JPH0680590B2 - 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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- JPH0680590B2 JPH0680590B2 JP60089541A JP8954185A JPH0680590B2 JP H0680590 B2 JPH0680590 B2 JP H0680590B2 JP 60089541 A JP60089541 A JP 60089541A JP 8954185 A JP8954185 A JP 8954185A JP H0680590 B2 JPH0680590 B2 JP H0680590B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、アルカリ金属炭酸塩やアルカリ土類炭酸塩
を電解質に用いた溶融炭酸塩型燃料電池の改良に関す
る。
を電解質に用いた溶融炭酸塩型燃料電池の改良に関す
る。
近年、アルカリ炭酸塩を電解質として用いた溶融炭酸塩
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、H2のみならずCOをも燃料として使用でき、しか
も高い排熱を利用できることから、高効率発電プラント
の発電ユニットとして早期開発が切望されている。
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、H2のみならずCOをも燃料として使用でき、しか
も高い排熱を利用できることから、高効率発電プラント
の発電ユニットとして早期開発が切望されている。
現在、開発が進められている溶融炭酸塩型燃料電池は、
一般に第３図に示すように、不活性の無機材料粒子とア
ルカリ炭酸塩の混合体からなる電解質層１の両側に耐食
性金属からなる多孔質電極板、即ちアノード２およびカ
ソード３を配して単位電池４を構成する。これら単位電
池４は各単位電池間の電気的な接続機能と各電極板への
反応ガスの通路を形成する機能とを備えたセパレータ５
を介して積層される。そして、アノード２側に燃料ガス
Ｐを、またカソード３側に酸化剤ガスＱをそれぞれ通流
させることによって、アノード側において、 H2＋CO3 2-→CO2＋H2O＋2e …（１） （CO＋H2O→CO2＋H2） …（２） なる反応を、またカソード側において、 1/2O2＋CO2＋2e→CO3 2- …（３） なる反応を生起せしめ、反応が進行することにより発電
が継続される。なお、（２）式は、燃料として供給され
た一酸化炭素が直接電極反応に供されるのではなく、転
化反応を経てアノードの活物質であるH2に転化した後、
電極反応に供されることを示したものである。
一般に第３図に示すように、不活性の無機材料粒子とア
ルカリ炭酸塩の混合体からなる電解質層１の両側に耐食
性金属からなる多孔質電極板、即ちアノード２およびカ
ソード３を配して単位電池４を構成する。これら単位電
池４は各単位電池間の電気的な接続機能と各電極板への
反応ガスの通路を形成する機能とを備えたセパレータ５
を介して積層される。そして、アノード２側に燃料ガス
Ｐを、またカソード３側に酸化剤ガスＱをそれぞれ通流
させることによって、アノード側において、 H2＋CO3 2-→CO2＋H2O＋2e …（１） （CO＋H2O→CO2＋H2） …（２） なる反応を、またカソード側において、 1/2O2＋CO2＋2e→CO3 2- …（３） なる反応を生起せしめ、反応が進行することにより発電
が継続される。なお、（２）式は、燃料として供給され
た一酸化炭素が直接電極反応に供されるのではなく、転
化反応を経てアノードの活物質であるH2に転化した後、
電極反応に供されることを示したものである。
ところで、燃料電池の高い信頼性を維持し、長寿命化を
図るには、電極反応が電極全面で均一に進行することが
必須の条件となる。ところが、従来のこの種の燃料電池
では、起電反応に供する反応ガスの供給に際しては、第
３図に示す直交流方式や、両ガスを同一の向きに流す図
示しない平行流方式あるいは逆向きに流す対向流方式を
採用しており、反応速度の解析結果によると、これらは
いずれも燃料ガス入口付近の発電電流密度が同出口付近
のそれに比べて２倍近くも大きくなってしまう。この
為、燃料入口側から1/3程度の部分に電力集中が生じ、
反応に伴う炭酸塩電解質の消耗などにも偏りを生じるう
え、オーム損で発生する熱分布も不均一になるため、多
数のセルを積層化した場合、長期間安定した発電を続け
ることが困難であった。
図るには、電極反応が電極全面で均一に進行することが
必須の条件となる。ところが、従来のこの種の燃料電池
では、起電反応に供する反応ガスの供給に際しては、第
３図に示す直交流方式や、両ガスを同一の向きに流す図
示しない平行流方式あるいは逆向きに流す対向流方式を
採用しており、反応速度の解析結果によると、これらは
いずれも燃料ガス入口付近の発電電流密度が同出口付近
のそれに比べて２倍近くも大きくなってしまう。この
為、燃料入口側から1/3程度の部分に電力集中が生じ、
反応に伴う炭酸塩電解質の消耗などにも偏りを生じるう
え、オーム損で発生する熱分布も不均一になるため、多
数のセルを積層化した場合、長期間安定した発電を続け
ることが困難であった。
本発明はこのような問題に基づきなされたれもので、電
極反応を電極面全体で均一に進行させることができ、以
て長期に亙って安定した発電を維持させることができる
溶融炭酸塩型燃料電池を提供することにある。
極反応を電極面全体で均一に進行させることができ、以
て長期に亙って安定した発電を維持させることができる
溶融炭酸塩型燃料電池を提供することにある。
本発明は、燃料ガスを経路の異なる２つの流路に流すこ
とによって燃料極における燃料ガスの均一化を図ったも
のである。
とによって燃料極における燃料ガスの均一化を図ったも
のである。
すなわち、本発明は、複数の単位電池と、これら単位電
池間に介挿されて上記各単位電池とで積層構造の燃料電
池本体を構成する複数のセパレータと、前記各単位電池
に燃料ガスを供給するために前記各セパレータの一方の
面側にそれぞれ形成された燃料ガス通路と、前記各単位
電池に酸化剤ガスを供給するために前記各セパレータの
他方の面側にそれぞれ形成された酸化剤ガス通路と、前
記各燃料ガス通路に燃料ガスを通流させる燃料ガス案内
手段と、前記各酸化剤ガス通路に酸化剤ガスを通流させ
る酸化剤ガス案内手段とを備えた溶融炭酸塩型燃料電池
において、前記燃料ガス案内手段は、前記燃料電池本体
を構成する各積層部材の中央部に設けられた孔によって
積層方向に形成されて前記各燃料ガス通路の中央部にそ
れぞれ通じた１系統の燃料ガス排出用流路および上記各
積層部材の上記燃料ガス排出用通路の位置を境にした両
側の端部にそれぞれ設けられた孔によって積層方向に形
成されて前記各燃料ガス通路の上記位置を境にした両側
の端部にそれぞれ通じた２系統の燃料ガス導入用流路か
らなる内部マニホールドで構成されており、前記酸化剤
ガス案内手段は、前記各燃料ガス通路を流れる燃料ガス
の通流方向とは直交する方向に酸化剤ガスを前記各酸化
剤ガス通路に通流させる外部マニホールドで構成されて
いることを特徴としている。
池間に介挿されて上記各単位電池とで積層構造の燃料電
池本体を構成する複数のセパレータと、前記各単位電池
に燃料ガスを供給するために前記各セパレータの一方の
面側にそれぞれ形成された燃料ガス通路と、前記各単位
電池に酸化剤ガスを供給するために前記各セパレータの
他方の面側にそれぞれ形成された酸化剤ガス通路と、前
記各燃料ガス通路に燃料ガスを通流させる燃料ガス案内
手段と、前記各酸化剤ガス通路に酸化剤ガスを通流させ
る酸化剤ガス案内手段とを備えた溶融炭酸塩型燃料電池
において、前記燃料ガス案内手段は、前記燃料電池本体
を構成する各積層部材の中央部に設けられた孔によって
積層方向に形成されて前記各燃料ガス通路の中央部にそ
れぞれ通じた１系統の燃料ガス排出用流路および上記各
積層部材の上記燃料ガス排出用通路の位置を境にした両
側の端部にそれぞれ設けられた孔によって積層方向に形
成されて前記各燃料ガス通路の上記位置を境にした両側
の端部にそれぞれ通じた２系統の燃料ガス導入用流路か
らなる内部マニホールドで構成されており、前記酸化剤
ガス案内手段は、前記各燃料ガス通路を流れる燃料ガス
の通流方向とは直交する方向に酸化剤ガスを前記各酸化
剤ガス通路に通流させる外部マニホールドで構成されて
いることを特徴としている。
本発明によれば、燃料ガスを燃料電池本体の側面近傍位
置から中央部に向けて分割して流すようにしているの
で、発電電流密度が高くなる部位を従来に比べて分散さ
せることができる。つまり、電極面全体に亙って均一に
反応を生起させることができるので、炭酸塩電解質の消
耗も均一に進行し、熱分布も均一になり、結局、長期に
亙って安定した発電を維持させることができる。
置から中央部に向けて分割して流すようにしているの
で、発電電流密度が高くなる部位を従来に比べて分散さ
せることができる。つまり、電極面全体に亙って均一に
反応を生起させることができるので、炭酸塩電解質の消
耗も均一に進行し、熱分布も均一になり、結局、長期に
亙って安定した発電を維持させることができる。
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。
る。
第１図において、燃料電池本体11は、全体が長方形を呈
するように複数の単位電池12をセパレータ素子13を介し
て複数積層して構成される。なお、以後、説明の簡単の
ため、燃料電池本体11の側面で後述するところの外部マ
ニホールドが取付けられる一対の対向側面をA,A′面と
定義し、その他の側面をB,B′面と定義する。
するように複数の単位電池12をセパレータ素子13を介し
て複数積層して構成される。なお、以後、説明の簡単の
ため、燃料電池本体11の側面で後述するところの外部マ
ニホールドが取付けられる一対の対向側面をA,A′面と
定義し、その他の側面をB,B′面と定義する。
単位電池12は、電解質板21と、この電解質板21の下面に
配置されたアノード板22と、同上面に配置されたカソー
ド板23とで構成される。
配置されたアノード板22と、同上面に配置されたカソー
ド板23とで構成される。
電解質板21は、例えばLiAlO2微粉末と、K2CO3−Li2O3微
粉末とを混合してホットプレスによって長方形に形成し
てなるものであり、長手方向の両端近傍位置に短辺方向
に並ぶ燃料ガス導入用の複数の孔21a,21bを形成すると
ともに、同中央部に短辺方向に並ぶ燃料ガス排出用の複
数の孔21cを形成したものとなっている。
粉末とを混合してホットプレスによって長方形に形成し
てなるものであり、長手方向の両端近傍位置に短辺方向
に並ぶ燃料ガス導入用の複数の孔21a,21bを形成すると
ともに、同中央部に短辺方向に並ぶ燃料ガス排出用の複
数の孔21cを形成したものとなっている。
アノード板22は、例えば孔径３〜６μｍ、多孔度60〜80
％のニッケル合金多孔質体で形成されている。また、カ
ソード板23は、たとえば孔径６〜15μｍ、多孔度70〜80
％のニッケル多孔質体で形成されている。これら、アノ
ード板22およびカソード板23は、それぞれ長方形に形成
され、その中央部に前記電解質板21の中央の孔21cに対
応した短辺方向に並ぶ複数の孔22c,23cを形成したもの
となっている。また、アノード板22の長手方向の両端に
は、電解質板21の両端の孔21a,21bに対応する位置に短
辺方向に並ぶ複数の孔22a,22bが形成されている。一
方、カソード板23は、前記電解質板21の長手方向両端の
孔21a,21bに達しない長さに形成されている。
％のニッケル合金多孔質体で形成されている。また、カ
ソード板23は、たとえば孔径６〜15μｍ、多孔度70〜80
％のニッケル多孔質体で形成されている。これら、アノ
ード板22およびカソード板23は、それぞれ長方形に形成
され、その中央部に前記電解質板21の中央の孔21cに対
応した短辺方向に並ぶ複数の孔22c,23cを形成したもの
となっている。また、アノード板22の長手方向の両端に
は、電解質板21の両端の孔21a,21bに対応する位置に短
辺方向に並ぶ複数の孔22a,22bが形成されている。一
方、カソード板23は、前記電解質板21の長手方向両端の
孔21a,21bに達しない長さに形成されている。
セパレータ素子13は、セパレータ板24の上面に燃料ガス
通路形成板25とパンチメタル26とを配し、同下面側に２
枚の酸化剤ガス通路形成板27およびパンチメタル28を配
して構成される。
通路形成板25とパンチメタル26とを配し、同下面側に２
枚の酸化剤ガス通路形成板27およびパンチメタル28を配
して構成される。
セパレータ板24は、その上面周縁部に段部30を有する突
周壁31を形成し、その下面の長手方向両端部に段部32を
有する突条33,34を形成し、さらに同下面中央位置に短
辺方向に延びる突条35を形成したものとなっている。上
記突周壁31は、内部に形成される燃料ガス導入空間Ｒを
外部から密封する機能を有し、３つの突条33〜35は、酸
化剤ガス流路となる短辺方向に延びる２つの溝Ｕを形成
する。そして、上記３つの突条33〜35には、それぞれ前
記電解質板21の各孔21a〜21cに対応する位置に複数の孔
24a,24b,24cを形成したものとなっている。
周壁31を形成し、その下面の長手方向両端部に段部32を
有する突条33,34を形成し、さらに同下面中央位置に短
辺方向に延びる突条35を形成したものとなっている。上
記突周壁31は、内部に形成される燃料ガス導入空間Ｒを
外部から密封する機能を有し、３つの突条33〜35は、酸
化剤ガス流路となる短辺方向に延びる２つの溝Ｕを形成
する。そして、上記３つの突条33〜35には、それぞれ前
記電解質板21の各孔21a〜21cに対応する位置に複数の孔
24a,24b,24cを形成したものとなっている。
燃料ガス通路形成板25は、その上面側に燃料ガスＰを導
く長手方向に延びる複数の溝36を有するものであり、電
解質板21の各孔21a〜21cに対応した位置にそれぞれ孔25
a,25b,25cを形成し、さらにこれら孔25a〜25cの位置し
た部分の溝36を短辺方向に連通して各溝に均一に燃料ガ
スＰを導くものとなっている。
く長手方向に延びる複数の溝36を有するものであり、電
解質板21の各孔21a〜21cに対応した位置にそれぞれ孔25
a,25b,25cを形成し、さらにこれら孔25a〜25cの位置し
た部分の溝36を短辺方向に連通して各溝に均一に燃料ガ
スＰを導くものとなっている。
パンチメタル26は、燃料ガス通路形成板25からアノード
板22へ燃料ガスＰを供給するための複数の細孔を有し、
アノード板22の集電機能をも有する。このパンチメタル
26は、アノード板22と略同形状で、やはりその長手方向
両端部と中央部とに複数の孔26a,26b,26cを設けたもの
となっている。
板22へ燃料ガスＰを供給するための複数の細孔を有し、
アノード板22の集電機能をも有する。このパンチメタル
26は、アノード板22と略同形状で、やはりその長手方向
両端部と中央部とに複数の孔26a,26b,26cを設けたもの
となっている。
酸化剤ガス通路形成板27は、前記セパレータ板24の下面
に形成された２つの溝Ｕに嵌合する形状に形成され、そ
の下面側に燃料ガス通路形成板25の溝36と直交する方向
に延びる複数の溝38を形成したものである。
に形成された２つの溝Ｕに嵌合する形状に形成され、そ
の下面側に燃料ガス通路形成板25の溝36と直交する方向
に延びる複数の溝38を形成したものである。
また、パンチメタル28は、酸化剤ガス通路形成板27から
カソード板23へ酸化剤ガスＱを供給するための複数の細
孔を有し、カソード板23の集電機能をも有する。
カソード板23へ酸化剤ガスＱを供給するための複数の細
孔を有し、カソード板23の集電機能をも有する。
なお、セパレータ板24の下面中央部に位置する突条35と
カソード板23との間には、排出ガスのシール用の無機テ
ープ40が介装されている。この無機テープ40にも電解質
板21の中央の孔21cに対応して複数の孔40cが形成されて
いる。この無機テープ40は、例えば不織布に炭酸塩を含
浸して形成されたものである。
カソード板23との間には、排出ガスのシール用の無機テ
ープ40が介装されている。この無機テープ40にも電解質
板21の中央の孔21cに対応して複数の孔40cが形成されて
いる。この無機テープ40は、例えば不織布に炭酸塩を含
浸して形成されたものである。
このような燃料電池本体11は、次のようにして形成され
る。即ち、まず、セパレータ板24の上面の燃料ガス導入
空間Ｒに燃料ガス通路形成板25を嵌合させ、その上面に
突周壁31の段部30に嵌合するようにパンチメタル26とア
ノード板22とを装着する。さらにセパレータ板24の下面
の溝Ｕに酸化剤ガス通路形成板27を嵌合させ、その下面
に突条33,34の段部32に嵌合するようにパンチメタル28
を配し、突条35の先端面に無機テープ40を配し、さらに
これらの下面にカソード板23を配置する。そして、この
組立体と電解質板21とを交互に積層する。これによっ
て、各部材に設けた孔は、積層方向に連通する。そし
て、各部材の長手方向両端に設けた孔によって積層方向
に形成される円筒状空間が燃料ガスＰの導入用流路Ｓと
なり、各部材の中央部に設けた孔によって形成される円
筒状空間が燃料ガスＰの排出用流路Ｔとなる。つまり、
これら各円筒状空間でインターナルマニホールドを形成
する。
る。即ち、まず、セパレータ板24の上面の燃料ガス導入
空間Ｒに燃料ガス通路形成板25を嵌合させ、その上面に
突周壁31の段部30に嵌合するようにパンチメタル26とア
ノード板22とを装着する。さらにセパレータ板24の下面
の溝Ｕに酸化剤ガス通路形成板27を嵌合させ、その下面
に突条33,34の段部32に嵌合するようにパンチメタル28
を配し、突条35の先端面に無機テープ40を配し、さらに
これらの下面にカソード板23を配置する。そして、この
組立体と電解質板21とを交互に積層する。これによっ
て、各部材に設けた孔は、積層方向に連通する。そし
て、各部材の長手方向両端に設けた孔によって積層方向
に形成される円筒状空間が燃料ガスＰの導入用流路Ｓと
なり、各部材の中央部に設けた孔によって形成される円
筒状空間が燃料ガスＰの排出用流路Ｔとなる。つまり、
これら各円筒状空間でインターナルマニホールドを形成
する。
このように積層された燃料電池本体11は、その下面に図
示しない燃料ガスＰの導入・排出用の小型マニホールド
が配置され、同Ａ面に図示しない酸化剤ガスＱの導入用
マニホールドが配置され、同Ａ′面に図示しない酸化剤
ガスＱの排出用マニホールドが配置される。
示しない燃料ガスＰの導入・排出用の小型マニホールド
が配置され、同Ａ面に図示しない酸化剤ガスＱの導入用
マニホールドが配置され、同Ａ′面に図示しない酸化剤
ガスＱの排出用マニホールドが配置される。
小型マニホールドからの燃料ガスは、第２図に示すよう
に、２つの導入用流路Ｓを積層方向上方に向けて進行
し、この進行の途中で各燃料ガス通路形成板25の溝36に
分配される。これら溝36に導入された燃料ガスＰは、Ｂ
面から中央部に向かう第１の通路と、Ｂ′面から中央部
に向かう第２の通路とをそれぞれ向流進行し、その進行
の途中で、パンチメタル26の細孔を介してアノード板22
に供給される。起電反応に供せられた燃料ガスＰは、中
央部の排出流路Ｔを積層方向下向きに進行し小型マニホ
ールドを介して外部に排出される。
に、２つの導入用流路Ｓを積層方向上方に向けて進行
し、この進行の途中で各燃料ガス通路形成板25の溝36に
分配される。これら溝36に導入された燃料ガスＰは、Ｂ
面から中央部に向かう第１の通路と、Ｂ′面から中央部
に向かう第２の通路とをそれぞれ向流進行し、その進行
の途中で、パンチメタル26の細孔を介してアノード板22
に供給される。起電反応に供せられた燃料ガスＰは、中
央部の排出流路Ｔを積層方向下向きに進行し小型マニホ
ールドを介して外部に排出される。
一方、外部マニホールドからの酸化剤ガスＱは、各酸化
剤ガス通路形成板28の溝38を上記燃料ガスＰの進行方向
とは直交する方向に夫々通流し、この通流の途中で、パ
ンチメタル28の細孔を介してカソード板23に供給され
る。起電反応に供せられた酸化剤ガスＱは、Ａ′面側の
マニホールドを介して外部に排出される。
剤ガス通路形成板28の溝38を上記燃料ガスＰの進行方向
とは直交する方向に夫々通流し、この通流の途中で、パ
ンチメタル28の細孔を介してカソード板23に供給され
る。起電反応に供せられた酸化剤ガスＱは、Ａ′面側の
マニホールドを介して外部に排出される。
なお、燃料ガスＰは、セパレータ板24の突周壁31および
突条33,34と電解質板21との間のウェットシールによっ
て外部への漏洩が防止される。また、酸化剤ガスＱの流
路は、セパレータ板24の突周壁33,34と電解質板21との
間のウェットシールで、また無機テープ40および電解質
板21からカソード板23に浸み出した溶融炭酸塩によるウ
ェットシールでそれぞれシールされる。この結果、酸化
剤ガスＱと燃料ガスＰとのクロスオーバーが防止され
る。
突条33,34と電解質板21との間のウェットシールによっ
て外部への漏洩が防止される。また、酸化剤ガスＱの流
路は、セパレータ板24の突周壁33,34と電解質板21との
間のウェットシールで、また無機テープ40および電解質
板21からカソード板23に浸み出した溶融炭酸塩によるウ
ェットシールでそれぞれシールされる。この結果、酸化
剤ガスＱと燃料ガスＰとのクロスオーバーが防止され
る。
つぎに、本発明者が実際に行った実験例について説明す
る。
る。
電解質板21は、幅50cm、長さ100cm、厚み0.15cmの板状
体で、LiAlO2、K2CO3およびLi2O3を重量比で40:37:23の
割合で混合してなる混合体に、重量比およそ５％のポリ
エチレンを添加して、温度250℃、圧力約500トンでホッ
トプレスして得た。この電解質板21には、長手方向の両
端から4.5cmの位置に、短辺方向に11cm間隔にて口径2.5
cmの４つの孔21a,21bをそれぞれ形成した。また、この
電解質板21の中央部には前記４つの孔21a,21bの並び方
向と平行に口径3cmの４つの孔21cを11cm間隔で形成し
た。
体で、LiAlO2、K2CO3およびLi2O3を重量比で40:37:23の
割合で混合してなる混合体に、重量比およそ５％のポリ
エチレンを添加して、温度250℃、圧力約500トンでホッ
トプレスして得た。この電解質板21には、長手方向の両
端から4.5cmの位置に、短辺方向に11cm間隔にて口径2.5
cmの４つの孔21a,21bをそれぞれ形成した。また、この
電解質板21の中央部には前記４つの孔21a,21bの並び方
向と平行に口径3cmの４つの孔21cを11cm間隔で形成し
た。
アノード板には、孔径４〜６μｍ、多孔度75％のNi−Cr
（10％）合金の焼結多孔質体を厚さ0.4mm、幅46cm、長
さ96cmの大きさに形成したものを用いた。
（10％）合金の焼結多孔質体を厚さ0.4mm、幅46cm、長
さ96cmの大きさに形成したものを用いた。
カソード板23には、孔径８〜12μｍ、多孔度70〜80％の
Ni多孔質板を幅50cm、長さ86cm、厚さ0.86mmの大きさに
形成したものを用いた。
Ni多孔質板を幅50cm、長さ86cm、厚さ0.86mmの大きさに
形成したものを用いた。
そして、これらアノード板22およびカソード板23にも短
辺方向に並ぶ各４つの孔22a,22b,22c,23cを形成した。
辺方向に並ぶ各４つの孔22a,22b,22c,23cを形成した。
セパレータ板25には、厚さ0.4mm、幅50cm、長さ100cmの
SUS316/Niのクラッド板を用い、Ni側の面の周縁部に厚
さ2mmで幅3cmのNiの突周壁31を溶接加工にて密着させ、
また、その突周壁31の内側に幅5mm、深さ0.5mmの段差を
形成した。一方、SUS316側には、長手方向両端部に厚さ
2.5mm、幅70mmのSUS316製の突条33,34を、また、長手方
向中央部に厚さ1.5mm、幅80mmのSUS316製の突条35をそ
れぞれ溶接固定した。突条33,34は、外側の辺から4.5cm
の線に沿って中央から11cmの間隔で口径2.5mmの孔24a,2
4bをそれぞれ形成するとともに、内側から5mmの幅で1mm
の段差を形成した。また、突条35には、中央部から11cm
間隔で口径3cmの孔24cを形成した。
SUS316/Niのクラッド板を用い、Ni側の面の周縁部に厚
さ2mmで幅3cmのNiの突周壁31を溶接加工にて密着させ、
また、その突周壁31の内側に幅5mm、深さ0.5mmの段差を
形成した。一方、SUS316側には、長手方向両端部に厚さ
2.5mm、幅70mmのSUS316製の突条33,34を、また、長手方
向中央部に厚さ1.5mm、幅80mmのSUS316製の突条35をそ
れぞれ溶接固定した。突条33,34は、外側の辺から4.5cm
の線に沿って中央から11cmの間隔で口径2.5mmの孔24a,2
4bをそれぞれ形成するとともに、内側から5mmの幅で1mm
の段差を形成した。また、突条35には、中央部から11cm
間隔で口径3cmの孔24cを形成した。
燃料ガス通路形成板25には、厚みが1.5mmで、幅44cm、
長さ94cmのNi板を用い、溝ピッチを5mm、溝36の深さを1
mm、同幅を3mmに形成した。
長さ94cmのNi板を用い、溝ピッチを5mm、溝36の深さを1
mm、同幅を3mmに形成した。
パンチメタル26には、孔径1mmの細孔が全面積の33％に
達するように穿設された厚さ0.2mm、幅46cm、長さ96cm
のNi板を用いた。
達するように穿設された厚さ0.2mm、幅46cm、長さ96cm
のNi板を用いた。
また、パンチメタル28には、上記パンチメタル26と同様
に穿設された厚さ0.2mm、幅50cm、長さ39cmの２枚のSUS
316板を用いた。
に穿設された厚さ0.2mm、幅50cm、長さ39cmの２枚のSUS
316板を用いた。
無機テープ40には、ジルコニア不織布にLiKCO3塩を含浸
したシール材を用いた。
したシール材を用いた。
このような部材で10組のセルを積層して41kw出力のスタ
ックを構成し、前述したように燃料ガスＰと酸化剤ガス
Ｑとを供給し、燃料利用率70％、酸化剤ガス利用率50
％、温度650℃、常圧、電流密度0.16A/cm2の条件で発電
させた。なお、比較の為、比較例１として従来の平行流
フロースタックを、また、比較例２として従来の直交流
フロースタックをそれぞれ用いて上記と同様の条件で発
電させた。この時の各セルの特性を次表に示す。
ックを構成し、前述したように燃料ガスＰと酸化剤ガス
Ｑとを供給し、燃料利用率70％、酸化剤ガス利用率50
％、温度650℃、常圧、電流密度0.16A/cm2の条件で発電
させた。なお、比較の為、比較例１として従来の平行流
フロースタックを、また、比較例２として従来の直交流
フロースタックをそれぞれ用いて上記と同様の条件で発
電させた。この時の各セルの特性を次表に示す。
この結果から明らかな如く、本実験例では、各セルの平
均電圧が従来のものよりも高い上、セル間の電圧のばら
つきも改善された。
均電圧が従来のものよりも高い上、セル間の電圧のばら
つきも改善された。
このように、本実施例によれば、燃料ガスＰを２系統に
流すことによって起電反応を電極全体に均一に進行させ
ることができ、特定の部分に電力集中が生じるのを防止
できる。このため、前述した効果を奏することができ
る。
流すことによって起電反応を電極全体に均一に進行させ
ることができ、特定の部分に電力集中が生じるのを防止
できる。このため、前述した効果を奏することができ
る。
また、上記実施例では酸化剤ガスを外部マニホールドに
よって供給するようにしているので、ガス流路を大きく
とることができ、酸化剤ガスを燃料電池の冷却のため多
量に流した場合でも、燃料電池内部で圧損によるクロス
オーバを生じさせることがなく、運転性を大幅に向上さ
せることができる。
よって供給するようにしているので、ガス流路を大きく
とることができ、酸化剤ガスを燃料電池の冷却のため多
量に流した場合でも、燃料電池内部で圧損によるクロス
オーバを生じさせることがなく、運転性を大幅に向上さ
せることができる。
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではな
い。例えば、上記実施例では、アノード板22を下側に、
またカソード板23を上側にそれぞれ配して単位電池12を
構成したが、アノード板22を上側に、カソード板を下側
にそれぞれ配置して燃料電池を組立てても、上記実験例
に示した結果と殆ど変わりはなかった。
い。例えば、上記実施例では、アノード板22を下側に、
またカソード板23を上側にそれぞれ配して単位電池12を
構成したが、アノード板22を上側に、カソード板を下側
にそれぞれ配置して燃料電池を組立てても、上記実験例
に示した結果と殆ど変わりはなかった。
また、燃料ガス通路形成板25、酸化剤ガス通路形成板27
の代わりに、例えばセルメット（商標名；住友金属製）
を用いても良好な特性を得ることができた。
の代わりに、例えばセルメット（商標名；住友金属製）
を用いても良好な特性を得ることができた。
さらには、アノード板22も、Ni−Cr合金に限定されず、
例えばNi多孔質板にCr処理を施したものでも良い。カソ
ード板23は、NiOの多孔質板を用いるようにしても良
い。さらに電解質板21としては、460℃、300kg/cm2厚手
ホットプレスして得たものでもよい。
例えばNi多孔質板にCr処理を施したものでも良い。カソ
ード板23は、NiOの多孔質板を用いるようにしても良
い。さらに電解質板21としては、460℃、300kg/cm2厚手
ホットプレスして得たものでもよい。
この他、燃料電池本体もその横断面が長方形ではなく正
方形であっても、また酸化剤ガスの通流方向を長手方向
とする長方形であっても良い。さらには燃料電池本体を
積層方向に貫通する孔の数も任意である。
方形であっても、また酸化剤ガスの通流方向を長手方向
とする長方形であっても良い。さらには燃料電池本体を
積層方向に貫通する孔の数も任意である。
第１図は本発明の一実施例に係る燃料電池本体の一部切
欠した分解斜視図、第２図は同燃料電池本体の縦断面
図、第３図は従来の直交フロー型燃料電池の分解斜視図
である。 1,21…電解質板、２…アノード、３…カソード、4,12…
単位電池、５…セパレータ、11…燃料電池本体、13…セ
パレータ素子、22…アノード板、23…カソード板、24…
セパレータ板、25…燃料ガス通路形成板、26,28…パン
チメタル、27…酸化剤ガス通路形成板、40…無機テー
プ、Ｐ…燃料ガス、Ｑ…酸化剤ガス、Ｒ…燃料ガス導入
空間、Ｓ…導入側流路、Ｔ…排出側流路。
欠した分解斜視図、第２図は同燃料電池本体の縦断面
図、第３図は従来の直交フロー型燃料電池の分解斜視図
である。 1,21…電解質板、２…アノード、３…カソード、4,12…
単位電池、５…セパレータ、11…燃料電池本体、13…セ
パレータ素子、22…アノード板、23…カソード板、24…
セパレータ板、25…燃料ガス通路形成板、26,28…パン
チメタル、27…酸化剤ガス通路形成板、40…無機テー
プ、Ｐ…燃料ガス、Ｑ…酸化剤ガス、Ｒ…燃料ガス導入
空間、Ｓ…導入側流路、Ｔ…排出側流路。
Claims (1)
- 【請求項１】複数の単位電池と、これら単位電池間に介
挿されて上記各単位電池とで積層構造の燃料電池本体を
構成する複数のセパレータと、前記各単位電池に燃料ガ
スを供給するために前記各セパレータの一方の面側にそ
れぞれ形成された燃料ガス通路と、前記各単位電池に酸
化剤ガスを供給するために前記各セパレータの他方の面
側にそれぞれ形成された酸化剤ガス通路と、前記各燃料
ガス通路に燃料ガスを通流させる燃料ガス案内手段と、
前記各酸化剤ガス通路に酸化剤ガスを通流させる酸化剤
ガス案内手段とを備えた溶融炭酸塩型燃料電池におい
て、 前記燃料ガス案内手段は、前記燃料電池本体を構成する
各積層部材の中央部に設けられた孔によって積層方向に
形成されて前記各燃料ガス通路の中央部にそれぞれ通じ
た１系統の燃料ガス排出用流路および上記各積層部材の
上記燃料ガス排出用通路の位置を境にした両側の端部に
それぞれ設けられた孔によって積層方向に形成されて前
記各燃料ガス通路の上記位置を境にした両側の端部にそ
れぞれ通じた２系統の燃料ガス導入用流路からなる内部
マニホールドで構成されており、 前記酸化剤ガス案内手段は、前記各燃料ガス通路を流れ
る燃料ガスの通流方向とは直交する方向に酸化剤ガスを
前記各酸化剤ガス通路に通流させる外部マニホールドで
構成されている 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 |
|---|---|---|---|
| JP60089541A JPH0680590B2 (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60089541A JPH0680590B2 (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61248364A JPS61248364A (ja) | 1986-11-05 |
| JPH0680590B2 true JPH0680590B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=13973672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60089541A Expired - Fee Related JPH0680590B2 (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680590B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2554114B2 (ja) * | 1988-01-06 | 1996-11-13 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池用セパレータ |
| KR100418626B1 (ko) | 2001-10-17 | 2004-02-14 | 한국전력공사 | 용융탄산염형 연료전지 |
-
1985
- 1985-04-25 JP JP60089541A patent/JPH0680590B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61248364A (ja) | 1986-11-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |