JPH05151984A - 外部マニホールド方式溶融炭酸塩型燃料電池 - Google Patents

外部マニホールド方式溶融炭酸塩型燃料電池

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JPH05151984A
JPH05151984A JP3316716A JP31671691A JPH05151984A JP H05151984 A JPH05151984 A JP H05151984A JP 3316716 A JP3316716 A JP 3316716A JP 31671691 A JP31671691 A JP 31671691A JP H05151984 A JPH05151984 A JP H05151984A
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JP
Japan
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spacer
manifold
fuel cell
molten carbonate
stack
Prior art date
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Pending
Application number
JP3316716A
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English (en)
Inventor
Tatsunori Okada
達典 岡田
Masahiro Mukai
正啓 向井
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH05151984A publication Critical patent/JPH05151984A/ja
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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
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • 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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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、昇温降温の際の熱膨張率の差に
ともなうスペーサの破断を防止し、良好なマニホールド
シールが得られる外部マニホールド方式溶融炭酸塩型燃
料電池を得ることを目的とする。 【構成】 マニホールド9のシール面には、ジルコニア
クロス10を介してスペーサ11が固定されている。こ
のスペーサ11は、複数のスペーサ片11aを集合して
構成されている。スペーサ片11aは、隣接するスペー
サ片11aのシール面17同士を密接させるとともに、
所定の間隙18をもって配設され、虫ネジ12によりマ
ニホールド9のネジ穴13にネジ止めされている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、外部マニホールド方
式の溶融炭酸塩型燃料電池に関し、特にマニホールドシ
ール構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は例えば特開昭61ー29075号
公報に記載された従来の溶融炭酸塩型燃料電池の一例を
示す斜視図である。図において1は燃料電池本体である
スタックであり、このスタック1は、エンドプレート2
a、2bの間に、複数の単位電池3をバイポーラ板4を
介して積層して構成されている。ここで、単位電池3
は、アノードおよびカソード電極板5a、5bの間に電
解質板を介挿してなるものである。
【0003】電解質板は、例えば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、ホットプレスして形成
される。バイポーラ板4には、その両面に互いに直行す
る方向に延びる複数のガス流通溝6a、6bが形成され
ている。
【0004】スタック1の各側面には、それぞれ一体化
された角型環状のジルコニアフェルト7a、7b、7
c、7dと、セラミックからなる一体化された角型環状
のスペーサ8a、8b、8c、8dとを介して、例えば
ステンレス製のマニホールド9a、9b、9c、9dが
重合され、これらのマニホールド9a〜9dが、ガスの
リークを防ぐために適当な面圧、例えば5kgf/cm
2で締め付け固定されている。ジルコニアフェルト7a
〜7dは、溶融炭酸塩を含浸させてスペーサ8a〜8d
との間でウエットシールを構成する機能を有している。
スペーサ8a〜8dとマニホールド9a〜9dのフラン
ジ部との間は、高温シーリング剤でシールされている。
【0005】つぎに、上記従来の溶融炭酸塩型燃料電池
の動作について説明する。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を流通させるとともに、マニホールド9b側か
らマニホールド9d側へ燃料ガスQを流通させる。スタ
ック1内では、酸化剤ガスPと燃料ガスQとを反応させ
て、直流出力が得られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の溶融炭酸塩型燃
料電池は以上のように、一体化された角型環状のスペー
サ8a〜8dが適当な面圧でマニホールド9a〜9dの
シール面を介してスタック1の側面に締め付け固定され
ているので、マニホールド9a〜9dとスペーサ8a〜
8dとの熱膨張率が異なることから、昇温または降温中
など経時的に温度が変化する場合に、つぎに記載するよ
うな課題があった。
【0007】締め付け面圧が強い場合には、摩擦力が大
きく、スペーサ8a〜8dがマニホールド9a〜9dと
ともに伸縮しようとして破断し、このスペーサ8a〜8
dの破断間隙を通って大量のガス漏れが発生する。
【0008】締め付け面圧が適度に緩めている場合に
は、摩擦力が小さく、スペーサ8a〜8dおよびマニホ
ールド9a〜9dはそれぞれの熱膨張率に従って伸縮
し、破断することはないが、シール面圧が小さいために
ガス漏れが発生する。
【0009】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、良好なマニホールドシールがで
きるとともに、昇温降温の際にもシール面圧を緩めるこ
とがない外部マニホールド方式溶融炭酸塩型燃料電池を
得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係るマニホー
ルド方式溶融炭酸塩型燃料電池は、電気絶縁材料からな
る複数のスペーサ片を集合してスペーサを構成するもの
である。
【0011】
【作用】この発明においては、スペーサが複数のスペー
