JPS5834573A - 液体燃料電池 - Google Patents
液体燃料電池Info
- Publication number
- JPS5834573A JPS5834573A JP56130292A JP13029281A JPS5834573A JP S5834573 A JPS5834573 A JP S5834573A JP 56130292 A JP56130292 A JP 56130292A JP 13029281 A JP13029281 A JP 13029281A JP S5834573 A JPS5834573 A JP S5834573A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion exchange
- fuel
- cathode
- membranes
- battery voltage
- 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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1009—Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
-
- 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
-
- 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)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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】
本発明は液体燃料電池に関する。
従来のメタノール、ヒドラジン、アルデヒドなどの液体
を燃料とする燃料電池においては、カソードとアノード
の分離及び燃料が直接カソードに達するのを防止するこ
とを目的としてアノードとカソードの間に１枚のイオン
交換膜を用いる構造のものがある。しかも、この場合、
イオン交換膜の燃料阻止効果は小さく、液体燃料はイオ
ン交換膜を透過して、空気極で空気中の酸素と反応する
ため、燃料の利用効率が低下し、又、空気極電位の低下
すなわち電池電圧が低下するという欠点がある。
を燃料とする燃料電池においては、カソードとアノード
の分離及び燃料が直接カソードに達するのを防止するこ
とを目的としてアノードとカソードの間に１枚のイオン
交換膜を用いる構造のものがある。しかも、この場合、
イオン交換膜の燃料阻止効果は小さく、液体燃料はイオ
ン交換膜を透過して、空気極で空気中の酸素と反応する
ため、燃料の利用効率が低下し、又、空気極電位の低下
すなわち電池電圧が低下するという欠点がある。
本発明は、イオン交換膜を重ねていくに従い、電気抵抗
は重ね枚数に比例して増加するが、燃料阻止効果は膜の
重ね枚数の２乗に逆比例、すなわち重ねるに従い、燃料
阻止効果は急激に増加することを利用したもので、その
目的は燃料が空気極上で酸素と直接反応することによる
電池電圧の低下及び燃料の浪費を防止することにある。
は重ね枚数に比例して増加するが、燃料阻止効果は膜の
重ね枚数の２乗に逆比例、すなわち重ねるに従い、燃料
阻止効果は急激に増加することを利用したもので、その
目的は燃料が空気極上で酸素と直接反応することによる
電池電圧の低下及び燃料の浪費を防止することにある。
電池の電圧は、カソードの電位と、アノードの電位の差
である（第５図）。すなわち電池電圧を高めるにはカソ
ード電位を上げるかアノード電位を下げることが必要で
あるが、第４図に示したごとく、燃料がカソードに接触
すると、カソード電位が低下する。すなわち電池電圧が
低下する。そこで電池電圧の低下防止には燃料がカソー
ドに接触しないように隔膜で仕切ることが必要となるが
、隔膜は電気抵抗があるので、抵抗による電圧降下が存
在する。
である（第５図）。すなわち電池電圧を高めるにはカソ
ード電位を上げるかアノード電位を下げることが必要で
あるが、第４図に示したごとく、燃料がカソードに接触
すると、カソード電位が低下する。すなわち電池電圧が
低下する。そこで電池電圧の低下防止には燃料がカソー
ドに接触しないように隔膜で仕切ることが必要となるが
、隔膜は電気抵抗があるので、抵抗による電圧降下が存
在する。
本発明は、膜を重ね合わせることによる電気抵抗の増加
に起因する電池電圧の低下値よりも、重ね合わせによる
燃料透過阻１１−１に起因する電池電圧の上昇値が優る
ことを実験により確認し、複数枚重ね合わせたイオン交
換膜層又はイオン交換膜と燃料透過阻止性の膜との積層
を燃料電池のアノードとカソードの間に介在せしめるこ
とで、電池電圧の上昇ケはかり、さらに燃料利用効率を
高めたものである。
に起因する電池電圧の低下値よりも、重ね合わせによる
燃料透過阻１１−１に起因する電池電圧の上昇値が優る
ことを実験により確認し、複数枚重ね合わせたイオン交
換膜層又はイオン交換膜と燃料透過阻止性の膜との積層
を燃料電池のアノードとカソードの間に介在せしめるこ
とで、電池電圧の上昇ケはかり、さらに燃料利用効率を
高めたものである。
以下本発明の詳細な説明する。イオン交換膜を複数枚重
ね合わせた複層膜１はカソード７とアノード８が直接接
触するのを防止すると共に、アノライト室２中の燃料が
アノードを通ってカソード７に達するのを防止している
。空気入口から入った空気は出口６から排出きれる。空
気室４中の酸素ガスはカソードで水素イオンと反応して
水を生ずる。燃料はアノードで反応してガスを発生し排
出口３から排出される。アノードで生成した水素イオン
はイオン交換膜を通ってカソードに達する。この時、燃
料の化学エネルギーが電気エネルギーに変換される。イ
オン交換膜を複数枚重ねることによって、燃料阻止効果
を増大し燃料利用効率を向上することができる。筆者等
は特に液体撚Ｑ：イオン交換膜を透過する液体燃料 Ｐ：透過係数 Ｓ：イオン交換膜面積 Ｔ：経過時間 ΔＣ：イオン交換膜両側の燃料濃度差 Ｎ：イオン交換膜重ね枚数 料としてメタノールを選びメタノール透過量とイオン交
換膜重ね枚数との関係を測定した。使用したイオン交換
膜はＤＩ ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ社製Ｎａｆ
ｉｏｎ４２５である。実験の結果、（１）式又は第２図
に示すごとく、メタノール（燃料）透過量はイオン交換
膜を重ね合わせるにしたがい膜枚数の２乗に逆比例して
小さくなることを確認した。一方電気抵抗は枚数に比例
して増加する。メタノールがカソード（空気極）に達す
ると、酸素と反応するため、空気極電位が低下するが電
池電圧低下へのメタノールの寄与を第３図Ａに示す。膜
の枚数を増やすにしたがい電池電圧の低下は減少してい
るが、これは第２図に示したごとくイオン交換膜はメタ
ノールがカソードに達するのを防止しているためである
。電池電圧低下の原因としては他に、イオン交換膜抵抗
によるものが考えら汎る。膜抵抗による電池電圧の降下
は第３図Ｂに示すごとく、重ね枚数に比例して増大する
。電池電圧の低下の主な原因は上に述べた２つが考えら
れるが、この両者による電池電圧の低下値は第３図Ｃで
あられされる。Ｎａｆｉｏｎ４２５’に用いた場合はイ
オン交換膜を２枚重ねて使用した場合、電池電圧の低下
がもつとも小さいことを実験的に確認した。もちろん、
他のイオン交換膜を用いた場合の最適イオン交換膜使用
枚数はＮａｆｉｏｎ４２５の場合と異なることがありう
る。
ね合わせた複層膜１はカソード７とアノード８が直接接
触するのを防止すると共に、アノライト室２中の燃料が
アノードを通ってカソード７に達するのを防止している
。空気入口から入った空気は出口６から排出きれる。空
気室４中の酸素ガスはカソードで水素イオンと反応して
水を生ずる。燃料はアノードで反応してガスを発生し排
出口３から排出される。アノードで生成した水素イオン
はイオン交換膜を通ってカソードに達する。この時、燃
料の化学エネルギーが電気エネルギーに変換される。イ
オン交換膜を複数枚重ねることによって、燃料阻止効果
を増大し燃料利用効率を向上することができる。筆者等
は特に液体撚Ｑ：イオン交換膜を透過する液体燃料 Ｐ：透過係数 Ｓ：イオン交換膜面積 Ｔ：経過時間 ΔＣ：イオン交換膜両側の燃料濃度差 Ｎ：イオン交換膜重ね枚数 料としてメタノールを選びメタノール透過量とイオン交
換膜重ね枚数との関係を測定した。使用したイオン交換
膜はＤＩ ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ社製Ｎａｆ
ｉｏｎ４２５である。実験の結果、（１）式又は第２図
に示すごとく、メタノール（燃料）透過量はイオン交換
膜を重ね合わせるにしたがい膜枚数の２乗に逆比例して
小さくなることを確認した。一方電気抵抗は枚数に比例
して増加する。メタノールがカソード（空気極）に達す
ると、酸素と反応するため、空気極電位が低下するが電
池電圧低下へのメタノールの寄与を第３図Ａに示す。膜
の枚数を増やすにしたがい電池電圧の低下は減少してい
るが、これは第２図に示したごとくイオン交換膜はメタ
ノールがカソードに達するのを防止しているためである
。電池電圧低下の原因としては他に、イオン交換膜抵抗
によるものが考えら汎る。膜抵抗による電池電圧の降下
は第３図Ｂに示すごとく、重ね枚数に比例して増大する
。電池電圧の低下の主な原因は上に述べた２つが考えら
れるが、この両者による電池電圧の低下値は第３図Ｃで
あられされる。Ｎａｆｉｏｎ４２５’に用いた場合はイ
オン交換膜を２枚重ねて使用した場合、電池電圧の低下
がもつとも小さいことを実験的に確認した。もちろん、
他のイオン交換膜を用いた場合の最適イオン交換膜使用
枚数はＮａｆｉｏｎ４２５の場合と異なることがありう
る。
本発明に関する複層膜は必ずしもイオン交換膜のみから
成っている必要はなく、他のメタノール阻止効果を有す
る膜状物質との組合せ（重ね合せ）でもよい。
成っている必要はなく、他のメタノール阻止効果を有す
る膜状物質との組合せ（重ね合せ）でもよい。
本発明によれは、メタノールが空気極に達する量を減少
することができるので、電池電圧の低下を抑え、燃料の
利用効率を高めることができる。
することができるので、電池電圧の低下を抑え、燃料の
利用効率を高めることができる。
第１図は本発明に係る燃料電池の断面模式図、第２図は
膜のメタノール透過量及び膜の電気抵抗とイオン交換膜
重ね枚数との関係を示す図、第３図は電池電圧の低下量
と、低下原因である膜抵抗とメタノール透過による電池
電圧低下の大きさとイオン交換膜重ね枚数との関係図で
ある。第４図はメタノールによるカソード電位の低下を
表わすグラフ、第５図は電池電圧と、カソード及びアノ
ード電位の関係を示す線図である。 １・・・イオン交換膜、２・・・アノライト室、３・・
・ガス排出口、４・・・空気室、訃・・空気入口、６・
・・空気両口、７・・・カソード責空気極）、８・・・
アノード（燃料極）、Ａ・・・メタノールを原因とする
電池電圧の低下、Ｂ・・・イオン交換膜の電気抵抗によ
る電池電圧の低下、Ｃ・・・ＡとＢを加算した電池電圧
低下量矛 Ｚ 図 イオン丈Ｊ更Ｉｉ臭！−＃２本（収 イオン丈Ｊ更膜里ね、秩、Ｅ 第 ｌＪ−図 第 ５ 図
膜のメタノール透過量及び膜の電気抵抗とイオン交換膜
重ね枚数との関係を示す図、第３図は電池電圧の低下量
と、低下原因である膜抵抗とメタノール透過による電池
電圧低下の大きさとイオン交換膜重ね枚数との関係図で
ある。第４図はメタノールによるカソード電位の低下を
表わすグラフ、第５図は電池電圧と、カソード及びアノ
ード電位の関係を示す線図である。 １・・・イオン交換膜、２・・・アノライト室、３・・
・ガス排出口、４・・・空気室、訃・・空気入口、６・
・・空気両口、７・・・カソード責空気極）、８・・・
アノード（燃料極）、Ａ・・・メタノールを原因とする
電池電圧の低下、Ｂ・・・イオン交換膜の電気抵抗によ
る電池電圧の低下、Ｃ・・・ＡとＢを加算した電池電圧
低下量矛 Ｚ 図 イオン丈Ｊ更Ｉｉ臭！−＃２本（収 イオン丈Ｊ更膜里ね、秩、Ｅ 第 ｌＪ−図 第 ５ 図
Claims (1)
- １、液体燃料と電解液との混合物に接して配置された燃
料極と、その反対側に配置されたイオン交換膜と電解液
、及びその電解液と接して配置された酸化剤極とを有す
るものにおいて、該イオン交換膜は密着積層した複数枚
のイオン交換膜又はイオン交換膜と燃料透過阻止性の膜
とからなることを特徴とする液体燃料電池。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56130292A JPS5834573A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 液体燃料電池 |
| US06/380,773 US4390603A (en) | 1981-06-30 | 1982-05-21 | Methanol fuel cell |
| EP82105839A EP0068508B1 (en) | 1981-06-30 | 1982-06-30 | Methanol fuel cell |
| DE8282105839T DE3273441D1 (en) | 1981-06-30 | 1982-06-30 | Methanol fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56130292A JPS5834573A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 液体燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5834573A true JPS5834573A (ja) | 1983-03-01 |
| JPS6224909B2 JPS6224909B2 (ja) | 1987-05-30 |
Family
ID=15030820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56130292A Granted JPS5834573A (ja) | 1981-06-30 | 1981-08-21 | 液体燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5834573A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0345979U (ja) * | 1990-09-13 | 1991-04-26 | ||
| US6740434B2 (en) | 1993-10-12 | 2004-05-25 | California Institute Of Technology | Organic fuel cell methods and apparatus |
| JP2008507087A (ja) * | 2004-07-14 | 2008-03-06 | アーケマ・インコーポレイテッド | 多層高分子電解質膜 |
| KR100899665B1 (ko) | 2007-01-17 | 2009-05-27 | 한국과학기술연구원 | 연료전지 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0240410U (ja) * | 1988-09-12 | 1990-03-19 |
-
1981
- 1981-08-21 JP JP56130292A patent/JPS5834573A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0345979U (ja) * | 1990-09-13 | 1991-04-26 | ||
| US6740434B2 (en) | 1993-10-12 | 2004-05-25 | California Institute Of Technology | Organic fuel cell methods and apparatus |
| US6821659B2 (en) | 1993-10-12 | 2004-11-23 | California Institute Of Technology | Organic fuel cell methods and apparatus |
| JP2008507087A (ja) * | 2004-07-14 | 2008-03-06 | アーケマ・インコーポレイテッド | 多層高分子電解質膜 |
| KR100899665B1 (ko) | 2007-01-17 | 2009-05-27 | 한국과학기술연구원 | 연료전지 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6224909B2 (ja) | 1987-05-30 |
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