JPH06267568A - 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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- JPH06267568A JPH06267568A JP5048887A JP4888793A JPH06267568A JP H06267568 A JPH06267568 A JP H06267568A JP 5048887 A JP5048887 A JP 5048887A JP 4888793 A JP4888793 A JP 4888793A JP H06267568 A JPH06267568 A JP H06267568A
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- Japan
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- electrolyte
- lithium
- mixed
- powder
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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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電解質板中の電解質の流出を低減して、電解
質の流出に伴う内部抵抗の増大、ガスクロスオ―バの発
生を抑制し得る長寿命の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】 燃料極１１と、酸化剤極１２と、前記燃料極
１１と前記酸化剤極１２との間に介在された電解質およ
び多孔質体からなる電解質板１３とを備えた溶融炭酸塩
型燃料電池において、前記電解質板１３の多孔質体は、
少なくとも２層からなり、前記燃料極側の層はＬｉＡｌ
a Ｏb （０．８９≦ａ≦１．１１、１．８０≦ｂ≦２．
２０）からなり、かつ前記酸化剤極側の層はリチウムタ
ンタレート、リチウムジルコネートおよびリチウムナイ
オベートの群から選ばれる少なくとも１種を含むことを
特徴としている。
質の流出に伴う内部抵抗の増大、ガスクロスオ―バの発
生を抑制し得る長寿命の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】 燃料極１１と、酸化剤極１２と、前記燃料極
１１と前記酸化剤極１２との間に介在された電解質およ
び多孔質体からなる電解質板１３とを備えた溶融炭酸塩
型燃料電池において、前記電解質板１３の多孔質体は、
少なくとも２層からなり、前記燃料極側の層はＬｉＡｌ
a Ｏb （０．８９≦ａ≦１．１１、１．８０≦ｂ≦２．
２０）からなり、かつ前記酸化剤極側の層はリチウムタ
ンタレート、リチウムジルコネートおよびリチウムナイ
オベートの群から選ばれる少なくとも１種を含むことを
特徴としている。
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、特に燃料極と前記酸化剤極の間に挟まれて配置
される電解質板を改良した溶融炭酸塩型燃料電池に係わ
る。
に関し、特に燃料極と前記酸化剤極の間に挟まれて配置
される電解質板を改良した溶融炭酸塩型燃料電池に係わ
る。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池の基本構造を図１
に示す。導電性を有する一対の電極であるアノ―ド（燃
料極）１及びカソ―ド（酸化剤極）２間には、アルカリ
炭酸塩からなる電解質を保持した電解質板３が挟まれて
配置されている。前記電解質板３の両面周縁には、２つ
のハウジング４ａ、４ｂが当接され、これらハウジング
４ａ、４ｂ内に前記アノ―ド１及びカソ―ド２をそれぞ
れ収納している。前記一方のハウジング４ａ内面と前記
アノ―ド１の間及び前記他方のハウジング４ｂ内面と前
記カソ―ド２の間には、それぞれ波形の集電板５ａ、５
ｂが配置されている。前記アノ―ド１が位置する一方の
前記ハウジング４ａには、燃料ガス（Ｈ2、ＣＯ2 ）を
前記アノ―ド１に供給するための供給口６及び排出ガス
（ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ）を排気するための排気口７がそれぞ
れ開口されている。前記カソ―ド２が位置する他方の前
記ハウジング４ｂには、酸化剤ガス（空気、ＣＯ2 ）を
前記カソ―ド２に供給するための供給口８及び排出ガス
（Ｎ2 ）を排気するための排気口９がそれぞれ開口され
ている。
に示す。導電性を有する一対の電極であるアノ―ド（燃
料極）１及びカソ―ド（酸化剤極）２間には、アルカリ
炭酸塩からなる電解質を保持した電解質板３が挟まれて
配置されている。前記電解質板３の両面周縁には、２つ
のハウジング４ａ、４ｂが当接され、これらハウジング
４ａ、４ｂ内に前記アノ―ド１及びカソ―ド２をそれぞ
れ収納している。前記一方のハウジング４ａ内面と前記
アノ―ド１の間及び前記他方のハウジング４ｂ内面と前
記カソ―ド２の間には、それぞれ波形の集電板５ａ、５
ｂが配置されている。前記アノ―ド１が位置する一方の
前記ハウジング４ａには、燃料ガス（Ｈ2、ＣＯ2 ）を
前記アノ―ド１に供給するための供給口６及び排出ガス
（ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ）を排気するための排気口７がそれぞ
れ開口されている。前記カソ―ド２が位置する他方の前
記ハウジング４ｂには、酸化剤ガス（空気、ＣＯ2 ）を
前記カソ―ド２に供給するための供給口８及び排出ガス
（Ｎ2 ）を排気するための排気口９がそれぞれ開口され
ている。
【０００３】上述した図１に示す溶融炭酸塩型料電池
は、高温下で電解質板３中の混合アルカリ炭酸塩を溶融
させ、アノ―ド１にハウジング４ａの供給口６を通して
燃料ガス（Ｈ2 、ＣＯ2 ）を、カソ―ド２にハウジング
４ｂの供給口８を通して酸化剤ガス（空気、ＣＯ2 ）を
それぞれ供給し、アノ―ド１で下記(1) 式の反応を、カ
ソ―ド２で下記(2) 式の反応を起こさせて運転するもの
である。 Ｈ2 ＋ＣＯ3 2-→Ｈ 2Ｏ＋ＣＯ ＋２ｅ- …(1) 1/2 Ｏ2 ＋ＣＯ2 ＋２ｅ- →ＣＯ3 2- …(2)
は、高温下で電解質板３中の混合アルカリ炭酸塩を溶融
させ、アノ―ド１にハウジング４ａの供給口６を通して
燃料ガス（Ｈ2 、ＣＯ2 ）を、カソ―ド２にハウジング
４ｂの供給口８を通して酸化剤ガス（空気、ＣＯ2 ）を
それぞれ供給し、アノ―ド１で下記(1) 式の反応を、カ
ソ―ド２で下記(2) 式の反応を起こさせて運転するもの
である。 Ｈ2 ＋ＣＯ3 2-→Ｈ 2Ｏ＋ＣＯ ＋２ｅ- …(1) 1/2 Ｏ2 ＋ＣＯ2 ＋２ｅ- →ＣＯ3 2- …(2)
【０００４】ところで、上記溶融炭酸塩型燃料電池に使
用される電解質板は基本的には混合アルカリ炭酸塩から
なる電解質と、高温運転時に液体となる前記電解質の流
出を防止するための保持材と、昇温時の割れ発生を防止
するための補強材とから構成されている。混合アルカリ
炭酸塩は、Ｌｉ2 ＣＯ3 、Ｋ2 ＣＯ3 及びＮａ2 ＣＯ3
の３種のうちの２種又は３種の混合塩の形で使用され
る。保持材としては、粒径が０．０５〜０．５μｍのγ
−ＬｉＡｌＯ2 やβ−ＬｉＡｌＯ2 からなる微粉末が、
前記補強材としては粒径１０〜１００μｍのＬｉＡｌＯ
2 が、それぞれ使用される。
用される電解質板は基本的には混合アルカリ炭酸塩から
なる電解質と、高温運転時に液体となる前記電解質の流
出を防止するための保持材と、昇温時の割れ発生を防止
するための補強材とから構成されている。混合アルカリ
炭酸塩は、Ｌｉ2 ＣＯ3 、Ｋ2 ＣＯ3 及びＮａ2 ＣＯ3
の３種のうちの２種又は３種の混合塩の形で使用され
る。保持材としては、粒径が０．０５〜０．５μｍのγ
−ＬｉＡｌＯ2 やβ−ＬｉＡｌＯ2 からなる微粉末が、
前記補強材としては粒径１０〜１００μｍのＬｉＡｌＯ
2 が、それぞれ使用される。
【０００５】前記電解質板は、炭酸イオン（ＣＯ3 2-）
の移動を媒介とするだけでなく、アノ―ド及びカソ―ド
間の反応ガスの直接混合（ガスクロスオ―バ）を阻止す
るためのガス透過障壁層としても機能する。こうした機
能を果たすには、電解質板中に電解質が充分に保持され
ていることが必要である。電解質の流出（電解質ロス）
は、内部抵抗の増大を招くばかりか、ガスクロスオ―バ
の発生原因となる。
の移動を媒介とするだけでなく、アノ―ド及びカソ―ド
間の反応ガスの直接混合（ガスクロスオ―バ）を阻止す
るためのガス透過障壁層としても機能する。こうした機
能を果たすには、電解質板中に電解質が充分に保持され
ていることが必要である。電解質の流出（電解質ロス）
は、内部抵抗の増大を招くばかりか、ガスクロスオ―バ
の発生原因となる。
【０００６】このようなことから、適切な微細構造を有
する電解質板を得る方法として、予め保持材および補強
材から多孔質板を形成し、前記多孔質板に混合アルカリ
炭酸塩からなる電解質を含浸させるマトリックス法が広
く採用されている。
する電解質板を得る方法として、予め保持材および補強
材から多孔質板を形成し、前記多孔質板に混合アルカリ
炭酸塩からなる電解質を含浸させるマトリックス法が広
く採用されている。
【０００７】しかしながら、長時間の燃料電池の運転に
おいて微細構造の変化が生じる場合には前記マトリック
ス法によっても電解質ロスが発生し、十分な寿命特性が
得られない等の問題があった。
おいて微細構造の変化が生じる場合には前記マトリック
ス法によっても電解質ロスが発生し、十分な寿命特性が
得られない等の問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電解
質板中の電解質の流出を低減して、電解質の流出に伴う
内部抵抗の増大、ガスクロスオ―バの発生を抑制し得る
長寿命の溶融炭酸塩型燃料電池を提供しようとするもの
である。
質板中の電解質の流出を低減して、電解質の流出に伴う
内部抵抗の増大、ガスクロスオ―バの発生を抑制し得る
長寿命の溶融炭酸塩型燃料電池を提供しようとするもの
である。
【０００９】
【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、前記燃料極と前記酸化剤極との間に介在され
た電解質および多孔質体からなる電解質板とを備えた溶
融炭酸塩型燃料電池において、
化剤極と、前記燃料極と前記酸化剤極との間に介在され
た電解質および多孔質体からなる電解質板とを備えた溶
融炭酸塩型燃料電池において、
【００１０】前記電解質板の多孔質体は、少なくとも２
層からなり、前記燃料極側の層はＬｉＡｌa Ｏb （０．
８９≦ａ≦１．１１、１．８０≦ｂ≦２．２０）からな
り、かつ前記酸化剤極側の層はリチウムタンタレート、
リチウムジルコネートおよびリチウムナイオベートの群
から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする溶
融炭酸塩型燃料電池である。以下、本発明に係わる溶融
炭酸塩型燃料電池を図２、図３を参照して詳細に説明す
る。
層からなり、前記燃料極側の層はＬｉＡｌa Ｏb （０．
８９≦ａ≦１．１１、１．８０≦ｂ≦２．２０）からな
り、かつ前記酸化剤極側の層はリチウムタンタレート、
リチウムジルコネートおよびリチウムナイオベートの群
から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする溶
融炭酸塩型燃料電池である。以下、本発明に係わる溶融
炭酸塩型燃料電池を図２、図３を参照して詳細に説明す
る。
【００１１】本発明の溶融炭酸塩型燃料電池は、アノ―
ド（燃料極）１１、カソ―ド（酸化剤極）１２及びこれ
ら電極１１、１２間に配置され、電解質を保持した電解
質板１３を備えている。これらアノ―ド１１、カソ―ト
１２及び電解質板１３を単位セルとし、複数の単位セル
がセパレ―タ４を挟んで積層されている。前記電解質板
１３上面に配置された前記アノ―ド１１の対向する一対
の縁部は、前記電解質板１３の縁部から所望距離へだて
て内側に位置し、かつ前記アノ―ド１１が存在しない前
記電解質板１３の両縁部と前記セパレ―タ１４の間には
エッジシ―ル板１５ａが配置されている。前記電解質板
１３下面に配置された前記カソ―ド１２の前記エッジシ
―ル板１５ａと直交する一対の縁部は、前記電解質板１
３の縁部から所望距離へだてて内側に位置し、かつ前記
カソ―ド１２が存在しない前記電解質板１３の両縁部と
前記セパレ―タ１４の間には、エッジシ―ル板１５ｂが
配置されている。前記アノ―ド１１、セパレ―タ１４及
びエッジシ―ル板１５ａで区画された空間（燃料ガス流
通空間）には、集電板としての導電性を有する孔開き板
１６ａ、波板１７ａが前記アノ―ド１１側から順次積層
されている。前記カソ―ド１２、セパレ―タ１４及びエ
ッジシ―ル板１５ｂで区画された空間（酸化剤ガス流通
空間）には、集電板としての導電性を有する孔開き板１
６ｂ、波板１７ｂが前記カソ―ド１２側から順次積層さ
れている。このような複数の単位セルがセパレ―タ１４
を挟んで積層されたスタック発電要素の４つの側面に
は、枠状のフランジ１８を有するマニホ―ルド１９がそ
れぞれ配置されている。また、前記スタック発電要素の
４つの側面と前記マニホ―ルド１９のフランジ１８との
間にはそれぞれ枠状のマニホ―ルドシ―ル板２０が介在
されている。前記燃料ガス流通空間が表出する前記発電
要素の側面に対応するのマニホ―ルド（図示せず）に
は、燃料ガス２１を供給するための供給管２２が取り付
けられている。この供給管２２と反対側のマニホ―ルド
１９には、ガス排出管２３が取着されている。また、前
記酸化剤ガス流通空間が表出する前記発電要素の側面に
対応するのマニホ―ルド（図示せず）には、酸化剤ガス
２４を供給するための供給管２５が取り付けられてい
る。この供給管２５と反対側のマニホ―ルド１９には、
ガス排出管２６が取着されている。前記電極１１、１２
は、例えばニッケルベ―スアロイ又は多孔質のニッケル
ベ―スアロイの焼結体から形成される。前記セパレ―タ
１４、エッジシ―ル１５ａ、１５ｂ、孔開き板１６ａ、
１６ｂ及び波板１７ａ、１７ｂは、例えばステンレス鋼
から形成される。
ド（燃料極）１１、カソ―ド（酸化剤極）１２及びこれ
ら電極１１、１２間に配置され、電解質を保持した電解
質板１３を備えている。これらアノ―ド１１、カソ―ト
１２及び電解質板１３を単位セルとし、複数の単位セル
がセパレ―タ４を挟んで積層されている。前記電解質板
１３上面に配置された前記アノ―ド１１の対向する一対
の縁部は、前記電解質板１３の縁部から所望距離へだて
て内側に位置し、かつ前記アノ―ド１１が存在しない前
記電解質板１３の両縁部と前記セパレ―タ１４の間には
エッジシ―ル板１５ａが配置されている。前記電解質板
１３下面に配置された前記カソ―ド１２の前記エッジシ
―ル板１５ａと直交する一対の縁部は、前記電解質板１
３の縁部から所望距離へだてて内側に位置し、かつ前記
カソ―ド１２が存在しない前記電解質板１３の両縁部と
前記セパレ―タ１４の間には、エッジシ―ル板１５ｂが
配置されている。前記アノ―ド１１、セパレ―タ１４及
びエッジシ―ル板１５ａで区画された空間（燃料ガス流
通空間）には、集電板としての導電性を有する孔開き板
１６ａ、波板１７ａが前記アノ―ド１１側から順次積層
されている。前記カソ―ド１２、セパレ―タ１４及びエ
ッジシ―ル板１５ｂで区画された空間（酸化剤ガス流通
空間）には、集電板としての導電性を有する孔開き板１
６ｂ、波板１７ｂが前記カソ―ド１２側から順次積層さ
れている。このような複数の単位セルがセパレ―タ１４
を挟んで積層されたスタック発電要素の４つの側面に
は、枠状のフランジ１８を有するマニホ―ルド１９がそ
れぞれ配置されている。また、前記スタック発電要素の
４つの側面と前記マニホ―ルド１９のフランジ１８との
間にはそれぞれ枠状のマニホ―ルドシ―ル板２０が介在
されている。前記燃料ガス流通空間が表出する前記発電
要素の側面に対応するのマニホ―ルド（図示せず）に
は、燃料ガス２１を供給するための供給管２２が取り付
けられている。この供給管２２と反対側のマニホ―ルド
１９には、ガス排出管２３が取着されている。また、前
記酸化剤ガス流通空間が表出する前記発電要素の側面に
対応するのマニホ―ルド（図示せず）には、酸化剤ガス
２４を供給するための供給管２５が取り付けられてい
る。この供給管２５と反対側のマニホ―ルド１９には、
ガス排出管２６が取着されている。前記電極１１、１２
は、例えばニッケルベ―スアロイ又は多孔質のニッケル
ベ―スアロイの焼結体から形成される。前記セパレ―タ
１４、エッジシ―ル１５ａ、１５ｂ、孔開き板１６ａ、
１６ｂ及び波板１７ａ、１７ｂは、例えばステンレス鋼
から形成される。
【００１２】前記燃料ガス２１としては、例えば水素
（Ｈ2 ）と二酸化炭素（ＣＯ2 ）との混合ガスなどを使
用できる。前記酸化剤ガス２４としては、例えば空気又
は酸素（Ｏ2 ）と二酸化炭素（ＣＯ2 ）との混合ガスな
どを使用できる。
（Ｈ2 ）と二酸化炭素（ＣＯ2 ）との混合ガスなどを使
用できる。前記酸化剤ガス２４としては、例えば空気又
は酸素（Ｏ2 ）と二酸化炭素（ＣＯ2 ）との混合ガスな
どを使用できる。
【００１３】前記電解質板１３は、多孔質体（例えば気
孔率４０〜６５％）に電解質である混合アルカリ炭酸塩
を溶融状態で含浸され、かつ前記多孔質体は少なくとも
２層から形成され、前記燃料極１１に接する側の層はＬ
ｉＡｌa Ｏb （０．８９≦ａ≦１．１１、１．８０≦ｂ
≦２．２０）からなり、前記酸化剤極１２に接する側の
層はリチウムタンタレート、リチウムジルコニウムおよ
びリチウムナイオベートの群から選ばれる少なくとも１
種を含む構成になっている。
孔率４０〜６５％）に電解質である混合アルカリ炭酸塩
を溶融状態で含浸され、かつ前記多孔質体は少なくとも
２層から形成され、前記燃料極１１に接する側の層はＬ
ｉＡｌa Ｏb （０．８９≦ａ≦１．１１、１．８０≦ｂ
≦２．２０）からなり、前記酸化剤極１２に接する側の
層はリチウムタンタレート、リチウムジルコニウムおよ
びリチウムナイオベートの群から選ばれる少なくとも１
種を含む構成になっている。
【００１４】前記混合アルカリ炭酸塩としては、例えば
炭酸リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ）と炭酸カリウム（Ｋ2 Ｃ
Ｏ3 ）の混合物、Ｌｉ2 ＣＯ3 と炭酸ナトリウム（Ｎａ
2 ＣＯ3 の混合物、Ｌｉ2 ＣＯ3 とＫ2 ＣＯ3 とＮａ2
ＣＯ3 の混合物等を挙げることができる。
炭酸リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ）と炭酸カリウム（Ｋ2 Ｃ
Ｏ3 ）の混合物、Ｌｉ2 ＣＯ3 と炭酸ナトリウム（Ｎａ
2 ＣＯ3 の混合物、Ｌｉ2 ＣＯ3 とＫ2 ＣＯ3 とＮａ2
ＣＯ3 の混合物等を挙げることができる。
【００１５】前記燃料極１１側の前記多孔質体の層は、
例えば粒径が０．０５〜０．５μｍのγ−ＬｉＡｌＯ2
微粉末、β−ＬｉＡｌＯ2 微粉末およびα−ＬｉＡｌＯ
2 微粉末の群から選ばれる少なくとも１種からなる保持
材と例えば粒径が２０〜６０μｍのγ−ＬｉＡｌＯ2 粒
子、β−ＬｉＡｌＯ2 粒子およびα−ＬｉＡｌＯ2 粒子
の群から選ばれる少なくとも１種からなる補強材とから
構成される。前記保持材は、１ｇ当りの初期比表面積が
７〜４０ｍ2 のものが望ましい。
例えば粒径が０．０５〜０．５μｍのγ−ＬｉＡｌＯ2
微粉末、β−ＬｉＡｌＯ2 微粉末およびα−ＬｉＡｌＯ
2 微粉末の群から選ばれる少なくとも１種からなる保持
材と例えば粒径が２０〜６０μｍのγ−ＬｉＡｌＯ2 粒
子、β−ＬｉＡｌＯ2 粒子およびα−ＬｉＡｌＯ2 粒子
の群から選ばれる少なくとも１種からなる補強材とから
構成される。前記保持材は、１ｇ当りの初期比表面積が
７〜４０ｍ2 のものが望ましい。
【００１６】前記酸化剤極１２側の前記多孔質体の層に
用いられるリチウムタンタレートとしては、例えばＬｉ
ＴａＯ3 、Ｌｉ3 ＴａＯ4 等を、リチウムジルコニウム
として例えばＬｉ2 ＺｒＯ3 、Ｌｉ4 ＺｒＯ4 、Ｌｉ8
ＺｒＯ6 等を、リチウムナイオベートとして例えばＬｉ
ＮｂＯ2 、ＬｉＮｂ3 Ｏ8 、Ｌｉ3 ＮｂＯ4 、ＬｉＮｂ
Ｏ3 の粒子等を挙げることができる。
用いられるリチウムタンタレートとしては、例えばＬｉ
ＴａＯ3 、Ｌｉ3 ＴａＯ4 等を、リチウムジルコニウム
として例えばＬｉ2 ＺｒＯ3 、Ｌｉ4 ＺｒＯ4 、Ｌｉ8
ＺｒＯ6 等を、リチウムナイオベートとして例えばＬｉ
ＮｂＯ2 、ＬｉＮｂ3 Ｏ8 、Ｌｉ3 ＮｂＯ4 、ＬｉＮｂ
Ｏ3 の粒子等を挙げることができる。
【００１７】前記酸化剤極１２側の前記多孔質体の層
は、前記リチウムタンタレート、リチウムジルコニウム
およびリチウムナイオベートの群から選ばれる少なくと
も１種から構成してもよいし、他の充填材、例えばＬｉ
Ａｌa Ｏb （０．８９≦ａ≦１．１１、１．８０≦ｂ≦
