JPS6132361A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPS6132361A JPS6132361A JP59151242A JP15124284A JPS6132361A JP S6132361 A JPS6132361 A JP S6132361A JP 59151242 A JP59151242 A JP 59151242A JP 15124284 A JP15124284 A JP 15124284A JP S6132361 A JPS6132361 A JP S6132361A
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H—ELECTRICITY
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
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- H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
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- 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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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〕
本発明は燃料電池の改良に関するものである。
本来一般に採用されている燃料電池、たとえば酸性電解
質型燃料電−池は、第６図に示すように一対の電極、す
なわち酸素電極１と水素電極２がをり、そしてその間に
電解質を含んでいるマトリックス３が介在毛れて形成さ
れている。
質型燃料電−池は、第６図に示すように一対の電極、す
なわち酸素電極１と水素電極２がをり、そしてその間に
電解質を含んでいるマトリックス３が介在毛れて形成さ
れている。
伺実用に際しては電圧の関係からこのように形成された
単位電池が分離板４を介して複数個積重て形成され、又
夫々その一表面、とくにマトリックス３と対向しない側
の一表面には、気体流通路すなわち酸素流通路１ａ、及
び水素流通路２ａ赤設けられ、又さらにこれらの電極に
は、夫々そのマトリックスと対向゛している側の面に、
多孔性物質にて形成された触媒層１ｂ、２ｂが設けられ
ている。
単位電池が分離板４を介して複数個積重て形成され、又
夫々その一表面、とくにマトリックス３と対向しない側
の一表面には、気体流通路すなわち酸素流通路１ａ、及
び水素流通路２ａ赤設けられ、又さらにこれらの電極に
は、夫々そのマトリックスと対向゛している側の面に、
多孔性物質にて形成された触媒層１ｂ、２ｂが設けられ
ている。
とのｒらπ憔慮七れ斧檄斜雷油の揮餅は、酔来°電極の
酸素流通路１ａに酸化剤である酸素０２が供給され、又
水素電極の水素流通路２ａには水素Ｈ１が供給され、こ
れらは触媒を介して反応し発電が行なわれる。
酸素流通路１ａに酸化剤である酸素０２が供給され、又
水素電極の水素流通路２ａには水素Ｈ１が供給され、こ
れらは触媒を介して反応し発電が行なわれる。
この場合これらの気体（水素、酸素）が触媒と充分に接
し充分反応してくれれば特に問題はないわけであるが、
次に述べるような理由により充分な反応が行なわれず燃
料電池の性能特に電極性能が充分発揮できない嫌いがあ
った。
し充分反応してくれれば特に問題はないわけであるが、
次に述べるような理由により充分な反応が行なわれず燃
料電池の性能特に電極性能が充分発揮できない嫌いがあ
った。
すなわち第７図にその要部を拡大して示すように、水素
Ｈ２の流通によりマトリックス３の電解質内を移動して
きた水素イオンＨゝは、電解質に濡れている触媒層の部
分ＩＣに到達する。一方酸素流通路１ａを流れている酸
素０２も、七〇一部が酸素電極１及び触媒層１ｂの気孔
内−を拡散してきて、電解質に藺ている触媒層の部分Ｉ
Ｃに達する。この部分でこの酸素と前記水素イオンとが
反応するわけであるが、この反応によりこの部分で水が
発生する。この水は水蒸気ＨｚＯとなり触媒層１ｂ及び
酸素電極１の気孔内を酸素ｏ２の拡散方向と逆な方向、
すなわち対向方向に拡散して酸素流通路１ａに達し酸素
を含む気体に合流し外部に排出される。
Ｈ２の流通によりマトリックス３の電解質内を移動して
きた水素イオンＨゝは、電解質に濡れている触媒層の部
分ＩＣに到達する。一方酸素流通路１ａを流れている酸
素０２も、七〇一部が酸素電極１及び触媒層１ｂの気孔
内−を拡散してきて、電解質に藺ている触媒層の部分Ｉ
Ｃに達する。この部分でこの酸素と前記水素イオンとが
反応するわけであるが、この反応によりこの部分で水が
発生する。この水は水蒸気ＨｚＯとなり触媒層１ｂ及び
酸素電極１の気孔内を酸素ｏ２の拡散方向と逆な方向、
すなわち対向方向に拡散して酸素流通路１ａに達し酸素
を含む気体に合流し外部に排出される。
このようにこの種の燃料電池は、酸素電極１では酸素０
２と水蒸気ＨｚＯとが逆方向に拡散するので、水蒸気の
拡散が酸素の拡散を妨げてしまう。
２と水蒸気ＨｚＯとが逆方向に拡散するので、水蒸気の
拡散が酸素の拡散を妨げてしまう。
第８図はこの酸素電極部における水蒸気と酸素との濃度
関係を計算結果よりみたもので、この図からもわかるよ
うに、酸素０２は触媒層に近づくにしたがい大きく減少
していることがわかる。
関係を計算結果よりみたもので、この図からもわかるよ
うに、酸素０２は触媒層に近づくにしたがい大きく減少
していることがわかる。
このように触媒層内の反応の場での酸素分圧が低いとい
うことは、それだけ電極性能が低いということであり、
延いては燃料電池の性能にも悪影響を及ぼしているとい
うことである。
うことは、それだけ電極性能が低いということであり、
延いては燃料電池の性能にも悪影響を及ぼしているとい
うことである。
本発明はこれにかんがみなされたものであ、りその目的
とするところは、反応物質の電極内拡数が良好に行なわ
れ、電極性能が向上し得るこ−の種の燃料電池を提供す
るにある。
とするところは、反応物質の電極内拡数が良好に行なわ
れ、電極性能が向上し得るこ−の種の燃料電池を提供す
るにある。
すなわち本発明は、反応時に生成ガスが排出される側の
電極に、触媒が存在するようにするとともに、この電極
の流通路を供給流通路と排出流通路とに独立させて形成
し、供給流通路より供給された気体が前記触媒を含んだ
電極内部を通過して排出流通路へ流れるようになし所期
の目的を達成するようにしたものである。
電極に、触媒が存在するようにするとともに、この電極
の流通路を供給流通路と排出流通路とに独立させて形成
し、供給流通路より供給された気体が前記触媒を含んだ
電極内部を通過して排出流通路へ流れるようになし所期
の目的を達成するようにしたものである。
以下図示した実施例に基づいて本発明の詳細な説明する
。
。
第１図及び第２図には酸素電極１、水素電極２マトリツ
クス３、分離板４ｆ！ｃ備えた酸性電解質型１燃料電池
の一部が示されている。
クス３、分離板４ｆ！ｃ備えた酸性電解質型１燃料電池
の一部が示されている。
水素電極２は従来同様多孔性基質にて形成され、そして
その一方面側、すなわちマトリックス３と対向している
面側には、触媒層２ｂが設けられ、反対側の面には水素
流通路２ａが設けられている。
その一方面側、すなわちマトリックス３と対向している
面側には、触媒層２ｂが設けられ、反対側の面には水素
流通路２ａが設けられている。
酸素電極１はマトリックス３と対向している側の面に排
出流通路１ｄを有している。特にこの排出流通路は一方
端側は外部へ開口しているが、他方）１に側は閉じられ
た形状をなしている。又この酸素電極ｌは多孔性基質に
て形成されるとともに、多孔部に触媒が含浸され、充分
な量の電解質で濡れている。
出流通路１ｄを有している。特にこの排出流通路は一方
端側は外部へ開口しているが、他方）１に側は閉じられ
た形状をなしている。又この酸素電極ｌは多孔性基質に
て形成されるとともに、多孔部に触媒が含浸され、充分
な量の電解質で濡れている。
分離板４は酸素電極１に隣接して配置されるが、その対
向側の面に供給流通路１ｅ合有している。
向側の面に供給流通路１ｅ合有している。
この供給流通路は前記酸素電極の排出流通路１ｄと同方
向に設けちれており、かつ排出流通路と逆な開口部及び
閉口部を有している。
向に設けちれており、かつ排出流通路と逆な開口部及び
閉口部を有している。
次にこのように形成された燃料電池の作用についてのべ
ると、まず酸化剤である酸素０２は供給流通路１ｅから
導入され、酸素電極１の内部を通過する時に、マトリッ
クス３から酸素電極に含まれる電解質に供給される水素
イオンと反応して水を生成し排出流通路１ｄから排出さ
れる。なお触媒は電極基質内に一様に分散されたもので
ある必要はなく、１つまたは複数の層をなすものであっ
てもよい。
ると、まず酸化剤である酸素０２は供給流通路１ｅから
導入され、酸素電極１の内部を通過する時に、マトリッ
クス３から酸素電極に含まれる電解質に供給される水素
イオンと反応して水を生成し排出流通路１ｄから排出さ
れる。なお触媒は電極基質内に一様に分散されたもので
ある必要はなく、１つまたは複数の層をなすものであっ
てもよい。
第３図にこの燃料電池における酸素電極のガス濃度分布
が示されている。この場合酸素（ｈが酸素電極内部に流
入して流出する間に水素イオンと反応して一部が水蒸気
ＨｚＯとなるため、酸素電極内部のガス出口側はど酸素
濃度が低くなっている。しかし生成される水蒸気は、従
来の燃料電池のように酸素の流れに逆行することはなく
詞じ向きに流れて排出されるので、上流側の酸素濃度を
低下させることはない。従って反応の場での酸素濃度を
高く維持でき、それだけ電極は高い性能を発揮すること
ができる。
が示されている。この場合酸素（ｈが酸素電極内部に流
入して流出する間に水素イオンと反応して一部が水蒸気
ＨｚＯとなるため、酸素電極内部のガス出口側はど酸素
濃度が低くなっている。しかし生成される水蒸気は、従
来の燃料電池のように酸素の流れに逆行することはなく
詞じ向きに流れて排出されるので、上流側の酸素濃度を
低下させることはない。従って反応の場での酸素濃度を
高く維持でき、それだけ電極は高い性能を発揮すること
ができる。
同以上の説明では、酸素電極のガス流通路を形成するに
あたり、一つの実施例をあげて説明してきたが、このよ
う々流通路を形成するには他にも種々前えられよう。
あたり、一つの実施例をあげて説明してきたが、このよ
う々流通路を形成するには他にも種々前えられよう。
第４図及び第５図にはもう一つの実施例をあげた。この
図においては酸素電極１には、電極長さより短い供給流
通路１ｅ及び排出流通路１ｄが電極の向かい合う一組の
辺に交互に開口するよう複数個並設されている。この酸
素電極１は先の実施例と同様に多孔性基質に触媒を含浸
したものであり十分な量の電解質で濡れている。伺この
場合これらの流通路の開口していない側の通気性をなく
すために、電極端部１ｆは気密性に形成されている。湖
水素電極は従来同様に形成されている。酸化剤は、酸素
電極１の酸化剤入口側に開口した供給流通路１ｅから導
入され、酸素電極内部を通過して、隣の酸化剤出口側に
両口した排出流通路１ｄに流入し排出される。酸化剤が
酸素電極内部を通過する時、マトリックス３から酸素電
極１に含まれる電解質に供給される水素イオ／と反応し
水を生成する。
図においては酸素電極１には、電極長さより短い供給流
通路１ｅ及び排出流通路１ｄが電極の向かい合う一組の
辺に交互に開口するよう複数個並設されている。この酸
素電極１は先の実施例と同様に多孔性基質に触媒を含浸
したものであり十分な量の電解質で濡れている。伺この
場合これらの流通路の開口していない側の通気性をなく
すために、電極端部１ｆは気密性に形成されている。湖
水素電極は従来同様に形成されている。酸化剤は、酸素
電極１の酸化剤入口側に開口した供給流通路１ｅから導
入され、酸素電極内部を通過して、隣の酸化剤出口側に
両口した排出流通路１ｄに流入し排出される。酸化剤が
酸素電極内部を通過する時、マトリックス３から酸素電
極１に含まれる電解質に供給される水素イオ／と反応し
水を生成する。
この構成であると、先の実施例のように分離板に酸素の
供給流通路を設ける必要がないため、分離板を薄くする
ことができ、ひいては燃料電池の積層厚みを薄くするこ
とができる。
供給流通路を設ける必要がないため、分離板を薄くする
ことができ、ひいては燃料電池の積層厚みを薄くするこ
とができる。
以上酸素供給及び排出流通路の形成について説明してき
たが、午の他にもたとえば酸素電極の両面を利用してこ
れらの流通路を形成するようにしたり、又第１図の実施
例の供給、排出流通弊を逆に形成してもよく、その変形
は種々考えられるであろう。
たが、午の他にもたとえば酸素電極の両面を利用してこ
れらの流通路を形成するようにしたり、又第１図の実施
例の供給、排出流通弊を逆に形成してもよく、その変形
は種々考えられるであろう。
又以上の実施例では酸化剤側電極に水蒸気が発生する酸
性電解質型燃料電池について説明してきたが、たとえば
アルカリ電解質型水素酸素燃料電池のように、水素電極
側に水蒸気が発生するものは水素電極側の流通路を前述
したように形成することは勿論である。
性電解質型燃料電池について説明してきたが、たとえば
アルカリ電解質型水素酸素燃料電池のように、水素電極
側に水蒸気が発生するものは水素電極側の流通路を前述
したように形成することは勿論である。
以上種々のべてきたように、本発明の燃料電池によれば
、反応時に生成ガスが排出される側の電極に、触媒が存
在するように形成するとともに、この電極の流通路を、
供給流通路と排出流通路とに独立させて形成し、供給流
通路より供給された気体が触媒を含んだ電極内部を通過
して排出流通路へ流れるように形成したから、供給ガス
と水蒸気の拡散方向が同方向となり、反応物質の電極内
拡散が良好に行なわれ、゛電極性能の向上をはかれるこ
とができる。
、反応時に生成ガスが排出される側の電極に、触媒が存
在するように形成するとともに、この電極の流通路を、
供給流通路と排出流通路とに独立させて形成し、供給流
通路より供給された気体が触媒を含んだ電極内部を通過
して排出流通路へ流れるように形成したから、供給ガス
と水蒸気の拡散方向が同方向となり、反応物質の電極内
拡散が良好に行なわれ、゛電極性能の向上をはかれるこ
とができる。
第１図は本発明の燃料電池の一実施例を示す分解斜視図
、第２図はその縦断側面図、第３図は本発明の燃料電池
内部のガス濃度関係を表わすガス濃度分布図、第４図は
本発明の燃料電池の他の実施例を示す斜視図、第５図は
その平面図、第６゛図は従来の燃料電池を示す分解斜視
図、第７図はその要部を拡大して示す縦断側面図、第８
図は従来の燃料電池内部のガス濃度関係を表わすガス濃
度分布図である。 １・・・酸素電極、４・・・水素宣極、３・・・マトリ
ックス、１ｅ・・・供給流通路、１ｄ・・・排出流通路
。
、第２図はその縦断側面図、第３図は本発明の燃料電池
内部のガス濃度関係を表わすガス濃度分布図、第４図は
本発明の燃料電池の他の実施例を示す斜視図、第５図は
その平面図、第６゛図は従来の燃料電池を示す分解斜視
図、第７図はその要部を拡大して示す縦断側面図、第８
図は従来の燃料電池内部のガス濃度関係を表わすガス濃
度分布図である。 １・・・酸素電極、４・・・水素宣極、３・・・マトリ
ックス、１ｅ・・・供給流通路、１ｄ・・・排出流通路
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、気体の流通路を有し、かつ多孔性基質にて形成され
た一対の電極と、該電極の間に介在され、かつ電解質を
保持しているマトリックスとを備え、前記気体が触媒を
介して反応発電するように形成された燃料電池において
、前記一対の電極のうち、前記反応時に生成ガスが排出
される側の電極に、前記触媒の一部が存在するように形
成するとともに、この電極の流通路を、供給流通路と排
出流通路とに独立させて形成し、前記供給流通路より供
給された気体が前記触媒を含んだ電極内部を通過して前
記排出流通路へ流れるように形成したことを特徴とする
燃料電池。 ２、前記供給流通路及び前記排出流通路を夫々複数個設
けるとともに、両者流通路を電極の一方面に交互に並設
す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。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59151242A JPS6132361A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 燃料電池 |
| US06/757,450 US4615955A (en) | 1984-07-23 | 1985-07-22 | Fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59151242A JPS6132361A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6132361A true JPS6132361A (ja) | 1986-02-15 |
| JPH041469B2 JPH041469B2 (ja) | 1992-01-13 |
Family
ID=15514362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59151242A Granted JPS6132361A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 燃料電池 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4615955A (ja) |
| JP (1) | JPS6132361A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000260461A (ja) * | 1999-03-05 | 2000-09-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 流体流通型電池用セル |
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|---|---|---|---|---|
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| US5234776A (en) * | 1990-08-03 | 1993-08-10 | Fuji Electric Co., Ltd. | Solid polymer electrolyte fuel cell system with ribbed configuration |
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