JPH06267578A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPH06267578A JPH06267578A JP5055311A JP5531193A JPH06267578A JP H06267578 A JPH06267578 A JP H06267578A JP 5055311 A JP5055311 A JP 5055311A JP 5531193 A JP5531193 A JP 5531193A JP H06267578 A JPH06267578 A JP H06267578A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- potential
- electrolyte
- matrix
- phosphoric acid
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料電池のアノードとカソードの電位を分離
して測定し、監視することにより触媒の劣化を防止す
る。 【構成】 電解質層及び電極基盤の一部を削り取って、
その削り取った部分に参照電極を設置する。その参照電
極は、水素を流入する為の耐リン酸性のチューブ、電解
質層と同じ仕様のマトリックスおよび電解質層の電位を
導く白金線からなる。参照電極のマトリックスを電解質
層と接しさせて、参照電極のマトリックスのリン酸の濃
度を電解質層の濃度と一致させる。従って、チューブに
水素を流入することにより、参照電極で測定される電位
は、電解質層のリン酸の水素標準電位に等しくなる。
して測定し、監視することにより触媒の劣化を防止す
る。 【構成】 電解質層及び電極基盤の一部を削り取って、
その削り取った部分に参照電極を設置する。その参照電
極は、水素を流入する為の耐リン酸性のチューブ、電解
質層と同じ仕様のマトリックスおよび電解質層の電位を
導く白金線からなる。参照電極のマトリックスを電解質
層と接しさせて、参照電極のマトリックスのリン酸の濃
度を電解質層の濃度と一致させる。従って、チューブに
水素を流入することにより、参照電極で測定される電位
は、電解質層のリン酸の水素標準電位に等しくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リン酸型燃料電池のア
ノード、カソードの電位を分離して測定できるようにし
た燃料電池に関する。
ノード、カソードの電位を分離して測定できるようにし
た燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃料電池プラントでは、プラント
の運転方法として電池の特性劣化防止の為に電池電圧を
監視しながら負荷電流、ガス流量などを制御していた。
リン酸型燃料電池はよく知られている通り白金を担持し
たカーボンとＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）
からなる触媒層と、その触媒層をその上に保持したカー
ボン基材から電極が構成される。そして、その２枚の電
極（一方がカソード、他方がアノード）の間に、リン酸
電解質を保持したＳｉＣからなるマトリックス層が介在
する。カソードの背面に空気のような酸素を含むガス、
アノードの背面に改質ガスのように水素を含むガスを流
すことによって発電する。すなわち、アノードでは水素
ガスがカーボン基材、触媒層中を拡散し白金触媒上で解
離し、一連の反応を経て水素イオンになりリン酸電解質
中の水素イオン濃度と平衡状態下になる。その際放出さ
れる電子は電極から外部回路を経てカソードに至る。一
方カソードでは、カーボン基材、触媒層中を拡散してき
た酸素ガスが白金触媒上で解離し、アノードから供給さ
れる電子と、リン酸電解質中の水素イオンから水が生成
される。これらの一連の反応によって発電されるわけで
ある。
の運転方法として電池の特性劣化防止の為に電池電圧を
監視しながら負荷電流、ガス流量などを制御していた。
リン酸型燃料電池はよく知られている通り白金を担持し
たカーボンとＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）
からなる触媒層と、その触媒層をその上に保持したカー
ボン基材から電極が構成される。そして、その２枚の電
極（一方がカソード、他方がアノード）の間に、リン酸
電解質を保持したＳｉＣからなるマトリックス層が介在
する。カソードの背面に空気のような酸素を含むガス、
アノードの背面に改質ガスのように水素を含むガスを流
すことによって発電する。すなわち、アノードでは水素
ガスがカーボン基材、触媒層中を拡散し白金触媒上で解
離し、一連の反応を経て水素イオンになりリン酸電解質
中の水素イオン濃度と平衡状態下になる。その際放出さ
れる電子は電極から外部回路を経てカソードに至る。一
方カソードでは、カーボン基材、触媒層中を拡散してき
た酸素ガスが白金触媒上で解離し、アノードから供給さ
れる電子と、リン酸電解質中の水素イオンから水が生成
される。これらの一連の反応によって発電されるわけで
ある。
【０００３】さて、一般に、プラントの運転方法とし
て、電池電圧を監視しながら負荷電流を制御することに
より、電池電圧が高電圧にならないようにしている。こ
れは、電極に成層担持された触媒の劣化を防止する為で
ある。ところで、触媒は水素標準電位に対してある電位
以上になると、その劣化が著しくなることがわかってい
る。特にカソード極は流入する反応ガスが酸素を含んで
いる為、高電位になりやすい。他方アノード極は流入す
る反応ガスが水素、二酸化炭素および水蒸気であるの
で、電位は低い。従って、従来はアノード極の電位が殆
ど零に等しいとみなすことにより、電池電圧をカソード
電位と同等としていた。つまり、電池電圧を監視するこ
とで、カソード極の電位を監視していた。
て、電池電圧を監視しながら負荷電流を制御することに
より、電池電圧が高電圧にならないようにしている。こ
れは、電極に成層担持された触媒の劣化を防止する為で
ある。ところで、触媒は水素標準電位に対してある電位
以上になると、その劣化が著しくなることがわかってい
る。特にカソード極は流入する反応ガスが酸素を含んで
いる為、高電位になりやすい。他方アノード極は流入す
る反応ガスが水素、二酸化炭素および水蒸気であるの
で、電位は低い。従って、従来はアノード極の電位が殆
ど零に等しいとみなすことにより、電池電圧をカソード
電位と同等としていた。つまり、電池電圧を監視するこ
とで、カソード極の電位を監視していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】電極に成層担持された
触媒の劣化は、セルの電池電圧に依存するのではなく、
実際には電極の電位に依存する。従って、厳密には電池
電圧を監視しても、それはカソード極の電位を監視して
いることにはならないと言う問題点があった。
触媒の劣化は、セルの電池電圧に依存するのではなく、
実際には電極の電位に依存する。従って、厳密には電池
電圧を監視しても、それはカソード極の電位を監視して
いることにはならないと言う問題点があった。
【０００５】本発明は、上記課題を解決するもので、ア
ノード極およびカソード極の電位を分離して監視でき、
電極の電位が高電位にならないように負荷電流を制御で
き、触媒の劣化を防いだ燃料電池を得ることを目的とし
ている。
ノード極およびカソード極の電位を分離して監視でき、
電極の電位が高電位にならないように負荷電流を制御で
き、触媒の劣化を防いだ燃料電池を得ることを目的とし
ている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】電解質層及び電極基盤の
一部を削り取って、その削り取った部分に参照電極を設
置する。その参照電極は、水素を流入する為の耐リン酸
性のチューブ、電解質層と同じ仕様のマトリックスおよ
び電解質層の電位を導く白金線からなる。このチューブ
の先端は、マトリックスで蓋状に覆われ、蓋状マトリッ
クスの外側は、削りとった電解質層に接するようにチュ
ーブを設置し、反対側つまりチューブの内側のマトリッ
クスの表面に白金線を設置する。
一部を削り取って、その削り取った部分に参照電極を設
置する。その参照電極は、水素を流入する為の耐リン酸
性のチューブ、電解質層と同じ仕様のマトリックスおよ
び電解質層の電位を導く白金線からなる。このチューブ
の先端は、マトリックスで蓋状に覆われ、蓋状マトリッ
クスの外側は、削りとった電解質層に接するようにチュ
ーブを設置し、反対側つまりチューブの内側のマトリッ
クスの表面に白金線を設置する。
【０００７】
【作用】参照電極のマトリックスは電解質層と接してい
るので、参照電極のマトリックスのリン酸の濃度は電解
質層の濃度と一致する。従って、チューブに１ａｔａの
水素を流入することにより、参照電極で測定される電位
は、電解質層のリン酸の水素標準電位に等しくなる。そ
して参照電極とアノード極との間の電圧を測定すれば、
それが水素標準電位に対するアノード極の電位である。
また同様に、参照電極とカソード極との間の電圧が、カ
ソード極の電位となる。このように、アノード極とカソ
ード極の電位を分離して測定することができる。
るので、参照電極のマトリックスのリン酸の濃度は電解
質層の濃度と一致する。従って、チューブに１ａｔａの
水素を流入することにより、参照電極で測定される電位
は、電解質層のリン酸の水素標準電位に等しくなる。そ
して参照電極とアノード極との間の電圧を測定すれば、
それが水素標準電位に対するアノード極の電位である。
また同様に、参照電極とカソード極との間の電圧が、カ
ソード極の電位となる。このように、アノード極とカソ
ード極の電位を分離して測定することができる。
【０００８】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。本発明は、特にリン酸型燃料電池の場合である。
図１は、本発明によるセルを上部から見た図である。こ
の図において、１は積層面のガスリークを止める為のシ
ール部であり２は反応ガス供給の為の溝部である。この
構造において、シール部１に相当する電解質層及び電極
基盤の一部を削り取って空洞３を作る。この空洞３に参
照電極４を挿入する。図２は、図１のＡ−Ａ´断面を表
す。この図において、シール部１に相当する電解質層５
及び電極基盤６を削り取って、空洞３を形成する。この
空洞３の中に参照電極４を設置する。参照電極４は図３
に示した様に、耐リン酸性チューブ７、例えばＰＴＦＥ
でできたものを使用する。このチューブ７の片側の先端
を電解質と同仕様のマトリックス８で蓋状に覆おう。そ
して蓋状の反対側から伸ばされた白金線９の先端をマト
リックス８に埋め込む。更にこの電解質中に、チューブ
７から１ａｔａの水素ガスを流入してマトリックス８に
十分な水素を溶解させる。
する。本発明は、特にリン酸型燃料電池の場合である。
図１は、本発明によるセルを上部から見た図である。こ
の図において、１は積層面のガスリークを止める為のシ
ール部であり２は反応ガス供給の為の溝部である。この
構造において、シール部１に相当する電解質層及び電極
基盤の一部を削り取って空洞３を作る。この空洞３に参
照電極４を挿入する。図２は、図１のＡ−Ａ´断面を表
す。この図において、シール部１に相当する電解質層５
及び電極基盤６を削り取って、空洞３を形成する。この
空洞３の中に参照電極４を設置する。参照電極４は図３
に示した様に、耐リン酸性チューブ７、例えばＰＴＦＥ
でできたものを使用する。このチューブ７の片側の先端
を電解質と同仕様のマトリックス８で蓋状に覆おう。そ
して蓋状の反対側から伸ばされた白金線９の先端をマト
リックス８に埋め込む。更にこの電解質中に、チューブ
７から１ａｔａの水素ガスを流入してマトリックス８に
十分な水素を溶解させる。
【０００９】このように構成することにより、参照電極
４の電解質は電解質層５のリン酸と同じ濃度でありかつ
同電位となる。参照電極４には、１ａｔａの水素が流入
されており、参照電極４は水素標準電位となる。この参
照電極４とアノード極との間の電圧がアノード極の電位
であり、同様に参照電極４とカソード極との間の電圧が
カソード電位である。このように、アノード極及びカソ
ード極の電位を分離測定できるので、電極が高電位にな
らないように負荷電流を制御できる。
４の電解質は電解質層５のリン酸と同じ濃度でありかつ
同電位となる。参照電極４には、１ａｔａの水素が流入
されており、参照電極４は水素標準電位となる。この参
照電極４とアノード極との間の電圧がアノード極の電位
であり、同様に参照電極４とカソード極との間の電圧が
カソード電位である。このように、アノード極及びカソ
ード極の電位を分離測定できるので、電極が高電位にな
らないように負荷電流を制御できる。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電解質層の側面に参照電極を設置することにより、アノ
ード極、カソード極の電位を分離測定できるので、プラ
ント運転において、電極の電位が高電位にならないよう
に負荷電流を制御でき、触媒の劣化を防いだ燃料電池を
得ることができる。
電解質層の側面に参照電極を設置することにより、アノ
ード極、カソード極の電位を分離測定できるので、プラ
ント運転において、電極の電位が高電位にならないよう
に負荷電流を制御でき、触媒の劣化を防いだ燃料電池を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す平面図。
【図２】本発明の一実施例を示す正面図。
【図３】本発明の一実施例を示す要部拡大図。
１…シール部 ２…溝部 ３…空洞 ４…参照電極 ５…電解質層 ６…電極基板 ７…耐リン酸性耐熱性チューブ ８…マトリックス ９…白金線 10…触媒層
Claims (1)
- 【請求項１】 リン酸を含浸した電解質層を挟んで、そ
の両側にそれに接する側の面に触媒層が成層担持され、
かつこれと反対側の面に反応ガス供給路の凹溝が形成さ
れたガス透過性の多孔質板からなるリン酸型燃料電池に
おいて、電解質層にその側面から参照電極を設置したこ
とを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5055311A JPH06267578A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5055311A JPH06267578A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06267578A true JPH06267578A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12995022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5055311A Pending JPH06267578A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06267578A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100393283B1 (ko) * | 2001-06-18 | 2003-07-31 | 한국에너지기술연구원 | 금속선이 매입된 고분자 전해질막/전극 접합체 및 그 제조방법 |
| KR100618233B1 (ko) * | 2004-05-18 | 2006-09-01 | 에스케이씨 주식회사 | 고분자전해질막 연료전지용 막 전극 어셈블리의 분극 특성평가 시스템 |
| EP1808922A1 (en) * | 2006-01-11 | 2007-07-18 | Samsung SDI Co., Ltd. | Fuel cell with sealing frame comprising contacts for measuring cell voltage |
| JP2007305404A (ja) * | 2006-05-11 | 2007-11-22 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池スタックの劣化加速試験方法及び装置 |
-
1993
- 1993-03-16 JP JP5055311A patent/JPH06267578A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100393283B1 (ko) * | 2001-06-18 | 2003-07-31 | 한국에너지기술연구원 | 금속선이 매입된 고분자 전해질막/전극 접합체 및 그 제조방법 |
| KR100618233B1 (ko) * | 2004-05-18 | 2006-09-01 | 에스케이씨 주식회사 | 고분자전해질막 연료전지용 막 전극 어셈블리의 분극 특성평가 시스템 |
| EP1808922A1 (en) * | 2006-01-11 | 2007-07-18 | Samsung SDI Co., Ltd. | Fuel cell with sealing frame comprising contacts for measuring cell voltage |
| US7927758B2 (en) | 2006-01-11 | 2011-04-19 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Gasket being capable of measuring voltage and fuel cell system having the same |
| JP2007305404A (ja) * | 2006-05-11 | 2007-11-22 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池スタックの劣化加速試験方法及び装置 |
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