JPS58152B2 - ネンリヨウデンチデンキヨク オヨビ ソノクミタテタイ - Google Patents

ネンリヨウデンチデンキヨク オヨビ ソノクミタテタイ

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JPS58152B2
JPS58152B2 JP49145541A JP14554174A JPS58152B2 JP S58152 B2 JPS58152 B2 JP S58152B2 JP 49145541 A JP49145541 A JP 49145541A JP 14554174 A JP14554174 A JP 14554174A JP S58152 B2 JPS58152 B2 JP S58152B2
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matrix
electrode
fuel cell
gas
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クレイグ・レイモンド・スクロール
ジヨーン・チヤールズ・トロキオラ
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    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料電池に係り、更に詳細には、ガス状の反
応物と液状の電解質を用いる燃料電池に係る。
燃料電池は、勿論、燃料と通常外部の供給源より供給さ
れる酸化剤との電気化学的反応により要求に応じて直接
電気を連続的に発するための周知の装置である。
燃料電池は基本的には一つの電解質によって隔てられた
二つの電極を含んでいる。
一方の電極（陽極）にては燃料が酸化され、電子を放出
し、又他方の電極（陰極）に於ては酸化剤が還元され、
電子を受は取る。
これら各電極の間を負荷を通して外部電線にて接続する
ことにより、該負荷を通る電子の流れが得られ、この場
合電解質は両電極の間にイオン通路を形成し、回路を完
成する。
燃料電池については、電池の設計及び構造的な構成、並
びに反応物、電解質及びその他の構造材料に関する多数
の変化が知られている。
しかし、全ての燃料電池についての共通する特徴は、電
池内外の両者に於けるガス状反応物の漏洩及び不注意に
よる混合を阻止することが絶対的に必要なことである。
かかる混合が生ずると大災害を起こす危険がある。
従って、燃料電池の構造に関しなされるべき第一の考慮
は、反応ガスの密封を有効に且信頼性を持って達成する
ことである。
多くのシール装置が過去に於て考慮され且使用されてお
り、それらの内には、ガスケット、Ｏリング、特殊な電
池枠体を用いること及び溶接、ろう付は等の技術が含ま
れている。
その他にも米国特許３４８１７３７号、同第３４８４２
９３号及び英国特許第１１７４７６５号に開示されてい
る如き技術が知られている。
本発明は、液体電解質を用いる燃料電池に於ける反応ガ
スの密封を行うために、電解質それ自身の湿潤効果を用
いて一つの湿潤シールを確立する構成を含むものである
。
本発明に於ては、電解質により飽和されたマトリックス
と電解質により飽和された電極端の両者がシール作用を
行うために利用されている。
以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。
図には本発明による燃料電池の一つの構成が示されてい
る。
この型の電池に於ては、電解質により飽和されたマトリ
ックス１０は第３図に示す如く二つの電極１２及び１４
の間にサンドウィッチ状に挾まれ且これらと接触してい
る。
各電極の表面には、触媒被覆１６及び１８が施されてい
る。
このマトリックスは、第１図に示す如く、二つの片９及
び１１より構成されていても良い。
第１図に於ては、電極とマトリックスの組立体が一対の
ガス分離板２０及び２２の間に挾をれており、これらの
分離板によってそれぞれガス空間２４及び２６が郭定さ
れている。
この場合の電極は、燃料電池に於ける電極として一般に
用いられている多種類のものの内の任意の一つであって
良い。
塩基性電池のだめの一つの好ましい構造に於ては、電極
はガス透過性の多孔性ニッケルスクリーンあるいは焼結
されたニッケル粉末よりなるシートであって良く、その
電解質に面する側には触媒被覆あるいは触媒層が設けら
れるのが好ましい。
酸性電池の場合には、電極はガス透過性の多孔質炭素シ
ートであって良く、その上の同じく触媒層が設けられて
良い。
前記触媒の性質は、勿論、それぞれの燃料電池実施例に
よって異なる。
酸性及び塩基性電池のいずれに於ても、かかる触媒とし
て白金系の金属が広く適用可能であることが見い出され
ている。
第１図に示す如く、ガス分離板は燃料電池積み重ね体に
於ける各電池部の間の電気的連続性を与えると共に、ガ
スを囲む作用をしている。
塩基性電池に於ては、ニッケル製分離板が用いられ、又
酸性電池のあるものに於てはかかるガス分離板の材料と
して炭素が用いられている。
マトリックスの材料は親水性であることを必要とする。
何故ならば、それは電解質を担持し且含む作用をなすも
のだからであり、又これは小さな孔を有する多孔性のも
のであるのが好ましい。
その重要な性質は、毛細管作用により電解質を充填され
且それを保持する能力を有することである。
アスベスト布あるいは繊維製マットが塩基性電池のある
ものに於て、マトリックス材料として使用可能であり、
又有機ポリマーが酸性電解質と共に使用されている。
本発明に於ける最も重要な要素は、電極の端部の性質を
変え、そこに電解質にて飽和される性質を与えることで
ある。
勿論、通常、電極はガス透過性であり、又かなりの程度
まで少なくとも親水性である。
本発明に於ては、電極の端部は親水性を呈するよう形成
されあるいは処理される。
このことはタンタル、黒鉛、ポリアリルスルフォン、プ
ロフロロスルフォン酸、ポリフェニールサルファイド等
の材料を用いる充填技術によってなされて良い。
勿論、この場合、選択される材料は電解質と両立し得る
ものでなければならない。
又電極内にポリテトラフロロエチレンの如き非常に疎水
性のポリマーが存在するときには、親水性の材料により
充填を行うに先立って、これを焼却その多により除去し
ておくのが好ましい。
かくして、第１図に示す如く電解質により飽和されたマ
トリックスが多数の作用を行うこととなる。
即ち、勿論、それは電池内に於ける電解質担持体として
作用するが、更に、陽極１２と分離板２００間の空間２
４に於ける燃料と、陰極１４と分離板２２の間の空間２
６に於ける酸化剤との間のガス障壁としても作用する。
この実施例に於て、阻止されるべきガスの漏洩は電池の
内部４０より外部４２へ至るガスの漏洩である。
前記マトリックス内に毛細管作用により保持された電解
質は、それを通るガス通路を遮断する。
電解質による湿潤作用は、又、面４４及び４６を越えて
ガスが漏洩することを阻止する。
電極１２及び１４の電解質によって充填された端部３０
及び３２は、同様に電極を通ってガスが逃げることを阻
止し、一方、電極の湿潤作用により分離板２０及び２２
の面５０及び５２が密封される。
もし前記分離板が本来湿潤性を有しない場合には、その
表面が湿潤性を与えるべく被覆されあるいは処理されれ
ば良い。
かくして、電解質それ自身が分離板間の全空間にまたが
る湿潤シールを与えるべく利用されていることが理解さ
れよう。
かかるシール構造に於ける差圧保持特性は、毛細管作用
力により作用され、該毛細管作用力は使用されている材
料及びその多孔性孔の寸法、電解質の種類及びその粘性
に影響する温度、密封されるべき表面の種類及び状態等
によって定まる。
かかる湿潤性シールは、長時間にわたる電池の作動に於
て、低圧反応ガスの通路を有効に遮断する作用を有する
ことが確認されている。
第２図は第１図より取り出された単一の電極とマトリッ
クスの組立体を示す。
第１図及び第２図に於て、マトリックスは二つの片より
なるものとして示されている。
換言すれば、マトリックス１１は電極１４と関連してお
り、他方のマトリックス９は電極１２と関連している。
勿論、マトリックスの材料それ自身は両マトリックスに
ついて同一であって良く、又その上にスプレィによって
施された被覆あるいは分離要素を備えていて良い。
第３図は他の一つの実施例を示す。
この組立体に於ては、単一のマトリックス１０が一対の
電極の間にサンドウィッチ状に挾捷れている。
特に第３図の構造について見ると、組立体の端部６０全
体が一つのシールを形成していることが注目されよう。
勿論、かかる組立体を複数個重ね合わせても、その電解
質にて飽和された端部全体に沿って密封が得られる。
本発明の真価はその単純性にある。
この組立体には何ら余分の費用が必要とされず、又特殊
な構成要素を製造する問題も生じない。
各電極／マトリックスあるいは電極／マトリックス／電
極の組立体は全て同じであって良い。
更に、シールは信頼性のあるものである。
以上に於ては本発明を好ましい実施例について説明した
が、本発明の範囲内にて種々の変更及び改良がなされ得
ることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による燃料電池の一つの実施例の一部を
示す断面図、第２図は単一の電極／マトリックス組立体
の断面図、第３図は一対の電極／共通マトリックス組立
体の断面図である。 ９〜マトリツクスの一片、１０〜マトリツクス、１１〜
マトリツクスの一片、１２１４〜電極、１６．１８〜触
媒被覆層、２０．２２〜ガス分離板、２４．２６〜ガス
空間、３０〜電極１２の端部、３２〜電極１４の端部、
４０〜電池の内部、４２〜電池の外部、４４．４６〜マ
トリツクスの表面部、５０．５２〜分離板の表面部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ガスに対し透過性であるが液体に対し実質的に不透
    過性であり且表面に触媒層を有する作動部を中央部に有
    する導電性材料よりなる燃料電池電極にして、電解質の
    毛細管作用によりその厚さ全体に亙って電解質を保持す
    る如く構成された親水性の周縁密封部を有し、該密封部
    にて湿潤シールを与えるようになっていることを特徴と
    する燃料電池電極。 ２ 水性の電解質により飽和されたマトリックスと、該
    マトリックスの両側にこれに直接接触して配置された二
    つの触媒的に作動する多孔性電極と、前記電極の前記マ
    トリックスと接触する側と反対の側に配置され前記電極
    の周縁部に当接する周縁部を有しそれ自身と前記電気と
    の間にガス空間を郭定する分離板とを有し、低圧の反応
    ガスにて作動する燃料電池組立体にして、前記電極の各
    々の周縁部は親水性であって毛細管作用により電解質を
    保持し低圧の反応ガスに対し不透過性であり、該周縁部
    は前記マトリックスに面するその表面部にて該マトリッ
    クスからの電解質により濡らされており、前記電極の周
    縁部に対接する前記分離板の縁部の表面は電解質によっ
    て濡らされる性質を有し湿潤シールを形成するようにな
    っていることを特徴とする燃料電池組立体。
JP49145541A 1973-12-21 1974-12-18 ネンリヨウデンチデンキヨク オヨビ ソノクミタテタイ Expired JPS58152B2 (ja)

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DE (1) DE2458062C2 (ja)
DK (1) DK139697B (ja)
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IN (1) IN140227B (ja)
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