JPS58129786A - 燃料電池およびその製造方法 - Google Patents
燃料電池およびその製造方法Info
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- JPS58129786A JPS58129786A JP57012933A JP1293382A JPS58129786A JP S58129786 A JPS58129786 A JP S58129786A JP 57012933 A JP57012933 A JP 57012933A JP 1293382 A JP1293382 A JP 1293382A JP S58129786 A JPS58129786 A JP S58129786A
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- Japan
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- separator
- fuel cell
- electrode
- electrodes
- manufacturing
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- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/8605—Porous electrodes
- H01M4/8626—Porous electrodes characterised by the form
-
- 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
- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
-
- 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
-
- 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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、燃料電池、特に、溶融炭酸塩型の燃料電池お
よびその製造方法に関するものである。
よびその製造方法に関するものである。
溶融炭酸塩型の燃料電池は、第１図に示すように、一対
の電極１および２間に溶融炭酸塩よりなる電解質を担持
させた電解質板３を配設してなる電池要素を、両面に燃
料または酸化剤ガスの流路を形成するためのリブ６．７
の設けられているセパレータ４，５を介して積層して構
成されている。
の電極１および２間に溶融炭酸塩よりなる電解質を担持
させた電解質板３を配設してなる電池要素を、両面に燃
料または酸化剤ガスの流路を形成するためのリブ６．７
の設けられているセパレータ４，５を介して積層して構
成されている。
そして、従来は、電極およびセパレータは個々に製作さ
れ、両者を組み合せて使用していた。すなわち、電極に
は金属粉末、主として、ニッケル粉末を１間前後の厚さ
に成型後焼結させて製作したものヲ用い、１だ、セパレ
ータにはステンレス板に反応ガスの流路となるリブを機
械加工等により形成したものを用いていた。
れ、両者を組み合せて使用していた。すなわち、電極に
は金属粉末、主として、ニッケル粉末を１間前後の厚さ
に成型後焼結させて製作したものヲ用い、１だ、セパレ
ータにはステンレス板に反応ガスの流路となるリブを機
械加工等により形成したものを用いていた。
このようにして製作した電極とセパレータを用いて燃料
電池を構成した場合には、電極とセパＩ／−夕とは個々
に製作されるため、電極とセパレータとの接触抵抗が大
きく電池特性が低下１〜、寸だ、セパレータにリブ加工
を必要とするため加工費が嵩む点が問題と力っていた。
電池を構成した場合には、電極とセパＩ／−夕とは個々
に製作されるため、電極とセパレータとの接触抵抗が大
きく電池特性が低下１〜、寸だ、セパレータにリブ加工
を必要とするため加工費が嵩む点が問題と力っていた。
このうち、電極とセパレータとの接触抵抗を小さくする
には、セパレータに設けるリブの形状、個数を調帯する
方法、あるいはセパレータとリブとの接触面に銀ベース
）’ｌｉ＝塗る等の方法が用いられ、１だ、セパレータ
のリブ加工を安価にするためには、エツチングあるいは
塑性加工等の方法も用いられている。しかしこれらの方
法を用いても前述の問題点を解決することはできなかっ
た。
には、セパレータに設けるリブの形状、個数を調帯する
方法、あるいはセパレータとリブとの接触面に銀ベース
）’ｌｉ＝塗る等の方法が用いられ、１だ、セパレータ
のリブ加工を安価にするためには、エツチングあるいは
塑性加工等の方法も用いられている。しかしこれらの方
法を用いても前述の問題点を解決することはできなかっ
た。
本発明は、これらの問題点を除去して電極とセパレータ
との接触抵抗の小さい、特性面でも、経済面でも優れた
燃料電池およびその製造方法を提供することを目的とし
、一対の電極間に溶融炭酸塩を担持した電解質板金配設
してなる電池要素をセパレータを介して積層してなる燃
料電池において、電極が燃料または酸化剤の流路を有し
、セパソー夕と一体に構成されている ことを第１の特徴とし、前述の燃料電池の製造方法にお
いて、電極の構成材料である金属粉末中に埋め込１れ消
失時燃オ」または酸化剤の流路を形成する消失模型をセ
パレータに設置した後、電極の構成材料である金属粉末
をセパレータと消失模型との空隙部に充填成型し、次に
成型体内の消失模型を除去し、その後、電極の焼結、電
極とセパレータとの接合を行うことを第２の特徴とする
ものである。
との接触抵抗の小さい、特性面でも、経済面でも優れた
燃料電池およびその製造方法を提供することを目的とし
、一対の電極間に溶融炭酸塩を担持した電解質板金配設
してなる電池要素をセパレータを介して積層してなる燃
料電池において、電極が燃料または酸化剤の流路を有し
、セパソー夕と一体に構成されている ことを第１の特徴とし、前述の燃料電池の製造方法にお
いて、電極の構成材料である金属粉末中に埋め込１れ消
失時燃オ」または酸化剤の流路を形成する消失模型をセ
パレータに設置した後、電極の構成材料である金属粉末
をセパレータと消失模型との空隙部に充填成型し、次に
成型体内の消失模型を除去し、その後、電極の焼結、電
極とセパレータとの接合を行うことを第２の特徴とする
ものである。
第２図は、この発明の燃料電池の構成要素の積層状態を
示す斜嵐図で、第１図と同一部分には同一符号が付しで
あるが、８および９ば、第１図の電極１，２がそれぞれ
、セパレータ４，５と一体化したもので、第３図はその
断面を示している。
示す斜嵐図で、第１図と同一部分には同一符号が付しで
あるが、８および９ば、第１図の電極１，２がそれぞれ
、セパレータ４，５と一体化したもので、第３図はその
断面を示している。
この電極とセパレータの一体化物（以下、一体化電極・
セパレータと称する）８および９は、セパレータ８１０
両側にそれぞれ電極８２．８３が一体化されて配設され
ておυ、電極８２．８３のセパレータ８１側には、それ
ぞれ、燃料または酸化剤ガスのガス流路８４．８５が設
けられている。
セパレータと称する）８および９は、セパレータ８１０
両側にそれぞれ電極８２．８３が一体化されて配設され
ておυ、電極８２．８３のセパレータ８１側には、それ
ぞれ、燃料または酸化剤ガスのガス流路８４．８５が設
けられている。
これらのガスは、ガス入口８６．８７からガス流路８４
．８５に供給され、ガス出口８８．８９から排出される
ようになっている。
．８５に供給され、ガス出口８８．８９から排出される
ようになっている。
このような一体化電極・セパレータを製作するには、壕
ず、第３図に示すような、その両側の全周につば部が設
けられ、このつば部を介してガス入口、ガス出口が設け
られているセパレータ８１に、電極の構成材料である金
属粉末中に埋め込まれ消失時燃料または酸化剤ガスの流
路を形成する消失模型を設置する。次に、電極の構成材
料である金属粉末をセパレータと消失模型との空隙部に
充填成型する。この成型体から消失模型を、熱あるいは
溶剤で除去して、燃料、酸化剤ガスのガス流路８４．８
５’ａ”製作する。このようにガス流路８４．８５の製
作された成型体を加熱して、電極部分の焼結、電極部分
とセパレータとの接合を完成する。
ず、第３図に示すような、その両側の全周につば部が設
けられ、このつば部を介してガス入口、ガス出口が設け
られているセパレータ８１に、電極の構成材料である金
属粉末中に埋め込まれ消失時燃料または酸化剤ガスの流
路を形成する消失模型を設置する。次に、電極の構成材
料である金属粉末をセパレータと消失模型との空隙部に
充填成型する。この成型体から消失模型を、熱あるいは
溶剤で除去して、燃料、酸化剤ガスのガス流路８４．８
５’ａ”製作する。このようにガス流路８４．８５の製
作された成型体を加熱して、電極部分の焼結、電極部分
とセパレータとの接合を完成する。
ここで、使用する消失模型としては、何らかの方法で消
失させることができ、しかも消失時にガス流路をみださ
ずに除去できるものであればよく、例えば、発泡ポリウ
レタンその他の有機高分子の発泡体のように、加熱によ
り容易に分解除去できるもの、ワックス等のように加熱
により容易に溶出あるいは分解除去できるもの、１だ、
尿素、発泡ポリスチレン等のように熱でも分解除去でき
、水あるいは有機溶剤でも溶解除去できるもの等による
模型が挙げられる。ガス流路となる消失模型の厚さ、あ
るいは、消失模型にあける空隙等は必要に応じて自由に
変えることができる。
失させることができ、しかも消失時にガス流路をみださ
ずに除去できるものであればよく、例えば、発泡ポリウ
レタンその他の有機高分子の発泡体のように、加熱によ
り容易に分解除去できるもの、ワックス等のように加熱
により容易に溶出あるいは分解除去できるもの、１だ、
尿素、発泡ポリスチレン等のように熱でも分解除去でき
、水あるいは有機溶剤でも溶解除去できるもの等による
模型が挙げられる。ガス流路となる消失模型の厚さ、あ
るいは、消失模型にあける空隙等は必要に応じて自由に
変えることができる。
電極の構成に用いる金属粉末には、主としてニッケルが
用いられるが、ニッケルには限定されない。１だ、セパ
レータは、溶融炭酸塩型燃料電池の作動条件等の点から
ステンレス系のものが主に使用されるが、ステンレス系
に限定されない。
用いられるが、ニッケルには限定されない。１だ、セパ
レータは、溶融炭酸塩型燃料電池の作動条件等の点から
ステンレス系のものが主に使用されるが、ステンレス系
に限定されない。
電極の焼結、電極とセパレータとの接合の際の加熱は７
５０〜１０００ｒの温度範囲で行われる。
５０〜１０００ｒの温度範囲で行われる。
この温度範囲は電極表面が触媒活性を有することを必要
とするため選ばれたもので、特に、７５０〜８５０′ｃ
の温度範囲が好ましい。加熱の際の雰囲気は、還元性、
不活性、真空雰囲気が好丑しい。
とするため選ばれたもので、特に、７５０〜８５０′ｃ
の温度範囲が好ましい。加熱の際の雰囲気は、還元性、
不活性、真空雰囲気が好丑しい。
捷だ、電極とセパレータの接合をより容易に行わせるた
めに、接合面にろう付は材を使用してもよい。
めに、接合面にろう付は材を使用してもよい。
以下、実施例について説明する。
実施例 ｌ
５ＵＳ３１６よりなるセパレータに第１表に示した材質
を用いて作製した厚さ３祁、２聴φの穴を設けた消失模
型を設置し、これにメタノール溶解ポリビニルブチラー
ル溶液をバインダとしたニッケル粉末を充填成型した。
を用いて作製した厚さ３祁、２聴φの穴を設けた消失模
型を設置し、これにメタノール溶解ポリビニルブチラー
ル溶液をバインダとしたニッケル粉末を充填成型した。
この成型体のそれぞれから第１表に示した方法を用いて
消失模型を除去した後、水素還元雰囲気、８５０ｔｌｌ
”で２時間加熱処理して、一体化電極・セパレータを得
た。このようにして得られた実施例の電極面、ガス流路
の状況および電極とセパレータの接合状況の調査結果は
第１表に示す如くで、比較例として示した消失模型の材
質としてポリエチレンを用いた場合第１表 には、模型を除去する過程で模型が変形し、電極面が割
れて、使用できるものは得られなかったが。
消失模型を除去した後、水素還元雰囲気、８５０ｔｌｌ
”で２時間加熱処理して、一体化電極・セパレータを得
た。このようにして得られた実施例の電極面、ガス流路
の状況および電極とセパレータの接合状況の調査結果は
第１表に示す如くで、比較例として示した消失模型の材
質としてポリエチレンを用いた場合第１表 には、模型を除去する過程で模型が変形し、電極面が割
れて、使用できるものは得られなかったが。
消失模型の材質として、発泡ポリスチレン（発泡倍率６
０倍）、ワックス、尿素を用いた場合には、良好な一体
化電極・セパレータが得られた。
０倍）、ワックス、尿素を用いた場合には、良好な一体
化電極・セパレータが得られた。
実施例 ２
第１表の試験扁２に示した材質を用いて実施例１と同様
にして製作した一体化電極・セパレータを用いた溶融炭
酸塩型燃料電池の性能試験を作動温度６５０Ｃで行った
。その結果は、第１図の従来の電極およびセパレータを
用いて試験した場合には、電流密度２００ ｍ Ａ ／
ｃｔｎ２において、電圧は０．５■であったのに対し
て、本実施例の一体化電極・セパレータを用いて試験し
た場合には、電流密度２００ｍＡ／ｃｍ２において電圧
ｔｒｉ０．８ Ｖであった。
にして製作した一体化電極・セパレータを用いた溶融炭
酸塩型燃料電池の性能試験を作動温度６５０Ｃで行った
。その結果は、第１図の従来の電極およびセパレータを
用いて試験した場合には、電流密度２００ ｍ Ａ ／
ｃｔｎ２において、電圧は０．５■であったのに対し
て、本実施例の一体化電極・セパレータを用いて試験し
た場合には、電流密度２００ｍＡ／ｃｍ２において電圧
ｔｒｉ０．８ Ｖであった。
このように、実施例の燃料電池は、電極とセパレータと
が一体化したものを電解質を介して積層して形成される
ため、電極とセパレータとの接触抵抗は小さく、良好な
特性が得られる。寸だ、消失模型の使用により、リブ加
工を必要とせず電極とセパレータの一体化を容易に行う
ことができるため、加工費の低減が可能となる。
が一体化したものを電解質を介して積層して形成される
ため、電極とセパレータとの接触抵抗は小さく、良好な
特性が得られる。寸だ、消失模型の使用により、リブ加
工を必要とせず電極とセパレータの一体化を容易に行う
ことができるため、加工費の低減が可能となる。
以上の如く、本発明は、電極とセパレータとの接触抵抗
の小さい、特性面でも、経済面でも優れた燃料電池およ
びその製造方法を提供可能とするもので、産業上の効果
の犬なるものである。
の小さい、特性面でも、経済面でも優れた燃料電池およ
びその製造方法を提供可能とするもので、産業上の効果
の犬なるものである。
第１図は、従来の燃料電池の構成要素の積層状態を示す
斜視図、第２図は、本発明の燃料電池の構成要素の積層
状態を示す斜視図、第３図は第２図の要部の断面図であ
る。
斜視図、第２図は、本発明の燃料電池の構成要素の積層
状態を示す斜視図、第３図は第２図の要部の断面図であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■、一対の電極間に溶融炭酸塩を担持した電解質板を配
設してなる電池要素をセパレータを介して積層してなる
燃料電池において、前記電極が燃料または酸化剤の流路
を有し、セパレータと一体に構成されていることを特徴
とする燃料電池。 ２、一対の電極間に溶融炭酸塩を担持した電解質板を配
設してなる電池要素を、セパレータを介して積層して彦
る燃料電池の製造方法において、前記電極の構成材料で
ある金属粉末中に埋め込捷れ消失時燃料または酸化剤の
流路を形成する消失模型を、前記セパレータに設置した
後、電極の構成材料である金属粉末を前記セパレータと
前記消失模型との空隙部に充填成型し、次に成型体内の
前記消失模型を消失させ、その後、電極の焼結、電極と
セパレータとの接合を行うことを特徴とする燃料電池の
製造方法。 ３、前記消失模型が、加熱によって消失する材料より構
成されている特許請求の範囲第２項記載の燃料電池の製
造方法。 ４、前記消失模型が、溶剤によって消失する材料より構
成されている特許請求の範囲第２項記載の燃料電池の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57012933A JPS58129786A (ja) | 1982-01-28 | 1982-01-28 | 燃料電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57012933A JPS58129786A (ja) | 1982-01-28 | 1982-01-28 | 燃料電池およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58129786A true JPS58129786A (ja) | 1983-08-02 |
| JPS6240821B2 JPS6240821B2 (ja) | 1987-08-31 |
Family
ID=11819086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57012933A Granted JPS58129786A (ja) | 1982-01-28 | 1982-01-28 | 燃料電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58129786A (ja) |
-
1982
- 1982-01-28 JP JP57012933A patent/JPS58129786A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6240821B2 (ja) | 1987-08-31 |
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