JPH0541230A - 固体高分子電解質型燃料電池およびその膜包含水とガスの供給方法 - Google Patents
固体高分子電解質型燃料電池およびその膜包含水とガスの供給方法Info
- Publication number
- JPH0541230A JPH0541230A JP3157974A JP15797491A JPH0541230A JP H0541230 A JPH0541230 A JP H0541230A JP 3157974 A JP3157974 A JP 3157974A JP 15797491 A JP15797491 A JP 15797491A JP H0541230 A JPH0541230 A JP H0541230A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- ribbed
- anode
- polymer electrolyte
- solid polymer
- 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.)
- Granted
Links
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】
【目的】分極特性に優れる固体高分子型燃料電池を得
る。 【構成】リブ付アノードまたはリブ付アノード室のリブ
に燃料ガスと水分配手段からの水を通流させ固体高分子
型電解質に十分な水素イオンと包含水を供給する。リブ
付カソードまたはリブ付カソード室のリブには酸化剤ガ
スを通流させるとともに排出水を通流させカソードに発
生した水を効率良く排出する。
る。 【構成】リブ付アノードまたはリブ付アノード室のリブ
に燃料ガスと水分配手段からの水を通流させ固体高分子
型電解質に十分な水素イオンと包含水を供給する。リブ
付カソードまたはリブ付カソード室のリブには酸化剤ガ
スを通流させるとともに排出水を通流させカソードに発
生した水を効率良く排出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は固体高分子電解質型燃
料電池に係り、特に膜包含水とガスの供給のためのセル
構造および方法に関する。
料電池に係り、特に膜包含水とガスの供給のためのセル
構造および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池はこれに用いる電解質の種類に
より、例えばアルカリ型, 固体高分子電解質型およびリ
ン酸型などの低温動作形の燃料電池と、溶融炭酸塩型,
固体酸化物電解質型などの恒温動作形の燃料電池とに大
別される。
より、例えばアルカリ型, 固体高分子電解質型およびリ
ン酸型などの低温動作形の燃料電池と、溶融炭酸塩型,
固体酸化物電解質型などの恒温動作形の燃料電池とに大
別される。
【０００３】固体高分子電解質型燃料電池は固体高分子
電解質膜の２つの主面にそれぞれアノードまたはカソー
ドおよび電極基材を配して形成される。アノードまたは
カソードの各電極は固体高分子電解質膜と電極基材とに
よりサンドウィッチされる。固体高分子電解質膜はスル
ホン酸基を持つポリスチレン系の陽イオン交換膜をカチ
オン導電性膜として使用したもの, フロロカーボンスル
ホン酸とポリビニニデンフロライドの混合膜, あるいは
フロロカーボンマトリックスにトリフロロエチレンをク
ラフト化したものなどが知られている。
電解質膜の２つの主面にそれぞれアノードまたはカソー
ドおよび電極基材を配して形成される。アノードまたは
カソードの各電極は固体高分子電解質膜と電極基材とに
よりサンドウィッチされる。固体高分子電解質膜はスル
ホン酸基を持つポリスチレン系の陽イオン交換膜をカチ
オン導電性膜として使用したもの, フロロカーボンスル
ホン酸とポリビニニデンフロライドの混合膜, あるいは
フロロカーボンマトリックスにトリフロロエチレンをク
ラフト化したものなどが知られている。
【０００４】最近パーフロロカーボンスルホン酸膜 (米
国、デュポン社製、商品名ナフィオン膜) を用いること
により燃料電池を長寿命化したものなどが知られるよう
になった。固体高分子電解質膜は分子中にプロトン (水
素イオン) 交換基を有し、飽和に含水させることにより
常温で20Ω・cm以下の比抵抗を示し、プロトン導電性電
解質として機能する。飽和含水量は温度によって可逆的
に変化する。
国、デュポン社製、商品名ナフィオン膜) を用いること
により燃料電池を長寿命化したものなどが知られるよう
になった。固体高分子電解質膜は分子中にプロトン (水
素イオン) 交換基を有し、飽和に含水させることにより
常温で20Ω・cm以下の比抵抗を示し、プロトン導電性電
解質として機能する。飽和含水量は温度によって可逆的
に変化する。
【０００５】電極基材は多孔質体で、燃料電池の反応ガ
ス供給手段, 集電体として機能する。アノードまたはカ
ソードの電極においては３相界面が形成され電気化学反
応がおこる。アノードでは次式の反応がおこる。 Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ ──────────(1) カソードでは次式の反応がおこる。 1/2 Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ→Ｈ2 Ｏ ──────────(2) つまり、アノードにおいては、系の外部より供給された
水素がプロトンと電子を生成する。生成したプロトンは
イオン交換膜中をカソードに向かって移動し、電子は外
部回路を通ってカソードに移動する。一方、カソードに
おいては、系の外部より供給された酸素と、イオン交換
膜中をアノードより移動してきたプロトンと、外部回路
より移動してきた電子が反応し、水を生成する。
ス供給手段, 集電体として機能する。アノードまたはカ
ソードの電極においては３相界面が形成され電気化学反
応がおこる。アノードでは次式の反応がおこる。 Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ ──────────(1) カソードでは次式の反応がおこる。 1/2 Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ→Ｈ2 Ｏ ──────────(2) つまり、アノードにおいては、系の外部より供給された
水素がプロトンと電子を生成する。生成したプロトンは
イオン交換膜中をカソードに向かって移動し、電子は外
部回路を通ってカソードに移動する。一方、カソードに
おいては、系の外部より供給された酸素と、イオン交換
膜中をアノードより移動してきたプロトンと、外部回路
より移動してきた電子が反応し、水を生成する。
【０００６】このような固体高分子電解質型燃料電池に
おいてはプロトンがアノードよりカソードに向かってイ
オン交換膜中を移動する際に水和の状態で移動するため
にアノード近傍では含水量が減少しイオン交換膜が乾い
てくるという現象がおこる。そのためにアノード近傍で
は水を供給しないとプロトンの移動が困難となる。一方
カソードにおいては式(2) で示すように水を生成する
が、一般的に固体高分子電解質型燃料電池は100 ℃以下
の温度で運転されるために、カソード側において生成す
る水は液体状態であると考えられる。そのためにカソー
ドにおいては電池反応による生成水とプロトン水和水に
より過剰の水が貯まり、電極基材の細孔を閉塞して反応
ガスの拡散が阻害されるようになる。
おいてはプロトンがアノードよりカソードに向かってイ
オン交換膜中を移動する際に水和の状態で移動するため
にアノード近傍では含水量が減少しイオン交換膜が乾い
てくるという現象がおこる。そのためにアノード近傍で
は水を供給しないとプロトンの移動が困難となる。一方
カソードにおいては式(2) で示すように水を生成する
が、一般的に固体高分子電解質型燃料電池は100 ℃以下
の温度で運転されるために、カソード側において生成す
る水は液体状態であると考えられる。そのためにカソー
ドにおいては電池反応による生成水とプロトン水和水に
より過剰の水が貯まり、電極基材の細孔を閉塞して反応
ガスの拡散が阻害されるようになる。
【０００７】従って固体高分子電解質型燃料電池を連続
して効率良く運転するためにはアノードへの膜包含水の
供給とカソードからの蓄積水の排出を適正に行うことが
必要になる。従来このようなイオン交換膜の含水量の最
適制御を行うために、イオン交換膜包含水を供給する場
合にはセルの運転温度よりも高い温度に維持された水の
中に燃料ガスをバブリングさせて加湿し、このガスをセ
ルのアノード側に供給していた。またカソードに蓄積し
た水の排出の場合には乾燥した大量の酸化剤ガスをセル
のカソードに供給したり、あるいはカソードで蒸発した
水蒸気を冷却して凝縮させ、その後ウイック等で系外に
排出するなどの方法が行われていた。
して効率良く運転するためにはアノードへの膜包含水の
供給とカソードからの蓄積水の排出を適正に行うことが
必要になる。従来このようなイオン交換膜の含水量の最
適制御を行うために、イオン交換膜包含水を供給する場
合にはセルの運転温度よりも高い温度に維持された水の
中に燃料ガスをバブリングさせて加湿し、このガスをセ
ルのアノード側に供給していた。またカソードに蓄積し
た水の排出の場合には乾燥した大量の酸化剤ガスをセル
のカソードに供給したり、あるいはカソードで蒸発した
水蒸気を冷却して凝縮させ、その後ウイック等で系外に
排出するなどの方法が行われていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のよ
うにイオン交換膜包含水を水蒸気として供給する方法に
おいては、反応ガスの加湿温度における飽和水蒸気圧と
セルの温度における飽和水蒸気圧の差に相当する量の水
量がイオン交換膜内部で凝縮するので水和による移動量
を補うのに充分でなく、また加湿温度を高めると水蒸気
分圧が増大して (80℃で0.47気圧、90℃で0.69気圧) 燃
料ガスの分圧が低下し、燃料ガスの供給量が減少して特
性の低下を招くという問題があった。
うにイオン交換膜包含水を水蒸気として供給する方法に
おいては、反応ガスの加湿温度における飽和水蒸気圧と
セルの温度における飽和水蒸気圧の差に相当する量の水
量がイオン交換膜内部で凝縮するので水和による移動量
を補うのに充分でなく、また加湿温度を高めると水蒸気
分圧が増大して (80℃で0.47気圧、90℃で0.69気圧) 燃
料ガスの分圧が低下し、燃料ガスの供給量が減少して特
性の低下を招くという問題があった。
【０００９】この発明は上述の点に鑑みてなされ、その
目的は膜包含水と燃料ガスのそれぞれが充分に効率良く
アノードに到達するようにして電流電圧特性に優れる固
体高分子電解質型燃料電池を提供することにある。
目的は膜包含水と燃料ガスのそれぞれが充分に効率良く
アノードに到達するようにして電流電圧特性に優れる固
体高分子電解質型燃料電池を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的は第一の発明
によれば、固体高分子電解質膜と、アノード室と、カソ
ード室と、リブ付アノードと、リブ付カソードと、水分
配手段とを有し、 固体高分子電解質膜はアノード室と
カソード室に挟まれるものであり、アノード室はリブ付
アノードと水分配手段を収納するとともに給水管、燃料
ガス供給管、水と燃料ガスの共通排出管が接続され、カ
ソード室はリブ付カソードを収納するとともに酸化剤ガ
ス供給管、水と酸化剤ガスの共通排出管が接続され、リ
ブ付アノードは主面の一つに水と燃料ガスを通流させる
リブを有し、このリブの設けられた主面に相対する面は
平坦な面で、固体高分子電解質膜と接して配置され、リ
ブ付カソードは主面の一つに酸化剤ガスを通流させるリ
ブを有し、このリブの設けられた主面に相対する面は平
坦な面で、固体高分子電解質膜と接して配置され、水分
配手段はリブ付アノードの各リブに水を分配するもので
あるとすることにより達成される。
によれば、固体高分子電解質膜と、アノード室と、カソ
ード室と、リブ付アノードと、リブ付カソードと、水分
配手段とを有し、 固体高分子電解質膜はアノード室と
カソード室に挟まれるものであり、アノード室はリブ付
アノードと水分配手段を収納するとともに給水管、燃料
ガス供給管、水と燃料ガスの共通排出管が接続され、カ
ソード室はリブ付カソードを収納するとともに酸化剤ガ
ス供給管、水と酸化剤ガスの共通排出管が接続され、リ
ブ付アノードは主面の一つに水と燃料ガスを通流させる
リブを有し、このリブの設けられた主面に相対する面は
平坦な面で、固体高分子電解質膜と接して配置され、リ
ブ付カソードは主面の一つに酸化剤ガスを通流させるリ
ブを有し、このリブの設けられた主面に相対する面は平
坦な面で、固体高分子電解質膜と接して配置され、水分
配手段はリブ付アノードの各リブに水を分配するもので
あるとすることにより達成される。
【００１１】また第二の発明によれば第一の工程と、第
二の工程とを有し、第一の工程は、リブ付アノードのリ
ブに燃料ガスを通流させるとともに、水を水分配手段を
介して通流させ、次いで前記燃料ガスと水を共通の排出
管を用いて排出させる工程で、ここにリブ付アノードは
主面の一つに前記リブを設けるとともに、このリブの設
けられた主面に相対する平坦な面をアノードを介して固
体高分子電解質膜に配置するものであり、第二の工程
は、リブ付カソードのリブに酸化剤ガスを通流させ、次
いでカソードに生成した水とともに酸化剤ガスを排出す
る工程で、ここにリブ付カソードは主面の一つに前記リ
ブを設けるとともに、このリブの設けられた主面に相対
する平坦な面をカソードを介して固体高分子電解質膜に
配置するものであるとすることにより達成される。
二の工程とを有し、第一の工程は、リブ付アノードのリ
ブに燃料ガスを通流させるとともに、水を水分配手段を
介して通流させ、次いで前記燃料ガスと水を共通の排出
管を用いて排出させる工程で、ここにリブ付アノードは
主面の一つに前記リブを設けるとともに、このリブの設
けられた主面に相対する平坦な面をアノードを介して固
体高分子電解質膜に配置するものであり、第二の工程
は、リブ付カソードのリブに酸化剤ガスを通流させ、次
いでカソードに生成した水とともに酸化剤ガスを排出す
る工程で、ここにリブ付カソードは主面の一つに前記リ
ブを設けるとともに、このリブの設けられた主面に相対
する平坦な面をカソードを介して固体高分子電解質膜に
配置するものであるとすることにより達成される。
【００１２】また第三の発明によれば固体高分子電解質
膜と、リブ付アノード室と、リブ付カソード室と、アノ
ードと、カソードと、水分配手段とを有し、固体高分子
電解質膜はリブ付アノード室とリブ付カソード室に挟ま
れるものであり、リブ付アノード室は水と燃料ガスを通
流させるリブを内部に有し、さらにアノードと水分配手
段を収納するとともに、給水管、燃料ガス供給管、水と
燃料ガスの共通排出管が接続され、リブ付カソード室は
酸化剤ガスと排出する水を通流させるリブを内部に有
し、さらにカソードを収納するとともに酸化剤ガス供給
管、水と酸化剤ガスの共通排出管が接続され、アノード
は主面がともに平坦な面で、一つの主面は固体高分子電
解質膜と接して配置されるとともに他の主面は前記リブ
付アノード室のリブに接し、カソードは主面がともに平
坦な面で、一つの主面は固体高分子電解質膜と接して配
置されるとともに他の主面は前記リブ付カソードのリブ
に接し、水分配手段はリブ付アノード室のリブに水を分
配するものであるとすることにより達成される。
膜と、リブ付アノード室と、リブ付カソード室と、アノ
ードと、カソードと、水分配手段とを有し、固体高分子
電解質膜はリブ付アノード室とリブ付カソード室に挟ま
れるものであり、リブ付アノード室は水と燃料ガスを通
流させるリブを内部に有し、さらにアノードと水分配手
段を収納するとともに、給水管、燃料ガス供給管、水と
燃料ガスの共通排出管が接続され、リブ付カソード室は
酸化剤ガスと排出する水を通流させるリブを内部に有
し、さらにカソードを収納するとともに酸化剤ガス供給
管、水と酸化剤ガスの共通排出管が接続され、アノード
は主面がともに平坦な面で、一つの主面は固体高分子電
解質膜と接して配置されるとともに他の主面は前記リブ
付アノード室のリブに接し、カソードは主面がともに平
坦な面で、一つの主面は固体高分子電解質膜と接して配
置されるとともに他の主面は前記リブ付カソードのリブ
に接し、水分配手段はリブ付アノード室のリブに水を分
配するものであるとすることにより達成される。
【００１３】また第四の発明によれば第三の工程と、第
四の工程とを有し、第三の工程は、リブ付アノード室の
リブに燃料ガスを通流させるとともに、水を水分配手段
を介して通流させ、次いで前記燃料ガスと水を共通の排
出管を用いて排出させる工程で、ここにリブ付アノード
室のリブはアノードを介して固体高分子電解質膜に配置
されるものであり、第四の工程は、リブ付カソード室の
リブに酸化剤ガスを通流させ、次いでカソードに生成し
た水とともに酸化剤ガスを排出する工程で、ここにリブ
付カソード室のリブはカソードを介して固体高分子電解
質膜に配置されるものである、とすることにより達成さ
れる。
四の工程とを有し、第三の工程は、リブ付アノード室の
リブに燃料ガスを通流させるとともに、水を水分配手段
を介して通流させ、次いで前記燃料ガスと水を共通の排
出管を用いて排出させる工程で、ここにリブ付アノード
室のリブはアノードを介して固体高分子電解質膜に配置
されるものであり、第四の工程は、リブ付カソード室の
リブに酸化剤ガスを通流させ、次いでカソードに生成し
た水とともに酸化剤ガスを排出する工程で、ここにリブ
付カソード室のリブはカソードを介して固体高分子電解
質膜に配置されるものである、とすることにより達成さ
れる。
【００１４】
