JPH0129309B2 - - Google Patents

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JPH0129309B2
JPH0129309B2 JP58166685A JP16668583A JPH0129309B2 JP H0129309 B2 JPH0129309 B2 JP H0129309B2 JP 58166685 A JP58166685 A JP 58166685A JP 16668583 A JP16668583 A JP 16668583A JP H0129309 B2 JPH0129309 B2 JP H0129309B2
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JP
Japan
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electrode plate
carbon
porous electrode
fuel cell
based long
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JP58166685A
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JPS6059661A (ja
Inventor
Toshiaki Takemoto
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は燃料電池用多孔質電極板(以下、電極
板と称する)及びその製造方法に係り、特に燃料
電池のガス拡散電極として電解質を保持すると共
に、炭素系繊維で形成され、かつガス流路を形成
する所定間隔毎の突条部を有する多孔質電極板及
びその製造方法に関するものである。
〔発明の背景〕
第1図には電極板の使用される燃料電池の従来
例が示されている。同図に示されているように燃
料電池は複数の突条部1aで区画されるガス流路
1bを設けると共に、その反対面に触媒層1cを
設けた1対のガス拡散電極である電極板2をガス
流路1bが直交するように組合わせ、電極板2の
電解質を保持するマトリツクス層3を配置した単
電池と、セパレータ4とを交互に積層して構成さ
れる。
このように構成された燃料電池で電極板2は上
述のようにガス拡散電極として電解質を保持する
と共に、ガス流路1bを形成する所定間隔毎の突
条部1aを有しており、そして炭素系繊維を主材
として第2図に示されているようにその繊維長が
10mm以下の短繊維を用いた不織布を出発原料とし
て形成されるが、ガス拡散電極として具備すべき
気孔率を得るために低密度化されている。
このように低密度化された電極板2は積層構造
物として高強度化が必要であつて、低密度化とは
相反する所があり、また電極板2の端部から電解
質例えばリン酸等の飛散消失分を補給する際に電
極板2の端部の気孔径が大きいために、毛管力が
弱く、電解質の補給が困難であつた。さらに電極
板2の端部がセパレータ4等の他の積層構造物と
同一平面に位置しているので、電極板2の端部だ
けに電解質を補給することが困難であつた。
〔発明の目的〕
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、
機械的強度を向上し電解質の補給を容易にした燃
料電池用多孔質電極板及びその製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
〔発明の概要〕
すなわち本発明は燃料電池のガス拡散電極とし
て電解質を保持すると共に、炭素系繊維で形成さ
れ、かつガス流路を形成する所定間隔毎の突条部
を有する燃料電池用多孔質電極板において、突条
部内に少なくともガス流路の長さ以上の繊維長を
有する炭素系長繊維を設けたことを第1の特徴と
し、燃料電池のガス拡散電極として電解質を保持
すると共に、炭素系繊維で形成され、かつガス流
路を形成する所定間隔毎の突条部を有する燃料電
池用多孔質電極板の製造方法において、突条部に
相当する所定間隔毎に少なくともガス流路の長さ
以上の繊維長を有する炭素系長繊維を設け、これ
ら炭素系長繊維間に炭素系繊維をスラリーあるい
はペースト化したものを充填し、これを加熱、加
圧して所定形状に成形することを第2の特徴とす
るものであり、これによつて炭素系長繊維を所定
間隔毎に配設した電極板を製造することができ、
この炭素系長繊維によつて電極板の機械的強度を
向上させ、炭素系長繊維から電解質を補給させる
ことができるようになる。
〔発明の実施例〕
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明
する。第3図および第4図には本発明の一実施例
が示されている。なお従来と同じ部品には同じ符
号を付したので説明を省略する。本実施例では突
条部1a内に、ガス流路1bの長さと同じ長さの
繊維長を有する炭素系長繊維5aを設けた。この
ようにすることにより炭素系長繊維5aによつて
機械的強度を向上させることができるのみなら
ず、この炭素系長繊維5aから電解質を補給する
ことができるようになつて、機械的強度を向上し
電解質の補給を容易にした電極板2aを得ること
ができる。
すなわち炭素系長繊維5aを、300ギガパスカ
ル(GPa)以上の弾性率を有するもので構成し、
かつこの炭素系長繊維5aを、ガス流路1bの長
さと同じ長さの繊維長を有する複数の単繊維を集
め、この単繊維の平均径を10μm以下とした。こ
のように300GPa以上の弾性率を有する炭素系長
繊維5aを用いるので、電極板2aの取扱い時お
よび積層時の締付力に対する機械的強度を向上さ
せることができる。そして平均径10μm以下の単
繊維を複数本集めたので、単繊維間にできる空隙
部の直径を小さくして毛管力を強くすることがで
きるようになつて、炭素系長繊維5aからの電解
質の補給を容易にすることができる。なお単繊維
間にできる空隙部は電解質の通路または貯蔵部と
して働くので、各単繊維表面は電解質例えばリン
酸等に濡れ易いよう前処理しておくことが望まし
い。
第5図には本発明の他の実施例が示されてい
る。本実施例では突条部1aに、ガス流路1bの
長さより大きな繊維長を有する炭素系長繊維5b
を設けた。このようにすることにより突条部1a
より突出した突出部Pが炭素系長繊維5bに形成
されるようになつて、この突出部Pから電解質を
補給することができるようになり、前述の場合よ
りも電解質の補給を容易にすることができる。
第6図および第7図には本発明の更に他の実施
例が示されている。本実施例では突条部1aに、
ガス流路1bの長さより大きな繊維長を有する炭
素系長繊維5cを設け、かつこの外周にふつ素樹
脂系の熱収縮チユーブ等の耐熱、耐酸性を有する
樹脂層6を設けた。このようにすることにより炭
素系長繊維5cは束ねられて突出部Pも含めガス
流路1bと平行に配設することができるようにな
つて、前述の場合よりも電解質の補給を容易にす
ることができる。すなわち第8図に示されている
ように定期点検時等の発電を休止した状態で電池
本体7へのガス供給部品等を取り外し、綿状物質
8を充填した電解質補給雇9を電池本体7に取り
付け、そしてこの電解質補給雇9の綿状物質8に
電極板2aに設けた炭素系長繊維5cが接触する
ようにした。このようにすれば炭素系長繊維5c
はガス流路と平行に設けてあるのでその突出部P
を介して綿状物質8と容易に接触させることがで
きるようになつて、電解質補給雇9の電解質供給
部10から綿状物質8に含浸させた電解質を電極
板2aへ補給することができるようになり、電池
本体7を解体しないでも電極板2aへ電解質を容
易に補給することができる。
この電極板を製造するのに、第9図に示されて
いるように炭素系長繊維5を、櫛目スクリーン1
1として成形後取り外される枠12内の突条部に
相当する所定間隔毎に張設して製造するようにし
た。
すなわち炭素系長繊維5を所定間隔毎に設けて
形成した櫛目スクリーン11を、所定の大きさの
細孔を有する通常のスクリーン13上に所定間隔
を介して設置する。次いでこの櫛目スクリーン1
1上から別途容器内の溶液中で炭素系繊維を撹拌
分散してスラリー化したものを充填し、これら両
スクリーン11,13で濾化されてこれら両スク
リーン11,13上に堆積した炭素系繊維を加
熱、加圧して炭素系繊維の板を作成する。板を作
成したら所定形状に成形するが、それには炭素系
長繊維5を張設してある枠12を取り外し、これ
ら炭素系長繊維5間に所定大きさ、形状の溝を穿
設すればよい。このようにすれば突条部に相当す
る所定間隔毎に炭素系長繊維5を設けてあるの
で、炭素系長繊維5を有する突条部を有し、かつ
上述の溝で形成されるガス流路を有する電極板を
製造することができる。
第10図には本発明の製造方法における他の実
施例が示されている。本実施例では炭素系長繊維
5を、成形後取り外される所定間隔毎の突条部に
相当する大きさの凹部14を有する成形雇15の
凹部14内に配設して電極板を製造するようにし
た。このようにしても前述の場合と同様な作用効
果を奏することができる。
すなわち成形雇15の所定間隔毎の凹部14内
に炭素系長繊維5を配設したら、この上に炭素系
繊維を結着剤及び助剤を加えてペースト化したも
のを充填し、これを加熱、加圧する。加熱、加圧
後は所定形状に成形するが、それには成形雇15
を取り外して成形すればよい。このようにすれば
所定間隔毎の凹部14内すなわち所定間隔毎の突
条部内に炭素系長繊維5を有する電極板を製造す
ることができる。なお本実施例で結着剤には液状
または粉状のレジンが、助剤には界面活性剤を添
加した水やアルコール等が用いられる。
〔発明の効果〕
上述のように本発明は突条部に少なくともガス
流路の長さ以上の繊維長を有する炭素系長繊維を
設けることができるようになつて、燃料電池用多
孔質電極板の機械的強度が向上し電解質の補給が
容易にした燃料電池用多孔質電極板及びその製造
方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の燃料電池用多孔質電極板の電極
板周りの斜視図、第2図は従来の燃料電池用多孔
質電極板の一部縦断側面図、第3図は本発明の燃
料電池用多孔質電極板の一実施例の一部縦断側面
図、第4図は第3図のA−A線に沿う断面図、第
5図は本発明の燃料電池用多孔質電極板の他の実
施例の斜視図、第6図は本発明の燃料電池用多孔
質電極板の更に他の実施例の炭素系長繊維の断面
図、第7図は本発明の燃料電池用多孔質電極板の
更に他の実施例の斜視図、第8図は本発明の燃料
電池用多孔質電極板の更に他の実施例の電解質補
給の状態を示す電極板周りの縦断側面図、第9図
は本発明の燃料電池用多孔質電極板の製造方法の
一実施例の製造時に使用する炭素系長繊維を張設
した櫛目スクリーン及び通常のスクリーンの斜視
図、第10図は本発明の燃料電池用多孔質電極板
の製造方法の他の実施例の製造時に使用する炭素
系長繊維を配設した成形雇の斜視図である。 1a……突条部、1b……ガス流路、1c……
触媒層、2a……燃料電池用多孔質電極板、3…
…マトリツクス層、4……セパレータ、5,5
a,5b,5c……炭素系長繊維、6……樹脂
層、7……電池本体、8……綿状物質、9……電
解質補給雇、10……電解質供給部、11……櫛
目スクリーン、12……枠、13……通常のスク
リーン、14……凹部、15……成形雇、P……
突出部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 燃料電池のガス拡散電極として電解質を保持
    すると共に、炭素系繊維で形成され、かつガス流
    路を形成する所定間隔毎の突条部を有する燃料電
    池用多孔質電極板において、前記突条部内に少な
    くとも前記ガス流路の長さ以上の繊維長を有する
    炭素系長繊維を設けたことを特徴とする燃料電池
    用多孔質電極板。 2 前記炭素系長繊維が、前記少なくともガス流
    路の長さ以上の繊維長を有する複数の単繊維が集
    められたものである特許請求の範囲第1項記載の
    燃料電池用多孔質電極板。 3 前記炭素系長繊維が、300ギガパスカル以上
    の弾性率を有するものである特許請求の範囲第1
    項記載の燃料電池用多孔質電極板。 4 前記炭素系長繊維が、その端部から前記電解
    質が補給するように形成されたものである特許請
    求の範囲第1項記載の燃料電池用多孔質電極板。 5 前記単繊維が、その平均径が10μm以下であ
    る特許請求の範囲第2項記載の燃料電池用多孔質
    電極板。 6 燃料電池のガス拡散電極として電解質を保持
    すると共に、炭素系繊維で形成され、かつガス流
    路を形成する所定間隔毎の突条部を有する燃料電
    池用多孔質電極板の製造方法において、前記突条
    部に相当する所定間隔毎に少なくとも前記ガス流
    路の長さ以上の繊維長を有する炭素系長繊維を設
    け、これら炭素系長繊維間に前記炭素系繊維をス
    ラリーあるいはペースト化したものを充填し、こ
    れを加熱、加圧して所定形状に成形することを特
    徴とする燃料電池用多孔質電極板の製造方法。 7 前記炭素系長繊維が、櫛目スクリーンとして
    成形後取り外される枠内の前記突条部に相当する
    所定間隔毎に張設されたものである特許請求の範
    囲第6項記載の燃料電池用多孔質電極板の製造方
    法。 8 前記炭素系長繊維が、成形後取り外される所
    定間隔毎の前記突条部に相当する大きさの凹部を
    有する成形雇の前記凹部内に配設されたものであ
    る特許請求の範囲第6項記載の燃料電池用多孔質
    電極板の製造方法。
JP58166685A 1983-09-12 1983-09-12 燃料電池用多孔質電極板及びその製造方法 Granted JPS6059661A (ja)

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JP2655952B2 (ja) * 1991-06-25 1997-09-24 株式会社日立製作所 燃料電池
TWI568888B (zh) * 2011-09-15 2017-02-01 第諾拉工業公司 氣體擴散電極及其製法和電化電解池

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