JPH0541226A - 溶融炭酸塩型燃料電池及びそれに使用する充填材 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池及びそれに使用する充填材Info
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- JPH0541226A JPH0541226A JP3192888A JP19288891A JPH0541226A JP H0541226 A JPH0541226 A JP H0541226A JP 3192888 A JP3192888 A JP 3192888A JP 19288891 A JP19288891 A JP 19288891A JP H0541226 A JPH0541226 A JP H0541226A
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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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は溶融炭酸塩電池のシール部と
電極との間に隙間を生じないような方策を図ることによ
り、その部分における電解質層のクラックによる電池特
性の低下を防止し、安定性及び信頼性を有する溶融炭酸
塩型燃料電池及びそれに使用する充填材を提供すること
にある。 【構成】 本発明の溶融炭酸塩型燃料電池は、上記シー
ル部と燃料側電極及び酸化剤側電極との境界部の隙間に
充填材を充填したことを特徴とし、それに使用する充填
材は金属及びセラミックスを主成分とし、溶媒、可塑
剤、分散剤及び結合剤を含有してなることを特徴とす
る。
電極との間に隙間を生じないような方策を図ることによ
り、その部分における電解質層のクラックによる電池特
性の低下を防止し、安定性及び信頼性を有する溶融炭酸
塩型燃料電池及びそれに使用する充填材を提供すること
にある。 【構成】 本発明の溶融炭酸塩型燃料電池は、上記シー
ル部と燃料側電極及び酸化剤側電極との境界部の隙間に
充填材を充填したことを特徴とし、それに使用する充填
材は金属及びセラミックスを主成分とし、溶媒、可塑
剤、分散剤及び結合剤を含有してなることを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融炭酸塩型燃料電池
に関し、特に、シール部と電極端部との境界部の構造並
びに該境界に使用する充填材に関するものである。
に関し、特に、シール部と電極端部との境界部の構造並
びに該境界に使用する充填材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の溶融炭酸塩型燃料電池のセ
ル構造の要部を示す斜視図であり、図において、(1)は
例えばニッケル系金属粉を主成分とする焼結体からなる
多孔質な燃料側電極(以下、アノードと記す)、(2)は例
えばニッケル焼結体またはＮｉＯ焼結体からなる多孔質
な酸化剤側電極(カソードと記す)、(3)はＬｉＡｌＯ2を
主成分とする多孔質構造体にＬｉ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3など
の炭酸塩を混入させたものからなる電解質層で、アノー
ド(1)とカソード(2)の間に介在し、単電池を構成する。
(4a)と(4b)は燃料及び酸化剤のガス流路と集電作用を兼
ねたステンレス鋼などからなる波板状のガス流路板、
(5)は燃料ガス流路と酸化剤ガス流路を分離するための
セパレータ板、(7a)と(7b)はセパレータ板(5)のガスの
流れ方向と平行した両端部に設けたシール部である。図
中、矢印Ｘは燃料ガスの流れ方向、Ｙは酸化剤ガスの流
れ方向を示す。
ル構造の要部を示す斜視図であり、図において、(1)は
例えばニッケル系金属粉を主成分とする焼結体からなる
多孔質な燃料側電極(以下、アノードと記す)、(2)は例
えばニッケル焼結体またはＮｉＯ焼結体からなる多孔質
な酸化剤側電極(カソードと記す)、(3)はＬｉＡｌＯ2を
主成分とする多孔質構造体にＬｉ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3など
の炭酸塩を混入させたものからなる電解質層で、アノー
ド(1)とカソード(2)の間に介在し、単電池を構成する。
(4a)と(4b)は燃料及び酸化剤のガス流路と集電作用を兼
ねたステンレス鋼などからなる波板状のガス流路板、
(5)は燃料ガス流路と酸化剤ガス流路を分離するための
セパレータ板、(7a)と(7b)はセパレータ板(5)のガスの
流れ方向と平行した両端部に設けたシール部である。図
中、矢印Ｘは燃料ガスの流れ方向、Ｙは酸化剤ガスの流
れ方向を示す。
【０００３】以上の構成からなる単電池とセパレータ板
を複数個積層した積層体である溶融炭酸塩型燃料電池の
動作について説明する。燃料電池は、水素などの燃料ガ
スと空気などの酸化剤ガスのもつ化学エネルギーを電気
化学的な反応によって直接電気エネルギーに変換し、電
気を得る装置である。前記構成の単位セルを複数個積層
後、電気的接触を良くすることや燃料または酸化剤ガス
のシール性を良くすることなどのために、上下方向へ一
定の面圧(例えば２ｋｇ／ｃｍ2)を加えて締付けた後、
昇温過程を経て６５０℃の温度で定常運転に入る。
を複数個積層した積層体である溶融炭酸塩型燃料電池の
動作について説明する。燃料電池は、水素などの燃料ガ
スと空気などの酸化剤ガスのもつ化学エネルギーを電気
化学的な反応によって直接電気エネルギーに変換し、電
気を得る装置である。前記構成の単位セルを複数個積層
後、電気的接触を良くすることや燃料または酸化剤ガス
のシール性を良くすることなどのために、上下方向へ一
定の面圧(例えば２ｋｇ／ｃｍ2)を加えて締付けた後、
昇温過程を経て６５０℃の温度で定常運転に入る。
【０００４】図６は従来の電池の電解質層(3)を中心と
して見た電池構造の分解斜視図であり、図７は図６にお
けるＩＸＶ−ＩＸＶ線における要部断面図である。
して見た電池構造の分解斜視図であり、図７は図６にお
けるＩＸＶ−ＩＸＶ線における要部断面図である。
【０００５】電解質層(3)はアノード(1)とカソード(2)
との間に挟持され、積層方向に一定面圧が加えられる
が、アノード(1)及びカソード(2)の両極のガス流路板(4
a)、(4b)に沿って設けられたシール部(7a−7a)間、また
は(7b-7b)間の寸法に対して、アノード(1)またはカソー
ド(2)の幅寸法が小さい場合は、シール部(7a)、(7b)と
アノード(1)またはカソード(2)との境界部(8a)、(8b)に
隙間が生じる。隙間を生じないようにするためには、ア
ノード(1)またはカソード(2)とシール間幅(7a−7a間、7
b−7b間)の寸法精度を高くすればよいのであるが、電池
の大容量化に伴って寸法が大きくなると寸法誤差を生じ
る部分もでてくる。例えばステンレス薄板のセパレータ
(5)の両端に細長いシール部を溶接した部分では、熱歪
を生じてシール部が長さ方向に湾曲するなどの変形を生
じる場合があり、そのものにアノード(1)またはカソー
ド(2)を組み合わせると、その境界部(8a)、(8b)に隙間
を生じる部分がでてくる。
との間に挟持され、積層方向に一定面圧が加えられる
が、アノード(1)及びカソード(2)の両極のガス流路板(4
a)、(4b)に沿って設けられたシール部(7a−7a)間、また
は(7b-7b)間の寸法に対して、アノード(1)またはカソー
ド(2)の幅寸法が小さい場合は、シール部(7a)、(7b)と
アノード(1)またはカソード(2)との境界部(8a)、(8b)に
隙間が生じる。隙間を生じないようにするためには、ア
ノード(1)またはカソード(2)とシール間幅(7a−7a間、7
b−7b間)の寸法精度を高くすればよいのであるが、電池
の大容量化に伴って寸法が大きくなると寸法誤差を生じ
る部分もでてくる。例えばステンレス薄板のセパレータ
(5)の両端に細長いシール部を溶接した部分では、熱歪
を生じてシール部が長さ方向に湾曲するなどの変形を生
じる場合があり、そのものにアノード(1)またはカソー
ド(2)を組み合わせると、その境界部(8a)、(8b)に隙間
を生じる部分がでてくる。
【０００６】ところで、電解質層(3)はＬｉＡｌＯ2の粉
体に有機物(例えば固着剤、粘性剤及び分散剤等)を混合
したものからなる厚さ０.３〜２.０ｍｍ程度の薄いシー
ト状のものであり、有機物の熱分解開始温度(約１００
℃)以上になると機械的強度は低下する方向に進み、非
常に脆い性質を有する。
体に有機物(例えば固着剤、粘性剤及び分散剤等)を混合
したものからなる厚さ０.３〜２.０ｍｍ程度の薄いシー
ト状のものであり、有機物の熱分解開始温度(約１００
℃)以上になると機械的強度は低下する方向に進み、非
常に脆い性質を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の溶融炭酸塩型燃
料電池は以上のように構成されているので、境界部(8
a)、(8b)の隙間が生じた場合、脆い性質を有する電解質
層(3)は境界部(8a)、(8b)の隙間に沿ってクラック(9)が
生じて燃料ガスと酸化剤ガスが混じり合う、いわゆるク
ロスオーバー現象を生じ、電池特性を著しく低下させる
という問題点があった。
料電池は以上のように構成されているので、境界部(8
a)、(8b)の隙間が生じた場合、脆い性質を有する電解質
層(3)は境界部(8a)、(8b)の隙間に沿ってクラック(9)が
生じて燃料ガスと酸化剤ガスが混じり合う、いわゆるク
ロスオーバー現象を生じ、電池特性を著しく低下させる
という問題点があった。
【０００８】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、シール部と電極との間に隙間を生
じないような方策を図ることにより、その部分における
電解質層のクラックによる電池特性の低下を防止し、安
定性及び信頼性を有する溶融炭酸塩型燃料電池及びそれ
に使用する充填材を提供することを目的とする。
めになされたもので、シール部と電極との間に隙間を生
じないような方策を図ることにより、その部分における
電解質層のクラックによる電池特性の低下を防止し、安
定性及び信頼性を有する溶融炭酸塩型燃料電池及びそれ
に使用する充填材を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電解質層を
介在して対向する燃料側電極(アノード)及び酸化剤側電
極(カソード)を有する単電池、並びに上記燃料側電極に
対向して設けた燃料ガス流路と上記酸化剤側電極に対向
して設けた酸化剤ガス流路とを分離すると共に、上記カ
ス流路のそれぞれに沿った端部にシール部を有して電池
の内外を分離シールするセパレータ板を交互に積層して
積層体を構成する溶融炭酸塩型燃料電池は、上記シール
部と燃料側電極及び酸化剤側電極との境界部の隙間に充
填材を充填したことを特徴とする。
介在して対向する燃料側電極(アノード)及び酸化剤側電
極(カソード)を有する単電池、並びに上記燃料側電極に
対向して設けた燃料ガス流路と上記酸化剤側電極に対向
して設けた酸化剤ガス流路とを分離すると共に、上記カ
ス流路のそれぞれに沿った端部にシール部を有して電池
の内外を分離シールするセパレータ板を交互に積層して
積層体を構成する溶融炭酸塩型燃料電池は、上記シール
部と燃料側電極及び酸化剤側電極との境界部の隙間に充
填材を充填したことを特徴とする。
【００１０】更に、本発明に係る溶融炭酸塩型燃料電池
用充填材は金属及びセラミックスを主成分とし、溶媒、
可塑剤、分散剤及び結合剤を含有してなることを特徴と
する。
用充填材は金属及びセラミックスを主成分とし、溶媒、
可塑剤、分散剤及び結合剤を含有してなることを特徴と
する。
【００１１】
【作用】本発明における溶融炭酸塩型燃料電池はシール
部と電極との境界部の隙間をなくした構造にしたことに
より、上記境界部に対応する部分での電解質層のクラッ
ク損傷を防止することができる。
部と電極との境界部の隙間をなくした構造にしたことに
より、上記境界部に対応する部分での電解質層のクラッ
ク損傷を防止することができる。
【００１２】
【実施例】実施例１ 以下、本発明の一実施例を図について説明する。図１は
本発明の一実施例による溶融炭酸塩型燃料電池のシール
部と電極端部との境界部分を示す断面図であり、上記従
来電池の図６のＩＸＶ−ＩＸＶ線における断面と同一の
部分である。図１において、(1)、(3)、(4)、(5)、(7)
は上述の従来電池と同一のものである。(10)はシール部
(7)と電極(1)との境界部に生じた隙間に充填された充填
材である。
本発明の一実施例による溶融炭酸塩型燃料電池のシール
部と電極端部との境界部分を示す断面図であり、上記従
来電池の図６のＩＸＶ−ＩＸＶ線における断面と同一の
部分である。図１において、(1)、(3)、(4)、(5)、(7)
は上述の従来電池と同一のものである。(10)はシール部
(7)と電極(1)との境界部に生じた隙間に充填された充填
材である。
【００１３】次に、充填材(10)の材料、充填方法などに
ついて説明する。充填材(10)の材料としては、充填部の
雰囲気、温度、耐電解質性などに対して適しているもの
であることが好ましく、水素雰囲気の場合はＮｉ、Ｃ
ｕ、Ｃｏ等の金属単体粉末またはそれらを主成分とする
合金粉末を主成分とし、それに溶媒、可塑剤、分散剤、
結合剤を混合してなるパテ状材や、雰囲気に余り制約を
受けない材料としては、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＬｉＡｌ
Ｏ2等のセラミックス粉末を主成分とし、それに溶媒、
可塑剤、分散剤、結合剤を混合してなるパテ状材が適当
である。
ついて説明する。充填材(10)の材料としては、充填部の
雰囲気、温度、耐電解質性などに対して適しているもの
であることが好ましく、水素雰囲気の場合はＮｉ、Ｃ
ｕ、Ｃｏ等の金属単体粉末またはそれらを主成分とする
合金粉末を主成分とし、それに溶媒、可塑剤、分散剤、
結合剤を混合してなるパテ状材や、雰囲気に余り制約を
受けない材料としては、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＬｉＡｌ
Ｏ2等のセラミックス粉末を主成分とし、それに溶媒、
可塑剤、分散剤、結合剤を混合してなるパテ状材が適当
である。
【００１４】更に詳細には、充填材の主成分(原料)はＮ
ｉ粉、Ｃｏ粉、Ｃｕ粉、Ｎｉ−Ａｌ合金粉、γ−ＬｉＡ
ｌＯ2粉、α−Ａｌ2Ｏ3粉、ＺｒＯ2粉等の少なくとも１
種からなり、溶媒はテトラクロロエチレン、エタノー
ル、イソブタノール、水等の少なくとも１種を含み、可
塑剤はポリアルキレングリコールとアルキルフタレート
の２種を含み、分散剤はフィッシュオイル等からなり、
結合剤はポリビニルブチラール、カルボキシメチルセル
ローズ等から選択される。
ｉ粉、Ｃｏ粉、Ｃｕ粉、Ｎｉ−Ａｌ合金粉、γ−ＬｉＡ
ｌＯ2粉、α−Ａｌ2Ｏ3粉、ＺｒＯ2粉等の少なくとも１
種からなり、溶媒はテトラクロロエチレン、エタノー
ル、イソブタノール、水等の少なくとも１種を含み、可
塑剤はポリアルキレングリコールとアルキルフタレート
の２種を含み、分散剤はフィッシュオイル等からなり、
結合剤はポリビニルブチラール、カルボキシメチルセル
ローズ等から選択される。
【００１５】なお、充填材の主成分として、Ｎｉ−Ａｌ
合金粉を使用する場合には、該合金のＡｌ含量は１〜５
０重量％の範囲内が好ましい。
合金粉を使用する場合には、該合金のＡｌ含量は１〜５
０重量％の範囲内が好ましい。
【００１６】一実施例として、例えばアノード側にＮｉ
−Ａｌ(５％)合金粉末を主成分とし、それに溶媒、可塑
剤、分散剤、結合剤等を混合して軟質のパテ状にした充
填材を充填したものについて説明する。上記シール部
(7)とアノード(1)との境界部にできた隙間が小さい場合
には、電解質層(3)が損傷する可能性は少ないが、大き
な隙間になると、その隙間に沿って局部的に変形もしく
はクラックを生じる可能性が大きくなる。隙間を小さく
するためには例えば両側のシール間幅とアノード(1)の
両端幅との寸法精度を高くすればよいのであるが、電池
の大型化に伴って寸法が大きくなり、セル数も大量にな
ると寸法誤差を生じるものもでてくる。
−Ａｌ(５％)合金粉末を主成分とし、それに溶媒、可塑
剤、分散剤、結合剤等を混合して軟質のパテ状にした充
填材を充填したものについて説明する。上記シール部
(7)とアノード(1)との境界部にできた隙間が小さい場合
には、電解質層(3)が損傷する可能性は少ないが、大き
な隙間になると、その隙間に沿って局部的に変形もしく
はクラックを生じる可能性が大きくなる。隙間を小さく
するためには例えば両側のシール間幅とアノード(1)の
両端幅との寸法精度を高くすればよいのであるが、電池
の大型化に伴って寸法が大きくなり、セル数も大量にな
ると寸法誤差を生じるものもでてくる。
【００１７】本発明においては、寸法誤差により上記隙
間が０.５〜２ｍｍ程度生じたものに対して充填材(10)
を充填し、隙間を塞ぐものであるが、その充填材(10)と
して要求される特性としては、上記のような細い隙間に
充填し易く、かつ充填後に温度や圧縮力あるいはガスの
雰囲気による収縮、膨張が周辺部材と大きく異ならない
ことが必要とされる。従って、以下に示す実施例はアノ
ード電極側、カソード電極側、両電極側共通の各々に対
応した充填材について説明する。
間が０.５〜２ｍｍ程度生じたものに対して充填材(10)
を充填し、隙間を塞ぐものであるが、その充填材(10)と
して要求される特性としては、上記のような細い隙間に
充填し易く、かつ充填後に温度や圧縮力あるいはガスの
雰囲気による収縮、膨張が周辺部材と大きく異ならない
ことが必要とされる。従って、以下に示す実施例はアノ
ード電極側、カソード電極側、両電極側共通の各々に対
応した充填材について説明する。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１は本発明のアノード側に生じた隙間に
充填する充填材の成分と成分比を示すものであり、平均
粒径が約４μｍのＮｉ−Ａｌ(５％)粉末を主成分とし、
それにテトラクロロエチレン等の３種の溶媒、ポリアル
キレングリコール等の２種の可塑剤、フィッシュオイル
からなる分散剤、ポリビニルブチラールからなる結合剤
等を表１に示す割合で混合、撹拌して軟質のパテ状充填
材(10a)を作る。
充填する充填材の成分と成分比を示すものであり、平均
粒径が約４μｍのＮｉ−Ａｌ(５％)粉末を主成分とし、
それにテトラクロロエチレン等の３種の溶媒、ポリアル
キレングリコール等の２種の可塑剤、フィッシュオイル
からなる分散剤、ポリビニルブチラールからなる結合剤
等を表１に示す割合で混合、撹拌して軟質のパテ状充填
材(10a)を作る。
【００２０】次に、上記充填材(10a)を隙間(8)に充填す
る方法を説明する。図２(ａ)は充填治具を用いてアノー
ド側の隙間に充填する方法を示す断面図であり、断面が
Ｌ形状の金具(11a)、(11b)を対向させてその金具(11
a)、(11b)の両側面に各々側板(12a)、(12b)を備えて受
皿としたものを隙間(8)の最大幅寸法(例えば３ｍｍ)の
スリットを設けた台板(13)に取り付ける。側板(12a)、
(12b)は金具(11b)に固定され、金具(11b)は台板(13)に
固定されている。また、金具(11a)は固定ネジ(14)を緩
めると台板(13)上を自由に移動ができ、隙間(8)の大小
に応じて受皿幅寸法Ｗが調節できる。充填に際しては、
隙間(8)の位置に充填治具をセットし、Ｌ形金具(11)を
移動させて隙間(8)の幅に受皿幅寸法Ｗを合わせる。次
に、充填材(10)を隙間(8)の容積相当量を受皿に入れて
押し込み金具(15)で充填材(10)の隙間(8)に押し込み充
填する(この場合、隙間の状態などから隙間容積分の充
填材を一度に入れるよりも、数回に分けて入れた方が充
填し易いこともある)。
る方法を説明する。図２(ａ)は充填治具を用いてアノー
ド側の隙間に充填する方法を示す断面図であり、断面が
Ｌ形状の金具(11a)、(11b)を対向させてその金具(11
a)、(11b)の両側面に各々側板(12a)、(12b)を備えて受
皿としたものを隙間(8)の最大幅寸法(例えば３ｍｍ)の
スリットを設けた台板(13)に取り付ける。側板(12a)、
(12b)は金具(11b)に固定され、金具(11b)は台板(13)に
固定されている。また、金具(11a)は固定ネジ(14)を緩
めると台板(13)上を自由に移動ができ、隙間(8)の大小
に応じて受皿幅寸法Ｗが調節できる。充填に際しては、
隙間(8)の位置に充填治具をセットし、Ｌ形金具(11)を
移動させて隙間(8)の幅に受皿幅寸法Ｗを合わせる。次
に、充填材(10)を隙間(8)の容積相当量を受皿に入れて
押し込み金具(15)で充填材(10)の隙間(8)に押し込み充
填する(この場合、隙間の状態などから隙間容積分の充
填材を一度に入れるよりも、数回に分けて入れた方が充
填し易いこともある)。
【００２１】更に、アノード(1)とシール部(7)の上面よ
りも若干上に出る程度に充填材を入れ、図２(ｂ)で示す
ようにポリエステルフィルム等に離型剤をコーティング
したシート(15)を充填部上面に置いてその上から押さえ
金具(16)で加圧し、充填材(10a)の上面がアノード(1)上
面及びシール部(7)上面と同一面になるようにする。
りも若干上に出る程度に充填材を入れ、図２(ｂ)で示す
ようにポリエステルフィルム等に離型剤をコーティング
したシート(15)を充填部上面に置いてその上から押さえ
金具(16)で加圧し、充填材(10a)の上面がアノード(1)上
面及びシール部(7)上面と同一面になるようにする。
【００２２】
【表２】
【００２３】また、カソード(2)側の隙間(8b)を充填す
る場合の充填材はカソード材料に準じた成分からなり、
その成分と成分比を表２に示す。この充填材の主原料で
あるＮｉ粉の平均粒径は７μｍ前後のものを用い、水と
結合剤を混合して撹拌して軟質のパテ状充填材とする。
充填方法は上記アノード側と同様の方法で充填する。
る場合の充填材はカソード材料に準じた成分からなり、
その成分と成分比を表２に示す。この充填材の主原料で
あるＮｉ粉の平均粒径は７μｍ前後のものを用い、水と
結合剤を混合して撹拌して軟質のパテ状充填材とする。
充填方法は上記アノード側と同様の方法で充填する。
【００２４】上記方法によってシール部(7)とアノード
(1)またはカソード(2)との隙間に充填材(10)を充填して
隙間をなくした単セルを従来と同様の電池構成で積層組
立し、面圧を２〜１０ｋｇ／ｃｍ2加えて定常温度の６
５０℃に昇温して定常運転に入る。この昇温過程で充填
材の主成分であるＮｉ−Ａｌ(５％)合金粉以外の溶媒、
その他の成分は熱分解してなくなり、昇温前は軟質であ
ったパテ状充填材は合金粉の硬い性質が維持される。
(1)またはカソード(2)との隙間に充填材(10)を充填して
隙間をなくした単セルを従来と同様の電池構成で積層組
立し、面圧を２〜１０ｋｇ／ｃｍ2加えて定常温度の６
５０℃に昇温して定常運転に入る。この昇温過程で充填
材の主成分であるＮｉ−Ａｌ(５％)合金粉以外の溶媒、
その他の成分は熱分解してなくなり、昇温前は軟質であ
ったパテ状充填材は合金粉の硬い性質が維持される。
【００２５】この結果、電解質層(3)のシール部(7a)、
(7b)とアノード(1)またはカソード(2)との境界部(8a)、
(8b)でのクラック損傷を防止することによって電池特性
の低下がなくなり、安定性及び信頼性の高いものが得ら
れた。
(7b)とアノード(1)またはカソード(2)との境界部(8a)、
(8b)でのクラック損傷を防止することによって電池特性
の低下がなくなり、安定性及び信頼性の高いものが得ら
れた。
【００２６】実施例２ なお、上記実施例１のアノード側充填材は、主成分のＮ
ｉ−Ａｌ(５％)粉末と溶媒、可塑剤、結合剤等の成分比
が一定のものを用いたが、主成分のＮｉ−Ａｌ合金粉の
Ａｌ合金粉のＡｌ比率及びその主成分(原料粉)、溶媒、
可塑剤、分散剤、結合剤の全ての成分比を表３に示すよ
うな範囲にした軟質のパテ状充填材(10a)でもよい。
ｉ−Ａｌ(５％)粉末と溶媒、可塑剤、結合剤等の成分比
が一定のものを用いたが、主成分のＮｉ−Ａｌ合金粉の
Ａｌ合金粉のＡｌ比率及びその主成分(原料粉)、溶媒、
可塑剤、分散剤、結合剤の全ての成分比を表３に示すよ
うな範囲にした軟質のパテ状充填材(10a)でもよい。
【００２７】
【表３】
【００２８】実施例３ また、上記実施例１と２のアノード側充填材は無定形の
軟質なパテ状の充填材であったが、表４に示すような成
分比からなるスラリーをキャスティング成形し、更にプ
レス成形してシート状にする。そして充填部の隙間に応
じた厚みの異なるものを数種類作っておき、隙間の深さ
寸法に裁断した短冊形のものをアノード(1)側の充填材
(10b)として図３のように充填してもよい。
軟質なパテ状の充填材であったが、表４に示すような成
分比からなるスラリーをキャスティング成形し、更にプ
レス成形してシート状にする。そして充填部の隙間に応
じた厚みの異なるものを数種類作っておき、隙間の深さ
寸法に裁断した短冊形のものをアノード(1)側の充填材
(10b)として図３のように充填してもよい。
【００２９】
【表４】
【００３０】実施例４ 上記実施例３に示したものと同じ成分比(表３)のスラリ
ーで、かつ同様の方法でシート状にした後、更に、約１
０００℃の温度で焼結して実施例３の充填材よりも硬質
なシートにした。そして隙間に応じた厚みの異なるもの
を数種類作っておいて隙間の深さに応じた寸法に裁断
し、矩冊状にしたものをアノード側充填材(10a)として
図３に示すように充填してもよい。
ーで、かつ同様の方法でシート状にした後、更に、約１
０００℃の温度で焼結して実施例３の充填材よりも硬質
なシートにした。そして隙間に応じた厚みの異なるもの
を数種類作っておいて隙間の深さに応じた寸法に裁断
し、矩冊状にしたものをアノード側充填材(10a)として
図３に示すように充填してもよい。
【００３１】実施例５ 更に、図４に示すように２種類の充填材を用いる方法、
すなわち上記矩冊状充填材(10b)を充填した上に、実施
例１と２に示す軟質のパテ状充填材(10a)を少量充填し
て実施例１と同様の方法で充填材(10a)上面とアノード
(1)またはシール部(7)の上面とを同一面上に揃えた充填
方法にしてもよい。
すなわち上記矩冊状充填材(10b)を充填した上に、実施
例１と２に示す軟質のパテ状充填材(10a)を少量充填し
て実施例１と同様の方法で充填材(10a)上面とアノード
(1)またはシール部(7)の上面とを同一面上に揃えた充填
方法にしてもよい。
【００３２】実施例６ 上記実施例の２〜５はアノード側の充填材の場合につい
てであったが、カソード側の充填材としては表５に示す
成分比の範囲のものを混合、撹拌して軟質のパテ状充填
材とし、実施例１と同様の方法で充填してもよい。
てであったが、カソード側の充填材としては表５に示す
成分比の範囲のものを混合、撹拌して軟質のパテ状充填
材とし、実施例１と同様の方法で充填してもよい。
【００３３】
【表５】
【００３４】実施例７ また、カソード側充填材は表６に示す成分比の範囲から
成るスラリーを作ってキャスティング成形し、更に、プ
レス成形してシート化したもので、かつ隙間幅寸法範囲
内で厚みの異なるものを数種類作り、隙間の深さに合わ
せて裁断した短冊状の充填材を充填してもよい。
成るスラリーを作ってキャスティング成形し、更に、プ
レス成形してシート化したもので、かつ隙間幅寸法範囲
内で厚みの異なるものを数種類作り、隙間の深さに合わ
せて裁断した短冊状の充填材を充填してもよい。
【００３５】
【表６】
【００３６】実施例８ 上記実施例７でシート化した充填材を約７００℃の温度
で焼結して硬質化したものを、上記実施例７と同様の方
法で短冊形に裁断して充填してもよい。
で焼結して硬質化したものを、上記実施例７と同様の方
法で短冊形に裁断して充填してもよい。
【００３７】実施例９ 上記実施例７と８で示した短冊形充填材を充填した上に
実施例１と６で示した軟質のパテ状充填材を少量充填し
て実施例４(図４)で示した方法と同様にしてもよい。
実施例１と６で示した軟質のパテ状充填材を少量充填し
て実施例４(図４)で示した方法と同様にしてもよい。
【００３８】実施例１０
【００３９】
【表７】
【００４０】なお、表７に示すところの粒子径が０.１
〜２.０μｍのγ−ＬｉＡｌＯ2を主成分としたものを混
合撹拌してなる軟質の充填材を実施例１(図２)と同様の
方法でアノード側とカソード側の両方の隙間に充填して
もよい。
〜２.０μｍのγ−ＬｉＡｌＯ2を主成分としたものを混
合撹拌してなる軟質の充填材を実施例１(図２)と同様の
方法でアノード側とカソード側の両方の隙間に充填して
もよい。
【００４１】実施例１１
【００４２】
【表８】
【００４３】また、表８に示す成分比の材料を混合、撹
拌してスラリー状にしたものをキャスティング成形し、
更にプレス成形してシート状の充填材を作る。そして、
この充填材は隙間に応じた厚みの異なるものを数種類作
っておいて、隙間の深さに応じた寸法に裁断して短冊状
にして図３に示すように充填してもよい。
拌してスラリー状にしたものをキャスティング成形し、
更にプレス成形してシート状の充填材を作る。そして、
この充填材は隙間に応じた厚みの異なるものを数種類作
っておいて、隙間の深さに応じた寸法に裁断して短冊状
にして図３に示すように充填してもよい。
【００４４】実施例１２ 上記実施例１０と１１の両方の充填材を用いて実施例４
(図４)で示した方法で充填してもよい。
(図４)で示した方法で充填してもよい。
【００４５】実施例１３ 更に、表７と表８に示した原料粉のγ−ＬｉＡｌＯ2を
粒子径が０.１〜２μｍのα−Ａｌ2Ｏ3またはＺｒＯ2の
いずれかに代え、他の成分は同一のものからなるものを
実施例１０〜１２と同様の方法で製作、充填してもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。
粒子径が０.１〜２μｍのα−Ａｌ2Ｏ3またはＺｒＯ2の
いずれかに代え、他の成分は同一のものからなるものを
実施例１０〜１２と同様の方法で製作、充填してもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。
【００４６】
【発明の効果】以上のように、本発明によればシール部
と電極端部との境界部の隙間に充填材を充填して隙間を
なくした構造にしたので、境界部での電解質層のクラッ
ク損傷による電池特性の低下を防止して信頼性の高いも
のが得られる効果がある。
と電極端部との境界部の隙間に充填材を充填して隙間を
なくした構造にしたので、境界部での電解質層のクラッ
ク損傷による電池特性の低下を防止して信頼性の高いも
のが得られる効果がある。
【図１】本発明の実施例１を示す要部断面図である。
【図２】本発明の実施例１、２、６、１０、１３に示す
軟質パテ状充填材を充填する要部断面図である。
軟質パテ状充填材を充填する要部断面図である。
【図３】本発明の実施例３、４、７、８、１１に示すシ
ート状充填材を充填した要部断面図である。
ート状充填材を充填した要部断面図である。
【図４】本発明の実施例５、９、１２に示すシート状充
填材と軟質パテ状充填材の両方を充填した要部断面図で
ある。
填材と軟質パテ状充填材の両方を充填した要部断面図で
ある。
【図５】従来の溶融炭酸塩型燃料電池の構成の一部を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図６】従来の溶融炭酸塩型燃料電池を示す分解斜視図
である。
である。
【図７】従来の溶融炭酸塩型燃料電池の図６のＩＸＶ−
ＩＸＶ線における要部断面図である。
ＩＸＶ線における要部断面図である。
１ アノード ２ カソード ３ 電解質層 ４ａ 燃料ガス流路 ４ｂ 酸化剤ガス流路 ５ セパレータ板 ７ シール部 ８ａ 境界部 ８ｂ 境界部 ９ クラック 10 充填材
Claims (3)
- 【請求項１】 電解質層を介在して対向する燃料側電極
(アノード)及び酸化剤側電極(カソード)を有する単電
池、並びに上記燃料側電極に対向して設けた燃料ガス流
路と上記酸化剤側電極に対向して設けた酸化剤ガス流路
とを分離すると共に、上記カス流路のそれぞれに沿った
端部にシール部を有して電池の内外を分離シールするセ
パレータ板を交互に積層して積層体を構成する溶融炭酸
塩型燃料電池において、上記シール部と燃料側電極及び
酸化剤側電極との境界部の隙間に充填材を充填したこと
を特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。 - 【請求項２】 金属及びセラミックスを主成分とし、溶
媒、可塑剤、分散剤及び結合剤を含有してなることを特
徴とする溶融炭酸塩型燃料電池用充填材。 - 【請求項３】 充填材の主成分はＮｉ粉、Ｃｏ粉、Ｃｕ
粉、Ｎｉ−Ａｌ合金粉、γ−ＬｉＡｌＯ2粉、α−Ａｌ2
Ｏ3粉、ＺｒＯ2粉の少なくとも１種からなり、溶媒はテ
トラクロロエチレン、エタノール、イソブタノール、水
の少なくとも１種を含み、可塑剤はポリアルキレングリ
コールとアルキルフタレートの２種を含み、分散剤はフ
ィッシュオイル、結合剤はポリビニルブチラール、カル
ボキシメチルセルローズのいずれか１種からなる請求項
２記載の溶融炭酸塩型燃料電池用充填材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3192888A JPH0541226A (ja) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | 溶融炭酸塩型燃料電池及びそれに使用する充填材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3192888A JPH0541226A (ja) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | 溶融炭酸塩型燃料電池及びそれに使用する充填材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0541226A true JPH0541226A (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=16298647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3192888A Pending JPH0541226A (ja) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | 溶融炭酸塩型燃料電池及びそれに使用する充填材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0541226A (ja) |
-
1991
- 1991-08-01 JP JP3192888A patent/JPH0541226A/ja active Pending
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