JPS59138074A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS59138074A JPS59138074A JP58009819A JP981983A JPS59138074A JP S59138074 A JPS59138074 A JP S59138074A JP 58009819 A JP58009819 A JP 58009819A JP 981983 A JP981983 A JP 981983A JP S59138074 A JPS59138074 A JP S59138074A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- fuel
- methanol
- methanol concentration
- concentration
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04186—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
-
- 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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- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、燃料電池に関するものである。
第１図は、メタノールを燃料とする燃料電池の基本構成
を示すものであり、１は空気極、２は燃料極、３は電解
質、４は突気室、５は燃料室を示し１いる。また、矢印
Ｃは０２％矢印りはＣ１，ＯＨの進入を、矢印ＥはＨ，
Ｏ、矢印ＦはＣＯ２の排出の方向を示す。そして、燃料
極では（１）式の反応が、空気極では（２）式の反応が
起こる。
を示すものであり、１は空気極、２は燃料極、３は電解
質、４は突気室、５は燃料室を示し１いる。また、矢印
Ｃは０２％矢印りはＣ１，ＯＨの進入を、矢印ＥはＨ，
Ｏ、矢印ＦはＣＯ２の排出の方向を示す。そして、燃料
極では（１）式の反応が、空気極では（２）式の反応が
起こる。
ＣＨ，ＯＨ＋Ｈ，０−＋ ＣＯ，＋６Ｈ” ＋６ｅ
−・・−＝ （１）３／２０．＋６Ｈ”＋６ｅ−＋３Ｈ
，０−−−（２］従って、（１）式に示すように、燃料
極ではメタノール１モル当量に対して水１モル当量が反
応することになり、供給する燃料としてはメタノール１
モル当量に対して水を１モル当量以上とすることになる
。Ｃ％願昭５６−１２７１９２） この燃料電池では、燃料極にアノライト（メタノールと
希硫酸の混合液）を供給する方式と、硫酸を固定化した
電解質を使用する方式ではメタノールと水の混合液を燃
料として供給している。これらで、硫酸濃度の変化にと
もなう電池性能の低下は小さ°く、かつ眠気伝導度は硫
酸濃度３．７ ｍｏｔ／ｌで最大値を示すことから２
ｍａｔ／ ｔ〜４ ｍａｔ／ｌの範囲が最適であるとさ
れている。しかし、メタノール濃度の変化による電池性
能は太きい。
−・・−＝ （１）３／２０．＋６Ｈ”＋６ｅ−＋３Ｈ
，０−−−（２］従って、（１）式に示すように、燃料
極ではメタノール１モル当量に対して水１モル当量が反
応することになり、供給する燃料としてはメタノール１
モル当量に対して水を１モル当量以上とすることになる
。Ｃ％願昭５６−１２７１９２） この燃料電池では、燃料極にアノライト（メタノールと
希硫酸の混合液）を供給する方式と、硫酸を固定化した
電解質を使用する方式ではメタノールと水の混合液を燃
料として供給している。これらで、硫酸濃度の変化にと
もなう電池性能の低下は小さ°く、かつ眠気伝導度は硫
酸濃度３．７ ｍｏｔ／ｌで最大値を示すことから２
ｍａｔ／ ｔ〜４ ｍａｔ／ｌの範囲が最適であるとさ
れている。しかし、メタノール濃度の変化による電池性
能は太きい。
これは、メタノール濃度が低いと′αα電電圧低いこと
と、メタノール濃度が上昇するとメタノールが電解質を
通って空気極に混入する量が多くなり、直接酸化反応を
起こすことにより空気極の電圧を下げるとともにメタノ
ール利用率が低下するため燃料を多く使用することにな
る。本発明者等は、前記問題点の解決方法を調べた結果
、本発明に到達したものである。
と、メタノール濃度が上昇するとメタノールが電解質を
通って空気極に混入する量が多くなり、直接酸化反応を
起こすことにより空気極の電圧を下げるとともにメタノ
ール利用率が低下するため燃料を多く使用することにな
る。本発明者等は、前記問題点の解決方法を調べた結果
、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明の目的は、燃料極へ供給する燃料中の
メタノール濃度範囲を限定し、上記問題点を解消する燃
料電池を提供することである。
メタノール濃度範囲を限定し、上記問題点を解消する燃
料電池を提供することである。
本発明につき概説すれば、メタノール燃料電池において
、燃料極に供給するメタノールの濃度を１ ｍｏｔ／
ｌ 〜５ ｍｏｔ／ ｔ 、望ましくは３ ｍｏｌ／
Ｌ〜５ ｍｏｌ／ ｌ−とすることを特徴とするもので
ある。
、燃料極に供給するメタノールの濃度を１ ｍｏｔ／
ｌ 〜５ ｍｏｔ／ ｔ 、望ましくは３ ｍｏｌ／
Ｌ〜５ ｍｏｌ／ ｌ−とすることを特徴とするもので
ある。
木発明者等は、本発明を実験により調べ、確認を行なっ
た。第２図は、反応温度６０Ｃ，アノライト中の硫１１
１２濃度３ ｍｏｂ／ ｔで電流密度６０ｍＡ／Ｃｍ２
をかけた場合のメタノール濃度と燃料極の単極電位の関
係を示したグラフである。第２図に示すように、メタノ
ール濃度が０．５ ｍａｔ／ ｔでは単極電位が急激に
上昇する、すなわち燃料極の性能低下が大きいことが判
った。第３図は、燃料極に供給したメタノール濃度と゛
電池電圧の関係を示したグラフである。第３図に示すよ
うに、供給するメタノール濃度が１ｍｏｔ／ｌを境とし
て、低濃度領域では大きく電池性能が低下し、高濃度領
域では電池電圧がほぼ一定で高い値にできることが判っ
た。
た。第２図は、反応温度６０Ｃ，アノライト中の硫１１
１２濃度３ ｍｏｂ／ ｔで電流密度６０ｍＡ／Ｃｍ２
をかけた場合のメタノール濃度と燃料極の単極電位の関
係を示したグラフである。第２図に示すように、メタノ
ール濃度が０．５ ｍａｔ／ ｔでは単極電位が急激に
上昇する、すなわち燃料極の性能低下が大きいことが判
った。第３図は、燃料極に供給したメタノール濃度と゛
電池電圧の関係を示したグラフである。第３図に示すよ
うに、供給するメタノール濃度が１ｍｏｔ／ｌを境とし
て、低濃度領域では大きく電池性能が低下し、高濃度領
域では電池電圧がほぼ一定で高い値にできることが判っ
た。
しかしながら、一般には、液体の透過量は（３）式で表
わされ、濃度が高い程、透過量が多い。
わされ、濃度が高い程、透過量が多い。
Ｑ＝ＰＬ１ΔＣ・Ｔ＠Ｓ ・・・・・・・由・・
（３）Ｑ：透過量（ｍｏｌ ） Ｐ：透過係数（ｍｏｌ／ （ｍｏｔ／ｌ） ｍｍ１ｙ＋
＊ｃｍ２）ΔＣ：濃度差（ｍａｔ／ｌ ） Ｔ：滞留時間（１ｎｉＲ） Ｓ：接触面積（ｃｍ２） また、本発明者等は、隔膜に陽イオン交換膜（フッ素樹
脂系、スチレンジビニルベンゼン系等）を使用した際に
、供給するメタノール濃度と電池でのメタノール利用率
には逆比例の関係があり、メタノール濃度が上昇すると
メタノール利用率が低下することが判っている。また、
第３図に示すように、メタノール濃度５ｍｏＡ／Ａを超
えると計算値Ａ（Ｐ電極と空気極の単極電位の差）に対
し実測値Ｂの電池電圧が低下傾向を示すことより、面濃
度側では空気極の劣下があることが判つブヒ。
（３）Ｑ：透過量（ｍｏｌ ） Ｐ：透過係数（ｍｏｌ／ （ｍｏｔ／ｌ） ｍｍ１ｙ＋
＊ｃｍ２）ΔＣ：濃度差（ｍａｔ／ｌ ） Ｔ：滞留時間（１ｎｉＲ） Ｓ：接触面積（ｃｍ２） また、本発明者等は、隔膜に陽イオン交換膜（フッ素樹
脂系、スチレンジビニルベンゼン系等）を使用した際に
、供給するメタノール濃度と電池でのメタノール利用率
には逆比例の関係があり、メタノール濃度が上昇すると
メタノール利用率が低下することが判っている。また、
第３図に示すように、メタノール濃度５ｍｏＡ／Ａを超
えると計算値Ａ（Ｐ電極と空気極の単極電位の差）に対
し実測値Ｂの電池電圧が低下傾向を示すことより、面濃
度側では空気極の劣下があることが判つブヒ。
以上のこと及び後記実施例の結果から、本発明に従って
、燃料極に供給するメタノール濃度を１ｒｎｏｔ／Ｌか
ら５ ｒｎｏｔ／ Ｌ ％望ましくは３ｍｏｌ／１から
５ｍｏＡ／４とすることによって、燃料電池の性能を南
北させることができる。
、燃料極に供給するメタノール濃度を１ｒｎｏｔ／Ｌか
ら５ ｒｎｏｔ／ Ｌ ％望ましくは３ｍｏｌ／１から
５ｍｏＡ／４とすることによって、燃料電池の性能を南
北させることができる。
次に１本発明を実施例によシ具体的に説明する。
実施例−１
ファー坏スブラック系カーボンブラック担体２、８ ｇ
に対し塩化白金酸（Ｈ２Ｐｔ ＣＬ・６Ｈ２０）２．１
４ｇ、塩化ルテニウム（Ｒ，Ｃｔ、・ｌ−１２０）１．
０４ｇを加え十分に混合し、その後３３％のホルマリン
１６．２ｍｔを加えさらに混合し、５０％水酸化カリウ
ム溶液３５．４ｍｔをカロえ、その後１時間攪拌を続は
担体上に白金およびルテニウムを担持する。Ｆ：ｉＭ、
水洗、空気中７００で乾燥し触媒担持炭素粉末を得る。
に対し塩化白金酸（Ｈ２Ｐｔ ＣＬ・６Ｈ２０）２．１
４ｇ、塩化ルテニウム（Ｒ，Ｃｔ、・ｌ−１２０）１．
０４ｇを加え十分に混合し、その後３３％のホルマリン
１６．２ｍｔを加えさらに混合し、５０％水酸化カリウ
ム溶液３５．４ｍｔをカロえ、その後１時間攪拌を続は
担体上に白金およびルテニウムを担持する。Ｆ：ｉＭ、
水洗、空気中７００で乾燥し触媒担持炭素粉末を得る。
この粉末１０重量に対し、水４０重量、ポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）１屯量を加え十分に混合し電
極基材に塗布し乾燥後、窒素中２５０〜３００Ｃで１時
間焼成し電極を形成する。この電極を用いて、６０Ｃ電
流密度６０ ｍＡ／Ｃｒｎ２＋ アノライト中硫酸濃
度３ｍθｔ／ｌにおけるメタノール濃度が０．５．１．
０．２．０゜３．０．５．０．９．５ｍｏ４／４とした
場合の燃料極の電位特性を測定した。その結果を第１表
に示す。
オロエチレン（ＰＴＦＥ）１屯量を加え十分に混合し電
極基材に塗布し乾燥後、窒素中２５０〜３００Ｃで１時
間焼成し電極を形成する。この電極を用いて、６０Ｃ電
流密度６０ ｍＡ／Ｃｒｎ２＋ アノライト中硫酸濃
度３ｍθｔ／ｌにおけるメタノール濃度が０．５．１．
０．２．０゜３．０．５．０．９．５ｍｏ４／４とした
場合の燃料極の電位特性を測定した。その結果を第１表
に示す。
第 １ 表
実施例−１と同じ条件で製造した電極を酸油として制作
し、温度６ｏｃ、電流密度６ＱｍＡ／ｃｍ”。
し、温度６ｏｃ、電流密度６ＱｍＡ／ｃｍ”。
アノライト中硫酸３ ｍｏｌ／ ｌにおけるメタノール
濃度０．５ 、１．、０ 、３．０ 、５．０ 、９．
５ ｍｏｌ／ ｔとした場合の電池電圧特性を測定した
。その結果を第２表に示す。
濃度０．５ 、１．、０ 、３．０ 、５．０ 、９．
５ ｍｏｌ／ ｔとした場合の電池電圧特性を測定した
。その結果を第２表に示す。
第 ２ 表
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、燃料極の性能を
向上させることが出来、かつ電池電圧を向上させること
が出来る利点がある。
向上させることが出来、かつ電池電圧を向上させること
が出来る利点がある。
第１図は燃料電池の基本構成の説明図、第２図は本発明
の燃料電池の実施例のメタノール濃度と燃料極の単極電
位との特性図、第３図は同じくメタノール濃度と電池電
圧との特性図である。 １・・・窒気極、２・・・燃料極、３・・・電解質。 弔２図 ゾ フ ノー１し ン農水 （ｒｎＪ！／ノノ弔３図 メワノール ヲ農皮 （〃砧ｌｈ） 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％ 日立市幸町３丁目１番１号株式 会社日立製作所日立研究所内
の燃料電池の実施例のメタノール濃度と燃料極の単極電
位との特性図、第３図は同じくメタノール濃度と電池電
圧との特性図である。 １・・・窒気極、２・・・燃料極、３・・・電解質。 弔２図 ゾ フ ノー１し ン農水 （ｒｎＪ！／ノノ弔３図 メワノール ヲ農皮 （〃砧ｌｈ） 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％ 日立市幸町３丁目１番１号株式 会社日立製作所日立研究所内
Claims (1)
- １、負極に燃料極、正極に酸化剤極及び両電極の間に両
′電極を分離する隔膜を有し両電極を電気化学的に接続
する電解液より構成される燃料電池において、前記、燃
料極に対して供給する燃料の濃度を１ ｍｏｔ／ を超
から５ ｍｏｔ／ ｌとすることを特徴とする燃料電池
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58009819A JPS59138074A (ja) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58009819A JPS59138074A (ja) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59138074A true JPS59138074A (ja) | 1984-08-08 |
Family
ID=11730751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58009819A Pending JPS59138074A (ja) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59138074A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1280218A1 (de) * | 2001-07-27 | 2003-01-29 | Abb Research Ltd. | Verfahren zur Regelung der Methanolkonzentration in direkt-Methanol-Brennstoffzellen |
| US7092791B2 (en) | 1998-03-10 | 2006-08-15 | Fanuc Ltd | Robot system and machining method with robot system |
-
1983
- 1983-01-26 JP JP58009819A patent/JPS59138074A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7092791B2 (en) | 1998-03-10 | 2006-08-15 | Fanuc Ltd | Robot system and machining method with robot system |
| EP1280218A1 (de) * | 2001-07-27 | 2003-01-29 | Abb Research Ltd. | Verfahren zur Regelung der Methanolkonzentration in direkt-Methanol-Brennstoffzellen |
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