ES2291666T3 - Control de migracion de electrolito para pilas de mcfc de gran superficie. - Google Patents
Control de migracion de electrolito para pilas de mcfc de gran superficie. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2291666T3 ES2291666T3 ES03750609T ES03750609T ES2291666T3 ES 2291666 T3 ES2291666 T3 ES 2291666T3 ES 03750609 T ES03750609 T ES 03750609T ES 03750609 T ES03750609 T ES 03750609T ES 2291666 T3 ES2291666 T3 ES 2291666T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- cells
- deposit
- negative
- gas
- positive
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims description 59
- 230000005012 migration Effects 0.000 title description 18
- 238000013508 migration Methods 0.000 title description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 67
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 52
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 24
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 16
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 6
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 141
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000005323 carbonate salts Chemical class 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 238000009419 refurbishment Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000001010 compromised effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 239000011532 electronic conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000012261 overproduction Methods 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 210000003339 pole cell Anatomy 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011181 potassium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010421 standard material Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04276—Arrangements for managing the electrolyte stream, e.g. heat exchange
- H01M8/04283—Supply means of electrolyte to or in matrix-fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/244—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes with matrix-supported molten electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
- H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
- H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
- H01M2300/0051—Carbonates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
Pila de Células de Combustible de Carbonato Fundido que comprende una pluralidad de células separadas mediante un material electrónicamente conductivo que es impermeable al gas, caracterizada por la combinación de los siguientes elementos: - Un componente de depósito positivo, externo al cátodo de la primera célula, en el lado positivo de la pila, en el que dicho depósito consiste de una o más capas porosas de un material electrónicamente conductivo y comprende por lo menos un distribuidor de gas y - Un componente de depósito negativo, externo al ánodo de la última célula, en el lado negativo de la pila, en el que dicho depósito consiste de una o más capas porosas de un material electrónicamente conductivo. En la que los depósitos en funcionamiento se encuentran expuestos exclusivamente al medio de gas combustible y son inaccesibles a los gases oxidantes.
Description
Control de migración de electrolito para pilas
de MCFC de gran superficie.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de Células de Combustible de Carbonato Fundido que
permite conseguir un control activo de la migración de electrolito
a través de la junta en pilas con colector externo. El objetivo es
minimizar el impacto de este efecto sobre el rendimiento, cuando la
pila está constituida por un gran número (\geq50) de células de
gran superficie (\geq3.500 cm^{2}). Dicha estrategia no requiere
modificaciones sobre células específicas, sino que todas las
células pueden ser fabricadas mediante los mismos componentes.
Una célula de combustible es un dispositivo que
utiliza hidrógeno (o un combustible rico en hidrógeno) y oxígeno
para crear electricidad mediante un proceso electroquímico.
Una célula de combustible individual consiste de
un electrolito intercalado entre dos electrodos delgados (un cátodo
y ánodo poroso). Hay diferentes tipos de células de combustible,
para todos ellos, se suministra hidrógeno, o un combustible rico en
hidrógeno al ánodo, y oxígeno o aire al cátodo.
Por ejemplo, para la membrana polimérica de
intercambio (PEM) y las células de combustible de ácido fosfórico,
los protones, generados por la reacción en el ánodo, se mueven a
través del electrolito hasta el cátodo para combinarse con oxígeno
y con electrones, produciendo agua y calor.
Para células de combustible alcalinas, de
carbonato fundido y de óxido sólido, los iones negativos se
desplazan a través del electrolito hasta el ánodo donde se combinan
con hidrógeno para generar agua y electrones. Los electrones del
lado del ánodo de la célula no pueden pasar a través de la membrana
al cátodo cargado positivamente; deben desplazarse alrededor de la
misma a través de un circuito eléctrico para alcanzar el otro lado
de la célula. Este movimiento de electrones es una corriente
eléctrica.
Las Células de Combustible de Carbonato Fundido
(MCFC) pertenecen a la clase de células de combustible de alta
temperatura. La mayor temperatura de funcionamiento permite a las
células utilizar gas natural directamente sin la necesidad de un
procesador de combustible y también han sido utilizadas con gas
combustible pobre de procesos industriales, otras fuentes y
combustibles. Desarrollados a mediados de los años 60, se han
realizado mejoras en los procesos de fabricación, en el rendimiento
y en la resistencia.
Las células MCFC funcionan de manera bastante
diferente con respecto a otras células de combustible. Estas
células utilizan un electrolito compuesto por una mezcla fundida de
sales de carbonato. En la actualidad se están utilizando dos
mezclas: carbonato de litio y carbonato de potasio, o carbonato de
litio y carbonato de sodio. Para fundir las sales de carbonato y
alcanzar una alta movilidad de iones a través del electrolito, las
células MCFC funcionan a altas temperaturas (650ºC).
Cuando son calentadas a una temperatura de
aproximadamente 650ºC, estas sales se funden y se convierten
conductivas a los iones carbonato (CO_{3}^{2-}). En
funcionamiento, estos iones son generados por la reacción en el
cátodo y fluyen desde el cátodo hasta el ánodo donde se combinan con
hidrógeno para dar agua, dióxido de carbono y electrones. Estos
electrones son dirigidos a través de un circuito externo de vuelta
al cátodo, generando electricidad y calor derivado. Las reacciones
que tienen lugar son las siguientes:
Reacción en el ánodo: CO_{3}^{2-} + H_{2}
=> H_{2}O + CO_{2} + 2e-
Reacción en el cátodo: CO_{2} + 1/2 O_{2} +
2e- => CO_{3}^{2-}
Reacción global en la célula: H_{2}(g)
+ ½O_{2}(g) + CO_{2} (cátodo) => H_{2}O(g) +
CO_{2} (ánodo)
La mayor temperatura de funcionamiento de las
células MCFC tiene tanto ventajas como desventajas en comparación a
las células PAFC y PEFC de menor temperatura. A una temperatura de
funcionamiento superior, CO es un combustible y no un agente
tóxico, con formidables beneficios en términos tanto de
aceptabilidad como fuente de combustible como de reformado de
metano. Además, con respecto al reformado de gas natural, puede
producirse utilizando directamente como fuente térmica el propio
calor disipado de las células MCFC. Entre ventajas adicionales se
incluye la capacidad de usar materiales estándares para la
construcción, como láminas de acero inoxidable, y permitir el uso
de catalizadores basados en níquel en los electrodos. El calor
derivado de una célula MCFC puede ser utilizado para generar una
corriente de alta presión que puede utilizarse en muchas
aplicaciones industriales y comerciales.
Con respecto a los requerimientos funcionales
principales, el llenado completo de cada intersticio en el
componente cerámico poroso insertado entre el ánodo y el cátodo
(matriz de electrolito) es un factor clave. Esto no solamente
constituye una barrera para los gases sino que también previene la
caída del rendimiento (de hecho, en los espacios vacíos de
electrolito no se produce el transporte hasta el ánodo del ión
CO_{3}^{2-} generado por el cátodo). Para ambos electrodos, una
característica esencial para la finalización de las reacciones es
la presencia constante de una superficie de contacto trifásico
gas/ión CO_{3}^{2-}/electrón. Entonces resulta evidente que
además de las propiedades electrocatalíticas del material de
electrodo, el rendimiento depende del acceso/eliminación de los
sitios de reacción del gas y del ión CO_{3}^{2-}. El rendimiento
es por lo tanto inaceptable tanto cuando los electrodos se
encuentran "saturados" de electrolito como cuando la cantidad
de electrolito es insuficiente.
Para cada uno de los dos electrodos existe un
índice de llenado óptimo para mejorar los rendimientos; alejarse
del mismo significa reducir el índice de eficiencia. De todas
maneras hay un intervalo en el que dicho índice es todavía
aceptable y las características de las células pueden en cualquier
caso ser explotadas.
En la condición de funcionamiento, ya que la
cantidad de carbonatos se reduce gradualmente, el índice de llenado
cambia con el tiempo. Con el fin de mantener los niveles de llenado
superiores al mínimo requerido, es necesario empezar desde unos
niveles de llenado superiores a los óptimos.
Los carbonatos se distribuyen espontáneamente en
los poros con propiedades de retención capilar superiores.
Con el fin de controlar el reparto de
electrolito entre los componentes, es necesario elegir los volúmenes
correctos en el diseño de la célula y respetar una jerarquía
rigurosa sobre la base de sus propiedades retentivas.
Ya que es necesario que la matriz permanezca en
cualquier caso llena, el desvío del índice de llenado debe
contemplar exclusivamente los electrodos. La reacción en el ánodo se
penaliza menos que la que tiene lugar en el cátodo mediante los
índices de llenado que se encuentran lejos de los valores óptimos.
De ahí, el diseño de la célula tiende por lo tanto a usar el ánodo
concentrando en el mismo el excedente inicial de electrolito y
evacuando el mismo primeramente. La configuración de una célula
individual consiste en un "sándwich" de 3 capas (ánodo, matriz
de electrolito, cátodo) situado entre unas piezas metálicas
destinadas a la distribución de gas y al transporte de corriente.
En la práctica, una célula de combustible de carbonato fundido (que
convencionalmente es indicada con la palabra "pila") es una
estructura modular constituida mediante muchas células elementales
conectadas en serie eléctricamente pero con entradas de gas
paralelas. La conexión eléctrica entre las células se obtiene con
un separador metálico (conductor electrónico) entre el compartimento
del ánodo de una célula y el compartimento del cátodo de la célula
adyacente. En cada extremo de la célula hay una placa metálica;
estas normalmente se denominan "placas de extremo", una en el
ánodo y otra en el cátodo. Para suministrar gas a las células
individuales, normalmente se utilizan dos maneras: colector externo
y colector interno. En el primer caso, cada una de las cuatro caras
laterales tiene una función específica: entrada del combustible,
salida del combustible, entrada del agente oxidante, salida del
agente oxidante. El primer par y el segundo par de caras se
encuentran en posiciones opuestas entre sí. Normalmente, en cada
cara se coloca un colector directamente contra la cara del paquete
de células. Desde la superficie interior hasta el colector el gas
llega directamente a las piezas a las que es designado.
En el colector interno, los conductos de entrada
del gas para las células individuales se obtienen por medio de unos
surcos complejos en las placas bipolares que dividen las células
entre sí.
El estado de la técnica hasta la fecha se ha
confrontado a los problemas conectados al uso de un colector
externo de la migración de electrolito a través de la junta del
colector. Con el colector externo, la estanqueidad necesaria para
mantener el gas separado del medio exterior requiere la utilización
de una junta en el perímetro de la superficie del paquete de
células que se encuentra en contacto con el colector.
Por razones técnicas el uso de una junta tórica
metálica no es posible: las soluciones reales consideran el uso de
diferentes materiales como por ejemplo tejidos y calafateadores que
normalmente son mezclas de polvos cerámicos con la adición de
medios fluidizantes. En cualquier caso, el resultado es una
estructura porosa permeable al electrolito y en comunicación con el
electrolito de todas las células. En consecuencia, las células
individuales no pueden considerarse independientes, ya que las
juntas del colector representan posibles pasos de electrolito de
una célula a otra.
En la pila las células se encuentran conectadas
en serie electrónicamente: por consiguiente hay un gradiente de
potencial a lo largo de la pila entre los dos extremos. Esto provoca
una migración de los iones alcalinos del electrolito a través de
las juntas de las células que se encuentran en el extremo positivo a
las células conectadas al extremo negativo, con una consiguiente
"sobreproducción" de los iones CO_{3}^{2-} en las células
"negativas" y con una correspondiente "reducción" en las
células "positivas". Las células que se encuentran en el
extremo positivo de la pila muestran una pérdida de electrolito,
además de la pérdida que es provocada por los mecanismos de
consumo.
Cambiando las características de las juntas,
incluso la cantidad de electrolito que se transfiere del lado
positivo al lado negativo de la pila es diferente. Esta cualidad no
depende del número de células que contiene la pila: la migración
implica solamente a las células en los dos extremos y no concierne a
las células internas.
Las consecuencias para las células en el extremo
positivo son siempre las mismas: el vaciado anticipado provoca una
caída del rendimiento y, debido a que la cantidad de electrolito en
los electrodos se vuelve insuficiente, cuando el proceso de vaciado
alcanza un nivel crítico la matriz de electrolito pierde sus
propiedades de estanqueidad con respecto a los gases y tiene lugar
la mezcla entre el combustible y el agente oxidante directamente en
la célula, con las consiguiente rápida degradación del soporte
físico.
Dependiendo de la superficie de las células, de
su estructura interna y de la configuración de la junta, el tiempo
que es necesario para alcanzar condiciones críticas cambia pero la
dinámica de los mecanismos es siempre la que se ha descrito
anteriormente. Para las células del lado negativo el riesgo es una
saturación de los electrodos con una caída del rendimiento
importante. Este mecanismo se extiende entonces a un número de
células cada vez más alto dependiendo del nivel de saturación de
las células de los extremos. Además, a no ser que se utilicen
composiciones específicas, la movilidad de los iones alcalinos en el
electrolito es diferente (como por ejemplo la de los iones Li^{+}
y K^{+} para el eutéctico binario en unos porcentajes molares de
62 mol% de Li y 38 mol% de K, que siempre ha sido la composición de
referencia).
Ya que esto hace que las velocidades de
migración a través de las juntas sean diferentes, en el lado
negativo el electrolito muestra una concentración superior del ión
con mayor movilidad (K^{+} en el ejemplo indicado anteriormente),
y en el lado positivo del ión con menor movilidad (Li^{+} en el
ejemplo). Este fenómeno altera más el rendimiento de las células en
los dos extremos y, en casos particulares, podría también llevar a
la solidificación del electrolito a la temperatura de funcionamiento
(650ºC).
Para las células del lado negativo de la pila,
la dinámica de los mecanismos cambia radicalmente según diferentes
factores, en particular la superficie de la célula, su estructura
interna, la composición del electrolito en las diferentes células y
la configuración de las juntas.
Con el fin de evitar la consecuencia de la
migración de electrolito en células de combustible de carbonato
fundido con colector externo, una solución conocida utilizada en el
estado de la técnica es diferenciar la estructura interna de
algunas células que se encuentran conectadas al lado positivo de la
pila, y de las otras células que se encuentran conectadas al lado
negativo.
Por consiguiente, la solución considera en
primer lugar el uso de electrodos más gruesos de manera que el
electrolito disponga, dentro de los mismos, de un mayor volumen en
comparación al volumen de los electrodos en células ordinarias que
son "internas" a la pila y en segundo lugar en una carga
diferente de electrolito en las células "más externas",
teniendo una mayor cantidad del mismo en las células del lado
positivo. En cualquier caso, considerando el fenómeno de migración
incluso utilizando las mejores juntas, con el fin de fabricar pilas
que deberían durar 40.000 horas sería necesario utilizar en las
células "más externas" electrodos para células que deberían
ser entre 8 y 10 veces más gruesos que los electrodos en las células
ordinarias.
Con una estructura interna que es tan diferente
a la estructura óptima, la funcionalidad de dichas "células de
depósito" se encuentra tan comprometida que en condiciones de
funcionamiento particulares podrían también consumir energía en
lugar de generarla. Además la presencia de componentes no estándares
tiene una influencia negativa sobre los costes de fabricación: en
particular, es necesario imprimir y tratar por separado las placas
separadoras.
Adicionalmente, en el ciclo de arranque de la
pila la presencia de las "células de depósito" ralentiza el
proceso entero, con consiguientes desventajas tecnológicas y
económicas.
Otro procedimiento tiende a limitar el efecto de
migración a través del control de propiedades particulares de la
junta. Este es por ejemplo el caso de la patente estadounidense US
nº 5.110.692 de Farooque et al. La solución consiste en la
introducción de diferentes barreras en las partes de la junta que se
encuentran involucradas en el proceso de migración. Esas barreras
deberían ralentizar el flujo de electrolito. La aplicación de dicha
solución implica costes elevados y es también bastante difícil de
aplicar: tiene también muy poca efectividad que se ve afectada por
movimientos de las partes muy difíciles de controlar durante el
proceso de funcionamiento.
Otro procedimiento consiste en limitar la
transferencia de electrolito desde las células a las juntas
modificando las características porosas de los componentes en la
zona de la esquina de las células, donde se produce el contacto con
las juntas. En esta zona es necesario crear intervalos secos de
electrolito que deben organizarse en "laberintos" debido a que
la separación entre los gases anódicos y catódicos debe mantenerse
en cualquier caso.
Un ejemplo de esta solución es dada a conocer en
la patente estadounidense US nº 4.659.635 de Raiser et al. y
en la patente estadounidense US nº 5.478.663 de Cipollini et
al. Las modificaciones indicadas anteriormente deberían ser
incorporadas en todas las células y no solamente en las células
externas (es decir, las células que normalmente se encuentran
involucradas en el proceso de migración). Esto es debido a que de
otra manera, en el lado del polo positivo, las primeras células a
ser evacuadas serían las células no protegidas en vez de las
células protegidas y por el contrario en el lado negativo las
primeras células a ser saturadas serían las células no protegidas
en vez de las células protegidas. Esas soluciones resultan demasiado
caras de aplicar.
Por consiguiente, todas las soluciones indicadas
se caracterizan por tener pocas ventajas comerciales y por
presentar una ineficacia técnica.
Otra solución propuesta por la técnica anterior
consiste en limitar el enriquecimiento en K_{2}CO_{3} mediante
las células del polo negativo. La manera de obtenerla es dada a
conocer en la patente estadounidense US nº 4.591.538. En el
electrolito binario Li_{2}CO_{3}/K_{2}CO_{3} si la fracción
molar de Li_{2}CO_{3} es del 72%, los iones Li+ y K+ tienen la
misma movilidad; por lo tanto, con el fin de prevenir el proceso de
migración, en la presente memoria se reivindica una fracción molar
de Li_{2}CO_{3} comprendida entre el 70% y el 73%.
Pero dicha solución, en ausencia de herramientas
complementarias, permanece totalmente ineficaz contra el fenómeno
de secado/saturación de las células de los extremos.
En la patente estadounidense US nº 4.761.348 de
Kunz se propone otra manera de limitar la migración de electrolito
sin comprometer el intercambio de gases y el transporte de
corriente.
La solución consiste en la combinación de tres
elementos:
- Una primera capa porosa (depósito) en el polo
negativo de la pila con por lo menos una parte de su cara lateral
expuesta al gas oxidante y en comunicación a través del electrolito
con la junta, separada de la última célula por medio de una placa
conductiva que es impermeable para el electrolito;
- Una segunda capa porosa (depósito) en el polo
positivo de la pila, con por lo menos una parte de su cara lateral
expuesta al gas combustible y en comunicación a través del
electrolito con la junta y que es separada de la última célula por
medio de una placa conductiva que es impermeable para el
electrolito;
- La utilización entre el colector y la placa
más externa de una junta que es más gruesa que la junta utilizada
entre el colector y las células.
La limitación evidente de esta patente consiste
en el hecho de que en ambos depósitos se permite el acceso del gas
solamente a través de la porosidad de las capas que forman el propio
depósito y por lo tanto el rendimiento del proceso completo se ve
claramente reducido.
Una manera de evitar dicha limitación es dada
conocer por la patente estadounidense US nº 5.019.464 de Mitsada y
otros, que describe la combinación de:
- En el lado positivo, expuesto al colector de
combustible, un depósito constituido por uno o más ánodos y dotado
de un colector de corriente/distribuidor de gas.
- En el lado negativo, expuesto al colector
oxidante, un depósito constituido por uno o más cátodos y dotado de
un colector de corriente/distribuidor de gas.
La mayor limitación de la solución descrita por
dicha patente se refiere a las pérdidas óhmicas generadas por la
corriente de la pila a través de los cátodos del depósito
"negativo". Normalmente dichas penalizaciones se vuelven
mayores que el beneficio para el área de interés de las células para
aplicaciones comerciales.
El alcance de la presente invención es por lo
tanto encontrar una manera práctica para controlar el proceso de
migración de electrolito en pilas de células MCFC de gran superficie
sin tener que incurrir en las desventajas de la técnica
anterior.
La solución a este problema consiste en dotar a
la pila de células de combustible de carbonato fundido (MCFC) de
una herramienta de gestión del electrolito, basada en una
combinación algo diferente de depósitos externos, que no obstante
proporciona un procedimiento radicalmente diferente para compensar
el proceso de migración de electrolito.
Es decir, también dicha herramienta está basada
en una combinación de dos depósitos, uno para cada lado de la pila,
ambos separados de las células activas mediante un material
electrónicamente conductivo que es impermeable al gas; pero la
característica principal de dicha solución innovadora es que ambos
son expuestos exclusivamente al medio de gas combustible y son
inaccesibles al gas oxidante. Más concretamente, dicha herramienta
de gestión del electrolito se caracteriza por la combinación de los
siguientes elementos:
- Un componente de depósito positivo, externo al
cátodo de la primera célula en el lado positivo de la batería, en
el que dicho depósito consiste de una o más capas porosas de un
material electrónicamente conductivo y que comprende por lo menos
un distribuidor de gas y
- Un componente de depósito negativo, externo al
ánodo de la última célula en el lado negativo de la batería, en el
que dicho depósito consiste de una o más capas porosas de un
material electrónicamente conductivo.
Estando ambos depósitos expuestos exclusivamente
al medio de gas combustible y siendo inaccesibles a los gases
oxidantes.
El material electrónicamente conductivo
impermeable al gas separa respectivamente el depósito positivo del
cátodo de la primera célula en el lado positivo de la pila y el
depósito negativo del ánodo de la última célula en el lado negativo
de la pila. El elemento de depósito positivo es accesible a los
gases por lo menos en una de las caras formadas mediante las
superficiales laterales de las células, en la que se encuentra
presente el gas combustible y se encuentra separada de los gases
oxidantes. En otras palabras, si por ejemplo, el depósito positivo
es expuesto a la zona de entrada del combustible, las otras tres
caras formadas por las superficies laterales de las células son
expuestas respectivamente
- Al gas oxidante suministrado a la pila,
- A una zona de salida del gas oxidante con
escape y
- A una zona de salida del gas combustible con
escape.
Es decir, como estándar para pilas con colector
externo, en cada cara, el gas es contenido en una zona que se
encuentra separada del medio exterior por medio de unas juntas
acopladas al perímetro de la cara y algunas partes de dichas juntas
se encuentran en contacto con partes de la matriz de las
células.
Los depósitos positivo y negativo también se
encuentran en comunicación a través del electrolito con las juntas
que se encuentran en contacto con las matrices de las células. Tanto
la capa porosa del depósito positivo como la del depósito negativo
comprenden por lo menos 50% de Ni; en particular, además, en uno o
en ambos depósitos esas capas pueden comprender adicionalmente
elementos que consisten en unos ánodos que son idénticos a los
ánodos de las células.
Las juntas porosas se encuentran comprimidas en
el perímetro de cada una de las 4 caras laterales y de esta manera
el volumen de poros originalmente disponible se ve considerablemente
reducido. En una forma de realización preferente, dentro de las
bandas que conectan la matriz de la primera célula en el polo
positivo a la matriz de la última célula en el polo negativo, el
volumen de la porosidad residual es < 4%. Dicha porosidad se
encuentra disponible al electrolito para la migración. Cada célula
de la pila comprende un ánodo, un distribuidor de gas combustible
electrónicamente conductivo, un cátodo, un distribuidor de gas
oxidante electrónicamente conductivo y una matriz que contiene
electrolito. Preferentemente, el número de células es > 50 y su
superficie es > 3.500 cm^{2}.
Dos características principales de la
combinación innovadora son:
- Un depósito positivo en el medio de
combustible y dotado de un distribuidor de gas
- Un depósito negativo exclusivamente en el
medio de combustible (irrelevante si se encuentra dotado o no de un
distribuidor de gas).
Dicha combinación, completamente efectiva contra
el secado de las células cerca del polo positivo, renuncia a
prevenir completamente la saturación de la "última" célula en
el extremo negativo de la pila. Su objetivo es "estabilizar"
la saturación en un valor límite y por consiguiente prevenir
completamente cualquier extensión de la saturación a las otras
células.
Las ventajas principales son las pérdidas
óhmicas completamente despreciables a través de los depósitos. Para
pilas de células de gran superficie dicha ventaja, en todo el ciclo
de vida de la pila, es superior a la penalización del rendimiento
que se produce por la saturación intrínsecamente retrasada (y
parcial) de una sola célula.
Es decir, para reducir la velocidad de vaciado
de la "primera" célula en el lado positivo, es necesario hacer
que el depósito positivo sea competitivo como "fuente" de iones
positivos para las juntas.
Esto significa que las reacciones con el gas
para eliminar el ión CO_{3}^{2-} deben o pueden ocurrir sin
penalizaciones dentro del depósito positivo, en comparación a la
alternativa dentro de la "primera" célula. Esto es posible
solamente en presencia de dos factores concomitantes:
- Un depósito positivo que funcione en un medio
de combustible
- Un depósito positivo dotado de un distribuidor
de gas.
De manera simétrica, para reducir la velocidad
de saturación de la "última" célula en el lado negativo, es
necesario hacer que el depósito negativo sea competitivo como
"colector" de los iones positivos de las juntas.
Esto significa promover la formación de CO3=
dentro del depósito negativo. Esto es posible solamente en presencia
de dos factores concomitantes:
- Un depósito negativo que funcione en un medio
catódico
- Un depósito negativo dotado de un distribuidor
de gas.
Las pérdidas óhmicas en el medio catódico son
bastante elevadas, en medios de combustible despreciables; por lo
tanto, es evidente que cualquier esfuerzo para prevenir
completamente la saturación de las células en el extremo negativo
mediante un depósito "catódico" introduce pérdidas óhmicas. En
cambio, las pérdidas óhmicas producidas por el paso de la corriente
de la pila a través de un depósito de "ánodos adicionales" (es
decir, un depósito expuesto exclusivamente al medio de combustible)
son despreciables y estables con el tiempo.
Por ejemplo, una separación del depósito
positivo en secciones, cada una constituida por 2 ánodos adicionales
y 1 colector/distribuidor, muestra unas pérdidas óhmicas en el
intervalo de entre 1 mV y 2 mV a través de cada sección.
El volumen disponible para almacenar electrolito
dentro del depósito positivo puede ser incrementado, para
satisfacer un objetivo de vida incrementado, simplemente
incrementando el número de capas porosas conductivas y finalmente
también de distribuidores de gas dentro del depósito. Un conjunto de
un colector de corriente y unas capas porosas asociadas es una
"sección" del depósito.
Las diferentes secciones son separadas mediante
láminas metálicas. Dotando al depósito positivo de muchas
secciones, la distribución de iones positivos a la junta se produce
a la misma velocidad en cada sección. Es decir, caídas de voltaje
tan pequeñas a través de las secciones no producen suficientes
campos opuestos para afectar la eficacia de las secciones más
lejanas, de manera que incluso para un depósito positivo de entre 5
y 10 secciones todo concurre con una efectividad comparable a la
protección de la célula.
Cambiando la junta, la cantidad de electrolito
transferida en un intervalo de tiempo particular desde el lado
positivo de la pila al lado negativo cambia. Pero cuando se utiliza
la misma junta esta cantidad no depende ni del número de células ni
de la superficie de las células. La influencia del efecto de
migración para una célula particular, por el contrario, depende
directamente de la superficie de la célula: para células de
superficie pequeña en lapsos de tiempo breves la cantidad de
electrolito transferida es ya relevante con respecto al contenido
de carbonatos de la célula. Para células "comerciales" de gran
superficie, en cambio, son necesarios muchos miles de horas antes
de que pueda sentirse el efecto.
Por medio del dispositivo de células MCFC de la
presente invención, es posible evitar el vaciado anticipado de las
células en el polo positivo, lo que podría provocar una caída de
potencia y la mezcla de los gases catódicos y anódicos, lo que
genera una degeneración devastadora del soporte físico.
La protección de las células positivas con un
depósito de ánodos adicionales dotados del colector de
corriente/distribuidor de gas, permite alcanzar las 40.000 horas de
tiempo de funcionamiento con una pérdida de potencia que para una
pila de 125 kW es inferior al 0,02 por ciento de la potencia en todo
la "vida de funcionamiento". Utilizando un depósito de ánodos
adicionales incluso en el polo negativo, ya que es expuesto
exclusivamente al medio de combustible, bajo condiciones operativas
los iones Li y K de la junta fluyen en la última célula negativa,
debido a que la formación de CO_{3}^{2-} se produce más
fácilmente en el cátodo de la célula que en el depósito. Por lo
tanto, el mecanismo que activa la saturación de la última célula
"negativa" no es evitado. No obstante, el depósito negativo se
encuentra en comunicación a través del electrolito con la última
célula y tanto la célula como el depósito, que se encuentra en el
medio de combustible, se encuentran al mismo voltaje. En esas
condiciones, conjuntamente con la saturación gradual de la célula,
el llenado gradual de poros siempre más grandes mediante el
electrolito, sí que activan la fuerza de accionamiento para la
transferencia capilar de electrolito en el gran volumen de poros
libres más pequeños disponibles en el depósito.
Con este proceso, la eliminación sistemática de
electrolito de la última célula genera un flujo dinámico que limita
el nivel de saturación de la célula más "negativa" y, por
consiguiente, conduce a la protección "efectiva" de todas las
otras células. Los tiempos de protección pueden extenderse
fácilmente cambiando el número de ánodos adicionales en el depósito
negativo que proporciona un mayor volumen para recibir una mayor
cantidad de electrolito. En el depósito negativo, como el
electrolito es acumulada por las fuerzas capilares, la presencia de
un distribuidor de gas no es indispensable.
Las pérdidas óhmicas se encuentran activas en
todo el ciclo de vida de la pila y se incrementan de manera
proporcional al tamaño del depósito. En cambio, las perdidas de
polarización, provocadas por saturación, se encuentran activas
solamente una vez que ha comenzado la saturación. Para células de
gran superficie, no se produce saturación alguna, ni tampoco en la
célula más "negativa", durante por lo menos aproximadamente
10.000. Con la solución propuesta, las pérdidas óhmicas permanecen
despreciables incluso incrementando el tamaño del depósito;
solamente una célula resulta afectada por las pérdidas de
polarización debido a la saturación y además su saturación
permanece incompleta, ya que una vez que se alcanza un umbral, se
activa el mecanismo de protección del depósito negativo.
Por lo tanto, la utilización de ánodos
adicionales resulta ser una solución que es en cualquier caso
técnicamente y económicamente práctica; además, permite alcanzar un
margen de pérdida de potencia absolutamente irrelevante durante
todo el tiempo de funcionamiento de la pila.
Las siguientes formas de realización de la
invención presentan una naturaleza puramente descriptiva y por lo
tanto deben interpretarse sin restricción alguna con respecto al
concepto inventivo general.
La Figura 1 muestra una visión de conjunto de
los componentes dados a conocer en la presente invención.
La Figura 2 muestra una posible forma de
realización del depósito en el lado positivo de la pila. El depósito
se encuentra situado entre la placa positiva 13 y el cátodo de la
primera célula en el lado positivo, del cual se encuentra separado
por medio de una placa separadora 14 que es del mismo tipo que las
placas utilizadas para separar las células en la pila. También, son
mostrados el colector de corriente/distribuidor de gas 15, el
cátodo 16 y la matriz 18 de la primera célula.
En el ejemplo indicado anteriormente el depósito
positivo se encuentra dividido en dos secciones, en el que cada una
está constituida de dos nodos adicionales 11 y un colector de
corriente/distribuidor de gas 12. Las dos secciones se encuentran
separadas mediante la placa monopolar 17. Si las secciones en el
depósito son más de dos, todas las secciones internas son separadas
por medio de una placa monopolar similar a la placa monopolar 17.
La separación del gas catódico puede conseguirse a través de las
bandas matriz 19 rellenas de electrolito.
De manera análoga a la Figura 2, la Figura 3
muestra una posible forma de realización del depósito en el lado
negativo de la pila. Este depósito es insertado entre la placa
negativa terminal 23 y el ánodo de la última célula en el lado
negativo, del cual se encuentra separado por medio de una placa
separadora 24. También son mostrador el colector de
corriente/distribuidor de gas 25, el ánodo 26 y la matriz 28 de la
última célula de la pila.
En el ejemplo indicado anteriormente, el
depósito positivo se divide en dos secciones, en el que cada una
está constituida de dos ánodos adicionales 21 y un colector de
corriente/distribuidor de gas 22. Las dos secciones están separadas
mediante la placa monopolar 24. La separación del gas catódico puede
conseguirse a través de las bandas matriz 29 rellenas de
electrodo.
Si las secciones en el depósito son más de dos,
las secciones internas son separadas por medio de una placa
monopolar similar a la placa monopolar 24.
En este depósito, puede eliminarse el colector
de corriente/distribuidor de gas.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante se proporciona solamente para conveniencia del lector.
Dicha lista no forma parte del documento de patente europea. A pesar
de que se ha tenido mucho cuidado durante la recopilación de las
referencias, no debe excluirse la posibilidad de que se hayan
producido errores u omisiones y a este respecto la OEP se exime de
toda responsabilidad.
- \bullet US 5110692 A, Farooque
- \bullet US 4591538 A
- \bullet US 4659635 A, Raiser
- \bullet US 4761348 A, Kunz
- \bullet US 5478663 A, Cipollini
- \bullet US 5019464 A.
Claims (15)
1. Pila de Células de Combustible de Carbonato
Fundido que comprende una pluralidad de células separadas mediante
un material electrónicamente conductivo que es impermeable al gas,
caracterizada por la combinación de los siguientes
elementos:
- Un componente de depósito positivo, externo al
cátodo de la primera célula, en el lado positivo de la pila, en el
que dicho depósito consiste de una o más capas porosas de un
material electrónicamente conductivo y comprende por lo menos un
distribuidor de gas y
- Un componente de depósito negativo, externo al
ánodo de la última célula, en el lado negativo de la pila, en el
que dicho depósito consiste de una o más capas porosas de un
material electrónicamente conductivo.
En la que los depósitos en funcionamiento se
encuentran expuestos exclusivamente al medio de gas combustible y
son inaccesibles a los gases oxidantes.
2. Pila de Células de Combustible de Carbonato
Fundido según la reivindicación 1, en la que el depósito positivo
es separado del cátodo de la primera célula en el lado positivo de
la pila mediante un material electrónicamente conductivo que es
impermeable al gas.
3. Pila de Células de Combustible de Carbonato
Fundido según la reivindicación 1, en la que el depósito negativo
es separado del ánodo de la última célula en el lado negativo de la
pila mediante un material electrónicamente conductivo que es
impermeable al gas.
4. Pila de Células de Combustible de Carbonato
Fundido según la reivindicación 1 ó 2, en la que el elemento de
depósito positivo en funcionamiento es accesible a los gases por lo
menos en una de las caras formadas por las superficies laterales de
las células, en la que se encuentra presente el gas combustible y se
encuentra separada de los gases oxidantes.
5. Pila de Células de Combustible de Carbonato
Fundido según las reivindicaciones 1 a 4, en la que los depósitos
positivo y negativo en funcionamiento se encuentran en comunicación
a través del electrolito con las juntas que se encuentran en
contacto con las matrices de las células.
6. Pila de Células de Combustible de Carbonato
Fundido según las reivindicaciones 1 a 5, en la que los depósitos
positivo y negativo en funcionamiento son accesibles al gas
combustible en el lado de la entrada del combustible mientras que
las otras tres caras formadas mediante las superficies laterales de
las células en funcionamiento se encuentran expuestas
respectivamente
- Al gas oxidante suministrado a la pila,
- A la zona de salida del gas oxidante con
escape y
- A la zona de salida del gas combustible con
escape.
7. Pila de Células de Combustible de Carbonato
Fundido según las reivindicaciones 1 a 5, en la que los depósitos
positivo y negativo en funcionamiento son accesibles al gas
combustible en el lado de la salida del combustible con escape
mientras que las otras tres caras formadas mediante las superficies
laterales de las células en funcionamiento se encuentran expuestas
respectivamente
- Al gas oxidante suministrado a la pila,
- A la zona de salida del gas oxidante con
escape y
- Al gas de combustible suministrado a la
pila.
8. Pila de Células de Combustible de Carbonato
Fundido según las reivindicaciones 6 ó 7, en la que las juntas son
acopladas al perímetro de la cara, algunas partes de dichas juntas
se encuentran en contacto con partes de la matriz de las células y
en la que en funcionamiento en cada cara de la pila de células el
gas es contenido en una zona que se encuentra separada del medio
externo.
9. Pila de Células de Combustible de Carbonato
Fundido según las reivindicaciones 1 a 8, en la que cada célula de
la pila comprende un ánodo, un distribuidor de gas combustible
electrónicamente conductivo, un cátodo, un distribuidor de gas
oxidante electrónicamente conductivo y una matriz que contiene
electrolito.
10. Pila de Células de Combustible de Carbonato
Fundido según las reivindicaciones 1 a 9, en la que en las juntas
porosas comprimidas en el perímetro de las caras, las partes que
conectan la matriz de la primera célula en el polo positivo a la
matriz de la última célula en el polo negativo, presentan un volumen
de porosidad residual en las juntas que es < 4%.
11. Pila de Células de Combustible de Carbonato
Fundido según las reivindicaciones 1 a 10, en la que las capas
porosas del depósito positivo y del depósito negativo comprenden por
lo menos 50% de Ni.
12. Pila de Células de Combustible de Carbonato
Fundido según las reivindicaciones 1 a 10, en la que en las capas
porosas del depósito positivo y del depósito negativo por lo menos
el 50% en peso es Cu o Ni + Cu.
13. Pila de Células de Combustible de Carbonato
Fundido según la reivindicación 12, en la que las capas porosas del
depósito negativo comprenden unos elementos que consisten en unos
ánodos que son idénticos a los ánodos de las células.
14. Pila de Células de Combustible de Carbonato
Fundido según la reivindicación 13, en la que las capas porosas del
depósito negativo comprenden unos elementos que consisten en unos
ánodos que son idénticos a los ánodos de las células.
15. Pila de Células de Combustible de Carbonato
Fundido según las reivindicaciones 1 a 14, en la que el número de
células es > 50 y su superficie es > 3.500 cm^{2}.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2003/010589 WO2005029630A1 (en) | 2003-09-23 | 2003-09-23 | Electrolyte migration control for large area mcfc stacks |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2291666T3 true ES2291666T3 (es) | 2008-03-01 |
Family
ID=34354395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES03750609T Expired - Lifetime ES2291666T3 (es) | 2003-09-23 | 2003-09-23 | Control de migracion de electrolito para pilas de mcfc de gran superficie. |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7700217B2 (es) |
| EP (1) | EP1665444B1 (es) |
| AT (1) | ATE371274T1 (es) |
| AU (1) | AU2003270249A1 (es) |
| CA (1) | CA2539393A1 (es) |
| DE (1) | DE60315902T2 (es) |
| ES (1) | ES2291666T3 (es) |
| MX (1) | MXPA06003091A (es) |
| WO (1) | WO2005029630A1 (es) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4403563B2 (ja) * | 2008-06-10 | 2010-01-27 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池の車載構造 |
| KR101795894B1 (ko) | 2015-12-24 | 2017-12-01 | 주식회사 포스코 | 산화물계 전해질 이동 차단층이 형성된 용융탄산염 연료전지용 가스켓 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4761348A (en) * | 1987-03-17 | 1988-08-02 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Electrolytic cell stack with molten electrolyte migration control |
| JPH0812784B2 (ja) * | 1989-08-03 | 1996-02-07 | 三菱電機株式会社 | 溶融炭酸塩型燃料電池の積層体 |
| KR100215048B1 (ko) * | 1996-03-21 | 1999-08-16 | 윤종용 | 공기조화기의 토출구 개폐장치 |
| DE10026206A1 (de) * | 2000-05-26 | 2001-12-06 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Brennstoffzellenanordnung mit Elektrolytreservoir |
| US20040121200A1 (en) * | 2002-12-24 | 2004-06-24 | Richard Johnsen | Inactive end cell assembly for fuel cells for improved electrolyte management and electrical contact |
-
2003
- 2003-09-23 ES ES03750609T patent/ES2291666T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2003-09-23 US US10/573,402 patent/US7700217B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-09-23 MX MXPA06003091A patent/MXPA06003091A/es active IP Right Grant
- 2003-09-23 EP EP03750609A patent/EP1665444B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-09-23 AU AU2003270249A patent/AU2003270249A1/en not_active Abandoned
- 2003-09-23 AT AT03750609T patent/ATE371274T1/de not_active IP Right Cessation
- 2003-09-23 WO PCT/EP2003/010589 patent/WO2005029630A1/en active IP Right Grant
- 2003-09-23 CA CA002539393A patent/CA2539393A1/en not_active Abandoned
- 2003-09-23 DE DE60315902T patent/DE60315902T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60315902T2 (de) | 2008-05-21 |
| WO2005029630A1 (en) | 2005-03-31 |
| DE60315902D1 (de) | 2007-10-04 |
| MXPA06003091A (es) | 2006-06-20 |
| AU2003270249A1 (en) | 2005-04-11 |
| US7700217B2 (en) | 2010-04-20 |
| US20060275641A1 (en) | 2006-12-07 |
| EP1665444A1 (en) | 2006-06-07 |
| CA2539393A1 (en) | 2005-03-31 |
| EP1665444B1 (en) | 2007-08-22 |
| ATE371274T1 (de) | 2007-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9461314B2 (en) | Fuel cell interconnect | |
| KR102046842B1 (ko) | 연료 전지 모듈 및 연료 전지 장치 | |
| KR20080017402A (ko) | 전해질의 인-시투 지연 첨가를 위한 탄산염 연료전지 및이의 구성요소 | |
| CN107112552B (zh) | 模块以及模块收容装置 | |
| ES2767109T3 (es) | Disposición de protección para placas de estructura de células de óxido sólido y procedimiento de formación de dicha disposición de protección | |
| ES2291666T3 (es) | Control de migracion de electrolito para pilas de mcfc de gran superficie. | |
| JP5734125B2 (ja) | セルスタックおよび燃料電池モジュール | |
| JP3673252B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
| KR100765177B1 (ko) | 전해질 이동 제어를 위한 용융 탄산염 연료 전지 스택 | |
| US8795911B2 (en) | Fuel cell module with a water reservoir including a water storing portion expanding from a cell unit to an anode side | |
| US20230163324A1 (en) | Cell, cell stack device, module, and module housing device | |
| JP2008135238A (ja) | 横縞型二次電池及び発電ユニット | |
| EP3579321B1 (en) | Fuel cell stack structure | |
| KR102098628B1 (ko) | 연료전지용 세퍼레이터 | |
| JP3875612B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
| JP6181696B2 (ja) | セルスタックおよび燃料電池モジュール | |
| JPH07326374A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2012209121A (ja) | 固体酸化物形燃料電池セル、それを備えた燃料電池モジュール、および燃料電池装置 | |
| JPH0815094B2 (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池 | |
| KR20160084819A (ko) | 이차전지 전극 구조 | |
| JP2016129157A (ja) | セルスタックおよび燃料電池モジュール | |
| KR101699225B1 (ko) | 용융탄산염 연료전지 | |
| JP2018185985A (ja) | セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収容装置 | |
| JP5300619B2 (ja) | 燃料電池セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置 | |
| JP2005158530A (ja) | 燃料電池組立体 |