JPH036624B2 - - Google Patents
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- JPH036624B2 JPH036624B2 JP59150692A JP15069284A JPH036624B2 JP H036624 B2 JPH036624 B2 JP H036624B2 JP 59150692 A JP59150692 A JP 59150692A JP 15069284 A JP15069284 A JP 15069284A JP H036624 B2 JPH036624 B2 JP H036624B2
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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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
- H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
-
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- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/244—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes with matrix-supported molten electrolyte
-
- 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
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、経時的な特性劣化を抑制するように
した溶融炭酸塩型燃料電池に関する。
した溶融炭酸塩型燃料電池に関する。
近年、次世代の燃料電池として溶融炭酸塩型燃
料電池の開発が進められている。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、電極反応を生起させるもので、リン酸
型、固体電解質型等の他の燃料電池に比べ、電極
反応が起り易く、発電熱効率が高いうえ、高価な
貴金属触媒を必要としない等の特長を有してい
る。
料電池の開発が進められている。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、電極反応を生起させるもので、リン酸
型、固体電解質型等の他の燃料電池に比べ、電極
反応が起り易く、発電熱効率が高いうえ、高価な
貴金属触媒を必要としない等の特長を有してい
る。
ところで、このような溶融炭酸塩型燃料電池で
高出力の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燃料電池本体を構成し、
各単位電池の加算出力を得るようにしなければな
らない。このため、この種の燃料電池は、通常、
次のように構成される。
高出力の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燃料電池本体を構成し、
各単位電池の加算出力を得るようにしなければな
らない。このため、この種の燃料電池は、通常、
次のように構成される。
すなわち、各単位電池は、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
なる電解質板とから構成される。これら単位電池
は、セパレータを介して積層される。セパレータ
は、各単位電池間の電気的な接続機能と、各電極
板への反応ガスの通路を形成する機能とを兼備え
たものである。
と、これらの間に介在させたアルカリ炭酸塩から
なる電解質板とから構成される。これら単位電池
は、セパレータを介して積層される。セパレータ
は、各単位電池間の電気的な接続機能と、各電極
板への反応ガスの通路を形成する機能とを兼備え
たものである。
燃料電池本体の４つの側面には、反応ガスの分
配、回収機能を有するマニホールドが当てがわれ
ており、これらマニホールドのうちの一つに酸化
剤ガスを供給するとともに、隣接するマニホール
ドに燃料ガスを供給し、燃料電池本体で両ガスを
反応させて直流出力を得た後、それぞれの対向す
るマニホールドからガスを排出させるようにして
いる。
配、回収機能を有するマニホールドが当てがわれ
ており、これらマニホールドのうちの一つに酸化
剤ガスを供給するとともに、隣接するマニホール
ドに燃料ガスを供給し、燃料電池本体で両ガスを
反応させて直流出力を得た後、それぞれの対向す
るマニホールドからガスを排出させるようにして
いる。
ところで、このような構造の燃料電池には、次
のような問題があつた。
のような問題があつた。
すなわち、上記燃料電池は、上記マニホールド
と、燃料電池本体側面との間に、たとえば多孔質
のジルコニアフエルトを介在させ、このジルコニ
アフエルトに溶融炭酸塩を含浸させて燃料電池本
体とマニホールドとの間にウエツトシール部を形
成するようにしている。ところが、炭酸塩は作動
温度で溶融すると腐蝕性を有するため、マニホー
