JPH1131520A - 固体高分子型燃料電池 - Google Patents
固体高分子型燃料電池Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】出力性能を低下させることなく、酸化ガス側の
加湿装置を不要化して、燃料電池システムのコンパクト
化を図る。 【解決手段】この関係から温度が約８０℃以下好ましく
は７０℃において上記の望ましい燃料電池における水分
バランスが得られることが判明する。約５０℃を下回る
とアノード側の水分供給量（最大値）ＪA(MAX)が上記水
分移動量ＪM に及ばなくなり、アノード側のドライアウ
トの問題が生じる。約５０℃から８０℃の範囲で運転す
るのが望ましい。膜厚が２０ミクロン以下では、ガスの
リークが無視できなくなり、かえって出力特性が低下す
る。固体高分子電解質膜の厚さは、約２０ミクロンから
８０ミクロンで、好ましくは、２０ないし５０ミクロン
程度が望ましい。
加湿装置を不要化して、燃料電池システムのコンパクト
化を図る。 【解決手段】この関係から温度が約８０℃以下好ましく
は７０℃において上記の望ましい燃料電池における水分
バランスが得られることが判明する。約５０℃を下回る
とアノード側の水分供給量（最大値）ＪA(MAX)が上記水
分移動量ＪM に及ばなくなり、アノード側のドライアウ
トの問題が生じる。約５０℃から８０℃の範囲で運転す
るのが望ましい。膜厚が２０ミクロン以下では、ガスの
リークが無視できなくなり、かえって出力特性が低下す
る。固体高分子電解質膜の厚さは、約２０ミクロンから
８０ミクロンで、好ましくは、２０ないし５０ミクロン
程度が望ましい。
Description
【０００１】
【本発明の背景】本発明は、固体高分子燃料電池に関
し、特に、燃料電池の電解質膜への水分供給に関する。
し、特に、燃料電池の電解質膜への水分供給に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子燃料電池（polymer electrol
yte fuel cell)は、常温に近い温度での運転が可能であ
り、高いエネルギー変換効率及び高い出力効率を達成す
ることができる。このため固体高分子燃料電池は、移動
用電源あるいは電気自動車の動力源として注目されてい
る。固体高分子燃料電池は、水素イオン伝導性の固体高
分子電解質膜を白金触媒を担持したカーボン電極で挟み
込んで構成される発電素子、すなわち固体高分子電解質
膜−電極接合体及び各電極面にそれぞれの反応ガスを供
給するためのガス通路を画成するとともに、発電素子を
両側から支持するガス分離部材とを積層した構造を有す
る。そして、一方の電極に水素ガスすなわち燃料ガスを
供給し、他方の電極に酸素あるいは空気すなわち酸化剤
ガスを供給して、反応ガスの酸化還元反応にかかる化学
エネルギーを直接電気エネルギーとして抽出するように
なっている。すなわち、アノード側で水素ガスがイオン
化して固体高分子電解質中を移動し、電子は、外部負荷
を通ってカソード側に移動し、酸素と反応して水を生成
する一連の電気化学反応による電気エネルギーを取り出
すことができるものである。固体高分子電解質膜中を水
素イオンは水分子を伴い移動するため固体高分子電解質
膜が乾燥してしまうと、イオン伝導率が低下し、エネル
ギー変換効率が低下してしまう。このため、良好なイオ
ン伝導を保つために固体高分子電解質膜に水分を供給す
る必要がある。固体高分子電解質膜への水分の供給のた
めに、従来の構造では、燃料ガス及び酸化ガスを加湿す
るための加湿装置が設けられていた。 図１を参照する
と、従来の固体高分子電解質膜を用いた燃料電池システ
ム１の概略図が示されている。
yte fuel cell)は、常温に近い温度での運転が可能であ
り、高いエネルギー変換効率及び高い出力効率を達成す
ることができる。このため固体高分子燃料電池は、移動
用電源あるいは電気自動車の動力源として注目されてい
る。固体高分子燃料電池は、水素イオン伝導性の固体高
分子電解質膜を白金触媒を担持したカーボン電極で挟み
込んで構成される発電素子、すなわち固体高分子電解質
膜−電極接合体及び各電極面にそれぞれの反応ガスを供
給するためのガス通路を画成するとともに、発電素子を
両側から支持するガス分離部材とを積層した構造を有す
る。そして、一方の電極に水素ガスすなわち燃料ガスを
供給し、他方の電極に酸素あるいは空気すなわち酸化剤
ガスを供給して、反応ガスの酸化還元反応にかかる化学
エネルギーを直接電気エネルギーとして抽出するように
なっている。すなわち、アノード側で水素ガスがイオン
化して固体高分子電解質中を移動し、電子は、外部負荷
を通ってカソード側に移動し、酸素と反応して水を生成
する一連の電気化学反応による電気エネルギーを取り出
すことができるものである。固体高分子電解質膜中を水
素イオンは水分子を伴い移動するため固体高分子電解質
膜が乾燥してしまうと、イオン伝導率が低下し、エネル
ギー変換効率が低下してしまう。このため、良好なイオ
ン伝導を保つために固体高分子電解質膜に水分を供給す
る必要がある。固体高分子電解質膜への水分の供給のた
めに、従来の構造では、燃料ガス及び酸化ガスを加湿す
るための加湿装置が設けられていた。 図１を参照する
と、従来の固体高分子電解質膜を用いた燃料電池システ
ム１の概略図が示されている。
【０００３】このシステム１では、上記の固体高分子燃
料電池を積層した燃料電池スタック２が設けられ、該燃
料電池スタック２には、燃料ガスとしての水素が供給管
３を介して供給される。また、酸化剤ガスとしての空気
が供給管４を介して該燃料電池スタック２のそれぞれの
カソード側に供給される。これらの水素及び空気の圧力
を制御するためにレギュレータ５、６がそれぞれ設けら
れるとともに、供給圧力を計測する圧力計７、８が設け
られる。また、それぞれの供給系には、供給ガスを加湿
するために水素加湿器９及び空気加湿器１０が設けられ
所定量の水分を同伴した状態で燃料電池スタック２に供
給されるようになっている。また、燃料電池スタック２
からの空気及び水素排出管１１、１２には、それぞれ流
量調整バルブ１３、１４が設けられる。
料電池を積層した燃料電池スタック２が設けられ、該燃
料電池スタック２には、燃料ガスとしての水素が供給管
３を介して供給される。また、酸化剤ガスとしての空気
が供給管４を介して該燃料電池スタック２のそれぞれの
カソード側に供給される。これらの水素及び空気の圧力
を制御するためにレギュレータ５、６がそれぞれ設けら
れるとともに、供給圧力を計測する圧力計７、８が設け
られる。また、それぞれの供給系には、供給ガスを加湿
するために水素加湿器９及び空気加湿器１０が設けられ
所定量の水分を同伴した状態で燃料電池スタック２に供
給されるようになっている。また、燃料電池スタック２
からの空気及び水素排出管１１、１２には、それぞれ流
量調整バルブ１３、１４が設けられる。
【０００４】また、燃料電池システム１には系内の温度
を制御するための温度制御機構が設けられており、この
燃料電池スタック２に冷却水を供給することによって温
度を制御するようになっている。温度制御機構は、熱交
換器１５、冷却水タンク１６冷却水循環ポンプ１７を備
えている。冷却水循環配管１８には、温度を測定するた
めの熱電対１９が配置される。なお、図示していないが
酸化剤ガスとして空気を使用する場合には、空気を所定
の供給圧力まで加圧するためにエアーコンプレッサーが
必要となる。
を制御するための温度制御機構が設けられており、この
燃料電池スタック２に冷却水を供給することによって温
度を制御するようになっている。温度制御機構は、熱交
換器１５、冷却水タンク１６冷却水循環ポンプ１７を備
えている。冷却水循環配管１８には、温度を測定するた
めの熱電対１９が配置される。なお、図示していないが
酸化剤ガスとして空気を使用する場合には、空気を所定
の供給圧力まで加圧するためにエアーコンプレッサーが
必要となる。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】自動車のような移動
体の動力源として燃料電池を適用する場合には、スペー
ス上の制約のためにコンパクト化が要求される。この場
合、燃料電池の積層構造だけでなく、エアーコンプレッ
サー、加湿装置等の周辺機器を含む全体の燃料電池シス
テムについてコンパクト化を図ることが必要となる。
体の動力源として燃料電池を適用する場合には、スペー
ス上の制約のためにコンパクト化が要求される。この場
合、燃料電池の積層構造だけでなく、エアーコンプレッ
サー、加湿装置等の周辺機器を含む全体の燃料電池シス
テムについてコンパクト化を図ることが必要となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような事
情に鑑みて構成されたもので、燃料電池システムのうち
加湿装置、特に酸化剤ガス側の加湿装置のコンパクト化
を図ることによって固体高分子燃料電池システムのコン
パクト化を達成することを目的とする。この目的を達成
するために、本発明の固体高分子燃料電池は以下の特徴
を有する。すなわち、固体高分子電解質膜と、該固体高
分子電解質膜の一方の側に配置され燃料ガスが供給され
るアノード触媒電極と、固体高分子電解質膜の他方の側
に配置され、酸化ガスが供給されるカソード触媒電極と
を備えた固体高分子型燃料電池において、酸化ガスが同
伴することによってカソード触媒電極側で減少する水分
量を、燃料電池の酸化還元反応中にアノード触媒電極側
から固体高分子電解質膜を介して移動することによって
カソード触媒電極側で増大する水分量及びカソード電極
側で酸化反応によって生成する水分量との合計量に等し
くなるように調整する調整手段を備えたことを特徴とす
る。
情に鑑みて構成されたもので、燃料電池システムのうち
加湿装置、特に酸化剤ガス側の加湿装置のコンパクト化
を図ることによって固体高分子燃料電池システムのコン
パクト化を達成することを目的とする。この目的を達成
するために、本発明の固体高分子燃料電池は以下の特徴
を有する。すなわち、固体高分子電解質膜と、該固体高
分子電解質膜の一方の側に配置され燃料ガスが供給され
るアノード触媒電極と、固体高分子電解質膜の他方の側
に配置され、酸化ガスが供給されるカソード触媒電極と
を備えた固体高分子型燃料電池において、酸化ガスが同
伴することによってカソード触媒電極側で減少する水分
量を、燃料電池の酸化還元反応中にアノード触媒電極側
から固体高分子電解質膜を介して移動することによって
カソード触媒電極側で増大する水分量及びカソード電極
側で酸化反応によって生成する水分量との合計量に等し
くなるように調整する調整手段を備えたことを特徴とす
る。
【０００７】たとえば、固体高分子電解質膜の厚さを約
２０ミクロンから８０ミクロンとし好ましくは、電解質
膜の厚さがほぼ５０ミクロン以下とする。前記燃料電池
の運転温度を約５０℃から約８０℃、好ましくは、６０
℃から７０℃の範囲に維持することによって、固体高分
子燃料電池が酸化還元反応を行う際のカソード側での水
分量を良好な状態で持続させることができる。なお、好
ましい態様では、前記燃料ガスが水素であり、前記酸化
ガスが空気である。本発明の好ましい態様では、酸化ガ
スの加湿手段を備えていない。これによって、燃料電池
システム全体のコンパクト化を著しく促進することがで
きる。好ましい態様では、前記電解質膜における触媒層
厚さがほぼ１０ミクロン以下である。
２０ミクロンから８０ミクロンとし好ましくは、電解質
膜の厚さがほぼ５０ミクロン以下とする。前記燃料電池
の運転温度を約５０℃から約８０℃、好ましくは、６０
℃から７０℃の範囲に維持することによって、固体高分
子燃料電池が酸化還元反応を行う際のカソード側での水
分量を良好な状態で持続させることができる。なお、好
ましい態様では、前記燃料ガスが水素であり、前記酸化
ガスが空気である。本発明の好ましい態様では、酸化ガ
スの加湿手段を備えていない。これによって、燃料電池
システム全体のコンパクト化を著しく促進することがで
きる。好ましい態様では、前記電解質膜における触媒層
厚さがほぼ１０ミクロン以下である。
【０００８】
【発明の実施の形態】上記したように固体高分子電解質
膜は、含水状態でプロトンすなわち水素イオンの移動を
可能とすることによって、電流回路を外部に形成するこ
とができ、これによって外部仕事を行う燃料電池が形成
される。すなわち、燃料電池を構成するためには、固体
高分子電解質膜が水分を保有していることが必要であ
る。この場合固体高分子電解質膜のカソード触媒電極側
では酸化反応によって水が生成するが、この生成水がカ
ソード触媒電極側で過剰になると、燃料電池の出力性能
は低下する。したがって、出力性能の維持するために
は、燃料電池反応による生成水を燃料電池から適度に排
出することが必要である。つまり膜中水分が不足しても
カソード触媒電極の水分の留保が過剰となっても固体高
分子燃料電池の性能劣化を招くことになる。燃料ガス及
び酸化ガス含水量は、適正範囲内に維持される必要があ
る。
膜は、含水状態でプロトンすなわち水素イオンの移動を
可能とすることによって、電流回路を外部に形成するこ
とができ、これによって外部仕事を行う燃料電池が形成
される。すなわち、燃料電池を構成するためには、固体
高分子電解質膜が水分を保有していることが必要であ
る。この場合固体高分子電解質膜のカソード触媒電極側
では酸化反応によって水が生成するが、この生成水がカ
ソード触媒電極側で過剰になると、燃料電池の出力性能
は低下する。したがって、出力性能の維持するために
は、燃料電池反応による生成水を燃料電池から適度に排
出することが必要である。つまり膜中水分が不足しても
カソード触媒電極の水分の留保が過剰となっても固体高
分子燃料電池の性能劣化を招くことになる。燃料ガス及
