JPS58165263A - マトリツクス型燃料電池 - Google Patents
マトリツクス型燃料電池Info
- Publication number
- JPS58165263A JPS58165263A JP57048379A JP4837982A JPS58165263A JP S58165263 A JPS58165263 A JP S58165263A JP 57048379 A JP57048379 A JP 57048379A JP 4837982 A JP4837982 A JP 4837982A JP S58165263 A JPS58165263 A JP S58165263A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- matrix
- fuel cell
- intermediate layer
- bipolar plate
- Prior art date
- 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.)
- Granted
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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
- H01M8/08—Fuel cells with aqueous electrolytes
-
- 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
- H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
-
- 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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04276—Arrangements for managing the electrolyte stream, e.g. heat exchange
- H01M8/04283—Supply means of electrolyte to or in matrix-fuel cells
-
- 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
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- 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】
この発明は電解質にりん酸を用いたマトリックス型燃料
電池、特にその電解質の補給構造の改良に関する。
電池、特にその電解質の補給構造の改良に関する。
この種の燃料電池は燃料電極と空気電極の２枚の電極の
間に電解質を含浸させたマトリックスを挾持して単電池
が構成される。一方、各電極の層内への燃料、空気の反
応ガスの取り込みはガス拡散方式によって行なわれ、ま
た単電池への反応ガス供給方式としては、上記の単電池
の上下両端にバイポーラプレートを重ね合゛わせで積層
し、このバイポーラプレートに仕切られているガス通路
溝を通じて各電極へ燃料ガス、あるいは空気を送り込む
方式、およびバイポーラプレートの代りに電を 極基板１反応ガス通路を仕切った多孔質電極基板となし
、この電極基板のガス通路を通じて反応ガスを電極へ送
り込む方式とがある。いずれの方式の場合にも、電極の
層内に安定した三相界面を形成し、電極反応を効率よく
行なわせるためには、ガス拡散電極に必要以上に液状電
解質が浸透することを避けねばならない。
間に電解質を含浸させたマトリックスを挾持して単電池
が構成される。一方、各電極の層内への燃料、空気の反
応ガスの取り込みはガス拡散方式によって行なわれ、ま
た単電池への反応ガス供給方式としては、上記の単電池
の上下両端にバイポーラプレートを重ね合゛わせで積層
し、このバイポーラプレートに仕切られているガス通路
溝を通じて各電極へ燃料ガス、あるいは空気を送り込む
方式、およびバイポーラプレートの代りに電を 極基板１反応ガス通路を仕切った多孔質電極基板となし
、この電極基板のガス通路を通じて反応ガスを電極へ送
り込む方式とがある。いずれの方式の場合にも、電極の
層内に安定した三相界面を形成し、電極反応を効率よく
行なわせるためには、ガス拡散電極に必要以上に液状電
解質が浸透することを避けねばならない。
一方、マトリックスへの電解質供給は、少なくとも重電
′池も構成した後に行なう必やかあり、更に運転途中で
の補光を考慮してセルスタックを組立４で行なえること
が望まれる。この場合に前述した理由から、マトリック
スへの電解質補給は、電極層を通じて行なうことは不適
であるため、直接マトリックスへ供給できるようにする
ことが必要となる。ところでマトリックス層は耐熱、崗
十食性を与えるために、一般にはシリコンカーバイドの
微粒子をポリテトラフルオロエチレンで結着した薄膜状
のものとして作られる。しかしここで結着剤として用い
られるポリテトラフルオロエチレンは撥水性を有してい
るので１液状亀解質はマトリックス層内に浸透しずらい
面がある。このような理由から、従来の単ｔ′池では、
その構造および機能上の制約から重電−の本体に直接電
解餉補給機構を設けることは極□め・′：ＴＣ困難であ
るし、またマトリックスへその一端から電解質を大きな
液圧を加えることなしに供給しても、マトリックスの全
域へ一様に含浸させることが仲々むすがしい等この発明
は上記の点にかんがみなされたものであり１．、その目
的はマ） ＩＪフックスの電解質の補給が外部から容易
に行なえ、しかもマトリックス層内でその全域へ均等に
電解質を含浸できるようにしたマトリックス型燃料電池
を提供することにある。
′池も構成した後に行なう必やかあり、更に運転途中で
の補光を考慮してセルスタックを組立４で行なえること
が望まれる。この場合に前述した理由から、マトリック
スへの電解質補給は、電極層を通じて行なうことは不適
であるため、直接マトリックスへ供給できるようにする
ことが必要となる。ところでマトリックス層は耐熱、崗
十食性を与えるために、一般にはシリコンカーバイドの
微粒子をポリテトラフルオロエチレンで結着した薄膜状
のものとして作られる。しかしここで結着剤として用い
られるポリテトラフルオロエチレンは撥水性を有してい
るので１液状亀解質はマトリックス層内に浸透しずらい
面がある。このような理由から、従来の単ｔ′池では、
その構造および機能上の制約から重電−の本体に直接電
解餉補給機構を設けることは極□め・′：ＴＣ困難であ
るし、またマトリックスへその一端から電解質を大きな
液圧を加えることなしに供給しても、マトリックスの全
域へ一様に含浸させることが仲々むすがしい等この発明
は上記の点にかんがみなされたものであり１．、その目
的はマ） ＩＪフックスの電解質の補給が外部から容易
に行なえ、しかもマトリックス層内でその全域へ均等に
電解質を含浸できるようにしたマトリックス型燃料電池
を提供することにある。
以下この発明を図示実施例に基づいて詳述する。
第１図ないし第４図ξこ示す実施例は単電池をバイポー
ラプレートを介して積層し、セルスタックを構成するタ
イプの燃料電池の例である。各図において、１は単電池
、２は単電池の−Ｆ下に重ね合わせて積層されたバイポ
ーラプレートである。このうち単電池１は上下２枚の燃
料電極３および空気電極４と、−極３と４の間に挾持さ
れたマ） ＩＪｌｌ。
ラプレートを介して積層し、セルスタックを構成するタ
イプの燃料電池の例である。各図において、１は単電池
、２は単電池の−Ｆ下に重ね合わせて積層されたバイポ
ーラプレートである。このうち単電池１は上下２枚の燃
料電極３および空気電極４と、−極３と４の間に挾持さ
れたマ） ＩＪｌｌ。
ツクス５との一、層体としてなり、かっこの積層組立体
はその外周−が撥水性のあるシール材６によって被機さ
れている。ところでこの発明により、第２図に明示され
ているように、前記のマトリックス５はそれぞれ１１極
３，４の面に結着形成された二つの分割マｌ−ＩＪフッ
クスＩｊ５Ａと５Ｂに分割され、かつ分割マトリックス
層５人と５Ｂの間には電解質供給通路となる中間層７が
形成されている。
はその外周−が撥水性のあるシール材６によって被機さ
れている。ところでこの発明により、第２図に明示され
ているように、前記のマトリックス５はそれぞれ１１極
３，４の面に結着形成された二つの分割マｌ−ＩＪフッ
クスＩｊ５Ａと５Ｂに分割され、かつ分割マトリックス
層５人と５Ｂの間には電解質供給通路となる中間層７が
形成されている。
この中間層７は例えば親水性に優れた特性を示す炭素系
＃紺で作られたカーボンペーパーあるいはシリコンカー
バイドの絨維を抄いたものなどを分割マトリックス＃ｉ
５Ａと５Ｂの間に介挿することにより形成される。この
中間層７では電解質がマトリックスｗ５の中を面方向に
浸透移動するよりもはるかに電解質が流れ謳くなる。ま
た単１ｊｆ、Ｍ１の上面側には、その左右両端域に電極
３および分割マ） ＩＪツクス層５Ａを貫通して中間層
７に達する電解質補給穴８が単電池のｌ１１１縁に沿っ
て多数あけである。
＃紺で作られたカーボンペーパーあるいはシリコンカー
バイドの絨維を抄いたものなどを分割マトリックス＃ｉ
５Ａと５Ｂの間に介挿することにより形成される。この
中間層７では電解質がマトリックスｗ５の中を面方向に
浸透移動するよりもはるかに電解質が流れ謳くなる。ま
た単１ｊｆ、Ｍ１の上面側には、その左右両端域に電極
３および分割マ） ＩＪツクス層５Ａを貫通して中間層
７に達する電解質補給穴８が単電池のｌ１１１縁に沿っ
て多数あけである。
一方、第３図、第４図に示すように、バイポーラプレー
ト２はその上面と下面に互いに直交する空気通路９およ
び燃料ガス通路溝１０が形成されたガス不透過性の導電
材で作られたものである。
ト２はその上面と下面に互いに直交する空気通路９およ
び燃料ガス通路溝１０が形成されたガス不透過性の導電
材で作られたものである。
そしてこの発明により、バイポーラプレート２の左右両
端域の下面側には完配した単電池ｌの電解質補給穴８の
列に対向して下面を開放した両端〆閉塞の凹溝ｔしてな
る電解質貯蔵タンク１１が燃料ガス通路溝１０と平行し
て画成されている。更にこのタンク１１に連ねてバイポ
ーラプレート２の外側面に開口する電解質補給口１２が
設けである。
端域の下面側には完配した単電池ｌの電解質補給穴８の
列に対向して下面を開放した両端〆閉塞の凹溝ｔしてな
る電解質貯蔵タンク１１が燃料ガス通路溝１０と平行し
て画成されている。更にこのタンク１１に連ねてバイポ
ーラプレート２の外側面に開口する電解質補給口１２が
設けである。
上記の構成において、電解質貯蔵タンク１１は電極３お
よび分割マトリックス層５Ａを貫通する穴８を介して単
電池内の中間層７に連通し合っている。したがって２箇
所にある電解質補給口１２のいずれか一方を通じて外部
から電解質を注入すると、電解質は貯蔵タンク１１．補
給穴８を通って中間層７に流れ込み、ここから分割マト
リックス層５Ａおよび５Ｂの層内へ浸透して行く。なお
この電解質の流入に伴ってもう一方の補給口１２からは
マトリックス層５．中間層７に残留しているガスが抜は
出る。かくしてセルスタックを組立てた後でも、補給口
１２ヘパイブを接続して外部から電解質を注入し、マト
リックス５へ円滑に補給含浸させることが可能になる。
よび分割マトリックス層５Ａを貫通する穴８を介して単
電池内の中間層７に連通し合っている。したがって２箇
所にある電解質補給口１２のいずれか一方を通じて外部
から電解質を注入すると、電解質は貯蔵タンク１１．補
給穴８を通って中間層７に流れ込み、ここから分割マト
リックス層５Ａおよび５Ｂの層内へ浸透して行く。なお
この電解質の流入に伴ってもう一方の補給口１２からは
マトリックス層５．中間層７に残留しているガスが抜は
出る。かくしてセルスタックを組立てた後でも、補給口
１２ヘパイブを接続して外部から電解質を注入し、マト
リックス５へ円滑に補給含浸させることが可能になる。
しかも分割マドＩＪツクス層５Ａと５Ｂの間には流路抵
抗が小さく、かつ撥水性のない中間層７が形成されてい
るので、電解質は抵抗なく流れ込み、この中間層７から
上下の分割マトリックスＩ＠５＾５Ｂの全面域へ一様に
含浸されることになる。また前記の貯蔵タンク１１は電
池の運転時にはリザーバとしての役目を果し、運転状態
の変化に伴ってマトリックス５に含浸保持されている電
解質の体積が増減しても、過不足のないようタンク１１
で吸収することができる。加えて中間層７を設けたこと
により、マトリックスの端部からでも十分全面域へ浸透
させることができ、それだけ電極のガス拡散領域を広く
活用し得て電池の性能向上にも寄与できる。
抗が小さく、かつ撥水性のない中間層７が形成されてい
るので、電解質は抵抗なく流れ込み、この中間層７から
上下の分割マトリックスＩ＠５＾５Ｂの全面域へ一様に
含浸されることになる。また前記の貯蔵タンク１１は電
池の運転時にはリザーバとしての役目を果し、運転状態
の変化に伴ってマトリックス５に含浸保持されている電
解質の体積が増減しても、過不足のないようタンク１１
で吸収することができる。加えて中間層７を設けたこと
により、マトリックスの端部からでも十分全面域へ浸透
させることができ、それだけ電極のガス拡散領域を広く
活用し得て電池の性能向上にも寄与できる。
なお図示実施例におけるバイポーラプレートの代りに、
多孔質電極基板を用いたタイプの燃料電池でもま９“く
同様に実施７き、虎・こ０層合には電解質貯蔵タンクが
電極基板の内部に画成される。
多孔質電極基板を用いたタイプの燃料電池でもま９“く
同様に実施７き、虎・こ０層合には電解質貯蔵タンクが
電極基板の内部に画成される。
以上述べたように、この発明は単電池のマトリックス層
を２層に分割してその間にｖＬ解質通路として働く中間
層を形成するとともに、この単電池に組合わせて積層さ
れるバイポーラプレートあるいは多孔質電極基板の内部
に電解質貯蔵タンクを画成し、しかもこのタンクと前記
の中間層との間を電極を貫通して連通し合うように構成
したものであり、したがってマトリックスへの電解質補
給を外部からスムーズにしかもマトリックス全域に均勢
に行き渡るように行なうことができ、その実益は極めて
大である。
を２層に分割してその間にｖＬ解質通路として働く中間
層を形成するとともに、この単電池に組合わせて積層さ
れるバイポーラプレートあるいは多孔質電極基板の内部
に電解質貯蔵タンクを画成し、しかもこのタンクと前記
の中間層との間を電極を貫通して連通し合うように構成
したものであり、したがってマトリックスへの電解質補
給を外部からスムーズにしかもマトリックス全域に均勢
に行き渡るように行なうことができ、その実益は極めて
大である。
第１図はこの発明の実施例による単電池の構成を示す一
部切欠平面図、第２図は第１図における矢視１−１断面
図、第３図は単電池にバイポーラプレートを組合わせた
実施例の一部切欠平面図、第４図は第３図における矢視
ＩＶ−ＩＶ断面図である。 、１ １・・・単電池、２□貌バイポーラプレー）、３．４・
・・電極、５・・・マトリ、、１１ツクス、５Ａ、５Ｂ
・・・分割マトリックス層、７・・・中間層、８・・・
穴、・１１・・・電解質貯蔵タンク、１２・・・電解質
補給口。 ず １ 図 ′／ す ２ 目 ｆ ３ 目 ／２ ず ４ 図
部切欠平面図、第２図は第１図における矢視１−１断面
図、第３図は単電池にバイポーラプレートを組合わせた
実施例の一部切欠平面図、第４図は第３図における矢視
ＩＶ−ＩＶ断面図である。 、１ １・・・単電池、２□貌バイポーラプレー）、３．４・
・・電極、５・・・マトリ、、１１ツクス、５Ａ、５Ｂ
・・・分割マトリックス層、７・・・中間層、８・・・
穴、・１１・・・電解質貯蔵タンク、１２・・・電解質
補給口。 ず １ 図 ′／ す ２ 目 ｆ ３ 目 ／２ ず ４ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）上下２枚の電極の間に電解質を含浸保持するマトリ
ックスを挾持して単電池を構成したマトリックス型燃料
電池において、１ＶｉＩ配マｌ−ＩＪラックス２層に分
割してこの分割Ｉ−の間に電解質供給通路となる中間層
を設けるとともに、前記上下の電極のうちの上位の電極
側に積層された反応カス供通路を有するパイホーラブレ
ートあるいは多孔質電極基板の内部に電解質貯蔵タンク
を画成し、かつ該タンクと前記中間層との間を電極を貫
通して上下に連通したことを％徴とするマトリックス型
燃料電池０ ２、特許請求の範Ｈ第１項記載の燃料電池において、バ
イポーラプレートあるいは多孔質電極基板がその内部に
画成された電解質貯蔵タンクへ通じる電解質補給口を外
１１［ｏに開口して備えていることを特徴とするマトリ
ックス型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57048379A JPS58165263A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | マトリツクス型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57048379A JPS58165263A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | マトリツクス型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58165263A true JPS58165263A (ja) | 1983-09-30 |
| JPH0129028B2 JPH0129028B2 (ja) | 1989-06-07 |
Family
ID=12801679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57048379A Granted JPS58165263A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | マトリツクス型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58165263A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6088463U (ja) * | 1983-11-24 | 1985-06-18 | 三菱電機株式会社 | 燃料電池 |
| JPS62119871A (ja) * | 1985-11-20 | 1987-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | 積層形燃料電池の電解液補給装置 |
-
1982
- 1982-03-26 JP JP57048379A patent/JPS58165263A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6088463U (ja) * | 1983-11-24 | 1985-06-18 | 三菱電機株式会社 | 燃料電池 |
| JPS62119871A (ja) * | 1985-11-20 | 1987-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | 積層形燃料電池の電解液補給装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0129028B2 (ja) | 1989-06-07 |
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