JPS6334860A - 溶融炭酸塩燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩燃料電池Info
- Publication number
- JPS6334860A JPS6334860A JP61178035A JP17803586A JPS6334860A JP S6334860 A JPS6334860 A JP S6334860A JP 61178035 A JP61178035 A JP 61178035A JP 17803586 A JP17803586 A JP 17803586A JP S6334860 A JPS6334860 A JP S6334860A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- molten carbonate
- fuel cell
- carbonate fuel
- cloth
- 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
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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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- 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ちる。
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ちる。
従来の技術
溶融炭酸塩燃料電池の電解質体は、一般に電解質保持体
であるアルミ／酸リチウムと炭酸塩の混合体をホットプ
レスすることによって、あるい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て用いら
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
であり、しかも薄くすることが困難であるなど工業的に
は好ましくない。一方後者は、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、低コスト化知適し
ており、しかも成型体がフレキシブルであるだめ電池へ
の組み込みが容易であるなど工業的なメリットが太きい
。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。
であるアルミ／酸リチウムと炭酸塩の混合体をホットプ
レスすることによって、あるい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て用いら
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
であり、しかも薄くすることが困難であるなど工業的に
は好ましくない。一方後者は、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、低コスト化知適し
ており、しかも成型体がフレキシブルであるだめ電池へ
の組み込みが容易であるなど工業的なメリットが太きい
。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。
発明が解決しようとする問題点
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あり、この際バイン
ダーが飛散するだ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あり、この際バイン
ダーが飛散するだ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
身が膨張収縮するだめ、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
身が膨張収縮するだめ、確率はやや低くはなるが亀裂が
入る場合がある。
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
解質体に亘って同じ個所に亀裂の入る確率は小さい。し
かしながら一旦炭酸塩が溶融してしまえば一枚の電解質
と何ら変わらず二度目以降のヒートショックには耐えき
れず、ガスのクロスリークが起こる確率が非常に高い。
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
解質体に亘って同じ個所に亀裂の入る確率は小さい。し
かしながら一旦炭酸塩が溶融してしまえば一枚の電解質
と何ら変わらず二度目以降のヒートショックには耐えき
れず、ガスのクロスリークが起こる確率が非常に高い。
金属メツシーを電解質体の間に挾んた場合には、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。
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。
この様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。
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
そこで本発明はチタン酸リチウム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ことを図った。
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ことを図った。
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チタン酸リチウ
ム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チタン酸リチウ
ム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
トに作詩されるだめ、電解質体と同様の状態となって、
ガス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
トに作詩されるだめ、電解質体と同様の状態となって、
ガスシール能力を発揮する。
たたし、この際使用する布状シートは、高温でしかも溶
融炭酸塩中において安定な物質で構成されていなければ
ならない。これに適した材料としてチタン酸リチウム繊
維やジルコニア繊維、アルミン酸リチウム繊維などがあ
るが、ジルコニア繊維やアルミン酸リチウム繊維はやや
高価であるため、工業的にはチタン酸リチウム繊維を主
に用いるのが好ましい。このチタン酸リチウムの繊維は
、チタン酸カリウムの繊維と炭酸リチウムとを高温で反
応させることによって、もとの繊維状態を保ったまま合
成することができる。そのだめ、先ずチタン酸カリウム
の繊維を用い、燃料電池作動に伴って昇温する際、同時
に反応させてチタン酸リチウムとすることも可能である
。
融炭酸塩中において安定な物質で構成されていなければ
ならない。これに適した材料としてチタン酸リチウム繊
維やジルコニア繊維、アルミン酸リチウム繊維などがあ
るが、ジルコニア繊維やアルミン酸リチウム繊維はやや
高価であるため、工業的にはチタン酸リチウム繊維を主
に用いるのが好ましい。このチタン酸リチウムの繊維は
、チタン酸カリウムの繊維と炭酸リチウムとを高温で反
応させることによって、もとの繊維状態を保ったまま合
成することができる。そのだめ、先ずチタン酸カリウム
の繊維を用い、燃料電池作動に伴って昇温する際、同時
に反応させてチタン酸リチウムとす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との混合体全テープ
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６００μｍのチタン酸リチウム繊維を主とし、結着
剤として約２０ ｗｔ％のバルブを含むことによりて構
成された布状シートを挾持し電解質体として用いた。
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６００μｍのチタン酸リチウム繊維を主とし、結着
剤として約２０ ｗｔ％のバルブを含むことによりて構
成された布状シートを挾持し電解質体として用いた。
電極にはアノード、カノ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まで昇温しで電池を作動させる
ヒートショックを１０回繰り返した。
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、数回ノヒー
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の効果が明ら
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の効果が明ら
かに得られた。
次に、炭酸塩とアルミン酸リチウムとの混合体全テープ
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５００μｍのチタン酸カリウム繊維を主とし、結着
剤として約２０ ｗｔ％のバルブを含むことによりて構
成された布状シート全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つており、電池全動作
状態にすることによって、チタン酸カリウムに同時にリ
チウムドープし、結果としてチタン酸リチウム全周いた
のと同じ状態になる。
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５００μｍのチタン酸カリウム繊維を主とし、結着
剤として約２０ ｗｔ％のバルブを含むことによりて構
成された布状シート全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つており、電池全動作
状態にすることによって、チタン酸カリウムに同時にリ
チウムドープし、結果としてチタン酸リチウム全周いた
のと同じ状態になる。
電極にはアノード、カソ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、６５
０゛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、６５
０゛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６６０°Ｃまで昇温しで電池を作動さ
せるヒートショックを１０回繰り返したが、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１０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６６０°Ｃまで昇温しで電池を作動さ
せるヒートショックを１０回繰り返したが、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１０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
以上の様にチタン酸リチウムを主とするセラミック繊維
からなる布状シートば、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
することが判明した。
からなる布状シートば、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
することが判明した。
Claims (2)
- （１）チタン酸リチウム繊維を主な構成材料とする布状
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）布状シートは、成型のための結着剤を含んでおり
、前記結着剤は溶融炭酸塩燃料電池の作動温度で飛散す
るものであ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 |
|---|---|---|---|
| JP61178035A JPS6334860A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61178035A JPS6334860A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6334860A true JPS6334860A (ja) | 1988-02-15 |
Family
ID=16041446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61178035A Pending JPS6334860A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6334860A (ja) |
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
- 1986-07-29 JP JP61178035A patent/JPS6334860A/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 |
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