JPS6280965A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS6280965A JPS6280965A JP60218106A JP21810685A JPS6280965A JP S6280965 A JPS6280965 A JP S6280965A JP 60218106 A JP60218106 A JP 60218106A JP 21810685 A JP21810685 A JP 21810685A JP S6280965 A JPS6280965 A JP S6280965A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- electrode
- coarse
- fuel cell
- relatively
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は燃料電池に係り、特に電極構造の改良に関する
。
。
燃料電池1は、第2図に示すように、電解質層2をアノ
ード31とカソード320間に介在し、アノード31の
外側に燃料室5を形成し、カソード32の外側に酸化剤
室6を形成した構造である。
ード31とカソード320間に介在し、アノード31の
外側に燃料室5を形成し、カソード32の外側に酸化剤
室6を形成した構造である。
燃料は供給ロアから燃料室5内に供給され、排出口8か
ら排出される。また酸化剤は供給口lOから酸化剤室6
内に供給され、排出口11から排出される。
ら排出される。また酸化剤は供給口lOから酸化剤室6
内に供給され、排出口11から排出される。
発電のための電気化学反応を効果的に行なわせるために
は、アノード31では触媒層と電解質層と燃料の3相界
面を保たなければならない。燃料に水素ガスを使用する
燃料電池1においては、アノード31とカソード32に
はガス拡散電極が使用される。第3図は従来のガス拡散
電極3を示すもので、多孔質の電極基体30の電解質層
2側に触媒層4が添着されている。
は、アノード31では触媒層と電解質層と燃料の3相界
面を保たなければならない。燃料に水素ガスを使用する
燃料電池1においては、アノード31とカソード32に
はガス拡散電極が使用される。第3図は従来のガス拡散
電極3を示すもので、多孔質の電極基体30の電解質層
2側に触媒層4が添着されている。
ところが、この電極基体30は、1鎮以下の薄い板であ
るために、電解質がガス供給側にしみ出してイオン伝導
性の低下とガス浸入の防害を招いたり、あるいはガス供
給側への水分蒸発が犬きくて乾燥しやすく、電解質層2
との界面状態が悪化する問題をもっていた。このような
ことをさけるために、電極3への撥水化を強化すると電
極への電解質のしみ込みが悪くなり、電極3と電解質層
2との界面状態が悪化してイオン伝導性が悪くなって効
果的な3相界面が得られなかった。
るために、電解質がガス供給側にしみ出してイオン伝導
性の低下とガス浸入の防害を招いたり、あるいはガス供
給側への水分蒸発が犬きくて乾燥しやすく、電解質層2
との界面状態が悪化する問題をもっていた。このような
ことをさけるために、電極3への撥水化を強化すると電
極への電解質のしみ込みが悪くなり、電極3と電解質層
2との界面状態が悪化してイオン伝導性が悪くなって効
果的な3相界面が得られなかった。
豊た、メタノール、ホルマリンあるいはヒドラジ/を使
用する液体燃料電池の場合には、アノード31では、電
極基体30を通して燃料の供給と生成ガスの排出を同時
に効果的に行なわせなければならない。しかも燃料供給
系を簡略化するためには濃度リッチな燃料を供給できる
ようにすることが望ましく、この場合、アノード31に
は過剰に作用しないようにこれを抑制することも必要で
ある。しかしながら従来の電極ではこのような対策が困
難であった。
用する液体燃料電池の場合には、アノード31では、電
極基体30を通して燃料の供給と生成ガスの排出を同時
に効果的に行なわせなければならない。しかも燃料供給
系を簡略化するためには濃度リッチな燃料を供給できる
ようにすることが望ましく、この場合、アノード31に
は過剰に作用しないようにこれを抑制することも必要で
ある。しかしながら従来の電極ではこのような対策が困
難であった。
本発明の目的は、前記したような従来の問題点を改善し
、燃料電池の高性能化、長寿命化をはかるのに好適な′
N1.極を提供するところにある。
、燃料電池の高性能化、長寿命化をはかるのに好適な′
N1.極を提供するところにある。
本発明は、’Ft極基体をコ孔率の異なる多孔質4′2
体の複合層とすることにより、前記した各種の問題の解
決を行なうものである。例えば、ガス拡散成極の場合に
は、電極基体は、触媒層が添着しやすい比較的粗の層と
強運水化を行って′Fに解質のしみ出しを防ぎガス供給
拡散路を確保する比較的密な層の複合によって構成され
る。また、成体燃料電池の場合には、燃料の透過を抑制
すると共に生成ガスの排出のために比較的密な層が利用
される。
体の複合層とすることにより、前記した各種の問題の解
決を行なうものである。例えば、ガス拡散成極の場合に
は、電極基体は、触媒層が添着しやすい比較的粗の層と
強運水化を行って′Fに解質のしみ出しを防ぎガス供給
拡散路を確保する比較的密な層の複合によって構成され
る。また、成体燃料電池の場合には、燃料の透過を抑制
すると共に生成ガスの排出のために比較的密な層が利用
される。
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。
この実施例において、電極3はガス拡散’[Kmで、電
極基体30は比較的粗な組成をもつ層30Aと比較的密
な層30Bより構成されている。比較的粗なr@ 30
Aにはカーボン担持した貴金属触媒をテフロン系微粒
子を結着剤として結着してなる触媒r#i4を添惰する
。この部分の基体層30Aは比較的粗な層であるため層
内に触媒層がよく添着され結着力も強く効果的な触媒ノ
ー4が形成される。
極基体30は比較的粗な組成をもつ層30Aと比較的密
な層30Bより構成されている。比較的粗なr@ 30
Aにはカーボン担持した貴金属触媒をテフロン系微粒
子を結着剤として結着してなる触媒r#i4を添惰する
。この部分の基体層30Aは比較的粗な層であるため層
内に触媒層がよく添着され結着力も強く効果的な触媒ノ
ー4が形成される。
従来は基体全体な強運水化していたが、電解質層2と電
惨との界面をよくするには比較的粗な1−3OAは撥水
化も比較的弱くしておく。この層と組み合わせた比較的
密な層30Bはフッ素系微粒子の懸濁液を処理後に焼成
するなどによって強運水化し、電解質のにじみを押えて
ガスの浸入を容易にしている。
惨との界面をよくするには比較的粗な1−3OAは撥水
化も比較的弱くしておく。この層と組み合わせた比較的
密な層30Bはフッ素系微粒子の懸濁液を処理後に焼成
するなどによって強運水化し、電解質のにじみを押えて
ガスの浸入を容易にしている。
この方法は比較的簡単な方法であり従来の電極に比べて
性能、寿命とも向上する。
性能、寿命とも向上する。
な2、比較的粗な層30A七比較的密な430Bを一体
化した基体30を構成するには、比較的荒くすいたカー
ゴ/ペーパと比較的密にすいたカーゴ/ペーパを結着剤
を用いて密着させればよい。
化した基体30を構成するには、比較的荒くすいたカー
ゴ/ペーパと比較的密にすいたカーゴ/ペーパを結着剤
を用いて密着させればよい。
また、あらかじめ組成の異なるプラスチック繊維の2層
構造体を作りこれを高温炉でカーボナイズすることKよ
っても得ることができる。
構造体を作りこれを高温炉でカーボナイズすることKよ
っても得ることができる。
ガス拡散成極の他の実施例を第4図により説明する。こ
の電極の電極基体30は真中の層30Bを比較的に密に
して、両側の/!30A、30Cを比較的粗な層として
構成した3層構造である。比較的粗な+73 OAには
触媒層4を添着し、比較的密な層30Bと比較的粗な1
m 30 Cは弾撥水剤を処理して強運水化させる。こ
のように新たに比較的粗な)1430 Cを加えたのは
、あらかじめ素材で多ld体を構成後に高温炉でカーボ
ナイズするときの変形を防止する意味がある。
の電極の電極基体30は真中の層30Bを比較的に密に
して、両側の/!30A、30Cを比較的粗な層として
構成した3層構造である。比較的粗な+73 OAには
触媒層4を添着し、比較的密な層30Bと比較的粗な1
m 30 Cは弾撥水剤を処理して強運水化させる。こ
のように新たに比較的粗な)1430 Cを加えたのは
、あらかじめ素材で多ld体を構成後に高温炉でカーボ
ナイズするときの変形を防止する意味がある。
ガス拡散成極の更に仙の実am列を第5〆1により説明
する。この例は第4図において、ガス浸入側の比較的粗
の層30Cに更に強運水化するため詠水剤による処理を
行ったものである。例えば、結着剤によりフッ化カーポ
/や撥水性の強いカーボン等の微粒子1612を添着し
たものである。
する。この例は第4図において、ガス浸入側の比較的粗
の層30Cに更に強運水化するため詠水剤による処理を
行ったものである。例えば、結着剤によりフッ化カーポ
/や撥水性の強いカーボン等の微粒子1612を添着し
たものである。
このことによって、更に撥水化が強化され、電解質のし
み出しがなくなり、ガスの浸入が容易になる。
み出しがなくなり、ガスの浸入が容易になる。
ガス拡散電極の更に他の実施例を第6図に示す。
この電極は、第1図に示した構成に加えて触媒層4と結
着剤により一体化構成した比較的粗な組成′をもつ材料
層13を配設している。この層13には′電解質を含ま
せて電解質のリザーバ層を形成させている。この材料は
電解質に対して安定な多孔質の無機、有機の材料が使用
される。当然ながら多孔質カーボン基体であってもよい
。こうすることによって電解質が減ることなく、ガス供
給側で変化があってもt極と電解質層2との界面が良好
に維持される。
着剤により一体化構成した比較的粗な組成′をもつ材料
層13を配設している。この層13には′電解質を含ま
せて電解質のリザーバ層を形成させている。この材料は
電解質に対して安定な多孔質の無機、有機の材料が使用
される。当然ながら多孔質カーボン基体であってもよい
。こうすることによって電解質が減ることなく、ガス供
給側で変化があってもt極と電解質層2との界面が良好
に維持される。
他のガス拡散電極の実施例を第7図により説明する。こ
の電極は第5図と第6図で説明した実施例の組み合せで
、ガス拡散電極の機能を満足する最も適したものである
。
の電極は第5図と第6図で説明した実施例の組み合せで
、ガス拡散電極の機能を満足する最も適したものである
。
次に、液体燃料使用の場合のアノード31の実施例につ
いて第8図により説明する。
いて第8図により説明する。
比較的粗なr* 30 Aと密な層30Bから電極基ガ
ス拡散電極の場合と違い、密なfd 30 Bは強運水
化なせず密度調′面によって生成ガスの排出と燃料の透
過抑制を行わせるようにしている。
ス拡散電極の場合と違い、密なfd 30 Bは強運水
化なせず密度調′面によって生成ガスの排出と燃料の透
過抑制を行わせるようにしている。
次に液体燃料使用の場合のアノード31につき他の実施
例について第9図により説明する。この実施例の電倹基
体30は比較的密な層3073とその両側の比較的粗な
Id3oA、3oCの3層構造で、比較的粗な層30A
にはアノード31の触媒層41を添着し、他の比較的粗
な層30Cには燃料透過抑制を行なうだめの層14を施
している。
例について第9図により説明する。この実施例の電倹基
体30は比較的密な層3073とその両側の比較的粗な
Id3oA、3oCの3層構造で、比較的粗な層30A
にはアノード31の触媒層41を添着し、他の比較的粗
な層30Cには燃料透過抑制を行なうだめの層14を施
している。
このようにすると、燃料の濃度を数モル以上にするとき
に効果がある。
に効果がある。
なお、燃料としては水素やメタノール、ヒドラジ/、ア
ンモニア等、電解質もアルカリ性盟、酸性型いずれでも
使用可能である。
ンモニア等、電解質もアルカリ性盟、酸性型いずれでも
使用可能である。
本発明によれば、ガス拡散電極においては電解質のにじ
みによるガス浸透の防害や電解質流上や、を極乾燥によ
る燃料i!池性能の低下などがなく商性能、長寿命化が
達成できる。
みによるガス浸透の防害や電解質流上や、を極乾燥によ
る燃料i!池性能の低下などがなく商性能、長寿命化が
達成できる。
また、液体燃料を用いる場合のアノードにおいても多層
構成のIに極基体を用いることにより、生511ガスの
排出と燃料透過抑制がQf叱となり高性能な電?也がイ
停られる。
構成のIに極基体を用いることにより、生511ガスの
排出と燃料透過抑制がQf叱となり高性能な電?也がイ
停られる。
第1図は本発明によるガス拡散磁極の一実施例を示す側
面図、第2図は燃料電池の原理構成図、第3図は従来の
′α極の側面図、第4図〜第7図は本発明によるガス拡
散電極の他の各実施例を示す側面図、8g8図および第
9図は本発明による液体燃料心電のアノードを極の各実
施+′A1を示す側面図である。 30:[惨基体、30A:比較的粗なノー、303:比
較的密なj−,30C:比較的粗な層。 第1図 ス0 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 30Ij 30A 第7図 第8図 第9図
面図、第2図は燃料電池の原理構成図、第3図は従来の
′α極の側面図、第4図〜第7図は本発明によるガス拡
散電極の他の各実施例を示す側面図、8g8図および第
9図は本発明による液体燃料心電のアノードを極の各実
施+′A1を示す側面図である。 30:[惨基体、30A:比較的粗なノー、303:比
較的密なj−,30C:比較的粗な層。 第1図 ス0 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 30Ij 30A 第7図 第8図 第9図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、電解質層を挾んで対向するアノードとカソードに燃
料および酸化剤を供給し、電気化学反応によって発電す
る燃料電池において、前記アノードおよびカソードの少
なくともいずれか一方の電極基体を気孔率の異なる多孔
質導電体の複合層としたことを特徴とする燃料電池。 2、特許請求の範囲第1項において、前記電極基体は粗
の多孔質導電体層に触媒層が添着されていることを特徴
とする燃料電池。 3、特許請求の範囲第1項または第2項において、前記
電極基体は多孔質導電体層が粗・密・粗の3層構造であ
ることを特徴とする燃料電池。 4、特許請求の範囲第1項または第2項または第3項に
おいて、前記電極基体は粗な有機材料シートと密な有機
材料シートの重合体を焼成して導電体化したものである
ことを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60218106A JPS6280965A (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60218106A JPS6280965A (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 燃料電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6280965A true JPS6280965A (ja) | 1987-04-14 |
Family
ID=16714725
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60218106A Pending JPS6280965A (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 燃料電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6280965A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001189155A (ja) * | 1995-10-06 | 2001-07-10 | Dow Chem Co:The | 電気化学的燃料電池 |
JP2002524831A (ja) * | 1998-09-04 | 2002-08-06 | マンハッタン・サイエンティフィックス・インコーポレイテッド | 高分子電解質膜燃料電池 |
JP2007323939A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池 |
-
1985
- 1985-10-02 JP JP60218106A patent/JPS6280965A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001189155A (ja) * | 1995-10-06 | 2001-07-10 | Dow Chem Co:The | 電気化学的燃料電池 |
JP2002524831A (ja) * | 1998-09-04 | 2002-08-06 | マンハッタン・サイエンティフィックス・インコーポレイテッド | 高分子電解質膜燃料電池 |
JP2007323939A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池 |
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