JPH0241143B2 - - Google Patents

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JPH0241143B2
JPH0241143B2 JP59219366A JP21936684A JPH0241143B2 JP H0241143 B2 JPH0241143 B2 JP H0241143B2 JP 59219366 A JP59219366 A JP 59219366A JP 21936684 A JP21936684 A JP 21936684A JP H0241143 B2 JPH0241143 B2 JP H0241143B2
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JP
Japan
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fuel cell
separator plate
wet seal
high temperature
electrolyte
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Jii Marianosukii Reonaado
Deii Kuraaru Terii
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INSUCHI OBU GASU TEKUNOROJII
Original Assignee
INSUCHI OBU GASU TEKUNOROJII
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Publication date
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/14Fuel cells with fused electrolytes
    • H01M8/141Fuel cells with fused electrolytes the anode and the cathode being gas-permeable electrodes or electrode layers
    • H01M8/142Fuel cells with fused electrolytes the anode and the cathode being gas-permeable electrodes or electrode layers with matrix-supported or semi-solid matrix-reinforced electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/14Fuel cells with fused electrolytes
    • H01M2008/147Fuel cells with molten carbonates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0048Molten electrolytes used at high temperature
    • H01M2300/0051Carbonates
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

【発明の詳现な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は䞀般にり゚ツトシヌル、特に高枩燃料
電池に甚いるためのり゚ツトシヌルに関する。燃
料電池は電気化孊的手段により化孊゚ネルギヌを
電気゚ネルギヌに盎接倉換する胜力から広く研究
されおきた。溶融炭酞塩燃料電池においおは、炭
化氎玠の化孊゚ネルギヌは盎流電流による酞化
還元法によ぀お電気゚ネルギヌに盎接倉換され
る。
䞀般に、燃料電池はセパレヌタヌ板で隔おられ
た倚数の個別電池から構成されおいる。個々の電
池は䞀緒にサンドむツチ構造にされ、぀の単䜍
に締結されお所望ずする燃料電池の゚ネルギヌ出
力を達成しおいる。個々の電池のそれぞれは䞀般
にアノヌドカ゜ヌド電極、共通の電解質タむル
及び燃料オキシダントガス源から成぀おいる。
䞡ガス源はセパレヌタヌ板ず電解質タむルずの呚
蟺スペヌサヌストリツプによ぀お圢成されるそれ
ぞれの反応䜓宀にマニホルドから導入される。セ
パレヌタヌ板の呚蟺スペヌサヌストリツプ又は燃
料電池のハりゞングず電解質ずの間の接觊域はり
゚ツトシヌルずしお知られおいる領域である。
燃料電池の早期砎壊の原因ずなる䞻芁因は燃料
電池のハりゞングの腐食ず疲劎、特にり゚ツトシ
ヌル区域における腐食ず疲劎である。この型の砎
壊は高枩での腐食性電解質の接觊ず燃料電池郚材
に加えられる熱応力、特に熱サむクルの倧きな枩
床倉化に由来する熱応力で早たり、そのため結晶
内及び結晶間を通しおの燃料電池構造に匱化が起
こる。これらの砎壊はガスを亀錯させる。燃料ガ
ス及び又はオキシダントガスの亀錯は意図する
酞化、還元反応を劚げ、それはたた電池の電流発
生を匱め、最埌には停止させる。
溶融炭酞塩電解質は燃料電池のハりゞング及び
セパレヌタヌ板においおそれらの匷床のために必
芁ずされる鉄金属に察しお非垞に腐食性である。
溶融炭酞塩燃料電池を高枩で操䜜するのはり゚ツ
トシヌル区域における腐食及び熱応力の䞡問題を
倧きくし、特に隣接する材料の熱膚匵係数が違う
ずきに、それらの問題を倧きくする。
埓来技術の説明 近幎、燃料電池の電解質ず接觊するり゚ツトシ
ヌル領域における燃料電池のハりゞングの腐食に
よる燃料電池の早期砎壊を防ぐ効果的なシヌリン
グを埗、か぀高枩熱サむクルに察しお物理的安定
性を埗るためにかなりの努力がなされおいる。
本明现曞の発明の詳现な説明及び特蚱請求の範
囲の項においお“セパレヌタヌ板”ず称される燃
料電池のハりゞングの腐食率を軜枛するのに甚い
られる぀の方法は電解質による腐食を受け易い
領域の鉄金属のセパレヌタヌ板に耐腐食性の固䜓
金属ストリツプを溶接又はろう付けするこずによ
぀お結合するものである。こゝで、セパレヌタヌ
板は積重ね集成䜓の䞡端セルの倖偎セルハりゞン
グ及び内郚セルのセパレヌタヌの䞡者を指しおい
る。これらの金属ストリツプは、兞型的には、燃
料電池の電解質の腐食環境に耐えるのに適圓な高
䟡な高枩金属合金である。これらの金属合金スト
リツプは䞍掻性な、即ち電気化孊的に非反応性の
り゚ツトシヌルずしお圹立ち、電解質ず鉄セパレ
ヌタヌ板ずの盎接接觊を防ぎ、セパレヌタヌ板の
電觊を防止する。金属合金に吞気マニホルドず排
気マニホルドを蚭けるために金属合金を機械加工
又はドリル加工しなければならない。
金属合金ストリツプをセパレヌタヌ板に溶接又
はろう付けしお非腐食性のり゚ツトシヌルを圢成
する堎合、倚くの欠点が出おくる。すなわち、高
枩合金ストリツプを薄いセパレヌタヌ板に接合す
る工皋䞭に経隓する局所高枩熱募配及び応力のた
めに、しばしばセパレヌタヌ板自䜓にゆがみやそ
りが珟われる。セパレヌタヌ板がそ぀たり、ある
いはゆがんだりするず、オキシダントず反応䜓ガ
ス宀の完党隔離を維持するその意図された胜力の
盞圓郚分が倱われ、燃料電池に早期砎壊がもたら
される。セパレヌタヌ板はたた燃料電池の䞀次荷
重支持構造郚材ずしおの機胜も奏するものである
から、この構造郚材の倉圢は電池組立䜓党䜓の状
態を倉え、か぀組立䜓をひずたせ、電極及び又
は電解質タむルにクラツキングを匕き起こす可胜
性をもたらす。
燃料電池のハりゞング又はセパレヌタヌ板の電
解質による腐食を防ぎ、電池を安定に、か぀長期
間にわた぀お運転できるようにする詊みが広範囲
にわた぀おなされおきた。これらは腐食性電解質
及び高枩熱サむクルに関しおはなはだ厳しい問題
である。
アメリカ特蚱第3723186号明现曞は、電解質自
䜓がセル呚蟺のたわりの領域においお䞍掻性な材
料から構成され、電解質ず燃料電池のハりゞング
ずの間に䞀䜓構成の䞍掻性な呚蟺シヌルを確立し
おいる積み重ねられた高枩電気化孊セルを開瀺し
おいる。このタむプのり゚ツトシヌルは、これら
の限定された領域の䞍掻性材料を含有する電解質
の補造においお厳密な蚱容床が保持されるこずを
必芁ずする。これらの蚱容床はわずかに倉わ぀お
も、所望ずされない電解質の沿面挏れやガスの亀
錯が起こるこずがある。曎に、電解質が蚱容限界
を越えお䞍掻性物質を含有しおいるず、電解質、
ガス及び電極が䌚合する領域で意図された酞化
還元反応の阻害が起こる。この阻害が起こる堎
合、電池の゚ネルギヌ出力に盞圓の䜎䞋が起こ
る。
アメリカ特蚱第4160067号明现曞は、䞍掻性物
質が燃料電池のハりゞングに盎接付着され、又は
含浞されおいる高枩溶融炭酞塩燃料電池甚のもう
぀のり゚ツトシヌルを開瀺しおいる。たた、ア
メリカ特蚱第4329403号は、電極から内偎電解質
領域に進むに぀れお熱膚匵係数がより埐々に倉化
する傟斜特性を䞎える組成graded
compositionを溶融炭酞塩電解質が有しおいる
高枩燃料電池の電解質−電極組立䜓を教瀺しおい
る。曎に、アメリカ特蚱第3514333号は薄いアル
ミニりムのシヌリング甚ガスケツトの䜿甚による
高枩燃料電池における溶融炭酞塩電解質のハりゞ
ングを教瀺しおいる。
シヌリングず腐食の問題は䜎枩電解セルのり゚
ツトシヌル区域においおは同じようには厳しくは
ない。アメリカ特蚱第3867206号は、電解質でり
゚ツトシヌルを䞎えように含浞されおいる電極ず
セパレヌタずの䞡端郚間の呚蟺マトリツクスず電
極の端郚によりガスシヌリングするこずを教瀺し
おいる。このり゚ツトシヌル法は高床に腐食性の
電解質を䜿甚する高枩セルには適圓でない。䜎枩
燃料電池に適圓なもう぀のり゚ツトシヌルがア
メリカ特蚱第4259389号によ぀お教瀺されおいる
が、これはポリテトラフルオロ゚チレンず結合し
た粒状䞍掻性材料からできおいる。しかし、これ
も高枩燃料電池には適圓でない。
発明の芁玄 本発明の高枩燃料電池のり゚ツトシヌルは傟斜
特性のものであ぀おもよい、り゚ツトシヌルの、
粉末冶金法で圢成した呚蟺スペヌサストリツプを
利甚しおいる。この傟斜特性の組成は鉄金属セパ
レヌタヌ板に接しお結合するのに適圓な組成ず電
解質に接しお優れた腐食抵抗性を䞎えるのに適圓
な組成を䞎えんずするものである。このり゚ツト
シヌルの組成は各皮電解質に耐腐食性を䞎え、か
぀セパレヌタヌ板又は燃料電池のハりゞング甚の
各皮材料に察する結合を䞎えるように容易に倉え
るこずができる。こゝに開瀺するり゚ツトシヌル
の成圢法はいろいろな傟斜特性を持たせ埗るり゚
ツトシヌルのストリツプを圢成し、セパレヌタヌ
板に盎接結合する手段を䞎える。本発明はたた単
䞀の金属粉末を甚いおセパレヌタヌ板䞊にり゚ツ
トシヌルストリツプを圢成し、そしお電解質に接
するり゚ツトシヌルの衚面を腐食䜜甚に抵抗する
ように適圓に凊理し、䟋えば電解質ずしおアルカ
リ金属炭酞塩を甚いるずきは、衚面にアルミニり
ム化凊理を斜こすこずによ぀お実斜するこずもで
きる。
粉末冶金法で圢成したり゚ツトシヌルストリツ
プは極端に局所化した加熱の䜿甚を含たず、埓぀
おり゚ツトシヌルストリツプをセパレヌタヌ板に
溶接又はろう付けるこずによ぀お匕き起こされる
薄いセパレヌタヌ板のそり及びゆがみの問題を回
避するこずができる。本発明の成圢法は、金属粉
末を加圧し、それを盎接セパレヌタヌ板に焌結す
るこずができる粉末冶金法で粉末金属のり゚ツト
シヌルストリツプをセパレヌタヌ板に結合させ
る。り゚ツトシヌルストリツプを圢成するために
粉末冶金法を䜿甚するのは、セパレヌタヌ板がリ
ブ付き又は波圢の幟䜕圢態のものである堎合に特
に有利である。過去においお、リブ付き又は波圢
セパレヌタヌ板はり゚ツトシヌルストリツプに適
合するように平らな呚面を有しおいなければなら
なか぀た。本発明の粉末冶金法の䜿甚によれば、
リブ付き又は波圢セパレヌタヌ板シヌトは、金属
粉末がそれら自䜓セパレヌタヌ板のリブ付き又は
波圢凹郚領域の充おん材料ずしお䜜甚するため、
り゚ツトシヌルストツプに盎接結合するこずがで
きる。曎に、ガスマニホルド甚の送気及び排気の
ガス開口郚、すなわちガスポヌテむングgas
portingは粉末冶金法で圢成したり゚ツトシヌ
ルストリツプに盎接圢成するこずができる。本発
明のり゚ツトシヌルは鉄金属ferous metal
に察しお腐食性の電解質を利甚し、高枩䞋での操
䜜が必芁ずなる溶融炭酞塩の燃料電池に特によく
適合する。本発明のり゚ツトシヌルは金属セパレ
ヌタヌ板を䜿甚するアルカリ燃料電池、及び炭玠
セパレヌタヌず適圓に改質されたり゚ツトシヌル
材料を䜿甚する酞燃料電池のような、どのような
高枩燃料電池にも適しおいる。
埓぀お、本発明の目的は、燃料電池のセパレヌ
タヌ板又は呚蟺スペヌサヌの電解質による腐食を
抑制する傟斜特性の組成の高枩燃料電池甚り゚ツ
トシヌルを提䟛するこずである。
本発明のもう぀の目的は、䞀方の偎面ではセ
パレヌタヌ板に、他方の偎面では電解質に察しお
適合するような特性を持぀り゚ツトシヌルを提䟛
するこずである。
本発明の曎に他の目的は粉末冶金法で圢成さ
れ、容易に成圢できるガスマニホルド管を有する
高枩甚り゚ツトシヌルを提䟛するこずである。
奜たしい態様の説明 本発明の䞊蚘特城及び他の特城、䞊びにこれら
特城を埗る方法は添付図面ず共に、次の本発明の
奜たしい態様に関する説明を参照すれば曎に明癜
になり、たた発明自䜓も十分によく理解できるだ
ろう。
第図には本発明の実斜態様による高枩燃料
電池の䞀郚が電池の䞭倮郚を貫いお略図的に図
瀺されおいる。この第図にはり゚ツトシヌルの
スペヌサヌの端郚は瀺されおいない。構成芁玠に
は電解質タむル、カ゜ヌド、セパレヌタ
ヌ板、アノヌド及び倖瞁り゚ツトシヌル
のスペヌサヌ、すなわちフレヌムが含たれ
る。燃料ガスの入口開口郚、燃料ガスの排気
開口郚、オキシダントガスの入口開口郚
及びオキシダントガスの排気開口郚が本発明
のり゚ツトシヌルスペヌサヌに成圢、図瀺されお
いる。垂販燃料電池は、兞型的には、耇数の個別
燃料電池を有し、サンドむツチ構造にされお締
結されおいる。
個々の組立燃料電池は第図に抂略図瀺され
る圢匏でサンドむツチ構造されおいる芁玠を有す
る。かくしお、぀の完党な燃料電池においお、
セパレヌタヌ板は荷重支持郚材ずしお燃料電
池に構造䞀䜓性を䞎える機胜も奏し、燃料ガス宀
をオキシダントガス宀から分離する機胜
ず合せお二重の機胜を有する。これらの宀は隣接
セパレヌタヌ板ず電解質タむルずの間に
サンドむツチされた呚蟺を構成するストリツプ
によ぀お圢成されおいる。図はセパレヌタヌ板
がり゚ツトシヌルストリツプの倖瞁たで
延びおいる䟋を瀺しおいるが、それらをセパレヌ
タヌ板は端瞁から内偎に存圚し、り゚ツトシヌル
ストリツプが端瞁を取り囲むようにな぀おいおも
よい。アノヌドずカ゜ヌドは䞡者ずも
぀の衚面においお電解質タむルず盎接連接し
おいる。それらの反察の衚面偎では、カ゜ヌド
及びアノヌドはそれぞれ燃料宀及びオ
キシダント宀ず実質的に連接しおいる。カ゜
ヌド及びアノヌドの倖呚はセパレヌタヌ
の呚蟺ストリツプの衚面の凹郚によ぀お適所
に保持されおいる。第図の䞋郚に瀺されるよう
に、端郚のガス宀は電池のハりゞングで
境界が定められおいおもよく、そのハりゞングは
セパレヌタヌの呚蟺ストリツプに関しお䞊蚘
したず同じ立䞊りり゚ツトシヌルを持぀こずがで
きる。次の説明及び特蚱請求の範囲の蚘述のため
に「セパレヌタヌ」ずいう甚語は぀のサンドむ
ツチ構造䜓の䞡端郚電池の堎合における電池のハ
りゞングも包含するこずを意味するものずする。
本発明のり゚ツトシヌル領域は単䞀の均質
な材料から成぀おいおもよい。この材料はセパレ
ヌタヌ板に結合され、か぀電解質ず接觊しおいる
衚面を衚面凊理するこずによ぀お、電解質による
腐食に察しお非腐食性にされおいる。奜たしい態
様においお、り゚ツトシヌルは
ずしお略図的に瀺されるグレヌドが異
なる、すなわち傟斜特性の材料組成から成るこず
ができる。すなわち、り゚ツトシヌル郚は
電解質に察しお特に耐腐食性であ぀お、隣接り゚
ツトシヌル郚を有し、そのり゚ツトシヌル
郚は隣接り゚ツトシヌル郚及び
に察しお良奜な結合特性を瀺す適圓な材料組成
のものであり、そしおり゚ツトシヌル郚は
セパレヌタヌ板に察しお特に良奜な結合特性
を瀺す適圓な材料組成から成る。り゚ツトシヌル
の党䜓はガス宀からガスが逃げる
のを防ぎ、燃料電池組立䜓に加わるず予想される
荷重の力に耐える構造匷床を䞎えるように十分な
密床ず䜎い倚孔床を有するものでなければならな
い。
この奜たしい態様の説明及び特蚱請求の範囲の
項でり゚ツトシヌルず称される、粉末冶金法で成
圢されたセパレヌタヌ板の呚蟺ストリツプは平ら
なセパレヌタヌ板に適甚するのに適しおおり、た
た端郚に平らな面がなく、党長にわた぀お波圢に
な぀おいる完党波圢セパレヌタヌ板にも特に適し
おいる。このような波圢又はリブ付きセパレヌタ
ヌ板は波ず協同しおり゚ツトシヌルにガス入口開
口郚及びガス出口開口郚を成圢するのに特に良く
適しおいる。本発明のこの局面の぀の態様を第
図に瀺す。この第図には波圢又はリブ付きセ
パレヌタヌ板ず協同しお燃料ガスの入口開口
郚を圢成しおいる傟斜特性の組成のり゚ツト
シヌルが瀺されおいる。
燃料ガス開口郚及びオキシダントガス開口郚は䞊
流又は向流を䞎えるように所望のごずく圢成する
こずができるこずは容易に明らかになるだろう。
平らなセパレヌタヌ板を甚いるずき、セパレヌタ
ヌ板の近傍の所望䜍眮に、䟋えば領域及び
を通しおガス開口郚を圢成するこずによ぀
おこれらガスの亀差流れcross flowを䞎える
こずもできる。
セパレヌタヌ板は所望の物理的匷床ずガス
分離を䞎える任意適圓な材料組成のものから構成
するこずができる。積重ねセルを甚いる態様にお
いおは、バむメタルのセパレヌタヌ板を甚いるの
が奜たしく、この堎合鉄金属の腐食を回避するた
めにカ゜ヌド偎にはステンレススチヌルを、たた
アノヌド偎にはニツケル又は銅を甚いるのが適圓
である。セパレヌタヌ板はたた合金鉄、䟋えばタ
むプ300シリヌズのステンレススチヌル合金から
成圢加工するこずができる。セパレヌタヌ板は非
反応性ガス甚宀のセパレヌタヌを䞎えるこずは勿
論、内郚荷重支持郚材ずしお燃料電池に構造匷床
を䞎えるずいう二重の機胜を奏する。内郚セパレ
ヌタヌ板は0.010むンチ0.254mmのオヌダヌの
非垞に薄いシヌトであるのが望たしい。
り゚ツトシヌルはセパレヌタヌ板の材料及
び電解質の物質に䟝存しお前蚘目的を達成する任
意、適圓な材料から構成するこずができる。電解
質に接するり゚ツトシヌルの面は燃料電池の操䜜
