JPS58131664A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS58131664A JPS58131664A JP57014010A JP1401082A JPS58131664A JP S58131664 A JPS58131664 A JP S58131664A JP 57014010 A JP57014010 A JP 57014010A JP 1401082 A JP1401082 A JP 1401082A JP S58131664 A JPS58131664 A JP S58131664A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- separator
- electrode
- fuel cell
- gas flow
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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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/023—Porous and characterised by the material
- H01M8/0232—Metals or alloys
-
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- 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】
本発明は燃料電池に係り、特に溶融炭酸塩型燃料電池に
係る。
係る。
溶融炭酸塩型燃料電池のセパレータは、金属体、主とし
てステンレス系鋼板にガス流路部を機械加工等により形
成したもので作られている。ガス匪路部の加工はフライ
ス盤等でリプを削シ出したりあるいはエツチング加工法
等によっている。上記方法によるセパレータの製作には
多くの工数と費用を要する。セパレータは燃料電池の作
動状態では電極からの集電及び電極の支持の役目を来し
ている。したがって、ガス流路部の設計の仕方Ｖこよっ
ては作動状態の電極の支持が不十分になり、ガス流路部
に電極の一部が陥没してガス流路を閉塞してしまったシ
、或は電極及び電解質板を破慣させることがある。
てステンレス系鋼板にガス流路部を機械加工等により形
成したもので作られている。ガス匪路部の加工はフライ
ス盤等でリプを削シ出したりあるいはエツチング加工法
等によっている。上記方法によるセパレータの製作には
多くの工数と費用を要する。セパレータは燃料電池の作
動状態では電極からの集電及び電極の支持の役目を来し
ている。したがって、ガス流路部の設計の仕方Ｖこよっ
ては作動状態の電極の支持が不十分になり、ガス流路部
に電極の一部が陥没してガス流路を閉塞してしまったシ
、或は電極及び電解質板を破慣させることがある。
本発明の目的は、ガス流路部に１１１Ｃ極が陥没しにく
い構造を有する燃料電池を提供するにるる。
い構造を有する燃料電池を提供するにるる。
本発明は、セパレータを機械加工してガス流路部を形成
するのではなく、セパレータとは別個の金属多孔体によ
ってガス流路部を形成するものでめる。
するのではなく、セパレータとは別個の金属多孔体によ
ってガス流路部を形成するものでめる。
溶ｍ埴型燃料電池は、一般に第１図に示す構造を何する
。
。
１はリプ加工ｔ−施したセパし・−タ、１ａはリプ、２
は１［極、３は炭酸塩を含む１１ｉｉ解實板である。リ
ブ１ａ間の隙間が反応ガスのｃ＃ｔ、ｉ！＆４である。
は１［極、３は炭酸塩を含む１１ｉｉ解實板である。リ
ブ１ａ間の隙間が反応ガスのｃ＃ｔ、ｉ！＆４である。
集電は、電ｉ板と接触しているセノパレータのリプ面で
行うが、接触抵抗を小さくする目的で、セパレータのリ
プ接触面に銀ペースト等を塗布することもある。かかる
燃料′電池においてｔま、ガス流路部はセパレータの表
面に多数のリプを設けることによって形成される。この
リプは燃料電池を組立てるときに生じる加圧力によって
破損しゃすい。
行うが、接触抵抗を小さくする目的で、セパレータのリ
プ接触面に銀ペースト等を塗布することもある。かかる
燃料′電池においてｔま、ガス流路部はセパレータの表
面に多数のリプを設けることによって形成される。この
リプは燃料電池を組立てるときに生じる加圧力によって
破損しゃすい。
本発明の燃料電池は、−例として第２図に示す構＃ｉを
有する。ガス流路部は金属多孔体５によって形成される
。金属多孔体は、加圧に対してすぐ′ｎた抵抗性を有す
るので、電池の組立て時に電極が陥没しにくい。
有する。ガス流路部は金属多孔体５によって形成される
。金属多孔体は、加圧に対してすぐ′ｎた抵抗性を有す
るので、電池の組立て時に電極が陥没しにくい。
本発明で便用する金属多孔体は、鉄、ニッケル。
銅或いはそれらを主成分とする合金などによシ製作し九
ものが使用できる。
ものが使用できる。
金媚多孔体は、−例として発泡ポリウレタンのような発
泡樹脂に金属をメッキしたのち、発泡用脂を除去して作
られる。特公昭５６−８６９８号公報に記載したような
方法によっても作ることができる。このようにして作ら
れた金属多孔体は通冨、気孔率８０％以上を有する。こ
のようにして作られた金属多孔体は平面上の少なくとも
３方向に孔を有する。又、多くの場合、平面に対して上
下方向にも少なくとも３方向の孔を有する。あらゆる方
向に孔がおいている多孔体といってよい。かがる多孔体
を総称して、以下、三次元的に網状の多孔体という。
泡樹脂に金属をメッキしたのち、発泡用脂を除去して作
られる。特公昭５６−８６９８号公報に記載したような
方法によっても作ることができる。このようにして作ら
れた金属多孔体は通冨、気孔率８０％以上を有する。こ
のようにして作られた金属多孔体は平面上の少なくとも
３方向に孔を有する。又、多くの場合、平面に対して上
下方向にも少なくとも３方向の孔を有する。あらゆる方
向に孔がおいている多孔体といってよい。かがる多孔体
を総称して、以下、三次元的に網状の多孔体という。
金属多孔体の製作方法としてはこのはかに吃いろいろあ
るが、例えばメッキ法によるものは金栖多孔体自体の表
面も触媒活性を示すことから、電池性能の面においても
好ましい性質をもっている。
るが、例えばメッキ法によるものは金栖多孔体自体の表
面も触媒活性を示すことから、電池性能の面においても
好ましい性質をもっている。
溶融炭酸塩型燃料電池用の電極は、金属粉末（主として
ニッケル粉末）を１■前後の厚さに成型後焼結させる方
法で製作されている。このようにして製作したセパレー
タと電極を組合せて燃料屯ａを構成しているが、前記の
とお９電極とセパレータの接触抵抗大きいという問題が
あり、接触抵抗を小さくするため接触面に鋏ペースト等
を塗布するなどの手段を必要とする。
ニッケル粉末）を１■前後の厚さに成型後焼結させる方
法で製作されている。このようにして製作したセパレー
タと電極を組合せて燃料屯ａを構成しているが、前記の
とお９電極とセパレータの接触抵抗大きいという問題が
あり、接触抵抗を小さくするため接触面に鋏ペースト等
を塗布するなどの手段を必要とする。
かかる問題に対して本発明では、電極と金属多孔体とセ
パレータとを接合一体化することを提案する。接合一体
化の手段としては拡散接合等が利用できるが、とくに限
定するものではない。金属＾セパレータと各部材との接
触抵抗を小さくする友めにはセパレータと各種部材が第
３図に図示したとおり接合層６を介して結合されること
が好ましい。そのためには、必要に応じてろう材等を使
用することもある。ろう材としては銀ろう、シん銅ろう
、黄銅ろう、洋銀ろう、ニッケルろう、鉄ろう等が麦用
できる。ろう材の形状はとくに限定するものではないが
、粉末またはペースト状が好ましい。また、セパレータ
にメッキ処理等であらかじめ接合層を設け、接合を容易
にすることもある。メッキとしては・、クロム、ニッケ
ル、銅等が好ましく、また、層の厚さにはこだわらず、
メッキ層を介してセパレータと金属多孔体及びＩＩｔ極
が接合できればよい。なお、電極材料はニッケルが最も
望ましいが、ニッケルに限定されるものではない。電極
は、第４図に示すように金属多孔体の空隙に電極用金属
粉末を充填するととＫよって形成してもよい。かかる電
極の作り方の一例を述べると、まず電極用金属粉末にバ
インダーをカロえ泥状とし、第４図に示すとおり金属多
孔体に流し込む。その後、１００Ｃ付近の温度で乾燥後
、７５０゜〜１．ｏｏｏｃの温度に加熱し焼結させる。
パレータとを接合一体化することを提案する。接合一体
化の手段としては拡散接合等が利用できるが、とくに限
定するものではない。金属＾セパレータと各部材との接
触抵抗を小さくする友めにはセパレータと各種部材が第
３図に図示したとおり接合層６を介して結合されること
が好ましい。そのためには、必要に応じてろう材等を使
用することもある。ろう材としては銀ろう、シん銅ろう
、黄銅ろう、洋銀ろう、ニッケルろう、鉄ろう等が麦用
できる。ろう材の形状はとくに限定するものではないが
、粉末またはペースト状が好ましい。また、セパレータ
にメッキ処理等であらかじめ接合層を設け、接合を容易
にすることもある。メッキとしては・、クロム、ニッケ
ル、銅等が好ましく、また、層の厚さにはこだわらず、
メッキ層を介してセパレータと金属多孔体及びＩＩｔ極
が接合できればよい。なお、電極材料はニッケルが最も
望ましいが、ニッケルに限定されるものではない。電極
は、第４図に示すように金属多孔体の空隙に電極用金属
粉末を充填するととＫよって形成してもよい。かかる電
極の作り方の一例を述べると、まず電極用金属粉末にバ
インダーをカロえ泥状とし、第４図に示すとおり金属多
孔体に流し込む。その後、１００Ｃ付近の温度で乾燥後
、７５０゜〜１．ｏｏｏｃの温度に加熱し焼結させる。
なお、焼結は陰極側電極、陽極側電極で異なるが、水素
還元雰囲気中、真空中あるいはアルゴン等の不活性雰囲
気中で行うことによシ、さらに高性能の１ｊＬ極を得る
ことができる。電極用の金属粉末としてはニッケルが主
体であるが、ニッケルに限定されるものではない。また
、セパレータも溶融炭酸置屋燃料電池の作動条件等から
、ステンレス系の材料が主に使用されているが、この材
質に限定されるものではない。
還元雰囲気中、真空中あるいはアルゴン等の不活性雰囲
気中で行うことによシ、さらに高性能の１ｊＬ極を得る
ことができる。電極用の金属粉末としてはニッケルが主
体であるが、ニッケルに限定されるものではない。また
、セパレータも溶融炭酸置屋燃料電池の作動条件等から
、ステンレス系の材料が主に使用されているが、この材
質に限定されるものではない。
セパレータと金属多孔体と電極の接合は、電極焼結のた
めの刃口熱と同じ工程の中で行うこともできる。
めの刃口熱と同じ工程の中で行うこともできる。
第４図に示す燃料電池において、電極とセパレータとの
間の金属多孔体の空隙に、金属粉末を充填することは極
めて望ましい。この場合、ガスの流れが金属粉末によっ
て止まってしまわないように注意を女する。このように
構成した燃料電池は、ガスと電極が接触して反応する機
会を多くするのに著しい効果を示す。かかる電池は一例
として金属多孔体の一部あるいは全体に、金属球を充填
した後、電極用金属粉末を充填して成型し、この成型体
を加熱して電極部分の焼結、電極部分とセパレータの接
合、およびその他の部分の接合を完了させることによシ
製造することができる。この場合、電極、セパレータそ
の他の部分の接合を行わせるのにろう材のような接合助
剤を使用することもできる。本発明で使用できる金属球
は粒径０．５〜５■が好ましい。金属球は特に球である
ものに限定するものでなく粒体であればよい。金属球の
材質は溶融炭酸塩型燃料電池の作製条件に耐えられるも
のならば別にこだわらないが、セパレータ枠材料或いは
電極材料として使用しているものが籍に好ましい。
間の金属多孔体の空隙に、金属粉末を充填することは極
めて望ましい。この場合、ガスの流れが金属粉末によっ
て止まってしまわないように注意を女する。このように
構成した燃料電池は、ガスと電極が接触して反応する機
会を多くするのに著しい効果を示す。かかる電池は一例
として金属多孔体の一部あるいは全体に、金属球を充填
した後、電極用金属粉末を充填して成型し、この成型体
を加熱して電極部分の焼結、電極部分とセパレータの接
合、およびその他の部分の接合を完了させることによシ
製造することができる。この場合、電極、セパレータそ
の他の部分の接合を行わせるのにろう材のような接合助
剤を使用することもできる。本発明で使用できる金属球
は粒径０．５〜５■が好ましい。金属球は特に球である
ものに限定するものでなく粒体であればよい。金属球の
材質は溶融炭酸塩型燃料電池の作製条件に耐えられるも
のならば別にこだわらないが、セパレータ枠材料或いは
電極材料として使用しているものが籍に好ましい。
以上、本発明によればセパレータにリブを設けることな
くガス流路部を形成することができる。
くガス流路部を形成することができる。
ガス流路部を金属多孔体によって形成することにより、
電極が固定し中すくなル、かつ電極とセパレータとの一
体化が容易となる。
電極が固定し中すくなル、かつ電極とセパレータとの一
体化が容易となる。
実施例 ｌ
第２図に示す構造の燃料電池を製作した。５ＵＳ３１６
材のセパレータを用い、接合材として初末銀ろうを用い
、セパレータと金属多孔体の接合を行り友、接合時の加
熱温度としては８５０Ｃ一定とし、各種金属多孔体の接
合程度をみた。表１に実験結果を示す。
材のセパレータを用い、接合材として初末銀ろうを用い
、セパレータと金属多孔体の接合を行り友、接合時の加
熱温度としては８５０Ｃ一定とし、各種金属多孔体の接
合程度をみた。表１に実験結果を示す。
衣 １
実施例 ２
実施例１で接合させたセパレータを用い、燃料電池の性
能試験を行った。なお、電極にはメタノール溶解ポリビ
ニルプチラル溶液をバインダとしたニッケル粉末を約１
■の厚さに成型し、乾燥後８５０Ｃで焼成したものを用
いた。
能試験を行った。なお、電極にはメタノール溶解ポリビ
ニルプチラル溶液をバインダとしたニッケル粉末を約１
■の厚さに成型し、乾燥後８５０Ｃで焼成したものを用
いた。
表２に電池性能試験結果を示す。
実施例 ３
各種金属多孔体にメタノール溶解ポリビニルプチラル溶
液をバインダにしたニッケル粉末を充填し、ｔｏｏｒで
２時間乾燥した。その後、ステンレス鋼製ｌ製（８０８
３１６）の七パレータにセットし、水素雰囲気中で８５
０Ｕに加熱し電隼の焼結及びセパレータと金属多孔体の
接合を行い、第４ＥＫ示す構造の燃料電池を製作した。
液をバインダにしたニッケル粉末を充填し、ｔｏｏｒで
２時間乾燥した。その後、ステンレス鋼製ｌ製（８０８
３１６）の七パレータにセットし、水素雰囲気中で８５
０Ｕに加熱し電隼の焼結及びセパレータと金属多孔体の
接合を行い、第４ＥＫ示す構造の燃料電池を製作した。
表３に上記方法で製作した電極の溶融炭酸塩型燃料電池
の性能試験結果を示す。なお、電池の作動温度は６５０
Ｃとした。
の性能試験結果を示す。なお、電池の作動温度は６５０
Ｃとした。
表 ３
実施例 ４
各種金属多孔体をあらかじめステンレス鋼製（８Ｕ８３
１６）のセパレータ中にセットし、それにメタノール溶
融ポリビニルブチル溶液をバインダとしたニッケル粉末
を充填し、１００ｒでｌ＃ｆ間乾燥後、５ｓｏｔ：’の
水素雰囲気中で焼結及びセパレータと金属多孔質体を接
合し、１８４図に示す構造の燃料電池を製作した６表４
は実施例１と同じ方法で電池性能試験し九場合の結果を
示す。
１６）のセパレータ中にセットし、それにメタノール溶
融ポリビニルブチル溶液をバインダとしたニッケル粉末
を充填し、１００ｒでｌ＃ｆ間乾燥後、５ｓｏｔ：’の
水素雰囲気中で焼結及びセパレータと金属多孔質体を接
合し、１８４図に示す構造の燃料電池を製作した６表４
は実施例１と同じ方法で電池性能試験し九場合の結果を
示す。
表 ４
夾施丙 ５
ｓｕｓａ１６ のセパレータ中に厚さ５■のＮｉおよび
Ｎｉ−Ｃｒ多孔体をセットした。これらは多孔率約９８
％であった。ここで多孔率（％）は次の式で定義される
ものである。
Ｎｉ−Ｃｒ多孔体をセットした。これらは多孔率約９８
％であった。ここで多孔率（％）は次の式で定義される
ものである。
× １００
これらの多引、体に材質および粒径の異なる金属球を充
填した。さらにＮｉ粉末を充填成型した。この成型体を
８５Ｏｒで２時間水素還元雰囲気で加熱処理して、本発
明の電極とセパレータを一体化した部材を得た。また実
施例の一部のものはろう材の置用幼来を確紹した。表５
に実施例を示す。
填した。さらにＮｉ粉末を充填成型した。この成型体を
８５Ｏｒで２時間水素還元雰囲気で加熱処理して、本発
明の電極とセパレータを一体化した部材を得た。また実
施例の一部のものはろう材の置用幼来を確紹した。表５
に実施例を示す。
表 ５
実施例 ６
実施例５で作った電極とセパレータを用いて浴融脚酸塩
蓋燃料電池の性能試験を行った。作１ｌｄＪ温度は５ｓ
ｏｃであった。在来の電極及びセパレータ（第１図）を
用いて試験した場合、電流密度２００ｍＡ／ｍ”で電圧
はα５ｖで６った０本発明の電池を使用して試験し九結
果、電流密度２００ｍＡ々−において電圧は（Ｌ７！！
Ｖであった。５０時間の連続運転の後電池を解体し電池
内部の状況を調査した。従来法のものはリプ関のガス流
路に゛−極が陥没、一部ガス流路が閉塞されていた。こ
れに対し本発明のものは健全であった。
蓋燃料電池の性能試験を行った。作１ｌｄＪ温度は５ｓ
ｏｃであった。在来の電極及びセパレータ（第１図）を
用いて試験した場合、電流密度２００ｍＡ／ｍ”で電圧
はα５ｖで６った０本発明の電池を使用して試験し九結
果、電流密度２００ｍＡ々−において電圧は（Ｌ７！！
Ｖであった。５０時間の連続運転の後電池を解体し電池
内部の状況を調査した。従来法のものはリプ関のガス流
路に゛−極が陥没、一部ガス流路が閉塞されていた。こ
れに対し本発明のものは健全であった。
第１図は、一般的な燃料電池の断面図、第２図及び第３
図は本発明の一実施例を示す断面図、第４図は本発明の
他の実施例を示す断面図である。 １・・・セパレータ、２・・・電極、３・・・電解質板
、５・・・金＾多孔体。 代理人 弁理士 高橋明夫 ４Ｉｆｊ１図 ′ＨＡ２記
図は本発明の一実施例を示す断面図、第４図は本発明の
他の実施例を示す断面図である。 １・・・セパレータ、２・・・電極、３・・・電解質板
、５・・・金＾多孔体。 代理人 弁理士 高橋明夫 ４Ｉｆｊ１図 ′ＨＡ２記
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電解質を間に挾んで一対の電極を有し、前記電極の
外側にセパレータを有し、前記電極と前記セパレータと
の間にガス流路部を有する電池において、前記ガス流路
部が金属多孔体によって形成されていることを特徴とす
る燃料電池。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記セパレータと
前記金属多孔体と前記電極とが接合一体化されているこ
とを特徴とする燃料電池。 ３、％許請求の範囲第１項において、前記金属長゛ 孔
体の空隙の電極側近傍に電極用金属粉末が充填され、前
記金属粉末によって電極が形成されていることを特徴と
する燃料電池。 ４、％許請求の範囲第３項において、前記金属多孔体の
空隙のセパレータ側近傍に金属粉末が充填され、その上
に前記電極用金属粉末が充填されていることを特徴とす
る燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57014010A JPS58131664A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57014010A JPS58131664A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58131664A true JPS58131664A (ja) | 1983-08-05 |
Family
ID=11849226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57014010A Pending JPS58131664A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58131664A (ja) |
Cited By (10)
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| JPS60241658A (ja) * | 1984-05-16 | 1985-11-30 | Agency Of Ind Science & Technol | 燃料電池のセパレ−タの製造方法 |
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-
1982
- 1982-01-29 JP JP57014010A patent/JPS58131664A/ja active Pending
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