JPH07326374A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPH07326374A
JPH07326374A JP6119166A JP11916694A JPH07326374A JP H07326374 A JPH07326374 A JP H07326374A JP 6119166 A JP6119166 A JP 6119166A JP 11916694 A JP11916694 A JP 11916694A JP H07326374 A JPH07326374 A JP H07326374A
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JP
Japan
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electrolyte
insulating frame
hole
fuel cell
seal member
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JP6119166A
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English (en)
Inventor
Yasuhiko Ito
靖彦 伊藤
Naoya Nakanishi
直哉 中西
Toshihiko Saito
俊彦 齋藤
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炭酸塩を電解質として用いた場合にも、電解
質の補給を行なうことができ、長期間に渡り高性能な放
電特性を示す燃料電池を提供することを目的とする。 【構成】 電解質板1、アノード2及びカソード3を有
するセルが積層された電池スタック6と、外部マニホー
ルド7との間に絶縁体8が介挿され、さらに電池スタッ
ク6と絶縁体8との間には、電池スタック6と絶縁体8
とのシールを行うシール部材9が設けられた燃料電池に
おいて、上記絶縁体8の外部露出面に電解質注入口81
aを設け、絶縁体8のシール部材9との対向表面に電解
質供給口81bを設け、さらに絶縁体8の内部には、上
記電解質注入口と電解質供給口とを連通する穴が設けら
れており、電解質注入口81aから注入された電解質が
絶縁体8内部の穴を通過して内部電解質供給口81bか
らシール部材9側に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池に関し、詳しく
は外部マニホールド方式燃料電池の絶縁フレームに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】燃料電池は、供給される化学エネルギー
を直接、電気エネルギーに変換するものであって、現在
では、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体
電解質型燃料電池等の研究が盛んに行なわれており、高
い発電効率が期待されている。
【0003】このような燃料電池は、電解質板を介し
て、カソードと,アノードとが配されたセルが、セパレ
ータと交互に複数個積層された電池スタックを有してお
り、アノードに水素を主成分とするアノードガス、カソ
ードに空気を主成分とするガスを供給し、電気反応を行
なわせている。このような燃料電池へのガスの供給方式
としては外部マニホールド方式と内部マニホールド方式
とがあり、外部マニホールド方式の燃料電池では、この
電池スタックの各反応ガス給排面に、マニホールドを設
け、上記したアノードガス、カソードガスの給排を行な
っている。但し、上記マニホールドは金属製なので、電
池スタックとの絶縁のため、マニホールドと電池スタッ
クとの間には額縁状の絶縁体が設けられており、さら
に、マニホールドと絶縁体との間には、ガスシールを行
なうためのシール部材が設けられ、マニホールドを電池
スタック方向に締め付けることで取付けが行なわれてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な燃料電池では、電池の運転を繰り返し行なっている
と、電池の運転時の熱により電解質が蒸発し、燃料電池
中から電解質が除々に消失しこれに伴い電池の放電電圧
が低下するという問題がある。また、溶融炭酸塩型燃料
電池の場合は、セパレータであるガス分離板やガス通路
を形成するコルゲート板の材料として用いられているス
テンレスと炭酸塩とが反応するによっても電解質の消失
がおこる。
【0005】このような電解質の消失を解消するため
に、リン酸型燃料電池では、ガス分離板内部に穴を設
け、この穴からリン酸塩をセルの電解質板に供給し消失
した電解質の補充を行なっていた。しかしながら、現在
ガス分離板に用いられている材料は、炭酸塩によって腐
食し易いものであり、上記のようにガス分離板内部に溶
融炭酸塩を通過させることは、耐蝕性の点で問題があ
り、この方法を実際に溶融炭酸塩型燃料電池に適用する
ことはできなかった。
【0006】本発明は、上記現状に鑑み行なわれたもの
であり、炭酸塩を電解質として用いた場合にも電解質の
補給を行なうことができ、且つ、長期間にわたり高性能
な放電特性を示す燃料電池を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1記載の発明は、電解質板、アノード及びカソ
ードを有するセルが積層された電池スタックと外部マニ
ホールドと、の間に絶縁フレームが介挿され、さらに電
池スタックと絶縁フレームとの間には、電池スタックと
絶縁フレームとのシールを行うシール部材が設けられた
燃料電池において,前記シール部材は電解質を保持し、
前記絶縁フレームには、その一端が絶縁フレームの外部
露出面に開口し、且つ、この開口部と前記シール部材と
を連通する穴または溝が設けられ、電解質が、前記開口
部から注入され、前記穴または溝を通過してシール部材
側に供給されることを特徴とする。
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、絶縁フレームの外部露出面に設けられた開
口部が電解質注入口であり、前記絶縁フレームのシール
部材対向面には電解質供給口が設けられ、さらに絶縁フ
レーム内部には電解質注入口と電解質供給口とを連通す
る穴が設けられ、電解質注入口から絶縁フレーム内部の
穴を通過して電解質供給口方向側に電解質が供給される
ことを特徴とする。
【0009】請求項3記載の発明は、請求項2記載の発
明において、絶縁フレームが4つの辺からなる四角型で
あり、当該絶縁フレームのスタック積層方向に延設され
た辺の上端に前記電解質注入口が設けられ、この辺の内
部には一端が電解質注入口で他端が閉じられた第一の穴
が積層方向に向かって設けられており、さらにこの辺の
シール部材対向面には電解質供給口が少なくとも1つ設
けられこの辺の内部には電解質供給口と前記第一の穴と
を連通するための第二の穴が設けられていることを特徴
とする。
【0010】請求項4記載の発明では、請求項1記載の
発明において、電解質が炭酸塩であり、前記絶縁フレー
ムがアルミナまたはジルコニアであることを特徴とす
る。
【0011】
【作用】本発明では、上記のように構成することにより
以下のように作用する。絶縁フレームの外部露出表面の
開口部から電解質を注入すると、絶縁フレームに設けら
れた穴または溝を通過してシール部材側に電解質が供給
される。この電解質はシール部材に一旦保持され、シー
ル部材と接触している電解質板がこの電解質を毛細管現
象により吸収しセル側への電解質の供給が行なわれる。
【0012】本発明では、炭酸塩と反応し易い材料が用
いられているガス分離板ではなく、絶縁フレームに電解
質をセルに補給するための穴が設けられているので、溶
融炭酸塩型の燃料電池にも用いることができる。また、
アルミナ、ジルコニアは溶融炭酸塩型燃料電池の作動温
度600〜700度においても炭酸塩に対して耐蝕性が
あるので、このような材料からなる絶縁フレームを電解
質が炭酸塩の場合に用いることにより、絶縁フレームの
耐久性が高くなる。
【0013】
【実施例】図面を参照しながら以下に本発明の実施例に
ついて説明を行なう。 (実施例)図1は本発明の一例にかかる外部マニホール
ド方式溶融炭酸塩型燃料電池の要部斜視図であり、図2
は図1のI-I 断面を示す図である。
【0014】図に示すように、外部マニホールド方式溶
融炭酸塩型燃料電池は、アルカリ金属炭酸塩電解質を含
有したセラミックス粉末からなる電解質板1を介してニ
ッケルを主成分とするアノード2と酸化ニッケルを主成
分とするカソード3とが配されたセル4がセパレータ5
と交互に複数個積層された電池スタック6と、電池スタ
ック6の反応ガス給排面に設けられた反応ガス給排用の
マニホールド7と、電池スタック6とマニホールド7と
を絶縁するための額縁状の絶縁体8を有している。さら
に、電池スタック6と絶縁体8との間、絶縁体8とマニ
ホールド7との間にはそれぞれ多孔質のセラッミク製フ
ェルトからなるガスシール用のシール部材9、10が設
けられている。(尚、図1には、ガス給排面の1面にし
かマニホールド7が図示されていないが、他の面にも同
様にマニホールド7、絶縁体8、シール部材9、10が
設けられている。) 上記額縁状の絶縁体8は4つの辺からなる四角型であ
り、この4つの辺の内の積層方向に延設された辺の一方
の内部には、電解質補給用の穴80が設けられている。
この電解質補給用の穴80は、スタック積層方向に延び
た縦穴80aとこの縦穴80aと連通する横穴80bと
からなる。上記縦穴80aの下端は閉じられており、一
方上端は絶縁体8の上端面に開口した状態にあり、この
開口部が外部から電解質を注入するための電解質注入口
81aとなる。また、横穴80bは一端が上記縦穴80
aと接続されており他端が、絶縁体8と電池スタック6
との間に設けられたシール部材9と接する面に開口して
おり、この開口部が電解質供給口81bとなり、絶縁体
8内部を通った電解質が電解質供給口81bからシール
部材9側に供給される。
【0015】尚、絶縁体8の材料としては、電池の通常
作動温度においても、炭酸塩に対する耐蝕性があるもの
が好ましく、具体的にはジルコニア、アルミナ等を用い
ることが望ましい。また、上記電池スタック6と、絶縁
体8との間に設けられたシール部材9は、電解質を保持
することができる。燃料電池を組み立てた状態では、シ
ール部材9の電池スタック6対向面と電解質板1とは接
触した状態にあり、シール部材9の絶縁体8対向面と上
記電解質供給口81bとが接触した状態にある。
【0016】上記したような、燃料電池において電解質
のセルへの補給は、以下のようにして行われる。図2の
矢印で示されるように、絶縁体8の上面に設けられた電
解質注入口81aから電解質が注入され、絶縁体8の内
部の縦穴80aを通過した電解質は、横穴80bを通過
し電解質供給口81bからシール部材9に供給され、一
旦シール部材9に保持される。シール部材9に保持され
た電解質は、電解質が欠乏した電解質板1の毛細管現象
によりセル内部側に吸い取られセルへの電解質の補給が
行なわれる。 (実験)上記した実施例の溶融炭酸塩型燃料電池を用い
て、電池の放電試験を行なったので、図3にその結果を
示す。
【0017】図3から明らかなように、放電電圧は時間
経過と共に低下し、放電初期に800mVあった放電電
圧が、5000時間後には750mVとなった。しかし
ながら、5000時間後の時点で絶縁体に設けられた電
解質補給用の穴から電解質を供給すると、初期と同等の
800mVに回復した。この結果から、電解質補給用の
穴から電解質が供給され,消失した電解質を補い,電池
特性の回復が確認できることが明らかになった。 (その他の事項) 電解質補給のための穴の設け方は、上記実施例に限
ることはなく、絶縁体の外部露出した部分に電解質を注
入する穴を設け、絶縁体の電池スタック側シール部材と
の対向面に穴を設け、両穴を連通する穴が絶縁体内部に
設けられていればよい。 上記実施例では、電解質をセルの電解質板に補給す
るために、絶縁体の内部に穴を設けたが、一端が絶縁体
の外部露出表面に開口した溝を絶縁体のシール部材対向
面に設け、開口部から電解質注入し、溝を通過させて電
解質の供給を行なうこともできる。 上記実施例では溶融炭酸塩型燃料電池について記載
したが、外部マニホールド方式で、運転時の電解質が液
体状の燃料電池であればこれに限ることはない。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば絶
縁フレームに電解質のセル方向への補給用の穴または溝
をもうけることにより、溶融炭酸塩電池においても電解
質の補給を行なうことができ、燃料電池内で電解質の欠
乏状態が生じるのを防止することができる。これによ
り、長期間にわたり高性能な放電特性を有する燃料電池
を提供できるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例にかかる外部マニホールド方式溶
融炭酸塩型燃料電池の要部斜視図である。
【図2】図1のI-I 断面図である。
【図3】実施例の電池の放電特性変化を示す図である。
【符号の説明】
1 電解質板 7 マニホールド 8 絶縁フレーム 80 電解質供給用の穴 80a縦穴 80b横穴 81a電解質注入口 81b電解質供給口

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電解質板、アノード及びカソードを有す
    るセルが積層された電池スタックと外部マニホールド
    と、の間に絶縁フレームが介挿され、 さらに電池スタックと絶縁フレームとの間には、電池ス
    タックと絶縁フレームとのシールを行うシール部材が設
    けられた燃料電池において,前記シール部材は電解質を
    保持し、 前記絶縁フレームには、その一端が絶縁フレームの外部
    露出面に開口し、且つ、この開口部と前記シール部材と
    を連通する穴または溝が設けられ、 電解質が、前記開口部から注入され、前記穴または溝を
    通過してシール部材側に供給されることを特徴とする燃
    料電池。
  2. 【請求項2】 前記絶縁フレームの外部露出面に設けら
    れた開口部が電解質注入口であり、 前記絶縁フレームのシール部材対向面には電解質供給口
    が設けられ、さらに絶縁フレーム内部には電解質注入口
    と電解質供給口とを連通する穴が設けられ、 電解質注入口から絶縁フレーム内部の穴を通過して電解
    質供給口方向側に電解質が供給されることを特徴とする
    請求項1記載の燃料電池。
  3. 【請求項3】 前記絶縁フレームが4つの辺からなる四
    角型であり、当該絶縁フレームのスタック積層方向に延
    設された辺の上端に前記電解質注入口が設けられ、この
    辺の内部には一端が電解質注入口で他端が閉じられた第
    一の穴が積層方向に向かって設けられており、さらにこ
    の辺のシール部材対向面には電解質供給口が少なくとも
    1つ設けられこの辺の内部には電解質供給口と前記第一
    の穴とを連通するための第二の穴が設けられていること
    を特徴とする請求項2記載の燃料電池。
  4. 【請求項4】 前記電解質が炭酸塩であり、前記絶縁フ
    レームがアルミナまたはジルコニアであることを特徴と
    する請求項1記載の燃料電池。
JP6119166A 1994-05-31 1994-05-31 燃料電池 Pending JPH07326374A (ja)

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