JPH03105866A - リン酸燃料電池の一体エッジシール - Google Patents
リン酸燃料電池の一体エッジシールInfo
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- JPH03105866A JPH03105866A JP2241061A JP24106190A JPH03105866A JP H03105866 A JPH03105866 A JP H03105866A JP 2241061 A JP2241061 A JP 2241061A JP 24106190 A JP24106190 A JP 24106190A JP H03105866 A JPH03105866 A JP H03105866A
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Classifications
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- Y—GENERAL 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
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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】
本発明は、リン酸燃料電池（リン酸電解質燃料電池）に
関し、より詳細には、リン酸燃料電池の一体エツジシー
ルに関する。
関し、より詳細には、リン酸燃料電池の一体エツジシー
ルに関する。
リン酸燃料電池は、燃料と酸化体との間に電気化学的反
応が生じて電気エネルギーを生じさせるような環境を備
えている。燃料電池の形状は任意のものであって良い。
応が生じて電気エネルギーを生じさせるような環境を備
えている。燃料電池の形状は任意のものであって良い。
しかしながら、燃料電池は通常は矩形であって、交互に
積み重ねられる。そのように形成された燃料電池のスタ
ックは、その両側に位置していて、燃料及び酸素を燃料
電池に供給し、使用済みのガスを燃料電池から取り出す
ためのマニホルドを有している。燃料電池は黒鉛製のバ
イポーラプレートの間に配置され、これらバイポーラプ
レートはその両側に、燃料、例えば水素をアノードに、
酸化体、例えば空気の形態の酸素をカソードにそれぞれ
供給する複数の溝を備えている。アノード組立体は黒鉛
基材紙上に触媒層を被着して形或したものである。カソ
ードも黒鉛基材紙上に触媒層を被着して形成したもので
ある。アノードの触媒層とカソードの触媒層との間には
、多孔性のマトリックス及び絶縁体、例えば炭化珪素の
層が設けられている。炭化珪素はカソードまたはアノー
ドに隣接して配置され、電子が燃料電池内でアノード組
立体からカソード組立体に移動しないようにする電子遮
断体（絶縁体）として働く。アノード組立体の触媒層、
カソード組立体の触媒層、炭化珪素の層及びマトリック
スは、電解質であるリン酸を浸透させるに十分な多孔性
を備えている。触媒とアノードへの高温ガスとの組合せ
により、水素がイオン化する。水素イオンは電解質中を
移動してカソードの触媒層内で酸素と反応する。水素イ
オンの生成時に放出された電子は、導電性バイボーラプ
レートを通って隣の燃料電池のカソードに到達し、これ
により電位差が生じる。
積み重ねられる。そのように形成された燃料電池のスタ
ックは、その両側に位置していて、燃料及び酸素を燃料
電池に供給し、使用済みのガスを燃料電池から取り出す
ためのマニホルドを有している。燃料電池は黒鉛製のバ
イポーラプレートの間に配置され、これらバイポーラプ
レートはその両側に、燃料、例えば水素をアノードに、
酸化体、例えば空気の形態の酸素をカソードにそれぞれ
供給する複数の溝を備えている。アノード組立体は黒鉛
基材紙上に触媒層を被着して形或したものである。カソ
ードも黒鉛基材紙上に触媒層を被着して形成したもので
ある。アノードの触媒層とカソードの触媒層との間には
、多孔性のマトリックス及び絶縁体、例えば炭化珪素の
層が設けられている。炭化珪素はカソードまたはアノー
ドに隣接して配置され、電子が燃料電池内でアノード組
立体からカソード組立体に移動しないようにする電子遮
断体（絶縁体）として働く。アノード組立体の触媒層、
カソード組立体の触媒層、炭化珪素の層及びマトリック
スは、電解質であるリン酸を浸透させるに十分な多孔性
を備えている。触媒とアノードへの高温ガスとの組合せ
により、水素がイオン化する。水素イオンは電解質中を
移動してカソードの触媒層内で酸素と反応する。水素イ
オンの生成時に放出された電子は、導電性バイボーラプ
レートを通って隣の燃料電池のカソードに到達し、これ
により電位差が生じる。
米国特許第３．８６７．２０６号は、電極のエッジに特
定の材料を含浸させ、エッジに隣接した気孔の大きさを
小さくし、従って電解質を浸透させた際に小さな気孔の
毛管作用によってシールが形成されることを特徴とする
燃料電池のウェットシールを記載している。
定の材料を含浸させ、エッジに隣接した気孔の大きさを
小さくし、従って電解質を浸透させた際に小さな気孔の
毛管作用によってシールが形成されることを特徴とする
燃料電池のウェットシールを記載している。
米国特許第３．８４６，１７６号は、成形プラスチック
内への燃料電池の封入技術を開示している。
内への燃料電池の封入技術を開示している。
本発明の目的は、製造が容易であり気密シールを形成し
、燃料電池スタックのフェースに沿ってマニホルドの密
封取付けを容易にする整列合致状態のエッジを備え、封
止エッジと燃料電池との間で燃料電池スタックに加えら
れる圧縮力を分散させて燃料電池の寿命を通じて燃料電
池の構成要素間に良好な電気的接触状態が維持される一
体エッジシールを提供することにある。
、燃料電池スタックのフェースに沿ってマニホルドの密
封取付けを容易にする整列合致状態のエッジを備え、封
止エッジと燃料電池との間で燃料電池スタックに加えら
れる圧縮力を分散させて燃料電池の寿命を通じて燃料電
池の構成要素間に良好な電気的接触状態が維持される一
体エッジシールを提供することにある。
広義には、一対の導電性プレートの間に位置したアノー
ド組立体、マトリックス組立体及びカソード組立体を有
し、導電性プレートが燃料ガスと酸素をアノード組立体
とカソード組立体にそれぞれ供給する溝を備え、電解質
がアノード組立体、マトリックス組立体及びカソード組
立体の一部の中に拡散するよう構成されたリン酸燃料電
池のための本発明による一体エツジシールは、アノード
組立体、カソード組立体及びマトリックス組立体を包囲
すると共にこれらの周囲エッジにほぼ隣接して位置した
バンドにエラストマーを浸透させ、それによりガス及び
電解質がアノード組立体及びカソード組立体の周囲エッ
ジ・バンドに入らないようになり、周囲エッジ・バンド
を圧縮して製造が容易な高信頼度のシールを形成すると
共にエラストマーを浸透させた周囲エッジ・バンドのク
リープ特性が、周囲エッジ・バンドの内側のアノード組
立体及びカソード組立体の部分のクリープ特性に近くな
るようにし、それにより燃料電池の寿命を通じて導電性
プレート、アノード組立体、マトリックス組立体及びカ
ソード組立体を互いに良好な電気的接触状態に維持する
ようにしたことを特徴とする。
ド組立体、マトリックス組立体及びカソード組立体を有
し、導電性プレートが燃料ガスと酸素をアノード組立体
とカソード組立体にそれぞれ供給する溝を備え、電解質
がアノード組立体、マトリックス組立体及びカソード組
立体の一部の中に拡散するよう構成されたリン酸燃料電
池のための本発明による一体エツジシールは、アノード
組立体、カソード組立体及びマトリックス組立体を包囲
すると共にこれらの周囲エッジにほぼ隣接して位置した
バンドにエラストマーを浸透させ、それによりガス及び
電解質がアノード組立体及びカソード組立体の周囲エッ
ジ・バンドに入らないようになり、周囲エッジ・バンド
を圧縮して製造が容易な高信頼度のシールを形成すると
共にエラストマーを浸透させた周囲エッジ・バンドのク
リープ特性が、周囲エッジ・バンドの内側のアノード組
立体及びカソード組立体の部分のクリープ特性に近くな
るようにし、それにより燃料電池の寿命を通じて導電性
プレート、アノード組立体、マトリックス組立体及びカ
ソード組立体を互いに良好な電気的接触状態に維持する
ようにしたことを特徴とする。
特許請求の範囲に係る本発明の内容は、添付の図面を参
照して以下の詳細な説明を読むと一層明らかになろう。
照して以下の詳細な説明を読むと一層明らかになろう。
なお、図中同一の参照符号は同一の部分を示すものとす
る。
る。
今図面を詳細に参照し、特に第１図及び第２図を参照す
ると、アノード組立体３と、カーボン層又はマトリック
ス５と、カソード組立体７とを有する燃料電池１の一部
が示され、これら燃料電池構成要素は、一対のバイポー
ラプレート又は他の導電性プレート９の間に配置されて
いる。バイポーラプレート９は、燃料ガス及び空気をア
ノード組立体３及びカソード組立体７にそれぞれ供給す
る複数の溝１１．１３を有している。第２図に示すよう
に、バイポーラプレート９は、電解質をアノード組立体
３の一部、マトリックス５及びカソード組立体７の一部
に供給するウィックｌ７を納めた電解質又はリン酸供給
溝１５を更に有している。
ると、アノード組立体３と、カーボン層又はマトリック
ス５と、カソード組立体７とを有する燃料電池１の一部
