本发明专利技术的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：具备单电池（１１）和层叠单电池（１１）而得到的电池堆（５１），单电池（１１）具有：ＭＥＡ（５），该ＭＥＡ（５）具有高分子电解质膜（１）和夹持高分子电解质膜（１）的阳极（４ａ）以及阴极（４ｂ），以及以夹持ＭＥＡ（５）的方式进行配设的阳极隔板（６ａ）以及阴极隔板（６ｂ）；并具有将燃料气体和空气向阳极（４ａ）供给的阳极气体内部供给通路，在阳极气体内部供给通路中形成有包含除去ＣＯ的催化剂的除去ＣＯ的催化剂层（６１）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高分子电解质型燃料电池以及具备其的燃料电池系 统，特别涉及高分子电解质型燃料电池的构造。
技术介绍
高分子电解质型燃料电池(以下称之为PEFC)是通过使将城市燃 气等的原料气体重整后得到的富氢燃料气体与空气等含有氧的氧化剂 气体进行电化学反应从而产生电和热的装置。PEFC的单电池(cell) 具有由高分子电解质膜以及一对气体扩散电极(阳极和阴极)构成的 ME A (Membrane-Electrode-Assembly:电解质膜-电极组件)、密封垫 圈(gasket)以及导电性的隔板。气体扩散电极具有催化剂层和气体扩 散层，在隔板的与气体扩散电极相接触的面上设置有用于流过燃料气 体或者氧化剂气体的沟槽状的气体流路。另外，在将PEFC装载于家庭用燃料电池热电联供系统或者燃料 电池汽车中而进行运转的情况下，作为PEFC的发电时的燃料而被使 用的燃料气体(氢气)并不作为一般的基础设施而给予配备，所以往 往同时设置氢生成装置，该氢生成装置使例如天然气或者丙烷气体、 甲醇或者汽油等的从已有的基础设施得到的原料进行水蒸气重整反应 从而生成氢气。在由氢生成装置生成的燃料气体中，含有几个ppm到几十个ppm 的来自于原料的一氧化碳(CO)。因此有这样的问题，即，PEFC的阳极 催化剂由于CO而中毒，因而增大阳极的极化，从而导致电池性能降 低。针对这样的问题，已知有如下的燃料电池通过将CO选择氧化 催化剂担载于阳极的燃料扩散层中，从而能够在CO到达阳极催化剂 之前将其除去来防止阳极催化剂的中毒(例如参照专利文献1)。专利文献1:日本特开平9-129243号公报
技术实现思路
然而，在专利文献1所记载的燃料电池中，因为将CO选择氧化催化剂仅仅设置于燃料气体扩散层内，所以其能够担载的量被限制，在启动时或者负载变动时那样的过渡时CO浓度增加就不能够完全除去co，并且会引起电池性能的降低，因此需要确保更多的除去co的催化剂的表面积。另外，最近，作为由于CO中毒引起的电池性能降低的对策，将 Pt和Ru的合金催化剂作为阳极催化剂来使用，但是有这样的问题由 于PEFC的启动停止时等的电位变化而使催化剂中的Ru溶出，从而降 低相对于CO的耐受性。在专利文献1所记载的燃料电池中，如下课 题没有得到改善因为是将催化剂担载于邻接于催化剂层而配设的燃 料气体扩散层内，所以即使在催化剂中使用Pt/Ru合金，Ru也会受电 位变化的影响而溶出，从而降低相对于CO的耐受性。本专利技术鉴于上述的课题而做出的，目的在于提供能够更加可靠地 除去包含于燃料气体中的CO的高分子电解质型燃料电池以及具备其 的燃料电池系统。为了解决这样的课题，本专利技术的高分子电解质型燃料电池具备单 电池和层叠该单电池而成的电池堆，所述单电池具有MEA，该MEA 具有高分子电解质膜和夹持该高分子电解质膜的阳极和阴极；以及以 夹持所述MEA的方式配设的阳极隔板和阴极隔板；并且所述高分子电 解质型燃料电池具有将燃料气体和空气供给所述电池堆的内部的所述 阳极的阳极气体内部供给通路，在所述阳极气体内部供给通路中，形 成含有除去CO的催化剂的除去CO的催化剂层。由此，在构成PEFC的阳极的更上游侧除去包含于燃料气体中的 CO，从而就能够可靠地防止燃料电池性能的降低。另外，通过将除去 CO的催化剂层设置于电池堆的内部，就能够实现节省空间，而且，利 用电池堆内的温度不用加热除去CO的催化剂就获得催化剂活性，所 以能够实现节省能源。在所述除去CO的催化剂层中，也可以进一步含有担载所述除去 CO的催化剂的载体。所述阳极气体内部供给通路也可以是形成于所述阳极隔板的内面 的沟槽状的阳极气体流路。由此，能够对于每个单电池充分确保除去CO的催化剂的担载量， 能够在构成PEFC的阳极的更上游侧可靠地除去包含于燃料气体中的co。也可以在所述阳极隔板上，形成有用于向所述阳极气体流路的始 端供给所述燃料气体和空气的在层叠方向上贯通的阳极气体供给用歧管(manifold)孔，通过层叠所述单电池，连通所述阳极气体供给用歧管 孔从而形成阳极气体供给用歧管，所述阳极气体内部供给通路由所述 阳极气体供给用歧管构成。由此，将除去CO的催化剂层设置于形成于电池堆内部的阳极气 体供给用歧管中，从而能够有效地利用电池堆内的空间。另外，能够 充分地确保除去CO的催化剂的担载量，能够在构成PEFC的阳极的更 上游侧可靠地除去包含于燃料气体中的CO。所述阳极气体内部供给通路也可以由所述阳极气体流路和所述阳 极气体供给用歧管构成。也可以在所述阳极气体供给用歧管内配设有CO除去体。由此，能够在导入至各个单电池之前进一步降低被导入到PEFC 主体的燃料气体中的CO浓度，能够获得比在将除去CO的催化剂仅仅 形成于阳极气体内部供给通路的情况下更加大的效果。也可以所述CO除去体具有所述除去CO的催化剂、担载所述除去 CO的催化剂的载体以及非导电性且有通气性的容器，所述载体被容纳 于所述容器中。所述载体也可以是以使所述容器内具有通气性的方式被容纳于所 述容器中。所述载体也可以由多孔体形成。 所述载体也可以被形成为颗粒状。所述除去CO的催化剂也可以含有选自由Pt、 Ru、 Pd、 Au以及 Rh构成的金属组中的至少一种金属元素作为构成元素。所述除去CO的催化剂层也可以以使选自构成所述除去CO的催化 剂的所述金属组以及由构成所述金属组的金属的氧化物形成的金属氧化物组中的至少二种以上的金属以及/或者金属的氧化物的单体互相接 触的方式被担载于所述载体上。另外，本专利技术所涉及的燃料电池系统具有所述高分子电解质型 燃料电池，将所述燃料气体供给所述阳极的燃料气体供给装置，将所 述空气供给所述阳极气体内部供给通路的空气供给装置，以及将所述 氧化剂气体供给所述阴极的氧化剂气体供给装置。由此，能够在构成高分子电解质型燃料电池的阳极的更上游侧除 去燃料气体中含有的CO，能够可靠地防止电池性能的下降。根据本专利技术的高分子电解质型燃料电池以及具备其的燃料电池系 统，能够将包含于燃料气体中的CO在到达阳极催化剂之前除去，所 以能够更加可靠地防止由于阳极催化剂的CO中毒而引起的燃料电池 性能下降。附图说明图1是示意性地表示本专利技术的实施方式1所涉及的燃料电池系统 的构成的框图。图2是表示图1的燃料电池系统的高分子电解质型燃料电池的概 略的示意图。图3是表示构成图2所表示的高分子电解质型燃料电池的单电池 的构造的概略的截面图。图4是表示图3所表示的单电池的阳极隔板的内面形状的示意图。图5是表示本专利技术的实施方式2所涉及的燃料电池系统中的高分 子电解质型燃料电池的构成的一部分的示意图。图6是表示图5所表示的高分子电解质型燃料电池中的CO除去 体的变形例的示意图。图7是表示本专利技术的实施方式2所涉及的燃料电池系统中的高分 子电解质型燃料电池的构成的 一部分的示意图。符号的说明1.高分子电解质膜2a.阳极催化剂层3a.阳极气体扩散层 3b.阴极气体扩散层5. MEA6a.阳极隔板 6b.阴极隔板7. 阳极气体流路 7a.水平部7b.垂直部8. 阴极气体流路 9a.传热介质流路 9b.传热介质流路10. 密封垫圈11. 单电池12E.阳极气体排出用歧管孔 121.阳极气体供给用歧管孔 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高分子电解质型燃料电池，其特征在于： 具备单电池和层叠该单电池而成的电池堆，所述单电池具有：ＭＥＡ，该ＭＥＡ具有高分子电解质膜和夹持该高分子电解质膜的阳极和阴极；以及以夹持所述ＭＥＡ的方式配设的阳极隔板和阴极隔板； 所述高分 子电解质型燃料电池具有将燃料气体和空气供给至所述电池堆的内部的所述阳极的阳极气体内部供给通路， 在所述阳极气体内部供给通路中，形成有包含除去ＣＯ的催化剂的除去ＣＯ的催化剂层。
【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：竹口伸介，辻庸一郎，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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