JPS62234870A - 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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- JPS62234870A JPS62234870A JP61076946A JP7694686A JPS62234870A JP S62234870 A JPS62234870 A JP S62234870A JP 61076946 A JP61076946 A JP 61076946A JP 7694686 A JP7694686 A JP 7694686A JP S62234870 A JPS62234870 A JP S62234870A
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/141—Fuel cells with fused electrolytes the anode and the cathode being gas-permeable electrodes or electrode layers
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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
この発明は溶融炭酸塩型燃料電池の構造に関する。
周知のように溶融炭酸塩型燃料電池は電解質を保持した
電解質板、該電解質板を挟んでその両側に対向配備した
アノード、カソード電極、および各電極を外方から包囲
して電解質板を挟持する端板との組合せから成り、かつ
電解質には炭酸リチウム、炭酸カリウム等の炭酸塩を使
用し、この電解質が溶融状態になる６００〜７００℃で
運転されるものである。かかる溶融炭酸塩型燃料電池は
その運転温度が高温であることから、このままでは長期
運転の間に前記した炭酸塩の蒸発ないし滲み出し等によ
り電解質不足を来すようになる。しかも運転中に電解質
不足が生じると、電池の内部抵抗が増加して電池性能が
低下したり、反応ガスのクロスオーバー現象が生じて反
応ガスの消費量が増す等してエネルギー効率が低下する
とともに、さらに溶融炭酸塩を直接シールとして使うウ
ェットシール部のシール機能が喪失する等の安全上の問
題も派生する。このために長期運転の間には電解質不足
の事態が発生しないように燃料電池の構成部材である前
記の電解質板および電極に電解質を補給する必要がある
。 かかる電解質の補給手段として、電解質板に接する電池
の端板に溝を設けて電解質リザーバを形成したものが例
えば特開昭５８−１５５６８８号公報にて従来より知ら
れている。ここで前記燃料電池の構成を示すと第３図の
ごとくであり、図中１は電解質板、２はアノード電極、
３はカソード電極、４は端板、５は各電極２．３と端板
との間に介装した集電板を兼用する電極支持板であり、
端板４はその周枠部４１の端面が電解質板１の板面に密
接してこの部分に反応ガスの漏出を防止するウェットシ
ール部を形成している。かかる構成において前記端板４
における周枠部４１の内外周の中間部には電解質板１の
板面に向けて開口する溝４２が形成されており、この溝
４２を電解質リザーバとしてここに電解質としての炭酸
塩６が充填されている。 かかる構成で燃料電池が運転温度に昇温されると溝４２
内に充填されている炭酸塩が溶融状態となり、かつ長期
運転の最中に電解質板側で電解質不足が生じる事態にな
ると、溝４２内から電解質板ｌへ向けて矢印のように電
解質が浸透補給されるようになる。 しかして上記の従来構造では電解質リザーバとなる溝４
２は電解質板１の板面にのみ接して開口しており、電解
質板１への電解質補給は直接行えるものの、電極２，３
に付いては電解質は電解質板１の中を経由して補給され
ることになる。しかして電解質の保持力は一般に電極よ
りも電解質板の方が大きく、このために電極２，３での
電解質不足に対応して電解質を電解質リザーバの溝４２
から電極へ向けて早急かつ円滑に補給させることが困難
である。
電解質板、該電解質板を挟んでその両側に対向配備した
アノード、カソード電極、および各電極を外方から包囲
して電解質板を挟持する端板との組合せから成り、かつ
電解質には炭酸リチウム、炭酸カリウム等の炭酸塩を使
用し、この電解質が溶融状態になる６００〜７００℃で
運転されるものである。かかる溶融炭酸塩型燃料電池は
その運転温度が高温であることから、このままでは長期
運転の間に前記した炭酸塩の蒸発ないし滲み出し等によ
り電解質不足を来すようになる。しかも運転中に電解質
不足が生じると、電池の内部抵抗が増加して電池性能が
低下したり、反応ガスのクロスオーバー現象が生じて反
応ガスの消費量が増す等してエネルギー効率が低下する
とともに、さらに溶融炭酸塩を直接シールとして使うウ
ェットシール部のシール機能が喪失する等の安全上の問
題も派生する。このために長期運転の間には電解質不足
の事態が発生しないように燃料電池の構成部材である前
記の電解質板および電極に電解質を補給する必要がある
。 かかる電解質の補給手段として、電解質板に接する電池
の端板に溝を設けて電解質リザーバを形成したものが例
えば特開昭５８−１５５６８８号公報にて従来より知ら
れている。ここで前記燃料電池の構成を示すと第３図の
ごとくであり、図中１は電解質板、２はアノード電極、
３はカソード電極、４は端板、５は各電極２．３と端板
との間に介装した集電板を兼用する電極支持板であり、
端板４はその周枠部４１の端面が電解質板１の板面に密
接してこの部分に反応ガスの漏出を防止するウェットシ
ール部を形成している。かかる構成において前記端板４
における周枠部４１の内外周の中間部には電解質板１の
板面に向けて開口する溝４２が形成されており、この溝
４２を電解質リザーバとしてここに電解質としての炭酸
塩６が充填されている。 かかる構成で燃料電池が運転温度に昇温されると溝４２
内に充填されている炭酸塩が溶融状態となり、かつ長期
運転の最中に電解質板側で電解質不足が生じる事態にな
ると、溝４２内から電解質板ｌへ向けて矢印のように電
解質が浸透補給されるようになる。 しかして上記の従来構造では電解質リザーバとなる溝４
２は電解質板１の板面にのみ接して開口しており、電解
質板１への電解質補給は直接行えるものの、電極２，３
に付いては電解質は電解質板１の中を経由して補給され
ることになる。しかして電解質の保持力は一般に電極よ
りも電解質板の方が大きく、このために電極２，３での
電解質不足に対応して電解質を電解質リザーバの溝４２
から電極へ向けて早急かつ円滑に補給させることが困難
である。
この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、前
記した従来の電解質リザーバ構造に改良の手を加えるこ
とにより、電解質板および電極の電解質不足に対応して
電解質を電解質板並びに電極の両者へ向けて電解質リザ
ーバから早急かつ円滑に直接補給できるようにした電解
質リザーバを備えた溶融炭酸塩型燃料電池を提供するこ
とを目的とする。
記した従来の電解質リザーバ構造に改良の手を加えるこ
とにより、電解質板および電極の電解質不足に対応して
電解質を電解質板並びに電極の両者へ向けて電解質リザ
ーバから早急かつ円滑に直接補給できるようにした電解
質リザーバを備えた溶融炭酸塩型燃料電池を提供するこ
とを目的とする。
上記目的を達成するために、この発明は燃料電池の電極
を包囲してその周枠部が電解質板に当接する端板に対し
、該端板における周枠部の内周側に電極の周側面および
電解質板の板面との両者に向けて開口する溝を形成し、
かつ線溝を電解質リザーバとしてここに炭酸塩を充填す
ることにより、燃料電池の長期運転の間に電解質板およ
び電極側で電解質不足を来すようになった際に、前記溝
からこの溝の開口面に接する電解質板および電極の両者
へ向けて溶融した電解質を直接浸透補給できるようにし
たものである。
を包囲してその周枠部が電解質板に当接する端板に対し
、該端板における周枠部の内周側に電極の周側面および
電解質板の板面との両者に向けて開口する溝を形成し、
かつ線溝を電解質リザーバとしてここに炭酸塩を充填す
ることにより、燃料電池の長期運転の間に電解質板およ
び電極側で電解質不足を来すようになった際に、前記溝
からこの溝の開口面に接する電解質板および電極の両者
へ向けて溶融した電解質を直接浸透補給できるようにし
たものである。
第１図、第２図はこの発明の実施例を示すものであり、
第３図に対応する同一部材には同じ符号が付しである。 すなわちこの発明により、電極２゜３を外方から包囲し
てその周枠部４１の端面を電解質板１の板面に密接させ
た端板４に対して、該端板における周枠部４１の内周側
の全周域に沿って図示のように電解質板１の板面および
電極２，３の周側面に向けて開口する周溝４３が切欠き
形成されており、かつこの周溝４３を電解質リザーバと
してここに電解質である炭酸塩６が充填されている。 なお炭酸塩は例えば炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合
物を用い、かつ該電解質を粉末のまま、ないしは粉末を
プレスしてペレット化するか、あるいは溶融状態にして
溝内に充填される。さらに別な充填方法として溝４３内
に電解質に対する耐蝕性のあるセラミック粉末、ジルコ
ニアフェルト等の繊維、ないしはこれら材料の複合体に
炭酸塩を共存させた形で充填される。 かかる構成によれば、電解質リザーバとなる周溝４３の
開口面に電解質板１の板面、並びに電極２゜３の周側面
が直接に接つしおり、かつこの状態で周溝４３の中に充
填された炭酸塩６は燃料電池の運転温度が５００℃以上
になると溶融状態となる。ここで長期運転の間に電解質
の蒸発、滲み出し等により電解質板１および電極２．３
側で電解質が不足しするようになると、これに対応して
前記周溝４３内から電解質板１および電極２．３へ向け
て矢印のように直接に溶融炭酸塩６が浸透補給されるよ
うになる。しかも特に電極２，３に付いては、電解質板
１を経由することなく電極の周側面へ電解質が浸透補給
されることになるので、第３図に示した従来構造と比べ
て電解質の補給が早急かつ円滑に行われるようになる。 なお前記した電解質リザーバとなる周溝４３はアノード
電極２．カソード電極３の双方に対応して上下の端板４
にそれぞれ形成するのが最適であるが、実用的にはアノ
ード、カソード電極のいずれか一方、特に電解質の消耗
量の多い電極側に対応する端板側にのみ電解質リザーバ
となる溝りを形成しも充分に電解質補給の目的を達成す
ることができる。 次に発明者が実際に製作、実験を行った例に付いて述べ
ると、端板４の縦、横寸法が１８４ｍｍ、電極２．３の
縦、横寸法が１５０ｍｍである燃料電池に対して、端板
４に形成した周溝４３の溝幅を１０ｍ＋ｗ。 深さを５１とした。これにより端板に形成された周溝の
内容積は約３２ｃｄであり、アノード、カソード電極側
を合わせて溝内容積は約６４−となり、かつこれら溝内
に充填した電解質の充填量は約２５ｇであった。またこ
の周溝内に充填した電解質として炭酸リチウム６２ｓｏ
１％、炭酸カリウム３８＋ｇｏ１％の混合物を用いた。 かかる条件で燃料電池を長期運転したところ、電解質板
および各電極では電解質が常に一定に保たれ、かつ端板
と電解質板との間のウェットシール部も正常に機能して
高い電池性能を維持することが確認された。
第３図に対応する同一部材には同じ符号が付しである。 すなわちこの発明により、電極２゜３を外方から包囲し
てその周枠部４１の端面を電解質板１の板面に密接させ
た端板４に対して、該端板における周枠部４１の内周側
の全周域に沿って図示のように電解質板１の板面および
電極２，３の周側面に向けて開口する周溝４３が切欠き
形成されており、かつこの周溝４３を電解質リザーバと
してここに電解質である炭酸塩６が充填されている。 なお炭酸塩は例えば炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合
物を用い、かつ該電解質を粉末のまま、ないしは粉末を
プレスしてペレット化するか、あるいは溶融状態にして
溝内に充填される。さらに別な充填方法として溝４３内
に電解質に対する耐蝕性のあるセラミック粉末、ジルコ
ニアフェルト等の繊維、ないしはこれら材料の複合体に
炭酸塩を共存させた形で充填される。 かかる構成によれば、電解質リザーバとなる周溝４３の
開口面に電解質板１の板面、並びに電極２゜３の周側面
が直接に接つしおり、かつこの状態で周溝４３の中に充
填された炭酸塩６は燃料電池の運転温度が５００℃以上
になると溶融状態となる。ここで長期運転の間に電解質
の蒸発、滲み出し等により電解質板１および電極２．３
側で電解質が不足しするようになると、これに対応して
前記周溝４３内から電解質板１および電極２．３へ向け
て矢印のように直接に溶融炭酸塩６が浸透補給されるよ
うになる。しかも特に電極２，３に付いては、電解質板
１を経由することなく電極の周側面へ電解質が浸透補給
されることになるので、第３図に示した従来構造と比べ
て電解質の補給が早急かつ円滑に行われるようになる。 なお前記した電解質リザーバとなる周溝４３はアノード
電極２．カソード電極３の双方に対応して上下の端板４
にそれぞれ形成するのが最適であるが、実用的にはアノ
ード、カソード電極のいずれか一方、特に電解質の消耗
量の多い電極側に対応する端板側にのみ電解質リザーバ
となる溝りを形成しも充分に電解質補給の目的を達成す
ることができる。 次に発明者が実際に製作、実験を行った例に付いて述べ
ると、端板４の縦、横寸法が１８４ｍｍ、電極２．３の
縦、横寸法が１５０ｍｍである燃料電池に対して、端板
４に形成した周溝４３の溝幅を１０ｍ＋ｗ。 深さを５１とした。これにより端板に形成された周溝の
内容積は約３２ｃｄであり、アノード、カソード電極側
を合わせて溝内容積は約６４−となり、かつこれら溝内
に充填した電解質の充填量は約２５ｇであった。またこ
の周溝内に充填した電解質として炭酸リチウム６２ｓｏ
１％、炭酸カリウム３８＋ｇｏ１％の混合物を用いた。 かかる条件で燃料電池を長期運転したところ、電解質板
および各電極では電解質が常に一定に保たれ、かつ端板
と電解質板との間のウェットシール部も正常に機能して
高い電池性能を維持することが確認された。
以上述べたようにこの発明によれば、端板における周枠
部の内周側に電極の周側面および電解質板の板面との両
者に向けて開口する溝を形成し、かつ該部を電解質リザ
ーバとしてここに炭酸塩を充填して構成したことにより
、燃料電池の長期運転の間に蒸発、滲み出し等により電
解質板および電極側で電解質が不足するようになった際
には前記溝から電解質板および電極の両者へ向けて直接
に電解質である溶融炭酸塩を早急かつ円滑に浸透補給さ
せることができ、これによりより溶融炭酸塩型燃料電池
の信組性をより一層向上させることができる。
部の内周側に電極の周側面および電解質板の板面との両
者に向けて開口する溝を形成し、かつ該部を電解質リザ
ーバとしてここに炭酸塩を充填して構成したことにより
、燃料電池の長期運転の間に蒸発、滲み出し等により電
解質板および電極側で電解質が不足するようになった際
には前記溝から電解質板および電極の両者へ向けて直接
に電解質である溶融炭酸塩を早急かつ円滑に浸透補給さ
せることができ、これによりより溶融炭酸塩型燃料電池
の信組性をより一層向上させることができる。
第１図はこの発明の実施例による溶融炭酸塩型燃料電池
の構成断面図、第２図は第１図における矢視■−■から
見た平面図、第３図は従来構造の断面図である。各図に
おいて、 ■＝電解質板、２ニアノード電極、３：カソード電極、
４：端板、４１：端板の周枠部、４３：周溝、第１図 第２図
の構成断面図、第２図は第１図における矢視■−■から
見た平面図、第３図は従来構造の断面図である。各図に
おいて、 ■＝電解質板、２ニアノード電極、３：カソード電極、
４：端板、４１：端板の周枠部、４３：周溝、第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）炭酸塩を保持した電解質板と、該電解質板を挟んで
その両側に対向配備したアノードおよびカソード電極と
、各電極を外方より包囲し、かつその周枠部の端面を前
記電解質板に密接させて該部にウェットシール部を形成
する端板との組合せから成る溶融炭酸塩型燃料電池にお
いて、前記端板における周枠部の内周側に電極の周側面
および電解質板の板面との両者に向けて開口する溝を形
成し、かつ該溝を電解質リザーバとしてここに電解質と
しての炭酸塩を充填したことを特徴とする溶融炭酸塩型
燃料電池。 ２）特許請求の範囲第１項記載の燃料電池において、溝
が端板における周枠部の内周に沿って切欠き形成された
周溝であることを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。 ３）特許請求の範囲第１項記載の燃料電池において、溝
内には電解質に対して耐蝕性のある粉末、繊維、ないし
その複合体の少なくとも一つが炭酸塩と共存して充填さ
れていることを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61076946A JPS62234870A (ja) | 1986-04-03 | 1986-04-03 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61076946A JPS62234870A (ja) | 1986-04-03 | 1986-04-03 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62234870A true JPS62234870A (ja) | 1987-10-15 |
Family
ID=13619920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61076946A Pending JPS62234870A (ja) | 1986-04-03 | 1986-04-03 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62234870A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02100271A (ja) * | 1988-10-06 | 1990-04-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池 |
-
1986
- 1986-04-03 JP JP61076946A patent/JPS62234870A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02100271A (ja) * | 1988-10-06 | 1990-04-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池 |
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