２．２０）との混合物により構成してもよい。前記他の
充填材との混合物により前記多孔質体の層を構成する場
合には、前記リチウムタンタレート等の含有量を５重量
％以上、より好ましくは１０重量％以上にすることが望
ましい。このような組成の多孔質体の層は、前記燃料極
１１側の前記多孔質体の層と同様に例えば粒径が０．０
５〜０．５μｍの微粉末（保持材）と例えば粒径が２０
〜６０μｍの粒子（補強材）とから構成することが望ま
しい。上述した電解質板は、例えば次のような方法に製
造される。
は、前記リチウムタンタレート、リチウムジルコニウム
およびリチウムナイオベートの群から選ばれる少なくと
も１種から構成してもよいし、他の充填材、例えばＬｉ
Ａｌa Ｏb （０．８９≦ａ≦１．１１、１．８０≦ｂ≦
２．２０）との混合物により構成してもよい。前記他の
充填材との混合物により前記多孔質体の層を構成する場
合には、前記リチウムタンタレート等の含有量を５重量
％以上、より好ましくは１０重量％以上にすることが望
ましい。このような組成の多孔質体の層は、前記燃料極
１１側の前記多孔質体の層と同様に例えば粒径が０．０
５〜０．５μｍの微粉末（保持材）と例えば粒径が２０
〜６０μｍの粒子（補強材）とから構成することが望ま
しい。上述した電解質板は、例えば次のような方法に製
造される。
【００１８】（１）まず、ＬｉＡｌa Ｏb （０．８９≦
ａ≦１．１１、１．８０≦ｂ≦２．２０）および有機バ
インダを有機溶媒の存在下で混合することにより燃料極
側多孔質体用混合物を調製する。ここに用いる有機バイ
ンダとしては、例えばポリビニルブチラール、フタル酸
ジブチルル、アクリル樹脂等を挙げることができる。前
記有機溶媒としては、例えばアルコール、キシレン、メ
チルエチルケトン等を挙げることができる。
ａ≦１．１１、１．８０≦ｂ≦２．２０）および有機バ
インダを有機溶媒の存在下で混合することにより燃料極
側多孔質体用混合物を調製する。ここに用いる有機バイ
ンダとしては、例えばポリビニルブチラール、フタル酸
ジブチルル、アクリル樹脂等を挙げることができる。前
記有機溶媒としては、例えばアルコール、キシレン、メ
チルエチルケトン等を挙げることができる。
【００１９】また、リチウムタンタレート、リチウムジ
ルコネートおよびリチウムナイオベートの群から選ばれ
る少なくとも１種、必要に応じて配合されるＬｉＡｌa
Ｏb（０．８９≦ａ≦１．１１、１．８０≦ｂ≦２．２
０）および有機バインダを有機溶媒の存在下で混合する
ことにより酸化剤極側多孔質体用混合物を調製する。
ルコネートおよびリチウムナイオベートの群から選ばれ
る少なくとも１種、必要に応じて配合されるＬｉＡｌa
Ｏb（０．８９≦ａ≦１．１１、１．８０≦ｂ≦２．２
０）および有機バインダを有機溶媒の存在下で混合する
ことにより酸化剤極側多孔質体用混合物を調製する。
【００２０】次いで、前記各混合物を通常のシート成形
法（例えばドクタ―ブレ―ド法、カレンダロール法、ス
リップキャスト法、冷間押出し法等）により２層構造の
グリーンシートを成形した後、脱脂することにより所定
の気孔率を有する多孔質体を作製する。
法（例えばドクタ―ブレ―ド法、カレンダロール法、ス
リップキャスト法、冷間押出し法等）により２層構造の
グリーンシートを成形した後、脱脂することにより所定
の気孔率を有する多孔質体を作製する。
【００２１】一方、混合アルカリ炭酸塩からなる電解質
を前記多孔質体と同様な方法、つまり有機バインダと共
に有機溶媒の存在下で混合し、前記混合物を通常のシー
ト成形法によりシート成形してシート状物を作製する。
つづいて、前記多孔質体に前記シート状物を重ねた後、
前記シート状物を溶融することにより前記多孔質体に前
記電解質を含浸させることにより電解質板を製造する。
を前記多孔質体と同様な方法、つまり有機バインダと共
に有機溶媒の存在下で混合し、前記混合物を通常のシー
ト成形法によりシート成形してシート状物を作製する。
つづいて、前記多孔質体に前記シート状物を重ねた後、
前記シート状物を溶融することにより前記多孔質体に前
記電解質を含浸させることにより電解質板を製造する。
【００２２】（２）前記（１）の方法により作製した電
解質板を予め混合アルカリ炭酸塩からなる電解質を含浸
させたアノードと無含浸のカソードの間に配置し、前述
した図２に示す単位セルとし、複数の単位セルをセパレ
ータを挟んで積層してスタック発電要素とした後、この
発電要素の４つの側面にマニホ―ルドを取付けて燃料電
池を組立てる。
解質板を予め混合アルカリ炭酸塩からなる電解質を含浸
させたアノードと無含浸のカソードの間に配置し、前述
した図２に示す単位セルとし、複数の単位セルをセパレ
ータを挟んで積層してスタック発電要素とした後、この
発電要素の４つの側面にマニホ―ルドを取付けて燃料電
池を組立てる。
【００２３】
【作用】本発明によれば、多孔質体に電解質である混合
アルカリ炭酸塩を溶融状態で含浸させた電解質板におい
て前記多孔質体を少なくとも２つの層から形成し、かつ
燃料極側の層をＬｉＡｌa Ｏb （０．８９≦ａ≦１．１
１、１．８０≦ｂ≦２．２０）から形成し、酸化剤極側
の層をリチウムタンタレート、リチウムジルコネートお
よびリチウムナイオベートの群から選ばれる少なくとも
１種を含む構成にすることによって、燃料極側の多孔質
体部分を水素等を含む燃料ガスに対する安定性を高める
ことができると共に、酸化剤極側の多孔質体部分を酸素
等を含む酸化剤ガスに対する安定性を高めることができ
る。その結果、運転時における前記多孔質体の構成材料
である保持材および補強材の粒成長を抑制して電解質の
流出（電解質ロス）を低減でき、電解質ロスに伴う電解
質板の抵抗増大、クロスオ―バの発生を抑制できる。し
たがって、長時間の運転が可能な長寿命の溶融炭酸塩型
燃料電池を得ることができる。
アルカリ炭酸塩を溶融状態で含浸させた電解質板におい
て前記多孔質体を少なくとも２つの層から形成し、かつ
燃料極側の層をＬｉＡｌa Ｏb （０．８９≦ａ≦１．１
１、１．８０≦ｂ≦２．２０）から形成し、酸化剤極側
の層をリチウムタンタレート、リチウムジルコネートお
よびリチウムナイオベートの群から選ばれる少なくとも
１種を含む構成にすることによって、燃料極側の多孔質
体部分を水素等を含む燃料ガスに対する安定性を高める
ことができると共に、酸化剤極側の多孔質体部分を酸素
等を含む酸化剤ガスに対する安定性を高めることができ
る。その結果、運転時における前記多孔質体の構成材料
である保持材および補強材の粒成長を抑制して電解質の
流出（電解質ロス）を低減でき、電解質ロスに伴う電解
質板の抵抗増大、クロスオ―バの発生を抑制できる。し
たがって、長時間の運転が可能な長寿命の溶融炭酸塩型
燃料電池を得ることができる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 実施例１
【００２５】まず、比表面積が１０〜２０ｍ2 ／ｇのγ
−ＬｉＡｌＯ2 粉末（保持材）および粒径２０〜６０μ
ｍのＬｉＡｌＯ2 粉末（補強材）を７０：３０の重量比
