JPS5933763A - 溶融塩燃料電池 - Google Patents
溶融塩燃料電池Info
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- JPS5933763A JPS5933763A JP57144502A JP14450282A JPS5933763A JP S5933763 A JPS5933763 A JP S5933763A JP 57144502 A JP57144502 A JP 57144502A JP 14450282 A JP14450282 A JP 14450282A JP S5933763 A JPS5933763 A JP S5933763A
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- JP
- Japan
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- rib
- electrode
- electrolyte
- projections
- interconnector
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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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/244—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes with matrix-supported molten electrolyte
-
- 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
- H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
- H01M2300/0051—Carbonates
-
- 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)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- 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】
産業上の利用分野
本発明は水素、−酸化炭素等を燃料ガスとし、空気等を
酸化剤ガスとして高い動作温度で発電を行なう溶融塩燃
料電池に関するもので、特に炭酸塩を電解質とする溶融
炭酸塩燃料電池に関するものである。
酸化剤ガスとして高い動作温度で発電を行なう溶融塩燃
料電池に関するもので、特に炭酸塩を電解質とする溶融
炭酸塩燃料電池に関するものである。
従来例の構成とその問題点
２ページ
一般に溶融塩燃料電池は動作温度が高く、溶融炭酸塩燃
料電池の場合には６５０℃前後の動作温度となる。さら
に溶融塩燃料電池においては、高温に加えて溶融塩自体
の激しい腐食性があるために、長期間の使用に耐え得る
材料は限られており、セラミック材料、１ｉｉ＝Ｉ熱耐
食性合金等が用いられる。
料電池の場合には６５０℃前後の動作温度となる。さら
に溶融塩燃料電池においては、高温に加えて溶融塩自体
の激しい腐食性があるために、長期間の使用に耐え得る
材料は限られており、セラミック材料、１ｉｉ＝Ｉ熱耐
食性合金等が用いられる。
これら限られた材料をいかに有効に使用し、簡単な構造
でかつ高性能の溶融塩燃料電池を可能にするかが重要な
技術課題となっている。
でかつ高性能の溶融塩燃料電池を可能にするかが重要な
技術課題となっている。
従来、常温型燃料電池であるリン酸型燃料電池において
は、カーボンよりなるインターコネクタ板、又は電池自
体にガス室として溝を設け、燃料ガス用の溝と酸化剤ガ
ス用の溝が直交するように積層し、そのスタック側面に
マニホルドを設置してガスを各単電池に並列供給する方
式が採用されている。また電解質リザーバとしてインタ
ーコネクタ板に電解質含浸部を設ける事が行なわれてい
る。
は、カーボンよりなるインターコネクタ板、又は電池自
体にガス室として溝を設け、燃料ガス用の溝と酸化剤ガ
ス用の溝が直交するように積層し、そのスタック側面に
マニホルドを設置してガスを各単電池に並列供給する方
式が採用されている。また電解質リザーバとしてインタ
ーコネクタ板に電解質含浸部を設ける事が行なわれてい
る。
しかしこれらの方法が有用であるのは構成材料としてカ
ーボンが使える場合であり、溶融塩燃料電池においては
次のような問題が生じる。すなわち３べｍ−・ カーボンは高温で酸化消耗するためインターコネクタ板
