JPS60246570A - 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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- JPS60246570A JPS60246570A JP59101708A JP10170884A JPS60246570A JP S60246570 A JPS60246570 A JP S60246570A JP 59101708 A JP59101708 A JP 59101708A JP 10170884 A JP10170884 A JP 10170884A JP S60246570 A JPS60246570 A JP S60246570A
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- Japan
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- electrolyte
- electrode plate
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
- H01M2300/0051—Carbonates
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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
- 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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- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は電解質板力・ら電解液、ガスの漏洩がない溶融
炭酸塩型燃料イ池に関する。
炭酸塩型燃料イ池に関する。
燃料電池は化石燃料から電気エネルギーへの変換率が高
く、公害発生や騒音が少ないので、最近開発が盛んに行
なわれている。中でも溶融炭酸塩型燃料電池は高効率の
ため特に関心が集められている。
く、公害発生や騒音が少ないので、最近開発が盛んに行
なわれている。中でも溶融炭酸塩型燃料電池は高効率の
ため特に関心が集められている。
従来、溶融炭酸塩型燃料電池は負電極板と正電極板との
間に゛電解質板を設け、前記電解質板に電解質を保持さ
せた構造である。しかし両電極板の間に挾まれている電
解質板の周縁端部をシールすることがないので電解質の
漏洩が生じる。そのため電池の高温(650tll”)
の作動時で電解質である溶融炭酸塩が長時間の使用中に
漏洩し、′電解質板にピンホールやクラックが起り、燃
料ガス、酸化ガス、生成ガスが混合しクロスオーバ現象
が生じ、電池の性能が低下する原因になる。真数、電解
質板から電解液の漏洩を防止し電池の性能を改善するこ
とが要望されている。
間に゛電解質板を設け、前記電解質板に電解質を保持さ
せた構造である。しかし両電極板の間に挾まれている電
解質板の周縁端部をシールすることがないので電解質の
漏洩が生じる。そのため電池の高温(650tll”)
の作動時で電解質である溶融炭酸塩が長時間の使用中に
漏洩し、′電解質板にピンホールやクラックが起り、燃
料ガス、酸化ガス、生成ガスが混合しクロスオーバ現象
が生じ、電池の性能が低下する原因になる。真数、電解
質板から電解液の漏洩を防止し電池の性能を改善するこ
とが要望されている。
本発明の目的は電解質板の周縁端部にセラミックシール
部を設けて電解質及びガスの漏洩を防止した溶融炭酸塩
型燃料電池を提供することにある。
部を設けて電解質及びガスの漏洩を防止した溶融炭酸塩
型燃料電池を提供することにある。
本発明は、外側にセパレータを取り付けた買電でシール
されている溶融炭酸塩型燃料電池である。
されている溶融炭酸塩型燃料電池である。
尚、通常燃料祇池は両ki夕板の外側にセパレータが取
り付けられて羊位ら池とし、この単位重油が数多く童ネ
られスタックとして1吏用される。セパレータの取υ付
けは負…ホ板及び正電極板の外側に電極板より少し大き
いセパレータが各々取り付けらnlまた負電極板と正元
怜板との間に電解質板が挾壕れているので、両セパレー
タの間と電解質板の周縁端部により隙間が生じ、その隙
間をセラミックシール部に形成することが一般的な構造
でろる。
り付けられて羊位ら池とし、この単位重油が数多く童ネ
られスタックとして1吏用される。セパレータの取υ付
けは負…ホ板及び正電極板の外側に電極板より少し大き
いセパレータが各々取り付けらnlまた負電極板と正元
怜板との間に電解質板が挾壕れているので、両セパレー
タの間と電解質板の周縁端部により隙間が生じ、その隙
間をセラミックシール部に形成することが一般的な構造
でろる。
電解質として炭酸塩が使用され、例えば炭酸カリ、炭酸
リチウム、炭酸ソーダ等がある。
リチウム、炭酸ソーダ等がある。
セラミックの材質は電池作動時の温度65(1?程度で
変化しないような耐熱性でおり、且つ溶融炭酸塩に対し
て耐食性である材質のものが使用される。例えばα−ア
ルミナ及び/又は1− IJチウムアルミネート若しく
は酸化ジルコニウム等で耐熱性、耐アルカリ性に優れて
いる。
変化しないような耐熱性でおり、且つ溶融炭酸塩に対し
て耐食性である材質のものが使用される。例えばα−ア
ルミナ及び/又は1− IJチウムアルミネート若しく
は酸化ジルコニウム等で耐熱性、耐アルカリ性に優れて
いる。
セラミックでシールする方法は、一般にペースト法、拡
散接合法、及び物理蒸着等で行なう。
散接合法、及び物理蒸着等で行なう。
ペースト法はアルミナ等のセラミックと無機ポリマーを
主成分とする耐熱性無機接着剤からなるtラミックペー
ストを電解質板の周縁端部に塗布し、加熱硬化してシー
ルする方法である。拡散接合法はセラミックシール部を
めらかしめ例えば四角い枠型に成形し、このセラミック
枠型をセパレータに拡散接合により接合する方法である
。吻理蒸漸法はイオンブレーティングによりセラミック
を金属セパレータに接合する方法である。これらの方法
により電解質板の周縁端部及び両セパレータの隙間を充
分にセラミックでゾールできる。
主成分とする耐熱性無機接着剤からなるtラミックペー
ストを電解質板の周縁端部に塗布し、加熱硬化してシー
ルする方法である。拡散接合法はセラミックシール部を
めらかしめ例えば四角い枠型に成形し、このセラミック
枠型をセパレータに拡散接合により接合する方法である
。吻理蒸漸法はイオンブレーティングによりセラミック
を金属セパレータに接合する方法である。これらの方法
により電解質板の周縁端部及び両セパレータの隙間を充
分にセラミックでゾールできる。
実施例1
本発明の溶融炭酸塩型燃料電池の構成の概略の断面図を
第1図に示す。上下の2枚の電極板2゜2′は夫々セパ
レータ1,1′に取り付けられ、その両電極板2,2′
の間に電解質板3が挾まれ、電解質板3の周縁端部にセ
ラミックシール部4が接合した構造の燃料電池である。
第1図に示す。上下の2枚の電極板2゜2′は夫々セパ
レータ1,1′に取り付けられ、その両電極板2,2′
の間に電解質板3が挾まれ、電解質板3の周縁端部にセ
ラミックシール部4が接合した構造の燃料電池である。
次に燃料電池の製作方法について述べる。電解質板3は
、α−アルミナ粉末:水酸化リチウム−1:2(モル比
)の混合物を550′cで焼成しγ−リチウムアルミネ
ートを合成し電解質保持材とした。次にこのt解質林持
材55重宛部に電解質として戻限リチウム:炭酸カリ=
62:38(モル比)の混合物45重葡:部を添加し、
プレス成形した後、真空炉で480Cで2時間焼成し、
大きさ110期平方、厚さ31DIの電解質板を作製し
た。
、α−アルミナ粉末:水酸化リチウム−1:2(モル比
)の混合物を550′cで焼成しγ−リチウムアルミネ
ートを合成し電解質保持材とした。次にこのt解質林持
材55重宛部に電解質として戻限リチウム:炭酸カリ=
62:38(モル比)の混合物45重葡:部を添加し、
プレス成形した後、真空炉で480Cで2時間焼成し、
大きさ110期平方、厚さ31DIの電解質板を作製し
た。
また、2枚の電極板2,2′は何れを負又は正電極とし
てもよいが、負電極板はニッケル多孔質焼結体、正電極
板はニッケルにコバルトを5atOm%を添加した酸化
物焼結体であり、大ささ110■平方のものを使用した
。
てもよいが、負電極板はニッケル多孔質焼結体、正電極
板はニッケルにコバルトを5atOm%を添加した酸化
物焼結体であり、大ささ110■平方のものを使用した
。
電極板2より少し大きい七ノ(レータ1に棒、極板2の
外側を挿入して一体化したものの上に上記の電解質板3
を設置した。次にα−アルミナとγ−とのセラミック及
び無機ポリマーを生成分とする無機接着剤からなるセラ
ミックペーストを電解質板3の周縁端部(セパレータと
電解質板を重ねるとセラミックシール部4に相当する)
に塗布し、上側の電極板2′とセパレータ1′を上記と
同様に一体化したものを電解質板3の上に設置し、加熱
によシセラミックペーストを硬化させて電解質板3の周
縁端部をセラミックで7−ルした。
外側を挿入して一体化したものの上に上記の電解質板3
を設置した。次にα−アルミナとγ−とのセラミック及
び無機ポリマーを生成分とする無機接着剤からなるセラ
ミックペーストを電解質板3の周縁端部(セパレータと
電解質板を重ねるとセラミックシール部4に相当する)
に塗布し、上側の電極板2′とセパレータ1′を上記と
同様に一体化したものを電解質板3の上に設置し、加熱
によシセラミックペーストを硬化させて電解質板3の周
縁端部をセラミックで7−ルした。
得られた溶融炭酸塩型燃料電池を単位電池として連続作
動実験を行なった。実験条件は反応温度650C,負電
極ガス組成は80%Hz20%CO,、正電極ガス組成
は15%0t30%COa 55%N2であり、実験結
果を第2図にシ 示す。第2図は燃料電池の時間と電池電圧の関係を示し
、実線1(−〇−)は本発明のセラミックシール部のお
る場合、点線2(合一)はセラミックシール部のない場
合であった。50mA/crlの負荷電流で作動を開始
したが、何れも上昇傾向を示したので、60時間以降は
100mA/iで作動させた。セラミックノール部を設
けた場合の実線1は400時間以上亀圧低下はみられな
がったが、セラミックシール部を設けない場合の点線2
は作動開始後200時間後から急激に電圧が低下を始め
、250時間後に電池電圧が得られなくなった。セラミ
ックシール部を設けない〜合の電池出力の低下は電解質
の漏洩によるクロスオーバ現象の為と考えられ、セラミ
ックソール部をiifケたことによるtw4質漏洩防止
の効果は明瞭であった。
動実験を行なった。実験条件は反応温度650C,負電
極ガス組成は80%Hz20%CO,、正電極ガス組成
は15%0t30%COa 55%N2であり、実験結
果を第2図にシ 示す。第2図は燃料電池の時間と電池電圧の関係を示し
、実線1(−〇−)は本発明のセラミックシール部のお
る場合、点線2(合一)はセラミックシール部のない場
合であった。50mA/crlの負荷電流で作動を開始
したが、何れも上昇傾向を示したので、60時間以降は
100mA/iで作動させた。セラミックノール部を設
けた場合の実線1は400時間以上亀圧低下はみられな
がったが、セラミックシール部を設けない場合の点線2
は作動開始後200時間後から急激に電圧が低下を始め
、250時間後に電池電圧が得られなくなった。セラミ
ックシール部を設けない〜合の電池出力の低下は電解質
の漏洩によるクロスオーバ現象の為と考えられ、セラミ
ックソール部をiifケたことによるtw4質漏洩防止
の効果は明瞭であった。
1だ、セラミックとしてα−アルミナと酸化ジルコニウ
ムとの混合物を同相し、上記と凹fA tてして浴−炭
酸塩型燃料電池を製作したか、電解質漏洩がなく電池の
寿命は400時間以上であった。
ムとの混合物を同相し、上記と凹fA tてして浴−炭
酸塩型燃料電池を製作したか、電解質漏洩がなく電池の
寿命は400時間以上であった。
尚、大型燃料′電池を製作する場合は大型の′電解質板
が必要になる。大型の電解質板は粉末又は繊維状のr−
リチウムアルミネートの混合物からドクターブレード法
又はフィルタープレス法で電解質マトリックス(保持材
)を作り、これに炭酸リチウムと炭酸カリの混合物を含
浸して作ることができたつ 実施例2 電極板にセパレータを取り付けたものの周縁で、′1c
極板よりはみ出したセパレータ部分にセラミック枠(内
寸112隨平方、外寸142m平方、厚さ2 rm )
を拡散接合により接合し、そのセラミック枠内に実施例
1と同様の電解質板(110ms平方、厚さ3 wn
)を設置し、この電解質板の上に電極板にセパレータを
取り付けたものを設置し、高温で加圧して上下のセパレ
ータの間の隙間をセラミックでシールした。この時、セ
ラミック枠の厚さを電解質板の厚さより薄くしたのは、
高温加圧により電解質板が圧縮されるからであった。尚
、負電極板、正電極板は実施例1と同様のものを使用し
た。この得られた溶融炭酸塩型燃料電池を連続作動実験
したところ、電解質漏洩はなく電力出力は400時間以
上であった。
が必要になる。大型の電解質板は粉末又は繊維状のr−
リチウムアルミネートの混合物からドクターブレード法
又はフィルタープレス法で電解質マトリックス(保持材
)を作り、これに炭酸リチウムと炭酸カリの混合物を含
浸して作ることができたつ 実施例2 電極板にセパレータを取り付けたものの周縁で、′1c
極板よりはみ出したセパレータ部分にセラミック枠(内
寸112隨平方、外寸142m平方、厚さ2 rm )
を拡散接合により接合し、そのセラミック枠内に実施例
1と同様の電解質板(110ms平方、厚さ3 wn
)を設置し、この電解質板の上に電極板にセパレータを
取り付けたものを設置し、高温で加圧して上下のセパレ
ータの間の隙間をセラミックでシールした。この時、セ
ラミック枠の厚さを電解質板の厚さより薄くしたのは、
高温加圧により電解質板が圧縮されるからであった。尚
、負電極板、正電極板は実施例1と同様のものを使用し
た。この得られた溶融炭酸塩型燃料電池を連続作動実験
したところ、電解質漏洩はなく電力出力は400時間以
上であった。
上記から明らかなように、本発明の溶融炭酸塩型燃料電
池は電解質板の周縁端部がセラミックでシールされてい
るので、電解質板から電解質の漏洩が防止され、クロス
オーバ現象がなく、′電池の長寿命化をはかることがで
きる。また、セラミックシールを設けることによりi↓
1.解質板の補凭となシ機械的強度が増大する。
池は電解質板の周縁端部がセラミックでシールされてい
るので、電解質板から電解質の漏洩が防止され、クロス
オーバ現象がなく、′電池の長寿命化をはかることがで
きる。また、セラミックシールを設けることによりi↓
1.解質板の補凭となシ機械的強度が増大する。
第1図は本発明の冶融炭1披扁型燃料鉦池のり成を示し
た断面図でらり、第2図は時間と一池篭圧の関係で、実
線1は本発明のセラミノクン−ル部がある場合、点線2
はセラミックシール部がない場合を示す図である。 1.1′・・・セパレータ、2.2’・・・IL電極板
3・・・電解質板、4・・・セラミック/−ル部。 特許出願人 工業技術院長 川田裕部
た断面図でらり、第2図は時間と一池篭圧の関係で、実
線1は本発明のセラミノクン−ル部がある場合、点線2
はセラミックシール部がない場合を示す図である。 1.1′・・・セパレータ、2.2’・・・IL電極板
3・・・電解質板、4・・・セラミック/−ル部。 特許出願人 工業技術院長 川田裕部
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、外側にセパレータを取シ付けた負電極板と外側にセ
パレータを取シ付けた正電極板との間に電解質を保持し
た電解質板を挾んだ燃料電池において、前記電解質板の
周縁端部がセラミックでシールされていることを特徴と
する溶融炭酸塩型燃料電池。 2、特許請求の範囲第1項において、前記負電極板及び
前記正電極板の外側に電極板より少し大きいセパレータ
が各々取り付けられ、前記電解質板の周縁端部で負電極
板及び正電極板の各々のセパレータの間の隙間がセラミ
ックでシールされていることを特徴とする溶融炭酸塩型
燃料電池。 3、特許請求の範囲第1項及び第2項において、前記セ
ラミックの材質がα−アルミナ及び/又はγ−リチウム
アルミネート若しくは酸化ジルコニウムであることを特
徴とする溶融炭酸塩型燃料電池っ 4、%許請求の範囲第1項ないし第3項において、前記
セラミックが常温でペースト状であり加熱によシ硬化し
てシール部を形成したことを特徴とする溶融炭酸塩型燃
料電池。 56%許祠求の範囲EA1項ないし、(43項において
、前記セラミックをセパレータに拡散接合させて/−ル
部を形成したことを%徴とする浴融炭ヅ;塩型燃料′屯
池。 6、特許請求の範囲第1唄ないし第3項において、前記
セラミックをセパレータ上にイオンブレーティングさせ
てシール部を形成したことを:4依とするm融炭酸塩型
燃P+暁池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59101708A JPS60246570A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59101708A JPS60246570A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60246570A true JPS60246570A (ja) | 1985-12-06 |
| JPH0449750B2 JPH0449750B2 (ja) | 1992-08-12 |
Family
ID=14307804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59101708A Granted JPS60246570A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60246570A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63178454A (ja) * | 1987-01-20 | 1988-07-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体電解質燃料電池 |
| JPH0193063A (ja) * | 1987-10-02 | 1989-04-12 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
| JPH0193064A (ja) * | 1987-10-02 | 1989-04-12 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
| KR100812105B1 (ko) | 2006-08-28 | 2008-03-12 | 한국과학기술연구원 | 파괴저항성이 높은 평판형 고체산화물 연료전지 스택용복합 밀봉재 및 그 제조방법 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5887774A (ja) * | 1981-11-20 | 1983-05-25 | Toshiba Corp | 溶融炭酸塩燃料電池の電解質層形成法 |
| JPS59128776A (ja) * | 1983-01-13 | 1984-07-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶融塩電池 |
| JPS6091567A (ja) * | 1983-10-26 | 1985-05-22 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| JPS60180066A (ja) * | 1984-02-27 | 1985-09-13 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
-
1984
- 1984-05-22 JP JP59101708A patent/JPS60246570A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5887774A (ja) * | 1981-11-20 | 1983-05-25 | Toshiba Corp | 溶融炭酸塩燃料電池の電解質層形成法 |
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| JPH0193063A (ja) * | 1987-10-02 | 1989-04-12 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
| JPH0193064A (ja) * | 1987-10-02 | 1989-04-12 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
| KR100812105B1 (ko) | 2006-08-28 | 2008-03-12 | 한국과학기술연구원 | 파괴저항성이 높은 평판형 고체산화물 연료전지 스택용복합 밀봉재 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0449750B2 (ja) | 1992-08-12 |
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