JPS60177561A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS60177561A JPS60177561A JP59031496A JP3149684A JPS60177561A JP S60177561 A JPS60177561 A JP S60177561A JP 59031496 A JP59031496 A JP 59031496A JP 3149684 A JP3149684 A JP 3149684A JP S60177561 A JPS60177561 A JP S60177561A
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- JP
- Japan
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- silicon carbide
- matrix
- phosphoric acid
- particles
- fuel cell
- 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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- 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
- H01M8/0293—Matrices for immobilising electrolyte solutions
-
- 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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- 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】
［発明の技術分野］
本発明は、燃料電池に係り、特に電解質としてリン酸を
用いる一対のガス拡散電極間に配置されるマトリックス
の組成を改良した燃料電池に関づる。
用いる一対のガス拡散電極間に配置されるマトリックス
の組成を改良した燃料電池に関づる。
［発明の技術的背狽とその問題点］
燃料電池の一つとして、水素含有ガスを燃料とし、酸素
含有ガスを酸化剤とし、燃料側電極と空気側電極との間
に挟まれた電解質保持マトリックス内に液体リン酸を保
持させたものがある。両電極は、カーボンペーパー等の
上にポリテトラフロロエチレンと共に白金コロイド粒子
を担持した炭素粒子を触媒層として付けてあり、従来、
電解質保持マトリックスは、炭化ケイ素粉末に有機結着
剤であるボリテ１−ラフロロエチレンを混合したものが
用いられていた。
含有ガスを酸化剤とし、燃料側電極と空気側電極との間
に挟まれた電解質保持マトリックス内に液体リン酸を保
持させたものがある。両電極は、カーボンペーパー等の
上にポリテトラフロロエチレンと共に白金コロイド粒子
を担持した炭素粒子を触媒層として付けてあり、従来、
電解質保持マトリックスは、炭化ケイ素粉末に有機結着
剤であるボリテ１−ラフロロエチレンを混合したものが
用いられていた。
このマトリックスは、電解質であるリン酸に対して、化
学的に安定したものであることが必要とされ、更に次の
様な性質を要求される。即ち、ガス拡散電極間にイオン
伝導性を有する電解質リン酸を充分保持Ｊること、マト
リックス自身は絶縁性を示し、且つリン酸に対して充分
な湿潤性を有することなどである。
学的に安定したものであることが必要とされ、更に次の
様な性質を要求される。即ち、ガス拡散電極間にイオン
伝導性を有する電解質リン酸を充分保持Ｊること、マト
リックス自身は絶縁性を示し、且つリン酸に対して充分
な湿潤性を有することなどである。
この様に、７１〜リツクスには各種の性能が要求される
。しかしながら、従来の炭化ケイ素と有機結着剤とから
成るマトリックスは、これらの性能を充分満足できるも
のではなかった。
。しかしながら、従来の炭化ケイ素と有機結着剤とから
成るマトリックスは、これらの性能を充分満足できるも
のではなかった。
炭化ケイ素には、運転中、燃料電池内にて動き回ろうと
する傾向があり、それを防止するため、イｊｎ結着剤と
してポリテトラフロロエチレン或いはフッ素化エチレン
プロピレンの様なフッ素樹脂が数％〜数十％加えられて
いる。しかし、これらは撥水性が大きく、マトリックス
の湿潤性に欠けるという欠点がある。その結果、リン酸
の保持能力が低下し、電池性能が低下するという問題点
があった。
する傾向があり、それを防止するため、イｊｎ結着剤と
してポリテトラフロロエチレン或いはフッ素化エチレン
プロピレンの様なフッ素樹脂が数％〜数十％加えられて
いる。しかし、これらは撥水性が大きく、マトリックス
の湿潤性に欠けるという欠点がある。その結果、リン酸
の保持能力が低下し、電池性能が低下するという問題点
があった。
［発明の目的］
本発明は、上記の様な問題点に鑑みなされもので、その
目的は、マトリックスの性能を向上させることにより、
寿命特性の向上をはかった燃料電池を提供することにあ
る。
目的は、マトリックスの性能を向上させることにより、
寿命特性の向上をはかった燃料電池を提供することにあ
る。
［発明の概要］
本発明は、一対のガス拡散電極と、この電極間にリン酸
を保持した多孔性の電解質保持マトリックスを備えてな
る燃料電池において、前記７１−リックスを、撥水性の
大きい従来のフッ素樹脂系の有機結着剤に代え−Ｃ１銅
或いはニッケルの内少なくとも一種類のリン酸化合物か
ら成る無機結着剤で形成したものである。
を保持した多孔性の電解質保持マトリックスを備えてな
る燃料電池において、前記７１−リックスを、撥水性の
大きい従来のフッ素樹脂系の有機結着剤に代え−Ｃ１銅
或いはニッケルの内少なくとも一種類のリン酸化合物か
ら成る無機結着剤で形成したものである。
［発明の実施例］
以下、本発明を実施例にて説明する。
平均粒子径１．８μの炭化ケイ素粉末２３０ｇに、平均
粒子径１μの酸化第二銅（Ｃｕｂ）粉末４０ｇを加えて
混合し、更に９５％リン酸３００ｍ１を加えて約３０分
間混練したものを、２３０°Ｃで２４時間加熱してリン
酸と酸化第二銅を反応させ、リン酸化合物を生成させた
。リン酸化合物を生成させたものは、反応前と比較して
流動性の減少したものであった。
粒子径１μの酸化第二銅（Ｃｕｂ）粉末４０ｇを加えて
混合し、更に９５％リン酸３００ｍ１を加えて約３０分
間混練したものを、２３０°Ｃで２４時間加熱してリン
酸と酸化第二銅を反応させ、リン酸化合物を生成させた
。リン酸化合物を生成させたものは、反応前と比較して
流動性の減少したものであった。
これを電解質保持マトリックスとして、触媒の塗布され
た２０Ｘ２０Ｃｍの電極間に適量流し込みＩＫｇ／ｃｒ
ｎ２で圧縮し、素電極を作成した。
た２０Ｘ２０Ｃｍの電極間に適量流し込みＩＫｇ／ｃｒ
ｎ２で圧縮し、素電極を作成した。
素電極の見掛【ノの厚さは、２００μである。
この素電極を用いて第１図に示す燃料電池を組立てた。
図において、１はリン酸を含有した本発明に係る多孔性
の電解質保持マトリックス、即ち、前記した炭化ケイ素
粉末を銅のリン酸化合物で結着して形成したマトリック
スである。このマトリックスを後述する一対のガス拡散
電極間に配置する。この構成により単ヒルを形成する。
の電解質保持マトリックス、即ち、前記した炭化ケイ素
粉末を銅のリン酸化合物で結着して形成したマトリック
スである。このマトリックスを後述する一対のガス拡散
電極間に配置する。この構成により単ヒルを形成する。
２は燃料側ガス拡散電極（アノード）、３は空気側ガス
拡散電極（カソード）である。各単セルは隔離板４を介
して積層され、図示していない容器内に収納されている
。隔離板４には互いに直交する溝５゜６が設【プられ、
図示していないガス供給源から、溝５には燃料ガスの水
素が、溝６には酸化剤ガスの空気が供給される。
拡散電極（カソード）である。各単セルは隔離板４を介
して積層され、図示していない容器内に収納されている
。隔離板４には互いに直交する溝５゜６が設【プられ、
図示していないガス供給源から、溝５には燃料ガスの水
素が、溝６には酸化剤ガスの空気が供給される。
第２図に本発明にかかる７１〜リツクスと従来法による
マトリックスを用いた燃料電池についＣ１電圧と電流密
度との特性を検証した比較図を承り。
マトリックスを用いた燃料電池についＣ１電圧と電流密
度との特性を検証した比較図を承り。
図中、本発明に係る無機結着剤を用いた燃料電池をＡ、
従来の有機結着剤を用いた燃料電池をＢで示している。
従来の有機結着剤を用いた燃料電池をＢで示している。
図示の通り、Ａ、Ｂは同じ特性を示し、本発明のマトリ
ックスは従来のものと同等変化はない。
ックスは従来のものと同等変化はない。
第３図に２００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度テ、ＩＩ Ｍ発
電させた時の出力電圧の変化を示す。図から明らかな様
に、本発明に係る電解質保持マトリックスを用いた燃料
電池△では、長時間電池電圧の降下がなく安定した性能
が得られた。
電させた時の出力電圧の変化を示す。図から明らかな様
に、本発明に係る電解質保持マトリックスを用いた燃料
電池△では、長時間電池電圧の降下がなく安定した性能
が得られた。
この原因としては、本発明に係るマトリックスでは、加
熱して酸化銅粒子表面にリン酸化合物を生成する際に、
まわりを取囲んでいる数個の炭化ケイ素粒子をつなげて
、見掛は上凹凸の多い大きな粒子を形成する。この粒子
が炭化ケイ素粒子中にほどよく混合分散されているため
、炭化ケイ素粒子の移動の少ない安定したマトリックス
が形成されること、更に、マトリックスの湿潤性が向上
した結果、リン酸保持能力が増大したためと思われる。
熱して酸化銅粒子表面にリン酸化合物を生成する際に、
まわりを取囲んでいる数個の炭化ケイ素粒子をつなげて
、見掛は上凹凸の多い大きな粒子を形成する。この粒子
が炭化ケイ素粒子中にほどよく混合分散されているため
、炭化ケイ素粒子の移動の少ない安定したマトリックス
が形成されること、更に、マトリックスの湿潤性が向上
した結果、リン酸保持能力が増大したためと思われる。
なお、本実施例では銅のリン酸化合物を結着剤として用
いたが、ニッケルのリン酸化合物でも同様の効果がある
ことが確認された。
いたが、ニッケルのリン酸化合物でも同様の効果がある
ことが確認された。
この様に、炭化ケイ素を銅、ニッケルの内少なくとも一
種類のリン酸化合物で結着形成しＩＣマトリックスは、
従来の欠点を除去し優れたマトリックスを得ることがで
き、このマトリックスを用いた燃料電池は性能が大幅に
向上し、その実用的価値は極め′Ｃ＾いものである。
種類のリン酸化合物で結着形成しＩＣマトリックスは、
従来の欠点を除去し優れたマトリックスを得ることがで
き、このマトリックスを用いた燃料電池は性能が大幅に
向上し、その実用的価値は極め′Ｃ＾いものである。
［発明の効果］
以上説明した様に、本発明によれば電解質マトリックス
の組成を改良することにより、寿命特性の向上をはかっ
た燃料電池を提供Ｊることがでさる。
の組成を改良することにより、寿命特性の向上をはかっ
た燃料電池を提供Ｊることがでさる。
第１図は本発明に係る燃料電池の要部構成を説明する斜
視図、第２図は本発明に係るマトリックスと従来法によ
る７１−リツクスを用いた燃れ電池の特性比較図、第３
図は本発明に係るマトリックスと従来法による７１−リ
ツクスを用いた燃料電池の寿命特性比較図である。 １・・・電解質保持マトリックス ２・・・燃料側ガス拡散電極 ３・・・空気側ガス拡散電極 ４・・・隔離板 ５．６・・・溝 第１図
視図、第２図は本発明に係るマトリックスと従来法によ
る７１−リツクスを用いた燃れ電池の特性比較図、第３
図は本発明に係るマトリックスと従来法による７１−リ
ツクスを用いた燃料電池の寿命特性比較図である。 １・・・電解質保持マトリックス ２・・・燃料側ガス拡散電極 ３・・・空気側ガス拡散電極 ４・・・隔離板 ５．６・・・溝 第１図
Claims (1)
- 一対のガス拡散電極と、この電極間にリン酸を保持した
多孔性の電解質マトリックスとを備えてなる燃料電池に
おいて、前記マトリックスが銅或いはニッケルの少なく
とも一種類のリン酸化合物である無機結着材で炭化ケイ
素を結着したことを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59031496A JPS60177561A (ja) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59031496A JPS60177561A (ja) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60177561A true JPS60177561A (ja) | 1985-09-11 |
Family
ID=12332851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59031496A Pending JPS60177561A (ja) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60177561A (ja) |
-
1984
- 1984-02-23 JP JP59031496A patent/JPS60177561A/ja active Pending
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