JPS5842179A - Fuel battery - Google Patents

Fuel battery

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JPS5842179A
JPS5842179A JP56141477A JP14147781A JPS5842179A JP S5842179 A JPS5842179 A JP S5842179A JP 56141477 A JP56141477 A JP 56141477A JP 14147781 A JP14147781 A JP 14147781A JP S5842179 A JPS5842179 A JP S5842179A
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matrix
electrode
fuel cell
fuel
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Kenzo Ishii
石井 謙蔵
Shinpei Matsuda
松田 臣平
Toshiki Kahara
俊樹 加原
Seiji Takeuchi
瀞士 武内
Jinichi Imahashi
甚一 今橋
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Hitachi Ltd
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PURPOSE:To provide the fuel battery which permits the electrolyte feeding passage for feeding electrolyte to a matrix from outside a cell to be constituted easily and provides the stable output of the cell. CONSTITUTION:A necessary pieces of the unit cell in which a matrix 1 is arranged between a fuel electrode 2 and an oxidant electrode 3 are laminated through a separator 6. Grooves 71 for feeding electrolyte are formed on a fuel- electrode basic member 2a, and an electrolyte sink 81 is formed on the separator 6, and the holes 81a which communicate to the groove 71 for feeding electrolyte are formed in the lower part of the separator 6. The holes 91 for communication to electrolyte permit electrolyte to communicate between the groove 71 for feeding electrolyte and the matrix 1, and an electrolyte passage 10 is formed to allow the electrodes, matrix, and the separator to communicate in the edge part of the layer-built battery. When electrolyte is fed, the electrolyte passage 10 is filled with electrolyte, until the electrolyte overflows from the electrolyte sink 8 of each battery and thus the electrolyte sink 8 is filled with electrolyte. In this case, the fuel-electrode basic member 2a is coated with polytetrafluoroethylene for shedding water, in order to prevent the fuel-electrode basic member 2a from being wetted.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料電池、特に、電力用の燃料電池に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to fuel cells, and in particular to fuel cells for electric power.

燃料および酸化剤よシミ気エネルギーを生成する燃料電
池は古くから知られている技術である。
Fuel cells, which produce fuel and oxidant gas energy, are a long-known technology.

燃料電池は、燃料極、燃料極よ)隔置された酸化剤極、
これらの電極間にそれらに接触して配置された゛電解質
、集電板を兼用するセパレータおよび燃料極、酸化剤極
とセパレータとの間に形成された燃料ガス、酸化剤ガス
用のガス流路を基本構成としている。そして、電解質に
は、固体、溶融ペースト、自由に流動する液体、あるい
は、マトリックス内に保持された液体がある。このうち
、マトリックスに保持された電解質を用いる燃料電池は
多くの用途に適している。
A fuel cell consists of a fuel electrode, a fuel electrode, a spaced apart oxidizer electrode,
An electrolyte is placed between these electrodes in contact with them, a separator that also serves as a current collector plate, a fuel electrode, and a gas flow path for fuel gas and oxidant gas formed between the oxidizer electrode and the separator. This is the basic configuration. The electrolyte can then be a solid, a molten paste, a free flowing liquid, or a liquid held within a matrix. Among these, fuel cells using matrix-supported electrolytes are suitable for many applications.

しかし、このようなマトリックス内に保持された水性電
解質を使用する燃料電池を最適条件で作動させるために
は、マトリックスはある特性を有するものでなければな
らない。例えば、マトリックスは親水性であハまた、マ
) IJラックス燃料電池内におけるガスの交差や混合
を阻止するように連続的で69、ビンホールや割れのな
いものが要求され、さらに、マトリックスは通常1m以
下の厚さに形成されるが内部抵抗を小さくするため、可
能な限シ薄<L、−f)リツクスが触媒層と密に接触す
る必要がある。また、電流分布を一様にするために、マ
トリックス厚さが一様で、かつマトリックスの細孔の寸
法が約−であることが望ましく、マトリックス材料は熱
的化学的に安定で、経済的でなければならない、このよ
うな性質を有するマトリックスに電解i′t−含浸させ
て電極と組合せ、電池を組み立てた場合、長時間安定し
た性能t4ることが期待できる。
However, in order for a fuel cell using an aqueous electrolyte held within such a matrix to operate under optimal conditions, the matrix must have certain properties. For example, the matrix must be hydrophilic and must be continuous69 and free of holes or cracks to prevent cross-over and mixing of gases within the IJ Lux fuel cell; In order to reduce the internal resistance, the layer must be as thin as possible and in close contact with the catalyst layer. In addition, in order to make the current distribution uniform, it is desirable that the matrix thickness is uniform and the pore size of the matrix is approximately -, and the matrix material is thermally and chemically stable and economical. If a matrix having such properties is electrolytically impregnated and combined with electrodes to assemble a battery, stable performance for a long time can be expected.

しかし、マトリックスおよび電極は多孔質であり、常に
燃料ガスおよび酸化剤ガスが電極基質内を流れてお9、
長時間運転の間には、電解質が蒸発により喪失し、電池
性能が劣化する問題があった。
However, the matrix and electrodes are porous, and fuel gas and oxidant gas are constantly flowing through the electrode matrix9.
During long-term operation, there was a problem that electrolyte was lost through evaporation and battery performance deteriorated.

この問題を除去するために、電極基材に開けた孔を介し
てセパレータのガス路から電解質をマトリックスに含浸
させる方法、あるいは、セルを縦型とし、電池上部に設
は九電解質通路および上部電解質層を介して電解質をマ
トリックスに含浸させる方法が提案されている。#者の
方法では、電解質含浸時に、電極基材に電解質が付着す
るため、ガス拡散が妨げられ、電池出力を低下させる欠
点があシ、i九、後者の方法では、−池上部に設は九電
解質層よシ含浸させるようになっているため、大型電極
の場合には、含浸時間がかかる欠点があった。
To eliminate this problem, the matrix can be impregnated with electrolyte from the gas path of the separator through holes drilled in the electrode substrate, or alternatively, the cell can be made vertically and nine electrolyte passages and an upper electrolyte can be installed at the top of the cell. A method has been proposed in which the matrix is impregnated with an electrolyte through layers. #'s method has the disadvantage that the electrolyte adheres to the electrode base material during electrolyte impregnation, which impedes gas diffusion and reduces battery output. Since nine electrolyte layers are impregnated, there is a drawback that impregnation time is required in the case of large electrodes.

本発明は、これらの問題点を除去し、電池外部よりマト
リックスに電解質を供給するための電解質供給路を容易
に構成することができ、安定な電池出力を得ることがで
きる燃料電池を提供することを可能とすることを目的と
し、燃料極と酸化剤極の一対の電極の間に電解質を保持
するマトリックスを配設し、燃料極および酸化剤極にそ
れぞれ燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路が構成されてい
る単電池を、セパレータを介して積層してなる燃料電池
において、一対の電極の少なくとも一方にこの電極内に
位置する電解質連通孔を介してマトリックスと連通ずる
溝状の電解質供給路を設け、この電解質供給路がセパレ
ータに設けられた電解質層を介して、電極、マトリック
スおよびセパレータを連通ずる電解質通路に連通してお
9、電解質連通孔および電解質供給路の電極に接する面
に撥水性層が設けであることを第1の特徴とし、セパレ
ータの一対の電極の少なくとも一方側に、この電極内に
位置する電解質連通孔全弁してマトリックスと連通する
溝状の電解質供給路を設け、この電解質供給路が隣接す
る電極に設けられ九電解質層を介して、′電極、マトリ
ックスおよびセパレータ中 連通孔および電解質供給路の電極に接する面に撥水性層
が設けであることを第2の特徴とするものである。
The present invention eliminates these problems, and provides a fuel cell in which an electrolyte supply path for supplying electrolyte to the matrix from outside the cell can be easily configured, and stable cell output can be obtained. With the aim of making this possible, a matrix that holds an electrolyte is provided between a pair of electrodes, a fuel electrode and an oxidizer electrode, and flow paths for fuel gas and oxidizer gas are provided at the fuel electrode and oxidizer electrode, respectively. In a fuel cell formed by stacking unit cells with a separator in between, at least one of a pair of electrodes is provided with a groove-shaped electrolyte supply path that communicates with the matrix through an electrolyte communication hole located in the electrode. The electrolyte supply channel is connected to an electrolyte channel that communicates the electrode, the matrix, and the separator through an electrolyte layer provided in the separator. The first feature is that the separator is provided with a layer, and at least one side of the pair of electrodes of the separator is provided with a groove-shaped electrolyte supply path that communicates with the matrix by all the electrolyte communication holes located in the electrode, A second feature is that this electrolyte supply channel is provided in adjacent electrodes, and a water-repellent layer is provided on the communicating hole in the electrode, the matrix, and the separator, and on the surface of the electrolyte supply channel that contacts the electrode, through an electrolyte layer. That is.

本発明は、燃料極および酸化剤極あるいはその一方ま九
は、これらの電極に接するセパレータ中に設けられた溝
状の電解質供給路と、この電解質供給路をマトリックス
に連通ずる電解質連通孔と、電解質供給路を電極または
セパレータ中に設けた電解質層を介して、セパレータ、
燃料極メトリックスおよび酸化剤極を連通ずる通路とを
有し、マトリックスへ電解液を供給できるようにするこ
とによシ吸湿、蒸発によるマトリックス内の一解質量の
変(tf吸収し、マトリックス内に一定の電解質を保持
可能にしたものである。
The present invention provides that a fuel electrode and/or an oxidizer electrode have a groove-shaped electrolyte supply channel provided in a separator in contact with these electrodes, and an electrolyte communication hole that communicates this electrolyte supply channel with a matrix. A separator, via an electrolyte layer with an electrolyte supply path provided in the electrode or separator.
It has a passage that communicates between the fuel electrode metrics and the oxidizer electrode, and allows the electrolyte to be supplied to the matrix. This makes it possible to maintain a certain level of electrolyte.

以下、実施例について説明する。Examples will be described below.

第1〜第5図は、電解質供給路が電極内に設けられてい
る実施例で、同一部分には同一符号が付しである。これ
らの実施例は、燃料に水素リッチガス、酸化剤に空気中
のrll、素を用い、電解質にリン酸を用いるリン酸型
燃料電池に関するもので、第1図は一実施例の部分断面
図、第2図および第3図は、それぞれ異なる要部の平面
図を示している。この図で、1はマトリックスで、シリ
コンカーバイドとポリテトラフルオルエチレンと0混練
物、或いはフェノール樹脂布などが用いられる。
1 to 5 show embodiments in which an electrolyte supply path is provided within the electrode, and the same parts are given the same reference numerals. These examples relate to phosphoric acid fuel cells that use hydrogen-rich gas as a fuel, rll in air as an oxidizer, and phosphoric acid as an electrolyte. FIG. 1 is a partial cross-sectional view of one example. FIG. 2 and FIG. 3 each show a plan view of different main parts. In this figure, 1 is a matrix, and a mixture of silicon carbide and polytetrafluoroethylene, or a phenol resin cloth, etc. is used.

2は燃料極基材21と燃料極触媒層2bよシなる燃料極
、3は酸化剤極基材3aと酸化剤極基材層3bよシなる
酸化剤極、4は燃料極用ガス路、5は酸化剤極用ガス路
、6はセパレータである。そして、燃料極2と酸化剤極
3の間にマトリックス1が配設された単位電池がセパレ
ータ6を介して必要数積層されるようになっている。7
1は燃料種晶材2mに設けられた電解質供給用溝、81
はセパレータ6に設けられ下部に電解質供給用溝71に
連通する孔811を有する電解質層、91は、電解質供
給用#$71とマトリックスlとの間で電解質を連通さ
せるための′−電解質連通孔10は積層電池の縁部にお
いて、′−極、マトリックスおよび七パレータを連通す
るように設けられている電解貫通4.11はクールであ
る。
2 is a fuel electrode consisting of a fuel electrode base material 21 and a fuel electrode catalyst layer 2b; 3 is an oxidizer electrode consisting of an oxidizer electrode base material 3a and an oxidizer electrode base material layer 3b; 4 is a fuel electrode gas path; 5 is a gas path for the oxidizer electrode, and 6 is a separator. A required number of unit cells each having a matrix 1 disposed between a fuel electrode 2 and an oxidizer electrode 3 are stacked with a separator 6 interposed therebetween. 7
1 is an electrolyte supply groove provided in 2 m of fuel seed crystal material, 81
91 is an electrolyte layer provided in the separator 6 and having a hole 811 in its lower part communicating with the electrolyte supply groove 71, and 91 is an electrolyte communication hole for communicating the electrolyte between the electrolyte supply #$71 and the matrix l. Reference numeral 10 denotes an electrolytic through hole 4.11 provided at the edge of the stacked battery so as to communicate the '-pole, the matrix and the 7-parameter.

このようfkw成の燃料電池において、電解質を供給す
る場合には、電解質通路10に電解質を満たして、各電
池の電解質量8に溢れさせ、電解質量8に電解質を満た
す。紙屑質層81内に満たされた電解質は、下部の孔8
1Jlから電解質供給用溝71に流入し、電解質連通孔
9tを通してマトリックスlに供給される。この場合、
電解質が燃料極基材2mを湿潤するのを防ぐため、燃料
極基材2aには、例えばポリテトラフルオルエチレンを
塗布して撥水化しである。、さらに、電解質供給圧力に
よって燃料極基材21に電解質が入る場合、電解質供給
単位となる電池積層数を少なくL、を解質供給圧力を下
げればよい。そして、電解質を電解質供給用溝71に充
満した後、電解質通路10から電解質を除去して、電解
質による液短絡を防ぐ。この時、電解質量81からも電
解質が除去されるが、性能に影響を及ぼすことはない。
In such an FkW fuel cell, when an electrolyte is supplied, the electrolyte passage 10 is filled with the electrolyte to overflow the electrolyte mass 8 of each cell, and the electrolyte mass 8 is filled with the electrolyte. The electrolyte filled in the waste paper layer 81 flows through the holes 8 at the bottom.
1Jl flows into the electrolyte supply groove 71 and is supplied to the matrix l through the electrolyte communication hole 9t. in this case,
In order to prevent the electrolyte from wetting the fuel electrode base material 2m, the fuel electrode base material 2a is coated with, for example, polytetrafluoroethylene to make it water repellent. Furthermore, when the electrolyte enters the fuel electrode base material 21 due to the electrolyte supply pressure, the electrolyte supply pressure may be lowered by reducing the number of stacked cells serving as the electrolyte supply unit. After the electrolyte is filled in the electrolyte supply groove 71, the electrolyte is removed from the electrolyte passageway 10 to prevent a liquid short circuit caused by the electrolyte. At this time, the electrolyte is also removed from the electrolyte mass 81, but this does not affect the performance.

