JPS61227368A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS61227368A JPS61227368A JP60066685A JP6668585A JPS61227368A JP S61227368 A JPS61227368 A JP S61227368A JP 60066685 A JP60066685 A JP 60066685A JP 6668585 A JP6668585 A JP 6668585A JP S61227368 A JPS61227368 A JP S61227368A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- film
- thermoplastic resin
- fuel cell
- ribbed
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、特にリブ付電極の端部周辺部における気密性
を向上させ得ようにした燃料電池に関する。
を向上させ得ようにした燃料電池に関する。
（発明の技術的背景とその問題点〕
従来、燃料の有しているエネルギーを直接電気エネルギ
ーに変換する装置として燃料電池が知られている。リブ
付電極型の燃料電池スタック１０は、第６図に示すよう
に、電解質としてリン酸を含浸したマトリックス１をは
さんで互いに直行する方向に溝５が規則的に複数本平行
に設けられた通常炭素材から成る一対のリブ付電極２を
配置して単位セル６を構成し、この単位セル６をセパレ
ーター３を介して複数積層して構成している。
ーに変換する装置として燃料電池が知られている。リブ
付電極型の燃料電池スタック１０は、第６図に示すよう
に、電解質としてリン酸を含浸したマトリックス１をは
さんで互いに直行する方向に溝５が規則的に複数本平行
に設けられた通常炭素材から成る一対のリブ付電極２を
配置して単位セル６を構成し、この単位セル６をセパレ
ーター３を介して複数積層して構成している。
ところでリブ付電極２は平均径数１０ミクロン程度の細
孔を有する多孔質体であるために、第７図に示す様にリ
ークＡにより流体燃料Ｂおよび流体酸化剤Ｃとがクロス
オーバーを起し、ついには。
孔を有する多孔質体であるために、第７図に示す様にリ
ークＡにより流体燃料Ｂおよび流体酸化剤Ｃとがクロス
オーバーを起し、ついには。
燃料゛電池の運転ができなくなる危険性がある。このた
め、両端部からガス拡散漏洩を防止するためにガスシー
ルがほどこされている。このシール方法の一つとして、
リブ付電極２の端部２ａに耐熱、耐リン酸性のフィルム
を加熱圧入する方法がある。
め、両端部からガス拡散漏洩を防止するためにガスシー
ルがほどこされている。このシール方法の一つとして、
リブ付電極２の端部２ａに耐熱、耐リン酸性のフィルム
を加熱圧入する方法がある。
このフィルムの加熱圧入方法は、第８図に示す様に、コ
の字型の熱可塑性樹脂フィルム４を、リブ付電極２の端
部に配置し、加熱しながら上下面からフィルムを圧入す
る方法で、比較的、簡単にシールすることができ、シー
ル性もすぐれている。
の字型の熱可塑性樹脂フィルム４を、リブ付電極２の端
部に配置し、加熱しながら上下面からフィルムを圧入す
る方法で、比較的、簡単にシールすることができ、シー
ル性もすぐれている。
しかし、この方法で形成したフィルムは、加熱圧入後の
温度の低下に従って電極に反りが発生する。
温度の低下に従って電極に反りが発生する。
この状態では電池の積層が困難となる。
この反りの原因について種々調べた結果、フィルムと電
極基材との線熱膨張の差により、一部に応力が集中する
ために反りが発生することがわかった。この様に、従来
のシール方法を用いた構造においては、長期にわたって
安定したシール機能を維持することには問題があり、よ
り信頼性の高いシール構造が望まれていた。
極基材との線熱膨張の差により、一部に応力が集中する
ために反りが発生することがわかった。この様に、従来
のシール方法を用いた構造においては、長期にわたって
安定したシール機能を維持することには問題があり、よ
り信頼性の高いシール構造が望まれていた。
本発明の目的は、リブ付電極端部のガスシール構造を改
良し、信頼性を向上させた燃料電池を提供することにあ
る。
良し、信頼性を向上させた燃料電池を提供することにあ
る。
本発明による燃料電池は、電解質を含浸したマトリック
スを挟んで流体燃料または斜体酸化剤が通るリブ状の流
通路が形成された一対のリブ付電極を配置して単位セル
を構成し、この単位セルをセパレーターを介して複数積
層して構成した燃料電池スタックにおいて、上記リブ付
電極の端部周辺部に１型に加熱圧入して熱可塑性樹脂フ
ィルムを形成したことにより、リブ付電極端部からのリ
ーフを防止し、かつ熱可塑性樹脂フィルムによる応力集
中が起らないようにしたことを特徴とする。
スを挟んで流体燃料または斜体酸化剤が通るリブ状の流
通路が形成された一対のリブ付電極を配置して単位セル
を構成し、この単位セルをセパレーターを介して複数積
層して構成した燃料電池スタックにおいて、上記リブ付
電極の端部周辺部に１型に加熱圧入して熱可塑性樹脂フ
ィルムを形成したことにより、リブ付電極端部からのリ
ーフを防止し、かつ熱可塑性樹脂フィルムによる応力集
中が起らないようにしたことを特徴とする。
以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。
第１図は本発明による燃料電池における単位セルのリブ
付電極２の構成例を示したものである。すなわち単位セ
ル６におけるリブ付電極この端部２ａの周辺部に、熱可
塑性樹脂フィルム４を１型に加熱、圧入、してガスシー
ル部を構成するようにしたものである。ここで、熱可塑
性樹脂フィルム４としては、耐圧、耐リン酸性を有する
ものであれば良く、好ましくはＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥ
Ｐ等のフッ素系樹脂である。その厚さとしては、０．０
１〜１閣程度のものを使用する。
付電極２の構成例を示したものである。すなわち単位セ
ル６におけるリブ付電極この端部２ａの周辺部に、熱可
塑性樹脂フィルム４を１型に加熱、圧入、してガスシー
ル部を構成するようにしたものである。ここで、熱可塑
性樹脂フィルム４としては、耐圧、耐リン酸性を有する
ものであれば良く、好ましくはＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥ
Ｐ等のフッ素系樹脂である。その厚さとしては、０．０
１〜１閣程度のものを使用する。
一方、リブ付電極２の端部２ａに熱可塑性樹脂フィルム
４を、■型に加熱、圧入する方法としては。
４を、■型に加熱、圧入する方法としては。
例えば第２図に示す様にリブ付電極２の端部にスリット
７を設け、熱可塑性樹脂フィルム４をその略中心がスリ
ット７に位置するように上下面に配置し、フィルム４部
分をフィルムの融点以上に加熱して熔融させた後、上下
面から２〜３５ｋｇ／ａ＃の圧力で１分間以上加圧する
。加圧により、熔融したフィルムはスリット７内に入り
、さらにスリット７の周辺および残肉部分にも含浸し、
ついには上下面からのフィルム４が面としてつなガる。
７を設け、熱可塑性樹脂フィルム４をその略中心がスリ
ット７に位置するように上下面に配置し、フィルム４部
分をフィルムの融点以上に加熱して熔融させた後、上下
面から２〜３５ｋｇ／ａ＃の圧力で１分間以上加圧する
。加圧により、熔融したフィルムはスリット７内に入り
、さらにスリット７の周辺および残肉部分にも含浸し、
ついには上下面からのフィルム４が面としてつなガる。
また、同時に一部のフィルムは上下面の表面から含浸し
、左右の電極基材で固定されるため、フィルムの収縮応
力を残した状態ではあるが結果的には。
、左右の電極基材で固定されるため、フィルムの収縮応
力を残した状態ではあるが結果的には。
上下、左右のバランスのとれた１型となる。
このように、熱可塑性樹脂フィルム４を、応力集中の少
ない■型に加熱、圧入してシールすることにより、従来
のものと比べて反りはほとんど見られず長期的にも安定
した性能を維持できることが確認できた。また、従来の
ように端面を直接シールする方式ではないため、フィル
ム４による出張りはなく、端面は電極基材そのものの直
角、平行が保たれているため積層しやすい利点がある。
ない■型に加熱、圧入してシールすることにより、従来
のものと比べて反りはほとんど見られず長期的にも安定
した性能を維持できることが確認できた。また、従来の
ように端面を直接シールする方式ではないため、フィル
ム４による出張りはなく、端面は電極基材そのものの直
角、平行が保たれているため積層しやすい利点がある。
ここで、スリット７の幅は０．０１〜１■程度である。
１−以上ではフィルム４の収縮が大きく、スリット７の
上部のフィルム部にくぼみが生じる。
上部のフィルム部にくぼみが生じる。
さらに電極の反り、および割れも発生する恐れがある。
また、 ０．０１ｍ以下ではフィルム４の入る量が少な
くシールが不充分となる。スリット７の深さは、電極の
残肉が０．２ｍ以上になる程度の深さである。
くシールが不充分となる。スリット７の深さは、電極の
残肉が０．２ｍ以上になる程度の深さである。
なお、実施例の第２図では、スリット７が上下面の二方
向から、お互いに等しい幅、深さで行なったが、異なる
幅、深さでも良い。また、電極２の残肉２′が０．２ｍ
５ｔ以上ならば、スリット７は片面からだけでも良く、
同様の効果が得られるゆ熱可塑性樹脂フィルム４を１型
に加熱、圧入する位置は端部内ならどこでも良く、好ま
しくは端面と溝５との中央付近である。また、スリット
７を複数設け、フィルムを加熱、圧入すれば、さらにシ
ール効果が向上することに言までもない。
向から、お互いに等しい幅、深さで行なったが、異なる
幅、深さでも良い。また、電極２の残肉２′が０．２ｍ
５ｔ以上ならば、スリット７は片面からだけでも良く、
同様の効果が得られるゆ熱可塑性樹脂フィルム４を１型
に加熱、圧入する位置は端部内ならどこでも良く、好ま
しくは端面と溝５との中央付近である。また、スリット
７を複数設け、フィルムを加熱、圧入すれば、さらにシ
ール効果が向上することに言までもない。
次に熱可塑性樹脂フィルム４を形成する他の実流側につ
いて説明する。第２図の実施例では、フィルム４が電極
基材の残肉部分２′に含浸してシールするものであるが
、第３の実施例では、電極基材を介さず、上下面のフィ
ルム４が直接、面としてつながりシールするものである
。リブ付電極２の端部を２分割し、その分割した辺が中
心になる様に、熱可塑性フィルム４を上下面に配置し加
熱、圧入する方法である。フィルム４は、上下面から、
分割した面に沿って、その周辺に含浸しながら流れ、最
後に上下面のフィルムが面としてつながりシールされる
と同時に２分割した端部２ａを一体化する。また、一部
は、上下面の表面から含浸して１型を形成する。２分割
する位置は、Ｈ型が形成できるならばどこでも良いが好
ましくは、端面と溝との中央付近である。
いて説明する。第２図の実施例では、フィルム４が電極
基材の残肉部分２′に含浸してシールするものであるが
、第３の実施例では、電極基材を介さず、上下面のフィ
ルム４が直接、面としてつながりシールするものである
。リブ付電極２の端部を２分割し、その分割した辺が中
心になる様に、熱可塑性フィルム４を上下面に配置し加
熱、圧入する方法である。フィルム４は、上下面から、
分割した面に沿って、その周辺に含浸しながら流れ、最
後に上下面のフィルムが面としてつながりシールされる
と同時に２分割した端部２ａを一体化する。また、一部
は、上下面の表面から含浸して１型を形成する。２分割
する位置は、Ｈ型が形成できるならばどこでも良いが好
ましくは、端面と溝との中央付近である。
この方法では、分割面に沿ってフィルムが流れ、上下面
のフィルム同志が直接、面としてつながるのでシール性
は良好である。しかし、フィルム圧入時に分割した南端
部が移動しない様に、端面方向から押し付ける必要があ
る。
のフィルム同志が直接、面としてつながるのでシール性
は良好である。しかし、フィルム圧入時に分割した南端
部が移動しない様に、端面方向から押し付ける必要があ
る。
第４図はさらにシール性を確実にするため、あらかじめ
フィルムでシール面を確保したものでリブ付電極２の端
部を２分割し、分割した端部の相対する側に、あらかじ
めコの字型の熱可塑性樹脂フィルム４をお互いに配置し
、上下面から加熱、圧入する方法である。フィルムを熔
融後、圧入すれば圧入とほぼ同時にＩ型のシール構造が
形成されるとともに一体化されるため反りは起らない。
フィルムでシール面を確保したものでリブ付電極２の端
部を２分割し、分割した端部の相対する側に、あらかじ
めコの字型の熱可塑性樹脂フィルム４をお互いに配置し
、上下面から加熱、圧入する方法である。フィルムを熔
融後、圧入すれば圧入とほぼ同時にＩ型のシール構造が
形成されるとともに一体化されるため反りは起らない。
フィルムをコの字型に加工するのに時間を要するが、シ
ール性は、より確実である。
ール性は、より確実である。
第５図はシール性と作業性を向上させるためあらかじめ
押し出し注型等によって作られた１型の熱可塑性樹脂フ
ィルム４を用い、リブ付電極２の端部と分割した端部と
をそれぞれ１型フィルムに挟み込み、加熱、圧入する方
法である。圧入とほぼ同時に１型のシール構造が形成さ
れるとともに両者が一体化される。この方法では、あら
かじめ押し出し注型等によって得られた１型のフィルム
が必要となるが作業性は良くシール性は完全である。
押し出し注型等によって作られた１型の熱可塑性樹脂フ
ィルム４を用い、リブ付電極２の端部と分割した端部と
をそれぞれ１型フィルムに挟み込み、加熱、圧入する方
法である。圧入とほぼ同時に１型のシール構造が形成さ
れるとともに両者が一体化される。この方法では、あら
かじめ押し出し注型等によって得られた１型のフィルム
が必要となるが作業性は良くシール性は完全である。
以上の様に、本発明によれば、端部に係るガスシール構
造の熱可塑性樹脂フィルムを形成したリブ付電極を用い
ることにより、熱可塑性フィルムによる反りはなく、結
果的には安定した性能を長期間維持できる。すなわち、
信頼性、寿命特性の向上を期待することができる。
造の熱可塑性樹脂フィルムを形成したリブ付電極を用い
ることにより、熱可塑性フィルムによる反りはなく、結
果的には安定した性能を長期間維持できる。すなわち、
信頼性、寿命特性の向上を期待することができる。
第１図は、本発明の燃料電池に使用するリブ付電極端部
を示す斜視図、第２図ないし第５図は本発明に使用する
リブ付電極の端部に熱可塑性フィルムを形成する方法を
説明するためのそれぞれ異なる断面図、第６図は燃料電
池の構成例を示す縦断斜視図、第７図は従来の燃料電池
の電極端部の構成例を示す断面図、第８図は、従来の燃
料電池の電極端部の斜視図である。 １・・・マトリックス ２・・・リブ付電極３・・
・セパレーター ４・・・熱可塑性樹脂フィルム ５・・・ガス溝 ６・・・単位セルフ・・・
スリット ＩＯ・・・燃料電池スタック （８７３３） 代理人 弁理士 猪 股 祥 晃（ほ
か１名） 第１図 第 ３ 図 第 ４ 図 第 ５ 図 第 ６ 図
を示す斜視図、第２図ないし第５図は本発明に使用する
リブ付電極の端部に熱可塑性フィルムを形成する方法を
説明するためのそれぞれ異なる断面図、第６図は燃料電
池の構成例を示す縦断斜視図、第７図は従来の燃料電池
の電極端部の構成例を示す断面図、第８図は、従来の燃
料電池の電極端部の斜視図である。 １・・・マトリックス ２・・・リブ付電極３・・
・セパレーター ４・・・熱可塑性樹脂フィルム ５・・・ガス溝 ６・・・単位セルフ・・・
スリット ＩＯ・・・燃料電池スタック （８７３３） 代理人 弁理士 猪 股 祥 晃（ほ
か１名） 第１図 第 ３ 図 第 ４ 図 第 ５ 図 第 ６ 図
Claims (1)
- 電解質を含浸したマトリックスを挟んで、流体燃料また
は流体酸化剤が通るリブ状の流通路が形成された一対の
リブ付電極を配置して単位セルを構成し、この単位セル
をセパレーターを介して複数積層して構成した燃料電池
スタックにおいて、前記リブ付電極の端部周辺部にガス
シールするためのＩ型に加熱圧入した熱可塑性樹脂フィ
ルムを形成したことを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60066685A JPS61227368A (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60066685A JPS61227368A (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61227368A true JPS61227368A (ja) | 1986-10-09 |
Family
ID=13323030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60066685A Pending JPS61227368A (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61227368A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61288382A (ja) * | 1985-06-14 | 1986-12-18 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| WO2002093672A3 (en) * | 2001-05-15 | 2004-04-01 | Hydrogenics Corp | Method of forming seals in fuel cells and fuel cell stacks |
| US7353085B2 (en) | 2003-09-22 | 2008-04-01 | Hydrogenics Corporation | Electrolyzer cell stack system |
| US8419910B2 (en) | 2003-09-22 | 2013-04-16 | Hydrogenics Corporation | Electrolyzer cell stack system |
-
1985
- 1985-04-01 JP JP60066685A patent/JPS61227368A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61288382A (ja) * | 1985-06-14 | 1986-12-18 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| WO2002093672A3 (en) * | 2001-05-15 | 2004-04-01 | Hydrogenics Corp | Method of forming seals in fuel cells and fuel cell stacks |
| US6852439B2 (en) | 2001-05-15 | 2005-02-08 | Hydrogenics Corporation | Apparatus for and method of forming seals in fuel cells and fuel cell stacks |
| US7138202B2 (en) | 2001-05-15 | 2006-11-21 | Hydrogenics Corporation | Apparatus for and method of forming seals in fuel cells and fuel stacks |
| US7210220B2 (en) | 2001-05-15 | 2007-05-01 | Hydrogenics Corporation | Apparatus for and method of forming seals in fuel cells and fuel stacks |
| US7348092B2 (en) | 2001-05-15 | 2008-03-25 | Hydrogenics Corporation | Apparatus for and method of forming seals in fuel cells and fuel stacks |
| US7353085B2 (en) | 2003-09-22 | 2008-04-01 | Hydrogenics Corporation | Electrolyzer cell stack system |
| US8419910B2 (en) | 2003-09-22 | 2013-04-16 | Hydrogenics Corporation | Electrolyzer cell stack system |
| US9580825B2 (en) | 2003-09-22 | 2017-02-28 | Hydrogenics Corporation | Electrolyzer cell stack system |
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