JPS6139458A - 燃料電池およびその製造方法 - Google Patents

燃料電池およびその製造方法

Info

Publication number
JPS6139458A
JPS6139458A JP59160537A JP16053784A JPS6139458A JP S6139458 A JPS6139458 A JP S6139458A JP 59160537 A JP59160537 A JP 59160537A JP 16053784 A JP16053784 A JP 16053784A JP S6139458 A JPS6139458 A JP S6139458A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistant
electrolyte
fuel cell
fluid
film
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
Application number
JP59160537A
Other languages
English (en)
Inventor
Ikuichi Moriyama
盛山 郁一
Nobuyoshi Umiga
信好 海賀
Tomohiro Mikogami
御子神 ▲?▼公
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59160537A priority Critical patent/JPS6139458A/ja
Publication of JPS6139458A publication Critical patent/JPS6139458A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は長期間に渡シ安定した性能を有し、寿命の長期
化ならびに信頼性の向上を図シ得るようにした燃料電池
およびその製造方法に関する。
〔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的−r4
曾−に変換する装置として燃料電池が知られている。こ
の燃料電池は通常、電解質を挾んで一対の多孔質電極を
配置するとともに、一方の゛電極である燃料極の背面に
水素等の流体燃料を接触させ、また他方の電極である酸
化剤極の背面に酸素等の流体酸化剤を接触させ、このと
きに起る電気化学反応を利用して、上記電極間から電気
エネルギーを取シ出すようにしたものであシ、前記燃料
と酸化剤が供給されている限シ高い変換効率で電気エネ
ルギーを取シ出すことができるものである。
ところで上記の原理に基づく、特にリン酸を電解質とし
た燃料電池の単位セルは通常第3図(、)又は(b)に
示すように構成されておシ、またこの単位セルを複数個
積層することによって第4図に示すように燃料電池装置
全体を構成している。
すなわち、第3図(&)において、単位セルは電解質を
含浸した電解質層(以下、マトリックスと称する)1を
境にして、両側に多孔質体で形成され触媒が付加されて
いる電極2,3(通常炭素材から成る)を配置し、さら
に両電極2゜3のマトリ、クラ1と背面にそれぞれリブ
4゜5の付いたプレート6(一般はクラファイトと熱硬
化性樹脂の混合結着体から構成される。以後、インタコ
ネクタと称する。)を配置している。上記インタコネク
タ6の各電極2,3側に位置する面には、それぞれリブ
4,5によって互いに直行するような向きに溝7,8が
複数本規則的に平行に設けてアシ、これらの溝7,8に
はそれぞれ流体燃料および流体酸化剤の流通路を構成す
る。またインタコネクタ6の反対側の面にも同様にリブ
4,5によって互いに直行するような向きに隣接する単
位セルにおける流体燃料および流体酸化剤の流通路に供
される溝7.8が形成されている。このようにマトリッ
クス1、電極2,3およびインタコネクタ6を゛積層し
、この状態でインタコネクタ6の谷溝78の両端開口だ
けを残して各積層端面部を気密にシールして単位セルを
構成している。
第3図(、)のように構成された単位セルは複数個積層
され、第4図に示すようにこの積層体の一つの対向する
端面の一方に燃料供給口9を有したマニホルド10と、
他方に燃料排出口11とを有したマニホルド12とが当
てがわれ、また、他の対向する端面に酸化剤供給口13
を有したマニホルド14と他方に酸化剤排出口15を有
したマニホルド16とが当てがわれ、これらマニホルド
10,12,14.16がボルト等で締付けられて気密
保持され、これによって燃料電池装置17が構成されて
いる。したがって、この燃料電池装置17によると、燃
料供給口9から流体燃料を供給すると、この燃料は各単
位セルの流通路である複数の溝7を分流して多孔性の電
極2の背面に接しながら流れ、その後燃料排出口11か
ら排出される。また酸化剤供給口13から流体酸化剤を
供給すると、この酸化剤は各単位セルの流通路である複
数の溝8を分流して多孔性の電極3の背面に接触しなが
ら流れ、その後酸化剤排出口15から排出されることに
なる。流体燃料と流体酸化剤はそれぞれ拡散によって多
孔性の電極2,3内に供給され燃料電池としての電気エ
ネルギーを発生する。なお図では出力端子は省略してい
る。
更に、最近では軽量化の点から改良型として、第3図(
b)に示すように構成された燃料電池単位セルが考えら
れている。第3図(b)において、18はセパレータ、
19はリブ付電極であシ、その他第3図(a)と同じ作
用を示すものは同一符号を付して示しである。すなわち
、第3図(→に示すインタコネクタ6がパレータ18と
リブ4.5に分割構成され、かつそのリブか4,5が電
極2,3と夫々一体化されて、リブ付電極19として構
成されている。
この改良型の特徴は、セパレータ18が流体燃料と流体
酸化剤との混合を防止し、かつ単位セル積層化の集電体
としての役目をしているところにある。またこの改良型
の燃料電池では、第3図(、)に示したインタコネクタ
型のものに比較して重量が約半分に@量化され、かつリ
ブ部が多孔質であシ、マトリックス層からあふれ出たリ
ン酸を吸収し、またマトリックス層のリン酸が減少する
と吸蔵しているリン酸を再度補給するいわゆる“リデー
バ機「を有している。すなわち、リブ付電極19は流体
燃料および流体酸化剤の反応流体が夫々触媒層へ到達す
るために十分な反応流体の透過性を有しておシ、導電性
・熱伝導性ともによくかつ積層加重に耐える強度を兼ね
備えている。
ところで、以上の如き従来の改良型の燃料電池において
は、リブ付電極19の材質が炭素を基材とした黒鉛であ
ることから非常に多孔質であシ、リブ付電極19に供給
された流体燃料および流体酸化剤は、第5図のAにて示
すよりにこれを透過してマトリックス1に達し電気化学
反応を起こすものである。しかし乍ら、上記リブ付電極
19に供給された各流体は、第5図のBにて示すように
リブ付電極19の側面からも透過して漏洩してしまう。
そして、この流体漏れが発生すると流体分圧が低下して
各単位セルの電流密度が不均一となシ、電池の発電性能
の低下や劣化を引き起こす原因となる。また、燃料およ
び酸化剤の各流体が漏れることによシ、その混合が生じ
た場合には燃焼反応となフ、安全性の立場からも好まし
いことではない。
〔発明の目的〕
本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
ので、その目的はリブ付電極側面からの流体漏れを防止
し長期間にわたシ安定した発電性能を維持しつつ、寿命
の長期化ならびに信頼性の向上を図ることが可能な燃料
電池およびその製造方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために本発明では、前述した燃料電
池におけるリブ付電極の流体流通路と平行な側面端部に
、溶融点の異なる耐熱性。
耐電解性の2種類のフッ素系樹脂のフィルムを重ね合わ
せ、これを加熱溶融圧入することにより、リブ付電極の
側面端部をシールするようにしたことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。
本実施例による燃料電池は、第1図に示すように前述し
たリブ付電極19の溝7゜8と平行な側面端部に、まず
T1なる溶融点を有する耐熱性、耐電解質性の第1のフ
ッ素系樹脂20、例えばテトラ・フルオロエチレン・ヘ
キサフルオロプロピレン共重合体樹脂(以下、FEPと
称する)の厚さ0.025簡のフィルムを一コ”の字形
にはさみ込み、これを60〜70 kg/cyy+の圧
力を加えて290℃で約3時間加熱溶融圧入させて含浸
層を形成し、次いで上記第1のフッ素系樹脂20よりも
高い溶融点T2 (>Tt )を有する耐熱性、耐電解
性の第2の7.素糸樹脂21、例えばノ4−フルオロア
ルコキシ樹脂(以下、Pi”Aと称する)の厚さ0.0
25 msのフィルムを前述同様にはさみ込み、これを
60〜70kg/c1n2の圧力を加えて320℃で約
3時間加熱溶融圧入させて含浸層を形成することにより
、第2図に示すようにE?EP含浸層22とPlt’A
含浸層23とを2層重ね合わせて端部シール層を構成し
ている。なお、各溶融点T1eTzはいずれも燃料電池
運転温度よりも高いものである。
かかる端部シール構成としたリブ付電極19を備えて成
る燃料電池においては、溶融点の低いFEPをリブ付電
極19に深く含浸させることによりてアンカー効果をも
たせ、さらにその外側から耐熱性、耐電解質性のよシ高
いPFAを密着圧入含浸させることによって、FEPの
不良、欠陥部をカバーすることができる。これによシ、
F’EPおよびPFAの各フィルムの特性が共存し、信
頼性の高いリブ付電極19側面の端部シール構造を形成
して、前述したような電極側面からの流体漏れを確実に
防止することが可能となる。
その結果、各単位セルの電流密度を均一なものとして、
電池の発電性能を安定に維持しつつ長寿命化を図ること
ができる。また、上記理由から燃料および酸化剤の各流
体が混合して燃焼反応を起こすようなことがなくなシ、
よシ安全なものとして信頼性の向上を図ることができる
。
尚、上記実施例ではPEPフィルムを含浸した後にPF
Aフィルムを含浸したが、これらの各フィルムを一回の
加熱溶融圧入によって同時に含浸させるようにしてもよ
いものである。
また、上記実施例では第1.第2のフッ素系樹脂として
夫々FEP、PFkを用いたが、これ以外の樹脂を用い
るようにしてもよいものである。
さらに、上記実施例ではFEP、PFAの各フィルムの
厚さを0.025態としたが、0.01〜0.1閣の範
囲内であればこれに限られるものではない。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、リブ付電極の流体
流通路と平行な側面端部に、溶融点の異なる耐熱性、耐
電解質性の2種類のフッ素系樹脂のフィルムを重ね合わ
せ、これを加熱溶融圧入することにより、リブ付電極の
側面端部をシールするようにしたので、リブ付電極側面
からの流体漏れを防止し長期間にわた多安定した発電性
能を維持しつつ、寿命の長期化ならびに信頼性の向上を
図ることが可能な燃料電池およびその製造方法が提供で
きる。
【図面の簡単な説明】
゛第1図および第2図は本発明の一実施例を示す構成図
、第3図(a)、(b)は従来の燃料電池の単位セルを
示す分解斜視図、第4図は燃料電池装置全体を示す斜視
図、第5図は従来技術の問題点を説明するための図であ
る。 1・・・マトリックス、7.8・・・溝、1B・・・セ
ミ4レータ、19・・・リブ付電極、20・・・FEP
フィルム、21・・・PFA 74ルム、22・・・F
’EP含浸層、23・・・PFA含浸層。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 第3図 (a) (b) 第4図 第5図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)流体燃料または流体酸化剤の流体流通路が形成さ
    れた多孔質の一対のリブ付電極により電解質層をはさむ
    ように配置してなる単位セルを、複数個積層して構成し
    た燃料電池において、ある溶融点を有する耐熱性、耐電
    解質性の第1のフッ素系樹脂フィルムと、この第1のフ
    ッ素系樹脂フィルムよりも高い溶融点を有する耐熱性、
    耐電解質性の第2のフッ素系樹脂とを2層に重ね合わせ
    ものにより、前記リブ付電極の流体流通路と平行な側面
    端部を、第1のフッ素系樹脂が内側となるようにしてシ
    ールするようにしたことを特徴とする燃料電池。
  2. (2)第1および第2のフッ素系樹脂としては、テトラ
    ・フルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合
    体樹脂およびパーフルオロアルコキシ樹脂を夫々用いる
    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。
  3. (3)流体燃料または流体酸化剤の流体流通路が形成さ
    れた多孔質の一対のリブ付電極により電解質層をはさむ
    ように配置してなる単位セルを、複数個積層して構成し
    た燃料電池の製造方法において、前記リブ付電極の流体
    流通路と平行な側面端部に、内側にある溶融点を有する
    耐熱性、耐電解質性の第1のフッ素系樹脂フィルムおよ
    びその外側に前記第1のフッ素系樹脂フィルムよりも高
    い溶融点を有する耐熱性、耐電解質性の第2のフッ素系
    樹脂フィルムを2層に重ね合せ、これを所定の温度、圧
    力で加熱溶融圧入することによりシール層を形成するよ
    うにしたことを特徴とする燃料電池の製造方法。
  4. (4)第1および第2のフッ素系樹脂としては、テトラ
    ・フルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合
    体およびパーフルオロアルコキシ樹脂を夫々用いるよう
    にしたことを特徴とする特許請求の範囲第(3)項記載
    の燃料電池の製造方法。
JP59160537A 1984-07-31 1984-07-31 燃料電池およびその製造方法 Pending JPS6139458A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59160537A JPS6139458A (ja) 1984-07-31 1984-07-31 燃料電池およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59160537A JPS6139458A (ja) 1984-07-31 1984-07-31 燃料電池およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6139458A true JPS6139458A (ja) 1986-02-25

Family

ID=15717118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59160537A Pending JPS6139458A (ja) 1984-07-31 1984-07-31 燃料電池およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6139458A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0325701U (ja) * 1989-07-24 1991-03-15
EP1418638A3 (en) * 2002-11-07 2006-12-20 Nissan Motor Co., Ltd. Bipolar battery
KR100821033B1 (ko) 2007-04-12 2008-04-08 삼성에스디아이 주식회사 연료전지 스택 및 그 제조방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0325701U (ja) * 1989-07-24 1991-03-15
EP1418638A3 (en) * 2002-11-07 2006-12-20 Nissan Motor Co., Ltd. Bipolar battery
KR100821033B1 (ko) 2007-04-12 2008-04-08 삼성에스디아이 주식회사 연료전지 스택 및 그 제조방법
US8133636B2 (en) 2007-04-12 2012-03-13 Samsung Sdi Co., Ltd. Fuel cell stack and manufacturing method of the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3052536B2 (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JP4719771B2 (ja) 燃料電池用の電極−膜−枠接合体およびその製造方法、並びに高分子電解質型燃料電池およびその製造方法
US7572539B2 (en) Polymer electrolyte fuel cell
CN105027340B (zh) 用于燃料电池的双极性板、燃料电池以及用于制造双极性板的方法
JPWO2012137609A1 (ja) 燃料電池用電解質膜・電極構造体及びその製造方法
CN101322269A (zh) 固体高分子型燃料电池
JPH06251780A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JP2002260693A (ja) 高分子電解質型燃料電池
US20230378506A1 (en) Membrane-electrode unit for an electrochemical cell, and method for manufacturing a membrane-electrode unit
JP4599115B2 (ja) 高分子電解質型燃料電池
JP2002352817A (ja) 高分子電解質型燃料電池
JP4128844B2 (ja) 高分子電解質型燃料電池用複合セパレータ板およびそれを用いた高分子電解質型燃料電池
JP2003123801A (ja) 高分子電解質型積層燃料電池
JP5341321B2 (ja) 固体高分子型燃料電池用電解質膜・電極構造体
JP2009199882A (ja) 燃料電池及びこれを備える燃料電池スタック
JP3838403B2 (ja) リン酸型燃料電池
JP2005174875A (ja) 燃料電池及びその製造方法
JPS59132572A (ja) 燃料電池
JPH06333582A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
CN112186202B (zh) 减少头部损失的气体扩散装置
JPS61114476A (ja) 燃料電池
JPS61173465A (ja) 燃料電池
JP2005259465A (ja) 高分子電解質型燃料電池
JPS61147461A (ja) 燃料電池の製造方法
JPS6273572A (ja) 燃料電池