JPH088109B2 - 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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- JPH088109B2 JPH088109B2 JP63296182A JP29618288A JPH088109B2 JP H088109 B2 JPH088109 B2 JP H088109B2 JP 63296182 A JP63296182 A JP 63296182A JP 29618288 A JP29618288 A JP 29618288A JP H088109 B2 JPH088109 B2 JP H088109B2
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- JP
- Japan
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- electrolyte
- fuel cell
- battery
- control valve
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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
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04276—Arrangements for managing the electrolyte stream, e.g. heat exchange
- H01M8/04283—Supply means of electrolyte to or in matrix-fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
- H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
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- 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
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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係り、特に高積層
化された電解質板に発電を停止することなく、均一に適
量の電解質を供給するのに好適な溶融炭酸塩型燃料電池
に関する。
化された電解質板に発電を停止することなく、均一に適
量の電解質を供給するのに好適な溶融炭酸塩型燃料電池
に関する。
従来の溶融炭酸塩型の燃料電池の寿命は、数千時間程
度であり、寿命延長の為には、発電を停止して電解質の
交換や、電解質板側面より電解質を注入する方法がとら
れているが、いずれも発電運転を停止して、ガスマニホ
ールド等の分解が要求されるという欠点があった。
度であり、寿命延長の為には、発電を停止して電解質の
交換や、電解質板側面より電解質を注入する方法がとら
れているが、いずれも発電運転を停止して、ガスマニホ
ールド等の分解が要求されるという欠点があった。
本発明の目的は、電池の発電運転を停止してガスマニ
ホールド等の分解をすることなく、運転中に電解質板に
溶融炭酸塩電解質を効率的に補充できる、稼働率の高
い、長寿命の溶融炭酸塩型燃料電池を提供することにあ
る。また、運転中の溶融炭酸塩電解質の補充を自動化す
ることにある。
ホールド等の分解をすることなく、運転中に電解質板に
溶融炭酸塩電解質を効率的に補充できる、稼働率の高
い、長寿命の溶融炭酸塩型燃料電池を提供することにあ
る。また、運転中の溶融炭酸塩電解質の補充を自動化す
ることにある。
上記目的は、陰電極、電解質板、陽電極、セパレータ
を上下に積層した電池本体を含む溶融炭酸塩型燃料電池
において、炭酸塩電解質を貯蔵する炭酸塩タンクと、チ
タン系あるいはステンレン系の耐熱、耐食性の金属管と
該金属管の外面に焼結した電気絶縁性の高いセラミック
ス層からなり電池本体の電極と接しない電解質板の四隅
に上下に貫通させて配置された側面に多数の細孔を有す
る複数個の絶縁管と、前記炭酸塩タンクと前記複数個の
絶縁管を接続する電解質供給配管と、前記電解質供給配
管に設けられた制御弁とを備え、運転中に前記制御弁を
開くことで前記絶縁管の細孔を経由して炭酸塩電解質を
電池本体の電解質板に補充する機能を有することにより
達成される。
を上下に積層した電池本体を含む溶融炭酸塩型燃料電池
において、炭酸塩電解質を貯蔵する炭酸塩タンクと、チ
タン系あるいはステンレン系の耐熱、耐食性の金属管と
該金属管の外面に焼結した電気絶縁性の高いセラミック
ス層からなり電池本体の電極と接しない電解質板の四隅
に上下に貫通させて配置された側面に多数の細孔を有す
る複数個の絶縁管と、前記炭酸塩タンクと前記複数個の
絶縁管を接続する電解質供給配管と、前記電解質供給配
管に設けられた制御弁とを備え、運転中に前記制御弁を
開くことで前記絶縁管の細孔を経由して炭酸塩電解質を
電池本体の電解質板に補充する機能を有することにより
達成される。
電解質供給配管には、電気あるいは燃料電池の反応熱
により加熱する加熱器を配備するのが好ましい。
により加熱する加熱器を配備するのが好ましい。
また、上記運転中の溶融炭酸塩電解質の補充の自動化
は、電池本体の出力電圧を検知する電圧計と制御装置と
を更に備え、制御装置は電圧計によって検知された電池
出力電圧を電解質板の劣化を示す閾値と比較して閾値よ
り低いとき制御弁を開け、出力電圧が回復すれば制御弁
を閉じる制御を行うことにより達成される。
は、電池本体の出力電圧を検知する電圧計と制御装置と
を更に備え、制御装置は電圧計によって検知された電池
出力電圧を電解質板の劣化を示す閾値と比較して閾値よ
り低いとき制御弁を開け、出力電圧が回復すれば制御弁
を閉じる制御を行うことにより達成される。
電池を運転中に、分解することなく電池性能低下に対
応して、電解質を外部より自動的に供給するために、電
池出力電圧を電圧計で検知し、所要の電圧以下になると
電池外部の電解質タンクより供給制御弁を自動開閉し、
電池への供給配管を通して電池内に電解質を供給できる
構造とし、電池内には、チタン系又はステンレス系の金
属管に電気絶縁性の高いセラミックスを外面を焼結し、
多数の細孔を有する電解質供給管を通して、電解質板へ
適量の電解質を補充することができる。それによって電
池性能が回復し、長時間に渡って、所要の性能で電池を
運転することができる。
応して、電解質を外部より自動的に供給するために、電
池出力電圧を電圧計で検知し、所要の電圧以下になると
電池外部の電解質タンクより供給制御弁を自動開閉し、
電池への供給配管を通して電池内に電解質を供給できる
構造とし、電池内には、チタン系又はステンレス系の金
属管に電気絶縁性の高いセラミックスを外面を焼結し、
多数の細孔を有する電解質供給管を通して、電解質板へ
適量の電解質を補充することができる。それによって電
池性能が回復し、長時間に渡って、所要の性能で電池を
運転することができる。
以下、本発明の実施例を第１図、２図により説明す
る。第１図の実施例においては、電池本体１は、陰電極
５、陽電極６、電解質板２、セパレータ３、電解質供給
管４で構成される。第２図は、第１図のＡ−Ａ断面を示
し、電解質供給管４は、耐食管９と絶縁体８で構成さ
れ、電解質供給用の細孔部10を有している。これにより
電池の発電中においても、電池外部より電解質供給管４
に、炭酸塩電解質７を送給することにより、電解質７が
管の細孔部10より、電解質板２に供給される。
る。第１図の実施例においては、電池本体１は、陰電極
５、陽電極６、電解質板２、セパレータ３、電解質供給
管４で構成される。第２図は、第１図のＡ−Ａ断面を示
し、電解質供給管４は、耐食管９と絶縁体８で構成さ
れ、電解質供給用の細孔部10を有している。これにより
電池の発電中においても、電池外部より電解質供給管４
に、炭酸塩電解質７を送給することにより、電解質７が
管の細孔部10より、電解質板２に供給される。
第３図は炭酸塩電解質の供給制御系統を示し、電池本
体１の出力電圧を電圧計12で計測し、出力電圧のしきい
値より低い電圧低下が検知された場合、制御装置11を介
し、制御弁13を開け、適量の電解質が炭酸塩タンク15よ
り供給配管14を通り、電池本体１の電解質板に供給され
ることを示している。又電圧値が回復すれば、制御装置
11よりの信号で、制御弁13が閉じ効率的な自動供給を行
うことができる。
体１の出力電圧を電圧計12で計測し、出力電圧のしきい
値より低い電圧低下が検知された場合、制御装置11を介
し、制御弁13を開け、適量の電解質が炭酸塩タンク15よ
り供給配管14を通り、電池本体１の電解質板に供給され
ることを示している。又電圧値が回復すれば、制御装置
11よりの信号で、制御弁13が閉じ効率的な自動供給を行
うことができる。
電解質板は、リチウムアルミネート系のセラミック基
板を用いており、電解質７は、炭酸リチウムと炭酸カリ
ウムの混合塩で、電池の運転温度650℃で、よく液化
し、多数の細孔部10よりの供給性もよい。電解質供給管
４は、電極と接しない電解質板２の四隅に各１本ずつ配
置する方が良いことを実験で確かめている。供給管４の
材質は、ステンレス又はチタン系の管外面に炭化ケイ素
又は、リチウムアルミネート系の電気絶縁性の高いセラ
ミックを焼結したものを用いた。多数の細孔部10は、レ
ーザ加工等で0.3〜2.0mmの径の孔を多数設けた。電解質
のタンク15及び配管14の材質はグラスファイバー系の樹
脂を用いた。電解質の供給は、重力を利用した自然落下
法や、チッ素又は二酸化炭素を利用したガス圧送法、又
はポンプによる機械式圧送法がある。尚、電解質７の移
送を容易にする為、配管系14の途中に電気又は、電池反
応熱による加熱器16を設け、液化を進行させた。なお１
個の電解質タンク15から多数の電池に並列供給を実施す
ることも可能である。
板を用いており、電解質７は、炭酸リチウムと炭酸カリ
ウムの混合塩で、電池の運転温度650℃で、よく液化
し、多数の細孔部10よりの供給性もよい。電解質供給管
４は、電極と接しない電解質板２の四隅に各１本ずつ配
置する方が良いことを実験で確かめている。供給管４の
材質は、ステンレス又はチタン系の管外面に炭化ケイ素
又は、リチウムアルミネート系の電気絶縁性の高いセラ
ミックを焼結したものを用いた。多数の細孔部10は、レ
ーザ加工等で0.3〜2.0mmの径の孔を多数設けた。電解質
のタンク15及び配管14の材質はグラスファイバー系の樹
脂を用いた。電解質の供給は、重力を利用した自然落下
法や、チッ素又は二酸化炭素を利用したガス圧送法、又
はポンプによる機械式圧送法がある。尚、電解質７の移
送を容易にする為、配管系14の途中に電気又は、電池反
応熱による加熱器16を設け、液化を進行させた。なお１
個の電解質タンク15から多数の電池に並列供給を実施す
ることも可能である。
本発明によれば、電池寿命が従来の数千時間程度から
数万時間程度まで延長できる効果がある。又電解質の補
充も、発電を停止することなく、実施可能となり、発電
所の運用上の効果が得られる。又自動供給装置により、
電池本体の分解も不要となり、メンテナンス経済性も向
上する効果がある。
数万時間程度まで延長できる効果がある。又電解質の補
充も、発電を停止することなく、実施可能となり、発電
所の運用上の効果が得られる。又自動供給装置により、
電池本体の分解も不要となり、メンテナンス経済性も向
上する効果がある。
又、電解質供給用の絶縁管自体が、電池本体の高積層
時のガイド棒となり、積層組立作業を容易に実施でき、
側面の凹凸もなくなり、燃料ガスマニホールド取付面の
気密性も向上する効果がある。
時のガイド棒となり、積層組立作業を容易に実施でき、
側面の凹凸もなくなり、燃料ガスマニホールド取付面の
気密性も向上する効果がある。
第１図は、燃料電池本体の外形図、第２図は、第１図の
Ａ−Ａ線断面図、第３図は、炭酸塩電解質供給制御系統
図である。 １……燃料電池本体、２……電解質板、３……セパレー
タ、４……電解質供給管、５……陰電極、６……陽電
極、７……炭酸塩電解質、８……絶縁体、９……耐触
管、10……多数の細孔部、11……制御装置、12……電圧
計、13……制御弁、14……炭酸塩の供給配管、15……炭
酸塩タンク、16……加熱器。
Ａ−Ａ線断面図、第３図は、炭酸塩電解質供給制御系統
図である。 １……燃料電池本体、２……電解質板、３……セパレー
タ、４……電解質供給管、５……陰電極、６……陽電
極、７……炭酸塩電解質、８……絶縁体、９……耐触
管、10……多数の細孔部、11……制御装置、12……電圧
計、13……制御弁、14……炭酸塩の供給配管、15……炭
酸塩タンク、16……加熱器。
Claims (2)
- 【請求項１】陰電極、電解質板、陽電極、セパレータを
上下に積層した電池本体を含む溶融炭酸塩型燃料電池に
おいて、 炭酸塩電解質を貯蔵する炭酸塩タンクと、チタン系ある
いはステンレス系の金属管と該金属管の外面に焼結した
電気絶縁性の高いセラミックス層からなり電池本体の電
極と接しない電解質板の四隅に上下に貫通させて配置さ
れた側面に多数の細孔を有する複数個の絶縁管と、前記
炭酸塩タンクと前記複数個の絶縁管を接続する電解質供
給配管と、前記電解質供給配管に設けられた制御弁とを
備え、運転中に前記制御弁を開くことで前記絶縁管の細
孔を経由して炭酸塩電解質を電池本体の電解質板に補充
する機能を有することを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電
池。 - 【請求項２】電池本体の出力電圧を検知する電圧計と制
御装置とを更に備え、前記制御装置は前記電圧計によっ
て検知された電池出力電圧が電解質板の劣化を示すしき
い値より低いとき前記制御弁を開け、しきい値より高い
とき前記制御弁を閉じる制御を行うものであることを特
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 |
|---|---|---|---|
| JP63296182A JPH088109B2 (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63296182A JPH088109B2 (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02144856A JPH02144856A (ja) | 1990-06-04 |
| JPH088109B2 true JPH088109B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=17830227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63296182A Expired - Fee Related JPH088109B2 (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088109B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101256072B1 (ko) * | 2011-04-25 | 2013-04-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지 스택 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5433473A (en) * | 1991-04-26 | 1995-07-18 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Pad mounting structure for air bag device |
| US7939219B2 (en) | 2005-05-27 | 2011-05-10 | Fuelcell Energy, Inc. | Carbonate fuel cell and components thereof for in-situ delayed addition of carbonate electrolyte |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61214367A (ja) * | 1985-03-19 | 1986-09-24 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池の炭酸塩供給方法 |
| JPH0416378Y2 (ja) * | 1986-02-05 | 1992-04-13 |
-
1988
- 1988-11-25 JP JP63296182A patent/JPH088109B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101256072B1 (ko) * | 2011-04-25 | 2013-04-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지 스택 |
| US9653741B2 (en) | 2011-04-25 | 2017-05-16 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel cell stack |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02144856A (ja) | 1990-06-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |