JPS636754A - 溶融炭酸塩型燃料電池の初期運転起動方法 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池の初期運転起動方法Info
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- JPS636754A JPS636754A JP61149173A JP14917386A JPS636754A JP S636754 A JPS636754 A JP S636754A JP 61149173 A JP61149173 A JP 61149173A JP 14917386 A JP14917386 A JP 14917386A JP S636754 A JPS636754 A JP S636754A
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- H01M8/142—Fuel cells with fused electrolytes the anode and the cathode being gas-permeable electrodes or electrode layers with matrix-supported or semi-solid matrix-reinforced electrolyte
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- 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
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- Y02E60/50—Fuel cells
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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
この発明は、熔融炭酸塩型燃料電池の初期運転始動方法
に間する。
に間する。
まず第3図により溶融炭酸塩型燃料電池の一般構造を示
す。図において1は例えぼりチウムアルミネート等のセ
ラミック粉末と電解質である炭酸リチウム、炭酸カルシ
ウム等の炭酸塩粉末を混合して固めたペースト構造の電
解質板であり、該電解質板1を挟んでその両側にはニッ
ケルあるいはニッケルとコバルト、クロム合金の多孔質
焼結板として作られたアノード電極2.カソード電極3
、およびステンレス鋼製のガス分M仮4が配置され、さ
らに各電極2,3とガス分Mj54との間には波形集電
板を介装して単セルを構成している。 ′ところ
でかかる溶融炭酸塩型燃料電池を初期運転するには、ま
ず第3図に示した電池組立体を所定の締付圧で締付けた
状態でセル温度を室温から電解質板1に保持されている
炭酸塩が溶融する温度まで昇温し、引き続きさらに電池
の運転温度まで高めた状態でアノード、カソード側へ燃
料、酸化剤の反応ガスを供給して運転に入る方法が一般
に採られている。しかしながら前記した従来の初期運転
始動方法では、しばしば昇温過程で電解質仮lが割れる
事態の発生することがある。しかもこのような事態が発
生すると、電解質板1の割れ目を通じて燃料ガスと酸化
剤ガスとが混合し合ういわゆる反応ガスのクロスリーク
が生じ、そのガス混合の程度により電池電圧の低下、さ
らには燃焼、爆発等の重大な故障に進展するおそれがあ
る。 そこで前記した電解質板の割れの原因に付いて発明者が
各種実験、考察を経て究明したところによれば、その原
因は電解質板1.電極2,3およびガス分離板4の材質
相違による温度膨張係数の相違、並びに電解質仮lに保
持されている炭酸塩が固相から液相に変わる際の体積膨
張に起因し、電池組立体を締付た状態で昇温すると前記
した温度膨張係数差、炭酸塩の溶融に伴う体積膨張によ
り電解質仮1に歪が加わって割れが発生することが判明
した。
す。図において1は例えぼりチウムアルミネート等のセ
ラミック粉末と電解質である炭酸リチウム、炭酸カルシ
ウム等の炭酸塩粉末を混合して固めたペースト構造の電
解質板であり、該電解質板1を挟んでその両側にはニッ
ケルあるいはニッケルとコバルト、クロム合金の多孔質
焼結板として作られたアノード電極2.カソード電極3
、およびステンレス鋼製のガス分M仮4が配置され、さ
らに各電極2,3とガス分Mj54との間には波形集電
板を介装して単セルを構成している。 ′ところ
でかかる溶融炭酸塩型燃料電池を初期運転するには、ま
ず第3図に示した電池組立体を所定の締付圧で締付けた
状態でセル温度を室温から電解質板1に保持されている
炭酸塩が溶融する温度まで昇温し、引き続きさらに電池
の運転温度まで高めた状態でアノード、カソード側へ燃
料、酸化剤の反応ガスを供給して運転に入る方法が一般
に採られている。しかしながら前記した従来の初期運転
始動方法では、しばしば昇温過程で電解質仮lが割れる
事態の発生することがある。しかもこのような事態が発
生すると、電解質板1の割れ目を通じて燃料ガスと酸化
剤ガスとが混合し合ういわゆる反応ガスのクロスリーク
が生じ、そのガス混合の程度により電池電圧の低下、さ
らには燃焼、爆発等の重大な故障に進展するおそれがあ
る。 そこで前記した電解質板の割れの原因に付いて発明者が
各種実験、考察を経て究明したところによれば、その原
因は電解質板1.電極2,3およびガス分離板4の材質
相違による温度膨張係数の相違、並びに電解質仮lに保
持されている炭酸塩が固相から液相に変わる際の体積膨
張に起因し、電池組立体を締付た状態で昇温すると前記
した温度膨張係数差、炭酸塩の溶融に伴う体積膨張によ
り電解質仮1に歪が加わって割れが発生することが判明
した。
この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、初
期運転開始時の昇温過程で電解質仮に割れが生じるのを
防止して運転が確立できるようにした溶融炭酸塩型燃料
電池の初期運転始動方法を提供することを目的とする。
期運転開始時の昇温過程で電解質仮に割れが生じるのを
防止して運転が確立できるようにした溶融炭酸塩型燃料
電池の初期運転始動方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、この発明は初期運転開始に
際し、運転準備ステップとして締付圧を加えずに電解質
板をガス分離板の間へ自由状態に介装して電池を組立て
る仮組立工程と、仮組立状態のままセル温度を室温から
昇温して電解質仮に保持されている炭酸塩を溶融させる
昇温工程と、昇温状態のまま電池組立体を所定の締付圧
で締付ける本組立工程を順に行い、しかる後に反応ガス
を供給して運転を確立するようにしたものである。 ここで前記の仮組立工程では、ガス分離板の間に例えば
電解質板の板厚よりも厚いスペーサを電解質板の周域に
並置介装することにより電解質板をガス分離板の間で自
由状態に保持し、かつ本組立工程では前記スペーサを取
り外して電池組立体を締付けるようにする。 すなわち、先記した電解質仮の割れ原因を究明する実験
、考察の過程で、電解質仮は機械的な拘束を受けずに自
由な状態にあれば、ガス分離板。 電i等との温度膨張差の影響を受けないので昇温過程で
割れが発生しないことを見い出した。したがって前記起
動方法のように炭酸塩が溶融状態になるまでの昇温工程
で電解質板に締付力を加えずに自由な状態に置くことに
より電解質板の割れ発生を確実に防止できるようになる
。なお、炭酸塩が溶融状態になった後は、本組立工程で
電池組立体を締付けた上でさらに高い運転温度まで昇温
しても電解質仮に割れの発生する恐れはない。
際し、運転準備ステップとして締付圧を加えずに電解質
板をガス分離板の間へ自由状態に介装して電池を組立て
る仮組立工程と、仮組立状態のままセル温度を室温から
昇温して電解質仮に保持されている炭酸塩を溶融させる
昇温工程と、昇温状態のまま電池組立体を所定の締付圧
で締付ける本組立工程を順に行い、しかる後に反応ガス
を供給して運転を確立するようにしたものである。 ここで前記の仮組立工程では、ガス分離板の間に例えば
電解質板の板厚よりも厚いスペーサを電解質板の周域に
並置介装することにより電解質板をガス分離板の間で自
由状態に保持し、かつ本組立工程では前記スペーサを取
り外して電池組立体を締付けるようにする。 すなわち、先記した電解質仮の割れ原因を究明する実験
、考察の過程で、電解質仮は機械的な拘束を受けずに自
由な状態にあれば、ガス分離板。 電i等との温度膨張差の影響を受けないので昇温過程で
割れが発生しないことを見い出した。したがって前記起
動方法のように炭酸塩が溶融状態になるまでの昇温工程
で電解質板に締付力を加えずに自由な状態に置くことに
より電解質板の割れ発生を確実に防止できるようになる
。なお、炭酸塩が溶融状態になった後は、本組立工程で
電池組立体を締付けた上でさらに高い運転温度まで昇温
しても電解質仮に割れの発生する恐れはない。
まず第1図、第2図に本発明の方法における仮組立工程
での電池の組立状態を示す、なお図中で第3図に対応す
る同一部材には同じ符号が付しである。すなわち板圧1
.5 mmの電解質仮1の周囲四箇所にはあらかじめ僅
かな切欠部1aが形成されており、この切欠部1aに電
解質板lの板圧より0.3■厚い板圧148■のスペー
サ6を挿入し、電解質板lとともに上下のガス分離vi
、4の間に介装する。 したがってこの仮組立状態では電解質板lは下側のガス
分離板4の上にs2置されているだけで上側のガス分離
板との間に拘束されることなく自由状態に在る。 さて)3融炭酸塩型燃料電池の初期運転開始に際しては
、運転に入る前の準備工程として、まず仮組立工程では
締付力を加え無い状態で第1図、第2図に示したように
電池を仮組立てする。続く昇温工程では仮組立の状態の
ままセル温度を室温から52Q℃まで昇温する。この昇
温セル温度になると電解質板1に保持されている炭酸塩
は完全に溶融状態になる6次の本組立工程に移り、昇温
状態のまま前記のスペーサ6を電池組立体より取り外し
た上で所定の締付圧2 kg/ cdを加えて電池を本
組立し、さらにセル温度を電池運転温度である(50℃
まで高める。ここで運転の準(faB勢が整い、次に電
池のアノード、カソード側に燃料、酸化剤ガスを供給し
て初期運転を確立する。 −方、前記の起動方法により実際に溶融炭酸塩型燃料電
池の実機運転を行ったところによれば、運転確立後の開
回路電圧は1080儒Vを示した。こねにより反応ガス
のクロスリークの発生はなく、したがって電解質仮には
昇温過程での割れ発生が解く健全な状態を維持している
ことがT11!認さ、れた。 すなわち昇温過程で万一電解’xiに割れが生じると、
先述したように電解質仮の割れ目を通じてカスのクロス
リークが生じて反応ガスが混合し、力・つその混合の程
度に応じて開回路電圧が前記の(1よりも低下するよう
になるし、ガスのクロスリークが全く無ければ開回路電
圧は上記の値を示すことになり、これにより電解質仮の
健全性を開回路電圧により判別できる。 〔発明の効果] 以上述べたようにこの発明によれば、燃料電拗5 の
初期運転開始に際し、運転準備工程として締付圧を加え
ずに電解質仮をガス分離板の間へ自由状1 態に介装
して電池を組立てる仮組立工程と、仮組立状態のままセ
ル温度を室温から昇温して電解質仮に保持されている炭
酸塩を溶融させる昇温工程と、昇温状態のまま電池組立
体を所定の締付圧で締付ける本組立工程を順に行い、し
かる後に反応ガスを供給して運転に入るようにしたこと
により、電池の昇1過程で電解質板に割れが発生するの
を確実に防止することができ、がくして反応ガスのクロ
スリークにより電池電圧の低下1反応ガスの混合に起因
する燃焼、爆発等のトラブル発生を未然に防いで安全に
初期運転を開始することができる。
での電池の組立状態を示す、なお図中で第3図に対応す
る同一部材には同じ符号が付しである。すなわち板圧1
.5 mmの電解質仮1の周囲四箇所にはあらかじめ僅
かな切欠部1aが形成されており、この切欠部1aに電
解質板lの板圧より0.3■厚い板圧148■のスペー
サ6を挿入し、電解質板lとともに上下のガス分離vi
、4の間に介装する。 したがってこの仮組立状態では電解質板lは下側のガス
分離板4の上にs2置されているだけで上側のガス分離
板との間に拘束されることなく自由状態に在る。 さて)3融炭酸塩型燃料電池の初期運転開始に際しては
、運転に入る前の準備工程として、まず仮組立工程では
締付力を加え無い状態で第1図、第2図に示したように
電池を仮組立てする。続く昇温工程では仮組立の状態の
ままセル温度を室温から52Q℃まで昇温する。この昇
温セル温度になると電解質板1に保持されている炭酸塩
は完全に溶融状態になる6次の本組立工程に移り、昇温
状態のまま前記のスペーサ6を電池組立体より取り外し
た上で所定の締付圧2 kg/ cdを加えて電池を本
組立し、さらにセル温度を電池運転温度である(50℃
まで高める。ここで運転の準(faB勢が整い、次に電
池のアノード、カソード側に燃料、酸化剤ガスを供給し
て初期運転を確立する。 −方、前記の起動方法により実際に溶融炭酸塩型燃料電
池の実機運転を行ったところによれば、運転確立後の開
回路電圧は1080儒Vを示した。こねにより反応ガス
のクロスリークの発生はなく、したがって電解質仮には
昇温過程での割れ発生が解く健全な状態を維持している
ことがT11!認さ、れた。 すなわち昇温過程で万一電解’xiに割れが生じると、
先述したように電解質仮の割れ目を通じてカスのクロス
リークが生じて反応ガスが混合し、力・つその混合の程
度に応じて開回路電圧が前記の(1よりも低下するよう
になるし、ガスのクロスリークが全く無ければ開回路電
圧は上記の値を示すことになり、これにより電解質仮の
健全性を開回路電圧により判別できる。 〔発明の効果] 以上述べたようにこの発明によれば、燃料電拗5 の
初期運転開始に際し、運転準備工程として締付圧を加え
ずに電解質仮をガス分離板の間へ自由状1 態に介装
して電池を組立てる仮組立工程と、仮組立状態のままセ
ル温度を室温から昇温して電解質仮に保持されている炭
酸塩を溶融させる昇温工程と、昇温状態のまま電池組立
体を所定の締付圧で締付ける本組立工程を順に行い、し
かる後に反応ガスを供給して運転に入るようにしたこと
により、電池の昇1過程で電解質板に割れが発生するの
を確実に防止することができ、がくして反応ガスのクロ
スリークにより電池電圧の低下1反応ガスの混合に起因
する燃焼、爆発等のトラブル発生を未然に防いで安全に
初期運転を開始することができる。
第1図は本発明の方法の仮組立ステップにおける電池の
仮組立状態を示す断面図、第2図は第1図における電解
質仮およびスペーサの平面展開図、第3図は溶融炭酸塩
型燃料電池の一般構造を示す、 断面図である。各図
において、 1:tSif賞板、1a:切欠部、2ニアノード電極。 3:カソード電極、4:ガス分離板、5:波形集tvi
、6=スペーサ。 ′f理大人弁理士山 口 舅 第2図
仮組立状態を示す断面図、第2図は第1図における電解
質仮およびスペーサの平面展開図、第3図は溶融炭酸塩
型燃料電池の一般構造を示す、 断面図である。各図
において、 1:tSif賞板、1a:切欠部、2ニアノード電極。 3:カソード電極、4:ガス分離板、5:波形集tvi
、6=スペーサ。 ′f理大人弁理士山 口 舅 第2図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)炭酸塩を保持した電解質板を挟んでその両側にアノ
ード電極、カソード電極、およびガス分離板を配して成
る溶融炭酸塩型燃料電池の初期運転開始に際し、運転準
備ステップとして締付圧を加えずに電解質板をガス分離
板の間へ自由状態に介装して電池を組立てる仮組立工程
と、仮組立状態のままセル温度を室温から昇温して電解
質板に保持されている炭酸塩を溶融させる昇温工程と、
昇温状態のまま電池組立体を所定の締付圧で締付ける本
組立工程を順に行い、しかる後に反応ガスを供給して運
転を確立するようにしたことを特徴とする溶融炭酸塩型
燃料電池の初期運転起動方法。 2)特許請求の範囲第1項記載の初期運転起動方法にお
いて、仮組立工程の際に電解質板の周域に電解質板の板
厚より厚いスペーサを並置してガス分離板の間に介装し
、本組立工程で前記スペーサを取り外すことを特徴とす
る溶融炭酸塩型燃料電池の初期運転起動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61149173A JPS636754A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 溶融炭酸塩型燃料電池の初期運転起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61149173A JPS636754A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 溶融炭酸塩型燃料電池の初期運転起動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS636754A true JPS636754A (ja) | 1988-01-12 |
Family
ID=15469394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61149173A Pending JPS636754A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 溶融炭酸塩型燃料電池の初期運転起動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS636754A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6037675A (ja) * | 1983-08-09 | 1985-02-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 溶融炭酸塩燃料電池 |
-
1986
- 1986-06-25 JP JP61149173A patent/JPS636754A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6037675A (ja) * | 1983-08-09 | 1985-02-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 溶融炭酸塩燃料電池 |
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