JPH04357671A - 燃料電池用電極基質 - Google Patents
燃料電池用電極基質Info
- Publication number
- JPH04357671A JPH04357671A JP3130186A JP13018691A JPH04357671A JP H04357671 A JPH04357671 A JP H04357671A JP 3130186 A JP3130186 A JP 3130186A JP 13018691 A JP13018691 A JP 13018691A JP H04357671 A JPH04357671 A JP H04357671A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- density
- porosity
- rib
- fuel cell
- ribs
- 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
Links
Classifications
-
- 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
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
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
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池を構成する多
孔質電極に用いられる電極基質に関するものである。
孔質電極に用いられる電極基質に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、燃料のもつ化学エネルギー
を、電気化学プロセスで酸化させることにより、酸化反
応に伴って放出されるエネルギーを、直接電気エネルギ
ーに変換する装置である。この燃料電池を用いた発電シ
ステムは、比較的小さな規模であっても、発電の熱効率
が４０〜５０％にも達し、新鋭火力発電をはるかにしの
ぐと期待されている。
を、電気化学プロセスで酸化させることにより、酸化反
応に伴って放出されるエネルギーを、直接電気エネルギ
ーに変換する装置である。この燃料電池を用いた発電シ
ステムは、比較的小さな規模であっても、発電の熱効率
が４０〜５０％にも達し、新鋭火力発電をはるかにしの
ぐと期待されている。
【０００３】また、近年大きな社会問題になっている公
害要因であるＳＯｘ、ＮＯｘ の排出が極めて少なく、
発電装置内に燃料サイクルを含まないため、大量の冷却
水を必要とせず、振動も小さいことなどから、騒音・排
ガス等の環境問題が少ないという利点がある。さらに、
負荷変動に対して応答性が良く、原理的に高い変換効率
が期待できる等の特徴があることから、その研究・開発
に期待と関心が寄せられている。
害要因であるＳＯｘ、ＮＯｘ の排出が極めて少なく、
発電装置内に燃料サイクルを含まないため、大量の冷却
水を必要とせず、振動も小さいことなどから、騒音・排
ガス等の環境問題が少ないという利点がある。さらに、
負荷変動に対して応答性が良く、原理的に高い変換効率
が期待できる等の特徴があることから、その研究・開発
に期待と関心が寄せられている。
【０００４】上記の様な燃料電池の電極部分は、通常、
図４に示した様に構成されている。即ち、電解質を含浸
させた電解質マトリックス１を挟んでアノード２及びカ
ソード３の一対の多孔質電極を配置すると共に、アノー
ド２の背面に水素等の燃料ガスを接触させ、また、カソ
ード３の背面に酸素等の酸化剤ガスを接触させ、この時
に起こる電気化学的反応により発生する電気エネルギー
を、上記一対の電極から取り出すようにしたものである
。
図４に示した様に構成されている。即ち、電解質を含浸
させた電解質マトリックス１を挟んでアノード２及びカ
ソード３の一対の多孔質電極を配置すると共に、アノー
ド２の背面に水素等の燃料ガスを接触させ、また、カソ
ード３の背面に酸素等の酸化剤ガスを接触させ、この時
に起こる電気化学的反応により発生する電気エネルギー
を、上記一対の電極から取り出すようにしたものである
。
【０００５】また、前記アノード２及びカソード３は炭
素質の多孔性の基質から成り、前記電解質マトリックス
１と接する面にアノード触媒層４及びカソード触媒層５
が形成されている。さらに、触媒層の反対側には、複数
個のリブ６が平行に形成され、前記燃料ガスあるいは酸
化剤ガスを通すためのガス流路８，９となっている。
素質の多孔性の基質から成り、前記電解質マトリックス
１と接する面にアノード触媒層４及びカソード触媒層５
が形成されている。さらに、触媒層の反対側には、複数
個のリブ６が平行に形成され、前記燃料ガスあるいは酸
化剤ガスを通すためのガス流路８，９となっている。
【０００６】この様な燃料電池に用いられる電極基質と
しては、以下に述べる様な機能を有することが必要とさ
れている。即ち、所定の触媒層を担持することができ、
また、背面側に形成されたガス流路中の反応ガスを触媒
層まで導くことができるようなガス拡散性を有するもの
であることが必要である。
しては、以下に述べる様な機能を有することが必要とさ
れている。即ち、所定の触媒層を担持することができ、
また、背面側に形成されたガス流路中の反応ガスを触媒
層まで導くことができるようなガス拡散性を有するもの
であることが必要である。
【０００７】また、燃料電池の運転条件の変化や電解質
の蒸発等による電解質の体積変化を補償するために、電
解質を貯蔵し、電解質マトリックスに絶えず電解質を供
給することができるようなものであることが必要である
。さらに、電極基質としては、良好な導電性、熱伝導性
を有し、強度に優れ、長寿命であることが要求されてい
る。
の蒸発等による電解質の体積変化を補償するために、電
解質を貯蔵し、電解質マトリックスに絶えず電解質を供
給することができるようなものであることが必要である
。さらに、電極基質としては、良好な導電性、熱伝導性
を有し、強度に優れ、長寿命であることが要求されてい
る。
【０００８】ところが、前記導電性、熱伝導性、強度は
、電極基質が高密度であるほど向上するが、電解質保持
力は低下する。逆に、電極基質の空孔度が高いと、電解
質保持量は向上するが、導電性、熱伝導性、強度は低下
する。
、電極基質が高密度であるほど向上するが、電解質保持
力は低下する。逆に、電極基質の空孔度が高いと、電解
質保持量は向上するが、導電性、熱伝導性、強度は低下
する。
【０００９】従来から用いられている電極基質は高密度
であるため、電解質の保持量が少ないという欠点があっ
た。この様な欠点を解決するために、特公平２−３０１
４３号公報に示した様な電極基質が提案されている。即
ち、図５に示すように、高密度のシート部１０の一面に
、空孔度の高いリブ１１を所定の間隔をおいて形成し、
電解質保持量を増加できるようにしている。
であるため、電解質の保持量が少ないという欠点があっ
た。この様な欠点を解決するために、特公平２−３０１
４３号公報に示した様な電極基質が提案されている。即
ち、図５に示すように、高密度のシート部１０の一面に
、空孔度の高いリブ１１を所定の間隔をおいて形成し、
電解質保持量を増加できるようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
様な構成を有する従来の燃料電池用電極基質には、以下
に述べる様な解決すべき課題があった。即ち、リブ１１
を空孔度の高い部材から構成した場合には、電解質保持
量は増加するものの、リブ全体が導電性、熱伝導性、強
度に欠けるため、電極全体としても導電性、熱伝導性、
強度に欠けるものとなっていた。
様な構成を有する従来の燃料電池用電極基質には、以下
に述べる様な解決すべき課題があった。即ち、リブ１１
を空孔度の高い部材から構成した場合には、電解質保持
量は増加するものの、リブ全体が導電性、熱伝導性、強
度に欠けるため、電極全体としても導電性、熱伝導性、
強度に欠けるものとなっていた。
【００１１】また、リブ部１１と高密度のシート部１０
との境界面は、各リブ１１の下面のみとなり、リブ部１
１が保持する電解質量に対して前記境界面の大きさが小
さいため、高密度のシート部１０ひいては電解質マトリ
ックス層への電解質の拡散性も十分なものではなかった
。
との境界面は、各リブ１１の下面のみとなり、リブ部１
１が保持する電解質量に対して前記境界面の大きさが小
さいため、高密度のシート部１０ひいては電解質マトリ
ックス層への電解質の拡散性も十分なものではなかった
。
【００１２】本発明は、上記の様な従来技術の欠点を解
消するために提案されたもので、その目的は、優れた導
電性、熱伝導性、強度を保持しつつ、電解質の保持・拡
散性能にも優れた燃料電池用電極基質を提供することに
ある。 ［発明の構成］
消するために提案されたもので、その目的は、優れた導
電性、熱伝導性、強度を保持しつつ、電解質の保持・拡
散性能にも優れた燃料電池用電極基質を提供することに
ある。 ［発明の構成］
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池用電極
基質は、高密度のシート状部分とその上側に形成された
リブ部から構成され、また、前記リブ部が、高密度の部
材から構成された高密度リブと空孔度の高い部材から構
成された高空孔リブを、所定の間隔をあけて形成して構
成され、さらに、前記高空孔リブの下部が、前記高密度
シート部の内部に所定の深さだけ入り込むように形成さ
れていることを特徴とするものである。
基質は、高密度のシート状部分とその上側に形成された
リブ部から構成され、また、前記リブ部が、高密度の部
材から構成された高密度リブと空孔度の高い部材から構
成された高空孔リブを、所定の間隔をあけて形成して構
成され、さらに、前記高空孔リブの下部が、前記高密度
シート部の内部に所定の深さだけ入り込むように形成さ
れていることを特徴とするものである。
【００１４】
【作用】本発明の燃料電池用電極基質によれば、電極の
水平方向については、高密度シート部によってその強度
が保たれ、伝熱が行われる。一方、垂直方向については
、高密度シート部と高密度リブによって強度が保たれ、
導電、伝熱が行われる。また、高密度リブと交互に形成
された高空孔リブによって、電解質が効率良く保持され
、さらに、高密度シート部内に埋め込まれた高空孔リブ
の底面及び下部側面から、高密度シート部へ電解質の拡
散が行われる。
水平方向については、高密度シート部によってその強度
が保たれ、伝熱が行われる。一方、垂直方向については
、高密度シート部と高密度リブによって強度が保たれ、
導電、伝熱が行われる。また、高密度リブと交互に形成
された高空孔リブによって、電解質が効率良く保持され
、さらに、高密度シート部内に埋め込まれた高空孔リブ
の底面及び下部側面から、高密度シート部へ電解質の拡
散が行われる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図３を参
照して具体的に説明する。
照して具体的に説明する。
【００１６】本実施例においては、図１に示した様に、
燃料電池用電極基質は厚さｔ１ の高密度シート部２１
と厚さｔ２ のリブ部２２から構成されている。また、
前記リブ部２２は、高密度の部材から構成された幅Ｌ１
の高密度リブ２３と、空孔度の高い部材から構成され
た幅Ｌ１ の高空孔リブ２４を、所定の間隔Ｌ２ をあ
けて交互に形成して構成されている。さらに、前記高空
孔リブ２４は、その下部が前記高密度シート部２１の内
部に深さｄだけ入り込むように形成されている。
燃料電池用電極基質は厚さｔ１ の高密度シート部２１
と厚さｔ２ のリブ部２２から構成されている。また、
前記リブ部２２は、高密度の部材から構成された幅Ｌ１
の高密度リブ２３と、空孔度の高い部材から構成され
た幅Ｌ１ の高空孔リブ２４を、所定の間隔Ｌ２ をあ
けて交互に形成して構成されている。さらに、前記高空
孔リブ２４は、その下部が前記高密度シート部２１の内
部に深さｄだけ入り込むように形成されている。
【００１７】なお、本実施例においては、前記高密度シ
ート部２１と高密度リブ２３とは、同一の部材から構成
されている。また、図２は本実施例の燃料電池用電極基
質の斜視図を示したものである。
ート部２１と高密度リブ２３とは、同一の部材から構成
されている。また、図２は本実施例の燃料電池用電極基
質の斜視図を示したものである。
【００１８】ここで、本発明による燃料電池用電極基質
の製造方法について説明する。即ち、図３（Ａ）に示し
た様に、高密度シート部２１を形成するために、高密度
部材３１を散布する。次に、（Ｂ）に示した様に、高空
孔リブ２４を形成する部分を第１のマスク３２でマスキ
ングして、（Ａ）と同様の高密度部材を厚さが（ｔ１＋
ｔ２ ）となるまで散布する。次に、（Ｃ）に示した様
に、すでに形成された高密度部を第２のマスク３３でマ
スキングして、高空孔部材３４を高密度部と同じ高さま
で散布する。この様にして形成した板状の電極基質を焼
結後、高密度リブ２３と高空孔リブ２４とが交互にリブ
部を形成するように所定の幅Ｌ２ の溝を形成する。そ
の結果、（Ｄ）に示した様に、高密度リブ２３と高空孔
リブ２４が交互に形成された電極基質が得られる。
の製造方法について説明する。即ち、図３（Ａ）に示し
た様に、高密度シート部２１を形成するために、高密度
部材３１を散布する。次に、（Ｂ）に示した様に、高空
孔リブ２４を形成する部分を第１のマスク３２でマスキ
ングして、（Ａ）と同様の高密度部材を厚さが（ｔ１＋
ｔ２ ）となるまで散布する。次に、（Ｃ）に示した様
に、すでに形成された高密度部を第２のマスク３３でマ
スキングして、高空孔部材３４を高密度部と同じ高さま
で散布する。この様にして形成した板状の電極基質を焼
結後、高密度リブ２３と高空孔リブ２４とが交互にリブ
部を形成するように所定の幅Ｌ２ の溝を形成する。そ
の結果、（Ｄ）に示した様に、高密度リブ２３と高空孔
リブ２４が交互に形成された電極基質が得られる。
【００１９】この様な構成を有する本実施例の燃料電池
用電極基質は、以下に述べる様に作用する。即ち、高密
度のシート部２１と一体にまたはその上面にリブが形成
されているため、水平方向については、高密度シート部
２１によってその強度が保たれ、伝熱が行われる。一方
、垂直方向については、一体に形成された高密度シート
部２１と高密度リブ２３（厚さｔ１ ＋ｔ２ ）によっ
て強度が保たれ、導電、伝熱が行われる。また、高密度
リブ２３と交互に形成された高空孔リブ２４によって、
電解質が効率良く保持され、さらに、高密度シート部２
１内に埋め込まれた高空孔リブ２４の底面及び下部側面
と高密度シート部２１の境界面から電解質の拡散が行わ
れる。
用電極基質は、以下に述べる様に作用する。即ち、高密
度のシート部２１と一体にまたはその上面にリブが形成
されているため、水平方向については、高密度シート部
２１によってその強度が保たれ、伝熱が行われる。一方
、垂直方向については、一体に形成された高密度シート
部２１と高密度リブ２３（厚さｔ１ ＋ｔ２ ）によっ
て強度が保たれ、導電、伝熱が行われる。また、高密度
リブ２３と交互に形成された高空孔リブ２４によって、
電解質が効率良く保持され、さらに、高密度シート部２
１内に埋め込まれた高空孔リブ２４の底面及び下部側面
と高密度シート部２１の境界面から電解質の拡散が行わ
れる。
【００２０】この様に、本実施例によれば、密度及び空
孔率の異なるリブを併置し、高空孔リブ２４の下部を高
密度シート部２１に食い込ませることにより、電解質の
保持力及び拡散性を失うことなく、導電性、熱伝導性、
強度を保持することができる。 なお、本発明は上述
した実施例に限定されるものではなく、高密度シート部
の内部に高空孔リブの一部を食い込ませる深さは、高密
度シートへの電解質の拡散の度合いを考慮して適宜調整
することができる。また、高密度シート部の上側に形成
するリブは、高密度リブと高空孔リブを必ずしも交互に
形成しなくても良く、所望の導電性、熱伝導性、強度を
保持しつつ、電解質の保持・拡散性能も得られるように
適宜配置すれば良い。
孔率の異なるリブを併置し、高空孔リブ２４の下部を高
密度シート部２１に食い込ませることにより、電解質の
保持力及び拡散性を失うことなく、導電性、熱伝導性、
強度を保持することができる。 なお、本発明は上述
した実施例に限定されるものではなく、高密度シート部
の内部に高空孔リブの一部を食い込ませる深さは、高密
度シートへの電解質の拡散の度合いを考慮して適宜調整
することができる。また、高密度シート部の上側に形成
するリブは、高密度リブと高空孔リブを必ずしも交互に
形成しなくても良く、所望の導電性、熱伝導性、強度を
保持しつつ、電解質の保持・拡散性能も得られるように
適宜配置すれば良い。
【００２１】
【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、高密
度のシート状部分とその上側に形成されたリブ部から電
極基質を構成し、また、前記リブ部を、高密度の部材か
ら構成された高密度リブと空孔度の高い部材から構成さ
れた高空孔リブを、所定の間隔をあけて形成して構成し
、さらに、高空孔リブの下部を高密度シート部の内部に
所定の深さだけ入り込むように形成することにより、優
れた導電性、熱伝導性、強度を保持しつつ、電解質の保
持・拡散性能にも優れた燃料電池用電極基質を提供する
ことができる。
度のシート状部分とその上側に形成されたリブ部から電
極基質を構成し、また、前記リブ部を、高密度の部材か
ら構成された高密度リブと空孔度の高い部材から構成さ
れた高空孔リブを、所定の間隔をあけて形成して構成し
、さらに、高空孔リブの下部を高密度シート部の内部に
所定の深さだけ入り込むように形成することにより、優
れた導電性、熱伝導性、強度を保持しつつ、電解質の保
持・拡散性能にも優れた燃料電池用電極基質を提供する
ことができる。
【図１】本発明の燃料電池用電極基質の一実施例を示す
断面図
断面図
【図２】図１の斜視図
【図３】図１に示した実施例の製造工程を示す図
【図４
】一般的な燃料電池の電極構造を示す斜視図
】一般的な燃料電池の電極構造を示す斜視図
【図５】従
来の燃料電池用電極基質の一例を示す断面図
来の燃料電池用電極基質の一例を示す断面図
１…電解質マトリックス層
２…アノード
３…カソード
４…アノード触媒層
５…カソード触媒層
６…リブ
８…燃料ガス流路
９…酸化剤ガス流路
１０…高密度シート部
１１…空孔度の高いリブ
２１…高密度シート部
２２…リブ部
２３…高密度リブ
２４…高空孔リブ
Claims (1)
- 【請求項１】 電解質層を挟んで配置される多孔質電
極を構成する燃料電池用電極基質が、高密度のシート状
部分とその上側に形成されたリブ部から構成され、また
、前記リブ部が、高密度の部材から構成された高密度リ
ブと空孔度の高い部材から構成された高空孔リブを、所
定の間隔をあけて形成して構成され、さらに、前記高空
孔リブの下部が、前記高密度シート部の内部に所定の深
さだけ入り込むように形成されていることを特徴とする
燃料電池用電極基質。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3130186A JPH04357671A (ja) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | 燃料電池用電極基質 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3130186A JPH04357671A (ja) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | 燃料電池用電極基質 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04357671A true JPH04357671A (ja) | 1992-12-10 |
Family
ID=15028137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3130186A Pending JPH04357671A (ja) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | 燃料電池用電極基質 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04357671A (ja) |
-
1991
- 1991-06-03 JP JP3130186A patent/JPH04357671A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2063518C (en) | Solid electrolyte type fuel cell | |
| JP2000113899A5 (ja) | ||
| EP0105592B1 (en) | Electrochemical power generator | |
| CN1319203C (zh) | 具有堆叠结构的燃料电池 | |
| JPH07176307A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH0756807B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JPH02155171A (ja) | 燃料電池 | |
| TW200308116A (en) | Fuel cells utilizing non-porous nanofilm microchannel architecture | |
| JPH04357671A (ja) | 燃料電池用電極基質 | |
| JPH11204118A (ja) | 燃料電池用セパレータおよび燃料電池 | |
| JP2633522B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JPS61128470A (ja) | 燃料電池のセパレ−タ | |
| JPH0258741B2 (ja) | ||
| JPH05125577A (ja) | ガス拡散電極 | |
| JPS628453A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH01176664A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH1032010A (ja) | リン酸型燃料電池 | |
| JPH0864217A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH05325997A (ja) | 固体電解質型燃料電池の積層構造 | |
| JPH09274925A (ja) | リン酸型燃料電池 | |
| JP2005019303A (ja) | 液体燃料直接供給形燃料電池 | |
| JPH07296832A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH0766810B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JPH0640493B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JPH0287478A (ja) | りん酸形燃料電池 |