JPS58166641A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS58166641A JPS58166641A JP57049498A JP4949882A JPS58166641A JP S58166641 A JPS58166641 A JP S58166641A JP 57049498 A JP57049498 A JP 57049498A JP 4949882 A JP4949882 A JP 4949882A JP S58166641 A JPS58166641 A JP S58166641A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phosphoric acid
- fuel
- water
- layer
- electrode
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for 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
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は燃料電池に係に、特に電解質の貯蔵方式に使用
するのに好適な燃料電池に関する。
するのに好適な燃料電池に関する。
従来の燃料電池は篤１図のように構成され、燃料ガスで
ある水素Ｈｔ及び酸化剤ガスである空気０、を矢印のよ
うに直交するようＫ１１ｌＬ、水素と酸素の周知の反応
で電気エネルギーを取出している。空気の流れるガス通
路３を一方の面に有する空気極１は、ガス通路と反対側
の面に触媒層が処ｍされ、また空気が触媒層に速やかに
遍することができるようポーラスな炭素材料で形成され
ている。空気極１の対極となる燃料極２は、空気極１と
同様燃料のガス通路４及び触媒層を有し、かつポーラス
１に責素材料で形成されている。イオンの電導体である
リン酸等の電解液を保持するマ） ＩＪツクスｌは、両
極１．２関に密着するように配役されている。
ある水素Ｈｔ及び酸化剤ガスである空気０、を矢印のよ
うに直交するようＫ１１ｌＬ、水素と酸素の周知の反応
で電気エネルギーを取出している。空気の流れるガス通
路３を一方の面に有する空気極１は、ガス通路と反対側
の面に触媒層が処ｍされ、また空気が触媒層に速やかに
遍することができるようポーラスな炭素材料で形成され
ている。空気極１の対極となる燃料極２は、空気極１と
同様燃料のガス通路４及び触媒層を有し、かつポーラス
１に責素材料で形成されている。イオンの電導体である
リン酸等の電解液を保持するマ） ＩＪツクスｌは、両
極１．２関に密着するように配役されている。
空気極ｌと燃料極２及びこれら間のマトリックス５から
なる単位電池が、セパレータ・と交互に積層されて、大
容量の発電設備として構成畜れている。
なる単位電池が、セパレータ・と交互に積層されて、大
容量の発電設備として構成畜れている。
燃料及び空気をそれぞれ供給もしくは排出するための給
排装置７が、この例では積層された電池本体の四側面に
固着され、各単位電池に一括して矢印で示すように燃料
及び空気の給排を行っている。ｔ７’ｔ、数個の単位電
池の積層毎に冷却装置Ｓが挿入され、冷却水等により電
池の温度を一定に保チつつ、冷却を計るよう圧している
。
排装置７が、この例では積層された電池本体の四側面に
固着され、各単位電池に一括して矢印で示すように燃料
及び空気の給排を行っている。ｔ７’ｔ、数個の単位電
池の積層毎に冷却装置Ｓが挿入され、冷却水等により電
池の温度を一定に保チつつ、冷却を計るよう圧している
。
このように構成され危燃料電池は、水素、酸素の反応に
より電気エネルギーを取出しているわけであるが、実際
の現象としては、それぞれのガス通路を通る水素及び空
気中の酸素は、ポーラスな炭素材料による電極基板内を
拡散し、触媒層に達する。一般に触媒層での反応は、燃
料極では、水素イオンと電子に分離し、水素イオンは電
解質中に拡散していく、この反応速度は比較的大−い。
より電気エネルギーを取出しているわけであるが、実際
の現象としては、それぞれのガス通路を通る水素及び空
気中の酸素は、ポーラスな炭素材料による電極基板内を
拡散し、触媒層に達する。一般に触媒層での反応は、燃
料極では、水素イオンと電子に分離し、水素イオンは電
解質中に拡散していく、この反応速度は比較的大−い。
一方空気極側では、酸素分子が電子を取込みイオン化し
、かつ電解質中の水素イオンと結合して、水が生成逼れ
る。この反応は一般に水素１ｉＫ比較すると速度が小さ
い、このような過薯における電子の授受が電気エネルギ
ーとして取出せるわけである。
、かつ電解質中の水素イオンと結合して、水が生成逼れ
る。この反応は一般に水素１ｉＫ比較すると速度が小さ
い、このような過薯における電子の授受が電気エネルギ
ーとして取出せるわけである。
また、電池の発電性能を左右する重要な因子は、触媒の
活性化性能と電池の内部抵抗である。特に後者について
は、各種、竜バレ〒り勢は炭素材料等の固体で形成され
、十分抵抗４小さく、かっ長□ 期間安定であるが、マトリックスに保持されている電解
液であるリン酸のみが液体であり、この挙動が電池の内
部抵抗を左右する重要な要素である。
活性化性能と電池の内部抵抗である。特に後者について
は、各種、竜バレ〒り勢は炭素材料等の固体で形成され
、十分抵抗４小さく、かっ長□ 期間安定であるが、マトリックスに保持されている電解
液であるリン酸のみが液体であり、この挙動が電池の内
部抵抗を左右する重要な要素である。
すなわち、リン酸がマトリックス以外の部材たとえば各
種、セパレータ等に移動すること、及び高温匿での運転
によるリン酸の蒸発により、マトリックス中のリン酸が
減少する。この減少による抵抗増大は単純にリン酸量の
低下分だけに留るものではなく、触媒層に近接する部分
がよυ減少する次め、触媒と接触するリン酸が減少し、
非常に抵抗が大暑〈なり、イオンの移動を妨げる結果と
なる。
種、セパレータ等に移動すること、及び高温匿での運転
によるリン酸の蒸発により、マトリックス中のリン酸が
減少する。この減少による抵抗増大は単純にリン酸量の
低下分だけに留るものではなく、触媒層に近接する部分
がよυ減少する次め、触媒と接触するリン酸が減少し、
非常に抵抗が大暑〈なり、イオンの移動を妨げる結果と
なる。
これに対し、従来の燃料電池では、このようなリン酸の
挙動に対し総合的に対処したものはなく、かつ、各種の
面方向、厚み方向に複雑に撥水層（リン酸が浸透せずガ
ス拡散が容量にできる層）、親木層（リン酸が浸透しや
すくマトリックス中のリン酸の減少を防止する目的でリ
ン酸をリザーブする層）を形成する等作業性が非常に悪
く、壕友、信頼性の非常に低い欠点が６つ次。式らに、
セパレータ等へのｉ［ｌに対しては何んら対策されたも
のがなく、電池性能を長期間安定に保持できない欠点が
あった。
挙動に対し総合的に対処したものはなく、かつ、各種の
面方向、厚み方向に複雑に撥水層（リン酸が浸透せずガ
ス拡散が容量にできる層）、親木層（リン酸が浸透しや
すくマトリックス中のリン酸の減少を防止する目的でリ
ン酸をリザーブする層）を形成する等作業性が非常に悪
く、壕友、信頼性の非常に低い欠点が６つ次。式らに、
セパレータ等へのｉ［ｌに対しては何んら対策されたも
のがなく、電池性能を長期間安定に保持できない欠点が
あった。
本発Ｉ＠Ｏ目的は、燃料及び空気極の撥水性を好適に制
御し、性能向上及び長寿命化による信頼性の高い燃料電
池を提供するにある。
御し、性能向上及び長寿命化による信頼性の高い燃料電
池を提供するにある。
本発明の燃料電池の特徴は、燃料及び空気極の外周部全
体を強撥水層とし、内部を弱債水層として電解質である
リン酸を一定量を保持賂せることにより％”）リツクス
中のリン酸の蒸発防止、及びセバレーＩへの移動を防止
し、電池性能の向上及び長寿命化を計るものでＴｏゐ。
体を強撥水層とし、内部を弱債水層として電解質である
リン酸を一定量を保持賂せることにより％”）リツクス
中のリン酸の蒸発防止、及びセバレーＩへの移動を防止
し、電池性能の向上及び長寿命化を計るものでＴｏゐ。
以下本発明の一実施例を嬉８図により説明する。
単位電池の部分を拡大した鎮怠図においては、触媒層９
を処理した燃料ｆｉｌ及び空気極１が１トリツクスＳを
挾んで対向配置されている１両極１゜２はその端面よ）
所定の寸法だけ強く撥水化され九強債水層１０が形成さ
れている。また、その内部は所定量のリン酸の如自電解
液を含むのに好適なように１適ｆＫＩｌ水化石れた弱撥
水層１１が形成されている。
を処理した燃料ｆｉｌ及び空気極１が１トリツクスＳを
挾んで対向配置されている１両極１゜２はその端面よ）
所定の寸法だけ強く撥水化され九強債水層１０が形成さ
れている。また、その内部は所定量のリン酸の如自電解
液を含むのに好適なように１適ｆＫＩｌ水化石れた弱撥
水層１１が形成されている。
このような各種の撥水処理法は、たとえば、ポリテトラ
フロロエチレンの微粉末を界面活性剤で分散させたディ
スパージョン液のＩｆｆ、処理回数を決めて、電極全体
會弱撥水化する。つぎに前記ディスバージ曹ン液とアセ
チレンブラック、フッ化黒鉛あるいは黒鉛等の微粉末等
七適嶺量混合し、前記ｍ＊水化した電極に塗布し、内部
に弱撥水層１１を、外ＷＫ強撥水層ｌＯを形成する。こ
の際、強豪水層！Ｏのｌ１ｌ−５は、ディスパージョン
液と微粉末の混合比で調整できるが、好ましくは、５０
〜１００４ｍの範囲とすることが作業性、リン酸の蒸発
、移ＩＩＪ防止に効果的である。
フロロエチレンの微粉末を界面活性剤で分散させたディ
スパージョン液のＩｆｆ、処理回数を決めて、電極全体
會弱撥水化する。つぎに前記ディスバージ曹ン液とアセ
チレンブラック、フッ化黒鉛あるいは黒鉛等の微粉末等
七適嶺量混合し、前記ｍ＊水化した電極に塗布し、内部
に弱撥水層１１を、外ＷＫ強撥水層ｌＯを形成する。こ
の際、強豪水層！Ｏのｌ１ｌ−５は、ディスパージョン
液と微粉末の混合比で調整できるが、好ましくは、５０
〜１００４ｍの範囲とすることが作業性、リン酸の蒸発
、移ＩＩＪ防止に効果的である。
このように処理し友電極を第２図のように配置し、かつ
両極の弱撥水層１１に、その気孔容積の約５０％を占め
る容量のリン酸を圧入や別に設ける供給管等の′Ｐ段で
含浸させ、ガス流路３．４にそれぞれ空気、燃料を流す
と触媒作用によシミ気エネルギーを取出しているわけで
あるが、マトリックス層器内のリン酸は、強撥水層ｌＯ
にょ静電極内への移動を阻止され、かつ、蒸発に対して
は弱壷水層１１内のリン酸により著しく阻止される。
両極の弱撥水層１１に、その気孔容積の約５０％を占め
る容量のリン酸を圧入や別に設ける供給管等の′Ｐ段で
含浸させ、ガス流路３．４にそれぞれ空気、燃料を流す
と触媒作用によシミ気エネルギーを取出しているわけで
あるが、マトリックス層器内のリン酸は、強撥水層ｌＯ
にょ静電極内への移動を阻止され、かつ、蒸発に対して
は弱壷水層１１内のリン酸により著しく阻止される。
一方、弱撥水層１１内のリン酸もまえ、強撥水層１０に
よ如セパレータ６への移動を阻止され、かつリン酸がガ
ス流路３．４を通るガ負流Ｋｉｔ接名ら石れないため、
その蒸発遍匿４制限される。
よ如セパレータ６への移動を阻止され、かつリン酸がガ
ス流路３．４を通るガ負流Ｋｉｔ接名ら石れないため、
その蒸発遍匿４制限される。
したがって、マトリックス層暴内のリン酸を長期間安定
に保持することがで曹る。
に保持することがで曹る。
以上説明しｔように本発明によれば、電極の外周部全体
を強撥水層とし、かつ内部七弱僧水層として所定量のリ
ン酸を保持させることで、マトリックス中のリン酸の消
失防止と開時に、リザーブしたリン酸の消失をも防止す
ることＫよ如、電池を兼期間安定に運転で寝る効果があ
る。
を強撥水層とし、かつ内部七弱僧水層として所定量のリ
ン酸を保持させることで、マトリックス中のリン酸の消
失防止と開時に、リザーブしたリン酸の消失をも防止す
ることＫよ如、電池を兼期間安定に運転で寝る効果があ
る。
ｇ１図は従来の燃料電池の構成を示す斜視図、＠２図は
本発明の燃料電池の要部構造の一実施偶を示す拡大断面
図である。 １・・・空気極、ト・・燃料極、３．４・・・ガス通路
、５・・・マトリックス、６・・・セバレーー、９・・
・触媒層、第２図
本発明の燃料電池の要部構造の一実施偶を示す拡大断面
図である。 １・・・空気極、ト・・燃料極、３．４・・・ガス通路
、５・・・マトリックス、６・・・セバレーー、９・・
・触媒層、第２図
Claims (1)
- １、一方の面にガス通路を有すると共に他方の面に触媒
層を施し九燃料極と空気極の関に、電解質を保有するマ
トリックスを挟持してなる単位電池を、セパレータを介
して複数個積層するものにおいて、前記燃料及び空気極
の外周部を強撒水層となし、かつ内部を弱撥水層とし、
餉記各種の弱撒水層に電解質を保持させたことを特徴と
する燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57049498A JPS58166641A (ja) | 1982-03-27 | 1982-03-27 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57049498A JPS58166641A (ja) | 1982-03-27 | 1982-03-27 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58166641A true JPS58166641A (ja) | 1983-10-01 |
Family
ID=12832803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57049498A Pending JPS58166641A (ja) | 1982-03-27 | 1982-03-27 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58166641A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04144064A (ja) * | 1990-10-05 | 1992-05-18 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
-
1982
- 1982-03-27 JP JP57049498A patent/JPS58166641A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04144064A (ja) * | 1990-10-05 | 1992-05-18 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
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