JPS62150661A - 溶融炭酸塩型燃料電池における電極支持板の製造方法 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池における電極支持板の製造方法Info
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- JPS62150661A JPS62150661A JP60290221A JP29022185A JPS62150661A JP S62150661 A JPS62150661 A JP S62150661A JP 60290221 A JP60290221 A JP 60290221A JP 29022185 A JP29022185 A JP 29022185A JP S62150661 A JPS62150661 A JP S62150661A
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- electrode support
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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、溶融炭酸塩型燃料電池の製造方法に係わり、
特に多孔質電極板へのガス供給路の製造方法に関する。
特に多孔質電極板へのガス供給路の製造方法に関する。
近年、高能率のエネルギー変換装置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Ｉｌｌ塩型燃
料電池は、対向配置された一対のガス拡散電極板、すな
わち酸化剤極および燃料極と、これら電極間に介在させ
たアルカリ炭酸塩を電解質とする電解質層とからなる単
位電池を、例えばインターコネクタを介して複数積層し
て構成される。そして、運転時においては、上記アルカ
リ炭酸塩を６００〜７００℃の高温下で溶融状態にし、
この炭酸塩と各電極板に拡散された酸化剤ガスおよび燃
料ガスとを反応させて電気化学的プロセスによって直流
出力を得るものである。
燃料電池の開発が進められている。溶融炭Ｉｌｌ塩型燃
料電池は、対向配置された一対のガス拡散電極板、すな
わち酸化剤極および燃料極と、これら電極間に介在させ
たアルカリ炭酸塩を電解質とする電解質層とからなる単
位電池を、例えばインターコネクタを介して複数積層し
て構成される。そして、運転時においては、上記アルカ
リ炭酸塩を６００〜７００℃の高温下で溶融状態にし、
この炭酸塩と各電極板に拡散された酸化剤ガスおよび燃
料ガスとを反応させて電気化学的プロセスによって直流
出力を得るものである。
ところで、前述した起電反応は多孔質電極における電極
、炭酸塩および反応ガスからなる反応すイト（三相界面
）で生じる。このｈ：電反応を効率良く進行させるには
、上記反応サイトへ反応ガスを均一に分配・供給するた
めのガス供給路を形成しなければならない。
、炭酸塩および反応ガスからなる反応すイト（三相界面
）で生じる。このｈ：電反応を効率良く進行させるには
、上記反応サイトへ反応ガスを均一に分配・供給するた
めのガス供給路を形成しなければならない。
第６図は、従来のガス供給路の構造を示したもので、同
図（ａ）に示すものは、セパレータ１上にガス供給路の
確保および集電機能を有する波板２を設置して、この上
に集電板３、電極４および電解質層５などを配置する構
造のもの、同図（ｂ）に示すものは、厚い多孔質体から
なる電極６に溝７を形成し、この満７をガス通路とした
もの（リブ電極型）である。
図（ａ）に示すものは、セパレータ１上にガス供給路の
確保および集電機能を有する波板２を設置して、この上
に集電板３、電極４および電解質層５などを配置する構
造のもの、同図（ｂ）に示すものは、厚い多孔質体から
なる電極６に溝７を形成し、この満７をガス通路とした
もの（リブ電極型）である。
しかしながら、このように構成された従来の溶融炭酸塩
型燃料電池には、次のような問題があった。
型燃料電池には、次のような問題があった。
すなわち、この種の電池では、通常、単位電池の端部に
反応ガスの意図しない側への漏洩を防止するためのウェ
ットシールを形成する。このウェットシールは、セパレ
ータ１の端部に土手部８を形成し、この土手部８と電解
質層５との間にしみ出た溶融炭酸塩によって形成される
。しかしながら、通常、この土手部８の厚みｔｌと、波
板２＋集電根３＋電極４の厚みｔ２ （或は電極６の
厚みｔ２）とは、電池組立て時には概略同一寸法であっ
ても運転時においては熱膨張によって変化し、しかもそ
れぞれを構成する材質が異なることから、両者が全く同