の材料としては金属材料を使わざるを得なくなるが、耐
熱性合金等ではカーボンと異なり成型、焼結による加工
が困難である。そのだめ溝を設けるためには切削加工が
必要となるが、コスト的に現実的でない上、加工精度の
観点からインターコネクタ板としての金属板にある程度
の厚みを必要とし、重量、材料コストの面で非常に不利
とならざるを得ない。
ーボンが使える場合であり、溶融塩燃料電池においては
次のような問題が生じる。すなわち３べｍ−・ カーボンは高温で酸化消耗するためインターコネクタ板
の材料としては金属材料を使わざるを得なくなるが、耐
熱性合金等ではカーボンと異なり成型、焼結による加工
が困難である。そのだめ溝を設けるためには切削加工が
必要となるが、コスト的に現実的でない上、加工精度の
観点からインターコネクタ板としての金属板にある程度
の厚みを必要とし、重量、材料コストの面で非常に不利
とならざるを得ない。
電極自体に溝を設ける方法においては電極材料として多
孔質のニッケル焼結体や酸化ニッケル焼結体等が用いら
れるため機械的強度、コスト、ガスシールの面で難しい
点が多い。
孔質のニッケル焼結体や酸化ニッケル焼結体等が用いら
れるため機械的強度、コスト、ガスシールの面で難しい
点が多い。
捷だインターコネクタ板に電解質リザーバを設置する方
法もインターコネクタ板にある程度の厚みが要求され前
記と同じ理由から不利である。
法もインターコネクタ板にある程度の厚みが要求され前
記と同じ理由から不利である。
以上のようにインターコネクタ板、又は電極に溝を設け
る以外に溶融塩燃料電池においては第１図に示すような
構造も考えられている。第１図において、１は電解質保
持体、２は燃料極、３，３′は集電体兼スペーサ、４は
インターコネクタ板、６は空気極を示す３、これはイン
ターコネクタ板周辺にリブを設置してガス室及び電極の
だめのスペースを作り出すとともにリブでガスシールを
行ない、メタ２２１１１１１面にマニホルドを設ける事
により燃料ガス及び酸化剤ガスを直交する形で供給でき
るようにしたものである１、シかしこの方式はインター
コネクタ板周辺部にリブを取り伺ける必要があり、その
取伺方法として溶接等を用いる必要がある。
る以外に溶融塩燃料電池においては第１図に示すような
構造も考えられている。第１図において、１は電解質保
持体、２は燃料極、３，３′は集電体兼スペーサ、４は
インターコネクタ板、６は空気極を示す３、これはイン
ターコネクタ板周辺にリブを設置してガス室及び電極の
だめのスペースを作り出すとともにリブでガスシールを
行ない、メタ２２１１１１１面にマニホルドを設ける事
により燃料ガス及び酸化剤ガスを直交する形で供給でき
るようにしたものである１、シかしこの方式はインター
コネクタ板周辺部にリブを取り伺ける必要があり、その
取伺方法として溶接等を用いる必要がある。
溶接を行なうためにはインターコネクタ板の薄さにも限
度があり、何よりも溶接加工を必要とする事自体が製造
上問題である上、集電用の波形板を構成要素として必要
とし、加工８組立２重量、コストの面から見て問題があ
る。
度があり、何よりも溶接加工を必要とする事自体が製造
上問題である上、集電用の波形板を構成要素として必要
とし、加工８組立２重量、コストの面から見て問題があ
る。
さらに電解質リザーバを設置する事が難しいために電池
の性能も長期にわたり安定に保つ事が困難となっている
。
の性能も長期にわたり安定に保つ事が困難となっている
。
発明の目的
そこで本発明は溶融塩燃料電池の構造における前述のよ
うな問題点を解決し、従来よりも構造。
うな問題点を解決し、従来よりも構造。
６−・ ・
製造が簡単で寿命が長く、製造コストの砥い溶融塩燃料
電池を提供するものである。
電池を提供するものである。
発明の構成
本発明は、電解質保持体の両面周辺部分にガス出入口と
しての切欠部分を除いて、隣接するインターコネクタ板
の周辺部分と密着するようなリブ状突起物を有する形状
の電解質保持体と、前記リブ状突起物と密着する周辺部
分を除いた両面に複数の集電、及び電極支持作用をなす
突起物を有するインターコネクタ板を具備し、前記電解
質保持体を挾持するガス拡散電極に前記インターコネク
タ板の突起物が接するような構造をもつ溶融塩燃料電池
である。
しての切欠部分を除いて、隣接するインターコネクタ板
の周辺部分と密着するようなリブ状突起物を有する形状
の電解質保持体と、前記リブ状突起物と密着する周辺部
分を除いた両面に複数の集電、及び電極支持作用をなす
突起物を有するインターコネクタ板を具備し、前記電解
質保持体を挾持するガス拡散電極に前記インターコネク
タ板の突起物が接するような構造をもつ溶融塩燃料電池
である。
実施例の説明
以下本発明の実施例について、図面を参照し々から説明
する。第２図は本発明の実施例における溶融塩燃料電池
の構成を示すものである。第２図はインターコネクタ板
上の突起物、１１は電解質′６ページ 保持体」二のリブを示す。本実施例での電解質保持体及
びインターコネクタ板は次のようにして製作した。電解
質保持体は粒径１μｍ以下のアルミン酸リチウム（Ｌｉ
ＡｌＯ２）微粉末に成型剤を加え、金型を用いて図で示
すように平行々−組の辺に沿った周辺部分にリブ状突起
物を２本有し、他方の面上のこれと直交する一組の辺に
沿った部分にリブ状突起物を有する形状に成型した後、
高温で焼結し、次に溶融炭酸塩（Ｌｉ２ＣＯ３，に２Ｃ
○ａ 、 Ｎ ａ ２ ＣＯｓ等の混合物）を含浸させ
て製造したものである。
する。第２図は本発明の実施例における溶融塩燃料電池
の構成を示すものである。第２図はインターコネクタ板
上の突起物、１１は電解質′６ページ 保持体」二のリブを示す。本実施例での電解質保持体及
びインターコネクタ板は次のようにして製作した。電解
質保持体は粒径１μｍ以下のアルミン酸リチウム（Ｌｉ
ＡｌＯ２）微粉末に成型剤を加え、金型を用いて図で示
すように平行々−組の辺に沿った周辺部分にリブ状突起
物を２本有し、他方の面上のこれと直交する一組の辺に
沿った部分にリブ状突起物を有する形状に成型した後、
高温で焼結し、次に溶融炭酸塩（Ｌｉ２ＣＯ３，に２Ｃ
○ａ 、 Ｎ ａ ２ ＣＯｓ等の混合物）を含浸させ
て製造したものである。
またインターコネクタ板は厚さ０．２〜０．３瀾の耐熱
耐食性合金板を金型を使って第３図に示すように両面に
ボス状の凹凸がある形状にプレス成形した０ − さらにニッケル合金からなるガス拡散電極を燃料極とし
、リチウムを含んだ酸化ニッケルからなるガス拡散電極
を空気極として電池を組み立てた。
耐食性合金板を金型を使って第３図に示すように両面に
ボス状の凹凸がある形状にプレス成形した０ − さらにニッケル合金からなるガス拡散電極を燃料極とし
、リチウムを含んだ酸化ニッケルからなるガス拡散電極
を空気極として電池を組み立てた。
組み立てられた電池では電解質保持体上のリブ状突起物
が電極及びガス室のための空間を作り出すスペーサとし
ての役割とインターコネクタ板とのγ 、 ・ 密着によるガスシールとしての役割をする。リブ状突起
物かない辺はガスの供給、排出口となり、スタック側面
にマニホルドを設置する事により燃料ガスと酸化剤ガス
を直交して流す事ができる。
が電極及びガス室のための空間を作り出すスペーサとし
ての役割とインターコネクタ板とのγ 、 ・ 密着によるガスシールとしての役割をする。リブ状突起
物かない辺はガスの供給、排出口となり、スタック側面
にマニホルドを設置する事により燃料ガスと酸化剤ガス
を直交して流す事ができる。
この際各年電池へはガスは並列に供給される。丑だイン
ターコネクタ板上の突起物は電極と接してそれを電解質
保持体に押さえ付け、同時に集電体、ガス隔離板、イン
ターコネクタ板としての役割をはだしている。本発明に
よる溶融塩燃料電池では。
ターコネクタ板上の突起物は電極と接してそれを電解質
保持体に押さえ付け、同時に集電体、ガス隔離板、イン
ターコネクタ板としての役割をはだしている。本発明に
よる溶融塩燃料電池では。
このように集電体とインターコネクタ板が兼用である上
、第１図に示した従来例ではインターコネクタ板にリブ
が設置されているのに対し、本発明では比較的比重の小
さい電解質保持体にリブ状突起物があるため、電池全体
が軽量化され、本実施例においては従来例の場合と比較
して２ｏ〜３０チの軽量化がなされている。さらに本発
明の実施例における重要々点として、電解質保持体上の
リプ状突起物が電解質リザーバとしての機能を持ち、電
池性能の向上に寄与する事が璋げられる。
、第１図に示した従来例ではインターコネクタ板にリブ
が設置されているのに対し、本発明では比較的比重の小
さい電解質保持体にリブ状突起物があるため、電池全体
が軽量化され、本実施例においては従来例の場合と比較
して２ｏ〜３０チの軽量化がなされている。さらに本発
明の実施例における重要々点として、電解質保持体上の
リプ状突起物が電解質リザーバとしての機能を持ち、電
池性能の向上に寄与する事が璋げられる。
第４図は第１図に示した従来例による構造の溶融炭酸塩
燃料電池Ａと、本実施例の電池Ｂとの性能を比較したも
のである。燃料ガスとしては水素ガスを用い、酸化剤ガ
スとしては空気を用いた。
燃料電池Ａと、本実施例の電池Ｂとの性能を比較したも
のである。燃料ガスとしては水素ガスを用い、酸化剤ガ
スとしては空気を用いた。
電極はいずれも燃料極がニッケル合金からなるガス拡散
電極、空気極がリチウムを含んだ酸化ニッケルからなる
ガス拡散電極で、電解質は炭酸リチウムと炭酸カリウム
の混合塩である。動作温度は６５０℃、放電ｋｌ、１２
０ ｍＡ／ｃｙＡの定電流放電である。ミツ性質の補給
は行なっていない。第４図かられかるように本実施例に
よる電池Ｂは、従来例による電池Ａよりも寿命特性が良
い。これは本実施例による電池Ｂでは電解質保持体に設
置されたリブ状突起物が電解質リザーバとして有効に機
能するだめである。実際にこの実験の後、電池を分解し
て双方の電解質保持体中心付近の密度を測定したところ
電池Ｂでは２．４ＦＡであるのに対し、電池Ａでは２，
２ｙ／ｃｒｌと電解質の損失を示す結果が得られ、リブ
状突起物に電解質リザーバ機能がある事が明らかとなっ
た。
電極、空気極がリチウムを含んだ酸化ニッケルからなる
ガス拡散電極で、電解質は炭酸リチウムと炭酸カリウム
の混合塩である。動作温度は６５０℃、放電ｋｌ、１２
０ ｍＡ／ｃｙＡの定電流放電である。ミツ性質の補給
は行なっていない。第４図かられかるように本実施例に
よる電池Ｂは、従来例による電池Ａよりも寿命特性が良
い。これは本実施例による電池Ｂでは電解質保持体に設
置されたリブ状突起物が電解質リザーバとして有効に機
能するだめである。実際にこの実験の後、電池を分解し
て双方の電解質保持体中心付近の密度を測定したところ
電池Ｂでは２．４ＦＡであるのに対し、電池Ａでは２，
２ｙ／ｃｒｌと電解質の損失を示す結果が得られ、リブ
状突起物に電解質リザーバ機能がある事が明らかとなっ
た。
以」二の実施例では３池形状が長方形の場合をあり
−： ” げているが、その形状は円形、多角形等どのようなもの
でも良く、要するに電解質保持体上周辺部にリプ状の突
起物含有し、その突起物が両面に集電体兼電極支持体の
働きをする突起物を有するインターコネクタ板と密着す
る構造を有すれば良い。
−： ” げているが、その形状は円形、多角形等どのようなもの
でも良く、要するに電解質保持体上周辺部にリプ状の突
起物含有し、その突起物が両面に集電体兼電極支持体の
働きをする突起物を有するインターコネクタ板と密着す
る構造を有すれば良い。
さらに本実施例ではガス出入口、及び電解質保持体の中
心付近にはリプ状突起物が全くないが、スタック圧力に
対する強度を向上するために必要な箇所にリプ状、ある
いは島状の突起物を有しても良く、インターコネクタ板
上の突起物の形状もガスの流通を防げる形状のものでな
ければ良い。
心付近にはリプ状突起物が全くないが、スタック圧力に
対する強度を向上するために必要な箇所にリプ状、ある
いは島状の突起物を有しても良く、インターコネクタ板
上の突起物の形状もガスの流通を防げる形状のものでな
ければ良い。
発明の効果
以上のように本発明による溶融塩燃料電池においては、
電解質保持体上にリプ状突起を設け、電解質リザーバと
して機能させる事により電池の性能を大きく向上できる
。また前記電解質保持体上のリプ状突起物はスペーサと
しての役割を果たす上、こうした形状を有する電解質保
持体の製造も材料粉末の成型、焼結により簡単に行なえ
るため、電池構造の簡素化と製造コストの低下に大きく
寄与し１ｏペーニｌ ている。さらに複数の突起物を有するインターコネクタ
板が集電体の機能を有する上、金属板のプレス加工で簡
単に製造ができるため従来例と比較して電池重量の２０
〜３０チ減と、製造コストの半減が可能となった。
電解質保持体上にリプ状突起を設け、電解質リザーバと
して機能させる事により電池の性能を大きく向上できる
。また前記電解質保持体上のリプ状突起物はスペーサと
しての役割を果たす上、こうした形状を有する電解質保
持体の製造も材料粉末の成型、焼結により簡単に行なえ
るため、電池構造の簡素化と製造コストの低下に大きく
寄与し１ｏペーニｌ ている。さらに複数の突起物を有するインターコネクタ
板が集電体の機能を有する上、金属板のプレス加工で簡
単に製造ができるため従来例と比較して電池重量の２０
〜３０チ減と、製造コストの半減が可能となった。
第１図は従来の一実施例の溶融塩燃料電池の構成図、第
２図は本発明の一実施例を示す溶融塩燃料電池の構成図
、第３図は第２図におけるインターコネクタ板の上面図
と断面図、第４図は従来の電池Ａと本発明の実施例によ
る電池Ｂとの性能比較図である。 ６．６′・・・・・・インターコネクタ板、７・・・・
・・燃料極、８・・・・・・リブ付電解質保持体、９・
・・・・・空気極、１０・・・・・・突起物、１１・・
・・・・リプ状突起物。
２図は本発明の一実施例を示す溶融塩燃料電池の構成図
、第３図は第２図におけるインターコネクタ板の上面図
と断面図、第４図は従来の電池Ａと本発明の実施例によ
る電池Ｂとの性能比較図である。 ６．６′・・・・・・インターコネクタ板、７・・・・
・・燃料極、８・・・・・・リブ付電解質保持体、９・
・・・・・空気極、１０・・・・・・突起物、１１・・
・・・・リプ状突起物。
Claims (1)
- 周辺部を除く両面に複数の突起物を有するインターコネ
クタ板と、ガス出入口としての切欠部分を除いて前記イ
ンターコネクタ板周辺部と密着するようなリプ状突起物
を両面周辺部に有する電解質保持体を具備し、前記電解
質保持体の両側に燃料極と空気極を配し、前記燃料極と
空気極を前記電解質保持体のリブ状突起物と前記インタ
ーコネクタ板で挾持させる構造を有する溶融塩燃料電池
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57144502A JPS5933763A (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | 溶融塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57144502A JPS5933763A (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | 溶融塩燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5933763A true JPS5933763A (ja) | 1984-02-23 |
| JPH039589B2 JPH039589B2 (ja) | 1991-02-08 |
Family
ID=15363848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57144502A Granted JPS5933763A (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | 溶融塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5933763A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS625569A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-12 | Toshiba Corp | 溶融炭酸塩型燃料電池積層体 |
| JPS63254674A (ja) * | 1987-03-25 | 1988-10-21 | インターナショナル フューエル セルズ コーポレーション | 酸素混入燃料ガス用燃料電池装置 |
| JP2011530141A (ja) * | 2008-08-01 | 2011-12-15 | トプサー・フューエル・セル・アクチエゼルスカベット | 燃料電池用インターコネクタ、燃料電池用インターコネクタを製造する方法 |
| US20150380744A1 (en) * | 2013-02-07 | 2015-12-31 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Fuel cell |
-
1982
- 1982-08-19 JP JP57144502A patent/JPS5933763A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS625569A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-12 | Toshiba Corp | 溶融炭酸塩型燃料電池積層体 |
| JPS63254674A (ja) * | 1987-03-25 | 1988-10-21 | インターナショナル フューエル セルズ コーポレーション | 酸素混入燃料ガス用燃料電池装置 |
| JP2011530141A (ja) * | 2008-08-01 | 2011-12-15 | トプサー・フューエル・セル・アクチエゼルスカベット | 燃料電池用インターコネクタ、燃料電池用インターコネクタを製造する方法 |
| US20150380744A1 (en) * | 2013-02-07 | 2015-12-31 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Fuel cell |
| US10069162B2 (en) * | 2013-02-07 | 2018-09-04 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Fuel cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH039589B2 (ja) | 1991-02-08 |
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