JPH0789490B2 - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPH0789490B2
JPH0789490B2 JP60248832A JP24883285A JPH0789490B2 JP H0789490 B2 JPH0789490 B2 JP H0789490B2 JP 60248832 A JP60248832 A JP 60248832A JP 24883285 A JP24883285 A JP 24883285A JP H0789490 B2 JPH0789490 B2 JP H0789490B2
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fuel cell
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electrode
catalyst
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興 鈴木
謙蔵 石井
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • 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
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は燃料電池に係り、特にガスクロスおよび締付圧
力不均一にともなう電池性能低下を防止可能とした好適
な端部シール層形成に関する。
〔発明の背景〕
燃料電池の原理は第２図に示すように、 （１） 燃料極に供給された水素は、水素イオンと電子
とに解離する。
H2→2H+＋2e （２） 水素イオンは電解液（リン酸）を通り、酸化剤
極へ達し、電子は外部回路を通り電気的仕事をする。
（３） 酸化剤極に供給された酸素は、水素イオンおよ
び電子と反応して水を生成する。
（４） 全体としては、水素と酸素が反応して水を生成
する反応となり、その際、直流の電気エネルギーと熱エ
ネルギーとを発生する。
このような反応過程をさせるために、従来の燃料電池は
第２図および第３図（Ａ）に示すように、耐リン酸性導
電性がありガスを分離する緻密な黒鉛成形品からなるセ
パレータ１と耐リン酸性で導電性がありガスを触媒層３
に到達させやすい多孔質にした黒鉛材料を用いた電極基
板２とを用いてセパレータ１あるいは電極基板２の凸部
を設け組合せることによりガス流路を形成する。そして
電極基板２のガス流路対向面と逆の面に触媒作用をする
白金を代表とする白金属の元素を微細化し、炭素や黒鉛
の微細粉表面に担持させた触媒をポリテトラフルオロエ
チレンを触媒に対し20〜60重量％混合したものを付着さ
せて触媒層３を形成し電極基板２とセパレータ１を介し
て電子を伝導し、イオンを電解質４を介して電子を伝導
させて反応を良好に行つている。かかる構成において電
解質周縁のシールとして例えば、第３図Ｂに示すような
ウエツトシールが使われている（特開昭50−95747号公
報）。この場合電極の周縁に触媒層に相当する緻密層が
形成されておらずウエツトシールの主要要素である電解
質の消失の原因となるとともに電池各部の厚みの相違に
よる締付圧力不均一の原因ともなつていた。これに対拠
するため電極基板との周縁部に粉体を注入することや触
媒を電極基板２の全面に塗布することも行われている。
加工工数増や貴金属触媒を用いることから価格を高くす
る要因となる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、単位電池内での弾性率をほぼ同等とし
締圧分布を均一とし、かつウエツトシールのための電解
質保持を容易とするシール層を形成することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、電解質マトリックスを介して燃料極および酸
化剤極を配し、該燃料極および酸化剤極は、前記電解質
マトリックス側に各々触媒層を有し、前記電解質マトリ
ックスの反応側に各々ガス流路を備えた燃料電池におい
て、前記触媒層の周囲の四辺にシール層を備え、該シー
ル層と前記触媒層との弾性率が実質同じであることを特
徴とする。
或は、前記触媒層は触媒とカーボンとポリテトラフルオ
ロエチレンを有し、前記触媒層の周囲の四辺にシール層
を備え、該シール層は、非触媒作用物質からなり、前記
触媒層と実質同一厚さであることを特徴とする。前記シ
ール層は、例えば、カーボンとポリテトラフルオロエチ
レンからなるものである。前記非触媒作用物質は、実
質、触媒作用を持たない物質のことである。
本発明は電極の触媒層周縁部に触媒層と類似の材料を使
用することにより、シール層の弾性率を触媒層と同等に
することができ、かつ電解質の吸収も抑止できることに
着目し、カーボンとポリテトラフルオロエチレンでシー
ル部に付着厚みを調整するようにしたものである。
〔発明の実施例〕
本発明におけるシール層の形成方法を示す。実施例は第
１図に示すように、カーボン粉末100重量部に対しポリ
テトラフルオロエチレンを30〜60重量部，水を100〜350
重量部，エタノールを0.5〜10重量部を添加し混練した
混合物を電極基板２に触媒層３との厚みを調整し定量付
着し、310℃〜380℃で焼成しシール層を形成する。
〔発明の効果〕
本発明により次のような効果がある。
（１） セル厚みの均一が向上する。
（２） 締付圧力均一にでき、ガスクロスの防止。
（３） 白金を代表とする金属触媒粉の低減。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の燃料電池の一実施例のシール層の形成
を示す概念図、第２図は燃料電池の発電原理を示す概念
図、第３図（Ａ）は従来の燃料電池の構成図、第３図
（Ｂ）は従来の燃料電池の部分断面図を示す。 １……セパレータ、２……電極基板、３……触媒層、４
……電解質、５……シール層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電解質マトリックスを介して燃料極および
    酸化剤極を配し、該燃料極および酸化剤極は、前記電解
    質マトリックス側に各々触媒層を有し、前記電解質マト
    リックスの反応側に各々ガス流路を備えた燃料電池にお
    いて、前記触媒層の周囲の四辺にシール層を備え、該シ
    ール層は弾性率が前記触媒層と実質同じであり、非触媒
    作用物質からなり、前記触媒層と実質同一厚さであるこ
    とを特徴とする燃料電池。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の燃料電池にお
    いて、前記触媒層は触媒とカーボンとポリテトラフルオ
    ロエチレンを有し、前記触媒層の周囲の四辺にシール層
    を備え、該シール層は、前記カーボンとポリテトラフル
    オロエチレンを有することを特徴とする燃料電池。
JP60248832A 1985-11-08 1985-11-08 燃料電池 Expired - Lifetime JPH0789490B2 (ja)

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