JPS6124164A - 溶融炭酸塩型燃料電池の電解質保持体 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池の電解質保持体Info
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- JPS6124164A JPS6124164A JP59146313A JP14631384A JPS6124164A JP S6124164 A JPS6124164 A JP S6124164A JP 59146313 A JP59146313 A JP 59146313A JP 14631384 A JP14631384 A JP 14631384A JP S6124164 A JPS6124164 A JP S6124164A
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- H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
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- H01M2300/00—Electrolytes
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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〕
この発明は、高ｍ型、特に溶融炭酸塩を電解質とする燃
料電池における電解質保持体に関するものである。
料電池における電解質保持体に関するものである。
第１図に２つの電池が直列に積み重ねられたこの種の燃
料電池の従来の構成例を示す。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。
料電池の従来の構成例を示す。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。
（Ｌ’ａ） （２ｂ）は燃料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。材質とじては、溶融塩と反応ガスに対する耐
食性からニッケμ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に波型にプレス
成型されたものが用いられる。（８ａ）（８ｂ）は燃料
電極であり、ニッケμ系合金粉末を主成分として得られ
る多孔質体である。（４ａＸ４ｂ）は電解質層と呼ばれ
るものであり、アｌｖミン酸リチウムの多孔質板である
電解質保持体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。（５ａ）（６ｂ）は酸化
剤軍拡であり、燃料電極と同様な多孔質構造体から成っ
ている。この酸化剤電極には原料としてニッケμ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、Ｉｖにリチウムイオンが侵入した状態の多孔質構
造体となる。（６ａＸ６ｂ）は酸化剤ガス流路板であり
、燃料ガス流路板（２ａ）（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は
ニッケルが被覆されたステンレス板から成っている１１
（８１は酸化剤側の端板で燃料側の端板と同様の形状
でステンレスによって構成されている。
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。材質とじては、溶融塩と反応ガスに対する耐
食性からニッケμ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に波型にプレス
成型されたものが用いられる。（８ａ）（８ｂ）は燃料
電極であり、ニッケμ系合金粉末を主成分として得られ
る多孔質体である。（４ａＸ４ｂ）は電解質層と呼ばれ
るものであり、アｌｖミン酸リチウムの多孔質板である
電解質保持体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。（５ａ）（６ｂ）は酸化
剤軍拡であり、燃料電極と同様な多孔質構造体から成っ
ている。この酸化剤電極には原料としてニッケμ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、Ｉｖにリチウムイオンが侵入した状態の多孔質構
造体となる。（６ａＸ６ｂ）は酸化剤ガス流路板であり
、燃料ガス流路板（２ａ）（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は
ニッケルが被覆されたステンレス板から成っている１１
（８１は酸化剤側の端板で燃料側の端板と同様の形状
でステンレスによって構成されている。
次にこの種の溶融炭酸塩型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ごとによって直接電完エ
ネｐギーに変換して電力を得る装置である。
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ごとによって直接電完エ
ネｐ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ｔコめに、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（ｃｏ、Ｊが電
荷移動に寄与する。
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（ｃｏ、Ｊが電
荷移動に寄与する。
燃料電極及び酸化剤電極における反応は次のようになっ
ている。
ている。
燃ａｔ極 ｕ、＋ｃｏ、？−＋Ｈ，０＋００２＋２ｅ
（１）酸化剤電極 ＣＯ，＋１７ｚＯ１＋２ｅ−
＋ＯＯ３”−（２）上記の反応の進行を、第１図に基づ
いて説明する。燃’Ｒ［＠（８ａ）（８ｂ）においては
、燃料ガス流路板（２８Ｘ２ｂ）を流れる燃料ガス中の
水素と電解質層（４ａ）（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。
（１）酸化剤電極 ＣＯ，＋１７ｚＯ１＋２ｅ−
＋ＯＯ３”−（２）上記の反応の進行を、第１図に基づ
いて説明する。燃’Ｒ［＠（８ａ）（８ｂ）においては
、燃料ガス流路板（２８Ｘ２ｂ）を流れる燃料ガス中の
水素と電解質層（４ａ）（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１図中で上方の単電池の燃料電極（８ａ）で生じ？コ
ミ子は燃料ガス流路板（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）、
酸化剤ガス流路板（６ｂ）を通って下方の単電池の酸化
剤電極（６ｂ）に至る。また、燃料電極（８ｂ）で生じ
た電子は燃料ガス流路板（２ｂ）、七ノくレータ板（７
）、酸化剤ガス流路板（６ａ）を通つ４て酸化剤電極（
５ａ） ｌこ至る。酸化剤電極（６ａＸ５ｂ） ｌこお
０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
ンカニ生じ電解質層（４ａ）（４ｂ）中に溶解すること
番とよって電池反応が進行する。
ミ子は燃料ガス流路板（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）、
酸化剤ガス流路板（６ｂ）を通って下方の単電池の酸化
剤電極（６ｂ）に至る。また、燃料電極（８ｂ）で生じ
た電子は燃料ガス流路板（２ｂ）、七ノくレータ板（７
）、酸化剤ガス流路板（６ａ）を通つ４て酸化剤電極（
５ａ） ｌこ至る。酸化剤電極（６ａＸ５ｂ） ｌこお
０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
ンカニ生じ電解質層（４ａ）（４ｂ）中に溶解すること
番とよって電池反応が進行する。
従来の溶融炭酸塩型燃料電池本体は以上のように構成さ
れているが、この中で電解質保持体は機械的、熱的衝撃
に弱く、割れやす０゜割れが電池運転中に起きると燃料
ガスと酸化剤ガスカニ電解質保持体の割れを通じて混合
し電池特性が低下するという欠点があった。
れているが、この中で電解質保持体は機械的、熱的衝撃
に弱く、割れやす０゜割れが電池運転中に起きると燃料
ガスと酸化剤ガスカニ電解質保持体の割れを通じて混合
し電池特性が低下するという欠点があった。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、電解質保持体が、酸化物から彦る
多孔質体に、金属又は金属と酸化物からなる金属系多孔
質層を固着一体化したものとすることにより、機械的・
熱的衝撃に強く、また酸化物からなる多孔質体に割れが
生じても燃料ガスと酸化剤ガスが混合することを防ぎ、
電気特性の低下を防ぐことのできる電解質保持体を提供
することを目的としている。
めになされたもので、電解質保持体が、酸化物から彦る
多孔質体に、金属又は金属と酸化物からなる金属系多孔
質層を固着一体化したものとすることにより、機械的・
熱的衝撃に強く、また酸化物からなる多孔質体に割れが
生じても燃料ガスと酸化剤ガスが混合することを防ぎ、
電気特性の低下を防ぐことのできる電解質保持体を提供
することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第２
図はこの発明の一実施例を示す断面図である。（９）は
燃料ガス側に設けられたニッケルに５ｗｔチのアルミを
含む合金で形成された厚み０．５ｕ以下の金属系多孔質
薄層である。Ｑ（Ｉはアルミン酸リチウムのみで構成さ
れた多孔質体である。
図はこの発明の一実施例を示す断面図である。（９）は
燃料ガス側に設けられたニッケルに５ｗｔチのアルミを
含む合金で形成された厚み０．５ｕ以下の金属系多孔質
薄層である。Ｑ（Ｉはアルミン酸リチウムのみで構成さ
れた多孔質体である。
この様な構造は、平均粒径０．１５〜０．６μｍのアル
ミン酸リチウムの粉末を厚さ１．０〜１．５鰭に成形し
、次いでその上に０．４〜０．６朋の厚さに平均粒径２
〜８μｍのニッケル粉と、５ｗｔ％のアルミ粉の混合粉
末を０．５１１１１以下に散布成形し、その後、１００
０°Ｃ〜１１００°０において水素雰囲気中で５〜６時
間保持することによって得ることができる。
ミン酸リチウムの粉末を厚さ１．０〜１．５鰭に成形し
、次いでその上に０．４〜０．６朋の厚さに平均粒径２
〜８μｍのニッケル粉と、５ｗｔ％のアルミ粉の混合粉
末を０．５１１１１以下に散布成形し、その後、１００
０°Ｃ〜１１００°０において水素雰囲気中で５〜６時
間保持することによって得ることができる。
上記のように構成された電解質保持体は、ニッケルとア
ルミニウムの合金層を燃料電極側に備えており、電池運
転時、燃料電極との接触が良く、かつ熱的、機械的な衝
撃に対してこの金属系多孔質層が補強材としての働きを
行ない、より強い電解質保持体が形成される。また、こ
のニッケル、アルミ合金の金属系多孔質層と、アルミン
酸リチウムからなる多孔質体の界面においては、孔径が
０．１μｍ以下となり、電解質の保持の役割と、燃料と
酸化剤ガスの差圧により、電解質層をガスが通過する現
象を阻止する役割を果たす。
ルミニウムの合金層を燃料電極側に備えており、電池運
転時、燃料電極との接触が良く、かつ熱的、機械的な衝
撃に対してこの金属系多孔質層が補強材としての働きを
行ない、より強い電解質保持体が形成される。また、こ
のニッケル、アルミ合金の金属系多孔質層と、アルミン
酸リチウムからなる多孔質体の界面においては、孔径が
０．１μｍ以下となり、電解質の保持の役割と、燃料と
酸化剤ガスの差圧により、電解質層をガスが通過する現
象を阻止する役割を果たす。
なお上記実施例では、酸化物多孔質体の原料として７ｐ
ミン酸リチウムを用いたものを示したが、これ以外にも
酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、及びこれらの混
合物を用いてもよい。また電解質保持体の酸化物多孔質
体中に金属の補強用メツシュを設けてもよい。また金属
系多孔質層の原料としてニッケルーアルミニウム粉末の
他の、ニッケルを含む合金粉、あるいは、酸化物とニッ
ケルを含む合金粉の混合物を用いても良い。
ミン酸リチウムを用いたものを示したが、これ以外にも
酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、及びこれらの混
合物を用いてもよい。また電解質保持体の酸化物多孔質
体中に金属の補強用メツシュを設けてもよい。また金属
系多孔質層の原料としてニッケルーアルミニウム粉末の
他の、ニッケルを含む合金粉、あるいは、酸化物とニッ
ケルを含む合金粉の混合物を用いても良い。
また金属系多孔質層を先に焼成し、プレスによって゛孔
径を調整し、その上に酸化物粉末を成型、焼成すること
によっても実施例と同様の効果を奏する。
径を調整し、その上に酸化物粉末を成型、焼成すること
によっても実施例と同様の効果を奏する。
さらに、上記実施例では金属系多孔質層を燃料電極側に
設けたが、酸化剤電極側に設けても良い。
設けたが、酸化剤電極側に設けても良い。
以上のように、この発明によれば、酸化物からなる多孔
質体に、金属又は金属と酸化物から造る金属系多孔質層
を固着一体化して形成するようにしたので、機械的、熱
的衝撃に強く、電極との接触性も良い溶融炭酸塩形燃料
電池の電解質保持体が得られるという効果がある。
質体に、金属又は金属と酸化物から造る金属系多孔質層
を固着一体化して形成するようにしたので、機械的、熱
的衝撃に強く、電極との接触性も良い溶融炭酸塩形燃料
電池の電解質保持体が得られるという効果がある。
第１図は従来の溶融炭酸塩型燃料電池本体を示す斜視図
、第２図はこの発明の一実施例の電解質保持体を示す断
面図である。 （９）・・・金属系多孔質層、Ｑｄ・・・酸化物からな
る多孔質体。
、第２図はこの発明の一実施例の電解質保持体を示す断
面図である。 （９）・・・金属系多孔質層、Ｑｄ・・・酸化物からな
る多孔質体。
Claims (1)
- 酸化物からなる多孔質体に、金属又は金属と酸化物から
なる金属系多孔質層を固着一体化した溶融炭酸塩型燃料
電池の電解質保持体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59146313A JPS6124164A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 溶融炭酸塩型燃料電池の電解質保持体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59146313A JPS6124164A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 溶融炭酸塩型燃料電池の電解質保持体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6124164A true JPS6124164A (ja) | 1986-02-01 |
Family
ID=15404849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59146313A Pending JPS6124164A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 溶融炭酸塩型燃料電池の電解質保持体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6124164A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62259352A (ja) * | 1986-03-12 | 1987-11-11 | インステイチユ−ト・オブ・ガス・テクノロジ− | 電極の溶解低下 |
| JPH0215572A (ja) * | 1988-07-01 | 1990-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | 溶融塩型燃料電池の製造方法 |
| JPH02162655A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-22 | Hitachi Ltd | 燃料電池及びその製造方法 |
| US7678470B2 (en) * | 2005-03-14 | 2010-03-16 | Korea Institute Of Science And Technology | Reinforced matrix for molten carbonate fuel cell using porous aluminum support and method for preparing the molten carbonate fuel cell comprising the reinforced matrix |
-
1984
- 1984-07-13 JP JP59146313A patent/JPS6124164A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62259352A (ja) * | 1986-03-12 | 1987-11-11 | インステイチユ−ト・オブ・ガス・テクノロジ− | 電極の溶解低下 |
| JPH0215572A (ja) * | 1988-07-01 | 1990-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | 溶融塩型燃料電池の製造方法 |
| JPH02162655A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-22 | Hitachi Ltd | 燃料電池及びその製造方法 |
| US7678470B2 (en) * | 2005-03-14 | 2010-03-16 | Korea Institute Of Science And Technology | Reinforced matrix for molten carbonate fuel cell using porous aluminum support and method for preparing the molten carbonate fuel cell comprising the reinforced matrix |
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