JPS6224909B2 - - Google Patents
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- JPS6224909B2 JPS6224909B2 JP56130292A JP13029281A JPS6224909B2 JP S6224909 B2 JPS6224909 B2 JP S6224909B2 JP 56130292 A JP56130292 A JP 56130292A JP 13029281 A JP13029281 A JP 13029281A JP S6224909 B2 JPS6224909 B2 JP S6224909B2
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- Japan
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- ion exchange
- fuel
- positive electrode
- battery voltage
- membrane
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- Expired
Links
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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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1009—Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
-
- 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
-
- 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)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は液体燃料電池に関する。
従来のメタノール、ヒドラジン、アルデヒドな
どの液体を燃料とする燃料電池においては、正極
（酸化剤極又は空気極とも云う）と負極（燃料極
とも云う）の分離及び燃料が直接正極に達するの
を防止することを目的として負極と正極の間に１
枚のイオン交換膜を用いる構造のものがある。し
かし、この場合、イオン交換膜の燃料阻止効果は
小さく、液体燃料はイオン交換膜を透過して、正
極で空気中の酸素と反応するため、燃料の利用効
率が低下し、又、正極電位の低下すなわち電池電
圧が低下するという欠点がある。
どの液体を燃料とする燃料電池においては、正極
（酸化剤極又は空気極とも云う）と負極（燃料極
とも云う）の分離及び燃料が直接正極に達するの
を防止することを目的として負極と正極の間に１
枚のイオン交換膜を用いる構造のものがある。し
かし、この場合、イオン交換膜の燃料阻止効果は
小さく、液体燃料はイオン交換膜を透過して、正
極で空気中の酸素と反応するため、燃料の利用効
率が低下し、又、正極電位の低下すなわち電池電
圧が低下するという欠点がある。
本発明は、イオン交換膜を重ねていくに従い、
電気抵抗は重ね枚数に比例して増加するが、燃料
阻止効果は膜の重ね枚数の２乗に逆比例、すなわ
ち重ねるに従い、燃料阻止効果は急激に増加する
ことを利用したもので、その目的は燃料が正極上
で酸素と直接反応することによる電池電圧の低下
及び燃料の浪費を防止することにある。
電気抵抗は重ね枚数に比例して増加するが、燃料
阻止効果は膜の重ね枚数の２乗に逆比例、すなわ
ち重ねるに従い、燃料阻止効果は急激に増加する
ことを利用したもので、その目的は燃料が正極上
で酸素と直接反応することによる電池電圧の低下
及び燃料の浪費を防止することにある。
電池の電圧は、第５図にて明らかなように正極
の電位E1と、負極の電位E2の差である。すなわ
ち電池電圧を高めるには正極電位を上げるか負極
電位を下げることが必要であるが、第４図に示し
たごとく、燃料が正極に接触すると、正極電位が
低下する。すなわち電池電圧が低下する。そこで
電池電圧の低下防止には燃料が正極に接触しない
ように隔膜で仕切ることが必要となるが、隔膜は
電気抵抗があるので、抵抗による電圧降下が存在
する。
の電位E1と、負極の電位E2の差である。すなわ
ち電池電圧を高めるには正極電位を上げるか負極
電位を下げることが必要であるが、第４図に示し
たごとく、燃料が正極に接触すると、正極電位が
低下する。すなわち電池電圧が低下する。そこで
電池電圧の低下防止には燃料が正極に接触しない
ように隔膜で仕切ることが必要となるが、隔膜は
電気抵抗があるので、抵抗による電圧降下が存在
する。
本発明は、膜を重ね合わせることによる電気抵
抗の増加に起因する電池電圧の低下値よりも、重
ね合わせによる燃料透過阻止に起因する電池電圧
の上昇値が優ることを実験により確認し、複数枚
重ね合わせたイオン交換膜層又はイオン交換膜と
燃料透過阻止性の膜との積層を燃料電池の負極と
正極の間に介在せしめることで、電池電圧の上昇
をはかり、さらに燃料利用効率を高めたものであ
る。
抗の増加に起因する電池電圧の低下値よりも、重
ね合わせによる燃料透過阻止に起因する電池電圧
の上昇値が優ることを実験により確認し、複数枚
重ね合わせたイオン交換膜層又はイオン交換膜と
燃料透過阻止性の膜との積層を燃料電池の負極と
正極の間に介在せしめることで、電池電圧の上昇
をはかり、さらに燃料利用効率を高めたものであ
る。
以下本発明の実施例を説明する。第１図に示す
ようにイオン交換膜１を複数枚重ね合わせた複層
膜は正極７と負極８が直接接触するのを防止する
と共に、アノライト室２中の燃料が負極８を通つ
て正極７に達するのを防止している。空気入口５
から入つた空気は出口６から排出される。空気室
４中の酸素ガスは正極７で水素イオンと反応して
水を生ずる。燃料は負極８で反応してガスを発生
し排出口３から排出される。負極８で生成した水
素イオンはイオン交換膜１を通つて正極７に達す
る。この時、燃料の化学エネルギーが電気エネル
ギーに変換される。
ようにイオン交換膜１を複数枚重ね合わせた複層
膜は正極７と負極８が直接接触するのを防止する
と共に、アノライト室２中の燃料が負極８を通つ
て正極７に達するのを防止している。空気入口５
から入つた空気は出口６から排出される。空気室
４中の酸素ガスは正極７で水素イオンと反応して
水を生ずる。燃料は負極８で反応してガスを発生
し排出口３から排出される。負極８で生成した水
素イオンはイオン交換膜１を通つて正極７に達す
る。この時、燃料の化学エネルギーが電気エネル
ギーに変換される。
イオン交換膜１を複数枚重ねることによつて、
燃料阻止効果を増大し燃料利用効率を向上するこ
とができる。本発明者等は特に液体燃料としてメ
タノールを選びメタノール透過量とイオン交換膜
重ね枚数との関係を測定した。使用したイオン交
換膜はDu Pont de Nemours社製Nafion425であ
る。実験の結果、下記(1)式又は第２図に示すごと
く、メタノール（燃料）透過量はイオン交換膜を
重ね合わせるにしたがい膜枚数の２乗に逆比例し
て小さくなることを確認した。一方電気抵抗は枚
数に比例して増加する。
燃料阻止効果を増大し燃料利用効率を向上するこ
とができる。本発明者等は特に液体燃料としてメ
タノールを選びメタノール透過量とイオン交換膜
重ね枚数との関係を測定した。使用したイオン交
換膜はDu Pont de Nemours社製Nafion425であ
る。実験の結果、下記(1)式又は第２図に示すごと
く、メタノール（燃料）透過量はイオン交換膜を
重ね合わせるにしたがい膜枚数の２乗に逆比例し
て小さくなることを確認した。一方電気抵抗は枚
数に比例して増加する。
Ｑ＝ＰＳ・Ｔ・ΔＣ／Ｎ２ ……(1)
Ｑ：イオン交換膜を透過する液体燃料
Ｐ：透過係数
Ｓ：イオン交換膜面積
Ｔ：経過時間
ΔＣ：イオン交換膜両側の燃料濃度差
Ｎ：イオン交換膜重ね枚数
メタノールが正極に達すると、酸素と反応する
ため正極電位が低下する。電池電圧低下へのメタ
ノールの寄与を第３図のＡに示す。膜の枚数を増
やすにしたがい電池電圧の低下は減少している
が、これは第２図に示したごとくイオン交換膜に
よつてメタノールが正極に達するのを防止してい
るためである。電池電圧低下の原因としては他
に、イオン交換膜抵抗によるものが考えられる。
膜抵抗による電池電圧の降下は第３図のＢに示す
ごとく、重ね枚数に比例して増大する。電池電圧
の低下の主な原因は上に述べた２つが考えられる
が、この両者による電池電圧の低下値は第３図の
Ｃであらわされる。Nafion425を用いた場合はイ
オン交換膜を２枚重ねて使用した場合、電池電圧
の低下がもつとも小さいことを実験的に確認し
た。もちろん、他のイオン交換膜を用いた場合の
最適イオン交換膜使用枚数はNafion425の場合と
異なることがありうる。
ため正極電位が低下する。電池電圧低下へのメタ
ノールの寄与を第３図のＡに示す。膜の枚数を増
やすにしたがい電池電圧の低下は減少している
が、これは第２図に示したごとくイオン交換膜に
よつてメタノールが正極に達するのを防止してい
るためである。電池電圧低下の原因としては他
に、イオン交換膜抵抗によるものが考えられる。
膜抵抗による電池電圧の降下は第３図のＢに示す
ごとく、重ね枚数に比例して増大する。電池電圧
の低下の主な原因は上に述べた２つが考えられる
が、この両者による電池電圧の低下値は第３図の
Ｃであらわされる。Nafion425を用いた場合はイ
オン交換膜を２枚重ねて使用した場合、電池電圧
の低下がもつとも小さいことを実験的に確認し
た。もちろん、他のイオン交換膜を用いた場合の
最適イオン交換膜使用枚数はNafion425の場合と
異なることがありうる。
本発明に関する複層膜は必ずしもイオン交換膜
のみから成つている必要はなく、他のメタノール
阻止効果を有する膜状物質との組合せ（重ね合
せ）でもよい。
のみから成つている必要はなく、他のメタノール
阻止効果を有する膜状物質との組合せ（重ね合
せ）でもよい。
本発明によれば、メタノールが正極に達する量
を減少することができるので、電池電圧の低下を
抑え、燃料の利用効率を高めることができる。
を減少することができるので、電池電圧の低下を
抑え、燃料の利用効率を高めることができる。
第１図は本発明に係る燃料電池の断面模式図、
第２図は膜のメタノール透過量及び膜の電気抵抗
とイオン交換膜重ね枚数との関係を示す特性図、
第３図は電池電圧の低下量と、低下原因である膜
抵抗とメタノール透過による電池電圧低下の大き
さとイオン交換膜重ね枚数との関係図である。第
４図はメタノールによる正極電位の低下を表わす
特性図、第５図は電流密度と、正極及び負極電位
の関係を示す特性図である。 １……イオン交換膜、２……アノライト室、３
……ガス排出口、４……空気室、５……空気入
口、６……空気出口、７……正極、８……負極、
Ａ……メタノールを原因とする電池電圧の低下、
Ｂ……イオン交換膜の電気抵抗による電池電圧の
低下、Ｃ……ＡとＢを加算した電池電圧低下量の
合計、E1……正極電位、E2……負極電位。
第２図は膜のメタノール透過量及び膜の電気抵抗
とイオン交換膜重ね枚数との関係を示す特性図、
第３図は電池電圧の低下量と、低下原因である膜
抵抗とメタノール透過による電池電圧低下の大き
さとイオン交換膜重ね枚数との関係図である。第
４図はメタノールによる正極電位の低下を表わす
特性図、第５図は電流密度と、正極及び負極電位
の関係を示す特性図である。 １……イオン交換膜、２……アノライト室、３
……ガス排出口、４……空気室、５……空気入
口、６……空気出口、７……正極、８……負極、
Ａ……メタノールを原因とする電池電圧の低下、
Ｂ……イオン交換膜の電気抵抗による電池電圧の
低下、Ｃ……ＡとＢを加算した電池電圧低下量の
合計、E1……正極電位、E2……負極電位。
Claims (1)
- １ 液体燃料と電解液との混合物に接して配置さ
れた負極と、その反対側に配置されたイオン交換
膜と電解液、及びその電解液と接して配置された
正極とを有するものにおいて、該イオン交換膜は
密着積層した複数枚のイオン交換膜又はイオン交
換膜と燃料透過阻止性の膜とからなることを特徴
とする液体燃料電池。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56130292A JPS5834573A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 液体燃料電池 |
| US06/380,773 US4390603A (en) | 1981-06-30 | 1982-05-21 | Methanol fuel cell |
| DE8282105839T DE3273441D1 (en) | 1981-06-30 | 1982-06-30 | Methanol fuel cell |
| EP82105839A EP0068508B1 (en) | 1981-06-30 | 1982-06-30 | Methanol fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56130292A JPS5834573A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 液体燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5834573A JPS5834573A (ja) | 1983-03-01 |
| JPS6224909B2 true JPS6224909B2 (ja) | 1987-05-30 |
Family
ID=15030820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56130292A Granted JPS5834573A (ja) | 1981-06-30 | 1981-08-21 | 液体燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5834573A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0240410U (ja) * | 1988-09-12 | 1990-03-19 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0345979U (ja) * | 1990-09-13 | 1991-04-26 | ||
| US5599638A (en) | 1993-10-12 | 1997-02-04 | California Institute Of Technology | Aqueous liquid feed organic fuel cell using solid polymer electrolyte membrane |
| US8039160B2 (en) * | 2004-07-14 | 2011-10-18 | Arkema Inc. | Multi-layer polyelectrolyte membrane |
| KR100899665B1 (ko) | 2007-01-17 | 2009-05-27 | 한국과학기술연구원 | 연료전지 |
-
1981
- 1981-08-21 JP JP56130292A patent/JPS5834573A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0240410U (ja) * | 1988-09-12 | 1990-03-19 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5834573A (ja) | 1983-03-01 |
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