以上のように構成され九燃料電池においては、吸湿によ
シマトリックス1内の電解質量が増加し九場合、余剰分
は電解質連通孔91f:通して、電解質供給用溝71に
溢れ、さらに、電解質量81に溢れ貯蔵される。また、
蒸発にょシマトリックス」内の電解質が不足する場合は
、不足分を電解質連通孔91を通して電解質供給用溝7
1よp補給される。従って、マトリックス1内の電解質
量は常に一定に保九れ、電池性能を安定化するとともに
、吸湿時の余剰の電解質を貯蔵するようになっているの
で、燃料極触媒層2bおよび酸化剤極触媒層3bを過剰
に濡らすことがなくなり、電極性態を安定化する。さら
に1電解質供給用鍔71内の電解質が減少した場合、電
解質通路10を通して電解質を補充すればよいので、電
解質不足K  。
In the fuel cell constructed as described above, when the amount of electrolyte in the matrix 1 increases due to moisture absorption, the surplus overflows into the electrolyte supply groove 71 through the electrolyte communication hole 91f, and furthermore, the electrolyte Amount 81 is overflowed and stored. Also,
If the electrolyte in the evaporation matrix is insufficient, the insufficient amount is drained into the electrolyte supply groove 7 through the electrolyte communication hole 91.
1 yop is replenished. Therefore, the amount of electrolyte in the matrix 1 is always kept constant, stabilizing the battery performance, and storing excess electrolyte during moisture absorption, so that the fuel electrode catalyst layer 2b and the oxidizer electrode catalyst The layer 3b is not excessively wetted, and the electrode properties are stabilized. Furthermore, when the electrolyte in the electrolyte supply collar 71 decreases, the electrolyte can be replenished through the electrolyte passage 10, so that the electrolyte shortage K.

よる電池性能の低下はなくなる。しかも、電解質連通孔
91は、マトリックスlの電解質吸込み能力に応じて位
置を決定できるので、電解質の!トリックスlへの浸透
は充分な速度で行なうことかで龜る。また、−解質供給
用溝71を設け、セパレータ6内の電解質供給路を限定
したので、電解質供給時に電極基材が濡らされることが
なく、ガスの拡散が妨げられることがないなどの効果が
ある。
There is no longer any deterioration in battery performance caused by this. Moreover, the position of the electrolyte communication hole 91 can be determined according to the electrolyte suction ability of the matrix l, so that the electrolyte communication hole 91 can be positioned according to the electrolyte suction ability of the matrix l. Penetration into Trix I is slowed down by making sure it is done at a sufficient rate. In addition, - Since the electrolyte supply groove 71 is provided to limit the electrolyte supply path within the separator 6, the electrode base material is not wetted when electrolyte is supplied, and gas diffusion is not hindered. be.

l@4図は、他の実施例の断面を示すもので、この実施
例は、電解質181.電解質供給用#$71および電解
質連通孔91内に繊維12を充填しである点が第1図の
実施例と異なっている。この繊維12は、その毛管力に
よシミ解質の含浸速度を向上させるとともに、電解質の
分布を一様ならしめる効果がある。
Figure 1@4 shows a cross section of another embodiment, in which the electrolyte 181. This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that fibers 12 are filled in the electrolyte supply hole 71 and the electrolyte communication hole 91. The fibers 12 have the effect of improving the rate of impregnation of the stain solute due to their capillary force and making the electrolyte distribution uniform.

そして、ζこで用いる繊維12には、シリコンカーバイ
ド繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、7二ノール樹脂繊
維などが用いられる。また、#ll雑の代りに、他の親
水性材料、例えば、シリコンカーバイド粉末、カーボン
粉末を結着剤、例えば、ポリテトラフルオルエチレン、
ボリイばドで結着したものを用いることもでき、同等の
効果を得ることができる。さらに、例えば、カーボンシ
ート。
The fibers 12 used here include silicon carbide fibers, carbon fibers, glass fibers, 7-dinol resin fibers, and the like. Also, instead of #ll miscellaneous, other hydrophilic materials such as silicon carbide powder, carbon powder may be used as a binder, such as polytetrafluoroethylene,
It is also possible to use a material bound with a volley band, and the same effect can be obtained. Additionally, for example, carbon sheets.

シリコンカーバイド焼結体のような多孔性シートを用い
てもよい。i九、さらに、1トリツクス材料と同一材料
を用いてもよいが、この場合には、マトリックス1.電
解質連通孔91,4解質供給用溝71.および、電解質
量81中で用いる材料の小孔の間に、マトリックス1中
で用いる材料の小孔を蛾小とし、電解質連通孔91.i
t解質供給用$71.電解質量81の順に大無くなって
いる関係がある場合が望ましい。すなわち、このようK
することによって、毛管力に差がつけられると、この毛
管力の差によシ、マ) IJラックス内の電解質量はよ
)安定に保たれることになる。tた、電解質量81およ
び電解質供給用溝71の繊維12は、毛管力が前述の範
囲であれば省略可能である。
Porous sheets such as silicon carbide sintered bodies may also be used. In addition, the same material as matrix 1 may be used, but in this case matrix 1. Electrolyte communication hole 91, 4 electrolyte supply groove 71. And, between the small holes of the material used in the electrolyte mass 81, the small holes of the material used in the matrix 1 are made small, and the electrolyte communication holes 91. i
t for solyte supply $71. It is desirable that there is a relationship in which the electrolyte amount 81 decreases in order. That is, like this K
By doing this, if a difference is created in the capillary force, the electrolyte amount in the IJ lux will be kept stable due to this difference in capillary force. Additionally, the electrolyte mass 81 and the fibers 12 of the electrolyte supply groove 71 can be omitted if the capillary force is within the above range.

第5図は、他の実施例の断面を示すもので、この実施例
が第1図の実施例と異なるところは、電解質通路1G 
(xoa、tab)および電解質量81が、電池の両級
部に設けられている点である。
FIG. 5 shows a cross section of another embodiment, and the difference between this embodiment and the embodiment shown in FIG. 1 is that the electrolyte passage 1G
(xoa, tab) and electrolyte mass 81 are provided in both parts of the battery.

この上うに構成されている場合には、電解質補給速度を
大龜くすることができるとともに、最初の充填時に、一
方の電解質通路10aから供給し、他方の電解質通路1
0bから溢れ出させるようにすれば、電解質の充填を確
実に行なうことができる。
With this configuration, the electrolyte replenishment speed can be increased, and at the time of initial filling, the electrolyte is supplied from one electrolyte passage 10a, and the electrolyte is supplied from the other electrolyte passage 10a.
By allowing it to overflow from 0b, filling of the electrolyte can be ensured.

以上の第1〜第5図の実施例においては、燃料極に電解
質供給用*’を設けた場合について説明したが、酸化剤
極に設けてもよく、さらに、燃料極。
In the embodiments shown in FIGS. 1 to 5 above, a case has been described in which the electrolyte supply *' is provided at the fuel electrode, but it may also be provided at the oxidizer electrode.

酸化剤極の両方に設けてもよい。It may be provided on both the oxidizer electrodes.

次に、第6〜第10図は、電解質供給路がセパレータ内
に設けられている実施例で、第1図の実施例と同様なリ
ン酸燃料電池に関するものである。
Next, FIGS. 6 to 10 relate to a phosphoric acid fuel cell similar to the embodiment shown in FIG. 1, in which an electrolyte supply path is provided within the separator.

これらの図で第1〜第5図と同一部分には同一符号が付
しである。第6図は一実施例の部分断面因、第7図およ
び第8図はそれぞれ異なる要部の平面図を示している。
In these figures, the same parts as in FIGS. 1 to 5 are given the same reference numerals. FIG. 6 shows a partial cross section of one embodiment, and FIGS. 7 and 8 show plan views of different main parts.

第6図の実施例が第1図の実施例と異なるところは、セ
パレータ6に、第7図に示すように、電解質供給用溝7
2および電解質通路10が設けられ、燃料極4に、第8
因に示すように1電解質通路10 、 ’It解質通路
10に連通する電解質量82.および、電解質供給用$
72とマトリックスlとの間で電解質を連通する電解質
連通孔92が設けられている点である。
The difference between the embodiment shown in FIG. 6 and the embodiment shown in FIG. 1 is that the separator 6 has electrolyte supply grooves 7 as shown in FIG.
2 and an electrolyte passage 10 are provided, and an eighth
As shown in FIG. 1, an electrolyte passage 10 and an electrolyte mass 82. And $ for electrolyte supply
An electrolyte communication hole 92 is provided to communicate the electrolyte between the matrix 72 and the matrix l.

このような構成の燃料電池において、電解質を供給する
場曾には、電解質通路10に電解質を満たして、各電池
の電解質量82に溢れさせ、電解質量82に電解質を満
たすと、電解質量82内に満たされ九酸解質は、下部の
孔82aから電解質供給用溝72に入シ、電解質連通孔
92を通してマトリックス1に供給される。この場合、
電解質が燃料極基材2mを湿潤するのを防ぐため、燃料
極基材2mには、例えばポリテトラフルオルエチレンを
塗布して撥水化しである。さらに、電解質供給圧力によ
って燃料極基材2aに電解質が入る場合、電解質供給単
位となる電池積層数を少なくし、電解質供給圧力を下げ
ればよい、そして、電解質を電解質供給用溝72に充満
した後、電解質通路10から電解質を除去して、電解質
による液短絡を防ぐ、この時、電解質量82からも電解
質が除去されるが、性能に影響を及ぼすことはない。
In a fuel cell having such a configuration, when supplying an electrolyte, the electrolyte passage 10 is filled with electrolyte to overflow the electrolyte 82 of each cell. The nonacid electrolyte filled with 9-acid enters the electrolyte supply groove 72 from the lower hole 82a and is supplied to the matrix 1 through the electrolyte communication hole 92. in this case,
In order to prevent the electrolyte from wetting the fuel electrode base material 2m, the fuel electrode base material 2m is coated with, for example, polytetrafluoroethylene to make it water repellent. Furthermore, when the electrolyte enters the fuel electrode base material 2a due to the electrolyte supply pressure, it is sufficient to reduce the number of stacked cells forming the electrolyte supply unit and lower the electrolyte supply pressure. , the electrolyte is removed from the electrolyte passageway 10 to prevent a liquid short circuit caused by the electrolyte. At this time, the electrolyte is also removed from the electrolyte mass 82, but the performance is not affected.

以上のように構成され九燃料電池にお−ては、吸flK
よ)マトリックス1内の電解質量が増加した場合、余剰
分は電解質連通孔92を通して、電解質供給用溝72に
溢れ、さらに、電解質量82に溢れ貯蔵される。また、
蒸発によりマトリックスl内の電解質が不足する場合は
、不足分を電解質連通孔92を通して電解質供給用#7
2よシ補給される。
In the nine fuel cells constructed as described above, the intake flK
y) When the amount of electrolyte in the matrix 1 increases, the surplus passes through the electrolyte communication hole 92, overflows into the electrolyte supply groove 72, and further overflows into the electrolyte amount 82 and is stored. Also,
When the electrolyte in the matrix l becomes insufficient due to evaporation, the insufficient amount is removed through the electrolyte communication hole 92 to the #7 for electrolyte supply.
2nd supply will be provided.

従って、マトリックスl内の電解質量は常に一定に保圧
れ、電池性能を安定化するとともに、吸湿時の余剰の電
解質を貯蔵するようになっているので、燃料極触媒層2
bおよび酸化剤極触媒層3bを過剰に濡らすことがなく
なシ、電極性能を安定化する。さらに、電解質供給用溝
72内の電解質が減少した場合、電解質通路1Gを通し
て電解質を補充すればよいので、電解質不足による電池
性能の低下はなくなる。しかも、電解質連通孔92は、
マトリックスlの電解質吸込み能力に応じて位置を決定
できるので、電解質のマトリックスlへの浸透は充分な
速度で行なうことができる・また、電解質供給用溝72
を殻け、電解質供給路を限定したので、電解質供給時に
電極基材が濡らされることがすく、ガスの拡散が妨げら
れることがないなど、その作用効果は〜1s1図の実施
例の燃料電池の場合と同様である。
Therefore, the amount of electrolyte in the matrix l is always maintained at a constant pressure, stabilizing the battery performance, and storing surplus electrolyte when moisture is absorbed, so that the fuel electrode catalyst layer 2
b and the oxidant electrode catalyst layer 3b are not excessively wetted, and the electrode performance is stabilized. Furthermore, when the electrolyte in the electrolyte supply groove 72 decreases, it is sufficient to replenish the electrolyte through the electrolyte passage 1G, thereby eliminating deterioration in battery performance due to electrolyte shortage. Moreover, the electrolyte communication hole 92 is
Since the position can be determined according to the electrolyte suction capacity of the matrix l, the electrolyte can penetrate into the matrix l at a sufficient speed. Also, the electrolyte supply groove 72
Since the electrolyte supply path is limited, the electrode base material is less likely to be wetted when the electrolyte is supplied, and gas diffusion is not hindered. Same as in case.

第9図は、他の実施例の断面を示すもので、この実施例
では、電解質量82.電解質供給用溝72および電解質
連通孔92内に繊維12を充填しである点が第6図の実
施例と異なっている。この繊維12の充填の作用効果な
らびに充填される材料として使用できる材料の選定条件
は第4図の実施例の場合と全く同様である。
FIG. 9 shows a cross section of another embodiment, in which the electrolyte amount is 82. This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 6 in that the electrolyte supply groove 72 and the electrolyte communication hole 92 are filled with fibers 12. The effect of filling the fibers 12 and the selection conditions for the material that can be used as the filling material are exactly the same as in the embodiment shown in FIG.

gio図は、他の実施例の断面を示すもので、この実施
例が第6図の実施例と異なるところは、電解質通路10
 (10M、10b)および電解質量82が、電池の両
縁部に設けられている点である。この場合の作用効果は
第5囚の実施例の場合と全く同様である。
This figure shows a cross section of another embodiment, and the difference between this embodiment and the embodiment shown in FIG. 6 is that the electrolyte passage 10
(10M, 10b) and electrolyte mass 82 are provided at both edges of the cell. The effects in this case are exactly the same as in the fifth prisoner's embodiment.

以上の第6〜第1O図の実施例においては、セパレータ
の燃料極側に電解質供給用溝を設は九場合について説明
し九が、酸化剤傷側に設けてもよく、さらに、燃料憶、
III化剤極の両方に設けてもよい。
In the embodiments shown in FIGS. 6 to 1O above, the electrolyte supply groove is provided on the fuel electrode side of the separator.
It may be provided on both the III-forming agent electrodes.

以上の如く、本発明は、電池外部よp−=rトvツクス
に電解質を供給する丸めの電解質供給−を容易に構成す
ることができ、安定な電池出力を得ることができる燃料
電池の提供を可能とするもので、産業上の効果の大なる
ものである。
As described above, the present invention provides a fuel cell that can easily configure a round electrolyte supply for supplying electrolyte to p- = r tox from outside the battery, and that can obtain stable cell output. This makes it possible to achieve this goal and has great industrial effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1〜@S図は、電解質供給用溝が電極内に設けられて
いる本発明の燃料電池の実施例に関するもので、第1図
は一実施例の要部断面図、第2図および第3図は、第1
図のそれぞれ異なる挟部の平面図、第4図および第5図
は、それぞれ異なる他の実施例の要部断面図、第6図〜
第10図は、電解質供給用溝がセパレータ内に設けられ
ている本発明の燃料電池の実施例に関するもので、第6
図は一実施の要部断面図、第7図および第8図は第6図
のそれぞれ異なる要部の平面図、第9図および第10図
は、それぞれ異なる他の実施例の要部断面図である。 1・・・マトリックス、2・・・燃料極、2a・・・燃
料極基材、2b・・・燃料極触媒層、3・・・酸化剤極
、3m・・・酸化剤極基材、3b・・・酸化剤極触媒層
、4・・・燃料極用ガス路、5・・・酸化剤慣用ガス路
、6・・・セパレータ、71.72・・・電解質供給用
溝、81.82・・・電解質層、91.92・・・電解
質連通孔、10・・・(ほか1名) $ l m 第 、3 図 第 5 図 2 、¥J Z  図 第 7 m Z :¥:J 8 図
Figures 1 to @S relate to an embodiment of the fuel cell of the present invention in which an electrolyte supply groove is provided in the electrode. Figure 3 shows the first
4 and 5 are plan views of different clamping parts, respectively, and sectional views of main parts of other different embodiments, and FIGS.
FIG. 10 relates to an embodiment of the fuel cell of the present invention in which an electrolyte supply groove is provided in the separator, and FIG.
7 and 8 are plan views of different main parts from FIG. 6, and FIGS. 9 and 10 are sectional views of main parts of other different embodiments. It is. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Matrix, 2... Fuel electrode, 2a... Fuel electrode base material, 2b... Fuel electrode catalyst layer, 3... Oxidizer electrode, 3m... Oxidizer electrode base material, 3b ... Oxidizer electrode catalyst layer, 4... Fuel electrode gas path, 5... Oxidizer conventional gas path, 6... Separator, 71.72... Electrolyte supply groove, 81.82. ... Electrolyte layer, 91.92... Electrolyte communication hole, 10... (1 other person)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、燃料極と酸化剤極の一対の電極の関に電解−を保持
するマトリックスを配設し、前記燃料極および前記酸化
剤極にそれぞれ燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路が構成
されている単電池を、セパレータを介して積層してなる
燃料電池において、前記一対の電極の少なくとも一方に
、該電極内に位置する電解質連通孔を介して前記マトリ
ックスと連通する溝状の電解質供給路を設け、該電解質
供給路が前記セパレータに設けられた電解質層を介して
、前記電極、前記マトリックスおよび前記セパレータを
連通する電解質通路に連通しておシ、前記電解質連通孔
および前記電解質供給路の前記電極に接する面に撥水性
層が設けであることを特徴とする燃料電池。 2 前記電解質供給路が、その溝の内部に、親水性繊維
、親水性粉末と結着剤との混線物、多孔性シートおよび
マトリックス材料の倒れかを充填されている特許請求の
範囲第1項記載の燃料電池。 1 前記電解質連通孔が、その内部に、親水性材料およ
びマトリックス材料の何れかを充填されている特許請求
の範囲第1項または42項記載の燃料電池。 表 前記親水性材料が、親水性材料粉末と結着剤との混
線物である特許請求の範囲第3項記載の燃料電池。 & 前記電解質層が、親水性材料で充填されている特許
請求の範囲第1項から第4項までの何れか1項記載の燃
料電池。 亀 前記親水性材料が、親水性粉末と結着剤との混練物
である特許請求の範囲第5項記載の燃料電池。 7、 前記電解質層が、多孔性シートおよびマトリック
ス材料の何れかで充填されている特許請求の範囲第1項
から第4項までの何れか1@記載の燃料電池。 & 前記マトリックス、前記電解質連通孔、前記電解質
供給路、約記電解質溜の電解質保持力が、マ) IJラ
ックス最大で、電解質連通孔、電解質供給路、電解質層
の順に小さく表っている特許請求の範囲第1項から第7
項までの何れか1項記載の燃料電池。 張 燃料極と酸化剤極の一対の電極の間に電解質を保持
するマトリックスを配設し、前記燃料極および前記酸化
剤極にそれぞれ燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路が構成
されている単電池を、セパレータを介して積層してなる
燃料電池において、前記セパレータの前記一対の電極の
少なくとも一方側に、腋電極内に位置する電解質連通孔
を介して前記マトリックスと連通する溝状の電解質供給
路を設け、該電解質供給路が隣接する前記電極に設けら
れた電解質層を介して、前記電極、前記マトリックスお
よび前記セパレータを連通ずる電解質通路に連通してお
)、前記電解質連通孔および前記電解質供給路の前記電
極に接する面に撥水性層が設けであることを特徴とする
燃料電池。 10、前記電解質供給路が、その溝の内部に、親水性繊
維、親水性粉末と結着剤との混線物、多孔性シートおよ
びマトリックス材料の何れかを充填されている%詐請求
の範囲第9項記載の燃料−池。 11、前記電解質連通孔が、その内部に親水性材料およ
びマトリックス材料の何れかを充填されている特許請求
の範囲第9項または第10項記載の燃料電池。 12前記親水性材料が、親水性材料粉末と結着剤との混
線物である特許請求の範囲第11項記載の燃料電池。 1!前記電解質溜が、親水性材料で充填されている特許
請求の範囲第9項から第12項までの何れか1項記載の
燃料電池。 14前記親水性材料が、親水性粉末と結着剤との混練物
である特許請求の範囲第13項記載の燃料電池。 l&前記電解質質層、多孔性シートおよびマトリックス
材料の何れかで充填されている特許請求の範囲第9項か
ら第12項までの何れか1項記載の燃料電池。 la 前記マトリックス、前記電解質連通孔、前記電解
質供給路、前記電解質層の電解質保持力が、マトリック
スが最大で、電解質連通孔、電解質供給路、電解質層の
順に小さくなっている特許請求の範囲第9項から第15
項までの何れか1項記載の燃料電池。
[Scope of Claims] 1. A matrix for holding electrolyte is disposed between a pair of electrodes, a fuel electrode and an oxidizer electrode, and a flow of fuel gas and oxidant gas is provided to the fuel electrode and the oxidizer electrode, respectively. In a fuel cell formed by stacking unit cells in which a channel is formed with a separator in between, at least one of the pair of electrodes has a groove-shaped groove that communicates with the matrix through an electrolyte communication hole located in the electrode. an electrolyte supply path is provided, and the electrolyte supply path is connected to an electrolyte passage communicating the electrode, the matrix, and the separator via an electrolyte layer provided in the separator, and the electrolyte communication hole and the A fuel cell characterized in that a water-repellent layer is provided on a surface of the electrolyte supply path that is in contact with the electrode. 2. Claim 1, wherein the groove of the electrolyte supply channel is filled with hydrophilic fibers, a mixture of hydrophilic powder and a binder, a porous sheet, and a matrix material. The fuel cell described. 1. The fuel cell according to claim 1 or 42, wherein the electrolyte communication hole is filled with either a hydrophilic material or a matrix material. The fuel cell according to claim 3, wherein the hydrophilic material is a mixture of hydrophilic material powder and a binder. & The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrolyte layer is filled with a hydrophilic material. 6. The fuel cell according to claim 5, wherein the hydrophilic material is a mixture of hydrophilic powder and a binder. 7. The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrolyte layer is filled with either a porous sheet or a matrix material. & A patent claim in which the electrolyte holding powers of the matrix, the electrolyte communication hole, the electrolyte supply path, and the electrolyte reservoir are expressed in the order of the electrolyte communication hole, the electrolyte supply path, and the electrolyte layer, with the IJ Lux being the maximum. Range 1 to 7
The fuel cell described in any one of the preceding paragraphs. A single cell, in which a matrix holding an electrolyte is disposed between a pair of electrodes, a fuel electrode and an oxidizer electrode, and flow paths for fuel gas and oxidant gas are formed in the fuel electrode and the oxidizer electrode, respectively. are laminated with a separator in between, in which a groove-shaped electrolyte supply path is provided on at least one side of the pair of electrodes of the separator and communicates with the matrix through an electrolyte communication hole located in an armpit electrode. and the electrolyte supply path communicates with an electrolyte passage that communicates the electrode, the matrix, and the separator via an electrolyte layer provided in the adjacent electrode, the electrolyte communication hole, and the electrolyte supply. A fuel cell characterized in that a water-repellent layer is provided on a surface of the channel in contact with the electrode. 10. The groove of the electrolyte supply channel is filled with any one of hydrophilic fibers, a mixture of hydrophilic powder and a binder, a porous sheet, and a matrix material. 9. The fuel pond according to item 9. 11. The fuel cell according to claim 9 or 10, wherein the electrolyte communication hole is filled with either a hydrophilic material or a matrix material. 12. The fuel cell according to claim 11, wherein the hydrophilic material is a mixture of a hydrophilic material powder and a binder. 1! 13. The fuel cell according to claim 9, wherein the electrolyte reservoir is filled with a hydrophilic material. 14. The fuel cell according to claim 13, wherein the hydrophilic material is a kneaded mixture of hydrophilic powder and a binder. The fuel cell according to any one of claims 9 to 12, wherein the fuel cell is filled with any one of the electrolyte layer, the porous sheet, and the matrix material. la Claim 9, wherein the electrolyte holding power of the matrix, the electrolyte communication hole, the electrolyte supply path, and the electrolyte layer is greatest in the matrix and decreases in the order of the electrolyte communication hole, the electrolyte supply path, and the electrolyte layer. Section 15
The fuel cell described in any one of the preceding paragraphs.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0109727A2 (en) * 1982-11-22 1984-05-30 Exxon Research And Engineering Company Electrochemical device
JPS6188458A (en) * 1984-10-05 1986-05-06 Hitachi Ltd Fuel cell
EP0274003A2 (en) * 1986-12-10 1988-07-13 Westinghouse Electric Corporation Improved internal electrolyte supply system for reliable transport throughout fuel cell stack
GB2515994A (en) * 2013-04-08 2015-01-14 Acal Energy Ltd Fuel cells

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