JPH0644990A - 溶融炭酸塩型燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池Info
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- JPH0644990A JPH0644990A JP5040225A JP4022593A JPH0644990A JP H0644990 A JPH0644990 A JP H0644990A JP 5040225 A JP5040225 A JP 5040225A JP 4022593 A JP4022593 A JP 4022593A JP H0644990 A JPH0644990 A JP H0644990A
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- electrolyte
- fuel cell
- porous body
- molten carbonate
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- 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
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電解質板中の電解質の流出を低減して、電解
質の流出に伴う内部抵抗の増大、ガスクロスオ―バの発
生を抑制し得る長寿命の溶融炭酸塩型燃料電池を提供す
ることを目的とする。 【構成】 混合アルカリ炭酸塩からなる電解質を保持材
および補強材を含む多孔質体に含浸させた電解質板１３
を備えた溶融炭酸塩型燃料電池において、前記多孔質体
は密度が４．００ｇ／ｃｍ3 以上のリチウム複合酸化物
が含有されていることを特徴としている。
質の流出に伴う内部抵抗の増大、ガスクロスオ―バの発
生を抑制し得る長寿命の溶融炭酸塩型燃料電池を提供す
ることを目的とする。 【構成】 混合アルカリ炭酸塩からなる電解質を保持材
および補強材を含む多孔質体に含浸させた電解質板１３
を備えた溶融炭酸塩型燃料電池において、前記多孔質体
は密度が４．００ｇ／ｃｍ3 以上のリチウム複合酸化物
が含有されていることを特徴としている。
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、特に導電性を有する一対の電極間に挟まれて配
置される電解質板を改良した溶融炭酸塩型燃料電池に係
わる。
に関し、特に導電性を有する一対の電極間に挟まれて配
置される電解質板を改良した溶融炭酸塩型燃料電池に係
わる。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池の基本構造を図１
に示す。導電性を有する一対の電極であるアノ―ド（燃
料極）１及びカソ―ド（空気極）２間には、アルカリ炭
酸塩からなる電解質を保持した電解質板３が挟まれて配
置されている。前記電解質板３の両面周縁には、２つの
ハウジング４ａ、４ｂが当接され、これらハウジング４
ａ、４ｂ内に前記アノ―ド１及びカソ―ド２をそれぞれ
収納している。前記一方のハウジング４ａ内面と前記ア
ノ―ド１の間及び前記他方のハウジング４ｂ内面と前記
カソ―ド２の間には、それぞれ波形の集電板５ａ、５ｂ
が配置されている。前記アノ―ド１が位置する一方の前
記ハウジング４ａには、燃料ガス（Ｈ2 、ＣＯ2 ）を前
記アノ―ド１に供給するための供給口６及び排出ガス
（ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ）を排気するための排気口７がそれぞ
れ開口されている。前記カソ―ド２が位置する他方の前
記ハウジング４ｂには、酸化剤ガス（空気、ＣＯ2 ）を
前記カソ―ド２に供給するための供給口８及び排出ガス
（Ｎ2 ）を排気するための排気口９がそれぞれ開口され
ている。
に示す。導電性を有する一対の電極であるアノ―ド（燃
料極）１及びカソ―ド（空気極）２間には、アルカリ炭
酸塩からなる電解質を保持した電解質板３が挟まれて配
置されている。前記電解質板３の両面周縁には、２つの
ハウジング４ａ、４ｂが当接され、これらハウジング４
ａ、４ｂ内に前記アノ―ド１及びカソ―ド２をそれぞれ
収納している。前記一方のハウジング４ａ内面と前記ア
ノ―ド１の間及び前記他方のハウジング４ｂ内面と前記
カソ―ド２の間には、それぞれ波形の集電板５ａ、５ｂ
が配置されている。前記アノ―ド１が位置する一方の前
記ハウジング４ａには、燃料ガス（Ｈ2 、ＣＯ2 ）を前
記アノ―ド１に供給するための供給口６及び排出ガス
（ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ）を排気するための排気口７がそれぞ
れ開口されている。前記カソ―ド２が位置する他方の前
記ハウジング４ｂには、酸化剤ガス（空気、ＣＯ2 ）を
前記カソ―ド２に供給するための供給口８及び排出ガス
（Ｎ2 ）を排気するための排気口９がそれぞれ開口され
ている。
【０００３】上述した図１に示す溶融炭酸塩型料電池
は、高温下で電解質板３中の混合アルカリ炭酸塩を溶融
させ、アノ―ド１にハウジング４ａの供給口６を通して
燃料ガス（Ｈ2 、ＣＯ2 ）を、カソ―ド２にハウジング
４ｂの供給口８を通して酸化剤ガス（空気、ＣＯ2 ）を
それぞれ供給し、アノ―ド１で下記(1) 式の反応を、カ
ソ―ド２で下記(2) 式の反応を起こさせて運転するもの
である。 Ｈ2 ＋ＣＯ3 2-→Ｈ 2Ｏ＋ＣＯ ＋２ｅ- …(1) 1/2 Ｏ2 ＋ＣＯ2 ＋２ｅ- →ＣＯ3 2- …(2)
は、高温下で電解質板３中の混合アルカリ炭酸塩を溶融
させ、アノ―ド１にハウジング４ａの供給口６を通して
燃料ガス（Ｈ2 、ＣＯ2 ）を、カソ―ド２にハウジング
４ｂの供給口８を通して酸化剤ガス（空気、ＣＯ2 ）を
それぞれ供給し、アノ―ド１で下記(1) 式の反応を、カ
ソ―ド２で下記(2) 式の反応を起こさせて運転するもの
である。 Ｈ2 ＋ＣＯ3 2-→Ｈ 2Ｏ＋ＣＯ ＋２ｅ- …(1) 1/2 Ｏ2 ＋ＣＯ2 ＋２ｅ- →ＣＯ3 2- …(2)
【０００４】ところで、上記溶融炭酸塩型燃料電池に使
用される電解質板は基本的には混合アルカリ炭酸塩から
なる電解質と、高温運転時に液体となる前記電解質の流
出を防止するための保持材と、昇温時の割れ発生を防止
するための補強材とから構成されている。混合アルカリ
炭酸塩は、Ｌｉ2 ＣＯ3 、Ｋ2 ＣＯ3 及びＮａ2 ＣＯ3
の３種のうちの２種又は３種の混合塩の形で使用され
る。保持材としては、粒径が０．０５〜０．５μｍのγ
−ＬｉＡｌＯ2 やβ−ＬｉＡｌＯ2 からなる微粉末が、
前記補強材としては粒径１０〜１００μｍのＬｉＡｌＯ
2 が、それぞれ使用される。
用される電解質板は基本的には混合アルカリ炭酸塩から
なる電解質と、高温運転時に液体となる前記電解質の流
出を防止するための保持材と、昇温時の割れ発生を防止
するための補強材とから構成されている。混合アルカリ
炭酸塩は、Ｌｉ2 ＣＯ3 、Ｋ2 ＣＯ3 及びＮａ2 ＣＯ3
の３種のうちの２種又は３種の混合塩の形で使用され
る。保持材としては、粒径が０．０５〜０．５μｍのγ
−ＬｉＡｌＯ2 やβ−ＬｉＡｌＯ2 からなる微粉末が、
前記補強材としては粒径１０〜１００μｍのＬｉＡｌＯ
2 が、それぞれ使用される。
【０００５】前記電解質板は、炭酸イオン（ＣＯ3 2-）
の移動を媒介とするだけでなく、アノ―ド及びカソ―ド
間の反応ガスの直接混合（ガスクロスオ―バ）を阻止す
るためのガス透過障壁層としても機能する。こうした機
能を果たすには、電解質板中に電解質が充分に保持され
ていることが必要である。電解質の流出（電解質ロス）
は、内部抵抗の増大を招くばかりか、ガスクロスオ―バ
の発生原因となる。
の移動を媒介とするだけでなく、アノ―ド及びカソ―ド
間の反応ガスの直接混合（ガスクロスオ―バ）を阻止す
るためのガス透過障壁層としても機能する。こうした機
能を果たすには、電解質板中に電解質が充分に保持され
ていることが必要である。電解質の流出（電解質ロス）
は、内部抵抗の増大を招くばかりか、ガスクロスオ―バ
の発生原因となる。
【０００６】このようなことから、現在、適切な微細構
造を有する電解質板を得る方法として、予め保持材およ
び補強材から多孔質板を形成し、前記多孔質板に混合ア
ルカリ炭酸塩からなる電解質を含浸させるマトリックス
法が広く採用されている。
造を有する電解質板を得る方法として、予め保持材およ
び補強材から多孔質板を形成し、前記多孔質板に混合ア
ルカリ炭酸塩からなる電解質を含浸させるマトリックス
法が広く採用されている。
【０００７】しかしながら、長時間の燃料電池の運転に
おいて微細構造の変化が生じる場合には前記マトリック
ス法によっても電解質ロスが発生し、十分な寿命特性が
得られない等の問題があった。
おいて微細構造の変化が生じる場合には前記マトリック
ス法によっても電解質ロスが発生し、十分な寿命特性が
得られない等の問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
問題点を解決するためになされたもので、電解質板中の
電解質の流出を低減して、電解質の流出に伴う内部抵抗
の増大、ガスクロスオ―バの発生を抑制し得る長寿命の
溶融炭酸塩型燃料電池を提供しようとするものである。
問題点を解決するためになされたもので、電解質板中の
電解質の流出を低減して、電解質の流出に伴う内部抵抗
の増大、ガスクロスオ―バの発生を抑制し得る長寿命の
溶融炭酸塩型燃料電池を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、混合アルカリ
炭酸塩からなる電解質を保持材および補強材を含む多孔
質体に含浸させた電解質板を備えた溶融炭酸塩型燃料電
池において、前記多孔質体は密度が４．００ｇ／ｃｍ3
以上のリチウム複合酸化物粒子を含有することを特徴と
する溶融炭酸塩型燃料電池である。以下、本発明に係わ
る溶融炭酸塩型燃料電池を図２、図３を参照して詳細に
説明する。
炭酸塩からなる電解質を保持材および補強材を含む多孔
質体に含浸させた電解質板を備えた溶融炭酸塩型燃料電
池において、前記多孔質体は密度が４．００ｇ／ｃｍ3
以上のリチウム複合酸化物粒子を含有することを特徴と
する溶融炭酸塩型燃料電池である。以下、本発明に係わ
る溶融炭酸塩型燃料電池を図２、図３を参照して詳細に
説明する。
【００１０】本発明の溶融炭酸塩型燃料電池は、アノ―
ド（燃料極）１１、カソ―ド（空気極）１２及びこれら
電極１１、１２間に配置され、電解質を保持した電解質
板１３を備えている。これらアノ―ド１１、カソ―ト１
２及び電解質板１３を単位セルとし、複数の単位セルが
セパレ―タ１４を挟んで積層されている。前記電解質板
１３上面に配置された前記アノ―ド１１の対向する一対
の縁部は、前記電解質板１３の縁部から所望距離へだて
て内側に位置し、かつ前記アノ―ド１１が存在しない前
記電解質板１３の両縁部と前記セパレ―タ１４の間には
エッジシ―ル板１５ａが配置されている。前記電解質板
１３下面に配置された前記カソ―ド１２の前記エッジシ
―ル板１５ａと直交する一対の縁部は、前記電解質板１
３の縁部から所望距離へだてて内側に位置し、かつ前記
カソ―ド１２が存在しない前記電解質板１３の両縁部と
前記セパレ―タ１４の間には、エッジシ―ル板１５ｂが
配置されている。前記アノ―ド１１、セパレ―タ１４及
びエッジシ―ル板１５ａで区画された空間（燃料ガス流
通空間）には、集電板としての導電性を有する孔開き板
１６ａ、波板１７ａが前記アノ―ド１１側から順次積層
されている。前記カソ―ド１２、セパレ―タ１４及びエ
ッジシ―ル板１５ｂで区画された空間（酸化剤ガス流通
空間）には、集電板としての導電性を有する孔開き板１
６ｂ、波板１７ｂが前記カソ―ド１２側から順次積層さ
れている。このような複数の単位セルがセパレ―タ１４
を挟んで積層されたスタック発電要素の４つの側面に
は、枠状のフランジ１８を有するマニホ―ルド１９がそ
れぞれ配置されている。また、前記スタック発電要素の
４つの側面と前記マニホ―ルド１９のフランジ１８との
間にはそれぞれ枠状のマニホ―ルドシ―ル板２０が介在
されている。前記燃料ガス流通空間が表出する前記発電
要素の側面に対応するマニホ―ルド（図示せず）には、
燃料ガス２１を供給するための供給管２２が取り付けら
れている。この供給管２２と反対側のマニホ―ルド１９
には、ガス排出管２３が取着されている。また、前記酸
化剤ガス流通空間が表出する前記発電要素の側面に対応
するのマニホ―ルド（図示せず）には、酸化剤ガス２４
を供給するための供給管２５が取り付けられている。こ
の供給管２５と反対側のマニホ―ルド１９には、ガス排
出管２６が取着されている。前記電極１１、１２は、例
えばニッケルベ―スアロイ又は多孔質のニッケルベ―ス
アロイの焼結体から形成される。前記セパレ―タ１４、
エッジシ―ル１５ａ、１５ｂ、孔開き板１６ａ、１６ｂ
及び波板１７ａ、１７ｂは、例えばステンレス鋼から形
成される。
ド（燃料極）１１、カソ―ド（空気極）１２及びこれら
電極１１、１２間に配置され、電解質を保持した電解質
板１３を備えている。これらアノ―ド１１、カソ―ト１
２及び電解質板１３を単位セルとし、複数の単位セルが
セパレ―タ１４を挟んで積層されている。前記電解質板
１３上面に配置された前記アノ―ド１１の対向する一対
の縁部は、前記電解質板１３の縁部から所望距離へだて
て内側に位置し、かつ前記アノ―ド１１が存在しない前
記電解質板１３の両縁部と前記セパレ―タ１４の間には
エッジシ―ル板１５ａが配置されている。前記電解質板
１３下面に配置された前記カソ―ド１２の前記エッジシ
―ル板１５ａと直交する一対の縁部は、前記電解質板１
３の縁部から所望距離へだてて内側に位置し、かつ前記
カソ―ド１２が存在しない前記電解質板１３の両縁部と
前記セパレ―タ１４の間には、エッジシ―ル板１５ｂが
配置されている。前記アノ―ド１１、セパレ―タ１４及
びエッジシ―ル板１５ａで区画された空間（燃料ガス流
通空間）には、集電板としての導電性を有する孔開き板
１６ａ、波板１７ａが前記アノ―ド１１側から順次積層
されている。前記カソ―ド１２、セパレ―タ１４及びエ
ッジシ―ル板１５ｂで区画された空間（酸化剤ガス流通
空間）には、集電板としての導電性を有する孔開き板１
６ｂ、波板１７ｂが前記カソ―ド１２側から順次積層さ
れている。このような複数の単位セルがセパレ―タ１４
を挟んで積層されたスタック発電要素の４つの側面に
は、枠状のフランジ１８を有するマニホ―ルド１９がそ
れぞれ配置されている。また、前記スタック発電要素の
４つの側面と前記マニホ―ルド１９のフランジ１８との
間にはそれぞれ枠状のマニホ―ルドシ―ル板２０が介在
されている。前記燃料ガス流通空間が表出する前記発電
要素の側面に対応するマニホ―ルド（図示せず）には、
燃料ガス２１を供給するための供給管２２が取り付けら
れている。この供給管２２と反対側のマニホ―ルド１９
には、ガス排出管２３が取着されている。また、前記酸
化剤ガス流通空間が表出する前記発電要素の側面に対応
するのマニホ―ルド（図示せず）には、酸化剤ガス２４
を供給するための供給管２５が取り付けられている。こ
の供給管２５と反対側のマニホ―ルド１９には、ガス排
出管２６が取着されている。前記電極１１、１２は、例
えばニッケルベ―スアロイ又は多孔質のニッケルベ―ス
アロイの焼結体から形成される。前記セパレ―タ１４、
エッジシ―ル１５ａ、１５ｂ、孔開き板１６ａ、１６ｂ
及び波板１７ａ、１７ｂは、例えばステンレス鋼から形
成される。
【００１１】前記燃料ガス２１としては、例えば水素
（Ｈ2 ）と二酸化炭素（ＣＯ2 ）との混合ガスなどを使
用できる。前記酸化剤ガス２４としては、例えば空気又
は酸素（Ｏ2 ）と二酸化炭素（ＣＯ2 ）との混合ガスな
どを使用できる。
（Ｈ2 ）と二酸化炭素（ＣＯ2 ）との混合ガスなどを使
用できる。前記酸化剤ガス２４としては、例えば空気又
は酸素（Ｏ2 ）と二酸化炭素（ＣＯ2 ）との混合ガスな
どを使用できる。
【００１２】前記電解質板１３は、高温運転時に液体と
なる前記電解質の流出を防止するための保持材と昇温時
の割れ発生を防止するための補強材とを含有し、これら
の一部もしくは全部が密度４．００ｇ／ｃｍ3 以上のリ
チウム複合酸化物からなる例えば気孔率４０〜６５％の
多孔質体に電解質である混合アルカリ炭酸塩を溶融状態
で含浸した構成になっている。
なる前記電解質の流出を防止するための保持材と昇温時
の割れ発生を防止するための補強材とを含有し、これら
の一部もしくは全部が密度４．００ｇ／ｃｍ3 以上のリ
チウム複合酸化物からなる例えば気孔率４０〜６５％の
多孔質体に電解質である混合アルカリ炭酸塩を溶融状態
で含浸した構成になっている。
【００１３】前記混合アルカリ炭酸塩としては、例えば
炭酸リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ）と炭酸カリウム（Ｋ2 Ｃ
Ｏ3 ）の混合物、Ｌｉ2 ＣＯ3 と炭酸ナトリウム（Ｎａ
2 ＣＯ3 の混合物、Ｌｉ2 ＣＯ3 とＫ2 ＣＯ3 とＮａ2
ＣＯ3 の混合物等を挙げることができる。
炭酸リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ）と炭酸カリウム（Ｋ2 Ｃ
Ｏ3 ）の混合物、Ｌｉ2 ＣＯ3 と炭酸ナトリウム（Ｎａ
2 ＣＯ3 の混合物、Ｌｉ2 ＣＯ3 とＫ2 ＣＯ3 とＮａ2
ＣＯ3 の混合物等を挙げることができる。
【００１４】前記多孔質体は、前記リチウム複合酸化物
が粒径０．５μｍ以下（好ましくは０．０５〜０．５μ
ｍ）の微粉末の形で保持材として少くとも含むことが望
ましく、具体的には次のような形態を有する。
が粒径０．５μｍ以下（好ましくは０．０５〜０．５μ
ｍ）の微粉末の形で保持材として少くとも含むことが望
ましく、具体的には次のような形態を有する。
【００１５】（ａ）粒径が０．０５〜０．５μｍの前記
リチウム複合酸化物の微粉末（保持材）と、粒径が１０
〜１００μｍの前記リチウム複合酸化物の粉末（補強
材）とから構成される多孔質体。つまり、この多孔質体
は、前記リチウム複合酸化物のみから構成される。
リチウム複合酸化物の微粉末（保持材）と、粒径が１０
〜１００μｍの前記リチウム複合酸化物の粉末（補強
材）とから構成される多孔質体。つまり、この多孔質体
は、前記リチウム複合酸化物のみから構成される。
【００１６】（ｂ）粒径が０．０５〜０．５μｍの前記
リチウム複合酸化物の微粉末（保持材）と、粒径が１０
〜１００μｍのＬｉＡｌＯ2 粉末（補強材）とから構成
される多孔質体。
リチウム複合酸化物の微粉末（保持材）と、粒径が１０
〜１００μｍのＬｉＡｌＯ2 粉末（補強材）とから構成
される多孔質体。
【００１７】（ｃ）粒径が０．０５〜０．５μｍの前記
リチウム複合酸化物の微粉末および同粒径のＬｉＡｌa
Ｏb （０．８９≦ａ≦１．１１、１．８０≦ｂ≦２．２
０；以下、単にＬｉＡｌa Ｏb として表示してａ、ｂの
説明を省略する）の微粉末（保持材）と、粒径が１０〜
１００μｍのＬｉＡｌa Ｏb の粉末（補強材）とから構
成される多孔質体。前記多孔質体（ａ）〜（ｃ）におい
て、前記保持材は４０重量％以上、より好ましくは５０
重量％以上含むことが望ましい。
リチウム複合酸化物の微粉末および同粒径のＬｉＡｌa
Ｏb （０．８９≦ａ≦１．１１、１．８０≦ｂ≦２．２
０；以下、単にＬｉＡｌa Ｏb として表示してａ、ｂの
説明を省略する）の微粉末（保持材）と、粒径が１０〜
１００μｍのＬｉＡｌa Ｏb の粉末（補強材）とから構
成される多孔質体。前記多孔質体（ａ）〜（ｃ）におい
て、前記保持材は４０重量％以上、より好ましくは５０
重量％以上含むことが望ましい。
【００１８】前記多孔質体（ｂ）、（ｃ）において、保
持材として機能する粒径が０．０５〜０．５μｍの前記
リチウム複合酸化物の微粉末は多孔質体中に５重量％以
上、より好ましくは１０重量％以上含むことが望まし
い。この理由は、前記リチウム複合酸化物の微粉末の含
有量を５重量％未満にすると保持材の凝集を防止するこ
とが困難になり、溶融炭酸塩中での前記保持材の分散安
定性を改善することが困難になるからである。前記多孔
質体（ｂ）、（ｃ）において、補強材として機能する粒
径が１０〜１００μｍの粉末中には前記リチウム複合酸
化物を一部含むことを許容する。
持材として機能する粒径が０．０５〜０．５μｍの前記
リチウム複合酸化物の微粉末は多孔質体中に５重量％以
上、より好ましくは１０重量％以上含むことが望まし
い。この理由は、前記リチウム複合酸化物の微粉末の含
有量を５重量％未満にすると保持材の凝集を防止するこ
とが困難になり、溶融炭酸塩中での前記保持材の分散安
定性を改善することが困難になるからである。前記多孔
質体（ｂ）、（ｃ）において、補強材として機能する粒
径が１０〜１００μｍの粉末中には前記リチウム複合酸
化物を一部含むことを許容する。
【００１９】前記多孔質体（ａ）〜（ｃ）に含まれる密
度が４．００ｇ／ｃｍ3 以上のリチウム複合酸化物とし
ては、例えばＬｉＴａＯ3 （密度７．３０ｇ／ｃ
ｍ3 ）、Ｌｉ3 ＴａＯ4 （密度８．２２ｇ／ｃｍ3 ）な
どのリチウムタンタレート、ＬｉＮｂＯ2 （密度５．７
３ｇ／ｃｍ3 ）、ＬｉＮｂ3 Ｏ8 （密度５．０３ｇ／ｃ
ｍ3 ）、ＬｉＮｂＯ3 （密度４．６３ｇ／ｃｍ3 ）など
のリチウムナイオベート等を挙げることができる。これ
らのリチウム複合酸化物は、単独で用いても、２種以上
混合して用いてもよい。
度が４．００ｇ／ｃｍ3 以上のリチウム複合酸化物とし
ては、例えばＬｉＴａＯ3 （密度７．３０ｇ／ｃ
ｍ3 ）、Ｌｉ3 ＴａＯ4 （密度８．２２ｇ／ｃｍ3 ）な
どのリチウムタンタレート、ＬｉＮｂＯ2 （密度５．７
３ｇ／ｃｍ3 ）、ＬｉＮｂ3 Ｏ8 （密度５．０３ｇ／ｃ
ｍ3 ）、ＬｉＮｂＯ3 （密度４．６３ｇ／ｃｍ3 ）など
のリチウムナイオベート等を挙げることができる。これ
らのリチウム複合酸化物は、単独で用いても、２種以上
混合して用いてもよい。
【００２０】前記多孔質体（ｂ）、（ｃ）に含まれるＬ
ｉＡｌa Ｏb としては、例えばγ−ＬｉＡｌＯ2 、β−
ＬｉＡｌＯ2 を挙げることができる。前記保持材として
機能するＬｉＡｌa Ｏb の微粉末は、１ｇ当りの初期比
表面積が７〜４０ｍ2 のものを用いることが望ましい。
上述した電解質板は、例えば次のような方法に製造され
る。
ｉＡｌa Ｏb としては、例えばγ−ＬｉＡｌＯ2 、β−
ＬｉＡｌＯ2 を挙げることができる。前記保持材として
機能するＬｉＡｌa Ｏb の微粉末は、１ｇ当りの初期比
表面積が７〜４０ｍ2 のものを用いることが望ましい。
上述した電解質板は、例えば次のような方法に製造され
る。
【００２１】（１）まず、密度が４．００ｇ／ｃｍ3 以
上のリチウム複合酸化物および必要に応じて配合される
ＬｉＡｌa Ｏb を、粒径が０．０５〜０．５μｍの保持
材、粒径が１０〜１００μｍの補強材として有機バイン
ダと共に有機溶媒の存在下で混合する。ここに用いる有
機バインダとしては、例えばポリビニルブチラール、フ
タル酸ジブチルル、アクリル樹脂等を挙げることができ
る。前記有機溶媒としては、例えばアルコール、トルエ
ン、キシレン、メチルエチルケトン等を挙げることがで
きる。つづいて、前記混合物を通常のシート成形法（例
えばドクタ―ブレ―ド法、カレンダロール法、ストリッ
プキャスト法、冷間押出し法等）によりグリーンシート
を成形した後、脱脂することにより所定の気孔率を有す
る多孔質体を作製する。一方、混合アルカリ炭酸塩から
なる電解質を前記多孔質体と同様な方法によりシート成
形してシート状物を作製する。次いで、前記多孔質体上
に前記シート状物を重ね、前記シート状物を溶融して前
記多孔質体に含浸させることにより電解質板を製造す
る。
上のリチウム複合酸化物および必要に応じて配合される
ＬｉＡｌa Ｏb を、粒径が０．０５〜０．５μｍの保持
材、粒径が１０〜１００μｍの補強材として有機バイン
ダと共に有機溶媒の存在下で混合する。ここに用いる有
機バインダとしては、例えばポリビニルブチラール、フ
タル酸ジブチルル、アクリル樹脂等を挙げることができ
る。前記有機溶媒としては、例えばアルコール、トルエ
ン、キシレン、メチルエチルケトン等を挙げることがで
きる。つづいて、前記混合物を通常のシート成形法（例
えばドクタ―ブレ―ド法、カレンダロール法、ストリッ
プキャスト法、冷間押出し法等）によりグリーンシート
を成形した後、脱脂することにより所定の気孔率を有す
る多孔質体を作製する。一方、混合アルカリ炭酸塩から
なる電解質を前記多孔質体と同様な方法によりシート成
形してシート状物を作製する。次いで、前記多孔質体上
に前記シート状物を重ね、前記シート状物を溶融して前
記多孔質体に含浸させることにより電解質板を製造す
る。
【００２２】（２）前記（１）の方法により作製した電
解質板を予め混合アルカリ炭酸塩からなる電解質を含浸
させたアノードと無含浸のカソードの間に配置し、前述
した図２に示す単位セルとし、複数の単位セルをセパレ
ータを挟んで積層してスタック発電要素とした後、この
発電要素の４つの側面にマニホ―ルドを取付けて燃料電
池を組立てる。
解質板を予め混合アルカリ炭酸塩からなる電解質を含浸
させたアノードと無含浸のカソードの間に配置し、前述
した図２に示す単位セルとし、複数の単位セルをセパレ
ータを挟んで積層してスタック発電要素とした後、この
発電要素の４つの側面にマニホ―ルドを取付けて燃料電
池を組立てる。
【００２３】
【作用】本発明によれば、混合アルカリ炭酸塩からなる
電解質を保持材および補強材を含む多孔質体に含浸させ
た電解質板において前記多孔質体に密度が４．００ｇ／
ｃｍ3 以上のリチウム複合酸化物を含有させる、特に粒
径０．５μｍ以下の微粉末の形で保持材として少くとも
含有させることによって、前記リチウム複合酸化物の密
度に起因する凝集し難い性質により運転時での前記保持
材の粒成長を抑制して電解質の流出（電解質ロス）を低
減でき、電解質ロスに伴う電解質板の抵抗増大、クロス
オ―バの発生を抑制できる。したがって、長時間の運転
が可能な長寿命の溶融炭酸塩型燃料電池を得ることがで
きる。
電解質を保持材および補強材を含む多孔質体に含浸させ
た電解質板において前記多孔質体に密度が４．００ｇ／
ｃｍ3 以上のリチウム複合酸化物を含有させる、特に粒
径０．５μｍ以下の微粉末の形で保持材として少くとも
含有させることによって、前記リチウム複合酸化物の密
度に起因する凝集し難い性質により運転時での前記保持
材の粒成長を抑制して電解質の流出（電解質ロス）を低
減でき、電解質ロスに伴う電解質板の抵抗増大、クロス
オ―バの発生を抑制できる。したがって、長時間の運転
が可能な長寿命の溶融炭酸塩型燃料電池を得ることがで
きる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 実施例１〜６
【００２５】まず、粒径０．２〜２μｍ、密度７．３０
ｇ／ｃｍ3 のリチウムタンタレート微粉末および同粒
径、密度４．６３ｇ／ｃｍ3 のリチウムナイオベート微
粉末（いずれも保持材）と、粒径２０〜６０μｍのリチ
ウムタンタレート粉末および同粒径のリチウムナイオベ
ート粉末（いずれも補強材）を下記表１に示す重量比で
アルミナポットに入れ、トルエン、ポリビニルブチラー
ル、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合し、６種
のスラリーを調製した。つづいて、前記各スラリーをキ
ャリアシートに展開し、厚さ０．５ｍｍのマトリックス
グリーンシートとした。この後、前記各マトリックスグ
リーンシートを大気中で脱脂して６種の多孔質体を作製
した。
ｇ／ｃｍ3 のリチウムタンタレート微粉末および同粒
径、密度４．６３ｇ／ｃｍ3 のリチウムナイオベート微
粉末（いずれも保持材）と、粒径２０〜６０μｍのリチ
ウムタンタレート粉末および同粒径のリチウムナイオベ
ート粉末（いずれも補強材）を下記表１に示す重量比で
アルミナポットに入れ、トルエン、ポリビニルブチラー
ル、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合し、６種
のスラリーを調製した。つづいて、前記各スラリーをキ
ャリアシートに展開し、厚さ０．５ｍｍのマトリックス
グリーンシートとした。この後、前記各マトリックスグ
リーンシートを大気中で脱脂して６種の多孔質体を作製
した。
【００２６】次いで、電解質としての混合アルカリ炭酸
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様にスラリーを調製し、
キャリアに展開することによりシート状物とした。つづ
いて、前記各多孔質体上に前記シート状物をそれぞれ重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの６種の電解質板
を製造した。 比較例１
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様にスラリーを調製し、
キャリアに展開することによりシート状物とした。つづ
いて、前記各多孔質体上に前記シート状物をそれぞれ重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの６種の電解質板
を製造した。 比較例１
【００２７】比表面積が１０〜２０ｍ2 ／ｇのγ−リチ
ウムアルミネート（γ−ＬｉＡｌＯ2 ）微粉末（保持
材）および粒径２０〜６０μｍのγ−リチウムアルミネ
ート粉末（補強材）を下記表１に示す重量比でアルミナ
ポットに入れ、トルエン、ポリビニルブチラール、フタ
ル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合して調製したスラ
リーを用いた以外、実施例１〜６と同様な方法により多
孔質体を作製した。この多孔質体上に実施例１〜６と同
様なシート状物を重ね、５５０℃まで昇温して前記シー
ト状物を溶融状態とすることにより前記混合アルカリ炭
酸塩を前記多孔質体に含浸することにより厚さ０．５ｍ
ｍの電解質板を製造した。 比較例２
ウムアルミネート（γ−ＬｉＡｌＯ2 ）微粉末（保持
材）および粒径２０〜６０μｍのγ−リチウムアルミネ
ート粉末（補強材）を下記表１に示す重量比でアルミナ
ポットに入れ、トルエン、ポリビニルブチラール、フタ
ル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合して調製したスラ
リーを用いた以外、実施例１〜６と同様な方法により多
孔質体を作製した。この多孔質体上に実施例１〜６と同
様なシート状物を重ね、５５０℃まで昇温して前記シー
ト状物を溶融状態とすることにより前記混合アルカリ炭
酸塩を前記多孔質体に含浸することにより厚さ０．５ｍ
ｍの電解質板を製造した。 比較例２
【００２８】比表面積が１０〜２０ｍ2 ／ｇのγ−リチ
ウムアルミネート微粉末および粒径０．２〜２μｍ、密
度３．６２ｇ／ｃｍ3 のリチウムジルコネート微粉末
（いずれも保持材）と粒径２０〜６０μｍのリチウムア
ルミネート粉末（補強材）を下記表１に示す重量比でア
ルミナポットに入れ、トルエン、ポリビニルブチラー
ル、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合して調製
したスラリーを用いた以外、実施例１〜６と同様な方法
により多孔質体を作製した。この多孔質体上に実施例１
〜６と同様なシート状物を重ね、５５０℃まで昇温して
前記シート状物を溶融状態とすることにより前記混合ア
ルカリ炭酸塩を前記多孔質体に含浸することにより厚さ
０．５ｍｍの電解質板を製造した。
ウムアルミネート微粉末および粒径０．２〜２μｍ、密
度３．６２ｇ／ｃｍ3 のリチウムジルコネート微粉末
（いずれも保持材）と粒径２０〜６０μｍのリチウムア
ルミネート粉末（補強材）を下記表１に示す重量比でア
ルミナポットに入れ、トルエン、ポリビニルブチラー
ル、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合して調製
したスラリーを用いた以外、実施例１〜６と同様な方法
により多孔質体を作製した。この多孔質体上に実施例１
〜６と同様なシート状物を重ね、５５０℃まで昇温して
前記シート状物を溶融状態とすることにより前記混合ア
ルカリ炭酸塩を前記多孔質体に含浸することにより厚さ
０．５ｍｍの電解質板を製造した。
【００２９】実施例１〜６および比較例１、２の各電解
質板を電気炉中で７００℃に加熱し、冷却した後、酢酸
溶液（氷酢酸１０ｖｏｌ％、無水酢酸１０ｖｏｌ％、エ
タノール８０％）に浸漬して混合アルカリ炭酸塩を溶出
し、その微細構造を走査型電子顕微鏡で観察し、直径５
μｍの粒子が凝集によって出現するまでの時間を調べ
た。この数値を電解質板の対劣化特性の目安として下記
表１に併記した。
質板を電気炉中で７００℃に加熱し、冷却した後、酢酸
溶液（氷酢酸１０ｖｏｌ％、無水酢酸１０ｖｏｌ％、エ
タノール８０％）に浸漬して混合アルカリ炭酸塩を溶出
し、その微細構造を走査型電子顕微鏡で観察し、直径５
μｍの粒子が凝集によって出現するまでの時間を調べ
た。この数値を電解質板の対劣化特性の目安として下記
表１に併記した。
【００３０】また、実施例１〜６および比較例１、２の
各電解質板と、ニッケルベ―スアロイからなるアノ―
ド、カソ―ドと、ステンレス鋼からなるセパレ―タ、エ
ッジシ―ル板、孔開き板、波板を用いて前述した図２及
び図３に示す溶融炭酸塩型燃料電池を組立てた。各燃料
電池のアノ―ドに燃料ガスとしてのＨ2 ８０ｖｏｌ％と
ＣＯ2 ２０ｖｏｌ％の混合ガスを供給し、カソ―ドに酸
化剤ガスとしての空気７０ｖｏｌ％とＣＯ2 ３０ｖｏｌ
％の混合ガスをそれぞれ供給し、６５０℃で１５０ｍＡ
／ｃｍ2 の負荷条件で発電試験を行なった。発電試験
は、５０００時間の連続運転を行ない、５０００時間経
過後の電池性能および電解質ロス量を調べた。その結果
を下記表１に併記した。
各電解質板と、ニッケルベ―スアロイからなるアノ―
ド、カソ―ドと、ステンレス鋼からなるセパレ―タ、エ
ッジシ―ル板、孔開き板、波板を用いて前述した図２及
び図３に示す溶融炭酸塩型燃料電池を組立てた。各燃料
電池のアノ―ドに燃料ガスとしてのＨ2 ８０ｖｏｌ％と
ＣＯ2 ２０ｖｏｌ％の混合ガスを供給し、カソ―ドに酸
化剤ガスとしての空気７０ｖｏｌ％とＣＯ2 ３０ｖｏｌ
％の混合ガスをそれぞれ供給し、６５０℃で１５０ｍＡ
／ｃｍ2 の負荷条件で発電試験を行なった。発電試験
は、５０００時間の連続運転を行ない、５０００時間経
過後の電池性能および電解質ロス量を調べた。その結果
を下記表１に併記した。
【００３１】
【表１】
【００３２】前記表１から明らかなように、密度が４．
００ｇ／ｃｍ3 以上のリチウム複合酸化物であるリチウ
ムタンタレートおよびリチウムナイオベートを保持材お
よび補強材として含む多孔質体を有する実施例１〜６の
電解質板は、５μｍの粒子の成長時間が前記リチウム複
合酸化物を含まない多孔質体を有する比較例１の電解質
板および密度が３．６２ｇ／ｃｍ3 のリチウム複合酸化
物であるリチウムジルコネートを保持材として含む多孔
質体を有する比較例２の電解質板に比べて極めて長いこ
とがわかる。また、実施例１〜６の電解質板を組み込ん
だ溶融炭酸塩型燃料電池では、比較例１、２の電解質板
を組み込んだ燃料電池に比べて作動電位降下が小さく、
また電解質ロスも小さくなることがわかる。 実施例７〜１２
００ｇ／ｃｍ3 以上のリチウム複合酸化物であるリチウ
ムタンタレートおよびリチウムナイオベートを保持材お
よび補強材として含む多孔質体を有する実施例１〜６の
電解質板は、５μｍの粒子の成長時間が前記リチウム複
合酸化物を含まない多孔質体を有する比較例１の電解質
板および密度が３．６２ｇ／ｃｍ3 のリチウム複合酸化
物であるリチウムジルコネートを保持材として含む多孔
質体を有する比較例２の電解質板に比べて極めて長いこ
とがわかる。また、実施例１〜６の電解質板を組み込ん
だ溶融炭酸塩型燃料電池では、比較例１、２の電解質板
を組み込んだ燃料電池に比べて作動電位降下が小さく、
また電解質ロスも小さくなることがわかる。 実施例７〜１２
【００３３】まず、粒径０．２〜２μｍのリチウムタン
タレート微粉末および同粒径のリチウムナイオベート微
粉末（いずれも保持材）と、粒径２０〜６０μｍのリチ
ウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ2 ）粉末（補強材）を下
記表２に示す重量比でアルミナポットに入れ、トルエ
ン、ポリビニルブチラール、フタル酸ジブチルと共に２
０時間湿式混合し、６種のスラリーを調製した。つづい
て、前記各スラリーをキャリアシートに展開し、厚さ
０．５ｍｍのマトリックスグリーンシートとした。この
後、前記各マトリックスグリーンシートを大気中で脱脂
して６種の多孔質体を作製した。
タレート微粉末および同粒径のリチウムナイオベート微
粉末（いずれも保持材）と、粒径２０〜６０μｍのリチ
ウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ2 ）粉末（補強材）を下
記表２に示す重量比でアルミナポットに入れ、トルエ
ン、ポリビニルブチラール、フタル酸ジブチルと共に２
０時間湿式混合し、６種のスラリーを調製した。つづい
て、前記各スラリーをキャリアシートに展開し、厚さ
０．５ｍｍのマトリックスグリーンシートとした。この
後、前記各マトリックスグリーンシートを大気中で脱脂
して６種の多孔質体を作製した。
【００３４】次いで、電解質としての混合アルカリ炭酸
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様にスラリーを調製し、
キャリアに展開することによりシート状物とした。つづ
いて、前記各多孔質体上に前記シート状物をそれぞれ重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの６種の電解質板
を製造した。
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様にスラリーを調製し、
キャリアに展開することによりシート状物とした。つづ
いて、前記各多孔質体上に前記シート状物をそれぞれ重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの６種の電解質板
を製造した。
【００３５】実施例７〜１２の各電解質板を実施例１〜
６と同様にその微細構造を走査型電子顕微鏡で観察し、
直径５μｍの粒子が凝集によって出現するまでの時間を
調べた。この数値を電解質板の対劣化特性の目安として
下記表２に併記した。
６と同様にその微細構造を走査型電子顕微鏡で観察し、
直径５μｍの粒子が凝集によって出現するまでの時間を
調べた。この数値を電解質板の対劣化特性の目安として
下記表２に併記した。
【００３６】また、実施例７〜１２の各電解質板を用い
て実施例１〜６と同様、前述した図２及び図３に示す溶
融炭酸塩型燃料電池を組立て、５０００時間経過後の電
池性能および電解質ロス量を調べた。その結果を下記表
２に併記した。なお、下記表２には前述した比較例１、
２の直径５μｍの粒子が凝集によって出現するまでの時
間と溶融炭酸塩型燃料電池を組立て、５０００時間経過
後の電池性能および電解質ロス量を併記した。
て実施例１〜６と同様、前述した図２及び図３に示す溶
融炭酸塩型燃料電池を組立て、５０００時間経過後の電
池性能および電解質ロス量を調べた。その結果を下記表
２に併記した。なお、下記表２には前述した比較例１、
２の直径５μｍの粒子が凝集によって出現するまでの時
間と溶融炭酸塩型燃料電池を組立て、５０００時間経過
後の電池性能および電解質ロス量を併記した。
【００３７】
【表２】
【００３８】前記表２から明らかなように、密度が４．
００ｇ／ｃｍ3 以上のリチウム複合酸化物であるリチウ
ムタンタレートおよびリチウムナイオベートを保持材と
して含む多孔質体を有する実施例７〜１２の電解質板
は、５μｍの粒子の成長時間が前記リチウム複合酸化物
を含まない多孔質体を有する比較例１の電解質板および
密度が３．６２ｇ／ｃｍ3 のリチウム複合酸化物である
リチウムジルコネートを保持材として含む多孔質体を有
する比較例２の電解質板に比べて極めて長いことがわか
る。また、実施例７〜１２の電解質板を組み込んだ溶融
炭酸塩型燃料電池では、比較例１、２の電解質板を組み
込んだ燃料電池に比べて作動電位降下が小さく、また電
解質ロスも小さくなることがわかる。 実施例１３〜２０
００ｇ／ｃｍ3 以上のリチウム複合酸化物であるリチウ
ムタンタレートおよびリチウムナイオベートを保持材と
して含む多孔質体を有する実施例７〜１２の電解質板
は、５μｍの粒子の成長時間が前記リチウム複合酸化物
を含まない多孔質体を有する比較例１の電解質板および
密度が３．６２ｇ／ｃｍ3 のリチウム複合酸化物である
リチウムジルコネートを保持材として含む多孔質体を有
する比較例２の電解質板に比べて極めて長いことがわか
る。また、実施例７〜１２の電解質板を組み込んだ溶融
炭酸塩型燃料電池では、比較例１、２の電解質板を組み
込んだ燃料電池に比べて作動電位降下が小さく、また電
解質ロスも小さくなることがわかる。 実施例１３〜２０
【００３９】まず、比表面積が１０〜２０ｍ2 ／ｇのγ
−リチウムアルミネート（γ−ＬｉＡｌＯ2 ）微粉末、
粒径０．２〜２μｍのリチウムタンタレート微粉末およ
び同粒径のリチウムナイオベート微粉末（いずれも保持
材）と、粒径２０〜６０μｍのリチウムアルミネート
（ＬｉＡｌＯ2 ）粉末（補強材）を下記表３に示す重量
比でアルミナポットに入れ、トルエン、ポリビニルブチ
ラール、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合し、
８種のスラリーを調製した。つづいて、前記各スラリー
をキャリアシートに展開し、厚さ０．５ｍｍのマトリッ
クスグリーンシートとした。この後、前記各マトリック
スグリーンシートを大気中で脱脂して８種の多孔質体を
作製した。
−リチウムアルミネート（γ−ＬｉＡｌＯ2 ）微粉末、
粒径０．２〜２μｍのリチウムタンタレート微粉末およ
び同粒径のリチウムナイオベート微粉末（いずれも保持
材）と、粒径２０〜６０μｍのリチウムアルミネート
（ＬｉＡｌＯ2 ）粉末（補強材）を下記表３に示す重量
比でアルミナポットに入れ、トルエン、ポリビニルブチ
ラール、フタル酸ジブチルと共に２０時間湿式混合し、
８種のスラリーを調製した。つづいて、前記各スラリー
をキャリアシートに展開し、厚さ０．５ｍｍのマトリッ
クスグリーンシートとした。この後、前記各マトリック
スグリーンシートを大気中で脱脂して８種の多孔質体を
作製した。
【００４０】次いで、電解質としての混合アルカリ炭酸
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様にスラリーを調製し、
キャリアに展開することによりシート状物とした。つづ
いて、前記各多孔質体上に前記シート状物をそれぞれ重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの８種の電解質板
を製造した。
塩（Ｌｉ2 ＣＯ3 ；６２モル％、Ｋ2 ＣＯ3 ；３８モル
％）を用いて前記多孔質体と同様にスラリーを調製し、
キャリアに展開することによりシート状物とした。つづ
いて、前記各多孔質体上に前記シート状物をそれぞれ重
ね、５５０℃まで昇温して前記シート状物を溶融状態と
することにより前記混合アルカリ炭酸塩を前記多孔質体
に含浸することにより厚さ０．５ｍｍの８種の電解質板
を製造した。
【００４１】実施例１３〜２０の各電解質板を実施例１
〜６と同様にその微細構造を走査型電子顕微鏡で観察
し、直径５μｍの粒子が凝集によって出現するまでの時
間を調べた。この数値を電解質板の対劣化特性の目安と
して下記表３に併記した。
〜６と同様にその微細構造を走査型電子顕微鏡で観察
し、直径５μｍの粒子が凝集によって出現するまでの時
間を調べた。この数値を電解質板の対劣化特性の目安と
して下記表３に併記した。
【００４２】また、実施例１３〜２０の各電解質板を用
いて実施例１〜６と同様、前述した図２及び図３に示す
溶融炭酸塩型燃料電池を組立て、５０００時間経過後の
電池性能および電解質ロス量を調べた。その結果を下記
表３に併記した。なお、下記表３には前述した比較例
１、２の直径５μｍの粒子が凝集によって出現するまで
の時間と溶融炭酸塩型燃料電池を組立て、５０００時間
経過後の電池性能および電解質ロス量を併記した。
いて実施例１〜６と同様、前述した図２及び図３に示す
溶融炭酸塩型燃料電池を組立て、５０００時間経過後の
電池性能および電解質ロス量を調べた。その結果を下記
表３に併記した。なお、下記表３には前述した比較例
１、２の直径５μｍの粒子が凝集によって出現するまで
の時間と溶融炭酸塩型燃料電池を組立て、５０００時間
経過後の電池性能および電解質ロス量を併記した。
【００４３】
【表３】
【００４４】前記表３から明らかなように、密度が４．
００ｇ／ｃｍ3 以上のリチウム複合酸化物であるリチウ
ムタンタレートおよびリチウムナイオベートを保持材の
一部として含む多孔質体を有する実施例１３〜２０の電
解質板は、５μｍの粒子の成長時間が前記リチウム複合
酸化物を含まない多孔質体を有する比較例１の電解質板
および密度が３．６２ｇ／ｃｍ3 のリチウム複合酸化物
であるリチウムジルコネートを保持材として含む多孔質
体を有する比較例２の電解質板に比べて極めて長いこと
がわかる。また、実施例１３〜２０の電解質板を組み込
んだ溶融炭酸塩型燃料電池では、比較例１、２の電解質
板を組み込んだ燃料電池に比べて作動電位降下が小さ
く、また電解質ロスも小さくなることがわかる。
００ｇ／ｃｍ3 以上のリチウム複合酸化物であるリチウ
ムタンタレートおよびリチウムナイオベートを保持材の
一部として含む多孔質体を有する実施例１３〜２０の電
解質板は、５μｍの粒子の成長時間が前記リチウム複合
酸化物を含まない多孔質体を有する比較例１の電解質板
および密度が３．６２ｇ／ｃｍ3 のリチウム複合酸化物
であるリチウムジルコネートを保持材として含む多孔質
体を有する比較例２の電解質板に比べて極めて長いこと
がわかる。また、実施例１３〜２０の電解質板を組み込
んだ溶融炭酸塩型燃料電池では、比較例１、２の電解質
板を組み込んだ燃料電池に比べて作動電位降下が小さ
く、また電解質ロスも小さくなることがわかる。
【００４５】特に、リチウムタンタレート及びリチウム
ナイオベートが保持材として全体の５．０重量％以上含
む多孔質体を有する実施例１３〜１５、１７〜１９の電
解質板は、５μｍの粒子の成長時間が長く、かつ溶融炭
酸塩型燃料電池に組み込んだ場合では前記燃料電池の作
動電位降下を極めて小さくでき、電解質ロスも顕著に低
減できることがわかる。
ナイオベートが保持材として全体の５．０重量％以上含
む多孔質体を有する実施例１３〜１５、１７〜１９の電
解質板は、５μｍの粒子の成長時間が長く、かつ溶融炭
酸塩型燃料電池に組み込んだ場合では前記燃料電池の作
動電位降下を極めて小さくでき、電解質ロスも顕著に低
減できることがわかる。
【００４６】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば電
解質板中の電解質の流出を低減して、電解質の流出に伴
う内部抵抗の増大、ガスクロスオ―バの発生を抑制で
き、長時間運転が可能な長寿命の溶融炭酸塩型燃料電池
を提供できる。
解質板中の電解質の流出を低減して、電解質の流出に伴
う内部抵抗の増大、ガスクロスオ―バの発生を抑制で
き、長時間運転が可能な長寿命の溶融炭酸塩型燃料電池
を提供できる。
【図１】溶融炭酸塩型燃料電池の基本構造を示す概略
図。
図。
【図２】本発明に係わる溶融炭酸塩型燃料電池の一般的
に構成を示す斜視図。
に構成を示す斜視図。
【図３】図２の燃料電池の要部拡大斜視図。
１１…アノード、１２…カソード、１３…電解質板、１
４…セパレータ、１９…マニホ―ルド、２１…燃料ガ
ス、２４…酸化剤ガス。
４…セパレータ、１９…マニホ―ルド、２１…燃料ガ
ス、２４…酸化剤ガス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立石 浩史 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 富松 師浩 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (2)
- 【請求項１】 混合アルカリ炭酸塩からなる電解質を保
持材および補強材を含む多孔質体に含浸させた電解質板
を備えた溶融炭酸塩型燃料電池において、 前記多孔質体は密度が４．００ｇ／ｃｍ3 以上のリチウ
ム複合酸化物が含有されていることを特徴とする溶融炭
酸塩型燃料電池。 - 【請求項２】 前記リチウム複合酸化物は、リチウムタ
ンタレートであることを特徴とする請求項１記載の溶融
炭酸塩型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5040225A JPH0644990A (ja) | 1992-03-05 | 1993-03-01 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-48319 | 1992-03-05 | ||
| JP4831992 | 1992-03-05 | ||
| JP5040225A JPH0644990A (ja) | 1992-03-05 | 1993-03-01 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0644990A true JPH0644990A (ja) | 1994-02-18 |
Family
ID=26379664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5040225A Pending JPH0644990A (ja) | 1992-03-05 | 1993-03-01 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0644990A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006066918A3 (en) * | 2004-12-23 | 2006-09-08 | Uni I Oslo | Proton conductors |
-
1993
- 1993-03-01 JP JP5040225A patent/JPH0644990A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006066918A3 (en) * | 2004-12-23 | 2006-09-08 | Uni I Oslo | Proton conductors |
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