JPH0129028B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0129028B2 JPH0129028B2 JP57048379A JP4837982A JPH0129028B2 JP H0129028 B2 JPH0129028 B2 JP H0129028B2 JP 57048379 A JP57048379 A JP 57048379A JP 4837982 A JP4837982 A JP 4837982A JP H0129028 B2 JPH0129028 B2 JP H0129028B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- matrix
- bipolar plate
- fuel cell
- intermediate layer
- 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
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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
-
- 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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04276—Arrangements for managing the electrolyte stream, e.g. heat exchange
- H01M8/04283—Supply means of electrolyte to or in matrix-fuel cells
-
- 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
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は電解質にりん酸を用いたマトリツク
ス型燃料電池、特にその電解質の補給構造の改良
に関する。
ス型燃料電池、特にその電解質の補給構造の改良
に関する。
この種の燃料電池は燃料電極と空気電極の２枚
の電極の間に電解質を含浸させたマトリツクスを
挟持して単電池が構成される。一方、各電極の層
内への燃料、空気の反応ガスの取り込みはガス拡
散方式によつて行なわれ、また単電池への反応ガ
ス供給方式としては、上記の単電池の上下両端に
バイポーラプレートを重ね合わせて積層し、この
バイポーラプレートに仕切られているガス通路溝
を通じて各電極へ燃料ガス、あるいは空気を送り
込む方式、およびバイポーラプレートの代りに電
極基板を反応ガス通路を仕切つた多孔質電極基板
となし、この電極基板のガス通路を通じて反応ガ
スを電極へ送り込む方式とがある。いずれの方式
の場合にも、電極の層内に安定した三相界面を形
成し、電極反応を効率よく行なわせるためには、
ガス拡散電極に必要以上に液状電解質が浸透する
ことを避けねばならない。
の電極の間に電解質を含浸させたマトリツクスを
挟持して単電池が構成される。一方、各電極の層
内への燃料、空気の反応ガスの取り込みはガス拡
散方式によつて行なわれ、また単電池への反応ガ
ス供給方式としては、上記の単電池の上下両端に
バイポーラプレートを重ね合わせて積層し、この
バイポーラプレートに仕切られているガス通路溝
を通じて各電極へ燃料ガス、あるいは空気を送り
込む方式、およびバイポーラプレートの代りに電
極基板を反応ガス通路を仕切つた多孔質電極基板
となし、この電極基板のガス通路を通じて反応ガ
スを電極へ送り込む方式とがある。いずれの方式
の場合にも、電極の層内に安定した三相界面を形
成し、電極反応を効率よく行なわせるためには、
ガス拡散電極に必要以上に液状電解質が浸透する
ことを避けねばならない。
一方、マトリツクスへの電解質供給は、少なく
とも単電池を構成した後に行なう必要があり、更
に運転途中での補充を考慮してセルスタツクを組
立てた状態で行なえることが望まれる。この場合
に前述した理由から、マトリツクスへの電解質補
給は、電極層を通じて行なうことは不適であるた
め、直接マトリツクスへ供給できるようにするこ
とが必要となる。ところでマトリツクス層は耐
熱、耐食性を与えるために、一般にはシリコンカ
ーバイドの微粒子をポリテトラフルオロエチレン
で結着した薄膜状のものとして作られる。しかし
ここで結着剤として用いられるポリテトラフルオ
ロエチレンは撥水性を有しているので、液状電解
質はマトリツクス層内に浸透しずらい面がある。
このような理由から、従来の単電池では、その構
造および機能上の制約から単電池の本体に直接電
解質補給機構を設けることは極めて困難である
し、またマトリツクスへその一端から電解質を大
きな液圧を加えることなしに供給しても、マトリ
ツクスの全域へ一様に含浸させることが仲々むず
かしい等の難点があつた。
とも単電池を構成した後に行なう必要があり、更
に運転途中での補充を考慮してセルスタツクを組
立てた状態で行なえることが望まれる。この場合
に前述した理由から、マトリツクスへの電解質補
給は、電極層を通じて行なうことは不適であるた
め、直接マトリツクスへ供給できるようにするこ
とが必要となる。ところでマトリツクス層は耐
熱、耐食性を与えるために、一般にはシリコンカ
ーバイドの微粒子をポリテトラフルオロエチレン
で結着した薄膜状のものとして作られる。しかし
ここで結着剤として用いられるポリテトラフルオ
ロエチレンは撥水性を有しているので、液状電解
質はマトリツクス層内に浸透しずらい面がある。
このような理由から、従来の単電池では、その構
造および機能上の制約から単電池の本体に直接電
解質補給機構を設けることは極めて困難である
し、またマトリツクスへその一端から電解質を大
きな液圧を加えることなしに供給しても、マトリ
ツクスの全域へ一様に含浸させることが仲々むず
かしい等の難点があつた。
この発明は上記の点にかんがみなされたもので
あり、その目的はマトリツクスへの電解質の補給
が外部から容易に行なえ、しかもマトリツクス層
内でその全域へ均等に電解質を含浸できるように
したマトリツクス型燃料電池を提供することにあ
る。
あり、その目的はマトリツクスへの電解質の補給
が外部から容易に行なえ、しかもマトリツクス層
内でその全域へ均等に電解質を含浸できるように
したマトリツクス型燃料電池を提供することにあ
る。
以下この発明を図示実施例に基づいて詳述す
る。
る。
第１図ないし第４図に示す実施例は単電池をバ
イポーラプレートを介して積層し、セルスタツク
を構成するタイプの燃料電池の例である。各図に
おいて、１は単電池、２は単電池の上下に重ね合
わせて積層されたバイポーラプレートである。こ
のうち単電池１は上下２枚の燃料電極３および空
気電極４と、電極３と４の間に挟持されたマトリ
ツクス５との積層体としてなり、かつこの積層組
立体はその外周縁が撥水性のあるシール材６によ
つて被覆されている。ところでこの発明により、
第２図に明示されているように、前記のマトリツ
クス５はそれぞれ電極３，４の面に結着形成され
た二つの分割マトリツクス層５Ａと５Ｂに分割さ
れ、かつ分割マトリツクス層５Ａと５Ｂの間には
電解質供給通路となる中間層７が形成されてい
る。この中間層７は例えば親水性に優れた特性を
示す炭素系繊維で作られたカーボンベーパーある
いはシリコンカーバイドの繊維を抄いたものなど
を分割マトリツクス層５Ａと５Ｂの間に介挿する
ことにより形成される。この中間層７では電解質
がマトリツクス層５の中を面方向に浸透移動する
よりもはるかに電解質が流れ易くなる。また単電
池１の上面側には、その左右両端域に電極３およ
び分割マトリツクス層５Ａを貫通して中間層７に
達する電解質補給穴８が単電池の側縁に沿つて多
数あけてある。
イポーラプレートを介して積層し、セルスタツク
を構成するタイプの燃料電池の例である。各図に
おいて、１は単電池、２は単電池の上下に重ね合
わせて積層されたバイポーラプレートである。こ
のうち単電池１は上下２枚の燃料電極３および空
気電極４と、電極３と４の間に挟持されたマトリ
ツクス５との積層体としてなり、かつこの積層組
立体はその外周縁が撥水性のあるシール材６によ
つて被覆されている。ところでこの発明により、
第２図に明示されているように、前記のマトリツ
クス５はそれぞれ電極３，４の面に結着形成され
た二つの分割マトリツクス層５Ａと５Ｂに分割さ
れ、かつ分割マトリツクス層５Ａと５Ｂの間には
電解質供給通路となる中間層７が形成されてい
る。この中間層７は例えば親水性に優れた特性を
示す炭素系繊維で作られたカーボンベーパーある
いはシリコンカーバイドの繊維を抄いたものなど
を分割マトリツクス層５Ａと５Ｂの間に介挿する
ことにより形成される。この中間層７では電解質
がマトリツクス層５の中を面方向に浸透移動する
よりもはるかに電解質が流れ易くなる。また単電
池１の上面側には、その左右両端域に電極３およ
び分割マトリツクス層５Ａを貫通して中間層７に
達する電解質補給穴８が単電池の側縁に沿つて多
数あけてある。
一方、第３図、第４図に示すように、バイポー
ラプレート２はその上面と下面に互いに直交する
空気通路９および燃料ガス通路溝１０が形成され
たガス不透過性の導電材で作られたものである。
そしてこの発明により、バイポーラプレート２の
左右両端域の下面側には先記した単電池１の電解
質補給穴８の列に対向して下面を開放した両端閉
塞の凹溝としてなる電解質貯蔵タンク１１が燃料
ガス通路溝１０と平行して画成されている。更に
このタンク１１に連ねてバイポーラプレート２の
外側面に開口する電解質補給口１２が設けてあ
る。
ラプレート２はその上面と下面に互いに直交する
空気通路９および燃料ガス通路溝１０が形成され
たガス不透過性の導電材で作られたものである。
そしてこの発明により、バイポーラプレート２の
左右両端域の下面側には先記した単電池１の電解
質補給穴８の列に対向して下面を開放した両端閉
塞の凹溝としてなる電解質貯蔵タンク１１が燃料
ガス通路溝１０と平行して画成されている。更に
このタンク１１に連ねてバイポーラプレート２の
外側面に開口する電解質補給口１２が設けてあ
る。
上記の構成において、電解質貯蔵タンク１１は
電極３および分割マトリツクス層５Ａを貫通する
穴８を介して単電池内の中間層７に連通し合つて
いる。したがつて２箇所にある電解質補給口１２
のいずれか一方を通じて外部から電解質を注入す
ると、電解質は貯蔵タンク１１、補給穴８を通つ
て中間層７に流れ込み、ここから分割マトリツク
ス層５Ａおよび５Ｂの層内へ浸透して行く。なお
この電解質の流入に伴つてもう一方の補給口１２
からはマトリツクス層５、中間層７に残留してい
るガスが抜け出る。かくしてセルスタツクを組立
てた後でも、補給口１２へパイプを接続して外部
から電解質を注入し、マトリツクス５へ円滑に補
給含浸させることが可能になる。
電極３および分割マトリツクス層５Ａを貫通する
穴８を介して単電池内の中間層７に連通し合つて
いる。したがつて２箇所にある電解質補給口１２
のいずれか一方を通じて外部から電解質を注入す
ると、電解質は貯蔵タンク１１、補給穴８を通つ
て中間層７に流れ込み、ここから分割マトリツク
ス層５Ａおよび５Ｂの層内へ浸透して行く。なお
この電解質の流入に伴つてもう一方の補給口１２
からはマトリツクス層５、中間層７に残留してい
るガスが抜け出る。かくしてセルスタツクを組立
てた後でも、補給口１２へパイプを接続して外部
から電解質を注入し、マトリツクス５へ円滑に補
給含浸させることが可能になる。
しかも分割マトリツクス層５Ａと５Ｂの間には
流路抵抗が小さく、かつ撥水性のない中間層７が
形成されているので、電解質は抵抗なく流れ込
み、この中間層７から上下の分割マトリツクス層
５Ａ，５Ｂの全面域へ一様に含浸されることにな
る。また前記の貯蔵タンク１１は電池の運転時に
はリザーバとしての役目を果し、運転状態の変化
に伴つてマトリツクス５に含浸保持されている電
解質の体積が増減しても、過不足のないようタン
ク１１で吸収することができる。加えて中間層７
を設けたことにより、マトリツクスの端部からで
も十分全面域へ浸透させることができ、それだけ
電極のガス拡散領域を広く活用し得て電池の性能
向上にも寄与できる。
流路抵抗が小さく、かつ撥水性のない中間層７が
形成されているので、電解質は抵抗なく流れ込
み、この中間層７から上下の分割マトリツクス層
５Ａ，５Ｂの全面域へ一様に含浸されることにな
る。また前記の貯蔵タンク１１は電池の運転時に
はリザーバとしての役目を果し、運転状態の変化
に伴つてマトリツクス５に含浸保持されている電
解質の体積が増減しても、過不足のないようタン
ク１１で吸収することができる。加えて中間層７
を設けたことにより、マトリツクスの端部からで
も十分全面域へ浸透させることができ、それだけ
電極のガス拡散領域を広く活用し得て電池の性能
向上にも寄与できる。
なお図示実施例におけるバイポーラプレートの
代りに、多孔質電極基板を用いたタイプの燃料電
池でもまつたく同様に実施できる。この場合には
電解質貯蔵タンクが電極基板の内部に画成され
る。
代りに、多孔質電極基板を用いたタイプの燃料電
池でもまつたく同様に実施できる。この場合には
電解質貯蔵タンクが電極基板の内部に画成され
る。
以上述べたように、この発明は単電池のマトリ
ツクス層を２層に分割してその間に電解質通路と
して働く中間層を形成するとともに、この単電池
に組合わせて積層されるバイポーラプレートある
いは多孔質電極基板の内部に電解質貯蔵タンクを
画成し、しかもこのタンクと前記の中間層との間
を電極を貫通して連通し合うように構成したもの
であり、したがつてマトリツクスへの電解質補給
を外部からスムーズにしかもマトリツクス全域に
均等に行き渡るように行なうことができ、その実
益は極めて大である。
ツクス層を２層に分割してその間に電解質通路と
して働く中間層を形成するとともに、この単電池
に組合わせて積層されるバイポーラプレートある
いは多孔質電極基板の内部に電解質貯蔵タンクを
画成し、しかもこのタンクと前記の中間層との間
を電極を貫通して連通し合うように構成したもの
であり、したがつてマトリツクスへの電解質補給
を外部からスムーズにしかもマトリツクス全域に
均等に行き渡るように行なうことができ、その実
益は極めて大である。
第１図はこの発明の実施例による単電池の構成
を示す一部切欠平面図、第２図は第１図における
矢視―断面図、第３図は単電池にバイポーラ
プレートを組合わせた実施例の一部切欠平面図、
第４図は第３図における矢視―断面図であ
る。 １…単電池、２…バイポーラプレート、３，４
…電極、５…マトリツクス、５Ａ，５Ｂ…分割マ
トリツクス層、７…中間層、８…穴、１１…電解
質貯蔵タンク、１２…電解質補給口。
を示す一部切欠平面図、第２図は第１図における
矢視―断面図、第３図は単電池にバイポーラ
プレートを組合わせた実施例の一部切欠平面図、
第４図は第３図における矢視―断面図であ
る。 １…単電池、２…バイポーラプレート、３，４
…電極、５…マトリツクス、５Ａ，５Ｂ…分割マ
トリツクス層、７…中間層、８…穴、１１…電解
質貯蔵タンク、１２…電解質補給口。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 上下２枚の電極の間に電解質を含浸保持する
マトリツクスを挟持して単電池を構成したマトリ
ツクス型燃料電池において、前記マトリツクスを
２層に分割してこの分割層の間に電解質供給通路
となる中間層を設けるとともに、前記上下の電極
のうちの上位の電極側に積層された反応ガス供通
路を有するバイポーラプレートあるいは多孔質電
極基板の内部に電解質貯蔵タンクを画成し、かつ
該タンクと前記中間層との間を電極を貫通して上
下に連通したことを特徴とするマトリツクス型燃
料電池。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の燃料電池におい
て、バイポーラプレートあるいは多孔質電極基板
がその内部に画成された電解質貯蔵タンクへ通じ
る電解質補給口を外側面に開口して備えているこ
とを特徴とするマトリツクス型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57048379A JPS58165263A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | マトリツクス型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57048379A JPS58165263A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | マトリツクス型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58165263A JPS58165263A (ja) | 1983-09-30 |
| JPH0129028B2 true JPH0129028B2 (ja) | 1989-06-07 |
Family
ID=12801679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57048379A Granted JPS58165263A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | マトリツクス型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58165263A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6088463U (ja) * | 1983-11-24 | 1985-06-18 | 三菱電機株式会社 | 燃料電池 |
| JPH0610988B2 (ja) * | 1985-11-20 | 1994-02-09 | 三菱電機株式会社 | 積層形燃料電池の電解液補給装置 |
-
1982
- 1982-03-26 JP JP57048379A patent/JPS58165263A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58165263A (ja) | 1983-09-30 |
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