JPS6334859A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPS6334859A JPS6334859A JP61178122A JP17812286A JPS6334859A JP S6334859 A JPS6334859 A JP S6334859A JP 61178122 A JP61178122 A JP 61178122A JP 17812286 A JP17812286 A JP 17812286A JP S6334859 A JPS6334859 A JP S6334859A
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Classifications
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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
-
- 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
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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、（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）及び（刀は電極の触媒層、（
８）および１９）は湿潤ガスシール部、αψはガス分離
板（セパレータ、インタコネクタとも呼ばれる。）０υ
および（２）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、（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）及び（刀は電極の触媒層、（
８）および１９）は湿潤ガスシール部、αψはガス分離
板（セパレータ、インタコネクタとも呼ばれる。）０υ
および（２）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Ｏ１は不遇気性
の例えば緻密な炭素の仮でその両面に互いに直交するガ
ス流路αυ、ａ７５を形成している。一方、電極基材ｆ
４１．（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ａυ、叩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
電極の触媒層（６）、および（７）の全面に達し、電解
質マトリックスｉｌ＋を通して反応１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ＯＩｌおよびａｂ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、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上なって存在し、電解質
も外部へ排出される。
の例えば緻密な炭素の仮でその両面に互いに直交するガ
ス流路αυ、ａ７５を形成している。一方、電極基材ｆ
４１．（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ａυ、叩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
電極の触媒層（６）、および（７）の全面に達し、電解
質マトリックスｉｌ＋を通して反応１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ＯＩｌおよびａｂ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、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上なって存在し、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＋１１、触媒層（６）。
解質は電解質マトリックス＋１１、触媒層（６）。
（７）および？Ｗ ’１８ガスシール（８１，（９１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。
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、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層＋３１． ＋４１、電極基材（
５１，（６１あるいはガス流路０υ。
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＋３１． ＋４１、電極基材（
５１，（６１あるいはガス流路０υ。
０乃へあふれ、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ン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ン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。
（問題点を解決するための手段〕
この発明に係る燃料電池は、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及び緻密部、他方の片面に
緻密部を有する構造としてガス流路苓形成するように構
成するとともに、多孔部に電〜ゲ液を貯蔵したものであ
る。
緻密層の一方の片面に多孔部及び緻密部、他方の片面に
緻密部を有する構造としてガス流路苓形成するように構
成するとともに、多孔部に電〜ゲ液を貯蔵したものであ
る。
（作用）
、二の発明におり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緻密部、緻密層イ・）他方の片面に
設けた緻密部は、互いにガス流路Ｇ 、Ｔｇ成すること
によりガスを電極へ供給すると共Ｃ１−２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。
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緻密部、緻密層イ・）他方の片面に
設けた緻密部は、互いにガス流路Ｇ 、Ｔｇ成すること
によりガスを電極へ供給すると共Ｃ１−２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、（１）は電解質マトリックス、＋２１ 、
ｆ３） ？ｉｉ極、＋４１． ＋５１は電極基材、（
６）および（７）は電８ｉｉ触媒層、Ｑｌｌおよび側は
互いに直交する燃料および酸化剤ガスのガス流路、αη
はガス分離板（複合化リブ付セパレータと称す。）で緻
密５ ＋１３１と、その一方の片面にリブ状に形成され
た多孔部θ旬および緻密層０９、他方の片面にリブ状に
形成された緻密ぶαＱにより一体構成化されている。第
２図は複合状リブ付セパレータの具体的な構造を示す斜
視図である。
図において、（１）は電解質マトリックス、＋２１ 、
ｆ３） ？ｉｉ極、＋４１． ＋５１は電極基材、（
６）および（７）は電８ｉｉ触媒層、Ｑｌｌおよび側は
互いに直交する燃料および酸化剤ガスのガス流路、αη
はガス分離板（複合化リブ付セパレータと称す。）で緻
密５ ＋１３１と、その一方の片面にリブ状に形成され
た多孔部θ旬および緻密層０９、他方の片面にリブ状に
形成された緻密ぶαＱにより一体構成化されている。第
２図は複合状リブ付セパレータの具体的な構造を示す斜
視図である。
次に動作について説明する。ガス分離板（複合化リブ付
セパレータ）へ１の一方の片面の多孔部Ｑ４）および緻
密部α９、他方の片面の緻密部＋ｌ［９によって形成さ
れた互いに直交するガス流路ａＬｌおよび（２）にそれ
ぞれ燃料および酸化剤ガスを供給する。、二の時、ガス
分離板αηの緻密層α違は、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電極触媒層（６
）および（ｎへ達する。触媒層へ達したガスはイオン化
し電解質マド’Ｊ ７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αυおよび（２
）を通じて外部へ排出される。この排出ガス中には、電
解π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藤気として含み、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（１）および電極触媒層（６）およ
び（７）中の電解質が不足してくるが、ガス分離板α刀
の多孔部Ｏａ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ｆｉｌ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
。電解質の移動は、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１８水処理
の程度を調整する。
セパレータ）へ１の一方の片面の多孔部Ｑ４）および緻
密部α９、他方の片面の緻密部＋ｌ［９によって形成さ
れた互いに直交するガス流路ａＬｌおよび（２）にそれ
ぞれ燃料および酸化剤ガスを供給する。、二の時、ガス
分離板αηの緻密層α違は、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電極触媒層（６
）および（ｎへ達する。触媒層へ達したガスはイオン化
し電解質マド’Ｊ ７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αυおよび（２
）を通じて外部へ排出される。この排出ガス中には、電
解π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藤気として含み、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（１）および電極触媒層（６）およ
び（７）中の電解質が不足してくるが、ガス分離板α刀
の多孔部Ｏａ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ｆｉｌ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
。電解質の移動は、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１８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ａ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Ｇ力
の多孔部Ｏａ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）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αＤの多孔部θ０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Ｇ力
の多孔部Ｏａ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）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αＤの多孔部θ０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０７１の一方および他方の面に、リブ
状に形成され配置された緻密部ＱＳ１．ＱＩは、多孔部
０４１に対して電気伝導性、熱伝導性が良いために、反
応により生じた電気および熱の経路となり、前記リブ状
の多孔部を設けたことによる電気・熱の伝導性の低下を
防ぐことが出来る。
状に形成され配置された緻密部ＱＳ１．ＱＩは、多孔部
０４１に対して電気伝導性、熱伝導性が良いために、反
応により生じた電気および熱の経路となり、前記リブ状
の多孔部を設けたことによる電気・熱の伝導性の低下を
防ぐことが出来る。
なお、上記実施例では多孔部０４Ｊ、緻密部０５．Ｑ＊
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、第３図に示
すようにガス流路αυ、および０乃が形成される様に多
孔部を一均な飛石状に配設してもよい、また、ガス分離
板Ｑｌが第４図に示すようにいずれか一方を従来形の緻
密層で形成してもよい。
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、第３図に示
すようにガス流路αυ、および０乃が形成される様に多
孔部を一均な飛石状に配設してもよい、また、ガス分離
板Ｑｌが第４図に示すようにいずれか一方を従来形の緻
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１８水層を設けてる。
ために多孔部と緻密層の間に１８水層を設けてる。
以上のように、この発明によればガス分離板を緻Ｖｉ層
とこの緻密層の一方の片面に多孔部及び緻密部、他方の
片面に緻密部を有する構造として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
電解質を内蔵でき長期間、電解質の補給なしで安定に動
作できる。
とこの緻密層の一方の片面に多孔部及び緻密部、他方の
片面に緻密部を有する構造として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。
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図及び第２図は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、＋１１は電解質マトリックス、（２）およ
び（３）は電極、θυおよびＱ３はガス流路、α１は緻
密層、ａ４１は多孔部、０９およびαｅは緻密部、ａｌ
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。 代理人 大 岩 増 雄 第１図 ｂ）％ 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、＋１１は電解質マトリックス、（２）およ
び（３）は電極、θυおよびＱ３はガス流路、α１は緻
密層、ａ４１は多孔部、０９およびαｅは緻密部、ａｌ
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。 代理人 大 岩 増 雄 第１図 ｂ）％ 第３図 第４図 第５図
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に多孔部及び緻
密部を有し、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 |
|---|---|---|---|
| JP61178122A JPS6334859A (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 |
|---|---|---|---|
| JP61178122A JPS6334859A (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6334859A true JPS6334859A (ja) | 1988-02-15 |
Family
ID=16043036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61178122A Pending JPS6334859A (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-28 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6334859A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02103863A (ja) * | 1988-10-12 | 1990-04-16 | Osaka Gas Co Ltd | 燃料電池におけるセル集積構造 |
-
1986
- 1986-07-28 JP JP61178122A patent/JPS6334859A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02103863A (ja) * | 1988-10-12 | 1990-04-16 | Osaka Gas Co Ltd | 燃料電池におけるセル集積構造 |
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