ルドと炭酸塩との接触部位の耐食性が問題とな
る。そこで、従来は、マニホールドの上記部位に
アルミナ、ジルコニアなどの酸化物セラミツク粉
末をプラズマ溶射して耐食層を形成していた。
と、燃料電池本体側面との間に、たとえば多孔質
のジルコニアフエルトを介在させ、このジルコニ
アフエルトに溶融炭酸塩を含浸させて燃料電池本
体とマニホールドとの間にウエツトシール部を形
成するようにしている。ところが、炭酸塩は作動
温度で溶融すると腐蝕性を有するため、マニホー
ルドと炭酸塩との接触部位の耐食性が問題とな
る。そこで、従来は、マニホールドの上記部位に
アルミナ、ジルコニアなどの酸化物セラミツク粉
末をプラズマ溶射して耐食層を形成していた。
しかしながら、上記の方法で形成された耐食層
には、微細な孔が多数存在し、この微細孔に溶融
炭酸塩が浸透して母材を腐蝕させてしまうという
問題があつた。このように母材が腐蝕すると、耐
食層が母材から剥離し、微小隙間を介して炭酸塩
が移動逸散してしまうことになる。また、酸化物
セラミツク被膜が剥離すると、マニホールドの母
材と炭酸塩との間の電気的絶縁性が損われること
にもなる。このような点から、従来の溶融炭酸塩
型燃料電池は、経時的な劣化を免れ得ないという
問題があつた。
には、微細な孔が多数存在し、この微細孔に溶融
炭酸塩が浸透して母材を腐蝕させてしまうという
問題があつた。このように母材が腐蝕すると、耐
食層が母材から剥離し、微小隙間を介して炭酸塩
が移動逸散してしまうことになる。また、酸化物
セラミツク被膜が剥離すると、マニホールドの母
材と炭酸塩との間の電気的絶縁性が損われること
にもなる。このような点から、従来の溶融炭酸塩
型燃料電池は、経時的な劣化を免れ得ないという
問題があつた。
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、マニホールド
のウエツトシールを形成する面の耐食性と電気絶
縁性の向上を図り、もつて経時的劣化の少ない溶
融炭酸塩型燃料電池を提供することにある。
であり、その目的とするところは、マニホールド
のウエツトシールを形成する面の耐食性と電気絶
縁性の向上を図り、もつて経時的劣化の少ない溶
融炭酸塩型燃料電池を提供することにある。
本発明は、マニホールドのウエツトシール部を
形成する面と、燃料電池本体の側面との間にち密
酸化物セラミツクからなるスペーサを介在させた
ことを特徴としている。なお、ここにち密性と
は、少なくとも溶融炭酸塩が浸透しない程度の見
掛け密度を有するものを言う。
形成する面と、燃料電池本体の側面との間にち密
酸化物セラミツクからなるスペーサを介在させた
ことを特徴としている。なお、ここにち密性と
は、少なくとも溶融炭酸塩が浸透しない程度の見
掛け密度を有するものを言う。
本発明によれば、マニホールドと燃料電池本体
の側面との間にスペーサを存在させるようにして
いるので、マニホールドが溶融炭酸塩と直接接触
することがない。このため、マニホールドが腐蝕
するのを効果的に防止できる。また、上記スペー
サは非電子伝導性の酸化物セラミツクで形成され
ているので、炭酸塩とマニホールドとの間の電気
絶縁性は、従来の耐食層のみの場合に比べ、大幅
に向上する。この結果、燃料電池の経時的特性の
低下を効果的に防止することができる。
の側面との間にスペーサを存在させるようにして
いるので、マニホールドが溶融炭酸塩と直接接触
することがない。このため、マニホールドが腐蝕
するのを効果的に防止できる。また、上記スペー
サは非電子伝導性の酸化物セラミツクで形成され
ているので、炭酸塩とマニホールドとの間の電気
絶縁性は、従来の耐食層のみの場合に比べ、大幅
に向上する。この結果、燃料電池の経時的特性の
低下を効果的に防止することができる。
また、本発明によれば、次のような附随的な効
果も得ることができる。すなわち、燃料電池本体
の側面とマニホールドとの間に、例えばジルコニ
アフエルトを介在させる場合には、通常、ジルコ
ニアフエルトの厚みを増して燃料電池本体とマニ
ホールドとの間の電気絶縁を図る必要がある。と
ころが、ジルコニアフエルトの厚みを増すと、こ
れに含浸される溶融炭酸塩の量も増加するため、
この溶融炭酸塩を介して電子の移動が起こる。こ
の結果、出力電圧の低下を招くという問題があ
る。ところが、本発明のように、ジルコニアフエ
ルトとマニホールドとの間に上記のスペーサを設
けるようにすれば必要な電気絶縁性は確保される
ので、ジルコニアフエルトの厚さは単にウエツト
シールが形成し得るだけの必要量小限の厚さで良
い。したがつて、この場合には、ジルコニアフエ
ルトに含浸された溶融炭酸塩を介しての電子の移
動量を最小限に抑制することができ、結局、電池
特性の向上化を図ることができる。
果も得ることができる。すなわち、燃料電池本体
の側面とマニホールドとの間に、例えばジルコニ
アフエルトを介在させる場合には、通常、ジルコ
ニアフエルトの厚みを増して燃料電池本体とマニ
ホールドとの間の電気絶縁を図る必要がある。と
ころが、ジルコニアフエルトの厚みを増すと、こ
れに含浸される溶融炭酸塩の量も増加するため、
この溶融炭酸塩を介して電子の移動が起こる。こ
の結果、出力電圧の低下を招くという問題があ
る。ところが、本発明のように、ジルコニアフエ
ルトとマニホールドとの間に上記のスペーサを設
けるようにすれば必要な電気絶縁性は確保される
ので、ジルコニアフエルトの厚さは単にウエツト
シールが形成し得るだけの必要量小限の厚さで良
い。したがつて、この場合には、ジルコニアフエ
ルトに含浸された溶融炭酸塩を介しての電子の移
動量を最小限に抑制することができ、結局、電池
特性の向上化を図ることができる。
以下、図面を参照し、本発明の実施例について
説明する。
説明する。
第１図において、１は、燃料電池本体である。
この燃料電池本体１は、エンドプレート２ａ，２
ｂの間に、複数の単位電池３をセパレータ４を介
して積層して構成されている。単位電池は、一対
の多孔質電極板５ａ，５ｂの間に電解質板を介挿
してなるものである。電解質板は、たとえば
Li2CO3／K2CO3＝62／38（モル比）の混合炭酸塩
粉末と、γ−リチウムアルミネートの保持材とを
ホツトプレスして形成される。セパレータ４に
は、その両面に互いに直交する方向に延びる複数
のガス通流溝６ａ，６ｂが形成されている。
この燃料電池本体１は、エンドプレート２ａ，２
ｂの間に、複数の単位電池３をセパレータ４を介
して積層して構成されている。単位電池は、一対
の多孔質電極板５ａ，５ｂの間に電解質板を介挿
してなるものである。電解質板は、たとえば
Li2CO3／K2CO3＝62／38（モル比）の混合炭酸塩
粉末と、γ−リチウムアルミネートの保持材とを
ホツトプレスして形成される。セパレータ４に
は、その両面に互いに直交する方向に延びる複数
のガス通流溝６ａ，６ｂが形成されている。
このように構成された燃料電池本体１の各側面
には、それぞれ角型環状のジルコニアフエルト７
ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄと、同スペーサ８ａ，８
ｂ，８ｃ，８ｄとを介してマニホールド９ａ，９
ｂ，９ｃ，９ｄが重合され、これらマニホールド
９ａ〜９ｄが図示しない手段によつて締付け固定
されている。ジルコニアフエルト７ａ〜７ｄは、
溶融炭酸塩を含浸させてスペーサ８ａ〜８ｄとの
間でウエツトシールを構成する機能を有する。ス
ペーサ８ａ〜８ｄは、たとえば、真密度の98％の
見掛け密度を有するアルミナで形成されている。
スペーサとマニホールド９ａ〜９ｄのいわゆるフ
ランジ部との間は、たとえばコパルタイト（商標
名）などの高温シーリング剤でシールされてい
る。
には、それぞれ角型環状のジルコニアフエルト７
ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄと、同スペーサ８ａ，８
ｂ，８ｃ，８ｄとを介してマニホールド９ａ，９
ｂ，９ｃ，９ｄが重合され、これらマニホールド
９ａ〜９ｄが図示しない手段によつて締付け固定
されている。ジルコニアフエルト７ａ〜７ｄは、
溶融炭酸塩を含浸させてスペーサ８ａ〜８ｄとの
間でウエツトシールを構成する機能を有する。ス
ペーサ８ａ〜８ｄは、たとえば、真密度の98％の
見掛け密度を有するアルミナで形成されている。
スペーサとマニホールド９ａ〜９ｄのいわゆるフ
ランジ部との間は、たとえばコパルタイト（商標
名）などの高温シーリング剤でシールされてい
る。
このように構成された燃料電池を650℃に昇温
させ、マニホールド９ａ側からマニホールド９ｃ
側へ酸化剤ガスＰを通流させるとともに、マニホ
ールド９ｂ側からマニホールド９ｄ側へ燃料ガス
Ｑを通流させ、200時間運転させた。その後、各
マニホールド９ａ〜９ｄを分解してそのフランジ
部を調べたところ、フランジ部の腐蝕は発せず、
気密構造の破壊は無かつた。
させ、マニホールド９ａ側からマニホールド９ｃ
側へ酸化剤ガスＰを通流させるとともに、マニホ
ールド９ｂ側からマニホールド９ｄ側へ燃料ガス
Ｑを通流させ、200時間運転させた。その後、各
マニホールド９ａ〜９ｄを分解してそのフランジ
部を調べたところ、フランジ部の腐蝕は発せず、
気密構造の破壊は無かつた。
この本実施例から明らかな如く、本発明によれ
ば、長期に瓦つて溶融炭酸塩の移動逸散を防止で
きる上、安定した電気絶縁性で確保でき、結局、
経時的劣化の少ない溶融炭酸塩型燃料電池を提供
することができる。
ば、長期に瓦つて溶融炭酸塩の移動逸散を防止で
きる上、安定した電気絶縁性で確保でき、結局、
経時的劣化の少ない溶融炭酸塩型燃料電池を提供
することができる。
なお、本発明は、上述した実施例に限定される
ものではない。たとえば、第２図に示すように、
スペーサ１６のジルコニアフエルトとの接触面に
長手方向に沿つて複数の突条１７ａ，１７ｂを形
成するようにすれば、スペーサ１６とジルコニア
フエルトと圧着結合によつて上記突条１７ａ，１
７ｂがジルコニアフエルトに食込み、両者の間の
シール性能がさらに向上する。
ものではない。たとえば、第２図に示すように、
スペーサ１６のジルコニアフエルトとの接触面に
長手方向に沿つて複数の突条１７ａ，１７ｂを形
成するようにすれば、スペーサ１６とジルコニア
フエルトと圧着結合によつて上記突条１７ａ，１
７ｂがジルコニアフエルトに食込み、両者の間の
シール性能がさらに向上する。
また、上記実施例では、スペーサにアルミナを
用いたが、たとえばジルコニアなど他の酸化物セ
ラミツクを用いても良い。さらに、マニホールド
と、スペーサとを予めろう付等の方法によつて固
定しておくことによつて、組立て性能の向上化を
図ることもできる。
用いたが、たとえばジルコニアなど他の酸化物セ
ラミツクを用いても良い。さらに、マニホールド
と、スペーサとを予めろう付等の方法によつて固
定しておくことによつて、組立て性能の向上化を
図ることもできる。
要するに、本発明はその要旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施することができる。
で種々変形して実施することができる。
第１図は本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩型
燃料電池の主要部の構成を示す分解斜視図、第２
図は本発明の他の実施例に係る溶融炭酸塩型燃料
電池のスペーサの一部を示す斜視図である。 １……燃料電池本体、２ａ，２ｂ……エンドプ
レート、３……単位電池、４……セパレータ、５
ａ，５ｂ……多孔質電極板、６ａ，６ｂ……ガス
通流溝、７ａ〜７ｄ……ジルコニアフエルト、８
ａ〜８ｄ，１６……スペーサ、９ａ〜９ｄ……マ
ニホールド、１７ａ，１７ｂ……突条、Ｐ……酸
化剤ガス、Ｑ……燃料ガス。
燃料電池の主要部の構成を示す分解斜視図、第２
図は本発明の他の実施例に係る溶融炭酸塩型燃料
電池のスペーサの一部を示す斜視図である。 １……燃料電池本体、２ａ，２ｂ……エンドプ
レート、３……単位電池、４……セパレータ、５
ａ，５ｂ……多孔質電極板、６ａ，６ｂ……ガス
通流溝、７ａ〜７ｄ……ジルコニアフエルト、８
ａ〜８ｄ，１６……スペーサ、９ａ〜９ｄ……マ
ニホールド、１７ａ，１７ｂ……突条、Ｐ……酸
化剤ガス、Ｑ……燃料ガス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 単位電池を複数積層してなる燃料電池本体
と、この燃料電池本体の各側面に当てがわれ前記
各単位電池のガス通路に反応ガスを通流させるマ
ニホールドとを備えた溶融炭酸塩型燃料電池にお
いて、前記マニホールドの表面でかつ前記燃料電
池本体の側面との間でウエツトシール部を形成す
る面と、前記燃料電池本体の側面との間に、ち密
性酸化物セラミツクからなるスペーサを介在させ
てなることを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。 ２ 前記酸化物セラミツクは、アルミナであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶融
炭酸塩型燃料電池。 ３ 前記酸化物セラミツクはジルコニアであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶融
炭酸塩型燃料電池。 ４ 前記スペーサは、前記マニホールドに予め固
定されているものであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の溶融炭酸塩型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59150692A JPS6129075A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59150692A JPS6129075A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6129075A JPS6129075A (ja) | 1986-02-08 |
| JPH036624B2 true JPH036624B2 (ja) | 1991-01-30 |
Family
ID=15502361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59150692A Granted JPS6129075A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6129075A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5110692A (en) * | 1990-08-20 | 1992-05-05 | Energy Research Corporation | Gasket for molten carbonate fuel cell |
| US7294427B2 (en) * | 2004-12-27 | 2007-11-13 | Fuelcell Energy, Inc. | Manifold gasket accommodating differential movement of fuel cell stack |
| CN110797549B (zh) * | 2019-10-12 | 2021-02-05 | 华中科技大学 | 用于平板式固体氧化物燃料电池电堆气流腔的密封装置 |
-
1984
- 1984-07-20 JP JP59150692A patent/JPS6129075A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6129075A (ja) | 1986-02-08 |
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