JPH01241757A - 溶融炭酸塩燃料電池 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、溶融炭酸塩燃料電池に係り、４！番こ電極端
部のガスシール性を向上させ得るようにした溶融炭酸塩
燃料電池に関する。

（従来の技術） 近年、高能率のエネルギー変換装置として溶融炭酸塩燃
料電池の開発が進められている。溶融炭酸塩燃料電池は
、アルカリ金属炭酸塩からなる電解質を高温下で溶融状
態にし、電極反応を生起させるもので、他の燃料電池、
例えばリン酸型燃料電池に比べて高価な貴金属触媒を必
要とせずに発電効率が高い等の大きな特徴を有している
。この様な溶融炭酸塩燃料電池の単位セルは、第４図に
示すように複数個を直列に積層することによって積層体
を構成している。

すなわち第４図における単位セルは、第５図に示すよう
に電解質層１を　んで両側に通常ニソグルから成る多孔
質体電極２を配置してなる。そして、この単位セルをセ
パレータ３を介して交互に複数個積層して燃料電池積層
体を構成している。

ところで、第５図に示すように、多孔質電極２の端部に
は燃料ガスあるいは酸化剤ガスの漏洩を防止するために
は、予め電極端部に炭酸塩電解質を含浸し、あるいは電
極をそのまま配置して、高温時に溶融した電解質層でシ
ールをする方法が一般的１こ考えられる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、燃料電池端部側面での反応ガスの燃焼等
の不具合を防止するためには、電極端部からのガス漏洩
をほぼ完全に防止する必要がある。しかし、電解質によ
りシールする方法、いわゆるウェットシールではシール
性に劣りさらに電解質によるセパレータの腐蝕により電
極とセパレータ端部間のシール性の低下も併発するとい
う問題があることが分った。

そこで本発明では、上述した問題点を解決することが出
来る溶融炭酸塩燃料電池を提供することを目的としてい
る。

〔発明の構成〕

１題を解決するための手段） 本発明では、溶融炭酸塩電解質層の両面に一対の多孔質
電極を配し、前記電解質層と多孔質電極とが同形状であ
る単位電池を、両面に互いに直交するガス供給路を備え
た導電性のセパレータを介して複数積層して構成される
溶融炭酸塩燃料電池において、前記多孔質電極の端部に
金属塩水溶液を含浸し、その後焼成して金属酸化物とし
、電極の孔を埋込て端部シールを形成している。

（作用） 本発明により形成される端部シールを有する多孔質電極
では、前記多孔質電極の端部に金属塩水溶液を含浸し、
その後焼成して金属酸化物としその体積膨張により孔を
充填するためシール性が著しく向上する。

（実施例） 以下、本発明を実施例１こついて示す。

第１図は、本発明の方法によりシールを形成した多孔質
電極を使用した単位セルの構成図である。

第２図は、本実施例における多孔質電極の端部を示した
ものである。多孔質電極２の端部６．６′に含浸する金
属塩には、硝酸アルミニウムの飽和水溶液は、真空含浸
により多孔質電極２の端部に充填し、引続き電気炉で水
分を揮散させた。この操作を１０回繰返し、はぼ電極端
部の孔を酸化アルミニウム４で充填した。

この様にして端部シールを形成した多孔質電極２．２′
を、電解質層１の両側に配置し、その両側には、燃料ガ
スおよび酸化剤ガスを流通させるためのガス供給剤チ＋
ンネル５．５′を配して、ステンレス族のセパレータ３
を介して積層した。

この積層体の側面に図示しないガス供給用のマニホール
ドを取付は電池の上下方向に所定圧力で締付け、昇温し
た。昇温は、４００℃までは燃料ガス側及び酸化剤ガス
側共に空気を供給しながら行った。６５０℃までは燃料
ガス側には炭酸ガスを、酸化剤ガス側には、空気／炭酸
ガス混合ガスを供給しながら昇温した。

６５０℃に到達後、燃料ガス側にヘリウム／炭酸ガス混
合ガスを供給し、酸化剤ガス側には、炭酸ガスを供給し
て酸化剤ガス排出ガス中のヘリウム含有量を測定して電
極端部からの漏洩量の・目安とした。同様に、燃料ガス
側と酸化剤ガス側とを、ガス組成を逆にして同様の測定
を行った。又、同時に電解質によるウェットシールによ
りシールを施した比較例についても、同じ条件で同様の
測定を行った。

第１表夢こ漏洩量を測定した結果を示す。

第　　１　表 この結果、本実施例では、酸化剤及び燃料排出ガス中の
ヘリウム量は、いずれも比較例よりも著しく低下してい
ることが確認された。また、本実施例では、電極端部と
セパレータ端部の間には炭酸塩が存在しないため、セパ
レータ端部の腐蝕を引起こす恐れがないので、シール性
を損うこトカない０発電試験後の電池分解調査でも比較
例では、セパレータ端部の腐蝕が著しかったのに比べ、
実施例では殆ど腐蝕の影響を受けていないことが、確認
された。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
ない。上述した実施例では、硝酸アルミニウム水溶液使
用したが、マグネシウム、カルシウム、あるいはマンガ
ンの硝酸塩水溶液あるいは、酢酸塩水溶液を使用しても
同様の効果が得られた。

又、これら金属のアルコキシドのアルコール溶液であっ
ても良い。ニッケルイオンとアルミナ、マグネシア、カ
ルシアを分散させた複合メツキ溶液であっても良い。

また、多孔質電極の端部への水溶液の含浸の方法は、外
部から圧縮空気等で圧入、減圧による吸引あるいは、単
なる塗布による自然含浸によってもよい。

本発明では、多孔質電極として平板状のニッケ解質層１
と接する側の反対がわにガス供給用の流路を形成したい
わゆるリブ付きの電極２の端部シールとして使用しても
同様の効果を発揮する。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、多孔質電極の端部
に金属塩水溶液を含浸し、その後焼成し金属酸化物とし
てその体積膨張により孔を充填するため反応ガスの漏洩
をほぼ完全に防止するばかりでなく、シール部分に炭酸
塩を使用してい危いためセパレータの腐蝕によるシール
性の低下も防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る溶融炭酸塩燃料電池の単
セル構成を示す一部省略斜視図、第２図は同単セルにお
ける多孔質電極の端部を示す一部省略側面図、第３図は
リブ付き電極に本発明のシールを形成した例を示す一部
省略斜視図、第４図は従来の溶融炭酸塩燃料電池の積層
体を示す組立斜視図、第５図は同積層体の単セルを示す
要部斜視図である。 １・・・電解質層、　　　２．２′・・・多孔質電極、
３・・・セパレータ、　　４・・・酸化アルミニウム、
５．５′・・・ガス供給用チャンネル、６．６′・・・
電極端部・ 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　松山光速 第１図 第２図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融炭酸塩電解質層の両面に一対の多孔質電極を
   配し、前記電解質層と多孔質電極とが同形状である単位
   電池を、両面に互いに直交するガス供給路を備えた導電
   性のセパレータを介して複数積層して構成される溶融炭
   酸塩燃料電池において、前記多孔質電極の端部に金属塩
   水溶液を含浸し、その後焼成して金属酸化物とし、電極
   の孔を埋めて端部シールを形成したことを特徴とする溶
   融炭酸塩燃料電池。
2. （２）金属塩はアルミニウム、マグネシウム、カルシウ
   ムおよびマンガンのうちのいずれかの硝酸塩あるいは酢
   酸塩であることを特徴とする請求項１記載の溶融炭酸塩
   燃料電池。