JP2564634B2 - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JP2564634B2 JP2564634B2 JP63301301A JP30130188A JP2564634B2 JP 2564634 B2 JP2564634 B2 JP 2564634B2 JP 63301301 A JP63301301 A JP 63301301A JP 30130188 A JP30130188 A JP 30130188A JP 2564634 B2 JP2564634 B2 JP 2564634B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- film
- fuel cell
- peripheral portion
- power generation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料電池に係り、特に電解質にリン酸を用
い、かつ電極周辺部分にガスシール部材を設けた燃料電
池に関する。
い、かつ電極周辺部分にガスシール部材を設けた燃料電
池に関する。
従来の燃料電池のセル構成及び端部シール構成は、特
開昭60−66号公報に記載のように、セル構成要素である
２つの電極層及びマトリックスのそれぞれのシール単位
をふっ素樹脂系シートで被覆し、熱融着によってシール
層を得る方法，及び特開昭62−55874号公報に記載のよ
うに、２つの電極及びマトリックスの周辺シール部分に
未焼成のふっ素樹脂系シートを配設し、セパレータと交
互に積層した後それを加圧してシートを密着させシール
層を得る方法となっていた。
開昭60−66号公報に記載のように、セル構成要素である
２つの電極層及びマトリックスのそれぞれのシール単位
をふっ素樹脂系シートで被覆し、熱融着によってシール
層を得る方法，及び特開昭62−55874号公報に記載のよ
うに、２つの電極及びマトリックスの周辺シール部分に
未焼成のふっ素樹脂系シートを配設し、セパレータと交
互に積層した後それを加圧してシートを密着させシール
層を得る方法となっていた。
上記従来技術のうち前者のシートで被覆する方法は、
その部分の厚みがセルの発電部分より厚くなり、電気的
な接触が悪くなる問題があった。そこで逆にシートを薄
くすると気密性に欠ける問題があった。一方後者の未焼
成のふっ素樹脂シートを重ね合わせて加圧成形する方法
も、組合せ構造の宿命として発電部分とシール部分の厚
みを均一とすることが困難である。さらに未焼成物は、
高温で運転される条件下では長期間に渡ってその寸法を
一定に保つことが困難で信頼性，耐久性に欠ける問題が
あった。
その部分の厚みがセルの発電部分より厚くなり、電気的
な接触が悪くなる問題があった。そこで逆にシートを薄
くすると気密性に欠ける問題があった。一方後者の未焼
成のふっ素樹脂シートを重ね合わせて加圧成形する方法
も、組合せ構造の宿命として発電部分とシール部分の厚
みを均一とすることが困難である。さらに未焼成物は、
高温で運転される条件下では長期間に渡ってその寸法を
一定に保つことが困難で信頼性，耐久性に欠ける問題が
あった。
本発明の目的は、セル周辺部の気密性を向上させると
ともに、発電部とシール部の厚みを実質的に同一とし、
かつ熱処理により変形のない燃料電池を提供することに
ある。
ともに、発電部とシール部の厚みを実質的に同一とし、
かつ熱処理により変形のない燃料電池を提供することに
ある。
上記目的は、セルの周辺部分と発電部分とが同一厚み
で一体化するよう熱溶融性フィルムと非熱溶融性フィル
ムとで熱成形することにより達成される。
で一体化するよう熱溶融性フィルムと非熱溶融性フィル
ムとで熱成形することにより達成される。
すなわち、本発明は、燃料電池の空気極及び燃料極と
これら両電極で挟持された電解質を含むマトリックスと
を備えた発電部の周縁に熱溶融性フィルムと非熱溶融性
フィルムとの対で形成された周辺部が設けられ、該周辺
部は空気極側周辺部と燃料極側周辺部とを備えていると
共に燃料極側周辺部の内径は空気極側周辺部の内径より
大きく形成されており、前記熱溶融性フィルムを熱溶融
させ前記発電部分の周辺部に一部流れ込ませた後固着さ
せて一体化してなる燃料電池である。ここで、熱溶融性
フィルムはフッ素樹脂フィルムであり、非熱溶融性フィ
ルムはポリイミドフィルムであるものがよい。
これら両電極で挟持された電解質を含むマトリックスと
を備えた発電部の周縁に熱溶融性フィルムと非熱溶融性
フィルムとの対で形成された周辺部が設けられ、該周辺
部は空気極側周辺部と燃料極側周辺部とを備えていると
共に燃料極側周辺部の内径は空気極側周辺部の内径より
大きく形成されており、前記熱溶融性フィルムを熱溶融
させ前記発電部分の周辺部に一部流れ込ませた後固着さ
せて一体化してなる燃料電池である。ここで、熱溶融性
フィルムはフッ素樹脂フィルムであり、非熱溶融性フィ
ルムはポリイミドフィルムであるものがよい。
また、前記燃料電池において、溶融性フィルムと非溶
融性フィルムの厚みの比率が1/4〜1/10の範囲であるも
のがよい。また、各周縁部は分割された単位を突き合わ
せて形成されていると共に、その突き合わせ部は熱溶融
性樹脂材で溶着されているものがよい。更に、電極は裏
打材を有し、この裏打材は炭素繊維又は黒鉛繊維から成
る織成部材であるものがよい。
融性フィルムの厚みの比率が1/4〜1/10の範囲であるも
のがよい。また、各周縁部は分割された単位を突き合わ
せて形成されていると共に、その突き合わせ部は熱溶融
性樹脂材で溶着されているものがよい。更に、電極は裏
打材を有し、この裏打材は炭素繊維又は黒鉛繊維から成
る織成部材であるものがよい。
熱溶融性フィルムは熱成形した際、発電部分と周辺部
分の厚みが実質的に同じになるよう余剰分が流れ、かつ
この余剰分は周辺部分に内接する電極，マトリックス等
の発電部分を周辺部分に強固に固着する。また非熱溶融
性フィルムは低熱膨張係数の例えばポリイミド系フィル
ムを用いることにより、熱溶融性フィルムによる変形の
発生を阻止する。それによってセル周辺部の気密性が良
く、発電部とシール部の厚みが実質的に同一となり、か
つ熱変形のない一体化セルが容易に得られる。
分の厚みが実質的に同じになるよう余剰分が流れ、かつ
この余剰分は周辺部分に内接する電極，マトリックス等
の発電部分を周辺部分に強固に固着する。また非熱溶融
性フィルムは低熱膨張係数の例えばポリイミド系フィル
ムを用いることにより、熱溶融性フィルムによる変形の
発生を阻止する。それによってセル周辺部の気密性が良
く、発電部とシール部の厚みが実質的に同一となり、か
つ熱変形のない一体化セルが容易に得られる。
以下、本発明の一実施例を第１図乃至第４図により説
明する。
明する。
空気極1,燃料極２はそれぞれ触媒シール３とカーボン
ペーパなどの裏打材４とで構成されている。電解質を含
むマトリックス５は各触媒シート３間に配設され、燃料
極２と同じサイズで空気極１より大きいサイズとしてい
る。異るサイズとしているのは電極間のガスクロスを阻
止するのに有利であるからである。
ペーパなどの裏打材４とで構成されている。電解質を含
むマトリックス５は各触媒シート３間に配設され、燃料
極２と同じサイズで空気極１より大きいサイズとしてい
る。異るサイズとしているのは電極間のガスクロスを阻
止するのに有利であるからである。
それぞれの電極1,2の周辺部6,7は、熱膨張係数が小さ
く、非熱溶融性のポリイミドフィルム８と熱溶融性の４
フッ化エチレンパーフロロアルコキシエチレン共重合樹
脂フィルム（以下PFAフィルムと略記する）９とで構成
されている。この周辺部6,7は継目のない額縁状物でも
良いが、材料の歩留まりが悪いので、Ｌ形に切断したも
のを単位とし、それの突き合わせ部11を接着した方が良
い。本実施例では突き合わせ部11にPFAによるチップ10
を挿入し、溶着することにより額縁状に成形している。
また、この突き合わせ部11は第２図に示した如く周辺部
6,7とで互違いになるように構成している。
く、非熱溶融性のポリイミドフィルム８と熱溶融性の４
フッ化エチレンパーフロロアルコキシエチレン共重合樹
脂フィルム（以下PFAフィルムと略記する）９とで構成
されている。この周辺部6,7は継目のない額縁状物でも
良いが、材料の歩留まりが悪いので、Ｌ形に切断したも
のを単位とし、それの突き合わせ部11を接着した方が良
い。本実施例では突き合わせ部11にPFAによるチップ10
を挿入し、溶着することにより額縁状に成形している。
また、この突き合わせ部11は第２図に示した如く周辺部
6,7とで互違いになるように構成している。
さらに周辺部6,7は空気極1,燃料極２及びマトリック
ス３の厚みの合計よりも20〜50μｍ厚目にするととも
に、熱変形を阻止するためPFAフィルム９とポリイミド
フィルム８との厚み比は、1/6とした。
ス３の厚みの合計よりも20〜50μｍ厚目にするととも
に、熱変形を阻止するためPFAフィルム９とポリイミド
フィルム８との厚み比は、1/6とした。
以上のように各部材を構成した後、型枠（図示せず）
内で350℃,5kg/cm2の加熱加圧処理した。得られたセル
は、発電部と周辺部の厚みのばらつきが±10μｍでかつ
変形のないものにできた。また周辺部6,7の厚みの余剰
分に相当するPFAが溶融し、発電部との接触部に流れ込
み、セルの一体化を可能にした。さらに突き合わせ部11
の隙間もチップ10,PFAフィルム９の余剰分で完全に埋め
られ、それによってガスリークを充分に阻止できた。
内で350℃,5kg/cm2の加熱加圧処理した。得られたセル
は、発電部と周辺部の厚みのばらつきが±10μｍでかつ
変形のないものにできた。また周辺部6,7の厚みの余剰
分に相当するPFAが溶融し、発電部との接触部に流れ込
み、セルの一体化を可能にした。さらに突き合わせ部11
の隙間もチップ10,PFAフィルム９の余剰分で完全に埋め
られ、それによってガスリークを充分に阻止できた。
また周辺部6,7の上下端のPFAフィルム9a,9bは実質的
には無くても良いが、第３図に示すようにセパレータ12
と重ね合わせた際、再度熱融着させることにより、周辺
部6,7とセパレータ端部13とが融着し、その部分のガス
リークを阻止するとともに、セル，セパレータの一体化
が容易にでき効果的である。
には無くても良いが、第３図に示すようにセパレータ12
と重ね合わせた際、再度熱融着させることにより、周辺
部6,7とセパレータ端部13とが融着し、その部分のガス
リークを阻止するとともに、セル，セパレータの一体化
が容易にでき効果的である。
また、PFAフィルムとポリイミドフィルムの厚み比
は、本発明者の実験によれば、第４図に示すように、1/
4〜1/10の範囲であれば、気密性を損なうことなく、か
つ変形（反り）が実用上障害とならないセルが得られる
ことがわかった。
は、本発明者の実験によれば、第４図に示すように、1/
4〜1/10の範囲であれば、気密性を損なうことなく、か
つ変形（反り）が実用上障害とならないセルが得られる
ことがわかった。
以上本発明によれば、熱膨張係数の小さい非熱溶融性
フィルムによって、熱溶融性フィルムで熱融着した際の
収縮による変形が阻止できるので、寸法精度が良く、か
つ熱変形の小さい燃料電池が提供できる。
フィルムによって、熱溶融性フィルムで熱融着した際の
収縮による変形が阻止できるので、寸法精度が良く、か
つ熱変形の小さい燃料電池が提供できる。
また、本発明の他の実施例として、第１図における裏
打材４を炭素繊維又は黒鉛繊維による織物としたセルを
第１図の発明と同様に成形した。カーボンペーパの如き
裏打材は、非常に剛性が強く、ポリイミド,PFAによる周
辺部9a,9bのわずかな収縮に対し変形を生じたり、折曲
がったりするが、本実施例の如く前記織物を裏打材４と
することで、非常に可撓性があり、変形，折曲がり等の
不都合が解消した。さらに得られたセルの強度も非常に
向上し、ハンドリング中に折曲がる等の不都合が生じな
くなった。
打材４を炭素繊維又は黒鉛繊維による織物としたセルを
第１図の発明と同様に成形した。カーボンペーパの如き
裏打材は、非常に剛性が強く、ポリイミド,PFAによる周
辺部9a,9bのわずかな収縮に対し変形を生じたり、折曲
がったりするが、本実施例の如く前記織物を裏打材４と
することで、非常に可撓性があり、変形，折曲がり等の
不都合が解消した。さらに得られたセルの強度も非常に
向上し、ハンドリング中に折曲がる等の不都合が生じな
くなった。
本発明に係る燃料電池によれば、熱溶着材としての熱
溶融性フィルムの熱収縮を非熱溶融性フィルムによって
阻止できるので、寸法精度が良く、かつ変形の無い端部
シール一体形の燃料電池となる。
溶融性フィルムの熱収縮を非熱溶融性フィルムによって
阻止できるので、寸法精度が良く、かつ変形の無い端部
シール一体形の燃料電池となる。
第１図は本発明の一実施例の電池構成を示す一部を断面
で示した斜視図、第２図は第１図の周辺部の構成を示す
同斜視図、第３図は本発明の電池の積層構造を示す同斜
視図、第４図は本発明の電池のガスリーク，変形量の特
性図である。 １……空気極、２……燃料極、３……触媒シート、４…
…裏打材、５……マトリックス、6,7……周辺部、８…
…ポリイミドフィルム、９……PFAフィルム。
で示した斜視図、第２図は第１図の周辺部の構成を示す
同斜視図、第３図は本発明の電池の積層構造を示す同斜
視図、第４図は本発明の電池のガスリーク，変形量の特
性図である。 １……空気極、２……燃料極、３……触媒シート、４…
…裏打材、５……マトリックス、6,7……周辺部、８…
…ポリイミドフィルム、９……PFAフィルム。
Claims (5)
- 【請求項１】燃料電池の空気極及び燃料極とこれら両電
極で挟持された電解質を含むマトリックスとを備えた発
