JPS61101965A - 溶融炭酸塩形燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩形燃料電池Info
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- JPS61101965A JPS61101965A JP59224808A JP22480884A JPS61101965A JP S61101965 A JPS61101965 A JP S61101965A JP 59224808 A JP59224808 A JP 59224808A JP 22480884 A JP22480884 A JP 22480884A JP S61101965 A JPS61101965 A JP S61101965A
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
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- 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
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、溶融炭酸塩形燃料電池に関し、特に積層し
た単電池を分離するバイポーラプレートの構成に関する
ものである。
た単電池を分離するバイポーラプレートの構成に関する
ものである。
従来の溶融炭酸塩形燃料電池の斜視図を第２図に示す。
図において、（１ｊおよび（２）はそれぞれ燃料ガスお
よび酸化剤ガス供給用マニホールドである。
よび酸化剤ガス供給用マニホールドである。
第３図はこのマニホールド＋ｔ＋ 、 ｔ２１ｔ−ｌｔ
Ｘり 除いて示した斜視図である。（３）は電解ｌｘ層
であり、例えばＬｉ２ＣＯ５，Ｋ２Ｏ０ｓなどの浴融炭
酸塩をＬｉＡｌ２Ｏ３、ＬｉＡｌＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ
０ａ、１９末成形体中に含浸させたもので構成されてい
る。（４）は燃料側電極であり、例えばニッケルの多孔
質板が用いられ、＋５１は酸化剤側電極で、例えばＮｉ
Ｏの多孔体が用いられている。この燃料側電極（４）と
酸化剤側電極（６）は電解質（３）？介在して積層され
、さらに燃料ガスが流れる燃料ガス流路（６）、および
酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路（７１とで単電池を
構成する。（８）はバイポーラプレートで、単電池とバ
イボ−ラブレートを交互に積層して溶融炭酸塩形燃料電
池（以下燃料市電と記す）全構成する。（９１お工び（
１ｅ）はそれぞれ燃料側および酸化剤側ウェットシール
部で、バイポーラプレート（８）のレール部（８ａ）が
電解質層（３）に１α接接触してガス流路ｉ６１ 、
ｔ７＋内の反応ガスが電池外部へ漏れるのを防止する。
Ｘり 除いて示した斜視図である。（３）は電解ｌｘ層
であり、例えばＬｉ２ＣＯ５，Ｋ２Ｏ０ｓなどの浴融炭
酸塩をＬｉＡｌ２Ｏ３、ＬｉＡｌＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ
０ａ、１９末成形体中に含浸させたもので構成されてい
る。（４）は燃料側電極であり、例えばニッケルの多孔
質板が用いられ、＋５１は酸化剤側電極で、例えばＮｉ
Ｏの多孔体が用いられている。この燃料側電極（４）と
酸化剤側電極（６）は電解質（３）？介在して積層され
、さらに燃料ガスが流れる燃料ガス流路（６）、および
酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路（７１とで単電池を
構成する。（８）はバイポーラプレートで、単電池とバ
イボ−ラブレートを交互に積層して溶融炭酸塩形燃料電
池（以下燃料市電と記す）全構成する。（９１お工び（
１ｅ）はそれぞれ燃料側および酸化剤側ウェットシール
部で、バイポーラプレート（８）のレール部（８ａ）が
電解質層（３）に１α接接触してガス流路ｉ６１ 、
ｔ７＋内の反応ガスが電池外部へ漏れるのを防止する。
次に、この種の燃料電池の動作について説明する。燃料
電池は、水素などの燃料ガスと、空気などの酸化剤ガス
のもつ化学エネルギー全、電気化学的な反応によって、
直接電気エネルギーに斐換し、電力金得る装置である。
電池は、水素などの燃料ガスと、空気などの酸化剤ガス
のもつ化学エネルギー全、電気化学的な反応によって、
直接電気エネルギーに斐換し、電力金得る装置である。
この電り化学反応全効率良く行なわせる乏めに。
一般（（は、多孔質なシ極が使われる。
燃料側電極および酸化剤側電極における反応は次の通り
である。
である。
燃料側ｍ極Ｈ２＋Ｏ○”−ｎ Ｈ２０＋Ｃ○２−１−２
ｅ −ｊｌ１酸化剤１１１１Ｉ電櫃ＣＯ２＋１０２＋
２０−Ｃ〇ユニー・・（２）燃料側電極では、式ｆｌ＋
のように、燃料ガス中のＨ２は電解質中のＣＯ；−と反
応し、水とＣＯ２と電子を生成する。この電子は燃料側
電極全通して外部′負荷に送られた後、酸化剤側１肛極
に流れこむ。酸化剤側電極では、この電子ＣＯ２および
酸化剤ガス中の０２から式（２）に示すようにＣ〇ユニ
ー生成し、電解質中に溶解することによって電池反応が
進行する。
ｅ −ｊｌ１酸化剤１１１１Ｉ電櫃ＣＯ２＋１０２＋
２０−Ｃ〇ユニー・・（２）燃料側電極では、式ｆｌ＋
のように、燃料ガス中のＨ２は電解質中のＣＯ；−と反
応し、水とＣＯ２と電子を生成する。この電子は燃料側
電極全通して外部′負荷に送られた後、酸化剤側１肛極
に流れこむ。酸化剤側電極では、この電子ＣＯ２および
酸化剤ガス中の０２から式（２）に示すようにＣ〇ユニ
ー生成し、電解質中に溶解することによって電池反応が
進行する。
従って、第２．３図に示した燃料電池では、燃料側マニ
ホールド（ＩＩから供給された燃料ガスは燃料ガス流路
（６）に流れこみ、燃料側電極（４）の内部で式ｆｉ＋
の反応を起こす。同様に、酸化剤ガスも酸化剤ガス流＠
（７＋に流れこみ、式（２）に従って反応する。
ホールド（ＩＩから供給された燃料ガスは燃料ガス流路
（６）に流れこみ、燃料側電極（４）の内部で式ｆｉ＋
の反応を起こす。同様に、酸化剤ガスも酸化剤ガス流＠
（７＋に流れこみ、式（２）に従って反応する。
第４図は燃料側ウェットシール部（９：付近を拡大して
示す断面図である。バイポーラプレートのレール部（８
ａ）において、燃料側ガス流路（６）に対向する面（８
ｃ）はＨｚ 、外側に対向する面（８ｂ）は酸化剤側マ
ニホールド（２）で囲まれているため、０２．ＣＯ２が
存在するような構造となっている。
示す断面図である。バイポーラプレートのレール部（８
ａ）において、燃料側ガス流路（６）に対向する面（８
ｃ）はＨｚ 、外側に対向する面（８ｂ）は酸化剤側マ
ニホールド（２）で囲まれているため、０２．ＣＯ２が
存在するような構造となっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕 （
上記のような従来の溶融炭酸塩形燃料電池ではバイポー
ラプレート（８）のレール部内側（ｋＪ（８ｃ） 、レ
ール部外側面（８ｂ）は電解質層（３）からの電解質で
濡れているため、内側ＵｋＪ（８ｃ）では式（１）に示
す電気化学反応が起き、外側面（８ｂ）では式（２）に
示す電気化学反応が起きて電子がレール部（３ａ）を通
して移幼し１局部的な電池が形成されてしまう。このた
め、００３ イオン、すなわち電解質が電池外部へ移
動し電Ｍ質が消耗するという問題点があった。さらに、
レール部（８ａ）の電解質と直接接触する部分は腐食が
激しく、また、ウェットシール部（９１のリーク電流も
腐食の原因となるなどの問題点があった。
上記のような従来の溶融炭酸塩形燃料電池ではバイポー
ラプレート（８）のレール部内側（ｋＪ（８ｃ） 、レ
ール部外側面（８ｂ）は電解質層（３）からの電解質で
濡れているため、内側ＵｋＪ（８ｃ）では式（１）に示
す電気化学反応が起き、外側面（８ｂ）では式（２）に
示す電気化学反応が起きて電子がレール部（３ａ）を通
して移幼し１局部的な電池が形成されてしまう。このた
め、００３ イオン、すなわち電解質が電池外部へ移
動し電Ｍ質が消耗するという問題点があった。さらに、
レール部（８ａ）の電解質と直接接触する部分は腐食が
激しく、また、ウェットシール部（９１のリーク電流も
腐食の原因となるなどの問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、電解質の消耗を防ぐと共にレール部の腐食を防止
できる溶融炭酸塩形燃料電池を得ることを目的とする。
ので、電解質の消耗を防ぐと共にレール部の腐食を防止
できる溶融炭酸塩形燃料電池を得ることを目的とする。
この発明に係る溶融炭酸塩形燃料電池は、レール部に耐
電解質性゛電気的絶縁物を被覆したものである。
電解質性゛電気的絶縁物を被覆したものである。
この発明においては、レール部に被覆された耐電解質性
゛４気的絶縁物が、レール部内外の電子移ｒｊｈを防ぎ
、さらに電解質に対して安定なので、耐食性が向上する
。
゛４気的絶縁物が、レール部内外の電子移ｒｊｈを防ぎ
、さらに電解質に対して安定なので、耐食性が向上する
。
以下、この発明の一実施例について説明する。
第１図は、燃料側ウェットシール部（９）付近の拡大断
面図である。（６）はパイホーラブレートｆ８１のレー
ル部（８ａ）を被覆する耐電″Ｓ頁性電気的絶縁物で、
例えば、外側面（ｓｂ） ＋内側面（８ｃ）およびウェ
ットシール対向面（８ｉ）を被覆するように形成されて
いる。Ｐ３紛物（ロ）は、溶融炭酸塩に対する耐食性か
ら、例えばＡｚ２ｏＱ、 ＭｇＯ，Ｙ２Ｏ３，ＺｒＯｘ
およびＬｉＡｌ２Ｏ３、ＬｉＡｌＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ
０ａなどのセラミックスが好ましく、特にＡｌ２Ｏ３、
ＬｉＡｌＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯｚＯａおよびＬｉＡｌ２
Ｏ３、ＬｉＡｌＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ０ａが安定性から
すぐれている。被覆方法としては、例えばプラズマスプ
レーなどの方法による溶射が実用的である。
面図である。（６）はパイホーラブレートｆ８１のレー
ル部（８ａ）を被覆する耐電″Ｓ頁性電気的絶縁物で、
例えば、外側面（ｓｂ） ＋内側面（８ｃ）およびウェ
ットシール対向面（８ｉ）を被覆するように形成されて
いる。Ｐ３紛物（ロ）は、溶融炭酸塩に対する耐食性か
ら、例えばＡｚ２ｏＱ、 ＭｇＯ，Ｙ２Ｏ３，ＺｒＯｘ
およびＬｉＡｌ２Ｏ３、ＬｉＡｌＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ
０ａなどのセラミックスが好ましく、特にＡｌ２Ｏ３、
ＬｉＡｌＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯｚＯａおよびＬｉＡｌ２
Ｏ３、ＬｉＡｌＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ０ａが安定性から
すぐれている。被覆方法としては、例えばプラズマスプ
レーなどの方法による溶射が実用的である。
また、絶縁物Ｑ１）はピンホールのない緻密なものが良
く、電池の電気化学反応は６００°Ｃ程度で行なわれる
ことから、例えばステンレススチールで構成されたレー
ル部（粗）との熱膨張率の差が問題となるような場合は
、中間的熱膨張率をもつ層をレール部（粗）の上に下地
として浴射し、その上に上記のような絶縁物１．ｌη金
溶射すると良い。さらに、絶縁物、ｌｌ）の厚さは１０
μｍ〜１１０００）ｔ程度であり、特に５０／１ｍ〜５
００μｍのものが良い。
く、電池の電気化学反応は６００°Ｃ程度で行なわれる
ことから、例えばステンレススチールで構成されたレー
ル部（粗）との熱膨張率の差が問題となるような場合は
、中間的熱膨張率をもつ層をレール部（粗）の上に下地
として浴射し、その上に上記のような絶縁物１．ｌη金
溶射すると良い。さらに、絶縁物、ｌｌ）の厚さは１０
μｍ〜１１０００）ｔ程度であり、特に５０／１ｍ〜５
００μｍのものが良い。
以上のように、バイポーラプレート（８）のレール部（
８ａ）の周囲に＃電解質性電気的絶縁物αυを被覆した
ので、レール部（８ａ）が絶縁物（ｌυを介して電解質
と接触するようになり、電気的に絶縁されて電子の移４
のが防止され、局部電池反応は起きず、リーク電流もな
くなる。さらに、電解ｆｒに対して安定ｆｘ絶縁物Ｕを
使っているので、レール部（８ａ）の耐食性も向上する
。
８ａ）の周囲に＃電解質性電気的絶縁物αυを被覆した
ので、レール部（８ａ）が絶縁物（ｌυを介して電解質
と接触するようになり、電気的に絶縁されて電子の移４
のが防止され、局部電池反応は起きず、リーク電流もな
くなる。さらに、電解ｆｒに対して安定ｆｘ絶縁物Ｕを
使っているので、レール部（８ａ）の耐食性も向上する
。
寸た、上記実施料では、レール部（８ａ）の外側面（ｓ
ｂ） 、内側面（８ｃ）およびウェットシール対向面（
ａｉ）のすべてを絶Ｒ＊α刀で被覆しているが、外側面
（８ｂ）のみ被覆するなど、一部を被覆するようにして
もよい。
ｂ） 、内側面（８ｃ）およびウェットシール対向面（
ａｉ）のすべてを絶Ｒ＊α刀で被覆しているが、外側面
（８ｂ）のみ被覆するなど、一部を被覆するようにして
もよい。
なお、上記実施料では、燃料側ウェットシール（９）に
対向するレール部について説明し之が、酸化剤側ウェッ
トシール部ｔｌＯ）に対向するレール部に電解質に対し
て安定な電気的絶縁物を被覆した場仔も耐食性向上に役
立つ。
対向するレール部について説明し之が、酸化剤側ウェッ
トシール部ｔｌＯ）に対向するレール部に電解質に対し
て安定な電気的絶縁物を被覆した場仔も耐食性向上に役
立つ。
この発明は以上説明したとおり、電解質層を介在して対
向する燃料側１櫃および酸化剤側電極を有する単電池、
並びに燃料側電極に対設する燃料ガス流路と酸化剤側電
極に対設する酸化剤カス流路とを分離し、電池の内外を
分離シールするレール部を有するバイポーラプレートを
交互に積層して積層体？構成する溶融炭酸塩形燃料電池
において、レール部に耐電解賞性成気的絶縁物を被覆す
ることにより、レール部における局部電池反応による電
解質消耗を防止でき、かつ、電解質による腐食を低減し
、リーク電流も除去で、きるという効果がある。
向する燃料側１櫃および酸化剤側電極を有する単電池、
並びに燃料側電極に対設する燃料ガス流路と酸化剤側電
極に対設する酸化剤カス流路とを分離し、電池の内外を
分離シールするレール部を有するバイポーラプレートを
交互に積層して積層体？構成する溶融炭酸塩形燃料電池
において、レール部に耐電解賞性成気的絶縁物を被覆す
ることにより、レール部における局部電池反応による電
解質消耗を防止でき、かつ、電解質による腐食を低減し
、リーク電流も除去で、きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実捲例によるレール部付 １近
を示す拡大断面図、第２図は浴融炭酸塩形燃料電池を示
す斜視図、第３図は溶融炭酸塩形燃料電池をマニホール
ドを収り除いて示す斜視図、第４図は従来の溶融炭酸塩
形燃料電池のレール部付近金示す拡大断面図である。 （３）・・・電解質、＋４１・・・燃料側戒櫃、＋５１
・・・酸化剤側電極、（６）・・・燃料ガス流路、（７
）・・・酸化剤ガス厄櫃、（８１・・・バイポーラプレ
ート、（８ａ）・・・レール部、μυ・・・耐磁解實性
亀気的絶碌物。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
を示す拡大断面図、第２図は浴融炭酸塩形燃料電池を示
す斜視図、第３図は溶融炭酸塩形燃料電池をマニホール
ドを収り除いて示す斜視図、第４図は従来の溶融炭酸塩
形燃料電池のレール部付近金示す拡大断面図である。 （３）・・・電解質、＋４１・・・燃料側戒櫃、＋５１
・・・酸化剤側電極、（６）・・・燃料ガス流路、（７
）・・・酸化剤ガス厄櫃、（８１・・・バイポーラプレ
ート、（８ａ）・・・レール部、μυ・・・耐磁解實性
亀気的絶碌物。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (3)
- （１）電解質層を介在して対向する燃料側電極および酸
化剤側電極を有する単電池、並びに燃料側電極に対設す
る燃料ガス流路と酸化剤側電極に対設する酸化剤ガス流
路とを分離し、電池の内外を分離シールするレール部を
有するバイポーラプレートを交互に積層して積層体を構
成する溶融炭酸塩形燃料電池において、上記レール部に
耐電解質性電気的絶縁物を被覆したことを特徴とする溶
融炭酸塩形燃料電池。 - （２）耐電解質性電気的絶縁物はセラミックスであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶融炭酸塩
形燃料電池。 - （３）セラミックスは、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＬｉＡｌＯ＿
２、ＭｇＯ、ＺｒＯ＿２およびＹ＿２Ｏ＿３のうちの一
種であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
溶融炭酸塩形燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59224808A JPS61101965A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | 溶融炭酸塩形燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59224808A JPS61101965A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | 溶融炭酸塩形燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61101965A true JPS61101965A (ja) | 1986-05-20 |
Family
ID=16819526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59224808A Pending JPS61101965A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | 溶融炭酸塩形燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61101965A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01189868A (ja) * | 1988-01-25 | 1989-07-31 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| WO1997013731A3 (de) * | 1995-10-12 | 1997-07-03 | Siemens Ag | Hochtemperatur-brennstoffzelle mit wenigstens einer elektrisch isolierenden schicht und verfahren zum herstellen einer hochtemperatur-brennstoffzelle |
-
1984
- 1984-10-24 JP JP59224808A patent/JPS61101965A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01189868A (ja) * | 1988-01-25 | 1989-07-31 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| WO1997013731A3 (de) * | 1995-10-12 | 1997-07-03 | Siemens Ag | Hochtemperatur-brennstoffzelle mit wenigstens einer elektrisch isolierenden schicht und verfahren zum herstellen einer hochtemperatur-brennstoffzelle |
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