が示され、これら燃料電池構成要素は、一対のバイポー
ラプレート又は他の導電性プレート９の間に配置されて
いる。バイポーラプレート９は、燃料ガス及び空気をア
ノード組立体３及びカソード組立体７にそれぞれ供給す
る複数の溝１１．１３を有している。第２図に示すよう
に、バイポーラプレート９は、電解質をアノード組立体
３の一部、マトリックス５及びカソード組立体７の一部
に供給するウィックｌ７を納めた電解質又はリン酸供給
溝１５を更に有している。
アノード組立体およびカソード組立体は、黒鉛基材紙１
９にテフロン又は液体をはじく性質（又は、撥水性）を
有する他の材料を施して黒鉛基材紙１９を防湿性または
電解質に対して疎水性にするが、ガスを容易に通すこと
ができるようにしたものである。触媒材料２１の層が基
材紙１９を覆っている。炭化珪素２３の層が、マトリッ
クス５とアノード又はカソードの触媒層の間に位置した
状態で、燃料電池ｌ内でアノード組立体とカソード組立
体との間の電子の流れを阻止する電子遮断体として働く
。マトリックス５は電解質で充填すると、ガスバリャー
となると共に燃料電池１内における燃料ガスと空気の混
合を防止する親水性物質である。
９にテフロン又は液体をはじく性質（又は、撥水性）を
有する他の材料を施して黒鉛基材紙１９を防湿性または
電解質に対して疎水性にするが、ガスを容易に通すこと
ができるようにしたものである。触媒材料２１の層が基
材紙１９を覆っている。炭化珪素２３の層が、マトリッ
クス５とアノード又はカソードの触媒層の間に位置した
状態で、燃料電池ｌ内でアノード組立体とカソード組立
体との間の電子の流れを阻止する電子遮断体として働く
。マトリックス５は電解質で充填すると、ガスバリャー
となると共に燃料電池１内における燃料ガスと空気の混
合を防止する親水性物質である。
全体を参照番号３１で示した一体エッジシールは、上記
層の周囲エッジにエラストマー、例えばアフラス（八ｆ
ｌａｓ）を含浸させて形成したものである。アフラスは
、テトラフルオロエチレンとプロピレンの共重合体であ
る。熱間圧縮法、ソーキング法またはオートクレープ処
理を用いてエラストマーを上記層の周囲バンドに注入す
る。エラストマーは材料の層の気孔に浸透してこれを塞
ぎ、かくして液体またはガスを通さないバンドが形成さ
れる。エラストマーを含浸させたバンドは、隣りの材料
の圧縮特性に近い圧縮特性を有し、従って燃料電池の構
成要素は、燃料電池の寿命を通じてト分な電気的接触状
態を維持するようになる。
層の周囲エッジにエラストマー、例えばアフラス（八ｆ
ｌａｓ）を含浸させて形成したものである。アフラスは
、テトラフルオロエチレンとプロピレンの共重合体であ
る。熱間圧縮法、ソーキング法またはオートクレープ処
理を用いてエラストマーを上記層の周囲バンドに注入す
る。エラストマーは材料の層の気孔に浸透してこれを塞
ぎ、かくして液体またはガスを通さないバンドが形成さ
れる。エラストマーを含浸させたバンドは、隣りの材料
の圧縮特性に近い圧縮特性を有し、従って燃料電池の構
成要素は、燃料電池の寿命を通じてト分な電気的接触状
態を維持するようになる。
体エッジシール３１を各種部分で形成できると共に多く
の形状に絹み立てることが可能である。これら種々の部
分および好ましい形状の幾つかを図面に詳細に示してい
る。
の形状に絹み立てることが可能である。これら種々の部
分および好ましい形状の幾つかを図面に詳細に示してい
る。
第３図は、基材紙ｔ９が、その周囲エッジに隣接すると
共にエラストマーを含浸させて一体エッジシール３１ａ
の一部を形成するバンドを備えたアノード組立体３ａ又
はカソード組立体７ａを示している。触媒材料２１の層
が基材紙１９を覆っている。触媒材料２１は基材紙１９
よりも狭く、従って基材紙１９上に積層した際、基材紙
１９が触媒材料２１を越えて延びるバンドまたはボーダ
ーが、触媒材料２１の周りに生じる。全体的に触媒材料
２１と同一の長さおよびボーダーと同一の幅を有する基
材紙又は他の材料３３で作られた充填材が、触媒層２１
の外周エッジにほぼ隣接して位置すると共に充填材含浸
状態で基材紙１９のエラストマー含浸バンドに接合され
て、一体エッジシール３１ａの別な部分が形成きれてい
る。
共にエラストマーを含浸させて一体エッジシール３１ａ
の一部を形成するバンドを備えたアノード組立体３ａ又
はカソード組立体７ａを示している。触媒材料２１の層
が基材紙１９を覆っている。触媒材料２１は基材紙１９
よりも狭く、従って基材紙１９上に積層した際、基材紙
１９が触媒材料２１を越えて延びるバンドまたはボーダ
ーが、触媒材料２１の周りに生じる。全体的に触媒材料
２１と同一の長さおよびボーダーと同一の幅を有する基
材紙又は他の材料３３で作られた充填材が、触媒層２１
の外周エッジにほぼ隣接して位置すると共に充填材含浸
状態で基材紙１９のエラストマー含浸バンドに接合され
て、一体エッジシール３１ａの別な部分が形成きれてい
る。
第４図は、アノード３ａおよびカソード７ａと同様に、
エラストマーを含浸した一体のバントヲ備えた基材紙工
９および基材紙１９の覆った触媒層２１を有するアノー
ド組立体３ｂまたはカソード組立体７ｂを示している。
エラストマーを含浸した一体のバントヲ備えた基材紙工
９および基材紙１９の覆った触媒層２１を有するアノー
ド組立体３ｂまたはカソード組立体７ｂを示している。
しかしながら、アノード組立体またはカソード組立体は
、本質的にはサイズが触媒層２１と同一であってこの触
媒層２１を覆う炭化珪素２３の層も有している。充填材
または基材紙或いは他の材料３５のバンドが、炭化珪素
層２３の外周エッジにほぼ隣接して位置し、触媒層２１
はこれらの層を包囲した状態でエラストマー浸透処理が
施されると共に他のシール部分に接合され、それにより
一体のエッジシール部分３ｌｂが形成されている。
、本質的にはサイズが触媒層２１と同一であってこの触
媒層２１を覆う炭化珪素２３の層も有している。充填材
または基材紙或いは他の材料３５のバンドが、炭化珪素
層２３の外周エッジにほぼ隣接して位置し、触媒層２１
はこれらの層を包囲した状態でエラストマー浸透処理が
施されると共に他のシール部分に接合され、それにより
一体のエッジシール部分３ｌｂが形成されている。
第５図に示すように、基材紙１９と触媒層２１は共にサ
イズが同一であるのがよく、その外周エッジに隣接して
位置したほぼ同一の幅のバンドにエラストマーを含浸さ
せ、それにより一体のエッジシール３１ｃが形成されて
いる。
イズが同一であるのがよく、その外周エッジに隣接して
位置したほぼ同一の幅のバンドにエラストマーを含浸さ
せ、それにより一体のエッジシール３１ｃが形成されて
いる。
第６図に示す一体エッジシール３１ｄはアノード組立体
３ｄ又はカソード組立体７ｄを有し、かかるアノード又
はカソード組立体では、基材紙１９、触媒層２１および
炭化水素の層２３はすべて同じサイズであり、全体的に
幅の等しいバンドがそれぞれの外周エッジに隣接して配
置されている。各周囲バンドにはエラストマーを含浸さ
せている。基材紙１９、触媒層２１、炭化水素層２３及
びエラストマーを含浸させたバンドは全て互いに接合さ
れて一体の電極が形或されている。
３ｄ又はカソード組立体７ｄを有し、かかるアノード又
はカソード組立体では、基材紙１９、触媒層２１および
炭化水素の層２３はすべて同じサイズであり、全体的に
幅の等しいバンドがそれぞれの外周エッジに隣接して配
置されている。各周囲バンドにはエラストマーを含浸さ
せている。基材紙１９、触媒層２１、炭化水素層２３及
びエラストマーを含浸させたバンドは全て互いに接合さ
れて一体の電極が形或されている。
第７図は、変形例としての一体エッジシール３１ｅを示
し、かかる一体エッジシール３１ｅでは、基材紙１９が
、その外周エッジに隣接して位置し、エラストマーを含
浸させたバンドを有している。触媒層２１は基材紙の層
よりも狭い。バンドが、触媒層の外周エッジに隣接して
位置するように他の材料３３の充填材紙で形成されてい
る。
し、かかる一体エッジシール３１ｅでは、基材紙１９が
、その外周エッジに隣接して位置し、エラストマーを含
浸させたバンドを有している。触媒層２１は基材紙の層
よりも狭い。バンドが、触媒層の外周エッジに隣接して
位置するように他の材料３３の充填材紙で形成されてい
る。
エラストマーをバンドに含浸させ、かかるバンドを基材
紙バンドに接合する。炭化珪素層２３は触媒層２１より
も広いが基材紙１９よりは狭い。一般に炭化珪素層２３
の厚さと等しい厚さを有すると共に基材紙１９の外周部
と符合又は合致する外周部を備えた充填材紙３７のバン
ドは、エラストマー含浸処理が施され、炭化珪素の層２
３の外周エッジに隣接して配置され、それにより、一体
エッジシール３１の一部が形成されている。この構成を
平らなマトリックスと併用してウェットシールを形成し
てもよく、或いは、第９図及び第１０図にそれぞれ示す
マトリックス５’ｆ，５ｇと併用してもよい。マトリッ
クス５ｆＬ５ｇはそれぞれ、ドライシールが形成される
ようにその外周エッジに隣接してそれぞれ配置されたテ
フロン又は他の材料３８，３９のバンドを備えている。
紙バンドに接合する。炭化珪素層２３は触媒層２１より
も広いが基材紙１９よりは狭い。一般に炭化珪素層２３
の厚さと等しい厚さを有すると共に基材紙１９の外周部
と符合又は合致する外周部を備えた充填材紙３７のバン
ドは、エラストマー含浸処理が施され、炭化珪素の層２
３の外周エッジに隣接して配置され、それにより、一体
エッジシール３１の一部が形成されている。この構成を
平らなマトリックスと併用してウェットシールを形成し
てもよく、或いは、第９図及び第１０図にそれぞれ示す
マトリックス５’ｆ，５ｇと併用してもよい。マトリッ
クス５ｆＬ５ｇはそれぞれ、ドライシールが形成される
ようにその外周エッジに隣接してそれぞれ配置されたテ
フロン又は他の材料３８，３９のバンドを備えている。
第１０図に示すようなテフロン令バンド３９は、第９図
に示すテフロン・バンド３８よりも実質的に幅が広い。
に示すテフロン・バンド３８よりも実質的に幅が広い。
第８図に示すマトリックス５ｈは、エラストマーを含浸
させた外周エッジを有し、燃料電池１の一体エッジシー
ルの一部を形成するよう用いられている。第１１図は、
リン酸供給溝の付近の変形例としての一体エッジシール
を示しており、かかる変形例では、アノード組立体及び
カソード組立体は、同一サイズの触媒材料２１の層で覆
われた基材紙１９を有し、カソード組立体とアノード組
立体のうち一方が触媒材料２１を覆う炭化珪素２３の層
を更に有している。その周囲エッジにはエラストマー例
えばアフラスを含浸させ、それによって周囲エッジと隣
接して位置するガスおよび電解質の封止バンド４１、４
３が形成されている。
させた外周エッジを有し、燃料電池１の一体エッジシー
ルの一部を形成するよう用いられている。第１１図は、
リン酸供給溝の付近の変形例としての一体エッジシール
を示しており、かかる変形例では、アノード組立体及び
カソード組立体は、同一サイズの触媒材料２１の層で覆
われた基材紙１９を有し、カソード組立体とアノード組
立体のうち一方が触媒材料２１を覆う炭化珪素２３の層
を更に有している。その周囲エッジにはエラストマー例
えばアフラスを含浸させ、それによって周囲エッジと隣
接して位置するガスおよび電解質の封止バンド４１、４
３が形成されている。
エラストマーを含浸させていない狭い周囲エッジを備え
たマトリックス５は、エラストマー含浸状態のエッジが
互いに衝合してマトリックスのエッジを越えて延び、電
解質およびガスを通さない一体のエッジシール及びアノ
ードとカソードとの間にウェットシール又はガスシール
を形成するような態様で、炭化珪素層と一緒にアノード
組立体とカソード組立体との間にサンドイッチされてい
る。
たマトリックス５は、エラストマー含浸状態のエッジが
互いに衝合してマトリックスのエッジを越えて延び、電
解質およびガスを通さない一体のエッジシール及びアノ
ードとカソードとの間にウェットシール又はガスシール
を形成するような態様で、炭化珪素層と一緒にアノード
組立体とカソード組立体との間にサンドイッチされてい
る。
マトリックス５が狭いことにより周囲エッジ又は縁部に
隣接して僅かな窪みが生じている。かかる窪みをエラス
トマー、例えばアフラスで充填し、それにより一体のエ
ッジシールが完成されると共にバイポーラプレート９の
間の滑らかな充填外面が得られている。
隣接して僅かな窪みが生じている。かかる窪みをエラス
トマー、例えばアフラスで充填し、それにより一体のエ
ッジシールが完成されると共にバイポーラプレート９の
間の滑らかな充填外面が得られている。
アノード組立体、カソード組立体、マトリックス及び炭
化珪素層に関し、第１図および第２図に示すもの以外の
種々の組合せ及び構成を用いて、製造容易で且つシール
部分と燃料電池部分との間の圧縮荷重が分散し、燃料電
池の寿命を通じて燃料電池の構成要素相互間の良好な電
気的接触状態が維持される高信頼度のエツジシールを形
成しても良い。第３図〜第１０図では、一体エッジシー
ルのエッジを１つしか示していないが、各一体エッジシ
ールは２対のエッジ、即ち第１図に示す構成と類似した
一対および第２図に示す構成に類似したもう１つの対を
有していることは言うまでもない。
化珪素層に関し、第１図および第２図に示すもの以外の
種々の組合せ及び構成を用いて、製造容易で且つシール
部分と燃料電池部分との間の圧縮荷重が分散し、燃料電
池の寿命を通じて燃料電池の構成要素相互間の良好な電
気的接触状態が維持される高信頼度のエツジシールを形
成しても良い。第３図〜第１０図では、一体エッジシー
ルのエッジを１つしか示していないが、各一体エッジシ
ールは２対のエッジ、即ち第１図に示す構成と類似した
一対および第２図に示す構成に類似したもう１つの対を
有していることは言うまでもない。
上述の好ましい実施例は本発明者が現在考え得る本発明
の最適態様であるが、当業者であれば本発明の種々の設
計変更および改造を想到できることが明らかであろう。
の最適態様であるが、当業者であれば本発明の種々の設
計変更および改造を想到できることが明らかであろう。
従って、上述の実施例は例示として考えられるべきであ
って、特許請求の範囲．に記載しているような本発明の
種々の設計変更および改造は当業者には明らかであると
考えられる。かくして特許請求の範囲はかかる設計変更
および改造例が本発明の精神および範囲に属すると考え
られる限りこれらを包含する。
って、特許請求の範囲．に記載しているような本発明の
種々の設計変更および改造は当業者には明らかであると
考えられる。かくして特許請求の範囲はかかる設計変更
および改造例が本発明の精神および範囲に属すると考え
られる限りこれらを包含する。
第１図は、本発明に従って構成された燃料電池の酸組成
エッジを通る一体エッジシールの一部の部分断面図であ
る。 第２図は、酸供給溝の付近の一体エッジシールの一部の
部分断面図である。 第３図は、アノード組立体又はカソード組立体について
の一体エッジシールの一部の部分断面図である。 第４図は、炭化珪素層を含むアノード組立体又はカソー
ド組立体についての一体エッジシールの一部の部分断面
図である。 第５図は、変形例としてのアノード組立体又はカソード
組立体についての一体エッジシールの一部の部分断面図
である。 第６図は、変形例としてのアノード組立体又はカソード
組立体についての一体エッジシールの一部の部分断面図
である。 第７図は、炭化珪素層を備えた変形例としてのアノード
組立体又はカソード組立体についての一体エッジシール
の一部の部分断面図である。 第８図は、マトリックスについての一体エッジシールの
一部の部分断面図である。 第９図は、テフロン製シールを備えたマトリックスの−
・部の部分断面図である。 第１０図は、テフロン製シールを備えた変形例としての
マトリックスの一部の部分断面図である。 第１１図は、酸供給溝の付近の変形例としての一体エツ
ジシールの一部の部分断面図である。 １はリン酸燃料電池、３はアノード組立体、５はマトリ
ックス組立体、７はカソード組立体、９は導電性プレー
ト、１１．１３は溝、１９は黒鉛基材紙、２１は触媒層
、２３は炭化珪素層、３１は一体エッジシールである。
エッジを通る一体エッジシールの一部の部分断面図であ
る。 第２図は、酸供給溝の付近の一体エッジシールの一部の
部分断面図である。 第３図は、アノード組立体又はカソード組立体について
の一体エッジシールの一部の部分断面図である。 第４図は、炭化珪素層を含むアノード組立体又はカソー
ド組立体についての一体エッジシールの一部の部分断面
図である。 第５図は、変形例としてのアノード組立体又はカソード
組立体についての一体エッジシールの一部の部分断面図
である。 第６図は、変形例としてのアノード組立体又はカソード
組立体についての一体エッジシールの一部の部分断面図
である。 第７図は、炭化珪素層を備えた変形例としてのアノード
組立体又はカソード組立体についての一体エッジシール
の一部の部分断面図である。 第８図は、マトリックスについての一体エッジシールの
一部の部分断面図である。 第９図は、テフロン製シールを備えたマトリックスの−
・部の部分断面図である。 第１０図は、テフロン製シールを備えた変形例としての
マトリックスの一部の部分断面図である。 第１１図は、酸供給溝の付近の変形例としての一体エツ
ジシールの一部の部分断面図である。 １はリン酸燃料電池、３はアノード組立体、５はマトリ
ックス組立体、７はカソード組立体、９は導電性プレー
ト、１１．１３は溝、１９は黒鉛基材紙、２１は触媒層
、２３は炭化珪素層、３１は一体エッジシールである。
Claims (21)
- （１）一対の導電性プレートの間に位置したアノード組
立体、マトリックス組立体及びカソード組立体を有し、
導電性プレートが燃料ガスと酸素をアノード組立体とカ
ソード組立体にそれぞれ供給する溝を備え、電解質がア
ノード組立体、マトリックス組立体及びカソード組立体
の一部の中に拡散するよう構成されたリン酸燃料電池の
一体エッジシールであって、アノード組立体、カソード
組立体及びマトリックス組立体を包囲すると共にこれら
の周囲エッジにほぼ隣接して位置したバンドにエラスト
マーを浸透させ、それによりガス及び電解質がアノード
組立体及びカソード組立体の周囲エッジ・バンドに入ら
ないようになり、周囲エッジ・バンドを圧縮して製造が
容易な高信頼度のシールを形成すると共にエラストマー
を浸透させた周囲エッジ・バンドのクリープ特性が、周
囲エッジ・バンドの内側のアノード組立体及びカソード
組立体の部分のクリープ特性に近くなるようにし、それ
により燃料電池の寿命を通じて導電性プレート、アノー
ド組立体、マトリックス組立体及びカソード組立体を互
いに良好な電気的接触状態に維持するようにしたことを
特徴とする一体エッジシール。 - （２）アノード組立体及びカソード組立体はそれぞれ一
枚の基材紙を有し、該基材紙は、その周囲エッジにほぼ
隣接して配置され、一体エッジシールの一部を形成する
ようエラストマーを浸透させた基材紙のバンドを有する
ことを特徴とする請求項第１項記載の一体エッジシール
。 - （３）アノード組立体及びカソード組立体はそれぞれ、
基材紙を覆うと共に周囲エッジが非触媒材料のバンドで
形成されている触媒材料の層を有し、非触媒材料のこれ
らのバンドにエラストマーが浸透して一体エッジシール
の部分が形成されていることを特徴とする請求項第２項
記載の一体エッジシール。 - （４）アノード組立体及びカソード組立体はそれぞれ、
サイズが本質的に同一であって互いに符合状態にある触
媒材料の層を有することを特徴とする請求項第２項記載
の一体エッジシール。 - （５）エラストマーがマトリックス組立体の周囲エッジ
にほぼ隣接して位置したバンドに浸透していて、ガス及
び電解質が周囲エッジ・バンドに侵入しないようにする
エッジシールを形成していることを特徴とする請求項第
４項記載の一体エッジシール。 - （６）アノード組立体及びカソード組立体はそれぞれ触
媒材料の層で覆われた一枚の基材紙を有し、基材紙及び
触媒材料の層はそれぞれエラストマーを浸透させた周囲
エッジ・バンドを有し、エラストマーを浸透させた該バ
ンドは、基材紙の周囲エッジにほぼ隣接して位置し、触
媒層の周囲エッジと隣接関係にあるエラストマー浸透バ
ンドよりも幅が広いことを特徴とする請求項第１項記載
の一体エッジシール。 - （７）エラストマーが、マトリックス組立体の周囲エッ
ジに隣接して位置したバンドに浸透して、電解質が周囲
エッジ・バンドに侵入しないようにするエッジシールを
形成していることを特徴とする請求項第６項記載の一体
エッジシール。 - （８）エラストマーが、マトリックス組立体の周囲エッ
ジに隣接して位置したバンドに浸透して、電解質が周囲
エッジ・バンドに侵入しないようにするエッジシールを
形成していることを特徴とする請求項第１項記載の一体
エッジシール。 - （９）マトリックス組立体は、該マトリックス組立体を
包囲する周囲エッジ・バンドを形成するよう配置された
エラストマー製ストリップを有し、マトリックスの周囲
エッジ・バンドは、アノード組立体及びカソード組立体
の周囲エッジ・バンドに係合して燃料電池の外周部に隣
接してシールを形成することを特徴とする請求項第１項
記載の一体エッジシール。 - （１０）燃料電池は、アノード組立体とカソード組立体
との間に位置した炭化珪素の層を有し、エラストマーを
浸透させたバンドが、炭化珪素層の外周エッジにほぼ隣
接して配置されていることを特徴とする請求項第１項記
載の一体エッジシール。 - （１１）燃料電池は、アノード組立体とカソード組立体
との間に位置した炭化珪素の層を有し、エラストマーを
浸透させたバンドが、炭化珪素層の外周エッジにほぼ隣
接して配置されていることを特徴とする請求項第３項記
載の一体エッジシール。 - （１２）炭化珪素層は、触媒材料層よりも幅の広い縁部
を有することを特徴とする請求項第１１項記載の一体エ
ッジシール。 - （１３）アノード組立体は炭化珪素の層を有し、エラス
トマーを浸透させたバンドが、炭化珪素層の外周エッジ
にほぼ隣接して配置されていることを特徴とする請求項
第３項記載の一体エッジシール。 - （１４）炭化珪素層は、触媒材料層よりも幅の広い縁部
を有することを特徴とする請求項第１３項記載の一体エ
ッジシール。 - （１５）炭化珪素層の外周エッジにほぼ隣接して配置さ
れたエラストマー浸透バンドは、エラストマーを浸透さ
せた紙のバンドであることを特徴とする請求項第１４項
記載の一体エッジシール。 - （１６）カソード組立体は炭化珪素の層を有し、エラス
トマー浸透バンドが、炭化珪素層の外周エッジにほぼ隣
接して配置されていることを特徴とする請求項第３項記
載の一体エッジシール。 - （１７）炭化珪素層は、触媒材料層よりも幅の広い縁部
を有することを特徴とする請求項第１６項記載の一体エ
ッジシール。 - （１８）炭化珪素の層の外周エッジにほぼ隣接して配置
されたエラストマー浸透バンドは、エラストマーを浸透
させた紙のバンドであることを特徴とする請求項第１７
項記載の一体エッジシール。 - （１９）エラストマーは、テトラフルオロエチレンとプ
ロピレンの共重合体であることを特徴とする請求項第１
項記載の一体エッジシール。 - （２０）エラストマーは、アフラス（Ａｆｌａｓ）であ
ることを特徴とする請求項第１項記載の一体エッジシー
ル。 - （２１）マトリックスは、アノード組立体、カソード組
立体および炭化珪素層よりも狭い周囲エッジを有し、マ
トリックスは、炭化珪素層を含むアノード組立体とカソ
ード組立体の間にサンドイッチされ、アノード組立体、
カソード組立体及び炭化珪素層の含浸エッジは互いに衝
合した状態でマトリックスのエッジを越えて延びて電解
質及びガスを通さない一体エッジシールを形成すると共
にアノードとカソードとの間にウェットシールまたはガ
スシールを形成し、マトリックスが狭いことによって周
囲エッジに隣接して形成された僅かな窪みはエラストマ
ーで充填されて一体エッジシールが完成状態になると共
に導電性プレートの間に滑らかな充填外面が得られてい
ることを特徴とする請求項第１０項記載の一体エッジシ
ール。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/405,717 US5096786A (en) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | Integral edge seals for phosphoric acid fuel cells |
| US405,717 | 1989-09-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03105866A true JPH03105866A (ja) | 1991-05-02 |
Family
ID=23604921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2241061A Pending JPH03105866A (ja) | 1989-09-11 | 1990-09-11 | リン酸燃料電池の一体エッジシール |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5096786A (ja) |
| JP (1) | JPH03105866A (ja) |
| CA (1) | CA2020641A1 (ja) |
| GB (1) | GB2236012B (ja) |
| IT (1) | IT1243211B (ja) |
| SE (1) | SE503338C2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010232059A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Dainippon Printing Co Ltd | 燃料電池用触媒層付電解質膜及びそれを用いた燃料電池用膜・電極接合体の製造方法並びに燃料電池 |
| JP2019528555A (ja) * | 2016-08-23 | 2019-10-10 | ドゥサン フューエル セル アメリカ、インコーポレイテッド | リン酸ホウ素マトリックス層 |
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| CN100382368C (zh) * | 2005-03-04 | 2008-04-16 | 比亚迪股份有限公司 | 膜电极及含有该膜电极的单体燃料电池和燃料电池组 |
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| DE1902392C3 (de) * | 1969-01-18 | 1975-07-03 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zur Herstellung von mit Kunststoff vergossenen Brennstoffelementen |
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- 1990-07-06 CA CA002020641A patent/CA2020641A1/en not_active Abandoned
- 1990-07-30 GB GB9016651A patent/GB2236012B/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-03 IT IT02136090A patent/IT1243211B/it active IP Right Grant
- 1990-09-11 JP JP2241061A patent/JPH03105866A/ja active Pending
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| IT9021360A0 (it) | 1990-09-03 |
| GB2236012B (en) | 1994-05-18 |
| IT9021360A1 (it) | 1992-03-03 |
| GB9016651D0 (en) | 1990-09-12 |
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