JPS59207563A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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Publication number
JPS59207563A
JPS59207563A JP58080737A JP8073783A JPS59207563A JP S59207563 A JPS59207563 A JP S59207563A JP 58080737 A JP58080737 A JP 58080737A JP 8073783 A JP8073783 A JP 8073783A JP S59207563 A JPS59207563 A JP S59207563A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
gas
film layer
fuel cell
fuel
Prior art date
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Pending
Application number
JP58080737A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Amakawa
雨川 浩之
Yasuyuki Dai
提 泰行
Shohei Uozumi
魚住 昇平
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP58080737A priority Critical patent/JPS59207563A/ja
Publication of JPS59207563A publication Critical patent/JPS59207563A/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
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は燃料電池に係り、特に電極端部にガスシールが
設けられている燃料電池に関するものでおる。
〔発明の背景〕
第1図には燃料電池の従来例が示ぜれている。
同図に示されているように燃料電池は燃料ガスである水
素H2および酸化剤ガスである空気を図中に矢印で示さ
れているように直交するように流し、水素H2と空気中
の酸素02との周知の反応で電気エネルギーを取り出す
ものであるが、空気の流れるガス通路1を有する空気極
2はガス通路1と反対側の面に触媒層が処理され、空気
がこの触媒層に速やかに達することができるようにポー
ラスな炭素材料で形成されている。この空気極2の対極
となる燃料極3は空気極2と同様燃料のガス通路4およ
び触媒層を有し、かつポーラスな炭素材料で形成されて
いる。そしてこれら空気極2と燃料極3との間にはイオ
ンの良導体であるリン酸等の電解液を保持するマトリッ
クス(電解質槽)5が密着するように配設されて単位電
池が構成され、この単位電池がセパレータ6を介して複
数個積層されて電池本体が構成されている。
この電池本体の四方の側面には電池本体に燃料および空
気を給排するための給排装置7が固着されておシ、また
単位電池を数個積層する毎に冷却装置8が挿入され、冷
却水等によって電池本体を冷却し一定の温度に保つよう
にされている。
このように構成された燃料電池で空気極2および燃料極
3である電極2,3は上述のようにポーラスなので、第
2図に矢印で示されているようにガス通路1,4と電極
外との間で電極端部9を通してガスの漏れPが生じてし
まう。このため電極端部9にはガスが漏れないようにガ
スシールを施すことが必要で、溶媒中に溶解したふっ素
ゴムを電極端部9に含浸したシ、炭化けい素SIC粉寸
だはカーボン粉などを電極端部9に充填したりして電極
端部9を緻密化したものをガスシールとした9、電極端
部9の細孔径を他の部分より小さくしたものに電解液を
保持させたウェットシールをガスシールとしていた。し
かしこのうち前者は電極端部9の細孔を完全に塞ぐこと
ができないのでシール性が十分でなく、後者は差圧や毛
細管現象による電解液の移動や蒸発による電解液の減少
によって信頼性、耐久性が十分でなかった。
〔発明の目的〕
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、電極端部
からの長期にわたるガス漏れ低減を可能とした燃料電池
を提供することを目的とするものである。
〔発明の概要〕
すなわち本発明は電極端部のガスシールを、ふっ素樹脂
の皮膜層で形成したことを特徴とするものである。
発明者等はリン酸型燃料電池のような200C前後の温
度で運転される燃料電池にはそれ以上の耐熱性を有する
ふっ素樹脂で電極端部のガスシールを形成することを検
討した。このようにすれば長期間の使用に耐えるガスシ
ールを得ることが可能になるからで、ふっ素樹脂の皮膜
層を作る方法としてはディスパージョンを塗布後加熱す
る方法。
フィルムを熱融着する方法、粉体を塗装後加熱する方法
、加熱した電極(燃料極、空気極)を粉体流動層に浸漬
する方法(FBC法)等がある。これらのうちディスパ
ージョンを塗布後加熱する方法はティスパージョンの塗
布時にディスパージョンが電極端部に吸収芒れ易いため
皮膜層を形成するのが困難であり、フィルムを熱融着す
る方法は電極端部の端面の処理が困難で欠陥ができ易く
、FBC法は浸漬する電極自体の熱容量が小さく、かつ
七の大きさが太きいため均一な皮膜層を作るのか内軸で
あった。これらに対してふっ素樹脂にペルフルオロアル
コキシふっ素樹脂(以下、PFA樹脂と称する)を使用
し、この粉体を塗装後加熱する方法によれば、粉体塗装
量が少な過ぎれば加熱溶融させた場合に電極端部内に吸
収されて皮膜)6が得られず、多過ぎれば皮膜層の厚み
が太きくなシ過ぎて電極端部とその他の部分との厚みの
差が大きくなって、単位電池の積層時にセパレータと電
極との接触が悪くなることはあるが、適量を選んで処理
すれば均一な皮膜層の得られることが確かめられた。す
なわちPFA樹脂で電極端部に静電粉体塗装を行なった
後に、PFA樹脂の融点以上に加熱すればよい。このよ
うにすればPFA樹脂は溶融性が良いので同じふっ素樹
脂系のポリ四ふつ化エチレン樹脂(以下、TFE樹脂と
称する)のように、融点以上に加熱しても極めて粘度が
高く均一な皮膜層を得るのが困難であるということがな
く、均一な皮膜層を得ることができる。
このようにPFA樹脂のようなふっ素樹脂を使用すれば
電極端部に均一な皮膜層を形成して電極端部からのガス
漏れを低減し、かつそれを長期にわたって維持できるこ
とが確かめられた。そこで本発明では電極端部のガスシ
ールを、ふっ素樹脂の皮膜層で形成した。このようにす
ることによシ電極端部からの長期にわたるガス漏れ低減
を可能とした燃料電池を得ることを可能としたものであ
る。
〔発明の実施例〕
以上、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
3図および第4図には本発明の一実施例が示されている
。なお従来と同じ部品には同じ符号を付したので説明を
省略する。本実施例では電極端部9aのガスシールを、
ふっ素樹脂の皮膜層10で形成した。そしてふっ素樹脂
にPFA樹脂を使用した。このように電極端部9aのガ
スシールをPFA樹脂の皮膜層10で形成したので、均
一で耐久性のあるガスシールを形成することができるよ
うになって、電極端部9aからのガス漏れを従来より減
少することができ、しかもそれを長期にわたって維持す
ることができるようになυ、電極端部9aからの長期に
わたるガス漏れ低減を可能とした燃料電池を得ることが
できる。そして長期間にわたるガス漏れの低減が可能と
なったので、ガスシールを信頼性のあるものとすること
ができる。このように均一・緻密で耐久性のある皮膜層
10が形成できるのは、電極端部98表面からの厚みは
数10μm程度であるが電極端部9aの弐面近傍内に吸
収されて固まった部分と一体となっているからで、この
ことは電極端部9aの切断結果である第4図からも明ら
かで、電極端部9aの端部9b(第3図参照)も均一な
皮膜層10が形成されていて問題がない。このように均
−qガスンールを形成できたので従来のウェットシール
より、ガスの漏れを約1桁程度少なくすることがでさた
なおPFA樹脂の皮膜層lOを形成する場合には電極端
部9aの角部に予め彎曲部を設けておけばよい。このよ
うにすれば角部の皮膜層10の厚みを彎曲部を設けない
場合よりも均一にすることができる。
第5図には本発明の他の実施例が示されている。
本実施例ではふっ素樹脂の皮膜層10を、電極端部9a
の内部を充填材11によって埋め緻密化した上に設けた
。この場合にも前述の場合と同様な作用効果を奏するこ
とができる。
すなわち電極端部9a内の緻密化は充填材11に’[’
 F E樹脂捷だは四ふつ化エチレン六ふつ化プロピレ
ン共重合樹脂(以下、FEP樹脂と称する)のディスパ
ージョンを使用し、これらデイスノく一ジョンの含浸、
充填材11にSIC粉末を使用し、この粉末の充填また
はこれらTFE樹脂、FEP樹脂のうちのひとつの樹脂
のナイスバージョンの含浸およびSIC粉末の充填等に
よる方法があるが、本実施例ではFEP樹脂の含浸を行
なった。このようにすることによシ前述の場合よシ作業
工数は増加するが電極端部9aの内部がこの充填材11
によって埋められて緻密化するようになって、電極端部
9a表面にふっ素樹脂(PFA樹脂)の皮膜層10を形
成する場合にこのふっ素樹脂が電極端部9a内に吸収さ
れ難くなシ、欠陥のない均一な皮膜層10を得ることが
でき、従来のウェットシールに比べ約2桁程度ガスの漏
れを低減させることができた。
なお本実施例では充填材11にFEP樹脂のディスパー
ジョンを使用し、これを含浸して電極端部9a内の緻密
化を行なったがこれに限るものではなく、上述したよう
な方法のいずれかの方法を採用してもよい。因みにTF
E樹脂のディスパージョンの含浸丑たはSIC粉末の充
填を行なって電極端部9a内の緻密化を実施した場合は
、従来のウェットシールに比べて電極端部9aからのガ
スの漏れを約1桁程度低減させることができる。
なお捷た本実施例は電極端部9aの細孔径が数10μm
以上の場合に壱効であるが、緻密化する幅と皮膜層10
の幅とは一致させる必要がない。
第6図には本発明の更に他の実施例が示されている。本
実施例ではふっ素樹脂の皮膜層10を、電極端部9aの
表面を皮膜層10の厚みにほぼ相当する分たけ薄くした
薄端部12上に設けた。この場合は単位電池を積層して
締圧をかけた場合に電極各部の面圧が均一になるので、
セパレータと電極との接触抵抗を低減させることができ
る。
〔発明の効果〕
上述のように本発明は電極端部のガスシールをふっ素樹
脂の皮膜層で形成したので、均一で削久性のあるガスシ
ールが形成されるようになって、電極端部からのガス漏
れを長期にわたって低減することができるようになシ、
電極端部からの長期にわたるガス漏れ低減を可能とした
燃料電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の燃料電池の斜視図、第2図は従来の燃料
電池の電極端部からのガス漏れを説明する電極端部の斜
視図、第3図は本発明の燃料電池の一実施例の電極端部
の斜視図、第4図は本発明の燃料電池の一実施例の電極
端部の断面図、第5図は本発明の燃料電池の他の実施例
の電極端部の断面図、第6図は本発明の燃料電池の更に
他の実施例の電極端部の断面図である。 1・・・ガス通路(空気)、シ・・・空気極、3・・・
燃料極、4・・・ガス通路(燃料)、5・・・電解質層
(マトリックス)、6・・・セパレータ、7・・・給排
装置、9a・・・電極端部、10′−・・ふっ素樹脂の
皮膜層、11・・・光重 I 廚 粘2 団 詰 3 区 デa 第4fiJ 茹 S 図 /θ a 岬? 力 乙 詔 n

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、燃料極、空気極および電解質層を有する単位電池が
    セパレータを介して複数個積層された電池本体と、この
    電池本体の側面に配置され、前記電池本体に燃料および
    酸化剤のガスを給排する給排装置とを備え、前記両極の
    電極端部にはこれら両極に夫々設けられたガス通路を流
    通する前記ガスの僕外への漏れを防止するガスシールが
    設けられている燃料電池において、前記電極端部の前記
    ガスシールを、ふっ素樹脂の皮膜層で形成したことを特
    徴とする燃料電池。 2、前記ふっ素樹脂が、ペルフルオロアルコキシふっ素
    樹脂である特許請求の範囲第1項記載の燃料電池。 3、前記ふっ素樹脂の皮膜層が、前記電極端部の内部が
    充填材によって埋められ緻密化された上に設けられたも
    のである特許請求の範囲第1項記載の燃料電池。 4、前記ふっ素樹脂の皮膜層が、前記電極端部の表面を
    前記皮膜層の厚みにほぼ相当する分だけ薄くしだ薄鋼部
    上に設けられたものである特許請求の範囲第1項記載の
    燃料電池。
JP58080737A 1983-05-11 1983-05-11 燃料電池 Pending JPS59207563A (ja)

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