JPS59154774A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS59154774A JPS59154774A JP58028535A JP2853583A JPS59154774A JP S59154774 A JPS59154774 A JP S59154774A JP 58028535 A JP58028535 A JP 58028535A JP 2853583 A JP2853583 A JP 2853583A JP S59154774 A JPS59154774 A JP S59154774A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rib
- separator
- electrode
- electrodes
- fuel cell
- 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
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Classifications
-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/023—Porous and characterised by the material
- H01M8/0234—Carbonaceous material
-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/023—Porous and characterised by the material
- H01M8/0241—Composites
- H01M8/0245—Composites in the form of layered or coated products
-
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は燃料電池に係り、特に電極構造を改良した燃料
電池に関するものである。
電池に関するものである。
燃料電池（以下電池という）の構造及び動作について説
明する。
明する。
第１図において、１は空気側（酸化剤側）電極、２は燃
料側（水素側）電極で、いづれも炭素質多孔性材料で作
られている。普通、炭素繊維チップなフェノール樹脂、
又はピンチなどの接着剤で固化させたのち、１０００℃
以上の高温で焼結させる。
料側（水素側）電極で、いづれも炭素質多孔性材料で作
られている。普通、炭素繊維チップなフェノール樹脂、
又はピンチなどの接着剤で固化させたのち、１０００℃
以上の高温で焼結させる。
又、各々の電極の背面には、リプ溝３，４が設けられ、
これらのリブ溝を通して空気及燃料ガスが供給される。
これらのリブ溝を通して空気及燃料ガスが供給される。
電極１，２のリプ溝側の背面には白金系触媒層７，８が
塗布されている。そして、電極１，２間には、シリコン
カーバイト粉末あるいは耐りん酸性紙状材料に濃りん酸
を含浸させた電解質用マトリックス９が介挿されている
。１０はセパレータで気密性と導電性を有する炭素シー
トから形成されている。このように、電解質用マトリッ
クス及び一対の′電極を有する単位セルがセパレータを
介して順次複数個積層されることになる。
塗布されている。そして、電極１，２間には、シリコン
カーバイト粉末あるいは耐りん酸性紙状材料に濃りん酸
を含浸させた電解質用マトリックス９が介挿されている
。１０はセパレータで気密性と導電性を有する炭素シー
トから形成されている。このように、電解質用マトリッ
クス及び一対の′電極を有する単位セルがセパレータを
介して順次複数個積層されることになる。
尚、１３は集電電極である。
次に、電池としての動作を説明する。
燃料側電極２のリブ溝４に導入された水素ガスは電極の
ガス拡散層１１の中を拡散層透し触媒層８に至る。触媒
層中で水素ガスは水素イオンと電子に解離する。（Ｈ２
→２Ｈ”＋２ｅ ） 、電子は電極２からリプ５．セパ
レータ１０を経て図示、上部の単位セルの空気側電極に
流れる。一方、水素イオンは電解質用マトリックス中を
濃度拡散により泳動し空気極側の′厩極１上の触媒層に
到達することになる。一方電極１のリブ溝３から供給さ
れた空気中の酸素が拡散層６を通って触媒層に到達する
。
ガス拡散層１１の中を拡散層透し触媒層８に至る。触媒
層中で水素ガスは水素イオンと電子に解離する。（Ｈ２
→２Ｈ”＋２ｅ ） 、電子は電極２からリプ５．セパ
レータ１０を経て図示、上部の単位セルの空気側電極に
流れる。一方、水素イオンは電解質用マトリックス中を
濃度拡散により泳動し空気極側の′厩極１上の触媒層に
到達することになる。一方電極１のリブ溝３から供給さ
れた空気中の酸素が拡散層６を通って触媒層に到達する
。
又、図示上部の単位セルからセパレータ１０．リブ５を
通って電子が触媒層に到達する。空気側電極の触媒層で
は、上記の水素イオンと酸素分子と′電子の３者が反応
し次式の如く水を生成する。
通って電子が触媒層に到達する。空気側電極の触媒層で
は、上記の水素イオンと酸素分子と′電子の３者が反応
し次式の如く水を生成する。
４Ｈ”＋Ｏ□＋４ｅ＝ ２Ｈ２０
電流の流れは上述の通りであるが、水素のもつ化学エネ
ルギーは電極１及２の間に起電力を与え、外部に対し電
気エネルギーを発生することになる。
ルギーは電極１及２の間に起電力を与え、外部に対し電
気エネルギーを発生することになる。
電池としての作用は、電極、触媒層、電解質の間での電
気化学的反応が主体であるが、電池のエネルギー交換効
率の向」二の点から言えばセパレーター１０や電極のリ
ブ５の電気抵抗や、セパレーターと電極のリブとの接触
抵抗を減少させることが重要である。
気化学的反応が主体であるが、電池のエネルギー交換効
率の向」二の点から言えばセパレーター１０や電極のリ
ブ５の電気抵抗や、セパレーターと電極のリブとの接触
抵抗を減少させることが重要である。
前述した通り、電極１，２．は炭素繊維チップ（長さＱ
、 ３ ｍｍ〜数ミリメートル）を抄紙し、フェノール
樹脂などで固めてシートを作り、これらを１０００〜２
５００℃の高温で焼成したもので、密度は０．４〜０．
６ｇ／ｍ、気孔度はほぼ６５〜７５％である。
、 ３ ｍｍ〜数ミリメートル）を抄紙し、フェノール
樹脂などで固めてシートを作り、これらを１０００〜２
５００℃の高温で焼成したもので、密度は０．４〜０．
６ｇ／ｍ、気孔度はほぼ６５〜７５％である。
電極は電気伝導性の他、ガス拡散層としての作用が必要
なため多孔質でなければならない。従って、リブ５のセ
パレータ］Ｏと接触する部分には極めて多くの凹凸があ
り、実際に接触する面積は非常に僅かであり、接触抵抗
の増大は、大きな問題点であった。
なため多孔質でなければならない。従って、リブ５のセ
パレータ］Ｏと接触する部分には極めて多くの凹凸があ
り、実際に接触する面積は非常に僅かであり、接触抵抗
の増大は、大きな問題点であった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、電極のリブ
とセパレータの接触抵抗を低減し、エネルギー変換効率
を向−トさせた燃料電池を提供することを目的とする。
とセパレータの接触抵抗を低減し、エネルギー変換効率
を向−トさせた燃料電池を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するため、本発明は電解質用マトリッ
クスを介して相対向して一対の電極を配置し、この一対
の電極の背面にリブ及びガス流通路を形成するリブ溝を
設けて形成した単位セルなセパレータを介して複数個積
層した燃料電池（＝おいて、前記リブ頂部に炭素質材を
塗布して表面を平滑化したことを特徴とする。
クスを介して相対向して一対の電極を配置し、この一対
の電極の背面にリブ及びガス流通路を形成するリブ溝を
設けて形成した単位セルなセパレータを介して複数個積
層した燃料電池（＝おいて、前記リブ頂部に炭素質材を
塗布して表面を平滑化したことを特徴とする。
以下、本発明の実施例を第２図を参照して説明する。
第２図は本発明に係る電極の、＠成因である。
第１図と同一部分に同符号を符している。
電極材料である多孔質の炭素質シートを平面研削により
厚さ及び表面を平滑化したのち、ガス流通路を形成する
リブ溝４を設ける面に炭素質党利１２を塗付し表面を平
滑化する。炭素質党利の主成分である炭素粉末は天然又
は人造黒鉛粉末が適当である。炭素粉末は少量の接着剤
を加え炭素粉末をシートに固着させるようにすることが
好ましい。接着剤はフェノール樹脂が適当で炭素粉末に
対し３０％以下の少量が好ましく、これにより良好な導
電性が得られる。さらに適量の溶剤を加え塗布し易い粘
度に調整する。炭素シートに上記塗料を塗るにはヘラ又
はローラー塗りが良い。塗料は表面だけでなくむしろ内
部まで浸透させる方力−よい。それは、リブ５にはガス
拡散性は特：二要求されず電気抵抗を低減させることの
方が幌ましＩ／）からである。塗布後、加熱硬化させる
。
厚さ及び表面を平滑化したのち、ガス流通路を形成する
リブ溝４を設ける面に炭素質党利１２を塗付し表面を平
滑化する。炭素質党利の主成分である炭素粉末は天然又
は人造黒鉛粉末が適当である。炭素粉末は少量の接着剤
を加え炭素粉末をシートに固着させるようにすることが
好ましい。接着剤はフェノール樹脂が適当で炭素粉末に
対し３０％以下の少量が好ましく、これにより良好な導
電性が得られる。さらに適量の溶剤を加え塗布し易い粘
度に調整する。炭素シートに上記塗料を塗るにはヘラ又
はローラー塗りが良い。塗料は表面だけでなくむしろ内
部まで浸透させる方力−よい。それは、リブ５にはガス
拡散性は特：二要求されず電気抵抗を低減させることの
方が幌ましＩ／）からである。塗布後、加熱硬化させる
。
次にリブ溝４を設ける。
次にリブ溝の背面に触媒を塗布する。触媒は、炭素粉末
に白金コロイドを担持させたもので、これを固定し、適
当な撥水性を与えるため弗素樹脂のディスパージョンを
少冒加える。触媒を塗布したのち、弗素樹脂を固定する
ため３００〜３５０℃の高温で無酸化炉中で焼きつける
。このよう書ニして触媒層を形成する。この際、上述の
炭素塗料の接着剤は一部炭化するが、接触抵抗を低減す
る効果には影響しない。
に白金コロイドを担持させたもので、これを固定し、適
当な撥水性を与えるため弗素樹脂のディスパージョンを
少冒加える。触媒を塗布したのち、弗素樹脂を固定する
ため３００〜３５０℃の高温で無酸化炉中で焼きつける
。このよう書ニして触媒層を形成する。この際、上述の
炭素塗料の接着剤は一部炭化するが、接触抵抗を低減す
る効果には影響しない。
このように構成した電極の一対を触媒層を形成した面を
相対向させて、この一対の電極間に電解質用マトリック
スを介挿させる。このようにして単位セルを形成する。
相対向させて、この一対の電極間に電解質用マトリック
スを介挿させる。このようにして単位セルを形成する。
この単位セルをセノくレータを介して複数個積層して燃
料電池を構成する。
料電池を構成する。
第３図は本発明係る電極を用いた単位セルの出力覚圧を
従来例と比較して示した図である。
従来例と比較して示した図である。
Ａは本発明例、Ｂは従来例である。接触抵抗値の減少に
よる電圧降下での減少から特性は明らかに向、」ニして
いる３、 以上の様に、本発明に係る電極を用いて組立てた燃料電
池では、電極のリブのセパレータとの接触面は炭素塗ネ
こ１で平滑になっているため、セパレーターとの接触抵
抗は従来のものに比較して減少するためエネルギー変換
効率の向上したものとなる。
よる電圧降下での減少から特性は明らかに向、」ニして
いる３、 以上の様に、本発明に係る電極を用いて組立てた燃料電
池では、電極のリブのセパレータとの接触面は炭素塗ネ
こ１で平滑になっているため、セパレーターとの接触抵
抗は従来のものに比較して減少するためエネルギー変換
効率の向上したものとなる。
以上説明した様に、本発明によれは電極のリブとセパレ
ータの接触低減し、エネルギー変換効率を向」ニさせた
燃料電池を提供することができる。
ータの接触低減し、エネルギー変換効率を向」ニさせた
燃料電池を提供することができる。
第１図は燃料電池積層体の降格構造図、第２図は本発明
の一実施例に係る電極の構成図、第３図は本発明に係る
燃料電池と従来例の電気的特性の比較図である。 １．２・・・電 極 ３．４・・・リブ溝 ５ 、 ６ ・・・ リ ブ ９・・・電解質用マトリックス １０・・・セパレータ １２・・・炭素質塗料 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（はが１名）第１図 ■ つ 第２図 第３図 電流之度（剣Ａ／ｌ−ｔす ０−
の一実施例に係る電極の構成図、第３図は本発明に係る
燃料電池と従来例の電気的特性の比較図である。 １．２・・・電 極 ３．４・・・リブ溝 ５ 、 ６ ・・・ リ ブ ９・・・電解質用マトリックス １０・・・セパレータ １２・・・炭素質塗料 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（はが１名）第１図 ■ つ 第２図 第３図 電流之度（剣Ａ／ｌ−ｔす ０−
Claims (1)
- 電解質用マトリックスを介して相対向して一対の電極を
配置し、この一対の電極の背面にリプ及びガス流通路を
形成するリブ溝を設けて形成した単位セルをセパレータ
を介して複数個積層した燃料電池において、前記リプ頂
部に炭素質材を塗布して表面を平滑化したことを特徴と
する燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58028535A JPS59154774A (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58028535A JPS59154774A (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59154774A true JPS59154774A (ja) | 1984-09-03 |
Family
ID=12251357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58028535A Pending JPS59154774A (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59154774A (ja) |
Cited By (2)
| 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. |
| DE102004009869B4 (de) * | 2004-02-26 | 2010-12-30 | Reinz-Dichtungs-Gmbh | Kontaktplatte für Brennstoffzellen, Brennstoffzelle und Brennstoffzellenstapel sowie Verfahren zur Herstellung einer Kontaktplatte |
-
1983
- 1983-02-24 JP JP58028535A patent/JPS59154774A/ja active Pending
Cited By (3)
| 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. |
| DE102004009869B4 (de) * | 2004-02-26 | 2010-12-30 | Reinz-Dichtungs-Gmbh | Kontaktplatte für Brennstoffzellen, Brennstoffzelle und Brennstoffzellenstapel sowie Verfahren zur Herstellung einer Kontaktplatte |
| US8053141B2 (en) | 2004-02-26 | 2011-11-08 | Reinz-Dichtungs-Gmbh | Contact plate for fuel cells |
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