JPH0317962A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPH0317962A JPH0317962A JP1151151A JP15115189A JPH0317962A JP H0317962 A JPH0317962 A JP H0317962A JP 1151151 A JP1151151 A JP 1151151A JP 15115189 A JP15115189 A JP 15115189A JP H0317962 A JPH0317962 A JP H0317962A
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- gas
- shim
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- impregnated
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Links
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Classifications
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、マトリックス型燃料電池、特にガス分離板の
シール面に用いるシール材、所謂「シム」に関するもの
である。
シール面に用いるシール材、所謂「シム」に関するもの
である。
（口）従来の技術
燃料電池は、基本的に正、負ガス極間に電解質マトリッ
クスを扶持した単位セルと、両面に各反応ガスの供給溝
を形設したガス分離板とを交互にｆ？ｔ重して購成され
る。この場合、隣接するガス分離板の対向面に夫々正、
負各ガス極を取り付けると共に、各ガス極を取り囲むよ
うに各分離板の周辺部のシール面に夫々シムを取り付け
、これム各ゲス極及びシムの間にマトリックスを扶持し
て溝Ｉ＆される。
クスを扶持した単位セルと、両面に各反応ガスの供給溝
を形設したガス分離板とを交互にｆ？ｔ重して購成され
る。この場合、隣接するガス分離板の対向面に夫々正、
負各ガス極を取り付けると共に、各ガス極を取り囲むよ
うに各分離板の周辺部のシール面に夫々シムを取り付け
、これム各ゲス極及びシムの間にマトリックスを扶持し
て溝Ｉ＆される。
二のようなシムは、弾力性と柔軟性を持つ材質である二
とが必要であり、そのたぬ特開昭５９−２ Ｃｌ ５
１ ６ ３号公報に示されるようなスポンジ状フソ素樹
脂シート等の多孔性シートを従来使用していた７ 二の
シートは、フッ素樹脂粉末に炭酸水素アンモニウムＶ如
きバルク材粉末を混合し、この混１物をケロシン等の分
欽媒中で混合し、フッ素附脂を７イプリル化してシート
状とした後、バルク材及び分敵媒を除去して熱処理を施
したものである。
とが必要であり、そのたぬ特開昭５９−２ Ｃｌ ５
１ ６ ３号公報に示されるようなスポンジ状フソ素樹
脂シート等の多孔性シートを従来使用していた７ 二の
シートは、フッ素樹脂粉末に炭酸水素アンモニウムＶ如
きバルク材粉末を混合し、この混１物をケロシン等の分
欽媒中で混合し、フッ素附脂を７イプリル化してシート
状とした後、バルク材及び分敵媒を除去して熱処理を施
したものである。
しかし、このようなシムは多孔質であり、電池スタｌク
を締め付けて圧縮しても、完全なシールをｉｔうことは
できず、ガスリークや性能劣化を引き起こす恐れがあっ
た。
を締め付けて圧縮しても、完全なシールをｉｔうことは
できず、ガスリークや性能劣化を引き起こす恐れがあっ
た。
（・））発明が解決しようとする課題
本発明は，弾力性、柔軟性及び気密性に優れたシムを提
供することにより、反応ガスのリークを肪止し、反応ガ
スの利用率を向・上させると共に、電池寿命を向上させ
ようとするものである。
供することにより、反応ガスのリークを肪止し、反応ガ
スの利用率を向・上させると共に、電池寿命を向上させ
ようとするものである。
（二）課題を解決するための手段
本発明の燃料電池は、正、負ガス極間に電解質マトリ・
Ｉクスを挟持した単位セルと、両面に各反応ガスの供給
溝を形設したガス分離板とを交互に積重してなる電池に
おいて、前記各ガス分離板の周辺部のシール面に貼り合
わせたシムが，フッ素ｔｉｔ脂製の多孔性薄質シートに
パーフルオロボリエーテル油を含浸して構成するもので
ある。
Ｉクスを挟持した単位セルと、両面に各反応ガスの供給
溝を形設したガス分離板とを交互に積重してなる電池に
おいて、前記各ガス分離板の周辺部のシール面に貼り合
わせたシムが，フッ素ｔｉｔ脂製の多孔性薄質シートに
パーフルオロボリエーテル油を含浸して構成するもので
ある。
（ホ）作 用
本発明のシムに用いるフッ素樹脂製の薄質シ一トは多几
性であるため、弾力性及び柔軟性に優れ電池スタンクを
締め付ける圧力により容易に圧縮されてガス分離板のシ
ール面に密着することができるウモして、このフッ素樹
脂製の多孔性薄膜；一トには、パーフルオロポリエーテ
ル油がその孔内に含浸されており、シムの気密性がさら
に向トするうこｔＬにより、反応ガスが電池外部にリー
クすることを防止できると共に、空気がシムを介して７
ト素極醐に侵入したり、水素がシムを介して空気極側に
侵入することが防止でき、電池の効率を向ヒさせること
が可能となる。
性であるため、弾力性及び柔軟性に優れ電池スタンクを
締め付ける圧力により容易に圧縮されてガス分離板のシ
ール面に密着することができるウモして、このフッ素樹
脂製の多孔性薄膜；一トには、パーフルオロポリエーテ
ル油がその孔内に含浸されており、シムの気密性がさら
に向トするうこｔＬにより、反応ガスが電池外部にリー
クすることを防止できると共に、空気がシムを介して７
ト素極醐に侵入したり、水素がシムを介して空気極側に
侵入することが防止でき、電池の効率を向ヒさせること
が可能となる。
また、前記パーフルオロポリエーテル油は、平均分子酸
が高くなればなるほどその蒸発量を低く抑えることが可
能であり、リン酸型燃料電池のように作動温度が２００
℃程度の高温になる場合においてら，蒸発量を僅かに抑
えることができ、化学的にも不活性であることから、シ
ムのシール性を長期にわたって良好に維持することが可
能である。
が高くなればなるほどその蒸発量を低く抑えることが可
能であり、リン酸型燃料電池のように作動温度が２００
℃程度の高温になる場合においてら，蒸発量を僅かに抑
えることができ、化学的にも不活性であることから、シ
ムのシール性を長期にわたって良好に維持することが可
能である。
（へ）実施例
［実験ｌコ
フン素樹脂製の多孔性薄質シート（０．１５ｇ）に、ｆ
均分子１８４００のパーフルオ口ポリエーテル油・１ダ
イキン工業（株）製、デムナム）を０．１５ｇ含浸した
ものを用意し、シムａとする。
均分子１８４００のパーフルオ口ポリエーテル油・１ダ
イキン工業（株）製、デムナム）を０．１５ｇ含浸した
ものを用意し、シムａとする。
同様に、前記多孔性薄質シートに、シール用オイルであ
る三７・ソ化塩化エチレン低重合体（ダイキン（株）製
：ダイ７ロイル）を含浸したものを用意Ｌ、冫ムｂとし
、また、前記多孔性薄質シートに河ｈ処理を行わないも
のを用意し、シムＣとする。
る三７・ソ化塩化エチレン低重合体（ダイキン（株）製
：ダイ７ロイル）を含浸したものを用意Ｌ、冫ムｂとし
、また、前記多孔性薄質シートに河ｈ処理を行わないも
のを用意し、シムＣとする。
二ｔしらシムａ − ｃを、リン酸型燃料電池の作動，
＝度である２００℃において放置し、その重量変化を調
べたところ、シムｂの２４０時間後のオイルの蒸発量は
８７．４％であった。これに対し、シムａは３５０時間
後の蒸発量は０．１％程度であり、蒸発量は極めて少な
く抑えられていた。尚シムＣは変化が認められなかった
。
＝度である２００℃において放置し、その重量変化を調
べたところ、シムｂの２４０時間後のオイルの蒸発量は
８７．４％であった。これに対し、シムａは３５０時間
後の蒸発量は０．１％程度であり、蒸発量は極めて少な
く抑えられていた。尚シムＣは変化が認められなかった
。
又、前記シムａ及びＣを用い、これらのシムを２００″
Ｃのリン酸（１００％）上に浮かべ、その重；・変化を
調べた。この結果、３５０時間後のシムの重量変化は、
シムａで１％以丁の増加，シムＣで４％の増加が認めら
れた。これは、リン酸の吸収によるものである。通常、
電池スタックを構成した場合には、シムは圧縮状態にあ
り、リン酸電解液が浸透し難い状態にあるが，上記のよ
うに田縮状態にない場合においても、シムａでは、リン
酸のａＩｋ収が小さく抑えられており、電池ＦｆＩ戊時
におけろｌ｝ン酸電解液のシムへ７＞浸透を抑える効果
が良好であることがわかる。
Ｃのリン酸（１００％）上に浮かべ、その重；・変化を
調べた。この結果、３５０時間後のシムの重量変化は、
シムａで１％以丁の増加，シムＣで４％の増加が認めら
れた。これは、リン酸の吸収によるものである。通常、
電池スタックを構成した場合には、シムは圧縮状態にあ
り、リン酸電解液が浸透し難い状態にあるが，上記のよ
うに田縮状態にない場合においても、シムａでは、リン
酸のａＩｋ収が小さく抑えられており、電池ＦｆＩ戊時
におけろｌ｝ン酸電解液のシムへ７＞浸透を抑える効果
が良好であることがわかる。
〔実験２」
次いで、第３図に示す装置を用いンール性能をテストし
た。
た。
１は平板状の第１のステンレスプレート、２は片面に凹
部３を有する第２のステンレスプレート１は前記四部３
に対応する部分が切り抜かれたアクラスゴム、５はフッ
素樹脂製の多孔性薄質シート１ｇあたり平均分子量８４
００のバー７ルオロボｌ１エーテル油１．８ｇを含浸し
たシムである。
部３を有する第２のステンレスプレート１は前記四部３
に対応する部分が切り抜かれたアクラスゴム、５はフッ
素樹脂製の多孔性薄質シート１ｇあたり平均分子量８４
００のバー７ルオロボｌ１エーテル油１．８ｇを含浸し
たシムである。
前二己第１のステシ・レスプレート１にｉ２のステンレ
スプレートの凹部３を有する面を対向させ、これ１″冫
プレート１、２の間に第１のステンレスプレート測から
順番にシム５、アフラスゴム４を挟み込み、Ｉ ，
５ Ｊａｍ’の圧力まで加圧する。又、前記第２のステ
ンレスプレート２には、このプレート２を買通し前記凹
部に達するバイプ６が接続さノＬ、このパイブ６の他端
側には圧力計７と開閉弁８が接続されている。そして、
前記第２のステンレスプレート２の凹所３により形吠さ
れる空間には、前記弁８の開閉により窒素ガスが導入さ
れ、二〇空間の圧力は前記圧力計７により測定できるよ
うになっている。
スプレートの凹部３を有する面を対向させ、これ１″冫
プレート１、２の間に第１のステンレスプレート測から
順番にシム５、アフラスゴム４を挟み込み、Ｉ ，
５ Ｊａｍ’の圧力まで加圧する。又、前記第２のステ
ンレスプレート２には、このプレート２を買通し前記凹
部に達するバイプ６が接続さノＬ、このパイブ６の他端
側には圧力計７と開閉弁８が接続されている。そして、
前記第２のステンレスプレート２の凹所３により形吠さ
れる空間には、前記弁８の開閉により窒素ガスが導入さ
れ、二〇空間の圧力は前記圧力計７により測定できるよ
うになっている。
この装置を用い、窒素ガスを導入して前記空間内のｎ力
を高め、窒素ガスの漏れにより、空間内の圧力が４ ０
Ｑｍｍ｝ｌ，Ｑから２ ０ ０ ｍｎ＋Ｈ ＊０まで
減少する時間を測定したところ、４２１秒であった。一
・方、前記シムとして、前記フン素財脂製の多孔性薄質
シ一トに何ら処理を行わないものを用い、その他は同様
にして測定を行った結果は、２３５秒であった。このよ
うにパーフルオロボリエーテル油を含浸したシムは、含
浸しないシムに比べ、ガスのリークの抑制効果が高いこ
とがわかる。
を高め、窒素ガスの漏れにより、空間内の圧力が４ ０
Ｑｍｍ｝ｌ，Ｑから２ ０ ０ ｍｎ＋Ｈ ＊０まで
減少する時間を測定したところ、４２１秒であった。一
・方、前記シムとして、前記フン素財脂製の多孔性薄質
シ一トに何ら処理を行わないものを用い、その他は同様
にして測定を行った結果は、２３５秒であった。このよ
うにパーフルオロボリエーテル油を含浸したシムは、含
浸しないシムに比べ、ガスのリークの抑制効果が高いこ
とがわかる。
二実施例］
以下に、本発明の一実施例を示し説明する。第図はｔｉ
池スタンクの一部分解斜視図、第２図は電池スタ・ソク
の要部断面図である。これらの図中、９，９は無孔質カ
ーボンプレートからなるガス分離板、１０、１０はシム
、１１は単位セルである，単位セル１１は、水素極１２
と、空気極ｌ３ヒ、カーボンマトリックス１４及びＳｉ
Ｃマトリ・ｌクス１５からなる電解質マトリックスｌ６
からなり、前記各極１２、１３は夫々カーボンベ！・−
１７と触媒層１８よりＭｌ威されている。又、この電池
スタックは以下のようにして構成されている。即ち、隣
接するガス分離板９、９の対向面に設けられた水素ガス
及び空気の供給溝を夫々覆うように、水素極ｌ２と空気
極１３が取り付けられこれら各極ｌ２、１３の周辺部分
における各分離板９、９の対向シール面にはシム１０、
１０が貼り付けられている。そして対向極１２、１３の
力間には電解質マトリックス１６が介在しこのマトリッ
クスｌ６のうちＳｉＣマトリックス１５はあらかじめ空
気極ｌ３の表面に塗着して形戊している。単位セルの作
用面積は２５ＣＩＴｌ”であり、ここでは１０セル分を
積層して電池スタックとした。
池スタンクの一部分解斜視図、第２図は電池スタ・ソク
の要部断面図である。これらの図中、９，９は無孔質カ
ーボンプレートからなるガス分離板、１０、１０はシム
、１１は単位セルである，単位セル１１は、水素極１２
と、空気極ｌ３ヒ、カーボンマトリックス１４及びＳｉ
Ｃマトリ・ｌクス１５からなる電解質マトリックスｌ６
からなり、前記各極１２、１３は夫々カーボンベ！・−
１７と触媒層１８よりＭｌ威されている。又、この電池
スタックは以下のようにして構成されている。即ち、隣
接するガス分離板９、９の対向面に設けられた水素ガス
及び空気の供給溝を夫々覆うように、水素極ｌ２と空気
極１３が取り付けられこれら各極ｌ２、１３の周辺部分
における各分離板９、９の対向シール面にはシム１０、
１０が貼り付けられている。そして対向極１２、１３の
力間には電解質マトリックス１６が介在しこのマトリッ
クスｌ６のうちＳｉＣマトリックス１５はあらかじめ空
気極ｌ３の表面に塗着して形戊している。単位セルの作
用面積は２５ＣＩＴｌ”であり、ここでは１０セル分を
積層して電池スタックとした。
ヒ記電池スタ・／クにおいてシムとしてフッ素樹脂製多
孔性薄質シート１ｇあたりに平均分子量８４００のパー
フルオロボリエーテル油１．８ｇを含浸したものを使用
して、本発明電池Ａとする。
孔性薄質シート１ｇあたりに平均分子量８４００のパー
フルオロボリエーテル油１．８ｇを含浸したものを使用
して、本発明電池Ａとする。
又、同様にシムとしてフッ素樹脂製多孔性薄質シートに
ミフ・ｌ化塩化エチレン低重合体を含浸したちのを使用
して比較電池Ｂ、シムとして多孔性薄質シ一トに何ら処
理を行わないものを使用し比較電池Ｃとする。
ミフ・ｌ化塩化エチレン低重合体を含浸したちのを使用
して比較電池Ｂ、シムとして多孔性薄質シ一トに何ら処
理を行わないものを使用し比較電池Ｃとする。
第４図は、これら電池Ａ−Ｃを電流密度２００ｍ Ａ
．ｚ Ｃｍ ｔ．水素流量２ １ ７ ｍ ｉ ｎ、空
気流量１０１ ．’ ｍ ｉ ｎ、作動温度１９０℃、
作動圧力ｌ ａｔｍの条件で８時間ｌ＠電させた後１６
時間休止するサイクルによって繰り返し運転したときの
、発電時間と＠．匡との関係を示す図である。この図か
ら明らか２ように、本発明電池Ａは、比較電池Ｂ及びＣ
に比べ、大幅に電池寿命が向上することがわかる。
．ｚ Ｃｍ ｔ．水素流量２ １ ７ ｍ ｉ ｎ、空
気流量１０１ ．’ ｍ ｉ ｎ、作動温度１９０℃、
作動圧力ｌ ａｔｍの条件で８時間ｌ＠電させた後１６
時間休止するサイクルによって繰り返し運転したときの
、発電時間と＠．匡との関係を示す図である。この図か
ら明らか２ように、本発明電池Ａは、比較電池Ｂ及びＣ
に比べ、大幅に電池寿命が向上することがわかる。
（ト）発明の効果
本発明によれば、燃料電池の積重シール面に用いるシム
が、フッ素樹脂製多几性薄質ンートにバー７ルオ口ポリ
エーテル油を含浸したもので溝戒さｆｌ−ているので、
シムの気密性及び信頼性が向上し、ｋ胡にわたって反応
ガスのリークを防止できこれ二二より電池の効率の向上
及び長寿命化が可能となる。
が、フッ素樹脂製多几性薄質ンートにバー７ルオ口ポリ
エーテル油を含浸したもので溝戒さｆｌ−ているので、
シムの気密性及び信頼性が向上し、ｋ胡にわたって反応
ガスのリークを防止できこれ二二より電池の効率の向上
及び長寿命化が可能となる。
第１図は電池スタックの一部分解斜視図、第２図は電池
スタックの要部断面図、第３図はシール性能測定装置の
分解斜視図、第４図は燃料電池の５を電時間と電池電圧
との関係を示す図である。 １２・・・水素極、１３・・・空気極、ｌ６・・・電解
質マトリノクス、９・・・ガス分離板、１０・・・シム
。
スタックの要部断面図、第３図はシール性能測定装置の
分解斜視図、第４図は燃料電池の５を電時間と電池電圧
との関係を示す図である。 １２・・・水素極、１３・・・空気極、ｌ６・・・電解
質マトリノクス、９・・・ガス分離板、１０・・・シム
。
Claims (1)
- （１）正、負ガス極間に電解質マトリックスを挟持した
単位セルと、両面に各反応ガスの供給溝を形設したガス
分離板とを交互に積重してなる電池において、前記各ガ
ス分離板の周辺部のシール面に貼り合わせたシムが、フ
ッ素樹脂製の多孔性薄質シートにパーフルオロポリエー
テル油を含浸して構成されることを特徴とする燃料電池
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151151A JPH0317962A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151151A JPH0317962A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0317962A true JPH0317962A (ja) | 1991-01-25 |
Family
ID=15512476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1151151A Pending JPH0317962A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0317962A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6451468B1 (en) * | 1998-04-14 | 2002-09-17 | Three Bond Co., Ltd. | Sealing material for fuel cell |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP1151151A patent/JPH0317962A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6451468B1 (en) * | 1998-04-14 | 2002-09-17 | Three Bond Co., Ltd. | Sealing material for fuel cell |
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