JPH0642372B2 - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPH0642372B2 JPH0642372B2 JP59018074A JP1807484A JPH0642372B2 JP H0642372 B2 JPH0642372 B2 JP H0642372B2 JP 59018074 A JP59018074 A JP 59018074A JP 1807484 A JP1807484 A JP 1807484A JP H0642372 B2 JPH0642372 B2 JP H0642372B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- heat
- reaction gas
- fuel cell
- gas supply
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
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
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
-
- 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
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 本発明は新規な多孔質ガス拡散電極、特に改良されたシ
ール技術を施された多孔質ガス拡散電極を用いた燃料電
池に関するものである 〔発明の技術的背景とその問題点〕 空気−金属系電池あるいは水素−空気（酸素）燃料電池
は、その起電機構としてガスをイオン化する電極が必要
である。電導性のないガスを連続して起電反応にあづか
らせるガス拡散電極は、電導性で多孔質の板状の基体を
用い、その基体の片方の面を電解質と接触せしめ、他方
の面から流入せしめたガスが基体中部で起電反応にあづ
かるように構成されている。なお一般に反応ガスを供給
するためにその基体自体に反応ガス供給路を設けるか、
又はその基体自体には設けないが、その基体を反応ガス
供給路を有する他の要素と接するようにして用いる。
ール技術を施された多孔質ガス拡散電極を用いた燃料電
池に関するものである 〔発明の技術的背景とその問題点〕 空気−金属系電池あるいは水素−空気（酸素）燃料電池
は、その起電機構としてガスをイオン化する電極が必要
である。電導性のないガスを連続して起電反応にあづか
らせるガス拡散電極は、電導性で多孔質の板状の基体を
用い、その基体の片方の面を電解質と接触せしめ、他方
の面から流入せしめたガスが基体中部で起電反応にあづ
かるように構成されている。なお一般に反応ガスを供給
するためにその基体自体に反応ガス供給路を設けるか、
又はその基体自体には設けないが、その基体を反応ガス
供給路を有する他の要素と接するようにして用いる。
これらの電池系は単電池の出力電圧が高々0.5〜1.5Ｖに
すぎないので実用に供するには単電池をかなりの数積層
することが必要である。この際一つの基体自体に設けら
れているか又は積層使用時基体に接して設けられる反応
ガス供給路はその上又は下に設けられる他のガス供給路
とは互にその方向が交叉するように積重ねられる。従つ
て一つの反応ガス供給路を流れる一つの反応ガス例えば
水素ガスとその上又は下方のガス供給路を流れる他のガ
ス例えば空気とが互に混合しないように、それぞれのガ
ス供給路に平行な基体の側面端部を処理することが必要
である。また同時に多数積重ねて機械的に強く圧縮され
ても電気的な絶縁を維持しうるようにその端部を処理す
ることも必要である。
すぎないので実用に供するには単電池をかなりの数積層
することが必要である。この際一つの基体自体に設けら
れているか又は積層使用時基体に接して設けられる反応
ガス供給路はその上又は下に設けられる他のガス供給路
とは互にその方向が交叉するように積重ねられる。従つ
て一つの反応ガス供給路を流れる一つの反応ガス例えば
水素ガスとその上又は下方のガス供給路を流れる他のガ
ス例えば空気とが互に混合しないように、それぞれのガ
ス供給路に平行な基体の側面端部を処理することが必要
である。また同時に多数積重ねて機械的に強く圧縮され
ても電気的な絶縁を維持しうるようにその端部を処理す
ることも必要である。
このようにガス供給路に平行な基体端部で異なるガスが
混ざらないように、そして電気的絶縁を維持しうるよう
にその端部を処理するためにはその端部に合成樹脂類を
塗着する方法、テトラフルオロエチレン重合体やテトラ
フルオロエチレン共重合体デイスパージヨン液等のフツ
素樹脂塗料を含浸させる方法も試みられたが十分な機能
を得るに至つていない。
混ざらないように、そして電気的絶縁を維持しうるよう
にその端部を処理するためにはその端部に合成樹脂類を
塗着する方法、テトラフルオロエチレン重合体やテトラ
フルオロエチレン共重合体デイスパージヨン液等のフツ
素樹脂塗料を含浸させる方法も試みられたが十分な機能
を得るに至つていない。
更にかかるフツ素樹脂系塗料を含浸した端部をフツ素樹
脂接着テープで被覆し、このテープ表面に再度フツ素樹
脂系塗料を塗布した電極も開発され、これにより電極側
面への反応ガスの洩れを防止することができるととも
に、外側の塗料が電解質に対して撥水性を示さないため
端部への電解質の濡れ性を向上させうる多孔質電極が提
供された（特願昭57-176420号）。しかしこの場合フツ
素樹脂塗料とフツ素樹脂テープとの接着性が弱いため塗
料膜の剥離が生じる場合がある。
脂接着テープで被覆し、このテープ表面に再度フツ素樹
脂系塗料を塗布した電極も開発され、これにより電極側
面への反応ガスの洩れを防止することができるととも
に、外側の塗料が電解質に対して撥水性を示さないため
端部への電解質の濡れ性を向上させうる多孔質電極が提
供された（特願昭57-176420号）。しかしこの場合フツ
素樹脂塗料とフツ素樹脂テープとの接着性が弱いため塗
料膜の剥離が生じる場合がある。
又本発明者らにより、少くとも基体の反応ガス供給路に
平行な両端部に、粉状、粒状或は膜状、エマルジヨン状
のテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニ
ルエーテル共重合体（以下、時にＰＦＡと略記する）を
熱融着させて、基体端部で積重ね時も確実に反応ガスを
遮断し電気的絶縁を保持しうる多孔質ガス拡散電極が開
発された（特願昭58-80553号）。しかしこの場合、前記
共重合体、従つて前記共重合体を熱融着された端部は撥
水性を有するため、両電極間の電解質マトリツクスに十
分な電解質が保持されず、このために該電解質マトリツ
クス層からの反応ガスの洩れが生じ易くなるという問題
点がある。
平行な両端部に、粉状、粒状或は膜状、エマルジヨン状
のテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニ
ルエーテル共重合体（以下、時にＰＦＡと略記する）を
熱融着させて、基体端部で積重ね時も確実に反応ガスを
遮断し電気的絶縁を保持しうる多孔質ガス拡散電極が開
発された（特願昭58-80553号）。しかしこの場合、前記
共重合体、従つて前記共重合体を熱融着された端部は撥
水性を有するため、両電極間の電解質マトリツクスに十
分な電解質が保持されず、このために該電解質マトリツ
クス層からの反応ガスの洩れが生じ易くなるという問題
点がある。
かくて本発明はこれら従来の電極端部の問題点を解決し
て、電解質への濡れ性を向上せしめ、塗膜の剥離、反応
ガスの洩れなど生ぜず、信頼性のある端部シールを形成
された多孔質ガス拡散電極を有する燃料電池を提供する
ことを目的とするものである。
て、電解質への濡れ性を向上せしめ、塗膜の剥離、反応
ガスの洩れなど生ぜず、信頼性のある端部シールを形成
された多孔質ガス拡散電極を有する燃料電池を提供する
ことを目的とするものである。
よって本発明は、電解質層と、反応ガス供給用の反応ガ
ス経路と、一方の面が前記反応ガス供給路に接し、他方
の面が前記電解質層に接触して設けられるとともに該電
解質層を挟み込むように配設される一対の導電性多孔質
基体から構成された多孔質ガス拡散電極とを有してなる
単電池を、複数積層してなる燃料電池において、少なく
とも前記反応ガス供給路に平行な前記多孔質ガス拡散電
極の端部を覆うようにテトラフルオロエチレン−パーフ
ロロアルキルビニルエーテル共重合体を熱融着せしめて
なる熱融着部と、この熱融着部の少なくとも前記電解質
層に接触する側に、該電解質層の電解質に濡れ、且つ、
電解質に対して熱的、化学的に安定な物質を熱圧着せし
めてなるシール部を有することを特徴とする燃料電池を
提供するものである。
ス経路と、一方の面が前記反応ガス供給路に接し、他方
の面が前記電解質層に接触して設けられるとともに該電
解質層を挟み込むように配設される一対の導電性多孔質
基体から構成された多孔質ガス拡散電極とを有してなる
単電池を、複数積層してなる燃料電池において、少なく
とも前記反応ガス供給路に平行な前記多孔質ガス拡散電
極の端部を覆うようにテトラフルオロエチレン−パーフ
ロロアルキルビニルエーテル共重合体を熱融着せしめて
なる熱融着部と、この熱融着部の少なくとも前記電解質
層に接触する側に、該電解質層の電解質に濡れ、且つ、
電解質に対して熱的、化学的に安定な物質を熱圧着せし
めてなるシール部を有することを特徴とする燃料電池を
提供するものである。
〔発明の具体的説明」 本発明を図面を参照しつつ詳細に説明すれば、第１図に
おいて上から順に反応ガス供給路付電極１、電解質層
２、薄形電極３、反応ガス供給路付積層化素子４が示さ
れている。５は前記電極１に設けられた反応ガス供給
路、６は前記積層化素子４に前記ガス供給路５と交叉す
る方向に設けられた反応ガス供給路を示す。
おいて上から順に反応ガス供給路付電極１、電解質層
２、薄形電極３、反応ガス供給路付積層化素子４が示さ
れている。５は前記電極１に設けられた反応ガス供給
路、６は前記積層化素子４に前記ガス供給路５と交叉す
る方向に設けられた反応ガス供給路を示す。
前記電極１及び３にはともに多孔度が60〜70％の電子電
導性の板状の多孔質基体が用いられる。例えばニツケル
焼結体や黒鉛繊維を抄紙し熱処理してえられる多孔板等
を用いることができる。電解質として濃リン酸のような
濃厚な酸性液を用いる燃料電池等では後者が適してい
る。
導性の板状の多孔質基体が用いられる。例えばニツケル
焼結体や黒鉛繊維を抄紙し熱処理してえられる多孔板等
を用いることができる。電解質として濃リン酸のような
濃厚な酸性液を用いる燃料電池等では後者が適してい
る。
本発明ではかかる電極１及び３の端部にまずテトラフル
オロエチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重
合体（ＰＦＡ）の熱融着部を設けるのであり、第１図に
示すように反応ガス供給路付電極１においては反応ガス
供給路５と平行な両端部７，７、薄型電極３においては
積層時これと接する積層化素子４に設けられた反応ガス
供給路６に平行な両端部８，８に設ける。なお薄型電極
３においては例えば前記供給路６に交叉する端部等他の
部分に設けることもできるが、少なくとも前記供給路６
に平行な両端部８，８には前記シールを設けるものとす
る。
オロエチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重
合体（ＰＦＡ）の熱融着部を設けるのであり、第１図に
示すように反応ガス供給路付電極１においては反応ガス
供給路５と平行な両端部７，７、薄型電極３においては
積層時これと接する積層化素子４に設けられた反応ガス
供給路６に平行な両端部８，８に設ける。なお薄型電極
３においては例えば前記供給路６に交叉する端部等他の
部分に設けることもできるが、少なくとも前記供給路６
に平行な両端部８，８には前記シールを設けるものとす
る。
本発明では熱融着端部にＰＦＡ（テトラフルオロエチレ
ン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体）が用
いられるが、このテトラフルオロエチレンは周知のよう
にCF2＝CF2の分子式を有し、パーフロロアルキルビニル
エーテルはCH2＝CHORの分子式を有する。ここにＲは通
常炭素数３のアルキル基の水素原子がすべてフツ素原子
で置換されたパーフロロアルキル基を示す。この共重合
体中のテトラフルオロエチレンの含有量は約96〜97重量
％の範囲である。
ン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体）が用
いられるが、このテトラフルオロエチレンは周知のよう
にCF2＝CF2の分子式を有し、パーフロロアルキルビニル
エーテルはCH2＝CHORの分子式を有する。ここにＲは通
常炭素数３のアルキル基の水素原子がすべてフツ素原子
で置換されたパーフロロアルキル基を示す。この共重合
体中のテトラフルオロエチレンの含有量は約96〜97重量
％の範囲である。
この共重合体は粉状、粒状、膜状、エマルジヨン状等で
市販されており、本発明ではこれら各形状のもの単独で
又は組合わせて用いられる。たとえば粉状又は粒状の前
記共重合体を前記端部表面に分散させこれに熱と圧力を
加えて前記共重合体を多孔質基体端部内部に一部圧入し
て熱融着部を形成したり、或は膜状の前記共重合体を前
記端部に全面的に即ちコの字型乃至はＵの字型にかぶ
せ、これに熱と圧力を加えて多孔質基体端部に密着させ
て熱融着部を形成することができる。
市販されており、本発明ではこれら各形状のもの単独で
又は組合わせて用いられる。たとえば粉状又は粒状の前
記共重合体を前記端部表面に分散させこれに熱と圧力を
加えて前記共重合体を多孔質基体端部内部に一部圧入し
て熱融着部を形成したり、或は膜状の前記共重合体を前
記端部に全面的に即ちコの字型乃至はＵの字型にかぶ
せ、これに熱と圧力を加えて多孔質基体端部に密着させ
て熱融着部を形成することができる。
或はまた粉状又は粒状の前記共重合体を前記端部表面に
分散し、その上に膜状の前記共重合体を前述のようにか
ぶせ、ここに熱と圧力を加えて熱融着部を形成すること
ができ、又はエマルジヨン状の共重合体を端部表面に塗
着しこれに熱と圧力を加えるか又はその上に更に膜状の
共重合体をかぶせて同様に熱と圧力を加えて、熱融着部
を形成することもできる。
分散し、その上に膜状の前記共重合体を前述のようにか
ぶせ、ここに熱と圧力を加えて熱融着部を形成すること
ができ、又はエマルジヨン状の共重合体を端部表面に塗
着しこれに熱と圧力を加えるか又はその上に更に膜状の
共重合体をかぶせて同様に熱と圧力を加えて、熱融着部
を形成することもできる。
このような多孔質ガス拡散電極１及び３の端部にＰＦＡ
の熱融着部を形成する方法の一例を図面第２図について
説明すれば、粉状又は粒状の前記共重合体（ＰＦＡ）を
フツ素系等の適宜溶媒と混ぜ、室温乃至40℃で撹拌して
塗着用の合剤をつくり、この合剤11を前記電極を構成す
る多孔質基体10の端部表面にコの字乃至Ｕの字型に塗着
して空気乾燥して粉状又は粒状の前記共重合体を端部表
面にくまなく均一に分散させる。その量は後の熱融着、
風乾後約0.1〜0.3mm盛上る程度になるような量とする。
次いでこれを予めフツ素油からなる離型剤14を塗布した
アルミニウム金型等の金属製圧着治具のメス型12内部に
入れ、前記共重合体を分散させた端部表面上にオス型13
を当てこれを380℃以下の温度、好ましくは340〜350℃
の範囲の温度に約15〜30分間加熱しつつ約20〜40kg/cm2
の面圧でＡＢ両方向から加圧して熱融着させる。フツ素
油としては市販のフツ素ワツクスをそのまま用いてよ
く、又はこれを更にフツ素溶媒に混合し撹拌してえられ
たものを用いることができる。
の熱融着部を形成する方法の一例を図面第２図について
説明すれば、粉状又は粒状の前記共重合体（ＰＦＡ）を
フツ素系等の適宜溶媒と混ぜ、室温乃至40℃で撹拌して
塗着用の合剤をつくり、この合剤11を前記電極を構成す
る多孔質基体10の端部表面にコの字乃至Ｕの字型に塗着
して空気乾燥して粉状又は粒状の前記共重合体を端部表
面にくまなく均一に分散させる。その量は後の熱融着、
風乾後約0.1〜0.3mm盛上る程度になるような量とする。
次いでこれを予めフツ素油からなる離型剤14を塗布した
アルミニウム金型等の金属製圧着治具のメス型12内部に
入れ、前記共重合体を分散させた端部表面上にオス型13
を当てこれを380℃以下の温度、好ましくは340〜350℃
の範囲の温度に約15〜30分間加熱しつつ約20〜40kg/cm2
の面圧でＡＢ両方向から加圧して熱融着させる。フツ素
油としては市販のフツ素ワツクスをそのまま用いてよ
く、又はこれを更にフツ素溶媒に混合し撹拌してえられ
たものを用いることができる。
膜状又はエマルジヨン状のＰＦＡを用いるときもほぼ上
記と同様にして熱融着部を形成することができるが膜状
のＰＦＡの場合は、これを予め基体端部に合わせた形状
に加熱成形し、この成形した前記ＰＦＡを基体端部に嵌
め合わせ上記の如きアルミニウム製圧着器具を用いて熱
圧着することによつても熱融着部を形成することができ
る。粉粒状やエマルジヨン状のＰＦＡと併用するとき
も、予め成形された膜状のＰＦＡを用いることができ
る。
記と同様にして熱融着部を形成することができるが膜状
のＰＦＡの場合は、これを予め基体端部に合わせた形状
に加熱成形し、この成形した前記ＰＦＡを基体端部に嵌
め合わせ上記の如きアルミニウム製圧着器具を用いて熱
圧着することによつても熱融着部を形成することができ
る。粉粒状やエマルジヨン状のＰＦＡと併用するとき
も、予め成形された膜状のＰＦＡを用いることができ
る。
このようにして多孔質基体端部にＰＦＡの熱融着部を形
成した後、本発明ではこの熱融着部の表面に更に電解質
に濡れ電解質に対して熱的、化学的に安定な物質を熱圧
着させるのである。ここに用いられる物質としては例え
ばシリコンカーバイド、チタンカーバイド、タンタルカ
ーバイド、タングステンカーバイド、酸化ジルコニウ
ム、酸化タンタル、カーボン粉末等があげられる。これ
らは一種のみ用いてもよく、二種以上任意に組合わせて
用いることもできる。これらの物質はいずれも濃厚リン
酸等の電解質への濡れ性を示し、又該電解質により侵さ
れず化学的に安定であるとともにこの電解質を用いる燃
料電池が作動する約200℃以上の高温でも安定である。
この物質は通常粉状又は粒状の形で用いられる。
成した後、本発明ではこの熱融着部の表面に更に電解質
に濡れ電解質に対して熱的、化学的に安定な物質を熱圧
着させるのである。ここに用いられる物質としては例え
ばシリコンカーバイド、チタンカーバイド、タンタルカ
ーバイド、タングステンカーバイド、酸化ジルコニウ
ム、酸化タンタル、カーボン粉末等があげられる。これ
らは一種のみ用いてもよく、二種以上任意に組合わせて
用いることもできる。これらの物質はいずれも濃厚リン
酸等の電解質への濡れ性を示し、又該電解質により侵さ
れず化学的に安定であるとともにこの電解質を用いる燃
料電池が作動する約200℃以上の高温でも安定である。
この物質は通常粉状又は粒状の形で用いられる。
この物質を熱圧着させる場所は前記のように基体端部に
コの字又はＵの字型に形成されたＰＦＡの熱融着部の全
部でもよいが、少なくとも熱融着部の電解質層に接触す
る側の面に熱圧着させるものとする。
コの字又はＵの字型に形成されたＰＦＡの熱融着部の全
部でもよいが、少なくとも熱融着部の電解質層に接触す
る側の面に熱圧着させるものとする。
かかる物質を熱圧着させるに当つては図面第３図のよう
に、片面に反応ガス供給路15を有する多孔質基体16の端
部に形成した熱融着部17の表面、少くとも前記反応ガス
供給路15を有する面と反対側の面にシリコンカーバイド
の粉末の如き電解質に濡れ電解質に対し熱的、化学的に
安定な物質18を約0.05〜0.3mmの厚さに密に分散しこれ
を図面第２図に示す如きアルミニウム等の金属製熱圧着
治具を用いて300〜370℃の温度に加熱しつつ上記と同様
な面圧で熱圧着させるのである。
に、片面に反応ガス供給路15を有する多孔質基体16の端
部に形成した熱融着部17の表面、少くとも前記反応ガス
供給路15を有する面と反対側の面にシリコンカーバイド
の粉末の如き電解質に濡れ電解質に対し熱的、化学的に
安定な物質18を約0.05〜0.3mmの厚さに密に分散しこれ
を図面第２図に示す如きアルミニウム等の金属製熱圧着
治具を用いて300〜370℃の温度に加熱しつつ上記と同様
な面圧で熱圧着させるのである。
上記の如き電解質に濡れ電解質に対して熱的、化学的に
安定な物質はこの物質のみでもよいが上記ＰＦＡとの混
合物の形で、又は上記ＰＦＡとフツ素系分散媒との三者
を混練してなるペースト状混合物の形で用いることもで
きる。その割合は前者の場合上記物質100重量部に対し
ＰＦＡ粉末３〜40重量部が好ましく、後者の場合は上記
物質100重量部に対し、ＰＦＡ粉末３〜40重量部、フツ
素系分散媒150〜600重量部の割合が好ましい。温度等熱
圧着時の条件は上記物質のみの場合とほぼ同じである。
安定な物質はこの物質のみでもよいが上記ＰＦＡとの混
合物の形で、又は上記ＰＦＡとフツ素系分散媒との三者
を混練してなるペースト状混合物の形で用いることもで
きる。その割合は前者の場合上記物質100重量部に対し
ＰＦＡ粉末３〜40重量部が好ましく、後者の場合は上記
物質100重量部に対し、ＰＦＡ粉末３〜40重量部、フツ
素系分散媒150〜600重量部の割合が好ましい。温度等熱
圧着時の条件は上記物質のみの場合とほぼ同じである。
このように本発明に従つて板状多孔質基体の反応ガス供
給路に平行な両端部にＰＦＡを熱融着させてえられた熱
融着部の表面、少くとも反応ガス供給路を有する面と反
対側の面又は積層時反応ガス供給路と接する面と反対側
の面の熱融着部表面に、電解質に濡れ、電解質に対して
熱的、化学的に安定な物質を熱圧着させることにより、
前記表面はリン酸の如き電解質に濡れ性を示し、両電極
間の電解質層に十分な電解質を保持させ、該層からの反
応ガスの洩れをよく防止することができる。また前記物
質、熱融着部の剥離を来すようなこともなく、勿論積層
時の強い圧力にも耐えて破損を招くことなく良好な電気
絶縁性を保持することででき、信頼性のある端部シール
を有する多孔質ガス拡散電極を用いた燃料電池を得るこ
とができるのである。
給路に平行な両端部にＰＦＡを熱融着させてえられた熱
融着部の表面、少くとも反応ガス供給路を有する面と反
対側の面又は積層時反応ガス供給路と接する面と反対側
の面の熱融着部表面に、電解質に濡れ、電解質に対して
熱的、化学的に安定な物質を熱圧着させることにより、
前記表面はリン酸の如き電解質に濡れ性を示し、両電極
間の電解質層に十分な電解質を保持させ、該層からの反
応ガスの洩れをよく防止することができる。また前記物
質、熱融着部の剥離を来すようなこともなく、勿論積層
時の強い圧力にも耐えて破損を招くことなく良好な電気
絶縁性を保持することででき、信頼性のある端部シール
を有する多孔質ガス拡散電極を用いた燃料電池を得るこ
とができるのである。
実施例１ テトラフルオロエチレン−パーフロロアルキルビニルエ
ーテル共重合体（ＰＦＡ）（三井フロロケミカル
（株）、商品名テフロンＭＰ−20)192ｇをフツ素系溶媒
（住友スリーエム（株）、商品名フロラードFC721)128
ｇと混ぜ、室温で30分間撹拌し、塗着用合剤をつくる。
ーテル共重合体（ＰＦＡ）（三井フロロケミカル
（株）、商品名テフロンＭＰ−20)192ｇをフツ素系溶媒
（住友スリーエム（株）、商品名フロラードFC721)128
ｇと混ぜ、室温で30分間撹拌し、塗着用合剤をつくる。
次いでサイズ700mm×700mm、厚さ0.5mmを有するカーボ
ンペーパーからなる、薄形の黒鉛繊維による板状多孔質
基体（呉羽化学工業（株）、商品名E-715）の両端部、
幅20mmに上記合剤を塗着し、放置して風乾し、前記共重
合体を前記端部に分散させた。
ンペーパーからなる、薄形の黒鉛繊維による板状多孔質
基体（呉羽化学工業（株）、商品名E-715）の両端部、
幅20mmに上記合剤を塗着し、放置して風乾し、前記共重
合体を前記端部に分散させた。
一方フツ素ワツクス（大阪金属工業（株）、商品名ダイ
フロイル♯100）を予め、図面に示す如き金型の所要箇
所に塗着しておき、この金型内に上記の如くしてえられ
た多孔質基体を入れ、面圧20kgf/mm2の荷重にて340〜37
0℃の温度に約15分間加熱し、次いで80〜90℃にて約１
時間アニーリングした。金型を取外し放置、風乾する
と、前記共重合体は基体内部に圧入されるとともに約0.
1mm程度盛上るように付着してＰＦＡの熱融着部が形成
されていた。
フロイル♯100）を予め、図面に示す如き金型の所要箇
所に塗着しておき、この金型内に上記の如くしてえられ
た多孔質基体を入れ、面圧20kgf/mm2の荷重にて340〜37
0℃の温度に約15分間加熱し、次いで80〜90℃にて約１
時間アニーリングした。金型を取外し放置、風乾する
と、前記共重合体は基体内部に圧入されるとともに約0.
1mm程度盛上るように付着してＰＦＡの熱融着部が形成
されていた。
このようにして多孔質基体の端部にＰＦＡの熱融着部を
形成した後、ガス供給路とは反対の面の端部に、シリコ
ンカーバイド（SiC）粉末（昭和電工（株）製、平均粒
径0.5ミクロン）を密に0.1mmの厚さに分散し、これをア
ルミニウム製熱圧着治具で330℃に加熱し、面圧20kg/cm
2で５分間圧着した。
形成した後、ガス供給路とは反対の面の端部に、シリコ
ンカーバイド（SiC）粉末（昭和電工（株）製、平均粒
径0.5ミクロン）を密に0.1mmの厚さに分散し、これをア
ルミニウム製熱圧着治具で330℃に加熱し、面圧20kg/cm
2で５分間圧着した。
治具より取出して表面を観察すると、SiCはＰＦＡが融
着して端面に固着されており、このような処理を施され
た面はリン酸の如き電解質への濡れ性を示し、信頼性あ
る端部シールを形成することができた。
着して端面に固着されており、このような処理を施され
た面はリン酸の如き電解質への濡れ性を示し、信頼性あ
る端部シールを形成することができた。
実施例２ 実施例１と同様にして多孔質基体端部に形成されたＰＦ
Ａの熱融着部の反応ガス供給路とは反対の面の端部に、
SiC 100重量部とＰＦＡ粉末（三井フロロケミカル
（株）製、テフロンＭＰ10)20重量部との混合物を0.2mm
の厚さに分散し、実施例１と同様に熱圧着した。このよ
うにしてえられた面は電解質への濡れ性を示した。
Ａの熱融着部の反応ガス供給路とは反対の面の端部に、
SiC 100重量部とＰＦＡ粉末（三井フロロケミカル
（株）製、テフロンＭＰ10)20重量部との混合物を0.2mm
の厚さに分散し、実施例１と同様に熱圧着した。このよ
うにしてえられた面は電解質への濡れ性を示した。
実施例３ 実施例１と同様にして多孔質基体端部に形成されたＰＦ
Ａの熱融着部の反応ガス供給路を有する面と反対の面の
端部に、SiC 100重量部、ＰＦＡ粉末15重量部、フツ素
系分散媒であるダイフロンＳ３（大阪金属工業（株）
製）500重量部とダイフロイル♯100（大阪金属工業
（株）製）４重量部を混練してえられたペースト状混合
物を0.2mmの厚さに塗布し、実施例１と同様にして熱圧
着した。
Ａの熱融着部の反応ガス供給路を有する面と反対の面の
端部に、SiC 100重量部、ＰＦＡ粉末15重量部、フツ素
系分散媒であるダイフロンＳ３（大阪金属工業（株）
製）500重量部とダイフロイル♯100（大阪金属工業
（株）製）４重量部を混練してえられたペースト状混合
物を0.2mmの厚さに塗布し、実施例１と同様にして熱圧
着した。
このようにしてえられた基体端部熱圧着面もまた電解質
への濡れ性を示した。
への濡れ性を示した。
実施例４ 薄型の黒鉛繊維からなる板状の多孔質基体としてサイズ
700mm×700mm、厚さ0.5mmのカーボンペーパー（呉羽化
学工業（株）、商品名E-715）の端部、幅20mmに予め厚
さ0.13mmの膜状のテトラフルオロエチレン−パーフロロ
アルキルビニルエーテル共重合体（三井フロロケミカル
（株）、商品名テフロンPFA 500LP）を220〜230℃に加
熱した成形金型で軟化させ端部形状にほぼ合わせたコの
字型乃至Ｕの字型に成形し、これを端部に挿入する。
700mm×700mm、厚さ0.5mmのカーボンペーパー（呉羽化
学工業（株）、商品名E-715）の端部、幅20mmに予め厚
さ0.13mmの膜状のテトラフルオロエチレン−パーフロロ
アルキルビニルエーテル共重合体（三井フロロケミカル
（株）、商品名テフロンPFA 500LP）を220〜230℃に加
熱した成形金型で軟化させ端部形状にほぼ合わせたコの
字型乃至Ｕの字型に成形し、これを端部に挿入する。
次いで熱圧着治具の金型表面をアルミ箔で覆い、この表
面所要部にフツ素ワツクス（大阪金属工業（株）、ダイ
フロイル♯100）を塗布した金型に上記多孔質基体を入
れ、面圧20kgf/cm2で圧着し、350〜370℃で30分間加熱
したのち80〜90℃にて１時間アニーリングして熱圧着し
た後金型から取外して端部シールを完成した。
面所要部にフツ素ワツクス（大阪金属工業（株）、ダイ
フロイル♯100）を塗布した金型に上記多孔質基体を入
れ、面圧20kgf/cm2で圧着し、350〜370℃で30分間加熱
したのち80〜90℃にて１時間アニーリングして熱圧着し
た後金型から取外して端部シールを完成した。
このようにして多孔質基体の端部にＰＦＡの熱融着部を
形成した後、ガス供給路とは反対の面の端部に、実施例
１と同様に、シリコンカーバイド粉末（昭和電工（株）
製、平均粒径0.5ミクロン）を密に0.1mmの厚さに分散
し、これをアルミニウム製熱圧着治具で330℃に加熱し
面圧20kg/cm2で５分間圧着した。
形成した後、ガス供給路とは反対の面の端部に、実施例
１と同様に、シリコンカーバイド粉末（昭和電工（株）
製、平均粒径0.5ミクロン）を密に0.1mmの厚さに分散
し、これをアルミニウム製熱圧着治具で330℃に加熱し
面圧20kg/cm2で５分間圧着した。
この場合も同様に、処理された端部表面は電解質への濡
れ性を示し信頼性ある端部シールを形成していた。
れ性を示し信頼性ある端部シールを形成していた。
尚、これらの実施例に用いられた市販のフツ素油乃至フ
ツ素溶媒について若干説明すれば、まず大阪金属工業
（株）の商品名ダイフロイルは一般に三フツ化塩化エチ
レン の低重合物であり、重合度の大小によつて油状乃至ワツ
クス状を呈する。ダイフロイル♯100は平均分子量約130
0の重合度を有するワツクスである。住友スリーエム
（株）のフロラードはフツ化炭素系界面活性剤である。
又ダイフロンＳ３はダイフロイル系のワツクスである。
ツ素溶媒について若干説明すれば、まず大阪金属工業
（株）の商品名ダイフロイルは一般に三フツ化塩化エチ
レン の低重合物であり、重合度の大小によつて油状乃至ワツ
クス状を呈する。ダイフロイル♯100は平均分子量約130
0の重合度を有するワツクスである。住友スリーエム
（株）のフロラードはフツ化炭素系界面活性剤である。
又ダイフロンＳ３はダイフロイル系のワツクスである。
上記実施例１〜４では特にシリコンカーバイド（SiC）
を熱圧着する場合を示したが、この外上述した他の物
質、即ちチタンカーバイド、タンタルカーバイド、タン
ダステンカーバイド、酸化ジルコニウム、酸化タンタ
ル、カーボン粉末を用いて実施しても上記シリコンカー
バイドの場合と同様な良好な効果がえられた。
を熱圧着する場合を示したが、この外上述した他の物
質、即ちチタンカーバイド、タンタルカーバイド、タン
ダステンカーバイド、酸化ジルコニウム、酸化タンタ
ル、カーボン粉末を用いて実施しても上記シリコンカー
バイドの場合と同様な良好な効果がえられた。
かくて本発明によつて多孔質電極基体端部にシールを形
成するときは電解質への濡れ性を示し、電解質を保有し
えて反応ガスの洩れを生ずることなく、破損その他を来
すことのない、誠に有効な多孔質ガス拡散電極を用いた
燃料電池を得ることができるのである。
成するときは電解質への濡れ性を示し、電解質を保有し
えて反応ガスの洩れを生ずることなく、破損その他を来
すことのない、誠に有効な多孔質ガス拡散電極を用いた
燃料電池を得ることができるのである。
図面第１図は本発明に従つて端部にシールを形成した多
孔質ガス拡散電極を含む発電素子の一般を示す説明図、
第２図は本発明により電極基体端部にまずＰＦＡ熱融着
部を形成するときの状態の一例を示す説明図、第３図は
本発明により前記ＰＦＡ熱融着部に更に電解質に濡れ電
解質に対し熱的、化学的に安定な物質を熱圧着するとき
の状態の一例を示す説明図である。 １……反応ガス供給路付電極、２……電解質層、 ３……薄形電極、５，６，15……反応ガス供給路、 14……離型剤、17……熱融着部、18……電解質に濡れ電
解質に対し熱的、化学的に安定な物質。
孔質ガス拡散電極を含む発電素子の一般を示す説明図、
第２図は本発明により電極基体端部にまずＰＦＡ熱融着
部を形成するときの状態の一例を示す説明図、第３図は
本発明により前記ＰＦＡ熱融着部に更に電解質に濡れ電
解質に対し熱的、化学的に安定な物質を熱圧着するとき
の状態の一例を示す説明図である。 １……反応ガス供給路付電極、２……電解質層、 ３……薄形電極、５，６，15……反応ガス供給路、 14……離型剤、17……熱融着部、18……電解質に濡れ電
解質に対し熱的、化学的に安定な物質。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−164153（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−161261（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−157063（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】電解質層と、反応ガス供給用の反応ガス経
路と、一方の面が前記反応ガス供給路に接し、他方の面
が前記電解質層に接触して設けられるとともに、該電解
質層を挟み込むように配設される一対の導電性多孔質基
体から構成された多孔質ガス拡散電極とを有してなる単
電池を、複数積層してなる燃料電池において、少なくと
も前記反応ガス供給路に平行な前記多孔質ガス拡散電極
の端部を覆うようにテトラフルオロエチレン−パーフロ
ロアルキルビニルエーテル共重合体を熱融着せしめてな
る熱融着部と、この熱融着部の少なくとも前記電解質層
に接触する側に、該電解質層の電解質に濡れ、且つ、電
解質に対して熱的、化学的に安定な物質を熱圧着せしめ
てなるシール部を有することを特徴とする燃料電池。 - 【請求項２】前記電解質に濡れ、且つ、電解質に対して
熱的、化学的に安定な物質は、シリコンカーバイド、チ
タンカーバイド、タンタルカーバイド、タングステンカ
ーバイド、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、カーボン
粉末のいずれか１種又は２種以上の組み合わせである、
特許請求の範囲第１項記載の燃料電池。 - 【請求項３】前記電解質に濡れ、且つ、電解質に対して
熱的、化学的に安定な物質は、テトラフルオロエチレン
−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体粉末との
混合物として用いられる、特許請求の範囲第１項記載の
燃料電池。 - 【請求項４】前記電解質に濡れ、且つ、電解質に対して
熱的、化学的に安定な物質は、テトラフルオロエチレン
−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体粉末とフ
ッ素系分散媒とのペースト状混合物として用いられる、
特許請求の範囲第１項記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59018074A JPH0642372B2 (ja) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59018074A JPH0642372B2 (ja) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60163376A JPS60163376A (ja) | 1985-08-26 |
| JPH0642372B2 true JPH0642372B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=11961509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59018074A Expired - Lifetime JPH0642372B2 (ja) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0642372B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0622146B2 (ja) * | 1986-06-09 | 1994-03-23 | 三菱電機株式会社 | 燃料電池 |
| JPS6353859A (ja) * | 1986-08-22 | 1988-03-08 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| JPH084009B2 (ja) * | 1986-10-02 | 1996-01-17 | 株式会社東芝 | 燃料電池 |
-
1984
- 1984-02-03 JP JP59018074A patent/JPH0642372B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60163376A (ja) | 1985-08-26 |
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