JPH09283153A - 固体高分子電解質型燃料電池 - Google Patents
固体高分子電解質型燃料電池Info
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- JPH09283153A JPH09283153A JP8111164A JP11116496A JPH09283153A JP H09283153 A JPH09283153 A JP H09283153A JP 8111164 A JP8111164 A JP 8111164A JP 11116496 A JP11116496 A JP 11116496A JP H09283153 A JPH09283153 A JP H09283153A
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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
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池性能の低下を防止する。
【解決手段】 セル７を構成する酸素極２の電極層中や
カーボンペーパー基板に、撥水効果をもつＰＴＦＥ等の
フッ素樹脂８を混合する。フッ素樹脂８の混合量を、ガ
スの入口側Ｉと出口側Ｏとで変化させるようにする。ガ
ス入口側Ｉでは電極反応で生成される水の量は少ないの
で、フッ素樹脂８の量を少なくする。これにより電極反
応に寄与しないフッ素樹脂が入口側Ｉで少ないので、電
極の有効面積が小さくならず、電池性能を低下させるこ
とがなくなる。生成される水の量が多くなる出口側Ｏで
は、フッ素樹脂８の混合量が多いので、撥水が行われて
電極反応が阻害されることがなくなる。
カーボンペーパー基板に、撥水効果をもつＰＴＦＥ等の
フッ素樹脂８を混合する。フッ素樹脂８の混合量を、ガ
スの入口側Ｉと出口側Ｏとで変化させるようにする。ガ
ス入口側Ｉでは電極反応で生成される水の量は少ないの
で、フッ素樹脂８の量を少なくする。これにより電極反
応に寄与しないフッ素樹脂が入口側Ｉで少ないので、電
極の有効面積が小さくならず、電池性能を低下させるこ
とがなくなる。生成される水の量が多くなる出口側Ｏで
は、フッ素樹脂８の混合量が多いので、撥水が行われて
電極反応が阻害されることがなくなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料の有する化学エ
ネルギーを直接電気エネルギーに変換するエネルギー部
門で用いる燃料電池のうち、固体高分子電解質型燃料電
池に関するものである。
ネルギーを直接電気エネルギーに変換するエネルギー部
門で用いる燃料電池のうち、固体高分子電解質型燃料電
池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子電解質型燃料電池は、１００
℃以下という低温で発電が行われ、出力密度が高く、低
温で作動するので、電池構成材料の劣化が少ないこと、
起動が容易であること等の長所があり、電気自動車、電
車、船舶等の発電システムに適用可能なものとして技術
開発が進められている。
℃以下という低温で発電が行われ、出力密度が高く、低
温で作動するので、電池構成材料の劣化が少ないこと、
起動が容易であること等の長所があり、電気自動車、電
車、船舶等の発電システムに適用可能なものとして技術
開発が進められている。
【０００３】これまでに提案されている固体高分子電解
質型燃料電池は、図４に一例の概略を示す如く、固体高
分子電解質膜１の両面を白金Ｐｔ等の貴金属を触媒とす
る多孔質の酸素極（空気極）２と燃料極（水素極）３の
両ガス拡散電極で挟んで重ね合わせてなるセル７をセパ
レータ４を介し積層してスタックとするようにし、各セ
パレータ４には、表裏両面にガス通路５と６を形成し
て、酸素極２側には酸化剤ガスＯ2 をガス通路５を通し
て供給するようにし、又、燃料極３側には燃料ガスＨ2
をガス通路６を通して供給するようにし、燃料極３で
は、 Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ … の反応が行われ、酸素極２では 1/2Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ→Ｈ2 Ｏ … の反応が行われ、全反応は、 Ｈ2 ＋ 1/2Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ … となるようにしてある。
質型燃料電池は、図４に一例の概略を示す如く、固体高
分子電解質膜１の両面を白金Ｐｔ等の貴金属を触媒とす
る多孔質の酸素極（空気極）２と燃料極（水素極）３の
両ガス拡散電極で挟んで重ね合わせてなるセル７をセパ
レータ４を介し積層してスタックとするようにし、各セ
パレータ４には、表裏両面にガス通路５と６を形成し
て、酸素極２側には酸化剤ガスＯ2 をガス通路５を通し
て供給するようにし、又、燃料極３側には燃料ガスＨ2
をガス通路６を通して供給するようにし、燃料極３で
は、 Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ … の反応が行われ、酸素極２では 1/2Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ→Ｈ2 Ｏ … の反応が行われ、全反応は、 Ｈ2 ＋ 1/2Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ … となるようにしてある。
【０００４】一般に、固体高分子電解質型燃料電池は、
５０〜１００℃程度の温度で運転されるが、固体高分子
電解質膜１の乾燥による劣化を防止するため、及び上記
式の電極反応を促進させるために、反応ガスとして
加湿した水素及び酸素（又は空気）が供給されている。
又、式のように、酸素極２では発電に伴い水が生成さ
れるが、その生成量は電池から取り出す電流が大きくな
るに従い増加している。
５０〜１００℃程度の温度で運転されるが、固体高分子
電解質膜１の乾燥による劣化を防止するため、及び上記
式の電極反応を促進させるために、反応ガスとして
加湿した水素及び酸素（又は空気）が供給されている。
又、式のように、酸素極２では発電に伴い水が生成さ
れるが、その生成量は電池から取り出す電流が大きくな
るに従い増加している。
【０００５】このような状態では、電解質膜１は水が膜
に吸収された状態になっているが、電解質膜１の燃料極
３側が乾燥し、電極反応で水を生成する酸素極２側では
水が過剰になり滞留してしまう可能性があり、その結
果、電極の表面を水で覆ってしまう状況を招き易くな
る。電極が水で覆われると、反応ガスの流れが阻害され
て触媒層まで達することができなくなって電極反応が阻
害され、電池出力が不安定となり、又、低下することに
なる。
に吸収された状態になっているが、電解質膜１の燃料極
３側が乾燥し、電極反応で水を生成する酸素極２側では
水が過剰になり滞留してしまう可能性があり、その結
果、電極の表面を水で覆ってしまう状況を招き易くな
る。電極が水で覆われると、反応ガスの流れが阻害され
て触媒層まで達することができなくなって電極反応が阻
害され、電池出力が不安定となり、又、低下することに
なる。
【０００６】従来では、上記のような状況を避けるため
に、図５に示す如く、電極触媒である白金Ｐｔを担持し
たカーボンブラックＣを主成分とする多孔質の酸素極２
の電極層中に、撥水効果を持つＰＴＦＥ（ポリテトラフ
ルオロエチレン）等のフッ素樹脂８の微粒子を混合し、
フッ素樹脂８にＰｔ−Ｃ粒子をつなぐ結着剤の機能をも
兼ねさせるようにして酸素極２の過剰な濡れを防止する
方法や、図６に示す如く、上記図５に示す方法に更にＰ
ＴＦＥ等のフッ素樹脂の微粒子を担持して撥水化した多
孔質のカーボンペーパー９を基板として使用して、フッ
素樹脂８にカーボンペーパー９とＰｔ−Ｃをつなぐ結着
剤の役割をも兼ねさせるようにするとか、又、カーボン
ペーパー９の撥水化に加えてＰｔ−Ｃの電極層中にもフ
ッ素樹脂を混合するようにするとかの方法、等が採られ
ている。
に、図５に示す如く、電極触媒である白金Ｐｔを担持し
たカーボンブラックＣを主成分とする多孔質の酸素極２
の電極層中に、撥水効果を持つＰＴＦＥ（ポリテトラフ
ルオロエチレン）等のフッ素樹脂８の微粒子を混合し、
フッ素樹脂８にＰｔ−Ｃ粒子をつなぐ結着剤の機能をも
兼ねさせるようにして酸素極２の過剰な濡れを防止する
方法や、図６に示す如く、上記図５に示す方法に更にＰ
ＴＦＥ等のフッ素樹脂の微粒子を担持して撥水化した多
孔質のカーボンペーパー９を基板として使用して、フッ
素樹脂８にカーボンペーパー９とＰｔ−Ｃをつなぐ結着
剤の役割をも兼ねさせるようにするとか、又、カーボン
ペーパー９の撥水化に加えてＰｔ−Ｃの電極層中にもフ
ッ素樹脂を混合するようにするとかの方法、等が採られ
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に電極層中に撥水効果をもつＰＴＦＥ等のフッ素樹脂８
の微粒子を混合したり、フッ素樹脂の微粒子を担持して
撥水化したカーボンペーパー９を使用した電極を用いて
構成した燃料電池の場合、水分が電池内に滞留しないよ
うに細心の注意をはらって供給ガスを加湿し、電池内の
温度を管理する必要があり、又、電極層中に導入された
ＰＴＦＥ微粒子などのフッ素樹脂は、電極触媒としての
機能を持たないため、ＰＴＦＥ微粒子の混合によりそれ
だけ電極の有効表面積を小さくしてしまい、又、カーボ
ンペーパー９に担持されたフッ素樹脂は電気抵抗を高く
し電極からの集電を阻害してしまうマイナス効果をもっ
ている。
に電極層中に撥水効果をもつＰＴＦＥ等のフッ素樹脂８
の微粒子を混合したり、フッ素樹脂の微粒子を担持して
撥水化したカーボンペーパー９を使用した電極を用いて
構成した燃料電池の場合、水分が電池内に滞留しないよ
うに細心の注意をはらって供給ガスを加湿し、電池内の
温度を管理する必要があり、又、電極層中に導入された
ＰＴＦＥ微粒子などのフッ素樹脂は、電極触媒としての
機能を持たないため、ＰＴＦＥ微粒子の混合によりそれ
だけ電極の有効表面積を小さくしてしまい、又、カーボ
ンペーパー９に担持されたフッ素樹脂は電気抵抗を高く
し電極からの集電を阻害してしまうマイナス効果をもっ
ている。
【０００８】実際に、燃料電池では、水の滞留はセルの
面内でも、又、スタックのセル毎でも一様ではなく、ガ
スの流れ方向の下流側、すなわち、ガス出口側に多く溜
る傾向にあり、又、ガスの流れ方向の下流側のセルに多
く溜る傾向にあるが、従来ではフッ素樹脂微粒子が全面
にわたり一様に混合されていて均一に撥水化された電極
層としてあり、又、電極層の基板となるカーボンペーパ
ー９を使用したものであるため、ガスの流れ方向の上流
側では水の滞留が少ないにもかかわらずフッ素樹脂成分
が過剰となって電池の性能を必要以上に低下させてしま
うおそれがあり、又、スタックの場合は、ガスの流れ方
向の上流側となるセルで電池性能を必要以上低下させる
おそれがある。
面内でも、又、スタックのセル毎でも一様ではなく、ガ
スの流れ方向の下流側、すなわち、ガス出口側に多く溜
る傾向にあり、又、ガスの流れ方向の下流側のセルに多
く溜る傾向にあるが、従来ではフッ素樹脂微粒子が全面
にわたり一様に混合されていて均一に撥水化された電極
層としてあり、又、電極層の基板となるカーボンペーパ
ー９を使用したものであるため、ガスの流れ方向の上流
側では水の滞留が少ないにもかかわらずフッ素樹脂成分
が過剰となって電池の性能を必要以上に低下させてしま
うおそれがあり、又、スタックの場合は、ガスの流れ方
向の上流側となるセルで電池性能を必要以上低下させる
おそれがある。
【０００９】そこで、本発明は、撥水効果をもつフッ素
樹脂を混合した電極層や電極層の基板となるカーボンペ
ーパーを使用した電極を備えた固体高分子電解質型燃料
電池において、電池性能を低下させることがないように
しようとするものである。
樹脂を混合した電極層や電極層の基板となるカーボンペ
ーパーを使用した電極を備えた固体高分子電解質型燃料
電池において、電池性能を低下させることがないように
しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、固体高分子電解質膜の両面を酸素極と燃
料極で挟んで重ね合わせるようにし、酸素極側に酸化剤
ガスを供給すると共に、燃料極側に燃料ガスを供給する
ようにしてあるセルの酸素極を、電極層中や多孔質カー
ボンペーパーを基板として使用して作製している固体高
分子電解質型燃料電池において、上記電極層中やカーボ
ンペーパー基板のガス入口側とガス出口側でフッ素樹脂
微粒子の混合量を変化させ、ガス入口側をガス出口側に
比して少なくするようにしてなる構成とする。
決するために、固体高分子電解質膜の両面を酸素極と燃
料極で挟んで重ね合わせるようにし、酸素極側に酸化剤
ガスを供給すると共に、燃料極側に燃料ガスを供給する
ようにしてあるセルの酸素極を、電極層中や多孔質カー
ボンペーパーを基板として使用して作製している固体高
分子電解質型燃料電池において、上記電極層中やカーボ
ンペーパー基板のガス入口側とガス出口側でフッ素樹脂
微粒子の混合量を変化させ、ガス入口側をガス出口側に
比して少なくするようにしてなる構成とする。
【００１１】酸素極の電極面内でガスの入口側を出口側
に比してフッ素樹脂の濃度を薄くすることから、水分の
溜る量が少ないところにはフッ素樹脂の量が少なくて電
池の性能低下を抑えることができ、水が多く溜る出口側
ではフッ素樹脂の量が多いので、撥水効果があり、水分
の管理を容易に行うことができる。
に比してフッ素樹脂の濃度を薄くすることから、水分の
溜る量が少ないところにはフッ素樹脂の量が少なくて電
池の性能低下を抑えることができ、水が多く溜る出口側
ではフッ素樹脂の量が多いので、撥水効果があり、水分
の管理を容易に行うことができる。
【００１２】又、燃料電池スタックの各セル毎にガス入
口側に比してガス出口側の方のフッ素樹脂の混合量を多
くするようにすると共に、ガスの流れ方向の下流側のセ
ルから上流側のセルの順にガス出口側のフッ素樹脂の混
合量を徐々に少なくするように変化させるようにする
と、ガス流れ方向の上流側に位置するセルでは性能の低
下を抑えることができることになる。
口側に比してガス出口側の方のフッ素樹脂の混合量を多
くするようにすると共に、ガスの流れ方向の下流側のセ
ルから上流側のセルの順にガス出口側のフッ素樹脂の混
合量を徐々に少なくするように変化させるようにする
と、ガス流れ方向の上流側に位置するセルでは性能の低
下を抑えることができることになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１４】図１は本発明の実施の一形態を示すもの
で、図４に示す如くセル７を構成する固体高分子電解質
膜１を酸素極２と燃料極３で両面から挾持させるように
してある構成の単セル７において、図５に示す如く電解
質膜１上に電極触媒としての白金Ｐｔを担持させたカー
ボンブラックＣにＰＴＦＥ等のフッ素樹脂８の微粒子を
混合させるようにしたり、図６に示す如く更に電極層の
基板となるフッ素樹脂を担持したカーボンペーパー９を
使用した酸素極２でセル７を作製するときに、図５及び
図６に示す如くカーボンブラックＣを主成分とする多孔
質電極層中に混合されるＰＴＦＥ等のフッ素樹脂８の微
粒子や、カーボンペーパー９に担持されるフッ素樹脂の
混合量を、ガス通路５に流される酸化剤ガスＯ2 の入口
側Ｉと出口側Ｏとで変化させるようにする。この場合、
ガスの入口側Ｉからガスの出口側Ｏにかけて徐々にフッ
素樹脂８の微粒子の混合量を多くして、出口側Ｏが最も
多く、入口側Ｉの入口部ではほとんど混合されていない
ようにし、図１に示す如くフッ素樹脂８の微粒子の濃度
を出口側Ｏで濃くなるように混合させるようにする。
で、図４に示す如くセル７を構成する固体高分子電解質
膜１を酸素極２と燃料極３で両面から挾持させるように
してある構成の単セル７において、図５に示す如く電解
質膜１上に電極触媒としての白金Ｐｔを担持させたカー
ボンブラックＣにＰＴＦＥ等のフッ素樹脂８の微粒子を
混合させるようにしたり、図６に示す如く更に電極層の
基板となるフッ素樹脂を担持したカーボンペーパー９を
使用した酸素極２でセル７を作製するときに、図５及び
図６に示す如くカーボンブラックＣを主成分とする多孔
質電極層中に混合されるＰＴＦＥ等のフッ素樹脂８の微
粒子や、カーボンペーパー９に担持されるフッ素樹脂の
混合量を、ガス通路５に流される酸化剤ガスＯ2 の入口
側Ｉと出口側Ｏとで変化させるようにする。この場合、
ガスの入口側Ｉからガスの出口側Ｏにかけて徐々にフッ
素樹脂８の微粒子の混合量を多くして、出口側Ｏが最も
多く、入口側Ｉの入口部ではほとんど混合されていない
ようにし、図１に示す如くフッ素樹脂８の微粒子の濃度
を出口側Ｏで濃くなるように混合させるようにする。
【００１５】酸素極２側に供給された酸化剤ガスＯ2 は
入口側Ｉから矢印の如くガス通路に沿い流されて出口側
Ｏから排出されるが、この間に、 1/2Ｏ2 ＋２Ｈ＋２ｅ→Ｈ2 Ｏ の電極反応が行われて水を生成するが、生成した水分
は、ガスの入口側Ｉから出口側Ｏに運ばれるので出口側
の方が水分量が多くなる。
入口側Ｉから矢印の如くガス通路に沿い流されて出口側
Ｏから排出されるが、この間に、 1/2Ｏ2 ＋２Ｈ＋２ｅ→Ｈ2 Ｏ の電極反応が行われて水を生成するが、生成した水分
は、ガスの入口側Ｉから出口側Ｏに運ばれるので出口側
の方が水分量が多くなる。
【００１６】本発明では、ガスの入口側Ｉよりも出口側
Ｏの方にフッ素樹脂の混合量が多くしてあるので、ガス
の入口側Ｉでは、電極触媒としての機能をもたず、又、
電極からの集電を阻害してしまうというマイナス効果の
あるＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の量が少ないので、それだ
け電池性能を必要以上に低下させることを防止できる。
水の発生が最も多いガスの出口側Ｏでは、フッ素樹脂微
粒子の混合量が多くしてあるので、撥水化がなされ、電
極反応が水により阻害されることがなくなる。
Ｏの方にフッ素樹脂の混合量が多くしてあるので、ガス
の入口側Ｉでは、電極触媒としての機能をもたず、又、
電極からの集電を阻害してしまうというマイナス効果の
あるＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の量が少ないので、それだ
け電池性能を必要以上に低下させることを防止できる。
水の発生が最も多いガスの出口側Ｏでは、フッ素樹脂微
粒子の混合量が多くしてあるので、撥水化がなされ、電
極反応が水により阻害されることがなくなる。
【００１７】なお、ガスの入口側Ｉと出口側Ｏでのフッ
素樹脂微粒子の混合量の比率は、供給される加湿ガスの
水分の量によっても変動するものであり、各種の条件に
よって決定するようにする。
素樹脂微粒子の混合量の比率は、供給される加湿ガスの
水分の量によっても変動するものであり、各種の条件に
よって決定するようにする。
【００１８】次に、図２は本発明の他の実施の形態を示
すもので、セル７をセパレータ４を介し多層に積層して
スタックとした構成において、電極層中やカーボンペー
パーに混合するフッ素樹脂微粒子の量を、ガスの流れ方
向の上流側に位置するセル７の酸素極２とガスの流れ方
向下流側に位置するセル７の酸素極２とで変化させ、上
流側に位置するセルの酸素極２の方を少なくするように
し、且つ各セル毎に、図１のようにガスの入口側Ｉと出
口側Ｏとでも混合量を変化させ、出口側Ｏに比して入口
側Ｉの混合量を少なくするようにしたものである。
すもので、セル７をセパレータ４を介し多層に積層して
スタックとした構成において、電極層中やカーボンペー
パーに混合するフッ素樹脂微粒子の量を、ガスの流れ方
向の上流側に位置するセル７の酸素極２とガスの流れ方
向下流側に位置するセル７の酸素極２とで変化させ、上
流側に位置するセルの酸素極２の方を少なくするように
し、且つ各セル毎に、図１のようにガスの入口側Ｉと出
口側Ｏとでも混合量を変化させ、出口側Ｏに比して入口
側Ｉの混合量を少なくするようにしたものである。
【００１９】このようにすれば、多層に積層されてガス
の流れ方向の上流側に位置するセルから下流側に位置す
るセル毎に行われる電極反応により発生する水を有効に
撥水できて、電極反応が支障なく行われ、水の滞留の可
能性が少ない上流側では、フッ素樹脂の混合量が少なく
て必要以上の電池性能の低下も防止できる。
の流れ方向の上流側に位置するセルから下流側に位置す
るセル毎に行われる電極反応により発生する水を有効に
撥水できて、電極反応が支障なく行われ、水の滞留の可
能性が少ない上流側では、フッ素樹脂の混合量が少なく
て必要以上の電池性能の低下も防止できる。
【００２０】
【実施例】次に、本発明者等の行った実験結果について
説明する。
説明する。
【００２１】先ず、電解質としてデュポン社製Ｎａｆｉ
ｏｎ１１７TMを使用し、電極触媒として白金Ｐｔを２０
重量％担持したカーボンブラックを使用し、更に、電極
基板として多孔質カーボンペーパーを使用した。
ｏｎ１１７TMを使用し、電極触媒として白金Ｐｔを２０
重量％担持したカーボンブラックを使用し、更に、電極
基板として多孔質カーボンペーパーを使用した。
【００２２】これに撥水材としてのＰＴＦＥ微粒子を、
電極層中にはガス出口側に約２０重量％、ガス入口側に
約５重量％の混合量とし、又、カーボンペーパーにはガ
ス出口側に約４０重量％、ガス入口側に約２０重量％の
混合量として酸素極を作製してなる本発明によるセルの
場合Ａと、撥水材としてのＰＴＦＥ微粒子を、電極層中
には約２０重量％を一様に混合し、又、カーボンペーパ
ーには約４０重量％を一様に混合して酸素極を作製して
なる従来方式のセルの場合Ｂ発電試験の条件として、電
池温度を７０℃とし、反応ガスとして酸素及び水素を使
用し、ガスの加湿はセル入口前に設置したガラス製のバ
ブラーを使用して、酸素を６０℃、水素を８０℃にて加
湿したものを反応ガスとしてセルに供給し、発電を行っ
た。
電極層中にはガス出口側に約２０重量％、ガス入口側に
約５重量％の混合量とし、又、カーボンペーパーにはガ
ス出口側に約４０重量％、ガス入口側に約２０重量％の
混合量として酸素極を作製してなる本発明によるセルの
場合Ａと、撥水材としてのＰＴＦＥ微粒子を、電極層中
には約２０重量％を一様に混合し、又、カーボンペーパ
ーには約４０重量％を一様に混合して酸素極を作製して
なる従来方式のセルの場合Ｂ発電試験の条件として、電
池温度を７０℃とし、反応ガスとして酸素及び水素を使
用し、ガスの加湿はセル入口前に設置したガラス製のバ
ブラーを使用して、酸素を６０℃、水素を８０℃にて加
湿したものを反応ガスとしてセルに供給し、発電を行っ
た。
【００２３】その結果、図３に単セルの発電特性の一例
を示す如く、電流密度の高いところで本発明によるセル
の場合Ａは安定した性能を示し、酸素極の濡れによる性
能低下を防止できることがわかった。
を示す如く、電流密度の高いところで本発明によるセル
の場合Ａは安定した性能を示し、酸素極の濡れによる性
能低下を防止できることがわかった。
【００２４】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の固体高分子電
解質型燃料電池によれば、単セルの場合は酸素極の電極
層中や電極基板のガス入口側へのフッ素樹脂の微粒子の
混合量をガス出口側への混合量よりも少なくするように
混合量を変化させるようにしているので、電極反応で発
生する水の量が多くなるガス出口側では発生した水の撥
水化が行われて水により電極反応が阻害されることがな
く、又、ガス入口側では、電極反応に寄与しないフッ素
樹脂の量が少ないことから電極の有効表面積を広くでき
て必要以上に電池性能を低下させることを防止できて、
安定した電池性能を維持することができる。
解質型燃料電池によれば、単セルの場合は酸素極の電極
層中や電極基板のガス入口側へのフッ素樹脂の微粒子の
混合量をガス出口側への混合量よりも少なくするように
混合量を変化させるようにしているので、電極反応で発
生する水の量が多くなるガス出口側では発生した水の撥
水化が行われて水により電極反応が阻害されることがな
く、又、ガス入口側では、電極反応に寄与しないフッ素
樹脂の量が少ないことから電極の有効表面積を広くでき
て必要以上に電池性能を低下させることを防止できて、
安定した電池性能を維持することができる。
【００２５】又、スタックとした場合には、各セル毎に
ガスの入口側よりも出口側へのフッ素樹脂微粒子の混合
量を多くした状態において、ガスの流れ方向の上流側の
セルへのフッ素樹脂微粒子の混合量を下流側のセルへの
混合量より少なくするように混合量を変化させることに
より、スタック全体として電池性能の低下を防止でき
る。
ガスの入口側よりも出口側へのフッ素樹脂微粒子の混合
量を多くした状態において、ガスの流れ方向の上流側の
セルへのフッ素樹脂微粒子の混合量を下流側のセルへの
混合量より少なくするように混合量を変化させることに
より、スタック全体として電池性能の低下を防止でき
る。
【図１】本発明の実施の一形態を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の他の形態を示す概略図である。
【図３】本発明におけるセルと従来方法で作製したセル
との発電特性を示す図である。
との発電特性を示す図である。
【図４】固体高分子電解質型燃料電池の断面図である。
【図５】固体高分子電解質膜上の電極層中にフッ素樹脂
を混合した状態を示す従来の酸素極の詳細図である。
を混合した状態を示す従来の酸素極の詳細図である。
【図６】図５のものに多孔質カーボンペーパーを基板と
して使用した状態を示す従来の酸素極の詳細図である。
して使用した状態を示す従来の酸素極の詳細図である。
１ 固体高分子電解質膜 ２ 酸素極 ３ 燃料極 ４ セパレータ ５ ガス通路 ６ ガス通路 ７ セル ８ フッ素樹脂 ９ カーボンペーパー Ｃ カーボンブラック Ｏ2 酸化剤ガス Ｈ2 燃料ガス
Claims (2)
- 【請求項１】 固体高分子電解質膜の両面を酸素極と燃
料極で挟んで重ね合わせるようにし、酸素極側に酸化剤
ガスを供給すると共に、燃料極側に燃料ガスを供給する
ようにしてあるセルの酸素極を、電極層中や多孔質カー
ボンペーパーを基板として使用して作製している固体高
分子電解質型燃料電池において、上記電極層中やカーボ
ンペーパー基板のガス入口側とガス出口側でフッ素樹脂
微粒子の混合量を変化させ、ガス入口側をガス出口側に
比して少なくするようにしてなることを特徴とする固体
高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項２】 固体高分子電解質膜の両面を酸素極と燃
料極で挟んで重ね合わせるようにし、酸素極側に酸化剤
ガスを供給すると共に、燃料極側に燃料ガスを供給する
ようにしてあるセルをセパレータを介し多層に積層して
スタックとするようにし、且つ各セルの酸素極を、電極
層中や多孔質カーボンペーパーを基板として使用して作
製している固体高分子電解質型燃料電池において、上記
各セルの酸素極の電極層中やカーボンペーパー基板のガ
ス入口側とガス出口側でフッ素樹脂微粒子の混合量を変
化させ、ガス入口側をガス出口側に比して少なくするよ
うにし、更に、ガス流れ方向の上流側に位置するセルと
下流側に位置するセルとで上記フッ素樹脂微粒子の混合
量を変化させ、ガス流れ方向の上流側のセルへの混合量
を下流側のセルへの混合量より少なくしてなることを特
徴とする固体高分子電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8111164A JPH09283153A (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8111164A JPH09283153A (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09283153A true JPH09283153A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=14554109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8111164A Pending JPH09283153A (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09283153A (ja) |
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