JPS61285674A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPS61285674A
JPS61285674A JP60128771A JP12877185A JPS61285674A JP S61285674 A JPS61285674 A JP S61285674A JP 60128771 A JP60128771 A JP 60128771A JP 12877185 A JP12877185 A JP 12877185A JP S61285674 A JPS61285674 A JP S61285674A
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JP
Japan
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electrode
fuel cell
grooves
edge
peripheries
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Pending
Application number
JP60128771A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideki Tanaka
英樹 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS61285674A publication Critical patent/JPS61285674A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • 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
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Sustainable Energy (AREA)
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  • Electrochemistry (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】
C発明の技術分野〕 本発明は燃料電池に係り、特に電極の縁部におけるガス
漏れを確実に防止し得るようにした燃料電池に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 従来、燃料の有しているエネルギーを直接電気的エネル
ギーに変換する装置として燃料電池が知られている。こ
の燃料電池は通常、マトリックスに電解質を含浸してな
る電解質を挟んで一対の多孔質電極を配置するとともに
、一方の電極の背面に水素等の燃料ガスを接触させ、ま
た他方の電極の背面に酸素等の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、上記電極間
から電気エネルギーを取りだすようにしたものであり、
上記燃料ガスと酸化剤ガスが供給されている限り高い変
換効率で電気エネルギーを取り出すことができるもので
ある。 第2図は、上記原理に基づく特にリン酸を電解質とした
リブ付電極型の燃料電池における単位セルの構成例を縦
断面斜視図にて示したものでのる。 図において、1は電解質としてのりん酸をマトリックス
に含浸してなる電解質層、3a、3bはこの電解質層1
を挟んで配置された多孔質炭素材からなるアノード電極
、カソード電極であり、その電解質11と接する側には
触媒2a、 2bが夫々塗布され、かつ背面側にはリブ
4a、4bおよび燃料ガス、酸化剤ガスの流通する溝5
a、5bを夫々有している。ここで、燃料ガスの流通す
る溝58と酸化剤ガスの流通する溝5bとは、互いに直
交する方向に規則的に複数本平行に形成されている。以
上により単位セルが形成され、かかる単位セルをち密な
炭素質で作られたセパレータ6を挟んで複数個積層する
ことにより単位セル積層体を構成している。 また、上記単位セル積層体は第3図に示す如く、その上
下端側に集電板7、絶縁板8、締付板9、端子10を夫
々取付け、適当な締付は圧でもって上下方向から締付け
るようにしている。ざらに、かかる単位セル積層体の側
面側にはガスケット11を介して、燃料ガス、酸化剤ガ
スを管16を通し供給および排出するための一対のマニ
ホールド12および13.14および15を夫々対向配
置し、適当な圧力で締付は固定することにより燃料電池
を構成している。 さてかかる構成の燃料電池において、アノード電極3a
、カソード電極3bは通気性が必要であることから炭素
質の多孔性材料で作られる。したがって、その溝58を
流通する燃料ガスがアノード電極3aの縁部17aの内
部を自由に通過して酸化剤ガス側のマニホールド14お
よび15室内に漏れたり、または溝5bを流通する酸化
剤ガスがカソード電113bの縁部17bの内部を自由
に通過して燃料ガス側のマニホールド12および13室
内に漏れたりし、結果的に両ガスが混合することとなり
非常に危険である。このため、アノード電極3aまたは
カソード電極3bの縁部17aまたは17bには、ガス
漏れ防止対策としてのシールを施すことが必要であり、
第2図に示すようにアノード電橋3aおよびカソード電
極3bの縁部17aおよび17bにシール剤挿入用の溝
部18aおよび18bを夫々機械加工により施工し、ま
た当該溝部18aおよび18bの一部を含めて縁部17
aおよび17bを四フッ化ポリエチレンフィルム等の耐
薬品性、耐熱性のフッ素樹脂フィルム19aおよび19
bでコの字形に包み、さらに上記縁部17aおよび17
bの溝部18aおよび18bには、体積変形するフッ素
樹脂弾性部材としてマシュマロ状の四フッ化ポリエチレ
ンの紐状材料20aおよび20bを夫々挿入して構成し
、アノード電極3aおよびカソード電極3bの縁部17
aおよび17bの内部を通過する漏れを四フッ化ポリエ
チレンフィルム19aおよび19bでエツジシールする
と共に、上記縁部17aおよび17bとセパレータ6と
の夫々の接触部分におけるガス漏れは、マシュマロ状の
四フッ化ポリエチレンの紐状材料20aおよび20bに
よりラップシールしている。 しかしながら、将来的には高効率化が期待されると共に
益々高いシール性が要求されることになり、従って前記
マシュマロ状の四フッ化ポリエチレンの紐状材料20a
および20bの締付は面圧はそれと共に高くなることが
予想される。また、今後燃料電池の大容量化と共に単位
セル数が増加し、従って単位セルの各部分に加わる面圧
も増大することが予想される。このような締付は面圧の
増加傾向を考えた場合、第2図に示したような従来の構
成では、アノード電極3aおよびカソード電極3bの縁
部17aおよび17bに設けられた溝部18aおよび1
8bの矩形状(凹状)の角部に応力が集中し、クラック
が発生したり最悪の場合には縁部17aおよび17bの
欠損どう事態も懸念される。
【発明の目的】
本発明は上記のような事情を考慮して成されたもので、
その目的は高効率化、人容聞化に伴って高い締付は圧力
が要求された場合にも、電極縁部の溝部分を破損するこ
となく長期にわたって高いシール性を確実にしかも簡便
に維持することが可能な安全でかつ信頼性の高い燃料電
池を提供することにある。 〔発明の概要〕 上記目的を達成するために本発明では、マトリックスに
電解質を含浸してなる電解質層を挟んで一対の多孔質電
極を配置して成り、一方の電極に燃料ガスが流通しまた
他方の電極に酸化剤ガスが流通している条件下で電気エ
ネルギーを出力する単位セルをセパレータを介して複数
個積層して構成した燃料電池において、上記電極の縁部
にシール材挿入用の半円形状の溝部を設けると共に、当
該溝部を含む電極の縁部をフッ素樹脂フィルムでコの字
形に包み、かつ上記縁部の溝部に体積変形する断面が円
形のフッ素樹脂弾性部材を挿入して構成するようにした
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。 第1図は、本発明による燃料電池における単位セルの構
成例を縦断面斜視図にて示したもので、第2図と同一部
分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異
なる部分についてのみ述べる。 つまり第1図に示す実施例では、前記アノード電極3a
およびカソード電極3bの縁部17aおよび17bにシ
ール材挿入用の半円形状の溝部21aおよび21bを機
械加工により設け、また当該溝部21aおよび21bを
含めて縁部17aおよび17bを、四フッ化ポリエチレ
ンフィルム等の耐薬品性、耐熱性のフッ素樹脂フィルム
22aおよび22bで変形のコの字形に包み、さらに上
記縁部17aおよび17bの半円形状溝部21aおよび
21bには、体積変形する断面が円形のフッ素樹脂弾性
部材23aおよび23bを夫々挿入して構成するように
したものである。 かかる燃料電池においては、アノード電極3aおよびカ
ソード電極3bの縁部17aおよび17bのシールを構
成したことにより、アノード電極3aおよびカソード電
極3bの溝5aおよび5bを流通する燃料ガスおよび酸
化剤ガスが当該電極電極3aおよび電極3bの縁部17
aおよび17bの内部を通過しての漏れは、縁部17a
および17bを包み込むように設けられた四フッ化ポリ
エチレンフィルム22aおよび22bでエツジシールさ
れ、またアノード電極3aおよびカソード電極3bの縁
部17aおよび17bとセパレータ6との夫々の接触部
分におけるガス漏れは、断面が円形のフッ素樹脂弾性部
材23aおよび23bによりラップシールされることに
なる。一方、アノード電極3aおよびカソード電極3b
の電極材料は、厚さが2.ミ前後と薄く割れ易い材料で
あるが、縁部17aおよび17bの溝部21aおよび2
1bが半円形状の断面形状を有しているために、応力集
中するような部分もなく高い締付は圧力にも十分に耐え
ることができる。 上述したように本実施例構成の燃料電池においては、将
来における高効率化、大容量化に伴ってアノード電極3
aおよびカソード電極3bの縁部17aおよび17bの
半円形状溝部21aおよび21bに高い締付は圧力が要
求された場合にも、当該溝部21aおよび21bを破損
することなく、エツジシールおよびラップシールを確実
にしかも簡便に施すことが可能となる。また、シール材
挿入用の溝部を従来のような凹形状ではなく半円形状の
溝部21a、21bとしているので、従来のものに比べ
て溝加工が極めて簡単となるばかりでなく、ゴミ等の不
純物の除去をも容易に行なうことが可能となる。もって
、安全性および信頼性の高い燃料電池を得ることができ
る。 尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。 例えば、シール材挿入用の溝部の形状を半円形状から変
形させた半楕円形状のような形状とするようにしてもよ
いことは言うまでもない。 また、電極縁部の溝部21a、21bに挿入するフッ素
樹脂弾性部材としては、断面が中空円形のフッ素樹脂弾
性部材を用いるようにしてもよいものである。 その他、本発明はその要旨を変形しない範囲で、種々に
変形して実施することができるものである。 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、マトリックスに電
解質を含浸してなる電解質層を挟んで−対の多孔質電極
を配置して成り、一方の電極に燃料ガスが流通しまた他
方の電極に酸化剤ガスが流、通している条件下で電気エ
ネルギーを出力する単位セルをセパレータを介して複数
個積層して構成した燃料電池において、上記電極の縁部
にシール材挿入用の半円形状の溝部を設けると共に、肖
該溝部を含む電極の縁部をフッ素樹脂フィルムでコの字
形に包み、かつ上記縁部の溝部に体積変形する断面が円
形のフッ素樹脂弾性部材を挿入して構成するようにした
ので、高効率化、大容量化に伴って高い締付は圧力が要
求された場合にも、電極縁部の溝部分を破損することな
く長期にわたって高いシール性を確実にしかも簡便に維
持することが可能な極めて安全でかつ信頼性の高い燃料
電池が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す縦断面斜視図、第2図
は従来の燃料電池の単位セルを示す縦断面斜視図、第3
図は従来の燃料電池を示す分解斜視図である。 1・・・電解質層、2a、2b・・・触媒、3a・・・
アノード電極、3b・・・カソード電極、 4a、4b
・・・IJ 7.5a、5b−・・溝、6・・・セパレ
ータ、17a。 17 b ・・・縁部、18a、18b・・・溝部、1
9a。 19b、22a、22b・・・四フッ化ポリエチレンフ
ィルム、20a、20b・・・四フッ化ポリエチレン紐
状材料、21a、21b・・・半円形状溝部、23a、
23b・・・円形状フッ素樹脂弾性部材。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ■ 第1図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)マトリックスに電解質を含浸してなる電解質層を
    挟んで一対の多孔質電極を配置して成り、一方の電極に
    燃料ガスが流通しまた他方の電極に酸化剤ガスが流通し
    ている条件下で電気エネルギーを出力する単位セルをセ
    パレータを介して複数個積層して構成した燃料電池にお
    いて、前記電極の縁部にシール材挿入用の半円形状の溝
    部を設けると共に、当該溝部を含む電極の縁部をフッ素
    樹脂フィルムでコの字形に包み、かつ前記縁部の溝部に
    体積変形する断面が円形のフッ素樹脂弾性部材を挿入し
    て構成するようにしたことを特徴とする燃料電池。
  2. (2)断面が中空円形のフッ素樹脂弾性部材を用いるよ
    うに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。
JP60128771A 1985-06-13 1985-06-13 燃料電池 Pending JPS61285674A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003034526A3 (en) * 2001-10-16 2003-10-16 Dow Corning Seals for fuel cells and fuel cell stacks

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