JPS6124158A - 溶融炭酸塩形燃料電池の電極 - Google Patents

溶融炭酸塩形燃料電池の電極

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JPS6124158A JP14631984A JP14631984A JPS6124158A JP S6124158 A JPS6124158 A JP S6124158A JP 14631984 A JP14631984 A JP 14631984A JP 14631984 A JP14631984 A JP 14631984A JP S6124158 A JPS6124158 A JP S6124158A
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、溶融炭酸塩形燃料電池の電極に関し、特に
その変形による電池特性の低下の改善に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
第6図に2つの電池が直列に積み重ねられた従来のこの
種の燃料電池の構成を示す。図において(1)は燃料側
の端板であり、材質としてステンレスが使用されるが燃
料ガスが接触する面にはニッケルが被覆されている。(
2a)、’(2b)は燃料側のガス流路板であり、ガス
流路を確保する働きと、電流を流す集電板としての働き
を兼ねている。材質としては、溶融塩と反応ガスに対す
る耐食性からニッケル基の合金が選ばれている。そして
ガスの電極への拡散が円滑に行なわれるよう波型にプレ
ス成型されたものが用いられる。(8a)、 (8b)
 ハ、燃料側電極であり例えばニッケル系合金粉末を還
元雰囲気、及び真空雰囲気において焼結して得られる電
子伝導性の多孔質体である。(4a)、 (4b)は電
解質層と呼ばれるものであり、例えばアルミン酸リチウ
ムの多孔質板に炭酸リチウムや炭酸ナトリウムといった
電解質を含浸したものである。さらに(5a)e (5
b)は酸化剤#電極であり、燃料側電極(8a )e 
(8b )と同様な電子伝導性の多孔質体から成ってい
る。この酸化剤側電極(5a)、 (5b)には、例え
ば原料としてニッケル粉末を用いる場合と、酸化ニッケ
ル粉末を用いる場合があるが、電池゛の動作状態におい
ては、いずれの場合も、酸化ニッケルにリチウムイオン
が侵入した状態の多孔質体となる。(6a)* (6b
)は酸化剤側のガス流路板であり、燃料側のガス流路板
(2g)、 (2b)と同様な形状をしたステンレス製
の波型板より成っている。(7)は隣接する電池間で燃
料ガスと酸化剤ガスが混合することを防ぐ働きをするセ
パレータ板であり、燃料ガスに接する側にニッケルが被
覆されたステンレス板から成っている。(8)は酸化剤
側の端板で燃料側の端板(1)と同様の形状でステンレ
スにて構成されている。
次にこの種の溶融炭酸塩形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
化剤ガスが反応する際に放出する化学エネルギーを、電
気化学的な反応を起こさせることによって直接電気エネ
ルギーに変換して電力を得る装置である。
この電気化学反応を効率良く行なわせるために、一般的
に多孔質な電極が使用される。また電解質として、溶融
状態の炭酸リチウムや炭酸カリウムなどの炭酸塩の混合
物が使用され、電解質中の炭酸イオン(cod−)が電
荷移動に寄与する。
燃料側電極及び酸化剤側電極における反応は、下式(1
)、(2)のようになっている、燃料側電極  H2+
COi”H2O+CO2+2e    (1)酸化剤側
電極 Co 2 +1/202 +2 e−)COg−
(2)上記の反応の進行を、第5図に基づいて説明する
燃料側電極〔8a〕及び(8b)においては、それぞれ
燃料側のガス流路板(2a)及び(2b)を流れる燃料
ガス中の水素と電解質層(4a)及び(4b)に含まれ
る炭酸イオンがそれぞれの単電池において式(1)のよ
うに反応し、水と二酸化炭素と電子が生成する。
第5図において、上方の単電池の燃料側電極(8a)で
生じた電子は、燃料側のガス流路板(2a)、燃料側の
端板(1)を通って外部負荷に送られた後、酸化剤側の
端板(8)、酸化剤側のガス流路板〔6b〕を通って下
方の単電池の酸化剤側電極(5b)に至る。
また、下方の単電池の燃料側電極(8b)で生じた電子
は燃料側のガス流路板(2b) 、セパレータ板(7)
、酸化剤側のガス流路板(6a)を通って酸化剤側電極
(5a)に至る。酸化剤側電極(&I)及び(5b)に
おいては、この流れ込んだ電子と酸化剤ガス中に含まれ
る二酸化炭素と酸素が反応し、式(2)のように炭酸イ
オンが生じ電解質層(4a)及び(4b)中に溶解する
こと゛によって電池反応が進行する。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る溶融炭酸塩形燃料電池の電極は、セパレ
ータ板と電解質層間に介在し、セパレータ板側にガス流
路となるガス流路部を構成し、電解質層側に電解質層と
ガス流路部を連絡する貫通路を有する電極部を構成する
電子伝導性補強体、及び電極部の貫通路に形成された電
極材となる電子伝導性多孔質体を備えたものである。
〔問題点を解決するための手段の作用〕この発明におけ
る電子伝導性補強体は、電極部に設けられた貫通路に電
極の働きをする電子伝導性多孔質体が形成されると共に
、電極に機械的強度を持たせる骨格となり、電池運転時
の電極の変形を防止する。さらに電子伝導性補強体は、
ガス流路となるガス流路部を有するため、電極とガス流
路板が一体化され、この間の接触抵抗の上昇を低減する
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を第5図の上方の単電池にお
ける燃料側に適用した場合について説明する。第1図及
び第2図はそれぞれこの発明の一実施例による溶融炭酸
塩形燃料電池の電極を示す断面図及び斜視図である。図
において、(9)は、例えば従来のガス流路板に用いら
れているものと同様の金属の波状型押し板より成る電子
伝導性補強体である。この電子伝導性補強体(9)はセ
パレータ板、例えば端板(1)と電解質層(4a)間に
介在し、端板(1)側にガス流路となるガス流路部αQ
、電解質層(4a)側に電極部(ロ)を備えている。さ
らに、電極部(ロ)には電解質層(4a)とガス流路部
Q0とを連絡する貫通路(2)を設け、この貫通路に、
例えば微細なニッケルを含むインコネル社の287ニツ
ケル粉末などの電子伝導性多孔質体(至)が形成される
。燃料側における電子伝導性補強体(9)は、例えば商
品名インコネル600などのニッケルを成分に含む材料
で構成されている。また、電子伝導性補強体(9)の形
状としては、例えば山の高さが8〜5閣、山の間隔が4
〜6閣程度で形成している。このような波状型押し板に
よる電子伝導性補強体く9ノによる電極の製造法の一例
を次に述べる。
上記波状型押し板(9)をカーボン板上に載せ、ニッケ
ル粉末(インコネル社の287粉末)釜゛はぼ均等に波
状型押し板(9)上から散布する。そして、自動ふるい
装置により、10〜80分間振動を与えることにより、
均一な厚みのニッケル粉末層を形成する。次に、カーボ
ン板に載せた状態のままで、900℃の水素雰囲気下で
80分間、仮焼結を行なう。
仮焼結終了後カーボン板からコージライト板へ、電極を
載せかえ1000℃の水素雰囲気下で80分間、本焼結
を行なう。以上のようなプロセスでもって、ガス流路部
0Qとニッケルの多孔質体軸が形成された電極部(ロ)
を有する溶融炭酸塩形燃料電池の電極を得る。
以上のようlζ構成された電極とガス流路板とが一体と
なった電池部材の実施例の作用動作について説明する。
電子伝導性補強体(9)のガス流路部αQを反応ガスが
流れ、すみやかに電極部01)の電子伝導性多孔質体α
會にそのガスが拡散し反応を起こす。
650’Cにおいて電池の運転中tζかかる面圧−では
、電子伝導性補強体(9)はほとんどクリープを起こさ
ず、電極の形状1寸法を保持する。またもともと、電子
伝導性補強体(至)と、ガス流路を兼ねる電子伝導性補
強体(9)とは互いに焼結した構造を持っているので電
極とガス流路板との接NI抵抗の増大という問題は生じ
ない。
上記実施例では燃料側電極に適用した例について述べた
が、酸化剤側電極にも同様に適用できる。
この場合の電子伝導性補強体(9)は例えばステンレス
スチール(SUS 816L)などの耐食性の面から適
当であり、また、リチウムを添加した酸化ニッケルなど
のセラミックスでもよい。一方、燃料側電極においては
、コバルト系の材料でもよい。
また上記実施例では電子伝導性補強体(9)として、金
属の波状型押し板を用いた場合について説明したが、第
8図に示すごとく金属の箱型の構造を持つものを電子伝
導性補強体(9)として用いても良く、第4図に示すよ
うに、エキスバンドメタルを電子伝導性補強体(9)と
して使しても、上記実施例と同様の効果を持つ。
さ゛らに、電子伝導性補強体(9)の電子伝導性多孔質
体Ql)形成側の表面に多孔質棒保持用に金属メツシュ
を設けてもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、セパレータ板と電解
質層間に介在し、セパレータ板側にガス流路となるガス
流路部を構成し、電解質層側に電解質層とガス流路部を
連絡する貫通路を有する電極部を構成する電子伝導性補
強体、及び電極部の貫通路に形成された電極材となる電
子伝導性多孔質体を備えるこ−とにより、ガス流路と電
極とを一体化し、ガス流路板と電極との接触抵抗の上昇
を低減し、電極の変形を防止できる溶融炭酸塩形燃料電
池の電極が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はそれぞれこの発明の一実施例による
溶融炭酸塩形燃料電池の電極を示す断面図及び斜視図、
第8図、第4図はそれぞれこの発明の他の実施例を示す
斜視図、第6図は従来の溶融炭酸塩形燃料電池を示す斜
視図である。 (92・・・電子伝導性補強体、aり・・・ガス流路部
、(ロ)・・・電極部、(6)・・・貫通路、(至)・
・・電子伝導性多孔質体。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)セパレータ板と電解質層間に介在し、上記セパレ
    ータ板側にガス流路となるガス流路部を構成し、上記電
    解質層側に上記電解質層と上記ガス流路部を連絡する貫
    通路を有する電極部を構成する電子伝導性補強体、及び
    上記電極部の貫通路に形成された電極材となる電子伝導
    性多孔質体を備えた溶融炭酸塩形燃料電池の電極。
  2. (2)電子伝導性補強体は、金属型押し板で構成された
    特許請求の範囲第1項記載の溶融炭酸塩形燃料電池の電
    極。
JP59146319A 1984-07-13 1984-07-13 溶融炭酸塩形燃料電池の電極 Expired - Lifetime JPH0736334B2 (ja)

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