条件においお電解質に察しお化孊的に䞍掻性であ
るのが望たしい。セパレヌタヌ板に接するり゚ツ
トシヌルの面はセパレヌタヌ板に結合するこずが
でき、か぀り゚ツトシヌルずセパレヌタヌ板ずの
間に加わる熱応力を回避するために同様の熱膚匵
係数を有する組成のものであるのが望たしい。本
発明によるり゚ツトシヌルの粉末化金属粒子から
の圢成は、り゚ツトシヌルの察向する面においお
組成を倉えるずいう利点が埗られるように、所望
のごずき傟斜特性の組成のり゚ツトシヌルを䞎え
る。䟋えば、燃料電池が炭酞カリりム、ナトリり
ム及びリチナりムのようなアルカリ金属炭酞塩か
ら成る電解質タむルずタむプ300シリヌズのステ
ンレススチヌルのセパレヌタヌ板を有する堎合、
り゚ツトシヌルを電解質に隣接する領域
では玄80〜玄95容量のアルミニりム及び玄20
〜玄容量の300シリヌズのステンレススチヌ
ルず、䞭倮領域では玄40〜玄60容量のア
ルミニりム及び玄40〜玄60容量の300シリヌズ
のステンレススチヌルず、そしおセパレヌタヌ板
に接する領域では玄80〜玄100容量の300
シリヌズのステンレススチヌル及び玄〜玄20容
量のアルミニりムず、それぞれの組成のグレヌ
ドを倉えるのが適圓であるこずが芋い出された。
このタむプの燃料電池には、領域では玄87
〜玄93のアルミニりム及び玄〜玄13のステ
ンレススチヌル、領域では玄45〜玄55の
アルミニりム及びステンレススチヌル、そしお領
域では玄95〜100のステンレススチヌル
及び〜玄のアルミニりムの組成をそれぞれ
持぀り゚ツトシヌルが特に奜たしい。䜆し、䞊蚘
割合は傟斜特性を䞎えるいろいろな組成の平均を
衚わすこず、及び領域及び
は䞍連続な領域ではなくお、り゚ツトシヌルの抂
略の傟斜特性組成を説明する際に有甚なためであ
るこずを認識すべきである。䞊蚘傟斜特性組成は
ステンレススチヌルのセパレヌタヌ板を持぀高枩
溶融炭酞塩燃料電池においお有甚なり゚ツトシヌ
ルに適した組成を説明するものである。他の電解
質及び他のセパレヌタヌ板材料ずの䜿甚に぀いお
他の傟斜特性の組成を採甚し埗うるこずは容易に
明らかになるだろう。䞊蚘組成は所望の荷重支持
性の構造支持䜓を䞎え぀぀、぀の面においおは
炭酞塩類の電解質に察しお優れた耐腐食性を䞎
え、同時にその反察の面においおはセパレヌタヌ
板に察しお良奜な結合を䞎えるものである。
本発明はたたセパレヌタヌ板に適合した単䞀の
金属粉末を甚いお䞊蚘の粉末冶金法で所望のり゚
ツトシヌル圢態を䜜り、次いでり゚ツトシヌルの
衚面をアメリカ特蚱第4160067号に蚘茉される方
法でアルミニりム化しお玄〜玄70重量のアル
ミニりム濃床を持぀り゚ツトシヌル衚面を圢成す
るこずによ぀おも実斜するこずができる。
本発明のり゚ツトシヌルは公知の粉末冶金
法を甚いお圢成するこずができる。すなわち、収
容ダむreceiving dieを甚意しおり゚ツトシ
ヌルず所望のガス入口及び出口ずを合せ持぀圢状
に成圢する。埗ようずする組成の金属粉末をダむ
に局状に入れる。すなわち、ダむ底郚にはり゚ツ
トシヌル領域の組成物を眮き、次にり゚ツ
トシヌル領域の粉末組成物を眮き、そしお
その䞊にり゚ツトシヌル領域の組成物を眮
く。粉末金属は次に玄4218Kgcm260000psiで
加圧しお生圧瞮成圢物に成圢するこずができる。
この順序で圧瞮するず、良奜な密床特性が埗ら
れ、ガス及び電解質がり゚ツトシヌルを通しおマ
むグレヌシペンするのが防がれる。生圧瞮成圢物
は適圓な枩床で焌結しお所望の焌結ずセパレヌタ
ヌ板に察する結合を埗るこずができる。生圧瞮成
圢物はセパレヌタヌ板ずは別個に圢成するこずが
できるし、あるいは、奜たしくは、セパレヌタヌ
板ず共に加圧成圢するこずもでき、そしお埌者の
堎合生圧瞮成圢物は、セパレヌタヌ板の䞡偎郚䞊
にあるり゚ツトシヌルの領域が連続のり゚ツト
シヌルを圢成するようにセパレヌタヌ板の端瞁を
越しお延圚するようにするのが奜たしい。実際に
は、粉末金属をダむに加える前にダむに適切な開
口寞法を持぀ガス開口プラグを入れおおくこずが
できる。り゚ツトシヌルを圢成した埌、開口プラ
グは機械的に抜き出しお取り倖しおもよいし、あ
るいは適圓な材料を甚いおいるずきは、焌結工皋
䞭に焌尜するようにしおもよい。
詊隓においお、䞋蚘の粒埄範囲を持぀304ステ
ンレススチヌル粉末及び−200〜325メツシナの
アルミニりム粉末から、ステンレススチヌルア
ルミニりム比1090からステンレススチヌル
100たで倉えた傟斜特性組成の各皮り゚ツトシ
ヌルを䜜぀た。
メツシナ 重量 80 0.04 −80〜100 1.38 −100〜200 29.77 −200〜230 4.70 −230〜325 28.70 −325 35.41 生圧瞮成圢物は4218Kgcm260000psiで加圧
するこずによ぀お圢成し、その焌結は氎玠ブラン
ケツトの雰囲気䞋、1150℃で時間行぀た。その
結果、厚さ0.254mm0.010むンチの316ステン
レススチヌルシヌトに察しお良奜な結合が埗ら
れ、その酞腐食冶金孊的断面顕埮鏡写真は平らな
ステンレススチヌルシヌト及び波圢ステンレスス
チヌルシヌトのいずれずも良奜に結合しおいるこ
ずを瀺した。
䞊蚘においお、本発明をある奜たしい実斜態様
に関連させお説明し、か぀倚くの现郚を説明のた
めに述べたが、本発明には曎に色々の態様があり
埗るこず、及びこゝに開瀺した现郚のあるものは
本発明の基本的原則から離れない範囲でかなり倉
え埗るこずは圓業者にず぀おは明癜なこずであ
る。
【図面の簡単な説明】
第図は燃料電池の構成芁玠を瀺す抂略の拡倧
斜芖図であり、第図は第図に瀺される本発明
の぀の実斜態様によるり゚ツトシヌル領域の抂
略の拡倧断面図であり、そしお第図は本発明の
もう぀の実斜態様によるり゚ツトシヌル領域の
抂略の拡倧断面図である。   燃料電池、  電解質タむル、
  カ゜ヌド、  セパレヌタヌ板、 
 アノヌド、  燃料ガス入口開口、 
 燃料ガス排気口開口、  オキシダントガ
ス入口開口、  オキシダントガス排気開
口、  り゚ツトシヌルスペヌサヌ、 
 燃料ガス宀、  オキシダントガス宀、
  呚蟺構成り゚ツトシヌルストリツプ、
  電池のハりゞング。

Claims (1)

  1. 【特蚱請求の範囲】  呚蟺が立ち䞊぀おいるり゚ツトシヌルのスト
    リツプを有する金属のセパレヌタヌ板によ぀お少
    なくずも䞀郚は境界が画成されおいるオキシダン
    トガス甚区画宀ず燃料ガス甚区画宀から成り、該
    り゚ツトシヌルストリツプの面が電解質ず接觊し
    おいる該セパレヌタヌ板から隔おられおいるタむ
    プの高枩燃料電池においお、該り゚ツトシヌルス
    トリツプが加圧䞋で成圢し、か぀昇枩䞋で焌結す
    るこずによ぀お実質的にガス䞍透過性の、か぀力
    に察しお抵抗性の構造に成圢された粉末金属粒子
    から成぀おいるこずを特城ずする前蚘高枩燃料電
    池。  前蚘粉末金属粒子が色々な金属粒子の混合物
    から成぀おいる特蚱請求の範囲第項蚘茉の高枩
    燃料電池。  前蚘セパレヌタヌ板に接する粉末金属粒子の
    組成は該粉末金属粒子を該セパレヌタヌ板に結合
    させるものであり、か぀該粉末金属粒子の組成
    は、前蚘電解質に接する該粉末金属粒子組成が高
    枩燃料電池の操䜜条件䞋で該電解質に察しお耐腐
    食性ずなるように栌付けられおいる特蚱請求の範
    囲第項蚘茉の高枩燃料電池。  前蚘セパレヌタヌ板はその端瞁にリブが付け
    られ、そしお前蚘粉末金属粒子はその凹郚領域を
    満しお前蚘立ち䞊りり゚ツトシヌルストリツプを
    圢成しおいる特蚱請求の範囲第項蚘茉の高枩燃
    料電池。  前蚘り゚ツトシヌルストリツプに入口排気
    開口が圢成されおいる特蚱請求の範囲第項蚘茉
    の高枩燃料電池。  前蚘セパレヌタヌ板はその端瞁に波圢が付け
    られ、そしお前蚘粉末金属粒子はその凹郚領域を
    満しお前蚘立ち䞊りり゚ツトシヌルストリツプを
    圢成しおいる特蚱請求の範囲第項蚘茉の高枩燃
    料電池。  前蚘り゚ツトシヌルストリツプに入口排気
    開口が圢成されおいる特蚱請求の範囲第項蚘茉
    の高枩燃料電池。  前蚘り゚ツトシヌルストリツプに入口排気
    開口が圢成されおいる特蚱請求の範囲第項蚘茉
    の高枩燃料電池。  前蚘粉末金属粒子が、前蚘セパレヌタヌ板に
    結合され、か぀電解質に接する面を衚面凊理する
    こずによ぀お該電解質による腐食に察しお非腐食
    性にされた単䞀の金属粉末から成぀おいる特蚱請
    求の範囲第項蚘茉の高枩燃料電池。  前蚘セパレヌタヌ板が鉄金属合金からでき
    おいる特蚱請求の範囲第項蚘茉の高枩燃料電
    池。  前蚘セパレヌタヌ板がバむメタルのセパレ
    ヌタヌ板である特蚱請求の範囲第項蚘茉の高枩
    燃料電池。  前蚘バむメタルセパレヌタヌ板がカ゜ヌド
    偎に面するステンレススチヌルずアノヌド偎に面
    するニツケルずから成぀おいる特蚱請求の範囲第
    項蚘茉の高枩燃料電池。  前蚘バむメタルセパレヌタヌ板がカ゜ヌド
    偎に面するステンレススチヌルずアノヌド偎に面
    する銅ずから成぀おいる特蚱請求の範囲第項
    蚘茉の高枩燃料電池。  前蚘電解質が炭酞アルカリ金属塩から成
    り、そしお該炭酞アルカリ金属塩電解質に接する
    領域のり゚ツトシヌルストリツプが玄80乃至玄95
    容量のアルミニりムず玄乃至玄20容量の、
    該り゚ツトシヌルストリツプに接する前蚘セパレ
    ヌタヌ板の衚面を構成する金属ず同じ金属ずから
    成぀おいる特蚱請求の範囲第項に蚘茉の高枩燃
    料電池。  前蚘セパレヌタヌ板に接するり゚ツトシヌ
    ルストリツプの領域が玄乃至玄20容量のアル
    ミニりムず玄80乃至100容量の該り゚ツトシヌ
    ルストリツプに接する該セパレヌタヌ板の衚面を
    構成する金属ず同じ金属ずから成぀おいる特蚱請
    求の範囲第項蚘茉の高枩燃料電池。
JP59219366A 1983-10-18 1984-10-18 高枩燃料電池 Granted JPS60107267A (ja)

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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60253170A (ja) * 1984-05-29 1985-12-13 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 積局燃料電池
US4818639A (en) * 1985-04-08 1989-04-04 Gas Research Institute Molten carbonate electrolyte creepage barrier
JPS6225468U (ja) * 1985-07-30 1987-02-16
US4659635A (en) * 1986-05-27 1987-04-21 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Electrolyte matrix in a molten carbonate fuel cell stack
JPH0626126B2 (ja) * 1986-06-13 1994-04-06 株匏䌚瀟日立補䜜所 燃料電池
US4714661A (en) * 1986-07-08 1987-12-22 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Molten carbonate fuel cell
US4702973A (en) * 1986-08-25 1987-10-27 Institute Of Gas Technology Dual compartment anode structure
US4761348A (en) * 1987-03-17 1988-08-02 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Electrolytic cell stack with molten electrolyte migration control
JPH0626127B2 (ja) * 1987-10-01 1994-04-06 石川島播磚重工業株匏䌚瀟 燃料電池甚セパレヌタの補造方法
US4963442A (en) * 1989-05-03 1990-10-16 Institute Of Gas Technology Internal manifolded molten carbonate fuel cell stack
US5077148A (en) * 1989-05-03 1991-12-31 Institute Of Gas Technology Fully internal manifolded and internal reformed fuel cell stack
US5342706A (en) * 1989-05-03 1994-08-30 Institute Of Gas Technology Fully internal manifolded fuel cell stack
US5227256A (en) * 1989-05-03 1993-07-13 Institute Of Gas Technology Fully internal manifolded fuel cell stack
JPH0812784B2 (ja) * 1989-08-03 1996-02-07 䞉菱電機株匏䌚瀟 溶融炭酞塩型燃料電池の積局䜓
US5096786A (en) * 1989-09-11 1992-03-17 Westinghouse Electric Corp. Integral edge seals for phosphoric acid fuel cells
WO1993013566A1 (en) * 1991-12-26 1993-07-08 International Fuel Cells, Inc. Plate-shaped fuel cell component and a method of making the same
US5187025A (en) * 1992-02-03 1993-02-16 Analytic Power Corp. Unitized fuel cell structure
US5240786A (en) * 1992-03-13 1993-08-31 Institute Of Gas Technology Laminated fuel cell components
US5232792A (en) * 1992-08-21 1993-08-03 M-C Power Corporation Cell separator plate used in fuel cell stacks
US5298342A (en) * 1992-10-20 1994-03-29 M-C Power Corporation Fuel cell crossover arrestor and pressure seal
US5362578A (en) * 1992-12-08 1994-11-08 Institute Of Gas Technology Integrated main rail, feed rail, and current collector
NL9300870A (nl) * 1993-05-19 1994-12-16 Stichting Energie Brandstofcelconstructie.
US5424144A (en) * 1993-10-21 1995-06-13 M-C Power Corporation One piece separator plate with insert ring step design
CN1701456A (zh) * 2003-12-12 2005-11-23 Lg电子株匏䌚瀟 甚于减少燃料电池的内郚电路的结构
US7740988B2 (en) * 2006-03-31 2010-06-22 Fuelcell Energy, Inc. Fuel cell plate structure having baffles in wet seal area
DE102007034967A1 (de) * 2007-07-26 2009-01-29 Plansee Se Brennstoffzelle und Verfahren zu deren Herstellung

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3514333A (en) * 1967-06-20 1970-05-26 Bolt Beranek & Newman Method of housing corrosive electrolytic medium
US4160067A (en) * 1978-03-13 1979-07-03 Institute Of Gas Technology Molten carbonate fuel cell corrosion inhibition
US4279970A (en) * 1980-02-20 1981-07-21 Electric Power Research Institute, Inc. Electrochemical cell including ribbed electrode substrates
US4450212A (en) * 1982-09-30 1984-05-22 Engelhard Corporation Edge seal for a porous gas distribution plate of a fuel cell

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Publication number Publication date
IT8449022A0 (it) 1984-10-17
US4579788A (en) 1986-04-01
IT1179449B (it) 1987-09-16
JPS60107267A (ja) 1985-06-12
IT8449022A1 (it) 1986-04-17

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