JPS58165258A - 燃料電池のマトリックスへの電解液含浸方法 - Google Patents
燃料電池のマトリックスへの電解液含浸方法Info
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- JPS58165258A JPS58165258A JP57047468A JP4746882A JPS58165258A JP S58165258 A JPS58165258 A JP S58165258A JP 57047468 A JP57047468 A JP 57047468A JP 4746882 A JP4746882 A JP 4746882A JP S58165258 A JPS58165258 A JP S58165258A
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- Japan
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- electrolyte
- fuel cell
- matrix
- compartment
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- 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
- H01M8/08—Fuel cells with aqueous electrolytes
-
- 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
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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】
本発明は、吸湿性を有する電解液を含浸したマトリック
スを有する電解液筒定形燃料電池に関する。
スを有する電解液筒定形燃料電池に関する。
一般に、この柚の燃料電池では、反応ガスを水素とする
アノード電極および反応ガスを空気とするカソード電極
の向き合う面によp1電解液区画室が形成され、アノー
ドおよびカソード電極の電解液区画室と反対側の面には
、それぞれガス区画室が設けられている。電解液区画室
には、非電子電導性で多孔性材料からなるマ) IJソ
ックス充填され、このマトリックスの空孔に燐酸または
硫酸などの%解散が含浸される。また、電解液区画室の
端部に溝部が設けられ、この溝部に多孔性材料からなる
電解液リザーバが充填される。この電解液リザーバを介
してマトリックスへ所定の高鎖度電解液、例えば100
チの燐酸が含浸される。この含浸ののち、燃料電池の作
動温度で作動する際に、電解液は熱膨張して容積が増加
する。また、電池の運転休止の際に、電解il1社大気
中の湿分を吸収して濃度が低下し、容積が増加する。こ
の上うに作動中および運転休止中に容積を増加した電解
液は電極の触媒層を経てカス側層に達し、電極面が濡れ
て、反応ガスの拡散瀘阻害され、1&L極特性か低下す
るという問題がある。極端な場合には、電解液がガス区
画室に漏洩し、ガス通路が閉鎖して、反応ガスの流れを
阻害するという問題もあった。このような問題を解決す
るためK、電解液り、、1 ザーバおよびマトリックス罠低鎖度電解液な含浸て1;
□ させたのち、燃料電池の作動温度で、この低濃度、1:
″、。
アノード電極および反応ガスを空気とするカソード電極
の向き合う面によp1電解液区画室が形成され、アノー
ドおよびカソード電極の電解液区画室と反対側の面には
、それぞれガス区画室が設けられている。電解液区画室
には、非電子電導性で多孔性材料からなるマ) IJソ
ックス充填され、このマトリックスの空孔に燐酸または
硫酸などの%解散が含浸される。また、電解液区画室の
端部に溝部が設けられ、この溝部に多孔性材料からなる
電解液リザーバが充填される。この電解液リザーバを介
してマトリックスへ所定の高鎖度電解液、例えば100
チの燐酸が含浸される。この含浸ののち、燃料電池の作
動温度で作動する際に、電解液は熱膨張して容積が増加
する。また、電池の運転休止の際に、電解il1社大気
中の湿分を吸収して濃度が低下し、容積が増加する。こ
の上うに作動中および運転休止中に容積を増加した電解
液は電極の触媒層を経てカス側層に達し、電極面が濡れ
て、反応ガスの拡散瀘阻害され、1&L極特性か低下す
るという問題がある。極端な場合には、電解液がガス区
画室に漏洩し、ガス通路が閉鎖して、反応ガスの流れを
阻害するという問題もあった。このような問題を解決す
るためK、電解液り、、1 ザーバおよびマトリックス罠低鎖度電解液な含浸て1;
□ させたのち、燃料電池の作動温度で、この低濃度、1:
″、。
電解液の水分を蒸発させ、所定濃度の電解液に@縮させ
る方法が試みられている。この方法に8いては、電解液
リザーバに含浸された電解&は、電解液保持力の相違に
より電解液リザーバからマド濃度で充満されるが、この
電池の作動温度でにはとんと電解液リザーバには存在し
ないようにされる。例えば、電池作動温度190度Cに
おいて100% 9度の燐酸ヲマトリックスに保持させ
るにれ、約33.3−4度の低濃度に希釈された燐酸を
、電解液リザーバ8よびマトリックスの空孔に含浸させ
たのち、190度Cの乾燥空気または窒素を、ガス区画
室へ供給し希釈燐酸の水分を蒸発させてiooチ濃度の
燐酸とする。なお、約33.3−〇##の水蒸気圧は約
14.8關水銀柱で、この水蒸気圧は常温の大気中に?
ける飽和水蒸気圧とほぼ等しい籠であるから、この燐酸
を電解液リザーバおよびマトリックスへ含浸する際に、
大気中より湿分を吸−して、燐酸渋皮が変化するのt防
、(] 止することができる。
る方法が試みられている。この方法に8いては、電解液
リザーバに含浸された電解&は、電解液保持力の相違に
より電解液リザーバからマド濃度で充満されるが、この
電池の作動温度でにはとんと電解液リザーバには存在し
ないようにされる。例えば、電池作動温度190度Cに
おいて100% 9度の燐酸ヲマトリックスに保持させ
るにれ、約33.3−4度の低濃度に希釈された燐酸を
、電解液リザーバ8よびマトリックスの空孔に含浸させ
たのち、190度Cの乾燥空気または窒素を、ガス区画
室へ供給し希釈燐酸の水分を蒸発させてiooチ濃度の
燐酸とする。なお、約33.3−〇##の水蒸気圧は約
14.8關水銀柱で、この水蒸気圧は常温の大気中に?
ける飽和水蒸気圧とほぼ等しい籠であるから、この燐酸
を電解液リザーバおよびマトリックスへ含浸する際に、
大気中より湿分を吸−して、燐酸渋皮が変化するのt防
、(] 止することができる。
1(1・:
以上述べた方法は小形の燃料電池では有効なものである
が、大形IIE料電池では電解液リザーバの間隔か大き
く離れて、希釈電解液をマトリックスの中心まで迅速に
、しかも均一に含浸させることが困難であるという欠点
があった。
が、大形IIE料電池では電解液リザーバの間隔か大き
く離れて、希釈電解液をマトリックスの中心まで迅速に
、しかも均一に含浸させることが困難であるという欠点
があった。
本発明は、上述の点に鑑み、希釈電解液がマトリックス
の中心まで迅速に、しかも均一に含浸し得る電解数置定
形燃料電池を提供することを目的とする。
の中心まで迅速に、しかも均一に含浸し得る電解数置定
形燃料電池を提供することを目的とする。
このような目的は不発F!AKよれば、アノード亀ii
K設けられ、ガス区画室からマトリックスへ希釈電解液
を含浸し得る貫通孔を備えることにより達成される。
K設けられ、ガス区画室からマトリックスへ希釈電解液
を含浸し得る貫通孔を備えることにより達成される。
なお、本実施例によれば、貫通孔紘アノード電極面積の
約3%ないし10ts程度の全面積を有する多数の小孔
とするのがよい。
約3%ないし10ts程度の全面積を有する多数の小孔
とするのがよい。
さらに、本実施例によれば、貫通孔は孔間隔を約1−5
mないし30誌程度とする多数の小孔とするのが目的に
かなっている。
mないし30誌程度とする多数の小孔とするのが目的に
かなっている。
次に、本発明の一実施例を図面に基つき、評細に説明す
る。
る。
図は本発明の一実施例の概略構成図を示す。−において
燃料電池1はアノード電極2およびカソード電極3の向
き合う面によシ、電解液区画室5を形成する。電解液区
画室5には、非電子電導性な有する多孔性材料であるマ
) IJツクδ4が充填され、このマトリックス4の空
孔に燐酸または硫酸などの電解液が含浸される。それぞ
れの電極2゜3ri電極基材6,7と触媒層8,9とか
らなる。
燃料電池1はアノード電極2およびカソード電極3の向
き合う面によシ、電解液区画室5を形成する。電解液区
画室5には、非電子電導性な有する多孔性材料であるマ
) IJツクδ4が充填され、このマトリックス4の空
孔に燐酸または硫酸などの電解液が含浸される。それぞ
れの電極2゜3ri電極基材6,7と触媒層8,9とか
らなる。
電極基材6,7は電極支持部材で、触媒層8,9は電極
基材6.LK層状に設けられている。セパレータ板12
.13は電極基材6,7の一部に接触し、電極2.3の
電解液区画室5と反対面で、ガス区画室10.11を形
成し、集電および反応ガスの混合な防止する。このセパ
レータ&12゜13には、電解液区画室5の端部と連通
する溝部18ないし21が設けられ、この溝部18ない
し214Cは、左右に貫通された孔部14ないし17が
設けられる。溝部18ないし21内11CB、多孔性材
料からなる電解液リザーバ22が充填される。
基材6.LK層状に設けられている。セパレータ板12
.13は電極基材6,7の一部に接触し、電極2.3の
電解液区画室5と反対面で、ガス区画室10.11を形
成し、集電および反応ガスの混合な防止する。このセパ
レータ&12゜13には、電解液区画室5の端部と連通
する溝部18ないし21が設けられ、この溝部18ない
し214Cは、左右に貫通された孔部14ないし17が
設けられる。溝部18ないし21内11CB、多孔性材
料からなる電解液リザーバ22が充填される。
マトリックス4、電解液リザーバ2216よび電極2.
3を構成するそれぞれの多孔性材料は、粒子およびこの
粒子を結着する結着剤、例えば四弗化エチレンからなる
。この四弗化エチレンは撥水性を有し、その量を僅かに
変えて、マトリックス4、電解液リザーバ22、電極2
,3の順に多くし、または粒子径をマ) IJラックス
、電解液リザーノ(22、電@2,3の順に大きく選択
することによシ、電解液保持力をマトリックス4、電解
液リザーバ22、電極2,3の順に小さくすることがで
きる。なS1慾科電池1の運転休止によシ、電解液が大
気中の湿分を吸収し容積が増加した際に1亀解液リザー
バ22は増加した電解液を収容するに十分な容積な南す
る。例えば、亀解濠すザーI<22社マトリックス4z
よび電極2.3の触媒層8.9に含浸された電解液保持
容積の約2倍程度の容積が設けられている。さらに、2
3はアノード電@2に設けられた貫通孔で、カス区画室
10側とマトリックス44Aとt連結する。
3を構成するそれぞれの多孔性材料は、粒子およびこの
粒子を結着する結着剤、例えば四弗化エチレンからなる
。この四弗化エチレンは撥水性を有し、その量を僅かに
変えて、マトリックス4、電解液リザーバ22、電極2
,3の順に多くし、または粒子径をマ) IJラックス
、電解液リザーノ(22、電@2,3の順に大きく選択
することによシ、電解液保持力をマトリックス4、電解
液リザーバ22、電極2,3の順に小さくすることがで
きる。なS1慾科電池1の運転休止によシ、電解液が大
気中の湿分を吸収し容積が増加した際に1亀解液リザー
バ22は増加した電解液を収容するに十分な容積な南す
る。例えば、亀解濠すザーI<22社マトリックス4z
よび電極2.3の触媒層8.9に含浸された電解液保持
容積の約2倍程度の容積が設けられている。さらに、2
3はアノード電@2に設けられた貫通孔で、カス区画室
10側とマトリックス44Aとt連結する。
このように構成された?電池IK含f!ILされる電解
液は所定の鎖車に希 され、セパレータ板12.13の
電解液含浸用孔14ないし17i介して、電解液リザー
バ22およびマトリックス4の空孔に含浸される。さら
に、カス区1iiI室10へ同様な希釈電解液が導入さ
れ、アノード電極2の貫通孔23を紅て、マトリックス
4へ含浸される。
液は所定の鎖車に希 され、セパレータ板12.13の
電解液含浸用孔14ないし17i介して、電解液リザー
バ22およびマトリックス4の空孔に含浸される。さら
に、カス区1iiI室10へ同様な希釈電解液が導入さ
れ、アノード電極2の貫通孔23を紅て、マトリックス
4へ含浸される。
マ) IJラックスの空孔が完全に含浸されたのち、電
解液含浸用孔14ないし17およびガス区画室IQ内か
ら、希釈電解液が除去される。こののち、燃料電池lの
作動温度で濃縮された/’*足濃度の電解液は、電解液
保持力の相違により、マトリックス4の空孔に完全に含
浸され、電解液リザーバ22には#1とんど存在しない
ようになる。なS。
解液含浸用孔14ないし17およびガス区画室IQ内か
ら、希釈電解液が除去される。こののち、燃料電池lの
作動温度で濃縮された/’*足濃度の電解液は、電解液
保持力の相違により、マトリックス4の空孔に完全に含
浸され、電解液リザーバ22には#1とんど存在しない
ようになる。なS。
貫通孔23が設けられたことにより、アノード電極2は
電解液によシ、多少濡れ易くなるが、作動中の導入され
る100チ水素により拡散が十分に行われ電極特性が阻
害されないように、貫通孔23間の間隔は約15■ない
し30關程度である、1111 ことが望ましい。 −1 以上に説明するように本発明によれば、アノード電極に
カス区画室からマトリックスへ希釈電解液な含浸し得る
貫通孔を設けたことKより、希釈電解液がマトリックス
の中心まで迅速に、しかも均一に含浸し得るという利点
を有する。
電解液によシ、多少濡れ易くなるが、作動中の導入され
る100チ水素により拡散が十分に行われ電極特性が阻
害されないように、貫通孔23間の間隔は約15■ない
し30關程度である、1111 ことが望ましい。 −1 以上に説明するように本発明によれば、アノード電極に
カス区画室からマトリックスへ希釈電解液な含浸し得る
貫通孔を設けたことKより、希釈電解液がマトリックス
の中心まで迅速に、しかも均一に含浸し得るという利点
を有する。
図は本発明の一実施例の概略構Iit図である。
1:燃料電池、4:マトリックス、5:を階数区画室、
10,11:カス区画室、22:電解液リザーバ、23
:貫通孔。 *F出願人 富士電機製造株式会社 古河電池株式会社
10,11:カス区画室、22:電解液リザーバ、23
:貫通孔。 *F出願人 富士電機製造株式会社 古河電池株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (l) 7ノード電極およびカソード電極の間に設け
られ丸亀階数区画室と、前記アノード電ikおよびカソ
ード電極の前記電解液区画室と反対@に設けられたカス
区画室と、前記電解′#L区画室に充填され吸湿性電解
液が含浸される多孔性材料からなるマ) IIラックス
、前記電解液区画室の端部に設けられた溝部と、前記溝
部に充填され多孔性材料からなる電解液リザーバとを有
し、前記マトリックスおよび電解液リザーバに低崇度電
解tを含浸して、この低濃度電解液を、電池作動温度の
乾燥カスを前記ガス区画室へ供給することにより所定換
度に@縮するようにした燃料電池において、前記了ノー
ド電極に前記ガス区画室から前記マトリックスへ前記低
濃度電解液を含浸する貫通孔を設けたことを%像とする
電解液筒定形燃料電池。 (2) 特許請求の範囲給1項に記載された燃料電池
ににいて、真通孔祉アノード電1に面積の約3チないし
10%ii!度の全面積を有する多数の小孔であること
を特徴とする電解液筒定形燃料電池。 (3) 特許請求の範囲第1項に記載された燃料電池
に−16いて、貫通孔は孔間隔を約15mないし30m
根度とする多数の小孔であることを特徴とする電解液筒
定形燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57047468A JPS58165258A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 燃料電池のマトリックスへの電解液含浸方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57047468A JPS58165258A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 燃料電池のマトリックスへの電解液含浸方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58165258A true JPS58165258A (ja) | 1983-09-30 |
JPS6340025B2 JPS6340025B2 (ja) | 1988-08-09 |
Family
ID=12775976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57047468A Granted JPS58165258A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 燃料電池のマトリックスへの電解液含浸方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58165258A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60121680A (ja) * | 1983-12-06 | 1985-06-29 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | りん酸形燃料電池のりん酸補給方法 |
EP0171347A2 (en) * | 1984-08-06 | 1986-02-12 | United Technologies Corporation | Process for adding electrolyte to a fuel cell stack |
EP0171346A2 (en) * | 1984-08-06 | 1986-02-12 | United Technologies Corporation | Method and apparatus for adding electrolyte to a fuel cell stack |
JPH04154048A (ja) * | 1990-10-17 | 1992-05-27 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
JPH0589897A (ja) * | 1991-09-26 | 1993-04-09 | Mitsubishi Electric Corp | リン酸型燃料電池の含浸用電解質 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4035551A (en) * | 1976-09-01 | 1977-07-12 | United Technologies Corporation | Electrolyte reservoir for a fuel cell |
-
1982
- 1982-03-26 JP JP57047468A patent/JPS58165258A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4035551A (en) * | 1976-09-01 | 1977-07-12 | United Technologies Corporation | Electrolyte reservoir for a fuel cell |
Cited By (5)
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---|---|---|---|---|
JPS60121680A (ja) * | 1983-12-06 | 1985-06-29 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | りん酸形燃料電池のりん酸補給方法 |
EP0171347A2 (en) * | 1984-08-06 | 1986-02-12 | United Technologies Corporation | Process for adding electrolyte to a fuel cell stack |
EP0171346A2 (en) * | 1984-08-06 | 1986-02-12 | United Technologies Corporation | Method and apparatus for adding electrolyte to a fuel cell stack |
JPH04154048A (ja) * | 1990-10-17 | 1992-05-27 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
JPH0589897A (ja) * | 1991-09-26 | 1993-04-09 | Mitsubishi Electric Corp | リン酸型燃料電池の含浸用電解質 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6340025B2 (ja) | 1988-08-09 |
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