JPH07130381A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPH07130381A JPH07130381A JP5301115A JP30111593A JPH07130381A JP H07130381 A JPH07130381 A JP H07130381A JP 5301115 A JP5301115 A JP 5301115A JP 30111593 A JP30111593 A JP 30111593A JP H07130381 A JPH07130381 A JP H07130381A
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- fuel cell
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- hydrogen storage
- electrode
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】燃料電池の内部に水素を貯蔵することによって
燃料ガスの供給システムを簡略化して小型・軽量化を可
能とした可搬用もしくは移動体用のカチオン交換膜を用
いた固体高分子型燃料電池を提供する。 【構成】カチオン交換膜を用いた固体高分子電解質型燃
料電池において、水素極の固体高分子電解質膜と反対側
に、撥水性を有し、かつ多孔性の水素吸蔵合金体を配設
した。
燃料ガスの供給システムを簡略化して小型・軽量化を可
能とした可搬用もしくは移動体用のカチオン交換膜を用
いた固体高分子型燃料電池を提供する。 【構成】カチオン交換膜を用いた固体高分子電解質型燃
料電池において、水素極の固体高分子電解質膜と反対側
に、撥水性を有し、かつ多孔性の水素吸蔵合金体を配設
した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体高分子型燃料電池に
関し、特に電池内部に燃料ガス（水素）を貯蔵すること
により、小型・軽量化を可能にする可搬用もしくは移動
体用燃料電池に関する。
関し、特に電池内部に燃料ガス（水素）を貯蔵すること
により、小型・軽量化を可能にする可搬用もしくは移動
体用燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、通常、一対のガス拡散電極
すなわち燃料極及び酸化剤極と電解質から構成され、電
池の外部から燃料ガス及び酸化剤ガスを供給することに
よって発電する。
すなわち燃料極及び酸化剤極と電解質から構成され、電
池の外部から燃料ガス及び酸化剤ガスを供給することに
よって発電する。
【０００３】燃料電池は、通常、電解質の種類によって
以下に示すように分類される。 アルカリ型（ＡＦＣ） リン酸型（ＰＡＦＣ） 溶融炭酸塩型（ＭＣＦＣ） 固体電解質型（ＳＯＦＣ） 固体高分子型（ＰＥＦＣ） 可搬用もしくは移動体用の電源として燃料電池を使用す
る場合には、リン酸型または固体高分子型が起動性や出
力密度の点で適している。可搬用及び移動体用のリン酸
型燃料電池は、既に開発されており、ポータブル電源，
電動ゴルフカート及び電気自動車用に検討されている。
以下に示すように分類される。 アルカリ型（ＡＦＣ） リン酸型（ＰＡＦＣ） 溶融炭酸塩型（ＭＣＦＣ） 固体電解質型（ＳＯＦＣ） 固体高分子型（ＰＥＦＣ） 可搬用もしくは移動体用の電源として燃料電池を使用す
る場合には、リン酸型または固体高分子型が起動性や出
力密度の点で適している。可搬用及び移動体用のリン酸
型燃料電池は、既に開発されており、ポータブル電源，
電動ゴルフカート及び電気自動車用に検討されている。
【０００４】固体高分子型燃料電池の電解質には、通
常、カチオン交換膜である水素イオン伝導性のパーフル
オロカーボンスルフォン酸樹脂膜が用いられている。近
年、新しい高性能電解質膜が開発され、この膜を用いた
電池の性能が飛躍的に向上したという報告があり、現
在、多くの企業及び機関によって電気自動車や潜水艇な
どの電源用として検討されている。また、アニオン交換
膜を用いた電気自動車用の水素化物−空気燃料電池も検
討されている（C.Folonari,G.Iemmi,F.Manfredi,A.Roll
e, J.Less-Common Met.,74,371(1980)）。
常、カチオン交換膜である水素イオン伝導性のパーフル
オロカーボンスルフォン酸樹脂膜が用いられている。近
年、新しい高性能電解質膜が開発され、この膜を用いた
電池の性能が飛躍的に向上したという報告があり、現
在、多くの企業及び機関によって電気自動車や潜水艇な
どの電源用として検討されている。また、アニオン交換
膜を用いた電気自動車用の水素化物−空気燃料電池も検
討されている（C.Folonari,G.Iemmi,F.Manfredi,A.Roll
e, J.Less-Common Met.,74,371(1980)）。
【０００５】燃料ガスには、主として水素ガスが用いら
れている。水素ガスの供給方法としては、水素ボンベ，
アルコール等の改質及び水素吸蔵合金タンクの使用が提
案され、一部実用化されている。酸化剤ガスには純酸素
または空気中の酸素が使用されるが、コスト等の点から
空気（酸素）が主に用いられている。
れている。水素ガスの供給方法としては、水素ボンベ，
アルコール等の改質及び水素吸蔵合金タンクの使用が提
案され、一部実用化されている。酸化剤ガスには純酸素
または空気中の酸素が使用されるが、コスト等の点から
空気（酸素）が主に用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
可搬用及び移動体用の発電システムにおいて、上記の水
素ガス供給方法を用いた場合には以下に示すような課題
があった。 （Ａ）水素ボンベ：高圧水素ボンベは単位体積当りの水
素ガス充填量が少ないためボンベが大きくなる。液体水
素ボンベは高圧水素ボンベと比較すると充填量は多くな
るが、断熱容器が必要となり、さらに取り扱いに注意が
必要である。 （Ｂ）アルコール等の改質：この方法は燃料の取り扱い
は簡便であるが、燃料改質装置が大きく、さらに３００
℃前後の高い温度で作動させるための熱供給システムが
必要である。また、装置の昇温に時間がかかるために起
動性が悪い。 （Ｃ）水素吸蔵合金タンク：水素吸蔵合金の単位体積当
たりの水素吸蔵量が大きいため、水素吸蔵合金タンクは
小型化が可能である。しかし、水素吸蔵合金から水素ガ
スを放出する反応は吸熱反応となるために、外部から熱
を安定に供給する装置が必要である。
可搬用及び移動体用の発電システムにおいて、上記の水
素ガス供給方法を用いた場合には以下に示すような課題
があった。 （Ａ）水素ボンベ：高圧水素ボンベは単位体積当りの水
素ガス充填量が少ないためボンベが大きくなる。液体水
素ボンベは高圧水素ボンベと比較すると充填量は多くな
るが、断熱容器が必要となり、さらに取り扱いに注意が
必要である。 （Ｂ）アルコール等の改質：この方法は燃料の取り扱い
は簡便であるが、燃料改質装置が大きく、さらに３００
℃前後の高い温度で作動させるための熱供給システムが
必要である。また、装置の昇温に時間がかかるために起
動性が悪い。 （Ｃ）水素吸蔵合金タンク：水素吸蔵合金の単位体積当
たりの水素吸蔵量が大きいため、水素吸蔵合金タンクは
小型化が可能である。しかし、水素吸蔵合金から水素ガ
スを放出する反応は吸熱反応となるために、外部から熱
を安定に供給する装置が必要である。
【０００７】このように、水素ガス供給装置及びそれに
ともなう補器類の容積及び重量の占める割合が装置全体
に対して大きくなり、可搬用及び移動体用の発電システ
ムに求められている小型・軽量化を阻んでいた。
ともなう補器類の容積及び重量の占める割合が装置全体
に対して大きくなり、可搬用及び移動体用の発電システ
ムに求められている小型・軽量化を阻んでいた。
【０００８】また、前述のアニオン交換膜を用いた水素
化物−空気燃料電池では、水素吸蔵合金であるLaNi5 を
電極として用いている。この水素吸蔵合金からなる水素
化物電極の利点とし外部供給システムの必要なしに水素
を貯蔵できる点である。このため外部供給システムの必
要がなく発電システムが単純化されている。しかし、放
電時の分極が大きいため、カチオン交換膜を用いた燃料
電池と比較すると低い出力しか得られない。
化物−空気燃料電池では、水素吸蔵合金であるLaNi5 を
電極として用いている。この水素吸蔵合金からなる水素
化物電極の利点とし外部供給システムの必要なしに水素
を貯蔵できる点である。このため外部供給システムの必
要がなく発電システムが単純化されている。しかし、放
電時の分極が大きいため、カチオン交換膜を用いた燃料
電池と比較すると低い出力しか得られない。
【０００９】そこで、カチオン交換膜と水素吸蔵合金か
らなる水素化物電極を用いて同様な構成をすることが考
えられる。しかし、強酸性を示すカチオン交換膜が水素
吸蔵合金を腐食し生成した金属イオンが膜のイオン伝導
度を著しく低下させるため、水素吸蔵合金を電極として
用いることは困難である。
らなる水素化物電極を用いて同様な構成をすることが考
えられる。しかし、強酸性を示すカチオン交換膜が水素
吸蔵合金を腐食し生成した金属イオンが膜のイオン伝導
度を著しく低下させるため、水素吸蔵合金を電極として
用いることは困難である。
【００１０】本発明はこれらの課題を考慮したものであ
り、燃料電池の内部に水素を貯蔵することによって燃料
ガスの供給システムを簡略化して小型・軽量化を可能と
した可搬用もしくは移動体用のカチオン交換膜を用いた
固体高分子型燃料電池を提供することを目的としてい
る。
り、燃料電池の内部に水素を貯蔵することによって燃料
ガスの供給システムを簡略化して小型・軽量化を可能と
した可搬用もしくは移動体用のカチオン交換膜を用いた
固体高分子型燃料電池を提供することを目的としてい
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、水素イオン伝導性の固体高分子電解質膜の
片面に酸素極として機能する触媒電極を、他面に水素極
として機能する触媒電極を各々一体に接合してなる燃料
電池において、該水素極として機能する触媒電極の前記
固体高分子電解質膜と反対の側に、撥水性を有し、かつ
多孔性の水素吸蔵合金体を配設せしめてなることを特徴
とする燃料電池を提供するものである。
するために、水素イオン伝導性の固体高分子電解質膜の
片面に酸素極として機能する触媒電極を、他面に水素極
として機能する触媒電極を各々一体に接合してなる燃料
電池において、該水素極として機能する触媒電極の前記
固体高分子電解質膜と反対の側に、撥水性を有し、かつ
多孔性の水素吸蔵合金体を配設せしめてなることを特徴
とする燃料電池を提供するものである。
【００１２】
【作用】上記構成によれば、燃料電池の内部に燃料ガス
を貯蔵することが可能であるので、燃料電池の外部に水
素ボンベや燃料改質装置等の供給システムが不要となり
装置が簡略化できる。その結果、発電システムの小型・
軽量化が可能となる。
を貯蔵することが可能であるので、燃料電池の外部に水
素ボンベや燃料改質装置等の供給システムが不要となり
装置が簡略化できる。その結果、発電システムの小型・
軽量化が可能となる。
【００１３】また、水素吸蔵合金タンクを使用する場合
には、発電時に燃料電池から発生する熱を電動ファン等
を使用して間接的に水素吸蔵合金タンクに供給する必要
があった。しかし、本発明の構成によれば燃料電池の内
部に水素吸蔵合金体が配設されているため、発電時に発
生する熱は効率よく直接供給されるため、電動ファン等
の外部装置の必要が無い。
には、発電時に燃料電池から発生する熱を電動ファン等
を使用して間接的に水素吸蔵合金タンクに供給する必要
があった。しかし、本発明の構成によれば燃料電池の内
部に水素吸蔵合金体が配設されているため、発電時に発
生する熱は効率よく直接供給されるため、電動ファン等
の外部装置の必要が無い。
【００１４】さらに、水素吸蔵合金タンクに水素を短時
間に吸蔵させる場合には、この操作が発熱反応となる為
に水素吸蔵合金タンクを何らかの方法によって冷却する
必要がある。本発明の構成においては、燃料電池の冷却
系統を使用して水素吸蔵合金を冷却することによって短
時間に水素を吸蔵させることが可能である。
間に吸蔵させる場合には、この操作が発熱反応となる為
に水素吸蔵合金タンクを何らかの方法によって冷却する
必要がある。本発明の構成においては、燃料電池の冷却
系統を使用して水素吸蔵合金を冷却することによって短
時間に水素を吸蔵させることが可能である。
【００１５】そして、本発明の構成によれば外部の水素
供給システムと接続することによって、従来と同様な発
電を行なうことが可能となり、さらには発電によって消
費される量より多くの水素ガスを供給することによっ
て、発電を行ないながら余分な水素を水素吸蔵合金体に
吸蔵させることも可能となり、発電を行いながら充電す
ることができる。
供給システムと接続することによって、従来と同様な発
電を行なうことが可能となり、さらには発電によって消
費される量より多くの水素ガスを供給することによっ
て、発電を行ないながら余分な水素を水素吸蔵合金体に
吸蔵させることも可能となり、発電を行いながら充電す
ることができる。
【００１６】上記構成によれば、燃料電池の内部に燃料
ガスを貯蔵することが可能であるため、燃料電池の外部
に水素ボンベや燃料改質装置等の供給システムが不要と
なり装置が簡略化でき、小型・軽量化が可能な可搬用も
しくは移動体用固体高分子型燃料電池を提供することが
できる。
ガスを貯蔵することが可能であるため、燃料電池の外部
に水素ボンベや燃料改質装置等の供給システムが不要と
なり装置が簡略化でき、小型・軽量化が可能な可搬用も
しくは移動体用固体高分子型燃料電池を提供することが
できる。
【００１７】また、燃料電池の発電部にはカチオン交換
膜及び触媒電極を用いているために高出力が得られる。
本発明における燃料電池の固体高分子電解質膜，電極等
及び電池を制御するシステムには、従来公知の材料，構
成及び製造方法を用いることができる。
膜及び触媒電極を用いているために高出力が得られる。
本発明における燃料電池の固体高分子電解質膜，電極等
及び電池を制御するシステムには、従来公知の材料，構
成及び製造方法を用いることができる。
【００１８】水素吸蔵合金体に用いる水素吸蔵合金に
は、セルの耐圧，作動温度，耐食性及び寿命などを考慮
し、さらに電池の作動圧力範囲内で適当な平衡解離圧を
有する水素吸蔵合金であればどのようなものも使用する
ことが可能である。特に燃料電池の作動温度及び圧力に
おいて水素吸蔵量が多い水素吸蔵合金を使用することが
望ましい。水素吸蔵量は、燃料電池の作動温度における
水素吸蔵合金の圧力−組成−等温線（ＰＣＴ曲線）から
求められる。この値を基に発電時間と出力から必要な水
素吸蔵合金量を決定することができる。
は、セルの耐圧，作動温度，耐食性及び寿命などを考慮
し、さらに電池の作動圧力範囲内で適当な平衡解離圧を
有する水素吸蔵合金であればどのようなものも使用する
ことが可能である。特に燃料電池の作動温度及び圧力に
おいて水素吸蔵量が多い水素吸蔵合金を使用することが
望ましい。水素吸蔵量は、燃料電池の作動温度における
水素吸蔵合金の圧力−組成−等温線（ＰＣＴ曲線）から
求められる。この値を基に発電時間と出力から必要な水
素吸蔵合金量を決定することができる。
【００１９】水素吸蔵合金体は、水素の吸蔵及び放出を
速やかに行なうために多孔性であることが望ましい。こ
の多孔性の水素吸蔵合金体は、水素吸蔵合金粉末と結着
剤を用いて製作する。また、結着剤を使用せずに水素吸
蔵合金粉末を焼結することによっても製作可能である。
速やかに行なうために多孔性であることが望ましい。こ
の多孔性の水素吸蔵合金体は、水素吸蔵合金粉末と結着
剤を用いて製作する。また、結着剤を使用せずに水素吸
蔵合金粉末を焼結することによっても製作可能である。
【００２０】水素吸蔵合金体は、水によって濡れてしま
うと水素の吸蔵放出速度が低下する為に、濡れにくくし
なければならない。そのためには撥水性を有する結着剤
の使用が有効である。撥水性を有する結着剤としてポリ
４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ），４フッ化エチレン−６
フッ化プロピレン共重合体等のフッ素樹脂を用いること
ができる。また、これらのフッ素樹脂は粉末状，水懸濁
液状あるいは有機溶媒懸濁液状のいずれのものを単独も
しくは混合して用いてもよい。
うと水素の吸蔵放出速度が低下する為に、濡れにくくし
なければならない。そのためには撥水性を有する結着剤
の使用が有効である。撥水性を有する結着剤としてポリ
４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ），４フッ化エチレン−６
フッ化プロピレン共重合体等のフッ素樹脂を用いること
ができる。また、これらのフッ素樹脂は粉末状，水懸濁
液状あるいは有機溶媒懸濁液状のいずれのものを単独も
しくは混合して用いてもよい。
【００２１】水素吸蔵合金粉末を焼結することによって
製作された水素吸蔵合金体の場合には、その表面に撥水
性でさらに水素の透過性を有する膜または塗布皮膜を設
ける必要がある。この膜としてフッ素樹脂系の微多孔膜
が適し、塗布皮膜は前記フッ素樹脂系の水懸濁液もしく
は有機溶媒懸濁液を塗布・乾燥することによって形成で
きる。
製作された水素吸蔵合金体の場合には、その表面に撥水
性でさらに水素の透過性を有する膜または塗布皮膜を設
ける必要がある。この膜としてフッ素樹脂系の微多孔膜
が適し、塗布皮膜は前記フッ素樹脂系の水懸濁液もしく
は有機溶媒懸濁液を塗布・乾燥することによって形成で
きる。
【００２２】また、近年、カチオン交換樹脂を電極に添
加する方法が性能向上のために有効であるとして用いら
れている（特公平２−７３９８）。しかし、カチオン交
換樹脂はカチオン交換膜と同様な組成であり、カチオン
交換膜と同様に水素吸蔵合金を腐食しイオン伝導度を著
しく低下させるために、カチオン交換樹脂を添加した電
極を用いる場合には電極と水素吸蔵合金体とを直接接し
ないようにしなければならない。
加する方法が性能向上のために有効であるとして用いら
れている（特公平２−７３９８）。しかし、カチオン交
換樹脂はカチオン交換膜と同様な組成であり、カチオン
交換膜と同様に水素吸蔵合金を腐食しイオン伝導度を著
しく低下させるために、カチオン交換樹脂を添加した電
極を用いる場合には電極と水素吸蔵合金体とを直接接し
ないようにしなければならない。
【００２３】その方法として、電極と水素吸蔵合金体と
の間に隔離体を設けることが有効である。この隔離体に
は、電極に効率よく水素ガスを供給するための通気性を
有する必要がある。さらに、セルを積層して用いる場合
には隔離体に導電性の材料を用いることが有効である。
隔離体として、不織布，微多孔膜，網，エキスパンドメ
タル、カーボンペーパーもしくはガス流路を備えた金属
あるいはカーボン製のプレート等を用いることができ
る。
の間に隔離体を設けることが有効である。この隔離体に
は、電極に効率よく水素ガスを供給するための通気性を
有する必要がある。さらに、セルを積層して用いる場合
には隔離体に導電性の材料を用いることが有効である。
隔離体として、不織布，微多孔膜，網，エキスパンドメ
タル、カーボンペーパーもしくはガス流路を備えた金属
あるいはカーボン製のプレート等を用いることができ
る。
【００２４】
【実施例】本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説
明する。 ［実施例１］図１は本発明の実施例に係る燃料電池の要
部断面図を示す。同図に示すように本実施例の燃料電池
は、固体高分子電解質膜１及び一対のガス拡散電極２，
３からなる接合体，水素吸蔵合金体６，集電体４ａ，４
ｂ及びガス分離板５ａ，５ｂによって構成されている。
明する。 ［実施例１］図１は本発明の実施例に係る燃料電池の要
部断面図を示す。同図に示すように本実施例の燃料電池
は、固体高分子電解質膜１及び一対のガス拡散電極２，
３からなる接合体，水素吸蔵合金体６，集電体４ａ，４
ｂ及びガス分離板５ａ，５ｂによって構成されている。
【００２５】本実施例による固体高分子電解質膜とガス
拡散電極の接合体は次の方法で製作した。白金を２０％
担持したカーボン粉末５ｇを７５mlの水に分散させ、次
に７５mlのイソプロピルアルコールを添加した。この分
散液に８mlのテフロン３０−Ｊ（三井・デュポンフロロ
ケミカル社製，６０％ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦ
Ｅ）水懸濁液）を加えて凝集させ、固形分を取り出し混
練したのち、圧延、真空乾燥を行って厚さが０．３mmの
電極シートを製作した。このシートを１５cm×１５cmに
切断し、デュポン社製のパーフルオロカーボンスルフォ
ン酸樹脂膜であるナフィオン１１７の両面に５％ナフィ
オン溶液（アルドリッチケミカル社製，パーフルオロカ
ーボンスルフォン酸樹脂のアルコールと水との混合溶媒
溶液）を塗布して電極シートを貼り、１００℃の温度２
００ kg/cm2 の圧力でホットプレスて接合した。この接
合体の水素極表面にはカチオン交換樹脂は認められなか
った。
拡散電極の接合体は次の方法で製作した。白金を２０％
担持したカーボン粉末５ｇを７５mlの水に分散させ、次
に７５mlのイソプロピルアルコールを添加した。この分
散液に８mlのテフロン３０−Ｊ（三井・デュポンフロロ
ケミカル社製，６０％ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦ
Ｅ）水懸濁液）を加えて凝集させ、固形分を取り出し混
練したのち、圧延、真空乾燥を行って厚さが０．３mmの
電極シートを製作した。このシートを１５cm×１５cmに
切断し、デュポン社製のパーフルオロカーボンスルフォ
ン酸樹脂膜であるナフィオン１１７の両面に５％ナフィ
オン溶液（アルドリッチケミカル社製，パーフルオロカ
ーボンスルフォン酸樹脂のアルコールと水との混合溶媒
溶液）を塗布して電極シートを貼り、１００℃の温度２
００ kg/cm2 の圧力でホットプレスて接合した。この接
合体の水素極表面にはカチオン交換樹脂は認められなか
った。
【００２６】水素吸蔵合金体は次のようにして製作し
た。５００ｇの水素吸蔵合金（MmNi3.55Co0.75Mn0.4 Al
0.3 ，Mm：希土類金属の化合物）に５００mlのイソプロ
ピルアルコールを加え、拌を行いながら２５０ｇのテフ
ロン３０−Ｊを添加し凝集させた。この固形分を取り出
し混練したのち、圧延、乾燥を行って４mmの水素吸蔵合
金シートにした。このシートの水素吸蔵合金量は約２g/
cm2 であった。このシートを１５cm×１５cmに切断し水
素吸蔵合金とした。この水素吸蔵合金は、８０℃のＰＣ
Ｔ曲線から１〜５気圧の範囲における水素吸蔵量を求め
ると約２００mAh/g であった。
た。５００ｇの水素吸蔵合金（MmNi3.55Co0.75Mn0.4 Al
0.3 ，Mm：希土類金属の化合物）に５００mlのイソプロ
ピルアルコールを加え、拌を行いながら２５０ｇのテフ
ロン３０−Ｊを添加し凝集させた。この固形分を取り出
し混練したのち、圧延、乾燥を行って４mmの水素吸蔵合
金シートにした。このシートの水素吸蔵合金量は約２g/
cm2 であった。このシートを１５cm×１５cmに切断し水
素吸蔵合金とした。この水素吸蔵合金は、８０℃のＰＣ
Ｔ曲線から１〜５気圧の範囲における水素吸蔵量を求め
ると約２００mAh/g であった。
【００２７】集電体にはチタン製のエキスパンドメタル
を用いた。この集電体はガスの供給路を兼ねている。ガ
ス分離板にはステンレス板を使用した。そして、図１の
ように構成して、燃料電池を製作した。 ［実施例２］図２は本発明の実施例に係る燃料電池の要
部断面図を示す。本実施例の燃料電池は、固体高分子電
解質膜１及び一対のガス拡散電極２，３からなる接合
体，隔離体７ａ，水素吸蔵合金体６，集電体４ａ，４ｂ
及びガス分離板５ａ，５ｂによって構成されている。
を用いた。この集電体はガスの供給路を兼ねている。ガ
ス分離板にはステンレス板を使用した。そして、図１の
ように構成して、燃料電池を製作した。 ［実施例２］図２は本発明の実施例に係る燃料電池の要
部断面図を示す。本実施例の燃料電池は、固体高分子電
解質膜１及び一対のガス拡散電極２，３からなる接合
体，隔離体７ａ，水素吸蔵合金体６，集電体４ａ，４ｂ
及びガス分離板５ａ，５ｂによって構成されている。
【００２８】本実施例による固体高分子電解質膜とガス
拡散電極の接合体は次の方法で製作した。白金を２０％
担持したカーボン粉末５ｇを７５mlの水に分散させ、次
に７５mlのイソプロピルアルコールを添加した。この分
散液に８mlのテフロン３０−Ｊを加えて凝集させ、固形
分を取り出し混練した。この固形分をブレンダーミルで
粉砕した後に４５mlの５％ナフィオン溶液及びイソプロ
ピルアルコールを８０ml加えて撹拌した。そして、ナフ
ィオン１１７の両面（１５cm×１５cm）に、この分散液
を吹き付け乾燥した後、１００℃の温度，１００ kg/cm
2 の圧力でプレスした。
拡散電極の接合体は次の方法で製作した。白金を２０％
担持したカーボン粉末５ｇを７５mlの水に分散させ、次
に７５mlのイソプロピルアルコールを添加した。この分
散液に８mlのテフロン３０−Ｊを加えて凝集させ、固形
分を取り出し混練した。この固形分をブレンダーミルで
粉砕した後に４５mlの５％ナフィオン溶液及びイソプロ
ピルアルコールを８０ml加えて撹拌した。そして、ナフ
ィオン１１７の両面（１５cm×１５cm）に、この分散液
を吹き付け乾燥した後、１００℃の温度，１００ kg/cm
2 の圧力でプレスした。
【００２９】水素吸蔵合金体は実施例１と同様にして製
作した。本実施例の水素極にはカチオン交換樹脂が含ま
れているので水素吸蔵合金体と接触させないためにカー
ボンペーパーの隔離体を使用した。集電体及びガス分離
板には、実施例１と同じものを用いて、図２に示す構成
の燃料電池を製作した。 ［実施例３］図３に本発明の実施例に係る燃料電池の要
部断面図を示す。本実施例の燃料電池は、固体高分子電
解質膜１及び一対のガス拡散電極２，３からなる接合
体，隔離体７ｂ，水素吸蔵合金体６，集電体４ａ，４ｂ
及びガス分離板５ａ，５ｂによって構成されている。
作した。本実施例の水素極にはカチオン交換樹脂が含ま
れているので水素吸蔵合金体と接触させないためにカー
ボンペーパーの隔離体を使用した。集電体及びガス分離
板には、実施例１と同じものを用いて、図２に示す構成
の燃料電池を製作した。 ［実施例３］図３に本発明の実施例に係る燃料電池の要
部断面図を示す。本実施例の燃料電池は、固体高分子電
解質膜１及び一対のガス拡散電極２，３からなる接合
体，隔離体７ｂ，水素吸蔵合金体６，集電体４ａ，４ｂ
及びガス分離板５ａ，５ｂによって構成されている。
【００３０】本実施例に用いた接合体は、実施例２と同
様にして製作した。水素吸蔵合金体，集電体及びガス分
離板は、実施例１と同じものを用いた。本実施例の水素
極にもカチオン交換樹脂が含まれているので水素吸蔵合
金体と接触させないために隔離体を使用した。隔離体に
は両面に水素供給路の溝をつけ、さらに電極へ水素を送
るための通気孔８が開けられているカーボンプレートを
使用した。そして、図３に示す構成の燃料電池を製作し
た。 ［比較例］図４に従来の燃料電池の要部断面図を示す。
従来の燃料電池は、固体高分子電解質膜１及び一対のガ
ス拡散電極２，３からなる接合体，集電体４ａ，４ｂ及
びガス分離板５ａ，５ｂによって構成されている。な
お、比較例に用いた接合体，集電体及びガス分離板には
実施例１と同様なものを用いた。
様にして製作した。水素吸蔵合金体，集電体及びガス分
離板は、実施例１と同じものを用いた。本実施例の水素
極にもカチオン交換樹脂が含まれているので水素吸蔵合
金体と接触させないために隔離体を使用した。隔離体に
は両面に水素供給路の溝をつけ、さらに電極へ水素を送
るための通気孔８が開けられているカーボンプレートを
使用した。そして、図３に示す構成の燃料電池を製作し
た。 ［比較例］図４に従来の燃料電池の要部断面図を示す。
従来の燃料電池は、固体高分子電解質膜１及び一対のガ
ス拡散電極２，３からなる接合体，集電体４ａ，４ｂ及
びガス分離板５ａ，５ｂによって構成されている。な
お、比較例に用いた接合体，集電体及びガス分離板には
実施例１と同様なものを用いた。
【００３１】本発明の実施例１〜３及び比較例に係る燃
料電池をそれぞれ１５セル積層して燃料電池本体とし
た。本発明の実施例１〜３に係る燃料電池には図５に示
される発電装置を用いた。また、比較例の燃料電池には
図６に示される発電装置を用いた。この発電装置の水素
供給装置には、実施例１〜３で用いた水素吸蔵合金体と
同量の水素吸蔵合金を充填した水素吸蔵合金タンクを用
いた。この構成により、いずれの燃料電池も１２Ｖ−２
５０Ｗの出力で４時間発電することができた。
料電池をそれぞれ１５セル積層して燃料電池本体とし
た。本発明の実施例１〜３に係る燃料電池には図５に示
される発電装置を用いた。また、比較例の燃料電池には
図６に示される発電装置を用いた。この発電装置の水素
供給装置には、実施例１〜３で用いた水素吸蔵合金体と
同量の水素吸蔵合金を充填した水素吸蔵合金タンクを用
いた。この構成により、いずれの燃料電池も１２Ｖ−２
５０Ｗの出力で４時間発電することができた。
【００３２】本発明の実施例１〜３に係る燃料電池は、
幅５０cm×厚さ２５cm×高さ４０cm，重量約２０kgであ
った。比較例の燃料電池は、幅５０cm×厚さ３５cm×高
さ４０cm，重量約２５kgであった。この結果、本発明の
実施例１〜３に係る燃料電池は、比較例のものと比較し
て燃料供給のためのシステムを簡略化することができ、
重量で約２割，体積で約３割の小型・軽量化ができた。
幅５０cm×厚さ２５cm×高さ４０cm，重量約２０kgであ
った。比較例の燃料電池は、幅５０cm×厚さ３５cm×高
さ４０cm，重量約２５kgであった。この結果、本発明の
実施例１〜３に係る燃料電池は、比較例のものと比較し
て燃料供給のためのシステムを簡略化することができ、
重量で約２割，体積で約３割の小型・軽量化ができた。
【００３３】なお、本発明は実施例に係る燃料電池の構
成，材料及び製造方法に限定されるものではない。
成，材料及び製造方法に限定されるものではない。
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、燃料電池
の内部に水素を貯蔵することによって燃料ガスの供給シ
ステムを簡略化して小型・軽量化を可能とした可搬用も
しくは移動体用のカチオン交換膜を用いた固体高分子型
燃料電池を提供することができる。
の内部に水素を貯蔵することによって燃料ガスの供給シ
ステムを簡略化して小型・軽量化を可能とした可搬用も
しくは移動体用のカチオン交換膜を用いた固体高分子型
燃料電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る燃料電池の要部断面
図。
図。
【図２】本発明の実施例２に係る燃料電池の要部断面
図。
図。
【図３】本発明の実施例３に係る燃料電池の要部断面
図。
図。
【図４】従来の燃料電池の要部断面図。
【図５】本発明に係る燃料電池を使用した場合の発電装
置の概略図。
置の概略図。
【図６】従来の燃料電池を使用した場合の発電装置の概
略図。
略図。
１ 固体高分子電解質膜 ２ 酸素（空気）極 ３ 水素極 ４ａ，４ｂ 集電体 ５ａ，５ｂ ガス分離板 ６ 水素吸蔵合金体， ７ａ，７ｂ 隔離体 ８ 水素ガス供給路（通気孔）
Claims (3)
- 【請求項１】水素イオン伝導性の固体高分子電解質膜の
片面に酸素極として機能する触媒電極を、他面に水素極
として機能する触媒電極を各々一体に接合してなる燃料
電池において、 該水素極として機能する触媒電極の前記固体高分子電解
質膜と反対の側に水素吸蔵合金体を配設せしめてなり、 該水素吸蔵合金体は撥水性を有し、かつ多孔性であるこ
とを特徴とする燃料電池。 - 【請求項２】請求項１記載の燃料電池において、前記水
素極として機能する触媒電極と前記水素吸蔵合金体との
間に通気性の隔離体を介在せしめてなることを特徴とす
る燃料電池。 - 【請求項３】請求項１記載の燃料電池において、前記水
素吸蔵合金体に水素を再充填して作動させるようにして
なることを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5301115A JPH07130381A (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5301115A JPH07130381A (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07130381A true JPH07130381A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17893023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5301115A Pending JPH07130381A (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07130381A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002151094A (ja) * | 2000-11-07 | 2002-05-24 | Sony Corp | 燃料電池及び燃料電池システム |
| JP2003168463A (ja) * | 2001-11-29 | 2003-06-13 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| JP2005209607A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-08-04 | Mitsubishi Materials Corp | 固体高分子型燃料電池のガス拡散層用部材およびその製造方法 |
| EP1850414A2 (en) | 2006-03-29 | 2007-10-31 | Ngk Insulators, Ltd. | Conductive connecting members and electrochemical systems |
| JP2008512611A (ja) * | 2004-09-03 | 2008-04-24 | グロス，カール | 水素貯蔵および一体型燃料電池アセンブリ |
| KR100859457B1 (ko) * | 2002-06-21 | 2008-09-23 | 엘지전자 주식회사 | Ｂ화합물을 연료로 하는 연료전지의 스택구조 |
| JP2010520145A (ja) * | 2007-03-06 | 2010-06-10 | セラム ハイド | 水素を貯蔵する方法及びユニット |
| WO2011030625A1 (ja) * | 2009-09-09 | 2011-03-17 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 燃料電池 |
| JP2011222290A (ja) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Konica Minolta Holdings Inc | 燃料電池 |
| US8697300B2 (en) | 2008-03-31 | 2014-04-15 | Rohm Co., Ltd. | Fuel cell, and method for manufacturing the same |
| CN110085808A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-08-02 | 四川大学 | 一种电解液非接触式贮氢合金负极及镍氢电池 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52120347A (en) * | 1976-04-02 | 1977-10-08 | Hitachi Ltd | Solid electrolyte fuel cell |
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| JPH04289664A (ja) * | 1991-02-12 | 1992-10-14 | Mitsubishi Electric Corp | 固体電解質の電極構造 |
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-
1993
- 1993-11-05 JP JP5301115A patent/JPH07130381A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040322 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040514 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040623 |