JPH05242894A - 高分子電解質型燃料電池用ガス拡散電極 - Google Patents

高分子電解質型燃料電池用ガス拡散電極

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JPH05242894A
JPH05242894A JP4043010A JP4301092A JPH05242894A JP H05242894 A JPH05242894 A JP H05242894A JP 4043010 A JP4043010 A JP 4043010A JP 4301092 A JP4301092 A JP 4301092A JP H05242894 A JPH05242894 A JP H05242894A
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polymer electrolyte
diffusion electrode
gas diffusion
gas
fuel cell
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JP4043010A
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Hirotaka Takenaka
啓恭 竹中
Yoshio Oka
良雄 岡
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高反応領域への反応ガスの供給能力を増し、
反応ガスの拡散速度により制限される限界電流密度を増
大した、高分子電界質型燃料電池用ガス拡散電極を提供
する。 【構成】 高分子電解質膜、その上に形成されたガス拡
散電極触媒層及び該触媒層上に形成されたガス拡散電極
を有してなり、高分子電解質膜とは逆側に溝構造を該触
媒層に設けた高分子電解質膜燃料電池用ガス拡散電極。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高分子電解質型燃料電
池に用いるガス拡散電極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の高分子電解質型燃料電池のガス拡
散電極では、たとえばスリニバサン(Ｓ．Ｓrinivasa
n)、マンコ(Ｄ．Ｊ．Ｍanko)、コッホ(Ｈ．Ｋoch)、エ
ナイエトゥラー(Ｍ．Ａ．Ｅnayetullah)およびアプレビ
ー(Ａ．Ｊ．Ａppleby)、ジャーナル・オブ・パワー・ソ
ース(Ｊ．Ｐower Ｓource)、２９(１９９０)３６７〜
３８７に示されるように、高分子電解質膜２０３の両側
のガス拡散電極２０２は、図５のように、高分子電解質
膜と逆側の面も平面状になっている。また、一般の燃料
電池のガス拡散電極の従来例でも、たとえば特公平２−
２０７４５７号公報に示されるように、ガス拡散電極の
触媒層には、溝などの加工は施されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の高分子電解質型
燃料電池のガス拡散電極の触媒層２０１は、図５のよう
な構造であったので、反応ガスの流通性が悪く、出力電
流密度を大きく取れないという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明は高分子電解質膜、その上に形成されたガス
拡散電極触媒層及び該触媒層上に形成されたガス拡散電
極を有してなり、高分子電解質膜とは逆側に溝構造を該
触媒層に設けたことを特長とする高分子電解質型燃料電
池用ガス拡散電極を提供する。
【０００５】図１は本発明の電極の一具体例であって、
高分子電解質膜１０３、Ｖ字型の溝を網目状に配した構
造をもつガス拡散電極の触媒層１０１と、触媒を担持し
ていないガス拡散電極１０２から成る。
【０００６】図２(a)は本発明の一具体例の断面図を示
す。３００は高分子電解質膜であり、３０１はＶ字型の
溝構造をもつガス拡散電極の触媒層である。３０３はガ
ス拡散電極の触媒無担持層である。図２(b)は本発明の
他の具体例であって、３０２は台形型の溝構造をもつガ
ス拡散電極の触媒層である。図２(c)は本発明の別の具
体例である。図２(d)は本発明の更に別の具体例であ
る。膜構造の断面は、上記以外のどのような形状であっ
てもよく、三角形、Ｕ字形、正方形、長方形なども採用
できる。
【０００７】
【作用】このような構造になっているので、ガス拡散電
極の触媒層の中で高分子電解質膜の近傍に存在する高反
応領域への反応ガスの供給が図２のようにＶ字型または
台形型の側面からも行なわれる。これにより、従来例の
図４のガス拡散電極に比べ、高反応領域への反応ガスの
供給能力が増えるので、反応ガスの拡散律速により制限
される限界電流密度を増大させることに対し有効に働
く。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。高分子電解質膜としてナフィオン(Ｎafion)１１７
〔デュポン(Ｄu Ｐont社製）〕を用い、Ｖ字型の溝を網
目状に配したガス拡散電極の触媒層及び触媒をガス拡散
電極の触媒無担持層を図２（ｃ）のように接合した。こ
の接合体の片側から常圧の水素ガス(供給速度１００cc
m)を他方から常圧の酸素ガス(供給速度５０ccm)を供給
し、高分子電解質型燃料電池のＩ−Ｖ特性を測定した。
結果を図３に示す。図４(a)に示した従来の構造の比較
例に比べ、本発明の実施例では、短絡時の電流密度が約
３０％向上し、最大出力密度も約１０％向上した。なお
実施例及び比較例のガス拡散電極の諸条件を表１に示
す。
【０００９】
【表１】
【００１０】
【発明の効果】本発明は以上のような構成であるから、
ガス拡散電極の触媒層へのガス供給を促進させるので、
反応ガスの拡散律速により制限される限界電流密度を増
大させることにより、最大出力密度を向上させる効果が
あるので、高分子電解質型燃料電池のガス拡散電極とし
て利用すると効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のガス拡散電極の斜視図。
【図２】 本発明の高分子電解質型燃料電池用ガス拡散
電極を含む接合体の断面図。
【図３】 高分子電解質型燃料電池の本発明の実施例及
び比較例による電流−電圧特性を示す。
【図４】 従来の高分子電解質型燃料電池用ガス拡散電
極を含む接合体である。
【図５】 従来のガス拡散電極の斜視図。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１、３０２、３０４: ガス拡散
電極触媒層。 １０２、２０２、３０３: ガス拡散電極の触媒無担持
層。 １０３、２０３、３００: 高分子電解質膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高分子電解質膜、その上に形成されたガ
    ス拡散電極触媒層及び該触媒層上に形成されたガス拡散
    電極を有してなり、高分子電解質膜とは逆側に溝構造を
    該触媒層に設けたことを特徴とする高分子電解質型燃料
    電池用ガス拡散電極。
JP4043010A 1992-02-28 1992-02-28 高分子電解質型燃料電池用ガス拡散電極 Expired - Lifetime JP2851742B2 (ja)

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