JPS6124165A - 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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- JPS6124165A JPS6124165A JP59146314A JP14631484A JPS6124165A JP S6124165 A JPS6124165 A JP S6124165A JP 59146314 A JP59146314 A JP 59146314A JP 14631484 A JP14631484 A JP 14631484A JP S6124165 A JPS6124165 A JP S6124165A
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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、高温型、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。
料電池における電解質保持体に関する。
〔従来技術〕 −
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。
（２ａＸ２ｂ）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）は、燃料電極
でありニッケル系合金粉末を主成分として得られる多孔
質体である。（４ａ ）（４ｂ ）は電解質層と呼ばれ
るものであり、アル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。（５ａＸ５ｂ）は酸化剤電
極であり、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構造体とな
る。
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）は、燃料電極
でありニッケル系合金粉末を主成分として得られる多孔
質体である。（４ａ ）（４ｂ ）は電解質層と呼ばれ
るものであり、アル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。（５ａＸ５ｂ）は酸化剤電
極であり、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構造体とな
る。
（６ａ）（６ｂ）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う成ッている。（８）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
スにて構成されている。
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う成ッている。（８）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。
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（ＣＯ３２−）が電
荷移動に寄与する。
に多孔質電極が使用される。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（ＣＯ３２−）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。
燃料電極 Ｈ，＋ＣＯ，”−→Ｈ，０＋００２＋ ２
ｅ （１）酸化剤ｌｉｔ極 ＣＯ，＋１／２０２＋
２ｅ −＋００ｓ”−（２）上記の反応の進行を第１
図に基づいて説明する。
ｅ （１）酸化剤ｌｉｔ極 ＣＯ，＋１／２０２＋
２ｅ −＋００ｓ”−（２）上記の反応の進行を第１
図に基づいて説明する。
燃料電極（８ａ）及び（８ｂ）においては、燃料ガス流
路板（２ａ）、（２ｂ）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）のよう番と反応し、水と
二酸化炭素と電子が生成する。
路板（２ａ）、（２ｂ）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）のよう番と反応し、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）で生じた電
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（５ｂ）に至る。また、燃料室ｆＭ（８ｂ）で生
じた電子は燃料ガス流路板（２ｂ）、セパレータ板（７
）、酸化剤ガス流路板（６ａ）を通つ、て酸化剤電極（
６ａ）に至る。酸化剤電極（＋５ａＸ５ｂ）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）（４ｂ）中に溶解することによって
電池反応が進行する。
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（５ｂ）に至る。また、燃料室ｆＭ（８ｂ）で生
じた電子は燃料ガス流路板（２ｂ）、セパレータ板（７
）、酸化剤ガス流路板（６ａ）を通つ、て酸化剤電極（
６ａ）に至る。酸化剤電極（＋５ａＸ５ｂ）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）（４ｂ）中に溶解することによって
電池反応が進行する。
従来の溶融炭酸基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、割れやすい。割れが電池運転中に起きると燃料
ガスと酸化剤ガスが電解質保持°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、割れやすい。割れが電池運転中に起きると燃料
ガスと酸化剤ガスが電解質保持°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、酸化物多孔質体の表面が多孔状態
で金属によって被覆されるようにすることにより、機械
的、熱的衝撃に強く、また酸化物多孔質体が割れても、
表面付近の金属被覆層が、電解質を保持することにより
、燃料ガスと酸化剤ガスが混合することを防ぎ、電池特
性の低下を防ぐことのできる電解質層を提供するもので
ある。
めになされたもので、酸化物多孔質体の表面が多孔状態
で金属によって被覆されるようにすることにより、機械
的、熱的衝撃に強く、また酸化物多孔質体が割れても、
表面付近の金属被覆層が、電解質を保持することにより
、燃料ガスと酸化剤ガスが混合することを防ぎ、電池特
性の低下を防ぐことのできる電解質層を提供するもので
ある。
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。αＯは
アルミン酸リチウムのみで構成された酸化物多孔質体で
あり、（９）は燃料電池側に設けられ、ニッケル被覆層
を有すアルミン酸リチウムの多孔質層であり、酸化物多
孔質体ＱＯの表面を多孔状態で被覆している。第８図は
この一実施例の（９）の部分拡大断面図である。（９ａ
）は金属被覆層で、この場合はニッケル被覆層、（ｅｂ
）はアルミン酸リチウムである。このような構成で、酸
化物多孔質 ゛体α０は金属により多孔状態で被覆され
ている。
図は、この発明の一実施例を示す断面図である。αＯは
アルミン酸リチウムのみで構成された酸化物多孔質体で
あり、（９）は燃料電池側に設けられ、ニッケル被覆層
を有すアルミン酸リチウムの多孔質層であり、酸化物多
孔質体ＱＯの表面を多孔状態で被覆している。第８図は
この一実施例の（９）の部分拡大断面図である。（９ａ
）は金属被覆層で、この場合はニッケル被覆層、（ｅｂ
）はアルミン酸リチウムである。このような構成で、酸
化物多孔質 ゛体α０は金属により多孔状態で被覆され
ている。
この様な構造は、平均粒径０．１５〜０．５μｍのアル
ミン酸リチウム粉末を０．６ｕの厚さに成形した後１０
００℃〜１１００℃の温度で５〜６時間、空気中で焼結
することによって得られたアルミン酸リチウム多孔質体
の一方の面にニッケルを０，２μｍ〜０，８μｍの厚み
に真空蒸着することによって得ることができる。
ミン酸リチウム粉末を０．６ｕの厚さに成形した後１０
００℃〜１１００℃の温度で５〜６時間、空気中で焼結
することによって得られたアルミン酸リチウム多孔質体
の一方の面にニッケルを０，２μｍ〜０，８μｍの厚み
に真空蒸着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、ニッケルが被
覆されたアルミン酸リチウムの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金属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、この多
孔状態のニッケル被覆層においては、孔径が０．５μｍ
以下となるヨウニッケルの蒸着量をコントロールするこ
とにより可能となるので電解質の保持性が向上する。
覆されたアルミン酸リチウムの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金属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、この多
孔状態のニッケル被覆層においては、孔径が０．５μｍ
以下となるヨウニッケルの蒸着量をコントロールするこ
とにより可能となるので電解質の保持性が向上する。
なお上記実施例では、酸化物多孔質体の原料としてアル
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７μ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。また表面を被覆する金属としてニ
ッケルの他にも、ニッケルを主成分とした他の合金粉末
や、銅、コバルト及び鉄のうちの少なくとも一つでも良
く、また銅、コバルト及び鉄のうちの少なくとも一つを
含む合金でも良い。また燃料電極側でなく、酸イヒ剤！
極側に同様な処理を行なっても良い。また、あらかじめ
金属層を表面に持ち、電解質保持体に用いることが可能
な粉末を、あらかじめ形成された酸化物多孔質体上に散
布成型後、焼結を行ない、第４図に示すような金属で被
覆された酸化物層を備えることも良い。また、上記実施
例のごとく真空蒸着によって金属被覆を行なう以外にも
イオンブレーティングやクラスターイオンビーム法によ
って金属被覆を行なうことによっても、実施例と同様の
効果を奏する。
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７μ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。また表面を被覆する金属としてニ
ッケルの他にも、ニッケルを主成分とした他の合金粉末
や、銅、コバルト及び鉄のうちの少なくとも一つでも良
く、また銅、コバルト及び鉄のうちの少なくとも一つを
含む合金でも良い。また燃料電極側でなく、酸イヒ剤！
極側に同様な処理を行なっても良い。また、あらかじめ
金属層を表面に持ち、電解質保持体に用いることが可能
な粉末を、あらかじめ形成された酸化物多孔質体上に散
布成型後、焼結を行ない、第４図に示すような金属で被
覆された酸化物層を備えることも良い。また、上記実施
例のごとく真空蒸着によって金属被覆を行なう以外にも
イオンブレーティングやクラスターイオンビーム法によ
って金属被覆を行なうことによっても、実施例と同様の
効果を奏する。
また無電解メッキの方法によって酸化物多孔質体表面付
近に金属薄層を形成させることによっても実施例と同様
の効果を奏することができる。
近に金属薄層を形成させることによっても実施例と同様
の効果を奏することができる。
以上のように、この発明によれば、酸化物多孔質体の表
面を多孔状態で金属によって被覆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電解質
保持体が得られるという効果がある。
面を多孔状態で金属によって被覆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による電解質保持体を示
す断面図、第８図はこの発明の一実施例の一部であるニ
ッケルで被覆されたアルミン酸リチウムの多孔質層の微
細構造の断面図。第４図も他の実施例の一部であるニッ
ケルで被覆されたアルミン酸リチウムの多孔質層の微細
構造の断面図である。 （４ａ）（４ｂ）・・・電解質層、（９）・・・多孔状
態で酸化物多孔質体を金属により被覆する層、０６・・
・酸化物多孔質体、（９ａ）・・・金属部分、（９ｂ）
・・・酸化物部分なお、図中同一符号は同−又は相当部
分を示す。
、第２図はこの発明の一実施例による電解質保持体を示
す断面図、第８図はこの発明の一実施例の一部であるニ
ッケルで被覆されたアルミン酸リチウムの多孔質層の微
細構造の断面図。第４図も他の実施例の一部であるニッ
ケルで被覆されたアルミン酸リチウムの多孔質層の微細
構造の断面図である。 （４ａ）（４ｂ）・・・電解質層、（９）・・・多孔状
態で酸化物多孔質体を金属により被覆する層、０６・・
・酸化物多孔質体、（９ａ）・・・金属部分、（９ｂ）
・・・酸化物部分なお、図中同一符号は同−又は相当部
分を示す。
Claims (3)
- （１）酸化物多孔質体の表面が多孔状態で金属によつて
被覆されている溶融炭酸塩型燃料電池の電解質保持体。 - （２）金属は、ニッケル、銅、コバルト及び鉄のうちの
少なくとも１つ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の電解質保持体。 - （３）金属は、ニッケル、銅、コバルト及び鉄のうちの
少なくとも一つを含む合金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の電解質
保持体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59146314A JPS6124165A (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 |
|---|---|---|---|
| JP59146314A JPS6124165A (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 |
|---|---|
| JPS6124165A true JPS6124165A (ja) | 1986-02-01 |
Family
ID=15404868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59146314A Pending JPS6124165A (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) | JPS6124165A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06150947A (ja) * | 1992-11-06 | 1994-05-31 | Hitachi Ltd | 電解質基板及びその製造方法並びにその電解質基板を用いた燃料電池 |
| US6418821B1 (en) | 1997-11-28 | 2002-07-16 | Sangadensetsukogyo Co., Ltd. | Working tool |
-
1984
- 1984-07-13 JP JP59146314A patent/JPS6124165A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06150947A (ja) * | 1992-11-06 | 1994-05-31 | Hitachi Ltd | 電解質基板及びその製造方法並びにその電解質基板を用いた燃料電池 |
| US6418821B1 (en) | 1997-11-28 | 2002-07-16 | Sangadensetsukogyo Co., Ltd. | Working tool |
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