JPH0418433B2 - - Google Patents

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JPH0418433B2
JPH0418433B2 JP60216424A JP21642485A JPH0418433B2 JP H0418433 B2 JPH0418433 B2 JP H0418433B2 JP 60216424 A JP60216424 A JP 60216424A JP 21642485 A JP21642485 A JP 21642485A JP H0418433 B2 JPH0418433 B2 JP H0418433B2
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JP
Japan
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fuel cell
molten carbonate
main body
separator
carbonate fuel
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JP60216424A
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English (en)
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JPS6276160A (ja
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Hakaru Ogawa
Kenji Murata
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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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
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H01M8/2485Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • 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
    • 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、経時的な性能劣化を抑制できるよう
にした溶融炭酸塩型燃料電池に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年開発が進められている溶融炭酸塩型燃料電
池は、アルカリ炭酸塩からなる電解質を高温下で
溶融状態にし、電極反応を起こさせるもので、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、発電熱効率が高いという利
点を有している。
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
の加算出力を得る必要がある。このため、通常、
この種の燃料電池は次のように構成される。
すなわち、各単位電池は一対の知孔質電極板
と、これらの間に介在させた炭酸塩からなる電解
質層とで構成される。これら単位電池は単位電池
間の電気的な接続機能と各電極板への反応ガスの
通路を提供する機能とを兼ね備えた導電性のセパ
レータを介して積層される。
このように構成された燃料電池本体の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る。そして、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、
燃料電池体内部で両ガス電極反応に寄与させて直
流出力を得た後、それぞれの対向するマニホール
ドからガスを排出する構成が採用される。なお、
各単位電池の周縁部には、両反応ガスの燃料電池
本体内での交差混合を防止するためにウエツトシ
ール部が形成される。
しかしながら、上記のように構成された溶融炭
酸塩型燃料電池にあつては次のような問題があつ
た。すなわち、上述したセパレータの表面で、か
つ燃料電池本体の側面を形成す面は、マニホール
ドとの間に形成されたウエツトシール中の炭酸塩
や電解質層から染み出した炭酸塩と接触した状態
となる。溶融した炭酸塩は、腐食性を有するため
セパレータ側面の耐食性が問題となる。すなわ
ち、セパレータの側面が腐食されると、腐食生成
物によつて単位電池間での短絡が、セパレータの
形状変化によるガス漏れ等が発生する虞れがあ
る。一方、燃料電池本体を構成している各単位電
池は、マニホールドと燃料電池本体との間に形成
されているウエツトシールによつてイオン伝導的
に接続されている。このため、運転時にウエツト
シール部分を介して漏洩電流が流れ、このイオン
の移動によつて電解質の再配置が生じる問題もあ
つた。また、セパレータとマニホールドとの間の
電子的な絶縁は、厚さ1mm程度のウエツトシール
によつて保つようにしているので、上述した絶縁
が破壊され易い問題もあつた。このように、従来
の溶融炭酸塩型燃料電池にあつては、セパレータ
外側面部での影響が強く現われ易く経時的な劣化
を免れ得ないという問題があつた。
〔発明の目的〕
本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、セパレータ側面
の耐食性および電気絶縁性の向上化を図れ、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。
〔発明の概要〕
本発明によれば、単位電池をセパレータを介し
て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
ス流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、前記セパ
レータの表面で、かつ燃料電池本体の側面を形成
する面に酸化物セラミツクと酸化クロムとからな
る耐食性絶縁層を設けてなる溶融炭酸塩型燃料電
池が提供される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、セパレータの上述した面に耐
食性絶縁層を設けているので、セパレータの側面
で単位電池相互が短絡されたり、セパレータ側面
部の変形によつてガス漏れが生じたりするのを防
止できる。また、セパレータの側面部を介しての
漏洩電流を低減できるので、電解質の移動も防止
できる。さらに、セパレータとマニホールドとの
短絡も効果的に防止できる。したがつて、経時的
特性の向上化を図ることができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。
図は本発明の一実施例に係る燃料電池を示して
いる。
すなわち、図中1は燃料電池本体を示し、この
燃料電池本体1は、エンドプレート2a,2bの
間に、複数の単位電池3をセパレータ4を介して
積層したものとなつている。単位電池3は、一対
の多孔質電極板5a,5b間に電解質層6を介挿
して構成されている。電解質層6は、 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
ホツトプレスして製作されたものである。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7a,7b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、それぞれ角型環状に形成されたジルコニア
フエルト8a,8b,8c,8dを介してマニホ
ールド9a,9b,9c,9dが当てがわれ図示
しない手段で締付けられている。ジルコニアフエ
ルト8a〜8dには、溶融炭酸塩が浸透させてあ
る。すなわち、このジルコニアフエルト8a〜8
dは、マニホールド9a〜9dとの間でウエツト
シールを構成している。
しかして、この燃料電池では、組立て前にセパ
レータ4の側面、つまりジルコニアフエトル8a
〜8dとの接触部に以下の方法によつて得られた
耐食性絶縁層が形成されている。すなわち、各セ
パレータ4の上述した側面に、まず酸化物セラミ
ツク、たとえばアルミナを溶射して厚さ0.2mmの
アルミナ層を形成し、このアルミナ層の上に
CrO3の水溶液を塗布した後、550℃で熱処理す
る。続いて、上記CrO3の水溶液の塗布と熱処理
とを、上記水溶液がアルミナ層に浸透しなくなる
まで繰り返し行なつて得た層が形成されている。
このように構成された燃料電池を650℃に昇温
し、マニホールド9a側からマニホールド9c側
へ燃料ガス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側へ酸化剤ガスQ
を通流させ、200時間の運転を行なつた。その結
果、単位電池の平均電圧の低下はほとんど認めら
れなかつた。その後、燃料電池の各マニホールド
9a〜9dを取去つて、各セパレータ4のジルコ
ニアフエライト8a〜8dとの接触面を観察し
た。その結果、腐食生成物は全く認められなかつ
た。これらの結果から、セパレータ4の側面に設
けた耐食性絶縁層が有効に作用していることが分
つた。
なお、比較のため、参考例としてセパレータの
側面に耐食性絶縁層の存在していない構造の燃料
電池を構成し、同様の実験を行なつたところ、マ
ニホールドやセパレータ側端部に腐食や短絡が生
じていた。そして、単位電池当り50mV程度の劣
化が認められた。
上述した実施例から分るように、本発明によれ
ば、長期に亙つて溶融炭酸塩の移動逸散を防止で
き、経時変化の少ない溶融炭酸塩型燃料電池を提
供できる。
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。すなわち、上記実施例酸化物セラミ
ツクとしてアルミナを使用しているがジルコニア
を使用してもよい。また、CrO3水溶液の塗りは
噴霧によつて行なうようにしてもよい。また、ジ
ルコニアフエルトの代わりに、ジルコニアフアイ
バー、リチウム化したアルミナまたはジルコニア
フアイバのフエルトを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩型燃料
電池の構成を示す分解斜視図である。 …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、5a,5b
…多孔質電極板、6…電解質層、8a〜8d…ジ
ルコニアフエルト、9a〜9d…マニホールド、
P…燃料ガス、Q…酸化剤ガス。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 単位電池をセパレータを介して複数積層して
    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流路に反応ガ
    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、前記セパレータの表面
    で、かつ前記燃料電池本体の側面を形成する面に
    酸化物セラミツクと酸化クロムとからなる耐食性
    絶縁層を設けてなることを特徴とする溶融炭酸塩
    型燃料電池。 2 前記耐食性絶縁層は、母材表面に前記酸化物
    セラミツクをプラズマ溶射した後、酸化クロム溶
    液を塗布または噴霧し、しかる後に熱処理を施し
    て形成された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。 3 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項または第2
    項記載の溶融炭酸塩型燃料電池。 4 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項または第
    2項記載の溶融炭酸塩型燃料電池。
JP60216424A 1985-09-30 1985-09-30 溶融炭酸塩型燃料電池 Granted JPS6276160A (ja)

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JPS6276160A JPS6276160A (ja) 1987-04-08
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JPH01235161A (ja) * 1988-03-14 1989-09-20 Sanyo Electric Co Ltd 溶融炭酸塩型燃料電池
WO1999057769A1 (de) * 1998-05-06 1999-11-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Elektrischer separator auf basis von keramisch beschichtetem trägermaterial
JP5619482B2 (ja) * 2010-06-17 2014-11-05 日本特殊陶業株式会社 燃料電池

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