JPS6124167A - 内部改質型溶融炭酸塩形燃料電池 - Google Patents
内部改質型溶融炭酸塩形燃料電池Info
- Publication number
- JPS6124167A JPS6124167A JP59146315A JP14631584A JPS6124167A JP S6124167 A JPS6124167 A JP S6124167A JP 59146315 A JP59146315 A JP 59146315A JP 14631584 A JP14631584 A JP 14631584A JP S6124167 A JPS6124167 A JP S6124167A
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- JP
- Japan
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- reforming catalyst
- fuel
- fuel cell
- porous body
- fuel gas
- 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.)
- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
- H01M8/141—Fuel cells with fused electrolytes the anode and the cathode being gas-permeable electrodes or electrode layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
-
- Y—GENERAL 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
- 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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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、燃料ガス流路内に改質触媒を保持する内部
改質型溶融炭酸塩形燃料電池の構造に関するものである
。
改質型溶融炭酸塩形燃料電池の構造に関するものである
。
第１図は従来の内部改質型溶融炭酸塩形燃料電池を一部
断面にして内部を示す斜視図である。図において、（１
）は電解質マトリクス、（２）は燃料電極。
断面にして内部を示す斜視図である。図において、（１
）は電解質マトリクス、（２）は燃料電極。
（３）は酸化剤電極である。（４ａ）は燃料電極（２）
を支持し且つ後述する改質触媒を燃料電極（２）から分
離するための支持仕切り板、 （４ｂ）は酸化剤電極（
３）を支持するための支持板であり、共に孔■を有する
。
を支持し且つ後述する改質触媒を燃料電極（２）から分
離するための支持仕切り板、 （４ｂ）は酸化剤電極（
３）を支持するための支持板であり、共に孔■を有する
。
（５ａ）、（５ｂ）はそれぞれ燃料電極（２］および酸
化剤電極（３］に対設する反応ガス流路を形成するため
の燃料ガス側波板および酸化剤ガス側波板であり、孔−
を有する。（６）は燃料ガス流路と酸化剤ガス流路とを
分離し６且つ電解質マトリクス（υと燃料Ｉｌ！！（２
１と酸化剤電極（３）より構成される単電池を複数積層
する際に単電池同士を電気的直列に接続する役目をする
ガス分離板すなわちセパレータ板である。
化剤電極（３］に対設する反応ガス流路を形成するため
の燃料ガス側波板および酸化剤ガス側波板であり、孔−
を有する。（６）は燃料ガス流路と酸化剤ガス流路とを
分離し６且つ電解質マトリクス（υと燃料Ｉｌ！！（２
１と酸化剤電極（３）より構成される単電池を複数積層
する際に単電池同士を電気的直列に接続する役目をする
ガス分離板すなわちセパレータ板である。
（７）は改質触媒である。内部改質型溶融炭酸塩形燃料
電池は、上記単電池およびそれを支持しまた反応ガスを
供給するための支持仕切り板（４ａ）、支持板（４ｂ）
、燃料ガス側波板（５ａ）、酸化剤ガス側波板（５ｂ
）より構成される部分を、セパレータ板（６）を介して
複数積層して積層体としたものである。なお。
電池は、上記単電池およびそれを支持しまた反応ガスを
供給するための支持仕切り板（４ａ）、支持板（４ｂ）
、燃料ガス側波板（５ａ）、酸化剤ガス側波板（５ｂ
）より構成される部分を、セパレータ板（６）を介して
複数積層して積層体としたものである。なお。
矢印Ａ、Ｂはそれぞれ燃料および酸化剤ガスの供給され
る方向を示す。
る方向を示す。
次に動作について説明する。炭化水素とスチームを°主
成分とする燃料ガスおよび酸素と二酸化炭素を主要成分
とする酸化剤ガスはそれぞれ公知の十字流形式で溶融炭
酸塩形燃料電池に供給され。
成分とする燃料ガスおよび酸素と二酸化炭素を主要成分
とする酸化剤ガスはそれぞれ公知の十字流形式で溶融炭
酸塩形燃料電池に供給され。
それぞれ燃料ガス流路および酸化剤ガス流路に導入され
る。燃料ガス中の炭化水素は改質触媒（７）の作用によ
り下式に示すように水素および一酸化炭素を主成分とす
る燃料ガスに夏質される。反応全体としては吸熱反応で
あり、溶融炭酸塩形燃料型ＣＨ４＋ Ｈ２Ｏ−＋ Ｃｏ
＋ ８Ｈ！ ＋ ４９．８ｋｃａｅ／ｍｏｌ ［１
］ＣｎＨｍ＋ ｎＨ２Ｏ−ｎｃｏ←”” Ｈ２（２）Ｃ
Ｏ＋Ｈ２０−Ｃ（ｈ＋Ｈ２−９，８ｋｃａＭｍｏｌ
（８：１池で副生ずる熱エネルギーを直接利用する
。
る。燃料ガス中の炭化水素は改質触媒（７）の作用によ
り下式に示すように水素および一酸化炭素を主成分とす
る燃料ガスに夏質される。反応全体としては吸熱反応で
あり、溶融炭酸塩形燃料型ＣＨ４＋ Ｈ２Ｏ−＋ Ｃｏ
＋ ８Ｈ！ ＋ ４９．８ｋｃａｅ／ｍｏｌ ［１
］ＣｎＨｍ＋ ｎＨ２Ｏ−ｎｃｏ←”” Ｈ２（２）Ｃ
Ｏ＋Ｈ２０−Ｃ（ｈ＋Ｈ２−９，８ｋｃａＭｍｏｌ
（８：１池で副生ずる熱エネルギーを直接利用する
。
燃料ガス流路内で生成した水素と一酸化炭素。
および酸化剤ガス中の酸素と二酸化炭素はそれぞれ支持
仕切り板（４ａ）および支持板（４ｂ）の孔一部分を拡
散し、燃料電極（２）および酸化剤電極（３）において
それぞれ次式に示すような反応を起こす。
仕切り板（４ａ）および支持板（４ｂ）の孔一部分を拡
散し、燃料電極（２）および酸化剤電極（３）において
それぞれ次式に示すような反応を起こす。
（燃料電極）
Ｈ！ ＋ ＣＯＳ −Ｈ２Ｏ＋ Ｃｏ２＋ ２ｅ
（４）Ｃｏ ＋ Ｈ２Ｏ→ Ｈ２
＋ ＣＯ２［５）（酸化剤電極） １／２（ｈ ” Ｃｏｇ ＋ ２ｅ −ＣＯニー
（６）これらの化学、電気化学反応を通し
て燃料ガスの持っている化学エネルギーが電気エネルギ
ーと副生ずる熱エネルギーとに変換される。先に述べた
ように副生ずる熱エネルギーの殆どがガス流路内におい
て炭化水素の分解の反応熱に利用され大巾な熱効率の改
善をもたらし、これが内部改質方式の特徴の一つとなっ
ている。
（４）Ｃｏ ＋ Ｈ２Ｏ→ Ｈ２
＋ ＣＯ２［５）（酸化剤電極） １／２（ｈ ” Ｃｏｇ ＋ ２ｅ −ＣＯニー
（６）これらの化学、電気化学反応を通し
て燃料ガスの持っている化学エネルギーが電気エネルギ
ーと副生ずる熱エネルギーとに変換される。先に述べた
ように副生ずる熱エネルギーの殆どがガス流路内におい
て炭化水素の分解の反応熱に利用され大巾な熱効率の改
善をもたらし、これが内部改質方式の特徴の一つとなっ
ている。
反面内部改質方式には改質触媒（７）の活性低下の危険
性が大きいという欠点がある。これは改質触媒（７）が
電解質マトリクス（υや燃料電極（２）に含まれている
電解質と接触した場合に改質触媒（７ンの活性低下が起
こるのに対し、内部改質方式の場合は改質触媒（７）と
電解質マトリクス１１）や燃料電極（２）とを近接した
場所に置く必要があるからである。しかも従来の内部改
質型溶融炭酸塩形燃料電池の構造において改質触媒（７
）と電解質との接触を避けるためには１例えば多孔板構
造の支持仕切り板（４ａ）の開口比を小さくしたり厚み
を厚くすることが考えられるが、同時に燃料ガスの燃料
電極（２）への拡散抵抗が増し電池特性の低下を伴い、
また全体の重量やコストも増大するなど１士、分な解決
策とはならなかった。
性が大きいという欠点がある。これは改質触媒（７）が
電解質マトリクス（υや燃料電極（２）に含まれている
電解質と接触した場合に改質触媒（７ンの活性低下が起
こるのに対し、内部改質方式の場合は改質触媒（７）と
電解質マトリクス１１）や燃料電極（２）とを近接した
場所に置く必要があるからである。しかも従来の内部改
質型溶融炭酸塩形燃料電池の構造において改質触媒（７
）と電解質との接触を避けるためには１例えば多孔板構
造の支持仕切り板（４ａ）の開口比を小さくしたり厚み
を厚くすることが考えられるが、同時に燃料ガスの燃料
電極（２）への拡散抵抗が増し電池特性の低下を伴い、
また全体の重量やコストも増大するなど１士、分な解決
策とはならなかった。
従来の内部改質型溶融炭酸塩形燃料電池は以上のように
構成されているので、電解質の濡れによる改質触媒（７
）の活性低下が起こり易く１また燃料ガスの燃料電極（
２］への拡散抵抗が大きいために電池特性が低いという
欠点があった。
構成されているので、電解質の濡れによる改質触媒（７
）の活性低下が起こり易く１また燃料ガスの燃料電極（
２］への拡散抵抗が大きいために電池特性が低いという
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、改質触媒と燃料電極間に開孔性多
孔質体を介在させることにより。
めになされたもので、改質触媒と燃料電極間に開孔性多
孔質体を介在させることにより。
反応ガスの拡散抵抗を増加させること無く上記改質触媒
と燃料電極とを効果的に分離することを目的としている
。
と燃料電極とを効果的に分離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をもとに説明する。第２
図はこの発明の一実施例による内部改質型溶融炭酸塩形
燃料電池を一部断面にして内部を示す斜視図である。図
において、（８）は開孔性多孔質体であり１例えば住友
電気工業（株）ＩＩ！セルメット（商品名） Ａ １〜
４などが用いられ、その開孔率は拡散抵抗や機械的強度
の面から８０〜９０％程度が好ましい。（８ａ）は開孔
性多孔質体（８）に設けられた溝であり、この溝（８ａ
）に改質触媒（７）が充填されている。この例では溝（
８ａ）と開孔性多孔質体（８）の両方で燃料ガス流路を
形成している。
図はこの発明の一実施例による内部改質型溶融炭酸塩形
燃料電池を一部断面にして内部を示す斜視図である。図
において、（８）は開孔性多孔質体であり１例えば住友
電気工業（株）ＩＩ！セルメット（商品名） Ａ １〜
４などが用いられ、その開孔率は拡散抵抗や機械的強度
の面から８０〜９０％程度が好ましい。（８ａ）は開孔
性多孔質体（８）に設けられた溝であり、この溝（８ａ
）に改質触媒（７）が充填されている。この例では溝（
８ａ）と開孔性多孔質体（８）の両方で燃料ガス流路を
形成している。
次に動作について説明する。炭化水素とスチームを主成
分とする燃料ガスは、改質触媒（７）を充填した溝（８
ａ）と開孔性多孔質体（８）で構成される燃料ガス流路
に供給され、改質触媒（７）の作用により前記（１〕〜
【８］式に従って水素と一酸化炭素を生成分とする燃料
ガスに改質される。これら水素および一酸化炭素は開孔
性多孔質体（８）の開孔部を拡散して対設する燃料電極
（２）全面に均一に供給され。
分とする燃料ガスは、改質触媒（７）を充填した溝（８
ａ）と開孔性多孔質体（８）で構成される燃料ガス流路
に供給され、改質触媒（７）の作用により前記（１〕〜
【８］式に従って水素と一酸化炭素を生成分とする燃料
ガスに改質される。これら水素および一酸化炭素は開孔
性多孔質体（８）の開孔部を拡散して対設する燃料電極
（２）全面に均一に供給され。
電気化学、化学反応式（４） 、 （５）に従って消費
され、電気エネルギーと副生ずる熱エネルギーとを生み
出す。
され、電気エネルギーと副生ずる熱エネルギーとを生み
出す。
このように、改質触媒（７）は開孔性多孔質体（８）に
より°燃料電極（２）と空間的に隔離されているため。
より°燃料電極（２）と空間的に隔離されているため。
電解質と接触することによる活性低下を防止することが
できる。しかも、燃料ガスの拡散を妨げることが無い。
できる。しかも、燃料ガスの拡散を妨げることが無い。
したがって、改質触媒（７）の活性低下を防ぎ、長期的
に安定した電池特性が得られる。
に安定した電池特性が得られる。
特に、開孔性多孔質体（８）として電解質に濡れにくい
ニッケルまたはニッケルを主成分とする合金の発泡金属
シートを用いる事により、改質触媒（７）の電解質によ
る濡れをより効果的に妨ぐことかできる。
ニッケルまたはニッケルを主成分とする合金の発泡金属
シートを用いる事により、改質触媒（７）の電解質によ
る濡れをより効果的に妨ぐことかできる。
なお、上記実゛施例では改質触媒（７）を充填した溝（
８ａ）と開孔性多孔質体（８）の孔部分が共に燃料ガス
流路となっているものを示したが、改質触媒（７）の充
填の程度および開孔性多孔質体（８）の孔の大きさや割
合を調整することにより何れか一部を燃料ガス流路とし
てもよく、また１例えば酸化剤ガス側波板（５ｂ）のよ
うなスペーサを燃料電極（２）と開孔性多孔質体（８）
との間もしくは開孔性多孔質体（８）とセパレータ板（
６）との間に設けて燃料ガス流路としてもよい。
８ａ）と開孔性多孔質体（８）の孔部分が共に燃料ガス
流路となっているものを示したが、改質触媒（７）の充
填の程度および開孔性多孔質体（８）の孔の大きさや割
合を調整することにより何れか一部を燃料ガス流路とし
てもよく、また１例えば酸化剤ガス側波板（５ｂ）のよ
うなスペーサを燃料電極（２）と開孔性多孔質体（８）
との間もしくは開孔性多孔質体（８）とセパレータ板（
６）との間に設けて燃料ガス流路としてもよい。
また、上記実施例では燃料電極（２）と開孔性多孔質体
（８）とが分離して形成されているものを示したが１例
えば代表的な燃料電極（２）の素材であるニッケル粉末
を適当な溶媒を用いてペースト状にした後ニッケルを主
成分とする開孔性多孔質体（８）の表面に塗布し焼成す
るなどの方法により両者１２１ 、 ＋８１が一体化さ
れたものを用いてもよい。
（８）とが分離して形成されているものを示したが１例
えば代表的な燃料電極（２）の素材であるニッケル粉末
を適当な溶媒を用いてペースト状にした後ニッケルを主
成分とする開孔性多孔質体（８）の表面に塗布し焼成す
るなどの方法により両者１２１ 、 ＋８１が一体化さ
れたものを用いてもよい。
【発明の効果フ
以上のように、この発明によれば、改質触媒と燃料電極
間に開孔性多孔質体を介在させたので。
間に開孔性多孔質体を介在させたので。
反応ガスの拡散抵抗を増加させること無く上記改質触媒
と燃料電極とを効果的に分離することができる効果があ
る。
と燃料電極とを効果的に分離することができる効果があ
る。
第１図は従来の内部改質型溶融炭酸塩形燃料電池を一部
断面にして内部を示す斜視図、第２図はこの発明の一実
施例による内部改質型溶融炭酸塩形燃料電池を一部断面
にして内部を示す斜視図である。 図において、（１）は電解質マトリクス、（２Ｊは燃料
電極、（３］は酸化剤電極、 （５ａ）、（５ｂ）は反
応ガス流路、（６）はガス分離板、（７月よ改質触媒、
（８）は開孔性多孔質体、 （８ａ）は溝である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。
断面にして内部を示す斜視図、第２図はこの発明の一実
施例による内部改質型溶融炭酸塩形燃料電池を一部断面
にして内部を示す斜視図である。 図において、（１）は電解質マトリクス、（２Ｊは燃料
電極、（３］は酸化剤電極、 （５ａ）、（５ｂ）は反
応ガス流路、（６）はガス分離板、（７月よ改質触媒、
（８）は開孔性多孔質体、 （８ａ）は溝である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。
Claims (2)
- （１）電解質マトリクスを介在して対向する燃料電極お
よび酸化剤電極を有する単電池、並びに上記燃料電極に
対設する燃料ガス流路と上記酸化剤電極に対設する酸化
剤ガス流路とを分離するガス分離板を交互に積層して積
層体を構成し、上記燃料ガス流路の少なくとも一部に改
質触媒を充填する内部改質型溶融炭酸塩形燃料電池にお
いて、上記改質触媒と燃料電極間に開孔性多孔質体を介
在させたことを特徴とする内部改質型溶融炭酸塩形燃料
電池。 - （２）開孔性多孔質体はニッケルまたはニッケルを主成
分とする合金の発泡金属である特許請求の範囲第１項記
載の内部改質型溶融炭酸塩形燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59146315A JPS6124167A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 内部改質型溶融炭酸塩形燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59146315A JPS6124167A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 内部改質型溶融炭酸塩形燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6124167A true JPS6124167A (ja) | 1986-02-01 |
Family
ID=15404888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59146315A Pending JPS6124167A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 内部改質型溶融炭酸塩形燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6124167A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0257398A2 (en) * | 1986-08-25 | 1988-03-02 | Institute of Gas Technology | Dual compartment anode structure |
-
1984
- 1984-07-13 JP JP59146315A patent/JPS6124167A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0257398A2 (en) * | 1986-08-25 | 1988-03-02 | Institute of Gas Technology | Dual compartment anode structure |
| JPS6362155A (ja) * | 1986-08-25 | 1988-03-18 | インスティチュ−ト・オブ・ガス・テクノロジ− | 二室アノ−ド構造体 |
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