JP2007073347A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007073347A JP2007073347A JP2005259469A JP2005259469A JP2007073347A JP 2007073347 A JP2007073347 A JP 2007073347A JP 2005259469 A JP2005259469 A JP 2005259469A JP 2005259469 A JP2005259469 A JP 2005259469A JP 2007073347 A JP2007073347 A JP 2007073347A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- flow path
- liquid
- groove
- oxidant
- 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
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
- H01M8/10—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
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
- H01M8/026—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant characterised by grooves, e.g. their pitch or depth
-
- 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
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04186—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
-
- 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
- H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric 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
- H01M8/1011—Direct alcohol fuel cells [DAFC], e.g. direct methanol fuel cells [DMFC]
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【解決手段】基板1上に溝11,21を2本形成し、これら溝を有する基板を電解質膜3と重ね合わせて2本の流路11a,21aを形成し、上記流路を形成する溝の内面又は電解質膜の面の上に触媒12a,22aを担持した集電体層12,22を設けると共に、上記流路の一方に燃料液11b、他方に酸化剤液21bとして過酸化水素水溶液を各々流通させて、燃料液のアノード反応及び酸化剤液のカソード反応と共に、電解質膜を介して水素イオンが移動するように構成した燃料電池。
【選択図】図1
Description
H2→2H++e- (1)
1/2O2+2H++2e-→H2O (2)
H2+1/2O2→H2O (3)
CH3OH+H2O→CO2+6H++6e- (4)
3/2O2+6H++6e-→3H2O (5)
CH3OH+3/2O2→CO2+2H2O (6)
[1] 互いに隣接して形成された第1及び第2の溝を有する一の基板上に、上記第1及び第2の溝双方の開口部を覆うように一の電解質膜を積重して各々第1及び第2の流路を形成し、上記第1の流路を形成する上記第1の溝の内面又は電解質膜の面の上、及び上記第2の流路を形成する上記第2の溝の内面又は電解質膜の面の上に、各々触媒を担持した集電体層を設けると共に、上記第1の流路に燃料液、上記第2の流路に酸化剤液を各々流通させて、上記燃料液のアノード反応及び上記酸化剤液のカソード反応と共に、上記電解質膜を介して上記第1の流路から上記第2の流路へ水素イオンが移動するように構成した燃料電池であって、上記酸化剤液が過酸化水素水溶液であることを特徴とする燃料電池。
[2] 第1の溝を有する第1の基板と第2の溝を有する第2の基板とを、上記第1及び第2の溝を互いに対向させて一の電解質膜を介して積重して各々第1及び第2の流路を形成し、上記第1の流路を形成する上記第1の溝の内面又は電解質膜の面の上、及び上記第2の流路を形成する上記第2の溝の内面又は電解質膜の面の上に、各々触媒を担持した集電体層を設けると共に、上記第1の流路に燃料液、上記第2の流路に酸化剤液を各々流通させて、上記燃料液のアノード反応及び上記酸化剤液のカソード反応と共に、上記電解質膜を介して上記第1の流路から上記第2の流路へ水素イオンが移動するように構成した燃料電池であって、上記酸化剤液が過酸化水素水溶液であることを特徴とする燃料電池。
[3] 上記第1の溝の内面及び上記第2の溝の内面の上に、各々触媒を有する集電体層を設けると共に、上記燃料液及び酸化剤液が各々電解質膜に直接接触するように構成してなることを特徴とする[1]又は[2]記載の燃料電池。
[4] 上記基板がSi基板又は樹脂基板であることを特徴とする[1]乃至[3]のいずれかに記載の燃料電池。
[5]上記溝の幅が1000μm以下、かつ深さが1000μm以下であることを特徴とする[1]乃至[4]のいずれかに記載の燃料電池。
[6] 上記触媒が金属触媒であることを特徴とする[1]乃至[5]のいずれかに記載の燃料電池。
[7] 上記金属が白金又は白金合金であることを特徴とする[6]記載の燃料電池。
[8] 上記燃料液がメタノール、エタノール、プロピルアルコール、ブタノールから選ばれる1種若しくは2種以上の混合物又はそれらの水溶液であることを特徴とする[1]乃至[7]のいずれかに記載の燃料電池。
[9] 上記過酸化水素の濃度が0.01〜5mol/Lであることを特徴とする[1]乃至[8]のいずれかに記載の燃料電池。
[10] 上記過酸化水素水溶液を流路の断面積1mm2当たり0.1〜50ml/minの流速で流通させることを特徴とする[1]乃至[9]のいずれかに記載の燃料電池。
本発明の第1の発明に係る燃料電池は、互いに隣接して形成された第1及び第2の溝を有する一の基板上に、上記第1及び第2の溝双方の開口部を覆うように一の電解質膜を積重して各々第1及び第2の流路を形成し、上記第1の流路を形成する上記第1の溝の内面又は電解質膜面の上、及び上記第2の流路を形成する上記第2の溝の内面又は電解質膜面の上に、各々触媒を担持した集電体層を設けると共に、上記第1の流路に燃料液、上記第2の流路に酸化剤液を各々流通させて、上記燃料液のアノード反応及び上記酸化剤液のカソード反応と共に、上記電解質膜を介して上記第1の流路から上記第2の流路へ水素イオンが移動するように構成した燃料電池であり、上記酸化剤液が過酸化水素水溶液であるものである。
CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-
で示される反応が進行する。また、図5はカソード側であり、
3H2O2+6H++6e-→6H2O
又は
3H2O2→3H2O+3/2O2
3/2O2+6H++6e-→3H2O
で示される反応が進行する。なお、図4及び図5において、12は集電体層(アノード)、12aはアノード触媒、22は集電体層(カソード)、22aはカソード触媒、3は電解質膜である。
図1に示される構成の燃料電池を作成し、酸化剤液として過酸化水素水溶液(実施例)及び飽和酸素溶存水溶液(比較例)を各々用いて燃料電池の性能を評価した。結果を表1並びに図8及び9に示す。なお、設定条件は以下のとおりである。
基板:Si基板(2cm×2.5cm 厚さ200μm)
溝幅:100μm、溝深さ:50μm(溝断面積0.005mm2)
溝長さ:6mm
溝間距離:50μm
単電極面積0.0091cm2
電解質膜
電解質膜:デュポン社製ナフィオン112(厚さ51μm)
集電体及び触媒
アノード:Au集電体
+Pt−Ru触媒(Pt=1.5C/cm2+Pt−Ru=1C/cm2)
カソード:Au集電体
+Pt触媒(Pt=2C/cm2)
なお、触媒は電気めっき(パルスめっき)により形成した。
燃料液
2mol/L CH3OH+0.5mol/L H2SO4水溶液
流速:80μL/min
酸化剤液
H2O2(濃度は表1参照)+0.5mol/L H2SO4水溶液
O2(飽和)+0.5mol/L H2SO4水溶液
流速:80μL/min(溝断面積1mm2当たり16ml/minに相当)
2 第2の基板
11 第1の溝
21 第2の溝
11a 第1の流路
21a 第2の流路
11b 燃料液
21b 酸化剤液
12 集電体体(アノード)
12a アノード触媒
22 集電体体(カソード)
22a カソード触媒
3 電解質膜
Claims (10)
- 互いに隣接して形成された第1及び第2の溝を有する一の基板上に、上記第1及び第2の溝双方の開口部を覆うように一の電解質膜を積重して各々第1及び第2の流路を形成し、上記第1の流路を形成する上記第1の溝の内面又は電解質膜の面の上、及び上記第2の流路を形成する上記第2の溝の内面又は電解質膜の面の上に、各々触媒を担持した集電体層を設けると共に、上記第1の流路に燃料液、上記第2の流路に酸化剤液を各々流通させて、上記燃料液のアノード反応及び上記酸化剤液のカソード反応と共に、上記電解質膜を介して上記第1の流路から上記第2の流路へ水素イオンが移動するように構成した燃料電池であって、上記酸化剤液が過酸化水素水溶液であることを特徴とする燃料電池。
- 第1の溝を有する第1の基板と第2の溝を有する第2の基板とを、上記第1及び第2の溝を互いに対向させて一の電解質膜を介して積重して各々第1及び第2の流路を形成し、上記第1の流路を形成する上記第1の溝の内面又は電解質膜の面の上、及び上記第2の流路を形成する上記第2の溝の内面又は電解質膜の面の上に、各々触媒を担持した集電体層を設けると共に、上記第1の流路に燃料液、上記第2の流路に酸化剤液を各々流通させて、上記燃料液のアノード反応及び上記酸化剤液のカソード反応と共に、上記電解質膜を介して上記第1の流路から上記第2の流路へ水素イオンが移動するように構成した燃料電池であって、上記酸化剤液が過酸化水素水溶液であることを特徴とする燃料電池。
- 上記第1の溝の内面及び上記第2の溝の内面の上に、各々触媒を有する集電体層を設けると共に、上記燃料液及び酸化剤液が各々電解質膜に直接接触するように構成してなることを特徴とする請求項1又は2記載の燃料電池。
- 上記基板がSi基板又は樹脂基板であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の燃料電池。
- 上記溝の幅が1000μm以下、かつ深さが1000μm以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の燃料電池。
- 上記触媒が金属触媒であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の燃料電池。
- 上記金属が白金又は白金合金であることを特徴とする請求項6記載の燃料電池。
- 上記燃料液がメタノール、エタノール、プロピルアルコール、ブタノールから選ばれる1種若しくは2種以上の混合物又はそれらの水溶液であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載の燃料電池。
- 上記過酸化水素の濃度が0.01〜5mol/Lであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載の燃料電池。
- 上記過酸化水素水溶液を流路の断面積1mm2当たり0.1〜50ml/minの流速で流通させることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項記載の燃料電池。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005259469A JP2007073347A (ja) | 2005-09-07 | 2005-09-07 | 燃料電池 |
US11/515,871 US7816041B2 (en) | 2005-09-07 | 2006-09-06 | Fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005259469A JP2007073347A (ja) | 2005-09-07 | 2005-09-07 | 燃料電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007073347A true JP2007073347A (ja) | 2007-03-22 |
Family
ID=37873191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005259469A Pending JP2007073347A (ja) | 2005-09-07 | 2005-09-07 | 燃料電池 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7816041B2 (ja) |
JP (1) | JP2007073347A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009011753A2 (en) * | 2007-07-11 | 2009-01-22 | The Regents Of The University Of California | Nanostructured polymer membranes for proton conduction |
JP5580312B2 (ja) * | 2008-08-25 | 2014-08-27 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 電圧反転耐性を有する燃料電池用ナノ触媒 |
WO2012007931A2 (en) | 2010-07-16 | 2012-01-19 | Dublin City University | Silver electrode catalyst |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6485851B1 (en) * | 1997-09-23 | 2002-11-26 | California Institute Of Technology | Power generation in fuel cells using liquid methanol and hydrogen peroxide |
JP2003036866A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-02-07 | Foamex Lp | 燃料電池の水および/または燃料管理用のウィッキング構造体 |
JP2005197188A (ja) * | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Univ Waseda | 燃料電池及びその製造方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003050900A1 (en) * | 2001-12-11 | 2003-06-19 | Powerzyme, Inc. | Electrochemical device with adjustable-area electrodes using a hydrogen peroxide catholyte |
FI119267B (fi) * | 2002-06-28 | 2008-09-15 | Enfucell Oy | Biokatalyyttinen suora-alkoholipolttokenno |
JP4392823B2 (ja) | 2002-11-22 | 2010-01-06 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 固体電解質型燃料電池 |
-
2005
- 2005-09-07 JP JP2005259469A patent/JP2007073347A/ja active Pending
-
2006
- 2006-09-06 US US11/515,871 patent/US7816041B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6485851B1 (en) * | 1997-09-23 | 2002-11-26 | California Institute Of Technology | Power generation in fuel cells using liquid methanol and hydrogen peroxide |
JP2003036866A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-02-07 | Foamex Lp | 燃料電池の水および/または燃料管理用のウィッキング構造体 |
JP2005197188A (ja) * | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Univ Waseda | 燃料電池及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20070054174A1 (en) | 2007-03-08 |
US7816041B2 (en) | 2010-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kamarudin et al. | Overview on the challenges and developments of micro-direct methanol fuel cells (DMFC) | |
JP4565644B2 (ja) | 燃料電池用高分子電解質膜,膜−電極アセンブリー,燃料電池システム及び膜−電極アセンブリーの製造方法 | |
JP4420960B2 (ja) | 燃料電池および燃料電池層 | |
WO2002045196A2 (en) | Fuel cell membrane and system with integrated gas separation | |
JP5182559B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
KR100536255B1 (ko) | 연료전지용 개질기, 그의 제조방법 및 이를 포함하는연료전지 시스템 | |
Yu et al. | The construction of integrated Si-based micro proton exchange membrane fuel cells with improved performances | |
JP2014096375A (ja) | 燃料電池用高分子電解質膜の製造方法、膜電極接合体及び高分子電解質型燃料電池 | |
JP2008192506A (ja) | 燃料電池 | |
WO2007086432A1 (ja) | 燃料電池 | |
JP2007073347A (ja) | 燃料電池 | |
JP2008235026A (ja) | 燃料分布調整方法、燃料分布調整膜、燃料分布調整膜の製造方法、燃料電池、および燃料電池の製造方法 | |
JP2006049115A (ja) | 燃料電池 | |
JP2009123441A (ja) | 燃料電池 | |
JP4679825B2 (ja) | 燃料電池及びその製造方法 | |
WO2009119434A1 (ja) | 燃料電池ユニット、燃料電池スタックおよび電子機器 | |
JP2010277782A (ja) | 膜電極接合体及び燃料電池並びにそれらの製造方法 | |
JP2005032520A (ja) | 燃料電池及びその製造方法 | |
JP5186780B2 (ja) | 液体燃料供給板、および、パッシブ方式駆動型燃料電池、並びに、液体燃料供給方法 | |
JP2008226751A (ja) | 燃料電池、燃料電池システム、及びその製造方法 | |
JP5207442B2 (ja) | 超小型燃料電池 | |
JP2007157462A (ja) | 燃料電池およびその製造方法 | |
JP2006221992A (ja) | 燃料電池用電解質膜およびその製造方法 | |
WO2010007818A1 (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
JP5093800B2 (ja) | 燃料電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080902 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20080902 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110831 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110831 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120105 |