JPH039589B2 - - Google Patents
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- JPH039589B2 JPH039589B2 JP57144502A JP14450282A JPH039589B2 JP H039589 B2 JPH039589 B2 JP H039589B2 JP 57144502 A JP57144502 A JP 57144502A JP 14450282 A JP14450282 A JP 14450282A JP H039589 B2 JPH039589 B2 JP H039589B2
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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
- H01M8/241—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
-
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- 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
- H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
-
- H—ELECTRICITY
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-
- 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
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- Y02E60/50—Fuel cells
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は水素、一酸化炭素等を燃料ガスとし、
空気等を酸化剤ガスとして高い動作温度で発電を
行なう溶融塩燃料電池に関するもので、特に炭酸
塩を電解質とする溶融炭酸塩燃料電池に関するも
のである。
空気等を酸化剤ガスとして高い動作温度で発電を
行なう溶融塩燃料電池に関するもので、特に炭酸
塩を電解質とする溶融炭酸塩燃料電池に関するも
のである。
従来例の構成とその問題点
一般に溶融塩燃料電池は動作温度が高く、溶融
炭酸塩燃料電池の場合には650℃前後の動作温度
となる。さらに溶融塩燃料電池においては、高温
に加えて溶融塩自体の激しい腐食性があるため
に、長期間の使用に耐え得る材料は限られてお
り、セラミツク材料、耐熱耐食性合金等が用いら
れる。これら限られた材料をいかに有効に使用
し、簡単な構造でかつ高性能の溶融塩燃料電池を
可能にするかが重要な技術課題となつている。
炭酸塩燃料電池の場合には650℃前後の動作温度
となる。さらに溶融塩燃料電池においては、高温
に加えて溶融塩自体の激しい腐食性があるため
に、長期間の使用に耐え得る材料は限られてお
り、セラミツク材料、耐熱耐食性合金等が用いら
れる。これら限られた材料をいかに有効に使用
し、簡単な構造でかつ高性能の溶融塩燃料電池を
可能にするかが重要な技術課題となつている。
従来、常温型燃料電池であるリン酸型燃料電池
においては、カーボンよりなるインターコネクタ
板、又は電池自体にガス室として溝を設け、燃料
ガス用の溝と酸化剤ガス用の溝が直交するように
積層し、そのスタツク側面にマニホルドを設置し
てガスを各単電池に並列供給する方式が採用され
ている。また電解質リザーバとしてインターコネ
クタ板に電解質含浸部を設ける事が行なわれてい
る。しかしこれらの方法が有用であるのは構成材
料としてカーボンが使える場合であり、溶融塩燃
料電池においては次のような問題が生じる。すな
わちカーボンは高温で酸化消耗するためインター
コネクタ板の材料としては金属材料を使わざるを
得なくなるが、耐熱性合金等ではカーボンと異な
り成型、焼結により加工が困難である。そのた溝
を設けるためには切削加工が必要となるが、コス
ト的に現実的でない上、加工精度の観点からイン
ターコネクタ板としての金属板にある程度の厚み
を必要とし、重量、材料コストの面で非常に不利
とならざるを得ない。
においては、カーボンよりなるインターコネクタ
板、又は電池自体にガス室として溝を設け、燃料
ガス用の溝と酸化剤ガス用の溝が直交するように
