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公開番号2024121248
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-06
出願番号2023028239
出願日2023-02-27
発明の名称ギ酸燃料電池
出願人国立大学法人金沢大学,株式会社ジェイテクト
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類H01M 4/96 20060101AFI20240830BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】カーボンペーパーを拡散層として用い、高い出力が得られるギ酸燃料電池を提供する。
【解決手段】ギ酸燃料電池1は、電解質膜21と、電解質膜21の第一の面上に配置されたアノード22と、アノード22上に配置されたアノード拡散層23と、電解質膜の第二の面上に配置されたカソード24と、カソード24上に配置されたカソード拡散層25と、を有する膜電極接合体2と、アノード拡散層23上に配置されたアノード側セパレータ3と、カソード拡散層25上に配置されたカソード側セパレータ4と、を含んでおり、ギ酸を燃料として用い、膜電極接合体2における電極反応によって発電可能に構成されている。アノード拡散層23は、その厚み方向に貫通した複数の貫通孔を有するカーボンペーパーから構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電解質膜と、前記電解質膜の第一の面上に配置されたアノードと、前記アノード上に配置されたアノード拡散層と、前記電解質膜の第二の面上に配置されたカソードと、前記カソード上に配置されたカソード拡散層と、を有する膜電極接合体と、
前記アノード拡散層上に配置されたアノード側セパレータと、
前記カソード拡散層上に配置されたカソード側セパレータと、を含み、
ギ酸を燃料として用い、前記膜電極接合体における電極反応によって発電可能に構成されたギ酸燃料電池であって、
前記アノード拡散層は、その厚み方向に貫通した複数の貫通孔を有するカーボンペーパーから構成されている、ギ酸燃料電池。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記アノード拡散層における前記貫通孔の開口面積の面積率が１％以上８％以下である、請求項１に記載のギ酸燃料電池。
【請求項３】
前記アノード拡散層における前記貫通孔の開口面積の面積率が２％以上６％以下である、請求項１に記載のギ酸燃料電池。
【請求項４】
前記アノード拡散層における前記貫通孔の開口面積の面積率が１％以上７％以下であり、前記カソード拡散層がカーボンクロスから構成されている、請求項１に記載のギ酸燃料電池。
【請求項５】
前記アノード拡散層における前記貫通孔の開口面積の面積率が２％以上８％以下であり、前記カソード拡散層がカーボンペーパーから構成されている、請求項１に記載のギ酸燃料電池。
【請求項６】
前記アノード側セパレータは前記アノードにギ酸を供給可能に構成された燃料流路を有しており、少なくとも一部の前記貫通孔が前記燃料流路に対面して配置されている、請求項１に記載のギ酸燃料電池。
【請求項７】
前記貫通孔の円相当径が５０μｍ以上１８０μｍ以下である、請求項１～５のいずれか１項に記載のギ酸燃料電池。
【請求項８】
前記アノード拡散層における前記貫通孔の開口面積の面積率が１％以上９％以下であり、前記貫通孔の円相当径が６０μｍ以上１３０μｍ以下であり、前記カソード拡散層がカーボンペーパーから構成されている、請求項１に記載のギ酸燃料電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギ酸燃料電池に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池等の燃料電池は、電解質膜と、電解質膜の一方の面上に設けられたアノードと、電解質膜の他方の面上に設けられたカソードと、を含む膜電極接合体を有している。燃料電池は、膜電極接合体のアノードに燃料を供給するとともに、カソードに酸化剤を供給することにより、アノードとカソードとの間に起電力を生じさせ、発電を行うことができる。
【０００３】
膜電極接合体には、燃料や酸化剤を拡散させ、アノードやカソードにおける電極反応を促進する目的で、導電性多孔質からなる拡散層が設けられていることがある。水素ガスを燃料として用いる燃料電池においては、拡散層としてカーボンペーパーが多用されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００４－２１４１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、燃料としてギ酸を用いる直接ギ酸形燃料電池が開発されている。ギ酸は水素ガス等の気体に比べて、取り扱いが容易であり、単位体積当たりエネルギー密度を高くすることができるため、極めて有用である。
【０００６】
ところが、ギ酸は水素ガスに比べて拡散性に劣るため、カーボンペーパー内の空隙に流通しにくい。そのため、直接ギ酸形燃料電池における拡散層としてカーボンペーパーを用いると、拡散層内にギ酸が十分に拡散せず、発電時の出力を高めることが難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、カーボンペーパーを拡散層として用い、高い出力が得られるギ酸燃料電池を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】
【０００８】
本発明の一態様は、電解質膜と、前記電解質膜の第一の面上に配置されたアノードと、前記アノード上に配置されたアノード拡散層と、前記電解質膜の第二の面上に配置されたカソードと、前記カソード上に配置されたカソード拡散層と、を有する膜電極接合体と、
前記アノード拡散層上に配置されたアノード側セパレータと、
前記カソード拡散層上に配置されたカソード側セパレータと、を含み、
ギ酸を燃料として用い、前記膜電極接合体における電極反応によって発電可能に構成されたギ酸燃料電池であって、
前記アノード拡散層は、その厚み方向に貫通した複数の貫通孔を有するカーボンペーパーから構成されている、ギ酸燃料電池にある。
【発明の効果】
【０００９】
前記ギ酸燃料電池のアノード拡散層は、その厚み方向に貫通した複数の貫通孔を有するカーボンペーパーから構成されている。このように、アノード拡散層に複数の貫通孔を設けることにより、比較的拡散性の低いギ酸を燃料として用いる場合においても、ギ酸をアノード拡散層全体に容易に拡散させることができる。そして、アノード拡散層内においてギ酸が拡散しやすくなることにより、アノードへのギ酸の供給をより円滑に行い、ギ酸燃料電池の出力を高めることができる。
【００１０】
以上のごとく、上記態様によれば、カーボンペーパーを拡散層として用い、高い出力が得られるギ酸燃料電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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