電部の周縁に熱溶融性フィルムと非熱溶融性フィルムと
の対で形成された周辺部が設けられ、該周辺部は空気極
側周辺部と燃料極側周辺部とを備えていると共に燃料極
側周辺部の内径は空気極側周辺部の内径より大きく形成
されており、前記熱溶融性フィルムを熱溶融させ前記発
電部分の周辺部に一部流れ込ませた後固着させて一体化
してなる燃料電池。 - 【請求項２】請求項１において、熱溶融性フィルムはフ
ッ素樹脂フィルムであり、非熱溶融性フィルムはポリイ
ミドフィルムである燃料電池。 - 【請求項３】マトリックスと燃料極が同じサイズで空気
極よりも大きく、また発電部と周辺部が前記熱溶融性フ
ィルムの融着によって一体化されている請求項１又は２
記載の燃料電池において、溶融性フィルムと非溶融性フ
ィルムの厚みの比率が1/4〜1/10の範囲である燃料電
池。 - 【請求項４】マトリックスと燃料極が同じサイズで空気
極よりも大きく、また発電部と周辺部が前記熱溶融性フ
ィルムの融着によって一体化されている請求項１記載の
燃料電池において、各周縁部は分割された単位を突き合
わせて形成されていると共に、その突き合わせ部は熱溶
融性樹脂材で溶着されている燃料電池。 - 【請求項５】マトリックスと燃料極が同じサイズで空気
極よりも大きく、また発電部と周辺部が前記熱溶融性フ
ィルムの融着によって一体化されている請求項１記載の
燃料電池において、電極は裏打材を有し、この裏打材は
炭素繊維又は黒鉛繊維から成る織成部材である燃料電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63301301A JP2564634B2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63301301A JP2564634B2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02148570A JPH02148570A (ja) | 1990-06-07 |
| JP2564634B2 true JP2564634B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=17895192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63301301A Expired - Lifetime JP2564634B2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2564634B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002216803A (ja) * | 2001-01-19 | 2002-08-02 | Sony Corp | 燃料電池及びその製法並びに使用方法 |
| DE10235360A1 (de) * | 2002-08-02 | 2004-02-19 | Celanese Ventures Gmbh | Membran-Elektrodeneinheiten mit langer Lebensdauer |
| JP5186754B2 (ja) * | 2006-11-14 | 2013-04-24 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
| KR101763662B1 (ko) | 2008-12-19 | 2017-08-01 | 발라드 파워 시스템즈 인크. | 고체 고분자 전해질 연료 전지를 위한 시일 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6355366U (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-13 | ||
| JPH0650641B2 (ja) * | 1987-01-09 | 1994-06-29 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池 |
-
1988
- 1988-11-29 JP JP63301301A patent/JP2564634B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02148570A (ja) | 1990-06-07 |
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