[发明专利]高分子电解质型燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及高分子电解质型燃料电池的构造，特别是涉及电极的 构造。

背景技术

高分子电解质型燃料电池(以下称之为PEFC)是通过使含有氢的 燃料气体和空气等的含有氧的氧化剂气体发生电化学反应从而同时产 生电力和热能的装置。在PEFC中所使用的电解质层为了保持充分的 氢离子的传导性而必须是湿润的，因此，一般是将加湿了的燃料气体 和氧化剂气体提供给PEFC。

可是，PEFC无论是在车载用还是固定位置用的，为了实用化，要 求进一步降低成本并且追求小型化，从如此的观点出发进行了要求如 下的研究，即，要求即使去掉反应气体的加湿器，或者使加湿条件为 所谓的低加湿条件(使反应气体的加湿条件为将水分调节为使得露点 低于燃料电池的工作温度的条件)的情况下，也能够顺利地发电。对 于如此的要求，已知例如有这样的固体高分子型燃料电池，即使是在 低加湿条件的情况下，也能够使固体高分子膜在整体上都保持在湿润 状态下(例如参照专利文献1)。

在由专利文献1所公开的固体高分子型燃料电池中，通过使阴极 侧的气体扩散层的入口附近的水分透过性低于其他区域中的阴极侧的 气体扩散层的水分透过性，从而就能够使得不会从氧化剂气体导入口 附近的固体高分子膜中失去水分，由此，能够使固体高分子膜在整体 范围内都保持在湿润状态。

专利文献1：日本特开2001-6708号公报

发明内容

然而，本发明人根据实验发现：在低加湿条件的情况下，即使是 专利文献1所公开的固体高分子型燃料电池，也不能够充分防止由于 包含于氧化剂气体中的微量的SO₂、H₂S或者甲基硫醇等的含有硫作为 构成要素的杂质而引起的阳极中毒，因而还有改善的余地。

本发明就是鉴于上述问题而做出的，目的在于提供一种高分子电 解质型燃料电池，即使是在低加湿条件的情况下，也能够充分减少由 于混入到氧化剂气体中的含有硫作为构成要素的杂质而引起的阳极中 毒。

本发明人为了解决上述现有技术中的问题而反复进行了悉心研 究，结果得出以下的见解从而完成了本发明。

即，本发明人进行了如下实验：如图7所示使用集电板，沿着氧 化剂气体流路将其主面(以使氧化剂气体流路的最上游区域为区域P1 并使最下游区域为区域P27的方式)分成27个区域，从而以使燃料气 体流路以及氧化剂气体流路成为所谓的并行流动的方式制作燃料电 池，并在低加湿条件下一边保持发电量一定，一边使SO₂混入氧化剂 气体中并分别对分割的区域(区域P1～区域P27)测定电流(发电量)。

其结果为，刚将SO₂混入到氧化剂气体中之后，在氧化剂气体流 路的上游区域(区域P1～区域P9)中发电量就下降。另外，在进一步 混入SO₂之后，在经过180小时之后，在氧化剂气体流路的中游区域 (区域P10～区域P21)中发电量大幅度急剧下降，另一方面，在下游 区域(区域P22～区域P27)中，发电量大幅度急剧上升。

于是，在这之后，再在120小时内使SO₂混入之后，测定阳极的 CV特性(电特性)后，得知：虽然使SO₂混入到氧化剂气体中，可是 阳极的与燃料气体流路的上游区域以及中游区域相接触的部分(以下 称之为阳极的上游区域以及阳极的中游区域)由于SO₂而中毒。

本发明人认为这是因为：为了形成低加湿条件，阴极的与氧化剂 气体流路的上游区域以及中游区域相接触的部分(以下称之为阴极的 上游区域以及阴极的中游区域)发生逆扩散，并且此时被混入到氧化 剂气体中的SO₂与水一起移动至阳极侧，从而阳极的上游区域以及中 游区域中毒。

因此发现，防止在低加湿条件下在阴极的上游区域以及中游区域 所生成的水向阳极逆扩散，在解决上述技术问题方面是有效的。