KR100747366B1 - 연료전지 - Google Patents

연료전지 Download PDF

Info

Publication number
KR100747366B1
KR100747366B1 KR1020047019685A KR20047019685A KR100747366B1 KR 100747366 B1 KR100747366 B1 KR 100747366B1 KR 1020047019685 A KR1020047019685 A KR 1020047019685A KR 20047019685 A KR20047019685 A KR 20047019685A KR 100747366 B1 KR100747366 B1 KR 100747366B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
electrolyte membrane
fuel cell
unit cells
electrodes
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.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020047019685A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050005528A (ko
Inventor
키무라히데카즈
와타나베스구루
요시타케츠토무
쿠로시마사다노리
나카무라신
시마카와유이치
마나코타카시
이마이히데토
쿠보요시미
Original Assignee
닛본 덴끼 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛본 덴끼 가부시끼가이샤 filed Critical 닛본 덴끼 가부시끼가이샤
Publication of KR20050005528A publication Critical patent/KR20050005528A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100747366B1 publication Critical patent/KR100747366B1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • 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
    • 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
    • H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1009—Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1065—Polymeric electrolyte materials characterised by the form, e.g. perforated or wave-shaped
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1067—Polymeric electrolyte materials characterised by their physical properties, e.g. porosity, ionic conductivity or thickness
    • 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
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2455—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with liquid, solid or electrolyte-charged reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

간소한 구조를 가지며, 고출력이면서 소형화 및 박형화된 고체 고분자형 연료전지를 제공하는 것을 목적으로 하여, 고체 고분자 전해질막을 끼우고, 고체 고분자 전해질막의 한쪽의 면에 복수의 연료극을, 다른쪽의 면에 복수의 산화제극을 각각 배치하여, 복수의 단위 셀을 구성하고, 이들의 단위 셀을 접속 전극에 의해 전기적으로 접속하고 있다. 고체 고분자 전해질막 상의 인접하는 단위 셀 사이의 영역에 홈부가 마련되어 있기 때문에, 인접하는 단위 셀에의 수소 이온의 이동이 억제되고, 전압 강하가 방지된다.
연료 전지, 절연성 수지

Description

연료전지{FUEL CELL}
본 발명은, 연료전지에 관한 것으로, 특히 고체 전해질막을 이용한 연료전지에 관한 것이다.
고체 고분자형 연료전지는 퍼플루오르술폰산 막(perfluorosulphonic acid membrane) 등의 이온교환막을 전해질막으로서 이용하고, 이 이온교환막의 양면에 각각 전극(연료극 및 산화제극)이 접합된 구성으로서, 연료극에 수소, 산화제극에 산소 또는 공기가 공급되고, 전기화학 반응에 의해 전기를 발생하는 장치이다. 이 전기화학 반응을 일으키기 위해, 통상, 고체 고분자형 연료전지는, 고체 고분자 전해질막인 이온교환막과, 이온교환막의 양면에 형성된, 촉매 물질을 담지한 탄소 미립자와 고체 고분자 전해질과의 혼합체로 이루어지는 촉매층과 연료 및 산화 가스의 공급과 확산을 위한 다공성 탄소 재료로 이루어지는 가스 확산층(공급층)으로 이루어지는 전극과, 탄소 또는 금속의 도전성 박판으로 이루어지는 집전체로 구성되어 있다.
또한 근래에는, 상기 바와 같은 구성에서, 연료로서 메탄올 등의 유기 액체 연료를 직접 연료극에 공급하는 직접 메탄올 고체 고분자형 연료전지의 연구 개발도 활발하게 행하여지고 있다.
상기 구성에 있어서, 연료극에 공급된 연료는, 가스 확산층(공급층)중의 미세구멍을 통과하여 촉매에 달하고, 촉매의 작용으로 연료가 분해되고, 전자와 수소 이온이 생성된다. 전자는, 연료극중의 촉매 담체와 가스 확산층(공급층)을 통과하여 외부 회로에 도출되고, 외부 회로로부터 산화제극으로 흘러 들어간다. 한편, 수소 이온은 연료극중의 전해질 및 양 전극 사이의 고체 고분자 전해질막을 통과하여 산화제극에 달하고, 산화제극에 공급된 산소와 외부 회로로부터 흘러 들어오는 전자와 반응하여 물을 만든다. 이 결과, 외부 회로에서는 연료극으로부터 산화제극을 향하여 전자가 흐르고, 전력이 취출된다.
그러나, 이와 같은 기본적 구성의 고체 고분자형 연료전지 단체(單體)의 전지 전압은, 각 전극에 있어서의 산화환원 전위차에 상당하기 때문에, 이상적인 개방 전압이더라도 최대 1.23V이다. 이 때문에, 다양한 기기에 탑재하는 구동 전원으로서는, 전지 출력의 점에서 반드시 충분히다고는 말할 수 없다. 예를 들면, 휴대용 전자 기기의 대부분은 전원으로서 1.5 내지 4V정도 이상의 입력 전압을 필요로 하기 때문에, 그와 같은 휴대용 전자 기기의 구동 전원으로서 고체 고분자형 연료전지를 사용하는 경우에는, 연료전지의 단위 셀을 직렬로 접속하고, 전지의 전압을 올릴 필요가 있다.
그래서, 전지 전압을 상승시키기 위해, 연료전지의 단위 셀을 적층한 구성으로 하여 충분한 전압을 확보하는 것이 고려되지만, 이와 같이 하면 전지 전체가 두꺼워지기 때문에, 박형화가 요청되는 휴대용 전자 기기 등의 구동 전원으로서는 바람직하다고는 할 수 없다.
전지 전압을 상승시키면서 전지의 박형화를 실현하는 기술로서, 예를 들면 일본특개평8-273696호 공보에는, 동일 평면상에 복수의 셀을 조립한 연료전지와, 이 연료전지를 복수장 겹치는 스택 구조가 개시되어 있다.
또한, 일본특개평8-171925호 공보에는, 1장의 전해질막의 한쪽의 면에 복수의 산화제극이 배치되고, 해당 전해질막의 다른쪽의 면에 복수의 연료극이 배치됨에 의해, 복수의 단위 셀을 동일 평면상에 갖는 연료전지가 개시되어 있다.
이와 같은 연료전지를 구체적으로 예시하면, 도 1의 A 및 B에 모식적으로 도시한 바와 같이, 1장의 고체 고분자 전해질막(114)의 한쪽의 면에 복수의 연료극(한쪽의 전극)(102)이 배치되고, 고체 고분자 전해질막(114)의 다른쪽의 면에 복수의 산화제극(다른쪽의 전극)(108)이 배치되어 있다. 연료극(102)상에는 집전체(120. 121)가, 산화제극(108)상에는 집전체(122, 123)가 각각 배치되어 접속되고, 집전체(121과 122)는, 접속 전극(124)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
상기 종래의 기술은, 복수의 셀을 전기적으로 접속함에 의해 고출력화가 가능하기 때문에, 기기 구동을 위해 충분한 전원 전압을 얻는다는 점에 있어서 어느 정도의 효과를 이루고 있다.
그러나, 일본특개평8-273696호 공보에 기재된 기술에서는, 평면 내에 배치된 각 단위 셀의 연료극과 산화제극 방향이 일양하지 않기 때문에, 각 단위 셀마다 분리하여 연료 및 산화제 가스를 공급할 필요가 있다. 또한, 각 단위 셀 내의 연료 또는 산화제 가스가 인접하는 단위 셀에 유입한 것을 막기 위해, 각 단위 셀마다 밀폐하는 지지 기구를 필요로 한다. 이 때문에, 연료전지의 단위 셀 사이의 간격은, 연료 및 산화제 가스의 공급 기구나 지지 기구의 크기에 의존하고, 충분한 소형화를 달성하는 것이 곤란하였다. 또한, 구성 부품 수가 많아지는 등, 소형화 및 비용의 면에서 개선의 여지를 갖고 있다.
또한, 일본특개평8-171925호 공보에 기재된 기술에서는, 어떤 단위 셀의 연료극에서 생성한 수소 이온이, 그 단위 셀의 산화제극이 아니라, 인접하는 단위 셀의 산화제극으로 이동하고(전기적 리크), 전압이 저하되어 버린다는 과제를 갖고 있다. 특히, 각 단위 셀의 간격이 전해질막의 두께와 같은 정도로 작은 경우에는, 전기적 리크가 현저하고, 전압의 저하가 피할 수 없었다.
상기 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은, 간소한 구조를 가지며, 고출력이면서 소형화 및 박형화가 가능한 고체 고분자형 연료전지를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 고체 전해질막과, 고체 전해질막의 한쪽의 면에 배치된 복수의 연료극과, 고체 전해질막의 다른쪽의 면에 복수의 연료극과 대향하여 배치된 복수의 산화제극을 포함하고, 연료극과 산화제극과 고체 전해질막으로 이루어지는, 복수의 단위 셀이 전기적으로 접속된 구성의 연료전지로서, 인접하는 단위 셀의 사이의 영역에, 저이온 전도성의 영역이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지가 제공된다.
본 발명의 연료전지는, 1장의 고체 전해질막을 공유하는 2개 이상의 단위 셀이 전기적으로 접속된 구성이다. 이 때문에, 단위 셀끼리를 상대적으로 고정하는 부재를 별도로 필요로 하지 않기 때문에, 간소한 구조로 고출력을 얻을 수 있는 연 료전지를 실현한다.
