JPS59154770A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

Info

Publication number
JPS59154770A
JPS59154770A JP58028536A JP2853683A JPS59154770A JP S59154770 A JPS59154770 A JP S59154770A JP 58028536 A JP58028536 A JP 58028536A JP 2853683 A JP2853683 A JP 2853683A JP S59154770 A JPS59154770 A JP S59154770A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
fuel cell
separator
matrix
fuel
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
Application number
JP58028536A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Kuwabara
武 桑原
Hiroshi Hayashi
宏 林
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 Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP58028536A priority Critical patent/JPS59154770A/ja
Publication of JPS59154770A publication Critical patent/JPS59154770A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の孜術分野〕 不発明は燃料電池に係り、特に単セルI/)格造を改良
した燃料電池に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、燃料の有しているエネルギーを直接゛嘔気的エネ
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、′電解質な挾んで一対の多孔質
磁極を配置するとともに、一方の電極の背面に水素等の
流体燃料を接触させ、壕だ他方の゛磁極の背面(−は素
等の流体酸化剤を接触させ、このとき起る′嘔気化学的
反応を利用して、上記″電極間から電気先エネルギーを
取り出すよう(二したものでhD、前記燃料と酸化剤が
供給されている限り高い変換効率で嘔気エネルギーを取
υ出すことができるものである。
ところで、上記のような原理(=基づく、特(−リン酸
を電解質とした燃料電池の単位セルは第1図jH)又は
(D)(二示すように構成されておジ、またこの単位セ
ルを複数個積層することによって第2図に示すよう(二
燃料゛也池を構成している。
1−なわち、第1図(a)(二おいて単位セルは、電解
質な含浸したマトリックス1を介して両91+1 iニ
ジ孔質体で形成され触媒が付加されているη工極2.3
(通常炭素質から成る)を配置し、更偏両電極2゜3の
マ) IJラックスと反対側の背面(二それぞれリブ4
,5の付いたプレート6 (一般には、グラファイトと
熱硬化性樹脂の混合結着体から構成される。以後インク
コネクタと称する。)を配置している。上記インタコネ
クタ6の谷電極2,3側(二位置する面には、それぞれ
、リブ4,5(=よって互い(二直交するような問さく
1溝7,8が複数不規測的(=平行に設けてあり、これ
らの溝7,8ば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。1だインタコネクタ6の反対側の面(
二も同様にリプ4,50よって互い(二直交するような
向き(二脚接する単位セル(−おけるviN体燃料およ
び流体酸化剤の流通路に供される((今7.8が形成さ
れている。このようにマトリックス1、を悌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の谷溝7.8の両端開口だけン残し各槓層端面部を
気密にシールして単位セルを構成している。
第1図ta)のよう(二侑成さ扛た単位セルは複数個積
層され第2図1=示すようにこの積層体の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10と
、他(二燃料排出口11を有したマニホルド12とが当
てがわれ、また他の対向する端面の一方には化剤供給口
13を有したマニホルド]4と、他方(二戚他剤排出口
15を有したマニホルド16とが当てがわれ、これらマ
ニホルド10.12.14.16がボルト等で締付けら
れて気留保持され、これによって燃料電池17が構成さ
れている。したが9てこの燃料電池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
セルの流路である複数の溝を分流して多孔性の電極2の
背面に接しながら流れ、その後燃料排出口11から排出
される。また欧他剤供給口13から流体ば他剤を供給す
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の背面に接しながら流れ、
この後酸化剤排出口15から排出されること(二なシ、
そのとき流体燃料と流体酸化剤とはそれぞれ拡敢(二よ
って多孔性の5i、憶2 + 3内に供給され燃料4I
池としての゛嘔気エネルギーを発生する。なお図では出
力端子を省略している。
しかしながら、従来の上記のよう(二構成された燃料′
電池じおいては次のような問題があった。
(1)  インタコネクタの厚さが太きいため心気抵抗
が犬きくなp電圧降下分が大きく出力嘔気エネルギーの
損失が大きくなる。
(2)  インタコネクタの厚さが犬きく、かつ伍度が
大きい(1,<3 j9/(1’lL”程就)ので燃料
電池の重量が太きい。
(3)  フェノール系柄力旨結着剤から構成されるイ
ンタコネクタを用いるため(ニ埒茄が短い。
(4)  自重が大きいため、その自重(−より劣化が
促進される。
増、上の問題点(二対する改良型として第2図(b)(
−示すよう(−構成された燃料電池単位セルが考えられ
ている。すなわち、第1図(+)) t−おいて、18
はセパレータ、19はリブ付′屯極てちる。第1図1.
a)と同じ作用を示するものは同じ番号で示しである。
すなわち第1図(a)(二示すインタコネクタ6がセパ
レータ18とリブ4,5(二分割構成され、そのリブ4
゜5が電極2,3と夫々一体化されて、リブ付電極19
として構成されている。
この改良型の%徴はセパレータ1Bが流体燃料と流体酸
化剤との混合を防止し、かつ単位セル積層化の集電体と
の役目を果している。この改良型燃料電池では第1図(
a)(=示すインタコネクタを用いた燃料電池に比較す
ると半分(二軸量化される。
又、′a解質層の過剰のシん殴を吸蔵し、電解質である
りん葭が霧状の状態で排出ガスと共鳴二排出消耗さオし
た場合(二は、−解負層へ吸蔵していたりん酸を補給す
る機能を有し、前節特性の向上にを与している。
ところで、リブ付電極19は、流体燃料および流体酸化
剤の反応流体がそれぞれ触媒層へ到達するため(二十分
な反応流体透過性をもだなけれはならず、導電性が隅く
かつ厚みは少なく、また積層(二よる加重(−耐える強
度が必安である。
このため口、リブ付順19は、通常はカーボンファイバ
ーやグラファイト粒子等の材料から作らJt、空隙率は
70〜80%(二なるJ、9(二1乍ら才している。
このリプ付電極19の従来の製造法は、カーボンファイ
バー又はグラファイト粒子等の材料を用い、これ(1結
合剤として熱硬化性樹脂、たとえばフェノール系樹脂、
又はタールピッチのようなものを加え、熱間圧縮成屋を
行ないシート化し、更(二このシートを黒鉛化炉中で焼
成することにょシ結合剤の炭素成分なグラファイト化し
空原率を上げ、次にこの7−トな機械加工にょシ反応流
体流路の溝付けを行なうことにより製造されている。
しかし、このリブ付嘔諷は熱伝達が悪く、燃料電池の温
度分布の不均一化が顕著となり、局部過熱の原因となり
、燃料−池の寿命特性の低下を引きおこすという欠点が
あった。
〔発明の目的〕
本発明は、以上の様な問題点に鑑みてなされたもので、
81!A損失の低減により寿命特性を同上させた燃料′
電池を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
かかる目的な達成するため、本発明は電解質に含浸した
マトリックスの一側(二、このマトリックスとの対向面
に電極部を背面にガス流通路を形成したリプ部を有する
リブ付′電極を配置し、前記マトリックスの他側(二、
′電極を介してこの電極側にガス流通路を形成したリプ
部を有するリプ付セパレータを配置して単位セルを形成
し、さらにこの単位セルを複数個積層したことを特徴と
する。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
*S質を含浸させたマトリックス10−側(=、このマ
トリックス1との対向面に電極部19aを、背向(ユガ
ス流通路を形成したリプ部1c+bv=するリプ付電極
19を配置する。前記マトリックス1の他側に、電極3
を介して、この電極3側にガス流通路を形成したリプ部
20aを有するリブ付セパレータ20を自己直する。
以上の構成によQ単位セルを形成し、この単位セルン複
数個積層して燃料電池本俸を組立てる。
この後、図示しないマニホールドを取り付けて第2図の
如く燃料′電池を構成することになる。
尚、7,8は夫々流体燃料流路および流体酸化剤流路を
形成する溝でおる。
不発明の燃料電池(ユおけるリブ付セパレータは次のよ
うな実施例(二より形成される。
晶鉛)−間化合物を950°Cで急減(=膨張させた膨
張Mk鉛(かさ@W : 、0.019/(,7A” 
)を成形圧力150に9/(、d、成形温度150℃で
700 mix 700mILの太きさで片面≦ニリン
5を形成させるための溝をもつ成形金屋を用い、加圧成
形する。成形されたリブ付セパレータかの厚さは2.0
 gB!であシ、リプ5の菊は1.5關、リプ5の縄さ
は1,5關、流体酸化剤流通溝8の溝喝は2.01+濡
であシ、これを複数重設ける。吏(二級化残留分の多い
フェノール系ワニスを含浸させ、150℃で固化し、炭
化炉てゆつ〈9800℃(二昇温し炭化処理した後放冷
する。このよう(−形成さ才したリブ付セパレータを9
5チリンば中(二190°Cで2000時間浸漬試験を
行なったところなんら形状的(二も袈化は認められず化
学的に安定でおシ、カス透過性も殆んどなかった。かつ
、凹積抵抗も0.01Ω・crIL以下(二保持された
又、本発明(=よれば、3 mm以下の成形が可能であ
り、材料使用量も低下するため(二、リブ付セパレータ
の重積も低減し燃料゛磁電の軽輩化をも可能とし、ひい
ては自71+=よる劣化も低減できる。かつ肉厚が薄く
なるため(二オーム降下(二よる熱損失を低減できると
ともに温度分布ぞ均一化でき局部過熱は防止される。結
果的(1熱効率の同上を図れる燃料電池が得られる。
更に軽重コンパクト化(=関する利点(二ついて述べる
と、例えは250 kw容量の燃料電池は進常積層数は
500セルにも達する。このために、従来の燃料電池(
二比し本発明のものを用いると自重で1000 kgも
低減できる。
またアノード(−はリブ付′電極を用いているため、′
@電解質吸蔵する1機能を待時しており、電解質消耗に
よる゛上池性能の低下を防止する機能を有し、寿命特性
を向上させた燃料′電池を実現できる。
又、前記リブ付セパレータにおいて、膨張黒鉛(二含浸
させる′aHF2フェノール系樹脂の代シ(二、ピッチ
を加熱含浸させてもよい。又、リプ溝付き成形でなく、
板材な成形し、フェノール系樹脂又はピッチを含浸させ
且つ加熱炭化処理した後、機械加工により溝切り加工し
てもよいのはいうまでもない。
〔発明の効果〕
以上説明したよう(二、本発明(二よれば、安価で製造
が簡単で、大振生産が可能な、耐熱、耐薬品。
磁気伝導性に優れた肉厚の薄いリプ付セパレータが得ら
れ、これによシ、オーム降下(二よる熱損失の低減化を
にがり、更には小型軽量化が計られ、かつリン酸の保持
itY増加させることが可能となり、寿命特性を向上さ
せた燃料電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図Ha)およびto>は従来の燃料電池の単セルを
示す分解斜視図、第2図は同セルを尉込んだ従来の燃料
電池の斜視図、第3図は本発明の一実脂例の燃料電池に
係る単セルの分解斜視図である。 1  ・・・・・・マトリックス 2.3  ・・・・・・電極 4.5 ・・・・・・リブ 6  ・・・・・・インタコネクタ 18   ・・・・・・七ノ(レータ 19   ・・・・・・リブ伺′岨極 19a   ・・・・・・電極部 19b   ・・・・・・リブ部 20   ・・・・・・リブ付セノくレータかa  ・
・・・・・リブ部 代理人 弁理士 則 近 憲Ri (FL7>1名)第
1図 (α) (b) 第2図 /7

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l 電解質を宮友したマトリックスの一側(二、このマ
    トリックスとの対向面に屯極部を背面(二カス光通路を
    形成したリブ部欠有するリプ付−物を配に」、シ、前記
    マトリックスの他側に、屯極ン弁してこの′4極側にガ
    スV化通路を形成したリブ都ぞ有するリブ付セパレータ
    を配置して単位セルを形JRし、さら(二この単侃セル
    を複数1同槓]繭したことン特徴とする燃料i池。 2 リプ付セパレータは、圧縮成形した膨水黒鉛(二ぐ
    ツチろるいはフェノール樹脂なせ浸させ且つ加熱処理に
    より炭化させたものである特許請求の範囲第1項記載の
    燃料′4池。
JP58028536A 1983-02-24 1983-02-24 燃料電池 Pending JPS59154770A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58028536A JPS59154770A (ja) 1983-02-24 1983-02-24 燃料電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58028536A JPS59154770A (ja) 1983-02-24 1983-02-24 燃料電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS59154770A true JPS59154770A (ja) 1984-09-03

Family

ID=12251386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58028536A Pending JPS59154770A (ja) 1983-02-24 1983-02-24 燃料電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59154770A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2581253A1 (fr) * 1985-04-30 1986-10-31 Kureha Chemical Ind Co Ltd Produit en carbone comprenant des materiaux carbones reunis ensemble, ce produit en carbone pour un substrat d'electrode de piles a combustible et procede pour la production de celui-ci.
KR970067982A (ko) * 1996-03-30 1997-10-13 이대원 프레스성형 연료전지분리판
WO2001054218A3 (en) * 2000-01-19 2002-02-21 Manhattan Scientifics Inc Fuel cell stack with cooling fins and use of expanded graphite in fuel cells

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2581253A1 (fr) * 1985-04-30 1986-10-31 Kureha Chemical Ind Co Ltd Produit en carbone comprenant des materiaux carbones reunis ensemble, ce produit en carbone pour un substrat d'electrode de piles a combustible et procede pour la production de celui-ci.
KR970067982A (ko) * 1996-03-30 1997-10-13 이대원 프레스성형 연료전지분리판
WO2001054218A3 (en) * 2000-01-19 2002-02-21 Manhattan Scientifics Inc Fuel cell stack with cooling fins and use of expanded graphite in fuel cells

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6589681B1 (en) Series/parallel connection of planar fuel cell stacks
US8609267B2 (en) Electrochemical cell with an electrolyte flow, comprising through-electrodes and production method
KR100376013B1 (ko) 연료 전지용 세퍼레이터
CA2693522C (en) Fuel cell with non-uniform catalyst
US20040157111A1 (en) Fuel cell
JPS59154770A (ja) 燃料電池
JP4739880B2 (ja) 固体高分子形燃料電池
JPS59154772A (ja) 燃料電池
JPS59132572A (ja) 燃料電池
JPS5927466A (ja) 燃料電池
JPS6398965A (ja) 燃料電池
JPS59154773A (ja) 燃料電池
JPS5975562A (ja) 燃料電池
JPS5978459A (ja) 燃料電池用極板
JPS5927467A (ja) 燃料電池
JPS6139455A (ja) 燃料電池
JP2633522B2 (ja) 燃料電池
JPS59154771A (ja) 燃料電池
JP2009176490A (ja) 燃料電池および燃料電池用セパレータ
JPS6398964A (ja) 燃料電池
JP2007157667A (ja) 燃料電池
JPS6227503B2 (ja)
JPS59169077A (ja) 燃料電池
JP2004241185A (ja) 高分子電解質型燃料電池
JPS5927468A (ja) 燃料電池