JPH0782864B2 - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPH0782864B2 JPH0782864B2 JP59120806A JP12080684A JPH0782864B2 JP H0782864 B2 JPH0782864 B2 JP H0782864B2 JP 59120806 A JP59120806 A JP 59120806A JP 12080684 A JP12080684 A JP 12080684A JP H0782864 B2 JPH0782864 B2 JP H0782864B2
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- Japan
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- electrolyte
- fuel cell
- electrolyte layer
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- H—ELECTRICITY
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
- H01M8/0293—Matrices for immobilising electrolyte solutions
-
- 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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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電解液を保持した電解質層を有する燃料電池
に係り、特に上記電解質層構造を改良した燃料電池に関
する。
に係り、特に上記電解質層構造を改良した燃料電池に関
する。
燃料電池は、例えば水素等の酸化されやすいガスと酸素
等の酸化力のあるガスを適当な電解質のもとで電気化学
反応させることにより、直流電力を得るものである。こ
の種の燃料電池において、電解質層は、電池特性の向
上、およびその長期的安定性を図るうえで非常に重要な
役割を担う。燃料電池を最適な状態で作動させるため
に、電解質層は次の様な性質を有する必要がある。
等の酸化力のあるガスを適当な電解質のもとで電気化学
反応させることにより、直流電力を得るものである。こ
の種の燃料電池において、電解質層は、電池特性の向
上、およびその長期的安定性を図るうえで非常に重要な
役割を担う。燃料電池を最適な状態で作動させるため
に、電解質層は次の様な性質を有する必要がある。
燃料電池の動作温度領域で熱的・化学的に安定である
こと イオン導電性があり抵抗が小さいこと。
こと イオン導電性があり抵抗が小さいこと。
電子的に絶縁体であること。
電解液の浸透性があり、含浸補給が容易であること。
燃料ガスと酸化剤ガスとが電解質層を通して拡散・透
過し交差混合することを防ぐべく十分な泡出出力を有す
ること。
過し交差混合することを防ぐべく十分な泡出出力を有す
ること。
可能なかぎり薄くすることができ、しかも機械的強度
を有すること。
を有すること。
これらが、電解質層として必要な性質である。しかしな
がら、前記の条件のなかには背反する条件が含まれてお
り、たとえば、十分な泡出圧力を具備させる目的でフッ
ソ系樹脂の添加量を多くすると、電解液の浸透性が劣り
含浸・補給が困難になるものであり、また機械的強度を
増加させる目的で、電解質層を厚くすると電池抵抗の増
大につながるものであった。
がら、前記の条件のなかには背反する条件が含まれてお
り、たとえば、十分な泡出圧力を具備させる目的でフッ
ソ系樹脂の添加量を多くすると、電解液の浸透性が劣り
含浸・補給が困難になるものであり、また機械的強度を
増加させる目的で、電解質層を厚くすると電池抵抗の増
大につながるものであった。
この様に均一組成からなる単一な電解質層を形成して、
前記条件を満足させるためには、前記のいくつかの背反
する条件の一方に、ある程度の制約を加える必要があっ
た。
前記条件を満足させるためには、前記のいくつかの背反
する条件の一方に、ある程度の制約を加える必要があっ
た。
この発明は、前記欠点を解決するために成されたもの
で、電池特性を長時間に亘り安定に保つ電解質層を有す
る燃料電池を提供するものである。
で、電池特性を長時間に亘り安定に保つ電解質層を有す
る燃料電池を提供するものである。
［発明の概要］ 本発明は、燃料極と酸化剤極との間に電解質を保持する
電解質層を挟持してなる燃料電池において、前記電解質
層は、電解質母材となる絶縁微粒子を有し前記酸化剤極
側に設けられる第１の層と、この第１の層よりも平均粒
径の小さな絶縁微粒子を有し前記燃料極側に設けられる
第２の層とを備えたことを特徴としている。
電解質層を挟持してなる燃料電池において、前記電解質
層は、電解質母材となる絶縁微粒子を有し前記酸化剤極
側に設けられる第１の層と、この第１の層よりも平均粒
径の小さな絶縁微粒子を有し前記燃料極側に設けられる
第２の層とを備えたことを特徴としている。
［発明の効果］ かくして本発明によれば、電解質として具備しなければ
いけない性質が電解質層を電解質保持能力が異なる２層
に分割することにより満足され、電池特性を長時間に亘
り安定に保つことが出来る。
いけない性質が電解質層を電解質保持能力が異なる２層
に分割することにより満足され、電池特性を長時間に亘
り安定に保つことが出来る。
まず、本発明の実施例を説明する前に本発明に関連した
参考例から説明する。
参考例から説明する。
（参考例） 電解質層母材（マトリックス）として粒度の一定な炭化
珪素（SiC）を用い、フッ素系樹脂の添加量を変化させ
てそれぞれ100μｍ程度の層を２層形成し、全体で200μ
ｍとした。ここで燃料極に接する層はフッ素系樹脂の添
加量をSiCに対して10w/o程度添加したものを用い、酸化
剤極に接する層は3w/o程度としたものを用いた。次に酸
性電解質を所定量含浸したところ、フッ素系樹脂の添加
量の少ない層を通して容易に所定量の電解質を電解質層
全体に含浸することができた。また、この電解質層の有
する泡出出力は、680〜760mmHgを示し、フッ素系樹脂添
加量10w/o厚さ200μｍの均一組成からなる電解質層と同
程度であることが判明した。
珪素（SiC）を用い、フッ素系樹脂の添加量を変化させ
てそれぞれ100μｍ程度の層を２層形成し、全体で200μ
ｍとした。ここで燃料極に接する層はフッ素系樹脂の添
加量をSiCに対して10w/o程度添加したものを用い、酸化
剤極に接する層は3w/o程度としたものを用いた。次に酸
性電解質を所定量含浸したところ、フッ素系樹脂の添加
量の少ない層を通して容易に所定量の電解質を電解質層
全体に含浸することができた。また、この電解質層の有
する泡出出力は、680〜760mmHgを示し、フッ素系樹脂添
加量10w/o厚さ200μｍの均一組成からなる電解質層と同
程度であることが判明した。
（実施例） 次に、本発明の実施例を説明する。
電解質の結着材として、一定量のフッ素系樹脂を添加
し、電解質母材（マトリックス）である炭化珪素（Si
C）の粒子径をそれぞれ変化させて厚さが100μｍ程度の
層を２層形成し、全体で200μｍとした。
し、電解質母材（マトリックス）である炭化珪素（Si
C）の粒子径をそれぞれ変化させて厚さが100μｍ程度の
層を２層形成し、全体で200μｍとした。
燃料極側に接する層は、SiCの粒径が１μｍ程度のもの
を、フッ素系樹脂5w/oを添加し形成し、酸化剤極側は、
SiC粒径10〜20μｍ程度のものを同じくフッ素系樹脂5w/
oを添加して形成した。
を、フッ素系樹脂5w/oを添加し形成し、酸化剤極側は、
SiC粒径10〜20μｍ程度のものを同じくフッ素系樹脂5w/
oを添加して形成した。
次に酸性電解質を所定量含浸させたところ、SiC粒子径
の大きな層を通して、容易に電解質を電解質層全体に含
浸することができた。
の大きな層を通して、容易に電解質を電解質層全体に含
浸することができた。
また、この電解質層の有する泡出圧力は680〜760mmHgを
示し、Sic粒子径が１μｍ程度のものを使用し200μｍの
厚さに均一組成で形成した電解質層と同程度であること
が判明した。
示し、Sic粒子径が１μｍ程度のものを使用し200μｍの
厚さに均一組成で形成した電解質層と同程度であること
が判明した。
つまり上述した参考例においては、フッ素系樹脂の添加
量の多い程、実施例においては、マトリックス粒子径が
小さい程、電解質保持性が高く、泡出圧力を高める効果
を担う層であり、他方の層はそれぞれ電解質保持性が低
く電解液の含浸ならびに補給を容易にする効果を担う層
である。
量の多い程、実施例においては、マトリックス粒子径が
小さい程、電解質保持性が高く、泡出圧力を高める効果
を担う層であり、他方の層はそれぞれ電解質保持性が低
く電解液の含浸ならびに補給を容易にする効果を担う層
である。
なお、上述した参考例および実施例における電解質層を
用いて燃料電池を形成し、特性試験を行ったところ従来
の均一な電解質層を有する燃料電池に比較し、長時間に
わたり安定した電子特性を得ることが出来た。
用いて燃料電池を形成し、特性試験を行ったところ従来
の均一な電解質層を有する燃料電池に比較し、長時間に
わたり安定した電子特性を得ることが出来た。
（発明の応用例） 上述した実施例において、電解質母材（マトリックス）
としてSiCを使用した例を示したが、SiCの換わりにTaC,
SiO2,ZrO2,TaO5の粒子を使用した場合でも、その粒子径
を変化させることにより、電解質保持能力が調整するこ
とが可能である。
としてSiCを使用した例を示したが、SiCの換わりにTaC,
SiO2,ZrO2,TaO5の粒子を使用した場合でも、その粒子径
を変化させることにより、電解質保持能力が調整するこ
とが可能である。
第１図は本発明に係る燃料電池の単セルの概略の断面図
である。 １……多孔質電極板、２……燃料電極触媒、３……電解
質層、４……電解質保持能が高い電解質層、５……電解
質保持能が低い電解質層、６……酸化剤極触媒。
である。 １……多孔質電極板、２……燃料電極触媒、３……電解
質層、４……電解質保持能が高い電解質層、５……電解
質保持能が低い電解質層、６……酸化剤極触媒。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−154766（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−115770（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−129778（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】燃料極と酸化剤極との間に電解質を保持す
る電解質層を挟持してなる燃料電池において、 前記電解質層は、電解質母材となる絶縁微粒子を有し前
記酸化剤極側に設けられる第１の層と、この第１の層よ
りも平均粒径の小さな絶縁微粒子を有し前記燃料極側に
設けられる第２の層とを備えたことを特徴とする燃料電
池。 - 【請求項２】前記第１の層の絶縁微粒子の粒径をほぼ10
〜20μｍ、前記第２の層の絶縁微粒子の粒径をほぼ１μ
ｍに設定して成ることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の燃料電池。 - 【請求項３】前記第１の層および第２の層の絶縁微粒子
は、SiC、TaC、SiO2、TrO2、から選ばれた少なくともい
ずれかの粒子により構成されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の燃料電池。 - 【請求項４】前記第１の層および前記第２の層には、そ
れぞれほぼ同一の割合でフッ素系樹脂が添加されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59120806A JPH0782864B2 (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59120806A JPH0782864B2 (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS612277A JPS612277A (ja) | 1986-01-08 |
| JPH0782864B2 true JPH0782864B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=14795437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59120806A Expired - Lifetime JPH0782864B2 (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782864B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05137822A (ja) * | 1991-11-15 | 1993-06-01 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | 芯金及びゴルフクラブシヤフト |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57154766A (en) * | 1981-03-19 | 1982-09-24 | Sanyo Electric Co Ltd | Fuel cell |
| JPS58115770A (ja) * | 1981-12-26 | 1983-07-09 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
| JPS59228365A (ja) * | 1983-06-09 | 1984-12-21 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池の電解質保持用マトリツクス |
-
1984
- 1984-06-14 JP JP59120806A patent/JPH0782864B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS612277A (ja) | 1986-01-08 |
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