JPH0258739B2 - - Google Patents

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JPH0258739B2
JPH0258739B2 JP56188450A JP18845081A JPH0258739B2 JP H0258739 B2 JPH0258739 B2 JP H0258739B2 JP 56188450 A JP56188450 A JP 56188450A JP 18845081 A JP18845081 A JP 18845081A JP H0258739 B2 JPH0258739 B2 JP H0258739B2
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fuel cell
electrolyte
fuel
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JP56188450A
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Kenji Murata
Yoichi Seta
Atsuo Muneuchi
Hakaru Ogawa
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/244Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes with matrix-supported molten electrolyte
    • HELECTRICITY
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    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
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    • H01M2300/0048Molten electrolytes used at high temperature
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    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、燃料電池積層体、特に水素及び一酸
化炭素ガスを燃料ガスとし、酸素又は空気と炭酸
ガスの混合ガスを酸化剤ガスとする溶融炭酸塩燃
料電池積層体に関する。
発明の技術的背景とその問題点 溶融炭酸塩型燃料電池は、燃料として水素を含
有するガス、たとえば天然ガスあるいは石炭等を
改質して得られる水素を用い、更に酸化剤として
酸素を含有するガス、たとえば空気を用い、電解
質が炭酸ナトリウム,炭酸リチウムあるいは炭酸
カリウムまたはこれらの適宜な混合物の溶融塩で
構成され、作動温度が400〜800℃の燃料電池であ
る。即ち第1図に燃料電池の基本構成を模式的に
示すように、LiAlO2粒子と炭酸塩で形成された
電解質層を構成する電解質タイル1を、多孔質酸
化ニツケルのカソード電極2、多孔質ニツケルの
アノード電極3で挾み単電池4が形成され、さら
にこの単電池4の外面に集電体を兼ねた電極支持
体5が配置され、ガスマニホールド6に単電池4
は収納される。ガスマニホールド6のカソード電
極2側には酸化剤ガス(O2+CO2)の導入口7が
設けられアノード電極3側には燃料ガス(H2
CO)の導入口8及び排出ガス(H2O+CO2)の
排出口9が設けられる。
この燃料電池においてはアノードおよびカソー
ドでそれぞれ式(1)および式(2)に示すような電気化
学反応が起生し、アノード電極,カソード電極間
から電流が取り出される。
H2+CO-2 3→H2O+CO2+2e (1) 1/2O2+CO2+2e-→CO-2 3 (2) なおアノード電極3側からの排出ガスは、反応
生成物である炭酸ガスと水、さらには過剰に供給
された水素から成る高温(400〜800℃)の混合ガ
スである。
このように模式的に示される燃料電池は、電気
出力を増す為に単電池を大型化しかつ複数個積層
して実使用に供される。積層されて形成される燃
料電池はたとえば第2図に一部を抜き出して示す
ように電解質層11をカソード電極12、アノー
ド電極13で挾み単電池14を形成し、両電極1
2,13の外面にインタコネクタ15を介在させ
て複数個の単電池14は積層されて燃料電池積層
体16を構成する。インタコネクタ15は2枚の
波状金属薄板17,18を波状部を互いに直交す
るように配し、各接部で熔接などにより固着され
たもので、各波状端部から図示しないガスマニホ
ールドから供給された燃料ガスA,酸化剤ガスB
を導入し、それぞれ直交方向に流し各単電池14
の電極面に供給する。
このように構成される燃料電池においてはイン
タコネクタ15が2枚の金属薄板17,18をそ
の接部で熔接して固定している為、金属薄板2枚
を必要とし、かつ多数個所での溶着作業を必要と
しさらに積層方向の寸法が大きくなり、大型の燃
料電池を構成する場合には、作業工程の煩雑化,
大容積化の問題があつた。
また他の積層化した燃料電池としては一部を第
3図aに示すものが知られている。即ち燃料電池
は第3図bに外形を示す電解質層を形成する電解
質タイル21をカソード電極22,アノード電極
23で挾み、更に電極22,23の外側に中間部
両面に直線状に配したガス通路となる凹凸部を設
けた一枚のインタコネクタ25が配着されて周囲
接面を気密に接合して積層化し構成される。各電
極22,23は電解質タイル21の寸法より小さ
く、電解質タイル21の凹部26に納まり、かつ
インタコネクタ25の凹凸部を覆う寸法となつて
いる。また電解質タイル21の対向する2辺に沿
つてガス流通用の貫通孔27が配列され開けられ
ており、積層化した時には貫通孔27周囲に電解
質タイル21とインタコネクタ25の間にガス流
通間隙を形成するための複数個の円錐突部を有す
る間隔リング28が接面を気密に取着される。
このように構成されたものにおいては貫通孔2
7を通して供給された燃料ガスA,酸化剤ガスB
は間隔リング28で交互に各流通間隙に送り込ま
れる。酸化剤ガスBは第3図aにおけるインタコ
ネクタ25の表面側を、燃料ガスAは裏面側をそ
れぞれのガス通路を同一方向に流れ各電極22,
23に供給される。
上記構成の燃料電池においては、電解質タイル
の周辺部にガス流通の為比較的広幅にわたる間隙
を内部ガスマニホールドとして設けなければなら
ず、貫通孔周囲で電解質タイルを部分的に支える
こととなり電解質タイルの破壊,亀裂の発生等の
破損を招きやすく、特に積層数が増大するにした
がい多量のガスを流さねばならず寸法拡大ととも
に破損の虞が増大する。また電解質タイルには貫
通孔を開けなくてはならず加工工程を複雑にする
問題と、間隔リング部のガス流路の目詰り発生等
の問題がある。さらに電解質タイルの周辺部のガ
スマニホールド部位では電解質タイルに亀裂が発
生した場合動作温度で燃料ガスと酸化剤ガスとの
差圧によつて溶融した炭酸塩の保持の均衡が崩
れ、ガスが泡出し、交差混合が起りやすく、温度
の上昇,下降によりこの交差混合はさらに顕著な
ものとなる問題がある。またさらに電解質タイル
の周辺にガスマニホールドを形成する為、電解質
タイルの寸法に対する電極の存在比が小さく電解
質タイルの利用度合が少ないという欠点を有して
いる。
発明の目的 本発明は上記の状況に鑑みてなされたもので加
工工程,作業が複雑とならず、積層寸法等外形も
大きくならず、電解質タイル破損に至りにくい溶
融炭酸塩燃料電池積層体を提供することを目的と
する。
発明の概要 本発明は下記の概構成を有する溶融炭酸塩燃料
電池である。
一面に溝を設けた多孔質電極(以下アノード)
を溝のある面が接するように対向する両端を折り
曲げ金属薄板(以下セパレータ)に取り付け、中
心部に波状凹凸、対向する両端に折り曲げて土手
を設けた金属薄板(以下インタコネクタ)に溝と
波状凹凸が直交するように接触部を熔接する。イ
ンタコネクタの波状凹凸は、セパレータと接して
いない面に、多孔質電極(カソード)をはめ込
み、かつガス供給用の溝が存在するように形成す
る。
発明の効果 本発明によれば簡単な構成で加工工程,作業の
煩雑さがなく、さらに電解質層の破損の虞がな
く、多数の単電池を積層しても積層高さが過大と
ならず大容量化に適した溶融炭酸塩燃料電池積層
体を得ることが出来る。
発明の実施例 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。第4図において符号41はオス・メスの型に
はさんでプレス加工により中心部に波状凹凸部4
2a,42bが形成されたインタコネクタで、こ
のインタコネクタ41はさらに波状凹凸部42
a,42bに平行な両端に折り曲げ部42dが形
成された厚さ0.3mmのステンレス製の板である。
このインタコネクタ41の上面に、曲げ加工によ
つて、アノード電極43を積載する役を有するコ
形状のセパレータ44が熔接により取りつけられ
ている。インタコネクタ41の波状凹凸部42
a,42bの最外部の凹部42cは、カソード電
極45を積載する段である。セパレータ44に燃
料ガス供給用溝46を有するアノード電極43を
積載する。アノード電極43上にSiC繊維を織つ
てできたペーパーまたは織布をしき、LiAlO2
機溶媒を媒体とするペーストをぬりつけ、その上
に電解質タイルをしき、電解質層47としカソー
ド電極45に圧着する。これらを複数順次積み重
ね積層体を構成する。
次にこのように構成された本発明の作用につい
て説明する。積層体を容器に収納し、作動温度に
積層体を保持する。続いて積層体の積層方向に形
成される面にそれぞれ供給源より燃料ガス,酸化
剤ガスを供給する。供給された燃料ガス,酸化剤
ガスは積層体の所定のガス通流路即ちアノード電
極の溝46,カソード電極45とインタコネクタ
41の凹凸部42a,42bで形成される流路に
分配されて流れる。流れるにしたがい各ガスはア
ノード電極43,カソード電極45および電解質
層47で形成される単電池で前記式(1),(2)の電気
化学反応が起生し各電極間から電流が取り出され
る。この時インタコネクタ41とセパレータ44
は隣接する単電池を電気的に直列に結合し、積層
体として高電圧を得られるように設けられ又隣接
する単電池の異種のガス即ち燃料ガス,酸化剤ガ
スの混合を防止するように設けられている。
以上説明した構成をとることにより次のような
効果が得られる。
従来に比べ、組立工程が少なくなる。
重量は従来の半分、もしくはほぼ同じとな
る。
多数のスポツト熔接を必要としない。
外部マルホールド方式でガスを供給できるの
で、電解質タイルの周辺に穴をあける必要がな
い。
発明の他の実施例,変形例 なお上述の実施例を多孔質電極の上面に電解質
を一体形成するものとしても良い。
【図面の簡単な説明】
第1図は溶融炭酸塩燃料電池の基本構成を示す
断面図、第2図は従来例の1つの要部を示す斜視
図、第3図は他の従来例の要部を示す斜視図、第
4図は本発明の一実施例の要部を示す斜視図であ
る。 41…インタコネクタ、42a,42b,42
c…凹凸部、43…アノード電極、44…セパレ
ータ、45…カソード電極、46…溝、47…電
解質層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 溶融炭酸塩を電解質とし、多数の単電池を積
    層して成る燃料電池積層体において、各単電池と
    電気的に直列に結合するとともに燃料ガスと酸化
    剤ガスとを隔離する隔離板を、両端を折り曲げこ
    の折り曲げによつて出来るくぼみに下面に燃料ガ
    ス流通用の溝を有した燃料極をこの溝がくぼみ底
    面側として保持する様にした金属製の薄い平板
    と、該平板のくぼみを形成しない側の面に波状の
    凹凸を有する金属薄板とを、該波状板の凹部を該
    平板に熔接して形成する事を特徴とする溶融炭酸
    塩燃料電池積層体。
JP56188450A 1981-11-26 1981-11-26 溶融炭酸塩燃料電池積層体 Granted JPS5893171A (ja)

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JP56188450A JPS5893171A (ja) 1981-11-26 1981-11-26 溶融炭酸塩燃料電池積層体

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JP56188450A JPS5893171A (ja) 1981-11-26 1981-11-26 溶融炭酸塩燃料電池積層体

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JPS5893171A JPS5893171A (ja) 1983-06-02
JPH0258739B2 true JPH0258739B2 (ja) 1990-12-10

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ID=16223901

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JP56188450A Granted JPS5893171A (ja) 1981-11-26 1981-11-26 溶融炭酸塩燃料電池積層体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4514475A (en) * 1984-03-30 1985-04-30 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Fuel cell separator with compressible sealing flanges

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Publication number Publication date
JPS5893171A (ja) 1983-06-02

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