JPH02168566A - 燃料電池 - Google Patents
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- JPH02168566A JPH02168566A JP63322055A JP32205588A JPH02168566A JP H02168566 A JPH02168566 A JP H02168566A JP 63322055 A JP63322055 A JP 63322055A JP 32205588 A JP32205588 A JP 32205588A JP H02168566 A JPH02168566 A JP H02168566A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- Y02E60/50—Fuel cells
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、水素等の燃料と酸素等の酸化剤を電解質を介
して反応させることにより発電を行う燃料電池に関する
。
して反応させることにより発電を行う燃料電池に関する
。
（従来の技術）
従来の燃料電池は第８図のようにセパレータ■２、空気
電極２、電解質３、触媒層４、水素電極５及びセパレー
タ１２を薄いシート状にして重ね合わせた形状をしてお
り、空気電極２及び水素電極５には多孔質カーボンシー
トが使用されガス流通用の溝加工が施されている。セパ
レータは機密性である。この電池の出力電圧は１ｖ程度
であるので、実際の発電装置として使用する時は多数枚
を積層して直列接続した積層電池としている。
電極２、電解質３、触媒層４、水素電極５及びセパレー
タ１２を薄いシート状にして重ね合わせた形状をしてお
り、空気電極２及び水素電極５には多孔質カーボンシー
トが使用されガス流通用の溝加工が施されている。セパ
レータは機密性である。この電池の出力電圧は１ｖ程度
であるので、実際の発電装置として使用する時は多数枚
を積層して直列接続した積層電池としている。
このような燃料電池では水素と酸素の反応を促進するた
め空気電極と水素電極の間にある電解質層と触媒層を出
来るだけ薄くしている。また出来るだけ大きな出力電流
を得るために、反応を行う面積を出来るだけ大きくして
いるが、シートの大きさとしては数十ｃｍから１ｍ四方
程度の物が最大である。
め空気電極と水素電極の間にある電解質層と触媒層を出
来るだけ薄くしている。また出来るだけ大きな出力電流
を得るために、反応を行う面積を出来るだけ大きくして
いるが、シートの大きさとしては数十ｃｍから１ｍ四方
程度の物が最大である。
（発明が解決しようとする課届）
この燃料電池の空気電極側に空気を、水素電極側に水素
を連続的に供給し酸素と水素を反応させるが、膜が薄い
ため、水素と酸素の圧力をかなり正確に等しく制御しな
いと、この膜が破れて仕舞う問題が有った。反応が一定
して継続している時は、圧力制御の精度を高めることに
よって、膜が破れる問題に付いてはかなり減少させるこ
とが出来る様になったが、電池に接続された負荷が急激
に変動した場合には、水素と酸素の反応量が急激に変わ
ることになるため、水素と酸素の圧力バランスを保つこ
とが出来なくなって、膜が破れて仕舞う問題が避けられ
なかった。また、大きな電流出力を得るためにシートを
大きくしているが強度が弱くなり取り扱いが難しかった
。
を連続的に供給し酸素と水素を反応させるが、膜が薄い
ため、水素と酸素の圧力をかなり正確に等しく制御しな
いと、この膜が破れて仕舞う問題が有った。反応が一定
して継続している時は、圧力制御の精度を高めることに
よって、膜が破れる問題に付いてはかなり減少させるこ
とが出来る様になったが、電池に接続された負荷が急激
に変動した場合には、水素と酸素の反応量が急激に変わ
ることになるため、水素と酸素の圧力バランスを保つこ
とが出来なくなって、膜が破れて仕舞う問題が避けられ
なかった。また、大きな電流出力を得るためにシートを
大きくしているが強度が弱くなり取り扱いが難しかった
。
本発明は、水素等の燃料と酸素等の酸化剤の圧力に差が
生じても膜が破れることがなく、取り扱いが容易で安定
性に優れた、小型で電流出力の大きな燃料電池を提供す
ることを目的とする。
生じても膜が破れることがなく、取り扱いが容易で安定
性に優れた、小型で電流出力の大きな燃料電池を提供す
ることを目的とする。
〔発明の構成〕
（課題を解決するための手段）
本発明は、中空糸幕の表面または内面に電極膜を形成し
、その外側に電解質または触媒から成る層を形成し、こ
の層が電解質の場合はその外側に触媒層を形成し層が触
媒の場合はその外側に電解質層を形成し、さらにその外
側に電極膜を形成し、中空糸幕の内面または外部の電極
膜の外側の一方に酸素等の酸化剤を通じ他方に水素等の
燃料を通じることによって、水素等の燃料と酸素等の酸
化剤を反応させ発電を行い内側の電極と外側の電極から
電気を取り出すようにした燃料電池であり、燃料電池を
単位電池として、多数の単位電池を並列にして使用する
ことにより、反応を行う面積を大きく取るようにした事
を特徴とする。
、その外側に電解質または触媒から成る層を形成し、こ
の層が電解質の場合はその外側に触媒層を形成し層が触
媒の場合はその外側に電解質層を形成し、さらにその外
側に電極膜を形成し、中空糸幕の内面または外部の電極
膜の外側の一方に酸素等の酸化剤を通じ他方に水素等の
燃料を通じることによって、水素等の燃料と酸素等の酸
化剤を反応させ発電を行い内側の電極と外側の電極から
電気を取り出すようにした燃料電池であり、燃料電池を
単位電池として、多数の単位電池を並列にして使用する
ことにより、反応を行う面積を大きく取るようにした事
を特徴とする。
また、中空糸幕の表面または内面に電極膜を形成し、そ
の外側に電解質および触媒から成る層を形成し、さらに
その外側に電極膜を形成し、中空糸幕の内面、または外
部の電極膜の外側の一方に酸素等の酸化剤を通じ他方に
水素等の燃料を通じることによって、上記と同様を特徴
とする物である。
の外側に電解質および触媒から成る層を形成し、さらに
その外側に電極膜を形成し、中空糸幕の内面、または外
部の電極膜の外側の一方に酸素等の酸化剤を通じ他方に
水素等の燃料を通じることによって、上記と同様を特徴
とする物である。
更にまた、中空糸幕自体を導電性の材料で作る事によっ
て、中空糸幕の表面または内面に電極膜を形成する必要
がない様にしたことを特徴とする。
て、中空糸幕の表面または内面に電極膜を形成する必要
がない様にしたことを特徴とする。
（作 用）
本発明によれば、水素等の燃料と酸素等の酸化剤の圧力
制御を精密に行う必要が無く、燃料電池が負荷運転中に
負荷遮断等の負荷突変または負荷急変が有り、水素等の
燃料と酸素等の酸化剤の圧力バランスが崩れた時でも膜
を破損することが無く安全に運転出来る。
制御を精密に行う必要が無く、燃料電池が負荷運転中に
負荷遮断等の負荷突変または負荷急変が有り、水素等の
燃料と酸素等の酸化剤の圧力バランスが崩れた時でも膜
を破損することが無く安全に運転出来る。
また、本発明によれば、中空糸幕を多数束ねて使用する
ことに依り、反応を行う面積を飛躍的に増大させること
が出来るので、小型で電流出力の大きな燃料電池が得ら
れる。
ことに依り、反応を行う面積を飛躍的に増大させること
が出来るので、小型で電流出力の大きな燃料電池が得ら
れる。
（実施例）
以下、本発明を第１図から第５図に示す一実施例に基づ
いて、さらに具体的に説明する。
いて、さらに具体的に説明する。
第１図は単位電池の断面であり、同図に於いて、１は中
空糸幕、２は電極、３は電解質、４は触媒、５は電極、
Ａは空気、Ｈは水素である。第２図は単位電池を斜めか
ら見た物である。中空糸幕１、電極２及び５、触媒４は
多孔性である。
空糸幕、２は電極、３は電解質、４は触媒、５は電極、
Ａは空気、Ｈは水素である。第２図は単位電池を斜めか
ら見た物である。中空糸幕１、電極２及び５、触媒４は
多孔性である。
第３図は単位電池を支持体に固定した物であり、２Ｃと
５Ｃは集電部、６は支持体である。集電部２Ｃは電極２
に接続され、集電部５Ｃは電極５に接続されている。第
３図に於いては単位電池１つだけしか図示していないが
、実際には、多数の単位電池を束にして支持体６に固定
し、それぞれの単位電池の電極２及び５がそれぞれ集電
部２Ｃ及び５Ｃに接続されている。
５Ｃは集電部、６は支持体である。集電部２Ｃは電極２
に接続され、集電部５Ｃは電極５に接続されている。第
３図に於いては単位電池１つだけしか図示していないが
、実際には、多数の単位電池を束にして支持体６に固定
し、それぞれの単位電池の電極２及び５がそれぞれ集電
部２Ｃ及び５Ｃに接続されている。
第４図は燃料電池のセルを導体に取り付けたところ図示
した物であり、８はセル、９Ｐ、 ９Ｎは隔壁導体、１
０はフランジである。セル８は多数の単位電池を束にし
て支持体６に固定し、それぞれの単位電池の電極２及び
５がそれぞれ集電部２Ｃ及び５Ｃに接続された物であり
、フランジ１０によって隔壁導体９Ｐ、 ９Ｎに固定さ
れている。水素Ｈはセルの右から左に向かって単位電池
の外側を流れ、空気Ａはフランジ１０の穴を通じて上か
ら下に向かって単位電池の内側を流れる。
した物であり、８はセル、９Ｐ、 ９Ｎは隔壁導体、１
０はフランジである。セル８は多数の単位電池を束にし
て支持体６に固定し、それぞれの単位電池の電極２及び
５がそれぞれ集電部２Ｃ及び５Ｃに接続された物であり
、フランジ１０によって隔壁導体９Ｐ、 ９Ｎに固定さ
れている。水素Ｈはセルの右から左に向かって単位電池
の外側を流れ、空気Ａはフランジ１０の穴を通じて上か
ら下に向かって単位電池の内側を流れる。
第５図は燃料電池のセルを多数組み立てた物であり、９
Ｐ−１から９Ｐ−４及び９Ｎ−１から９Ｎ−４は隔壁導
体、１１はスタックである。
Ｐ−１から９Ｐ−４及び９Ｎ−１から９Ｎ−４は隔壁導
体、１１はスタックである。
第１図及び第２図に於いて、単位電池における反応は、
電極５側では触媒の助けにより負極反応が生じ、水素が
水素イオンと電子に別れ水素イオンは電解質３に与えら
れ、電極２側では電解質３から得た水素イオンによって
正極反応が生じ、酸素と水素イオン及び電子から水が生
成される。負極反応で生じた電子は電極５に接続された
図示しない配線によって負荷に流れ更に図示しない配線
によって電極２に到達しここで正極反応に使用される。
電極５側では触媒の助けにより負極反応が生じ、水素が
水素イオンと電子に別れ水素イオンは電解質３に与えら
れ、電極２側では電解質３から得た水素イオンによって
正極反応が生じ、酸素と水素イオン及び電子から水が生
成される。負極反応で生じた電子は電極５に接続された
図示しない配線によって負荷に流れ更に図示しない配線
によって電極２に到達しここで正極反応に使用される。
中空糸幕は、直径が数１００ミクロン程度で、肉圧が数
ｌＯミクロン程度の、非常に細い多孔性の物であるから
、電極２と電極５の距離を小さくしても非常に強度が大
きく中空糸幕の内部と外部の圧力差が大きくなっても膜
が破損する恐れが全くない。
ｌＯミクロン程度の、非常に細い多孔性の物であるから
、電極２と電極５の距離を小さくしても非常に強度が大
きく中空糸幕の内部と外部の圧力差が大きくなっても膜
が破損する恐れが全くない。
第３図及び第４図に於いて、電流は単位電池の電極２か
ら集電部２ｃを経て隔壁導体９Ｐに流れ、図示しない配
線によって負荷に流れ更に図示しない配線によって隔壁
導体９Ｎを経て集電部５Ｃを経て電極５に流れる。単位
電池は支持体６によって多数を束にして固定され一つの
セルに組み立て、水素Ｈがセルの右から左に向かって単
位電池の外側を流れ、空気Ａはフランジ１０の穴を通じ
て上から下に向かって単位電池の内側を流れる事により
、反応を行う接触面積を極めて大きく取ることが出来、
小型のセルで電流密度を大きく取ることが出来る。
ら集電部２ｃを経て隔壁導体９Ｐに流れ、図示しない配
線によって負荷に流れ更に図示しない配線によって隔壁
導体９Ｎを経て集電部５Ｃを経て電極５に流れる。単位
電池は支持体６によって多数を束にして固定され一つの
セルに組み立て、水素Ｈがセルの右から左に向かって単
位電池の外側を流れ、空気Ａはフランジ１０の穴を通じ
て上から下に向かって単位電池の内側を流れる事により
、反応を行う接触面積を極めて大きく取ることが出来、
小型のセルで電流密度を大きく取ることが出来る。
セルの前後左右を開放型とし上部と下部に集電部を設け
、水素と酸素の隔壁で導体を兼ねることにより、第５図
のような簡単な構造とすることが出来る。
、水素と酸素の隔壁で導体を兼ねることにより、第５図
のような簡単な構造とすることが出来る。
以上述べた通り、本発明によると、単位電池の直径を数
１００ミクロナとし、厚さを数１０ミクロンとする事が
可能となり、非常に小型にすることが出来る。また、直
径が非常に小さいことから、厚さ数１０ミクロンであっ
ても非常に強度が大きく、単位電池の外側と内側の圧力
差が大きくなっても破損する恐れが全くない等、その効
果は非常に大である。
１００ミクロナとし、厚さを数１０ミクロンとする事が
可能となり、非常に小型にすることが出来る。また、直
径が非常に小さいことから、厚さ数１０ミクロンであっ
ても非常に強度が大きく、単位電池の外側と内側の圧力
差が大きくなっても破損する恐れが全くない等、その効
果は非常に大である。
また、電池のセルが小型であるにもかかわらず、反応を
行う接触面積を極めて大きく取ることが出来る事から、
電流密度を大きく取れ、集電部をセルの上と下に設は空
気を上下方向から水素を前後または左右方向から供給す
ることが出来る事から空気と水素の隔壁で導体を兼ねる
ことが可能となる等、その効果は非常に大である。
行う接触面積を極めて大きく取ることが出来る事から、
電流密度を大きく取れ、集電部をセルの上と下に設は空
気を上下方向から水素を前後または左右方向から供給す
ることが出来る事から空気と水素の隔壁で導体を兼ねる
ことが可能となる等、その効果は非常に大である。
第１図および第２図に於いては、中空糸幕の中側を空気
が、外側を水素が流れるとしたが、第６図のように中側
から中空糸幕１、電極５、触媒４、電解質３、電極２の
順とする事により、中側を水素が外側を空気が流れるよ
うに構成することも出来る。
が、外側を水素が流れるとしたが、第６図のように中側
から中空糸幕１、電極５、触媒４、電解質３、電極２の
順とする事により、中側を水素が外側を空気が流れるよ
うに構成することも出来る。
また、第７図のように、中側から電極２、中空糸幕１、
電解質３、触媒４、電極５の順とする事も出来る。さら
にまた、図示はしないが、中側から電極５、中空糸幕１
、触媒４、電解質３、電極２の順とする事も出来る。
電解質３、触媒４、電極５の順とする事も出来る。さら
にまた、図示はしないが、中側から電極５、中空糸幕１
、触媒４、電解質３、電極２の順とする事も出来る。
また、中空糸幕１と電極２の外側の、電解質と触媒が混
在していても、電極５と触媒が混在していても燃料電池
として動作することは言うまでもない。
在していても、電極５と触媒が混在していても燃料電池
として動作することは言うまでもない。
さらにまた、中空糸幕その物に導電性を持たせることが
出来れば、中空糸幕が電極を兼ねるように出来ることは
言うまでもない。
出来れば、中空糸幕が電極を兼ねるように出来ることは
言うまでもない。
［発明の効果］
以上述べた通り、本発明によれば、水素等の燃料と酸素
等の酸化剤の圧力バランスが崩れた時でも膜を破損する
ことが無く安全に運転出来る、また、本発明によれば、
中空糸幕を多数束ねて使用することに依り、反応を行う
面積を飛躍的に増大させることが出来るので、小型で電
流出力の大きな燃料電池が得られる等その効果は非常に
大である。
等の酸化剤の圧力バランスが崩れた時でも膜を破損する
ことが無く安全に運転出来る、また、本発明によれば、
中空糸幕を多数束ねて使用することに依り、反応を行う
面積を飛躍的に増大させることが出来るので、小型で電
流出力の大きな燃料電池が得られる等その効果は非常に
大である。
第１図及び第２図は本発明による実施例の燃料電池の説
明図、第３図は本発明による実施例の単位電池からの集
電の説明図、第４図は本発明による実施例の燃料電池セ
ルの説明図、第５図は本発明による実施例の燃料電池セ
ルを組み立てた燃料電池スタックの説明図、第６図及び
第７図は他の実施例になる燃料電池の説明図、第８図は
従来の燃料電池の説明図である。 １・・・中空糸幕 ２・・・電極（＋）３・・・
電解質 ４・・・触媒５・・・電極（−）
６・・・支持体７・・・単位電池集合体 ８・・
・セル９Ｐ、９Ｎ・・・隔壁導体 ＩＯ・・・フランジ １１・・・スタック１２・
・・セパレータ Ａ・・・空気Ｈ・・・水素
２Ｃ，５Ｃ・・・集電部代理人 弁理士 則 近
憲 佑 同 第子丸 健 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図
明図、第３図は本発明による実施例の単位電池からの集
電の説明図、第４図は本発明による実施例の燃料電池セ
ルの説明図、第５図は本発明による実施例の燃料電池セ
ルを組み立てた燃料電池スタックの説明図、第６図及び
第７図は他の実施例になる燃料電池の説明図、第８図は
従来の燃料電池の説明図である。 １・・・中空糸幕 ２・・・電極（＋）３・・・
電解質 ４・・・触媒５・・・電極（−）
６・・・支持体７・・・単位電池集合体 ８・・
・セル９Ｐ、９Ｎ・・・隔壁導体 ＩＯ・・・フランジ １１・・・スタック１２・
・・セパレータ Ａ・・・空気Ｈ・・・水素
２Ｃ，５Ｃ・・・集電部代理人 弁理士 則 近
憲 佑 同 第子丸 健 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図
Claims (1)
- 中空糸膜の表面または内面に電極膜を形成し、その外側
に電解質または触媒から成る層を形成し、該層が電解質
の場合はその外側に触媒層を形成し該層が触媒の場合は
その外側に電解質層を形成し、さらにその外側に電極膜
を形成し、中空糸幕の内面または外部の電極膜の外側の
一方に酸素等の酸化剤を通じ他方に水素等の燃料を通じ
ることによって、燃料と酸化剤を反応させ発電を行い内
側の電極と外側の電極から電気を取り出すようにした燃
料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63322055A JPH02168566A (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63322055A JPH02168566A (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02168566A true JPH02168566A (ja) | 1990-06-28 |
Family
ID=18139407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63322055A Pending JPH02168566A (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02168566A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002539587A (ja) * | 1999-03-06 | 2002-11-19 | フラウンホファー ゲセルシャフトツール フェールデルンク ダー アンゲヴァンテン フォルシュンク エー．ファオ． | 管形燃料電池、燃料電池モジュール、基本素子およびイオン交換膜の製造 |
| JP2006512746A (ja) * | 2002-12-23 | 2006-04-13 | マイクロセル コーポレーション | 微小繊維状燃料電池の基板に支持された製造方法 |
| US8048584B2 (en) | 2003-03-07 | 2011-11-01 | Microcell Corporation | Fuel cell structures and assemblies |
-
1988
- 1988-12-22 JP JP63322055A patent/JPH02168566A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002539587A (ja) * | 1999-03-06 | 2002-11-19 | フラウンホファー ゲセルシャフトツール フェールデルンク ダー アンゲヴァンテン フォルシュンク エー．ファオ． | 管形燃料電池、燃料電池モジュール、基本素子およびイオン交換膜の製造 |
| JP2006512746A (ja) * | 2002-12-23 | 2006-04-13 | マイクロセル コーポレーション | 微小繊維状燃料電池の基板に支持された製造方法 |
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