JPH07296840A - 高分子電解質型燃料電池 - Google Patents
高分子電解質型燃料電池Info
- Publication number
- JPH07296840A JPH07296840A JP6112203A JP11220394A JPH07296840A JP H07296840 A JPH07296840 A JP H07296840A JP 6112203 A JP6112203 A JP 6112203A JP 11220394 A JP11220394 A JP 11220394A JP H07296840 A JPH07296840 A JP H07296840A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polymer electrolyte
- fuel cell
- electrode
- electrolyte fuel
- unit cell
- 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.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
- H01M8/243—Grouping of unit cells of tubular or cylindrical configuration
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2404—Processes or apparatus for grouping fuel cells
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0082—Organic polymers
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 構造の簡略化、軽量化を図って、製作を容易
にするとともに、電流密度を向上させ、高い出力密度を
実現することを目的とする。 【構成】 枠体１内に複数の筒状の単位セルＣを平行配
設してなり、単位セルＣは、高分子電解質２を挟んでそ
の内外表面に電極３、４を接合した構成を有する。単位
セルＣの内部空間は酸化性ガスＡ流路となり、外部空間
は燃料ガスＦ流路を形成して、両電極３、４における酸
化還元反応により発電する。
にするとともに、電流密度を向上させ、高い出力密度を
実現することを目的とする。 【構成】 枠体１内に複数の筒状の単位セルＣを平行配
設してなり、単位セルＣは、高分子電解質２を挟んでそ
の内外表面に電極３、４を接合した構成を有する。単位
セルＣの内部空間は酸化性ガスＡ流路となり、外部空間
は燃料ガスＦ流路を形成して、両電極３、４における酸
化還元反応により発電する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電解質として高分子電解
質を用いた燃料電池に関する。
質を用いた燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、水素ガス等の酸化されやす
い燃料ガスを、電解質を利用して電気化学的に反応させ
ることにより、直接、電気エネルギーに変換する装置で
ある。電解質としては種々の形態のものが使用可能であ
るが、そのうち固体電解質を用いたものが、装置の簡素
化が容易であるなどの理由で注目されている。
い燃料ガスを、電解質を利用して電気化学的に反応させ
ることにより、直接、電気エネルギーに変換する装置で
ある。電解質としては種々の形態のものが使用可能であ
るが、そのうち固体電解質を用いたものが、装置の簡素
化が容易であるなどの理由で注目されている。
【０００３】固体電解質として高分子電解質を用いた燃
料電池の、一般的な構造を図９に示す。図中、Ｃは高分
子電解質２を空気電極３と燃料電極４にて挟持せしめて
なる単位セルであり、この単位セルＣと、セパレータＳ
とを交互に積層してセルスタック構造を形成している。
上記セパレータＳは、その下面に複数のリブＳ１が平行
に配してあり、隣接する空気電極３との間に複数の流路
を形成して、この流路に空気Ａが導入されるようになし
てある。また、上記セパレータＳの上面には同様の複数
のリブＳ２が平行配設されて、隣接する上記燃料電極４
との間に燃料ガスＦの流路を形成している。
料電池の、一般的な構造を図９に示す。図中、Ｃは高分
子電解質２を空気電極３と燃料電極４にて挟持せしめて
なる単位セルであり、この単位セルＣと、セパレータＳ
とを交互に積層してセルスタック構造を形成している。
上記セパレータＳは、その下面に複数のリブＳ１が平行
に配してあり、隣接する空気電極３との間に複数の流路