【作用】リブ付アノードあるいはリブ付アノード室のリ
ブは燃料ガスと水の双方の通流を可能にしてリブ付アノ
ードあるいはＬ字状のボアに燃料ガスと水を拡散させ
る。電極であるアノードに到達した水はイオン交換膜の
包含水となり、燃料ガスはプロトンＨ+ となる。このよ
うにしてイオン交換膜の包含水は液体状態で供給され、
燃料ガスも水蒸気圧の影響を受けることなく高い分圧で
供給される。
ブは燃料ガスと水の双方の通流を可能にしてリブ付アノ
ードあるいはＬ字状のボアに燃料ガスと水を拡散させ
る。電極であるアノードに到達した水はイオン交換膜の
包含水となり、燃料ガスはプロトンＨ+ となる。このよ
うにしてイオン交換膜の包含水は液体状態で供給され、
燃料ガスも水蒸気圧の影響を受けることなく高い分圧で
供給される。
【００１５】水は水分配手段により、リブ付アノードあ
るいはリブ付アノード室の各リブに均等に分配され特有
の水の通流状態を作り出す。横架体に設けられた細路を
流下した水はリブ付アノードあるいはリブ付アノード室
のリブの前記細路に対応する表面上を通流する。燃料ガ
スはリブの他の表面を通流する。導電性多孔質体内には
水が毛管現象により移動するので、リブの表面上を水が
通流するのと同一の効果が得られる。ウイック内には水
が毛管現象で移動するので、ウイックの形成したネット
ワーク状に水が通流することになる。親水性帯状体には
横架体の細路から水が流下するので、リブに沿い、リブ
の内部を水が通流する。
るいはリブ付アノード室の各リブに均等に分配され特有
の水の通流状態を作り出す。横架体に設けられた細路を
流下した水はリブ付アノードあるいはリブ付アノード室
のリブの前記細路に対応する表面上を通流する。燃料ガ
スはリブの他の表面を通流する。導電性多孔質体内には
水が毛管現象により移動するので、リブの表面上を水が
通流するのと同一の効果が得られる。ウイック内には水
が毛管現象で移動するので、ウイックの形成したネット
ワーク状に水が通流することになる。親水性帯状体には
横架体の細路から水が流下するので、リブに沿い、リブ
の内部を水が通流する。
【００１６】リブ付カソードあるいはリブ付カソード室
のリブに関してその酸化剤ガスまたは水の通流はリブ付
アノードあるいはリブ付アノード室の場合と同様であ
る。
のリブに関してその酸化剤ガスまたは水の通流はリブ付
アノードあるいはリブ付アノード室の場合と同様であ
る。
【００１７】
【実施例】(実施例１)次にこの発明の実施例を図面に基
いて説明する。図１は請求項１で定義された発明の実施
例に係る固体高分子電解質型燃料電池を示し、図１(a)
はその要部配置図、図１(b) はアノード室内部の拡大分
解斜視図である。この図において１はアノード室、２は
カソード室、３は固体高分子電解質膜、４はリブ付アノ
ード、５はリブ付カソードであり、該アノード, 該カソ
ードはいずれも平坦面は電解質膜側、リブ面はガス側に
なるよう配置されており、平坦面には白金触媒 (図示せ
ず）が塗布され、電解質膜３に圧接されている。ガスは
リブが形成する縦溝内を流れる。液体の水はタンク６よ
りポンプ７で燃料ガス供給管8Aとは別の給水管９でアノ
ード室１に供給され、共通排出管11A で排出水と排出燃
料ガスに分離される。分離された水はタンク６に戻り、
再循環使用される。
いて説明する。図１は請求項１で定義された発明の実施
例に係る固体高分子電解質型燃料電池を示し、図１(a)
はその要部配置図、図１(b) はアノード室内部の拡大分
解斜視図である。この図において１はアノード室、２は
カソード室、３は固体高分子電解質膜、４はリブ付アノ
ード、５はリブ付カソードであり、該アノード, 該カソ
ードはいずれも平坦面は電解質膜側、リブ面はガス側に
なるよう配置されており、平坦面には白金触媒 (図示せ
ず）が塗布され、電解質膜３に圧接されている。ガスは
リブが形成する縦溝内を流れる。液体の水はタンク６よ
りポンプ７で燃料ガス供給管8Aとは別の給水管９でアノ
ード室１に供給され、共通排出管11A で排出水と排出燃
料ガスに分離される。分離された水はタンク６に戻り、
再循環使用される。
【００１８】給水管９よりアノード室内に流入した水は
アノード室上部の横架体10より細路12を通ってリブ付ア
ノード４の溝に通流する。通流する水の量は僅かである
ので、溝の壁面に付いて流下し、溝全体を塞ぐようなこ
とはなく、従って燃料ガス供給管8Aからの燃料ガスの通
流を妨げることはない。流下した水は一部はリブ付アノ
ード４に吸収され、電解質膜に吸収される。吸収されな
かった水は下部で合流し、未反応の燃料ガスと共に共通
排出管11A から排出される。カソード室２では酸化剤ガ
ス供給管8Bより酸化剤ガスが供給され、リブ付カソード
のリブを通流したあとカソードに生成する水とともに共
通排出管11B により排出される。白金触媒 (図示せず）
はリブ付カソード５と固体高分子電解質膜３の間に形成
される。
アノード室上部の横架体10より細路12を通ってリブ付ア
ノード４の溝に通流する。通流する水の量は僅かである
ので、溝の壁面に付いて流下し、溝全体を塞ぐようなこ
とはなく、従って燃料ガス供給管8Aからの燃料ガスの通
流を妨げることはない。流下した水は一部はリブ付アノ
ード４に吸収され、電解質膜に吸収される。吸収されな
かった水は下部で合流し、未反応の燃料ガスと共に共通
排出管11A から排出される。カソード室２では酸化剤ガ
ス供給管8Bより酸化剤ガスが供給され、リブ付カソード
のリブを通流したあとカソードに生成する水とともに共
通排出管11B により排出される。白金触媒 (図示せず）
はリブ付カソード５と固体高分子電解質膜３の間に形成
される。
【００１９】(実施例２)図２は請求項１で定義された発
明の異なる実施例に係る固体高分子電解質型燃料電池の
アノード室内部を示す拡大分解斜視図である。導電性多
孔質板14がリブ付アノードのリブに接して設けられる。
明の異なる実施例に係る固体高分子電解質型燃料電池の
アノード室内部を示す拡大分解斜視図である。導電性多
孔質板14がリブ付アノードのリブに接して設けられる。
【００２０】水は多孔質板14の上端から供給され、多孔
質板全体に広がり、水の一部は多孔質板からリブ付アノ
ード４に移動し、さらにアノードを通って電解質膜に吸
収される。残余の水は多孔質板14の下端から滲出し未反
応の燃料ガスと共に排出される。多孔質板は金属が適し
ている。そのほか吸水性の高いカーボン不織布、カーボ
ン織布も用いられる。
質板全体に広がり、水の一部は多孔質板からリブ付アノ
ード４に移動し、さらにアノードを通って電解質膜に吸
収される。残余の水は多孔質板14の下端から滲出し未反
応の燃料ガスと共に排出される。多孔質板は金属が適し
ている。そのほか吸水性の高いカーボン不織布、カーボ
ン織布も用いられる。
【００２１】(実施例３)図３は請求項１で定義された発
明のさらに異なる実施例に係る固体高分子電解質型燃料
電池のリブ付アノードとウイックを示す斜視図である。
リブ付アノード4Aの溝に沿ってウイック (灯心)15 が編
み目状にはりめぐらされている。水はウイックの上端か
らしめこみ、ウイック15全体に広がり、水の一部はウイ
ック15からリブ付アノード4Aに移動し、さらに電解質膜
３に吸収される。残余の水は、ウイックの下端から滲出
し未反応の燃料ガスと共に、排出される。ウイックは細
線をより合わせたものであり、各種の天然糸, 合成糸,
金属線が好適に用いられる。
明のさらに異なる実施例に係る固体高分子電解質型燃料
電池のリブ付アノードとウイックを示す斜視図である。
リブ付アノード4Aの溝に沿ってウイック (灯心)15 が編
み目状にはりめぐらされている。水はウイックの上端か
らしめこみ、ウイック15全体に広がり、水の一部はウイ
ック15からリブ付アノード4Aに移動し、さらに電解質膜
３に吸収される。残余の水は、ウイックの下端から滲出
し未反応の燃料ガスと共に、排出される。ウイックは細
線をより合わせたものであり、各種の天然糸, 合成糸,
金属線が好適に用いられる。
【００２２】(実施例４)図４は請求項１で定義された発
明のさらに異なる実施例に係る固体高分子電解質型燃料
電池のリブ付アノードと親水性帯状体を示す斜視図であ
る。リブ付アノード4Bのリブ13A に親水性帯状体16がリ
ブ13A に沿ってはめ込まれている。親水性帯状体16の上
端部への水の供給は図１(b) のような横架体10から細路
12を通って供給される。水の一部は親水性帯状体16から
リブ付アノード４に移動し、さらに電解質膜３に吸収さ
れる。残余の水は、親水性帯状体16の下端からしみでて
未反応の燃料ガスと共に排出される。親水性帯状体16は
金属多孔質棒, フェルト棒, 撚糸等が使用できる。
明のさらに異なる実施例に係る固体高分子電解質型燃料
電池のリブ付アノードと親水性帯状体を示す斜視図であ
る。リブ付アノード4Bのリブ13A に親水性帯状体16がリ
ブ13A に沿ってはめ込まれている。親水性帯状体16の上
端部への水の供給は図１(b) のような横架体10から細路
12を通って供給される。水の一部は親水性帯状体16から
リブ付アノード４に移動し、さらに電解質膜３に吸収さ
れる。残余の水は、親水性帯状体16の下端からしみでて
未反応の燃料ガスと共に排出される。親水性帯状体16は
金属多孔質棒, フェルト棒, 撚糸等が使用できる。
【００２３】図５は請求項１で定義された発明の実施例
１〜４に係る燃料電池の特性51を従来の特性52と対比し
て示す線図である。イオン交換膜の包含水は、液体状態
で供給されるため、イオン交換膜は常時充分な湿潤状態
に維持され、抵抗分極が小さくなる。また高濃度の燃料
ガスが供給可能で濃度分極も小さくその結果良好な分極
特性の固体高分子電解質型燃料電池が得られる。
１〜４に係る燃料電池の特性51を従来の特性52と対比し
て示す線図である。イオン交換膜の包含水は、液体状態
で供給されるため、イオン交換膜は常時充分な湿潤状態
に維持され、抵抗分極が小さくなる。また高濃度の燃料
ガスが供給可能で濃度分極も小さくその結果良好な分極
特性の固体高分子電解質型燃料電池が得られる。
【００２４】(実施例５)図６は請求項１１で定義された
発明の実施例に係る固体高分子電解質型燃料電池を示
し、図６(a) はその要部配置図、図６(b) はアノード室
内部の拡大分解斜視図である。この図において、101 は
リブ付アノード室、102 はリブ付カソード室、103 は固
体高分子電解質膜、104 はアノード、105 はカソードで
あり、該アノード, 該カソードはいずれも多孔質カーボ
ン板からなり、平坦面には白金触媒(図示せず) が塗布
され、電解質膜103 に圧接されている。ガスはリブ113
が形成する縦溝内を流れる。液体の水はタンク106 より
ポンプ107 で燃料ガス供給管108Aとは別の給水管109 で
リブ付アノード室101 に供給され、共通排出管111Aで排
出水と排出燃料ガスに分離される。分離された水はタン
ク106 に戻り、再循環使用される。
発明の実施例に係る固体高分子電解質型燃料電池を示
し、図６(a) はその要部配置図、図６(b) はアノード室
内部の拡大分解斜視図である。この図において、101 は
リブ付アノード室、102 はリブ付カソード室、103 は固
体高分子電解質膜、104 はアノード、105 はカソードで
あり、該アノード, 該カソードはいずれも多孔質カーボ
ン板からなり、平坦面には白金触媒(図示せず) が塗布
され、電解質膜103 に圧接されている。ガスはリブ113
が形成する縦溝内を流れる。液体の水はタンク106 より
ポンプ107 で燃料ガス供給管108Aとは別の給水管109 で
リブ付アノード室101 に供給され、共通排出管111Aで排
出水と排出燃料ガスに分離される。分離された水はタン
ク106 に戻り、再循環使用される。
【００２５】給水管109 よりリブ付アノード室内に流入
した水はリブ付アノード室上部の横架体110 より細路11
2 を通ってリブ付アノード室101 のリブ113 の溝に通流
する。通流する水の量は僅かであるので、溝の壁面に付
いて流下し、溝全体を塞ぐようなことはなく、従って燃
料ガス供給管108Aからの燃料ガスの通流を妨げることは
ない。流下した水は一部はアノード104 に吸収され、電
解質膜に吸収される。吸収されなかった水は下部で合流
し、未反応の燃料ガスと共に共通排出管111Aから排出さ
れる。リブ付カソード室102 では酸化剤ガス供給管108B
より酸化剤ガスが供給され、リブ付カソード室102 のリ
ブを通流したあとカソードに生成する水とともに共通排
出管111Bにより排出される。白金触媒 (図示せず) はカ
ソード105 と固体高分子電解質膜103 の間に形成され
る。
した水はリブ付アノード室上部の横架体110 より細路11
2 を通ってリブ付アノード室101 のリブ113 の溝に通流
する。通流する水の量は僅かであるので、溝の壁面に付
いて流下し、溝全体を塞ぐようなことはなく、従って燃
料ガス供給管108Aからの燃料ガスの通流を妨げることは
ない。流下した水は一部はアノード104 に吸収され、電
解質膜に吸収される。吸収されなかった水は下部で合流
し、未反応の燃料ガスと共に共通排出管111Aから排出さ
れる。リブ付カソード室102 では酸化剤ガス供給管108B
より酸化剤ガスが供給され、リブ付カソード室102 のリ
ブを通流したあとカソードに生成する水とともに共通排
出管111Bにより排出される。白金触媒 (図示せず) はカ
ソード105 と固体高分子電解質膜103 の間に形成され
る。
【００２６】(実施例６)図７は請求項１１で定義された
発明の異なる実施例に係る固体高分子電解質型燃料電池
のリブ付アノード室内部を示す拡大分解斜視図である。
導電性多孔質体であるリブ113Aがアノード104 に接して
設けられる。
発明の異なる実施例に係る固体高分子電解質型燃料電池
のリブ付アノード室内部を示す拡大分解斜視図である。
導電性多孔質体であるリブ113Aがアノード104 に接して
設けられる。
【００２７】水は多孔質体113Aの上端から供給され、多
孔質体全体に広がり、水の一部は多孔質体からアノード
104 に移動し、さらにアノード104 を通って電解質膜に
吸収される。残余の水は多孔質体113Aの下端から滲出し
未反応の燃料ガスと共に排出される。多孔質体は金属が
適している。そのほか吸水性の高いカーボンペーパも用
いられる。
孔質体全体に広がり、水の一部は多孔質体からアノード
104 に移動し、さらにアノード104 を通って電解質膜に
吸収される。残余の水は多孔質体113Aの下端から滲出し
未反応の燃料ガスと共に排出される。多孔質体は金属が
適している。そのほか吸水性の高いカーボンペーパも用
いられる。
【００２８】(実施例７)図８は請求項１１で定義された
発明のさらに異なる実施例に係る固体高分子電解質型燃
料電池のリブとウイックを示す斜視図である。リブ113B
の溝に沿ってウイック (灯心)115が編み目状にはりめぐ
らされている。水はウイックの上端からしめこみ、ウイ
ック115 全体に広がり、水の一部はウイック115 からリ
ブに移動し、さらにアノード104 を介して電解質膜103
に吸収される。残余の水は、ウイックの下端から滲出し
未反応の燃料ガスと共に、排出される。ウイックは細線
をより合わせたものであり、各種の天然糸, 合成糸, 金
属線が好適に用いられる。またリブ113Bはカーボン板か
金属が用いられる。
発明のさらに異なる実施例に係る固体高分子電解質型燃
料電池のリブとウイックを示す斜視図である。リブ113B
の溝に沿ってウイック (灯心)115が編み目状にはりめぐ
らされている。水はウイックの上端からしめこみ、ウイ
ック115 全体に広がり、水の一部はウイック115 からリ
ブに移動し、さらにアノード104 を介して電解質膜103
に吸収される。残余の水は、ウイックの下端から滲出し
未反応の燃料ガスと共に、排出される。ウイックは細線
をより合わせたものであり、各種の天然糸, 合成糸, 金
属線が好適に用いられる。またリブ113Bはカーボン板か
金属が用いられる。
【００２９】(実施例８)図９は請求項１１で定義された
発明のさらに異なる実施例に係る固体高分子電解質型燃
料電池のリブと親水性帯状体を示す斜視図である。リブ
113Cに親水性帯状体116 がリブに沿ってはめ込まれてい
る。親水性帯状体116 の上端部への水の供給は図６(b)
に示すような横架体110 から細路112 を通って供給され
る。水の一部は親水性帯状体116 からアノード104 に移
動し、さらに電解質膜103 に吸収される。残余の水は、
親水性帯状体116 の下端からしみでて未反応の燃料ガス
と共に排出される。親水性帯状体116 は金属多孔質棒,
フェルト棒, 撚糸等が使用できる。
発明のさらに異なる実施例に係る固体高分子電解質型燃
料電池のリブと親水性帯状体を示す斜視図である。リブ
113Cに親水性帯状体116 がリブに沿ってはめ込まれてい
る。親水性帯状体116 の上端部への水の供給は図６(b)
に示すような横架体110 から細路112 を通って供給され
る。水の一部は親水性帯状体116 からアノード104 に移
動し、さらに電解質膜103 に吸収される。残余の水は、
親水性帯状体116 の下端からしみでて未反応の燃料ガス
と共に排出される。親水性帯状体116 は金属多孔質棒,
フェルト棒, 撚糸等が使用できる。
【００３０】
【発明の効果】第一の発明によれば固体高分子電解質膜
と、アノード室と、カソード室と、リブ付アノードと、
リブ付カソードと、水分配手段とを有し、固体高分子電
解質膜はアノード室とカソード室に挟まれるものであ
り、アノード室はリブ付アノードと水分配手段を収納す
るとともに給水管、燃料ガス供給管、水と燃料ガスの共
通排出管が接続され、カソード室はリブ付カソードを収
納するとともに酸化剤ガス供給管、水と酸化剤ガスの共
通排出管が接続され、リブ付アノードは主面の一つに水
と燃料ガスを通流させるリブを有し、このリブの設けら
れた主面に相対する面は平坦な面で、固体高分子電解質
膜と接して配置され、リブ付カソードは主面の一つに酸
化剤ガスを通流させるリブを有し、このリブの設けられ
た主面に相対する面は平坦な面で、固体高分子電解質膜
と接して配置され、水分配手段はリブ付アノードの各リ
ブに水を分配するものであり、第二の発明によれば第一
の工程と、第二の工程とを有し、第一の工程は、リブ付
アノードのリブに燃料ガスを通流させるとともに、水を
水分配手段を介して通流させ、次いで前記燃料ガスと水
を共通の排出管を用いて排出させる工程で、ここにリブ
付アノードは主面の一つに前記リブを設けるとともに、
このリブの設けられた主面に相対する平坦な面をアノー
ドを介して固体高分子電解質膜に配置するものであり、
第二の工程は、リブ付カソードのリブに酸化剤ガスを通
流させ、次いでカソードに生成した水とともに酸化剤ガ
スを排出する工程で、ここにリブ付カソードは主面の一
つに前記リブを設けるとともに、このリブの設けられた
主面に相対する平坦な面をカソードを介して固体高分子
電解質膜に配置するものであり、第三の発明によれば固
体高分子電解質膜と、リブ付アノード室と、リブ付カソ
ード室と、アノードと、カソードと、水分配手段とを有
し、固体高分子電解質膜はリブ付アノード室とリブ付カ
ソード室に挟まれるものであり、リブ付アノード室は水
と燃料ガスを通流させるリブを内部に有し、さらにアノ
ードと水分配手段を収納するとともに、給水管、燃料ガ
ス供給管、水と燃料ガスの共通排出管が接続され、リブ
付カソード室は酸化剤ガスと排出する水を通流させるリ
ブを内部に有し、さらにカソードを収納するとともに酸
化剤ガス供給管、水と酸化剤ガスの共通排出管が接続さ
れ、アノードは主面がともに平坦な面で、一つの主面は
固体高分子電解質膜と接して配置されるとともに他の主
面は前記リブ付アノード室のリブに接し、カソードは主
面がともに平坦な面で、一つの主面は固体高分子電解質
膜と接して配置されるとともに他の主面は前記リブ付カ
ソードのリブに接し、水分配手段はリブ付アノード室の
リブに水を分配するものであり、第四の発明によれば第
三の工程と、第四の工程とを有し、第三の工程は、リブ
付アノード室のリブに燃料ガスを通流させるとともに、
水を水分配手段を介して通流させ、次いで前記燃料ガス
と水を共通の排出管を用いて排出させる工程で、ここに
リブ付アノード室のリブはアノードを介して固体高分子
電解質膜に配置されるものであり、第四の工程は、リブ
付カソード室のリブに酸化剤ガスを通流させ、次いでカ
ソードに生成した水とともに酸化剤ガスを排出する工程
で、ここにリブ付カソード室のリブはカソードを介して
固体高分子電解質膜に配置されるものであるので、リブ
付アノードのリブあるいはリブ付アノード室のリブには
燃料ガスと水供給手段からの水がよく通流してリブ付ア
ノードあるいはアノードの細孔に燃料ガスと水を充分拡
散させる。電極に到達した水はイオン交換膜が含有する
包含水となり燃料ガスはプロトンＨ+ となる。このよう
にしてイオン交換膜の包含水は液体状態で供給され、燃
料ガスも水蒸気圧の影響を受けることなく高い分圧で供
給される。この結果イオン交換膜は常時充分な湿潤状態
に維持され、抵抗分極が小さくなる。また高濃度の燃料
ガスにより濃度分極も小さくなり、リブ付カソードやリ
ブ付カソード室のリブにおける酸化剤ガスや排出水の良
好な通流と相まって分極特性に優れる固体高分子電解質
型燃料電池が得られる。
と、アノード室と、カソード室と、リブ付アノードと、
リブ付カソードと、水分配手段とを有し、固体高分子電
解質膜はアノード室とカソード室に挟まれるものであ
り、アノード室はリブ付アノードと水分配手段を収納す
るとともに給水管、燃料ガス供給管、水と燃料ガスの共
通排出管が接続され、カソード室はリブ付カソードを収
納するとともに酸化剤ガス供給管、水と酸化剤ガスの共
通排出管が接続され、リブ付アノードは主面の一つに水
と燃料ガスを通流させるリブを有し、このリブの設けら
れた主面に相対する面は平坦な面で、固体高分子電解質
膜と接して配置され、リブ付カソードは主面の一つに酸
化剤ガスを通流させるリブを有し、このリブの設けられ
た主面に相対する面は平坦な面で、固体高分子電解質膜
と接して配置され、水分配手段はリブ付アノードの各リ
ブに水を分配するものであり、第二の発明によれば第一
の工程と、第二の工程とを有し、第一の工程は、リブ付
アノードのリブに燃料ガスを通流させるとともに、水を
水分配手段を介して通流させ、次いで前記燃料ガスと水
を共通の排出管を用いて排出させる工程で、ここにリブ
付アノードは主面の一つに前記リブを設けるとともに、
このリブの設けられた主面に相対する平坦な面をアノー
ドを介して固体高分子電解質膜に配置するものであり、
第二の工程は、リブ付カソードのリブに酸化剤ガスを通
流させ、次いでカソードに生成した水とともに酸化剤ガ
スを排出する工程で、ここにリブ付カソードは主面の一
つに前記リブを設けるとともに、このリブの設けられた
主面に相対する平坦な面をカソードを介して固体高分子
電解質膜に配置するものであり、第三の発明によれば固
体高分子電解質膜と、リブ付アノード室と、リブ付カソ
ード室と、アノードと、カソードと、水分配手段とを有
し、固体高分子電解質膜はリブ付アノード室とリブ付カ
ソード室に挟まれるものであり、リブ付アノード室は水
と燃料ガスを通流させるリブを内部に有し、さらにアノ
ードと水分配手段を収納するとともに、給水管、燃料ガ
ス供給管、水と燃料ガスの共通排出管が接続され、リブ
付カソード室は酸化剤ガスと排出する水を通流させるリ
ブを内部に有し、さらにカソードを収納するとともに酸
化剤ガス供給管、水と酸化剤ガスの共通排出管が接続さ
れ、アノードは主面がともに平坦な面で、一つの主面は
固体高分子電解質膜と接して配置されるとともに他の主
面は前記リブ付アノード室のリブに接し、カソードは主
面がともに平坦な面で、一つの主面は固体高分子電解質
膜と接して配置されるとともに他の主面は前記リブ付カ
ソードのリブに接し、水分配手段はリブ付アノード室の
リブに水を分配するものであり、第四の発明によれば第
三の工程と、第四の工程とを有し、第三の工程は、リブ
付アノード室のリブに燃料ガスを通流させるとともに、
水を水分配手段を介して通流させ、次いで前記燃料ガス
と水を共通の排出管を用いて排出させる工程で、ここに
リブ付アノード室のリブはアノードを介して固体高分子
電解質膜に配置されるものであり、第四の工程は、リブ
付カソード室のリブに酸化剤ガスを通流させ、次いでカ
ソードに生成した水とともに酸化剤ガスを排出する工程
で、ここにリブ付カソード室のリブはカソードを介して
固体高分子電解質膜に配置されるものであるので、リブ
付アノードのリブあるいはリブ付アノード室のリブには
燃料ガスと水供給手段からの水がよく通流してリブ付ア
ノードあるいはアノードの細孔に燃料ガスと水を充分拡
散させる。電極に到達した水はイオン交換膜が含有する
包含水となり燃料ガスはプロトンＨ+ となる。このよう
にしてイオン交換膜の包含水は液体状態で供給され、燃
料ガスも水蒸気圧の影響を受けることなく高い分圧で供
給される。この結果イオン交換膜は常時充分な湿潤状態
に維持され、抵抗分極が小さくなる。また高濃度の燃料
ガスにより濃度分極も小さくなり、リブ付カソードやリ
ブ付カソード室のリブにおける酸化剤ガスや排出水の良
好な通流と相まって分極特性に優れる固体高分子電解質
型燃料電池が得られる。
【図１】請求項１で定義された発明の実施例に係る固体
高分子電解質型燃料電池を示し、図１(a) はその要部配
置図、図１(b) はアノード室内部の拡大分解斜視図
高分子電解質型燃料電池を示し、図１(a) はその要部配
置図、図１(b) はアノード室内部の拡大分解斜視図
【図２】請求項１で定義された発明の異なる実施例に係
る固体高分子電解質型燃料電池のアノード室内部を示す
拡大分解斜視図
る固体高分子電解質型燃料電池のアノード室内部を示す
拡大分解斜視図
【図３】請求項１で定義された発明のさらに異なる実施
例に係る固体高分子電解質型燃料電池のリブ付アノード
とウイックを示す斜視図
例に係る固体高分子電解質型燃料電池のリブ付アノード
とウイックを示す斜視図
【図４】請求項１で定義された発明のさらに異なる実施
例に係る固体高分子電解質型燃料電池のリブ付アノード
と親水性帯状体を示す斜視図
例に係る固体高分子電解質型燃料電池のリブ付アノード
と親水性帯状体を示す斜視図
【図５】請求項１で定義された発明の実施例１〜４に係
る燃料電池の特性を従来の特性と対比して示す線図
る燃料電池の特性を従来の特性と対比して示す線図
【図６】請求項１で定義された発明の実施例に係る固体
高分子電解質型燃料電池を示し、図６(a) はその要部配
置図、図６(b) はリブ付アノード室内部の拡大分解斜視
図
高分子電解質型燃料電池を示し、図６(a) はその要部配
置図、図６(b) はリブ付アノード室内部の拡大分解斜視
図
【図７】請求項１１で定義された発明の異なる実施例に
係る固体高分子電解質型燃料電池のリブ付アノード室内
部を示す拡大分解斜視図
係る固体高分子電解質型燃料電池のリブ付アノード室内
部を示す拡大分解斜視図
【図８】請求項１１で定義された発明のさらに異なる実
施例に係る固体高分子電解質型燃料電池のリブとウイッ
クを示す斜視図
施例に係る固体高分子電解質型燃料電池のリブとウイッ
クを示す斜視図
【図９】請求項１１で定義された発明のさらに異なる実
施例に係る固体高分子電解質型燃料電池のリブと親水性
帯状体を示す斜視図
施例に係る固体高分子電解質型燃料電池のリブと親水性
帯状体を示す斜視図
１ アノード室 ２ カソード室 ３ 固体高分子電解質膜 ４ リブ付アノード ５ 永久磁石カソード ６ タンク ７ ポンプ ８Ａ 燃料ガス供給管 ８Ｂ 酸化剤ガス供給管 ９ 給水管 １０ 横架体 １１Ａ 共通排出管 １１Ｂ 共通排出管 １２ 細路 １３ リブ １４ 導電性多孔質板 １５ ウイック １６ 親水性帯状体 １０１ リブ付アノード室 １０２ リブ付カソード室 １０３ 固体高分子電解質膜 １０４ アノード １０５ カソード １０６ タンク １０７ ポンプ １０８Ａ 燃料ガス供給管 １０８Ｂ 酸化剤ガス供給管 １０９ 給水管 １１０ 横架体 １１１Ａ 共通排出管 １１１Ｂ 共通排出管 １１２ 細路 １１３ リブ １１５ ウイック １１６ 親水性帯状体 １１３Ａ 導電性多孔質体であるリブ １１３Ｂ リブ １１３Ｃ リブ
Claims (20)
- 【請求項１】固体高分子電解質膜と、アノード室と、カ
ソード室と、リブ付アノードと、リブ付カソードと、水
分配手段とを有し、 固体高分子電解質膜はアノード室とカソード室に挟まれ
るものであり、 アノード室はリブ付アノードと水分配手段を収納すると
ともに給水管、燃料ガス供給管、水と燃料ガスの共通排
出管が接続され、 カソード室はリブ付カソードを収納するとともに酸化剤
ガス供給管、水と酸化剤ガスの共通排出管が接続され、 リブ付アノードは主面の一つに水と燃料ガスを通流させ
るリブを有し、このリブの設けられた主面に相対する面
は平坦な面で、固体高分子電解質膜と接して配置され、 リブ付カソードは主面の一つに酸化剤ガスを通流させる
リブを有し、このリブの設けられた主面に相対する面は
平坦な面で、固体高分子電解質膜と接して配置され、 水分配手段はリブ付アノードの各リブに水を分配するも
のであることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電
池。 - 【請求項２】請求項１記載の燃料電池において、水分配
手段はリブ付アノードの上部に位置するとともにその内
部に水の流下する細路の設けられた横架体であることを
特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項３】請求項１記載の燃料電池において、水分配
手段はリブ付アノードのリブを有する面に配された導電
性多孔質体であることを特徴とする固体高分子電解質型
燃料電池。 - 【請求項４】請求項１記載の燃料電池において、水分配
手段はリブ付アノードのリブに沿ってリブ間に網状に設
けられたウイックであることを特徴とする固体高分子電
解質型燃料電池。 - 【請求項５】請求項１記載の燃料電池において、水分配
手段はリブ付アノードの上部に位置するとともにその内
部に水の流下する細路の設けられた横架体と、リブ付ア
ノードのリブに沿いリブ内に埋込まれた親水性帯状体で
あることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項６】第一の工程と、第二の工程とを有し、 第一の工程は、リブ付アノードのリブに燃料ガスを通流
させるとともに、水を水分配手段を介して通流させ、次
いで前記燃料ガスと水を共通の排出管を用いて排出させ
る工程で、ここにリブ付アノードは主面の一つに前記リ
ブを設けるとともに、このリブの設けられた主面に相対
する平坦な面をアノードを介して固体高分子電解質膜に
配置するものであり、 第二の工程は、リブ付カソードのリブに酸化剤ガスを通
流させ、次いでカソードに生成した水とともに酸化剤ガ
スを排出する工程で、ここにリブ付カソードは主面の一
つに前記リブを設けるとともに、このリブの設けられた
主面に相対する平坦な面をカソードを介して固体高分子
電解質膜に配置するものであることを特徴とする固体高
分子電解質型燃料電池の膜包含水とガスの供給方法。 - 【請求項７】請求項６記載の膜包含水とガスの供給方法
において、横架体をリブ付アノードの上部に設けるとと
もに、その内部に水の流下する細路を設け、この細路を
介して水をリブ付アノードのリブに通流させることを特
徴とする固体高分子電解質型燃料電池の膜包含水とガス
の供給方法。 - 【請求項８】請求項６記載の膜包含水とガスの供給方法
において、リブ付アノードのリブを有する面に導電性多
孔質体を配置しこの導電性多孔質体により、前記リブに
水を通流させることを特徴とする固体高分子電解質型燃
料電池の膜包含水とガスの供給方法。 - 【請求項９】請求項６記載の膜包含水とガスの供給方法
において、リブ付アノードのリブに沿ってリブ間に網状
にウイックを配し、このウイックに水を通流させること
を特徴とする固体高分子電解質型燃料電池の膜包含水と
ガスの供給方法。 - 【請求項１０】請求項６記載の膜包含水とガスの供給方
法において、横架体をリブ付アノードの上部に設けると
ともに、その内部に水の流下する細路を設け、さらにリ
ブ付アノードのリブ内に親水性帯状体を設けて、前記細
路を介して前記親水性帯状体に水を通流させることを特
徴とする固体高分子電解質型燃料電池の膜包含水とガス
の供給方法。 - 【請求項１１】固体高分子電解質膜と、リブ付アノード
室と、リブ付カソード室と、アノードと、カソードと、
水分配手段とを有し、 固体高分子電解質膜はリブ付アノード室とリブ付カソー
ド室に挟まれるものであり、 リブ付アノード室は水と燃料ガスを通流させるリブを内
部に有し、さらにアノードと水分配手段を収納するとと
もに、給水管、燃料ガス供給管、水と燃料ガスの共通排
出管が接続され、 リブ付カソード室は酸化剤ガスと排出する水を通流させ
るリブを内部に有し、さらにカソードを収納するととも
に酸化剤ガス供給管、水と酸化剤ガスの共通排出管が接
続され、 アノードは主面がともに平坦な面で、一つの主面は固体
高分子電解質膜と接して配置されるとともに他の主面は
前記リブ付アノード室のリブに接し、 カソードは主面がともに平坦な面で、一つの主面は固体
高分子電解質膜と接して配置されるとともに他の主面は
前記リブ付カソードのリブに接し、 水分配手段はリブ付アノード室のリブに水を分配するも
のであることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電
池。 - 【請求項１２】請求項１１記載の燃料電池において、水
分配手段はリブ付アノード室の上部に位置するとともに
その内部に水の流下する細路の設けられた横架体である
ことを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項１３】請求項１１記載の燃料電池において、水
分配手段はリブ付アノード室のリブに設けられた導電性
多孔質体であることを特徴とする固体高分子電解質型燃
料電池。 - 【請求項１４】請求項１１記載の燃料電池において、水
分配手段はリブに沿ってリブ間に網状に設けられたウイ
ックであることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電
池。 - 【請求項１５】請求項１１記載の燃料電池において、水
分配手段はアノードの上部に位置するとともにその内部
に水の流下する細路の設けられた横架体と、リブ付アノ
ード室のリブに沿いリブ内に埋込まれた親水性帯状体で
あることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項１６】第三の工程と、第四の工程とを有し、 第三の工程は、リブ付アノード室のリブに燃料ガスを通
流させるとともに、水を水分配手段を介して通流させ、
次いで前記燃料ガスと水を共通の排出管を用いて排出さ
せる工程で、ここにリブ付アノード室のリブはアノード
を介して固体高分子電解質膜に配置されるものであり、 第四の工程は、リブ付カソード室のリブに酸化剤ガスを
通流させ、次いでカソードに生成した水とともに酸化剤
ガスを排出する工程で、ここにリブ付カソード室のリブ
はカソードを介して固体高分子電解質膜に配置されるも
のであることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池
の膜包含水とガスの供給方法。 - 【請求項１７】請求項１６記載の膜包含水とガスの供給
方法において、横架体をリブ付アノード室の上部に設け
るとともに、その内部に水の流下する細路を設け、この
細路を介して水をリブ付アノード室のリブに通流させる
ことを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池の膜包含
水とガスの供給方法。 - 【請求項１８】請求項１６記載の膜包含水とガスの供給
方法において、導電性多孔質体のリブを介して水を通流
させることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池の
膜包含水とガスの供給方法。 - 【請求項１９】請求項１６記載の膜包含水とガスの供給
方法において、リブ付アノード室のリブに沿ってリブ間
に網状にウイックを配し、このウイックに水を通流させ
ることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池の膜包
含水とガスの供給方法。 - 【請求項２０】請求項１６記載の膜包含水とガスの供給
方法において、横架体をリブ付アノード室の上部に設け
るとともに、その内部に水の流下する細路を設け、さら
にリブ付アノード室のリブ内に親水性帯状体を設けて、
前記細路を介して前記親水性帯状体に水を通流させるこ
とを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池の膜包含水
とガスの供給方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03157974A JP3106554B2 (ja) | 1990-08-03 | 1991-06-28 | 固体高分子電解質型燃料電池およびその膜包含水とガスの供給方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20634690 | 1990-08-03 | ||
| JP2-206346 | 1990-08-03 | ||
| JP03157974A JP3106554B2 (ja) | 1990-08-03 | 1991-06-28 | 固体高分子電解質型燃料電池およびその膜包含水とガスの供給方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0541230A true JPH0541230A (ja) | 1993-02-19 |
| JP3106554B2 JP3106554B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=26485246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03157974A Expired - Fee Related JP3106554B2 (ja) | 1990-08-03 | 1991-06-28 | 固体高分子電解質型燃料電池およびその膜包含水とガスの供給方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3106554B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08138692A (ja) * | 1994-11-04 | 1996-05-31 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| JPH10270065A (ja) * | 1997-03-26 | 1998-10-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池、セルユニット及び燃料の供給方法 |
| US5958613A (en) * | 1995-05-18 | 1999-09-28 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell and a polymer electrolyte fuel cell system which supply anode-side channels with a gas-liquid mixture |
| US6329094B1 (en) | 1997-05-14 | 2001-12-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell showing stable and outstanding electric-power generating characteristics |
| US6492054B1 (en) | 1998-11-30 | 2002-12-10 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell including a water-retaining layer on a ribbed plate |
| JP2003523058A (ja) * | 2000-02-08 | 2003-07-29 | ハネウェル インターナショナル，インコーポレーテッド | ポリマー電解質膜燃料電池のウィッキングストランド |
| JP2005353490A (ja) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| US7029780B2 (en) | 2000-03-31 | 2006-04-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Polymer electrolyte fuel cell stack and method for operating the same and gas vent valve |
| JP2006190673A (ja) * | 2004-12-31 | 2006-07-20 | Samsung Sdi Co Ltd | 直接液体燃料電池及び直接液体燃料電池を備えた携帯用の電子装置 |
| JP2007165166A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Seiko Instruments Inc | 燃料電池及び燃料電池システム |
| US7745032B2 (en) | 2002-10-18 | 2010-06-29 | Hitachi, Ltd. | Fuel cell with humidifier |
| JP2014517987A (ja) * | 2011-05-04 | 2014-07-24 | ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイション | 燃料電池の耐凍結型凝縮器 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS3715354B1 (ja) * | 1959-12-31 | 1962-09-28 | ||
| JPS6059661A (ja) * | 1983-09-12 | 1985-04-06 | Hitachi Ltd | 燃料電池用多孔質電極板及びその製造方法 |
| JPH01140562A (ja) * | 1987-07-23 | 1989-06-01 | United Technol Corp <Utc> | 蒸発冷却型イオン交換膜を有する高出力密度燃料電池 |
| JPH01309263A (ja) * | 1988-02-12 | 1989-12-13 | Internatl Fuel Cells Corp | 固体高分子電解質燃料電池 |
| JPH02168565A (ja) * | 1988-12-21 | 1990-06-28 | Nippon Soken Inc | 燃料電池 |
| JPH03102774A (ja) * | 1989-06-28 | 1991-04-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池 |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP03157974A patent/JP3106554B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS3715354B1 (ja) * | 1959-12-31 | 1962-09-28 | ||
| JPS6059661A (ja) * | 1983-09-12 | 1985-04-06 | Hitachi Ltd | 燃料電池用多孔質電極板及びその製造方法 |
| JPH01140562A (ja) * | 1987-07-23 | 1989-06-01 | United Technol Corp <Utc> | 蒸発冷却型イオン交換膜を有する高出力密度燃料電池 |
| JPH01309263A (ja) * | 1988-02-12 | 1989-12-13 | Internatl Fuel Cells Corp | 固体高分子電解質燃料電池 |
| JPH02168565A (ja) * | 1988-12-21 | 1990-06-28 | Nippon Soken Inc | 燃料電池 |
| JPH03102774A (ja) * | 1989-06-28 | 1991-04-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08138692A (ja) * | 1994-11-04 | 1996-05-31 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| US5958613A (en) * | 1995-05-18 | 1999-09-28 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell and a polymer electrolyte fuel cell system which supply anode-side channels with a gas-liquid mixture |
| JPH10270065A (ja) * | 1997-03-26 | 1998-10-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池、セルユニット及び燃料の供給方法 |
| US6329094B1 (en) | 1997-05-14 | 2001-12-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell showing stable and outstanding electric-power generating characteristics |
| US6492054B1 (en) | 1998-11-30 | 2002-12-10 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell including a water-retaining layer on a ribbed plate |
| JP2003523058A (ja) * | 2000-02-08 | 2003-07-29 | ハネウェル インターナショナル，インコーポレーテッド | ポリマー電解質膜燃料電池のウィッキングストランド |
| JP5021132B2 (ja) * | 2000-02-08 | 2012-09-05 | ハネウェル インターナショナル，インコーポレーテッド | ポリマー電解質膜燃料電池のウィッキングストランド |
| US7029780B2 (en) | 2000-03-31 | 2006-04-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Polymer electrolyte fuel cell stack and method for operating the same and gas vent valve |
| DE10195996B4 (de) * | 2000-03-31 | 2006-06-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Polymerelektrolyt-Brennstoffzellenstapel und Verfahren zum Betrieb dieses Brennstoffzellenstapels |
| US7745032B2 (en) | 2002-10-18 | 2010-06-29 | Hitachi, Ltd. | Fuel cell with humidifier |
| JP2005353490A (ja) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| JP2006190673A (ja) * | 2004-12-31 | 2006-07-20 | Samsung Sdi Co Ltd | 直接液体燃料電池及び直接液体燃料電池を備えた携帯用の電子装置 |
| JP2007165166A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Seiko Instruments Inc | 燃料電池及び燃料電池システム |
| JP2014517987A (ja) * | 2011-05-04 | 2014-07-24 | ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイション | 燃料電池の耐凍結型凝縮器 |
| US9634337B2 (en) | 2011-05-04 | 2017-04-25 | Audi Ag | Freeze-resistant fuel cell condensers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3106554B2 (ja) | 2000-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5322744A (en) | Method for feeding water of inclusion and gases for solid polymer electrolyte fuel cell system | |
| US5952119A (en) | Fuel cell membrane humidification | |
| JP3107229B2 (ja) | 固体高分子電解質燃料電池及び電解セルの隔膜加湿構造 | |
| US5840438A (en) | Electrochemical fuel cell with an electrode substrate having an in-plane nonuniform structure for control of reactant and product transport | |
| AU2001234927C1 (en) | Wicking strands for a polymer electrolyte membrane fuel cell | |
| JP3382708B2 (ja) | 固体高分子電解質燃料電池用ガスセパレータ | |
| US4615955A (en) | Fuel cell | |
| JPH06231793A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JPH06275284A (ja) | 固体高分子電解質膜型燃料電池 | |
| JP2001519081A (ja) | ポリマー電解質燃料電池の膜水分の調節法およびポリマー電解質燃料電池 | |
| CN100517839C (zh) | 在燃料电池中使用的流体管理部件 | |
| JP3106554B2 (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池およびその膜包含水とガスの供給方法 | |
| US6492054B1 (en) | Polymer electrolyte fuel cell including a water-retaining layer on a ribbed plate | |
| JP2002367655A (ja) | 燃料電池 | |
| CA2651036A1 (en) | Fuel cell water management | |
| JPH06196182A (ja) | 固体高分子電解質電気化学セルの隔膜加湿構造及びその製造方法 | |
| JP2004200153A (ja) | 燃料電池および燃料電池ガス拡散層材料 | |
| JP4372370B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JP2001015123A (ja) | 燃料電池用電極基体、燃料電池用電極及びこれを用いた燃料電池 | |
| JPH0412462A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JPWO2002103829A1 (ja) | 固体高分子型燃料電池および固体高分子型燃料電池発電システム | |
| JP2814716B2 (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池のセル構造および水とガスの供給方法 | |
| JPH06267562A (ja) | 固体高分子電解質燃料電池 | |
| JP4739504B2 (ja) | 燃料電池用基板の製造方法及び燃料電池 | |
| JP2004103592A (ja) | 燃料電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |