[發明專利]燃料電池

無效

• 申請號: 200680009402.1
• 申請日: 2006-03-22
• 公開（公告）號: CN101147287A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 矢嶋亨;瀧澤由美子;佐藤麻子;菅博史
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/06;H01M8/10
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 沙永生

技術領域

本發明涉及陰極催化劑層中生成的水透過質子傳導性膜被供給到陽極催化劑層的燃料電池。

背景技術

近年來，個人電腦、手機等各種電子設備隨著半導體技術的發展而被小型化，進行了將燃料電池用于這些小型設備用的電源的嘗試。燃料電池可以僅通過供給燃料和氧化劑來發電，具有只更換燃料就可以連續地發電的優點，因此只要實現小型化，就可以成為對于便攜式電子設備的工作非常有利的系統。特別是直接甲醇型燃料電池(DMFC；direct?methanol?fuel?cell)將能量密度高的甲醇用作燃料，在電極催化劑上直接從甲醇獲取電流，因此不需要重整器，可以小型化。此外，DMFC的燃料處理比氫氣燃料容易，所以也有希望作為小型設備用電源。

作為DMFC的燃料供給方法，已知將液體燃料氣化后通過鼓風機等送入燃料電池內的氣體供給型DMFC、將液體燃料直接通過泵等送入燃料電池內的液體供給型DMFC以及如日本專利公報第3413111號中所揭示在電池內使液體燃料氣化而供給到陽極的內部氣化型DMFC等。

日本專利特開平5-190184號公報涉及使用氫氣燃料的燃料電池。前述公報揭示了，為了促進向電解質膜的水分供給，在電極-電解質接合體中形成形成有電極催化劑層的部分和僅一層固體高分子電解質膜的部分，將通過電極催化劑層具有的拒水性被排出到外部的水分供給到固體高分子電解質膜。

發明的揭示

本發明的目的在于改善陰極催化劑層中生成的水透過質子傳導性膜被供給到陽極催化劑層的燃料電池的輸出特性。

如果采用本發明的形態，可提供具備質子傳導性膜、形成于前述質子傳導性膜的一面的陽極催化劑層和局部地形成于前述質子傳導性膜的相反側的面的陰極催化劑層，前述陰極催化劑層中生成的水透過前述質子傳導性膜被供給到前述陽極催化劑層的燃料電池，其中，具備以與前述陰極催化劑層接觸的狀態形成于前述質子傳導性膜的前述相反側的面的水擴散區域。

如果采用本發明的另一形態，可提供具備質子傳導性膜、形成于前述質子傳導性膜的一面的陽極催化劑層、隔著前述質子傳導性膜以與前述陽極催化劑層相對的狀態形成于前述質子傳導性膜的相反側的面的陰極催化劑層、和以與前述陰極催化劑層接觸的狀態形成于前述質子傳導性膜的前述相反側的面的水擴散區域的燃料電池，所述水擴散區域將前述陰極催化劑層中生成的水透過前述質子傳導性膜被供給到前述陽極催化劑層。

如果采用本發明的另一形態，可提供具備質子傳導性膜、形成于前述質子傳導性膜的一面的陽極催化劑層、隔著前述質子傳導性膜以與前述陽極催化劑層相對的狀態形成于前述質子傳導性膜的相反側的面的陰極催化劑層、和以與前述陰極催化劑層接觸且貫通前述質子傳導性膜的狀態形成的水擴散區域的燃料電池，所述水擴散區域將前述陰極催化劑層中生成的水供給到前述陽極催化劑層。

附圖的簡單說明

圖1為本發明的第1種實施方式的直接甲醇型燃料電池的模式化截面圖。

圖2為圖1的直接甲醇型燃料電池的MEA的模式圖。

圖3為本發明的第2種實施方式的直接甲醇型燃料電池的MEA的模式圖。

圖4為本發明的第3種實施方式的直接甲醇型燃料電池的MEA的模式圖。

圖5為本發明的第4種實施方式的直接甲醇型燃料電池的MEA的模式圖。

圖6為表示關于實施例1和比較例1的燃料電池的電池電壓的經時變化的特性圖。

圖7為本發明的第5種實施方式的直接甲醇型燃料電池的MEA的模式圖。

實施發明的最佳方式

本發明的實施方式的燃料電池中，形成前述陰極催化劑層的水分保持量比前述陽極催化劑層的水分保持量多的狀態，利用滲透壓現象將前述陰極催化劑層中生成的水透過前述質子傳導性膜供給到前述陽極催化劑層。為了使陰極側的水分量比陽極側多，例如可以通過使用抑制陰極催化劑層中生成的水的蒸散的保濕板或使用甲醇濃度高的液體燃料等方法來實現。

如上所述的從陰極向陽極供給水的燃料電池存在長時間持續發電則陰極催化劑層的氣孔被水阻塞，陰極催化劑層中的氧化性氣體(例如空氣)的擴散性劣化，發電特性下降的問題。

如本發明的實施方式，通過在前述質子傳導性膜的相反側的面以與前述陰極催化劑層接觸的狀態形成水擴散區域，可以使陰極催化劑層中生成的水吸收于水擴散區域，因此可以抑制水對陰極催化劑層的氣孔的阻塞，能夠抑制伴隨發電的氧化性氣體的擴散性的下降。