JP3211378B2 - 高分子電解質型燃料電池 - Google Patents
高分子電解質型燃料電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気化学的な発電装置
の一種である高分子電解質型燃料電池に関する。
の一種である高分子電解質型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の高分子電解質型燃料電池では、た
とえば特開平３−１０２７７４号公報に示されるよう
に、高分子電解質膜とバルクの金属電極の間にはカーボ
ンの多孔質体加工品のみが拡散電極として配置されてい
た。
とえば特開平３−１０２７７４号公報に示されるよう
に、高分子電解質膜とバルクの金属電極の間にはカーボ
ンの多孔質体加工品のみが拡散電極として配置されてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】高分子電解質膜とバル
クの金属電極間に配置する電極の機能として Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-及び２Ｈ+＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏの触
媒反応の反応場としての機能、 水素、酸素を触媒層に拡散させる機能と酸素極の触媒
層で生成する水（２Ｈ+＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ）及び水素
極から高分子電解質膜を通り、酸素極側に移動した水を
外部に排出する機能、 電気化学反応により生じる電子を移動させる機能、 がある。従来のこの種の装置では高分子電解質膜とバル
クの電極の間に触媒層を有するカーボンの多孔体加工品
を配置し、このカーボン多孔体加工品のみで上記３つの
機能を担っていた。しかしながら、の機能を向上さ
せるためには、カーボン多孔体の気孔率を向上させる必
要があり、カーボン多孔体の気孔率を向上させるとの
電子を移動させる機能が低下するという問題かあった。
クの金属電極間に配置する電極の機能として Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-及び２Ｈ+＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏの触
媒反応の反応場としての機能、 水素、酸素を触媒層に拡散させる機能と酸素極の触媒
層で生成する水（２Ｈ+＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ）及び水素
極から高分子電解質膜を通り、酸素極側に移動した水を
外部に排出する機能、 電気化学反応により生じる電子を移動させる機能、 がある。従来のこの種の装置では高分子電解質膜とバル
クの電極の間に触媒層を有するカーボンの多孔体加工品
を配置し、このカーボン多孔体加工品のみで上記３つの
機能を担っていた。しかしながら、の機能を向上さ
せるためには、カーボン多孔体の気孔率を向上させる必
要があり、カーボン多孔体の気孔率を向上させるとの
電子を移動させる機能が低下するという問題かあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、高分子電解質
膜、該高分子電解質膜の両側をはさむように配置され
た、触媒を担持したカーボン多孔質体、該カーボン多孔
質体の外側に配置された、少なくとも一部が撥水処理さ
れた発泡金属、および該発泡金属の外側に配置されたバ
ルクの電極を有することを特徴とする高分子電解質型燃
料電池を提供する。
膜、該高分子電解質膜の両側をはさむように配置され
た、触媒を担持したカーボン多孔質体、該カーボン多孔
質体の外側に配置された、少なくとも一部が撥水処理さ
れた発泡金属、および該発泡金属の外側に配置されたバ
ルクの電極を有することを特徴とする高分子電解質型燃
料電池を提供する。
【０００５】以下、添付図面を参照して、本発明を説明
する。図１は、本発明の一具体例であって、高分子電解
質膜（１０１）の両側を触媒を担持したカーボン多孔質
体（１０２）ではさみ、これらの外側を撥水処理をほど
こしたニッケル、銅、アルミニウムなどの発泡金属（１
０３）ではさみ、さらにこれらの外側をバルクの電極で
はさむという構造を有している。また、好ましくは１０
３の撥水処理を行っていない部分に耐触性材料（白金、
金など）でコーティングする。
する。図１は、本発明の一具体例であって、高分子電解
質膜（１０１）の両側を触媒を担持したカーボン多孔質
体（１０２）ではさみ、これらの外側を撥水処理をほど
こしたニッケル、銅、アルミニウムなどの発泡金属（１
０３）ではさみ、さらにこれらの外側をバルクの電極で
はさむという構造を有している。また、好ましくは１０
３の撥水処理を行っていない部分に耐触性材料（白金、
金など）でコーティングする。
【０００６】
【作用】このような構造になっているので、カーボンの
多孔質体の触媒層の中で高分子電解質膜の近傍に存在す
る高反応領域への反応ガスの供給が撥水処理をほどこし
た発泡金属を通して行われる。また、電気化学反応によ
って生じる電子は、導電性がカーボン多孔体よりすぐれ
る発泡金属を通って移動する。
多孔質体の触媒層の中で高分子電解質膜の近傍に存在す
る高反応領域への反応ガスの供給が撥水処理をほどこし
た発泡金属を通して行われる。また、電気化学反応によ
って生じる電子は、導電性がカーボン多孔体よりすぐれ
る発泡金属を通って移動する。
【０００７】一方、カーボン多孔質体内部に生成した水
は撥水処理をほどこした発泡金属電極を通して、円滑に
外部に排出される。従って、電極内の水の滞留により引
き起こされる反応ガスの拡散性の低下を防ぐことができ
るので、反応ガスの拡散律速により制限される限界電流
密度の増大させることに対し有効に働き、これにより出
力密度を向上させることができる。
は撥水処理をほどこした発泡金属電極を通して、円滑に
外部に排出される。従って、電極内の水の滞留により引
き起こされる反応ガスの拡散性の低下を防ぐことができ
るので、反応ガスの拡散律速により制限される限界電流
密度の増大させることに対し有効に働き、これにより出
力密度を向上させることができる。
【０００８】以下に実施例により本発明をより具体的に
説明するが、以下に開示するものは本発明の一実施例に
過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
説明するが、以下に開示するものは本発明の一実施例に
過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００９】
【実施例】高分子電解質膜としてナフィオン（Ｎａｆｉ
ｏｎ、登録商標）１１７［デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）社
製、膜厚約１７０μｍ］を用い、白金触媒を担持したカ
ーボン多孔質体（ＰＴＦＥ：カーボン＝８：２、膜厚２
００μｍ）を接合した。次に、ニッケル製の発泡金属
（厚さ１ｍｍ）に対して図３のようにＰＴＦＥのコーテ
ィングを行った撥水処理層０．８ｍｍ（３０１）と、両
端に撥水未処理層各０．１ｍｍ（３０２）とを有する構
造のニッケル製発泡金属を上記カーボン多孔体の両側か
らプレス接合し、その両側にバルクの電極（カーボン
板）を配置した。
ｏｎ、登録商標）１１７［デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）社
製、膜厚約１７０μｍ］を用い、白金触媒を担持したカ
ーボン多孔質体（ＰＴＦＥ：カーボン＝８：２、膜厚２
００μｍ）を接合した。次に、ニッケル製の発泡金属
（厚さ１ｍｍ）に対して図３のようにＰＴＦＥのコーテ
ィングを行った撥水処理層０．８ｍｍ（３０１）と、両
端に撥水未処理層各０．１ｍｍ（３０２）とを有する構
造のニッケル製発泡金属を上記カーボン多孔体の両側か
らプレス接合し、その両側にバルクの電極（カーボン
板）を配置した。
【００１０】この構造体の片側から常圧の水素ガス（供
給速度１００ｓｃｃｍ）を、他方から常圧の酸素ガス
（供給速度５０ｓｃｃｍ）を供給し、この高分子電解質
型燃料電池の電流−電圧特性を測定した。結果を図４に
示す。
給速度１００ｓｃｃｍ）を、他方から常圧の酸素ガス
（供給速度５０ｓｃｃｍ）を供給し、この高分子電解質
型燃料電池の電流−電圧特性を測定した。結果を図４に
示す。
【００１１】図２に示した従来の構造［高分子電解質
膜：ナフィオン１１７，カーボン多孔質体：厚さ５００
μｍ（触媒層２００μｍ，非触媒層３００μｍ，ＰＴＦ
Ｅ：カーボン＝８：２）］の比較例に比べ、本発明の実
施例では短絡時の電流密度が約２０％、最大出力密度も
約２０％向上した。
膜：ナフィオン１１７，カーボン多孔質体：厚さ５００
μｍ（触媒層２００μｍ，非触媒層３００μｍ，ＰＴＦ
Ｅ：カーボン＝８：２）］の比較例に比べ、本発明の実
施例では短絡時の電流密度が約２０％、最大出力密度も
約２０％向上した。
【００１２】
【発明の効果】本発明は以上のような構成であるから、
ガス拡散電極の触媒層への反応ガスの拡散特性を向上さ
せるので、反応ガスの拡散律速により制限される限界電
流密度を増大させる効果があり、高分子電解質型燃料電
池として効果的である。
ガス拡散電極の触媒層への反応ガスの拡散特性を向上さ
せるので、反応ガスの拡散律速により制限される限界電
流密度を増大させる効果があり、高分子電解質型燃料電
池として効果的である。
【図１】 本発明の高分子電解質型燃料電池の断面図。
【図２】 従来の高分子電解質型燃料電池の断面図。
【図３】 本発明の実施例に用いた発泡金属の断面図。
【図４】 高分子電解質型燃料電池の本発明の実施例及
び比較例による電流−電圧特性を示す図。
び比較例による電流−電圧特性を示す図。
１０１，２０１ 高分子電解質膜 １０２，２０２ 触媒担持カーボン多孔質体 １０３ 発泡金属電極（撥水処理済み） １０４ バルクの電極 ３０１ 発泡金属電極撥水処理層 ３０２ 発泡金属電極撥水未処理層
Claims (1)
- 【請求項１】 高分子電解質膜、 該高分子電解質膜の両側をはさむように配置された、触
媒を担持したカーボン多孔質体、 該カーボン多孔質体の外側に配置された、少なくとも一
部が撥水処理された発泡金属、および該発泡金属の外側
に配置されたバルクの電極を有することを特徴とする高
分子電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15922792A JP3211378B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 高分子電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15922792A JP3211378B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 高分子電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065289A JPH065289A (ja) | 1994-01-14 |
| JP3211378B2 true JP3211378B2 (ja) | 2001-09-25 |
Family
ID=15689119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15922792A Expired - Fee Related JP3211378B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 高分子電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3211378B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005093275A (ja) * | 2003-09-18 | 2005-04-07 | Mitsubishi Materials Corp | 固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材及びセル部材、固体高分子型燃料電池 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2781606B1 (fr) * | 1998-07-21 | 2000-10-13 | Sorapec | Nouveau collecteur bipolaire pour pile a combustible |
| FR2792114A1 (fr) * | 1999-04-07 | 2000-10-13 | Sorapec | Perfectionnement apporte aux collecteurs bipolaires caracterises par une collecte discrete des charges |
| FR2799308B1 (fr) * | 1999-09-30 | 2002-01-25 | Sorapec | Perfectionnements apportes aux collecteurs bipolaires pour pile a combustible de type pem |
| JP2004063095A (ja) * | 2002-07-24 | 2004-02-26 | Mitsubishi Materials Corp | 固体高分子型燃料電池の集電板 |
| US6991871B2 (en) | 2002-08-27 | 2006-01-31 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
| EP1633010B1 (en) | 2003-05-12 | 2016-04-27 | Mitsubishi Materials Corporation | Composite porous body, member for gas diffusion layer, cell member, and their manufacturing methods |
| JP4154315B2 (ja) * | 2003-11-21 | 2008-09-24 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池 |
| JP4929647B2 (ja) * | 2005-08-18 | 2012-05-09 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
| JP2007066750A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用ガス拡散体、燃料電池用セパレータ及び燃料電池 |
| JP5051203B2 (ja) * | 2009-03-24 | 2012-10-17 | 大日本印刷株式会社 | 燃料電池の膜−電極接合体、電極製造用転写シート及びこれらの製造方法 |
| EP3018741B1 (en) * | 2013-07-05 | 2018-01-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Metal gas diffusion layer for fuel cells, and production method thereof |
| JP6300315B2 (ja) | 2014-03-31 | 2018-03-28 | 住友電気工業株式会社 | 燃料電池用集電体及び燃料電池 |
| CN105478235A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-04-13 | 福建紫荆环境工程技术有限公司 | 一种湿式电除尘器以及其疏水导电电极 |
-
1992
- 1992-06-18 JP JP15922792A patent/JP3211378B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005093275A (ja) * | 2003-09-18 | 2005-04-07 | Mitsubishi Materials Corp | 固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材及びセル部材、固体高分子型燃料電池 |
| JP4501385B2 (ja) * | 2003-09-18 | 2010-07-14 | 三菱マテリアル株式会社 | 固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材及びセル部材、固体高分子型燃料電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH065289A (ja) | 1994-01-14 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |