JPS58166652A - 燃料電池の電解液補給装置 - Google Patents
燃料電池の電解液補給装置Info
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- JPS58166652A JPS58166652A JP57049486A JP4948682A JPS58166652A JP S58166652 A JPS58166652 A JP S58166652A JP 57049486 A JP57049486 A JP 57049486A JP 4948682 A JP4948682 A JP 4948682A JP S58166652 A JPS58166652 A JP S58166652A
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- JP
- Japan
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- electrolyte
- fuel
- matrix
- gas
- air
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- 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
- H01M8/08—Fuel cells with aqueous electrolytes
-
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (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り、籍に電解液を補給するに好適
な燃料電池の電解液補給装置に関する。
な燃料電池の電解液補給装置に関する。
従来の燃料電池は、ガス流過ｔｉｔ設けた燃料電極及び
空気電極との間に、電解１１［ｔ−保有するマトリック
スを配置してなる単セルを多数積層して構成している。
空気電極との間に、電解１１［ｔ−保有するマトリック
スを配置してなる単セルを多数積層して構成している。
向ｇ瀝燃料電池は、第１図に単セル構成部材の分解斜視
図を示すように、燃料電極ｌ及び空気中１ｆｊ７ｉ２は
三端部がガスの流出入が阻止されるように障壁で形成さ
れ、他の一端部がガスの流出入かり能となるように開口
されてお）、ガスが全面に均一に分散するように溝が形
成されガス流路３が形成されている。さらにガスの流れ
を制御する丸めの仕切壁２１が形成され、かつ流ｎの折
流部は、縦横に溝が設けられ、電極内に均一にガスが流
れるように工夫されている。マ九、両極１２とも平！ｌ
ｉｉ面には燃料、゛空気に対応し九触ａｔ処場し九触媒
層４を固着し、電解質保持用のマトリックス５が密着す
るように装置されている。さらに両極１゜２は、平坦面
が向い合うようにし、燃料ガス２３、空気２２が対向流
となるように配置され、一対の単セルが構成される。６
は燃料及び空気のセノ（レータで、単セル毎に配設され
ている。７は冷却管８１ｆｃ堀設で色る溝を有する冷却
器で複数個の単セル毎に一つ配置されている。
図を示すように、燃料電極ｌ及び空気中１ｆｊ７ｉ２は
三端部がガスの流出入が阻止されるように障壁で形成さ
れ、他の一端部がガスの流出入かり能となるように開口
されてお）、ガスが全面に均一に分散するように溝が形
成されガス流路３が形成されている。さらにガスの流れ
を制御する丸めの仕切壁２１が形成され、かつ流ｎの折
流部は、縦横に溝が設けられ、電極内に均一にガスが流
れるように工夫されている。マ九、両極１２とも平！ｌ
ｉｉ面には燃料、゛空気に対応し九触ａｔ処場し九触媒
層４を固着し、電解質保持用のマトリックス５が密着す
るように装置されている。さらに両極１゜２は、平坦面
が向い合うようにし、燃料ガス２３、空気２２が対向流
となるように配置され、一対の単セルが構成される。６
は燃料及び空気のセノ（レータで、単セル毎に配設され
ている。７は冷却管８１ｆｃ堀設で色る溝を有する冷却
器で複数個の単セル毎に一つ配置されている。
慣数個の単セルを積層し之積層＃Ｌ池全第２図に示す如
く収納タンク１７に収納するため、積層電池の二１ｌｌ
ｊｉＫは、内部が三つの部分に区切られ九燃料ガス用１
ニホールド２４及び空気用マニホールド２５が固着され
ている。このマニホールド２４．２５にそれぞれガス入
口配管１５ｍ、１５ｂ及びガス出口配管１６ｍ、１６ｂ
が結合されている。また、冷却水用、配管はマニホール
ドの固着されない一側面に配置され、給水管１８、排水
管１９に結合されている。
く収納タンク１７に収納するため、積層電池の二１ｌｌ
ｊｉＫは、内部が三つの部分に区切られ九燃料ガス用１
ニホールド２４及び空気用マニホールド２５が固着され
ている。このマニホールド２４．２５にそれぞれガス入
口配管１５ｍ、１５ｂ及びガス出口配管１６ｍ、１６ｂ
が結合されている。また、冷却水用、配管はマニホール
ドの固着されない一側面に配置され、給水管１８、排水
管１９に結合されている。
以上のように構成して、燃料ガスである水素及び空気會
供給すると、それぞれのガスは実線矢印及び破線矢印の
ように電極内で逆戻Ｄ（Ｕターン）して流れ、触媒部で
電気化学反応が生じて、発電が行われる。発電中は燃料
電極ｌと空気中ｆｉ２に挟持されているマトリックス５
中をイオンが移動する。したがって、マトリックス５中
に十分なる４ｃ解液會保有することが電池性ａｒｍ持す
るためのム要なポイントである。このような燃料電池で
は、マトリックス５中の電解液が触媒層重や各電憔１，
２ｔ−通して、燃料ガス及び空気中に運び去られて消失
するため、電池の寿命が短い欠点がある。
供給すると、それぞれのガスは実線矢印及び破線矢印の
ように電極内で逆戻Ｄ（Ｕターン）して流れ、触媒部で
電気化学反応が生じて、発電が行われる。発電中は燃料
電極ｌと空気中ｆｉ２に挟持されているマトリックス５
中をイオンが移動する。したがって、マトリックス５中
に十分なる４ｃ解液會保有することが電池性ａｒｍ持す
るためのム要なポイントである。このような燃料電池で
は、マトリックス５中の電解液が触媒層重や各電憔１，
２ｔ−通して、燃料ガス及び空気中に運び去られて消失
するため、電池の寿命が短い欠点がある。
本発明の燃料電池の電解液補給装置の目的は、マトリッ
クスにリン酸ｔ−補給することによｐ１燃料電池の長寿
命化を図ると共に、コンパクト化と作業性の向上を図る
ことＫある。
クスにリン酸ｔ−補給することによｐ１燃料電池の長寿
命化を図ると共に、コンパクト化と作業性の向上を図る
ことＫある。
本発明の％黴は、一対の対向ｌ５１ｍの電極間に電解液
【保持するマトリックスを配置してなる単セルを１セパ
レータと交互に複数４１７４４層して構成する際、電極
はマニホールドの配置されない側面部分に電解液貯蔵層
を形成し、この電解液貯蔵層から電解液を補給するよう
にし九如、更には貯蔵層を外ｓＫ設ける補給容器と接続
するようにし九−のである。
【保持するマトリックスを配置してなる単セルを１セパ
レータと交互に複数４１７４４層して構成する際、電極
はマニホールドの配置されない側面部分に電解液貯蔵層
を形成し、この電解液貯蔵層から電解液を補給するよう
にし九如、更には貯蔵層を外ｓＫ設ける補給容器と接続
するようにし九−のである。
以下、本発明の一実施例について第３図反型第５図によ
ｐ説明する。
ｐ説明する。
燃料及び空気電極１．２の寸法はマニホールド２４．２
５の配設されない側に長く伸ばして延長部分を作シ、触
媒層４の端部と成極１，２の端部関ｔリン酸の貯蔵層３
０にしている。
５の配設されない側に長く伸ばして延長部分を作シ、触
媒層４の端部と成極１，２の端部関ｔリン酸の貯蔵層３
０にしている。
電極１．２の具体的構造は、第４図及び第５図に示すよ
うに電極ｉ＋’［部の内側は貯蔵したリン酸が中央部に
浸透するのを防止するための撥水層３１が処理されてい
る。この処理は、ポリテトラフロロエチレンの微粒子を
界面活性剤により水に分散させ九ディスパージョン液ｔ
−塗布、加熱することにより容易に得られる。また、撥
水層３１は、マトリックス５の厚みを確保するためのス
ペーサをかねたシール材４０に達しない寸法が良く、し
友がって貯蔵層３０に貯蔵したリン酸は、撥水Ｊ−３１
とシール材４００間會通って矢印のようにマトリックス
５内に浸透できる。
うに電極ｉ＋’［部の内側は貯蔵したリン酸が中央部に
浸透するのを防止するための撥水層３１が処理されてい
る。この処理は、ポリテトラフロロエチレンの微粒子を
界面活性剤により水に分散させ九ディスパージョン液ｔ
−塗布、加熱することにより容易に得られる。また、撥
水層３１は、マトリックス５の厚みを確保するためのス
ペーサをかねたシール材４０に達しない寸法が良く、し
友がって貯蔵層３０に貯蔵したリン酸は、撥水Ｊ−３１
とシール材４００間會通って矢印のようにマトリックス
５内に浸透できる。
なお、電極の外端面３２ｔ−ｍ水化して貯蔵層３０ｔ−
外部に対し１１４１１ｉ１することは貯蔵したリン酸が
漏出するのｔ防止するのに有効である。
外部に対し１１４１１ｉ１することは貯蔵したリン酸が
漏出するのｔ防止するのに有効である。
本実施例では、マニホールドの配設されない側の電極寸
法を大きくできるので、電極端部に電解液貯蔵層が形成
でき、電池性能を畏期に渡って安定して運転できる効果
がある。
法を大きくできるので、電極端部に電解液貯蔵層が形成
でき、電池性能を畏期に渡って安定して運転できる効果
がある。
第６図に示す実施例では、マニホールド２４゜２５の配
設されていない空声に、リン酸を保持する貯蔵容器３３
１に％置し、かつ、シール材４０の一部に開口部３４ｉ
設け、耐熱性、耐酸性の良い、例えば、外系ポリマ等の
チューブ３５でマトリックス５と貯蔵容器３３’ｊ一連
通させたものである。
設されていない空声に、リン酸を保持する貯蔵容器３３
１に％置し、かつ、シール材４０の一部に開口部３４ｉ
設け、耐熱性、耐酸性の良い、例えば、外系ポリマ等の
チューブ３５でマトリックス５と貯蔵容器３３’ｊ一連
通させたものである。
この貯蔵容器３３は積層電池全てに共通である会費はな
く、複数個に分割することも可能である。
く、複数個に分割することも可能である。
この実施例では、マニホールドの配設されない空間に電
解液の貯蔵容器が配置で龜るので、コンパクト化が可能
であり、かつチューブの接続作業が非仔容易である。
′ 第７図乃至第９図に示す実施例では、第６図の発明ｔさ
らに改良したもので、＠６図と異るのは、貯蔵容器を外
系ポリマによる袋状のものにしたことである。すなわち
、マトリックス５に密着した電極面にマトリックス境目
に沿って三端部にコの字形の電解液補給溝６０ｔ−配設
し、積層電池の外部にリン酸のような電解液を内蔵した
四弗化エチレン（商品名テフロン）の如き可撓性袋５０
’ｔ−設け、この電解液補給溝と可撓性袋５０との関ｔ
チューブ５５で連結して、シール材４０でリークを防止
するように構成している。なお、電解液補給溝は片方の
電極（燃料極１）ばかりでなく、両方の電極１．２に設
けても良い。
解液の貯蔵容器が配置で龜るので、コンパクト化が可能
であり、かつチューブの接続作業が非仔容易である。
′ 第７図乃至第９図に示す実施例では、第６図の発明ｔさ
らに改良したもので、＠６図と異るのは、貯蔵容器を外
系ポリマによる袋状のものにしたことである。すなわち
、マトリックス５に密着した電極面にマトリックス境目
に沿って三端部にコの字形の電解液補給溝６０ｔ−配設
し、積層電池の外部にリン酸のような電解液を内蔵した
四弗化エチレン（商品名テフロン）の如き可撓性袋５０
’ｔ−設け、この電解液補給溝と可撓性袋５０との関ｔ
チューブ５５で連結して、シール材４０でリークを防止
するように構成している。なお、電解液補給溝は片方の
電極（燃料極１）ばかりでなく、両方の電極１．２に設
けても良い。
以上のような構成において、四弗化エチレンのような耐
酸性のあるフィルムで作られた可撓性袋５０の中にリン
酸・を充填して、耐リン酸性チューブ５５ｔ−通して、
電極に設けた電解液補給溝６０にリン１１１２ｔ−注入
し、発電の経時とともに燃料ガス及び空気によって運び
去られるマトリックス５中のリン酸を補給している。
酸性のあるフィルムで作られた可撓性袋５０の中にリン
酸・を充填して、耐リン酸性チューブ５５ｔ−通して、
電極に設けた電解液補給溝６０にリン１１１２ｔ−注入
し、発電の経時とともに燃料ガス及び空気によって運び
去られるマトリックス５中のリン酸を補給している。
一般に燃料電池では、燃料ガス及び空気のリークを防止
するため、電池内の圧力を外部よシ小さくしている。す
なわち、マニホールド２４．２５内の圧力を電池収納〉
ンク１７の窒素ガスの圧力より小さく保持して運転して
いる。
するため、電池内の圧力を外部よシ小さくしている。す
なわち、マニホールド２４．２５内の圧力を電池収納〉
ンク１７の窒素ガスの圧力より小さく保持して運転して
いる。
そこで、マニホールドの外に設けられたｑＩＩ性袋５０
の圧力が電解液補給＃６０の圧力よｐ大龜くなることを
利用して、ｗ）リツクス中にリン酸を補給している。ま
九、電池ろ圧と収納夕／り圧力との圧力ａｔ一定に保持
することによシ常時定量的にリン酸を供給することがで
きる。
の圧力が電解液補給＃６０の圧力よｐ大龜くなることを
利用して、ｗ）リツクス中にリン酸を補給している。ま
九、電池ろ圧と収納夕／り圧力との圧力ａｔ一定に保持
することによシ常時定量的にリン酸を供給することがで
きる。
リン酸を貯蔵する可撓性袋５０は、マニホールドの固着
さｎない二側面のうち、冷却水配管の付かないｌｌ１面
に配設しているので、積層電池はその１１の状態で、交
換が非常に容易である。
さｎない二側面のうち、冷却水配管の付かないｌｌ１面
に配設しているので、積層電池はその１１の状態で、交
換が非常に容易である。
リン酸型燃料電池の発電では、発電時には電池収納タン
ク内の温度は約１９０〜２２０Ｃの高温状−に保持され
ているが、停止時には常温にまで下げられる。したがっ
て、リン酸の１ＭＩｊＬ変化による膨張、収縮が生じる
。リン酸貯蔵容器ｔ−ｕｒｎ性袋にしたことで、リン酸
の膨張、収縮を緩和、吸収することが容易にで龜る。
ク内の温度は約１９０〜２２０Ｃの高温状−に保持され
ているが、停止時には常温にまで下げられる。したがっ
て、リン酸の１ＭＩｊＬ変化による膨張、収縮が生じる
。リン酸貯蔵容器ｔ−ｕｒｎ性袋にしたことで、リン酸
の膨張、収縮を緩和、吸収することが容易にで龜る。
本発明の如く燃料電池の電解液禰給装置ｔ−構成すれば
、マニホールドの配設されない空間に電解液の貯蔵層を
配役できるので、燃料電池の長寿命化及びコンパクト化
が可能となるし、マニホールドが１面にしかないため、
作業性も曳く、ま九、メンテナンスも容易で信頼性が同
上する効果がある。また、電解液の貯蔵層に外部へ設け
る貯蔵容器を連結すれば、より一層長寿命にすることが
できる。
、マニホールドの配設されない空間に電解液の貯蔵層を
配役できるので、燃料電池の長寿命化及びコンパクト化
が可能となるし、マニホールドが１面にしかないため、
作業性も曳く、ま九、メンテナンスも容易で信頼性が同
上する効果がある。また、電解液の貯蔵層に外部へ設け
る貯蔵容器を連結すれば、より一層長寿命にすることが
できる。
第１図は燃料電池の単セル構成部材の分解斜視図、第２
図は燃料電池を収納タンクに収納した平面図、第３図は
、本発明の一実施例である燃料電池構成を示す平面図、
第４図は第３図の燃料電池のｖｔ極の平面図、第５図は
第４図のＡ−Ａ線断面図、第６図は本発明の他の実施例
である燃料電池構成を示す平面図、第７図は本発明の別
の例である燃料電池のマトリックス部の構成を示す平面
図、ａｇ８図は第７図のＢ−Ｂ、ｌ断面図、第９図は本
発明の別の実施例である燃料電池構成の平面図である。 ｌ・・・燃料電極、２・・・空気電極、４・・・触媒層
、５・・・マトリックス、２４．２５・・・マニホール
ド、３０・・・貯蔵層、３３・・・貯蔵容器、３５．５
５・・・チュー第 ２日 第３０ ′￥）牛Ｚ Ｊ ｉｆ １ 第 ５閃 第 ｉ ′ｇ ７０ ５ 事８ 図 第 ９ 口
図は燃料電池を収納タンクに収納した平面図、第３図は
、本発明の一実施例である燃料電池構成を示す平面図、
第４図は第３図の燃料電池のｖｔ極の平面図、第５図は
第４図のＡ−Ａ線断面図、第６図は本発明の他の実施例
である燃料電池構成を示す平面図、第７図は本発明の別
の例である燃料電池のマトリックス部の構成を示す平面
図、ａｇ８図は第７図のＢ−Ｂ、ｌ断面図、第９図は本
発明の別の実施例である燃料電池構成の平面図である。 ｌ・・・燃料電極、２・・・空気電極、４・・・触媒層
、５・・・マトリックス、２４．２５・・・マニホール
ド、３０・・・貯蔵層、３３・・・貯蔵容器、３５．５
５・・・チュー第 ２日 第３０ ′￥）牛Ｚ Ｊ ｉｆ １ 第 ５閃 第 ｉ ′ｇ ７０ ５ 事８ 図 第 ９ 口
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、−面に三端部を閉じると共に一端部【開口してガス
の流入出を可能としたガス流通路【形成し、かつ他＃Ｊ
に触媒層を設は九燃料電極及び空気ｔａ會、燃料ガス及
びｌＩ！気が対向流となるように配置し、前記両電極の
触媒層面間に電解液保持用のマトリックスを挾持させて
単セルを形成し、前記単セルとセパレータとを交互に複
ａ４ＩＡ積層し、前記電極の相対する二ｇＩＩＩｉｉに
燃料ガス及び空気ｔｍ＊するマニホールドを固着するも
のにおいて、前記電極にはマニホールドのない少なくと
も一側面部分に電解液の貯蔵層管形成し、前記貯蔵層に
はマトリックスに補給する電解液ＶＪＦ？賦させたこと
を％黴とする燃料電池の電解液槽Ｉ＆＠蝋。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記貯蔵層には電
解液補給＃ｌｔ−設けたことｔ％黴とする燃料゛電池の
電解液補給装置。 ３、−向に三端Ｓｔ−閉じると共に一端部ｔ−開口して
ガスの流入田七可能とし九ガス流通路を形成し、かり他
＃に触媒層【設は九燃料電極及び空気電極會、燃料ガス
及び空気が対向流となるように配置し、前記両電極の触
媒層山間に゛蝋ｗ４液保持用のマトリックスを挾持させ
て単セルを形成し、１ｔ１起単七ルと竜パレータとを交
互に複数４ｍｌ積層し、前記電極の相対する二ｌＩ１面
に燃料ガス及び空気會給排するマニホールドを固着する
ものにおいて、前記電極にはマニホールドのない少なく
とも一側面部分に電解後の貯蔵層髪形成し、前記貯蔵層
にはマトリックスに補給する電解液を貯蔵させ１かつ貯
蔵層は外部に配置した貯蔵容器とチューブを介して連結
したことｔ％黴とする燃料電池の電解液補給装置。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記貯蔵層には電
解液補給ａｔ−設けたことを特徴とする燃料電池の電解
液補給装置。 ５、％許請求の１ＥＩＩＪＩａ項において、前記貯蔵容
器はり佛性袋であることを特徴とする燃料電池の電解液
補給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57049486A JPS58166652A (ja) | 1982-03-27 | 1982-03-27 | 燃料電池の電解液補給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57049486A JPS58166652A (ja) | 1982-03-27 | 1982-03-27 | 燃料電池の電解液補給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58166652A true JPS58166652A (ja) | 1983-10-01 |
Family
ID=12832482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57049486A Pending JPS58166652A (ja) | 1982-03-27 | 1982-03-27 | 燃料電池の電解液補給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58166652A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6130009A (ja) * | 1984-07-23 | 1986-02-12 | Kawasaki Steel Corp | ラミネ−ト電磁鋼板およびその製造方法 |
| JPS6132360A (ja) * | 1984-07-23 | 1986-02-15 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| JPS6180760A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-04-24 | Hitachi Ltd | 燃料電池の製造方法 |
-
1982
- 1982-03-27 JP JP57049486A patent/JPS58166652A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6130009A (ja) * | 1984-07-23 | 1986-02-12 | Kawasaki Steel Corp | ラミネ−ト電磁鋼板およびその製造方法 |
| JPS6132360A (ja) * | 1984-07-23 | 1986-02-15 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| JPH0430725B2 (ja) * | 1984-07-23 | 1992-05-22 | ||
| JPS6180760A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-04-24 | Hitachi Ltd | 燃料電池の製造方法 |
| JPH0534782B2 (ja) * | 1984-09-28 | 1993-05-24 | Hitachi Ltd |
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