JPH0320970A - 燃料電池における電解質板中の結合剤除去方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃利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にお
ける電解質板中の結合剤除去方法に関するものである。

［従来の技術］ 現在までに提案されている燃料電池のうち、溶融炭酸塩
型の燃料電池としては、たとえば、第３図に一例を示づ
如く、電解質として溶融炭酸塩を多孔貿物質にしみ込ま
せた電解貿仮（タイノレ）１を、カソード〈酸素４垂〉
２とアノード（燃料極）３の両電極で両面から挟み、カ
ソード２側に酸化ガスＯＧを供給すると共にアノート３
側に燃料ガスＦＧを供給づ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Ｃとし、各セルＣをセパレータ
４を介し多層に積層して燃料電池スタックＳとするよう
にしてある。

上記燃料電池において、内部マニホールド型のものでは
、上記電解質板１及びヒパレータ４の各周辺部間をウエ
ットシールできるようにしてあると共に、上記各周辺部
に、酸化ガスＯＧの供給側及び排出側の流路孔５及び６
と、燃料ガスＦＧの供給側−及び排出側の流路孔７及び
８をそれぞれ設け、各セパレータ４の表裏両面に設けた
凹凸により形成されるカソード２側のガス通路９とアノ
ード３側のガス通路１０を各々のガスが流れるようにし
てある。

上記燃料電池で用いられる電解質板１は、当初、リチウ
ムアルミネート（ＬｉＡＮＯ２）と炭酸塩の混合粉を金
型に充填し、真空中で加熱した後高圧でプレス或形を行
うというポットプレス法により￥１していたが、大型化
、量産化が困難であるため、近年はテープ或形法により
製造されるようになってきている。

上記テープ或形法による電解質板の製造方法は、第４図
に示す如く、先ず、リチウムアルミネート粉末の原料粉
１１にアセトン、アルコール類、ＭＥＫ　（メチルエチ
ルケトン）等の有機溶剤１２と、界面活性剤からなる分
敗剤１３とを添加し、ボールミル等の粉砕装置１４でこ
れらを粉砕し混合して上記リチウムアルミネートを一次
粒子まで分改させ、次に、この一次粒子まで分散させた
りチウムアルミネートにフタル酸等の可塑剤１５と、ポ
リビニルブヂラール等の結合剤（バインダー〉１６とを
添加し混合してスラリ１７化し、続いて、このスラリ１
７をドクターブレード装置や押し出し成形装置、カレン
ダロール装置等のテープ或形装置１８によりテープ成形
し、更に乾燥室１９にて焼成することにより、電解質板
１を製造するものである。

上述したテープ成形法により製造された電解質板１は、
結合剤１６という有機物を含んでいるため、電池運転前
に電解質板１から結合剤１６を除去する脱脂処理が必要
である。すなわら、電解質板１に結合剤１６及びこれに
起因する炭素分が除去されないで残っている状態のまま
で電池の運転が行われると、電解質としての溶融炭酸塩
が電解質板１にしみ込むことができなくて電池として使
用できないばかりでなく、特に、ウエットシール部に結
合剤１６が残っていると、このウェットシール部に炭酸
塩がしみ込まなくなってシール性が阻害されることにな
るため、製造された電解質板１から結合剤１６を除去ず
ることが必要である。従来、電解質板１から結合剤１６
を除去する方法として、電池を組み立てた後、徐々に昇
温ざせて焼くことにより上記結合剤１６の除去を行うよ
うにしていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記従来の結合剤の除去方法では、数１０〜
１００時間という長時間をかけて焼かねばならないため
除去に多くの時間がかかること、除去の際、かなりの悪
臭が発生すること、更に除去が終了したかどうかの判定
（脱脂判定）が難しいこと、等の問題があった。

そこで、本発明は電解質板中の結合剤の除去を、悪臭を
発生させることなく常温下にて短時間で行えるようにし
、且つ脱脂状態の判定を簡単に行うことかできるように
しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記課題を解決するために、製造時に用いた
結合剤を含む電解質板をカソードとアノードの両電極で
両面から挟むようにしてなるセルをセパレータを介し多
囮に積層して各セルのカソード側とアノート側にガス通
路を有する燃料電池スタックとし、該燃料電池スタック
の各セルごとの電解質板中から結合剤を除去する燃籾電
池における電解質板中の結合剤除去方法において、上記
燃料電池スタックの各セルごとのカソード側とアノード
側の各ガス通路に、運転前の段階で常温下にて有機溶剤
を流通させ、該有機溶剤中に上記電解質板中の結合剤を
溶出させることにより電解質板中の結合剤を除去づるこ
とを特徴とする燃料電池における電解質板中の結合剤除
去方法とする。

［作　　用］ 常温下で燃料電池スタック内に有機溶剤を流通させると
、電解質板中の結合剤が有機溶剤中に溶出するため、結
合剤の除去を悪臭を発生させることなく簡単に行うこと
ができる。又、脱脂状態の判定も有機溶剤中の結合剤の
溶出量を基に簡単に行うことができる。

［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図は本発明の方法を実施するための工程の一実施例
を示すもので、第３図に示づ如く、電解質板１の両面に
カソード２とアノード３を配してなるセルＣをセパレー
タ４を介し積層して各セルＣごとにカソード２側及びア
ノード３側にガス通路９及び１０が形成された構或とし
てある燃料電池スタックＳに、電解質板製造時に使用し
たものと同様な有機溶剤１２を、上記各ガス通路９，１
０を利用して電池運転前の段階で常温下にて流通させ、
該有機溶剤１２に電解質板１中の枯合剤１６を溶出させ
ることにより電解質板１中から結合剤１６を除去するよ
うにし、且つ上記有機溶剤１２中に溶出した結合剤１６
の量を脱脂判定部２０で検出して結合剤１６の除去作業
終了の判定を行うようにし、又、電解質板１中の結合剤
１６の除去に用いた上記有機溶剤１２は再生部２１で回
収した後、結合剤１６を分離させて再び結合剤１６の除
去のために循環使用させるようにする。

詳述づると、先ず、燃料電池スタックＳに形戊ざれてい
る酸化ガスと燃籾ガスの各供給側流路孔５，７（第３図
参照）に、電池運転前に常温下にて有機溶剤１２を同時
に供給する。これにより、有機溶剤１２は各セルＣごと
のカソード２側のガス通路９とアノード３側のガス通路
１０を通って各排出側流路孔６，８（第３図参照）から
排出されるが、この際、第２図に示づ如く、有機溶剤１
２はガス通路９，１０を流通する間にカソード２及びア
ノード３を通過して電解質板１中にしみ込んで行くため
、電解質板１中の結合剤１６は有機溶剤１２中に徐々に
溶出することになり、この結果、電解質板１中から結合
剤１６が除去される。このようにして結合剤１６の除去
に供した有機溶剤１２が燃料電池スタックＳ外に排出さ
れると、次に、脱脂判定部２０にあいて、たとえば、液
体クロマトグラフを用いて有機溶剤１２中の結合剤１６
の量を検出したり、あるいは、有機溶剤１２の電気伝導
率を調べることにより、除去作業終了の判定を行う。こ
の場合、当初は結合剤１６の溶出量は多いが次第に少な
くなってくるので、モニター等で監視し、量が少なくな
ってきて電池運転上支障の起らない８〜９割程度除去で
きた時点で終了とする。又、除去作業終了の判定が行わ
れるまでは、燃料電池スタックＳ外へ排出ざれた有機溶
剤１２を再生部２１で回収して結合剤１６を分離し、結
合剤１６を分離除去した後の有機溶剤１２を燃料電池ス
タックＳに供給させて再び結合剤１６の除去に循環使用
させるように寸る。

なお、この場合、循環使用させる有機溶剤１２は、結合
剤１６を完全に除去したものでなくてもよい。

上記ガス通路９と１０に同時に有機溶剤１２を流すこと
により電池反応部での電解質板１中の結合剤を除去する
際、周辺部のウエットシール部でも徐々に電解質板１中
の結合剤は抜け出で来る。

このように、本発明においては、電解質板１中の結合剤
の除去を、電池を運転する前の段南で熱を使わずに常温
下にて有機溶剤１２中に溶出させることにより行うので
、従来の如き悪臭を発生させることはなく、数時間にて
行うことができ、又、脱脂状態の判定も、有機溶剤１２
中に溶けている結合剤１６の量から液体クロマトグラフ
や電気伝導率等により検出できるので、簡単に行うこと
ができる。

なお、上記実施例では、有機溶剤１２を燃料電池スタッ
クＳ内に送り込んで排出させるようにした場合を示した
が、たとえば、有機溶剤１２を入れておいたタンク内に
スタック全体を浸づようにし、ｆｉ機溶剤１２を自然流
動的に流通させて結合剤１６を除去するようにしてもよ
いこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい
て種々変更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明の燃料電池における電解質板中
の結合剤除去方法によれば、電池運転前に、燃料電池ス
タック内に常温下にて有機溶剤を流通させて、該有機｝
容剤中に電解質板中の結合剤を｝容出させるようにづる
ので、結合剤の除去を悪臭を発生させることなく短時間
にて行うことができ、又、脱脂状態の判定も、有機溶剤
中に溶けている結合剤の里から簡単に行うことができる
、等の優れた効果を発揮寸る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料電池における電解質板中の結合？
４１１除去方法の一実施例を示す工程図、第２図は本発
明の方法により結合剤を除去している状態を示寸燃料電
池スタックの部分拡大断面図、第３図は燃料電池の一例
を示すＮ要図、第４図はテープ或形法による電ｒｉＩ−
質板の製造方法を示づ工程図である。 １・・・電解賀板、２・・・カソード、３・・・アノー
ド、９・・・カソード側のガス通路、１０・・・アノー
ド側のガス通路、１２・・・有機溶剤、１６・・・結合
剤、２０・・・脱脂判定部、２１・・・再生部、Ｃ・・
・セル、Ｓ・・・燃料電池スタック。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）製造時に用いた結合剤を含む電解質板をカソード
   とアノードの両電極で両面から挟むようにしてなるセル
   をセパレータを介し多層に積層して各セルのカソード側
   とアノード側にガス通路を有する燃料電池スタックとし
   、該燃料電池スタックの各セルごとの電解質板中から結
   合剤を除去する燃料電池における電解質板中の結合剤除
   去方法において、上記燃料電池スタックの各セルごとの
   カソード側とアノード側の各ガス通路に、運転前の段階
   で常温下にて有機溶剤を流通させ、該有機溶剤中に上記
   電解質板中の結合剤を溶出させることにより電解質板中
   の結合剤を除去することを特徴とする燃料電池における
   電解質板中の結合剤除去方法。