JPH04345763A - リン酸型燃料電池のマトリックスおよびその製造方法 - Google Patents
リン酸型燃料電池のマトリックスおよびその製造方法Info
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- JPH04345763A JPH04345763A JP3116364A JP11636491A JPH04345763A JP H04345763 A JPH04345763 A JP H04345763A JP 3116364 A JP3116364 A JP 3116364A JP 11636491 A JP11636491 A JP 11636491A JP H04345763 A JPH04345763 A JP H04345763A
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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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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リン酸型燃料電池に組
み込まれたマトリックス、およびその製造方法に関する
。
み込まれたマトリックス、およびその製造方法に関する
。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、リン酸型燃料電池のマト
リックスは、酸化剤ガスを供給する空気極と還元剤を供
給する燃料極との間に挟持された層であり、その役割と
して電解質であるリン酸を保持する機能と、酸化剤ガス
と還元剤ガスとが混触し合わないように電極間を分離す
る機能と、および電極間の電子による導電を遮断する機
能を備えたものである。したがって、マトリックスには
、リン酸保持性の良い多孔質と優れた差圧耐力に加えて
、燃料電池の運転温度（２００℃程度）における高温で
のリン酸に対する十分な耐蝕性と、高い電気絶縁性が要
求される。
リックスは、酸化剤ガスを供給する空気極と還元剤を供
給する燃料極との間に挟持された層であり、その役割と
して電解質であるリン酸を保持する機能と、酸化剤ガス
と還元剤ガスとが混触し合わないように電極間を分離す
る機能と、および電極間の電子による導電を遮断する機
能を備えたものである。したがって、マトリックスには
、リン酸保持性の良い多孔質と優れた差圧耐力に加えて
、燃料電池の運転温度（２００℃程度）における高温で
のリン酸に対する十分な耐蝕性と、高い電気絶縁性が要
求される。
【０００３】かかる点、従来のリン酸型燃料電池では、
マトリックスの主材料として炭化ケイ素（シリコンカー
バイト）を使用し、炭化ケイ素の微粉末にフッ素樹脂な
どのバインダで結着してシート状に構成したものが一般
に採用されている。
マトリックスの主材料として炭化ケイ素（シリコンカー
バイト）を使用し、炭化ケイ素の微粉末にフッ素樹脂な
どのバインダで結着してシート状に構成したものが一般
に採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、リン酸型燃
料電池の出力特性を向上させるための一策として、マト
リックスの層厚をできるだけ薄く構成してＩＲロスを低
減する方策が挙げられる。しかして、前記の炭化ケイ素
は物性的には半導体の領域に属し、その電気抵抗は絶縁
物と比べて小さい。そのために、マトリックスの層厚を
薄くすると、燃料電池の内部にはマトリックス自身を通
じて電極間に電子による電気伝導が生じ、この結果とし
て逆に出力特性が低下してしまうと言った問題が発生す
る。
料電池の出力特性を向上させるための一策として、マト
リックスの層厚をできるだけ薄く構成してＩＲロスを低
減する方策が挙げられる。しかして、前記の炭化ケイ素
は物性的には半導体の領域に属し、その電気抵抗は絶縁
物と比べて小さい。そのために、マトリックスの層厚を
薄くすると、燃料電池の内部にはマトリックス自身を通
じて電極間に電子による電気伝導が生じ、この結果とし
て逆に出力特性が低下してしまうと言った問題が発生す
る。
【０００５】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、マトリックスの構成材料として必要な要件を十
分に満足しつつ、しかも電気絶縁性については炭化ケイ
素を主材料として作られた従来のマトリックスよりも優
れたリン酸型燃料電池のマトリックス、およびその製造
方法を提供することを目的とする。
であり、マトリックスの構成材料として必要な要件を十
分に満足しつつ、しかも電気絶縁性については炭化ケイ
素を主材料として作られた従来のマトリックスよりも優
れたリン酸型燃料電池のマトリックス、およびその製造
方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明により
、窒化ホウ素の粉末をバインダとしてのフッ素樹脂で結
着したものをシート状に成形してマトリックスを構成す
ることにより達成される。
、窒化ホウ素の粉末をバインダとしてのフッ素樹脂で結
着したものをシート状に成形してマトリックスを構成す
ることにより達成される。
【０００７】ここで、高いリン酸保持性と差圧耐力を得
るために、前記のマトリックスにおける窒化ホウ素とフ
ッ素樹脂との重量比率を、窒化ホウ素：８５〜９５％、
フッ素樹脂：５〜１５％とするのがよい。
るために、前記のマトリックスにおける窒化ホウ素とフ
ッ素樹脂との重量比率を、窒化ホウ素：８５〜９５％、
フッ素樹脂：５〜１５％とするのがよい。
【０００８】また、前記のマトリックスを製造する方法
として、本発明によれば、平均粒径が３μｍ程度である
窒化ホウ素の粉末をイソプロピルアルコールなどの分散
媒中に分散し、さらにこの分散液中にポリテトラフルオ
ロエチレン・ディスパージョンを所定割合の量だけ加え
て撹拌した後に、この分散液を遠心分離して得られた固
形分を混練し、さらにシート状に圧延，乾燥して製造す
るものとする。
として、本発明によれば、平均粒径が３μｍ程度である
窒化ホウ素の粉末をイソプロピルアルコールなどの分散
媒中に分散し、さらにこの分散液中にポリテトラフルオ
ロエチレン・ディスパージョンを所定割合の量だけ加え
て撹拌した後に、この分散液を遠心分離して得られた固
形分を混練し、さらにシート状に圧延，乾燥して製造す
るものとする。
【０００９】
【作用】窒化ホウ素は化学的に非常に安定した絶縁物で
あり、高温のリン酸に対しても高い耐蝕性を示すととも
、高温での電気絶縁性も極めて高くてその電気抵抗は炭
化ケイ素のそれと比べて格段に大きく、しかも容易に微
粉末化できるなど、リン酸型燃料電池のマトリックス材
料として好適であることが確認されている。したがって
、主材料としての窒化ホウ素をの粉末をバインダとして
のフッ素樹脂で結着して多孔質のシートに成形したもの
をリン酸型燃料電池のマトリックスとして用いることに
より、マトリックスを介しての電子による電極間の電気
伝導を完全に遮断することができ、またマトリックスの
層厚を薄く構成することで出力特性のより一層の向上化
が図れる。
あり、高温のリン酸に対しても高い耐蝕性を示すととも
、高温での電気絶縁性も極めて高くてその電気抵抗は炭
化ケイ素のそれと比べて格段に大きく、しかも容易に微
粉末化できるなど、リン酸型燃料電池のマトリックス材
料として好適であることが確認されている。したがって
、主材料としての窒化ホウ素をの粉末をバインダとして
のフッ素樹脂で結着して多孔質のシートに成形したもの
をリン酸型燃料電池のマトリックスとして用いることに
より、マトリックスを介しての電子による電極間の電気
伝導を完全に遮断することができ、またマトリックスの
層厚を薄く構成することで出力特性のより一層の向上化
が図れる。
【００１０】
【実施例】次に、本発明の実施例を述べる。まず、平均
粒径が３μｍ程度である窒化ホウ素の粉末１０ｇをイソ
プロピルアルコール１００ｍｌ中に超音波に照射しなが
ら分散し、この分散液を撹拌しつつさらに所定量のポリ
テトラフルオロエチレン・ディスパージョン（窒化ホウ
素とポリテトラフルオロエチレンとの重量比率を、窒化
ホウ素：８５〜９５％，ポリテトラフルオロエチレン：
５〜１５％に規定する）を加えた。次いでこの分散液を
遠心分離機にかけて得た固形分を混練し、さらに圧延ロ
ールに通してシート状に圧延した後、純水にて洗浄し、
１００℃以上の温度で加熱乾燥して層厚約１００μｍの
マトリックスを製作した。
粒径が３μｍ程度である窒化ホウ素の粉末１０ｇをイソ
プロピルアルコール１００ｍｌ中に超音波に照射しなが
ら分散し、この分散液を撹拌しつつさらに所定量のポリ
テトラフルオロエチレン・ディスパージョン（窒化ホウ
素とポリテトラフルオロエチレンとの重量比率を、窒化
ホウ素：８５〜９５％，ポリテトラフルオロエチレン：
５〜１５％に規定する）を加えた。次いでこの分散液を
遠心分離機にかけて得た固形分を混練し、さらに圧延ロ
ールに通してシート状に圧延した後、純水にて洗浄し、
１００℃以上の温度で加熱乾燥して層厚約１００μｍの
マトリックスを製作した。
【００１１】図１は前記の製造方法により得たマトリッ
クスの構造を模式的に表したものであり、図において、
１はマトリックス層、２は窒化ホウ素の粒子、３は窒化
ホウ素の粒子２を結着したポリテトラフルオロエチレン
の粒子である。
クスの構造を模式的に表したものであり、図において、
１はマトリックス層、２は窒化ホウ素の粒子、３は窒化
ホウ素の粒子２を結着したポリテトラフルオロエチレン
の粒子である。
【００１２】また、前記のマトリックスに付いて、その
特性評価のテストを行ったところ、対リン酸の耐蝕性，
リン酸の保持性，差圧耐力などの点で、リン酸型燃料電
池のマトリックスとして必要な各種条件を十分に満たし
ていることに加え、特にマトリックスを通じて電極間に
流れる電子による電気伝導を完全に遮断できることが確
認された。
特性評価のテストを行ったところ、対リン酸の耐蝕性，
リン酸の保持性，差圧耐力などの点で、リン酸型燃料電
池のマトリックスとして必要な各種条件を十分に満たし
ていることに加え、特にマトリックスを通じて電極間に
流れる電子による電気伝導を完全に遮断できることが確
認された。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によりば、窒
化ホウ素を主材料としてこれにフッ素樹脂をバインダに
加えてマトリックスを構成したことにより、リン酸型燃
料電池のマトリックスとして要求される各種要件を十分
に満足しつつ、しかもマトリックス層を介しての電子に
よる電気伝導を完全に遮断することができる。したがっ
て、この高い電気絶縁性を生かしてマトリックスの層厚
を薄く構成することにより、ＩＲロスを低減して電池の
出力特性の向上化を図ることができる。
化ホウ素を主材料としてこれにフッ素樹脂をバインダに
加えてマトリックスを構成したことにより、リン酸型燃
料電池のマトリックスとして要求される各種要件を十分
に満足しつつ、しかもマトリックス層を介しての電子に
よる電気伝導を完全に遮断することができる。したがっ
て、この高い電気絶縁性を生かしてマトリックスの層厚
を薄く構成することにより、ＩＲロスを低減して電池の
出力特性の向上化を図ることができる。
【図１】本発明の実施例によるマトリックスの構造をを
模式的に表した図
模式的に表した図
１ マトリックス層
２ 窒化ホウ素粒子
Claims (3)
- 【請求項１】窒化ホウ素の粉末をバインダとしてのフッ
素樹脂により結着してシート状に成形したことを特徴と
するリン酸型燃料電池のマトリックス。 - 【請求項２】請求項１記載のマトリックスにおいて、窒
化ホウ素とフッ素樹脂との重量比率が、窒化ホウ素：８
５〜９５％、フッ素樹脂：５〜１５％であることを特徴
とするリン酸燃料電池のマトリックス。 - 【請求項３】請求項１記載のマトリックスの製造方法で
あって、平均粒径が３μｍ程度である窒化ホウ素の粉末
をイソプロピルアルコールなどの分散媒の中に分散し、
さらにこの分散液中にポリテトラフルオロエチレン・デ
ィスパージョンを所定割合の量だけ加えて撹拌した後に
、この分散液を遠心分離して得られた固形分を混練し、
さらにシート状に圧延，乾燥して製造することを特徴と
するリン酸型燃料電池のマトリックスの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3116364A JPH04345763A (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | リン酸型燃料電池のマトリックスおよびその製造方法 |
| US07/883,268 US5270126A (en) | 1991-05-22 | 1992-05-14 | Phosphoric acid fuel cell, matrix thereof and method for making the matrix |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3116364A JPH04345763A (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | リン酸型燃料電池のマトリックスおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04345763A true JPH04345763A (ja) | 1992-12-01 |
Family
ID=14685137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3116364A Pending JPH04345763A (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | リン酸型燃料電池のマトリックスおよびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5270126A (ja) |
| JP (1) | JPH04345763A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010527903A (ja) * | 2007-05-28 | 2010-08-19 | セラム ハイド | プロトン交換膜及びこの膜を含む電池 |
| JP2011517331A (ja) * | 2008-03-06 | 2011-06-02 | セラム ハイド | 電気化学デバイス用材料 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6083641A (en) * | 1998-05-08 | 2000-07-04 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Titanium carbide bipolar plate for electrochemical devices |
| FR2913417B1 (fr) * | 2007-03-06 | 2009-11-20 | Ceram Hyd | Procede et unite de stockage d'hydrogene |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3575718A (en) * | 1968-09-23 | 1971-04-20 | Engelhard Min & Chem | Composite electrolyte member for fuel cell |
| US4017664A (en) * | 1975-09-02 | 1977-04-12 | United Technologies Corporation | Silicon carbide electrolyte retaining matrix for fuel cells |
| US4529671A (en) * | 1981-09-07 | 1985-07-16 | Hitachi, Ltd. | Fuel cell |
| JPS58165264A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-09-30 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池 |
| US4444852A (en) * | 1982-08-27 | 1984-04-24 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Size and weight graded multi-ply laminar electrodes |
| US4661423A (en) * | 1984-02-01 | 1987-04-28 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Fuel cell electrolyte matrix and method for manufacturing the same |
-
1991
- 1991-05-22 JP JP3116364A patent/JPH04345763A/ja active Pending
-
1992
- 1992-05-14 US US07/883,268 patent/US5270126A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010527903A (ja) * | 2007-05-28 | 2010-08-19 | セラム ハイド | プロトン交換膜及びこの膜を含む電池 |
| JP2010529938A (ja) * | 2007-05-28 | 2010-09-02 | セラム ハイド | 窒化ホウ素の活性化方法 |
| JP2011517331A (ja) * | 2008-03-06 | 2011-06-02 | セラム ハイド | 電気化学デバイス用材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5270126A (en) | 1993-12-14 |
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