JP2007335147A - Vehicle - Google Patents

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秀樹 小平
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell mounted vehicle in which a fire hardly breaks out. <P>SOLUTION: The vehicle is installed on a chassis with a solid polymer fuel cell system which has a solid polymer fuel cell device consisting of a solid polymer fuel cell and a housing for housing the solid polymer fuel cell, a hydrogen sensor for detecting leakage of hydrogen, a hydrogen supply passage for supplying hydrogen to an anode of the solid polymer fuel cell device from a hydrogen tank, and a pressure reducing valve installed between the hydrogen supply passage and the hydrogen tank. The solid polymer fuel cell system is surrounded by a shell having rigidity, an enclosed space is provided between the solid polymer fuel cell system and the shell, an inert gas is filled in the enclosed space, and the solid polymer fuel cell system and the shell are fixed by a deformation accelerating member, thereby hydrogen in the inert gas is detected using the hydrogen sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体高分子型燃料電池、および、水素漏洩を検知するための水素センサ、および、水素漏洩を防止するためのシェルを備えた車両の構造に関する。 The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell, a hydrogen sensor for detecting hydrogen leakage, and a vehicle structure including a shell for preventing hydrogen leakage.

近年、高効率にエネルギーを変換できる装置として、燃料電池が注目を集めている。 In recent years, fuel cells have attracted attention as devices capable of converting energy with high efficiency.

燃料電池は、用いる電解質の種類により、PAFC(リン酸型)、PEFC(固体高分子型)、DMFC(直接メタノール型)、および、SOFC(固体酸化物型)、MCFC(溶融炭酸塩型)に大別される。 Fuel cells are available in PAFC (phosphoric acid type), PEFC (solid polymer type), DMFC (direct methanol type), SOFC (solid oxide type), and MCFC (molten carbonate type) depending on the type of electrolyte used. Broadly divided.

上記の燃料電池のうち、電解質として水素イオン伝導性を有する固体高分子を用いた固体高分子型燃料電池は、加圧容器を必要とせず、小型で、高出力密度が得られること等の理由から、車両用電源として注目されている。 Among the fuel cells described above, the solid polymer fuel cell using a solid polymer having hydrogen ion conductivity as an electrolyte does not require a pressurized container, is small, and has a high output density. Therefore, it is attracting attention as a power source for vehicles.

固体高分子型燃料電池の例として、特許文献1には、固体高分子電解質膜(プロトン伝導性高分子膜)の一方の面にアノード、他方の面にカソードを設けた膜電極接合体(MEA)の両側に、セパレータを配した単電池セルを複数個積層したセルデザインの固体高分子型燃料電池が開示されている。 As an example of a polymer electrolyte fuel cell, Patent Document 1 discloses a membrane electrode assembly (MEA) in which an anode is provided on one surface of a solid polymer electrolyte membrane (proton conductive polymer membrane) and a cathode is provided on the other surface. ), A polymer electrolyte fuel cell having a cell design in which a plurality of unit cells each provided with a separator are stacked is disclosed.

アノードに対向するセパレータ表面には、燃料ガスを流通させるための凹溝状の燃料ガス流路が設けられている。
また、カソードに対向するセパレータ表面には、酸化剤ガスを流通させるための凹溝状の酸化剤ガス流路が設けられている。
On the surface of the separator facing the anode, there is provided a groove-like fuel gas flow path for circulating fuel gas.
In addition, a concave groove-like oxidant gas flow path for allowing the oxidant gas to flow is provided on the separator surface facing the cathode.

固体高分子型燃料電池の発電方法としては、燃料ガス流路に水素を主体とした燃料ガスを供給すると共に、酸化剤ガス流路に酸化剤ガス(通常は空気)を供給することにより、固体高分子電解質膜(プロトン伝導性高分子膜)を介して、(燃料ガスに含まれる)水素と(酸化剤ガスに含まれる)酸素に下記の電気化学反応を生じさせる方法を用いている。 As a power generation method of a polymer electrolyte fuel cell, a fuel gas mainly containing hydrogen is supplied to a fuel gas flow path, and an oxidant gas (usually air) is supplied to an oxidant gas flow path to obtain a solid A method of causing the following electrochemical reaction between hydrogen (contained in the fuel gas) and oxygen (contained in the oxidant gas) through the polymer electrolyte membrane (proton conductive polymer membrane) is used.

アノード;H→2H+2e (1)
カソード;4H+4e+O→2HO (2)
Anode; H 2 → 2H + + 2e (1)
Cathode; 4H + + 4e + O 2 → 2H 2 O (2)

固体高分子電解質膜(プロトン伝導性高分子膜)としては、膜厚が30〜90μmの、パーフルオロアルキレンを主骨格とし、一部にパーフルオロビニルエーテル側鎖を有し、該パーフルオロビニルエーテル側鎖の末端にスルホン酸基を有するフッ素系樹脂膜(以下、スルホン酸基含有フッ素系樹脂膜と記述する)が汎用されている。 As the solid polymer electrolyte membrane (proton conductive polymer membrane), a perfluoroalkylene main skeleton having a film thickness of 30 to 90 μm and having a perfluorovinyl ether side chain in part, the perfluorovinyl ether side chain A fluorine-based resin film having a sulfonic acid group at its terminal (hereinafter referred to as a sulfonic acid group-containing fluorine-based resin film) is widely used.

固体高分子電解質膜(プロトン伝導性高分子膜)の具体例としては、デュポン社製Nafion(登録商標)、ゴア社製GoreSelect(登録商標)、旭化成社製Aciplex(登録商標)、旭硝子社製Flemion(登録商標)等が挙げられる。 Specific examples of the solid polymer electrolyte membrane (proton conductive polymer membrane) include Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont, GoreSelect (registered trademark) manufactured by Gore, Aciplex (registered trademark) manufactured by Asahi Kasei Co., and Flemion manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. (Registered trademark) and the like.

燃料電池を搭載した車両の例として、特許文献2には、燃料電池、および、燃料タンク、および、車両の床板の下側に配置された(燃料タンクから燃料電池へ水素を供給するための)水素供給配管、および、(水素供給配管からの水素漏洩を検知するために)該水素供給配管近傍に水素センサを設けた車両が開示されている。 As an example of a vehicle equipped with a fuel cell, Patent Document 2 discloses that the fuel cell, the fuel tank, and the floor plate of the vehicle are disposed below (for supplying hydrogen from the fuel tank to the fuel cell). A hydrogen supply pipe and a vehicle provided with a hydrogen sensor in the vicinity of the hydrogen supply pipe (in order to detect hydrogen leakage from the hydrogen supply pipe) are disclosed.

特開2006−4920号公報JP 2006-4920 A 特開平5−288702号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-288702

しかし、車両に搭載した燃料電池、燃料タンク、水素供給配管は外部雰囲気と隔絶されていないため、不幸にして燃料電池、燃料タンク、水素供給配管から水素が漏洩した場合、漏洩した水素が水素センサに到達することなく外部雰囲気に流出してしまい、結果、水素漏洩検知ができない事が懸念され、また、不幸にして、燃料電池を搭載した車両が衝突などの事故に巻き込まれた場合、水素が漏洩し、漏洩した水素と外部雰囲気中の酸素が反応して火災を起こし易いという問題を抱えている。 However, since the fuel cell, fuel tank, and hydrogen supply piping installed in the vehicle are not isolated from the external atmosphere, if hydrogen leaks from the fuel cell, fuel tank, or hydrogen supply piping unfortunately, the leaked hydrogen is detected by the hydrogen sensor. If there is a concern that hydrogen leakage will not be detected as a result, and if a vehicle equipped with a fuel cell is involved in an accident such as a collision, There is a problem that the leaked hydrogen and the oxygen in the outside atmosphere react to easily cause a fire.

また、従来の固体高分子型燃料電池のセルデザインは、セパレータや、燃料ガスおよび酸化剤ガスを(アノードおよびカソードに付属する)触媒層の面内に均一に拡散させるためのガス拡散材を必要とするため、構造が複雑で、コストが高くなってしまっている。 In addition, the conventional polymer electrolyte fuel cell design requires a separator and a gas diffusion material for uniformly diffusing the fuel gas and oxidant gas in the plane of the catalyst layer (attached to the anode and cathode). Therefore, the structure is complicated and the cost is high.

また、従来の固体高分子型燃料電池に用いられているスルホン酸基含有フッ素系樹脂膜は合成経路が複雑なために高価であり、かつ、耐熱性が低いので固体高分子型燃料電池の運転温度(好ましい運転温度は100℃〜120℃)を100℃未満に制限しなければならないという問題を抱えている。 In addition, sulfonic acid group-containing fluororesin membranes used in conventional polymer electrolyte fuel cells are expensive due to the complicated synthesis route and have low heat resistance. There is a problem that the temperature (preferred operating temperature is 100 ° C. to 120 ° C.) must be limited to less than 100 ° C.

また、従来の固体高分子型燃料電池に用いられているスルホン酸基含有フッ素系樹脂膜をプロトン伝導性高分子膜として使用するに際しては、スルホン酸基含有フッ素系樹脂膜を水で十分に膨潤しなければならず、このためのシステムが複雑なため、コストが高くなるという問題を生じていた。 In addition, when using a sulfonic acid group-containing fluororesin membrane used in a conventional polymer electrolyte fuel cell as a proton conductive polymer membrane, the sulfonic acid group-containing fluororesin membrane is sufficiently swollen with water. In addition, since the system for this purpose is complicated, there is a problem that the cost is increased.

本発明の課題は、セパレータおよびガス拡散材を有さない、構造が簡素で安価な固体高分子型燃料電池、および、プロトン伝導性高分子層として、高価かつ耐熱性が劣るスルホン酸基含有フッ素系樹脂を用いない、安価かつ耐熱性が優れた固体高分子型燃料電池および固体高分子型燃料システムを用い、かつ、水素が漏洩した場合に確実に検知でき、火災が発生し難い車両を提供することである。 An object of the present invention is to provide a solid polymer fuel cell having a simple structure and having no separator and a gas diffusion material and having a simple structure, and a sulfonic acid group-containing fluorine having an inferior heat resistance as a proton conductive polymer layer A vehicle that uses solid polymer fuel cells and solid polymer fuel systems that are inexpensive and have excellent heat resistance, does not use resin, can reliably detect when hydrogen leaks, and is less prone to fire It is to be.

請求項1に記載の発明は、固体高分子型燃料電池と該固体高分子型燃料電池を収納するためのハウジングからなる固体高分子型燃料電池装置と、該固体高分子型燃料電池装置に水素を供給するための水素タンクと、前記水素の漏洩を検知するための水素センサと、前記水素タンクから前記固体高分子型燃料電池装置のアノードへ水素を供給するための水素供給路と、該水素供給路と前記水素タンクの間に減圧バルブを設けた固体高分子型燃料電池システムが、シャーシに取り付けられた車両であって、
前記固体高分子型燃料電池システムが剛性を有するシェルで包囲され、前記固体高分子型燃料電池システムと前記シェルの間には密閉空間が設けられ、該密閉空間には不活性ガスが充填され、前記固体高分子型燃料電池システムと前記シェルが変形促進部材で固定され、前記不活性ガス中の水素を、前記水素センサを用いて検知することを特徴とする車両である。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a polymer electrolyte fuel cell device comprising a polymer electrolyte fuel cell and a housing for housing the polymer electrolyte fuel cell, and a hydrogen atom in the polymer electrolyte fuel cell device. A hydrogen tank for supplying hydrogen, a hydrogen sensor for detecting leakage of the hydrogen, a hydrogen supply path for supplying hydrogen from the hydrogen tank to the anode of the polymer electrolyte fuel cell device, and the hydrogen A polymer electrolyte fuel cell system provided with a pressure reducing valve between a supply path and the hydrogen tank is a vehicle attached to a chassis,
The polymer electrolyte fuel cell system is surrounded by a rigid shell, a sealed space is provided between the polymer electrolyte fuel cell system and the shell, and the sealed space is filled with an inert gas, The solid polymer fuel cell system and the shell are fixed by a deformation promoting member, and hydrogen in the inert gas is detected using the hydrogen sensor.

固体高分子型燃料電池と該固体高分子型燃料電池を収納するためのハウジングからなる固体高分子型燃料電池装置と、該固体高分子型燃料電池装置に水素を供給するための水素タンクと、前記水素の漏洩を検知するための水素センサと、前記水素タンクから前記固体高分子型燃料電池装置のアノードへ水素を供給するための水素供給路と、該水素供給路と前記水素タンクの間に減圧バルブを設けた固体高分子型燃料電池システムが、シャーシに取り付けられた車両であって、
前記固体高分子型燃料電池システムが剛性を有するシェルで包囲され、前記固体高分子型燃料電池システムと前記シェルの間には密閉空間が設けられ、該密閉空間には不活性ガスが充填され、前記固体高分子型燃料電池システムと前記シェルが変形促進部材で固定され、前記不活性ガス中の水素を、前記水素センサを用いて検知することにより、
車両から水素が漏洩した場合に確実に検知でき、また、火災が発生し難い車両を提供することができる。
A solid polymer fuel cell device comprising a solid polymer fuel cell and a housing for housing the solid polymer fuel cell; a hydrogen tank for supplying hydrogen to the solid polymer fuel cell device; A hydrogen sensor for detecting leakage of hydrogen, a hydrogen supply path for supplying hydrogen from the hydrogen tank to the anode of the polymer electrolyte fuel cell device, and between the hydrogen supply path and the hydrogen tank A polymer electrolyte fuel cell system provided with a pressure reducing valve is a vehicle attached to a chassis,
The polymer electrolyte fuel cell system is surrounded by a rigid shell, a sealed space is provided between the polymer electrolyte fuel cell system and the shell, and the sealed space is filled with an inert gas, The solid polymer fuel cell system and the shell are fixed by a deformation promoting member, and by detecting hydrogen in the inert gas using the hydrogen sensor,
It is possible to provide a vehicle that can be reliably detected when hydrogen leaks from the vehicle and is less likely to cause a fire.

請求項2に記載の発明は、前記変形促進部材の材質が、前記水素タンクの材質および前記ハウジングの材質よりも軟質であることを特徴とする請求項1に記載の車両である。 The invention according to claim 2 is the vehicle according to claim 1, wherein a material of the deformation promoting member is softer than a material of the hydrogen tank and a material of the housing.

前記変形促進部材の材質を、前記水素タンクの材質および前記ハウジングの材質よりも軟質にすることにより、車両に対して衝突などの応力が負荷された時に、変形促進部材を優先的に塑性変形させ、変形促進部材に応力エネルギーを吸収させ、水素タンクおよびハウジングの受ける応力を緩和し、水素タンクおよび固体高分子型燃料電池装置の圧壊を防止することができる。 By making the material of the deformation promoting member softer than the material of the hydrogen tank and the material of the housing, the deformation promoting member is preferentially plastically deformed when a stress such as a collision is applied to the vehicle. The deformation promoting member can absorb the stress energy, relax the stress received by the hydrogen tank and the housing, and prevent the hydrogen tank and the polymer electrolyte fuel cell device from being crushed.

請求項3に記載の発明は、前記変形促進部材がアルミニウム鋼からなり、前記水素タンクがクロムモリブデン鋼からなり、前記ハウジングがステンレス鋼からなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両である。 The invention according to claim 3 is characterized in that the deformation promoting member is made of aluminum steel, the hydrogen tank is made of chromium molybdenum steel, and the housing is made of stainless steel. Vehicle.

前記変形促進部材としてアルミニウムを用い、前記水素タンクとしてクロムモリブデンを用い、前記ハウジングとしてステンレス鋼を用いることにより、変形促進部材の材質を水素タンクの材質およびハウジングの材質よりも軟質にすることができる。 By using aluminum as the deformation promoting member, using chromium molybdenum as the hydrogen tank, and using stainless steel as the housing, the material of the deformation promoting member can be made softer than the material of the hydrogen tank and the housing. .

組成(重量%)が、
2.5≦Mg≦4.0
1.5≦Mn≦2.5
3.0≦Zn≦5.5
Cu≦0.3
Si≦0.2
Fe≦0.3
残部がAlおよび不可避不純物からなるアルミニウム鋼の100℃での耐力は、200N/mm以下である。
Composition (% by weight)
2.5 ≦ Mg ≦ 4.0
1.5 ≦ Mn ≦ 2.5
3.0 ≦ Zn ≦ 5.5
Cu ≦ 0.3
Si ≦ 0.2
Fe ≦ 0.3
The proof stress at 100 ° C. of aluminum steel whose balance is made of Al and inevitable impurities is 200 N / mm 2 or less.

組成(重量%)が、
8.00≦Cr≦10.00
0.70≦Mo≦1.30
0.10≦C≦0.20
0.30≦Si≦1.00
0.20≦Mn≦0.80
0.0030≦N≦0.0180
P≦0.015
S≦0.015
Cu≦0.20
V≦0.070
Nb≦0.050
残部がFeおよび不可避不純物からなるクロムモリブデン鋼の100℃での耐力は、250N/mm以上である。
Composition (% by weight)
8.00 ≦ Cr ≦ 10.00
0.70 ≦ Mo ≦ 1.30
0.10 ≦ C ≦ 0.20
0.30 ≦ Si ≦ 1.00
0.20 ≦ Mn ≦ 0.80
0.0030 ≦ N ≦ 0.0180
P ≦ 0.015
S ≦ 0.015
Cu ≦ 0.20
V ≦ 0.070
Nb ≦ 0.050
The proof stress at 100 ° C. of the chromium molybdenum steel whose balance is Fe and inevitable impurities is 250 N / mm 2 or more.

組成(重量%)が、
17.0≦Cr≦20.0
7.0≦Ni≦10.5
0.30≦Mn≦2.00
0.05≦N≦0.15
C≦0.03
Si≦1.00
P≦0.040
S≦0.03%
残部がFeおよび不可避不純物からなるステンレス鋼の100℃での耐力は、260N/mm以上である。
Composition (% by weight)
17.0 ≦ Cr ≦ 20.0
7.0 ≦ Ni ≦ 10.5
0.30 ≦ Mn ≦ 2.00
0.05 ≦ N ≦ 0.15
C ≦ 0.03
Si ≦ 1.00
P ≦ 0.040
S ≦ 0.03%
The proof stress at 100 ° C. of the stainless steel whose balance is Fe and inevitable impurities is 260 N / mm 2 or more.

クロムモリブデン鋼は、強靱、かつ、水素浸入による劣化が発生し難い材料として、水素タンクに用いる材料としては好適である。 Chromium-molybdenum steel is suitable as a material for a hydrogen tank as a material that is tough and hardly deteriorates due to hydrogen intrusion.

アルミニウム鋼は、変形促進部材として適度な剛性を有し、かつ、軽量なので、変形促進部材に用いる材料としては好適である。 Aluminum steel is suitable as a material used for the deformation promoting member because it has an appropriate rigidity as the deformation promoting member and is lightweight.

ステンレス鋼は、剛性および耐腐食性を有する材料として、固体高分子型燃料電池のハウジングに用いる材料としては好適である。 Stainless steel is suitable as a material for the housing of a polymer electrolyte fuel cell as a material having rigidity and corrosion resistance.

請求項4に記載の発明は、前記変形促進部材の構造が、断面円形のバーを縮径加工してなる断面積変化構造であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の車両である。 According to a fourth aspect of the present invention, the structure of the deformation promoting member is a cross-sectional area changing structure formed by reducing a diameter of a bar having a circular cross section. The vehicle according to the item.

前記変形促進部材の構造を、断面円形のバーを縮径加工してなる断面積変化構造とすることにより、変形応力を変形促進部材の中央部かつ断面積最小部に集中でき、よって、水素タンクおよび燃料電池装置の変形を最小限にすることができる。 By making the structure of the deformation promoting member a cross-sectional area changing structure formed by reducing the diameter of a bar having a circular cross section, the deformation stress can be concentrated at the central portion and the minimum cross sectional area of the deformation promoting member. Further, the deformation of the fuel cell device can be minimized.

請求項5に記載の発明は、前記水素供給路が、常螺旋構造を有する銅管であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の車両である。 The invention according to claim 5 is the vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydrogen supply path is a copper pipe having a normal spiral structure.

前記水素供給路を、常螺旋構造を有する銅管とすることにより、車両に対して衝突などの応力が負荷された時に、常螺旋構造で応力エネルギーを吸収して水素供給路の受ける応力を緩和し、水素供給路の圧壊を防止することができる。
また、銅は、延展性に優れた金属であり、応力エネルギーを吸収し易く、よって、水素供給路に用いる材料として相応しい。
By making the hydrogen supply path a copper pipe having a normal spiral structure, when stress such as a collision is applied to the vehicle, the stress is absorbed by the normal spiral structure and the stress received by the hydrogen supply path is relieved. In addition, it is possible to prevent the hydrogen supply path from being crushed.
Further, copper is a metal having excellent extensibility and easily absorbs stress energy. Therefore, it is suitable as a material used for a hydrogen supply path.

請求項6に記載の発明は、前記シェルが、ステンレス鋼からなることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の車両である。 The invention according to claim 6 is the vehicle according to any one of claims 1 to 5, wherein the shell is made of stainless steel.

前記シェルを、ステンレス鋼とすることにより、剛性および耐腐食性を有するシェルを得ることができる。 By using stainless steel as the shell, a shell having rigidity and corrosion resistance can be obtained.

請求項7に記載の発明は、前記不活性ガスが窒素からなることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の車両である。 A seventh aspect of the invention is the vehicle according to any one of the first to sixth aspects, wherein the inert gas is made of nitrogen.

前記不活性ガスとして窒素を用いることにより、水素の酸化を防止でき、よって、水素が漏洩した場合においても水素を検知し易くすることができ、かつ、水素と酸素が反応して発火してしまうことを防止することができる。
また、窒素は不活性ガスの中では最も安価なガスであり、経済上の観点から好ましい。
By using nitrogen as the inert gas, oxidation of hydrogen can be prevented, so that hydrogen can be easily detected even when hydrogen leaks, and hydrogen and oxygen react to ignite. This can be prevented.
Nitrogen is the cheapest gas among the inert gases, and is preferable from an economic viewpoint.

請求項8に記載の発明は、前記固体高分子型燃料電池が、絶縁性基板と、該絶縁性基板に形成されたガス流路となる複数の貫通孔と、該貫通孔表面に形成されたアノードおよびカソードと、該アノードと該カソードに接するように前記絶縁性基板上に形成されたプロトン伝導性高分子層を有することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の車両である。 According to an eighth aspect of the present invention, the polymer electrolyte fuel cell is formed on an insulating substrate, a plurality of through holes serving as gas passages formed in the insulating substrate, and the surface of the through hole. 8. The method according to claim 1, further comprising: an anode and a cathode; and a proton conductive polymer layer formed on the insulating substrate so as to be in contact with the anode and the cathode. Vehicle.

前記固体高分子型燃料電池を、絶縁性基板と、該絶縁性基板に形成されたガス流路となる複数の貫通孔と、該貫通孔表面に形成されたアノードおよびカソードと、該アノードと該カソードに接するように前記絶縁性基板上に形成されたプロトン伝導性高分子層を有する構造とすることにより、ガス拡散材およびセパレータが不要となり、固体高分子型燃料電池の構造を簡素化でき、固体高分子型燃料電池のコストを下げることができる。 The polymer electrolyte fuel cell includes an insulating substrate, a plurality of through holes serving as gas flow paths formed in the insulating substrate, an anode and a cathode formed on the surface of the through hole, the anode, and the anode By having a structure having a proton conductive polymer layer formed on the insulating substrate so as to be in contact with the cathode, a gas diffusion material and a separator become unnecessary, and the structure of the solid polymer fuel cell can be simplified. The cost of the polymer electrolyte fuel cell can be reduced.

請求項9に記載の発明は、前記アノード、前記カソード、および、該アノードと該カソードに接している前記プロトン伝導性高分子層からなる複数の単電池セルが、前記絶縁性基板の表裏面に配置され、該複数の単電池セルが、配線によって直列または並列に接続されていることを特徴とする請求項8に記載の車両である。 According to a ninth aspect of the present invention, a plurality of unit cells comprising the anode, the cathode, and the proton conductive polymer layer in contact with the anode and the cathode are provided on the front and back surfaces of the insulating substrate. The vehicle according to claim 8, wherein the plurality of single battery cells are connected in series or in parallel by wiring.

前記アノード、前記カソード、および、該アノードと該カソードに接している前記プロトン伝導性高分子層からなる複数の単電池セルが、前記絶縁性基板の表裏面に配置され、該複数の単電池セルを、配線によって直列または並列に接続することによって、用途に応じた固体高分子型燃料電池を構成することができるものである。
固体高分子型燃料電池の単電池セルの理論起電圧は1.23Vしかないが、前記単電池セルどうしを、配線を用いて電気的直列に接続することにより、高電圧を得ることが可能となる。
A plurality of unit cells comprising the anode, the cathode, and the proton conductive polymer layer in contact with the anode and the cathode are disposed on the front and back surfaces of the insulating substrate, and the plurality of unit cells Are connected in series or in parallel by wiring, so that a polymer electrolyte fuel cell according to the application can be configured.
Although the theoretical electromotive force of the unit cell of the polymer electrolyte fuel cell is only 1.23 V, it is possible to obtain a high voltage by connecting the unit cells electrically in series using wiring. Become.

請求項10に記載の発明は、前記プロトン伝導性高分子層が、プロトン伝導性物質、および、結着剤からなることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の車両である。 The invention according to claim 10 is the vehicle according to claim 8 or claim 9, wherein the proton conductive polymer layer is made of a proton conductive material and a binder.

プロトン伝導性高分子層を、プロトン伝導性物質、および、結着剤で構成することにより、高価かつ耐熱性が劣るスルホン酸基含有フッ素系樹脂膜に替わる、優れたプロトン伝導性を有するプロトン伝導性高分子層を得ることができる。 Proton conduction with excellent proton conductivity, replacing the sulfonic acid group-containing fluororesin membrane with poor heat resistance by constituting the proton conducting polymer layer with a proton conducting substance and a binder. Can be obtained.

請求項11に記載の発明は、前記アノードおよび前記カソードが、触媒を担持した電子伝導性物質、プロトン伝導性物質、および、結着剤からなることを特徴とする請求項8乃至請求項10のいずれか1項に記載の車両である。 The invention according to claim 11 is characterized in that the anode and the cathode are made of an electron conductive material carrying a catalyst, a proton conductive material, and a binder. It is a vehicle given in any 1 paragraph.

前記アノードおよび前記カソードを、触媒を担持した電子伝導性物質、プロトン伝導性物質、および、結着剤で構成することにより、固体高分子型燃料電池の酸化還元反応(下式(3)(4)参照)を効率良く行うことができる。 The anode and the cathode are composed of an electron conductive material carrying a catalyst, a proton conductive material, and a binder, so that an oxidation-reduction reaction of the polymer electrolyte fuel cell (the following formulas (3) (4) )) Can be performed efficiently.

アノード;H→2H+2e (3)
カソード;4H+4e+O→2HO (4)
Anode; H 2 → 2H + + 2e (3)
Cathode; 4H + + 4e + O 2 → 2H 2 O (4)

触媒は、前記式(3)(4)の反応の活性点となる。 The catalyst serves as an active site for the reactions of the above formulas (3) and (4).

電子伝導性物質は、(カソードに付属する)触媒反応部への電子の供給、(アノードに付属する)触媒反応部からの電子の回収の役割を有する。 The electron conductive material has a role of supplying electrons to the catalytic reaction section (attached to the cathode) and collecting electrons from the catalytic reaction section (attached to the anode).

プロトン伝導性物質は、(アノードに付属する)触媒反応部で発生したプロトンを伝導する役割を有する。 The proton conductive material has a role of conducting protons generated in the catalytic reaction section (attached to the anode).

結着剤は、触媒を担持した電子伝導性物質と、プロトン伝導性物質を結着する役割を有する。 The binder has a role of binding the electron conductive material carrying the catalyst and the proton conductive material.

請求項12に記載の発明は、前記プロトン伝導性物質が、スルホン酸基が置換された芳香族化合物からなることを特徴とする請求項10または請求項11のいずれか1項に記載の車両である。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the vehicle according to the tenth or eleventh aspect, the proton conductive material is made of an aromatic compound substituted with a sulfonic acid group. is there.

スルホン酸基が置換された芳香族化合物は、スルホン化および炭化という簡易な工程で安価に合成でき、プロトン伝導度が高い。
これを用いてなるプロトン伝導性高分子のプロトン伝導度は、1.1×10−1〜1.2×10−1Scm−1であり、デュポン社製Nafion(登録商標)と同等のプロトン伝導度を示す。
An aromatic compound substituted with a sulfonic acid group can be synthesized at a low cost by a simple process of sulfonation and carbonization and has high proton conductivity.
Proton conductivity of the proton-conducting polymer obtained by using this, a 1.1 × 10 -1 ~1.2 × 10 -1 Scm -1, equivalent proton conducting the DuPont Nafion (registered trademark) Degrees.

スルホン酸基はプロトン伝導に寄与し、スルホン酸基密度が高い方が、プロトン伝導度が高い。 The sulfonic acid group contributes to proton conduction, and the higher the sulfonic acid group density, the higher the proton conductivity.

芳香族化合物は多くのポリエン構造を持ち、スルホン酸基を置換し易い。 Aromatic compounds have many polyene structures and are easy to replace sulfonic acid groups.

請求項13に記載の発明は、前記結着剤が、ポリエーテルスルホンであることを特徴とする請求項10乃至請求項12のいずれか1項に記載の車両である。 The invention according to claim 13 is the vehicle according to any one of claims 10 to 12, wherein the binder is polyethersulfone.

ポリエーテルスルホンは、固体高分子型燃料電池の運転環境に耐えうる、耐熱性、耐酸化劣化性、耐還元劣化性、寸法安定性、耐衝撃性に優れ、結着剤としては最適である。 Polyether sulfone can withstand the operating environment of a polymer electrolyte fuel cell, has excellent heat resistance, oxidation deterioration resistance, reduction deterioration resistance, dimensional stability, and impact resistance, and is optimal as a binder.

請求項14に記載の発明は、前記触媒が、Au、Pt、Pd、Rh、Ru、OsおよびIrから選ばれた1種または2種以上の金属からなることを特徴とする請求項11乃至請求項12のいずれか1項に記載の車両である。 The invention according to claim 14 is characterized in that the catalyst is made of one or more metals selected from Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Os and Ir. Item 13. The vehicle according to any one of item 12.

触媒は、Au、Pt、Pd、Rh、Ru、OsおよびIrから選ばれた1種または2種以上の金属からなるが、Au、Pt、Pd、Rh、Ru、OsおよびIrは1B族または8族であり、酸素還元能力、水素酸化能力が高いので、触媒効率の良い固体高分子型燃料電池を作製することができる。 The catalyst is composed of one or more metals selected from Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Os and Ir, but Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Os and Ir are group 1B or 8 Since it is a family and has high oxygen reduction ability and hydrogen oxidation ability, a polymer electrolyte fuel cell with good catalytic efficiency can be produced.

請求項15に記載の発明は、前記電子伝導性物質が、アセチレンブラックであることを特徴とする請求項10乃至請求項14のいずれか1項に記載の車両である。 The invention according to claim 15 is the vehicle according to any one of claims 10 to 14, wherein the electron conductive material is acetylene black.

アセチレンブラックは電子伝導性に優れ、電子伝導手段としては最適である。 Acetylene black is excellent in electron conductivity and is optimal as an electron conduction means.

請求項16に記載の発明は、前記触媒の平均粒径(体積平均粒径(Dv))が1nm以上5nm以下であることを特徴とする請求項11乃至請求項15のいずれか1項に記載の車両である。 The invention according to claim 16 is characterized in that the catalyst has an average particle size (volume average particle size (Dv)) of 1 nm or more and 5 nm or less. Vehicle.

触媒の平均粒径(体積平均粒径(Dv))を1nm以上5nm以下にすることにより、触媒の単位重量当たりの表面積が非常に大きい、触媒効率の良い出力特性に優れた固体高分子型燃料電池を作製することができる。 By setting the average particle size (volume average particle size (Dv)) of the catalyst to 1 nm or more and 5 nm or less, the solid polymer type fuel having a very large surface area per unit weight of the catalyst and excellent output characteristics with high catalyst efficiency. A battery can be fabricated.

触媒の平均粒径(体積平均粒径(Dv))を1nm未満にするのは困難で、コストが高くなってしまう。
また、触媒の平均粒径(体積平均粒径(Dv))が5nmを超えると、触媒の単位重量当たりの表面積が小さくなり、触媒効率が悪くなり、固体高分子型燃料電池の起電力が低くなってしまう。
It is difficult to make the average particle diameter (volume average particle diameter (Dv)) of the catalyst less than 1 nm, which increases the cost.
On the other hand, when the average particle diameter (volume average particle diameter (Dv)) of the catalyst exceeds 5 nm, the surface area per unit weight of the catalyst is decreased, the catalyst efficiency is deteriorated, and the electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell is decreased. turn into.

請求項17に記載の発明は、前記触媒と前記電子伝導性物質の配合比率が、重量比で1:2〜2:1であることを特徴とする請求項11乃至請求項16のいずれか1項に記載の車両である。 The invention according to claim 17 is characterized in that the mixing ratio of the catalyst and the electron conductive material is 1: 2 to 2: 1 by weight. The vehicle according to the item.

前記触媒と前記電子伝導性物質の配合比率を、重量比で1:2〜2:1にすることにより、触媒効率および出力特性に優れた固体高分子型燃料電池を作製することができる。(実施例および比較例参照) By setting the mixing ratio of the catalyst and the electron conductive material to 1: 2 to 2: 1 by weight, a solid polymer fuel cell excellent in catalyst efficiency and output characteristics can be produced. (See Examples and Comparative Examples)

請求項18に記載の発明は、前記芳香族化合物が、アントラセンまたはその誘導体からなることを特徴とする請求項12乃至請求項17のいずれか1項に記載の車両である。 The invention according to claim 18 is the vehicle according to any one of claims 12 to 17, wherein the aromatic compound is made of anthracene or a derivative thereof.

芳香族化合物の中で、アントラセンは、最もスルホン酸基を置換し易い。 Among the aromatic compounds, anthracene is most easily substituted for the sulfonic acid group.

請求項19に記載の発明は、前記絶縁性基板が、フェノール樹脂基板、または、エポキシ樹脂基板であることを特徴とする請求項8乃至請求項18のいずれか1項に記載の車両である。 The invention according to claim 19 is the vehicle according to any one of claims 8 to 18, wherein the insulating substrate is a phenol resin substrate or an epoxy resin substrate.

前記絶縁性基板を、フェノール樹脂基板、または、エポキシ樹脂基板とすることにより、固体高分子型燃料電池の動作温度(80〜120℃)に耐久可能な固体高分子型燃料電池を得ることができるものである。 By using a phenol resin substrate or an epoxy resin substrate as the insulating substrate, a polymer electrolyte fuel cell that can withstand the operating temperature (80 to 120 ° C.) of the polymer electrolyte fuel cell can be obtained. Is.

請求項20に記載の発明は、前記フェノール樹脂基板が、ガラス繊維補強型フェノール樹脂基板であることを特徴とする請求項19に記載の車両である。 The invention according to claim 20 is the vehicle according to claim 19, wherein the phenol resin substrate is a glass fiber reinforced phenol resin substrate.

前記フェノール樹脂基板として、ガラス繊維補強型フェノール樹脂基板を用いることにより、高強度かつ寸法安定性の良い固体高分子型燃料電池を得ることができるものである。 By using a glass fiber reinforced phenol resin substrate as the phenol resin substrate, a solid polymer fuel cell having high strength and good dimensional stability can be obtained.

請求項21に記載の発明は、前記エポキシ樹脂基板が、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板であることを特徴とする請求項19に記載の車両である。 The invention according to claim 21 is the vehicle according to claim 19, wherein the epoxy resin substrate is a glass fiber reinforced epoxy resin substrate.

前記エポキシ樹脂基板として、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板を用いることにより、高強度かつ寸法安定性の良い固体高分子型燃料電池を得ることができるものである。 By using a glass fiber reinforced epoxy resin substrate as the epoxy resin substrate, a solid polymer fuel cell having high strength and good dimensional stability can be obtained.

本発明により、セパレータおよびガス拡散材を有さない、構造が簡素で安価な固体高分子型燃料電池、および、プロトン伝導性高分子層として、高価かつ耐熱性が劣るスルホン酸基含有フッ素系樹脂を用いない、安価かつ耐熱性が優れた固体高分子型燃料電池および固体高分子型燃料電池システムを用い、かつ、水素が漏洩した場合に確実に検知でき、火災が発生し難い車両を製造することができる。 According to the present invention, a solid polymer type fuel cell having a simple structure and having no separator and a gas diffusion material, and a sulfonic acid group-containing fluororesin having an inferior cost and heat resistance as a proton conductive polymer layer A solid polymer fuel cell and a solid polymer fuel cell system that are inexpensive and have excellent heat resistance, and that can reliably detect when hydrogen leaks and are less prone to fire be able to.

本発明の車両の構造の一例を、図1を基に説明する。 An example of the structure of the vehicle of the present invention will be described with reference to FIG.

シャーシ8上に支持部材7を介してシェル1が据え付けられている。
シェル1内に変形促進部材6を介して水素タンク2および固体高分子型燃料電池装置5が据え付けられている。
水素タンク2は減圧バルブ9を介して水素供給路3と接続されており、水素供給路3は固体高分子型燃料電池装置5と接続されている。
また、シェル1内(密閉空間10内)には、水素センサ4が設置されている。
The shell 1 is installed on the chassis 8 via the support member 7.
A hydrogen tank 2 and a polymer electrolyte fuel cell device 5 are installed in the shell 1 via a deformation promoting member 6.
The hydrogen tank 2 is connected to a hydrogen supply path 3 through a pressure reducing valve 9, and the hydrogen supply path 3 is connected to a polymer electrolyte fuel cell device 5.
A hydrogen sensor 4 is installed in the shell 1 (in the sealed space 10).

変形促進部材6の材料としては、適度な剛性を有し、また、軽量である、アルミニウム鋼を用いることができる。 As a material for the deformation promoting member 6, aluminum steel having moderate rigidity and light weight can be used.

アルミニウム鋼としては、組成(重量%)が、
1.5≦Mn≦2.5
2.5≦Mg≦4.0
Zn≦5.5
Cu≦0.3
Si≦0.2
Fe≦0.3
残部がAlおよび不可避不純物
の組成の物を用いることができる。
上記組成のアルミニウム鋼の100℃での耐力は、200N/mm以下である。
As aluminum steel, the composition (% by weight)
1.5 ≦ Mn ≦ 2.5
2.5 ≦ Mg ≦ 4.0
Zn ≦ 5.5
Cu ≦ 0.3
Si ≦ 0.2
Fe ≦ 0.3
The balance of Al and inevitable impurities can be used.
The proof stress at 100 ° C. of the aluminum steel having the above composition is 200 N / mm 2 or less.

Mn量が1.5重量%未満では、アルミニウム鋼の耐食性を著しく劣化させてしまい、また、Mn量が2.5重量%を超えると、アルミニウム鋼の形状凍結性が劣ってしまう。 If the amount of Mn is less than 1.5% by weight, the corrosion resistance of the aluminum steel is remarkably deteriorated. If the amount of Mn exceeds 2.5% by weight, the shape freezing property of the aluminum steel is inferior.

Mg量が2.5重量%未満では、アルミニウム鋼の強度が弱過ぎ、Mg量が4.0重量%を超えると、アルミニウム鋼製造工程における鋳造性が悪化してしまう。 If the Mg content is less than 2.5% by weight, the strength of the aluminum steel is too weak, and if the Mg content exceeds 4.0% by weight, the castability in the aluminum steel production process is deteriorated.

Zn量が5.5重量%を超えると、アルミニウム鋼の耐食性を著しく劣化させてしまう。 If the Zn content exceeds 5.5% by weight, the corrosion resistance of the aluminum steel is significantly deteriorated.

Cu量が0.3重量%を超えると、アルミニウム鋼の溶接性が悪化してしまう。 When the amount of Cu exceeds 0.3% by weight, the weldability of the aluminum steel is deteriorated.

Si量が0.3重量%を超えると、アルミニウム鋼に粒界腐食が発生し易くなってしまう。 When the amount of Si exceeds 0.3% by weight, intergranular corrosion tends to occur in the aluminum steel.

Fe量が0.3重量%を超えると、アルミニウム鋼の鋳造工程において晶出が起こり、それに起因するアルミニウム鋼孔食の発生が懸念される。 When the amount of Fe exceeds 0.3% by weight, crystallization occurs in the casting process of aluminum steel, and there is a concern about the occurrence of pitting corrosion of aluminum steel resulting therefrom.

水素タンク2の材料としては、強靱、かつ、水素浸入による劣化が発生し難いクロムモリブデン鋼を用いることができる。 As a material for the hydrogen tank 2, chromium molybdenum steel that is tough and hardly deteriorates due to hydrogen penetration can be used.

クロムモリブデン鋼としては、組成(重量%)が、
8.00≦Cr≦10.00
0.70≦Mo≦1.30
0.30≦Si≦1.00
C≦0.20
Mn≦0.40
P≦0.015
S≦0.015
Cu≦0.20
Nb≦0.050
残部がFeおよび不可避不純物
の組成の物を用いることができる。
上記組成のクロムモリブデン鋼の100℃での耐力は、250N/mm以上である。
As chromium molybdenum steel, the composition (wt%)
8.00 ≦ Cr ≦ 10.00
0.70 ≦ Mo ≦ 1.30
0.30 ≦ Si ≦ 1.00
C ≦ 0.20
Mn ≦ 0.40
P ≦ 0.015
S ≦ 0.015
Cu ≦ 0.20
Nb ≦ 0.050
A composition having a balance of Fe and inevitable impurities can be used.
The yield strength at 100 ° C. of the chromium molybdenum steel having the above composition is 250 N / mm 2 or more.

Cr量が8.00重量%未満では、耐腐蝕性が劣り、Cr量が10.00重量%を超えると、クロムモリブデン鋼の共晶炭化物が粗大化し、クロムモリブデン鋼の転動疲労特性を低下させてしまう。 If the Cr content is less than 8.00% by weight, the corrosion resistance is inferior. If the Cr content exceeds 10.00% by weight, the eutectic carbide of the chromium molybdenum steel becomes coarse and the rolling fatigue characteristics of the chromium molybdenum steel deteriorate. I will let you.

Mo量が0.70重量%未満であると、クロムモリブデン鋼のクリープ強度が弱過ぎ、Mo量が1.30重量%を超えると、クロムモリブデン鋼の溶接性が損なわれ、また、Moは高価なため、製造コストが上昇してしまう。 If the Mo amount is less than 0.70% by weight, the creep strength of the chromium molybdenum steel is too weak. If the Mo amount exceeds 1.30% by weight, the weldability of the chromium molybdenum steel is impaired, and Mo is expensive. Therefore, the manufacturing cost will increase.

Si量が0.30重量%未満では、クロムモリブデン鋼の耐力が弱過ぎ、1.00重量%を超えると、クロムモリブデン鋼の靭性が劣化してしまう。 If the Si amount is less than 0.30% by weight, the proof strength of the chromium molybdenum steel is too weak, and if it exceeds 1.00% by weight, the toughness of the chromium molybdenum steel is deteriorated.

C量が0.20重量%を超えると、クロムモリブデン鋼が脆くなってしまう。 If the amount of C exceeds 0.20% by weight, the chromium molybdenum steel becomes brittle.

Mn量が0.40重量%を超えると、クロムモリブデン鋼の溶接性が損なわれてしまう。 If the amount of Mn exceeds 0.40% by weight, the weldability of chromium molybdenum steel is impaired.

P量が0.015重量%を超えると、クロムモリブデン鋼の脆化が促進することが懸念される。 If the amount of P exceeds 0.015% by weight, there is a concern that embrittlement of chromium molybdenum steel is promoted.

S量が0.015重量%を超えると、クロムモリブデン鋼の溶接部が割れ易くなることが懸念される。 When the amount of S exceeds 0.015% by weight, there is a concern that the welded portion of the chromium molybdenum steel tends to crack.

Cu量が0.20重量%を超えると、クロムモリブデン鋼の溶接性が損なわれてしまう。 When the amount of Cu exceeds 0.20% by weight, the weldability of chromium molybdenum steel is impaired.

Nb量が0.050重量%を超えると、クロムモリブデン鋼の溶接性が損なわれてしまう。 If the Nb amount exceeds 0.050% by weight, the weldability of the chromium molybdenum steel is impaired.

固体高分子型燃料電池装置5は、固体高分子型燃料電池および固体高分子型燃料電池を収納するためのハウジングからなる。
ハウジングの材料としては、剛性および耐腐食性を有するステンレス鋼を用いることができる。
The polymer electrolyte fuel cell device 5 includes a polymer electrolyte fuel cell and a housing for housing the polymer electrolyte fuel cell.
As the material of the housing, stainless steel having rigidity and corrosion resistance can be used.

ステンレス鋼としては、組成(重量%)が、
17.0≦Cr≦20.0
7.0≦Ni≦10.5
N≦0.15
Si≦1.00
Mn≦0.40
C≦0.03
P≦0.040
S≦0.03
残部がFeおよび不可避不純物
の組成の物を用いることができる。
上記組成のステンレス鋼の100℃での耐力は、260N/mm以上である。
Stainless steel has a composition (% by weight)
17.0 ≦ Cr ≦ 20.0
7.0 ≦ Ni ≦ 10.5
N ≦ 0.15
Si ≦ 1.00
Mn ≦ 0.40
C ≦ 0.03
P ≦ 0.040
S ≦ 0.03
A composition having a balance of Fe and inevitable impurities can be used.
The yield strength at 100 ° C. of the stainless steel having the above composition is 260 N / mm 2 or more.

Cr量が17.0重量%未満では、耐腐蝕性が劣り、Cr量が20.0重量%を超えると、ステンレス鋼の共晶炭化物が粗大化し、ステンレス鋼の転動疲労特性を低下させてしまう。 If the Cr content is less than 17.0% by weight, the corrosion resistance is inferior, and if the Cr content exceeds 20.0% by weight, the eutectic carbide of the stainless steel becomes coarse, which reduces the rolling fatigue characteristics of the stainless steel. End up.

Ni量が7.0重量%未満では、ステンレス鋼の耐力が弱過ぎ、Ni量が10.5重量%を超えると加工性が悪くなってしまう。 If the amount of Ni is less than 7.0% by weight, the proof stress of stainless steel is too weak, and if the amount of Ni exceeds 10.5% by weight, the workability will deteriorate.

N量が0.15重量%を超えると、衝撃遷移温度特性を劣化させる傾向がある。 When the N content exceeds 0.15% by weight, the impact transition temperature characteristics tend to be deteriorated.

Si量が1.00重量%を超えると、クロムモリブデン鋼の靭性が劣化してしまう。 When the amount of Si exceeds 1.00% by weight, the toughness of the chromium molybdenum steel is deteriorated.

Mn量が0.40重量%を超えると、ステンレス鋼の溶接性が損なわれてしまう。 If the amount of Mn exceeds 0.40% by weight, the weldability of stainless steel is impaired.

C量が0.30重量%を超えると、ステンレス鋼が脆くなってしまう。 If the amount of C exceeds 0.30% by weight, the stainless steel becomes brittle.

P量が0.040重量%を超えると、ステンレス鋼の脆化が促進することが懸念される。 When the amount of P exceeds 0.040% by weight, there is a concern that embrittlement of stainless steel is promoted.

S量が0.03重量%を超えると、ステンレス鋼の溶接部が割れ易くなることが懸念される。 When the amount of S exceeds 0.03% by weight, there is a concern that the welded portion of stainless steel tends to break.

変形促進部材6の材質は、前記水素タンク2およびハウジングの材質よりも軟質であることが好ましい。
変形促進部材6の材質を、前記水素タンク2の材質およびハウジングの材質よりも軟質にすることにより、車両に対して衝突などの応力が負荷された時に、変形促進部材6を優先的に塑性変形させ、変形促進部材6に応力エネルギーを吸収させ、水素タンク2およびハウジングの受ける応力を緩和し、水素タンク2およびハウジングの圧壊を防止することができる。
The material of the deformation promoting member 6 is preferably softer than the material of the hydrogen tank 2 and the housing.
By making the material of the deformation promotion member 6 softer than the material of the hydrogen tank 2 and the material of the housing, the deformation promotion member 6 is preferentially plastically deformed when a stress such as a collision is applied to the vehicle. Thus, the stress energy can be absorbed by the deformation promoting member 6, the stress received by the hydrogen tank 2 and the housing can be relaxed, and the collapse of the hydrogen tank 2 and the housing can be prevented.

水素供給路3としては、常螺旋形状を有する銅配管を用いることができる。 As the hydrogen supply path 3, a copper pipe having a normal spiral shape can be used.

水素供給路3を、常螺旋構造を有する銅配管とすることにより、車両に対して衝突などの応力が負荷された時に、常螺旋構造で応力エネルギーを吸収して水素供給路3の受ける応力を緩和し、水素供給路3の圧壊を防止することができる。
また、銅は、延展性に優れた金属であり、応力エネルギーを吸収し易く、よって、水素供給路3に用いる材料として相応しい。
By making the hydrogen supply path 3 a copper pipe having a normal spiral structure, when stress such as a collision is applied to the vehicle, the stress supplied to the hydrogen supply path 3 is absorbed by the normal spiral structure. It can be mitigated and the collapse of the hydrogen supply path 3 can be prevented.
Further, copper is a metal having excellent extensibility and easily absorbs stress energy. Therefore, it is suitable as a material used for the hydrogen supply path 3.

シェル1は、固体高分子型燃料電池システムを外部衝撃から保護する役割と、固体高分子型燃料電池システムから漏洩した水素を補足する役割を有する。 The shell 1 has a role of protecting the polymer electrolyte fuel cell system from external impacts and a role of supplementing hydrogen leaked from the polymer electrolyte fuel cell system.

シェル1と固体高分子型燃料電池システムの間には密閉空間10が設けられ、該密閉空間10に水素センサ4が設置され、また、該密閉空間10には不活性ガスが充填されている。 A sealed space 10 is provided between the shell 1 and the polymer electrolyte fuel cell system, the hydrogen sensor 4 is installed in the sealed space 10, and the sealed space 10 is filled with an inert gas.

固体高分子型燃料電池システムから水素が漏洩した場合、漏洩した水素をシェル1内に補束し、車両火災を防止する。 When hydrogen leaks from the polymer electrolyte fuel cell system, the leaked hydrogen is supplemented in the shell 1 to prevent a vehicle fire.

補足した水素は、大気中に拡散逃避することなく、水素センサ4によって確実に検知することができる。 The supplemented hydrogen can be reliably detected by the hydrogen sensor 4 without escaping and escaping into the atmosphere.

水素センサ4によって固体高分子型燃料電池システムから水素漏洩が検知された場合、減圧バルブ9を閉鎖する。 When hydrogen leakage is detected from the polymer electrolyte fuel cell system by the hydrogen sensor 4, the pressure reducing valve 9 is closed.

シェル1の材料としては、剛性および耐腐食性に優れるSUS304またはSUS316を用いることができる。 As the material of the shell 1, SUS304 or SUS316 having excellent rigidity and corrosion resistance can be used.

固体高分子型燃料電池の構造の一例を、図2を基に説明する。 An example of the structure of the polymer electrolyte fuel cell will be described with reference to FIG.

本発明の固体高分子型燃料電池は、貫通孔120(燃料ガス流路)および貫通孔140(酸化剤ガス流路)が形成された絶縁性基板110´と、貫通孔120(燃料ガス流路)表面に形成されたアノード12と、貫通孔140(酸化剤ガス流路)表面に形成されたカソード14と、該アノード12と該カソード14に接するように前記絶縁性基板110´上に形成されたプロトン伝導性高分子層13と、配線11を有した構造となっている。 The polymer electrolyte fuel cell of the present invention includes an insulating substrate 110 ′ having a through hole 120 (fuel gas flow channel) and a through hole 140 (oxidant gas flow channel), and a through hole 120 (fuel gas flow channel). ) The anode 12 formed on the surface, the cathode 14 formed on the surface of the through-hole 140 (oxidant gas flow path), and the anode 12 and the cathode 14 are formed on the insulating substrate 110 ′ so as to be in contact therewith. The structure has a proton conductive polymer layer 13 and a wiring 11.

アノード12、カソード14には触媒を担持した電子伝導性物質、プロトン伝導性物質、および、結着剤が含まれる。 The anode 12 and the cathode 14 contain an electron conductive material carrying a catalyst, a proton conductive material, and a binder.

本発明の固体高分子型燃料電池の動作を、図3を基に説明する。 The operation of the polymer electrolyte fuel cell of the present invention will be described with reference to FIG.

燃料ガス中のHは、貫通孔120(燃料ガス流路)からアノード12に含まれる触媒表面に供給され、触媒の働きによって下記の式(3)の反応によってHとeとに分れる。(図3(a)(b)参照) H 2 in the fuel gas is supplied from the through hole 120 (fuel gas flow path) to the surface of the catalyst contained in the anode 12, and is divided into H + and e by the reaction of the following formula (3) by the action of the catalyst. It is. (See Fig. 3 (a) (b))

→2H+2e (3) H 2 → 2H + + 2e (3)

アノード12に含まれる触媒表面にて発生したHは、アノード12に含まれるプロトン伝導性物質を介して、プロトン伝導性高分子層13に到達し、その後、プロトン伝導性高分子層13を通り、その後、カソード14に含まれるプロトン伝導性物質を介して、カソード14に含まれる触媒表面に達する。(図3(b)参照) H + generated on the surface of the catalyst contained in the anode 12 reaches the proton conducting polymer layer 13 via the proton conducting substance contained in the anode 12, and then passes through the proton conducting polymer layer 13. Thereafter, the surface of the catalyst contained in the cathode 14 is reached via the proton conductive material contained in the cathode 14. (See Fig. 3 (b))

アノード12に含まれる触媒表面にて発生したeは外部回路200を通ってカソード14に含まれる触媒表面に達する。(図3(b)参照) The e generated on the catalyst surface included in the anode 12 passes through the external circuit 200 and reaches the catalyst surface included in the cathode 14. (See Fig. 3 (b))

カソード14に含まれる触媒表面に達したHおよびeは、貫通孔140(酸化剤ガス流路)からカソード14に含まれる触媒表面に達した酸素と、カソード14に含まれる触媒の働きにより、下記の式(4)の反応によってHOとなる。(図3(c)(d)参照) H + and e reaching the catalyst surface included in the cathode 14 are caused by oxygen reaching the catalyst surface included in the cathode 14 from the through hole 140 (oxidant gas flow path) and the action of the catalyst included in the cathode 14. H 2 O is obtained by the reaction of the following formula (4). (See FIGS. 3 (c) and 3 (d))

4H+4e+O→2HO (4) 4H + + 4e + O 2 → 2H 2 O (4)

本発明の固体高分子型燃料電池の作製方法を、図4を基に説明する。 A method for producing a polymer electrolyte fuel cell of the present invention will be described with reference to FIG.

まず、絶縁性基板110に貫通孔120(燃料ガス流路)、貫通孔140(酸化剤ガス流路)を形成する。(図4(b)参照) First, the through hole 120 (fuel gas flow path) and the through hole 140 (oxidant gas flow path) are formed in the insulating substrate 110. (See Fig. 4 (b))

絶縁性基板110としては、フェノール樹脂基板、または、エポキシ樹脂基板を用いることができ、フェノール樹脂基板としては、ガラス繊維補強型フェノール樹脂基板が好ましく、エポキシ樹脂基板としては、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板が好ましい。 As the insulating substrate 110, a phenol resin substrate or an epoxy resin substrate can be used. As the phenol resin substrate, a glass fiber reinforced phenol resin substrate is preferable, and as the epoxy resin substrate, a glass fiber reinforced epoxy resin is used. A substrate is preferred.

貫通孔120(燃料ガス流路)、貫通孔140(酸化剤ガス流路)の形成方法としては、打ち抜き加工法、ドリル加工法または、レーザ加工法を用いることができる。 As a method for forming the through hole 120 (fuel gas flow path) and the through hole 140 (oxidant gas flow path), a punching method, a drilling method, or a laser processing method can be used.

次に、貫通孔120(燃料ガス流路)表面にアノード12、および、貫通孔140(酸化剤ガス流路)表面にカソード14を形成する。(図4(c)参照) Next, the anode 12 is formed on the surface of the through hole 120 (fuel gas flow path), and the cathode 14 is formed on the surface of the through hole 140 (oxidant gas flow path). (See Fig. 4 (c))

アノード12およびカソード14の材料としては、プロトン伝導性物質であるスルホン酸基が置換された芳香族化合物、および、電子伝導性物質であるアセチレンブラック、および、触媒であるAu、Pt、Pd、Rh、Ru、OsおよびIrから選ばれた1種または2種以上の金属、および、結着剤であるポリエーテルスルホンを用いることができる。 The materials of the anode 12 and the cathode 14 include an aromatic compound substituted with a sulfonic acid group as a proton conductive material, acetylene black as an electron conductive material, and Au, Pt, Pd, Rh as a catalyst. One or two or more metals selected from Ru, Os and Ir, and polyethersulfone as a binder can be used.

アノード12およびカソード14の形成方法としては、触媒を担持した電子伝導性物質、プロトン伝導性物質、および、結着剤を、溶媒(N−メチル−1−ピロリドン、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコールなど)に溶解して触媒インクを生成した後、触媒インクを(貫通孔を形成した)絶縁性基板110´上にスクリーン印刷する方法を用いることができる。 As a method of forming the anode 12 and the cathode 14, an electron conductive material, a proton conductive material, and a binder carrying a catalyst are used as a solvent (N-methyl-1-pyrrolidone, isopropyl alcohol, normal propyl alcohol, etc.). A method may be used in which a catalyst ink is produced by dissolving the catalyst ink, and then screen printing is performed on the insulating substrate 110 ′ (having through holes formed).

触媒を担持した電子伝導性物質の作製方法としては、電子伝導性物質を酸化処理して、電子伝導性物質の表面にカルボキシル基などの酸性基を形成した後、触媒を有する錯体陽イオンを溶存種として含有する溶液に浸漬して、電子伝導性物質表面の酸性基に存在するイオンを、触媒を有する錯体陽イオンとイオン交換させることによって、電子伝導性物質表面に触媒を有する錯体を担持した後、溶液から濾別し、その後、蒸留水で洗浄し、その後、還元する方法を用いることができる。 The method for preparing the electron-conducting substance carrying the catalyst is to oxidize the electron-conducting substance to form acidic groups such as carboxyl groups on the surface of the electron-conducting substance, and then dissolve the complex cation with the catalyst. Immersion in seed-containing solution and ion exchange of ions present in the acid group on the surface of the electron conductive material with the complex cation having the catalyst, thereby supporting the complex having the catalyst on the surface of the electron conductive material. Thereafter, it is possible to use a method in which the solution is filtered and then washed with distilled water and then reduced.

触媒と電子伝導性物質は、重量比で1:2〜2:1の範囲にすることが好ましい。 The weight ratio of the catalyst and the electron conductive material is preferably 1: 2 to 2: 1.

次に、アノード12およびカソード14に接するように、(貫通孔を形成した)絶縁性基板110´上にプロトン伝導性高分子層13を形成する。(図4(d)参照) Next, the proton conductive polymer layer 13 is formed on the insulating substrate 110 ′ (through holes are formed) so as to be in contact with the anode 12 and the cathode 14. (See Fig. 4 (d))

プロトン伝導性高分子層13の材料としては、プロトン伝導性物質であるスルホン酸基が置換された芳香族化合物、および、結着剤であるポリエーテルスルホンを用いることができる。 As a material for the proton conductive polymer layer 13, an aromatic compound substituted with a sulfonic acid group as a proton conductive substance and a polyether sulfone as a binder can be used.

プロトン伝導性高分子層13の形成方法としては、プロトン伝導性物質、および、結着剤を、溶媒(N−メチル−1−ピロリドン、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコールなど)に溶解してプロトン伝導性高分子層前駆体インクを生成した後、該プロトン伝導性高分子層前駆体インクをアノード12およびカソード14に接するように、(貫通孔を形成した)絶縁性基板110´上にスクリーン印刷する方法を用いることができる。 As a method for forming the proton conductive polymer layer 13, a proton conductive substance and a binder are dissolved in a solvent (N-methyl-1-pyrrolidone, isopropyl alcohol, normal propyl alcohol, etc.) and proton conductive. A method of screen-printing the proton conductive polymer layer precursor ink on the insulating substrate 110 ′ (having through holes formed) so as to contact the anode 12 and the cathode 14 after the polymer layer precursor ink is generated Can be used.

次に、配線11を絶縁性基板110´上に形成する。(図4(e)参照) Next, the wiring 11 is formed on the insulating substrate 110 ′. (See Fig. 4 (e))

配線11の材料としては、銀の微粉末を有機溶媒と樹脂中に分散させた銀ペーストや、銅の微粉末を有機溶媒と樹脂中に分散させた銅ペーストを用いることができる。 As a material for the wiring 11, a silver paste in which fine silver powder is dispersed in an organic solvent and a resin, or a copper paste in which fine copper powder is dispersed in an organic solvent and a resin can be used.

有機溶媒としては、ブチルカルビトールを用いることができる。 As the organic solvent, butyl carbitol can be used.

樹脂としては、ビニル基を有するフェノール樹脂を用いることができる。 As the resin, a phenol resin having a vinyl group can be used.

配線11の形成方法としては、銀ペーストまたは銅ペーストを粘度30〜40Pa・sに調整し、その後、スクリーン印刷する方法を用いることができる。 As a method for forming the wiring 11, a method of adjusting silver paste or copper paste to a viscosity of 30 to 40 Pa · s and then screen printing can be used.

(水素タンクの作製)
厚さ5mmのクロムモリブデン合金板を口径330mmの円筒形にして水素タンクの胴体を形成し、その後、胴体の両端開口部を、厚さ5mmのクロムモリブデン合金板を半球状にした鏡材で閉鎖し、溶接することにより水素タンクを作製した。
(Production of hydrogen tank)
Form a hydrogen tank body with a 5 mm thick chrome molybdenum alloy plate in a cylindrical shape with a diameter of 330 mm, and then close both ends of the body with a mirror material made of a 5 mm thick chrome molybdenum alloy plate in a hemispherical shape. Then, a hydrogen tank was produced by welding.

(水素タンクへの減圧バルブの取り付け)
前記鏡材に減圧バルブをとりつけるためのネジ孔を形成し、該ネジ孔を介して、水素タンクと市販の減圧バルブを接続し、その後、水素タンクと減圧バルブの接続部を溶接することにより、水素タンクへ減圧バルブを取り付けた。
(Attaching the pressure reducing valve to the hydrogen tank)
By forming a screw hole for attaching a pressure reducing valve to the mirror material, connecting a hydrogen tank and a commercially available pressure reducing valve through the screw hole, and then welding a connecting portion of the hydrogen tank and the pressure reducing valve, A pressure reducing valve was attached to the hydrogen tank.

(減圧バルブへの水素供給路の接続)
減圧バルブへ公知の継手方法を用いて、内径5mm外径7mmの常螺旋状の銅管を接続した。
(Connection of hydrogen supply path to pressure reducing valve)
An ordinary spiral copper tube having an inner diameter of 5 mm and an outer diameter of 7 mm was connected to the pressure reducing valve using a known joint method.

(固体高分子型燃料電池の作製)
まず、厚さ80μmのガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板(FR−4)(日立化成工業社製、MCL−E−67)に付着したゴミを、エアーガンを用いて除去した後、鉄板にベークライトを重ねて構成した打抜台上にセットした。
(Production of polymer electrolyte fuel cell)
First, dust adhered to an 80 μm thick glass fiber reinforced epoxy resin substrate (FR-4) (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., MCL-E-67) was removed using an air gun, and then bakelite was stacked on the iron plate. Set on the punching table.

次に、打抜台上にセットしたガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板をプレス機に組み込んだ打抜刃で打ち抜き、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板に直径3mmの貫通孔を20孔形成した。 Next, the glass fiber reinforced epoxy resin substrate set on the punching table was punched with a punching blade incorporated in a press, and 20 through-holes with a diameter of 3 mm were formed in the glass fiber reinforced epoxy resin substrate.

次に、アントラセン40gを濃硫酸(96%)600mlに溶解し、250℃下において15時間加熱し、その後、濃硫酸を濾別除去し、その後、残留物を水洗し、スルホン酸基が置換された芳香族化合物(スルホン酸密度=4.6mmol/g)を得た。 Next, 40 g of anthracene is dissolved in 600 ml of concentrated sulfuric acid (96%) and heated at 250 ° C. for 15 hours, after which the concentrated sulfuric acid is removed by filtration, and then the residue is washed with water to replace the sulfonic acid group. An aromatic compound (sulfonic acid density = 4.6 mmol / g) was obtained.

スルホン酸基が置換された芳香族化合物を、金型を用いて一軸成形し、その後、静水圧プレス(CIP)を用いて2000kg/cmの圧力にて、円柱状(直径10mm×高さ0.7mm)ディスクに成形し、その後、円柱状ディスクの両面にPtを蒸着して測定用電極を形成し、その後、測定用電極を、導線を介してインピーダンスアナライザの端子に接続し、その後、円柱状ディスクの状態を100℃、湿度0%(カールフィッシャー法にて測定)にした後、公知の交流インピーダンス法を用いて、測定周波数20kHzの条件にて、円柱状ディスクのオーミック抵抗値を測定し、その後、該オーミック抵抗値(測定装置中のリード抵抗成分は補正した)と円柱状ディスクの寸法からスルホン酸基が置換された芳香族化合物のプロトン導電率を算出したところ、スルホン酸基が置換された芳香族化合物のプロトン導電率は1.4×10−1S・cm−1であった。 Aromatic compounds substituted with sulfonic acid groups are uniaxially molded using a mold, and then cylindrical (diameter 10 mm × height 0) at a pressure of 2000 kg / cm 2 using a hydrostatic pressure press (CIP). .7 mm) and then forming a measurement electrode by vapor-depositing Pt on both sides of the cylindrical disk, and then connecting the measurement electrode to the terminal of the impedance analyzer via a conductor, After the columnar disk was brought to 100 ° C. and humidity 0% (measured by the Karl Fischer method), the ohmic resistance value of the columnar disk was measured using a known alternating current impedance method at a measurement frequency of 20 kHz. Then, the proton of the aromatic compound in which the sulfonic acid group is substituted from the ohmic resistance value (corrected for the lead resistance component in the measuring apparatus) and the dimensions of the cylindrical disk Was calculated conductivity, the proton conductivity of the aromatic compounds having sulfonate group substituted was 1.4 × 10 -1 S · cm -1 .

次に、アセチレンブラック(比表面積257m/g)(Cabot社製、Vulcan XC−72R)25gを、0.5mol/リットル過マンガン酸カリウム水溶液10リットルに入れ、75℃下において、5時間反応させた。 Next, 25 g of acetylene black (specific surface area 257 m 2 / g) (manufactured by Cabot, Vulcan XC-72R) is placed in 10 liter of 0.5 mol / liter potassium permanganate aqueous solution and reacted at 75 ° C. for 5 hours. It was.

次に、反応生成物を濾別し、75℃の蒸留水を用いて洗浄し、105℃下において乾燥した後、白金含有量10g/リットルのヘキサアンミン白金(IV)塩化物([Pt(IV)(NH]Cl)水溶液に室温で浸漬してイオン交換した。 Next, the reaction product is filtered off, washed with distilled water at 75 ° C., dried at 105 ° C., and then hexaammineplatinum (IV) chloride having a platinum content of 10 g / liter ([Pt (IV ) (NH 3 ) 6 ] Cl 4 ) Ion exchange was performed by immersion in an aqueous solution at room temperature.

次に、反応液から反応生成物を濾別し、その後、反応生成物を75℃の蒸留水を用いて洗浄し、その後、105℃下において乾燥させた後、気温180℃の水素気流中において還元することにより、Pt触媒を担持した電子伝導性物質を得た。 Next, the reaction product is filtered off from the reaction solution, and then the reaction product is washed with distilled water at 75 ° C., then dried at 105 ° C., and then in a hydrogen stream at a temperature of 180 ° C. By reducing, an electron conductive material carrying a Pt catalyst was obtained.

次に、以下の組成になるように、平均粒径(体積平均粒径(Dv))が1nmのPt(触媒)を担持したアセチレンブラック(電子伝導性物質)(Pt重量:アセチレンブラック重量=1:2)、前記スルホン酸基が置換された芳香族化合物(プロトン伝導性物質)、および、ポリエーテルスルホン(結着剤)を溶媒に溶解し、その後、周波数40kHzで15分間超音波撹拌することにより、触媒インクを調整した。
・Pt(触媒)を担持したアセチレンブラック(電子伝導性物質) 7.5重量%
・スルホン酸基が置換された芳香族化合物(プロトン伝導性物質) 2.5重量%
・ポリエーテルスルホン(結着剤) 10.0重量%
・N−メチル−1−ピロリドン(溶媒) 30.0重量%
・イソプロピルアルコール(溶媒) 25.0重量%
・ノルマルプロピルアルコール(溶媒) 25.0重量%
Next, acetylene black (electron conductive material) carrying Pt (catalyst) having an average particle diameter (volume average particle diameter (Dv)) of 1 nm so as to have the following composition (Pt weight: acetylene black weight = 1) : 2) The aromatic compound (proton conductive material) substituted with the sulfonic acid group and the polyethersulfone (binder) are dissolved in a solvent, and then ultrasonically stirred at a frequency of 40 kHz for 15 minutes. Thus, the catalyst ink was prepared.
Acetylene black (electron conductive material) carrying Pt (catalyst) 7.5% by weight
・ Aromatic compound substituted with sulfonic acid group (proton conductive substance) 2.5% by weight
・ Polyethersulfone (binder) 10.0% by weight
・ N-methyl-1-pyrrolidone (solvent) 30.0% by weight
・ Isopropyl alcohol (solvent) 25.0% by weight
Normal propyl alcohol (solvent) 25.0% by weight

触媒インクの粘度を、回転粘度計(リオン社製、ビスコテスターVT−04)を用いて測定したところ、触媒インクの粘度は、25℃下において3.0×10mPa・sであった。 When the viscosity of the catalyst ink was measured using a rotational viscometer (manufactured by Rion, Viscotester VT-04), the viscosity of the catalyst ink was 3.0 × 10 2 mPa · s at 25 ° C.

次に、以下の組成になるように、前記スルホン酸基が置換された芳香族化合物(プロトン伝導性物質)、および、ポリエーテルスルホン(結着剤)を溶媒に溶解し、その後、周波数40kHzで15分間超音波撹拌することにより、プロトン伝導性高分子層前駆体インクを調整した。
・スルホン酸基が置換された芳香族化合物(プロトン伝導性物質) 10.0重量%
・ポリエーテルスルホン(結着剤) 10.0重量%
・N−メチル−1−ピロリドン(溶媒) 30.0重量%
・イソプロピルアルコール(溶媒) 25.0重量%
・ノルマルプロピルアルコール(溶媒) 25.0重量%
Next, the aromatic compound (proton conductive material) substituted with the sulfonic acid group and the polyethersulfone (binder) are dissolved in a solvent so as to have the following composition, and then at a frequency of 40 kHz. The proton conductive polymer layer precursor ink was prepared by ultrasonic stirring for 15 minutes.
・ Aromatic compound substituted with sulfonic acid group (proton conductive material) 10.0% by weight
・ Polyethersulfone (binder) 10.0% by weight
・ N-methyl-1-pyrrolidone (solvent) 30.0% by weight
・ Isopropyl alcohol (solvent) 25.0% by weight
Normal propyl alcohol (solvent) 25.0% by weight

プロトン伝導性高分子層前駆体インクの粘度を、回転粘度計(リオン社製、ビスコテスターVT−04)を用いて測定したところ、プロトン伝導性高分子層前駆体インクの粘度は、25℃下において3.1×10mPa・sであった。 When the viscosity of the proton conductive polymer layer precursor ink was measured using a rotational viscometer (manufactured by Rion, Viscotester VT-04), the viscosity of the proton conductive polymer layer precursor ink was 25 ° C. It was 3.1 × 10 2 mPa · s.

次に、前記調整した触媒インクを#250SUSメッシュ×乳剤厚20μm×線径0.05mmのスクリーン上に載せた。 Next, the prepared catalyst ink was placed on a screen of # 250SUS mesh × emulsion thickness 20 μm × wire diameter 0.05 mm.

次に、スキージ圧5kgf/cm、スキージ速度100mm/秒、スクリーンと前記貫通孔形成済みのガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板のクリアランスが2.5mmの条件にて触媒インクを貫通孔形成済みのガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板上に押し出し(スクリーン印刷し)、その後、窒素雰囲気中において120℃下で1時間の熱処理を施し、その後、30分間放冷し、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板に形成された貫通孔表面にアノードおよびカソードを形成した。 Next, glass with catalyst ink through-holes formed under the conditions that the squeegee pressure is 5 kgf / cm 2 , the squeegee speed is 100 mm / second, and the clearance between the screen and the glass fiber-reinforced epoxy resin substrate with through-holes formed is 2.5 mm. Extruded (screen-printed) onto a fiber-reinforced epoxy resin substrate, then heat-treated at 120 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, and then allowed to cool for 30 minutes to form a glass fiber-reinforced epoxy resin substrate An anode and a cathode were formed on the surface of the through hole.

次に、前記調整したプロトン伝導性高分子層前駆体インクを#250SUSメッシュ×乳剤厚20μm×線径0.05mmのスクリーン上に載せた。 Next, the prepared proton conductive polymer layer precursor ink was placed on a screen of # 250 SUS mesh × emulsion thickness 20 μm × wire diameter 0.05 mm.

次に、スキージ圧5kgf/cm、スキージ速度100mm/秒、スクリーンと前記アノードおよびカソード形成済みのガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板のクリアランスが2.5mmの条件にてプロトン伝導性高分子層前駆体インクを、アノードおよびカソードと接するように貫通孔形成済みのガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板上に押し出し(スクリーン印刷し)、その後、窒素雰囲気中において120℃下で1時間の熱処理を施し、その後、30分間放冷することにより、プロトン伝導性高分子層を形成した。 Next, a proton conductive polymer layer precursor under the conditions that the squeegee pressure is 5 kgf / cm 2 , the squeegee speed is 100 mm / second, and the clearance between the screen and the glass fiber reinforced epoxy resin substrate on which the anode and cathode are formed is 2.5 mm. The ink was extruded (screen-printed) onto a glass fiber reinforced epoxy resin substrate with through holes formed so as to be in contact with the anode and cathode, and then subjected to a heat treatment at 120 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. By allowing to cool for 30 minutes, a proton conductive polymer layer was formed.

次に、導電性銀ペースト(株式会社アサヒ化学研究所製、LS−504J)を、ブチルカルビトールを用いて希釈することにより、粘度3.5×10mPa・s(25℃下における回転粘度計(リオン社製、ビスコテスターVT−04)測定値)に調整した。 Next, by diluting a conductive silver paste (manufactured by Asahi Chemical Laboratory Co., Ltd., LS-504J) with butyl carbitol, a viscosity of 3.5 × 10 2 mPa · s (rotational viscosity at 25 ° C. It was adjusted to a total (measured value by Viscotester VT-04, manufactured by Rion Co., Ltd.).

次に、調整した導電性銀ペーストを#200SUSメッシュ×乳剤厚20μm×線径0.05mmのスクリーン上に載せた。 Next, the prepared conductive silver paste was placed on a screen of # 200SUS mesh × emulsion thickness 20 μm × wire diameter 0.05 mm.

次に、スキージ圧5kgf/cm、スキージ速度100mm/秒、スクリーンとプロトン伝導性高分子層形成済みのガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板のクリアランスが2.5mmの条件にて、導電性銀ペーストをアノードおよびカソードに接するようにガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板上に押し出し(スクリーン印刷し)、その後、窒素雰囲気中において150℃下で30分間の熱処理を施した後、30分間放冷することにより、(アノードおよびカソードからなる)電極対300セットを電気的直列に接続するための配線を作製した。 Next, the conductive silver paste was applied under the conditions that the squeegee pressure was 5 kgf / cm 2 , the squeegee speed was 100 mm / sec, and the clearance between the screen and the glass fiber reinforced epoxy resin substrate on which the proton conductive polymer layer had been formed was 2.5 mm. Extrusion (screen printing) onto a glass fiber reinforced epoxy resin substrate so as to contact the anode and the cathode, and then a heat treatment at 150 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere, followed by cooling for 30 minutes, A wiring for connecting 300 sets of electrode pairs (consisting of an anode and a cathode) in electrical series was prepared.

(固体高分子型燃料電池の起電力の測定)
次に、固体高分子型燃料電池の貫通孔(燃料ガス通路)に燃料ガス導入管を、また、固体高分子型燃料電池の貫通孔(酸化剤ガス通路)に酸化剤ガス導入管を接続し、燃料ガス導入管に、組成がH:CO:HO=82:8:10である燃料ガス(100℃、相対湿度0%)を流量0.3リットル/分の割合で流し、同時に、酸化剤ガス導入管に酸素ガス(100℃、相対湿度0%)を流量1.0リットル/分の割合で流しながら、固体高分子型燃料電池を100℃、相対湿度0%の条件にて10時間保管した。
(Measurement of electromotive force of polymer electrolyte fuel cell)
Next, a fuel gas introduction pipe is connected to the through hole (fuel gas passage) of the polymer electrolyte fuel cell, and an oxidant gas introduction pipe is connected to the through hole (oxidant gas passage) of the polymer electrolyte fuel cell. And a fuel gas (100 ° C., 0% relative humidity) having a composition of H 2 : CO 2 : H 2 O = 82: 8: 10 is caused to flow through the fuel gas introduction pipe at a flow rate of 0.3 liter / min. At the same time, the polymer electrolyte fuel cell is set to 100 ° C. and 0% relative humidity while oxygen gas (100 ° C., relative humidity 0%) is allowed to flow through the oxidant gas introduction pipe at a flow rate of 1.0 liter / min. And stored for 10 hours.

10時間保管後における、固体高分子型燃料電池のプロトン伝導性高分子の含水率は、湿度0%(カールフィッシャー法にて測定)であった。 After storage for 10 hours, the water content of the proton conductive polymer in the solid polymer fuel cell was 0% humidity (measured by the Karl Fischer method).

この時の固体高分子型燃料電池の起電力は、312Vであり、良好な出力が得られたことを確認した。 The electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell at this time was 312 V, and it was confirmed that a good output was obtained.

(固体高分子型燃料電池システムの作製)
まず、組成(重量%)が、
Cr=18.50%
Ni=9.00%
Mn=1.00%
N=0.10%
C=0.01%
Si=0.50%
P=0.02%
S=0.01%
残部がFeおよび不可避不純物からなる1675℃の溶湯を鋳型内に注湯した。
(Production of polymer electrolyte fuel cell system)
First, the composition (% by weight)
Cr = 18.50%
Ni = 9.00%
Mn = 1.00%
N = 0.10%
C = 0.01%
Si = 0.50%
P = 0.02%
S = 0.01%
A melt of 1675 ° C., the balance of which was Fe and inevitable impurities, was poured into the mold.

次に、鋳型の内部温度が1000℃まで下がった時点で型ばらしを行い、その後、25℃の水を用いて冷却することによって、固体高分子型燃料電池を収納するためのハウジングを作製した。 Next, the mold was released when the internal temperature of the mold dropped to 1000 ° C., and then cooled using water at 25 ° C. to produce a housing for housing the polymer electrolyte fuel cell.

次に、固体高分子型燃料電池をハウジングに組み込み、固体高分子型燃料電池装置を作製した。 Next, the polymer electrolyte fuel cell was assembled in a housing to produce a polymer electrolyte fuel cell device.

次に、水素供給路を、公知の継手方法を用いて、固体高分子型燃料電池装置に接続した。 Next, the hydrogen supply path was connected to the polymer electrolyte fuel cell device using a known joint method.

(変形促進部材の作製)
次に、組成(重量%)が、
Mn=2.0%
Mg=3.0%
Zn=4.5%
Cu=0.2%
Si=0.1%
Fe=0.2%
残部がAlおよび不可避不純物である断面円形のアルミニウムバーを、連続圧延機を用いて、アルミニウムバー中央部の断面積がアルミニウムバー端部の断面積の50%になるように縮径加工することにより、変形促進部材を作製した。
(Production of deformation promoting member)
Next, the composition (% by weight) is
Mn = 2.0%
Mg = 3.0%
Zn = 4.5%
Cu = 0.2%
Si = 0.1%
Fe = 0.2%
By reducing the diameter of an aluminum bar having a circular cross-section with the balance being Al and inevitable impurities so that the cross-sectional area at the center of the aluminum bar becomes 50% of the cross-sectional area at the end of the aluminum bar using a continuous rolling mill. A deformation promoting member was produced.

(シェルの作製)
まず、組成(重量%)が、
Cr=18.50%
Ni=9.00%
Mn=1.00%
N=0.10%
C=0.01%
Si=0.50%
P=0.02%
S=0.01%
残部がFeおよび不可避不純物からなる1675℃の溶湯を鋳型内に注湯した。
(Production of shell)
First, the composition (% by weight)
Cr = 18.50%
Ni = 9.00%
Mn = 1.00%
N = 0.10%
C = 0.01%
Si = 0.50%
P = 0.02%
S = 0.01%
A melt of 1675 ° C., the balance of which was Fe and inevitable impurities, was poured into the mold.

次に、鋳型の内部温度が1000℃にまで下がった時点で型ばらしを行い、その後、25℃の水を用いて冷却することによって、固体高分子型燃料電池システムを収納するためのシェルを作製した。 Next, when the internal temperature of the mold is lowered to 1000 ° C., mold release is performed, and then cooling is performed using water at 25 ° C., thereby producing a shell for housing the polymer electrolyte fuel cell system. did.

(車両の作製)
次に、固体高分子型燃料電池システムと、変形促進部材と、シェルを溶接し、シェル内に固体高分子型燃料電池システムを固定した後、シェルとシャーシをボルト固定することにより、車両を得た。
(Production of vehicle)
Next, after welding the polymer electrolyte fuel cell system, the deformation promoting member, and the shell, and fixing the polymer electrolyte fuel cell system in the shell, the shell and the chassis are bolted to obtain the vehicle. It was.

Pt(触媒)の平均粒径(体積平均粒径(Dv))を3nmにした以外は、実施例1と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。 A polymer electrolyte fuel cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle diameter (volume average particle diameter (Dv)) of Pt (catalyst) was 3 nm, and the electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was changed. It was measured.

固体高分子型燃料電池の起電力は、307Vであり、良好な出力が得られたことを確認した。 The electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was 307 V, and it was confirmed that good output was obtained.

Pt(触媒)の平均粒径(体積平均粒径(Dv))を5nmにした以外は、実施例1と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。 A polymer electrolyte fuel cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle diameter (volume average particle diameter (Dv)) of Pt (catalyst) was 5 nm, and the electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was changed. It was measured.

固体高分子型燃料電池の起電力は、301Vであり、良好な出力が得られたことを確認した。 The electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was 301 V, and it was confirmed that a good output was obtained.

Pt(触媒)重量:アセチレンブラック(電子伝導性物質)重量=1:1にした以外は、実施例1と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。 Pt (catalyst) weight: Acetylene black (electron-conducting substance) weight = Except that the weight was 1: 1, a polymer electrolyte fuel cell was produced in the same manner as in Example 1, and the electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was changed. It was measured.

固体高分子型燃料電池の起電力は、333Vであり、良好な出力が得られたことを確認した。 The electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was 333 V, and it was confirmed that a good output was obtained.

Pt(触媒)の平均粒径(体積平均粒径(Dv))を3nm、Pt(触媒)重量:アセチレンブラック(電子伝導性物質)重量=1:1にした以外は、実施例1と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。 Example 1 except that the average particle size (volume average particle size (Dv)) of Pt (catalyst) was 3 nm, Pt (catalyst) weight: acetylene black (electron conductive material) weight = 1: 1 A polymer electrolyte fuel cell was produced, and the electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was measured.

固体高分子型燃料電池の起電力は、306Vであり、良好な出力が得られたことを確認した。 The electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was 306 V, and it was confirmed that good output was obtained.

Pt(触媒)の平均粒径(体積平均粒径(Dv))を5nm、Pt(触媒)重量:アセチレンブラック(電子伝導性物質)重量=1:1にした以外は、実施例1と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。 Example 1 except that the average particle size (volume average particle size (Dv)) of Pt (catalyst) was 5 nm, Pt (catalyst) weight: acetylene black (electron conductive material) weight = 1: 1 A polymer electrolyte fuel cell was produced, and the electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was measured.

固体高分子型燃料電池の起電力は、305Vであり、良好な出力が得られたことを確認した。 The electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was 305 V, and it was confirmed that a good output was obtained.

Pt(触媒)重量:アセチレンブラック(電子伝導性物質)重量=2:1にした以外は、実施例1と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。 Pt (catalyst) weight: Acetylene black (electron-conducting substance) weight = Except that the weight was set to 2: 1, a polymer electrolyte fuel cell was produced in the same manner as in Example 1, and the electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was It was measured.

固体高分子型燃料電池の起電力は、354Vであり、良好な出力が得られたことを確認した。 The electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was 354 V, and it was confirmed that a good output was obtained.

Pt(触媒)の平均粒径(体積平均粒径(Dv))を3nm、Pt(触媒)重量:アセチレンブラック(電子伝導性物質)重量=2:1にした以外は、実施例1と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。 Example 1 except that the average particle size (volume average particle size (Dv)) of Pt (catalyst) was 3 nm, Pt (catalyst) weight: acetylene black (electron conductive material) weight = 2: 1 A polymer electrolyte fuel cell was produced, and the electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was measured.

固体高分子型燃料電池の起電力は、318Vであり、良好な出力が得られたことを確認した。 The electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was 318 V, and it was confirmed that a good output was obtained.

Pt(触媒)の平均粒径(体積平均粒径(Dv))を5nm、Pt(触媒)重量:アセチレンブラック(電子伝導性物質)重量=2:1にした以外は、実施例1と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。 Example 1 except that the average particle size (volume average particle size (Dv)) of Pt (catalyst) was 5 nm, and Pt (catalyst) weight: acetylene black (electron conductive material) weight = 2: 1. A polymer electrolyte fuel cell was produced, and the electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was measured.

固体高分子型燃料電池の起電力は、309Vであり、良好な出力が得られたことを確認した。 The electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was 309 V, and it was confirmed that good output was obtained.

<比較例1>
Pt(触媒)の平均粒径(体積平均粒径(Dv))を10nmにした以外は、実施例1と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
<Comparative Example 1>
A polymer electrolyte fuel cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle diameter (volume average particle diameter (Dv)) of Pt (catalyst) was 10 nm. It was measured.

固体高分子型燃料電池の起電力は、216Vであった。 The electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was 216V.

<比較例2>
Pt(触媒)の平均粒径(体積平均粒径(Dv))を10nmに、Pt(触媒)重量:アセチレンブラック(電子伝導性物質)重量=1:1にした以外は、実施例1と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
<Comparative example 2>
Example 1 except that the average particle diameter (volume average particle diameter (Dv)) of Pt (catalyst) was set to 10 nm, and Pt (catalyst) weight: acetylene black (electron conductive substance) weight = 1: 1. A polymer electrolyte fuel cell was prepared, and the electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was measured.

固体高分子型燃料電池の起電力は、225Vであった。 The electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was 225V.

<比較例3>
Pt(触媒)の平均粒径(体積平均粒径(Dv))を10nmに、Pt(触媒)重量:アセチレンブラック(電子伝導性物質)重量=2:1にした以外は、実施例1と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
<Comparative Example 3>
Example 1 except that the average particle size (volume average particle size (Dv)) of Pt (catalyst) was set to 10 nm, and Pt (catalyst) weight: acetylene black (electron conductive material) weight = 2: 1. A polymer electrolyte fuel cell was prepared, and the electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was measured.

固体高分子型燃料電池の起電力は、234Vであった。 The electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was 234V.

<比較例4>
Pt(触媒)重量:アセチレンブラック(電子伝導性物質)重量=1:3にした以外は、実施例1と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
<Comparative example 4>
Pt (catalyst) weight: Acetylene black (electron-conducting substance) weight = 1: 3 A polymer electrolyte fuel cell was produced in the same manner as in Example 1, and the electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was changed. It was measured.

固体高分子型燃料電池の起電力は、213Vであった。 The electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was 213V.

<比較例5>
Pt(触媒)の平均粒径(体積平均粒径(Dv))を5nmに、Pt(触媒)重量:アセチレンブラック(電子伝導性物質)重量=1:3にした以外は、実施例1と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
<Comparative Example 5>
Example 1 except that the average particle size (volume average particle size (Dv)) of Pt (catalyst) was 5 nm, Pt (catalyst) weight: acetylene black (electron conductive material) weight = 1: 3 A polymer electrolyte fuel cell was prepared, and the electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was measured.

固体高分子型燃料電池の起電力は、204Vであった。 The electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was 204V.

<比較例6>
Pt(触媒)重量:アセチレンブラック(電子伝導性物質)重量=3:1にした以外は、実施例7と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
<Comparative Example 6>
Pt (catalyst) weight: acetylene black (electron conductive substance) weight = 3: 1 except that the solid polymer type fuel cell was produced in the same manner as in Example 7, and the electromotive force of the solid polymer type fuel cell was changed. It was measured.

固体高分子型燃料電池の起電力は、354Vであった。 The electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was 354V.

実施例7よりもPtを多量に使用したが、起電力は実施例7と同じで、高価なPtの使用量を増やした意味が見出されなかった。 Although Pt was used in a larger amount than in Example 7, the electromotive force was the same as in Example 7, and no meaning was found to increase the amount of expensive Pt used.

<比較例7>
Pt(触媒)重量:アセチレンブラック(電子伝導性物質)重量=3:1にした以外は、実施例9と同様に固体高分子型燃料電池を作製し、固体高分子型燃料電池の起電力を測定した。
<Comparative Example 7>
Pt (catalyst) weight: acetylene black (electron conductive substance) weight = 3: 1 except that the solid polymer type fuel cell was produced in the same manner as in Example 9, and the electromotive force of the solid polymer type fuel cell was changed to It was measured.

固体高分子型燃料電池の起電力は、309Vであった。 The electromotive force of the polymer electrolyte fuel cell was 309V.

実施例9よりもPtを多量に使用したが、起電力は実施例9と同じで、高価なPtの使用量を増やした意味が見出されなかった。 Although Pt was used in a larger amount than in Example 9, the electromotive force was the same as in Example 9, and no meaning was found to increase the amount of expensive Pt used.

本発明の、車両は、自動車に利用できる。 The vehicle of the present invention can be used for an automobile.

本発明の車両の構造を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structure of the vehicle of this invention. 本発明の固体高分子型燃料電池の構造を説明するための正面図である。It is a front view for demonstrating the structure of the polymer electrolyte fuel cell of this invention. 本発明の固体高分子型燃料電池の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the polymer electrolyte fuel cell of this invention. 本発明の固体高分子型燃料電池の作製方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the polymer electrolyte fuel cell of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・・・・シェル
2・・・・・・水素タンク
3・・・・・・水素供給路
4・・・・・・水素センサ
5・・・・・・固体高分子型燃料電池装置
6・・・・・・変形促進部材
7・・・・・・支持部材
8・・・・・・シャーシ
9・・・・・・減圧バルブ
10・・・・・密閉空間
11・・・・・配線
12・・・・・アノード
13・・・・・プロトン伝導性高分子層
14・・・・・カソード
110・・・・絶縁性基板
110´・・・(貫通孔を形成した)絶縁性基板
120・・・・貫通孔(燃料ガス流路)
140・・・・貫通孔(酸化剤ガス流路)
200・・・外部回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Shell 2 ... Hydrogen tank 3 ... Hydrogen supply path 4 ... Hydrogen sensor 5 ... Solid polymer fuel cell device 6. Deformation promoting member 7 ... Support member 8 ... Chassis 9 ... Pressure reducing valve 10 ... Sealed space 11 ... Wiring 12... Anode 13... Proton conducting polymer layer 14... Cathode 110... Insulating substrate 110 ′ (insulating substrate with through holes formed) 120... Through hole (fuel gas flow path)
140... Through hole (oxidant gas flow path)
200: External circuit

Claims (21)

固体高分子型燃料電池と該固体高分子型燃料電池を収納するためのハウジングからなる固体高分子型燃料電池装置と、該固体高分子型燃料電池装置に水素を供給するための水素タンクと、前記水素の漏洩を検知するための水素センサと、前記水素タンクから前記固体高分子型燃料電池装置のアノードへ水素を供給するための水素供給路と、該水素供給路と前記水素タンクの間に減圧バルブを設けた固体高分子型燃料電池システムが、シャーシに取り付けられた車両であって、
前記固体高分子型燃料電池システムが剛性を有するシェルで包囲され、前記固体高分子型燃料電池システムと前記シェルの間には密閉空間が設けられ、該密閉空間には不活性ガスが充填され、前記固体高分子型燃料電池システムと前記シェルが変形促進部材で固定され、前記不活性ガス中の水素を、前記水素センサを用いて検知することを特徴とする車両。
A solid polymer fuel cell device comprising a solid polymer fuel cell and a housing for housing the solid polymer fuel cell; a hydrogen tank for supplying hydrogen to the solid polymer fuel cell device; A hydrogen sensor for detecting leakage of hydrogen, a hydrogen supply path for supplying hydrogen from the hydrogen tank to the anode of the polymer electrolyte fuel cell device, and between the hydrogen supply path and the hydrogen tank A polymer electrolyte fuel cell system provided with a pressure reducing valve is a vehicle attached to a chassis,
The polymer electrolyte fuel cell system is surrounded by a rigid shell, a sealed space is provided between the polymer electrolyte fuel cell system and the shell, and the sealed space is filled with an inert gas, The vehicle, wherein the polymer electrolyte fuel cell system and the shell are fixed by a deformation promoting member, and hydrogen in the inert gas is detected using the hydrogen sensor.
前記変形促進部材の材質が、前記水素タンクの材質および前記ハウジングの材質よりも軟質であることを特徴とする請求項1に記載の車両。 The vehicle according to claim 1, wherein a material of the deformation promoting member is softer than a material of the hydrogen tank and a material of the housing. 前記変形促進部材がアルミニウム鋼からなり、前記水素タンクがクロムモリブデン鋼からなり、前記ハウジングがステンレス鋼からなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両。 The vehicle according to claim 1 or 2, wherein the deformation promoting member is made of aluminum steel, the hydrogen tank is made of chromium molybdenum steel, and the housing is made of stainless steel. 前記変形促進部材の構造が、断面円形のバーを縮径加工してなる断面積変化構造であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の車両。 The vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the structure of the deformation promoting member is a cross-sectional area changing structure formed by reducing a diameter of a bar having a circular cross section. 前記水素供給路が、常螺旋構造を有する銅管であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の車両。 The vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydrogen supply path is a copper pipe having a normal spiral structure. 前記シェルが、ステンレス鋼からなることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の車両。 The vehicle according to any one of claims 1 to 5, wherein the shell is made of stainless steel. 前記不活性ガスが窒素からなることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の車両。 The vehicle according to any one of claims 1 to 6, wherein the inert gas is made of nitrogen. 前記固体高分子型燃料電池が、絶縁性基板と、該絶縁性基板に形成されたガス流路となる複数の貫通孔と、該貫通孔表面に形成されたアノードおよびカソードと、該アノードと該カソードに接するように前記絶縁性基板上に形成されたプロトン伝導性高分子層を有することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の車両。 The polymer electrolyte fuel cell includes an insulating substrate, a plurality of through holes serving as gas passages formed in the insulating substrate, an anode and a cathode formed on the surface of the through hole, the anode, and the anode The vehicle according to claim 1, further comprising a proton conductive polymer layer formed on the insulating substrate so as to be in contact with the cathode. 前記アノード、前記カソード、および、該アノードと該カソードに接している前記プロトン伝導性高分子層からなる複数の単電池セルが、前記絶縁性基板の表裏面に配置され、該複数の単電池セルが、配線によって直列または並列に接続されていることを特徴とする請求項8に記載の車両。 A plurality of unit cells comprising the anode, the cathode, and the proton conductive polymer layer in contact with the anode and the cathode are disposed on the front and back surfaces of the insulating substrate, and the plurality of unit cells These are connected in series or in parallel by wiring, The vehicle of Claim 8 characterized by the above-mentioned. 前記プロトン伝導性高分子層が、プロトン伝導性物質、および、結着剤からなることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の車両。 The vehicle according to claim 8 or 9, wherein the proton conductive polymer layer is made of a proton conductive material and a binder. 前記アノードおよび前記カソードが、触媒を担持した電子伝導性物質、プロトン伝導性物質、および、結着剤からなることを特徴とする請求項8乃至請求項10のいずれか1項に記載の車両。 The vehicle according to any one of claims 8 to 10, wherein the anode and the cathode are made of an electron conductive material carrying a catalyst, a proton conductive material, and a binder. 前記プロトン伝導性物質が、スルホン酸基が置換された芳香族化合物からなることを特徴とする請求項10または請求項11のいずれか1項に記載の車両。 The vehicle according to claim 10 or 11, wherein the proton conductive material is made of an aromatic compound substituted with a sulfonic acid group. 前記結着剤が、ポリエーテルスルホンであることを特徴とする請求項10乃至請求項12のいずれか1項に記載の車両。 The vehicle according to any one of claims 10 to 12, wherein the binder is polyethersulfone. 前記触媒が、Au、Pt、Pd、Rh、Ru、OsおよびIrから選ばれた1種または2種以上の金属からなることを特徴とする請求項11乃至請求項13のいずれか1項に記載の車両。 The said catalyst consists of 1 type, or 2 or more types of metals chosen from Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Os, and Ir, The any one of Claim 11 thru | or 13 characterized by the above-mentioned. Vehicle. 前記電子伝導性物質が、アセチレンブラックであることを特徴とする請求項11乃至請求項14のいずれか1項に記載の車両。 The vehicle according to any one of claims 11 to 14, wherein the electron conductive substance is acetylene black. 前記触媒の平均粒径(体積平均粒径(Dv))が1nm以上5nm以下であることを特徴とする請求項11乃至請求項15のいずれか1項に記載の車両。 The vehicle according to any one of claims 11 to 15, wherein an average particle diameter (volume average particle diameter (Dv)) of the catalyst is 1 nm or more and 5 nm or less. 前記触媒と前記電子伝導性物質の配合比率が、重量比で1:2〜2:1であることを特徴とする請求項11乃至請求項16のいずれか1項に記載の車両。 The vehicle according to any one of claims 11 to 16, wherein a mixing ratio of the catalyst and the electron conductive material is 1: 2 to 2: 1 by weight. 前記芳香族化合物が、アントラセンまたはその誘導体からなることを特徴とする請求項12乃至請求項17のいずれか1項に記載の車両。 The vehicle according to any one of claims 12 to 17, wherein the aromatic compound is made of anthracene or a derivative thereof. 前記絶縁性基板が、フェノール樹脂基板、または、エポキシ樹脂基板であることを特徴とする請求項8乃至請求項18のいずれか1項に記載の車両。 The vehicle according to any one of claims 8 to 18, wherein the insulating substrate is a phenol resin substrate or an epoxy resin substrate. 前記フェノール樹脂基板が、ガラス繊維補強型フェノール樹脂基板であることを特徴とする請求項19に記載の車両。 The vehicle according to claim 19, wherein the phenol resin substrate is a glass fiber reinforced phenol resin substrate. 前記エポキシ樹脂基板が、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂基板であることを特徴とする請求項19に記載の車両。 The vehicle according to claim 19, wherein the epoxy resin substrate is a glass fiber reinforced epoxy resin substrate.
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