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JP2008186799A - Fuel cell - Google Patents

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Publication number
JP2008186799A
JP2008186799A JP2007022065A JP2007022065A JP2008186799A JP 2008186799 A JP2008186799 A JP 2008186799A JP 2007022065 A JP2007022065 A JP 2007022065A JP 2007022065 A JP2007022065 A JP 2007022065A JP 2008186799 A JP2008186799 A JP 2008186799A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anode
layer
fuel
fuel cell
cathode
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
Application number
JP2007022065A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yumiko Takizawa
由美子 瀧澤
Toru Yajima
亨 矢嶋
Hideo Ota
英男 太田
Asako Sato
麻子 佐藤
Hideyuki Ozu
秀行 大図
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2007022065A priority Critical patent/JP2008186799A/en
Publication of JP2008186799A publication Critical patent/JP2008186799A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Inert Electrodes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high output fuel cell. <P>SOLUTION: The fuel cell is provided with a cathode 12, an anode 15, a membrane electrode assembly containing an electrolyte membrane 16 arranged between the cathode 12 and the anode 15 and a fuel supplying means 20 for supplying fuel to the anode 15. The anode 15 contains an anode catalyst layer 13 and an anode gas diffusion layer 14 laminated on the anode catalyst layer 13, and the anode gas diffusion layer 14 contains a conductive porous body 14a, a hydrophilic polymer layer 14b formed on the one surface of the conductive porous body 14a and a hydrophobic polymer layer 14c, and the anode catalyst layer 13 is arranged to face the hydrophilic polymer layer 14b or the hydrophobic polymer layer 14c. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell.

近年、パーソナルコンピュータ、携帯電話等の各種電子機器は、半導体技術の発達と共に小型化され、燃料電池をこれらの小型機器用の電源に用いることが試みられている。燃料電池は、燃料と酸化剤を供給するだけで発電することができ、燃料のみを交換すれば連続して発電できるという利点を有しているため、小型化が出来れば携帯電子機器の作動に極めて有利なシステムといえる。特に、直接メタノール型燃料電池(DMFC;direct methanol fuel cell)は、エネルギー密度の高いメタノールを燃料に用い、メタノールから電極触媒上で直接電流を取り出せるため、改質器も不要なことから小型化が可能であり、燃料の取り扱いも水素ガス燃料に比べて容易なことから小型機器用電源として有望である。   In recent years, various electronic devices such as personal computers and mobile phones have been miniaturized with the development of semiconductor technology, and attempts have been made to use fuel cells as power sources for these small devices. Fuel cells have the advantage that they can generate electricity simply by supplying fuel and oxidant, and can continuously generate electricity if only the fuel is replaced. This is a very advantageous system. In particular, direct methanol fuel cells (DMFCs) use methanol with high energy density as fuel and can directly extract current from methanol on the electrode catalyst, so a reformer is not required and the size can be reduced. It is possible and the fuel is easier to handle than hydrogen gas fuel, so it is promising as a power source for small equipment.

DMFCの燃料の供給方法としては、液体燃料を気化してからブロア等で燃料電池内に送り込む気体供給型DMFCと、液体燃料をそのままポンプ等で燃料電池内に送り込む液体供給型DMFC、更に、燃料電池内で液体燃料を気化して使用する内部気化型DMFC等が知られている。このうち、内部気化型DMFCでは、燃料供給のためのポンプやブロア等の大掛かりな装備を設ける必要がないことから、燃料濃度を濃くして液体燃料貯蔵部の小型化が達成できれば、高エネルギー密度の小型燃料電池の実現が可能である。例えば特許文献1では、液体燃料として50モル%を超えるメタノール水溶液もしくは液体メタノールを使用し、カソード触媒層で生成した水をプロトン伝導性膜を通してアノード触媒層に供給することにより、小型で高出力な燃料電池を実現している。   DMFC fuel supply methods include gas supply type DMFC that vaporizes liquid fuel and then feeds it into the fuel cell with a blower, etc., liquid supply type DMFC that feeds liquid fuel directly into the fuel cell with a pump and the like, and fuel An internal vaporization type DMFC that vaporizes and uses liquid fuel in a battery is known. Of these, the internal vaporization type DMFC does not require large-scale equipment such as a pump or blower for fuel supply. Therefore, if the fuel concentration can be increased to reduce the size of the liquid fuel storage, high energy density can be achieved. A small fuel cell can be realized. For example, in Patent Document 1, an aqueous methanol solution or liquid methanol exceeding 50 mol% is used as the liquid fuel, and water generated in the cathode catalyst layer is supplied to the anode catalyst layer through the proton conductive membrane, thereby achieving a small and high output. A fuel cell has been realized.

一方、特許文献2には、固体高分子型燃料電池のガス拡散層として、導電性多孔質基材の表面に撥水性樹脂を含むスラリ層を形成したものを用いることにより、ガス拡散層と反応層間の接触面積を増加させることが記載されている。   On the other hand, in Patent Document 2, as a gas diffusion layer of a polymer electrolyte fuel cell, a gas diffusion layer is reacted with a gas diffusion layer by using a conductive porous base material on which a slurry layer containing a water-repellent resin is formed. Increasing the contact area between layers is described.

また、特許文献3には、カソード側のガス拡散電極における電極触媒層と酸化剤ガス拡散基材との間に、撥水性の異なる材料から形成された微多孔質層を少なくとも2層配置することにより、カソードにおける高電流密度運転での排水性とガスの拡散性とを向上させることが開示されている。   In Patent Document 3, at least two microporous layers made of materials having different water repellency are arranged between the electrode catalyst layer and the oxidant gas diffusion base material in the cathode side gas diffusion electrode. Thus, it is disclosed to improve drainage and gas diffusibility in high current density operation at the cathode.

さらに、特許文献4は、ガス拡散基材層と水蒸気凝縮層と水分蒸発層とが積層されてなる燃料電池用ガス拡散層によると、ガス拡散層の排水性と保水性が改善されるため、燃料電池の発電性能が改善されることを開示している。
国際公開番号WO2005/112172 A1 特開2002−313359 特開2006−4879 特開2006−179315
Furthermore, according to Patent Document 4, according to the fuel cell gas diffusion layer in which the gas diffusion base material layer, the water vapor condensation layer, and the water evaporation layer are laminated, the drainage and water retention of the gas diffusion layer are improved. It is disclosed that the power generation performance of a fuel cell is improved.
International Publication Number WO2005 / 112172 A1 JP 2002-313359 A JP 2006-4879 JP 2006-179315 A

本発明は、高出力な燃料電池を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a high-power fuel cell.