でアルミナポットに入れ、エチルアルコール、ポリビニ
ルブチラール、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混
合して燃料極側多孔質体用スラリーを調製した。
−ＬｉＡｌＯ2 粉末（保持材）および粒径２０〜６０μ
ｍのＬｉＡｌＯ2 粉末（補強材）を７０：３０の重量比
でアルミナポットに入れ、エチルアルコール、ポリビニ
ルブチラール、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混
合して燃料極側多孔質体用スラリーを調製した。
【００２６】また、０．２〜２μｍのリチウムタンタレ
ート粉末（保持材）および粒径２０〜６０μｍのリチウ
ムタンタレート粉末（補強材）を７０：３０の重量比で
アルミナポットに入れ、エチルアルコール、ポリビニル
ブチラール、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合
して酸化剤極側多孔質体用スラリーを調製した。
ート粉末（保持材）および粒径２０〜６０μｍのリチウ
ムタンタレート粉末（補強材）を７０：３０の重量比で
アルミナポットに入れ、エチルアルコール、ポリビニル
ブチラール、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合
して酸化剤極側多孔質体用スラリーを調製した。
【００２７】次いで、前記各スラリーをキャリアに展開
し、厚さ０．５ｍｍの２層構造のマトリックスグリーン
シートを形成した後、脱脂することにより多孔質体を作
製した。
し、厚さ０．５ｍｍの２層構造のマトリックスグリーン
シートを形成した後、脱脂することにより多孔質体を作
製した。
【００２８】次いで、電解質としての混合アルカリ炭酸
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様にスラリーを調製し、
キャリアに展開することによりシート状物とした。つづ
いて、前記多孔質体上に前記シート状物を重ね、５５０
℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態とすることに
より前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体に含浸する
ことにより厚さ０．５ｍｍの電解質板を製造した。 実施例２
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様にスラリーを調製し、
キャリアに展開することによりシート状物とした。つづ
いて、前記多孔質体上に前記シート状物を重ね、５５０
℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態とすることに
より前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体に含浸する
ことにより厚さ０．５ｍｍの電解質板を製造した。 実施例２
【００２９】まず、０．２〜２μｍのリチウムジルコネ
ート粉末（保持材）および粒径２０〜６０μｍのリチウ
ムジルコネート粉末（補強材）を７０：３０の重量比で
アルミナポットに入れ、エチルアルコール、ポリビニル
ブチラール、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合
して酸化剤極側多孔質体用スラリーを調製した。つづい
て、実施例１同様な燃料極側多孔質体用スラリーおよび
前記酸化剤極側多孔質体用スラリーをキャリアに展開
し、厚さ０．５ｍｍの２層構造のマトリックスグリーン
シートを形成した後、脱脂することにより多孔質体を作
製した。
ート粉末（保持材）および粒径２０〜６０μｍのリチウ
ムジルコネート粉末（補強材）を７０：３０の重量比で
アルミナポットに入れ、エチルアルコール、ポリビニル
ブチラール、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合
して酸化剤極側多孔質体用スラリーを調製した。つづい
て、実施例１同様な燃料極側多孔質体用スラリーおよび
前記酸化剤極側多孔質体用スラリーをキャリアに展開
し、厚さ０．５ｍｍの２層構造のマトリックスグリーン
シートを形成した後、脱脂することにより多孔質体を作
製した。
【００３０】次いで、電解質としての混合アルカリ炭酸
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様な方法によりスラリー
を調製し、キャリアに展開することによりシート状物と
した。つづいて、前記多孔質体上に前記シート状物を重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの５種の電解質板
を製造した。 実施例３
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様な方法によりスラリー
を調製し、キャリアに展開することによりシート状物と
した。つづいて、前記多孔質体上に前記シート状物を重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの５種の電解質板
を製造した。 実施例３
【００３１】まず、０．２〜２μｍのリチウムナイオベ
ート粉末（保持材）および粒径２０〜６０μｍのリチウ
ムナイオベート粉末（補強材）を７０：３０の重量比で
アルミナポットに入れ、エチルアルコール、ポリビニル
ブチラール、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合
して酸化剤極側多孔質体用スラリーを調製した。つづい
て、実施例１同様な燃料極側多孔質体用スラリーおよび
前記酸化剤極側多孔質体用スラリーをキャリアに展開
し、厚さ０．５ｍｍの２層構造のマトリックスグリーン
シートを形成した後、脱脂することにより多孔質体を作
製した。
ート粉末（保持材）および粒径２０〜６０μｍのリチウ
ムナイオベート粉末（補強材）を７０：３０の重量比で
アルミナポットに入れ、エチルアルコール、ポリビニル
ブチラール、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合
して酸化剤極側多孔質体用スラリーを調製した。つづい
て、実施例１同様な燃料極側多孔質体用スラリーおよび
前記酸化剤極側多孔質体用スラリーをキャリアに展開
し、厚さ０．５ｍｍの２層構造のマトリックスグリーン
シートを形成した後、脱脂することにより多孔質体を作
製した。
【００３２】次いで、電解質としての混合アルカリ炭酸
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様な方法によりスラリー
を調製し、キャリアに展開することによりシート状物と
した。つづいて、前記多孔質体上に前記シート状物を重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの５種の電解質板
を製造した。 実施例４
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様な方法によりスラリー
を調製し、キャリアに展開することによりシート状物と
した。つづいて、前記多孔質体上に前記シート状物を重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの５種の電解質板
を製造した。 実施例４
【００３３】まず、０．２〜２μｍのリチウムタンタレ
ート粉末およびリチウムジルコネート粉末を５０：５０
の重量比で混合した混合粉末（保持材）と、粒径２０〜
６０μｍのリチウムタンタレート粉末およびリチウムジ
ルコネート粉末を５０：５０の重量比で混合した混合粉
末（補強材）とを７０：３０の重量比でアルミナポット
に入れ、エチルアルコール、ポリビニルブチラール、フ
タル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合して酸化剤極側
多孔質体用スラリーを調製した。つづいて、実施例１同
様な燃料極側多孔質体用スラリーおよび前記酸化剤極側
多孔質体用スラリーをキャリアに展開し、厚さ０．５ｍ
ｍの２層構造のマトリックスグリーンシートを形成した
後、脱脂することにより多孔質体を作製した。
ート粉末およびリチウムジルコネート粉末を５０：５０
の重量比で混合した混合粉末（保持材）と、粒径２０〜
６０μｍのリチウムタンタレート粉末およびリチウムジ
ルコネート粉末を５０：５０の重量比で混合した混合粉
末（補強材）とを７０：３０の重量比でアルミナポット
に入れ、エチルアルコール、ポリビニルブチラール、フ
タル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合して酸化剤極側
多孔質体用スラリーを調製した。つづいて、実施例１同
様な燃料極側多孔質体用スラリーおよび前記酸化剤極側
多孔質体用スラリーをキャリアに展開し、厚さ０．５ｍ
ｍの２層構造のマトリックスグリーンシートを形成した
後、脱脂することにより多孔質体を作製した。
【００３４】次いで、電解質としての混合アルカリ炭酸
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様な方法によりスラリー
を調製し、キャリアに展開することによりシート状物と
した。つづいて、前記多孔質体上に前記シート状物を重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの５種の電解質板
を製造した。 実施例５
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様な方法によりスラリー
を調製し、キャリアに展開することによりシート状物と
した。つづいて、前記多孔質体上に前記シート状物を重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの５種の電解質板
を製造した。 実施例５
【００３５】まず、０．２〜２μｍのリチウムタンタレ
ート粉末およびリチウムナイオベート粉末を５０：５０
の重量比で混合した混合粉末（保持材）と、粒径２０〜
６０μｍのリチウムタンタレート粉末およびリチウムナ
イオベート粉末を５０：５０の重量比で混合した混合粉
末（補強材）とを７０：３０の重量比でアルミナポット
に入れ、エチルアルコール、ポリビニルブチラール、フ
タル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合して酸化剤極側
多孔質体用スラリーを調製した。つづいて、実施例１同
様な燃料極側多孔質体用スラリーおよび前記酸化剤極側
多孔質体用スラリーをキャリアに展開し、厚さ０．５ｍ
ｍの２層構造のマトリックスグリーンシートを形成した
後、脱脂することにより多孔質体を作製した。
ート粉末およびリチウムナイオベート粉末を５０：５０
の重量比で混合した混合粉末（保持材）と、粒径２０〜
６０μｍのリチウムタンタレート粉末およびリチウムナ
イオベート粉末を５０：５０の重量比で混合した混合粉
末（補強材）とを７０：３０の重量比でアルミナポット
に入れ、エチルアルコール、ポリビニルブチラール、フ
タル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合して酸化剤極側
多孔質体用スラリーを調製した。つづいて、実施例１同
様な燃料極側多孔質体用スラリーおよび前記酸化剤極側
多孔質体用スラリーをキャリアに展開し、厚さ０．５ｍ
ｍの２層構造のマトリックスグリーンシートを形成した
後、脱脂することにより多孔質体を作製した。
【００３６】次いで、電解質としての混合アルカリ炭酸
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様な方法によりスラリー
を調製し、キャリアに展開することによりシート状物と
した。つづいて、前記多孔質体上に前記シート状物を重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの５種の電解質板
を製造した。 実施例６
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様な方法によりスラリー
を調製し、キャリアに展開することによりシート状物と
した。つづいて、前記多孔質体上に前記シート状物を重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの５種の電解質板
を製造した。 実施例６
【００３７】まず、０．２〜２μｍのリチウムジルコネ
ート粉末およびリチウムナイオベート粉末を５０：５０
の重量比で混合した混合粉末（保持材）と、粒径２０〜
６０μｍのリチウムジルコネート粉末およびリチウムナ
イオベート粉末を５０：５０の重量比で混合した混合粉
末（補強材）とを７０：３０の重量比でアルミナポット
に入れ、エチルアルコール、ポリビニルブチラール、フ
タル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合して酸化剤極側
多孔質体用スラリーを調製した。つづいて、実施例１同
様な燃料極側多孔質体用スラリーおよび前記酸化剤極側
多孔質体用スラリーをキャリアに展開し、厚さ０．５ｍ
ｍの２層構造のマトリックスグリーンシートを形成した
後、脱脂することにより多孔質体を作製した。
ート粉末およびリチウムナイオベート粉末を５０：５０
の重量比で混合した混合粉末（保持材）と、粒径２０〜
６０μｍのリチウムジルコネート粉末およびリチウムナ
イオベート粉末を５０：５０の重量比で混合した混合粉
末（補強材）とを７０：３０の重量比でアルミナポット
に入れ、エチルアルコール、ポリビニルブチラール、フ
タル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合して酸化剤極側
多孔質体用スラリーを調製した。つづいて、実施例１同
様な燃料極側多孔質体用スラリーおよび前記酸化剤極側
多孔質体用スラリーをキャリアに展開し、厚さ０．５ｍ
ｍの２層構造のマトリックスグリーンシートを形成した
後、脱脂することにより多孔質体を作製した。
【００３８】次いで、電解質としての混合アルカリ炭酸
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様な方法によりスラリー
を調製し、キャリアに展開することによりシート状物と
した。つづいて、前記多孔質体上に前記シート状物を重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの５種の電解質板
を製造した。 実施例７
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様な方法によりスラリー
を調製し、キャリアに展開することによりシート状物と
した。つづいて、前記多孔質体上に前記シート状物を重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの５種の電解質板
を製造した。 実施例７
【００３９】まず、０．２〜２μｍのリチウムタンタレ
ート粉末、リチウムジルコネート粉末およびリチウムナ
イオベート粉末を５０：２５：２５の重量比で混合した
混合粉末（保持材）と、粒径２０〜６０μｍのリチウム
タンタレート粉末、リチウムジルコネート粉末およびリ
チウムナイオベート粉末を５０：２５：２５の重量比で
混合した混合粉末（補強材）とを７０：３０の重量比で
アルミナポットに入れ、エチルアルコール、ポリビニル
ブチラール、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合
して酸化剤極側多孔質体用スラリーを調製した。つづい
て、実施例１同様な燃料極側多孔質体用スラリーおよび
前記酸化剤極側多孔質体用スラリーをキャリアに展開
し、厚さ０．５ｍｍの２層構造のマトリックスグリーン
シートを形成した後、脱脂することにより多孔質体を作
製した。
ート粉末、リチウムジルコネート粉末およびリチウムナ
イオベート粉末を５０：２５：２５の重量比で混合した
混合粉末（保持材）と、粒径２０〜６０μｍのリチウム
タンタレート粉末、リチウムジルコネート粉末およびリ
チウムナイオベート粉末を５０：２５：２５の重量比で
混合した混合粉末（補強材）とを７０：３０の重量比で
アルミナポットに入れ、エチルアルコール、ポリビニル
ブチラール、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合
して酸化剤極側多孔質体用スラリーを調製した。つづい
て、実施例１同様な燃料極側多孔質体用スラリーおよび
前記酸化剤極側多孔質体用スラリーをキャリアに展開
し、厚さ０．５ｍｍの２層構造のマトリックスグリーン
シートを形成した後、脱脂することにより多孔質体を作
製した。
【００４０】次いで、電解質としての混合アルカリ炭酸
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様な方法によりスラリー
を調製し、キャリアに展開することによりシート状物と
した。つづいて、前記多孔質体上に前記シート状物を重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの５種の電解質板
を製造した。 実施例８
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様な方法によりスラリー
を調製し、キャリアに展開することによりシート状物と
した。つづいて、前記多孔質体上に前記シート状物を重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの５種の電解質板
を製造した。 実施例８
【００４１】まず、０．２〜２μｍのγ−ＬｉＡｌＯ2
粉末、リチウムタンタレート粉末、リチウムジルコネー
ト粉末およびリチウムナイオベート粉末を２５：２５：
２５：２５の重量比で混合した混合粉末（保持材）と、
粒径２０〜６０μｍのγ−ＬｉＡｌＯ2 粉末、リチウム
タンタレート粉末、リチウムジルコネート粉末およびリ
チウムナイオベート粉末を２５：２５：２５：２５の重
量比で混合した混合粉末（補強材）とを７０：３０の重
量比でアルミナポットに入れ、エチルアルコール、ポリ
ビニルブチラール、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿
式混合して酸化剤極側多孔質体用スラリーを調製した。
つづいて、実施例１同様な燃料極側多孔質体用スラリー
および前記酸化剤極側多孔質体用スラリーをキャリアに
展開し、厚さ０．５ｍｍの２層構造のマトリックスグリ
ーンシートを形成した後、脱脂することにより多孔質体
を作製した。
粉末、リチウムタンタレート粉末、リチウムジルコネー
ト粉末およびリチウムナイオベート粉末を２５：２５：
２５：２５の重量比で混合した混合粉末（保持材）と、
粒径２０〜６０μｍのγ−ＬｉＡｌＯ2 粉末、リチウム
タンタレート粉末、リチウムジルコネート粉末およびリ
チウムナイオベート粉末を２５：２５：２５：２５の重
量比で混合した混合粉末（補強材）とを７０：３０の重
量比でアルミナポットに入れ、エチルアルコール、ポリ
ビニルブチラール、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿
式混合して酸化剤極側多孔質体用スラリーを調製した。
つづいて、実施例１同様な燃料極側多孔質体用スラリー
および前記酸化剤極側多孔質体用スラリーをキャリアに
展開し、厚さ０．５ｍｍの２層構造のマトリックスグリ
ーンシートを形成した後、脱脂することにより多孔質体
を作製した。
【００４２】次いで、電解質としての混合アルカリ炭酸
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様な方法によりスラリー
を調製し、キャリアに展開することによりシート状物と
した。つづいて、前記多孔質体上に前記シート状物を重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの５種の電解質板
を製造した。 比較例
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様な方法によりスラリー
を調製し、キャリアに展開することによりシート状物と
した。つづいて、前記多孔質体上に前記シート状物を重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの５種の電解質板
を製造した。 比較例
【００４３】比表面積が１０〜２０ｍ2 ／ｇのγ−Ｌｉ
ＡｌＯ2 粉末（保持材）および粒径２０〜６０μｍのＬ
ｉＡｌＯ2 粉末（補強材）を７０：３０の重量比でアル
ミナポットに入れ、エチルアルコール、ポリビニルブチ
ラール、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合して
調製したスラリーを用いた以外、実施例１と同様な方法
により多孔質体を製造した。
ＡｌＯ2 粉末（保持材）および粒径２０〜６０μｍのＬ
ｉＡｌＯ2 粉末（補強材）を７０：３０の重量比でアル
ミナポットに入れ、エチルアルコール、ポリビニルブチ
ラール、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合して
調製したスラリーを用いた以外、実施例１と同様な方法
により多孔質体を製造した。
【００４４】実施例１〜８および比較例の各電解質板
と、ニッケルベ―スアロイからなるアノ―ド、カソ―ド
と、ステンレス鋼からなるセパレ―タ、エッジシ―ル
板、孔開き板、波板を用いて前述した図２及び図３に示
す溶融炭酸塩型燃料電池を組立てた。なお、実施例１〜
８の電解質板はアノード側に燃料極側多孔質体用スラリ
ーから形成された多孔質体層が、カソード側に酸化剤極
側多孔質体用スラリーから形成された多孔質体層が配置
されるように組み込んだ。各燃料電池のアノ―ドに燃料
ガスとしてのＨ2 ８０ｖｏｌ％とＣＯ2 ２０ｖｏｌ％の
混合ガスを供給し、カソ―ドに酸化剤ガスとしての空気
７０ｖｏｌ％とＣＯ2 ３０ｖｏｌ％の混合ガスをそれぞ
れ供給し、６５０℃で１５０ｍＡ／ｃｍ2 の負荷条件で
発電試験を行なった。発電試験は、６０００時間の連続
運転を行ない、６０００時間経過後の電池性能を調べ
た。その結果を下記表１に併記した。
と、ニッケルベ―スアロイからなるアノ―ド、カソ―ド
と、ステンレス鋼からなるセパレ―タ、エッジシ―ル
板、孔開き板、波板を用いて前述した図２及び図３に示
す溶融炭酸塩型燃料電池を組立てた。なお、実施例１〜
８の電解質板はアノード側に燃料極側多孔質体用スラリ
ーから形成された多孔質体層が、カソード側に酸化剤極
側多孔質体用スラリーから形成された多孔質体層が配置
されるように組み込んだ。各燃料電池のアノ―ドに燃料
ガスとしてのＨ2 ８０ｖｏｌ％とＣＯ2 ２０ｖｏｌ％の
混合ガスを供給し、カソ―ドに酸化剤ガスとしての空気
７０ｖｏｌ％とＣＯ2 ３０ｖｏｌ％の混合ガスをそれぞ
れ供給し、６５０℃で１５０ｍＡ／ｃｍ2 の負荷条件で
発電試験を行なった。発電試験は、６０００時間の連続
運転を行ない、６０００時間経過後の電池性能を調べ
た。その結果を下記表１に併記した。
【００４５】また、発電試験後の各電解質板を酢酸溶液
（氷酢酸１０ｖｏｌ％、無水酢酸１０ｖｏｌ％、エタノ
ール８０％）に浸漬して混合アルカリ炭酸塩を溶出し、
水銀圧入法により孔径が２．０μｍ以上の細孔（粗孔）
の割合、つまり粗孔率を測定した。その結果を同表１に
併記した。
（氷酢酸１０ｖｏｌ％、無水酢酸１０ｖｏｌ％、エタノ
ール８０％）に浸漬して混合アルカリ炭酸塩を溶出し、
水銀圧入法により孔径が２．０μｍ以上の細孔（粗孔）
の割合、つまり粗孔率を測定した。その結果を同表１に
併記した。
【００４６】
【表１】
【００４７】前記表２から明らかなように、酸化剤極
（カソード）側にリチウムタンタレート、リチウムジル
コネート、リチウムナイオベートを含む多孔質体を有す
る実施例１〜８の電解質板は、前記リチウムタンタレー
ト、リチウムジルコネート、リチウムナイオベートを含
まない多孔質体を有する比較例の電解質板に比べて６０
００時間での粗孔率が低く抑えられることがわかる。ま
た、実施例１〜８の電解質板を組み込んだ溶融炭酸塩型
燃料電池では、比較例の電解質板を組み込んだ燃料電池
に比べて作動電位降下が小さくなることがわかる。
（カソード）側にリチウムタンタレート、リチウムジル
コネート、リチウムナイオベートを含む多孔質体を有す
る実施例１〜８の電解質板は、前記リチウムタンタレー
ト、リチウムジルコネート、リチウムナイオベートを含
まない多孔質体を有する比較例の電解質板に比べて６０
００時間での粗孔率が低く抑えられることがわかる。ま
た、実施例１〜８の電解質板を組み込んだ溶融炭酸塩型
燃料電池では、比較例の電解質板を組み込んだ燃料電池
に比べて作動電位降下が小さくなることがわかる。
【００４８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば電
解質板中の電解質の流出を低減して、電解質の流出に伴
う内部抵抗の増大、ガスクロスオ―バの発生を抑制で
き、長時間運転が可能な長寿命の溶融炭酸塩型燃料電池
を提供できる。
解質板中の電解質の流出を低減して、電解質の流出に伴
う内部抵抗の増大、ガスクロスオ―バの発生を抑制で
き、長時間運転が可能な長寿命の溶融炭酸塩型燃料電池
を提供できる。
【図１】溶融炭酸塩型燃料電池の基本構造を示す概略
図。
図。
【図２】本発明に係わる溶融炭酸塩型燃料電池の一般的
に構成を示す斜視図。
に構成を示す斜視図。
【図３】図２の燃料電池の要部拡大斜視図。
１１…アノード、１２…カソード、１３…電解質板、１
４…セパレータ、１９…マニホ―ルド、２１…燃料ガ
ス、２４…酸化剤ガス。
４…セパレータ、１９…マニホ―ルド、２１…燃料ガ
ス、２４…酸化剤ガス。
───────────────────────────────────────────────────── 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 立石 浩史 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、前記燃料極と前
記酸化剤極との間に介在された電解質および多孔質体か
らなる電解質板とを備えた溶融炭酸塩型燃料電池におい
て、 前記電解質板の多孔質体は、少なくとも２層からなり、
前記燃料極側の層はＬｉＡｌa Ｏb （０．８９≦ａ≦
１．１１、１．８０≦ｂ≦２．２０）からなり、かつ前
記酸化剤極側の層はリチウムタンタレート、リチウムジ
ルコネートおよびリチウムナイオベートの群から選ばれ
る少なくとも１種を含む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 |
|---|---|---|---|
| JP5048887A JPH06267568A (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5048887A JPH06267568A (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06267568A true JPH06267568A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12815795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5048887A Pending JPH06267568A (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06267568A (ja) |
-
1993
- 1993-03-10 JP JP5048887A patent/JPH06267568A/ja active Pending
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