積層し、そのスタツク側面にマニホルドを設置し
てガスを各単電池に並列供給する方式が採用され
ている。また電解質リザーバとしてインターコネ
クタ板に電解質含浸部を設ける事が行なわれてい
る。しかしこれらの方法が有用であるのは構成材
料としてカーボンが使える場合であり、溶融塩燃
料電池においては次のような問題が生じる。すな
わちカーボンは高温で酸化消耗するためインター
コネクタ板の材料としては金属材料を使わざるを
得なくなるが、耐熱性合金等ではカーボンと異な
り成型、焼結により加工が困難である。そのた溝
を設けるためには切削加工が必要となるが、コス
ト的に現実的でない上、加工精度の観点からイン
ターコネクタ板としての金属板にある程度の厚み
を必要とし、重量、材料コストの面で非常に不利
とならざるを得ない。
電極自体に溝を設ける方法においては電極材料
として多孔質のニツケル焼結体や酸化ニツケル焼
結体等が用いられているため機械的強度、コス
ト、ガスシールの面で難しい点が多い。
として多孔質のニツケル焼結体や酸化ニツケル焼
結体等が用いられているため機械的強度、コス
ト、ガスシールの面で難しい点が多い。
またインターコネクタ板に電解質リザーバを設
置する方法もインターコネクタ板にある程度の厚
みが要求され前記と同じ理由から不利である。
置する方法もインターコネクタ板にある程度の厚
みが要求され前記と同じ理由から不利である。
以上のようにインターコネクタ板、又は電極に
溝を設ける以外に、溶融塩燃料電池においては第
１図に示すような構造も考えられている。第１図
において１は電解質保持体、２は燃料極、３，
３′は集電体兼スペーサ、４はインターコネクタ
板、５は空気極を示す。これはインターコネクタ
板周辺にリブを設置してガス室及び電極のための
スペースを作り出すとともにリブでガスシールを
行ない、スタツク側面にマニホルドを設ける事に
より燃料ガス及び酸化剤ガスを直交する形で供給
できるようにしたものである。しかしこの方式は
インターコネクタ板周辺部にリブを取り付ける必
要があり、その取付方法として溶接等を用いる必
要がある。溶接を行なうためにはインターコネク
タ板の薄さにを限度があり、、何よりも溶接加工
を必要とする事自体が製造上問題である上、集電
用の波形板を構成要素として必要とし、加工、組
立、重量、コストの面から見て問題がある。
溝を設ける以外に、溶融塩燃料電池においては第
１図に示すような構造も考えられている。第１図
において１は電解質保持体、２は燃料極、３，
３′は集電体兼スペーサ、４はインターコネクタ
板、５は空気極を示す。これはインターコネクタ
板周辺にリブを設置してガス室及び電極のための
スペースを作り出すとともにリブでガスシールを
行ない、スタツク側面にマニホルドを設ける事に
より燃料ガス及び酸化剤ガスを直交する形で供給
できるようにしたものである。しかしこの方式は
インターコネクタ板周辺部にリブを取り付ける必
要があり、その取付方法として溶接等を用いる必
要がある。溶接を行なうためにはインターコネク
タ板の薄さにを限度があり、、何よりも溶接加工
を必要とする事自体が製造上問題である上、集電
用の波形板を構成要素として必要とし、加工、組
立、重量、コストの面から見て問題がある。
さらに電解質リザーバを設置する事が難しいた
めに電池の性能も長期にわたり安定に保つ事が困
難となつている。
めに電池の性能も長期にわたり安定に保つ事が困
難となつている。
発明の目的
そこで本発明は溶融塩燃料電池の構造における
前述のような問題点を解決し、従来よりも構造、
製造が簡単で寿命が長く、製造コストの低い溶融
塩燃料電池を提供するものである。
前述のような問題点を解決し、従来よりも構造、
製造が簡単で寿命が長く、製造コストの低い溶融
塩燃料電池を提供するものである。
発明の構成
本発明は、電解質保持体の両面周辺部分にガス
出入口としての切欠部分を除いて、隣接するイン
ターコネクタ板の周辺部分と密着するようなリブ
状突起物を有する形状の電解質保持体と、前記リ
ブ状突起物と密着する周辺部分を除た両面に複数
の集電、及び電極支持作用をなす突起物を有する
インターコネクタ板を具備し、前記電解質保持体
を挾持するガス拡散電極に前記インターコネクタ
板の突起物が接するような構造をもつ溶融塩燃料
電池である。
出入口としての切欠部分を除いて、隣接するイン
ターコネクタ板の周辺部分と密着するようなリブ
状突起物を有する形状の電解質保持体と、前記リ
ブ状突起物と密着する周辺部分を除た両面に複数
の集電、及び電極支持作用をなす突起物を有する
インターコネクタ板を具備し、前記電解質保持体
を挾持するガス拡散電極に前記インターコネクタ
板の突起物が接するような構造をもつ溶融塩燃料
電池である。
実施例の説明
以下本発明の実施例について、図面を参照しな
がら説明する。第２図は本発明の実施例における
溶融塩燃料電池の構成を示すものである。第２図
において、６，６′はインターコネクタ板、７は
燃料極、８はリブ付電解質保持体、９および９′
は空気極、１０はインターコネクタ板上の突起
物、１１は電解質保持体上のリブを示す。本実施
例での電解質保持体及びインターコネクタ板は次
のようにして製作した。電解質保持体は粒径1μm
以下のアルミン酸リチウム（LiAlO2）微粉末に
成型剤を加え、金型を用いて図で示すように平行
な一組の辺に沿つた周辺部分にリブ状突起物を２
本有し、他方の面上のこれと直交する一組の辺に
沿つた部分にリブ状突起物を有する形状に成型し
た後、焼成し、次に溶融炭酸塩（Li2CO3，
K2CO3，Na2CO3等の混合物）を含浸させて製造
したものである。またインターコネクタ板は厚さ
0.2〜0.3mmの耐熱耐食性合金板を金型を使つて第
３図に示すように両面にボス状の凹凸がある形状
にプレス成形した。
がら説明する。第２図は本発明の実施例における
溶融塩燃料電池の構成を示すものである。第２図
において、６，６′はインターコネクタ板、７は
燃料極、８はリブ付電解質保持体、９および９′
は空気極、１０はインターコネクタ板上の突起
物、１１は電解質保持体上のリブを示す。本実施
例での電解質保持体及びインターコネクタ板は次
のようにして製作した。電解質保持体は粒径1μm
以下のアルミン酸リチウム（LiAlO2）微粉末に
成型剤を加え、金型を用いて図で示すように平行
な一組の辺に沿つた周辺部分にリブ状突起物を２
本有し、他方の面上のこれと直交する一組の辺に
沿つた部分にリブ状突起物を有する形状に成型し
た後、焼成し、次に溶融炭酸塩（Li2CO3，
K2CO3，Na2CO3等の混合物）を含浸させて製造
したものである。またインターコネクタ板は厚さ
0.2〜0.3mmの耐熱耐食性合金板を金型を使つて第
３図に示すように両面にボス状の凹凸がある形状
にプレス成形した。
さらにニツケル合金からなるガス拡散電極を燃
料極とし、リチウムを含んだ酸化ニツケルからな
るガス拡散電極を空気極として電池を組み立て
た。組み立てられた電池では電解質保持体上のリ
ブ状突起物が電極及びガス室のための空間を作り
出すスペーサとしての役割とインターコネクタ板
との密着によりガスシールとしての役割をする。
リブ状突起物がない辺はガスの供給、排出口とな
り、スタツク側面にマニホルドを設置する事によ
り燃料ガスと酸化剤ガスを直交して流す事ができ
る。。この際各単電池へはガスは並列に供給され
る。またインターコネクタ板上の突起物は電極と
接してそれを電解質保持体に押さえ付け、同時に
集電体、ガス隔離板、インターコネクタ板として
の役割をはたしている。本発明により溶融塩燃料
電池では、このように集電体とインターコネクタ
板が兼用である上、第１図に示した従来例ではイ
ンターコネクタ板にリブが設置されているのに対
し、本発明では比較的比重の小さい電解質保持体
にリブ状突起物があるため、電池全体が軽量化さ
れ、本実施例においては従来例の場合と比較して
20〜30％の軽量化がなされている。さらに本発明
の実施例における重要な点として、電解質保持体
上のリブ状突起物が電解質リザーバとしての機能
を持ち、電池性能の向上に寄与する事があげられ
る。
料極とし、リチウムを含んだ酸化ニツケルからな
るガス拡散電極を空気極として電池を組み立て
た。組み立てられた電池では電解質保持体上のリ
ブ状突起物が電極及びガス室のための空間を作り
出すスペーサとしての役割とインターコネクタ板
との密着によりガスシールとしての役割をする。
リブ状突起物がない辺はガスの供給、排出口とな
り、スタツク側面にマニホルドを設置する事によ
り燃料ガスと酸化剤ガスを直交して流す事ができ
る。。この際各単電池へはガスは並列に供給され
る。またインターコネクタ板上の突起物は電極と
接してそれを電解質保持体に押さえ付け、同時に
集電体、ガス隔離板、インターコネクタ板として
の役割をはたしている。本発明により溶融塩燃料
電池では、このように集電体とインターコネクタ
板が兼用である上、第１図に示した従来例ではイ
ンターコネクタ板にリブが設置されているのに対
し、本発明では比較的比重の小さい電解質保持体
にリブ状突起物があるため、電池全体が軽量化さ