サ片を集合して構成されているので、ガス漏れを防止す
るためにシール面圧を高めても、昇温降温の際に材質の
熱膨張率の違いによるマニホールドとスペーサとの伸縮
量の差を、隣接するスペーサ片同士の接触面(シール
面)がずれることにより吸収して、スペーサの破断を防
止する。
【0012】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例1.図1はこの発明の実施例1を示す外部マニホ
ールド方式溶融炭酸塩型燃料電池の要部斜視図、図2の
(a)、(b)はこの発明の実施例1のスペーサの取付
構造を示す要部平面図および要部側面図であり、図にお
いて図4に示した従来の溶融炭酸塩型燃料電池と同一ま
たは相当部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。ここでは、説明の便宜上スタック1の1つの側面に
配設するマニホールドシール構造を示している。
【0013】図において、10はスタック1の側面に配
設されるマニホールド9のシール面に配設されたジルコ
ニアクロス、11は電気絶縁材料、例えばアルミナで形
成されたスペーサ片11aを複数集合して構成されたス
ペーサである。
【0014】マニホールド9のシール面には、スレーサ
片11aを固定するための虫ネジ12用のネジ穴13が
設けられ、一方スペーサ片11aには、虫ネジ12を通
す楕円形の虫ネジ穴14およびスタック1側シール表面
を平坦にするために虫ネジ穴14をつぶす蓋15を埋め
込む穴16が設けられている。
【0015】つぎに、上記実施例1におけるマニホール
ドシール構造について説明する。マニホールド9のシー
ル面にジルコニアクロス10を配設し、さらに虫ネジ穴
14を通って虫ネジ12をネジ穴13にねじ込み、その
後虫ネジ穴14と虫ネジ12との間隙に例えばアルミナ
粉末を充填し、それぞれのスペーサ片11aをジルコニ
アクロス10とともにマニホールド9に取り付けてい
る。スペーサ片11aの穴16には、セラミックからな
る蓋15が埋め込まれ、スペーサ11のシール面を平坦
にしている。
【0016】ここで、虫ネジ穴14は楕円形を有してい
るので、虫ネジ12による取り付け時に、虫ネジ穴14
の長軸方向にスペーサ片11aを動かしながら隣合うス
ペーサ片11aのシール面17同士を密接させて取り付
けている。さらに、シール面17を互いに密接させ、か
つ、所定の間隙18をもって配設された複数のスペーサ
片11aからなる環状のスペーサ11がジルコニアクロ
ス10を介してマニホールド9のシール面に取り付けら
れて、適当な面圧でスタック1の各側面に締め付け固定
されている。この時、スタック1の側壁面の凹凸があっ
ても、スペーサ11を集合構成する各スペーサ片11a
がシール面17でずれて吸収し、割れが防止される。
【0017】つぎに、上記実施例1の動作について説明
する。複数のスペーサ片11aを集合構成してなる環状
のスペーサ11は、適当な面圧でスタック1側面にマニ
ホールド9を介して締め付け固定されており、酸化剤ガ
スPおよび燃料ガスQは、環状のスペーサ11表面とス
タック1側面との密接および隣合うスペーサ片11aの
シール面17同士の密接により、リークすることなくス
タック1に供給され、反応後排出される。
【0018】昇温降温の際には、摩擦力が大きいので、
スペーサ11には熱膨張率の違いから伸縮量の大きいマ
ニホールド9とともに伸縮しようとする力が働く。この
力は、スペーサ11を集合構成する各スペーサ片11a
に働く。この時、隣接するスペーサ片11a同士は、あ
らかじめ所定の間隙18をもって配設されているので、
間隙18の大きさを変えて、シール面17同士を密接さ
せながらずれる。
【0019】このように、上記実施例1によれば、シー
ル面17同士を密接させ、かつ、所定の間隙18をもっ
て複数のスペーサ片11aを配設してスペーサ11を構
成しているので、スペーサ片11aのシール面17同士
の密接によりガスのリークが防止でき、昇温降温の際の
マニホールド9とスペーサ11との熱膨張率の違いによ
る両者の伸縮量の差を、スペーサ片11a同士のシール
面17がずれることにより吸収して、スペーサ11の破
断を防止することができ、シール性を保ってガスの無駄
なリークを抑え、ガスの供給量を軽減できるともに、小
形同形状のスペーサ片11aで大きさの異なる各種マニ
ホールド9にも対応でき、量産性に富み、コストを大幅
に低減することができる。
【0020】また、スペーサ片11aには、楕円形の虫
ネジ穴14が形成されているので、シール面17同士が
密接するようにスペーサ片11aのセッティングが容易
となり、スペーサ片11aを簡単に取り付けることがで
き、さらにマニホールド9に設けられたネジ穴13の位
置精度も緩和することができる。
【0021】さらに、スペーサ片11a同士を所定の間
隙18をもって配設しているので、シール面17同士を
密接させながらのスペーサ片11aの移動が可能とな
り、またスペーサ片11aを簡単に取り付けることがで
きるとともに、マニホールド9の設けられたネジ穴13
の位置精度も緩和することができる。
【0022】さらにまた、スペーサ片11aとして電気
絶縁材料であるアルミナを用いているので、スタック1
とマニホールド9との絶縁距離を確保でき、電気絶縁性
を向上できる。
【0023】実施例2.上記実施例1では、スペーサ1
1を集合構成するスペーサ片11aの形状がTの字状と
しているが、この実施例2では、図3に示すような形状
のスペーサ片11bを用い、隣接するスペーサ片11b
のシール面17同士を密接させ、かつ、所定の間隙18
をもって配設するものとし、同様の効果を奏する。
【0024】なお、上記各実施例では、マニホールド9
に取り付けられたスペーサ11を、スタック1の側面に
直接締め付け固定するものとして説明しているが、溶融
炭酸塩を含浸させてスタック1とマニホールド9との間
にウエットシール部を形成する多孔質のジルコニアフェ
ルト7を介して、スペーサ11をスタック1の側面に締
め付け固定しても、同様の効果を奏する。
【0025】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、電気絶
縁材料からなる複数のスペーサ片を集合してスペーサを
構成したので、昇温降温の際にもスペーサの破断を防止
し、良好なマニホールドシールができる外部マニホール
ド方式溶融炭酸塩型燃料電池が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示す外部マニホールド方
式溶融炭酸塩型燃料電池の要部斜視図である。
【図2】(a)、(b)はそれぞれこの発明の実施例1
のスペーサの取付構造を示す要部平面図および要部側面
図である。
【図3】この発明の実施例2のスペーサの取付構造を示
す要部平面図である。
【図4】従来の溶融炭酸塩型燃料電池の一例を示す斜視
図である。
【符号の説明】
1 スタック 3 単位電池 4 バイポーラ板 5a アノード電極板 5b カソード電極板 9 マニホールド 11 スペーサ 11aスペーサ片 11bスペーサ片

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電解質板をアノードおよびカソードの電
    極で挟み、その外側にそれぞれ燃料ガスおよび酸化剤ガ
    スを流通させて発電する単位電池を、バイポーラ板を介
    して複数積層してなるスタックと、前記各単位電池のガ
    ス流路に燃料ガスおよび酸化剤ガスをそれぞれ一括して
    供給するマニホールドと、前記スタックの側面と前記マ
    ニホールドのシール面との間に配設されたスペーサとを
    備えた外部マニホールド方式溶融炭酸塩型燃料電池にお
    いて、電気絶縁材料からなる複数のスペーサ片を集合し
    て前記スペーサを構成したことを特徴とする外部マニホ
    ールド方式溶融炭酸塩型燃料電池。
JP3316716A 1991-11-29 1991-11-29 外部マニホールド方式溶融炭酸塩型燃料電池 Pending JPH05151984A (ja)

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JP3316716A JPH05151984A (ja) 1991-11-29 1991-11-29 外部マニホールド方式溶融炭酸塩型燃料電池

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5472800A (en) * 1993-07-30 1995-12-05 Sanyo Electric Co., Ltd. High-temperature fuel cell with external manifolds
JP2006528822A (ja) * 2003-07-25 2006-12-21 フュエルセル エナジー, インコーポレイテッド マニホールドガスケットアセンブリおよび燃料電池スタックアセンブリ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5472800A (en) * 1993-07-30 1995-12-05 Sanyo Electric Co., Ltd. High-temperature fuel cell with external manifolds
JP2006528822A (ja) * 2003-07-25 2006-12-21 フュエルセル エナジー, インコーポレイテッド マニホールドガスケットアセンブリおよび燃料電池スタックアセンブリ

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