JPH0628164B2 - 溶融炭酸塩型燃料電池の電解質補給方法 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池の電解質補給方法Info
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- JPH0628164B2 JPH0628164B2 JP61135928A JP13592886A JPH0628164B2 JP H0628164 B2 JPH0628164 B2 JP H0628164B2 JP 61135928 A JP61135928 A JP 61135928A JP 13592886 A JP13592886 A JP 13592886A JP H0628164 B2 JPH0628164 B2 JP H0628164B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶融炭酸塩型燃料電池に係り、特に作業が簡
単で複雑な構造を必要としない溶融炭酸塩型燃料電池の
電解質補給方法に関する。
単で複雑な構造を必要としない溶融炭酸塩型燃料電池の
電解質補給方法に関する。
溶融炭酸塩型燃料電池は、第３図に示すものが一般に知
られている。図において、電解質を含浸したマトリック
ス層１を境にして両側に、多孔質体で形成された触媒が
付加されてなる電極板（アノード電極２及びカソード電
極３）が配置され、さらに両電極板の背面のアノード電
極２に燃料ガスを供給する燃料ガス通路５及びカソード
電極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス通路６を有する
セパレータ４を介して積層されて単位セルを構成してい
る。これが電池の基本単位となり、単位セルが複数個積
層されて燃料電池を構成する。また、アノード電極２及
びカソード電極３とは位置が逆の場合もありうる。そし
て、図における矢印、すなわち、２４はアノード側の燃
料ガスの流れ、２５はカソード側の酸化剤ガスの流れを
示している。第４図には、第３図に示す単位セルを複数
積層し、更にその図示する上下に押え板８及び９を配設
し、周囲にはマニホールド１０が装着された電池スタッ
ク７の断面図が示されている。図において、アノード側
からのガスの流れを説明する。まず、燃料ガスは入口管
１１ａから入口マニホールド10ａに導入されると燃料ガ
ス通路５に進入しアノード電極２に到達する。この燃料
ガスの一部が電極と反応した後、更に図右方向に流れて
出口マニホールド１０ｂに流出し、出口管１１ｂより電
池外に出る。カソード側は、流通路がアノード側と直交
するように設けられているため、アノード系統に直交し
て同様の流れをする。
られている。図において、電解質を含浸したマトリック
ス層１を境にして両側に、多孔質体で形成された触媒が
付加されてなる電極板（アノード電極２及びカソード電
極３）が配置され、さらに両電極板の背面のアノード電
極２に燃料ガスを供給する燃料ガス通路５及びカソード
電極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス通路６を有する
セパレータ４を介して積層されて単位セルを構成してい
る。これが電池の基本単位となり、単位セルが複数個積
層されて燃料電池を構成する。また、アノード電極２及
びカソード電極３とは位置が逆の場合もありうる。そし
て、図における矢印、すなわち、２４はアノード側の燃
料ガスの流れ、２５はカソード側の酸化剤ガスの流れを
示している。第４図には、第３図に示す単位セルを複数
積層し、更にその図示する上下に押え板８及び９を配設
し、周囲にはマニホールド１０が装着された電池スタッ
ク７の断面図が示されている。図において、アノード側
からのガスの流れを説明する。まず、燃料ガスは入口管
１１ａから入口マニホールド10ａに導入されると燃料ガ
ス通路５に進入しアノード電極２に到達する。この燃料
ガスの一部が電極と反応した後、更に図右方向に流れて
出口マニホールド１０ｂに流出し、出口管１１ｂより電
池外に出る。カソード側は、流通路がアノード側と直交
するように設けられているため、アノード系統に直交し
て同様の流れをする。
燃料ガス等の流体が上記のような流れ作用をするもので
あるため、電解質は電池内に通流される反応ガスによっ
て電池外に持ち出され、電池内の電解質の量が漸次減少
していく傾向がある。したがって、電解質を補給する工
夫が必要となる。
あるため、電解質は電池内に通流される反応ガスによっ
て電池外に持ち出され、電池内の電解質の量が漸次減少
していく傾向がある。したがって、電解質を補給する工
夫が必要となる。
従来より電解質の補給技術としてはリン酸型燃料電池を
対象としたものが知られている。第１の例として第５図
に示すものがある。図において、電解液溜め１２が各セ
パレータ４に配設されており、この電解液溜め１２に補
給チューブ１３を介して図矢印方向より補給用電解液１
４を供給するようにし、凹部に形成された電解液溜め１
２の底部に配設した通気孔１５を通してマトリックス層
１に電解液を常時補給するようにしたものである。
対象としたものが知られている。第１の例として第５図
に示すものがある。図において、電解液溜め１２が各セ
パレータ４に配設されており、この電解液溜め１２に補
給チューブ１３を介して図矢印方向より補給用電解液１
４を供給するようにし、凹部に形成された電解液溜め１
２の底部に配設した通気孔１５を通してマトリックス層
１に電解液を常時補給するようにしたものである。
次に、第２の例としては特開昭60−151977号に示されて
いるものである。この方法は、燃料電池への燃料ガスの
導入管路に電解質霧化装置を並列にかつ挿脱自在に接続
し、電解質の補給時に燃料ガス導入管路内を流れるガス
の少なくとも一部を電解質霧化装置を通過させ、該ガス
とともに霧化された電解質を反応ガス通路を介し燃料ガ
ス電極層を通してマトリックス層に補給するようにした
ものである。
いるものである。この方法は、燃料電池への燃料ガスの
導入管路に電解質霧化装置を並列にかつ挿脱自在に接続
し、電解質の補給時に燃料ガス導入管路内を流れるガス
の少なくとも一部を電解質霧化装置を通過させ、該ガス
とともに霧化された電解質を反応ガス通路を介し燃料ガ
ス電極層を通してマトリックス層に補給するようにした
ものである。
上記２つの例の他に、スタックを開放して電解質を補給
する方法が最も単純な方法として挙げられる。
する方法が最も単純な方法として挙げられる。
しかして、上述した第１の例は、電解液を常時補給する
ことができるが、構造が複雑となり設計及び製造上並び
に費用等によりみて適当ではない。
ことができるが、構造が複雑となり設計及び製造上並び
に費用等によりみて適当ではない。
上述した第２の例は、電極の細孔径がマトリックス層の
細孔径に比べ、大きく、電解質の保持性が低いため、反
応ガス流路に電解質を供給しても、電解質は、電極を透
過し、マトリックス層に保持される事を利用した良い方
法である。
細孔径に比べ、大きく、電解質の保持性が低いため、反
応ガス流路に電解質を供給しても、電解質は、電極を透
過し、マトリックス層に保持される事を利用した良い方
法である。
しかし、本方法を溶融炭酸塩型燃料電池を適用する場合
には、問題がある。すなわち、溶融炭酸塩型燃料電池の
電解質であるアルカリ金属炭酸塩の融点は、数百度
（℃）と高いため、補給チューブ内等で電解質が凝固す
ることがあり、これを防止するには装置各部をヒータ等
で加熱する必要があり、装置が複雑なものとなるという
欠点があった。
には、問題がある。すなわち、溶融炭酸塩型燃料電池の
電解質であるアルカリ金属炭酸塩の融点は、数百度
（℃）と高いため、補給チューブ内等で電解質が凝固す
ることがあり、これを防止するには装置各部をヒータ等
で加熱する必要があり、装置が複雑なものとなるという
欠点があった。
そして、上述した第３の例によれば、電池のメンテナン
ス停止等を利用して、電解質を簡単に補給できるように
すれば、複雑な連続補給装置等は必要がなくなる。
ス停止等を利用して、電解質を簡単に補給できるように
すれば、複雑な連続補給装置等は必要がなくなる。
ところが、従来、リン酸型燃料電池を中心に、電解質補
給方法が考えられて来たが、リン酸型燃料電池では、補
給用として考えられる中濃度の電解質は、常温でも液体
であり、運転中の性状と差がない。これに対して、アル
カリ金属炭酸塩は、常温では固形となり、リン酸型燃料
電池とは同一扱いは出来ない。
給方法が考えられて来たが、リン酸型燃料電池では、補
給用として考えられる中濃度の電解質は、常温でも液体
であり、運転中の性状と差がない。これに対して、アル
カリ金属炭酸塩は、常温では固形となり、リン酸型燃料
電池とは同一扱いは出来ない。
本発明の目的は、溶融炭酸塩型燃料電池の特性を生かし
て、簡単な構成により電解質補給を行うことができる電
解質補給方法を提供することにある。
て、簡単な構成により電解質補給を行うことができる電
解質補給方法を提供することにある。
本発明は、電解質を補給する際に、融点以下の固形の電
解質の粒を作製し、前記積層電池を電解質の融点以下の
温度にし、運転時の前記燃料電池の設置状態から、電解
質を補給する前記マトリックス層を有する前記単位電池
に対して前記設置状態の際に上側に接する前記セパレー
タの前記単位電池側の反応ガス通路が実質鉛直方向を向
くように前記積層電池を設置して、該実質鉛直方向を向
くようにした反応ガス通路の下面に前記電解質粒の最小
径よりも細かい目を有する金網を配置し、前記反応ガス
通路に前記電解質粒を供給した後、前記積層電池を運転
時の設置状態にして、前記導入した電解質を融点以上に
昇温することを特徴とする。
解質の粒を作製し、前記積層電池を電解質の融点以下の
温度にし、運転時の前記燃料電池の設置状態から、電解
質を補給する前記マトリックス層を有する前記単位電池
に対して前記設置状態の際に上側に接する前記セパレー
タの前記単位電池側の反応ガス通路が実質鉛直方向を向
くように前記積層電池を設置して、該実質鉛直方向を向
くようにした反応ガス通路の下面に前記電解質粒の最小
径よりも細かい目を有する金網を配置し、前記反応ガス
通路に前記電解質粒を供給した後、前記積層電池を運転
時の設置状態にして、前記導入した電解質を融点以上に
昇温することを特徴とする。
以下、本発明の実施例について説明する。
第１図は、燃料電池のメンテナンスのためにマニホール
ド１０が取り外された状態を示す図である。図におい
て、スタック７はセパレータに設けられた反応ガス通路
が実質鉛直方向を向くように設置されている。
ド１０が取り外された状態を示す図である。図におい
て、スタック７はセパレータに設けられた反応ガス通路
が実質鉛直方向を向くように設置されている。
供給される電解質は、 Ｌｉ２ＣＯ３：Ｋ２ＣＯ３＝６２：３８（mol比） のアルカリ金属炭酸塩を一度７００℃で溶融し、これを
凝固させた後、擂潰機にて粉砕し、最大径をほぼ１mmと
した粉状の電解質１６である。これを図中、下側が先細
りの略円筒柱状からなるホッパ１７に入れ、反応ガス通
路５に落下させるようにする。そして、スタック７の下
側には、多数の孔１８が所定の間隔で適宜穿設されてい
る箱１９を配置し、上方より落下してくる電解質粒１６
によって押圧され送出されてくる空気を逃がす構造とし
ている。また、箱１９とスタック７の間に配置された電
解質粒１６の最小径よりも細かい間隔（すなわち、１mm
以下となる）を有する金網２０は、落下してきた電解質
粒１６が下に落ちるのを防ぐためのものである。
凝固させた後、擂潰機にて粉砕し、最大径をほぼ１mmと
した粉状の電解質１６である。これを図中、下側が先細
りの略円筒柱状からなるホッパ１７に入れ、反応ガス通
路５に落下させるようにする。そして、スタック７の下
側には、多数の孔１８が所定の間隔で適宜穿設されてい
る箱１９を配置し、上方より落下してくる電解質粒１６
によって押圧され送出されてくる空気を逃がす構造とし
ている。また、箱１９とスタック７の間に配置された電
解質粒１６の最小径よりも細かい間隔（すなわち、１mm
以下となる）を有する金網２０は、落下してきた電解質
粒１６が下に落ちるのを防ぐためのものである。
第１図は、１列の反応ガス流路５に電解質粒１６を落と
している状態を示しているが、１列の反応ガス通路５に
供給し終れば、ホッパ１７を横にずらして、他のガス通
路５ａに供給することができ、同様の方法によりすべて
のガス通路に供給することができる。
している状態を示しているが、１列の反応ガス通路５に
供給し終れば、ホッパ１７を横にずらして、他のガス通
路５ａに供給することができ、同様の方法によりすべて
のガス通路に供給することができる。
第２図には、第１図の方式により電解質粒１６を反応ガ
ス通路５に供給した後電池スタック７にマニホールド１
０を取り付け、運転状態とした図が示されている。図に
おいて、電解質粒１６が溶融した後、電極の細孔径より
も細かい細孔径を有するマトリックス層１に含浸しやす
くさせるため、反応ガス通路が各セル内の電極のすぐ上
側に位置するようにして電解質粒１６を反応ガス通路５
に供給するようにしている。換言すれば、図中、電極２
の上側に反応ガス通路５がくるようにすればよい。した
がって、運転再開の昇温時には、電解質を供給しない側
の反応ガス通路６に高温ガスを流入し加熱させる。そう
すると、加熱によって融けた電解質は、順次電極２に含
浸させられていくため、液体状の電解質が反応ガス通路
５からこぼれることはない。
ス通路５に供給した後電池スタック７にマニホールド１
０を取り付け、運転状態とした図が示されている。図に
おいて、電解質粒１６が溶融した後、電極の細孔径より
も細かい細孔径を有するマトリックス層１に含浸しやす
くさせるため、反応ガス通路が各セル内の電極のすぐ上
側に位置するようにして電解質粒１６を反応ガス通路５
に供給するようにしている。換言すれば、図中、電極２
の上側に反応ガス通路５がくるようにすればよい。した
がって、運転再開の昇温時には、電解質を供給しない側
の反応ガス通路６に高温ガスを流入し加熱させる。そう
すると、加熱によって融けた電解質は、順次電極２に含
浸させられていくため、液体状の電解質が反応ガス通路
５からこぼれることはない。
本実施例によれば、マトリックス層１に電解質を確実に
含浸できるが、さらに、ガス通路にきわめて容易に短時
間で電解質を供給することができる。また、電解質が固
形であるため、固形電解質の擂潰の程度によって適宜、
粒の大きさを調整できるので、粒の大きさをある程度大
きくして、セパレータに設けられた反応ガス通路が実質
鉛直方向を向くように設置されたスタックの反応ガス通
路に落とした時、途中で塞ることなく、最下部に到達さ
せられ、反応ガス通路を電解質で満たせる。
含浸できるが、さらに、ガス通路にきわめて容易に短時
間で電解質を供給することができる。また、電解質が固
形であるため、固形電解質の擂潰の程度によって適宜、
粒の大きさを調整できるので、粒の大きさをある程度大
きくして、セパレータに設けられた反応ガス通路が実質
鉛直方向を向くように設置されたスタックの反応ガス通
路に落とした時、途中で塞ることなく、最下部に到達さ
せられ、反応ガス通路を電解質で満たせる。
電池スタックは、反応ガス通路に電解質が装着されたま
まで復旧され、電池運転にあたって、昇温される。昇温
では、スタック温度が電解質の融点になると、電解質は
融け始める。融けた電解質が電極を透過するには、ある
程度時間を要するが、昇温時の加熱量を調整して融解量
を調整できるため、固形の電解質が一度に液体になり、
反応ガス通路からこぼれ出す事はない。電極を透過した
液状の電解質は、マトリックス層に達する。マトリック
ス層の細孔径は、前述の如く電極の細孔径よりも細かい
ため、ここで、保持される。すなわち、電解質の補給が
完了する。
まで復旧され、電池運転にあたって、昇温される。昇温
では、スタック温度が電解質の融点になると、電解質は
融け始める。融けた電解質が電極を透過するには、ある
程度時間を要するが、昇温時の加熱量を調整して融解量
を調整できるため、固形の電解質が一度に液体になり、
反応ガス通路からこぼれ出す事はない。電極を透過した
液状の電解質は、マトリックス層に達する。マトリック
ス層の細孔径は、前述の如く電極の細孔径よりも細かい
ため、ここで、保持される。すなわち、電解質の補給が
完了する。
以上説明したように、本発明によれば、以下のような効
果を有する。
果を有する。
１．落下により電解質の補給を行うため、電解質を簡単
に、かつガス路の奥まで確実に補給できる。
に、かつガス路の奥まで確実に補給できる。
２．電池の下面に金網が配置されるので、電解質供給時
内部空気が逃げ易く電解質を均一に補給できる。
内部空気が逃げ易く電解質を均一に補給できる。
３．複雑な補給系統が不要である。
等の効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本実
施例における電解質が溶融した状態を示す断面図、第３
図は溶融炭酸塩型燃料電池の基本構成図、第４図はスタ
ックマニホールド装着状態の断面図、第５図は連続電解
質補給装置のセパレータ構造の断面図である。 １…マトリックス層、２…アノード電極、３…カソード
電極、４…セパレータ、５，６…反応ガス通路、７…電
池スタック、１０…マニホールド、 １６…粒状電解質、７…ホッパ。
施例における電解質が溶融した状態を示す断面図、第３
図は溶融炭酸塩型燃料電池の基本構成図、第４図はスタ
ックマニホールド装着状態の断面図、第５図は連続電解
質補給装置のセパレータ構造の断面図である。 １…マトリックス層、２…アノード電極、３…カソード
電極、４…セパレータ、５，６…反応ガス通路、７…電
池スタック、１０…マニホールド、 １６…粒状電解質、７…ホッパ。
Claims (1)
- 【請求項１】電解質を保持するマトリックス層を一対の
電極（アノード及びカソード電極）で挟持されてなる単
位電池を反応ガス通路を備えたセパレータを介して複数
個積層されてなる積層電池の前記マトリックス層に電解
質を補給する溶融塩型燃料電池の電解質補給方法におい
て、電解質を補給する際に、融点以下の固形の電解質の
粒を作製し、前記積層電池を電解質の融点以下の温度に
し、運転時の前記燃料電池の設置状態から、電解質を補
給する前記マトリックス層を有する前記単位電池に対し
て前記設置状態の際に上側に接する前記セパレータの前
記単位電池側の反応ガス通路が実質鉛直方向を向くよう
に前記積層電池を設置して、該実質鉛直方向を向くよう
にした反応ガス通路の下面に前記電解質粒の最小径より
も細かい目を有する金網を配置し、前記反応ガス通路に
前記電解質粒を供給した後、前記積層電池を運転時の設
置状態にして、前記導入した電解質を融点以上に昇温す
ることを特徴とする溶融塩型燃料電池の電解質補給方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61135928A JPH0628164B2 (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | 溶融炭酸塩型燃料電池の電解質補給方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61135928A JPH0628164B2 (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | 溶融炭酸塩型燃料電池の電解質補給方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62295357A JPS62295357A (ja) | 1987-12-22 |
| JPH0628164B2 true JPH0628164B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=15163126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61135928A Expired - Fee Related JPH0628164B2 (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | 溶融炭酸塩型燃料電池の電解質補給方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0628164B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6379833B1 (en) | 1998-08-07 | 2002-04-30 | Institute Of Gas Technology | Alternative electrode supports and gas distributors for molten carbonate fuel cell applications |
| US7939219B2 (en) | 2005-05-27 | 2011-05-10 | Fuelcell Energy, Inc. | Carbonate fuel cell and components thereof for in-situ delayed addition of carbonate electrolyte |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58155668A (ja) * | 1982-03-12 | 1983-09-16 | Hitachi Ltd | 溶融塩型燃料電池 |
| JPS61277169A (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-08 | Fuji Electric Co Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池のセル構造 |
-
1986
- 1986-06-13 JP JP61135928A patent/JPH0628164B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62295357A (ja) | 1987-12-22 |
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