JPH10208757A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JPH10208757A JPH10208757A JP9007081A JP708197A JPH10208757A JP H10208757 A JPH10208757 A JP H10208757A JP 9007081 A JP9007081 A JP 9007081A JP 708197 A JP708197 A JP 708197A JP H10208757 A JPH10208757 A JP H10208757A
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- gas
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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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】酸化剤と還元剤が混在する混合流体を直接導入
して電気エネルギ─が取り出され、産業排ガスや廃液な
どの利用が可能となる燃料電池を得る。 【解決手段】酸化剤流体にのみ活性を有する金とＰＴＦ
Ｅとを用いてガス拡散電極に形成しリン酸を含浸してな
るカソード電極１と、還元剤流体にのみ活性を有するス
ズとＰＴＦＥとを用いてガス拡散電極に形成しリン酸を
含浸してなるアノード電極３とに接して、リン酸を保持
したマトリックス２を配し、酸化剤流体と還元剤流体の
混合流体を導入して、カソード電極１とアノード電極３
との間に電気エネルギーを得る。
して電気エネルギ─が取り出され、産業排ガスや廃液な
どの利用が可能となる燃料電池を得る。 【解決手段】酸化剤流体にのみ活性を有する金とＰＴＦ
Ｅとを用いてガス拡散電極に形成しリン酸を含浸してな
るカソード電極１と、還元剤流体にのみ活性を有するス
ズとＰＴＦＥとを用いてガス拡散電極に形成しリン酸を
含浸してなるアノード電極３とに接して、リン酸を保持
したマトリックス２を配し、酸化剤流体と還元剤流体の
混合流体を導入して、カソード電極１とアノード電極３
との間に電気エネルギーを得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化剤流体と還元
剤流体との混合流体を導入して電気エネルギーを取り出
す燃料電池発電装置に関する。
剤流体との混合流体を導入して電気エネルギーを取り出
す燃料電池発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、従来より用いられている燃料電
池の原理を示す模式図である。図に見られるように、燃
料電池は、電解質を保持するマトリックス２と、これを
挟むカソード電極１、ならびにアノード電極３を基本構
成要素として構成されており、二つの電極に、外部から
それぞれ水素ガスと酸素ガスとを供給して、各電極の触
媒上で以下のごとき電気化学反応を起こさせて直流の電
気を発生させるものである。
池の原理を示す模式図である。図に見られるように、燃
料電池は、電解質を保持するマトリックス２と、これを
挟むカソード電極１、ならびにアノード電極３を基本構
成要素として構成されており、二つの電極に、外部から
それぞれ水素ガスと酸素ガスとを供給して、各電極の触
媒上で以下のごとき電気化学反応を起こさせて直流の電
気を発生させるものである。
【０００３】
【化１】 Ｈ2 → ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- （１） ２Ｈ+ ＋ (1/2)Ｏ2 ＋ ２ｅ- → Ｈ2 Ｏ （２） アノード電極３に送られる水素ガスは、天然ガスやメタ
ノール等を改質して作られ、カソード電極１に送られる
酸素ガスには、空気中の酸素が用いられる。電解質には
種々の物質が使用され、その種類によって、水酸化カリ
ウムを用いるアルカリ型燃料電池、りん酸を用いるりん
酸型燃料電池、溶融炭酸塩を用いる溶融炭酸塩型燃料電
池、セラミックスを用いる固体電解質型燃料電池、高分
子膜を用いる固体高分子型燃料電池がある。これらのい
ずれの燃料電池においても、それぞれの電極に水素ガス
と酸素ガスを別々に供給して、発電が行われる。供給す
る水素ガスと酸素ガスとが混合すると、いずれかの電極
において、
ノール等を改質して作られ、カソード電極１に送られる
酸素ガスには、空気中の酸素が用いられる。電解質には
種々の物質が使用され、その種類によって、水酸化カリ
ウムを用いるアルカリ型燃料電池、りん酸を用いるりん
酸型燃料電池、溶融炭酸塩を用いる溶融炭酸塩型燃料電
池、セラミックスを用いる固体電解質型燃料電池、高分
子膜を用いる固体高分子型燃料電池がある。これらのい
ずれの燃料電池においても、それぞれの電極に水素ガス
と酸素ガスを別々に供給して、発電が行われる。供給す
る水素ガスと酸素ガスとが混合すると、いずれかの電極
において、
【０００４】
【化２】 Ｈ2 ＋ (1/2)Ｏ2 → Ｈ2 Ｏ （３） の反応が生じ、電気化学反応の分極が増大して、燃料電
池特性は低下する。図６は、従来より用いられているり
ん酸型燃料電池のセル電圧に対する水素ガスと酸素ガス
の混合の影響を示す特性図である。図において、(1) で
示した特性は純水素と空気を混合することなくそれぞれ
の電極へ供給した場合の特性である。これに対して、
(2) はアノード電極に供給する水素ガスに空気が１０％
混入した場合の特性、また、(3) はカソード電極に供給
する空気に水素が１０％混入した場合の特性である。酸
化剤ガスと還元剤ガスを混合した場合には、いずれも電
池特性が大幅に低下していることがわかる。したがっ
て、従来の燃料電池では、これらのガスをそれぞれ別々
に分離して供給している。
池特性は低下する。図６は、従来より用いられているり
ん酸型燃料電池のセル電圧に対する水素ガスと酸素ガス
の混合の影響を示す特性図である。図において、(1) で
示した特性は純水素と空気を混合することなくそれぞれ
の電極へ供給した場合の特性である。これに対して、
(2) はアノード電極に供給する水素ガスに空気が１０％
混入した場合の特性、また、(3) はカソード電極に供給
する空気に水素が１０％混入した場合の特性である。酸
化剤ガスと還元剤ガスを混合した場合には、いずれも電
池特性が大幅に低下していることがわかる。したがっ
て、従来の燃料電池では、これらのガスをそれぞれ別々
に分離して供給している。
【０００５】なお、C.K.Dyer（Nature, Vol.343, p547
(1990)）により、酸化剤ガスと還元剤ガスとの混合ガス
を用いて発電する方式の装置が報告されているが、この
装置は、基板の上にガス透過性の特殊材料よりなるサブ
ミクロンの薄膜を形成し、混合ガス中に設置して、薄膜
の下面と上面に備えた二つの電極間に電圧を得るもの
で、出力は、発電条件によって異なるが、１〜５[mW/cm
2]と極めて低い。これは作動温度が室温であるため電極
の分極が非常に高いからである。なお、この装置は、大
電力を得る装置としては不向きで、小型、軽量で高出力
密度を必要とする用途への適用が期待されている。
(1990)）により、酸化剤ガスと還元剤ガスとの混合ガス
を用いて発電する方式の装置が報告されているが、この
装置は、基板の上にガス透過性の特殊材料よりなるサブ
ミクロンの薄膜を形成し、混合ガス中に設置して、薄膜
の下面と上面に備えた二つの電極間に電圧を得るもの
で、出力は、発電条件によって異なるが、１〜５[mW/cm
2]と極めて低い。これは作動温度が室温であるため電極
の分極が非常に高いからである。なお、この装置は、大
電力を得る装置としては不向きで、小型、軽量で高出力
密度を必要とする用途への適用が期待されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、小型の
特殊な装置として、実験室レベルでの酸化剤ガスと還元
剤ガスとの混合ガスを用いた燃料電池の研究も行われて
いるが、一般の従来の方式の燃料電池では、酸化剤ガス
と還元剤ガスを分離して用いなければならないので、こ
れらを完全に分離させる構成とするために燃料電池の構
造が必然的に複雑となるという難点がある。
特殊な装置として、実験室レベルでの酸化剤ガスと還元
剤ガスとの混合ガスを用いた燃料電池の研究も行われて
いるが、一般の従来の方式の燃料電池では、酸化剤ガス
と還元剤ガスを分離して用いなければならないので、こ
れらを完全に分離させる構成とするために燃料電池の構
造が必然的に複雑となるという難点がある。
【０００７】また、燃料電池発電装置に複数の種類のガ
スや液体が混合している産業排ガスや廃液などを利用
し、有効活用しようとすると、従来の方式の燃料電池で
はガスや液体の分離精製のために非常に複雑な装置を必
要となるので、コストが高くなり、さらに、投入エネル
ギーが増大し、取り出されるエネルギーを超える可能性
が高く、エネルギー収支の上でも現実性が乏しくなると
いう問題点がある。
スや液体が混合している産業排ガスや廃液などを利用
し、有効活用しようとすると、従来の方式の燃料電池で
