JPH07114127B2 - 溶融炭酸塩型燃料電池の電解質補給法 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池の電解質補給法Info
- Publication number
- JPH07114127B2 JPH07114127B2 JP63172743A JP17274388A JPH07114127B2 JP H07114127 B2 JPH07114127 B2 JP H07114127B2 JP 63172743 A JP63172743 A JP 63172743A JP 17274388 A JP17274388 A JP 17274388A JP H07114127 B2 JPH07114127 B2 JP H07114127B2
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- electrolyte
- fuel cell
- molten carbonate
- gas
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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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
-
- 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
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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の電解質補給法に係
り、特に長寿命な燃料電池を提供するための電解質補給
法に関する。
り、特に長寿命な燃料電池を提供するための電解質補給
法に関する。
従来溶融炭酸塩型燃料電池は、アノードにニッケル多孔
質板、カソードに酸化ニッケル多孔質板を用い、この間
に炭酸リチウムと炭酸カリウムとからなる電解質を挾む
ものである。この電解質は、室温で白色の固体であるが
融点（489℃）以上では無色透明の液体となり、これを
保持するためにリチウムアルミネートを主成分とした多
孔質基板を設けている。
質板、カソードに酸化ニッケル多孔質板を用い、この間
に炭酸リチウムと炭酸カリウムとからなる電解質を挾む
ものである。この電解質は、室温で白色の固体であるが
融点（489℃）以上では無色透明の液体となり、これを
保持するためにリチウムアルミネートを主成分とした多
孔質基板を設けている。
しかし、運転温度が融点をはるかに上回る650℃である
ため、蒸発による電解質の消失、及び電極やセパレータ
ー、端板などの腐食にともなう電解質の消失がある。こ
れらの一連の現象からの電解質減少により内部抵抗が上
昇し、分極が大きくなり、性能が低下する。この性能低
下を防ぐために、各種の電解質補給手段が考えられてい
る。例えば特開昭61−214367号に記載されるように、燃
料電池に直接電解質の供給管を設けこれを加熱して電池
内に供給するものや、特開昭61−96673号に記載されて
いるように電解質をミストないしはガス状態でキャリア
ーガス中に含有させて燃料電池内に運ぶものなどがあ
る。その他、電解質保持基板に端部からぬり込む等の方
法も提案されている。
ため、蒸発による電解質の消失、及び電極やセパレータ
ー、端板などの腐食にともなう電解質の消失がある。こ
れらの一連の現象からの電解質減少により内部抵抗が上
昇し、分極が大きくなり、性能が低下する。この性能低
下を防ぐために、各種の電解質補給手段が考えられてい
る。例えば特開昭61−214367号に記載されるように、燃
料電池に直接電解質の供給管を設けこれを加熱して電池
内に供給するものや、特開昭61−96673号に記載されて
いるように電解質をミストないしはガス状態でキャリア
ーガス中に含有させて燃料電池内に運ぶものなどがあ
る。その他、電解質保持基板に端部からぬり込む等の方
法も提案されている。
前２者に関しては、電池を複雑化することになり、後者
は電池内部に充分に電解質を補給するのが困難である。
は電池内部に充分に電解質を補給するのが困難である。
上記した従来技術は電池の構造を複雑化したり、あるい
は充分に電解質を補給することが困難であるという欠点
があった。本発明の目的は、従来技術の有する欠点を除
去し、電池構造を複雑化することなく、充分な電解質を
燃料電池に補給することにある。
は充分に電解質を補給することが困難であるという欠点
があった。本発明の目的は、従来技術の有する欠点を除
去し、電池構造を複雑化することなく、充分な電解質を
燃料電池に補給することにある。
上記目的を達成するための本発明は、溶融炭酸塩を電解
質として用いる型の燃料電池において、反応ガス供給管
を通して粉末状の電解質を電解質の融点未満の温度であ
るキャリアーガスによって、電解質の融点以上の温度に
保持された電池内に補給することを特徴とする。
質として用いる型の燃料電池において、反応ガス供給管
を通して粉末状の電解質を電解質の融点未満の温度であ
るキャリアーガスによって、電解質の融点以上の温度に
保持された電池内に補給することを特徴とする。
本発明方法におけるキャリアーガスとしては不活性ガ
ス，反応ガス、あるいは両方の混合ガスを使用できる。
ス，反応ガス、あるいは両方の混合ガスを使用できる。
本発明において、反応ガス供給配管を通して、電池内に
送り込まれた電解質は電極面を通して電解質板中に補給
される。本発明の具体的方法を図面により説明する。第
１図は本発明による電解質の補給の仕方をモデル化した
図である。燃料電池はアノード６とカソード７の間に電
解質である溶融炭酸塩を含浸した電解質基板３及びガス
配管１を備えたセパレータ４からなっている。電解質粉
末２はガス配管の中に添加され、電解質の融点未満の温
度であるキャリアーガスによって粉末の状態で電解質の
融点以上の温度に保持された電池内に運ばれる。電池内
では電池本体温度を電解質の融点以上にしておくことに
より、例えば第１図に示したようにアノード側から添加
したときはアノード６上で溶融して溶融電解質５とな
り、アノード６を通って電解質基板３に移動する。これ
によって、電解質を電解質基板に補給することができる
ものである。なお、第１図では１例としてアノード側か
ら電解質粉末２を供給したが、カソード側から、あるい
は両方の側から供給してもよい。運転を休止中に補給す
るときは、ガス配管１の一部をはずして、電解質粉末を
添加することも可能であるが、運転中に供給するとき、
あるいは休止中でも配管をはずさないで供給する方法を
第２図に示す配管系によって説明する。ガス配管１にガ
ス流量調節弁８を備える。また、これとは別にバイパス
通路14を設け、ストツプバルブ9,10を備えるとともに、
電解質粉末２を貯える電解質容器12と粉末の添加量を調
節する調節バルブ11をこれに設置する。そして、ガス配
管１は燃料電池13に接続される。電解質粉末を補給する
ときは、電解質粉末の添加量を調節する調節バルブ11を
開いて、所定量の粉末をバイパス通路14に入れる。次に
ストップバルブ９及び10を開く。次にガス流量調節バル
ブ８によって、メインのガス配管を流れるガス量を調節
し、一部をバイパス通路14を通って燃料電池13に供給す
るようにする。このとき、バイパス通路14を通るガスに
よって、電解質粉末２は燃料電池13に運ばれる。
送り込まれた電解質は電極面を通して電解質板中に補給
される。本発明の具体的方法を図面により説明する。第
１図は本発明による電解質の補給の仕方をモデル化した
図である。燃料電池はアノード６とカソード７の間に電
解質である溶融炭酸塩を含浸した電解質基板３及びガス
配管１を備えたセパレータ４からなっている。電解質粉
末２はガス配管の中に添加され、電解質の融点未満の温
度であるキャリアーガスによって粉末の状態で電解質の
融点以上の温度に保持された電池内に運ばれる。電池内
では電池本体温度を電解質の融点以上にしておくことに
より、例えば第１図に示したようにアノード側から添加
したときはアノード６上で溶融して溶融電解質５とな
り、アノード６を通って電解質基板３に移動する。これ
によって、電解質を電解質基板に補給することができる
ものである。なお、第１図では１例としてアノード側か
ら電解質粉末２を供給したが、カソード側から、あるい
は両方の側から供給してもよい。運転を休止中に補給す
るときは、ガス配管１の一部をはずして、電解質粉末を
添加することも可能であるが、運転中に供給するとき、
あるいは休止中でも配管をはずさないで供給する方法を
第２図に示す配管系によって説明する。ガス配管１にガ
ス流量調節弁８を備える。また、これとは別にバイパス
通路14を設け、ストツプバルブ9,10を備えるとともに、
電解質粉末２を貯える電解質容器12と粉末の添加量を調
節する調節バルブ11をこれに設置する。そして、ガス配
管１は燃料電池13に接続される。電解質粉末を補給する
ときは、電解質粉末の添加量を調節する調節バルブ11を
開いて、所定量の粉末をバイパス通路14に入れる。次に
ストップバルブ９及び10を開く。次にガス流量調節バル
ブ８によって、メインのガス配管を流れるガス量を調節
し、一部をバイパス通路14を通って燃料電池13に供給す
るようにする。このとき、バイパス通路14を通るガスに
よって、電解質粉末２は燃料電池13に運ばれる。
上述した方法により電解質を補給すると、減少していた
電池内の電解質量が増加し、高まっていた内部抵抗が減
少する。また、補給前、電解質減少により電解質板に貫
通孔ができ、ガスクロスが起っている場合は、補給によ
りガスクロスが止まる。さらに、電解質保持基板細孔中
の電解質量が多くなるので、バブル圧が大きくなる。こ
れにともない、運転中の差圧変動にたえることができる
ようになる。
電池内の電解質量が増加し、高まっていた内部抵抗が減
少する。また、補給前、電解質減少により電解質板に貫
通孔ができ、ガスクロスが起っている場合は、補給によ
りガスクロスが止まる。さらに、電解質保持基板細孔中
の電解質量が多くなるので、バブル圧が大きくなる。こ
れにともない、運転中の差圧変動にたえることができる
ようになる。
以上の理由により、電池性能は回復し、再び高い性能で
運転できるようになる。
運転できるようになる。
以下、本発明の実施例について説明する。
炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合物（モル比62:38）
からなる電解質をリチウムアルミネートを主成分とした
電解質保持板に含浸させ、これをニッケル多孔質板を用
いたアノードと酸化ニッケル多孔質板を用いたカソード
で挾んで溶融炭酸塩型燃料電池を作った。電極の有効面
積は64cm2、電解質基板面積は100cm2にした。この電池
を650℃，電流密度150mA/cm2で連続運転した。なお、ア
ノードには水素80％−炭酸ガス20％の混合ガスを、また
カソードには空気70％−炭酸ガス30％を供給した。第３
図に連続運転時のセル電圧の経時変化を示す。約5000時
間を経過したあたりからセル電圧が低下してきたので、
電解質基板細孔容積の約15％に相当する電解質を第２図
に示した方法で補給した。第３図に矢印で電解質補給の
時期を示し、その後のセル電圧の経時変化を示す。第３
図から明らかなように、電解質を補給したところセル電
圧が低下前の値に回復した。
からなる電解質をリチウムアルミネートを主成分とした
電解質保持板に含浸させ、これをニッケル多孔質板を用
いたアノードと酸化ニッケル多孔質板を用いたカソード
で挾んで溶融炭酸塩型燃料電池を作った。電極の有効面
積は64cm2、電解質基板面積は100cm2にした。この電池
を650℃，電流密度150mA/cm2で連続運転した。なお、ア
ノードには水素80％−炭酸ガス20％の混合ガスを、また
カソードには空気70％−炭酸ガス30％を供給した。第３
図に連続運転時のセル電圧の経時変化を示す。約5000時
間を経過したあたりからセル電圧が低下してきたので、
電解質基板細孔容積の約15％に相当する電解質を第２図
に示した方法で補給した。第３図に矢印で電解質補給の
時期を示し、その後のセル電圧の経時変化を示す。第３
図から明らかなように、電解質を補給したところセル電
圧が低下前の値に回復した。
本発明によれば、電池構造を複雑にすることなく、充分
な電解質を燃料電池に補給できるので、電解質の消失に
よって低下する性能を回復することができる。即ち電解
質の消失によって電池の内部抵抗が大きくなり性能が低
下した電池の性能を、初期の性能に回復することができ
るので、電池の長寿命化を達成することができ工業的価
値も極めて高い。
な電解質を燃料電池に補給できるので、電解質の消失に
よって低下する性能を回復することができる。即ち電解
質の消失によって電池の内部抵抗が大きくなり性能が低
下した電池の性能を、初期の性能に回復することができ
るので、電池の長寿命化を達成することができ工業的価
値も極めて高い。
第１図は、本発明を説明するためのモデル図であり、第
２図は電解質粉末の添加方法の一例を実施するための配
管系を示した図、第３図は本発明を用いた電池の性能の
経時変化を示した図である。 １……ガス配管、２……電解質粉末、３……電解質基
板、４……セパレーター、５……溶融電解質、６……ア
ノード、７……カソード、８……ガス流量調節弁、９…
…ストップバルブ、10……ストップバルブ、11……調節
バルブ、12……電解質容器、13……燃料電池、14……バ
スパス通路。
２図は電解質粉末の添加方法の一例を実施するための配
管系を示した図、第３図は本発明を用いた電池の性能の
経時変化を示した図である。 １……ガス配管、２……電解質粉末、３……電解質基
板、４……セパレーター、５……溶融電解質、６……ア
ノード、７……カソード、８……ガス流量調節弁、９…
…ストップバルブ、10……ストップバルブ、11……調節
バルブ、12……電解質容器、13……燃料電池、14……バ
スパス通路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茂木 孝之 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭61−116763（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−295364（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】溶融炭酸塩を電解質として用いる型の燃料
電池において、反応ガス供給管を通して粉末状の電解質
を電解質の融点未満の温度であるキャリアーガスによっ
て電解質の融点以上の温度に保持された電池内に補給す
ることを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池の電解質補給
法。 - 【請求項２】反応ガス供給管に電解質の注入口を設け、
反応ガスの一部を電解質粉末のキャリアーガスとして用
いることを特徴とする請求項１記載の溶融炭酸塩型燃料
電池の電解質補給法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63172743A JPH07114127B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 溶融炭酸塩型燃料電池の電解質補給法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63172743A JPH07114127B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 溶融炭酸塩型燃料電池の電解質補給法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0224970A JPH0224970A (ja) | 1990-01-26 |
| JPH07114127B2 true JPH07114127B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=15947495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63172743A Expired - Fee Related JPH07114127B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 溶融炭酸塩型燃料電池の電解質補給法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07114127B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JP4481254B2 (ja) * | 2006-02-02 | 2010-06-16 | 本田技研工業株式会社 | エアバッグ装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4596748A (en) * | 1984-04-11 | 1986-06-24 | United Technologies Corporation | Method for replacing lost electrolyte in fuel cells |
| JPS62295364A (ja) * | 1986-06-12 | 1987-12-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池 |
-
1988
- 1988-07-13 JP JP63172743A patent/JPH07114127B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0224970A (ja) | 1990-01-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |