JP2000195526A - 燃料電池用電極 - Google Patents
燃料電池用電極Info
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- JP2000195526A JP2000195526A JP10371241A JP37124198A JP2000195526A JP 2000195526 A JP2000195526 A JP 2000195526A JP 10371241 A JP10371241 A JP 10371241A JP 37124198 A JP37124198 A JP 37124198A JP 2000195526 A JP2000195526 A JP 2000195526A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】
【課題】燃料電池の構成部品である電極板のコストを低
減して燃料電池を廉価に提供する。 【解決手段】電極板20を、平板部21aと平板部21
aその一側または両側から突出する複数の突起部21b
を備えた構成として、これら平板部21aと各突起部2
1bを耐腐食性の導電性微粉末が混在する合成樹脂材料
にて一体的に成形する。当該電極板20においては、ポ
リプロピレン等の耐腐食性の合成樹脂と、安価なカーボ
ン微粉末等導電性微粉末を材料として、通常の合成樹脂
の成形手段を採用することにより製造することができる
ため、従来の燃料電池用電極に比較して原材料の点から
も形成手段の点からもコストを低減し得て、燃料電池を
廉価に提供することができる。
減して燃料電池を廉価に提供する。 【解決手段】電極板20を、平板部21aと平板部21
aその一側または両側から突出する複数の突起部21b
を備えた構成として、これら平板部21aと各突起部2
1bを耐腐食性の導電性微粉末が混在する合成樹脂材料
にて一体的に成形する。当該電極板20においては、ポ
リプロピレン等の耐腐食性の合成樹脂と、安価なカーボ
ン微粉末等導電性微粉末を材料として、通常の合成樹脂
の成形手段を採用することにより製造することができる
ため、従来の燃料電池用電極に比較して原材料の点から
も形成手段の点からもコストを低減し得て、燃料電池を
廉価に提供することができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料ガスおよび酸
化剤ガスを反応ガスとする燃料電池の構成部品である燃
料電池用電極に関する。
化剤ガスを反応ガスとする燃料電池の構成部品である燃
料電池用電極に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料電池の一形式として、燃料ガスおよ
び酸化剤ガスを反応ガスとする燃料電池がある。当該形
式の燃料電池は、一般には、複数の固体電解質膜と、こ
れら各固体電解質膜間に配設されて固体電解質膜と交互
に位置する複数の板状の電極と、固体電解質膜の一側に
形成された第1の反応部と、固体電解質膜の他側に形成
された第2の反応部と、第1の反応部に燃料ガスを供給
する第1の供給流路と、第2の反応部に酸化剤ガスを供
給する第2の供給流路を備えた構成となっている。
び酸化剤ガスを反応ガスとする燃料電池がある。当該形
式の燃料電池は、一般には、複数の固体電解質膜と、こ
れら各固体電解質膜間に配設されて固体電解質膜と交互
に位置する複数の板状の電極と、固体電解質膜の一側に
形成された第1の反応部と、固体電解質膜の他側に形成
された第2の反応部と、第1の反応部に燃料ガスを供給
する第1の供給流路と、第2の反応部に酸化剤ガスを供
給する第2の供給流路を備えた構成となっている。
【0003】当該形式の燃料電池は、小型で電気的に高
性能であることから、専用の設置空間や搭載重量に大き
な制約がある車両、船舶、飛行機、人工衛生、宇宙船等
多くの分野で利用することが可能で、すでに一部の分野
で利用されている。
性能であることから、専用の設置空間や搭載重量に大き
な制約がある車両、船舶、飛行機、人工衛生、宇宙船等
多くの分野で利用することが可能で、すでに一部の分野
で利用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、当該形式の
燃料電池における電極は、各固体電解質膜の両側に反応
部を形成するとともに、両反応部にて電気化学反応によ
り発生する電気を導出すべく機能するもので、反応部に
おける反応ガスの流通性を良好にするとともに、反応ガ
スとの接触性を良好にするため、平板部と、同平板部の
一側から突出する複数(多数)の突起部を備えた構成と
なっている。また、かかる電極は、高い導電性を確保す
るために、かつ、反応部での酸化雰囲気に十分に耐える
ようにカーボンにて形成されている。
燃料電池における電極は、各固体電解質膜の両側に反応
部を形成するとともに、両反応部にて電気化学反応によ
り発生する電気を導出すべく機能するもので、反応部に
おける反応ガスの流通性を良好にするとともに、反応ガ
スとの接触性を良好にするため、平板部と、同平板部の
一側から突出する複数(多数)の突起部を備えた構成と
なっている。また、かかる電極は、高い導電性を確保す
るために、かつ、反応部での酸化雰囲気に十分に耐える
ようにカーボンにて形成されている。
【0005】当該電極を形成するには、具体的には、所
定の厚みのブロック状カーボンの一側または両側を機械
による削り加工により複数の突起部を削り出す手段が採
られており、高価なカーボン材料を使用することと、複
数の突起部の削り加工という面倒で時間を要する機械加
工とに起因して、電極のコストは1枚当たり数万円とい
う極めて高価な構成部品となり、この結果、燃料電池を
高価なものとしていて、十分な普及を妨げている。
定の厚みのブロック状カーボンの一側または両側を機械
による削り加工により複数の突起部を削り出す手段が採
られており、高価なカーボン材料を使用することと、複
数の突起部の削り加工という面倒で時間を要する機械加
工とに起因して、電極のコストは1枚当たり数万円とい
う極めて高価な構成部品となり、この結果、燃料電池を
高価なものとしていて、十分な普及を妨げている。
【0006】従って、本発明の目的は、この種形式の燃
料電池を構成する電極のコストを大幅に低減させること
により、従来のこの種の燃料電池に比較して廉価な燃料
電池を提供することにある。
料電池を構成する電極のコストを大幅に低減させること
により、従来のこの種の燃料電池に比較して廉価な燃料
電池を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は燃料電池用電極
に関し、特に、複数の固体電解質膜間に配設されて同固
体電解質膜と交互に位置し、同固体電解質膜の一側に燃
料ガスが供給される第1の反応部を形成するとともに、
同固体電解質膜の他側に酸化剤ガスが供給される第2の
反応部を形成し、これら各固体電解質膜とともに前記燃
料ガスおよび前記酸化剤ガスを反応ガスとする燃料電池
を構成する板状の電極を適用対象とするものである。
に関し、特に、複数の固体電解質膜間に配設されて同固
体電解質膜と交互に位置し、同固体電解質膜の一側に燃
料ガスが供給される第1の反応部を形成するとともに、
同固体電解質膜の他側に酸化剤ガスが供給される第2の
反応部を形成し、これら各固体電解質膜とともに前記燃
料ガスおよび前記酸化剤ガスを反応ガスとする燃料電池
を構成する板状の電極を適用対象とするものである。
【0008】しかして、本発明に係る燃料電池用電極
は、平板部と同平板部の一側または両側から突出する複
数の突起部からなり、これら平板部と各突起部とが耐腐
食性の導電性微粉末が混在する合成樹脂材料にて一体的
に成形されていることを特徴とするものである。
は、平板部と同平板部の一側または両側から突出する複
数の突起部からなり、これら平板部と各突起部とが耐腐
食性の導電性微粉末が混在する合成樹脂材料にて一体的
に成形されていることを特徴とするものである。
【0009】本発明に係る燃料電池用電極においては、
前記導電性微粉末はカーボン粉末であることが好まし
く、また、前記平板部および前記各突起部の表面の全て
または一部がカーボン製の被覆層にて被覆されているこ
とが好ましい。
前記導電性微粉末はカーボン粉末であることが好まし
く、また、前記平板部および前記各突起部の表面の全て
または一部がカーボン製の被覆層にて被覆されているこ
とが好ましい。
【0010】
【発明の作用・効果】本発明に係る燃料電池用電極にお
いては、平板部と同平板部から突出して同平板部の一側
または両側へ延びる複数の突起部からなることから、従
来の電極と同様に、各固体電解質膜の各側部に各反応部
を形成するとともに、各突起部が各反応部にて電気化学
反応により発生する電気を導出すべく機能する。また、
各突起部は、反応部における反応ガスの流通性を良好に
するとともに反応ガスとの接触性を良好にする。
いては、平板部と同平板部から突出して同平板部の一側
または両側へ延びる複数の突起部からなることから、従
来の電極と同様に、各固体電解質膜の各側部に各反応部
を形成するとともに、各突起部が各反応部にて電気化学
反応により発生する電気を導出すべく機能する。また、
各突起部は、反応部における反応ガスの流通性を良好に
するとともに反応ガスとの接触性を良好にする。
【0011】しかして、当該電極においては、平板部お
よび各突起部が耐腐食性の導電性微粉末が混在する合成
樹脂材料にて一体的に成形されているものであり、反応
部での酸化雰囲気に十分に耐える高い耐腐食性を備えて
おり、また、ポリプロピレン等の耐腐食性の合成樹脂
と、カーボン粉末等の耐腐食性の導電性微粉末、等の安
価な材料を使用して、通常の合成樹脂の成形手段を採用
することにより形成することができるため、従来の燃料
電池用電極に比較して原材料の点からも形成手段の点か
らもコストの低減を図ることができ、これにより、この
種形式の燃料電池を廉価に提供することができる。
よび各突起部が耐腐食性の導電性微粉末が混在する合成
樹脂材料にて一体的に成形されているものであり、反応
部での酸化雰囲気に十分に耐える高い耐腐食性を備えて
おり、また、ポリプロピレン等の耐腐食性の合成樹脂
と、カーボン粉末等の耐腐食性の導電性微粉末、等の安
価な材料を使用して、通常の合成樹脂の成形手段を採用
することにより形成することができるため、従来の燃料
電池用電極に比較して原材料の点からも形成手段の点か
らもコストの低減を図ることができ、これにより、この
種形式の燃料電池を廉価に提供することができる。
【0012】本発明に係る燃料電池用電極においては、
平板部および各突起部の表面の全てまたは一部をカーボ
ン製の被覆層にて被覆するように構成すれば、電極全体
の導電性が一層向上し、燃料電池からの発生電力をより
簡単にロスなく確実に導出することができる。
平板部および各突起部の表面の全てまたは一部をカーボ
ン製の被覆層にて被覆するように構成すれば、電極全体
の導電性が一層向上し、燃料電池からの発生電力をより
簡単にロスなく確実に導出することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明すると、図1には本発明の一例に係る電極である電極
板を構成部品とする燃料電池が模式的に示され、また、
図2には当該燃料電池を分解した状態で示されている。
当該燃料電池は、燃料ガスと酸化剤ガスを反応ガスとす
るもので、燃料ガスとしては水素、または加湿された水
素が採用され、かつ、酸化剤ガスとしては酸素、空気、
または加湿された酸素、空気等が採用されるもので、複
数枚の固体電解質膜10と複数枚の電極板20を交互に
重合して形成されている。
明すると、図1には本発明の一例に係る電極である電極
板を構成部品とする燃料電池が模式的に示され、また、
図2には当該燃料電池を分解した状態で示されている。
当該燃料電池は、燃料ガスと酸化剤ガスを反応ガスとす
るもので、燃料ガスとしては水素、または加湿された水
素が採用され、かつ、酸化剤ガスとしては酸素、空気、
または加湿された酸素、空気等が採用されるもので、複
数枚の固体電解質膜10と複数枚の電極板20を交互に
重合して形成されている。
【0014】固体電解質膜10は、図1〜図3に示すよ
うに、方形の膜本体11と、膜本体11の両面に貼着さ
れた触媒層12a,12bからなるもので、膜本体11
の図示上端縁部には燃料ガスの供給流路31を構成する
供給口13aが、その図示下端縁部には燃料ガスの排出
流路32を構成する排出口13bが形成されており、か
つ、膜本体11の図示に右側縁部には酸化剤ガスの供給
流路33を構成する供給口14aが、その図示左側縁部
には酸化剤ガスの排出流路33を構成する排出口14b
が形成されている。固体電解質膜10を構成する膜本体
11は、イオン交換樹脂製の薄膜であり、また、触媒層
12a,12bは、多孔質カーボンに触媒である白金を
担持したものである。
うに、方形の膜本体11と、膜本体11の両面に貼着さ
れた触媒層12a,12bからなるもので、膜本体11
の図示上端縁部には燃料ガスの供給流路31を構成する
供給口13aが、その図示下端縁部には燃料ガスの排出
流路32を構成する排出口13bが形成されており、か
つ、膜本体11の図示に右側縁部には酸化剤ガスの供給
流路33を構成する供給口14aが、その図示左側縁部
には酸化剤ガスの排出流路33を構成する排出口14b
が形成されている。固体電解質膜10を構成する膜本体
11は、イオン交換樹脂製の薄膜であり、また、触媒層
12a,12bは、多孔質カーボンに触媒である白金を
担持したものである。
【0015】電極板20は、図1、図2および図4に示
すように、方形の板状電極21をフレーム22にて挟持
してなるもので、フレーム22は上下および左右の4本
の枠体23〜26にて形成されている。図示上側枠体2
3には燃料ガスの供給流路31を構成する供給口23a
と流動路23bが、図示下側枠体24には燃料ガスの排
出流路32を構成する排出口24aと流動路24bを備
え、また、図示右側枠体25には酸化剤ガスの供給流路
33を構成する供給口25aと流動路25bが、図示左
側枠体26には酸化剤ガスの排出流路34を構成する排
出口26aと流動路26bが形成されている。
すように、方形の板状電極21をフレーム22にて挟持
してなるもので、フレーム22は上下および左右の4本
の枠体23〜26にて形成されている。図示上側枠体2
3には燃料ガスの供給流路31を構成する供給口23a
と流動路23bが、図示下側枠体24には燃料ガスの排
出流路32を構成する排出口24aと流動路24bを備
え、また、図示右側枠体25には酸化剤ガスの供給流路
33を構成する供給口25aと流動路25bが、図示左
側枠体26には酸化剤ガスの排出流路34を構成する排
出口26aと流動路26bが形成されている。
【0016】なお、図4においては、同図(a)は電極
板20を分解した状態の斜視図を示し、かつ、同図
(b)は電極板20を組立てた状態の斜視図を示してお
り、フレーム22を構成する各枠体23〜26を板状電
極21の周縁部に、同図(a)の矢印で示す方向に組付
けることにより、電極板20は同図(b)に示すように
組立てられる。
板20を分解した状態の斜視図を示し、かつ、同図
(b)は電極板20を組立てた状態の斜視図を示してお
り、フレーム22を構成する各枠体23〜26を板状電
極21の周縁部に、同図(a)の矢印で示す方向に組付
けることにより、電極板20は同図(b)に示すように
組立てられる。
【0017】当該燃料電池においては、固体電解質10
と電極板20が交互に重合されて構成されていて、固体
電解質膜10の各表面側に第1,第2反応部R1,R2
が形成されている。第1反応部R1には燃料ガス供給路
31を通して燃料ガスが供給され、かつ、第2反応部R
2には酸化剤ガス供給路33を通して酸化剤ガスが供給
される。これら各反応部R1,R2に供給されたこれらの
反応ガスは、固体電解質膜10を挟んで化学反応を起こ
して電気を発生し、発生した電気は電極板20を介して
導出される。
と電極板20が交互に重合されて構成されていて、固体
電解質膜10の各表面側に第1,第2反応部R1,R2
が形成されている。第1反応部R1には燃料ガス供給路
31を通して燃料ガスが供給され、かつ、第2反応部R
2には酸化剤ガス供給路33を通して酸化剤ガスが供給
される。これら各反応部R1,R2に供給されたこれらの
反応ガスは、固体電解質膜10を挟んで化学反応を起こ
して電気を発生し、発生した電気は電極板20を介して
導出される。
【0018】しかして、電極板20を構成する板状電極
21は、図4および図5に示すように、平板部21a
と、多数の突起部21bからなり、平板部21aおよび
全ての突起部21bは被覆層21cにて被覆されてい
る。各突起部21bは、平板部21aの両表面側に所定
長さ突出しているもので、平板部21aと各突起部21
bとは、カーボン微粉末等の耐腐食性の導電性微粉末を
混在させたポリピロピレン等の耐腐食性の合成樹脂にて
一体的に成形されている。また、被覆層21cは、カー
ボン材料等の耐腐食性の導電性材料にて形成されてい
る。
21は、図4および図5に示すように、平板部21a
と、多数の突起部21bからなり、平板部21aおよび
全ての突起部21bは被覆層21cにて被覆されてい
る。各突起部21bは、平板部21aの両表面側に所定
長さ突出しているもので、平板部21aと各突起部21
bとは、カーボン微粉末等の耐腐食性の導電性微粉末を
混在させたポリピロピレン等の耐腐食性の合成樹脂にて
一体的に成形されている。また、被覆層21cは、カー
ボン材料等の耐腐食性の導電性材料にて形成されてい
る。
【0019】当該燃料電池を構成する電極板20におい
ては、その板状電極21が平板部21aと、平板部21
から突出してその両側へ延びる多数の突起部21bから
なることから、従来の電極と同様に、各固体電解質膜1
0の各側部に各反応部R1,R2を形成するとともに、各
突起部21bが各反応部R1,R2にて電気化学反応によ
り発生する電気を導出すべく機能する。また、各突起部
21bは、反応部R1,R2における反応ガスの流通性を
良好にするとともに反応ガスとの接触性を良好にする。
ては、その板状電極21が平板部21aと、平板部21
から突出してその両側へ延びる多数の突起部21bから
なることから、従来の電極と同様に、各固体電解質膜1
0の各側部に各反応部R1,R2を形成するとともに、各
突起部21bが各反応部R1,R2にて電気化学反応によ
り発生する電気を導出すべく機能する。また、各突起部
21bは、反応部R1,R2における反応ガスの流通性を
良好にするとともに反応ガスとの接触性を良好にする。
【0020】しかして、当該電極板20においては、板
状電極21の平板部21aおよび各突起部21bが耐腐
食性の導電性微粉末が混在する合成樹脂材料にて一体的
に成形されているものであり、反応部R1,R2での酸化
雰囲気に十分に耐える高い耐腐食性を備えており、ま
た、ポリプロピレン等の耐腐食性の合成樹脂と、カーボ
ン粉末等の耐腐食性の導電性微粉末、等の安価な材料を
使用して、通常の合成樹脂の成形手段を採用することに
より形成することができるため、従来の燃料電池用電極
に比較して原材料の点からも形成手段の点からもコスト
の低減を図ることができ、これにより、この種形式の燃
料電池を廉価に提供することができる。
状電極21の平板部21aおよび各突起部21bが耐腐
食性の導電性微粉末が混在する合成樹脂材料にて一体的
に成形されているものであり、反応部R1,R2での酸化
雰囲気に十分に耐える高い耐腐食性を備えており、ま
た、ポリプロピレン等の耐腐食性の合成樹脂と、カーボ
ン粉末等の耐腐食性の導電性微粉末、等の安価な材料を
使用して、通常の合成樹脂の成形手段を採用することに
より形成することができるため、従来の燃料電池用電極
に比較して原材料の点からも形成手段の点からもコスト
