JPH06223837A

JPH06223837A - 溶融炭酸塩型燃料電池

Info

Publication number: JPH06223837A
Application number: JP5010940A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yoshioka; 省二吉岡; Yoji Fujita; 洋司藤田; Hiroaki Urushibata; 広明漆畑
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-01-26
Filing date: 1993-01-26
Publication date: 1994-08-12

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、電極反応によって生じる過電圧
を容易に下げることができる溶融炭酸塩型燃料電池を提
供することを目的とする。【構成】アノード２とカソード３のうち少なくとも一
方の電極のガス流路Ｆ１，Ｆ２側のポロシティーを６５
〜８５％とするとともに、この電極の電解質マトリック
ス１側のポロシティーをガス流路Ｆ１，Ｆ２側のそれよ
り５〜２５％の値分だけ小さくした。ガス流路Ｆ１，Ｆ
２側のポロシティーを６５〜８５％と大きくすることに
より、電極中へのガスの拡散がよくなり、かつ電解質マ
トリックス１側のポロシティーをこの値より５〜２５％
の値分だけ小さくすることにより、電気化学的反応の速
やかな進行を図ることができるため電極反応時の過電圧
が小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は溶融炭酸塩を電解質と
した溶融炭酸塩型燃料電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、電解質となる
溶融炭酸塩を含侵させた電解質マトリックスの両側にア
ノード（陰極）とカソード（陽極）を設け、電解質マト
リックスを介して燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的
に反応させることにより起電力を得るものである。

【０００３】上記アノードはニッケルを主成分とする金
属の多孔体であり、その外方に燃料ガスが流れる燃料ガ
ス流路が形成されており、上記カソードはニッケルの酸
化物を主成分とする多孔体であり、その外方に酸化剤ガ
スが流れる酸化剤ガス流路が形成されている。そして、
このアノードとカソード内には燃料ガスや酸化剤ガスが
それぞれ拡散する孔径が数十ミクロンのラージポアと液
状の電解質（電解液）を満たす孔径が数ミクロンのミク
ロポアが多数形成されている。

【０００４】そして、カソード側では、酸化剤ガス流路
側からカソードのラージポア中に拡散した酸化剤ガス中
の酸素ガスと炭酸ガスがミクロポア中に満たされている
電解質中に溶解し、その後これらがカソード内の電極材
表面上で、下の(1) 式で示されるような反応を生じて、 1/2 Ｏ₂ ＋ＣＯ₂ ＋2 ｅ^- → ＣＯ^2- ₃ ・・・・・・ (1) 結局電解質中に炭酸イオン（ＣＯ2-3 ）が溶解する。ま
た、アノード側では、燃料ガス流路側からアノードのラ
ージポア中に拡散した燃料ガス中の水素ガスがミクロポ
ア中に満たされている電解質中に溶解し、その後これが
電解質中の前記炭酸イオンとアノード内の電極表面上
で、下の(2) 式で示すように反応して、Ｈ₂ ＋ＣＯ^2- ₃ → Ｈ₂ Ｏ＋ＣＯ₂ ＋2 ｅ^- ・・・・(2) 水と炭酸ガスが生じる。そして、このときの電子の移動
により、アノードとカソード間に起電力が生じる。

【０００５】さて、上記一連の反応の過電圧を要素分解
すると、アノードとカソードのラージポア中のガスの拡
散抵抗に対する過電圧（以下これを気相拡散過電圧とい
う）と、アノードとカソードのミクロポアを満たす電解
質中に溶解したガスの拡散抵抗に対する過電圧（以下こ
れを液層拡散過電圧という）と、アノードとカソードの
電極材表面上での電荷移動反応過電圧とに分類できる。

【０００６】そして、気相拡散過電圧は液層拡散過電圧
に比べればその値は比較的小さいが無視はできない値で
ある。この気相拡散過電圧を下げるには、電極の奥深く
までガスを充分に拡散させ電極の利用率を上げる必要が
あるが、このためには電極のポロシティー（気孔率）を
上げて、電極に対するガスの透気性をよくする必要があ
る。いっぽう、液層拡散過電圧や電荷移動反応過電圧
は、反応化学種が電解質に溶解して、これが電極内部の
電極材表面に到達する速度である電極反応速度に大きく
依存している。したがって、この液層拡散過電圧や電荷
移動反応過電圧を下げるには、電極内部の電極材表面積
を増大させる必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記溶
融炭酸塩型燃料電池において、アノードとカソードの、
ガスの透気性をよくすべく、ポロシティーを上げること
と、電極反応速度を上げるべく、電極内部の電極材表面
積を増大させることとは相反することとなる。すなわ
ち、ポロシティーを上げるためには電極内の電極材量
（ニッケル量）を減少させる必要があるが、この場合電
極材量の減少分だけ電極内部の電極材表面積が減少する
こととなり、逆に電極内部の電極材表面積を上げるため
には電極材量（ニッケル量）を増加させる必要がある
が、この場合電極材量の増加分だけポロシティーは低下
することとなるからである。

【０００８】したがって、上記燃料電池のアノードとカ
ソードといった電極のエネルギーロスに相当する電極反
応の過電圧、すなわち、気相拡散過電圧、液層拡散過電
圧および電荷移動反応過電圧を全体的に低下させた高性
能な燃料電池を得るのは容易でないという課題があっ
た。

【０００９】なお、従来技術においても、電極の電解質
側のポロシティーをガス流路側のそれより大きくしたり
（特開昭６３ー１８１２６３号公報）、電極の電解質側
のポア径をガス流路側のそれより小さくする技術（特開
昭６３ー３０４５７５号公報）は開示されているが、電
極のポロシティーに着目して、その観点から過電圧を論
じた高性能な燃料電池は開示されていない。

【００１０】この発明は、上記の課題を解消するために
なされたもので、電極反応によって生じる過電圧を容易
に下げることができる溶融炭酸塩型燃料電池を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明
は、溶融炭酸塩を含侵させた電解質マトリックスの両側
にこの電解質マトリックスを挟み付けるように多孔質な
アノードとカソードが配設され、このアノードとカソー
ドのそれぞれの外方にガス流路が形成されている溶融炭
酸塩型燃料電池において、アノードとカソードのうち少
なくとも一方の電極のガス流路側のポロシティーを６５
〜８５％とするとともに、電極の電解質マトリックス側
のポロシティーをガス流路側のポロシティーより５〜２
５％の値分だけ小さくしたことである。

【００１２】この発明の第２の発明は、溶融炭酸塩を含
侵させた電解質マトリックスの両側にこの電解質マトリ
ックスを挟み付けるように多孔質なアノードとカソード
が配設され、このアノードとカソードのそれぞれの外方
にガス流路が形成されている溶融炭酸塩型燃料電池にお
いて、アノードとカソードのうち少なくとも一方の電極
を２枚以上の重ね合わせ電極板から構成して、そのポロ
シティーを電解質マトリックス側に向かって電極板ごと
に段階的に減少させ、そのガス流路側電極板のポロシテ
ィーを６５〜８５％とするとともに、その電解質マトリ
ックス側電極板のポロシティーをガス流路側電極板のポ
ロシティーより５〜２５％の値分だけ小さくしたことで
ある。

【００１３】この発明の第３の発明は、溶融炭酸塩を含
侵させた電解質マトリックスの両側にこの電解質マトリ
ックスを挟み付けるように多孔質なアノードとカソード
が配設され、このアノードとカソードのそれぞれの外方
にガス流路が形成されている溶融炭酸塩型燃料電池にお
いて、アノードとカソードのうち少なくとも一方の電極
を２枚以上の重ね合わせ電極板から構成して、そのポロ
シティーを電解質マトリックス側に向かって電極板ごと
に段階的に減少させ、そのガス流路側電極板のポロシテ
ィーを６５〜８５％とするとともに、その電解質マトリ
ックス側電極板のポロシティーをガス流路側電極板のポ
ロシティーより５〜２５％の値分だけ小さくし、かつ電
解質マトリックス側電極板の厚さに対するガス流路側電
極板の厚さの比の値を１．５〜５．０の間に設定したこ
とである。

【００１４】この発明の第４の発明は、溶融炭酸塩を含
侵させた電解質マトリックスの両側にこの電解質マトリ
ックスを挟み付けるように多孔質なアノードとカソード
が配設され、このアノードとカソードのそれぞれの外方
にガス流路が形成されている溶融炭酸塩型燃料電池にお
いて、アノードとカソードのうち少なくとも一方の電極
のガス流路側のポロシティーを６５〜８５％とするとと
もに、電極のポロシティーを電解質マトリックス側に向
かって漸次減少させ、この電極の電解質マトリックス側
のポロシティーをガス流路側のポロシティーより５〜２
５％の値分だけ小さくしたことである。

【００１５】

【作用】アノードとカソードの外方のガス流路に燃料ガ
スや酸化剤ガスを流すことにより、燃料ガスはアノード
内に拡散した後、アノード内に満たされている電解質を
介して電気化学的な反応を生じ、酸化剤ガスはカソード
内に拡散した後、カソード内に満たされている電解質を
介して電気化学的な反応を生じて、この燃料電池に起電
力が生じる。この場合、アノードとカソードのガス流路
側では主として燃料ガスや酸化剤ガスの拡散が生じ、電
解質マトリックス側では主として電解質を介した電気化
学的反応が生じる。

【００１６】この発明の第１の発明では、アノードとカ
ソードのうち少なくとも一方の電極のガス流路側のポロ
シティーを６５〜８５％まで上げ、電極内へのガス拡散
の容易化を図るとともに、その電解質マトリックス側の
ポロシティーを上記値より５〜２５％の値分だけけ小さ
くして、この部分の電極材の表面積を増大させ、この部
分における電気化学的反応が速やかに行われるようにし
た。したがって、この燃料電池では電気化学的反応時や
ガス拡散時にアノードとカソードといった電極の内部で
生じる過電圧を小さく抑えることができる。

【００１７】この発明の第２の発明では、第１の発明の
場合において、アノードとカソードのうち少なくとも一
方の電極を２枚以上の重ね合わせ電極板から構成し、こ
の各電極板のポロシティーを電解質マトリックス側に向
かって段階的に減少させるようにした。このため、ポロ
シティーが変化する電極が容易に製作できるとともに、
ポロシティーが段階的に変化する分、電極内におけるガ
ス拡散のさらなる容易化および電気化学的反応のさらな
る速やかな進行が図られる。

【００１８】この発明の第３の発明では、第２の発明の
場合において、ガス流路側の電極板の厚さと電解質マト
リックス側の電極板の厚さの比の値を１．５〜５．０の
間の値とした。実験的に厚さの比の値がこの値の範囲で
あれば、第１の発明の効果を充分に上げることができ
る。

【００１９】この発明の第４の発明では、第１の発明の
場合において、電極のポロシティーをガス流路側から電
解質マトリックス側に向かって漸次減少させるようにし
た。このことにより、電極内におけるガス拡散のさらな
る容易化および電気化学的反応のさらなる速やかな進行
を図ることができる。

【００２０】

【実施例】以下にこの発明の実施例を図について説明す
る。実施例１．図１はこの発明の第１ないし第３の発明の一
実施例である溶融炭酸塩型燃料電池の断面図である。

【００２１】図において、１は電解質である溶融炭酸塩
を含侵させた電解質マトリックス、２は電解質マトリッ
クス１の一側に配置されるＮｉーＡＩ合金からなる多孔
体のアノードである。このアノード２は電解質マトリッ
クス１側の主としてミクロポアＢ１が多数形成されてい
る低ポロシティーの電極板としての第１アノード板２ａ
と、燃料ガス流路Ｆ１側の主としてラージポアＢ２が多
数形成されている高ポロシティーの電極板としての第２
アノード板２ｂとを重ね合わせることにより形成されて
いる。３は電解質マトリックス１のアノード２の逆側に
配置されるニッケル酸化物を主成分とする多孔体のカソ
ードである。このカソード３もアノード２と同様に、電
解質マトリックス１側の主としてミクロポアＢ１が多数
形成されている低ポロシティーの電極板としての第１カ
ソード板３ａと、酸化剤ガス流路Ｆ２側の主としてラー
ジポアＢ２が多数形成されている高ポロシティーの電極
板としての第２カソード板３ｂとを重ね合わせることに
より形成されている。

【００２２】４はアノード２の外方に配置される多孔質
なアノード集電板、５はカソード３の外方に配置される
多孔質なカソード集電板、６はアノード集電板４の外方
に配置される燃料ガス流路Ｆ１を形成するアノードコル
ゲート板、７はカソード集電板５の外方に配置される酸
化剤ガス流路Ｆ２を形成するカソードコルゲート板、８
は電解質マトリックス１、アノード２、カソード３、ア
ノード集電板４、カソード集電板５、アノードコルゲー
ト板６およびカソードコルゲート板７から構成される燃
料電池である。

【００２３】つぎにこの燃料電池８の動作を説明する。
酸化剤ガス流路Ｆ２内に導かれた酸化剤ガスはカソード
３の主として第２カソード板３ｂのラージポアＢ２内に
拡散するとともに、その酸素ガスと炭酸ガスが主として
カソード３の内方の第１カソード板３ａのミクロポアＢ
１中に満たされている電解質（電解液）中に溶解し、
(1) 式で示されるような電気化学的な反応により、電子
がカソード３の電極材側から移動して炭酸イオンが形成
される。また、燃料ガス流路Ｆ１内に導かれた燃料ガス
はアノード２の主として第２アノード板２ｂのラージポ
アＢ２内に拡散するとともに、その水素ガスが主として
アノード２の内方の第１アノード板２ａのミクロポアＢ
１中に満たされている電解質中に溶解する。そして、電
解質中に溶解したこの水素とカソード３側から電解質中
を移動してきた炭酸イオンとが(2)式で示されるように
電気化学的に反応して、電子がアノード２の電極材側に
移動し、この燃料電池８のアノード集電板４とカソード
集電板５との間に起電力が発生する。

【００２４】上記起電力の発生に伴なう電極反応におい
て、この燃料電池８には電極のエネルギーロスとして気
相拡散過電圧、液層拡散過電圧および電荷移動反応過電
圧が発生するが、この燃料電池８では、これらの過電圧
が小さく抑えられる。すなわち、アノード２やカソード
３のガス流路Ｆ１，Ｆ２側の第２アノード板２ｂや第２
カソード板３ｂでは燃料ガスや酸化剤ガスの拡散が生じ
るが、この部分のポロシティーが大きくとってあるた
め、この第２アノード板２ｂや第２カソード板３ｂ内へ
の燃料ガスや酸化剤ガスの拡散が容易となり、これらの
ガスを電極反応の大部分が進行する電解質マトリックス
１の近傍に容易に輸送できることとなる。したがって、
気相拡散過電圧を小さく抑えることができる。

【００２５】また、アノード２やカソード３の電解質マ
トリックス１側の第１アノード板２ａや第１カソード板
３ａでは電極反応が集中するが、この部分のポロシティ
ーを比較的小さくとってあるため、この第１アノード板
２ａや第１カソード板３ａ内の電極材の表面積が大きく
なっており、この電極内部での反応を効率よく行なわせ
ることができるため、液層拡散過電圧と電荷移動反応過
電圧を小さく抑えることができる。

【００２６】つぎにこのようなアノード２およびカソー
ド３を備えた燃料電池８によって過電圧をどの程度下げ
ることができるかについて、従来の燃料電池と比較しつ
つ図２により具体的に説明する。なお、この場合の燃料
電池の構成は表１に示されている。すなわち、この燃料
電池８のアノード２は、厚さが０．３ｍｍでポロシティ
ーが４４％の第１アノード板２ａと、厚さが０．４５ｍ
ｍでポロシティーが６５％の第２アノード板２ｂとから
構成され、カソード３は厚さが０．３２ｍｍでポロシテ
ィーが４１％の第１カソード板３ａと、厚さが０．５３
ｍｍでポロシティーが７０％の第２カソード板３ｂとか
ら構成されている。また、従来の燃料電池のアノードは
厚さが０．７５ｍｍでポロシティー４７％であり、カソ
ードは厚さが０．８５ｍｍでポロシティーが７０％であ
る。

【００２７】図２は燃料電池８と従来の燃料電池との電
池電圧の違いを示すグラフであり、この図で示されるよ
うに、電流密度の増加に伴ないこの燃料電池８の電池電
圧が従来の燃料電池のそれより漸次大きくなっているこ
とがわかる。これは燃料電池８では従来の燃料電池に比
べアノード２およびカソード３のガス流路Ｆ１，Ｆ２側
の第２アノード板２ｂおよび第２カソード板３ｂのポロ
シティーが大きく、電極内へのガスの拡散が良好になさ
れていることと、アノード２およびカソード３の電解質
マトリックス１側の第１アノード板２ａおよび第１カソ
ード板３ａのポロシティーが小さく、電極内において電
極反応が速やかになされるため、電池内の過電圧が小さ
く抑えられるためであると考えられる。

【００２８】つぎに、アノード２やカソード３のガス流
路Ｆ１，Ｆ２側と電解質マトリックス１側とのポロシテ
ィーの差がどの程度あればよいかについて、図３により
説明する。図３は例えば厚さの比の値（ガス流路Ｆ１，
Ｆ２側電極板の厚さ／電解質マトリックス１側電極板の
厚さ）が３．０の場合において、電極のガス流路Ｆ１，
Ｆ２側のポロシティーを７０％（一定）とした場合に、
電解質マトリックス１側のポロシティーを変化させた場
合の、電池電圧の変化を示している。図３より、電解質
マトリックス１側のポロシティーが５５％のとき電池電
圧が最大となり、電解質マトリックス１側のポロシティ
ーが４５〜６５％の間でも、電池電圧が従来の燃料電池
で得られる標準の電池電圧より大きくなることがわか
る。すなわち、ガス流路Ｆ１，Ｆ２側の電極のポロシテ
ィーに対して、電解質マトリックス１側の電極のポロシ
ティーが５〜２５％の値だけ小さい場合に、電池電圧が
従来の燃料電池より大きくなることがわかる。

【００２９】上記は電極のガス流路Ｆ１，Ｆ２側のポロ
シティーが７０％の場合についての説明であるが、一般
に電極のガス流路Ｆ１，Ｆ２側のポロシティーが６５〜
８５％の場合について、電極の電解質マトリックス１側
のポロシティーがこのガス流路Ｆ１，Ｆ２側のポロシテ
ィーより５〜２５％小さい場合に、電池電圧が従来の燃
料電池で得られる標準の電池電圧より大きくなることが
実験的に確かめられている。

【００３０】また、アノード２やカソード３のガス流路
Ｆ１，Ｆ２側の電極板と電解質マトリックス１側の電極
板の厚さの比によっても、電極内で生じる過電圧は異な
ることが実験的に確かめられている。図４は例えばガス
流路Ｆ１，Ｆ２側のポロシティーが６５％の電極板と電
解質マトリックス１側のポロシティーが４４％の電極板
の厚さの比の値の変化に対する電池電圧の変化を示して
いる。この図から、ガス流路Ｆ１，Ｆ２側の電極板が電
解質マトリックス１側の電極板より厚い場合に、電極内
で生じる過電圧が小さくなって電池電圧が大きくなるこ
とがわかり、とくに、ガス流路Ｆ１，Ｆ２側の電極板と
電解質マトリックス１側の電極板との厚さの比の値が
１．５〜５．０の範囲において、この効果が著しく大き
くなることがわかる。

【００３１】この場合、電極のガス流路Ｆ１，Ｆ２側の
電極板のポロシティーが６５〜８５％で、電解質マトリ
ックス１側の電極板のポロシティーがこの値より５〜２
５％の値だけ小さい電極であれば、上記電極板の厚さの
比の値に対して電極内で生じる過電圧が小さくなること
が確かめられている。

【００３２】なお、この実施例１ではアノード２および
カソード３の両方ともがポロシティーの値および厚さの
比の値が必要な条件を満たしている場合について説明し
たが、アノード２のみ、またはカソード３のみについて
必要な条件を満たしている場合においても、効果の程度
は減少するが同様な効果を得ることができる。

【００３３】

【表１】

【００３４】実施例２．図４はこの発明の第１の発明な
いし第３の発明の他の実施例である溶融炭酸塩型燃料電
池の断面図である。この燃料電池８ではアノード２およ
びカソード３を表２で示されるような、そのポロシティ
ーがガス流路Ｆ１，Ｆ２側から電解質マトリックス１側
に段階的に減少するそれぞれ３枚の電極板から構成した
場合である。

【００３５】すなわち、アノード２は電解質マトリック
ス１側のポロシティーが４４％の第１アノード板２ａ
と、燃料ガス流路Ｆ１側のポロシティーが６５％の第２
アノード板２ｂと、第１アノード板２ａと第２アノード
板２ｂ間に配置されるポロシティーが５２％の第３アノ
ード板２ｃとから構成されており、カソード３は電解質
マトリックス１側のポロシティーが４１％の第１カソー
ド板３ａと、酸化剤ガス流路Ｆ２側のポロシティーが７
０％の第２カソード板３ｂと、第１カソード板３ａと第
２カソード板３ｂ間に配置されるポロシティーが５５％
の第３カソード板３ｃとから構成されている。なお、他
の構成は実施例１で説明した燃料電池８と同一である。

【００３６】上記燃料電池においてもアノード２および
カソード３のガス流路Ｆ１，Ｆ２側の第２アノード板２
ｂおよび第２カソード板３ｂのポロシティーがそれぞれ
６５％、７０％であり、かつ電解質マトリックス１側の
第１アノード板２ａおよび第１カソード板３ａのポロシ
ティーがそれぞれ４４％、４１％であるとともに、第２
アノード板２ｂと第１アノード板２ａの厚さの比の値が
２．６であり、第２カソード板３ｂと第１カソード板３
ａの厚さの比の値が３．０であって実施例１の条件を満
たしているため、この燃料電池においても実施例１と同
様な効果を得ることができる。

【００３７】この場合、アノード２およびカソード３の
中間部にそのポロシティーの値も中間的な第３アノード
板２ｃおよび第３カソード板３ｃを有しているため、電
極内へのガス拡散と電極内における電極反応が実施例１
の場合よりもスムーズになされる。したがって、この燃
料電池８の過電圧低減の効果は実施例１の燃料電池８の
場合よりも更に大きくなる。なお、この第３アノード板
２ｃや第３カソード板３ｃをさらに複数の電極板に分
け、さらに細かくポロシティーを段階的に変化させても
よいのはもちろんである。また、このようにすればポロ
シティーが変化する電極が容易に製作できる。

【００３８】

【表２】

【００３９】実施例３．この実施例３は、この発明の第
４の発明に係る一実施例である。上記実施例１および実
施例２では溶融炭酸塩型燃料電池のアノード２およびカ
ソード３を複数の電極板に分け、そのポロシティーをガ
ス流路Ｆ１，Ｆ２側から電解質マトリックス１側に向か
って段階的に減少させるようにしたが、この実施例３に
よる燃料電池８ではそれぞれ一体形のアノード２とカソ
ード３を使用し、そのポロシティーを連続的に変化させ
るようにした。

【００４０】すなわち、電極のガス流路Ｆ１，Ｆ２側の
ポロシティーを６０〜８５％の値とし、電極の電解質マ
トリックス１側のポロシティーを上記値より５〜２５％
の値だけ小さくなるようにするとともに、その間のポロ
シティーを漸次変化させるようにした。この場合も実施
例１の燃料電池と同様、またはポロシティーを連続的に
変化させている分これ以上の効果を得ることができる。
なお、アノード２やカソード３において、そのポロシテ
ィーを連続的に変化させるには、これらを電極スラリー
の連続キャスティング法によって製作すればよい。

【００４１】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４２】この発明の第１の発明によれば、溶融炭酸
塩を含侵させた電解質マトリックスの両側にこの電解質
マトリックスを挟み付けるように多孔質なアノードとカ
ソードが配設され、このアノードとカソードのそれぞれ
の外方にガス流路が形成されている溶融炭酸塩型燃料電
池において、アノードとカソードのうち少なくとも一方
の電極のガス流路側のポロシティーを６５〜８５％とす
るとともに、電極の電解質マトリックス側のポロシティ
ーをガス流路側のポロシティーより５〜２５％の値分だ
け小さくしたので、電極反応によって生じる過電圧を容
易に下げることができ、燃料電池の高性能化を達成でき
る。

【００４３】また、この発明の第２の発明によれば、溶
融炭酸塩を含侵させた電解質マトリックスの両側にこの
電解質マトリックスを挟み付けるように多孔質なアノー
ドとカソードが配設され、このアノードとカソードのそ
れぞれの外方にガス流路が形成されている溶融炭酸塩型
燃料電池において、アノードとカソードのうち少なくと
も一方の電極を２枚以上の重ね合わせ電極板から構成し
て、そのポロシティーを電解質マトリックス側に向かっ
て電極板ごとに段階的に減少させ、そのガス流路側電極
板のポロシティーを６５〜８５％とするとともに、その
電解質マトリックス側電極板のポロシティーをガス流路
側電極板のポロシティーより５〜２５％の値分だけ小さ
くしたので、第１の発明と同等またはそれ以上の効果を
達成できる。

【００４４】また、この発明の第３の発明によれば、溶
融炭酸塩を含侵させた電解質マトリックスの両側にこの
電解質マトリックスを挟み付けるように多孔質なアノー
ドとカソードが配設され、このアノードとカソードのそ
れぞれの外方にガス流路が形成されている溶融炭酸塩型
燃料電池において、アノードとカソードのうち少なくと
も一方の電極を２枚以上の重ね合わせ電極板から構成し
て、そのポロシティーを電解質マトリックス側に向かっ
て電極板ごとに段階的に減少させ、そのガス流路側電極
板のポロシティーを６５〜８５％とするとともに、その
電解質マトリックス側電極板のポロシティーをガス流路
側電極板のポロシティーより５〜２５％の値分だけ小さ
くし、かつ電解質マトリックス側電極板の厚さに対する
ガス流路側電極板の厚さの比の値を１．５〜５．０の間
に設定したので、第１の発明と同等の効果を達成でき
る。

【００４５】また、この発明の第４の発明によれば、溶
融炭酸塩を含侵させた電解質マトリックスの両側にこの
電解質マトリックスを挟み付けるように多孔質なアノー
ドとカソードが配設され、このアノードとカソードのそ
れぞれの外方にガス流路が形成されている溶融炭酸塩型
燃料電池において、アノードとカソードのうち少なくと
も一方の電極のガス流路側のポロシティーを６５〜８５
％とするとともに、電極のポロシティーを電解質マトリ
ックス側に向かって漸次減少させ、この電極の電解質マ
トリックス側のポロシティーをガス流路側のポロシティ
ーより５〜２５％の値分だけ小さくしたので、第１の発
明と同等またはそれ以上の効果を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１に係る燃料電池の断面図で
ある。

【図２】実施例１の燃料電池と従来の燃料電池との電池
電圧の比較を示すグラフである。

【図３】電極のガス流路側ポロシティーに対する電解質
マトリックス側ポロシティーの最適値を示すグラフであ
る。

【図４】ガス流路側電極板の厚さと電解質マトリックス
側電極板の厚さの比の値と電池電圧の変化を示すグラフ
である。

【図５】この発明の実施例２に係る燃料電池の断面図で
ある。

【符号の説明】

１電解質マトリックス２アノード２ａ第１アノード板（電解質マトリックス側電極板）２ｂ第２アノード板（ガス流路側電極板）３カソード３ａ第１カソード板（電解質マトリックス側電極板）３ｂ第２カソード板（ガス流路側電極板）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融炭酸塩を含侵させた電解質マトリッ
クスの両側にこの電解質マトリックスを挟み付けるよう
に多孔質なアノードとカソードが配設され、このアノー
ドとカソードのそれぞれの外方にガス流路が形成されて
いる溶融炭酸塩型燃料電池において、前記アノードとカ
ソードのうち少なくとも一方の電極の前記ガス流路側の
ポロシティーを６５〜８５％とするとともに、前記電極
の電解質マトリックス側のポロシティーを前記ガス流路
側のポロシティーより５〜２５％の値分だけ小さくした
ことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。
【請求項２】溶融炭酸塩を含侵させた電解質マトリッ
クスの両側にこの電解質マトリックスを挟み付けるよう
に多孔質なアノードとカソードが配設され、このアノー
ドとカソードのそれぞれの外方にガス流路が形成されて
いる溶融炭酸塩型燃料電池において、前記アノードとカ
ソードのうち少なくとも一方の電極を２枚以上の重ね合
わせ電極板から構成して、そのポロシティーを前記電解
質マトリックス側に向かって前記電極板ごとに段階的に
減少させ、そのガス流路側電極板のポロシティーを６５
〜８５％とするとともに、その電解質マトリックス側電
極板のポロシティーを前記ガス流路側電極板のポロシテ
ィーより５〜２５％の値分だけ小さくしたことを特徴と
する溶融炭酸塩型燃料電池。
【請求項３】溶融炭酸塩を含侵させた電解質マトリッ
クスの両側にこの電解質マトリックスを挟み付けるよう
に多孔質なアノードとカソードが配設され、このアノー
ドとカソードのそれぞれの外方にガス流路が形成されて
いる溶融炭酸塩型燃料電池において、前記アノードとカ
ソードのうち少なくとも一方の電極を２枚以上の重ね合
わせ電極板から構成して、そのポロシティーを前記電解
質マトリックス側に向かって前記電極板ごとに段階的に
減少させ、そのガス流路側電極板のポロシティーを６５
〜８５％とするとともに、その電解質マトリックス側電
極板のポロシティーを前記ガス流路側電極板のポロシテ
ィーより５〜２５％の値分だけ小さくし、かつ前記電解
質マトリックス側電極板の厚さに対する前記ガス流路側
電極板の厚さの比の値を１．５〜５．０の間に設定した
ことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。
【請求項４】溶融炭酸塩を含侵させた電解質マトリッ
クスの両側にこの電解質マトリックスを挟み付けるよう
に多孔質なアノードとカソードが配設され、このアノー
ドとカソードのそれぞれの外方にガス流路が形成されて
いる溶融炭酸塩型燃料電池において、前記アノードとカ
ソードのうち少なくとも一方の電極の前記ガス流路側の
ポロシティーを６５〜８５％とするとともに、前記電極
のポロシティーを電解質マトリックス側に向かって漸次
減少させ、この電極の電解質マトリックス側のポロシテ
ィーを前記ガス流路側のポロシティーより５〜２５％の
値分だけ小さくしたことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料
電池。