JPS62287573A - 溶融塩燃料電池用バイポ−ラ板 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は、溶融塩を電解質とする燃料電池に関するもの
で、特に溶融炭酸塩燃料電池用のバイポーラ板に関する
ものである。

従来の技術 溶融炭酸塩燃料電池は、一般にニッケルを主体とする多
孔体からなる燃料極と、リチウムドープ酸化ニッケル多
孔体からなる空気極とで電解質体を挾持した形の単電池
を基本構成としている。発電装置とする際にはこの単電
池をバイポーラ板を介して積層して使用する。バイポー
ラ板の構造と機能はガス供給方法等（内部マニホールド
方式か外部マニホールド方式か）によって差があるが、
基本的には集電体としての機能、単電池間の電気的結合
、ガス隔離機能を有している。外部マニホールド方式の
場合における基本的なバイポーラ板の構造と電極、電解
質との関係を第２図に示す。

バイポーラ板は基本的にはガス隔離板２′と、堤状突起
物４′とから構成されており、堤状突起物４′が電解質
体６との間に作り出す空間に、電極６と、集電用突起３
′およびガス流路が配置される。内部マニホールド方式
の場合には堤状突起物がバイポーラ板の全周に設置され
、ガス供給用の穴が適宜設置された形となるが、その他
は外部マニホールド方式の場合と同じである。

バイポーラ板は導電性と、ガス気密性を兼ね備えた材料
から構成されている必要があるため、一般にはステンレ
ス鋼などが主として用いられている。当然、堤状突起物
４′はバルクのステンレス鋼で構成されており、圧縮方
向（電池積層方向）への変形は極めて起こりにくいもの
となっている。

一方、堤状突起物で確保された空間に配された電極は多
孔体であり、圧縮に対しては変形しやすいものである。

特に燃料極では還元性雰囲気下、６００〜７００℃とい
う高温にあるため、電極のクリープが起こり、その厚さ
が次第に減少するという問題が生ずる。

電極の厚さが減少すると、電極と電解質体、電極とバイ
ポーラ板の接触を良くするために電池積層方向に加えて
いるスタック圧が充分にその役割を果たさなくなる。す
なわち、スタック圧の大部分が圧縮変形しない堤状突起
物の部分に集中し、電極部分でのスタック圧減少が起こ
る。このような状態となると、電極とバイポーラ板間の
接触抵抗が増大し、電池の出力が低下することとなる。

発明が解決しようとする問題点 前述のような電極のクリープによる厚さ減少、それによ
って生ずる接触抵抗の増大は電池性能に直接影響する。

この問題に対しては電極のクリープを最少限に抑える努
力がされているが、完全な解決とならず間層となってい
る。

問題点を解決するための手段 この問題を解決するため、本発明ではバイポーラ板に設
置する堤状突起物の少なくとも一部を金属多孔体で構成
したものである。

作　　用 ここでの金属多孔体は電池運転中に、電極と同程度のク
リープを生じ、堤状突起物の高さは電極の厚さ減少に同
調して減少することとなる。そのため、スタック圧は常
に均一に印加され、電極部分におけるスタック圧の減少
は生じない。

実施例 第１図に本発明の実施例における溶融塩燃料電池用バイ
ポーラ板の概略斜視図を示す。このバイポーラ板は電極
のクリープ現象が著しい燃料極側において、ニッケル多
孔体を堤状突起物として使用したもので、これは以下の
ようにして製作したます集電用突起３を加工した厚さ０
．５ｍｍのステンレス鋼からなるガス隔離板２に、空気
極側Ｃ堤状突起物４としてステンレス鋼板を拡散溶接し
九次に燃料極側の堤状突起物１として多孔度４５％、厚
さ２間の焼結ニッケル多孔板を準備し、これをガス隔離
板にロウ付けした。焼結ニッケル多孔板は微量であるが
ガスを通過させるため、堤状突起物１の側面部分には目
止めとして金属ペーストを塗布した後、さらに機械的に
表面の細孔を埋め、ガスシール性をもたせた。このよう
にして第１図に示すようなバイポーラ板を得た。ただし
焼結ニッケル多孔板はロウ付けの過程で加圧されその多
孔度は４ｏ％、厚さは１．７閣となっている。このよう
なバイポーラ板を用いてＳセルの積層電池を組み、その
効果を確認した。単電池は燃料極として、クロムを１０
ｗｔ％含むニッケル合金多孔体を用い、空気極として通
常の内部酸化型酸化ニッケル電極を用いており、６６０
℃で１５０ｍＡ／ｃ！ｌの連続放電を行なった。２００
０時間運転した後に電池の純直流抵抗成分の測定を行な
った。純直流抵抗成分は電解質体の抵抗、バイポーラ板
、電極、接触抵抗などすべての抵抗を含めた値であるが
、本実施例のバイポーラ板を使用した電池では、単電池
あたり４０ｍΩ・ｄ　であった。一方、従来型のバイポ
ーラ板を使用した電池において同様の測定を実施したと
ころ、約２００ｍＱ−ｃｉ　　の抵抗があることがわか
った。この抵抗値の差異は電極とバイポーラ板との接触
抵抗の大小に起因している。また前述の実施例における
バイポーラ板を電池試験終了後に調べたところ、焼結ニ
ッケル多孔体からなる堤状突起物の厚さは、平均０．１
５ｍｍ減少していた。一方、燃料極の厚さも測定したと
ころ、はぼ同程度の厚み減少が認められ、堤状突起物と
電極とがほぼ同調してクリープしていったために、接触
抵抗を低く保つことができたと確認できた。

以上、本実施例においては金属多孔体として焼結ニッケ
ル多孔体を使用しているが、これは他の金属材料からな
る多孔体であっても良く、また多孔体としては焼結体ば
かりでなく、金属繊維からなる多孔体や、微小なハニカ
ム構造からなる多孔体を用いても良い。

また本実施例においては、堤状突起物全体が多孔体で構
成されているが、多孔体を一部に使用したものでも良く
、その設置方法もロウ付け、各種溶接、機械的保持等ど
のようなものであっても良い。

さらにバイポーラ板の形状については内部マニホールド
方式では実施例と異なる形状となるが、要は電極とガス
流路を配する空間を作り出す堤状突起物の一部が金属多
孔体から成っていれば良く、燃料極側、空気極側のいず
れか一方または多方に用いても良い。

発明の効果 前述の実施例で明らかなように、本発明による溶融塩燃
料電池用バイポーラ板は、クリープによる電極厚みの減
少とほぼ同調して堤状突起物の高さが減少していくため
、スタック圧が有効に働きつづけ、電極とバイポーラ板
間の接触抵抗を低く抑えることができる。そのため、溶
融塩燃料電池の長期運転において、電極のクリープによ
って電池の内部抵抗が増大することはなくなり、長期に
わたって安定した最良の性能を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるバイポーラ板の概略斜
視図、第２図は従来例のバイボ〜う板、電極、電解質体
の関係を示す概略図である。 １・・・・・・多孔体からなる堤状突起物、２，２′・
・・・・・ガス隔離板、３，３′・・・・・・集電用突
起、４，４′・・・・・・ステンレス鋼からなる堤状突
起物、５・・・・・・電極、６・・・・・・電解質体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガス隔離板、およびガス流路と電極設置空間とを確保す
   るために前記ガス隔離板の主に周辺部分に設置された堤
   状突起物とから構成される溶融塩燃料電池用バイポーラ
   板であって、前記堤状突起物の少なくとも一部が金属多
   孔体からなることを特徴とする溶融塩燃料電池用バイポ
   ーラ板。