JPH071698B2 - 溶融炭酸塩燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩燃料電池Info
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- JPH071698B2 JPH071698B2 JP61259734A JP25973486A JPH071698B2 JP H071698 B2 JPH071698 B2 JP H071698B2 JP 61259734 A JP61259734 A JP 61259734A JP 25973486 A JP25973486 A JP 25973486A JP H071698 B2 JPH071698 B2 JP H071698B2
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- molten carbonate
- carbonate fuel
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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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
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- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
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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
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、溶融炭酸塩燃料電池に係り、特に、組立作業
性を損うことなく、しかも内部温度を長期に亙って安定
に測定できるようにした溶融炭酸塩燃料電池に関する。
性を損うことなく、しかも内部温度を長期に亙って安定
に測定できるようにした溶融炭酸塩燃料電池に関する。
（従来の技術） 近年、高能率のエネルギー変換装置として溶融炭酸塩燃
料電池の開発が進められている。溶融炭酸塩燃料電池
は、アルカリ炭酸塩からなる電解質を高温下で溶融状態
にし、電極反応を起こさせるもので、他の燃料電池、た
とえばリン酸燃料電池に比べ、高価な貴金属触媒を必要
とせずに発電熱効率が高い等の大きな特徴を有してい
る。
料電池の開発が進められている。溶融炭酸塩燃料電池
は、アルカリ炭酸塩からなる電解質を高温下で溶融状態
にし、電極反応を起こさせるもので、他の燃料電池、た
とえばリン酸燃料電池に比べ、高価な貴金属触媒を必要
とせずに発電熱効率が高い等の大きな特徴を有してい
る。
ところで、溶融炭酸塩燃料電池の単位電池の出力は微弱
である。したがって、高出力の発電プラントを構成する
には、複数の単位電池を直列に積層して積層体を構成
し、各単位電池の加算出力を得る必要がある。
である。したがって、高出力の発電プラントを構成する
には、複数の単位電池を直列に積層して積層体を構成
し、各単位電池の加算出力を得る必要がある。
第４図は従来より提案されている溶融炭酸塩燃料電池の
積層体構造を示すものである。各単位電池１は、一対の
多孔質電極、すなわち酸化剤極（カソード）2aおよび燃
料極（アソード）2bと、これらの間に介在させた炭酸塩
からなる電解質板３とで構成されている。これら各単位
電池１は、単位電池１間の電気的な接続機能と各電極板
への反応ガスの供給通路を形成する機能とを兼ね備えた
導電性のセパレータ４を介して積層されている。
積層体構造を示すものである。各単位電池１は、一対の
多孔質電極、すなわち酸化剤極（カソード）2aおよび燃
料極（アソード）2bと、これらの間に介在させた炭酸塩
からなる電解質板３とで構成されている。これら各単位
電池１は、単位電池１間の電気的な接続機能と各電極板
への反応ガスの供給通路を形成する機能とを兼ね備えた
導電性のセパレータ４を介して積層されている。
セパレータ４は、導電性のセパレータ板５と、このセパ
レータ板５の一方の面の対向する２辺部に例えばろう付
け固定されたステンレス鋼製の側壁部材6aと、セパレー
タ板５の他方の面で上記側壁部材6aと直交する方向の対
向する２辺部に例えばろう付け固定されたステンレス鋼
製の側壁部材6bと、これら側壁部材6a,6bで形成された
反応ガスの通路7a,7bに装着されて反応ガスを分流させ
る導電性の波板8a,8bとで構成されている。上記側壁部
材6a,6bは、反応ガスの通路を構成する機能ばかりか多
孔質電極を保持する機能と電解質板３との接触部にウエ
ットシールを形成する機能を発揮している。
レータ板５の一方の面の対向する２辺部に例えばろう付
け固定されたステンレス鋼製の側壁部材6aと、セパレー
タ板５の他方の面で上記側壁部材6aと直交する方向の対
向する２辺部に例えばろう付け固定されたステンレス鋼
製の側壁部材6bと、これら側壁部材6a,6bで形成された
反応ガスの通路7a,7bに装着されて反応ガスを分流させ
る導電性の波板8a,8bとで構成されている。上記側壁部
材6a,6bは、反応ガスの通路を構成する機能ばかりか多
孔質電極を保持する機能と電解質板３との接触部にウエ
ットシールを形成する機能を発揮している。
このように構成された燃料電池積層体Ｘの積層方向両端
面には、第５図に示すように導電性の端板9a,9b（ただ
し，端板9bは図示せず。）が当てがわれて圧縮され、ま
た燃料電池積層体Ｘの４つの側面には、同じく第５図に
示すように反応ガスの分配、回収機能を有するマニホー
ルド10a,10b,11a,11bが枠状に形成されたシール材12を
介して当てがわれる。そして、これらマニホールドのう
ちの一つに燃料ガスＰを供給するとともに、隣接するマ
ニホールドに酸化剤ガスＱを供給し、燃料電池積層体Ｘ
の内部で両ガスを電極反応に寄与させ、直流出力を得た
後、それぞれの対向するマニホールドから排ガスを排気
し得る構成となっている。
面には、第５図に示すように導電性の端板9a,9b（ただ
し，端板9bは図示せず。）が当てがわれて圧縮され、ま
た燃料電池積層体Ｘの４つの側面には、同じく第５図に
示すように反応ガスの分配、回収機能を有するマニホー
ルド10a,10b,11a,11bが枠状に形成されたシール材12を
介して当てがわれる。そして、これらマニホールドのう
ちの一つに燃料ガスＰを供給するとともに、隣接するマ
ニホールドに酸化剤ガスＱを供給し、燃料電池積層体Ｘ
の内部で両ガスを電極反応に寄与させ、直流出力を得た
後、それぞれの対向するマニホールドから排ガスを排気
し得る構成となっている。
ところで、このように構成される溶融炭酸塩燃料電池に
あっては、運転時に燃料電池積層体Ｘ内の積層方向の各
部温度を常に監視して図示しない冷却系統等を制御する
必要がある。このため、従来の溶融炭酸塩燃料電池で
は、幾つかのセパレータに温度測定素子を埋め込み、そ
のリード線13を第５図に示すように纏めて、たとえばマ
ニホールド10aに設けられた孔14から外部へ引き出して
計測機器に接続する方式を採用している。
あっては、運転時に燃料電池積層体Ｘ内の積層方向の各
部温度を常に監視して図示しない冷却系統等を制御する
必要がある。このため、従来の溶融炭酸塩燃料電池で
は、幾つかのセパレータに温度測定素子を埋め込み、そ
のリード線13を第５図に示すように纏めて、たとえばマ
ニホールド10aに設けられた孔14から外部へ引き出して
計測機器に接続する方式を採用している。
しかしながら，上記のように構成された従来の溶融炭酸
塩燃料電池にあっては、温度測定素子の一部や、これに
接続されるリード線13を300〜800℃の炭酸塩および反応
ガスに接触させているので，これらが腐蝕されて短時間
で切断され、温度計測が不能となる問題があった。ま
た、マニホールド内でリード線13を接続するには溶接方
式を採用しなければならず、さらにはリード線13を引出
すためにマニホールドに設けられた孔14に対して完全な
ガスシールを施さなければならず、その作業に多くの手
間を要する問題もあった。
塩燃料電池にあっては、温度測定素子の一部や、これに
接続されるリード線13を300〜800℃の炭酸塩および反応
ガスに接触させているので，これらが腐蝕されて短時間
で切断され、温度計測が不能となる問題があった。ま
た、マニホールド内でリード線13を接続するには溶接方
式を採用しなければならず、さらにはリード線13を引出
すためにマニホールドに設けられた孔14に対して完全な
ガスシールを施さなければならず、その作業に多くの手
間を要する問題もあった。
（発明が解決しようとする問題点） 上述の如く、従来の溶融炭酸塩燃料電池では、温度測定
系の取付け作業が繁雑になるばかりか，短時間で温度測
定系の信頼性が低下する問題があった。
系の取付け作業が繁雑になるばかりか，短時間で温度測
定系の信頼性が低下する問題があった。
そこで本発明は、上述した不具合を解消できる溶融炭酸
塩燃料電池を提供することを目的としている。
塩燃料電池を提供することを目的としている。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明では、運転温度で溶融する炭酸塩を含んだ電解質
層の両面に一対の多孔質電極を配してなる単位電池を、
両面に互いに直交するガス通路を備えた導電性のセパレ
ータを介して複数積層し、この積層体の４つの側面に上
記ガス通路を介して反応性ガスを通流させるマニホール
ドを配してなる溶融炭酸塩燃料電池において、前記セパ
レータのうちの少なくとも１つに、その隅部側端からセ
パレータ構成材内に延びる孔を設け、この孔内に温度測
定用の熱電対を装着している。
層の両面に一対の多孔質電極を配してなる単位電池を、
両面に互いに直交するガス通路を備えた導電性のセパレ
ータを介して複数積層し、この積層体の４つの側面に上
記ガス通路を介して反応性ガスを通流させるマニホール
ドを配してなる溶融炭酸塩燃料電池において、前記セパ
レータのうちの少なくとも１つに、その隅部側端からセ
パレータ構成材内に延びる孔を設け、この孔内に温度測
定用の熱電対を装着している。
（作用） 熱電対は上述した孔内に装着されているので、高温の反
応性ガスや炭酸塩に直接触れるこはない。したがって、
腐蝕によって機能が劣化するようなことはない。また，
セパレータの上述した部分に設けられた孔内に熱電対を
装着するようにしているので、マニホールドとは無関係
に熱電対を取付けることができ、しかも上記孔の入口を
塞がないように予めマニホールドを形成しておけば、電
池を完全に組立てた状態で熱電対を取付けることが可能
となり、温度測定系の取付け作業を大幅に簡単化でき
る。
応性ガスや炭酸塩に直接触れるこはない。したがって、
腐蝕によって機能が劣化するようなことはない。また，
セパレータの上述した部分に設けられた孔内に熱電対を
装着するようにしているので、マニホールドとは無関係
に熱電対を取付けることができ、しかも上記孔の入口を
塞がないように予めマニホールドを形成しておけば、電
池を完全に組立てた状態で熱電対を取付けることが可能
となり、温度測定系の取付け作業を大幅に簡単化でき
る。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第１図から第３図は本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩
燃料電池を示すもので、第４図および第５図と同一部分
は同一符号で示してある。したがって、重複する部分の
詳しい説明は省略する。
燃料電池を示すもので、第４図および第５図と同一部分
は同一符号で示してある。したがって、重複する部分の
詳しい説明は省略する。
この実施例に係る溶融炭酸塩燃料電池は、第１図から明
らかなように燃料電池積層体Xaの４つの頂部が所定だけ
切除された、いわゆる隅切り形状に構成されている。し
たがって、燃料電池積層体Xaの形状に直接関与する電解
質板３、セパレータ４、端板9a,9bには、第２図にセパ
レータ４だけを代表して示すように４つの隅部に隅切り
部21が形成されている。そして、各マニホールド10a,10
b,11a,11bのフランジ部は、隅切り部21まで延在しない
大きさに形成されている。
らかなように燃料電池積層体Xaの４つの頂部が所定だけ
切除された、いわゆる隅切り形状に構成されている。し
たがって、燃料電池積層体Xaの形状に直接関与する電解
質板３、セパレータ４、端板9a,9bには、第２図にセパ
レータ４だけを代表して示すように４つの隅部に隅切り
部21が形成されている。そして、各マニホールド10a,10
b,11a,11bのフランジ部は、隅切り部21まで延在しない
大きさに形成されている。
しかして、セパレータ４のうち積層方向に数枚おきに位
置するセパレータ４には、第２図および第３図に示すよ
うに、隅切り部21の側端面からセパレータ板５内をセパ
レータ板５の中央部近傍位置まで延びる行き止まりの孔
22が設けられている。そして、この孔22内にはアルミナ
等のセラミック管23によって保護された熱電対24の温接
点側が挿設されており、また熱電対24の冷接点側は第１
図に示すようにマニホールド10a,11b間に存在する隙間
を通して図示しない計測機器へ導かれている。
置するセパレータ４には、第２図および第３図に示すよ
うに、隅切り部21の側端面からセパレータ板５内をセパ
レータ板５の中央部近傍位置まで延びる行き止まりの孔
22が設けられている。そして、この孔22内にはアルミナ
等のセラミック管23によって保護された熱電対24の温接
点側が挿設されており、また熱電対24の冷接点側は第１
図に示すようにマニホールド10a,11b間に存在する隙間
を通して図示しない計測機器へ導かれている。
このような構成であると、熱電対24は，その温接点側は
勿論のこと冷接点側も高温の炭酸塩や反応ガスに全く触
れないことになる。したがって、熱電対24が腐蝕される
のを防止でき、この結果、長期に亙って安定に測温でき
ることになる。また、マニホールドとは無関係に熱電対
24を取付けることができ、しかも燃料電池を完全に組立
てた後でも熱電対24を取付けることができるので、取付
け作業を大幅に向上させることができ、ひいては燃料電
池全体の組立ての容易化を図ることができる。
勿論のこと冷接点側も高温の炭酸塩や反応ガスに全く触
れないことになる。したがって、熱電対24が腐蝕される
のを防止でき、この結果、長期に亙って安定に測温でき
ることになる。また、マニホールドとは無関係に熱電対
24を取付けることができ、しかも燃料電池を完全に組立
てた後でも熱電対24を取付けることができるので、取付
け作業を大幅に向上させることができ、ひいては燃料電
池全体の組立ての容易化を図ることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
すなわち、上述した実施例では各要素に隅切り部21を設
けているが、必ずしも設ける必要はない。ただし、マニ
ホールドのフランジ部に孔22の入口を逃げる逃げ部を設
ける必要がある。また、上述した実施例では、積層方向
の複数枚おきのセパレータに孔を設け、これらの孔に熱
電対の温接点側を挿設しているが、全部のセパレータに
孔を設け、これらの孔にそれぞれ熱電対の温接点側を挿
設するようにしてもよい。また、セパレータとしては、
削り出し加工等で一体に形成されたものや同じくガス案
内通路となる溝が一体に形成されたものを使用してもよ
い。
すなわち、上述した実施例では各要素に隅切り部21を設
けているが、必ずしも設ける必要はない。ただし、マニ
ホールドのフランジ部に孔22の入口を逃げる逃げ部を設
ける必要がある。また、上述した実施例では、積層方向
の複数枚おきのセパレータに孔を設け、これらの孔に熱
電対の温接点側を挿設しているが、全部のセパレータに
孔を設け、これらの孔にそれぞれ熱電対の温接点側を挿
設するようにしてもよい。また、セパレータとしては、
削り出し加工等で一体に形成されたものや同じくガス案
内通路となる溝が一体に形成されたものを使用してもよ
い。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、温度測定の信頼性
を向上させることができるとともに組立て作業性を向上
させることができる溶融炭酸塩燃料電池を提供できる。
を向上させることができるとともに組立て作業性を向上
させることができる溶融炭酸塩燃料電池を提供できる。
第１図は本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩燃料電池の
斜視図、第２図は同燃料電池に組み込まれたセパレータ
の斜視図、第３図は同セパレータを局部的に切断して示
す側面図、第４図は従来の溶融炭酸塩燃料電池の燃料電
池積層体の分解斜視図、第５図は従来の溶融炭酸塩燃料
電池の斜視図である。 Ｐ……燃料ガス、Ｑ……酸化剤ガス、Xa……燃料電池積
層体、１……単位電池、３……電解質板、４……セパレ
ータ、５……セパレータ板、6a,6b……側壁部材、10a,1
0b,11a,11b……マニホールド、21……隅切り部、22……
孔、24……熱電対。
斜視図、第２図は同燃料電池に組み込まれたセパレータ
の斜視図、第３図は同セパレータを局部的に切断して示
す側面図、第４図は従来の溶融炭酸塩燃料電池の燃料電
池積層体の分解斜視図、第５図は従来の溶融炭酸塩燃料
電池の斜視図である。 Ｐ……燃料ガス、Ｑ……酸化剤ガス、Xa……燃料電池積
層体、１……単位電池、３……電解質板、４……セパレ
ータ、５……セパレータ板、6a,6b……側壁部材、10a,1
0b,11a,11b……マニホールド、21……隅切り部、22……
孔、24……熱電対。
Claims (2)
- 【請求項１】運転温度で溶融する炭酸塩を含んだ電解質
層の両面に一対の多孔質電極を配してなる単位電池を、
両面に互いに直交するガス通路を備えた導電性のセパレ
ータを介して複数積層し、この積層体の４つの側面に上
記ガス通路を介して反応性ガスを流通させるマニホール
ドを配してなる溶融炭酸塩燃料電池において、前記セパ
レータのうちの少なくとも１つには、その隅部側端から
セパレータ構成材内に延びる孔が設けられ、この孔内に
温度測定用の熱電対が装着されてなることを特徴とする
溶融炭酸塩燃料電池。 - 【請求項２】前記電解質層および前記セパレータは、隅
部が隅切りされていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の溶融炭酸塩燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61259734A JPH071698B2 (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61259734A JPH071698B2 (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63114071A JPS63114071A (ja) | 1988-05-18 |
| JPH071698B2 true JPH071698B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=17338203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61259734A Expired - Fee Related JPH071698B2 (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071698B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010238435A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池モジュール |
-
1986
- 1986-10-31 JP JP61259734A patent/JPH071698B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63114071A (ja) | 1988-05-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |