JPS6155226B2 - - Google Patents
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- JPS6155226B2 JPS6155226B2 JP56037846A JP3784681A JPS6155226B2 JP S6155226 B2 JPS6155226 B2 JP S6155226B2 JP 56037846 A JP56037846 A JP 56037846A JP 3784681 A JP3784681 A JP 3784681A JP S6155226 B2 JPS6155226 B2 JP S6155226B2
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- phosphoric acid
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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
- H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
- H01M8/0293—Matrices for immobilising electrolyte solutions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
- H01M2300/0005—Acid electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/44—Fibrous material
-
- 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
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-
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、リン酸を電解液とする燃料電池に係
り、特に一対のガス拡散電極間にリン酸を保持す
る燃料電池用マトリツクスを配置した構成の燃料
電池に関するものである。
り、特に一対のガス拡散電極間にリン酸を保持す
る燃料電池用マトリツクスを配置した構成の燃料
電池に関するものである。
従来、リン酸を電解液とする燃料電池において
は、リン酸を保持するマトリツクスとして、フエ
ノール樹脂の繊維布や炭化ケイ素粉末に結着剤と
してポリテトラフルオロエチレンを混合したもの
が用いられていた。しかしながら、これらのマト
リツクスにおいては以下のような欠点が存在して
いる。すなわち、フエノール樹脂の繊維布をマト
リツクスとして用いたものでは、燃料電池の作動
温度が130℃以上になると、フエノール樹脂が
徐々に炭化され、この結果、長期間の運転ができ
なくなるという欠点がある。このような欠点を除
去するためには、燃料電池の作動温度を低くする
ことが考えられるが、この場合燃料電池の出力が
著しく低下するという重大な問題が生じる。ま
た、燃料電池の温度制御に充分に注意し、部分的
に高温になることを防止しなければならないとい
う困難さもある。一方、炭化ケイ素をマトリツク
スとして用いるものでは、燃料電池の運転温度を
190〜200℃程度に高くすることができるという利
点を有するが、一方において、炭化ケイ素は完全
な絶縁物ではなく、比抵抗値が103〜107Ω・cmで
あり、電子導電性を有するという欠点がある。す
なわち、燃料電池内部で短絡を生じ、性能が劣る
という問題がある。さらに、炭化ケイ素では、そ
の製造時に炭素と酸化ケイ素を高温下で反応させ
るために、未反応の炭素が残留し、これによる電
子導電性も問題である。また、不純物として存在
する鉄により触媒の活性化を劣化させる等の悪影
響も大きな問題である。
は、リン酸を保持するマトリツクスとして、フエ
ノール樹脂の繊維布や炭化ケイ素粉末に結着剤と
してポリテトラフルオロエチレンを混合したもの
が用いられていた。しかしながら、これらのマト
リツクスにおいては以下のような欠点が存在して
いる。すなわち、フエノール樹脂の繊維布をマト
リツクスとして用いたものでは、燃料電池の作動
温度が130℃以上になると、フエノール樹脂が
徐々に炭化され、この結果、長期間の運転ができ
なくなるという欠点がある。このような欠点を除
去するためには、燃料電池の作動温度を低くする
ことが考えられるが、この場合燃料電池の出力が
著しく低下するという重大な問題が生じる。ま
た、燃料電池の温度制御に充分に注意し、部分的
に高温になることを防止しなければならないとい
う困難さもある。一方、炭化ケイ素をマトリツク
スとして用いるものでは、燃料電池の運転温度を
190〜200℃程度に高くすることができるという利
点を有するが、一方において、炭化ケイ素は完全
な絶縁物ではなく、比抵抗値が103〜107Ω・cmで
あり、電子導電性を有するという欠点がある。す
なわち、燃料電池内部で短絡を生じ、性能が劣る
という問題がある。さらに、炭化ケイ素では、そ
の製造時に炭素と酸化ケイ素を高温下で反応させ
るために、未反応の炭素が残留し、これによる電
子導電性も問題である。また、不純物として存在
する鉄により触媒の活性化を劣化させる等の悪影
響も大きな問題である。
本発明の目的は以上のような欠点に鑑みなされ
たもので、電池性能を大幅に向上させた燃料電池
を提供するにある。
たもので、電池性能を大幅に向上させた燃料電池
を提供するにある。
このような目的を達成するために本発明は、一
対のガス拡散電極を備え、該ガス拡散電極間に電
解質であるリン酸を保持するマトリツクスを介在
させてなる燃料電池において、前記マトリツクス
は酸化スズを結着材で結合して構成されてなるこ
とを特徴とする燃料電池である。
対のガス拡散電極を備え、該ガス拡散電極間に電
解質であるリン酸を保持するマトリツクスを介在
させてなる燃料電池において、前記マトリツクス
は酸化スズを結着材で結合して構成されてなるこ
とを特徴とする燃料電池である。
以下、本発明について説明する。
一般に、燃料電池用マトリツクスとしての重要
な性質は、(1)高温（190℃〜200℃）のリン酸に対
して安定していること（高温のリン酸に溶けない
こと）、(2)リン酸の保持力が大であること、(3)電
子導電性がないこと（絶縁物であること）、(4)リ
ン酸との親和性が大きいこと、が挙げられる。し
かるに、これらの性質を満足する物質について
種々検討したところ、酸化スズがこれらの諸条件
を満足することが明らかになつた。すなわち、酸
化スズの微粉末に結着剤としてポリテトラフルオ
ロエチレンの如くリン酸に対して安定した物質を
１〜15重量％混合したものをマトリツクスにした
ものである。このようにして作られたマトリツク
スは、高温のリン酸に対して安定しており、しか
も電子導電性を有せず、さらに、リン酸との親和
力が大で、リン酸の保持力も従来のマトリツクス
の約２倍近くに達するという特徴を有している。
な性質は、(1)高温（190℃〜200℃）のリン酸に対
して安定していること（高温のリン酸に溶けない
こと）、(2)リン酸の保持力が大であること、(3)電
子導電性がないこと（絶縁物であること）、(4)リ
ン酸との親和性が大きいこと、が挙げられる。し
かるに、これらの性質を満足する物質について
種々検討したところ、酸化スズがこれらの諸条件
を満足することが明らかになつた。すなわち、酸
化スズの微粉末に結着剤としてポリテトラフルオ
ロエチレンの如くリン酸に対して安定した物質を
１〜15重量％混合したものをマトリツクスにした
ものである。このようにして作られたマトリツク
スは、高温のリン酸に対して安定しており、しか
も電子導電性を有せず、さらに、リン酸との親和
力が大で、リン酸の保持力も従来のマトリツクス
の約２倍近くに達するという特徴を有している。
以下、実施例によつて本発明を詳細に説明す
る。
る。
二酸化スズ微粉末（200メツシユの金網を通過
する）98ｇに、結着剤としてポリテトラフルオロ
エチレン微粉末を界面活性剤によつて水中に懸濁
させた溶液30mlを加えて、ペースト状物を作つ
た。ポリテトラフルオロエチレン微粉末量は約２
ｇである。次に、この混合物を200℃で約８時間
加熱して水分を除去した後、98％に濃縮したリン
酸を加えて、該リン酸を保持するマトリツクスを
得た。リン酸量は約70重量％である。このように
して作られたマトリツクスを、一方のガス拡散電
極上に厚さ0.3mmになるように塗布した後、他方
のガス拡散電極を重ねて一体化し、燃料電池を組
み立てた。第１図に本発明による燃料電池の構造
を示す。ガス拡散電極は、白金を担持した炭素粉
末をカーボンペーパ上に塗布したものである。第
１図において、符号１はリン酸を含浸したマトリ
ツクス、２はアノード（燃料極）、３はカソード
（空気極）であり、アノード２には水素が、また
カソード３には空気がそれぞれ接するようになつ
ている。第２図に本発明で得たマトリツクスを用
いた電池の電流密度−電圧特性を、第３図に
200mA／cm2の電流密度で連続放電させた時の電
流電圧の経時変化を各々記号Ａで示している。な
お、第２図および第３図には比較のために、従来
の炭化ケイ素をマトリツクスにしたものを用いた
燃料電池の特性をそれぞれ記号Ｂで示している。
第２図および第３図から明らかなように、本発明
のマトリツクスを用いると、従来のものに比較し
てすぐれた性能を得ることができる。この原因と
しては、本発明のマトリツクスには、電子導電性
がなく、かつリン酸の保持力が大であると共に、
リン酸との親和力も大で、しかもリン酸に対して
安定しているためと考えられる。
する）98ｇに、結着剤としてポリテトラフルオロ
エチレン微粉末を界面活性剤によつて水中に懸濁
させた溶液30mlを加えて、ペースト状物を作つ
た。ポリテトラフルオロエチレン微粉末量は約２
ｇである。次に、この混合物を200℃で約８時間
加熱して水分を除去した後、98％に濃縮したリン
酸を加えて、該リン酸を保持するマトリツクスを
得た。リン酸量は約70重量％である。このように
して作られたマトリツクスを、一方のガス拡散電
極上に厚さ0.3mmになるように塗布した後、他方
のガス拡散電極を重ねて一体化し、燃料電池を組
み立てた。第１図に本発明による燃料電池の構造
を示す。ガス拡散電極は、白金を担持した炭素粉
末をカーボンペーパ上に塗布したものである。第
１図において、符号１はリン酸を含浸したマトリ
ツクス、２はアノード（燃料極）、３はカソード
（空気極）であり、アノード２には水素が、また
カソード３には空気がそれぞれ接するようになつ
ている。第２図に本発明で得たマトリツクスを用
いた電池の電流密度−電圧特性を、第３図に
200mA／cm2の電流密度で連続放電させた時の電
流電圧の経時変化を各々記号Ａで示している。な
お、第２図および第３図には比較のために、従来
の炭化ケイ素をマトリツクスにしたものを用いた
燃料電池の特性をそれぞれ記号Ｂで示している。
第２図および第３図から明らかなように、本発明
のマトリツクスを用いると、従来のものに比較し
てすぐれた性能を得ることができる。この原因と
しては、本発明のマトリツクスには、電子導電性
がなく、かつリン酸の保持力が大であると共に、
リン酸との親和力も大で、しかもリン酸に対して
安定しているためと考えられる。
以上述べたように本発明によれば、マトリツク
スを、酸化スズと結着剤から成る構成としたの
で、従来の欠点を除去したすぐれた燃料電池用マ
トリツクスを得ることができるようになり、した
がつて、電池の性能を大幅に向上させることがで
き、その実用的価値は極めて大である。
スを、酸化スズと結着剤から成る構成としたの
で、従来の欠点を除去したすぐれた燃料電池用マ
トリツクスを得ることができるようになり、した
がつて、電池の性能を大幅に向上させることがで
き、その実用的価値は極めて大である。
第１図は本発明に係るマトリツクスを用いた燃
料電池の断面図、第２図は本発明のマトリツクス
を用いた燃料電池と従来のマトリツクスを用いた
燃料電池における電流密度と電圧との関係を示す
図、第３図は本発明のマトリツクスを用いた燃料
電池と従来のマトリツクスを用いた燃料電池にお
ける放電時間と電圧との関係を示す図である。 １……マトリツクス、２……アノード、３……
カソード。
料電池の断面図、第２図は本発明のマトリツクス
を用いた燃料電池と従来のマトリツクスを用いた
燃料電池における電流密度と電圧との関係を示す
図、第３図は本発明のマトリツクスを用いた燃料
電池と従来のマトリツクスを用いた燃料電池にお
ける放電時間と電圧との関係を示す図である。 １……マトリツクス、２……アノード、３……
カソード。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一対のガス拡散電極を備え、該ガス拡散電極
間に電解質であるリン酸を保持するマトリツクス
を介在させてなる燃料電池において、前記マトリ
ツクスは酸化スズを結着材で結合して構成されて
な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、前記結着剤
はポリテトラフルオロエチレンであることを特徴
とする燃料電池。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56037846A JPS57152680A (en) | 1981-03-18 | 1981-03-18 | Fuel cell |
| US06/357,278 US4493879A (en) | 1981-03-18 | 1982-03-11 | Fuel cell |
| EP82102131A EP0060560A1 (en) | 1981-03-18 | 1982-03-16 | Fuel cell |
| CA000398513A CA1171903A (en) | 1981-03-18 | 1982-03-16 | Fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56037846A JPS57152680A (en) | 1981-03-18 | 1981-03-18 | Fuel cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57152680A JPS57152680A (en) | 1982-09-21 |
| JPS6155226B2 true JPS6155226B2 (ja) | 1986-11-26 |
Family
ID=12508893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56037846A Granted JPS57152680A (en) | 1981-03-18 | 1981-03-18 | Fuel cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57152680A (ja) |
-
1981
- 1981-03-18 JP JP56037846A patent/JPS57152680A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57152680A (en) | 1982-09-21 |
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