JPS62122070A - 溶融炭酸塩型燃料電池積層体の製造方法 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池積層体の製造方法Info
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- JPS62122070A JPS62122070A JP60263015A JP26301585A JPS62122070A JP S62122070 A JPS62122070 A JP S62122070A JP 60263015 A JP60263015 A JP 60263015A JP 26301585 A JP26301585 A JP 26301585A JP S62122070 A JPS62122070 A JP S62122070A
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、溶融炭酸塩型燃料電池積層体に係わり、特に
積１組立てが容易で、かつセル部品間の電気的な接触性
の向上化が図れるようにした溶融炭酸塩型燃料電池積層
体に関する。
積１組立てが容易で、かつセル部品間の電気的な接触性
の向上化が図れるようにした溶融炭酸塩型燃料電池積層
体に関する。
近年、高能率のエネルギー変換装置として溶融炭酸塩型
、燃料電池の開発が進められている。溶融炭酸塩型燃料
電池は、アルカリ炭酸塩からなる電解質を高温下で溶融
状態にし、電橋反応を起こさせるもので、リン酸型、固
体電解質型等の池の燃料電池に比べ、電橋反応が起り易
く、高価な貴金属触媒を必要とぜず、また、発電熱効率
が高い等の大きな特徴を有している。
、燃料電池の開発が進められている。溶融炭酸塩型燃料
電池は、アルカリ炭酸塩からなる電解質を高温下で溶融
状態にし、電橋反応を起こさせるもので、リン酸型、固
体電解質型等の池の燃料電池に比べ、電橋反応が起り易
く、高価な貴金属触媒を必要とぜず、また、発電熱効率
が高い等の大きな特徴を有している。
ところで、溶融炭酸塩型燃料電池で高出力の発電プラン
トを構成するには、単位電池の出力が微弱であることか
ら、複数の単位電池を直列に積層して積層体を構成し、
各単位電池の加算出力を得る必要がある。
トを構成するには、単位電池の出力が微弱であることか
ら、複数の単位電池を直列に積層して積層体を構成し、
各単位電池の加算出力を得る必要がある。
第４図は従来より提案されている積層構造を示すもので
ある。各単位電池１は、一対の多孔質電極、すなわち酸
化剤極（カソード）２ａおよび燃料ＩＮ！（アノード）
２ｂと、これらの間に介在させた炭酸塩からなる電解質
層３とで構成されている。
ある。各単位電池１は、一対の多孔質電極、すなわち酸
化剤極（カソード）２ａおよび燃料ＩＮ！（アノード）
２ｂと、これらの間に介在させた炭酸塩からなる電解質
層３とで構成されている。
これら各単位電池二は、単位電池１間の電気的な接続機
能と各電極板への反応ガスの通路を形成する機能とを兼
ね備えた導電性のセパレータ上を介して積層される。
能と各電極板への反応ガスの通路を形成する機能とを兼
ね備えた導電性のセパレータ上を介して積層される。
このセパレータ４は、導電性のセパレータ板５と、セパ
レータ板５の一方の面の対向する２辺部に例えばろう付
は固定されたステンレス゛鋼製の側壁部材６ａと、前記
セパレータ板５の他方の面で上記側壁部材６ａと直交す
る方向の対向する２辺部に例えばろう付は固定されたス
テンレス！！４製の側壁部材６ｂと、これら側壁部材６
ａ、６ｂで形成された反応ガスの通路７ａ、７ｂに嵌合
されて反応ガスを分流させる波板８ａ、８ｂとで構成さ
れている。
レータ板５の一方の面の対向する２辺部に例えばろう付
は固定されたステンレス゛鋼製の側壁部材６ａと、前記
セパレータ板５の他方の面で上記側壁部材６ａと直交す
る方向の対向する２辺部に例えばろう付は固定されたス
テンレス！！４製の側壁部材６ｂと、これら側壁部材６
ａ、６ｂで形成された反応ガスの通路７ａ、７ｂに嵌合
されて反応ガスを分流させる波板８ａ、８ｂとで構成さ
れている。
このように構成された燃料電池積層体Ｘの４つの側面に
は、反応ガスの分配、回収機能を有する図示しないマニ
ホールドが当てがわれる。そして、これらマニホールド
のうちの一つに酸化剤ガスＰを供給するとともに、隣接
するマニホールドに燃料ガスＱを供給し、燃料電池積層
体Ｘの内部で両ガスを電極反応に寄与させ、直流出力を
得た後、それぞれの対向するマニホールドから排ガスを
排気し得る構成となっている。
は、反応ガスの分配、回収機能を有する図示しないマニ
ホールドが当てがわれる。そして、これらマニホールド
のうちの一つに酸化剤ガスＰを供給するとともに、隣接
するマニホールドに燃料ガスＱを供給し、燃料電池積層
体Ｘの内部で両ガスを電極反応に寄与させ、直流出力を
得た後、それぞれの対向するマニホールドから排ガスを
排気し得る構成となっている。
しかしながら、このように構成された燃料電池積層体に
あっては、積層組立ての際、電解質層３、カソード２ａ
、セパレータ上の順に相互の位置を確認しながら積層し
てゆく必要があり、積層手順が複雑で組立て性が悪いと
いう問題があった。
あっては、積層組立ての際、電解質層３、カソード２ａ
、セパレータ上の順に相互の位置を確認しながら積層し
てゆく必要があり、積層手順が複雑で組立て性が悪いと
いう問題があった。
また、電極や波板等のセル部品間の良好な接触を確保す
るには、これらに高い厚み精度が要求されるという問題
もあった。
るには、これらに高い厚み精度が要求されるという問題
もあった。
本発明は、このような事情に基づきなされたもので、積
層部品点数が少なく、組立てが容易で、しかもセル部品
間の相互の接触を確実にとることができる溶融炭酸塩型
燃料電池積層体を提供することを目的とする。
層部品点数が少なく、組立てが容易で、しかもセル部品
間の相互の接触を確実にとることができる溶融炭酸塩型
燃料電池積層体を提供することを目的とする。
本発明は、溶融炭酸塩からなる電解質板の一方の面に酸
化剤極を配し、他方の面に燃料極を配してなる単位電池
を、セパレータ板、このセパレータ板の両面に配置され
たガス分流手段およびこれらガス分流手段のうち少なく
とも前記酸化剤極に接する側に１ｉｉｌ！置された穴開
き集電板を備えた導電性のセパレータを介して複数個積
層してなる溶融炭酸塩型燃料電池積層体において、少な
くとも前記セパレータ板と、前記ガス分流手段と、前記
穴開き集電板と、前記酸化剤極とを一体形成したことを
特徴としている。
化剤極を配し、他方の面に燃料極を配してなる単位電池
を、セパレータ板、このセパレータ板の両面に配置され
たガス分流手段およびこれらガス分流手段のうち少なく
とも前記酸化剤極に接する側に１ｉｉｌ！置された穴開
き集電板を備えた導電性のセパレータを介して複数個積
層してなる溶融炭酸塩型燃料電池積層体において、少な
くとも前記セパレータ板と、前記ガス分流手段と、前記
穴開き集電板と、前記酸化剤極とを一体形成したことを
特徴としている。
本発明によれば、セパレータ板と、ガス分流手段と、穴
開き集電板と、カソードとを予め一体化しているので、
セル部品間の位置決めのｖ！雑さが減少し、積層組立て
が容易になる。また、セル部品間の接触も良好となるの
で、燃料電池の高出力化にも寄与することができる。
開き集電板と、カソードとを予め一体化しているので、
セル部品間の位置決めのｖ！雑さが減少し、積層組立て
が容易になる。また、セル部品間の接触も良好となるの
で、燃料電池の高出力化にも寄与することができる。
以下、本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池８
１層体を、第１図および第２図に基づき説明する。
１層体を、第１図および第２図に基づき説明する。
この燃料電池積層体Ｙは、電解質板１１の一方の面に第
１の結合体ユを配し、他方の面に第２の結合体ユを配し
てなるものを複数積層して構成したものである。なお、
ここではこの燃料積層体Ｙにおける燃料ガスＱの供給・
排出面をそれぞれＡ、Ａ’ 面、同酸化剤ガスＰの供給
・排出面をそれぞれＢ、Ｂ’面と呼ぶことにする。
１の結合体ユを配し、他方の面に第２の結合体ユを配し
てなるものを複数積層して構成したものである。なお、
ここではこの燃料積層体Ｙにおける燃料ガスＱの供給・
排出面をそれぞれＡ、Ａ’ 面、同酸化剤ガスＰの供給
・排出面をそれぞれＢ、Ｂ’面と呼ぶことにする。
電解質板１１は、例えば炭酸塩電解質粉末と保持用のセ
ラミック粉末とを混合しホットプレスによって板状に形
成したものである。
ラミック粉末とを混合しホットプレスによって板状に形
成したものである。
第１の結合体ユは、本実施例における要旨となる部分で
あり、第２図にその分解斜視図を示す。
あり、第２図にその分解斜視図を示す。
すなわち、この第１の結合体旦は、セパレータ板２１、
波板２２、穴開き集電板２３およびカソード２４を、図
示の如く積層して一体に結合したものである。セパレー
タ板２１は、板状体のＡ。
波板２２、穴開き集電板２３およびカソード２４を、図
示の如く積層して一体に結合したものである。セパレー
タ板２１は、板状体のＡ。
Ａ′面に位置する対向辺部を波板２２の厚さ分だけ下方
に折曲げたものであり、穴開き集電板２３は、セパレー
タ板２１の上記折曲げ部分のＬ字端面と嵌合する立上げ
部分を４隅に設けて形成される。これらセパレータ板２
１、波板２２および穴開き集電板２３は、例えば０．３
＃の厚みのステンレス鋼板を板金して形成することがで
きる。そして、セパレータ板２１と穴開き集電板２３と
をＡ、Ａ’面に位置する部分やＬ字端面部分（Ｃ端面）
で溶接し、波板２２をセパレータ板２１と接する所定部
分（Ｄ点）で点溶接することにより、三者を一体化して
いる。また、カソード２４は、例えば酸化ニッケル粒子
を、水酸化リチウム水溶液（飽和）と混合し、スラリー
とした後に、８５０°Ｃで空気中で熱処理を施し、リチ
ウム化酸化ニッケルとした後、ボットミルで約１０譚径
の２次粒子としたものを、ポリエチレンバインダーと９
５＝５の比（重量比）で均一に混合し、ホットロールに
より約１Ｍの厚さにシート化したものを用いる。このカ
ソード２４は穴開き集電板２３の下面に約８０℃で圧着
一体化される。なお、この時、穴開き集電板２３とカソ
ード２４との間のＡ、Ａ’面に位置する部分には、低融
点のホウ酸系ガラスを主成分とするシール材２５が介装
される。このシール材２５は、燃料電池昇温時に溶融し
てカソード２４の端部にしみ込み、ウェットシールを形
成する。
に折曲げたものであり、穴開き集電板２３は、セパレー
タ板２１の上記折曲げ部分のＬ字端面と嵌合する立上げ
部分を４隅に設けて形成される。これらセパレータ板２
１、波板２２および穴開き集電板２３は、例えば０．３
＃の厚みのステンレス鋼板を板金して形成することがで
きる。そして、セパレータ板２１と穴開き集電板２３と
をＡ、Ａ’面に位置する部分やＬ字端面部分（Ｃ端面）
で溶接し、波板２２をセパレータ板２１と接する所定部
分（Ｄ点）で点溶接することにより、三者を一体化して
いる。また、カソード２４は、例えば酸化ニッケル粒子
を、水酸化リチウム水溶液（飽和）と混合し、スラリー
とした後に、８５０°Ｃで空気中で熱処理を施し、リチ
ウム化酸化ニッケルとした後、ボットミルで約１０譚径
の２次粒子としたものを、ポリエチレンバインダーと９
５＝５の比（重量比）で均一に混合し、ホットロールに
より約１Ｍの厚さにシート化したものを用いる。このカ
ソード２４は穴開き集電板２３の下面に約８０℃で圧着
一体化される。なお、この時、穴開き集電板２３とカソ
ード２４との間のＡ、Ａ’面に位置する部分には、低融
点のホウ酸系ガラスを主成分とするシール材２５が介装
される。このシール材２５は、燃料電池昇温時に溶融し
てカソード２４の端部にしみ込み、ウェットシールを形
成する。
第２の結合体１支は、燃料ガス通流用の高気孔率金属多
孔質板３１の上面にアノード３２を配し、さらにこの結
合体のＢ、Ｂ’ 面に位置する端部をガスしヤ蔽板３３
で覆って一体化したものである。
孔質板３１の上面にアノード３２を配し、さらにこの結
合体のＢ、Ｂ’ 面に位置する端部をガスしヤ蔽板３３
で覆って一体化したものである。
そして、これら第１の結合体且および第２の結合体上１
を、カソード２４とアノード３２とがそれぞれ電解質板
１１に接するように、かつそれぞれのガス流路が直交す
るように電解質板１１の両面に配すと、燃料電池積層体
Ｙが構成される。
を、カソード２４とアノード３２とがそれぞれ電解質板
１１に接するように、かつそれぞれのガス流路が直交す
るように電解質板１１の両面に配すと、燃料電池積層体
Ｙが構成される。
これにより、燃料電池積層体Ｙの電解質板１１とカソー
ド２４およびアノード３２で単位電池４１が形成され、
その池のセル部品でセパレータ４２が形成される。
ド２４およびアノード３２で単位電池４１が形成され、
その池のセル部品でセパレータ４２が形成される。
本発明者等は、上記の燃料電池積層体Ｙを構成し、この
燃料電池積層体Ｙの上下から図示しない導電性のエンド
プレートを当てがい、締付けた後、各側面に低融点のガ
ラスを含むシール材を介して反応ガス案内用の図示しな
いマニホールドを装着した。そして、この燃料電池を４
２０℃まで昇温し、４２０ ’Ｃで酸化剤ガスＰとして
空気を通流させ、カソード２４のポリエチレンバインダ
ーを揮散させた。その後、更に６５０℃まで昇温し、酸
化剤ガスＰとして空気／炭酸ガスを８面からＢ′面へと
通流させ、また燃料ガスＱとして水素／炭酸ガスをＡ面
からＡ′面へと通流させ発電させた。
燃料電池積層体Ｙの上下から図示しない導電性のエンド
プレートを当てがい、締付けた後、各側面に低融点のガ
ラスを含むシール材を介して反応ガス案内用の図示しな
いマニホールドを装着した。そして、この燃料電池を４
２０℃まで昇温し、４２０ ’Ｃで酸化剤ガスＰとして
空気を通流させ、カソード２４のポリエチレンバインダ
ーを揮散させた。その後、更に６５０℃まで昇温し、酸
化剤ガスＰとして空気／炭酸ガスを８面からＢ′面へと
通流させ、また燃料ガスＱとして水素／炭酸ガスをＡ面
からＡ′面へと通流させ発電させた。
なお、比較例として第４図に示す従来の燃料電池積層体
Ｘを用いて同様に発電実験を行なった。
Ｘを用いて同様に発電実験を行なった。
この結果、本実施例の積層体Ｙは、比較例の積一体Ｘに
比べ、単セル当りのオーミンクな抵抗が０．２Ω・ｃｄ
低下し、０．１５Ａ／ｃｎの単セル当りの電圧が３０ｍ
Ｖ高くなり、セル部品間の接触が良好になった。
比べ、単セル当りのオーミンクな抵抗が０．２Ω・ｃｄ
低下し、０．１５Ａ／ｃｎの単セル当りの電圧が３０ｍ
Ｖ高くなり、セル部品間の接触が良好になった。
本実施例によれば、セパレータ４２の一部を構成する第
１の結合体１２が、金属薄板の組合わせで形成されてい
るので、製造性が良好なのは勿論のこと、この場合には
、第４図に示すようなステンレス鋼製のムク材で形成さ
れたシール用の側壁部材６ａ、６ｂを必要としないので
、燃料電池の経世化を図ることができる。
１の結合体１２が、金属薄板の組合わせで形成されてい
るので、製造性が良好なのは勿論のこと、この場合には
、第４図に示すようなステンレス鋼製のムク材で形成さ
れたシール用の側壁部材６ａ、６ｂを必要としないので
、燃料電池の経世化を図ることができる。
また、カソード２４と穴開き集電板２３とが一体化され
ているので、組立ての際の部品点数が少なく、組立て工
程の低減化が図れ、かつ部品相互間の位置合わせも容易
になる。
ているので、組立ての際の部品点数が少なく、組立て工
程の低減化が図れ、かつ部品相互間の位置合わせも容易
になる。
また、発電試験時のオーミック抵抗の低減からも明らか
なように、カソード２４とセパレータ４２の一体形成に
より、この両者の接触抵抗が低減し、また、カソード２
４が有機バインダーを含んで可撓性を有していることか
ら、カソード２４と電解質板１１との間の接触も良好に
なった。
なように、カソード２４とセパレータ４２の一体形成に
より、この両者の接触抵抗が低減し、また、カソード２
４が有機バインダーを含んで可撓性を有していることか
ら、カソード２４と電解質板１１との間の接触も良好に
なった。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。
い。
例えば前述した第１の結合体ユを、第３図に示すような
構成としても良い。この第１の結合体５１は、セパレー
タ板５２の端部を下方に折曲げ、さらにこの折曲げた部
分を内側に折曲げるように板金加工を施し、これら折曲
げ部の端面同士を繋ぐようにして平板状の穴開き集電板
５３を溶接固定したものである。
構成としても良い。この第１の結合体５１は、セパレー
タ板５２の端部を下方に折曲げ、さらにこの折曲げた部
分を内側に折曲げるように板金加工を施し、これら折曲
げ部の端面同士を繋ぐようにして平板状の穴開き集電板
５３を溶接固定したものである。
また、穴開き集電板のカソードに接する側の表面を電気
化学的な酸化リチウム処理により、リチウム化酸化ニッ
ケルとしても良い。カソードは、酸化ニッケル粉末を用
いたものに代え、またはこれに加えてＬ ｉ ＦｅＯ２
，Ｌ １２Ｍｎ０：＋ 。
化学的な酸化リチウム処理により、リチウム化酸化ニッ
ケルとしても良い。カソードは、酸化ニッケル粉末を用
いたものに代え、またはこれに加えてＬ ｉ ＦｅＯ２
，Ｌ １２Ｍｎ０：＋ 。
ＬａＮ ｉｏ３．ＬａＣ００ａを用いても良い。また、
酸化ニッケルのリチウム化には、Ｌｉ０１−１の水溶液
を用いたが、酢ＩＬｉの水溶液としても良い。
酸化ニッケルのリチウム化には、Ｌｉ０１−１の水溶液
を用いたが、酢ＩＬｉの水溶液としても良い。
この他、本発明は、アノード側ガス通流用金属多孔質板
の代わりに、カソード側と同じような波板を用いたり、
また、第１の結合体ユと第２の結合体１３とを溶接一体
化するなど、その要旨を逸脱しない範囲での種々の変更
が考えられる。
の代わりに、カソード側と同じような波板を用いたり、
また、第１の結合体ユと第２の結合体１３とを溶接一体
化するなど、その要旨を逸脱しない範囲での種々の変更
が考えられる。
第１図は本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池
積層体の構成を示す分解斜視図、第２図は同積層体にお
ける第１の結合体の分解斜視図、第３図は本発明の他の
実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池積層体の第１の結合
体の分解斜視図、第４図は従来の溶融炭酸塩型燃料電池
積層体の構成を示す分解斜視図である。 １．４１・・・単位電池、２ａ、２４・・・カソード、
２ｂ、３２・・・アノード、３・・・電解質層、４．４
２・・・セパレータ、５，２１．５２・・・セパレータ
板、８ ａ、 ８ ｂ、 ２２・・・波板、１１−・・
電解質板、１２゜１−・・−第１の結合体、ユ・・・第
２の結合体、２３゜５３・・・穴開き集電板、２５・・
・シール材、３１・・・高気孔率金属多孔質板、３３・
・・ガスしヤ蔽板、Ｐ・・・酸化剤ガス、Ｑ・・・燃料
ガス。 第２図 第３図
積層体の構成を示す分解斜視図、第２図は同積層体にお
ける第１の結合体の分解斜視図、第３図は本発明の他の
実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池積層体の第１の結合
体の分解斜視図、第４図は従来の溶融炭酸塩型燃料電池
積層体の構成を示す分解斜視図である。 １．４１・・・単位電池、２ａ、２４・・・カソード、
２ｂ、３２・・・アノード、３・・・電解質層、４．４
２・・・セパレータ、５，２１．５２・・・セパレータ
板、８ ａ、 ８ ｂ、 ２２・・・波板、１１−・・
電解質板、１２゜１−・・−第１の結合体、ユ・・・第
２の結合体、２３゜５３・・・穴開き集電板、２５・・
・シール材、３１・・・高気孔率金属多孔質板、３３・
・・ガスしヤ蔽板、Ｐ・・・酸化剤ガス、Ｑ・・・燃料
ガス。 第２図 第３図
Claims (3)
- （１）溶融炭酸塩からなる電解質板の一方の面に酸化剤
極を配し、他方の面に燃料極を配してなる単位電池を、
セパレータ板、このセパレータ板の両面に配置されたガ
ス分流手段およびこれらガス分流手段のうち少なくとも
前記酸化剤極に接する側に配置された穴開き集電板を備
えた導電性のセパレータを介して複数個積層してなる溶
融炭酸塩型燃料電池積層体において、少なくとも前記セ
パレータ板と、前記ガス分流手段と、前記穴開き集電板
と、前記酸化剤極とを一体形成したことを特徴とする溶
融炭酸塩型燃料電池積層体。 - （２）前記酸化剤極は、リチウム化された金層酸化物と
有機バインダーとを混合しシート化して前記穴開き集電
板に圧着形成されたものであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の溶融炭酸塩型燃料電池積層体。 - （３）前記ガス分流手段は、前記セパレータ板と前記穴
開き集電板との間に溶接固定された波状薄板であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶融炭酸塩型
燃料電池積層体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60263015A JPH0782863B2 (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 溶融炭酸塩型燃料電池積層体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60263015A JPH0782863B2 (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 溶融炭酸塩型燃料電池積層体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62122070A true JPS62122070A (ja) | 1987-06-03 |
| JPH0782863B2 JPH0782863B2 (ja) | 1995-09-06 |
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1985
- 1985-11-22 JP JP60263015A patent/JPH0782863B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2830927B2 (ja) * | 1990-04-20 | 1998-12-02 | ベル コミュニケーションズ リサーチ インコーポレーテッド | モジュール式燃料電池の合同体 |
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| JPH0782863B2 (ja) | 1995-09-06 |
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