JPS6180760A - 燃料電池の製造方法 - Google Patents
燃料電池の製造方法Info
- Publication number
- JPS6180760A JPS6180760A JP59201701A JP20170184A JPS6180760A JP S6180760 A JPS6180760 A JP S6180760A JP 59201701 A JP59201701 A JP 59201701A JP 20170184 A JP20170184 A JP 20170184A JP S6180760 A JPS6180760 A JP S6180760A
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- JP
- Japan
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- electrolyte layer
- holder
- reservoir
- phosphoric acid
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/08—Fuel cells with aqueous electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04276—Arrangements for managing the electrolyte stream, e.g. heat exchange
- H01M8/04283—Supply means of electrolyte to or in matrix-fuel cells
-
- Y—GENERAL 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
- 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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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- 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。
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〕
本発明は電解質の補給を容易にした構造を有する燃料電
池に関する。
池に関する。
液状の電解質を使用する燃料電池では、発電に半ない電
解質が電池から飛散消失することが知られている。例え
ば、リン酸を電解質とするリン酸型燃料電池では、空気
極における水の生成に伴なってリン酸が飛散するとされ
ている。このため、電池を長時間運転するとリン酸が不
足して内部抵抗が上昇し、電池性能が低下する。この内
部抵抗の上昇は次のように説明される。すなわち、リン
酸が不足して来ると、リン酸が保持されている電解質層
中に空隙が現われ、水素イオンの移動が阻害される。こ
のため、リン酸を１！電解質へ補給する方法が種々提案
されている。それらは２つに大別される。１つは、電池
の組立前に電極に予めり／酸を電極に貯蔵（リザーブ）
しておき、徐々にリン酸を電解質層へ移動させる方法で
ある（例えば、米国特許４１１５６２７号明ＭＵ′ａ参
照）。他の１つは、電極の両端に接するセパレータにリ
ン酸の”ため″（リザーバ）を設け、これに電池外部か
ら通じる補給孔とリザーバからＴＩｔ解實層へ通じる補
給孔を設けてす／酸を補給する方法である（例えば特開
昭５４−１５４０４７号公報参照）。前者の方法では、
反応ガスが拡散する電極の基板の細孔内にり／酸がリザ
ーブされるため、リザーブ量には限度が有る。また、後
者の方法では、ｗＬ池を多数積層した場合に補給孔の連
結が困難である。
解質が電池から飛散消失することが知られている。例え
ば、リン酸を電解質とするリン酸型燃料電池では、空気
極における水の生成に伴なってリン酸が飛散するとされ
ている。このため、電池を長時間運転するとリン酸が不
足して内部抵抗が上昇し、電池性能が低下する。この内
部抵抗の上昇は次のように説明される。すなわち、リン
酸が不足して来ると、リン酸が保持されている電解質層
中に空隙が現われ、水素イオンの移動が阻害される。こ
のため、リン酸を１！電解質へ補給する方法が種々提案
されている。それらは２つに大別される。１つは、電池
の組立前に電極に予めり／酸を電極に貯蔵（リザーブ）
しておき、徐々にリン酸を電解質層へ移動させる方法で
ある（例えば、米国特許４１１５６２７号明ＭＵ′ａ参
照）。他の１つは、電極の両端に接するセパレータにリ
ン酸の”ため″（リザーバ）を設け、これに電池外部か
ら通じる補給孔とリザーバからＴＩｔ解實層へ通じる補
給孔を設けてす／酸を補給する方法である（例えば特開
昭５４−１５４０４７号公報参照）。前者の方法では、
反応ガスが拡散する電極の基板の細孔内にり／酸がリザ
ーブされるため、リザーブ量には限度が有る。また、後
者の方法では、ｗＬ池を多数積層した場合に補給孔の連
結が困難である。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消し、電
解質の補給が容易な燃料電池を提供するにある。
解質の補給が容易な燃料電池を提供するにある。
本発明は、単位成池毎にリン酸のリザーバを設け、かつ
リン酸が直接電解質層に移動するようにするため、電解
質層の構成材料と同じ材料を用いて［解質層とリザーバ
の間を連通させた点にある。
リン酸が直接電解質層に移動するようにするため、電解
質層の構成材料と同じ材料を用いて［解質層とリザーバ
の間を連通させた点にある。
さらに具体的に述べれば、を極ホルダに支持された２枚
の電極の間に＠解質層を挾み、電解質層の流出を防ぐた
めの電解質層ホルダを電解質層の周囲に設けた燃料電池
において、少なくとも一方の電極ホルダにリン酸のリザ
ーバとして溝を設けること、その溝から電極ホルダの厚
み方向に少なくとも１つ以上の貫通孔を設けること、電
解質層ホルダの少なくとも一方の面に凹部を設けること
、前記電解質層の構成材料即ち電解質保持マトリックス
材と同一の材料を電解質層ホルダの凹部及び電極ホルダ
の貫通孔に連通させて存在させることにより、リン酸を
リザーバから直接電解質層に移動させるようにした点に
本発明の特徴がある。す／酸型燃料電池の電解質層は、
一般にシリコンカーバイトの微細粒子を？リテトラフル
オロエチレンｆたはリン酸塩で結着させた粉末をリン酸
と混合したペースト状の材料で形成される。したがって
、電池の組立時に、一方の電極の周囲に少くとも一方の
面に凹部を有する電解質層ホルダを配し、前記ペースト
を電極上に塗布し、溝（リザーバ）及び貫通孔を有する
電極ホルダをリザーバが上となるように電解質層ホルダ
の上に配し、塗布されたペーストの上に電極を乗せて押
付けると、ペーストがａ解質層ホルダの凹部がら電極ボ
ルダの貫通孔を通ってリザーバに到達し、リザーバから
電解質層へのリン酸の補給路が形成される。
の電極の間に＠解質層を挾み、電解質層の流出を防ぐた
めの電解質層ホルダを電解質層の周囲に設けた燃料電池
において、少なくとも一方の電極ホルダにリン酸のリザ
ーバとして溝を設けること、その溝から電極ホルダの厚
み方向に少なくとも１つ以上の貫通孔を設けること、電
解質層ホルダの少なくとも一方の面に凹部を設けること
、前記電解質層の構成材料即ち電解質保持マトリックス
材と同一の材料を電解質層ホルダの凹部及び電極ホルダ
の貫通孔に連通させて存在させることにより、リン酸を
リザーバから直接電解質層に移動させるようにした点に
本発明の特徴がある。す／酸型燃料電池の電解質層は、
一般にシリコンカーバイトの微細粒子を？リテトラフル
オロエチレンｆたはリン酸塩で結着させた粉末をリン酸
と混合したペースト状の材料で形成される。したがって
、電池の組立時に、一方の電極の周囲に少くとも一方の
面に凹部を有する電解質層ホルダを配し、前記ペースト
を電極上に塗布し、溝（リザーバ）及び貫通孔を有する
電極ホルダをリザーバが上となるように電解質層ホルダ
の上に配し、塗布されたペーストの上に電極を乗せて押
付けると、ペーストがａ解質層ホルダの凹部がら電極ボ
ルダの貫通孔を通ってリザーバに到達し、リザーバから
電解質層へのリン酸の補給路が形成される。
電極ホルダは通常のカーボン板金加工すればよいが、リ
ン酸を吸収する性質はできるだけないものがよい。リザ
ーバ及び貫通孔の内壁はポリナト２フルオロエチレンコ
ーテイングなどの不浸透処理をしておくことが望ましい
うリザーバの容積はリン酸の消失量と電池の寿命の関係
から決定される。貫通孔の数及び大きさはリン酸の消失
速度から決定される。電解質層ホルダの少くとも一方の
面に設けられる凹部の形状は線状にしてもよいし面状に
してもよい。電解質層の厚さはできるだけ薄い方が電池
の内部抵抗が小さくなって望ましい。
ン酸を吸収する性質はできるだけないものがよい。リザ
ーバ及び貫通孔の内壁はポリナト２フルオロエチレンコ
ーテイングなどの不浸透処理をしておくことが望ましい
うリザーバの容積はリン酸の消失量と電池の寿命の関係
から決定される。貫通孔の数及び大きさはリン酸の消失
速度から決定される。電解質層ホルダの少くとも一方の
面に設けられる凹部の形状は線状にしてもよいし面状に
してもよい。電解質層の厚さはできるだけ薄い方が電池
の内部抵抗が小さくなって望ましい。
したがって、電解質層ホルダの厚さは、０１〜１簡、望
ましくは０．２〜０．５ ｍがよい。また、電解ｆｆ／
Ｎホルダの材料はポリテトラフルオロエチレン、シリコ
ンカーバイトなど２００ｃ前後でリン酸と実質的に反応
せず、かつ絶縁性の物質でなければならない。
ましくは０．２〜０．５ ｍがよい。また、電解ｆｆ／
Ｎホルダの材料はポリテトラフルオロエチレン、シリコ
ンカーバイトなど２００ｃ前後でリン酸と実質的に反応
せず、かつ絶縁性の物質でなければならない。
以下実施例によって本発明をさらに詳しく説明する。本
発明の最も典型的な実施例を第１図に示す。多孔質炭素
基板１４の上に触媒層１３を設けた電極の上に、厚さ０
．５ｍ＋のポリテトラフルオエチレン板製電解質層ホル
ダ８を置き、電解質層ｉｏの部分にシリコンカーバイド
をリン酸ジルコニウムで結着させた微粉とリン酸を混合
して調整したペーストを塗り上から電極を乗せ、さらに
電極ホルダ６を乗せ、所定の圧力で押し付けた。リザー
バ１２へ溢れ出たペーストを除き、所定のす／酸をリザ
ーバ１２へ貯蔵し、上からセパレータ１でしめ付け、電
池を構成した。この電池に燃料流路４から水素ガス、空
気流路９から空気ガスを供給して約２００Ｃで連続発電
した。なお、符号２は基板、３は触媒層、１５はセパレ
ータ、５はリン酸を示している。その結果を第４図に（
１）として示す。またリザーバ１２．貫通孔７、凹部１
１を設けない以外は実施例と同じ電池を用いて連続発電
した結果を（ＩＩ）として第４図に示す。本実施例によ
シ、電池の寿命が延びることが確認された。
発明の最も典型的な実施例を第１図に示す。多孔質炭素
基板１４の上に触媒層１３を設けた電極の上に、厚さ０
．５ｍ＋のポリテトラフルオエチレン板製電解質層ホル
ダ８を置き、電解質層ｉｏの部分にシリコンカーバイド
をリン酸ジルコニウムで結着させた微粉とリン酸を混合
して調整したペーストを塗り上から電極を乗せ、さらに
電極ホルダ６を乗せ、所定の圧力で押し付けた。リザー
バ１２へ溢れ出たペーストを除き、所定のす／酸をリザ
ーバ１２へ貯蔵し、上からセパレータ１でしめ付け、電
池を構成した。この電池に燃料流路４から水素ガス、空
気流路９から空気ガスを供給して約２００Ｃで連続発電
した。なお、符号２は基板、３は触媒層、１５はセパレ
ータ、５はリン酸を示している。その結果を第４図に（
１）として示す。またリザーバ１２．貫通孔７、凹部１
１を設けない以外は実施例と同じ電池を用いて連続発電
した結果を（ＩＩ）として第４図に示す。本実施例によ
シ、電池の寿命が延びることが確認された。
以上、本発明の燃料電池は電解質の補給が容易な構造と
なっているので、連続発電に適する。
なっているので、連続発電に適する。
２面の簡単な説明
第１図は本発明の典型的な実施例を示す電池の構成図、
第２図は本発明の構成要素である電解質層ホルダの構成
図、第３図は本発明の構成要素である電極ホルダの構成
図、第４図は本発明に基づいて構成した；池及び比較例
による電池の連続発な実験結果を示す特性図である。
第２図は本発明の構成要素である電解質層ホルダの構成
図、第３図は本発明の構成要素である電極ホルダの構成
図、第４図は本発明に基づいて構成した；池及び比較例
による電池の連続発な実験結果を示す特性図である。
１．１５・・・セパレータ、２．１４・・・基板、３゜
１３・・・触媒層、５・・・リン酸、６・・・電極ホル
ダ、７・・・Ｋ通孔、８・・・電解質層ホルダ、１０・
・・電解質層、１１・・凹部。
１３・・・触媒層、５・・・リン酸、６・・・電極ホル
ダ、７・・・Ｋ通孔、８・・・電解質層ホルダ、１０・
・・電解質層、１１・・凹部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電極ホルダに支持された電極を対向して有し、その
間に電解質層および該電解質層の流出を防ぐための電解
質層ホルダを有する燃料電池において、前記電極ホルダ
の少なくとも１つに溝を有し、その溝から電極ホルダの
厚み方向に少なくとも１つ以上の貫通孔を有し、該貫通
孔と接触する前記電解質層ホルダの前記貫通孔との接触
面に凹部を有し、前記電解質層の構成材料と同一の材料
を前記電解質層ホルダの凹部及び電極ホルダの貫通孔に
連通して有することを特徴とする燃料電池。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記電解質層は多
孔質リン酸保持マトリックスの空隙部にリン酸を保持し
たものから成ることを特徴とする燃料電池。 ３、特許請求の範囲第１項において、電池の組立時に電
解質層の構成材料と同一の材料により電解質ホルダの凹
部及び電極ホルダの貫通孔を連通させることを特徴とす
る燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59201701A JPS6180760A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 燃料電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59201701A JPS6180760A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 燃料電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6180760A true JPS6180760A (ja) | 1986-04-24 |
| JPH0534782B2 JPH0534782B2 (ja) | 1993-05-24 |
Family
ID=16445482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59201701A Granted JPS6180760A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 燃料電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6180760A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5848366A (ja) * | 1981-09-17 | 1983-03-22 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| JPS58166652A (ja) * | 1982-03-27 | 1983-10-01 | Hitachi Ltd | 燃料電池の電解液補給装置 |
-
1984
- 1984-09-28 JP JP59201701A patent/JPS6180760A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5848366A (ja) * | 1981-09-17 | 1983-03-22 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| JPS58166652A (ja) * | 1982-03-27 | 1983-10-01 | Hitachi Ltd | 燃料電池の電解液補給装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0534782B2 (ja) | 1993-05-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |