JPS62133677A - 溶融炭酸塩燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩燃料電池Info
- Publication number
- JPS62133677A JPS62133677A JP60275346A JP27534685A JPS62133677A JP S62133677 A JPS62133677 A JP S62133677A JP 60275346 A JP60275346 A JP 60275346A JP 27534685 A JP27534685 A JP 27534685A JP S62133677 A JPS62133677 A JP S62133677A
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- JP
- Japan
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- powder
- fuel cell
- cell
- molten
- sealing part
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
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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
- H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
- H01M2300/0051—Carbonates
-
- 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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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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
本発明は、溶融炭酸塩などの溶融塩を電解質とし、ガス
状の活物質を用いた燃料電池に関する。
状の活物質を用いた燃料電池に関する。
従来の技術
溶融塩を電解質に用いた燃料電池を代表する溶融炭酸塩
燃料電池の基本構成を第３図に示す。炭酸カリウム、炭
酸リチウムなどの混合炭酸塩（例えばＬｉ２ａ）３：に
２ＣＯ３＝６２＝３８モル比）とアルミン酸リチウムの
微粉末とを混合ホットプレスした電解質体１（アルミン
酸リチウム重量比６５パーセント）を、ニッケル焼結体
よ構成るアノード２ａと、リチウムニッケル酸化物のカ
ソード２ｂとで挾み、それぞれのガス室には集電と電極
の固定を兼ねた集電体を配している。活物質ガスはノく
イポーラ板４で外側が囲われたガス室入口から供給し、
排ガスはガス室出口から排出する。
燃料電池の基本構成を第３図に示す。炭酸カリウム、炭
酸リチウムなどの混合炭酸塩（例えばＬｉ２ａ）３：に
２ＣＯ３＝６２＝３８モル比）とアルミン酸リチウムの
微粉末とを混合ホットプレスした電解質体１（アルミン
酸リチウム重量比６５パーセント）を、ニッケル焼結体
よ構成るアノード２ａと、リチウムニッケル酸化物のカ
ソード２ｂとで挾み、それぞれのガス室には集電と電極
の固定を兼ねた集電体を配している。活物質ガスはノく
イポーラ板４で外側が囲われたガス室入口から供給し、
排ガスはガス室出口から排出する。
電池の実用化に際しては、第３図に示した単電池を直列
に積層して電池端板５を配置しなければならないが、活
物質ガスの供給方法に大きく分けて２種類ある。このう
ち第４図に示したガス分配器６を電池外部に設けた、い
わゆる外部マニホールド型では、内部マニホールド型に
比べ電解質体１やバイポーラ板の構成が簡単で大規模の
積層化に適していると考えら渇が反面、各単電池の絶縁
性を保ちながら耐溶融塩性を有するガス封止材７を見出
す必要がある。
に積層して電池端板５を配置しなければならないが、活
物質ガスの供給方法に大きく分けて２種類ある。このう
ち第４図に示したガス分配器６を電池外部に設けた、い
わゆる外部マニホールド型では、内部マニホールド型に
比べ電解質体１やバイポーラ板の構成が簡単で大規模の
積層化に適していると考えら渇が反面、各単電池の絶縁
性を保ちながら耐溶融塩性を有するガス封止材７を見出
す必要がある。
従来、外部マニホールド型の封止材７としては酸化イツ
トリウムで安定化した酸化ジルコニウムなどの無機繊維
からなるフェルトを用いる方法があった（例えばＤｏＥ
レポート、ＤＯＥ／ＥＴ／１５４０−２）。
トリウムで安定化した酸化ジルコニウムなどの無機繊維
からなるフェルトを用いる方法があった（例えばＤｏＥ
レポート、ＤＯＥ／ＥＴ／１５４０−２）。
この方法で目的は達成されているようではあるが、フェ
ルトを用いていることから完全な封止効果を得ようとす
れば、活物質ガスと雰囲気ガスとの圧力のバランスをと
る必要がある。また長時間の運転中に電解質体の炭酸塩
がフェルト中に移動し、共通電解質となシミ混性能の低
下を引き起こす。
ルトを用いていることから完全な封止効果を得ようとす
れば、活物質ガスと雰囲気ガスとの圧力のバランスをと
る必要がある。また長時間の運転中に電解質体の炭酸塩
がフェルト中に移動し、共通電解質となシミ混性能の低
下を引き起こす。
その他の封止方法としては電池に用いている電解質体や
、溶融炭酸塩の含浸量を減らした電解質体をそのまま封
止材として用いたシ、或は凝固させて用いる方法がある
が、共通電解質となる問題や電池本体内部での温度分布
が不均一になシ、本質的な解決とはなっていない。さら
にこれらの諸課題を解決するために新しい封止材として
、種々の酸化物からなる溶融物を用いる方法があシ、比
較的短時間の電池試験においては成果を収めた。
、溶融炭酸塩の含浸量を減らした電解質体をそのまま封
止材として用いたシ、或は凝固させて用いる方法がある
が、共通電解質となる問題や電池本体内部での温度分布
が不均一になシ、本質的な解決とはなっていない。さら
にこれらの諸課題を解決するために新しい封止材として
、種々の酸化物からなる溶融物を用いる方法があシ、比
較的短時間の電池試験においては成果を収めた。
発明が解決しようとする問題点
本発明は外部マニホールド型積層燃料電池の活物質ガス
分配装置と電池本体との間の封止材に用いる種々の酸化
物からなる溶融物（ガラス）の流動性を抑制、制御する
ことによって、積層燃料電池のよシ一段の性能向上と長
寿命化を図ったものである。
分配装置と電池本体との間の封止材に用いる種々の酸化
物からなる溶融物（ガラス）の流動性を抑制、制御する
ことによって、積層燃料電池のよシ一段の性能向上と長
寿命化を図ったものである。
問題点を解決するための手段
活物質ガス分配装置と電池本体との間の封止材として用
いる種々の酸化物からなる溶融物（ガラス）に、保持体
粉末として酸化アルミニウムなどの、電池運転温度にお
いて溶融物に融解或は溶解しない安定な粉末を添加する
ことによシ、溶融物の流動性を抑制、制御したものであ
る。
いる種々の酸化物からなる溶融物（ガラス）に、保持体
粉末として酸化アルミニウムなどの、電池運転温度にお
いて溶融物に融解或は溶解しない安定な粉末を添加する
ことによシ、溶融物の流動性を抑制、制御したものであ
る。
作 用
通常、種々の酸化物からなる混合溶融物は粘度が高く封
止材として優れているが、この混合溶融物に固体の保持
体粉末を添加してペースト状にすると流動性はさらに抑
制され、長時間の電池運転中に封止部から流出すること
はない。
止材として優れているが、この混合溶融物に固体の保持
体粉末を添加してペースト状にすると流動性はさらに抑
制され、長時間の電池運転中に封止部から流出すること
はない。
また、添加する保持体粉末の分量や粒径を調整すること
によって、封止部の構造に応じて流動性を制御できる。
によって、封止部の構造に応じて流動性を制御できる。
実施例
以下、本発明の実施例では種々の酸化物からなる封止材
を、高粘度の溶融状態にあるものを含めてガラスと称す
る。このガラスを実際に封止材として用いる際には板ガ
ラスに成型して封止部に配する方法などいくつかあシ、
それぞれ有効であることは言うまでもないが、電池組立
て時の作業性を考慮して本発明の実施例としてはＰＶＢ
（ポリビニルブチラール）などの結着材を用いることに
よシ、これらのガラスを柔軟性のあるシート状にして封
止部に配した例を示す。
を、高粘度の溶融状態にあるものを含めてガラスと称す
る。このガラスを実際に封止材として用いる際には板ガ
ラスに成型して封止部に配する方法などいくつかあシ、
それぞれ有効であることは言うまでもないが、電池組立
て時の作業性を考慮して本発明の実施例としてはＰＶＢ
（ポリビニルブチラール）などの結着材を用いることに
よシ、これらのガラスを柔軟性のあるシート状にして封
止部に配した例を示す。
まず第１表に示したガラス組成となるように脛々の割合
に混合したガラス成分を１３００’Ｃ〜１５ｏＯ℃で融
解し、脱水、脱炭酸などを行った後、冷却、粉砕して平
均粒径１ｏμｍの原料粉末を得た。
に混合したガラス成分を１３００’Ｃ〜１５ｏＯ℃で融
解し、脱水、脱炭酸などを行った後、冷却、粉砕して平
均粒径１ｏμｍの原料粉末を得た。
［
流動性を抑制するための添加粉末として酸化アルミニウ
ムを４０重量パーセント混合し、ＰＶＢを結着材にして
スリップキャスティング法で柔軟性のあるシートに成型
した。このシートを第３図に示した外部マニホールド型
燃料電池の組み立て時に電池本体と活物質ガス分配器と
の間に介在し、第４図に示すエアーシリンダー１３など
で圧力（約１．０にり／ｃ４）を印加して固定する。こ
のガラスシートは電池運転開始の昇温時に結着材のＰＶ
Ｂが蒸散し、ガラスの軟化点（５ＱＯ〜６ｏ○°Ｃ）を
経て、電池運転温度の６５０℃では溶融ガラスが酸化ア
ルミニウム粉末に保持されて流動性がさらに抑制される
。すなわち保持体粉末として用いた酸化アルミニウムは
１０００°Ｃ以上にすると、ガラスと反応して溶解して
しまうおそれがあるが、電池運転温度では溶解せず安定
で、保持されたガラスは電池本体と活物質ガス分配器と
の間の絶縁性の封止材として長時間効果的に働く。
ムを４０重量パーセント混合し、ＰＶＢを結着材にして
スリップキャスティング法で柔軟性のあるシートに成型
した。このシートを第３図に示した外部マニホールド型
燃料電池の組み立て時に電池本体と活物質ガス分配器と
の間に介在し、第４図に示すエアーシリンダー１３など
で圧力（約１．０にり／ｃ４）を印加して固定する。こ
のガラスシートは電池運転開始の昇温時に結着材のＰＶ
Ｂが蒸散し、ガラスの軟化点（５ＱＯ〜６ｏ○°Ｃ）を
経て、電池運転温度の６５０℃では溶融ガラスが酸化ア
ルミニウム粉末に保持されて流動性がさらに抑制される
。すなわち保持体粉末として用いた酸化アルミニウムは
１０００°Ｃ以上にすると、ガラスと反応して溶解して
しまうおそれがあるが、電池運転温度では溶解せず安定
で、保持されたガラスは電池本体と活物質ガス分配器と
の間の絶縁性の封止材として長時間効果的に働く。
第１図に、第１表に示した４種類のガラスに流動性抑制
のための酸化アルミニウム粉末を添加して封止材として
用いた場合の電池性能の経時変化を、ガラスのみの封止
材を用いた電池と比較して表した。それぞれのガラスに
おいて長時間電池運転後の電池性能に著しい改善がみら
れた。
のための酸化アルミニウム粉末を添加して封止材として
用いた場合の電池性能の経時変化を、ガラスのみの封止
材を用いた電池と比較して表した。それぞれのガラスに
おいて長時間電池運転後の電池性能に著しい改善がみら
れた。
さらに酸化アルミニウムに代えてアルミン酸リチウム、
チタン酸ストロンチウム、酸化鉛、酸化亜鉛の粉末をア
ルミナガラスに添加した実験を行った。その結果、第２
図に示したように、アルミン酸リチウム、チタン酸スト
ロンチウムについても酸化アルミニウムと同様に流動性
抑制の効果が１、添加粉末として適していることが確認
できた。
チタン酸ストロンチウム、酸化鉛、酸化亜鉛の粉末をア
ルミナガラスに添加した実験を行った。その結果、第２
図に示したように、アルミン酸リチウム、チタン酸スト
ロンチウムについても酸化アルミニウムと同様に流動性
抑制の効果が１、添加粉末として適していることが確認
できた。
発明の効果
本発明によれば低摩な材料を用いて、積層型溶融炭酸塩
燃料電池の活物質ガス分配器と電池本体との間を封止す
るガス封止材の寿命を飛躍的に改善し、長期にわたって
信頼性のあるガス封止ができるので、燃料電池の実用化
に向けて、大規模積層化技術の進展に寄与するところは
極めて犬である。
燃料電池の活物質ガス分配器と電池本体との間を封止す
るガス封止材の寿命を飛躍的に改善し、長期にわたって
信頼性のあるガス封止ができるので、燃料電池の実用化
に向けて、大規模積層化技術の進展に寄与するところは
極めて犬である。
第１図は封止材として用いた４種類のガラスに、本発明
の保持体として酸化アルミニウム粉末を添加した時の電
池の性能の経時変化を表した図、第２図は酸化アルミニ
ウムに代わシ、保持体粉末としてアルミン酸リチウムな
どの粉末を添加した時の電池試験の結果を表した図、第
３図は溶融炭酸塩燃料電池の基本構成を示す図、第４図
は外部マニホールド型の積層溶融炭酸塩燃料電池の構成
を示す図である。 １・・・・・・電解質体、２・・・・・・電極、３・・
・・・・集電体、４・・・・・・バイポーラ板、５・・
・・・・電池端板、６・・・・・・活物質ガス分配器、
７・・・・・・封止材、８・・・・・・Ｈ２（アノード
ガス）給気口、９・・・・・・カソードガス給気口、１
３・・・・・・エアーシリンダー。
の保持体として酸化アルミニウム粉末を添加した時の電
池の性能の経時変化を表した図、第２図は酸化アルミニ
ウムに代わシ、保持体粉末としてアルミン酸リチウムな
どの粉末を添加した時の電池試験の結果を表した図、第
３図は溶融炭酸塩燃料電池の基本構成を示す図、第４図
は外部マニホールド型の積層溶融炭酸塩燃料電池の構成
を示す図である。 １・・・・・・電解質体、２・・・・・・電極、３・・
・・・・集電体、４・・・・・・バイポーラ板、５・・
・・・・電池端板、６・・・・・・活物質ガス分配器、
７・・・・・・封止材、８・・・・・・Ｈ２（アノード
ガス）給気口、９・・・・・・カソードガス給気口、１
３・・・・・・エアーシリンダー。
Claims (2)
- （１）溶融塩を電解質として用いた高温積層燃料電池で
、各単電池への活物質ガス分配器を電池本体の外部に設
けた外部マニホールド型燃料電池の活物質ガス分配器と
電池本体との間のガス封止材として、電池運転温度にお
いて溶融する一種あるいは数種混合の酸化物を用い、こ
の酸化物を電池運転温度において融解或は溶融しない粉
末保持体に保持させたことを特徴とする溶融炭酸塩燃料
電池。 - （２）電池運転温度において融解、或は溶融しない粉末
保持体として、酸化アルミニウム、アルミン酸リチウム
、チタン酸ストロンチウムの群のうち少なくとも一種か
らなる粉末を用いた特許請求の範囲第１項記載の溶融炭
酸塩燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60275346A JPS62133677A (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60275346A JPS62133677A (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62133677A true JPS62133677A (ja) | 1987-06-16 |
Family
ID=17554189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60275346A Pending JPS62133677A (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62133677A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6316575A (ja) * | 1986-07-07 | 1988-01-23 | Toshiba Corp | 溶融炭酸塩燃料電池 |
| EP0426265A2 (en) * | 1989-09-12 | 1991-05-08 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Solid electrolyte fuel cell |
| EP0675557A1 (en) * | 1994-03-03 | 1995-10-04 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of producing a solid oxide fuel cell |
-
1985
- 1985-12-06 JP JP60275346A patent/JPS62133677A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6316575A (ja) * | 1986-07-07 | 1988-01-23 | Toshiba Corp | 溶融炭酸塩燃料電池 |
| EP0426265A2 (en) * | 1989-09-12 | 1991-05-08 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Solid electrolyte fuel cell |
| US5145753A (en) * | 1989-09-12 | 1992-09-08 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Solid electrolyte fuel cell |
| EP0675557A1 (en) * | 1994-03-03 | 1995-10-04 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of producing a solid oxide fuel cell |
| US5585203A (en) * | 1994-03-03 | 1996-12-17 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of producing a solid oxide fuel cell |
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