JPS60200467A - 燃料電池の組立方法 - Google Patents
燃料電池の組立方法Info
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- JPS60200467A JPS60200467A JP59055708A JP5570884A JPS60200467A JP S60200467 A JPS60200467 A JP S60200467A JP 59055708 A JP59055708 A JP 59055708A JP 5570884 A JP5570884 A JP 5570884A JP S60200467 A JPS60200467 A JP S60200467A
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- Japan
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- cathode
- anode
- fuel cell
- electrolyte
- impregnated
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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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
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- H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
-
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- 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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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、各構成部材を積層して組み立てる燃料電池の
組立方法に関する。
組立方法に関する。
第１図に電気化学反応に基づく燃料電池の単電池の原理
図を示す。同図において、１はアノード、２はカソード
を示し、これらアノード１とカソード２に電解質層３が
挾まれている。アノード１に隣接して燃料４が送られる
燃料室５が設けられ、カソード２に隣接してば化剤６が
送られる酸化剤室７が設けられている。燃料４としては
、メタノール、ヒドラジン等の液体や水素等の気体が用
いられる。また、酸化剤６としては酸素あるいは酸素を
含む空気等の気体が用いられる。Ｋ解質としては、硫酸
やリン酸のような酸性型と、水酸化カリウム等のアルカ
リ性型がちる。
図を示す。同図において、１はアノード、２はカソード
を示し、これらアノード１とカソード２に電解質層３が
挾まれている。アノード１に隣接して燃料４が送られる
燃料室５が設けられ、カソード２に隣接してば化剤６が
送られる酸化剤室７が設けられている。燃料４としては
、メタノール、ヒドラジン等の液体や水素等の気体が用
いられる。また、酸化剤６としては酸素あるいは酸素を
含む空気等の気体が用いられる。Ｋ解質としては、硫酸
やリン酸のような酸性型と、水酸化カリウム等のアルカ
リ性型がちる。
生成ガス８として、アノード１では燃料４がメタノール
の場合は炭酸ガスが発生し、ヒドラジンの場合は窒素ガ
スが発生する。一方、カソード２では電解質が酸性型の
場合は水９が生成する。電解質がアルカリ性型の場合は
カソード２の部分で水が生成する。
の場合は炭酸ガスが発生し、ヒドラジンの場合は窒素ガ
スが発生する。一方、カソード２では電解質が酸性型の
場合は水９が生成する。電解質がアルカリ性型の場合は
カソード２の部分で水が生成する。
第２図、第３図は第１図に原理図で示したそれぞれ異な
る従来の単電池の組立て前の分解斜視図を示す。第２図
ではアノード１及びカソード２が金網基体により形成さ
れ、該金網基体の周囲に金属板の集電部をとり、該集電
部よｐ端子１０゜１１をそれぞれ引き出している。燃料
室５と酸化剤室７は、プラスチック素材より形成されて
いる。
る従来の単電池の組立て前の分解斜視図を示す。第２図
ではアノード１及びカソード２が金網基体により形成さ
れ、該金網基体の周囲に金属板の集電部をとり、該集電
部よｐ端子１０゜１１をそれぞれ引き出している。燃料
室５と酸化剤室７は、プラスチック素材より形成されて
いる。
また、第３図ではアノード１及びカソード２が多孔質カ
ーボン素材により形成され、燃料室５と酸化剤室７は不
浸透カーボン板にて成形したセパレータ１２．１２に設
けた溝により構成されている。
ーボン素材により形成され、燃料室５と酸化剤室７は不
浸透カーボン板にて成形したセパレータ１２．１２に設
けた溝により構成されている。
第４図は第３図に示しだ単電池を燃料電池として組み立
てる方法を示す斜視図である。従来は、同図で示すよう
に各単電池構成部材を別体に作成し、各構成部材を個々
に積み上げて当て板１３゜１３により締め付けて積層し
ていた。
てる方法を示す斜視図である。従来は、同図で示すよう
に各単電池構成部材を別体に作成し、各構成部材を個々
に積み上げて当て板１３゜１３により締め付けて積層し
ていた。
ところが、上記のような従来の組立方法では、電解質に
液体のものを用いるときは、該電解質を乾燥させないよ
うに予め組立時に濡らす必要があることから、これが原
因となってシールが難かしくなるという欠点があった。
液体のものを用いるときは、該電解質を乾燥させないよ
うに予め組立時に濡らす必要があることから、これが原
因となってシールが難かしくなるという欠点があった。
まだ、ペースト状のマトリックスを電解質として用いる
場合には、両電極（アノード１とカソード２）と電解質
層３との界面の密着性が悪いという欠点があった。更に
、電極には触媒層が添着されているが、このような電極
はその活性を保持するために、燃料電池として積層され
るまで不活性ガス雰囲気の状態で保存される必要がある
。、そのため、この保存のために広いスペースが必要と
なり、また不活性ガスの供給排気を含めた調ガス装置が
必要となり、組立設備や組立スペースが大型化するとい
う欠点があった。
場合には、両電極（アノード１とカソード２）と電解質
層３との界面の密着性が悪いという欠点があった。更に
、電極には触媒層が添着されているが、このような電極
はその活性を保持するために、燃料電池として積層され
るまで不活性ガス雰囲気の状態で保存される必要がある
。、そのため、この保存のために広いスペースが必要と
なり、また不活性ガスの供給排気を含めた調ガス装置が
必要となり、組立設備や組立スペースが大型化するとい
う欠点があった。
本発明は上記欠点を解消せんとするもので、組み立てを
簡単に行なうことができると共に、電解質のシール性及
び極板と電解質層との密着性を向上させ、ひいては燃料
電池の性能を向上させることのできる燃料電池の組立方
法を提供するのが目的である。
簡単に行なうことができると共に、電解質のシール性及
び極板と電解質層との密着性を向上させ、ひいては燃料
電池の性能を向上させることのできる燃料電池の組立方
法を提供するのが目的である。
本発明は上記目的を達成するために、燃料電池の構成部
材のうち、電解質層と該電解質層を挾むアノード及びカ
ソードを予め積層一体化した後、前記アノード及びカソ
ードの外側に他の構成部材を積層することにより、燃料
電池の各構成部材の積層を二段階に分割した点を特徴と
する。
材のうち、電解質層と該電解質層を挾むアノード及びカ
ソードを予め積層一体化した後、前記アノード及びカソ
ードの外側に他の構成部材を積層することにより、燃料
電池の各構成部材の積層を二段階に分割した点を特徴と
する。
以下、本発明を図面の実施例に基づいて詳細に説明する
。第５図は本発明に係る組立方法を示す斜視図である。
。第５図は本発明に係る組立方法を示す斜視図である。
各構成部材を個々に作成する点は従来と同様であるが、
先ずアノード１と電解質層３とカソード２とを積層一体
化させ、その次に他の構成部材であるセパレータ１２．
１２を前記アノード１とカソード２の外側に積層させ、
これにより該セパレータ１２．１２に設けた溝により構
成される燃料室５と酸化剤室７を積層するのである。こ
のように、最初にアノード１と電解質層３とカソード２
とを積層一体化すれば、わずか三つの構成部材の一体化
であるため簡単となり、シール性や密着性の問題を解消
することが可能となる。
先ずアノード１と電解質層３とカソード２とを積層一体
化させ、その次に他の構成部材であるセパレータ１２．
１２を前記アノード１とカソード２の外側に積層させ、
これにより該セパレータ１２．１２に設けた溝により構
成される燃料室５と酸化剤室７を積層するのである。こ
のように、最初にアノード１と電解質層３とカソード２
とを積層一体化すれば、わずか三つの構成部材の一体化
であるため簡単となり、シール性や密着性の問題を解消
することが可能となる。
電極と電解質層３が一体化されてシールされていれば、
電極の触媒層が外部に露呈され力いだめ、有孔素材より
なる極板を透過して浸入する多少の空気と接触すること
はあるが、該触媒層が直接空気にさらされているのとは
格段に相違し、保存するにしてもその調ガスに厳しいチ
ェックをする必要がなく簡易的なものでよいことや、ス
ペースも少なくてすむ上に、触媒層を誤って損なう等の
事故を防ぐことができる。
電極の触媒層が外部に露呈され力いだめ、有孔素材より
なる極板を透過して浸入する多少の空気と接触すること
はあるが、該触媒層が直接空気にさらされているのとは
格段に相違し、保存するにしてもその調ガスに厳しいチ
ェックをする必要がなく簡易的なものでよいことや、ス
ペースも少なくてすむ上に、触媒層を誤って損なう等の
事故を防ぐことができる。
第６図は前記積層一体化方法の一実施例を示す斜視図を
示す。この実施例は電解質が液体（酸性又はアルカリ性
）である場合の積層一体化方法であり、液体電解質の被
含浸基体１４の周縁に半硬化性樹脂１５を塗布しておき
、この状態の被含浸基体１４の両側より有孔素材により
形成したアノード１とカソード２を積層し、加熱して前
記半硬化性樹脂１５を熱硬化させて積層一体化し、その
後、前記アノード１又はカソード２の外側より液体電解
質を前記被含浸基体１４に含浸させる方法である。この
場合、電解質層３は被含浸基体１４とこれに含浸した液
体電解質により構成されている。ここで、被含浸基体１
４はプラスチック繊維やパルプ系繊維の織布又は不織布
より形成され、アノード１とカソード２の隔膜としての
機能も果している。半硬化性樹脂１５はエポキシ樹脂等
で、その熱硬化温度は５０〜６０Ｃ程度のものでも、２
００Ｃ程度の高いものであっても、液体電解質は上記の
如く後から含浸させるため問題ない。有孔素材よりなる
アノード１及びカソード２は、多孔質カーボン板や焼結
金属あるいは金属網等で形成して上記熱硬化により充分
な接着強度をもって接着される。本実施例の場合には不
織布等の被含浸基体１４に予め半硬化性樹脂１５を含浸
しておけるので、組立工程が機械化でき、シールも強固
にすることができる。
示す。この実施例は電解質が液体（酸性又はアルカリ性
）である場合の積層一体化方法であり、液体電解質の被
含浸基体１４の周縁に半硬化性樹脂１５を塗布しておき
、この状態の被含浸基体１４の両側より有孔素材により
形成したアノード１とカソード２を積層し、加熱して前
記半硬化性樹脂１５を熱硬化させて積層一体化し、その
後、前記アノード１又はカソード２の外側より液体電解
質を前記被含浸基体１４に含浸させる方法である。この
場合、電解質層３は被含浸基体１４とこれに含浸した液
体電解質により構成されている。ここで、被含浸基体１
４はプラスチック繊維やパルプ系繊維の織布又は不織布
より形成され、アノード１とカソード２の隔膜としての
機能も果している。半硬化性樹脂１５はエポキシ樹脂等
で、その熱硬化温度は５０〜６０Ｃ程度のものでも、２
００Ｃ程度の高いものであっても、液体電解質は上記の
如く後から含浸させるため問題ない。有孔素材よりなる
アノード１及びカソード２は、多孔質カーボン板や焼結
金属あるいは金属網等で形成して上記熱硬化により充分
な接着強度をもって接着される。本実施例の場合には不
織布等の被含浸基体１４に予め半硬化性樹脂１５を含浸
しておけるので、組立工程が機械化でき、シールも強固
にすることができる。
第７図は積層一体化方法の他実施例を示す斜視図で、電
解質がペースト状のマトリックスである場合を示す。本
実施例は、先ず、アノード１及びカソード２の一方の極
板（図ではカソード２）の周縁に絶縁材よりなる枠１６
を付設し、該枠１６内にリン酸を分散させたペースト状
のマトリックス１７よりなる電解質を均一に塗布し、他
方の極板（図ではアノード１）を重ねた後、第８図に示
した如く粘着テープ１８で外部周辺より被覆して積層一
体化する方法である。ここで、枠１６を形成する絶縁材
は厚さ５０〜２００μｍ程度のプラスチック材より成る
が、このプラスチック粋の代わりにバッキングや樹脂含
浸した絶縁材であってもよいことは勿論である。本実施
例によれば、マトリックス１７と両極板間との密着性が
保たれ、放置すれば乾燥しやすい欠点を未然に防止する
ことができる。まだ、このような状態にしておくことに
よって電解質であるマｌ−’Ｊラックス前記触媒層の放
置期間中の不測のトラブルによる損傷を考慮せずに済み
、その取扱いが非常に簡単となる。
解質がペースト状のマトリックスである場合を示す。本
実施例は、先ず、アノード１及びカソード２の一方の極
板（図ではカソード２）の周縁に絶縁材よりなる枠１６
を付設し、該枠１６内にリン酸を分散させたペースト状
のマトリックス１７よりなる電解質を均一に塗布し、他
方の極板（図ではアノード１）を重ねた後、第８図に示
した如く粘着テープ１８で外部周辺より被覆して積層一
体化する方法である。ここで、枠１６を形成する絶縁材
は厚さ５０〜２００μｍ程度のプラスチック材より成る
が、このプラスチック粋の代わりにバッキングや樹脂含
浸した絶縁材であってもよいことは勿論である。本実施
例によれば、マトリックス１７と両極板間との密着性が
保たれ、放置すれば乾燥しやすい欠点を未然に防止する
ことができる。まだ、このような状態にしておくことに
よって電解質であるマｌ−’Ｊラックス前記触媒層の放
置期間中の不測のトラブルによる損傷を考慮せずに済み
、その取扱いが非常に簡単となる。
この場合のアノード１及びカソード２ば、前記実施例同
様に金属網、焼結金属あるいは多孔質のカーボン板のい
ずれでもよいが、多孔質のカーボン板を用いて特に良好
な結果が得られた。粘着テープ１８は溌水性又は使用す
る液体燃料に対して親和性のない素材を用いる。
様に金属網、焼結金属あるいは多孔質のカーボン板のい
ずれでもよいが、多孔質のカーボン板を用いて特に良好
な結果が得られた。粘着テープ１８は溌水性又は使用す
る液体燃料に対して親和性のない素材を用いる。
同、本実施例では粘着テープ１８により前記の如く外部
周辺を被覆するため、セパレータ１２等の他の構成部材
との関係で、その寸法が該粘着テープ１８のテープ厚分
だけ大きくなり、これが原因となって電池組立後にリー
クする恐れがあるため、該粘着テープ１８により被覆さ
れるアノード１等の構成部材の寸法を予め小さく設定し
ておく必要がある。
周辺を被覆するため、セパレータ１２等の他の構成部材
との関係で、その寸法が該粘着テープ１８のテープ厚分
だけ大きくなり、これが原因となって電池組立後にリー
クする恐れがあるため、該粘着テープ１８により被覆さ
れるアノード１等の構成部材の寸法を予め小さく設定し
ておく必要がある。
第９図も積層一体化方法の他の実施例を示す斜視図で、
電解質がイオン交換膜である場合を示す。
電解質がイオン交換膜である場合を示す。
本実施例は、イオン交換膜１９よりなる電解質の（９）
周縁に接着剤２０を塗布した後、両側よりアノード１と
カソード２を接着して積層一体化する方法である。ここ
で接着剤は撥水性あるいは使用する液体燃料に対して親
和性のない素材を用いる。接着剤２０としてシリコンＲ
ＴＶ （室温硬化型）を用い、アノード１とカソード２
を両側より圧着し、更に外部より第８図に示した実施例
のように粘着テープで被覆すれば、より一層シール性、
密着性が向上する。
カソード２を接着して積層一体化する方法である。ここ
で接着剤は撥水性あるいは使用する液体燃料に対して親
和性のない素材を用いる。接着剤２０としてシリコンＲ
ＴＶ （室温硬化型）を用い、アノード１とカソード２
を両側より圧着し、更に外部より第８図に示した実施例
のように粘着テープで被覆すれば、より一層シール性、
密着性が向上する。
上記実施例の他に、電解質としてイオン交換膜とペース
ト状のマトリックスを併用して用いたものに対しても、
接着剤や粘着テープを用いて積層一体化し得ることは勿
論である。また、更にポリエチレンやポリスチレンスル
ホン酸のようガ高分子電解質を用い、この高分子電解質
によりアノード１及びカソード２とを積層一体化し、外
部より粘着テープで被覆することにより燃料や酸化剤の
リークを防止することができる。
ト状のマトリックスを併用して用いたものに対しても、
接着剤や粘着テープを用いて積層一体化し得ることは勿
論である。また、更にポリエチレンやポリスチレンスル
ホン酸のようガ高分子電解質を用い、この高分子電解質
によりアノード１及びカソード２とを積層一体化し、外
部より粘着テープで被覆することにより燃料や酸化剤の
リークを防止することができる。
更に上記各実施例においてアノード１と電解質層３とカ
ソード２とを積層一体化するために接着（１０） 剤、粘着テープ、バッキング等を単独で用いず組合せて
用いてもよいことは勿論でおる。
ソード２とを積層一体化するために接着（１０） 剤、粘着テープ、バッキング等を単独で用いず組合せて
用いてもよいことは勿論でおる。
本発明によれば、燃料電池の構成部材のうち、シール性
や密着力が問題となる電解質層と該電解質層を挾むアノ
ード及びカソードとを予め積層一体化した後、前記アノ
ード及びカソードの外側に他の構成部材を積層するよう
にしたので、電解質のシール性及び極板と電解質層との
密着性を向上させることができ、ひいては燃料電池の性
能を向上させることができる。更に組立も簡単となる。
や密着力が問題となる電解質層と該電解質層を挾むアノ
ード及びカソードとを予め積層一体化した後、前記アノ
ード及びカソードの外側に他の構成部材を積層するよう
にしたので、電解質のシール性及び極板と電解質層との
密着性を向上させることができ、ひいては燃料電池の性
能を向上させることができる。更に組立も簡単となる。
第１図は燃料電池の単電池の原理図、第２図と第３図は
第１図に原理図で示したそれぞれ異なる従来の単電池の
組立て前の分解斜視図、第４図は第３図に示した単電池
を燃料電池として組立てる方法を示す斜視図、第５図は
本発明に係る組立方法を示す斜視図、第６図乃至第９図
は積層一体化方法のそれぞれ異なる実施例を示す斜視図
である。 １・・・アノード、２・・・カソード、３・・・電解質
層、（１１） １４・・・被含浸基体、１５・・・半硬化性樹脂、１６
・・・枠、１７・・・ペースト状のマトリックス、１８
・・・粘着テープ、１９・・・イオン交換膜、２０・・
・接着剤。 代理人 弁理士 鵜沼辰之 （１２） 茅り固 デ ＄２ 図 １５、
第１図に原理図で示したそれぞれ異なる従来の単電池の
組立て前の分解斜視図、第４図は第３図に示した単電池
を燃料電池として組立てる方法を示す斜視図、第５図は
本発明に係る組立方法を示す斜視図、第６図乃至第９図
は積層一体化方法のそれぞれ異なる実施例を示す斜視図
である。 １・・・アノード、２・・・カソード、３・・・電解質
層、（１１） １４・・・被含浸基体、１５・・・半硬化性樹脂、１６
・・・枠、１７・・・ペースト状のマトリックス、１８
・・・粘着テープ、１９・・・イオン交換膜、２０・・
・接着剤。 代理人 弁理士 鵜沼辰之 （１２） 茅り固 デ ＄２ 図 １５、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、燃料電池の構成部材のうち電解質層と該電解質層を
挾むアノード及びカソードとを予め積層一体化した後、
前記アノード及びカソードの外側に他の構成部刊を積層
することを特徴とする燃料電池の組立方法。 ２ 液体電解質の被含浸基体の周縁に半硬化性樹脂を塗
布しておき、該被含浸基体の両側より有孔素材により形
成したアノードとカソードを積層し、加熱して前記半硬
化性樹脂を熱硬化させて積層一体化した後、前記アノー
ド又はカソードの外側より液体電解質を前記被含浸基体
に含浸させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の燃料電池の組立方法。 ３、 アノード及びカソードの一方の極板の周縁に絶縁
材よりなる枠を付設し、該枠内にペースト状のマトリッ
クスよりなる電解質を均一に塗布し、他方の極板を重ね
た後、粘着テープで外部周辺よシ被覆して積層一体化す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料電
池の組立方法。 ４、 イオン交換膜よりなる電解質の周縁に接着剤を塗
布した後、両側よシアノードとカソードを接着して積層
一体化することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の燃料電池の組立方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59055708A JPH069142B2 (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 燃料電池の組立方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59055708A JPH069142B2 (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 燃料電池の組立方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60200467A true JPS60200467A (ja) | 1985-10-09 |
| JPH069142B2 JPH069142B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=13006379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59055708A Expired - Lifetime JPH069142B2 (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 燃料電池の組立方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH069142B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004095565A (ja) * | 2003-12-25 | 2004-03-25 | Nok Corp | 積層型燃料電池用ガスケット |
| WO2005053071A1 (ja) * | 2003-11-25 | 2005-06-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 膜電極接合体とそれを用いた燃料電池 |
-
1984
- 1984-03-23 JP JP59055708A patent/JPH069142B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005053071A1 (ja) * | 2003-11-25 | 2005-06-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 膜電極接合体とそれを用いた燃料電池 |
| JP2004095565A (ja) * | 2003-12-25 | 2004-03-25 | Nok Corp | 積層型燃料電池用ガスケット |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH069142B2 (ja) | 1994-02-02 |
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