JP4788113B2 - 燃料電池 - Google Patents
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Description
燃料極(アノード)側:H2→2H++2e− (式1)
そして、発生した水素イオンは、イオン伝導体である電解質膜を通過して空気極へと移動する。電解質膜はイオンのみを通過させる性質を有するため、発生した電子は電解質膜を通過することができず、外部の回路を通って空気極へと移動する。燃料電池においては、かかる電子の移動により、電気が発生する。一方で、空気極へと届けられた酸素が、空気極へと移動してきた水素イオン及び電子と反応することにより、水が生成される。
空気極(カソード)側:2H++2e−+(1/2)O2→H2O (式2)
請求項1に記載の発明は、電解質及び当該電解質の両側に設けられる触媒層を備える電解質・触媒構造体と、電解質・触媒構造体の両側に設けられる拡散層と、拡散層の外側に設けられるセパレータと、を備えるユニットセルを積層した積層体を備える燃料電池であって、少なくとも積層体の端部に配置されるユニットセルの電解質・触媒構造体から当該ユニットセルの拡散層へと移動する水の移動速度が、積層体の中央部に配置されるユニットセルの電解質・触媒構造体から当該ユニットセルの拡散層へと移動する水の移動速度よりも、大きく、端部に配置されるユニットセルの触媒層に含まれる撥水材の割合が、中央部に配置されるユニットセルの触媒層に含まれる撥水材の割合よりも大きいことを特徴とする、燃料電池により、上記課題を解決する。
図1に示すように、本発明の燃料電池100は、ユニットセル10、10、…が積層された積層体と、当該積層体の両側に配置された集電板20、20及び電気絶縁板30、30とを備えている。一方で、図2に示すように、ユニットセル10は、電解質1と当該電解質1の両側に設けられる触媒層2、3とを備える電解質・触媒構造体5、該構造体5の両側に設けられる拡散層6、7、及び、当該拡散層6、7の外側に設けられるセパレータ8、9を備えている。そして、セパレータ8及び9には、反応ガス流路8a、8a、…、及び、9a、9a、…、並びに、冷却水流路8b、8b、…、及び、9b、9b、…が形成されており、セパレータ8及び9は、冷却水流路8b、8b、…、及び、9b、9b、…を流れる冷却水により冷却されている。
図3より、撥水材の混入量が触媒質量の50%を超えると、セル電圧が低下した。したがって、本実施例より、触媒層に含有させる撥水材は、触媒層における触媒質量の50%以下が好ましいことが確認された。
2、3 触媒層
5 電解質・触媒構造体
6、7 拡散層
8、9 セパレータ
10、10A、10B ユニットセル
20 集電板
30 電気絶縁板
100 燃料電池
Claims (3)
- 電解質及び前記電解質の両側に設けられる触媒層を備える電解質・触媒構造体と、前記電解質・触媒構造体の両側に設けられる拡散層と、前記拡散層の外側に設けられるセパレータと、を備えるユニットセルを積層した積層体を備える燃料電池であって、
少なくとも前記積層体の端部に配置されるユニットセルの前記電解質・触媒構造体から該ユニットセルの前記拡散層へと移動する水の移動速度が、前記積層体の中央部に配置されるユニットセルの前記電解質・触媒構造体から該ユニットセルの前記拡散層へと移動する水の移動速度よりも、大きく、
前記端部に配置されるユニットセルの前記触媒層に含まれる撥水材の割合が、前記中央部に配置されるユニットセルの前記触媒層に含まれる撥水材の割合よりも大きいことを特徴とする、燃料電池。 - 前記電解質・触媒構造体と、前記拡散層との間に、親水層が設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記端部に配置されるユニットセルの前記触媒層に含まれる撥水材の質量が、該触媒層に含まれる触媒の質量の50%未満であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の燃料電池。
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