JPH0298061A - 溶融炭酸塩型燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池Info
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- JPH0298061A JPH0298061A JP63250146A JP25014688A JPH0298061A JP H0298061 A JPH0298061 A JP H0298061A JP 63250146 A JP63250146 A JP 63250146A JP 25014688 A JP25014688 A JP 25014688A JP H0298061 A JPH0298061 A JP H0298061A
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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
- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
- H01M8/141—Fuel cells with fused electrolytes the anode and the cathode being gas-permeable electrodes or electrode layers
-
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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。
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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電極の構成に関する
。
。
溶融炭酸塩型燃料電池は、炭酸塩からなる電解質を高温
下で溶融状態にして、電極反応を生起させるもので、リ
ン酸型、アルカリ型等の他の燃料電池に比べて電極反応
が起こり易く、発電効率が高いうえ高価な貴金属触媒を
必要とせず、また−酸化炭素を含む石炭ガスをも燃料ガ
スとして使用できる等実用的な特徴を有している。熔融
炭酸塩型燃料電池で発電プラントを構成するには、複数
の単位電池を直列に積層して加算出力を得るようにして
燃料電池スタックがつくられる。
下で溶融状態にして、電極反応を生起させるもので、リ
ン酸型、アルカリ型等の他の燃料電池に比べて電極反応
が起こり易く、発電効率が高いうえ高価な貴金属触媒を
必要とせず、また−酸化炭素を含む石炭ガスをも燃料ガ
スとして使用できる等実用的な特徴を有している。熔融
炭酸塩型燃料電池で発電プラントを構成するには、複数
の単位電池を直列に積層して加算出力を得るようにして
燃料電池スタックがつくられる。
第３図は従来技術による溶融炭酸塩型燃料電池の単位電
池の構造を示したものである。アノード７およびカソー
ド５の一対の多孔質電極板と、これらの間に介在させた
アルカリ炭酸塩からなる電解質を保持してなる電解質板
６とから構成される。
池の構造を示したものである。アノード７およびカソー
ド５の一対の多孔質電極板と、これらの間に介在させた
アルカリ炭酸塩からなる電解質を保持してなる電解質板
６とから構成される。
燃料ガスおよび酸化剤ガスを、それぞれアノード７側に
配設した燃料ガス流路１０およびカソード５側に配設し
た酸化剤ガス流路２に供給することにより、電気化学的
に反応させて発電する。
配設した燃料ガス流路１０およびカソード５側に配設し
た酸化剤ガス流路２に供給することにより、電気化学的
に反応させて発電する。
この単位電池はセパレータ１を介して積層される。セパ
レータ１は各単位電池間を電気的に接続し、各電極板へ
の反応ガスの通路を形成する。アノード集電板８および
カソード集電板４は、アノード７およびカソード５を平
坦に保持し、機械的にバックアップする機能１発電され
た電気を集電する機能さらにアノード７およびカソード
５にそれぞれガス供給孔１２．１１を通過して燃料ガス
および酸化剤ガスを供給する機能を持ち、アノード波板
９およびカソード波板３により、セパレータ１と電気的
に接続されている。また、アノード波板９およびカソー
ド波板３は、燃料ガス流路１０および酸化剤ガス流路２
を形成する。
レータ１は各単位電池間を電気的に接続し、各電極板へ
の反応ガスの通路を形成する。アノード集電板８および
カソード集電板４は、アノード７およびカソード５を平
坦に保持し、機械的にバックアップする機能１発電され
た電気を集電する機能さらにアノード７およびカソード
５にそれぞれガス供給孔１２．１１を通過して燃料ガス
および酸化剤ガスを供給する機能を持ち、アノード波板
９およびカソード波板３により、セパレータ１と電気的
に接続されている。また、アノード波板９およびカソー
ド波板３は、燃料ガス流路１０および酸化剤ガス流路２
を形成する。
従来の溶融炭酸塩型燃料電池は、多孔質のアノード７の
空孔に電解質を保持させる機能、いわゆるリザーブ機能
を持たせ、長期間の運転中に起る蒸発等により電解質板
から失われてゆく電解質をアノード７から補給しようと
する基本的な意図のもとに、第３図で示すように、アノ
ード７がカソード５より厚い構成とし、厚いアノード側
に電解質をできるだけ保持させる考えであった。すなわ
ち通常アノード７は１１程度、カソード５は０．５ ｍ
程度の厚さが普通の構成であった。
空孔に電解質を保持させる機能、いわゆるリザーブ機能
を持たせ、長期間の運転中に起る蒸発等により電解質板
から失われてゆく電解質をアノード７から補給しようと
する基本的な意図のもとに、第３図で示すように、アノ
ード７がカソード５より厚い構成とし、厚いアノード側
に電解質をできるだけ保持させる考えであった。すなわ
ち通常アノード７は１１程度、カソード５は０．５ ｍ
程度の厚さが普通の構成であった。
長期運転中の溶融炭酸塩型燃料電池を分解し、アノード
およびカソードに含まれる電解質量を分析した結果、ア
ノード側よりもむしろカソード側に電解質が多く含まれ
、このことよりカソードの空孔が電解質で埋まり、酸化
剤ガスの拡散を阻害して、劣化の原因となっていること
が判明した。
およびカソードに含まれる電解質量を分析した結果、ア
ノード側よりもむしろカソード側に電解質が多く含まれ
、このことよりカソードの空孔が電解質で埋まり、酸化
剤ガスの拡散を阻害して、劣化の原因となっていること
が判明した。
この現象は次の理由によるものと考えられる。すなわち
多孔質のＮｉ粉末からなるカソードは、流通する酸化剤
ガスにより酸化されて酸化ニッケルに変化する。この酸
化状態ではｔ極表面は電解質の接触角がほとんどゼロと
なり、したがってぬれやすくなる、その結果折角アノー
ドに保持した電解質がカソードに移行することになり、
燃料電池の劣化が起る。
多孔質のＮｉ粉末からなるカソードは、流通する酸化剤
ガスにより酸化されて酸化ニッケルに変化する。この酸
化状態ではｔ極表面は電解質の接触角がほとんどゼロと
なり、したがってぬれやすくなる、その結果折角アノー
ドに保持した電解質がカソードに移行することになり、
燃料電池の劣化が起る。
この発明は、上記の点に鑑みてなされその目的は、カソ
ードの空孔が電解質でふさがれないようにして信転性に
優れる溶融炭酸塩型燃料電池を提供することにある。
ードの空孔が電解質でふさがれないようにして信転性に
優れる溶融炭酸塩型燃料電池を提供することにある。
上記の目的は、この発明によれば、カソードとアノード
とこれら両電極にはさまれて保持された電解質板および
セパレータからなる溶融炭酸塩型燃料電池において、カ
ソードの厚さをｔｃ、アノードの厚さをｔａとするとき
にｔｃ＞ｔａを満足するカソード５とアノード７とを備
えることにより達成される。
とこれら両電極にはさまれて保持された電解質板および
セパレータからなる溶融炭酸塩型燃料電池において、カ
ソードの厚さをｔｃ、アノードの厚さをｔａとするとき
にｔｃ＞ｔａを満足するカソード５とアノード７とを備
えることにより達成される。
［作 用］
カソードを相対的に厚くすることにより、酸化剤ガスの
反応界面までの拡散距離が長くなり、初期の特性は少し
低下するが、寿命的にはカソードの電解質保持容量が大
きくなるために、電解質で完全に空孔がうまるごとがな
く、長期間安定して作動する。
反応界面までの拡散距離が長くなり、初期の特性は少し
低下するが、寿命的にはカソードの電解質保持容量が大
きくなるために、電解質で完全に空孔がうまるごとがな
く、長期間安定して作動する。
実施例の溶融炭酸塩型燃料電池の構造を第１図に示す、
カソードの厚さがアノードよりも厚くなるようにカソー
ド５の厚さ０．８ ｔｍとアノード７の厚さ０．５ ｔ
ｍの組合わせの電池を組立て、電池Ａとした。
カソードの厚さがアノードよりも厚くなるようにカソー
ド５の厚さ０．８ ｔｍとアノード７の厚さ０．５ ｔ
ｍの組合わせの電池を組立て、電池Ａとした。
比較例としてカソード５の厚さ０．８ ｍｓ、アノード
７の厚さ０．８ ｍの組合せの従来型の構成の電池を組
立て、電池Ｂとした。
７の厚さ０．８ ｍの組合せの従来型の構成の電池を組
立て、電池Ｂとした。
第２図は実施例と従来の電池の電流密度１５０−＾／ｃ
ｄでの連続放電特性を示す。初期の特性は電池Ｂの方が
優れているが、１１００時間を過ぎる頃から特性が逆転
し、４０００時間後の端子電圧の低下率は電池Ｂの約２
５％に対し、電池Ａは７％以下であり、実施例の電池Ａ
の方が優れた特性を示すことがわかる。
ｄでの連続放電特性を示す。初期の特性は電池Ｂの方が
優れているが、１１００時間を過ぎる頃から特性が逆転
し、４０００時間後の端子電圧の低下率は電池Ｂの約２
５％に対し、電池Ａは７％以下であり、実施例の電池Ａ
の方が優れた特性を示すことがわかる。
この発明によればカソードの厚さをｔｃ、アノードの厚
さをｔａとするときにｔｃ＞ ｔａを満足するカソード
とアノードとを備えるので、カソードの電解質保持容量
が大きくなりその結果カソードの空孔が電解質によって
完全に埋めつくされることがなくなって長期間安定して
作動する溶融炭酸塩型燃料電池が得られる。
さをｔａとするときにｔｃ＞ ｔａを満足するカソード
とアノードとを備えるので、カソードの電解質保持容量
が大きくなりその結果カソードの空孔が電解質によって
完全に埋めつくされることがなくなって長期間安定して
作動する溶融炭酸塩型燃料電池が得られる。
第１図はこの発明の実施例の溶融炭酸塩型燃料電池の模
式断面図、第２図はこの発明の実施例に係る燃料電池の
特性経時変化を従来の電池の特性経時変化と共に示す線
図、第３図は従来の溶融炭酸塩型燃料電池を示す模式断
面図である。 １：セバレータ、２二酸化剤ガス流路、３：カソード波
板、４：カソード集電板、５：カソード。 ６：′を解質板、７：アノード、８ニアノード集電板、
９ニアノード波板、１０：燃料ガス流路。 １１：カソード集電板ガス供給孔、１２ニアノード集電
板ガス供給孔。 唱４級圧（Ｖ） 〃カンーＦ来Ｃ叛カヌ４矢に合子し ｌ？アソー１−″菓肴ｉＩ′Ｊ’ス分鍾６見第１国 第３図
式断面図、第２図はこの発明の実施例に係る燃料電池の
特性経時変化を従来の電池の特性経時変化と共に示す線
図、第３図は従来の溶融炭酸塩型燃料電池を示す模式断
面図である。 １：セバレータ、２二酸化剤ガス流路、３：カソード波
板、４：カソード集電板、５：カソード。 ６：′を解質板、７：アノード、８ニアノード集電板、
９ニアノード波板、１０：燃料ガス流路。 １１：カソード集電板ガス供給孔、１２ニアノード集電
板ガス供給孔。 唱４級圧（Ｖ） 〃カンーＦ来Ｃ叛カヌ４矢に合子し ｌ？アソー１−″菓肴ｉＩ′Ｊ’ス分鍾６見第１国 第３図
Claims (1)
- カソードとアノード、これら両電極にはさまれて保持
された電解質板およびセパレータからなる溶融炭酸塩型
燃料電池において、カソードの厚さをｔｃ、アノードの
厚さをｔａとするときにｔｃ＞ｔａを満足するカソード
とアノードと備えることを特徴とする溶融炭酸塩型燃料
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63250146A JPH0298061A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63250146A JPH0298061A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0298061A true JPH0298061A (ja) | 1990-04-10 |
Family
ID=17203503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63250146A Pending JPH0298061A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0298061A (ja) |
-
1988
- 1988-10-04 JP JP63250146A patent/JPH0298061A/ja active Pending
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