JPS6137736B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、マトリツクスの中へ液状電解質を
電池の組み立て後に含浸することができるように
した燃料電池に関する。

第１図は従来の燃料電池の構成を示す分解斜視
図である。この第１図における１は燃料電極であ
り、２は酸化剤電極である。燃料電極１と酸化剤
電極２の間にマトリツクス３が挿入されておりま
た、燃料電極１の外側に燃料電極側ガス分離板４
ａが配置されている。

同様にして、酸化剤電極２の外側にも酸化剤電
極側ガス分離板４ｂが配置されている。これらの
燃料電極側ガス分離板４ａ、燃料電極１、マトリ
ツクス３、酸化剤電極２、酸化剤電極側ガス分離
板４ｂを重ねた場合に、燃料電極側ガス分離板４
ａの外側から酸化剤電極側ガス分離板４ｂの外側
の間を貫通するようにして電解質通路５が形成さ
れている。

また、燃料電極１と燃料電極側ガス分離板４ａ
にはそれぞれ合致する部位に上部電解質溜６と下
部電解質溜７が設けられている。そして、燃料電
極側ガス分離板４ａにおいて、上部電解質溜６と
下部電解質溜７との間にはガス供給溝８が設けら
れている。

一方、酸化剤電極側ガス分離板４ｂにもガス供
給溝９が設けられている。ガス供給溝９は上記ガ
ス供給溝８と直交する方向に設けられている。

１０は前記電解質通路５から垂直下向きに上部
電解質溜６へ貫通させるために設けた縦溝であ
る。

次に、従来の燃料電池のマトリツクス中に液状
電解質を含浸させる方法を説明する。第１図は各
部材を分解した状態を示すが、燃料電池として作
動させるためには、単セルあるいは複数セルに積
み重ねた状態で使用する。

第２図は第１図の各構成部材を縦向きに立てて
横方向に重れ合わせて組み立てた状態の断面図で
ある。この第２図において、電解質通路５から液
状電解質を注入し、液状電解質は上部電解質溜６
に入り、上部電解質溜６からマトリツクス３に含
浸され、余分の液状電解質は下部電解質溜７に溜
まる。液状電解質がマトリツクス３に含浸された
後に電解質通路５内の液状電解質を抜いて電池の
運転を開始する。

上記のような従来の燃料電池の例においては、
各構成部材を横方向に重ね合わせた構造にしてい
るので、各構成部材は垂直方向に立てた状態にあ
り、マトリツクスに含浸された液状電解質は重力
の関係からマトリツクスの下方向へ垂れ下がる傾
向がある。

すなわち、マトリツクス３中の液状電解質保持
量の分布はマトリツクス３の上部は少なく、上部
の液状電解質は不足して乾き易く、電池特性の劣
化が早くなる欠点があつた。

この発明は、上記従来の欠点を除去するため
に、なされたもので、各構成部材を水平に置き、
縦方向に積み重ねた構造にし、かつ電解質溜を両
端に設けることにより、マトリツクスの両側から
マトリツクス中に液状電解質を均等に含浸させ、
保持できるとともに、電解質が電解質通路に漏出
するのを防止でき、電池間の漏洩電流を無くする
ことのできる燃料電池を提供するこを目的とす
る。

以下、この発明の燃料電池の実施例について図
面に基づき説明する。第３図はその一実施例の重
要構成部分の分解斜視図である。この第３図にお
いて、第１図および第２図と同一部分には同一符
号を付して述べることにする。

燃料電極１と酸化剤電極２間にマトリツクス３
が挿入されており、燃料電極１の下側に燃料電極
側ガス分離板４ａが配置されている。同様にし
て、酸化剤電極２の上側には酸化剤電極側ガス分
離板４ｂが配置され、これらは積み重ねられてい
る。

燃料電極側ガス分離板４ａの燃料電極１に対向
する面の中央部にはガス供給溝８が設けられてい
る。このガス供給溝８の両側には液体電解質溜１
６が設けられている。この両方の液体電解質溜１
６の一端（図では左側）には堰１２が形成されて
いる。この堰１２は液体電解質が電解質通路５に
漏れるのを防止するためのものである。

電解質通路５はガス分離板４ａの両側の液体電
解溜１６，１６の一側端の堰１２，１２に上下に
貫通して形成されると共に、該電解質通路５は上
記分離板４ａに重ね合わせた酸化剤電極２、マト
リツクス３、酸化剤電極側ガス分離板４ｂにの各
対応位置に貫通して設けられている。

又、燃料電極１はその側端の、上記電解質溜１
６に対応するように設けた切り抜き穴１４におい
て電解質通路５と連通するようになつている。

上記燃料電極側ガス分離板４ａ、燃料電極１、
マトリツクス３、酸化剤電極、酸化剤電極側ガス
分離板４ｂを重ねた場合に、酸化剤電極側ガス分
離板４ｂの上側から燃料電極側ガス分離板４ａの
下側の間を電解質通路５により各部材を貫通する
ようになつている。

また、１３は電解質保持材であり、電解質溜１
６に挿入されるようになつている。さらに、上記
各部材を重ねた場合に、燃料電極側ガス分離板４
ａの電解質溜１６から酸化剤電極側ガス分離板４
ｂの上側の間を空気抜き通路１５が貫通してい
る。

上記燃料電極側ガス分離板４ａに設けられたガ
ス供給溝８に直交する方向に、酸化剤電極側ガス
分離板４ｂにガス供給溝９が形成されている。

第４図は第３図の燃料電池の各部材を垂直方向
に重ねて組み立てた状態の縦断面図であり、この
第４図は燃料電極側ガス分離板４ａのガス供給溝
８に平行してその両側に設けられた電解質溜１６
と電解質通路５が交わる部分の縦断面を示し、１
１は電解質通路５と電解質溜１６を連通する横溝
である。その他の部分は第３図と同一部分には同
一符号が付されている。

なお、この第４図は単セルの構造を一例として
示したものであり、空気抜き通路１５は電解質溜
１６から上部の酸化剤電極側ガス分離板４ｂの上
側に設ければよいが、単セルを積み重ねて複数セ
ルにする場合は、空気抜き通路１５を、燃料電極
側ガス分離板４ａの電解質溜１６の他側に設けた
堰を介して下側に貫通させ空気抜き通路として連
通させることができる。

次に、以上のように構成されたこの発明の燃料
電池の作用について説明する。リン酸を電解質と
して用いた場合、電池組み立て前あるいは組み立
て中に電解質をマトリツクスに含浸させる方法で
は、空気中の水分を吸収して希釈される。あるい
は電池運転中に液状電解質が不足して、特性が劣
化した場合には液状電解質の補給ができないなど
の理由で、電池組み立て後、液状電解質を注入す
る方法がとられ、この発明もそれを適用したもの
である。

いま、液状電解質を電解質通路５により注入
し、電解質はマトリツクス３と堰１２の間に設け
られた横溝１１を通つて燃料電極４ａの電解質溜
１６の電解質保持材１３に含浸される。

燃料電極１には電解質溜１６と同じ位置に切り
抜き穴１４が設けられているので、電解質溜１６
の深さと燃料電極１の厚さを加えた高さよりやや
厚めに作られた電解質保持材１３はマトリツクス
３に接触し、電解質は電解質保持材１３からマト
リツクス３が含浸される。

ただし、電解質を注入するときは燃料電極４ａ
の電解質通路５の下側から電解質が漏れないよう
に栓をして封じる。また、電解質通路５と電解質
溜１６内にある空気は電解質通路５の反対側に設
けられた空気抜き通路１５から抜けるので、電解
質の注入は容易である。

燃料電極４ａの電解質溜１６の端部に設けられ
た堰１２は電解質保持材１３に含浸された電解質
が電解質通路５に漏れるのを防止するために設け
られたものである。

ところで、一般に燃料電池単セルの取り出し得
る電圧は1V以下なので、実用的電池を得るため
には、単セルを積層して用いるが、この場合、積
層した各セルの電解質通路５に電解質が溜つてい
ると、各セルが電解質で連通し、漏洩電流による
電圧損失を生じるので、電解質の注入が完了した
後、電解質通路５の電解質は抜く。その後、電解
質通路５の両端を閉塞する。

この発明では、電解質が燃料電極側ガス分離板
４ａの両端に設けられているので、電解質はマト
リツクス３の両端から含浸できる。したがつて、
電解質がマトリツクス３全体に含浸し終る時間が
片端のみの含浸構造の場合の1/2に短縮でき、か
つ電解質はマトリツクスへ均一に含浸できる。

また、電解質溜１６の電解質通路５と連通して
いる部分に堰１２を設けたことにより、電解質が
電解質通路５に漏れない構造にしている。

なお、この発明は、単セルだけでなく、数セル
〜数10セルを積層して使用する場合にも各セル同
様の構造を適用することができる。

以上のように、この発明の燃料電池によれば、
燃料電極側ガス分離板の両端に電解質溜を設ける
とともに、この電解質溜に電解質保持材を挿入
し、電解質保持材を通じてマトリツクスに均等に
かつすみやかに電解質を含浸することができ、し
かも、電解質溜端部に堰を設けているので、電解
質が電解質通路に漏出するのを防止することがで
きるとともに、電池間の漏洩電流をなくすること
ができるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料電池の単セルを分解した主
要部材の分解斜視図、第２図は第１図の燃料電池
の単セルの縦断面図、第３図はこの発明の燃料電
池の一実施例の単セルを分解した主要部材の分解
斜視図、第４図はこの発明の燃料電池の単セルを
示す縦断面図である。 １…燃料電極、２…酸化剤電極、３…マトリツ
クス、４ａ…燃料電極側ガス分離板、４ｂ…酸化
剤電極側ガス分離板、５…電解質通路、８，９…
ガス供給溝、１１…横溝、１２…堰、１３…電解
質保持材、１４…切り抜き穴、１５…空気抜き通
路、１６…電解質溜。なお、図中同一符号は同一
または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一方の側面の中央部にガス供給溝を有しこの
   ガス供給溝に対して対称の位置に１対の電解質溜
   を有しかつこの一対の電解質溜の一端に形成され
   た堰を有する燃料電極側ガス分離板、この燃料電
   極側ガス分離板上に重ねられ上記電解質溜に対応
   する個所に切り抜きを有する燃料電極、この燃料
   電極上にマトリツクスを介して重ねられた酸化剤
   電極、この酸化剤電極上に重ねられこの酸化剤電
   極側に対向する面に上記ガス供給溝と直交する位
   置にガス供給溝を有する酸化剤電極側ガス分離
   板、上記酸化剤電極側ガス分離板、酸化剤電極、
   マトリツクス、燃料電極および燃料電極側ガス分
   離板を貫通し電解質を注入する電解質通路、上記
   燃料電極側ガス分離板の電解質溜から燃料電極マ
   トリツクス酸化剤電極および酸化剤電極側ガス分
   離板を貫通する空気抜き通路、上記電解質溜に挿
   入され電解質を上記マトリツクスに含浸させる電
   解質保持材、上記電解質通路と電解質溜に連通し
   てこの電解質通路から注入される電解質を上記電
   解質溜に導く横溝、この横溝の下側に設けられた
   堰を備えてなる燃料電池。