JPS6142865A - 燃料電池 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は燃料電池に関するものである。

〔発明の背景〕

第２図には燃料電池の従来例が示されている。

同図に示されているように燃料電池は燃料ガスである水
素Ｈ２および酸化剤ガスである空気が図中矢印表示のよ
うに直交するように流され、水素Ｈ３と空気中の酸素０
２との周知の反応で電気エネルギーを取シ出している。

空気の流れるガス通路１を有する空気極２はガス通路１
と反対側の面に触媒層（図示せず）が処理され、また空
気が触媒層に速やかに達することができるようにポーラ
スな炭素材料で形成されている。この空気極２の対極と
なる燃料極３は空気極２と同様に燃料のガス通路４およ
び触媒層（図示せず）を有し、かつポーラスな炭素材料
で形成されている。イオンの良導体であるリン酸等の電
解液を保持するマトリックス５は両極２．３間に密着す
るように配設されている。このように空気極２と燃料極
３およびこれらの間のマトリックス５とからなる単位電
池がセパレータ６と交互に積層されて、大容量の発電設
備が構成されている。

そして燃料および空気全給排する給排装置７が積層され
た電池の側面に固着され、上述のように置８が挿入され
、冷却水等によシ゛）ｄ池の温度を一定に保つように冷
却している。

このように構成された燃料電池は上述のように水素Ｈ２
，Ｒ素０２の反応によシミ気エネルギーを取り出してい
るが、実際の現象としては夫々のガス通路１，４を通る
水素Ｈ２および空気中の酸素０２はポーラスな炭素材料
で形成された電極基板内を拡散し、触媒層に達する。一
般に触媒層での反応は、燃料極３では水素イオンと電子
とに分離し、水素イオンは電解質中に拡散していく。こ
の反応速度は比収的大きい。一方空気極２側では酸素分
子が電子を取シ込んでイオン化し、かつ電解質中の水素
イオンと結合して水が生成されるが、この反応は一般に
水素側に比較すると速度が小さい。このような過程にお
ける電子の授受が電気エネルギーとして取シ出せるので
ある。

そして電池の発電性能を左右する重要な因子は、触媒の
活性化性能と電池の内部抵抗とである。特に後者の内部
抵抗については両極２，３、セパレータ６等が炭素材料
等の固体で形成され、抵抗も十分小さく、かつ長期間安
定であるが、マ）　ＩＪソックスに保持されている電解
液例えばリン酸のみが液体であシ、この挙動が電池内部
抵抗を左右する重要な要素である。

すなわちマトリックス５中のリン酸が減少すると内部抵
抗が増大し、発電性能が低下する。このリン酸の減少の
主な要因はリン酸の電極基板への移動および蒸発である
。このうち電極基板への移動は比較的運転初期に生じる
現象ではあるが、す／酸の移動量が多く大幅な性能低下
の要因となる。

一般にはマトリックス５はリン酸に対して非常に親和性
が大きく、またこのマトリックス５を包含する触媒層は
非常に親和性が小さく！４成されているため、リン酸の
電極基板への移動は触媒層の隔膜効果によシ十分抑制さ
れなければならない。

しかし従来の燃料電池では第３図にも示されているよう
に、触媒層９に微細なりラック１０が多数発生しておシ
、このクラック１０は電極基板１１にまで達している。

従ってリン酸はクラック１０を通って電極基板１１に容
易に達し、マトリックス５中のリンｊ設が・減少する。

更にこのクラック１０は触媒層９の全面にわたって均一
に発生するものではなく、まだクラック１０を皆無とす
ることも技術的には非常に離しい。このため従来の燃料
電池ではこの触媒層９のクラック１０によるリン酸移動
によシ性能が低下し、かつその程度により低下の程度が
異なっていた。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点に鑑みなされたものであシ、触媒層か
ら電極基板へのリン酸移動の防止を可能とした燃料電池
を提供することを目的とするものである。

〔・発明の概要〕

すなわち本発明は対向配置された空気極および燃料極と
、これら両極間に配置され、かつ電解液を保持するマト
リックスとを備え、前記両極は夫夫電極基板と触媒層と
で構成され、かつこの触媒層同志が対向配置されると共
に、この対向配置された触媒層間に前記マトリックスが
配置されている燃料電池において、前記両極の少なくと
も一つの極の前記触媒層が、弦波水性の微粉末で処理さ
れたものでちることを特徴とするものであシ、これによ
って少なくとも一つの極のＩ′ｌ！ｌｉ媒層は弦波水性
の微粉末で処理されるようになる。

〔発明の実施例〕

以下、図示した実ｊａ例に基づいて本発明を説明する。

第１図には本発明の一実施例が示されている。なお従来
と同じ部品には同じ符号を付したので説明を省略する。

本実施例では触媒層９を弦波水性の微粉末例えばフッ化
黒鉛粉１２で処理した。

このようにすることによシ融媒層９はフッ化黒鉛粉１２
で処理されるようになって、触ＭＪｅＪ９から電極基板
１１へのリン酸移動の防止を可能とした燃料電池を得る
ことができる。

すなわち電極基板１１に触媒Ｊｉｉ９が処理されるが、
この触媒層９にフッ化黒鉛粉１２をふシかけ処理した。

この場合に過剰についた分ははらい落した。このように
することによシ触媒層９のクラックｌＯは強１憧水性の
７フ化黒鉛粉１２で埋められるようになって、マトリッ
クス５中のリン酸の電極基板１１への移動が防止される
ようになシ、燃料電池を長期間安定に運転できる。

なお本実施列では類１ｉｉＺ水性の微粉末にフッ化黒鉛
粉を使用したが、これのみに限るものではなく天然およ
び人造黒鉛粉、ポリテトラフロロエテレ７粉９７ツ化ア
ルコキシエチレン粉、フッ化エチレンプロピレンエーテ
ル粉、四７ツ化エチレン六フッ化プロピレン粉等が使用
できる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明は触媒層のクラックが弦波水性の微
粉末で埋められるようになって、触媒層から゛電極基板
へのリン酸の移動が防止されるようになシ、触媒層から
電極基板へのリン酸移動の防止を可能とした燃料電池を
得ることができる。

図面の１ｚむ羊な説明 第１図は本発明の燃料電池の一実施例の触媒層周シの断
面図、第２図は従来の燃料電池の斜視図、第３図は従来
の燃料電池の触媒層周りの断面図でおる。

１・・・ガス通路、２・・・空気極、３・・・燃料極、
４・・・ガス通路、５・・・マトリックス、７・・・給
排装置、８・・・冷却装置、９・・・触媒層、１０・・
・クラック、１１・・・電極基板、１２・・・フッ化黒
鉛粉（弦波水性の微粉末）。・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対向配置された空気極および燃料極と、これら両極
   間に配置され、かつ電解液を保持するマトリックスとを
   備え、前記両極は夫々電極基板と触媒層とで構成され、
   かつこの触媒層同志が対向配置されると共に、この対向
   配置された触媒層間に前記マトリックスが配置されてい
   る燃料電池において、前記両極の少なくとも一つの極の
   前記触媒層が、強撥水性の微粉末で処理されたものであ
   ることを特徴とする燃料電池。 ２、前記強撥水性の微粉末が、天然黒鉛粉、人造黒鉛粉
   、フッ化黒鉛粉、ポリテトラフロロエチレン粉、フッ化
   アルコキシエチレン粉、フッ化エチレンプロピレンエー
   テル粉、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン粉のひと
   つである特許請求の範囲第１項記載の燃料電池。