JPS61267268A - 溶融炭酸塩形燃料電池用流路板 - Google Patents
溶融炭酸塩形燃料電池用流路板Info
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- JPS61267268A JPS61267268A JP60109812A JP10981285A JPS61267268A JP S61267268 A JPS61267268 A JP S61267268A JP 60109812 A JP60109812 A JP 60109812A JP 10981285 A JP10981285 A JP 10981285A JP S61267268 A JPS61267268 A JP S61267268A
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- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、高温型、特に溶融炭酸塩を電解質とする燃
料電池における流路板に関するものである。
料電池における流路板に関するものである。
［従来の技術］
第２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−・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。（２
ａ） 、（２１）） ｒｉ燃料側流路板であり、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、溶融炭酸塩と反応ガスに対
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教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。（３ａ） 、 （３
ｂ）は燃料側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
孔質板に炭酸リチウムや炭酸カリウムといった電解質を
含浸したものである。（５ａ）、（５ｂ） Ｖｉ酸化剤
側電極であり、燃料側電極（３ａ）、（３ｂ）と同様な
多孔質構遺体から成っている。この酸化剤側電極（５ａ
） 、（５ｂ）にｒ／″ｉ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賀構造体とな
る。（６ａ）、（６ｂ）は酸化剤側流路板であり、燃料
側流路板（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に
はニッケルが被覆されたステンレス板から成っている。
料電池の−・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。（２
ａ） 、（２１）） ｒｉ燃料側流路板であり、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、溶融炭酸塩と反応ガスに対
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教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。（３ａ） 、 （３
ｂ）は燃料側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
孔質板に炭酸リチウムや炭酸カリウムといった電解質を
含浸したものである。（５ａ）、（５ｂ） Ｖｉ酸化剤
側電極であり、燃料側電極（３ａ）、（３ｂ）と同様な
多孔質構遺体から成っている。この酸化剤側電極（５ａ
） 、（５ｂ）にｒ／″ｉ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賀構造体とな
る。（６ａ）、（６ｂ）は酸化剤側流路板であり、燃料
側流路板（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に
は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。これら端板（１
）、（８）は共にセパレータ板（７）と同様の形状で、
同じ材質で形成されており、セ、＜レータ板（７）の一
種と考えてよい。
形状でステンレスにて構成されている。これら端板（１
）、（８）は共にセパレータ板（７）と同様の形状で、
同じ材質で形成されており、セ、＜レータ板（７）の一
種と考えてよい。
次にこの種の溶融炭酸塩形燃料電池の動作に９１
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。
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（３ａ） 、（３ｂ） 、（５ａ） 、
（５ｂ）が使用される。また電解質として、ｍ融状台の
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（ｃｏＱ３）が電荷移動
に寄与する。
に多孔質な電極（３ａ） 、（３ｂ） 、（５ａ） 、
（５ｂ）が使用される。また電解質として、ｍ融状台の
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（ｃｏＱ３）が電荷移動
に寄与する。
燃料制電ｍ （３ａ）、（３ｂ）及び、酸化剤側電極（
５ａ）、（５ｂ）における反応は次のようになっている
。
５ａ）、（５ｂ）における反応は次のようになっている
。
燃料制電ｌｉｐ、 Ｉ（２＋ＣＯ３２−−Ｈ２０＋Ｃ
Ｏ２＋２ｅ （式ｌ）酸化剤側電極ＣＯｚ＋１０２＋２
ｅ−ＣＯａ２（式２）上記の反応の進行を第２図に基づ
いて説明する。
Ｏ２＋２ｅ （式ｌ）酸化剤側電極ＣＯｚ＋１０２＋２
ｅ−ＣＯａ２（式２）上記の反応の進行を第２図に基づ
いて説明する。
燃料側−ｍ （３ａ）、 （３ｂ）においては、燃料側
のガス流路板（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）のように反応し
、水と二酸化炭素と電子が生成する。
のガス流路板（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）のように反応し
、水と二酸化炭素と電子が生成する。
第２図中で上方の単電池の燃料側電極（３ａ）で生じた
電子は燃料極側のガス流路板（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Ｆ方の単
電池の酸化剤側電極（５ａ）に至る。また、燃料制電４
ｉ （３ｂ）で生じた電子は燃料側のガス流路板（２ｂ
） ｓセパレータ板（７）、酸化パ剤側のガス流路板（
６ａ）を通って酸化剤側電極（５ａ）に至る。酸化剤制
電ｉ （５ａ）、（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
して（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。
電子は燃料極側のガス流路板（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Ｆ方の単
電池の酸化剤側電極（５ａ）に至る。また、燃料制電４
ｉ （３ｂ）で生じた電子は燃料側のガス流路板（２ｂ
） ｓセパレータ板（７）、酸化パ剤側のガス流路板（
６ａ）を通って酸化剤側電極（５ａ）に至る。酸化剤制
電ｉ （５ａ）、（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
して（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。
従来の溶融炭酸塩形燃料電池は以上のように構成されて
おり、電池運転中流路板（２ａ） 、 （２ｂ） 、
（６ａ）、 （６ｂ）は約６５０℃という高温にさらさ
れるので、流路板（２ａ） 、 （２ｂ） 、 （６ａ
） 、 （６ｂ）がクロムや鉄などを含有する合金で構
成されている場合、電解質である溶融炭酸塩と上記クロ
ムや鉄が反応し、電解質の消耗を招き電池特性の劣化を
速め、電解質を電池外より補給しなければならないとい
う問題点かあつた。
おり、電池運転中流路板（２ａ） 、 （２ｂ） 、
（６ａ）、 （６ｂ）は約６５０℃という高温にさらさ
れるので、流路板（２ａ） 、 （２ｂ） 、 （６ａ
） 、 （６ｂ）がクロムや鉄などを含有する合金で構
成されている場合、電解質である溶融炭酸塩と上記クロ
ムや鉄が反応し、電解質の消耗を招き電池特性の劣化を
速め、電解質を電池外より補給しなければならないとい
う問題点かあつた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、流路板と電解質との反応を防止して、電解質
の消耗を著しく低減することかできる溶融炭酸塩形燃料
電池用流路板を得ることを目的とする。
たもので、流路板と電解質との反応を防止して、電解質
の消耗を著しく低減することかできる溶融炭酸塩形燃料
電池用流路板を得ることを目的とする。
この発明に係るｄ融炭酸塩形燃料電池用流路板は、流路
基板の電極およびセパレータ板と接触しない部分を溶融
炭酸塩に対して安定なセラミックスで被覆したものであ
る。
基板の電極およびセパレータ板と接触しない部分を溶融
炭酸塩に対して安定なセラミックスで被覆したものであ
る。
〔作用］
この発明における流路基板に被覆されたセラミックス層
は、電池運転中、電解質が流路基板と高温酸化反応を起
こすことを防ぎ、セラミックス自身は電解質と反応しな
いことにより、流路板との反応に起因していた電解質の
消耗を防ぐ。
は、電池運転中、電解質が流路基板と高温酸化反応を起
こすことを防ぎ、セラミックス自身は電解質と反応しな
いことにより、流路板との反応に起因していた電解質の
消耗を防ぐ。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、図におい
て、（９）は電池運転状態において溶融炭酸塩に対し安
定であるセラミックス、（ｉｏ）は流路基板である。
図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、図におい
て、（９）は電池運転状態において溶融炭酸塩に対し安
定であるセラミックス、（ｉｏ）は流路基板である。
このような構造の流路板は例えば、あらかじめプレス金
型加工により成形した波形の８Ｕ８３１６Ｌの流路基板
（１（１）にサンドブラストを施した後、溶融炭酸塩に
対して安定なセラミックス、例えばアルミン酸リチウム
粉末を用いてプラズマ溶射を両面に０．０５ｍｍ程度行
なった上で、電極およびセパレータ板との接触部を研磨
することによって得られる。
型加工により成形した波形の８Ｕ８３１６Ｌの流路基板
（１（１）にサンドブラストを施した後、溶融炭酸塩に
対して安定なセラミックス、例えばアルミン酸リチウム
粉末を用いてプラズマ溶射を両面に０．０５ｍｍ程度行
なった上で、電極およびセパレータ板との接触部を研磨
することによって得られる。
上記のように構成された溶融訳酸塩形燃料電池用流路板
（２ａ） 、 （２ｂ） 、（６ａ） 、 （６ｂ）は
、第２図に示すように、セパレータ板（１）、（力、（
８）と電極（３ａ） 、 （３ｂ）、（５ａ）、（５ｂ
）の間に介在し、ガスの流路を確保すると共に電流を流
す役割をする。その時、アルミン酸リチウムの被覆層（
９）は電池運転状態において溶］ 融炭酸塩に対
して安定であり、かつ流路基板（１０）が溶融炭酸塩と
反応するのを遮断するので、電解質である溶融炭酸塩が
流路板との反応によって消耗するのを防止することがで
きる。
（２ａ） 、 （２ｂ） 、（６ａ） 、 （６ｂ）は
、第２図に示すように、セパレータ板（１）、（力、（
８）と電極（３ａ） 、 （３ｂ）、（５ａ）、（５ｂ
）の間に介在し、ガスの流路を確保すると共に電流を流
す役割をする。その時、アルミン酸リチウムの被覆層（
９）は電池運転状態において溶］ 融炭酸塩に対
して安定であり、かつ流路基板（１０）が溶融炭酸塩と
反応するのを遮断するので、電解質である溶融炭酸塩が
流路板との反応によって消耗するのを防止することがで
きる。
なお、上記実施例では、流路基板（ｌＯ）として、５Ｕ
８３１６Ｌを用いているが、他のステンレス鋼、ニッケ
ル基合金などを用いても上記実施例と同様な効果を奏す
る。さらに燃料極側の流路基板（１０）としてニッケル
または銅を使用した場合、あるいは、流路基板（１０）
の燃料側電極及びセパレータ板と接する部分にニッケル
及び銅を用いた場合は上記実施例の効果に加え、これら
の金属が電池運転時の燃料雰囲気下で安定であるという
ことから、セパレータ板および燃料側電極と流路板との
接触抵抗が増加しないという効果を得る。
８３１６Ｌを用いているが、他のステンレス鋼、ニッケ
ル基合金などを用いても上記実施例と同様な効果を奏す
る。さらに燃料極側の流路基板（１０）としてニッケル
または銅を使用した場合、あるいは、流路基板（１０）
の燃料側電極及びセパレータ板と接する部分にニッケル
及び銅を用いた場合は上記実施例の効果に加え、これら
の金属が電池運転時の燃料雰囲気下で安定であるという
ことから、セパレータ板および燃料側電極と流路板との
接触抵抗が増加しないという効果を得る。
また、上記実施例では溶融炭酸塩に対して安定なセラミ
ックスがアルミン酸リチウムである場合について説明し
たが、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化セリ
タムなどであってもよく、上記実施例と同様の効果を奏
する。
ックスがアルミン酸リチウムである場合について説明し
たが、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化セリ
タムなどであってもよく、上記実施例と同様の効果を奏
する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば流路基板の電極および
セパレータ板と接触しない部分を溶融炭酸塩に対して安
定なセラミックスで被覆したので、流路板と電解質との
反応を防止して、電解質の消耗を著しく低減することが
できる効果がある。
セパレータ板と接触しない部分を溶融炭酸塩に対して安
定なセラミックスで被覆したので、流路板と電解質との
反応を防止して、電解質の消耗を著しく低減することが
できる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による流路板の一部を拡大
して示す断面図、第２図は一般の溶融炭酸塩形燃料電池
の構成を示す斜視図である。 図において、（１）、（７）、（８）はセパレータ板、
（２ａ）、（２ｂ）は燃料側流路板、（３ａ） 、（３
ｂ ）は燃料側電極、（４ａ）、（４ｂ）は電解質層、
（５ａ）、（５ｂ）は酸化剤側電極、（６ａ）、（６ｂ
）は酸化剤側流ｗ！Ｉ板、（９）は溶融炭酸塩に対して
安定なセラミックス、（１０）は流路基板である。
して示す断面図、第２図は一般の溶融炭酸塩形燃料電池
の構成を示す斜視図である。 図において、（１）、（７）、（８）はセパレータ板、
（２ａ）、（２ｂ）は燃料側流路板、（３ａ） 、（３
ｂ ）は燃料側電極、（４ａ）、（４ｂ）は電解質層、
（５ａ）、（５ｂ）は酸化剤側電極、（６ａ）、（６ｂ
）は酸化剤側流ｗ！Ｉ板、（９）は溶融炭酸塩に対して
安定なセラミックス、（１０）は流路基板である。
Claims (3)
- （１）電極とセパレータ板間に介在し、反応ガスの流路
となるものにおいて、流路基板の上記電極およびセパレ
ータ板と接触しない部分を溶融炭酸塩に対して安定なセ
ラミックスで被覆したことを特徴とする溶融炭酸塩形燃
料電池用流路板。 - （２）流路基板はステンレス鋼、ニッケル基合金、ニッ
ケル、および銅のうちの何れかよりなる特許請求の範囲
第１項記載の溶融炭酸塩形燃料電池用流路板。 - （３）セラミックスはアルミン酸リチウム、酸化アルミ
ニウム、酸化ジルコニウムおよび酸化セリウムのうちの
何れかである特許請求の範囲第１項または第２項記載の
溶融炭酸塩形燃料電池用流路板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60109812A JPS61267268A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | 溶融炭酸塩形燃料電池用流路板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60109812A JPS61267268A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | 溶融炭酸塩形燃料電池用流路板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61267268A true JPS61267268A (ja) | 1986-11-26 |
Family
ID=14519828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60109812A Pending JPS61267268A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | 溶融炭酸塩形燃料電池用流路板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61267268A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01100866A (ja) * | 1987-10-14 | 1989-04-19 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 高温型燃料電池用電極間接合体 |
| JPH01176669A (ja) * | 1988-01-06 | 1989-07-13 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
| WO1996017394A1 (de) * | 1994-12-01 | 1996-06-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Brennstoffzelle mit keramisch beschichteten bipolarplatten und deren herstellung |
-
1985
- 1985-05-21 JP JP60109812A patent/JPS61267268A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01100866A (ja) * | 1987-10-14 | 1989-04-19 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 高温型燃料電池用電極間接合体 |
| JPH01176669A (ja) * | 1988-01-06 | 1989-07-13 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
| WO1996017394A1 (de) * | 1994-12-01 | 1996-06-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Brennstoffzelle mit keramisch beschichteten bipolarplatten und deren herstellung |
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