JPH0652873A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPH0652873A JPH0652873A JP4205699A JP20569992A JPH0652873A JP H0652873 A JPH0652873 A JP H0652873A JP 4205699 A JP4205699 A JP 4205699A JP 20569992 A JP20569992 A JP 20569992A JP H0652873 A JPH0652873 A JP H0652873A
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- Japan
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- fuel cell
- electrode member
- electrode
- electrolyte
- catalyst
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- 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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- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電解質層を挟むようにして配置した一対の多
孔質電極を構成する電極部材の腐食を確実に防止し、長
期間に渡って安定した性能を維持する。 【構成】 電解質層１を挟むようにして配置した一対の
多孔質電極３ａ，３ｂを構成する電極部材１７を備え、
この電極部材１７の４つのコーナーに切り欠き部である
凹部２５を設け、ここに炭素ブロック２４を嵌め込んで
いる。
孔質電極を構成する電極部材の腐食を確実に防止し、長
期間に渡って安定した性能を維持する。 【構成】 電解質層１を挟むようにして配置した一対の
多孔質電極３ａ，３ｂを構成する電極部材１７を備え、
この電極部材１７の４つのコーナーに切り欠き部である
凹部２５を設け、ここに炭素ブロック２４を嵌め込んで
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、触媒層を形成する一対
の多孔質電極を構成する電極部材が電解質を保持する燃
料電池に関するものであり、特に、電極部材のエッジ部
分に触媒非塗布部及びウェットシール部を有する燃料電
池に係る。
の多孔質電極を構成する電極部材が電解質を保持する燃
料電池に関するものであり、特に、電極部材のエッジ部
分に触媒非塗布部及びウェットシール部を有する燃料電
池に係る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、燃料のもつ化学的なエネルギ
ーを直接電気的エネルギーに変換する装置として燃料電
池が知られている。この燃料電池は燃料を気化学プロセ
スで酸化させることにより、酸化反応に伴って放出され
るエネルギーを電気エネルギーに変換することができ
る。この様な燃料電池は比較的小さな規模であっても発
電の熱効率が４０〜５０％に達する。そのため、熱効率
は新鋭火力発電のそれをはるかに凌ぐと期待されてお
り、大きな関心を集めている。
ーを直接電気的エネルギーに変換する装置として燃料電
池が知られている。この燃料電池は燃料を気化学プロセ
スで酸化させることにより、酸化反応に伴って放出され
るエネルギーを電気エネルギーに変換することができ
る。この様な燃料電池は比較的小さな規模であっても発
電の熱効率が４０〜５０％に達する。そのため、熱効率
は新鋭火力発電のそれをはるかに凌ぐと期待されてお
り、大きな関心を集めている。
【０００３】ここで、燃料電池の構成及び動作原理を簡
単に述べる。燃料電池は、触媒層を形成する一対の多孔
質電極と、その間に配設した電解質層とから成る単電池
を、セパレータを介して複数個積層して構成する。この
うち触媒層を形成する多孔質電極は、アノード電極（燃
料電極）及びカソード電極（酸化剤電極）から成り、多
孔質体（サブストレート）中に、水溶液の状態で電解質
を蓄えている。また、電解質層は耐電解質性の微粒子を
主原料とした多孔質層に電解質水溶液を含浸して成るも
のである。
単に述べる。燃料電池は、触媒層を形成する一対の多孔
質電極と、その間に配設した電解質層とから成る単電池
を、セパレータを介して複数個積層して構成する。この
うち触媒層を形成する多孔質電極は、アノード電極（燃
料電極）及びカソード電極（酸化剤電極）から成り、多
孔質体（サブストレート）中に、水溶液の状態で電解質
を蓄えている。また、電解質層は耐電解質性の微粒子を
主原料とした多孔質層に電解質水溶液を含浸して成るも
のである。
【０００４】この様な構成を有する燃料電池は、アノー
ド電極の背面には水素などの燃料ガスを接触させ、ま
た、カソード電極の背面には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を利用して、電気
エネルギーを上記一対の電極から取り出すことができ
る。しかも、燃料電池は燃料ガスと酸化剤ガスが供給さ
れる限り、高い変換効率で電気エネルギーを取出すこと
ができる。
ド電極の背面には水素などの燃料ガスを接触させ、ま
た、カソード電極の背面には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を利用して、電気
エネルギーを上記一対の電極から取り出すことができ
る。しかも、燃料電池は燃料ガスと酸化剤ガスが供給さ
れる限り、高い変換効率で電気エネルギーを取出すこと
ができる。
【０００５】ここで、図３及び図４を参照して上記原理
に基づく燃料電池の従来例を具体的に説明する。まず図
３は電解質としてリン酸を用いたリブ付電極型の燃料電
池における単位セルの構成例の縦断面斜視図である。図
において、１は電解質層であり、リン酸水溶液を含浸し
ている。３ａ，３ｂは多孔質炭素材からなるアノード電
極、カソード電極であり、前記電解質層１を挟んで配置
している。各電極３ａ，３ｂの電解質層１と接する側に
は触媒２ａ，２ｂをそれぞれ塗布する。
に基づく燃料電池の従来例を具体的に説明する。まず図
３は電解質としてリン酸を用いたリブ付電極型の燃料電
池における単位セルの構成例の縦断面斜視図である。図
において、１は電解質層であり、リン酸水溶液を含浸し
ている。３ａ，３ｂは多孔質炭素材からなるアノード電
極、カソード電極であり、前記電解質層１を挟んで配置
している。各電極３ａ，３ｂの電解質層１と接する側に
は触媒２ａ，２ｂをそれぞれ塗布する。
【０００６】また、各電極３ａ，３ｂの背面側にはリブ
４ａ，４ｂおよび燃料ガス、酸化剤ガスの流通する溝５
ａ，５ｂをそれぞれ有している。燃料ガスの流通する溝
５ａと酸化剤ガスの流通する溝５ｂとは、互いに直交す
る方向に延びており、且つ規則的に複数本平行に並んで
いる。以上により単位セルが形成され、かかる単位セル
をち密な炭素質で作られたセパレータ６を挟んで複数個
積層することにより単位セル積層体を構成している。
４ａ，４ｂおよび燃料ガス、酸化剤ガスの流通する溝５
ａ，５ｂをそれぞれ有している。燃料ガスの流通する溝
５ａと酸化剤ガスの流通する溝５ｂとは、互いに直交す
る方向に延びており、且つ規則的に複数本平行に並んで
いる。以上により単位セルが形成され、かかる単位セル
をち密な炭素質で作られたセパレータ６を挟んで複数個
積層することにより単位セル積層体を構成している。
【０００７】続いて、図４にて単位セル積層体を含む燃
料電池の構成を説明する。上記単位セル積層体は、その
上下端側に集電板７、絶縁板８、締付板９、端子１０を
それぞれ取り付け、適当な締付け圧でもって上下方向か
ら締付けるようにしている。更に、この単位セル積層体
の側面には、ガスケット１１を介して燃料ガス、酸化剤
ガスを管１６を通し、供給および排出するための一対の
マニホルド１２及び１３，１４及び１５をそれぞれ対向
して配置し、適当な圧力で締付け固定することにより、
燃料電池を構成している。
料電池の構成を説明する。上記単位セル積層体は、その
上下端側に集電板７、絶縁板８、締付板９、端子１０を
それぞれ取り付け、適当な締付け圧でもって上下方向か
ら締付けるようにしている。更に、この単位セル積層体
の側面には、ガスケット１１を介して燃料ガス、酸化剤
ガスを管１６を通し、供給および排出するための一対の
マニホルド１２及び１３，１４及び１５をそれぞれ対向
して配置し、適当な圧力で締付け固定することにより、
燃料電池を構成している。
【０００８】ところで、アノード電極３ａ及びカソード
電極３ｂは、電解質層１と接する側に触媒２ａ，２ｂを
塗布しているが、触媒２ａ，２ｂは高価であるため、そ
の使用量を節約することが望ましい。例えば、図５に示
すように、アノード電極３ａ及びカソード電極３ｂを構
成する電極部材１７において、ガス流通溝５ａ，５ｂが
互いに交差する部分、すなわち電極部材１７中央の略正
方形の部分のみが触媒２ａ，２ｂを塗布する触媒塗布部
１８となっている。つまり、電極部材１７において、ガ
ス流通溝５ａ，５ｂが互いに交差していない部分、すな
わち触媒塗布部１８の周囲に触媒非塗布部１９が存在し
ており、これにより、触媒使用量の節約を図っている。
電極３ｂは、電解質層１と接する側に触媒２ａ，２ｂを
塗布しているが、触媒２ａ，２ｂは高価であるため、そ
の使用量を節約することが望ましい。例えば、図５に示
すように、アノード電極３ａ及びカソード電極３ｂを構
成する電極部材１７において、ガス流通溝５ａ，５ｂが
互いに交差する部分、すなわち電極部材１７中央の略正
方形の部分のみが触媒２ａ，２ｂを塗布する触媒塗布部
１８となっている。つまり、電極部材１７において、ガ
ス流通溝５ａ，５ｂが互いに交差していない部分、すな
わち触媒塗布部１８の周囲に触媒非塗布部１９が存在し
ており、これにより、触媒使用量の節約を図っている。
【０００９】上記触媒非塗布部１９には触媒が塗布され
ていないため、燃料電池運転中、電流が流れることはな
く、高電位となる。その結果、触媒非塗布部１９に相当
する位置で、電極部材１７が腐食する恐れがある。特に
この現象はカソード電極３ｂ側において、より顕著であ
り、更にカソード電極３ｂのうちでも、背面に酸化剤ガ
ス流通溝５ｂがある部分は酸化雰囲気となるため、電極
部材１７において、それらに相当する部分は非常に腐食
が起きやすい。
ていないため、燃料電池運転中、電流が流れることはな
く、高電位となる。その結果、触媒非塗布部１９に相当
する位置で、電極部材１７が腐食する恐れがある。特に
この現象はカソード電極３ｂ側において、より顕著であ
り、更にカソード電極３ｂのうちでも、背面に酸化剤ガ
ス流通溝５ｂがある部分は酸化雰囲気となるため、電極
部材１７において、それらに相当する部分は非常に腐食
が起きやすい。
【００１０】そこで、この腐食を防止するために、図５
に示すように、カソード電極３ｂの酸化剤ガス流通溝５
ｂの入り口側及び出口側のエッジ部に、その幅が触媒非
塗布部１９の幅よりも大きい揆水処理部２０を設けるこ
とが考えられている。この揆水処理部２０の揆水力によ
りリン酸水溶液をはじくことができる。従って、電極部
位１７に電解質が接触することがなく、電極部位１７の
腐食を防止することができる。
に示すように、カソード電極３ｂの酸化剤ガス流通溝５
ｂの入り口側及び出口側のエッジ部に、その幅が触媒非
塗布部１９の幅よりも大きい揆水処理部２０を設けるこ
とが考えられている。この揆水処理部２０の揆水力によ
りリン酸水溶液をはじくことができる。従って、電極部
位１７に電解質が接触することがなく、電極部位１７の
腐食を防止することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の燃料電池には、以下に述べるような解決
すべき課題があった。すなわち、カソード電極３ｂには
電解質であるリン酸の損失を防ぐために、従来より図５
に示すようなそのエッジ部分にウエットシール部２２が
貼ってある。このウエットシール部２２は常に水分を含
んだ構成であるため、この部分に揆水処理部２０を設け
ることができない。そのため、カソード電極３ｂのコー
ナー部は、前記の通り高電位にさらされて、腐食され易
いにもかかわらず、これを防止する揆水処理が施せない
状況にある。その結果、この位置における電極部材１７
の腐食は非常に起きやすく、燃料電池が長期間に渡って
安定した性能を維持するのが困難であった。
たような従来の燃料電池には、以下に述べるような解決
すべき課題があった。すなわち、カソード電極３ｂには
電解質であるリン酸の損失を防ぐために、従来より図５
に示すようなそのエッジ部分にウエットシール部２２が
貼ってある。このウエットシール部２２は常に水分を含
んだ構成であるため、この部分に揆水処理部２０を設け
ることができない。そのため、カソード電極３ｂのコー
ナー部は、前記の通り高電位にさらされて、腐食され易
いにもかかわらず、これを防止する揆水処理が施せない
状況にある。その結果、この位置における電極部材１７
の腐食は非常に起きやすく、燃料電池が長期間に渡って
安定した性能を維持するのが困難であった。
【００１２】本発明の燃料電池は、以上の問題を解消す
るために提案されたもので、その目的は、電解質層を挟
むようにして配置した一対の多孔質電極を構成する電極
部材の腐食を確実に防止し、長期間に渡って安定した性
能を維持する燃料電池を提供することにある。
るために提案されたもので、その目的は、電解質層を挟
むようにして配置した一対の多孔質電極を構成する電極
部材の腐食を確実に防止し、長期間に渡って安定した性
能を維持する燃料電池を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、電解質を含浸
した電解質層を挟むようにして、触媒層を形成する一対
の多孔質電極から成る電極部材を備え、前記電極部材が
電解質を保持する燃料電池において、前記電極部材は、
エッジ部分に触媒非塗布部及びウェットシール部を有す
ると共に、４つのコーナー部に切り欠き部を設けたこと
を構成上の特徴とする。
した電解質層を挟むようにして、触媒層を形成する一対
の多孔質電極から成る電極部材を備え、前記電極部材が
電解質を保持する燃料電池において、前記電極部材は、
エッジ部分に触媒非塗布部及びウェットシール部を有す
ると共に、４つのコーナー部に切り欠き部を設けたこと
を構成上の特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明の燃料電池においては、一対の多孔質電
極を構成する電極部材の４つのコーナー部に切り欠き部
を設けたため、電極部材のエッジ部分にウェットシール
部及び触媒非塗布部が存在しても、この位置が高電位に
さらされることがない。従って、電極部材のエッジ部分
に電極部材の腐食を防止することができる。
極を構成する電極部材の４つのコーナー部に切り欠き部
を設けたため、電極部材のエッジ部分にウェットシール
部及び触媒非塗布部が存在しても、この位置が高電位に
さらされることがない。従って、電極部材のエッジ部分
に電極部材の腐食を防止することができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて具
体的に説明する。なお、図５に示した従来例と同一部分
に関しては同一符号を付し、説明は省略する。図１に示
したように、電極部材１７の４つのコーナー部には、切
り欠き部として凹部２５を設ける。凹部２５はその一辺
の長さがエッジシール部２２の幅よりも短い正方形から
成る。また、この凹部２５には電極板積層後、同サイズ
の高黒鉛化度、しかもガス不透過性の炭素ブロック２４
をはめ込む。なお、電極部材１７は、アノード電極３ａ
側またはカソード電極３ｂ側のいずれでも良く、図中の
ガス流通溝２３を流れるガスは、電極の種類により適宜
選択可能である。
体的に説明する。なお、図５に示した従来例と同一部分
に関しては同一符号を付し、説明は省略する。図１に示
したように、電極部材１７の４つのコーナー部には、切
り欠き部として凹部２５を設ける。凹部２５はその一辺
の長さがエッジシール部２２の幅よりも短い正方形から
成る。また、この凹部２５には電極板積層後、同サイズ
の高黒鉛化度、しかもガス不透過性の炭素ブロック２４
をはめ込む。なお、電極部材１７は、アノード電極３ａ
側またはカソード電極３ｂ側のいずれでも良く、図中の
ガス流通溝２３を流れるガスは、電極の種類により適宜
選択可能である。
【００１６】このような構成を有する本実施例の燃料電
池においては、電極部材１７の４つのコーナー部に凹部
２５を設けたため、電極部材１７のエッジ部分にウェッ
トシール部２２及び触媒非塗布部が存在しても、電極部
材１７の４つのコーナー部には電極部材１７自体が存在
しないので、この位置が高電位にさらされることはな
く、電極部材１７の腐食を防止することができる。この
様な本実施例によれば、電極部材１７の腐食を確実に防
止できるので、燃料電池は長期間に渡り安定した性能を
発揮することができる。
池においては、電極部材１７の４つのコーナー部に凹部
２５を設けたため、電極部材１７のエッジ部分にウェッ
トシール部２２及び触媒非塗布部が存在しても、電極部
材１７の４つのコーナー部には電極部材１７自体が存在
しないので、この位置が高電位にさらされることはな
く、電極部材１７の腐食を防止することができる。この
様な本実施例によれば、電極部材１７の腐食を確実に防
止できるので、燃料電池は長期間に渡り安定した性能を
発揮することができる。
【００１７】なお、本発明の燃料電池は、上記実施例に
限定されるものではなく、切欠部の形状は適宜変更可能
であり、例えば、図２に示すように、電極部材１７の４
つのコーナー部に、その短辺の長さがエッジシール部２
２の幅より短い長方形状の凹部２６を設ける実施例も含
む。この凹部２６には、凹部２６と形状が合致した炭素
ブロック２７を嵌め込んでいる。この炭素ブロック２７
は上記炭素ブロック２４と同一材料から構成する。この
様な実施例においても、上記実施例と同様の作用効果を
期待することができる。
限定されるものではなく、切欠部の形状は適宜変更可能
であり、例えば、図２に示すように、電極部材１７の４
つのコーナー部に、その短辺の長さがエッジシール部２
２の幅より短い長方形状の凹部２６を設ける実施例も含
む。この凹部２６には、凹部２６と形状が合致した炭素
ブロック２７を嵌め込んでいる。この炭素ブロック２７
は上記炭素ブロック２４と同一材料から構成する。この
様な実施例においても、上記実施例と同様の作用効果を
期待することができる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、触
媒層を形成する一対の多孔質電極から成る電極部材の４
つのコーナー部に切り欠き部を設けるという簡単な構成
により、電極部材の腐食を防止することが可能となり、
これにより、長期間に渡り安定した性能を有する燃料電
池を提供することができる。
媒層を形成する一対の多孔質電極から成る電極部材の４
つのコーナー部に切り欠き部を設けるという簡単な構成
により、電極部材の腐食を防止することが可能となり、
これにより、長期間に渡り安定した性能を有する燃料電
池を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す電極板の平面透視
図。
図。
【図２】本発明の第２の実施例を示す電極板の平面透視
図。
図。
【図３】燃料電池の単位セルを示す断面斜視図。
【図４】燃料電池を示す分解斜視図。
【図５】従来方式におけるカソード電極板の平面透視
図。
図。
１ 電解質層 ３ａ アノード電極 ３ｂ カソード電極 ５ａ 燃料ガス流通溝 ５ｂ 酸化剤ガス流通溝 １７ 電極板 １８ 触媒塗布部 １９ 触媒非塗布部 ２０ 揆水処理部 ２１ 酸化剤ガス流通溝 ２２ エッジシール部 ２３ ガス流通溝 ２４ 炭素ブロック ２５ 凹部 ２６ 長方形状の凹部
Claims (1)
- 【請求項１】 電解質を含浸した電解質層を挟むように
して、触媒層を形成する一対の多孔質電極から成る電極
部材を備え、前記電極部材が電解質を保持する燃料電池
において、 前記電極部材は、エッジ部分に触媒非塗布部及びウェッ
トシール部を有すると共に、４つのコーナー部に切り欠
き部を設けたことを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4205699A JPH0652873A (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4205699A JPH0652873A (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0652873A true JPH0652873A (ja) | 1994-02-25 |
Family
ID=16511245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4205699A Pending JPH0652873A (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0652873A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007018924A (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 燃料電池 |
| CN110323466A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-11 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） | 一种新型燃料电池石墨双极板结构 |
-
1992
- 1992-07-31 JP JP4205699A patent/JPH0652873A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007018924A (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 燃料電池 |
| CN110323466A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-11 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） | 一种新型燃料电池石墨双极板结构 |
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