JPS63232271A - 溶融炭酸塩燃料電池用冷却板の製造方法 - 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】 Ｅｌ明の目的Ｊ （産業上の利用分野） 本発明は、溶融炭酸塩燃料電池用冷却板の製造方法に関
する。

（従来の技術） 近年１次世代の燃料電池として溶融炭酸塩燃料電池の開
発が進められている。溶融炭酸塩燃料電池は、炭酸塩か
らなる電解質を高温下で溶融状態にして電極反応を生起
させるもので、りん酸型。

固体電解質型等の他の燃料電池に比べて電極反応が起こ
り易く９発電効率が高いうえ、高価な負金属触媒を必要
としない等の特徴を有している。

このような溶融炭酸塩燃料電池では１つの単位電池で眠
りられる起電力が１Ｖ程文と低い。したがって、！１ｉ
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
列に積重した積層構成とし、各ｆｉｌ位電池の加専出力
を得る必要がある。このため。

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（アノー
ド電極とカソード電極）と、これらの間に介在させたア
ルカリ炭酸塩からなる電解質層とで構成される。そして
、これら単位電池は、導電性のセパレータを介して複数
積層される。セパレータは、各単位電池間を電気的に接
続する敗能と。

各ｉｌｌ板への反応性ガスの通路を形成する機能とを兼
ね備えたもので、その両面には互いに直交する関係にガ
ス通路が形成されている。このようにして積層された燃
料電池積層体の４つの側面には。

反応性ガスの供給１回収機能を発揮するマニホールドが
それぞれ当てがわれる。そして、これらマニホールドの
うちの１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、アノード電極において
は。

Ｈ２＋ＣＯ３２−−＋Ｈ２０＋ＣＯ２＋２８−なる反応
を、またカソード電極においては。

１／′２０２　＋ＣＯ２＋２ｅ−−）ＣＯ３２−なる反
応を生起せしめ、＠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させるようにしている。

なお２各単位電池の周縁部には、上記両反応ガスが燃料
電池積層体内部において交差混合するのを防止するため
に溶融炭酸塩によるウェットシールが施される。また、
燃料電池積層体とマニホールドとの間にも上記両ガスの
漏洩を防止するためにウェットシールが施される。

ところで、燃料電池積層体は、上述した化学反応によっ
て電力を発生すると同時に熱を発生する。

この熱を除去しない場合には、溶融炭酸塩燃料電池の運
転温度範囲である６００〜７００℃を越えてしまい、Ｎ
極反応を促すことが不可能となる。したがって、何等か
の手段で燃料電池積層体を上記温度範囲まで冷却する必
要がある。そこで従来は。

第４図および第５図に示すように、単位電池とセパレー
タとを積層した！料電池積層体１の特定の単位電池間に
導電性の冷却板２を介在させ、この冷却板２内に形成さ
れた図示しない冷媒流路に隣接するマニホールド３間か
らバイブ４を介して冷媒を通流させる方式が採用されて
いる。

冷却板２には、一般に単位電池間を小さい電気抵抗で接
続できること、燃料電池積層体１の高さ増加を抑えるた
め、できるだけ厚みが薄いこと。

冷媒として一投的に冷ｆＪ７効果の低い空気が使用され
るため流路表面積が大きいことなどが望まれる。

このようなことから、冷却板２を製造する方法としては
、従来は、第６図および第７図に示すように、ステンレ
ス鋼製の板材５に機械加工を施して流路孔６．冷媒分配
・回収用の流路ヘッド部７およびバイブ４を接続するた
めの孔８を形成し、最後に上記各要素を形成するために
設けられた窓部を蓋板９で塞ぎ、これを気密溶接すると
ともに孔８にバイブ４を気密接続方法や、鋳造によって
内部に流路孔の形成された平板を形成し、その後。

中子排出窓を蓋板でＮぎ、これを気密溶接する方法など
が採用されている。

しかしながら、このような従来の冷却板製造方法にあっ
ては次のような問題があった。すなわち。

機械加工を主体とする製造方法にあっては、流路７ｔ、
　６が、たとえば直径１０Ｍ　、長さ４００８以上にな
ると、この流路孔６の加工がｔめて困難なものとなり、
この結果５冷却板の製作に多額の費用を必要とする問題
があった。また、鋳造によって製作する場合には、流路
孔６を形成するために細艮い中子を必要とし、鋳造時に
この中子を保持することが困難で、特性の均一なものを
多量に作ることが困難であった。

（発明が解決しようとする問題点） 上述の如く、従来の冷却板製造方法では、大面積の冷却
板を作ろうとすると、技術的な困難が伴い、この結果、
冷Ｗ特性の浸れたものを安価に製造することが困難であ
った。

そこで本発明は、大面積の冷却板であっても冷却特性の
優れたものを容易に、かつ安価に製造できる溶融炭酸塩
燃料電池用冷却板の製造方法を提供することを目的とし
ている。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明では、ｉｉ’１ｌｔｆ２やバイブを相合わせ、こ
れらを気密溶接して流路構成体を形成した後、この流路
構成体を金型内に配置して鋳造で平板状の冷却板を作る
ようにしている。

（作用） 最初に薄板やバイブを組合わけ、これらを気密溶接して
流路構成体を形成しているので、冷媒流路がどのように
長い場合であっても、また、どのように複雑な場合であ
っても、この流路を何等支障なく、つまり技術的な困難
が伴わずに作ることができる。また、内側フィン付パイ
プ等を絹み合わせて流路構成体を形成することも簡単に
行なえるので、冷媒との接触面積を充分広くすることが
可能で、冷却特性の層れた冷却板の出現に寄与できる。

（実施例） 以下１図面を参照しながら本発明の〜実施形態を説明す
る。

まず、第１図（ａ）、（ｂ）に示すように、製作しよう
とする冷却板より若干小さい形状の流路構成体２１を製
作する。この流路構成体２１をツｊ作するときには、ス
テンレス［Ｊのバイブ２２と。

ステンレス鋼製の板材２３とを組み合わせ、これらを気
密溶接して第１図（ｂ）に示すように流路部２４が複数
並行に形成されるとともに流路ヘッド部２５が形成され
るようにする。なお、バイブ２２としては、第３図に示
すように内面にフィン２６の形成されたものを用いると
好ましい結果が１９られる。

次に、流路構成体２１における流路ヘッド部２５の冷媒
入口および冷媒出口に冷媒導入および冷媒排出用のバイ
ブ２７を接続した後、流路構成体２１の外面に粗面加工
を施して外面に凹凸を付けるとともに表面積を広くする
。

次に、バイブ２７の接続された流路構成体２１を金型内
に配置し、金型内に溶融したステンレスを鋳込んで、第
２図（ａ）、（ｂ）に示すように。

流路構成体２１がステンレス鋼材２８で覆われ。

かつ全体が平板状に形成された冷却板Ａをｉｎだ後。

必要に応じて表面加工を施して製造工程を終了する。

このような製造方法であると、冷媒が直接通流する流路
を流路構成体２１として最初に製作するので、流路が長
くても、またどのように複１な場合でも技術的な困難を
伴わずに流路を作ることができ、しかもバイブ２２とし
て内側にフィンの付いたものを用いれば冷媒と流路構成
体２１との接触面積を大幅に広くでき、結果として冷却
性能の漫れたものを製造できる。また、この製造方法で
は、深孔加工の必要がないため冷却板△を薄型にするこ
ともできる。また、この製造方法であると。

従来の製造方法とは違って、技術的困難が伴わないので
比較的短時間に製造でき、製造価格を低下させることが
できる。

また、実施例のように流路構成体２１の外面に粗面加工
を施しておくと、流路構成体２１と鋳込み後のステンレ
ス鋼材２８との密着性を良くすることができるとともに
接触面積を拡大できるので冷却特性を一段と向上させる
ことができる。

なお２本発明は上記実施例に限定されるものではない。

すなわら、流路構成体の外面に導電性の耐蝕層を設けて
から鋳込むようにしてもよい。また、流路構成、流路構
成体材質、鋳込み材質ら実施例に限定されるものではな
い。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明製造方法によれば、安価でしか
も冷却性能の優れた冷Ｉり板の出現に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明製造方法にしたがって最初に作ら
れる流路構成体の斜視図、同図（１））は同流路構成体
の平面図、第２図（ａ）は本発明製造方法にしたがって
製造された冷却板の平面図。 同図（ｂ）同冷却板の側面図、第３図は同冷却板に組み
込まれるバイブの形状の一例を説明するための図、第４
図は溶融炭酸塩燃料電池の平面図。 第５図は同電池の縦断面図、第６図は溶融炭酸塩燃料電
池に組み込まれた従来の冷却板の斜視図。 第７図は同冷却板の製造方法を説明するための断面図で
ある。 １・・・燃料電ｉｔ口積否体、２・・・冷」板、３・・
・マニホールド、２１・・・流路構成体、２２・・・パ
イプ、２３・・・板材、２４・・・流路部、２５・・・
流路ヘッド部。 ２６・・・フィン、２８・・・鋳込まれた部材、Ａ・・
・冷却板。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 （ｂ） 第２図 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）両面に互いに直交するガス通路を備えた導電性の
   セパレータを介して単位電池を複数積層するとともに特
   定の単位電池間に、これら単位電池と熱的および電気的
   に接続され、かつ内部に冷媒流路を有した冷却板を介在
   させてなる燃料電池積層体を含む溶融炭酸塩燃料電池の
   前記冷却板を製造するに際し、薄板やパイプを組合わせ
   、これらを気密溶接して流路構成体を形成する工程と、
   この工程で形成された流路構成体を金型内に配置して鋳
   造で平板状の冷却板を得る工程とを具備してなることを
   特徴とする溶融炭酸塩燃料電池用冷却板の製造方法。
2. （２）前記パイプは、内側にフィンを備えたものである
   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
   塩燃料電池用冷却板の製造方法。
3. （３）前記流路構成体は、前記金型内に配置される前に
   外面が粗面加工され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燃料電池用冷却板の製造方法。