JP2003123799A - 直接メタノール形燃料電池 - Google Patents
直接メタノール形燃料電池Info
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Classifications
-
- 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
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高出力化および低コスト化に寄与できる直接メ
タノール形燃料電池を得る。 【解決手段】 固体高分子膜からなる電解質１を介して
負極２と正極３とを接合した接合体の、負極２上に負極
側ガスケット６を介して燃料を供給するためのマニホー
ルド４１とそれを流すための流路溝４２を有する負極側
セパレータ４が設けられ、正極３上に正極側ガスケット
７を介して、酸化剤ガスを供給するためのマニホールド
５１とそれを流すための流路溝５２を有する正極側セパ
レータ５が設けられ、前記負極側ガスケット６、正極側
ガスケット７は複数の層が積層された積層体であり、負
極側ガスケット６の電解質１側の層６１を剛体、負極側
セパレータ４側の層６２を弾性体とし、正極側ガスケッ
ト７の電解質１側の層７１を剛体、正極側セパレータ５
側の層７２を弾性体とする。
タノール形燃料電池を得る。 【解決手段】 固体高分子膜からなる電解質１を介して
負極２と正極３とを接合した接合体の、負極２上に負極
側ガスケット６を介して燃料を供給するためのマニホー
ルド４１とそれを流すための流路溝４２を有する負極側
セパレータ４が設けられ、正極３上に正極側ガスケット
７を介して、酸化剤ガスを供給するためのマニホールド
５１とそれを流すための流路溝５２を有する正極側セパ
レータ５が設けられ、前記負極側ガスケット６、正極側
ガスケット７は複数の層が積層された積層体であり、負
極側ガスケット６の電解質１側の層６１を剛体、負極側
セパレータ４側の層６２を弾性体とし、正極側ガスケッ
ト７の電解質１側の層７１を剛体、正極側セパレータ５
側の層７２を弾性体とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解質に固体高分
子膜を用い、燃料にメタノール水溶液を、酸化剤ガスに
空気を供給して発電する直接メタノール形燃料電池に関
するものである。
子膜を用い、燃料にメタノール水溶液を、酸化剤ガスに
空気を供給して発電する直接メタノール形燃料電池に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】直接メタノール形燃料電池は、燃料をガ
ス化または改質せずに直接供給することによって発電で
きるという特徴を持っているため、燃料をガス化または
改質して供給する、従来からの固体高分子形燃料電池と
比べて、構造がシンプルで、小型化、軽量化が容易であ
るという点で、分散型電源、ポータブル電源としての用
途が注目されている。
ス化または改質せずに直接供給することによって発電で
きるという特徴を持っているため、燃料をガス化または
改質して供給する、従来からの固体高分子形燃料電池と
比べて、構造がシンプルで、小型化、軽量化が容易であ
るという点で、分散型電源、ポータブル電源としての用
途が注目されている。
【０００３】このような直接メタノール形燃料電池は、
電解質に固体高分子膜を用い、この電解質を介して負極
と正極とを接合した接合体を、負極側には負極側ガスケ
ットを介して設けられた、燃料を供給するマニホールド
とそれを流すための流路溝を有する負極側セパレータ
と、正極側には正極側ガスケットを介して設けられた、
酸化剤ガスとして空気を供給するマニホールドとそれを
流すための流路溝を有する正極側セパレータとによって
挟持した構造であり、負極にメタノール水溶液を供給
し、正極に空気を供給すると、負極ではメタノールと水
が反応する電気化学反応によって炭酸ガスが生成すると
ともに水素イオンと電子を放出し、正極では電解質を通
過してきた前記水素イオンと空気中の酸素とが電子と反
応して水を生成して、外部回路に電気エネルギーを得る
ものである。
電解質に固体高分子膜を用い、この電解質を介して負極
と正極とを接合した接合体を、負極側には負極側ガスケ
ットを介して設けられた、燃料を供給するマニホールド
とそれを流すための流路溝を有する負極側セパレータ
と、正極側には正極側ガスケットを介して設けられた、
酸化剤ガスとして空気を供給するマニホールドとそれを
流すための流路溝を有する正極側セパレータとによって
挟持した構造であり、負極にメタノール水溶液を供給
し、正極に空気を供給すると、負極ではメタノールと水
が反応する電気化学反応によって炭酸ガスが生成すると
ともに水素イオンと電子を放出し、正極では電解質を通
過してきた前記水素イオンと空気中の酸素とが電子と反
応して水を生成して、外部回路に電気エネルギーを得る
ものである。
【０００４】従来の直接メタノール形燃料電池では、燃
料を供給するマニホールドとそれを流すための流路溝と
は、負極側セパレータの、マニホールドと流路溝との接
続部に凹部を形成し、空気を供給するマニホールドとそ
れを流すための流路溝とは、正極側セパレータの、マニ
ホールドと流路溝との接続部に凹部を形成し、それぞれ
の凹部を負極側ガスケット、正極側ガスケットで覆うこ
とによって燃料または空気のリークを防止していた。
料を供給するマニホールドとそれを流すための流路溝と
は、負極側セパレータの、マニホールドと流路溝との接
続部に凹部を形成し、空気を供給するマニホールドとそ
れを流すための流路溝とは、正極側セパレータの、マニ
ホールドと流路溝との接続部に凹部を形成し、それぞれ
の凹部を負極側ガスケット、正極側ガスケットで覆うこ
とによって燃料または空気のリークを防止していた。
【０００５】このような直接メタノール形燃料電池は、
図３に示したように、固体高分子膜からなる電解質１を
介して負極２と正極３とを接合した接合体の、負極２側
にはゴムなどからなる負極側ガスケット６を介して燃料
を供給するマニホールド４１とそれを流すための流路溝
４２を有する負極側セパレータ４が設けられ、正極３側
にはゴムなどからなる正極側ガスケット７を介して酸化
剤ガスとして空気を流入させて流出させるためのマニホ
ールド５１とそれを流すための流路溝５２を有する正極
側セパレータ５が設けられた構造であり、前記マニホー
ルド４１と流路溝４２との接続部に、断面形状が流路溝
４２と同じの凹部４３が形成され、前記マニホールド５
１と流路溝５２との接続部に、断面形状が流路溝５２と
同じの凹部５３が形成されていた。なお、図示していな
いが、図３に示した電池の、負極側セパレータ４は別の
電池の正極側セパレータに当接しており、正極側セパレ
ータ５はもう一つ別の電池の負極側セパレータに当接し
てセルスタックが構成されている。
図３に示したように、固体高分子膜からなる電解質１を
介して負極２と正極３とを接合した接合体の、負極２側
にはゴムなどからなる負極側ガスケット６を介して燃料
を供給するマニホールド４１とそれを流すための流路溝
４２を有する負極側セパレータ４が設けられ、正極３側
にはゴムなどからなる正極側ガスケット７を介して酸化
剤ガスとして空気を流入させて流出させるためのマニホ
ールド５１とそれを流すための流路溝５２を有する正極
側セパレータ５が設けられた構造であり、前記マニホー
ルド４１と流路溝４２との接続部に、断面形状が流路溝
４２と同じの凹部４３が形成され、前記マニホールド５
１と流路溝５２との接続部に、断面形状が流路溝５２と
同じの凹部５３が形成されていた。なお、図示していな
いが、図３に示した電池の、負極側セパレータ４は別の
電池の正極側セパレータに当接しており、正極側セパレ
ータ５はもう一つ別の電池の負極側セパレータに当接し
てセルスタックが構成されている。
【０００６】図３に示した直接メタノール形燃料電池で
は、負極側セパレータ４について言えば、その凹部４３
は、その上面に、厚さが１ｍｍ以下の薄膜からなる負極
側ガスケット６、電解質１および正極側ガスケット７が
積層されて正極側セパレータ５に当接しているため、正
極側ガスケット７や電解質１が浮き上がることがあり、
これによって、リークしたメタノール水溶液が空気中に
混入したり、同様に、正極側セパレータ５について言え
ば、その凹部５３は、その上面に、厚さが１ｍｍ以下の
薄膜からなる正極側ガスケット７、電解質１および負極
側ガスケット６が積層されて負極側セパレータ４に当接
しているため、負極側ガスケット６や電解質１が浮き上
がることがあり、これによって、リークした空気がメタ
ノール水溶液中に混入することがあった。
は、負極側セパレータ４について言えば、その凹部４３
は、その上面に、厚さが１ｍｍ以下の薄膜からなる負極
側ガスケット６、電解質１および正極側ガスケット７が
積層されて正極側セパレータ５に当接しているため、正
極側ガスケット７や電解質１が浮き上がることがあり、
これによって、リークしたメタノール水溶液が空気中に
混入したり、同様に、正極側セパレータ５について言え
ば、その凹部５３は、その上面に、厚さが１ｍｍ以下の
薄膜からなる正極側ガスケット７、電解質１および負極
側ガスケット６が積層されて負極側セパレータ４に当接
しているため、負極側ガスケット６や電解質１が浮き上
がることがあり、これによって、リークした空気がメタ
ノール水溶液中に混入することがあった。
【０００７】そのため、上記した直接メタノール形燃料
電池では、空気やメタノール水溶液が有効に利用され
ず、電池の出力特性が低下するという問題があった。
電池では、空気やメタノール水溶液が有効に利用され
ず、電池の出力特性が低下するという問題があった。
【０００８】これに対し、特公平６−１０１３４２号公
報に記載されたように、硬質性の板状部材を、セパレー
タのマニホールドと流路溝との接続部に配置し、負極側
ガスケット６、正極側ガスケット７、電解質１を前記硬
質性の板状部材によって保持してリークを防止する提案
がなされている。
報に記載されたように、硬質性の板状部材を、セパレー
タのマニホールドと流路溝との接続部に配置し、負極側
ガスケット６、正極側ガスケット７、電解質１を前記硬
質性の板状部材によって保持してリークを防止する提案
がなされている。
【０００９】また、特開２００１−６６９６号公報に記
載された直接メタノール形燃料電池は図４に示したよう
なものである。この直接メタノール形燃料電池は、固体
高分子膜からなる電解質１を介して負極２と正極３とを
接合した接合体の、負極２側にはゴムなどからなる負極
側ガスケット６を介して燃料を供給するマニホールド４
１とそれを流すための流路溝４２を有する負極側セパレ
ータ４が設けられ、正極３側にはゴムなどからなる正極
側ガスケット７を介して酸化剤ガスとして空気を流入さ
せて流出させるためのマニホールド５１とそれを流すた
めの流路溝５２を有する正極側セパレータ５が設けられ
た構造であり、前記マニホールド４１と流路溝４２とを
貫通穴４０によって連通させ、前記マニホールド５１と
流路溝５２とを貫通穴５０によって連通させることによ
り、負極側ガスケット６、正極側ガスケット７、電解質
１を負極側セパレータ４と正極側セパレータ５とによっ
て保持してリークを防止しようというものである。
載された直接メタノール形燃料電池は図４に示したよう
なものである。この直接メタノール形燃料電池は、固体
高分子膜からなる電解質１を介して負極２と正極３とを
接合した接合体の、負極２側にはゴムなどからなる負極
側ガスケット６を介して燃料を供給するマニホールド４
１とそれを流すための流路溝４２を有する負極側セパレ
ータ４が設けられ、正極３側にはゴムなどからなる正極
側ガスケット７を介して酸化剤ガスとして空気を流入さ
せて流出させるためのマニホールド５１とそれを流すた
めの流路溝５２を有する正極側セパレータ５が設けられ
た構造であり、前記マニホールド４１と流路溝４２とを
貫通穴４０によって連通させ、前記マニホールド５１と
流路溝５２とを貫通穴５０によって連通させることによ
り、負極側ガスケット６、正極側ガスケット７、電解質
１を負極側セパレータ４と正極側セパレータ５とによっ
て保持してリークを防止しようというものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記した、硬質性の板
状部材によって負極側ガスケット６、正極側ガスケット
７、電解質１を保持する構造のものでは、板状部材の厚
さ分だけセパレータを掘り下げるとともに、この掘り下
げた部分に板状部材を固定する必要があるため、セパレ
ータの加工コストが増大し、板状部材を固定するための
作業コストが増大するという問題があった。
状部材によって負極側ガスケット６、正極側ガスケット
７、電解質１を保持する構造のものでは、板状部材の厚
さ分だけセパレータを掘り下げるとともに、この掘り下
げた部分に板状部材を固定する必要があるため、セパレ
ータの加工コストが増大し、板状部材を固定するための
作業コストが増大するという問題があった。
【００１１】また、上記した、マニホールド４１と流路
溝４２とを貫通穴４０によって連通させ、マニホールド
５１と流路溝５２とを貫通穴５０によって連通させる構
造のものでは、貫通穴４０，５０を設ける分だけ負極側
セパレータ４、正極側セパレータ５を厚くする必要があ
り、セルスタックの小型化、薄型化が困難であるという
問題があるだけでなく、このような貫通穴４０，５０を
設けるのに、通常、負極側セパレータ４、正極側セパレ
ータ５の外周面から流路溝４２，５２までをボール盤な
どで貫通させることによっているため、後工程で正極側
セパレータ５の外周面に形成された穴を封じる必要があ
って、加工コストが増大するという問題があった。
溝４２とを貫通穴４０によって連通させ、マニホールド
５１と流路溝５２とを貫通穴５０によって連通させる構
造のものでは、貫通穴４０，５０を設ける分だけ負極側
セパレータ４、正極側セパレータ５を厚くする必要があ
り、セルスタックの小型化、薄型化が困難であるという
問題があるだけでなく、このような貫通穴４０，５０を
設けるのに、通常、負極側セパレータ４、正極側セパレ
ータ５の外周面から流路溝４２，５２までをボール盤な
どで貫通させることによっているため、後工程で正極側
セパレータ５の外周面に形成された穴を封じる必要があ
って、加工コストが増大するという問題があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような課
題を解決することを目的とし、出力特性の低下の原因に
なるリークを防止し、低コストで製造でき、コンパクト
な構造が実現できる直接メタノール形燃料電池を提供す
ることにある。すなわち、請求項１記載の発明は、固体
高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とを接合し
た接合体をガスケットとセパレータによって挟持し、燃
料としてメタノール水溶液を用い、酸化剤ガスとして空
気を用いる直接メタノール形燃料電池であって、前記ガ
スケットは複数の層が積層された積層体であり、少なく
とも一部の層に剛体を用いたことを特徴とする直接メタ
ノール形燃料電池であり、請求項２記載の発明は、請求
項１記載の直接メタノール形燃料電池において、ガスケ
ットは２層からなり、電解質側に剛体が配され、セパレ
ータ側に弾性体が配されていることを特徴とし、請求項
３記載の発明は、請求項１記載の直接メタノール形燃料
電池において、ガスケットは３層からなり、中間に剛体
が配され、電解質側とセパレータ側に弾性体が配されて
いることを特徴とする。また、請求項４記載の発明は、
請求項１〜３のいずれか一項記載の直接メタノール形燃
料電池において、剛体は金属、プラスチック、セラミッ
クまたはカーボンからなる薄板であることを特徴とし、
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項記
載の直接メタノール形燃料電池において、弾性体はゴ
ム、多孔質プラスチック、多孔質セラミックまたは多孔
質カーボンであることを特徴とする。
題を解決することを目的とし、出力特性の低下の原因に
なるリークを防止し、低コストで製造でき、コンパクト
な構造が実現できる直接メタノール形燃料電池を提供す
ることにある。すなわち、請求項１記載の発明は、固体
高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とを接合し
た接合体をガスケットとセパレータによって挟持し、燃
料としてメタノール水溶液を用い、酸化剤ガスとして空
気を用いる直接メタノール形燃料電池であって、前記ガ
スケットは複数の層が積層された積層体であり、少なく
とも一部の層に剛体を用いたことを特徴とする直接メタ
ノール形燃料電池であり、請求項２記載の発明は、請求
項１記載の直接メタノール形燃料電池において、ガスケ
ットは２層からなり、電解質側に剛体が配され、セパレ
ータ側に弾性体が配されていることを特徴とし、請求項
３記載の発明は、請求項１記載の直接メタノール形燃料
電池において、ガスケットは３層からなり、中間に剛体
が配され、電解質側とセパレータ側に弾性体が配されて
いることを特徴とする。また、請求項４記載の発明は、
請求項１〜３のいずれか一項記載の直接メタノール形燃
料電池において、剛体は金属、プラスチック、セラミッ
クまたはカーボンからなる薄板であることを特徴とし、
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項記
載の直接メタノール形燃料電池において、弾性体はゴ
ム、多孔質プラスチック、多孔質セラミックまたは多孔
質カーボンであることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、その実施の形態
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１４】図１は、本発明の実施の形態に係る直接メ
タノール形燃料電池の断面図で、図３，図４と同じ機能
を有する部分には同じ符号を付している。
タノール形燃料電池の断面図で、図３，図４と同じ機能
を有する部分には同じ符号を付している。
【００１５】図１に示した直接メタノール形燃料電池の
特徴は、プロトン導電性または水酸化物イオン導電性の
固体高分子膜からなる電解質１を介して負極２と正極３
とを接合した接合体の、負極２上には負極側ガスケット
６を介して、燃料としてのメタノール水溶液などを供給
するためのマニホールド４１とそれを流すための流路溝
４２を有する負極側セパレータ４が設けられ、正極３上
には正極側ガスケット７を介して、酸化剤ガスとしての
空気などを供給するためのマニホールド５１とそれを流
すための流路溝５２を有する正極側セパレータ５が設け
られたものであって、前記負極側ガスケット６、正極側
ガスケット７は２つの層が積層された積層体であり、負
極側ガスケット６の電解質１側の層６１を剛体、負極側
セパレータ４側の層６２を弾性体とし、正極側ガスケッ
ト７の電解質１側の層７１を剛体、正極側セパレータ５
側の層７２を弾性体としたことである。
特徴は、プロトン導電性または水酸化物イオン導電性の
固体高分子膜からなる電解質１を介して負極２と正極３
とを接合した接合体の、負極２上には負極側ガスケット
６を介して、燃料としてのメタノール水溶液などを供給
するためのマニホールド４１とそれを流すための流路溝
４２を有する負極側セパレータ４が設けられ、正極３上
には正極側ガスケット７を介して、酸化剤ガスとしての
空気などを供給するためのマニホールド５１とそれを流
すための流路溝５２を有する正極側セパレータ５が設け
られたものであって、前記負極側ガスケット６、正極側
ガスケット７は２つの層が積層された積層体であり、負
極側ガスケット６の電解質１側の層６１を剛体、負極側
セパレータ４側の層６２を弾性体とし、正極側ガスケッ
ト７の電解質１側の層７１を剛体、正極側セパレータ５
側の層７２を弾性体としたことである。
【００１６】すなわち、図１に示した実施の形態によれ
ば、流路溝４２とマニホールド４１との接続部４３は、
その上面に負極側ガスケット６の弾性体からなる層６２
を介して剛体からなる層６１に接しており、流路溝５２
とマニホールド５１との接続部５３は、その上面に正極
側ガスケット７の弾性体からなる層７２を介して剛体か
らなる層７１に接しているから、負極側ガスケット６の
弾性体からなる層６２は剛体からなる層６１によって保
持することができ、正極側ガスケット７の弾性体からな
る層７２は剛体からなる層７１によって保持することが
できるとともに、電解質１もそれぞれの剛体からなる層
６１，７１によって保持することができる。
ば、流路溝４２とマニホールド４１との接続部４３は、
その上面に負極側ガスケット６の弾性体からなる層６２
を介して剛体からなる層６１に接しており、流路溝５２
とマニホールド５１との接続部５３は、その上面に正極
側ガスケット７の弾性体からなる層７２を介して剛体か
らなる層７１に接しているから、負極側ガスケット６の
弾性体からなる層６２は剛体からなる層６１によって保
持することができ、正極側ガスケット７の弾性体からな
る層７２は剛体からなる層７１によって保持することが
できるとともに、電解質１もそれぞれの剛体からなる層
６１，７１によって保持することができる。
【００１７】そのため、流路溝４２とマニホールド４１
との接続部４３においては、図３のものであったよう
な、電解質１や正極側ガスケット７の浮き上がりを防止
することができ、流路溝４２とマニホールド４１との接
続部における燃料としてのメタノール水溶液のリークの
発生が防止でき、流路溝５２とマニホールド５１との接
続部においては、図３のものであったような、負極側ガ
スケット６や電解質１の浮き上がりを防止することがで
き、流路溝５２とマニホールド５１との接続部における
酸化剤ガスとしての空気のリークの発生が防止できる。
との接続部４３においては、図３のものであったよう
な、電解質１や正極側ガスケット７の浮き上がりを防止
することができ、流路溝４２とマニホールド４１との接
続部における燃料としてのメタノール水溶液のリークの
発生が防止でき、流路溝５２とマニホールド５１との接
続部においては、図３のものであったような、負極側ガ
スケット６や電解質１の浮き上がりを防止することがで
き、流路溝５２とマニホールド５１との接続部における
酸化剤ガスとしての空気のリークの発生が防止できる。
【００１８】上記した実施の形態において、負極側ガス
ケット６の剛体からなる層６１と正極側ガスケット７の
剛体からなる層７１は金属、プラスチック、セラミック
またはカーボンからなる薄板がよく、負極側ガスケット
６の弾性体からなる層６２と正極側ガスケット７の弾性
体からなる層７２はゴム、多孔質プラスチック、石綿な
どの多孔質セラミックまたは多孔質カーボンがよい。そ
して、負極側ガスケット６および正極側ガスケット７
は、その厚さが負極２および正極３の厚さと同程度の
０．１〜０．３ｍｍであって、リークの発生が防止でき
る程度の剛性が得られるように、用いる材質によってそ
れぞれの剛体からなる層６１，７１と弾性体からなる層
６２，７２との比を定めるのがよい。
ケット６の剛体からなる層６１と正極側ガスケット７の
剛体からなる層７１は金属、プラスチック、セラミック
またはカーボンからなる薄板がよく、負極側ガスケット
６の弾性体からなる層６２と正極側ガスケット７の弾性
体からなる層７２はゴム、多孔質プラスチック、石綿な
どの多孔質セラミックまたは多孔質カーボンがよい。そ
して、負極側ガスケット６および正極側ガスケット７
は、その厚さが負極２および正極３の厚さと同程度の
０．１〜０．３ｍｍであって、リークの発生が防止でき
る程度の剛性が得られるように、用いる材質によってそ
れぞれの剛体からなる層６１，７１と弾性体からなる層
６２，７２との比を定めるのがよい。
【００１９】なお、上記した実施の形態では、流路溝４
２を有する負極側セパレータ４と、流路溝５２を有する
正極側セパレータ５とは別々にしているが、実際は、負
極側セパレータ４は別の電池の正極側セパレータに、正
極側セパレータ５は別の電池の負極側セパレータに当接
させているので、これらを一体にし、両面に流路溝４２
と流路溝５２を形成するようにしてもよい。
２を有する負極側セパレータ４と、流路溝５２を有する
正極側セパレータ５とは別々にしているが、実際は、負
極側セパレータ４は別の電池の正極側セパレータに、正
極側セパレータ５は別の電池の負極側セパレータに当接
させているので、これらを一体にし、両面に流路溝４２
と流路溝５２を形成するようにしてもよい。
【００２０】また、上記した実施の形態によれば、負極
側ガスケット６、正極側ガスケット７を複数の層が積層
された積層体とし、少なくとも一部の層に剛体を用いて
いるから、セルスタックを構成する際の作業性を改善す
ることができ、必要に応じて前記剛体と弾性体とをあら
かじめ接着剤で接着して一体化しておけば、取扱いが容
易になる。
側ガスケット６、正極側ガスケット７を複数の層が積層
された積層体とし、少なくとも一部の層に剛体を用いて
いるから、セルスタックを構成する際の作業性を改善す
ることができ、必要に応じて前記剛体と弾性体とをあら
かじめ接着剤で接着して一体化しておけば、取扱いが容
易になる。
【００２１】また、上記した実施の形態では、負極側ガ
スケット６、正極側ガスケット７は２つの層が積層され
た積層体であったが、それぞれを３つの層が積層された
積層体とし、中間の層を剛体、電解質側とセパレータ側
の層を弾性体としてもよい。
スケット６、正極側ガスケット７は２つの層が積層され
た積層体であったが、それぞれを３つの層が積層された
積層体とし、中間の層を剛体、電解質側とセパレータ側
の層を弾性体としてもよい。
【００２２】
【実施例】（実施例）白金、ルテニウム、炭素を主成分
とする粉末を、テフロン（登録商標）分散液とナフィオ
ン（登録商標）溶液との混合溶液中に分散させてペース
ト化し、このペーストをカーボンペーパーに塗布して乾
燥させたものを負極とし、白金、炭素を主成分とする粉
末を、テフロン（登録商標）分散液とナフィオン（登録
商標）溶液との混合溶液中に分散させてペースト化し、
このペーストをカーボンペーパーに塗布して乾燥させた
ものを正極とし、これらを、ナフィオン（登録商標）１
１７からなる固体高分子膜の両面にプレスし、図１のよ
うに、電解質１側の層６１を剛体、負極側セパレータ４
側の層６２を弾性体とした負極側ガスケット６を介して
配した負極側セパレータ４と、電解質１側の層７１を剛
体、正極側セパレータ５側の層７２を弾性体とした正極
側ガスケット７を介して配した正極側セパレータ５とで
挟持したものを、３個積層することにより、実施例に係
るセルスタックとした。
とする粉末を、テフロン（登録商標）分散液とナフィオ
ン（登録商標）溶液との混合溶液中に分散させてペース
ト化し、このペーストをカーボンペーパーに塗布して乾
燥させたものを負極とし、白金、炭素を主成分とする粉
末を、テフロン（登録商標）分散液とナフィオン（登録
商標）溶液との混合溶液中に分散させてペースト化し、
このペーストをカーボンペーパーに塗布して乾燥させた
ものを正極とし、これらを、ナフィオン（登録商標）１
１７からなる固体高分子膜の両面にプレスし、図１のよ
うに、電解質１側の層６１を剛体、負極側セパレータ４
側の層６２を弾性体とした負極側ガスケット６を介して
配した負極側セパレータ４と、電解質１側の層７１を剛
体、正極側セパレータ５側の層７２を弾性体とした正極
側ガスケット７を介して配した正極側セパレータ５とで
挟持したものを、３個積層することにより、実施例に係
るセルスタックとした。
【００２３】（比較例１）上記した実施例に係るセルス
タックに対し、図３のように、負極側ガスケット６（弾
性体のみからなる）を介して配した負極側セパレータ４
と、正極側ガスケット７（弾性体のみからなる）を介し
て配した正極側セパレータ５とで挟持したものを、３個
積層することにより、比較例１に係るセルスタックとし
た。
タックに対し、図３のように、負極側ガスケット６（弾
性体のみからなる）を介して配した負極側セパレータ４
と、正極側ガスケット７（弾性体のみからなる）を介し
て配した正極側セパレータ５とで挟持したものを、３個
積層することにより、比較例１に係るセルスタックとし
た。
【００２４】（比較例２）また、上記した実施例に係る
セルスタックに対し、図４のように、負極側ガスケット
６（弾性体のみからなる）を介して配した、流路溝４２
とマニホールド４１とを連通させる貫通穴４０を有する
負極側セパレータ４と、正極側ガスケット７（弾性体の
みからなる）を介して配した、流路溝５２とマニホール
ド５１とを連通させる貫通穴５０を有する正極側セパレ
ータ５とで挟持したものを、３個積層することにより、
比較例２に係るセルスタックとした。
セルスタックに対し、図４のように、負極側ガスケット
６（弾性体のみからなる）を介して配した、流路溝４２
とマニホールド４１とを連通させる貫通穴４０を有する
負極側セパレータ４と、正極側ガスケット７（弾性体の
みからなる）を介して配した、流路溝５２とマニホール
ド５１とを連通させる貫通穴５０を有する正極側セパレ
ータ５とで挟持したものを、３個積層することにより、
比較例２に係るセルスタックとした。
【００２５】（実験１）上記した実施例、比較例１およ
び比較例２に係るセルスタックを用い、９０℃の温度下
で、負極側に蒸留水を、正極側に空気を、それぞれ１２
ｃｍ3／分、３ｄｍ3／分の流量で供給し、負極側から排
出される廃液中に混入する空気の量を調査したところ、
実施例および比較例２に係るセルスタックでは空気の混
入は認められなかったのに対し、比較例１に係るセルス
タックでは０．２ｄｍ3／分の流量で空気の混入が認め
られることがわかった。
び比較例２に係るセルスタックを用い、９０℃の温度下
で、負極側に蒸留水を、正極側に空気を、それぞれ１２
ｃｍ3／分、３ｄｍ3／分の流量で供給し、負極側から排
出される廃液中に混入する空気の量を調査したところ、
実施例および比較例２に係るセルスタックでは空気の混
入は認められなかったのに対し、比較例１に係るセルス
タックでは０．２ｄｍ3／分の流量で空気の混入が認め
られることがわかった。
【００２６】（実験２）次に、上記した実施例、比較例
１および比較例２に係るセルスタックを用い、９０℃の
温度下で、負極側に１モル／ｄｍ3のメタノール水溶液
を１２ｃｍ3／分の流量で供給し、正極側に空気を３ｄ
ｍ3／分の流量で供給し、セルスタックの電流―電圧特
性を測定し、結果を図２に示す。
１および比較例２に係るセルスタックを用い、９０℃の
温度下で、負極側に１モル／ｄｍ3のメタノール水溶液
を１２ｃｍ3／分の流量で供給し、正極側に空気を３ｄ
ｍ3／分の流量で供給し、セルスタックの電流―電圧特
性を測定し、結果を図２に示す。
【００２７】図２から明らかなように、本発明および比
較例２に係るセルスタックは比較例１に係るセルスタッ
クに比べて、電流―電圧特性が良好であることがわか
る。
較例２に係るセルスタックは比較例１に係るセルスタッ
クに比べて、電流―電圧特性が良好であることがわか
る。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、セルスタックの大型
化、コストの増大、作製工数の増大することなく、酸化
剤ガスとしての空気中に燃料としてのメタノール水溶液
が混入したり、燃料としてのメタノール水溶液中に酸化
剤ガスとしての空気が混入することを防止することがで
きるから、直接メタノール形燃料電池の高出力化、低コ
スト化に寄与することができる。
化、コストの増大、作製工数の増大することなく、酸化
剤ガスとしての空気中に燃料としてのメタノール水溶液
が混入したり、燃料としてのメタノール水溶液中に酸化
剤ガスとしての空気が混入することを防止することがで
きるから、直接メタノール形燃料電池の高出力化、低コ
スト化に寄与することができる。
【図１】本発明に係る直接メタノール形燃料電池の斜視
図である。
図である。
【図２】本発明のセルスタックと比較例１および比較例
２のセルスタックの電流―電圧特性を比較した図であ
る。
２のセルスタックの電流―電圧特性を比較した図であ
る。
【図３】比較例１の直接メタノール形燃料電池の斜視図
である。
である。
【図４】比較例２の直接メタノール形燃料電池の斜視図
である。
である。
１ 電解質
２ 負極
３ 正極
４ 負極側セパレータ
５ 正極側セパレータ
６ 負極側ガスケット
７ 正極側ガスケット
４１，５１ マニホールド
４２，５２ 流路溝
６１，７１ 剛体からなる層
６２，７２ 弾性体からなる層
Claims (5)
- 【請求項１】固体高分子膜からなる電解質を介して負極
と正極とを接合した接合体をガスケットとセパレータに
よって挟持し、燃料としてメタノール水溶液を用い、酸
化剤ガスとして空気を用いる直接メタノール形燃料電池
であって、前記ガスケットは複数の層が積層された積層
体であり、少なくとも一部の層に剛体を用いたことを特
徴とする直接メタノール形燃料電池。 - 【請求項２】請求項１記載の直接メタノール形燃料電池
において、ガスケットは２層からなり、電解質側に剛体
が配され、セパレータ側に弾性体が配されていることを
特徴とする直接メタノール形燃料電池。 - 【請求項３】請求項１記載の直接メタノール形燃料電池
において、ガスケットは３層からなり、中間に剛体が配
され、電解質側とセパレータ側に弾性体が配されている
ことを特徴とする直接メタノール形燃料電池。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれか一項記載の直接メ
タノール形燃料電池において、剛体は金属、プラスチッ
ク、セラミックまたはカーボンからなる薄板であること
を特徴とする直接メタノール形燃料電池。 - 【請求項５】請求項１〜３のいずれか一項記載の直接メ
タノール形燃料電池において、弾性体はゴム、多孔質プ
ラスチック、多孔質セラミックまたは多孔質カーボンで
あることを特徴とする直接メタノール形燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001318277A JP2003123799A (ja) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | 直接メタノール形燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001318277A JP2003123799A (ja) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | 直接メタノール形燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003123799A true JP2003123799A (ja) | 2003-04-25 |
Family
ID=19136015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001318277A Withdrawn JP2003123799A (ja) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | 直接メタノール形燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003123799A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005228517A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Hitachi Cable Ltd | 燃料電池用セパレータ及び燃料電池 |
| JP2008293947A (ja) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池用スタック |
| US7794864B2 (en) | 2007-04-13 | 2010-09-14 | Panasonic Corporation | Fuel cell module, fuel cell, and method of manufacturing fuel cell module |
-
2001
- 2001-10-16 JP JP2001318277A patent/JP2003123799A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005228517A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Hitachi Cable Ltd | 燃料電池用セパレータ及び燃料電池 |
| US7794864B2 (en) | 2007-04-13 | 2010-09-14 | Panasonic Corporation | Fuel cell module, fuel cell, and method of manufacturing fuel cell module |
| JP2008293947A (ja) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池用スタック |
| US8232021B2 (en) | 2007-05-28 | 2012-07-31 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Stack for fuel cell |
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|
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060125 |
|
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20061205 |
|
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