の低減を図ることができ、これにより、この種形式の燃
料電池を廉価に提供することができる。
【0021】また、当該電極板20において、板状電極
21の平板部21aおよび各突起部21bの表面の全て
をカーボン製の被覆層21cにて被覆するように構成す
れば、電極板20全体の導電性が一層向上し、燃料電池
からの発生電力をより簡単にロスなく確実に導出するこ
とができる。
21の平板部21aおよび各突起部21bの表面の全て
をカーボン製の被覆層21cにて被覆するように構成す
れば、電極板20全体の導電性が一層向上し、燃料電池
からの発生電力をより簡単にロスなく確実に導出するこ
とができる。
【図1】本発明の一例に係る電極を構成部品とする燃料
電池を示す模式図である。
電池を示す模式図である。
【図2】同燃料電池を分解した斜視図である。
【図3】同燃料電池を構成する固体電解質膜の斜視図で
ある。
ある。
【図4】同燃料電池を構成する電極板を分解した状態の
斜視図(a)、および同電極板を組立てた状態の斜視図
(b)である。
斜視図(a)、および同電極板を組立てた状態の斜視図
(b)である。
【図5】同電極板を構成する板状電極の縦断側面図であ
る。
る。
10…固体電解質膜、11…膜本体、12a,12b…
触媒層、13a…燃料ガス供給口、13b…燃料ガス排
出口、14a…酸化剤ガス供給口、14b…酸化剤ガス
排出口、20…電極板、21…板状電極、21a…平板
部、21b…突起部、21c…被覆層、22…フレー
ム、23〜26…枠体、23a…燃料ガス供給口、23
b…流動路、24a…燃料ガス排出口、24b…流動
路、25a…酸化剤ガス供給口、25b…流動路、26
a…酸化剤ガス排出口、26b…流動路、31…燃料ガ
ス供給路、32…燃料ガス排出路、33…酸化剤ガス供
給路、34…酸化剤ガス排出路、R1,R2…反応部。
触媒層、13a…燃料ガス供給口、13b…燃料ガス排
出口、14a…酸化剤ガス供給口、14b…酸化剤ガス
排出口、20…電極板、21…板状電極、21a…平板
部、21b…突起部、21c…被覆層、22…フレー
ム、23〜26…枠体、23a…燃料ガス供給口、23
b…流動路、24a…燃料ガス排出口、24b…流動
路、25a…酸化剤ガス供給口、25b…流動路、26
a…酸化剤ガス排出口、26b…流動路、31…燃料ガ
ス供給路、32…燃料ガス排出路、33…酸化剤ガス供
給路、34…酸化剤ガス排出路、R1,R2…反応部。
Claims (3)
- 【請求項1】複数の固体電解質膜間に配設されて同固体
電解質膜と交互に位置し、同固体電解質膜の一側に燃料
ガスが供給される第1の反応部を形成するとともに、同
固体電解質膜の他側に酸化剤ガスが供給される第2の反
応部を形成し、これら各固体電解質膜とともに前記燃料
ガスおよび前記酸化剤ガスを反応ガスとする燃料電池を
構成する板状の電極であり、当該電極は、平板部と同平
板部の一側または両側から突出する複数の突起部からな
り、これら平板部と各突起部とが耐腐食性の導電性微粉
末が混在する合成樹脂材料にて一体的に成形されている
ことを特徴とする燃料電池用電極。 - 【請求項2】請求項1に記載の燃料電池用電極におい
て、前記導電性微粉末はカーボン粉末であることを特徴
とする燃料電池。 - 【請求項3】請求項1または2に記載の燃料電池用電極
において、前記平板部および前記各突起部の表面の全て
または一部がカーボン製の被覆層にて被覆されているこ
とを特徴とする燃料電池用電極。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10371241A JP2000195526A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 燃料電池用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
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