JP4815460B2 - 燃料電池用膜/電極接合体 - Google Patents
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Description
本実施例に係る燃料電池用膜/電極接合体の実施態様を具体的に以下に示す。
本実施例に係る燃料電池用膜/電極接合体において、中間層を形成するにあたり、プロパノールを主成分とする溶媒に、ケッチェンブラックと、Nafion(登録商標)を、重量比で1:1.2となるように添加する以外は、実施例1と同様とした。
本実施例に係る燃料電池用膜/電極接合体において、中間層を形成するにあたり、プロパノールを主成分とする溶媒に、ケッチェンブラックと、Nafion(登録商標)を、重量比で1:1.8となるように添加する以外は、実施例1と同様とした。
本実施例に係る燃料電池用膜/電極接合体において、中間層を形成するにあたり、プロパノールを主成分とする溶媒に、ケッチェンブラックと、Nafion(登録商標)を、重量比で1:2.4となるように添加する以外は、実施例1と同様とした。
本比較例に係る燃料電池用膜/電極接合体において、中間層を形成せずに、固体高分子電解質膜に、直接カソードを形成する以外は、実施例1と同様とした。
実施例1〜4および比較例1の燃料電池用膜/電極接合体の出力密度を評価した。燃料と空気の流路を有するカーボン製のセパレータの間に、各燃料電池用膜/電極接合体を、多孔質カーボンの拡散層を介して挟み込み、評価用の燃料電池とした。評価用燃料電池のアノード側には、4mol/lのメタノール水溶液を0.5ml/minで供給し、カソード側には、露点40℃の空気を500ml/minで供給しながら、単セルの温度を60℃として、電子負荷装置を用いて出力密度を評価した。表1に負荷電流密度が200mA/cm2時の出力密度を相対値で示す。
プロパノールを主成分とする溶媒に、カーボンブラックであるケッチェンブラック((株)ライオン製、比表面積800m2/g)と、固体高分子電解質であるNafion(登録商標)を、重量比で1:2.4となるように添加し、マグネッチックスターラーにて12時間、攪拌した。これを固体高分子電解質膜の両面に、ケッチェンブラックの重量が0.5mg/cm2となるようにスプレー塗布し、中間層とした。なお中間層の塗布面積は35×35mmとした。
実施例5および比較例1の燃料電池用膜/電極接合体の寿命を評価した。評価1と同様の燃料電池単セルに組み込み、単セルの温度を60℃とした。アノード側には、4mol/lのメタノール水溶液を0.5ml/minで供給し、カソード側には、露点40℃の空気を500ml/minで供給しながら、電子負荷装置を用いて、負荷電流密度を200mA/cm2に保持しながら連続発電を行った。その結果、比較例1の燃料電池は、510時間経過したところで電圧が急激に降下したが、実施例5の燃料電池はそのような現象は見られなかった。両方の燃料電池を解体した結果、比較例1の膜/電極接合体は、電極が塗布してある部分と塗布していない部分の境界で固体高分子電解質膜が破損し、穴が開いていたが、実施例5の膜/電極接合体では、固体高分子電解質膜の破損が見られなかった。
12,21,32,42 固体高分子電解質膜
13,23,33,43 カソード
14,22,34,44,45 中間層
24 中間層を構成する固体高分子電解質
25 中間層を構成するカーボンブラック
26 カソードを構成する固体高分子電解質
27 カソードを構成する触媒
28 カソードを構成するカーボンブラック
61 表示装置
62 アンテナ
63 燃料電池
64 メインボード
65 リチウムイオン二次電池
66 燃料カートリッジ
67 ヒンジ
Claims (5)
- 触媒と固体高分子電解質とを有するアノードと、
触媒と固体高分子電解質とを有するカソードと、
前記アノードと前記カソードとの間に形成される固体高分子電解質膜とを有し、液体燃料を燃料とする燃料電池用膜/電極接合体において、
前記カソードと前記固体高分子電解質膜との間に水素イオン伝導材料を含む多孔質層であり、固体高分子電解質とカーボンブラックとから構成される中間層を有し、
前記中間層に含まれる単位体積当りの固体高分子電解質量が、前記カソードに含まれる単位体積当りの固体高分子電解質量よりも多いことを特徴とする燃料電池用膜/電極接合体。 - 請求項1に記載の燃料電池用膜/電極接合体において、
前記中間層に含まれる固体高分子電解質に対する水の接触角が、前記カソードに含まれる固体高分子電解質の水の接触角よりも小さいことを特徴とする燃料電池用膜/電極接合体。 - 請求項1に記載の燃料電池用膜/電極接合体において、
前記カソードの面積よりも前記中間層の面積が大きいことを特徴とする燃料電池用膜/電極接合体。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池用膜/電極接合体と、燃料を供給する部材と、酸素を供給する部材と、集電用部材とを有し、液体燃料を燃料とする燃料電池。
- 請求項4に記載の燃料電池を搭載した燃料電池発電システム。
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