JPH0311557A - 溶融炭酸塩型燃料電池 - 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 本発明は燃：伺のイ、−りる化学エネルギーを直接電気
エネルギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電
池のうち、特に、溶融炭酸塩型燃料電池に関するもので
おる。

［従来の技術］ 従来の溶融炭酸塩型燃料電池は、第４図に概略を示す如
く、電＠貿としで溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませ
でなる電解質板（タイル）１を、カソード（酸素極）２
とアノード（燃料極）３の両電極で両面から挟み、カソ
ード２　１Ｉｌｌへ酸化ガスＯＧを供給すると共にアノ
ード３側へ燃料ガス［Ｇを供給することによりカソード
２とアノード３との間で発生する電位差により発電が行
われるようにしたものを１セルとし、各セルをセパレー
タ４を介して多層に積層させてスタックとするようにし
てある。

かかる溶融炭酸塩型燃料電池において用いられるセパレ
ータ４としでは、センタープレ−１へ５の両面側にチＶ
ンネル形成部としでコルゲ］〜板を配して３枚構造とし
、該」ルゲー１〜板をカレン１〜コレクター６としたも
のか用いられており、燃わ１電池セルを積層するとき力
ソート２とアノード３をカレン１〜コレクター６により
電解貿板１に押し当てるようにしている。

上記溶融炭酸塩型燃料電池のセルを構成する電解質板１
　ｔＪ、カソード２とアノード３の画電極で反応覆゛る
カス同士を仕切る役割をすると共にイオンを通過させて
電子を遮断Ｊ−る役割をしており、カソード２側へ酸化
ノｊスＯＧを供給すると、カレン１〜コレクター６とし
での］ルーゲート板で形成されたカス通路を酸化ガスが
流れることによって、カソード２（則で の反応が行われて、炭酸イオンｃｏ３”−か生じ、この
Ｃ０３−が電解質板１中を泳動じアノード３に到達する
。一方、アノード３側に瘤（料カスＦＧを供給すると、
カレン１〜コレクター６としでのコルゲート板で形成さ
れた〕３２通路を燃料ガスか流れる間にアノード３側で ＣＯ３−＋１±−＋　１−１２．０　＋　００２−１−
２　ｅの反応か行われ、水素カスか主としで消費される
。

したかって、燃料電池の性能を出すには、ノ］ソート？
、アノード３の各電極と電解質板１との当りか良くなけ
れは′ならない。上記電極と電解質板１０当りの良し悪
しは、第４図の１１１１成例の場合にはカレン１〜コレ
クター６としでの］ルゲー１〜板とカソード？及びアノ
ード３との当りにより決められるもので゛あり、カレン
（〜コレクター６としでのコルグー１〜板は、目標が±
２５μｍｎという高い精度が要求されているが、そこま
で達していないのが現状である。そのため、第５図に示
す如く、カレン１〜コレクター６としでのコルグー１〜
板か部分的にカソード２又はアット３に−様に当らない
で゛、当っていない個所へが生じることかある。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記した第５図の如くカレントコレクター６
の電極への当りが−様でなくで、当りのない個所へか生
じると、この個所Ａてはカソード２又はアノード３と電
解質板１どの当りか悪くなり、カソード２と電解質板１
との間では、カソード２側で生じた炭酸イオンＧ　Ｏ３
−か電解質板１内へ流れにくくなる。覆なわら、カソー
ド２と電解質板１とか離れているところでは炭酸イオン
ＣＯ３−の流れが妨げられるので、電池の内部抵抗か人
となるばかりでなく流れ易い個所での反応が激しく進め
られることになって発熱か過大となり炭酸塩の消失に至
る。又、アノード３と電解質板１との間でも当りの悪い
ところかあると、電解質板１中を泳動する炭酸イオンＣ
Ｏ３−がアノード２に流れにくくなる。

かかる問題をなくすためには、カレン１ヘコレクター６
としでのコルゲート板、電極、電解質板の製作精度を高
める必要があるが、精度を高めるためには製作か大変で
あると共にコストアップか避けられない。

又、燃料電池＃、１、長時間高温運転をしていると、部
品のクリープにより、第６図に概略を示づ如く、カッ−
１〜２、アノード３の電極表面が変形して来ると、カレ
ン１ヘコレクター６とカット２、アノード３との当りの
ない個所Ｂか生し一℃来てカソード２、アノード３と電
解質板１１〕 との当りが時間とともに悪くなって来るか、従来のカレ
ン１〜コレクター６は、」ルグー１〜板で、その１山の
曲り部を見ると、第７図に示覆如く、両端支持の剛構造
としであるため、弾性か少なく、上記クリープによる変
形により電極と電解質板１との当りか悪くなって来ても
、カレン１ヘコレクター６がその変形に追従できず、し
たがって、カレン１〜コレクタ一６自体の製作時に牛し
た用法誤差に基づく不均一な当りの吸収は勿論のこと、
クリープ量の吸収・をすることかできない。

更に、従来のカレン１〜コレクター６とじてのコルゲー
ト板は、表面積が大きいので、ぬれ面積が人となり、炭
酸塩のロスか大きい。

そこで、本発明は、カレン１〜コレクター、電極、電解
質板を精度良く作らなくても各部て−様な当りが得られ
るＪ−うにすると共にり１ノーブ′による変形にも容易
に追従して常に良好な当りが得られるようなカレン１〜
コレクターを用いた溶融炭酸塩型燃料電池を提供しよう
とづるちの−Ｃある。

１課題を解決するための手段］ 本発明は、上記課題を解決するために、電解質板をカソ
ードとアノードの両電極で両面から挟んでカソード側に
酸化カスを供給すると共にツノノート側に燃料カスを供
給するようにしであるセルをセパレータを介し積層させ
て積層方向へ所定の締イ」カを付与させるようにしであ
る溶融炭酸塩型燃料電池において、上記セパレータを、
センタープレー１〜と接する側を不連続としたチャンネ
ル形成部をカレン１〜ロレクターとしでセンタープレー
１〜の両面に配してなる構成とづる。

［作　　用］ カレン１〜］レクターは片側支持構造でなるため、燃料
電池の積層方向の締付力に対して弾性を右し、カレン１
〜コレクタ一自体、あるいは電極、電解宜１板に製作精
度誤差があっても、又、クリープが生じても、カレン１
〜コレクターの弾性ににリカジン１〜＝ルクターは電極
に一様に当って電（Φと電解質板とを仝而にわたり均一
に接触さけることかできる。又、カレン１〜」レクタは
、表面積か少なくてぬれ面積を小ざく−Ｃぎ、炭酸塩の
ロスを少なくできる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示づもので、電
解質板１をカソード２とアノード３の両電極で両面から
挟んでなるセルをセパレタ４を介して多層に積層させた
溶融炭酸塩型燃料電池において、上記セパレータ４のセ
ンタープレー１−５とカソード２どの間及びセンタープ
レー１〜５とアノード３との間にそれぞれ介在させられ
るカレン１ヘコレクター７に、センタープレート５との
接触部７ｂを中央部分で切り扱いて不連続の片側支持構
造とした断面形状をもつチャンネル形成部７ａを用い、
上記不連続の片側支持＠造とされたチャンネル形成部７
ａの先端部、ずなわら、センタープレー１〜との接触部
召）をセンタープレ−１〜５に当接さけると共に、その
反対側の電（かとの接触部７Ｃをカソード２又はアット
３に当接させるようにセンタープレー１〜５と組み合わ
けてセパレータ４を構成させるようにする。

」二足構成のカレン１ヘコレクター７を用いた燃料電池
に８３いて、積層方向に締付力を与えた場合は、カレン
１〜コレクター７のセンタープレー（・どの接触部召）
が第３図に拡大して示す如く切欠かれて片側支持構造と
されているので、矢印ａ方向の締付力に対してはセンタ
ープレートとの接触部７ｂの各端部がセンタープレート
５に沿い摺動しながら弾性ににり矢印ｌ）方向へ逃げる
ことかできてセンタープレー１〜との接触部召）か容易
に変形できる。又、所定の締付力が付与さぽである状態
にｄ３いて、電極のクリープ等のだめに電極とセンター
プレート５との間の間隔が広がるような変化か生じたと
きは、該当個所のセンタープレー１〜との接触部７１）
がセンタープレ１へ５に沿い摺動じながら弾性により矢
印Ｃ方向へ移行して起立して来るように変形できる。

したがって、第５図に示す従来方式の如く、カレン１〜
コレクター６の１法精度に誤差か必って、カレン１〜コ
レクター６か部分的に電極に当らないところが生じるよ
うな場合、従来の方式では、締イ１力をイ寸旬ざぜても
、カレン１〜コレクター６は曲り部か両側支持構造で剛
性が高く弾性が少ないものでおったため、電極に当らな
い部分はそのまま残っていたか、本発明では、十）ホの
ように締イ」ノＪを付与させると、センタープレートと
の接触部７ｂか弾性により矢印ｌ）方向へ逃げることに
Ｊ：って変形できるため、既に電極に当っている部分の
センタープレートとの接触部７ｂは未だ電極に当ってい
ない個所のセンタプレートとの接触部７ｂか電極に当る
まで上記の変形を続けるので、カレン１〜コレクター７
の製作時のＪ法精度に誤差かあっても、その誤差を吸収
させることができる。電極や電解質板１の製作精度か悪
くて電極と電解質板１との当りの悪いところか生じる場
合でも、同様にカレン１〜０ コレクター７のヂ（・ンネル形成部７ａの弾性による変
形により−様な当りにづることができる。

又、撚れ１電池を艮時間高温運転覆ることにより、たと
えば′、カソード２やアノード３の電極のクリープ量か
多く、当該部分へのカレントコレクター７の当りか弱く
なって来て電極と電解質板１どの当りか時間とともに悪
くなるような事態か生じた場合でも、本発明では、カレ
ン１〜コレクター７のヂＡ・ンネル形成部７ａが弾性を
有するＪ：うに片側支持構造としであって、締付力に対
して反発し第３図の矢印Ｃ方向へ移行して起立するにう
に変形てぎるようにしであるため、上記のクリープ量を
吸収して電極と電解質板１との全面にわたる−様な当り
か得られるようにすることかできる。

なお、上記説明においては、カレントコレクター７とす
るチャンネル形成部をカソード？及びアノード３に直接
接触させる場合を示したが、多孔板を介在させるように
してもよいこと、その細氷発明の要旨を逸脱しない範囲
内で種々変更させ得ることは勿論−Ｃある。。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明の溶融炭酸塩型燃Ａ′３１電池に
よれは゛、カレン１〜コレクターとし−Ｃ）埠板からな
るチャンネル形成部を用いる形式に８３いてチャンネル
形成部を切断してチャンネル形成部の端部を片側支持＠
造としで弾性を有田８Ｊ、うにしたカレントコレクター
を使用するようにした構成としであるので、次の如ぎ侵
れた効果を奏し得る。

（ｉ）　　カレン１〜コレクタ一自体か弾性を有してい
て、カレントコレクター、電（へ、電解質板の製作精度
が悪くて寸法精度に誤差があっても、燃料電池としで組
み立てで所定の締付力をイ利与させたときに上記誤差を
吸収させて−様な当りか得られるようにできるので、カ
レン１〜コレクター、電極、電解質板の製作精度を高め
る必要がなく製作が楽であると共に、安価に製作できる
。

（１１）運転中において部品のクリープによる変形か牛
してもカレン１〜コレクターの弾性によりその変形に追
従してクリープ量を吸収することかでき、クリープによ
り電極と電解質板との当りか悪くなって来る事態か避（
すられる。

＜１ｉｉ）　　表面積か少ないので、ぬれ１ｒ０槓を小
さく一ηき、炭酸塩のロスを少’ｃ＞　＜することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶融炭酸、１！ｉ型燃利電池の部分を
示づ断面図、第２図は本発明におけるカレン１〜コレク
ターの一実施例の概略を示す斜視図、第３図は第１図の
■部の拡大図、第４図は従来の溶融炭酸塩型燃料電池の
一例を示す部分の断面図、第５図はカレンミルコレクタ
ーと電極とが当っていないところの状態を示す断面図、
第６図は電極がクリープで変形してカレントコレクター
の当らない個所か生じた状態を示す概略図、第７図は従
来のカレン１〜コレクターの構造を示す図で必る。 １・・・電解質板、２・・・カソード、３・・・アノー
ド、４・・・ゼバレータ、５・・・センタープレー１〜
．６，７３ ・・・カレントコレクター、７ａ・・・チャンネル形成
部、７１）・・・センタープレー１へとの接触部、７Ｃ
・・・電極との接触部、ＯＧ・・・酸化ガス、「Ｇ・・
・燃料ノｊス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電解質板をカソードとアノードの両電極で両面か
   ら挟んでカソード側に酸化ガスを供給すると共にアノー
   ド側に燃料ガスを供給するようにしてあるセルをセパレ
   ータを介し積層させて所定の締付力を付与させてなる溶
   融炭酸塩型燃料電池において、上記セパレータは、セン
   タープレートの両面側に弾性ある片側支持構造としたチ
   ャンネル形成部をカレントコレクターとしで上記センタ
   ープレートに接するよう配してなることを特徴とする溶
   融炭酸塩型燃料電池。