JP2647912B2 - 内部改質型燃料電池 - Google Patents
内部改質型燃料電池Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は溶融炭酸塩燃料電池特に天然ガスなどの原料
ガスを電池内部で燃料ガスに改質する内部改質型燃料電
池に関するものである。
ガスを電池内部で燃料ガスに改質する内部改質型燃料電
池に関するものである。
（ロ） 従来の技術 一般に内部改質型の溶融炭酸塩燃料電池は、単セルと
ガス分離板とを交互に積重してなる電池スタックの各周
面に各反応ガスの給排用マニホルドを取付けて組立てら
れる。
ガス分離板とを交互に積重してなる電池スタックの各周
面に各反応ガスの給排用マニホルドを取付けて組立てら
れる。
第１図は簡単化のため単セル構成の模式図を示し、電
解質板（１）を介して対向するアノード極（２）及びカ
ソード極（３）は、夫々ガス分離板（４）により集電板
（５）（５）′及び波板（６）（６）′を介して押圧さ
れ、電解質板（１）の周辺部はガス分離板（４）のシー
ル面により封止される。そして、アノード極（２）側の
波板（６）とガス分離板（４）との間の構成された原料
ガス通路内にはチップ状改質触媒（７）が保持されてお
り、この原料ガス通路内に導入された原料ガスは改質触
媒（７）にて燃料ガスとされ、集電板（５）に設けられ
た複数個のパンチング穴を介してアノード極（２）に供
給されることとなる。
解質板（１）を介して対向するアノード極（２）及びカ
ソード極（３）は、夫々ガス分離板（４）により集電板
（５）（５）′及び波板（６）（６）′を介して押圧さ
れ、電解質板（１）の周辺部はガス分離板（４）のシー
ル面により封止される。そして、アノード極（２）側の
波板（６）とガス分離板（４）との間の構成された原料
ガス通路内にはチップ状改質触媒（７）が保持されてお
り、この原料ガス通路内に導入された原料ガスは改質触
媒（７）にて燃料ガスとされ、集電板（５）に設けられ
た複数個のパンチング穴を介してアノード極（２）に供
給されることとなる。
このような構成の内部改質型燃料電池においては、運
転、停止を繰り返すことで熱サイクルによるストレスが
その構成部材に加わり、このため上記波板（６）
（６′）に割れ、ヒビ等が発生する場合がある。斯かる
波板（６）（６′）の割れ、ヒビ等が発生すると、原料
ガス通路内に保持された改質触媒（７）が、原料ガスの
ガス圧のために、この割れ、ヒビ等の部分を潜り抜け、
集電板（５）に達し、該集電板（５）に設けられた穴を
潜り抜けてアノード極（２）に達することとなる。そし
て、アノード極（２）に達した改質触媒は、溶融炭酸塩
に触れてその触媒能が劣化するために燃料利用効率従っ
て又電池の発電効率の低下を招く。
転、停止を繰り返すことで熱サイクルによるストレスが
その構成部材に加わり、このため上記波板（６）
（６′）に割れ、ヒビ等が発生する場合がある。斯かる
波板（６）（６′）の割れ、ヒビ等が発生すると、原料
ガス通路内に保持された改質触媒（７）が、原料ガスの
ガス圧のために、この割れ、ヒビ等の部分を潜り抜け、
集電板（５）に達し、該集電板（５）に設けられた穴を
潜り抜けてアノード極（２）に達することとなる。そし
て、アノード極（２）に達した改質触媒は、溶融炭酸塩
に触れてその触媒能が劣化するために燃料利用効率従っ
て又電池の発電効率の低下を招く。
これを防止するため従来は集電板（５）のパンチング
穴径を触媒の径よりも小さくし、（穴径1mm）そのかわ
り開口度を上げることによりガス拡散性を保持していた
が、開口率の増大は集電板の強度を低下させるという問
題があった。
穴径を触媒の径よりも小さくし、（穴径1mm）そのかわ
り開口度を上げることによりガス拡散性を保持していた
が、開口率の増大は集電板の強度を低下させるという問
題があった。
加えて、パンチング穴径を改質触媒よりも小径とする
と、集電板（５）に達した改質触媒がこの穴を塞ぐこと
となり、塞がれた穴には燃料ガスが供給されない、とい
う問題があった。
と、集電板（５）に達した改質触媒がこの穴を塞ぐこと
となり、塞がれた穴には燃料ガスが供給されない、とい
う問題があった。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 本発明は集電板の開口率を増大することなくガス拡散
性を確保し、前記問題点を解消して触媒能の劣化を防止
する集電板を提供するものである。
性を確保し、前記問題点を解消して触媒能の劣化を防止
する集電板を提供するものである。
（ニ） 課題を解決するための手段 この発明は電解質板を介して対向するアノード極・カ
ソード極を有した単セルを備え、前記単セル内に設けら
れた原料ガス通路内に保持された改質触媒にて原料ガス
を燃料ガスとし、この燃料ガスを集電板に設けられた複
数個の穴を介して前記アノード極に供給する内部改質型
燃料電池であって、前記複数個の穴は前記改質複数より
も小径に設けられると共に、前記集電板は前記アノード
極と接触して設けられ、前記集電板の前記アノード極と
の接触面には、前記穴を互いに連通する切溝を形成した
ものである。
ソード極を有した単セルを備え、前記単セル内に設けら
れた原料ガス通路内に保持された改質触媒にて原料ガス
を燃料ガスとし、この燃料ガスを集電板に設けられた複
数個の穴を介して前記アノード極に供給する内部改質型
燃料電池であって、前記複数個の穴は前記改質複数より
も小径に設けられると共に、前記集電板は前記アノード
極と接触して設けられ、前記集電板の前記アノード極と
の接触面には、前記穴を互いに連通する切溝を形成した
ものである。
（ホ） 作用 本発明では集電板のパンチング穴を互に連通している
切溝により開口率を小さくしても、またパンチング穴を
改質触媒が塞いだとしてもアノード極へのガス拡散性を
損うことなう、しかも開口率の低下により改質触媒がア
ノード極に接触して劣下するのを抑制すると共に集電板
の機械的強度を向上することができる。
切溝により開口率を小さくしても、またパンチング穴を
改質触媒が塞いだとしてもアノード極へのガス拡散性を
損うことなう、しかも開口率の低下により改質触媒がア
ノード極に接触して劣下するのを抑制すると共に集電板
の機械的強度を向上することができる。
（ヘ） 実施例 第２図は本発明による集電板（５）のアノード極
（２）との接触面から見た平面図、第３図は同上の一部
拡大平面図、第４図は同じく拡大断面図を示す。
（２）との接触面から見た平面図、第３図は同上の一部
拡大平面図、第４図は同じく拡大断面図を示す。
この集電板（５）は厚み0.6mmのパンチングメタルよ
りなり、パンチング穴（８）の穴径1mmと改質触媒より
も小径で、穴ピッチ2mm、開口率20.2％であり、アノー
ド極との接触面における各隣接パンチング穴（５）間は
楔状切溝（９）により互に連通されている。この楔状切
溝（９）は深さ0.3mm、上面巾0.5mmで、パンチング加工
と同時に溝切加工を施すか、又はパンチング加工後、溝
切金型による押圧加工を施して形成される。
りなり、パンチング穴（８）の穴径1mmと改質触媒より
も小径で、穴ピッチ2mm、開口率20.2％であり、アノー
ド極との接触面における各隣接パンチング穴（５）間は
楔状切溝（９）により互に連通されている。この楔状切
溝（９）は深さ0.3mm、上面巾0.5mmで、パンチング加工
と同時に溝切加工を施すか、又はパンチング加工後、溝
切金型による押圧加工を施して形成される。
この集電板（５）の切溝加工面がアノード極（２）に
接するようにして第１図と同様に組立てた。電池運転
は、アノード極用の原料ガス通路に原料ガスとなるメタ
ンとスチーム（S/C≒３）の混合ガスを、カソードガス
通路に空気・炭酸ガスの混合ガスを夫々供給し、650℃
で作動させた。メタンとスチームの混合ガスは波板
（６）に保持された改質触媒（７）により一酸化炭素を
含む水素ガスに改質され、これが燃料ガスとして集電板
（５）のパンチング穴（８）及び穴間を連通する切溝
（９）を経てアノード極（２）背面に広く拡散する。
接するようにして第１図と同様に組立てた。電池運転
は、アノード極用の原料ガス通路に原料ガスとなるメタ
ンとスチーム（S/C≒３）の混合ガスを、カソードガス
通路に空気・炭酸ガスの混合ガスを夫々供給し、650℃
で作動させた。メタンとスチームの混合ガスは波板
（６）に保持された改質触媒（７）により一酸化炭素を
含む水素ガスに改質され、これが燃料ガスとして集電板
（５）のパンチング穴（８）及び穴間を連通する切溝
（９）を経てアノード極（２）背面に広く拡散する。
第５図は電池を電流密度150mA/cm2で連続放電したと
きの単セル電圧の経時変化を示す特性図で、（イ）は本
発明集電板を備えた電池、（ロ）は従来の集電板（パン
チング穴径1mm、穴ピッチ1.5mm、開口率35.9％）を用い
た電池の場合である。
きの単セル電圧の経時変化を示す特性図で、（イ）は本
発明集電板を備えた電池、（ロ）は従来の集電板（パン
チング穴径1mm、穴ピッチ1.5mm、開口率35.9％）を用い
た電池の場合である。
この特性図から明らかなように本発明電池は従来電池
に比し特性がかなり改善される。その理由は、集電板
（５）のアノード極（２）との接触面に、パンチング穴
を連結する切溝を形成したために、例え改質触媒が穴を
塞ぐ事態が生じたとしても、他の穴を通過した燃料ガス
が切溝を介して拡散し、アノード極（２）の全面に燃料
ガスが到達するために、燃料利用効率が向上することに
よるものと推察される。また、この結果パンチング穴の
開口率を低下できるために、改質触媒がアノード極
（２）に達することを抑制できたため、と推察される。
に比し特性がかなり改善される。その理由は、集電板
（５）のアノード極（２）との接触面に、パンチング穴
を連結する切溝を形成したために、例え改質触媒が穴を
塞ぐ事態が生じたとしても、他の穴を通過した燃料ガス
が切溝を介して拡散し、アノード極（２）の全面に燃料
ガスが到達するために、燃料利用効率が向上することに
よるものと推察される。また、この結果パンチング穴の
開口率を低下できるために、改質触媒がアノード極
（２）に達することを抑制できたため、と推察される。
なお本発明による集電板は第２図に示すようなパター
ンのパンチングメタルに限らず千鳥状パターンなどいか
なるパターンであっても適用可能であることは言うまで
もない。
ンのパンチングメタルに限らず千鳥状パターンなどいか
なるパターンであっても適用可能であることは言うまで
もない。
（ト） 発明の効果 本発明によれば集電板のアノード極との接触面にはパ
ンチング穴を互に連通する切溝が形成されているので、
従来の集電板に比し開口率を小さくしてもアノード極へ
のガス拡散が良好に行はれる。又開口率の低下により波
板に保持された改質触媒がアノード極に触れて劣化する
のを抑制すると共に集電板の機械的強度を向上すること
ができ、電池の特性向上が達成される。
ンチング穴を互に連通する切溝が形成されているので、
従来の集電板に比し開口率を小さくしてもアノード極へ
のガス拡散が良好に行はれる。又開口率の低下により波
板に保持された改質触媒がアノード極に触れて劣化する
のを抑制すると共に集電板の機械的強度を向上すること
ができ、電池の特性向上が達成される。
第１図は本発明の対象とする電池の模式的な要部断面
図、第２図は本発明による集電板のアノード側平面図、
第３図は同上の拡大平面図、第４図は同じく拡大断面
図、第５図は電池の放電特性図である。 １……電解質板、２……アノード極、３……カソード
極、４……ガス分離板、６、６′……波板、５、５′…
…集電板、７……改質触媒、８……パンチング穴、９…
…切溝。
図、第２図は本発明による集電板のアノード側平面図、
第３図は同上の拡大平面図、第４図は同じく拡大断面
図、第５図は電池の放電特性図である。 １……電解質板、２……アノード極、３……カソード
極、４……ガス分離板、６、６′……波板、５、５′…
…集電板、７……改質触媒、８……パンチング穴、９…
…切溝。
Claims (1)
- 【請求項１】電解質板を介して対向するアノード極・カ
ソード極を有した単セルを備え、前記単セル内に設けら
れた原料ガス通路内に保持された改質触媒にて原料ガス
を燃料ガスとし、この燃料ガスを集電板に設けられた複
数個の穴を介して前記アノード極に供給する内部改質型
燃料電池であって、 前記複数個の穴は前記改質触媒よりも小径に設けられる
と共に、 前記集電板は前記アノード極と接触して設けられ、 前記集電板の前記アノード極との接触面には、前記穴を
互いに連通する切溝が形成されていることを特徴とする
内部改質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63169301A JP2647912B2 (ja) | 1988-07-07 | 1988-07-07 | 内部改質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63169301A JP2647912B2 (ja) | 1988-07-07 | 1988-07-07 | 内部改質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0218867A JPH0218867A (ja) | 1990-01-23 |
| JP2647912B2 true JP2647912B2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=15883989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63169301A Expired - Fee Related JP2647912B2 (ja) | 1988-07-07 | 1988-07-07 | 内部改質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2647912B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19853911A1 (de) * | 1998-11-23 | 2000-05-25 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Brennstoffzelle mit Zuführung eines Betriebsmittels über eine gelochte Platte |
| EP1467425A4 (en) * | 2001-12-28 | 2009-05-27 | Dainippon Printing Co Ltd | POLYELECTROLYTE FUEL CELL AND SEPARATOR FOR POLYELECTROLYTE FUEL CELL |
-
1988
- 1988-07-07 JP JP63169301A patent/JP2647912B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0218867A (ja) | 1990-01-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |