JPS5853167A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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Publication number
JPS5853167A
JPS5853167A JP56151387A JP15138781A JPS5853167A JP S5853167 A JPS5853167 A JP S5853167A JP 56151387 A JP56151387 A JP 56151387A JP 15138781 A JP15138781 A JP 15138781A JP S5853167 A JPS5853167 A JP S5853167A
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JP
Japan
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fuel cell
inter
connector
fuel
weight
Prior art date
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Pending
Application number
JP56151387A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Seki
関 敏昭
Takeshi Kuwabara
武 桑原
Taichi Takechi
武知 太一
Tsutomu Nagata
勉 永田
Mitsuo Ito
光生 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Chemical Products Co Ltd
Toshiba Corp
Kyocera Chemical Corp
Original Assignee
Toshiba Chemical Products Co Ltd
Toshiba Corp
Toshiba Chemical Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Chemical Products Co Ltd, Toshiba Corp, Toshiba Chemical Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Chemical Products Co Ltd
Priority to JP56151387A priority Critical patent/JPS5853167A/ja
Publication of JPS5853167A publication Critical patent/JPS5853167A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0213Gas-impermeable carbon-containing materials
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Sustainable Energy (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料電池に関するもので、41IIIC流体燃
料流路と流体酸化剤流路の為の溝を形成し、かつ集電の
機能を有するインタブネクターの改良に関する。
従来、燃料の有している二′ネルギーを直接電気的エネ
ルギーに変換する装置として燃料電池が知られている。
この燃料電池は通常、電解質を挾んで一対の多孔質電極
を配置するとともに1一方の電極の背面に水素等の流体
燃料を接触させ、また他方の電極の背面に酸素等の流体
酸化剤を接触させ、このときに起る電気化学反応を利用
して、上記電極間から電気エネルギーを取シ出すように
し九−〇であり、前記燃料と酸化剤が供給されている限
に高い変換効率で電気エネルギーを取り出すことができ
るものである。
ところで上記の原理に基づく、特K IJン酸を電解質
とした燃料電池の単位セル社通常第1図(a)又は−)
K示すように構成されており、またこの単位セルを複数
個積層することKよって第2図に示すように燃料電池装
置全体を構成している。
すなわち、第1図(1)において、単位セルは電解質を
含浸したマトリックス1を境にして両側に多孔質体で形
成され触媒が付加されている電極2゜3(通常炭素材か
ら成る)を配置し、さらに両電極2,3のマトリックス
1の背面にそれぞれリブ4,5の付いたプレート6(一
般はクラファイトと熱硬化性樹脂の混合結着体から構成
される。以彼インタコネクターと称する。)を配置して
いる。
上記インタコネクタ6の各電極2,3側忙位置する面に
は、それぞれリブ4,5によって互いに直交するような
向きに溝7,8が複数本規則的に平行に設けてあシ、こ
れらの溝7,8にはそれぞれ流体燃料および流体酸化剤
の流′通路を構成′する。
またインタコネクタ60反対側の面にも同様にリブ4 
、5VCよって互いに直行するような向IIK隣接する
単位セルにおける流体燃料および流体酸化剤の流通路に
供される溝7.8が形成されている。
このようにマトリックス1、電極2.3およびインタコ
ネクタ6を積層し、この状態でインタコネクタ6の各溝
7,80両端開口だけを残して各積層端面部を気密にシ
ールして単位セルを構成している。
第1図のよう、に構成された単位セルは複数個積層され
、第2図に示すようKこの積層体の1つの対向する端面
の一方に燃料供給口9を有したマニホルドlOと、他方
に燃料排出口11とを有した!ニホルド12とが当てが
われ、また、他の対向する端面に酸化剤供給口13を有
したマニホルド14と他方に酸化剤排出口15を有した
マニホルド16とが尚てがわれ、これらマニホルド10
゜12.14,16がボルト等で締付けられて気密保持
され、これKよって燃料電池装置17が構成されている
。したがって、この燃料電池装置17によると、燃料供
給口9から流体燃料を供給すると。
この燃料は各単位セルの流通路である複数の溝7を分流
して多孔性の電極2の背面に接し表から流れ、その後燃
料排出口11から排出される。を九酸化剤供給口13か
ら流体酸化剤を供給すると、この酸化剤は各単位セルの
流通路である複数の溝8を分流して多孔性の電極3の背
面に接触しながら流れ、その後酸化剤排出口15から排
出されることKなる。流体燃料と流体酸化剤はそれぞれ
拡散によって多孔性の電極2.3内に供給され燃料電池
としての電気エネルギーを発生する。なお図では出力端
子は省略している。
ところで、このように構成された燃料電池においては、
インタコネクターは電流方向の高い電気伝導性及び熱伝
導性、すぐれた耐リン酸性、耐熱性、寸法安定性等が要
求される。このため一般には、ノボラック型フェノール
樹脂に硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを使用し
、天然の鱗片状あるいは土状のグラファイトを混合し成
型したものが用いられていた。
また、燃料電池は高出力化、小型軽量化のために、19
0’−200℃の高温で運転することが要求される。し
かし、ノボラック型フェノール樹脂に硬化剤としてヘキ
サメチレンテトラミンを使用し九インタコネクターでは
耐熱性に劣り必然的に使用温度に限界があり、150℃
以下で使用しなければならない。天然鱗片状のグラファ
イトを使用した場合は、それの形状特性のために平面方
向の特性は優れているが、インタコネクターとして必要
な電流方向(厚み方向)の特性が低く、ま喪厚み方向の
寸法変化も大きく、ガス漏れの原因となりやすく壜って
いた。また土状グラファイトを使用した場合は、固定炭
素量が70〜80重量−と少なく熱伝導性、電気伝導性
が低く結果的に燃料電池の効率の低下の原因Kfkって
いえ。このために100℃〜200℃の高温状態で電気
伝導性、熱伝導性、耐リン酸性、耐熱性、寸法安定性の
すぐれたインタコネクターが求められていた。
本発明はこOような点K11みてがされたもので、その
目的とするところは高温状態においても電気伝導性、熱
伝導性、耐リン酸性、耐熱性、寸法安定性のすぐれ九イ
ンタープネクタを有する燃料電池を提供することkある
以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
本発明における燃料電池の構造は第1図に示す従来一般
の燃料電池と同様である。す表わち単位セルは電解質を
含浸したマトリックス1を境にして両側に多孔質体で形
成され触媒が付加されている電極2,3(通常炭素材か
ら成る)を配置し−さらに両電極2.3のマトリックス
1と背面にそれぞれリブ4,5の付いたプレー)6(一
般はクラファイトと熱硬化性樹脂の混合結着体から構成
される。以後インタコネクターと称する。)を配置して
いる。上記インタコネクタ6の各電極2゜3側に位置す
る一面には、それぞれリブ4,5によって互いに直交す
るよう力向きに溝7,8が複数本規則的に平行に設けて
あり、これらの溝フ、8にはそれぞれ流体燃料および流
体酸化剤の流通路を構成する。またインタコネクタ6の
反射側の面にも同様にリブ4,5によって互いに直行す
るような向きに隣接する単位セルにおける流体燃料およ
び流体酸化剤の流通路に供される溝7,8が形成されて
いる。このようにマトリックス1、電極2.3およびイ
ンタコネクタ6を積層し、この状態でインタコネクタ6
の6溝7,8の両端開口だけを残して各積層端面部を気
密にシールして単位セルを構成している。
本発明者らは種々検討した結果固形レゾール盟フェノー
ル樹脂と10μ〜300μの人造グラファイトとを混合
、混練、成形して得られるインタコネクタ用フェノール
樹脂組成物は耐リン酸性がすぐれ、そしてそれらの最適
割合の組成物は熱伝導性電気伝導性、耐リン酸性、寸法
安定性、耐熱性がすぐれている事を見出し九。
即ち、本発明の特徴は固形レゾール型りエノール樹脂5
〜40重量−110μ〜300μの人造グラファイト6
0〜95重量−とを混合、混練、成形してなるインタコ
ネクタ用フェノール樹脂組成物を用いることである。
本発明において使用する固形レゾール型フェノール樹脂
は未反応フェノールO,OS〜15重量−1融点20〜
ioo℃、150℃熱板上におけるゲル化時間が30〜
150秒の特性をもつ固形レゾル型フェノール樹脂が挙
けられる。
同じ(10μ〜300μの人造グラファイトとしては石
油コークス無煙炭から製造される10声〜300μの人
造グラファイトで固定炭素量が95重量−以上のものが
挙けられる。
・次に組成物の配合割合についてのべると、固形レゾー
ル製フェノール樹脂5〜40重量116に10μ〜30
0μの人造グラファイト60〜95重量−とまる。
固形レゾール型フェノール樹脂5重J[未滴では10μ
〜300μの人造グラファイトのバインダーとしての効
果、がなく機絨的特性が低下して実用に適さ力く40重
量−以上でれ耐リン酸性耐熱性に効果がカい。10μ〜
300μの人造グラファイト60チ未満では熱伝導性、
電気伝導性に効果がまく95重量%を超えるとa緘的特
性“が低下し実用に適さない。
尚、最も好ましい1日は、固形レゾール製フェノール樹
脂15〜30重量%、40μ〜200声の人造グラファ
イト70〜85重量−である。
本発明のインターコネクター用フェノール樹脂組成物は
適当な粒直に粉砕された固形レゾール型フェノール樹脂
と10μ〜300μの人造グラファイトと必要に応じて
離型剤、滑剤を加えて常電で混合し均一に分散させたの
ち蒸発性の液体分散媒を加えてスラリー状にし混練機で
加熱混練す為。
その後、蒸発性の液体分散媒を揮散させたのち冷却固化
させ適当な粉砕機で適当な大きさに粉砕し成形材料とす
る。その後適嶋な温度に加熱された金型内で適尚壜圧力
によシ硬化させて、インターコネクター用フェノール樹
脂組成物をつくる。
このように本発明におけるインターコネクタ用フェノー
ル樹脂組成物は熱伝導性、電気伝導性、耐リン酸性、寸
法安定性、耐熱、性がすぐれている特徴がある。
以下1本発明の実施例を更に種々の実験結果を含めて鳥
体的に説明する。
比較例1゜ ノボラック型フェノール樹脂(硬化剤としてヘキサメチ
レンナト2ミン含)25重量9!に40μ〜200μの
天然鱗片状グラ7アイト75重量−を常温で混合しメチ
ルアルコールを加えてスラリー状にして100℃の混練
機で加熱混練しメチルアルコールを揮散させたのち冷却
粉砕した成形材料を160℃に加熱した金型内で200
 kg/ctlの圧力で5分間硬化させた組成物を得た
この組成物を190℃85重量−のリン酸溶液で1週間
浸漬処理を行った結果浸漬前後の寸法変化率は+0.8
チであり組成物に膨潤が見られリン酸溶液も黒く濁り熱
リン酸溶液に犯され実用に適するものでは表かった。
比較例2゜ 固形レゾール型フェノール樹脂4重量%に8μ以下の人
造グラファイト96重量−を常温で混合しメチルアルコ
ールを加えてスラーリー状圧して100℃の混練機で加
熱混練しメチルアルコールを揮散させたのち冷却粉砕し
た成形材料を160℃に加熱した金型内で200 m/
mの圧力で5分間硬化させた組成物を得た。
比較例1と同条件でリン酸処理を行った結果浸漬前後の
寸法費化率社−〇、01チと安定した数値、を示したが
この組成物の曲げ強さを測定すると2 III / m
”と実用に適さ六い強度であった。
本発明の実施例1゜ 固形レゾール型フェノール樹脂25重量参に40μ〜2
00μの人造グラファイト75重量ツリー状にして10
0℃01.練機で加熱混練しメチルアルニールを揮散さ
せたのち冷却粉砕しえ成形材料を11i0’OK加熱し
た金蓋内で200#/dの圧力でS分間硬化させて、イ
ンターコネクター用フェノール賞讃組成物を得た。仁の
組成物の熱伝導率を一定すると20Kcal/m−br
・d@冨電気伝導率を測定すbと、90 m−’、比較
例lとIli!IfIk件でリン酸J6mlIを行り九
結果、浸漬前11O寸法変化率$1−(LO19G、又
−け強さを一定すると7.0 &l/■璽といずれもす
ぐれた数値を示した。
本!l明Ov&論例1 固形レゾールIlフェノール樹111B重量%に100
声〜300pO人造グラファイト8B重量−を常温で混
合しメチルアルコールを加えてスラリー状にして100
″00s練機で加熱混練しメチルアルコ−・ルを揮*S
せたのち冷却、粉−し大成形材料を160℃に加熱した
金蓋内でZOOkg/dt)圧力で5分間硬化名せ九イ
yタプネクタ用フェノール樹脂組成物を得え。F−0組
成物の熱伝導率を一定すると!5KcalAn−kr・
dog 、電気伝導率を測定すると110  er”、
比較例1と同条件でリン酸処理を行った結果sn前後の
寸法変化、率は−o、oi−1又曲げ強さを一定すると
6.0 kli/−といずれもすぐれ九数値を示した。
以上、説明しえように、本実1iKよればレゾール−フ
ェノール樹脂と10〜5oopo人−造!ツファイトを
混合、混線、成形して得られる組成物によ)インタコネ
クタを構成するようにし九〇で%190℃〜200℃の
高温状態においても安定であり、電気伝導性、熱伝導性
、耐リン酸性。
耐熱性、寸法安定性がすぐれ、且つこれをインタコネク
ターとして燃料電池に組込むことによ)オーム降下によ
る効率低下を防止でき、温度分布の均一化が改善され、
安定した発電特性を示す長寿命化の図れる燃料電池を提
供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による燃料電池O単位竜ルを
示す分解斜視図、第2図は同セルを組み込んだ燃料電池
装置の斜視図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電解質を挾んで一対の電極を有し、各電極の背面にそれ
    ぞれ麺体燃料及び流体酸化剤が流通している条件下で電
    気的エネルギーを出力する単位セルと、こO単位セルを
    積層するにあたり、流体燃料流通路及び流体酸化剤流通
    路を有し、流体燃料と流体燃料の混合を防止し、から単
    位セル−を電気的に接続する機能を有するインクコネク
    タとを備えた燃料電池において、前記インタコネクタを
    固形レゾール型フェノール樹脂5〜40重量−と10〜
    300声の人造グツファイト60〜9s重量−とを、混
    合、混線、成形してなることを特徴とする燃料電池。
JP56151387A 1981-09-26 1981-09-26 燃料電池 Pending JPS5853167A (ja)

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JP56151387A JPS5853167A (ja) 1981-09-26 1981-09-26 燃料電池

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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