JPS5880271A - 溶融炭酸塩燃料電池の負極マトリックス複合体 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ｌｌｋ炭酸塩燃料電池に係り、特に溶融炭酸
塩燃料電池のための正極−マトリックス材に係る。

電解質としてアルカリ金属炭酸塩を一用いる燃料電池は
周知であり、一般に溶融炭酸塩燃料電池と称されている
。これはその電解質が５５’Ｏ〜７５０℃の範囲にある
標準的な作動温度に於て液体であるからである。この電
解質は、電池の運転中固体状に留まり電池の正極と負極
の間に間隔を保ち二つの反応物質の間に混合が生ずるこ
とを防ぐ不活性の粒状或いは繊維状の材料と混合される
。この電解質と不活性材料の組合せは、それが室部で固
体である時にはタイルと称される。多くの溶融炭酸塩燃
料電池の電解質は例えば炭酸リチウム、炭酸カリウム、
炭酸ナトリウムの二元或いは三元の混合物である。溶融
炭酸塩燃料電池については米国特許第３６１５８３９号
、同第４０４１２１０号、同４０８０４８７号明細書に
記載がある。

一般に懲料電池内では′ｌ！４度に腐食的な環境が存在
するので、厳しい使用条件に耐えることのできる安定し
た電解質マトリックス材と正極材料とを求める研究が進
められている。例えばカナダ特許第８９３８５３号及び
米国特許第３３７７２０３号の明細書には腐食的な燃料
電池の環境に於ける種々の金属酸化物の利点が論じられ
ており、特に水酸化カリウム電解質溶液及びジルコニア
、酸化カルシウム、アルミナの如き固体電解質溶液中に
於ける酸化セリウムについての記載がある。同様に米国
特許第３６２２３９４Ｎ明細書にはマトリックス材とし
て酸化マグネシウム、アルミン蒙マグネシウム、アルミ
ン酸リチウムを用いることの利点が教示されている。

この技術の分野に於ては、前記カナダ特許によって証明
されている如く、酸化ジルコニウム、酸化トリウム、酸
化セリウム、酸化アルミニウムの如き材料が良好な耐蝕
性を有することが知られているが、このことよりある任
意の特定の金属酸化物が溶融炭酸塩燃料電池の環境のも
とに特に優れた或いは許容できる性能を有するがどうか
を予測する方法はない。例えば酸化ジルコニウムは水酸
化カリウム中にて安定であることが良く知られている。

しかしこれを溶融炭酸塩燃料電池に用いることは不適当
である。このことについてはｌ　ｎ５Ｌｌｔｕｔｅ　　
ｏｒ　　Ｇ　ａｓ　　Ｔ　ｅａｈｎｏｌｏａｙの論文“
Ｄ　ｅｖｅｌｏｐｓｃｅｎｔ　　ｏｆ　　Ｍｏ１ｔｅｎ
　　　Ｃａｒｂｏｎａｔｅ　　Ｆｕｅｌ　　　Ｃｅ１Ｉ
Ｓ″、Ａ、　　Ｇ、　　Ａ、　　Ｐｒｏｊｅｃｔ　　Ｄ
ｃ　−４−Ｉ　　　Ｆｌｎａｌ　　Ｒｅｐｏｒｔ　、　
ｃｈ＋ｃａｇｏ、　１９６７及びＨｕｙｎｉｎｋ、　Ｈ
，Ｅ、の論文“Ｃｅ１ｌ　　Ａｓｓｅｇ＋ｂｌｉｅｓ　
　ｔ。

ｒ　　　ａ　　　Ｍｏ１ｔｅｎ　　　Ｃａｒｂｏｎａｔ
ｅ　　Ｆｕｅｌ　　　Ｂａｔｔｅｒｙ、　　Ｉｌ、　　
Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ　　Ｐｌａｔｅ　　Ｄｉｓｃｓ
　　ｆｏｒＭｏｌｔｅｎ　　　　Ｃａｒｂｏｎａｔｅ　
　　Ｆｕｅｌ　　　　Ｃｅ１ｌｓ″　、　　ＥｎｅｒＯ
Ｖ　　　Ｃｏｎｖｅｒｓ、　　１２．　１３９−１４３
　　（１９７２）を参照されたい。

Ｂ　ｒｏｅｒｓの論文（＠　ｉｇｈ　　Ｔｅｍｐｅｒａ
ｔｕｒｅ　　Ｇ　ａｌｖａｎｌｃ　　Ｆｕｅｌ　　Ｃｅ
１ｌｓ、　Ｂｒｏｅｒｓ　、　　Ｇ、　Ｈ。

■、）には燃料電池に於けるＣｅｎｔの使用が論じられ
ているが、それがかかる環境に於てＭａＯの如きその他
の材料と比べて優れていることは認められておらず、実
際Ｃｅ０ｉが溶解したことについて記載されている。ア
ルカリ炭酸塩系内にて安定であるとされているＭｇＯは
実際溶融炭酸塩系に於てはマトリックスのひび割れ、構
造的劣化及び電解質との反応の如き問題を呈する。この
こ、！＝ＩＣツイＴＧ１Ｂｒｏｅｒｓ　、　Ｇ、　Ｈ，
Ｊ、及びＶａｎＢａｌｌｅａｏｙ　、　Ｈ，Ｊ、　Ｊ、
の論文“Ｐ　ｈａｓｅ　　Ｅ　ｑｕｌｌｌｂｒｌａ　　
　ｉｎ　　Ｌｌ　　−Ｎａ　−Ｋ　　ｃａｒｂｏｎａｔ
ｅ／Ａｌｕｗｉｎａｔｅ　　５ｙｓｔｅ−ｓ”　（１９
６９年６月のブリュッセルに於ける燃料電池に関する第
３回国際シンポジウムにて提出された論文）　、Ａｕｂ
ｒｙ、　Ｊ、及び１（ｌａｉｎ、　Ｆ、の論文“Ｅｔｕ
ｄｅ　　ｄｏ　　ｌ’　ａｌｕ＊１ｎａｔｅ　　　　ｄ
ｅ　　　１ｌｔｈｌｔ＋−”　、　Ｃｈｉｎ　　、　　
　ｉ　　ｎｄ、　　Ｇｅｎ１ｅＣｈｉｌ　　、　　１’
０３　　（１３）、　　１　６４３−１　６４４（１９
７０）、及びＨｕｙｎｌｎｋ、　Ｈ，Ｅ、の論文“Ｃｅ
１ｌ　　Ａ　５ｓｃｖｂｌｌｅｓ　　ｆｏｒ　　ａ　　
Ｍｏ１ｔｅｎＣａｒｂｏｎａｔｅ　　Ｆｕｅｌ　　Ｂａ
ｔｔｅｒｙ、　Ｉｌ、　Ｅｆａｃｔｒｏｌｙｔｅ　　Ｐ
ｌａｔｅ　　ＤＩ８０Ｂ　　ｆｏｒ　　Ｍｏ１ｔｅｎ　
　Ｃａｒｂｏｎａｔｅ　　Ｆｕｅｌ　　Ｃａ１ｌｓ”、
　Ｅ　ｎｅｒｇｙ　　Ｃｏｎｖｅｒｓ、　１２．１３９
−１４３　（１９７２）を参照されたい。

酸化セリウムの導電性は確認されているが、これは電解
質材料として用いる場合に関連するものであり、マトリ
ックス材或いは正極材として確認されているものではな
い。（Ｔｕｌｌｅｒ　　ｅｔ　　ａｌ。

“Ｄｏｐｅｄ　　Ｃｅｒｌａ　　ａｓ　　ａ　　５ｏｌ
ｉｄ　　０Ｘｌｄｅ　　Ｅｆａｃｔｒｏｌｙｔｅ”　、
　　Ｊ　　、　　Ｅ　　ｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、　　Ｓ
ｏｃ、　、　　ｖｏｌ　　。

１２２、Ｎｏ、２．ｐｐｓ　　　２５５−２５９．１９
７５） 現在使用されている溶融炭酸塩電解質マトリックス材の
良く知られているものの一つは高純度のアルミン酸リチ
ウムである。これについては米国特許第３６２２３９４
８及び同第４０７９１７１号明細書を参照されたい。し
かしかがる材料は長期間の使用には適当でない。第１図
は溶融炭酸塩燃料電池の作動環境に於て約１８０’Ｏ時
間経過した後結晶構造に重大な相変化が生ずることを示
している。

結晶構造に於ける相変化或いは電解質との化学反応は燃
料電池に於ける電解質マトリックス材にとって許容し難
いものである。粒子の結晶寸法に生ずる変化はマトリッ
クスの孔の寸法に影響する。

粒子の生長或いは稠密になることなく粒子寸法が縮むこ
とはマトリックス内に、大きな孔を形成し、電解質を多
孔性の燃料電池の電極中へ押し込む結果を生ずる。これ
によってガスの交差が生じ、これによってガスは制御さ
れない態様にて化学的に反応し、かかる反応により解放
される電子を電流の発生に使・用することをできなくす
る。同様にもし充填材或いはマトリックスが電解質と化
学的に反応すると、それに相当して電池及びマトリック
ス内に於ける電解質の枯渇が生ずる。何れの場合にも電
池の効率の低下と出力の低下が生じ、これはある与えら
れた電圧に於て発生する電流の低下となって現われる。

同じような結果は結晶の蛮換に於て新しい結晶がより大
きくなる場合にも生ずる。新しい結晶がより大きい場合
には、それに比例して電極間に存在する充填材が多くな
り過ぎ、電極内への電解質の侵入を生ぜしめ、電極に於
ける多孔を満たすことによって電極の炭酸塩による過充
填を生じ、これによってガス状の反応物質が電極の反応
部へ到達することを妨げる。

腐食的な燃料電池の環境にて使用されるべき種々のマト
リックス材の発見に於て大きな進歩がなされてきたが、
この技術分野に於て要求される長期間の使用に耐えるべ
くマトリックス材を改良することについては大きな余地
が残されている。更に溶融炭酸塩電解質は他の如何なる
型の燃料電池環境より完全に異なった型の化学的、熱的
及び腐食的環境を与えるということを胆に銘じておくこ
とが必要である。特に反応は触媒によって影響され、溶
融炭酸塩燃料電池の作動条件下に於て生じた腐食的環境
は他の燃料電池に於て生じたものとは全く興なうたもの
である。

電解質マトリックス材に関してここに遭遇する問題に＊
似の問題は溶融炭酸塩正極材に関しても存在する。例え
ば従来用いられていたニッケル基材（米国特許第３３４
７６６８号、同第３６１５８６２号及び同第４１１５６
２８号明細書参照）が溶融炭酸塩燃料電池にて正極材料
として用いられると、種々の問題が生ずる。例えば多孔
性であることを要求されるニッケル正極は使用と共に固
まり、その孔が塞がり、多数の問題を生ずる。この固化
は溶融炭酸塩燃料電池プロセスに用いられる還元雰囲気
、圧縮加重及び高温によって生ずる。

更に電池の束に於ける−重ねのニッケル正極は使用と共
に次第に薄くなり、多孔性の閉止要素となり、積重ね要
素間の隙間が積重ね要素間に電気的またイオン的連通を
行なわせる。

従って溶融炭酸塩正極及び電解質マトリックス材の両者
についてその安定性と耐久性を増大することが必要であ
る。

本発明は、より大きい孔寸法とより小さい孔寸法の部分
が隣接した酸化セリウムの基質を有し、該基質の前記各
部分は炭酸塩電解質により充満されている如き溶融炭酸
塩燃料電池の正極−マトリックス複合体に係る。より大
きい孔寸法を有する基質の部分は導電性でありまた溶融
炭酸塩燃料電池作動条件のもとでは正極触媒的である。

基質のより小さい孔寸法を有する部分は溶融炭酸塩燃料
電池作動条件に於ては実質的に非触媒的でありまた非導
電性である。

本発明の他の一つの局面は、かかる正極マトリックス複
合材を組込んだ溶−炭１塩燃料電池である。

本発明の上述の如き特徴及びその他の特徴並びに利点は
以下の添付の図を参照して行なわれる説明より明らかと
なるであろう。

電池の正極部にて生ずる如き還元雰囲気のもとでは酸化
セリウムは高度に導電性である。高度に導電性の材料と
して作用することにより酸化セリウムは正極として非常
に有用である。第２図は電池を通って生ずる酸素分圧に
於ける差を示しており、電池の負極側に於ける＾い酸素
圧に於ては酸化セリウムは非導電性である。電池の正極
側に於ける酸素分圧は約Ｉ　Ｘ　１０　ｅｘｐ−２１〜
１ｘｌ’０ｅＸｐ−２３気圧であり、電池の負極側に於
ては１×１ＱｅｘｐＯ気圧程度である。電池の正極−マ
トリックス材は基本的に二つの孔寸法を有する部分に分
けられるであろう。点Ａより点８に至る正極部はより大
きな孔寸法の部分であり、従って電解質により満たされ
ない孔をより多く含んでおり、より高い水素圧（従って
より低い酸素圧）を与え、酸化セリウムを導電的にする
。□点Ａより点Ｃに至る部分はより小さい孔寸法の部分
であり、電解質にて満たされたより多くの孔を有し、従
ってより低い水素性を与え、従って酸化セリウムは非導
電的であり、マトリックス材として作用する。酸化ニッ
ケル或いは灰チタン石の如き従来の負極材は点Ｃの部分
に近接して配置されていてよく、この環境に於ては従来
の負極として作動する。より高い水素分圧を有する正極
−マトリックス複合体の部分は正極触媒的でありまた導
電性であり、その限りに於て正極反応を促進するもので
ある。

正極−マトリックス複合体中にて行なわれるのでなけれ
ば、単に正極を除去するだけでは溶融炭酸塩燃料電池を
作動させることはできない。この場合マトリックスは導
電性でなく正極反応を促進しないので、複合材はそのよ
うな性質を有するように特に設計されなければならない
。

上述の如く、現在の技術状態を代表する二型素糸（正極
−マトリックス−負極）にては、正極材料は電池の寿命
を制限する要素となる機械的構造的問題を生じ易い。酸
化セリウム正極−マトリックス複合体は正極クリープ、
焼結等を阻止しかかる寿命を制限する要素に関連するコ
スト問題を解決する大きな可能性を与えるものである。

作動に於ては、複合体のどの点（第２図参照）にて酸化
セリウムが最早正極反応的でなくなるかを決定すること
は電池電極の両側に於けるガスの分圧によって決定され
てよい。これはまた複合体のマトリックス部及び正極部
に於ける孔の大きさによって決定されるものである。正
極−マトリックスの種々の部分に於ける孔の大きさは正
極部については直径にして少なくとも約１μであり（例
えば２μ〜１０μ）、マトリックス部については直径に
して約１μ以下である（例えば０．０１μ〜１μ）。注
目されるべき重要な要件は複合体の正極部及びマトリッ
クス部の闇の孔寸法に於ける差である。多孔性の酸化セ
リウム要素の正極部には幾分かの電解質が存在するが、
該要素のマトリックス部に於ける程多くはなく、また触
媒的正極表面へのガスの流れを妨げる程多くはない。

第２図は本発明による複合体正極−マトリックスの一例
を通って生ずる酸素分圧のグラフである。

輸Ｃは負極と接する複合体のマトリックス部の側を表し
ている。線Ｂは複合体の正極部の外縁を表している。練
Ａは正極触媒作用が低下するか或いは低下し始めまた逆
にマトリックス機能が低下するかし始める部分、即ち正
極−マトリックス境界を表している。点Ｃ′に於ける分
圧はｉｘｉ’ｏ　ｅ×ｐＯ気圧程度である。Ｂ’に於け
る酸素分圧は１ｘ　１’Ｏｅｘｐ−２１〜ｉ　Ｘ　１’
Ｑ　６ｘｐ−２３気圧程度である。糠Ｃより８’へ、即
ち複合体の負極側より複合体の正極側へ至る複合体を通
る酸素分圧が線形的に低下することは特に知られていな
いが、そのような実質的な線形的低下が生ずることは論
理的に仮定され得るものである。

第３図は溶融炭酸塩系に於ける水素に対し正極として作
用する酸化セリウムの能力を示す。この図に於て電極電
圧＜１　：　２　０ｔ　／Ｃｏｗ参照電極に対しｍＶ）
が正極電流（−Ａ）の関数として示されている。試験に
使用された電解質は炭酸リチウムと炭酸カリウムの二元
共融混合物であった。

使用された燃料ガスは体積百分率で９２．５％Ｈｖ　、
２％ＣＯ！　、５．５％Ｃ０（７）１合物を５２℃に於
て水により飽和させたものでありた。グラフより解る如
く酸化セリウムは水素の酸化を促進することに於て明瞭
な正極触媒機能を有している。

本発明の方法による電解質−マトリックスを作るには種
々の方法が用いられてよい。好ましい方法は一つの好ま
しい酸化セリウム正極或いは負極或いは両方をその一つ
の側にてアラビアゴム、セルロースアセテート或いはポ
リビニールブチラールの如き一時的結合剤と混合された
酸化セリウムの溶液にて被覆し、次いでこれを加熱して
溶剤キャリヤ及び結合剤を除去することである。上記の
如き結合剤が用いられる時には、被覆された電極が電池
内に装着されてから加熱が行なわれてよい。

更に電解質は電解質−マトリックス−結合剤の被覆を形
成する混合物の一部を与えるものであってよく、或いは
電極が電解質内に浸され、電解質が電池の加熱中にマト
リックス内にしみ込むようにされてよい。

本発明による電解質マトリックスを形成する他の方法は
電解質と組合され或いは混合された状態に酸化セリウム
粒子を圧縮鋳造すること、或いは乾式圧縮、テープ成形
成いは一時的な結合剤を用いたスリップ鋳造、或いは酸
化セリウムを焼結することにより後程溶液状態或いは溶
融状態にある電解質によって充填される多孔性基質に形
成することにより酸化セリウムのみを用いることを含ん
でいてよい。かかる方法により製造されたタイルは燃料
電池の設計に基いて任意の寸法のものであってよい。試
験に供されたタイルは２６ａｌｌｌの大きさで約１．３
〜１．８−の厚みであった。

酸化セリウムマトリックスの製造にはこの技術の分野に
於て知られている従来の結合剤が用いられてよいが、電
池が構成されたのち加熱によって除去されるような結合
剤を用いるのが好ましい。

これには上述の如き結合剤或いは炭酸塩電解質それ自身
を用いるのが特に好ましい。また酸化セリウム粒子は永
久的に結合される必要はないことに注目されるべきであ
る。例えば酸化セリウムと電解質とは乾燥した粒状体に
て単に混合され、電解質関に注入その他の方法により挿
入されればよい。

上述の如く、電解質は酸化セリウム粒子と混合されるべ
く乾燥した粒子の状態であってよく、或いは酸化セリウ
ム粒子がまず電極間に導入され炭酸塩電解質が別個に付
加されてもよい。かかる場合には電解質は溶−した或い
は溶解した状態にて付加されてよく、或いは上述の如く
電極は電解質によって予め充填され、該電解質が電池の
加熱中に電池内にしみ込むようにされてもよい。

本発明に従って使用される酸化セリウムは得られる限り
の最高の品質のもの、即ち重量純度にて９９％或いはそ
れ以上のものであるのが好ましい。

しかし９０〜ｂ 化セリウムが用いられてもよい。許容される不純物とし
ては、Ｙｅ　Ｏｓその他の稀土類酸化物がある。本明細
書を通じて“酸化セリウム”なる語は周知のＣｅ　Ｏｘ
の形のものだけでなくＣａｔ’ｓ或いはＣｆｌＯｇ−：
ｔ（ここで×は０と０．５の−で変化してよい）の如き
還元された形のものを含むものとする。酸化セリウムマ
トリックス材は電解質マトリックス内に約２０〜７０％
の体積亭にて用いられ、残りは電解質とされるのが好ま
しい。

好ましい溶融炭酸塩電解質としては炭酸リチウム及び炭
酸カリウムの共融混合物がある。しかしアルカリ金属或
いはアルカリ土類の炭酸塩、従来の炭酸リチウム、炭酸
カリウム、炭酸ナトリウム或いはこれらの混合物の如き
任意の溶融炭酸塩電解質が用いられてもよい。

本発明による電解質マトリックス材の安定性が酸化セリ
ウム粒子と接触することを許される炭酸塩電解質の最大
量を定めるものとして試験された。

酸化セリウム粒子が最低６４９℃まで加熱されたＩｌｌ
炭酸塩電解質内に浸されこれによって囲まれた。一つの
場合には体積百分皐にて約５１％Ｈ！、１’Ｏ％ＣＯ！
　、１０％ＣＯ及び２９％Ｈｔ　０（７）混合物を連続
的に酸化セリウム−炭酸塩上に通す・ことにより燃料ガ
ス環境が刺激された。他の試験に於ては、７６０℃まで
加熱された００ｗガスを同じ要領にて用いることにより
酸化環境が刺激された。これらの試験は燃料電池環境を
模するだけでなく、炭酸塩に対する酸化セリウムの露出
が最大であるような燃料電池環境を模するものである。

使用された炭酸塩電解質は６２体積％の炭酸リチウムと
３８体積％の炭酸カリウムの二元共ａｍ合物であった。

第１図は上述の燃料ガス環境試験の結果を示し、ここで
曲線Ａは酸化セリウムマトリックス材についてまた曲線
Ｂは従来の＾純度のγＬＩ　ＡＩ　Ｏｉマトリックス材
についての結果を示すが、こめ図より明らかな如く、酸
化セリウムマトリックス材に於ては２０００時間の試験
結果の後何らの腐食、相変化或いは酸化セリウムと溶融
炭酸塩の閤の反応の兆候が見られなかったばかりでなく
、５０００時間以上の試験に於ても不安定性の兆候は見
られなかった。しかしＬｉＡｌ０ｔは１８０ゞ０時間の
後重大な結晶相変化を示し始めた。酸化セリウムは試験
期閣中始めの立方相の状態にとどまり、機械強度或いは
重量について何らの実質的な変化を生じなかった。００
ｗガス流のもとに７４４℃以上にて上述の如きテストが
行なわれたアルミン酸リチウムは優か１１００時間の後
殆ど１００％の結晶相変化を生じた。同じ条件下にて試
験された酸化セリウムは２０００時間の試験の俵にも何
らの結晶相変化を示さなかった。

酸化セリウムが溶融炭酸塩環境内にてこのような性能を
有することは全く予期されなかったことである。何故な
らば、ＫＯＨ燃料電池作動条件下にて溶融ＫＯＨと両立
し得る酸化ジルコニウム及びチタン酸カリウムの如き他
のセラミックは溶融炭酸塩燃料電池の作動条件下に於て
溶融炭酸塩とは両立しないものだからである。例えば酸
化セリウムに対する上述の如き試験条件と同じ条件のも
とに於てジルコニアは以下の式に従って炭酸塩電解質の
少なくとも一つと反応し、相当する体積変化を生ずる： Ｚｒ　Ｏｔ　＋ｌＩ　ｉ　Ｇｏｏ　＝Ｌｌ　ｉ　Ｚｒ　
Ｏｓ　＋ＣＯを 更にセリウムは周期率表に於ける稀土類の第一の元素で
あるが、これは同列の他の１５の元素に類似したもので
ある。しかし稀土類に於て酸化セリウムに最も近い酸化
ランタンは燃料電池作動糸　　　　１件に於て溶融炭酸
塩と両立し得ない。試験結果によれば酸化ランタンは早
期に、例えば上述の如き炭酸塩の存在とＣＯｔガス流の
もとで７６０℃にて３９０時間経過すると、炭酸ランタ
ンを形成する。従って酸化セリウムも同じ要領にて反応
するであろうと予期されるかもしれない。しかし上に明
らかにした如く酸化セリウムはそのようには反応しない
ばかりでなく、酸化セリウムはかかる環境に於て公知の
如何なる正極或いはマトリックス材よりもはるかに優れ
ている。

以上に於ては本発明を実施例について詳細に説明したが
、本発明が上述の実施例にのみ限られるものではなく本
発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当業
者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は長時間の使用により従来の電解質マトリックス
材が劣化する状態を示すグラフである。 第２図は正極−マトリックス構造を通る分圧の変化を示
すグラフである。 第３図は溶融炭酸塩燃料電池内にて正極材料として機能
する酸化セリウムの能力を示すグラフである。 Ω − りＵ ＼　　　　　　　　　　　　　　　宣 ＦＩＧ、　、９ （１，’＋２）　　　　　　　　（３，０４）ミル　（
ｙｎｗｎ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）より大きい孔寸法とより小さい孔寸法とを有する
   隣合った二つの部分を有するアルカリ金属炭酸塩を充填
   された酸化セリウム基質を有し、前記のより大きい孔寸
   法の部分は溶融炭酸塩燃料電池作動条件下にて導電性に
   して且正極触媒的であり、前記のより小さい孔寸法の部
   分は溶融炭酸塩燃料電池作動条件下にて実質的に非触媒
   的であり且非導電性、であることを特徴とする溶融炭酸
   塩燃料電池のための正極−マトリックス複合体。 （２、特許請求の範囲第１項による正極−マトリックス
   複合体にして、溶融炭酸塩燃料電池作動条件下にて少な
   くとも２０００峙闇寅質的に何らの結晶相変化或いは電
   解質との反応を行なわないことを特徴とする正極−マト
   リックス複合体。 （３）特許請求の範囲第１項又は第２項による正極−マ
   トリックス複合体にして、前記酸化セリウムは約２０〜
   ７０体積％の範囲にて存在することを特徴とする正極−
   マトリックス複合体。 （４）特許請求の範囲第１項〜第３項の何れか一つによ
   る正極−マトリックス複合体にして、前記炭酸塩電解質
   は炭酸リチウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、これ
   らの少なくとも二つの混合物のうちの一つを含むことを
   特徴とする正極−マトリックス複合体。 （５）特許請求の範囲第１項〜第４項の何れか一つによ
   る正極−マトリックス複合体にして、前記のより大きい
   孔寸法は直径にて少なくとも１μでありまた前記のより
   小さい孔寸法は直径にて１μ以下であることを特徴とす
   る正極−マトリックス複合体。