JPH06101338B2 - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPH06101338B2 JPH06101338B2 JP59120807A JP12080784A JPH06101338B2 JP H06101338 B2 JPH06101338 B2 JP H06101338B2 JP 59120807 A JP59120807 A JP 59120807A JP 12080784 A JP12080784 A JP 12080784A JP H06101338 B2 JPH06101338 B2 JP H06101338B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolytic solution
- electrolyte
- separator
- replenishing
- fuel cell
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- 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.)
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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
- H01M8/08—Fuel cells with aqueous electrolytes
-
- 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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04276—Arrangements for managing the electrolyte stream, e.g. heat exchange
- H01M8/04283—Supply means of electrolyte to or in matrix-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
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、単電池をセパレータを介して複数積層する積
層型の燃料電池に関する。
層型の燃料電池に関する。
〔従来技術とその問題点〕 従来の燃料電池は負極（燃料極）と正極（空気極）の間
に、電解質マトリックスを挟持したものを単電池とし、
前記単電池をセパレータを介して積層したものである。
従来の積層燃料電池の一部を第１図に示す。（１）はセ
パレータ、（２）は負極（燃料極）、（３）は正極（空
気極）、（４）はマトリックスを示す。
に、電解質マトリックスを挟持したものを単電池とし、
前記単電池をセパレータを介して積層したものである。
従来の積層燃料電池の一部を第１図に示す。（１）はセ
パレータ、（２）は負極（燃料極）、（３）は正極（空
気極）、（４）はマトリックスを示す。
従来の燃料電池は、電解液をマトリックスのみに保有す
る構造となっているため、マトリックスに含まれる電解
液の量は限定される。電池運転時にはマトリックスに含
まれる電解液が電池外へ運び出される。上記の理由より
運転時間経過と伴にマトリックスに含まれる電解液の量
が減少し、電解質マトリックスの導電性が低くなり、電
池性能が次第に低下してゆくという欠点が有った。現在
では、前述の欠点を改良するため、リブ付き電極を用い
電極に電解液を保持させることによりまたはセパレータ
に溝加工を施し、電解液を保持させることによりマトリ
ックスに電解液を補給する方法が考えられている。しか
し、上述の改良電池において電解液を電解質マトリック
スに均一に補給できないという欠点が有った。
る構造となっているため、マトリックスに含まれる電解
液の量は限定される。電池運転時にはマトリックスに含
まれる電解液が電池外へ運び出される。上記の理由より
運転時間経過と伴にマトリックスに含まれる電解液の量
が減少し、電解質マトリックスの導電性が低くなり、電
池性能が次第に低下してゆくという欠点が有った。現在
では、前述の欠点を改良するため、リブ付き電極を用い
電極に電解液を保持させることによりまたはセパレータ
に溝加工を施し、電解液を保持させることによりマトリ
ックスに電解液を補給する方法が考えられている。しか
し、上述の改良電池において電解液を電解質マトリック
スに均一に補給できないという欠点が有った。
本発明は、上述した従来の燃料電池の欠点を改良したも
ので、電池外部より導かれた電解液を均一に電解質マト
リックスに補給することのできる燃料電池を提供するこ
とを目的とする。
ので、電池外部より導かれた電解液を均一に電解質マト
リックスに補給することのできる燃料電池を提供するこ
とを目的とする。
本発明は、正極および負極からなる一対の電極の間に電
解質層を挟持してなる単電池と、前記電極を介して前記
電解質層に電解液をほぼ均一に補給することが可能な導
電性の電解液拡散板と、この電解液拡散板に電解液を補
給するために設けられる電解液補給用セパレータと、前
記正極に供給されるガスと前記負極に供給されるガスと
の混合を防止するために設けられるガス隔離用セパレー
タとを順次積層して構成され、前記電解液補給用セパレ
ータは、外部から電解液を導くための外部電解液補給口
と、この外部電解液補給口に連通して電解液を積層面内
に通流させるための電解液補給用チャンネルと、この電
解液補給用チャンネルから前記電解液拡散板へ電解液を
供給するための内部電解液補給口を備えてなることを特
徴とする燃料電池である。
解質層を挟持してなる単電池と、前記電極を介して前記
電解質層に電解液をほぼ均一に補給することが可能な導
電性の電解液拡散板と、この電解液拡散板に電解液を補
給するために設けられる電解液補給用セパレータと、前
記正極に供給されるガスと前記負極に供給されるガスと
の混合を防止するために設けられるガス隔離用セパレー
タとを順次積層して構成され、前記電解液補給用セパレ
ータは、外部から電解液を導くための外部電解液補給口
と、この外部電解液補給口に連通して電解液を積層面内
に通流させるための電解液補給用チャンネルと、この電
解液補給用チャンネルから前記電解液拡散板へ電解液を
供給するための内部電解液補給口を備えてなることを特
徴とする燃料電池である。
本発明によれば電池外部より導かれた電解液を均一に電
解質マトリックスに補給することが出来、電池機能の低
下が抑制出来るという効果が得られる。
解質マトリックスに補給することが出来、電池機能の低
下が抑制出来るという効果が得られる。
本発明の燃料電池の単セル構成部材の分解斜視図を第２
図に示す。
図に示す。
負極（燃料極）（２）と正極（空気極）（３）の間にマ
トリックス（４）を挟持した単電池に、電解液を均一に
補給するため、電解液拡散板（６）、電解液補給用セパ
レータ（７）、ガス隔離用セパレータ（８）、の順で積
層した。
トリックス（４）を挟持した単電池に、電解液を均一に
補給するため、電解液拡散板（６）、電解液補給用セパ
レータ（７）、ガス隔離用セパレータ（８）、の順で積
層した。
電解液拡散板（６）は、電解液を均一にマトリックスに
補給するためのもので、次の性質を有するものである。
（ｉ）良電導性（ii）電解液保持力が大きい（iii）耐
酸性。
補給するためのもので、次の性質を有するものである。
（ｉ）良電導性（ii）電解液保持力が大きい（iii）耐
酸性。
電解液補給用セパレータ（７）には、電池外部から電解
液を導くための外部電解液補給口（９）が設けられてい
る。この外部電解液補給口（９）は、電解液補給用セパ
レータ（７）のコーナーに設けられている。さらに、電
解液補給用セパレータ（７）には、外部電解液補給口
（９）に連通して電解液を積層面内に通流させるための
電解液補給用チャンネルが設けられ、この電解液補給用
チャンネルから電解液拡散板（６）へ電解液を供給する
ための内部電解液補給口が設けられている。ガス隔離用
セパレータ（８）は、燃料ガスと空気が混合しないよう
に挿入している。
液を導くための外部電解液補給口（９）が設けられてい
る。この外部電解液補給口（９）は、電解液補給用セパ
レータ（７）のコーナーに設けられている。さらに、電
解液補給用セパレータ（７）には、外部電解液補給口
（９）に連通して電解液を積層面内に通流させるための
電解液補給用チャンネルが設けられ、この電解液補給用
チャンネルから電解液拡散板（６）へ電解液を供給する
ための内部電解液補給口が設けられている。ガス隔離用
セパレータ（８）は、燃料ガスと空気が混合しないよう
に挿入している。
電解液補給用セパレータ（７）をガス隔離用セパレータ
（８）側から見た図を第３図に示す。電解液補給用セパ
レータ（７）に溝加工を施し、電解液補給用チャンネル
（10）を設けている。チャンネル（10）の底部には、電
解液拡散板（６）に通じる内部電解液補給口（11）を開
けている。図では外部電解液補給口（９）を２ケ所設け
ているが、これは最高４ケ所まで可能である。
（８）側から見た図を第３図に示す。電解液補給用セパ
レータ（７）に溝加工を施し、電解液補給用チャンネル
（10）を設けている。チャンネル（10）の底部には、電
解液拡散板（６）に通じる内部電解液補給口（11）を開
けている。図では外部電解液補給口（９）を２ケ所設け
ているが、これは最高４ケ所まで可能である。
第４図に本発明の燃料電池の単セルの断面図を示す。電
解液補給用セパレータ（７）に設けられた電解液補給用
チャンネル（10）に導かれた電解液は内部電解液補給口
（11）を通り、電解液拡散板（６）に拡散し、蓄えられ
る。その後リン酸はリブ付き電極（２）を通り、電解質
マトリックス（４）に均一に供給される。
解液補給用セパレータ（７）に設けられた電解液補給用
チャンネル（10）に導かれた電解液は内部電解液補給口
（11）を通り、電解液拡散板（６）に拡散し、蓄えられ
る。その後リン酸はリブ付き電極（２）を通り、電解質
マトリックス（４）に均一に供給される。
また、電解液補給用セパレータ（７）は、内部電解液補
給口（11）が開いているため燃料ガスと空気が混合す
る。このため、電解液補給用セパレータ（７）と正極
（３）との間に挿入されたガス隔離用セパレータ（８）
は（ｉ）良電導性（ii）気密性（iii）耐酸性のもので
ある。
給口（11）が開いているため燃料ガスと空気が混合す
る。このため、電解液補給用セパレータ（７）と正極
（３）との間に挿入されたガス隔離用セパレータ（８）
は（ｉ）良電導性（ii）気密性（iii）耐酸性のもので
ある。
このように構成することにより、電解液補給用チャンネ
ル（10）を有した電解液補給用セパレータ（７）が挿入
されているため、電解質マトリックスに電解液を補給す
ることが可能となった。また電池外部から電解液補給用
チャンネル（10）へ電解液を導く外部電解液補給口
（９）をセパレーターのコーナに付けることにより、電
解液を電解質マトリックスに容易に補給することが可能
になった。
ル（10）を有した電解液補給用セパレータ（７）が挿入
されているため、電解質マトリックスに電解液を補給す
ることが可能となった。また電池外部から電解液補給用
チャンネル（10）へ電解液を導く外部電解液補給口
（９）をセパレーターのコーナに付けることにより、電
解液を電解質マトリックスに容易に補給することが可能
になった。
次に電解液拡散板（６）の効果を以下に記す。従来の提
案されているセパレータを電解液リザーバーとした燃料
電池は電解液拡散板（６）をセパレータ（７）と負極
（２）との間に挿入していなかったためセパレーター
（７）の内部電解液補給口（11）と、負極（３）のリブ
部が接するように位置合せせねばならず、加工が非常に
困難でありまた穴の数が限られているため電解液は均一
にマトリックスに補給されない。本発明では、電解液拡
散板を挿入することにより内部電解液補給口（11）の穴
の位置合せが不要となり、しかも均一に電解液をマトリ
ックスに補給することが可能となった。
案されているセパレータを電解液リザーバーとした燃料
電池は電解液拡散板（６）をセパレータ（７）と負極
（２）との間に挿入していなかったためセパレーター
（７）の内部電解液補給口（11）と、負極（３）のリブ
部が接するように位置合せせねばならず、加工が非常に
困難でありまた穴の数が限られているため電解液は均一
にマトリックスに補給されない。本発明では、電解液拡
散板を挿入することにより内部電解液補給口（11）の穴
の位置合せが不要となり、しかも均一に電解液をマトリ
ックスに補給することが可能となった。
上記理由により電解質マトリックス中の電解液の量を常
に一定にすることができ特性の安定した高性能，長寿命
の電池を得ることができた。
に一定にすることができ特性の安定した高性能，長寿命
の電池を得ることができた。
さらに具体的な本発明の実施例を以下に説明する。
本発明の実施例として10×10cmの単電池を作製した。ガ
ス隔離用セパレータ（８）として黒鉛シート（ニカフィ
ルム，日本カーボン製）を用いた。上記セパレータ
（８）の板厚は0.3mm程度である。
ス隔離用セパレータ（８）として黒鉛シート（ニカフィ
ルム，日本カーボン製）を用いた。上記セパレータ
（８）の板厚は0.3mm程度である。
電解液補給用セパレータ（７）は厚さ5mm程度の黒鉛板
を用い第３図に示す溝加工を施した。外部電解液補給口
（９）にはねじが切られており電解液補給時以外シール
されている。内部電解液補給口（11）は直径1.5mm程度
の穴とした。
を用い第３図に示す溝加工を施した。外部電解液補給口
（９）にはねじが切られており電解液補給時以外シール
されている。内部電解液補給口（11）は直径1.5mm程度
の穴とした。
電解液拡散板（６）として負極（２）で使用している多
孔質カーボンと同材質のカーボンシートを使用した。電
解液保持力を高めるためカーボンブラック（商品名:VXC
−72R）を含浸させた。含浸方法は次のように行った。
カーボンブラックを水に分散させ、その分散液に多孔質
カーボンシートを浸漬し、十分カーボンブラックが浸透
した後乾燥させた。なお多孔質カーボンシートの厚さは
2mm程度である。
孔質カーボンと同材質のカーボンシートを使用した。電
解液保持力を高めるためカーボンブラック（商品名:VXC
−72R）を含浸させた。含浸方法は次のように行った。
カーボンブラックを水に分散させ、その分散液に多孔質
カーボンシートを浸漬し、十分カーボンブラックが浸透
した後乾燥させた。なお多孔質カーボンシートの厚さは
2mm程度である。
上記のガス隔離用セパレータ（８）、電解液補給用セパ
レータ（７）、電解液拡散板（６）を用いて第２図に示
す構造の単電池を作製し、常圧205℃電流密度160mA/cm2
の条件で運転を行った。なお、1000時間おきに外部電解
液補給口（９）から電解液を2ml補給した。以上の結果
を第５図に示す。（Ａ）は本発明燃料電池の電池特性、
（Ｂ）は従来燃料電池の電池特性を示す。従来燃料電池
の電池特性（Ｂ）は、4000時間程度運転の後、電池特性
は急激に低下するのに対して本発明の燃料電池において
はほとんど電池性能の低下は見られなかった。
レータ（７）、電解液拡散板（６）を用いて第２図に示
す構造の単電池を作製し、常圧205℃電流密度160mA/cm2
の条件で運転を行った。なお、1000時間おきに外部電解
液補給口（９）から電解液を2ml補給した。以上の結果
を第５図に示す。（Ａ）は本発明燃料電池の電池特性、
（Ｂ）は従来燃料電池の電池特性を示す。従来燃料電池
の電池特性（Ｂ）は、4000時間程度運転の後、電池特性
は急激に低下するのに対して本発明の燃料電池において
はほとんど電池性能の低下は見られなかった。
上記実施例において、ガス隔離用セパレータ（８）とし
て黒鉛シートを用いたがこの他タンタル板などのメタル
シートなどがある。
て黒鉛シートを用いたがこの他タンタル板などのメタル
シートなどがある。
電解液補給用セパレータ（７）に設けた電解液補給用チ
ャンネル（10）の型は実施例に示した型の外容易に考え
られる。他の型の電解液補給用チャンネル（10）を有す
るセパレータ（７）も本発明の範囲に含まれる。
ャンネル（10）の型は実施例に示した型の外容易に考え
られる。他の型の電解液補給用チャンネル（10）を有す
るセパレータ（７）も本発明の範囲に含まれる。
第２図には正極，負極共リブ付き電極を使用した例を示
したが、正極および負極には、それぞれ従来から用いら
れている薄型カーボン電極あるいは上記のリブ付き電極
のどちらも使用することができる。この薄型カーボン電
極を用いた場合、電解液拡散板の片面に反応ガス流通用
の溝加工を施すことが可能である。他の実施例の一例と
して負極にリブ付き電極、正極に薄型カーボン電極使用
の燃料電池分解斜視図を第６図に示す。（12）は片面に
触媒層を形成した薄型カーボン電極（13）は溝加工を施
したセパレータである。
したが、正極および負極には、それぞれ従来から用いら
れている薄型カーボン電極あるいは上記のリブ付き電極
のどちらも使用することができる。この薄型カーボン電
極を用いた場合、電解液拡散板の片面に反応ガス流通用
の溝加工を施すことが可能である。他の実施例の一例と
して負極にリブ付き電極、正極に薄型カーボン電極使用
の燃料電池分解斜視図を第６図に示す。（12）は片面に
触媒層を形成した薄型カーボン電極（13）は溝加工を施
したセパレータである。
第１図は、従来の燃料電池の斜視図、第２図は、本発明
の一実施例の燃料電池分解斜視図、第３図は、第１図に
示した本発明実施例の電解液補給用セパレータ側から見
た平面図、第４図は第１図に示した本発明実施例の断面
図、第５図は本発明に係る電池特性のグラフ、第６図は
本発明の他の実施例の斜視図である。 ２…負極、３…正極、４…マトリックス、６…電解液拡
散板、７…電解液補給用セパレータ、８…ガス隔離用セ
パレータ、９…外部電解液補給口、10…電解液補給用チ
ャンネル、11…内部電解液補給口。
の一実施例の燃料電池分解斜視図、第３図は、第１図に
示した本発明実施例の電解液補給用セパレータ側から見
た平面図、第４図は第１図に示した本発明実施例の断面
図、第５図は本発明に係る電池特性のグラフ、第６図は
本発明の他の実施例の斜視図である。 ２…負極、３…正極、４…マトリックス、６…電解液拡
散板、７…電解液補給用セパレータ、８…ガス隔離用セ
パレータ、９…外部電解液補給口、10…電解液補給用チ
ャンネル、11…内部電解液補給口。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−154179（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−145066（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−115739（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】正極および負極からなる一対の電極の間に
電解質層を挟持してなる単電池と、前記電極を介して前
記電解質層に電解液をほぼ均一に補給することが可能な
導電性の電解液拡散板と、この電解液拡散板に電解液を
補給するために設けられる電解液補給用セパレータと、
前記正極に供給されるガスと前記負極に供給されるガス
との混合を防止するために設けられるガス隔離用セパレ
ータとを順次積層して構成され、前記電解液補給用セパ
レータは、外部から電解液を導くための外部電解液補給
口と、この外部電解液補給口に連通して電解液を積層面
内に通流させるための電解液補給用チャンネルと、この
電解液補給用チャンネルから前記電解液拡散板へ電解液
を供給するための内部電解液補給口を備えてなることを
特徴とする燃料電池。 - 【請求項２】前記電解液拡散板を多孔質板で構成したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料電池。 - 【請求項３】前記電解液補給用チャンネルは、前記ガス
隔離用セパレータ側から前記電解液補給用セパレータに
溝加工を施して形成したものであることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の燃料電池。 - 【請求項４】前記外部電解液補給口を前記電解液補給用
セパレータのコーナーのうち少なくとも一つのコーナー
に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59120807A JPH06101338B2 (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59120807A JPH06101338B2 (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS612276A JPS612276A (ja) | 1986-01-08 |
| JPH06101338B2 true JPH06101338B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=14795461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59120807A Expired - Lifetime JPH06101338B2 (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06101338B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4756981A (en) * | 1986-12-29 | 1988-07-12 | International Fuel Cells | Seal structure for an electrochemical cell |
| JPH05137822A (ja) * | 1991-11-15 | 1993-06-01 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | 芯金及びゴルフクラブシヤフト |
| GB2515994A (en) * | 2013-04-08 | 2015-01-14 | Acal Energy Ltd | Fuel cells |
-
1984
- 1984-06-14 JP JP59120807A patent/JPH06101338B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS612276A (ja) | 1986-01-08 |
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