JPS6023977A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS6023977A JPS6023977A JP58131025A JP13102583A JPS6023977A JP S6023977 A JPS6023977 A JP S6023977A JP 58131025 A JP58131025 A JP 58131025A JP 13102583 A JP13102583 A JP 13102583A JP S6023977 A JPS6023977 A JP S6023977A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- cell according
- fuel
- gas
- air
- 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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- 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
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
-
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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、メタノール−空気酸性電解液型燃料電池に係
り、特に家電用電源に用いる全姿勢型燃料電池の酸化剤
である空気の供給側に酸素を富化する気体分離膜を配し
た燃料７は池に関する。
り、特に家電用電源に用いる全姿勢型燃料電池の酸化剤
である空気の供給側に酸素を富化する気体分離膜を配し
た燃料７は池に関する。
従来の燃料電池に用いられてきた酸化剤ガスは、一般的
に空気又は酸素が用いられていた。燃料電池において電
池の効率を高めるためには、空気極の酸素分圧を上げれ
ばよいことが一般的に知られている。一般に、電池にお
いて酸素分圧を高めるためには、電池全体を高圧タンク
中に設置し、燃料と酸化剤の圧力バランスを保ちながら
電池内の圧力を上げる方法で行っていた。この方法では
、産業用或いは電力用といった大容量の燃料電池に対し
ては・適用が可能である。一方家電用等の小容量の燃料
電池については、前述の方式による酸素分圧の増大は実
用的ではなく・新らしい方式を開発する必要がある。
に空気又は酸素が用いられていた。燃料電池において電
池の効率を高めるためには、空気極の酸素分圧を上げれ
ばよいことが一般的に知られている。一般に、電池にお
いて酸素分圧を高めるためには、電池全体を高圧タンク
中に設置し、燃料と酸化剤の圧力バランスを保ちながら
電池内の圧力を上げる方法で行っていた。この方法では
、産業用或いは電力用といった大容量の燃料電池に対し
ては・適用が可能である。一方家電用等の小容量の燃料
電池については、前述の方式による酸素分圧の増大は実
用的ではなく・新らしい方式を開発する必要がある。
メタノール燃料電池の場合には、燃料が液体であること
から、空気中の酸素分圧を高める方法についての報告は
みもれない。
から、空気中の酸素分圧を高める方法についての報告は
みもれない。
一方、気体分離膜に関しては、医療用や燃焼炉用に要求
が高まり、前者についてはアメリカで実用化されており
、４０チ酸素濃度の空気が毎分４〜８を得られている。
が高まり、前者についてはアメリカで実用化されており
、４０チ酸素濃度の空気が毎分４〜８を得られている。
気体分離膜を用いて、４０％酸素富化空気を得るために
は、透過係数比（Ｐｏ２／ＰＮ２）が２．７以上でなけ
ればならない。この値を満足する膜素材としては、ポリ
酸化フェニレン（Ｐｏ２／ＰＮ２＝４．３）及びエチル
セル０ −’−（Ｐ ０２／ Ｐ Ｎ２ ＝ ３．４
）膜等がある。
は、透過係数比（Ｐｏ２／ＰＮ２）が２．７以上でなけ
ればならない。この値を満足する膜素材としては、ポリ
酸化フェニレン（Ｐｏ２／ＰＮ２＝４．３）及びエチル
セル０ −’−（Ｐ ０２／ Ｐ Ｎ２ ＝ ３．４
）膜等がある。
以上・燃料電池の効率を上げるためには、酸素分圧を高
くすれば良く、そのためには気体分離膜による酸素富化
空気を酸化剤として用いることで目的を達成でき、多大
の効果を上げることが可能となる。
くすれば良く、そのためには気体分離膜による酸素富化
空気を酸化剤として用いることで目的を達成でき、多大
の効果を上げることが可能となる。
本発明の目的は、メタノール燃料電池を家電用電源とし
ての全姿勢型燃料電池に適用する１段階としてコスト低
減につながる電池性能の向上に関する。すなわち、空気
を酸化剤に用いるメタノール燃料電池において、空気供
給側に気体分離膜を配する事により空気中の酸素分圧を
高め、電池の性能を向上させることにある。
ての全姿勢型燃料電池に適用する１段階としてコスト低
減につながる電池性能の向上に関する。すなわち、空気
を酸化剤に用いるメタノール燃料電池において、空気供
給側に気体分離膜を配する事により空気中の酸素分圧を
高め、電池の性能を向上させることにある。
燃料電池の空気極の性能を高めるためには、酸化剤ガス
中の酸素分圧を高くすればよいことが一般的にしられて
いる。そのためには、電池全体を高圧化すれば目的は達
成される。しかしながら家電用電となると、イニシャル
コストや荷造等の点で実用化が難しい。
中の酸素分圧を高くすればよいことが一般的にしられて
いる。そのためには、電池全体を高圧化すれば目的は達
成される。しかしながら家電用電となると、イニシャル
コストや荷造等の点で実用化が難しい。
最近１選択気体分離膜の研究が盛んになり、酸素富化（
分離）膜を用いて４０％以上の酸素富化空気が得られる
ようになった。
分離）膜を用いて４０％以上の酸素富化空気が得られる
ようになった。
本発明は、この酸素富化膜を燃料電池の酸化剤ガス（空
気）側に設置して酸素富化空気を得、これによシミ池性
能の向上を図るものである。
気）側に設置して酸素富化空気を得、これによシミ池性
能の向上を図るものである。
以下には、本発明の実施例について記述するが・本発明
は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
実施例１
アセチレンブラック担体を用いて湿式還元法にて、白金
を１５ｗｔ％担持した電極触媒とポリフロンディスパー
ンョン液（ダイキン工業製）と水の混線物を導電性多孔
質基材であるカーボンペーパーに塗布したのち空気中、
３００’ｃ−０，５ｈ焼成して空気極を得た。
を１５ｗｔ％担持した電極触媒とポリフロンディスパー
ンョン液（ダイキン工業製）と水の混線物を導電性多孔
質基材であるカーボンペーパーに塗布したのち空気中、
３００’ｃ−０，５ｈ焼成して空気極を得た。
空気極中のポリテトラフルオロエチレン撥水剤添加量は
、空気極触媒層に対し、２Ｑｗｔ ％である。また白金
量は、０．９ ｍ ｇ ／ｃｍ２である。
、空気極触媒層に対し、２Ｑｗｔ ％である。また白金
量は、０．９ ｍ ｇ ／ｃｍ２である。
コノ空気極は、６０℃−３ｍＯＩ／ ｌ Ｈ２Ｓ ０４
電解質中において、酸化剤ガスとして空気及び純酸素を
通気したときの電流−電位特性を測定して、その性能を
洋画した。その測定結果を第１図叫示すＯ 第１図に示したごとく、酸化剤ガスとして空気を用いた
場合、６０ｍＡ／ｃｒｎ２の電流密度で０．８Ｖ ｖ
８Ｎ ＨＥの電位を示した。また純酸素を酸化剤ガスと
したときには、同じ電流密度で０．８８Ｖの電位を示し
た。
電解質中において、酸化剤ガスとして空気及び純酸素を
通気したときの電流−電位特性を測定して、その性能を
洋画した。その測定結果を第１図叫示すＯ 第１図に示したごとく、酸化剤ガスとして空気を用いた
場合、６０ｍＡ／ｃｒｎ２の電流密度で０．８Ｖ ｖ
８Ｎ ＨＥの電位を示した。また純酸素を酸化剤ガスと
したときには、同じ電流密度で０．８８Ｖの電位を示し
た。
このように、酸素分圧を０．２〜１．０とすることによ
り空気極の電位は・６０ｍＡ／ｃｍ”の電流密度で約８
０ｍＶ向上する。
り空気極の電位は・６０ｍＡ／ｃｍ”の電流密度で約８
０ｍＶ向上する。
実施例２
実施例１を作製した空気極を用いて、酸化剤ガスの酸素
分圧をかえたとき、一定の空気極電位において取り出し
得る電流密度を測定し、その結果を第２図に示した。空
気極の測定において、酸化剤ガス中の酸素分圧をかえた
とき、一定電位において取り出せる最大電流密度の比は
、理想的には第２図３に示したごとく、はぼ酸素分圧に
比例する。しかし実施例１での空気極を用いて測定して
みると、０，８Ｖの空気極電位において取り出せる電流
密度比は、第２図４に示すごとく理想的傾きより低い値
を示す。
分圧をかえたとき、一定の空気極電位において取り出し
得る電流密度を測定し、その結果を第２図に示した。空
気極の測定において、酸化剤ガス中の酸素分圧をかえた
とき、一定電位において取り出せる最大電流密度の比は
、理想的には第２図３に示したごとく、はぼ酸素分圧に
比例する。しかし実施例１での空気極を用いて測定して
みると、０，８Ｖの空気極電位において取り出せる電流
密度比は、第２図４に示すごとく理想的傾きより低い値
を示す。
この実測の値を用いた場合、酸素富化膜により４０％の
酸素富化空気が得られたとすると、空気極電位を一定に
したとき、酸化剤ガスが空気を用いたときに比べ約２倍
の電流密度が取り出すことができ、空気極の性能は大幅
に向上する。
酸素富化空気が得られたとすると、空気極電位を一定に
したとき、酸化剤ガスが空気を用いたときに比べ約２倍
の電流密度が取り出すことができ、空気極の性能は大幅
に向上する。
実施例３
実施例１での空気極へ空気を酸素富化膜を介して約３５
チの酸素富化空気として供給したところ、０．８■にお
いて取り出せた電流密度は・７５ｍＡ；／ ｃｔｎ２で
あった。この値は、第２図３の曲線の値と良く一致した
。
チの酸素富化空気として供給したところ、０．８■にお
いて取り出せた電流密度は・７５ｍＡ；／ ｃｔｎ２で
あった。この値は、第２図３の曲線の値と良く一致した
。
以上、空気を酸化剤として用いる燃料電池において酸素
富化膜を用いて酸素富化空気とすることにより、空気極
性能を向上させることができる結果、全姿勢型燃料電池
の効率向上に多大の効果がある。
富化膜を用いて酸素富化空気とすることにより、空気極
性能を向上させることができる結果、全姿勢型燃料電池
の効率向上に多大の効果がある。
第１図は空気極の電流−電位特性図、第２図は酸化剤ガ
ス中の酸素分圧に対する空気電位一定において取シ出せ
得る電流密度比を示す図である。 代理人 弁理士 高橋明夫 華 Ｉ 固 電疏寝度（＠Ａ〃−） ＄２ 目 酸素骨Ｆｉ：（−） 第１頁の続き ０発 明 者 加茂友− 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
ス中の酸素分圧に対する空気電位一定において取シ出せ
得る電流密度比を示す図である。 代理人 弁理士 高橋明夫 華 Ｉ 固 電疏寝度（＠Ａ〃−） ＄２ 目 酸素骨Ｆｉ：（−） 第１頁の続き ０発 明 者 加茂友− 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)
- 【特許請求の範囲】 １、燃料と酸化剤を用い・電極及び電解質にて構成され
る電池において、酸化剤ガス入口に気体分離膜を用いる
ことを特徴とする燃料電池。 ２、特許請求の範囲第１項において、燃料として気体或
いは液体、酸化剤として空気を用いることを特徴とする
燃料電池。 ３、特許請求の範囲第１項に訃いて、電極は導電性多孔
質基材、電極触媒・撥水及び結着剤から成ることを特徴
とする燃料電池。 ４、特許請求の範囲第１項において、電解質は酸性或い
はアルカリ性電解液又はこれらを含浸したマトリックス
であることを特徴とする燃料電池。 ５、特許請求の範囲第１項において、気体分離膜は酸素
富化膜であることを特徴とする燃料電池。 ６、特許請求の範囲第２項において、気体燃料として水
素ガス、天然ガス、水蒸気改質ガス、液体燃料としてヒ
ドラジン及びメタノールを用いたことを特徴とする燃料
電池。 ７、特許請求の範囲第３項において、導電性多孔質基材
は、炭素材料で構成されたカーポンベ−／（−、カーボ
ン多孔質板であることを特徴とする燃料電池。 ８、特許請求の範囲第３項において、電極触媒は導電性
微粉末に活性金属を担持して成ることを特徴とする燃料
電池。 ９、特許請求の範囲第３項において、撥水及び結着剤は
ポリフルオロエチレン、ポリエチレン、ボＩＪ 、ｘ、
Ｖ ｙ、ポリプロピレン及びポリメチルメタクリレー
トであることを特徴とする燃料電池。 １０、特許請求の範囲第４項において電解質はリン酸、
硫酸、トリフルオロメタンスルフォン酸或いは苛性アル
カリ、又マトリックスはイオン交換性を有する非導電性
材料であることを特徴とする燃料電池。 １１、特許請求の範囲第８項において、導電性微粉末は
グラファイト、ファーネスブラック・活性炭。 タングステンカーバイド及びタングステンプロンズであ
ることを特徴とする燃料電池。 １２、特許請求の範囲第８項において、活性金属は周期
律表第８族と第１族すのうち少なくも１種であることを
特徴とする燃料電池。 １３、特許請求の範囲第１０項において、マ） ＩＪラ
ックスイオン交換膜であることを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58131025A JPS6023977A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58131025A JPS6023977A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6023977A true JPS6023977A (ja) | 1985-02-06 |
Family
ID=15048245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58131025A Pending JPS6023977A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6023977A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004027916A1 (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-01 | Nec Corporation | 液体燃料供給型燃料電池 |
| EP1489676A3 (en) * | 1994-10-18 | 2005-05-25 | The University Of Southern California | Organic fuel cell with gas separator |
| US6939640B2 (en) | 2001-09-21 | 2005-09-06 | E. I. Dupont De Nemours And Company | Anode electrocatalysts for coated substrates used in fuel cells |
-
1983
- 1983-07-20 JP JP58131025A patent/JPS6023977A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1489676A3 (en) * | 1994-10-18 | 2005-05-25 | The University Of Southern California | Organic fuel cell with gas separator |
| US6939640B2 (en) | 2001-09-21 | 2005-09-06 | E. I. Dupont De Nemours And Company | Anode electrocatalysts for coated substrates used in fuel cells |
| WO2004027916A1 (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-01 | Nec Corporation | 液体燃料供給型燃料電池 |
| CN100334767C (zh) * | 2002-09-20 | 2007-08-29 | 日本电气株式会社 | 液体燃料供给型燃料电池 |
| US7655343B2 (en) | 2002-09-20 | 2010-02-02 | Nec Corporation | Liquid fuel supply type fuel cell |
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