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JPH02168565A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

Info

Publication number
JPH02168565A
JPH02168565A JP63320384A JP32038488A JPH02168565A JP H02168565 A JPH02168565 A JP H02168565A JP 63320384 A JP63320384 A JP 63320384A JP 32038488 A JP32038488 A JP 32038488A JP H02168565 A JPH02168565 A JP H02168565A
Authority
JP
Japan
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water
groove
separator
oxidizing agent
collecting member
Prior art date
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Pending
Application number
JP63320384A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuyuki Sakakibara
榊原 康行
Toshihiko Ito
猪頭 敏彦
Kenji Kanehara
賢治 金原
Shigeki Omichi
重樹 大道
Yoshihiro Nishikawa
佳弘 西川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc filed Critical Nippon Soken Inc
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Publication of JPH02168565A publication Critical patent/JPH02168565A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料電池の構成に関し、特には燃料電池の空気
極にて生成された水の排出装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来の一般的な燃料電池の構成は触媒を担持した燃料極
とこれと同じ触媒を担持した空気極との間に電解質膜を
挟み、更に、これ等の極に燃料及び酸化剤を供給する通
路を有するセパレータが重ねられて形成されている。
更に、この単位セルを複数を積層し、燃料及び酸化剤供
給用のマニホルドを配置することにより構成されている
然しなから、係る構成の燃料電池に於いては。
該セパレータの材質は一般的にはカーボン、グラファイ
ト等であり撥水性を有する為、前述のように反応の結果
空気極で水が生成されるがその水がセパレータ内で凝集
し水滴となって酸化剤通路を塞いでしまい酸化剤の流れ
が悪化し新規な酸化剤の供給が阻害されてしまうばかり
でなく1反応面積の減少により電池の性能が低下すると
言う恐れが有った。
係る問題点を解決する為の対策として、特開昭63−1
10555号のように、空気極とセパレータとの間に親
水性の繊維構造体を設けると言う提案もあるが、構造が
複雑で大きくなり、水平位置では効果が少ないと言う問
題があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は上記従来技術の欠点を改良し。
生成された水を速やかに効率良く排出するようにし燃料
電池の効率を向上せしめることが出来る燃料電池号提供
しようとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成する為に以下の技術構成を採用
したものである。
即ち、燃料と酸化剤とを反応させ発電を行う燃料電池に
於いて、燃料と酸化剤の通路兼集電材として機能するセ
パレータの空気極に面した酸化剤供給用溝表面の少なく
とも一部に親水性材料からなる吸水層を該溝の長手方向
に沿って配設し、該セパレータの酸化剤供給手段に面す
る端面に酸化剤が流動する通路を有する親水性材料より
なる水補集部材を配設すると共に、前記吸水層と該水補
集部材とを接続した水排出装置を有する燃料電池である
更に1本発明に於ける燃料電池では該セパレータの酸化
剤供給手段に面する端面に配置される水補集部材を酸化
剤が流動する例えばメツシュ等からなる孔部を有する板
状体に形成すると共に特別なケースとして、親水性材料
からなる水補集部材を該セパレータの酸化剤供給手段に
面する端面に該酸化剤供給用溝の端部を開口した状態で
添着せしめると共に該水補集部材を該セパレータの燃料
極及び空気極とに面するそれぞれの面の一部迄延展添着
せしめた構造とするもpである。
〔作用効果〕
本発明にあっては係る構成を採用したことによって、該
空気極で発生した水は凝集はするが、直ちに酸化剤供給
用溝11内の溝表面に設けた親水性材料に吸収され毛細
管現象によりその端部まで搬送されて該水補集部材を介
して該マニホルドの下部に集められドレインにより外部
に排出されるものであるから、該溝が水の滞留により閉
塞されることはない。
又、該セパレータの端部に配設された水補集部材は酸化
剤の流通孔を形成しているため酸化剤の供給は何ら阻害
されることがない。
従って1本発明にあっては、酸化剤の供給を十分に確保
しながら空気極にて発生した水を速やかに効果釣に排出
しうる為燃料電池の性能を劣化させることなく高水準に
維持することが出来る。
更に本発明に於いては、該セパレータが複数個積層され
た場合でも各セパレータの端部に設けた該水補集部材の
延展添着部分同志が接触して水の排水を効果的に実行し
うるのである。
〔実施例〕
以下1本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
本発明に於いて使用される燃料と酸化剤の通路兼集電材
として機能するセパレータ10は第1図(A)に示す様
に燃料電池の燃料極と空気極の間に配置され通常、該空
気極を接する面(図の上面)には酸化剤を通過させる酸
化剤供給用溝11が。
また燃料極と接する面(図の下面)には燃料供給用溝1
2が設けられている。
本発明に於いては係る構造のセパレータ10に設けられ
た該酸化剤供給用溝11の少なくとも一部に第1図(B
)に示す用に、親水性材料からなる吸水層13を該溝の
長手方向に沿って配設するものであり、その配設方法は
該酸化剤供給用溝11内部の底部A若しくは側壁部Bの
表面に配設するものであっても良く、又その両者に配設
したもので有っても良い。
本発明に使用される親水性材料からなる吸水層13は例
えば該酸化剤供給用溝内に発生する水を吸水して該溝1
1の端部にまで搬送しうる機能を有するものであれば如
何なるもので有っても良く。
編織物、糸条体、不織布等からなる繊維構造体。
紙類、更には親水性材料からなる塗料、あるいは粉体等
を配設したもので有っても良く又、有機或いは無機の微
粒子を接着材により或いは焼結手段等により固形化した
多孔質体を配設したもので有ってもよい。又、かかる親
水性材料として親水性処理を施したフッ素樹脂等を使用
する事も出来る。
上記の親水性材料からなる粉体としては9例えば炭化ケ
イ素、カーボンブラック等が用いられる。
又1本発明に於いては生成された水の排出をより効果的
に実行する為、第2図に示すように、該酸化剤供給−用
溝11の端部が存在する該セパレータIOの酸化剤供給
用マニホルド30側の側面17に親水性材料よりなる水
補集部材15を配設すると共に、前記吸水層13と該水
補集部材15とを接続するように構成したものである。
係る親水性材料からなる水補集部材の材料としては1例
えば上記した吸水層に使用される親水性材料と同一のも
のが使用できる。
本発明に於いては、該水補集部材15を1つのセパレー
タの当該面17に配設してもよい。
この場合、該水補集部材15はその両端を該酸化剤供給
用溝11の端部を被覆することなく、該セパレータの燃
料極及び空気極に面するそれぞれの面の一部迄延展添着
せしめておくことが好ましい。このように構成すること
によって、該セパレータが複数個積層された場合各セパ
レータの端部に設けた該水補集部材の該延展添着部分同
志が接触して水の排水を効果的に実行しうるのである。
第2図(A)は前記セパレータ10.及び燃料極1.電
解質膜3.空気極2とを積層した単位セルを複数個積層
した燃料電池を示す斜視図である。
第2図(B)より明らかなように、該セパレータ10の
空気極2に面した面の表面に設けた酸化剤供給用溝11
の内部に1ま第1図(B)に示されているように親水性
材料からなる吸水層13がその底部と両側壁部に配置せ
しめられており、且つ該セパレーク10の酸化剤供給用
マニホルド30に対向した側面17には親水性粉粒体か
ら構成された多孔質材料からなる板状体又は膜状体の水
補集部材15が添着せし給られており又、該水補集部材
15には酸化剤が酸化剤供給用溝11を流通するのを妨
げない様に該酸化剤供給用溝と対向している部分に流通
孔21が設けられている。
尚9本発明にあっては、該セパレータ10は複数段に重
ねられるものであるので、該水補集部材15は接層後の
燃料電池に於ける該セパレータの酸化剤供給用マニホル
ド30側の側面17全面に添着、あるいは接合により配
設することもできる。
更に、該水補集部材15は該吸水層13と該酸化剤供給
用溝の端部において接合されており、該吸水層′−13
、に取り込まれた水は水補集部材15へ移送されるよう
になっている。
該水補集部材の下端部は酸化剤供給用マニホルド30の
底部に達しており、該水補集部材15により集められた
水は該底部に設けられたドレイン31から系外に排出さ
れる。
本実施例の作用は次の通りである。
即ち、燃料電池が駆動されると2反応の結果空気極に水
が生成される。
係る水はセパレータ10に刻設された溝ll内で水滴と
なるが9本発明においては該溝11の表面に前記した吸
水層13が存在している為、直ちに吸水層13に吸水さ
れるので、該水が大きい粒状となって溝部を塞ぐ事が防
止できる。
吸水層13に吸収された水は毛細管現象にてセパレータ
10の端部に運ばれる。
ここで、該吸水層13が水補集部材20と接触している
ため水は該水補集部材20に伝わり1毛細管現象及び重
力で下方に伝わりドレイン31から系外に排出されるも
のである。
従って1本実施例では、空気極で生成した水は酸化剤供
給用溝内に滞留することなく速やかに排出される為、燃
料電池としての電池性能の低下がなく、長時間初期の性
能を維持することが出来るのである。
次に本発明の他の実施例を第3図により説明するならば
、第3図は第2図の実施例に於ける板状体又は膜状体の
水補集部材の代わりに親水性繊維を主体としたメツシュ
構造体23を用いたものである。
該メツシュ構造体23は、ネット状或いは網状のメツシ
ュ構造体で有っても良く又、格子状構成体で有っても良
い。
本実施例にあっては該メツシュ構造体のメッシニビッチ
を前記酸化剤供給用溝11の幅よりも小さくする事が好
ましく、前記の実施例に比べて該水補集部材の取り付は
位置の精度を厳しくする必要がなく、簡単で安価である
と言う効果を有するものである。
又、第4図は本発明の他の実施例を示しており。
セパレ\−名10の端部に添着される水補集部材の添着
形態についての断面図が示されている。
本実施例では、カーボンブラック、炭化ケイ素(SiC
)等からなる親水性を有する粉体24からなる膜状体1
5をセパレータの酸化剤供給手段に面する端面17に該
酸化剤供給用溝の端部を開口した状態で添着せしめたも
のであり、更に該水補集部材の一部はその上下の端部を
延長して該セパレータ10の燃料極及び空気極とに面す
るそれぞれの面の端縁部25.26に迄延展せしめそこ
で当該端縁部25.26に接合16.18せしめられて
いる。
該接合部16.18の厚さは該セパレータが積層された
場合該セパレータ間において水補集部材同志が互いに密
接して隙間が開かないような条件に設定すれば良い。
係る構成のセパレータを予め幾つか容易しておき燃料電
池を組み立てる際に該セパレータを複数個単に積層する
だけで本発明の目的とする燃料電池を容易に得ることが
できるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は本発明に使用されるセパレータを示す斜
視図であり、第1図(B)はその一部断面図である。 第2図(A)は本発明にかかる燃料電池の1実施例を示
す斜視図であり、第2図(B)はその−部断面図である
。 第3図は本発明にかかる燃料電池の他の実施例を示す斜
視図である。 第4図は本発明にかかる燃料電池の他の実施例を示す一
部断面図である。 2・・・空fiL      1(1・・・セパレータ
、12・・・燃料供給用溝、13・・・吸水層、15.
23・・・水補集部材、 17・・・セパレータの酸化剤供給マニホルド側の端面
、 21・・・流通孔、    31・・・ドレイン。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)燃料と酸化剤とを反応させ発電を行う燃料電池に
    於いて、燃料と酸化剤の通路兼集電材として機能するセ
    パレータの空気極に面した酸化剤供給用溝表面の少なく
    とも一部に親水性材料からなる吸水層を該溝の長手方向
    に沿って配設し、該セパレータの酸化剤供給手段に面す
    る端面に酸化剤が流動する通路を有する親水性材料より
    なる水補集部材を配設すると共に、前記吸水層と該水補
    集部材とを接続した事を特徴とする燃料電池
  2. (2)該水補集部材は親水性材料を主体として構成され
    た板状体に酸化剤が流通する孔部が設けられたものであ
    ることを特徴とする請求項1記載の燃料電池
  3. (3)該水補集部材は親水性材料を主体として構成され
    たメッシュ状構成体からなり、該メッシュ状構成体にお
    けるメッシュのピッチが前記酸化剤供給用溝幅よりも小
    さいものであることを特徴とする請求項2記載の燃料電
  4. (4)親水性材料からなる水補集部材が該セパレータの
    酸化剤供給手段に面する端面に該酸化剤供給用溝の端部
    を開口した状態で添着せしめられると共に該水補集部材
    が該セパレータの燃料極及び空気極とに面するそれぞれ
    の面の一部迄延展添着せしめられていることを特徴とす
    る特徴とする請求項1記載の燃料電池
  5. (5)該水補集部材の親水性材料は親水性の粉体で有る
    ことを特徴とする特徴とする請求項4記載の燃料電池
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