JPS63146363A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPS63146363A JPS63146363A JP61183841A JP18384186A JPS63146363A JP S63146363 A JPS63146363 A JP S63146363A JP 61183841 A JP61183841 A JP 61183841A JP 18384186 A JP18384186 A JP 18384186A JP S63146363 A JPS63146363 A JP S63146363A
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Classifications
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- 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
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
-
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-
- 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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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、積層形燃料電池のセル構成に関するもので
ある。
ある。
第５図は特公昭５８−１５２号や特開昭５９−６８０６
７号に示された従来の最も代表的なセル構成を示す断面
図であり２図において、（１）は電解質マトリックス、
（２）および（３）は電極、（４）および（５）は電極
基材。
７号に示された従来の最も代表的なセル構成を示す断面
図であり２図において、（１）は電解質マトリックス、
（２）および（３）は電極、（４）および（５）は電極
基材。
（６）および（７）は電極の触媒層２（８）および（９
）は湿潤ガスシール部、 （１０）はガス分Ｍ板＜セパ
レータ、インクコネクタとも呼ばれる） 、 （１１）
および（１２）は互いに直交する燃料ガスと酸化剤ガス
のガス流路である。
）は湿潤ガスシール部、 （１０）はガス分Ｍ板＜セパ
レータ、インクコネクタとも呼ばれる） 、 （１１）
および（１２）は互いに直交する燃料ガスと酸化剤ガス
のガス流路である。
次に動作について説明する。ガス分離板（１０）は不透
気性の例えば緻密な炭素の板でその両面に直交する燃料
ガスと酸化剤ガスのガス流路（１１）および（１２）を
形成している。一方、電極基材（４）および（５）はポ
ーラスな例えば炭素繊維で構成されており。
気性の例えば緻密な炭素の板でその両面に直交する燃料
ガスと酸化剤ガスのガス流路（１１）および（１２）を
形成している。一方、電極基材（４）および（５）はポ
ーラスな例えば炭素繊維で構成されており。
ガス流路（１１）および（１２）に供給された燃料ガス
および酸化剤ガスは電極基材（４）および（５）中で拡
散され電極の触媒層（６）および（７）の全面に達し、
電解質マトリックス（１）を通して反応２発電する。こ
こで。
および酸化剤ガスは電極基材（４）および（５）中で拡
散され電極の触媒層（６）および（７）の全面に達し、
電解質マトリックス（１）を通して反応２発電する。こ
こで。
反応に使われなかった余剰ガスや反応生成物である水蒸
気ガスは、ガス流路（１１）および（１２）を通じて外
部へ排出される。この排出ガス中には、電解質マトリッ
クス（１）、電極に）および（３）に含まれる電解質が
燃料電池の動作条件で決まる蒸気となって存在し電解質
も外部へ排出される。湿潤ガスシール部（８）および（
９）は１．燃料ガスおよび酸化剤ガスがポーラスな電極
基材（４）および（５）から外部へ漏洩するのを防いで
いる。
気ガスは、ガス流路（１１）および（１２）を通じて外
部へ排出される。この排出ガス中には、電解質マトリッ
クス（１）、電極に）および（３）に含まれる電解質が
燃料電池の動作条件で決まる蒸気となって存在し電解質
も外部へ排出される。湿潤ガスシール部（８）および（
９）は１．燃料ガスおよび酸化剤ガスがポーラスな電極
基材（４）および（５）から外部へ漏洩するのを防いで
いる。
従来の燃料電池は以上のように構成されているので、電
解質は電解質マトリックス（１）、触媒層（６）および
（７１，！温ガスシール部（８）および（９）にしか保
持されない。従って長期の運転を行った場合、蒸散、飛
散などにより電解質が不足し電解質の補給を頻繁に行う
必要があった。
解質は電解質マトリックス（１）、触媒層（６）および
（７１，！温ガスシール部（８）および（９）にしか保
持されない。従って長期の運転を行った場合、蒸散、飛
散などにより電解質が不足し電解質の補給を頻繁に行う
必要があった。
また、動作圧力、ａ作温度、ガス利用率、セル面内位置
等の運転条件によって、電解質の体積が大きく変化する
が、この電解質の体積変化を吸収する能力がなく例えば
特開昭５８−１６１２６９号公報等に示される外部リザ
ーバを設けてもセルサイズが大きく電解質マトリックス
（１）内の電解質の移動距離が長くなると充分機能せず
電解質の膨張分は触媒層（６）および（７）、電極基材
（４）および（５）或いはガス流路（１１）および（１
２）へあふれ、電池はフラッディングを起こし電池特性
が低下してしまうなどの問題があった。
等の運転条件によって、電解質の体積が大きく変化する
が、この電解質の体積変化を吸収する能力がなく例えば
特開昭５８−１６１２６９号公報等に示される外部リザ
ーバを設けてもセルサイズが大きく電解質マトリックス
（１）内の電解質の移動距離が長くなると充分機能せず
電解質の膨張分は触媒層（６）および（７）、電極基材
（４）および（５）或いはガス流路（１１）および（１
２）へあふれ、電池はフラッディングを起こし電池特性
が低下してしまうなどの問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たものであり、余分の電解質を貯蔵することを可能にす
るとともに電解質の体積変化をフラッディングすること
なく吸収しうる燃料電池を得ることを目的とする。
たものであり、余分の電解質を貯蔵することを可能にす
るとともに電解質の体積変化をフラッディングすること
なく吸収しうる燃料電池を得ることを目的とする。
この発明に係わる燃料電池は、ガス分離板に緻密層とこ
の緻密層の両面にガス流路を形成するようにそれぞれ多
孔部及び緻密部を配置するとともに、多孔部に電解質を
貯蔵したものである。
の緻密層の両面にガス流路を形成するようにそれぞれ多
孔部及び緻密部を配置するとともに、多孔部に電解質を
貯蔵したものである。
この発明における燃料電池のガス分離板は、緻密層によ
り両側に流すガスの混合を防ぎ、緻密層の両側に設けた
多孔部は、互いにガス流路を形成することによりガスを
電極へ供給するとともに。
り両側に流すガスの混合を防ぎ、緻密層の両側に設けた
多孔部は、互いにガス流路を形成することによりガスを
電極へ供給するとともに。
多孔部内に反応に関与しない余剰の電解質を貯蔵する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（１）は電解質マトリックス。
図において、（１）は電解質マトリックス。
（６）および（７）は電極の触媒層、 （１１）および
（１２）はガス流路、 （１８）はガス分離板（複合化
リブ付セパレータ）で緻密層（１３）とその緻密層（１
３）の両面にそれぞれリブ状に形成された多孔部（１４
）および（１５）。
（１２）はガス流路、 （１８）はガス分離板（複合化
リブ付セパレータ）で緻密層（１３）とその緻密層（１
３）の両面にそれぞれリブ状に形成された多孔部（１４
）および（１５）。
緻密部（１６）および（１７）により一体構成化されて
いる。即ち、緻密層（１３）の一方の面に多孔部（１４
）および緻密部（１６Ｌ緻密層（１３）の多方の面に多
孔部（１５）及び緻密部（１７）が配置され、その具体
的な構造は第２図の斜視図に示す如く、多孔部と緻密部
が交互に配置された場合を示す。
いる。即ち、緻密層（１３）の一方の面に多孔部（１４
）および緻密部（１６Ｌ緻密層（１３）の多方の面に多
孔部（１５）及び緻密部（１７）が配置され、その具体
的な構造は第２図の斜視図に示す如く、多孔部と緻密部
が交互に配置された場合を示す。
次に動作について説明する。ガス分離板（１８）の両面
の多孔部（１４）および（１５）、緻密部（１６）およ
び（１７）によって形成された互いに直交するガス流路
（１１）および（１２）にそれぞれ燃料ガス、酸化剤ガ
スを供給する。このとき、ガス分離板（１８）の緻密層
（１３）は２両面を流れる燃料ガス、酸化剤ガスが互い
に混じるのを防いでおり両ガスは電極の触媒層（６）お
よび（７）へ達する。触媒層（６）および（７）へ達し
たガスはイオン化し電解質マトリックス（１）を通して
反応し発電が行われる。ここで２反応に使われなかった
余剰ガスや反応生成物である水蒸気ガスは。
の多孔部（１４）および（１５）、緻密部（１６）およ
び（１７）によって形成された互いに直交するガス流路
（１１）および（１２）にそれぞれ燃料ガス、酸化剤ガ
スを供給する。このとき、ガス分離板（１８）の緻密層
（１３）は２両面を流れる燃料ガス、酸化剤ガスが互い
に混じるのを防いでおり両ガスは電極の触媒層（６）お
よび（７）へ達する。触媒層（６）および（７）へ達し
たガスはイオン化し電解質マトリックス（１）を通して
反応し発電が行われる。ここで２反応に使われなかった
余剰ガスや反応生成物である水蒸気ガスは。
ガス流路（１１）および（１２）を通じて外部へ排出さ
れる。この排出ガス中には、電解質マトリックス（１）
や触媒層（６）および（７）中に含まれる電解質を蒸気
として含み、電解質が外部へ排出される。従って。
れる。この排出ガス中には、電解質マトリックス（１）
や触媒層（６）および（７）中に含まれる電解質を蒸気
として含み、電解質が外部へ排出される。従って。
長期の運転を行った場合には、電解質マ？−ＩＪフック
ス１）、触媒層（６）および（７）中の電解質が不足し
てくるが、ガス分離板（１８）の多孔部（１４）および
（１５）の両方あるいは何れか一方に含浸された電解質
が不足を補って電解質７トリツクス（１）、触媒層（６
）および（７）へ移動し、長期に亘って燃料電池をを安
定動作させる。電解質の移動は、それぞれの部材の持つ
ポアサイズと電解質に対するぬれ性で決まる毛管吸引力
で行われるので、それぞれの部材の間でポアサイズおよ
び撥水処理の程度をｉ１整する。
ス１）、触媒層（６）および（７）中の電解質が不足し
てくるが、ガス分離板（１８）の多孔部（１４）および
（１５）の両方あるいは何れか一方に含浸された電解質
が不足を補って電解質７トリツクス（１）、触媒層（６
）および（７）へ移動し、長期に亘って燃料電池をを安
定動作させる。電解質の移動は、それぞれの部材の持つ
ポアサイズと電解質に対するぬれ性で決まる毛管吸引力
で行われるので、それぞれの部材の間でポアサイズおよ
び撥水処理の程度をｉ１整する。
以上、電解質の蒸散、飛散等による不足分の補給機能を
説明したが、特に電解質がリン酸の場合などでは、起動
停止あるいは運転条件（動作圧力。
説明したが、特に電解質がリン酸の場合などでは、起動
停止あるいは運転条件（動作圧力。
動作温度、ガス利用率、セル面内位置等）によって電解
質の体積が大きく変化（膨張、収縮）シ。
質の体積が大きく変化（膨張、収縮）シ。
この電解質の体積変化を吸収する機能も必要である。ガ
ス分離板（１８）の多孔部（１４）および（１５）は電
解質を含浸してはいるが更に空孔部を残した状態に組立
てられており、運転中、電解質マトリックス（１）、触
媒層（６）および（７）で膨張した電解質を近接したガ
ス分離板（１８）の多孔部（１４）および（１５）に吸
収できる。電解質の収縮の場合は、不足の場合と同じで
必要な部分に電解質は戻る。
ス分離板（１８）の多孔部（１４）および（１５）は電
解質を含浸してはいるが更に空孔部を残した状態に組立
てられており、運転中、電解質マトリックス（１）、触
媒層（６）および（７）で膨張した電解質を近接したガ
ス分離板（１８）の多孔部（１４）および（１５）に吸
収できる。電解質の収縮の場合は、不足の場合と同じで
必要な部分に電解質は戻る。
また、ガス分離板（１８）の両面に、リブ状に形成され
配置された緻密部（１６）および（１７）は、多孔部（
１４）および（１５）に対して電気伝導性゛、熱伝導性
が良いため２反応により生じた電気および熱の経路とな
り、リブ状の多孔部を設けたことによる電気。
配置された緻密部（１６）および（１７）は、多孔部（
１４）および（１５）に対して電気伝導性゛、熱伝導性
が良いため２反応により生じた電気および熱の経路とな
り、リブ状の多孔部を設けたことによる電気。
熱の伝導性の低下を防ぐことができる。
なお、上記実施例は緻密部（１６）および（１７）、多
孔部（１４）および（１５）をリブ状として説明したが
。
孔部（１４）および（１５）をリブ状として説明したが
。
必ずしもその必要はなく触媒層（６）および（７）に均
等にガスを供給できればよく、第３図に示すようにガス
流路（１１）および（１２）が形成されるように緻密部
（１６）および（１７）、多孔部（１４）および（１５
）を−均な飛石状に配設してもよい。又、ガス分離板（
１８）を第４図に示すように何れか一方を従来形の緻密
層と組合わせた構成としてもよい。
等にガスを供給できればよく、第３図に示すようにガス
流路（１１）および（１２）が形成されるように緻密部
（１６）および（１７）、多孔部（１４）および（１５
）を−均な飛石状に配設してもよい。又、ガス分離板（
１８）を第４図に示すように何れか一方を従来形の緻密
層と組合わせた構成としてもよい。
また、多孔部に貯蔵された電解質が緻密層に移動しない
ために、多孔部と緻密層との間に撥水層を設けるように
してもよい。
ために、多孔部と緻密層との間に撥水層を設けるように
してもよい。
以上のように、この発明によればガス分離板を緻密層と
この緻密層の両面にガス流路を形成すると共に電解質の
貯蔵ができる多孔部と電気、熱の伝導性の良い緻密部を
持つように構成したので。
この緻密層の両面にガス流路を形成すると共に電解質の
貯蔵ができる多孔部と電気、熱の伝導性の良い緻密部を
持つように構成したので。
電池内に余分の電解質を内臓でき長期間、電解質の補給
なしで安定に動作できる。また、運転条件による電解質
の体積変化も電極面全体にわたる多孔部で効率的に吸収
されるのでフラッディング等のトラブルを起こすことが
ない。
なしで安定に動作できる。また、運転条件による電解質
の体積変化も電極面全体にわたる多孔部で効率的に吸収
されるのでフラッディング等のトラブルを起こすことが
ない。
第１図及びは第２図この発明の一実施例による燃料電池
を示す断面図及び斜視図、第３図、第４図はそれぞれこ
の発明の他の実施例を示す断面図。 第５図は従来の燃料電池を示す断面図である。 図において、（１）は電解質７トリツクス、（２）およ
び（３）は電極、 （１１）および（１２）はガス流路
、 （１３）は緻密層、 （１４）および（１５）は多
孔部、 （１６）および（１７）は緻密部、 （１ｇ
）はガス分離板である。 尚２図中、同−符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 第１図 ／Ａ １１ １２ ｆｔ！ を解情
マトリック々 Ｚ、Ｊ ｔＰ！！ Ｉｌ、 ；２ ｆｒｌ、 ｉＦＪ番 １３ 敏、！蕾 、！Ｓ１７゛°Ｘ、第１１オ瓦 第３図 第４図 第５図
を示す断面図及び斜視図、第３図、第４図はそれぞれこ
の発明の他の実施例を示す断面図。 第５図は従来の燃料電池を示す断面図である。 図において、（１）は電解質７トリツクス、（２）およ
び（３）は電極、 （１１）および（１２）はガス流路
、 （１３）は緻密層、 （１４）および（１５）は多
孔部、 （１６）および（１７）は緻密部、 （１ｇ
）はガス分離板である。 尚２図中、同−符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 第１図 ／Ａ １１ １２ ｆｔ！ を解情
マトリック々 Ｚ、Ｊ ｔＰ！！ Ｉｌ、 ；２ ｆｒｌ、 ｉＦＪ番 １３ 敏、！蕾 、！Ｓ１７゛°Ｘ、第１１オ瓦 第３図 第４図 第５図
Claims (7)
- （１）電解質マトリックスを挟む一対の電極を、ガス分
離板を介して複数個積層するものにおいて、前記ガス分
離板が緻密層とこの緻密層の両面にそれぞれ多孔部及び
緻密部を有する構造からなることを特徴とする燃料電池
。 - （２）ガス分離板の緻密層と多孔部及び緻密部が一体化
もしくは接合形成され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。 - （３）ガス分離板の両面にそれぞれ燃料ガス、酸化剤ガ
スを互いに直交して流せる流路を構成するよう多孔部と
緻密部を配置したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項又は第２項記載の燃料電池。 - （４）ガス分離板の多孔部に電解質を貯蔵したことを特
徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の何れかに
記載の燃料電池。 - （５）ガス分離板の多孔部のポアサイズ、電極および電
解質マトリックスの最大ポアよりも大きくしたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項の何れかに
記載の燃料電池。 - （６）ガス分離板の多孔部と緻密層との間に撥水層を設
けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５
項の何れかに記載の燃料電池。 - （７）ガス分離板の両面に設けた多孔部で、片面ずつポ
アサイズを変える、あるいは一方に撥水処理したことを
特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項の何れか
に記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/072,756 US4767680A (en) | 1986-07-16 | 1987-07-13 | Fuel cell |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16872686 | 1986-07-16 | ||
| JP61-168726 | 1986-07-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63146363A true JPS63146363A (ja) | 1988-06-18 |
Family
ID=15873285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61183841A Pending JPS63146363A (ja) | 1986-07-16 | 1986-08-04 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63146363A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004079196A (ja) * | 2002-08-09 | 2004-03-11 | Nisshinbo Ind Inc | 燃料電池セパレータおよび固体高分子型燃料電池 |
| KR20180082234A (ko) * | 2017-01-10 | 2018-07-18 | 한국타이어 주식회사 | 다공성 연료전지 분리판 및 이의 제조방법 |
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1986
- 1986-08-04 JP JP61183841A patent/JPS63146363A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004079196A (ja) * | 2002-08-09 | 2004-03-11 | Nisshinbo Ind Inc | 燃料電池セパレータおよび固体高分子型燃料電池 |
| JP4645790B2 (ja) * | 2002-08-09 | 2011-03-09 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 燃料電池セパレータおよび固体高分子型燃料電池 |
| KR20180082234A (ko) * | 2017-01-10 | 2018-07-18 | 한국타이어 주식회사 | 다공성 연료전지 분리판 및 이의 제조방법 |
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