JPS60232672A - 燃料電池の製造方法 - Google Patents
燃料電池の製造方法Info
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- JPS60232672A JPS60232672A JP59088611A JP8861184A JPS60232672A JP S60232672 A JPS60232672 A JP S60232672A JP 59088611 A JP59088611 A JP 59088611A JP 8861184 A JP8861184 A JP 8861184A JP S60232672 A JPS60232672 A JP S60232672A
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- Japan
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- electrolyte
- electrolyte layer
- fuel cell
- electrode
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- 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
- H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
- H01M8/0293—Matrices for immobilising electrolyte solutions
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- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
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-
- 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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- 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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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】
［発明の技術分野］
本発明は燃料電池の製造方法に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
燃料電池は、燃料のもつ化学的エネルギーを直接電気的
エネルギーに変換するものである。この燃料電池は、電
解質層を挾んで１対の多孔質電極を配置してなる単位セ
ルを複数積層するとともに、一方の電極の背面に水素な
どの燃料ガスを接触させ、また他方の電極の背面に酸素
を含む酸化剤ガスを接触させ、この時に起こる電気化学
的反応を利用して上記１対の多孔質電極間から電気エネ
ルギーを取出すように構成したものである。
エネルギーに変換するものである。この燃料電池は、電
解質層を挾んで１対の多孔質電極を配置してなる単位セ
ルを複数積層するとともに、一方の電極の背面に水素な
どの燃料ガスを接触させ、また他方の電極の背面に酸素
を含む酸化剤ガスを接触させ、この時に起こる電気化学
的反応を利用して上記１対の多孔質電極間から電気エネ
ルギーを取出すように構成したものである。
なお、上記電解質としては溶融塩、アルカリ溶液、酸性
溶液などがあるが、ここではリン酸を電解質としたリン
酸形燃料電池について、以下にその原理を第１図を用い
て説明する。
溶液などがあるが、ここではリン酸を電解質としたリン
酸形燃料電池について、以下にその原理を第１図を用い
て説明する。
第１図において、１はＳ維質シートや鉱物質粉末等の電
解質保持材にリン酸を含浸させたペースト状の電解質層
である。また、２および３はこの電解質層１を挾んで配
置されたアノードおよびカソードの一対の電極である。
解質保持材にリン酸を含浸させたペースト状の電解質層
である。また、２および３はこの電解質層１を挾んで配
置されたアノードおよびカソードの一対の電極である。
このアノード２およびカソード３はいずれも炭素質部材
からなる多孔性の電極で、通常は上記電解質Ｎ１と接す
る面に触媒としての白金を塗付しである。さらに、４は
上記アノード２の背面に水素（Ｈ２）を含む燃料ガスを
流通させる燃料ガス室、５は上記カソード３の背面に酸
素（０２）を含む酸化剤ガス（通常は空気）を流入させ
る酸化剤ガス室である。
からなる多孔性の電極で、通常は上記電解質Ｎ１と接す
る面に触媒としての白金を塗付しである。さらに、４は
上記アノード２の背面に水素（Ｈ２）を含む燃料ガスを
流通させる燃料ガス室、５は上記カソード３の背面に酸
素（０２）を含む酸化剤ガス（通常は空気）を流入させ
る酸化剤ガス室である。
上記構成によると、燃料ガス室４に流入した燃料ガス中
の水素は、多孔性電極であるアノード２の空隙を通して
触媒に接触する。ここで、水素は触媒の作用により水素
イオンと電子に解離する。
の水素は、多孔性電極であるアノード２の空隙を通して
触媒に接触する。ここで、水素は触媒の作用により水素
イオンと電子に解離する。
このときの反応式は、
Ｈ２→２ Ｈ十＋ ２ｅ −・・（１１である。そして
、水素イオンは電解質層１に入り、起電圧による作用と
濃度拡散により、カソード３に向って泳動する。また、
水素イオンの解離によって分離した電子は外部の電力負
荷６を通って仕事をし、カソード３に流れ込む。一方、
上記酸化剤ガス室５に流入した酸化剤ガス中の酸素は、
多孔性電極であるカソード３の空隙を通して触媒に接触
し、アノード２側より泳動してきた水素イオン、および
外部の電力負荷６を通り、カソード３に戻ってきた電子
と共に、触媒の作用で次の反応を起す。
、水素イオンは電解質層１に入り、起電圧による作用と
濃度拡散により、カソード３に向って泳動する。また、
水素イオンの解離によって分離した電子は外部の電力負
荷６を通って仕事をし、カソード３に流れ込む。一方、
上記酸化剤ガス室５に流入した酸化剤ガス中の酸素は、
多孔性電極であるカソード３の空隙を通して触媒に接触
し、アノード２側より泳動してきた水素イオン、および
外部の電力負荷６を通り、カソード３に戻ってきた電子
と共に、触媒の作用で次の反応を起す。
４Ｈ” ＋４ｅ ＋０２−＋２Ｈｚ Ｏ−（２）かくし
て水素は酸化されて水になり、同時に化学的エネルギー
は電気的エネルギーに変換されて外部の電力負荷６に与
えられる。
て水素は酸化されて水になり、同時に化学的エネルギー
は電気的エネルギーに変換されて外部の電力負荷６に与
えられる。
このとき電気的エネルギーの一部は電解質層１中で電池
の外部抵抗により消費される。したがって、電池の効率
を高めるためには水素イオンの泳動距離を短かくして抵
抗を小さくする必要があり、このため電解質層１はきわ
めて薄く形成されている。
の外部抵抗により消費される。したがって、電池の効率
を高めるためには水素イオンの泳動距離を短かくして抵
抗を小さくする必要があり、このため電解質層１はきわ
めて薄く形成されている。
ところで、上述した単位セル１個当りの発生電圧は約０
．６〜０．８（■）程度と小さく、電源装置として使用
するのには不十分であることから、通常燃料電池はかか
る単位セルを複数積層して構成するようにしている。す
なわち、第２図にその斜視図を示すように、リン酸等の
電解質を含浸した電解質層１の両側に１対の電極２９．
３を配置して成る単位セルの外側には、それぞれインタ
コネクタ７．８が設けられており、複数の単位セルがこ
のインタコネクタ７．８により直列接続された構成とな
っている。このインクコネクタ７．８は、通常グラファ
イトと熱硬化性樹脂の混合結着部材から成っている。そ
して、上記インクコネクタ７の電極２と相対する面には
、等間隔にリブ９が設けられており複数の溝１０を形成
している。この溝１０には、燃料ガスが流通するように
しである。
．６〜０．８（■）程度と小さく、電源装置として使用
するのには不十分であることから、通常燃料電池はかか
る単位セルを複数積層して構成するようにしている。す
なわち、第２図にその斜視図を示すように、リン酸等の
電解質を含浸した電解質層１の両側に１対の電極２９．
３を配置して成る単位セルの外側には、それぞれインタ
コネクタ７．８が設けられており、複数の単位セルがこ
のインタコネクタ７．８により直列接続された構成とな
っている。このインクコネクタ７．８は、通常グラファ
イトと熱硬化性樹脂の混合結着部材から成っている。そ
して、上記インクコネクタ７の電極２と相対する面には
、等間隔にリブ９が設けられており複数の溝１０を形成
している。この溝１０には、燃料ガスが流通するように
しである。
また、上記面と反対側の面には、リブ９と直交する方向
に等間隔にリブ１１が設けられており溝１２を形成して
いる。この溝１２には、酸化剤ガスが流通するようにし
である。
に等間隔にリブ１１が設けられており溝１２を形成して
いる。この溝１２には、酸化剤ガスが流通するようにし
である。
さて、上述したような燃料電池を製造するにあたっては
、電解質保持材であるシリコンカーバイト（Ｓｉ Ｃ）
にリン酸を含浸させてなるペースト状のものを、一方の
電極の上面にその全体にわたって均一な厚さで塗布して
電解質層を形成し、つぎに他方の電極をその上に載置し
た後に所定の圧力でプレスにより圧着することによって
得るようにしている。しかしこの場合、圧着力が弱いと
電極と電解質層との間が接触不良となって不均一となり
、また逆に圧着力が強すぎると電解質層のはみ出しが生
じ、電解質層の厚さが薄くなり（電解質量が少なくなり
）、電池の性能が低下するばかりでなくその寿命が短か
くなる。
、電解質保持材であるシリコンカーバイト（Ｓｉ Ｃ）
にリン酸を含浸させてなるペースト状のものを、一方の
電極の上面にその全体にわたって均一な厚さで塗布して
電解質層を形成し、つぎに他方の電極をその上に載置し
た後に所定の圧力でプレスにより圧着することによって
得るようにしている。しかしこの場合、圧着力が弱いと
電極と電解質層との間が接触不良となって不均一となり
、また逆に圧着力が強すぎると電解質層のはみ出しが生
じ、電解質層の厚さが薄くなり（電解質量が少なくなり
）、電池の性能が低下するばかりでなくその寿命が短か
くなる。
［発明の目的］
本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
ので、その目的は電解質層のはみ出しを防止して均一な
厚さを確保して所定量の電解質を保有し、かつ電解質層
と電極との間の接触不良をなくし高性能で寿命の長い電
池を得ることが可能な燃料電池の製造方法を提供するこ
とにある。
ので、その目的は電解質層のはみ出しを防止して均一な
厚さを確保して所定量の電解質を保有し、かつ電解質層
と電極との間の接触不良をなくし高性能で寿命の長い電
池を得ることが可能な燃料電池の製造方法を提供するこ
とにある。
［発明の概要コ
上記目的を達成するために本発明では、電解質層を挾ん
で１対の多孔質電極を配置してなる単位セルを複数積層
して構成し、一方の電極の背面に燃料ガスを接触させま
た他方の電極の背面に酸化剤ガスを接触させ、このとき
起こる電気化学的反応を利用して両電極間から電気エネ
ルギーを取出すようにした燃料電池の製造方法において
、まず上記一方の電極の上に電解質室となる空間部が形
成された間隔板を載置し、次に上記空間部の中に電解質
を充填して電解質層を形成゛し、しかる後にその上に上
記他方の電極を載置して圧着するようにしたことを特徴
とする。
で１対の多孔質電極を配置してなる単位セルを複数積層
して構成し、一方の電極の背面に燃料ガスを接触させま
た他方の電極の背面に酸化剤ガスを接触させ、このとき
起こる電気化学的反応を利用して両電極間から電気エネ
ルギーを取出すようにした燃料電池の製造方法において
、まず上記一方の電極の上に電解質室となる空間部が形
成された間隔板を載置し、次に上記空間部の中に電解質
を充填して電解質層を形成゛し、しかる後にその上に上
記他方の電極を載置して圧着するようにしたことを特徴
とする。
［発明の実施例］
以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。
本実施例では、次のようにして燃料電池を製造するもの
である。つまり第３図の斜視図に示すように、まず単位
セルを構成する一方の電極３の上に、端部に切り込みが
つけられた４枚の短冊状の単位間隔板１３ａ〜１３ｄを
その中央部に電解質室となる空間部１４を形成する如く
正方形状に組み立ててなる間隔板１３を載置し、次に上
記間隔板１３の空間部１４の中に電解質保持材であるＳ
ｉＣに電解質としてのリン酸を含浸させたものを充填し
て電解質層１を平らに形成し、しかる後にその上に他方
の電極２を載置して圧着することにより製造する。ここ
で、間隔板１３の材料としでは電解質がリン酸であるこ
とから、耐リン酸性の例えばフッ素系ゴムを使用する。
である。つまり第３図の斜視図に示すように、まず単位
セルを構成する一方の電極３の上に、端部に切り込みが
つけられた４枚の短冊状の単位間隔板１３ａ〜１３ｄを
その中央部に電解質室となる空間部１４を形成する如く
正方形状に組み立ててなる間隔板１３を載置し、次に上
記間隔板１３の空間部１４の中に電解質保持材であるＳ
ｉＣに電解質としてのリン酸を含浸させたものを充填し
て電解質層１を平らに形成し、しかる後にその上に他方
の電極２を載置して圧着することにより製造する。ここ
で、間隔板１３の材料としでは電解質がリン酸であるこ
とから、耐リン酸性の例えばフッ素系ゴムを使用する。
かかる方法により製造した燃料電池においては、中央部
に電解質室としての空間部１４が形成された間隔板１３
を用いて電解質層を形成するようにしていることから、
前述したような圧着による電解質層のはみ出しを確実に
防止しつつ、間隔板１３の厚み寸法相当の均一な厚さの
電解質層を形成することが可能となり、もって所定量の
電解質を保有すると共に電解質層と電極との間の接触不
良をなくし、作動電圧の高い大容量燃料電池用として高
性能でしかも寿命の長いものを得ることができる。また
、間隔板１３は同一形状の４枚の単位間隔板１３８〜１
３ｄを用いて組立てていることから、正方形状の１枚の
へ平板の中央部をくり抜いて作る場合よりも材料のむだ
をなくして経済的なものを得ることができる。
に電解質室としての空間部１４が形成された間隔板１３
を用いて電解質層を形成するようにしていることから、
前述したような圧着による電解質層のはみ出しを確実に
防止しつつ、間隔板１３の厚み寸法相当の均一な厚さの
電解質層を形成することが可能となり、もって所定量の
電解質を保有すると共に電解質層と電極との間の接触不
良をなくし、作動電圧の高い大容量燃料電池用として高
性能でしかも寿命の長いものを得ることができる。また
、間隔板１３は同一形状の４枚の単位間隔板１３８〜１
３ｄを用いて組立てていることから、正方形状の１枚の
へ平板の中央部をくり抜いて作る場合よりも材料のむだ
をなくして経済的なものを得ることができる。
尚、上記において間隔板としては、例えば第４図に示す
ように正方形状の１枚の平板１５の中央部１６をくり抜
いて作るようにしてもよい。
ように正方形状の１枚の平板１５の中央部１６をくり抜
いて作るようにしてもよい。
また、第５図に示すように前述と異なった切り込みを設
けた同一形状の４枚の短冊板１７８〜１７ｄを、その中
央部に空間部１８を形成するように組み立てて構成する
ようにしてもよい。
けた同一形状の４枚の短冊板１７８〜１７ｄを、その中
央部に空間部１８を形成するように組み立てて構成する
ようにしてもよい。
さらに、上記では間隔板１３をフッ素系ゴムより構成し
たが、これに限らず例えば電極と同様に炭素素材よりな
るものの表面に、シール処理或いは絶縁処理を施したも
のを用いてもよい。
たが、これに限らず例えば電極と同様に炭素素材よりな
るものの表面に、シール処理或いは絶縁処理を施したも
のを用いてもよい。
さらにまた、上記では電解質としてリン酸を用いたもの
を例として述べたが、これ以外のものを用いたものにつ
いても、同様に本発明を適用することができるものであ
る。
を例として述べたが、これ以外のものを用いたものにつ
いても、同様に本発明を適用することができるものであ
る。
［発明の効果コ
以上説明したように本発明によれば、電解質層のはみ出
しを防止して均一な厚さを確保して所定量の電解質を保
有し、かつ電解質層と電極との間の接触不良をなくし高
性能で寿命の長い電池を得ることが可能な燃料電池の製
造方法が提供できる。
しを防止して均一な厚さを確保して所定量の電解質を保
有し、かつ電解質層と電極との間の接触不良をなくし高
性能で寿命の長い電池を得ることが可能な燃料電池の製
造方法が提供できる。
第１図はリン酸形燃料電池の動作原理を示す説明図、第
２図は燃料電池の単位セルを積層した状態を示す斜視図
、第３図は本発明の一実施例を示す斜視図、第４図およ
び第５図は本発明の他の実施例を示す図である。 １・・・電解質層、２．３・・・電極、４・・・燃料ガ
ス室、５・・・酸化剤ガス室、６・・・電力負荷、７，
８・・・インクコネクタ、１３．１５．１７・・・間隔
板、１３ａ〜１３ｄ 、 １７ａ 〜１７ｄ−・・単位
間隔板、１４゜１６．１８・・・空間部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
２図は燃料電池の単位セルを積層した状態を示す斜視図
、第３図は本発明の一実施例を示す斜視図、第４図およ
び第５図は本発明の他の実施例を示す図である。 １・・・電解質層、２．３・・・電極、４・・・燃料ガ
ス室、５・・・酸化剤ガス室、６・・・電力負荷、７，
８・・・インクコネクタ、１３．１５．１７・・・間隔
板、１３ａ〜１３ｄ 、 １７ａ 〜１７ｄ−・・単位
間隔板、１４゜１６．１８・・・空間部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
Claims (1)
- 電解質層を挾んで１対の多孔質電極を配置してなる単位
セルを複数積層して構成し、一方の電極の背面に燃料ガ
スを接触さぜまた他方の電極の背面に酸化剤ガスを接触
させ、このとき起こる電気化学的反応を利用して両電極
間から電気エネルギーを取出７すようにした燃料電池の
製造方法において、まず前記一方の電極の上に電解質室
となる空間部が形成された間隔板を載置し、次に前記空
間部の中に電解質を充填して電解質層を形成し、しかる
後にその上に前記他方の電極を載置して圧着するように
したことを特徴とする燃料電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59088611A JPS60232672A (ja) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | 燃料電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59088611A JPS60232672A (ja) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | 燃料電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60232672A true JPS60232672A (ja) | 1985-11-19 |
Family
ID=13947605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59088611A Pending JPS60232672A (ja) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | 燃料電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60232672A (ja) |
-
1984
- 1984-05-02 JP JP59088611A patent/JPS60232672A/ja active Pending
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