JPH0129308B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0129308B2 JPH0129308B2 JP57202527A JP20252782A JPH0129308B2 JP H0129308 B2 JPH0129308 B2 JP H0129308B2 JP 57202527 A JP57202527 A JP 57202527A JP 20252782 A JP20252782 A JP 20252782A JP H0129308 B2 JPH0129308 B2 JP H0129308B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- electrolyte
- central reaction
- fuel
- fuel cell
- 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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- 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
-
- 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
-
- 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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- 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)
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は燃料電池、特にその電極部の構成に
関するものである。
関するものである。
従来この種の燃料電池として第１図に示すもの
があつた。図において、１はガス分離板で燃料流
路２と酸化剤流路３が両面に設けられている。４
は燃料電極であり、これに接して電解質マトリク
ス５があり、その上に酸化剤電極６がある。７は
シールのためのパツキングであり、８はガス分離
板１の周辺部分に設けられ電解質を保持する電解
質リザーバである。それぞれの番号のａがついた
部分は電池反応が生じる部分で、６の部分はシー
ル部であり不透気処理を施した部分である。
があつた。図において、１はガス分離板で燃料流
路２と酸化剤流路３が両面に設けられている。４
は燃料電極であり、これに接して電解質マトリク
ス５があり、その上に酸化剤電極６がある。７は
シールのためのパツキングであり、８はガス分離
板１の周辺部分に設けられ電解質を保持する電解
質リザーバである。それぞれの番号のａがついた
部分は電池反応が生じる部分で、６の部分はシー
ル部であり不透気処理を施した部分である。
次に動作について説明する。燃料流路２から供
給された燃料は燃料電極４で酸化され水素は陽イ
オンと電子になり、陽イオンは電解質マトリクス
５の反応部分５ａを移動して酸化剤電極６に到達
し、酸化剤流路３から供給される酸化剤と反応し
て水を生成する。燃料電極４で生じた電子は外部
負荷（図示せず）を経て酸化剤電極６に達し、こ
こで還元反応に寄与する中で外部負荷において電
気エネルギーとなる。反応において電解質マトリ
クス５は常に電解質を保持している必要があり、
そのために電解質溜めとしての電解質リザーバ８
が設けられている。電解質リザーバ８から電解質
マトリクス５への電解質の供給およびガスシール
のため、電極４の周辺部分４ｂは電解質を浸み込
ませるために親水性となるように処理がなされて
いる。
給された燃料は燃料電極４で酸化され水素は陽イ
オンと電子になり、陽イオンは電解質マトリクス
５の反応部分５ａを移動して酸化剤電極６に到達
し、酸化剤流路３から供給される酸化剤と反応し
て水を生成する。燃料電極４で生じた電子は外部
負荷（図示せず）を経て酸化剤電極６に達し、こ
こで還元反応に寄与する中で外部負荷において電
気エネルギーとなる。反応において電解質マトリ
クス５は常に電解質を保持している必要があり、
そのために電解質溜めとしての電解質リザーバ８
が設けられている。電解質リザーバ８から電解質
マトリクス５への電解質の供給およびガスシール
のため、電極４の周辺部分４ｂは電解質を浸み込
ませるために親水性となるように処理がなされて
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、電極４の親水性周辺部分４ｂから電極４の
中央反応部分４ａへの電解質の浸み込みが生じる
問題点があつた。電極４の中央反応部分４ａは
PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）を用いた
撥水処理が施されているが、あまり強度に撥水処
理を行なうと電極基材の気孔が埋まるためガス透
気性が悪くなり、ガス拡散電極としての機能が損
われる。このように電極４の周辺部分４ｂから中
央反応部分４ａへの電解質が浸み込むと、ガス透
気性が悪くなり、その結果ガス拡散電極としての
機能が損われる欠点があつた。
ので、電極４の親水性周辺部分４ｂから電極４の
中央反応部分４ａへの電解質の浸み込みが生じる
問題点があつた。電極４の中央反応部分４ａは
PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）を用いた
撥水処理が施されているが、あまり強度に撥水処
理を行なうと電極基材の気孔が埋まるためガス透
気性が悪くなり、ガス拡散電極としての機能が損
われる。このように電極４の周辺部分４ｂから中
央反応部分４ａへの電解質が浸み込むと、ガス透
気性が悪くなり、その結果ガス拡散電極としての
機能が損われる欠点があつた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、電解質リザーバに
対向する電極の周辺部分を親水性にすると共に、
上記電極の親水性周辺部分と中央反応部分との間
に上記中央反応部分よりも撥水性な部分を設ける
ことにより、親水性の上記電極周辺部分から中央
反応部分への電解質の移動を抑制し、燃料電池の
正常な反応を持続することを目的としている。
去するためになされたもので、電解質リザーバに
対向する電極の周辺部分を親水性にすると共に、
上記電極の親水性周辺部分と中央反応部分との間
に上記中央反応部分よりも撥水性な部分を設ける
ことにより、親水性の上記電極周辺部分から中央
反応部分への電解質の移動を抑制し、燃料電池の
正常な反応を持続することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図をもとに説明す
る。第２図はこの発明にかかわる燃料電池の断面
図である。図において、４，６はそれぞれ燃料電
極および酸化剤電極であり、厚さ400〜500μmの
カーボンペーパーに触媒層を塗布したものであ
る。４ｂは燃料電極４の周辺部分で平均粒径１〜
5μm程度の微細な炭化珪素粒子を充填してある。
９はこの電極周辺部分４ｂと触媒を塗布した中央
反応部分４ａとの間に設けられた中央反応部分４
ａよりも撥水性な部分で、幅５〜15mmの層であ
り、混合するPTFEの量を中央反応部分より多く
することにより得られる。
る。第２図はこの発明にかかわる燃料電池の断面
図である。図において、４，６はそれぞれ燃料電
極および酸化剤電極であり、厚さ400〜500μmの
カーボンペーパーに触媒層を塗布したものであ
る。４ｂは燃料電極４の周辺部分で平均粒径１〜
5μm程度の微細な炭化珪素粒子を充填してある。
９はこの電極周辺部分４ｂと触媒を塗布した中央
反応部分４ａとの間に設けられた中央反応部分４
ａよりも撥水性な部分で、幅５〜15mmの層であ
り、混合するPTFEの量を中央反応部分より多く
することにより得られる。
電極周辺部分４ｂはガスシールのため十分に電
解質が保持されていなければならないが、その電
解質が隣接する中央反応部分４ａへ移動すると中
央反応部分４ａのガス拡散性が悪くなり電極機能
が低下する。従つてガスシールの役割を果す電極
周辺部分４ｂと中央反応部分４ａとの間に強い撥
水性を有する境界層９を設けることにより、電極
周辺部分４ｂに含有される電解質の中央反応部分
４ａへの移動を抑制することができる。一般に、
電極反応部分４ａの電極基材であるカーボンペー
パーは撥水処理が適度に施されているが、それは
電解質マトリクス５からの電解質がこれも若干の
撥水性を持つ触媒層を経て侵入するのを軽減する
ためになされているのであり、あまり強度の撥水
性処理を行なうことはガス透気性を損ない電極４
ａの反応性を阻害するので行なわれない。その意
味で電極周辺部分４ｂからの中央反応部分４ａへ
の電解質の侵入に対しては従来の構造では十分に
対処し得ず、この発明による電極の中央反応部分
４ａよりも強い撥水性を有する境界層９が重要と
なる。
解質が保持されていなければならないが、その電
解質が隣接する中央反応部分４ａへ移動すると中
央反応部分４ａのガス拡散性が悪くなり電極機能
が低下する。従つてガスシールの役割を果す電極
周辺部分４ｂと中央反応部分４ａとの間に強い撥
水性を有する境界層９を設けることにより、電極
周辺部分４ｂに含有される電解質の中央反応部分
４ａへの移動を抑制することができる。一般に、
電極反応部分４ａの電極基材であるカーボンペー
パーは撥水処理が適度に施されているが、それは
電解質マトリクス５からの電解質がこれも若干の
撥水性を持つ触媒層を経て侵入するのを軽減する
ためになされているのであり、あまり強度の撥水
性処理を行なうことはガス透気性を損ない電極４
ａの反応性を阻害するので行なわれない。その意
味で電極周辺部分４ｂからの中央反応部分４ａへ
の電解質の侵入に対しては従来の構造では十分に
対処し得ず、この発明による電極の中央反応部分
４ａよりも強い撥水性を有する境界層９が重要と
なる。
なお、上記実施例では酸化剤電極６はガスシー
ルとしてパツキング７を用いる方式について示し
たが、燃料電極４と同じ様に電解質を充填したガ
スシールを行なつてもよく、その場合は酸化剤電
極６についても中央反応部分６ａよりも撥水性な
部分９を中央反応部分６ａとガスシール部分との
間に設けてもよい。またこの場合は燃料電極４は
パツキングを用いたガスシールを行なつてもよ
い。
ルとしてパツキング７を用いる方式について示し
たが、燃料電極４と同じ様に電解質を充填したガ
スシールを行なつてもよく、その場合は酸化剤電
極６についても中央反応部分６ａよりも撥水性な
部分９を中央反応部分６ａとガスシール部分との
間に設けてもよい。またこの場合は燃料電極４は
パツキングを用いたガスシールを行なつてもよ
い。
以上のように、この発明によれば電解質リザー
バに対向する電極の周辺部分を親水性にすると共
に、上記電極の親水性周辺部分と中央反応部分と
の間に上記中央反応部分よりも撥水性な部分を設
けたので、親水性の上記電極周辺部分から中央反
応部分への電解質の移動を抑制し、燃料電池の正
常な反応を持続できる効果がある。
バに対向する電極の周辺部分を親水性にすると共
に、上記電極の親水性周辺部分と中央反応部分と
の間に上記中央反応部分よりも撥水性な部分を設
けたので、親水性の上記電極周辺部分から中央反
応部分への電解質の移動を抑制し、燃料電池の正
常な反応を持続できる効果がある。
第１図は従来の燃料電池の主要部を示す断面
図、第２図はこの発明にかかわる燃料電池の主要
部を示す断面図である。 図において、１はガス分離板、４は燃料電極、
４ａは中央反応部分、４ｂは周辺部分、５は電解
質マトリクス、６は酸化剤電極、８は電解質リザ
ーバ、９は中央反応部分４ａよりも撥水性な部分
である。なお、図中同一符号は同一または相当部
分を示すものとする。
図、第２図はこの発明にかかわる燃料電池の主要
部を示す断面図である。 図において、１はガス分離板、４は燃料電極、
４ａは中央反応部分、４ｂは周辺部分、５は電解
質マトリクス、６は酸化剤電極、８は電解質リザ
ーバ、９は中央反応部分４ａよりも撥水性な部分
である。なお、図中同一符号は同一または相当部
分を示すものとする。
Claims (1)
- １ 周辺部分に電解質リザーバを備えたガス分離
板、燃料電極、電解質マトリクスおよび酸化剤電
極を順次積層して構成する燃料電池において、上
記電解質リザーバに対向する上記電極の周辺部分
を親水性にすると共に、上記電極の親水性周辺部
分と中央反応部分との間に上記中央反応部分より
も撥水性な部分を設けたことを特徴とする燃料電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57202527A JPS5991671A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57202527A JPS5991671A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5991671A JPS5991671A (ja) | 1984-05-26 |
| JPH0129308B2 true JPH0129308B2 (ja) | 1989-06-09 |
Family
ID=16458965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57202527A Granted JPS5991671A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5991671A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4978591A (en) * | 1989-09-11 | 1990-12-18 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Corrosion free phosphoric acid fuel cell |
-
1982
- 1982-11-16 JP JP57202527A patent/JPS5991671A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5991671A (ja) | 1984-05-26 |
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