JP2000251910A

JP2000251910A - 固体高分子電解質型燃料電池

Info

Publication number: JP2000251910A
Application number: JP11053532A
Authority: JP
Inventors: Keigo Miyai; 恵吾宮井; Osamu Fujiwara; 治藤原; Koji Yasuo; 耕司安尾; Yasuo Miyake; 泰夫三宅; Koji Nishio; 晃治西尾
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料極13と酸化剤極12の間に固体高分子電解
質膜11を介在させて電池セル１を構成した固体高分子電
解質型燃料電池において、電池セル１に水詰まりの発生
する虞れがなく、然も、簡易な構造を有する燃料電池を
提供する。【解決手段】本発明に係る電池セル１において、酸化
剤極12の外側には、該電極の表面を覆って導電性プレー
ト７が配置されると共に、該導電性プレート７の外側の
表面を覆ってシート状の吸水材８が配置され、該導電性
プレート７には、酸化剤極12の表面へ酸化剤ガスを供給
するための複数本の酸化剤ガス供給溝71が形成されると
共に、吸水材８の表面と酸化剤極12の表面とを互いに連
通させるための複数の連通孔72が開設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料極と酸化剤極
の間に固体高分子電解質膜を介在させ、燃料極には燃料
ガスを供給すると共に、酸化剤極には酸化剤ガスを供給
して、電力を発生させる固体高分子電解質型燃料電池に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、エネルギー変換効率が高く、然も
発電反応によって有害物質を発生しない燃料電池が注目
されており、かかる燃料電池の１つとして、１００℃以
下の低い温度で作動する固体高分子電解質型燃料電池が
知られている。

【０００３】図１２は、固体高分子電解質型燃料電池の
発電原理を表わしたものであって、イオン導電性の固体
高分子電解質膜(54)の両側に燃料極(55)と酸化剤極(56)
を配置すると共に、更にその両側に燃料室(57)と酸化剤
室(58)を配置して、電池セル(50)が形成され、燃料極(5
5)と酸化剤極(56)は、外部回路(59)を介して互いに接続
されている。

【０００４】燃料極(55)においては、燃料室(57)に供給
された燃料ガスに含まれる水素Ｈ_２が水素イオンＨ^＋と
電子ｅ⁻に分解され、水素イオンＨ^＋は、固体高分子電
解質膜(54)の内部を該膜(54)中の水分子と水和した形で
酸化剤極(56)に向かって移動する一方、電子ｅ⁻は外部
回路(59)を酸化剤極(56)に向かって流れる。又、酸化剤
極(56)では、酸化剤室(58)に供給された酸化剤ガスに含
まれる酸素Ｏ_２が、燃料極(55)から供給された水素イオ
ンＨ^＋及び電子ｅ⁻と反応して、水Ｈ_２Ｏが生成され
る。この様にして、電池全体として、水素と酸素から水
が生成されると共に、起電力が発生するのである。

【０００５】１つの電池セル(50)の起電力は低いため、
複数の電池セル(50)を互いに直列に接続して固体高分子
電解質型燃料電池が構成される。例えば図１３に示す固
体高分子電解質型燃料電池(５)は、複数の平板型の電池
セル(50)を互いに重ね合わせて直列接続し、一体化した
ものであって、これらの電池セル(50)に、水素ガス等の
燃料ガスを供給すると共に、空気等の酸化剤ガスを供給
して、直列接続された複数の電池セル(50)が発生する電
力を外部へ取り出すことが可能となっている。

【０００６】該固体高分子電解質型燃料電池(５)におい
て、各電池セル(50)には、鉛直方向に伸びる複数の燃料
ガス供給溝(図示省略)と、水平方向に伸びる複数本の酸
化剤ガス供給溝(53)とが開設されている。又、一方の端
部に配置された電池セル(50)には、燃料ガス入口孔(51
a)が形成されると共に、他方の端部に配置された電池セ
ル(50)には、燃料ガス出口孔(52a)が形成され、これら
両端部の電池セルを除く他の複数の電池セル(50)にはそ
れぞれ、燃料ガス供給用貫通孔(51)と燃料ガス排出用貫
通孔(52)が開設されている。そして、複数の電池セル(5
0)が互いに重ね合わされることによって、燃料ガス入口
孔(51a)と複数の燃料ガス供給用貫通孔(51)とが互いに
連通して、１本の燃料ガス供給路が形成されると共に、
複数の燃料ガス排出用貫通孔(52)と燃料ガス出口孔(52
a)とが互いに連通して、１本の燃料ガス排出路が形成さ
れる。

【０００７】又、固体高分子電解質型燃料電池(５)は、
上記複数の酸化剤ガス供給溝(53)が露出した側面を覆っ
て、これらの酸化剤ガス供給溝(53)へ酸化剤ガスを供給
するための酸化剤ガス供給マニホールド(６)を具えてい
る。酸化剤ガス供給マニホールド(６)は、例えば下方に
向けて開口すると共に前記側面に向けて開口しており、
下方の開口から採り入れられた空気を複数の酸化剤ガス
供給溝(53)へ送り込むようになっている。

【０００８】上記固体高分子電解質型燃料電池(５)にお
いて、燃料ガスは、図中に実線の矢印で示す如く燃料ガ
ス入口孔(51a)へ供給され、前記燃料ガス供給路を経
て、各電池セル(50)に形成された複数の燃料ガス供給溝
へ分配され、各燃料ガス供給溝を下向きに流れる過程で
発電反応に供される。一方、酸化剤ガスは、図中に破線
の矢印で示す如く、酸化剤ガス供給マニホールド(６)の
下方の開口から取り入れられ、側方の開口を経て酸化剤
ガス供給溝(53)へ送り込まれ、各酸化剤ガス供給溝(53)
を流れる過程で発電反応に供される。

【０００９】図７及び図８は、複数枚の板状部材の積層
体によって構成される電池セル(10)の具体的構造を表わ
している。固体高分子電解質膜(11)の一方の表面を覆っ
て、酸化剤極(12)を配置すると共に、該酸化剤極(12)の
表面を覆って、複数本の酸化剤ガス供給溝(19)が凹設さ
れた酸化剤極側導電性プレート(14)を配置し、更に酸化
剤極側導電性プレート(14)の外側に導電性のガスセパレ
ータ(16)を配置している。又、固体高分子電解質膜(11)
の他方の表面を覆って、燃料極(13)を配置すると共に、
該燃料極(13)の表面を覆って、複数本の燃料ガス供給溝
(18)が凹設された燃料極側導電性プレート(17)を配置し
ている。

【００１０】上記電池セル(10)においては、酸化剤極側
導電性プレート(14)の酸化剤ガス供給溝(19)に酸化剤ガ
ス(33)が送り込まれると共に、燃料極側導電性プレート
(17)の燃料ガス供給溝(18)へ燃料ガス(31)が送り込まれ
る。これによって、燃料極(13)においては、燃料ガス供
給溝(18)を流れる燃料ガス(31)に含まれる水素が水素イ
オンと電子に分解されて、水素イオンは固体高分子電解
質膜(11)の内部を水和イオンの形で酸化剤極(12)に向か
って移動する。一方、酸化剤極(12)においては、酸化剤
ガス供給溝(19)を流れる酸化剤ガス(33)に含まれる酸素
が、燃料極(13)から供給された水素イオン及び電子と反
応して水が生成される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】固体高分子電解質型燃
料電池において、酸化剤極側で生成された水は、水蒸気
として未反応酸化剤ガス(空気)に含まれた状態で電池外
部へ排出されるが、この水蒸気の一部が凝縮して液化す
ると、液体となった水が酸化剤ガス供給溝(19)を流れる
ことになる。この場合、発生する水の量が一時的に増大
すると、この水が酸化剤ガス供給溝(19)を塞ぐこととな
って、酸化剤ガス(33)の流路が遮断されることになる。
この結果、酸化剤極(12)への酸化剤ガス(33)の供給が不
均一となって、充分な起電力が得られない問題がある。

【００１２】そこで、図９に示す如く、酸化剤極側導電
性プレート(14)の酸化剤ガス供給溝(19)の底部に帯状吸
水材(15)を敷設して、酸化剤極(12)にて発生した水を帯
状吸水材(15)によって吸収する構造の固体高分子電解質
型燃料電池が提案されている(特開平６−８９７３０号
参照)。しかしながら、該固体高分子電解質型燃料電池
は、各酸化剤ガス供給溝(19)に帯状吸水材(15)を敷設し
た複雑な構造を有し、その組立工程においては各酸化剤
ガス供給溝(19)の底部に帯状吸水材(15)を固定せねばな
らないので、工程が複雑となる問題があった。又、各帯
状吸水材(15)は酸化剤ガス供給溝(19)の幅を有するに過
ぎないので、吸収能力が不十分である問題があった。

【００１３】又、酸化剤ガス供給溝を、酸化剤ガスの上
流流路域から下流流路域へ向かって断面積が徐々に小さ
くなる様に形成し、酸化剤ガスの流れを加速することに
よって、水の蒸発を促進する構造の固体高分子電解質型
燃料電池が提案されている(特開平６−２６７５６４
号)。しかしながら、該固体高分子電解質型燃料電池に
おいては、上述の如く断面形状が変化する酸化剤ガス供
給溝を加工せねばならないために、製造工程が複雑とな
るばかりでなく、この様な断面形状の酸化剤ガス供給溝
は、酸化剤ガスに対して大きな圧損を生じるため、空気
供給ファンの設置が必要となって、構成が複雑となる問
題がある。又、酸化剤ガス供給溝の下流流路域では、流
路断面積が小さいために、水詰まりが発生し易い問題が
ある。

【００１４】そこで本発明の目的は、水詰まりの発生す
る虞れがなく、然も、簡易な構造を有する固体高分子電
解質型燃料電池を提供することである。

【００１５】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る固体高分子電
解質型燃料電池において、燃料極及び酸化剤極の内、少
なくとも何れか一方の電極の外側には、該電極の表面を
覆って導電性プレートが配置されると共に、該導電性プ
レートの外側の表面を覆ってシート状の吸水材が配置さ
れ、該導電性プレートには、前記電極の表面へガスを供
給するためのガス流路が形成されると共に、吸水材の表
面と前記電極の表面とを互いに連通させるための複数の
連通孔が開設されている。

【００１６】上記本発明の固体高分子電解質型燃料電池
において、ガスは、導電性プレートのガス流路を経て、
電極の表面へ供給される。又、電極にて生成され、若し
くは外部から電極へ供給された水は、導電性プレートの
連通孔を通過して、吸水材の表面へ至り、吸水材によっ
て吸収される。ここで、吸水材は、導電性プレートを覆
うシート状に形成されて、充分な吸水容量を有してお
り、水の発生量若しくは供給量が増大したときにも充分
な吸水能力を発揮するので、水詰まりが発生する虞れは
ない。

【００１７】又、本発明に係る固体高分子電解質型燃料
電池において、酸化剤極(12)の外側には、該電極の表面
を覆って導電性プレート(７)が配置されると共に、該導
電性プレート(７)の外側の表面を覆ってシート状の吸水
材(８)が配置され、該導電性プレート(７)には、酸化剤
極(12)の表面へ酸化剤ガスを供給するための複数本の酸
化剤ガス供給溝(71)が形成されると共に、吸水材(８)の
表面と酸化剤極(12)の表面とを互いに連通させるための
複数の連通孔(72)が開設されている。

【００１８】上記本発明の固体高分子電解質型燃料電池
においては、酸化剤ガス(33)は、導電性プレート(７)の
酸化剤ガス供給溝(71)を経て、酸化剤極(12)の表面へ供
給される。又、酸化剤極(12)にて生成された水は、導電
性プレート(７)の連通孔(72)を通過して、吸水材(８)の
表面へ至り、吸水材(８)によって吸収される。ここで、
吸水材(８)は、酸化剤極側導電性プレート(７)を覆うシ
ート状に形成されて、充分な吸水容量を有しており、水
の発生量が増大したときにも充分な吸水能力を発揮する
ので、酸化剤ガス供給溝(71)及び連通孔(72)にて水詰ま
りが発生する虞れはない。

【００１９】具体的には、酸化剤ガス供給溝(71)は、導
電性プレート(７)の吸水材(８)との対向面に凹設され、
連通孔(72)は、酸化剤ガス供給溝(71)の底面に開設され
て、酸化剤極(12)との対向面に至っている。該具体的構
成においては、酸化剤ガス(33)は、導電性プレート(７)
の酸化剤ガス供給溝(71)を経て連通孔(72)へ流れ込み、
連通孔(72)を経て酸化剤極(12)の表面へ供給される。
又、酸化剤極(12)にて生成された水は、導電性プレート
(７)の連通孔(72)及び酸化剤ガス供給溝(71)を経て吸水
材(８)の表面へ至り、吸水材(８)によって吸収される。

【００２０】又、具体的構成において、導電性プレート
(７)は、全体が多孔質導電材料から形成され、或いは、
少なくとも連通孔(75)の内周壁が多孔性を有している。
該具体的構成においては、酸化剤極(12)にて生成された
液体としての水は、導電性プレート(７)の内部若しくは
多孔性部に浸透して、導電性プレート(７)の内部若しく
は多孔性部を通過して、吸水材(８)へ至り、吸水材(８)
によって吸収される。

【００２１】又、具体的構成において、吸水材(８)は、
全体が導電性材料から形成され、或いは、少なくとも導
電性プレート(７)との接触部がその表裏に跨って導電性
を有している。これによって、導電性プレート(７)と吸
水材(８)とが互いに電気的に接続されて、例えば吸水材
(８)の外側に配置した導電性のガスセパレータを介し
て、隣接する電池セルとの直列接続が実現される。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る固体高分子電解質型燃料電
池によれば、シート状の吸水材が充分な吸水能力を発揮
するので、水詰まりが発生する虞れはなく、然も、吸水
材は、シート状に形成して単に導電性プレートの外側に
配置すればよいので、構造が簡易である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面に沿って具体的に説明する。本発明に係る固体
高分子電解質型燃料電池は、図１に示す如く、複数の電
池セル(１)を互いに重ね合わせて直列に接続し、一体化
したものである。各電池セル(１)は図１及び図３に示す
積層体構造を有しており、固体高分子電解質膜(11)の酸
化剤極側の表面には、酸化剤極(12)、導電性プレート
(７)、シート状の導電性を有する吸水材(８)、及び導電
性を有するガスセパレータ(16)を配置する一方、固体高
分子電解質膜(11)の燃料極側の表面には、燃料極(13)、
及び燃料極側導電性プレート(17)を配置している。

【００２４】ここで、酸化剤極側導電性プレート(７)
は、例えばカーボン粉末を焼成して形成されたものであ
って、多孔性を有しており、図２及び図３に示す如く、
吸水材(８)との接触面には、水平方向に伸びる複数本の
酸化剤ガス供給溝(71)が凹設されると共に、各酸化剤ガ
ス供給溝(71)の底面には、酸化剤極(12)との接触面へ貫
通する複数の連通孔(72)が開設されている。

【００２５】上記電池セル(１)においては、従来と同様
に、酸化剤極側導電性プレート(７)の酸化剤ガス供給溝
(71)に酸化剤ガス(33)が送り込まれると共に、燃料極側
導電性プレート(17)の燃料ガス供給溝(18)へ燃料ガス(3
1)が送り込まれる。これによって、燃料極(13)において
は、燃料ガス供給溝(18)を流れる燃料ガス(31)に含まれ
る水素が水素イオンと電子に分解されて、水素イオンは
固体高分子電解質膜(11)の内部を酸化剤極(12)に向かっ
て移動する。一方、酸化剤極(12)においては、酸化剤極
側導電性プレート(７)の酸化剤ガス供給溝(71)を流れる
酸化剤ガス(33)が連通孔(72)を経て酸化剤極(12)の表面
に至り、該酸化剤ガス(33)に含まれる酸素が、燃料極(1
3)から供給された水素イオン及び電子と反応して水が生
成される。

【００２６】この様にして生成された水が凝縮して液体
となった場合、該液体は、図４(ａ)中に矢印で示す様
に、多孔性を有する導電性プレート(７)に浸透し、該導
電性プレート(７)の内部を通過して、吸水材(８)の表面
に至り、吸水材(８)によって吸収される。又、生成水が
水蒸気の場合、該水蒸気は、図４(ｂ)に矢印で示す様
に、酸化剤極側導電性プレート(７)の連通孔(72)を経て
酸化剤ガス供給溝(71)へ流れ込み、酸化剤ガス供給溝(7
1)を通過して、吸水材(８)の表面に至り、吸水材(８)に
よって吸収される。尚、一部の水蒸気が凝縮して酸化剤
ガス供給溝(71)の内周壁に液体として付着した場合も、
該液体は吸水材(８)によって吸収されることになる。

【００２７】ここで、吸水材(８)は酸化剤極側導電性プ
レート(７)の全面を覆うシート状に形成されて、広い表
面積と充分な吸収容量を有しているので、上述の生成水
は殆ど全てが吸水材(８)によって吸収されることになる
従って、酸化剤極側導電性プレート(７)の連通孔(72)や
酸化剤ガス供給溝(71)が水詰まりを生じることはない。
これによって、図４(ｂ)中に上向きの矢印で示す様に、
酸化剤ガス供給溝(71)から連通孔(72)を経て酸化剤極(1
2)の表面へ至るガス供給路は、常に充分な広さに確保さ
れる。

【００２８】尚、吸水材を形成すべき材料が導電性を有
しない場合は、図５(ａ)(ｂ)に示す方法で導電性を付与
することが出来る。即ち、カーボン粉末にバインダーを
混合して得られる導電性スラリーを線状に成形して、複
数本の導電材(３)を作製し、これらの導電材(３)を図５
(ａ)に示す如く、非導電性の吸水材(81)の導電性プレー
ト(７)との接触面、並びにセパレータ(16)との接触面に
配置した後、導電性プレート(７)とセパレータ(16)によ
って、吸水材(81)及び導電材(３)を両側から挟圧する。
これによって、導電材(３)が吸水材(81)に浸透し、図５
(ｂ)に示す如く、吸水材(81)には、酸化剤極側導電性プ
レート(７)及びセパレータ(16)との接触部に導電部(82)
が形成されて、導電性プレート(７)とセパレータ(16)の
間の電気的接続が実現される。

【００２９】又、多孔性を有しない導電材料から酸化剤
極側導電性プレートを形成する場合は、図６(ａ)(ｂ)に
示す構造によって、酸化剤極(12)側にて凝縮した水を吸
水材(８)へ送り込むことが出来る。即ち、非多孔性の酸
化剤極側導電性プレート(73)の全表面を覆って、例えば
樹脂とカーボンの混合物(以下、樹脂混合カーボンとい
う)からなる多孔質層(９)を形成する。該多孔質層(９)
の形成工程においては、樹脂混合カーボンをアルコール
等の溶剤で溶かしたものを酸化剤極側導電性プレート(7
3)の表面にスプレーで塗布し、その後、２００℃で１時
間の乾燥処理を施す。これによって、カーボンの多孔性
が維持された多孔質層(９)が得られる。尚、樹脂混合カ
ーボンの樹脂の混合率や樹脂の種類を、導電性プレート
(73)と同一又は近似した混合率及び種類に選定すること
によって、多孔質層(９)の酸化剤極側導電性プレート(7
3)に対する固着力を高めることが出来る。例えば、導電
性プレート(73)と同じく、カーボンブラックとフェノー
ル樹脂を８５：１５の重量比で混合して、樹脂混合カー
ボンを作製する。

【００３０】図６(ａ)(ｂ)に示す構造においては、酸化
剤極(12)側にて生じた液体の水は、先ず、酸化剤極側導
電性プレート(73)の表面に形成された多孔質層(９)に浸
透し、その後、連通孔(75)及び酸化剤ガス供給溝(74)の
内周壁に形成された多孔質層(９)を通過して、酸化剤極
側導電性プレート(73)の裏面に形成された多孔質層(９)
から吸水材(８)へ至ることになる。

【００３１】上記本発明の固体高分子電解質型燃料電池
においては、シート状の吸水材(８)が充分な吸水能力を
発揮するので、酸化剤極側導電性プレート(７)の酸化剤
ガス供給溝(71)や連通孔(72)に水詰まりが発生する虞れ
はなく、長期に亘って安定した発電が可能である。又、
吸水材(８)は、シート状に形成して単に酸化剤極側導電
性プレート(７)とセパレータ(16)の間に挟持すればよい
ので、図９に示す如く各酸化剤ガス供給溝(19)に帯状吸
水材(15)を敷設していた従来の燃料電池に比べて、構造
が簡易となる。

【００３２】上記本発明の固体高分子電解質型燃料電池
の効果を実証するべく、有効電極面積が１００ｃｍ^２で
あって、固体高分子電解質膜(11)がパーフルオロカーボ
ンスルホン酸膜から形成され、酸化剤極(12)がＰｔ坦持
カーボンから形成され、燃料極(13)がＰｔ−Ｒｕ担持カ
ーボンから形成される固体高分子電解質型燃料電池であ
って、図３に示す構造を有する本発明電池と、図８に示
す吸水材を具えない比較例電池とを試作し、発電時間と
セル電圧の関係を調べたところ、図１０に示す結果が得
られた。

【００３３】図１０から明らかな様に、本発明電池で
は、発電時間が４時間を経過しても、略一定のセル電圧
が得られているのに対し、比較例電池では、発電時間の
経過に伴って徐々にセル電圧が低下し、３時間を経過し
た後は、急激にセル電圧が低下している。

【００３４】このことから、比較例電池においては、発
電時間の経過によって酸化剤極側導電性プレート(14)の
一部の酸化剤ガス供給溝(19)に水詰まりが発生し、酸化
剤ガス(33)の供給が不均一となったことが推定される。
一方、本発明電池においては、吸水材(８)が発揮する吸
水能力によって、発電時間の経過に拘わらず、酸化剤極
側導電性プレート(７)の酸化剤ガス供給溝(71)及び連通
孔(72)に水詰まりが発生せず、酸化剤ガス(33)の供給が
均一且つ安定的に行なわれていることが推定される。

【００３５】又、上記の本発明電池及び比較例電池にお
いて、酸化剤ガスの供給量を徐々に絞って、発電反応に
利用される酸化剤の量の割合、即ち酸化剤利用率を増大
させたときのセル電圧の変化を調べたところ、図１１に
示す結果が得られた。図１１から明らかな様に、本発明
電池では、酸化剤利用率の増大に拘わらず、略一定の電
圧が得られているのに対し、比較例電池では、酸化剤利
用率の増大につれて、電圧が低下している。

【００３６】このことから、比較例電池では、酸化剤ガ
ス供給量の減少に伴う発電条件の悪化によって、酸化剤
極側導電性プレート(14)の一部の酸化剤ガス供給溝(19)
に水詰まりが発生して、酸化剤ガス(33)の供給が不均一
となったことが推定される。一方、本発明電池において
は、吸水材(８)が発揮する吸水能力によって、発電条件
の悪化にも拘わらず、酸化剤極側導電性プレート(７)の
酸化剤ガス供給溝(7１)及び連通孔(72)に水詰まりが発
生せず、酸化剤ガス(33)の供給が均一且つ安定的に行な
われていることが推定される。

【００３７】尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、図３に示す酸化剤極側導電
性プレート(７)は、表裏を逆にして配置することも可能
である。又、本発明に係る酸化剤極側導電性プレート
(７)と吸水材(８)による吸水構造は、燃料極側に採用す
ることも可能であって、これによって、加湿された燃料
ガス(31)に含まれる水分による水詰まりを防止すること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る固体高分子電解質型燃料電池を表
わす斜視図である。

【図２】該固体高分子電解質型燃料電池を構成する電池
セルの要部を表わす断面図である。

【図３】該電池セルの分解斜視図である。

【図４】該電池セルに採用されている吸水構造及びその
作用を説明する図である。

【図５】非導電性吸水材に導電性を与える方法を説明す
る工程図である。

【図６】非多孔性の導電性プレートの表面に多孔質層を
形成した例を示す断面図である。

【図７】従来の電池セルの斜視図である。

【図８】該電池セルの分解斜視図である。

【図９】酸化剤ガス供給溝に帯状吸水材を敷設した従来
例を示す断面図である。

【図１０】発電時間とセル電圧の関係を示すグラフであ
る。

【図１１】酸化剤利用率とセル電圧の関係を示すグラフ
である。

【図１２】固体高分子電解質型燃料電池の発電原理を説
明する図である。

【図１３】固体高分子電解質型燃料電池の外観を示す斜
視図である。

【符号の説明】

(１) 電池セル (11) 固体高分子電解質膜 (12) 酸化剤極 (７) 酸化剤極側導電性プレート (71) 酸化剤ガス供給溝 (72) 連通孔 (８) 吸水材 (16) セパレータ (13) 燃料極 (17) 燃料極側導電性プレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安尾耕司大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者三宅泰夫大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者西尾晃治大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H026 AA06 BB04 CC03 CX04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料極と酸化剤極の間に固体高分子電解
質膜を介在させて構成される少なくとも１つの電池セル
を具え、燃料ガスを燃料極に供給すると共に、酸化剤ガ
スを酸化剤極に供給して、電池セルに電力を発生させる
固体高分子電解質型燃料電池において、燃料極及び酸化
剤極の内、少なくとも何れか一方の電極の外側には、該
電極の表面を覆って導電性プレートが配置されると共
に、該導電性プレートの外側の表面を覆ってシート状の
吸水材が配置され、該導電性プレートには、前記電極の
表面へガスを供給するためのガス流路が形成されると共
に、吸水材の表面と前記電極の表面とを互いに連通させ
るための複数の連通孔が開設されていることを特徴とす
る固体高分子電解質型燃料電池。
【請求項２】燃料極(13)と酸化剤極(12)の間に固体高
分子電解質膜(11)を介在させて構成される少なくとも１
つの電池セル(１)を具え、燃料ガスを燃料極(13)に供給
すると共に、酸化剤ガスを酸化剤極(12)に供給して、電
池セル(１)に電力を発生させる固体高分子電解質型燃料
電池において、酸化剤極(12)の外側には、該電極の表面
を覆って導電性プレート(７)が配置されると共に、該導
電性プレート(７)の外側の表面を覆ってシート状の吸水
材(８)が配置され、該導電性プレート(７)には、酸化剤
極(12)の表面へ酸化剤ガスを供給するための複数本の酸
化剤ガス供給溝(71)が形成されると共に、吸水材(８)の
表面と酸化剤極(12)の表面とを互いに連通させるための
複数の連通孔(72)が開設されていることを特徴とする固
体高分子電解質型燃料電池。
【請求項３】酸化剤ガス供給溝(71)は、導電性プレー
ト(７)の吸水材(８)との対向面に凹設され、連通孔(72)
は、酸化剤ガス供給溝(71)の底面に開設されて、酸化剤
極(12)との対向面に至っている請求項２に記載の固体高
分子電解質型燃料電池。
【請求項４】導電性プレート(７)は、多孔質導電材料
から形成されている請求項２又は請求項３に記載の固体
高分子電解質型燃料電池。
【請求項５】導電性プレート(７)は、少なくとも連通
孔(75)の内周壁が多孔性を有している請求項２又は請求
項３に記載の固体高分子電解質型燃料電池。
【請求項６】吸水材(８)は、導電性材料から形成され
ている請求項２乃至請求項５の何れかに記載の固体高分
子電解質型燃料電池。
【請求項７】吸水材(８)は、少なくとも導電性プレー
ト(７)との接触部がその表裏に跨って導電性を有してい
る請求項２乃至請求項５の何れかに記載の固体高分子電
解質型燃料電池。