JPH08321318A - Electrolyte refilling device of fused carbonate type fuel cell - Google Patents

Electrolyte refilling device of fused carbonate type fuel cell

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JPH08321318A
JPH08321318A JP7151209A JP15120995A JPH08321318A JP H08321318 A JPH08321318 A JP H08321318A JP 7151209 A JP7151209 A JP 7151209A JP 15120995 A JP15120995 A JP 15120995A JP H08321318 A JPH08321318 A JP H08321318A
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JP
Japan
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carbonate
bath
supply
stack
electrolyte
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Application number
JP7151209A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Shimizu
康 清水
Hideji Nagata
秀治 永田
Yoichi Seta
曜一 瀬田
Setsuo Inuzuka
節男 犬塚
Seigo Watanabe
誠吾 渡辺
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Toshiba Corp
Toshiba Industrial Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Industrial Technology Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

PURPOSE: To supply and refill carbonate at the same time to a wide range of electrolyte matrix in a simple structure, and besides, to supply and refill carbonate after layering of a fuel cell. CONSTITUTION: A stack 15 is constituted by layering cells and separators so that the end face of the margin of electrolyte matrix may be exposed to atmosphere outside the stack, and its stack 15 is accommodated in a carbonate bath 22. Carbonate is accommodated in advance in the carbonate bath 22, or the carbonate is supplied from the carbonate supply and discharge pipe 23 at the time of supply of carbonate, and when the supply of carbonate is completed, the carbonate remaining in the carbonate bath is discharged from the carbonate supply and discharge pipe 23. Hereby, the carbonate penetrates and is supplied to electrolyte matrix from the exposed section of electrolyte matrix, and further it is supplied to an anode electrode and a cathode electrode.

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、電解質として溶融炭酸
塩を用いた溶融炭酸塩型燃料電池の電解質補給装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrolyte replenishing device for a molten carbonate fuel cell using molten carbonate as an electrolyte.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、溶融炭酸塩型燃料電池は電解質
層を挾んだ一対の電極に燃料がスと酸化剤ガスを供給し
て電池反応をさせるものであり、一対の電極をガスの流
路となるセパレータを介して複数個積層して構成され
る。そして、電解質としてLi2CO3 (炭酸リチウ
ム)とK2 CO3 (炭酸カリウム)との共晶塩を用いて
おり、電解質マトリックスにはこの共晶炭酸塩が含浸さ
れる。
2. Description of the Related Art Generally, a molten carbonate fuel cell is one in which a fuel supplies gas and an oxidant gas to a pair of electrodes sandwiching an electrolyte layer to cause a cell reaction. A plurality of layers are laminated with a separator serving as a path interposed therebetween. A eutectic salt of Li2CO3 (lithium carbonate) and K2CO3 (potassium carbonate) is used as the electrolyte, and the eutectic carbonate is impregnated in the electrolyte matrix.

【0003】電解質マトリックスを挾んだ一対の電極か
らなる単電池及びセパレータ各1個分を重ねたものを単
セルと呼ぶ。図6に、溶融炭酸塩型燃料電池の単電池及
びセパレータを各1個分を重ねた単セルを示す。
A unit cell composed of a pair of electrodes sandwiching an electrolyte matrix and one separator each stacked are called a unit cell. FIG. 6 shows a single cell of a molten carbonate fuel cell and a single cell in which one separator is stacked.

【0004】単電池1は電解質マトリックス2をアノー
ド電極3とカソード電極4とで挟んで構成され、セパレ
ータ5はインターコネクタ6をアノードエッジ板7とカ
ソードエッジ板8とで挟んで構成される。セパレータ5
の内部にはガス流路を確保し、隣接する単電池同士を電
気的に接続するアノード集電板9とカソード集電板10
が設けられ、それぞれ燃料ガス11と酸化剤ガス12が
供給される。ガスがセパレータ内を流れる際に、燃料ガ
ス11はアノード電極3の表面において、酸化剤ガス1
2はカソード電極4の表面において電池反応を生じ、電
解質である炭酸塩を介して両電極間に炭酸イオン(CO
3 2-)の授受が行われて電池外部に電気出力を得る。
The unit cell 1 is constructed by sandwiching an electrolyte matrix 2 between an anode electrode 3 and a cathode electrode 4, and the separator 5 is constructed by sandwiching an interconnector 6 between an anode edge plate 7 and a cathode edge plate 8. Separator 5
An anode current collector plate 9 and a cathode current collector plate 10 that secure a gas flow path inside and electrically connect adjacent cells to each other.
Are provided, and the fuel gas 11 and the oxidant gas 12 are respectively supplied. When the gas flows in the separator, the fuel gas 11 is generated on the surface of the anode electrode 3 by the oxidizing gas 1
2 causes a cell reaction on the surface of the cathode electrode 4, and a carbonate ion (CO
3 2-) is exchanged and electric output is obtained outside the battery.

【0005】図6は単電池1およびセパレータ5を各1
個分を重ねた単セルを示すが、電池積層体はこの単セル
を繰り返し積層して構成される。このとき、インターコ
ネクタ6はアノードエッジ板7及びカソードエッジ板8
と一体構成となる。
FIG. 6 shows one unit cell 1 and one separator 5
A single cell obtained by stacking the individual cells is shown, but the battery stack is configured by repeatedly stacking the single cells. At this time, the interconnector 6 includes the anode edge plate 7 and the cathode edge plate 8
It is integrated with.

【0006】単電池1に供給される燃料ガス11及び酸
化剤ガス12は、単電池1の周囲に設けられたそれぞれ
別のマニホールドによって給排される。図6ではマニホ
ールドがセパレータ5の内部に設けられた内部マニホー
ルド型の溶融炭酸塩型燃料電池であり、単電池1を挾ん
で向き合うアノードエッジ板7及びカソードエッジ板8
が電気絶縁性のマニホールドリング13により接続され
る。
The fuel gas 11 and the oxidant gas 12 supplied to the unit cell 1 are supplied and discharged by separate manifolds provided around the unit cell 1. In FIG. 6, the manifold is an internal manifold type molten carbonate fuel cell in which the manifold 5 is provided inside the separator 5, and the anode edge plate 7 and the cathode edge plate 8 face each other across the unit cell 1.
Are connected by an electrically insulating manifold ring 13.

【0007】図7は、図6のA−A線での断面図であ
る。図7では単電池1が2個積層されたものを示してい
る。図7から分かるようにアノード集電板9及びカソー
ド集電板10は、アノード電極3とカソード電極4に接
触する部分と、ガス流路を形成する突起部分とから構成
されている。一般に、電極に接触する部分を集電板とい
い、突起部分を集電板サポートというが、本発明ではこ
れらが一体となったものを集電板と称している。図中の
11Aは燃料ガス流路、12Aは酸化剤ガス流路であ
る。
FIG. 7 is a sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 7 shows a stack of two unit cells 1. As can be seen from FIG. 7, the anode current collector plate 9 and the cathode current collector plate 10 are composed of a portion that contacts the anode electrode 3 and the cathode electrode 4, and a protruding portion that forms a gas flow path. In general, the portion that contacts the electrode is called a current collector plate, and the protruding portion is called a current collector support. However, in the present invention, a combination of these is called a current collector plate. In the figure, 11A is a fuel gas flow channel, and 12A is an oxidant gas flow channel.

【0008】また、電解質マトリックス2はアノード集
電板9及びカソード集電板10よりも一回り大きく構成
されており、電解質マトリックス2の周縁の端面がスタ
ック外部の雰囲気に露出するように、セパレータ5のア
ノードエッジ板7とカソードエッジ板8とで挟んで取り
付けられている。この部分は溶融炭酸塩によって接触面
が濡らされ、セパレータ5内外のガスがシールされてお
り、ウエットシール14と呼ばれる。
Further, the electrolyte matrix 2 is constructed to be slightly larger than the anode current collector plate 9 and the cathode current collector plate 10, and the separator 5 is so arranged that the end face of the periphery of the electrolyte matrix 2 is exposed to the atmosphere outside the stack. It is attached by being sandwiched between the anode edge plate 7 and the cathode edge plate 8. The contact surface of this portion is wetted by the molten carbonate, and the gas inside and outside the separator 5 is sealed, which is called a wet seal 14.

【0009】スタックは締付装置にて上下から締め付け
られることにより、単電池1とセパレータ5との電気的
接触を良好に保つと共に、ウエットシール14において
ガスのシールが良好に保たれる。この締付装置は、通
常、スタック上下に設けられた締付板と、この上下の締
付板の間に介装された伸縮自在の締付ベローズとからな
る。
The stack is clamped from above and below by a clamping device, so that the electrical contact between the unit cell 1 and the separator 5 can be kept good, and the wet seal 14 can keep good gas seal. This tightening device usually comprises a tightening plate provided above and below the stack, and a stretchable tightening bellows interposed between the upper and lower tightening plates.

【0010】次に、電解質マトリックス2は金属酸化物
の粒子からなる多孔質構造を有する骨格の隙間に炭酸塩
が満たされたものである。炭酸塩は常温では固体である
が、発電運転温度の650度の温度においては溶融状態
となる。アノード電極3およびカソード電極4は、金属
あるいは金属酸化物の多孔質体であり、炭酸塩はアノー
ド電極3とカソード電極4との気孔の隙間にも一部満た
される。
Next, the electrolyte matrix 2 is one in which carbonate is filled in the interstices of the skeleton having a porous structure composed of metal oxide particles. The carbonate is a solid at room temperature, but becomes a molten state at a temperature of 650 degrees, which is the power generation operating temperature. The anode electrode 3 and the cathode electrode 4 are porous bodies of metal or metal oxide, and the carbonate also partially fills the pore gaps between the anode electrode 3 and the cathode electrode 4.

【0011】この溶融炭酸塩型燃料電池の運転時には、
アノード電極3及びカソード電極4にそれぞれ供給され
た燃料ガス11および酸化剤ガス12が、溶融した炭酸
塩とアノード電極3及びカソード電極4との界面で電気
化学反応を生じ発電される。このような溶融炭酸塩型燃
料電池の安定な発電のためには、アノード電極3やカソ
ード電極4及び電解質マトリックス2中の電解質が、発
電中絶えず適量に保持されている必要がある。
During operation of this molten carbonate fuel cell,
The fuel gas 11 and the oxidant gas 12 supplied to the anode electrode 3 and the cathode electrode 4, respectively, generate an electrochemical reaction at the interface between the molten carbonate and the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 to generate electricity. For stable power generation of such a molten carbonate fuel cell, it is necessary that the anode electrode 3, the cathode electrode 4 and the electrolyte in the electrolyte matrix 2 be constantly maintained in an appropriate amount during power generation.

【0012】通常、この電解質は、燃料電池の組立時に
酸化剤あるいは燃料ガス供給用のガス流路に充填された
り、炭酸塩のシートの形で組み込まれ、燃料電池の昇温
過程において炭酸塩の溶融温度以上でアノード電極3や
カソード電極4及び電解質マトリックス2中に含浸され
る。溶融した炭酸塩はその表面張力、及び、電解質マト
リックス2の骨格粒子と溶融炭酸塩との界面張力によっ
て、電解質マトリックス2内に保持される。電解質の含
浸された燃料電池は発電温度でアノード電極3やカソー
ド電極4及び電解質マトリックス2のそれぞれに電解質
が適量バランスして分配されている。
Usually, this electrolyte is filled in a gas flow path for supplying an oxidant or a fuel gas at the time of assembling a fuel cell, or is incorporated in the form of a carbonate sheet, so that the carbonate of the carbonate is generated during the temperature rising process of the fuel cell. It is impregnated into the anode electrode 3, the cathode electrode 4 and the electrolyte matrix 2 at a melting temperature or higher. The molten carbonate is retained in the electrolyte matrix 2 by its surface tension and the interfacial tension between the skeleton particles of the electrolyte matrix 2 and the molten carbonate. In the fuel cell impregnated with the electrolyte, an appropriate amount of the electrolyte is distributed in a balanced manner to each of the anode electrode 3, the cathode electrode 4 and the electrolyte matrix 2 at the power generation temperature.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ところが、炭酸塩のシ
ートを単電池1の間に挟み込んだ場合には、炭酸塩の溶
融時に電池反応部において、燃料電池の積層高さがその
収縮するので、マニホールド部分の積層高さがその収縮
に追随しないと、ウエットシール14からのガス漏れや
電池反応部の電気的接触の不良が生じることがあった。
However, when a carbonate sheet is sandwiched between the unit cells 1, the stack height of the fuel cell shrinks at the cell reaction portion when the carbonate melts, If the stacking height of the manifold portion does not follow the contraction, gas leakage from the wet seal 14 and poor electrical contact with the battery reaction portion may occur.

【0014】また、ガス流路に炭酸塩を充填した場合に
は、炭酸塩が単電池1に含浸されるまで、そのガス流路
にガスを流すことができない。特に、アノード集電板サ
ポートに炭酸塩を充填した場合には、燃料電池の昇温時
に燃料ガスを流すことができないので、炭酸塩を未含浸
の単電池1を通過する酸化剤ガス12によりアノード電
極3が酸化されて劣化するという危険性があった。
Further, when the gas channel is filled with carbonate, the gas cannot flow into the gas channel until the cell 1 is impregnated with the carbonate. In particular, when the anode current collector support is filled with a carbonate, the fuel gas cannot flow when the temperature of the fuel cell is raised, so the anode gas is generated by the oxidant gas 12 passing through the cell 1 not impregnated with the carbonate. There was a risk that the electrode 3 would be oxidized and deteriorated.

【0015】さらに、当面、4万時間の寿命を目標とす
る溶融炭酸塩型燃料電池は、炭酸塩がその長期に渡って
電解質マトリックス2内に安定に保持される必要がある
が、炭酸塩は次に3つの主な理由で逸失する。
Further, for the time being, in a molten carbonate fuel cell aiming at a life of 40,000 hours, it is necessary for the carbonate to be stably retained in the electrolyte matrix 2 for a long period of time, but the carbonate is not Then you lose for three main reasons.

【0016】第1に、発電運転中においては溶融炭酸塩
は液状であるため、アノード電極3やカソード電極4の
両電極及び電解質マトリックス2の微構造の変化などに
より、次第にセパレータ5などの表面に流出する。
First, since the molten carbonate is in a liquid state during the power generation operation, the surface of the separator 5 or the like is gradually changed due to changes in the microstructure of both the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 and the electrolyte matrix 2. leak.

【0017】第2に、溶融炭酸塩は腐食性が強く、金属
製のセパレータ5の材料を腐食し、その腐食のために消
費される。
Secondly, the molten carbonate is highly corrosive, corrodes the material of the metallic separator 5, and is consumed due to the corrosion.

【0018】第3に、炭酸塩は燃料ガス11あるいは酸
化剤ガス12の中に揮発してガスと共に排出される。
Thirdly, the carbonate is volatilized in the fuel gas 11 or the oxidant gas 12 and discharged together with the gas.

【0019】これらの理由による炭酸塩の逸失を抑制す
るために、炭酸塩の保持力に優れた電解質マトリックス
2の開発や炭酸塩に腐食されにくいセパレータ5の材料
の開発、あるいは単電池1の局所的な温度上昇を抑制し
て炭酸塩の揮発を防ぐ運転技術の開発などが行われてい
る。
In order to suppress the loss of carbonate due to these reasons, the development of an electrolyte matrix 2 having an excellent carbonate retaining power, the development of a material for the separator 5 which is not easily corroded by the carbonate, or the local formation of the unit cell 1 The development of driving technology that suppresses the temperature rise of the concrete and prevents the volatilization of carbonates is being carried out.

【0020】炭酸塩は、電解質マトリックス2の骨格に
比べて気孔径の大きいアノード電極3及びカソード電極
4の両電極から、まず優先的に失われる。アノード電極
3及びカソード電極4内の炭酸塩が不足すると、これら
電極表面に炭酸塩とガスとが共存する3相界面、すなわ
ち、電池反応を生じる表面の面積が減少して、燃料電池
に内部抵抗が増大する。さらに、炭酸塩の逸失が進み、
電解質マトリックス2内の炭酸塩が不足すると、電解質
マトリックス2に気孔が生じ、燃料電池の内部抵抗が増
大する。また、燃料ガス11と酸化剤ガス12とが直接
混ざりあって燃焼するようになり、ガスが無駄に失われ
ると共に、燃焼による温度上昇で電解質マトリックス2
の劣化を早めることになる。
The carbonate is first preferentially lost from both the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 having a pore size larger than that of the skeleton of the electrolyte matrix 2. When the amount of carbonate in the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 is insufficient, the three-phase interface where carbonate and gas coexist on these electrode surfaces, that is, the area of the surface where the cell reaction occurs is reduced, and the internal resistance of the fuel cell is reduced. Will increase. Furthermore, the loss of carbonates has progressed,
When the carbonate in the electrolyte matrix 2 is insufficient, pores are generated in the electrolyte matrix 2 and the internal resistance of the fuel cell increases. Further, the fuel gas 11 and the oxidant gas 12 are directly mixed and burned, the gas is wastefully lost, and the electrolyte matrix 2 is heated due to the temperature rise due to the combustion.
Will accelerate the deterioration of.

【0021】そこで、上述した開発とは別に、炭酸塩の
逸失分を補給する試みも成されている。例えば、実開昭
62−127670号公報のものでは、スタックを貫通
する電解質供給路を設け、スタックの上部から電解質を
流し込む構造の燃料電池が提案されている。この電解質
供給路は、ウエットシール部分において電解質マトリッ
クスとエッジ板とを貫通して設けられ、この電解質供給
路に流し込まれた電解質が電解質マトリックスに吸収さ
れるようにしている。また、ウエットシール部において
各セパレータの表面に溝が設けられ、電解質マトリック
スとエッジ板とを貫通する電解質供給路より、この溝に
電解質が供給され、溝から電解質が電解質マトリックス
に吸収されるようにしている。しかし、このような構造
のものでは、電解質供給路と溝とを設けるスペースを必
要とし、また構造が複雑となり電解質の供給箇所が限ら
れていた。
Therefore, apart from the above-mentioned development, an attempt has been made to replenish the lost amount of carbonate. For example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-127670 proposes a fuel cell having a structure in which an electrolyte supply path penetrating the stack is provided and the electrolyte is poured from the upper part of the stack. The electrolyte supply passage is provided so as to penetrate the electrolyte matrix and the edge plate at the wet seal portion so that the electrolyte poured into the electrolyte supply passage is absorbed by the electrolyte matrix. Further, a groove is provided on the surface of each separator in the wet seal portion, an electrolyte is supplied to the groove from an electrolyte supply path that penetrates the electrolyte matrix and the edge plate, and the electrolyte is absorbed from the groove to the electrolyte matrix. ing. However, with such a structure, a space for providing the electrolyte supply passage and the groove is required, and the structure is complicated, so that the supply place of the electrolyte is limited.

【0022】本発明の目的は、構造が簡単で、電解質マ
トリックスの広い範囲に対して同時に炭酸塩を供給補給
できるようにし、しかも燃料電池の積層後においても炭
酸塩を供給補給できるようにした溶融炭酸塩型燃料電池
の電解質補給装置を得ることである。
It is an object of the present invention to have a simple structure so that carbonate can be supplied and replenished simultaneously to a wide range of the electrolyte matrix, and the carbonate can be replenished and supplied even after stacking fuel cells. To obtain an electrolyte replenishing device for a carbonate fuel cell.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、単電
池とセパレータとを積層して構成したスタックを収納し
電解質マトリックスに供給補給する炭酸塩を一時貯蔵す
るための炭酸塩浴槽と、炭酸塩浴槽に貯蔵された炭酸塩
の供給及び排出を行うための炭酸塩給排管とを備えてい
る。
According to the invention of claim 1, there is provided a carbonate bath for accommodating a stack constituted by stacking a unit cell and a separator and temporarily storing a carbonate to be supplied to the electrolyte matrix. And a carbonate supply / discharge pipe for supplying and discharging the carbonate stored in the carbonate bath.

【0024】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、炭酸塩浴槽に供給する炭酸塩を貯蔵するための炭酸
塩供給容器と、炭酸塩浴槽と炭酸塩給排管及び炭酸塩供
給容器を加熱するためのヒータとを追加して設けたもの
である。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, a carbonate supply container for storing the carbonate supplied to the carbonate bath, a carbonate bath, a carbonate supply / discharge pipe, and a carbonate supply container. Is additionally provided.

【0025】請求項3の発明は、請求項2の発明におい
て、炭酸塩供給容器から炭酸塩浴槽に炭酸塩を供給する
ための供給手段を設けたものである。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, a supply means for supplying carbonate from the carbonate supply container to the carbonate bath is provided.

【0026】請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3
の発明において、炭酸塩浴槽は、スタックのユニットご
とに分割して設けたものである。
The invention of claim 4 is the first to third aspects of the invention.
In the invention, the carbonate bath is divided and provided for each unit of the stack.

【0027】請求項5の発明は、請求項4の発明におい
て、ユニットごとに設けた炭酸塩浴槽をカスケードに接
続配管で接続し、最上部のユニットの炭酸塩浴槽に炭酸
塩供給容器からの炭酸塩供給配管を接続し、最下部のユ
ニットの炭酸塩浴槽に炭酸塩供給容器への炭酸塩排出配
管を接続したものである。
According to the invention of claim 5, in the invention of claim 4, the carbonate bath provided for each unit is connected to a cascade by a connecting pipe, and the carbonate bath from the carbonate supply container is connected to the carbonate bath of the uppermost unit. The salt supply pipe is connected, and the carbonate discharge pipe to the carbonate supply container is connected to the carbonate bath of the lowermost unit.

【0028】[0028]

【作用】請求項1の発明においては、電解質マトリック
スの周縁の端面がスタック外部の雰囲気に露出するよう
に単電池とセパレータとを積層してスタックを構成し、
そのスタックを炭酸塩浴槽に収納する。炭酸塩浴槽には
予め炭酸塩を収納するか、又は炭酸塩の補給の際に炭酸
塩給排管から炭酸塩を供給し、炭酸塩の補給が完了する
と、炭酸塩給排管から炭酸塩浴槽に残留する炭酸塩を排
出する。これにより、炭酸塩は電解質マトリックスの露
出部分から浸透して電解質マトリックスに供給され、さ
らにアノード電極及びカソード電極に供給される。
According to the first aspect of the invention, the stack is constructed by stacking the unit cells and the separator so that the end faces of the periphery of the electrolyte matrix are exposed to the atmosphere outside the stack.
Store the stack in a carbonate bath. The carbonate bath may contain carbonate in advance, or the carbonate may be supplied from the carbonate supply / discharge pipe when the carbonate is replenished, and when the carbonate supply is completed, the carbonate bath may be supplied from the carbonate supply / discharge pipe. The residual carbonate is discharged. Thereby, the carbonate permeates from the exposed portion of the electrolyte matrix and is supplied to the electrolyte matrix, and further supplied to the anode electrode and the cathode electrode.

【0029】請求項2の発明においては、請求項1の発
明の作用に加えて、炭酸塩供給容器に貯蔵した炭酸塩を
ヒータで加熱して液体状にし、炭酸塩給排管を介して炭
酸塩浴槽に供給する。炭酸塩の補給が完了すると炭酸浴
槽に残留する炭酸塩を炭酸塩給排管を介して炭酸塩供給
容器に戻す。
According to the invention of claim 2, in addition to the operation of the invention of claim 1, the carbonate stored in the carbonate supply container is heated by the heater to be in a liquid state, and the carbonate is supplied through the carbonate supply / discharge pipe. Supply to salt tub. When the carbonate supply is completed, the carbonate remaining in the carbonate bath is returned to the carbonate supply container via the carbonate supply / discharge pipe.

【0030】請求項3の発明においては、請求項2の発
明の作用に加え、炭酸塩供給容器から炭酸塩を炭酸塩浴
槽に供給する際には、供給手段で調節しながら供給す
る。
In the third aspect of the invention, in addition to the function of the second aspect of the invention, when the carbonate is supplied from the carbonate supply container to the carbonate bath, the carbonate is supplied while being adjusted by the supply means.

【0031】請求項4の発明においては、請求項乃至請
求項3の発明の作用に加え、スタックのユニットごとに
分割して設けられた炭酸塩浴槽に炭酸塩を供給する。し
たがって、短時間で炭酸塩の補給が行える。
In the invention of claim 4, in addition to the effects of the inventions of claims 3 to 3, the carbonate is supplied to the carbonate bath provided separately for each unit of the stack. Therefore, carbonate can be replenished in a short time.

【0032】請求項5の発明においては、請求項4の発
明の作用に加え、ユニットごとに設けた炭酸塩浴槽をカ
スケードに接続配管で接続し、最上部のユニットの炭酸
塩浴槽に炭酸塩供給配管を介して炭酸塩供給容器からの
炭酸塩を供給し、接続配管を介して、順次、最下部のユ
ニットの炭酸塩浴槽まで炭酸塩を供給し、炭酸塩の補給
が完了すると、最下部のユニットの炭酸塩浴槽から炭酸
塩排出配管を介して炭酸塩供給容器に炭酸塩を戻す。
According to the invention of claim 5, in addition to the effect of the invention of claim 4, the carbonate bath provided for each unit is connected to the cascade by a connecting pipe, and carbonate is supplied to the carbonate bath of the uppermost unit. The carbonate from the carbonate supply container is supplied through the pipe, and then the carbonate is sequentially supplied to the carbonate bath of the lowermost unit through the connecting pipe. Return the carbonate from the carbonate bath of the unit to the carbonate supply container via the carbonate discharge pipe.

【0033】[0033]

【実施例】本発明の実施例を説明する。図1は本発明の
第1の実施例を示す説明図である。この第1の実施例
は、電解質マトリックスの周縁の端面がスタック外部の
雰囲気に露出するように構成されたスタック15を炭酸
塩浴槽22に収納し、この炭酸塩浴槽22に炭酸塩を供
給して炭酸塩を補給するようにしたものである。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a first embodiment of the present invention. In the first embodiment, a stack 15 configured such that the end surface of the periphery of the electrolyte matrix is exposed to the atmosphere outside the stack is housed in a carbonate bath 22, and carbonate is supplied to the carbonate bath 22. It is designed to replenish the carbonate.

【0034】図1において、溶融塩浴槽22に溶融炭酸
塩型燃料電池のスタックを収納した状態を模式的に表し
ている。スタック15は単セルを複数積層したものであ
り、スタック15の上部には上部電流端子板16が設け
られ、スタック15の下部には下部電流端子板17が設
けられている。すなわち、電気的に直列に接続された単
セルは上部電流端子板16及び下部電流端子板17によ
り外部に電気出力を取り出せるようになっている。上部
電流端子板16の上部及び下部電流端子板17の下部に
は、電気絶縁と断熱を兼ねた電気絶縁材18が設けられ
ている。そして、締付ロッド19で間隔を保って、スタ
ック15及び電気絶縁材18を締付板20の間に収め
る。この場合、内部にガスが封入され伸縮可能な締付ベ
ローズ21で上部より押圧して、スタック15を締め付
けている。なお、締付ロッド19、締付板20及び締付
ベローズ21をまとめて締付装置と呼び、溶融炭酸塩型
燃料電池で一般的に使用されている。
FIG. 1 schematically shows a state in which a molten carbonate fuel cell stack is housed in a molten salt bath 22. The stack 15 is formed by stacking a plurality of single cells, an upper current terminal plate 16 is provided on the upper portion of the stack 15, and a lower current terminal plate 17 is provided on the lower portion of the stack 15. That is, the unit cells that are electrically connected in series can output electric output to the outside by the upper current terminal plate 16 and the lower current terminal plate 17. On the upper part of the upper current terminal plate 16 and the lower part of the lower current terminal plate 17, an electric insulating material 18 having both electric insulation and heat insulation is provided. Then, the stack 15 and the electric insulating material 18 are housed between the tightening plates 20 with the tightening rods 19 keeping an interval. In this case, the stack 15 is tightened by pressing the expandable tightening bellows 21 from the top with gas sealed inside. The tightening rod 19, the tightening plate 20, and the tightening bellows 21 are collectively referred to as a tightening device, which is generally used in a molten carbonate fuel cell.

【0035】また、炭酸塩浴槽22には炭酸塩給排管2
3を備え、外部より溶融炭酸塩を供給排出することがで
きるようにし、炭酸塩浴槽22の周囲は断熱材24で覆
い、炭酸塩浴槽22を炭酸塩の溶融温度以上の温度に保
持できるようにしている。このように、本発明では、ス
タック15を収納する炭酸塩浴槽22を備えており、ス
タック15は、電解質マトリックス2に溶融炭酸塩吸収
させることができるように組み立てられる。すなわち、
スタック15の終縁部に電解質マトリックス2の端面が
露出するようにスタック15を組み立てる。そして、そ
のスタック15を炭酸塩浴槽22に収納し、その状態で
溶融炭酸塩を炭酸塩浴槽22に満す。そうすると、溶融
炭酸塩は電解質マトリックス2の端面より吸収され、時
間の経過と共に電解質マトリックス2の内部まで浸透
し、全体にむら無く行き渡わたることになる。さらに、
電解質マトリックス2を両面から挟んでいるアノード電
極3及びカソード電極4にも、電解質マトリックス2を
介して溶融炭酸塩が吸収されるので、単電池1に適切に
炭酸塩を供給することができる。
In the carbonate bath 22, the carbonate supply / discharge pipe 2
3, so that the molten carbonate can be supplied and discharged from the outside, the circumference of the carbonate bath 22 is covered with a heat insulating material 24, and the carbonate bath 22 can be maintained at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the carbonate. ing. As described above, the present invention includes the carbonate bath 22 for housing the stack 15, and the stack 15 is assembled so that the electrolyte matrix 2 can absorb the molten carbonate. That is,
The stack 15 is assembled so that the end surface of the electrolyte matrix 2 is exposed at the end edge of the stack 15. Then, the stack 15 is stored in the carbonate bath 22, and in that state, the molten carbonate is filled in the carbonate bath 22. Then, the molten carbonate is absorbed from the end surface of the electrolyte matrix 2, permeates to the inside of the electrolyte matrix 2 with the passage of time, and spreads evenly over the whole. further,
Since the molten carbonate is also absorbed by the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 which sandwich the electrolyte matrix 2 from both sides, the carbonate can be appropriately supplied to the unit cell 1.

【0036】次に、スタック15へ炭酸塩を供給する手
順を説明する。まず、炭酸塩を充填せずに積層したスタ
ック15を炭酸塩浴槽22に収納して締付装置で締め付
けて燃料電池を組み立てる。炭酸塩浴槽22には粉末の
炭酸塩を充填して、炭酸塩浴槽22を断熱材24で覆
い、燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路に高温のガスを流
してスタック15全体を昇温する。
Next, the procedure for supplying carbonate to the stack 15 will be described. First, the stack 15 stacked without being filled with carbonate is housed in the carbonate bath 22 and tightened with a tightening device to assemble a fuel cell. The carbonate bath 22 is filled with powdered carbonate, the carbonate bath 22 is covered with a heat insulating material 24, and a high temperature gas is flown through the fuel gas passage and the oxidant gas passage to raise the temperature of the entire stack 15. .

【0037】スタック15の温度が炭酸塩の溶融温度に
達すると、炭酸塩浴槽22内の炭酸塩粉末は溶融を始
め、スタック15縁周の電解質マトリックス2の端面よ
りその溶融炭酸塩の吸収が開始される。スタック15の
電圧が所定の電圧になるまでスタック15を溶融温度に
保持し、所定の電圧に達したところで適量の炭酸塩が各
単電池1に供給されたものと判断し、溶融炭酸塩を炭酸
塩浴槽22から速やかに排出させて炭酸塩の供給を終了
する。
When the temperature of the stack 15 reaches the melting temperature of the carbonate, the carbonate powder in the carbonate bath 22 starts melting, and absorption of the molten carbonate starts from the end surface of the electrolyte matrix 2 around the periphery of the stack 15. To be done. The stack 15 is maintained at the melting temperature until the voltage of the stack 15 reaches a predetermined voltage, and when the predetermined voltage is reached, it is determined that an appropriate amount of carbonate has been supplied to each cell 1, and the molten carbonate is carbonated. The salt bath 22 is promptly discharged to end the carbonate supply.

【0038】炭酸塩浴槽22に充填した粉末の炭酸塩
は、溶解すると見掛けの体積が減少するので、それを考
慮してスタック15の高さよりも高く充填する。また、
粉末では充填しにくいスタック15の隙間にも溶融炭酸
塩は流れ込むので、その分の炭酸塩液位の降下も考慮し
てスタックの高さよりも高く充填する。これにより、予
め炭酸塩をスタック15内に充填することなく、単電池
1に炭酸塩を充填することができる。
Since the apparent volume of the powdered carbonate filled in the carbonate bath 22 is reduced when the carbonate bath 22 is dissolved, in consideration of this, the powder is filled higher than the height of the stack 15. Also,
The molten carbonate also flows into the gaps of the stack 15 which are difficult to fill with powder, so the filling is made higher than the height of the stack in consideration of the drop in the carbonate liquid level. Thereby, the cell 1 can be filled with the carbonate without filling the stack 15 with the carbonate in advance.

【0039】次に、発電運転中に逸失した炭酸塩を補給
する手順を説明する。炭酸塩浴槽22には窒素ガスを充
填して、スタック15を窒素ガス雰囲気中で約640℃
までで昇温する。その後、アノード側ガス流路には水素
80%と炭酸ガス20%からなる燃料ガスを、カソード
側ガス流路には空気70%と炭酸ガス30%からなる酸
化剤ガスをそれぞれ所定量だけ供給し、燃料電池を電流
端子板より外部の不可に接続し発電を継続する。
Next, the procedure for replenishing the carbonates lost during the power generation operation will be described. The carbonate bath 22 is filled with nitrogen gas, and the stack 15 is heated to about 640 ° C. in a nitrogen gas atmosphere.
Up to. Then, a predetermined amount of fuel gas composed of 80% hydrogen and 20% carbon dioxide gas was supplied to the anode gas flow channel, and a predetermined amount of oxidant gas composed of 70% air and 30% carbon dioxide gas was supplied to the cathode gas flow channel. , Connect the fuel cell externally from the current terminal board to continue power generation.

【0040】この場合、発電中の電池電圧は炭酸塩の逸
失により時間の経過と共に次第に低下するので、電池電
圧が所定の電圧を割ったところで炭酸塩が逸失と判断し
発電を中断する。そして、燃料電池を開路状態にして、
炭酸塩浴槽22を素早く溶融炭酸塩で満す。この状態で
は、スタック15の温度は発電時の約650℃のままに
なっており、炭酸塩浴槽22に満たされた炭酸塩は、電
解質マトリックス2を通して単電池1全体に炭酸塩が補
給される。炭酸塩を補給するときには開路電圧を監視し
ており、開路電圧が所定の値を越えたところで炭酸塩の
補給が完了したと判断し、炭酸塩浴槽22より素早く炭
酸塩を排出する。そして、電池電圧が安定するのを待っ
て発電を再開する。この炭酸塩の補給により電池性能は
初期の電池性能の約98%まで回復させることができ
る。
In this case, the battery voltage during power generation gradually decreases with the lapse of time due to the loss of carbonate, so when the battery voltage falls below a predetermined voltage, it is determined that the carbonate is lost and power generation is interrupted. Then, open the fuel cell,
The carbonate bath 22 is quickly filled with molten carbonate. In this state, the temperature of the stack 15 remains at about 650 ° C. at the time of power generation, and the carbonate filled in the carbonate bath 22 is supplied to the entire unit cell 1 through the electrolyte matrix 2. When replenishing the carbonate, the open circuit voltage is monitored, and when the open circuit voltage exceeds a predetermined value, it is determined that the replenishment of the carbonate is completed, and the carbonate is quickly discharged from the carbonate bath 22. Then, the power generation is restarted after waiting for the battery voltage to stabilize. By supplementing with this carbonate, the battery performance can be restored to about 98% of the initial battery performance.

【0041】この第1の実施例によれば、スタック15
は従来の形状をそのまま使用することができる。すなわ
ち、スタック15の構造に変更を加える必要がなく、か
つ電解質マトリックス2の広い範囲から、同時に炭酸塩
を素早く単電池1に供給や補給をすることができる。
According to this first embodiment, the stack 15
The conventional shape can be used as it is. That is, it is not necessary to change the structure of the stack 15, and the carbonate can be quickly supplied and replenished to the unit cell 1 from a wide range of the electrolyte matrix 2.

【0042】次に、本発明の第2の実施例を説明する。
図2は本発明の第2の実施例を示す説明図である。この
第2の実施例は、第1の実施例に対し、炭酸塩浴槽22
に供給する炭酸塩を貯蔵するための炭酸塩供給容器25
と、炭酸塩浴槽22と炭酸塩給排管23及び炭酸塩供給
容器22を加熱するためのヒータ26とを追加して設け
たものである。すなわち、炭酸塩供給容器25に貯蔵し
た炭酸塩をヒータ26で加熱して液体状にし、炭酸塩給
排管23を介して炭酸塩浴槽22に供給する。炭酸塩の
補給が完了すると炭酸浴槽22に残留する炭酸塩を炭酸
塩給排管23を介して炭酸塩供給容器25に戻すように
したものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is an explanatory view showing the second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in that the carbonate bath 22
Supply container 25 for storing carbonate supplied to
Further, a carbonate bath 22, a carbonate supply / discharge pipe 23, and a heater 26 for heating the carbonate supply container 22 are additionally provided. That is, the carbonate stored in the carbonate supply container 25 is heated by the heater 26 into a liquid state and supplied to the carbonate bath 22 through the carbonate supply / discharge pipe 23. When the supply of carbonate is completed, the carbonate remaining in the carbonate bath 22 is returned to the carbonate supply container 25 via the carbonate supply / discharge pipe 23.

【0043】図2において、炭酸塩供給容器25を設け
た溶融炭酸塩型燃料電池を模式的に示している。スタッ
ク15は、図1に示すスタック15と同様に締付装置に
より締め付けられ断熱材24に覆われているが、説明を
簡略にするためにそれらを図より省略している。スタッ
ク15を収納する炭酸塩浴槽22は、図2では省略され
ているが図1に示すように、その底部がスタック15と
共に締付装置によって締め付けられるように配設されて
いる。また、炭酸塩浴槽22の底部には、溶融炭酸塩2
7を供給排出するための炭酸塩給排管23を介して、溶
融炭酸塩27を溜める炭酸塩供給容器25が接続されて
いる。そして、これら炭酸塩浴槽22、炭酸塩供給排出
管23及び炭酸塩供給容器25には、加熱用のヒーター
26が設けられ、炭酸塩を溶融温度以上の温度に保持で
きるようにしている。
FIG. 2 schematically shows a molten carbonate fuel cell provided with a carbonate supply container 25. Like the stack 15 shown in FIG. 1, the stack 15 is tightened by a tightening device and covered with the heat insulating material 24, but they are omitted from the drawing for simplification of description. Although not shown in FIG. 2, the carbonate bath 22 for accommodating the stack 15 is arranged so that its bottom portion is clamped together with the stack 15 by a clamping device as shown in FIG. In addition, the molten carbonate 2
A carbonate supply container 25 for storing molten carbonate 27 is connected via a carbonate supply / discharge pipe 23 for supplying / discharging 7. A heater 26 for heating is provided in the carbonate bath 22, the carbonate supply / discharge pipe 23, and the carbonate supply container 25 so that the carbonate can be maintained at a temperature equal to or higher than the melting temperature.

【0044】図2には、溶融炭酸塩27が炭酸塩浴槽2
2と炭酸塩供給容器25の双方に半分づつ満たされた状
態を示しているが、炭酸塩供給容器25は上下に移動可
能であり、この炭酸塩供給容器25の上下位置により、
炭酸塩浴槽22の炭酸塩液位調節する。すなわち、炭酸
塩供給容器25を図2の位置より上げることにより、炭
酸塩供給容器25内の溶融炭酸塩27を炭酸塩浴槽22
内へ流入させることができ、また、炭酸塩容器25の位
置を下げることにより、炭酸塩供給容器25内の溶融炭
酸塩27を炭酸塩供給容器25へ戻すことができる。ま
た、炭酸塩供給排出管23は屈曲自在に作られている。
In FIG. 2, the molten carbonate 27 is a carbonate bath 2
2 and the carbonate supply container 25 are both half-filled, the carbonate supply container 25 can be moved up and down, and depending on the vertical position of the carbonate supply container 25,
The carbonate liquid level in the carbonate bath 22 is adjusted. That is, by raising the carbonate supply container 25 from the position shown in FIG. 2, the molten carbonate 27 in the carbonate supply container 25 is removed from the carbonate bath 22.
The molten carbonate 27 in the carbonate supply container 25 can be returned to the carbonate supply container 25 by lowering the position of the carbonate container 25. Further, the carbonate supply / discharge pipe 23 is made to be bendable.

【0045】次に、この第2の実施例において溶融炭酸
塩27を補給するときの手順を説明する。電池電圧が所
定の電圧を割ったところで、電池内部の炭酸塩が逸失し
たものと判断し、発電を中断し炭酸塩の補給を開始す
る。まず、炭酸塩供給容器25を炭酸塩浴槽22の底部
より低い位置に移動させ、炭酸塩の粉末を炭酸塩供給容
器25に満す。そして、ヒーター26に通電して炭酸塩
供給容器25、炭酸塩供給排出管23内の炭酸塩を溶融
させた後、炭酸塩供給容器25を素早く上に移動させ、
溶融炭酸塩27を炭酸塩浴槽22に送る。これにより、
溶融炭酸塩27はスタック15の周囲に露出した電解質
マトリックス2の端面より単電池1全体に補給される。
溶融炭酸塩27を補給するときには開路電圧を監視して
おり、開路電圧が所定の値を越えたところで溶融炭酸塩
27の補給は完了したと判断し、その補給を終了とす
る。つまり、炭酸塩供給容器25の位置を下げ炭酸塩浴
槽22より素早く溶融炭酸塩27を排出する。
Next, the procedure for supplying the molten carbonate 27 in the second embodiment will be described. When the battery voltage falls below a predetermined voltage, it is determined that the carbonate inside the battery has been lost, power generation is interrupted, and carbonate replenishment is started. First, the carbonate supply container 25 is moved to a position lower than the bottom of the carbonate bath 22, and the carbonate powder is filled in the carbonate supply container 25. Then, the heater 26 is energized to melt the carbonate in the carbonate supply container 25 and the carbonate supply / discharge pipe 23, and then the carbonate supply container 25 is quickly moved upward,
The molten carbonate 27 is sent to the carbonate bath 22. This allows
Molten carbonate 27 is supplied to the entire unit cell 1 from the end surface of the electrolyte matrix 2 exposed around the stack 15.
When the molten carbonate 27 is replenished, the open circuit voltage is monitored, and when the open circuit voltage exceeds a predetermined value, it is determined that the replenishment of the molten carbonate 27 has been completed, and the replenishment is ended. That is, the position of the carbonate supply container 25 is lowered and the molten carbonate 27 is quickly discharged from the carbonate bath 22.

【0046】この第2の実施例によれば、第1の実施例
の効果に加え、ヒータ26で液体状にした溶融炭酸塩を
27を炭酸塩浴槽22に供給するので、溶融炭酸塩27
を素早く単電池1に補給することができる。この補給方
法は、燃料電池の発電運転開始前に炭酸塩を供給する場
合にも適用することができる。
According to the second embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, the molten carbonate 27 liquidized by the heater 26 is supplied to the carbonate bath 22, so that the molten carbonate 27
Can be quickly replenished to the unit cell 1. This replenishment method can also be applied to the case where carbonate is supplied before the start of power generation operation of the fuel cell.

【0047】図3に本発明の第3の実施例の説明図を示
す。この第3の実施例は、図2に示した第2の実施例に
対し、炭酸塩供給容器25から炭酸塩浴槽22に溶融炭
酸塩27を供給するための供給手段を追加して設けたも
のである。供給手段としてはガス供給管28からのガス
圧にて、炭酸塩供給容器25から溶融炭酸塩27を炭酸
塩浴槽22に供給する。
FIG. 3 shows an explanatory view of the third embodiment of the present invention. The third embodiment is different from the second embodiment shown in FIG. 2 in that a supply means for supplying the molten carbonate 27 from the carbonate supply container 25 to the carbonate bath 22 is additionally provided. Is. As the supply means, the molten carbonate 27 is supplied from the carbonate supply container 25 to the carbonate bath 22 by the gas pressure from the gas supply pipe 28.

【0048】すなわち、図3に示す通り、炭酸塩供給容
器25は炭酸塩浴槽22の底部よりも低い位置に固定し
ておく。そして、溶融炭酸塩27を炭酸供給容器25よ
り炭酸塩浴槽22へ供給するときには、ガス供給管28
より加圧ガスを供給して、炭酸塩供給容器25内を加圧
して溶融炭酸塩27を圧送する。溶融炭酸塩27を炭酸
塩浴槽22より炭酸塩供給容器25へ戻したいときには
炭酸塩供給容器25内のガス圧を下げることになる。
That is, as shown in FIG. 3, the carbonate supply container 25 is fixed at a position lower than the bottom of the carbonate bath 22. When the molten carbonate 27 is supplied from the carbonate supply container 25 to the carbonate bath 22, the gas supply pipe 28
More pressurized gas is supplied to pressurize the inside of the carbonate supply container 25 to pump the molten carbonate 27. When it is desired to return the molten carbonate 27 from the carbonate bath 22 to the carbonate supply container 25, the gas pressure in the carbonate supply container 25 is lowered.

【0049】この第3の実施例によれば、第2の実施例
に加え、炭酸塩供給容器25は固定のままで炭酸浴槽2
2に溶融炭酸塩27を供給することができるので、操作
が簡単になる。また、この補給方法はガス圧で溶融炭酸
塩27を供給補給するので構造が簡単であり、駆動部分
がないので長期に渡って信頼性も高い。
According to the third embodiment, in addition to the second embodiment, the carbonate supply container 25 remains fixed and the carbonate bath 2 is used.
Since the molten carbonate 27 can be supplied to 2, the operation becomes simple. Further, this replenishing method has a simple structure because the molten carbonate 27 is replenished and supplied by gas pressure, and since there is no driving part, the reliability is high for a long period of time.

【0050】次に、図4に本発明の第4の実施例を示
す。この第4の実施例は、第1の実施例乃至第3の実施
例に対し、炭酸塩浴槽22をスタック15のユニット2
9ごとに分割して設けたものである。スタック15のユ
ニット29ごとに分割して設けられたユニット炭酸塩浴
槽30に炭酸塩を供給する。
Next, FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is different from the first to third embodiments in that the carbonate bath 22 is provided in the unit 2 of the stack 15.
It is provided separately for every 9. Carbonate is supplied to a unit carbonate bath 30 provided separately for each unit 29 of the stack 15.

【0051】すなわち、スタック15を複数のユニット
29に分割して、ここにユニット炭酸塩浴槽30をそれ
ぞれ設ける。炭酸塩の供給補給方法は第1の実施例乃至
第3の実施例と同様であるが、この第4の実施例の場合
には、個々のユニット炭酸塩浴槽30に炭酸塩をより短
時間に満たすことができるので、ユニット29内の上下
の単セルのユニット炭酸塩浴槽30に浸かる時間をより
一様にすることができる。したがって、炭酸塩補給量の
固体差、つまり各々の単セルごと炭酸塩の供給補給量の
差を小さくすることができる。
That is, the stack 15 is divided into a plurality of units 29, and unit carbonate baths 30 are provided therein. The method for supplying and replenishing the carbonate is the same as in the first to third embodiments, but in the case of the fourth embodiment, the carbonate is supplied to the individual unit carbonate baths 30 in a shorter time. Since it can be filled, the time of immersion in the unit carbonate baths 30 of the upper and lower single cells in the unit 29 can be made more uniform. Therefore, it is possible to reduce the solid difference in the carbonate supplement amount, that is, the difference in the carbonate supplement amount for each single cell.

【0052】図5に本発明の第5の実施例を示す。この
第5の実施例は第4の実施例に対し、ユニット29ごと
に設けたユニット炭酸塩浴槽30をカスケードに接続配
管31で接続し、最上部のユニット29aのユニット炭
酸塩浴槽30aに炭酸塩供給容器25からの炭酸塩供給
配管23Aを接続し、最下部のユニット29cのユニッ
ト炭酸塩浴槽30cに炭酸塩供給容器への炭酸塩排出配
管23Bを接続したものである。そして、ユニット29
ごとに設けたユニット炭酸塩浴槽30をカスケードに接
続配管31で接続し、最上部のユニット29aのユニッ
ト炭酸塩浴槽30aに炭酸塩供給配管23Aを介して炭
酸塩供給容器25からの炭酸塩を供給し、接続配管31
a、31bを介して、順次、最下部のユニット29cの
ユニット炭酸塩浴槽30cまで炭酸塩を供給し、炭酸塩
の補給が完了すると、最下部のユニット29cの炭酸塩
浴槽30cから炭酸塩排出配管23Bを介して炭酸塩供
給容器25に炭酸塩を戻す。
FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment differs from the fourth embodiment in that a unit carbonate bath 30 provided for each unit 29 is connected to a cascade by a connecting pipe 31, and a carbonate is added to the unit carbonate bath 30a of the uppermost unit 29a. The carbonate supply pipe 23A from the supply container 25 is connected, and the carbonate discharge pipe 23B to the carbonate supply container is connected to the unit carbonate bath 30c of the lowermost unit 29c. And unit 29
The unit carbonate bath 30 provided for each unit is connected to the cascade by the connection pipe 31, and the carbonate from the carbonate supply container 25 is supplied to the unit carbonate bath 30a of the uppermost unit 29a via the carbonate supply pipe 23A. Connection pipe 31
Carbon dioxide is sequentially supplied to the unit carbonate bath 30c of the lowermost unit 29c via a and 31b, and when the carbonate replenishment is completed, the carbonate discharge pipe from the carbonate bath 30c of the lowermost unit 29c. The carbonate is returned to the carbonate supply container 25 via 23B.

【0053】すなわち、この第5の実施例では、ユニッ
ト炭酸塩浴槽30の上下隣接するもの同志を接続配管3
1で接続し、最上部のユニット炭酸塩浴槽30aから最
下部のユニット炭酸塩浴槽30cまで、順次、炭酸塩を
供給する。このようにすると、ユニット炭酸塩浴槽30
の全体に供給する炭酸塩の量は、分割していない炭酸塩
浴槽22に供給する炭酸塩の量より少なくすることがで
き、炭酸塩の保管に効果的である。
That is, in this fifth embodiment, the unit carbonate baths 30 which are vertically adjacent to each other are connected to each other by the connecting pipe 3.
1, and carbonates are sequentially supplied from the uppermost unit carbonate bath 30a to the lowermost unit carbonate bath 30c. In this way, the unit carbonate bath 30
The amount of carbonate supplied to the whole can be made smaller than the amount of carbonate supplied to the undivided carbonate bath 22, which is effective for storing carbonate.

【0054】以上の第1の実施例乃至第5の実施例で
は、炭酸塩を補給するときに燃料電池の運転を中断した
が、燃料電池の発電を継続したまま行うことも可能であ
る。
In the above-mentioned first to fifth embodiments, the operation of the fuel cell is interrupted when the carbonate is replenished, but it is also possible to continue the power generation of the fuel cell.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、燃
料電池の積層後に炭酸塩を単電池に供給することができ
るので、電解質シートの消失による電池反応部とマニホ
ールド部の積層高さのずれや、燃料電池の昇温時にガス
を供給できないことによるアノード電極の酸化などを避
けることができる。
As described above, according to the present invention, since the carbonate can be supplied to the unit cell after the fuel cells are stacked, the stacking height of the cell reaction part and the manifold part due to the disappearance of the electrolyte sheet. It is possible to avoid the deviation of the fuel cell and the oxidation of the anode electrode due to the inability to supply gas when the temperature of the fuel cell is raised.

【0056】また、燃料電池の運転によって、逸失した
炭酸塩を単電池に補給することができる。その補給に当
たってはスタック全体を溶融炭酸塩が覆うことになるの
で、炭酸塩の供給口となる電解質マトリックスの端面が
広くなり、炭酸塩の補給は効率的に行うことができる。
また、炭酸塩浴槽に満たす炭酸塩の容量が大きいので、
炭酸塩を均質に短時間に補給することが可能になる。
Further, by operating the fuel cell, the lost carbonate can be replenished to the unit cell. Since the molten carbonate covers the entire stack during the replenishment, the end surface of the electrolyte matrix serving as the carbonate supply port is widened, and the carbonate replenishment can be performed efficiently.
Also, since the volume of carbonate to fill the carbonate bath is large,
It becomes possible to replenish the carbonate uniformly in a short time.

【0057】さらに、炭酸塩浴槽を設けるだけで、構造
が簡単であり、従来の溶融炭酸塩型燃料電池をそのまま
使用することができるので、どのような溶融炭酸塩型燃
料電池にも適用することができる。
Further, since the structure is simple and the conventional molten carbonate fuel cell can be used as it is only by providing a carbonate bath, it can be applied to any molten carbonate fuel cell. You can

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

【図1】本発明の第1の実施例を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施例を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施例を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a fifth embodiment of the present invention.

【図6】溶融炭酸塩型燃料電池の単電池及びセパレータ
を各1個分を重ねた単セルを示す分解斜視図。
FIG. 6 is an exploded perspective view showing a unit cell of a molten carbonate fuel cell and a single cell in which one separator is stacked.

【図7】図6のA−Aせんでの断面図。7 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 単電池 2 電解質マトリックス 3 アノード電極 4 カソード電極 5 セパレータ 6 インターコネクタ 7 アノードエッジ板 8 カソードエッジ板 9 アノード集電板 10 カソード集電板 11 燃料ガス 11A 燃料ガス流路 12 酸化剤ガス 12A 酸化剤ガス流路 13 マニホールドリング 14 ウイットシール 15 スタック 16 上部電流端子板 17 下部電流端子板 18 電気絶縁材 19 締付ロッド 20 締付板 21 締付ベローズ 22 炭酸塩浴槽 23 炭酸塩給排管 23A 炭酸塩供給管 23B 炭酸塩排出管 24 断熱材 25 炭酸塩供給容器 26 ヒータ 27 溶融炭酸塩 28 ガス供給管 29 ユニット 30 ユニット炭酸塩浴槽 31 接続配管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single cell 2 Electrolyte matrix 3 Anode electrode 4 Cathode electrode 5 Separator 6 Interconnector 7 Anode edge plate 8 Cathode edge plate 9 Anode current collector plate 10 Cathode current collector plate 11 Fuel gas 11A Fuel gas flow channel 12 Oxidizing gas 12A Oxidizing agent Gas flow path 13 Manifold ring 14 Whit seal 15 Stack 16 Upper current terminal plate 17 Lower current terminal plate 18 Electrical insulating material 19 Tightening rod 20 Tightening plate 21 Tightening bellows 22 Carbonate bath 23 Carbonate supply and discharge pipe 23A Carbonate Supply pipe 23B Carbonate discharge pipe 24 Heat insulating material 25 Carbonate supply container 26 Heater 27 Molten carbonate 28 Gas supply pipe 29 Unit 30 Unit carbonate bath tub 31 Connection pipe

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬田 曜一 神奈川県横浜市鶴見区末広町2−4 株式 会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 犬塚 節男 神奈川県横浜市鶴見区末広町2−4 株式 会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 渡辺 誠吾 神奈川県横浜市鶴見区末広町2−4 株式 会社東芝京浜事業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoichi Seta 2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Toshiba Keihin Office (72) Inventor Setsuo Inuzuka 2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa (2) Inventor Seigo Watanabe 2-4, Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Stock company, Toshiba Keihin office

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電解質マトリックスをアノード電極及び
カソード電極で挟んで形成された平板状の単電池と、こ
の単電池の前記アノード電極には燃料ガスを前記カソー
ド電極には酸化剤ガスを導くガス流路を形成すると共に
隣り合う前記単電池同士を電気的に接続するセパレータ
とを交互に積層してスタックを構成し、前記電解質マト
リックスの周縁の端面が前記スタック外部の雰囲気に露
出するように前記電解質マトリックスを前記セパレータ
のアノードエッジ板とカソードエッジ板とで挟んで取り
付けた溶融炭酸塩型燃料電池の電解質補給装置におい
て、前記スタックを収納し前記電解質マトリックスに供
給補給する前記炭酸塩を一時貯蔵するための炭酸塩浴槽
と、前記炭酸塩浴槽に貯蔵された前記炭酸塩の供給及び
排出を行うための炭酸塩給排管とを備えたことを特徴と
する溶融炭酸塩型燃料電池の電解質補給装置。
1. A flat cell unit formed by sandwiching an electrolyte matrix between an anode electrode and a cathode electrode, and a gas flow for introducing a fuel gas to the anode electrode of the unit cell and an oxidant gas to the cathode electrode. A stack is formed by alternately stacking separators that form a path and electrically connects adjacent unit cells to each other, and the electrolyte is so formed that the end face of the peripheral edge of the electrolyte matrix is exposed to the atmosphere outside the stack. In an electrolyte replenishing device for a molten carbonate fuel cell in which a matrix is mounted by sandwiching it between an anode edge plate and a cathode edge plate of the separator, for temporarily storing the carbonate to house the stack and supply and replenish the electrolyte matrix. Carbonate bath and a carbonate for supplying and discharging the carbonate stored in the carbonate bath An electrolyte replenishing device for a molten carbonate fuel cell, comprising a salt supply / discharge pipe.
【請求項2】 前記炭酸塩浴槽に供給する前記炭酸塩を
貯蔵するための炭酸塩供給容器と、前記炭酸塩浴槽と前
記炭酸塩給排管及び前記炭酸塩供給容器を加熱するため
のヒータとを追加して設けたことを特徴とする請求項1
に記載の溶融炭酸塩型燃料電池の電解質補給装置。
2. A carbonate supply container for storing the carbonate to be supplied to the carbonate bath, a heater for heating the carbonate bath, the carbonate supply / discharge pipe, and the carbonate supply container. 3. The method according to claim 1, further comprising:
An electrolyte replenishing device for a molten carbonate fuel cell according to item 1.
【請求項3】 前記炭酸塩供給容器から前記炭酸塩浴槽
に前記炭酸塩を供給するための供給手段を設けたことを
特徴とする請求項2に記載の溶融炭酸塩型燃料電池の電
解質補給装置。
3. An electrolyte replenishing device for a molten carbonate fuel cell according to claim 2, further comprising a supply means for supplying the carbonate from the carbonate supply container to the carbonate bath. .
【請求項4】 前記炭酸塩浴槽は、前記スタックのユニ
ットごとに分割して設けられたことを特徴とする請求項
1乃至請求項3に記載の溶融炭酸塩型燃料電池の電解質
補給装置。
4. The electrolyte replenishing device for a molten carbonate fuel cell according to claim 1, wherein the carbonate bath is provided separately for each unit of the stack.
【請求項5】 前記ユニットごとに設けた炭酸塩浴槽を
カスケードに接続配管で接続し、最上部のユニットの炭
酸塩浴槽に前記炭酸塩供給容器からの炭酸塩供給配管を
接続し、最下部のユニットの炭酸塩浴槽に前記炭酸塩供
給容器への炭酸塩排出配管を接続したことを特徴とする
請求項4に記載の溶融炭酸塩型燃料電池の電解質補給装
置。
5. A carbonate bath provided for each unit is connected to a cascade by connecting pipes, and a carbonate supply pipe from the carbonate supply container is connected to a carbonate bath of the uppermost unit, and a carbonate bath of the lowermost unit is connected. The electrolyte replenishing device for a molten carbonate fuel cell according to claim 4, wherein a carbonate discharge pipe to the carbonate supply container is connected to a carbonate bath of the unit.
JP7151209A 1995-05-26 1995-05-26 Electrolyte refilling device of fused carbonate type fuel cell Pending JPH08321318A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004350929A (en) * 2003-05-29 2004-12-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Cooked rice temperature keeping device
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

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