JPH02168564A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液体燃料電池に関し、特に反応生成物の排出を
スムーズに出来る様にした燃料電池のセ〔従来の技術〕 燃料供給方式として液体燃料吸上げ方法を用いた燃料電
池に使用されているセパレータの構造としては、従来か
ら例えば特開昭５９−６６０６６号或い１ま特、開昭６
０−６２０６４号に示されているものが知られている。

その代表的な構造はカーボン等のセパレータに溝を刻設
し、その溝部に多孔質構造を有する吸上材を埋め込む構
造であった。

該吸上材自体は毛管現象を利用しているため。

多孔質ではあるが、その細孔には燃料が充満しているた
め、燃料極で発生したＣＯ□等の生成ガスは該吸上付内
部を拡散或いは比重差にて通過しなければならず、生成
ガスが多量のときには十分に排出されず電極付近に滞留
し、新しい燃料の供給が阻害され、電池の出力が低下す
るという問題が見られた。

又、電池が横倒しになった場合でも、特開昭６０−６２
０６４号に於いては２箇所の通路を設けて燃料の供給、
生成ガスの排出に対処しているが。

横倒しされる角度によっては、液体燃料や生成ガスの通
路が一様ではないため、正置された場合に比べて必ずし
も十分なものではなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は上記従来技術の欠点を改良し。

生成ガスを速やかに排出しうると共に該燃料電池が横倒
しとなった場合でも円滑な燃料供給と生成ガスの排出と
が可能である燃料電池のセパレータ構造を提供しようと
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成する為に従来の燃料電池に於
いて、燃料供給溝１３０内に、燃料極で生成したガスを
排出するための空間部１３５．１３６を設けた燃料電池
であり、更には、該燃料供給溝を該セパレータの表面上
に縦横両方向に設けたものである。

〔作　用〕

本発明に於ける燃料電池に有っては、該燃料供給溝と該
燃料供給溝内に埋没されている吸い上げ材との間に空間
部が形成されるので生成ガスの排出が如何なる条件に於
いても確実に実行されるにであり、又該燃料電池が横倒
しとなっても生成ガスは上記縦横両方向に設けた燃料供
給溝の何れかに形成された空間部を通して排出されるこ
とになる。

〔実施例〕

以下に本発明の燃料電池の構造を図面を参照しながら詳
細に説明する。

第１図は本発明の燃料電池用セパレータに関する１具体
例を示す斜視図である。

第１図に於いて、該燃料電池は例えば有機高分子からな
る電解質膜２００をはさんでその両側に燃料極２１０と
空気極２２０とを個別に配置した積層体と燃料供給と集
電材とを兼ね、該燃料極２１０の面に接合されたセパレ
ータ１００とを一体化した構造のユニッ）Ａを複数個直
列に合体せしめて本体を形成されたものであって該本体
の少なくとも一方の端部には該ユニッ）Ａにメタノール
等の燃料を供給する為の燃料タンク３００が設けられて
いる。

又、該燃料タンクにはその側面の少なくとも１つに着脱
可能な燃料供給口３１０が設けられていると共に該側面
の少なくとも１つに生成ガスを排出する為の排出孔３３
０が設けられている。

該生成ガスの排出孔は好ましくは該燃料タンクの側面部
の全てに設けられているものであり更に該排出孔には燃
料が漏れない様に気液分離膜３４０が設けられているこ
とが望ましい。

一方、該燃料タンク３００の前記ユニッ）Ａと接合して
いる側面には後記する燃料供給及び生成ガス排出用の通
路１１０と接続しうる連結孔３２０が該側面の周縁角部
の少なくとも１つに設けられている。

第１図の例では４個の該連結孔３２０が該側面の周縁角
部の全てに設けられている状態を示している。

次に本発明のセパレータ１００を含む前記ユニッ）Ａに
ついて説明する。

即ち、該ユニッ）Ａは例えばカーボンペーパーに白金等
の触媒を担持させた燃料極２１０と係る燃料極と同様の
構造を有する空気極２２０とが。

例えば市す６スチレンスルホン酸等の有機高分子からな
る膜体或いは　ナフィオン（登録商標）等を用いた電解
質膜２００の両側にそれぞれ配置せしめられた積層構造
を一部に有しており、その周縁角部の少なくとも１つに
は燃料供給及び生成ガス排出用の通路１１０が設けられ
ている。

第１図の例では４個の該通路１１０が該側面の周縁角部
の全てに設けられている状態を示している。

更に、該ユニットＡの残りの部分は該燃料極２１０の外
表面に接続したセパレータ１００で構成されている。

該セパレータ１００は集電材を兼ねるものである為導電
性の高い材料により構成されていることが好ましく本発
明に於いてはグラファイト或いはカーボン等の材料によ
り作られている。

又、該セパレータ１００の該燃料極と接触する面には燃
料供給用溝１３０が設けられており、この溝内に有機合
成繊維或いは無機質繊維からなる繊維構造体又はシリカ
、アルミナ等の焼結体等からなる多孔質の材料で構成さ
れた吸上材１４０が埋設されている。

尚、該セパレータ１００には前記積層構造に設けられた
燃料供給及び生成ガス排出用の通路１１０に対応した位
置に該燃料供給及び生成ガス排出用の通路１１０が設け
られている。

かかる通路は該ユニッ）Ａを複数個重ね合わせた場合に
燃料や生成ガスが通過しうる様に該燃料電池を通して連
続的に形成されるものである。、該セパレータの該燃料
供給用溝１３０が設けられている面と反対側の面は他の
ユニットの空気極２２０と接合しており第２図に示す様
な空気供給用の通路１５０が縦横に刻設されている。

該燃料電池は上記したセパレータ１００．電解質膜２０
０．燃料極２１０及び空気極２２０からなるユニットが
所定数積層され、燃料タンク３００と共に図示していな
い締付具により固定されているものである。

尚、第１図に於ける他のセパレータ１０１と１０２は該
燃料電池本体の両端部にあって該燃料タンク３′す０と
接合して設けられるものであり。

方のセパレータ１０１は空気極２２０と接合する面にの
み空気供給用の通路１５０が設けられており、父性のセ
パレータ１０２は燃料極２１０と接合する面にのみ燃料
供給部１３１が設けら、これに上述したものと同じ構造
を有する該燃料供給用溝１３０が設けられ、更に該溝の
中に吸上材１４０が埋没せしめられているものである。

処で１本発明に於いては、前記した従来の欠点である生
成ガスの排出を如何なる条件においても効果的に実行さ
れるようにする為、該セパレータの吸上材１４０が嵌入
されている燃料供給溝１３０内に燃料極にて生成したガ
スを排出するための空間部を別に設けたものである。

係る空間部は第３図に示される様に該燃料供給溝内の底
部に凹凸状の溝を形成したものであってもよく第５図に
示すように、該燃料供給溝内に埋没されている吸上材１
４０の一部例えばその底部で該燃料供給溝１３０の底部
と対向する部分に凹凸状の溝１４０を形成したものであ
ってもよい。

又係る凹凸形状についてはその形あるいは大きさ等に関
しては特に制限されるものではなく如何なる凹凸形状で
も採用しうるものである。

かかる溝部は該燃料供給溝部１３０が形成されている方
向と略平行に、しかも該燃料供給溝部１３０の長手方向
全体に亘って形成されるものである。

実例として前者にあっては、該燃料供給溝底部の凹凸形
状の構造は第３図に示す通り該溝部の中央部分１３２を
高くしその両側を低くするように形成したもので有って
もよく、これにより該吸上材１４０の底部との間に生成
ガスが通過しうる空間部１３５，１３６が形成されるの
である。

又、他の態様としては第４図に示す様に該燃料供給溝底
部の構造を断面形状が波型になるように形成するもので
あり、これによって該吸上材１４０と該溝部底部との間
に空間部が出来、その空間部と該吸上材との接触面積が
大きくなるので生成ガスの排出がよりスムーズになる。

尚、上記した例の内、該吸上材の表面を凹凸に加工訃る
場合は、該燃料供給溝内を加工する必要本発明ない為加
工が簡単であり経済的でもある。

次に、前記した従来の欠点を解決するために本発明が採
用するセパレータについての他の構成について述べるな
らば、該セパレータ１００は上記の構成に加えて更に生
成ガスの排出を効果的に行うためセパレータの燃料極に
面する面に該燃料供給溝１３０と連結された燃料供給チ
ャネル１２０を設けるものである。

該燃料供給チャネルは該セパレーク１００の外側縁部に
設けることが良く、好ましくは該燃料供給チャネルが該
燃料供給溝を取り囲む様に設けることが望ましい。

更に、該燃料供給チャネル１２０は前記した燃籾供給及
び生成ガス排出用の通路１１０と連結されている事が好
ましい。

本発明に於いては、該燃料供給溝１３０は縦横に形成さ
れていることが効果上望ましく又該燃料供給溝内に埋没
されている吸上材１４０はその先端が該燃料供給チャネ
ル１２０の中に突出１５０していることが好ましい。

この場合、該通路１１０が本体の４隅に設けられ、しか
も該チャネル１２０がこれ等と連結して該溝部１３０を
取り囲む様にその４辺の設けられていれば燃料電池が如
何なる状態で横倒しされても該燃料電池における燃料供
給と生成ガスの排出は同一の条件により実行されること
になる。

係る構成を取ることによって、燃料と吸上材との接触状
態が向上する。

以下に上記具体例の作動について説明する。

第１図において燃料極２１０にてメタノールが反応し、
水素イオンと電子とＣＯ□ガスになる。

水素イオンは電解質膜２００を通り空気極２２０にて酸
化される。

ＣＯ２ガスは燃料極を構成しているカーボンペーパーを
通り抜け、セパレータ１００の燃料供給溝１３０に到達
する。

〔効　果〕

本発明では空間部１３５，１３６が燃料供給チャネル１
２．０まで通じており、係る空間部１３５゜１３６を通
ってスムーズに排出されるため、燃料供給や生成ガスの
排気が効率的に行われる。

更に、燃料電池が横倒しになった場合でも、燃料供給路
１１０．燃料供給チャネル１２０．燃料供給溝１３０吸
上材１４０．生成ガス排出口３３０が縦横に構成されて
いるため、横倒しによる位置の相違により燃料電池の作
動効率には何ら変化は無く、燃料の供給、生成ガスの排
出が同一の条件で問題無く実行可能であり従って燃料電
池の性能低下がないといった優れた利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる燃料電池の構成を示す分解斜視
図である。 第２図は本発明のセパレータにおける空気極と接する面
に設けた空気供給用の通路を示す図である。 第３図は本発明に於けるセパレータの断面図であり、燃
料供給溝部における底部の断面形状を示すものである。 第４図は本発明に於けるセパレータの燃料供給溝部にお
ける底部の他の断面形状を示すものである。 第５図は該燃料供給溝部内に設けた吸上材の断面形状を
示すものである。 １００．１０１．１０２・・・・・・セパレータ、１１
０・・・燃料供給及び生成ガス排出用の通路、１２０・
・・チャンネル、 １３０・・・燃料供給溝部、 １３５．１３６・・・空間部、 ２０．１４０・・・吸上材、 ２００・・・電解質膜、 ２１０・・・燃料極、 ２２０・・・空気極、 ３００・・・燃料タンク、 ３３０・・・生成ガス排出孔。 特、許出願人 株式会社日本自動車部品総合研究所 特許出願代理人

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電解質膜と該電解質膜の両側に個別に設けられた
   燃料極および空気極、更には燃料供給と集電材とを兼ね
   た該燃料極と接続するセパレータとから構成され、燃料
   タンクより供給される液体燃料が該セパレータの該燃料
   極と対向する面に設けた燃料供給溝内に配置された吸上
   材を介して供給される方式の燃料電池において、該燃料
   供給溝内に、前記燃料極で生成したガスを排出するため
   の空間部を設けたことを特徴とする燃料電池。
2. （２）該燃料供給溝が該セパレータの縦横両方向に設け
   られていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。