JPH02148570A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPH02148570A JPH02148570A JP63301301A JP30130188A JPH02148570A JP H02148570 A JPH02148570 A JP H02148570A JP 63301301 A JP63301301 A JP 63301301A JP 30130188 A JP30130188 A JP 30130188A JP H02148570 A JPH02148570 A JP H02148570A
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- Japan
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- heat
- electrodes
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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
- H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
-
- 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
-
- 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
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は燃料電池に係り、特に電解質にリン酸を用い、
かつ電極周辺部分にガスシール部材を設けた燃料電池及
びその製造方法に関する。
かつ電極周辺部分にガスシール部材を設けた燃料電池及
びその製造方法に関する。
従来の燃料電池のセル構成及び端部シール構成は、特開
昭６０−６６号公報に記載のように、セル構成要素であ
る２つの電極層及びマトリックスのそれぞれのシール単
位をふっ素樹脂系シートで被覆し、熱融着によってシー
ル層を得る方法、及び特開昭６２−５５８７４号公報に
記載のように、２つの電極及びマトリックスの周辺シー
ル部分に未焼成のふっ素樹脂系シートを配設し、セパレ
ー夕と交互に積層した後それを加圧してシートを密着さ
せシール層を得る方法となっていた。
昭６０−６６号公報に記載のように、セル構成要素であ
る２つの電極層及びマトリックスのそれぞれのシール単
位をふっ素樹脂系シートで被覆し、熱融着によってシー
ル層を得る方法、及び特開昭６２−５５８７４号公報に
記載のように、２つの電極及びマトリックスの周辺シー
ル部分に未焼成のふっ素樹脂系シートを配設し、セパレ
ー夕と交互に積層した後それを加圧してシートを密着さ
せシール層を得る方法となっていた。
上記従来技術のうち前者のシートで被覆する方法は、そ
の部分の厚みがセルの発電部分より厚くなり、電気的な
接触が悪くなる問題があった。そこで逆にシートを簿く
すると気密性に欠ける問題があった。一方後者の未焼成
のふっ素樹脂シートを重ね合わせて加圧成形する方法も
１組合せ構造の宿命として発電部分とシール部分の厚み
を均一どすることが困難である。さらに未焼成物は、高
温で運転される条件下では長期間に渡ってその寸法を一
定に保つことが困難で信頼性、耐久性に欠ける問題があ
った。
の部分の厚みがセルの発電部分より厚くなり、電気的な
接触が悪くなる問題があった。そこで逆にシートを簿く
すると気密性に欠ける問題があった。一方後者の未焼成
のふっ素樹脂シートを重ね合わせて加圧成形する方法も
１組合せ構造の宿命として発電部分とシール部分の厚み
を均一どすることが困難である。さらに未焼成物は、高
温で運転される条件下では長期間に渡ってその寸法を一
定に保つことが困難で信頼性、耐久性に欠ける問題があ
った。
本発明の目的は、セル周辺部の気密性を向上させるとと
もに、発電部とシール部の厚みを実質的に同一とし、か
つ熱処理により変形のない燃料電池及びその製造方法を
提供することにある。
もに、発電部とシール部の厚みを実質的に同一とし、か
つ熱処理により変形のない燃料電池及びその製造方法を
提供することにある。
上記目的は、セルの周辺部分と発電部分とが同一厚みで
一体化するよう熱溶融性フィルムと非熱溶融性フィルム
とで熱成形することにより達成される。
一体化するよう熱溶融性フィルムと非熱溶融性フィルム
とで熱成形することにより達成される。
すなわち、本発明は、燃料電池の電極及び該電極で挟持
された電解質を含むマトリックスの周縁部が熱溶融性フ
ィルムと非熱溶融性フィルムとの対で形成されている燃
料電池である。ここで、熱溶融性フィルムはフッ素樹脂
フィルムであり、非熱溶融性フィルムはポリイミドフィ
ルムであるものがよい。
された電解質を含むマトリックスの周縁部が熱溶融性フ
ィルムと非熱溶融性フィルムとの対で形成されている燃
料電池である。ここで、熱溶融性フィルムはフッ素樹脂
フィルムであり、非熱溶融性フィルムはポリイミドフィ
ルムであるものがよい。
また、前記燃料電池において、熱溶融性フィルムと非熱
？１を触性フィルムの厚みの比率が１／４〜１／１０の
範囲であるものがよい。また、各周縁部は分割された単
位を突き合わせて形成されていると共に、その突き合せ
部は熱溶融性樹脂材で溶着されているものがよい。更に
、電極は裏打材を有し、この裏打材は炭素繊維又は黒鉛
繊維から成る織成部材であるものがよい。
？１を触性フィルムの厚みの比率が１／４〜１／１０の
範囲であるものがよい。また、各周縁部は分割された単
位を突き合わせて形成されていると共に、その突き合せ
部は熱溶融性樹脂材で溶着されているものがよい。更に
、電極は裏打材を有し、この裏打材は炭素繊維又は黒鉛
繊維から成る織成部材であるものがよい。
また、本発明は、燃料電池の電極で電解質を含むマトリ
ックスを挾持し、その周囲部を熱溶融性フィルムと非熱
溶融性フィルムで構成する工程と、型枠内で加熱加圧処
理して一体化する工程と、を含む燃料電池の製造方法で
ある。
ックスを挾持し、その周囲部を熱溶融性フィルムと非熱
溶融性フィルムで構成する工程と、型枠内で加熱加圧処
理して一体化する工程と、を含む燃料電池の製造方法で
ある。
熱溶融性フィルムは熱成形した際１発電部分と周辺部分
の厚みが実質的に同じになるよう余剰分が流れ、かつこ
の余剰分は周辺部分に内接する電極、マトリックス等の
発電部分を周辺部分に強固に固着する。また非熱溶融性
フィルムは低熱膨張係数の例えばポリイミド系フィルム
を用いることにより、熱溶融性フィルムによる変形の発
生を阻止する。それによってセル周辺部の気密性が良く
。
の厚みが実質的に同じになるよう余剰分が流れ、かつこ
の余剰分は周辺部分に内接する電極、マトリックス等の
発電部分を周辺部分に強固に固着する。また非熱溶融性
フィルムは低熱膨張係数の例えばポリイミド系フィルム
を用いることにより、熱溶融性フィルムによる変形の発
生を阻止する。それによってセル周辺部の気密性が良く
。
発電部とシール部の厚みが実質的に同一となり、かつ熱
変形のない一体化セルが容易に得られる。
変形のない一体化セルが容易に得られる。
以下５本発明の一実施例を第１図乃至第４図により説明
する。
する。
空気極１．燃料極２はそれぞれ触媒シート３とカーボン
ペーパなどの裏打材４とで構成されている。電解質を含
むマトリックス５は各触媒シート３間に配設され、燃料
極２と同じサイズで空気極１より大きいサイズとしてい
る。異るサイズとしているのは電極間のガスクロスを阻
止するのに有利であるからである。
ペーパなどの裏打材４とで構成されている。電解質を含
むマトリックス５は各触媒シート３間に配設され、燃料
極２と同じサイズで空気極１より大きいサイズとしてい
る。異るサイズとしているのは電極間のガスクロスを阻
止するのに有利であるからである。
それぞれの電極１．２の周辺部６，７は、熱膨張係数が
小さく、非熱溶融性のポリイミドフィルム８とＭｌ融性
の４フツ化エチレンパーフロロアルコキシエチレン共重
合樹脂フィルム（以下ＰＦＡフィルムと略記する）９と
で構成されている。
小さく、非熱溶融性のポリイミドフィルム８とＭｌ融性
の４フツ化エチレンパーフロロアルコキシエチレン共重
合樹脂フィルム（以下ＰＦＡフィルムと略記する）９と
で構成されている。
この周辺部６，７は継目のない額縁状物でも良いが、材
料の歩留まりが悪いので、■、形に切断したものを単位
とし、それの突き合わせ部１１を接着した方が良い８本
実施例では突き合わせ部１１にＰＦＡによるチップ１０
を挿入し、溶着することにより額縁状に成形している。
料の歩留まりが悪いので、■、形に切断したものを単位
とし、それの突き合わせ部１１を接着した方が良い８本
実施例では突き合わせ部１１にＰＦＡによるチップ１０
を挿入し、溶着することにより額縁状に成形している。
また、この突き合わせ部１１は第２図に示した如く周辺
部６，７とで互違いになるように構成している。
部６，７とで互違いになるように構成している。
さらに周辺部６，７は空気極１．燃料極２及びマトリッ
クス３の厚みの合計よりも２０〜５０μｍ厚口にすると
ともに、熱変形を阻止するためＰＦＡフィルム９とポリ
イミドフィルム８との厚み比は、１／６とした。
クス３の厚みの合計よりも２０〜５０μｍ厚口にすると
ともに、熱変形を阻止するためＰＦＡフィルム９とポリ
イミドフィルム８との厚み比は、１／６とした。
以上のように各部材を構成した後、型枠（図示せず）内
で３５０’Ｃ，５ｋｇ／−の加熱加圧処理した。得られ
たセルは、発電部と周辺部の厚みのばらつきが±１０μ
ｍでかつ変形のないものにできた。また周辺部６，７の
厚みの余剰分に相当するＰＦＡが溶融し、発電部との接
触部に流れ込み、セルの一体化を可能にした。さらに突
き合わせ部１１の隙間もチップｉｏ、ＰＦＡフィルム９
の余剰分で完全に埋められ、それによってガスリークを
充分に阻止できた。
で３５０’Ｃ，５ｋｇ／−の加熱加圧処理した。得られ
たセルは、発電部と周辺部の厚みのばらつきが±１０μ
ｍでかつ変形のないものにできた。また周辺部６，７の
厚みの余剰分に相当するＰＦＡが溶融し、発電部との接
触部に流れ込み、セルの一体化を可能にした。さらに突
き合わせ部１１の隙間もチップｉｏ、ＰＦＡフィルム９
の余剰分で完全に埋められ、それによってガスリークを
充分に阻止できた。
また周辺部６，７の上下端のＰＦＡフィルム９ａ、９ｂ
は実質的には無くても良いが、第３図に示すようにセパ
レータ１２と重ね合わせた際、再度熱融着させることに
より、周辺部６，７とセパレータ端部１３とが融着し、
その部分のガスリークを阻止するとともに、セル、セパ
レータの一体化が容易にでき効果的である。
は実質的には無くても良いが、第３図に示すようにセパ
レータ１２と重ね合わせた際、再度熱融着させることに
より、周辺部６，７とセパレータ端部１３とが融着し、
その部分のガスリークを阻止するとともに、セル、セパ
レータの一体化が容易にでき効果的である。
また、ＰＦＡフィルムとポリイミドフィルムの厚み比は
、本発明者の実験によれば、第４図に示すように、１／
４〜１／１０の範囲であれば、気密性を損なうことなく
、かつ変形（反り）が実用上障害とならないセルが得ら
れることがわかった。
、本発明者の実験によれば、第４図に示すように、１／
４〜１／１０の範囲であれば、気密性を損なうことなく
、かつ変形（反り）が実用上障害とならないセルが得ら
れることがわかった。
以上本発明によれば、熱膨張係数の小さい非熱溶融性フ
ィルムによって、熱溶融性フィルムで熱融着した際の収
縮による変形が阻止できるので、寸法精度が良く、かつ
熱変形の小さい燃料電池が提供できる。
ィルムによって、熱溶融性フィルムで熱融着した際の収
縮による変形が阻止できるので、寸法精度が良く、かつ
熱変形の小さい燃料電池が提供できる。
また−本発明の他の実施例として、第１図における裏打
材４を炭素繊維又は黒鉛繊維による織物としたセルを第
１図の発明と同様に成形した。カーボンペーパの如き裏
打材は、非常に剛性が強くポリイミド、ｐＦＡによる周
辺部９ａ、９ｂのわずかな収縮に対し変形を生じたり、
折曲がったりするが、本実施例の如く前記織物を裏打材
４とすることで、非常に可撓性があり、変形、折曲がり
等の不都合が解消した。さらに得られたセルの強度も非
常に向上し、ハンドリング中に折曲がる等の不都合が生
じなくなった。
材４を炭素繊維又は黒鉛繊維による織物としたセルを第
１図の発明と同様に成形した。カーボンペーパの如き裏
打材は、非常に剛性が強くポリイミド、ｐＦＡによる周
辺部９ａ、９ｂのわずかな収縮に対し変形を生じたり、
折曲がったりするが、本実施例の如く前記織物を裏打材
４とすることで、非常に可撓性があり、変形、折曲がり
等の不都合が解消した。さらに得られたセルの強度も非
常に向上し、ハンドリング中に折曲がる等の不都合が生
じなくなった。
本発明に係る燃料電池によれば、熱融着材としての熱溶
融性フィルムの熱収縮を非熱溶融性フィルムによって阻
止できるので、寸法精度が良く、かつ変形の無い端部シ
ール一体形の燃料電池となる。また、本発明に係る製造
方法によれば、前記一体形の燃料電池を容易に得ること
ができる６
融性フィルムの熱収縮を非熱溶融性フィルムによって阻
止できるので、寸法精度が良く、かつ変形の無い端部シ
ール一体形の燃料電池となる。また、本発明に係る製造
方法によれば、前記一体形の燃料電池を容易に得ること
ができる６
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の電池構成を示す一部を断面
で示した斜視図、第２図は第１図の周辺部の構成を示す
同斜視図、第３図は本発明の電池の積層構造を示す同斜
視図、第４図は本発明の電池のガスリーク、変形量の特
性図である。 １・・・空気極、２・・・燃料極、３・・・触媒シート
。 ４・・・裏打材、５・・・マトリックス、６，７・・・
周辺部。 ８・・・ポリイミドフィルム、９・・・ＰＦＡフィルム
。 第１図 ４−−−−一部〃々 ９−−−−−／−ＰＡ ンンノｂム
で示した斜視図、第２図は第１図の周辺部の構成を示す
同斜視図、第３図は本発明の電池の積層構造を示す同斜
視図、第４図は本発明の電池のガスリーク、変形量の特
性図である。 １・・・空気極、２・・・燃料極、３・・・触媒シート
。 ４・・・裏打材、５・・・マトリックス、６，７・・・
周辺部。 ８・・・ポリイミドフィルム、９・・・ＰＦＡフィルム
。 第１図 ４−−−−一部〃々 ９−−−−−／−ＰＡ ンンノｂム
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、燃料電池の電極及び該電極で挾持された電解質を含
むマトリックスの周縁部が熱溶融性フィルムと非熱溶融
性フィルムとの対で形成されている燃料電池。 ２、請求項１において、熱溶融性フィルムはフッ素樹脂
フィルムであり、非熱溶融性フィルムはポリイミドフィ
ルムである燃料電池。 ３、請求項１又は２において、熱溶融性フィルムと非熱
溶融性フィルムの厚みの比率が１／４〜１／１０の範囲
である燃料電池。 ４、請求項１において、各周縁部は分割された単位を突
き合わせて形成されていると共に、その突き合せ部は熱
溶融性樹脂材で溶着されている燃料電池。 ５、請求項１において、電極は裏打材を有し、この裏打
材は炭素繊維又は黒鉛繊維から成る織成部材である燃料
電池。 ６、燃料電池の電極で電解質を含むマトリックスを挾持
し、その周囲部を熱溶融性フィルムと非熱溶融性フィル
ムで構成する工程と、型枠内で加熱加圧処理して一体化
する工程と、を含む燃料電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63301301A JP2564634B2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63301301A JP2564634B2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02148570A true JPH02148570A (ja) | 1990-06-07 |
| JP2564634B2 JP2564634B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=17895192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63301301A Expired - Lifetime JP2564634B2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2564634B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002216803A (ja) * | 2001-01-19 | 2002-08-02 | Sony Corp | 燃料電池及びその製法並びに使用方法 |
| WO2004015797A1 (de) * | 2002-08-02 | 2004-02-19 | Pemeas Gmbh | Membran-elektrodeneinheit mit polyimidschicht |
| WO2008059980A1 (fr) * | 2006-11-14 | 2008-05-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Pile à combustible, procédé de fabrication d'une pile à combustible et ensemble de motifs élémentaires |
| WO2010080450A1 (en) * | 2008-12-19 | 2010-07-15 | Ballard Power Systems Inc. | Seal for solid polymer electrolyte fuel cell |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6355366U (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-13 | ||
| JPS63170860A (ja) * | 1987-01-09 | 1988-07-14 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
-
1988
- 1988-11-29 JP JP63301301A patent/JP2564634B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPS6355366U (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-13 | ||
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