JPH06267566A - 溶融炭酸塩型燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池Info
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- JPH06267566A JPH06267566A JP5052529A JP5252993A JPH06267566A JP H06267566 A JPH06267566 A JP H06267566A JP 5052529 A JP5052529 A JP 5052529A JP 5252993 A JP5252993 A JP 5252993A JP H06267566 A JPH06267566 A JP H06267566A
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- plate
- edge seal
- temperature
- fuel cell
- cell
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、溶融炭酸塩型燃料電池に関し短時
間の運転を繰り返す運転方法にあっても初期状態の電池
性能を維持することが可能な燃料電池を提供することも
目的とする。 【構成】 本発明は、燃料極と、酸化剤極と、燃料極と
酸化剤極とに挟持され、多孔質体にアルカリ炭酸塩を保
持してなる電解質板と、電解質板の周縁部にて電解質板
に接し電解質板とウェットシール部を形成するエッジシ
ール板とを備えた溶融炭酸塩型燃料電池において前記エ
ッジシール板の材質がフェライト系ステンレス鋼である
ことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池である。
間の運転を繰り返す運転方法にあっても初期状態の電池
性能を維持することが可能な燃料電池を提供することも
目的とする。 【構成】 本発明は、燃料極と、酸化剤極と、燃料極と
酸化剤極とに挟持され、多孔質体にアルカリ炭酸塩を保
持してなる電解質板と、電解質板の周縁部にて電解質板
に接し電解質板とウェットシール部を形成するエッジシ
ール板とを備えた溶融炭酸塩型燃料電池において前記エ
ッジシール板の材質がフェライト系ステンレス鋼である
ことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は溶融炭酸塩型燃料電池に
関し、更に詳しくは、電解質板の周縁部に接し、電解質
板とウェットシール部を形成するエッジシール板の材質
を改善し、長時間性能の維持が可能な溶融炭酸塩型燃料
電池に関する。
関し、更に詳しくは、電解質板の周縁部に接し、電解質
板とウェットシール部を形成するエッジシール板の材質
を改善し、長時間性能の維持が可能な溶融炭酸塩型燃料
電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来各種の燃料電池が提案及び実用化さ
れているが中でも溶融炭酸塩型燃料電池は高効率でしか
も、燃料ガスとして石炭ガスが利用できるため広く研
究、開発されている。
れているが中でも溶融炭酸塩型燃料電池は高効率でしか
も、燃料ガスとして石炭ガスが利用できるため広く研
究、開発されている。
【０００３】図１は複数の単電池を積層した構造の溶融
炭酸塩型燃料電池の一部を示す断面図である。導電性を
有する一対の電極であるアノード（燃料極）５、及びカ
ソード（空気極）４の間には、多孔質体中にアルカリ炭
酸塩からなる電解質を保持した電解質板６が挟まれて配
置されている。燃料極５及び空気極４には各々燃料ガス
（Ｈ2，ＣＯ2 ），酸化剤ガス（空気，ＣＯ2 ）の流路
９，１０を確保するための凸凹を有する導電性の集電板
４，５が配置されている。上記燃料電池の単電池を積層
するときの仕切りとなるセパレータは、酸化剤ガス流路
と、還元剤ガス流路とを分離するインターコネクタ１
と、電解質板の周縁部にて電解質板と接するエッジシー
ル板７，８から成っている。このエッジシール板は、同
図１中６で示す電解質板の周縁部と接してウェットシー
ルを形成し、電池の起電部品を外部雰囲気から遮断する
役目を担っている。なお、エッジシール板は溶融した電
解質と直接接するため、通常少なくともその電解質と接
している表面には、アルミニウム拡散耐食処理が施され
ている。また、エッジシール板には、スプリング材１
１，１２により通常５kg／cm2 以下の面圧をかけて両側
から電解質板周縁部を挟み込み、ウェットシール性を確
保している。
炭酸塩型燃料電池の一部を示す断面図である。導電性を
有する一対の電極であるアノード（燃料極）５、及びカ
ソード（空気極）４の間には、多孔質体中にアルカリ炭
酸塩からなる電解質を保持した電解質板６が挟まれて配
置されている。燃料極５及び空気極４には各々燃料ガス
（Ｈ2，ＣＯ2 ），酸化剤ガス（空気，ＣＯ2 ）の流路
９，１０を確保するための凸凹を有する導電性の集電板
４，５が配置されている。上記燃料電池の単電池を積層
するときの仕切りとなるセパレータは、酸化剤ガス流路
と、還元剤ガス流路とを分離するインターコネクタ１
と、電解質板の周縁部にて電解質板と接するエッジシー
ル板７，８から成っている。このエッジシール板は、同
図１中６で示す電解質板の周縁部と接してウェットシー
ルを形成し、電池の起電部品を外部雰囲気から遮断する
役目を担っている。なお、エッジシール板は溶融した電
解質と直接接するため、通常少なくともその電解質と接
している表面には、アルミニウム拡散耐食処理が施され
ている。また、エッジシール板には、スプリング材１
１，１２により通常５kg／cm2 以下の面圧をかけて両側
から電解質板周縁部を挟み込み、ウェットシール性を確
保している。
【０００４】ところで、従来のエッジシール板基材に
は、オーステナイト系ステンレス鋼が使用されていた。
オーステナイト系ステンレス鋼の中でも、特にＳＵＳ３
１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、または、ＳＵＳ３１０Ｓが耐食
性に優れているため一般に広く使用されていた。
は、オーステナイト系ステンレス鋼が使用されていた。
オーステナイト系ステンレス鋼の中でも、特にＳＵＳ３
１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、または、ＳＵＳ３１０Ｓが耐食
性に優れているため一般に広く使用されていた。
【０００５】一方、燃料電池の使用形態として、長時間
連続して運転する以外に、家庭用あるいはビルディング
用のロードレベリング等の用途にあっては短時間の運転
を繰り返し行うという使用形態がある。後者の使用形態
にあっては、電池の経る温度履歴は室温と溶融炭酸塩型
燃料電池の発電温度である６５０℃との間を上下するこ
とになる。
連続して運転する以外に、家庭用あるいはビルディング
用のロードレベリング等の用途にあっては短時間の運転
を繰り返し行うという使用形態がある。後者の使用形態
にあっては、電池の経る温度履歴は室温と溶融炭酸塩型
燃料電池の発電温度である６５０℃との間を上下するこ
とになる。
【０００６】しかしながら、従来の溶融炭酸塩型燃料電
池において、このような運転を数サイクル行うと、電解
質板におけるウェットシール部分周辺に亀裂が生じ、そ
の亀裂部分で酸化剤ガスと燃料ガスとが混合し、ひいて
は開路電圧が低下し、定格電流値（１５０ｍＡ／cm2 ）
における性能も大幅に低下するという問題点があった。
池において、このような運転を数サイクル行うと、電解
質板におけるウェットシール部分周辺に亀裂が生じ、そ
の亀裂部分で酸化剤ガスと燃料ガスとが混合し、ひいて
は開路電圧が低下し、定格電流値（１５０ｍＡ／cm2 ）
における性能も大幅に低下するという問題点があった。
【０００７】エッジシール板にかける面圧を０．１kg／
cm2 以下にして短時間の繰り返し運転を行うと、上記の
ような現象は発現しないが、ウェットシール性の低下に
起因するガスリークによる電池性能の低下が、初期状態
から認められた。
cm2 以下にして短時間の繰り返し運転を行うと、上記の
ような現象は発現しないが、ウェットシール性の低下に
起因するガスリークによる電池性能の低下が、初期状態
から認められた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の溶
融炭酸塩型燃料電池においては、短時間の運転を繰り返
し行うと、電解質板のウェットシール部の周辺に亀裂が
生じ、大幅に電池性能が低下するという問題点があっ
た。また、エッジシール板にかける面圧を小さくすると
電解質板の亀裂は生じないが、ガスシール性が低下し初
期性能の低下が生じていた。
融炭酸塩型燃料電池においては、短時間の運転を繰り返
し行うと、電解質板のウェットシール部の周辺に亀裂が
生じ、大幅に電池性能が低下するという問題点があっ
た。また、エッジシール板にかける面圧を小さくすると
電解質板の亀裂は生じないが、ガスシール性が低下し初
期性能の低下が生じていた。
【０００９】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、エッジシール板に面圧をかけた状態で、繰
り返し運転を行っても、初期の電池性能を維持すること
が可能な溶融炭酸塩型燃料電池を提供することを目的と
する。
れたもので、エッジシール板に面圧をかけた状態で、繰
り返し運転を行っても、初期の電池性能を維持すること
が可能な溶融炭酸塩型燃料電池を提供することを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料極と、酸
化剤極と、燃料極と酸化剤極とに挟持され、多孔質体に
アルカリ炭酸塩を保持してなる電解質板と、電解質板の
周縁部にて電解質板に接し電解質板とウェットシールを
形成するエッジシール板とを備えた溶融炭酸塩型燃料電
池において、前記エッジシール板の材質がフェライト系
ステンレス鋼であることを特徴とする溶融炭酸塩型燃料
電池である。
化剤極と、燃料極と酸化剤極とに挟持され、多孔質体に
アルカリ炭酸塩を保持してなる電解質板と、電解質板の
周縁部にて電解質板に接し電解質板とウェットシールを
形成するエッジシール板とを備えた溶融炭酸塩型燃料電
池において、前記エッジシール板の材質がフェライト系
ステンレス鋼であることを特徴とする溶融炭酸塩型燃料
電池である。
【００１１】本発明は、エッジシール板の材質としてフ
ェライト系ステンレス鋼を用いることを特徴としてい
る。フェライト系ステンレス鋼として、具体的には、Ｊ
ＩＳ規格で定められているＳＵＳ４０５，ＳＵＳ４２
９，ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４３４，ＳＵＳ４３６，ＳＵ
Ｓ４４２，ＳＵＳ４４３，ＳＵＳ４４６等が挙げられ
る。
ェライト系ステンレス鋼を用いることを特徴としてい
る。フェライト系ステンレス鋼として、具体的には、Ｊ
ＩＳ規格で定められているＳＵＳ４０５，ＳＵＳ４２
９，ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４３４，ＳＵＳ４３６，ＳＵ
Ｓ４４２，ＳＵＳ４４３，ＳＵＳ４４６等が挙げられ
る。
【００１２】特に好ましくは、０℃から６５０℃におけ
る平均熱膨脹係数が９×１０-6／℃から１４×１０-6／
℃の範囲の熱膨脹係数を有するものが好ましい。特に好
ましくは、同熱膨脹係数が９×１０-6／℃から１２×１
０-6／℃のものが好ましい。
る平均熱膨脹係数が９×１０-6／℃から１４×１０-6／
℃の範囲の熱膨脹係数を有するものが好ましい。特に好
ましくは、同熱膨脹係数が９×１０-6／℃から１２×１
０-6／℃のものが好ましい。
【００１３】本発明に係るエッジシール板においては、
エッジシール板の少なくとも電解質板に接しウェットシ
ールを形成する部分の表面層に、アルミニウム拡散層を
形成していても良い。アルミニウムの拡散層とエッジシ
ール板の表面に形成することにより、溶融した炭酸塩に
対する耐食性が向上し、電池の寿命が向上する。アルミ
ニウムの拡散層は、エッジシール板に、スラリー法、物
理蒸着法（ＩＶＤ法）、電気メッキ法などでアルミニウ
ム層を設けた後、還元雰囲気、或いは不活性雰囲気中に
て熱処理を施して形成する。このような方法にて形成し
たアルミニウム拡散層を有していてもエッジシール板の
熱膨脹は基材の熱膨脹に従う。
エッジシール板の少なくとも電解質板に接しウェットシ
ールを形成する部分の表面層に、アルミニウム拡散層を
形成していても良い。アルミニウムの拡散層とエッジシ
ール板の表面に形成することにより、溶融した炭酸塩に
対する耐食性が向上し、電池の寿命が向上する。アルミ
ニウムの拡散層は、エッジシール板に、スラリー法、物
理蒸着法（ＩＶＤ法）、電気メッキ法などでアルミニウ
ム層を設けた後、還元雰囲気、或いは不活性雰囲気中に
て熱処理を施して形成する。このような方法にて形成し
たアルミニウム拡散層を有していてもエッジシール板の
熱膨脹は基材の熱膨脹に従う。
【００１４】本発明の溶融炭酸塩型燃料電池における電
解質板は、多孔質体に電解質であるアルカリ炭酸塩を保
持してなる。前記アルカリ炭酸塩としては、Ｌｉ2 ＣＯ
3 ，Ｋ2 ＣＯ3 及びＮａ2 ＣＯ3 のうちから選ばれる少
なくとも一種が挙げられる。
解質板は、多孔質体に電解質であるアルカリ炭酸塩を保
持してなる。前記アルカリ炭酸塩としては、Ｌｉ2 ＣＯ
3 ，Ｋ2 ＣＯ3 及びＮａ2 ＣＯ3 のうちから選ばれる少
なくとも一種が挙げられる。
【００１５】また前記多孔質体としては、高温運転時に
液体となるアルカリ炭酸塩の流出を防止するための保持
粒子（粒径０．０５〜２．０μｍ）と、昇温時の割れ発
生を防止するための補強粒子（粒径１０〜１００μｍ）
の混合体より成ることが好ましい。多孔質体中に補強粒
子は１０ｗｔ％〜１５ｗｔ％含まれることが好ましい。
特に前記保持粒子はα−ＬｉＡｌＯ2 ，β−ＬｉＡｌＯ
2 ，γ−ＬｉＡｌＯ2から選ばれる、少なくとも一種の
材料より成ることが好ましい。また、上記保持粒子とし
て保持材同志の凝集を防止する目的でＬｉ2 ＺｒＯ3 の
粒子と上記α−ＬｉＡｌＯ2 ，β−ＬｉＡｌＯ2 ，γ−
ＬｉＡｌＯ2 から選ばれる少なくとも一種の材料からな
る粒子の混合物を使用しても良い。その場合Ｌｉ2 Ｚｒ
Ｏ3 の含有比率は保持粒子全体に対して０．１ｗｔ％〜
５０ｗｔ％の範囲であることが好ましい。また前記補強
材粒子としては、ＬｉＡｌＯ2 を用いることが好まし
い。上記保持粒子及び補強粒子を用いることにより、長
時間の運転に伴う電解質板中における各粒子の粒成長を
防止し、電解質を長時間保持し得る。
液体となるアルカリ炭酸塩の流出を防止するための保持
粒子（粒径０．０５〜２．０μｍ）と、昇温時の割れ発
生を防止するための補強粒子（粒径１０〜１００μｍ）
の混合体より成ることが好ましい。多孔質体中に補強粒
子は１０ｗｔ％〜１５ｗｔ％含まれることが好ましい。
特に前記保持粒子はα−ＬｉＡｌＯ2 ，β−ＬｉＡｌＯ
2 ，γ−ＬｉＡｌＯ2から選ばれる、少なくとも一種の
材料より成ることが好ましい。また、上記保持粒子とし
て保持材同志の凝集を防止する目的でＬｉ2 ＺｒＯ3 の
粒子と上記α−ＬｉＡｌＯ2 ，β−ＬｉＡｌＯ2 ，γ−
ＬｉＡｌＯ2 から選ばれる少なくとも一種の材料からな
る粒子の混合物を使用しても良い。その場合Ｌｉ2 Ｚｒ
Ｏ3 の含有比率は保持粒子全体に対して０．１ｗｔ％〜
５０ｗｔ％の範囲であることが好ましい。また前記補強
材粒子としては、ＬｉＡｌＯ2 を用いることが好まし
い。上記保持粒子及び補強粒子を用いることにより、長
時間の運転に伴う電解質板中における各粒子の粒成長を
防止し、電解質を長時間保持し得る。
【００１６】
【作用】本発明者らは、従来の溶融炭酸塩型燃料電池に
おいて、短時間の運転を繰り返し行った際に生じる電解
質板の亀裂の原因について、検討した結果、エッジシー
ル板と、電解質板を構成する多孔質体との熱膨脹の程度
が大きく異なると、燃料電池の温度変化に起因して、エ
ッジシール板と電解質板との間に応力が発生し、亀裂発
生の原因となっていることが明らかになった。
おいて、短時間の運転を繰り返し行った際に生じる電解
質板の亀裂の原因について、検討した結果、エッジシー
ル板と、電解質板を構成する多孔質体との熱膨脹の程度
が大きく異なると、燃料電池の温度変化に起因して、エ
ッジシール板と電解質板との間に応力が発生し、亀裂発
生の原因となっていることが明らかになった。
【００１７】しかしながら、本発明の如く、エッジシー
ル板にフェライト系ステンレス鋼を用いと、電解質板を
構成する多孔質体との熱膨脹係数（例えば保持粒子（粒
径０．０５〜２．０μｍ）としてγ−ＬｉＡｌＯ2 を用
い、補強粒子（粒径１０〜１００μｍ）としてＬｉＡｌ
Ｏ2 を用い多孔質体中に補強粒子を１０ｗｔ％含む多孔
質体の熱膨脹係数は１２．４×１０-6／℃である。）の
差が小さいため、燃料電池自身の温度変化に伴う熱膨脹
差による応力が生じ難くなり、電解質板の亀裂の発生は
減少するものである。
ル板にフェライト系ステンレス鋼を用いと、電解質板を
構成する多孔質体との熱膨脹係数（例えば保持粒子（粒
径０．０５〜２．０μｍ）としてγ−ＬｉＡｌＯ2 を用
い、補強粒子（粒径１０〜１００μｍ）としてＬｉＡｌ
Ｏ2 を用い多孔質体中に補強粒子を１０ｗｔ％含む多孔
質体の熱膨脹係数は１２．４×１０-6／℃である。）の
差が小さいため、燃料電池自身の温度変化に伴う熱膨脹
差による応力が生じ難くなり、電解質板の亀裂の発生は
減少するものである。
【００１８】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。 実施例１ 図１に本実施例で用いた溶融炭酸塩型燃料電池の概略図
を示す。
を示す。
【００１９】電解質板６は、平均粒径０．４μｍのα−
ＬｉＡｌＯ2 に０．４μｍのＬｉ2ＺｒＯ3 を３０ｗｔ
％混合してなる多孔質板にアルカリ炭酸塩であるＬｉ2
ＣＯ3 とＮａ2 ＣＯ3 の共晶塩を含浸させたものであ
り、厚さ０．５mmであった。燃料極５及び酸化剤極４は
０．１μｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 粒子を０．２ｗｔ％含有し
たＮｉ粉末より成り、電解質板６をはさんで相対してい
る。燃料極５及び酸化剤極４には、各々燃料ガス（Ｈ
2 ，ＣＯ2 ）及び酸化剤ガス（空気，ＣＯ2 ）のガス流
路１０，９を確保するための凸凹を有する導電性の集電
板２，３が配置されている。
ＬｉＡｌＯ2 に０．４μｍのＬｉ2ＺｒＯ3 を３０ｗｔ
％混合してなる多孔質板にアルカリ炭酸塩であるＬｉ2
ＣＯ3 とＮａ2 ＣＯ3 の共晶塩を含浸させたものであ
り、厚さ０．５mmであった。燃料極５及び酸化剤極４は
０．１μｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 粒子を０．２ｗｔ％含有し
たＮｉ粉末より成り、電解質板６をはさんで相対してい
る。燃料極５及び酸化剤極４には、各々燃料ガス（Ｈ
2 ，ＣＯ2 ）及び酸化剤ガス（空気，ＣＯ2 ）のガス流
路１０，９を確保するための凸凹を有する導電性の集電
板２，３が配置されている。
【００２０】また電解質板６の周縁部には厚さ０．４mm
のエッジシール板７，８が接している。エッジシール板
にはスプリンク材１１，１２により圧力がかけられてい
る。図１中７と８に示すエッジシール板は以下のように
して得られた。ステンレス鋼ＳＵＳ４３０（１７ｗｔ％
Ｃｒ鋼；０℃から６５０℃における平均熱膨脹係数＝１
１．９×１０-6／℃）を所定の形状に加工した後の電解
質板と接する側の面をアセトン洗浄した後、平均径が１
０μｍのアルミニウム粉末、スチレン系のバインダおよ
びケトン系の溶剤からなるアルミニウムスラリーを９０
０μｍ塗布し、バインダ揮散後、３％水素残部アルゴン
からなる雰囲気中で６７０℃以上の温度にて１０時間熱
処理し、毎分１℃の速度で炉冷して平均厚さ７３μｍの
アルミニウム拡散層を得た。この場合の基材の厚さは、
３７５μｍであった。このエッジシール板を用いて図１
に示すごとく単電池を構成し、面圧を４．５kg／cm2 に
設定して、常圧下、６５０℃、電流密度＝１５０ｍＡ／
cm2 の条件で発電試験を実施し、０．８Ｖの性能を得
た。開路電圧は１．０７Ｖであった。２０００時間発電
を継続した後、電池の温度を室温近傍まで下げ、再び昇
温し、発電温度である６５０℃にもちきたした。再び発
電試験を行ったところ開路電圧の低下は認められず、開
路電圧は１．０７Ｖを維持していた。電流密度＝１５０
ｍＡ／cm2 における性能も０．８Ｖを維持していた。更
に５００時間発電を継続した後、同様な電池温度の昇降
温を３回繰り返したが、結果に変化は認められなかっ
た。
のエッジシール板７，８が接している。エッジシール板
にはスプリンク材１１，１２により圧力がかけられてい
る。図１中７と８に示すエッジシール板は以下のように
して得られた。ステンレス鋼ＳＵＳ４３０（１７ｗｔ％
Ｃｒ鋼；０℃から６５０℃における平均熱膨脹係数＝１
１．９×１０-6／℃）を所定の形状に加工した後の電解
質板と接する側の面をアセトン洗浄した後、平均径が１
０μｍのアルミニウム粉末、スチレン系のバインダおよ
びケトン系の溶剤からなるアルミニウムスラリーを９０
０μｍ塗布し、バインダ揮散後、３％水素残部アルゴン
からなる雰囲気中で６７０℃以上の温度にて１０時間熱
処理し、毎分１℃の速度で炉冷して平均厚さ７３μｍの
アルミニウム拡散層を得た。この場合の基材の厚さは、
３７５μｍであった。このエッジシール板を用いて図１
に示すごとく単電池を構成し、面圧を４．５kg／cm2 に
設定して、常圧下、６５０℃、電流密度＝１５０ｍＡ／
cm2 の条件で発電試験を実施し、０．８Ｖの性能を得
た。開路電圧は１．０７Ｖであった。２０００時間発電
を継続した後、電池の温度を室温近傍まで下げ、再び昇
温し、発電温度である６５０℃にもちきたした。再び発
電試験を行ったところ開路電圧の低下は認められず、開
路電圧は１．０７Ｖを維持していた。電流密度＝１５０
ｍＡ／cm2 における性能も０．８Ｖを維持していた。更
に５００時間発電を継続した後、同様な電池温度の昇降
温を３回繰り返したが、結果に変化は認められなかっ
た。
【００２１】実施例２ 以下に示すエッジシール板を用いた以外は、実施例１と
同様な溶融炭酸塩型燃料電池を構成した。
同様な溶融炭酸塩型燃料電池を構成した。
【００２２】図１中７と８に示すステンレス鋼ＳＵＳ４
０５（１３ｗｔ％Ｃｒ鋼；０℃から６５０℃における平
均熱膨脹係数＝１３．５×１０-6／℃）製エッジーシル
板（厚さ０．４mm）の電解質板と接する側の面をアセト
ン洗浄した後、平均径が１０μｍのアルミニウム粉末、
スチレン系のバインダおよびケトン系の溶剤からなるア
ルミニウムスラリーを３５０μｍ塗布し、バインダ揮散
後、３％水素残部アルゴンからなる雰囲気中で６７０℃
以上の温度にて１０時間熱処理し、毎分１℃の速度で炉
冷して平均厚さ４５μｍのアルミニウム拡散層を得た。
この場合の基材の厚さは、３７０μｍであった。このエ
ッジシール板を用いて図１に示すごとく単電池を構成
し、面圧を４．５kg／cm2 に設定して、常圧下、６５０
℃、電流密度＝１５０ｍＡ／cm2 の条件で発電試験を実
施し、０．８Ｖの性能を得た。開路電圧は１．０６Ｖで
あった。３０００時間発電を継続した後、電池の温度を
室温近傍まで下げ、再び昇温し、発電温度である６５０
℃にもちきたした。再び発電試験を行ったところ開路電
圧の低下は認められず、開路電圧は１．０６Ｖを維持し
ていた。電流密度＝１５０ｍＡ／cm2 における性能も
０．８Ｖを維持していた。更に１０００時間発電を継続
した後、同様な電池温度の昇降温を２回繰り返したが、
結果に変化は認められなかった。
０５（１３ｗｔ％Ｃｒ鋼；０℃から６５０℃における平
均熱膨脹係数＝１３．５×１０-6／℃）製エッジーシル
板（厚さ０．４mm）の電解質板と接する側の面をアセト
ン洗浄した後、平均径が１０μｍのアルミニウム粉末、
スチレン系のバインダおよびケトン系の溶剤からなるア
ルミニウムスラリーを３５０μｍ塗布し、バインダ揮散
後、３％水素残部アルゴンからなる雰囲気中で６７０℃
以上の温度にて１０時間熱処理し、毎分１℃の速度で炉
冷して平均厚さ４５μｍのアルミニウム拡散層を得た。
この場合の基材の厚さは、３７０μｍであった。このエ
ッジシール板を用いて図１に示すごとく単電池を構成
し、面圧を４．５kg／cm2 に設定して、常圧下、６５０
℃、電流密度＝１５０ｍＡ／cm2 の条件で発電試験を実
施し、０．８Ｖの性能を得た。開路電圧は１．０６Ｖで
あった。３０００時間発電を継続した後、電池の温度を
室温近傍まで下げ、再び昇温し、発電温度である６５０
℃にもちきたした。再び発電試験を行ったところ開路電
圧の低下は認められず、開路電圧は１．０６Ｖを維持し
ていた。電流密度＝１５０ｍＡ／cm2 における性能も
０．８Ｖを維持していた。更に１０００時間発電を継続
した後、同様な電池温度の昇降温を２回繰り返したが、
結果に変化は認められなかった。
【００２３】比較例１ 以下に示すエッジシール板を用いた以外は実施例１と同
様な溶融炭酸塩型燃料電池を構成した。
様な溶融炭酸塩型燃料電池を構成した。
【００２４】図１中７と８に示す、ステンレス鋼ＳＵＳ
３１０Ｓ（２５ｗｔ％Ｃｒ、２０ｗｔ％Ｎｉ鋼；０℃か
ら６５０℃における平均熱膨脹係数＝１７．５×１０-6
／℃）製エッジシール板（厚さ０．４mm）の電解質板と
接している表面をアセトン洗浄した後、平均径が７μｍ
のアルミニウム粉末、スチレン系のバインダおよびケト
ン系の溶剤からなるアルミニウムスラリーを９００μｍ
塗布し、バインダ揮散後、３％水素残部窒素からなる雰
囲気中で６７０℃以上の温度にて１０時間熱処理し、毎
分１℃の速度で炉冷して平均厚さ７０μｍのアルミニウ
ム拡散層を得た。この場合の基材の厚さは、３８０μｍ
であった。このエッジシール板を用いて図１に示すごと
く単電池を構成し、面圧を４．５kg／cm2 に設定して、
常圧下、６５０℃、電流密度＝１５０ｍＡ／cm2 の条件
で発電試験を実施し、０．８Ｖの性能を得た。開路電圧
は１．０７Ｖであった。２０００時間発電を継続した
後、電池の温度を室温近傍まで下げ、再び昇温し、発電
温度である６５０℃にもちきたした。開路電圧は０．９
５Ｖに低下し、１５０ｍＡ／cm2 における性能も０．５
Ｖに低下するという現象が起きていた。この電池の出口
側の燃料ガスを分析したところ、酸化剤ガスの成分で燃
料ガスには含まれていないＮ2 ガスが１５０ｐｐｍ検出
された。これは電解質板に亀裂が生じたためである。
３１０Ｓ（２５ｗｔ％Ｃｒ、２０ｗｔ％Ｎｉ鋼；０℃か
ら６５０℃における平均熱膨脹係数＝１７．５×１０-6
／℃）製エッジシール板（厚さ０．４mm）の電解質板と
接している表面をアセトン洗浄した後、平均径が７μｍ
のアルミニウム粉末、スチレン系のバインダおよびケト
ン系の溶剤からなるアルミニウムスラリーを９００μｍ
塗布し、バインダ揮散後、３％水素残部窒素からなる雰
囲気中で６７０℃以上の温度にて１０時間熱処理し、毎
分１℃の速度で炉冷して平均厚さ７０μｍのアルミニウ
ム拡散層を得た。この場合の基材の厚さは、３８０μｍ
であった。このエッジシール板を用いて図１に示すごと
く単電池を構成し、面圧を４．５kg／cm2 に設定して、
常圧下、６５０℃、電流密度＝１５０ｍＡ／cm2 の条件
で発電試験を実施し、０．８Ｖの性能を得た。開路電圧
は１．０７Ｖであった。２０００時間発電を継続した
後、電池の温度を室温近傍まで下げ、再び昇温し、発電
温度である６５０℃にもちきたした。開路電圧は０．９
５Ｖに低下し、１５０ｍＡ／cm2 における性能も０．５
Ｖに低下するという現象が起きていた。この電池の出口
側の燃料ガスを分析したところ、酸化剤ガスの成分で燃
料ガスには含まれていないＮ2 ガスが１５０ｐｐｍ検出
された。これは電解質板に亀裂が生じたためである。
【００２５】
【発明の効果】本発明のフェライト系ステンレス鋼製エ
ッジシール板を具備した溶融炭酸塩型燃料電池による
と、エッジシール板に面圧をかけて両側から電解質板周
縁部を挟み込みウェットシール性を確保した状態で、室
温から運転温度の間での電池温度変化を繰り返し与えて
も、初期状態の電池性能を維持することが可能になる。
ッジシール板を具備した溶融炭酸塩型燃料電池による
と、エッジシール板に面圧をかけて両側から電解質板周
縁部を挟み込みウェットシール性を確保した状態で、室
温から運転温度の間での電池温度変化を繰り返し与えて
も、初期状態の電池性能を維持することが可能になる。
【図１】 溶融炭酸塩型燃料電池の電池構成断面図。
１…セパレータ板 ２…アノード集電板 ３…カソード集電板 ４…カソード ５…アノード ６…電解質板 ７…アノードエッジシール板 ８…カソードエッジシール板 ９…酸化剤ガス流路 １０…燃料ガス流路 １１…アノードスプリング １２…カソードスプリング
フロントページの続き (72)発明者 大図 秀行 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 中川 和明 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 富松 師浩 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料極と、酸化剤極と、燃料極と酸化剤
極とに挟持され、多孔質体にアルカリ炭酸塩を保持して
なる電解質板と、電解質板の周縁部にて電解質板に接し
電解質板とウェットシール部を形成するエッジシール板
とを備えた溶融炭酸塩型燃料電池において、前記エッジ
シール板の材質がフェライト系ステンレス鋼であること
を特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5052529A JPH06267566A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5052529A JPH06267566A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06267566A true JPH06267566A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12917286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5052529A Pending JPH06267566A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06267566A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970067981A (ko) * | 1996-03-25 | 1997-10-13 | 타케이 토시부미 | 용융 탄산염형 연료전지 및 이를 이용한 발전장치 |
| NL1009061C2 (nl) * | 1998-05-04 | 1999-11-11 | Stichting Energie | Brandstofcel respectievelijk brandstofcelstapel voorzien van matrixplaatafdichting. |
-
1993
- 1993-03-12 JP JP5052529A patent/JPH06267566A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970067981A (ko) * | 1996-03-25 | 1997-10-13 | 타케이 토시부미 | 용융 탄산염형 연료전지 및 이를 이용한 발전장치 |
| NL1009061C2 (nl) * | 1998-05-04 | 1999-11-11 | Stichting Energie | Brandstofcel respectievelijk brandstofcelstapel voorzien van matrixplaatafdichting. |
| WO1999057776A1 (en) * | 1998-05-04 | 1999-11-11 | Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland | Fuel cell and fuel cell stack provided with a matrix plate seal |
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