び酸化ガス含水量は、適正範囲内に維持される必要があ
る。
【０００９】固体高分子電解質膜中の水分移動は、電気
浸透流といわれるプロトン移動にともなうアノード側か
らカソード側への移動と、反応生成水の逆拡散流といわ
れるカソード側からアノード側への水分移動がある。し
たがって、固体高分子電解質膜のアノード側またはカソ
ード側の水分の収支は電気浸透流と逆拡散流の量によっ
て決まる。一般に、電気浸透流が逆拡散流を上回るため
にアノード側は水素ガスの加湿により水分を供給する必
要がある。一方、カソード側においては、酸化ガスとし
て空気を使用する場合には、化学量論流量比でアノード
側の水素流量の約２．５倍が流通することとなる。この
ため、同じ反応ガス利用率で運転すると、空気を加湿し
ない場合には、アノード側の２．５倍の水分量がカソー
ド側から空気に同伴して持ち去られることとなる。
浸透流といわれるプロトン移動にともなうアノード側か
らカソード側への移動と、反応生成水の逆拡散流といわ
れるカソード側からアノード側への水分移動がある。し
たがって、固体高分子電解質膜のアノード側またはカソ
ード側の水分の収支は電気浸透流と逆拡散流の量によっ
て決まる。一般に、電気浸透流が逆拡散流を上回るため
にアノード側は水素ガスの加湿により水分を供給する必
要がある。一方、カソード側においては、酸化ガスとし
て空気を使用する場合には、化学量論流量比でアノード
側の水素流量の約２．５倍が流通することとなる。この
ため、同じ反応ガス利用率で運転すると、空気を加湿し
ない場合には、アノード側の２．５倍の水分量がカソー
ド側から空気に同伴して持ち去られることとなる。
【００１０】カソード側では、生成水が発生し、逆拡散
流を上回る電気浸透流が流入することによってアノード
側に比較すると水分量は多くなるが上記のようにガスの
流通量がアノード側よりも多くなることによって、水分
の不足状態が生じることとなる。従来では、空気の加湿
装置を設置することによって、カソード側の水分不足の
問題に対応していた。しかし、本発明者らの研究によっ
て、空気の加湿装置を省略しても、所望の出力性能を維
持することができる燃料電池を提供することができたも
のである。図２には、燃料電池の水分移動モデルが示さ
れている。固体高分子電解質膜の水分移動は上記から明
らかのように電気浸透流と逆拡散流との差が固体高分子
電解質膜における見かけの水和量を用いて以下の式で表
される。
流を上回る電気浸透流が流入することによってアノード
側に比較すると水分量は多くなるが上記のようにガスの
流通量がアノード側よりも多くなることによって、水分
の不足状態が生じることとなる。従来では、空気の加湿
装置を設置することによって、カソード側の水分不足の
問題に対応していた。しかし、本発明者らの研究によっ
て、空気の加湿装置を省略しても、所望の出力性能を維
持することができる燃料電池を提供することができたも
のである。図２には、燃料電池の水分移動モデルが示さ
れている。固体高分子電解質膜の水分移動は上記から明
らかのように電気浸透流と逆拡散流との差が固体高分子
電解質膜における見かけの水和量を用いて以下の式で表
される。
【００１１】 ＪM ＝Ｓｉ／Ｆ (1) ここで、ＪM ：固体高分子電解質膜中の水分移動量 Ｓ ：見かけの水和量 ｉ ：電流密度（Ａ／cm2) またカソード側で反応により生成する水分量ＪW は、 ＪW ＝ｉ／２Ｆ (2) であらわされる。アノード側の加湿による水分供給量
（ＪA ）の最大値ＪA(MAX)は、以下のように表される。 ＪA(MAX)＝（ＰW(T)／（ＰA −ＰW(T)））ｉ／２ａＦ (3) ここで、ａ：水素ガスの利用率 ＰA ：水素の供給圧 ＰW(T)：温度Ｔ（℃）における飽和水蒸気分圧 カソード側において空気に同伴して排出される水分量
（ＪC ）の最大値ＪC(MA X)は、 ＪC(MAX)＝（ＰW(T)／（ＰC −ＰW(T)））５ｉ／４ｃＦ (4) ここで、ｃ：空気の利用率 ＰC ：空気の供給圧 で表される。
（ＪA ）の最大値ＪA(MAX)は、以下のように表される。 ＪA(MAX)＝（ＰW(T)／（ＰA −ＰW(T)））ｉ／２ａＦ (3) ここで、ａ：水素ガスの利用率 ＰA ：水素の供給圧 ＰW(T)：温度Ｔ（℃）における飽和水蒸気分圧 カソード側において空気に同伴して排出される水分量
（ＪC ）の最大値ＪC(MA X)は、 ＪC(MAX)＝（ＰW(T)／（ＰC −ＰW(T)））５ｉ／４ｃＦ (4) ここで、ｃ：空気の利用率 ＰC ：空気の供給圧 で表される。
【００１２】燃料電池における酸化還元反応の反応中に
おいて、上記から固体高分子電解質膜をアノード側から
カソード側に移動する水分移動量ＪM と酸化反応によっ
て生成する水分量ＪW との合計量と、カソード側から空
気と同伴して系外に持ち出される水分量ＪC とが釣り合
うこと、及び固体高分子電解質膜中を移動する水分量Ｊ
M とアノード側に供給される水分量ＪA とが釣り合うこ
とが重要である。もし、カソード側から空気と同伴して
系外に持ち出される水分量ＪC が、固体高分子電解質膜
をアノード側からカソード側に移動する水分移動量ＪM
と酸化反応によって生成する水分量ＪW との合計量より
も多いと、カソード側において所望の水分量が確保出来
なくなる。すなわち、カソード側でドライアウト現象が
生じることとなる。
おいて、上記から固体高分子電解質膜をアノード側から
カソード側に移動する水分移動量ＪM と酸化反応によっ
て生成する水分量ＪW との合計量と、カソード側から空
気と同伴して系外に持ち出される水分量ＪC とが釣り合
うこと、及び固体高分子電解質膜中を移動する水分量Ｊ
M とアノード側に供給される水分量ＪA とが釣り合うこ
とが重要である。もし、カソード側から空気と同伴して
系外に持ち出される水分量ＪC が、固体高分子電解質膜
をアノード側からカソード側に移動する水分移動量ＪM
と酸化反応によって生成する水分量ＪW との合計量より
も多いと、カソード側において所望の水分量が確保出来
なくなる。すなわち、カソード側でドライアウト現象が
生じることとなる。
【００１３】また、アノード側に供給される水分量ＪA
が上記電解質膜中を移動する水分量ＪM よりも少ない場
合には、アノード側がドライアウトを生じることとな
る。いずれの場合にも、全体として燃料電池の出力性能
を低下させることとなる。カソード側において空気の同
伴して排出される水分量（ＪC ）の最大値ＪC(MA X)及び
アノード側の加湿による水分供給量（ＪA ）の最大値Ｊ
A(MAX)は、それぞれ当該温度における飽和水蒸気量であ
る。したがって、この最大値ＪC(MAX)及びＪA(MAX)は、
温度に依存し、温度が上昇すると急激に増大する。した
がって、アノード側の水分供給量ＪA 及びカソード側の
水分同伴量ＪC も同様に温度が上昇すると増大する。こ
の結果、カソード側では供給する空気の温度が高い場合
には、ドライアウトが生じ易くなるので、供給する空気
への加湿量を低減させるためには運転温度は低い方が望
ましい。
が上記電解質膜中を移動する水分量ＪM よりも少ない場
合には、アノード側がドライアウトを生じることとな
る。いずれの場合にも、全体として燃料電池の出力性能
を低下させることとなる。カソード側において空気の同
伴して排出される水分量（ＪC ）の最大値ＪC(MA X)及び
アノード側の加湿による水分供給量（ＪA ）の最大値Ｊ
A(MAX)は、それぞれ当該温度における飽和水蒸気量であ
る。したがって、この最大値ＪC(MAX)及びＪA(MAX)は、
温度に依存し、温度が上昇すると急激に増大する。した
がって、アノード側の水分供給量ＪA 及びカソード側の
水分同伴量ＪC も同様に温度が上昇すると増大する。こ
の結果、カソード側では供給する空気の温度が高い場合
には、ドライアウトが生じ易くなるので、供給する空気
への加湿量を低減させるためには運転温度は低い方が望
ましい。
【００１４】一方、アノード側では供給ガスの温度が低
い場合には、水分供給量ＪA と膜中の水分移動量ＪM と
が拮抗する。そして、温度がある程度以上低くなった場
合には、水分供給量ＪA が水分移動量ＪM より低くなっ
てやはりドライアウトの問題が生じる。ところで、固体
高分子電解質膜の膜厚を薄くすることによって逆拡散流
が増大するため全体として電解質膜中の水分移動量ＪM
が減少することが分かっている。この理由は、電解質膜
中の水分の濃度勾配がアノード側とカソード側との間で
急激になるためであると考えられている。したがって、
低い温度での運転することによってアノード側において
水分供給量ＪA が減少することによって、アノード側で
ドライアウトの問題が生じるのを防止するためには、電
解質膜の厚さを薄くのが望ましい。
い場合には、水分供給量ＪA と膜中の水分移動量ＪM と
が拮抗する。そして、温度がある程度以上低くなった場
合には、水分供給量ＪA が水分移動量ＪM より低くなっ
てやはりドライアウトの問題が生じる。ところで、固体
高分子電解質膜の膜厚を薄くすることによって逆拡散流
が増大するため全体として電解質膜中の水分移動量ＪM
が減少することが分かっている。この理由は、電解質膜
中の水分の濃度勾配がアノード側とカソード側との間で
急激になるためであると考えられている。したがって、
低い温度での運転することによってアノード側において
水分供給量ＪA が減少することによって、アノード側で
ドライアウトの問題が生じるのを防止するためには、電
解質膜の厚さを薄くのが望ましい。
【００１５】
【実施例】運転温度 図３を参照すると、電解質膜中の水分移動量ＪM とアノ
ード側の水分供給量（最大値）ＪA(MAX)及びカソード側
において水分排出量（最大値）ＪC(MAX)と温度との関係
が示されている。水分移動量ＪM については、見かけの
水和量Ｓを（水畑他“固体高分子型燃料電池の作動中に
おける水分移動”、電気化学協会第６１回大会講演要旨
集１９９４）より引用して求めた。６０℃以下のＳは、
７０℃での値を用いた。この関係から温度が約８０℃以
下好ましくは７０℃において上記の望ましい燃料電池に
おける水分バランスが得られることが判明する。なお、
約５０℃を下回るとアノード側の水分供給量（最大値）
ＪA(MAX)が上記水分移動量ＪM に及ばなくなり、アノー
ド側のドライアウトの問題が生じる。したがって、約５
０℃から８０℃の範囲で運転するのが望ましい。
ード側の水分供給量（最大値）ＪA(MAX)及びカソード側
において水分排出量（最大値）ＪC(MAX)と温度との関係
が示されている。水分移動量ＪM については、見かけの
水和量Ｓを（水畑他“固体高分子型燃料電池の作動中に
おける水分移動”、電気化学協会第６１回大会講演要旨
集１９９４）より引用して求めた。６０℃以下のＳは、
７０℃での値を用いた。この関係から温度が約８０℃以
下好ましくは７０℃において上記の望ましい燃料電池に
おける水分バランスが得られることが判明する。なお、
約５０℃を下回るとアノード側の水分供給量（最大値）
ＪA(MAX)が上記水分移動量ＪM に及ばなくなり、アノー
ド側のドライアウトの問題が生じる。したがって、約５
０℃から８０℃の範囲で運転するのが望ましい。
【００１６】固体高分子電解質膜の厚さ 図４を参照すると、空気の供給量と運転温度とを変化さ
せた時の燃料電池の出力特性が示されている。膜厚は１
００ミクロンのものと５０ミクロンのものを用いた。電
流密度は０．５Ａ／cm2 であり、出力特性は、単一の燃
料電池構造の出力電圧で評価したものである。これによ
れば、膜厚が薄い５０ミクロンの方が出力電圧が高く、
また、運転温度が低い方が出力が高いことが判明する。
運転温度が高い場合に出力特性が低下するのは、上記し
たようにカソード側においてドライアウトが生じている
ためであると考えられる。
せた時の燃料電池の出力特性が示されている。膜厚は１
００ミクロンのものと５０ミクロンのものを用いた。電
流密度は０．５Ａ／cm2 であり、出力特性は、単一の燃
料電池構造の出力電圧で評価したものである。これによ
れば、膜厚が薄い５０ミクロンの方が出力電圧が高く、
また、運転温度が低い方が出力が高いことが判明する。
運転温度が高い場合に出力特性が低下するのは、上記し
たようにカソード側においてドライアウトが生じている
ためであると考えられる。
【００１７】上記のように電解質膜の厚さを薄くすると
電解質膜のアノード側とカソード側との水分バランスを
とるのが容易となる。したがって、電解質膜の水分バラ
ンスの観点では、電解質膜の薄くするのが望ましい。し
かし、膜厚が２０ミクロン以下では、ガスのリークが無
視できなくなり、かえって出力特性が低下する。したが
って、固体高分子電解質膜の厚さは、約２０ミクロンか
ら８０ミクロンで、好ましくは、２０ないし５０ミクロ
ン程度が望ましい。図５には、運転温度を６０℃とし
て、ガス流量を変化させた場合の内部抵抗の変化が示さ
れている。電解質膜の薄い方が内部抵抗が少なく燃料電
池に望ましいことが判明する。
電解質膜のアノード側とカソード側との水分バランスを
とるのが容易となる。したがって、電解質膜の水分バラ
ンスの観点では、電解質膜の薄くするのが望ましい。し
かし、膜厚が２０ミクロン以下では、ガスのリークが無
視できなくなり、かえって出力特性が低下する。したが
って、固体高分子電解質膜の厚さは、約２０ミクロンか
ら８０ミクロンで、好ましくは、２０ないし５０ミクロ
ン程度が望ましい。図５には、運転温度を６０℃とし
て、ガス流量を変化させた場合の内部抵抗の変化が示さ
れている。電解質膜の薄い方が内部抵抗が少なく燃料電
池に望ましいことが判明する。
【００１８】触媒層の厚さ 固体高分子燃料電池の出力性能は、高電流密度域で発生
する濃度分極を抑えることことにより、いかに高い電圧
が出力できるかによって決まる。濃度分極は反応領域す
なわち触媒層厚さを薄くすることによって改善すること
ができ、限界電流を高めることができる。また、反応領
域を薄くすることにより酸素の低分圧状態での運転にお
いても高い反応効率即ち、高出力を維持することができ
る。すなわち、空気の低圧縮運転が可能となり、エアー
コンプレッサーの駆動動力を低減することができる。本
発明者らの研究によれば、好ましくは、約２０〜４０Å
の径の白金触媒粒子を約１０００Å程度のカーボンブラ
ック粒子に担持させて触媒層を形成することによりほぼ
１０ミクロン程度の厚さで十分な性能を確保することが
できることが確認された。１０ミクロン程度の厚さで
は、触媒層を構成する白金触媒粒子とカーボンブラック
との重量比は、ほぼ５０パーセント程度であり、触媒層
の厚さが薄くなるにしたがって、白金触媒の重量比は増
大する。しかし、白金触媒の径を上記の好ましい範囲に
維持しつつ、カーボンブラックに担持させて触媒層を構
成する場合、白金の担持割合は約６０重量パーセント程
度が限界である。
する濃度分極を抑えることことにより、いかに高い電圧
が出力できるかによって決まる。濃度分極は反応領域す
なわち触媒層厚さを薄くすることによって改善すること
ができ、限界電流を高めることができる。また、反応領
域を薄くすることにより酸素の低分圧状態での運転にお
いても高い反応効率即ち、高出力を維持することができ
る。すなわち、空気の低圧縮運転が可能となり、エアー
コンプレッサーの駆動動力を低減することができる。本
発明者らの研究によれば、好ましくは、約２０〜４０Å
の径の白金触媒粒子を約１０００Å程度のカーボンブラ
ック粒子に担持させて触媒層を形成することによりほぼ
１０ミクロン程度の厚さで十分な性能を確保することが
できることが確認された。１０ミクロン程度の厚さで
は、触媒層を構成する白金触媒粒子とカーボンブラック
との重量比は、ほぼ５０パーセント程度であり、触媒層
の厚さが薄くなるにしたがって、白金触媒の重量比は増
大する。しかし、白金触媒の径を上記の好ましい範囲に
維持しつつ、カーボンブラックに担持させて触媒層を構
成する場合、白金の担持割合は約６０重量パーセント程
度が限界である。
【００１９】したがって、触媒層の厚さは、製造上の観
点から約１０ミクロン程度が現実的には、限界厚さと考
えられる。なお、触媒層厚さを約１０ミクロン程度とし
全体の電解質膜の厚さを２０ミクロン程度とした場合、
反応ガスの圧力を約０．１５ＭＰａ程度としても出力性
能を悪化させることなく燃料電池システムの運転を行う
ことができる。なお、上記のような約１０ミクロン程度
の厚さを有する触媒層形成材料は、ジャパンゴアテック
ス（ＪＧＩ）社から入手可能である。
点から約１０ミクロン程度が現実的には、限界厚さと考
えられる。なお、触媒層厚さを約１０ミクロン程度とし
全体の電解質膜の厚さを２０ミクロン程度とした場合、
反応ガスの圧力を約０．１５ＭＰａ程度としても出力性
能を悪化させることなく燃料電池システムの運転を行う
ことができる。なお、上記のような約１０ミクロン程度
の厚さを有する触媒層形成材料は、ジャパンゴアテック
ス（ＪＧＩ）社から入手可能である。
【００２０】好ましい実施例にかかる燃料電池システム 図６に本発明に従う図１と同様の燃料電池システムの概
略系統図が示されている。本発明に従う燃料電池システ
ムは、空気加湿器を備えていないことを除いて従来の燃
料電池システムと同様の装置構成を有する。図７には、
本発明に従う燃料電池について運転温度を変化させた場
合の出力特性が示されている。なおこの例において用い
た固体高分子電解質膜の厚さは２０ミクロンである。こ
の結果から、温度の低い方が出力特性が良いことが判明
する。特に、温度が上昇すると低電流密度域の特性が低
下する。低電流密度域においては、化学量論流量が小さ
くなり、この結果空気の利用率が相対的に低下すること
により、カソード側での水分排出量が大きくなって、ド
ライアウトの傾向が生じているためと考えられる。
略系統図が示されている。本発明に従う燃料電池システ
ムは、空気加湿器を備えていないことを除いて従来の燃
料電池システムと同様の装置構成を有する。図７には、
本発明に従う燃料電池について運転温度を変化させた場
合の出力特性が示されている。なおこの例において用い
た固体高分子電解質膜の厚さは２０ミクロンである。こ
の結果から、温度の低い方が出力特性が良いことが判明
する。特に、温度が上昇すると低電流密度域の特性が低
下する。低電流密度域においては、化学量論流量が小さ
くなり、この結果空気の利用率が相対的に低下すること
により、カソード側での水分排出量が大きくなって、ド
ライアウトの傾向が生じているためと考えられる。
【００２１】図８を参照すると、運転温度を６０℃とし
た場合において、図１に示すような従来の空気加湿装置
を備えた燃料電池と、図６に示すような空気加湿装置を
有しない燃料電池との間で出力特性を比較したものであ
る。この結果によれば、加湿装置を備えていないシステ
ムは出力性能の低下が生じないことが判明する。すなわ
ち、本発明によって出力性能の低下を招くことなく、空
気の無加湿運転が可能となり、空気加湿器を無用化する
ことができる。図７において、むしろ高い電流密度のも
とでは、空気の無加湿運転の方が高出力性能であること
を示している。図９には、２００cm2 Ｘ６０セルスタッ
クを用いた本発明にかかる燃料電池の空気側無加湿運転
の出力特性が示されている。この場合の運転条件は、水
素圧力０．１５ＭＰａである。このとき、図に示すよう
に、１００Ａ（０．５Ａ／cm2）において３．８ＫＷの
出力と、出力密度０．３１ＫＷ／ｌを達成した。
た場合において、図１に示すような従来の空気加湿装置
を備えた燃料電池と、図６に示すような空気加湿装置を
有しない燃料電池との間で出力特性を比較したものであ
る。この結果によれば、加湿装置を備えていないシステ
ムは出力性能の低下が生じないことが判明する。すなわ
ち、本発明によって出力性能の低下を招くことなく、空
気の無加湿運転が可能となり、空気加湿器を無用化する
ことができる。図７において、むしろ高い電流密度のも
とでは、空気の無加湿運転の方が高出力性能であること
を示している。図９には、２００cm2 Ｘ６０セルスタッ
クを用いた本発明にかかる燃料電池の空気側無加湿運転
の出力特性が示されている。この場合の運転条件は、水
素圧力０．１５ＭＰａである。このとき、図に示すよう
に、１００Ａ（０．５Ａ／cm2）において３．８ＫＷの
出力と、出力密度０．３１ＫＷ／ｌを達成した。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、出力性能
の低下を招くことなく、カソード側に供給される酸化ガ
スの加湿機構を省略することができ、燃料電池システム
のコンパクト化を有効に促進することができる。
の低下を招くことなく、カソード側に供給される酸化ガ
スの加湿機構を省略することができ、燃料電池システム
のコンパクト化を有効に促進することができる。
【図１】従来の燃料電池システムの全体概略構成図、
【図２】燃料電池における水分移動モデルを示す説明
図、
図、
【図３】水分移動量の温度依存性を表す図、
【図４】運転温度とガス流量を変化させた場合の出力電
圧の変化特性を示す図、
圧の変化特性を示す図、
【図５】ガス流量を変化させた場合の固体高分子電解質
膜の内部抵抗の特性を示す図、
膜の内部抵抗の特性を示す図、
【図６】本発明にかかる燃料電池システムの全体概略構
成図、
成図、
【図７】運転温度を変化させた場合の電流と出力特性と
の関係を示す図、
の関係を示す図、
【図８】空気側の加湿運転と無加湿運転における電流と
出力電圧との関係を示す図、
出力電圧との関係を示す図、
【図９】本発明に従う燃料電池の出力特性を示す図であ
る。
る。
１ 燃料電池システム ２ 燃料電池スタック ３、４ 供給管 ５、６ レギュレータ ７、８ 圧力計 ９ 水素加湿器 １０ 空気加湿器 １３、１４ 流量調整バルブ １５ 熱交換器 １６ 冷却水タンク １７ 循環ポンプ １８ 循環水配管 １９ 熱電対。
Claims (7)
- 【請求項１】 固体高分子電解質膜と、 該固体高分子電解質膜の一方の側に配置され燃料ガスが
供給されるアノード触媒電極と、 固体高分子電解質膜の他方の側に配置され、酸化ガスが
供給されるカソード触媒電極とを備えた固体高分子型燃
料電池において、 酸化ガスが同伴することによってカソード触媒電極側で
減少する水分量を、燃料電池の酸化還元反応中にアノー
ド触媒電極側から固体高分子電解質膜を介して移動する
ことによってカソード触媒電極側で増大する水分量及び
カソード触媒電極側で酸化反応によって生成する水分量
との合計量に等しくなるように調整する調整手段を備え
たことを特徴とする固体高分子燃料電池。 - 【請求項２】 固体高分子電解質膜と、 該固体高分子電解質膜の一方の側に配置され燃料ガスが
供給されるアノード触媒電極と、 固体高分子電解質膜の他方の側に配置され、酸化ガスが
供給されるカソード触媒電極とを備えた固体高分子型燃
料電池において、 固体高分子電解質膜の厚さが約２０ミクロンから８０ミ
クロンであり、 前記燃料電池の運転温度が約５０℃から約７０℃の範囲
に維持されていること特徴とする固体高分子燃料電池。 - 【請求項３】 請求項１または２において、前記燃料ガ
スが水素であり、前記酸化ガスが空気であることを特徴
とする。 - 【請求項４】 固体高分子電解質膜と、 該固体高分子電解質膜の一方の側に配置され燃料ガスが
供給されるアノード触媒電極と、 固体高分子電解質膜の他方の側に配置され、酸化ガスが
供給されるカソード触媒電極とを備えた固体高分子型燃
料電池において、 アノード触媒電極側の水分供給量が電解質膜中の水分移
動量以上になるように燃料電池の運転温度を制御する制
御手段を備えたことを特徴とする固体高分子燃料電池。 - 【請求項５】請求項１ないし４において電解質膜の厚さ
がほぼ５０ミクロン以下であることを特徴とする固体高
分子燃料電池。 - 【請求項６】請求項１ないし５において、酸化ガスの加
湿手段を備えていないことを特徴とする固体高分子燃料
電池。 - 【請求項７】請求項１ないし６において、前記電解質膜
の触媒層厚さがほぼ１０ミクロン以下であることを特徴
とする固体高分子燃料電池。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10080720A JPH1131520A (ja) | 1997-05-13 | 1998-03-27 | 固体高分子型燃料電池 |
| ES98108642T ES2186044T3 (es) | 1997-05-13 | 1998-05-12 | Procedimiento de operacion de una pila de combustible de electrolito polimero con humidificacion interna. |
| US09/076,101 US6103412A (en) | 1997-05-13 | 1998-05-12 | Polymer electrolyte fuel cell |
| DE69810841T DE69810841T2 (de) | 1997-05-13 | 1998-05-12 | Verfahren zum Betrieb einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle mit innerer Befeuchtung |
| EP98108642A EP0878860B1 (en) | 1997-05-13 | 1998-05-12 | Process of operating a polymer electrolyte fuel cell with internal humidification |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12198297 | 1997-05-13 | ||
| JP9-121982 | 1997-05-13 | ||
| JP10080720A JPH1131520A (ja) | 1997-05-13 | 1998-03-27 | 固体高分子型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1131520A true JPH1131520A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=26421694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10080720A Pending JPH1131520A (ja) | 1997-05-13 | 1998-03-27 | 固体高分子型燃料電池 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6103412A (ja) |
| EP (1) | EP0878860B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1131520A (ja) |
| DE (1) | DE69810841T2 (ja) |
| ES (1) | ES2186044T3 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002075422A (ja) * | 2000-09-01 | 2002-03-15 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池用加湿装置 |
| KR20030010236A (ko) * | 2001-07-26 | 2003-02-05 | 현대자동차주식회사 | 연료 전지의 스택 구조 |
| JP2003516615A (ja) * | 1999-12-06 | 2003-05-13 | バラード パワー システムズ インコーポレイティド | 燃料電池を動作させるための方法およびシステム |
| JP2004303717A (ja) * | 2003-03-18 | 2004-10-28 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| CN1293661C (zh) * | 2000-12-05 | 2007-01-03 | 松下电器产业株式会社 | 高分子电解质型燃料电池及其运行方法 |
| JP2009277672A (ja) * | 2009-08-26 | 2009-11-26 | Eneos Celltech Co Ltd | 燃料電池システム |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7482085B2 (en) | 1996-06-07 | 2009-01-27 | Bdf Ip Holdings Ltd. | Apparatus for improving the cold starting capability of an electrochemical fuel cell |
| JP3530793B2 (ja) * | 1999-12-28 | 2004-05-24 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池およびその運転方法 |
| JP2001256988A (ja) * | 2000-03-08 | 2001-09-21 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システムおよび燃料電池の運転方法 |
| DE60135100D1 (de) | 2000-03-24 | 2008-09-11 | Cymbet Corp | E mit ultradünnem elektrolyten |
| US6746789B1 (en) * | 2000-06-13 | 2004-06-08 | Hydrogenics Corporation | Catalytic humidifier and heater for the fuel stream of a fuel cell |
| CA2379363A1 (en) | 2001-03-28 | 2002-09-28 | Ballard Power Systems Inc. | Methods and apparatus for improving the cold starting capability of a fuel cell |
| US6699611B2 (en) * | 2001-05-29 | 2004-03-02 | Motorola, Inc. | Fuel cell having a thermo-responsive polymer incorporated therein |
| DE10227272B4 (de) * | 2002-06-19 | 2015-05-07 | Inhouse Engineering Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Luftkonditionierung von Niederdruck-PEM-Brennstoffzellen |
| US7294209B2 (en) | 2003-01-02 | 2007-11-13 | Cymbet Corporation | Apparatus and method for depositing material onto a substrate using a roll-to-roll mask |
| US6906436B2 (en) | 2003-01-02 | 2005-06-14 | Cymbet Corporation | Solid state activity-activated battery device and method |
| US7603144B2 (en) | 2003-01-02 | 2009-10-13 | Cymbet Corporation | Active wireless tagging system on peel and stick substrate |
| JP4207120B2 (ja) | 2003-04-08 | 2009-01-14 | ソニー株式会社 | 触媒電極並びに電気化学デバイス |
| KR100527470B1 (ko) * | 2003-10-10 | 2005-11-09 | 현대자동차주식회사 | 연료전지의 스택 시뮬레이터 |
| US7211351B2 (en) | 2003-10-16 | 2007-05-01 | Cymbet Corporation | Lithium/air batteries with LiPON as separator and protective barrier and method |
| JP2007518246A (ja) | 2004-01-06 | 2007-07-05 | シンベット コーポーレーション | 境界を有する１若しくはそれ以上の層を備える層状のバリア構造及び該バリア構造の製造方法 |
| US7776478B2 (en) | 2005-07-15 | 2010-08-17 | Cymbet Corporation | Thin-film batteries with polymer and LiPON electrolyte layers and method |
| KR101387855B1 (ko) | 2005-07-15 | 2014-04-22 | 사임베트 코퍼레이션 | 연질 및 경질 전해질층을 가진 박막 배터리 및 그 제조방법 |
| DE102007014046B4 (de) * | 2007-03-23 | 2011-07-28 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 | Brennstoffzelle sowie Verfahren zu deren Herstellung |
| US8932775B2 (en) | 2010-05-28 | 2015-01-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for controlling the operation of a fuel cell |
| US9853325B2 (en) | 2011-06-29 | 2017-12-26 | Space Charge, LLC | Rugged, gel-free, lithium-free, high energy density solid-state electrochemical energy storage devices |
| US10658705B2 (en) | 2018-03-07 | 2020-05-19 | Space Charge, LLC | Thin-film solid-state energy storage devices |
| US11527774B2 (en) | 2011-06-29 | 2022-12-13 | Space Charge, LLC | Electrochemical energy storage devices |
| US11996517B2 (en) | 2011-06-29 | 2024-05-28 | Space Charge, LLC | Electrochemical energy storage devices |
| US10601074B2 (en) | 2011-06-29 | 2020-03-24 | Space Charge, LLC | Rugged, gel-free, lithium-free, high energy density solid-state electrochemical energy storage devices |
| WO2013009275A1 (en) * | 2011-07-08 | 2013-01-17 | Utc Power Corporation | Low platinum load electrode |
| CN105845952B (zh) * | 2016-04-11 | 2018-04-06 | 上海电力学院 | 一种燃料电池阳极催化剂的制备方法 |
| JP6508161B2 (ja) | 2016-10-18 | 2019-05-08 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| JP6597566B2 (ja) | 2016-11-21 | 2019-10-30 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3455743A (en) * | 1966-02-01 | 1969-07-15 | United Aircraft Corp | Fuel cell with heat and water vapor removing means |
| JPS607068A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-14 | Toshiba Corp | 燃料電池発電装置 |
| US4722873A (en) * | 1985-12-06 | 1988-02-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Fuel cell power generating system |
| US4973530A (en) * | 1989-12-21 | 1990-11-27 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Fuel cell water transport |
| US5260143A (en) * | 1991-01-15 | 1993-11-09 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for removing water from electrochemical fuel cells |
| US5234777A (en) * | 1991-02-19 | 1993-08-10 | The Regents Of The University Of California | Membrane catalyst layer for fuel cells |
| EP0631337B1 (en) * | 1993-06-18 | 2000-07-12 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Electrochemical cell comprising solid polymer electrolyte composition. |
| US6054230A (en) * | 1994-12-07 | 2000-04-25 | Japan Gore-Tex, Inc. | Ion exchange and electrode assembly for an electrochemical cell |
| JP3681467B2 (ja) * | 1996-03-29 | 2005-08-10 | 株式会社エクォス・リサーチ | 燃料電池発電装置およびその運転方法 |
-
1998
- 1998-03-27 JP JP10080720A patent/JPH1131520A/ja active Pending
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- 1998-05-12 EP EP98108642A patent/EP0878860B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-12 DE DE69810841T patent/DE69810841T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-12 US US09/076,101 patent/US6103412A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003516615A (ja) * | 1999-12-06 | 2003-05-13 | バラード パワー システムズ インコーポレイティド | 燃料電池を動作させるための方法およびシステム |
| JP2002075422A (ja) * | 2000-09-01 | 2002-03-15 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池用加湿装置 |
| CN1293661C (zh) * | 2000-12-05 | 2007-01-03 | 松下电器产业株式会社 | 高分子电解质型燃料电池及其运行方法 |
| KR20030010236A (ko) * | 2001-07-26 | 2003-02-05 | 현대자동차주식회사 | 연료 전지의 스택 구조 |
| JP2004303717A (ja) * | 2003-03-18 | 2004-10-28 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2009277672A (ja) * | 2009-08-26 | 2009-11-26 | Eneos Celltech Co Ltd | 燃料電池システム |
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