本発明に係る燃料電池は、カソード、アノード、前記カソード及び前記アノードの間に配置される電解質膜を含む膜電極接合体と、前記アノードに燃料を供給するための燃料供給手段とを具備する燃料電池であって、
前記アノードは、アノード触媒層と、前記アノード触媒層に積層されたアノードガス拡散層とを含み、
前記アノードガス拡散層は、導電性多孔体と、前記導電性多孔体の一方の面に形成された親水性高分子層と、前記導電性多孔体の他方の面に形成された疎水性高分子層とを含み、
前記アノード触媒層は、前記親水性高分子層もしくは前記疎水性高分子層と対向していることを特徴とする。
A fuel cell according to the present invention comprises a cathode, an anode, a membrane electrode assembly including an electrolyte membrane disposed between the cathode and the anode, and a fuel supply means for supplying fuel to the anode. A battery,
The anode includes an anode catalyst layer and an anode gas diffusion layer laminated on the anode catalyst layer,
The anode gas diffusion layer includes a conductive porous body, a hydrophilic polymer layer formed on one surface of the conductive porous body, and a hydrophobic polymer formed on the other surface of the conductive porous body. Including layers,
The anode catalyst layer is opposed to the hydrophilic polymer layer or the hydrophobic polymer layer.

本発明によれば、高出力な燃料電池を提供することができる。   According to the present invention, a high-power fuel cell can be provided.

(第1の実施形態)
内部気化型燃料電池の第1の実施形態を図1に示す。図1は、本発明の第1の実施形態に係る直接メタノール型燃料電池を示す模式図である。
(First embodiment)
A first embodiment of an internal vaporization fuel cell is shown in FIG. FIG. 1 is a schematic view showing a direct methanol fuel cell according to the first embodiment of the present invention.

図1に示す燃料電池1は、起電部となる燃料電池セル2と燃料貯蔵部3とから主として構成される燃料電池本体4と、燃料貯蔵部3に液体燃料を供給するサテライトタイプ(外部注入式)の燃料カートリッジ5とを具備している。燃料貯蔵部3の下面側には、液体燃料の供給口となるソケット部6を有する燃料供給部7が設けられている。ソケット部6はバルブ機構を内蔵しており、液体燃料が供給されるとき以外は閉状態とされている。   A fuel cell 1 shown in FIG. 1 includes a fuel cell body 4 mainly composed of a fuel cell 2 and a fuel storage unit 3 as an electromotive unit, and a satellite type (external injection) for supplying liquid fuel to the fuel storage unit 3. And a fuel cartridge 5 of the formula). A fuel supply section 7 having a socket section 6 serving as a liquid fuel supply port is provided on the lower surface side of the fuel storage section 3. The socket part 6 has a built-in valve mechanism and is closed except when liquid fuel is supplied.

一方、燃料カートリッジ5は、燃料電池用の液体燃料を収容する液体燃料収容容器としてのカートリッジ本体8を有している。カートリッジ本体8の先端には、その内部に収容された液体燃料を燃料電池本体4に供給する際の燃料注出口となるノズル部9が設けられている。ノズル部9はバルブ機構を内蔵しており、液体燃料を供給するとき以外は閉状態とされている。このような燃料カートリッジ5は、例えば燃料貯蔵部3に液体燃料を注入するときのみ燃料電池本体4に接続されるものである。   On the other hand, the fuel cartridge 5 has a cartridge body 8 as a liquid fuel storage container that stores liquid fuel for a fuel cell. At the tip of the cartridge main body 8, a nozzle portion 9 is provided as a fuel outlet when supplying the liquid fuel accommodated therein to the fuel cell main body 4. The nozzle unit 9 has a built-in valve mechanism and is closed except when liquid fuel is supplied. Such a fuel cartridge 5 is connected to the fuel cell main body 4 only when, for example, liquid fuel is injected into the fuel storage unit 3.

上述した燃料電池本体4の燃料貯蔵部3に設けられたソケット部6と燃料カートリッジ5のカートリッジ本体8に設けられたノズル部9とは、一対の接続機構(カップラ)を構成するものである。   The socket portion 6 provided in the fuel storage portion 3 of the fuel cell main body 4 and the nozzle portion 9 provided in the cartridge main body 8 of the fuel cartridge 5 constitute a pair of connection mechanisms (couplers).

燃料電池セル2と燃料貯蔵部3とから主として構成される燃料電池本体4の実施形態を図2に示す。   FIG. 2 shows an embodiment of a fuel cell main body 4 mainly composed of a fuel cell 2 and a fuel storage unit 3.

図2に示すように、燃料電池セル2としての膜電極接合体(MEA)は、カソード触媒層10及びカソードガス拡散層11からなるカソード(酸化剤極)12と、アノード触媒層13及びアノードガス拡散層14からなるアノード(燃料極)15と、カソード触媒層10とアノード触媒層13の間に配置されるプロトン伝導性の電解質膜16とを備えるものである。カソード触媒層10はカソードガス拡散層11に積層され、かつアノード触媒層13はアノードガス拡散層14に積層されている。カソードガス拡散層11はカソード触媒層10に酸化剤を均一に供給する役割を担うものであるが、カソード触媒層10の集電体も兼ねている。一方、アノードガス拡散層14はアノード触媒層13に燃料を均一に供給する役割を果たすと同時に、アノード触媒層13の集電体も兼ねている。   As shown in FIG. 2, a membrane electrode assembly (MEA) as the fuel cell 2 includes a cathode (oxidant electrode) 12 including a cathode catalyst layer 10 and a cathode gas diffusion layer 11, an anode catalyst layer 13, and an anode gas. An anode (fuel electrode) 15 composed of a diffusion layer 14 and a proton conductive electrolyte membrane 16 disposed between the cathode catalyst layer 10 and the anode catalyst layer 13 are provided. The cathode catalyst layer 10 is laminated on the cathode gas diffusion layer 11, and the anode catalyst layer 13 is laminated on the anode gas diffusion layer 14. The cathode gas diffusion layer 11 plays a role of uniformly supplying the oxidant to the cathode catalyst layer 10, but also serves as a current collector of the cathode catalyst layer 10. On the other hand, the anode gas diffusion layer 14 serves to uniformly supply fuel to the anode catalyst layer 13 and also serves as a current collector for the anode catalyst layer 13.

アノードガス拡散層14は、導電性多孔体14aと、導電性多孔体14aの一方の面に形成された親水性高分子層14bと、導電性多孔体14aの他方の面に形成された疎水性高分子層14cとから構成される。親水性高分子層14bは、アノード触媒層13と対向している。   The anode gas diffusion layer 14 includes a conductive porous body 14a, a hydrophilic polymer layer 14b formed on one surface of the conductive porous body 14a, and a hydrophobic surface formed on the other surface of the conductive porous body 14a. And a polymer layer 14c. The hydrophilic polymer layer 14 b faces the anode catalyst layer 13.

導電性多孔体14aとしては、例えば、カーボンペーパを使用することが可能である。   As the conductive porous body 14a, for example, carbon paper can be used.

親水性高分子層14bは、例えば、ポリスチレンスルホン酸、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、セルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアミド(例えばナイロン6)、アミロース、でんぷん、ポリヒドロキシメチレンなどの親水性高分子から形成される。使用する親水性高分子の種類は1種類もしくは2種類以上にすることができる。   The hydrophilic polymer layer 14b is formed of a hydrophilic polymer such as polystyrene sulfonic acid, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyamide (for example, nylon 6), amylose, starch, polyhydroxymethylene, and the like. . The kind of hydrophilic polymer used can be one kind or two or more kinds.

疎水性高分子層14cは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素樹脂等から形成される。   The hydrophobic polymer layer 14c is made of, for example, a fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE).

アノードガス拡散層14は、例えば以下の(A)または(B)の方法により作製される。   The anode gas diffusion layer 14 is produced by, for example, the following method (A) or (B).

(A)親水性高分子溶液中にカーボンペーパ(導電性多孔体14a)の片面を浸漬後、カーボンペーパを引き上げ、自然乾燥の後、80〜100℃で乾燥することにより、カーボンペーパに親水性高分子層14bを形成する。このカーボンペーパの反対側の面を疎水性高分子溶液に浸漬後、カーボンペーパを引き上げ、6時間以上自然乾燥させることにより、カーボンペーパの反対側の面に疎水性高分子層14cを形成する。その後、不活性ガス炉内で焼成処理を施すことにより、アノードガス拡散層14を得る。   (A) After dipping one side of carbon paper (conductive porous body 14a) in a hydrophilic polymer solution, the carbon paper is pulled up, naturally dried, and then dried at 80 to 100 ° C., thereby making the carbon paper hydrophilic. The polymer layer 14b is formed. After the opposite surface of the carbon paper is immersed in the hydrophobic polymer solution, the carbon paper is pulled up and naturally dried for 6 hours or more, thereby forming the hydrophobic polymer layer 14c on the opposite surface of the carbon paper. Thereafter, the anode gas diffusion layer 14 is obtained by performing a baking treatment in an inert gas furnace.

(B)カーボンペーパ(導電性多孔体14a)の片面に疎水性高分子溶液をスプレーを用いて噴霧(塗布)し、自然乾燥させる。次いで、不活性ガス炉内で焼成処理を行うことにより、カーボンペーパに疎水性高分子層14cを形成する。このカーボンペーパの反対側の面を親水性高分子溶液に浸漬後、カーボンペーパを引き上げ、自然乾燥の後80〜100℃で乾燥することにより、カーボンペーパの反対側の面に親水性高分子層14bを形成し、アノードガス拡散層14を得る。   (B) A hydrophobic polymer solution is sprayed (applied) on one side of the carbon paper (conductive porous body 14a) using a spray, and is naturally dried. Next, a hydrophobic polymer layer 14c is formed on the carbon paper by performing a baking process in an inert gas furnace. The surface on the opposite side of the carbon paper is immersed in a hydrophilic polymer solution, the carbon paper is pulled up, dried naturally at 80 to 100 ° C., and then dried on the surface on the opposite side of the carbon paper. 14b is formed, and the anode gas diffusion layer 14 is obtained.

上記(A)の方法で作製されたアノードガス拡散層14は、導電性多孔体14aと親水性高分子層14bとの接着性が高く、また親水性高分子層が長期にわたり安定となり、燃料電池の長期発電性能をより向上することができるため、望ましい。   The anode gas diffusion layer 14 produced by the method (A) has high adhesion between the conductive porous body 14a and the hydrophilic polymer layer 14b, and the hydrophilic polymer layer is stable over a long period of time. This is desirable because the long-term power generation performance can be further improved.

カソード触媒層10とアノード触媒層13に含有される触媒としては、例えば、白金族元素の単体金属(Pt、Ru、Rh、Ir、Os、Pd等)、白金族元素を含有する合金などを挙げることができる。アノード触媒には、メタノールや一酸化炭素に対する耐性の強いPt−Ru、カソード触媒には、白金を用いることが望ましいが、これに限定されるものでは無い。また、炭素材料のような導電性担持体を使用する担持触媒を使用しても、あるいは無担持触媒を使用しても良い。カソードガス拡散層11には、例えば、カーボンペーパを使用することが可能である。   Examples of the catalyst contained in the cathode catalyst layer 10 and the anode catalyst layer 13 include platinum group elemental metals (Pt, Ru, Rh, Ir, Os, Pd, etc.), alloys containing platinum group elements, and the like. be able to. Although it is desirable to use Pt-Ru which has strong resistance to methanol and carbon monoxide as the anode catalyst and platinum as the cathode catalyst, it is not limited to this. Further, a supported catalyst using a conductive support such as a carbon material may be used, or an unsupported catalyst may be used. For the cathode gas diffusion layer 11, for example, carbon paper can be used.

プロトン伝導性電解質膜16を構成するプロトン伝導性材料としては、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系樹脂(例えば、パーフルオロスルホン酸重合体)、スルホン酸基を有するハイドロカーボン系樹脂、タングステン酸やリンタングステン酸などの無機物等が挙げられるが、これらに限定される物ではない。   Examples of the proton conductive material constituting the proton conductive electrolyte membrane 16 include a fluorine resin having a sulfonic acid group (for example, perfluorosulfonic acid polymer), a hydrocarbon resin having a sulfonic acid group, tungstic acid, and the like. Examples thereof include inorganic substances such as phosphotungstic acid, but are not limited thereto.

カソード導電層17a及びアノード導電層17bは、それぞれ、カソードガス拡散層11及びアノードガス拡散層14と接している。カソード導電層17a及びアノード導電層17bには、例えば、金などの金属材料からなる多孔質層(例えばメッシュ)をそれぞれ使用することが出来る。   The cathode conductive layer 17a and the anode conductive layer 17b are in contact with the cathode gas diffusion layer 11 and the anode gas diffusion layer 14, respectively. As the cathode conductive layer 17a and the anode conductive layer 17b, for example, porous layers (for example, meshes) made of a metal material such as gold can be used.

矩形枠状のカソードシール材18aは、カソード導電層17aとプロトン伝導性電解質膜16との間に位置すると共に、カソード12の周囲を囲んでいる。一方、矩形枠状のアノードシール材18bは、アノード導電層17bとプロトン伝導性電解質膜16との間に位置すると共に、アノード15の周囲を囲んでいる。カソードシール材18a及びアノードシール材18bは、膜電極接合体2からの燃料漏れ及び酸化剤漏れを防止するためのオーリングである。   The rectangular frame-shaped cathode sealing material 18 a is located between the cathode conductive layer 17 a and the proton conductive electrolyte membrane 16 and surrounds the periphery of the cathode 12. On the other hand, the rectangular frame-shaped anode sealing material 18 b is located between the anode conductive layer 17 b and the proton conductive electrolyte membrane 16 and surrounds the periphery of the anode 15. The cathode sealing material 18 a and the anode sealing material 18 b are O-rings for preventing fuel leakage and oxidant leakage from the membrane electrode assembly 2.

膜電極接合体2の下方には、燃料貯蔵部としての液体燃料貯蔵部3が配置されている。液体燃料貯蔵部3内には、液体燃料19が収容されている。液体燃料19には、メタノール水溶液もしくは純メタノール等のメタノール燃料が使用される。メタノール水溶液の濃度は50モル%を超える濃度にすることが望ましい。また、純メタノールの純度は、95重量%以上100重量%以下にすることが望ましい。これにより、エネルギー密度が高く、かつ出力特性に優れた小型の燃料電池を実現することができる。   Below the membrane electrode assembly 2, a liquid fuel storage unit 3 as a fuel storage unit is disposed. A liquid fuel 19 is accommodated in the liquid fuel storage unit 3. As the liquid fuel 19, a methanol fuel such as an aqueous methanol solution or pure methanol is used. The concentration of the aqueous methanol solution is preferably set to a concentration exceeding 50 mol%. The purity of pure methanol is desirably 95% by weight or more and 100% by weight or less. Thereby, a small fuel cell having high energy density and excellent output characteristics can be realized.

液体燃料貯蔵部3とアノードとの間には、液体燃料の気化成分(気化燃料)をアノードに供給するための気液分離層20が燃料供給手段として配置されている。気液分離層20は、気化燃料のみを透過させて、液体燃料は透過できない膜である。気液分離層20には、例えば、メタノール透過性を有する撥水性膜を使用することができる。メタノール透過性を有する撥水性膜としては、例えば、シリコーンシート、ポリエチレン多孔膜、ポリプロピレン多孔膜、ポリエチレン−ポリプロピレン多孔膜、ポリテトラフルオロエチレン多孔膜等を挙げることができる。   Between the liquid fuel storage unit 3 and the anode, a gas-liquid separation layer 20 for supplying a vaporized component (vaporized fuel) of the liquid fuel to the anode is disposed as a fuel supply means. The gas-liquid separation layer 20 is a membrane that allows only vaporized fuel to permeate and does not allow liquid fuel to permeate. For the gas-liquid separation layer 20, for example, a water-repellent membrane having methanol permeability can be used. Examples of the water-repellent film having methanol permeability include a silicone sheet, a polyethylene porous film, a polypropylene porous film, a polyethylene-polypropylene porous film, and a polytetrafluoroethylene porous film.

気液分離層20とアノード導電層17bの間には、フレーム21が配置されている。フレーム21で囲まれた空間は、アノードへの気化燃料の供給量を調整するための気化燃料収容室22として機能する。   A frame 21 is disposed between the gas-liquid separation layer 20 and the anode conductive layer 17b. The space surrounded by the frame 21 functions as a vaporized fuel storage chamber 22 for adjusting the amount of vaporized fuel supplied to the anode.

一方、膜電極接合体2のカソード導電層17aには、フレーム23が積層されている。フレーム23上には、カソード触媒層10において生成した水の蒸散を抑止する保湿板24(保湿層)が積層されている。保湿板24は、カソードで生成した水をアノードに供給するための水供給手段として機能する。すなわち、保湿板24は、カソードからの水分の蒸発を抑制するため、カソード触媒層10中の水分保持量を発電反応の進行に伴って増加させることができる。このため、カソード触媒層10の水分保持量がアノード触媒層13の水分保持量よりも多い状態が作り出される。その結果、浸透圧現象が促進されるため、カソード触媒層10に生成した水がプロトン伝導性膜16を通過してアノード触媒層13に供給される。   On the other hand, a frame 23 is laminated on the cathode conductive layer 17 a of the membrane electrode assembly 2. On the frame 23, a moisture retention plate 24 (humidity retention layer) that suppresses the transpiration of water generated in the cathode catalyst layer 10 is laminated. The moisturizing plate 24 functions as water supply means for supplying water produced at the cathode to the anode. That is, the moisture retention plate 24 can increase the amount of moisture retained in the cathode catalyst layer 10 as the power generation reaction proceeds in order to suppress the evaporation of moisture from the cathode. For this reason, a state in which the moisture retention amount of the cathode catalyst layer 10 is larger than the moisture retention amount of the anode catalyst layer 13 is created. As a result, since the osmotic pressure phenomenon is promoted, the water generated in the cathode catalyst layer 10 passes through the proton conductive membrane 16 and is supplied to the anode catalyst layer 13.

保湿板24は、メタノールに対して不活性で、耐溶解性、酸素透過性及び透湿性を有する絶縁材料から形成されていることが望ましい。このような絶縁材料としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンを挙げることができる。   It is desirable that the moisture retaining plate 24 is made of an insulating material that is inert to methanol and has dissolution resistance, oxygen permeability, and moisture permeability. Examples of such an insulating material include polyolefins such as polyethylene and polypropylene.

保湿板24は、JIS P−8117−1998で規定される透気度が50秒/100cm3以下であることが望ましい。これは、透気度が50秒/100cm3を超えると、空気導入口25からカソードへの空気拡散が阻害されて高出力を得られない恐れがあるからである。透気度のさらに好ましい範囲は、10秒/100cm3以下である。 The moisture retention plate 24 preferably has an air permeability specified by JIS P-8117-1998 of 50 seconds / 100 cm 3 or less. This is because if the air permeability exceeds 50 seconds / 100 cm 3 , air diffusion from the air inlet 25 to the cathode may be hindered and high output may not be obtained. A more preferable range of the air permeability is 10 seconds / 100 cm 3 or less.

保湿板24は、JIS L−1099−1993 A−1法で規定される透湿度が6000g/m224h以下であることが望ましい。なお、上記透湿度の値は、JIS L−1099−1993 A−1法の測定方法で示されている通り、40±2℃の温度の値である。透湿度が6000g/m224hを超えると、カソードからの水分蒸発量が多くなり、カソードからアノードへの水拡散を促進する効果を十分に得られない恐れがあるからである。また、透湿度を500g/m224h未満にすると、過剰量の水がアノードへ供給されて高出力を得られない恐れがあることから、透湿度は、500〜6000g/m224hの範囲にすることが望ましい。透湿度のさらに好ましい範囲は、1000〜4000g/m224hである。 The moisture retention plate 24 preferably has a moisture permeability of 6000 g / m 2 24 h or less as defined by the JIS L-1099-1993 A-1 method. In addition, the value of the said water vapor transmission rate is a value of the temperature of 40 +/- 2 degreeC as shown by the measuring method of JIS L-1099-1993 A-1. This is because if the moisture permeability exceeds 6000 g / m 2 24 h, the amount of water evaporated from the cathode increases, and the effect of promoting water diffusion from the cathode to the anode may not be sufficiently obtained. Further, if the water vapor transmission rate is less than 500 g / m 2 24 h, an excessive amount of water may be supplied to the anode and high output may not be obtained. Therefore, the water vapor transmission rate is in the range of 500 to 6000 g / m 2 24 h. It is desirable to do. A more preferable range of moisture permeability is 1000 to 4000 g / m 2 24 h.

酸化剤である空気を取り入れるための空気導入口25が複数個形成されたカバー26は、保湿板24の上に積層されている。カバー26は、膜電極接合体2を含むスタックを加圧してその密着性を高める役割も果たしているため、例えば、SUS304、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼、チタン合金、ニッケル合金のような金属から形成される。   A cover 26 in which a plurality of air inlets 25 for taking in air as an oxidant is formed is laminated on the moisture retaining plate 24. Since the cover 26 also plays a role of pressurizing the stack including the membrane electrode assembly 2 to enhance its adhesion, for example, from a metal such as SUS304, carbon steel, stainless steel, alloy steel, titanium alloy, nickel alloy. It is formed.

なお、液体燃料19は必ずしもメタノール燃料に限られるものではなく、例えばエタノール水溶液や純エタノール等のエタノール燃料、ジメチルエーテル、ギ酸、その他の液体燃料であってもよい。いずれにしても、燃料電池に応じた液体燃料が収容される。   The liquid fuel 19 is not necessarily limited to methanol fuel, and may be, for example, an ethanol fuel such as an ethanol aqueous solution or pure ethanol, dimethyl ether, formic acid, or other liquid fuel. In any case, liquid fuel corresponding to the fuel cell is accommodated.

上述した第1の実施形態に係る燃料電池では、発電によりカソードに生成した水の蒸発が、保湿層により抑制されるため、発電の進行に伴ってカソード中に水が蓄積される。この水が、浸透圧現象により電解質膜を通してアノードに供給される。アノードガス拡散層の親水性高分子層がアノード触媒層と対向しているため、アノードの保水効果を高めることができる。その結果、アノードの電気抵抗値が低くなるため、出力が向上し、さらにその高い出力を長期間に亘って維持することができる。   In the fuel cell according to the first embodiment described above, evaporation of water generated at the cathode by power generation is suppressed by the moisturizing layer, so that water accumulates in the cathode as power generation proceeds. This water is supplied to the anode through the electrolyte membrane by an osmotic pressure phenomenon. Since the hydrophilic polymer layer of the anode gas diffusion layer faces the anode catalyst layer, the water retention effect of the anode can be enhanced. As a result, since the electrical resistance value of the anode is lowered, the output is improved, and the high output can be maintained for a long time.

また、アノードガス拡散層の疎水性高分子層が膜電極接合体の外側に位置しているため、アノードの触媒担持量を増加させることができる。すなわち、第1の実施形態で用いられるアノードは、アノードガス拡散層の親水性高分子層に、触媒を含むスラリーを塗布し、乾燥させることによって得られる。スラリーがアノードガス拡散層を透過するのを疎水性高分子層が阻止するため、アノードの触媒担持量を多くすることが可能となる。   Further, since the hydrophobic polymer layer of the anode gas diffusion layer is located outside the membrane electrode assembly, the amount of catalyst supported on the anode can be increased. That is, the anode used in the first embodiment is obtained by applying a slurry containing a catalyst to the hydrophilic polymer layer of the anode gas diffusion layer and drying it. Since the hydrophobic polymer layer prevents the slurry from permeating the anode gas diffusion layer, the amount of catalyst supported on the anode can be increased.

(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る燃料電池は、アノードガス拡散層の疎水性高分子層がアノード触媒層と対向していること以外は、第1の実施形態に係る燃料電池と同様な構成を有する。第2の実施形態に係る燃料電池で用いられる膜電極接合体2を図3に示す。
(Second Embodiment)
The fuel cell according to the second embodiment has the same configuration as the fuel cell according to the first embodiment, except that the hydrophobic polymer layer of the anode gas diffusion layer faces the anode catalyst layer. A membrane electrode assembly 2 used in the fuel cell according to the second embodiment is shown in FIG.

図3に示す通りに、アノードガス拡散層14の疎水性高分子層14cがアノード触媒層13と対向していると共に、アノードガス拡散層14の反対側の面が親水性高分子層14bであるため、カソード12から電解質膜16を介して移動してきた水が、アノードガス拡散層14を透過するのを抑えることができる。その結果、水は、アノードガス拡散層14の表面に留まるため、アノード触媒層13の保水効果を高めることができる。これにより、アノードの電気抵抗値が低くなるため、出力が向上し、さらにその高い出力を長期間に亘って維持することができる。   As shown in FIG. 3, the hydrophobic polymer layer 14c of the anode gas diffusion layer 14 faces the anode catalyst layer 13, and the opposite surface of the anode gas diffusion layer 14 is the hydrophilic polymer layer 14b. Therefore, it is possible to suppress water that has moved from the cathode 12 through the electrolyte membrane 16 from passing through the anode gas diffusion layer 14. As a result, water remains on the surface of the anode gas diffusion layer 14, so that the water retention effect of the anode catalyst layer 13 can be enhanced. Thereby, since the electrical resistance value of the anode is lowered, the output is improved, and the high output can be maintained for a long time.

以上説明した通りに、第1,第2の実施形態に係る燃料電池によれば、出力性能が改善される。十分な効果を得るためには、第1の実施形態に係る燃料電池が好ましい。   As described above, according to the fuel cells according to the first and second embodiments, the output performance is improved. In order to obtain a sufficient effect, the fuel cell according to the first embodiment is preferable.

[実施例]
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
[Example]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施例1)
<アノードの作製>
親水性高分子としてポリスチレンスルホン酸を用意し、ポリスチレンスルホン酸の水溶液中にカーボンペーパの片面を30分間浸漬後、カーボンペーパを引き上げ、自然乾燥の後、80〜100℃で乾燥することにより、カーボンペーパに親水性高分子層を形成した。次いで、疎水性高分子としてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を用意し、PTFEのディスパージョンに、カーボンペーパの反対側の面(親水化処理が施されていない面)を30秒間浸漬後、カーボンペーパを引き上げ、6時間以上自然乾燥させることにより、カーボンペーパの反対側の面に疎水性高分子層を形成した。その後、不活性ガス炉内で焼成処理を施すことにより、アノードガス拡散層を得た。
Example 1
<Production of anode>
Polystyrene sulfonic acid is prepared as a hydrophilic polymer, one side of carbon paper is immersed in an aqueous solution of polystyrene sulfonic acid for 30 minutes, the carbon paper is pulled up, dried naturally at 80 to 100 ° C., and then dried at 80 to 100 ° C. A hydrophilic polymer layer was formed on the paper. Next, polytetrafluoroethylene (PTFE) is prepared as a hydrophobic polymer, and the surface opposite to the carbon paper (surface not subjected to hydrophilization treatment) is immersed in a PTFE dispersion for 30 seconds. Was pulled up and allowed to dry naturally for 6 hours or longer to form a hydrophobic polymer layer on the opposite surface of the carbon paper. Then, the anode gas diffusion layer was obtained by performing a baking process in an inert gas furnace.

アノード用触媒(Pt:Ru=1:1)担持カーボンブラックにパーフルオロカーボンスルホン酸溶液と水及びメトキシプロパノールを添加し、前記触媒担持カーボンブラックを分散させてペーストを調製した。得られたペーストをアノードガス拡散層の親水性高分子層に塗布することによりアノード触媒層を得た。   A perfluorocarbon sulfonic acid solution, water and methoxypropanol were added to an anode catalyst (Pt: Ru = 1: 1) supported carbon black, and the catalyst supported carbon black was dispersed to prepare a paste. The obtained paste was applied to the hydrophilic polymer layer of the anode gas diffusion layer to obtain an anode catalyst layer.

<カソードの作製>
カソード用触媒(Pt)担持カーボンブラックにパーフルオロカーボンスルホン酸溶液と水及びメトキシプロパノールを加え、前記触媒担持カーボンブラックを分散させてペーストを調製した。得られたペーストをカソードガス拡散層としての多孔質カーボンペーパに塗布することによりカソード触媒層を得た。
<Production of cathode>
A perfluorocarbon sulfonic acid solution, water and methoxypropanol were added to the cathode catalyst (Pt) -supported carbon black, and the catalyst-supported carbon black was dispersed to prepare a paste. The obtained paste was applied to porous carbon paper as a cathode gas diffusion layer to obtain a cathode catalyst layer.

アノード触媒層とカソード触媒層の間に、プロトン伝導性電解質膜として含水率が10〜20重量%のパーフルオロカーボンスルホン酸膜(nafion膜、デュポン社製)を配置し、これらにホットプレスを施すことにより、膜電極接合体(MEA)を得た。   Between the anode catalyst layer and the cathode catalyst layer, a perfluorocarbon sulfonic acid membrane having a water content of 10 to 20% by weight (nafion membrane, manufactured by DuPont) is disposed as a proton conductive electrolyte membrane and subjected to hot pressing. As a result, a membrane electrode assembly (MEA) was obtained.

気液分離膜として、シリコーンゴムシートを用意した。   A silicone rubber sheet was prepared as a gas-liquid separation membrane.

保湿板として、厚さが500μmで、透気度が2秒/100cm3(JIS P−8117−1998)で、透湿度が4000g/m224h(JIS L−1099−1993 A−1法)のポリエチレン製多孔質フィルムを用意した。 As a moisture retaining plate, the thickness is 500 μm, the air permeability is 2 seconds / 100 cm 3 (JIS P-8117-1998), and the moisture permeability is 4000 g / m 2 24 h (JIS L-1099-1993 A-1 method). A polyethylene porous film was prepared.

得られた膜電極接合体、保湿板及び気液分離膜を用いて前述した図1〜図2に示す構造を有する内部気化型の直接メタノール型燃料電池を組み立てた。   An internal vaporization type direct methanol fuel cell having the structure shown in FIGS. 1 to 2 described above was assembled using the obtained membrane electrode assembly, a moisturizing plate and a gas-liquid separation membrane.

燃料カートリッジに、純度が99.9重量%のメタノールを収容した。この燃料カートリッジを用いて燃料電池の液体燃料貯蔵部に液体燃料を供給した。   The fuel cartridge contained methanol having a purity of 99.9% by weight. Liquid fuel was supplied to the liquid fuel storage part of the fuel cell using this fuel cartridge.

(実施例2)
親水性高分子溶液にポリエチレングリコール水溶液を使用すること以外は、実施例1で説明したのと同様にして直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
(Example 2)
A direct methanol fuel cell was assembled in the same manner as described in Example 1 except that a polyethylene glycol aqueous solution was used as the hydrophilic polymer solution.

(実施例3)
実施例1で説明したのと同様な組成のペーストを、実施例1で説明したのと同様なアノードガス拡散層の疎水性高分子層に塗布することによりアノード触媒層を得た。得られたアノードを使用すること以外は、実施例1で説明したのと同様にして直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
(Example 3)
An anode catalyst layer was obtained by applying a paste having the same composition as described in Example 1 to the hydrophobic polymer layer of the anode gas diffusion layer similar to that described in Example 1. A direct methanol fuel cell was assembled in the same manner as described in Example 1 except that the obtained anode was used.

(実施例4)
カーボンペーパの片面に疎水性高分子溶液としてのPTFEディスパージョンをスプレーで噴霧(塗布)し、自然乾燥させた。次いで、不活性ガス炉内で焼成処理を行うことにより、カーボンペーパに疎水性高分子層を形成した。
Example 4
A PTFE dispersion as a hydrophobic polymer solution was sprayed (applied) on one side of the carbon paper with a spray and allowed to dry naturally. Next, a hydrophobic polymer layer was formed on the carbon paper by performing a baking treatment in an inert gas furnace.

このカーボンペーパの反対側の面(疎水処理が施されていない面)を親水性高分子溶液としてのポリスチレンスルホン酸水溶液に30分間浸漬後、カーボンペーパを引き上げ、自然乾燥の後80〜100℃で乾燥することにより、カーボンペーパの反対側の面に親水性高分子層を形成し、アノードガス拡散層を得た。   The other side of the carbon paper (the surface not subjected to hydrophobic treatment) is immersed in a polystyrene sulfonic acid aqueous solution as a hydrophilic polymer solution for 30 minutes, and then the carbon paper is pulled up and dried at 80 to 100 ° C. after natural drying. By drying, a hydrophilic polymer layer was formed on the opposite surface of the carbon paper to obtain an anode gas diffusion layer.

得られたアノードガス拡散層の親水性高分子層に、実施例1で説明したのと同様な組成のペーストを塗布することによりアノード触媒層を得た。得られたアノードを使用すること以外は、実施例1で説明したのと同様にして直接メタノール型燃料電池を組み立てた。   An anode catalyst layer was obtained by applying a paste having the same composition as described in Example 1 to the obtained hydrophilic polymer layer of the anode gas diffusion layer. A direct methanol fuel cell was assembled in the same manner as described in Example 1 except that the obtained anode was used.

(実施例5)
実施例1で説明したのと同様な組成のペーストを、実施例4で説明したのと同様なアノードガス拡散層の疎水性高分子層に塗布することによりアノード触媒層を得た。得られたアノードを使用すること以外は、実施例1で説明したのと同様にして直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
(Example 5)
An anode catalyst layer was obtained by applying a paste having the same composition as described in Example 1 to the hydrophobic polymer layer of the anode gas diffusion layer similar to that described in Example 4. A direct methanol fuel cell was assembled in the same manner as described in Example 1 except that the obtained anode was used.

(実施例6)
親水性高分子溶液にポリビニルアルコール水溶液を使用すること以外は、実施例1で説明したのと同様にして直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
(Example 6)
A direct methanol fuel cell was assembled in the same manner as described in Example 1 except that an aqueous polyvinyl alcohol solution was used as the hydrophilic polymer solution.

(実施例7)
親水性高分子溶液にセルロース水溶液を使用すること以外は、実施例1で説明したのと同様にして直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
(Example 7)
A direct methanol fuel cell was assembled in the same manner as described in Example 1 except that an aqueous cellulose solution was used as the hydrophilic polymer solution.

(実施例8)
親水性高分子溶液にヒドロキシプロピルセルロース水溶液を使用すること以外は、実施例1で説明したのと同様にして直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
(Example 8)
A direct methanol fuel cell was assembled in the same manner as described in Example 1 except that an aqueous hydroxypropylcellulose solution was used for the hydrophilic polymer solution.

(比較例)
アノードガス拡散層に多孔質カーボンペーパを使用し、カーボンペーパに実施例1で説明したのと同様な組成のペーストを塗布することによりアノード触媒層を得た。得られたアノードを使用すること以外は、実施例1で説明したのと同様にして直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
(Comparative example)
A porous carbon paper was used for the anode gas diffusion layer, and an anode catalyst layer was obtained by applying a paste having the same composition as described in Example 1 to the carbon paper. A direct methanol fuel cell was assembled in the same manner as described in Example 1 except that the obtained anode was used.

得られた燃料電池を1000時間連続運転し、その電流値の経時変化を図4に示す。図4では、横軸が運転時間(hour)で、縦軸が電流値(mA)である。   The obtained fuel cell was continuously operated for 1000 hours, and the change with time of the current value is shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis is the operating time (hour), and the vertical axis is the current value (mA).

図4から明らかな通りに、実施例1〜8の燃料電池は、比較例の燃料電池に比して、電流値が高く、その高い値を長期間に亘って維持している。   As is clear from FIG. 4, the fuel cells of Examples 1 to 8 have a higher current value than that of the fuel cell of the comparative example, and maintain the high value for a long period of time.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

例えば、上記した説明では、燃料電池の構成として膜電極接合体(MEA)の下部に燃料貯蔵部を有する構造で説明したが、燃料貯蔵部からMEAへの燃料の供給は、流路を介して行う構造であってもよい。また、燃料電池本体の構成としてパッシブ型の燃料電池を例に挙げて説明したが、アクティブ型の燃料電池、さらには燃料供給手段など一部にポンプ等を用いたセミパッシブ型の燃料電池に対しても本発明を適用することができる。これら構成であっても、上記した説明と同様の作用効果が得られる。   For example, in the above description, the structure of the fuel cell has been described with a structure having a fuel storage section below the membrane electrode assembly (MEA), but the fuel supply from the fuel storage section to the MEA is performed via the flow path. The structure to perform may be sufficient. In addition, although the passive type fuel cell has been described as an example of the configuration of the fuel cell main body, the active type fuel cell and further the semi-passive type fuel cell using a pump or the like in part such as the fuel supply means. However, the present invention can be applied. Even if it is these structures, the effect similar to the above-mentioned description is acquired.

本発明の一実施形態に係る直接メタノール型燃料電池を示す模式図。The schematic diagram which shows the direct methanol type fuel cell which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の燃料電池本体の第1の実施形態を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically 1st Embodiment of the fuel cell main body of FIG. 図1の燃料電池本体の第2の実施形態を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically 2nd Embodiment of the fuel cell main body of FIG. 実施例及び比較例の燃料電池の電流値の経時変化を示す特性図。The characteristic view which shows the time-dependent change of the electric current value of the fuel cell of an Example and a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1…燃料電池、2…燃料電池セル(膜電極接合体)、3…燃料貯蔵部、4…燃料電池本体、5…燃料カートリッジ、6…ソケット部、7…燃料供給部、8…カートリッジ本体、9…ノズル部、10…カソード触媒層、11…カソードガス拡散層、12…カソード、13…アノード触媒層、14…アノードガス拡散層、14a…導電性多孔体、14b…親水性高分子層、14c…疎水性高分子層、15…アノード、16…プロトン伝導性電解質膜、17a…カソード導電層、17b…アノード導電層、18a…カソードシール材、18b…アノードシール材、19…液体燃料、20…燃料供給手段、21,23…フレーム、22…気化燃料収容室、24…保湿層、25…空気導入口、26…カバー。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell, 2 ... Fuel cell (membrane electrode assembly), 3 ... Fuel storage part, 4 ... Fuel cell main body, 5 ... Fuel cartridge, 6 ... Socket part, 7 ... Fuel supply part, 8 ... Cartridge main body, DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Nozzle part, 10 ... Cathode catalyst layer, 11 ... Cathode gas diffusion layer, 12 ... Cathode, 13 ... Anode catalyst layer, 14 ... Anode gas diffusion layer, 14a ... Conductive porous body, 14b ... Hydrophilic polymer layer, 14c ... hydrophobic polymer layer, 15 ... anode, 16 ... proton conductive electrolyte membrane, 17a ... cathode conductive layer, 17b ... anode conductive layer, 18a ... cathode sealing material, 18b ... anode sealing material, 19 ... liquid fuel, 20 ... fuel supply means, 21, 23 ... frame, 22 ... vaporized fuel storage chamber, 24 ... moisture retaining layer, 25 ... air inlet, 26 ... cover.

Claims (4)

カソード、アノード、前記カソード及び前記アノードの間に配置される電解質膜を含む膜電極接合体と、前記アノードに燃料を供給するための燃料供給手段とを具備する燃料電池であって、
前記アノードは、アノード触媒層と、前記アノード触媒層に積層されたアノードガス拡散層とを含み、
前記アノードガス拡散層は、導電性多孔体と、前記導電性多孔体の一方の面に形成された親水性高分子層と、前記導電性多孔体の他方の面に形成された疎水性高分子層とを含み、
前記アノード触媒層は、前記親水性高分子層もしくは前記疎水性高分子層と対向していることを特徴とする燃料電池。
A fuel cell comprising a cathode, an anode, a membrane electrode assembly including an electrolyte membrane disposed between the cathode and the anode, and a fuel supply means for supplying fuel to the anode,
The anode includes an anode catalyst layer and an anode gas diffusion layer laminated on the anode catalyst layer,
The anode gas diffusion layer includes a conductive porous body, a hydrophilic polymer layer formed on one surface of the conductive porous body, and a hydrophobic polymer formed on the other surface of the conductive porous body. Including layers,
The fuel cell, wherein the anode catalyst layer is opposed to the hydrophilic polymer layer or the hydrophobic polymer layer.
前記導電性多孔体は、カーボンペーパであることを特徴とする請求項1記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the conductive porous body is carbon paper. 前記親水性高分子層は、ポリスチレンスルホン酸、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、セルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアミド、アミロース、でんぷん及びポリヒドロキシメチレンよりなる群から選択される少なくとも1種類の高分子を含むことを特徴とする請求項1または2記載の燃料電池。   The hydrophilic polymer layer includes at least one polymer selected from the group consisting of polystyrene sulfonic acid, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyamide, amylose, starch, and polyhydroxymethylene. The fuel cell according to claim 1 or 2, characterized in that: 前記燃料供給手段は、前記アノードに気化燃料を供給するための気液分離層であることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel supply means is a gas-liquid separation layer for supplying vaporized fuel to the anode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010073900A1 (en) * 2008-12-24 2010-07-01 株式会社 東芝 Anode electrode for direct methanol fuel cell, and membrane electrode complex and fuel cell using the same
JP2014002938A (en) * 2012-06-19 2014-01-09 Fujikura Ltd Direct methanol fuel cell
CN111029605A (en) * 2019-11-20 2020-04-17 华东理工大学 Gas diffusion layer for fuel cell and preparation method and application thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010073900A1 (en) * 2008-12-24 2010-07-01 株式会社 東芝 Anode electrode for direct methanol fuel cell, and membrane electrode complex and fuel cell using the same
JP2014002938A (en) * 2012-06-19 2014-01-09 Fujikura Ltd Direct methanol fuel cell
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