JPH0794195A - 燐酸型燃料電池のマトリックスとその製造方法 - Google Patents
燐酸型燃料電池のマトリックスとその製造方法Info
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- JPH0794195A JPH0794195A JP5236990A JP23699093A JPH0794195A JP H0794195 A JPH0794195 A JP H0794195A JP 5236990 A JP5236990 A JP 5236990A JP 23699093 A JP23699093 A JP 23699093A JP H0794195 A JPH0794195 A JP H0794195A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】燐酸の保持性を高め、燐酸のしみ出しによるカ
ーボン部材の腐食を防ぐ。 【構成】マトリックスをシリコンカーバイドのみとし、
またカーボンとバインダーからなる燐酸保持層と、シリ
コンカーバイドのみの電子絶縁層との２層構造とし、さ
らにこのカーボンに電池構成部材の他のカーボンに比べ
て容易に腐食するものを用いることなどにより、マトリ
ックス中に燐酸の保持性を低下させるＰＴＦＥを含まな
いので燐酸保持性が向上し、２層構造では燐酸保持と電
子絶縁の役割を分担させ、また、電池の起動時や負荷変
化時における過渡的なガス欠などによるカーボンの腐食
に対して、マトリックス中の腐食しやすいカーボンの方
が触媒層のカーボンより優先的に腐食されることなどか
ら、燐酸型燃料電池の出力を高め、長時間安定な運転を
持続させることができる。
ーボン部材の腐食を防ぐ。 【構成】マトリックスをシリコンカーバイドのみとし、
またカーボンとバインダーからなる燐酸保持層と、シリ
コンカーバイドのみの電子絶縁層との２層構造とし、さ
らにこのカーボンに電池構成部材の他のカーボンに比べ
て容易に腐食するものを用いることなどにより、マトリ
ックス中に燐酸の保持性を低下させるＰＴＦＥを含まな
いので燐酸保持性が向上し、２層構造では燐酸保持と電
子絶縁の役割を分担させ、また、電池の起動時や負荷変
化時における過渡的なガス欠などによるカーボンの腐食
に対して、マトリックス中の腐食しやすいカーボンの方
が触媒層のカーボンより優先的に腐食されることなどか
ら、燐酸型燃料電池の出力を高め、長時間安定な運転を
持続させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燐酸型燃料電池のマトリ
ックスとその製造方法に関する。
ックスとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】燐酸型燃料電池発電装置のシステムは、
単電池を多数積層したスタックからなる燃料電池本体，
燃料ガスを利用しやすい状態にする改質器，空気の供給
・冷却装置などの補器類，燃料電池から発電される直流
電流を交流電流に変換する電力変換装置，および発電装
置全体を制御する制御装置等から構成されるが、ここで
は、スタックを構成する単電池について述べる。
単電池を多数積層したスタックからなる燃料電池本体，
燃料ガスを利用しやすい状態にする改質器，空気の供給
・冷却装置などの補器類，燃料電池から発電される直流
電流を交流電流に変換する電力変換装置，および発電装
置全体を制御する制御装置等から構成されるが、ここで
は、スタックを構成する単電池について述べる。
【０００３】図５は燐酸型燃料電池の単電池の構造を説
明するための模式断面図である。図５において、この単
電池は、カーボン基材１ａと触媒層１ａとからなる燃料
極１、および、同様にカーボン基材３ａと触媒層３ｂか
らなる空気極３を有し、これら燃料極１と空気極３がマ
トリックス２を挟持している。触媒層１ａ，３ｂは、い
ずれもカーボンブラックを担体とし、この上に白金など
を担持させた触媒粒子を、ポリテトラフルオロエチレン
（以下、ＰＴＦＥ）などをバインダーとして結合し、膜
状にしたものが用いられ、燃料極１と空気極３の各触媒
層側１ａ，３ｂでマトリックス２に接している。マトリ
ックス２は、電解質である燐酸を単電池内に保持するた
めに用いられ、燐酸に対する耐蝕性に優れたシリコンカ
ーバイド（ＳｉＣ）等の微粉末材料を、ＰＴＦＥなどを
バインダーとして、シート状に結合したものである。
明するための模式断面図である。図５において、この単
電池は、カーボン基材１ａと触媒層１ａとからなる燃料
極１、および、同様にカーボン基材３ａと触媒層３ｂか
らなる空気極３を有し、これら燃料極１と空気極３がマ
トリックス２を挟持している。触媒層１ａ，３ｂは、い
ずれもカーボンブラックを担体とし、この上に白金など
を担持させた触媒粒子を、ポリテトラフルオロエチレン
（以下、ＰＴＦＥ）などをバインダーとして結合し、膜
状にしたものが用いられ、燃料極１と空気極３の各触媒
層側１ａ，３ｂでマトリックス２に接している。マトリ
ックス２は、電解質である燐酸を単電池内に保持するた
めに用いられ、燐酸に対する耐蝕性に優れたシリコンカ
ーバイド（ＳｉＣ）等の微粉末材料を、ＰＴＦＥなどを
バインダーとして、シート状に結合したものである。
【０００４】マトリックス２は通常次のようにして製造
される。図６はその主な製造過程を説明するための流れ
図であり、図６において、まず、シリコンカーバイトを
脱イオン水に添加し、これにＰＴＦＥを混合して超音波
分散させた後、遠心分離法によりケーキとして回収し、
得られたケーキをロールをかけてシート状となし、これ
を３５０℃で１５分間焼成することによりマトリックス
２を得ることができる。
される。図６はその主な製造過程を説明するための流れ
図であり、図６において、まず、シリコンカーバイトを
脱イオン水に添加し、これにＰＴＦＥを混合して超音波
分散させた後、遠心分離法によりケーキとして回収し、
得られたケーキをロールをかけてシート状となし、これ
を３５０℃で１５分間焼成することによりマトリックス
２を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のような構造を持
つ燐酸型燃料電池における問題は、マトリックス２の燐
酸保持性と、カーボンの腐食である。ＰＴＦＥ樹脂はあ
る程度の高温と燐酸に対する耐蝕性に優れ、電池の運転
温度である１７０〜２１０℃の濃燐酸中でも安定である
が、同時に燐酸に対する撥水性もあり、これをバインダ
ーとして用いることにより、マトリックス２の燐酸保持
性を低下させる。また、通常マトリックス２の製造工程
では、ＰＴＦＥの分散液を用いているが、この中に界面
活性剤を含んでいるので、界面活性剤を除去するために
焼成を行なっている。しかし、この焼成温度が高過ぎた
ときは、ＰＴＦＥの撥水性が強くなり、燐酸を保持する
ことができなくな部分が生ずる。さらに、マトリックス
２の細孔径分布は、マトリックス２を挟み込んでいる燃
料極１と空気極３の細孔径分布より大きいため、燐酸が
マトリックス２から触媒層１ａ，１ｂへと移動しやす
い。
つ燐酸型燃料電池における問題は、マトリックス２の燐
酸保持性と、カーボンの腐食である。ＰＴＦＥ樹脂はあ
る程度の高温と燐酸に対する耐蝕性に優れ、電池の運転
温度である１７０〜２１０℃の濃燐酸中でも安定である
が、同時に燐酸に対する撥水性もあり、これをバインダ
ーとして用いることにより、マトリックス２の燐酸保持
性を低下させる。また、通常マトリックス２の製造工程
では、ＰＴＦＥの分散液を用いているが、この中に界面
活性剤を含んでいるので、界面活性剤を除去するために
焼成を行なっている。しかし、この焼成温度が高過ぎた
ときは、ＰＴＦＥの撥水性が強くなり、燐酸を保持する
ことができなくな部分が生ずる。さらに、マトリックス
２の細孔径分布は、マトリックス２を挟み込んでいる燃
料極１と空気極３の細孔径分布より大きいため、燐酸が
マトリックス２から触媒層１ａ，１ｂへと移動しやす
い。
【０００６】以上のことから、マトリックス２の燐酸保
持性が低下すると、マトリックス２中の燐酸が不足し、
または触媒層１ａ，１ｂとマトリックス２の界面に燐酸
溜まりが生じ、イオン伝導阻害およびガス拡散阻害など
により、電池特性を低下させる原因となる。一方、燐酸
型燃料電池の構成部材は、マトリックス２を除いて殆ど
がカーボンであり、電解質として濃燐酸という強酸を用
いているため、電池の運転条件によっては、起動時や高
負荷時など、または局部的に起こるガス欠により、下記
の（１）および（２）式の反応が起こり、 Ｃ＋Ｈ2 Ｏ＝ＣＯ＋２Ｈ2 ＋２ｅ- （１） Ｃ＋２Ｈ2 Ｏ＝ＣＯ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- （２） 燐酸型燃料電池の構成部材であるカーボンが腐食され、
電池の寿命を低下させる。
持性が低下すると、マトリックス２中の燐酸が不足し、
または触媒層１ａ，１ｂとマトリックス２の界面に燐酸
溜まりが生じ、イオン伝導阻害およびガス拡散阻害など
により、電池特性を低下させる原因となる。一方、燐酸
型燃料電池の構成部材は、マトリックス２を除いて殆ど
がカーボンであり、電解質として濃燐酸という強酸を用
いているため、電池の運転条件によっては、起動時や高
負荷時など、または局部的に起こるガス欠により、下記
の（１）および（２）式の反応が起こり、 Ｃ＋Ｈ2 Ｏ＝ＣＯ＋２Ｈ2 ＋２ｅ- （１） Ｃ＋２Ｈ2 Ｏ＝ＣＯ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- （２） 燐酸型燃料電池の構成部材であるカーボンが腐食され、
電池の寿命を低下させる。
【０００７】以上のように、電池の起動時や負荷変化時
における過渡的なガス欠状態や、前述の燐酸保持性の低
下に基づく電極の過剰な濡れに起因して、ガス拡散阻害
などで起きる局部的なガス欠のために、カーボンが
（１）および（２）式で示す反応により腐食され、電池
の特性低下を招くという問題がある。本発明は上述の点
に鑑みてなされたものであり、その目的は、燐酸保持性
が高く、燐酸のしみ出しによってカーボン部材に腐食を
生じさせることのない燐酸型燃料電池のマトリックスと
その製造方法を提供することにある。
における過渡的なガス欠状態や、前述の燐酸保持性の低
下に基づく電極の過剰な濡れに起因して、ガス拡散阻害
などで起きる局部的なガス欠のために、カーボンが
（１）および（２）式で示す反応により腐食され、電池
の特性低下を招くという問題がある。本発明は上述の点
に鑑みてなされたものであり、その目的は、燐酸保持性
が高く、燐酸のしみ出しによってカーボン部材に腐食を
生じさせることのない燐酸型燃料電池のマトリックスと
その製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の燐酸型燃料電池のマトリックスは、下記
のように構成する。 シリコンカーバイドと、焼成時にこの温度で失われ
るバインダーとを用いて電極とともに焼成することによ
り、シリコンカーバイドのみからなるマトリックスとす
る。
めに、本発明の燐酸型燃料電池のマトリックスは、下記
のように構成する。 シリコンカーバイドと、焼成時にこの温度で失われ
るバインダーとを用いて電極とともに焼成することによ
り、シリコンカーバイドのみからなるマトリックスとす
る。
【０００９】 カーボンとバインダーとからなる第１
の層と、シリコンカーバイドのみからなる第２の層との
２層構造のマトリックスとする。 前記第１の層に用いるカーボンとして、電池構成部
材の他のカーボンに比べて容易に腐食するカーボンを用
いる。また、シリコンカーバイドのみからなるマトリッ
クスは、焼成時にこの温度で失われるバインダーを用い
て焼成することにより製造することができる。
の層と、シリコンカーバイドのみからなる第２の層との
２層構造のマトリックスとする。 前記第１の層に用いるカーボンとして、電池構成部
材の他のカーボンに比べて容易に腐食するカーボンを用
いる。また、シリコンカーバイドのみからなるマトリッ
クスは、焼成時にこの温度で失われるバインダーを用い
て焼成することにより製造することができる。
【００１０】
【作用】以上のように構成した本発明のマトリックスを
用いた燐酸型燃料電池は、 ａ．シリコンカーバイドのみからなるマトリックスは、
マトリックス中に燐酸の保持性を低下させるＰＴＦＥを
含まないので、燐酸保持性を向上させる。 ｂ．２層構造のマトリックスは、第１の層即ちカーボン
層に燐酸を保持する役割を持たせ、第２の層即ちシリコ
ンカーバイド層に電子絶縁の役割を持たせることができ
る。
用いた燐酸型燃料電池は、 ａ．シリコンカーバイドのみからなるマトリックスは、
マトリックス中に燐酸の保持性を低下させるＰＴＦＥを
含まないので、燐酸保持性を向上させる。 ｂ．２層構造のマトリックスは、第１の層即ちカーボン
層に燐酸を保持する役割を持たせ、第２の層即ちシリコ
ンカーバイド層に電子絶縁の役割を持たせることができ
る。
【００１１】ｃ．第１の層に腐食しやすいカーボンを持
つマトリックスは、電池の起動時や負荷変化時における
過渡的なガス欠状態や、燐酸保持性が低下して電極が過
剰に濡れ、ガス拡散阻害で起きる局部的なガス欠による
カーボンの腐食に対して、第１の層に含まれるカーボン
の方が、燃料極，空気極のそれぞれの触媒層に含まれる
カーボンより優先的に起きる。
つマトリックスは、電池の起動時や負荷変化時における
過渡的なガス欠状態や、燐酸保持性が低下して電極が過
剰に濡れ、ガス拡散阻害で起きる局部的なガス欠による
カーボンの腐食に対して、第１の層に含まれるカーボン
の方が、燃料極，空気極のそれぞれの触媒層に含まれる
カーボンより優先的に起きる。
【００１２】以上ａ．〜ｃ．により、これらマトリック
スを用いた燐酸型燃料電池は、燐酸保持性および他の部
材の耐蝕性が向上し、その結果、電池の高出力と長寿命
が実現される。
スを用いた燐酸型燃料電池は、燐酸保持性および他の部
材の耐蝕性が向上し、その結果、電池の高出力と長寿命
が実現される。
【００１３】
【実施例】以下本発明を実施例に基づき説明する。図１
は本発明によるマトリックスを用いた燐酸型燃料電池の
構造を示す模式断面図であり、図５と共通部分を同一符
号で表わす。図１と図５は電池の構成は同じであるが、
図１の本発明によるマトリックス４は、図６に示したマ
トリックス２と異なり、ＰＴＦＥを含まずシリコンカー
バイド（ＳｉＣ）のみからなる。
は本発明によるマトリックスを用いた燐酸型燃料電池の
構造を示す模式断面図であり、図５と共通部分を同一符
号で表わす。図１と図５は電池の構成は同じであるが、
図１の本発明によるマトリックス４は、図６に示したマ
トリックス２と異なり、ＰＴＦＥを含まずシリコンカー
バイド（ＳｉＣ）のみからなる。
【００１４】このマトリックス４は、次のようにして製
造することができる。図２はその製造過程を説明するた
めの流れ図である。まず、純水３０ｍｌにシリコンカー
バイドを１０ｇ、およびセルロースを１ｇ加えて５分間
混合し、この液を２分間超音波分散を行なう。次にこの
分散液を遠心分離し沈降物を取り出す。これを混練しセ
ルロースをヒィブリル化する。そして、適度な粘性を持
つようになった後、ロール法でシート状に成形する。
造することができる。図２はその製造過程を説明するた
めの流れ図である。まず、純水３０ｍｌにシリコンカー
バイドを１０ｇ、およびセルロースを１ｇ加えて５分間
混合し、この液を２分間超音波分散を行なう。次にこの
分散液を遠心分離し沈降物を取り出す。これを混練しセ
ルロースをヒィブリル化する。そして、適度な粘性を持
つようになった後、ロール法でシート状に成形する。
【００１５】以上の製造過程でバインダーとしてセルロ
ースを用いたが、ここで用いるバインダーは、下記の焼
成時に、燐酸保持性に悪影響を及ぼさない程度に飛散ま
たは消失してしまうものであればよく、例えば、エチレ
ングリコールやポリビニールアルコールなどを用いるこ
ともできる。また、バインダーは必ずしもヒィブリル化
する必要はなく、成形法としてドクターブレード法など
も適用することができる。
ースを用いたが、ここで用いるバインダーは、下記の焼
成時に、燐酸保持性に悪影響を及ぼさない程度に飛散ま
たは消失してしまうものであればよく、例えば、エチレ
ングリコールやポリビニールアルコールなどを用いるこ
ともできる。また、バインダーは必ずしもヒィブリル化
する必要はなく、成形法としてドクターブレード法など
も適用することができる。
【００１６】次に、上述の成形体を別途作製した燃料極
１，空気極３のそれぞれの触媒層１ｂ，３ｂ側に挟み込
んで、３５０℃で電極と同時焼成する。このとき、マト
リックス４中のセルロースはこの温度で分解してしまう
ので、シート形状は保持されないが触媒層１ｂ，３ｂに
十分に結着され、マトリックス４はシリコンカーバイド
のみが残ることになる。
１，空気極３のそれぞれの触媒層１ｂ，３ｂ側に挟み込
んで、３５０℃で電極と同時焼成する。このとき、マト
リックス４中のセルロースはこの温度で分解してしまう
ので、シート形状は保持されないが触媒層１ｂ，３ｂに
十分に結着され、マトリックス４はシリコンカーバイド
のみが残ることになる。
【００１７】このようにすると、マトリックス４中に
は、燐酸の保持性を低下させるＰＴＦＥを含まないの
で、燐酸保持性を向上させ、このマトリックス４を有す
る燐酸型燃料電池は、高出力と長寿命が得られる。図３
は、図１とは異なる本発明によるマトリックスを有する
電池の構造を示す模式断面図である。図３も図１，図５
と共通する部分に同一符号を用いてある。図３が図１と
異なるところは、図３のマトリックス５は、カーボンと
ＰＴＦＥとからなる第１の層５ａと、シリコンカーバイ
ドのみからなる第２の層５ｂの２層として構成したこと
である。
は、燐酸の保持性を低下させるＰＴＦＥを含まないの
で、燐酸保持性を向上させ、このマトリックス４を有す
る燐酸型燃料電池は、高出力と長寿命が得られる。図３
は、図１とは異なる本発明によるマトリックスを有する
電池の構造を示す模式断面図である。図３も図１，図５
と共通する部分に同一符号を用いてある。図３が図１と
異なるところは、図３のマトリックス５は、カーボンと
ＰＴＦＥとからなる第１の層５ａと、シリコンカーバイ
ドのみからなる第２の層５ｂの２層として構成したこと
である。
【００１８】このマトリックス５は、次のようにして製
造する。図４はその製造過程を説明するための流れ図で
ある。第１の層５ａは、まず純水２０ｍｌにカーボンブ
ラックを１０ｇと、ＰＴＦＥを１〜２０ｇ加えて５分間
混合し、２分間超音波分散を行なう。次にこれを遠心分
離したものを混練し、ＰＴＦＥをヒィブリル化する。そ
して、適度な粘性を持つようになった後、ロール法でシ
ート状に成形する。このとき用いるカーボンブラック
は、燃料極１，空気極３のそれぞれ触媒層１ａ，３ｂに
用いているカーボンより細孔径分布が小さくなるように
し、ＰＴＦＥの含有量は、燃料極１，空気極３のそれぞ
れ触媒層１ｂ，３ｂに含むものより少なくする。
造する。図４はその製造過程を説明するための流れ図で
ある。第１の層５ａは、まず純水２０ｍｌにカーボンブ
ラックを１０ｇと、ＰＴＦＥを１〜２０ｇ加えて５分間
混合し、２分間超音波分散を行なう。次にこれを遠心分
離したものを混練し、ＰＴＦＥをヒィブリル化する。そ
して、適度な粘性を持つようになった後、ロール法でシ
ート状に成形する。このとき用いるカーボンブラック
は、燃料極１，空気極３のそれぞれ触媒層１ａ，３ｂに
用いているカーボンより細孔径分布が小さくなるように
し、ＰＴＦＥの含有量は、燃料極１，空気極３のそれぞ
れ触媒層１ｂ，３ｂに含むものより少なくする。
【００１９】第２の層５ｂはシリコンカーバイドのみで
あり、これは図１および図２で述べたものと全く同じで
あるから、ここでは説明を省略する。かくして得られた
第１の層５ａと、第２の層５ｂとを重ねて焼成すること
により、マトリックス５を得ることができる。このマト
リックス５を燃料極１，空気極３のそれぞれ触媒層１
ｂ，３ｂの間に取り付け、図３では第１の層５ａを触媒
層１ｂ側に、第２の層５ｂを触媒層３ｂ側に配置してあ
るが、これとは逆の配置としてもよい。
あり、これは図１および図２で述べたものと全く同じで
あるから、ここでは説明を省略する。かくして得られた
第１の層５ａと、第２の層５ｂとを重ねて焼成すること
により、マトリックス５を得ることができる。このマト
リックス５を燃料極１，空気極３のそれぞれ触媒層１
ｂ，３ｂの間に取り付け、図３では第１の層５ａを触媒
層１ｂ側に、第２の層５ｂを触媒層３ｂ側に配置してあ
るが、これとは逆の配置としてもよい。
【００２０】このように構成したマトリックス５を用い
た電池では、第１の層５ａ即ちカーボンブラック層に燐
酸を保持する役割を持たせ、第２の層５ｂ即ちシリコン
カーバイド層に電子絶縁の役割を持たせているので、図
１に示したのと同様に、このマトリックス５を有する燐
酸型燃料電池は、高出力と長寿命を得ることができる。
た電池では、第１の層５ａ即ちカーボンブラック層に燐
酸を保持する役割を持たせ、第２の層５ｂ即ちシリコン
カーバイド層に電子絶縁の役割を持たせているので、図
１に示したのと同様に、このマトリックス５を有する燐
酸型燃料電池は、高出力と長寿命を得ることができる。
【００２１】さらに、マトリックス５の第１の層５ａに
用いるカーボンとして、その他に用いられるカーボンよ
り腐食しやすく、比表面積の大きい例えば活性炭を用い
ることも有効である。この場合のマトリックス５の製造
方法は、図２に示した流れ図と基本的に同じであり、カ
ーボンブラックの代わりに活性炭を用いるだけであるか
ら、その説明は省略する。
用いるカーボンとして、その他に用いられるカーボンよ
り腐食しやすく、比表面積の大きい例えば活性炭を用い
ることも有効である。この場合のマトリックス５の製造
方法は、図２に示した流れ図と基本的に同じであり、カ
ーボンブラックの代わりに活性炭を用いるだけであるか
ら、その説明は省略する。
【００２２】第１の層５ａに容易に腐食されるカーボン
を持つマトリックス５により構成した燐酸型燃料電池
は、電池の起動時や負荷変化時における過渡的なガス欠
状態や、燐酸保持性が低下して電極が過剰に濡れ、ガス
拡散阻害で起きる局部的なガス欠によるカーボンの腐食
に対して、第１の層５ａに含まれるカーボンの方が、燃
料極１，空気極３のそれぞれ触媒層１ｂ，３ｂに含まれ
るカーボンより優先的に起きるので、燐酸保持性のみな
らず他の部材の耐蝕性が向上し、その結果、電池の高出
力と長寿命が得られる。
を持つマトリックス５により構成した燐酸型燃料電池
は、電池の起動時や負荷変化時における過渡的なガス欠
状態や、燐酸保持性が低下して電極が過剰に濡れ、ガス
拡散阻害で起きる局部的なガス欠によるカーボンの腐食
に対して、第１の層５ａに含まれるカーボンの方が、燃
料極１，空気極３のそれぞれ触媒層１ｂ，３ｂに含まれ
るカーボンより優先的に起きるので、燐酸保持性のみな
らず他の部材の耐蝕性が向上し、その結果、電池の高出
力と長寿命が得られる。
【００２３】
【発明の効果】燐酸型燃料電池は、マトリックスのＰＴ
ＦＥが電解質である燐酸の保持性を低下させ、また、燐
酸がマトリックスから電極の触媒層へと移動しやすく、
触媒層の過剰な濡れを惹起し、一方、電池の起動時や負
荷変化時における過渡的なガス欠状態によるカーボンが
部材の腐食を起こして、電池の特性低下を招くという問
題があったのに対して、本発明ではマトリックスにＰＴ
ＦＥを用いることなく、セルロースなど製造過程で消失
するバインダーを用いて、シリコンカーバイドのみから
なるマトリックスを構成して燐酸保持性を高め、また、
マトリックスをカーボン主体の第１の層とシリコンカー
バイドのみの第２の層との２層構造として、燐酸保持性
と電子絶縁性との役割を分担させ、さらに、第１の層に
は腐食しやすいカーボンを用いて、これを他のカーボン
部材より優先的に腐食させ、全体の耐蝕性を向上させる
など、本発明のマトリックスを用いた燐酸型燃料電池
は、上述のように燐酸保持性に加えてカーボンの耐蝕性
を上げたことにより、電池の出力を高めるとともに長時
間安定な特性を維持することができる。
ＦＥが電解質である燐酸の保持性を低下させ、また、燐
酸がマトリックスから電極の触媒層へと移動しやすく、
触媒層の過剰な濡れを惹起し、一方、電池の起動時や負
荷変化時における過渡的なガス欠状態によるカーボンが
部材の腐食を起こして、電池の特性低下を招くという問
題があったのに対して、本発明ではマトリックスにＰＴ
ＦＥを用いることなく、セルロースなど製造過程で消失
するバインダーを用いて、シリコンカーバイドのみから
なるマトリックスを構成して燐酸保持性を高め、また、
マトリックスをカーボン主体の第１の層とシリコンカー
バイドのみの第２の層との２層構造として、燐酸保持性
と電子絶縁性との役割を分担させ、さらに、第１の層に
は腐食しやすいカーボンを用いて、これを他のカーボン
部材より優先的に腐食させ、全体の耐蝕性を向上させる
など、本発明のマトリックスを用いた燐酸型燃料電池
は、上述のように燐酸保持性に加えてカーボンの耐蝕性
を上げたことにより、電池の出力を高めるとともに長時
間安定な特性を維持することができる。
【図１】本発明のシリコンカーバイドのみからなるマト
リックスを用いた燐酸型燃料電池の模式断面図
リックスを用いた燐酸型燃料電池の模式断面図
【図２】図１のマトリックスの製造過程を示す流れ図
【図３】本発明の２層構造を持つマトリックスを用いた
燐酸型燃料電池の模式断面図
燐酸型燃料電池の模式断面図
【図４】図１のマトリックスの製造過程を示す流れ図
【図５】従来のマトリックスを用いた燐酸型燃料電池の
模式断面図
模式断面図
【図６】図５のマトリックスの製造過程を示す流れ図
【符号の説明】１ 燃料極 １ａ カーボン基材 １ｂ 触媒層 ２ マトリックス３ 空気極 ３ａ カーボン基材 ３ｂ 触媒層 ４ マトリックス５ マトリックス ５ａ 第１の層 ５ｂ 第２の層
Claims (6)
- 【請求項１】燃料極と空気極に挟持された燐酸型燃料電
池のマトリックスであって、シリコンカーバイドのみか
らなることを特徴とする燐酸型燃料電池のマトリック
ス。 - 【請求項２】請求項１記載のマトリックスを製造するに
当たり、シリコンカーバイドと混合するバインダーとし
て、焼成時にこの温度で失われるものを用い、燃料極，
空気極と同時焼成することを特徴とする燐酸型燃料電池
のマトリックスの製造方法。 - 【請求項３】請求項２記載の方法において、バインダー
としてセルロースを用いることを特徴とする燐酸型燃料
電池のマトリックスの製造方法。 - 【請求項４】燃料極と空気極に挟持された燐酸型燃料電
池のマトリックスであって、カーボンとバインダーとか
らなる第１の層と、シリコンカーバイドのみからなる第
２の層との２層として形成することを特徴とする燐酸型
燃料電池のマトリックス。 - 【請求項５】請求項４記載のマトリックスにおいて、電
池構成部材の他のカーボンに比べて容易に腐食するカー
ボンを用いることを特徴とする燐酸型燃料電池のマトリ
ックス。 - 【請求項６】請求項４または５記載のマトリックスにお
いて、カーボンは活性炭であることを特徴とする燐酸型
燃料電池のマトリックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5236990A JPH0794195A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 燐酸型燃料電池のマトリックスとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5236990A JPH0794195A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 燐酸型燃料電池のマトリックスとその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0794195A true JPH0794195A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=17008760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5236990A Pending JPH0794195A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 燐酸型燃料電池のマトリックスとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0794195A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008127334A1 (en) * | 2007-04-13 | 2008-10-23 | Kirby Beard | Centrifugally cast electrochemical cell components |
-
1993
- 1993-09-24 JP JP5236990A patent/JPH0794195A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008127334A1 (en) * | 2007-04-13 | 2008-10-23 | Kirby Beard | Centrifugally cast electrochemical cell components |
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