JPH0158834B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0158834B2 JPH0158834B2 JP58144429A JP14442983A JPH0158834B2 JP H0158834 B2 JPH0158834 B2 JP H0158834B2 JP 58144429 A JP58144429 A JP 58144429A JP 14442983 A JP14442983 A JP 14442983A JP H0158834 B2 JPH0158834 B2 JP H0158834B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- temperature
- pressure
- spring
- tightening
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 28
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 23
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 229910010093 LiAlO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- YQNQTEBHHUSESQ-UHFFFAOYSA-N lithium aluminate Chemical compound [Li+].[O-][Al]=O YQNQTEBHHUSESQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は溶融炭酸塩燃料電池に係り特に燃料電
池の単セルを複数個積層した燃料電池積層体の締
付構造を改良した溶融炭酸塩燃料電池に関する。
池の単セルを複数個積層した燃料電池積層体の締
付構造を改良した溶融炭酸塩燃料電池に関する。
溶融炭酸塩燃料電池積層体の締付け圧の制御
は、電池性能に直接影響を及ぼす重要な因子であ
る。すなわち締付け圧力が増大するほど電池内部
接触抵抗が小さくなる。しかし締付け圧が大きす
ぎると、電解液が電極のガス側や周辺部にしみ出
してくる。また締付けが不充分であるとガスのリ
ークの問題が生ずる。更に電解質である炭酸塩が
電池積層時の常温では固相、運転温度では液相と
相転移を起すので、以下の２つから、それぞれの
温度領域における締付け圧の制御が重要である。
は、電池性能に直接影響を及ぼす重要な因子であ
る。すなわち締付け圧力が増大するほど電池内部
接触抵抗が小さくなる。しかし締付け圧が大きす
ぎると、電解液が電極のガス側や周辺部にしみ出
してくる。また締付けが不充分であるとガスのリ
ークの問題が生ずる。更に電解質である炭酸塩が
電池積層時の常温では固相、運転温度では液相と
相転移を起すので、以下の２つから、それぞれの
温度領域における締付け圧の制御が重要である。
その１は、起動時の昇温過程において起きる固
相から液相への転移に伴い生ずる電解質層の厚み
の減少である。すなわち電解質は通常リチウムア
ルミネート（LiAlO2）のようなセラミツクスの
電解質保持粉末と炭酸塩粉末と混合したホツトプ
レスにて形成されるが、この成形体中に存在する
空孔が昇温途中につぶれ、電解質層の厚みが減少
すること及び電解質が液相へ転移した後、電解質
層に隣接して設けられた多孔質電極等へ電解質が
移動し、電解質層の厚みが減少することである。
相から液相への転移に伴い生ずる電解質層の厚み
の減少である。すなわち電解質は通常リチウムア
ルミネート（LiAlO2）のようなセラミツクスの
電解質保持粉末と炭酸塩粉末と混合したホツトプ
レスにて形成されるが、この成形体中に存在する
空孔が昇温途中につぶれ、電解質層の厚みが減少
すること及び電解質が液相へ転移した後、電解質
層に隣接して設けられた多孔質電極等へ電解質が
移動し、電解質層の厚みが減少することである。
その２は、特に電池停止時の降温過程における
液相から固相への転移時に起る電解質層部に発生
する大きな割れである。すなわち、電解質層の端
部には、電池反応に供するガスの電池外部への漏
洩を防止するためいわゆるウエツトシールが構成
されていて、他の部分に較べ強い圧力でガス隔離
電子伝導材（インタコネクタ）にて締付けられて
いるので液相から固相への転移に伴う体積収縮に
よりウエツトシール部の境界に応力が集中し、割
れを生ずることになる。
液相から固相への転移時に起る電解質層部に発生
する大きな割れである。すなわち、電解質層の端
部には、電池反応に供するガスの電池外部への漏
洩を防止するためいわゆるウエツトシールが構成
されていて、他の部分に較べ強い圧力でガス隔離
電子伝導材（インタコネクタ）にて締付けられて
いるので液相から固相への転移に伴う体積収縮に
よりウエツトシール部の境界に応力が集中し、割
れを生ずることになる。
この様に溶融炭酸塩燃料電池においては、各温
度での積層体の適切な締め付け力を確保する事が
必要である。すなわち常温から運転温度への昇温
過程では、大きな締付変位が要求されると共に、
降温過程においては、締付力が大幅に低減するこ
とが望ましい。
度での積層体の適切な締め付け力を確保する事が
必要である。すなわち常温から運転温度への昇温
過程では、大きな締付変位が要求されると共に、
降温過程においては、締付力が大幅に低減するこ
とが望ましい。
しかしながら燃料電池本体を圧力容器内に収納
し運転、停止即ち昇温、降温過程において、積層
体の高さ方向での大きな変位を吸収して適切な締
付力を保持し、あるいは降温時には締付力を解除
することは不可能であつた。そのためこの昇降温
を何度も繰り返しているうちにネジのゆるみが生
じたり電解質層に割れが生じたりし、前述した内
部抵抗の増加、ガスのリーク、燃料ガスと酸化剤
ガスの交差混合等が生じ、連続して運転すること
ができなくなる。また締付力の修正には圧力容器
のふたを開ける作業をともない大がかりなものと
なる。従つて圧力容器のふたをあけることなく、
燃料電池の停止時、昇温時、運転時、降温時を通
して、各段階に応じた適切な締付圧力を付与出来
る機構が望まれていた。
し運転、停止即ち昇温、降温過程において、積層
体の高さ方向での大きな変位を吸収して適切な締
付力を保持し、あるいは降温時には締付力を解除
することは不可能であつた。そのためこの昇降温
を何度も繰り返しているうちにネジのゆるみが生
じたり電解質層に割れが生じたりし、前述した内
部抵抗の増加、ガスのリーク、燃料ガスと酸化剤
ガスの交差混合等が生じ、連続して運転すること
ができなくなる。また締付力の修正には圧力容器
のふたを開ける作業をともない大がかりなものと
なる。従つて圧力容器のふたをあけることなく、
燃料電池の停止時、昇温時、運転時、降温時を通
して、各段階に応じた適切な締付圧力を付与出来
る機構が望まれていた。
本発明は上記次点を解決するために成されたも
ので、燃料電池昇温時の積層体締めつけ圧低下に
よる性能低下を防ぐと共に降温時に締付圧力を解
除して、電解質層の割れの発生を低減し、長時間
の運転の信頼性、保守性の向上を計つた溶融炭酸
塩燃料電池を得ることを目的とするものである。
ので、燃料電池昇温時の積層体締めつけ圧低下に
よる性能低下を防ぐと共に降温時に締付圧力を解
除して、電解質層の割れの発生を低減し、長時間
の運転の信頼性、保守性の向上を計つた溶融炭酸
塩燃料電池を得ることを目的とするものである。
上記目的を達成するために本発明に於ては、燃
料電池積層体の積層方向に伸縮する形状記憶合金
からなるスプリングを設け、溶融炭酸塩燃料電池
の起動時、その温度が炭酸塩の溶解温度以上に到
着した際、電池から前記スプリングに伝達した熱
によりスプリングの温度をマルテンサイト変態点
以上の温度として、スプリングを元の形状に戻す
事により積層体に締付圧力を付与し、一方停止時
にはマルテンサイト温度以下でスプリングが降伏
する事により前記スプリングにより付与された締
付圧力を解消するようにするものである。
料電池積層体の積層方向に伸縮する形状記憶合金
からなるスプリングを設け、溶融炭酸塩燃料電池
の起動時、その温度が炭酸塩の溶解温度以上に到
着した際、電池から前記スプリングに伝達した熱
によりスプリングの温度をマルテンサイト変態点
以上の温度として、スプリングを元の形状に戻す
事により積層体に締付圧力を付与し、一方停止時
にはマルテンサイト温度以下でスプリングが降伏
する事により前記スプリングにより付与された締
付圧力を解消するようにするものである。
本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。
燃料電池積層体１１を、締付板１２，１７、断熱
板１４および締付棒１５により締めつけ、圧力容
器１３の底架台１６に固定ナツト２２により延伸
させた締付け棒１５を固定する。すでに積層体下
部には押し板１８、締付け圧力伝達兼熱伝導調節
棒１９は組立られている。スプリング箱２１にス
プリング２０を組入れ、圧力容器下部板２３に取
りつけられる。
燃料電池積層体１１を、締付板１２，１７、断熱
板１４および締付棒１５により締めつけ、圧力容
器１３の底架台１６に固定ナツト２２により延伸
させた締付け棒１５を固定する。すでに積層体下
部には押し板１８、締付け圧力伝達兼熱伝導調節
棒１９は組立られている。スプリング箱２１にス
プリング２０を組入れ、圧力容器下部板２３に取
りつけられる。
圧力容器１３をかぶせて、ボルトにより締付け
る。そして圧力容器１３中に約10Kg/cm2の封入ガ
スを入れる。
る。そして圧力容器１３中に約10Kg/cm2の封入ガ
スを入れる。
常温時は、スプリング２０の弾力は小さく積層
体１３に作用する締付力は小さく昇温途上にて締
付圧伝達兼熱伝導調節棒１９を通じて電池からス
プリング２０に伝導した熱によりスプリング２０
がマルテンサイト変態点以上の温度となると、元
の形状を回復して伸び積層体１１に締付圧を付与
する。逆に降温時温度が下ると、マルテンサイト
変態温度付近でスプリング２０が降伏し、付与さ
れた締付圧を解除する。このスプリング２０は、
マルテンサイト変態点が異なるものをいくつか並
列に設け徐々に締付圧力が変る様にしてもよい。
又バイアススプリングを設け常温に於いても少々
の締付圧力が残つていてもよい。
体１３に作用する締付力は小さく昇温途上にて締
付圧伝達兼熱伝導調節棒１９を通じて電池からス
プリング２０に伝導した熱によりスプリング２０
がマルテンサイト変態点以上の温度となると、元
の形状を回復して伸び積層体１１に締付圧を付与
する。逆に降温時温度が下ると、マルテンサイト
変態温度付近でスプリング２０が降伏し、付与さ
れた締付圧を解除する。このスプリング２０は、
マルテンサイト変態点が異なるものをいくつか並
列に設け徐々に締付圧力が変る様にしてもよい。
又バイアススプリングを設け常温に於いても少々
の締付圧力が残つていてもよい。
スプリング取付位置の温度を燃料電池の運転温
度で前述のマルテンサイト変態点より60℃以上高
くしないように、積層体の断熱層の一部を取りか
える事もある。尚スプリング２０の取付位置は圧
力容器の上部でもよく、又取付方法は種々変形し
得ることは明らかである。
度で前述のマルテンサイト変態点より60℃以上高
くしないように、積層体の断熱層の一部を取りか
える事もある。尚スプリング２０の取付位置は圧
力容器の上部でもよく、又取付方法は種々変形し
得ることは明らかである。
この様に構成することにより次に記述する効果
が得られる。
が得られる。
(1) 燃料電池積層体の昇温時、大きな厚み変化を
吸収して適正な締付圧力を付与でき、降温時締
付け解除により電解質層の破損を防止できる。
吸収して適正な締付圧力を付与でき、降温時締
付け解除により電解質層の破損を防止できる。
(2) 圧力容器の気密を容易に保持出来る。
(3) 圧力容器外部からこの容器を貫通し、内部積
層体の締付け圧を調節する機構を新たに設ける
ことなく又圧力容器を開けることなく、燃料電
池の起動、運転、停止の各段階を通して自動的
に適度の締付圧を付与出来る。
層体の締付け圧を調節する機構を新たに設ける
ことなく又圧力容器を開けることなく、燃料電
池の起動、運転、停止の各段階を通して自動的
に適度の締付圧を付与出来る。
本発明によれば、溶融炭酸塩燃料電池積層体の
締付力が適正になり、昇温時には、ガスのリーク
がなくなり接触圧の不足による内部抵抗の増加も
見られず、効率よく運転することが出来、又停止
時には過度の締付圧による電解質層の破損も生ず
ることなく、長寿命の燃料電池が得られる。
締付力が適正になり、昇温時には、ガスのリーク
がなくなり接触圧の不足による内部抵抗の増加も
見られず、効率よく運転することが出来、又停止
時には過度の締付圧による電解質層の破損も生ず
ることなく、長寿命の燃料電池が得られる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図であ
る。 １１…燃料電池積層体、１２，１７…締付け
板、１３…圧力容器、１４…断熱板、１５…締付
け棒、１６…圧力容器底架台、１８…断熱押し
板、１９…締付け圧力伝達棒兼熱伝導調節棒、２
０…スプリング、２１…スプリング箱、２２…固
定ナツト、２３…圧力容器下部板。
る。 １１…燃料電池積層体、１２，１７…締付け
板、１３…圧力容器、１４…断熱板、１５…締付
け棒、１６…圧力容器底架台、１８…断熱押し
板、１９…締付け圧力伝達棒兼熱伝導調節棒、２
０…スプリング、２１…スプリング箱、２２…固
定ナツト、２３…圧力容器下部板。
Claims (1)
- １ 圧力容器内に収納した溶融炭酸塩燃料電池積
層体に、燃料電池昇温運転時には、締付け圧力が
付与され、燃料電池降温停止時には、付与された
締付け圧力が解除されるように、前記積層体の積
層方向に伸締する形状記憶合金から成るスプリン
グを設けた事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 |
|---|---|---|---|
| JP58144429A JPS6037675A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58144429A JPS6037675A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037675A JPS6037675A (ja) | 1985-02-27 |
| JPH0158834B2 true JPH0158834B2 (ja) | 1989-12-13 |
Family
ID=15361986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58144429A Granted JPS6037675A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037675A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003182379A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-07-03 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池搭載型電気自動車および燃料電池システムボックス |
| JP2007042441A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池および運転方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6248760U (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-26 | ||
| JPS636754A (ja) * | 1986-06-25 | 1988-01-12 | Fuji Electric Co Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池の初期運転起動方法 |
| JPS6369383A (ja) * | 1986-09-11 | 1988-03-29 | Fuji Photo Film Co Ltd | ズ−ム電子カメラ |
| JPH0654677B2 (ja) * | 1987-06-26 | 1994-07-20 | 株式会社日立製作所 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
| US4859991A (en) * | 1987-08-28 | 1989-08-22 | Sensormatic Electronics Corporation | Electronic article surveillance system employing time domain and/or frequency domain analysis and computerized operation |
| JP3261688B2 (ja) * | 1994-08-23 | 2002-03-04 | キヤノン株式会社 | 二次電池及びその製造方法 |
| JP3505010B2 (ja) * | 1995-07-07 | 2004-03-08 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池およびその締付方法 |
-
1983
- 1983-08-09 JP JP58144429A patent/JPS6037675A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003182379A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-07-03 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池搭載型電気自動車および燃料電池システムボックス |
| JP2007042441A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池および運転方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6037675A (ja) | 1985-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4153491B2 (ja) | 燃料電池スタックの圧縮システム | |
| US4728585A (en) | Fuel cell stack with combination end-pressure plates | |
| CA2604439C (en) | Fuel cell, method and apparatus for manufacturing fuel cell | |
| RU2431220C2 (ru) | Узел сжатия для распределения наружного усилия сжатия к стопке твердооксидных топливных элементов и стопка твердооксидных топливных элементов | |
| JP6056964B2 (ja) | 燃料電池の製造方法及び製造装置 | |
| CA2371257A1 (en) | Freeze tolerant fuel cell system and method | |
| JPH0158834B2 (ja) | ||
| US7232582B2 (en) | Fuel cell | |
| JPH0888018A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| US20040053092A1 (en) | Control apparatus for fuel cell stack | |
| JPH0845535A (ja) | 燃料電池締付装置 | |
| JP2000123854A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JPH0878028A (ja) | 固体高分子電解質燃料電池およびその製造方法 | |
| JPH1032016A (ja) | 燃料電池の締付加熱装置 | |
| JPH09139225A (ja) | 燃料電池の締め付け装置 | |
| JPH0654677B2 (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池 | |
| KR20130121075A (ko) | 연료 전지 스택 또는 전해 전지 스택을 위한 힘 분산장치 | |
| JP5318192B2 (ja) | 燃料電池スタックおよび燃料電池スタックを製造するための方法 | |
| JP3295778B2 (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池の吸湿防止方法 | |
| JPH1032015A (ja) | 燃料電池の締付方法 | |
| JPH071703B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JPS5975576A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH117967A (ja) | 燃料電池セパレータ | |
| JPS61107669A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH0525177Y2 (ja) |