JPH01100867A - 溶融炭酸塩燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩燃料電池Info
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- JPH01100867A JPH01100867A JP62256592A JP25659287A JPH01100867A JP H01100867 A JPH01100867 A JP H01100867A JP 62256592 A JP62256592 A JP 62256592A JP 25659287 A JP25659287 A JP 25659287A JP H01100867 A JPH01100867 A JP H01100867A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ） 産業上の利用公費
本発明は溶融炭酸塩燃料電池に係り、詳しくは間接内部
改質方式の電池における改質ユニットに関するものであ
る。
改質方式の電池における改質ユニットに関するものであ
る。
（ロ） 従来の技術
溶融炭酸塩燃料電池の内部改質方式には、直接式と間接
式とがあり、前者はアノード極スペースに改質触媒゛が
保持されるため構成が＋ｔｕｉとなるが、触媒が被毒さ
れやすく安定性に欠けるという欠点があり、後者は電池
スタック中に改質ユニットを介在きせて改質触媒とアノ
・−ド極とを隔離しているので直接式の欠点が解消され
るという利点がある。
式とがあり、前者はアノード極スペースに改質触媒゛が
保持されるため構成が＋ｔｕｉとなるが、触媒が被毒さ
れやすく安定性に欠けるという欠点があり、後者は電池
スタック中に改質ユニットを介在きせて改質触媒とアノ
・−ド極とを隔離しているので直接式の欠点が解消され
るという利点がある。
第５図及び第６図は一般的な間接内部改質方式を示す、
改質触媒（ａ）はバイポーラプレート（ｂ）の中空空間
に充填され、入口管（Ｃ）より導入した天然ガスとスチ
ームとの混合原料ガスを電池作動温度（約６５０℃）で
改質し、出口管（ｄ）よりアノードガスとして導出する
。
改質触媒（ａ）はバイポーラプレート（ｂ）の中空空間
に充填され、入口管（Ｃ）より導入した天然ガスとスチ
ームとの混合原料ガスを電池作動温度（約６５０℃）で
改質し、出口管（ｄ）よりアノードガスとして導出する
。
この場合改質反応が原料ガスの導入部近傍において急激
に進行するため、これに伴い電池から熱が奪はれ、セル
面内に局所的な温度低下を生じて電池内部にａ［Ｈな温
度分布が発生する。
に進行するため、これに伴い電池から熱が奪はれ、セル
面内に局所的な温度低下を生じて電池内部にａ［Ｈな温
度分布が発生する。
そのためセル構成要素に大きい熱応力を与えて亀裂の発
生などを生じ、電池の安定性に悪影響を及ぼすなどの問
題があった。
生などを生じ、電池の安定性に悪影響を及ぼすなどの問
題があった。
（ハ） 発明が解決しようとする問題点この発明はバイ
ポーラプレート内の触媒ユニットにおける吸熱反応と電
池による発熱反応をバランスよく平衡化し、局部的な温
度匂配の発生を抑制してセル要素に大きな熱応力が生じ
ないようにし、電池の安定性を向上するものである。
ポーラプレート内の触媒ユニットにおける吸熱反応と電
池による発熱反応をバランスよく平衡化し、局部的な温
度匂配の発生を抑制してセル要素に大きな熱応力が生じ
ないようにし、電池の安定性を向上するものである。
（ニ） 問題点を解決するための手段この発明は単セ
ルとバイポーラプレートとを交互に多数積層した電池に
おいて、前記バイポーラプレートのうち少くとも数個を
中空状に形成し、この中空空間に触媒を充填した改質ユ
ニットを間隙を介して支持すると共に、前記間隙スペー
スに電池作動条件下或る平衡圧力で気液平衡状態を維持
するよう働く溶融金属作動暖。
ルとバイポーラプレートとを交互に多数積層した電池に
おいて、前記バイポーラプレートのうち少くとも数個を
中空状に形成し、この中空空間に触媒を充填した改質ユ
ニットを間隙を介して支持すると共に、前記間隙スペー
スに電池作動条件下或る平衡圧力で気液平衡状態を維持
するよう働く溶融金属作動暖。
体を封入し、前記各ユニットで改質されたアノードガス
を電池のアノード極に分配するものである。
を電池のアノード極に分配するものである。
（ホ） 作用
この発明では作動媒体が温度の高い部分で気相分の増大
、逆に温度の低い部分では液相分の増大となり、気液平
衡状態を保つよう高温部より低温部に熱移行が行はれ、
云いかえれば電池反応による発熱が改質反応の吸熱に効
率よく利用きれる。更に作動媒体はあたかもヒートパイ
プのような均熱性を示し、電池反応及び改質反応の温度
分布を均一化し電池要素に対する熱応力を低減すること
ができる。
、逆に温度の低い部分では液相分の増大となり、気液平
衡状態を保つよう高温部より低温部に熱移行が行はれ、
云いかえれば電池反応による発熱が改質反応の吸熱に効
率よく利用きれる。更に作動媒体はあたかもヒートパイ
プのような均熱性を示し、電池反応及び改質反応の温度
分布を均一化し電池要素に対する熱応力を低減すること
ができる。
（へ） 実施例
第１図は本発明による間接内部改質方式の溶融炭酸塩燃
料電池の概要図を示す。
料電池の概要図を示す。
電池スタック（１）は、アノード極（２）、カソード極
（３）及び電解質板（４）よりなる単セルと、バイポー
ラプレー）（５）（６）とを交互に多数積重して構成さ
れるが、数個例えば４個毎に介在するバイポーラプレー
ト（６）は、その他の通常のバイポーラプレート（５）
と興なり、改質部を内設している。
（３）及び電解質板（４）よりなる単セルと、バイポー
ラプレー）（５）（６）とを交互に多数積重して構成さ
れるが、数個例えば４個毎に介在するバイポーラプレー
ト（６）は、その他の通常のバイポーラプレート（５）
と興なり、改質部を内設している。
このバイポーラプレート（６）は、第３図及び第４図に
示すようステンレス鋼板で中空状に形成され、この中空
空間に、改質触媒（７）を充填した改質ユニット（８）
が支持片（９）及び（９′）によりプレート内壁と間隙
を存して内股されている。改質ユニット（８）とプレー
ト内壁との間に形成されたスペースには、大気圧以下の
減圧状態で溶融金属作動媒体（１０）が封入されている
。
示すようステンレス鋼板で中空状に形成され、この中空
空間に、改質触媒（７）を充填した改質ユニット（８）
が支持片（９）及び（９′）によりプレート内壁と間隙
を存して内股されている。改質ユニット（８）とプレー
ト内壁との間に形成されたスペースには、大気圧以下の
減圧状態で溶融金属作動媒体（１０）が封入されている
。
尚これらバイポーラプレート（６）はそのイ也のプレー
ト（５）と同様セパレータ部の両面が夫々集電波板（図
示せず）を介してアノード極（２）及びカソード極（３
）に接触し、スペーサ一部の両側端面が夫々一対の電解
質板（４）＜４）に圧接してウェットシールを構成して
いる。
ト（５）と同様セパレータ部の両面が夫々集電波板（図
示せず）を介してアノード極（２）及びカソード極（３
）に接触し、スペーサ一部の両側端面が夫々一対の電解
質板（４）＜４）に圧接してウェットシールを構成して
いる。
電池作動時の電池反応熱（温度的６５０℃）で改質反応
が行はれるが、この場合バイポーラプレート（６）内壁
と改質ユニット（８）間のスペースに封入されている作
動媒体（１０）は、溶融して成る平衡圧力（外部温度に
応じて変化１−る）下で気・涜平衡状態を保つよう、高
温部から低温部への熱伝導作用と、あたかもヒートパイ
プのような均熱作用を示す０作動媒体（１０）としてナ
トリウム（Ｎａ）を使用し゛た場合、約１００℃で溶融
し、蒸気圧２０１１１）１ｇ、 ６０１ｍｌＢｇ及び１
００ＩＩＩＨ，で夫々５９０℃、６６０℃及び７００℃
の平衡温度となる。
が行はれるが、この場合バイポーラプレート（６）内壁
と改質ユニット（８）間のスペースに封入されている作
動媒体（１０）は、溶融して成る平衡圧力（外部温度に
応じて変化１−る）下で気・涜平衡状態を保つよう、高
温部から低温部への熱伝導作用と、あたかもヒートパイ
プのような均熱作用を示す０作動媒体（１０）としてナ
トリウム（Ｎａ）を使用し゛た場合、約１００℃で溶融
し、蒸気圧２０１１１）１ｇ、 ６０１ｍｌＢｇ及び１
００ＩＩＩＨ，で夫々５９０℃、６６０℃及び７００℃
の平衡温度となる。
入口管（１１）より改質ユニット（８）内に導゛入され
た原料ガス（天然ガスとスチーム）は、改質ユニット内
に設置されたじゃま板（１２）に沿って蛇行状に流れる
間に触媒（７）でスチーム改質反応が進行し、出口管（
１３）よりＨ２ガスを含む改質ガスとして導出される。
た原料ガス（天然ガスとスチーム）は、改質ユニット内
に設置されたじゃま板（１２）に沿って蛇行状に流れる
間に触媒（７）でスチーム改質反応が進行し、出口管（
１３）よりＨ２ガスを含む改質ガスとして導出される。
出口管（１３）より導出した改質ガスは、第１図に示す
よう閉鎖マニホルド（１４）内を経て電池スタック（１
）の各アノード極（２）に分配きれ、反応済の改質ガス
は出口マニホルド（１５）を経て外部に送られる。Ｎ料
ガスの入口管（１１）は出口マニホルド（１５）及びバ
イポーラプレート（６）を気密的に貫通して改質ユニッ
ト（８）に連結される。
よう閉鎖マニホルド（１４）内を経て電池スタック（１
）の各アノード極（２）に分配きれ、反応済の改質ガス
は出口マニホルド（１５）を経て外部に送られる。Ｎ料
ガスの入口管（１１）は出口マニホルド（１５）及びバ
イポーラプレート（６）を気密的に貫通して改質ユニッ
ト（８）に連結される。
この場合前記のように作動媒体（１０）の熱伝導作用に
より電池反応熱が改質ユニット（８）に効率的に移行し
て改質反応（吸熱反応）が行はれる、又この改質反応の
反応速度は原料ガス濃度の影響を受けるため、改質ユニ
ット（８）入口近傍で急激に改質反応が進行してこの部
分の温度が著しく低下するが、この温度変化は作動媒体
（１０）に伝えられて気液平衡状態が変化し、新たな平
衡状態に移行することにより自動的に均一温度に調節さ
れる。このため温度分布は従来のものに比し均一化され
、ひいては電池及び改質ユニットに温度匂配が生ずるの
を抑制する。
より電池反応熱が改質ユニット（８）に効率的に移行し
て改質反応（吸熱反応）が行はれる、又この改質反応の
反応速度は原料ガス濃度の影響を受けるため、改質ユニ
ット（８）入口近傍で急激に改質反応が進行してこの部
分の温度が著しく低下するが、この温度変化は作動媒体
（１０）に伝えられて気液平衡状態が変化し、新たな平
衡状態に移行することにより自動的に均一温度に調節さ
れる。このため温度分布は従来のものに比し均一化され
、ひいては電池及び改質ユニットに温度匂配が生ずるの
を抑制する。
バイポーラプレート（６）の内壁と改質ユニット（８）
外壁との間のスペースに封入された作動媒体（１０）は
、電池作動時第４図図示のように下部に溜っているので
はなイ、その温度に応じた蒸気圧下で気液平衡状態を保
ってスペース全体を満している。又この作動媒体（ｌＯ
）として前記Ｎａの他にＫ（カリウム）も使用可能であ
るが、Ｎａが本発明においては最も適している。
外壁との間のスペースに封入された作動媒体（１０）は
、電池作動時第４図図示のように下部に溜っているので
はなイ、その温度に応じた蒸気圧下で気液平衡状態を保
ってスペース全体を満している。又この作動媒体（ｌＯ
）として前記Ｎａの他にＫ（カリウム）も使用可能であ
るが、Ｎａが本発明においては最も適している。
（ト） 発明の効果
本発明によれば、バイポーラプレートと、その内空間に
支持した改質ユニットとの間のスペースに予め溶融金属
作動媒体を封入したものであるから、作動媒体の特性に
より電池の反応熱を効率よく改良ユニットに伝達して円
滑に改質反応が行はれると共に、電池反応による発熱及
び改質反応による吸熱の不均一により発生する温度匂配
を抑制してセル構成要素に対する熱応力を低減し、間接
内部改質方式の溶融塩燃料電池における特性と安定性の
向上が達成される。
支持した改質ユニットとの間のスペースに予め溶融金属
作動媒体を封入したものであるから、作動媒体の特性に
より電池の反応熱を効率よく改良ユニットに伝達して円
滑に改質反応が行はれると共に、電池反応による発熱及
び改質反応による吸熱の不均一により発生する温度匂配
を抑制してセル構成要素に対する熱応力を低減し、間接
内部改質方式の溶融塩燃料電池における特性と安定性の
向上が達成される。
第１図は未発明溶融炭酸塩燃料電池の概要図、第２＠は
同上改質部の外観斜面図、第３図は改質部の横断平面図
、第４図は第３図のＡ−Ａ′線に沿った縦断正面図であ
る。又第５図は従来の改質部外観斜面図、第６図は同上
の横断平面図である。 １：電池スタック、２ニアノード極、３：カソード極、
４：電解質板、６：バイポーラプレート、７：改質触媒
、８：改質ユニット、ｌＯ：作動媒体、１１：ｊｉｌ［
料ガス入口管、１３：改質ガス出口管、１４：閉鎖マニ
ホルド・、１５：出口マニホルド。
同上改質部の外観斜面図、第３図は改質部の横断平面図
、第４図は第３図のＡ−Ａ′線に沿った縦断正面図であ
る。又第５図は従来の改質部外観斜面図、第６図は同上
の横断平面図である。 １：電池スタック、２ニアノード極、３：カソード極、
４：電解質板、６：バイポーラプレート、７：改質触媒
、８：改質ユニット、ｌＯ：作動媒体、１１：ｊｉｌ［
料ガス入口管、１３：改質ガス出口管、１４：閉鎖マニ
ホルド・、１５：出口マニホルド。
Claims (1)
- （１）単セルとバイポーラプレートとを交互に多数積層
した電池において、前記バイポーラプレートのうちの少
くとも数個を中空状に形成し、この中空空間内に、触媒
を充填した改質ユニットを間隙を介して支持すると共に
、前記間隙スペースに、電池作動条件下或る平衡圧力で
気液平衡状態を維持するよう働く溶融金属作動媒体を封
入し、前記各ユニットで改質されたアノードガスをアノ
ード極に分配せしめることを特徴とする溶融炭酸塩燃料
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62256592A JPH01100867A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62256592A JPH01100867A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01100867A true JPH01100867A (ja) | 1989-04-19 |
Family
ID=17294770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62256592A Pending JPH01100867A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01100867A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5100743A (en) * | 1990-01-11 | 1992-03-31 | Kansai Electric Power Co., Inc. | Internal reforming type molten carbonate fuel cell |
| JPH0589896A (ja) * | 1991-01-30 | 1993-04-09 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池装置及びこの燃料電池装置に用いられる結合部品 |
| JP2005327554A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Mitsubishi Materials Corp | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2007214115A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Doosan Heavy Industries & Construction Co Ltd | 間接内部改質器を備える溶融炭酸塩燃料電池 |
| WO2021229814A1 (ja) * | 2020-05-15 | 2021-11-18 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池スタック |
-
1987
- 1987-10-12 JP JP62256592A patent/JPH01100867A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5100743A (en) * | 1990-01-11 | 1992-03-31 | Kansai Electric Power Co., Inc. | Internal reforming type molten carbonate fuel cell |
| JPH0589896A (ja) * | 1991-01-30 | 1993-04-09 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池装置及びこの燃料電池装置に用いられる結合部品 |
| JP2005327554A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Mitsubishi Materials Corp | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP4706191B2 (ja) * | 2004-05-13 | 2011-06-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2007214115A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Doosan Heavy Industries & Construction Co Ltd | 間接内部改質器を備える溶融炭酸塩燃料電池 |
| WO2021229814A1 (ja) * | 2020-05-15 | 2021-11-18 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池スタック |
| CN114175323A (zh) * | 2020-05-15 | 2022-03-11 | 日产自动车株式会社 | 燃料电池组 |
| EP4152448A4 (en) * | 2020-05-15 | 2024-01-10 | NISSAN MOTOR Co., Ltd. | STACKING FUEL CELLS |
| CN114175323B (zh) * | 2020-05-15 | 2024-08-02 | 日产自动车株式会社 | 燃料电池组 |
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