JPS63248076A - 溶融炭酸塩型燃料電池のガスリ−ク防止方法 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池のガスリ−ク防止方法Info
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- JPS63248076A JPS63248076A JP62080892A JP8089287A JPS63248076A JP S63248076 A JPS63248076 A JP S63248076A JP 62080892 A JP62080892 A JP 62080892A JP 8089287 A JP8089287 A JP 8089287A JP S63248076 A JPS63248076 A JP S63248076A
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- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 28
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Classifications
-
- 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
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-
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-
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/50—Fuel cells
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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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
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネル
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電池のう
ち、特に、溶融炭酸塩型燃料電池において外部へのガス
洩れを防止するため外部から加圧させて内部リークを生
じさせるようにするガスリーク防止方法に関するもので
ある。
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電池のう
ち、特に、溶融炭酸塩型燃料電池において外部へのガス
洩れを防止するため外部から加圧させて内部リークを生
じさせるようにするガスリーク防止方法に関するもので
ある。
［従来の技術］
第二世代の燃料電池である溶融炭酸塩型燃料電池として
は、現在までに第３図に示す如きものが提案されている
。すなわち、溶融炭酸塩を多孔質物質に浸み込ませてな
る電解質板（タイル）１を、カソード（酸素極）２とア
ノード（燃料極）３で両側から挾み、カソード２側に酸
化ガスＯＧを供給すると共にアノード３側に燃料ガス［
Ｇを供給することによりカソード２とアノード３との間
で発生する電位差により発電が行われるようにしたもの
を１セル■とし、各セル■をセパレータ４を介して多段
に積層した後、所定の締（＝Ｊ力で締め付けてスタック
としたものが知られている。
は、現在までに第３図に示す如きものが提案されている
。すなわち、溶融炭酸塩を多孔質物質に浸み込ませてな
る電解質板（タイル）１を、カソード（酸素極）２とア
ノード（燃料極）３で両側から挾み、カソード２側に酸
化ガスＯＧを供給すると共にアノード３側に燃料ガス［
Ｇを供給することによりカソード２とアノード３との間
で発生する電位差により発電が行われるようにしたもの
を１セル■とし、各セル■をセパレータ４を介して多段
に積層した後、所定の締（＝Ｊ力で締め付けてスタック
としたものが知られている。
上記した溶融炭酸塩型燃料電池において、第３図の如く
、酸化ガスＯＧや燃料ガスＦＧの流路孔５，６，７．８
を電解質板１及び廿パレータ４の各周辺部に有し、該名
流路孔５，６，７．８により各セルごとに酸化ガスＯＧ
と燃料ガス［Ｇを給排できるようにしである、いわゆる
内部マニホールド型の場合には、電解質板１とセパレー
タ４の周辺部に設けた酸化ガスＯＧ及び燃料ガスＦＧの
供給側流路孔５及び６と、排出側流路孔７及び８の周辺
をウェットシールでシールし、外部へのガスリークを防
止して発電効率を高めるようにしである。
、酸化ガスＯＧや燃料ガスＦＧの流路孔５，６，７．８
を電解質板１及び廿パレータ４の各周辺部に有し、該名
流路孔５，６，７．８により各セルごとに酸化ガスＯＧ
と燃料ガス［Ｇを給排できるようにしである、いわゆる
内部マニホールド型の場合には、電解質板１とセパレー
タ４の周辺部に設けた酸化ガスＯＧ及び燃料ガスＦＧの
供給側流路孔５及び６と、排出側流路孔７及び８の周辺
をウェットシールでシールし、外部へのガスリークを防
止して発電効率を高めるようにしである。
しかし、現在までの溶融灰ｒ！ｉ塩型燃料電池のスタッ
クは、第４図に示す如く、セル■を多段に積層した俊、
上部ホルダー９と下部ホルダー１０をねじ棒１１とナラ
１〜１２等で締め付け、この状態で据付けて使用するた
め、電解質板１とセパレータ４の周辺のウェットシール
部でガスリークを防止するようにしてあっても、電池内
部の圧力によりガスが電池内部から外部へリークするの
を防ぐことができない。
クは、第４図に示す如く、セル■を多段に積層した俊、
上部ホルダー９と下部ホルダー１０をねじ棒１１とナラ
１〜１２等で締め付け、この状態で据付けて使用するた
め、電解質板１とセパレータ４の周辺のウェットシール
部でガスリークを防止するようにしてあっても、電池内
部の圧力によりガスが電池内部から外部へリークするの
を防ぐことができない。
そこで、溶融炭酸塩型撚１１電池スタックに外部から圧
力をかけて加圧用ガスが逆に電池内にリークするように
すれば、ウェットシール部から外部へのガスリークを防
止することは可能となるが、現在、第二世代の燃料電池
としての溶融炭酸塩型燃料電池を圧力容器内に収納し、
該圧力容器内を加圧することにより電池のウェットシー
ル部から外部へのガスリークを防止するようにした例や
考え方は未だないのが現状である。ただし、第一世代の
燃料電池としてのリン酸型燃料電池では、第５図に示す
如く燃料電池スタックａを圧）ｊ容器すの中に収納し、
該圧力容器す内に不活性ガスとしてＮ２ガスを注入して
加圧し、電池内から外部へのガスリークを防止するよう
にした例はある。
力をかけて加圧用ガスが逆に電池内にリークするように
すれば、ウェットシール部から外部へのガスリークを防
止することは可能となるが、現在、第二世代の燃料電池
としての溶融炭酸塩型燃料電池を圧力容器内に収納し、
該圧力容器内を加圧することにより電池のウェットシー
ル部から外部へのガスリークを防止するようにした例や
考え方は未だないのが現状である。ただし、第一世代の
燃料電池としてのリン酸型燃料電池では、第５図に示す
如く燃料電池スタックａを圧）ｊ容器すの中に収納し、
該圧力容器す内に不活性ガスとしてＮ２ガスを注入して
加圧し、電池内から外部へのガスリークを防止するよう
にした例はある。
［発明が解決しようとする問題点］
ところが、リン酸型燃料電池の場合は、アノード側とカ
ソード側とで次のような反応が行われている。
ソード側とで次のような反応が行われている。
アノード側ニド１２→２Ｈ”＋２６−
の反応が行われるのであり、圧力容器す内のガスＮ２の
圧力を、リン酸型燃料電池内の圧力よりも高い圧力にす
ると、上記Ｎ２ガスが電池内にインリークすることにな
るが、Ｎ２ガスは反応ガスではないので、該ガスがイン
リークすると電池内部のガスを薄める結果となる。
圧力を、リン酸型燃料電池内の圧力よりも高い圧力にす
ると、上記Ｎ２ガスが電池内にインリークすることにな
るが、Ｎ２ガスは反応ガスではないので、該ガスがイン
リークすると電池内部のガスを薄める結果となる。
溶融炭酸塩型燃料電池の場合も同様に圧力容器に入れて
圧力容器内のガスをＮ２ガスとし溶融炭酸塩型燃料電池
内の圧力よりも高い圧力にでると第一世代のリン酸型燃
料電池の場合と同様に圧力容器内のガスが電池内にイン
リークした場合、インリークしたガスがＮ２ガスでは燃
料ガス、酸化ガス中の有効成分の濃度を薄めることとケ
る。
圧力容器内のガスをＮ２ガスとし溶融炭酸塩型燃料電池
内の圧力よりも高い圧力にでると第一世代のリン酸型燃
料電池の場合と同様に圧力容器内のガスが電池内にイン
リークした場合、インリークしたガスがＮ２ガスでは燃
料ガス、酸化ガス中の有効成分の濃度を薄めることとケ
る。
そこで、本発明は、溶融炭酸塩型燃料電池のウェットシ
ール部から外部へのガスリークを防止するため、圧力容
器内の加圧用ガスが電池内にインリークした場合に電池
内で行われる次のような反応において特にカソード側で
炭酸イオンの補給源となるようにして電流を取り出すと
きの活性化エネルギーのための電圧降下を少なくなるよ
うに抑えることができるようにしようとプるものである
。
ール部から外部へのガスリークを防止するため、圧力容
器内の加圧用ガスが電池内にインリークした場合に電池
内で行われる次のような反応において特にカソード側で
炭酸イオンの補給源となるようにして電流を取り出すと
きの活性化エネルギーのための電圧降下を少なくなるよ
うに抑えることができるようにしようとプるものである
。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、上記目的を達成するために、電解質板の両面
をカソードとアノードで挾み、カソード側に酸化ガスを
、又、アノード側に燃料カスをそれぞれ流すようにした
１セルを、セパレータを介して多段に積層してなる溶融
炭酸塩を燃料電池のスタックを圧力容器内に収納し、該
圧力容器内の加圧ガスにＣＯ２ガスを用い、圧力容器内
部の圧力を電池の運転圧力よりも若干高めの圧力に保持
させて電池内から外部へのガスリークを防止するように
する。
をカソードとアノードで挾み、カソード側に酸化ガスを
、又、アノード側に燃料カスをそれぞれ流すようにした
１セルを、セパレータを介して多段に積層してなる溶融
炭酸塩を燃料電池のスタックを圧力容器内に収納し、該
圧力容器内の加圧ガスにＣＯ２ガスを用い、圧力容器内
部の圧力を電池の運転圧力よりも若干高めの圧力に保持
させて電池内から外部へのガスリークを防止するように
する。
［作 用１
燃料電池内の反応では炭酸イオンを使用しているので、
ＣＯ２ガスが必要であるが、加圧ガスにＣＯ２ガスを用
いているため、電池内にインリークした場合、上記加圧
ガスであるＣＯ２ガスが電池内で必要とされるＣＯ２ガ
スの補充となる。
ＣＯ２ガスが必要であるが、加圧ガスにＣＯ２ガスを用
いているため、電池内にインリークした場合、上記加圧
ガスであるＣＯ２ガスが電池内で必要とされるＣＯ２ガ
スの補充となる。
又、電池を運転して電流を取り出すと、電極における反
応が活性化エネルギーを必要とするため活性化エネルギ
ーを電圧で補うために電圧降下があるが、カソード側で
のＣＯ２ガスがインリークされるＣＯ２ガスで補給でき
るため、その分だけ電圧降下を少なくできる。
応が活性化エネルギーを必要とするため活性化エネルギ
ーを電圧で補うために電圧降下があるが、カソード側で
のＣＯ２ガスがインリークされるＣＯ２ガスで補給でき
るため、その分だけ電圧降下を少なくできる。
［実 施 例］
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の実施例を示すもので、溶融炭酸塩を浸
み込ませた電解質板１をカソード２とアノード３とで挾
み、カソード２側に酸化ガスＯＧを流すと共にアノード
３側に燃料ガス［Ｇを流すようにした１セル■を、セパ
レータ４を介して積層させて従来と同様の溶融炭酸塩型
燃料電池のスタックＳとする。かかる燃料電池スタック
Ｓを圧力容器１３内に収納し、該圧力容器１３内の加圧
ガスとしてＣＯ２ガスを使用して加圧型燃料電池とし、
ウェットシール部から外部へのガスリークを防ぐため圧
力容器１３内の圧力を電池内の圧力よりも若干高めの圧
力、たとえば、電池内の圧力よりも数百ｓ＋ＡＱ高い圧
力とする。
み込ませた電解質板１をカソード２とアノード３とで挾
み、カソード２側に酸化ガスＯＧを流すと共にアノード
３側に燃料ガス［Ｇを流すようにした１セル■を、セパ
レータ４を介して積層させて従来と同様の溶融炭酸塩型
燃料電池のスタックＳとする。かかる燃料電池スタック
Ｓを圧力容器１３内に収納し、該圧力容器１３内の加圧
ガスとしてＣＯ２ガスを使用して加圧型燃料電池とし、
ウェットシール部から外部へのガスリークを防ぐため圧
力容器１３内の圧力を電池内の圧力よりも若干高めの圧
力、たとえば、電池内の圧力よりも数百ｓ＋ＡＱ高い圧
力とする。
溶融炭酸塩型燃料電池では、７ノード側、カソード側で
は、次の如き反応が行われている。
は、次の如き反応が行われている。
７ノード側： Ｈ２＋ＣＯ３°−→Ｈ２０＋ ｃｏｚ＋
２ ｅ−今、圧力容器１３内を加圧すると、該圧力容
器１３内の加圧ガスは、電池内との圧力差により電池内
にインリークする。電池内にインリークした加圧ガスは
、ＣＯ２ガスであるため、カソード側で使用する反応に
必要なＣ０２ガスが補充されることになり、炭酸イオン
ｃｏ３”−の補給源となりつる。
２ ｅ−今、圧力容器１３内を加圧すると、該圧力容
器１３内の加圧ガスは、電池内との圧力差により電池内
にインリークする。電池内にインリークした加圧ガスは
、ＣＯ２ガスであるため、カソード側で使用する反応に
必要なＣ０２ガスが補充されることになり、炭酸イオン
ｃｏ３”−の補給源となりつる。
燃料電池を運転して電流を取り出すと、いわゆる分極現
象のために燃料電池の作動電圧Ｖは、第２図に示す如く
、燃料電池の起電力Ｅより過電圧ηだけ低下する。この
過電圧ηは、活性化過電圧η 、濃度過電圧η。及び抵
抗過電圧η からなり、上記活性化過電圧η８は、電極
「 における反応が活性化エネルギーを必要とするために、
この活性化エネルギーを電圧で補うために現われるもの
である。又、濃度過電圧η。
象のために燃料電池の作動電圧Ｖは、第２図に示す如く
、燃料電池の起電力Ｅより過電圧ηだけ低下する。この
過電圧ηは、活性化過電圧η 、濃度過電圧η。及び抵
抗過電圧η からなり、上記活性化過電圧η８は、電極
「 における反応が活性化エネルギーを必要とするために、
この活性化エネルギーを電圧で補うために現われるもの
である。又、濃度過電圧η。
は、電極における反応物質及び反応生成物の補給及び除
去の速度が遅く、電極の反応が妨害されるとぎに現われ
るものであり、抵抗過電圧η、は、電極、電極と電解質
との間の接触抵抗及び電極間の電解液その他の電気抵抗
をＲとしたとき、η、 ＝ｉＲで表わされるものである
。ｉは電流密度である。
去の速度が遅く、電極の反応が妨害されるとぎに現われ
るものであり、抵抗過電圧η、は、電極、電極と電解質
との間の接触抵抗及び電極間の電解液その他の電気抵抗
をＲとしたとき、η、 ＝ｉＲで表わされるものである
。ｉは電流密度である。
上記において、各過圧η０、η６、η、は、いずれもア
ノード側、カソード制別々であるが、特に、活性化過電
圧η８では、カソード側で前記のようにインリークされ
るＣＯ２ガスにより反応に必要なＣＯ２ガスが補給でき
て電極における反応が活性化されるため、電池内での反
応の活性化のために電圧が降下する際における電圧降下
をそれだけ少なくすることができ、本発明の実施により
第２図に示す活性化過電圧η、の幅を小さくすることが
できる。
ノード側、カソード制別々であるが、特に、活性化過電
圧η８では、カソード側で前記のようにインリークされ
るＣＯ２ガスにより反応に必要なＣＯ２ガスが補給でき
て電極における反応が活性化されるため、電池内での反
応の活性化のために電圧が降下する際における電圧降下
をそれだけ少なくすることができ、本発明の実施により
第２図に示す活性化過電圧η、の幅を小さくすることが
できる。
［発明の効果１
以上述べた如く本発明の方法によれば、溶融炭酸塩型燃
料電池を圧力容器内に収納して加圧型とし、且つ圧力容
器内ガスにＣＯ２ガスを用い、圧力容器内を電池の運転
圧力より若干高めの圧力として電池のウェットシール部
から外部へのガスリークを防止するようにしているので
、溶融炭酸塩型燃料電池として外部からの加圧型を実現
できて、しかも炭酸イオンを使用している溶融炭酸塩型
燃料電池では反応にＣＯ２ガスを使用するが、電池内に
インリークする加圧ガスがＣＯ２ガスであるため、該イ
ンリークしたガスが同等支障を来たすことがないばかり
でなくカソード側では反応に必要なＣＯ２ガスを補充す
ることができて電池内の反応を活性化でき、インリーク
するガスが炭酸イオンの補給源となり得るという効果が
ある。
料電池を圧力容器内に収納して加圧型とし、且つ圧力容
器内ガスにＣＯ２ガスを用い、圧力容器内を電池の運転
圧力より若干高めの圧力として電池のウェットシール部
から外部へのガスリークを防止するようにしているので
、溶融炭酸塩型燃料電池として外部からの加圧型を実現
できて、しかも炭酸イオンを使用している溶融炭酸塩型
燃料電池では反応にＣＯ２ガスを使用するが、電池内に
インリークする加圧ガスがＣＯ２ガスであるため、該イ
ンリークしたガスが同等支障を来たすことがないばかり
でなくカソード側では反応に必要なＣＯ２ガスを補充す
ることができて電池内の反応を活性化でき、インリーク
するガスが炭酸イオンの補給源となり得るという効果が
ある。
第１図は本発明の実施例を示？を概念図、第２図は燃料
電池の放電特性を示す図、第３図は溶融炭酸塩型燃料電
池の一部を示す断面図、第４図は溶融炭酸塩型燃料電池
のスタックを示す斜視図、第５図は従来のリン酸型燃料
電池を加圧型とした例を示す概略図である。 １・・・電解質板、２・・・カソード、３・・・アノー
ド、４・・・セパレータ、９・・・上部ホルダー、１０
・・・下部ホルダー、１３・・・圧力容器、■・・・セ
ル、ＯＧ・・・酸化ガス、［Ｇ・・・燃料ガス。
電池の放電特性を示す図、第３図は溶融炭酸塩型燃料電
池の一部を示す断面図、第４図は溶融炭酸塩型燃料電池
のスタックを示す斜視図、第５図は従来のリン酸型燃料
電池を加圧型とした例を示す概略図である。 １・・・電解質板、２・・・カソード、３・・・アノー
ド、４・・・セパレータ、９・・・上部ホルダー、１０
・・・下部ホルダー、１３・・・圧力容器、■・・・セ
ル、ＯＧ・・・酸化ガス、［Ｇ・・・燃料ガス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）電解質板の両面をカソードとアノードで挾み、カソ
ード側に酸化ガスを、又、アノード側に燃料ガスをそれ
ぞれ流すようにした１セルを、セパレータを介して多段
に積層してなる溶融炭酸塩型燃料電池のスタックを圧力
容器内に収納し、該圧力容器内の加圧ガスに ＣＯ＿２ガスを用い、上記圧力容器内を電池の運転圧力
より若干高めの圧力として上記ＣＯ＿２ガスを電池内に
インリークさせ、電池のウェットシール部から外部への
ガスリークを防止させるようにすることを特徴とする溶
融炭酸塩型燃料電池のガスリーク防止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62080892A JPS63248076A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 溶融炭酸塩型燃料電池のガスリ−ク防止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62080892A JPS63248076A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 溶融炭酸塩型燃料電池のガスリ−ク防止方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63248076A true JPS63248076A (ja) | 1988-10-14 |
Family
ID=13731010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62080892A Pending JPS63248076A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 溶融炭酸塩型燃料電池のガスリ−ク防止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63248076A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1003862C2 (nl) * | 1996-08-23 | 1998-02-26 | Univ Delft Tech | Werkwijze voor het bedrijven van een gesmolten-carbonaat-brandstofcel, een brandstofcel en een brandstofcelstapel. |
| EP1237218A2 (en) * | 2000-12-22 | 2002-09-04 | Delphi Technologies, Inc. | Fuel cell system incorporating pressure control |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP62080892A patent/JPS63248076A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| NL1003862C2 (nl) * | 1996-08-23 | 1998-02-26 | Univ Delft Tech | Werkwijze voor het bedrijven van een gesmolten-carbonaat-brandstofcel, een brandstofcel en een brandstofcelstapel. |
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