JPH0222505B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0222505B2 JPH0222505B2 JP58203702A JP20370283A JPH0222505B2 JP H0222505 B2 JPH0222505 B2 JP H0222505B2 JP 58203702 A JP58203702 A JP 58203702A JP 20370283 A JP20370283 A JP 20370283A JP H0222505 B2 JPH0222505 B2 JP H0222505B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte layer
- holding material
- electrolyte
- carbonate
- fuel cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
- H01M8/0295—Matrices for immobilising electrolyte melts
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、電解質層の機械的強度の向上を図れ
るようにした溶融炭酸塩燃料電池に関する。
るようにした溶融炭酸塩燃料電池に関する。
従来、高能率のエネルギー変換装置として、燃
料電池が広く知られている。燃料電池は、使用す
る電解質によつてりん酸塩型、溶融炭酸塩型、固
体電解質型に分類される。なかでも溶融炭酸塩燃
料電池は、動作温度が高いため、電極反応が起こ
り易く、高価な貴金属触媒を必要としないこと、
また、発電熱効率が高いことなどの大きな特徴を
有している。
料電池が広く知られている。燃料電池は、使用す
る電解質によつてりん酸塩型、溶融炭酸塩型、固
体電解質型に分類される。なかでも溶融炭酸塩燃
料電池は、動作温度が高いため、電極反応が起こ
り易く、高価な貴金属触媒を必要としないこと、
また、発電熱効率が高いことなどの大きな特徴を
有している。
溶融炭酸塩燃料電池は対向配置された一対の多
孔質電極板と、この電極板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、通常、インタコネクタを介して複数積層
して構成されている。電解質層は、アルカリ炭酸
塩が高温度の溶融状態下で流出するのを防止する
ため、多孔質または粉末状の保持材に電解質を含
浸させて形成されている。このような電解質層に
あつて、いわゆるペースト型電解質層と呼ばれる
ものは上記保持材に、粉末状のγ−リチウム・ア
ルミネートを用い、この粉末と炭酸塩とを混合
し、金型成形によつて形成された、いわゆる電解
質タイルと称される板状に構成されている。
孔質電極板と、この電極板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、通常、インタコネクタを介して複数積層
して構成されている。電解質層は、アルカリ炭酸
塩が高温度の溶融状態下で流出するのを防止する
ため、多孔質または粉末状の保持材に電解質を含
浸させて形成されている。このような電解質層に
あつて、いわゆるペースト型電解質層と呼ばれる
ものは上記保持材に、粉末状のγ−リチウム・ア
ルミネートを用い、この粉末と炭酸塩とを混合
し、金型成形によつて形成された、いわゆる電解
質タイルと称される板状に構成されている。
ところで、電解質板に要求される性能として
は、 溶融状態の炭酸塩を十分に保持できる。
は、 溶融状態の炭酸塩を十分に保持できる。
電池の内部抵抗を最小限にするため、薄型化
できる。
できる。
単位電池から得られる出力を高めるため、大
型化できる。
型化できる。
などが挙げられる。これに対し、従来のこの種
の電解質板は、炭酸塩の保持機能は十分であるも
のの、機械的強度に劣り、常温での抗折強度は
高々10Kg／mm2程度であつた。したがつて薄肉で大
型の電解質層を製作するには、強度的に難点があ
り、結局、単位電池から得られる出力にも限界が
あるという問題があつた。
の電解質板は、炭酸塩の保持機能は十分であるも
のの、機械的強度に劣り、常温での抗折強度は
高々10Kg／mm2程度であつた。したがつて薄肉で大
型の電解質層を製作するには、強度的に難点があ
り、結局、単位電池から得られる出力にも限界が
あるという問題があつた。
また、上記炭酸塩は固体状態と液体状態との間
の体積変化が大きいため、上述の如く電解質層の
機械的強度が低いと、燃料電池の稼動−停止に伴
なう熱サイクルによつて電解質層に割れが発生し
易い。このような割れが発生すると、この割れを
通じて燃料ガスと酸化剤ガスとが混合され、供給
ガスの有効利用が損われることになる。したがつ
て、これによつても高出力を得ることができない
という問題があつた。
の体積変化が大きいため、上述の如く電解質層の
機械的強度が低いと、燃料電池の稼動−停止に伴
なう熱サイクルによつて電解質層に割れが発生し
易い。このような割れが発生すると、この割れを
通じて燃料ガスと酸化剤ガスとが混合され、供給
ガスの有効利用が損われることになる。したがつ
て、これによつても高出力を得ることができない
という問題があつた。
本発明は、かかる問題点に基づきなされたもの
であり、その目的とするところは、他の特性に何
ら影響を与えることなく、電解質層の機械的強度
の向上化を図れ、もつて電解質層の大型化および
耐熱サイクル性能の向上化を図れ、単位電池当た
りの出力を向上させることができる溶融炭酸塩燃
料電池を提供することにある。
であり、その目的とするところは、他の特性に何
ら影響を与えることなく、電解質層の機械的強度
の向上化を図れ、もつて電解質層の大型化および
耐熱サイクル性能の向上化を図れ、単位電池当た
りの出力を向上させることができる溶融炭酸塩燃
料電池を提供することにある。
本発明は、対向配置された２枚の電極板間に、
炭酸塩からなる電解質を主体とする電解質層を介
在させて主要部を構成した溶融炭酸塩燃料電池に
おいて、本発明は、前記電解質層の芯部の保持材
の一部が、炭化物、窒化物、炭素、これらの複合
化合物またはこれらの混合物の繊維からなる織布
あるいは不織布で構成されるとともに、前記電解
質層はペースト型であることを特徴としている。
炭酸塩からなる電解質を主体とする電解質層を介
在させて主要部を構成した溶融炭酸塩燃料電池に
おいて、本発明は、前記電解質層の芯部の保持材
の一部が、炭化物、窒化物、炭素、これらの複合
化合物またはこれらの混合物の繊維からなる織布
あるいは不織布で構成されるとともに、前記電解
質層はペースト型であることを特徴としている。
本発明はペースト型の電解質層の芯部の保持材
の一部を、炭酸塩からなる電解質に対する耐蝕性
に優れている炭化物、窒化物、炭素、これらの複
合化合物またはこれらの混合物の繊維からなる織
布または不織布で構成しているため、他の特性、
例えば電解質層保持機能に影響を与えずに、室温
下での抗折強度および運転サイクル時の機械的強
度を大幅に向上できるとともに、最初に形成され
た電解質層内部微構造が長期的に維持されること
による前記強度の長期的維持が可能となる。この
ため、電解質層の薄型化、大型化、耐熱サイクル
性能の向上および長寿命化が図れ、もつて大出力
の燃料電池の実現に寄与することができる。
の一部を、炭酸塩からなる電解質に対する耐蝕性
に優れている炭化物、窒化物、炭素、これらの複
合化合物またはこれらの混合物の繊維からなる織
布または不織布で構成しているため、他の特性、
例えば電解質層保持機能に影響を与えずに、室温
下での抗折強度および運転サイクル時の機械的強
度を大幅に向上できるとともに、最初に形成され
た電解質層内部微構造が長期的に維持されること
による前記強度の長期的維持が可能となる。この
ため、電解質層の薄型化、大型化、耐熱サイクル
性能の向上および長寿命化が図れ、もつて大出力
の燃料電池の実現に寄与することができる。
以下、本発明の詳細を図示の実施例に基づき説
明する。
明する。
実施例 １
図は、単位電池を示したもので、図中１は電解
質層である。この電解質層１は、多孔質電極板
２，４および導電性の波板状電極支持体３，５を
それぞれ介してインタコネクタ６および７で挾持
されている。
質層である。この電解質層１は、多孔質電極板
２，４および導電性の波板状電極支持体３，５を
それぞれ介してインタコネクタ６および７で挾持
されている。
電解質層１は電解質８と保持材９との複合体で
構成され、さらに上記保持体９は、第１の保持材
９ａと、電解質層１の中間部分に配置された第２
の保持材９ｂとで構成されている。
構成され、さらに上記保持体９は、第１の保持材
９ａと、電解質層１の中間部分に配置された第２
の保持材９ｂとで構成されている。
電解質８は、具体的に炭酸リチウム（Li2CO3）
と炭酸カリウム（K2CO3）とも重量比にして
７：８の割合で混合して構成されている。また、
保持材９を構成している第１の保持材９ａは、上
記電解質８の重量の33％のγ−リチウム・アルミ
ネート（γ−LiAlO3）の粉末で構成されている。
また、第２の保持材９ｂは、炭素繊維からなる織
布で構成されている。この織布としては、たとえ
ば7μｍ径の炭素繊維を約3000本束ねて織つたも
のが用いられており、その単位面積当りの重量は
200ｇ／m2である。
と炭酸カリウム（K2CO3）とも重量比にして
７：８の割合で混合して構成されている。また、
保持材９を構成している第１の保持材９ａは、上
記電解質８の重量の33％のγ−リチウム・アルミ
ネート（γ−LiAlO3）の粉末で構成されている。
また、第２の保持材９ｂは、炭素繊維からなる織
布で構成されている。この織布としては、たとえ
ば7μｍ径の炭素繊維を約3000本束ねて織つたも
のが用いられており、その単位面積当りの重量は
200ｇ／m2である。
なお、上記電解質層１は、以下の工程によつて
製造されたものである。すなわち、炭酸リチウム
28ｇと、炭酸カリウム32ｇと、γ−リチウム・ア
ルミネート20ｇとをボールミルで混合し、５×５
cm2のホツトプレス型に通常成形量の半量を均一に
充填し、しかる後、上記混合粉の上面に、５×５
cm2に裁断した第２の保持材９ｂである織布を敷設
し、さらにこの織布の上面に上記混合粉の残りの
半量を充填した、これを400℃、300Kg／cm2の条件
にてホツトプレスして、５×５cm、厚さ２mmの板
状に形成されたものである。このようにして得ら
れた電解質層の相対密度は98％であつた。
製造されたものである。すなわち、炭酸リチウム
28ｇと、炭酸カリウム32ｇと、γ−リチウム・ア
ルミネート20ｇとをボールミルで混合し、５×５
cm2のホツトプレス型に通常成形量の半量を均一に
充填し、しかる後、上記混合粉の上面に、５×５
cm2に裁断した第２の保持材９ｂである織布を敷設
し、さらにこの織布の上面に上記混合粉の残りの
半量を充填した、これを400℃、300Kg／cm2の条件
にてホツトプレスして、５×５cm、厚さ２mmの板
状に形成されたものである。このようにして得ら
れた電解質層の相対密度は98％であつた。
このように構成された燃料電池において、組立
前に上記電解質層１を20×３mm2に切断した試験片
の抗折強度を測定したところ、21.5Kg／mm2という
値を得ることができた。なお、比較のために、上
記織布を埋設しない電解質層について、同様の試
験を行なつたところ、その抗折強度は8.4Kg／mm2
であつた。
前に上記電解質層１を20×３mm2に切断した試験片
の抗折強度を測定したところ、21.5Kg／mm2という
値を得ることができた。なお、比較のために、上
記織布を埋設しない電解質層について、同様の試
験を行なつたところ、その抗折強度は8.4Kg／mm2
であつた。
また、燃料電池について、インタコネクタ６の
導入孔１０を介して燃料ガスH2＋COを供給し、
また、インタコネクタ７の導入孔１１を介して酸
化剤ガスO2＋CO2を供給して実際に200ｍＡ／cm2
の発電を行わせて稼動−停止を繰り返したとこ
ろ、電解質層１の破壊および他の電池特性の劣化
は確認されなかつた。
導入孔１０を介して燃料ガスH2＋COを供給し、
また、インタコネクタ７の導入孔１１を介して酸
化剤ガスO2＋CO2を供給して実際に200ｍＡ／cm2
の発電を行わせて稼動−停止を繰り返したとこ
ろ、電解質層１の破壊および他の電池特性の劣化
は確認されなかつた。
以上の結果からペースト型の電解質層の芯部の
保持材の一部を炭素繊維の織布で置き代えること
により、他の特性をなんら損うことなく、電解質
層の機械的強度を従来に比して２倍以上に向上さ
せることができ、大型の単位燃料電池の実現を可
能にし得るとともに、耐熱サイクル性にも優れた
特性を発揮させ得ることが判つた。
保持材の一部を炭素繊維の織布で置き代えること
により、他の特性をなんら損うことなく、電解質
層の機械的強度を従来に比して２倍以上に向上さ
せることができ、大型の単位燃料電池の実現を可
能にし得るとともに、耐熱サイクル性にも優れた
特性を発揮させ得ることが判つた。
なお、前記実施例では織布または不織布に炭素
繊維を用いたが、特にこれに限定されるものでは
なく、たとえば、SiC、Si3N4などの炭化物、窒
化物、炭素これらの複化合物またはこれらの混合
物の繊維を用いてもよい。要するに本発明は、そ
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
繊維を用いたが、特にこれに限定されるものでは
なく、たとえば、SiC、Si3N4などの炭化物、窒
化物、炭素これらの複化合物またはこれらの混合
物の繊維を用いてもよい。要するに本発明は、そ
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
図は本発明の第１の実施例に係る溶融炭酸塩燃
料電池を構成する単位電池の模式的断面図であ
る。 １……電解質層、２，４……電極板、３，５…
…電極支持体、６，７……インタコネクタ、８…
…電解質、９……保持材、１０，１１……導入
孔。
料電池を構成する単位電池の模式的断面図であ
る。 １……電解質層、２，４……電極板、３，５…
…電極支持体、６，７……インタコネクタ、８…
…電解質、９……保持材、１０，１１……導入
孔。
Claims (1)
- １ 対向配置された２枚の多孔性電極板と、これ
ら電極板間に介在し、炭酸塩からなる電解質を保
持材で保持して形成されたペースト型電解質層と
を具備した溶融炭酸塩燃料電池において、前記ペ
ースト型電解質層の芯部の保持材が、炭化物、窒
化物、炭素、これらの複合化合物またはこれらの
混合物の繊維からなる織布あるいは不織布で構成
されていることを特徴とする溶融炭酸塩燃料電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58203702A JPS6097558A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58203702A JPS6097558A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6097558A JPS6097558A (ja) | 1985-05-31 |
| JPH0222505B2 true JPH0222505B2 (ja) | 1990-05-18 |
Family
ID=16478431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58203702A Granted JPS6097558A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6097558A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0650643B2 (ja) * | 1986-04-09 | 1994-06-29 | 株式会社日立製作所 | 溶融炭酸塩型燃料電池用電解質板の製造方法 |
| JPS632262A (ja) * | 1986-06-20 | 1988-01-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池 |
| JPS6334860A (ja) * | 1986-07-29 | 1988-02-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池 |
| US11607095B2 (en) | 2015-01-30 | 2023-03-21 | Sharkninja Operating Llc | Removable rotatable driven agitator for surface cleaning head |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58129775A (ja) * | 1982-01-29 | 1983-08-02 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
-
1983
- 1983-11-01 JP JP58203702A patent/JPS6097558A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6097558A (ja) | 1985-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3878296A (en) | Reaction of lithium carbonate and fibrous aluminum oxide to produce lithium aluminate | |
| CA1087243A (en) | Molten carbonate fuel cell electrolyte | |
| US4710436A (en) | Molten carbonate fuel cell and method of manufacturing electrolyte plate thereof | |
| JPS6332863A (ja) | 炭素−黒鉛リザ−バ層及びその製造方法 | |
| JPH0222505B2 (ja) | ||
| JPH06231784A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JPH0222504B2 (ja) | ||
| US5641328A (en) | Fuel cell cathodes | |
| JPS5927466A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2547743B2 (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池用電極支持板の製造方法 | |
| JP3592839B2 (ja) | 電解質板、セラミック補強材及びセラミック焼結体の各製造方法 | |
| KR100368561B1 (ko) | 용융탄산염형연료전지의전해질지지판제조방법 | |
| KR101146944B1 (ko) | 대면적 전해질 함침형 공기극 제조방법 | |
| JPH10112329A (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池および溶融炭酸塩型燃料電池電解質板用保持材の製造方法 | |
| JPH0650643B2 (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池用電解質板の製造方法 | |
| JP2944097B2 (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池 | |
| KR101407505B1 (ko) | 원통형 다공성 세라믹 지지체의 제조방법 | |
| JPH0339388B2 (ja) | ||
| JPS59219864A (ja) | 溶融塩燃料電池 | |
| JPH02186563A (ja) | 燃料電池用電解質タイル及びその製造方法 | |
| JP2997518B2 (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池 | |
| JPS6178066A (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池の製造方法 | |
| JPS6017864A (ja) | 溶融塩燃料電池 | |
| CN119812328A (zh) | 一种锂离子电池性能增强剂及其制备方法和应用 | |
| JPS63138662A (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池の電解質タイルの製法 |