JPS58164155A - 燃料電池のシ−ル構造 - Google Patents
燃料電池のシ−ル構造Info
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- JPS58164155A JPS58164155A JP57047994A JP4799482A JPS58164155A JP S58164155 A JPS58164155 A JP S58164155A JP 57047994 A JP57047994 A JP 57047994A JP 4799482 A JP4799482 A JP 4799482A JP S58164155 A JPS58164155 A JP S58164155A
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- JP
- Japan
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- seal
- electrode
- matrix
- fuel
- seal material
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- 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.)
- Pending
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-
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はｍ＠ｓ池、とくに燃料寛徊と敞化伸１電極との
間に電解質保持層と備えた単位亀池力羞気密板の間に挾
持される様式の燃−電池における端部シール構造に関す
る。
間に電解質保持層と備えた単位亀池力羞気密板の間に挾
持される様式の燃−電池における端部シール構造に関す
る。
かかる様式の燃料電池としては、気密なノくイボ−ラブ
レートを用いるタイプと、溝付き多孔板と気密なセパレ
ート板を用いるタイプとが知られており、第１図に前者
の一例を、第２図に後者の一例を示す。
レートを用いるタイプと、溝付き多孔板と気密なセパレ
ート板を用いるタイプとが知られており、第１図に前者
の一例を、第２図に後者の一例を示す。
第１図において、ｌは気密なバイポーラプレートで、一
方の面に酸化剤としての空気の流通＃Ｉ（以下空気溝と
いう）２が複数個並設され、他方の面に燃料としての水
素ガスの流通溝（以下燃料溝という）３が同様に複数個
並設されており、空気溝２と燃料溝３とは互いに連通す
ることなく直交するようにモールドないし機械加工によ
って形成なる燃料電Ｉｋ６と、空気電極基材７と空気筒
、極触謀層８からなる空気電極９と、電解質たとえはり
ん酸を含浸保持させられたマトリックス１０とが、マト
リックスを中央にして挾持されて単位電池が形成されて
いる。
方の面に酸化剤としての空気の流通＃Ｉ（以下空気溝と
いう）２が複数個並設され、他方の面に燃料としての水
素ガスの流通溝（以下燃料溝という）３が同様に複数個
並設されており、空気溝２と燃料溝３とは互いに連通す
ることなく直交するようにモールドないし機械加工によ
って形成なる燃料電Ｉｋ６と、空気電極基材７と空気筒
、極触謀層８からなる空気電極９と、電解質たとえはり
ん酸を含浸保持させられたマトリックス１０とが、マト
リックスを中央にして挾持されて単位電池が形成されて
いる。
一方、第２図においては、一方の面に燃料溝１３を持ち
他方の面が平坦に形成されてなる擲付き多孔板１４と、
この多孔＆１４の平坦向に塾布勢により形成される燃料
電極触媒層１５とで燃料電極１６が形成され、同様に一
方の面に空気＄１１２を持ち他方の面が平坦に形成され
てなる隣付き多孔板１７と、この多孔板１７の平坦面に
塗布等により形成される空気電極触媒層１８とで空気電
＆１９が形成され、中間にりん酸等、の電解質を含浸保
持するマトリックス２ｏが挾持され、端面に気密なセパ
レート板２１が配設されて単位電池が構成されている。
他方の面が平坦に形成されてなる擲付き多孔板１４と、
この多孔＆１４の平坦向に塾布勢により形成される燃料
電極触媒層１５とで燃料電極１６が形成され、同様に一
方の面に空気＄１１２を持ち他方の面が平坦に形成され
てなる隣付き多孔板１７と、この多孔板１７の平坦面に
塗布等により形成される空気電極触媒層１８とで空気電
＆１９が形成され、中間にりん酸等、の電解質を含浸保
持するマトリックス２ｏが挾持され、端面に気密なセパ
レート板２１が配設されて単位電池が構成されている。
第１図に示すバイポーラ型の燃料電池と、箒２図に示す
溝付き多孔ａｍの燃料電−とは、それぞれ長所を備えて
いるものであるが、曲者はバイポーラプレートが燃料と
空気との混合を避ける隔壁を形成するために、電極に供
給すべき燃料ないし空気の流通溝がそれぞれの電極に向
って開口し１かつガス拡散を容易にするために電極基材
が設けられているのに対し、後者は溝付き多孔板が電極
基材としての役割を果すために、燃料ないし空気の流通
溝はそれぞれの電極と反対側に開口し、平坦向に電極を
塗布することができる一方、燃料と空気との混合を避け
る隔壁としてのセパレート板を別個に設ける必費がある
という特徴としている。
溝付き多孔ａｍの燃料電−とは、それぞれ長所を備えて
いるものであるが、曲者はバイポーラプレートが燃料と
空気との混合を避ける隔壁を形成するために、電極に供
給すべき燃料ないし空気の流通溝がそれぞれの電極に向
って開口し１かつガス拡散を容易にするために電極基材
が設けられているのに対し、後者は溝付き多孔板が電極
基材としての役割を果すために、燃料ないし空気の流通
溝はそれぞれの電極と反対側に開口し、平坦向に電極を
塗布することができる一方、燃料と空気との混合を避け
る隔壁としてのセパレート板を別個に設ける必費がある
という特徴としている。
しかして両者ともそれぞれ図示の構成の単位電池を豪数
個積層して実用に供せられるものである。
個積層して実用に供せられるものである。
ところで、この種の燃料電池は、水素ガス勢の燃料ガス
と空気等の酸化剤ガスとを電極触媒の助けを借りてりん
酸等の電解質とともに、気流固体の三相界面において反
応させて発電を起こさせるものであり、水素ガスと空気
とか直接接触すると、発電に寄与することなしに発熱反
応が生じ、電池を異常外ａさせるのみならず、混触の度
合が激しい場合番こは爆発勢の危険が存する。一方、マ
トリックスに含浸される電解質が外部へ漏出すると、構
成機器を浸蝕したり、あるいはマトリックスに通気部分
が出来て燃料ガスと空気との直接接触をもたらす可能性
がある。
と空気等の酸化剤ガスとを電極触媒の助けを借りてりん
酸等の電解質とともに、気流固体の三相界面において反
応させて発電を起こさせるものであり、水素ガスと空気
とか直接接触すると、発電に寄与することなしに発熱反
応が生じ、電池を異常外ａさせるのみならず、混触の度
合が激しい場合番こは爆発勢の危険が存する。一方、マ
トリックスに含浸される電解質が外部へ漏出すると、構
成機器を浸蝕したり、あるいはマトリックスに通気部分
が出来て燃料ガスと空気との直接接触をもたらす可能性
がある。
これらの燃料ガスないし電解質の所定領域外への漏出は
、主として単位電池の端部において生じ ゝる。す
なわち、＃ｌｌｌ１ｌにおける電極基材４，７おヨＵＩ
ＩＮ２ｒｌＡ＋ｃ＃＃ｔＪｂｌ＆材兼用ｆ）多孔板１４
、１７は、前述のごとくガス拡散性を良好に保ちかつ
反応面を多くして電池反応を促進するために、多孔貢＃
Ｉ造となっており、製造を容易にするために中央部も周
辺部も同一の材料で作られるから、錫部にお゛ける反応
ガスの漏洩ないし電解質の漏出の可能性が十分に存する
。
、主として単位電池の端部において生じ ゝる。す
なわち、＃ｌｌｌ１ｌにおける電極基材４，７おヨＵＩ
ＩＮ２ｒｌＡ＋ｃ＃＃ｔＪｂｌ＆材兼用ｆ）多孔板１４
、１７は、前述のごとくガス拡散性を良好に保ちかつ
反応面を多くして電池反応を促進するために、多孔貢＃
Ｉ造となっており、製造を容易にするために中央部も周
辺部も同一の材料で作られるから、錫部にお゛ける反応
ガスの漏洩ないし電解質の漏出の可能性が十分に存する
。
このために、従来第３図に示すように電極とマトリック
スの、ｊ４面部分をバイポーラプレート１、ｌより凹ま
せて、そこに形成される空間丙にパツキン２２を挿入す
ることが試みられているが、パツキン２２と電極ないし
マトリックスとの間に隙間２３が生じると、この隙間２
３を通じて？ν気糊才たは燃料側の一方から他方へガス
漏れが生じ、この部分で異常発熱か起きる。かかる縁間
を全周にわたって完全になくすことは著しく１離である
。
スの、ｊ４面部分をバイポーラプレート１、ｌより凹ま
せて、そこに形成される空間丙にパツキン２２を挿入す
ることが試みられているが、パツキン２２と電極ないし
マトリックスとの間に隙間２３が生じると、この隙間２
３を通じて？ν気糊才たは燃料側の一方から他方へガス
漏れが生じ、この部分で異常発熱か起きる。かかる縁間
を全周にわたって完全になくすことは著しく１離である
。
さらに、別の問題として、パツキンとバイポーラプレー
トとの間の気密性を良好に保つことも主―である。とい
うのは、電池の出力特性を良好に維持するには、両電極
とバイポーラプレートとの黴触を良好にし振触抵抗を可
能な限り小さくする必蚤があるから、パツキン２２の厚
みと両電極およびマトリックス全体の厚みとをほぼ同一
とすることか望ましい。ところが積層する多数の単電池
の電極およびマトリックスの厚さはばらつきがあるので
、各単一電池ごとにパツキンの厚みを考えなければなら
ないという不都合がある。
トとの間の気密性を良好に保つことも主―である。とい
うのは、電池の出力特性を良好に維持するには、両電極
とバイポーラプレートとの黴触を良好にし振触抵抗を可
能な限り小さくする必蚤があるから、パツキン２２の厚
みと両電極およびマトリックス全体の厚みとをほぼ同一
とすることか望ましい。ところが積層する多数の単電池
の電極およびマトリックスの厚さはばらつきがあるので
、各単一電池ごとにパツキンの厚みを考えなければなら
ないという不都合がある。
このために、趨向全周にシール材を接着することも別途
試みられている。第４図は溝付き多孔板型の単位−１池
端向にシール材２４を接着した様子を示している。とこ
ろが、この場合でも、シール材２４と電極解層ないしマ
トリックスとの間に隙間が出来ることは避けられず、こ
の隙間を通して空気と燃料との直接接触か生じる可能性
がある。
試みられている。第４図は溝付き多孔板型の単位−１池
端向にシール材２４を接着した様子を示している。とこ
ろが、この場合でも、シール材２４と電極解層ないしマ
トリックスとの間に隙間が出来ることは避けられず、こ
の隙間を通して空気と燃料との直接接触か生じる可能性
がある。
このシール材２４＃ζよるシール方式は、バイポーラプ
レート製の単位電池にも適用できるが、同じｈａ点を抱
えることは云うまでもない。
レート製の単位電池にも適用できるが、同じｈａ点を抱
えることは云うまでもない。
そこで、本尭１はかかる従来様式における欠点を除去し
て、電池端内からの燃料ガスないしは電解質の電波ない
し伽出を夾用上間組のない程ｔ−こ防止することのＷｌ
能なシールＩＩｓ造を提供することを目的とするもので
ある。
て、電池端内からの燃料ガスないしは電解質の電波ない
し伽出を夾用上間組のない程ｔ−こ防止することのＷｌ
能なシールＩＩｓ造を提供することを目的とするもので
ある。
この目的は、本発明によれば、多孔性の電極基材（溝付
き多孔板を含む）とこの電極基材に設はバイポーラプレ
ートまたはセパレート板）の間に挾持されてなる燃料電
池において、気密板に接する側の電極基材の周辺と、マ
トリックスの少なくとも一方の電極に接する面の周辺と
、画電極およびマトリックスの端面とに耐熱耐蝕性のシ
ール材をシール層断（２）がＥ′！＃状になるように塗
布または含浸させることによって達成される。シール材
の材料としては、溶料電池の運転温度（２００°（内ゴ
ムを液状にしたものが好適である。
き多孔板を含む）とこの電極基材に設はバイポーラプレ
ートまたはセパレート板）の間に挾持されてなる燃料電
池において、気密板に接する側の電極基材の周辺と、マ
トリックスの少なくとも一方の電極に接する面の周辺と
、画電極およびマトリックスの端面とに耐熱耐蝕性のシ
ール材をシール層断（２）がＥ′！＃状になるように塗
布または含浸させることによって達成される。シール材
の材料としては、溶料電池の運転温度（２００°（内ゴ
ムを液状にしたものが好適である。
第５−は本発明をバイポーラ型の単位電池に適用した場
合の実施例を示すもので、亀１図と同一の部分には同一
の符号を付しである。電極基材４゜７のパイホーラブレ
ート１％ｌに接する輪の周辺この場合バイポーラプレー
トと各基材表向との間に段差が生じないようにできるだ
け薄膜状になるように注意する。かくしてシール層３１
１３２’が形成される。
合の実施例を示すもので、亀１図と同一の部分には同一
の符号を付しである。電極基材４゜７のパイホーラブレ
ート１％ｌに接する輪の周辺この場合バイポーラプレー
トと各基材表向との間に段差が生じないようにできるだ
け薄膜状になるように注意する。かくしてシール層３１
１３２’が形成される。
ル材を上記と同様に塗布し、乾燥便化させる。この場合
の平面出しはさほどの注意を払わなくともよい。これは
電極とマトリックスとが気密板はどの剛性を有していな
いためである。
の平面出しはさほどの注意を払わなくともよい。これは
電極とマトリックスとが気密板はどの剛性を有していな
いためである。
そしてこれらのシール材を施した電極、マトリックスを
バイポーラプレートに挾んで加圧したのち、端面をシー
ル材３４にてシールする。シール材はすべて共通のもの
でよく、力）くシてシール鳩断自が８字状のシール構造
が形成される。
バイポーラプレートに挾んで加圧したのち、端面をシー
ル材３４にてシールする。シール材はすべて共通のもの
でよく、力）くシてシール鳩断自が８字状のシール構造
が形成される。
かかるシール構造によれば、端面のシール材３４と電極
ないしマトリックスの端との間に隙間ができたとしても
、中間のシール層３３が空気と燃料との直接の接触を防
止し、普たシール材３４とバイポーラプレート１との間
のシールがたとえ不完全であったとしても、シール層３
Ｉの作用で燃料が外部に漏れることはない。またマトリ
ックスｌＯからの電解質の漏出もシール層３２とシール
材３４との協働により防ぐ仁とができる。
ないしマトリックスの端との間に隙間ができたとしても
、中間のシール層３３が空気と燃料との直接の接触を防
止し、普たシール材３４とバイポーラプレート１との間
のシールがたとえ不完全であったとしても、シール層３
Ｉの作用で燃料が外部に漏れることはない。またマトリ
ックスｌＯからの電解質の漏出もシール層３２とシール
材３４との協働により防ぐ仁とができる。
第６ＷＪは変形例を示すもので、マトリックス１０の両
面の周辺にシール層３３ｍ、３３ｂを形成したもので、
シール材３４の端部シールが不完全であった場合でも、
二つのシール層により空気と燃料との直接接触をより完
全に防止することができる。
面の周辺にシール層３３ｍ、３３ｂを形成したもので、
シール材３４の端部シールが不完全であった場合でも、
二つのシール層により空気と燃料との直接接触をより完
全に防止することができる。
かくのごとく、本発明によれば、シール層を端部から内
方に向けて形成することにより確実なシール効果が得ら
れるもので、燃料電池の安全かつ効率のよい運転に寄与
すること大である。
方に向けて形成することにより確実なシール効果が得ら
れるもので、燃料電池の安全かつ効率のよい運転に寄与
すること大である。
第１図はバイポーラプレート型の単位電池の断面図、第
２図は霞付き多孔ｌ１ｊＩ１１！の単位電池の断面図、
第３図および第４図は従来の端部シール構造例の部分断
面図、第５図は本発明の実施例の部分ｔｈｍＷＪ、第６
１！Ｅｌはその変形例の部分断面図であ社告１１４こお
いて同一部分には同一の符号を付しである。 ｌ・・・バイポーラプレート、４・・・燃料電極基材、
５・・・燃料電極触媒層、７・・・空気電極基材、８山
空気電極触媒層、！０・・・マトリックス、１４．１７
・・・婢付合多孔飯、１５・・・溶料電極触媒層、１８
空気電極触媒層、２０・・・マトリックス、２１・・・
セ／”Ｌ’−ト１ｊ、３１１３２．３３．３３ｍ、３３
ｂ・・・シール層、３４・・・シール材。 ３ 才１図 第２図 １３聞 オ・４日 ３２〜 Ｔ ６ 起
２図は霞付き多孔ｌ１ｊＩ１１！の単位電池の断面図、
第３図および第４図は従来の端部シール構造例の部分断
面図、第５図は本発明の実施例の部分ｔｈｍＷＪ、第６
１！Ｅｌはその変形例の部分断面図であ社告１１４こお
いて同一部分には同一の符号を付しである。 ｌ・・・バイポーラプレート、４・・・燃料電極基材、
５・・・燃料電極触媒層、７・・・空気電極基材、８山
空気電極触媒層、！０・・・マトリックス、１４．１７
・・・婢付合多孔飯、１５・・・溶料電極触媒層、１８
空気電極触媒層、２０・・・マトリックス、２１・・・
セ／”Ｌ’−ト１ｊ、３１１３２．３３．３３ｍ、３３
ｂ・・・シール層、３４・・・シール材。 ３ 才１図 第２図 １３聞 オ・４日 ３２〜 Ｔ ６ 起
Claims (1)
- 多孔性の′ｆＩＬＩＩＩＬ基材と該電極基材周辺こ設け
らｉｔた触媒階とからそれぞれ構成される燃料電極およ
び酸化剤電極と、両電極間に位置し電解質を保持する電
解質保持層とを気密職にて挾持して単位電池を構成して
なる燃料電池において、気密板基こしする側の電極基材
周辺と、少なくとも一方Ｏ）電極曇こにてシールするこ
とを１＃替とする燃料電池、σ）シール構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57047994A JPS58164155A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 燃料電池のシ−ル構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57047994A JPS58164155A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 燃料電池のシ−ル構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58164155A true JPS58164155A (ja) | 1983-09-29 |
Family
ID=12790866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57047994A Pending JPS58164155A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 燃料電池のシ−ル構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58164155A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1135812A4 (en) * | 1998-10-21 | 2007-10-17 | Utc Fuel Cells Llc | FUEL CELL WITH ENHANCED SEAL BETWEEN MEMBRANE ASSEMBLIES AND PLATE ASSEMBLIES |
-
1982
- 1982-03-25 JP JP57047994A patent/JPS58164155A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1135812A4 (en) * | 1998-10-21 | 2007-10-17 | Utc Fuel Cells Llc | FUEL CELL WITH ENHANCED SEAL BETWEEN MEMBRANE ASSEMBLIES AND PLATE ASSEMBLIES |
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