JPS61138464A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPS61138464A
JPS61138464A JP59257602A JP25760284A JPS61138464A JP S61138464 A JPS61138464 A JP S61138464A JP 59257602 A JP59257602 A JP 59257602A JP 25760284 A JP25760284 A JP 25760284A JP S61138464 A JPS61138464 A JP S61138464A
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electrode
electrodes
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fuel cell
power generation
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Shohei Uozumi
魚住 昇平
Hiroyuki Amekawa
雨川 浩之
Kenji Enomoto
榎本 賢司
Toshimitsu Tanai
棚井 利光
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0273Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
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    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
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    • H01M4/8626Porous electrodes characterised by the form
    • 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
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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。

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ある。
〔発明の背景〕
第7図には燃料電池の従来例が示されている。
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Hz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H鵞と空気中
の酸素02との周知の反応で電気エネルギーを取シ出す
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(電解質層)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。
と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が固着されており、ま九
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
8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を通してガス漏れPが生じてしま
う。このため電極端部9にはガス漏れPが生じないよう
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に含浸したり、炭化けい素SIC
粉また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(これ
に関するものとして特開昭57−208076がある)
す、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クールとし
ていた(なおこれに関するものとして特開昭50−95
746  特開昭50−95747等がある)。しかし
このうち前者は電極端部9の細孔を十分に塞ぐことがで
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。また上述のよう
に電極2,3はポーラスなために電極2.3の外径寸法
の精度が悪く、上述の第7図に示されているように電極
2,3を多数積層した際にその端面が凹凸しておシ、給
排装置7がら給排される燃料および空気のガスリークが
多かった。
〔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
、前記両電極は、これら両電極に夫々設けられたガス通
路を流通する前記ガスが損記両電極の電極端部から極外
へ漏れるのを防止するように形成されている燃料電池に
おいて、前記両電極が、ポーラスな材料よりなる発電部
と、この発電部よりガス透過率を小さくした緻密な材料
ニジなる前記電極端部とが接着剤層により一体に接合し
て形成されたものであることを第1の特徴とし、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、前記両電極は、これら
両電極に夫々設けられたガス通路を流通する前記ガスが
前記両電極の電極端部から極外へ漏れるのを防止するよ
うに形成されている燃料電池において、前記両電極がポ
ーラス彦材料よりなる発電部と、この発電部よpガス・
透過率を小さくした緻密な材料よりなる前記電極端部と
が接着剤層により一体に接合して形成されると共に、前
記電極端部と前記セパレータとの間にクッション層が設
けられたものであることを第2の特徴とするものであシ
、これによって両電極はポーラスな材料よりなる発電部
とこの発電部に比べてガス透過率の小さい緻密な材料よ
りなる電極端部とが接着剤層により一体に接合して形成
されるように々る。
〔発明の実施例〕
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
1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
実施例は両電極2a、3aをポーラスな材料よりなる発
電部10とこの発電部10よりガス透過率を小さくした
緻密な材料よりなる電極端部9aとを接着剤層11によ
如一体に接合して形成した。このようにすることにより
両電極2a、3aは、ポーラスな材料よりなる発電部1
0とこの発電部10よりガス透過率を小さくした緻密な
材料よりなる電極端部9aとが接着剤層11により一体
に接合して形成されるようになって、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。
すなわち両電極2a、3aをポーラス炭素材料で構成さ
れる発電部10と、この発電部10よりガス透過率を小
さくした緻密な炭素材料で構成される電極端部9aとを
接着剤層11によって接合一体化して形成したが、この
場合に発電部10と電極端部9aとの径方向突合わせ部
12a、12bに予め若干の隙間をとって接合するよう
にした。
このようにすることにより両電極2a、3aの外径寸法
りを所定の寸法精度にすることができ、積層時の端面の
凹凸を減少させることができる。なおこの突合わせ部1
2a、12bの隙間はガスシール上側等の不都合も生じ
ない。
以上の実施例についての効果を第2図に示されているよ
うな単位電池を作成し、これを実施例Aとして検討した
がそれを次に述べる。空気極28は発電部10aとガス
透過率が0.05ffl/S(Iatm差、空気)の緻
密カーボン板より製作した電極端部9aとを、厚さが5
0IJmのふつ化アルコキシエチレン樹脂フィルム(P
FAフィルム)を熱融着させた接着剤層11で接合して
形成したが、接着剤層11はPFAフィルムを電極端部
9aと発電部10aとの間に装着し、上下から加圧・加
熱して形成した。また発電部10aには触媒層13aを
処理した。
この空気極2aと同一の構成にした燃料極3aはそのガ
ス通路4が空気極2aのガス通路1と直交するように、
また発電部10bに処理した触媒層13bが空気極2a
の触媒層13aと対面するようにして配設した。そして
との両電極2a。
38間にはマトリックス5を密着するように配設し、か
つスペーサ14により所定寸法に保持した。
このようにして単位電池を構成し、セパレータ6を配設
した状態で夫々のガス通路1,4に空気および水素を流
通し、電極端部9aからのガスリーク量を検討した。な
お検討に当っては従来の単位電池を従来例Bとして比較
検討した。検討結果は縦軸に従来例Bの初期値を1とし
たガスリーク量比をとり、横軸に経過時間をとって経過
時間によるガスリーク量比の変化特性が示されている第
3図のように、実施何人が従来例Bに比べてガスリーク
量比の経過時間による変化が小さくすぐれている。すな
わち実施何人は初期のガスリーク量が従来例Bに比べて
大きかったものの経時的変化が殆んどなく、約500時
間後にはガスリーク量が従来例Bよりも小さくなってい
る。このように本実施例Aによれば長期信頼性の高いガ
スシールが得られることがわかったが、初期におけるガ
スリーク量が大きかったのは電極端部9aとセパレータ
6(共に第2図参照)との界面におけるガスリークが影
譬しているためである。従ってこれを解決するにはこの
界面を高精度で平坦化する要がある。
なお本実施例Aでは接着剤層11にぶつ化アルコキシエ
チレン樹脂フィルムを使用したが、これのみに限るもの
ではなく四ふつ化エチレン六ぷっ化プロピレン共重合樹
脂フィルム(FEPフィルム)を使用するようにしても
よい。
なおまた本実施例Aではガス透過率がO,O5−/8 
(l atm差、空気)の緻密カーボン板を使用したが
、このようにガス透過率は10−!ctI/8(Iat
m差、空気)以下のものを使用するのが望ましい。
第4図には本発明の他の実施例が示されている。
本実施例は両電極2a、3aをポーラスな材料よりなる
発電部lOとこの発電部10よりガス透過率を小さくし
た緻密な材料よりなる電極端部9aとを接着剤層11に
より一体に接合して形成すると共に、電極端部9aとセ
パレータとの間にクッション層15を設けた。このよう
にすることによりミ極端部9aとセパレータとの間には
クッション層15が設けられるようになって、前述の場
合よりもガスリーク量を減少させるととができる。
この実施例についての効果を第5図に示されているよう
な単位電池を作成し、これを実施例Cとして従来例Bと
比較検討したが、それを次に述べる。実施例Cの構成は
電極端部9aとセパレータ6との間に多孔質化した四ふ
つ化エチレン樹脂で形成したクッション層15を設けた
以外は、上述の実施例Aのそれと全く同じである。この
クッション層15は電極端部9aの厚みを発電部10(
ioa、tob)の厚みより小さくして挿入するが、無
荷重の状態では発電部10の厚みより若干大きくシ、所
定の荷重がかけられることにより圧縮され、十分なシー
ル性が保持されるようにした。
検討結果は縦軸に従来例Bの初期値を1としたガスリー
ク量比をとシ、横軸に経過時間をとって経過時間による
ガスリーク量比の変化特性が示されている第6図のよう
に、実施例Cが従来例Bに比べてガスリーク量が小さく
、かつ時間による増加も殆んどなく、前述の場合よりも
すぐれているのが認められた。これは電極端部9aとセ
パレータ6(共に第5図参照)との界面におけるガスリ
ークが、クッション層15によって防止されるためであ
り、ガスリーク量を従来例Bの約1/3にすることがで
きた。これのみならず電極の外径寸法のばらつきを前述
の実施例Aの場合と同様に、従来例Bのばらつきの約1
/4にすることができた。
なお本実施例Cではクッション層15に四ふつ化エチレ
ン樹脂を使用したが、これのみに限るものではなく未焼
成の四ふつ化エチレン樹脂(配管用7−ルテープ等)を
使用するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
上述のように本発明は電極端部からの長期にわたるガス
漏れ低減が可能となって、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図は本発明の燃料電池の一実施例の電極の縦断側面
図、第2図は同じく一実施例の単位電池の縦断側面図、
第3図は同じく一実施例と従来例との経過時間によるガ
スリーク量比の変化特性図、第4図は本発明の燃料電池
の他の実施例の電極の縦断側面図、第5図は同じく他の
実施例の単位電池の縦断側面図、第6図は同じく他の実
施例と従来例との経過時間によるガスリーク量比の変化
特性図、第7図は従来の燃料電池の斜視図、第8図は従
来の燃料電池の電極端部の斜視図である。 1・・・ガス通路、2a・・・空気極、3a・・・燃料
極、4・・・ガス通路、5・・・マトリックス(電解質
層)、6・・・セパレータ、7・・・給排装置、9a・
・・緻密な材料よりなる電極端部、10.lea、10
b・・・ポーラスな材料よりなる発電部、11・・・接
着剤層、12a、12b−・−突合わせ部、13a、1
3b−・・第 1 シ 姑 2fEJ 13 口 g通叶闇(吐p メ 乙 図

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、前記両電極
    は、これら両電極に夫夫設けられたガス通路を流通する
    前記ガスが前記両電極の電極端部から極外へ漏れるのを
    防止するように形成されている燃料電池において、前記
    両電極が、ポーラスな材料よりなる発電部と、この発電
    部よりガス透過率を小さくした緻密な材料よりなる前記
    電極端部とが接着剤層により一体に接合して形成された
    ものであることを特徴とする燃料電池。 2、前記接着剤層が、ふっ素樹脂で形成されたものであ
    る特許請求の範囲第1項記載の燃料電池。 3、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、前記両電極
    は、これら両電極に夫夫設けられたガス通路を流通する
    前記ガスが前記両電極の電極端部から極外へ漏れるのを
    防止するように形成されている燃料電池において、前記
    両電極が、ポーラスな材料よりなる発電部と、この発電
    部よりガス透過率を小さくした緻密な材料よりなる前記
    電極端部とが接着剤層により一体に接合して形成される
    と共に、前記電極端部と前記セパレータとの間にクッシ
    ョン層が設けられたものであることを特徴とする燃料電
    池。 4、前記クッション層がふっ素樹脂で形成されたもので
    ある特許請求の範囲第3項記載の燃料電池。
JP59257602A 1984-12-07 1984-12-07 燃料電池 Granted JPS61138464A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0330124A2 (en) * 1988-02-24 1989-08-30 Toray Industries, Inc. Electroconductive integrated substrate and process for producing the same

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JPS59191271A (ja) * 1983-04-13 1984-10-30 Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd ガス拡散性電極板を有する燃料電池の積み重ね構造
JPS60130568U (ja) * 1984-02-10 1985-09-02 三菱電機株式会社 燃料電池
JPS6171557A (ja) * 1984-09-14 1986-04-12 Toshiba Corp 燃料電池

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