れ、本実施例においては従来例の場合と比較して
20〜30％の軽量化がなされている。さらに本発明
の実施例における重要な点として、電解質保持体
上のリブ状突起物が電解質リザーバとしての機能
を持ち、電池性能の向上に寄与する事があげられ
る。
第４図は第１図に示した従来例による構造の溶
融炭酸塩燃料電池Ａと、本実施例の電池Ｂとの性
能を比較したものである。燃料ガスとしては水素
ガスを用い、酸化剤ガスとしては空気を用いた。
電極はいずれも燃料極がニツケル合金からなるガ
ス拡散電極、空気極がリチウムを含んだ酸化ニツ
ケルからなるガス拡散電極で、電解質は炭酸リチ
ウムと炭酸カリウムの混合塩である。動作温度は
650℃、放電は120mA／cm2の定電流放電である。
電解質の補給は行なつていない。第４図からわか
るように本実施例による電池Ｂは、従来例による
電池Ａよりも寿命特性が良い。これは本実施例に
よる電池Ｂでは電解質保持体に設置されたリブ状
突起物が電解質リザーバとして有効に機能するた
めである。実際にこの実験の後、電池を分解して
双方の電解質保持体中心付近の密度を測定したと
ころ、電池Ｂでは2.4ｇ／cm3であるのに対し、電
池Ａでは2.2ｇ／cm3と電解質の損失を示す結果が
得られ、リブ状突起物に電解質リザーバ機能があ
る事が明らかとなつた。
融炭酸塩燃料電池Ａと、本実施例の電池Ｂとの性
能を比較したものである。燃料ガスとしては水素
ガスを用い、酸化剤ガスとしては空気を用いた。
電極はいずれも燃料極がニツケル合金からなるガ
ス拡散電極、空気極がリチウムを含んだ酸化ニツ
ケルからなるガス拡散電極で、電解質は炭酸リチ
ウムと炭酸カリウムの混合塩である。動作温度は
650℃、放電は120mA／cm2の定電流放電である。
電解質の補給は行なつていない。第４図からわか
るように本実施例による電池Ｂは、従来例による
電池Ａよりも寿命特性が良い。これは本実施例に
よる電池Ｂでは電解質保持体に設置されたリブ状
突起物が電解質リザーバとして有効に機能するた
めである。実際にこの実験の後、電池を分解して
双方の電解質保持体中心付近の密度を測定したと
ころ、電池Ｂでは2.4ｇ／cm3であるのに対し、電
池Ａでは2.2ｇ／cm3と電解質の損失を示す結果が
得られ、リブ状突起物に電解質リザーバ機能があ
る事が明らかとなつた。
以上の実施例では、電池形状が長方形の場合を
あげているが、その形状は円形、多角形等どのよ
うなものでも良く、要するに電解質保持体上周辺
部にリブ状の突起物を有し、その突起物が両面に
集電体兼電極支持体の働きをする突起物を有する
インターコネクタ板と密着する構造を有すれば良
い。
あげているが、その形状は円形、多角形等どのよ
うなものでも良く、要するに電解質保持体上周辺
部にリブ状の突起物を有し、その突起物が両面に
集電体兼電極支持体の働きをする突起物を有する
インターコネクタ板と密着する構造を有すれば良
い。
さらに本実施例ではガス出入口、及び電解質保
持体の中心付近にはリブ状突起物が全くないが、
スタツク圧力に対する強度を向上するために必要
な箇所にリブ状、あるいは島状の突起物を有して
も良く、インターコネクタ板上の突起物の形状も
ガスの流通を防げる形状のものでなければ良い。
持体の中心付近にはリブ状突起物が全くないが、
スタツク圧力に対する強度を向上するために必要
な箇所にリブ状、あるいは島状の突起物を有して
も良く、インターコネクタ板上の突起物の形状も
ガスの流通を防げる形状のものでなければ良い。
発明の効果
以上のように本発明により溶融塩燃料電池にお
いては、電解質保持体上にリブ状突起を設け、電
解質リザーバとして機能させる事により電池の性
能を大きく向上できる。また前記電解質保持体上
のリブ状突起物はスペーサとしての役割を果たす
上、こうした形状を有する電解質保持体の製造も
材料粉末の成型、焼結により簡単に行なえるた
め、電池構造の簡素化と製造コストの低下に大き
く寄与している。さらに複数の突起物を有するイ
ンターコネクタ板が集電体の機能を有する上、金
属板のプレス加工で簡単に製造ができるため、従
来例と比較して電池重量の20〜30％減と、製造コ
ストの半減が可能となつた。
いては、電解質保持体上にリブ状突起を設け、電
解質リザーバとして機能させる事により電池の性
能を大きく向上できる。また前記電解質保持体上
のリブ状突起物はスペーサとしての役割を果たす
上、こうした形状を有する電解質保持体の製造も
材料粉末の成型、焼結により簡単に行なえるた
め、電池構造の簡素化と製造コストの低下に大き
く寄与している。さらに複数の突起物を有するイ
ンターコネクタ板が集電体の機能を有する上、金
属板のプレス加工で簡単に製造ができるため、従
来例と比較して電池重量の20〜30％減と、製造コ
ストの半減が可能となつた。
第１図は従来の一実施例の溶融塩燃料電池の構
成図、第２図は本発明の一実施例を示す溶融塩燃
料電池の構成図、第３図は第２図におけるインタ
ーコネクタ板の上面図と断面図、第４図は従来の
電池Ａと本発明の実施例による電池Ｂとの性能比
較図である。 ６，６′……インターコネクタ板、７……燃料
極、８……リブ付電解質保持体、９……空気極、
１０……突起物、１１……リブ状突起物。
成図、第２図は本発明の一実施例を示す溶融塩燃
料電池の構成図、第３図は第２図におけるインタ
ーコネクタ板の上面図と断面図、第４図は従来の
電池Ａと本発明の実施例による電池Ｂとの性能比
較図である。 ６，６′……インターコネクタ板、７……燃料
極、８……リブ付電解質保持体、９……空気極、
１０……突起物、１１……リブ状突起物。
Claims (1)
- １ 周辺部を除く両面に複数の突起物を有するイ
ンターコネクタ板と、ガス出入口として切欠部分
を除いて前記インターコネクタ板周辺部と密着す
るようなリブ状突起物を両面周辺部に有する電解
質保持体を具備し、前記電解質保持体の両面に燃
料極と空気極を配し、前記燃料極と空気極を前記
電解質保持体と前記インターコネクタ板で挾持さ
せる構造を有する溶融塩燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57144502A JPS5933763A (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | 溶融塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57144502A JPS5933763A (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | 溶融塩燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5933763A JPS5933763A (ja) | 1984-02-23 |
| JPH039589B2 true JPH039589B2 (ja) | 1991-02-08 |
Family
ID=15363848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57144502A Granted JPS5933763A (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | 溶融塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5933763A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0793146B2 (ja) * | 1985-06-28 | 1995-10-09 | 株式会社東芝 | 溶融炭酸塩型燃料電池積層体 |
| US4755439A (en) * | 1987-03-25 | 1988-07-05 | International Fuel Cells Corporation | Fuel cell configuration for contaminated fuel gases and method of using the same |
| WO2010012336A1 (en) * | 2008-08-01 | 2010-02-04 | Topsoe Fuel Cell A/S | Interconnect for a fuel cell, a method for manufacturing an interconnect for a fuel cell |
| JP6360794B2 (ja) * | 2013-02-07 | 2018-07-18 | 日本特殊陶業株式会社 | 燃料電池 |
-
1982
- 1982-08-19 JP JP57144502A patent/JPS5933763A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5933763A (ja) | 1984-02-23 |
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