JPH01654A - 溶融炭酸塩型燃料電池用セパレ−ト板 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は溶融炭酸塩型燃料電池のセパレート板に係り
、特に溶融塩に対する耐食性＆Ｃ−優れたセパレート板
に関する＠ 〔従来の技術〕 溶融炭酸塩型燃料電池は通常第２図力分解斜視図に示す
ように、アノード電極１．カソード電極２、電解質板３
．波形集電板４Ａ、４Ｂ、セパレート板５Ａ、５Ｂから
なる単電池が積層されて形成される。電解質板３はｒ−
リチウムアル之ネートからなりこれに炭酸カリウム（Ｋ
２　ＣＯ３）と炭酸リチウム（Ｌ　ｉ　２　ＣＯ３）の
共晶塩が電解質として含浸される◇アノード電極１．カ
ソード電極２はニッケル等の焼結体であし、この電極内
部で電解質と、反応ガスが加わって三相界面が形成され
る◇波形集電板４Ａ、４Ｂはアノード電極１とカソード
電極２を電解質板３に押しつけるとともに電極の電流を
集電してセパレート板５Ａ、５Ｂに伝える＠セパレート
板５Ａ、５Ｂは第１図の分解斜視図に示すようにガス分
離用部材５１．ウェットシール用部材５２Ａ。

５２Ｂの３つの部材が接合された形となっている。

ガス分離用部材５１は、この上下のウェットシール用部
材をそれぞれ流れるカソードガスとアノードガスが混ざ
らないように分離する＠同時にウェットシール用部材の
開孔のなかに収納された波形集電板４Ａ、４Ｂからの電
池電流を受継する０このウェットシール用部材５２Ａ、
５２Ｂは直接的に電解質板３と圧接され、電解質板内部
の溶融炭酸塩の表面張力によって、ウェットシール用部
材５２Ａ。

５２Ｂの開孔内部を流れるアノードガスまたはカソード
ガスがリークしないようシールする＠セパレート板５Ａ
、５Ｂは電解質板３と交互に積層され、単電池を機械的
に相互に分離する。しかし電気的には単電池は直列につ
ながる。

従来このようなセパレート板はステンレス製のガス分離
用部材とステンレス製のウェットシール用部材とを溶接
またはロウ付等で接合して製作していた・ 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところがウェットシール用部材が電解質板と接する部分
は溶融塩により腐食を受けるのでウェットシールを十分
に行なうことができずそのために電解質と接触するウェ
ットシール部材の表面をアルミニウムまたは酸化アルミ
ニウムでコーティングして耐蝕性を高めることが行なわ
れるＯここでアルミニウムを用いる場合はその融点が６
６０℃で溶融炭酸塩型燃料電池の運転温度である６５０
℃に非常に近く、運転温度のわずかの上昇によりアルミ
ニウムが融けて流れ出し、耐蝕性を失なうという問題点
があ抄、さらに酸化アルミニウムのコーティングを施こ
す場合は、ステンレス金属との熱膨脹率の差によって、
剥離しやすく、七ノ（レート板に十分な防食機能を持た
せることができ々いという問題点があった。

この発明は上記の点に鑑みてなされ、その目的は、ウェ
ットシール用部材に溶融塩に対して耐食性の高い材料を
用いることにより長期信頼性に優れるセパレート板を提
供するととＫある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的はこの発明によればアノードガスとカソード
ガスを分離させる板状部材と、その上下に接合され電解
質板に圧接されて前記ガスのウェットシールを行う枠形
状部材からなり電解質板と交互に積層して単電池を機械
的に相互に分離させる燃料電池用セパレート板であって
、ガス分離用板状部材５１がステンレス鋼板であるとと
もに、ウェットシール用の枠形状部材５２Ａ、５２Ｂが
アルミニウムとクロムの他セリウムまたはチタンを含む
ステンレス鋼板であるのでその目的を達する。

ガス分離用板状部材のステンレス鋼板としては５ＵＳ３
１０，５ＵＳ３１６等が用いられる。これらのステンレ
ス鋼板は溶融塩と直接接触することがないから溶融塩に
よ抄腐蝕されることはない。さらに溶融塩型燃料電池の
運転温度６５０℃において酸化されないから、導電作用
を失わない０従って波形集電板からの電流はガス分離用
部材を介して、これを導くことができる。一方電解質板
と接するウェットシール用部材にはアルミニウムとクロ
ムの他セリウムまたはチタンを含む鋼板が用いられる。

この鋼板は使用に先立って約１０００℃で熱処理される
。この熱処理によし鋼板中のアルミニウムが素材の表面
近くに移動析出して強固なアルミニウム層を形成し一部
は酸化して酸化アルミニウムとなる。表面層が一部酸化
アルミニウムとなることでこの部分の導電性は下がるけ
れども、導電性はガス分離用部材により保証されるので
問題はおこらない。ガス分離用部材は上下にウェットシ
ール用部材を配して溶接またはロウ付けにより一体化さ
れる。

〔作　用〕

セパレート板の電解質板と接する部分（ウェットシール
用部材）を鉄にアルミニウムとクロムの他セリウムまた
はチタンを含む材料で形成し、溶融塩に対する耐蝕性を
もたせウェットシールを十分にさせる。セパレート板の
波形集電板と接触する部分（ガス分離用部材）は耐酸化
性のあるステンレス鋼板で形成し、電池の導電性を確実
にする。

ウェットシール用部材の表面にはアルミニウム層または
このアルミニウムが酸化して酸化アルミニウム層が形成
され、溶融塩に対する耐蝕性が生ずる。表面に形成され
たアルミニウム層または酸化アルミニウム層は素材内部
より移動析出したアルミニウムにより形成されているた
め、温度の変動に対し、安定性が高い０ 〔実施例〕 次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。ウェ
ットシール用部材５２Ａ、５２Ｂ（第１図）として鉄に
アルミニウムを５チ、クロムを２０％。

セリウムを０．０１％含んだ鋼材（、５ＡＮＤＶＩＫ社
製。

０ＸＣ４０４）を使用する。この鋼材を１０００℃で熱
処理してアルミニウムを表面に析出させる。ガス分離用
部材５１として５ＵＳ３１０を使用する０ガス分離用部
材５１と上記の熱処理したウェットシール用部材５２Ａ
、５２Ｂとを溶接してセパレート板を作製する。次にこ
のセパレータを用いて燃料電池を組立てる◎ガス分離用
部材５１σ）上側でウェットシール用蔀材５２Ａの枠内
にはカソードガス（ｏ２＋　ｃｏ２＋Ｎ２　）が流され
る０ガス分離用部材５１の下側にはアノードガス（Ｈ２
）が流される。

カソードガスの流れるカソード電極２（第２図）におい
ては次式の反応がおこる０ ト（り １／２０２　＋　Ｃｏｇ　＋　２　＠→Ｃ０３またアノ
ードガスの流れるアノード電極で蝶次式の反応がおこる
０ Ｈ２＋　Ｃｏ３→Ｈ２０＋　ＣＯ２＋　２　ｅ　　　　
　　　　　（２）（１）式と（２１弐により全体として
水素と酸素とから水を生成して外部回路に電流が供給さ
れる。この電流は波形集電板４Ａ、４Ｂとセパレータの
ガス分離用部材を通して導電される。ガス分離用部材の
５Ｏ８３１０は燃料電池の運転温度６５０℃において耐
酸化性を有し、６５０℃において導電性は良好である。

波形集電板４Ａ、４Ｂは穴あき波板で５ＵＳ３１０を用
いて形成される。セパレート板のウェットシール用部材
の表面はアルミニウムまたは酸化アルミニウムで被覆さ
れるので溶融塩（Ｋ２ＣＯ３とＬｉ２　ｃｏ３の共晶塩
）により腐蝕される仁とがない０６５０℃で３０００時
間燃料電池を運転し、分解検査した所、全く腐−食のな
いことがわかった。５ＵＳ３１０をウェットシール用部
材として用いたセパレート板は、５００時間程度で腐食
が観察される。またこの発明の実施例に係るセパレート
板は、燃料電池の運転温度の変動により、表面層が溶出
したり、機械的に剥離することがなく安定性が高く、燃
料電池の信頼性が大きく向上する０なおウェットシール
用部材５２Ａ、５２Ｂとしては、鉄主成分にアルミニウ
ムを２．９１−、クロムを１８．３＋％、チタンを０、
３２　％含む鋼材（日新製鋼、ＮＣ＾１）も上記と同様
な効果をあげることができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、アノードとカソードガスを分離させ
る板状部材と、その上下に接合され電解質板に圧接され
て前記ガスのウェットシールを行う枠形状部材からなり
電解質板と交互に積層して単１池を機械的に相互に分離
させる燃料電池用セパレート板であって、ガス分離用板
状部材がステンレス鋼板であるとともに、ウェットシー
ル用の枠形状部材をアルミニウムとクロムの他セリウム
またはチタンを含むステンレス鋼板としたので、導電性
と耐食性に優れたセパレート板が得られ、その結果溶融
炭酸塩型燃料電池の信頼性が大きく向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係るセパレート板を示す分
解斜視図である０第２図は燃料電池の分解斜視図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）アノードガスとカソードガスを分離させる板状部材
   と、その上下に接合され電解質板に圧接されて前記ガス
   のウェットシールを行う枠形状部材からなり電解質板と
   交互に積層して単電池を機械的に相互に分離せせる燃料
   電池用セパレート板であつて、ガス分離用板状部材がス
   テンレス鋼板であるとともに、ウェットシール用の枠形
   状部材がアルミニウムとクロムの他セリウムまたはチタ
   ンを含むステンレス鋼板であることを特徴とする溶融炭
   酸塩型燃料電池用セパレート板。