JPH0888013A - 常温型燃料電池用薄膜電解質とこれを用いた常温型燃料電池 - Google Patents
常温型燃料電池用薄膜電解質とこれを用いた常温型燃料電池Info
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- JPH0888013A JPH0888013A JP6221606A JP22160694A JPH0888013A JP H0888013 A JPH0888013 A JP H0888013A JP 6221606 A JP6221606 A JP 6221606A JP 22160694 A JP22160694 A JP 22160694A JP H0888013 A JPH0888013 A JP H0888013A
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造コストが低く、固体電解質の薄膜化が可
能であり、さらに接触抵抗の低減、水分管理の不要化な
どの改善を可能にする常温型燃料電池用の薄膜電解質を
提供する。 【構成】 本発明の常温型燃料電池用薄膜電解質は、リ
ン酸及び有機溶媒を含む電解質溶液を高分子多孔質膜の
空孔中に含浸してなる。
能であり、さらに接触抵抗の低減、水分管理の不要化な
どの改善を可能にする常温型燃料電池用の薄膜電解質を
提供する。 【構成】 本発明の常温型燃料電池用薄膜電解質は、リ
ン酸及び有機溶媒を含む電解質溶液を高分子多孔質膜の
空孔中に含浸してなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、常温型燃料電池用の薄
膜電解質、特に、固体高分子型燃料電池用の新規高分子
薄膜電解質とこれを用いた常温型燃料電池に関する。
膜電解質、特に、固体高分子型燃料電池用の新規高分子
薄膜電解質とこれを用いた常温型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】常温型燃料電池用の固体高分子電解質と
してデュポン社のナフィオン（登録商標）に代表される
フッ素樹脂系イオン交換膜が知られている。このような
イオン交換膜を用いた燃料電池は、１００℃以下の低温
において、燃料極では H2 → 2H + + 2e- 、空気極では
O2 + 4H + + 4e- → 2H2O の反応が進むことによって作
動する。このように低温で作動する（常温型の）固体高
分子型燃料電池は、一般に出力密度が高く、装置の作製
が容易であり小型軽量化が図れるなどの特徴を有し、車
載用途や小規模コジェネレーションへの応用が期待され
ている。
してデュポン社のナフィオン（登録商標）に代表される
フッ素樹脂系イオン交換膜が知られている。このような
イオン交換膜を用いた燃料電池は、１００℃以下の低温
において、燃料極では H2 → 2H + + 2e- 、空気極では
O2 + 4H + + 4e- → 2H2O の反応が進むことによって作
動する。このように低温で作動する（常温型の）固体高
分子型燃料電池は、一般に出力密度が高く、装置の作製
が容易であり小型軽量化が図れるなどの特徴を有し、車
載用途や小規模コジェネレーションへの応用が期待され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ナフィオン（登録商標）に代表されるフッ素樹脂系イオ
ン交換膜にはガスのクロスリークが大きいという本質的
な欠点があるため、膜厚を通常１００〜１８０μｍにす
る必要がある。膜が厚いほど、出力密度の増大と共に電
解質オーム損による発熱も大きくなるため、セルの温度
管理が難しくなり、エネルギーロスも大きくなるといっ
た問題が生じる。
ナフィオン（登録商標）に代表されるフッ素樹脂系イオ
ン交換膜にはガスのクロスリークが大きいという本質的
な欠点があるため、膜厚を通常１００〜１８０μｍにす
る必要がある。膜が厚いほど、出力密度の増大と共に電
解質オーム損による発熱も大きくなるため、セルの温度
管理が難しくなり、エネルギーロスも大きくなるといっ
た問題が生じる。
【０００４】また、フッ素樹脂系イオン交換膜の製造に
は多段階工程が必要であるため製造コストが非常に高い
という欠点がある。さらに、フッ素樹脂系イオン交換膜
は、膜中に水分が含まれていなければイオン導電体とし
て機能しないため、水蒸気による加湿（水分管理）を施
す必要がある。
は多段階工程が必要であるため製造コストが非常に高い
という欠点がある。さらに、フッ素樹脂系イオン交換膜
は、膜中に水分が含まれていなければイオン導電体とし
て機能しないため、水蒸気による加湿（水分管理）を施
す必要がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き課
題を解決するために、 （１）リン酸及び有機溶媒を含む電解質溶液を高分子多
孔質膜の空孔中に含浸してなる常温型燃料電池用薄膜電
解質 を提供する。さらに、本発明は、 （２）（１）項記載の薄膜電解質を用いた常温型燃料電
池 をも提供する。
題を解決するために、 （１）リン酸及び有機溶媒を含む電解質溶液を高分子多
孔質膜の空孔中に含浸してなる常温型燃料電池用薄膜電
解質 を提供する。さらに、本発明は、 （２）（１）項記載の薄膜電解質を用いた常温型燃料電
池 をも提供する。
【０００６】本発明の好ましい実施態様を以下に項分け
して列挙する。 （３）多孔質膜の膜厚が０．１μｍ〜５０μｍ、空孔率
が４０％〜９０％、破断強度が２００ｋｇ／ｃｍ2 以上
及び平均貫通孔径が０．００１μｍ〜０．７μｍである
ことを特徴とする（１）項記載の常温型燃料電池用薄膜
電解質。 （４）有機溶媒が、ベンゾニトリル、シアン化ベンジ
ル、１−フェニル−１−シクロプロパンカルボニトリ
ル、ＤＬ−２−フェニルブチロニトリル、４−フェニル
ブチロニトリル、２，２−ジフェニルプロピオニトリ
ル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、ポリプ
ロピレングリコールジメチルエーテル、２−フェニルエ
タノール及び２−フェノキシエタノール並びにこれらの
２種以上を組み合わせた混合物の中から選ばれることを
特徴とする、（１）項又は（３）項記載の常温型燃料電
池用薄膜電解質。 （５）リン酸水溶液としての水分を含んだリン酸と有機
溶媒との合計重量に対する有機溶媒の重量が１０〜３０
重量％であることを特徴とする、（１）項、（３）項又
は（４）項記載の常温型燃料電池用薄膜電解質。 （６）（３）〜（５）項のいずれか一項に記載の薄膜電
解質を用いた常温型燃料電池。
して列挙する。 （３）多孔質膜の膜厚が０．１μｍ〜５０μｍ、空孔率
が４０％〜９０％、破断強度が２００ｋｇ／ｃｍ2 以上
及び平均貫通孔径が０．００１μｍ〜０．７μｍである
ことを特徴とする（１）項記載の常温型燃料電池用薄膜
電解質。 （４）有機溶媒が、ベンゾニトリル、シアン化ベンジ
ル、１−フェニル−１−シクロプロパンカルボニトリ
ル、ＤＬ−２−フェニルブチロニトリル、４−フェニル
ブチロニトリル、２，２−ジフェニルプロピオニトリ
ル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、ポリプ
ロピレングリコールジメチルエーテル、２−フェニルエ
タノール及び２−フェノキシエタノール並びにこれらの
２種以上を組み合わせた混合物の中から選ばれることを
特徴とする、（１）項又は（３）項記載の常温型燃料電
池用薄膜電解質。 （５）リン酸水溶液としての水分を含んだリン酸と有機
溶媒との合計重量に対する有機溶媒の重量が１０〜３０
重量％であることを特徴とする、（１）項、（３）項又
は（４）項記載の常温型燃料電池用薄膜電解質。 （６）（３）〜（５）項のいずれか一項に記載の薄膜電
解質を用いた常温型燃料電池。
【０００７】本発明の薄膜電解質に用いられる多孔質膜
には、膜厚０．１μｍ〜５０μｍ、空孔率４０％〜９０
％、破断強度２００ｋｇ／ｃｍ2 以上及び平均貫通孔径
０．００１μｍ〜０．７μｍを示すものが好ましく用い
られる。
には、膜厚０．１μｍ〜５０μｍ、空孔率４０％〜９０
％、破断強度２００ｋｇ／ｃｍ2 以上及び平均貫通孔径
０．００１μｍ〜０．７μｍを示すものが好ましく用い
られる。
【０００８】多孔質膜の厚さは一般に０．１μｍ〜５０
μｍであり、好ましくは１μｍ〜２５μｍである。厚さ
が０．１μｍ未満では支持体としての機械的強度の低下
及び取扱性の面から実用に供することが難しい。一方、
５０μｍを越える場合には実効抵抗を抑えるという観点
から好ましくない。多孔質膜の空孔率は４０％〜９０％
とするのがよく、好ましくは６０％〜９０％の範囲であ
る。空孔率が４０％未満では薄膜電解質としてのイオン
導電性が不十分となり、一方９０％を越えると支持体と
しての機械的強度が小さくなり実用に供することが難し
い。
μｍであり、好ましくは１μｍ〜２５μｍである。厚さ
が０．１μｍ未満では支持体としての機械的強度の低下
及び取扱性の面から実用に供することが難しい。一方、
５０μｍを越える場合には実効抵抗を抑えるという観点
から好ましくない。多孔質膜の空孔率は４０％〜９０％
とするのがよく、好ましくは６０％〜９０％の範囲であ
る。空孔率が４０％未満では薄膜電解質としてのイオン
導電性が不十分となり、一方９０％を越えると支持体と
しての機械的強度が小さくなり実用に供することが難し
い。
【０００９】多孔質膜の平均貫通孔径は、空孔中に電解
質溶液を固定化できればよいが、一般に０．００１μｍ
〜０．７μｍである。好ましい平均貫通孔径は多孔質膜
の材質や孔の形状にもよる。多孔質膜の破断強度は一般
に２００ｋｇ／ｃｍ2 以上、より好ましくは５００ｋｇ
／ｃｍ2 以上を有することにより支持体としての実用化
に好適である。
質溶液を固定化できればよいが、一般に０．００１μｍ
〜０．７μｍである。好ましい平均貫通孔径は多孔質膜
の材質や孔の形状にもよる。多孔質膜の破断強度は一般
に２００ｋｇ／ｃｍ2 以上、より好ましくは５００ｋｇ
／ｃｍ2 以上を有することにより支持体としての実用化
に好適である。
【００１０】本発明に用いる多孔質膜は、電解質溶液の
支持体としての機能を持ち、機械的強度の優れた高分子
材料からなる。化学的・電気化学的安定性の観点から、
例えば、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリフッ化ビニリデンを用いることができるが、本
発明の多孔構造の設計や薄膜化と機械的強度の両立の容
易さの観点から好適な高分子材料の一例は、特に重量平
均分子量が５×１０5 以上のポリオレフィンである。そ
の他好適な高分子材料の例として、ポリカーボネート、
ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリアセタール、
ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、等
が挙げられる。
支持体としての機能を持ち、機械的強度の優れた高分子
材料からなる。化学的・電気化学的安定性の観点から、
例えば、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリフッ化ビニリデンを用いることができるが、本
発明の多孔構造の設計や薄膜化と機械的強度の両立の容
易さの観点から好適な高分子材料の一例は、特に重量平
均分子量が５×１０5 以上のポリオレフィンである。そ
の他好適な高分子材料の例として、ポリカーボネート、
ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリアセタール、
ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、等
が挙げられる。
【００１１】本発明の薄膜電解質用の電解質溶液にはリ
ン酸を用いる。リン酸を用いることにより常温型燃料電
池が可能にされる。リン酸が水分を多量に含むと電解質
溶液のイオン伝導度が低下するので、水分はできるだけ
少ないことが望まれるが、通常８５％以上に高濃度のリ
ン酸水溶液は入手できない。但し、水分は少ない方が好
ましい（通常は８５％リン酸水溶液を使用する）が、よ
り多くの水が含まれる場合を排除するわけではない。
ン酸を用いる。リン酸を用いることにより常温型燃料電
池が可能にされる。リン酸が水分を多量に含むと電解質
溶液のイオン伝導度が低下するので、水分はできるだけ
少ないことが望まれるが、通常８５％以上に高濃度のリ
ン酸水溶液は入手できない。但し、水分は少ない方が好
ましい（通常は８５％リン酸水溶液を使用する）が、よ
り多くの水が含まれる場合を排除するわけではない。
【００１２】電解質溶液の成分に用いられる有機溶媒
は、リン酸を高分子多孔質膜の空孔中に含浸させるため
に必要であり、リン酸（水溶液）と相溶性があり且つ高
分子多孔質膜に対して濡れ性があるものから選択され
る。また本発明による常温型燃料電池の作動温度（約８
０〜１５０℃）において低い蒸気圧を示すものがよい。
使用可能な有機溶媒の例として、ベンゾニトリル、シア
ン化ベンジル、１−フェニル−１−シクロプロパンカル
ボニトリル、ＤＬ−２−フェニルブチロニトリル、４−
フェニルブチロニトリル、２，２−ジフェニルプロピオ
ニトリル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、
ポリプロピレングリコールジメチルエーテル、２−フェ
ニルエタノール及び２−フェノキシエタノール並びにこ
れらの２種以上を組み合わせた混合物、等が挙げられる
が、これらに限定はされない。有機溶媒の沸点は約２０
０℃以上であることが好ましい。
は、リン酸を高分子多孔質膜の空孔中に含浸させるため
に必要であり、リン酸（水溶液）と相溶性があり且つ高
分子多孔質膜に対して濡れ性があるものから選択され
る。また本発明による常温型燃料電池の作動温度（約８
０〜１５０℃）において低い蒸気圧を示すものがよい。
使用可能な有機溶媒の例として、ベンゾニトリル、シア
ン化ベンジル、１−フェニル−１−シクロプロパンカル
ボニトリル、ＤＬ−２−フェニルブチロニトリル、４−
フェニルブチロニトリル、２，２−ジフェニルプロピオ
ニトリル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、
ポリプロピレングリコールジメチルエーテル、２−フェ
ニルエタノール及び２−フェノキシエタノール並びにこ
れらの２種以上を組み合わせた混合物、等が挙げられる
が、これらに限定はされない。有機溶媒の沸点は約２０
０℃以上であることが好ましい。
【００１３】電解質溶液における有機溶媒の好適な比率
は、リン酸（水溶液としての水分を含む）と有機溶媒と
の合計重量に対して約１０〜３０重量％、より好ましく
は１０〜１５重量％である。有機溶媒が少ないとリン酸
を高分子多孔質膜の空孔中に含浸させることが困難であ
る。一方、有機溶媒が多過ぎると薄膜電解質のイオン導
電性が低下する。
は、リン酸（水溶液としての水分を含む）と有機溶媒と
の合計重量に対して約１０〜３０重量％、より好ましく
は１０〜１５重量％である。有機溶媒が少ないとリン酸
を高分子多孔質膜の空孔中に含浸させることが困難であ
る。一方、有機溶媒が多過ぎると薄膜電解質のイオン導
電性が低下する。
【００１４】本発明の薄膜電解質は、上記の高分子多孔
質膜にリン酸及び有機溶媒を含む電解質溶液を含浸させ
ることによって製造される。高分子多孔質膜の空孔中に
電解質溶液を含浸させる方法については、本出願人が特
開平１−１５８０５１号公報及び同２−２９１６０７号
公報等に既に開示しているので、詳しくはこれらを参照
されたい。電解質溶液の表面張力が高い場合には、必要
に応じて多孔質膜を１０4 パスカル以下に真空引きする
ことによって溶液を含浸させてもよい。多孔質膜の表面
物性によるが、一般に表面張力が５０ダイン／ｃｍ以上
の電解質溶液の場合には真空引きした方が含浸させ易
い。
質膜にリン酸及び有機溶媒を含む電解質溶液を含浸させ
ることによって製造される。高分子多孔質膜の空孔中に
電解質溶液を含浸させる方法については、本出願人が特
開平１−１５８０５１号公報及び同２−２９１６０７号
公報等に既に開示しているので、詳しくはこれらを参照
されたい。電解質溶液の表面張力が高い場合には、必要
に応じて多孔質膜を１０4 パスカル以下に真空引きする
ことによって溶液を含浸させてもよい。多孔質膜の表面
物性によるが、一般に表面張力が５０ダイン／ｃｍ以上
の電解質溶液の場合には真空引きした方が含浸させ易
い。
【００１５】本発明の薄膜電解質は、全体として固体と
して取り扱うことができ、液漏れの心配がなく、しかも
含浸した電解質溶液を用いるのでイオン導電性に優れ、
また薄膜化が可能である、等の特徴を有する。
して取り扱うことができ、液漏れの心配がなく、しかも
含浸した電解質溶液を用いるのでイオン導電性に優れ、
また薄膜化が可能である、等の特徴を有する。
【００１６】本発明は、上記の薄膜電解質を用いた常温
型燃料電池をも提供する。電解質以外の電極やその他の
構造は、フッ素樹脂系イオン交換膜を電解質に用いた従
来の常温型燃料電池において知られているものを採用す
ることができる。本発明による常温型燃料電池は約８０
℃〜１５０℃の温度で好適に作動する。作動温度が約８
０℃より低いと電解質としてのイオン導電性が低くなり
実用に供することが難しく、一方、約１５０℃より高い
と、リン酸の酸度が上がり膜が腐食される。好ましい作
動温度範囲は約８０℃〜１００℃である。
型燃料電池をも提供する。電解質以外の電極やその他の
構造は、フッ素樹脂系イオン交換膜を電解質に用いた従
来の常温型燃料電池において知られているものを採用す
ることができる。本発明による常温型燃料電池は約８０
℃〜１５０℃の温度で好適に作動する。作動温度が約８
０℃より低いと電解質としてのイオン導電性が低くなり
実用に供することが難しく、一方、約１５０℃より高い
と、リン酸の酸度が上がり膜が腐食される。好ましい作
動温度範囲は約８０℃〜１００℃である。
【００１７】図１〜図３を参照して、本発明の常温型燃
料電池本体の典型的な構成例を説明する。
料電池本体の典型的な構成例を説明する。
【００１８】図１に、本発明の薄膜電解質に用いられる
多孔質膜１の一例を模式的に示す。多孔質膜１は一般に
二軸延伸法で作製され、内部に空孔２を有する。図１で
は、空孔２を模式的に示したが、実際には、空孔２が規
則的な配置や形状を取る必要はない。
多孔質膜１の一例を模式的に示す。多孔質膜１は一般に
二軸延伸法で作製され、内部に空孔２を有する。図１で
は、空孔２を模式的に示したが、実際には、空孔２が規
則的な配置や形状を取る必要はない。
【００１９】図２に、図１の如き多孔質膜１の空孔２に
電解質溶液４を含浸させて作製した薄膜電解質３の一例
を模式的に示す。電解質溶液４は空孔２の内部に固定さ
れるので、薄膜電解質３は全体的に固体として取り扱う
ことができる。図２でも、空孔２の断面が規則的な配置
や形状を取る必要はない。
電解質溶液４を含浸させて作製した薄膜電解質３の一例
を模式的に示す。電解質溶液４は空孔２の内部に固定さ
れるので、薄膜電解質３は全体的に固体として取り扱う
ことができる。図２でも、空孔２の断面が規則的な配置
や形状を取る必要はない。
【００２０】図３は、図２の如き薄膜電解質３を用いた
常温型燃料電池本体の一例を示すものである。電解質溶
液を含浸させた１層以上の高分子多孔質膜からなる薄膜
電解質３を一対の電極５の間に挟持し、その両側に、テ
フロン製ガスケット７で囲まれている集電材６を配置す
る。この集成体を、水素供給口１０及び水素排ガス口１
１を有する封止部材１５と、酸素供給口１２及び酸素排
ガス口１３を有する封止部材１６との間に封入する。封
入部材１５、１６の内側には、集電材６を支持するため
の支持部材１４が設けられている。集電材６には、例え
ば白金を被覆したチタン基材が用いられる。封入部材１
５、１６には、例えばステンレスが用いられる。電極間
の起電力によって得られる電流を取り出すため、封入部
材１５にはアノード端子８（水素供給側）が、また封入
部材１６にはカソード端子９（酸素供給側）がそれぞれ
設けられている。
常温型燃料電池本体の一例を示すものである。電解質溶
液を含浸させた１層以上の高分子多孔質膜からなる薄膜
電解質３を一対の電極５の間に挟持し、その両側に、テ
フロン製ガスケット７で囲まれている集電材６を配置す
る。この集成体を、水素供給口１０及び水素排ガス口１
１を有する封止部材１５と、酸素供給口１２及び酸素排
ガス口１３を有する封止部材１６との間に封入する。封
入部材１５、１６の内側には、集電材６を支持するため
の支持部材１４が設けられている。集電材６には、例え
ば白金を被覆したチタン基材が用いられる。封入部材１
５、１６には、例えばステンレスが用いられる。電極間
の起電力によって得られる電流を取り出すため、封入部
材１５にはアノード端子８（水素供給側）が、また封入
部材１６にはカソード端子９（酸素供給側）がそれぞれ
設けられている。
【００２１】図３の如き燃料電池本体を、これを作動温
度（８０℃〜１５０℃）に保つための恒温槽（図示な
し）の中に配置し、水素供給口１０に水素燃料を、そし
て酸素供給口１２に酸素を供給すると、前記の H2 → 2
H + + 2e- （アノード側）及びO2 + 4H + + 4e- → 2H2
O （カソード側）の反応が起こり、その際アノード端子
８、カソード端子９間に起電力が発生する。
度（８０℃〜１５０℃）に保つための恒温槽（図示な
し）の中に配置し、水素供給口１０に水素燃料を、そし
て酸素供給口１２に酸素を供給すると、前記の H2 → 2
H + + 2e- （アノード側）及びO2 + 4H + + 4e- → 2H2
O （カソード側）の反応が起こり、その際アノード端子
８、カソード端子９間に起電力が発生する。
【００２２】
【実施例】二軸延伸して得られた空孔率４１％、平均貫
通孔径０．０２μｍ、厚さ２５μｍのポリエチレン多孔
質膜に、ジプロピレングリコールジエチルエーテル１０
重量％とリン酸（８５％水溶液）９０重量％とを含む電
解質溶液を含浸して薄膜電解質を作製した。
通孔径０．０２μｍ、厚さ２５μｍのポリエチレン多孔
質膜に、ジプロピレングリコールジエチルエーテル１０
重量％とリン酸（８５％水溶液）９０重量％とを含む電
解質溶液を含浸して薄膜電解質を作製した。
【００２３】この薄膜電解質を２枚重ね（電解質の全体
厚５０μｍ）、図３に示したような燃料電池本体を組み
立てた。燃料電池本体の電極５には、白金を０．３５ｍ
ｇ／ｃｍ2 担持させたカーボン粉末をグラッシーカーボ
ン及びカーボンクロスからなる支持材と組み合わせたも
のを使用した。
厚５０μｍ）、図３に示したような燃料電池本体を組み
立てた。燃料電池本体の電極５には、白金を０．３５ｍ
ｇ／ｃｍ2 担持させたカーボン粉末をグラッシーカーボ
ン及びカーボンクロスからなる支持材と組み合わせたも
のを使用した。
【００２４】この燃料電池本体に１ｋｇ／ｃｍ2 の圧力
下で酸素ガスを４０ｍｌ／分、水素ガスを４０ｍｌ／分
の流速で供給し、８０℃で連続１０時間発電させた。
下で酸素ガスを４０ｍｌ／分、水素ガスを４０ｍｌ／分
の流速で供給し、８０℃で連続１０時間発電させた。
【００２５】その結果、開放電圧０．８０ボルト、出力
密度０．１８Ｗ／ｃｍ2 が得られた。なお、上記実施例
の燃料電池本体において厚さ２５μｍの薄膜電解質を１
枚で使用して同様に発電させた場合にも同等の開放電
圧、出力密度が得られた。比較例として、薄膜電解質３
を厚さ１２５μｍのナフィオン（登録商標）膜に置き換
えたこと以外は同じ条件で実験したところ、加湿されて
いないため起電力が得られなかった。
密度０．１８Ｗ／ｃｍ2 が得られた。なお、上記実施例
の燃料電池本体において厚さ２５μｍの薄膜電解質を１
枚で使用して同様に発電させた場合にも同等の開放電
圧、出力密度が得られた。比較例として、薄膜電解質３
を厚さ１２５μｍのナフィオン（登録商標）膜に置き換
えたこと以外は同じ条件で実験したところ、加湿されて
いないため起電力が得られなかった。
【００２６】
【発明の効果】本発明の常温型燃料電池用薄膜電解質
は、固体電解質として取り扱うことができ且つ従来のフ
ッ素樹脂系イオン交換膜に匹敵する高い常温発電性能を
示し、しかも薄膜に溶液を含浸させて製造されるためフ
ッ素樹脂系イオン交換膜と比べ製造コストが格段に低く
なる。また、ガス透過性を抑制することができるので従
来より薄い電解質とすることが可能である。さらに、溶
液を含浸させた膜であるため複数枚重ねて使用しても接
触抵抗は比較的低く抑えられ、オーム損による発熱を抑
制することができる。その上、本発明の薄膜電解質は、
燃料電池作動時の水分管理が不要であるため燃料電池シ
ステム全体としての小型化・低コスト化に寄与する。
は、固体電解質として取り扱うことができ且つ従来のフ
ッ素樹脂系イオン交換膜に匹敵する高い常温発電性能を
示し、しかも薄膜に溶液を含浸させて製造されるためフ
ッ素樹脂系イオン交換膜と比べ製造コストが格段に低く
なる。また、ガス透過性を抑制することができるので従
来より薄い電解質とすることが可能である。さらに、溶
液を含浸させた膜であるため複数枚重ねて使用しても接
触抵抗は比較的低く抑えられ、オーム損による発熱を抑
制することができる。その上、本発明の薄膜電解質は、
燃料電池作動時の水分管理が不要であるため燃料電池シ
ステム全体としての小型化・低コスト化に寄与する。
【図１】本発明の薄膜電解質用多孔質膜を模式的に示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】本発明の薄膜電解質を模式的に示す縦断面図で
ある。
ある。
【図３】本発明の燃料電池本体の構成例を示す展開斜視
図である。
図である。
１…多孔質膜 ２…空孔 ３…薄膜電解質 ４…電解質溶液 ５…電極 ６…集電材 ７…ガスケット ８…アノード端子 ９…カソード端子 １０…水素供給口 １１…水素排ガス口 １２…酸素供給口 １３…酸素排ガス口 １４…支持部材 １５、１６…封止部材
Claims (2)
- 【請求項１】 リン酸及び有機溶媒を含む電解質溶液を
高分子多孔質膜の空孔中に含浸してなる常温型燃料電池
用薄膜電解質。 - 【請求項２】 請求項１記載の薄膜電解質を用いた常温
型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6221606A JPH0888013A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 常温型燃料電池用薄膜電解質とこれを用いた常温型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6221606A JPH0888013A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 常温型燃料電池用薄膜電解質とこれを用いた常温型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0888013A true JPH0888013A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=16769397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6221606A Pending JPH0888013A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 常温型燃料電池用薄膜電解質とこれを用いた常温型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0888013A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004501492A (ja) * | 2000-05-08 | 2004-01-15 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池 |
| US8137852B2 (en) | 2004-11-09 | 2012-03-20 | Ube Industries, Ltd. | Liquid electrolyte |
| KR20190022658A (ko) | 2016-07-25 | 2019-03-06 | 데이진 가부시키가이샤 | 복합막용 기재 |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP6221606A patent/JPH0888013A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004501492A (ja) * | 2000-05-08 | 2004-01-15 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池 |
| US8137852B2 (en) | 2004-11-09 | 2012-03-20 | Ube Industries, Ltd. | Liquid electrolyte |
| KR20190022658A (ko) | 2016-07-25 | 2019-03-06 | 데이진 가부시키가이샤 | 복합막용 기재 |
| KR20210060655A (ko) | 2016-07-25 | 2021-05-26 | 데이진 가부시키가이샤 | 복합막용 기재 |
| EP4032946A1 (en) | 2016-07-25 | 2022-07-27 | Teijin Limited | Substrate for composite membrane |
| US11929531B2 (en) | 2016-07-25 | 2024-03-12 | Teijin Limited | Composite membrane |
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