JPS632262A - 溶融炭酸塩燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩燃料電池Info
- Publication number
- JPS632262A JPS632262A JP61145213A JP14521386A JPS632262A JP S632262 A JPS632262 A JP S632262A JP 61145213 A JP61145213 A JP 61145213A JP 14521386 A JP14521386 A JP 14521386A JP S632262 A JPS632262 A JP S632262A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- cracks
- cloth sheet
- gas
- electrolyte body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は溶融炭酸塩燃料電池において、ヒートショック
による電解質体の亀裂が原因となって起こるガスのクロ
スリークの防止に関するものである。
による電解質体の亀裂が原因となって起こるガスのクロ
スリークの防止に関するものである。
従来の技術
溶融炭酸塩燃料電池の電解質体は、−般て電解質保持体
であるアルミン酸リチウムと炭酸塩の混合体をホヮトプ
レスすることによって、或はバインダーや溶媒などを加
えてペースト状にしたアルミン酸リチウムと炭酸塩の混
合体をテープ成型することによって作製し、用いられて
いる。前者は、加圧時に大型のプレス機が必要である上
、成型工程が複雑であるため、大量生産には不向きであ
シ、しかも薄くすることが困難であるなど工業的ては好
ましくない。−方後者は、この製法が確立できると、連
続的に作製できるため、量産化、低コスト化に適してお
り、しかも成型体がフレキシブルであるため、電池への
組み込みが容易であるなど工業的なメリットが大きい。
であるアルミン酸リチウムと炭酸塩の混合体をホヮトプ
レスすることによって、或はバインダーや溶媒などを加
えてペースト状にしたアルミン酸リチウムと炭酸塩の混
合体をテープ成型することによって作製し、用いられて
いる。前者は、加圧時に大型のプレス機が必要である上
、成型工程が複雑であるため、大量生産には不向きであ
シ、しかも薄くすることが困難であるなど工業的ては好
ましくない。−方後者は、この製法が確立できると、連
続的に作製できるため、量産化、低コスト化に適してお
り、しかも成型体がフレキシブルであるため、電池への
組み込みが容易であるなど工業的なメリットが大きい。
そのため現在の電解質作製法の研究は、後者のテープキ
ャスティング法が主流を占めている。
ャスティング法が主流を占めている。
ところが、この後者のテープ成型した電解質体は、電解
質として作用させるために、電池の運転温度まで昇温す
る際、バインダーを除去する必要がらり、この際バイン
ダーが飛散するため電解質体自身が収縮し、昇温時に亀
裂がはいるケースが多い。その結果、燃料ガスと酸化性
ガスのクロスリークが生じ、燃料の利用率を悪くすると
共に電池性能の低下をもたらす。
質として作用させるために、電池の運転温度まで昇温す
る際、バインダーを除去する必要がらり、この際バイン
ダーが飛散するため電解質体自身が収縮し、昇温時に亀
裂がはいるケースが多い。その結果、燃料ガスと酸化性
ガスのクロスリークが生じ、燃料の利用率を悪くすると
共に電池性能の低下をもたらす。
また前者の電解質体や、後者の電解質体の二度目以降の
ヒートショックにおいて、温度が変化すると電解質体自
身が膨張収縮するため、確率はやや低くはなるが、亀裂
が入る場合がある。
ヒートショックにおいて、温度が変化すると電解質体自
身が膨張収縮するため、確率はやや低くはなるが、亀裂
が入る場合がある。
発明が解決しようとする問題点
そのため亀裂によるガスのクロスリークを防止する方法
として、従来は電解質体を数枚重ねるとか、電解質体の
間に金属メツシュを挾むなどの方法がとられてきた。し
かし電解質体を重ねて用いても、確かに最初の昇温時に
は一枚一枚の電解質体に独立に亀裂が入るため、全ての
電解質体にわたって同じ個所に亀裂の入る確率は小さい
。しかしながら−旦炭酸塩が溶融してしまえば一枚の電
解質と伺ら変わらず、二度目以降のヒートンＭ ツクに
は耐えきれず、ガスのクロスリークが起こる確率が非常
に高い。金属メツシュを電解質体の間に挾んだ場合には
、ある程度補強の役割を果たすが、亀裂が入った場合に
ガスのクロスリークを防止することはできない。このよ
うなヒートショックは、溶融炭酸塩燃料電池が実用化さ
れた場合、その保守のために、あるいは電力需要が低下
した場合などのために運転が一時休止されることがある
ので、考慮しないわけにはいかず、何らかの対策が不可
欠である。
として、従来は電解質体を数枚重ねるとか、電解質体の
間に金属メツシュを挾むなどの方法がとられてきた。し
かし電解質体を重ねて用いても、確かに最初の昇温時に
は一枚一枚の電解質体に独立に亀裂が入るため、全ての
電解質体にわたって同じ個所に亀裂の入る確率は小さい
。しかしながら−旦炭酸塩が溶融してしまえば一枚の電
解質と伺ら変わらず、二度目以降のヒートンＭ ツクに
は耐えきれず、ガスのクロスリークが起こる確率が非常
に高い。金属メツシュを電解質体の間に挾んだ場合には
、ある程度補強の役割を果たすが、亀裂が入った場合に
ガスのクロスリークを防止することはできない。このよ
うなヒートショックは、溶融炭酸塩燃料電池が実用化さ
れた場合、その保守のために、あるいは電力需要が低下
した場合などのために運転が一時休止されることがある
ので、考慮しないわけにはいかず、何らかの対策が不可
欠である。
問題点を解決するための手段
そこで本発明はジルコニアを主とするセラミック繊維か
ら成る布状シートを電解質体の間に挾むことを提案する
ものである。これによって電解質体を補強すると共に、
ヒートショックによって生じた電解質体の亀裂からガス
がリークするのを防止する。
ら成る布状シートを電解質体の間に挾むことを提案する
ものである。これによって電解質体を補強すると共に、
ヒートショックによって生じた電解質体の亀裂からガス
がリークするのを防止する。
作用
通常の電解質体ではヒートショックによって亀裂が生じ
た場合、ガスのクロスリークはまぬがれることはできな
い。ところが二枚以上の電解質体の間にジルコニアを主
とするセラミック繊維から成る布状シートを挾むことに
よって、電解質体に亀裂が入った場合でも布状シートに
亀裂が入ることは無く、布状シート部分でガスのリーク
を防止することができる。
た場合、ガスのクロスリークはまぬがれることはできな
い。ところが二枚以上の電解質体の間にジルコニアを主
とするセラミック繊維から成る布状シートを挾むことに
よって、電解質体に亀裂が入った場合でも布状シートに
亀裂が入ることは無く、布状シート部分でガスのリーク
を防止することができる。
この布状シート自身はガス透過性であるが、溶融炭酸塩
燃料電池の作動温度では炭酸塩が溶融し、この布状シー
トに保持されるため、つまり電解質体と同様の状態とな
って、ガスのシール能力を発揮する。
燃料電池の作動温度では炭酸塩が溶融し、この布状シー
トに保持されるため、つまり電解質体と同様の状態とな
って、ガスのシール能力を発揮する。
ただし、この際使用する布状シートは、高温でしかも溶
融炭酸塩中だおいて安定な物質で構成されていなければ
ならない。ジルコニア繊維はこの点最適な構成材料であ
るが、工業的にはやや高価であるため、他のセラミック
材料としてチタン酸リチウムやアルミン酸リチウムの繊
維と併用して用いるのが好ましい。ところがチタン酸リ
チウムやアルミン酸リチウムの繊維は、それぞれチタン
酸カリウムやアルミナの繊維と炭酸塩とを高温で反応さ
せることによって、もとの繊維状態を保つたまま合成す
ることができる。そのため、チタン酸カリウムやアルミ
ナの繊維をその位置で反応させてチタン酸リチウムやア
ルミン酸リチウムとして用いることも可能である。
融炭酸塩中だおいて安定な物質で構成されていなければ
ならない。ジルコニア繊維はこの点最適な構成材料であ
るが、工業的にはやや高価であるため、他のセラミック
材料としてチタン酸リチウムやアルミン酸リチウムの繊
維と併用して用いるのが好ましい。ところがチタン酸リ
チウムやアルミン酸リチウムの繊維は、それぞれチタン
酸カリウムやアルミナの繊維と炭酸塩とを高温で反応さ
せることによって、もとの繊維状態を保つたまま合成す
ることができる。そのため、チタン酸カリウムやアルミ
ナの繊維をその位置で反応させてチタン酸リチウムやア
ルミン酸リチウムとして用いることも可能である。
実施例
まず、炭酸塩とアルミン酸リチウムの混合体をテープキ
ャスティング法にて成型した電解質体二枚の間に、長さ
約２０１＠のジルコニア繊維と長さ約５００μｍのチタ
ン酸カリウム繊維から成る布状シートを挾持し電解質体
として用いた。用いたチタン酸カリウム繊維は、電池の
作動状態である高温では溶融した炭酸塩と反応してチタ
ン酸リチウムとなるが、最初の繊維状態はそのまま保っ
ており、チタン酸カリウムにその位置のままリチウムを
ドープすればチタン酸リチウムを用いたのと同じ状態に
なる。
ャスティング法にて成型した電解質体二枚の間に、長さ
約２０１＠のジルコニア繊維と長さ約５００μｍのチタ
ン酸カリウム繊維から成る布状シートを挾持し電解質体
として用いた。用いたチタン酸カリウム繊維は、電池の
作動状態である高温では溶融した炭酸塩と反応してチタ
ン酸リチウムとなるが、最初の繊維状態はそのまま保っ
ており、チタン酸カリウムにその位置のままリチウムを
ドープすればチタン酸リチウムを用いたのと同じ状態に
なる。
電極にはアノード、カンード共にニッケル粉末の焼結体
を用い、燃料ガスには水素：炭酸ガス：水蒸気の比が８
０：１４：６の割合のものを、酸化剤として空気：炭酸
ガスの比が７０：３０の割合のものを適用し、６５０’
Ｃの温度で電池試験を行なった。
を用い、燃料ガスには水素：炭酸ガス：水蒸気の比が８
０：１４：６の割合のものを、酸化剤として空気：炭酸
ガスの比が７０：３０の割合のものを適用し、６５０’
Ｃの温度で電池試験を行なった。
作動後、約１０００時間ごとに電池の温度を常温までも
どし、再び６５０°Ｃまで昇温して電池を作動させるヒ
ートショ・ンクを１０回繰り返した。
どし、再び６５０°Ｃまで昇温して電池を作動させるヒ
ートショ・ンクを１０回繰り返した。
もし布状シートがない通常の電池であれば、数回のヒー
トショックの後にはほぼ全ての電池において電解質体に
亀裂が入り、電池性能が劣化する。
トショックの後にはほぼ全ての電池において電解質体に
亀裂が入り、電池性能が劣化する。
実際この電池においても１０回のヒートショックの後、
解体して調べたところ、電解質体に亀裂が生じていた。
解体して調べたところ、電解質体に亀裂が生じていた。
しかしながら電池性能の劣化は無く、ガスのクロスリー
ク量も作動当初とヒートショック１０回後が同じく１チ
未満であり、布状シートのガスリーク防止効果が明らか
に得られた。
ク量も作動当初とヒートショック１０回後が同じく１チ
未満であり、布状シートのガスリーク防止効果が明らか
に得られた。
次に、炭酸塩とアルミン酸リチウムの混合体をテープキ
ャスティング法にて成型した電解質体二枚の間に、長さ
約２００のジルコニア繊維と長さ約５膓のアルミナ繊維
から成る布状シートを挾持し電解質体として用いた。用
いたアルミナ繊維は、電池の作動状態である高温では溶
融した炭酸塩と反応してアルミン酸リチウムとなるが最
初の繊維状態はそのまま保っており、アルミナをその位
置のまま反応させることでアルミン酸リチウムを用いた
のと同じ状態となる。
ャスティング法にて成型した電解質体二枚の間に、長さ
約２００のジルコニア繊維と長さ約５膓のアルミナ繊維
から成る布状シートを挾持し電解質体として用いた。用
いたアルミナ繊維は、電池の作動状態である高温では溶
融した炭酸塩と反応してアルミン酸リチウムとなるが最
初の繊維状態はそのまま保っており、アルミナをその位
置のまま反応させることでアルミン酸リチウムを用いた
のと同じ状態となる。
電極にはアノード、カソード共に二、７ケル粉末の焼結
体を用い、燃料ガスには水素：炭酸ガス：水蒸気の比が
８０：１４：６の割合のものを、酸化剤として空気：炭
酸ガスの比が７０ ： ３０の割合のものを適用し、６
６０°Ｃの温度で電池試験を行なった。
体を用い、燃料ガスには水素：炭酸ガス：水蒸気の比が
８０：１４：６の割合のものを、酸化剤として空気：炭
酸ガスの比が７０ ： ３０の割合のものを適用し、６
６０°Ｃの温度で電池試験を行なった。
作動後、同様に約１０００時間ごとに電池の温度を常温
までもどし、再び６５０°Ｃまで昇温しで電池を作動さ
せるヒートショックを１０回繰返したが、電池性能の劣
化は無く、ガスのクロスリーク量も作動当初とヒートシ
ョック１ｏ回後が同じく１％未満であり、布状シートの
ガスリーク防止効果が明らかに得られた。
までもどし、再び６５０°Ｃまで昇温しで電池を作動さ
せるヒートショックを１０回繰返したが、電池性能の劣
化は無く、ガスのクロスリーク量も作動当初とヒートシ
ョック１ｏ回後が同じく１％未満であり、布状シートの
ガスリーク防止効果が明らかに得られた。
発明の効果
以上のようにジルコニアを主とするセラミック繊維から
なる布状シートは、電解質体の補強材としてその間に挾
むことによって、ヒートショックによって生じる電解質
体の亀裂が招くガスのクロスリークを効果的に防止する
ことができる。
なる布状シートは、電解質体の補強材としてその間に挾
むことによって、ヒートショックによって生じる電解質
体の亀裂が招くガスのクロスリークを効果的に防止する
ことができる。
Claims (3)
- （１）ジルコニアを主とするセラミック繊維から成る布
状シートを、少なくとも二枚の電解質体で挾持したこと
を特徴とする溶融炭酸塩燃料電池。 - （２）セラミック繊維がジルコニアを主体とし、これに
チタン酸リチウムを加えたものからなる特許請求の範囲
第１項記載の溶融炭酸塩燃料電池。 - （３）セラミック繊維がジルコニアを主体とし、これに
アルミン酸リチウムを加えたものからなる特許請求の範
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 |
|---|---|---|---|
| JP61145213A JPS632262A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61145213A JPS632262A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS632262A true JPS632262A (ja) | 1988-01-07 |
Family
ID=15379987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61145213A Pending JPS632262A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS632262A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63152877A (ja) * | 1986-12-17 | 1988-06-25 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 電解質タイル |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6097558A (ja) * | 1983-11-01 | 1985-05-31 | Agency Of Ind Science & Technol | 溶融炭酸塩燃料電池 |
| JPS60101876A (ja) * | 1983-11-08 | 1985-06-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 溶融炭酸塩型燃料電池の製造方法 |
-
1986
- 1986-06-20 JP JP61145213A patent/JPS632262A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6097558A (ja) * | 1983-11-01 | 1985-05-31 | Agency Of Ind Science & Technol | 溶融炭酸塩燃料電池 |
| JPS60101876A (ja) * | 1983-11-08 | 1985-06-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 溶融炭酸塩型燃料電池の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63152877A (ja) * | 1986-12-17 | 1988-06-25 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 電解質タイル |
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