JPS5996670A - 溶融炭酸塩型燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池Info
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- JPS5996670A JPS5996670A JP57206212A JP20621282A JPS5996670A JP S5996670 A JPS5996670 A JP S5996670A JP 57206212 A JP57206212 A JP 57206212A JP 20621282 A JP20621282 A JP 20621282A JP S5996670 A JPS5996670 A JP S5996670A
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- Japan
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- electrolyte
- electrolyte layer
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- gas passage
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- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
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- Y02E60/50—Fuel cells
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、浴し炭酸塩型燃料電池に係シ、特に、複数の
単位電池を積層した積層体における１ガスシール構造を
改良した燃料電池に関する。
単位電池を積層した積層体における１ガスシール構造を
改良した燃料電池に関する。
’ｌ 従来、水素のように酸化され易いガスと、酸素の
ように酸化力のめるガスとを電気化学反応”ｒロセスを
経て反応させることによシ直流電カド得るようにした燃
料電池が広く知られている。
ように酸化力のめるガスとを電気化学反応”ｒロセスを
経て反応させることによシ直流電カド得るようにした燃
料電池が広く知られている。
酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型等に大別さヰるＯ
ところで、上記のような燃料電池のうち、溶融炭酸塩型
の燃料電池は、６５０℃近辺の温度で動作させるように
したもので、その主要部は通常、第１図に示すように構
成されている。すなわち、炭酸リチウム、炭酸カリウム
等の炭酸塩の電解質と、リチウムアルミネート等のセラ
ミック系保持材とを平板状に一体化してなる電解質層１
の両面に上記電解質層１の縦横寸法に比較して一方の寸
法だけが狭く形成されたニッケル合金系のガス拡散極２
ａｒ２ｂを互いに直交するように当てがって単位電池互
を構成し、この単位電池ｌを複数個、相互間に双極性隔
離板４を介在させて積層した積層体Ｘに構成されている
。
の燃料電池は、６５０℃近辺の温度で動作させるように
したもので、その主要部は通常、第１図に示すように構
成されている。すなわち、炭酸リチウム、炭酸カリウム
等の炭酸塩の電解質と、リチウムアルミネート等のセラ
ミック系保持材とを平板状に一体化してなる電解質層１
の両面に上記電解質層１の縦横寸法に比較して一方の寸
法だけが狭く形成されたニッケル合金系のガス拡散極２
ａｒ２ｂを互いに直交するように当てがって単位電池互
を構成し、この単位電池ｌを複数個、相互間に双極性隔
離板４を介在させて積層した積層体Ｘに構成されている
。
各双極性隔離板４は、前記電解質層１の縦横”寸法と等
しい縦横寸法に形成されたステンレス鋼製の隔離板本体
５と、この隔離板本体５の−しの面の平行する両辺部に
それぞれろう付けされ、それぞれの間に上記一方の間管
底壁内面として図中太矢印Ｐで示すように燃料ガスを通
流させる溝状の通路Ａを構成するステンレス鋼製の側壁
部材６ａ、６ｂと、隔離板本体５の他方の面で、かつ上
記側壁部材６ａ、６ｂに対して直交する両辺部にそれぞ
れろう付けされ、それキれの間に上記他方の面を底壁内
面として図中太矢印Ｑで示すように酸化剤力スを通流さ
せる渦状の通路Ｂを構成するステンレス銅製の側壁部材
７ ａ ＋ ７ ｂと、上記溝状の通路Ａ、Ｂ内にガス
の流れを実質的に複数に分流させる関係に装光されたス
テンレス鋼製の波板８とで構成されている。そして、側
壁部材６ａ＋６ｔｚ７ａ＋７ｂの内側縁部にはガス拡散
２ａ、２ｂの両側部を係止するための係止用段部９がそ
れぞれ形成されている。すなわち、ガ゛ス拡散極２ ａ
ｒ ２ｂは、第２図に示すように、係止用段部９のい
わゆる深さとほぼ等しい厚みに形成され、また、その両
側部が係止用段部９に係止されて溝状に形成された通路
Ａ、Ｂの開口部を閉塞し得る幅に形しされている。女お
、第２図中１０は、側壁部材の電解質層１に接触する部
分が電解質によって腐食されるのを防止するために側壁
部材に設けられたアルミナ、ジルコニア等のセラミック
防食層を示している。
しい縦横寸法に形成されたステンレス鋼製の隔離板本体
５と、この隔離板本体５の−しの面の平行する両辺部に
それぞれろう付けされ、それぞれの間に上記一方の間管
底壁内面として図中太矢印Ｐで示すように燃料ガスを通
流させる溝状の通路Ａを構成するステンレス鋼製の側壁
部材６ａ、６ｂと、隔離板本体５の他方の面で、かつ上
記側壁部材６ａ、６ｂに対して直交する両辺部にそれぞ
れろう付けされ、それキれの間に上記他方の面を底壁内
面として図中太矢印Ｑで示すように酸化剤力スを通流さ
せる渦状の通路Ｂを構成するステンレス銅製の側壁部材
７ ａ ＋ ７ ｂと、上記溝状の通路Ａ、Ｂ内にガス
の流れを実質的に複数に分流させる関係に装光されたス
テンレス鋼製の波板８とで構成されている。そして、側
壁部材６ａ＋６ｔｚ７ａ＋７ｂの内側縁部にはガス拡散
２ａ、２ｂの両側部を係止するための係止用段部９がそ
れぞれ形成されている。すなわち、ガ゛ス拡散極２ ａ
ｒ ２ｂは、第２図に示すように、係止用段部９のい
わゆる深さとほぼ等しい厚みに形成され、また、その両
側部が係止用段部９に係止されて溝状に形成された通路
Ａ、Ｂの開口部を閉塞し得る幅に形しされている。女お
、第２図中１０は、側壁部材の電解質層１に接触する部
分が電解質によって腐食されるのを防止するために側壁
部材に設けられたアルミナ、ジルコニア等のセラミック
防食層を示している。
しかして、主要部が上記のように構成される溶融炭酸塩
型燃料電池にあって、通路Ａ、Ｂを通流するガスが外部
へ漏れるのを防止するため１ｖ／ｌ−側壁部材６ ａ
ｒ ６ ｂ ｒ ７ ａ ＊ ７ ｂとこれに接触する
一龜解質層１の端部との間をガスシールする必要駆ある
が、このシール手段としては、通常、積層体Ｘを形成し
た後、電池作動温度（Ｌｉ２Ｃ０３／に２ＣＯ３２元素
電解質の場合は一般に６５０℃）まで昇温させ、との昇
温によって溶融した電解質でシールするようにしている
。すなわち、電解質は昇温途上の４８８℃の共融温度で
溶融し、この溶融物が電解質層１の端部と各側壁部材６
ａ ｒ６ｂ＊７ａｈ７ｂとの間に存在する間隙に侵入
し、これによってガスシールが行なわれる。
型燃料電池にあって、通路Ａ、Ｂを通流するガスが外部
へ漏れるのを防止するため１ｖ／ｌ−側壁部材６ ａ
ｒ ６ ｂ ｒ ７ ａ ＊ ７ ｂとこれに接触する
一龜解質層１の端部との間をガスシールする必要駆ある
が、このシール手段としては、通常、積層体Ｘを形成し
た後、電池作動温度（Ｌｉ２Ｃ０３／に２ＣＯ３２元素
電解質の場合は一般に６５０℃）まで昇温させ、との昇
温によって溶融した電解質でシールするようにしている
。すなわち、電解質は昇温途上の４８８℃の共融温度で
溶融し、この溶融物が電解質層１の端部と各側壁部材６
ａ ｒ６ｂ＊７ａｈ７ｂとの間に存在する間隙に侵入
し、これによってガスシールが行なわれる。
しかしながら、上記のように構成され上記のようなガス
シール方式を採用した溶融炭酸塩型燃料電池にあっては
、を解質層１の端部の平坦々面と、これに接触する側壁
部材６ａ、６ｂ＋７８ｒ７ｂの平坦な面との間で溶融し
た電解質でガスシールするようにしているので、２つの
平坦な面間に存在する間隙に電解質が侵入し難く、この
結果、シールが不充分になシ易い問題があった。なお、
シールが不充分であると、積層体側面部で水生成反応が
生じ供給ガスの有効利用が損なわれる。
シール方式を採用した溶融炭酸塩型燃料電池にあっては
、を解質層１の端部の平坦々面と、これに接触する側壁
部材６ａ、６ｂ＋７８ｒ７ｂの平坦な面との間で溶融し
た電解質でガスシールするようにしているので、２つの
平坦な面間に存在する間隙に電解質が侵入し難く、この
結果、シールが不充分になシ易い問題があった。なお、
シールが不充分であると、積層体側面部で水生成反応が
生じ供給ガスの有効利用が損なわれる。
そこで、このような不具合を解消するために側壁部材６
ａ 、６ｂの幅を広くし、電解質層１゛との接触幅を広
くすることが考えられるが、こｑようにすると電解質層
１の有効反応面積が減霞し空間利用率が低下する不具合
がある。
ａ 、６ｂの幅を広くし、電解質層１゛との接触幅を広
くすることが考えられるが、こｑようにすると電解質層
１の有効反応面積が減霞し空間利用率が低下する不具合
がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、電解質層の有効反応面積の拡大
化を図った状態で、なおかつ確実なガスシールを行なえ
る積層体構造の溶融炭酸塩型燃料電池を提供することに
ある。
の目的とするところは、電解質層の有効反応面積の拡大
化を図った状態で、なおかつ確実なガスシールを行なえ
る積層体構造の溶融炭酸塩型燃料電池を提供することに
ある。
本発明に係る溶融炭酸塩型燃料電池は、双極性隔離板に
設けられた溝状のガス通路の側壁で電解質の端部に直接
接触する面に溝を設けるとともに上記溝内に炭酸塩電解
質を主成分とし、かつ加熱されたとき電解質層と一体化
するシール材を設けたことを特徴としている。
設けられた溝状のガス通路の側壁で電解質の端部に直接
接触する面に溝を設けるとともに上記溝内に炭酸塩電解
質を主成分とし、かつ加熱されたとき電解質層と一体化
するシール材を設けたことを特徴としている。
上記のように装着されたシール材は、加熱されると溶融
して電解質層と一体化するばかシか圧力の加わっていな
い溝内を溝の内面に十分な゛じみながら溝の幅方向へと
広がることになり、１結局、良好なシール機能を発揮す
る。そして、このように良好なシール機能が発揮される
ので側壁の幅を広げる必要もない。し／ヒがって、電？
−解質層の有効反応面積を十分大きくした状態で、以下
、本発明の詳細な説明する。
して電解質層と一体化するばかシか圧力の加わっていな
い溝内を溝の内面に十分な゛じみながら溝の幅方向へと
広がることになり、１結局、良好なシール機能を発揮す
る。そして、このように良好なシール機能が発揮される
ので側壁の幅を広げる必要もない。し／ヒがって、電？
−解質層の有効反応面積を十分大きくした状態で、以下
、本発明の詳細な説明する。
第３図は本発明に係る溶融炭酸塩型燃料電池の主要部に
組込まれる双極性隔離板１４を示すもので第１図と同一
部分は同一符号で示しである。したがって、Ｍ棲する部
分の説明は省略する。
組込まれる双極性隔離板１４を示すもので第１図と同一
部分は同一符号で示しである。したがって、Ｍ棲する部
分の説明は省略する。
この実施例における双極性隔離板１４は、溝状のガス通
路Ａ、Ｂを形成するために隔離板本体５にろう付された
側壁部材５ａ＋６ｂ、７＆＋７ｂの電解質層１の端部に
直接接触する面に、たとえは幅５ ｍｍ 、深さ１．５
詔の溝１５をそれぞれ形成したものとなっている。そし
て、第１図に示すように、各電解質層１間にこの双極性
隔離板１４を介在させて積層するに際し、各溝１５内に
電解質ｐ４ ｌの電解質組成と同じ組成のシール材、た
とえば炭酸リチウム／炭酸カリウム＝−す゛形成し、こ
の積層体を締付はパー等で締付け−１・ １後、外部加熱によって積層体を電池運転温度（６５０
℃）まで加熱する。この加熱によってシール材１６は、
第５図（ｂ）に示すように溶融し、最終的には同図（ｃ
）に示すように電解質層１の電解質と完全に一体化し、
かつ溝１５の内面に十分になじんだものとなシ、第４図
に示すようにシール材１６の溶融によってシールされた
積層体となる。この積層体の４つの側面に通常の方法で
反応ガス供給用マニホールドを取シ付け、最終的な燃料
電池が構成されている。
路Ａ、Ｂを形成するために隔離板本体５にろう付された
側壁部材５ａ＋６ｂ、７＆＋７ｂの電解質層１の端部に
直接接触する面に、たとえは幅５ ｍｍ 、深さ１．５
詔の溝１５をそれぞれ形成したものとなっている。そし
て、第１図に示すように、各電解質層１間にこの双極性
隔離板１４を介在させて積層するに際し、各溝１５内に
電解質ｐ４ ｌの電解質組成と同じ組成のシール材、た
とえば炭酸リチウム／炭酸カリウム＝−す゛形成し、こ
の積層体を締付はパー等で締付け−１・ １後、外部加熱によって積層体を電池運転温度（６５０
℃）まで加熱する。この加熱によってシール材１６は、
第５図（ｂ）に示すように溶融し、最終的には同図（ｃ
）に示すように電解質層１の電解質と完全に一体化し、
かつ溝１５の内面に十分になじんだものとなシ、第４図
に示すようにシール材１６の溶融によってシールされた
積層体となる。この積層体の４つの側面に通常の方法で
反応ガス供給用マニホールドを取シ付け、最終的な燃料
電池が構成されている。
上記のように構成された燃料電池について、シー ル部
（７） シール性ヲミるために、マニホールドを介して
各通路Ａに水素ガスを、各通路Ｂに窒素ガスをそれぞれ
流すとともに各通路Ｂを通った窒素ガス中、の水素ガス
含有量を触媒燃焼式水素計で測定することによって通路
Ａのシール性を確認し、また、逆に通路Ｂに水素ガスを
、各通路Ａに窒素ガスをそれぞれ流し、各通路Ａ針通っ
た窒素ガス中の水素ガス含有量を同齢に測定して通路Ｂ
のシール性を確認してみた。また、参考例として各部寸
法および段数が等しく、−株定さｆｔＸｆｌｐ” Ｊ
ｓおよびシール材１６を使わず表 １ この表１から判るように本発明の構造を採用すれは、ガ
スシール性能を大幅に向上させることができ、この結果
、電解質層の有効反応面積を拡大することも可能となる
。
（７） シール性ヲミるために、マニホールドを介して
各通路Ａに水素ガスを、各通路Ｂに窒素ガスをそれぞれ
流すとともに各通路Ｂを通った窒素ガス中、の水素ガス
含有量を触媒燃焼式水素計で測定することによって通路
Ａのシール性を確認し、また、逆に通路Ｂに水素ガスを
、各通路Ａに窒素ガスをそれぞれ流し、各通路Ａ針通っ
た窒素ガス中の水素ガス含有量を同齢に測定して通路Ｂ
のシール性を確認してみた。また、参考例として各部寸
法および段数が等しく、−株定さｆｔＸｆｌｐ” Ｊ
ｓおよびシール材１６を使わず表 １ この表１から判るように本発明の構造を採用すれは、ガ
スシール性能を大幅に向上させることができ、この結果
、電解質層の有効反応面積を拡大することも可能となる
。
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
ない。すなわち、溝１５内に装着するシール材１６とし
て電解質層を構成する電解質の共融温度よシ低い共融温
度となる電解質組成のものを用いれば積層体を昇温させ
る途中の低温度領域でシール材が溶融し、さらに確実な
シール性能を発揮させることができる。たとえば炭酸リ
チウム／炭酸ナトリウム／炭酸カリウム＝ ４３．５／
３１．５／２５．０ （モル％）の電解質組成のシール
材を用いると共融温度が３９７℃で、電副述した実施例
では、波板８を装着してなる双極性隔離板を用いている
が、波板に代えて溝加工を施したものや・ぐイブを複数
本配設したものを用いてもよい。
ない。すなわち、溝１５内に装着するシール材１６とし
て電解質層を構成する電解質の共融温度よシ低い共融温
度となる電解質組成のものを用いれば積層体を昇温させ
る途中の低温度領域でシール材が溶融し、さらに確実な
シール性能を発揮させることができる。たとえば炭酸リ
チウム／炭酸ナトリウム／炭酸カリウム＝ ４３．５／
３１．５／２５．０ （モル％）の電解質組成のシール
材を用いると共融温度が３９７℃で、電副述した実施例
では、波板８を装着してなる双極性隔離板を用いている
が、波板に代えて溝加工を施したものや・ぐイブを複数
本配設したものを用いてもよい。
第１図は従来の溶融炭酸塩型燃料電池における主要部の
分解斜視図、第２図は同主要部の局部的側面図、第３図
は本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池の主要
部に組込まれる双極性隔離板の斜視図、第４図は同隔離
板を組込んだ主要部の局部的側面図、第５図はシール材
が徐々に溶融する形態を説明するだめの図である。 ｌ・・・電解質層、２ａ、２ｂ・・・ガス拡散極、ｌ・
・・単位電池、５・・・隔離板本体、６ａ＋６ｂ＋７ａ
＋７ｂ・・・側壁部材、１４・・・双極性隔離板、１５
・・・溝、１６・・・シール材、Ａ、Ｂ・・・溝状に形
成されたガス通路。 出願人 工業技術院長 石 坂 誠 −ｊ？１図 才２図 才 ３Ｉ！Ａ
分解斜視図、第２図は同主要部の局部的側面図、第３図
は本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池の主要
部に組込まれる双極性隔離板の斜視図、第４図は同隔離
板を組込んだ主要部の局部的側面図、第５図はシール材
が徐々に溶融する形態を説明するだめの図である。 ｌ・・・電解質層、２ａ、２ｂ・・・ガス拡散極、ｌ・
・・単位電池、５・・・隔離板本体、６ａ＋６ｂ＋７ａ
＋７ｂ・・・側壁部材、１４・・・双極性隔離板、１５
・・・溝、１６・・・シール材、Ａ、Ｂ・・・溝状に形
成されたガス通路。 出願人 工業技術院長 石 坂 誠 −ｊ？１図 才２図 才 ３Ｉ！Ａ
Claims (2)
- （１）平板状に形成された溶融炭酸塩電解質層の両面に
上記電解質層の縦横寸法に比較して倒れか一方の寸法だ
けが狭く形成された一対のガス拡散極を尚てがってなる
複数の単位電池を、各単位電池相互間に、縦横寸法が上
記電解質層：の縦横寸法と等しく形成され、かつ両面に
それ譜れ、その開口部が上記ガス拡散極の嵌入によって
閉塞される溝状に形成された燃料ガス通路對よび酸化剤
ガス通路を有する双極性隔離板をト在させて積層し、上
記双極性隔離板の上記溝大のガス通路を形成する側壁と
、これに直接接触する上記電解質層の端部との間で溶融
電解質を使ってガスシールするようにした溶融炭酸塩型
燃料電池において、前記双極性隔離板の前記溝状のガス
通路を形成する側壁で前記電解質層の端部に直接接触す
る部分に溝を設けるとともに上記溝内に溶融炭酸塩を主
成分とし、かつ加熱されたとき溶融してＭ記電解質層と
一体化するシール材を装勉してなることを特徴とする溶
融炭酸塩型燃料電池。 - （２）前記シール材は、前記電解質層を構成する電解質
の共融温度より低い共融温度の電解質組成に設足されて
なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶融
炭酸塩型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57206212A JPS5996670A (ja) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57206212A JPS5996670A (ja) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5996670A true JPS5996670A (ja) | 1984-06-04 |
| JPH0358153B2 JPH0358153B2 (ja) | 1991-09-04 |
Family
ID=16519620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57206212A Granted JPS5996670A (ja) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5996670A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6326959A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-04 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| JPS63245867A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-12 | Toshiba Corp | 溶融炭酸塩燃料電池 |
| WO1999057776A1 (en) * | 1998-05-04 | 1999-11-11 | Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland | Fuel cell and fuel cell stack provided with a matrix plate seal |
| KR100724471B1 (ko) * | 2000-12-29 | 2007-06-04 | 주식회사 엘지이아이 | 연료전지 스택의 실링장치 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58155668A (ja) * | 1982-03-12 | 1983-09-16 | Hitachi Ltd | 溶融塩型燃料電池 |
-
1982
- 1982-11-26 JP JP57206212A patent/JPS5996670A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58155668A (ja) * | 1982-03-12 | 1983-09-16 | Hitachi Ltd | 溶融塩型燃料電池 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS63245867A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-12 | Toshiba Corp | 溶融炭酸塩燃料電池 |
| WO1999057776A1 (en) * | 1998-05-04 | 1999-11-11 | Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland | Fuel cell and fuel cell stack provided with a matrix plate seal |
| NL1009061C2 (nl) * | 1998-05-04 | 1999-11-11 | Stichting Energie | Brandstofcel respectievelijk brandstofcelstapel voorzien van matrixplaatafdichting. |
| KR100724471B1 (ko) * | 2000-12-29 | 2007-06-04 | 주식회사 엘지이아이 | 연료전지 스택의 실링장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0358153B2 (ja) | 1991-09-04 |
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