JPS6276160A - 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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- JPS6276160A JPS6276160A JP60216424A JP21642485A JPS6276160A JP S6276160 A JPS6276160 A JP S6276160A JP 60216424 A JP60216424 A JP 60216424A JP 21642485 A JP21642485 A JP 21642485A JP S6276160 A JPS6276160 A JP S6276160A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- separator
- molten carbonate
- corrosion
- oxide ceramic
- Prior art date
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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
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
- H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
-
- 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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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、経時的な性能劣化を抑制できるようにした溶
融炭酸塩型燃料電池に関する。
融炭酸塩型燃料電池に関する。
近年開発が進められている溶融炭酸塩型燃料電池は、ア
ルカリ炭酸塩からなる電解質を高温下で溶融状態にし、
電極反応を起こさせるもので、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
効率が高いという利点を有している。。
ルカリ炭酸塩からなる電解質を高温下で溶融状態にし、
電極反応を起こさせるもので、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
効率が高いという利点を有している。。
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
トを構成するには、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得る必要
がある。このため、通常、この種の燃料電池は次のよう
に構成される。
トを構成するには、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得る必要
がある。このため、通常、この種の燃料電池は次のよう
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
の間に介在させた炭酸塩からなる電解質層とで構成され
る。これら単位電池は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提供する機能とを兼ね備
えた導電性のセパレータを介して積層される。
の間に介在させた炭酸塩からなる電解質層とで構成され
る。これら単位電池は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提供する機能とを兼ね備
えた導電性のセパレータを介して積層される。
このように構成された燃料電池本体の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
かわれる。そして、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、燃料電池本体内部で両ガスを電極反
応に寄与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する構成が採用される。な
お、各単位電池の周縁部には、再反応ガスの燃料電池本
体内部での交差混合を防止するためにウェットシール部
が形成される。
反応ガスの分配・回収機能を有するマニホールドが当て
かわれる。そして、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、燃料電池本体内部で両ガスを電極反
応に寄与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する構成が採用される。な
お、各単位電池の周縁部には、再反応ガスの燃料電池本
体内部での交差混合を防止するためにウェットシール部
が形成される。
しかしながら、上記のように構成された溶融炭酸塩型燃
料電池にあっては次のような問題があった。すなわち、
上述したセパレータの表面で、かつ燃料電池本体の側面
を形成す面は、マニホールドとの間に形成されたウェッ
トシール中の炭酸塩や電解質層から染み出した炭酸塩と
接触した状態となる。溶融した炭酸塩は、腐食性を冑す
るためセパレータ側面の耐食性が問題となる。すなわち
、セパレータの側面が腐食されると、腐食生成物によっ
て単位電池間での短絡や、セパレータの形状変化による
ガス漏れ等が発生する虞れがある。一方、燃料電池本体
を構成している各単位電池は、マニホールドと燃料電池
本体との間に形成されているウェットシールによってイ
オン伝導的に接続されている。このため、運転時にウェ
ットシール部分を介して漏洩電流が流れ、このイオンの
移動によって電解質の再配置が生じる問題もあった。
料電池にあっては次のような問題があった。すなわち、
上述したセパレータの表面で、かつ燃料電池本体の側面
を形成す面は、マニホールドとの間に形成されたウェッ
トシール中の炭酸塩や電解質層から染み出した炭酸塩と
接触した状態となる。溶融した炭酸塩は、腐食性を冑す
るためセパレータ側面の耐食性が問題となる。すなわち
、セパレータの側面が腐食されると、腐食生成物によっ
て単位電池間での短絡や、セパレータの形状変化による
ガス漏れ等が発生する虞れがある。一方、燃料電池本体
を構成している各単位電池は、マニホールドと燃料電池
本体との間に形成されているウェットシールによってイ
オン伝導的に接続されている。このため、運転時にウェ
ットシール部分を介して漏洩電流が流れ、このイオンの
移動によって電解質の再配置が生じる問題もあった。
また、セパレータとマニホールドとの間の電子的な絶縁
は、厚さ１跋程度のウェットシールによって保つように
しているので、上述した絶縁が破壊され易い問題もあっ
た。このように、従来の溶融炭酸塩型燃料電池にあって
は、セパレータ外側面部での影響が強く現われ易く経時
的な劣化を免れ得ないという問題があった。
は、厚さ１跋程度のウェットシールによって保つように
しているので、上述した絶縁が破壊され易い問題もあっ
た。このように、従来の溶融炭酸塩型燃料電池にあって
は、セパレータ外側面部での影響が強く現われ易く経時
的な劣化を免れ得ないという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、セパレータ側面の耐食性および
電気絶縁性の向上化を図れ、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。
の目的とするところは、セパレータ側面の耐食性および
電気絶縁性の向上化を図れ、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。
本発明によれば、単位電池をセパレータを介して複数積
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流路に反応ガスを通
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、前記セパレータの表面で、かつ燃料電池本体
の側面を形成する面に酸化物セラミックと酸化クロムと
からなる耐食性絶縁層を設けてなる溶融炭酸塩型燃料電
池が提供される。
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流路に反応ガスを通
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、前記セパレータの表面で、かつ燃料電池本体
の側面を形成する面に酸化物セラミックと酸化クロムと
からなる耐食性絶縁層を設けてなる溶融炭酸塩型燃料電
池が提供される。
本発明によれば、セパレータの上述した面に耐食性絶縁
層を設けているので、セパレータの側面で単位電池相互
が短絡された・す、セパレータ側面部の変形によってガ
ス漏れが生じたりするのを防止できる。また、セパレー
タの側面部を介しての漏洩電流を低減できるので、電解
質の移動も防止できる。さらに、セパレータとマニホー
ルドとの短絡も効果的に防止できる。したがって、経時
的特性の向上化を図ることができる。
層を設けているので、セパレータの側面で単位電池相互
が短絡された・す、セパレータ側面部の変形によってガ
ス漏れが生じたりするのを防止できる。また、セパレー
タの側面部を介しての漏洩電流を低減できるので、電解
質の移動も防止できる。さらに、セパレータとマニホー
ルドとの短絡も効果的に防止できる。したがって、経時
的特性の向上化を図ることができる。
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
図は本発明の一実施例に係る燃料電池を示している。
すなわち、図中１は燃料電池本体を示し、この燃料電池
本体１は、エンドプレート２ａ、２ｂの間に、複数の単
位電池３をセパレータ４を介して積層したものとなって
いる。単位電池３は、一対の多孔質電極板５ａ、５ｂ間
に電解質層６を介挿して構成されている。電解質層６は
、 Ｌ １２ＣＯ３／に２ ＣＯ３−６２／３８ （モル比
）の混合炭酸塩粉末と、γ−リチウムアルミネーＩ・の
保持材とをホットプレスして製作されたものである。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７ａ、７ｂが形成されている。
本体１は、エンドプレート２ａ、２ｂの間に、複数の単
位電池３をセパレータ４を介して積層したものとなって
いる。単位電池３は、一対の多孔質電極板５ａ、５ｂ間
に電解質層６を介挿して構成されている。電解質層６は
、 Ｌ １２ＣＯ３／に２ ＣＯ３−６２／３８ （モル比
）の混合炭酸塩粉末と、γ−リチウムアルミネーＩ・の
保持材とをホットプレスして製作されたものである。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７ａ、７ｂが形成されている。
このように構成された燃料電池本体１の各側面には、そ
れぞれ角型環状に形成されたジルコニアフェルトＢａ、
８ｂ、８Ｃ％ ８ｄを介してマニホールド９ ａ ｓ
９ ｂ ｓ ９ ｃ −９ｄが当てがわれ図示しない手
段で締付けられている。ジルコニアフェルｈ８ａ〜８ｄ
には、溶融炭酸塩が浸透させである。すなわち、このジ
ルコニアフェルト８ａ〜８ｄは、マニホールド９ａ〜９
ｄとの間でウェットシールを構成している。
れぞれ角型環状に形成されたジルコニアフェルトＢａ、
８ｂ、８Ｃ％ ８ｄを介してマニホールド９ ａ ｓ
９ ｂ ｓ ９ ｃ −９ｄが当てがわれ図示しない手
段で締付けられている。ジルコニアフェルｈ８ａ〜８ｄ
には、溶融炭酸塩が浸透させである。すなわち、このジ
ルコニアフェルト８ａ〜８ｄは、マニホールド９ａ〜９
ｄとの間でウェットシールを構成している。
しかして、この燃料電池では、組立て前にセパレータ４
の側面、つまりジルコニアフェルト８ａ〜８ｄとの接触
部に以下の方法によって得られた耐食性絶縁層が形成さ
れている。すなわち、各セパレータ４の上述した側面に
、まず酸化物セラミック、たとえばアルミナを溶射して
厚さ０．２Ｈのアルミナ層を形成し、このアルミナ層の
上にＣｒＯ３の水溶液を塗布した後、５５０℃で熱処理
する。続いて、」二記ＣｒＯ３の水溶液の塗布と熱処理
とを、」二記水溶液がアルミナ層に浸透しなくなるまで
繰り返し行なって得た層が形成されている。
の側面、つまりジルコニアフェルト８ａ〜８ｄとの接触
部に以下の方法によって得られた耐食性絶縁層が形成さ
れている。すなわち、各セパレータ４の上述した側面に
、まず酸化物セラミック、たとえばアルミナを溶射して
厚さ０．２Ｈのアルミナ層を形成し、このアルミナ層の
上にＣｒＯ３の水溶液を塗布した後、５５０℃で熱処理
する。続いて、」二記ＣｒＯ３の水溶液の塗布と熱処理
とを、」二記水溶液がアルミナ層に浸透しなくなるまで
繰り返し行なって得た層が形成されている。
このように構成された燃料電池を６５０℃に昇温し、マ
ニホールド９ａ側からマニホールド９ｃ側へ燃料ガス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側へ酸化剤ガスＱを通流させ、２００時間の
運転を行なった。その結果、単位電池の平均電圧の低下
はほとんど認められなかった。その後、燃料電池の各マ
ニホールド９ａ〜９ｄを取去って、各セパレータ４のジ
ルコニアフェライト８ａ〜８ｄとの接触面を観察した。
ニホールド９ａ側からマニホールド９ｃ側へ燃料ガス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側へ酸化剤ガスＱを通流させ、２００時間の
運転を行なった。その結果、単位電池の平均電圧の低下
はほとんど認められなかった。その後、燃料電池の各マ
ニホールド９ａ〜９ｄを取去って、各セパレータ４のジ
ルコニアフェライト８ａ〜８ｄとの接触面を観察した。
その結果、腐食生成物は全く認められなかった。これら
の結果から、セパレータ４の側面に設けた耐食性絶縁層
が有効に作用していることが分った。
の結果から、セパレータ４の側面に設けた耐食性絶縁層
が有効に作用していることが分った。
なお、比較のため、参考例としてセパレータの側面に耐
食性絶縁層の存在していない構造の燃料′市池を描成し
、同様の実験を行なったところ、マニホールドやセパレ
ータ側端部に腐食や短絡が生じていた。そして、単位電
池当り５ＱｍＶ程度の劣化が認められた。
食性絶縁層の存在していない構造の燃料′市池を描成し
、同様の実験を行なったところ、マニホールドやセパレ
ータ側端部に腐食や短絡が生じていた。そして、単位電
池当り５ＱｍＶ程度の劣化が認められた。
上述した実施例から分るように、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、経時変化の
少ない溶融炭酸塩型燃料電池を提供できる。
に亙って溶融炭酸塩の移動逸散を防止でき、経時変化の
少ない溶融炭酸塩型燃料電池を提供できる。
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。すなわち、上記実施例酸化物セラミンクとしてアル
ミナを使用しているがジルコニアを使用してもよい。ま
た、ＣｒＯ３水溶液の塗りは噴霧によって行なうように
してもよい。また、ジルコニアフェルトの代わりに、ジ
ルコニアファイバー、リチウム化したアルミナまたはジ
ルコニアファイバのフェルトを用いてもよい。
い。すなわち、上記実施例酸化物セラミンクとしてアル
ミナを使用しているがジルコニアを使用してもよい。ま
た、ＣｒＯ３水溶液の塗りは噴霧によって行なうように
してもよい。また、ジルコニアフェルトの代わりに、ジ
ルコニアファイバー、リチウム化したアルミナまたはジ
ルコニアファイバのフェルトを用いてもよい。
図は本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池の構
成を示す分解斜視図である。 １・・・燃料電池本体、２ａ、２ｂ・・・エンドプレー
ト、３・・・単位電池、４・・・セパレータ、５ａ、５
ｂ・・・多孔質電極板、６・・・電解質層、８ａ〜８ｄ
・・・ジルコニアフェルト、９ａ〜９ｄ・・・マニホー
ルド、Ｐ・・・燃料ガス、Ｑ・・・酸化剤ガス。
成を示す分解斜視図である。 １・・・燃料電池本体、２ａ、２ｂ・・・エンドプレー
ト、３・・・単位電池、４・・・セパレータ、５ａ、５
ｂ・・・多孔質電極板、６・・・電解質層、８ａ〜８ｄ
・・・ジルコニアフェルト、９ａ〜９ｄ・・・マニホー
ルド、Ｐ・・・燃料ガス、Ｑ・・・酸化剤ガス。
Claims (4)
- （１）単位電池をセパレータを介して複数積層してなる
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流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、
前記セパレータの表面で、かつ前記燃料電池本体の側面
を形成する面に酸化物セラミックと酸化クロムとからな
る耐食性絶縁層を設けてなることを特徴とする溶融炭酸
塩型燃料電池。 - （２）前記耐食性絶縁層は、母材表面に前記酸化物セラ
ミックをプラズマ溶射した後、酸化クロム溶液を塗布ま
たは噴霧し、しかる後に熱処理を施して形成されたもの
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。 - （３）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項または第２項記載の溶
融炭酸塩型燃料電池。 - （４）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項または第２項記載の
溶融炭酸塩型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60216424A JPS6276160A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60216424A JPS6276160A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6276160A true JPS6276160A (ja) | 1987-04-08 |
| JPH0418433B2 JPH0418433B2 (ja) | 1992-03-27 |
Family
ID=16688345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60216424A Granted JPS6276160A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6276160A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01235161A (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-20 | Sanyo Electric Co Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
| WO1999057769A1 (de) * | 1998-05-06 | 1999-11-11 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Elektrischer separator auf basis von keramisch beschichtetem trägermaterial |
| JP2012003941A (ja) * | 2010-06-17 | 2012-01-05 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 燃料電池 |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP60216424A patent/JPS6276160A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01235161A (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-20 | Sanyo Electric Co Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
| WO1999057769A1 (de) * | 1998-05-06 | 1999-11-11 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Elektrischer separator auf basis von keramisch beschichtetem trägermaterial |
| JP2012003941A (ja) * | 2010-06-17 | 2012-01-05 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 燃料電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0418433B2 (ja) | 1992-03-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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