JP7170909B2 - 溶融炭酸塩型燃料電池スタックの電解質補充方法 - Google Patents
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Description
電解質を10%~20%含有する電解質コロイド溶液を調製するステップ1であって、前記電解質コロイド溶液の粘度が200~800Pa・sであるステップ1と、
ステップ1で調製された電解質コロイド溶液を使用して電池スタックの電解質の補充を行って、電解質を電極及び電池スタックの内部流路に付着させるステップ2と、
電池スタック内の過剰な電解質コロイド溶液を排出するステップ3と、
不活性ガス条件下で電池スタック内の水分または有機溶剤を乾燥させて排出して、電池スタックの電解質の補充を完了させ、放電性能試験を行うステップ4と、を含む。
モルパーセントが62:38の炭酸リチウムと炭酸カリウムを混合して電解質を形成するステップと、
得られた電解質を、濃度が0.5%~3%のポリビニルアルコール水溶液、または95%のアルコールとポリビニルブチラールからなる混合溶液と混合し、電解質を10%~20%含有する電解質コロイド溶液を形成するステップであって、前記電解質コロイド溶液の粘度が200~800Pa・sであるステップと、を含む。
モルパーセントが53:47の炭酸リチウムと炭酸ナトリウムを混合して、電解質を形成するステップと、
得られた電解質を、濃度が0.5%~3%のポリビニルアルコール水溶液、または95%のアルコールとポリビニルブチラールからなる混合溶液と混合し、電解質を10%~20%含有する電解質コロイド溶液を形成するステップであって、前記電解質コロイド溶液の粘度が200~800Pa・sであるステップと、を含む。
溶融炭酸塩型燃料電池のアノードまたはカソードの入口、ステップ1で調製された電解質コロイド溶液が収容された容器、循環ポンプ、及び溶融炭酸塩型燃料電池のアノードまたはカソードの出口によって、電解質を補充する循環ループを構成し、
循環ポンプを起動して、電解質コロイド溶液を電池スタックの内部流路で十分に循環させ、電解質の一部を循環中に電極及び電池スタックの内部流路に付着させることである。
電池スタックのフルパワーの15%~30%のカソード流量の空気または窒素ガスを電池スタックの上部のカソードまたはアノードの入口から電池スタックに導入し、電池スタックの下部のカソードまたはアノードの出口から電池スタック内の過剰な電解質コロイド溶液を完全に排出することである。
66℃~80℃の加熱条件で、電池スタック内に窒素ガスまたは二酸化炭素の不活性ガスを導入し、24~48時間加熱及び通気することである。
本発明によって提供される溶融炭酸塩型電池スタックの電解質補充方法は、電解質コロイド溶液の良好な流動性及び粘性を使用して、電解質を電極及びフローフィールド内部のチャネル内に均一に付着させ、電解質溶融後の毛管浸潤原理によって、電池スタック内の損失した電解質を補充することができる。この方法は、高温運転中の電解質の損失による溶融炭酸塩型燃料電池の性能及び寿命の低下を効果的に補充することができ、安定した溶融炭酸塩型燃料電池の性能及び寿命の向上に重要な指導的な意義を有する。
得られた電解質を、濃度が0.5%~3%のポリビニルアルコール水溶液、または95%のアルコールとポリビニルブチラールからなる混合溶液と混合し、電解質を10%~20%含有する電解質コロイド溶液を形成し、前記電解質コロイド溶液の粘度が200~800Pa・sである。
得られた電解質を、濃度が0.5%~3%のポリビニルアルコール水溶液、または95%のアルコールとポリビニルブチラールからなる混合溶液と混合し、電解質を10%~20%含有する電解質コロイド溶液を形成し、前記電解質コロイド溶液の粘度が200~800Pa・sである。
1)先ず、一定時間運転して性能が低下した5kWの溶融炭酸塩型燃料電池スタックを用意する。電池スタックは、単一電池の有効面積が2000cm2の単一電池を36個直列に接続したものである。
実施例1と同じであるが、電解質コロイド溶液の調製が異なり、
モルパーセントが62:38の炭酸リチウムと炭酸カリウムを混合してから、濃度が1.5%のポリビニルアルコール水溶液と混合及び撹拌して、電解質を15%含有し粘度が200Pa・sの電解質コロイド溶液を調製する。
実施例1と同じであるが、電解質コロイド溶液の調製が異なり、
モルパーセントが62:38の炭酸リチウムと炭酸カリウムを混合してから、濃度が3%のポリビニルアルコール水溶液と混合及び撹拌して、電解質を20%含有し粘度が200Pa・sの電解質コロイド溶液を調製する。
実施例1と同じであるが、電解質コロイド溶液の調製が異なり、
モルパーセントが62:38の炭酸リチウムと炭酸カリウムを混合してから、濃度が95%のアルコールとポリビニルブチラールからなる混合溶液と混合及び撹拌して、電解質を20%含有し粘度が200Pa・sの電解質コロイド溶液を調製する。
実施例1と同じであるが、電解質コロイド溶液の調製が異なり、
モルパーセントが62:38の炭酸リチウムと炭酸カリウムを混合してから、濃度が95%のアルコールとポリビニルブチラールからなる混合溶液と混合及び撹拌して、電解質を10%含有し粘度が200Pa・sの電解質コロイド溶液を調製する。
実施例1と同じであるが、電解質コロイド溶液の調製が異なり、
モルパーセントが62:38の炭酸リチウムと炭酸カリウムを混合してから、濃度が95%のアルコールとポリビニルブチラールからなる混合溶液と混合及び撹拌して、電解質を13%含有し粘度が200Pa・sの電解質コロイド溶液を調製する。
実施例1と同じであるが、電解質コロイド溶液の調製が異なり、
モルパーセントが53:47の炭酸リチウムと炭酸ナトリウムを混合してから、濃度が1.5%のポリビニルアルコール水溶液と混合及び撹拌して、電解質を15%含有し粘度が200Pa・sの電解質コロイド溶液を調製する。
実施例1と同じであるが、電解質コロイド溶液の調製が異なり、
モルパーセントが53:47の炭酸リチウムと炭酸ナトリウムを混合してから、濃度が3%のポリビニルアルコール水溶液と混合及び撹拌し、電解質を20%含有し粘度が200Pa・sの電解質コロイド溶液を調製する。
実施例1と同じであるが、電解質コロイド溶液の調製が異なり、
モルパーセントが53:47の炭酸リチウムと炭酸ナトリウムを混合してから、濃度が95%のアルコールとポリビニルブチラールからなる混合溶液と混合及び撹拌して、電解質を20%含有し粘度が200Pa・sの電解質コロイド溶液を調製する。
実施例1と同じであるが、電解質コロイド溶液の調製が異なり、
モルパーセントが53:47の炭酸リチウムと炭酸ナトリウムを混合してから、濃度が95%のアルコールとポリビニルブチラールからなる混合溶液と混合及び撹拌して、電解質を10%含有し粘度が200Pa・sの電解質コロイド溶液を調製する。
実施例1と同じであるが、電解質コロイド溶液の調製が異なり、
モルパーセントが53:47の炭酸リチウムと炭酸ナトリウムを混合してから、濃度が95%のアルコールとポリビニルブチラールからなる混合溶液と混合及び撹拌して、電解質を13%含有し粘度が200Pa・sの電解質コロイド溶液を調製する。
実施例1と同じであるが、電解質コロイド溶液の調製が異なり、
モルパーセントが53:47の炭酸リチウムと炭酸ナトリウムを混合してから、濃度が0.5%のポリビニルアルコール水溶液と混合及び撹拌し、電解質を13%含有し粘度が200Pa・sの電解質コロイド溶液を調製する。
2 循環ポンプ
3 アノードまたはカソードの入口
4 電池
5 溶融炭酸塩型燃料電池
6 アノードまたはカソードの出口
7 循環ループ
Claims (6)
- 溶融炭酸塩型燃料電池スタックの電解質補充方法であって、
電解質を10%~20%含有する電解質コロイド溶液を調製するステップ1であって、前記電解質コロイド溶液の粘度が200~800Pa・sであるステップ1と、
ステップ1で調製された電解質コロイド溶液を使用して電池スタックの電解質の補充を行って、電解質を電極及び電池スタックの内部流路に付着させるステップ2と、
電池スタック内の過剰な電解質コロイド溶液を排出するステップ3と、
不活性ガス条件下で電池スタック内の水分または有機溶剤を乾燥させて排出して、電池スタックの電解質の補充を完了させ、放電性能試験を行うステップ4と、を含む、
ことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池スタックの電解質補充方法。 - ステップ1において、電解質コロイド溶液の調製方法は、
モルパーセントが62:38の炭酸リチウムと炭酸カリウムを混合して、電解質を形成するステップと、
得られた電解質を、濃度が0.5%~3%のポリビニルアルコール水溶液、または95%のアルコールとポリビニルブチラールからなる混合溶液と混合し、電解質を10%~20%含有する電解質コロイド溶液を形成するステップであって、前記電解質コロイド溶液の粘度が200~800Pa・sであるステップと、を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の溶融炭酸塩型燃料電池スタックの電解質補充方法。 - ステップ1において、電解質コロイド溶液の調製方法は、
モルパーセントが53:47の炭酸リチウムと炭酸ナトリウムを混合して、電解質を形成するステップと、
得られた電解質を、濃度が0.5%~3%のポリビニルアルコール水溶液、または95%のアルコールとポリビニルブチラールからなる混合溶液と混合し、電解質を10%~20%含有する電解質コロイド溶液を形成するステップであって、前記電解質コロイド溶液の粘度が200~800Pa・sであるステップと、を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の溶融炭酸塩型燃料電池スタックの電解質補充方法。 - ステップ2において、ステップ1で調製された電解質コロイド溶液を使用して電池スタックの電解質の補充を行う具体的な方法は、
溶融炭酸塩型燃料電池のアノードまたはカソードの入口、ステップ1で調製された電解質コロイド溶液が収容された容器、循環ポンプ、及び溶融炭酸塩型燃料電池のアノードまたはカソードの出口によって、電解質を補充する循環ループを構成し、
循環ポンプを起動して、電解質コロイド溶液を電池スタックの内部流路で十分に循環させ、電解質の一部を循環中に電極及び電池スタックの内部流路に付着させることである、
ことを特徴とする請求項1に記載の溶融炭酸塩型燃料電池スタックの電解質補充方法。 - ステップ3において、電池スタック内の過剰な電解質コロイド溶液を排出する具体的な方法は、
電池スタックのフルパワーの15%~30%のカソード流量の空気または窒素ガスを電池スタックの上部のカソードまたはアノードの入口から電池スタックに導入し、電池スタックの下部のカソードまたはアノードの出口から電池スタック内の過剰な電解質コロイド溶液を完全に排出することである、
ことを特徴とする請求項1に記載の溶融炭酸塩型燃料電池スタックの電解質補充方法。 - ステップ4において、電池スタック内の水分または有機溶剤を乾燥させて排出する工程条件は、
66~80℃の加熱条件で、電池スタック内に窒素ガスまたは二酸化炭素の不活性ガスを導入し、24~48時間加熱及び通気することである、
ことを特徴とする請求項1に記載の溶融炭酸塩型燃料電池スタックの電解質補充方法。
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