JPH0821401B2 - 溶融炭酸塩燃料電池 - Google Patents

溶融炭酸塩燃料電池

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JPH0821401B2
JPH0821401B2 JP61259735A JP25973586A JPH0821401B2 JP H0821401 B2 JPH0821401 B2 JP H0821401B2 JP 61259735 A JP61259735 A JP 61259735A JP 25973586 A JP25973586 A JP 25973586A JP H0821401 B2 JPH0821401 B2 JP H0821401B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、溶融炭酸塩燃料電池に係り、特に、組立作
業性を損うことなく内部温度測定素子を組み込むことが
できるようにした溶融炭酸塩燃料電池に関する。
(従来の技術) 近年、高能率のエネルギー変換装置として溶融炭酸塩
燃料電池の開発が進められている。溶融炭酸塩燃料電池
は、アルカリ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、他の燃料電池、た
とえばリン酸燃料電池に比べ、高価な貴金属触媒を必要
とせずに発電熱効率が高い等の大きな特徴を有してい
る。
ところで、溶融炭酸塩燃料電池の単位電池の出力は微
弱である。したがって、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積層体を構成
し、各単位電池の加算出力を得る必要がある。
第3図は従来より提案されている溶融炭酸塩燃料電池
の積層体構造を示すものである。各単位電池1は、一対
の多孔質電極、すなわち酸化剤極(カソード)2aおよび
燃料極(アノード)2bと、これらの間に介在させた炭酸
塩からなる電解質板3とで構成されている。これら各単
位電池1は、単位電池1間の電気的な接続機能と各電極
板への反応ガスの供給通路を形成する機能とを兼ね備え
た導電性のセパレータ4を介して積層されている。
セパレータ4は、導電性のセパレータ板5と、このセ
パレータ板5の一方の面の対向する2辺部に例えばろう
付け固定されたステンレス鋼製の側壁部材6aと、セパレ
ータ板5の他方の面で上記側壁部材6aと直交する方向の
対向する2辺部に例えばろう付け固定されたステンレス
鋼製の側壁部材6bと、これら側壁部材6a,6bで形成され
た反応ガスの通路7a,7bに装着されて反応ガスを分流さ
せる導電性の波板8a,8bとで構成されている。上記側壁
部材6a,6bは、反応ガスの通路を構成する機能ばかりか
多孔質電極を保持する機能と電解質板3との接触部にウ
エットシールを形成する機能を発揮している。
このように構成された燃料電池積層体Xの積層方向両
端面には、第4図に示すように導電性の端板9a,9b(た
だし,端板9bは図示せず。)が当てがわれて圧縮され、
また燃料電池積層体Xの4つの側面には、同じく第4図
に示すように反応ガスの分配、回収機能を有するマニホ
ールド10a,10b,11a,11bが枠状に形成されたシール材12
を介して当てがわれる。そして、これらマニホールドの
うちの一つに燃料ガスPを供給するとともに、隣接する
マニホールドに酸化剤ガスQを供給し、燃料電池積層体
Xの内部で両ガスを電極反応に寄与させ、直流出力を得
た後、それぞれに対向するマニホールドから排ガスを排
気し得る構成となっている。
ところで、このように構成される溶融炭酸塩燃料電池
にあっては、運転時に燃料電池積層体X内の積層方向の
各部温度を常に監視して図示しない冷却系統等を制御す
る必要がある。このため、従来の溶融炭酸塩燃料電池で
は、幾つかのセパレータに温度測定素子を埋め込み、そ
のリード線13を第4図に示すように纏めて、たとえばマ
ニホールド10aに設けられた孔14から外部へ引き出して
計測機器に接続する方式を採用している。
しかしながら,上記のように構成された従来の溶融炭
酸塩燃料電池にあっては、温度測定素子に接続さるリー
ド線13をマニホールドに設けられた孔14を通して外部へ
引き出すようにしているので、温度測定素子の数が多い
場合、つまりリード線13の数が多い場合にはマニホール
ドの取付け作業が面倒化するばかりか、マニホールドの
取付け時に誤ってリード線13に過大の張力を加えて切断
させてしまうことが往々にしてあった。
(発明が解決しようとする問題点) 上述の如く、従来の溶融炭酸塩燃料電池では、温度測
定系の取付け作業が繁雑になる問題があった。
そこで本発明は、上述した不具合を解消できる溶融炭
酸塩燃料電池を提供することを目的としている。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明は、運転温度で溶
融する炭酸塩を含んだ電解質層の両面に一対の多孔質電
極を配してなる複数の単位電池と、両面に互い直交する
ガス通路を備えるとともに上記各ガス通路の両側端部に
前記多孔質電極の嵌合保持およびウエットシール形成に
供されるウエットシール形成用の側壁を備え、前記各単
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
料電池積層体を構成する導電性のセパレータと、これら
セパレータの前記各ガス通路内に装着されて反応性ガス
を分流させる導電性の波板と、前記燃料電池積層体の4
つの側面にそれぞれ配置されて上記ガス通路を介して反
応性ガスを流通させるマニホールドとを備えてなる溶融
炭酸塩燃料電池において、前記セパレータのうちの少な
くとも1つに該セパレータの隅部外面部と前記ガス通路
のうちの一方のガス通路とを通じさせるように前記ウエ
ットシール形成用の側壁を貫通して設けられた貫通孔
と、この貫通孔を通して温接点部側が前記ガス通路内に
差込まれ、該差込まれた部分が積層方向と直交する同一
平面上を上記ガス通路に沿って一旦、上記ガス通路外に
延びた後に再び上記ガス通路内に向けて延びる関係にコ
字状に折曲配置されるとともに上記温接点部が上記セパ
レータの中央部に密着固定された温度測定用の熱電対
と、前記貫通孔に充填されたシール材とを備えてなるこ
とを特徴としている。
(作用) セパレータの隅部外面部とガス通路のうちの一方のガ
ス通路とを通じさせるようにウエットシール形成用の側
壁を貫通させて貫通孔を設け、この貫通孔を通して温接
点部側がガス通路側に位置するように温度測定用の熱電
対を装着しているので、上記貫通孔の入口を塞がないよ
うに予めマニホールドを形成しておけば、マニホールド
とは無関係に熱電対を取付けることが可能となり、全体
の組み立てを大幅に簡単化でき、またマニホールドの取
付け付け時に熱電対に無理な力が作用するのを防止でき
る。また、熱電対のうち上記貫通孔を通して差込まれた
温接点側の部分が、積層方向と直交する同一平面上を、
ガス通路に沿って一旦、ガス通路外に延びた後に再びガ
ス通路内に向けて延びる関係にコ字状に折曲配置され、
この状態で温接点部が上記セパレータの中央部に密着固
定されている。このように、熱電対のうち貫通孔を通し
て差込まれた部分を、積層方向と直交する同一平面上に
おいて上記関係に折曲配置しているので、貫通孔を通し
て差込まれた温接点側がセパレータに対して積層方向に
隣接する波板と干渉するのを防止できる。したがって、
熱電対を組込むときには波板とは無関係に、簡単な作業
で、かつ熱電対に無理な力が加わらない状態で組込むこ
とができ、しかも波板の構造に影響を与えたり、波板の
機能に悪影響を与えたりすることなく、温度測定用の熱
電対を設けることができる。また、上記構造であると、
燃料電池積層体を組立てるときに温接点部の密着固定状
態を目視で確認することができるので、信頼性の向上を
図ることができる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。
第1図および第2図は本発明の一実施例に係る溶融炭
酸塩燃料電池を示すもので、第3図および第4図と同一
部分は同一符号で示してある。したがって、重複する部
分の詳しい説明は省略する。
この実施例に係る溶融炭酸塩燃料電池は、第1図から
明らかなように燃料電池積層体Xaの4つの頂部が所定だ
け切除された、いわゆる隅切り形状に構成されている。
したがって、燃料電池積層体Xaの形状に直接関与する電
解質板3、セパレータ4、端部9a,9bには、第2図にセ
パレータ4だけを代表して示すように4つの隅部に隙切
り部21が形成されている。そして、各マニホールド10a,
10b,11a,11bのフランジ部は、隙切り部21まで延在しな
い大きさに形成されている。
しかして、セパレータ4のうち積層方向に数枚おきに
位置するセパレータ4には、第2図に示すように、隅切
り部21の側端面から側壁部材6aを貫通する孔22が設けら
れている。そして、この孔22を通してアルミナ等のセラ
ミック管によって保護された熱電対23の温接点側が挿設
されている。なお、熱電対23の温接点側は第3図に示し
た波板8aの形状に影響を与えることなく、かつガスの流
れをできるだけ邪魔しないように、孔22を通して差込ま
れた部分が積層方向と直交する同一平面上を反応ガスの
通路7aに沿って一旦、通路外に延びた後に再び通路7a内
に向けて延びる関係にコ字状に折曲配置され、この状態
でその温接点部24がセパレータ板5の中央部に密着固定
されている。また、孔22の内面と熱電対23との間にはア
ルミナ接着剤やホウ酸系のガラスが充填されてシールさ
れている。さらに、熱電対23の冷接点側は第1図に示す
ようにマニホールド10a,11b間に存在する隙間を通して
図示しない計測機器へ導かれている。
このような構成であると、熱電対23をマニホールドと
は無関係に取付けることができるので、取付け作業を大
幅に向上させることができ、ひいては燃料電池全体の組
立ての容易化を図ることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
い。すなわち、上述した実施例では各要素に隅切り部21
を設けているが、必ずしも設ける必要はない。ただし、
マニホールドのフランジ部に孔22の入口を逃げる逃げ部
を設ける必要がある。また、上述した実施例では、積層
方向の複数枚おきのセパレータの側壁部材に孔を設け、
これらの孔を通して熱電対の温接点側を挿設している
が、全部のセパレータに同様の孔を設け、これらの孔を
通してそれぞれ熱電対の温接点側を挿設するようにして
もよい。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、セパレータの
隅部外面部とガス通路のうちの一方のガス通路とを通じ
させるようにウエットシール形成用の側壁を貫通させて
貫通孔を設け、この貫通孔を通して温接点部側がガス通
路側に位置するように温度測定用の熱電対を装着してい
るので、マニホールドとは無関係に熱電対を取付けるこ
とが可能となり、全体の組立てを大幅に簡単化できる。
また、熱電対のうち上記貫通孔を通して差込まれた温接
点部側の部分を、積層方向と直交する同一平面上におい
てガス通路に沿って一旦、ガス通路外に延ばした後に再
びガス通路内に向けて延ばして全体的にコ字状に折曲配
置し、この状態で温接点を上部セパレータの中央部に密
着固定する構成を採用しているので、貫通孔を通して差
込まれた温接点部側がセパレータに対して積層方向に隣
接する波板と干渉するのを防止できる。したがって、熱
電対を組込むときには波板とは無関係に、簡単な作業
で、かつ熱電対に無理な力が加わらない状態で組込むこ
とができ、しかも波板の構造に影響を与えたり、波板の
機能に悪影響を与えたりすることなく、温度測定用の熱
電対を設けることができる。また、上記構造であると、
燃料電池積層体を組立てるときに温接点部の密着固定状
態を目視で確認することができるので、信頼性の向上も
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩燃料電池の
斜視図、第2図は同燃料電池に組み込まれたセパレータ
の斜視図、第3図は従来の溶融炭酸塩燃料電池の燃料電
池積層体の分解斜視図、第4図は従来の溶融炭酸塩燃料
電池の斜視図である。 P……燃料ガス、Q……酸化剤ガス、Xa……燃料電池積
層体、1……単位電池、3……電解質板、4……セパレ
ータ、5……セパレータ板、6a,6b……側壁部材、10a,1
0b,11a,11b……マニホールド、21……隅切り部、22……
貫通した孔、23……熱電対。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】運転温度で溶融する炭酸塩を含んだ電解質
    層の両面に一対の多孔質電極を配してなる複数の単位電
    池と、両面に互い直交するガス通路を備えるとともに上
    記各ガス通路の両側端部に前記多孔質電極の嵌合保持お
    よびウエットシール形成に供されるウエットシール形成
    用の側壁を備え、前記各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積層体を構成する導電
    性のセパレータと、これらセパレータの前記各ガス通路
    内に装着されて反応性ガスを分流させる導電性の波板
    と、前記燃料電池積層体の4つの側面にそれぞれ配置さ
    れて上記ガス通路を介して反応性ガスを通流させるマニ
    ホールドとを備えてなる溶融炭酸塩燃料電池において、
    前記セパレータのうちの少なくとも1つに該セパレータ
    の隅部外面部と前記ガス通路のうちの一方のガス通路と
    を通じさせるように前記ウエットシール形成用の側壁を
    貫通して設けられた貫通孔と、この貫通孔を通して温接
    点部側が前記ガス通路内に差込まれ、該差込まれた部分
    が積層方向と直交する同一平面上を上記ガス通路に沿っ
    て一旦、上記ガス通路外に延びた後に再び上記ガス通路
    内に向けて延びる関係にコ字状に折曲配置されるととも
    に温接点が上記セパレータの中央部に密着固定された温
    度測定用の熱電対と、前記貫通孔に充填されたシール材
    とを具備してなることを特徴とする溶融炭酸塩燃料電
    池。
  2. 【請求項2】前記電解質層および前記セパレータは、隅
    部が隙切り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燃料電池。
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