JPH0286071A - 固体ポリマー燃料電池 - Google Patents
固体ポリマー燃料電池Info
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- JPH0286071A JPH0286071A JP1134442A JP13444289A JPH0286071A JP H0286071 A JPH0286071 A JP H0286071A JP 1134442 A JP1134442 A JP 1134442A JP 13444289 A JP13444289 A JP 13444289A JP H0286071 A JPH0286071 A JP H0286071A
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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】
［産業上の利用分野 ］
この発明は、固体ポリマー燃料電池動カシステムに関す
るものであり、特に、固体ポリマー燃料電池スタックの
水処理システムに関するものである。
るものであり、特に、固体ポリマー燃料電池スタックの
水処理システムに関するものである。
［従来の技術 ］
近年、固体ポリマー電解質（ｓｏ！ｉｄ ｐ。
Ｉｙｍｅｒ ｅｌｅｔｒｏｌｙｔｅ）と呼ばれる薄膜
を採用したイオン交換水素−酸素燃料電池が開発されて
いる。この種の燃料電池は、薄膜が乾燥すると効果的に
機能せず、電解質薄膜は水で濡れた状態の時に最も効果
的に機能するようになっている。燃料電池の運転中は、
薄膜を通り抜ける陽子移動と共にアノード側からカソー
ド側へ水が薄膜内を通り引き込まれる。この現象により
アノード側は乾燥しやすくなり、また、薄膜のカソード
面上に水薄膜を形成するようになる。このカソード面は
、さらに、電気化学反応により薄膜上に生成された生成
水により濡れた状態となっている。
を採用したイオン交換水素−酸素燃料電池が開発されて
いる。この種の燃料電池は、薄膜が乾燥すると効果的に
機能せず、電解質薄膜は水で濡れた状態の時に最も効果
的に機能するようになっている。燃料電池の運転中は、
薄膜を通り抜ける陽子移動と共にアノード側からカソー
ド側へ水が薄膜内を通り引き込まれる。この現象により
アノード側は乾燥しやすくなり、また、薄膜のカソード
面上に水薄膜を形成するようになる。このカソード面は
、さらに、電気化学反応により薄膜上に生成された生成
水により濡れた状態となっている。
したがって、薄膜のアノード側に水を供給して乾燥を防
止する必要があり、カソード側から水分を除去して、薄
膜面上に酸素反応ガスの薄膜への出入りを遮断する水薄
膜の形成を防止している。また、薄膜のカソード面にお
いては、酸素ガスが薄膜のカソード面を確実に通り抜け
ることができるように耐水性のカーボン紙が設けられて
いる。このカーボン紙は多孔質となっており、酸素ガス
が薄膜を通り抜けて拡散するようになっている。しかし
ながら、耐水性であるためにカソード面に生じた水によ
り濡れることはない。したがって、この水は特定の流路
を流れてカーボン紙を通り抜け、薄膜より遠方側のカー
ボン紙の外面上に滴となって付着するようになる。
止する必要があり、カソード側から水分を除去して、薄
膜面上に酸素反応ガスの薄膜への出入りを遮断する水薄
膜の形成を防止している。また、薄膜のカソード面にお
いては、酸素ガスが薄膜のカソード面を確実に通り抜け
ることができるように耐水性のカーボン紙が設けられて
いる。このカーボン紙は多孔質となっており、酸素ガス
が薄膜を通り抜けて拡散するようになっている。しかし
ながら、耐水性であるためにカソード面に生じた水によ
り濡れることはない。したがって、この水は特定の流路
を流れてカーボン紙を通り抜け、薄膜より遠方側のカー
ボン紙の外面上に滴となって付着するようになる。
［発明が解決しようとする課題 ］
従来においては、この水滴はカーボン紙の端部周辺から
多孔性のセラミックブロックに延びる繊維質の芯を介し
て除去される構成となっていた。
多孔性のセラミックブロックに延びる繊維質の芯を介し
て除去される構成となっていた。
したがって、従来のスタックは、繊維質の芯を各単電池
毎に設けるとともに、水が入っている総ての単電池に対
して共通な多孔性のセラミックブロックを設けていた。
毎に設けるとともに、水が入っている総ての単電池に対
して共通な多孔性のセラミックブロックを設けていた。
このような構成のために単電池の端部シールは非常に困
難となり、しばしば反応ガスが単電池端からリークして
燃焼する場合があった。
難となり、しばしば反応ガスが単電池端からリークして
燃焼する場合があった。
そこで、この発明は、電池から生成水を除去する水処理
手段を設けた固体ポリマー電解質燃料電池システムを提
供することを目的とする。
手段を設けた固体ポリマー電解質燃料電池システムを提
供することを目的とする。
また、この発明は、各単電池のカソード側から電解質薄
膜面上に生成水を導くことによりカソード面上が水分に
満たされるのを防止するように各単電池のカソード側か
ら生成水を除去する固体ポリマー燃料電池を提供するこ
とを目的とする。
膜面上に生成水を導くことによりカソード面上が水分に
満たされるのを防止するように各単電池のカソード側か
ら生成水を除去する固体ポリマー燃料電池を提供するこ
とを目的とする。
また、この発明は、単電池内に設けた側面ガスシールを
通り電池から生成水を除去する構成の燃料電池システム
を提供することを目的とする。
通り電池から生成水を除去する構成の燃料電池システム
を提供することを目的とする。
さらに、この発明は、多孔性の単電池プレートを設ける
ことにより電解薄膜から生成水を除去するとともに、単
電池内のカソード側における反応ガス圧により気泡障壁
シールを通して生成水を除去する燃料電池システムを提
供することを目的とする。
ことにより電解薄膜から生成水を除去するとともに、単
電池内のカソード側における反応ガス圧により気泡障壁
シールを通して生成水を除去する燃料電池システムを提
供することを目的とする。
［課題を解決するための手段 ］
上記課題を解決するためにこの発明によれば、燃料単電
池と、反応ガスシール手段と、多孔性の耐水カーボン紙
と、前記反応ガスシール手段と連通ずる流路とから構成
され、前記燃料単電池は、固体ポリマー電解薄膜と、こ
の固体ポリマー電解薄膜のアノード側において水素ガス
が流れる反応ガス流領域を有する水素ガス用プレートと
、前記固体ポリマー電解薄膜のカソード側において酸素
ガスが流れる反応ガス流領域を有するとともに水を通す
浸透性の酸素ガス用プレートとから成り、前記反応ガス
シール手段は前記酸素ガス用プレートの反応ガス流領域
端に隣接してこの反応ガスシール手段を水がながれるこ
とにより前記反応ガス流領域からの反応ガスの漏れを防
止する障壁を形成し、前記酸素ガス用プレート内の酸素
ガスの圧力により前記固体ポリマー電解薄膜のカソード
面に隣接する前記多孔性カーボン紙の一面に生じる水分
を前記多孔性ガスシール手段及び前記流路を介して燃料
電池外に排出する固体ポリマー燃料電池が提供される。
池と、反応ガスシール手段と、多孔性の耐水カーボン紙
と、前記反応ガスシール手段と連通ずる流路とから構成
され、前記燃料単電池は、固体ポリマー電解薄膜と、こ
の固体ポリマー電解薄膜のアノード側において水素ガス
が流れる反応ガス流領域を有する水素ガス用プレートと
、前記固体ポリマー電解薄膜のカソード側において酸素
ガスが流れる反応ガス流領域を有するとともに水を通す
浸透性の酸素ガス用プレートとから成り、前記反応ガス
シール手段は前記酸素ガス用プレートの反応ガス流領域
端に隣接してこの反応ガスシール手段を水がながれるこ
とにより前記反応ガス流領域からの反応ガスの漏れを防
止する障壁を形成し、前記酸素ガス用プレート内の酸素
ガスの圧力により前記固体ポリマー電解薄膜のカソード
面に隣接する前記多孔性カーボン紙の一面に生じる水分
を前記多孔性ガスシール手段及び前記流路を介して燃料
電池外に排出する固体ポリマー燃料電池が提供される。
また、前記燃料単電池を相互に隣接して複数配置し、前
記固体ポリマー薄膜を前記酸素及び水素ガス用プレート
の反応ガス流全領域を覆うように設けるとともに、開口
部を形成して前記流路の一部を構成するようにすること
もできる。この時、最も外側の両燃料単電池の薄膜には
開口部を形成せずに、流路をシールするようにすること
もできる。
記固体ポリマー薄膜を前記酸素及び水素ガス用プレート
の反応ガス流全領域を覆うように設けるとともに、開口
部を形成して前記流路の一部を構成するようにすること
もできる。この時、最も外側の両燃料単電池の薄膜には
開口部を形成せずに、流路をシールするようにすること
もできる。
また、前記流路を前記酸素ガス用プレート及び前記水素
ガス用プレートの端部に形成された複数の開口部とこの
開口部と連通ずる前記多孔性のガスシール手段内に形成
されたスロットとから形成することもできる。
ガス用プレートの端部に形成された複数の開口部とこの
開口部と連通ずる前記多孔性のガスシール手段内に形成
されたスロットとから形成することもできる。
さらに、相互に隣接する前記各単電池間にガスに対して
不浸透性を有する隔離プレートを配設し、また、前記単
電池から燃料電池の外部に設けられた放熱手段に熱を伝
達する複数のカーボン熱伝導プレートを燃料電池内に設
けるようにすることも好ましい。
不浸透性を有する隔離プレートを配設し、また、前記単
電池から燃料電池の外部に設けられた放熱手段に熱を伝
達する複数のカーボン熱伝導プレートを燃料電池内に設
けるようにすることも好ましい。
［作用 ］
上記課題を解決するための手段は以下のように作用する
。単電池のカソード面に生じる生成水が、耐水性のカー
ボン紙に隣接する多孔性の酸素ガス流領域を有するプレ
ートによりこのカーボン紙から確実に除去される。酸素
ガス流領域内の反応ガス圧力により酸素ガス流領域プレ
ート内の水は、このプレート内の面内通りをその端部ま
で移動する。酸素及び水素用ガスプレートの端部に配設
された反応ガスをシールする反応ガスシール手段が水に
より満たされると障壁を形成して反応ガスのリークを防
止しする。酸素ガス流領域内の水は酸素反応ガス圧力に
より、内部流路を通り燃料電池から排出される。
。単電池のカソード面に生じる生成水が、耐水性のカー
ボン紙に隣接する多孔性の酸素ガス流領域を有するプレ
ートによりこのカーボン紙から確実に除去される。酸素
ガス流領域内の反応ガス圧力により酸素ガス流領域プレ
ート内の水は、このプレート内の面内通りをその端部ま
で移動する。酸素及び水素用ガスプレートの端部に配設
された反応ガスをシールする反応ガスシール手段が水に
より満たされると障壁を形成して反応ガスのリークを防
止しする。酸素ガス流領域内の水は酸素反応ガス圧力に
より、内部流路を通り燃料電池から排出される。
［実施例］
以下、添付図面に基づいてこの発明の詳細な説明する。
第１図は、この発明に係る燃料電池発電プラントを示す
。この発電プラントは、たとえば、宇宙ステーション等
においてバックパックとしての使用に適する小型プラン
トであり、ソーラ、すなわちフィン４により冷却される
スタック２から構成されている。このスタック２は、所
望する電圧及び電力を得るために、複数の単電池を積み
重ねて積層構造とし、この積層電池をひとつの電池単位
（スタック）としたものであり、起電用の反応ガスバー
ジ出口６及び８を有している。この出口６及び８は、シ
ステムの長期間にわたる使用中は閉塞されるものである
。反応ガス供給タンクｉｏ及び１２はスタック２の外側
に設けられている。この発電プラントを使用する場合に
は、タンク１０及び１２はスリング等により携帯するこ
とが可能であり、スタック２に吊り下げることができる
。
。この発電プラントは、たとえば、宇宙ステーション等
においてバックパックとしての使用に適する小型プラン
トであり、ソーラ、すなわちフィン４により冷却される
スタック２から構成されている。このスタック２は、所
望する電圧及び電力を得るために、複数の単電池を積み
重ねて積層構造とし、この積層電池をひとつの電池単位
（スタック）としたものであり、起電用の反応ガスバー
ジ出口６及び８を有している。この出口６及び８は、シ
ステムの長期間にわたる使用中は閉塞されるものである
。反応ガス供給タンクｉｏ及び１２はスタック２の外側
に設けられている。この発電プラントを使用する場合に
は、タンク１０及び１２はスリング等により携帯するこ
とが可能であり、スタック２に吊り下げることができる
。
したがって、この発電ブラットは、宇宙空間等において
有用な携帯用プラントである。反応ガスは、ソーラーパ
ネルによって運転される搭載電気分解セルから取り出す
ことができる。さらに、化学反応によって生成された生
成水を貯蔵するためにタンク１４が設けられている。こ
の生成水は、再度、電気分解セルに戻り酸素及び水素に
再分解される。
有用な携帯用プラントである。反応ガスは、ソーラーパ
ネルによって運転される搭載電気分解セルから取り出す
ことができる。さらに、化学反応によって生成された生
成水を貯蔵するためにタンク１４が設けられている。こ
の生成水は、再度、電気分解セルに戻り酸素及び水素に
再分解される。
したがって、このシステムは手動操作によるパージバル
ブを除いて全く可能部分を持たない構成となっている。
ブを除いて全く可能部分を持たない構成となっている。
なお、反応ガス及び水は反応ガス圧により流れるように
なっている。
なっている。
第２図及び第３図は、アノード及びカソードプレート！
６及び１８を示す。これらのプレートは反応ガスが流れ
るガス流領域を有しており、プレートの各面は単電池内
においてプレート１６及び１８間に配置される固体ポリ
マー電解薄膜に面するようになっている。この電解薄膜
は第３図の点線Ｉ９で示すものである。アノードプレー
ト１６は圧縮、焼結、黒鉛化されたカーボン粒及び固着
剤の混合物から形成されており、平面部及び溝部から成
る編み目状に形成される中心ガス流領域２０を有してい
る。水素ガス入口通路２２はノツチ２４内に形成されて
おり、水素ガスはこの人口通路２２を通りプレートの溝
部に浸透する。水素ガス出口通路２６及びノツチ２８は
入口通路２２に対して対角線上に設けられており、スタ
ック２のアノード側の初期パージ（浄化）中にのみ使用
される。−度パージされると、スタック２の水素側は封
止される。また、酸素ガス流路３０及び３２はアノード
プレートの対抗する角に設けられている。ガス流領域部
２０の両側においては、カソード側及びスタック２側か
らの生成水をタンク１４に排出する複数の通路３４及び
３６が設けられている。
６及び１８を示す。これらのプレートは反応ガスが流れ
るガス流領域を有しており、プレートの各面は単電池内
においてプレート１６及び１８間に配置される固体ポリ
マー電解薄膜に面するようになっている。この電解薄膜
は第３図の点線Ｉ９で示すものである。アノードプレー
ト１６は圧縮、焼結、黒鉛化されたカーボン粒及び固着
剤の混合物から形成されており、平面部及び溝部から成
る編み目状に形成される中心ガス流領域２０を有してい
る。水素ガス入口通路２２はノツチ２４内に形成されて
おり、水素ガスはこの人口通路２２を通りプレートの溝
部に浸透する。水素ガス出口通路２６及びノツチ２８は
入口通路２２に対して対角線上に設けられており、スタ
ック２のアノード側の初期パージ（浄化）中にのみ使用
される。−度パージされると、スタック２の水素側は封
止される。また、酸素ガス流路３０及び３２はアノード
プレートの対抗する角に設けられている。ガス流領域部
２０の両側においては、カソード側及びスタック２側か
らの生成水をタンク１４に排出する複数の通路３４及び
３６が設けられている。
カソードプレート１８においても、プレートＩ６と同様
に、溝部及び平面部から成る中心ガス流領域部３８が形
成されている。酸素ガス入口通路４０はプレート１８の
一角のノツチ部４２に形成されており、酸素ガス出口通
路４４はプレート１８の対角線上の角のノツチ部４６に
設けられている。入口通路４０はプレート１６内の通路
３０と連通し、通路４４及び３２はプレート１６及び１
８を組み立てて単電池（セル）を構成した時に相互に連
通ずる構成になっている。また、水素ガス通路４８及び
５０はプレート１８の通路４０及び４４に対抗する角に
設けられており、ガス流領域部３８の両側においては、
多孔性の気泡障壁シール領域５２及び５４が設けられて
いる。この障壁シール領域は、水が満たされることによ
りシールを形成し、反応ガスがプレート１８の周辺部か
らリークして拡散するのを防止する。このことにより、
反応ガスの燃焼を防止することができる。また、複数の
スロット５６及び５８が障壁シール領域５２及び５４内
に各々設けられており、生成水がこのスロットを通り障
壁シール領域５２及び５４内に流入するようになってい
る。さらに、スロット５６及び５８は通路３４及び３６
と連通してスタック内を貫通し、生成水を排出する流路
を形成している。なお、第３図に示すように、薄膜の縁
１９はプレート１６及び１８内に形成された全開口部を
覆うようになっているために、薄膜に形成された開口部
がプレートの開口部に対応するように配置しなければな
らない。
に、溝部及び平面部から成る中心ガス流領域部３８が形
成されている。酸素ガス入口通路４０はプレート１８の
一角のノツチ部４２に形成されており、酸素ガス出口通
路４４はプレート１８の対角線上の角のノツチ部４６に
設けられている。入口通路４０はプレート１６内の通路
３０と連通し、通路４４及び３２はプレート１６及び１
８を組み立てて単電池（セル）を構成した時に相互に連
通ずる構成になっている。また、水素ガス通路４８及び
５０はプレート１８の通路４０及び４４に対抗する角に
設けられており、ガス流領域部３８の両側においては、
多孔性の気泡障壁シール領域５２及び５４が設けられて
いる。この障壁シール領域は、水が満たされることによ
りシールを形成し、反応ガスがプレート１８の周辺部か
らリークして拡散するのを防止する。このことにより、
反応ガスの燃焼を防止することができる。また、複数の
スロット５６及び５８が障壁シール領域５２及び５４内
に各々設けられており、生成水がこのスロットを通り障
壁シール領域５２及び５４内に流入するようになってい
る。さらに、スロット５６及び５８は通路３４及び３６
と連通してスタック内を貫通し、生成水を排出する流路
を形成している。なお、第３図に示すように、薄膜の縁
１９はプレート１６及び１８内に形成された全開口部を
覆うようになっているために、薄膜に形成された開口部
がプレートの開口部に対応するように配置しなければな
らない。
第４図はこの発明に係る単電池構造を示す断面図である
。図示するように、電解薄膜６４はガス流領域を有する
プレート１６及び１８間に挟まれており、多孔性の耐水
カーボン紙６６が薄膜６４のカソード面及びカソードプ
レート１８間に配設されている。この耐水カーボン紙６
６においては、単電池の運転により薄膜６４のカソード
面上に生じる水の圧力により多数の内部水路６８が形成
される。したがって、水は薄膜６４のカソード面から流
路６８を通りカソードプレート１８上に形成された平面
部！７に排出される。また、カーボン紙６６は、酸素ガ
スがプレート１８の溝部１５からカーボン紙６６を通り
薄膜６４のカソード面上に拡散するに十分な多孔性を有
している。したがって、生成水はカーボン紙６６を通り
カソードプレート方向に通り抜け、酸素ガスはこのカー
ボン紙を通り生成水と反対方法へ流れるようになる。生
成水はカーボン紙６６から平面部１７を通りプレート１
８内に吸収される。プレート１８内に吸収された水はガ
ス流領域内の圧縮酸素によりプレート１８内を通り外部
に排出される。この酸素ガス圧は、生成水タンク圧より
大きくし、約１５ｐｓｉの圧力差に維持することが好ま
しいが、この圧力差を約１０ｐｓ＋から約３５ｐｓ ｉ
の範囲内で変化させることも可能である。上述したよう
に、生成水はスロット５６内に集まり、通路３４及び６
０を通りスタックを出る。なお、薄膜６６内には通路６
５が設けられており、カーボン紙６６には通路６５と連
通する通路６７が形成されている。
。図示するように、電解薄膜６４はガス流領域を有する
プレート１６及び１８間に挟まれており、多孔性の耐水
カーボン紙６６が薄膜６４のカソード面及びカソードプ
レート１８間に配設されている。この耐水カーボン紙６
６においては、単電池の運転により薄膜６４のカソード
面上に生じる水の圧力により多数の内部水路６８が形成
される。したがって、水は薄膜６４のカソード面から流
路６８を通りカソードプレート１８上に形成された平面
部！７に排出される。また、カーボン紙６６は、酸素ガ
スがプレート１８の溝部１５からカーボン紙６６を通り
薄膜６４のカソード面上に拡散するに十分な多孔性を有
している。したがって、生成水はカーボン紙６６を通り
カソードプレート方向に通り抜け、酸素ガスはこのカー
ボン紙を通り生成水と反対方法へ流れるようになる。生
成水はカーボン紙６６から平面部１７を通りプレート１
８内に吸収される。プレート１８内に吸収された水はガ
ス流領域内の圧縮酸素によりプレート１８内を通り外部
に排出される。この酸素ガス圧は、生成水タンク圧より
大きくし、約１５ｐｓｉの圧力差に維持することが好ま
しいが、この圧力差を約１０ｐｓ＋から約３５ｐｓ ｉ
の範囲内で変化させることも可能である。上述したよう
に、生成水はスロット５６内に集まり、通路３４及び６
０を通りスタックを出る。なお、薄膜６６内には通路６
５が設けられており、カーボン紙６６には通路６５と連
通する通路６７が形成されている。
プレート７０は高密度のカーボンから形成される冷却・
隔離プレートであり、流路に対応する必要な開口部を有
しており、これらの流路開口部の一つは排水通路７２と
なっている。プレート７０は各単電池間に配置するもの
であり、隣接する単ｉｉ池への反応ガスの移動を防止す
るとともに、スタック２を介して外部クーラ４に熱を伝
達するように構成されている。
隔離プレートであり、流路に対応する必要な開口部を有
しており、これらの流路開口部の一つは排水通路７２と
なっている。プレート７０は各単電池間に配置するもの
であり、隣接する単ｉｉ池への反応ガスの移動を防止す
るとともに、スタック２を介して外部クーラ４に熱を伝
達するように構成されている。
第５図及び第６図は、スタック端部のカバーブレート７
４を示している。第５図に示すこのカバーは内面から見
た図であり、第６図はスタックを外側から見た図を示し
ている。このプレート７４はプレート近傍でのあらゆる
水の浸透を防止する内部ラバーパッド７６を有している
。開口部７８．８０．８２及び８４には、第６図に示す
ように、反応ガス供給ライン８６．８８．９０及び９２
が各々設けられ、そして、開口部９４及び９６には第６
図に示す排水パイプ９８及び１００が設けられいる。プ
レート７４の開口部１０２には、固定棒組み立て体１０
４が設けられている。
４を示している。第５図に示すこのカバーは内面から見
た図であり、第６図はスタックを外側から見た図を示し
ている。このプレート７４はプレート近傍でのあらゆる
水の浸透を防止する内部ラバーパッド７６を有している
。開口部７８．８０．８２及び８４には、第６図に示す
ように、反応ガス供給ライン８６．８８．９０及び９２
が各々設けられ、そして、開口部９４及び９６には第６
図に示す排水パイプ９８及び１００が設けられいる。プ
レート７４の開口部１０２には、固定棒組み立て体１０
４が設けられている。
第７図は、アンペア／平方フィート及び立方センチメー
トル／時間の水量を表すプロット図であり、スタック内
の酸素反応ガス及び水タンク間の圧力差を表すものであ
る。なお、固有気泡圧力もグラフトに示しである。この
第７図は、さらに上記したシステムによって得られる電
流を示しており、気泡障壁ガスシールによりスタック周
辺部のソールを維持しながら、生成水を除去することが
十分可能であることが理解される。
トル／時間の水量を表すプロット図であり、スタック内
の酸素反応ガス及び水タンク間の圧力差を表すものであ
る。なお、固有気泡圧力もグラフトに示しである。この
第７図は、さらに上記したシステムによって得られる電
流を示しており、気泡障壁ガスシールによりスタック周
辺部のソールを維持しながら、生成水を除去することが
十分可能であることが理解される。
この発明に係るスタックは、すでに述べたように宇宙空
間等における使用に適したものであり、このスタックに
はパージバルブを除けばガス圧に依存する可動構成部品
が一つもなく、単電池の作用面の外部に生成水を排出す
るように構成されている。なお、従来の気泡障壁は、ガ
スシールを単電池の端部に形成しいる。
間等における使用に適したものであり、このスタックに
はパージバルブを除けばガス圧に依存する可動構成部品
が一つもなく、単電池の作用面の外部に生成水を排出す
るように構成されている。なお、従来の気泡障壁は、ガ
スシールを単電池の端部に形成しいる。
上述した実施例は、この発明の好適な一実施例にすぎず
、この発明の真の要旨および範囲内に存する変形例はす
べて特許請求の範囲内に含まれるものである。
、この発明の真の要旨および範囲内に存する変形例はす
べて特許請求の範囲内に含まれるものである。
［発明の効果 ］
この発明の特有の効果としては、電池内にこの電池内で
生成された水分を外部に排出する流路を形成するととも
に、この生成水を利用した反応ガス障壁を設ける構成と
したために、生成水の排除も簡便になり、さらに、反応
ガスのリークも効果的に防止することができる。
生成された水分を外部に排出する流路を形成するととも
に、この生成水を利用した反応ガス障壁を設ける構成と
したために、生成水の排除も簡便になり、さらに、反応
ガスのリークも効果的に防止することができる。
第１図は、この発明に係る燃料電池システムの好適実施
例を示す概略図である。 第２図は、この発明に係る単電池のアノードガス流領域
プレートを示す斜視図である。 第３図は、この発明に係る単電池のカソードガス流領域
プレートを示す斜視図である。 第４図は、この発明に係る単電池の断面図である。 第５図は、この発明に係る単電池スタック用の端部プレ
ートを示す斜視図である。 第６図は、この発明に係る単電池構造によるスタックを
示す斜視図である。 第７図は、単電池電流及び生成水の関数としての酸素ガ
ス圧力差を示すプロット図である。 ｆＺＧ−，２ ｆＺＧ−３
例を示す概略図である。 第２図は、この発明に係る単電池のアノードガス流領域
プレートを示す斜視図である。 第３図は、この発明に係る単電池のカソードガス流領域
プレートを示す斜視図である。 第４図は、この発明に係る単電池の断面図である。 第５図は、この発明に係る単電池スタック用の端部プレ
ートを示す斜視図である。 第６図は、この発明に係る単電池構造によるスタックを
示す斜視図である。 第７図は、単電池電流及び生成水の関数としての酸素ガ
ス圧力差を示すプロット図である。 ｆＺＧ−，２ ｆＺＧ−３
Claims (5)
- （１）燃料単電池と、反応ガスシール手段と、多孔性の
耐水カーボン紙と、前記反応ガスシール手段と連通する
流路とから構成され、前記燃料単電池は、固体ポリマー
電解薄膜と、この固体ポリマー電解薄膜のアノード側に
おいて水素ガスが流れる反応ガス流領域を有する水素ガ
ス用プレートと、前記固体ポリマー電解薄膜のカソード
側において酸素ガスが流れる反応ガス流領域を有すると
ともに水を通す浸透性の酸素ガス用プレートとから成り
、前記反応ガスシール手段は前記酸素ガス用プレートの
反応ガス流領域端に隣接してこの反応ガスシール手段を
水がながれることにより前記反応ガス流領域からの反応
ガスの漏れを防止する障壁を形成し、前記酸素ガス用プ
レート内の酸素ガスの圧力により前記固体ポリマー電解
薄膜のカソード面に隣接する前記多孔性カーボン紙の一
面に生じる水分を前記多孔性ガスシール手段及び前記流
路を介して燃料電池外に排出することを特徴とする固体
ポリマー燃料電池。 - （２）複数の前記燃料単電池が相互に隣接して配置され
、前記固体ポリマー薄膜は前記酸素及び水素ガス用プレ
ートの反応ガス流全領域を覆うように延びており、前記
流路の一部を構成する開口部を有することを特徴とする
請求項第１項に記載の固体ポリマー燃料電池。 - （３）前記流路は前記酸素ガス用プレート及び前記水素
ガス用プレートの端部に形成された複数の開口部とこの
開口部と連通する前記多孔性のガスシール手段内に形成
されたスロットとから形成されることを特徴とする請求
項第２項記載の固体ポリマー燃料電池。 - （４）相互に隣接する前記各単電池間にガスに対して不
浸透性を有する隔離プレートを配設したことを特徴とす
る請求項第３項に記載の固体ポリマー燃料電池。 - （５）前記単電池から燃料電池の外部に設けられた放熱
手段に熱を伝達する複数のカーボン熱伝導プレートをさ
らに燃料電池内に設けたことを特徴とする請求項第３項
に記載の固体ポリマー燃料電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/203,622 US4826742A (en) | 1988-01-21 | 1988-05-26 | Water and heat management in solid polymer fuel cell stack |
| US203,622 | 1988-05-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0286071A true JPH0286071A (ja) | 1990-03-27 |
Family
ID=22754679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1134442A Pending JPH0286071A (ja) | 1988-05-26 | 1989-05-26 | 固体ポリマー燃料電池 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4826742A (ja) |
| EP (1) | EP0343679B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0286071A (ja) |
| CA (1) | CA1318347C (ja) |
| DE (1) | DE68908605T2 (ja) |
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