一の変化を示ずことはなく、両者の間に寸法差を生じて
しまう。このように寸法差を生じると、電解質層５に過
大な応力が作用してクラックが発生したり、また、土手
部８と電解質層５との間に隙間を生じてガスの漏洩が発
生するという問題があった。
反応ガスの意図しない側への漏洩を防止するためのウェ
ットシールを形成する。このウェットシールは、セパレ
ータ１の端部に土手部８を形成し、この土手部８と電解
質層５との間にしみ出た溶融炭酸塩によって形成される
。しかしながら、通常、この土手部８の厚みｔｌと、波
板２＋集電根３＋電極４の厚みｔ２ （或は電極６の
厚みｔ２）とは、電池組立て時には概略同一寸法であっ
ても運転時においては熱膨張によって変化し、しかもそ
れぞれを構成する材質が異なることから、両者が全く同
一の変化を示ずことはなく、両者の間に寸法差を生じて
しまう。このように寸法差を生じると、電解質層５に過
大な応力が作用してクラックが発生したり、また、土手
部８と電解質層５との間に隙間を生じてガスの漏洩が発
生するという問題があった。
そこで、本発明者等は先に多孔質体からなる電極支持板
の端部をち密構造にして、このち密構造部でシール構造
を構成する溶融炭酸塩型燃料電池を提案した（特願昭６
０−２１６５２８号）。これによると、電極支持構造部
の局所的な寸法変化を防止し、電解質層のクラックや電
池端部でのガスの漏洩等の問題を解決することができる
。
の端部をち密構造にして、このち密構造部でシール構造
を構成する溶融炭酸塩型燃料電池を提案した（特願昭６
０−２１６５２８号）。これによると、電極支持構造部
の局所的な寸法変化を防止し、電解質層のクラックや電
池端部でのガスの漏洩等の問題を解決することができる
。
本発明は、このような構造の溶融炭酸塩型燃料電池の極
めて効果的な製造方法を提供することを目的とする。
めて効果的な製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、溶融炭酸塩電解質層の両面に一対の多孔質電
極を配してなる単位電池の両側に配置され、前記各多孔
質電極へ反応ガスを導く金属多孔質体からなる電極支持
板の端部に、ち密構造のガスシール部を形成した溶融炭
酸塩型燃料電池を製造するに際し、前記電極支持板の端
部を低融点でかつ該電極支持板より卑な金属の溶融物に
浸漬した後、酸化処理することにより該電極支持板の端
部の気孔中に酸化物を析出させ、端部を他の部分よりも
ち密構造に形成するようにしたことを特徴としている。
極を配してなる単位電池の両側に配置され、前記各多孔
質電極へ反応ガスを導く金属多孔質体からなる電極支持
板の端部に、ち密構造のガスシール部を形成した溶融炭
酸塩型燃料電池を製造するに際し、前記電極支持板の端
部を低融点でかつ該電極支持板より卑な金属の溶融物に
浸漬した後、酸化処理することにより該電極支持板の端
部の気孔中に酸化物を析出させ、端部を他の部分よりも
ち密構造に形成するようにしたことを特徴としている。
本発明によれば、電極支持板の端部を卑金属の溶融物中
に浸漬することにより、上記卑金属が多孔質板に均一に
入り込むので、さらに酸化処理することによって、極め
て簡単に均一なち密構造を形成することができる。
に浸漬することにより、上記卑金属が多孔質板に均一に
入り込むので、さらに酸化処理することによって、極め
て簡単に均一なち密構造を形成することができる。
したがって、本発明により製造された溶融炭酸塩燃料電
池は、シール性能が良好で、電解質層のクラックや電池
端部でのガスの漏洩等の問題を解決でき、耐熱サイクル
性能およびガスの利用率の向上を図ることができる。
池は、シール性能が良好で、電解質層のクラックや電池
端部でのガスの漏洩等の問題を解決でき、耐熱サイクル
性能およびガスの利用率の向上を図ることができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。
する。
まず、本発明に係る溶融炭酸塩型燃料電池の−構成例に
ついて説明する。
ついて説明する。
溶融炭酸塩型燃料電池は、複数の単位電池を積層し、各
単位電池の加算出力を得るように構成される。第１図は
単位電池１１の構成を示したもので、電解質層１２の一
方の面にアノード１３を、また他方の面にカソード１４
を配し、その両面に電極支持板１５．１６を配し、更に
その両面に導電性のセパレータ１７．１８を配して構成
されている。
単位電池の加算出力を得るように構成される。第１図は
単位電池１１の構成を示したもので、電解質層１２の一
方の面にアノード１３を、また他方の面にカソード１４
を配し、その両面に電極支持板１５．１６を配し、更に
その両面に導電性のセパレータ１７．１８を配して構成
されている。
電解質層１２は、例えばセラミック製の保持材とアルカ
リ炭酸塩の電解質粉とを混合しホットプレスによって板
状に形成されたものである。アノード１３およびカソー
ド１４は、多孔質板からなるもので、起電反応を生じさ
せる反応サイトを提供するものである。そして、電極支
持板１５゜１６は、上記各電極に反応ガス（燃料ガスＰ
または酸化剤ガスＱ）を導くため多孔質金属板で形成さ
れ、その端部をガスシールのためにち密構造部１９とし
たものである。電極支持板１５と電極支持板１６とは、
それぞれの内部に反応ガスを互いに直交する方向でフロ
ーさせるため、それぞれのち密構造部１９を９０°異な
らせて配置される。
リ炭酸塩の電解質粉とを混合しホットプレスによって板
状に形成されたものである。アノード１３およびカソー
ド１４は、多孔質板からなるもので、起電反応を生じさ
せる反応サイトを提供するものである。そして、電極支
持板１５゜１６は、上記各電極に反応ガス（燃料ガスＰ
または酸化剤ガスＱ）を導くため多孔質金属板で形成さ
れ、その端部をガスシールのためにち密構造部１９とし
たものである。電極支持板１５と電極支持板１６とは、
それぞれの内部に反応ガスを互いに直交する方向でフロ
ーさせるため、それぞれのち密構造部１９を９０°異な
らせて配置される。
セパレータ１７．１８は、両反応ガスの混合を防止する
とともに、単位電池ニュー間の電気的な接続機能を有す
るものである。
とともに、単位電池ニュー間の電気的な接続機能を有す
るものである。
このような単位電池１１を複数積層し、一つの側面から
燃料ガスＰを供給し、これに隣接する側面から酸化剤ガ
スＱを供給すると、電極支持板１５の内部を、図中実線
矢印で示す向きに燃料ガスＰがフローし、電極支持板１
６の内部を、図中点線矢印で示す向きに酸化剤ガスＱが
フローする。
燃料ガスＰを供給し、これに隣接する側面から酸化剤ガ
スＱを供給すると、電極支持板１５の内部を、図中実線
矢印で示す向きに燃料ガスＰがフローし、電極支持板１
６の内部を、図中点線矢印で示す向きに酸化剤ガスＱが
フローする。
このフローの過程で各ガスが各多孔質電極に拡散され、
電極反応に供される。
電極反応に供される。
次に、本発明に係る溶融炭酸塩型燃料電池の製造方法の
いくつかの実施例について説明する。
いくつかの実施例について説明する。
〈実施例１〉
第２図に示すように、気孔率９０％、厚さ１．２ｓのＮ
ｉの多孔質体（発泡メタル）からなる電極支持板１５（
１６）の一対の対向端部から５Ｍを、Ｓ ｎ （ｍ、ｐ
、２３２℃）の溶融物中に浸漬し含浸した後、空気酸化
して酸化物を析出させ、ち密構造部１９を形成した。こ
の電極支持板１５（１６）の上面に、平均孔径３−のＮ
ｉ微粉をスラリー状にして塗布し、ち密な層２１を形成
した。
ｉの多孔質体（発泡メタル）からなる電極支持板１５（
１６）の一対の対向端部から５Ｍを、Ｓ ｎ （ｍ、ｐ
、２３２℃）の溶融物中に浸漬し含浸した後、空気酸化
して酸化物を析出させ、ち密構造部１９を形成した。こ
の電極支持板１５（１６）の上面に、平均孔径３−のＮ
ｉ微粉をスラリー状にして塗布し、ち密な層２１を形成
した。
そして、このち密な層２１を電極（アノード１３゜カソ
ード１４）とする電極・電極支持板の一体構造体を形成
した。これを用いて１００ｍ角の単位電池１二を構成し
た。
ード１４）とする電極・電極支持板の一体構造体を形成
した。これを用いて１００ｍ角の単位電池１二を構成し
た。
〈実施例２〉
実施例１における溶融金属を３ｎから
Ａ℃（１１１，１）、６６０℃）に代え、他は実施例１
と同様にして電極・電極支持板の一体構造体を形成した
。これを用いて単位電池り上を組立てた。
と同様にして電極・電極支持板の一体構造体を形成した
。これを用いて単位電池り上を組立てた。
〈実施例３〉
実施例１における溶融金属をＳｎから
Ｚ ｎ （ｍ、ｐ、４１９℃）に代え、他は実施例１と
同様にして電＆−電極支持板の一体構造体を形成した。
同様にして電＆−電極支持板の一体構造体を形成した。
これを用いて単位電池１二を組立てた。
〈実施例４〉
実施例１で形成された電極支持板１５．１６の片面に、
第３図に示すように、全く別個に製造された電極（アノ
ード１３．カソード１４）を配置して、他は実施例１と
同様に単位電池１二を組立てた。
第３図に示すように、全く別個に製造された電極（アノ
ード１３．カソード１４）を配置して、他は実施例１と
同様に単位電池１二を組立てた。
〈実施例５〉
実施例２で形成された電極支持板１５．１６の片面に、
第３図に示すように、全く別個に製造された電極（アノ
ード１３．カソード１４）を配置して、他は実施例１と
同様に単位電池１二を組立てた。
第３図に示すように、全く別個に製造された電極（アノ
ード１３．カソード１４）を配置して、他は実施例１と
同様に単位電池１二を組立てた。
〈実施例６〉
実施例３で形成された電極支持板１５．１６の片面に、
第３図に示すように、全く別個に製造された電極（アノ
ード１３．カソード１４）を配置して、他は実施例１と
同様に単位電池ＬＬを組立てた。
第３図に示すように、全く別個に製造された電極（アノ
ード１３．カソード１４）を配置して、他は実施例１と
同様に単位電池ＬＬを組立てた。
〈実施例７〉
実施例１の電極支持板１５．１６に、第４図に示すよう
に、放電加工によってガス７０−のための複数の溝２２
を形成した。これを用いて単位電池上皿を組立てた。− 〈実施例８〉 実施例７の電極支持板１５．１６の溝２２によって形成
される複数の突条を、第５図に示すようにリブ２３によ
って連結し強度を増した。これを用いて単位電池上皿を
組立てた。
に、放電加工によってガス７０−のための複数の溝２２
を形成した。これを用いて単位電池上皿を組立てた。− 〈実施例８〉 実施例７の電極支持板１５．１６の溝２２によって形成
される複数の突条を、第５図に示すようにリブ２３によ
って連結し強度を増した。これを用いて単位電池上皿を
組立てた。
上記実施例１〜実施例８の各単位電池１１を６５０℃に
昇温して、電極支持板１５に燃料ガスＰを、また電極支
持板１６に酸化剤ガスＱをそれぞれ直交するように供給
し、起電反応を生じさせた。また、２００℃〜６５０℃
の温度サイクルで繰返し運転し、６５０℃、１５０ｍＡ
／Ｃｉの時の電圧を測定したところ、３０サイクルを超
えても初期値の±５％の値を維持し続けた。
昇温して、電極支持板１５に燃料ガスＰを、また電極支
持板１６に酸化剤ガスＱをそれぞれ直交するように供給
し、起電反応を生じさせた。また、２００℃〜６５０℃
の温度サイクルで繰返し運転し、６５０℃、１５０ｍＡ
／Ｃｉの時の電圧を測定したところ、３０サイクルを超
えても初期値の±５％の値を維持し続けた。
一方、比較のために第６図に示した従来の単位電池につ
いて前述と同様の試験を行なったところ、１０サイクル
以降で大幅な性能劣化を生じた。
いて前述と同様の試験を行なったところ、１０サイクル
以降で大幅な性能劣化を生じた。
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。
ない。
上記実施例では電極支持板としてＮｉの発泡メタルを使
用したが、例えばＮｉ系合金、ステンレス鋼系金属等、
他の発泡メタルを用いても良い。
用したが、例えばＮｉ系合金、ステンレス鋼系金属等、
他の発泡メタルを用いても良い。
また、通常の粉末焼結体や金属繊維の焼結体からなる多
孔質体を用いても良い。
孔質体を用いても良い。
また、本発明では、反応ガスを外部マニホールドから供
給し、電極支持板の内部を直交方向でフローさせるもの
を用いたが、内部マニホールドなど他のマニホールドタ
イプの燃料電池に適用することも可能である。この場合
にはち密構造のガスシール部を電極支持体の周縁部全周
に形成する必要がある。
給し、電極支持板の内部を直交方向でフローさせるもの
を用いたが、内部マニホールドなど他のマニホールドタ
イプの燃料電池に適用することも可能である。この場合
にはち密構造のガスシール部を電極支持体の周縁部全周
に形成する必要がある。
第１図は本発明に係る溶融炭Ｒ塩型燃料電池の単位電池
の構成の一例を示す分解斜視図、第２図は本発明の第１
〜第３の実施例に係る電極支持体およびその周辺の断面
図、第３図は本発明の第４〜第６の実施例に係る電極支
持体およびその周辺の断面図、第４図は本発明の第７の
実施例に係る電極支持体および電極を示す断面図、第５
図は本発明の第８の実施例に係る電極支持体および電極
を示す斜視図、第６図は従来の単位電池の一部構成を示
す断面図である。 １．１７．１８・・・セパレータ、２・・・波板、３・
・・集電板、４，６・・・電極、５，１２・・・電解質
層、８・・・土手部、１１・・・単位電池、１３・・・
アノード、１４・・・カソード、１５．１６・・・電極
支持板、１９・・・ち密構造部、２１・・・ち密な層、
２２・・・溝、２３・・・リブ、Ｐ・・・燃料ガス、Ｑ
・・・酸化剤ガス。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 （ａ） （ｂ） 第６図
の構成の一例を示す分解斜視図、第２図は本発明の第１
〜第３の実施例に係る電極支持体およびその周辺の断面
図、第３図は本発明の第４〜第６の実施例に係る電極支
持体およびその周辺の断面図、第４図は本発明の第７の
実施例に係る電極支持体および電極を示す断面図、第５
図は本発明の第８の実施例に係る電極支持体および電極
を示す斜視図、第６図は従来の単位電池の一部構成を示
す断面図である。 １．１７．１８・・・セパレータ、２・・・波板、３・
・・集電板、４，６・・・電極、５，１２・・・電解質
層、８・・・土手部、１１・・・単位電池、１３・・・
アノード、１４・・・カソード、１５．１６・・・電極
支持板、１９・・・ち密構造部、２１・・・ち密な層、
２２・・・溝、２３・・・リブ、Ｐ・・・燃料ガス、Ｑ
・・・酸化剤ガス。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 （ａ） （ｂ） 第６図
Claims (2)
- （１）溶融炭酸塩電解質層の両面に一対の多孔質電極を
配してなる単位電池と、この単位電池の両側に配置され
、前記各多孔質電極へ反応ガスを導く金属多孔質体から
なる電極支持板とを具備し、上記電極支持板の端部にち
密構造のガスシール部を形成した溶融炭酸塩型燃料電池
を製造するに際し、前記電極支持板の端部を低融点でか
つ該電極支持板より卑な金属の溶融物に浸漬した後、酸
化処理することにより該電極支持板の端部の気孔中に酸
化物を析出させ、端部を他の部分よりもち密構造に形成
するようにしたことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池
の製造方法。 - （２）前記電極支持板上にち密層を形成し、このち密層
を前記多孔質電極とす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製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60290221A JPH0766822B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 溶融炭酸塩型燃料電池における電極支持板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60290221A JPH0766822B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 溶融炭酸塩型燃料電池における電極支持板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62150661A true JPS62150661A (ja) | 1987-07-04 |
| JPH0766822B2 JPH0766822B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=17753321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60290221A Expired - Fee Related JPH0766822B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 溶融炭酸塩型燃料電池における電極支持板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766822B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10013406B4 (de) * | 2000-03-17 | 2007-01-04 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus einem Verbundwerkstoff und Verwendung der Formkörper |
-
1985
- 1985-12-23 JP JP60290221A patent/JPH0766822B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10013406B4 (de) * | 2000-03-17 | 2007-01-04 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus einem Verbundwerkstoff und Verwendung der Formkörper |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0766822B2 (ja) | 1995-07-19 |
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