JPH0541225A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPH0541225A JPH0541225A JP3192862A JP19286291A JPH0541225A JP H0541225 A JPH0541225 A JP H0541225A JP 3192862 A JP3192862 A JP 3192862A JP 19286291 A JP19286291 A JP 19286291A JP H0541225 A JPH0541225 A JP H0541225A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- frame
- film
- seal
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】燃料電池のセル端部を安価でかつガスリークの
無い額縁状とすることにより、安価で、信頼性の高い燃
料電池を製造することを目的とする。 【構成】額縁状シール６を継目の無い一体物のフィルム
８と短冊状の部材との組合せとし、かつ短冊状部材の継
目となる突合せ線の向きをそれぞれのガスの流れの向き
と同一とした。額縁状シール６内にセル本体を挿入し、
かつガス通路を持つセパレータと交互に積層することに
より燃料電池を構成する。 【効果】継目の無い一体物のフィルムを使っているの
で、空気と燃料の混合は完全に遮断でき、従って、額縁
状シールが安価で、かつ、容易に製造することができ
る。
無い額縁状とすることにより、安価で、信頼性の高い燃
料電池を製造することを目的とする。 【構成】額縁状シール６を継目の無い一体物のフィルム
８と短冊状の部材との組合せとし、かつ短冊状部材の継
目となる突合せ線の向きをそれぞれのガスの流れの向き
と同一とした。額縁状シール６内にセル本体を挿入し、
かつガス通路を持つセパレータと交互に積層することに
より燃料電池を構成する。 【効果】継目の無い一体物のフィルムを使っているの
で、空気と燃料の混合は完全に遮断でき、従って、額縁
状シールが安価で、かつ、容易に製造することができ
る。
Description
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池にかかわり、特
に、電解質にリン酸を用い、かつ、電極周辺部にガスシ
ール部材を設けた燃料電池に関する。
に、電解質にリン酸を用い、かつ、電極周辺部にガスシ
ール部材を設けた燃料電池に関する。
【従来の技術】従来の燃料電池のセル構成及び端部構成
は、特開昭62−55874 号公報に記載のように、空気極と
燃料極との間に電解質を含むマトリックスを挟持してセ
ルを構成し、かつ、その周辺部分を熱溶融性フィルムと
非熱溶融性フィルムとを複数層溶着した額縁状物でシー
ルした構成となっていた。また、この額縁状シールは、
継目の無い一体物か、材料の歩留まりを考えてＬ形に切
断したものを突合せ接着したものとしていた。
は、特開昭62−55874 号公報に記載のように、空気極と
燃料極との間に電解質を含むマトリックスを挟持してセ
ルを構成し、かつ、その周辺部分を熱溶融性フィルムと
非熱溶融性フィルムとを複数層溶着した額縁状物でシー
ルした構成となっていた。また、この額縁状シールは、
継目の無い一体物か、材料の歩留まりを考えてＬ形に切
断したものを突合せ接着したものとしていた。
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち継
目の無い一体物は、材料の歩留まりが悪く、またＬ形に
切断したものを突合せ接着したものは、その部分の接着
が悪くガスリークしやすい問題があった。本発明の目的
は、継目の無い一体物は最小限に留め、かつ継目部分は
ガスシール部分と無関係の位置に配置するようにし、製
造しやすく、かつガスリークの無い信頼性の高い燃料電
池を提供することにある。
目の無い一体物は、材料の歩留まりが悪く、またＬ形に
切断したものを突合せ接着したものは、その部分の接着
が悪くガスリークしやすい問題があった。本発明の目的
は、継目の無い一体物は最小限に留め、かつ継目部分は
ガスシール部分と無関係の位置に配置するようにし、製
造しやすく、かつガスリークの無い信頼性の高い燃料電
池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】上記目的は、額縁状シー
ルの少なくとも一層はフィルムを打ち抜くことにより継
目無しにし、その上面，下面は、突合せ線がそれぞれの
面に対応するガス流れの中に介在するように短冊状部材
を貼りあわせ、額縁状シールを形成すること、及びその
内側に空気極，燃料極、及びマトリックスを配置したセ
ル構成とすることにより達成される。
ルの少なくとも一層はフィルムを打ち抜くことにより継
目無しにし、その上面，下面は、突合せ線がそれぞれの
面に対応するガス流れの中に介在するように短冊状部材
を貼りあわせ、額縁状シールを形成すること、及びその
内側に空気極，燃料極、及びマトリックスを配置したセ
ル構成とすることにより達成される。
【作用】額縁状シールの少なくとも一層は継目無しであ
るため、燃料ガスと空気が額縁状シール部で混合するこ
とが無い。また、短冊状部材の突合せ線がそれぞれの面
に対応するガス流れの中に介在するため、その部分に隙
間があってもガスの混合とは成らず、従って貼り合わせ
作業は簡単になる。
るため、燃料ガスと空気が額縁状シール部で混合するこ
とが無い。また、短冊状部材の突合せ線がそれぞれの面
に対応するガス流れの中に介在するため、その部分に隙
間があってもガスの混合とは成らず、従って貼り合わせ
作業は簡単になる。
【実施例】以下本発明の実施例を図１ないし図３により
説明する。図１において、空気極１，燃料極２はそれぞ
れ触媒層３とカーボンペーパなどの裏打ち材４で構成さ
れている。マトリックス５は両極１，２間に配設され、
燃料極２と同じサイズで空気極１より大きいサイズとし
ている。異なるサイズとしているのは、電極間のガスク
ロスを阻止するのに有利であるからである。６はセルの
額縁状シールで、熱膨張係数が小さく、非熱溶融性のポ
リイミドフィルム７と熱溶融性の四フッ化エチレンパー
フロロアルコキシエチレン共重合樹脂フィルム８（以下
ＰＦＡフィルムと略記する）とを複数層熱溶着し、段差
のある額縁状になっており、セルの端部シールと成るも
のである。そして、空気極１，燃料極２及びマトリック
ス５は額縁状シール６内に装着され、単位セル９が構成
される。実際の燃料電池では、単位セル９と両面に電流
通路及びガス通路を構成するための多孔質リブ１０ａ，
１０ｂを備えたセパレータ１１とが交互に複数個積層さ
れている。また、セルの額縁状シール６の空気極側端部
材６ａと燃料極側端部材６ｂのそれぞれの継目１２ａ，
１２ｂは、それぞれの電極のガス通路と平行になるよう
に構成されている。また、空気極側端部材６ａの燃料極
側端部材６ｂと接する一層はセル周辺部全体にわたって
継目の無い一体品としている。すなわち、額縁状シール
６の製造は、図２に示すように、ポリイミドフィルムを
打ち抜くことにより継目の無い一体品を得、この両面に
ポリイミドフィルムとＰＦＡフィルムとを複数層熱溶着
して所定の厚みとした薄板から得た短冊状部品が額縁状
を形成するようにＰＦＡフィルムで熱溶着して得た。そ
の際、空気極側端部材６ａ，燃料極側端部材６ｂそれぞ
れの継目の突合せ線が互いに直行するようにした。この
ように構成して、それぞれのガスを供給することにより
発電されるが、例えば、空気側についてみれば、矢印の
ように空気を流したとき、空気極側端部材６ａの継目１
２ａに隙間があっても、そこを通過するガスは継目の無
い一体品によって遮断され燃料極側には達せず、従っ
て、ガスクロスすることが無い。一方、燃料極側端部材
６ｂのこの部分には、継目が無いように構成しているの
で、空気が燃料側にリークすることはない。また、燃料
側でもまったく同様に空気及び燃料の混合が無いように
構成できた。さらに、継目部分に多少の隙間があっても
問題が無いので、額縁状シール６は容易に製造でき、か
つトリミングすることにより寸法が正確に確保できる最
内径や最外径と異なり、後加工の困難な中間径、すなわ
ち、燃料極側端部材６ｂの内径を基準として成形できる
ようになったので、製造容易で、かつ、信頼性の高い燃
料電池を得ることが出来るようになった。なお、本実施
例では、額縁状を形成する短冊状部品は、直線状の物を
用いたが、これに限るものではなく、たとえば、コの字
形，Ｌ字形の組合せでもよく、またこれらと直線状の物
との組合せでも良い。すなわち、図３のように、コの字
形と直線状の短冊を組合せた燃料側端部材６ｂの例で
は、額縁の幅が狭くても継目の位置は、燃料ガスのマニ
ホールド１３のシール部材１４の内側になるので、ガス
が混合することが無い。従って、この例では、シール材
料の使用量低減が図れるとともに、電池の有効面積の増
大が図れる効果がある。また、継目を斜めにしたり、ジ
グザグにしたりする手段も継目部の強度向上に有効であ
る。図４の発明は、額縁状シール６の周囲をＰＦＡをコ
ーティグして保護層１５を設けたものである。これはリ
ン酸型燃料電池のようにシール材料が高温の酸にさらさ
れる場合、最も安定性のあるのはフッ素樹脂系のもので
あるためである。また、ＰＦＡによる保護層１５はポリ
イミドフィルムよりも可とう性が良いので、セパレータ
１１の端部１６との密着性が良く、従ってシール性も向
上し、さらに信頼性の高い燃料電池を得ることが出来
る。なお、この種コーティグ層は、PFAのほかにポリテ
トラフロロエチレン（ＰＴＦＥ），（四フッ化エチレン
−六フッ化プロピレン共重合樹脂）などのデスパージョ
ン液を塗布して得ることも有効である。前者は化学的に
最も安定で、より信頼性が高く、後者は比較的低温で処
理でき、容易に製造することができる。なお、以上の実
施例では、ポリイミドフィルムとＰＦＡフィルムとの積
層体による額縁状シールを対象としたが、フッ素樹脂系
の保護層を設ける場合は、シール材料は耐熱性材料であ
れば多くの物が使える。例えば、鉄，ステンレス，真
鍮，銅などの金属材料によるものや、エポキシ樹脂，ポ
リイミド樹脂、などのモールド品，プリプレグ積層体、
あるいはガラス，カーボン，アルミナなどの繊維，織
布，マイカ片を混合した樹脂モールド品，プリプレグ積
層体など有機，無機材料による物が使える。前者は非常
に高強度であり、後者は高強度とともに、非常に軽量で
扱いやすい効果がある。
説明する。図１において、空気極１，燃料極２はそれぞ
れ触媒層３とカーボンペーパなどの裏打ち材４で構成さ
れている。マトリックス５は両極１，２間に配設され、
燃料極２と同じサイズで空気極１より大きいサイズとし
ている。異なるサイズとしているのは、電極間のガスク
ロスを阻止するのに有利であるからである。６はセルの
額縁状シールで、熱膨張係数が小さく、非熱溶融性のポ
リイミドフィルム７と熱溶融性の四フッ化エチレンパー
フロロアルコキシエチレン共重合樹脂フィルム８（以下
ＰＦＡフィルムと略記する）とを複数層熱溶着し、段差
のある額縁状になっており、セルの端部シールと成るも
のである。そして、空気極１，燃料極２及びマトリック
ス５は額縁状シール６内に装着され、単位セル９が構成
される。実際の燃料電池では、単位セル９と両面に電流
通路及びガス通路を構成するための多孔質リブ１０ａ，
１０ｂを備えたセパレータ１１とが交互に複数個積層さ
れている。また、セルの額縁状シール６の空気極側端部
材６ａと燃料極側端部材６ｂのそれぞれの継目１２ａ，
１２ｂは、それぞれの電極のガス通路と平行になるよう
に構成されている。また、空気極側端部材６ａの燃料極
側端部材６ｂと接する一層はセル周辺部全体にわたって
継目の無い一体品としている。すなわち、額縁状シール
６の製造は、図２に示すように、ポリイミドフィルムを
打ち抜くことにより継目の無い一体品を得、この両面に
ポリイミドフィルムとＰＦＡフィルムとを複数層熱溶着
して所定の厚みとした薄板から得た短冊状部品が額縁状
を形成するようにＰＦＡフィルムで熱溶着して得た。そ
の際、空気極側端部材６ａ，燃料極側端部材６ｂそれぞ
れの継目の突合せ線が互いに直行するようにした。この
ように構成して、それぞれのガスを供給することにより
発電されるが、例えば、空気側についてみれば、矢印の
ように空気を流したとき、空気極側端部材６ａの継目１
２ａに隙間があっても、そこを通過するガスは継目の無
い一体品によって遮断され燃料極側には達せず、従っ
て、ガスクロスすることが無い。一方、燃料極側端部材
６ｂのこの部分には、継目が無いように構成しているの
で、空気が燃料側にリークすることはない。また、燃料
側でもまったく同様に空気及び燃料の混合が無いように
構成できた。さらに、継目部分に多少の隙間があっても
問題が無いので、額縁状シール６は容易に製造でき、か
つトリミングすることにより寸法が正確に確保できる最
内径や最外径と異なり、後加工の困難な中間径、すなわ
ち、燃料極側端部材６ｂの内径を基準として成形できる
ようになったので、製造容易で、かつ、信頼性の高い燃
料電池を得ることが出来るようになった。なお、本実施
例では、額縁状を形成する短冊状部品は、直線状の物を
用いたが、これに限るものではなく、たとえば、コの字
形，Ｌ字形の組合せでもよく、またこれらと直線状の物
との組合せでも良い。すなわち、図３のように、コの字
形と直線状の短冊を組合せた燃料側端部材６ｂの例で
は、額縁の幅が狭くても継目の位置は、燃料ガスのマニ
ホールド１３のシール部材１４の内側になるので、ガス
が混合することが無い。従って、この例では、シール材
料の使用量低減が図れるとともに、電池の有効面積の増
大が図れる効果がある。また、継目を斜めにしたり、ジ
グザグにしたりする手段も継目部の強度向上に有効であ
る。図４の発明は、額縁状シール６の周囲をＰＦＡをコ
ーティグして保護層１５を設けたものである。これはリ
ン酸型燃料電池のようにシール材料が高温の酸にさらさ
れる場合、最も安定性のあるのはフッ素樹脂系のもので
あるためである。また、ＰＦＡによる保護層１５はポリ
イミドフィルムよりも可とう性が良いので、セパレータ
１１の端部１６との密着性が良く、従ってシール性も向
上し、さらに信頼性の高い燃料電池を得ることが出来
る。なお、この種コーティグ層は、PFAのほかにポリテ
トラフロロエチレン（ＰＴＦＥ），（四フッ化エチレン
−六フッ化プロピレン共重合樹脂）などのデスパージョ
ン液を塗布して得ることも有効である。前者は化学的に
最も安定で、より信頼性が高く、後者は比較的低温で処
理でき、容易に製造することができる。なお、以上の実
施例では、ポリイミドフィルムとＰＦＡフィルムとの積
層体による額縁状シールを対象としたが、フッ素樹脂系
の保護層を設ける場合は、シール材料は耐熱性材料であ
れば多くの物が使える。例えば、鉄，ステンレス，真
鍮，銅などの金属材料によるものや、エポキシ樹脂，ポ
リイミド樹脂、などのモールド品，プリプレグ積層体、
あるいはガラス，カーボン，アルミナなどの繊維，織
布，マイカ片を混合した樹脂モールド品，プリプレグ積
層体など有機，無機材料による物が使える。前者は非常
に高強度であり、後者は高強度とともに、非常に軽量で
扱いやすい効果がある。
【発明の効果】本発明によれば、額縁状シールの少なく
とも一層は継目無しであるため、燃料ガスと空気が額縁
状シール部で混合することが無い。また短冊状部材の突
合せ線がそれぞれの面に対抗するガス通路と平行になっ
ているため、その部分に隙間があってもガスの混合とは
成らず、従って貼り合わせ作業は非常に簡単になる。ま
た、額縁状シールの表面をフッ素樹脂による保護層を設
けることによりシール材料の適用範囲が広くなり，製造
しやすく，信頼性の高い燃料電池を得ることが出来る。
とも一層は継目無しであるため、燃料ガスと空気が額縁
状シール部で混合することが無い。また短冊状部材の突
合せ線がそれぞれの面に対抗するガス通路と平行になっ
ているため、その部分に隙間があってもガスの混合とは
成らず、従って貼り合わせ作業は非常に簡単になる。ま
た、額縁状シールの表面をフッ素樹脂による保護層を設
けることによりシール材料の適用範囲が広くなり，製造
しやすく，信頼性の高い燃料電池を得ることが出来る。
【図１】単位セルとセパレータ部の構成を示す部分分解
図。
図。
【図２】額縁状シールの製造方法及び構成を示す分解
図。
図。
【図３】額縁状シールの構成法を示す平面図。
【図４】セル要部の部分断面図。
１…空気極、２…燃料極、５…マトリックス、６…額縁
状シール、７…非熱溶融性フィルム、８…熱溶融性フィ
ルム、１５…保護層。
状シール、７…非熱溶融性フィルム、８…熱溶融性フィ
ルム、１５…保護層。
Claims (7)
- 【請求項１】空気極と燃料極と電解質を含むマトリック
スの周辺部分となる額縁状シールを複数層のフィルム状
物で構成した燃料電池において、前記フィルム状物の少
なくとも一つの層が周辺部分全体にわたって一体である
ことを特徴とする燃料電池。 - 【請求項２】請求項１において、前記額縁状シールの一
体である一つの層以外の層の、前記両電極にそれぞれ対
応する継目の突合せ線が、それぞれの電極に流通するガ
ス流れの中に介在するようにした燃料電池。 - 【請求項３】請求項１において、前記複数層のフィルム
状物が熱溶融性フィルムと非熱溶融性フィルムとで構成
されている燃料電池。 - 【請求項４】請求項１において、前記周辺部分全体にわ
たって一体である一つの層が非熱融性フィルムである燃
料電池。 - 【請求項５】請求項１において、前記非熱溶融性フィル
ムがポリイミドフィルムである燃料電池。 - 【請求項６】請求項１において、前記熱溶融性フィルム
がフッ素樹脂フィルムである燃料電池。 - 【請求項７】空気極と燃料極と電解質を含むマトリック
ス及びこれらの周辺部分となる額縁状シールとで構成し
てなる燃料電池において、前記額縁状シールの周辺にフ
ッ素樹脂による保護層を設けたことを特徴とする燃料電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3192862A JPH0541225A (ja) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3192862A JPH0541225A (ja) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0541225A true JPH0541225A (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=16298210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3192862A Pending JPH0541225A (ja) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0541225A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013534687A (ja) * | 2010-02-19 | 2013-09-05 | トレナージ コーポレーション | 燃料電池スタックの製造用の一体化されたシール |
-
1991
- 1991-08-01 JP JP3192862A patent/JPH0541225A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013534687A (ja) * | 2010-02-19 | 2013-09-05 | トレナージ コーポレーション | 燃料電池スタックの製造用の一体化されたシール |
| JP2016167454A (ja) * | 2010-02-19 | 2016-09-15 | トレナージ コーポレーション | 燃料電池スタックの製造用の一体化されたシール |
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