燃料电池制造技术

技术编号:7126723 阅读:234 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种燃料电池,其特征在于,具备在阳极(13)和阴极(16)之间夹持有电解质膜(17)的结构的膜电极接合体(2)以及集电体(18),所述集电体(18)具有包含与阳极接触的电极体(DA)的阳极集电部(18A)、包含与阴极接触的电极体(DC)的阴极集电部(18C)、包含连接阳极集电部与阴极集电部的导电体(J)的连接部(18J)、至少被覆连接部中的导电体的绝缘性保护膜(40)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用液体燃料的燃料电池的技术。
技术介绍
近年来,为了使得笔记本电脑和手机等各种便携式电子设备无需长时间充电就可使用,进行了将燃料电池用于这些便携式电子设备的电源的尝试。燃料电池具有仅通过供给燃料和空气(特别是氧)就可发电、可通过补给燃料来长时间持续发电的特点。因此,燃料电池通过小型化可成为非常适合作为便携式电子设备的电源的系统。特别是以甲醇为燃料的直接甲醇型燃料电池(以下也称DMFC)可小型化,而且燃料也容易处理,因此被认为非常有希望成为便携式电子设备的电源。这样的燃料电池中,由单电池单元(日语单力^ )获得的电压较低,因此大多数情况下将多个单电池单元串联升压来使用。作为用于将单电池单元电连接的集电体,例如专利文献1中提出有在基板的一面具备多个导体层并折叠而夹持空气极和燃料极的集电体。此外,例如专利文献2中还提出有在将阴极导电层和阳极导电层一体化于一块绝缘性膜上的状态下将其一折为二并在其间收纳膜电极接合体的集电体。这样的集电体被弯曲时,通过该弯曲部分的导电层可能会发生断线。此外,DMFC中,要求对于甲醇和甲酸具备耐蚀性。专利文献1 日本专利特开2004-200064号公报专利文献2 国际公开第2006/057283号文本专利技术的揭示本专利技术的目的在于提供可防止集电体的断线并确保耐蚀性的燃料电池。根据本专利技术的一种形态,提供一种燃料电池,其特征在于,具备在阳极和阴极之间夹持有电解质膜的结构的膜电极接合体以及集电体,所述集电体具有包含与所述阳极接触的电极体的阳极集电部、包含与所述阴极接触的电极体的阴极集电部、包含连接所述阳极集电部与所述阴极集电部的导电体的连接部、至少被覆所述连接部中的导电体的绝缘性保护膜。此外,根据本专利技术的一种形态,提供一种燃料电池,其特征在于,具备在阳极和阴极之间夹持有电解质膜的结构的膜电极接合体以及集电体,所述集电体具有包含与所述阳极接触的电极体的阳极集电部、包含与所述阴极接触的电极体的阴极集电部、包含与所述阳极集电部连接的导电体的阳极端子、包含与所述阴极集电部连接的导电体的阴极端子、 被覆所述阳极端子及所述阴极端子中的至少一方的导电体的绝缘性保护膜。通过本专利技术,能够提供可防止集电体的断线并确保耐蚀性的燃料电池。附图的简单说明附图说明图1是简单地表示本专利技术的一种实施方式的燃料电池的结构的剖视图。图2是图1所示的膜电极接合体的俯视图。图3是简单地表示将图2所示的膜电极接合体以III -III线截断而得的部分的剖视结构的立体图。图4是简单地表示可用于本实施方式的集电体的结构的俯视图。 图5是表示图4所示的集电体的结构例的剖视图。图6是表示图4所示的集电体的另一结构例的剖视图。图7是表示图4所示的集电体的另一结构例的剖视图。图8是表示图4所示的集电体的另一结构例的剖视图。图9是用于说明弯折试验的方法的图。图10是表示弯折试验的试验结果的图。实施专利技术的方式以下,参照附图对本专利技术的一种实施方式的燃料电池进行说明。如图1所示,燃料电池1的结构中具备构成起电部的膜电极接合体(以下也称 MEA)2。S卩,膜电极接合体2的结构中具备包含阳极催化剂层11和阳极气体扩散层12的阳极(或者也称燃料极)13、包含阴极催化剂层14和阴极气体扩散层15的阴极(或者也称空气极或氧化剂极)16、以阳极催化剂层11和阴极催化剂层14夹持的质子(氢离子)传导性电解质膜17。膜电极接合体2通过配置于电解质膜17的阳极侧的阳极密封材料19A和配置于电解质膜17的阴极侧的阴极密封材料19C被密封,藉此防止自膜电极接合体2的燃料泄漏和氧化剂泄漏。阳极密封材料19A形成为包围阳极13的框状。阳极密封材料19A形成为包围阳极16的框状。这些阳极密封材料19A和阴极密封材料19C由橡胶制的0形密封圈等构成。在膜电极接合体2的阴极16侧配置有由绝缘材料形成的板状体20。该板状体20 主要起到保湿层的作用。即,该板状体20在含浸阴极催化剂层14中生成的水的一部分而抑制水的蒸发的同时,调整空气向阴极催化剂层14的进入量且促进空气的均勻扩散。上述的膜电极接合体2通过一折为二的集电体18夹持。该集电体18具有包含与阳极13接触的电极体DA的阳极集电部18A和包含与阴极16接触的电极体DC的阴极集电部18C。阳极集电部18A的电极体DA在各单电池单元C中层叠于阳极气体扩散层12。此夕卜,阴极集电部18C的电极体DC在各单电池单元C中层叠于阴极气体扩散层15。上述的膜电极接合体2被夹持在向膜电极接合体2供给燃料的燃料供给机构3和盖板21之间。燃料供给机构3以向膜电极接合体2的阳极13供给燃料的方式构成,并不限定于特定的结构。以下,对燃料供给机构3的一例进行说明。燃料供给机构3例如具备形成为箱状的容器30。该燃料供给机构3通过流路5与收纳液体燃料的燃料收纳部4连接。容器30具有燃料导入口 30A,该燃料导入口 30A与流路5连接。燃料供给机构3具备在使燃料向膜电极接合体2的阳极13的面方向分散并扩散的同时进行供给的燃料供给部31。即,燃料供给部31的结构中具有与燃料导入口 30A连通的1个燃料注入口 32和多个燃料排出口 33,燃料注入口 32与燃料排出口 33通过如细管34等燃料通路连接。膜电极接合体2以该阳极13与如上所述的燃料供给部31的燃料排出口 33相向的方式配置。 盖板21的外观大致呈矩形,例如由不锈钢(SUS)形成。此外,该盖板21具有用于主要接收作为氧化剂的空气(特别是氧)的多个开口部(或者也称氧导入孔)21A。S卩,开口部21A为从盖板21的外表面贯通至与阴极16相向的面的贯通孔。这样的盖板21以将膜电极接合体2保持在与燃料供给机构3之间的状态相对于容器30通过铆接、螺栓固定、铆接头等方法固定。藉此,构成燃料电池(DMFC)I的发电单元。燃料收纳部4中收纳有对应于膜电极接合体2的液体燃料。作为液体燃料,可例举各种浓度的甲醇水溶液或纯甲醇等甲醇燃料。还有,液体燃料并不局限于甲醇燃料。液体燃料例如可以是乙醇水溶液或纯乙醇等乙醇燃料、丙醇水溶液或纯丙醇等丙醇燃料、乙二醇水溶液或纯乙二醇等乙二醇燃料、二甲醚、甲酸及其他液体燃料。不论是何种液体燃料, 燃料收纳部4中收纳对应于膜电极接合体2的液体燃料。另外,流路5中可以介有泵6。泵6并不是使燃料循环的循环泵,只是从燃料收纳部4向燃料供给部31供给液体燃料的燃料供给泵。从燃料供给部31供给至膜电极接合体 2的燃料用于发电反应,不需要在其后循环并送回燃料收纳部4。该实施方式的燃料电池1不进行燃料的循环,所以与以往的主动方式不同,不会有损装置的小型化等。此外,液体燃料的供给使用泵6,也与以往的内部气化型之类的纯被动方式不同。图1所示的燃料电池1适用被称为例如半被动型的方式。如上所述,从燃料供给部31放出的燃料被供给至膜电极接合体2的阳极13。在膜电极接合体2内,燃料于阳极气体扩散层12中扩散而供给至阳极催化剂层11。液体燃料采用甲醇燃料的情况下,在阳极催化剂层11发生下述(1)式所示的甲醇的内部改性反应。还有,甲醇燃料采用纯甲醇的情况下,使阴极催化剂层14中生成的水和电解质膜17中的水与甲醇反应而发生(1)式的内部改性反应。或者,藉由不需要水的其他反应机理使其发生内部改性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池,其特征在于,具备在阳极和阴极之间夹持有电解质膜的结构的膜电极接合体以及集电体,所述集电体具有包含与所述阳极接触的电极体的阳极集电部、包含与所述阴极接触的电极体的阴极集电部、包含连接所述阳极集电部与所述阴极集电部的导电体的连接部、至少被覆所述连接部中的导电体的绝缘性保护膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:岩村直树
申请(专利权)人:株式会社东芝
类型:发明
国别省市:JP

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