はガスや液体の分離精製のために非常に複雑な装置を必
要となるので、コストが高くなり、さらに、投入エネル
ギーが増大し、取り出されるエネルギーを超える可能性
が高く、エネルギー収支の上でも現実性が乏しくなると
いう問題点がある。
【０００８】この発明の目的は、上記のごとき従来技術
の難点を解消して、構成が簡単で、酸化剤と還元剤が混
在する混合流体を直接導入して電気エネルギーが取り出
され、産業排ガスや廃液などの利用が可能となる燃料電
池発電装置を提供することにある。
の難点を解消して、構成が簡単で、酸化剤と還元剤が混
在する混合流体を直接導入して電気エネルギーが取り出
され、産業排ガスや廃液などの利用が可能となる燃料電
池発電装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、電解質、例えば、りん酸を保
持したマトリックスを、酸化剤流体にのみ活性を有する
触媒、例えば、金、または銀、あるいはこれらのうちの
少なくとも一つと他の元素との合金よりなる触媒を備え
たカソード電極と、還元剤流体にのみ活性を有する触
媒、例えば、スズ、あるいはスズと他の元素との合金よ
りなる触媒を備えたアノード電極とに、接触配設して単
セルを形成し、これを複数個直列に導電接続して燃料電
池発電装置の燃料電池集合体を構成して、酸化剤流体と
還元剤流体との混合流体、例えば、酸素とアルコールと
の混合体よりなる混合流体を導入して、電気化学反応に
より電気エネルギーを得ることとする。
めに、本発明においては、電解質、例えば、りん酸を保
持したマトリックスを、酸化剤流体にのみ活性を有する
触媒、例えば、金、または銀、あるいはこれらのうちの
少なくとも一つと他の元素との合金よりなる触媒を備え
たカソード電極と、還元剤流体にのみ活性を有する触
媒、例えば、スズ、あるいはスズと他の元素との合金よ
りなる触媒を備えたアノード電極とに、接触配設して単
セルを形成し、これを複数個直列に導電接続して燃料電
池発電装置の燃料電池集合体を構成して、酸化剤流体と
還元剤流体との混合流体、例えば、酸素とアルコールと
の混合体よりなる混合流体を導入して、電気化学反応に
より電気エネルギーを得ることとする。
【００１０】図７は、上記のごとき触媒を備えた燃料電
池発電装置において、酸化剤ガスと還元剤ガスとの混合
ガスを供給した場合の発電原理を示す模式図である。ア
ノード電極に備えたα触媒１１においては、還元剤ガス
（Ａ−Ｈ）が下記の式（４）のごとき触媒反応を生じ
て、電解質を保持するマトリックス１０にＨ+を供給
し、電子（ｅ- ）は外部回路を通りカソード電極に達す
る。なお、α触媒１１は酸化剤ガス（Ｂ−Ｏ）に対して
活性を持たないので、酸化剤ガス（Ｂ−Ｏ）は化学反応
を起こさない。
池発電装置において、酸化剤ガスと還元剤ガスとの混合
ガスを供給した場合の発電原理を示す模式図である。ア
ノード電極に備えたα触媒１１においては、還元剤ガス
（Ａ−Ｈ）が下記の式（４）のごとき触媒反応を生じ
て、電解質を保持するマトリックス１０にＨ+を供給
し、電子（ｅ- ）は外部回路を通りカソード電極に達す
る。なお、α触媒１１は酸化剤ガス（Ｂ−Ｏ）に対して
活性を持たないので、酸化剤ガス（Ｂ−Ｏ）は化学反応
を起こさない。
【００１１】
【化３】 α触媒 ； （Ａ−Ｈ） → Ｈ+ ＋ｅ- ＋Ａ （４） 一方、カソード電極に備えたβ触媒１２においては、酸
化剤ガス（Ｂ−Ｏ）が式（５）のごとき触媒反応を起こ
して水を生成する。式（５）に見られるＨ+ はマトリッ
クス１０から供給され、また電子（ｅ- ) は外部回路よ
り供給される。なお、β触媒１２は還元剤ガス（Ａ−
Ｈ）に対して活性をもたないので，還元剤ガス（Ａ−
Ｈ）は化学反応を起こさない。
化剤ガス（Ｂ−Ｏ）が式（５）のごとき触媒反応を起こ
して水を生成する。式（５）に見られるＨ+ はマトリッ
クス１０から供給され、また電子（ｅ- ) は外部回路よ
り供給される。なお、β触媒１２は還元剤ガス（Ａ−
Ｈ）に対して活性をもたないので，還元剤ガス（Ａ−
Ｈ）は化学反応を起こさない。
【００１２】
【化４】 β触媒 ； （Ｂ−Ｏ）＋２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2 Ｏ＋Ｂ （５） したがって、両電極での反応をまとめると、
【００１３】
【化５】 ２（Ａ−Ｈ）＋（Ｂ−Ｏ） → ２Ａ＋Ｂ＋Ｈ2 Ｏ （６） の反応が起こり、外部回路を通して電気エネルギーが得
られることとなる。β触媒１２として、金、または銀、
あるいはこれらのうちの少なくとも一つと他の元素との
合金よりなる触媒を、また、α触媒１１として、スズ、
あるいはスズと他の元素との合金よりなる触媒を用い、
酸素とエタノールとの混合体よりなる混合流体を導入す
れば、
られることとなる。β触媒１２として、金、または銀、
あるいはこれらのうちの少なくとも一つと他の元素との
合金よりなる触媒を、また、α触媒１１として、スズ、
あるいはスズと他の元素との合金よりなる触媒を用い、
酸素とエタノールとの混合体よりなる混合流体を導入す
れば、
【００１４】
【化６】 カソード電極 ; (1/2)Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2 Ｏ （７） アノード電極 : ＣＨ3 ＯＨ → ＨＣＨＯ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- （８） 電池全体 ; ＣＨ3 ＯＨ＋ (1/2)Ｏ2 →ＨＣＨＯ＋Ｈ2 Ｏ （９） となり、外部回路を通じて電気エネルギーが得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による燃料電池発
電装置の実施例を示す単セルの基本構成図である。方形
板状の多孔性のマトリックス２には電解質のりん酸が保
持されている。カソード電極１は、触媒金属の金とポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを用いてガス拡
散電極に成形したもので、電解質であるりん酸が含浸さ
れている。アノード電極３は、同様に触媒金属のスズと
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを用いてガ
ス拡散電極に成形したもので、同じく電解質であるりん
酸が含浸されている。二つの電極間の距離が短いほどプ
ロトン抵抗が減少し、特性が向上するので、両電極は近
接して配置されている。なお、両電極間のマトリックス
２の上面には、マトリックス２からのりん酸の蒸発を抑
制する役割を果たすＰＴＦＥシート４が配されている。
電装置の実施例を示す単セルの基本構成図である。方形
板状の多孔性のマトリックス２には電解質のりん酸が保
持されている。カソード電極１は、触媒金属の金とポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを用いてガス拡
散電極に成形したもので、電解質であるりん酸が含浸さ
れている。アノード電極３は、同様に触媒金属のスズと
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを用いてガ
ス拡散電極に成形したもので、同じく電解質であるりん
酸が含浸されている。二つの電極間の距離が短いほどプ
ロトン抵抗が減少し、特性が向上するので、両電極は近
接して配置されている。なお、両電極間のマトリックス
２の上面には、マトリックス２からのりん酸の蒸発を抑
制する役割を果たすＰＴＦＥシート４が配されている。
【００１６】本構成において、図示したようにカソード
電極１とアノード電極３に面して混合ガスを通流させれ
ば（図においてはアノード電極３の側からカソード電極
１の側へと混合ガスを流すよう表示しているが、カソー
ド電極１の側からアノード電極３の側へと流すこととし
ても特に効果に差異はない）、電気化学反応が生じて両
電極の間に接続された負荷５に直流電流が流れることと
なる。しかしながら、１個の単電池に生じる電圧は１Ｖ
に満たない低い電圧であるので、実用に供する場合に
は、多数の単セルを直列に導電接続して発生電圧を高く
する方式が用いられている。
電極１とアノード電極３に面して混合ガスを通流させれ
ば（図においてはアノード電極３の側からカソード電極
１の側へと混合ガスを流すよう表示しているが、カソー
ド電極１の側からアノード電極３の側へと流すこととし
ても特に効果に差異はない）、電気化学反応が生じて両
電極の間に接続された負荷５に直流電流が流れることと
なる。しかしながら、１個の単電池に生じる電圧は１Ｖ
に満たない低い電圧であるので、実用に供する場合に
は、多数の単セルを直列に導電接続して発生電圧を高く
する方式が用いられている。
【００１７】図２は、上記構成の単セルを直列に導電接
続する構成例を示す模式図である。図１のごとくマトリ
ックス２の上の両側端にカソード電極１とアノード電極
３を配して構成された複数の単セル７を、気密性を備え
た電気絶縁性材料よりなるセパレータ６を介在させて配
置し、互いに近接するカソード電極１とアノード電極３
とを導電接続して、直列導電接続体が構成されている。
セパレータ６は、それぞれの単セル７で所定のセル電圧
が得られるように、隣接する単セル７の電解質を分離す
る役割を果している。
続する構成例を示す模式図である。図１のごとくマトリ
ックス２の上の両側端にカソード電極１とアノード電極
３を配して構成された複数の単セル７を、気密性を備え
た電気絶縁性材料よりなるセパレータ６を介在させて配
置し、互いに近接するカソード電極１とアノード電極３
とを導電接続して、直列導電接続体が構成されている。
セパレータ６は、それぞれの単セル７で所定のセル電圧
が得られるように、隣接する単セル７の電解質を分離す
る役割を果している。
【００１８】図３は、図１の構成よりなる５個の単セル
を図２のごとく接続した直列導電接続体について実施し
た特性試験の基本構成を示す模式図である。５個の単セ
ル７は、混合ガス通気管８の下部に設けられた電池収納
部９に両電極を上部にして配設されており、各単セル７
の間にセパレータ６Ａを介在させ、直列に導電接続して
配されている。また、 130℃のメタノールと空気との混
合体が酸化剤流体と還元剤流体との混合流体として用い
られており、混合ガス通気管８の一端に設けられた図示
しない混合ガス導入口より導入され、５個の単セルの上
面を通流させて電気化学反応に用いたのち、残余のガス
は混合ガス通気管８の他端より排出されるよう構成され
ている。
を図２のごとく接続した直列導電接続体について実施し
た特性試験の基本構成を示す模式図である。５個の単セ
ル７は、混合ガス通気管８の下部に設けられた電池収納
部９に両電極を上部にして配設されており、各単セル７
の間にセパレータ６Ａを介在させ、直列に導電接続して
配されている。また、 130℃のメタノールと空気との混
合体が酸化剤流体と還元剤流体との混合流体として用い
られており、混合ガス通気管８の一端に設けられた図示
しない混合ガス導入口より導入され、５個の単セルの上
面を通流させて電気化学反応に用いたのち、残余のガス
は混合ガス通気管８の他端より排出されるよう構成され
ている。
【００１９】図４は、上記の特性試験により得られたセ
ル電圧─電流密度特性を示す特性図で、１個の代表的な
単セル７の特性を例示したものである。図に見られるよ
うに、限界電流密度は約 0.9[A/cm2] 、また、電流密度
0.4[A/cm2] におけるセル電圧は約 0.6Ｖの良好な特性
を備えている。これらの特性は、図６に示した従来例の
10 ％混合ガス供給時の特性を大幅に上回るものであ
り、カソード電極１に用いる触媒金属として酸化剤ガス
の空気にのみ活性を有する金を、またアノード電極３に
用いる触媒金属として還元剤ガスのメタノールにのみ活
性を有するスズを採用したことにより、これらの混合流
体を用いて良好な特性を備える電池が得られることが明
らかとなった。また、上記の特性は、図６に示した従来
例の(1) の特性、すなわち酸化剤ガスと還元剤ガスを個
別にそれぞれの電極に供給する方式の電池の特性に比較
すると若干劣っているが、従来例の構成では酸化剤ガス
と還元剤ガスをそれぞれ気密に保持して個別に制御する
必要があるのに対して、本実施例の構成では酸化剤と還
元剤が混在する混合流体を供給すればよいので、簡単な
セル構成と簡単な混合流体の供給、制御系により電気エ
ネルギーが取り出されるという利点がある。したがっ
て、酸化剤と還元剤が混在する産業排ガスや廃液などを
燃料電池に利用することが可能となる。
ル電圧─電流密度特性を示す特性図で、１個の代表的な
単セル７の特性を例示したものである。図に見られるよ
うに、限界電流密度は約 0.9[A/cm2] 、また、電流密度
0.4[A/cm2] におけるセル電圧は約 0.6Ｖの良好な特性
を備えている。これらの特性は、図６に示した従来例の
10 ％混合ガス供給時の特性を大幅に上回るものであ
り、カソード電極１に用いる触媒金属として酸化剤ガス
の空気にのみ活性を有する金を、またアノード電極３に
用いる触媒金属として還元剤ガスのメタノールにのみ活
性を有するスズを採用したことにより、これらの混合流
体を用いて良好な特性を備える電池が得られることが明
らかとなった。また、上記の特性は、図６に示した従来
例の(1) の特性、すなわち酸化剤ガスと還元剤ガスを個
別にそれぞれの電極に供給する方式の電池の特性に比較
すると若干劣っているが、従来例の構成では酸化剤ガス
と還元剤ガスをそれぞれ気密に保持して個別に制御する
必要があるのに対して、本実施例の構成では酸化剤と還
元剤が混在する混合流体を供給すればよいので、簡単な
セル構成と簡単な混合流体の供給、制御系により電気エ
ネルギーが取り出されるという利点がある。したがっ
て、酸化剤と還元剤が混在する産業排ガスや廃液などを
燃料電池に利用することが可能となる。
【００２０】なお、本実施例においては、酸化剤流体の
空気と還元剤流体のメタノールとの混合流体を用いるこ
ととしているが、電池に供給する混合流体はこれに限る
ものではなく、酸化剤ガスあるいは酸化剤液体と、還元
剤ガスあるいは還元剤液体との混合流体であればよい。
また、カソード電極１の触媒に用いる酸化剤流体にのみ
活性を有する触媒金属として金を用いているが、同様の
特性を備えた銀でもよく、またこれらのうちの少なくと
も一つと他の元素との合金よりなる触媒を用いることと
しても同様の効果が得られる。また、アノード電極３の
触媒に用いる還元剤流体にのみ活性を有する触媒金属と
してスズを用いているが、同様の特性を備えたスズと他
の元素との合金よりなる触媒を用いることとしても同様
の効果が得られる。
空気と還元剤流体のメタノールとの混合流体を用いるこ
ととしているが、電池に供給する混合流体はこれに限る
ものではなく、酸化剤ガスあるいは酸化剤液体と、還元
剤ガスあるいは還元剤液体との混合流体であればよい。
また、カソード電極１の触媒に用いる酸化剤流体にのみ
活性を有する触媒金属として金を用いているが、同様の
特性を備えた銀でもよく、またこれらのうちの少なくと
も一つと他の元素との合金よりなる触媒を用いることと
しても同様の効果が得られる。また、アノード電極３の
触媒に用いる還元剤流体にのみ活性を有する触媒金属と
してスズを用いているが、同様の特性を備えたスズと他
の元素との合金よりなる触媒を用いることとしても同様
の効果が得られる。
【００２１】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、電解
質、例えば、りん酸を保持したマトリックスを、酸化剤
流体にのみ活性を有する触媒、例えば、金、または銀、
あるいはこれらのうちの少なくとも一つと他の元素との
合金よりなる触媒を備えたカソード電極と、還元剤流体
にのみ活性を有する触媒、例えば、スズ、あるいはスズ
と他の元素との合金よりなる触媒を備えたアノード電極
とに接触配設して単セルを形成し、これを複数個直列に
導電接続して燃料電池集合体を構成する燃料電池発電装
置において、酸化剤流体と還元剤流体との混合流体、例
えば、酸素とアルコールとの混合体よりなる混合流体を
導入して、電気化学反応により電気エネルギーを得るこ
ととしたので、簡単な構成で、酸化剤と還元剤が混在す
る混合流体を直接導入して電気エネルギーを取り出すこ
とができることとなり、産業排ガスや廃液などの利用が
可能となる燃料電池発電装置が得られることとなった。
質、例えば、りん酸を保持したマトリックスを、酸化剤
流体にのみ活性を有する触媒、例えば、金、または銀、
あるいはこれらのうちの少なくとも一つと他の元素との
合金よりなる触媒を備えたカソード電極と、還元剤流体
にのみ活性を有する触媒、例えば、スズ、あるいはスズ
と他の元素との合金よりなる触媒を備えたアノード電極
とに接触配設して単セルを形成し、これを複数個直列に
導電接続して燃料電池集合体を構成する燃料電池発電装
置において、酸化剤流体と還元剤流体との混合流体、例
えば、酸素とアルコールとの混合体よりなる混合流体を
導入して、電気化学反応により電気エネルギーを得るこ
ととしたので、簡単な構成で、酸化剤と還元剤が混在す
る混合流体を直接導入して電気エネルギーを取り出すこ
とができることとなり、産業排ガスや廃液などの利用が
可能となる燃料電池発電装置が得られることとなった。
【図１】本発明による燃料電池発電装置の実施例を示す
単セルの基本構成図
単セルの基本構成図
【図２】図１の構成の単セルを直列に導電接続する構成
例を示す模式図
例を示す模式図
【図３】図１の構成よりなる５個の単セルを直列導電接
続して実施した特性試験の基本構成を示す模式図
続して実施した特性試験の基本構成を示す模式図
【図４】図３の構成の特性試験により得られたセルの特
性を示す特性図
性を示す特性図
【図５】従来より用いられている燃料電池の原理を示す
模式図
模式図
【図６】従来より用いられているりん酸型燃料電池のセ
ル電圧に対する水素ガスと酸素ガスの混合の影響を示す
特性図
ル電圧に対する水素ガスと酸素ガスの混合の影響を示す
特性図
【図７】本発明の燃料電池発電装置の発電原理を示す模
式図
式図
１ カソード電極 ２ マトリックス ３ アノード電極 ４ ＰＴＦＥシート ５ 負荷 ６ セパレータ ６Ａ セパレータ ７ 単セル ８ 混合ガス通気管 ９ 電池収納部
Claims (5)
- 【請求項１】電解質を保持したマトリックスを、酸化剤
流体にのみ活性を有する触媒を備えたカソード電極と、
還元剤流体にのみ活性を有する触媒を備えたアノード電
極とに接触配設して単セルを形成し、これを複数個直列
に導電接続して燃料電池集合体を構成し、酸化剤流体と
還元剤流体との混合流体を導入して、電気化学反応によ
り電気エネルギーを得ることを特徴とする燃料電池発電
装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の燃料電池発電装置におい
て、前記のカソード電極に備える触媒が、金、または
銀、あるいはこれらのうちの少なくとも一つと他の元素
との合金よりなることを特徴とする燃料電池発電装置。 - 【請求項３】請求項１または２に記載の燃料電池発電装
置において、前記のアノード電極に備える触媒が、ス
ズ、あるいはスズと他の元素との合金よりなることを特
徴とする燃料電池発電装置。 - 【請求項４】請求項１、２または３に記載の燃料電池発
電装置において、前記の混合流体が、酸素とアルコール
との混合体よりなることを特徴とする燃料電池発電装
置。 - 【請求項５】請求項１、２、３または４に記載の燃料電
池発電装置において、前記の電解質がりん酸であること
を特徴とする燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9007081A JPH10208757A (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9007081A JPH10208757A (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | 燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10208757A true JPH10208757A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=11656148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9007081A Pending JPH10208757A (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10208757A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003051319A (ja) * | 2001-08-06 | 2003-02-21 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池用セル板及び発電ユニット |
| JP2004533544A (ja) * | 2001-06-23 | 2004-11-04 | ウーデ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | ガス拡散電極の製造方法 |
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| JP2009104826A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Univ Waseda | 超小型燃料電池 |
| US8101316B2 (en) | 2003-06-26 | 2012-01-24 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Solid oxide fuel cell |
| JP2014192095A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Toppan Printing Co Ltd | 膜電極接合体、および、固体高分子形燃料電池 |
-
1997
- 1997-01-20 JP JP9007081A patent/JPH10208757A/ja active Pending
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| US8741499B2 (en) | 2003-06-26 | 2014-06-03 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Solid oxide fuel cell |
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