JPS61148767A - 溶融炭酸塩型燃料電池 - Google Patents

溶融炭酸塩型燃料電池

Info

Publication number
JPS61148767A
JPS61148767A JP59269972A JP26997284A JPS61148767A JP S61148767 A JPS61148767 A JP S61148767A JP 59269972 A JP59269972 A JP 59269972A JP 26997284 A JP26997284 A JP 26997284A JP S61148767 A JPS61148767 A JP S61148767A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
cooling plate
gas
cooling medium
main body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP59269972A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH079814B2 (ja
Inventor
Hakaru Ogawa
斗 小川
Shigeki Kadoma
茂樹 門間
Kenji Murata
謙二 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59269972A priority Critical patent/JPH079814B2/ja
Publication of JPS61148767A publication Critical patent/JPS61148767A/ja
Publication of JPH079814B2 publication Critical patent/JPH079814B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04067Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
    • H01M8/04074Heat exchange unit structures specially adapted for fuel cell
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/14Fuel cells with fused electrolytes
    • H01M2008/147Fuel cells with molten carbonates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0048Molten electrolytes used at high temperature
    • H01M2300/0051Carbonates
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、溶融炭酸塩型燃料電池の改良に関する。
(発明の技術、的背景とその問題点) 近年、次世代の燃料電池として溶融炭酸塩型燃料電池の
開発が進められている。溶融炭酸塩型燃料電池は、炭酸
塩からなる電解質を高温下で溶融状態にし、電極反応を
生起させるもので、リン酸型、固体電解質型等の他の燃
料電池に比べ、電極反応が起り易く、発電熱効率が高い
うえ、高価な貴金属触媒を必要としない等の特長を有し
ている。
ところで、このような溶融炭酸塩型燃料電池では1つの
燃料電池で得られる起電力が1■と低いため、高出力の
発電プラントを構成するには、複数の単位電池を直列に
積層して燃料電池本体を構成し、各単位電池の加算出力
を得るようにしなければならない。した−って、この種
の燃料電池は、次のように構成される。
すなわち、各単位電池は一対の多孔質電極板(アノード
電極とカソード電極)と、これらの間に介在されたアル
カリ炭酸塩からなる電解質層とで構成される。これら単
位電池は、セパレータを介して積層される。セパレータ
は、各単位電池間の電気的な接続機能と、−各電極板へ
の反応ガスの通路i形成する機能とを兼備えたものであ
る。
燃料電池本体の4つの側面には、反応ガスの分配、回収
機能を有するマニホールドが当てがわれている。そして
、これらマニホールドのうちの一つに酸化剤ガスを供給
するとともに隣接するマニホールドに燃料ガスを供給し
、アノード側電極において、 H2+GO! !−→H20+CO2+2e−なる反応
を、またカソード側電極において、1/202 +C0
2+2e−−+GO3” −なる反応を生起せしめ、直
流出力を得た後、それぞれの対向するマニホールドから
ガスを排出させるようにしている。なお、各単位電池の
周縁部には、上記両反応ガスの燃料電池本体内部におけ
る交差混合を防止するため溶融炭酸塩によるウェットシ
ールが形成される。また、燃料電池本体とマニホールド
との間にも、上記両ガスの漏洩を防止するためのウェッ
トシールが形成される。
ところで、燃料電池本体は上記の化学反応によ−りて電
力と同時に熱を発生する。この熱を除去しないと、溶融
炭酸塩燃料電池の運転温度範囲である600〜100℃
を超えてしまい、効果的な電極反応を促すことが不可能
になる。ところが、燃料電池本体は、4つの側面がマニ
ホールドで覆われているため熱除去能力が低く、しかも
構造上、外部冷却手段を付加することも困難である。
、 そこで、従来は酸化剤ガスを冷却材としても用い、
この酸化剤ガスを燃料電池本体の内部に過剰に通流させ
ることによって燃料電池本体の内部を冷却するようにし
ていた。
しかしながら、この方法では次のような問題があった。
すなわち燃料電池本体での反応速度を^めるには酸化剤
ガスを燃料電池本体に供給されるのに先立って、反応温
度近くまで予熱する必要がある。したがって、酸化剤ガ
スを冷却材として使用する場合には、入口・出口温度差
を大きくすることができない。つまり、冷却効率が悪い
。これをカバーするためには、酸化剤ガスを電極反応に
寄与させる量よりも遥かに過剰に供給しなければならな
いので、酸化剤ガスの利用率が低くなるのを免れ得ない
。また、酸化剤ガスの利用率が少なくな、る結果、酸化
剤ガスのリサイクルを□必要とする。ところがリサイク
゛ルが必要になる”と、酸化剤ガス中の反応物質(02
、C02)の分圧が低くなり、性能低下につながるとい
う問題があった。
さらには、上記の方法”では酸化剤ガスを燃料ガスより
も大流量で供給しなけれ、ばならないため、燃料電池内
部において酸化剤ガスと燃料ガスとの間に大きな圧力差
を生じる。このため、電解質が燃料ガス側に押しやられ
、燃料ガスと酸化剤ガスの交差混合が起り易く、効率低
下の原因となるという問題もあった。
〔発明の目的〕
本発明はこのような種々の問題に鑑みなされたものであ
り、その目的とする−ところは、酸化剤ガスの利用効率
を高め、燃料ガスと酸化剤ガスとの間の交差混合を防止
できる溶融炭酸塩型燃料電池を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、単位電池をセパレータを介して複数積層して
なる燃料電池本体と、この燃料電池本体の側面に当てが
われ前記各単位電池に設けられたガス流路に反応ガスを
導く複数のマニホールドとを備゛えた溶融炭酸塩型燃料
電池において、特定の前記単位電池間に、これら単位電
池と熱的に接続されるとともに内部に冷媒流路を備えた
冷却板を介在させ、前記燃料電池本体の側部でかつ隣接
する前記マニホールド相互の間から前記冷却板に対して
前記冷媒を導入・排出させるようにしたことを特徴どし
ている。
(発明の効果〕 本発明、によれば、単位電池相互間に介在させた冷却板
にマニホールドの間から冷媒を導入し、さら゛にマニホ
ールドの間から上記冷媒を排出するようにしている。し
たがって、マニホールドによって燃料電池本体の側面を
略全体に亙っで覆う構造であっても、少ないスペースか
らの冷媒の出入れが可能であり、反応ガスとは別個の冷
媒による冷却が可能になる。しかもこのような構造であ
れば、単位電池の一方の面全体を覆う広い放熱面積を確
保できる。
したがって本発明によれば、冷却板の内部を通流する冷
媒によって燃料電池本体を冷却できるので、酸化剤ガス
の利用率を高めることが、できる。
この結果、従来のように酸化剤ガスを大量に供給する必
要がなくなり、酸化剤ガスと燃〜料ガスとの間の圧力差
も低減でき、両ガスの交差混合の発生確率も少なくする
ことができる。また、燃料電池本体の冷却には、酸化剤
ガスとは別個の冷却材を用いることかで−きるので、冷
却材の入口・出口温度差を大きくでき、冷却効率を高め
ることができる。
〔°発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例に係る溶融炭酸
塩型燃料電池について説明する。
第1図にお、いて、工は全体が長方形でかつ側部の対角
方向に対向する1対の稜部2a、 2bを僅か平坦に形
成した燃料型、池本体である。この燃料電池本体二は1
、エンドプレート3a、 3bの間−に複数の平板状の
単位電池A−をセ、パレータ5を介して積層し、さらに
所定位置に介挿されたセパ・レータの一つを冷却板6に
置換えたものとなっている。 。
単位電池先は、第2図にも示すように、ニッケル合金系
からなる一対の多孔質電極板(カソード電極とアノード
電極) 7a、 7bの間に電解質板8を介挿して構成
されている。電解質板8は、例えば炭酸リチウムや炭酸
カリウム等を混合してなる炭酸塩電解質をリチウムアル
ミネートなどのセラミ1ツク系保持材で保持してなるも
のである。
セパレータ5は、導電性材料で形成された。板状体の両
面に、互いに直交する方向に延びる複数本の溝9a、 
9bを形成し、これら溝9a、 9bをそれぞれ、燃料
ガスPと酸化剤ガスQの流路としている。
冷却板6は、第3図に示すように、導電性材料で形成さ
れた板状体の両面にセパレータ5と同様の溝9a、 9
bを形成するとともに、その内部に冷媒、流路10を形
成したものである。冷媒流路10は、熱交換効率を高め
るため冷却板6全体に屋っで縦方向に複数の流路を形成
したものであり、その内部に多孔率95%のニッケルの
海綿状金属(図示せず)を充填したものとなっている。
この冷却板6の一部で前述した稜部2a、 2bに相当
する部分には、冷却板6の対角方向に延びる冷媒導入管
11および冷媒排出管12が接続されている。
燃料電池本体りの各側面には、溶融炭酸塩との間でウェ
ットシール部を構成する例えば角形環状のジルコニアフ
ェルト13a 、 13b 、 13c 、 13d 
ヲ介してマニホールド14a 、 14b 、 14c
 、 14dが当てがわれでいる。マニホールド14a
には、燃料ガスPの導入管15aが設けられており、マ
ニホールド14cには、燃料ガスPの排出管15bが設
けられている。また、マニホールド14bには、酸化剤
ガスQの導入管16aが設けられており、マニホールド
14dには、酸化剤ガスQの排出管16bが設けられて
いる。これらマニホールド14a〜14dは、図示しな
い手段で締付けられる。
次に、このように構成された本実施例の作用について説
明する。
燃料ガスPをマニホールド導入管15aを介して。
マニホールド14aに導くと、燃料ガスPは、セパレー
タ5に形成された溝9aを通流する。一方、酸化剤ガス
Qを導入管16aを介してマニホールド14bに導くと
、酸化剤ガスQは、セパレータ5に形成された溝9bを
、上記燃料ガスPとは直交する方向に通流する。このよ
うに両ガスP、Qが溝9a。
9bをそれぞれ通流すると、多孔質電極板7a、 7b
では電気化学的反応が生起され、電気エネルギが発生す
る。電極反応に供された両ガスP、Qは、それぞれ対向
するマニホールド14c 、 14dで集められ排出管
15b 、 16bを介して排出される。
ところで、両ガスP、Qは燃料電池本体上に導入される
前に、予め予熱される。また、燃料電池本体1の内部で
は、上記電極反応の結果熱が発生する。そこで、この実
施例では、冷却板6によって燃料電池本体1を冷却する
ようにしている。すなわち、冷媒導入口11から冷却板
6の内部に冷媒Rを導入すると、冷媒Rは、冷媒流路1
0を通流すろ過程で燃料電池本体上との間で熱交換され
、冷媒排出管12を介して排出される。冷媒流路10に
充填された海綿状金属は、燃料電池本体上の放熱に寄与
するので、効果的な冷却が行われる。この結果、燃料電
池本体上は常に燃料電池の動作温度である600〜70
0℃に維持されることになる。
このように、本実施例によれば、冷却板6によって広い
放熱面積を得ることができるうえ、隣接するマニホール
ドの間に設けられた冷媒導入口11および冷媒排出口1
2によって冷却板6と外部とを接続するようにしている
ので、マニホールドの取付けには何等の支障を及ぼすこ
となしに、冷媒による独自の冷却系統を構成することが
できる。このため、従来のように酸化剤ガスQを大量に
供給する必要がなく、酸化剤ガスQの利用率を大幅に高
めることができる。また、再反応ガスの交差混合も防止
できる。
本発明者らの実験によっても、この実施例の効果を確認
することができた。すなわち、この実施例によれば、冷
媒の入口・出口温度差を従来の100℃から250℃へ
と大幅に向上させることができた。また、冷却ガスの流
量を約60%低減することができるとともに、酸化剤ガ
スの利用率を5%から65%にまで向上させることがで
きた。さらには、単位電池の温度分布も従来は600〜
700℃の範囲であったのに対し、この実施例では63
0〜660℃と極めて狭く、より高い均熱性を確保する
ことができた。
なお、本発明は上記した用に実施例に限定さるものでは
ない。たとえば冷却板6は内部に海綿状金属を持たない
ものであっても、本発明の効果は十分に賽される。また
、上記実施例では冷却板6を1枚だけ使用したが、所定
の間隔で複数介挿するようにしても良い。さらには、上
記実施例では冷却板6にセパレータ機能を持たせる構造
にしたが、冷却板とセパレータとを独立に設け、冷却板
を各セパレータ間に介挿させるようにしても良い。
このように、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々
変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池
の概略構成を示す斜視図、第2図は上記燃料電池の燃料
電池本体を示す分解斜視図、第3図は上記燃料電池の冷
却板を示す平面図である。 1・・・燃料電池本体、3a、 3b・・・エンドプレ
ート、4・・・単位電池、5・・・セパレータ、6冷却
板、7a。 7b・・・多孔質電極板、8・・・電解質層、10・・
・冷媒流路、13a〜13d・・・ジルコニアフェルト
、14a〜14d・・・マニホールド、P・・・燃料ガ
ス、Q・・・酸化剤ガス、R・・・冷媒。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第2図 \娃七′ 第3図 1.R

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)単位電池をセパレータを介して複数積層してなる
    燃料電池本体と、この燃料電池本体の側面に当てがわれ
    前記各単位電池に設けられたガス流路に反応ガスを導く
    複数のマニホールドとを備えた溶融炭酸塩型燃料電池に
    おいて、特定の前記単位電池間に介挿されてこれら単位
    電池と熱的に接続されるとともに内部に冷媒を通流させ
    る冷媒流路を有した冷却板を備え、前記燃料電池本体の
    側部でかつ隣接する前記マニホールド相互の間から前記
    冷却板に対して前記冷媒を導入・排出させるようにした
    ことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。
  2. (2)前記冷却板は、前記セパレータを兼用するもので
    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
    炭酸塩型燃料電池。
JP59269972A 1984-12-21 1984-12-21 溶融炭酸塩型燃料電池 Expired - Fee Related JPH079814B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59269972A JPH079814B2 (ja) 1984-12-21 1984-12-21 溶融炭酸塩型燃料電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59269972A JPH079814B2 (ja) 1984-12-21 1984-12-21 溶融炭酸塩型燃料電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61148767A true JPS61148767A (ja) 1986-07-07
JPH079814B2 JPH079814B2 (ja) 1995-02-01

Family

ID=17479788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59269972A Expired - Fee Related JPH079814B2 (ja) 1984-12-21 1984-12-21 溶融炭酸塩型燃料電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH079814B2 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5972668U (ja) * 1982-11-05 1984-05-17 三洋電機株式会社 液冷式燃料電池
JPS5972669U (ja) * 1982-11-05 1984-05-17 三洋電機株式会社 燃料電池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5972668U (ja) * 1982-11-05 1984-05-17 三洋電機株式会社 液冷式燃料電池
JPS5972669U (ja) * 1982-11-05 1984-05-17 三洋電機株式会社 燃料電池

Also Published As

Publication number Publication date
JPH079814B2 (ja) 1995-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5227256A (en) Fully internal manifolded fuel cell stack
US5077148A (en) Fully internal manifolded and internal reformed fuel cell stack
US8034496B2 (en) Fuel cell
US9461314B2 (en) Fuel cell interconnect
JP2000231929A (ja) 燃料電池
KR102109057B1 (ko) 고체 산화물 연료 전지 또는 고체 산화물 전해 전지 및 이러한 전지를 작동시키기 위한 방법
JP2017512357A (ja) セルシステムに関する組立方法及び配置
US7097929B2 (en) Molten carbonate fuel cell
JPS61148766A (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池
JPH1167258A (ja) 燃料電池
JP2610255B2 (ja) 溶融炭酸塩燃料電池
KR102098628B1 (ko) 연료전지용 세퍼레이터
JPS61148767A (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池
JPH06105625B2 (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池
JP3276649B2 (ja) 燃料電池
JPS6160547B2 (ja)
JP2603964B2 (ja) 燃料電池
JPS62202465A (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池
JPH0821394B2 (ja) 溶融炭酸塩燃料電池用冷却板の製造方法
JP3365453B2 (ja) 燃料電池
JP2001202974A (ja) 固体高分子型燃料電池スタック
JPS62136771A (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池
JPH01246767A (ja) 燃料電池
JP2947549B2 (ja) 燃料電池
JP2007305558A (ja) 燃料電池セル及びスタックの構造

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees