JPH065305A - 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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- JPH065305A JPH065305A JP4159294A JP15929492A JPH065305A JP H065305 A JPH065305 A JP H065305A JP 4159294 A JP4159294 A JP 4159294A JP 15929492 A JP15929492 A JP 15929492A JP H065305 A JPH065305 A JP H065305A
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- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、シール体自身を改良し、シール
体中の電解質異動量の低減を図り、燃料電池の性能低下
を防止でき、シール性能を向上できる溶融炭酸塩型燃料
電池を得ることを目的とする。 【構成】 溶融炭酸塩型燃料電池は、単電池とセパレー
タとを順次積層してなる燃料電池積層体の各側面にシー
ル体を介してマニホールドをあてがって構成されてい
る。シール体５は、セラミクス繊維２０に封孔材料２１
を担持して構成されている。この封孔材料２１は、電気
良導体でなく、溶融炭酸塩型電解質あるいは溶融炭酸塩
型電解質より生成された物質と化学反応して堆積が膨張
し、かつ、溶融炭酸塩型電解質あるいは溶融炭酸塩型電
解質より生成された物質との化学反応による反応生成物
が電気良導体でない材料が用いられる。
体中の電解質異動量の低減を図り、燃料電池の性能低下
を防止でき、シール性能を向上できる溶融炭酸塩型燃料
電池を得ることを目的とする。 【構成】 溶融炭酸塩型燃料電池は、単電池とセパレー
タとを順次積層してなる燃料電池積層体の各側面にシー
ル体を介してマニホールドをあてがって構成されてい
る。シール体５は、セラミクス繊維２０に封孔材料２１
を担持して構成されている。この封孔材料２１は、電気
良導体でなく、溶融炭酸塩型電解質あるいは溶融炭酸塩
型電解質より生成された物質と化学反応して堆積が膨張
し、かつ、溶融炭酸塩型電解質あるいは溶融炭酸塩型電
解質より生成された物質との化学反応による反応生成物
が電気良導体でない材料が用いられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、溶融炭酸塩型燃料電
池に関し、特に電解質移動速度を遅らせ、かつ、ガスシ
ール機能を向上させる溶融炭酸塩型燃料電池の積層体構
造に関するものである。
池に関し、特に電解質移動速度を遅らせ、かつ、ガスシ
ール機能を向上させる溶融炭酸塩型燃料電池の積層体構
造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積
層体の一部切り欠け斜視図であり、図において１は単電
池、２は燃料入口側の積層体面、３は酸化剤ガス入口側
の積層体面、５はマニホールド（図示せず）を取り付け
るための多孔質によるシール体、１１はアノード端板、
１２はカソード端板である。
層体の一部切り欠け斜視図であり、図において１は単電
池、２は燃料入口側の積層体面、３は酸化剤ガス入口側
の積層体面、５はマニホールド（図示せず）を取り付け
るための多孔質によるシール体、１１はアノード端板、
１２はカソード端板である。
【０００３】ここで、単電池１は、多孔質の焼結ニッケ
ルーアルミからなるアノード電極および多孔質酸化ニッ
ケルからなるカソード電極が、多孔質電解質マトリクス
の主表面上に配置されており、アルミン酸リチウム（Ｌ
ｉＡｌＯ2）またはその他の不活性セラミックからなる
マトリクスには、溶融アルカリ金属炭酸塩型電解質（例
えばＬｉ2ＣＯ3／Ｋ2ＣＯ3）が満たされ、アノード電極
の背面にはアノードの反応ガス流路、カソード電極の背
面にはカソード反応ガス流路が設けられて構成されてい
る。さらに、溶融炭酸塩型燃料電池の積層体は、単電池
１がアノード端板１１とカソード端板１２との間に数十
〜数百積層され、燃料入口および出口側の積層体面、酸
化剤ガス入口および出口側の積層体面のそれぞれにシー
ル体５を介してマニホールドが取り付けられて構成され
ている。
ルーアルミからなるアノード電極および多孔質酸化ニッ
ケルからなるカソード電極が、多孔質電解質マトリクス
の主表面上に配置されており、アルミン酸リチウム（Ｌ
ｉＡｌＯ2）またはその他の不活性セラミックからなる
マトリクスには、溶融アルカリ金属炭酸塩型電解質（例
えばＬｉ2ＣＯ3／Ｋ2ＣＯ3）が満たされ、アノード電極
の背面にはアノードの反応ガス流路、カソード電極の背
面にはカソード反応ガス流路が設けられて構成されてい
る。さらに、溶融炭酸塩型燃料電池の積層体は、単電池
１がアノード端板１１とカソード端板１２との間に数十
〜数百積層され、燃料入口および出口側の積層体面、酸
化剤ガス入口および出口側の積層体面のそれぞれにシー
ル体５を介してマニホールドが取り付けられて構成され
ている。
【０００４】つぎに、上記従来の溶融炭酸塩型燃料電池
の動作について説明する。燃料電池を運転温度まで昇温
すると単電池１内に仕込まれている電解質が溶融し、単
電池１内のアノード電極、カソード電極およびマトリク
スに吸収されるとともに、電池側面と接するシール体５
にも吸収される。このとき、電解質によるウエットシー
ルによって積層体面とマニホールドとの間のガスシール
が行われる。こうした状態の燃料電池を運転すると、シ
ール体５中の電解質はカソード端板１２側からアノード
端板１１側にかけてイオン短絡を起こすことになり、電
気的な力によりカソード端板１２側からアノード端板１
１側に向かって移動し、アノード端セルでは電解質が氾
濫し、一方カソード端セルでは電解質が枯渇した状態と
なる。
の動作について説明する。燃料電池を運転温度まで昇温
すると単電池１内に仕込まれている電解質が溶融し、単
電池１内のアノード電極、カソード電極およびマトリク
スに吸収されるとともに、電池側面と接するシール体５
にも吸収される。このとき、電解質によるウエットシー
ルによって積層体面とマニホールドとの間のガスシール
が行われる。こうした状態の燃料電池を運転すると、シ
ール体５中の電解質はカソード端板１２側からアノード
端板１１側にかけてイオン短絡を起こすことになり、電
気的な力によりカソード端板１２側からアノード端板１
１側に向かって移動し、アノード端セルでは電解質が氾
濫し、一方カソード端セルでは電解質が枯渇した状態と
なる。
【０００５】しかし、上記電解質移動によって生じた電
解質の氾濫と枯渇とにより、電池の性能が著しく損なわ
れ、積層体の運転にも支障をきたすという欠点あった。
解質の氾濫と枯渇とにより、電池の性能が著しく損なわ
れ、積層体の運転にも支障をきたすという欠点あった。
【０００６】その改善策として、アノード端板１１とカ
ソード端板１２とに電解質を貯蔵する多孔質貯蔵層を設
けて、電解質移動の影響を遅らせる積層体構造（特開昭
６３ー２７９５７５号公報）や、低融点結晶化ガラスに
より完全なガスシール体を形成し、シール体を通しての
電解質移動を阻止する積層体構造（特開昭６３ー１６５
７５号公報）が提案されている。
ソード端板１２とに電解質を貯蔵する多孔質貯蔵層を設
けて、電解質移動の影響を遅らせる積層体構造（特開昭
６３ー２７９５７５号公報）や、低融点結晶化ガラスに
より完全なガスシール体を形成し、シール体を通しての
電解質移動を阻止する積層体構造（特開昭６３ー１６５
７５号公報）が提案されている。
【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しているので、燃料電池の運
転の際にシール体５中の電解質がカソード端板１２側か
らアノード端板１１側に向かって移動し、この電解質移
動によって生じた電解質の氾濫と枯渇とにより、電池の
性能が著しく損なわれ、積層体の運転にも支障をきたす
というという課題があった。
料電池は以上のように構成しているので、燃料電池の運
転の際にシール体５中の電解質がカソード端板１２側か
らアノード端板１１側に向かって移動し、この電解質移
動によって生じた電解質の氾濫と枯渇とにより、電池の
性能が著しく損なわれ、積層体の運転にも支障をきたす
というという課題があった。
【０００８】また、アノード端板１１とカソード端板１
２とに電解質を貯蔵する多孔質貯蔵層を設けてなる改善
策としての燃料電池積層体では、端セルの電解質変化許
容量が増大するので、シール体５を介して起こる電解質
変化量が一定の場合には電解質移動の影響を遅らせるこ
とができるが、電解質移動は依然として生じているので
根本的な解決にはなっていない。しかも、シール体５を
通しての電解質移動は電気的な力によるカソード端板１
２側からアノード端板１１側への移動の他に、毛管力に
よる電解質含有量を均一にする方向への移動があり、通
常は電気的な力による移動の逆方向に働いて総移動量を
減少させているが、端セルの貯蔵能力を増大すると貯蔵
能力の増大したセルとそうでないセルとの毛管力の釣り
合いから総移動量が増大し、移動の影響が遅れないどこ
ろか接近する単セルの寿命をかえって縮めてしまうとい
う課題もあった。
２とに電解質を貯蔵する多孔質貯蔵層を設けてなる改善
策としての燃料電池積層体では、端セルの電解質変化許
容量が増大するので、シール体５を介して起こる電解質
変化量が一定の場合には電解質移動の影響を遅らせるこ
とができるが、電解質移動は依然として生じているので
根本的な解決にはなっていない。しかも、シール体５を
通しての電解質移動は電気的な力によるカソード端板１
２側からアノード端板１１側への移動の他に、毛管力に
よる電解質含有量を均一にする方向への移動があり、通
常は電気的な力による移動の逆方向に働いて総移動量を
減少させているが、端セルの貯蔵能力を増大すると貯蔵
能力の増大したセルとそうでないセルとの毛管力の釣り
合いから総移動量が増大し、移動の影響が遅れないどこ
ろか接近する単セルの寿命をかえって縮めてしまうとい
う課題もあった。
【０００９】また、シール体５を低融点結晶化ガラスと
する改善策としての燃料電池積層体では、単電池１内で
も電解質が腐食や蒸発等により消費されており、各セル
内の電解質が減少していくので、運転を続けていくうち
に、各セルでの電解質枯渇による性能低下が生じるとい
う課題もあった。そのために、各電池内に電解質を補給
することが考えられるが、運転中では端セルにしか補給
できず、また全セルに均一に補給するには運転を停止し
て室温まで下げる必要があった。
する改善策としての燃料電池積層体では、単電池１内で
も電解質が腐食や蒸発等により消費されており、各セル
内の電解質が減少していくので、運転を続けていくうち
に、各セルでの電解質枯渇による性能低下が生じるとい
う課題もあった。そのために、各電池内に電解質を補給
することが考えられるが、運転中では端セルにしか補給
できず、また全セルに均一に補給するには運転を停止し
て室温まで下げる必要があった。
【００１０】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、シール体自身を改良し、シール
体中の電解質移動量の低減を図り、燃料電池の性能低下
を防止し、かつ、シール性能を向上させる溶融炭酸塩型
燃料電池を得ることを第１の目的とする。
ためになされたもので、シール体自身を改良し、シール
体中の電解質移動量の低減を図り、燃料電池の性能低下
を防止し、かつ、シール性能を向上させる溶融炭酸塩型
燃料電池を得ることを第１の目的とする。
【００１１】また、シール体自身を改良し、シール体の
電気電導度を積層体方向で変化させ、運転を停止するこ
となく端セルに添加した電解質が積層体の各セルに均一
に分布させることにより、燃料電池の性能低下を防止
し、かつ、稼働率を向上させる溶融炭酸塩型燃料電池を
得ることを第２の目的とする。
電気電導度を積層体方向で変化させ、運転を停止するこ
となく端セルに添加した電解質が積層体の各セルに均一
に分布させることにより、燃料電池の性能低下を防止
し、かつ、稼働率を向上させる溶融炭酸塩型燃料電池を
得ることを第２の目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る溶融炭酸塩型燃料電池は、電気良導体でなく、溶融
炭酸塩型電解質あるいは溶融炭酸塩型電解質より生成さ
れた物質と化学反応して体積が膨張し、かつ、溶融炭酸
塩型電解質あるいは溶融炭酸塩型電解質より生成された
物質との化学反応による反応生成物が電気良導体でない
封孔材料を、セラミクス繊維の布あるいはフェルト中に
担持させてシール体を構成したものである。
係る溶融炭酸塩型燃料電池は、電気良導体でなく、溶融
炭酸塩型電解質あるいは溶融炭酸塩型電解質より生成さ
れた物質と化学反応して体積が膨張し、かつ、溶融炭酸
塩型電解質あるいは溶融炭酸塩型電解質より生成された
物質との化学反応による反応生成物が電気良導体でない
封孔材料を、セラミクス繊維の布あるいはフェルト中に
担持させてシール体を構成したものである。
【００１３】また、この発明の第２の発明に係る溶融炭
酸塩型燃料電池は、電気良導体でなく、溶融炭酸塩型電
解質あるいは溶融炭酸塩型電解質より生成された物質と
の化学反応による反応生成物が電気良導体でなく、か
つ、溶融炭酸塩型電解質の主要金属イオンの内の１つの
金属イオンと優先的に反応する封孔材料を、セラミクス
繊維の布あるいはフェルト中に担持させてシート体を構
成したものである。
酸塩型燃料電池は、電気良導体でなく、溶融炭酸塩型電
解質あるいは溶融炭酸塩型電解質より生成された物質と
の化学反応による反応生成物が電気良導体でなく、か
つ、溶融炭酸塩型電解質の主要金属イオンの内の１つの
金属イオンと優先的に反応する封孔材料を、セラミクス
繊維の布あるいはフェルト中に担持させてシート体を構
成したものである。
【００１４】また、この発明の第３の発明に係る溶融炭
酸塩型燃料電池は、単純炭酸塩からなる封孔材料を、セ
ラミクス繊維の布あるいはフェルト中に担持させてシー
ル体を構成したものである。
酸塩型燃料電池は、単純炭酸塩からなる封孔材料を、セ
ラミクス繊維の布あるいはフェルト中に担持させてシー
ル体を構成したものである。
【００１５】また、この発明の第４の発明に係る溶融炭
酸塩型燃料電池は、燃料電池積層体の積層方向に対する
垂直方向のシール体の断面積を、カソード端板側で大き
く、アノード端板側で小さくなるように構成したもので
ある。
酸塩型燃料電池は、燃料電池積層体の積層方向に対する
垂直方向のシール体の断面積を、カソード端板側で大き
く、アノード端板側で小さくなるように構成したもので
ある。
【００１６】また、この発明の第５の発明に係る溶融炭
酸塩型燃料電池は、シール体の空孔率を、カソード端板
側で大きく、アノード端板側で小さくなるように構成し
たものである。
酸塩型燃料電池は、シール体の空孔率を、カソード端板
側で大きく、アノード端板側で小さくなるように構成し
たものである。
【００１７】
【作用】この発明の第１の発明においては、シール体中
の封孔材料が、燃料電池積層体を運転のために温度をあ
げた際に、マトリクスを介してシール体中に入り込む溶
融した溶融炭酸塩型電解質と反応して反応生成物を生成
する。このことは、電解質との反応により封孔材料の体
積が実質的に膨張したこととなり、未反応の封孔材料と
反応生成物とが、シール体のセラミック繊維の布あるい
はフェルトの空孔を塞ぎ、ガスシール機能が高められ
る。また、電気良導体でない封孔材料および反応生成物
によって塞がれてシール体中の空孔体積が低減し、カソ
ード端板からアノード端板にかけての電解質のイオン電
導性（電気電導性）が下がり、カソード端板からアノー
ド端板に向かう電解質移動量が低減される。
の封孔材料が、燃料電池積層体を運転のために温度をあ
げた際に、マトリクスを介してシール体中に入り込む溶
融した溶融炭酸塩型電解質と反応して反応生成物を生成
する。このことは、電解質との反応により封孔材料の体
積が実質的に膨張したこととなり、未反応の封孔材料と
反応生成物とが、シール体のセラミック繊維の布あるい
はフェルトの空孔を塞ぎ、ガスシール機能が高められ
る。また、電気良導体でない封孔材料および反応生成物
によって塞がれてシール体中の空孔体積が低減し、カソ
ード端板からアノード端板にかけての電解質のイオン電
導性（電気電導性）が下がり、カソード端板からアノー
ド端板に向かう電解質移動量が低減される。
【００１８】また、この発明の第２の発明においては、
シール体中の封孔材料が、マトリクスを介して入り込む
溶融した電解質の主要金属イオンの内の１つの金属イオ
ンと優先的に反応することにより、シール体中の電解質
組成が変化して融点の上昇をもたらし、シール体中で電
解質が凝固し、シール体の空孔を塞ぎ、ガスシール機能
が高まるとともに、電気電導性が下がり電解質移動量が
低減される。
シール体中の封孔材料が、マトリクスを介して入り込む
溶融した電解質の主要金属イオンの内の１つの金属イオ
ンと優先的に反応することにより、シール体中の電解質
組成が変化して融点の上昇をもたらし、シール体中で電
解質が凝固し、シール体の空孔を塞ぎ、ガスシール機能
が高まるとともに、電気電導性が下がり電解質移動量が
低減される。
【００１９】また、この発明の第３の発明においては、
シール体中の封孔材料は、マトリクスを介して入り込む
溶融した電解質と化学反応しないが、電解質に溶けてい
き、あるいは電解質が封孔材料に固溶していき、次第に
シール体中の電解質の融点が上昇し、凝固してシール体
の空孔を塞ぎ、ガスシール機能が高まるとともに、電気
電導性が下がり電解質移動量が低減される。
シール体中の封孔材料は、マトリクスを介して入り込む
溶融した電解質と化学反応しないが、電解質に溶けてい
き、あるいは電解質が封孔材料に固溶していき、次第に
シール体中の電解質の融点が上昇し、凝固してシール体
の空孔を塞ぎ、ガスシール機能が高まるとともに、電気
電導性が下がり電解質移動量が低減される。
【００２０】また、この発明の第４の発明においては、
燃料電池積層体の積層方向に対する垂直方向のシール体
の断面積が、カソード端板側で大きく、アノード端板側
で小さく構成しているので、シール体の電気電導度が積
層体方向で変化し、運転を停止することなく端セルに添
加した電解質が積層体の各セルに均一に分布し、燃料電
池の性能低下を防止し、稼働率が上がる。
燃料電池積層体の積層方向に対する垂直方向のシール体
の断面積が、カソード端板側で大きく、アノード端板側
で小さく構成しているので、シール体の電気電導度が積
層体方向で変化し、運転を停止することなく端セルに添
加した電解質が積層体の各セルに均一に分布し、燃料電
池の性能低下を防止し、稼働率が上がる。
【００２１】また、この発明の第５の発明においては、
燃料電池積層体の積層方向に対する垂直方向のシール体
の空孔率が、カソード端板側で大きく、アノード端板側
で小さく構成しているので、シール体の電気電導度が積
層体方向で変化し、運転を停止することなく端セルに添
加した電解質が積層体の各セルに均一に分布し、燃料電
池の性能低下を防止し、稼働率が上がる。
燃料電池積層体の積層方向に対する垂直方向のシール体
の空孔率が、カソード端板側で大きく、アノード端板側
で小さく構成しているので、シール体の電気電導度が積
層体方向で変化し、運転を停止することなく端セルに添
加した電解質が積層体の各セルに均一に分布し、燃料電
池の性能低下を防止し、稼働率が上がる。
【００２２】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例１．この実施例１は、この発明の第１の発明に係
る一実施例である。図１はこの発明の実施例１を示す溶
融炭酸塩型燃料電池におけるシール体の拡大断面模式
図、図２はこの発明の実施例１を示す溶融炭酸塩型燃料
電池におけるシール体と積層体との接続部分の部分断面
図であり、図において図５に示した従来の溶融炭酸塩型
燃料電池と同一または相当部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。図において、２０はシール体５を構
成するセラミクス繊維、２１は封孔材料、２２はアノー
ド電極、２３はカソード電極、２４はマトリクスであ
る。
る。 実施例１．この実施例１は、この発明の第１の発明に係
る一実施例である。図１はこの発明の実施例１を示す溶
融炭酸塩型燃料電池におけるシール体の拡大断面模式
図、図２はこの発明の実施例１を示す溶融炭酸塩型燃料
電池におけるシール体と積層体との接続部分の部分断面
図であり、図において図５に示した従来の溶融炭酸塩型
燃料電池と同一または相当部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。図において、２０はシール体５を構
成するセラミクス繊維、２１は封孔材料、２２はアノー
ド電極、２３はカソード電極、２４はマトリクスであ
る。
【００２３】ここで、シール体５はセラミクス繊維２０
中に封孔材料２１を担持させて構成している。また、セ
ラミクス繊維２０中への含浸方法としては、様々な方法
があるが、含浸後のシール体５の取扱上の簡易性を考慮
すると、有機バインダおよび可塑剤を含んだ溶液に上記
粉末をスリラー上に混濁させて含浸させるのが望まし
い。
中に封孔材料２１を担持させて構成している。また、セ
ラミクス繊維２０中への含浸方法としては、様々な方法
があるが、含浸後のシール体５の取扱上の簡易性を考慮
すると、有機バインダおよび可塑剤を含んだ溶液に上記
粉末をスリラー上に混濁させて含浸させるのが望まし
い。
【００２４】つぎに、上記実施例１の動作について説明
する。セラミクス繊維２０中に封孔材料２１を担持した
シール体５を用いた燃料電池積層体を運転するために温
度を上げると、各単電池１内に仕込まれた電解質が溶融
し、単電池１内のアノード電極２２、カソード電極２３
およびマトリクス２４内に吸収される。ここで、マトリ
クス２４とシール体５とが接触しているので、シール体
５にも電解質が入り込むことになる。シール体５中に入
り込んだ電解質は封孔材料２１と接触し反応により生成
物を生成する。
する。セラミクス繊維２０中に封孔材料２１を担持した
シール体５を用いた燃料電池積層体を運転するために温
度を上げると、各単電池１内に仕込まれた電解質が溶融
し、単電池１内のアノード電極２２、カソード電極２３
およびマトリクス２４内に吸収される。ここで、マトリ
クス２４とシール体５とが接触しているので、シール体
５にも電解質が入り込むことになる。シール体５中に入
り込んだ電解質は封孔材料２１と接触し反応により生成
物を生成する。
【００２５】封孔材料２１として、例えばＺｒＯ2を用
いれば、次の反応がおこる。 ＺｒＯ2＋Ｋ2ＣＯ3→Ｋ2ＺｒＯ3＋ＣＯ2↑ したがって、セラミクス繊維２０の空孔中にＫ2ＺｒＯ3
が生成されるので、未反応のＺｒＯ2と反応生成物であ
るＫ2ＺｒＯ3とが空孔を塞ぐように存在する。このこと
は、封孔材料２１が実質的に膨張したことになり、シー
ル体５の空孔体積が減少することになる。
いれば、次の反応がおこる。 ＺｒＯ2＋Ｋ2ＣＯ3→Ｋ2ＺｒＯ3＋ＣＯ2↑ したがって、セラミクス繊維２０の空孔中にＫ2ＺｒＯ3
が生成されるので、未反応のＺｒＯ2と反応生成物であ
るＫ2ＺｒＯ3とが空孔を塞ぐように存在する。このこと
は、封孔材料２１が実質的に膨張したことになり、シー
ル体５の空孔体積が減少することになる。
【００２６】また、シール体５中の空孔を塞いでいるＺ
ｒＯ2とＫ2ＺｒＯ3は電気良導体ではなく、空孔体積が
減少しているので、カソード端板１２からアノード端板
１１にかけての電解質のイオン電導性が下がり、電気的
な力によるカソード端板１２側からアノード端板１１側
に向かう電解質移動量が低減される。
ｒＯ2とＫ2ＺｒＯ3は電気良導体ではなく、空孔体積が
減少しているので、カソード端板１２からアノード端板
１１にかけての電解質のイオン電導性が下がり、電気的
な力によるカソード端板１２側からアノード端板１１側
に向かう電解質移動量が低減される。
【００２７】このように上記実施例１によれば、シール
体５のセラミクス繊維２０中に封孔材料２１を担持して
いるので、溶融した電解質がシール体５中に入り込んだ
際に封孔材料２１と反応して封孔材料が実質的に膨張
し、シール体５の空孔体積を減少でき、ガスの透過度が
下がりガスシール性を向上できる。さらに、封孔材料２
１および反応生成物（ＺｒＯ2およびＫ2ＺｒＯ3）は電
気良導体でなく、シール体５中の電気電導度が下がり電
気的な力による電解質の移動量が減少し、電解質移動に
よる電解質の氾濫と枯渇が抑えられ、電池の性能低下を
防止できる。
体５のセラミクス繊維２０中に封孔材料２１を担持して
いるので、溶融した電解質がシール体５中に入り込んだ
際に封孔材料２１と反応して封孔材料が実質的に膨張
し、シール体５の空孔体積を減少でき、ガスの透過度が
下がりガスシール性を向上できる。さらに、封孔材料２
１および反応生成物（ＺｒＯ2およびＫ2ＺｒＯ3）は電
気良導体でなく、シール体５中の電気電導度が下がり電
気的な力による電解質の移動量が減少し、電解質移動に
よる電解質の氾濫と枯渇が抑えられ、電池の性能低下を
防止できる。
【００２８】なお、上記実施例１では、封孔材料２１と
してＺｒＯ2を用いるものとしているが、封孔材料２１
としては、電解質あるいは電解質より生成した物質と化
学反応して体積が膨張するものであって、それ自身電気
良導体でなく、さらに反応によって生じた反応生成物も
電気良導体でないものであればよく、例えばＭｏＯ3、
ＷＯ3、ＺｒＯ2やＧｅＯ2といった原子番号２２以上の
周期表IV族、VＡ族、VI族およびVIIＡ族の酸化物および
窒化物粉末、あるいは周期表IIIＢ族の窒化物あるいは
窒化珪素などを用いることができる。
してＺｒＯ2を用いるものとしているが、封孔材料２１
としては、電解質あるいは電解質より生成した物質と化
学反応して体積が膨張するものであって、それ自身電気
良導体でなく、さらに反応によって生じた反応生成物も
電気良導体でないものであればよく、例えばＭｏＯ3、
ＷＯ3、ＺｒＯ2やＧｅＯ2といった原子番号２２以上の
周期表IV族、VＡ族、VI族およびVIIＡ族の酸化物および
窒化物粉末、あるいは周期表IIIＢ族の窒化物あるいは
窒化珪素などを用いることができる。
【００２９】実施例２．この実施例２は、この発明の第
２の発明に係る一実施例である。この実施例２では、溶
融炭酸塩型電解質としてＬｉ2ＣＯ3とＫ2ＣＯ3とのモル
比６２：３８の共晶塩を用い、封孔材料２１としてＫ2
ＣＯ3と優先的に反応するＴｉＯ2粉末を用い、上記実施
例１と同様にしてシール体５中に担持させている。
２の発明に係る一実施例である。この実施例２では、溶
融炭酸塩型電解質としてＬｉ2ＣＯ3とＫ2ＣＯ3とのモル
比６２：３８の共晶塩を用い、封孔材料２１としてＫ2
ＣＯ3と優先的に反応するＴｉＯ2粉末を用い、上記実施
例１と同様にしてシール体５中に担持させている。
【００３０】つぎに、上記実施例２の動作について説明
する。燃料電池積層体を運転するために温度をあげる
と、各単電池１内に仕込まれた電解質が溶融し、単電池
１内のアノード電極２２、カソード電極２３およびマト
リクス２４内に吸収される。さらに、電解質はマトリク
ス２４を介してシール体５内に入り込む。シール体５中
に入り込んだ電解質は封孔材料２１と接触し、次の反応
により生成物を生成する。 ２ＴｉＯ2＋Ｋ2ＣＯ3→Ｋ2Ｔｉ2Ｏ5＋ＣＯ2↑
する。燃料電池積層体を運転するために温度をあげる
と、各単電池１内に仕込まれた電解質が溶融し、単電池
１内のアノード電極２２、カソード電極２３およびマト
リクス２４内に吸収される。さらに、電解質はマトリク
ス２４を介してシール体５内に入り込む。シール体５中
に入り込んだ電解質は封孔材料２１と接触し、次の反応
により生成物を生成する。 ２ＴｉＯ2＋Ｋ2ＣＯ3→Ｋ2Ｔｉ2Ｏ5＋ＣＯ2↑
【００３１】この時、封孔材料２１として用いたＴｉＯ
2は電解質中の一方の成分であるＫ2ＣＯ3と優先的に反
応することから、シール体５中の電解質はＬｉ2ＣＯ3の
割合が高くなる。封孔材料２１のＴｉＯ2が全て反応し
たとすると、シール体５中の電解質の組成はＬｉ2ＣＯ3
がモル比で９０％を越え、それにともなって融点も７０
０℃以上となり、通常運転温度である６５０℃では凝固
する。したがって、セラミクス繊維２０の空孔中には電
解質が凝固するとともにＴｉＯ2とＫ2Ｔｉ2Ｏ5が存在
し、シール体５の空孔体積が減少することになる。
2は電解質中の一方の成分であるＫ2ＣＯ3と優先的に反
応することから、シール体５中の電解質はＬｉ2ＣＯ3の
割合が高くなる。封孔材料２１のＴｉＯ2が全て反応し
たとすると、シール体５中の電解質の組成はＬｉ2ＣＯ3
がモル比で９０％を越え、それにともなって融点も７０
０℃以上となり、通常運転温度である６５０℃では凝固
する。したがって、セラミクス繊維２０の空孔中には電
解質が凝固するとともにＴｉＯ2とＫ2Ｔｉ2Ｏ5が存在
し、シール体５の空孔体積が減少することになる。
【００３２】また、シール体５中の空孔を塞いでいるＴ
ｉＯ2とＫ2Ｔｉ2Ｏ5は電気良導体ではなく、空孔体積が
減少しているので、カソード端板１２からアノード端板
１１にかけての電解質のイオン電導性が下がり、電気的
な力によるカソード端板１２側からアノード端板１１側
に向かう電解質移動量が低減される。
ｉＯ2とＫ2Ｔｉ2Ｏ5は電気良導体ではなく、空孔体積が
減少しているので、カソード端板１２からアノード端板
１１にかけての電解質のイオン電導性が下がり、電気的
な力によるカソード端板１２側からアノード端板１１側
に向かう電解質移動量が低減される。
【００３３】このように上記実施例２によれば、Ｌｉ2
ＣＯ3とＫ2ＣＯ3との共晶塩を電解質として用いた場合
に、シール体５のセラミクス繊維２０中に電解質の一方
の成分であるＫ2ＣＯ3と優先的に反応するＴｉＯ2を封
孔材料２１として用いているので、溶融した電解質がシ
ール体５中に入り込んだ際に、Ｋ2ＣＯ3がＴｉＯ2と反
応して電解質組成がＬｉ2ＣＯ3リッチとなって融点が上
昇し、シール体５中で電解質の凝固を生じさせて、シー
ル体５の空孔体積を減少でき、ガスの透過度が下がりガ
スシール性を向上できる。さらに、封孔材料２１および
反応生成物（ＴｉＯ2およびＫ2Ｔｉ2Ｏ5）、Ｌｉ2Ｃ
Ｏ3、Ｋ2ＣＯ3は電気良導体でなく、シール体５中の電
気電導度が下がり電気的な力による電解質の移動量が減
少し、電解質移動による電解質の氾濫と枯渇が抑えら
れ、電池の性能低下を防止できる。
ＣＯ3とＫ2ＣＯ3との共晶塩を電解質として用いた場合
に、シール体５のセラミクス繊維２０中に電解質の一方
の成分であるＫ2ＣＯ3と優先的に反応するＴｉＯ2を封
孔材料２１として用いているので、溶融した電解質がシ
ール体５中に入り込んだ際に、Ｋ2ＣＯ3がＴｉＯ2と反
応して電解質組成がＬｉ2ＣＯ3リッチとなって融点が上
昇し、シール体５中で電解質の凝固を生じさせて、シー
ル体５の空孔体積を減少でき、ガスの透過度が下がりガ
スシール性を向上できる。さらに、封孔材料２１および
反応生成物（ＴｉＯ2およびＫ2Ｔｉ2Ｏ5）、Ｌｉ2Ｃ
Ｏ3、Ｋ2ＣＯ3は電気良導体でなく、シール体５中の電
気電導度が下がり電気的な力による電解質の移動量が減
少し、電解質移動による電解質の氾濫と枯渇が抑えら
れ、電池の性能低下を防止できる。
【００３４】なお、上記実施例２では、封孔材料２１と
して、電解質の１成分であるＫ2ＣＯ3と優先的に反応す
るＴｉＯ2粉末を用いるものとしているが、ＴｉＯ2の他
に、ＭｏＯ3、ＷＯ3、ＺｒＯ2を、またはそれらの２種
以上の混合物を用いることができる。
して、電解質の１成分であるＫ2ＣＯ3と優先的に反応す
るＴｉＯ2粉末を用いるものとしているが、ＴｉＯ2の他
に、ＭｏＯ3、ＷＯ3、ＺｒＯ2を、またはそれらの２種
以上の混合物を用いることができる。
【００３５】また、シール体５のセラミック繊維２０に
ジルコニアフェルトを用いた場合には、通常シール体５
の重量に対して１割程度の電解質が含まれるので、この
電解質の組成を変えるには、ＴｉＯ2ならフェルトに対
して重量比で３％以上担持することが望ましい。
ジルコニアフェルトを用いた場合には、通常シール体５
の重量に対して１割程度の電解質が含まれるので、この
電解質の組成を変えるには、ＴｉＯ2ならフェルトに対
して重量比で３％以上担持することが望ましい。
【００３６】実施例３．この実施例３は、この発明の第
２の発明に係る他の実施例である。上記実施例２では、
電解質成分のＫ2ＣＯ3と優先的に反応するＴｉＯ2粉末
を封孔材料２１として用いるものとしているが、この実
施例３では、電解質成分のＬｉ2ＣＯ3と優先的に反応す
るＧｅＯ2粉末を封孔材料２１として用いるものとし、
同様の効果を奏する。
２の発明に係る他の実施例である。上記実施例２では、
電解質成分のＫ2ＣＯ3と優先的に反応するＴｉＯ2粉末
を封孔材料２１として用いるものとしているが、この実
施例３では、電解質成分のＬｉ2ＣＯ3と優先的に反応す
るＧｅＯ2粉末を封孔材料２１として用いるものとし、
同様の効果を奏する。
【００３７】実施例４．この実施例４は、この発明の第
３の発明に係る一実施例である。この実施例４では、溶
融炭酸塩型電解質としてＬｉ2ＣＯ3とＫ2ＣＯ3とのモル
比６２：３８の共晶塩を用い、封孔材料２１として電解
質成分の１成分であるＫ2ＣＯ3を用い、上記実施例１と
同様にしてシール体５中に担持させている。
３の発明に係る一実施例である。この実施例４では、溶
融炭酸塩型電解質としてＬｉ2ＣＯ3とＫ2ＣＯ3とのモル
比６２：３８の共晶塩を用い、封孔材料２１として電解
質成分の１成分であるＫ2ＣＯ3を用い、上記実施例１と
同様にしてシール体５中に担持させている。
【００３８】つぎに、上記実施例４の動作について説明
する。燃料電池積層体を運転するために温度をあげる
と、各単電池１内に仕込まれた電解質が溶融し、単電池
１内のアノード電極２２、カソード電極２３およびマト
リクス２４内に吸収される。さらに、電解質はマトリク
ス２４を介してシール体５内に入り込む。この時、封孔
材料２１であるＫ2ＣＯ3はシール体５中に入り込んでき
た電解質に溶けていき、あるいは電解質が封孔材料２１
に固溶していき、次第に電解質の融点が上昇し、空孔中
に凝固する。
する。燃料電池積層体を運転するために温度をあげる
と、各単電池１内に仕込まれた電解質が溶融し、単電池
１内のアノード電極２２、カソード電極２３およびマト
リクス２４内に吸収される。さらに、電解質はマトリク
ス２４を介してシール体５内に入り込む。この時、封孔
材料２１であるＫ2ＣＯ3はシール体５中に入り込んでき
た電解質に溶けていき、あるいは電解質が封孔材料２１
に固溶していき、次第に電解質の融点が上昇し、空孔中
に凝固する。
【００３９】したがって、セラミクス繊維２０の空孔中
には電解質が凝固するとともに封孔材料２１が存在し、
シール体５の空孔体積が減少することになる。
には電解質が凝固するとともに封孔材料２１が存在し、
シール体５の空孔体積が減少することになる。
【００４０】また、シール体５中の空孔を塞いでいるＬ
ｉ2ＣＯ3およびＫ2ＣＯ3は電気良導体ではなく、空孔体
積が減少しているので、カソード端板１２からアノード
端板１１にかけての電解質のイオン電導性が下がり、電
気的な力によるカソード端板１２側からアノード端板１
１側に向かう電解質移動量が低減される。
ｉ2ＣＯ3およびＫ2ＣＯ3は電気良導体ではなく、空孔体
積が減少しているので、カソード端板１２からアノード
端板１１にかけての電解質のイオン電導性が下がり、電
気的な力によるカソード端板１２側からアノード端板１
１側に向かう電解質移動量が低減される。
【００４１】このように上記実施例４によれば、Ｌｉ2
ＣＯ3とＫ2ＣＯ3との共晶塩を電解質として用いた場合
に、シール体５のセラミクス繊維２０中に電解質の一方
の成分であるＫ2ＣＯ3（単純炭酸塩）を封孔材料２１と
して用いているので、溶融した電解質がシール体５中に
入り込んだ際に、Ｋ2ＣＯ3が電解質に溶けていき電解質
組成が変化して融点が上昇し、シール体５中で電解質の
凝固を生じさせて、シール体５の空孔体積を減少でき、
ガスの透過度が下がりガスシール性を向上できる。さら
に、Ｌｉ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3は電気良導体でなく、シール
体５中の電気電導度が下がり電気的な力による電解質の
移動量が減少し、電解質移動による電解質の氾濫と枯渇
が抑えられ、電池の性能低下を防止できる。
ＣＯ3とＫ2ＣＯ3との共晶塩を電解質として用いた場合
に、シール体５のセラミクス繊維２０中に電解質の一方
の成分であるＫ2ＣＯ3（単純炭酸塩）を封孔材料２１と
して用いているので、溶融した電解質がシール体５中に
入り込んだ際に、Ｋ2ＣＯ3が電解質に溶けていき電解質
組成が変化して融点が上昇し、シール体５中で電解質の
凝固を生じさせて、シール体５の空孔体積を減少でき、
ガスの透過度が下がりガスシール性を向上できる。さら
に、Ｌｉ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3は電気良導体でなく、シール
体５中の電気電導度が下がり電気的な力による電解質の
移動量が減少し、電解質移動による電解質の氾濫と枯渇
が抑えられ、電池の性能低下を防止できる。
【００４２】なお、上記実施例４では、封孔材料２１と
してＫ2ＣＯ3を用いるものとしているが、封孔材料２１
としては、溶融炭酸塩型電解質の組成の１成分の単純炭
酸塩、または周期表IＡ族、IIＡ族の炭酸塩を用いて
も、同様の効果を奏する。
してＫ2ＣＯ3を用いるものとしているが、封孔材料２１
としては、溶融炭酸塩型電解質の組成の１成分の単純炭
酸塩、または周期表IＡ族、IIＡ族の炭酸塩を用いて
も、同様の効果を奏する。
【００４３】実施例５．この実施例５は、この発明の第
４の発明に係る一実施例である。図３はこの発明の実施
例５を示す溶融炭酸塩型燃料電池における積層体の断面
模式図である。
４の発明に係る一実施例である。図３はこの発明の実施
例５を示す溶融炭酸塩型燃料電池における積層体の断面
模式図である。
【００４４】上記実施例５では、燃料電池積層体の積層
方向のシール体５の幅を、カソード端板１２側からアノ
ード端板１１に向かって、狭く構成し、つまり燃料電池
積層体の積層方向に対し垂直方向のシール体５の断面積
を、カソード端板１２側からアノード端板１１に向かっ
て小さくなるように構成している。ここでは、有効面積
５０００ｃｍ2の２０セルの積層体とし、積層体中での
電気電導度が０．０１〜０．１Ｓ／ｃｍ・Ω程度のジル
コニア繊維のフェルトを使用した場合、カソード端板１
２側では０．０７ｃｍ2、アノード端板１１側では０．
０２ｃｍ2という断面積の違いを積層方向に滑らかに分
布させると効果が高い。
方向のシール体５の幅を、カソード端板１２側からアノ
ード端板１１に向かって、狭く構成し、つまり燃料電池
積層体の積層方向に対し垂直方向のシール体５の断面積
を、カソード端板１２側からアノード端板１１に向かっ
て小さくなるように構成している。ここでは、有効面積
５０００ｃｍ2の２０セルの積層体とし、積層体中での
電気電導度が０．０１〜０．１Ｓ／ｃｍ・Ω程度のジル
コニア繊維のフェルトを使用した場合、カソード端板１
２側では０．０７ｃｍ2、アノード端板１１側では０．
０２ｃｍ2という断面積の違いを積層方向に滑らかに分
布させると効果が高い。
【００４５】図４はこの発明の実施例５を示す溶融炭酸
塩型燃料電池におけるシール体と単電池との間の電解質
の移動を説明する断面模式図であり、図においてｉは任
意のセル番号を、Ｔはシール体５からセルへの電解質流
入量を、Ｇはシール体５内の各電池境界の区切り断面を
通過する電解質量をそれぞれ表している。
塩型燃料電池におけるシール体と単電池との間の電解質
の移動を説明する断面模式図であり、図においてｉは任
意のセル番号を、Ｔはシール体５からセルへの電解質流
入量を、Ｇはシール体５内の各電池境界の区切り断面を
通過する電解質量をそれぞれ表している。
【００４６】次に、上記実施例５の動作を説明する。燃
料電池積層体を運転するために温度を上げると、各単電
池１内に仕込まれた電解質が溶融し、マトリクスを介し
てシール体５にも入り込む。この時シール体５中の電解
質量は隣接するセル内の電解質量に依存するが、この実
施例５では、およそシール体５の重量の１０〜２０％程
度の含有率となる。こうした状態で燃料電池を運転する
と、シール体５内の電解質は電池の電圧が駆動力となっ
てカソード端板１２側からアノード端板１１側に移動す
る。
料電池積層体を運転するために温度を上げると、各単電
池１内に仕込まれた電解質が溶融し、マトリクスを介し
てシール体５にも入り込む。この時シール体５中の電解
質量は隣接するセル内の電解質量に依存するが、この実
施例５では、およそシール体５の重量の１０〜２０％程
度の含有率となる。こうした状態で燃料電池を運転する
と、シール体５内の電解質は電池の電圧が駆動力となっ
てカソード端板１２側からアノード端板１１側に移動す
る。
【００４７】このときの各単電池１の境界を通過する電
解質移動量Ｇは上記駆動力による移動と毛管力による逆
流により決定され、シール体５の断面積に比例する。こ
こで、Ａは断面積、ｋは定数である。 Ｇ＝ｋＡ （式１） セル番号をカソード端板１２側端セル１からアノード端
板１１側端セル２０まで採番し、電解質移動量Ｇとシー
ル体５から各セルへの電解質流入量で収支をとると、次
式で表される。 Ｔi＝Ｇi-1−Ｇi、（但しＧ0＝０、Ｇ20＝０） （式２）
解質移動量Ｇは上記駆動力による移動と毛管力による逆
流により決定され、シール体５の断面積に比例する。こ
こで、Ａは断面積、ｋは定数である。 Ｇ＝ｋＡ （式１） セル番号をカソード端板１２側端セル１からアノード端
板１１側端セル２０まで採番し、電解質移動量Ｇとシー
ル体５から各セルへの電解質流入量で収支をとると、次
式で表される。 Ｔi＝Ｇi-1−Ｇi、（但しＧ0＝０、Ｇ20＝０） （式２）
【００４８】１セル当たりに△Ａの割合で断面積が狭く
なるとすると、上記（式１）、（式２）式は次式で表さ
れる。 Ｔi＝ｋ△Ａ （式３） すなわち、セル当たりの断面積の狭くなる率を一定とす
ると、各セルに均等に電解質を分配することになる。但
し、カソード端板１２側端セルは電解質が出て行く一方
なので、適当な時期に電解質を補給する必要がある。そ
の補給方法は、チューブを用いてセルに直接補給して
も、シール体５を介して補給してもよい。
なるとすると、上記（式１）、（式２）式は次式で表さ
れる。 Ｔi＝ｋ△Ａ （式３） すなわち、セル当たりの断面積の狭くなる率を一定とす
ると、各セルに均等に電解質を分配することになる。但
し、カソード端板１２側端セルは電解質が出て行く一方
なので、適当な時期に電解質を補給する必要がある。そ
の補給方法は、チューブを用いてセルに直接補給して
も、シール体５を介して補給してもよい。
【００４９】この構成の燃料電池の電解質分布の経時変
化を計算したところ、改良前の燃料電池では、１０００
０時間ももたなかったものが、１０００００時間以上の
運転が可能であることが分かった。
化を計算したところ、改良前の燃料電池では、１０００
０時間ももたなかったものが、１０００００時間以上の
運転が可能であることが分かった。
【００５０】実施例６．この実施例６は、この発明の第
５の発明の係る一実施例である。上記実施例５では、積
層方向に対し垂直方向のシール体５の断面積を、シール
体５の幅を変えてカソード端板１２側からアノード端板
１１側に向かって小さくするものとしているが、この実
施例６では、封孔材料２１の担持量をカソード端板１２
側からアノード端板１１側に向かって徐々に多くし、シ
ール体５の空孔率を、カソード端板１２側からアノード
端板１１側に向かって小さくするものとし、同様の効果
を奏する。
５の発明の係る一実施例である。上記実施例５では、積
層方向に対し垂直方向のシール体５の断面積を、シール
体５の幅を変えてカソード端板１２側からアノード端板
１１側に向かって小さくするものとしているが、この実
施例６では、封孔材料２１の担持量をカソード端板１２
側からアノード端板１１側に向かって徐々に多くし、シ
ール体５の空孔率を、カソード端板１２側からアノード
端板１１側に向かって小さくするものとし、同様の効果
を奏する。
【００５１】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。
るので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５２】この発明の第１の発明に係る溶融炭酸塩型
燃料電池は、電気良導体でなく、溶融炭酸塩型電解質あ
るいは溶融炭酸塩型電解質より生成された物質と化学反
応して体積が膨張し、かつ、溶融炭酸塩型電解質あるい
は溶融炭酸塩型電解質より生成された物質との化学反応
による反応生成物が電気良導体でない封孔材料を、セラ
ミクス繊維の布あるいはフェルト中に担持させてシール
体を構成しているので、封孔材料が電解質と反応して実
質的に体積を膨張しシール体の空孔を塞ぎ、ガスシール
機能を高めることができるとともに、電気電導性が下が
り電解質の移動量を低減することができる。
燃料電池は、電気良導体でなく、溶融炭酸塩型電解質あ
るいは溶融炭酸塩型電解質より生成された物質と化学反
応して体積が膨張し、かつ、溶融炭酸塩型電解質あるい
は溶融炭酸塩型電解質より生成された物質との化学反応
による反応生成物が電気良導体でない封孔材料を、セラ
ミクス繊維の布あるいはフェルト中に担持させてシール
体を構成しているので、封孔材料が電解質と反応して実
質的に体積を膨張しシール体の空孔を塞ぎ、ガスシール
機能を高めることができるとともに、電気電導性が下が
り電解質の移動量を低減することができる。
【００５３】また、この発明の第２の発明に係る溶融炭
酸塩型燃料電池は、電気良導体でなく、溶融炭酸塩型電
解質あるいは溶融炭酸塩型電解質より生成された物質と
の化学反応による反応生成物が電気良導体でなく、か
つ、溶融炭酸塩型電解質の主要金属イオンの内の１つの
金属イオンと優先的に反応する封孔材料を、セラミクス
繊維の布あるいはフェルト中に担持させてシール体を構
成しているので、封孔材料が電解質成分の特定の金属炭
酸塩と反応して、電解質組成を変化させ、融点が上昇さ
れて凝固し、シール体の空孔を塞ぎ、ガスシール機能を
高めることができるとともに、電気電導性が下がり電解
質の移動量を低減することができる。
酸塩型燃料電池は、電気良導体でなく、溶融炭酸塩型電
解質あるいは溶融炭酸塩型電解質より生成された物質と
の化学反応による反応生成物が電気良導体でなく、か
つ、溶融炭酸塩型電解質の主要金属イオンの内の１つの
金属イオンと優先的に反応する封孔材料を、セラミクス
繊維の布あるいはフェルト中に担持させてシール体を構
成しているので、封孔材料が電解質成分の特定の金属炭
酸塩と反応して、電解質組成を変化させ、融点が上昇さ
れて凝固し、シール体の空孔を塞ぎ、ガスシール機能を
高めることができるとともに、電気電導性が下がり電解
質の移動量を低減することができる。
【００５４】また、この発明の第３の発明に係る溶融炭
酸塩型燃料電池は、単純炭酸塩からなる封孔材料を、セ
ラミクス繊維の布あるいはフェルト中に担持させてシー
ル体を構成しているので、電解質を取り込ん高融点の混
合物となりシール体中で実質的に空孔を塞ぎ、ガスシー
ル機能を高めることができるとともに、電気電導性が下
がり電解質の移動量を低減することができる。
酸塩型燃料電池は、単純炭酸塩からなる封孔材料を、セ
ラミクス繊維の布あるいはフェルト中に担持させてシー
ル体を構成しているので、電解質を取り込ん高融点の混
合物となりシール体中で実質的に空孔を塞ぎ、ガスシー
ル機能を高めることができるとともに、電気電導性が下
がり電解質の移動量を低減することができる。
【００５５】また、この発明の第４の発明に係る溶融炭
酸塩型燃料電池は、燃料電池積層体の積層方向に対する
垂直方向のシール体の断面積を、カソード端板側で大き
く、アノード端板側で小さくなるように構成しているの
で、シール体の電気電導度が積層体方向で変化し、運転
を停止することなく端セルに添加した電解質が積層体の
各セルに均一に分布し、燃料電池の性能低下を防止し、
稼働率が上がる。
酸塩型燃料電池は、燃料電池積層体の積層方向に対する
垂直方向のシール体の断面積を、カソード端板側で大き
く、アノード端板側で小さくなるように構成しているの
で、シール体の電気電導度が積層体方向で変化し、運転
を停止することなく端セルに添加した電解質が積層体の
各セルに均一に分布し、燃料電池の性能低下を防止し、
稼働率が上がる。
【００５６】また、この発明の第５の発明に係る溶融炭
酸塩型燃料電池は、シール体の空孔率を、カソード端板
側で大きく、アノード端板側で小さくなるように構成し
ているので、シール体の電気電導度が積層体方向で変化
し、運転を停止することなく端セルに添加した電解質が
積層体の各セルに均一に分布し、燃料電池の性能低下を
防止し、稼働率が上がる。
酸塩型燃料電池は、シール体の空孔率を、カソード端板
側で大きく、アノード端板側で小さくなるように構成し
ているので、シール体の電気電導度が積層体方向で変化
し、運転を停止することなく端セルに添加した電解質が
積層体の各セルに均一に分布し、燃料電池の性能低下を
防止し、稼働率が上がる。
【図１】この発明の実施例１を示す溶融炭酸塩型燃料電
池におけるシール体の拡大断面模式図である。
池におけるシール体の拡大断面模式図である。
【図２】この発明の実施例１を示す溶融炭酸塩型燃料電
池におけるシール体と積層体との接続部分の部分断面図
である。
池におけるシール体と積層体との接続部分の部分断面図
である。
【図３】この発明の実施例５を示す溶融炭酸塩型燃料電
池における積層体の拡大断面模式図である。
池における積層体の拡大断面模式図である。
【図４】この発明の実施例５を示す溶融炭酸塩型燃料電
池におけるシール体と単電池との間の電解質の移動を説
明する断面模式図である。
池におけるシール体と単電池との間の電解質の移動を説
明する断面模式図である。
【図５】従来の溶融炭酸塩型燃料電池の積層体の一部切
り欠け斜視図である。
り欠け斜視図である。
１ 単電池 ５ シール体 １１ アノード端板 １２ カソード端板 ２０ セラミクス繊維 ２１ 封孔材料 ２２ アノード電極 ２３ カソード電極 ２４ マトリクス
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１１月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】ここで、シール体５はセラミクス繊維２０
中に封孔材料２１を担持させて構成している。また、セ
ラミクス繊維２０中への含浸方法としては、様々な方法
があるが、含浸後のシール体５の取扱上の簡易性を考慮
すると、有機バインダおよび可塑剤を含んだ溶液に上記
粉末をスラリー状に混濁させて含浸させるのが望まし
い。
中に封孔材料２１を担持させて構成している。また、セ
ラミクス繊維２０中への含浸方法としては、様々な方法
があるが、含浸後のシール体５の取扱上の簡易性を考慮
すると、有機バインダおよび可塑剤を含んだ溶液に上記
粉末をスラリー状に混濁させて含浸させるのが望まし
い。
Claims (5)
- 【請求項１】 アノード電極、アノードのガス流路、カ
ソード電極、カソードの反応ガス流路およびマトリクス
からなる単電池とセパレータとをアノード端板とカソー
ド端板との間に順次積層してなる燃料電池積層体と、前
記マトリクスに満たされた溶融炭酸塩型電解質と、前記
燃料電池積層体の各側面にシール体を介してあてがわ
れ、前記各単電池のガス流路に反応ガスを流通させるマ
ニホールドとを備えた溶融炭酸塩型燃料電池において、
前記シール体は、電気良導体でなく、前記溶融炭酸塩型
電解質あるいは前記溶融炭酸塩型電解質より生成された
物質と化学反応して体積が膨張し、かつ、前記溶融炭酸
塩型電解質あるいは前記溶融炭酸塩型電解質より生成さ
れた物質との化学反応による反応生成物が電気良導体で
ない封孔材料を、セラミクス繊維の布あるいはフェルト
中に担持させて構成したことを特徴とする溶融炭酸塩型
燃料電池。 - 【請求項２】 アノード電極、アノードのガス流路、カ
ソード電極、カソードの反応ガス流路およびマトリクス
からなる単電池とセパレータとをアノード端板とカソー
ド端板との間に順次積層してなる燃料電池積層体と、前
記マトリクスに満たされた２種以上の炭酸塩からなる溶
融炭酸塩型電解質と、前記燃料電池積層体の各側面にシ
ール体を介してあてがわれ、前記各単電池のガス流路に
反応ガスを流通させるマニホールドとを備えた溶融炭酸
塩型燃料電池において、前記シール体は、電気良導体で
なく、前記溶融炭酸塩型電解質あるいは前記溶融炭酸塩
型電解質より生成された物質との化学反応による反応生
成物が電気良導体でなく、かつ、前記溶融炭酸塩型電解
質の主要金属イオンの内の１つの金属イオンと優先的に
反応する封孔材料を、セラミクス繊維の布あるいはフェ
ルト中に担持させて構成したことを特徴とする溶融炭酸
塩型燃料電池。 - 【請求項３】 アノード電極、アノードのガス流路、カ
ソード電極、カソードの反応ガス流路およびマトリクス
からなる単電池とセパレータとをアノード端板とカソー
ド端板との間に順次積層してなる燃料電池積層体と、前
記マトリクスに満たされた溶融炭酸塩型電解質と、前記
燃料電池積層体の各側面にシール体を介してあてがわ
れ、前記各単電池のガス流路に反応ガスを流通させるマ
ニホールドとを備えた溶融炭酸塩型燃料電池において、
前記シール体は、単純炭酸塩からなる封孔材料を、セラ
ミクス繊維の布あるいはフェルト中に担持させて構成し
たことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。 - 【請求項４】 アノード電極、アノードのガス流路、カ
ソード電極、カソードの反応ガス流路およびマトリクス
からなる単電池とセパレータとをアノード端板とカソー
ド端板との間に順次積層してなる燃料電池積層体と、前
記マトリクスに満たされた溶融炭酸塩型電解質と、前記
燃料電池積層体の各側面にシール体を介してあてがわ
れ、前記各単電池のガス流路に反応ガスを流通させるマ
ニホールドとを備えた溶融炭酸塩型燃料電池において、
前記燃料電池積層体の積層方向に対する垂直方向の前記
シール体の断面積を、前記カソード端板側で大きく、前
記アノード端板側で小さくなるように構成したことを特
徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。 - 【請求項５】 アノード電極、アノードのガス流路、カ
ソード電極、カソードの反応ガス流路およびマトリクス
からなる単電池とセパレータとをアノード端板とカソー
ド端板との間に順次積層してなる燃料電池積層体と、前
記マトリクスに満たされた溶融炭酸塩型電解質と、前記
燃料電池積層体の各側面にシール体を介してあてがわ
れ、前記各単電池のガス流路に反応ガスを流通させるマ
ニホールドとを備えた溶融炭酸塩型燃料電池において、
前記シール体の空孔率を、前記カソード端板側で大き
く、前記アノード端板側で小さくなるように構成したこ
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 |
|---|---|---|---|
| JP4159294A JPH065305A (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4159294A JPH065305A (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065305A true JPH065305A (ja) | 1994-01-14 |
Family
ID=15690653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4159294A Pending JPH065305A (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065305A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115595588A (zh) * | 2022-10-27 | 2023-01-13 | 江阴市珞珈绿碳科技有限公司（Cn） | 一种熔融碳酸盐电解体系用钛酸盐基阳极缓蚀剂及其制备方法 |
-
1992
- 1992-06-18 JP JP4159294A patent/JPH065305A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115595588A (zh) * | 2022-10-27 | 2023-01-13 | 江阴市珞珈绿碳科技有限公司（Cn） | 一种熔融碳酸盐电解体系用钛酸盐基阳极缓蚀剂及其制备方法 |
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