JPS6334857A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPS6334857A JPS6334857A JP61178120A JP17812086A JPS6334857A JP S6334857 A JPS6334857 A JP S6334857A JP 61178120 A JP61178120 A JP 61178120A JP 17812086 A JP17812086 A JP 17812086A JP S6334857 A JPS6334857 A JP S6334857A
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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
- H01M8/08—Fuel cells with aqueous electrolytes
-
- 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4図は例えば特公昭58−152号公報や特開昭59
−66067号公報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、図において、+11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)及び(7)は電極の触媒層、
(8)および(9)は湿潤ガスシール部、Qlはガス分
離板(セパレータ、インクコネクタとも呼ばれる。)
Qllおよび曲は互いに直交する燃料と酸化剤ガスのガ
ス流路である。
−66067号公報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、図において、+11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)及び(7)は電極の触媒層、
(8)および(9)は湿潤ガスシール部、Qlはガス分
離板(セパレータ、インクコネクタとも呼ばれる。)
Qllおよび曲は互いに直交する燃料と酸化剤ガスのガ
ス流路である。
次に動作について説明する。ガス分離板0ωは不遇気性
の例えば緻密な炭素の板でその両面に互いに直交するガ
ス流路aυ、03を形成している。一方、電極基材(4
1,+51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αυ、(2)へ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、発電する。
の例えば緻密な炭素の板でその両面に互いに直交するガ
ス流路aυ、03を形成している。一方、電極基材(4
1,+51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αυ、(2)へ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、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θυおよび(2)をJ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(11や電極(2)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。
ある水蒸気ガスは、ガス流路θυおよび(2)をJ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(11や電極(2)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f81. (91は、燃料および酸化剤
ガスがポーラスな電極基材(41,+51から外部へ漏
洩するのを防いでいる。
ガスがポーラスな電極基材(41,+51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)。
解質は電解質マトリックス(1)、触媒層(6)。
(7)および湿潤ガスシール+81. (91にしが保
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。
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、動作温度、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JIJ (61、(71、電極基
材(41,+51あるいはガス流路αυ。
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JIJ (61、(71、電極基
材(41,+51あるいはガス流路αυ。
a3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。
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、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、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。
この発明に係る燃料電池は、ガス分離仮に緻密層とこの
緻密層の一方の片面に多孔部、他方の片面に緻密部を設
け、互いにガス流路を形成するように多孔部、緻密部を
配置するとともに、多孔部に電解液を貯蔵したものであ
る。
緻密層の一方の片面に多孔部、他方の片面に緻密部を設
け、互いにガス流路を形成するように多孔部、緻密部を
配置するとともに、多孔部に電解液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
り両面に流すガスの混合を防ぎ、緻密層の一方の片面に
設けた多孔部及び他方の片面に設けた緻密部は、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
共に、多孔部内に反応に直接関与しない余剰の電解質を
貯蔵する。
り両面に流すガスの混合を防ぎ、緻密層の一方の片面に
設けた多孔部及び他方の片面に設けた緻密部は、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
共に、多孔部内に反応に直接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、+11は電解質マトリックス、(5)は電
極基材、(6)および(7)は電極触媒層、αDおよび
0乃は互いに直交する燃料および酸化剤ガスのガス流路
、OIはガス分離板(複合化リブ付セパレータと称す。
図において、+11は電解質マトリックス、(5)は電
極基材、(6)および(7)は電極触媒層、αDおよび
0乃は互いに直交する燃料および酸化剤ガスのガス流路
、OIはガス分離板(複合化リブ付セパレータと称す。
)で緻密層Q3)と、その緻密層(3)の片面に形成さ
れたリブ構造の多孔部09と、緻密@ Q3)の反対側
の片面に形成されたリブ構造の緻密部041とにより一
体構成化されている。
れたリブ構造の多孔部09と、緻密@ Q3)の反対側
の片面に形成されたリブ構造の緻密部041とにより一
体構成化されている。
次に動作について説明する。ガス分離板(複合化リプ付
セパレータ)0[9の片面のリブ構造の多孔部09およ
び反対側の片面の緻密部Qaによって形成された互いに
直交するガス流路0υおよび側にそれぞれ燃料および酸
化剤ガスを供給する。この時、ガス分離板O1の緻密層
0簿は、両面を流れる燃料と酸化剤が互いに混じるのを
防いでおり、両ガスは直接あるいは電極基材(5)およ
び多孔部αω中を拡散し電極触媒N(6)および(7)
へ達する。触媒層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
、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Gυおよびa乃を通じて外部へ排
出される。この排出ガス中には、電解質マトリックス[
11や電極触媒層(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、電解質マトリックス
filおよび電極触媒J!+61および(7)中の電解
質が不足してくるが、ガス分離板0eの多孔部Q5)、
緻密部α船の両方あるいはいずれか一方に含浸された電
解質が不足分を補って電解質マトリックス(1)および
電極触媒層(6)および(7)へ移動し、長期に亘って
燃料電池を安定動作させる。1を解質の移動は、それぞ
れの部材が持つボ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
ボアサイズおよび撥水処理の程度を調整する。
セパレータ)0[9の片面のリブ構造の多孔部09およ
び反対側の片面の緻密部Qaによって形成された互いに
直交するガス流路0υおよび側にそれぞれ燃料および酸
化剤ガスを供給する。この時、ガス分離板O1の緻密層
0簿は、両面を流れる燃料と酸化剤が互いに混じるのを
防いでおり、両ガスは直接あるいは電極基材(5)およ
び多孔部αω中を拡散し電極触媒N(6)および(7)
へ達する。触媒層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
、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Gυおよびa乃を通じて外部へ排
出される。この排出ガス中には、電解質マトリックス[
11や電極触媒層(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、電解質マトリックス
filおよび電極触媒J!+61および(7)中の電解
質が不足してくるが、ガス分離板0eの多孔部Q5)、
緻密部α船の両方あるいはいずれか一方に含浸された電
解質が不足分を補って電解質マトリックス(1)および
電極触媒層(6)および(7)へ移動し、長期に亘って
燃料電池を安定動作させる。1を解質の移動は、それぞ
れの部材が持つボ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
ボアサイズおよび撥水処理の程度を調整する。
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、特に電解質ガ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、特に電解質ガ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)し、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α呻
の多孔部似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fi+や電極触媒層(6)および(7)で膨張した電
解質を近接したガス分離板0@の多孔部αつに吸収でき
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。
質の体積が大きく変化(膨張・収縮)し、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α呻
の多孔部似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fi+や電極触媒層(6)および(7)で膨張した電
解質を近接したガス分離板0@の多孔部αつに吸収でき
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。
以上で電解質の貯蔵あるいは体積変化の吸収の為のリプ
状多孔部は必要最少限の片面にかぎってあり、他の面は
導電性の高い緻密部にしであるので燃料電池で発生する
電気・熱を効率よく伝え性能を向上させる。
状多孔部は必要最少限の片面にかぎってあり、他の面は
導電性の高い緻密部にしであるので燃料電池で発生する
電気・熱を効率よく伝え性能を向上させる。
なお、上記実施例では緻密部0船および多孔部aりをリ
ブ状として説明したが必ずしもその必要はなく電極触媒
層に均等にガスを供給できればよく、ガス流路0υ、お
よび鰺が形成される様に多孔部α9、緻密部0伯を第2
図に示すように一均な飛石状に配設してもよい。また、
ガス分離板側のいずれが一方を第3図〜に示すように従
来形の緻密層で形成してもよい。
ブ状として説明したが必ずしもその必要はなく電極触媒
層に均等にガスを供給できればよく、ガス流路0υ、お
よび鰺が形成される様に多孔部α9、緻密部0伯を第2
図に示すように一均な飛石状に配設してもよい。また、
ガス分離板側のいずれが一方を第3図〜に示すように従
来形の緻密層で形成してもよい。
また、多孔部に貯蔵された電解液が緻密層に移動しない
ために多孔部と緻密層の間に10水層を設けてもよい。
ために多孔部と緻密層の間に10水層を設けてもよい。
以上のように、この発明によればガス分離板を緻密層と
この緻密層の一方の片面に多孔部、他方の片面に緻密部
を設けてガス流路を形成すると共に、多孔部は電解質の
貯蔵ができるように構成したので、電池内に余分の電解
質を内蔵でき長期間、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。
この緻密層の一方の片面に多孔部、他方の片面に緻密部
を設けてガス流路を形成すると共に、多孔部は電解質の
貯蔵ができるように構成したので、電池内に余分の電解
質を内蔵でき長期間、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。
第1図はこの発明の一実施例による燃料電池を示す断面
図、第2図、第3図はそれぞれこの発明の他の実施例を
示す断面図、第4図は従来の燃料電池を示す断面図であ
る。 図において、(1)は電解質マトリックス、aυおよび
(121はガス流路、01Jは緻密層、Q4)は緻密部
、α9は多孔部、OQはガス分離板である。 尚、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
図、第2図、第3図はそれぞれこの発明の他の実施例を
示す断面図、第4図は従来の燃料電池を示す断面図であ
る。 図において、(1)は電解質マトリックス、aυおよび
(121はガス流路、01Jは緻密層、Q4)は緻密部
、α9は多孔部、OQはガス分離板である。 尚、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (6)
- (1)電解質マトリックスを挟む1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一方の片面の多孔部と、前
記緻密層の他方の片面に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と緻密部が一体化も
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して多孔部と緻密
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液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ボアサイズは、電極および
マトリックスの最大ボ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。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61178120A JPS6334857A (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 燃料電池 |
US07/072,756 US4767680A (en) | 1986-07-16 | 1987-07-13 | Fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61178120A JPS6334857A (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 燃料電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6334857A true JPS6334857A (ja) | 1988-02-15 |
Family
ID=16043002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61178120A Pending JPS6334857A (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-28 | 燃料電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6334857A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007224626A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Sekisui Chem Co Ltd | 陸屋根建物の屋根改修構造及びその構築方法 |
-
1986
- 1986-07-28 JP JP61178120A patent/JPS6334857A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007224626A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Sekisui Chem Co Ltd | 陸屋根建物の屋根改修構造及びその構築方法 |
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