JPS6276261A - 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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- JPS6276261A JPS6276261A JP60216528A JP21652885A JPS6276261A JP S6276261 A JPS6276261 A JP S6276261A JP 60216528 A JP60216528 A JP 60216528A JP 21652885 A JP21652885 A JP 21652885A JP S6276261 A JPS6276261 A JP S6276261A
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- electrode support
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- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
- H01M2300/0051—Carbonates
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- 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
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に係わり、特に多孔質
電極板へのガス供給路の構造に関する。
電極板へのガス供給路の構造に関する。
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。溶融炭酸塩型燃料電
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。溶融炭酸塩型燃料電
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ｊホした起電反応は多孔買電（〜にお（ブ
る電極、炭ｒ１１塩および反応ガスからなる反応サイト
（三相界面）で生じる。この起′市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。
る電極、炭ｒ１１塩および反応ガスからなる反応サイト
（三相界面）で生じる。この起′市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８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ｎ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＠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、この溝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ｎ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＠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、この溝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
型燃料電池では、次のような問題があった。
型燃料電池では、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との間にしみで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＋集電板３＋電極４の厚みｔ２ （或は電極６の
厚みｔ２）とは、電池組立て時には略同−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
の変化を示すことはなく、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との間にしみで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＋集電板３＋電極４の厚みｔ２ （或は電極６の
厚みｔ２）とは、電池組立て時には略同−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
の変化を示すことはなく、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。
本発明は、このような問題を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、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起こすことのない溶融炭酸塩型燃料
電池を提供することにある。
その目的とするところは、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起こすことのない溶融炭酸塩型燃料
電池を提供することにある。
（発明の概要）
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多孔質体からなる電極支持板
の端部に、ガスシール部を一体形成したことを特徴とし
ている。
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多孔質体からなる電極支持板
の端部に、ガスシール部を一体形成したことを特徴とし
ている。
本発明によれば、電極支持板の端部に一体的にガスシー
ル部を形成しているので、電極板に局所的な寸法変化が
生ずることがない。そして、この電極板全体で電極や電
解質層を支持するようにしているので、電解質層の一部
に過大な応力が作用してクラックが発生するような問題
や、中位電池の端部でガスが漏洩するという問題を解決
できる。
ル部を形成しているので、電極板に局所的な寸法変化が
生ずることがない。そして、この電極板全体で電極や電
解質層を支持するようにしているので、電解質層の一部
に過大な応力が作用してクラックが発生するような問題
や、中位電池の端部でガスが漏洩するという問題を解決
できる。
したがって、本発明によれば、耐熱サイクル性能および
ガスの利用率の向上化を図ることができる。
ガスの利用率の向上化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。
〈実施例１〉
第１図に示すように、気孔率９０％、厚さ１．２−のＮ
ｉの多孔質体（発泡メタル）からなる電極支持板１１の
一対の対向端部に、アルミナ微粉のスラリーを含浸し、
端部から５Ｍの部分に析出させた後、その部分に溶融塩
を十分に含浸してち密構造部１２を形成し、これをガス
シール部とした。この電極支持板１１の上に、電極（ア
ノード）１３、電解質層１４および電極（カソード）１
５を積層し、さらにその上に上述と同様の方法にて形成
された別の電極支持板１６を＠層した。
ｉの多孔質体（発泡メタル）からなる電極支持板１１の
一対の対向端部に、アルミナ微粉のスラリーを含浸し、
端部から５Ｍの部分に析出させた後、その部分に溶融塩
を十分に含浸してち密構造部１２を形成し、これをガス
シール部とした。この電極支持板１１の上に、電極（ア
ノード）１３、電解質層１４および電極（カソード）１
５を積層し、さらにその上に上述と同様の方法にて形成
された別の電極支持板１６を＠層した。
なお、電極支持板１１と電極支持板１６とは、それぞれ
のち密構造部１２を９０’異ならせて配置した。このよ
うな積層体の両面に導電性のセパレータ板１７を配置し
て１００ｍ角の単位電池１８を構成した。
のち密構造部１２を９０’異ならせて配置した。このよ
うな積層体の両面に導電性のセパレータ板１７を配置し
て１００ｍ角の単位電池１８を構成した。
この単位電池ユを６５０℃に昇温して、図示のように電
極支持板１１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。そして、２００〜６５０℃の温度サイク
ルで繰返し運転し、６５０℃、１５０ｍＡ／ｃｎ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％の値を帷持し続けた。
極支持板１１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。そして、２００〜６５０℃の温度サイク
ルで繰返し運転し、６５０℃、１５０ｍＡ／ｃｎ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％の値を帷持し続けた。
〈実施例２〉
第２図に示すように、気孔率９０％、厚さ１．２ｍのＮ
１多孔質体からなる電極支持板２１の一対の対向する端
部に実施例１と同様の方法にてち密構造部２２を形成し
、これをガスシール部とした。さらにこの電極支持板２
１の上面に、平均孔径３虜のＮｉ微粉をスラリー状にし
て塗布し、ち密な！２３を形成した。そして、このち密
な層２３を電極とした。
１多孔質体からなる電極支持板２１の一対の対向する端
部に実施例１と同様の方法にてち密構造部２２を形成し
、これをガスシール部とした。さらにこの電極支持板２
１の上面に、平均孔径３虜のＮｉ微粉をスラリー状にし
て塗布し、ち密な！２３を形成した。そして、このち密
な層２３を電極とした。
〈実施例３〉
前記実施例１の電極支持板１１におけるち密部１２の厚
みを電極１３の厚み分だけ厚くして、第３図に示すよう
な電極支持板３１を形成し、この厚肉のち密構造部３２
をガスシール部とした。そして、厚肉部によって形成さ
れる溝に電極３３を嵌合し、電極および電極支持板の結
合体を構成した。
みを電極１３の厚み分だけ厚くして、第３図に示すよう
な電極支持板３１を形成し、この厚肉のち密構造部３２
をガスシール部とした。そして、厚肉部によって形成さ
れる溝に電極３３を嵌合し、電極および電極支持板の結
合体を構成した。
ちなみに上記実施例１，２では、電極と電極支持板の縦
横寸法を同じにしている。なぜなら、電極が極めて薄い
ため、溶融炭酸塩が十分に含浸し、電極端部における反
応ガスの漏洩は殆どないと考えられるからである。しか
し、この実施例３の構造であると、電極端部のシール性
能を更に高められる。
横寸法を同じにしている。なぜなら、電極が極めて薄い
ため、溶融炭酸塩が十分に含浸し、電極端部における反
応ガスの漏洩は殆どないと考えられるからである。しか
し、この実施例３の構造であると、電極端部のシール性
能を更に高められる。
〈実施例４〉
気孔率９０％、厚さ１．２ＭのＮｉ多孔質体からなる電
極支持板４１の両端部を第４図に示すように圧縮して潰
し、この部分を実施例１と同様な方法でち密構造部４２
に形成し、ガスシール部を形成した。セパレータ４３の
端部には、上記電極支持板４１の両端部と嵌合するよう
な土手部４４を形成した。
極支持板４１の両端部を第４図に示すように圧縮して潰
し、この部分を実施例１と同様な方法でち密構造部４２
に形成し、ガスシール部を形成した。セパレータ４３の
端部には、上記電極支持板４１の両端部と嵌合するよう
な土手部４４を形成した。
〈実施例５〉
気孔率９４％、厚さ１．２ ｍＩＲのＮ１多孔質体から
なる電極支持板５１の両端部を、厚さ０．２ＩＩＩｎの
Ｆｅ −Ｏｒ −Ａ℃金合金薄板５２でコの字状に覆い
、一体に接合してガスシール部を形成した。
なる電極支持板５１の両端部を、厚さ０．２ＩＩＩｎの
Ｆｅ −Ｏｒ −Ａ℃金合金薄板５２でコの字状に覆い
、一体に接合してガスシール部を形成した。
〈実施例６〉
実施例２の一体型電極支持板に、放電加工によってガス
通流のための複数の溝６１を形成し、電極支持板６２を
形成した。
通流のための複数の溝６１を形成し、電極支持板６２を
形成した。
〈実施例７〉
上記実施例６の電極支持板６２の溝６１によって形成さ
れる複数の突条をリブ７１によって連結し、強度を増し
た電極支持板７２を形成した。
れる複数の突条をリブ７１によって連結し、強度を増し
た電極支持板７２を形成した。
上記実施例２〜実施例７の各電極支持板を使用した単位
電池について、実施例１と同様な試験を行なったところ
、実施例１と同様に良好な経時特性を得ることができた
。
電池について、実施例１と同様な試験を行なったところ
、実施例１と同様に良好な経時特性を得ることができた
。
一方、比較のために第８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Ｎ１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通流させるものを
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通流させるものを
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図は本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池
の単位電池の構成を示す斜視図、第２図〜第７図は本発
明の他の実施例に係る電極支持体をそれぞれ示す図、第
８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・・・セパレータ、２・・・波板、３・・・東
電阪、４．６．１３．１５．３３・・・電極、５．１４
・・・電解貿薯、８．４４・・・土手部、１１．１６，
２１゜３１．４１，５１．６２．７２・・・電極支持板
、１２．２２，３２．４２・・・ち密構造部、２３・・
・ち密な唐、５２・・・薄板、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４１’ｉ？＋ 第５因 第６図 第７図 （ａ） （ｂ）第８図
の単位電池の構成を示す斜視図、第２図〜第７図は本発
明の他の実施例に係る電極支持体をそれぞれ示す図、第
８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・・・セパレータ、２・・・波板、３・・・東
電阪、４．６．１３．１５．３３・・・電極、５．１４
・・・電解貿薯、８．４４・・・土手部、１１．１６，
２１゜３１．４１，５１．６２．７２・・・電極支持板
、１２．２２，３２．４２・・・ち密構造部、２３・・
・ち密な唐、５２・・・薄板、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４１’ｉ？＋ 第５因 第６図 第７図 （ａ） （ｂ）第８図
Claims (4)
- （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多孔質体からなる
電極支持板とを具備し、前記電極支持板の端部にガスシ
ール部を一体形成したことを特徴とする溶融炭酸塩型燃
料電池。 - （２）前記ガスシール部は、前記電極支持板の端部を他
の部分よりもち密に形成し、この部分に溶融炭酸塩を含
浸してなる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）前記ガスシール部は、前記電極支持体の端部を覆
う金属の薄板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。 - （４）前記電極支持板上にち密層を形成し、このち密層
を前記多孔質電極板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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60216528A JPH07123046B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP60216528A JPH07123046B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6276261A true JPS6276261A (ja) | 1987-04-08 |
| JPH07123046B2 JPH07123046B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=16689841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60216528A Expired - Fee Related JPH07123046B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07123046B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63264874A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-11-01 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池用電極板とその製造法 |
| WO2000008703A1 (en) * | 1998-08-07 | 2000-02-17 | Institute Of Gas Technology | Alternative electrode supports and gas distributors for molten carbonate fuel cell applications |
| WO2002041435A2 (de) * | 2000-11-15 | 2002-05-23 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Zellenanordnung für einen elektronischen energiewandler und verfahren zur herstellung einer solchen |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP60216528A patent/JPH07123046B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63264874A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-11-01 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池用電極板とその製造法 |
| WO2000008703A1 (en) * | 1998-08-07 | 2000-02-17 | Institute Of Gas Technology | Alternative electrode supports and gas distributors for molten carbonate fuel cell applications |
| US6379833B1 (en) | 1998-08-07 | 2002-04-30 | Institute Of Gas Technology | Alternative electrode supports and gas distributors for molten carbonate fuel cell applications |
| WO2002041435A2 (de) * | 2000-11-15 | 2002-05-23 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Zellenanordnung für einen elektronischen energiewandler und verfahren zur herstellung einer solchen |
| WO2002041435A3 (de) * | 2000-11-15 | 2004-01-08 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Zellenanordnung für einen elektronischen energiewandler und verfahren zur herstellung einer solchen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07123046B2 (ja) | 1995-12-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |