JPS625571A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS625571A JPS625571A JP60144058A JP14405885A JPS625571A JP S625571 A JPS625571 A JP S625571A JP 60144058 A JP60144058 A JP 60144058A JP 14405885 A JP14405885 A JP 14405885A JP S625571 A JPS625571 A JP S625571A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- electrode
- edges
- fluororesin
- fuel
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
-
- 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)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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】
［発明の技術分野」
本発明は燃料電池に係り、％イユ電極の縁部Ｃ二おける
ガス漏れを確実に防止し得るよう（−した燃料電池Ｃ１
関する。
ガス漏れを確実に防止し得るよう（−した燃料電池Ｃ１
関する。
［発明の技術的背景とその問題点コ
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、電解質層を挾んで一対の多孔質電極
を配置するととも（ユ、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出すよ
うＣユしたものであり、前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
出丁ことができるものである。
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、電解質層を挾んで一対の多孔質電極
を配置するととも（ユ、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出すよ
うＣユしたものであり、前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
出丁ことができるものである。
第２図は、上記原理に基づく特（−リン酸を電解質とし
た、リブ付Ｉ！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（ユて示したものである。
た、リブ付Ｉ！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（ユて示したものである。
図Ｃユおいて、１は電解質としてのリン酸をマトリック
スに含浸してなる電解質層、３ａ、 ３ｂはこの電解質
層１を挾んで配置された多孔負炭素材からなるアノード
電極、カソード電極であり、その電解質層１と接する側
（ユは触媒２ａ、２ｂが夫々塗布され、かつ背面側Ｃ二
はリプ４ａ、 ４ｂおよび燃料ガス。
スに含浸してなる電解質層、３ａ、 ３ｂはこの電解質
層１を挾んで配置された多孔負炭素材からなるアノード
電極、カソード電極であり、その電解質層１と接する側
（ユは触媒２ａ、２ｂが夫々塗布され、かつ背面側Ｃ二
はリプ４ａ、 ４ｂおよび燃料ガス。
酸化剤ガスの流通する溝５ａ、 ５ｂを夫々有している
。
。
ここで、燃料ガスの流通する溝５ａ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ｌ二複数
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を挾んで複数個積層することＣ二より単位セル積層
体を構成している。
する溝５ｂとは、互いに直交する方向に規則的ｌ二複数
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を挾んで複数個積層することＣ二より単位セル積層
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Ｃ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Ｃ二している。さらＣ二、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Ｉ２および１３．１４および１５を夫々対
向して配置し、適当な圧力で締付は固定することＣユよ
り燃料電池を構成している。
下端側Ｃ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Ｃ二している。さらＣ二、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Ｉ２および１３．１４および１５を夫々対
向して配置し、適当な圧力で締付は固定することＣユよ
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５ａ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Ｃユ通過して酸化剤ガス側のマニホールド１４
および１５室内（１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極３ｂの縁部１７ｂの内部を自
由（＝通過して燃料ガス側のマニホールド１２および１
３室内に漏れたりし、結果的に両ガスが混合することｆ
二なり非常Ｃユ危険である。このため、アノード電極３
ａ−またはカソード電極３ｂの縁部１７ａま念は１７ｂ
（−はガス漏れ防止策としてのシールを施すことが必要
であり、縁部１７ａまたは１７ｂ（−樹脂やゴム材料を
含浸したり、或いは樹脂フィルムをコの字状Ｃ二巻き付
けてたりして、いわゆるエツジシールを施している。ま
た、アノード電極３ａ 、カソード電極３ｂとセパレー
タ６との夫々の接触部罵一ついてもガス漏れ防止策とし
てのシールを施すことが必要であり、この部分のシール
はラップシールと称されている。このラップシールは、
通常グリース状シール材料や或いは電解質と同じリン酸
を保持させることによりシールを施している。一方これ
らのシール材料は、燃料電池の運転温度である１５０℃
〜２００℃の高温でかつ電解質であるリン酸（ユ触れる
状態での使用（−耐えるものでなければならない。そし
てこの苛酷な条件Ｃ１耐え得るものとしては、シリコン
カーバイト粉末にリン酸を含浸するいわゆるウェットシ
ール法（；限られる。しかしながら、このようなリン酸
の濡れ牲を利用するシール法は！便な方法ではあるもの
の、燃料電池高温運転中のリン酸消耗によってシール性
を損じることがあり、燃料電池な構成する上での一つの
大きな問題となっている。
＋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５ａ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Ｃユ通過して酸化剤ガス側のマニホールド１４
および１５室内（１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極３ｂの縁部１７ｂの内部を自
由（＝通過して燃料ガス側のマニホールド１２および１
３室内に漏れたりし、結果的に両ガスが混合することｆ
二なり非常Ｃユ危険である。このため、アノード電極３
ａ−またはカソード電極３ｂの縁部１７ａま念は１７ｂ
（−はガス漏れ防止策としてのシールを施すことが必要
であり、縁部１７ａまたは１７ｂ（−樹脂やゴム材料を
含浸したり、或いは樹脂フィルムをコの字状Ｃ二巻き付
けてたりして、いわゆるエツジシールを施している。ま
た、アノード電極３ａ 、カソード電極３ｂとセパレー
タ６との夫々の接触部罵一ついてもガス漏れ防止策とし
てのシールを施すことが必要であり、この部分のシール
はラップシールと称されている。このラップシールは、
通常グリース状シール材料や或いは電解質と同じリン酸
を保持させることによりシールを施している。一方これ
らのシール材料は、燃料電池の運転温度である１５０℃
〜２００℃の高温でかつ電解質であるリン酸（ユ触れる
状態での使用（−耐えるものでなければならない。そし
てこの苛酷な条件Ｃ１耐え得るものとしては、シリコン
カーバイト粉末にリン酸を含浸するいわゆるウェットシ
ール法（；限られる。しかしながら、このようなリン酸
の濡れ牲を利用するシール法は！便な方法ではあるもの
の、燃料電池高温運転中のリン酸消耗によってシール性
を損じることがあり、燃料電池な構成する上での一つの
大きな問題となっている。
［発明の目的」
本発明は王制のような事情を考慮して成されたもので、
その目的は高温運転中のリン酸消耗によってシール性を
損うことなく確実（−シかも簡便にしてエツジシールお
よびラップシールを施丁ことが可能な安全性の高い燃料
電池を提供することにある。
その目的は高温運転中のリン酸消耗によってシール性を
損うことなく確実（−シかも簡便にしてエツジシールお
よびラップシールを施丁ことが可能な安全性の高い燃料
電池を提供することにある。
［発明の概要コ
上記目的を達成するために本発明では、マトリックスに
電解質を含浸した電解質層を挾んで一対の多孔質電極を
配置して成り、上記一方の電極に燃料ガスが流通しまた
他方の電極Ｃ１酸死刑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、フッ素樹脂系の接着剤を含浸塗布するとともに、
フッ素樹脂繊維状帯材を貼付けてエツジシールおよびラ
ップシールを形成したことを特徴としている。
電解質を含浸した電解質層を挾んで一対の多孔質電極を
配置して成り、上記一方の電極に燃料ガスが流通しまた
他方の電極Ｃ１酸死刑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、フッ素樹脂系の接着剤を含浸塗布するとともに、
フッ素樹脂繊維状帯材を貼付けてエツジシールおよびラ
ップシールを形成したことを特徴としている。
「発明の実施例」
以下本発明を図面に示す一実施例Ｃ二ついて説明する。
第１図は本発明Ｃ二よる燃料電池における単位セルの構
成例を示したもので第２図と同一部分（ユは同一符号を
付してその説明を省略しここでは異なる部分≦二ついて
のみ述べる。
成例を示したもので第２図と同一部分（ユは同一符号を
付してその説明を省略しここでは異なる部分≦二ついて
のみ述べる。
つまり、第１図は前記第２図の単位セルにおけるアノー
ド電極３ａおよびカソード電極３ｂの縁部１７ａおよび
１７ｂに耐薬品性、耐熱性のフッ素樹脂系の接着剤１８
ａおよび１８ｂを含浸塗布し、さらｔ１四フッ化ポリエ
チレン等の耐薬品性、耐熱性のフッ素樹脂繊維状帯材１
９ａおよび１９ｂを前記フッ素樹脂系の接着剤１８ａお
よび１８ｂを含浸塗布した電極の縁部１７ａおよび１７
ｂを覆い包むようＣ二して貼付けて構成するよう（ユし
たものである。
ド電極３ａおよびカソード電極３ｂの縁部１７ａおよび
１７ｂに耐薬品性、耐熱性のフッ素樹脂系の接着剤１８
ａおよび１８ｂを含浸塗布し、さらｔ１四フッ化ポリエ
チレン等の耐薬品性、耐熱性のフッ素樹脂繊維状帯材１
９ａおよび１９ｂを前記フッ素樹脂系の接着剤１８ａお
よび１８ｂを含浸塗布した電極の縁部１７ａおよび１７
ｂを覆い包むようＣ二して貼付けて構成するよう（ユし
たものである。
ここで、フッ素樹脂系の接着剤１８ａ、 １８ｂとして
は例えばＰＲコート剤、そしてフッ素樹脂繊維状帯材１
９ａ、 １９ｂとしては例えば商品名でパルカーテープ
を用いている。
は例えばＰＲコート剤、そしてフッ素樹脂繊維状帯材１
９ａ、 １９ｂとしては例えば商品名でパルカーテープ
を用いている。
かかる方法により、アノード電極３ａおよびカソード電
極３ｂ縁部１７ａおよび１７ｂを形成して放る単位セル
を複数個積層して構成した燃料電池（ユおいてはアノー
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３ａお
よび３ｂの縁部１７ａおよび１７ｂの内部を通過しての
漏れは縁部１７ａおよび１７ｂを覆い包むよう（−シて
形成されたフッ素樹脂系の接着剤１８ａおよび１８ｂと
フッ素樹脂繊維状帯材１９ａおよび１ｇｂ ＋二よりエ
ッヂシールされる。
極３ｂ縁部１７ａおよび１７ｂを形成して放る単位セル
を複数個積層して構成した燃料電池（ユおいてはアノー
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３ａお
よび３ｂの縁部１７ａおよび１７ｂの内部を通過しての
漏れは縁部１７ａおよび１７ｂを覆い包むよう（−シて
形成されたフッ素樹脂系の接着剤１８ａおよび１８ｂと
フッ素樹脂繊維状帯材１９ａおよび１ｇｂ ＋二よりエ
ッヂシールされる。
捷たアノード電極３ａおよび３ｂの縁部１７ａおよび１
７ｂとセパレータ６とのそれぞれの接触部分におけるガ
ス漏れはフッ素樹脂系の接着剤１８ａおよび１８ｂとフ
ッ素樹脂繊維状帯材１９ａおよび１９ｂの積層構成によ
る弾力性でラップシールされること（ユなる。
７ｂとセパレータ６とのそれぞれの接触部分におけるガ
ス漏れはフッ素樹脂系の接着剤１８ａおよび１８ｂとフ
ッ素樹脂繊維状帯材１９ａおよび１９ｂの積層構成によ
る弾力性でラップシールされること（ユなる。
尚、本発明は上記実施例Ｃ二限定されるものではなく、
次のようにしても同様に実施することができるものであ
る。
次のようにしても同様に実施することができるものであ
る。
上記実施例では、リプ付電極型の燃料電池に適用した場
合を述べたが、ガス流通用の＠ ５ａ、 ５ｂをセパレ
ータ６に設けて成るバイポーラ型の燃料電池Ｃユも同様
に適用することができるものである。
合を述べたが、ガス流通用の＠ ５ａ、 ５ｂをセパレ
ータ６に設けて成るバイポーラ型の燃料電池Ｃユも同様
に適用することができるものである。
その他、本発明はその要旨を変更しない範囲で、種々（
１変形して実施することができるものである。
１変形して実施することができるものである。
［発明の効果］
以上述べたようζ二本発明の燃料電池Ｃユおいては、従
来高温運転中の耐リン酸性で不可能であったエツジシー
ルおよびラップシールを、フッ素樹脂系の接着剤とフッ
素樹脂繊維状帯材との組合わせ（ユよりシール性を損う
ことなく確実Ｃ二しかも簡便にして施すことができる。
来高温運転中の耐リン酸性で不可能であったエツジシー
ルおよびラップシールを、フッ素樹脂系の接着剤とフッ
素樹脂繊維状帯材との組合わせ（ユよりシール性を損う
ことなく確実Ｃ二しかも簡便にして施すことができる。
これにより、前述したガス漏れの発生をなくして燃料ガ
スと酸化剤ガスとの混合を防止し、これに基づく燃料電
池の発熱および電池特性の低下の問題を解消することが
可能となり、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。また、かかるシール法を燃料電池Ｃ二連
用した場合の効果は次の通りであった。すなわち、アノ
ード電極３ａ 、カソード電極３ｂの大きさを６００
Ｘ ７００關、有効面積を３６００ 、ｊ、単位セルの
積層数を５個として上下（ユ冷却兼加熱板を配置したも
のでは、燃料ガス側の圧力を酸化剤ガス側の圧力よりも
１００ ｙ、水柱だけ高くしてもまた逆（ユ低くして゛
も、無負荷電圧は各単位セルとも０．８９〜０．９０Ｖ
の範囲内にあり、充分なシール性能を有していることが
明らかとなった。
スと酸化剤ガスとの混合を防止し、これに基づく燃料電
池の発熱および電池特性の低下の問題を解消することが
可能となり、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。また、かかるシール法を燃料電池Ｃ二連
用した場合の効果は次の通りであった。すなわち、アノ
ード電極３ａ 、カソード電極３ｂの大きさを６００
Ｘ ７００關、有効面積を３６００ 、ｊ、単位セルの
積層数を５個として上下（ユ冷却兼加熱板を配置したも
のでは、燃料ガス側の圧力を酸化剤ガス側の圧力よりも
１００ ｙ、水柱だけ高くしてもまた逆（ユ低くして゛
も、無負荷電圧は各単位セルとも０．８９〜０．９０Ｖ
の範囲内にあり、充分なシール性能を有していることが
明らかとなった。
第１図は本発明の一実施例を示す断面斜視図、第２図は
従来の燃料電池の単位セルを示す断面斜視図、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−−−リプ ５ａ、 ５ｂ −＝溝６・・・
セパレータ ７・・・集電板８・・・絶縁板
９・・・締付板ｌＯ・・・端子 １１・
・・ガスケット１２、１３．１４．１５・・・マニホー
ルド １６・・・ガス管１７ａ 、１７ｂ −Ｒｍ
従来の燃料電池の単位セルを示す断面斜視図、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−−−リプ ５ａ、 ５ｂ −＝溝６・・・
セパレータ ７・・・集電板８・・・絶縁板
９・・・締付板ｌＯ・・・端子 １１・
・・ガスケット１２、１３．１４．１５・・・マニホー
ルド １６・・・ガス管１７ａ 、１７ｂ −Ｒｍ
Claims (1)
- マトリックスに電解質を含浸した電解質層を挾んで一対
の多孔質電体を配置して成り、前記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
、前記電極の縁部にフッ素樹脂系の接着剤を含浸塗布し
、これにフッ素樹脂繊維状帯材を前記電極端部を覆い包
むように貼り付けたことを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60144058A JPS625571A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60144058A JPS625571A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS625571A true JPS625571A (ja) | 1987-01-12 |
Family
ID=15353330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60144058A Pending JPS625571A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS625571A (ja) |
-
1985
- 1985-07-02 JP JP60144058A patent/JPS625571A/ja active Pending
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