JPH113725A - 固体高分子電解質を備えた直接型メタノ−ル燃料電池 - Google Patents
固体高分子電解質を備えた直接型メタノ−ル燃料電池Info
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- JPH113725A JPH113725A JP9168132A JP16813297A JPH113725A JP H113725 A JPH113725 A JP H113725A JP 9168132 A JP9168132 A JP 9168132A JP 16813297 A JP16813297 A JP 16813297A JP H113725 A JPH113725 A JP H113725A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水を吸収した高分子固体電解質にメタノール
が接触すると、メタノールは、高分子固体電解質内のク
ラスター中の水に溶解し、その中を通って正極に達し、
正極の触媒上で酸化されることになり、正極の特性が著
しく悪くなる。この改善のため種々の方法が検討されて
いるが、実用的に十分な特性は得られていない。直接型
メタノール燃料電池の特性を改善するためには、燃料で
あるメタノールが固体高分子電解質を通って正極側に達
すること、すなわち、メタノールのクロスオーバーを、
できるだけ小さくするか、なくせば良いこいは明らかで
あり、そのための具体的な手段が求められていた。 【解決手段】 固体高分子電解質がメタノール以外のア
ルコールと水を含むことを特徴とする、固体高分子電解
質を備えた直接型メタノール燃料電池。
が接触すると、メタノールは、高分子固体電解質内のク
ラスター中の水に溶解し、その中を通って正極に達し、
正極の触媒上で酸化されることになり、正極の特性が著
しく悪くなる。この改善のため種々の方法が検討されて
いるが、実用的に十分な特性は得られていない。直接型
メタノール燃料電池の特性を改善するためには、燃料で
あるメタノールが固体高分子電解質を通って正極側に達
すること、すなわち、メタノールのクロスオーバーを、
できるだけ小さくするか、なくせば良いこいは明らかで
あり、そのための具体的な手段が求められていた。 【解決手段】 固体高分子電解質がメタノール以外のア
ルコールと水を含むことを特徴とする、固体高分子電解
質を備えた直接型メタノール燃料電池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタノールを負極
に供給し、負極で直接電気化学反応させて電力を得る、
直接型メタノール燃料電池に関するものである。
に供給し、負極で直接電気化学反応させて電力を得る、
直接型メタノール燃料電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、イオン導電体である電解質
の両側に２つの電極を備え、一方の電極に酸素や空気な
どの酸化ガス（酸化剤）を供給し、他方の電極に水素や
炭化水素などの燃料（還元剤）を供給し、電気化学反応
を起こさせて電気を発生させる電池である。
の両側に２つの電極を備え、一方の電極に酸素や空気な
どの酸化ガス（酸化剤）を供給し、他方の電極に水素や
炭化水素などの燃料（還元剤）を供給し、電気化学反応
を起こさせて電気を発生させる電池である。
【０００３】燃料電池にはいくつもの種類があるが、直
接型メタノール燃料電池（ＤＭＦＣと略す）は、燃料で
あるメタノールを直接負極に供給するもので、多くの燃
料電池が燃料としては水素、あるいは炭化水素を改質し
た水素を使用しているのと比較して、装置が簡単なだけ
でなく、燃料そのものの輸送も容易であり、しかも１０
０℃以下の温度で作動できる可能性があるために、小型
・可搬用に最も適していると考えられており、将来の自
動車用動力源として有力視されている。
接型メタノール燃料電池（ＤＭＦＣと略す）は、燃料で
あるメタノールを直接負極に供給するもので、多くの燃
料電池が燃料としては水素、あるいは炭化水素を改質し
た水素を使用しているのと比較して、装置が簡単なだけ
でなく、燃料そのものの輸送も容易であり、しかも１０
０℃以下の温度で作動できる可能性があるために、小型
・可搬用に最も適していると考えられており、将来の自
動車用動力源として有力視されている。
【０００４】直接型メタノール燃料電池の電解質として
は、初期のアルカリ型から酸型へと変化し、最近では固
体高分子電解質が使用されている。固体高分子電解質を
使用することにより、作動温度を液体電解質の場合より
もより高くすることができ、直接型メタノール燃料電池
の性能は初期のものよりかなり改善された。
は、初期のアルカリ型から酸型へと変化し、最近では固
体高分子電解質が使用されている。固体高分子電解質を
使用することにより、作動温度を液体電解質の場合より
もより高くすることができ、直接型メタノール燃料電池
の性能は初期のものよりかなり改善された。
【０００５】固体高分子電解質を使用した直接型メタノ
ール燃料電池（ＰＥＭ−ＤＭＦＣ）は、Ｄｕ Ｐｏｎｔ
社製のナフィオンのようなプロトン導電性固体高分子電
解質の両側を、触媒を取り付けた２つの多孔性電極では
さんだ構造を持ち、負極にメタノールを直接供給し、正
極に酸素または空気を供給するものである。負極では、
メタノールと水が反応して二酸化炭素とプロトンと電子
が発生し、電子は外部回路を通って仕事をした後正極に
達する。また、プロトンは高分子固体電解質中を通って
正極に達する。正極では、酸素とプロトンと電子が反応
して水が生成する。したがって、直接型メタノール燃料
電池の全反応は、メタノールと酸素とから水と二酸化炭
素が生成する反応である。これらの反応は電極中の触媒
の助けを借りて進行する。この反応の理論電圧は１．１
８Ｖであるが、実際の電池においては、ＩＲドロップな
どのために、この値よりも低い電圧となる。
ール燃料電池（ＰＥＭ−ＤＭＦＣ）は、Ｄｕ Ｐｏｎｔ
社製のナフィオンのようなプロトン導電性固体高分子電
解質の両側を、触媒を取り付けた２つの多孔性電極では
さんだ構造を持ち、負極にメタノールを直接供給し、正
極に酸素または空気を供給するものである。負極では、
メタノールと水が反応して二酸化炭素とプロトンと電子
が発生し、電子は外部回路を通って仕事をした後正極に
達する。また、プロトンは高分子固体電解質中を通って
正極に達する。正極では、酸素とプロトンと電子が反応
して水が生成する。したがって、直接型メタノール燃料
電池の全反応は、メタノールと酸素とから水と二酸化炭
素が生成する反応である。これらの反応は電極中の触媒
の助けを借りて進行する。この反応の理論電圧は１．１
８Ｖであるが、実際の電池においては、ＩＲドロップな
どのために、この値よりも低い電圧となる。
【０００６】直接型メタノール燃料電池は、その特性は
かなり改善されたとはいえ、その他の燃料電池と比較し
て、電池の出力と効率が低い、という欠点をもってい
る。その原因は、メタノールを酸化する触媒の活性が低
いことと、メタノールが電解質中を拡散して陽極に達
し、そこで正極の触媒上で酸化剤と直接反応するという
短絡現象（この現象は「クロスオーバー」と呼ばれてい
る）の２つであることが明らかになっている［Ｍ．Ｐ．
Ｈｏｇａｒｔｈ ａｎｄ Ｈ．Ａ．Ｈａｒｄｓ Ｐｌａ
ｔｉｎｕｍ Ｍｅｔａｌｓ Ｒｅｖ．４０（４） １５
０ （１９９６）］。
かなり改善されたとはいえ、その他の燃料電池と比較し
て、電池の出力と効率が低い、という欠点をもってい
る。その原因は、メタノールを酸化する触媒の活性が低
いことと、メタノールが電解質中を拡散して陽極に達
し、そこで正極の触媒上で酸化剤と直接反応するという
短絡現象（この現象は「クロスオーバー」と呼ばれてい
る）の２つであることが明らかになっている［Ｍ．Ｐ．
Ｈｏｇａｒｔｈ ａｎｄ Ｈ．Ａ．Ｈａｒｄｓ Ｐｌａ
ｔｉｎｕｍ Ｍｅｔａｌｓ Ｒｅｖ．４０（４） １５
０ （１９９６）］。
【０００７】直接型メタノール燃料電池においては、正
極・負極とも触媒が必要であるが、特に負極の触媒が問
題である。すなわち、メタノールが白金触媒上で酸化さ
れる時、白金に吸着した一酸化炭素が生じ、これが白金
を被毒して触媒活性を低下させる［Ｒ．Ｐａｒｓｏｎｓ
ａｎｄ Ｔ．Ｖａｎｄｅｒｎｏｏｔ Ｊ．Ｅｌｅｃｔ
ｒｏａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，２５７ ９（１９８
８）］。白金の表面から一酸化炭素をすみやかに除去す
るために、二次金属の添加が検討され、現在では白金−
ルテニウム系が最も高活性触媒であることが知られてい
る。
極・負極とも触媒が必要であるが、特に負極の触媒が問
題である。すなわち、メタノールが白金触媒上で酸化さ
れる時、白金に吸着した一酸化炭素が生じ、これが白金
を被毒して触媒活性を低下させる［Ｒ．Ｐａｒｓｏｎｓ
ａｎｄ Ｔ．Ｖａｎｄｅｒｎｏｏｔ Ｊ．Ｅｌｅｃｔ
ｒｏａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，２５７ ９（１９８
８）］。白金の表面から一酸化炭素をすみやかに除去す
るために、二次金属の添加が検討され、現在では白金−
ルテニウム系が最も高活性触媒であることが知られてい
る。
【０００８】固体高分子電解質としてのイオン交換膜樹
脂膜は、乾燥状態では全く導電性を示さないが、通常は
水で膨潤させることによって高い導電性を示すようにな
る。
脂膜は、乾燥状態では全く導電性を示さないが、通常は
水で膨潤させることによって高い導電性を示すようにな
る。
【０００９】固体高分子電解質として最も良く知られて
いるＤｕ Ｐｏｎｔ社のナフィオン膜の構造は、主鎖で
ある撥水性のポリフルオロエチレン［−（ＣＦ2 ）
n −］骨格部分と、親水性のイオン交換基であるスルフ
ォン酸基（−ＳＯ3 Ｈ）の部分からなり、この膜が水を
吸収した場合、親水性のイオン交換基の部分が集合し、
球状のクラスターを形成し、このクラスターがポリフル
オロエチレンのマトリックス中に分散しているというモ
デルが有力であり、このモデルでは、水はクラスター部
分に含有され、これらのクラスターが細い通路で結ばれ
ている、と考えられている［竹中 大工試季報 ３６
８１（１９８５）］。その他の固体高分子電解質の場合
も、同じような構造をしているものと考えられる。
いるＤｕ Ｐｏｎｔ社のナフィオン膜の構造は、主鎖で
ある撥水性のポリフルオロエチレン［−（ＣＦ2 ）
n −］骨格部分と、親水性のイオン交換基であるスルフ
ォン酸基（−ＳＯ3 Ｈ）の部分からなり、この膜が水を
吸収した場合、親水性のイオン交換基の部分が集合し、
球状のクラスターを形成し、このクラスターがポリフル
オロエチレンのマトリックス中に分散しているというモ
デルが有力であり、このモデルでは、水はクラスター部
分に含有され、これらのクラスターが細い通路で結ばれ
ている、と考えられている［竹中 大工試季報 ３６
８１（１９８５）］。その他の固体高分子電解質の場合
も、同じような構造をしているものと考えられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】水を吸収した高分子固
体電解質にメタノールが接触すると、メタノールは水に
溶けやすいため、高分子固体電解質内のクラスター中の
水に溶解し、その中を通って正極に達し、正極の触媒上
で酸化されることになる。
体電解質にメタノールが接触すると、メタノールは水に
溶けやすいため、高分子固体電解質内のクラスター中の
水に溶解し、その中を通って正極に達し、正極の触媒上
で酸化されることになる。
【００１１】一方、正極においては、触媒としての貴金
属が、負極から電解質中を通ってきたメタノールを電気
化学的に酸化するために、正極の特性が著しく悪くな
る。メタノールが電解質中を通って正極に達する現象、
いわゆるクロスオーバーを少しでも減少させる方法とし
て、酸素あるいは空気の圧力を高くする方法と、電池の
作動温度を１００℃以上まで上げる方法が検討され、特
性はかなり改善されてきたが、実用的に十分な特性は得
られていない。また、酸素または空気の圧力を高くする
ため及び電池の作動温度を上げるためには、そのための
装置が必要になり、電池全体としては複雑になる。
属が、負極から電解質中を通ってきたメタノールを電気
化学的に酸化するために、正極の特性が著しく悪くな
る。メタノールが電解質中を通って正極に達する現象、
いわゆるクロスオーバーを少しでも減少させる方法とし
て、酸素あるいは空気の圧力を高くする方法と、電池の
作動温度を１００℃以上まで上げる方法が検討され、特
性はかなり改善されてきたが、実用的に十分な特性は得
られていない。また、酸素または空気の圧力を高くする
ため及び電池の作動温度を上げるためには、そのための
装置が必要になり、電池全体としては複雑になる。
【００１２】直接型メタノール燃料電池の特性を改善す
るためには、燃料であるメタノールが固体高分子電解質
を通って正極側に達すること、すなわち、メタノールの
クロスオーバーを、できるだけ小さくするか、なくせば
良いこいは明らかであり、そのための具体的な手段が求
められていた。
るためには、燃料であるメタノールが固体高分子電解質
を通って正極側に達すること、すなわち、メタノールの
クロスオーバーを、できるだけ小さくするか、なくせば
良いこいは明らかであり、そのための具体的な手段が求
められていた。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、固体高分子電
解質を使用した直接型メタノール燃料電池において、固
体高分子電解質中にメタノール以外のアルコールと水の
混合溶液を含ませておくものである。
解質を使用した直接型メタノール燃料電池において、固
体高分子電解質中にメタノール以外のアルコールと水の
混合溶液を含ませておくものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明になる固体高分子電解質を
使用した直接型メタノール燃料電池は、プロトン導電性
固体高分子電解質の両側に、触媒層を取り付けた多孔性
電極を接合し、負極にメタノールと水の混合物を、正極
には酸素あるいは水素を供給し、電気を取り出すもので
ある。
使用した直接型メタノール燃料電池は、プロトン導電性
固体高分子電解質の両側に、触媒層を取り付けた多孔性
電極を接合し、負極にメタノールと水の混合物を、正極
には酸素あるいは水素を供給し、電気を取り出すもので
ある。
【００１５】多孔性電極の基体としては、正・負極と
も、カーボンペーパー、カーボンの成形体、カーボンの
焼結体、焼結金属、発泡金属などの多孔性基体を撥水処
理して使用することができ、撥水剤としてはポリテトラ
フルオロエチレン等を使用することができる。
も、カーボンペーパー、カーボンの成形体、カーボンの
焼結体、焼結金属、発泡金属などの多孔性基体を撥水処
理して使用することができ、撥水剤としてはポリテトラ
フルオロエチレン等を使用することができる。
【００１６】貴金属触媒としては、正極用には白金、白
金合金、金、金合金、パラジウム、パラジウム合金な
ど、負極用には白金あるいは白金とルテニウム、金、レ
ニウムなどの合金が使用でき、これら貴金属の微粉末あ
るいは貴金属を担持したカーボン粉末を使用することが
できる。
金合金、金、金合金、パラジウム、パラジウム合金な
ど、負極用には白金あるいは白金とルテニウム、金、レ
ニウムなどの合金が使用でき、これら貴金属の微粉末あ
るいは貴金属を担持したカーボン粉末を使用することが
できる。
【００１７】本発明になる多孔性電極は、撥水処理をし
た電極の表面に、触媒分散溶液を塗布して作製される。
触媒分散溶液は、白金ブラックなどの触媒の微粒子ある
いは触媒を担持したカーボン粉末と、撥水剤と、アルコ
ールなどに溶解した固体高分子電解質を、適当な溶媒中
で均一に混合することによつて作製する。
た電極の表面に、触媒分散溶液を塗布して作製される。
触媒分散溶液は、白金ブラックなどの触媒の微粒子ある
いは触媒を担持したカーボン粉末と、撥水剤と、アルコ
ールなどに溶解した固体高分子電解質を、適当な溶媒中
で均一に混合することによつて作製する。
【００１８】また、直接型メタノール燃料電池に使用す
る固体高分子電解質としては、パーフルオロカーボンス
ルフォン酸系樹脂やスチレン−ジビニルベンゼン共重合
体系樹脂等の、各種イオン交換膜樹脂を使用することが
できる。
る固体高分子電解質としては、パーフルオロカーボンス
ルフォン酸系樹脂やスチレン−ジビニルベンゼン共重合
体系樹脂等の、各種イオン交換膜樹脂を使用することが
できる。
【００１９】
【実施例】本発明になる直接型メタノール燃料電池の構
造と特性を、好適な実施例を用いて詳述する。
造と特性を、好適な実施例を用いて詳述する。
【００２０】［実施例１］固体高分子電解質中に、水と
２−プロパノールをを含有させた、直接型メタノール燃
料電池を作製した。
２−プロパノールをを含有させた、直接型メタノール燃
料電池を作製した。
【００２１】まず、空隙率７５％、厚み０．４０ｍｍの
カーボンペーパーを５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさに切
り、２−プロパノールで洗浄し、乾燥したものを、ポリ
テトラフルオロエチレンを２０重量パーセント含むディ
スパージョンポリテトラフルオロエチレン水溶液中に数
秒間浸漬し、取り出して自然乾燥した後、アルゴンガス
雰囲気下で３００℃、１０分間焼成する。得られた撥水
処理済みカーボンペーパーには約３ｍｇ／ｃｍ2 のポリ
テトラフルオロエチレンがとりつけられている。
カーボンペーパーを５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさに切
り、２−プロパノールで洗浄し、乾燥したものを、ポリ
テトラフルオロエチレンを２０重量パーセント含むディ
スパージョンポリテトラフルオロエチレン水溶液中に数
秒間浸漬し、取り出して自然乾燥した後、アルゴンガス
雰囲気下で３００℃、１０分間焼成する。得られた撥水
処理済みカーボンペーパーには約３ｍｇ／ｃｍ2 のポリ
テトラフルオロエチレンがとりつけられている。
【００２２】つぎに、触媒分散溶液を作製する。まず、
ステンレス製ビーカーに、白金を１０重量％含む白金担
持カーボンを５ｇ入れ、水８０ｍｌを加えて撹拌し、さ
らに２−プロパノール８０ｍｌを加えて１時間撹拌す
る。つぎに、ポリテトラフルオロエチレンを２０重量パ
ーセント含むディスパージョンポリテトラフルオロエチ
レン水溶液２ｍｌ加え、撹拌し、さらに市販のナフィオ
ン溶液（ナフィオン５重量％含む、アルドリッチケミカ
ル製）１０ｍｌ加え、超音波を照射しながら撹拌機で１
時間撹拌して、正極用触媒分散溶液を作製した。
ステンレス製ビーカーに、白金を１０重量％含む白金担
持カーボンを５ｇ入れ、水８０ｍｌを加えて撹拌し、さ
らに２−プロパノール８０ｍｌを加えて１時間撹拌す
る。つぎに、ポリテトラフルオロエチレンを２０重量パ
ーセント含むディスパージョンポリテトラフルオロエチ
レン水溶液２ｍｌ加え、撹拌し、さらに市販のナフィオ
ン溶液（ナフィオン５重量％含む、アルドリッチケミカ
ル製）１０ｍｌ加え、超音波を照射しながら撹拌機で１
時間撹拌して、正極用触媒分散溶液を作製した。
【００２３】別に、白金１０重量％とルテニウム１０重
量％を含む白金−ルテニウム担持カーボンを１０ｇを使
用し、その他は正極用と同様の手順で、負極用触媒分散
溶液を作製した。
量％を含む白金−ルテニウム担持カーボンを１０ｇを使
用し、その他は正極用と同様の手順で、負極用触媒分散
溶液を作製した。
【００２４】正極及び負極とも、撥水処理済みのカーボ
ンペーパーの表面に、それぞれ触媒分散溶液を塗布し、
自然乾燥した。さらに、再度塗布、自然乾燥の後、１１
０℃で１時間乾燥して、片面に触媒層が取り付けられ
た、直接型メタノール燃料電池用電極を得た。なお、正
極用電極の触媒層の厚みは約０．０５ｍｍ、電極表面の
白金量は約１．０ｍｇ／ｃｍ2 とし、負極用電極の触媒
層の厚みは約０．０８ｍｍ、電極表面の白金量は約２．
０ｍｇ／ｃｍ2 とた。
ンペーパーの表面に、それぞれ触媒分散溶液を塗布し、
自然乾燥した。さらに、再度塗布、自然乾燥の後、１１
０℃で１時間乾燥して、片面に触媒層が取り付けられ
た、直接型メタノール燃料電池用電極を得た。なお、正
極用電極の触媒層の厚みは約０．０５ｍｍ、電極表面の
白金量は約１．０ｍｇ／ｃｍ2 とし、負極用電極の触媒
層の厚みは約０．０８ｍｍ、電極表面の白金量は約２．
０ｍｇ／ｃｍ2 とた。
【００２５】このようにして得られた正極用及び負極用
電極の間に固体高分子電解質としてのナフィオン１１５
膜を、電極の触媒を取り付けた面がナフィオン側になる
ようにして挟み、１４０℃、３分間ホットプレスして接
合し、電極／電解質膜接合体を作製した。
電極の間に固体高分子電解質としてのナフィオン１１５
膜を、電極の触媒を取り付けた面がナフィオン側になる
ようにして挟み、１４０℃、３分間ホットプレスして接
合し、電極／電解質膜接合体を作製した。
【００２６】本発明になる直接型メタノール燃料電池
（電池Ａとする）では、あらかじめ電極／電解質接合体
を、８重量パーセントの２−プロパノールを含む水溶液
に浸漬して、ナフィオン膜の内部を２−プロパノールの
水溶液で満たしておく。一方、比較用の直接型メタノー
ル燃料電池（電池Ｂとする）は、従来と同様にナフィオ
ン膜の内部は水で満たしておく。
（電池Ａとする）では、あらかじめ電極／電解質接合体
を、８重量パーセントの２−プロパノールを含む水溶液
に浸漬して、ナフィオン膜の内部を２−プロパノールの
水溶液で満たしておく。一方、比較用の直接型メタノー
ル燃料電池（電池Ｂとする）は、従来と同様にナフィオ
ン膜の内部は水で満たしておく。
【００２７】次に、正極に空気を、負極にメタノールを
ｌｍｏｌ／ｌ含む水溶液を供給して、直接型メタノール
燃料電池の特性を測定した。図１はｉ−Ｖ曲線を示した
もので、従来の電池Ｂにくらべ、本発明になる電池Ａの
特性はかなり優れたものとなった。
ｌｍｏｌ／ｌ含む水溶液を供給して、直接型メタノール
燃料電池の特性を測定した。図１はｉ−Ｖ曲線を示した
もので、従来の電池Ｂにくらべ、本発明になる電池Ａの
特性はかなり優れたものとなった。
【００２８】［実施例２］電極／電解質接合体を、７重
量パーセントの１−ブタノールを含む水溶液に浸漬し
て、ナフィオン膜の内部を１−ブタノールの水溶液で満
たしておき、その他の条件は実施例１と同様の直接型メ
タノール燃料電池（電池Ｃとする）を作製した。電池Ｃ
のｉ−Ｖ曲線を測定した結果、電池Ａの特性とほぼ同じ
であった。
量パーセントの１−ブタノールを含む水溶液に浸漬し
て、ナフィオン膜の内部を１−ブタノールの水溶液で満
たしておき、その他の条件は実施例１と同様の直接型メ
タノール燃料電池（電池Ｃとする）を作製した。電池Ｃ
のｉ−Ｖ曲線を測定した結果、電池Ａの特性とほぼ同じ
であった。
【００２９】
【発明の効果】直接型メタノール燃料電池においては、
負極に燃料としてのメタノールを溶かした水溶液を供給
するが、燃料であるメタノールが水を吸収した高分子固
体電解質と接触した場合、高分子固体電解質中に水のみ
が含まれていると、メタノールは速やかに水と混合し、
高分子固体電解質中に含まれる水の中を拡散し、正極に
達し、正極の触媒上で反応することになる。その結果、
正極の触媒活性が低下し、電池の特性が悪化する。しか
し、本発明のように、固体高分子電解質中に水とメタノ
ール以外のアルコールの混合溶液が存在する場合、高分
子固体電解質中の混合溶媒相へのメタノールの移動は制
限され、高分子固体電解質中の溶媒に含まれるメタノー
ルの溶解度は小さな値に保持され、したがって正極へ到
達するメタノールの量はきわめて少量となる。その結
果、正極の触媒活性は元の状態に保たれ、電池特性の劣
化を防ぐことができる。なお、メタノール以外のアルコ
ールは正極の触媒と接触しても、正極触媒上では酸化さ
れないため、正極の特性に悪影響は与えない。
負極に燃料としてのメタノールを溶かした水溶液を供給
するが、燃料であるメタノールが水を吸収した高分子固
体電解質と接触した場合、高分子固体電解質中に水のみ
が含まれていると、メタノールは速やかに水と混合し、
高分子固体電解質中に含まれる水の中を拡散し、正極に
達し、正極の触媒上で反応することになる。その結果、
正極の触媒活性が低下し、電池の特性が悪化する。しか
し、本発明のように、固体高分子電解質中に水とメタノ
ール以外のアルコールの混合溶液が存在する場合、高分
子固体電解質中の混合溶媒相へのメタノールの移動は制
限され、高分子固体電解質中の溶媒に含まれるメタノー
ルの溶解度は小さな値に保持され、したがって正極へ到
達するメタノールの量はきわめて少量となる。その結
果、正極の触媒活性は元の状態に保たれ、電池特性の劣
化を防ぐことができる。なお、メタノール以外のアルコ
ールは正極の触媒と接触しても、正極触媒上では酸化さ
れないため、正極の特性に悪影響は与えない。
【００３０】なお、実施例では高分子固体電解質中の水
に溶解するアルコールとして、２−プロパノールと１−
ブタノールを使用したが、本発明においては使用するア
ルコールは、水に溶解するものならこれらに限らず、一
価アルコール、二価アルコール、三価アルコールなど、
どのような種類のものも使用可能である。
に溶解するアルコールとして、２−プロパノールと１−
ブタノールを使用したが、本発明においては使用するア
ルコールは、水に溶解するものならこれらに限らず、一
価アルコール、二価アルコール、三価アルコールなど、
どのような種類のものも使用可能である。
【図１】本発明になる直接型メタノール燃料電池Ａと従
来の電池Ｂの特性を比較した図
来の電池Ｂの特性を比較した図
Claims (2)
- 【請求項１】 固体高分子電解質がメタノール以外のア
ルコールと水を含むことを特徴とする、固体高分子電解
質を備えた直接型メタノール燃料電池。 - 【請求項２】 メタノール以外のアルコールが水に可溶
性であることを特徴とする、請求項１記載の固体高分子
電解質を備えた直接型メタノール燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9168132A JPH113725A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 固体高分子電解質を備えた直接型メタノ−ル燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9168132A JPH113725A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 固体高分子電解質を備えた直接型メタノ−ル燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH113725A true JPH113725A (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=15862436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9168132A Pending JPH113725A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 固体高分子電解質を備えた直接型メタノ−ル燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH113725A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4746237A (en) * | 1985-06-04 | 1988-05-24 | Alps Electric Co., Ltd. | Tension adjusting device of carriage transfer belt |
| WO2003021699A3 (en) * | 2001-09-05 | 2003-10-16 | Gas Technology Inst | Chemical barriers in electrochemical devices |
| JP2004528683A (ja) * | 2001-03-21 | 2004-09-16 | ビクトレックス マニュファクチャリング リミテッド | 燃料電池 |
| US6797422B2 (en) | 2001-01-25 | 2004-09-28 | Gas Technology Institute | Air-breathing direct methanol fuel cell with metal foam current collectors |
-
1997
- 1997-06-09 JP JP9168132A patent/JPH113725A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4746237A (en) * | 1985-06-04 | 1988-05-24 | Alps Electric Co., Ltd. | Tension adjusting device of carriage transfer belt |
| US6797422B2 (en) | 2001-01-25 | 2004-09-28 | Gas Technology Institute | Air-breathing direct methanol fuel cell with metal foam current collectors |
| JP2004528683A (ja) * | 2001-03-21 | 2004-09-16 | ビクトレックス マニュファクチャリング リミテッド | 燃料電池 |
| WO2003021699A3 (en) * | 2001-09-05 | 2003-10-16 | Gas Technology Inst | Chemical barriers in electrochemical devices |
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