JPS6129075A - 溶融炭酸塩型燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池Info
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- JPS6129075A JPS6129075A JP59150692A JP15069284A JPS6129075A JP S6129075 A JPS6129075 A JP S6129075A JP 59150692 A JP59150692 A JP 59150692A JP 15069284 A JP15069284 A JP 15069284A JP S6129075 A JPS6129075 A JP S6129075A
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
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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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/244—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes with matrix-supported molten electrolyte
-
- 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
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- Sustainable Energy (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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〕
本発明は、経時的な特性劣化を抑制づ−るようにした溶
融炭酸ｊＭ型燃料電池に関する。
融炭酸ｊＭ型燃料電池に関する。
近年、次世代の燃料電池として溶融炭酸塩型燃料電池の
開発が進められている。溶融炭酸塩型燃料電池は、炭酸
塩からなる電解質を高温下で溶融状態にし、電極反応を
生起させるもので、リン酸型、固体電解質型等の他の燃
料電池に比べ、電極反応が起り易く、発電熱効率が高い
うえ、高価な肉金属触媒を必要としない等の特長を有し
ている。
開発が進められている。溶融炭酸塩型燃料電池は、炭酸
塩からなる電解質を高温下で溶融状態にし、電極反応を
生起させるもので、リン酸型、固体電解質型等の他の燃
料電池に比べ、電極反応が起り易く、発電熱効率が高い
うえ、高価な肉金属触媒を必要としない等の特長を有し
ている。
ところで、このような溶融炭酸塩型燃料電池で高出力の
発電プラン１〜を構成するには、複数の単位電池を直列
に積層して燃料電池本体を構成し、各単位電池の加算出
力を１ｑるようにしなければならない。このため、この
種の燃料電池は、通常、次のように構成される。
発電プラン１〜を構成するには、複数の単位電池を直列
に積層して燃料電池本体を構成し、各単位電池の加算出
力を１ｑるようにしなければならない。このため、この
種の燃料電池は、通常、次のように構成される。
すなわち、各単位電池は、一対の多孔質電極板と、これ
らの間に介在させたアルカリ炭酸塩からなる電解質板と
から構成される。これら単位電池は、セパレータを介し
て積層される。セパレータは、各単位電池間の電気的な
接続機能と、各電極板への反応ガスの通路を形成する機
能と兼備えたものである。
らの間に介在させたアルカリ炭酸塩からなる電解質板と
から構成される。これら単位電池は、セパレータを介し
て積層される。セパレータは、各単位電池間の電気的な
接続機能と、各電極板への反応ガスの通路を形成する機
能と兼備えたものである。
燃料電池本体の４つの側面には、反応ガスの分配、回収
機能を有するマニホールドが当てがわれており、これら
マニホールドのうちの一つに酸化剤ガスを供給するとと
もに、隣接するマニホールドに燃料ガスを供給し、燃料
電池本体で両ガスを反応させて直流出力を得た後、それ
ぞれの対向するマニホールドからガスを排出させるよう
にしている。
機能を有するマニホールドが当てがわれており、これら
マニホールドのうちの一つに酸化剤ガスを供給するとと
もに、隣接するマニホールドに燃料ガスを供給し、燃料
電池本体で両ガスを反応させて直流出力を得た後、それ
ぞれの対向するマニホールドからガスを排出させるよう
にしている。
ところで、このような構造の燃料電池には、次のような
問題があった。
問題があった。
すなわち、上記燃料電池は、上記マニホールドと、燃料
電池本体側面との間に、たとえば多孔質のジルコニアフ
ェルトを介在させ、このジルコニアフェル１〜に溶融炭
酸塩を含浸させて燃料電池本体とマニホールドとの間に
ウェブ１−シール部を形成するようにしている。ところ
が、炭酸塩は作動温度で溶融すると腐蝕性を有するため
、マニホールドと炭酸塩との接触部位の耐食性が問題と
なる。
電池本体側面との間に、たとえば多孔質のジルコニアフ
ェルトを介在させ、このジルコニアフェル１〜に溶融炭
酸塩を含浸させて燃料電池本体とマニホールドとの間に
ウェブ１−シール部を形成するようにしている。ところ
が、炭酸塩は作動温度で溶融すると腐蝕性を有するため
、マニホールドと炭酸塩との接触部位の耐食性が問題と
なる。
そこで、従来は、マニホールドの上記部位にアルミナ、
ジルコニアなとの酸化物セラミック粉末をプラズマ溶射
して耐食層を形成していた。
ジルコニアなとの酸化物セラミック粉末をプラズマ溶射
して耐食層を形成していた。
しかしながら、上記の方法で形成された耐食層には、微
細な孔が多数存在し、この微細孔に溶融炭酸塩が浸透し
て母材を腐蝕させてしまうという問題があった。このよ
うに母材が腐蝕すると、耐食層が母材から剥離し、微小
隙間を介して炭酸塩が移動逸散してしまうことになる。
細な孔が多数存在し、この微細孔に溶融炭酸塩が浸透し
て母材を腐蝕させてしまうという問題があった。このよ
うに母材が腐蝕すると、耐食層が母材から剥離し、微小
隙間を介して炭酸塩が移動逸散してしまうことになる。
また、酸化物セラミック被膜が剥離すると、マニホール
ドの母材と炭酸塩との間の電気的絶縁性が損われること
にもなる。このような点から、従来の溶融炭酸塩型燃料
電池は、経時的な劣化を免れ得ないという問題があった （発明の目的〕 本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、
その目的とするところは、マニホールドのウェブ１〜シ
ールを形成する面の耐食性と電気絶縁性の向上を図り、
もって経時的劣化の少ない溶融炭酸塩型燃料電池を提供
することにある。
ドの母材と炭酸塩との間の電気的絶縁性が損われること
にもなる。このような点から、従来の溶融炭酸塩型燃料
電池は、経時的な劣化を免れ得ないという問題があった （発明の目的〕 本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、
その目的とするところは、マニホールドのウェブ１〜シ
ールを形成する面の耐食性と電気絶縁性の向上を図り、
もって経時的劣化の少ない溶融炭酸塩型燃料電池を提供
することにある。
本発明は、マニホールドのウェットシール部を形成する
面と、燃料電池本体の側面との間にち密性酸化物セラミ
ックからなるスペーサを介在させたことを特徴としてい
る。なお、ここにち密性とは、少なくとも溶融炭酸塩が
浸透しない程度の見掛は密度を有するものを言う。
面と、燃料電池本体の側面との間にち密性酸化物セラミ
ックからなるスペーサを介在させたことを特徴としてい
る。なお、ここにち密性とは、少なくとも溶融炭酸塩が
浸透しない程度の見掛は密度を有するものを言う。
本発明によれば、マニホールドと燃料電池本体の側面と
の間にスペーサを存在させるようにしているので、マニ
ホールドが溶融炭酸塩と直接接触することがない。この
ため、マニホールドが腐蝕するのを効果的に防止できる
。また、上記スペーサは非電子伝導性の酸化物セラミッ
クで形成されているので、炭酸塩とマニホールドとの間
の電気絶縁性は、従来の耐食層のみの場合に比べ、大幅
に向上する。この結果、燃料電池の経時的特性の低下を
効果的に防止することができる。
の間にスペーサを存在させるようにしているので、マニ
ホールドが溶融炭酸塩と直接接触することがない。この
ため、マニホールドが腐蝕するのを効果的に防止できる
。また、上記スペーサは非電子伝導性の酸化物セラミッ
クで形成されているので、炭酸塩とマニホールドとの間
の電気絶縁性は、従来の耐食層のみの場合に比べ、大幅
に向上する。この結果、燃料電池の経時的特性の低下を
効果的に防止することができる。
また、本発明によれば、次のような附随的な効果も得る
ことができる。すなわち、燃料電池本体の側面とマニホ
ールドとの間に、例えばジルコニアフェル１−を介在さ
せる場合には、通常、ジルコニアフェル１〜の厚みを増
して燃料電池本体とマニホールドとの間の電気絶縁を図
る必要がある。ところが、ジルコニアフェルトの厚みを
増すと、これに含浸される溶融炭酸塩の凹も増加するた
め、この溶融炭酸塩を介して電子の移動が起こる。この
結果、出力電圧の低下を招くという問題がある。
ことができる。すなわち、燃料電池本体の側面とマニホ
ールドとの間に、例えばジルコニアフェル１−を介在さ
せる場合には、通常、ジルコニアフェル１〜の厚みを増
して燃料電池本体とマニホールドとの間の電気絶縁を図
る必要がある。ところが、ジルコニアフェルトの厚みを
増すと、これに含浸される溶融炭酸塩の凹も増加するた
め、この溶融炭酸塩を介して電子の移動が起こる。この
結果、出力電圧の低下を招くという問題がある。
ところが、本発明のように、ジルコニアフェルトとマニ
ホールドとの間に上記のスペーサを設けるようにすれば
必要な電気絶縁性は確保されるので、ジルコニアフェル
トの厚さは単にウェットシールが形成し得るだけの必要
最小限の厚さで良い。したがって、この場合には、ジル
コニアフェルトに含浸された溶融炭酸塩を介しての電子
の移動口を６一 最小限に抑制することができ、結局、電池特性の向上化
を図ることができる。
ホールドとの間に上記のスペーサを設けるようにすれば
必要な電気絶縁性は確保されるので、ジルコニアフェル
トの厚さは単にウェットシールが形成し得るだけの必要
最小限の厚さで良い。したがって、この場合には、ジル
コニアフェルトに含浸された溶融炭酸塩を介しての電子
の移動口を６一 最小限に抑制することができ、結局、電池特性の向上化
を図ることができる。
以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する
。
。
第１図において、１は、燃料電池本体である。
この燃料電池本体上は、エンドプレー１〜２ａ、 ２ｂ
の間に、複数の単位電池釘をセパレータ４を介して積層
して構成されている。単位電池は、一対の多孔質電極板
５ａ、 ５ｂの間に電解質板を介挿してなるものである
。電解質板は、たとえばＬｉ２Ｃ０：＋／’ Ｋ ２
ＣＯ３＝ ６２／ ３８ （Ｔ： ＪＬｉ比） ０）ａ
含炭ｍ’ｌｌＡ粉末と、γ−リチウムアルミネートの
保持材とをホットプレスして形成される。セパレータ４
には、その両面に互いに直交する方向に延びる複数のガ
ス通流溝６ａ、 ６ｂが形成されている。
の間に、複数の単位電池釘をセパレータ４を介して積層
して構成されている。単位電池は、一対の多孔質電極板
５ａ、 ５ｂの間に電解質板を介挿してなるものである
。電解質板は、たとえばＬｉ２Ｃ０：＋／’ Ｋ ２
ＣＯ３＝ ６２／ ３８ （Ｔ： ＪＬｉ比） ０）ａ
含炭ｍ’ｌｌＡ粉末と、γ−リチウムアルミネートの
保持材とをホットプレスして形成される。セパレータ４
には、その両面に互いに直交する方向に延びる複数のガ
ス通流溝６ａ、 ６ｂが形成されている。
このように構成された燃料電池本体上の各側面には、そ
れぞれ角型環状のジルコニアフェルｌ〜７ａ。
れぞれ角型環状のジルコニアフェルｌ〜７ａ。
７ｂ、 ７ｃ、 ７ｄと、同スペーサ＆ａ、 ８ｂ、
８ｃ、 ８ｄとを介してマニホールド９ａ、 ９ｂ、
９ｃ、 ９ｄが重合され、これらマニホールド９ａ〜９
ｄが図示しない手段によって締付は固定されている。ジ
ルコニアフェルト７ａ〜１ｄは、溶融炭酸塩を含浸させ
てスペーサ８ａ〜８ｄとの間でウェットシールを構成す
る機能を有する。
８ｃ、 ８ｄとを介してマニホールド９ａ、 ９ｂ、
９ｃ、 ９ｄが重合され、これらマニホールド９ａ〜９
ｄが図示しない手段によって締付は固定されている。ジ
ルコニアフェルト７ａ〜１ｄは、溶融炭酸塩を含浸させ
てスペーサ８ａ〜８ｄとの間でウェットシールを構成す
る機能を有する。
スベー４ノ８ａ〜８ｄは、たどえば、真密度の９８％の
見掛は密度を有するアルミナで形成されている。スペー
サとマニホールド９８〜９ｄのいわゆるフランジ部との
間は、たとえばコバルタイト（商標名）なとの高湿シー
リング剤でシールされている。
見掛は密度を有するアルミナで形成されている。スペー
サとマニホールド９８〜９ｄのいわゆるフランジ部との
間は、たとえばコバルタイト（商標名）なとの高湿シー
リング剤でシールされている。
このように構成された燃料電池を６５０℃に昇温させ、
マニホールド９ａ側からマニホールド９Ｃ側へ酸化剤ガ
スＰを通流させるとともに、マニホールド９ｂ側からマ
ニホールド９ｄ側へ燃料ガスＱを通流させ、２００時間
運転させた。その後、各マニホールド９８〜９ｄを分解
してそのフランジ部を調べたところ、フランジ部の腐蝕
は発生せず、気密ＩＩ造の破壊は無かった。
マニホールド９ａ側からマニホールド９Ｃ側へ酸化剤ガ
スＰを通流させるとともに、マニホールド９ｂ側からマ
ニホールド９ｄ側へ燃料ガスＱを通流させ、２００時間
運転させた。その後、各マニホールド９８〜９ｄを分解
してそのフランジ部を調べたところ、フランジ部の腐蝕
は発生せず、気密ＩＩ造の破壊は無かった。
この本実施例から明らかな如く、本発明によれば、長期
に亙って溶融炭酸塩の移動逸散を防止できる上、安定し
た電気絶縁性を確保でき、結局、経時的劣化の少ない溶
融炭酸塩型燃料電池を提供することができる。
に亙って溶融炭酸塩の移動逸散を防止できる上、安定し
た電気絶縁性を確保でき、結局、経時的劣化の少ない溶
融炭酸塩型燃料電池を提供することができる。
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
ない。たとえば、第２図に示すように、スペーサ１６の
ジルコニアフェルトとの接触面に長手方向に沿って複数
の突条１７ａ 、 １７ｂを形成するようにすれば、ス
ペーサ１６とジルコニアフェルｉ・と圧着結合によって
上記突条１７ａ 、 １７ｂがジルコニアフェルトに食
込み、両者の間のシール性能がさらに向上する。
ない。たとえば、第２図に示すように、スペーサ１６の
ジルコニアフェルトとの接触面に長手方向に沿って複数
の突条１７ａ 、 １７ｂを形成するようにすれば、ス
ペーサ１６とジルコニアフェルｉ・と圧着結合によって
上記突条１７ａ 、 １７ｂがジルコニアフェルトに食
込み、両者の間のシール性能がさらに向上する。
また、上記実施例では、スペーサにアルミナを用いたが
、たとえばジルコニアなど池の酸化物セラミックを用い
ても良い。さらに、マニホールドと、スペーサとを予め
ろう付等の方法によって固定しておくことによって、組
立て性能の向上化を図ることもできる。
、たとえばジルコニアなど池の酸化物セラミックを用い
ても良い。さらに、マニホールドと、スペーサとを予め
ろう付等の方法によって固定しておくことによって、組
立て性能の向上化を図ることもできる。
要するに、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施することができる。
変形して実施することができる。
第１図は本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池
の主要部の構成を示す分解斜視図、第２図は本発明の他
の実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池のスペーサの一部
を示す斜視図である。 １・・・燃料電池本体、２ａ、 ２ｂ・・・エンドプレ
ート１．３−・・・単位電池、４・・・セパレータ、５
ａ、 ５ｂ・・・多孔質電極板、Ｇａ、 ６ｂ・・・ガ
ス通流溝、７８〜７ｄ・・・ジルコニアフェルト、８８
〜８ｄ、 １Ｂ・・・スペーサ、９ａ〜９ｄ・・・マニ
ホールド、１７ａ 、 １７ｂ・・・突条、Ｐ・・・酸
化剤ガス、Ｑ・・・燃料ガス。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 −１０＝
の主要部の構成を示す分解斜視図、第２図は本発明の他
の実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池のスペーサの一部
を示す斜視図である。 １・・・燃料電池本体、２ａ、 ２ｂ・・・エンドプレ
ート１．３−・・・単位電池、４・・・セパレータ、５
ａ、 ５ｂ・・・多孔質電極板、Ｇａ、 ６ｂ・・・ガ
ス通流溝、７８〜７ｄ・・・ジルコニアフェルト、８８
〜８ｄ、 １Ｂ・・・スペーサ、９ａ〜９ｄ・・・マニ
ホールド、１７ａ 、 １７ｂ・・・突条、Ｐ・・・酸
化剤ガス、Ｑ・・・燃料ガス。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 −１０＝
Claims (4)
- （１）単位電池を複数積層してなる燃料電池本体と、こ
の燃料電池本体の各側面に当てがわれ前記各単位電池の
ガス通路に反応ガスを通流させるマニホールドとを備え
た溶融炭酸塩型燃料電池において、前記マニホールドの
表面でかつ前記燃料電池本体の側面との間でウェットシ
ール部を形成する面と、前記燃料電池本体の側面との間
に、ち密性酸化物セラミックからなるスペーサを介在さ
せてなることを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。 - （２）前記酸化物セラミックは、アルミナであることを
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。 - （３）前記酸化物セラミックは、ジルコニアであること
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。 - （４）前記スペーサは、前記マニホールドに予め固定さ
れているもの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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59150692A JPS6129075A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59150692A JPS6129075A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6129075A true JPS6129075A (ja) | 1986-02-08 |
| JPH036624B2 JPH036624B2 (ja) | 1991-01-30 |
Family
ID=15502361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59150692A Granted JPS6129075A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6129075A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0472152A2 (en) * | 1990-08-20 | 1992-02-26 | Energy Research Corporation | Gasket for a battery of molten carbonate fuel cells |
| JP2008525963A (ja) * | 2004-12-27 | 2008-07-17 | フュエルセル エナジー， インコーポレイテッド | 燃料電池スタックの動きの相違に対応するマニホルドガスケット |
| CN110797549A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-02-14 | 华中科技大学 | 用于平板式固体氧化物燃料电池电堆气流腔的密封装置 |
-
1984
- 1984-07-20 JP JP59150692A patent/JPS6129075A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0472152A2 (en) * | 1990-08-20 | 1992-02-26 | Energy Research Corporation | Gasket for a battery of molten carbonate fuel cells |
| JP2008525963A (ja) * | 2004-12-27 | 2008-07-17 | フュエルセル エナジー， インコーポレイテッド | 燃料電池スタックの動きの相違に対応するマニホルドガスケット |
| CN110797549A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-02-14 | 华中科技大学 | 用于平板式固体氧化物燃料电池电堆气流腔的密封装置 |
| CN110797549B (zh) * | 2019-10-12 | 2021-02-05 | 华中科技大学 | 用于平板式固体氧化物燃料电池电堆气流腔的密封装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH036624B2 (ja) | 1991-01-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |