JP4706673B2 - 固体高分子型燃料電池の集電板の製造方法 - Google Patents
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Description
水素電極層2および空気電極層3は、図7に示すように、触媒としてPt担持カーボンブラックAを有する多孔質のカーボンペーパによって形成されている。
上記のように構成された固体高分子型燃料電池においては、図7に示すような化学反応により電気を作ることができる。燃料となる水素(H2)は、水素電極層2側の触媒Aの作用で水素イオン(H+)と電子(e-)に分かれる。すなわち、
H2→2H++2e- …(1)
となる。
1/2O2+2H++2e-→H2O …(2)
の電気化学反応が生じ、水が生成される(以下、この水を生成水という)。そして、水素電極層2側の電子が例えば外部の負荷を通って空気電極層3側に流れることから、これを電気エネルギとして使うことができる。
上記電気化学反応は、主に電解質膜1と空気電極層3との境界部で発生することになる。
また、空気電極層3側には、当該空気電極層3の表面3aに集電板6が積層されているとともに、この集電板6にさらに積層するようにして他方のセパレータ5が設置されている。
なお、機械的加工により形成される貫通孔6bは、ドリル等の他の機械的加工によって形成されたものであってもよい。
そして、この貫通孔を有するスポンジ状グリーン板16を、真空中において、550〜650℃、25〜35分の条件の下で、バインダー成分を除去する脱脂を行い、さらに真空中で、1200〜1300℃、60〜120分の条件の下で焼結することにより、厚さが0.5mmで、貫通孔6bおよび連続した発泡空孔6aを有し、気孔率が40〜99容量%のスポンジ状焼成金属板(発泡体)を製造する。
そして、得られた集電板6は、連通する発泡空孔6aの毛管作用を確実に発揮させる目的で、室温において、約3〜10%塩酸水溶液中で7〜13分間酸洗処理を行う。酸洗処理の代わりに、紫外光やプラズマを照射してもよい。これにより、固体高分子型燃料電池に設置すべき集電板6が完成する。
しかも、気孔率が40〜99容量%であるので、生成水を十分に吸引することができる。
ただし、この場合には、一方の端面6eおよび他方の端面6fに開口し、かつ各貫通孔6bに連通する連通孔(図示せず)あるいは連通溝(図示せず)を設ける必要がある。
また、上記連通溝としては、集電板6の表面6c、6dの少なくとも一方に設けることになる。
2 水素電極層(燃料電極層)
2a 表面
3 空気電極層(酸化剤電極層)
3a 表面
6 集電板
6a 発泡空孔
6b 貫通孔
Claims (2)
- 電解質膜の一方の面に積層され、水素を有する燃料ガスが上記電解質膜とは反対側の表面に供給される燃料電極層と、上記電解質膜の他方の面に積層され、酸素を有する酸化剤ガスが上記電解質膜とは反対側の表面に供給される酸化剤電極層とのうち、少なくとも上記酸化剤電極層の上記表面に積層され、上記酸化剤電極層側に開口するとともに互いに連通し、上記酸化剤電極層側において発生した水を毛管現象で吸引する大きさの複数の発泡空孔を有し、かつ上記酸化剤電極層に向かう方向に貫通するとともに、上記発泡空孔が開口し、かつ上記酸化剤ガスの供給路となる複数の貫通孔が形成された発泡焼結金属からなる固体高分子型燃料電池の集電体の製造方法であって、
上記発泡燒結金属の原料粉末、水溶性樹脂バインダー、上記発泡空孔を形成するための第1の発泡剤および上記貫通孔を形成するための第2の発泡剤を混合することによって得られた発泡性スラリーをキャリヤシート上に薄板状に成形し、次いで上記発泡性スラリー中の上記第1および第2の発泡剤を発泡させて乾燥させることにより上記発泡空孔および上記貫通孔が形成されたスポンジ状グリーン板を製造し、当該スポンジ状グリーン板を焼結することを特徴とする固体高分子型燃料電池の集電板の製造方法。 - 上記発泡空孔の平均孔径は、1〜150μmであり、かつ上記貫通孔の平均孔径は、0.2〜3mmであることを特徴とする請求項1に記載の固体高分子型燃料電池の集電板の製造方法。
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