JPH0644990A - Molten carbonate type fuel cell - Google Patents

Molten carbonate type fuel cell

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JPH0644990A
JPH0644990A JP5040225A JP4022593A JPH0644990A JP H0644990 A JPH0644990 A JP H0644990A JP 5040225 A JP5040225 A JP 5040225A JP 4022593 A JP4022593 A JP 4022593A JP H0644990 A JPH0644990 A JP H0644990A
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JP
Japan
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electrolyte
plate
lithium
fuel cell
electrolyte plate
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Application number
JP5040225A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuaki Nakagawa
和明 中川
Hideyuki Ozu
秀行 大図
Yoshihiro Akasaka
芳浩 赤坂
Hiroshi Tateishi
浩史 立石
Morohiro Tomimatsu
師浩 富松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0289Means for holding the electrolyte
    • H01M8/0295Matrices for immobilising electrolyte melts
    • 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
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    • Y02E60/50Fuel cells

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Abstract

PURPOSE:To reduce an outflow of an electrolyte in an electrolyte plate while suppressing an increase in internal resistance resulting from the outflow of the electrolyte and generation of gas crossover for attaining a longer life by making a porous substance contain a lithium complex oxide having the prescribed density. CONSTITUTION:A cell contains an anode (fuel electrode) 11, a cathode (air electrode) 12 and an electrolyte plate 13 arranged between the electrodes 11, 12. A unit cell consists of the anode 11, cathode 12 and electrolyte plate 13, and a plurality of unit cells are layered by interposing separators 14 between them. The electrolyte plate 13 contains a holding material for preventing outflow of an electrolyte liquefied at the time of high temperature operation and a reinforcing material to prevent generation of cracks at the time of temperature rise while a part or the whole thereof has the constitution wherein a porous substance consisting of an Li complex oxide having density 4.00g/cm<2> or more is impregnated with mixed alkaline carbonate which is an electrolyte, in a molten state. Lithium tantalate can be used as a lithium complex oxide.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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、特に導電性を有する一対の電極間に挟まれて配
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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molten carbonate fuel cell, and more particularly to a molten carbonate fuel cell having an improved electrolyte plate sandwiched between a pair of conductive electrodes.

【0002】[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(空気極)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4
a、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、5b
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。
2. Description of the Related Art The basic structure of a molten carbonate fuel cell is shown in FIG.
Shown in. Between an anode (fuel electrode) 1 and a cathode (air electrode) 2 which are a pair of conductive electrodes, an electrolyte plate 3 holding an electrolyte composed of an alkali carbonate is sandwiched and arranged. . Two housings 4a and 4b are brought into contact with the peripheral edges of both sides of the electrolyte plate 3,
The anode 1 and the cathode 2 are housed in a and 4b, respectively. Corrugated current collecting plates 5a and 5b are provided between the inner surface of the one housing 4a and the anode 1 and between the inner surface of the other housing 4b and the cathode 2, respectively.
Are arranged. A supply port 6 for supplying fuel gas (H 2 , CO 2 ) to the anode 1 and exhaust gas (CO 2 , H 2 O) are provided in the one housing 4 a in which the anode 1 is located. The exhaust ports 7 for exhausting the air are opened. In the other housing 4b in which the cathode 2 is located, a supply port 8 for supplying an oxidant gas (air, CO 2 ) to the cathode 2 and an exhaust gas (N 2 ) are exhausted. The respective exhaust ports 9 are opened.

【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)
In the molten carbonate type fuel cell shown in FIG. 1 described above, the mixed alkali carbonate in the electrolyte plate 3 is melted at a high temperature, and the fuel gas (H 2 H 2 is supplied to the anode 1 through the supply port 6 of the housing 4 a). , CO 2 ) and oxidant gas (air, CO 2 ) are supplied to the cathode 2 through the supply port 8 of the housing 4b, and the reaction of the formula (1) below is performed by the anode 1 to the cathode 2 Then, the operation is performed by causing the reaction of the following equation (2). H 2 + CO 3 2- → H 2 O + CO + 2e - … (1) 1/2 O 2 + CO 2 + 2e → CO 3 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。
By the way, the electrolyte plate used in the molten carbonate fuel cell is basically composed of an electrolyte composed of a mixed alkali carbonate, and a holding material for preventing the outflow of the electrolyte which becomes liquid during high temperature operation. , And a reinforcing material for preventing cracking at the time of temperature rise. Mixed alkali carbonates include Li 2 CO 3 , K 2 CO 3 and Na 2 CO 3.
It is used in the form of a mixed salt of two or three of the three. As the holding material, γ having a particle size of 0.05 to 0.5 μm
-LiAlO 2 and β-LiAlO 2 are fine powders,
As the reinforcing material, LiAlO having a particle size of 10 to 100 μm
2 are used respectively.

【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。
The electrolyte plate is made of carbonate ion (CO 3 2- )
Not only is it mediated by the transfer of gas, but it also functions as a gas permeation barrier layer for preventing direct mixing of the reaction gas between the anode and cathode (gas crossover). In order to perform such a function, it is necessary that the electrolyte is sufficiently retained in the electrolyte plate. Outflow of electrolyte (electrolyte loss)
Not only causes an increase in internal resistance but also causes gas crossover.

【0006】このようなことから、現在、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。
Therefore, as a method for obtaining an electrolyte plate having an appropriate fine structure, a porous plate is previously formed from a holding material and a reinforcing material, and an electrolyte containing a mixed alkali carbonate is added to the porous plate. The matrix method of impregnating is widely used.

【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。
However, when the fine structure is changed during the operation of the fuel cell for a long time, there is a problem that the matrix method causes electrolyte loss and sufficient life characteristics cannot be obtained.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
問題点を解決するためになされたもので、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。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and reduces the outflow of the electrolyte in the electrolyte plate to increase the internal resistance due to the outflow of the electrolyte. An object of the present invention is to provide a long-lived molten carbonate fuel cell capable of suppressing the generation of gas crossover.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、混合アルカリ
炭酸塩からなる電解質を保持材および補強材を含む多孔
質体に含浸させた電解質板を備えた溶融炭酸塩型燃料電
池において、前記多孔質体は密度が4.00g/cm3
以上のリチウム複合酸化物粒子を含有することを特徴と
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。
The present invention relates to a molten carbonate fuel cell provided with an electrolyte plate in which an electrolyte composed of a mixed alkali carbonate is impregnated in a porous body containing a holding material and a reinforcing material. The mass has a density of 4.00 g / cm 3.
A molten carbonate fuel cell is characterized by containing the above lithium composite oxide particles. Hereinafter, a molten carbonate fuel cell according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

【0010】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(空気極)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1
2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14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。
The molten carbonate fuel cell of the present invention is
A cathode (fuel electrode) 11, a cathode (air electrode) 12, and an electrolyte plate 13 arranged between these electrodes 11, 12 and holding an electrolyte. These nodes 11 and 1
2 and the electrolyte plate 13 are used as a unit cell, and a plurality of unit cells are laminated with a separator 14 interposed therebetween. The pair of opposite edges of the anode 11 arranged on the upper surface of the electrolyte plate 13 are positioned inside the edge of the electrolyte plate 13 to a desired distance, and the anode 11 is not present. Edge seal plates 15 a are arranged between both edges of the electrolyte plate 13 and the separator 14. The pair of edges of the cathode 12 arranged on the lower surface of the electrolyte plate 13 and orthogonal to the edge seal plate 15a are the electrolyte plate 1 and
An edge seal plate 15b is disposed between the separator 14 and both edges of the electrolyte plate 13 which is located inside the edge of the electrolyte plate 3 to a desired distance and does not have the cathode 12. ing. In the space (fuel gas distribution space) defined by the anode 11, the separator 14 and the edge seal plate 15a, a conductive perforated plate 16a and a corrugated plate 17a as current collector plates are provided. -The layers are sequentially stacked from the side of the door 11. The space defined by the cathode 12, the separator 14 and the edge seal plate 15b (oxidant gas flow space) is a perforated plate 1 having conductivity as a current collector plate.
6b and a corrugated plate 17b are sequentially laminated from the cathode 12 side. A plurality of such unit cells are separated by the separator 14.
Manifolds 19 each having a frame-shaped flange 18 are disposed on the four side surfaces of the stack power generation elements that are stacked with the frame sandwiched therebetween. Further, frame-shaped manifold seal plates 20 are respectively interposed between the four side surfaces of the stack power generation element and the flange 18 of the manifold 19. In the manifold (not shown) corresponding to the side surface of the power generation element where the fuel gas distribution space is exposed,
A supply pipe 22 for supplying the fuel gas 21 is attached. Manifold 19 on the opposite side of this supply pipe 22
A gas discharge pipe 23 is attached to the. Further, the oxidant gas 24 is provided in the manifold (not shown) corresponding to the side surface of the power generation element where the oxidant gas flow space is exposed.
A supply pipe 25 for supplying the water is attached. A gas exhaust pipe 26 is attached to the manifold 19 on the opposite side of the supply pipe 25. The electrodes 11 and 12 are made of, for example, a nickel base alloy or a sintered body of porous nickel base alloy. The separator 14,
Edge seals 15a, 15b, perforated plates 16a, 16b
The corrugated plates 17a and 17b are made of, for example, stainless steel.

【0011】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。
As the fuel gas 21, for example, a mixed gas of hydrogen (H 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ) can be used. As the oxidant gas 24, for example, air or a mixed gas of oxygen (O 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ) can be used.

【0012】前記電解質板13は、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を含有し、これら
の一部もしくは全部が密度4.00g/cm3 以上のリ
チウム複合酸化物からなる例えば気孔率40〜65%の
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
で含浸した構成になっている。
The electrolyte plate 13 contains a holding material for preventing the outflow of the electrolyte, which becomes a liquid during high temperature operation, and a reinforcing material for preventing the occurrence of cracks at the time of temperature rise. All have a density of 4.00 g / cm 3. For example, a porous body having the porosity of 40 to 65% made of the above lithium composite oxide is impregnated with a mixed alkali carbonate as an electrolyte in a molten state.

【0013】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
3 )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。
Examples of the mixed alkali carbonate include lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and potassium carbonate (K 2 C).
O 3 ) mixture, Li 2 CO 3 and sodium carbonate (Na
Mixture of 2 CO 3, Li 2 CO 3 and K 2 CO 3 and Na 2
Examples thereof include a mixture of CO 3 .

【0014】前記多孔質体は、前記リチウム複合酸化物
が粒径0.5μm以下(好ましくは0.05〜0.5μ
m)の微粉末の形で保持材として少くとも含むことが望
ましく、具体的には次のような形態を有する。
In the porous body, the lithium composite oxide has a particle diameter of 0.5 μm or less (preferably 0.05 to 0.5 μm).
It is desirable to include at least as a holding material in the form of fine powder of m). Specifically, it has the following form.

【0015】(a)粒径が0.05〜0.5μmの前記
リチウム複合酸化物の微粉末(保持材)と、粒径が10
〜100μmの前記リチウム複合酸化物の粉末(補強
材)とから構成される多孔質体。つまり、この多孔質体
は、前記リチウム複合酸化物のみから構成される。
(A) Fine powder (holding material) of the lithium composite oxide having a particle size of 0.05 to 0.5 μm, and a particle size of 10
A porous body composed of the powder (reinforcing material) of the lithium composite oxide having a particle size of ˜100 μm. That is, this porous body is composed only of the lithium composite oxide.

【0016】(b)粒径が0.05〜0.5μmの前記
リチウム複合酸化物の微粉末(保持材)と、粒径が10
〜100μmのLiAlO2 粉末(補強材)とから構成
される多孔質体。
(B) Fine powder (holding material) of the lithium composite oxide having a particle size of 0.05 to 0.5 μm, and a particle size of 10
A porous body composed of ˜100 μm LiAlO 2 powder (reinforcing material).

【0017】(c)粒径が0.05〜0.5μmの前記
リチウム複合酸化物の微粉末および同粒径のLiAla
b (0.89≦a≦1.11、1.80≦b≦2.2
0;以下、単にLiAla b として表示してa、bの
説明を省略する)の微粉末(保持材)と、粒径が10〜
100μmのLiAla b の粉末(補強材)とから構
成される多孔質体。前記多孔質体(a)〜(c)におい
て、前記保持材は40重量%以上、より好ましくは50
重量%以上含むことが望ましい。
(C) Fine powder of the lithium composite oxide having a particle size of 0.05 to 0.5 μm and LiAl a having the same particle size.
O b (0.89 ≦ a ≦ 1.11, 1.80 ≦ b ≦ 2.2
0; hereinafter, simply referred to as LiAl a O b and omitting the description of a and b), and a fine powder (holding material) of 10 to 10
A porous body composed of 100 μm LiAl a O b powder (reinforcing material). In the porous bodies (a) to (c), the holding material is 40% by weight or more, more preferably 50% by weight or more.
It is desirable that the content be at least wt%.

【0018】前記多孔質体(b)、(c)において、保
持材として機能する粒径が0.05〜0.5μmの前記
リチウム複合酸化物の微粉末は多孔質体中に5重量%以
上、より好ましくは10重量%以上含むことが望まし
い。この理由は、前記リチウム複合酸化物の微粉末の含
有量を5重量%未満にすると保持材の凝集を防止するこ
とが困難になり、溶融炭酸塩中での前記保持材の分散安
定性を改善することが困難になるからである。前記多孔
質体(b)、(c)において、補強材として機能する粒
径が10〜100μmの粉末中には前記リチウム複合酸
化物を一部含むことを許容する。
In the porous bodies (b) and (c), the fine powder of the lithium composite oxide having a particle size of 0.05 to 0.5 μm functioning as a holding material is 5% by weight or more in the porous body. , More preferably 10% by weight or more. The reason is that when the content of the fine powder of the lithium composite oxide is less than 5% by weight, it becomes difficult to prevent the agglomeration of the holding material, and the dispersion stability of the holding material in the molten carbonate is improved. It is difficult to do. In the porous bodies (b) and (c), a part of the lithium composite oxide is allowed to be contained in the powder having a particle size of 10 to 100 μm which functions as a reinforcing material.

【0019】前記多孔質体(a)〜(c)に含まれる密
度が4.00g/cm3 以上のリチウム複合酸化物とし
ては、例えばLiTaO3 (密度7.30g/c
3 )、Li3 TaO4 (密度8.22g/cm3 )な
どのリチウムタンタレート、LiNbO2 (密度5.7
3g/cm3 )、LiNb3 8 (密度5.03g/c
3 )、LiNbO3 (密度4.63g/cm3 )など
のリチウムナイオベート等を挙げることができる。これ
らのリチウム複合酸化物は、単独で用いても、2種以上
混合して用いてもよい。
The dense particles contained in the porous bodies (a) to (c)
Degree is 4.00 g / cm3 With the above lithium composite oxide
For example, LiTaO3(Density 7.30 g / c
m3 ), Li3TaOFour(Density 8.22 g / cm3 )
Which lithium tantalate, LiNbO2(Density 5.7
3 g / cm3 ), LiNb3O8(Density 5.03 g / c
m3 ), LiNbO3(Density 4.63 g / cm3 )Such
Lithium niobate and the like can be mentioned. this
These lithium composite oxides may be used alone or in combination of two or more.
You may mix and use it.

【0020】前記多孔質体(b)、(c)に含まれるL
iAla b としては、例えばγ−LiAlO2 、β−
LiAlO2 を挙げることができる。前記保持材として
機能するLiAla b の微粉末は、1g当りの初期比
表面積が7〜40m2 のものを用いることが望ましい。
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。
L contained in the porous bodies (b) and (c)
Examples of iAl a O b include γ-LiAlO 2 and β-
LiAlO 2 can be mentioned. The LiAl a O b fine powder that functions as the holding material has an initial specific surface area of 7 to 40 m 2 per 1 g. It is desirable to use the one.
The electrolyte plate described above is manufactured, for example, by the following method.

【0021】(1)まず、密度が4.00g/cm3
上のリチウム複合酸化物および必要に応じて配合される
LiAla b を、粒径が0.05〜0.5μmの保持
材、粒径が10〜100μmの補強材として有機バイン
ダと共に有機溶媒の存在下で混合する。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、トルエ
ン、キシレン、メチルエチルケトン等を挙げることがで
きる。つづいて、前記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、ストリッ
プキャスト法、冷間押出し法等)によりグリーンシート
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。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によりシート成
形してシート状物を作製する。次いで、前記多孔質体上
に前記シート状物を重ね、前記シート状物を溶融して前
記多孔質体に含浸させることにより電解質板を製造す
る。
(1) First, the density is 4.00 g / cm 3. The above lithium composite oxide and LiAl a O b, which is blended as necessary, are used as a holding material having a particle size of 0.05 to 0.5 μm and an organic solvent together with an organic binder as a reinforcing material having a particle size of 10 to 100 μm. Mix in the presence. Examples of the organic binder used here include polyvinyl butyral, dibutyl phthalate, and acrylic resin. Examples of the organic solvent include alcohol, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, and the like. Subsequently, the mixture is molded into a green sheet by a normal sheet forming method (for example, doctor blade method, calendar roll method, strip casting method, cold extrusion method, etc.), and then degreased to obtain a predetermined porosity. A porous body having is prepared. On the other hand, an electrolyte composed of a mixed alkali carbonate is formed into a sheet by the same method as that for the porous body to produce a sheet-like material. Next, an electrolyte plate is manufactured by stacking the sheet-shaped material on the porous body, melting the sheet-shaped material, and impregnating the porous body.

【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。
(2) The electrolyte plate prepared by the method (1) is placed between an anode and a non-impregnated cathode which are previously impregnated with an electrolyte composed of a mixed alkali carbonate, and the unit cell shown in FIG. After stacking a plurality of unit cells with a separator interposed therebetween to form a stack power generation element, a manifold is attached to four side surfaces of the power generation element to assemble a fuel cell.

【0023】[0023]

【作用】本発明によれば、混合アルカリ炭酸塩からなる
電解質を保持材および補強材を含む多孔質体に含浸させ
た電解質板において前記多孔質体に密度が4.00g/
cm3 以上のリチウム複合酸化物を含有させる、特に粒
径0.5μm以下の微粉末の形で保持材として少くとも
含有させることによって、前記リチウム複合酸化物の密
度に起因する凝集し難い性質により運転時での前記保持
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。
According to the present invention, in an electrolyte plate obtained by impregnating a porous body containing a holding material and a reinforcing material with an electrolyte composed of a mixed alkali carbonate, the density of the porous body is 4.00 g /
cm 3 By containing the above lithium composite oxide, particularly at least as a holding material in the form of a fine powder having a particle size of 0.5 μm or less, during operation due to the property of being difficult to aggregate due to the density of the lithium composite oxide. It is possible to suppress the outflow of the electrolyte (electrolyte loss) by suppressing the grain growth of the holding material in step 1, and it is possible to suppress the increase in the resistance of the electrolyte plate and the occurrence of crossover due to the electrolyte loss. Therefore, it is possible to obtain a long-lived molten carbonate fuel cell that can be operated for a long time.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 実施例1〜6EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below. Examples 1-6

【0025】まず、粒径0.2〜2μm、密度7.30
g/cm3 のリチウムタンタレート微粉末および同粒
径、密度4.63g/cm3 のリチウムナイオベート微
粉末(いずれも保持材)と、粒径20〜60μmのリチ
ウムタンタレート粉末および同粒径のリチウムナイオベ
ート粉末(いずれも補強材)を下記表1に示す重量比で
アルミナポットに入れ、トルエン、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、6種
のスラリーを調製した。つづいて、前記各スラリーをキ
ャリアシートに展開し、厚さ0.5mmのマトリックス
グリーンシートとした。この後、前記各マトリックスグ
リーンシートを大気中で脱脂して6種の多孔質体を作製
した。
First, the particle size is 0.2 to 2 μm and the density is 7.30.
g / cm 3 Fine powder of lithium tantalate with the same particle size and density of 4.63 g / cm 3 Of lithium niobate powder (all holding materials), lithium tantalate powder having a particle diameter of 20 to 60 μm, and lithium niobate powder having the same particle diameter (all reinforcing materials) in the alumina pot at the weight ratio shown in Table 1 below. And mixed with toluene, polyvinyl butyral and dibutyl phthalate for 20 hours to prepare 6 kinds of slurries. Subsequently, each of the above-mentioned slurries was spread on a carrier sheet to obtain a matrix green sheet having a thickness of 0.5 mm. After that, each of the matrix green sheets was degreased in the air to prepare six kinds of porous bodies.

【0026】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、前記各多孔質体上に前記シート状物をそれぞれ重
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6種の電解質板
を製造した。 比較例1
Then, using a mixed alkali carbonate (Li 2 CO 3 ; 62 mol%, K 2 CO 3 ; 38 mol%) as an electrolyte, a slurry is prepared in the same manner as the porous body,
A sheet-like material was obtained by developing it on a carrier. Next, impregnating the porous body with the mixed alkali carbonate by stacking the sheet bodies on the respective porous bodies and raising the temperature to 550 ° C. to bring the sheet bodies into a molten state. 6 types of electrolyte plates having a thickness of 0.5 mm were manufactured by. Comparative Example 1

【0027】比表面積が10〜20m2 /gのγ−リチ
ウムアルミネート(γ−LiAlO2 )微粉末(保持
材)および粒径20〜60μmのγ−リチウムアルミネ
ート粉末(補強材)を下記表1に示す重量比でアルミナ
ポットに入れ、トルエン、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1〜6と同様な方法により多
孔質体を作製した。この多孔質体上に実施例1〜6と同
様なシート状物を重ね、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0.5m
mの電解質板を製造した。 比較例2
Specific surface area of 10 to 20 m 2 / G of γ-lithium aluminate (γ-LiAlO 2 ) fine powder (holding material) and γ-lithium aluminate powder of 20 to 60 μm particle size (reinforcing material) were put in an alumina pot at the weight ratio shown in Table 1 below. A porous body was prepared in the same manner as in Examples 1 to 6 except that a slurry prepared by wet mixing with toluene, polyvinyl butyral, and dibutyl phthalate for 20 hours was used. A sheet-like material similar to that in Examples 1 to 6 was placed on this porous body to raise the temperature to 550 ° C. to bring the sheet-like material into a molten state to impregnate the porous body with the mixed alkali carbonate. Thickness of 0.5m
m electrolyte plate was produced. Comparative example 2

【0028】比表面積が10〜20m2 /gのγ−リチ
ウムアルミネート微粉末および粒径0.2〜2μm、密
度3.62g/cm3 のリチウムジルコネート微粉末
(いずれも保持材)と粒径20〜60μmのリチウムア
ルミネート粉末(補強材)を下記表1に示す重量比でア
ルミナポットに入れ、トルエン、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1〜6と同様な方法
により多孔質体を作製した。この多孔質体上に実施例1
〜6と同様なシート状物を重ね、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。
Specific surface area of 10 to 20 m 2 / G γ-lithium aluminate fine powder and particle size 0.2-2 μm, density 3.62 g / cm 3. Lithium zirconate fine powder of (1) (retaining material) and lithium aluminate powder (reinforcing material) having a particle size of 20 to 60 μm were put in an alumina pot at a weight ratio shown in Table 1 below, and were added together with toluene, polyvinyl butyral and dibutyl phthalate. Porous bodies were produced in the same manner as in Examples 1 to 6 except that the slurry prepared by wet mixing for 20 hours was used. Example 1 on this porous body
~ 6 sheet-like material is piled up and the temperature is raised to 550 ° C to bring the sheet-like material into a molten state so that the mixed alkali carbonate is impregnated into the porous body to form a sheet having a thickness of 0.5 mm. An electrolyte plate was manufactured.

【0029】実施例1〜6および比較例1、2の各電解
質板を電気炉中で700℃に加熱し、冷却した後、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、その微細構造を走査型電子顕微鏡で観察し、直径5
μmの粒子が凝集によって出現するまでの時間を調べ
た。この数値を電解質板の対劣化特性の目安として下記
表1に併記した。
Each of the electrolyte plates of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 was heated to 700 ° C. in an electric furnace and cooled, and then acetic acid solution (10 vol% glacial acetic acid, 10 vol% acetic anhydride, 80% ethanol). The mixed alkali carbonate is eluted by immersing it in a plate and the fine structure is observed with a scanning electron microscope.
The time until the particles of μm appeared by aggregation was examined. This value is also shown in Table 1 below as a guide for the deterioration characteristics of the electrolyte plate.

【0030】また、実施例1〜6および比較例1、2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。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、5000時間の連続運転を行ない、5000時間経
過後の電池性能および電解質ロス量を調べた。その結果
を下記表1に併記した。
Further, each electrolyte plate of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 and an anode made of nickel base alloy.
The molten carbonate fuel cell shown in FIGS. 2 and 3 described above was assembled using a separator, a cathode, a separator made of stainless steel, an edge seal plate, a perforated plate, and a corrugated plate. A mixed gas of 80 vol% H 2 and 20 vol% CO 2 as a fuel gas was supplied to the anode of each fuel cell, and 70 vol% air and 30 vol CO 2 as an oxidant gas were supplied to the cathode.
% Of mixed gas, 150mA at 650 ° C
/ Cm 2 The power generation test was performed under the load conditions of. In the power generation test, continuous operation was performed for 5000 hours, and the battery performance and the amount of electrolyte loss after 5000 hours had elapsed were examined. The results are also shown in Table 1 below.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】前記表1から明らかなように、密度が4.
00g/cm3 以上のリチウム複合酸化物であるリチウ
ムタンタレートおよびリチウムナイオベートを保持材お
よび補強材として含む多孔質体を有する実施例1〜6の
電解質板は、5μmの粒子の成長時間が前記リチウム複
合酸化物を含まない多孔質体を有する比較例1の電解質
板および密度が3.62g/cm3 のリチウム複合酸化
物であるリチウムジルコネートを保持材として含む多孔
質体を有する比較例2の電解質板に比べて極めて長いこ
とがわかる。また、実施例1〜6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1、2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、
また電解質ロスも小さくなることがわかる。 実施例7〜12
As is clear from Table 1 above, the density is 4.
00 g / cm 3 The electrolyte plates of Examples 1 to 6 having the porous bodies containing lithium tantalate and lithium niobate, which are the above lithium composite oxides, as a holding material and a reinforcing material, have a growth time of 5 μm particles of the lithium composite oxide. The electrolyte plate of Comparative Example 1 having a porous body containing no and the density was 3.62 g / cm 3. It can be seen that it is much longer than the electrolyte plate of Comparative Example 2 having a porous body containing lithium zirconate, which is the lithium composite oxide, as a holding material. Further, in the molten carbonate fuel cells incorporating the electrolyte plates of Examples 1 to 6, the operating potential drop was smaller than that of the fuel cells incorporating the electrolyte plates of Comparative Examples 1 and 2,
It can also be seen that the electrolyte loss is small. Examples 7-12

【0033】まず、粒径0.2〜2μmのリチウムタン
タレート微粉末および同粒径のリチウムナイオベート微
粉末(いずれも保持材)と、粒径20〜60μmのリチ
ウムアルミネート(LiAlO2 )粉末(補強材)を下
記表2に示す重量比でアルミナポットに入れ、トルエ
ン、ポリビニルブチラール、フタル酸ジブチルと共に2
0時間湿式混合し、6種のスラリーを調製した。つづい
て、前記各スラリーをキャリアシートに展開し、厚さ
0.5mmのマトリックスグリーンシートとした。この
後、前記各マトリックスグリーンシートを大気中で脱脂
して6種の多孔質体を作製した。
First, a lithium tantalate fine powder having a particle size of 0.2 to 2 μm, a lithium niobate fine powder having the same particle size (both are holding materials), and a lithium aluminate (LiAlO 2 ) powder having a particle size of 20 to 60 μm. (Reinforcing material) was placed in an alumina pot in the weight ratio shown in Table 2 below, and 2 together with toluene, polyvinyl butyral, and dibutyl phthalate.
Wet mixing was performed for 0 hours to prepare 6 kinds of slurries. Subsequently, each of the above-mentioned slurries was spread on a carrier sheet to obtain a matrix green sheet having a thickness of 0.5 mm. After that, each of the matrix green sheets was degreased in the air to prepare six kinds of porous bodies.

【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、前記各多孔質体上に前記シート状物をそれぞれ重
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6種の電解質板
を製造した。
Then, using a mixed alkali carbonate (Li 2 CO 3 ; 62 mol%, K 2 CO 3 ; 38 mol%) as an electrolyte, a slurry is prepared in the same manner as the porous body,
A sheet-like material was obtained by developing it on a carrier. Next, impregnating the porous body with the mixed alkali carbonate by stacking the sheet bodies on the respective porous bodies and raising the temperature to 550 ° C. to bring the sheet bodies into a molten state. 6 types of electrolyte plates having a thickness of 0.5 mm were manufactured by.

【0035】実施例7〜12の各電解質板を実施例1〜
6と同様にその微細構造を走査型電子顕微鏡で観察し、
直径5μmの粒子が凝集によって出現するまでの時間を
調べた。この数値を電解質板の対劣化特性の目安として
下記表2に併記した。
The electrolyte plates of Examples 7 to 12 were replaced with those of Examples 1 to 1.
The microstructure was observed with a scanning electron microscope in the same manner as in 6,
The time taken for particles having a diameter of 5 μm to appear by aggregation was examined. This value is also shown in Table 2 below as a guide for the deterioration resistance of the electrolyte plate.

【0036】また、実施例7〜12の各電解質板を用い
て実施例1〜6と同様、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、5000時間経過後の電
池性能および電解質ロス量を調べた。その結果を下記表
2に併記した。なお、下記表2には前述した比較例1、
2の直径5μmの粒子が凝集によって出現するまでの時
間と溶融炭酸塩型燃料電池を組立て、5000時間経過
後の電池性能および電解質ロス量を併記した。
As in Examples 1 to 6, the molten carbonate fuel cells shown in FIGS. 2 and 3 were assembled using the electrolyte plates of Examples 7 to 12 and the cell performance after 5000 hours had elapsed. And the amount of electrolyte loss was investigated. The results are also shown in Table 2 below. In Table 2 below, Comparative Example 1 described above,
The time until the particles of 2 μm in diameter of 5 μm appeared by aggregation, the molten carbonate fuel cell was assembled, and the cell performance and the amount of electrolyte loss after 5000 hours were shown together.

【0037】[0037]

【表2】 [Table 2]

【0038】前記表2から明らかなように、密度が4.
00g/cm3 以上のリチウム複合酸化物であるリチウ
ムタンタレートおよびリチウムナイオベートを保持材と
して含む多孔質体を有する実施例7〜12の電解質板
は、5μmの粒子の成長時間が前記リチウム複合酸化物
を含まない多孔質体を有する比較例1の電解質板および
密度が3.62g/cm3 のリチウム複合酸化物である
リチウムジルコネートを保持材として含む多孔質体を有
する比較例2の電解質板に比べて極めて長いことがわか
る。また、実施例7〜12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1、2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、また電
解質ロスも小さくなることがわかる。 実施例13〜20
As is clear from Table 2, the density is 4.
00 g / cm 3 The electrolyte plates of Examples 7 to 12 having the porous bodies containing lithium tantalate and lithium niobate, which are the above lithium composite oxides, as a holding material did not contain the lithium composite oxides in the growth time of particles of 5 μm. The electrolyte plate of Comparative Example 1 having a porous body and the density of 3.62 g / cm 3 It can be seen that it is much longer than the electrolyte plate of Comparative Example 2 having a porous body containing lithium zirconate, which is the lithium composite oxide, as a holding material. Further, the molten carbonate fuel cells incorporating the electrolyte plates of Examples 7 to 12 have a smaller operating potential drop and a smaller electrolyte loss than the fuel cells incorporating the electrolyte plates of Comparative Examples 1 and 2. I understand. Examples 13-20

【0039】まず、比表面積が10〜20m2 /gのγ
−リチウムアルミネート(γ−LiAlO2 )微粉末、
粒径0.2〜2μmのリチウムタンタレート微粉末およ
び同粒径のリチウムナイオベート微粉末(いずれも保持
材)と、粒径20〜60μmのリチウムアルミネート
(LiAlO2 )粉末(補強材)を下記表3に示す重量
比でアルミナポットに入れ、トルエン、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、
8種のスラリーを調製した。つづいて、前記各スラリー
をキャリアシートに展開し、厚さ0.5mmのマトリッ
クスグリーンシートとした。この後、前記各マトリック
スグリーンシートを大気中で脱脂して8種の多孔質体を
作製した。
First, the specific surface area is 10 to 20 m 2. / G γ
-Lithium aluminate (γ-LiAlO 2 ) fine powder,
Lithium tantalate fine powder having a particle diameter of 0.2 to 2 μm and lithium niobate fine powder having the same particle diameter (both are holding materials), and lithium aluminate (LiAlO 2 ) powder having a particle diameter of 20 to 60 μm (reinforcing material) are used. The mixture was placed in an alumina pot in the weight ratio shown in Table 3 below, and wet mixed with toluene, polyvinyl butyral and dibutyl phthalate for 20 hours,
Eight slurries were prepared. Subsequently, each of the above-mentioned slurries was spread on a carrier sheet to obtain a matrix green sheet having a thickness of 0.5 mm. Then, each of the matrix green sheets was degreased in the atmosphere to prepare eight kinds of porous bodies.

【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、前記各多孔質体上に前記シート状物をそれぞれ重
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8種の電解質板
を製造した。
Then, using a mixed alkali carbonate (Li 2 CO 3 ; 62 mol%, K 2 CO 3 ; 38 mol%) as an electrolyte, a slurry was prepared in the same manner as the porous body,
A sheet-like material was obtained by developing it on a carrier. Next, impregnating the porous body with the mixed alkali carbonate by stacking the sheet bodies on the respective porous bodies and raising the temperature to 550 ° C. to bring the sheet bodies into a molten state. Was used to produce eight types of electrolyte plates having a thickness of 0.5 mm.

【0041】実施例13〜20の各電解質板を実施例1
〜6と同様にその微細構造を走査型電子顕微鏡で観察
し、直径5μmの粒子が凝集によって出現するまでの時
間を調べた。この数値を電解質板の対劣化特性の目安と
して下記表3に併記した。
Each of the electrolyte plates of Examples 13 to 20 was used in Example 1.
The fine structure was observed with a scanning electron microscope in the same manner as in ~ 6 to examine the time until particles with a diameter of 5 µm appeared due to aggregation. This value is also shown in Table 3 below as a guide for the deterioration resistance of the electrolyte plate.

【0042】また、実施例13〜20の各電解質板を用
いて実施例1〜6と同様、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、5000時間経過後の
電池性能および電解質ロス量を調べた。その結果を下記
表3に併記した。なお、下記表3には前述した比較例
1、2の直径5μmの粒子が凝集によって出現するまで
の時間と溶融炭酸塩型燃料電池を組立て、5000時間
経過後の電池性能および電解質ロス量を併記した。
As in Examples 1 to 6, the molten carbonate fuel cells shown in FIGS. 2 and 3 were assembled using the electrolyte plates of Examples 13 to 20 and the cell performance after 5000 hours had elapsed. And the amount of electrolyte loss was investigated. The results are also shown in Table 3 below. In addition, in Table 3 below, the time until particles of 5 μm in diameter of the above-mentioned Comparative Examples 1 and 2 appear by agglomeration, the molten carbonate fuel cell was assembled, and the cell performance and the amount of electrolyte loss after 5000 hours were shown together. did.

【0043】[0043]

【表3】 [Table 3]

【0044】前記表3から明らかなように、密度が4.
00g/cm3 以上のリチウム複合酸化物であるリチウ
ムタンタレートおよびリチウムナイオベートを保持材の
一部として含む多孔質体を有する実施例13〜20の電
解質板は、5μmの粒子の成長時間が前記リチウム複合
酸化物を含まない多孔質体を有する比較例1の電解質板
および密度が3.62g/cm3 のリチウム複合酸化物
であるリチウムジルコネートを保持材として含む多孔質
体を有する比較例2の電解質板に比べて極めて長いこと
がわかる。また、実施例13〜20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1、2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、また電解質ロスも小さくなることがわかる。
As is clear from Table 3, the density is 4.
00 g / cm 3 The electrolyte plates of Examples 13 to 20 having the porous bodies containing lithium tantalate and lithium niobate, which are the lithium composite oxides described above, as a part of the holding material, had a growth time of 5 μm particles of the lithium composite oxides. The electrolyte plate of Comparative Example 1 having a porous body containing no and the density was 3.62 g / cm 3. It can be seen that it is much longer than the electrolyte plate of Comparative Example 2 having a porous body containing lithium zirconate, which is the lithium composite oxide, as a holding material. Further, in the molten carbonate fuel cells incorporating the electrolyte plates of Examples 13 to 20, the operating potential drop was smaller and the electrolyte loss was smaller than the fuel cells incorporating the electrolyte plates of Comparative Examples 1 and 2. I understand.

【0045】特に、リチウムタンタレート及びリチウム
ナイオベートが保持材として全体の5.0重量%以上含
む多孔質体を有する実施例13〜15、17〜19の電
解質板は、5μmの粒子の成長時間が長く、かつ溶融炭
酸塩型燃料電池に組み込んだ場合では前記燃料電池の作
動電位降下を極めて小さくでき、電解質ロスも顕著に低
減できることがわかる。
In particular, the electrolyte plates of Examples 13 to 15 and 17 to 19 each having a porous body containing lithium tantalate and lithium niobate as a holding material in an amount of 5.0% by weight or more of the total amount were 5 μm in particle growth time. It is understood that when the fuel cell is incorporated into a molten carbonate fuel cell, the drop in operating potential of the fuel cell can be made extremely small and the electrolyte loss can be remarkably reduced.

【0046】[0046]

【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。
As described above in detail, according to the present invention, the outflow of the electrolyte in the electrolyte plate can be reduced, the internal resistance accompanying the outflow of the electrolyte can be prevented from increasing, and the gas crossover can be prevented from occurring. It is possible to provide a long-life molten carbonate fuel cell that can be operated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】溶融炭酸塩型燃料電池の基本構造を示す概略
図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the basic structure of a molten carbonate fuel cell.

【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。
FIG. 2 is a perspective view showing a general configuration of a molten carbonate fuel cell according to the present invention.

【図3】図2の燃料電池の要部拡大斜視図。3 is an enlarged perspective view of a main part of the fuel cell of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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。
11 ... Anode, 12 ... Cathode, 13 ... Electrolyte plate, 1
4 ... Separator, 19 ... Manifold, 21 ... Fuel gas, 24 ... Oxidizer gas.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Hiroshi Tateishi 1 Komukai Toshiba Town, Komukai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Research & Development Center (72) Inventor Toshimatsu Toshimatsu Komukai, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Town No. 1 Inside Toshiba Research and Development Center

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 混合アルカリ炭酸塩からなる電解質を保
持材および補強材を含む多孔質体に含浸させた電解質板
を備えた溶融炭酸塩型燃料電池において、 前記多孔質体は密度が4.00g/cm3 以上のリチウ
ム複合酸化物が含有されていることを特徴とする溶融炭
酸塩型燃料電池。
1. A molten carbonate fuel cell comprising an electrolyte plate in which a porous body containing a holding material and a reinforcing material is impregnated with an electrolyte composed of a mixed alkali carbonate, and the porous body has a density of 4.00 g. / Cm 3 A molten carbonate fuel cell comprising the above lithium composite oxide.
【請求項2】 前記リチウム複合酸化物は、リチウムタ
ンタレートであることを特徴とする請求項1記載の溶融
炭酸塩型燃料電池。
2. The molten carbonate fuel cell according to claim 1, wherein the lithium composite oxide is lithium tantalate.
JP5040225A 1992-03-05 1993-03-01 Molten carbonate type fuel cell Pending JPH0644990A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006066918A2 (en) * 2004-12-23 2006-06-29 Universitetet I Oslo Proton conductors

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WO2006066918A2 (en) * 2004-12-23 2006-06-29 Universitetet I Oslo Proton conductors
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