JPH03101059A - リン酸型燃料電池のシール構造 - Google Patents
リン酸型燃料電池のシール構造Info
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- JPH03101059A JPH03101059A JP1236976A JP23697689A JPH03101059A JP H03101059 A JPH03101059 A JP H03101059A JP 1236976 A JP1236976 A JP 1236976A JP 23697689 A JP23697689 A JP 23697689A JP H03101059 A JPH03101059 A JP H03101059A
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- Japan
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- phosphoric acid
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- electrolyte
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- 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
- H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
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- 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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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）
本発明はリン酸型燃料電池のシール構造に関するもので
ある。
ある。
（発明の背景）
リン酸型燃料電池は、リン酸電解液を浸み込ませた電解
質マトリックスを空気電極と水素電極で挟み、その上下
をさらにセパレークで挟んだものをセル（単電池）とし
、これを積み重ねてスタックを形成したもので、各セル
外周は電解液の漏出を防止するガスケットで覆われてい
る。
質マトリックスを空気電極と水素電極で挟み、その上下
をさらにセパレークで挟んだものをセル（単電池）とし
、これを積み重ねてスタックを形成したもので、各セル
外周は電解液の漏出を防止するガスケットで覆われてい
る。
リン酸液の漏出を防止するには、ガスケットを強く締め
付ければよいが、他の部品を破壊する関係上、その締め
付けにも限度がある。これを解決するには、一つにはガ
スケットを電極に接着してシールするか、或いはガスケ
ットを非常に柔らかいゴムで形成することが考えられる
。
付ければよいが、他の部品を破壊する関係上、その締め
付けにも限度がある。これを解決するには、一つにはガ
スケットを電極に接着してシールするか、或いはガスケ
ットを非常に柔らかいゴムで形成することが考えられる
。
しかし接着剤でシールする場合には、接着剤自体が本来
低分子量で反応性官能基を有し耐薬品性、耐熱性には不
利という要因を持ち劣化しやすいという問題がある。特
に高温運転時では、ガスケットや電極との熱膨張差によ
りこれらとの接合部が拡がり、接着剤層には非常に大き
なストレスがかかる。このため、接着剤層はこの高応力
下で熱リン酸に直接さらされることになり接着剤は極め
て短期間で劣化しやすい。
低分子量で反応性官能基を有し耐薬品性、耐熱性には不
利という要因を持ち劣化しやすいという問題がある。特
に高温運転時では、ガスケットや電極との熱膨張差によ
りこれらとの接合部が拡がり、接着剤層には非常に大き
なストレスがかかる。このため、接着剤層はこの高応力
下で熱リン酸に直接さらされることになり接着剤は極め
て短期間で劣化しやすい。
一方、ガスケット自体を高弾性率の素材で形成しようと
しても、通常用いられるフッ素ゴムはその特性上ゴム硬
度Ｈ８を５０以下にはできず、十分な弾性は得られない
。ガスケットをスポンジで形成すれば、ガスケットを十
分柔らかくしてシルを完全に出来るが高温下ではスポン
ジ自体がへたりやすく、長時間運転した後では電解液の
漏出は避けられない。特に通常のスポンジは開放気泡（
ｏｐｅｎ ｃｅｌｌ ）なのでスポンジ内を電解液が浸
透して漏出するという問題も生じる。
しても、通常用いられるフッ素ゴムはその特性上ゴム硬
度Ｈ８を５０以下にはできず、十分な弾性は得られない
。ガスケットをスポンジで形成すれば、ガスケットを十
分柔らかくしてシルを完全に出来るが高温下ではスポン
ジ自体がへたりやすく、長時間運転した後では電解液の
漏出は避けられない。特に通常のスポンジは開放気泡（
ｏｐｅｎ ｃｅｌｌ ）なのでスポンジ内を電解液が浸
透して漏出するという問題も生じる。
（発明の目的）
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、長
時間にわたって電解液が漏出することがなく安定して密
閉できるリン酸型燃料電池のシール構造を提供すること
を目的とする。
時間にわたって電解液が漏出することがなく安定して密
閉できるリン酸型燃料電池のシール構造を提供すること
を目的とする。
（発明の構成）
本発明のこの目的は、電解質マトリックスとその上下に
重ねられた電極とをガスケットでシールするリン酸型燃
料電池のシール構造において、電極とガスケットの間が
ガスケットの弾性率よりも大きい弾性率を有する接着剤
で接着されていることを特徴とするリン酸型燃料電池の
シール構造により達成される。
重ねられた電極とをガスケットでシールするリン酸型燃
料電池のシール構造において、電極とガスケットの間が
ガスケットの弾性率よりも大きい弾性率を有する接着剤
で接着されていることを特徴とするリン酸型燃料電池の
シール構造により達成される。
すなわち本発明は、接着剤の弾性率をガスケットより大
きくすることにより、接着剤層にかかる応力を小さくす
るとともに、ガスケットと電極との間の隙間をより小さ
くして接着剤層がリン酸電解液と接触する面積を小さく
したもので、これにより接着剤層の劣化を防止して、ガ
スケットのシールを完全にするものである。
きくすることにより、接着剤層にかかる応力を小さくす
るとともに、ガスケットと電極との間の隙間をより小さ
くして接着剤層がリン酸電解液と接触する面積を小さく
したもので、これにより接着剤層の劣化を防止して、ガ
スケットのシールを完全にするものである。
また本発明の目的は、電解質マトリックスとその上下に
重ねられた電極をガスケットでシールするリン酸型燃料
電池のシール構造において、前記ガスケットが独立気泡
のスポンジで形成されていることを特徴とするリン酸型
燃料電池のシール構造によっても達成される。
重ねられた電極をガスケットでシールするリン酸型燃料
電池のシール構造において、前記ガスケットが独立気泡
のスポンジで形成されていることを特徴とするリン酸型
燃料電池のシール構造によっても達成される。
この第２の発明では、独立気泡のスポンジを用いること
により、長期使用している間のスポンジのへたりを防止
し、電解液の漏出を長期にわたって防止する。
により、長期使用している間のスポンジのへたりを防止
し、電解液の漏出を長期にわたって防止する。
（第１実施例）
第１図は本発明の第１実施例の部分断面斜視図、第２図
はその要部断面図である。
はその要部断面図である。
これらの図において符号１０で示すセル（単電池）では
、電解質マトリックス１２とこれを上下に挾む各電極１
４．１６とを基本構成とし、これらの外周をガスケット
１８が覆っている。ガスケット１８と電極１４．１６と
の間隙には接着剤層２０により目止めがなされ、マトリ
ックス１２からの電解液の漏出を防止している。接着剤
２０はガスケット１８よりも弾性率が大であるものであ
れば十分であり、市販の接着剤を用いることができる。
、電解質マトリックス１２とこれを上下に挾む各電極１
４．１６とを基本構成とし、これらの外周をガスケット
１８が覆っている。ガスケット１８と電極１４．１６と
の間隙には接着剤層２０により目止めがなされ、マトリ
ックス１２からの電解液の漏出を防止している。接着剤
２０はガスケット１８よりも弾性率が大であるものであ
れば十分であり、市販の接着剤を用いることができる。
但し、熱リン酸に耐える材料である必要があるから、一
般にはフッ素ゴム系の接着剤が好ましい。ガスケットに
フッ素系スポンジを用いた場合には、例えばエイトシー
ル（太平化成■製）を接着剤２０として用いることがで
きる。
般にはフッ素ゴム系の接着剤が好ましい。ガスケットに
フッ素系スポンジを用いた場合には、例えばエイトシー
ル（太平化成■製）を接着剤２０として用いることがで
きる。
このようにガスケット１８よりも接着剤層２０の弾性率
を大としたので、セル１０に係る応力は主としてガスケ
ット１８にかかることになり接着剤層２０にかかる応力
は低下する。またガスケラ１−１８と電極１２との間の
開口部を小さくすることができるので、接着剤がリン酸
電解液に触れる面積は少ない。したがって、接着剤は劣
化しにくくなり、電極は電解液を漏出することなく長期
間にわたって安定に使用できる。
を大としたので、セル１０に係る応力は主としてガスケ
ット１８にかかることになり接着剤層２０にかかる応力
は低下する。またガスケラ１−１８と電極１２との間の
開口部を小さくすることができるので、接着剤がリン酸
電解液に触れる面積は少ない。したがって、接着剤は劣
化しにくくなり、電極は電解液を漏出することなく長期
間にわたって安定に使用できる。
（第２実施例）
この実施例では、第１実施例のような接着剤を用いる代
りに、独立発泡させたスポンジでガスケラトを形成した
。すなわち第３図の断面図に示すように、断面視り字形
の下側ガスケット２２が電極１６の外周を覆うとともに
、電解質マトリックス１２を支える。またこの下側ガス
ケット２２の上に載置された上側ガスケット２４は電極
１４の外周を覆っている。各ガスケット２２．２４の電
極１４．１６に接する面２２ａ、２４ａおよびガスケッ
ト２２．２４同士が接する面、２２ｂ。
りに、独立発泡させたスポンジでガスケラトを形成した
。すなわち第３図の断面図に示すように、断面視り字形
の下側ガスケット２２が電極１６の外周を覆うとともに
、電解質マトリックス１２を支える。またこの下側ガス
ケット２２の上に載置された上側ガスケット２４は電極
１４の外周を覆っている。各ガスケット２２．２４の電
極１４．１６に接する面２２ａ、２４ａおよびガスケッ
ト２２．２４同士が接する面、２２ｂ。
２４ｂは平滑で緻密に形成され、これら境界面をったっ
て電解液が漏出するのを防止している。
て電解液が漏出するのを防止している。
両ガスケット２２．２４は独立発泡（ｃｌｏｓｅｄｃｅ
ｌｌ）のスポンジで形成されているので、電解液がガス
ケット２２．２４内に浸み込んで漏出することはない。
ｌｌ）のスポンジで形成されているので、電解液がガス
ケット２２．２４内に浸み込んで漏出することはない。
また独立発泡であるので、セル１０に組込んでガスケッ
ト２２．２４に応力がかかっても、各気泡内のガスが逃
げることがない。従って、ガスケット２２．２４はへた
りずらく、長期にわたって電解液を漏出することなく安
定的に使用できる。
ト２２．２４に応力がかかっても、各気泡内のガスが逃
げることがない。従って、ガスケット２２．２４はへた
りずらく、長期にわたって電解液を漏出することなく安
定的に使用できる。
本実施例では、ガスケットの電極と接する面及びガスケ
ット同士が接する面を内部に比較して平滑で緻密にする
ことにより、スポンジ表面に現われた気泡部分なったっ
て漏出することを防止した。但し本発明では、ガスケッ
トを組付ける際に成る程度力を加えてスポンジ表面を密
にするようにしてもよい。しかし第２実施例のように平
滑で緻密な面とすれば、その組み付けも容易である。
ット同士が接する面を内部に比較して平滑で緻密にする
ことにより、スポンジ表面に現われた気泡部分なったっ
て漏出することを防止した。但し本発明では、ガスケッ
トを組付ける際に成る程度力を加えてスポンジ表面を密
にするようにしてもよい。しかし第２実施例のように平
滑で緻密な面とすれば、その組み付けも容易である。
特にガスケット上下方向よりも、ガスケット周囲から内
側へ締め付ける方が容易でないから、少くとも各電極１
４．１６と接する面２２ａ、２４ａを平滑にするのが好
ましい。
側へ締め付ける方が容易でないから、少くとも各電極１
４．１６と接する面２２ａ、２４ａを平滑にするのが好
ましい。
ここで用いたガスケットとしてのスポンジは、熱リン酸
に耐えるものである必要があり、フッ素ゴムのスポンジ
が好ましい。特に金属酸化物及び金属水酸化物を実質的
に含まないフッ素ゴムのスポンジが好ましい。これは通
常のフッ素ゴムはその中に架橋反応を進めるために金属
酸化物や金属水酸化物を含有しており、これが存在する
と僅かに浸透したリン酸とリン酸塩を形成し、このリン
酸塩がリン酸と親和性が強いためリン酸浸透な促進する
ことになり、スポンジの膨潤、それに伴なうへたりを招
きやすいからである。このような劣化メカニズムを考慮
して、本発明に用いられるフッ素ゴムスポンジはその架
橋に際して金属酸化物や金属水酸化物の存在を必要とし
ないものが用いられる。そのようなフッ素ゴムとしては
、ヨウ素を架橋サイトとして導入したフッ素ゴムがあり
、これは過酸化物により架橋することができる。
に耐えるものである必要があり、フッ素ゴムのスポンジ
が好ましい。特に金属酸化物及び金属水酸化物を実質的
に含まないフッ素ゴムのスポンジが好ましい。これは通
常のフッ素ゴムはその中に架橋反応を進めるために金属
酸化物や金属水酸化物を含有しており、これが存在する
と僅かに浸透したリン酸とリン酸塩を形成し、このリン
酸塩がリン酸と親和性が強いためリン酸浸透な促進する
ことになり、スポンジの膨潤、それに伴なうへたりを招
きやすいからである。このような劣化メカニズムを考慮
して、本発明に用いられるフッ素ゴムスポンジはその架
橋に際して金属酸化物や金属水酸化物の存在を必要とし
ないものが用いられる。そのようなフッ素ゴムとしては
、ヨウ素を架橋サイトとして導入したフッ素ゴムがあり
、これは過酸化物により架橋することができる。
このようなフッ素ゴムスポンジの主剤ポリマーとしては
、例えばダイキン工業■市販の０９０２などが挙げられ
る。架橋剤としての過酸化物としては、パーへキサ２５
Ｂ（日本油脂■）、また架橋助剤としてはトリアリルイ
ソシアヌレート、トリアリルシアヌレートなどが好まし
い。
、例えばダイキン工業■市販の０９０２などが挙げられ
る。架橋剤としての過酸化物としては、パーへキサ２５
Ｂ（日本油脂■）、また架橋助剤としてはトリアリルイ
ソシアヌレート、トリアリルシアヌレートなどが好まし
い。
これらの材料を、必要に応じてカーボンブラックなどの
添加剤と共に混合し、型成形することによりガスケット
を得ることができる。この型成形の際に、通常型に接す
る面は平滑かつ緻密に形成されるから、そのまま本発明
のガスケットとじて使用できる。スポンジ母材から切り
出して本発明のガスケットを形成する場合には、その切
出し面は気泡の切断面がでているが、熱したコテやアイ
ロンで熱加工すれば、表面を平滑かつ緻密にすることが
できる。なおガスケットは上下別体とせず、第１実施例
のように一体としたものでもよいのは勿論である。
添加剤と共に混合し、型成形することによりガスケット
を得ることができる。この型成形の際に、通常型に接す
る面は平滑かつ緻密に形成されるから、そのまま本発明
のガスケットとじて使用できる。スポンジ母材から切り
出して本発明のガスケットを形成する場合には、その切
出し面は気泡の切断面がでているが、熱したコテやアイ
ロンで熱加工すれば、表面を平滑かつ緻密にすることが
できる。なおガスケットは上下別体とせず、第１実施例
のように一体としたものでもよいのは勿論である。
（発明の効果）
以上のように、請求項１の発明は、接着剤の弾性率をガ
スケットより大きくすることにより接着剤層の劣化を防
止したから、電解液が漏出することがなく安定して長時
間密閉できる。
スケットより大きくすることにより接着剤層の劣化を防
止したから、電解液が漏出することがなく安定して長時
間密閉できる。
請求項２の発明では、ガスケットに独立気泡のスポンジ
を用いたので、長期使用している間のスポンジがへたる
ことがなく電解液の漏出を長期にわたって防止すること
ができる。
を用いたので、長期使用している間のスポンジがへたる
ことがなく電解液の漏出を長期にわたって防止すること
ができる。
また請求項３では、このスポンジの少くとも電極と接す
る面を平滑かつ緻密に形成したので、電極との隙間から
電解液が漏出することがない。
る面を平滑かつ緻密に形成したので、電極との隙間から
電解液が漏出することがない。
さらに請求項４では、このスポンジを金属酸化４゜
物及び金属水酸化物を実質的に含まないフッ素ゴムスポ
ンジとしたので、長期間使用しても劣化することがない
。
ンジとしたので、長期間使用しても劣化することがない
。
第１図は本発明の第１実施例の部分断面斜視図、第２図
はその要部断面図、第３図は第２実施例の断面図、第４
図はその要部断面斜視図である。 １２・・・電解質マトリックス、 １４．１６・・・電極、 １Ｂ、２２．２４・・・ガスケット、 ２０・・・接着剤。
はその要部断面図、第３図は第２実施例の断面図、第４
図はその要部断面斜視図である。 １２・・・電解質マトリックス、 １４．１６・・・電極、 １Ｂ、２２．２４・・・ガスケット、 ２０・・・接着剤。
Claims (4)
- （１）電解質マトリックスとその上下に重ねられた電極
とをガスケットでシールするリン酸型燃料電池のシール
構造において、 電極とガスケットの間がガスケットの弾性率よりも大き
い弾性率を有する接着剤で接着されていることを特徴と
するリン酸型燃料電池のシール構造。 - （２）電解質マトリックスとその上下に重ねられた電極
をガスケットでシールするリン酸型燃料電池のシール構
造において、 前記ガスケットが独立気泡のスポンジで形成されている
ことを特徴とするリン酸型燃料電池のシール構造。 - （３）前記ガスケットは、少くとも前記電極との接触面
が平滑かつ緻密に形成されていることを特徴とする請求
項（２）記載のリン酸型燃料電池のシール構造。 - （４）前記ガスケットは、金属酸化物及び金属水酸化物
を実質的に含まないフッ素ゴムスポンジよりなることを
特徴とする請求項（２）又は（３）記載のリン酸型燃料
電池のシール構造。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1236976A JPH03101059A (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | リン酸型燃料電池のシール構造 |
| US07/583,030 US5173373A (en) | 1989-09-14 | 1990-09-14 | Gasket for fuel cell |
| US07/900,240 US5407759A (en) | 1989-09-14 | 1992-06-17 | Gasket for fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1236976A JPH03101059A (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | リン酸型燃料電池のシール構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03101059A true JPH03101059A (ja) | 1991-04-25 |
Family
ID=17008552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1236976A Pending JPH03101059A (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | リン酸型燃料電池のシール構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03101059A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008016185A1 (fr) * | 2006-08-03 | 2008-02-07 | Japan Gore-Tex Inc. | ensemble électrode à membrane, SON PROCESSUS DE FABRICATION, et pile à combustible polymère solide L'utilisant |
| JP2014011125A (ja) * | 2012-07-03 | 2014-01-20 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体 |
-
1989
- 1989-09-14 JP JP1236976A patent/JPH03101059A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008016185A1 (fr) * | 2006-08-03 | 2008-02-07 | Japan Gore-Tex Inc. | ensemble électrode à membrane, SON PROCESSUS DE FABRICATION, et pile à combustible polymère solide L'utilisant |
| JP2008041337A (ja) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Japan Gore Tex Inc | 膜電極組立体およびその製造方法ならびにそれを用いた固体高分子形燃料電池 |
| US8685588B2 (en) | 2006-08-03 | 2014-04-01 | W. L. Gore & Associates, Co., Ltd. | Membrane electrode assembly, method for producing the same, and solid polymer fuel cell using the same |
| JP2014011125A (ja) * | 2012-07-03 | 2014-01-20 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体 |
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