JPH01220379A - 溶融炭酸塩型燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池Info
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- JPH01220379A JPH01220379A JP63045154A JP4515488A JPH01220379A JP H01220379 A JPH01220379 A JP H01220379A JP 63045154 A JP63045154 A JP 63045154A JP 4515488 A JP4515488 A JP 4515488A JP H01220379 A JPH01220379 A JP H01220379A
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Classifications
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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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
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- Y02E60/50—Fuel cells
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、溶融炭酸塩型燃料電池に関し、特にマニホ
ールド用シール体を改良して長期にわたるガスシール性
能、電気絶縁性を維持するものである。
ールド用シール体を改良して長期にわたるガスシール性
能、電気絶縁性を維持するものである。
第２図は、−船釣な溶融炭酸塩型燃料電池の構造を一部
切欠いて示す斜視図である０図において、（１）は燃料
ガス側＊極、（２）は酸化ガス何重！、（３）は電解質
層であり、（４）は側電極（１）、 （２）および電解
質層（３）により構成される燃料電池単体である。（５
）は燃料［池積層体であり、セパレータ板、＠板などの
補助部材を用いて燃料電池単体（４）を複数積層したも
のである。（６）は端板、（７）はセパレータ板であり
、不透気性を有し、燃料ガス側＊ ＝ （１）及び酸化
ガス側電極（２）各々に反応ガスを供給する反応ガス流
路を形成し、また、電子伝導性により燃料電池単体（４
）を電気的に直列に接続する機能を有する。
切欠いて示す斜視図である０図において、（１）は燃料
ガス側＊極、（２）は酸化ガス何重！、（３）は電解質
層であり、（４）は側電極（１）、 （２）および電解
質層（３）により構成される燃料電池単体である。（５
）は燃料［池積層体であり、セパレータ板、＠板などの
補助部材を用いて燃料電池単体（４）を複数積層したも
のである。（６）は端板、（７）はセパレータ板であり
、不透気性を有し、燃料ガス側＊ ＝ （１）及び酸化
ガス側電極（２）各々に反応ガスを供給する反応ガス流
路を形成し、また、電子伝導性により燃料電池単体（４
）を電気的に直列に接続する機能を有する。
ＱＯは燃料ガス、酸化ガスを各々の反応ガス流路に分配
供給又は排出するためのマニホールドである。
供給又は排出するためのマニホールドである。
Ｑ４は燃料電池積層体とマニホールドａＧとの間のシー
ル構造体であり、供給されたガスのもれを防ぐ構造をと
っている１図中、矢印Ａは燃料ガスの流れ方向を示し、
矢印Ｂは酸化ガスの流れ方向を示す、また、第３図は、
マニホールドα０および、燃料電池積層体（５）の一部
を切欠いて示す側面図である。
ル構造体であり、供給されたガスのもれを防ぐ構造をと
っている１図中、矢印Ａは燃料ガスの流れ方向を示し、
矢印Ｂは酸化ガスの流れ方向を示す、また、第３図は、
マニホールドα０および、燃料電池積層体（５）の一部
を切欠いて示す側面図である。
また、第４図は例えば米国ＤＯＥレポート（ＳＡＮ／１
１３０４−１５ ）に報告された従来のシール構造（Ｐ
Ｉ３図に破線で囲んだ部分）を示す拡大断面図である。
１３０４−１５ ）に報告された従来のシール構造（Ｐ
Ｉ３図に破線で囲んだ部分）を示す拡大断面図である。
囚において、（ロ）はマニホールドαＱの表面に被覆さ
れた電気絶縁性物質よりなる電気絶縁層である。また、
（９）はマニホールドαＱと燃料電池積層体（５）との
間に挿入され、供給されるガスをシールするセラミック
織布、又は不織布から成るガスケット材である。このガ
スケット材（９）は、燃料電池積層体（５）の側面の凹
凸を吸収する役目もあり、多数挿入されることもある。
れた電気絶縁性物質よりなる電気絶縁層である。また、
（９）はマニホールドαＱと燃料電池積層体（５）との
間に挿入され、供給されるガスをシールするセラミック
織布、又は不織布から成るガスケット材である。このガ
スケット材（９）は、燃料電池積層体（５）の側面の凹
凸を吸収する役目もあり、多数挿入されることもある。
第５図は従来のシール構造体ｏ４の他の例を示すもので
あり、マニホールドαＱと燃料電池積層体（５）との間
に絶縁のためのセラ更ツク磁器等から成る絶縁板（２）
を挿入し。
あり、マニホールドαＱと燃料電池積層体（５）との間
に絶縁のためのセラ更ツク磁器等から成る絶縁板（２）
を挿入し。
その両側にセラミック織布又は、不織布のシール材（９
ｍ） 、 （９ｂ）をはさんだシール構造にしたもので
あり、シール材（９ｍ） 、 （９ｂ）は燃料電池積層
体（５）側面の凹凸、あるいは、マニホールドαＱの側
面の平面度によっては、シール材（９ｍ） 、 （９ｂ
）を多数挿入し、ガスシールを行なう必要性がある。特
に、燃料［７１ｍの大形化、高横膚化に伴うマニホール
ド四の大形化においては、ガスケット（９）をシール性
能の点から多数挿入する必要がある。これまでの溶融炭
酸塩型燃料！ｔ８のシールとしては％第５図に示す構造
が一般的である。
ｍ） 、 （９ｂ）をはさんだシール構造にしたもので
あり、シール材（９ｍ） 、 （９ｂ）は燃料電池積層
体（５）側面の凹凸、あるいは、マニホールドαＱの側
面の平面度によっては、シール材（９ｍ） 、 （９ｂ
）を多数挿入し、ガスシールを行なう必要性がある。特
に、燃料［７１ｍの大形化、高横膚化に伴うマニホール
ド四の大形化においては、ガスケット（９）をシール性
能の点から多数挿入する必要がある。これまでの溶融炭
酸塩型燃料！ｔ８のシールとしては％第５図に示す構造
が一般的である。
次に動作について説明する０例えば溶融炭酸塩型燃料電
池は６５０℃前後で動作する燃料電池の一種で、燃料ガ
ス側ＩＩｔｆａｔ （１）および、酸化ガス側ｗｉ極（
２）に各々供給された燃料ガスおよび酸化ガスを両ｗｔ
穐（１）、（２月こおける電気化学反応を通して反応せ
しめることにより、燃料ガスの持つ化学エネルギーを電
気エネルギーと副生ずる熱エネルギーとに変換する。従
って溶融炭酸塩型燃料ｗ１池を定常的゛に動作せしめ電
気出力を取り出すためには１反応ガスを各々画電極ｏ）
、 （２）に連続的に供給及び、排出することが必要で
ある。
池は６５０℃前後で動作する燃料電池の一種で、燃料ガ
ス側ＩＩｔｆａｔ （１）および、酸化ガス側ｗｉ極（
２）に各々供給された燃料ガスおよび酸化ガスを両ｗｔ
穐（１）、（２月こおける電気化学反応を通して反応せ
しめることにより、燃料ガスの持つ化学エネルギーを電
気エネルギーと副生ずる熱エネルギーとに変換する。従
って溶融炭酸塩型燃料ｗ１池を定常的゛に動作せしめ電
気出力を取り出すためには１反応ガスを各々画電極ｏ）
、 （２）に連続的に供給及び、排出することが必要で
ある。
以上のような構造の反応ガス９供給・排出において最も
技術的に難しい点は、シール構造体Ｑ４と材料の選択に
ある。具体的には、まず第１にガスケット（９）および
、絶縁板（２）は、それ自身十分な電気絶線性を保持し
、シール構造０４を介して上下に積層された燃料！！！
池単体（４）同志の電気的短絡を防ぐことが必要である
。
技術的に難しい点は、シール構造体Ｑ４と材料の選択に
ある。具体的には、まず第１にガスケット（９）および
、絶縁板（２）は、それ自身十分な電気絶線性を保持し
、シール構造０４を介して上下に積層された燃料！！！
池単体（４）同志の電気的短絡を防ぐことが必要である
。
次に、第２に燃料電池の動作条件において、ガスケット
（９）および、絶縁仮り自身が十分な耐食性を有してい
ることが必要である。さもなければ、例えば長時間の運
転において腐食生成物がガスケット（９）の空隙に蓄積
し、燃料Ｗｌ池単体（４）同志又は。
（９）および、絶縁仮り自身が十分な耐食性を有してい
ることが必要である。さもなければ、例えば長時間の運
転において腐食生成物がガスケット（９）の空隙に蓄積
し、燃料Ｗｌ池単体（４）同志又は。
燃料電池単体（４）とマニホールドα０との間に電気的
短絡が生じ、燃料電池の運転が不可能となる。
短絡が生じ、燃料電池の運転が不可能となる。
このような性質をもつシール構造体α◆において。
マニホールドαｑの入口から供給さ詐る反応ガスは、マ
ニホールドαＱのシール構造体α◆部分で、ガス洩れを
起こすことなく、有効に燃料電池積層体（５）の電極本
体に供給する必要がある。シール構造体Ｑ４からのガス
洩れが大きくなると、有効にガスが使用されず、発電特
性が低くなる６通常、マニホールドαＱのシール構造体
α４からのガス洩れは、ガスケット本体（９）からによ
るものがほとんどである。
ニホールドαＱのシール構造体α◆部分で、ガス洩れを
起こすことなく、有効に燃料電池積層体（５）の電極本
体に供給する必要がある。シール構造体Ｑ４からのガス
洩れが大きくなると、有効にガスが使用されず、発電特
性が低くなる６通常、マニホールドαＱのシール構造体
α４からのガス洩れは、ガスケット本体（９）からによ
るものがほとんどである。
この理由としては、ガスケット（９）は例えば、電気絶
縁性無機物質よりなる多孔体であり、その空隙を通して
マニホールド構造内の反応ガスが洩れる。
縁性無機物質よりなる多孔体であり、その空隙を通して
マニホールド構造内の反応ガスが洩れる。
したがって、ガスケット（９）本体の空孔率を下げると
共に、マニホールドα・と当接する燃料電池積層体（６
）の側面の凹凸を吸収して、ガス洩れを防ぐために、マ
ニホールドαＱは燃ｙｐ１！！池積層体（５）にバネ（
図示せず）などを用いて締め付けられるのが一般的なマ
ニホールド構造となっている。この締め付は圧力と、ガ
ス洩れの関係を第６図に示す、この図に示すごとく、締
め付は圧力が増加するとガス洩れは低下する１通常、締
め付は圧力としては。
共に、マニホールドα・と当接する燃料電池積層体（６
）の側面の凹凸を吸収して、ガス洩れを防ぐために、マ
ニホールドαＱは燃ｙｐ１！！池積層体（５）にバネ（
図示せず）などを用いて締め付けられるのが一般的なマ
ニホールド構造となっている。この締め付は圧力と、ガ
ス洩れの関係を第６図に示す、この図に示すごとく、締
め付は圧力が増加するとガス洩れは低下する１通常、締
め付は圧力としては。
ガスケット（９）の圧力で５〜１０ｋｏｆｌｃ−程度と
なる。
なる。
このような状態において、溶融炭酸塩型燃料！池の動作
温度（６００〜７００℃）に達すると、絶縁板（２）は
、通常、酸化物系セラミックスであり、伸びが小さく脆
性材料であるため、燃料電池積層体（５）に追随するこ
とができず絶縁板（２）自体にクラックが入る。また、
マニホールドαＱに当接する燃料電池積層体（５）側面
の凹凸により、マニホールドａｔ＞を締め付けた場合に
絶縁板側に曲げ応力が生じ燃料電池積層体（５）側面の
凹凸によっては、絶縁板（２）にクラックが入る場合も
ある。絶縁板側にクラックが入ると、ガス洩れが生じる
ことになる。クラックの生じ方によっては、絶縁板（ロ
）が一部割落する。
温度（６００〜７００℃）に達すると、絶縁板（２）は
、通常、酸化物系セラミックスであり、伸びが小さく脆
性材料であるため、燃料電池積層体（５）に追随するこ
とができず絶縁板（２）自体にクラックが入る。また、
マニホールドαＱに当接する燃料電池積層体（５）側面
の凹凸により、マニホールドａｔ＞を締め付けた場合に
絶縁板側に曲げ応力が生じ燃料電池積層体（５）側面の
凹凸によっては、絶縁板（２）にクラックが入る場合も
ある。絶縁板側にクラックが入ると、ガス洩れが生じる
ことになる。クラックの生じ方によっては、絶縁板（ロ
）が一部割落する。
この場合には、ガス洩れが大きくシール性能が急激に低
下する。
下する。
この発明に係る溶融炭酸塩型燃料電池は、マニホールド
からのガス洩れを支配している燃料［池積層体とマニホ
ールドとの間に挿入される絶縁板（例えば、セラミック
磁器などで形成される。）の割れおよび、割落を防止す
るために、絶縁板中に金属メツシュを包含するシール構
造を持つものである。
からのガス洩れを支配している燃料［池積層体とマニホ
ールドとの間に挿入される絶縁板（例えば、セラミック
磁器などで形成される。）の割れおよび、割落を防止す
るために、絶縁板中に金属メツシュを包含するシール構
造を持つものである。
この発明におけるマニホールドシール構造は。
金属メツシュを包含する絶縁板により、絶縁板の割落を
防止でき、マニホールドの反応ガスのシールを行ない、
供給される反応ガスを有効に利用して効率のよい燃料ｗ
Ｌ池を提供する。
防止でき、マニホールドの反応ガスのシールを行ない、
供給される反応ガスを有効に利用して効率のよい燃料ｗ
Ｌ池を提供する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図（４）はこの発明の一実施例によるマニホールドシー
ル構造を示す断面図（Ｂ）は囚のＢ−Ｂ線断面図である
０図において、α０はマニホールド。
図（４）はこの発明の一実施例によるマニホールドシー
ル構造を示す断面図（Ｂ）は囚のＢ−Ｂ線断面図である
０図において、α０はマニホールド。
（ロ）は数μ〜数十μの厚みを有する電気絶縁層である
。また、 （９ｍ）および（９ｂ）は、従来同様のガス
ケットである。（２）は従来の絶縁板の中に例えば金属
メツシュ（至）を包含する絶縁板（例えばセラミック磁
器から成る。）すなわちシール体である。
。また、 （９ｍ）および（９ｂ）は、従来同様のガス
ケットである。（２）は従来の絶縁板の中に例えば金属
メツシュ（至）を包含する絶縁板（例えばセラミック磁
器から成る。）すなわちシール体である。
以上のように構成される燃料電池においては、組立時に
マニホールドαＱを燃料電池積層体（５）の側面に予め
、５〜１ｏ＃ｒｉ乙ｉ程度の面圧により締め付けた状態
において、燃料電池の動作温度である６５０℃まで昇温
される過程において、従来の絶縁板（財）は、多くはセ
ラミック磁器で形成されるために非常にもろく、燃料電
池積層体（５）と絶縁板（ロ）との線膨張係数の違いに
より、絶縁板（ロ）に引張力が負荷され、マニホールド
α０の締め付は圧力によっては、絶縁板（財）にクラッ
クが入いるなどの問題があり、ひどい場合には、絶縁板
＠が割落することなどがあったが、本発明のような金属
メツシュ（Ｂ）を有する絶縁板側とすることにより、燃
料電池積層体（５）との線膨張係数の差を小さくすると
ともに。
マニホールドαＱを燃料電池積層体（５）の側面に予め
、５〜１ｏ＃ｒｉ乙ｉ程度の面圧により締め付けた状態
において、燃料電池の動作温度である６５０℃まで昇温
される過程において、従来の絶縁板（財）は、多くはセ
ラミック磁器で形成されるために非常にもろく、燃料電
池積層体（５）と絶縁板（ロ）との線膨張係数の違いに
より、絶縁板（ロ）に引張力が負荷され、マニホールド
α０の締め付は圧力によっては、絶縁板（財）にクラッ
クが入いるなどの問題があり、ひどい場合には、絶縁板
＠が割落することなどがあったが、本発明のような金属
メツシュ（Ｂ）を有する絶縁板側とすることにより、燃
料電池積層体（５）との線膨張係数の差を小さくすると
ともに。
たとえ絶縁板（ロ）にクラックが入いた場合においても
、絶縁板＠中の金属メツシュ（２）により、絶縁板＠の
割落が防止できる。よってシール性能の優れた燃料電池
が得られ、特に大形化および高８Ｉ層化に適している。
、絶縁板＠中の金属メツシュ（２）により、絶縁板＠の
割落が防止できる。よってシール性能の優れた燃料電池
が得られ、特に大形化および高８Ｉ層化に適している。
以上のように、この発明によｎば、マニホールドと燃料
電池本体の側面との間に、金属メツシュを包含するセラ
ミック磁器から成るシール体を設けたので、シール性能
の優れた溶融炭酸塩型燃料電池が得られる効果がある。
電池本体の側面との間に、金属メツシュを包含するセラ
ミック磁器から成るシール体を設けたので、シール性能
の優れた溶融炭酸塩型燃料電池が得られる効果がある。
Ｍ１図体）はこの発明の一実施例による溶融炭酸塩型燃
料電池の要部を示す断面図（Ｂ）は（ＮのＢ、 −Ｂ線
断面図、第２図は一般的な燃料電池の構造を一部切り欠
いて示す斜視図、第３図は第２図の要部を一部切り欠い
て示す側面図、第４図および第５図はそれぞれ従来のマ
ニホールドシール構造部を示す拡大断面図、第６図はマ
ユホール４ドシールからのガス洩れと締め付は圧力との
関係を示す特性図である。 図において、（１）は燃料ガス何重ｍ、（２）は酸化ガ
ス＠Ｗｌ極、（３）は電解質層、（４）は燃料電池単体
、（５）は燃料電池積層体、（６）は端板、（７）はセ
パレータ板。 （９）はガスケット、 ＱＯはマニホールド、（ロ）は
電気絶縁層、（２）は絶縁板、Ｑ３は金属メツシュであ
る。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
料電池の要部を示す断面図（Ｂ）は（ＮのＢ、 −Ｂ線
断面図、第２図は一般的な燃料電池の構造を一部切り欠
いて示す斜視図、第３図は第２図の要部を一部切り欠い
て示す側面図、第４図および第５図はそれぞれ従来のマ
ニホールドシール構造部を示す拡大断面図、第６図はマ
ユホール４ドシールからのガス洩れと締め付は圧力との
関係を示す特性図である。 図において、（１）は燃料ガス何重ｍ、（２）は酸化ガ
ス＠Ｗｌ極、（３）は電解質層、（４）は燃料電池単体
、（５）は燃料電池積層体、（６）は端板、（７）はセ
パレータ板。 （９）はガスケット、 ＱＯはマニホールド、（ロ）は
電気絶縁層、（２）は絶縁板、Ｑ３は金属メツシュであ
る。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 単位電池をセパレータを介して複数積層してなる燃料電
池本体と、この燃料電池本体の側面に当てがわれ、各単
位電池のガス流路に反応ガスを分配させるマニホールド
とを備えた溶融炭酸塩型燃料電池において、上記マニホ
ールドと上記燃料電池本体の側面との間に、金属メッシ
ュを包含するセラミック磁器から成るシール体を設けた
ことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63045154A JPH01220379A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63045154A JPH01220379A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01220379A true JPH01220379A (ja) | 1989-09-04 |
Family
ID=12711348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63045154A Pending JPH01220379A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01220379A (ja) |
-
1988
- 1988-02-26 JP JP63045154A patent/JPH01220379A/ja active Pending
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