JPS60185367A - 燃料電池のシ−ル構造 - Google Patents

燃料電池のシ−ル構造

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JPS60185367A
JPS60185367A JP59039534A JP3953484A JPS60185367A JP S60185367 A JPS60185367 A JP S60185367A JP 59039534 A JP59039534 A JP 59039534A JP 3953484 A JP3953484 A JP 3953484A JP S60185367 A JPS60185367 A JP S60185367A
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JP
Japan
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sealing
electrode
film
melting point
seal
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Pending
Application number
JP59039534A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiro Oka
嘉弘 岡
Tsutomu Furuya
降矢 力
Masahiro Furukawa
雅弘 古川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】
この発明は多孔性を有する要素体ないしば酸要素体の複
数個を合わせて集合体としてなるシール単位体ごとに、
該単位体の端面および周縁部をシールする燃料電池のシ
ール構造に関する。
【従来技術とその問題点】
マトリックス層の両側に燃料電極と酸化剤電極を配し、
さらにその外側に反応ガスとしての燃料ガスおよび酸化
剤ガスの供給溝を有するプレートを配設してなるものを
積層してセルスタックとする燃料電池の単位電池の構成
には、リブ付電極方式とリブ付セパレータ方式があり、
これらを構成する多孔性の要素体1例えば電極等にばそ
の端面および周縁部にシール材が被覆され、反応ガスが
要素体から外部へ漏洩するのを防止するようにしている
。以下図面に基づいて説明する。 第1図はリブ付電極方式による単位電池の分解斜視図で
あり、第1図において符号1ば電解質を保持する多孔質
のマトリックス層であり、この両側にいづれも多孔性の
燃料電極2と酸化剤電極3とが配設され、燃料電極2は
燃料ガスの供給溝48を有する多孔性のリブ付電極基1
14が、また酸化剤電極3には供給溝48と直交する酸
化剤ガスの供給溝5aを有する多孔性のリブ付電極基材
5がそれぞれ密着されて配設される。なお、燃料ガスと
酸化剤ガスを分離するとともに導電体となるセバレ−l
−板が単位電池ごとに介装され、これらの単位電池が積
層されて燃料電池のセルスタックが構成される。反応ガ
スとしての燃料ガスは、燃料ガス供給溝4aを有するセ
ルスタックの端部に取付けられた図示しないマニホール
ドを介して矢印Aの方向より入り、供給溝58に流入し
て燃料電極に供給されて、前述と対向する位置に取付け
られた図示しないマニホールドを介して矢印B方向に排
出される。一方酸化剤ガスは酸化剤供給/Ij5aを有
するセルスタックの端部に取付けられた図示しないマニ
ホールドを介して矢印C方向より入り、供給溝58に流
入し、酸化剤電極に供給されて、前述と対向する位置に
取付けられた図示しないマニホールドを介して矢印り方
向に排出され、電気化学反応を起こして電気を発生する
。 第2図はリブ付セパレータ方式の単位電池の分解斜視図
であり、第2図以降の図において同一部分には同一符号
がつけられている。第2図において電解質を含浸する多
孔質のマトリックス層1の両側に多孔性の燃料電極2と
、多孔性の酸化剤電極3が配設されて単位電池を構成し
、そして、一方の面に燃1!z1ガスの供給溝78と他
方の面に供給溝78と直交する酸化剤ガスの供給’a1
hとが形成されている非多孔性のリブ付セパレータが、
燃料電極2と酸化剤電極3とに接して単位電池間に配設
され、これらが積重ねられて燃料電池のセルスタックが
構成されている。なお、燃料電池としての作用ばリブ付
電極方式と同じである。 さて、反応ガスは前述のようにガス透過性のマトリック
ス、電極またはリブ付電極基材に供給されるので、これ
らの要素体は反応ガスが外部に漏洩することによる酸素
と水素との爆鳴気の発生の防止および電極間からの多孔
性のマトリックス層からの電解液の漏洩防止のため、各
要素体またはその集合体であるシール単位体ごとにその
端面および周縁部にシール材が被覆される。 第3図は、従来技術によるシール材を施したリブ付電極
方式による単位電池の例を示し苑断面斜視図である。第
3図において、マI・リソクスN1の両側にはリブ付電
極基材4に密着した燃料電極2とリブ付電極基材5に密
着した酸化剤電極3とが配設されているが、それぞれの
シール単位体の端面および周縁部1例えば酸化剤電極3
およびリブ付電極基材5の端面3a、5bおよび周縁部
3b、5cには、まずふっ素樹脂分散液に数回浸漬され
、さらにふっ素樹脂フィルム91例えばPFA (四ふ
っ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共
重合樹脂)で被覆され、プレスにより融点以上の温度で
熱圧着してシールシー1−9が形成されシールされる。 しかしこのシールシートではフィルムを融着する際、裂
は目、ピンホールができやすく、十分なガスシールが行
われないという欠点があった。なお、ふっ素樹脂からな
るシールシート10は燃料および酸化剤電極基材との間
に介装され、シールシー1−9とともに電極間のシール
を行っている。 第4図は従来技術のシールによる異なる実施例を示す部
分断面斜視図である。第4図において、7トリックス層
1と電極2例えば酸化剤電極3とリブ付電極基材5の端
面および周縁部にふっ素ゴム11の分散液を塗布して硬
化させてシールシ・−トとし、各要素体から外部へのガ
スの漏洩を防止し、また電極間や電極とセパレータ間の
電解液の漏洩を防止する構造がとられている。しかしこ
のシールシートのふっ素ゴムは180〜220℃のよう
な高温での耐酸化性が乏しく、寿命も短く、またふっ素
ゴム分散液は電極、電極基材に浸透し難いため密着性が
悪くなってシール性が低下し、かつ加工工数がかかると
いう欠点がある。
【発明の目的】
この発明は前述のような欠点に鑑み、多孔性のシール単
位体からの漏洩を防止するにあたり、その信頼性が高く
、寿命の長い燃料電池のシール構造を提供することを目
的とする。
【発明の要点】
上記の目的は、この発明によれば多孔性の要素体ないし
はこの要素体の複数個からなる集合体としてのシール単
位体1例えば電極とリブ付電極基材との端面および周縁
部をシールする際、融点の異なるふっ素樹脂フィルムを
用い、このうち融点の低いふっ素樹脂を前記シール単位
体のシール面に密着させ、さらにそのJ二に融点の高い
ふっ素樹脂フィルムを重ねて、プレスにて前記各融点の
間の温度で熱圧着することによりシール部を形成するこ
とにより達成できる。 下層に配置されたふっ素樹脂フィルムは、その溶融点以
上の温度で熱圧着するため、このフィルムは基材端面の
細かな凸凹に整合して基材に良好に融着する。一方、こ
の−L層に配置されたふっ素樹脂フィルムは、前記溶融
温度以上の溶融点をもつため、ピンホールや裂は目が生
じることばない。 しかもこれら両フィルムは、下層の低融点ふっ素樹脂フ
ィルムの溶融温度において、良好に結着することが認め
られた。
【発明の実施例】
以上図面に基づいて本発明の実施例について説明する。 第5図は本発明の実施例を示す部分断面斜視図である。 燃料電池のシール単位体としての。 例えば酸化剤電極2とこれに密着する電極基材5の端面
3a、5bおよび周縁部3b、5cとに、例えばPTF
E系ふっ素樹脂分散液を塗布後約350℃で熱処理を行
い、まず融点の低い方のふっ素樹脂フィルム】2が熱圧
着されやすいように下地処理が施される。次にこの面に
融点の低い方のふっ素樹脂フィルム】21例えばPFA
 (融点306〜310℃)を被覆し、さらにその上に
融点の高い方のふっ素樹脂フィルム13.例えばPTF
E (四ふっ化エチレン重合樹脂、融点327℃)を重
ねて被覆し、プレスにて上記両樹脂の融点の間の温度3
10〜320℃で面圧3〜5Kg/−にて熱圧着する。 これにより下側のふっ素樹脂フィルム12は電極、リブ
付電極基材のシール面に融着し、上側のふっ素樹脂フィ
ルムは下側のフィルムに密着してシール構造が得られる
。 この場合、下側のふっ素樹脂フィルムはその融点より高
い温度で熱圧着されるため、シール単位体の表面の凹凸
に整合して平滑な面を形成するが、溶融することにより
ピンホールが生じやすくなる。 一方、このシールの上側のふっ素樹脂は融点が高いため
上記のような現象は起こらず、しかも下側のシールと良
好に密着するため、一様に下側のふっ素樹脂フィルム面
上を覆ってシール性を保持する。 第6図は第5図の平面図であり、第5図において酸化剤
電極3と酸化剤電極基材の端面および周縁部にシール材
としてのふっ素樹脂フィルム12゜13が施工されてい
るのが示される。 第7図は第5図の下面図であり、シール材としてのふっ
素樹脂フィルム12.13が酸化剤のリブ付電極基材の
両側の周縁部に施工されているのが示される。なお、上
記の実施例では酸化剤電極とそのリブ付電極基材のシー
ル構造が示されているが、燃料電極とそのリブ付電極基
材についても同じシール構造がとられるのはいうまでも
ない。またマトリックス層を介装して燃料電極と酸化剤
電極とを重ねる場合は、第5図にみられる段部3cには
第3図に示されるふっ素樹脂からなるシールシートを介
装して上記ふっ素樹脂12.13とともに電極間のシー
ルが行われる。 第8図はリブ付セパレータ方式の単位電池の多孔性のシ
ール単位体に、本発明を実施したシール構造を示した断
面斜視図であり、マトリックス層1を挟持して燃料電極
2と酸化剤電極3とが配設されるシール単位体の端面お
よび周縁部に前述のように融点の低いふっ素樹脂フィル
ムを被覆し、さらにその上に融点の高いふっ素樹脂フィ
ルムを被覆して前述と同じ方法で熱圧着してシール構造
が得られる。
【発明の効果】
この発明によれば、ガス拡散性の要素体またはこの要素
体の複数個からなるシール単位体の端面および周縁部に
施されるシールを、融点の異なるふっ素樹脂フィルムと
して、このうち、まず融点の低い方のフィルムを被覆し
、さらにその上に融点の高い方のフィルムを被覆し、前
記ふっ素樹脂フィルムの各融点の間の温度で熱圧着する
ことにより、融点の低いふっ素樹脂フィルムはシール単
位体表面の凹凸を整合して良好に融着し、上側のフィル
ムは一様に下側のフィルム層を覆い、また下側のフィル
ム層とよく密着してガスの漏洩を防止するので、シール
が確実で信頼性が高く、寿命の長いシール構造が得られ
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はリブ付電極方式による単位電池を示す分解斜′
fM図、第2図ばリブ付セパレータ方式による単位電池
を示す分解斜視図、ff13図は従来技術によるシール
構造を示す断面分解斜視図、第4図は従来技術による異
なるシール構造を示す部分断面斜視図、第5図は本発明
の実施例によるシール構造を示す部分断面斜視図、第6
図は第5図の平面図、第7図は第5図の下面図、第8図
は本発明の異なる実施例によるシール構造を示す断面斜
視図である。 1−7トリックス層、2−燃料電極、3−酸化剤電極、
4.5− リブ付電極基材、12.1.3−ふっ素樹脂
フィルム。 11− さ \り 一き ぐに

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ■)多孔性を有する要素体ないしは該要素体の複数個を
    合わせて集合体としてなるシール単位体ごとに、該単位
    体の端面および周縁部をシールする燃料電池のシール構
    造において、前記単位体の端面および周縁部に融点の異
    なるふっ素樹脂フィルムを重ねて被覆し、前記フィルム
    のうち融点の低いフィルムは下側に、融点の高いフィル
    ムは」二側に配設して、該積層されたフィルムの各融点
    の間の温度で熱圧着してシール部を形成することを特
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6175065U (ja) * 1984-10-24 1986-05-21
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