또한, 고체 전해질막의 한쪽의 면에는 연료극이, 다른쪽의 면에는 산화제극이 각각 배치되어 있기 때문에, 각 단위 셀마다 개별적으로 연료 또는 산화제를 공급하는 유로 등을 마련할 필요가 없고, 2개 이상의 단위 셀에 대해 한번에 연료나 산화제를 공급하는 것이 가능하다. 따라서 기구를 간소화할 수 있기 때문에, 연료전지의 소형화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 연료전지에서는, 각 단위 셀 사이의 간격을 좁힘에 의해, 더욱 연료전지의 소형화를 도모할 수 있다. 종래는, 이와 같이 각 단위 셀 사이의 간격을 좁힌 경우, 상기 바와 같이 전기적 리크가 생기기 때문에, 전압이 저하하여 버린다는 과제가 생기고 있다. 그러나, 본 발명의 연료전지에서는, 고체 전해질막이 인접하는 단위 셀 사이의 영역에, 저이온 전도성 영역을 마련함에 의해, 전기적 리크의 발생을 방지하고 있다. 이 때문에, 각 단위 셀 사이의 간격을, 고체 전해질막의 두께와 같은 정도까지 작게 한 경우에 있어서도, 전압의 저하가 억제되고, 소형이면서 박형으로 고출력의 연료전지를 실현한다. 여기서, 본 발명에 있어서의 저이온 전도성 영역이란, 다른 영역과 비교하여, 수소 이온의 전도성이 낮은 영역을 말한다.
본 발명에서는, 상기 연료전지에 있어서, 저이온 전도성 영역이 고체 전해질막에 홈부가 형성된 영역이라도 좋다.
또한, 본 발명에서는, 상기 연료전지에 있어서, 저이온 전도성 영역이 고체 전해질막에 오목부가 형성된 영역이라도 좋다.
이와 같은 구성으로 함에 의해 저이온 전도성 영역을 마련할 수 있고, 고체 전해질막을 통한 단위 셀 사이의 수소 이온의 이동을 억제할 수 있기 때문에, 전압 저하가 효과적으로 억제된 고출력의 연료전지를 실현한다.
본 발명에서는, 상기 연료전지에 있어서, 홈부 또는 오목부에 절연성 수지가 충전되어 있어도 좋다. 홈부 또는 오목부를 절연성 수지에 의해 충전함에 의해, 고체 전해질막을 통한 단위 셀 사이의 수소 이온의 이동을 보다 한층 억제하는 것이 가능해지고, 출력의 한층 높은 연료전지를 얻는 것이 가능해진다. 절연성 수지로서는, 불소계 수지, 폴리이미드계 수지, 페놀계 수지, 에폭시계 수지의 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하다. 이들 수지를 이용함에 의해, 홈부 또는 오목부에 대해, 간편하고 확실하게 절연성 수지를 충전할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 연료전지에 있어서, 2개 이상의 연료극을 덮는 연료 유로를 또한 구비하고, 연료 유로의 격벽의 일부가 고체 전해질막인 것을 특징으로 하는 연료전지가 제공된다. 이 연료전지는, 고체 전해질막을 연료 유로의 격벽의 일부로서 이용하고 있기 때문에, 구성 부품 수가 적고, 구조가 간소하다. 이 때문에, 연료전지 전체의 소형화 및 박형화에 기여할 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 연료전지에 있어서, 복수의 단위 셀중의 적어도 2개가 직렬로 접속된 것을 특징으로 하는 연료전지가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 연료전지에 있어서, 복수의 단위 셀중의 적어도 2개가 병렬로 접속된 것을 특징으로 하는 연료전지가 제공된다.
본 발명의 연료전지에서는, 복수의 단위 셀을 직렬 또는 병렬로 자유롭게 접 속하는 것이 가능하기 때문에, 소망하는 전압 또는 전류치를 갖는 연료전지를 얻는 것이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 간소한 구조를 가지며, 고출력이면서 소형화 및 박형화된 고체 고분자형 연료전지를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1의 A 및 B는 종래의 연료전지의 일예를 도시한 도면.
도 2의 A 및 B는 본 발명의 연료전지의 실시 형태를 도시한 도면.
도 3의 A 및 B는 본 발명의 연료전지의 다른 실시 형태를 도시한 도면.
도 4의 A 및 B는 본 발명의 연료전지의 또다른 실시 형태를 도시한 도면.
도 5의 A 및 B는 본 발명의 연료전지의 또다른 실시 형태를 도시한 도면.
이하, 도 2의 A 내지 5의 B를 참조하여, 본 발명의 실시 형태의 연료전지의 구성 및 동작에 관해 설명한다.
도 2의 A는, 본 발명의 실시 형태의 연료전지의 구조를 모식적으로 도시한 사시도이고, 도 2의 B는, 도 2의 A의 A-A'선 단면도이다. 도 2의 A 및 2의 B에 도시된 바와같이, 1장의 고체 고분자 전해질막(114)의 한쪽의 면에 연료극(한쪽의 전극)(102a, 102b)이 배치되고, 고체 고분자 전해질막(114)의 다른쪽의 면에는 산화제극(다른쪽의 전극)(108a, 108b)이 배치되어 있다. 또한, 연료극(102a, 102b)상에는 집전체(120. 121)가, 산화제극(108a, 108b)상에는 집전체(122, 123)가 각각 배치되어 접속되어 있다. 또한, 집전체(121 및 122)는 접속 전극(124)에 의해 전기적 으로 접속되어 있다. 또한, 연료극(102a, 102b) 및 산화제극(108a, 108b)은 도시하지 않은 기체(基體) 및 촉매층으로 구성되어 있다.
이상과 같이 구성된 연료전지에 있어서, 도 2의 B에 도시된 바와같이, 연료극(102a, 102b)에는 연료(125)가, 산화제극(108a, 108b)에는 공기 또는 산소 등의 산화제(126)가 공급된다. 본 실시 형태의 연료전지에서는, 고체 고분자 전해질막(114)를 끼우고, 복수의 단위 셀의 연료극(102a, 102b)이 한쪽의 측에, 산화제극(108a, 108b)이 다른쪽의 측에 각각 배치되어 있다. 따라서 도 2의 B에 모식적으로 도시되어 있는 바와 같이, 연료(125)를 공급하는 연료 유로 및 산화제(126)를 공급하는 산화제 유로는 각각 일계통으로 족하기 때문에, 연료전지의 구조를 간소화하는 것이 가능해진다. 여기서, 고체 고분자 전해질막(114)은 연료극측과 산화제극측을 구획하는 격벽의 역할을 갖고 있기 때문에, 연료(125)가 산화제극측으로 진입하게 되지 않고, 또한 산화제(126)가 연료극측으로 진입하게 되지도 않는다.
고체 고분자 전해질막(114)은 연료극(102a, 102b)과 산화제극(108a, 108b)를 구획함과 함께, 양자의 사이에서 수소 이온을 이동시키는 이온교환막으로서의 역할을 갖는다. 이 때문에, 고체 고분자 전해질막(114)은, 수소 이온의 도전성이 높은 막인 것이 바람직하다. 또한, 화학적으로 안정하고 기계적 강도가 높은 것이 바람직하다. 고체 고분자 전해질막(114)을 구성하는 재료로서는, 술폰기, 인산기, 포스폰기, 포스핀기 등의 강산기나, 카르복실기 등의 약산기 등의 극성기를 갖는 유기 고분자가 바람직하게 사용된다. 이와 같은 유기 고분자로서는, 술폰화 폴리(4-페녹시벤조일-1,4-페닐렌), 알킬술폰화 폴리벤조이미다졸 등의 방향족 함유 고분자; 폴 리스티렌 술폰산 공중합체, 폴리비닐 술폰산 공중합체, 가교 알킬 술폰산 유도체, 불소 수지 골격 및 술폰산으로 이루어지는 불소 함유 고분자 등의 공중합체; 아크릴아미드-2-메틸프로판 술폰산과 같은 아크릴아미드류와 n-부틸메타크릴레이트와 같은 아크릴레이트류를 공중합시켜 얻어지는 공중합체; 술폰기 함유 퍼플루오르카본(예를 들면, 듀폰사제 네피온(nafion)(상품명), 아사히가세이 사제 아시플렉스(상품명)); 카르복실기 함유 퍼플루오르카본(예를 들면, 아사히 초자 사제 프레미온S막(상품명)); 등이 예시된다.
연료(125)로서 유기 액체 연료를 사용하는 경우로서, 술폰화 폴리(4-페녹시벤조일-1.4-페닐렌), 알킬 술폰화 폴리벤조이미다졸 등의 방향족 함유 고분자를 선택한 경우에는, 유기 액체 연료의 투과를 억제할 수 있고, 크로스오버에 의한 전지 효율의 저하를 억제할 수 있다.
연료극(102a, 102b) 및 산화제극(108a, 108b)은, 예를 들면, 촉매를 담지한 탄소 입자와 고체 고분자 전해질의 미립자를 포함하는 막(촉매층)이 기체(가스 확산층)상에 형성된 구성으로 할 수 있다. 기체로는, 연료극, 산화제극 모두, 카본 페이퍼, 카본의 성형체, 카본의 소결체, 소결 금속, 발포 금속 등의 다공성 기체를 이용할 수 있다. 또한, 기체 표면은 발수 처리되어 있어도 좋고, 기체의 발수 처리로는 폴리테트라플루오르에틸렌 등의 발수제를 이용할 수 있다.
연료극의 탄소 입자에 담지되는 촉매로서는, 백금, 로듐, 팔라듐, 이리듐, 오스뮴, 루테늄, 레늄, 금, 은, 니켈, 코발트, 리튬, 란탄, 스트론튬, 이트륨 등이 예시되고, 이들을 단독 또는 두 종류 이상 조합시켜 이용할 수 있다. 한편, 산화제 극의 탄소 입자에 담지되는 촉매로서는, 연료극의 촉매와 같은 것을 이용할 수 있고, 상기 예시 물질을 사용할 수 있다. 또한, 연료극 및 산화제극의 촉매는 서로 같은 것을 이용하여도 다른 것을 이용하여도 좋다.
촉매를 담지하는 탄소 입자로서는, 아세틸렌블랙(예를 들면 전기화학사제 덴카블랙(상품명), Vulcan사제 XC72(상품명) 등), 케티엔(ketjen) 블랙, 카본 나노튜브, 카본 나노혼 등이 예시된다. 탄소 입자의 입경은, 예를 들면, 0.01 내지 0.1㎛, 바람직하게는 0.02 내지 0.06㎛이다.
연료(125)로서는, 메탄올, 에탄올, 디에틸에테르 등의 유기 액체 연료나 수소 함유 가스를 이용할 수 있다.
연료극(102a, 102b) 및 산화제극(108a, 108b)의 제작 방법은, 특히 제한이 없지만, 예를 들면 이하와 같이 하여 제작할 수 있다.
연료극(102a, 102b) 및 산화제극(108a, 108b)의 탄소 입자에 의한 촉매의 담지는, 일반적으로 행하여지고 있는 함침법에 의해 행할 수 있다. 그리고, 촉매를 담지한 탄소 입자와 고체 고분자 전해질 입자를 용매에 분산시키고, 페이스트상태로 한 후, 이것을 기체에 도포하여 건조함에 의해, 연료극(102a, 102b) 및 산화제극(108a, 108b)를 얻을 수 있다. 여기서, 탄소 입자의 입경은, 예를 들면 0.01 내지 0.1㎛로 한다. 또한, 촉매 입자의 입경은, 예를 들면 1㎚ 내지 10㎚로 한다. 또한, 고체 고분자 전해질 입자의 입경은, 예를 들면 0.O5 내지 1㎛로 한다. 탄소 입자와 고체 고분자 전해질 입자는, 예를 들면, 중량비가 2 : 1 내지 40 : 1의 범위내에서 이용된다. 또한, 페이스트 중의 물과 용질과의 중량비는, 예를 들면, 1 : 2 내지 10 : 1 정도로 한다. 기체에의 페이스트의 도포 방법에 관해서는 특히 제한이 없지만, 예를 들면, 브러쉬 칠함, 스프레이 도포, 및 스크린 인쇄 등의 방법을 이용할 수 있다. 페이스트는, 약 1㎛ 내지 2㎜의 두께로 도포된다. 페이스트를 도포한 후, 사용하는 불소 수지에 응한 가열 온도 및 가열 시간으로 가열하고, 연료극(102a, 102b) 또는 산화제극(108a, 108b)이 제작된다. 가열 온도 및 가열 시간은, 사용되는 재료에 따라서 적절하게 선택되지만, 예를 들면, 가열 온도를 100℃ 내지 250℃, 가열 시간을 30초간 내지 30분으로 할 수 있다.
고체 고분자 전해질막(114)은, 사용된 재료에 응하여 적절한 방법을 채용하여 제작할 수 있다. 예를 들면, 고체 고분자 전해질막(114)을 유기 고분자 재료로 구성하는 경우, 유기 고분자 재료를 용매에 용해 또는 분산한 액체를, 폴리테트라플루오르에틸렌 등의 박리성 시트 등의 위에 캐스트하여 건조시킴에 의해 얻을 수 있다.
이와 같이 하여 제작한 고체 고분자 전해질막(114)을, 연료극(102a, 102b) 및 산화제극(108a, 108b)으로 끼우고, 가열 압착하여, 전극-전해질 접합체를 얻는다. 이 때, 양 전극(연료극(102a, 102b) 및 산화제극(108a, 108b))의 촉매가 마련된 면과 고체 전해질막(114)이 접하도록 한다. 가열 압착의 조건은, 재료에 응하여 선택되지만, 고체 고분자 전해질막(114)이나 전극(연료극(102a, 102b) 및 산화제극(108a, 108b))의 표면의 전해질을 유기 고분자로 구성하는 경우, 이들의 유기 고분자의 연화 온도나 유리 전위 온도를 초과하는 온도로 행할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 온도가 100 내지 250℃, 압력이 1 내지 100㎏/㎠, 시간이 10초 내지 300초의 조건으로 가열 압착이 행하여진다.
상기 바와 같이 하여 얻어진 전극-전해질 접합체가, 집전체(120 내지 123) 사이에 삽입된다. 그 후, 연료극(102b)상에 배치되어 접속된 집전체(121)와, 산화제극(108a)상에 배치되어 접속된 집전체(122)를, 접속 전극(124)에 의해 전기적으로 접속한다. 이렇게 하여, 2개의 단위 셀이 직렬 접속된 연료전지를 얻을 수 있다. 또한, 집전체(120 내지 123) 및 접속 전극(124)는 도전성을 갖는 부재로서, 예를 들면 스테인리스나 티탄 등으로부터 형성할 수 있다.
본 실시 형태의 연료전지에서는, 상기 종래 기술과 같이 밀폐성을 갖는 지지 기구를 필요로 하지 않기 때문에, 각 단위 셀끼리를 근접시켜 배치하고, 스페이스 절약화를 도모함에 의해, 고밀도 실장을 실현할 수 있다. 그러나, 각 단위 셀끼리를 고체 고분자 전해질막의 두께와 같은 정도까지 근접하여 배치한 경우에는, 어떤 단위 셀의 연료극에서 생성한 수소 이온이, 그 단위 셀의 산화제극이 아니라, 인접하는 단위 셀의 산화제극으로 이동하여 버리는, 이른바 전기적 리크가 생길 수 있다. 이와 같이 이동하는 수소 이온은 전압 강하의 원인이 된다. 그래서 본 실시 형태에서는, 이 전기적 리크를 방지하기 위해, 도 2의 A 및 B에 도시한 바와 같이, 단위 셀과 단위 셀과의 사이의 영역에 홈부(302)를 마련하고 있다. 도 2의 A는, 홈부(302)가 마련된 구성의 사시도이고, 도 2의 B는 그 A-A'선 단면도이다.
또한, 도 3의 A 및 B에 도시한 바와 같이, 단위 셀과 단위 셀과의 사이의 영역에, 홈부(302) 대신에 오목부(303)를 마련할 수도 있다. 도 3A는, 오목부(303)가 마련된 실시 형태의 사시도이고, 도 3의 B는 그 A-A'선 단면도이다.
이와 같이 홈부(302) 또는 오목부(303)을 마련함에 의해, 연료극(102a)에서 생성된 수소 이온이 인접하는 단위 셀의 산화제극(108b)으로 이동하는 이온 전도성을 저하시킬 수 있다. 그로 인해, 전기적 리크를 억제하고, 연료극(102a)에서 생성된 수소 이온을 효과적으로 산화제극(108a)으로 인도할 수 있다.
또한, 홈부(302) 또는 오목부(303)를, 절연성을 갖는 수지 등으로 충전할 수도 있다. 이와 같은 구성을 도 4의 A 및 B, 5의 A 및 B에 도시한다. 도 4의 A는 홈부(302)에 절연성 필름(304)이 끼여 들여진 실시 형태의 사시도이고, 도 4의 B는 그 A-A'선 단면도이다. 또한, 도 5의 A는, 오목부(303)에 절연성 수지(305)가 충전된 실시 형태의 사시도이고, 도 5의 B는 그 A-A'선 단면도이다. 이와 같은 구성을 채용함에 의해, 전기적 리크를 보다 한층 억제하는 것이 가능해지다. 또한, 절연성 필름(304) 및 절연성 수지(305)의 재료로서는, 불소계 수지, 폴리이미드계 수지, 페놀계 수지, 에폭시계 수지 등을 이용할 수 있다.
상기 바와 같이, 도 2의 A 내지 도 5의 B에 도시된 각 실시 형태에서는, 전기적 리크를 억제할 수 있고, 연료전지의 단위 셀 사이의 간격을 고체 고분자 전해질막(114)의 막두께 이하로 할 수 있기 때문에, 보다 고밀도의 실장을 실현할 수 있다.
또한, 상기 각 실시 형태에서는, 간단하게 하기 위해, 단위 셀이 2개의 경우에 관해 예시하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니고, 3개 이상의 단위 셀을 이용한 형태에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
다음에, 본 발명의 보다 구체적인 실시예에 관해, 비교예와 대비하면서, 도 면을 참조하여 설명한다.
(제 1의 실시예)
도 2의 A 및 B를 참조하여, 본 발명의 제 1의 실시예에 관해 설명한다.
제 1의 실시예에서는, 촉매로서 입경 3 내지 5㎚의 백금(Pt)-루테늄(Ru) 합금을 이용하고, 이 촉매를 탄소 미립자(전기화학사제 덴카블랙 : 상품명)에 중량비 50%만큼 담지시킨 촉매 담지 탄소 미립자를 사용하였다. 또한, 합금 조성은 50at%Ru이고, 합금과 탄소 미분말의 중량비는 1 : 1로 하였다. 이 촉매 담지 탄소 미립자 1g를, 알드리치·케미컬사제의 5wt%네피온 용액 18㎖(네피온은 듀폰사의 등록상표)에 가하고, 초음파 혼합기에 의해 50℃로 3시간동안 교반하여 촉매 페이스트로 하였다. 이 촉매 페이스트를, 카본 페이퍼(도레제 TGP-H-120 : 상품명)상에, 스크린 인쇄법으로 2㎎/㎠ 도포하고, 120℃로 건조하여 전극을 얻었다.
이와 같이 하여 4개의 전극을 제작하고, 그것들을, 듀폰사제 네피온으로 이루어지는 막두께 150㎛의 1장의 고체 고분자 전해질막(114)의 양면에 2개씩, 120℃로 열압착하고, 연료극(102a, 102b) 및 산화제극(108a, 108b)으로 하였다. 이렇게 하여, 2개의 단위 셀을 작성하였다. 또한, 이들 2개의 단위 셀의 사이의 간격은 0.2㎜로 하였다. 또한, 이 2개의 단위 셀의 사이에, 폭 0.05㎜, 깊이 0.1㎜의 홈부(302)를 마련하였다.
그리고, 연료극(102a, 102b) 및 산화제극(108a, 108b)상에 각각 스테인리스제의 집전체(120 내지 123)을 배치하여 접속하고, 2개의 단위 셀을 집전체(120 내지 123)로 끼여지지하는 구성으로 하였다. 또한, 집전체(121)와 집전체(122)를 접 속 전극(124)을 통하여 직렬로 접속하였다. 또한, 도시하지 않지만, 테트라플루오르에틸렌 수지제의 연료 용기를, 고체 고분자 전해질막(114)의 연료극(102a, 102b)측에 부착하였다. 연료극(102a, 102b)은 이 연료 용기에 덮히고, 또한 고체 고분자 전해질막(114)과 이 연료 용기로 밀폐된 상태로 되도록 하였다.
이와 같이 하여 제작한 연료전지의 내부에, 10% 메탄올 수용액을 2㎖/min로 유입하고, 외부를 대기중에 폭로하여 전지 특성을 측정하였다. 그 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이, 전류 밀도 10O㎃/㎠에 있어서의 전지 전압이 0.87V였다. 이 전압은, 하나의 단위 셀만으로 이루어지는 연료전지 단체의 전지 전압의 2배에 가깝고, 제 1의 실시예에서는 전기적 리크가 상당히 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
[표 1]
Figure 112004057029696-pct00001
(제 1의 비교예)
도 1의 A 및 B에 도시한 제 1의 비교예에서도, 제 1의 실시예과 같은 방법으로 제작한 4개의 전극을, 1장의 고체 고분자 전해질막(114)의 양면에 2개씩 열압착하고, 연료극(102a, 102b) 및 산화제극(108a, 108b)으로서, 2개의 단위 셀을 작성하였다. 단, 이들 2개의 단위 셀의 사이의 간격은 3㎜로 하고, 홈부(302)는 마련하 지 않았다. 그리고, 제 1의 실시예과 마찬가지로 집전체(120 내지 123)을 배치하고, 집전체(121)와 집전체(122)를 접속 전극(124)을 통하여 직렬로 접속하고, 도시하지 않은 연료 용기를, 고체 고분자 전해질막(114)의 연료극(102a, 102b)측에 부착하였다.
제 1의 비교예의 연료전지에 대해서도, 내부에 10% 메탄올 수용액을 2㎖/min로 유입하고, 외부를 대기중에 폭로하여 전지 특성을 측정하였다. 그 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이, 전류 밀도 10O㎃/㎠에 있어서의 전지 전압이 0.9V였다. 이 전압은, 하나의 단위 셀만으로 이루어지는 연료전지 단체의 전지 전압의 2배에 상당하고, 제 1의 비교예에서는, 2개의 단위 셀의 사이에 충분한 간격이 확보되어 있기 때문에, 전기적 리크가 거의 생기지 않고, 양호한 결과를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 제 1의 비교예에는, 단위 셀 사이의 간격이 상당히 넓기 때문에, 소형화의 요구에 반한다는 큰 결점이 있다.
(제 2의 비교예)
도시하지 않은 제 2의 비교예에서는, 2개의 단위 셀의 사이의 간격이 O.2㎜이고, 그 밖은 제 1의 비교예과 같은 구성의 연료전지를, 제 1의 비교예과 같은 제조 방법으로 제조하였다. 환언하면, 제 2의 비교예의 연료전지는, 제 1의 실시예과의 상위점은 고체 고분자 전해질막(114)에 홈부(302)가 마련되고 있지 않는 점뿐이고, 그 밖은 제 1의 실시예과 같은 구성이다.
제 2의 비교예의 연료전지에 대해서도, 내부에 10% 메탄올 수용액을 2㎖/min로 유입하고, 외부를 대기중에 폭로하여 전지 특성을 측정하였다. 그 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이, 전류 밀도 100㎃/㎠에 있어서의 전지 전압이 0.8V였다. 이 전압은, 하나의 단위 셀만으로 이루어지는 연료전지 단체의 전지 전압의 2배보다 작고, 제 2의 비교예에서는, 제 1의 비교예과 비교하여 2개의 단위 셀의 사이의 간격을 작게 하고 소형화를 가능하게 한 것이지만, 전기적 리크가 생겨서 충분한 전지 전압을 얻을 수 없다는 결과가 되었다.
(제 2의 실시예)
도 4의 A 및 B에 도시한 제 2의 실시예는, 제 1의 실시예과 같은 구성에 있어서, 고체 고분자 전해질막(114)에 마련된 홈부(302)에, 폴리이미드로 이루어지는 절연성 필름(304)(듀폰사제 켑톤(등록상표))을 끼워 넣고 접착한 구성이다. 그 밖의 구성은 제 1의 실시예과 같고, 제 1의 실시예과 같은 방법에 의해 제조되어 있다.
제 2의 실시예의 연료전지에 대해서도, 내부에 10% 메탄올 수용액을 2㎖/min로 유입하고, 외부를 대기중에 폭로하여 전지 특성을 측정하였다. 그 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이, 전류 밀도 100㎃/㎠에 있어서의 전지 전압이 0.9V였다. 이 전압은, 제 1의 실시예의 전지 전압보다도 크고, 하나의 단위 셀만으로 이루어지는 연료전지 단체의 전지 전압의 2배에 상당하고, 제 2의 실시예에서는 전기적 리크가 거의 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
(제 3의 실시예)
도 3의 A 및 B에 도시한 제 3의 실시예는, 제 1의 실시예과 같은 구성에 있어서, 고체 고분자 전해질막(114)에, 홈부(302) 대신에, 직경이 0.1㎜이고 깊이가 0.1㎜인 오목부(303)을 복수개 마련한 구성이다. 그 밖의 구성은 제 1의 실시예과 같고, 제 1의 실시예과 같은 방법에 의해 제조되어 있다.
제 3의 실시예의 연료전지에 대해서도, 내부에 이와 같이 하여 제작한 연료전지의 내부에, 10% 메탄올 수용액을 2㎖/min로 유입하고, 외부를 대기중에 폭로하여 전지 특성을 측정하였다. 그 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이, 전류 밀도 100㎃/㎠에 있어서의 전지 전압이 O.85V였다. 이 전압은, 하나의 단위 셀만으로 이루어지는 연료전지 단체의 전지 전압의 2배보다 작지만, 제 2의 비교예보다도 크고, 전기적 리크가 어느 정도 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
(제 4의 실시예)
도 5의 A 및 B에 도시한 제 4의 실시예는, 제 3의 실시예과 같은 구성에 있어서, 고체 고분자 전해질막(114)에 마련된 오목부(303)에, 절연성 수지(305)(에폭시성 수지)를 충전한 구성이다. 그 밖의 구성은 제 3의 실시예과 같고, 제 1내지 3의 실시예과 같은 방법에 의해 제조되어 있다.
제 4의 실시예의 연료전지에 대해서도, 내부에 10% 메탄올 수용액을 2㎖/min로 유입하고, 외부를 대기중에 폭로하여 전지 특성을 측정하였다. 그 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이, 전류 밀도 10O㎃/㎠에 있어서의 전지 전압이 0.9V였다. 이 전압은, 제 3의 실시예의 전지 전압보다도 크고, 하나의 단위 셀만으로 이루어지는 연료전지 단체의 전지 전압의 2배에 상당하고, 제 4의 실시예에서는 전기적 리크가 거의 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 제 1내지 4의 실시예와 제 1 내지 2의 비교예의 전지 전압 측정 결과에 관해 기술한다.
우선, 종래의 구성인 제 1의 비교예에서는, 2개의 단위 셀의 사이에 넓은 간격을 확보함에 의해, 전기적 리크가 거의 생기지 않고, 양호한 결과를 얻을 수 있고 있다. 그러나, 단위 셀 사이의 간격이 3㎜로 넓기 때문에, 연료전지의 소형화의 장애로 된다는 큰 결점이 있다.
제 2의 비교예는, 제 1의 비교예의 결점을 해소하도록, 2개의 단위 셀 사이의 간격을 고체 고분자 전해질막의 두께와 같은 정도(0.2㎜)까지 좁혀서, 연료전지의 소형화를 가능하게 하고 있다. 그러나, 이 제 2의 비교예에서는, 전기적 리크가 현저하고, 전압 강하가 생긴다.
이에 대해, 제 1의 실시예에서는, 제 2의 비교예에서 현저하게 생긴 전기적 리크를, 고체 고분자 전해질막(114)에 마련된 홈부(302)에 의해 억제할 수 있고, 그 결과, 2개의 단위 셀 사이를 고체 고분자 전해질막의 두께와 같은 정도(0.2㎜)까지 좁히여 연료전지의 소형화를 가능하게 하면서, 큰 전지 전압을 얻을 수 있다.
또한, 제 2의 실시예에서는, 절연성 필름(304)에 의해 전기적 리크의 발생을 더욱 억제할 수 있고, 제 1의 실시예보다도 더욱 높은 전지 전압을 얻을 수 있다. 물론, 2개의 단위 셀 사이의 간격은 좁고 연료전지의 소형화가 가능하다.
제 3의 실시예에서는, 제 1의 실시예과 같이, 제 2의 비교예에서 현저하게 생긴 전기적 리크를, 고체 고분자 전해질막(114)에 마련된 오목부(303)에 의해 억제할 수 있고, 그 결과, 2개의 단위 셀 사이를 고체 고분자 전해질막의 두께와 같은 정도(0.2㎜)까지 좁히여 연료전지의 소형화를 가능하게 하면서, 큰 전지 전압을 얻을 수 있다.
제 4의 실시예에서는, 제 2의 실시예와 같이, 절연성 수지(305)에 의해 전기적 리크의 발생을 더욱 억제할 수 있고, 제 3의 실시예보다도 더욱 높은 전지 전압을 얻을 수 있다. 물론, 2개의 단위 셀 사이의 간격은 좁고 연료전지의 소형화가 가능하다.
이와 같이, 제 1 내지 4의 실시예의 연료전지는, 큰 전지 전압을 얻을 수 있고, 게다가 단위 셀의 간격이 O.2㎜이라는 극히 고밀도의 실장이 가능한 것이 판명되었다. 또한, 상기 실시예에서는, 2개의 단위 셀이 전기적으로 직렬로 접속된 구성을 나타냈지만, 마찬가지 구성으로, 2개의 단위 셀의 연료극(또는 산화제극)끼리의 사이를 접속함에 의해, 전기적으로 병렬로 접속하는 것도 가능하다. 또한, 상기 실시예에서는, 전지 전압은 0.9V 정도이고, 휴대용 기기의 구동 전원으로서 충분한 크기라고는 말할 수 없지만, 전기적으로 접속하는 단위 셀 수를 늘림에 의해 전압 또는 전류를 높게 하는 것이 가능하다. 또한, 접속 방법을 적절히 선택함으로써 전지 출력을 조정하는 것이 가능하다.

Claims (9)

  1. 고체전해질막과, 상기 고체전해질막의 한쪽의 면에 배치된 복수의 연료극과,
    상기 고체 전해질막의 다른쪽 면에 상기 복수의 연료극 각각에 대향하여 배치된 복수의 산화제극과,
    상기 복수의 연료극 중 하나와 이에 대향하여 배치된 상기 복수의 산화제극중 하나와 상기 고체 전해질막으로 이루어지는 복수의 단위셀에 있어서, 인접하는 단위셀을 서로 전기적으로 직렬로 접속하는 도전부재를 포함하며,
    상기 복수의 단위셀 중 하나와, 이에 인접하는 다른 단위셀 사이에 상기 도전 부재로부터 이격하여 마련된 저이온 전도성 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도전 부재로부터 이격하여 마련된 저이온 전도성 영역은, 상기 하나의 단위 셀과 이에 인접하는 다른 단위 셀의 사이에서 상기 고체전해질막에 홈부가 형성된 영역인 것을 특징으로 하는 연료전지.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 홈부에 절연성 수지가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 도전 부재로부터 이격하여 마련된 저이온 전도성 영역은, 상기 하나의 단위셀과 이에 인접하는 다른 단위셀 사이에서 상기 고체전해질막에 오목부가 형성된 영역인 것을 특징으로 하는 연료전지.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 오목부에 절연성 수지가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  6. 삭제
  7. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,
    2개 이상의 상기 연료극을 덮는 연료 유로를 또한 구비하고, 상기 연료 유로의 격벽의 일부가 상기 고체 전해질막인 것을 특징으로 하는 연료전지.
  8. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 단위 셀중의 적어도 2개가 직렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  9. 삭제
KR1020047019685A 2002-06-07 2003-05-30 연료전지 Expired - Fee Related KR100747366B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002166558A JP3575477B2 (ja) 2002-06-07 2002-06-07 燃料電池
JPJP-P-2002-00166558 2002-06-07
PCT/JP2003/006801 WO2003105264A1 (ja) 2002-06-07 2003-05-30 燃料電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050005528A KR20050005528A (ko) 2005-01-13
KR100747366B1 true KR100747366B1 (ko) 2007-08-07

Family

ID=29727634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020047019685A Expired - Fee Related KR100747366B1 (ko) 2002-06-07 2003-05-30 연료전지

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20040241516A1 (ko)
EP (1) EP1515386A4 (ko)
JP (1) JP3575477B2 (ko)
KR (1) KR100747366B1 (ko)
CN (1) CN1316667C (ko)
CA (1) CA2488162A1 (ko)
TW (1) TWI256170B (ko)
WO (1) WO2003105264A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100514735C (zh) * 2003-02-18 2009-07-15 日本电气株式会社 燃料电池及其制造方法
KR100707113B1 (ko) * 2005-12-20 2007-04-16 한국과학기술연구원 고립 전해질을 이용한 단실형 고체 산화물 연료전지
JP5430958B2 (ja) * 2008-03-31 2014-03-05 三洋電機株式会社 膜電極接合体および燃料電池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000069011A2 (de) * 1999-05-11 2000-11-16 Sfc Smart Fuel Cell Gmbh Brennstoffzellen-system und brennstoffzelle für derartiges system
JP2002110215A (ja) * 2000-09-27 2002-04-12 Kansai Research Institute 小型燃料電池

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4648955A (en) * 1985-04-19 1987-03-10 Ivac Corporation Planar multi-junction electrochemical cell
US5336570A (en) * 1992-08-21 1994-08-09 Dodge Jr Cleveland E Hydrogen powered electricity generating planar member
US5783324A (en) * 1994-10-06 1998-07-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Fuel cell including a single sheet of a polymer electrolyte membrane (PEM), the PEM being divided into regions of varying electrical and ionic conductivity
JPH08130023A (ja) * 1994-10-27 1996-05-21 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池
DE4443945C1 (de) * 1994-12-09 1996-05-23 Fraunhofer Ges Forschung PEM-Brennstoffzelle
JP4767406B2 (ja) * 2000-01-20 2011-09-07 日本碍子株式会社 電気化学装置および集積電気化学装置
DE10013900C1 (de) * 2000-03-21 2001-10-04 Piller Gmbh Brennstoffzelle mit einer Durchbrechungen aufweisenden und elektrisch kontaktierten Flächenelektrode
CA2345852C (en) * 2000-05-02 2008-11-18 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell having sealant for sealing a solid polymer electrolyte membrane
US6680139B2 (en) * 2000-06-13 2004-01-20 California Institute Of Technology Reduced size fuel cell for portable applications
JP2002056855A (ja) * 2000-08-08 2002-02-22 Mitsubishi Electric Corp 平面型燃料電池
CN1262032C (zh) * 2001-01-26 2006-06-28 东丽株式会社 高分子电解质膜与其制造方法以及用其制造的固体高分子型燃料电池
US6689502B2 (en) * 2001-03-16 2004-02-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Monopolar cell pack of direct methanol fuel cell
JP2003197225A (ja) * 2001-12-28 2003-07-11 Dainippon Printing Co Ltd 高分子電解質型燃料電池
WO2003058738A1 (fr) * 2001-12-28 2003-07-17 Dai Nippon Insatsu Kabushiki Kaisha Pile a combustible a polyelectrolyte et separateur pour pile a combustible a polyelectrolyte

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000069011A2 (de) * 1999-05-11 2000-11-16 Sfc Smart Fuel Cell Gmbh Brennstoffzellen-system und brennstoffzelle für derartiges system
JP2002110215A (ja) * 2000-09-27 2002-04-12 Kansai Research Institute 小型燃料電池

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
국제공개특허공보 제00/69011호
일본공개특허공보2002-110215호

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004014314A (ja) 2004-01-15
TWI256170B (en) 2006-06-01
CN1659735A (zh) 2005-08-24
EP1515386A1 (en) 2005-03-16
US20040241516A1 (en) 2004-12-02
KR20050005528A (ko) 2005-01-13
EP1515386A4 (en) 2009-12-30
JP3575477B2 (ja) 2004-10-13
TW200308118A (en) 2003-12-16
CN1316667C (zh) 2007-05-16
WO2003105264A1 (ja) 2003-12-18
CA2488162A1 (en) 2003-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7476459B2 (en) Membrane electrode assembly and fuel cell
US7655335B2 (en) Air breathing direct methanol fuel cell pack
KR100656632B1 (ko) 액체 연료 공급형 연료전지
TWI239114B (en) Fuel cell and manufacturing method thereof
US7700211B2 (en) Fuel cell, fuel cell electrode and method for fabricating the same
EP2273589B1 (en) Membrane electrode assembly and fuel cell
EP2284936A1 (en) Fuel battery
JP4945887B2 (ja) セルモジュール及び固体高分子電解質型燃料電池
KR100747366B1 (ko) 연료전지
JP2006216410A (ja) 燃料電池
JP2005174770A (ja) 燃料電池
JP2005142027A (ja) 高分子電解質型燃料電池
JP2004006305A (ja) 燃料電池、燃料電池用電極およびそれらの製造方法
JP2006244715A (ja) 複合膜およびそれを用いた燃料電池
JP2005285569A (ja) 電解質膜電極接合体及びその製造方法並びに高分子電解質型燃料電池
JP2006216404A (ja) 燃料電池
JP4934965B2 (ja) セルモジュール集合体及び燃料電池
KR20220170011A (ko) 초박막 튜브형 pem 연료전지
JP2005174641A (ja) 固体高分子形燃料電池
JP2006210117A (ja) 固体高分子型燃料電池
JP2005353490A (ja) 燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A15-nap-PA0105

A201 Request for examination
P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U12-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 4

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120724

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130719

Year of fee payment: 7

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140722

Year of fee payment: 8

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903

Not in force date: 20150802

Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903

Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

Not in force date: 20150802