JP2936488B2 - 内部改質型溶融炭酸塩燃料電池 - Google Patents
内部改質型溶融炭酸塩燃料電池Info
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- JP2936488B2 JP2936488B2 JP2094411A JP9441190A JP2936488B2 JP 2936488 B2 JP2936488 B2 JP 2936488B2 JP 2094411 A JP2094411 A JP 2094411A JP 9441190 A JP9441190 A JP 9441190A JP 2936488 B2 JP2936488 B2 JP 2936488B2
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- fuel
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- 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
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料電池に係り、特に燃料改質触媒を内蔵し
た内部改質型溶融炭酸塩燃料電池に関する。
た内部改質型溶融炭酸塩燃料電池に関する。
従来の内部改質型溶融炭酸塩燃料電池は、特開昭62−
69470号公報に記載のように、電極と燃料改質触媒を兼
ねている構成や、特開昭61−296655号公報に記載のよう
に、電極と燃料改質触媒を別の場所に分離して配置する
構成となっていた。
69470号公報に記載のように、電極と燃料改質触媒を兼
ねている構成や、特開昭61−296655号公報に記載のよう
に、電極と燃料改質触媒を別の場所に分離して配置する
構成となっていた。
上記従来技術の内で特開昭62−69470号公報に記載の
技術は、電極と燃料改質触媒を兼ねており溶融炭酸塩が
電極に浸透すると同時に燃料改質触媒中に浸透する現象
について配慮がされておらず、燃料改質触媒の活性劣化
による電池性能低下及び寿命が短くなるという問題があ
った。
技術は、電極と燃料改質触媒を兼ねており溶融炭酸塩が
電極に浸透すると同時に燃料改質触媒中に浸透する現象
について配慮がされておらず、燃料改質触媒の活性劣化
による電池性能低下及び寿命が短くなるという問題があ
った。
一方特開昭61−296655号公報に記載の技術は、電極と
燃料改質触媒を別の場所に分離して配置する為、セパレ
ータが厚くなり電池セルを多数積層した時に外部改質型
溶融炭酸塩燃料電池に比較し高さが約２倍になるという
問題があった。
燃料改質触媒を別の場所に分離して配置する為、セパレ
ータが厚くなり電池セルを多数積層した時に外部改質型
溶融炭酸塩燃料電池に比較し高さが約２倍になるという
問題があった。
本発明の目的は、燃料改質触媒の活性を持続させ、内
部改質型溶融炭酸塩燃料電池の寿命を長くすることにあ
る。
部改質型溶融炭酸塩燃料電池の寿命を長くすることにあ
る。
上記目的を達成するために、本発明は、溶融炭酸塩か
らなる電解質を保持する電解質保持材と、この電解質保
持材の一方の側に配設され酸化剤が供給されるカソード
と、電解質保持材の他方の側に配設され燃料が供給され
るアノードと、このアノードの他方の側に配設され炭化
水素を改質し燃料とする燃料改質触媒とを有する内部改
質型溶融炭酸塩燃料電池において、アノードは電解質保
持材側に配設した微細孔と燃料改質触媒側に配設した粗
細孔の２層からなり、このアノードと燃料改質触媒との
間に電解質保持材から燃料改質触媒へ電解質が移動する
ことを防止する電解質移動防止層を設け、この電解質移
動防止層をアノード及び燃料改質触媒を構成する材料よ
りも溶融炭酸塩に対する接触角が大きい多孔質体で構成
したことを特徴とするものである。
らなる電解質を保持する電解質保持材と、この電解質保
持材の一方の側に配設され酸化剤が供給されるカソード
と、電解質保持材の他方の側に配設され燃料が供給され
るアノードと、このアノードの他方の側に配設され炭化
水素を改質し燃料とする燃料改質触媒とを有する内部改
質型溶融炭酸塩燃料電池において、アノードは電解質保
持材側に配設した微細孔と燃料改質触媒側に配設した粗
細孔の２層からなり、このアノードと燃料改質触媒との
間に電解質保持材から燃料改質触媒へ電解質が移動する
ことを防止する電解質移動防止層を設け、この電解質移
動防止層をアノード及び燃料改質触媒を構成する材料よ
りも溶融炭酸塩に対する接触角が大きい多孔質体で構成
したことを特徴とするものである。
上記構成によれば、アノードの電解質保持材側に配置
した微細孔は電解質が電解質保持材から粗細孔へ移動す
ることを防止する。しかし、アノードを構成する材料は
アノード雰囲気中で電解質の溶融炭酸塩に対する接触角
が小さい多孔質体である為、完全に電解質が電解質保持
材から移動することを防止出来ない。そこでアノードと
燃料改質触媒との間に電解質移動防止層を設けて電解質
が電解質保持材から燃料改質触媒へ移動することを完全
に防止し、燃料改質触媒の電解質による漏れを防止し燃
料改質触媒の活性を持続し、燃料電池の寿命を長くする
ことが出来る。
した微細孔は電解質が電解質保持材から粗細孔へ移動す
ることを防止する。しかし、アノードを構成する材料は
アノード雰囲気中で電解質の溶融炭酸塩に対する接触角
が小さい多孔質体である為、完全に電解質が電解質保持
材から移動することを防止出来ない。そこでアノードと
燃料改質触媒との間に電解質移動防止層を設けて電解質
が電解質保持材から燃料改質触媒へ移動することを完全
に防止し、燃料改質触媒の電解質による漏れを防止し燃
料改質触媒の活性を持続し、燃料電池の寿命を長くする
ことが出来る。
本発明の実施例を図を用いて構造を説明する。
第１図は本実施例に用いた内部改質型溶融炭酸塩燃料
電池の構造を示したものである。溶融炭酸塩からなる電
解質を保持する電解質保持材６の一方にカソード５が密
着しており酸素を含む酸化剤ガス９が供給される。電解
質保持材６の他方にアノード２が密着し酸化剤ガス９と
直交する方向に燃料ガス８が供給される。
電池の構造を示したものである。溶融炭酸塩からなる電
解質を保持する電解質保持材６の一方にカソード５が密
着しており酸素を含む酸化剤ガス９が供給される。電解
質保持材６の他方にアノード２が密着し酸化剤ガス９と
直交する方向に燃料ガス８が供給される。
第２図は第１図に示したアノード２側の更に詳細な構
造を示したものである。アノード２は電解質保持材６側
に配置した微細孔2aと粗細孔2bの２層からなり、アノー
ド２に密着して電解質保持材６から電解質の溶融炭酸塩
が移動することを防止する電解質移動防止層３を設け、
電解質移動防止層３に密着して燃料ガス８の炭化水素を
改質する燃料改質触媒４を設けている。
造を示したものである。アノード２は電解質保持材６側
に配置した微細孔2aと粗細孔2bの２層からなり、アノー
ド２に密着して電解質保持材６から電解質の溶融炭酸塩
が移動することを防止する電解質移動防止層３を設け、
電解質移動防止層３に密着して燃料ガス８の炭化水素を
改質する燃料改質触媒４を設けている。
次に本実施例の動作を説明する。
アノードの電解質保持材６側に配置した微細孔2aは細
孔径を電解質保持材６の0.01〜0.5μｍより僅かに大き
い0.1〜１μｍとし電解質が電解質保持材６から移動す
ることを防止している。そして粗細孔2bは燃料ガス８を
電解質保持材６へ供給する為に細孔径を１〜10μｍとし
ている。
孔径を電解質保持材６の0.01〜0.5μｍより僅かに大き
い0.1〜１μｍとし電解質が電解質保持材６から移動す
ることを防止している。そして粗細孔2bは燃料ガス８を
電解質保持材６へ供給する為に細孔径を１〜10μｍとし
ている。
然しながら、微細孔2aは0.1〜1.0μｍの細孔径とはい
え、材質がアノード雰囲気中で電解質の溶融炭酸塩に対
する接触角が小さい多孔質体である為、完全に電解質が
電解質保持材６から移動することを防止出来ない。そこ
でアノードの粗細孔2bと燃料改質触媒４との間に電解質
の溶融炭酸塩に対する接触角が大きい材質例えば、グラ
ファイト、ボロンナイトライド、金の電解質移動防止層
３を設けて電解質が電解質保持材６から燃料改質触媒４
へ移動することを完全に防止している。
え、材質がアノード雰囲気中で電解質の溶融炭酸塩に対
する接触角が小さい多孔質体である為、完全に電解質が
電解質保持材６から移動することを防止出来ない。そこ
でアノードの粗細孔2bと燃料改質触媒４との間に電解質
の溶融炭酸塩に対する接触角が大きい材質例えば、グラ
ファイト、ボロンナイトライド、金の電解質移動防止層
３を設けて電解質が電解質保持材６から燃料改質触媒４
へ移動することを完全に防止している。
次に本実施例の製造方法を説明する。
上記材質の細孔径５〜30μｍを有する多孔板からなる
電解質移動防止層３の一方にスラリ状又は粉末状のアノ
ード材を添着して細孔径の異なる２層を形成させ、他の
一方に燃料改質触媒４を添着し、テープキャスティング
若しくは吹付で一体化させ、全体を水素雰囲気若しくは
高真空下で焼結した。
電解質移動防止層３の一方にスラリ状又は粉末状のアノ
ード材を添着して細孔径の異なる２層を形成させ、他の
一方に燃料改質触媒４を添着し、テープキャスティング
若しくは吹付で一体化させ、全体を水素雰囲気若しくは
高真空下で焼結した。
また、他の方法として細孔径が相互に異なる２層から
なるアノード２と燃料改質触媒４の焼結体とで両側から
挟み、水素雰囲気若しくは高真空下でロールプレス、圧
延プレスにより加圧・密着させて一体に成形したものを
内部改質型溶融炭酸塩燃料電池のアノード２及び燃料改
質触媒４として用いた。
なるアノード２と燃料改質触媒４の焼結体とで両側から
挟み、水素雰囲気若しくは高真空下でロールプレス、圧
延プレスにより加圧・密着させて一体に成形したものを
内部改質型溶融炭酸塩燃料電池のアノード２及び燃料改
質触媒４として用いた。
更に、他の方法として細孔径が相互に異なる２層から
なるアノード又は、燃料改質触媒４の焼結体若しくは未
焼結体に電解質の溶融炭酸塩に対する接触角が大きいい
材質の粉末又はスラリを添着して水素雰囲気若しくは高
真空下でロールプレス、圧延プレスにより加圧・密着さ
せて一体に焼結しアノード２、電解質移動防止層３及び
燃料改質触媒４を一体型とすることが出来る。
なるアノード又は、燃料改質触媒４の焼結体若しくは未
焼結体に電解質の溶融炭酸塩に対する接触角が大きいい
材質の粉末又はスラリを添着して水素雰囲気若しくは高
真空下でロールプレス、圧延プレスにより加圧・密着さ
せて一体に焼結しアノード２、電解質移動防止層３及び
燃料改質触媒４を一体型とすることが出来る。
以上述べたように、本実施例によればアノード２に設
けた微細孔2aと電解質移動防止層３により電解質が燃料
改質触媒４を濡らすことを防止出来るので燃料改質触媒
の活性を持続し、燃料電池の寿命を長くすることが出来
る。
けた微細孔2aと電解質移動防止層３により電解質が燃料
改質触媒４を濡らすことを防止出来るので燃料改質触媒
の活性を持続し、燃料電池の寿命を長くすることが出来
る。
そして、燃料改質触媒４、電解質移動防止層３及びア
ノード２が焼結若しくは圧着されて一体となっているの
で燃料改質触媒４において改質された燃料ガス８はエネ
ルギーロス無しにアノード２へ供給され発電効率が高く
なる。
ノード２が焼結若しくは圧着されて一体となっているの
で燃料改質触媒４において改質された燃料ガス８はエネ
ルギーロス無しにアノード２へ供給され発電効率が高く
なる。
また、上記のように燃料改質触媒４、電解質移動防止
層３及びアノード２が一体となっており、電解質移動防
止層３の熱伝導が優れていることから、電池の発電反応
による発熱をアノード２から効率良く吸熱反応が行われ
ている燃料改質触媒４に供給し熱効率が高くなる。
層３及びアノード２が一体となっており、電解質移動防
止層３の熱伝導が優れていることから、電池の発電反応
による発熱をアノード２から効率良く吸熱反応が行われ
ている燃料改質触媒４に供給し熱効率が高くなる。
更に、上記のように燃料改質触媒４、電解質移動防止
層３及びアノード２が薄い一体型となっており、コンパ
クトな積層構造を持った内部改質型溶融炭酸塩燃料電池
が得られる。
層３及びアノード２が薄い一体型となっており、コンパ
クトな積層構造を持った内部改質型溶融炭酸塩燃料電池
が得られる。
本発明によれば、アノードの電解質保持材側に微細孔
を有する層を配置し、アノードと燃料改質触媒との間に
電解質移動防止層として溶融炭酸塩に対する接触角が大
きい多孔質体で形成する層を設けることにより、燃料改
質触媒の電解質による濡れを防止し燃料改質触媒の活性
を持続し、燃料電池の寿命を長くする効果が得られる。
を有する層を配置し、アノードと燃料改質触媒との間に
電解質移動防止層として溶融炭酸塩に対する接触角が大
きい多孔質体で形成する層を設けることにより、燃料改
質触媒の電解質による濡れを防止し燃料改質触媒の活性
を持続し、燃料電池の寿命を長くする効果が得られる。
第１図は本発明の実施例に係る構造を示す斜視図、第２
図は第１図に示したアノード、電解質移動防止層、燃料
改質触媒の構成を示した縦断面図である。 ２……アノード、2a……アノードの微細孔、 2b……アノードの粗細孔、 ３……電解質移動防止層、４……燃料改質触媒、 ５……カソード、６……電解質保持材、 ８……燃料ガス、９……酸化剤ガス
図は第１図に示したアノード、電解質移動防止層、燃料
改質触媒の構成を示した縦断面図である。 ２……アノード、2a……アノードの微細孔、 2b……アノードの粗細孔、 ３……電解質移動防止層、４……燃料改質触媒、 ５……カソード、６……電解質保持材、 ８……燃料ガス、９……酸化剤ガス
フロントページの続き (72)発明者 加原 俊樹 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭61−260555（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−24167（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−140561（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 8/00 - 8/24
Claims (1)
- 【請求項１】溶融炭酸塩からなる電解質を保持する電解
質保持材と、該電解質保持材の一方の側に配設され酸化
剤が供給されるカソードと、前記電解質保持材の他方の
側に配設され燃料が供給されるアノードと、該アノード
の他方の側に配設され炭化水素を改質し燃料とする燃料
改質触媒とを有する内部改質型溶融炭酸塩燃料電池にお
いて、前記アノードは前記電解質保持材側に配設した微
細孔と前記燃料改質触媒側に配設した粗細孔の２層から
なり、このアノードと前記燃料改質触媒との間に前記電
解質保持材から前記燃料改質触媒へ電解質が移動するこ
とを防止する電解質移動防止層を設け、該電解質移動防
止層を前記アノード及び前記燃料改質触媒を構成する材
料よりも溶融炭酸塩に対する接触角が大きい多孔質体で
構成したことを特徴とする内部改質型溶融炭酸塩燃料電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2094411A JP2936488B2 (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | 内部改質型溶融炭酸塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2094411A JP2936488B2 (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | 内部改質型溶融炭酸塩燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03291855A JPH03291855A (ja) | 1991-12-24 |
| JP2936488B2 true JP2936488B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=14109505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2094411A Expired - Lifetime JP2936488B2 (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | 内部改質型溶融炭酸塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2936488B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8137741B2 (en) | 2007-05-10 | 2012-03-20 | Fuelcell Energy, Inc. | System for fabricating a fuel cell component for use with or as part of a fuel cell in a fuel cell stack |
-
1990
- 1990-04-10 JP JP2094411A patent/JP2936488B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03291855A (ja) | 1991-12-24 |
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