JPS5956362A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS5956362A JPS5956362A JP57166233A JP16623382A JPS5956362A JP S5956362 A JPS5956362 A JP S5956362A JP 57166233 A JP57166233 A JP 57166233A JP 16623382 A JP16623382 A JP 16623382A JP S5956362 A JPS5956362 A JP S5956362A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- electrode
- volume
- 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
Links
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
- H01M8/08—Fuel cells with aqueous electrolytes
-
- 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
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)
- Inert Electrodes (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】
この発明は燃料電池、特にその電極構造に関するもので
ある。
ある。
従来、この種の燃料電池として第１図に示すものがあつ
ｔ０図において、（１）はガス分離板で、一方の面に燃
料流路（２）と他方の面に酸化剤流路（３）が設けられ
ている。（４１は燃料電極、（５）は電解質マトリック
ス、（６）は酸化剤電極、（７）は電極基材、（８）は
触媒層、（９）は燃料および酸化剤などの漏出を防ぐた
めのガスケットである。電極基材（７１と触媒層（８）
とにより電極ｉ４＋ 、 ｔ６１が構成されている。
ｔ０図において、（１）はガス分離板で、一方の面に燃
料流路（２）と他方の面に酸化剤流路（３）が設けられ
ている。（４１は燃料電極、（５）は電解質マトリック
ス、（６）は酸化剤電極、（７）は電極基材、（８）は
触媒層、（９）は燃料および酸化剤などの漏出を防ぐた
めのガスケットである。電極基材（７１と触媒層（８）
とにより電極ｉ４＋ 、 ｔ６１が構成されている。
次に動作について説明する。燃料流路（２）および酸化
剤流路（３）に供給された燃料および酸化剤は、それぞ
れ燃料電極（４）および酸化剤電極（６）でイオン化し
、双方のイオンが反応して化合物を生成する。
剤流路（３）に供給された燃料および酸化剤は、それぞ
れ燃料電極（４）および酸化剤電極（６）でイオン化し
、双方のイオンが反応して化合物を生成する。
燃料が水素、酸化剤が酸素の場合には水が生成され、双
方の電極（４１、ｔ６１間に電流が生じる。電解質マト
リックス（５）はイオン導電性の電解質を保持しており
、燃料電極（４）または酸化剤電極（６）で生じたイオ
ンを他方の電極へ移動させる役割を持っており、電解質
がアルカリの場合はＯＨ−イオンが、また酸の場合はＨ
＋イオンが移動することにより反応が進行する。さて、
電解質マトリックス（５）に保持された電解質は、電池
の動作状態によりその濃度および温度が変化し、その結
果体積が変化する。
方の電極（４１、ｔ６１間に電流が生じる。電解質マト
リックス（５）はイオン導電性の電解質を保持しており
、燃料電極（４）または酸化剤電極（６）で生じたイオ
ンを他方の電極へ移動させる役割を持っており、電解質
がアルカリの場合はＯＨ−イオンが、また酸の場合はＨ
＋イオンが移動することにより反応が進行する。さて、
電解質マトリックス（５）に保持された電解質は、電池
の動作状態によりその濃度および温度が変化し、その結
果体積が変化する。
従来の燃料電池は以上のように構成されているので、電
解質の体積変化によって、′重油特性が低下するという
欠点があった。すなわち、電解質の体積が増加した場合
には、過度の電解質の体積は電極（４）、（６）内へ侵
入し、その結果三相界面の減少あるいはガスの拡散が妨
害されて電池特性が低下する。逆に、電解質の体積が減
少する場合には、内部抵抗の増大あるいは反応ガスの交
差が起こり電池特性が低下する。
解質の体積変化によって、′重油特性が低下するという
欠点があった。すなわち、電解質の体積が増加した場合
には、過度の電解質の体積は電極（４）、（６）内へ侵
入し、その結果三相界面の減少あるいはガスの拡散が妨
害されて電池特性が低下する。逆に、電解質の体積が減
少する場合には、内部抵抗の増大あるいは反応ガスの交
差が起こり電池特性が低下する。
このような体積変化を吸収するために電解質の溜めを、
例えばガス分離板（１１）に設けることが試みられてい
るが、この場合は電池の有効動作面積を減じるなどの欠
点があった。
例えばガス分離板（１１）に設けることが試みられてい
るが、この場合は電池の有効動作面積を減じるなどの欠
点があった。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、燃料電極および酸化剤電極のうち
の少なくとも一方で電解質マトリックスに対向する面に
複数個の孔を設けるこ七により、電池の有効動作面積を
減少しないで上記電解質マドＩＩツクス内の電解質の体
積変化を緩和しようきするものである。
めになされたもので、燃料電極および酸化剤電極のうち
の少なくとも一方で電解質マトリックスに対向する面に
複数個の孔を設けるこ七により、電池の有効動作面積を
減少しないで上記電解質マドＩＩツクス内の電解質の体
積変化を緩和しようきするものである。
以下、この発明の一実施例を図をもとに説明する。第２
図は燃料電極［４１を示す断面図である。図において、
（７）は電極基材で炭素繊維質の不繊布（カーボンベー
パ）ｒＬポリテトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥと
略す）で撥水処理を施したものを用いる。（８１は触媒
層で炭素に白金を担持（−た触媒とＰＴＦＥとの混合物
を電極基材（７）の上に塗布し、乾燥後３００〜３５０
°Ｃで焼結することにより得られる。電極基材ｔ７１と
触媒層（８１とで燃料電極（４１が構成される。（１０
は電解質の体積変化を吸収するために設けた孔で、以下
の方法で開ける。すなわち、触媒層（８）を形成後の燃
料電極＋４１の触媒層＋８１１１！ＩＩから炭酸ガスレ
ーザを照射することにより触媒層（８１を貫通し、電極
基材（７）に達する孔（１（］を開ける。孔ｎｏは炭酸
ガスレーザの出力と時間を調節することにより任意の深
さにすることができ、炭酸ガスレーザのビーム径の調節
あるいはＮＯ制御により任意の径のものを開けることが
できる。ここでは径帆ｌ〜１ｍｍとした。以上のように
して開けた孔［１［）内には、親水性材料、例えば炭素
、炭化珪素、窒化珪素などの微粉末を充填してもよい。
図は燃料電極［４１を示す断面図である。図において、
（７）は電極基材で炭素繊維質の不繊布（カーボンベー
パ）ｒＬポリテトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥと
略す）で撥水処理を施したものを用いる。（８１は触媒
層で炭素に白金を担持（−た触媒とＰＴＦＥとの混合物
を電極基材（７）の上に塗布し、乾燥後３００〜３５０
°Ｃで焼結することにより得られる。電極基材ｔ７１と
触媒層（８１とで燃料電極（４１が構成される。（１０
は電解質の体積変化を吸収するために設けた孔で、以下
の方法で開ける。すなわち、触媒層（８）を形成後の燃
料電極＋４１の触媒層＋８１１１！ＩＩから炭酸ガスレ
ーザを照射することにより触媒層（８１を貫通し、電極
基材（７）に達する孔（１（］を開ける。孔ｎｏは炭酸
ガスレーザの出力と時間を調節することにより任意の深
さにすることができ、炭酸ガスレーザのビーム径の調節
あるいはＮＯ制御により任意の径のものを開けることが
できる。ここでは径帆ｌ〜１ｍｍとした。以上のように
して開けた孔［１［）内には、親水性材料、例えば炭素
、炭化珪素、窒化珪素などの微粉末を充填してもよい。
第３図はこの発明による燃料電池（４１の平面図で、孔
ｎｃ）の分布を示したものである。孔口（１を電極（４
１の面内に均一に分散させることにより、電解質の体積
変化の緩和がより効果的に行なわれる。
ｎｃ）の分布を示したものである。孔口（１を電極（４
１の面内に均一に分散させることにより、電解質の体積
変化の緩和がより効果的に行なわれる。
次に動作について説明する。電解質マトリックス（５）
に保持された電解質は、燃料電池の動作状態によシその
濃度および温度が変化し、その結果体積が変化する。電
解質の体積が増加した場合、過剰の電解質は燃料電極＋
４１に設けた孔明に吸収される。逆に、電解質の体積が
減少した場合には、孔０（］に貯えられた電解質が電解
質マＩ−ＩＪラックス５）内に移動し、マトリックス（
５）内の電解質の体積を一定に維持する。
に保持された電解質は、燃料電池の動作状態によシその
濃度および温度が変化し、その結果体積が変化する。電
解質の体積が増加した場合、過剰の電解質は燃料電極＋
４１に設けた孔明に吸収される。逆に、電解質の体積が
減少した場合には、孔０（］に貯えられた電解質が電解
質マＩ−ＩＪラックス５）内に移動し、マトリックス（
５）内の電解質の体積を一定に維持する。
なお、ここでは燃料電極（４）に孔明を設けた場合につ
いて説明したが、この孔（ＩＱは酸化剤電極（６）に設
けてもよく、また両方の電極ｔ４１ 、 ＋６１に設け
てもよい。
いて説明したが、この孔（ＩＱは酸化剤電極（６）に設
けてもよく、また両方の電極ｔ４１ 、 ＋６１に設け
てもよい。
また、上記実施例では電極基材（７１と触媒層（８）と
で電極（４）が構成されている場合を示したが、触媒層
（８１が無い場合でもよい。
で電極（４）が構成されている場合を示したが、触媒層
（８１が無い場合でもよい。
さらに、上記実施例では孔明は電極基材（７）の途中ま
でしか達していないものを示したが、電極基材（７）を
貫通してもよい。
でしか達していないものを示したが、電極基材（７）を
貫通してもよい。
また、上記実施例では円形の孔（ＩＧを設けたものを示
したが、正方形、長方形、三角形、星形など任意の形状
であってよい。
したが、正方形、長方形、三角形、星形など任意の形状
であってよい。
また、上記実施例では電極基材（７）はカーボンベーパ
の場合を示したが、より厚みのあるカーボンマットまた
は電極基材ｆ７１に燃料もしくは酸化剤の流路＋２１
、 （３）を設けたいわゆるリブ付電極基材であっても
よい。
の場合を示したが、より厚みのあるカーボンマットまた
は電極基材ｆ７１に燃料もしくは酸化剤の流路＋２１
、 （３）を設けたいわゆるリブ付電極基材であっても
よい。
以上のように、この発明によれば燃料電極および酸化剤
電極のうちの少なくとも一方で電解質マトリックスに対
向する面に複数個の孔を設けたので、電池の有効動作面
積を減少しないで上記電解質マＩ−ＩＪツクス内の電解
質の体積変化が緩和できる効果がある。
電極のうちの少なくとも一方で電解質マトリックスに対
向する面に複数個の孔を設けたので、電池の有効動作面
積を減少しないで上記電解質マＩ−ＩＪツクス内の電解
質の体積変化が緩和できる効果がある。
第１図は従来の燃料電池の一部分を示す断面図、第２図
はこの発明の一実施例の主要部である燃料電極を示す断
面図、第３図はその平面図である。 図において、Ｉ４）は燃料電極、（５）は電解質マ）
ＩＪラックス＋６１は酸化剤電極、叫は孔である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示すものと
する。 代理人 葛 野 信 − 第１図 第２図 第３図 π ２７５
はこの発明の一実施例の主要部である燃料電極を示す断
面図、第３図はその平面図である。 図において、Ｉ４）は燃料電極、（５）は電解質マ）
ＩＪラックス＋６１は酸化剤電極、叫は孔である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示すものと
する。 代理人 葛 野 信 − 第１図 第２図 第３図 π ２７５
Claims (2)
- （１）燃料電極、電解質マトリックス、酸化剤電極およ
びガス分離板を順次積層して構成する燃料電池において
、上記両電極の少なくとも一方で、上記電解質マトリッ
クスに対向する面に複数個の孔を設けたことを特徴とす
る燃料電池。 - （２） 孔に親水性材料を充填したことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57166233A JPS5956362A (ja) | 1982-09-22 | 1982-09-22 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57166233A JPS5956362A (ja) | 1982-09-22 | 1982-09-22 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5956362A true JPS5956362A (ja) | 1984-03-31 |
Family
ID=15827574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57166233A Pending JPS5956362A (ja) | 1982-09-22 | 1982-09-22 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5956362A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007089029A1 (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5330747A (en) * | 1976-09-01 | 1978-03-23 | United Technologies Corp | Fuel cell |
| JPS58161267A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-24 | Fuji Electric Co Ltd | マトリツクス型燃料電池 |
-
1982
- 1982-09-22 JP JP57166233A patent/JPS5956362A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5330747A (en) * | 1976-09-01 | 1978-03-23 | United Technologies Corp | Fuel cell |
| JPS58161267A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-24 | Fuji Electric Co Ltd | マトリツクス型燃料電池 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007089029A1 (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
| US8940449B2 (en) | 2006-02-03 | 2015-01-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4038463A (en) | Electrode reservoir for a fuel cell | |
| JP6325698B2 (ja) | プロトン交換膜燃料電池 | |
| US4064322A (en) | Electrolyte reservoir for a fuel cell | |
| JP2009514169A (ja) | 燃料電池スタック | |
| US7625661B2 (en) | Diffusion media with continuous micro-porous layers incorporating non-uniformity | |
| JP2007095431A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2008198567A (ja) | 燃料電池 | |
| JPS5956362A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH07201346A (ja) | 燃料電池とその固体高分子電解質膜および電極 | |
| JP3741805B2 (ja) | 燃料電池 | |
| US10593957B2 (en) | Gas diffusion layer for fuel cells and method of manufacturing the same | |
| JPH0282456A (ja) | 燃料電池 | |
| JP3706624B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| KR20180092643A (ko) | 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택 | |
| JP2005222898A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| JPH04133265A (ja) | 固体電解質燃料電池の空気極構造体 | |
| JPH0695459B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JP2005142015A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH081803B2 (ja) | 燃料電池 | |
| KR20160007831A (ko) | 자가 가습형 박막 양성자 전도성 ｓｏｆｃ 및 그 제조방법 | |
| JP2005174646A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| JPH0272560A (ja) | 燃料電池 | |
| JPS61185866A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2009146700A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2009016139A (ja) | 固体高分子型燃料電池用電解質膜・電極構造体及び固体高分子型燃料電池 |