を形成して、この流路に空気Ａが導入されるようになし
てある。また、上記セパレータＳの上面には同様の複数
のリブＳ２が平行配設されて、隣接する上記燃料電極４
との間に燃料ガスＦの流路を形成している。
【０００４】そして、空気電極３側の流路には酸化剤と
して空気Ａが、燃料電極４側の流路には水素に富む燃料
ガスＦがそれぞれ供給され、高分子電解質２のイオン導
電性を利用して発電を行なう。なお、このセルスタック
は接触抵抗を下げるため、通常、加圧されている。
して空気Ａが、燃料電極４側の流路には水素に富む燃料
ガスＦがそれぞれ供給され、高分子電解質２のイオン導
電性を利用して発電を行なう。なお、このセルスタック
は接触抵抗を下げるため、通常、加圧されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記セパレ
ータＳには、低抵抗であること、高耐食性を有すること
等の特性が要求され、通常、チタンで構成されている。
しかしながら、上記セパレータＳの総重量はセルスタッ
クの重量の半分近くになり、このためセルスタックの重
量当たりの出力密度を低下させる要因となっていた。ま
た、空気Ａおよび燃料ガスＦの流路を形成する上記リブ
Ｓ１、Ｓ２は、隣合うリブ間の間隔が狭く、上下面に多
数のリブを有するなど構造が複雑であるため、加工に手
間がかかる。しかも、これらガス流路が狭く、複雑であ
るため、電極全体に均一にガスを供給することが困難
で、空気電極３で生成する水の除去も容易ではない。こ
のため電流密度を十分向上できないという不具合があっ
た。
ータＳには、低抵抗であること、高耐食性を有すること
等の特性が要求され、通常、チタンで構成されている。
しかしながら、上記セパレータＳの総重量はセルスタッ
クの重量の半分近くになり、このためセルスタックの重
量当たりの出力密度を低下させる要因となっていた。ま
た、空気Ａおよび燃料ガスＦの流路を形成する上記リブ
Ｓ１、Ｓ２は、隣合うリブ間の間隔が狭く、上下面に多
数のリブを有するなど構造が複雑であるため、加工に手
間がかかる。しかも、これらガス流路が狭く、複雑であ
るため、電極全体に均一にガスを供給することが困難
で、空気電極３で生成する水の除去も容易ではない。こ
のため電流密度を十分向上できないという不具合があっ
た。
【０００６】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、構造の簡略化、軽量化を図って、製
作を容易にするとともに、電流密度を向上させ、高い出
力密度を実現することにある。
あり、その目的は、構造の簡略化、軽量化を図って、製
作を容易にするとともに、電流密度を向上させ、高い出
力密度を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の構成を図１で説
明すると、高分子電解質型燃料電池は高分子電解質２を
挟んでその両面に電極３、４を配してなり、一方の電極
４に接して燃料ガスＦ流路を有するとともに、他方の電
極３に接して酸化性ガスＡ流路を形成し、両電極３、４
における酸化還元反応により発電する。本発明では上記
高分子電解質２を筒状体としてあり、その内表面および
外表面に上記電極３、４を接合した単位セルＣを少なく
とも１以上設けて、上記単位セルＣの内部空間を上記燃
料ガスＦまたは酸化性ガスＡのいずれか一方のガス流路
となす。そして、上記単位セルＣの外部空間を残る他方
のガス流路となすものである（請求項１）。
明すると、高分子電解質型燃料電池は高分子電解質２を
挟んでその両面に電極３、４を配してなり、一方の電極
４に接して燃料ガスＦ流路を有するとともに、他方の電
極３に接して酸化性ガスＡ流路を形成し、両電極３、４
における酸化還元反応により発電する。本発明では上記
高分子電解質２を筒状体としてあり、その内表面および
外表面に上記電極３、４を接合した単位セルＣを少なく
とも１以上設けて、上記単位セルＣの内部空間を上記燃
料ガスＦまたは酸化性ガスＡのいずれか一方のガス流路
となす。そして、上記単位セルＣの外部空間を残る他方
のガス流路となすものである（請求項１）。
【０００８】上記単位セルＣの断面形状は円形またはこ
れに近似した形状とする（請求項２）。上記電極３、４
は、集電体７表面に電極触媒６を固着してなり（図３、
請求項３）、上記集電体７の表面は、チタン、タンタ
ル、金、または白金から選ばれる少なくとも１つの金属
またはその化合物にて被覆してある（請求項４）。
れに近似した形状とする（請求項２）。上記電極３、４
は、集電体７表面に電極触媒６を固着してなり（図３、
請求項３）、上記集電体７の表面は、チタン、タンタ
ル、金、または白金から選ばれる少なくとも１つの金属
またはその化合物にて被覆してある（請求項４）。
【０００９】上記高分子電解質２は陽イオン交換膜であ
ることが望ましい（請求項５）。上記高分子電解質２よ
りなる筒状体は、高分子電解質を押出成形等により円筒
状に成形してなるものか、シート状の高分子電解質２の
端縁を、加熱溶着、溶剤溶着、または超音波溶着のいず
れかを用いて接合してなる（請求項６）。または、シー
ト状の高分子電解質２の端縁を、樹脂系接着剤よりなる
中間層２１を介して接合してもよい（図６、請求項
７）。上記単位セルＣの両端部は支持板１１にて固定し
てあり、上記支持板１１には上記単位セルＣ内に形成さ
れるガス流路のガス導入口および排出口を設ける（図１
（Ａ）、請求項８）。上記単位セルＣは複数設けてもよ
く、これら単位セルＣはその端部にて端子３１、４１を
介して電気的に結合される（図１（Ｂ）、請求項９）。
ることが望ましい（請求項５）。上記高分子電解質２よ
りなる筒状体は、高分子電解質を押出成形等により円筒
状に成形してなるものか、シート状の高分子電解質２の
端縁を、加熱溶着、溶剤溶着、または超音波溶着のいず
れかを用いて接合してなる（請求項６）。または、シー
ト状の高分子電解質２の端縁を、樹脂系接着剤よりなる
中間層２１を介して接合してもよい（図６、請求項
７）。上記単位セルＣの両端部は支持板１１にて固定し
てあり、上記支持板１１には上記単位セルＣ内に形成さ
れるガス流路のガス導入口および排出口を設ける（図１
（Ａ）、請求項８）。上記単位セルＣは複数設けてもよ
く、これら単位セルＣはその端部にて端子３１、４１を
介して電気的に結合される（図１（Ｂ）、請求項９）。
【００１０】
【作用】上記構成によれば、高分子電解質２を筒状とし
てその内外をガス流路となしたので、従来不可欠であっ
たセパレータＳが不要となり、大幅な軽量化が可能とな
る。また、ガス流路が広くなり、ガスの均一な供給を可
能にするとともに、生成水の除去も容易にできる。従っ
て、電流密度が高まり、出力密度を大幅に向上させるこ
とが可能となる。
てその内外をガス流路となしたので、従来不可欠であっ
たセパレータＳが不要となり、大幅な軽量化が可能とな
る。また、ガス流路が広くなり、ガスの均一な供給を可
能にするとともに、生成水の除去も容易にできる。従っ
て、電流密度が高まり、出力密度を大幅に向上させるこ
とが可能となる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１（Ａ）は円筒型セルスタック構造を有する本
発明の高分子電解質型燃料電池の全体構成図で、枠体１
内には、円筒状に成形された複数の単位セルＣが平行配
設してあり、その両端部を、支持板たる上記枠体１の左
右側板１１にて支持せしめてある。
する。図１（Ａ）は円筒型セルスタック構造を有する本
発明の高分子電解質型燃料電池の全体構成図で、枠体１
内には、円筒状に成形された複数の単位セルＣが平行配
設してあり、その両端部を、支持板たる上記枠体１の左
右側板１１にて支持せしめてある。
【００１２】上記単位セルＣは高分子電解質を挟んでそ
の両側に電極を形成したもので、高分子電解質として
は、ここでは水素イオン導電性を示すパ−フロロスルホ
ン酸ポリマーを使用した。図１（Ｂ）に示すように、円
筒形の高分子電解質２の内周面には空気電極（陽極）３
が、外周面には燃料電極（陰極）４を設けてある。上記
構成の単位セルＣは、これを複数設けて上下左右ほぼ等
間隔をおいて平行配設し（図１（Ａ））、その両端を、
上記枠体１の左右側板１１に設けた円形の嵌合穴に挿通
して固定する。
の両側に電極を形成したもので、高分子電解質として
は、ここでは水素イオン導電性を示すパ−フロロスルホ
ン酸ポリマーを使用した。図１（Ｂ）に示すように、円
筒形の高分子電解質２の内周面には空気電極（陽極）３
が、外周面には燃料電極（陰極）４を設けてある。上記
構成の単位セルＣは、これを複数設けて上下左右ほぼ等
間隔をおいて平行配設し（図１（Ａ））、その両端を、
上記枠体１の左右側板１１に設けた円形の嵌合穴に挿通
して固定する。
【００１３】各単位セルＣは、その端縁において隣合う
単位セルＣの陽極端子３１と陰極端子４１をそれぞれ接
合してあり（図１（Ｂ））、これにより各単位セルＣは
電気的に直列結合される。また、連結部の表面には上記
端子３１、４１を覆う腐食防止用の樹脂層５が形成して
ある。
単位セルＣの陽極端子３１と陰極端子４１をそれぞれ接
合してあり（図１（Ｂ））、これにより各単位セルＣは
電気的に直列結合される。また、連結部の表面には上記
端子３１、４１を覆う腐食防止用の樹脂層５が形成して
ある。
【００１４】上記単位セルＣの内部空間は酸化性ガスで
ある空気Ａの流路となり（図１（Ａ））、上記側板１１
の嵌合穴は、上記単位セルＣ内に空気Ａを供給するガス
導入口または排出口となる。一方、上記単位セルＣの外
部空間は水素に富む燃料ガスＦの流路を構成する。な
お、これらガスの流れる方向は図のように直交してい
る。かくして、上記両流路に空気Ａおよび燃料ガスＦを
供給すると、燃料電極４で水素がイオン化して高分子電
解質２内を移動し、空気電極３の酸素と反応して水を生
成する。燃料電極４で発生する電子は外部回路を通じて
空気電極３へ流れ、これを電気エネルギーとして取り出
すことができる。
ある空気Ａの流路となり（図１（Ａ））、上記側板１１
の嵌合穴は、上記単位セルＣ内に空気Ａを供給するガス
導入口または排出口となる。一方、上記単位セルＣの外
部空間は水素に富む燃料ガスＦの流路を構成する。な
お、これらガスの流れる方向は図のように直交してい
る。かくして、上記両流路に空気Ａおよび燃料ガスＦを
供給すると、燃料電極４で水素がイオン化して高分子電
解質２内を移動し、空気電極３の酸素と反応して水を生
成する。燃料電極４で発生する電子は外部回路を通じて
空気電極３へ流れ、これを電気エネルギーとして取り出
すことができる。
【００１５】上記構造の燃料電池は以下のようにして製
造される。図２には円筒型単位セルＣの製造工程を示
す。工程１において、まず、前処理として高分子電解質
２の接合面をコロナ放電またはスパッタエッチングによ
り表面処理する。これにより、後工程において高分子電
解質２の円筒化する際の接合強度を高めることができ
る。
造される。図２には円筒型単位セルＣの製造工程を示
す。工程１において、まず、前処理として高分子電解質
２の接合面をコロナ放電またはスパッタエッチングによ
り表面処理する。これにより、後工程において高分子電
解質２の円筒化する際の接合強度を高めることができ
る。
【００１６】次に工程２で電極と高分子電解質２の接合
を行ない、図３に示す電極−高分子電解質接合セルを形
成する。まず、導電性の炭素粉に、従来の湿式法により
触媒を２０重量％担持した電極触媒６とポリテトラフル
オロエチレン（以下、ＰＴＦＥと称する）を、ＰＴＦＥ
が２０〜６０重量％となるように混合する。電極触媒６
に担持させる触媒としては、例えば白金、白金ニッケル
合金等が挙げられる。次いでこの電極触媒６とＰＴＦＥ
の混合物を、チタンで表面処理したアルミニウム製の集
電体７に塗布し、非酸化雰囲気中で３００〜３６０℃で
熱処理を行なって空気電極３または燃料電極４となる電
極３２、４２を形成する。集電体７は多孔体で、その内
部表面に上記電極触媒６を保持する。また、上記集電体
７はチタンにより表面処理したが、この他、タンタル、
金、白金、またはこれらの化合物を用いてもよい。上記
集電体７としては、アルミニウムの他、チタン、タンタ
ル等を使用してもよい。触媒の担持法としては、この他
にめっき、スパッタ等のＰＶＤ、ＣＶＤ等による方法を
用いてもよい。
を行ない、図３に示す電極−高分子電解質接合セルを形
成する。まず、導電性の炭素粉に、従来の湿式法により
触媒を２０重量％担持した電極触媒６とポリテトラフル
オロエチレン（以下、ＰＴＦＥと称する）を、ＰＴＦＥ
が２０〜６０重量％となるように混合する。電極触媒６
に担持させる触媒としては、例えば白金、白金ニッケル
合金等が挙げられる。次いでこの電極触媒６とＰＴＦＥ
の混合物を、チタンで表面処理したアルミニウム製の集
電体７に塗布し、非酸化雰囲気中で３００〜３６０℃で
熱処理を行なって空気電極３または燃料電極４となる電
極３２、４２を形成する。集電体７は多孔体で、その内
部表面に上記電極触媒６を保持する。また、上記集電体
７はチタンにより表面処理したが、この他、タンタル、
金、白金、またはこれらの化合物を用いてもよい。上記
集電体７としては、アルミニウムの他、チタン、タンタ
ル等を使用してもよい。触媒の担持法としては、この他
にめっき、スパッタ等のＰＶＤ、ＣＶＤ等による方法を
用いてもよい。
【００１７】この電極３２、４２の表面にパーフロロス
ルホン酸ポリマー溶液であるナフィオン溶液（アルドリ
ッチ・ケミカル製）を塗布、含浸させ、高分子電解質２
であるパ−フロロスルホン酸ポリマーの膜（ナフィオン
１１７：米国デュポン社製、商品名）の両面に配する。
次いで３０〜５０kg／cm2 、１２０℃でホットプレスを
行ない、電極−電解質接合セルを得る。
ルホン酸ポリマー溶液であるナフィオン溶液（アルドリ
ッチ・ケミカル製）を塗布、含浸させ、高分子電解質２
であるパ−フロロスルホン酸ポリマーの膜（ナフィオン
１１７：米国デュポン社製、商品名）の両面に配する。
次いで３０〜５０kg／cm2 、１２０℃でホットプレスを
行ない、電極−電解質接合セルを得る。
【００１８】得られた電極−電解質接合セルは、空気電
極３となる電極３２が内側となるように、３本ロール成
形機で円筒状に曲げ加工する（図２工程３）。そして、
図４に示すように、高分子電解質２の両端縁を重ね合わ
せ、加熱加圧用の治具８を上下に配する。次いで、２０
０℃で５〜１０分間ホットプレスを行なって熱融着によ
り完全に接合する。これにより円筒型単位セルＣが得ら
れる。
極３となる電極３２が内側となるように、３本ロール成
形機で円筒状に曲げ加工する（図２工程３）。そして、
図４に示すように、高分子電解質２の両端縁を重ね合わ
せ、加熱加圧用の治具８を上下に配する。次いで、２０
０℃で５〜１０分間ホットプレスを行なって熱融着によ
り完全に接合する。これにより円筒型単位セルＣが得ら
れる。
【００１９】次に、図５により円筒型セルスタックの製
造工程を説明する。まず、工程１で上述のようにして得
た円筒型単位セルＣの両端部を、上記側板１１に設けた
嵌合穴に挿通して樹脂系接着剤で接着固定する。これに
より単位セルＣが２枚の側板１１間に支持固定され、単
位セルＣ両端にガス導入口および排出口が形成される。
次いで、円筒型セルスタックの全体強度を確保するため
に、側板１１の上下に支持板１２を接合し、枠体１とす
る（工程２）。さらに、各単位セルＣを電気的に結合す
るため、上記側板１１面上で隣接する各単位セルＣの陽
極端子３１と陰極端子４１を接合する（工程３）。接合
した端子３１、４１の上面には腐食防止用の樹脂膜５を
形成する（工程４）。かくして図１（Ａ）の円筒型セル
スタックが得られる。
造工程を説明する。まず、工程１で上述のようにして得
た円筒型単位セルＣの両端部を、上記側板１１に設けた
嵌合穴に挿通して樹脂系接着剤で接着固定する。これに
より単位セルＣが２枚の側板１１間に支持固定され、単
位セルＣ両端にガス導入口および排出口が形成される。
次いで、円筒型セルスタックの全体強度を確保するため
に、側板１１の上下に支持板１２を接合し、枠体１とす
る（工程２）。さらに、各単位セルＣを電気的に結合す
るため、上記側板１１面上で隣接する各単位セルＣの陽
極端子３１と陰極端子４１を接合する（工程３）。接合
した端子３１、４１の上面には腐食防止用の樹脂膜５を
形成する（工程４）。かくして図１（Ａ）の円筒型セル
スタックが得られる。
【００２０】上記実施例では、高分子電解質２としてパ
−フロロスルホン酸ポリマ−を用いたが、特にこれに限
定されるものではなく、通常知られる高分子電解質のい
ずれを用いてもよい。例えばスチレン、ジビニルベンセ
ン共重合体系の陽イオン交換膜であるネオセプタＣＲ−
４（（株）トクヤマ製、商品名）を用いた場合には、同
様の方法で電極−電解質接合セルを曲げ加工した後、接
合部を重ね合わせ、１２０〜１５０℃で５分間ホットプ
レスを行ない、熱融着することにより、円筒体とする。
以下、同様にして円筒型セルスタックが得られる。
−フロロスルホン酸ポリマ−を用いたが、特にこれに限
定されるものではなく、通常知られる高分子電解質のい
ずれを用いてもよい。例えばスチレン、ジビニルベンセ
ン共重合体系の陽イオン交換膜であるネオセプタＣＲ−
４（（株）トクヤマ製、商品名）を用いた場合には、同
様の方法で電極−電解質接合セルを曲げ加工した後、接
合部を重ね合わせ、１２０〜１５０℃で５分間ホットプ
レスを行ない、熱融着することにより、円筒体とする。
以下、同様にして円筒型セルスタックが得られる。
【００２１】上記実施例では、電極−電解質接合セルの
曲げ加工時に、高分子電解質２の両端縁を加熱溶着によ
り接合したが、図６に示すように高分子電解質２の両端
縁間に、中間材としてテトラフロロエチレン−パ−フロ
ロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）を配し、
この中間層２１を介して接合してもよい。ここではＰＦ
ＡとしてネオフロンＰＦＡ（ダイキン工業株式会社製、
商品名）を用いた。その後、同様にホットプレスを行な
い円筒体とする。ＰＦＡは高分子電解質２との密着性に
優れる中間層２１を形成し、接着性を向上させる。な
お、ＰＦＡに限らず、他の樹脂系接着剤を使用してもも
ちろんよい。
曲げ加工時に、高分子電解質２の両端縁を加熱溶着によ
り接合したが、図６に示すように高分子電解質２の両端
縁間に、中間材としてテトラフロロエチレン−パ−フロ
ロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）を配し、
この中間層２１を介して接合してもよい。ここではＰＦ
ＡとしてネオフロンＰＦＡ（ダイキン工業株式会社製、
商品名）を用いた。その後、同様にホットプレスを行な
い円筒体とする。ＰＦＡは高分子電解質２との密着性に
優れる中間層２１を形成し、接着性を向上させる。な
お、ＰＦＡに限らず、他の樹脂系接着剤を使用してもも
ちろんよい。
【００２２】また、図７に示すように高分子電解質２の
接合面２２をｓ−ブタノールまたはｔ−アミノアルコー
ル等の溶剤で溶かした後、接合部を重ね合わせ、高分子
電解質２の上下にプレス板９を配し、２０〜５０kg／cm
2 でプレスを行ない接合することこともできる。あるい
は、図８に示すように接合部を重ね合わせる受治具と超
音波振動を発生するホーンを備える超音波プラスチック
ウェルダを用いてもよい。この場合、高分子電解質２の
の上下に受治具１０を配し、ホーン１０１で超音波振動
を加えることにより接合する。
接合面２２をｓ−ブタノールまたはｔ−アミノアルコー
ル等の溶剤で溶かした後、接合部を重ね合わせ、高分子
電解質２の上下にプレス板９を配し、２０〜５０kg／cm
2 でプレスを行ない接合することこともできる。あるい
は、図８に示すように接合部を重ね合わせる受治具と超
音波振動を発生するホーンを備える超音波プラスチック
ウェルダを用いてもよい。この場合、高分子電解質２の
の上下に受治具１０を配し、ホーン１０１で超音波振動
を加えることにより接合する。
【００２３】上記実施例では、単位セルＣ内部空間を酸
化性ガス流路、単位セルＣ外部空間を燃料ガス流路とし
たが、単位セルＣ内部空間を燃料ガス流路、単位セルＣ
外部空間を酸化性ガス流路としてももちろんよい。単位
セルＣの断面形状は円形に限らず、これに近似する形状
であればよい。
化性ガス流路、単位セルＣ外部空間を燃料ガス流路とし
たが、単位セルＣ内部空間を燃料ガス流路、単位セルＣ
外部空間を酸化性ガス流路としてももちろんよい。単位
セルＣの断面形状は円形に限らず、これに近似する形状
であればよい。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、高分子電解質を筒状と
してその内外をガス流路となしたので、セパレータが不
要で、大幅に軽量化でき、製造も容易である。また、ガ
ス流路が広く、ガスの均一な供給が可能で、生成水の除
去も容易にできる。従って、電流密度が高まり、出力密
度を大幅に向上させることができる。
してその内外をガス流路となしたので、セパレータが不
要で、大幅に軽量化でき、製造も容易である。また、ガ
ス流路が広く、ガスの均一な供給が可能で、生成水の除
去も容易にできる。従って、電流密度が高まり、出力密
度を大幅に向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例を示し、図１（Ａ）は高分子
電解質型燃料電池の全体斜視図、（Ｂ）は図１（Ａ）の
部分拡大断面図である。
電解質型燃料電池の全体斜視図、（Ｂ）は図１（Ａ）の
部分拡大断面図である。
【図２】円筒型単位セルの製造工程を示す図である。
【図３】電極−高分子電解質接合セルの構造を示す図で
ある。
ある。
【図４】円筒型単位セルの接合方法を示す図である。
【図５】円筒型セルスタックの製造工程を示す図であ
る。
る。
【図６】本発明の第２の実施例における円筒型単位セル
の接合方法を示す図である。
の接合方法を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施例における円筒型単位セル
の接合方法を示す図である。
の接合方法を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施例における円筒型単位セル
の接合方法を示す図である。
の接合方法を示す図である。
【図９】従来の高分子電解質型燃料電池の部分分解斜視
図である。
図である。
Ｃ 単位セル Ａ 空気（酸化性ガス） Ｆ 燃料ガス １ 枠体 １１ 側板（支持板） ２ 高分子電解質 ３ 空気電極（電極） ４ 燃料電極（電極） ３１、４１ 端子 ５ 樹脂膜 ６ 電極触媒 ７ 集電体
Claims (9)
- 【請求項１】 高分子電解質を挟んでその両面に電極を
配し、一方の電極に接して燃料ガス流路を設けるととも
に、他方の電極に接して酸化性ガス流路を形成し、両電
極における酸化還元反応により発電する燃料電池におい
て、上記高分子電解質を筒状体として、その内表面およ
び外表面に上記電極を接合した単位セルを少なくとも１
以上設け、上記単位セルの内部空間を上記燃料ガスまた
は酸化性ガスのいずれか一方のガス流路となすととも
に、上記単位セルの外部空間を残る他方のガス流路とな
したことを特徴とする高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項２】 上記単位セルの断面形状が円形またはこ
れに近似した形状であることを特徴とする請求項１記載
の高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項３】 上記電極が、集電体表面に電極触媒を固
着してなることを特徴とする請求項１または２記載の高
分子電解質型燃料電池。 - 【請求項４】 上記集電体の表面を、チタン、タンタ
ル、金、または白金から選ばれる少なくとも１つの金属
またはその化合物で被覆したことを特徴とする請求項３
記載の高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項５】 上記高分子電解質が陽イオン交換膜であ
ることを特徴とする請求項１ないし４記載の高分子電解
質型燃料電池。 - 【請求項６】 上記高分子電解質よりなる筒状体が、シ
ート状の高分子電解質の端縁を、加熱溶着、溶剤溶着、
または超音波溶着のいずれかを用いて接合してなること
を特徴とする請求項１ないし５記載の高分子電解質型燃
料電池。 - 【請求項７】 上記高分子電解質よりなる筒状体が、シ
ート状の高分子電解質の端縁を、樹脂系接着剤よりなる
中間層を介して接合してなることを特徴とする請求項１
ないし５記載の高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項８】 上記単位セルの両端部を支持板にて固定
し、上記支持板には上記単位セル内に形成されるガス流
路のガス導入口および排出口を設けたことを特徴とする
請求項１ないし７記載の高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項９】 上記単位セルを複数設けて、これら単位
セルをその端部にて端子を介して電気的に結合したこと
を特徴とする請求項１ないし８記載の高分子電解質型燃
料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6112203A JPH07296840A (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 高分子電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6112203A JPH07296840A (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 高分子電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07296840A true JPH07296840A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=14580844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6112203A Withdrawn JPH07296840A (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 高分子電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07296840A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002260685A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-13 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 小型燃料電池 |
| US6972160B2 (en) | 2002-04-08 | 2005-12-06 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Fuel cell |
| JP2007141840A (ja) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Ford Motor Co | 燃料電池組立体及びその製造方法 |
| JP2007194205A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-08-02 | Nok Corp | 燃料電池モジュール |
| US8283084B2 (en) | 2005-02-04 | 2012-10-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hollow-shaped membrane electrode assembly for fuel cell and hollow-type fuel cell |
| US8741463B2 (en) | 2004-06-11 | 2014-06-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
-
1994
- 1994-04-27 JP JP6112203A patent/JPH07296840A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002260685A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-13 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 小型燃料電池 |
| US6972160B2 (en) | 2002-04-08 | 2005-12-06 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Fuel cell |
| US8741463B2 (en) | 2004-06-11 | 2014-06-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
| US8283084B2 (en) | 2005-02-04 | 2012-10-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hollow-shaped membrane electrode assembly for fuel cell and hollow-type fuel cell |
| JP2007141840A (ja) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Ford Motor Co | 燃料電池組立体及びその製造方法 |
| JP2007194205A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-08-02 | Nok Corp | 燃料電池モジュール |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2005524949A (ja) | 改良された加圧板および集電体を有する燃料電池スタック | |
| US8192886B2 (en) | Fuel cell stack with power collecting terminals | |
| US20040018415A1 (en) | Flat fuel cell assembly and connection structure thereof | |
| JP2006260916A (ja) | 燃料電池 | |
| JP5833171B2 (ja) | 燃料電池用単極単板及びそれを含む燃料電池 | |
| JP2004221061A (ja) | 燃料電池及びその製造方法 | |
| JP3580172B2 (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JP2002280049A (ja) | 集積タイプ燃料電池セル | |
| WO2003105265A1 (ja) | 液体燃料供給型燃料電池 | |
| JP2001015127A (ja) | 電解質膜／電極接合体および固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JPH07296840A (ja) | 高分子電解質型燃料電池 | |
| JP2007273433A (ja) | セルユニット、セル接続方法、及び、燃料電池 | |
| WO2007043366A1 (ja) | 燃料電池およびその製造方法 | |
| JP2005166552A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2002343377A (ja) | 燃料電池用電解質膜−電極接合体およびその製造方法 | |
| WO2005050766A1 (ja) | 燃料電池 | |
| JP4645095B2 (ja) | 膜電極接合体、燃料電池 | |
| JP4669242B2 (ja) | 燃料電池用配管部材及びその製造方法 | |
| JP2010225484A (ja) | 燃料電池、および、燃料電池の製造方法 | |
| JPH02281567A (ja) | メタノール燃料電池 | |
| JP2000090956A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| JP2004071230A (ja) | 燃料電池スタック | |
| CN208189716U (zh) | 平面式燃料电池模块 | |
| JP2004014148A (ja) | 液体燃料電池 | |
| JP2007103281A (ja) | 燃料電池およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010703 |