JPS58155B2 - ネンリヨウデンチクミタテタイ - Google Patents

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（負極）にては燃料が酸化され、電子を放出
し、又他方の電極（正極）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
ことはなり、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第３４８１７３７号、同第３４８４
２９３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
。

そのために本発明は、電解質にて飽和されたマトリック
スを、二つの部材の間に、該二つの部材の一方が電池の
内部へ反応ガスを通すために一部切欠かれている場合に
も、均一に支持する構成を提案するものである。

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。

添付の図にて、電解質にて飽和されたマトリックス１０
は電極１２及び１４の間に挟まれ、これらと接触してい
る。

ここで特に一方の電極（図に於ては重視１４）が他方の
電極より長く形成されていることに注意されたい。

かかる電極とマトリックスの組立体は一対のガス分離板
１６及び１８の間に閉じ込められている。

ガス分離板１８には反応ガス近接通路１９が形成されて
いる。

前記通路１９は電池の外部に設けられたガスマニホルド
よりガス空間２２へガスを導くためのものである。

前記両電極は、通路１９を横切ってマトリックスを支持
するに十分な剛性を有するものであれば、燃料電池に通
常用いられている多数の型の内の任意のものであって良
い。

好ましい構造としては、これら電極はガスを通す多孔質
のニッケルスクリーンよりなり、その電解質に面する側
に触媒被覆あるいは触媒層を形成されていて良い。

酸性電池の場合、電極はガスを通す多孔性の炭素シート
よりなり、触媒層を備えているものであって良い。

前記触媒の性質は、勿論、各燃料電池の実施例によって
異なって良いものである。

水酸化カリウムの如き塩基性電解質あるいは燐酸塩の如
き酸性電解質を用いる水素／酸素型の燃料電池に於ては
、触媒として白金系の金属が有用であることが見い出さ
れている。

ガス分離板は、一つの好ましい実施例に於ては、ガスを
包む機能に加えて燃料電池積み重ね体に於ける各電池の
間の電気的連続性を与えるものであるが、かかるガス分
離板は塩基性電池及び酸性電池のいずれに於てもニッケ
ルと炭素よりなっていて良い。

前記マトリックスの材料は親水性であることを必要とし
、又比較的小さい孔を有するものであるのが好ましい。

又密封されるべき面の間の緊密な接触を行わしめるべく
、材質は幾分圧縮性を有するのが好ましい。

その本質的な性質は毛細管作用により電解質によって充
填され且電解質を保持することに関する能力に係る。

塩基性燃料電池に於ては、アスベスト布がマトリックス
材としてほぼ問題なく使用できることが分っている。

又酸性電池には繊維性の有機ポリマーよりなるマットが
使用されて良い。

図示の実施例に於ては、電解質により飽和されたマトリ
ックスは多数の機能を行うようにされている。

勿論、その内の一つは電池に於ける電解質担持体として
作用することである。

更にマトリックスは、負極１２と分離板１６の間の空間
２０内にある燃料と、正極１４と分離板１８の間の空間
２２内にある酸化剤の間のガス障壁としても作用する。

図示の実施例に於ては、通路１９は空間２２と外部マニ
ホルド２３の間の連通装置として作用している。

ここで阻止されるべきガスの漏洩は、分離板１６の端部
に於ける面４０に沿って生ずるものである。

従って、本組立体のこの側に於ては、電極１２はマトリ
ックスの端部より手前にて終わるよう短くされており、
面４０にてはマトリックスと分離板が接触するようにな
っている。

しかし、マトリックスは面４０にて作用する密封力を与
えるべく通路１９を剛固に橋渡しする支持装置を面４２
の部分を必要とする。

従って、電極１４はこの面部４２を横切って延びており
、この部分に於けるマトリックスの支持装置として用い
られている。

面４２に沿って生ずるガス漏洩はさほど重要ではない。

何故ならば、空間２２内に於けるガスとマニホルド領域
２３に於けるガスとは勿論間じだからである。

電解質にて飽和されたマトリックスは、低圧の反応ガス
の通路を阻止する有効な毛細管式シールを形成する。

分離板の面４０を湿潤している電解質は、ここからガス
が漏れることを阻止する。

もし分離板が非湿潤性の材料よりなるときは、その面４
０の部分にて適当に処理を施されるか、被覆を施され、
必要な湿潤性を有するようにされればよい。

密封機能に関するマトリックスの差圧対抗特性は毛細管
作用によって作用され、前記毛細管作用力は、各マトリ
ックスの材料の多孔性とその孔の寸法、電解質の粘性を
左右するその種類と温度、接触によってシールされるべ
き表面の種類と表面状態によって定まる。

電解質によって飽和されたマトリックスにより与えられ
る湿潤性シートは、電池の長時間にわたる作動に於て低
圧の反応ガスの通過に対し有効な障壁を形成することが
実証されている。

ここに解示された発明の真価はその簡潔性にある。

この場合、電池の組立てに際して何らの余分な費用を要
せず、又特殊な構成要素を製造する問題も生じないもの
である。

以上に於ては、本発明を好ましい実施例について示しだ
が、本発明の範囲内にて種々の変更がなされることは当
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図は第１図の線２−２による断面図で
ある。 １０〜マトリツクス、１２，１４〜電極、１６゜１８〜
ガス分離板、１９〜反応ガス通路、２０゜２２〜空間、
２３〜外部マニホルド、４０．４２〜面部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 各々内面及び外面を有し該内面には触媒層を備えて
   いる一対のガスを通す多孔性の燃料電池用電極を有し、
   前記一対の電極はそれらの前記内面を互いに向き合わせ
   て隔置され、前記一対の電極間には電解液を飽和された
   マトリックスがサンドウィッチ状に挟まれ且前記各電極
   の前記内面と接触しており、更に一対のガス分離板を有
   し、一方のガス分離板は前記一対の電極の第一のものの
   外側に配置されて該電極との間に第一のガス空間を郭定
   し、他方のガス分離板は前記一対の電極の第二のものの
   外側に配置されて該電極との間に第二のガス空間を郭定
   しておりづ前記一方のガス分離板は前記第一の電極に面
   する表面部に前記第一のガス空間と外部を連通するガス
   通路を形成されている如きガス状反応物と液状電解質と
   を用いる燃料電池のための燃料電池組立体にして、前記
   第一の電極は前記第二の電極の端を越え前記一方のガス
   分離板に形成された前記ガス通路を跨いで延びており、
   前記マトリックスもまた前記第二の電極の端を越え前記
   一方の電極と実質的に同じ長さまで延びる端部を有し、
   該端部はその一方の面にては前記他方のガス分離板と直
   接接触しまたその他方の面にては前記第一の電極を介す
   る態様にて前記一対のガス分離板の端部間にサンドウィ
   ッチ状に挟まれ且これによって前記ガス通路を含む全域
   にて均一に支持されており、前記マトリックス内に含ま
   れる電解液は該マトリックスと前記第二の電極に接する
   前記他方のガス分離板との間にガスの漏出を阻止する均
   一な湿潤シールを形成していることを特徴とする燃料電
   池組立体。