JPH043629B2 - - Google Patents

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JPH043629B2
JPH043629B2 JP59077096A JP7709684A JPH043629B2 JP H043629 B2 JPH043629 B2 JP H043629B2 JP 59077096 A JP59077096 A JP 59077096A JP 7709684 A JP7709684 A JP 7709684A JP H043629 B2 JPH043629 B2 JP H043629B2
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phosphoric acid
matrix
electrolyte
fuel cell
assembling
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JP59077096A
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/08Fuel cells with aqueous electrolytes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Sustainable Energy (AREA)
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  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は燃料電池の組立方法に関する。
〔従来技術とその問題点〕
第1図は通常の電解液固定型燃料電池の構造を
部分的に示した断面図である。第1図において燃
料電池1は耐熱性、耐食性および電気絶縁性を有
する多孔質薄膜部材に燐酸などの電解液を含浸保
持させたマトリツクス2、このマトリツクス2を
挾持するように設けられたいずれもガス拡散性と
電解液浸透性を有する多孔性の燃料電極3および
酸化剤電極4、これら電極にマトリツクス2と反
対側のガス側において接触し、集電の役割を果す
とともに両電極3,4へそれぞれ反応ガスを供給
するためのガス区画室5,6を形成するセパレー
タープレート7,8とからなる単位セルを所定の
数量だけ積層することにより組み立てられてい
る。燃料電極3はガスの拡散または透過を容易に
するための多孔性カーボンのリブ付き電極基材3
aと電極反応を行わせるための貴金属を担持した
カーボン粉末をポリテトラフルオロエチレン(以
下PTFEと略称する)で結合した触媒層3bから
なり、酸化剤電極4も同様にリブ付き電極基材4
aと触媒層4bにより形成される。マトリツクス
2は耐熱性、耐食性、非電導性を有する例えば
SiCの微粉末を少量のPTFEで結合した薄膜であ
る。
以下電解液固定型燃料電池の構成とその部材の
概略について述べたが、マトリツクス2はとくに
次の諸性質にすぐれていることが要求される。(1)
電解液に対する湿潤性、(2)電解液保持力、(3)ガス
ふき抜け圧力、(4)機械的強度、(5)イオン伝導性、
(6)電気絶縁性などである。
燐酸電解液をマトリツクスに保持させるために
従来行われている方法は、燃料電池を組み立てる
前に、マトリツクス単独または燃料電極や酸化剤
電極の触媒層の上に設けられたマトリツクスに、
所定の濃度をもつた液状燐酸を所定量だけあらか
じめ滴下、塗布、スプレーなどにより含浸させる
か、これとは異る方法として、セパレータープレ
ート、酸化剤電極、マトリツクス、燃料電極、セ
パレータープレートとこの順に電池の各構成部材
を積層して積層セルを形成した後、第1図には図
示してない積層セルに設けられた電解液補給口か
ら各単位セルのマトリツクスに所定濃度の燐酸を
含浸させる二つの方法がある。
しかしながら、前者の電池組み立て前にあらか
じめマトリツクス内に燐酸電解液を保持させてお
くのは、マトリツクス内に保持された燐酸の量を
正確に把握することができるという利点はある
が、電池の組立時にマトリツクス内にはすでに燐
酸電解液が保持されているために、燐酸が大気中
の湿気を吸収して容積が増加し、燐酸の濃度が変
化するとともに電池積層体の外周から燐酸が漏洩
し、これが原因で電池の構成部材が腐食される。
電解液は通常燐酸が過飽和に溶解されたものが用
いられるためかなり高温状態としていることも洩
出を助長している。一方後者の電池を組み立てた
後にマトリツクス内に燐酸電解液を保持させるの
は、燐酸が吸湿することや、積層体の外周から燐
酸が漏洩して電池の構成部材が腐食されるという
問題は生じないが、各単位セルに保持された燐酸
の量を正確に把持することや、燐酸がマトリツク
ス全体に均一に分布し保持されているかどうかな
どについて確認することができない。
このように燐酸電解液をマトリツクスに保持さ
せる従来の二つの方法はそれぞれ互いに一方の長
所は他方の欠点になるという関係があり、両者の
長所を兼備することができなかつた。
〔発明の目的〕
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであ
り、その目的はマトリツクス内に保持させる燐酸
電解液の量および分布状態を正確に把握すること
ができ、しかも電池の組立時に燐酸電解液が電池
積層体の周囲から漏洩することがない燃料電池の
組立方法を提供することにある。
〔発明の要点〕
本発明は燃料電極と酸化剤電極と該両電極に挟
持されたマトリツクスとを有し、該マトリツクス
に燐酸電解質を含浸した単位セルを所定数積層し
て成る燃料電池の組立方法において、電池組立前
のマトリツクスに所定濃度の燐酸電解質を含浸
後、該電解液から燐酸が晶析し電解液がマトリツ
クスから実質的に流動漏出しない温度以下に冷却
した後、前記マトリツクスを前記両電極と共に積
層して成ることにより、電池組立時に電解液が流
動することなく、積層体の外周から電解液が漏出
しないようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下本発明を実施例に基づき説明する。
燐酸を電解液とする燃料電池において、1〜
5μmの粒子径を有するSiCと、このSiCに対して
5〜15重量%のPTFEとからなる混合体を酸化電
極触媒層または燃料電極触媒層の少くとも一方の
表面に通常用いられている方法を用いて50〜
150μmの厚さに塗布してマトリツクスを形成す
る。
このマトリツクスに100〜105重量%の燐酸濃度
を有する燐酸水溶液をマトリツクスの空孔容積が
完全に燐酸水溶液で充填されるに充分な量含浸
し、含浸された燐酸が所期の量となつていること
をバブルプレツシヤーなどの測定から確認する。
次いでこのマトリツクス構造体を燐酸の晶析温度
20℃以下に冷却する。
第2図は過飽和に燐酸を溶解した水溶液を高温
から冷却したときの平衡状態図を示したものであ
り、縦軸は温度、横軸は燐酸濃度を表わし、曲線
は液相から固相を晶出する境界を表わす。第2図
の状態図によれば過飽和に溶解された燐酸は104
重量%付近に固体として晶出する温度の極小点を
有し約17℃である。17℃以下に冷却すればすべて
固相となるが、燐酸濃度が100〜105重量%の範囲
で20℃以下に冷却すれば固相部分が液相部分より
多くなるので、マトリツクス中の電解液は流動が
妨げられ、電池に組み立てるとき、マトリツクス
の外周部から漏洩することがなくなる。また晶析
した燐酸は水溶液の場合よりも吸湿速度が遅いた
めに、電池の組立時に燐酸の吸湿が少く、体積膨
張に伴う燐酸の漏洩がないことも寄与している。
したがつて本実施例によれば電解液は電池の組み
立て前に含浸しておくのが好ましく、電解液とし
ての燐酸濃度は縦来も100〜105重量%の過飽和溶
液が用いられているが、過飽和溶液とするために
は80〜100℃の昇温状態にする必要があり、この
ままでは自然冷却により固体燐酸が晶出するのに
実際には過冷されて晶出温度が低下するので、電
池の組立時には溶液状態となつている。そしてこ
の状態のリン酸は、流動性もよく吸湿性も高いた
め、これらが電解液の漏洩の原因となる。したが
つてマトリツクス形成後この構造体を20℃以下に
強制的に冷却すれば固体燐酸が晶出して流動性を
悪くし、吸湿性も弱めることができるので、第2
図の状態図から好ましくは燐酸濃度を104重量%
とし17℃以下に冷却するのがよく、時間的にも効
率が高い。
〔発明の効果〕
以上実施例で説明したように、燐酸を電解液と
する燃料電池においてはマトリツクス中に電解液
を含浸するに当つて、従来電池の組立前に行つて
も、組立後に行つてもいずれも前述のように満足
な状態が得られなかつたのに対し、本発明の方法
によれば電池組立前のマトリツクス構造体を電解
液含浸後その晶析温度以下に強制冷却して固相を
晶析させることにより、吸湿性と流動性を低下さ
せ電池の組立時に電解液が漏洩するのを防ぐとと
もに、マトリツクス内に保持される電解液の量を
正確に把握することができる。すなわち、本発明
はマトリツクスへの電解液含浸に関して従来異る
二つの方法がもつているそれぞれ特有の欠点を一
挙に解決するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は燃料電池の構造を示す部分的断面図、
第2図は燐酸水溶液の平衡状態図である。 2……マトリツクス、3……燃料電極、4……
酸化剤電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 燃料電極と酸化剤電極と該両電極に挟持され
    たマトリツクスとを有し、該マトリツクスに燐酸
    電解質を含浸した単位セルを所定数積層して成る
    燃料電池の組立方法において、電池組立前のマト
    リツクスに所定濃度の燐酸電解質を含浸後、該電
    解液から燐酸が晶析し電解液がマトリツクスから
    実質的に流動漏出しない温度以下に冷却した後、
    前記マトリツクスを前記両電極と共に積層して成
    ることを特徴とする燃料電池の組立方法。 2 特許請求の範囲第1項記載の燃料電池の組立
    方法において、燐酸の所定濃度は、104重量%で
    あり、17℃以下に冷却することを特徴とする燃料
    電池の組立方法。
JP59077096A 1984-04-17 1984-04-17 燃料電池の組立方法 Granted JPS60220570A (ja)

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JPS60220570A JPS60220570A (ja) 1985-11-05
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JPH01120775A (ja) * 1987-11-04 1989-05-12 Sanyo Electric Co Ltd りん酸燃料電池の組立方法

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JPS60220570A (ja) 1985-11-05

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