JP3004593B2 - Molten carbonate fuel cell - Google Patents

Molten carbonate fuel cell

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JP3004593B2
JP3004593B2 JP8264714A JP26471496A JP3004593B2 JP 3004593 B2 JP3004593 B2 JP 3004593B2 JP 8264714 A JP8264714 A JP 8264714A JP 26471496 A JP26471496 A JP 26471496A JP 3004593 B2 JP3004593 B2 JP 3004593B2
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憲朗 光田
洋司 藤田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、溶融炭酸塩型燃
料電池に関し、特に電解質を特定の電池に補給できるよ
うにした機能を有する溶融炭酸塩型燃料電池に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molten carbonate fuel cell, and more particularly to a molten carbonate fuel cell having a function of supplying an electrolyte to a specific cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】水素と酸素を電気化学反応を利用して、
高効率で電気エネルギに変換できる燃料電池は、電解質
の種類によって、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質
型、固体高分子型などに分けられる。そして、650℃
付近の高温で液体となるアルカリ金属の炭酸塩を電解質
として用いた燃料電池が溶融炭酸塩型燃料電池と呼ば
れ、一般に燃料電極、電解質マトリクス、酸化剤電極か
ら構成されている。
2. Description of the Related Art Hydrogen and oxygen are produced by an electrochemical reaction.
Fuel cells that can convert electric energy with high efficiency are classified into phosphoric acid type, molten carbonate type, solid electrolyte type, and solid polymer type depending on the type of electrolyte. And 650 ° C
A fuel cell using an alkali metal carbonate, which becomes liquid at a high temperature in the vicinity, as an electrolyte is called a molten carbonate fuel cell, and generally comprises a fuel electrode, an electrolyte matrix, and an oxidant electrode.

【0003】図6は従来の溶融炭酸塩型燃料電池を示す
模式構成図である。炭酸イオン伝導体からなる電解質マ
トリクス7の上下には、電解質マトリクス7を挟むよう
に燃料電極1と酸化剤電極4とが対向して設けられて、
単位電池10が構成されている。そして、燃料電極1の
上側には燃料極集電板2と燃料ガス流路板3とが積層さ
れ、酸化剤電極4の下側には酸化剤極集電板5と酸化剤
ガス流路板6とが積層されて、単位電池10がステンレ
ス/ニッケル薄板からなる金属セパレータ8を介して順
次、直列に複数個積み重ねられ、この積層体の上下に押
え板(図示せず)が配されて、溶融炭酸塩型燃料電池が
構成されている。金属セパレータ8は、単位電池10を
電子的に接続する外に、反応ガスを空気や窒素などの外
気から隔離するための機能もあり、特に電解質マトリク
ス7が接触する部分をウェットシール部9という。な
お、図示していないが、断熱材が積層体の外周を囲繞す
るように配設されている。また、燃料電極1と酸化剤電
極4の上下が逆になる場合もある。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a conventional molten carbonate fuel cell. A fuel electrode 1 and an oxidant electrode 4 are provided above and below an electrolyte matrix 7 made of a carbonate ion conductor so as to sandwich the electrolyte matrix 7,
A unit battery 10 is configured. A fuel electrode current collector plate 2 and a fuel gas flow channel plate 3 are stacked on the upper side of the fuel electrode 1, and an oxidizer electrode current collector plate 5 and an oxidizer gas flow channel plate below the oxidizer electrode 4. 6, a plurality of unit batteries 10 are sequentially stacked in series via a metal separator 8 made of a stainless steel / nickel thin plate, and holding plates (not shown) are arranged above and below the stacked body. A molten carbonate fuel cell is configured. In addition to electronically connecting the unit cells 10, the metal separator 8 also has a function of isolating the reaction gas from the outside air such as air or nitrogen. In particular, a portion in contact with the electrolyte matrix 7 is called a wet seal portion 9. Although not shown, a heat insulating material is provided so as to surround the outer periphery of the laminate. In some cases, the fuel electrode 1 and the oxidant electrode 4 may be upside down.

【0004】このような溶融炭酸塩型燃料電池では、燃
料電極1には、ニッケルなどの遷移金属の多孔性焼結体
が用いられ、酸化剤電極4には、燃料電極と同様に高い
電子伝導性を有するニッケルなどの酸化物多孔体が用い
られている。また、電解質マトリクス7には、アルミン
酸リチウム粒子の焼結体に電解質を含浸させたものが用
いられている。さらに、電解質には、リチウム、カリウ
ムの炭酸塩の2元系が主として用いられており、それら
の組成比はイオン導電率を高く、かつ、融点を電池の動
作温度(例えば650℃)より低くする必要から共晶塩
組成またはその組成に近い炭酸塩が用いられている。ま
た、燃料極集電板2および酸化剤極集電板5は、それぞ
れ燃料電極1および酸化剤電極4と同じ材料が用いら
れ、燃料ガス流路板3は、例えばニッケル板をコルゲー
ト状に成形したものが用いられ、酸化剤ガス流路板6
は、例えばステンレス板をコルゲート状に成形したもの
が用いられている。
In such a molten carbonate fuel cell, a porous sintered body of a transition metal such as nickel is used for the fuel electrode 1, and a high electron conductivity is used for the oxidant electrode 4 as in the case of the fuel electrode. An oxide porous material such as nickel having a property is used. The electrolyte matrix 7 is made of a sintered body of lithium aluminate particles impregnated with an electrolyte. Further, a binary system of lithium and potassium carbonates is mainly used for the electrolyte, and the composition ratio thereof makes the ionic conductivity high and the melting point is lower than the operating temperature (for example, 650 ° C.) of the battery. If necessary, a eutectic salt composition or a carbonate close to that composition is used. The fuel electrode current collector 2 and the oxidant electrode current collector 5 are made of the same material as the fuel electrode 1 and the oxidant electrode 4, respectively. The fuel gas flow path plate 3 is formed, for example, by forming a nickel plate into a corrugated shape. The oxidant gas flow path plate 6
For example, a stainless steel plate formed into a corrugated shape is used.

【0005】溶融炭酸塩型燃料電池では、一般に、65
0℃付近の高温で動作させるため、電池の金属部材との
腐食反応や炭酸塩の蒸発により、時間とともに電池の内
部の電解質が消耗する、即ち電解質の量が漸次減少して
行くという問題がある。この電解質の消耗は、ガスシー
ル性能の低下、電極反応における分極の増大、電池抵抗
の増大を誘引し、電池性能を低下させる大きな要因とな
っている。
In a molten carbonate fuel cell, generally, 65
Since the battery is operated at a high temperature of around 0 ° C., there is a problem that the electrolyte inside the battery is consumed with time due to a corrosion reaction with a metal member of the battery and evaporation of a carbonate, that is, the amount of the electrolyte gradually decreases. . The consumption of the electrolyte induces a decrease in gas sealing performance, an increase in polarization in an electrode reaction, and an increase in battery resistance, and is a major factor in lowering battery performance.

【0006】その改善策として、電解質が消耗した電解
質マトリクスに電解質を補給する電解質補給方法が種々
提案されている。例えば特開平1−211861号公報
に記載のものには、電解質マトリクスより電気的抵抗の
高い金属で構成され、電解質マトリクスの厚み方向の2
面を挟持でき、かつ、電解質を貯蔵しうる形状に成形さ
れた電解質リザーバを、電解質マトリクス端部周囲を包
囲するように配置し、電解質リザーバ内に予め貯蔵され
ている電解質を圧力差によって電池内に補給する構造が
提案されている。しかしながら、この特開平1−211
861号公報に記載された電解質補給構造では、電解質
が主に毛細管吸引力によって移動しやすいため、所定の
量を電池積層体の特定の電池にだけ補給することが困難
となるという不具合がある。また、特開平1−1956
69号公報に記載のものには、電解質リザーバを電解質
マトリクス周囲を包囲するように配置し、かつ、電解質
リザーバを冷却する冷却ガス流路を設け、該冷却ガス流
路を流通する冷却ガスの流量を調節して電解質リザーバ
内に予め貯蔵されている電解質を溶融あるいは固化させ
て、電池内への電解質の補給量を調節する構造が提案さ
れている。しかしながら、この特開平1−195669
号公報に記載された電解質補給構造においても、所定の
量を電池積層体の特定の電池にだけ補給することが困難
となるという不具合がある。
As a remedy, various electrolyte replenishment methods for replenishing the electrolyte matrix with the exhausted electrolyte have been proposed. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 1-211861 discloses a structure made of a metal having a higher electric resistance than an electrolyte matrix, and has a thickness of 2 mm in the thickness direction of the electrolyte matrix.
An electrolyte reservoir formed in a shape capable of sandwiching the surface and storing the electrolyte is disposed so as to surround the periphery of the electrolyte matrix end, and the electrolyte stored in the electrolyte reservoir in the battery is caused by a pressure difference in the battery. A structure has been proposed for replenishment. However, Japanese Patent Application Laid-Open No.
The electrolyte replenishing structure described in JP-A-861 has a problem that it is difficult to replenish a predetermined amount only to a specific battery of the battery stack because the electrolyte is easily moved mainly by capillary attraction. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-19556
No. 69, the electrolyte reservoir is disposed so as to surround the periphery of the electrolyte matrix, and a cooling gas flow path for cooling the electrolyte reservoir is provided, the flow rate of the cooling gas flowing through the cooling gas flow path A structure has been proposed in which the amount of electrolyte supplied to the battery is adjusted by adjusting the temperature of the electrolyte to melt or solidify the electrolyte stored in the electrolyte reservoir in advance. However, Japanese Patent Application Laid-Open No.
In the electrolyte replenishing structure described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-157, there is a problem that it is difficult to replenish a predetermined amount only to a specific battery of the battery stack.

【0007】また、特開昭62−98568号公報、特
開昭61−26986号公報に記載のものには、電解質
補給管から全電池に電解質を補給できるようにした電解
質補給構造が提案されている。この場合、所定の量を電
池積層体の特定の電池にだけ補給することができず、さ
らに薄い金属セパレータに穴をあけ、電解質補給管を溶
接しなければならず、電池構造が複雑となってしまう。
また、特開平2−61063号公報、特開昭62−23
7671号公報に記載のものには、電池の運転途中に電
解質リザーバから電解質を補給し、電解質の消耗分を補
う方法が提案されているが、そこには各電池に独立して
電解質を補給する思想がない。
[0007] Further, in the structures described in JP-A-62-98568 and JP-A-61-26986, an electrolyte replenishing structure has been proposed in which electrolyte can be supplied to all batteries from an electrolyte replenishing tube. I have. In this case, a predetermined amount cannot be replenished only to a specific battery of the battery stack, and a hole must be made in a thin metal separator, and an electrolyte replenishing tube must be welded, which complicates the battery structure. I will.
Also, JP-A-2-61063, JP-A-62-23
No. 7671 discloses a method of replenishing the electrolyte from the electrolyte reservoir during the operation of the battery to compensate for the consumption of the electrolyte. In this method, the electrolyte is independently supplied to each battery. There is no thought.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の溶融炭酸塩型燃
料電池は以上のように構成されているので、電解質を補
給する場合、特定の電池にだけ電解質を補給することが
できず、電解質が十分あり、補給の必要のない電池にま
で電解質を補給することになってしまう。そこで、電解
質の溢れ現象が発生し、電極に対して反応ガスが十分供
給できなくなり、分極の増大による電池性能の低下を招
来してしまうという課題があった。また、溶融炭酸塩型
燃料電池は650℃という高温で動作させるため、運転
途中に個々の電池に電解質を補給することは困難であ
る。そこで、電池温度を常温まで下げて、電解質が消耗
した電池に対して電解質を補給することも考えられる
が、電解質を補給する都度運転を停止しなければなら
ず、運転効率が著しく低下してしまい、運用上好ましく
ない方法である。
Since the conventional molten carbonate fuel cell is configured as described above, when replenishing the electrolyte, it is not possible to replenish the electrolyte only to a specific cell, and the electrolyte is not replenished. The electrolyte is replenished to a battery that is sufficient and does not need replenishment. Accordingly, there has been a problem that an electrolyte overflow phenomenon occurs, a reaction gas cannot be sufficiently supplied to the electrodes, and a decrease in battery performance due to an increase in polarization occurs. Further, since the molten carbonate fuel cell is operated at a high temperature of 650 ° C., it is difficult to replenish the individual cells with electrolyte during the operation. Therefore, it is conceivable to lower the battery temperature to normal temperature and replenish the electrolyte with depleted battery, but the operation must be stopped every time the electrolyte is replenished, resulting in a significant decrease in operating efficiency. This is an operationally undesirable method.

【0009】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、高温動作状態で各電池に電解質
を選択的に補給できるようにし、電解質が過剰補給され
る電池をなくして、分極の増大による電池特性の低下を
抑えることができる溶融炭酸塩型燃料電池を得ることを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and it has been made possible to selectively supply electrolyte to each battery in a high-temperature operation state, and to eliminate a battery in which electrolyte is excessively supplied. It is an object of the present invention to provide a molten carbonate fuel cell capable of suppressing a decrease in cell characteristics due to an increase in polarization.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この第1の発明に係る溶
融炭酸塩型燃料電池は、電解質マトリクスを燃料電極と
酸化剤電極とにより挟持してなる単位電池とセパレータ
板とが交互に上下方向に複数個積層され、燃料ガス流路
および酸化剤ガス流路が上記単位電池の燃料電極および
酸化剤電極と上記セパレータ板との間にそれぞれ設けら
れ、アルカリ金属炭酸塩電解質が上記電解質マトリクス
に保持された溶融炭酸塩型燃料電池において、上記各単
位電池の外周部にウエットシール部を包囲するように設
けられた電解質溜め部と、該電解質溜め部に補給された
電解質を上記電解質マトリクスに補給する電解質補給部
と、上記電解質溜め部から外方に延設されて外部から該
電解質溜め部に電解質を誘導する電解質誘導部とを備
、上記セパレータ板は、上記単位電池間に挟持される
セパレータ部および該セパレータ部から全周にわたって
外方に延長された延長部を有する金属板で構成され、該
金属板の延長部は、その根元部側が該セパレータ部を包
囲するように凹状に成形されて上記電解質溜め部を構成
し、さらに全周にわたって該根元部側から先端に向かっ
て上り勾配の傾斜面に形成されて上記電解質誘導部を構
成したものである。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a molten carbonate fuel cell comprising a unit cell having an electrolyte matrix sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode, and a separator plate alternately arranged vertically. A plurality of fuel gas passages and an oxidant gas passage are provided between the fuel electrode and the oxidant electrode of the unit cell and the separator plate, respectively, and an alkali metal carbonate electrolyte is held in the electrolyte matrix. In the molten carbonate fuel cell thus prepared, an electrolyte reservoir provided around the outer periphery of each unit cell so as to surround the wet seal portion, and the electrolyte supplied to the electrolyte reservoir is supplied to the electrolyte matrix. comprising an electrolyte replenishing portion, and an electrolyte guide portion guiding the electrolyte from the outside so as to extend outward in the electrolyte reservoir from the electrolyte reservoir, the separator It is sandwiched between the unit cell
Separator part and the entire circumference from the separator part
It is constituted by a metal plate having an extension part extended outward,
The base portion of the extension of the metal plate wraps the separator.
Constituted concave so as to surround the electrolyte reservoir
And from the root to the tip over the entire circumference.
The electrolyte guiding section is formed on an uphill slope.
It has been achieved .

【0011】[0011]

【0012】この第の発明に係る溶融炭酸塩型燃料電
池は、上記第の発明において、電気絶縁性のセラミッ
ク板が、隣り合う金属板の傾斜面が形成された延長部間
にそれぞれ介装され、かつ、電解質を挿通させる貫通孔
が、上記セラミック板に電解質溜め部側と外部側とを連
通するように設けられているものである。
The molten carbonate fuel cell according to the second aspect of the present invention is the molten carbonate fuel cell according to the first aspect , wherein an electrically insulating ceramic plate is interposed between the extension portions of the adjacent metal plates each having the inclined surface. A through-hole that is mounted and through which an electrolyte is inserted is provided in the ceramic plate so as to connect the electrolyte reservoir side to the outside.

【0013】この第の発明に係る溶融炭酸塩型燃料電
池は、上記第1の発明において、電解質マトリクスの端
部をウエットシール部から電解質溜め部内に至るように
延出させて電解質補給部を構成したものである。
In the molten carbonate fuel cell according to the third aspect of the present invention, in the first aspect, the end of the electrolyte matrix is extended from the wet seal portion to the inside of the electrolyte reservoir to form the electrolyte supply portion. It is composed.

【0014】この第の発明に係る溶融炭酸塩型燃料電
池は、上記第の発明において、電解質補給部を構成す
る電解質マトリクスのウエットシール部からの延出部内
部に補強材が埋設されているものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a molten carbonate fuel cell according to the third aspect , wherein a reinforcing material is buried inside an extended portion of the electrolyte matrix constituting the electrolyte replenishing portion from the wet seal portion. Is what it is.

【0015】この第の発明に係る溶融炭酸塩型燃料電
池は、上記第または第の発明において、電解質マト
リクスのウエットシール部からの延出部が、該電解質マ
トリクスのウエットシール部に位置する部位の平均空孔
径より大きい平均空孔径に形成されているものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the molten carbonate fuel cell according to the third or fourth aspect , the extended portion of the electrolyte matrix from the wet seal portion is located at the wet seal portion of the electrolyte matrix. Is formed to have an average pore diameter larger than the average pore diameter of the portion where the gas flows.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1に係る溶
融炭酸塩型燃料電池を示す平面図、図2は図1のII−
II矢視断面図、図3はこの発明の実施の形態1に係る
溶融炭酸塩型燃料電池に用いられるセパレータ板を示す
平面図、図4は図3のIV−IV矢視断面図、図5はこ
の発明の実施の形態1に係る溶融炭酸塩型燃料電池に用
いられる電解質マトリクスを示す斜視図であり、図にお
いて図6に示した従来の溶融炭酸塩型燃料電池と同一ま
たは相当部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a plan view showing a molten carbonate fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG.
3 is a plan view showing a separator plate used in the molten carbonate fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 3, and FIG. FIG. 7 is a perspective view showing an electrolyte matrix used in the molten carbonate fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, the same or corresponding portions as those of the conventional molten carbonate fuel cell shown in FIG. The same reference numerals are given and the description is omitted.

【0017】図3および図4において、20は金属板、
例えばステンレス/ニッケル薄板(クラッド材)で作製
された金属セパレータ板であり、この金属セパレータ板
20は、単位電池間に挟持される矩形のセパレータ部2
1と、このセパレータ部21から全周にわたって外方に
延長されて電解質溜め部および電解質誘導部を構成する
延長部22とを備えている。そして、セパレータ部21
は、各辺の断面がL字状に成形された矩形枠状のステン
レスのフレーム21bがステンレス/ニッケル薄板から
なる平板状の基部21aのステンレス面側に接合され、
フレーム21bと同形状に成形されたニッケルのフレー
ム21cがフレーム21bと相対して平板状の基部aの
ニッケル面側に接合されて構成されている。また、延長
部22は、ステンレス/ニッケル薄板がセパレータ部2
1から全周にわたって所定長さ外方に延出され(延出部
22a)、その後ステンレス面側に折り曲げられて傾斜
面22bに成形されている。そこで、延長部22の根元
部側には、フレーム21b、延出部22aおよび傾斜面
22bからなる凹部がセパレータ部21aを取り囲むよ
うに形成され、電解質溜め部を構成している。そして、
延長部22の傾斜面22bが該電解質溜め部から上り勾
配に形成され、電解質誘導部を構成している。
3 and 4, reference numeral 20 denotes a metal plate;
For example, it is a metal separator plate made of a stainless steel / nickel thin plate (cladding material). The metal separator plate 20 has a rectangular separator portion 2 sandwiched between unit batteries.
1 and an extension portion 22 extending outwardly from the separator portion 21 over the entire circumference to form an electrolyte reservoir and an electrolyte guiding portion. And the separator part 21
A rectangular frame-shaped stainless steel frame 21b having an L-shaped cross section on each side is joined to a stainless steel surface side of a flat base 21a made of a stainless steel / nickel thin plate,
A nickel frame 21c molded in the same shape as the frame 21b is joined to the nickel surface side of the flat base a in opposition to the frame 21b. The extension 22 is made of a stainless steel / nickel thin plate.
It extends outward from the first part over the entire circumference by a predetermined length (extending part 22a), and is then bent toward the stainless steel surface side to form an inclined surface 22b. Therefore, on the base portion side of the extension portion 22, a concave portion including the frame 21b, the extension portion 22a, and the inclined surface 22b is formed so as to surround the separator portion 21a, and constitutes an electrolyte reservoir. And
The inclined surface 22b of the extension portion 22 is formed with an upward slope from the electrolyte reservoir, and constitutes an electrolyte guiding portion.

【0018】図5において、25は例えばアルミン酸リ
チウム粒子の焼結体で作製された矩形の電解質マトリク
ス、26は電解質マトリクス25の各辺の中央部から外
方に延出された電解質補給部としての電解質連絡マトリ
クスであり、この電解質連絡マトリクス26は例えばア
ルミン酸リチウム粒子の焼結体で電解質マトリクス25
と一体に成形されている。そして、この電解質連絡マト
リクス26は、平均空孔径が電解質マトリクス25の平
均空孔径よりも大きく成形されている。また、この電解
質連絡マトリクス26は燃料電池として組み立てられた
際に金属セパレータ板20のフレーム21bおよび延出
部22aの外周面に沿うような形状に成形されている。
さらに、この電解質連絡マトリクス26の内部には、図
2に示されるように、アルミ合金板またはニッケル板か
らなる補強材27が埋設されている。
In FIG. 5, reference numeral 25 denotes a rectangular electrolyte matrix made of, for example, a sintered body of lithium aluminate particles, and reference numeral 26 denotes an electrolyte supply portion extending outward from the center of each side of the electrolyte matrix 25. The electrolyte communication matrix 26 is, for example, a sintered body of lithium aluminate particles.
And are integrally formed. The electrolyte connection matrix 26 is formed such that the average pore diameter is larger than the average pore diameter of the electrolyte matrix 25. The electrolyte communication matrix 26 is formed into a shape along the outer peripheral surfaces of the frame 21b and the extension 22a of the metal separator plate 20 when assembled as a fuel cell.
Further, as shown in FIG. 2, a reinforcing material 27 made of an aluminum alloy plate or a nickel plate is embedded in the electrolyte communication matrix 26.

【0019】つぎに、この実施の形態1による溶融炭酸
塩型燃料電池の全体構造について、図1および図2を参
照しつつ説明する。電解質が保持された電解質マトリク
ス25の上下には、電解質マトリクス25を挟むように
燃料電極1と酸化剤電極4とが対向して設けられて、単
位電池10が構成されている。そして、燃料電極1の上
側には燃料極集電板2と燃料ガス流路板3とが積層さ
れ、酸化剤電極4の下側には酸化剤極集電板5と酸化剤
ガス流路板6とが積層されて、単位電池10が金属セパ
レータ板25を介して順次、直列に複数個積み重ねられ
る。さらに、この積層体は、上下に配された押え板(図
示せず)を介して締着一体化される。ついで、隣接する
金属セパレータ板25の傾斜面22bが形成された延長
部22間に外方から電気絶縁性のセラミック板30が介
装される。その後、電気絶縁性のセラミック材で作製さ
れた断熱材31が積層体を取り囲むように積層体の4側
面外方に設置されて、溶融炭酸塩型燃料電池が構成され
ている。この断熱材31の内周面には、突出片32が上
下方向に所定の間隔毎に突設されており、この突出片3
2がそれぞれ隣接する金属セパレータ板25の傾斜面2
2bが形成された延長部22間に介装されており、この
突出片32はセラミック板30と同様の機能を有してい
る。そして、断熱材31には、外周面側と内周面側とを
連通する貫通孔33が各突出片32を貫通して設けられ
ている。なお、図示いていないが、各反応ガスの供給流
路および排出流路が、燃料ガス流路板3および酸化剤ガ
ス流路板6で構成される各反応ガス流路をそれぞれ連通
するように、電池反応部を避けて積層体を上下に貫通し
て設けられている。
Next, the overall structure of the molten carbonate fuel cell according to Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. A fuel cell 1 and an oxidant electrode 4 are provided above and below an electrolyte matrix 25 holding an electrolyte so as to sandwich the electrolyte matrix 25, thereby constituting a unit cell 10. A fuel electrode current collector plate 2 and a fuel gas flow channel plate 3 are stacked on the upper side of the fuel electrode 1, and an oxidizer electrode current collector plate 5 and an oxidizer gas flow channel plate below the oxidizer electrode 4. 6 are stacked, and a plurality of unit batteries 10 are sequentially stacked in series via the metal separator plate 25. Further, the laminated body is integrally fastened via pressing plates (not shown) arranged vertically. Next, an electrically insulating ceramic plate 30 is interposed between the extension portions 22 of the adjacent metal separator plates 25 on which the inclined surfaces 22b are formed. Thereafter, a heat insulating material 31 made of an electrically insulating ceramic material is placed outside the four sides of the laminate so as to surround the laminate, and a molten carbonate fuel cell is formed. On the inner peripheral surface of the heat insulating material 31, projecting pieces 32 are provided at predetermined intervals in the vertical direction.
2 is the inclined surface 2 of the adjacent metal separator plate 25
The projecting piece 32 has the same function as that of the ceramic plate 30. The heat insulating material 31 is provided with a through hole 33 that communicates between the outer peripheral surface side and the inner peripheral surface side so as to penetrate each protruding piece 32. Although not shown, the supply flow path and the discharge flow path of each reaction gas communicate with each reaction gas flow path composed of the fuel gas flow path plate 3 and the oxidizing gas flow path plate 6, respectively. It is provided so as to penetrate the laminate vertically, avoiding the battery reaction part.

【0020】ここで、金属セパレータ板20はステンレ
ス面側が上向きとなるように配置され、その傾斜面22
bが外方に向かって上り勾配となっている。そして、フ
レーム21bの内部側への折り返し辺が酸化剤電極4の
電解質マトリクス25側の面の外周に全周にわたって設
けられた段差内に挿入されて酸化剤電極4と電解質マト
リクス25との間に挟持されている。また、フレーム2
1cの内部側への折り返し辺が燃料電極1の電解質マト
リクス25側の面の外周に全周にわたって設けられた段
差内に挿入されて燃料電極1と電解質マトリクス25と
の間に挟持されている。さらに、基部21aが燃料ガス
流路板3と酸化剤ガス流路板6との間に挟持されて両反
応ガスの流路を隔離している。そこで、金属セパレータ
板20は、各単位電池10を電子的に接続するととも
に、反応ガスを空気や窒素などの外気から隔離してい
る。そして、電解質マトリクス25と接触する部分がウ
ェットシール部9を構成している。また、電解質連絡マ
トリクス26は、電解質マトリクス25から金属セパレ
ータ板20のフレーム21bおよび延出部22aの外周
面に沿って延び、先端側がフレーム21b、延出部22
aおよび傾斜面22bからなる電解質溜め部としての凹
部内に位置している。また、セラミック板30および断
熱材31の突出片32は隣接する金属セパレータ板25
の傾斜面22bが形成された延長部22間の間隙と同等
の厚みに形成されている。
Here, the metal separator plate 20 is disposed so that the stainless steel surface side faces upward, and its inclined surface 22
b has an upward slope toward the outside. Then, the side turned back toward the inside of the frame 21b is inserted into a step provided over the entire periphery of the surface of the oxidant electrode 4 on the side of the electrolyte matrix 25, and is inserted between the oxidant electrode 4 and the electrolyte matrix 25. It is pinched. Also, frame 2
The inner side of the fuel electrode 1 c is inserted into a step provided over the entire periphery of the surface of the fuel electrode 1 on the electrolyte matrix 25 side, and is sandwiched between the fuel electrode 1 and the electrolyte matrix 25. Further, the base 21a is sandwiched between the fuel gas flow path plate 3 and the oxidizing gas flow path plate 6 to isolate the flow paths of both reaction gases. Thus, the metal separator plate 20 electrically connects the unit batteries 10 and isolates the reaction gas from the outside air such as air or nitrogen. The portion that comes into contact with the electrolyte matrix 25 forms the wet seal portion 9. The electrolyte communication matrix 26 extends from the electrolyte matrix 25 along the outer peripheral surfaces of the frame 21b and the extension 22a of the metal separator plate 20.
a and the inclined surface 22b is located in a concave portion as an electrolyte reservoir. The protruding pieces 32 of the ceramic plate 30 and the heat insulating material 31 are connected to the adjacent metal separator plates 25.
Is formed to have the same thickness as the gap between the extended portions 22 where the inclined surfaces 22b are formed.

【0021】このように構成された溶融炭酸塩型燃料電
池において、ある単位電池10で電解質の消耗が生じる
と、該当する単位電池10を挟持している金属セパレー
タ板20の延長部22間に介装されている突出辺32を
貫通する貫通孔33に、球状に成形された室温で固体の
炭酸塩電解質を断熱材31の外側から挿入することにな
る。貫通孔33内に挿入された球状の電解質は、内方に
向かって下り勾配の貫通孔33内を転がって内方に移動
する。そして、途中で燃料電池の温度により溶融され、
液体の電解質となってフレーム21b、延出部22aお
よび傾斜面22bからなる凹部内に導かれる。該凹部内
に溜められた電解質は、毛細管現象により電解質連絡マ
トリクス26中を通って電解質マトリクス25に導か
れ、電解質が電解質マトリクス25に補給される。ま
た、貫通孔33への電解質の挿入量により、電解質マト
リクス25への電解質補給量が調整できる。
In the molten carbonate fuel cell configured as described above, when electrolyte consumption occurs in a certain unit cell 10, the intervening portion 22 extends between the extension portions 22 of the metal separator plate 20 sandwiching the corresponding unit cell 10. At room temperature, a carbonate electrolyte solid at room temperature, which is formed into a spherical shape, is inserted from the outside of the heat insulating material 31 into a through hole 33 penetrating the mounted protruding side 32. The spherical electrolyte inserted into the through-hole 33 rolls inside the through-hole 33 having a downward slope and moves inward. Then, on the way, it is melted by the temperature of the fuel cell,
It becomes a liquid electrolyte and is guided into a recess formed by the frame 21b, the extension 22a, and the inclined surface 22b. The electrolyte stored in the concave portion is guided to the electrolyte matrix 25 through the electrolyte communication matrix 26 by capillary action, and the electrolyte is supplied to the electrolyte matrix 25. Further, the amount of electrolyte supplied to the electrolyte matrix 25 can be adjusted by the amount of electrolyte inserted into the through holes 33.

【0022】このように、この実施の形態1によれば、
単位電池毎に電解質を補給できるように構成されている
ので、電解質の消耗した単位電池にのみ確実に電解質を
補給することができる。そこで、全単位電池に一括して
電解質を補給する従来技術のように、補給の必要のない
単位電池にまで電解質を補給して電解質の溢れ現象を発
生させるようなことは回避でき、電極に対して反応ガス
が十分供給されるようになり、分極の増大による電池特
性の低下を抑えることができる。また、金属セパレータ
板20が金属板で構成されているので、折り曲げ加工や
溶接などにより電解質溜め部および電解質誘導部を簡易
に一体に形成でき、構成部品数を削減でき、低コスト化
を図ることができるとともに、組み立て作業性を向上さ
せることができる。また、金属セラミック板20の延長
部22間の間隔は数ミリ程度しかなく、熱変形による電
子的な短絡事故が発生しやすいが、金属セパレータ板2
0の延長部22間に電気絶縁性のセラミック板30およ
び突出片32が介装されているので、金属セパレータ板
20同士の電子的な短絡事故を確実に阻止でき、動作の
信頼性を高めることができる。
As described above, according to the first embodiment,
Since the electrolyte can be supplied to each unit battery, the electrolyte can be reliably supplied only to the unit battery whose electrolyte has been consumed. Therefore, it is possible to avoid electrolyte overflow to unit batteries that do not need to be replenished and to cause electrolyte overflow, as in the conventional technique of replenishing electrolyte for all unit batteries at once. As a result, the reaction gas can be sufficiently supplied, and a decrease in battery characteristics due to an increase in polarization can be suppressed. In addition, since the metal separator plate 20 is formed of a metal plate, the electrolyte reservoir and the electrolyte guide can be easily formed integrally by bending or welding, thereby reducing the number of components and reducing cost. And the workability of assembling can be improved. Further, the interval between the extending portions 22 of the metal ceramic plate 20 is only about several millimeters, and an electronic short circuit accident is likely to occur due to thermal deformation.
Since the electrically insulating ceramic plate 30 and the protruding piece 32 are interposed between the extension portions 22 of the "0", an electronic short-circuit accident between the metal separator plates 20 can be reliably prevented, and the operation reliability is improved. Can be.

【0023】また、断熱材31の内周面に突設された突
出片32を金属セパレータ板20の延長部22間に介装
し、断熱材31の外周面側と内周面側とを連通する貫通
孔33が各突出片32を貫通して設けられているので、
断熱材31の外方から貫通孔33を介して電解質の補給
ができ、電解質の補給の都度電池の運転を停止させる必
要はなく、電池の高温動作中に補給でき、電解質の補給
による運転効率の低下を阻止することができる。また、
貫通孔33への電解質の挿入量を調整することにより、
補給量の調節が可能であり、電解質の過剰補給に伴う電
解質の溢れ現象の発生をも抑制することができる。
A protruding piece 32 projecting from the inner peripheral surface of the heat insulating material 31 is interposed between the extended portions 22 of the metal separator plate 20 to communicate the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the heat insulating material 31. Since the through holes 33 are provided through the respective projecting pieces 32,
The electrolyte can be replenished from the outside of the heat insulating material 31 through the through-hole 33, and it is not necessary to stop the operation of the battery every time the electrolyte is replenished. The decline can be prevented. Also,
By adjusting the insertion amount of the electrolyte into the through hole 33,
The supply amount can be adjusted, and the occurrence of electrolyte overflow due to excessive supply of electrolyte can also be suppressed.

【0024】また、電解質連絡マトリクス26が、電解
質マトリクス25の端部に一体に成形されているので、
電解質補給部として別部材を新たに設ける必要がなく、
その分構成部品数を削減でき、組み立て作業性を向上さ
せることができる。また、電解質連絡マトリクス26が
電解質マトリクス25の各辺に設けられているので、電
解質マトリクス25全周から電解質の補給が行え、電解
質を均一に補給することができる。また、電解質連絡マ
トリクス26の平均空孔径が電解質マトリクス25のウ
エットシール部9に位置する部位の平均空孔径よりも大
きく形成されているので、ポア吸引力差により、フレー
ム21b、延出部22aおよび傾斜面22bからなる凹
部内に溜められた電解質は電解質連絡マトリクス26を
通って電解質マトリクス25に速やかに誘導される。ま
た、電解質連絡マトリクス26は上下から面圧がかかっ
ていないので、組み立て時に外力が加わると損傷しやす
いが、この実施の形態1では、電解質連絡マトリクス2
6の内部に補強材27が埋設されているので、電解質連
絡マトリクス26の強度が大きくなり、組み立て時にお
ける電解質連絡マトリクス26の破損事故を防止するこ
とができる。
Further, since the electrolyte communication matrix 26 is formed integrally with the end of the electrolyte matrix 25,
There is no need to provide a separate member as an electrolyte replenishing unit,
Accordingly, the number of components can be reduced, and assembling workability can be improved. Further, since the electrolyte communication matrix 26 is provided on each side of the electrolyte matrix 25, the electrolyte can be supplied from the entire circumference of the electrolyte matrix 25, and the electrolyte can be supplied uniformly. Further, since the average pore diameter of the electrolyte communication matrix 26 is formed larger than the average pore diameter of the portion of the electrolyte matrix 25 located at the wet seal portion 9, the difference in pore suction force causes the frame 21b, the extension 22a, The electrolyte stored in the recess formed by the inclined surface 22b is quickly guided to the electrolyte matrix 25 through the electrolyte communication matrix 26. Further, since the electrolyte contact matrix 26 is not subjected to surface pressure from above and below, it is easily damaged when an external force is applied during assembly. However, in the first embodiment, the electrolyte contact matrix 2
Since the reinforcing member 27 is buried inside 6, the strength of the electrolyte communication matrix 26 is increased, and it is possible to prevent the electrolyte communication matrix 26 from being damaged during assembly.

【0025】なお、上記実施の形態1では、金属セパレ
ータ板20と燃料ガス流路板3および酸化剤ガス流路板
6とが別体で構成されているものとしているが、燃料ガ
ス流路板3および酸化剤ガス流路板6をセパレータ板に
一体に形成しても、同様の効果を奏する。また、上記実
施の形態1では、金属セパレータ板20のフレーム21
b、延出部22aおよび傾斜面22bからなる凹部がセ
パレータ部21aを取り囲むように形成されて、電解質
溜め部を構成するものとしているが、電解質溜め部はこ
れに限定されるものではなく、セパレータ部21を包囲
する凹状に形成されていればよい。また、上記実施の形
態1では、電解質連絡マトリクス26が電解質マトリク
ス25の各辺の中央部に1つづつ延設されているものと
しているが、電解質連絡マトリクス26の延設位置や設
置数は各辺の中央部に1つづつに限定されるものではな
く、例えば各辺に中央部に対して対称に2つづつ延設し
てもよく、さらには電解質マトリクス25の各辺から全
長にわたって延設するようにしてもよい。
In the first embodiment, the metal separator plate 20 and the fuel gas flow path plate 3 and the oxidizing gas flow path plate 6 are formed separately. Even if the oxidizing gas flow path plate 3 and the oxidizing gas flow path plate 6 are formed integrally with the separator plate, the same effect can be obtained. In the first embodiment, the frame 21 of the metal separator plate 20
b, a concave portion composed of the extending portion 22a and the inclined surface 22b is formed so as to surround the separator portion 21a, and constitutes an electrolyte reservoir. However, the electrolyte reservoir is not limited to this. What is necessary is just to be formed in the concave shape surrounding the part 21. Further, in the first embodiment, the electrolyte communication matrix 26 is provided one by one at the center of each side of the electrolyte matrix 25. However, the extension position and the number of the electrolyte communication matrix 26 are It is not limited to one at the center of the side. For example, two may be provided symmetrically with respect to the center at each side, and further, the entire length may be extended from each side of the electrolyte matrix 25. You may make it.

【0026】また、上記実施の形態1では、金属セパレ
ータ板20の延長部22間にセラミック板30および断
熱材31の突出片32が隙間なく介装されているものと
しているが、必ずしも延長部22間に隙間なく介装する
必要もなく、場合によっては該突出片32のみを介装し
ても、同様の効果が得られる。また、場合によっては、
セラミック板30のみを介装してもよい。この場合、セ
ラミック板30間に隙間を設け、外方から固体の電解質
を延長部22間に挿入すれば、該電解質は傾斜面22b
上を転がって電解質溜め部に誘導される。また、上記実
施の形態1では、突出片32を断熱材31と一体に成形
するものとしているが、別体で構成しても、同様の効果
を奏する。また、上記実施の形態1では、断熱材31に
貫通孔33が設けられているものとしているが、該貫通
孔33が断熱効果を損なうような場合には、該貫通孔3
3を塞口するような蓋を取り付けるか、断熱材31の外
周にさらに断熱材を配置すればよい。
In the first embodiment, the ceramic plate 30 and the projecting piece 32 of the heat insulating material 31 are interposed between the extension portions 22 of the metal separator plate 20 without any gap. There is no need to interpose without any gap between them, and in some cases, even if only the protruding piece 32 is interposed, the same effect can be obtained. Also, in some cases,
Only the ceramic plate 30 may be interposed. In this case, if a gap is provided between the ceramic plates 30 and a solid electrolyte is inserted between the extension portions 22 from the outside, the electrolyte will be inclined 22b.
It rolls over and is guided to the electrolyte reservoir. Further, in the first embodiment, the projecting piece 32 is formed integrally with the heat insulating material 31, but the same effect can be obtained even if the projecting piece 32 is formed separately. Further, in the first embodiment, the through hole 33 is provided in the heat insulating material 31. However, when the through hole 33 impairs the heat insulating effect, the through hole 3 is formed.
A cover may be attached to close the heat insulating material 3 or a heat insulating material may be further provided around the heat insulating material 31.

【0027】[0027]

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0028】この第1の発明によれば、電解質マトリク
スを燃料電極と酸化剤電極とにより挟持してなる単位電
池とセパレータ板とが交互に上下方向に複数個積層さ
れ、燃料ガス流路および酸化剤ガス流路が上記単位電池
の燃料電極および酸化剤電極と上記セパレータ板との間
にそれぞれ設けられ、アルカリ金属炭酸塩電解質が上記
電解質マトリクスに保持された溶融炭酸塩型燃料電池に
おいて、上記各単位電池の外周部にウエットシール部を
包囲するように設けられた電解質溜め部と、該電解質溜
め部に補給された電解質を上記電解質マトリクスに補給
する電解質補給部と、上記電解質溜め部から外方に延設
されて外部から該電解質溜め部に電解質を誘導する電解
質誘導部とを備え、上記セパレータ板は、上記単位電池
間に挟持されるセパレータ部および該セパレータ部から
全周にわたって外方に延長された延長部を有する金属板
で構成され、該金属板の延長部は、その根元部側が該セ
パレータ部を包囲するように凹状に成形されて上記電解
質溜め部を構成し、さらに全周にわたって該根元部側か
ら先端に向かって上り勾配の傾斜面に形成されて上記電
解質誘導部を構成しているので、電解質の消耗した単位
電池にのみ確実に電解質を補給することができ、さらに
折り曲げ加工や溶接などにより電解質溜め部および電解
質誘導部を簡易に一体に形成できる。そこで、全単位電
池に一括して電解質を補給する従来技術のように、補給
の必要のない単位電池にまで電解質を補給して電解質の
溢れ現象を発生させるようなことは回避でき、電極に対
して反応ガスが十分供給されるようになり、分極の増大
による電池特性の低下を抑えることができ、さらに電解
質溜め部および電解質誘導部を簡易に一体に形成できる
ようになり、構成部品数を削減でき、低コスト化を図る
ことができるとともに、組み立て作業性を向上させるこ
とができる溶融炭酸塩型燃料電池が得られる。
According to the first aspect of the present invention, a plurality of unit cells each having an electrolyte matrix sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode and a plurality of separator plates are alternately stacked in the up-down direction to form a fuel gas flow path and an oxidizing agent. In a molten carbonate fuel cell in which an agent gas flow path is provided between the fuel electrode and the oxidant electrode of the unit cell and the separator plate, and an alkali metal carbonate electrolyte is held in the electrolyte matrix, An electrolyte reservoir provided on the outer periphery of the unit battery so as to surround the wet seal portion; an electrolyte replenishing portion for replenishing the electrolyte replenished in the electrolyte reservoir with the electrolyte matrix; An electrolyte guide portion extending from the outside to guide the electrolyte from the outside to the electrolyte reservoir portion, wherein the separator plate includes
From the separator part sandwiched between and the separator part
Metal plate having an extension extending outward all around
The extended portion of the metal plate has a base portion at the base side.
It is formed in a concave shape so as to surround the
Constitutes a reservoir,
Is formed on an upward slope toward the tip
Since the decomposition induction section is configured, it is possible to reliably supply the electrolyte only to the unit battery with the exhausted electrolyte , and furthermore,
Electrolyte reservoir and electrolyte by bending or welding
Ru can be formed integrally with the quality guide portion in a simple manner. Therefore, it is possible to avoid electrolyte overflow to unit batteries that do not need to be replenished and to cause electrolyte overflow, as in the conventional technique of replenishing electrolyte for all unit batteries at once. reaction gas Te becomes to be sufficiently supplied, it is possible to suppress a decrease in battery characteristics due to increase in polarization, further electrolytic
The reservoir and electrolyte guide can be easily integrated
As a result, the number of components can be reduced, and cost reduction can be achieved.
To improve assembly workability.
DOO molten carbonate fuel cells that can be obtained.

【0029】[0029]

【0030】この第の発明によれば、上記第の発明
において、電気絶縁性のセラミック板が、隣り合う金属
板の傾斜面が形成された延長部間にそれぞれ介装され、
かつ、電解質を挿通させる貫通孔が、上記セラミック板
に電解質溜め部側と外部側とを連通するように設けられ
ているので、金属セパレータ板間の電子的な短絡事故が
阻止でき、動作の信頼性を高めることができる。
According to the second aspect , in the first aspect , an electrically insulating ceramic plate is interposed between the extension portions of the adjacent metal plates each having the inclined surface,
In addition, since a through hole through which the electrolyte is inserted is provided in the ceramic plate so as to connect the electrolyte reservoir side to the outside, an electronic short circuit between the metal separator plates can be prevented, and operation reliability can be improved. Can be enhanced.

【0031】この第の発明によれば、上記第1の発明
において、電解質マトリクスの端部をウエットシール部
から電解質溜め部内に至るように延出させて電解質補給
部を構成したので、電解質補給部が電解質マトリクスに
一体成形され、その分構成部品数が削減され、組み立て
作業性を向上させることができる。
According to the third aspect , in the first aspect, the electrolyte replenishing portion is formed by extending the end of the electrolyte matrix from the wet seal portion to the inside of the electrolyte reservoir. The part is integrally formed with the electrolyte matrix, so that the number of components can be reduced by that amount, and the assembling workability can be improved.

【0032】この第の発明によれば、上記第の発明
において、電解質補給部を構成する電解質マトリクスの
ウエットシール部からの延出部内部に補強材が埋設され
ているので、該延出部の強度が大きくなり、該延出部に
上下から面圧がかかっていないにも拘わらず、組み立て
時の延出部の破損事故が抑えられ、歩留まりを向上させ
ることができる。
According to the fourth aspect , in the third aspect , the reinforcing material is buried inside the extending portion of the electrolyte matrix constituting the electrolyte replenishing portion from the wet seal portion. Although the strength of the portion is increased and the extension portion is not subjected to surface pressure from above and below, damage to the extension portion during assembly can be suppressed, and the yield can be improved.

【0033】この第の発明によれば、上記第または
の発明において、電解質マトリクスのウエットシー
ル部からの延出部が、該電解質マトリクスのウエットシ
ール部に位置する部位の平均空孔径より大きい平均空孔
径に形成されているので、ポア吸引力差により、電解質
が延出部を通って速やかに電解質マトリクスに誘導され
る。
According to the fifth aspect , in the third or fourth aspect , the portion of the electrolyte matrix extending from the wet seal portion is the average pore diameter of the portion of the electrolyte matrix located at the wet seal portion. Since the pores are formed to have a larger average pore diameter, the electrolyte is quickly guided to the electrolyte matrix through the extension due to the pore suction force difference.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1に係る溶融炭酸塩型
燃料電池を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a molten carbonate fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 図1のII−II矢視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG.

【図3】 この発明の実施の形態1に係る溶融炭酸塩型
燃料電池に用いられるセパレータ板を示す平面図であ
る。
FIG. 3 is a plan view showing a separator plate used in the molten carbonate fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention.

【図4】 図3のIV−IV矢視断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3;

【図5】 この発明の実施の形態1に係る溶融炭酸塩型
燃料電池に用いられる電解質マトリクスを示す斜視図で
ある。
FIG. 5 is a perspective view showing an electrolyte matrix used in the molten carbonate fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention.

【図6】 従来の溶融炭酸塩型燃料電池を示す模式構成
図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a conventional molten carbonate fuel cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料電極、3 燃料ガス流路板、4 酸化剤電極、
6 酸化剤ガス流路板、9 ウエットシール部、10
単位電池、20 金属セパレータ板、21 セパレータ
部、21b フレーム(電解質溜め部)、22 延長
部、22a 延出部(電解質溜め部)、22b 傾斜面
(電解質誘導部)、25 電解質マトリクス、26 電
解質連絡マトリクス(電解質補給部)、27 補強材、
32 突出片(セラミック板)、33 貫通孔。
1 fuel electrode, 3 fuel gas channel plate, 4 oxidizer electrode,
6 oxidant gas flow path plate, 9 wet seal part, 10
Unit battery, 20 metal separator plate, 21 separator, 21b frame (electrolyte reservoir), 22 extension, 22a extension (electrolyte reservoir), 22b inclined surface (electrolyte induction), 25 electrolyte matrix, 26 electrolyte connection Matrix (electrolyte replenishing unit), 27 reinforcing materials,
32 projecting piece (ceramic plate), 33 through hole.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 光田 憲朗 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 藤田 洋司 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 西村 隆 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−188177(JP,A) 特開 昭62−237671(JP,A) 特開 昭62−98568(JP,A) 実公 昭42−19165(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/00 - 8/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Norio Mitsuda 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Yoji Fujita 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Inside Electric Corporation (72) Inventor Takashi Nishimura 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Corporation (56) References JP-A-62-188177 (JP, A) JP-A-62-237671 ( JP, A) JP-A-62-98568 (JP, A) JP-A-42-19165 (JP, Y1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 8/00-8/24

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電解質マトリクスを燃料電極と酸化剤電
極とにより挟持してなる単位電池とセパレータ板とが交
互に上下方向に複数個積層され、燃料ガス流路および酸
化剤ガス流路が上記単位電池の燃料電極および酸化剤電
極と上記セパレータ板との間にそれぞれ設けられ、アル
カリ金属炭酸塩電解質が上記電解質マトリクスに保持さ
れた溶融炭酸塩型燃料電池において、 上記各単位電池の外周部にウエットシール部を包囲する
ように設けられた電解質溜め部と、該電解質溜め部に補
給された電解質を上記電解質マトリクスに補給する電解
質補給部と、上記電解質溜め部から外方に延設されて外
部から該電解質溜め部に電解質を誘導する電解質誘導部
とを備え、 上記セパレータ板は、上記単位電池間に挟持されるセパ
レータ部および該セパレータ部から全周にわたって外方
に延長された延長部を有する金属板で構成され、該金属
板の延長部は、その根元部側が該セパレータ部を包囲す
るように凹状に成形されて上記電解質溜め部を構成し、
さらに全周にわたって該根元部側から先端に向かって上
り勾配の傾斜面に形成されて上記電解質誘導部を構成し
たことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。
1. A unit cell comprising an electrolyte matrix sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode, and a plurality of separator plates are alternately stacked in the vertical direction, and the fuel gas flow path and the oxidant gas flow path are formed in the unit cell. In a molten carbonate fuel cell provided between a fuel electrode and an oxidizer electrode of a battery and the separator plate, and an alkali metal carbonate electrolyte is held in the electrolyte matrix, a wet part is provided on an outer peripheral portion of each unit cell. An electrolyte reservoir provided to surround the seal portion, an electrolyte replenishing portion for replenishing the electrolyte replenished in the electrolyte reservoir with the electrolyte matrix, and an externally extending externally extending from the electrolyte reservoir. An electrolyte guiding portion for guiding an electrolyte to the electrolyte reservoir portion, wherein the separator plate includes a separator portion sandwiched between the unit cells and the separator. A metal plate having an extended portion extending outwardly over the entire periphery from the separator portion. The extended portion of the metal plate is formed in a concave shape so that the base portion side surrounds the separator portion, and the electrolyte reservoir is formed. Make up the department,
A molten carbonate fuel cell, characterized in that the electrolyte guiding portion is formed on an inclined surface that is formed on the entire surface from the base portion side to the front end and has an upward slope.
【請求項2】 電気絶縁性のセラミック板が、隣り合う
金属板の傾斜面が形成された延長部間にそれぞれ介装さ
れ、かつ、電解質を挿通させる貫通孔が、上記セラミッ
ク板に電解質溜め部側と外部側とを連通するように設け
られていることを特徴とする請求項1記載の溶融炭酸塩
型燃料電池。
2. An electrically insulating ceramic plate is interposed between extension portions of adjacent metal plates each having an inclined surface, and a through hole through which an electrolyte is inserted is formed in the ceramic plate by an electrolyte reservoir. 2. The molten carbonate fuel cell according to claim 1, wherein the molten carbonate fuel cell is provided so as to communicate between the side and the outside.
【請求項3】 電解質マトリクスの端部をウエットシー
ル部から電解質溜め部内に至るように延出させて電解質
補給部を構成したことを特徴とする請求項1記載の溶融
炭酸塩型燃料電池。
3. The molten carbonate fuel cell according to claim 1, wherein an end portion of the electrolyte matrix is extended from the wet seal portion to the inside of the electrolyte reservoir to constitute an electrolyte replenishing portion.
【請求項4】 電解質補給部を構成する電解質マトリク
スのウエットシール部からの延出部内部に補強材が埋設
されていることを特徴とする請求項3記載の溶融炭酸塩
型燃料電池。
4. The molten carbonate fuel cell according to claim 3, wherein a reinforcing material is buried inside an extension of the electrolyte matrix constituting the electrolyte replenishing portion from the wet seal portion.
【請求項5】 電解質マトリクスのウエットシール部か
らの延出部が、該電解質マトリクスのウエットシール部
に位置する部位の平均空孔径より大きい平均空孔径に形
成されていることを特徴とする請求項3または請求項4
に記載の溶融炭酸塩型燃料電池。
5. The electrolyte matrix according to claim 1, wherein a portion of the electrolyte matrix extending from the wet seal portion is formed to have a larger average pore diameter than a portion of the electrolyte matrix located at the wet seal portion. 3 or claim 4
2. The molten carbonate fuel cell according to item 1.
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