JPH03245463A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPH03245463A JPH03245463A JP2041963A JP4196390A JPH03245463A JP H03245463 A JPH03245463 A JP H03245463A JP 2041963 A JP2041963 A JP 2041963A JP 4196390 A JP4196390 A JP 4196390A JP H03245463 A JPH03245463 A JP H03245463A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- fuel
- fuel cell
- cell
- catalyst
- 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.)
- Pending
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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
- H01M8/02—Details
-
- 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〕
この発明は、燃料ガスを燃料電極に、空気を空気電極に
供給し、これらの反応ガスがマトリックスを介して電気
化学反応して発電する燃料電池、特にその電極における
触媒の担持方法に関する。
供給し、これらの反応ガスがマトリックスを介して電気
化学反応して発電する燃料電池、特にその電極における
触媒の担持方法に関する。
燃料電池の一般的な電池積層体（セルスタックとも言う
）構造を第２図に示す。図において１は単電池（単セル
ともいう）であり、これは電解質を保持したマトリック
ス層１１、燃料電極触媒層１２、空気電極触媒層重３、
燃料電極触媒層４、空気電極基材１５、およびセパレー
タ１６より成る。かかる単セル１の多数個を積層してセ
ルスタック２を構成している。さらに前記のセルスタッ
ク２には数セル置きに冷却体３が介装されている。この
冷却体３は各々の単セルで電気化学反応によって発電す
るとき発生する反応熱を冷却するため、冷却基板４の層
内に金属製の冷却バイブ５を埋設して配管されている。
）構造を第２図に示す。図において１は単電池（単セル
ともいう）であり、これは電解質を保持したマトリック
ス層１１、燃料電極触媒層１２、空気電極触媒層重３、
燃料電極触媒層４、空気電極基材１５、およびセパレー
タ１６より成る。かかる単セル１の多数個を積層してセ
ルスタック２を構成している。さらに前記のセルスタッ
ク２には数セル置きに冷却体３が介装されている。この
冷却体３は各々の単セルで電気化学反応によって発電す
るとき発生する反応熱を冷却するため、冷却基板４の層
内に金属製の冷却バイブ５を埋設して配管されている。
また各冷却バイブ５はヘッダバイブロに一括接続された
上で外部の図示されていない冷媒供給ラインに接続され
ている。
上で外部の図示されていない冷媒供給ラインに接続され
ている。
第３図は第２図に示した単セルの断面図を示す。
単セルは燃料ガスを通流する燃料電極基材１４と、触媒
を担持した燃料電極触媒層１２とよりなる燃料電極と、
空気電極基材１５と空気電極触媒層１３とよりなる空気
電極と、これらの画電極の間に配置されたマトリックス
層とからなる。これらの電極にはそれぞれ反応ガスであ
る燃料ガスと空気とが別々に供給されている。
を担持した燃料電極触媒層１２とよりなる燃料電極と、
空気電極基材１５と空気電極触媒層１３とよりなる空気
電極と、これらの画電極の間に配置されたマトリックス
層とからなる。これらの電極にはそれぞれ反応ガスであ
る燃料ガスと空気とが別々に供給されている。
りん酸型燃料電池においては、燃料ガスには反応成分の
水素以外に二酸化炭素を含み、また、空気には反応成分
である酸素以外に窒素を含んでいる。それぞれの電極に
供給された反応ガスは、水素と酸素のみが消費されるた
め電極基板のガス入口から出口に向けて反応ガスが通流
するうちに、水素と酸素は反応で消費され徐々にその成
分濃度が減少し、逆に二酸化炭素と窒素とがその成分濃
度を増加する。
水素以外に二酸化炭素を含み、また、空気には反応成分
である酸素以外に窒素を含んでいる。それぞれの電極に
供給された反応ガスは、水素と酸素のみが消費されるた
め電極基板のガス入口から出口に向けて反応ガスが通流
するうちに、水素と酸素は反応で消費され徐々にその成
分濃度が減少し、逆に二酸化炭素と窒素とがその成分濃
度を増加する。
一方、反応ガス中の水素及び酸素の濃度と燃料電池出力
電圧の関係は第４図のグラフに示すごとく、濃度が減少
するにしたがって出力電圧が低下するという関係にある
。したがって単セル内では反応ガスの入口部では出力電
圧が高く、水素や酸素の濃度の低い反応ガスの出口部に
向かって徐々に出力電圧が゛低下して、同じ単セル内で
も電極平面内の場所によって電位差が生じている。従来
、電極の燃料電極触媒層１２及び空気電極触媒層１３で
は、この層の単位平方センチメートル当たり等しいミリ
グラムの触媒が均等に担持されている。また第５図のグ
ラフに示すように、燃料電池電極では、単位面積当たり
の触媒担持量を増加させると、その電池出力電圧が上昇
する特性がある。
電圧の関係は第４図のグラフに示すごとく、濃度が減少
するにしたがって出力電圧が低下するという関係にある
。したがって単セル内では反応ガスの入口部では出力電
圧が高く、水素や酸素の濃度の低い反応ガスの出口部に
向かって徐々に出力電圧が゛低下して、同じ単セル内で
も電極平面内の場所によって電位差が生じている。従来
、電極の燃料電極触媒層１２及び空気電極触媒層１３で
は、この層の単位平方センチメートル当たり等しいミリ
グラムの触媒が均等に担持されている。また第５図のグ
ラフに示すように、燃料電池電極では、単位面積当たり
の触媒担持量を増加させると、その電池出力電圧が上昇
する特性がある。
前述したように触媒を均等に担持させた電極を備えた燃
料電池では、単セル内で電位差が生じるので、各々の単
セルでは、この電位差によって電極内を循環して均等化
電流が生じる。したがってこの電流によって発生する熱
による損失が発電効率を低下させ、また局部的に発生す
る発熱で単セルの局部的な劣化が進行するという問題が
あった。
料電池では、単セル内で電位差が生じるので、各々の単
セルでは、この電位差によって電極内を循環して均等化
電流が生じる。したがってこの電流によって発生する熱
による損失が発電効率を低下させ、また局部的に発生す
る発熱で単セルの局部的な劣化が進行するという問題が
あった。
この発明はこの点に鑑みなされたもので、単セル内の電
位差をなくし、発電効率の向上と寿命の長い単セルをつ
くれる燃料電池、特にその電極における触媒担持方法を
提供することをその目的とする。
位差をなくし、発電効率の向上と寿命の長い単セルをつ
くれる燃料電池、特にその電極における触媒担持方法を
提供することをその目的とする。
上記ｔＪ１．Ｂを解決するために、この発明によれば、
燃料ガスを燃料電極に、空気を空気電極に供給し、これ
らの反応ガスがマトリックスを介して電気化学反応して
発電する燃料電池において、反応ガスが供給される電極
の入口側から出口側に向かって電極が担持する触媒の量
を増加させるものとする。
燃料ガスを燃料電極に、空気を空気電極に供給し、これ
らの反応ガスがマトリックスを介して電気化学反応して
発電する燃料電池において、反応ガスが供給される電極
の入口側から出口側に向かって電極が担持する触媒の量
を増加させるものとする。
Ｃ作 用〕
この発明によると、燃料電池の電極が担持する触媒の量
を反応ガスが供給される入口側から出口側に向かって増
加させたので、反応ガス中の電気化学反応に関与する水
素や酸素が反応により消費されその濃度が電極の入口側
から出口側に向かって減少して出力電圧が低下しても、
一方電極の触媒量は逆に入口側から出口側に向かって増
加しているので、これによる出力電圧は増加し、全体と
して発生する電圧が電極全体にわたって均一となる。
を反応ガスが供給される入口側から出口側に向かって増
加させたので、反応ガス中の電気化学反応に関与する水
素や酸素が反応により消費されその濃度が電極の入口側
から出口側に向かって減少して出力電圧が低下しても、
一方電極の触媒量は逆に入口側から出口側に向かって増
加しているので、これによる出力電圧は増加し、全体と
して発生する電圧が電極全体にわたって均一となる。
（実施例〕
以下この発明を実施例に基づいて説明する。第１図はこ
の発明による燃料電池の電極における触媒担持量をグラ
フにて示したもので、電極触媒層において反応ガス入口
から出口に近づくにしたがってその距離に応じて、単位
面積当たりの触媒担持量を増加させている。
の発明による燃料電池の電極における触媒担持量をグラ
フにて示したもので、電極触媒層において反応ガス入口
から出口に近づくにしたがってその距離に応じて、単位
面積当たりの触媒担持量を増加させている。
この発明は前述のように電極触媒層の触媒の担持方法を
反応ガスの通流方向にそって触媒を徐々に増やすことに
よって、電極のすべての箇所にて等しい電圧の発電がで
きて電位差を生じることがないので、燃料電池の電極内
に均等化電流が流れることがない、したがってこの電流
によって発生する熱損失による発電効率の低下を防げる
し、局部発熱による局部的な劣化の進行をなくして長寿
命の燃料電池を提供することができる。
反応ガスの通流方向にそって触媒を徐々に増やすことに
よって、電極のすべての箇所にて等しい電圧の発電がで
きて電位差を生じることがないので、燃料電池の電極内
に均等化電流が流れることがない、したがってこの電流
によって発生する熱損失による発電効率の低下を防げる
し、局部発熱による局部的な劣化の進行をなくして長寿
命の燃料電池を提供することができる。
第１図はこの発明になる燃料電池の電極における触媒担
持方法を示すグラフ、第２図は電池積層体の斜視図、第
３図は単電池の断面図、第４図は電極を通過する反応ガ
ス中の水素及び酸素の濃度と電池出力電圧の関係グラフ
、第５図は電極における単位面積当たりの触媒担持量と
電池出力電圧の関係を示すグラフである。 １１：マ） ＩＪワックス層１２：燃料電極触媒層、１
３：空気電極触媒層。 １ＷｔＹ膚、ｍ＆７７７λ［１７１１’ＪＮｌｉｌ第１
図 第２図 第３図 第４図
持方法を示すグラフ、第２図は電池積層体の斜視図、第
３図は単電池の断面図、第４図は電極を通過する反応ガ
ス中の水素及び酸素の濃度と電池出力電圧の関係グラフ
、第５図は電極における単位面積当たりの触媒担持量と
電池出力電圧の関係を示すグラフである。 １１：マ） ＩＪワックス層１２：燃料電極触媒層、１
３：空気電極触媒層。 １ＷｔＹ膚、ｍ＆７７７λ［１７１１’ＪＮｌｉｌ第１
図 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- １）燃料ガスを燃料電極に、空気を空気電極に供給し、
これらの反応ガスがマトリックスを介して電気化学反応
して発電する燃料電池において、反応ガスが供給される
電極の入口側から出口側に向かって電極が担持する触媒
の量を増加させたことを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2041963A JPH03245463A (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2041963A JPH03245463A (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03245463A true JPH03245463A (ja) | 1991-11-01 |
Family
ID=12622844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2041963A Pending JPH03245463A (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03245463A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0654837A1 (en) * | 1993-11-23 | 1995-05-24 | Johnson Matthey Public Limited Company | Manufacture of electrodes |
| WO2001048854A3 (de) * | 1999-12-23 | 2002-03-28 | Siemens Ag | Membran-elektroden-einheit für eine brennstoffzelle und herstellungsverfahren dazu |
| EP1296399A1 (en) * | 2001-09-19 | 2003-03-26 | Asahi Glass Company Ltd. | Process for producing a membrane-electrode assembly for solid polymer electrolyte fuel cells |
| US7803325B2 (en) * | 1999-08-17 | 2010-09-28 | Battelle Memorial Institute | Integrated reactors, methods of making same, and methods of conducting simultaneous exothermic and endothermic reactions |
-
1990
- 1990-02-22 JP JP2041963A patent/JPH03245463A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0654837A1 (en) * | 1993-11-23 | 1995-05-24 | Johnson Matthey Public Limited Company | Manufacture of electrodes |
| US5702839A (en) * | 1993-11-23 | 1997-12-30 | Johnson Matthey Public Limited Company | Manufacture of electrodes |
| US5871860A (en) * | 1993-11-23 | 1999-02-16 | Johnson Matthey Public Limited Company | Manufacture of electrodes |
| EP1096586A3 (en) * | 1993-11-23 | 2007-04-11 | Johnson Matthey Public Limited Company | Manufacture of electrodes |
| US7803325B2 (en) * | 1999-08-17 | 2010-09-28 | Battelle Memorial Institute | Integrated reactors, methods of making same, and methods of conducting simultaneous exothermic and endothermic reactions |
| WO2001048854A3 (de) * | 1999-12-23 | 2002-03-28 | Siemens Ag | Membran-elektroden-einheit für eine brennstoffzelle und herstellungsverfahren dazu |
| EP1296399A1 (en) * | 2001-09-19 | 2003-03-26 | Asahi Glass Company Ltd. | Process for producing a membrane-electrode assembly for solid polymer electrolyte fuel cells |
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