JP2017168333A - Fuel cell - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell including an air electrode and a fuel electrode, which is arranged so that an electrolyte solution can be surely prevented from being leaked.SOLUTION: A fuel cell comprises: an air electrode 30 and a fuel electrode 40; a housing body 10 which contains the air electrode 30 and the fuel electrode 40, and is filled with an electrolyte solution 50, and has an opening which allows air for supply to the air electrode 30 to pass therethrough; and a leak-preventing part for preventing the leak of the electrolyte solution 50 from the opening. The opening includes a plurality of through-holes 20. In an inner face 11a of the housing body 10, a first groove 21 connecting at least two through-holes 20 of the plurality of through-holes, which are adjacent to each other is disposed as the leak-preventing part.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、空気極と燃料極とを備えた燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell including an air electrode and a fuel electrode.

燃料電池の一種に、正極活物質として空気中の酸素を用いる空気極と、負極活物質として金属を用いる燃料極とから構成される電池がある（例えば、特許文献１参照。）。この種の燃料電池は、燃料電池の収容体に、例えば、二酸化マンガン等のような正極活物質を充填する必要がないため、その分、負極活物質の充填量を増加させて放電容量を大きくすることができる。このような利点があるため、空気極を用いた燃料電池の研究が盛んに行われている。   One type of fuel cell is a battery composed of an air electrode using oxygen in the air as a positive electrode active material and a fuel electrode using metal as a negative electrode active material (see, for example, Patent Document 1). In this type of fuel cell, it is not necessary to fill the container of the fuel cell with a positive electrode active material such as manganese dioxide. For this reason, the discharge capacity is increased by increasing the filling amount of the negative electrode active material. can do. Because of such advantages, research on fuel cells using an air electrode has been actively conducted.

特開２０１３−２１４３８３号公報JP 2013-214383 A

このような燃料電池では、空気極に空気を供給するため、燃料電池の収容体に開口部が設けられている。この開口部から電解液が燃料電池の外部へ漏出することを防止するために、燃料電池の収容体には、空気を通過させる一方で、電解液を通過させない膜を設ける等の対策が施されている。しかし、これらの対策を講じていても、時間が経過するにつれて、電解液は膜に徐々に浸み込み、浸み込んだ電解液が開口部から漏出する虞がある。また、電解液は収容体と膜との隙間から漏出する虞もある。電解液が漏出して燃料電池内の電解液が減少すると、電極間でのイオンの移動が十分に行えず、電池の性能が劣化する。このため、電解液の漏出を防止することが重要であるが、特許文献１に記載された燃料電池は、電解液の漏出に対して何ら対策を講じていない。   In such a fuel cell, in order to supply air to the air electrode, an opening is provided in the fuel cell housing. In order to prevent the electrolyte from leaking out of the fuel cell from the opening, measures are taken such as providing a membrane that does not allow electrolyte to pass through the container of the fuel cell while allowing air to pass through. ing. However, even if these measures are taken, the electrolyte may gradually soak into the membrane as time passes, and the soaked electrolyte may leak out of the opening. In addition, the electrolytic solution may leak from the gap between the container and the membrane. When the electrolyte solution leaks and the electrolyte solution in the fuel cell decreases, ions cannot move sufficiently between the electrodes, and the performance of the cell deteriorates. For this reason, it is important to prevent leakage of the electrolytic solution, but the fuel cell described in Patent Document 1 takes no measures against leakage of the electrolytic solution.

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、空気極と燃料極とを備える燃料電池において、電解液の漏出を防止することである。   In view of the above problems, an object of the present invention is to prevent leakage of electrolyte in a fuel cell including an air electrode and a fuel electrode.

この発明の燃料電池は、空気極及び燃料極と、収容体と、漏出防止部と、を備える。収容体は、空気極及び燃料極を収容するとともに電解液で充たされ、空気極に供給される空気を通過させる開口部を有する。漏出防止部は、開口部からの電解液の漏出を防止する。   The fuel cell according to the present invention includes an air electrode and a fuel electrode, a container, and a leakage prevention unit. The container has an opening that houses the air electrode and the fuel electrode, is filled with an electrolyte, and allows the air supplied to the air electrode to pass through. The leakage prevention part prevents leakage of the electrolyte from the opening.

この構成において、開口部は、収容体に形成された複数の貫通孔を有し、収容体の内面には、互いに隣接する少なくとも２つの貫通孔を繋ぐ第１溝が配置されており、漏出防止部は第１溝を含むことが好ましい。   In this configuration, the opening has a plurality of through holes formed in the container, and the inner surface of the container is provided with a first groove connecting at least two through holes adjacent to each other, thereby preventing leakage. The part preferably includes the first groove.

この構成によれば、互いに隣接する少なくとも２つの貫通孔において、貫通孔へ流れ込もうとする電解液を第１溝に流入させることにより、電解液の漏出を防止することができる。   According to this configuration, leakage of the electrolytic solution can be prevented by causing the electrolytic solution that is about to flow into the through hole to flow into the first groove in at least two through holes adjacent to each other.

また、収容体が設置された通常姿勢において、第１溝は、２つの貫通孔のうちの一方が有する収容体の内面側の縁の位置であって鉛直方向についての最下点と、２つの貫通孔のうちの他方が有する収容体の内面側の縁の位置であって鉛直方向についての最上点とを繋いでいることが好ましい。この構成によれば、収容体が設置された通常姿勢において、第１溝は、鉛直方向に配置されることになる。このため、第１溝内の電解液を、これに重力を作用させてスムーズに下方へ流すことが可能となる。   Further, in the normal posture in which the container is installed, the first groove is the position of the edge on the inner surface side of the container that one of the two through holes has, the lowest point in the vertical direction, and the two It is preferable that the other of the through holes is a position of an edge on the inner surface side of the container and is connected to the highest point in the vertical direction. According to this configuration, in the normal posture in which the container is installed, the first groove is arranged in the vertical direction. For this reason, it becomes possible to make the electrolyte in the first groove flow downward smoothly by applying gravity to the electrolyte.

また、開口部は、収容体に形成された少なくとも１つの貫通孔を有し、収容体の内面には、貫通孔が有する収容体の内面側の縁に沿って第２溝が配置されており、漏出防止部は第２溝を含むことが好ましい。この構成によれば、貫通孔に流れ込もうとする電解液を第２溝に流入させることにより、電解液の漏出を防止することができる。   The opening has at least one through hole formed in the container, and a second groove is disposed on the inner surface of the container along the edge on the inner surface side of the container that the through hole has. The leakage prevention part preferably includes the second groove. According to this configuration, leakage of the electrolytic solution can be prevented by flowing the electrolytic solution that is about to flow into the through hole into the second groove.

また、開口部は、収容体に形成された少なくとも１つの貫通孔を有し、貫通孔の内周面に鍔部が配置されており、漏出防止部は鍔部を含むことが好ましい。この構成によれば、貫通孔に流れ込もうとする電解液が上記の鍔部に堰き止められて収容体の内側に戻される。このため、貫通孔には電解液が流れ込み難くなる。従って、電解液の漏出を防止することができる。   Moreover, it is preferable that an opening part has at least 1 through-hole formed in the container, the collar part is arrange | positioned in the internal peripheral surface of a through-hole, and a leak prevention part contains a collar part. According to this configuration, the electrolytic solution that is about to flow into the through-hole is dammed by the above-described collar portion and returned to the inside of the container. For this reason, it is difficult for the electrolyte to flow into the through hole. Therefore, leakage of the electrolytic solution can be prevented.

また、開口部は、収容体に形成された少なくとも１つの貫通孔を有し、貫通孔の内周面には、収容体の内側から外側へ向けて貫通孔が窄まるようにテーパ面が形成されており、漏出防止部はテーパ面を含むことが好ましい。この構成によれば、貫通孔の内周面に傾斜面が形成されることとなる。よって、貫通孔に流れ込もうとする電解液は、この傾斜面を上がることができず、収容体の内側に戻される。このため、貫通孔には電解液が流れ込み難くなる。従って、電解液の漏出を防止することができる。   The opening has at least one through hole formed in the container, and a tapered surface is formed on the inner peripheral surface of the through hole so that the through hole is narrowed from the inside to the outside of the container. The leakage preventing portion preferably includes a tapered surface. According to this configuration, an inclined surface is formed on the inner peripheral surface of the through hole. Therefore, the electrolyte solution that is about to flow into the through-hole cannot move up the inclined surface and is returned to the inside of the container. For this reason, it is difficult for the electrolyte to flow into the through hole. Therefore, leakage of the electrolytic solution can be prevented.

また、第１溝及び第２溝は、断面形状がＵ字状又はＶ字状を呈したものであることが好ましい。この構成によれば、電解液が第１溝及び第２溝に流入し易くなる。また、収容体を製造する際、加工が比較的容易であり、収容体の強度が向上するという利点がある。   The first groove and the second groove preferably have a U-shaped or V-shaped cross section. According to this configuration, the electrolytic solution easily flows into the first groove and the second groove. Moreover, when manufacturing a container, there exists an advantage that a process is comparatively easy and the intensity | strength of a container improves.

この発明によれば、空気極と燃料極とを備える燃料電池において、電解液の漏出を防止することができる。   According to the present invention, in a fuel cell including an air electrode and a fuel electrode, leakage of the electrolyte can be prevented.

本発明の実施形態に係る燃料電池の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the fuel cell which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る燃料電池の構成を説明するための図であり、側面視における断面を模式的に示した図である。It is a figure for demonstrating the structure of the fuel cell which concerns on embodiment of this invention, and is the figure which showed typically the cross section in a side view. 本発明の第１実施形態に係る燃料電池の収容体を説明するための図である。（Ａ）は、収容体の内面側の一部分を示す斜視図である。（Ｂ）は、（Ａ）の要部拡大図である。It is a figure for demonstrating the container of the fuel cell which concerns on 1st Embodiment of this invention. (A) is a perspective view which shows a part of the inner surface side of a container. (B) is the principal part enlarged view of (A). 本発明の第２実施形態に係る燃料電池の収容体を説明するための要部の平面図である。It is a top view of the principal part for demonstrating the container of the fuel cell which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係る燃料電池の収容体を説明するための要部の側面視断面図である。It is side surface sectional drawing of the principal part for demonstrating the container of the fuel cell which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る燃料電池の収容体を説明するための要部の側面視断面図である。It is side surface sectional drawing of the principal part for demonstrating the container of the fuel cell which concerns on 4th Embodiment of this invention.

図１に示すように、燃料電池１００は、収容体１０と、蓋１３と、補強リブ１４とを備える。収容体１０は、燃料電池１００に電極等を収容する部材であり、矩形状の第１フレーム１１及び第２フレーム１２を接合して形成されている。図１は、燃料電池１００を使用する際の通常姿勢における斜視図であり、この状態において、長辺方向をＸ方向（水平方向）とし、短辺方向をＹ方向（鉛直方向）とし、幅方向をＺ方向とする。また、本明細書中で「燃料電池（あるいは、収容体）の側面」とは、幅方向の面を意味することとする。   As shown in FIG. 1, the fuel cell 100 includes a container 10, a lid 13, and reinforcing ribs 14. The container 10 is a member that accommodates an electrode or the like in the fuel cell 100 and is formed by joining a rectangular first frame 11 and a second frame 12. FIG. 1 is a perspective view in a normal posture when the fuel cell 100 is used. In this state, the long side direction is the X direction (horizontal direction), the short side direction is the Y direction (vertical direction), and the width direction Is the Z direction. In the present specification, the “side surface of the fuel cell (or container)” means a surface in the width direction.

図１に示すように、第１フレーム１１及び第２フレーム１２を接合したとき、収容体１０の上端辺１０aの中央付近に電解液５０を充填するための充填口が設けられるように、第１フレーム１１及び第２フレーム１２の夫々の上端辺は成形されている。蓋１３は、この充填口を覆う部材である。補強リブ１４は、収容体１０の強度を向上させるために設けられる部材である。   As shown in FIG. 1, when the first frame 11 and the second frame 12 are joined, the first filling port for filling the electrolytic solution 50 is provided near the center of the upper end side 10 a of the container 10. The upper end sides of the frame 11 and the second frame 12 are molded. The lid 13 is a member that covers the filling port. The reinforcing rib 14 is a member provided for improving the strength of the container 10.

また、収容体１０の上端辺１０aには、孔１５，１６，１７が設けられている。孔１５，１６，１７は、夫々燃料電池１００の空気極３０、燃料極４０、及び補助極６０（図２を参照。）に取り付けられる外部端子を挿入するための孔である。第１フレーム１１及び第２フレーム１２を接合したとき、孔１５，１６，１７が形成されるように、第１フレーム１１及び第２フレーム１２の夫々の上端辺は成形されている。   Further, holes 15, 16, and 17 are provided in the upper end side 10 a of the container 10. The holes 15, 16, and 17 are holes for inserting external terminals attached to the air electrode 30, the fuel electrode 40, and the auxiliary electrode 60 (see FIG. 2) of the fuel cell 100, respectively. The upper end sides of the first frame 11 and the second frame 12 are formed so that holes 15, 16, and 17 are formed when the first frame 11 and the second frame 12 are joined.

第１フレーム１１及び第２フレーム１２の材質としては、耐久性及び耐食性を有するものであればとくに限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ＡＢＳ、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、及びポリエチレンテレフタラート等が挙げられる。   The material of the first frame 11 and the second frame 12 is not particularly limited as long as it has durability and corrosion resistance. For example, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyvinyl acetate, ABS, fluororesin, Examples include acrylic resin, polyamide, and polyethylene terephthalate.

第１フレーム１１及び第２フレーム１２には、空気極３０に供給する空気を通過させる開口部が形成されている。この開口部は、図１に示すように、第１フレーム１１に形成された複数の貫通孔２０を有する。図１では、第１フレーム１１のみを図示しているが、第２フレーム１２にも同様の貫通孔２０が複数形成されている。また、図１では、貫通孔２０を円形状としているが、矩形状であってもよく、形状はとくに限定されない。   The first frame 11 and the second frame 12 are formed with openings through which air supplied to the air electrode 30 passes. As shown in FIG. 1, the opening has a plurality of through holes 20 formed in the first frame 11. Although only the first frame 11 is illustrated in FIG. 1, a plurality of similar through holes 20 are also formed in the second frame 12. Moreover, in FIG. 1, although the through-hole 20 is circular shape, a rectangular shape may be sufficient and a shape is not specifically limited.

燃料電池１００のサイズは、短辺方向の長さは、約９０〜９７ｍｍであり、長辺方向の長さは、約１４５〜１５５ｍｍであり、幅方向の長さは、約８〜１５ｍｍが好適である。また、貫通孔２０のサイズは、直径約４〜５ｍｍが好適である。   As for the size of the fuel cell 100, the length in the short side direction is about 90 to 97 mm, the length in the long side direction is about 145 to 155 mm, and the length in the width direction is preferably about 8 to 15 mm. It is. The size of the through hole 20 is preferably about 4 to 5 mm in diameter.

図２に示すように、燃料電池１００は、空気極３０、燃料極４０、電解液５０、補助極６０、セパレータ７０、及び案内部材８０を備え、これらが収容体１０に収容されている。本実施形態では、収容体１０内において、燃料極４０の両側に、空気極３０、補助極６０、セパレータ７０、及び案内部材８０が、略左右対称に配置されている。具体的には、第１フレーム１１と第２フレーム１２との間において、第１フレーム１１に近い順に、空気極３０、セパレータ７０、補助極６０、案内部材８０、燃料極４０、案内部材８０、補助極６０、セパレータ７０、及び空気極３０が配置されている。なお、図２では、燃料極４０に対して第２フレーム１２側に配された案内部材８０、補助極６０、セパレータ７０、及び空気極３０の図示が省略されている。   As shown in FIG. 2, the fuel cell 100 includes an air electrode 30, a fuel electrode 40, an electrolytic solution 50, an auxiliary electrode 60, a separator 70, and a guide member 80, which are accommodated in the container 10. In the present embodiment, the air electrode 30, the auxiliary electrode 60, the separator 70, and the guide member 80 are disposed substantially symmetrically on both sides of the fuel electrode 40 in the container 10. Specifically, between the first frame 11 and the second frame 12, the air electrode 30, the separator 70, the auxiliary electrode 60, the guide member 80, the fuel electrode 40, the guide member 80, in the order closer to the first frame 11. The auxiliary electrode 60, the separator 70, and the air electrode 30 are disposed. In FIG. 2, the guide member 80, the auxiliary electrode 60, the separator 70, and the air electrode 30 disposed on the second frame 12 side with respect to the fuel electrode 40 are omitted.

このように、第１フレーム１１及び第２フレーム１２の夫々に隣接して２つの空気極３０が配されているため、本実施形態では、第１フレーム１１及び第２フレーム１２の何れにも、空気極３０に供給する空気を通過させる開口部が設けられている。   As described above, since the two air electrodes 30 are arranged adjacent to the first frame 11 and the second frame 12, respectively, in the present embodiment, both the first frame 11 and the second frame 12 An opening for allowing the air supplied to the air electrode 30 to pass therethrough is provided.

空気極３０は、燃料電池１００の正極であり、貫通孔２０を通過する空気中の酸素を取り込み、取り込んだ酸素を正極活物質として利用する。そして、空気極３０においては、空気中の酸素と水と電子とから水酸化物イオンが生成される。具体的には、空気極３０は、空気極触媒層３１、空気極集電体３２、多孔質層３３、及びガス拡散層３４から構成される。これらは、第１フレーム１１（あるいは、第２フレーム１２）に近い順に、ガス拡散層３４、多孔質層３３、空気極触媒層３１、空気極集電体３２の順で配置される。   The air electrode 30 is a positive electrode of the fuel cell 100, takes in oxygen in the air passing through the through-hole 20, and uses the taken-in oxygen as a positive electrode active material. In the air electrode 30, hydroxide ions are generated from oxygen, water, and electrons in the air. Specifically, the air electrode 30 includes an air electrode catalyst layer 31, an air electrode current collector 32, a porous layer 33, and a gas diffusion layer 34. These are arranged in the order of the gas diffusion layer 34, the porous layer 33, the air electrode catalyst layer 31, and the air electrode current collector 32 in the order closer to the first frame 11 (or the second frame 12).

空気極触媒層３１は、上記した水酸化物イオンの生成反応を促進させることができる。空気極触媒層３１に含まれる空気極触媒としては、例えば、白金、銀、ニッケル、モリブデン、コバルト、マンガン、鉄等の金属や、これらの金属化合物、また、これらの金属からなる合金等が挙げられる。   The air electrode catalyst layer 31 can promote the generation reaction of the hydroxide ions described above. Examples of the air electrode catalyst contained in the air electrode catalyst layer 31 include metals such as platinum, silver, nickel, molybdenum, cobalt, manganese, and iron, these metal compounds, and alloys made of these metals. It is done.

空気極集電体３２は、空気極３０と燃料極４０との間に生じた電力を取り出すためのものであり、空気極３０に取り付けられた外部端子に接続されている。空気極集電体３２の材料としては、耐食性を有するものであればとくに限定されないが、例えば、鉄、銅、亜鉛、ニッケル、ステンレス等が挙げられる。なお、空気極集電体３２は、集電基材の表面に上記材料がメッキされたものであってもよい。また、空気極集電体３２は、本実施形態においては、図２に示すように、空気極触媒層３１に内包されていてもよいし、空気極触媒層３１と別に設けられても構わない。   The air electrode current collector 32 is for taking out electric power generated between the air electrode 30 and the fuel electrode 40, and is connected to an external terminal attached to the air electrode 30. The material of the air electrode current collector 32 is not particularly limited as long as it has corrosion resistance, and examples thereof include iron, copper, zinc, nickel, and stainless steel. The air electrode current collector 32 may be one in which the above material is plated on the surface of the current collecting base material. In the present embodiment, the air electrode current collector 32 may be included in the air electrode catalyst layer 31 as shown in FIG. 2 or may be provided separately from the air electrode catalyst layer 31. .

多孔質層３３は、空気極触媒層３１の表面に設けられることにより、空気極触媒層３１で生成された水酸化物イオンの伝導を促進させる。多孔質層３３に含まれる多孔性物質としては、例えば、炭素繊維や、ポリエチレン、ポリプロピレン等の多孔性の樹脂からなる不織布が挙げられる。   The porous layer 33 is provided on the surface of the air electrode catalyst layer 31 to promote the conduction of hydroxide ions generated in the air electrode catalyst layer 31. Examples of the porous substance contained in the porous layer 33 include non-woven fabric made of porous resin such as carbon fiber, polyethylene, and polypropylene.

ガス拡散層３４は、貫通孔２０を通じて取り込まれた空気を、空気極触媒層３１に均一に供給すべく拡散するものである。ガス拡散層３４は、電解液５０の漏出を防止する。ガス拡散層３４の材料としては、例えば、炭素、黒鉛、モリブデン、チタン等の金属や、炭素繊維等の繊維が挙げられる。また、ガス拡散層３４には、空気を通過させる一方で電解液５０を通過させ難くするべく、撥水処理が施されている。   The gas diffusion layer 34 diffuses air taken in through the through holes 20 so as to be uniformly supplied to the air electrode catalyst layer 31. The gas diffusion layer 34 prevents the electrolyte solution 50 from leaking out. Examples of the material of the gas diffusion layer 34 include metals such as carbon, graphite, molybdenum, and titanium, and fibers such as carbon fibers. Further, the gas diffusion layer 34 is subjected to a water repellent treatment so as to make it difficult for the electrolyte solution 50 to pass while allowing air to pass.

なお、空気極３０の形状は、図２では板状の部材として図示しているが、メッシュ状に構成しても構わない。   In addition, although the shape of the air electrode 30 is illustrated as a plate-like member in FIG. 2, it may be configured in a mesh shape.

燃料極４０は、燃料電池１００の負極であり、燃料極活物質層４１と燃料極集電体４２とから構成される。燃料極活物質層４１は、負極の電極活物質となる金属からなる。電極活物質は、電解液５０に溶解してイオン化することにより、燃料極活物質層４１に電荷を生じさせる。そして、電極活物質には、燃料電池の種類に応じて適切な金属が用いられる。例えば、リチウム、亜鉛、鉄、ナトリウム、亜鉛、マグネシウム、これらの金属からなる合金等が挙げられる。   The fuel electrode 40 is a negative electrode of the fuel cell 100 and includes a fuel electrode active material layer 41 and a fuel electrode current collector 42. The fuel electrode active material layer 41 is made of a metal serving as a negative electrode active material. The electrode active material is dissolved in the electrolytic solution 50 and ionized to generate charges in the fuel electrode active material layer 41. And an appropriate metal is used for an electrode active material according to the kind of fuel cell. For example, lithium, zinc, iron, sodium, zinc, magnesium, alloys made of these metals, and the like can be given.

燃料極集電体４２は、空気極３０と燃料極４０との間に生じた電力を取り出すためのものであり、燃料極４０に取り付けられた外部端子に接続されている。燃料極集電体４２の材質としては、耐食性を有するものであればとくに限定はされないが、例えば、鉄、銅、亜鉛、ニッケル、ステンレス等が挙げられる。なお、燃料極集電体４２は、集電基材の表面に上記材料がメッキされたものであってもよい。   The fuel electrode current collector 42 is for taking out electric power generated between the air electrode 30 and the fuel electrode 40, and is connected to an external terminal attached to the fuel electrode 40. The material of the anode current collector 42 is not particularly limited as long as it has corrosion resistance, and examples thereof include iron, copper, zinc, nickel, and stainless steel. The anode current collector 42 may be one in which the above material is plated on the surface of the current collecting base material.

燃料極４０は、図２に示すように、燃料極集電体４２を燃料極活物質層４１で覆うように構成することができる。   As shown in FIG. 2, the fuel electrode 40 can be configured to cover the fuel electrode current collector 42 with a fuel electrode active material layer 41.

電解液５０は、空気極３０と燃料極４０との間でイオンを伝導させる電解質水溶液である。電解液５０には、燃料極４０の負極活物質の種類に応じて適切なものが用いられる。電解液５０は、イオンの伝導を妨げない限りにおいて、種々の添加剤を含むことができる。   The electrolytic solution 50 is an aqueous electrolyte solution that conducts ions between the air electrode 30 and the fuel electrode 40. As the electrolytic solution 50, an appropriate one is used according to the type of the negative electrode active material of the fuel electrode 40. The electrolytic solution 50 can contain various additives as long as they do not hinder ion conduction.

電解液５０として、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液、及び塩化ナトリウム水溶液等が挙げられる。   Examples of the electrolytic solution 50 include a sodium hydroxide aqueous solution, a potassium hydroxide aqueous solution, a calcium hydroxide aqueous solution, and a sodium chloride aqueous solution.

補助極６０は、燃料極４０とともに外部電源に接続した場合、充電用の電極として機能する。補助極６０の材料としては、例えば、ニッケル、ニッケル合金等が挙げられる。また、補助極６０の形状は、板状であっても構わないが、メッシュ状が好適に使用される。   The auxiliary electrode 60 functions as an electrode for charging when connected to the external power source together with the fuel electrode 40. Examples of the material of the auxiliary electrode 60 include nickel and a nickel alloy. The shape of the auxiliary electrode 60 may be a plate shape, but a mesh shape is preferably used.

セパレータ７０は、空気極３０と補助極６０との間に配置されている。セパレータ７０は、不織布等からなり、シート状の部材である。   The separator 70 is disposed between the air electrode 30 and the auxiliary electrode 60. The separator 70 is made of a nonwoven fabric or the like and is a sheet-like member.

案内部材８０は、電解液５０中で水素ガスの気泡が滞留することを防止するために設けられている。水素ガスの気泡が滞留すると、燃料極４０での反応が阻害される。案内部材８０を設けることにより、水素ガスの気泡を電解液５０の液面の方へ移動させることができる。また、案内部材８０の材料としては、耐食性を有するものであればとくに限定されないが、例えば、樹脂製のものが挙げられる。   The guide member 80 is provided to prevent hydrogen gas bubbles from staying in the electrolytic solution 50. When hydrogen gas bubbles stay, the reaction at the fuel electrode 40 is hindered. By providing the guide member 80, the hydrogen gas bubbles can be moved toward the liquid surface of the electrolytic solution 50. In addition, the material of the guide member 80 is not particularly limited as long as it has corrosion resistance, and examples thereof include a resin material.

［第１実施形態］
燃料電池１００は、開口部（貫通孔２０）からの電解液５０の漏出を防止する漏出防止部をさらに備える。本実施形態では、図３（Ａ）に示されるように、第１フレーム１１の内面１１ａに第１溝２１が形成されており、この第１溝２１により、互いに隣接する少なくとも２つの貫通孔２０が繋がれている。そして、漏出防止部が、第１溝２１により構成されている。具体的には、以下のとおりである。なお、図３（Ａ）中のＸＹＺ軸は、図１中のＸＹＺ軸に対応している。また、図３（Ａ）及び（Ｂ）では、説明の便宜上、互いに隣接する２つの貫通孔２０のうち、Ｙ方向において上方に位置するものに符号２０Ａが付され、この貫通孔の直下に位置するものに符号２０Ｂが付されている。 [First Embodiment]
The fuel cell 100 further includes a leakage preventing unit that prevents leakage of the electrolyte solution 50 from the opening (through hole 20). In the present embodiment, as shown in FIG. 3A, the first groove 21 is formed in the inner surface 11a of the first frame 11, and the first groove 21 causes at least two through holes 20 adjacent to each other. Are connected. The leakage prevention part is configured by the first groove 21. Specifically, it is as follows. Note that the XYZ axes in FIG. 3A correspond to the XYZ axes in FIG. 3 (A) and 3 (B), for convenience of explanation, a reference numeral 20A is given to the one of the two through holes 20 adjacent to each other that is positioned upward in the Y direction, and is positioned immediately below the through hole. Reference numeral 20B is attached to what is to be done.

図３（Ｂ）に示されるように、第１溝２１は、第１フレーム１１の内面１１ａにおいて、貫通孔２０Ａが有する縁２０１Ａの位置であってＹ方向についての最下点２０１Ａａと、貫通孔２０Ｂが有する縁２０１ＢであってＹ方向についての最上点２０１Ｂｂと繋いでいる。本実施形態では、第１溝２１は、最下点２０１Ａａから最上点２０１Ｂｂまで真っ直ぐ延びている。なお、第１溝２１は、これに限らず、最下点２０１Ａａと最上点２０１Ｂｂとの間で湾曲又は屈曲していてもよい。   As shown in FIG. 3 (B), the first groove 21 is located on the inner surface 11a of the first frame 11 at the position of the edge 201A of the through hole 20A and the lowest point 201Aa in the Y direction, and the through hole The edge 201B of 20B is connected to the highest point 201Bb in the Y direction. In the present embodiment, the first groove 21 extends straight from the lowest point 201Aa to the highest point 201Bb. The first groove 21 is not limited to this, and may be curved or bent between the lowest point 201Aa and the highest point 201Bb.

上記漏出防止部によれば、第１フレーム１１の内面１１ａまで到達して貫通孔２０へ流れ込もうとする電解液５０の多くが、貫通孔２０に流入する前に第１溝２１に導かれる。よって、貫通孔２０からの電解液５０の漏出が防止される。   According to the leakage preventing portion, most of the electrolyte solution 50 that reaches the inner surface 11 a of the first frame 11 and flows into the through hole 20 is guided to the first groove 21 before flowing into the through hole 20. . Accordingly, leakage of the electrolytic solution 50 from the through hole 20 is prevented.

また、図１に示されるように燃料電池１００が通常姿勢で設置されたとき、上記Ｙ方向と鉛直方向（上向き）とが略一致することになる。このとき、最下点２０１Ａａ及び最上点２０１Ｂｂは夫々、鉛直方向についての最下点及び最上点となる。即ち、第１溝２１は、鉛直方向に配置されることになる。そして、第１溝２１に導かれた電解液５０は、図３（Ｂ）にて白抜き矢印で示されるように、下方に位置する最上点２０１Ｂｂへ向けて、重量の作用を受けて流れる。即ち、第１溝２１内の電解液５０を、これに重力を作用させてスムーズに下方へ流すことが可能となる。   Further, as shown in FIG. 1, when the fuel cell 100 is installed in a normal posture, the Y direction and the vertical direction (upward) substantially coincide with each other. At this time, the lowest point 201Aa and the highest point 201Bb are the lowest point and the highest point in the vertical direction, respectively. That is, the first groove 21 is arranged in the vertical direction. Then, the electrolytic solution 50 guided to the first groove 21 flows under the action of the weight toward the uppermost point 201Bb located below as indicated by the white arrow in FIG. That is, the electrolytic solution 50 in the first groove 21 can flow smoothly downward by applying gravity to the electrolytic solution 50.

さらに、本実施形態では、鉛直方向に並ぶ複数の貫通孔２０が第１溝２１で一列に繋がれるように、第１フレーム１１の内面１１ａには複数の第１溝２１が形成されている。この構成によれば、電解液５０は、第１溝２１又は貫通孔２０の縁２０１に到達した後、第１溝２１と貫通孔２０の縁２０１とを交互に経由して収容体１０の下方位置（例えば底）まで流れる。よって、第１フレーム１１の内面１１ａまで到達して貫通孔２０へ流れ込もうとする電解液５０の多くを、貫通孔２０から漏出させることなく、収容体１０の下方位置へ導くことができる。即ち、本実施形態に係る燃料電池１００によれば、電解液５０を、収容体１０の内部に留めることができる。   Furthermore, in the present embodiment, a plurality of first grooves 21 are formed on the inner surface 11 a of the first frame 11 so that the plurality of through holes 20 arranged in the vertical direction are connected in a row by the first grooves 21. According to this configuration, the electrolytic solution 50 reaches the edge 201 of the first groove 21 or the through hole 20 and then passes through the first groove 21 and the edge 201 of the through hole 20 alternately and below the container 10. Flows to a position (eg bottom). Therefore, most of the electrolytic solution 50 that reaches the inner surface 11 a of the first frame 11 and flows into the through hole 20 can be guided to the lower position of the container 10 without leaking from the through hole 20. That is, according to the fuel cell 100 according to the present embodiment, the electrolytic solution 50 can be retained inside the container 10.

また、第１溝２１は、側面視における断面形状がＵ字状又はＶ字状を呈するものであることが好ましい。このような形状により、電解液５０は、第１溝２１に流入し易くなる。また、収容体１０を製造する際、加工が比較的容易であり、収容体の強度が向上するという利点がある。   Moreover, it is preferable that the cross-sectional shape in the side view of the 1st groove | channel 21 exhibits U shape or V shape. With such a shape, the electrolytic solution 50 easily flows into the first groove 21. Moreover, when manufacturing the container 10, there exists an advantage that a process is comparatively easy and the intensity | strength of a container improves.

なお、上記では、第１フレーム１１に形成されている貫通孔２０及び第１溝２１に関して説明したが、第２フレーム１２にも同様に第１溝２１が配置される。   In the above description, the through hole 20 and the first groove 21 formed in the first frame 11 have been described. However, the first groove 21 is also disposed in the second frame 12 in the same manner.

［第２実施形態］
第２実施形態に係る燃料電池２００は、漏出防止部が、第２溝２２により構成されている。図４に示されるように、第２溝２２は、第１フレーム１１の内面１１ａにおいて、貫通孔２０の縁２０１に沿って配置されている溝である。 [Second Embodiment]
In the fuel cell 200 according to the second embodiment, the leakage preventing portion is configured by the second groove 22. As shown in FIG. 4, the second groove 22 is a groove disposed along the edge 201 of the through hole 20 on the inner surface 11 a of the first frame 11.

上記漏出防止部によれば、第１フレーム１１の内面１１ａまで到達して貫通孔２０へ流れ込もうとする電解液５０の多くが、貫通孔２０に流入する前に第２溝２２に導かれる。よって、貫通孔２０からの電解液５０の漏出が防止される。   According to the leakage preventing portion, most of the electrolyte solution 50 that reaches the inner surface 11 a of the first frame 11 and flows into the through hole 20 is guided to the second groove 22 before flowing into the through hole 20. . Accordingly, leakage of the electrolytic solution 50 from the through hole 20 is prevented.

また、燃料電池２００は、上記第１溝２１が設けられてもよい。図４にて白抜き矢印で示されるように、電解液５０は、第１溝２１又は貫通孔２０の縁２０１に到達した後、第１溝２１と第２溝２２とを交互に経由して収容体１０の下方位置（例えば底）まで流れる。よって、第１フレーム１１の内面１１ａまで到達して貫通孔２０へ流れ込もうとする電解液５０の多くを、貫通孔２０から漏出させることなく、収容体１０の下方位置へ導くことができる。即ち、第２実施形態に係る燃料電池２００によれば、電解液５０を、収容体１０の内部に留めることができる。   Further, the fuel cell 200 may be provided with the first groove 21. As indicated by the white arrow in FIG. 4, the electrolytic solution 50 reaches the edge 201 of the first groove 21 or the through hole 20 and then alternately passes through the first groove 21 and the second groove 22. It flows to a lower position (for example, the bottom) of the container 10. Therefore, most of the electrolytic solution 50 that reaches the inner surface 11 a of the first frame 11 and flows into the through hole 20 can be guided to the lower position of the container 10 without leaking from the through hole 20. That is, according to the fuel cell 200 according to the second embodiment, the electrolytic solution 50 can be retained inside the container 10.

また、第２溝２２は、上記第１溝２１と同様に、側面視における断面形状がＵ字状又はＶ字状を呈するものであることが好ましい。このような形状により、電解液５０は、第２溝２２に流入し易くなる。   Further, like the first groove 21, the second groove 22 preferably has a U-shaped or V-shaped cross-sectional shape in a side view. With such a shape, the electrolytic solution 50 easily flows into the second groove 22.

［第３実施形態］
第３実施形態に係る燃料電池３００は、漏出防止部が、鍔部２３により構成されている。図５に示されるように、鍔部２３は、貫通孔２０の内周面２０２に設けられている。 [Third Embodiment]
In the fuel cell 300 according to the third embodiment, the leakage prevention part is constituted by the flange part 23. As shown in FIG. 5, the flange portion 23 is provided on the inner peripheral surface 202 of the through hole 20.

上記漏出防止部によれば、第１フレーム１１の内面１１ａまで到達して貫通孔２０へ流れ込もうとする電解液５０の多くが、鍔部２３に堰き止められて収容体１０内に戻される。このため、貫通孔２０には電解液５０が流れ込み難くなる。即ち、第３実施形態に係る燃料電池３００によれば、電解液５０を、収容体１０の内部に留めることができる。   According to the leakage preventing portion, most of the electrolyte 50 that reaches the inner surface 11a of the first frame 11 and flows into the through hole 20 is dammed by the flange portion 23 and returned to the container 10. . For this reason, the electrolytic solution 50 is difficult to flow into the through hole 20. That is, according to the fuel cell 300 according to the third embodiment, the electrolytic solution 50 can be retained inside the container 10.

また、燃料電池３００は、上記第１溝２１及び第２溝２２が設けられてもよい。そのような場合、第１溝２１及び第２溝２２は、側面視における断面形状がＵ字状又はＶ字状を呈するものであることが好ましい。このような形状により、電解液５０は、第１溝２１及び第２溝２２に流入し易くなる。   The fuel cell 300 may be provided with the first groove 21 and the second groove 22. In such a case, it is preferable that the first groove 21 and the second groove 22 have a U-shaped or V-shaped cross-sectional shape in a side view. With such a shape, the electrolytic solution 50 easily flows into the first groove 21 and the second groove 22.

［第４実施形態］
第４実施形態に係る燃料電池４００は、漏出防止部が、貫通孔２０の内周面２０２に形成されるテーパ面２４により構成されている。図６に示されるように、テーパ面２４は、貫通孔２０の内周面２０２に、第１フレーム１１の内側から外側へ向けて貫通孔２０が窄まるように形成されている。 [Fourth Embodiment]
In the fuel cell 400 according to the fourth embodiment, the leakage preventing portion is configured by the tapered surface 24 formed on the inner peripheral surface 202 of the through hole 20. As shown in FIG. 6, the tapered surface 24 is formed on the inner peripheral surface 202 of the through hole 20 so that the through hole 20 is narrowed from the inside to the outside of the first frame 11.

上記漏出防止部によれば、第１フレーム１１の内面１１ａまで到達して貫通孔２０へ流れ込もうとする電解液５０の多くが、このテーパ面２４を上がることができず、収容体１０内に戻される。このため、貫通孔２０には電解液５０が流れ込み難くなる。即ち、第４実施形態に係る燃料電池４００によれば、電解液５０を、収容体１０の内部に留めることができる。   According to the leakage preventing portion, most of the electrolyte solution 50 that reaches the inner surface 11a of the first frame 11 and tries to flow into the through hole 20 cannot go up the tapered surface 24, and the inside of the container 10 Returned to For this reason, the electrolytic solution 50 is difficult to flow into the through hole 20. That is, according to the fuel cell 400 according to the fourth embodiment, the electrolytic solution 50 can be retained inside the container 10.

また、燃料電池４００は、上記第１溝２１及び第２溝２２が設けられてもよい。そのような場合、第１溝２１及び第２溝２２は、側面視における断面形状がＵ字状又はＶ字状を呈するものであることが好ましい。このような形状により、電解液５０は、第１溝２１及び第２溝２２に流入し易くなる。   The fuel cell 400 may be provided with the first groove 21 and the second groove 22. In such a case, it is preferable that the first groove 21 and the second groove 22 have a U-shaped or V-shaped cross-sectional shape in a side view. With such a shape, the electrolytic solution 50 easily flows into the first groove 21 and the second groove 22.

なお、上記の実施形態1〜４に係る燃料電池１００，２００，３００，４００では、収容体１０を構成する第１フレーム１１にのみ言及したが、第２フレーム１２に関しても同様である。   In the fuel cells 100, 200, 300, and 400 according to the first to fourth embodiments described above, only the first frame 11 constituting the container 10 is mentioned, but the same applies to the second frame 12.

また、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   In addition, the description of the above-described embodiment is an example in all respects, and should be considered not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

１０…収容体
２０Ａ，２０Ｂ…貫通孔
２０１，２０１Ａ，２０１Ｂ…縁
２０１Ａａ…最下点
２０１Ｂｂ…最上点
２０２…内周面
２１…第１溝
２２…第２溝
２３…鍔部
２４…テーパ面
３０…空気極
４０…燃料極
５０…電解液
１００，２００，３００，４００…燃料電池 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Container 20A, 20B ... Through-hole 201, 201A, 201B ... Edge 201Aa ... Bottom point 201Bb ... Top point 202 ... Inner peripheral surface 21 ... First groove 22 ... Second groove 23 ... Gutter 24 ... Tapered surface 30 ... Air electrode 40 ... Fuel electrode 50 ... Electrolyte 100,200,300,400 ... Fuel cell

Claims (8)

空気極及び燃料極と、
前記空気極及び前記燃料極を収容するとともに電解液で充たされ、前記空気極に供給される空気を通過させる開口部を有する収容体と、
前記開口部からの前記電解液の漏出を防止する漏出防止部と、
を備える、燃料電池。 An air electrode and a fuel electrode;
A container that contains the air electrode and the fuel electrode, and is filled with an electrolyte, and has an opening through which air supplied to the air electrode passes;
A leakage preventing portion for preventing leakage of the electrolytic solution from the opening;
A fuel cell comprising: 前記開口部は、前記収容体に形成された複数の貫通孔を有し、
前記収容体の内面には、互いに隣接する少なくとも２つの貫通孔を繋ぐ第１溝が配置されており、
前記漏出防止部は前記第１溝を含む、請求項１に記載の燃料電池。 The opening has a plurality of through holes formed in the container.
A first groove connecting at least two through holes adjacent to each other is disposed on the inner surface of the container,
The fuel cell according to claim 1, wherein the leakage prevention unit includes the first groove. 前記収容体が設置された通常姿勢において、前記第１溝は、前記２つの貫通孔のうちの一方が有する前記収容体の内面側の縁の位置であって鉛直方向についての最下点と、前記２つの貫通孔のうちの他方が有する前記収容体の内面側の縁の位置であって鉛直方向についての最上点とを繋いでいる、請求項２に記載の燃料電池。   In the normal posture where the container is installed, the first groove is the position of the edge on the inner surface side of the container that one of the two through holes has, and the lowest point in the vertical direction; 3. The fuel cell according to claim 2, wherein the other of the two through holes is a position of an edge on the inner surface side of the housing body and is connected to the highest point in the vertical direction. 前記開口部は、前記収容体に形成された少なくとも１つの貫通孔を有し、
前記収容体の内面には、前記貫通孔が有する前記収容体の内面側の縁に沿って第２溝が配置されており、
前記漏出防止部は前記第２溝を含む、請求項１〜３の何れか１つに記載の燃料電池。 The opening has at least one through hole formed in the container,
On the inner surface of the container, a second groove is disposed along an edge on the inner surface side of the container that the through hole has,
The fuel cell according to claim 1, wherein the leakage prevention unit includes the second groove. 前記開口部は、前記収容体に形成された少なくとも１つの貫通孔を有し、
前記貫通孔の内周面には、鍔部が配置されており、
前記漏出防止部は前記鍔部を含む、請求項１〜４の何れか１つに記載の燃料電池。 The opening has at least one through hole formed in the container,
On the inner peripheral surface of the through hole, a collar portion is disposed,
The fuel cell according to claim 1, wherein the leakage prevention unit includes the flange portion. 前記開口部は、前記収容体に形成された少なくとも１つの貫通孔を有し、
前記貫通孔の内周面には、前記収容体の内側から外側へ向けて前記貫通孔が窄まるようにテーパ面が形成されており、
前記漏出防止部は前記テーパ面を含む、請求項１〜５の何れか１つに記載の燃料電池。 The opening has at least one through hole formed in the container,
A tapered surface is formed on the inner peripheral surface of the through hole so that the through hole is narrowed from the inside to the outside of the container,
The fuel cell according to claim 1, wherein the leakage prevention unit includes the tapered surface. 前記第１溝は、断面形状がＵ字状又はＶ字状を呈したものである、請求項２又は３に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 2 or 3, wherein the first groove has a U-shaped or V-shaped cross section. 前記第２溝は、断面形状がＵ字状又はＶ字状を呈したものである、請求項４に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 4, wherein the second groove has a U-shaped or V-shaped cross section.
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