JPS5990366A - 硫酸電解液型燃料電池 - Google Patents
硫酸電解液型燃料電池Info
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- JPS5990366A JPS5990366A JP57198924A JP19892482A JPS5990366A JP S5990366 A JPS5990366 A JP S5990366A JP 57198924 A JP57198924 A JP 57198924A JP 19892482 A JP19892482 A JP 19892482A JP S5990366 A JPS5990366 A JP S5990366A
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- sulfuric acid
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- Y02E60/50—Fuel cells
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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。
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〕
本発明は硫酸電解液型燃料電池の構成に係り、とくにセ
パレータに非晶質合金材を使用した燃料電池に関する。
パレータに非晶質合金材を使用した燃料電池に関する。
〔従来技術］
硫酸電解液型燃料電池は第１図に示すように、正負の電
極２，３の中間に電解質液４を保持し、負極３の外側に
はメタノールと硫酸の混合液５が、また正極２の外側に
は空気７が入っている。この電池の左右の外側を覆い容
器の働きをするものがセパレータ１である。このセパレ
ータ１は平面図で見れば凹凸のある板版をしており、そ
の凸部は各々正負の電極に接触し、電極で発生した電気
を集電して流す働きをする。
極２，３の中間に電解質液４を保持し、負極３の外側に
はメタノールと硫酸の混合液５が、また正極２の外側に
は空気７が入っている。この電池の左右の外側を覆い容
器の働きをするものがセパレータ１である。このセパレ
ータ１は平面図で見れば凹凸のある板版をしており、そ
の凸部は各々正負の電極に接触し、電極で発生した電気
を集電して流す働きをする。
このようにセパレータは硫酸と接触するため硫酸に耐え
る耐食性を要求される。このセパレータ用材料として従
来は黒鉛板が用いられている。黒鉛が硫酸に耐える耐食
性と通電性を有するためであｐ１第２図にその例を示す
。この黒鉛板の厚さは約ａｒｔａあシ左右合計して６圓
となる。黒鉛の強度が低いために、このように厚い板を
用いねばならず、燃料電池の床面積の約５０％を黒鉛板
が占めることになる。すなわち、起′亀力発生源でない
部品の床面積における占有率が高く、電池としては効率
が悪いことになる。もしセパレータの厚さが０．１ ｒ
ｔｓ程度になれば、床面積に占めるセパレータの割合は
ほぼ無視される程度となるから、床面積の有効利用率が
約２倍に上がり、同じ大きさの電池の起電力は約２倍に
なるはずでおる。
る耐食性を要求される。このセパレータ用材料として従
来は黒鉛板が用いられている。黒鉛が硫酸に耐える耐食
性と通電性を有するためであｐ１第２図にその例を示す
。この黒鉛板の厚さは約ａｒｔａあシ左右合計して６圓
となる。黒鉛の強度が低いために、このように厚い板を
用いねばならず、燃料電池の床面積の約５０％を黒鉛板
が占めることになる。すなわち、起′亀力発生源でない
部品の床面積における占有率が高く、電池としては効率
が悪いことになる。もしセパレータの厚さが０．１ ｒ
ｔｓ程度になれば、床面積に占めるセパレータの割合は
ほぼ無視される程度となるから、床面積の有効利用率が
約２倍に上がり、同じ大きさの電池の起電力は約２倍に
なるはずでおる。
このような点から考えられたセパレータ材料としてタン
タルがある。タンタルは硫酸に耐えることができ、しか
も通電性である。また、黒鉛よりも強い。しかし、その
強度はなお十分ではない、何故なら、タンタルを９０％
の冷間加工を行なうことにより加工硬化させても、その
硬さくＨｖ）は２００程度−ｃ 、ｊ−＋す、降伏応力
は３ Ｑ ｋｇ／＋ａ２以ドである。その薄板を、例え
ば第３図に示すように波形に加工しセパレータとして電
池を構成した場合に、電極板と良く接触させ通電性を高
めようとしてそれを押しつけると、０．１＋ｍの厚さで
は、それは潰れ、メタノール液が円滑に供給さてしなく
なる。
タルがある。タンタルは硫酸に耐えることができ、しか
も通電性である。また、黒鉛よりも強い。しかし、その
強度はなお十分ではない、何故なら、タンタルを９０％
の冷間加工を行なうことにより加工硬化させても、その
硬さくＨｖ）は２００程度−ｃ 、ｊ−＋す、降伏応力
は３ Ｑ ｋｇ／＋ａ２以ドである。その薄板を、例え
ば第３図に示すように波形に加工しセパレータとして電
池を構成した場合に、電極板と良く接触させ通電性を高
めようとしてそれを押しつけると、０．１＋ｍの厚さで
は、それは潰れ、メタノール液が円滑に供給さてしなく
なる。
このように、従来の材料にはそれぞれ触点があシ、耐食
性かつ通電性であシ、薄板として十分な強度を有するセ
パレータ用新材料が強く求められている。
性かつ通電性であシ、薄板として十分な強度を有するセ
パレータ用新材料が強く求められている。
本発明は、この要求に応えて機能を果すことのできるセ
パレータを提供し、それによって高性能な硫酸電解液製
燃料電池を提供することを目的としている。
パレータを提供し、それによって高性能な硫酸電解液製
燃料電池を提供することを目的としている。
本発明の電池の特徴は、非晶質合金を構成材として含む
セパレータを使用したことにある。
セパレータを使用したことにある。
本発明においては、成分として
（ａ） ニッケルおよび鉄のうち少なくとも１種の元
素 Ｏ〜７４チ （ｂ） クロム ９〜２２チ （Ｃ） リン １３〜２０％ （ｄ） 炭素、ホウ素およびケイ素のうち少なくとも
１種の元素をそれぞれ 炭素 ０−１５慢 ホウ素 θ〜２０チ ケイ素 Ｏ〜１２チ、および （ｅ） モリブデン、チタン、タングステンおよびバ
ナジウム それぞれ θ〜５チ を含有する非晶質合金が使用できる。この組成範囲にあ
る非晶質合金は、厚さ５０μｍ程度の薄帯として高い強
度をもち、セパレータとしての使用に十分に耐えること
ができる。上記成分のうち、クロムは非晶質合金の耐硫
酸性を向上させるために必要な元素で９原子チ以下では
耐食性が不足し２２原子−以上では非晶質合金が形成困
難となるリンも耐硫酸性を向上するために必要な元素で
あり、１３原子−以下では硫酸に耐えず、また２゜原子
−以上では非晶質合金の加工性が悪くなる。
素 Ｏ〜７４チ （ｂ） クロム ９〜２２チ （Ｃ） リン １３〜２０％ （ｄ） 炭素、ホウ素およびケイ素のうち少なくとも
１種の元素をそれぞれ 炭素 ０−１５慢 ホウ素 θ〜２０チ ケイ素 Ｏ〜１２チ、および （ｅ） モリブデン、チタン、タングステンおよびバ
ナジウム それぞれ θ〜５チ を含有する非晶質合金が使用できる。この組成範囲にあ
る非晶質合金は、厚さ５０μｍ程度の薄帯として高い強
度をもち、セパレータとしての使用に十分に耐えること
ができる。上記成分のうち、クロムは非晶質合金の耐硫
酸性を向上させるために必要な元素で９原子チ以下では
耐食性が不足し２２原子−以上では非晶質合金が形成困
難となるリンも耐硫酸性を向上するために必要な元素で
あり、１３原子−以下では硫酸に耐えず、また２゜原子
−以上では非晶質合金の加工性が悪くなる。
炭素は非晶質合金の形成を容易にする元素であるが、１
５％以上では耐食性が不足する。ホウ素は非晶質合金の
形成を容易にするため添加してもよい元素であるが、２
０％を越すとその非晶質合金の耐硫酸性を悪くするので
２０％以下とする。ケイ素も非晶質合金を形成するため
に有効な元素であるが、１２チを越すと耐硫酸性が悪く
なる。モリブデン、チタン、ニオブ、タングステンおよ
びバナジウムは、それぞれ耐硫酸性を向上させるために
有効な元素であるが、それらは何れも５チを越えて配合
されると合金を脆化させる。
５％以上では耐食性が不足する。ホウ素は非晶質合金の
形成を容易にするため添加してもよい元素であるが、２
０％を越すとその非晶質合金の耐硫酸性を悪くするので
２０％以下とする。ケイ素も非晶質合金を形成するため
に有効な元素であるが、１２チを越すと耐硫酸性が悪く
なる。モリブデン、チタン、ニオブ、タングステンおよ
びバナジウムは、それぞれ耐硫酸性を向上させるために
有効な元素であるが、それらは何れも５チを越えて配合
されると合金を脆化させる。
本発明において非晶質合金は、溶融合金をノズルから回
転するロール上に噴出させて薄帯とする方法で作る。
転するロール上に噴出させて薄帯とする方法で作る。
前記のような合金をセパレータとして使用するためには
、第３図に示したように、波形に加工する必要がある。
、第３図に示したように、波形に加工する必要がある。
しかし非晶質合金は弾性限が高くスプリングバックが強
いため一定の形に成形することが難しかった。ここで非
晶質合金薄板の片面にチタン、タンタルのようなスプリ
ングバックの少ない材料を圧着させ、もしくはステンレ
スｉ板や軟鋼板、銅板、アルミ板のような軟い材料を非
晶質合金板でザンドイツチした形で圧着することによっ
て成形後のスプリングバックを少なくできることがわか
った。さらに成形温度を検討した結果、非晶質合金材の
ガラス転移温度附近の温度で成形するとさらに寸法精度
等の成形性が良い事がわかった。
いため一定の形に成形することが難しかった。ここで非
晶質合金薄板の片面にチタン、タンタルのようなスプリ
ングバックの少ない材料を圧着させ、もしくはステンレ
スｉ板や軟鋼板、銅板、アルミ板のような軟い材料を非
晶質合金板でザンドイツチした形で圧着することによっ
て成形後のスプリングバックを少なくできることがわか
った。さらに成形温度を検討した結果、非晶質合金材の
ガラス転移温度附近の温度で成形するとさらに寸法精度
等の成形性が良い事がわかった。
一方従来の非晶質合金板は平板状であるが、本発明にお
いては、第４図のようにみぞおよび突起のあなロールを
用いてすることによって、第５図に示したような屈折し
た断面をもち、容易に波形に成形される非晶質合金薄帯
を製造できることがわかった。
いては、第４図のようにみぞおよび突起のあなロールを
用いてすることによって、第５図に示したような屈折し
た断面をもち、容易に波形に成形される非晶質合金薄帯
を製造できることがわかった。
次に、実施例によって本発明を説明する。
セパレータの作成には、下表に示す組成の非晶質合金材
を用いた。
を用いた。
表
非晶質合金薄帯の製造にはいわゆるロール法を用いたが
、詳細の条件は下記の通りである。すなわち合金溶解に
はジルコニヤ製ノズルを用い、１回の溶解量は５ｋｇで
あり、溶解時にはノズル内部は０，５気圧になるよう減
圧し、出湯時には１．４気圧になるように加圧した。出
湯温度は１２５０１：’である。用いたロールは水冷式
の純銅ロールで中２００順、直径６００露であシ、周速
が２５ｍになるよう回転させた。非晶質薄帯はロールで
冷却された後大気中へ放出された。
、詳細の条件は下記の通りである。すなわち合金溶解に
はジルコニヤ製ノズルを用い、１回の溶解量は５ｋｇで
あり、溶解時にはノズル内部は０，５気圧になるよう減
圧し、出湯時には１．４気圧になるように加圧した。出
湯温度は１２５０１：’である。用いたロールは水冷式
の純銅ロールで中２００順、直径６００露であシ、周速
が２５ｍになるよう回転させた。非晶質薄帯はロールで
冷却された後大気中へ放出された。
この非晶質合金薄帯の硬さはＨｖ５７０〜６００であシ
引張シ強さは２００〜２５０ｋｇ／■２であった。これ
らは厚さが約２５μｍのもので巾１００種、長さ３００
ｒｍに切断した。これらの非晶質合金材をそれぞれ以下
の８種に加工した。すなわち（イ）素材のままのもの、
（ロ）厚さ０．１ ｍのタンタル板を圧着したもの、（
ハ）厚さ０．１ ｍのチタン板を圧着したもの、に）非
晶質合金板と非晶質合金板の中間に厚さ０．１鴎の８Ｕ
８３０４材をはさみ圧着したもの、（ホ）非晶質合金板
と非晶質合金板の中間に厚（９） さ０．１ ｍの軟鋼板を圧着したもの、（へ）非晶質合
金板と非晶質付金板の中間に厚さ０．１ ｒｍの銅板を
はさんで圧着したもの、（ト）非晶質合金板と非晶質合
金板の中間に厚さ０．１咽のアルミ板を圧着したもの、
（ト）みぞ付きローラを用いて第５図に示すような屈折
断面を持つ非晶質合金板素材のままである。
引張シ強さは２００〜２５０ｋｇ／■２であった。これ
らは厚さが約２５μｍのもので巾１００種、長さ３００
ｒｍに切断した。これらの非晶質合金材をそれぞれ以下
の８種に加工した。すなわち（イ）素材のままのもの、
（ロ）厚さ０．１ ｍのタンタル板を圧着したもの、（
ハ）厚さ０．１ ｍのチタン板を圧着したもの、に）非
晶質合金板と非晶質合金板の中間に厚さ０．１鴎の８Ｕ
８３０４材をはさみ圧着したもの、（ホ）非晶質合金板
と非晶質合金板の中間に厚（９） さ０．１ ｍの軟鋼板を圧着したもの、（へ）非晶質合
金板と非晶質付金板の中間に厚さ０．１ ｒｍの銅板を
はさんで圧着したもの、（ト）非晶質合金板と非晶質合
金板の中間に厚さ０．１咽のアルミ板を圧着したもの、
（ト）みぞ付きローラを用いて第５図に示すような屈折
断面を持つ非晶質合金板素材のままである。
これらについて３００℃の中性雰囲気炉中でプレス成形
して波形とした。素材のままの非晶質合金材は約４５≠
のスプリングバックを示したが、みぞ付きロールにて屈
折断面を持つように作った非晶質合金材は約４０％のス
プリングバックを示した。またそれにチタン板またはタ
ンタル板を圧着した場合には２０チ以下のスプリングバ
ックを示し、８ＵＳ３０４材、軟鋼、銅、アルミを非晶
質合金板の間にはさんだものはいずれも２０チ以ドのス
プリングバックを示した。
して波形とした。素材のままの非晶質合金材は約４５≠
のスプリングバックを示したが、みぞ付きロールにて屈
折断面を持つように作った非晶質合金材は約４０％のス
プリングバックを示した。またそれにチタン板またはタ
ンタル板を圧着した場合には２０チ以下のスプリングバ
ックを示し、８ＵＳ３０４材、軟鋼、銅、アルミを非晶
質合金板の間にはさんだものはいずれも２０チ以ドのス
プリングバックを示した。
このようにして第６図に示す波形に成形した後、巾１０
０＋ｍ、長さ１００ｖａに切断してセパレータを作成し
た。
０＋ｍ、長さ１００ｖａに切断してセパレータを作成し
た。
第３図は３個の電池が連結されたものである。
（１０）
この結果１個の電池の起電力約１ｙｏｉｔでセパレータ
床面積を無視できる高効率な硫酸電解液型燃料電池を得
た。この電池１個の起電力（′ｌｔ圧）は黒鉛セパレー
タを用いた電池と同じであったが、同−床面積当りの起
′社力は約２倍になった。
床面積を無視できる高効率な硫酸電解液型燃料電池を得
た。この電池１個の起電力（′ｌｔ圧）は黒鉛セパレー
タを用いた電池と同じであったが、同−床面積当りの起
′社力は約２倍になった。
本発明によればセパレータの占有する床面積が無視でき
るので黒鉛製セパレータの約２倍の面積効率の電池とす
ることができる。
るので黒鉛製セパレータの約２倍の面積効率の電池とす
ることができる。
第１図は硫酸電解液温燃料電池の平面図およびＡ−Ａ’
断面図、第２図は黒鉛製セパＶ−タの外観図、第３図は
波形薄板をセパレータとして用いた場合の３個連続した
硫酸電解液型燃料電池の平面図、第４図はみそ付きロー
ルの外観図、第５図はみそ付きロールを用いて作ったア
モルファス薄帯の断面図、第６図は波形に成形したセパ
ソータ第２ｆＩ ｉ／／ＺＪ （ｂ）Ａ−Ａ１部月 冶６１２１１
断面図、第２図は黒鉛製セパＶ−タの外観図、第３図は
波形薄板をセパレータとして用いた場合の３個連続した
硫酸電解液型燃料電池の平面図、第４図はみそ付きロー
ルの外観図、第５図はみそ付きロールを用いて作ったア
モルファス薄帯の断面図、第６図は波形に成形したセパ
ソータ第２ｆＩ ｉ／／ＺＪ （ｂ）Ａ−Ａ１部月 冶６１２１１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １６アモルファス合金からなる薄板を構成部品として用
いたことを特徴とする硫酸電解液型燃料電池。 ２、上記構成部品が酸化剤室と燃料室とを隔離するセパ
レータであることを特徴とする硫酸電解液型燃料電池。 ３、上記構成部品が電気エネルギー取出用の端子である
ことを特徴とする硫酸電解ｇ型燃料電池。 ４、上記アモルファスメタルはＦｅＯ〜７４チ。 Ｃｒ９〜２２％、Ｐ１３〜２０ｑｂ、００〜１５％。 Ｎ１０〜７４％、ＢＯ〜２０チ、Ｓ１０〜１２チ。 ＭＯＯ〜５チ、 ＴｉＱ〜５チ、ＷＯ〜５％、■０〜５
チ、その他少量の不純物を含むことが可能であることを
特写ｔとする硫酸電解液態燃料電池。 ５、アモルファスメタルの薄板を表面に位置させた材料
を構成部品に用いる硫酸電解液型燃料電池。 ６、上記材料はアモルファスメタルＫＴａ、−１はＴｉ
をは９合わせた材料であることを＠６Ｚとする硫酸電解
液型燃料電池。 ７、上記材料はＮｉ、軟鋼、Ａｔ板、銅板、ステンレス
鋼板の両面をアモルファスメタルでサンドインチしたこ
とを特徴とする硫酸電解液型燃料電池。 ８、上記セパレータが波型の板状であることを特許とす
る硫酸電解液型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57198924A JPS5990366A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 硫酸電解液型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57198924A JPS5990366A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 硫酸電解液型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5990366A true JPS5990366A (ja) | 1984-05-24 |
Family
ID=16399222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57198924A Pending JPS5990366A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 硫酸電解液型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5990366A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6328251U (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-24 | ||
| JP2005294102A (ja) * | 2004-04-01 | 2005-10-20 | Dainatsukusu:Kk | 金属ガラスセパレータの製造方法 |
| WO2006059402A1 (ja) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Dynax Corporation | 金属ガラスセパレータの製造方法 |
| JP2011117029A (ja) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | Toyota Central R&D Labs Inc | 耐食導電性皮膜とその製造方法、耐食導電材、固体高分子型燃料電池およびそのセパレータ |
| US8431288B2 (en) | 2003-03-18 | 2013-04-30 | Crucible Intellectual Property, Llc | Current collector plates of bulk-solidifying amorphous alloys |
| US20180200844A1 (en) * | 2011-03-11 | 2018-07-19 | Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg | Nickel-based brazing foil, method for producing a brazing foil, object with a brazing seam and brazing method |
-
1982
- 1982-11-15 JP JP57198924A patent/JPS5990366A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6328251U (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-24 | ||
| US8431288B2 (en) | 2003-03-18 | 2013-04-30 | Crucible Intellectual Property, Llc | Current collector plates of bulk-solidifying amorphous alloys |
| US8445161B2 (en) * | 2003-03-18 | 2013-05-21 | Crucible Intellectual Property, Llc | Current collector plates of bulk-solidifying amorphous alloys |
| US8927176B2 (en) | 2003-03-18 | 2015-01-06 | Crucible Intellectual Property, Llc | Current collector plates of bulk-solidifying amorphous alloys |
| JP2005294102A (ja) * | 2004-04-01 | 2005-10-20 | Dainatsukusu:Kk | 金属ガラスセパレータの製造方法 |
| WO2006059402A1 (ja) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Dynax Corporation | 金属ガラスセパレータの製造方法 |
| JP2011117029A (ja) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | Toyota Central R&D Labs Inc | 耐食導電性皮膜とその製造方法、耐食導電材、固体高分子型燃料電池およびそのセパレータ |
| US20180200844A1 (en) * | 2011-03-11 | 2018-07-19 | Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg | Nickel-based brazing foil, method for producing a brazing foil, object with a brazing seam and brazing method |
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