JP2000133290A - 固体高分子型燃料電池 - Google Patents
固体高分子型燃料電池Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製品が取り扱いやすく、また生産効率に優れ
た固体高分子型燃料電池を提供する。 【解決手段】 電解質膜（１２）を中間に挟み込んだ１
対の電極（１１）、（１１）、及び当該電極（１１）に
それぞれ接触し、電極からの集電に用いられるととも
に、上記電極側にガス供給用のガス流路（２１）を有す
るセパレータ（２０）からなる燃料電池セルをその周縁
部に弾性パッキング材（３１）を介在して多数個スタッ
クした固体高分子型燃料電池において、弾性パッキング
材（３１）を上記電解質膜（１２）の少なくとも片側周
縁部に密接してなることを特徴とする固体高分子型燃料
電池。
た固体高分子型燃料電池を提供する。 【解決手段】 電解質膜（１２）を中間に挟み込んだ１
対の電極（１１）、（１１）、及び当該電極（１１）に
それぞれ接触し、電極からの集電に用いられるととも
に、上記電極側にガス供給用のガス流路（２１）を有す
るセパレータ（２０）からなる燃料電池セルをその周縁
部に弾性パッキング材（３１）を介在して多数個スタッ
クした固体高分子型燃料電池において、弾性パッキング
材（３１）を上記電解質膜（１２）の少なくとも片側周
縁部に密接してなることを特徴とする固体高分子型燃料
電池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解質膜を中間に
挟み込んだ１対の電極、及び当該電極にそれぞれ接触す
るセパレータからなる燃料電池セルを多数個スタック
（重ね合わせ）した固体高分子型燃料電池に係り、特に
製品が取り扱いやすく、また生産効率に優れた固体高分
子型燃料電池に関する。
挟み込んだ１対の電極、及び当該電極にそれぞれ接触す
るセパレータからなる燃料電池セルを多数個スタック
（重ね合わせ）した固体高分子型燃料電池に係り、特に
製品が取り扱いやすく、また生産効率に優れた固体高分
子型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】最近の環境問題や資源問題
に対応して燃料電池の開発が活発に行われている。特に
燃料電池としては小型、軽量化の要求から固体高分子型
燃料電池が検討され、このような燃料電池は通常、電解
質膜を中間に挟み込んだ１対の電極、及び当該電極にそ
れぞれ接触するセパレータからなる燃料電池セルを多数
個スタックした構成になっている。
に対応して燃料電池の開発が活発に行われている。特に
燃料電池としては小型、軽量化の要求から固体高分子型
燃料電池が検討され、このような燃料電池は通常、電解
質膜を中間に挟み込んだ１対の電極、及び当該電極にそ
れぞれ接触するセパレータからなる燃料電池セルを多数
個スタックした構成になっている。
【０００３】図４に従来の固体高分子型燃料電池を構成
する燃料電池セル一例を示した。図面に示すように、燃
料電池セル１０は、電解質膜１２と、この電解質膜１２
を両側から挟んでサンドイッチ構造とする一対の電極１
１と、このサンドイッチ構造を両側から挟みつつ電極に
接触するセパレータ２０を備えている。セパレータ２０
は電極側にガス供給用のガス流路２１を有している。
する燃料電池セル一例を示した。図面に示すように、燃
料電池セル１０は、電解質膜１２と、この電解質膜１２
を両側から挟んでサンドイッチ構造とする一対の電極１
１と、このサンドイッチ構造を両側から挟みつつ電極に
接触するセパレータ２０を備えている。セパレータ２０
は電極側にガス供給用のガス流路２１を有している。
【０００４】上記構成の燃料電池セルは、電解質膜１２
とセパレータ２０の周縁部に弾性パッキング材３１を介
在させて、多数個スタックするが、より小型化が要求さ
れ、また多数のセルを重ね合わせて使用することから製
品が取り扱いやすく、また生産効率に優れた燃料電池が
要求されている。
とセパレータ２０の周縁部に弾性パッキング材３１を介
在させて、多数個スタックするが、より小型化が要求さ
れ、また多数のセルを重ね合わせて使用することから製
品が取り扱いやすく、また生産効率に優れた燃料電池が
要求されている。
【０００５】通常、上記弾性パッキング材３１としては
各種樹脂からなるパッキング材を用い、燃料電池セル用
セパレータの各種ガス流路を確保し他の部所に漏出しな
いようにセパレータの周縁部に密接して設けることがな
されている。しかしながら、セパレータはその形状が複
雑でパッキング材を決められた位置に設けることは極め
て困難であり、製品が取り扱い難く、また多数のセルを
重ね合わせることから生産効率に劣るという問題があっ
た。
各種樹脂からなるパッキング材を用い、燃料電池セル用
セパレータの各種ガス流路を確保し他の部所に漏出しな
いようにセパレータの周縁部に密接して設けることがな
されている。しかしながら、セパレータはその形状が複
雑でパッキング材を決められた位置に設けることは極め
て困難であり、製品が取り扱い難く、また多数のセルを
重ね合わせることから生産効率に劣るという問題があっ
た。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題点
を解消できる固体高分子型燃料電池を見出したものであ
り、その要旨とするところは、電解質膜１２を中間に挟
み込んだ１対の電極１１、１１、及び当該電極１１にそ
れぞれ接触し、電極からの集電に用いられるとともに、
上記電極側にガス供給用のガス流路２１を有するセパレ
ータ２０からなる燃料電池セルをその周縁部に弾性パッ
キング材３１を介在して多数個スタックした固体高分子
型燃料電池において、弾性パッキング材３１を上記電解
質膜１２の少なくとも片側周縁部に密接してなることを
特徴とする固体高分子型燃料電池にある。
を解消できる固体高分子型燃料電池を見出したものであ
り、その要旨とするところは、電解質膜１２を中間に挟
み込んだ１対の電極１１、１１、及び当該電極１１にそ
れぞれ接触し、電極からの集電に用いられるとともに、
上記電極側にガス供給用のガス流路２１を有するセパレ
ータ２０からなる燃料電池セルをその周縁部に弾性パッ
キング材３１を介在して多数個スタックした固体高分子
型燃料電池において、弾性パッキング材３１を上記電解
質膜１２の少なくとも片側周縁部に密接してなることを
特徴とする固体高分子型燃料電池にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の固体高分子型燃料電池に使用する燃料電
池セルの構造を示した断面概略図である。使用する各部
品の構造は従来の燃料電池と同一であるが、燃料電池セ
ル１０は、電解質膜１２と、この電解質膜１２を両側か
ら挟んでサンドイッチ構造とする一対の電極１１と、こ
のサンドイッチ構造を両側から挟みつつ電極に接触する
セパレータ２０を備えている。
図１は本発明の固体高分子型燃料電池に使用する燃料電
池セルの構造を示した断面概略図である。使用する各部
品の構造は従来の燃料電池と同一であるが、燃料電池セ
ル１０は、電解質膜１２と、この電解質膜１２を両側か
ら挟んでサンドイッチ構造とする一対の電極１１と、こ
のサンドイッチ構造を両側から挟みつつ電極に接触する
セパレータ２０を備えている。
【０００８】セパレータ２０の全厚みは通常、０．８ｍ
ｍ〜１．２ｍｍの範囲である。また、電解質膜１２は、
通常、フッ素系の高分子膜中にスルフォン酸基を導入し
たフッ素系スルフォン酸樹脂等の陽イオン交換膜から形
成され、厚みは２０〜２００μｍ、好ましくは５０〜１
００μｍの範囲である。
ｍ〜１．２ｍｍの範囲である。また、電解質膜１２は、
通常、フッ素系の高分子膜中にスルフォン酸基を導入し
たフッ素系スルフォン酸樹脂等の陽イオン交換膜から形
成され、厚みは２０〜２００μｍ、好ましくは５０〜１
００μｍの範囲である。
【０００９】本発明の固体高分子型燃料電池では、図２
の断面概略図と、その平面概略図である図３に示すよう
に電解質膜１２の少なくとも片側周縁部に弾性パッキン
グ材３１を密接して形成することに特徴がある。この弾
性パッキング材３１の形状はシール性を考慮して適宜決
めることができるが、断面形状は、半球状や、矩形状の
もの、これらの組合せ形状のものが好適であり、シール
性を改良するには複数の弾性パッキング材を複数個使用
することもできる。
の断面概略図と、その平面概略図である図３に示すよう
に電解質膜１２の少なくとも片側周縁部に弾性パッキン
グ材３１を密接して形成することに特徴がある。この弾
性パッキング材３１の形状はシール性を考慮して適宜決
めることができるが、断面形状は、半球状や、矩形状の
もの、これらの組合せ形状のものが好適であり、シール
性を改良するには複数の弾性パッキング材を複数個使用
することもできる。
【００１０】上記弾性パッキング材３１の材料として
は、各種樹脂が使用できるが、耐熱性や耐久性等の点か
ら、シリコーンゴム、フッ素ゴム、及びアクリルゴム等
の耐熱性エラストマー樹脂が好適に使用できる。また、
使用する樹脂の耐熱温度が１５０℃以上のものが好まし
く、１５０℃未満のものでは、耐熱性が悪く、長期間の
連続使用に耐え難いという問題がある。耐熱温度が３０
０℃以上のものでは弾性に劣り易い傾向があり好ましく
ない。耐熱温度の測定方法はＡＳＴＭ Ｄ２０００に準
拠（ＡＳＴＭ＃３オイル中で測定）して測定すればよ
い。上記電解質膜の少なくとも片側周縁部に弾性パッキ
ング材を密接して形成する方法としては各種方法による
ことができる。例えば電解質膜に直接印刷して形成する
印刷法、転写印刷して形成する転写法、電解質膜に弾性
パッキング材を加熱・加圧して形成するプレス法、金型
内に電解質膜を載置し、材料を射出して形成する射出成
形法、ノズルから材料を所定位置に吐出して形成するノ
ズル法等が挙げられる。
は、各種樹脂が使用できるが、耐熱性や耐久性等の点か
ら、シリコーンゴム、フッ素ゴム、及びアクリルゴム等
の耐熱性エラストマー樹脂が好適に使用できる。また、
使用する樹脂の耐熱温度が１５０℃以上のものが好まし
く、１５０℃未満のものでは、耐熱性が悪く、長期間の
連続使用に耐え難いという問題がある。耐熱温度が３０
０℃以上のものでは弾性に劣り易い傾向があり好ましく
ない。耐熱温度の測定方法はＡＳＴＭ Ｄ２０００に準
拠（ＡＳＴＭ＃３オイル中で測定）して測定すればよ
い。上記電解質膜の少なくとも片側周縁部に弾性パッキ
ング材を密接して形成する方法としては各種方法による
ことができる。例えば電解質膜に直接印刷して形成する
印刷法、転写印刷して形成する転写法、電解質膜に弾性
パッキング材を加熱・加圧して形成するプレス法、金型
内に電解質膜を載置し、材料を射出して形成する射出成
形法、ノズルから材料を所定位置に吐出して形成するノ
ズル法等が挙げられる。
【００１１】本発明の固体高分子型燃料電池では、図
２、３に示したような少なくとも片側周縁部に弾性パッ
キング材を密接した電解質膜１２を用い、その片側又は
両側にセパレータ２０を重ね合わせて図１に示した燃料
電池セル１０を一単位として多数個スタックして固体高
分子型燃料電池を得ることができる。
２、３に示したような少なくとも片側周縁部に弾性パッ
キング材を密接した電解質膜１２を用い、その片側又は
両側にセパレータ２０を重ね合わせて図１に示した燃料
電池セル１０を一単位として多数個スタックして固体高
分子型燃料電池を得ることができる。
【００１２】
【実施例】以下、実施例について説明するが、本発明は
これに限定されるものではない。（実施例）図２、３に
示したフッ素系スルホン酸樹脂からなる電解質膜１２
（サイズ：１８４ｍｍ×１９５ｍｍ）の片側または両側
周縁部にシリコーンゴムからなる弾性パッキング材３１
（幅０．７５ｍｍ、厚み０．６ｍｍ）を密接して形成し
た。形成方法は射出成形法によった。射出成形法は金型
キャビテイー内に上記電解質膜を載置し、液状シリコー
ン樹脂（信越化学（株）製ＫＥ−１９５０−６０を、金
型温度１３０℃、射出圧５００Ｋｇ／ｃｍ2 の条件で、
射出成形した。
これに限定されるものではない。（実施例）図２、３に
示したフッ素系スルホン酸樹脂からなる電解質膜１２
（サイズ：１８４ｍｍ×１９５ｍｍ）の片側または両側
周縁部にシリコーンゴムからなる弾性パッキング材３１
（幅０．７５ｍｍ、厚み０．６ｍｍ）を密接して形成し
た。形成方法は射出成形法によった。射出成形法は金型
キャビテイー内に上記電解質膜を載置し、液状シリコー
ン樹脂（信越化学（株）製ＫＥ−１９５０−６０を、金
型温度１３０℃、射出圧５００Ｋｇ／ｃｍ2 の条件で、
射出成形した。
【００１３】形成した弾性パッキング材３１の耐熱温度
は（ＡＳＴＭ Ｄ２０００）は２２０℃であった。
は（ＡＳＴＭ Ｄ２０００）は２２０℃であった。
【００１４】得られた片側または両側周縁部にシリコー
ンゴムを形成した弾性パッキング材３１を用い、セパレ
ータ２０と組合せてスタックし、図１の断面概略図に示
した燃料電池セルを一単位とし多数個横方向にスタック
した固体高分子型燃料電池を得た。得られた燃料電池で
は、シール位置がずれることなく、容易にスタックし組
み合わせることができ、また、使用するガスの漏れ等が
発生することがなく、性能的にも優れていた。
ンゴムを形成した弾性パッキング材３１を用い、セパレ
ータ２０と組合せてスタックし、図１の断面概略図に示
した燃料電池セルを一単位とし多数個横方向にスタック
した固体高分子型燃料電池を得た。得られた燃料電池で
は、シール位置がずれることなく、容易にスタックし組
み合わせることができ、また、使用するガスの漏れ等が
発生することがなく、性能的にも優れていた。
【００１５】
【発明の効果】上述したように、本発明の固体高分子型
燃料電池では、複数の燃料電池セルをスタックする際、
シール位置がずれることがなく、所定位置でセットで
き、製品が取り扱いやすく、生産性が極めて良好という
利点を有している。
燃料電池では、複数の燃料電池セルをスタックする際、
シール位置がずれることがなく、所定位置でセットで
き、製品が取り扱いやすく、生産性が極めて良好という
利点を有している。
【図１】本発明の固体高分子型燃料電池を構成する燃料
電池セルの構造を示した断面概略図である。
電池セルの構造を示した断面概略図である。
【図２】弾性パッキング材を密接した電解質膜の断面概
略図である。
略図である。
【図３】図２の電解質膜の平面概略図である。
【図４】従来の固体高分子型燃料電池の燃料電池セルを
示した断面概略図である。
示した断面概略図である。
１０ …燃料電池セル １１ …電極 １２ …電解質膜 ２０ …セパレータ ２１ …ガス流路 ３１ …弾性パッキング材
Claims (2)
- 【請求項１】 電解質膜（１２）を中間に挟み込んだ１
対の電極（１１）、（１１）、及び当該電極（１１）に
それぞれ接触し、電極からの集電に用いられるととも
に、上記電極側にガス供給用のガス流路（２１）を有す
るセパレータ（２０）からなる燃料電池セルをその周縁
部に弾性パッキング材（３１）を介在して多数個スタッ
クした固体高分子型燃料電池において、弾性パッキング
材（３１）を上記電解質膜（１２）の少なくとも片側周
縁部に密接してなることを特徴とする固体高分子型燃料
電池。 - 【請求項２】 弾性パッキング材（３１）がシリコーン
ゴム、フッ素ゴム及び、耐熱性エラストマー樹脂から選
ばれてなり、その耐熱温度（ＡＳＴＭ Ｄ２０００）が
１５０℃以上であることを特徴とする請求項１記載の固
体高分子型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10309653A JP2000133290A (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 固体高分子型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10309653A JP2000133290A (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 固体高分子型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000133290A true JP2000133290A (ja) | 2000-05-12 |
Family
ID=17995649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10309653A Pending JP2000133290A (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 固体高分子型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000133290A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1998
- 1998-10-30 JP JP10309653A patent/JP2000133290A/ja active Pending
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