JPS6322422B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6322422B2 JPS6322422B2 JP57039912A JP3991282A JPS6322422B2 JP S6322422 B2 JPS6322422 B2 JP S6322422B2 JP 57039912 A JP57039912 A JP 57039912A JP 3991282 A JP3991282 A JP 3991282A JP S6322422 B2 JPS6322422 B2 JP S6322422B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas separation
- electrode
- sealing material
- separation plate
- fuel cell
- 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.)
- Expired
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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)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、積層形燃料電池において、ガス分
離板と単電池とのシールを行う製造方法に関する
ものである。
離板と単電池とのシールを行う製造方法に関する
ものである。
従来この種の燃料電池として第１図に示すもの
があつた。図において、１，１′はガス分離板、
２は酸化剤電極のシール用ガスケツト、３は酸化
剤電極、４は電解質マトリツクス、５は燃料電極
で、酸化剤電極３、電解質マトリツクス４、燃料
電極５で単電池を構成する。６は燃料電極のシー
ル用ガスケツトである。第１図の１〜６の単位体
を積層したものが第２であり、７は絶縁板、８は
集電板、９は単位体を複数個積層した積層体、１
０は酸化剤としての空気、１１は燃料である。
があつた。図において、１，１′はガス分離板、
２は酸化剤電極のシール用ガスケツト、３は酸化
剤電極、４は電解質マトリツクス、５は燃料電極
で、酸化剤電極３、電解質マトリツクス４、燃料
電極５で単電池を構成する。６は燃料電極のシー
ル用ガスケツトである。第１図の１〜６の単位体
を積層したものが第２であり、７は絶縁板、８は
集電板、９は単位体を複数個積層した積層体、１
０は酸化剤としての空気、１１は燃料である。
次に動作について説明する。ガス分離板１，
１′の間に電極、ガスケツトおよび電解質マトリ
ツクスを第１図の順で積層する。即ち、酸化剤電
極３の窓枠状ガスケツト２の内側に酸化剤電極３
をはめこみ、これに電解質マトリツクス４を重
ね、さらに燃料電極５の窓枠状ガスケツト６の内
側に燃料電極５をはめこんだものを重ねる。この
要領を繰り返し、複数個の単位体を第２図のよう
に積層し、積層形燃料電池を組み立てる。組み立
て後、空気１０および燃料１１を供給し集電板８
から出力を取り出し積層電池を運転する。
１′の間に電極、ガスケツトおよび電解質マトリ
ツクスを第１図の順で積層する。即ち、酸化剤電
極３の窓枠状ガスケツト２の内側に酸化剤電極３
をはめこみ、これに電解質マトリツクス４を重
ね、さらに燃料電極５の窓枠状ガスケツト６の内
側に燃料電極５をはめこんだものを重ねる。この
要領を繰り返し、複数個の単位体を第２図のよう
に積層し、積層形燃料電池を組み立てる。組み立
て後、空気１０および燃料１１を供給し集電板８
から出力を取り出し積層電池を運転する。
従来の積層形燃料電池は以上のように構成され
ているので、ガス分離板と単電池間のガスおよび
液のシールを行うためには、両電極とそれぞれの
ガスケツトの厚みを積層した状態で等しい厚さに
しなければならず、電極とガスケツトの材料定数
をもとに厚みの設計を行なわなければならなかつ
た。また、ガスケツトとして、かなり弾性を求め
られるため、フツ素ゴム系の材料を用いている
が、高温下のリン酸電解質を用いる電池などでは
劣化が激しく長期のシール性を保つことはむずか
しいなどの欠点があつた。
ているので、ガス分離板と単電池間のガスおよび
液のシールを行うためには、両電極とそれぞれの
ガスケツトの厚みを積層した状態で等しい厚さに
しなければならず、電極とガスケツトの材料定数
をもとに厚みの設計を行なわなければならなかつ
た。また、ガスケツトとして、かなり弾性を求め
られるため、フツ素ゴム系の材料を用いている
が、高温下のリン酸電解質を用いる電池などでは
劣化が激しく長期のシール性を保つことはむずか
しいなどの欠点があつた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、それぞれのガスケ
ツトに当たるものを、FEP（４フツ化エチレン―
６フツカプロピレン共重合体）あるいはPFA（パ
ーフロロアルキルビニルエーテル共重合体）のよ
うな高温リン酸に耐えかつ溶融成型可能な材料を
用い、ガス分離板と単電池間のシールを行なう積
層形燃料電池の製造方法を提供することを目的と
している。
去するためになされたもので、それぞれのガスケ
ツトに当たるものを、FEP（４フツ化エチレン―
６フツカプロピレン共重合体）あるいはPFA（パ
ーフロロアルキルビニルエーテル共重合体）のよ
うな高温リン酸に耐えかつ溶融成型可能な材料を
用い、ガス分離板と単電池間のシールを行なう積
層形燃料電池の製造方法を提供することを目的と
している。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第３図において、１および１′はガス分離板、
１６および１６′は、燃料電極１４に対するガス
分離板１および１′におけるシール面、１７およ
び１７′はリン酸供給溝、１８および１８′はリン
酸供給孔であり、リン酸供給溝１７および１７′
と結がつている。１１は酸化剤電極１２とガス分
離板１間のシール材であり、１２は酸化剤電極で
ある。１３は電解質マトリツクス、１４は燃料電
極、１５は燃料電極１４とガス分離板１′間のシ
ール材で中空かつ帯状のもので１９はこの中空部
である。
る。第３図において、１および１′はガス分離板、
１６および１６′は、燃料電極１４に対するガス
分離板１および１′におけるシール面、１７およ
び１７′はリン酸供給溝、１８および１８′はリン
酸供給孔であり、リン酸供給溝１７および１７′
と結がつている。１１は酸化剤電極１２とガス分
離板１間のシール材であり、１２は酸化剤電極で
ある。１３は電解質マトリツクス、１４は燃料電
極、１５は燃料電極１４とガス分離板１′間のシ
ール材で中空かつ帯状のもので１９はこの中空部
である。
次に動作について説明する。まず、ガス分離板
１′のシール面１６′に燃料側シール材１５を載
せ、シール材１５と１５の内側間に燃料電極１４
を配置し、換言すれば燃料電極１４の両側面にシ
ール材１５と１５をそれぞれ沿わせ、ガス分離板
１′上に載せる。このとき、燃料電極１４はガス
分離板の燃料流路用溝の凸部に接するようにする
と同時にガス分離板１′のリン酸供給溝１７′とシ
ール材１５の中空部１９が一致するようにする。
次に電解質マトリツクス１３を載せさらに酸化剤
電極１２と、それに沿わせたシール材１１を積層
し、上からガス分離板１を載せ単位体を構成す
る。この後、さらに上記の操作をくり返し第２図
のごとく複数個の単位体からなる積層形燃料電池
を組み立てる。上記のシール材はPFAあるいは
FEPのような高温下でのリン酸に耐え、PTFE
（４フツ化エチレン重合体）と違がつて溶融成型
できる材料から構成する必要がある。またこのと
きのシール材としては厚さが各電極の厚みよりも
幾分厚くなるように粉末を成型したものである。
１′のシール面１６′に燃料側シール材１５を載
せ、シール材１５と１５の内側間に燃料電極１４
を配置し、換言すれば燃料電極１４の両側面にシ
ール材１５と１５をそれぞれ沿わせ、ガス分離板
１′上に載せる。このとき、燃料電極１４はガス
分離板の燃料流路用溝の凸部に接するようにする
と同時にガス分離板１′のリン酸供給溝１７′とシ
ール材１５の中空部１９が一致するようにする。
次に電解質マトリツクス１３を載せさらに酸化剤
電極１２と、それに沿わせたシール材１１を積層
し、上からガス分離板１を載せ単位体を構成す
る。この後、さらに上記の操作をくり返し第２図
のごとく複数個の単位体からなる積層形燃料電池
を組み立てる。上記のシール材はPFAあるいは
FEPのような高温下でのリン酸に耐え、PTFE
（４フツ化エチレン重合体）と違がつて溶融成型
できる材料から構成する必要がある。またこのと
きのシール材としては厚さが各電極の厚みよりも
幾分厚くなるように粉末を成型したものである。
さて、組立てられた積層形燃料電池を押圧板等
で積層方向に圧力を加える。このときの圧力とし
ては電池動作時同様１〜５Kg／cm2の範囲が望まし
い。この後ち、電池自身を不活性ガス雰囲気の中
へ入れるか、燃料１１および空気１２の代わりに
不活性ガスを流すかいずれにしろ電極を不活性ガ
ス雰囲気にした上で、シール材を融着すべく熱処
理する。熱処理はPFA，FEPの場合ともにそれ
ぞれの融点付近（融点±50℃）で行なうのがよ
い。これは融点より温度が高くなればなるほどシ
ール材が一部分解し、シール性を発揮できず、融
点よりかなり低い温度で熱処理した場合融着が完
全に進まず、シール材としての機械的強度も弱
く、かつシール性も劣つたものになるからであ
る。
で積層方向に圧力を加える。このときの圧力とし
ては電池動作時同様１〜５Kg／cm2の範囲が望まし
い。この後ち、電池自身を不活性ガス雰囲気の中
へ入れるか、燃料１１および空気１２の代わりに
不活性ガスを流すかいずれにしろ電極を不活性ガ
ス雰囲気にした上で、シール材を融着すべく熱処
理する。熱処理はPFA，FEPの場合ともにそれ
ぞれの融点付近（融点±50℃）で行なうのがよ
い。これは融点より温度が高くなればなるほどシ
ール材が一部分解し、シール性を発揮できず、融
点よりかなり低い温度で熱処理した場合融着が完
全に進まず、シール材としての機械的強度も弱
く、かつシール性も劣つたものになるからであ
る。
熱処理の際、同時に積層方向に圧力がかかつて
いるためシール材は初め電極より厚みが幾分大で
あつたものが、電極と等しい厚みになる。この状
態から電池の動作温度まで積層電池の温度を下
げ、リン酸はリン酸補給孔から燃料電池のシール
材中空部１９を通つて電解質マトリツクス１３に
到達し電解質全体を湿潤状態にする。
いるためシール材は初め電極より厚みが幾分大で
あつたものが、電極と等しい厚みになる。この状
態から電池の動作温度まで積層電池の温度を下
げ、リン酸はリン酸補給孔から燃料電池のシール
材中空部１９を通つて電解質マトリツクス１３に
到達し電解質全体を湿潤状態にする。
以上の操作ののちに積層形燃料電池を運転し、
出力を取り出す。
出力を取り出す。
なお、上記実施例ではシール材１１および１５
に粉末成型したものについて説明したが、溶融成
型したシール材であつてもよく上記実施例と同様
の効果を奏する。
に粉末成型したものについて説明したが、溶融成
型したシール材であつてもよく上記実施例と同様
の効果を奏する。
また、上記実施例では燃料電極および酸化剤電
極のシール材の形状を第３図のようにしたが電極
およびガス分離板の形状に応じた他の形状であつ
てもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
極のシール材の形状を第３図のようにしたが電極
およびガス分離板の形状に応じた他の形状であつ
てもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば電極の厚さよ
り厚く高温下のリン酸に耐え、熱で溶融可能な材
料からなるシール材を上記電極側面に沿わせ電解
質マトリツクスとガス分離板との間に配置し、単
電池と上記ガス分離板の積層方向に圧力を加えな
がら熱処理して、上記シール材が上記電解質マト
リツクスと上記ガス分離板に融着するようにした
ので、シール材の融着前の厚さを厳密に調整しな
くても、シール材が電極と同じ厚さになるように
融着され、電解質マトリツクスとガス分離板が一
体化され、かつ高い信頼性をもつシールが得られ
る効果がある。
り厚く高温下のリン酸に耐え、熱で溶融可能な材
料からなるシール材を上記電極側面に沿わせ電解
質マトリツクスとガス分離板との間に配置し、単
電池と上記ガス分離板の積層方向に圧力を加えな
がら熱処理して、上記シール材が上記電解質マト
リツクスと上記ガス分離板に融着するようにした
ので、シール材の融着前の厚さを厳密に調整しな
くても、シール材が電極と同じ厚さになるように
融着され、電解質マトリツクスとガス分離板が一
体化され、かつ高い信頼性をもつシールが得られ
る効果がある。
第１図は従来の燃料電極の単位体の構成を分解
して示す斜視図、第２図は従来の積層形燃料電池
の斜視図、第３図はこの発明の一実施例による単
位体の構成を分解して示す斜視図である。 図中１１，１５はシール材である。なお、図
中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
して示す斜視図、第２図は従来の積層形燃料電池
の斜視図、第３図はこの発明の一実施例による単
位体の構成を分解して示す斜視図である。 図中１１，１５はシール材である。なお、図
中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 燃料電極と、電解質マトリツクスと、酸化剤
電極とを有する単電池及びガス分離板を複数個積
層する積層形燃料電池の製造方法において、上記
電極の厚さより厚く、高温下のリン酸に耐え、熱
で溶融可能な材料からなるシール材を上記電極側
面に沿わせ上記電解質マトリツクスと上記ガス分
離板との間に配置し、上記単電池と上記ガス分離
板の積層方向に圧力を加えながら熱処理して、上
記シール材が上記電解質マトリツクスと上記ガス
分離板に融着するようにした積層形燃料電池の製
造方法。 ２ シール材として４フツ化エチレン―６フツカ
プロピレン共重合体及びパーフロロアルキルビニ
ルエーテル共重合体のいずれか一方を使用するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の積層
形燃料電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57039912A JPS58157063A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | 積層形燃料電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57039912A JPS58157063A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | 積層形燃料電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58157063A JPS58157063A (ja) | 1983-09-19 |
| JPS6322422B2 true JPS6322422B2 (ja) | 1988-05-11 |
Family
ID=12566152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57039912A Granted JPS58157063A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | 積層形燃料電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58157063A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59207563A (ja) * | 1983-05-11 | 1984-11-24 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| US4514475A (en) * | 1984-03-30 | 1985-04-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Fuel cell separator with compressible sealing flanges |
| US4588661A (en) * | 1984-08-27 | 1986-05-13 | Engelhard Corporation | Fabrication of gas impervious edge seal for a bipolar gas distribution assembly for use in a fuel cell |
| JPH01151161A (ja) * | 1987-12-08 | 1989-06-13 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1129946A (en) * | 1977-10-14 | 1982-08-17 | Joannes J.P. Leyen | Method for the manufacture of an electrochemical cell or battery |
-
1982
- 1982-03-12 JP JP57039912A patent/JPS58157063A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58157063A (ja) | 1983-09-19 |
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