JPH0679492B2 - 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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- JPH0679492B2 JPH0679492B2 JP60269637A JP26963785A JPH0679492B2 JP H0679492 B2 JPH0679492 B2 JP H0679492B2 JP 60269637 A JP60269637 A JP 60269637A JP 26963785 A JP26963785 A JP 26963785A JP H0679492 B2 JPH0679492 B2 JP H0679492B2
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- JP
- Japan
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- fuel cell
- manifold
- molten carbonate
- cell body
- carbonate fuel
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
- H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/244—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes with matrix-supported molten electrolyte
-
- Y—GENERAL 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
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は経時的な特性劣化を抑制するようにした溶融炭
酸塩型燃料電池に関する。
酸塩型燃料電池に関する。
近年、次世代の燃料電池として溶融炭酸塩型燃料電池の
開発が進められている。溶融炭酸塩型燃料電池は、炭酸
塩からなる電解質を高温下で溶融状態にし、電極反応を
起こさせるもので、リン酸型、固体電解質型等の他の燃
料電池に比べて電極反応が起こり易く、発電熱効率が高
いうえ、高価な貴金属触媒を必要としない等の特長を有
している。
開発が進められている。溶融炭酸塩型燃料電池は、炭酸
塩からなる電解質を高温下で溶融状態にし、電極反応を
起こさせるもので、リン酸型、固体電解質型等の他の燃
料電池に比べて電極反応が起こり易く、発電熱効率が高
いうえ、高価な貴金属触媒を必要としない等の特長を有
している。
ところで、このような溶融炭酸塩型燃料電池で高出力の
発電プラントを構成するには、複数の単位電池を直列に
積層して燃料電池本体を構成し、各単位電池の加算出力
を得るようにしなければならない。このため、この種の
燃料電池は、通常、次のように構成される。
発電プラントを構成するには、複数の単位電池を直列に
積層して燃料電池本体を構成し、各単位電池の加算出力
を得るようにしなければならない。このため、この種の
燃料電池は、通常、次のように構成される。
すなわち、各単位電池は、一対の多孔質電極板と、これ
らの間に介在させたアルカリ炭酸塩からなる電解質板と
から構成される。セパレータは、各単位電池間の電気的
な接続機能と、各電極板への互いに直交する反応ガスの
通路を形成する機能とを兼ね備えたものである。
らの間に介在させたアルカリ炭酸塩からなる電解質板と
から構成される。セパレータは、各単位電池間の電気的
な接続機能と、各電極板への互いに直交する反応ガスの
通路を形成する機能とを兼ね備えたものである。
燃料電池の４つの側面には、反応ガスの分配・回収機能
を有するマニホールドが当てがわれており、これらマニ
ホールドのうちの一つに酸化剤ガスを供給するととも
に、隣接するマニホールドに燃料ガスを供給し、燃料電
池本体で両ガスを直交通流させて反応させ、直流出力を
得た後、それぞれの対向するマニホールドからガスを排
出するようにしている。
を有するマニホールドが当てがわれており、これらマニ
ホールドのうちの一つに酸化剤ガスを供給するととも
に、隣接するマニホールドに燃料ガスを供給し、燃料電
池本体で両ガスを直交通流させて反応させ、直流出力を
得た後、それぞれの対向するマニホールドからガスを排
出するようにしている。
ところが、このような構造の燃料電池には、次のような
問題があった。
問題があった。
上記燃料電池は、マニホールドと、燃料電池本体側面と
の間に、例えば多孔質のジルコニアフェルトを介在さ
せ、このジルコニアフェルトに溶融炭酸塩を含浸させて
燃料電池本体とマニホールドとの間にウェットシール部
を形成するようにしている。ところが、炭酸塩は作動温
度で溶融すると腐蝕性を有するため、マニホールドと炭
酸塩との接触部位の耐食性が問題となる。そこで、従来
は、マニホールドの上記部位にアルミナ、ジルコニア等
の酸化物セラミック粉末をプラズマ溶射して耐食層を形
成していた。
の間に、例えば多孔質のジルコニアフェルトを介在さ
せ、このジルコニアフェルトに溶融炭酸塩を含浸させて
燃料電池本体とマニホールドとの間にウェットシール部
を形成するようにしている。ところが、炭酸塩は作動温
度で溶融すると腐蝕性を有するため、マニホールドと炭
酸塩との接触部位の耐食性が問題となる。そこで、従来
は、マニホールドの上記部位にアルミナ、ジルコニア等
の酸化物セラミック粉末をプラズマ溶射して耐食層を形
成していた。
しかしながら、上記の方法で形成された耐食層には、微
細な孔が多数存在し、この微細孔に溶融炭酸塩が浸透し
て母材を腐蝕させてしまうという問題があった。このよ
うに母材が腐蝕すると、耐食層が母材から剥離し、微小
間隙を介して炭酸塩が移動逸散してしまうことになる。
また、酸化物セラミック被膜が剥離すると、マニホール
ドの母材と炭酸塩との間の電気的絶縁性が損われること
にもなる。このような点から、従来の溶融炭酸塩型燃料
電池は、経時的な劣化を免れ得ないという問題があっ
た。
細な孔が多数存在し、この微細孔に溶融炭酸塩が浸透し
て母材を腐蝕させてしまうという問題があった。このよ
うに母材が腐蝕すると、耐食層が母材から剥離し、微小
間隙を介して炭酸塩が移動逸散してしまうことになる。
また、酸化物セラミック被膜が剥離すると、マニホール
ドの母材と炭酸塩との間の電気的絶縁性が損われること
にもなる。このような点から、従来の溶融炭酸塩型燃料
電池は、経時的な劣化を免れ得ないという問題があっ
た。
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたもので、その
目的とするところは、マニホールドのウェットシールを
形成する面の耐食性と電気絶縁性の向上化を図り、もっ
て経時的劣化の少ない溶融炭酸塩型燃料電池を提供する
ことにある。
目的とするところは、マニホールドのウェットシールを
形成する面の耐食性と電気絶縁性の向上化を図り、もっ
て経時的劣化の少ない溶融炭酸塩型燃料電池を提供する
ことにある。
本発明は、単位電池を複数積層してなる燃料電池本体
と、この燃料電池本体の各側面に当てがわれ前記各単位
電池のガス流路に反応ガスを通流させるマニホールドと
を備えた溶融炭酸塩型燃料電池において、前記マニホー
ルドの表面でかつ前記燃料電池本体の側面との間でウェ
ットシール部を形成する面と、前記燃料電池本体の側面
との間に、表面にアルミナ絶縁被膜を熱処理により形成
してなる金属スペーサを介在させたことを特徴としてい
る。
と、この燃料電池本体の各側面に当てがわれ前記各単位
電池のガス流路に反応ガスを通流させるマニホールドと
を備えた溶融炭酸塩型燃料電池において、前記マニホー
ルドの表面でかつ前記燃料電池本体の側面との間でウェ
ットシール部を形成する面と、前記燃料電池本体の側面
との間に、表面にアルミナ絶縁被膜を熱処理により形成
してなる金属スペーサを介在させたことを特徴としてい
る。
本発明によれば、マニホールドと燃料電池本体の側面と
の間にスペーサを介在させているので、マニホールドが
溶融炭酸塩と直接接触することがない。このため、マニ
ホールドが腐蝕するのを効果的に防止することができ
る。しかも、上記スペーサの表面には、熱処理によって
アルミナ絶縁被膜が形成されており、この被膜は非常に
ち密なので、スペーサ自体の耐食性も良好である。
の間にスペーサを介在させているので、マニホールドが
溶融炭酸塩と直接接触することがない。このため、マニ
ホールドが腐蝕するのを効果的に防止することができ
る。しかも、上記スペーサの表面には、熱処理によって
アルミナ絶縁被膜が形成されており、この被膜は非常に
ち密なので、スペーサ自体の耐食性も良好である。
したがって、本発明によれば、経時的劣化の少ない溶融
炭酸塩型燃料電池のを提供することがてきる。
炭酸塩型燃料電池のを提供することがてきる。
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施例について
説明する。
説明する。
第１図において、燃料電池本体１は、エンドプレート2
a,2bの間に、複数の単位電池３をセパレータ４を介して
積層して構成されている。単位電池３は、一対の多孔質
電極板5a,5bの間に電解質板６を介装してなるものであ
る。電解質板６は、例えば、 Li2CO3/K2CO3＝62/38（モル比）の混合炭酸塩粉末と、
γ−リチウムアルミネートの保持材との混合物をホット
プレスして形成される。セパレータ４には、その両面に
互いに直交する方向に延びる複数のガス通流溝4a,4bが
形成されている。
a,2bの間に、複数の単位電池３をセパレータ４を介して
積層して構成されている。単位電池３は、一対の多孔質
電極板5a,5bの間に電解質板６を介装してなるものであ
る。電解質板６は、例えば、 Li2CO3/K2CO3＝62/38（モル比）の混合炭酸塩粉末と、
γ−リチウムアルミネートの保持材との混合物をホット
プレスして形成される。セパレータ４には、その両面に
互いに直交する方向に延びる複数のガス通流溝4a,4bが
形成されている。
このように構成された燃料電池本体１の各側面には、そ
れぞれ角形環状のジルコニアフェルト7a,7b,7c,7dおよ
びスペーサ8a,8b,8c,8dを介してマニホールド9a,9b,9c,
9dが重合され、これらマニホールド9a〜9dが図示しない
手段によって締付け固定されている。ジルコニアフェル
ト7a〜7dは、溶融炭酸塩を含浸させてスペーサ8a〜8dと
の間でウェットシールを構成する機能を有する。スペー
サ8a〜8dは、例えばAlを5W％以上含有するFe−Cr−Al合
金を1100℃で５時間以上空気中で処理したもので形成さ
れている。スペーサ8a〜8dと、マニホールド9a〜9dのい
わゆるフランジ部との間には、例えばヘリコフレックス
（商標名）などのコイルバネを内在する金属製オーリン
グ10でシールされている。
れぞれ角形環状のジルコニアフェルト7a,7b,7c,7dおよ
びスペーサ8a,8b,8c,8dを介してマニホールド9a,9b,9c,
9dが重合され、これらマニホールド9a〜9dが図示しない
手段によって締付け固定されている。ジルコニアフェル
ト7a〜7dは、溶融炭酸塩を含浸させてスペーサ8a〜8dと
の間でウェットシールを構成する機能を有する。スペー
サ8a〜8dは、例えばAlを5W％以上含有するFe−Cr−Al合
金を1100℃で５時間以上空気中で処理したもので形成さ
れている。スペーサ8a〜8dと、マニホールド9a〜9dのい
わゆるフランジ部との間には、例えばヘリコフレックス
（商標名）などのコイルバネを内在する金属製オーリン
グ10でシールされている。
このように構成された燃料電池を650℃に昇温させ、マ
ニホールド9a側からマニホールド9c側へ酸化剤ガスＰを
通流させるとともに、マニホールド9b側からマニホール
ド9d側へ燃料ガスＱを通流させ、200時間運転した。そ
の後、各マニホールド9a〜9dを分解してそのフランジ部
を調べたところ、フランジ部の腐蝕は発生さず、気密構
造の破壊はなかった。
ニホールド9a側からマニホールド9c側へ酸化剤ガスＰを
通流させるとともに、マニホールド9b側からマニホール
ド9d側へ燃料ガスＱを通流させ、200時間運転した。そ
の後、各マニホールド9a〜9dを分解してそのフランジ部
を調べたところ、フランジ部の腐蝕は発生さず、気密構
造の破壊はなかった。
ところで、この実施例のように、燃料電池本体１の側面
とマニホールド9a〜9dとの間にジルコニアフェルト7a〜
7dを介在させる場合には、従来のジルコニアフェルト7a
〜7dの厚みを増して燃料電池本体とマニホールドとの間
の電気絶縁を図る必要があった。ところが、ジルコニア
フェルト7a〜7dの厚みを増すと、これに含浸される溶融
炭酸塩の量も増加するため、この溶融炭酸塩を介して電
解質の移動が起こる。この結果、出力電圧の低下を招く
という問題がある。ところが、本実施例のように、ジル
コニアフェルト7a〜7dとマニホールド9a〜9dとの間に上
記のスペーサ8a〜8dを設けるようにすれば、必要な電気
絶縁性は確保されるので、ジルコニアフェルト7a〜7dの
厚さは単にウェットシールが形成し得るだけの必要最小
限の厚さで足りることになる。したがって、この場合に
は、ジルコニアフェルト7a〜7dに含浸された溶融炭酸塩
を介しての電解質の移動量を最小限に抑制することがで
きる。
とマニホールド9a〜9dとの間にジルコニアフェルト7a〜
7dを介在させる場合には、従来のジルコニアフェルト7a
〜7dの厚みを増して燃料電池本体とマニホールドとの間
の電気絶縁を図る必要があった。ところが、ジルコニア
フェルト7a〜7dの厚みを増すと、これに含浸される溶融
炭酸塩の量も増加するため、この溶融炭酸塩を介して電
解質の移動が起こる。この結果、出力電圧の低下を招く
という問題がある。ところが、本実施例のように、ジル
コニアフェルト7a〜7dとマニホールド9a〜9dとの間に上
記のスペーサ8a〜8dを設けるようにすれば、必要な電気
絶縁性は確保されるので、ジルコニアフェルト7a〜7dの
厚さは単にウェットシールが形成し得るだけの必要最小
限の厚さで足りることになる。したがって、この場合に
は、ジルコニアフェルト7a〜7dに含浸された溶融炭酸塩
を介しての電解質の移動量を最小限に抑制することがで
きる。
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
ない。例えば、第２図に示すように、スペーサ16がジル
コニアフェルトとの接触面に長手方向に沿って複数の突
条17a,17bを形成するようにすれば、スペーサ16とジル
コニアフェルト7a〜7dとの着結合によって上記突条17a,
17bがジルコニアフェルト7a〜7dに食込み、両者の間の
シール性能がさらに向上する。
ない。例えば、第２図に示すように、スペーサ16がジル
コニアフェルトとの接触面に長手方向に沿って複数の突
条17a,17bを形成するようにすれば、スペーサ16とジル
コニアフェルト7a〜7dとの着結合によって上記突条17a,
17bがジルコニアフェルト7a〜7dに食込み、両者の間の
シール性能がさらに向上する。
また、上記実施例では、金属スペーサとしてFe−Or−Al
合金に熱処理したものを用いているが、SUSにアルミナ
イズ処理をしても良い。また、燃料電池本体に接する側
にB2O3層を設けるようにすれば、炭酸塩を良く弾くよう
になるので、シール性能が向上する。
合金に熱処理したものを用いているが、SUSにアルミナ
イズ処理をしても良い。また、燃料電池本体に接する側
にB2O3層を設けるようにすれば、炭酸塩を良く弾くよう
になるので、シール性能が向上する。
さらに、マニホールドと、スペーサとを予めろう付け等
の方法によって固定しておくことにより、組立て性能の
向上化を図ることができる。また、ジルコニアフェルト
中にホウ酸系ガラスを含浸しておくと、さらに炭酸塩の
移動防止効果は向上する。
の方法によって固定しておくことにより、組立て性能の
向上化を図ることができる。また、ジルコニアフェルト
中にホウ酸系ガラスを含浸しておくと、さらに炭酸塩の
移動防止効果は向上する。
このように本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変
更して実施することができる。
更して実施することができる。
第１図は本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池
の主要部の構成を示す分解斜視図、第２図は本発明の他
の実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池のスペーサの一部
を示す斜視図である。１ ……燃料電池本体、2a,2b……エンドプレート、３…
…単位電池、４……セパレータ、5a,5b……多孔質電
極、６……電解質板、7a〜7d……ジルコニアフェルト、
8a〜8d,16……スペーサ、9a〜9d……マニホールド、10
……金属製オーリング、17a,17b……突条、Ｐ……酸化
剤ガス、Ｑ……燃料ガス。
の主要部の構成を示す分解斜視図、第２図は本発明の他
の実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池のスペーサの一部
を示す斜視図である。１ ……燃料電池本体、2a,2b……エンドプレート、３…
…単位電池、４……セパレータ、5a,5b……多孔質電
極、６……電解質板、7a〜7d……ジルコニアフェルト、
8a〜8d,16……スペーサ、9a〜9d……マニホールド、10
……金属製オーリング、17a,17b……突条、Ｐ……酸化
剤ガス、Ｑ……燃料ガス。
Claims (3)
- 【請求項１】単位電池を複数積層してなる燃料電池本体
と、この燃料電池本体の各側面に当てがわれ前記各単位
電池のガス流路に反応ガスを通流させるマニホールドと
を備えた溶融炭酸塩型燃料電池において、前記マニホー
ルドの表面でかつ前記燃料電池本体の側面との間でウェ
ットシール部を形成する面と、前記燃料電池本体の側面
との間に、表面にアルミナ絶縁被膜を熱処理により形成
してなる金属スペーサを介在させたことを特徴とする溶
融炭酸塩型燃料電池。 - 【請求項２】前記金属スペーサと前記マニホールドとの
間に、高温用金属製シールリングを介在させたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶融炭酸塩型燃料
電池。 - 【請求項３】前記金属スペーサは、前記燃料電池本体の
側面と接する側にボロナイゼーションが施されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶融炭酸塩
型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60269637A JPH0679492B2 (ja) | 1985-11-30 | 1985-11-30 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60269637A JPH0679492B2 (ja) | 1985-11-30 | 1985-11-30 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62128456A JPS62128456A (ja) | 1987-06-10 |
| JPH0679492B2 true JPH0679492B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=17475120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60269637A Expired - Fee Related JPH0679492B2 (ja) | 1985-11-30 | 1985-11-30 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0679492B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01235161A (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-20 | Sanyo Electric Co Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
| US5110692A (en) * | 1990-08-20 | 1992-05-05 | Energy Research Corporation | Gasket for molten carbonate fuel cell |
-
1985
- 1985-11-30 JP JP60269637A patent/JPH0679492B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62128456A (ja) | 1987-06-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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