JPH0650642B2 - 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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- JPH0650642B2 JPH0650642B2 JP62097354A JP9735487A JPH0650642B2 JP H0650642 B2 JPH0650642 B2 JP H0650642B2 JP 62097354 A JP62097354 A JP 62097354A JP 9735487 A JP9735487 A JP 9735487A JP H0650642 B2 JPH0650642 B2 JP H0650642B2
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- electrolyte
- electrolyte plate
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- 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
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
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- H—ELECTRICITY
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
- H01M8/0295—Matrices for immobilising electrolyte melts
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
- H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
- H01M2300/0051—Carbonates
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- 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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- Sustainable Energy (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶融炭酸塩型燃料電池に関するものである。
第２図には燃料電池の従来例が示されている。同図に示
されているように燃料ガス流路を有する電池最上部およ
び最下部に設けられた端板１に挟まれて、燃料極２と酸
化剤極３とが配置されている。また、電解質の保持体で
あるセラミツクス板の電解質板４が、両電極２，３間に
設置されている。更に、電池をセル毎に分離する両面に
ガス通路を有するセパレータ５が設けられている。
されているように燃料ガス流路を有する電池最上部およ
び最下部に設けられた端板１に挟まれて、燃料極２と酸
化剤極３とが配置されている。また、電解質の保持体で
あるセラミツクス板の電解質板４が、両電極２，３間に
設置されている。更に、電池をセル毎に分離する両面に
ガス通路を有するセパレータ５が設けられている。
このように構成された燃料電池の電解質板４には、電池
外部雰囲気ガスと電池内部に供給される反応ガスとの混
合を防止するため、溶融した混合炭酸塩を含浸させたガ
スシール部６と、電池反応に必要な混合塩を含浸させた
電池反応部７とが存在している。この状態で電池を運転
した場合、電解質板４が均一な多孔質体であるため電解
質板４の外周部から電解質が飛散し、電池性能の低下を
招くようになる。この現象を防止するために電解質板外
周部をガスシール部６の高密度セラミツクス層として、
外周部から電解質のリークを防止し、電池性能を保持す
るようにした。
外部雰囲気ガスと電池内部に供給される反応ガスとの混
合を防止するため、溶融した混合炭酸塩を含浸させたガ
スシール部６と、電池反応に必要な混合塩を含浸させた
電池反応部７とが存在している。この状態で電池を運転
した場合、電解質板４が均一な多孔質体であるため電解
質板４の外周部から電解質が飛散し、電池性能の低下を
招くようになる。この現象を防止するために電解質板外
周部をガスシール部６の高密度セラミツクス層として、
外周部から電解質のリークを防止し、電池性能を保持す
るようにした。
ところでこのような電解質板４では、外周部に設けられ
た高密度セラミツクス枠をセパレータ５および端板１に
対し一様に平坦に加工しなければならず、加工が複雑に
なる。また、ガスシール部６と電池反応部７とでは電解
質板４の強度も異なる。このように従来技術では生産
性，取扱い性，強度のばらつき等の点で十分な配慮がさ
れていなかつた。なおこの種電解質板４に関連するもの
は、例えば特開昭60-91567号公報が挙げられる。
た高密度セラミツクス枠をセパレータ５および端板１に
対し一様に平坦に加工しなければならず、加工が複雑に
なる。また、ガスシール部６と電池反応部７とでは電解
質板４の強度も異なる。このように従来技術では生産
性，取扱い性，強度のばらつき等の点で十分な配慮がさ
れていなかつた。なおこの種電解質板４に関連するもの
は、例えば特開昭60-91567号公報が挙げられる。
上記従来技術は、電解質板外周部に加工等を加えること
により、ガスシール部にある電解質板を高密度セラミツ
クス層としていた。従つて電解質板製造時に工程が複雑
化し、電解質板の強度が部分的に異なる等電解質板の取
扱い性の点で配慮がされておらず、生産性，コスト等の
面で問題があつた。
により、ガスシール部にある電解質板を高密度セラミツ
クス層としていた。従つて電解質板製造時に工程が複雑
化し、電解質板の強度が部分的に異なる等電解質板の取
扱い性の点で配慮がされておらず、生産性，コスト等の
面で問題があつた。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、電解質板
に複雑な加工を加えることなしに電解質板中の混合炭酸
塩の電解質板外周部からの蒸散を防止することを可能と
した溶融炭酸塩型燃料電池を提供することを目的とする
ものである。
に複雑な加工を加えることなしに電解質板中の混合炭酸
塩の電解質板外周部からの蒸散を防止することを可能と
した溶融炭酸塩型燃料電池を提供することを目的とする
ものである。
上記目的は、ガスシール部の混合炭酸塩の蒸散速度を電
池反応部の混合炭酸塩の蒸散速度より遅くすることによ
り、達成される。
池反応部の混合炭酸塩の蒸散速度より遅くすることによ
り、達成される。
ガスシール部の混合炭酸塩の蒸散速度を電池反応部の混
合炭酸塩の蒸散速度より遅くしたので、ガスシール部の
混合炭酸の蒸散が防止され、電池反応部の混合炭酸塩が
保持されるようになり、電解質板に複雑な加工を加える
ことなしに電解質板中の混合炭酸塩の電解質板外周部か
らの蒸散を防止することができ、長期にわたり良好な電
池性能を保持することができる。また、電解質板製造時
に複雑な加工を必要としないので、生産性の向上が可能
である。
合炭酸塩の蒸散速度より遅くしたので、ガスシール部の
混合炭酸の蒸散が防止され、電池反応部の混合炭酸塩が
保持されるようになり、電解質板に複雑な加工を加える
ことなしに電解質板中の混合炭酸塩の電解質板外周部か
らの蒸散を防止することができ、長期にわたり良好な電
池性能を保持することができる。また、電解質板製造時
に複雑な加工を必要としないので、生産性の向上が可能
である。
因みに、ガスシール部の混合炭酸塩の蒸散速度を電池反
応部の混合炭酸塩の蒸散速度より遅くするには、ガスシ
ール部の混合炭酸塩の組成比または成分を電池反応部の
混合炭酸塩のそれと変えればよい。
応部の混合炭酸塩の蒸散速度より遅くするには、ガスシ
ール部の混合炭酸塩の組成比または成分を電池反応部の
混合炭酸塩のそれと変えればよい。
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図には本発明の一実施例が示されている。なお従来と
同じ部品には同じ符号を付したので説明を省略する。本
実施例ではガスシール部６の混合炭酸塩の蒸散速度を電
池反応部７の混合炭酸塩の蒸散速度より遅くした。この
ようにすることにより電解質板４に複雑な加工を加える
ことなしに電解質板４中の混合炭酸塩の電解質板外周部
からの蒸散が防止されるようになつて、電解質板４に複
雑な加工を加えることなしに電解質板４中の混合炭酸塩
の電解質板外周部からの蒸散を防止することを可能とし
た溶融炭酸塩型燃料電池を得ることができる。
１図には本発明の一実施例が示されている。なお従来と
同じ部品には同じ符号を付したので説明を省略する。本
実施例ではガスシール部６の混合炭酸塩の蒸散速度を電
池反応部７の混合炭酸塩の蒸散速度より遅くした。この
ようにすることにより電解質板４に複雑な加工を加える
ことなしに電解質板４中の混合炭酸塩の電解質板外周部
からの蒸散が防止されるようになつて、電解質板４に複
雑な加工を加えることなしに電解質板４中の混合炭酸塩
の電解質板外周部からの蒸散を防止することを可能とし
た溶融炭酸塩型燃料電池を得ることができる。
電解質板からの炭酸塩の蒸発による散逸量は、文献「フ
ューエル セル リサーチ オン セカンド−ジェネレ
ーション モルテン−カーボネート システムズ 第２
巻（Fuel cell research on second-generation molten
-carbonate systems,volume II）」（Institute of Gas
Technology）に詳細に検討されている。そこには、電
解質板からの炭酸塩の蒸発量、すなわち蒸散速度は、お
おむね炭酸塩の飽和蒸気圧とその電解質板面に流れるガ
ス組成及びガス量によって決定されることが示されてい
る。例えば、上記文献では下表に示すように、種々の組
成の炭酸塩を等量含浸させた電解質板について、各炭酸
塩の飽和蒸気圧をもとに、燃料ガス側及び酸化剤ガス側
の出口ガス組成にて蒸発する炭酸塩重量(g/h)すなわち
蒸散速度を算出している。
ューエル セル リサーチ オン セカンド−ジェネレ
ーション モルテン−カーボネート システムズ 第２
巻（Fuel cell research on second-generation molten
-carbonate systems,volume II）」（Institute of Gas
Technology）に詳細に検討されている。そこには、電
解質板からの炭酸塩の蒸発量、すなわち蒸散速度は、お
おむね炭酸塩の飽和蒸気圧とその電解質板面に流れるガ
ス組成及びガス量によって決定されることが示されてい
る。例えば、上記文献では下表に示すように、種々の組
成の炭酸塩を等量含浸させた電解質板について、各炭酸
塩の飽和蒸気圧をもとに、燃料ガス側及び酸化剤ガス側
の出口ガス組成にて蒸発する炭酸塩重量(g/h)すなわち
蒸散速度を算出している。
本発明においては、上記表中で、52Li2CO3：48Na2CO
3（モル比が52：48のLi2CO3とNa2CO3との混合物を表
す）の蒸散速度が、62Li2CO3：38K2CO3の蒸散速度より
も遅いことに着目し、電解質ガスシール部に52Li2CO3：
48Na2CO3の電解質組成を、電池反応部には従来通り62Li
2CO3：38K2CO3の電解質組成を使用することとした。こ
のようにガスシール部の電解質組成と電池反応部の電解
質組成とを変えることにより、ガスシール部に電池反応
部と同じ62Li2CO3：38K2CO3の電解質組成を使用した場
合に比べて、ガスシール部の電解質蒸散速度が遅く、セ
ルとして安定な特性を得ることができる。また、ガスシ
ール部に使用する電解質組成は上述のものに限らず、電
池運転時の蒸散速度が反応部に保持される電解質組成よ
りも遅いものであれば、同様の作用効果を奏することが
できる。
3（モル比が52：48のLi2CO3とNa2CO3との混合物を表
す）の蒸散速度が、62Li2CO3：38K2CO3の蒸散速度より
も遅いことに着目し、電解質ガスシール部に52Li2CO3：
48Na2CO3の電解質組成を、電池反応部には従来通り62Li
2CO3：38K2CO3の電解質組成を使用することとした。こ
のようにガスシール部の電解質組成と電池反応部の電解
質組成とを変えることにより、ガスシール部に電池反応
部と同じ62Li2CO3：38K2CO3の電解質組成を使用した場
合に比べて、ガスシール部の電解質蒸散速度が遅く、セ
ルとして安定な特性を得ることができる。また、ガスシ
ール部に使用する電解質組成は上述のものに限らず、電
池運転時の蒸散速度が反応部に保持される電解質組成よ
りも遅いものであれば、同様の作用効果を奏することが
できる。
なお、電解質は、直径0.1μｍ程度の電解質基板細孔中
に保持されており、組成の異なる電解質が接触する部位
でも接触面積は極めて小さいため、拡散などによる部位
間の物質移動は極めて少なく、組成の異なる電解質間の
混合は実質的に無視できるので上記した安定な性能は長
期間にわたって維持される。
に保持されており、組成の異なる電解質が接触する部位
でも接触面積は極めて小さいため、拡散などによる部位
間の物質移動は極めて少なく、組成の異なる電解質間の
混合は実質的に無視できるので上記した安定な性能は長
期間にわたって維持される。
このように本実施例によればガスシール部の混合炭酸塩
の蒸散速度を電池反応部のそれより遅くしたので、長期
にわたり安定な電池性能を得ることができる。また、電
解質板外周部に高密度セラミツクス層を用いる必要がな
いため、精密な加工を必要とせず、量産化に適してい
る。また、ガスシール部からの混合炭酸塩の蒸散量は電
池反応部のそれに比べ４割ほど少なくなつているので、
全体的に５割以上の原価低減を行うことができる。
の蒸散速度を電池反応部のそれより遅くしたので、長期
にわたり安定な電池性能を得ることができる。また、電
解質板外周部に高密度セラミツクス層を用いる必要がな
いため、精密な加工を必要とせず、量産化に適してい
る。また、ガスシール部からの混合炭酸塩の蒸散量は電
池反応部のそれに比べ４割ほど少なくなつているので、
全体的に５割以上の原価低減を行うことができる。
上述のように本発明は電解質板に複雑な加工を加えるこ
となしに電解質板中の混合炭酸塩の電解質板外周部から
の蒸散が防止されるようになつて、電解質板に複雑な加
工を加えることなしに電解質板中の混合炭酸塩の電解質
板外周部からの蒸散を防止することを可能とした溶融炭
酸塩型燃料電池を得ることができる。
となしに電解質板中の混合炭酸塩の電解質板外周部から
の蒸散が防止されるようになつて、電解質板に複雑な加
工を加えることなしに電解質板中の混合炭酸塩の電解質
板外周部からの蒸散を防止することを可能とした溶融炭
酸塩型燃料電池を得ることができる。
第１図は本発明の溶融炭酸塩型燃料電池の一実施例の電
解質板の斜視図、第２図は従来の溶融炭酸塩型燃料電池
の積層セルの構造を示す斜視図である。 ２……燃料極、３……酸化剤極、４……電解質板、６…
…ガスシール部、７……電池反応部。
解質板の斜視図、第２図は従来の溶融炭酸塩型燃料電池
の積層セルの構造を示す斜視図である。 ２……燃料極、３……酸化剤極、４……電解質板、６…
…ガスシール部、７……電池反応部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊勢 正義 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭60−91567（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】運転温度にて液体である炭酸塩電解質とこ
の電解質を毛管力にて保持する電解質基板とからなる電
解質板と、該電解質板を挟んで対向配置された燃料極及
び酸化剤極とを備え、前記電解質板は電池反応部と該電
池反応部の周囲で燃料ガス又は酸化剤ガスのシールに寄
与する電解質板ガスシール部とを有する溶融炭酸塩型燃
料電池において、 前記電解質板のガスシール部に保持される電解質組成
を、電池運転時の蒸散速度が反応部に保持される電解質
組成よりも遅い電解質組成としたことを特徴とする溶融
炭酸塩型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62097354A JPH0650642B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62097354A JPH0650642B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63264872A JPS63264872A (ja) | 1988-11-01 |
| JPH0650642B2 true JPH0650642B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=14190155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62097354A Expired - Fee Related JPH0650642B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0650642B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000052778A1 (en) * | 1999-03-03 | 2000-09-08 | Institute Of Gas Technology | Sealing molten carbonate fuel cell electrolyte matrix |
-
1987
- 1987-04-22 JP JP62097354A patent/JPH0650642B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63264872A (ja) | 1988-11-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |