JPS61243660A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPS61243660A
JPS61243660A JP60082402A JP8240285A JPS61243660A JP S61243660 A JPS61243660 A JP S61243660A JP 60082402 A JP60082402 A JP 60082402A JP 8240285 A JP8240285 A JP 8240285A JP S61243660 A JPS61243660 A JP S61243660A
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JP
Japan
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gas diffusion
fuel cell
diffusion electrodes
separators
gas
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JP60082402A
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English (en)
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Toshiki Kahara
俊樹 加原
Toshikatsu Mori
利克 森
Jinichi Imahashi
甚一 今橋
Akio Honchi
章夫 本地
Koki Tamura
弘毅 田村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • HELECTRICITY
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    • H01M8/026Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant characterised by grooves, e.g. their pitch or depth
    • HELECTRICITY
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • 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
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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〕 この、発明は、リン酸を電解質゛として用いる積層形の
燃料電池に関し、特に、流体燃料及び流体酸化剤のガス
通路となる溝を設けたガス拡散電極をシールするための
構造を備えた燃料電池に関する。
〔、発明の背景〕
リン酸を電解質として用いる燃料電池は、リン酸をマト
リックスと呼ばれる物質層に保持し、その両面に水素極
(燃料極、アノード)および空気極(酸化剤極、カソー
ド)を配したものを一つの構成単位、即ち、単一ユニッ
トとし、これをセパノー夕で仕切って多数積層したもの
が一般に知られており、これは第4図に示すようなもの
である。
第4.図において、電解質であるリン酸を保持したマト
リックス5の両側には多孔性のガス拡散電極2.2′が
配置されている。多孔性のガス拡散電極2.2′には、
燃料となる水素と空気の通路用の溝3.3′が設けられ
ている。また、リン酸を保持したマトリックス5側は平
面であり、この平面に6触媒層4.4′が設けられてい
る。セパレータ1.1′は、各々のガス拡散電極に接し
て配置され、単一ユニットを仕切ると共に、空気と水素
が混合するのを防止している。この単一ユニットを必要
数積層して燃料電池が構成されるものであり、第3図に
は、このような積層体に燃料である水素と空気を供給す
るためのマニホールドを取付けた燃料電池が示されてい
る。第3図において、積層体6の周囲にば、燃料である
水素の出入口となるマニホールド7.8と酸化剤である
空気の出入口となるマニホールド9.10が取付けられ
ており、燃料と酸化剤とが積層体6部分で直交するよう
に各マニホールドが配置されている。
このような構造の燃料電池に、ガス拡散電極それ自体が
多孔性であるために、該ガス拡散電極2゜2′の端部分
シールする必要がある。そこで、この電極の端部をシー
ルする手段として該電極の周端部に樹脂フィルムを加熱
圧着させることによシ、該周端部に樹脂層を形成してシ
ールする方法(特開昭59−132572 号)、およ
び、該電極の周りをシール材で囲う方法(%開昭59−
111269号、特開昭59−132573 号)が、
すでに提案されている。
発明が解決しようとする問題点 このようなガス拡散電極2.2′の端部のシールにおい
て、シールが充分でないと、水素またに空気がガス通路
用の溝3.3′から電極の端部に漏出シ、マニホールド
で混合ガスとなって、爆発する危険性があるので端部を
完全にシールする必要がある。
このようなシール手段として提案された前記先行技術の
内、樹脂のフィルムを電極自身の端部に加熱圧着するも
のに、電極自身を加工しなければならないし、他の先行
技術に、シール材を必要とするものでコストが高くなる
また、多孔性ガス拡散電極に、気孔率が85%前後であ
り、機械的強度が弱いので、積層体6にマニホールドを
取付けるとき、多孔性のガス拡散電極の端部が破損を生
じやすく、破損した場合に、そこからガスが漏れるとい
う問題がある。
問題点を解決するための手段 この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たものであって、多孔性のガス拡散電極の端部からガス
の漏れがなく、更に、積層体にマニホールドを取付ける
場合においても、ガス拡散電極に破損を生じさせない燃
料電池を提供するものである。
この発明は、リン酸電解質層5の両面にガス通路用の溝
3.3′を備えたガス拡散電極2.2′を配置して−ユ
ニットを構成し、このユニットをセパノー夕12で仕切
って11重積層して燃料電池を構成するものにおいて、
このセパレータ12を改良したものであって、セパレー
タ120両端部に前記ガス拡散電極2,2′側で、前記
溝3.3′に沿って突起部11.11’を設け、この突
起部11.11’の間に多孔性の前記ガス拡散電極2゜
2′をはめ込むことを特徴とするものでおる。即ち、セ
パレータ12の突起部11..11’でガス拡散電極の
端部を包み込むことにより、突起部11.11’がシー
ル部材の役目をし、多孔性のガス拡散電極の端部からの
ガスの漏れを防ぐものである。
作用 この発明の燃料電池は、前記のように構成されているの
で、この前記積層体6に燃料でおる水素と酸化剤である
空気とを出入れするマニホールドを取付けること、つま
り、第1図記載の積層体6に第3図のようにマニホール
ドを取付けることによって燃料電池が完成する。
そこで、その作用について説明すると、第3図において
、まず、積層体6に燃料用マニホールド7、および、酸
化剤マニホールド9より燃料および酸化剤である水素と
空気とを供給すると、その水素と空気は積層体6内の各
溝3,3′に流入し、その該当する電極2.2′の中を
拡散し、電気化学的反応に寄与し、その後、燃料用マニ
ホールド8、および、酸化剤用マニホールド10から排
出される。 ・ この過程において、多孔性材料で構成されるガス拡散電
極2.2′の端部から漏れようとする水素、あるいに、
空気に、該電極2,2′の端部がセパレータ8.8′の
突起部11.11’によって包み込れるようにシールさ
れているので漏れることがない。
実施例 次に、この発明の一実施例を第1図および第2図に従っ
て述べると、第2図に記載されているセパレータ12は
、360■X360Mの緻密黒鉛板で構成され、両端の
突起部11.11’は、巾が30+o+で、厚さが4m
mに作られている。突起部11.11’の間の中央部ぼ
、厚さが2 rtan Kなるように削り取られている
。前記のようなセパv −タ12を第1図に示されてい
るように上下に配置し、このセパノー夕12.12’の
間にガス拡散電極2.2′を位置させ、該ガス拡散電極
2,2′の間にリン酸を含浸したマトリックス層5を介
在させて−ユニット6を構成するものである。この場合
、カス拡散電極2 、2 ’ n1300 mX360
鰭の板に構成され、該ガス拡散電極2,2′の片面に設
けられるガス通路用の溝3.3’i、深さが2.1〜2
.2 rmに構成されている。
このような−ユニット6を5個積層して燃料電池本体を
作り、この燃料電池本体に水素及び空気の出入口となる
マニホールドを取付けて第3図のように構成する。
一方、この発明の上記実施例と比較するために、第4図
の従来の構造の燃料電池本体った。この場合のガス拡散
電極2.2′の大きさl”[,360so+X360m
++の板とし、溝3.3′と平行となる両端を幅30I
IOI+にわ九ってウェットシールした。また、セパノ
ー夕1.l’i、厚さ2tIaRとし、360+o+X
 360 runの緻密黒鉛板を用いた。その他の部品
に、この発明の部品と同様に構成した。
そこで、前記のように構成したこの発明の実施例の燃料
電池と従来の燃料電池とを、温度205C1ガス圧力1
 ala  で運転したところ、両者は共に出力が13
0Wであった。今度は、燃料電池の運転中に水素と空気
との差圧を0.6 Ky / cm ”にしたところ、
この発明の燃料電池は、まったく性能が変らず安定した
発電を続けたのに対して、従来構造の燃料電池は、出力
が約80Wに低減した。
このように水素と空気とに差圧を付けたとき、燃料電池
の性能が低下するのは、ガスの漏れが生じて他のガスと
混合して燃焼反応やローカル電池を構成しfcためと考
えられる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明の燃料電池は、非常に簡
単な構造のセパレータ、即ち、セパレータの両端に突起
部を設けることによシ、従来から大きな問題とされてい
たガス漏れを防止することができるものである。
また、水素と空気との間に差圧があっても、性能が変ら
ずに発電を行なうことができるので、燃料電池の信頼性
を著しく向上できるものでおり、併せて、燃料電池の寿
命を長くすることができるものである。
更に、この発明に、セパノー2120両端の突起部11
.11’が多孔性のガス拡散電極2.2′の端部を包み
込むようにして−ユニット化されるので、燃料電池の組
立時に、多孔性のガス拡散電極の端部が破損してしまう
という危険性がないものでおる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例でおって、燃料電池の一
ユニットを示す図、第2図は、この発明のセパレータの
斜視図、第3図は、従来の燃料電池の全体平面図、そし
て、第4図は、従来のリン酸燃料電池の一ユニツ)k示
す図である。 1.1′・・・セパシータ、2.2’・・・ガス拡散電
極、Its\ 3.3′・・・ガス通路用溝、4,4′・・・触媒層、
5・・・リン酸保持マトリックス、6・・・積層体、7
.8゜9.10・・・マニホールド、11・、・・突起
部、12゜12’セパV−タ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、リン酸電解質層の両面にガス通路用の溝を備えたガ
    ス拡散電極を配置して一ユニットとし、このユニットを
    セパレータで仕切つて必要数積層すると共に、該積層体
    の外部にガス供給用のマニホールドを取付けた燃料電池
    において、前記セパレータの両端に前記溝方向に沿つて
    突起部を設け、該突起部の間に前記ガス拡散電極をはめ
    込むことを特徴とする燃料電池。
JP60082402A 1985-04-19 1985-04-19 燃料電池 Pending JPS61243660A (ja)

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