JPS58155667A - 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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- JPS58155667A JPS58155667A JP57037971A JP3797182A JPS58155667A JP S58155667 A JPS58155667 A JP S58155667A JP 57037971 A JP57037971 A JP 57037971A JP 3797182 A JP3797182 A JP 3797182A JP S58155667 A JPS58155667 A JP S58155667A
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- JP
- Japan
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- fuel cell
- electrolyte
- molten carbonate
- self
- supporting substrate
- Prior art date
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- Pending
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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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
- H01M8/0295—Matrices for immobilising electrolyte melts
-
- 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
- H01M8/141—Fuel cells with fused electrolytes the anode and the cathode being gas-permeable electrodes or electrode layers
-
- 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
-
- 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
-
- 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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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は溶融炭酸塩型燃料電池に係シ、特にアルカリ炭
酸基電解質を保持してなる電解質体に関する。
酸基電解質を保持してなる電解質体に関する。
電解質体にはマトリックス型とペースト型の両方式があ
シ、前者は多孔質セラミックス焼結体に電解質を保持し
てなる電解質体でろシ、後者は電解質と耐アルカリ性耐
熱性微粉末の混合物を成形してなる電解質体である。し
かし、従来技術の電−解一質体は下記の点で十分に満足
し得るものとは言えない。
シ、前者は多孔質セラミックス焼結体に電解質を保持し
てなる電解質体でろシ、後者は電解質と耐アルカリ性耐
熱性微粉末の混合物を成形してなる電解質体である。し
かし、従来技術の電−解一質体は下記の点で十分に満足
し得るものとは言えない。
ｌ）製造過程における亀裂の発生。
２）電池運転中の熱サイクルによる亀裂の発生。
３）電池運転の経過に伴う熱的変形（特にペースト型電
解質体において）。
解質体において）。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消して、機械
的強度が優れ、かつ電解質保持力が扁く、亀裂の発生や
変形がなく、クロスオーバがなく、高い電池性能を発揮
し得る新規な電解質体を用いる溶融炭酸塩型燃料電池を
提供することにある。
的強度が優れ、かつ電解質保持力が扁く、亀裂の発生や
変形がなく、クロスオーバがなく、高い電池性能を発揮
し得る新規な電解質体を用いる溶融炭酸塩型燃料電池を
提供することにある。
本発明の要点は、少なくともその表層が非導電性、かつ
耐アルカリ性物質からなる自己支持性基体の空隙に電解
質が充填、保持されてなる電解質体を溶融炭酸塩型燃料
電池用電解質体として用いることである。
耐アルカリ性物質からなる自己支持性基体の空隙に電解
質が充填、保持されてなる電解質体を溶融炭酸塩型燃料
電池用電解質体として用いることである。
さらに好ましくは上記自己支持性基体の空隙に電解質を
保持する丸めの耐アルカリ性微粉末を共存せる状態で電
解質が保持される電解質体を用いるのがよい。
保持する丸めの耐アルカリ性微粉末を共存せる状態で電
解質が保持される電解質体を用いるのがよい。
ここで言う自己支持性基体とは、その骨格が連続してつ
ながシ、空隙を有してなる構造体で、その代表的な例は
ハニカム状傳造体、三次元網状構造体である。空隙率は
７０％外上であるのがよく、電解質のイオン伝導体とし
ての役割を効果的に発揮できるようになる。
ながシ、空隙を有してなる構造体で、その代表的な例は
ハニカム状傳造体、三次元網状構造体である。空隙率は
７０％外上であるのがよく、電解質のイオン伝導体とし
ての役割を効果的に発揮できるようになる。
自己支持性基体の材質は通常セラミックス製の材料が用
いられる。例えば、マグネシア、アルミン酸リチウムな
どの耐アルカリ性で非導電性の材料が好ましい。基材の
少なくとも表層をチタニア。
いられる。例えば、マグネシア、アルミン酸リチウムな
どの耐アルカリ性で非導電性の材料が好ましい。基材の
少なくとも表層をチタニア。
ジルコニア、コージェライト、ムライトなどのアルカリ
炭酸塩に対して安定な物質に変換すれば好適な自己支持
性基体として用いることができる。
炭酸塩に対して安定な物質に変換すれば好適な自己支持
性基体として用いることができる。
また、本発明の範囲にはいる自己支持性基体として、金
１４製の自己支持性基体も用いることができる。この場
合にはその表層を耐アルカリ性、かつ非導電性の物質で
被覆しておくが、あるいはその少なくとも表層を耐アル
カリ性、かつ非導電性の物質に変換することによって適
用される。
１４製の自己支持性基体も用いることができる。この場
合にはその表層を耐アルカリ性、かつ非導電性の物質で
被覆しておくが、あるいはその少なくとも表層を耐アル
カリ性、かつ非導電性の物質に変換することによって適
用される。
その代表的な例として自己支持性基体が実質的にアルミ
ニウムよｐできており、その少なくとも表層が酸化され
てアルミナに変換されている基体、さらに好ましくはこ
れｌチウム化処理してアルミン酸リチウムに変換されて
いる基体を用いる方法がある。
ニウムよｐできており、その少なくとも表層が酸化され
てアルミナに変換されている基体、さらに好ましくはこ
れｌチウム化処理してアルミン酸リチウムに変換されて
いる基体を用いる方法がある。
また、酸化クロム（ＣｒｔＯｎ）などの非導電性材料を
上目ｄ金属製自己支持性基体の表層に被覆して用いるこ
ともできる。
上目ｄ金属製自己支持性基体の表層に被覆して用いるこ
ともできる。
本発明の特徴とするところは、自己支持性基体の優れ九
機械的ｆｉｌｌを利用している点であり、該自己支持性
基体は’［％買体の芯材として役割を発揮して、製造時
若しくは電池運転中の熱丈イクルによる亀裂の発生はほ
とんど皆無にし得ることであり、また熱的変形もみられ
ない。
機械的ｆｉｌｌを利用している点であり、該自己支持性
基体は’［％買体の芯材として役割を発揮して、製造時
若しくは電池運転中の熱丈イクルによる亀裂の発生はほ
とんど皆無にし得ることであり、また熱的変形もみられ
ない。
また、本発明の他の特徴とするところは、上記自己支持
性基体の空隙に耐アルカリ性、かつ非導電性の微粉末を
充填させることにより著しく電解質保持力が向上し、し
たがってパブ′ル耐圧が高くなり、クロスオーバ現象が
防止でき、かつ電ｙｓ質の電極その他の構成部材への異
常流出が抑制され、安定した電池性能を継持てきること
である。
性基体の空隙に耐アルカリ性、かつ非導電性の微粉末を
充填させることにより著しく電解質保持力が向上し、し
たがってパブ′ル耐圧が高くなり、クロスオーバ現象が
防止でき、かつ電ｙｓ質の電極その他の構成部材への異
常流出が抑制され、安定した電池性能を継持てきること
である。
自己支持性基体の空隙に電解質及び電解質保持材である
耐アルカリ性、非導電性微粉末を充填する方法としては
、微粉末ｔ−ｑ質なスラリーとして含浸、浸漬する方法
、またペースト状にして圧入する方法などが採られるが
、微粉末はなるべく緻密に充填されているのが好ましい
。
耐アルカリ性、非導電性微粉末を充填する方法としては
、微粉末ｔ−ｑ質なスラリーとして含浸、浸漬する方法
、またペースト状にして圧入する方法などが採られるが
、微粉末はなるべく緻密に充填されているのが好ましい
。
充＃７４後に該微粉末を焼結することもよい。
このようにして得られた電解質保持体に、電解質である
アルカリ炭酸塩を溶融含浸して電解質体を得る。
アルカリ炭酸塩を溶融含浸して電解質体を得る。
他の方法として、耐アルカリ性、非導電性微粉末と電解
質を混合した状態で同時に含浸するととも可能である。
質を混合した状態で同時に含浸するととも可能である。
アルカリ炭酸塩の含有量は４０〜７０体槓％が好ましい
。
。
以下、本発明の内容を実施例を挙げてさらに具体的に説
明する。
明する。
実施例１
目開き３ｍ＋肉厚０．５ ｗｓ ＋正方形の開孔部を有
するアルミ／酸リチウム製ハニカム構造体を１００ｗＸ
１００■×厚さ２ｍの形状に切り出して自己支持性基体
とした。
するアルミ／酸リチウム製ハニカム構造体を１００ｗＸ
１００■×厚さ２ｍの形状に切り出して自己支持性基体
とした。
電解質保持材として平均粒径１μｍのアルミン酸リチウ
ム５Ｑｗｔ％に炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合炭＃
Ｒ塩（６２：３８、モル比）ｔ−１１解質として５０重
量％言んでなる電解質体材料に水を加えてペースト状と
し、これを上記自己支持性基体内にプレス圧入した、こ
れを１５０Ｃで２時間乾燥後、さらに５３０ Ｃ（０６
度で上記混合炭酸塩をこれに溶融言浸して電解質体を４
ｆｃ。
ム５Ｑｗｔ％に炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合炭＃
Ｒ塩（６２：３８、モル比）ｔ−１１解質として５０重
量％言んでなる電解質体材料に水を加えてペースト状と
し、これを上記自己支持性基体内にプレス圧入した、こ
れを１５０Ｃで２時間乾燥後、さらに５３０ Ｃ（０６
度で上記混合炭酸塩をこれに溶融言浸して電解質体を４
ｆｃ。
この自己支持性基体の空隙には３２ｇの電解質体材料が
保持された。
保持された。
実施例２
１００ｓａｍＸ １００１ａＩＸ厚さ２■の形状の平均
細孔径ｚ５■のアルミニウム襄三次元網状構造体を６０
０Ｃの温度で５時間酸化処理したのち、４５０Ｃの＠度
で２４時間水酸化リチウムと処理して自己支持性基体と
した。
細孔径ｚ５■のアルミニウム襄三次元網状構造体を６０
０Ｃの温度で５時間酸化処理したのち、４５０Ｃの＠度
で２４時間水酸化リチウムと処理して自己支持性基体と
した。
これに実施例１と同様の方法で′−解質材料をその空隙
に充填保持して電解質体を得九。
に充填保持して電解質体を得九。
この自己支持性基体の空隙には３９ｇの電解質体材料が
保持されたつ 実施例３ 実施例１．実施例２で得られ丸亀解質体を用いて率セル
を構成し、電池性症を測定した。
保持されたつ 実施例３ 実施例１．実施例２で得られ丸亀解質体を用いて率セル
を構成し、電池性症を測定した。
多孔質ニッケル焼結板をアノードに、そのリチウム化し
た酸化ニッケル焼結板をカソードとし、アノード側には
５０％Ｈｔ Ｎ を混合ガスを、カソード１４１１に
は１５％０．−３０％Ｃｏ、−Ｎ、混合ガスを供給した
。６５０Ｃにおける放電電流密度１００ ｍＡ／ｍ”時
のセル電圧を測定した結果、前者では０．７６Ｖ、後者
では０．７９Ｖが得られ、１００時間後Ｋ＞い−’（も
それぞれ０．７７ Ｖ 、０，８０Ｖであった。
た酸化ニッケル焼結板をカソードとし、アノード側には
５０％Ｈｔ Ｎ を混合ガスを、カソード１４１１に
は１５％０．−３０％Ｃｏ、−Ｎ、混合ガスを供給した
。６５０Ｃにおける放電電流密度１００ ｍＡ／ｍ”時
のセル電圧を測定した結果、前者では０．７６Ｖ、後者
では０．７９Ｖが得られ、１００時間後Ｋ＞い−’（も
それぞれ０．７７ Ｖ 、０，８０Ｖであった。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 アノード及びカソードと両電極間に配設される電
解質を保持してなる電解質体よシなり、燃料及び酸化剤
がそれぞれアノード側に配設される燃料室及びカソード
側に配設される酸化剤室に供給されることによシ、電気
化学的に発電せる燃料電池において、少なくとも表層が
非導電性、かつ耐アルカリ性物質からなる自己支持性基
体の空隙に電解質が充填されてなる電解質体を用いるこ
とを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。 ２ ％軒請求の範囲第１項記載の燃料電池において、少
なくとも表層が非導電性、かつ耐アルカリ性物質からな
る自己支持性基体の空隙にｉｔｓ質及び電解質保持材で
ある微粉本が充填されてなる電解質体を用いることを特
徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。 ＆ 特許請求の範囲第１項又は第２項記載の燃料電池に
おいて、該自己支持性基体がセラミックス製のハニカム
状構造体若しくは三次元網状構造体でるることを特徴と
する溶−炭酸基盤燃料電池。 ４ ％許＃′！１求の範１第１項又は第２項記載の燃料
電池において、咳自己支持性基体が金ｍ製のハニカム状
構造体若しくは三次元網状構造体の少なくとも表層が非
導電性、かつ耐アルカリ性物質に変換若しくは被積され
九基体であることｔ−特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池
。 ５、特許請求の範囲第４項記載の燃料電池において、咄
記ハニカム状構造体若しくは繭記三次元網状僕遺体が実
質的にアルミニウムよりできておシ、その少なくとも表
層がアルミン酸リチウムに変換さｎていることｔ−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 |
|---|---|---|---|
| JP57037971A JPS58155667A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57037971A JPS58155667A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58155667A true JPS58155667A (ja) | 1983-09-16 |
Family
ID=12512444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57037971A Pending JPS58155667A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58155667A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6017864A (ja) * | 1983-07-12 | 1985-01-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶融塩燃料電池 |
| JPS6282654A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-16 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
-
1982
- 1982-03-12 JP JP57037971A patent/JPS58155667A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6017864A (ja) * | 1983-07-12 | 1985-01-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶融塩燃料電池 |
| JPS6282654A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-16 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
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