JPS59209280A - 溶融塩燃料電池装置 - Google Patents

溶融塩燃料電池装置

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JPS59209280A
JPS59209280A JP58084405A JP8440583A JPS59209280A JP S59209280 A JPS59209280 A JP S59209280A JP 58084405 A JP58084405 A JP 58084405A JP 8440583 A JP8440583 A JP 8440583A JP S59209280 A JPS59209280 A JP S59209280A
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JP
Japan
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gas
fuel cell
dry
power generation
molten salt
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JP58084405A
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English (en)
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Nobuyuki Yanagihara
伸行 柳原
Junji Niikura
順二 新倉
Hisao Giyouten
久朗 行天
Akihiro Hosoi
昭宏 細井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04303Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during shut-down
    • HELECTRICITY
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 2/・−バ・ 産業上の利用分野 本発明は水素や一酸化炭素などを燃料とし、酸素、空気
、炭酸ガスなどを酸化剤として、溶融塩を電解質とする
高温作動型燃料電池装置に関する。
従来例の構成とその問題点 一般に、高温作動型燃料電池は電解質として高温下でも
イオンの移動が可能である溶融塩、たとえばCO盛−の
導電性を有する炭酸塩などが用いられている。そして燃
料として水素、酸化剤として空気中の酸素と炭酸ガスの
混合物を用いて、つぎに示すよう々反応を行々わせる。
酸化剤極側:!AO2+CO2+2e−→C03上記反
応式から明らかなように燃料極側では水素が電解質のC
〇ニーと反応して消費され、反応生成物として水と炭酸
ガスとができる。一方酸化剤極側(以下空気極側とする
)では酸素と炭酸ガスは電解質へC0j−の形になって
消費される。ここで燃料極で生成した炭酸ガスは空気極
に供給して消37・ 費されるので全体反応としてはH2+%02−H2Oと
なり、水素から水が生成する。電解質中ではCOヱーイ
オンの移動のみであり、炭酸ガスは物質収支上関与しな
いことになる。したがって、00%−を有する電解質は
通常の発電時、または停止時においても変化しないこと
が望ましい。
この種の燃料電池は第1図に示す構成のように燃料電池
本体の酸化剤ガス人口1と燃料ガス人口2を通して空気
W13と燃料極4のある空気室5(積層電池の場合はマ
ニホールド)、燃料室6に各々、空気(炭酸ガスの混合
物)と水素が供給される構成となっている。また両電極
間には電解質保持体(電解質含む)7があり、空気極と
燃料極より電気を取りやすくするために集電体8,9が
各々のガス室に設けられている。一方、供給された空気
と炭酸ガスの混合物は電気化学反応をした後出口10か
ら排出される。同様に燃料の排出口11も設けられてい
る。さらに、電池外枠12で全体が締伺けられている。
この他にも、燃料電池本体を容器内に配置し、やや高い
圧力の雰囲気で発電することもあり、鋼鉄製のドーム方
式が採用されている。常圧に近い圧力で発電する場合は
、特別な高圧容器は不要である。性能を向上させる一つ
の試みとして高圧雰囲気発電方法もある。この様な構成
で、しかも高温度で発電する場合は外部から供給する燃
料や空気中に水分などが含有しても発電時は高温状態に
なるため、水蒸気となって排出されるので電解質と反応
することはない。
しかしながら、燃料電池の発電をメンテナンスなどの理
由で停止する場合がありこの操作はまた実用上管理面で
必要な事である。この時、燃料電池の温度が常温近くま
で下がる以前に再発電して温度を上昇させる場合には大
きな影響はないが、比較的長い開停止する場合には当然
、常温まで温度が下がる。燃料電池の温度が下がると燃
料電池内に置換用として供給する不活性ガス中の水分。
空気や炭酸ガス中から混入する水分および反応生成物と
しての水分などと電解質が反応して、電解質(とくに炭
酸塩)が潮解現象をひきおこし、変67・、−f 質してし甘う。潮解した電解質は溶解状態となって一部
電解質の保持体からクリープして電池外部に漏出し、短
絡現象の原因にもなり、さらには電解質が減少して、電
解質保持体の電気抵抗が大きくなり電池性能の低下にま
で至る問題点があった。
壕だ、これを防止するために周囲温度を100℃以上の
状態で保持することも考えられるが電力費の増大になり
、省エネルギーを目的とする立場から好ましくなり、ま
たメンテナンスなどがやりにくいなどの問題点も発生し
て来る。
発明の目的 本発明は、このような現象に鑑み、発電停止をおこなっ
ても性能低下がなく長期間安定した発電ができる長寿命
指向の高温型溶融塩燃料電池装置を提供することを目的
とする。
発明の構成 本発明は還元性ガス(H2,coなど)を燃料とし、酸
化性ガス(o2.C02,空気など)を酸化剤として発
電させる溶融塩燃料電池を密封容器内に収納し、前記燃
料電池の発電を停止する時に、乾61°パ 燥状態のガスを前記溶融塩燃料電池のガス室内部および
前記密封容器内の少なくとも一方に供給し、前記燃料電
池の電解質が接する雰囲気の少なくとも一部を乾燥状態
とすることを特徴とする溶融塩燃料電池装置である。
実施例の説明 以下、本発明の詳細を実施例によって説明する。
本発明の一実施例の溶融塩燃料電池装置を第2図に示す
。従来例と異女る点は発電停止時に乾燥したガスが供給
出来る装置になっていることである。
また、乾燥したガスを供給するための水分吸着剤を内蔵
した乾燥器をガスラインに導入したことにある。
すなわち、発電を停止した時、第1図に示すような溶融
塩燃料電池に乾燥したガスを空気極室および燃料極室内
に充満させて保持しておくか、または第2図に示すよう
に、燃料電池本体13を容器14内で発電させ、底板1
5とボルト16で締付け、酸化剤ガスの入口17と同出
口18とその継手19を設は同様に、燃料ガスの入口2
oと同7・・ “ 出口21とその継手23を設け、燃料電池本体は架台2
4の」二にセットされている。補助電源用ヒータ26な
どを用いて燃料電池の温度を上昇させ、たとえば600
〜660℃の温度で発電させた後、発電を停止して常温
で保持して置いた場合、発電時は水分を含む雰囲気であ
ったが、空気入ロバルプ26を開放にして乾燥したガス
たとえば不活性ガス、空気などを入口配管27より容器
内に導入し出ロバルプ28を開いて、出口配管29より
内部ガスを順次置換して、内部雰囲気の状態を乾燥した
雰囲気になる寸で乾燥ガスを供給する。内部ガスが完全
に乾燥状態に々るとバルブ26. 28を閉じ、まだは
継手19.23を閉の状態として電池内又は容器内に水
分が存在しない構成とした。
さらに第3図aに示すように乾燥したガスの供給システ
ムとして燃料電池に酸化剤ガス室や燃料ガス室に供給す
る乾燥ガス(たとえば不活性ガスなど)とするゼオライ
トなどの水分吸着材を内蔵した乾燥器31.32を両ガ
ス室ラインに設け、酸化剤ガス入口側パルプ33および
同出口側パルプ34、燃1’l−ガス入口側バルブ36
および同出口側パルプ36を調整して乾燥ガスを電池内
に封じ込める。この状態では電解質保持体の外側周辺部
が露出しているから、そこから周囲の水分を吸収して一
部潮解することもあるので、さらに第3図すに示すよう
にドームのような圧力容器37に燃料電池30を配置し
、その容器の中に乾燥器38で乾燥状態になったガスを
バルブ39を通して導入し、出ロバルプ4oで内部ガス
を置換して、内部が乾燥ガスで完全に置換された状態で
バルブ39.40を閉じて保持しておく。
溶融塩燃料電池は公知の方法で試作した。空気極はLi
 を含むNiの複合酸化物の焼結体、燃料極はNiの焼
結多孔体、電解質は炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合
物60 w t%に対してアルミン酸リチウム粉末40
 w t%の割合に混合し、温度500℃でホットプレ
スして製作した。
まず単セルの電池に燃料として水素ガス、酸化剤として
炭酸ガスを含む空気を供給しながら作動温度650℃で
300時間発電した後、発電を停91・  −・ 止し、常温捷で温度を低下させ、そのま丑の状態(空気
中)で6日間放置した後、再び高温で発電すると、初期
の性能と比べて約30〜40チ低下した。これに対して
、燃料電池ガス室内にのみ乾燥したガスを供給した場合
Aと燃料電池が配置しである容器内にのみ乾燥したガス
を供給した場合B、および燃料電池が配置しである容器
内と燃料電池ガス室内の両者に乾燥したガスを供給した
場合Cを従来型と比較して表に示す。
表 この様に、本発明の実施例ではA:10〜20%、B:
6〜10係の低下率が観察されているが、従来例よりは
数倍程向上している。またCに対して107・、−・τ は数多程度しか低下しない。これは従来例と比べて10
〜20倍程大きく向上しており、6日間の停止時でも性
能低下が小さいことがわかる。この理由として次の様な
事が考えられる。すなわち、水分があれば電解質保持体
中の電解質が、ガス中の水分を吸収して潮解現象をおこ
し、外部に一部漏出しており、電解質の変質による抵抗
の増大と考えられる。この現象は実験によって確認して
いる。
発明の効果 以上の様に本発明によれば、溶融塩燃料電池装置はメン
テナンスによる発電停止時でも性能の低下が殆んどなく
安定した性能を持続した上で長寿命化がはかられるとと
もに、電解質の水分吸収を防ぐために温度上昇させて保
持することに比較すると、はるかに省エネルギーをはか
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は溶融塩燃料電池の構成図、第2図は本発明の一
実施例の溶融塩燃料電池装置の構成図、第3図は第2図
に示す装置に乾燥ガスを供給する11ベー・ 構成図の説明図である。 13・・・・・・燃料電池本体、14・・・・・・容器
、15・・・・・・底板、17・・・・・・酸化剤ガス
入口、20・・・・・・燃料ガス入口、24・・・・・
・架台、26・山・・乾燥ガス入口配管。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが1名第1
図 炭酸力ズと水 ぢ?塵tと、炭酉り力ス 第2図 第3図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)還元性ガスを燃料とし、酸化性ガスを酸化剤とし
    て発電させる溶融塩燃料電池を密封容器内に収納し、前
    記燃料電池の発電を停止する時に、乾燥状態のガスを前
    記溶融塩燃料電池のガス室内部および前記密封容器内の
    少なくとも一方に供給し、前記燃料電池の電解質が接す
    る雰囲気の少々くとも一部を乾燥状態とすることを特徴
    とする溶融塩燃料電池装置。
  2. (2)乾燥状態にあるガスが不活性ガス、空気、炭酸ガ
    スあるいはこれらの混合物であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の溶融塩燃料電池装置。
  3. (3)ガスの通路に乾燥器を設けたことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の溶融塩燃料電池装置。
JP58084405A 1983-05-13 1983-05-13 溶融塩燃料電池装置 Pending JPS59209280A (ja)

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JP58084405A JPS59209280A (ja) 1983-05-13 1983-05-13 溶融塩燃料電池装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997002614A1 (de) * 1995-06-30 1997-01-23 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperatur-brennstoffzellenanlage und verfahren zu ihrem betrieb

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5519712A (en) * 1978-07-28 1980-02-12 Fuji Electric Co Ltd Stopping method of fuel cell

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