蓋が開き、使用器具から取り外した時には、開閉蓋が閉じるようにすることもできる。
<実験2>
・実験の方法
本実験では、押え板の窓を覆う開閉蓋が設けらている以外は、上記実験1に用いた電池Dと同様の電池を用い、電池作製直後及び開閉蓋を閉じた状態で3日保存した後に、開閉蓋を開いて100mA/cm2の電流密度で発電した。そして各運転時間(min.)の電圧(mV)と内部抵抗値(Ω・cm2)とを測定した。比較例として、開閉蓋をしないで3日保存した後に同様の測定を行った。
Further, an automatic opening / closing mechanism may be attached to such an opening / closing lid, so that the opening / closing lid is opened when the
<
-Method of experiment In this experiment, a battery similar to the battery D used in the above experiment 1 was used except that an opening / closing lid for covering the window of the holding plate was provided. After storage for 3 days, the lid was opened to generate power at a current density of 100 mA / cm 2 . Then, the voltage (mV) and the internal resistance (Ω · cm 2 ) of each operation time (min.) Were measured. As a comparative example, the same measurement was performed after storing for 3 days without opening and closing the lid.
なお、容器への水素ガスの供給は実験1と同様に行った。 The supply of hydrogen gas to the container was performed in the same manner as in Experiment 1.
・実験の結果及び考察
図10は、その測定結果を示す図表であり、図11,図12は、この測定結果をもとに作成した特性図である。
Experimental Results and Discussion FIG. 10 is a table showing the measurement results, and FIGS. 11 and 12 are characteristic diagrams created based on the measurement results.
図10〜図12に示すように、開閉蓋をして保存した電池においては、電池起動から1分で最大電圧の80%以上を得ることができ、3分後にはほぼ最大電圧が得られ、電池作製直後の電池の最大電圧と抵抗とほぼ等しいレベルに達した。 As shown in FIGS. 10 to 12, in the battery stored with the lid open and closed, 80% or more of the maximum voltage can be obtained in one minute from the start of the battery, and the maximum voltage can be obtained almost three minutes later. The level reached almost the same as the maximum voltage and resistance of the battery immediately after the fabrication of the battery.
一方、開閉蓋をしないで保存した場合、起動から10分以上経過しなければ最大電圧に達さず、しかもこの場合の最大電圧は、作製直後に対して93%と低下していた。さらに、内部抵抗値は作製直後の150%に達していた。 On the other hand, when stored without opening and closing the lid, the maximum voltage was not reached until 10 minutes or more had elapsed from the start, and the maximum voltage in this case was 93% lower than immediately after the production. Further, the internal resistance value reached 150% immediately after fabrication.
このように、電池の保存時に開閉蓋で空気導入用の窓が閉じられていれば、電池保存後も電池運転開始直後から電池の初期性能を発揮することができることがわかる。 Thus, it can be seen that if the window for air introduction is closed by the open / close lid when the battery is stored, the battery can exhibit the initial performance immediately after the battery operation starts even after the battery storage.
なお、本実験では保存期間は3日間で行ったが、保存期間が長いほど、開閉蓋をした場合としない場合の差はより顕著なものとなる。 In this experiment, the storage period was three days, but the longer the storage period, the more noticeable the difference between the case with and without the open / close lid.
図13は、本実施例4の燃料電池の斜視図である。 FIG. 13 is a perspective view of the fuel cell according to the fourth embodiment.
本実施例4の燃料電池50は、実施例2の燃料電池30と同様の構成であるが、押え板51の補助空気孔52を塞ぐことができるクリップ状の補助蓋53が設けられている。又、図示しないが、実施例3の開閉蓋41と同様の開閉蓋で押え板51の窓54を閉じることができるようになっている。
The
この補助蓋53は、断面がコ字形であり、電池50の補助空気孔52が開設された側面に填め込まれるようになっている。
The
なお、補助蓋53の内壁面には電極端子が填め込めまれるように、切り欠け53aが形成されている。
A
また、この補助蓋53は、電池の積層体を積層方向(図の黒塗矢印の方向)に圧接する働きもなす。
The
このような燃料電池50においては、非使用時には、開閉蓋及び補助蓋53で窓54及び補助空気孔52を閉じ、使用時には開閉蓋及び補助蓋53を外すことによって、実施例3と同様の効果を得ることができる。
In such a
なお、本実施例4では、補助空気孔52を閉じるための補助蓋53を設けたが、開閉蓋の凸設部の高さを高く形成して、窓54に填め込んだ時に、この凸設部で補助空気孔52が塞がるようにすれば、補助蓋53を用いなくても、開閉蓋だけで窓54と補助空気孔52の両方を閉じることができる。
In the fourth embodiment, the
又さらに、このような開閉蓋を実施例3の場合と同様、押え板に軸着したり、自動開閉機構を取り付けたりすることもできる。
〔その他の事項〕
上記各実施例では固体高分子型燃料電池の場合について述べたが、これに限定されるのは言うまでもなく、リン酸型,アルカリ型などの低温で運転するタイプの燃料電池についても同様に実施することができる。
Further, as in the case of the third embodiment, such an opening / closing lid can be pivotally attached to the holding plate, or an automatic opening / closing mechanism can be attached.
[Other matters]
In each of the above embodiments, the case of the polymer electrolyte fuel cell has been described. However, it is needless to say that the present invention is similarly applied to a fuel cell of a phosphoric acid type, an alkaline type, or the like that operates at a low temperature. be able to.
1 燃料電池
2 電解質膜
3 アノード
4 カソード
5 セル
6 容器
7 押え板
8,9 集電板
8a,9a 端子電極
10,11 窓
12 補給口
13,14 圧着部材
15,16 Oリング
17,18 絶縁板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記燃料貯蔵容器を前記セルの前記アノード側に配置すると共に、前記燃料貯蔵容器の壁面に前記アノードへ燃料を供給する燃料供給口を備えることを特徴とする燃料電池。 A fuel cell comprising: a cell in which an electrolyte membrane is sandwiched between an anode and a cathode; an anode-side plate member and a cathode-side plate member that sandwich and fix the cell; and a fuel storage container that stores fuel supplied to the anode. ,
A fuel cell, wherein the fuel storage container is disposed on the anode side of the cell, and a fuel supply port for supplying fuel to the anode is provided on a wall surface of the fuel storage container.
4. The fuel cell according to claim 3, wherein the oxidant supply port is openable and closable by an opening / closing lid.
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