JPH0547398A - 燃料電池電極触媒層への電解液含浸方法 - Google Patents
燃料電池電極触媒層への電解液含浸方法Info
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- JPH0547398A JPH0547398A JP3207068A JP20706891A JPH0547398A JP H0547398 A JPH0547398 A JP H0547398A JP 3207068 A JP3207068 A JP 3207068A JP 20706891 A JP20706891 A JP 20706891A JP H0547398 A JPH0547398 A JP H0547398A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【目的】含浸工程の作業工数が少なく、含浸処理後の保
管が容易で、かつ含浸量のばらつきの少ない燃料電池電
極触媒層への電解液含浸方法を得る。 【構成】単電池相互間にガス不透過性のセパレ−タを，
複数の単電池毎に液冷式の冷却板を介装して単電池の積
層体からなるスタックを組立てた後、液冷式の冷却板に
熱湯を通流してスタックを所定温度に加熱し、流動性を
増したマトリックス中の電解液を電極触媒層に転写含浸
する。また、液冷式の冷却板に通流する熱湯の温度が１
５０°C 以上、好ましくは１６０°C 前後であることと
する。さらに、単電池が親水性のカ−ボンペ−パ−に電
解液をあらかじめ含浸したリザ−バプレ−トを燃料電極
の多孔質支持基材とセパレ−タとの間に備え、転写含浸
により不足したマトリックス中の電解液をリザ−バプレ
−トから多孔質支持基材の親水性通路を介してマトリッ
クスに補給する。
管が容易で、かつ含浸量のばらつきの少ない燃料電池電
極触媒層への電解液含浸方法を得る。 【構成】単電池相互間にガス不透過性のセパレ−タを，
複数の単電池毎に液冷式の冷却板を介装して単電池の積
層体からなるスタックを組立てた後、液冷式の冷却板に
熱湯を通流してスタックを所定温度に加熱し、流動性を
増したマトリックス中の電解液を電極触媒層に転写含浸
する。また、液冷式の冷却板に通流する熱湯の温度が１
５０°C 以上、好ましくは１６０°C 前後であることと
する。さらに、単電池が親水性のカ−ボンペ−パ−に電
解液をあらかじめ含浸したリザ−バプレ−トを燃料電極
の多孔質支持基材とセパレ−タとの間に備え、転写含浸
により不足したマトリックス中の電解液をリザ−バプレ
−トから多孔質支持基材の親水性通路を介してマトリッ
クスに補給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば粘度および吸
湿性の高いりん酸を電解液とする燃料電池における電極
触媒層への電解液含浸方法に関する。
湿性の高いりん酸を電解液とする燃料電池における電極
触媒層への電解液含浸方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３はりん酸形燃料電池の単電池構造を
示す展開図であり、リブ付電極方式の単電池を例に示し
たものである。図において、単電池１は電解液としての
りん酸をあらかじめ含浸したマトリックス２と、その一
方の面に電極触媒層３Ａが密着するよう多孔質支持基材
３Ｂに支持された燃料電極３と、マトリックス２の他方
の面に電極触媒層４Ａが密着するよう多孔質支持基材４
Ｂに支持された酸化剤電極４との積層体として形成さ
れ、あらかじめ撥水（はっ水）処理された多孔質支持基
材３Ｂ，４Ｂのうち燃料電極３側の多孔質支持基材３Ｂ
にははっ水処理しない親水性通路３Ｃが形成される。こ
のように構成された単電池１には、多孔質支持基材３Ｂ
側にりん酸を含ませたカ−ボンペ−パ−等で形成された
リザ−バプレ−ト６を配し、多孔質支持基材４Ｂ側には
ガス不透過性のセパレ−タ５を配し、上記積層体を複数
層毎に図示しない液冷式の冷却板を挟んで積層すること
により積層型燃料電池（スタック）が形成される。
示す展開図であり、リブ付電極方式の単電池を例に示し
たものである。図において、単電池１は電解液としての
りん酸をあらかじめ含浸したマトリックス２と、その一
方の面に電極触媒層３Ａが密着するよう多孔質支持基材
３Ｂに支持された燃料電極３と、マトリックス２の他方
の面に電極触媒層４Ａが密着するよう多孔質支持基材４
Ｂに支持された酸化剤電極４との積層体として形成さ
れ、あらかじめ撥水（はっ水）処理された多孔質支持基
材３Ｂ，４Ｂのうち燃料電極３側の多孔質支持基材３Ｂ
にははっ水処理しない親水性通路３Ｃが形成される。こ
のように構成された単電池１には、多孔質支持基材３Ｂ
側にりん酸を含ませたカ−ボンペ−パ−等で形成された
リザ−バプレ−ト６を配し、多孔質支持基材４Ｂ側には
ガス不透過性のセパレ−タ５を配し、上記積層体を複数
層毎に図示しない液冷式の冷却板を挟んで積層すること
により積層型燃料電池（スタック）が形成される。
【０００３】このように構成された燃料電池において
は、マトリックス２から電極触媒層３Ａ，４Ａにそれぞ
れ滲み出した液状のりん酸と、多孔質支持基材３Ｂ，４
Ｂを介してそれぞれ供給される反応ガスとが、電極触媒
層内で気，液，固三相界面を形成して電気化学反応を起
こすことにより発電が行われる。したがって、電気化学
反応が起こりやすいように、多孔質支持基材にはあらか
じめ液状のりん酸を含浸しておく必要がある。また、燃
料電池の運転中、酸化剤電極の電極触媒層４Ａには電気
化学反応に基づく生成水が生成され、水蒸気化した水分
が酸化剤とともに排出される。この時、生成水中にりん
酸が溶け込んで酸化剤とともに排出されるために、マト
リックス中のりん酸が徐々に減少してりん酸液の不足が
起こる。リザ−バプレ−ト６は不足したりん酸補給する
ために設けられており、親水性通路３Ｃを介してリザ−
バプレ−ト中のりん酸がマトリックスに移動し、さらに
マトリックス中をりん酸が不足する部分に向けて移動す
ることにより、マトリックス中のりん酸の不足が回避さ
れる。
は、マトリックス２から電極触媒層３Ａ，４Ａにそれぞ
れ滲み出した液状のりん酸と、多孔質支持基材３Ｂ，４
Ｂを介してそれぞれ供給される反応ガスとが、電極触媒
層内で気，液，固三相界面を形成して電気化学反応を起
こすことにより発電が行われる。したがって、電気化学
反応が起こりやすいように、多孔質支持基材にはあらか
じめ液状のりん酸を含浸しておく必要がある。また、燃
料電池の運転中、酸化剤電極の電極触媒層４Ａには電気
化学反応に基づく生成水が生成され、水蒸気化した水分
が酸化剤とともに排出される。この時、生成水中にりん
酸が溶け込んで酸化剤とともに排出されるために、マト
リックス中のりん酸が徐々に減少してりん酸液の不足が
起こる。リザ−バプレ−ト６は不足したりん酸補給する
ために設けられており、親水性通路３Ｃを介してリザ−
バプレ−ト中のりん酸がマトリックスに移動し、さらに
マトリックス中をりん酸が不足する部分に向けて移動す
ることにより、マトリックス中のりん酸の不足が回避さ
れる。
【０００４】図４は従来の燃料電池電極触媒層への電解
液含浸方法を示す斜視図であり、耐りん酸性を有する平
板７上に多孔質支持基材３Ｂ，４Ｂにあらかじめはっ水
処理した燃料電極３または４を、電極触媒層３Ａまたは
４Ａを上側にして載置し、さらにその上にあらかじめり
ん酸９を含ませたカ−ボンマット８を重ね、この状態で
全体を加熱し、粘度が低下して流動性を増したりん酸液
９を電極触媒層に転写含浸するよう構成した方法が知ら
れている。
液含浸方法を示す斜視図であり、耐りん酸性を有する平
板７上に多孔質支持基材３Ｂ，４Ｂにあらかじめはっ水
処理した燃料電極３または４を、電極触媒層３Ａまたは
４Ａを上側にして載置し、さらにその上にあらかじめり
ん酸９を含ませたカ−ボンマット８を重ね、この状態で
全体を加熱し、粘度が低下して流動性を増したりん酸液
９を電極触媒層に転写含浸するよう構成した方法が知ら
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図５は電解液含浸方法
を含む単電池およびスタックの一連の組立工程を示す従
来の流れ図であり、スタックの組立工程の前工程には燃
料電極，酸化剤電極，マトリックス，およびリザ−バプ
レ−トそれぞれにりん酸液の含浸工程を含んでいる。こ
とに、両電極の電極触媒層にりん酸を含浸しようとする
場合、余分なりん酸が多孔質支持基材に付着して反応ガ
スの供給障害を起こすことの無いよう、手作業で細心の
注意を払って電極１枚に対し１枚のカ−ボンマットを重
ね合わせ、所定温度に加熱してりん酸液を転写含浸する
方法が採られており、これらの作業に多大な作業工数を
要するという問題がある。また、電極面積の広い電極で
は、面方向に温度分布の差を生じやすく、これが原因で
りん酸液の粘度および流動性にばらつきを生ずるため、
電極触媒層の面方向に一様な量のりん酸を含浸できず、
さらには単電池の出力特性のばらつきが大きくなるとい
う問題が発生する。さらに、電極触媒層に含浸されたり
ん酸が吸湿して電池性能に悪影響を及ぼすことを避ける
ため、含浸処理を終了した電極を乾燥炉に保管する必要
があり、そのための設備およびスペ−スを必要とする。
を含む単電池およびスタックの一連の組立工程を示す従
来の流れ図であり、スタックの組立工程の前工程には燃
料電極，酸化剤電極，マトリックス，およびリザ−バプ
レ−トそれぞれにりん酸液の含浸工程を含んでいる。こ
とに、両電極の電極触媒層にりん酸を含浸しようとする
場合、余分なりん酸が多孔質支持基材に付着して反応ガ
スの供給障害を起こすことの無いよう、手作業で細心の
注意を払って電極１枚に対し１枚のカ−ボンマットを重
ね合わせ、所定温度に加熱してりん酸液を転写含浸する
方法が採られており、これらの作業に多大な作業工数を
要するという問題がある。また、電極面積の広い電極で
は、面方向に温度分布の差を生じやすく、これが原因で
りん酸液の粘度および流動性にばらつきを生ずるため、
電極触媒層の面方向に一様な量のりん酸を含浸できず、
さらには単電池の出力特性のばらつきが大きくなるとい
う問題が発生する。さらに、電極触媒層に含浸されたり
ん酸が吸湿して電池性能に悪影響を及ぼすことを避ける
ため、含浸処理を終了した電極を乾燥炉に保管する必要
があり、そのための設備およびスペ−スを必要とする。
【０００６】この発明の目的は、含浸工程の作業工数が
少なく、含浸処理後の保管が容易で、かつ含浸量のばら
つきの少ない燃料電池電極触媒層への電解液含浸方法を
得ることにある。
少なく、含浸処理後の保管が容易で、かつ含浸量のばら
つきの少ない燃料電池電極触媒層への電解液含浸方法を
得ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、電解液をあらかじめ含浸したマ
トリックスと、その両面に電極触媒層が密接するように
それぞれ多孔質支持基材に支持された燃料電極および酸
化剤電極との積層体からなる単電池において、前記電極
触媒層に電解液を含浸する方法であって、単電池相互間
にガス不透過性のセパレ−タを，複数の単電池毎に液冷
式の冷却板を介装して単電池の積層体からなるスタック
を組立てた後、前記液冷式の冷却板に熱湯を通流してス
タックを所定温度に加熱し、流動性を増した前記マトリ
ックス中の電解液を電極触媒層に転写含浸することとす
る。
に、この発明によれば、電解液をあらかじめ含浸したマ
トリックスと、その両面に電極触媒層が密接するように
それぞれ多孔質支持基材に支持された燃料電極および酸
化剤電極との積層体からなる単電池において、前記電極
触媒層に電解液を含浸する方法であって、単電池相互間
にガス不透過性のセパレ−タを，複数の単電池毎に液冷
式の冷却板を介装して単電池の積層体からなるスタック
を組立てた後、前記液冷式の冷却板に熱湯を通流してス
タックを所定温度に加熱し、流動性を増した前記マトリ
ックス中の電解液を電極触媒層に転写含浸することとす
る。
【０００８】また、液冷式の冷却板に通流する熱湯の温
度が１５０°C 以上、好ましくは１６０°C 前後である
こととする。
度が１５０°C 以上、好ましくは１６０°C 前後である
こととする。
【０００９】さらに、単電池が親水性のカ−ボンペ−パ
−に電解液をあらかじめ含浸したリザ−バプレ−トを燃
料電極の多孔質支持基材とセパレ−タとの間に備え、転
写含浸により不足したマトリックス中の電解液を前記リ
ザ−バプレ−トから前記多孔質支持基材の親水性通路を
介して前記マトリックスに補給することとする。
−に電解液をあらかじめ含浸したリザ−バプレ−トを燃
料電極の多孔質支持基材とセパレ−タとの間に備え、転
写含浸により不足したマトリックス中の電解液を前記リ
ザ−バプレ−トから前記多孔質支持基材の親水性通路を
介して前記マトリックスに補給することとする。
【００１０】
【作用】この発明の構成において、電極触媒層に電解液
を含浸する方法を、単電池相互間にガス不透過性のセパ
レ−タを，複数の単電池毎に液冷式の冷却板を介装して
単電池の積層体からなるスタックを組立てた後、液冷式
の冷却板に熱湯を通流してスタックを所定温度に加熱
し、流動性を増したマトリックス中の電解液を電極触媒
層に転写含浸するよう構成したことにより、スタックに
含まれる複数の単電池の電極触媒層への電解液の含浸を
１回の含浸工程により同時に行えるので、作業工数を大
幅に低減できるとともに、含浸処理した電極を乾燥炉内
に保管するも工程も不要になる。
を含浸する方法を、単電池相互間にガス不透過性のセパ
レ−タを，複数の単電池毎に液冷式の冷却板を介装して
単電池の積層体からなるスタックを組立てた後、液冷式
の冷却板に熱湯を通流してスタックを所定温度に加熱
し、流動性を増したマトリックス中の電解液を電極触媒
層に転写含浸するよう構成したことにより、スタックに
含まれる複数の単電池の電極触媒層への電解液の含浸を
１回の含浸工程により同時に行えるので、作業工数を大
幅に低減できるとともに、含浸処理した電極を乾燥炉内
に保管するも工程も不要になる。
【００１１】また、液冷式の冷却板に通流する熱湯の温
度が１５０°C 以上、好ましくは１６０°C 前後とすれ
ば、スタック内単電池の温度差を±５°C 程度の範囲内
に保持し、数十時間程度の作業時間で各単電池の電極触
媒層に均一にりん酸を含浸できるので、含浸量のばらつ
きに起因する電池性能の低下を阻止する機能が得られ
る。
度が１５０°C 以上、好ましくは１６０°C 前後とすれ
ば、スタック内単電池の温度差を±５°C 程度の範囲内
に保持し、数十時間程度の作業時間で各単電池の電極触
媒層に均一にりん酸を含浸できるので、含浸量のばらつ
きに起因する電池性能の低下を阻止する機能が得られ
る。
【００１２】さらに、単電池が親水性のカ−ボンペ−パ
−に電解液をあらかじめ含浸したリザ−バプレ−トを燃
料電極の多孔質支持基材とセパレ−タとの間に備え、転
写含浸により不足したマトリックス中の電解液を前記リ
ザ−バプレ−トから前記多孔質支持基材の親水性通路を
介して前記マトリックスに補給するよう構成したことに
より、転写含浸によるマトリックス中の電解液の不足を
阻止し、燃料電池の発電性能への悪影響を排除する機能
が得られる。
−に電解液をあらかじめ含浸したリザ−バプレ−トを燃
料電極の多孔質支持基材とセパレ−タとの間に備え、転
写含浸により不足したマトリックス中の電解液を前記リ
ザ−バプレ−トから前記多孔質支持基材の親水性通路を
介して前記マトリックスに補給するよう構成したことに
より、転写含浸によるマトリックス中の電解液の不足を
阻止し、燃料電池の発電性能への悪影響を排除する機能
が得られる。
【００１３】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１はこの発明の実施例になる燃料電池電極触媒層
への電解液含浸方法における一連の工程を示す流れ図、
図２は実施例方法を説明するためのスタックの斜視図で
あり、従来の装置と同じ構成部分には同一参照符号を付
すことにより、重複した説明を省略する。図において、
燃料電極３および酸化剤電極４は多孔質支持基材３Ｂ，
４Ｂをはっ水処理した後電極触媒層３Ａ，４Ａに圧着
し、あらかじめりん酸を含浸したマトリックス２と積層
されて電極触媒層にりん酸が含浸されていない単電池１
が形成される。単電池１は、その両面にあらかじめ電解
液９を含浸したリザ−バプレ−ト６およびセパレ−タ５
を配し、さらに複数単電池ごとに液冷式の冷却板１２を
配して積層され、図２に示す端板１３および連結ボルト
１４からなる締付装置により所定の面圧が加えられるこ
とにより、単電池１の積層体からなるスタック１１が形
成される。
る。図１はこの発明の実施例になる燃料電池電極触媒層
への電解液含浸方法における一連の工程を示す流れ図、
図２は実施例方法を説明するためのスタックの斜視図で
あり、従来の装置と同じ構成部分には同一参照符号を付
すことにより、重複した説明を省略する。図において、
燃料電極３および酸化剤電極４は多孔質支持基材３Ｂ，
４Ｂをはっ水処理した後電極触媒層３Ａ，４Ａに圧着
し、あらかじめりん酸を含浸したマトリックス２と積層
されて電極触媒層にりん酸が含浸されていない単電池１
が形成される。単電池１は、その両面にあらかじめ電解
液９を含浸したリザ−バプレ−ト６およびセパレ−タ５
を配し、さらに複数単電池ごとに液冷式の冷却板１２を
配して積層され、図２に示す端板１３および連結ボルト
１４からなる締付装置により所定の面圧が加えられるこ
とにより、単電池１の積層体からなるスタック１１が形
成される。
【００１４】液冷式の冷却板１２は、これを積層面に沿
って貫通する複数の冷却パイプ１５を備え、燃料電池の
運転中は所定温度の冷却水を通流することにより発電生
成熱を排熱し、スタックを運転温度（例えば１９０°C
）に保持するよう機能する。実施例になる電解液含浸
方法では、この冷却パイプ１５に燃料電池の外部から熱
湯を通流循環し、スタック１１をりん酸の粘度が含浸に
好適な値に低下する所定温度に加熱する。このようにし
て粘度が低下し流動性を増したりん酸液は、マトリック
スに密接した電極触媒層３Ａ，４Ａに均一に転写含浸さ
れ、複数の単電池１の電極触媒層にりん酸を同時に転写
含浸することができる。
って貫通する複数の冷却パイプ１５を備え、燃料電池の
運転中は所定温度の冷却水を通流することにより発電生
成熱を排熱し、スタックを運転温度（例えば１９０°C
）に保持するよう機能する。実施例になる電解液含浸
方法では、この冷却パイプ１５に燃料電池の外部から熱
湯を通流循環し、スタック１１をりん酸の粘度が含浸に
好適な値に低下する所定温度に加熱する。このようにし
て粘度が低下し流動性を増したりん酸液は、マトリック
スに密接した電極触媒層３Ａ，４Ａに均一に転写含浸さ
れ、複数の単電池１の電極触媒層にりん酸を同時に転写
含浸することができる。
【００１５】一方、リザ−バプレ−ト６および多孔質支
持基材の親水性通路３Ｃは、燃料電池の運転中、発電生
成水にりん酸が溶解して反応ガス中に飛散するために、
マトリックス２に生ずるりん酸の不足を補給するために
設けられるものであるが、りん酸の転写含浸過程でマト
リックス中に生ずるりん酸の不足に対しても有効に機能
し、マトリックス中のりん酸の不足による電池性能の低
下を未然に防止することができる。
持基材の親水性通路３Ｃは、燃料電池の運転中、発電生
成水にりん酸が溶解して反応ガス中に飛散するために、
マトリックス２に生ずるりん酸の不足を補給するために
設けられるものであるが、りん酸の転写含浸過程でマト
リックス中に生ずるりん酸の不足に対しても有効に機能
し、マトリックス中のりん酸の不足による電池性能の低
下を未然に防止することができる。
【００１６】実施例になる電解液含浸方法において、冷
却パイプ１５に通流する熱湯の温度を１６０°C 一定に
保ち、スタック各部に位置する単電池の温度分布を測定
した結果、１６０±５°C の範囲に収まることが確認さ
れた、また、この状態で各単電池の開回路電圧の時間変
化を測定した結果、５０時間経過時点で各単電池の開回
路電圧は９８０ｍｖ前後に安定した。さらに、含浸処理
を終了したスタックの試運転を行った結果、単電池間の
出力特性のばらつきも少なく、所望の出力特性が得られ
た。これらの検証試験結果から、この発明の実施例にな
る電解液含浸方法によれば、所望の電解液含浸性能と、
燃料電池のむらのない出力特性が得られることが実証さ
れた。なお熱湯の温度は含浸作業による電極等の劣化を
阻止する意味で１６０°C 程度とすることが好ましい
が、含浸時間の都合により１５０〜１９０°C の範囲で
任意に選択されてよく、図示しない燃料電池の冷却水循
環系を利用して所望の加熱温度が得られる。
却パイプ１５に通流する熱湯の温度を１６０°C 一定に
保ち、スタック各部に位置する単電池の温度分布を測定
した結果、１６０±５°C の範囲に収まることが確認さ
れた、また、この状態で各単電池の開回路電圧の時間変
化を測定した結果、５０時間経過時点で各単電池の開回
路電圧は９８０ｍｖ前後に安定した。さらに、含浸処理
を終了したスタックの試運転を行った結果、単電池間の
出力特性のばらつきも少なく、所望の出力特性が得られ
た。これらの検証試験結果から、この発明の実施例にな
る電解液含浸方法によれば、所望の電解液含浸性能と、
燃料電池のむらのない出力特性が得られることが実証さ
れた。なお熱湯の温度は含浸作業による電極等の劣化を
阻止する意味で１６０°C 程度とすることが好ましい
が、含浸時間の都合により１５０〜１９０°C の範囲で
任意に選択されてよく、図示しない燃料電池の冷却水循
環系を利用して所望の加熱温度が得られる。
【００１７】なお、図２において、反応ガスの給排用マ
ニホ−ルド１６は、これを取り付けない状態で含浸処理
を行ってもよいが、マニホ−ルドに例えば乾燥窒素を封
入または循環した状態で含浸処理を行うことにより、り
ん酸液の吸湿を防ぎ、かつ電極等の劣化を防止できる利
点が得られる。
ニホ−ルド１６は、これを取り付けない状態で含浸処理
を行ってもよいが、マニホ−ルドに例えば乾燥窒素を封
入または循環した状態で含浸処理を行うことにより、り
ん酸液の吸湿を防ぎ、かつ電極等の劣化を防止できる利
点が得られる。
【００１８】
【発明の効果】この発明は前述のように、電極触媒層に
電解液を含浸する方法を、単電池相互間にガス不透過性
のセパレ−タを，複数の単電池毎に液冷式の冷却板を介
装して単電池の積層体からなるスタックを組立てた後、
液冷式の冷却板に熱湯を通流してスタックを所定温度に
加熱し、流動性を増したマトリックス中の電解液を電極
触媒層に転写含浸するよう構成した。その結果、スタッ
クに含まれる複数の単電池の電極触媒層への電解液の含
浸を１回の含浸工程により同時に行えるので、従来一
つ，一つの電極に電解液を含浸する手作業の殆ど全てを
排除して作業工数を大幅に低減できる燃料電池電極触媒
層への電解液含浸方法を提供することができる。また、
マトリックス，リザ−バプレ−ト，親水性通路など燃料
電池の運転に不可欠な構成要素をりん酸の含浸処理に活
用できるので、従来必要とした転写含浸用のカ−ボンマ
ットや平板，あるいは防湿用の乾燥炉等の製造設備およ
び作業スペ−スが不要になり、作業工数の低減と併せて
大きな経済的メリットを有する燃料電池電極触媒層への
電解液含浸方法を提供することができる。
電解液を含浸する方法を、単電池相互間にガス不透過性
のセパレ−タを，複数の単電池毎に液冷式の冷却板を介
装して単電池の積層体からなるスタックを組立てた後、
液冷式の冷却板に熱湯を通流してスタックを所定温度に
加熱し、流動性を増したマトリックス中の電解液を電極
触媒層に転写含浸するよう構成した。その結果、スタッ
クに含まれる複数の単電池の電極触媒層への電解液の含
浸を１回の含浸工程により同時に行えるので、従来一
つ，一つの電極に電解液を含浸する手作業の殆ど全てを
排除して作業工数を大幅に低減できる燃料電池電極触媒
層への電解液含浸方法を提供することができる。また、
マトリックス，リザ−バプレ−ト，親水性通路など燃料
電池の運転に不可欠な構成要素をりん酸の含浸処理に活
用できるので、従来必要とした転写含浸用のカ−ボンマ
ットや平板，あるいは防湿用の乾燥炉等の製造設備およ
び作業スペ−スが不要になり、作業工数の低減と併せて
大きな経済的メリットを有する燃料電池電極触媒層への
電解液含浸方法を提供することができる。
【００１９】また、液冷式の冷却板に通流する熱湯の温
度が１５０°C 以上、好ましくは１６０°C 前後とする
よう構成した。その結果、スタック内単電池の温度差を
±５°C 程度の範囲内に保持して含浸むらのない電極触
媒層が得られるとともに、数十時間程度の含浸時間で各
単電池の電極触媒層に均一にりん酸を含浸できるので、
含浸量のばらつきに起因する電池性能の低下を阻止さ
れ、優れた出力特性を有する燃料電池が得られる燃料電
池電極触媒層への電解液含浸方法を提供することができ
る。
度が１５０°C 以上、好ましくは１６０°C 前後とする
よう構成した。その結果、スタック内単電池の温度差を
±５°C 程度の範囲内に保持して含浸むらのない電極触
媒層が得られるとともに、数十時間程度の含浸時間で各
単電池の電極触媒層に均一にりん酸を含浸できるので、
含浸量のばらつきに起因する電池性能の低下を阻止さ
れ、優れた出力特性を有する燃料電池が得られる燃料電
池電極触媒層への電解液含浸方法を提供することができ
る。
【００２０】さらに、単電池が親水性のカ−ボンペ−パ
−に電解液をあらかじめ含浸したリザ−バプレ−トを燃
料電極の多孔質支持基材とセパレ−タとの間に備え、転
写含浸により不足したマトリックス中の電解液をリザ−
バプレ−トから多孔質支持基材の親水性通路を介してマ
トリックスに補給するよう構成したことにより、転写含
浸によるマトリックス中の電解液の不足を阻止し、燃料
電池の発電性能への悪影響を排除できる利点が得られ
る。
−に電解液をあらかじめ含浸したリザ−バプレ−トを燃
料電極の多孔質支持基材とセパレ−タとの間に備え、転
写含浸により不足したマトリックス中の電解液をリザ−
バプレ−トから多孔質支持基材の親水性通路を介してマ
トリックスに補給するよう構成したことにより、転写含
浸によるマトリックス中の電解液の不足を阻止し、燃料
電池の発電性能への悪影響を排除できる利点が得られ
る。
【図１】この発明の実施例になる燃料電池電極触媒層へ
の電解液含浸方法における一連の工程を示す流れ図
の電解液含浸方法における一連の工程を示す流れ図
【図２】実施例方法を説明するためのスタックの斜視図
【図３】りん酸形燃料電池の単電池構造を示す展開図
【図４】従来の燃料電池電極触媒層への電解液含浸方法
を示す斜視図
を示す斜視図
【図５】電解液含浸方法を含むスタックの一連の組立工
程を示す従来の流れ図
程を示す従来の流れ図
１ 単電池 ２ マトリックス ３ 燃料電極 ３Ａ 電極触媒層 ３Ｂ 多孔質支持基材 ４ 酸化剤電極 ４Ａ 電極触媒層 ４Ｂ 多孔質支持基材 ５ セパレ−タ ６ リザ−バプレ−ト ７ 平板 ８ カ−ボンマット ９ りん酸（液） １１ スタック １２ 冷却板 １３ 端板 １４ 締付ボルト １５ 冷却パイプ １６ マニホ−ルド
Claims (3)
- 【請求項１】電解液をあらかじめ含浸したマトリックス
と、その両面に電極触媒層が密接するようにそれぞれ多
孔質支持基材に支持された燃料電極および酸化剤電極と
の積層体からなる単電池において、前記電極触媒層に電
解液を含浸する方法であって、単電池相互間にガス不透
過性のセパレ−タを，複数の単電池毎に液冷式の冷却板
を介装して単電池の積層体からなるスタックを組立てた
後、前記液冷式の冷却板に熱湯を通流してスタックを所
定温度に加熱し、流動性を増した前記マトリックス中の
電解液を電極触媒層に転写含浸することを特徴とする燃
料電池電極触媒層への電解液含浸方法。 - 【請求項２】液冷式の冷却板に通流する熱湯の温度が１
５０°C 以上、好ましくは１６０°C 前後であることを
特徴とする請求項１記載の燃料電池電極触媒層への電解
液含浸方法。 - 【請求項３】単電池が親水性のカ−ボンペ−パ−に電解
液をあらかじめ含浸したリザ−バプレ−トを燃料電極の
多孔質支持基材とセパレ−タとの間に備え、転写含浸に
より不足したマトリックス中の電解液を前記リザ−バプ
レ−トから前記多孔質支持基材の親水性通路を介して前
記マトリックスに補給することを特徴とする請求項１記
載の燃料電池電極触媒層への電解液含浸方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3207068A JPH0547398A (ja) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | 燃料電池電極触媒層への電解液含浸方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3207068A JPH0547398A (ja) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | 燃料電池電極触媒層への電解液含浸方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0547398A true JPH0547398A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=16533671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3207068A Pending JPH0547398A (ja) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | 燃料電池電極触媒層への電解液含浸方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0547398A (ja) |
-
1991
- 1991-08-20 JP JP3207068A patent/JPH0547398A/ja active Pending
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