JPH0754708B2 - Molten carbonate fuel cell - Google Patents
Molten carbonate fuel cellInfo
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- JPH0754708B2 JPH0754708B2 JP2185365A JP18536590A JPH0754708B2 JP H0754708 B2 JPH0754708 B2 JP H0754708B2 JP 2185365 A JP2185365 A JP 2185365A JP 18536590 A JP18536590 A JP 18536590A JP H0754708 B2 JPH0754708 B2 JP H0754708B2
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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型燃料電池における炭酸塩のリザー
バの構造に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to the structure of a carbonate reservoir in a molten carbonate fuel cell.
[従来の技術] 従来の溶融炭酸塩型燃料電池における炭酸塩リザーバと
電解質板及び電極板との関係を両者の接合関係で分類す
ると、リザーバが、特開昭62-234870号公報に記載のよ
うに電解質板と電極(アノード、カソード)の両者に直
接に接している構造のものと、特開昭63-318074号公報
及び特開昭61-269861号公報に記載のように電解質板の
みに接していて電極には接していない構造とに分類され
る。[Prior Art] When the relationship between the carbonate reservoir and the electrolyte plate and the electrode plate in the conventional molten carbonate fuel cell is classified according to the joint relationship between them, the reservoir is as described in JP-A-62-234870. Of the structure in which both the electrolyte plate and the electrodes (anode, cathode) are in direct contact with each other, and as described in JP-A-63-318074 and JP-A-61-269861, only the electrolyte plate is contacted. However, the structure is not in contact with the electrodes.
一方、リザーバ内部が密閉されているか、他のガス雰囲
気と連通しているかで従来例を分類すると、特開昭62-2
34870号公報及び特開昭63-318074号公報に記載のものは
密閉されたリザーバであり、特開昭61-269861号公報に
記載のものは電池周囲のガス雰囲気(通常は窒素ガス)
と連通したリザーバである。On the other hand, the conventional examples are classified according to whether the inside of the reservoir is sealed or communicated with another gas atmosphere.
Those disclosed in JP 34870 and JP 63-318074 are sealed reservoirs, and those described in JP 61-269861 are gas atmospheres around the battery (usually nitrogen gas).
It is a reservoir in communication with.
また、リザーバの設置位置で従来例を分類すると、上記
の従来例はいずれも電池端部にリザーバを設けており、
電池端部のリザーバから電解質板及び電極に炭酸塩を補
給する構造になっている。Further, when classifying the conventional examples by the installation position of the reservoir, in all the above conventional examples, the reservoir is provided at the battery end,
The structure is such that carbonate is replenished from the reservoir at the end of the battery to the electrolyte plate and the electrode.
[発明が解決しようとする課題] 溶融炭酸塩型燃料電池では、アノードとカソードの炭酸
塩吸収力バランスによって各電極内の炭酸塩量を調整し
て、最高のセル性能を発現しようとする。電極内の炭酸
塩が必要以上に多くなると、電極内部で反応ガスのガス
拡散不良が発生してセル性能が低下する。一方、電解質
板は、電解質板をはさむアノードガスとカソードガスの
混合(ガスクロス)を防ぐために、電解質板の全気孔容
積を炭酸塩が充填しているのが望ましい。[Problems to be Solved by the Invention] In a molten carbonate fuel cell, the amount of carbonate in each electrode is adjusted according to the carbonate absorption capacity balance between the anode and the cathode, and the best cell performance is sought. If the amount of carbonate in the electrode becomes unnecessarily large, gas diffusion failure of the reaction gas will occur inside the electrode and the cell performance will deteriorate. On the other hand, in the electrolyte plate, it is desirable that the total pore volume of the electrolyte plate is filled with carbonate in order to prevent mixing (gas cross) of the anode gas and the cathode gas that sandwich the electrolyte plate.
このため、電解質板の炭酸塩吸収力をアノード、カソー
ドのいずれよりも高くして、電解質板の全気孔容積を充
填して溢れた炭酸塩が各電極に分配するように電極設計
をしている。従って、リザーバから炭酸塩を補給する場
合にも、炭酸塩は最初に電解質板に補給され、その後、
電極設計に応じてアノードとカソードに分配される構造
のリザーバが望ましい。For this reason, the electrode is designed so that the carbonate absorption capacity of the electrolyte plate is higher than that of either the anode or the cathode, and the total pore volume of the electrolyte plate is filled so that the overflowed carbonate is distributed to each electrode. . Therefore, even when replenishing carbonate from the reservoir, the carbonate is first replenished to the electrolyte plate and then
A reservoir with a structure that distributes to the anode and cathode depending on the electrode design is desirable.
特開昭62-234870号公報に記載のものでは、リザーバは
電解質板と電極の両者に直接に接しているので、電極内
の炭酸塩量を制御するのが困難であり、電極内の炭酸塩
量が設計以上に増加して、セル性能が低下する傾向があ
る。In the one described in JP-A-62-234870, since the reservoir is in direct contact with both the electrolyte plate and the electrode, it is difficult to control the amount of carbonate in the electrode, and the carbonate in the electrode is difficult to control. There is a tendency for the cell performance to decrease as the amount increases beyond the design.
また、特開昭63-318074号号公報に記載のものは、リザ
ーバは電解質板のみに接しており、リザーブした炭酸塩
は電極と直接には接していない。各電極には電解質板を
介して炭酸塩が補給されるので、電極内に炭酸塩量を制
御するのが容易である。Further, in the one disclosed in JP-A-63-318074, the reservoir is in contact with only the electrolyte plate, and the reserved carbonate is not in direct contact with the electrode. Since carbonate is supplied to each electrode through the electrolyte plate, it is easy to control the amount of carbonate in the electrode.
しかしながら、このリザーバは内部が密閉された構造と
なっている。密閉したリザーバ構造では、電池製作時の
大気中の酸素がリザーバ内部に残存することになる。溶
融した炭酸塩が存在する環境で酸素が存在すると、リザ
ーバ周辺の金属材料の腐食を加速する。However, this reservoir has a sealed structure. In the closed reservoir structure, oxygen in the atmosphere during battery production remains inside the reservoir. The presence of oxygen in the environment of molten carbonate accelerates the corrosion of the metallic material around the reservoir.
また、リザーバが密閉されていると、リザーバ内部は常
に常圧(1ata)に保持されることになる。従って、燃料
電池を加圧運転する場合に、電池の運転圧力(反応ガス
圧力)とリザーバ内部との間に運転圧力に相当する差圧
が加わることになり、ガスリークを生じ易くなる。Further, if the reservoir is sealed, the inside of the reservoir is always kept at normal pressure (1ata). Therefore, when the fuel cell is operated under pressure, a pressure difference corresponding to the operating pressure is applied between the operating pressure (reaction gas pressure) of the cell and the inside of the reservoir, so that gas leakage easily occurs.
特開昭61-269861号公報に記載のリザーバ構造にあって
は上記のような問題点はない。しかし、リザーバ、すな
わちリザーバ内部の炭酸塩が電池周囲(通常は窒素ガ
ス)と連通しているので、炭酸塩が連通部分を通じて外
部に飛散消失しやすい。The reservoir structure described in JP-A-61-269861 does not have the above problems. However, since the reservoir, that is, the carbonate inside the reservoir communicates with the periphery of the battery (usually nitrogen gas), the carbonate is likely to be scattered and lost to the outside through the communicating portion.
また、上記のいずれのリザーバ構造においても、リザー
バは電池端部に設置されている。電池面積が大きくなる
と、電池端部から電池中央部まで炭酸塩が移動する距離
が長くなって、電極面積を均一に補給することが困難に
なる。Further, in any of the above-mentioned reservoir structures, the reservoir is installed at the end of the battery. As the battery area increases, the distance that the carbonate moves from the battery end portion to the battery center portion increases, making it difficult to uniformly replenish the electrode area.
本発明の目的は、溶融した炭酸塩が電解質板とのみ直接
に接するようにリザーバを設けた燃料電池において、材
料腐食を加速することなく、炭酸塩の飛散消失を抑制し
て、補給した炭酸塩を効率的に利用できるリザーバ構造
を提供することにある。An object of the present invention is to provide a replenished carbonate in a fuel cell provided with a reservoir so that the molten carbonate is in direct contact only with the electrolyte plate without suppressing the material corrosion and preventing the carbonate from scattering and disappearing. An object of the present invention is to provide a reservoir structure that can efficiently utilize the above.
本発明の他の目的は、大面積の電池であっても、その電
極に対し炭酸塩を均一にかつ迅速に補給できるようなリ
ザーバ構造を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a reservoir structure capable of uniformly and rapidly replenishing the electrodes with carbonate even in a large-area battery.
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するために、本発明は、電解質板、電
解質板の両側に配設したアノード及びカソード、電極板
と接し得る位置に形成されたアノードガス及びカソード
ガス流路、及び電解液を保持して置くためのリザーバと
からなる燃料電池において、電解液として溶融炭酸塩を
用いるとともに、リザーバはその内部の溶融した炭酸塩
が電解質板とのみ接し得る位置に設け、かつ、リザーバ
内部空間がアノードガス流路空間と連通するようにし
た。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides an electrolyte plate, an anode and a cathode arranged on both sides of the electrolyte plate, an anode gas formed at a position capable of contacting the electrode plate, and In a fuel cell comprising a cathode gas flow channel and a reservoir for holding and holding an electrolytic solution, a molten carbonate is used as the electrolytic solution, and the reservoir has a position where molten carbonate inside the reservoir can contact only the electrolyte plate. And the internal space of the reservoir communicates with the anode gas flow channel space.
また、リザーバをアノードガス流路の一部に位置させ、
特に、有効発電面積内のアノードガス流路に位置させる
こととした。In addition, the reservoir is located in a part of the anode gas flow path,
In particular, it was decided to locate it in the anode gas flow channel within the effective power generation area.
[作用] 本発明においては、リザーバ内部をアノードガスと連通
させたことにより、電池の運転時に、リザーバ内部はア
ノードガスで換気されることとなり、電池の組立時にリ
ザーバ内に混入した酸素は送出され、内部に残存するこ
とはない。この結果、リザーバ周辺の金属材料の腐食を
加速することはない。[Operation] In the present invention, by communicating the inside of the reservoir with the anode gas, the inside of the reservoir is ventilated with the anode gas during the operation of the battery, and the oxygen mixed in the reservoir during the assembly of the battery is sent out. , Will not remain inside. As a result, the corrosion of the metallic material around the reservoir is not accelerated.
また、リザーバ内部とアノードガスは常時均圧されるの
で、燃料電池を加圧運転する場合にもリザーバとアノー
ド間に差圧が発生することはない。従って、リザーバ内
部のガス圧力を問題にすることなく、ガスリークなどの
心配をせずに燃料電池のアノードガス圧を適正値に変化
させることができる。Further, since the inside of the reservoir and the anode gas are always equalized in pressure, no differential pressure is generated between the reservoir and the anode when the fuel cell is operated under pressure. Therefore, it is possible to change the anode gas pressure of the fuel cell to an appropriate value without causing the gas pressure inside the reservoir to be a problem and without worrying about gas leakage.
また、アノードガスは主に水素と二酸化炭素の混合ガス
であるから、リザーバ内部をアノードガスと連通させた
ことで、リザーバ内の溶融した炭酸塩は二酸化炭素分圧
の高いガスに接することになる。この結果、溶融した炭
酸塩の蒸気圧が高くなって、連通孔を通じて飛散消失す
る炭酸塩量は減少する。つまり、飛散消失を抑制できる
ので、リザーブした炭酸塩を効率的に使用できる。Moreover, since the anode gas is mainly a mixed gas of hydrogen and carbon dioxide, the molten carbonate in the reservoir comes into contact with the gas having a high carbon dioxide partial pressure by making the inside of the reservoir communicate with the anode gas. . As a result, the vapor pressure of the molten carbonate becomes high, and the amount of carbonate that scatters and disappears through the communication hole decreases. In other words, since it is possible to suppress the scattering and disappearance, the reserved carbonate can be efficiently used.
[実施例] 以下、本発明のいくつかの実施例を添付の図面を用いて
詳細に説明する。[Examples] Hereinafter, some examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第1図は積層電池を構成する単セルPの断面を示す。単
セルPは、電解質板1、電解質板を挾んで相対するアノ
ード2とカソード3の電極、及び各電極上に配設された
集電板4と5、各集電板上に形成される反応ガス流路6
と7、及びセパレータ8と9で構成される。反応ガス流
路は波板6a,7aによって反応ガス流路が確保されてい
る。FIG. 1 shows a cross section of a single cell P constituting a laminated battery. The unit cell P is composed of an electrolyte plate 1, electrodes of an anode 2 and a cathode 3 that face each other across the electrolyte plate, collector plates 4 and 5 arranged on each electrode, and a reaction formed on each collector plate. Gas flow path 6
And 7, and separators 8 and 9. The reaction gas flow passage is secured by the corrugated plates 6a and 7a.
反応ガス流路を通じて、アノードには水素を主成分とす
る燃料ガス、カソードには空気と二酸化炭素の混合ガス
である酸化剤ガスが供給される。集電板4,5に小孔が設
けられており、各反応ガスは集電板4,5の小孔を通じて
各電極2,3に供給され、各電極内に吸収されている炭酸
塩の存在する位置で、アノードで水素酸化反応、カソー
ドで酸化還元反応を生じる。Through the reaction gas flow path, a fuel gas containing hydrogen as a main component is supplied to the anode, and an oxidant gas that is a mixed gas of air and carbon dioxide is supplied to the cathode. The collector plates 4,5 have small holes, each reaction gas is supplied to each electrode 2, 3 through the small holes of the collector plates 4,5, and the presence of carbonate absorbed in each electrode. The hydrogen oxidation reaction occurs at the anode and the redox reaction occurs at the cathode.
燃料ガスを、効率的にアノードに供給する目的で、通常
は、アノード側に開口した反応ガス流路6bのみに燃料ガ
スを供給する。アノード側に開口していない反応ガス流
路6cは閉塞している。For the purpose of efficiently supplying the fuel gas to the anode, the fuel gas is usually supplied only to the reaction gas channel 6b opened on the anode side. The reaction gas channel 6c that is not open to the anode side is closed.
一方、冷却ガスとしての機能を兼ねる酸化剤ガスは全反
応流路7b,7cに供給される。On the other hand, the oxidant gas which also functions as a cooling gas is supplied to all the reaction channels 7b and 7c.
本実施例では、アノード側に開口している反応ガス流路
の一部を炭酸塩のリザーバ10として専ら用いる。また、
炭酸塩リザーバ10から直接にはアノードに炭酸塩を補給
しないように、リザーバ10に接しているアノードの部分
を、反応ガス流路に沿ってアノードを除去し、アノード
と同じ厚みの電解質板1を充填して炭酸塩補給経路11と
する。具体的には、電解質板1の上部に、アノード2と
炭酸塩供給経路11を並べて積層する。In this embodiment, a part of the reaction gas flow path which is open to the anode side is exclusively used as the carbonate reservoir 10. Also,
In order not to replenish the anode directly with the carbonate reservoir 10, the anode portion in contact with the reservoir 10 is removed along the reaction gas flow path, and the electrolyte plate 1 having the same thickness as the anode is attached. It is filled to form a carbonate supply path 11. Specifically, on the upper part of the electrolyte plate 1, the anode 2 and the carbonate supply path 11 are stacked side by side.
電池の製造時に、リザーバ10内に適宜の量の炭酸塩12を
補充する。運転時にリザーバ内部の溶融した炭酸塩12
は、集電板4の小孔を通じて、まず電解質板11に移動す
る。電解質板1とアノード2、カソード3の炭酸塩吸収
力は、電解質板1>アノード2>カソード3の順に強く
なるように電極設計してある。従って、該炭酸塩補給経
路11の電解質板物質に移動した炭酸塩は、ついで電解質
板1に吸収されて電解質板1の横方向(面内方向)に移
動する。電解質板1に補給された炭酸塩の一部はアノー
ド2とカソード3に分配されて各電極に補給される。こ
の実施例のものにおいては、電解液は、電解質板1を介
して各電極に補給されるので、電極設計に応じて分配さ
れた炭酸塩を確実に各電極に補給することができること
に加え、リザーバ10に接しているアノードの部分を、反
応ガス流路に沿ってアノードを除去し、アノードと同じ
厚みの電解質板1を充填して炭酸塩補給経路11としてい
るので、より具体的には、電解質板1の上部に、アノー
ド2と炭酸塩補給経路11を並べて積層しているので、リ
ザーバをアノード上の任意の位置に配設したものであり
ながら、必要以上の炭酸塩がアノードに吸収されること
はなく、反応ガスのガス拡散不良でセル性能が低下する
ことはない。During manufacture of the battery, the reservoir 10 is replenished with an appropriate amount of carbonate 12. Molten carbonate inside the reservoir during operation 12
First moves to the electrolyte plate 11 through the small holes of the current collector plate 4. Electrodes are designed so that the carbonate absorption capacity of the electrolyte plate 1, the anode 2 and the cathode 3 becomes stronger in the order of electrolyte plate 1> anode 2> cathode 3. Therefore, the carbonate that has moved to the electrolyte plate substance in the carbonate supply path 11 is then absorbed by the electrolyte plate 1 and moves in the lateral direction (in-plane direction) of the electrolyte plate 1. A part of the carbonate supplied to the electrolyte plate 1 is distributed to the anode 2 and the cathode 3 and supplied to each electrode. In this embodiment, the electrolytic solution is replenished to each electrode through the electrolyte plate 1, so that the carbonate distributed according to the electrode design can be surely replenished to each electrode. Since the anode part in contact with the reservoir 10 is removed along the reaction gas flow path and the electrolyte plate 1 having the same thickness as the anode is filled to form the carbonate replenishment path 11, more specifically, Since the anode 2 and the carbonate replenishing path 11 are laminated side by side on the upper part of the electrolyte plate 1, more than necessary carbonate is absorbed by the anode even though the reservoir is arranged at any position on the anode. The cell performance does not deteriorate due to poor gas diffusion of the reaction gas.
また、最初に該炭酸塩補給経路11の電解質板を通じて電
解質板1に補給されるので、まず電解質板1の全気孔容
積を炭酸塩が充填する。その後、電解質板1から溢れた
炭酸塩が各電極に分配される。つまり、電解質板1の全
気孔容積を炭酸塩で常時充填していることになり、電解
質板に求められる機能の一つである、アノードガスとカ
ソードガスのガスクロス防止機能を十分に発揮すること
ができる。In addition, since the electrolyte plate 1 is first supplied to the electrolyte plate 1 through the electrolyte plate of the carbonate supply path 11, the total pore volume of the electrolyte plate 1 is first filled with carbonate. Then, the carbonate overflowing from the electrolyte plate 1 is distributed to each electrode. That is, the entire pore volume of the electrolyte plate 1 is always filled with carbonate, and one of the functions required for the electrolyte plate, that is, the function of preventing gas crossing between the anode gas and the cathode gas, should be sufficiently exerted. You can
アノードのリザーバに接している部分に、電解質板1と
同じ物質を充填したことで、電解質板1と炭酸塩補給経
路11内の該物質とは密着性がよく、炭酸塩の移動がスム
ーズに行われる。また、アノード2と炭酸塩補給経路11
とは、その境界が密着している必要はない。さらに、電
解質板と同一物質の複数の薄いシートを数枚積層して炭
酸塩補給経路11を構成することにより、アノード2との
厚み調整は、容易に達成される。以上のように、本発明
のリザーバ構造は容易に製作できる。By filling the same material as the electrolyte plate 1 in the part in contact with the reservoir of the anode, the electrolyte plate 1 and the substance in the carbonate supply path 11 have good adhesion, and the carbonate moves smoothly. Be seen. Also, the anode 2 and the carbonate replenishment route 11
And, the boundaries do not have to be in close contact. Further, by forming a plurality of thin sheets of the same material as the electrolyte plate to form the carbonate replenishing path 11, the thickness adjustment with the anode 2 can be easily achieved. As described above, the reservoir structure of the present invention can be easily manufactured.
本実施例では、アノード側に開口した反応ガス流路6bの
うちその一部10をリザーバとして専ら用いている。そし
て、リザーバ10内部とアノードガス流路6bの間にガス連
通孔13を設けている。さらに、リザーバ10内の溶融した
炭酸塩12が電池外部に流失しないように、その入口と出
口は適宜の手段により密閉し内部に炭酸塩を蓄える。In this embodiment, a part 10 of the reaction gas channel 6b opened on the anode side is exclusively used as a reservoir. A gas communication hole 13 is provided between the inside of the reservoir 10 and the anode gas flow channel 6b. Further, in order to prevent the molten carbonate 12 in the reservoir 10 from flowing out of the battery, its inlet and outlet are sealed by an appropriate means to store the carbonate inside.
従来の、リザーバ内に炭酸塩を密閉したものにあって
は、電池組立時(炭酸塩補充時)にリザーバ内に空気が
残留し、その空気は、電池温度が高くなって炭酸塩が溶
融状態になっても残存することになる。そのことは、残
存する酸素により、セパレータ8、波板6a、集電板4な
どの金属材料の腐食を加速するとともに、水素を主成分
とする燃料ガスと混合して燃焼反応する可能性も高い。In the conventional tank with carbonate sealed inside, air remains in the reservoir when the battery is assembled (when carbonate is replenished), and the temperature of the air becomes high and the carbonate melts. It will remain even if it becomes. This means that the remaining oxygen accelerates the corrosion of the metal material such as the separator 8, the corrugated plate 6a, the current collector plate 4 and the like, and is highly likely to be mixed with the fuel gas containing hydrogen as a main component to cause a combustion reaction. .
本発明においては、リザーバ10内部とアノードガス流路
6bの間にガス連通孔13を設けたことにより、リザーバ内
部はアノードガスで換気されることになり、この結果、
リザーバ周辺の金属腐食を低減することができる。In the present invention, the inside of the reservoir 10 and the anode gas passage
By providing the gas communication hole 13 between the 6b, the inside of the reservoir will be ventilated with the anode gas, as a result,
Metal corrosion around the reservoir can be reduced.
さらに、ガス連通孔13を設けることでリザーバ内部をア
ノードと常時均圧しておくことができる。この結果、燃
料電池を加圧運転する時にリザーバとアノード間に差圧
発生の心配がない。従って、リザーバ内部のガス圧力を
問題にすることなく燃料電池を加圧運転できる。Further, by providing the gas communication hole 13, it is possible to always equalize the pressure inside the reservoir with the anode. As a result, there is no concern about the generation of a differential pressure between the reservoir and the anode when the fuel cell is operated under pressure. Therefore, the fuel cell can be operated under pressure without making the gas pressure inside the reservoir a problem.
更に、リザーバ内部をアノードガスと連通することで、
リザーバ内部を二酸化炭素分圧が高い状態に保持できる
ので、連通孔を通じて飛散消失する炭酸塩量を抑制でき
る。この結果、従来知られているリザーバ内部を電池周
囲(窒素ガス)と連通したものと比較して、リザーブし
た炭酸塩を効率的に使用できる。また、従来例のような
電池周囲と連通した構造のリザーバは、電気規模が大き
くなるに従って、電池端部からの炭酸塩補給だけでは広
い面積の電極を均一に補給することは困難になる。本実
施例では、電池内部のアノードガス流路の一部をリザー
バに転用することで、広い面積の電極にも炭酸塩を均一
にかつ迅速に補給できる。Furthermore, by communicating the inside of the reservoir with the anode gas,
Since the inside of the reservoir can be maintained at a high carbon dioxide partial pressure, it is possible to suppress the amount of carbonate that scatters and disappears through the communication hole. As a result, the reserved carbonate salt can be used more efficiently as compared with the conventionally known one in which the inside of the reservoir communicates with the periphery of the battery (nitrogen gas). In addition, as the electric scale of the reservoir having a structure communicating with the surroundings of the battery as in the conventional example increases, it becomes difficult to uniformly replenish an electrode having a wide area only by replenishing carbonate from the end of the battery. In this embodiment, a part of the anode gas flow path inside the battery is diverted to a reservoir, so that the carbonate having a large area can be uniformly and quickly replenished.
本実施例によれば、大面積積層電池においても、各単セ
ルPの電解板の有効発電面積内にリザーバを設置するこ
とが可能になることで、電極面内を均一に、各単セル間
でバラツキなく炭酸塩を補給することができる。According to the present embodiment, even in a large-area stacked battery, it becomes possible to install the reservoir within the effective power generation area of the electrolytic plate of each single cell P, so that the electrode surface is evenly distributed between the single cells. It is possible to replenish the carbonate without variation.
第2図に、本発明のリザーバ10を電池端部に設けた場合
の一実施例を示す。図においてリザーバ10はセパレータ
8内にされており、リザーバ内の炭酸塩は電解質板1に
のみ直接接している。リザーバ10の上部空間は通路13
(開口)を介して、アノードガス流路6と連通してい
る。FIG. 2 shows an embodiment in which the reservoir 10 of the present invention is provided at the end of the battery. In the figure, the reservoir 10 is provided in the separator 8, and the carbonate in the reservoir is in direct contact with only the electrolyte plate 1. The space above the reservoir 10 is the passage 13
It communicates with the anode gas flow path 6 through the (opening).
この実施例のものにあっても、リザーバ内部がアノード
ガスと連通しているので、第1図の実施例のものと同様
に、リザーバ内部はアノードガスで換気されることにな
り、この結果、リザーバ周辺の金属腐食を低減すること
ができるほか、燃料電池を加圧運転する時にリザーバと
アノード間に差圧発生の心配がない。従って、リザーバ
内部のガス圧力を問題にすることなく燃料電池を加圧運
転できる。さらに、電池周囲(窒素ガス)と連通してい
る場合と比較すると飛散消失する炭酸塩量を抑制でき、
リザーブした炭酸塩を効率的に使用できる。Even in this embodiment, since the inside of the reservoir communicates with the anode gas, the inside of the reservoir is ventilated with the anode gas as in the embodiment of FIG. 1, and as a result, In addition to reducing metal corrosion around the reservoir, there is no concern about pressure difference between the reservoir and the anode when the fuel cell is operated under pressure. Therefore, the fuel cell can be operated under pressure without making the gas pressure inside the reservoir a problem. Furthermore, compared to the case where it communicates with the surroundings of the battery (nitrogen gas), the amount of carbonate that scatters and disappears can be suppressed
The reserved carbonate can be used efficiently.
第3図は、アノードを電解質板の下側に積層する場合の
一実施例を示している。第1図のものと同一の機能を果
たす同一の部材は同じ番号で示してあり、説明は省略す
る。このものにあっては、アノードガス流路6のうちの
連続する3つの部分10′,10″,10′をリザーバとして専
ら用いている。その内の左右のリザーバ10′,10′は、
第1図に示す実施例における電極側に開口していない反
応ガス流路6cに相当する部分を用いるものであり、内部
に炭酸塩12を補充した後その両端部分を閉鎖する。中央
のリザーバ10″は、第1図に示す実施例における電極側
に解口している流路6bに相当する部分を用いるものであ
り、内部には無機繊維のフェルト14を充填している。FIG. 3 shows an embodiment in which the anode is laminated on the lower side of the electrolyte plate. The same members that perform the same functions as those in FIG. 1 are indicated by the same numbers, and the description thereof will be omitted. In this structure, three continuous portions 10 ', 10 ", 10' of the anode gas flow channel 6 are exclusively used as reservoirs. The left and right reservoirs 10 ', 10' are
In the embodiment shown in FIG. 1, a portion corresponding to the reaction gas flow channel 6c which is not opened to the electrode side is used, and after the carbonate 12 is replenished inside, both end portions thereof are closed. The central reservoir 10 ″ uses a portion corresponding to the channel 6b opened on the electrode side in the embodiment shown in FIG. 1, and is filled with the felt 14 of inorganic fiber.
また、この実施例の場合には、リザーバ10′と10″との
間に位置する波板6aには、その下方部に溶融炭酸塩のた
めの連通孔15をさらに設ける。Further, in the case of this embodiment, the corrugated plate 6a located between the reservoirs 10 'and 10 "is further provided with a communication hole 15 for molten carbonate in the lower part thereof.
この実施例における無機繊維14は、保持材として溶融し
た炭酸塩が電池外部に流出するのを防止すると共に、溶
融した炭酸塩を炭酸塩補給経路11へ毛管現象によって移
動させる働きをするものであり、溶融炭酸塩に対して耐
食性のあるアルミナ(Al2O3)、ジルコニア(Zr2O3)などを
用いることが望ましい。The inorganic fiber 14 in this example serves to prevent molten carbonate as a holding material from flowing out of the battery and to move the molten carbonate to the carbonate supply path 11 by capillarity. It is preferable to use alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (Zr 2 O 3 ) or the like, which has corrosion resistance to molten carbonate.
本実施例によれば、アノードを電解質板の下側に積層す
る場合であっても、リザーバを設けることが可能とな
り、かつ電極側に開口していない反応ガス流路6cに相当
する部分をリザーバとして用いているので炭酸塩のリザ
ーブ量も増加できる。さらに、本実施例では、集電板を
波板に積層作業する前に炭酸塩(粉末状態)をリザーバ
に補充する作業を行うことができるので、アノードを電
解質板の上側に積層する場合と比較して、電池組立時の
炭酸塩補充作業が簡単になる特徴がある。According to the present embodiment, even when the anode is laminated on the lower side of the electrolyte plate, a reservoir can be provided, and the portion corresponding to the reaction gas flow channel 6c which is not open to the electrode side is provided as the reservoir. Since it is used as, the reserve amount of carbonate can be increased. Further, in this example, since it is possible to replenish the reservoir with carbonate (powder state) before stacking the current collector plate on the corrugated plate, it is possible to compare with the case where the anode is stacked above the electrolyte plate. Then, there is a feature that the carbonate replenishment work at the time of battery assembly becomes easy.
なお、上記した実施例においては、電池の各単セル内に
はリザーバが1個のみ形成されている。しかし、本発明
は、リザーバが1個のみのものに限るものではない。例
えば、第1,3図のものにおいては、平行した他のアノー
ドガス流路部分をさらにリザーバとして専ら用いるよう
に構成することも可能であり、また、それらののものと
第2図に示す実施例のものとの組み合わせで構成するこ
とも可能である。このようにすることにより、大面積の
積層電池においても、電極面内に均一にかつ迅速に炭酸
塩を補給することがより確実になる。In addition, in the above-described embodiment, only one reservoir is formed in each single cell of the battery. However, the present invention is not limited to having only one reservoir. For example, in the case of FIGS. 1 and 3, it is possible to configure another parallel anode gas flow path portion to be used exclusively as a reservoir, and those and the embodiment shown in FIG. It is also possible to configure in combination with the example. By doing so, it becomes more reliable to uniformly and quickly replenish the carbonate in the electrode surface even in a large-area laminated battery.
さらに、本発明においては溶融炭酸塩型の燃料電池にお
けるリザーバ内部空間がアノードガス空間と連結してい
れば、所期の目的を達成しうるものであり、従って、ア
ノードガス流路の形状、リザーバの形状が上記の各実施
例に示される形状のものに限らないことは明らかであ
る。Further, in the present invention, if the internal space of the reservoir in the molten carbonate fuel cell is connected to the anode gas space, the intended purpose can be achieved. It is obvious that the shape of is not limited to the shape shown in each of the above embodiments.
第4図は、大面積積層電池に本発明のリザーバを設けた
一実施例を示す。第1ないし3図のものと同一の部材に
は同一の番号を付してあり、その詳しい説明は省略す
る。この図においては、単セルPが4個一体とされてお
り、各単セルは、その1個を分解して示すようにアノー
ドが電解質板の下側に積層した構造のものである。図示
のようにこのものはアノードガス流路の内の3箇所を専
らリザーバ10,10,10として用いており、該リザーバに対
応するアノード2の箇所には炭酸塩補給経路11を設けて
いる。具体的には、集電板4の上側に、3枚の炭酸塩補
給経路11(材質は電解質板1と同じ)と2枚のアノード
2を並べて積層する。このようにすることにより、大面
積の電池であってもその内部にリザーバを設けることが
可能であり、広い面積の電極に対しても均一に炭酸塩補
給ができる。また、複数のリザーバを等間隔に設けるこ
とで、アノードガスの偏流を生じることなくリザーバを
位置させることができる。FIG. 4 shows an embodiment in which a large area laminated battery is provided with the reservoir of the present invention. The same members as those in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In this figure, four unit cells P are integrated, and each unit cell has a structure in which an anode is stacked below the electrolyte plate as shown by disassembling one unit cell. As shown in the figure, this one uses exclusively three locations in the anode gas flow path as the reservoirs 10, 10, 10, and a carbonate replenishing path 11 is provided at the location of the anode 2 corresponding to the reservoirs. Specifically, on the upper side of the current collector plate 3, three carbonate supply paths 11 (made of the same material as the electrolyte plate 1) and two anodes 2 are stacked side by side. By doing so, it is possible to provide a reservoir inside the battery even in a large area, and it is possible to uniformly replenish the carbonate even in an electrode having a large area. Further, by providing a plurality of reservoirs at equal intervals, the reservoirs can be positioned without causing the anode gas to flow unevenly.
以上説明した本発明の実施例によれば、リザーバを電池
内部にも電池端部にも設置することが可能になり、ま
た、アノードが電解質板の上側、下側のいずれの位置に
積層してもリザーバを設置することが可能になる。更
に、大面積積層電池においても、各単セルの電池内部に
等間隔にリザーバを設置することで、アノードガスの偏
流を生じることなく、電極面内を均一に、各単セル間で
バラツキなく均一に炭酸塩を補給することができる。According to the embodiments of the present invention described above, the reservoir can be installed inside the battery or at the end of the battery, and the anode can be stacked either above or below the electrolyte plate. Also makes it possible to install a reservoir. Further, even in a large-area laminated battery, by installing reservoirs at equal intervals inside each unit cell, the anode gas is not unevenly flowed, the electrode surface is even, and there is no variation between unit cells. Can be supplemented with carbonate.
[発明の効果] 本発明によれば、溶融した炭酸塩が電解質板と直接に接
するようにリザーバを設けた燃料電池において、リザー
バ内部をアノードガスと連通することで、材料腐食を加
速することなく、炭酸塩の飛散消失を抑制できるので、
補給した炭酸塩を効率的に利用できるリザーブ構造がで
きる。さらに、大面積の電池であっても、その電極に対
し炭酸塩を均一にかつ迅速に補給できるようなリザーバ
構造ができる。[Effects of the Invention] According to the present invention, in a fuel cell provided with a reservoir so that the molten carbonate directly contacts the electrolyte plate, the interior of the reservoir is communicated with the anode gas, thereby accelerating material corrosion. Since it is possible to suppress the disappearance of carbonates,
A reserve structure can be created so that the supplied carbonate can be used efficiently. Further, even in the case of a battery having a large area, it is possible to provide a reservoir structure capable of uniformly and quickly replenishing the electrodes with carbonate.
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例を示す、単セルの断面図であ
る。第2図は本発明のリザーバを電池端部に設けた場合
の一実施例を示す、電池端部の断面図である。第3図
は、アノードを電解質板の下側に積層する場合の、本発
明の一実施例を示す単セルの断面図である。第4図は、
大面積積層電池に本発明のリザーバを設けた一実施例を
示す斜視図である。 [符号の説明] 1……電解質板、2……アノード 3……カソード、4,5……集電板 6,7……反応ガス流路、8,9……セパレータ 10……リザーバ、11……炭酸塩補給経路 12……炭酸塩、13……ガス連通孔 14……無機繊維、15……炭酸塩連通孔 P……単セルBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of a single cell showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a battery end portion showing an embodiment in which the reservoir of the present invention is provided at the battery end portion. FIG. 3 is a cross-sectional view of a single cell showing an embodiment of the present invention when an anode is laminated on the lower side of an electrolyte plate. Figure 4 shows
It is a perspective view which shows one Example which provided the reservoir of this invention in the large area laminated battery. [Explanation of symbols] 1 ... Electrolyte plate, 2 ... Anode 3 ... Cathode, 4,5 ... Current collector plate 6,7 ... Reacting gas flow path, 8, 9 ... Separator 10 ... Reservoir, 11 …… Carbonate supply route 12 …… Carbonate, 13 …… Gas communication hole 14 …… Inorganic fiber, 15 …… Carbonate communication hole P …… Single cell
Claims (8)
ード及びカソード、電極板と接し得る位置に形成された
アノードガス及びカソードガス流路、及び電解液を保持
して置くためのリザーバとからなる燃料電池であって、
電解液として溶融炭酸塩を用い、リザーバはその内部の
溶融した炭酸塩が電解質板とのみ接し得る位置に設けら
れており、かつ、リザーバ内部空間がアノードガス流路
空間と連通していることを特徴とする、溶融炭酸塩型燃
料電池。1. An electrolyte plate, an anode and a cathode arranged on both sides of the electrolyte plate, an anode gas and a cathode gas flow channel formed at a position capable of contacting the electrode plate, and a reservoir for holding and holding an electrolytic solution. A fuel cell comprising
A molten carbonate is used as the electrolytic solution, and the reservoir is provided at a position where the molten carbonate inside the reservoir can contact only the electrolyte plate, and the interior space of the reservoir communicates with the anode gas channel space. A feature is a molten carbonate fuel cell.
ーバがアノードの有効発電面積内に位置していることを
特徴とする、溶融炭酸塩型燃料電池。2. A molten carbonate fuel cell according to claim 1, wherein the reservoir is located within the effective power generation area of the anode.
て、アノードガス流路が複数の区画された流路からなる
ことを特徴とする、燃料電池。3. The fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the anode gas flow channel comprises a plurality of partitioned flow channels.
ードガス流路の一部をリザーバとして専ら用いることを
特徴とする、溶融炭酸塩型燃料電池。4. The molten carbonate fuel cell according to claim 3, wherein a part of the anode gas flow channel is exclusively used as a reservoir.
て、リザーバがアノードの有効発電面積内に複数個設け
られていることを特徴とする、燃料電池。5. The fuel cell according to claim 1, wherein a plurality of reservoirs are provided within the effective power generation area of the anode.
て、リザーバ内に溶融炭酸塩を保持する部材を挿入した
ことを特徴とする、溶融炭酸塩型燃料電池。6. A molten carbonate fuel cell according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a member holding molten carbonate is inserted in the reservoir.
部材が無機繊維であることを特徴とする、溶融炭酸塩型
燃料電池。7. The molten carbonate fuel cell according to claim 6, wherein the holding member is an inorganic fiber.
繊維としてアルミナまたはジルコニアを用いたことを特
徴とする、溶融炭酸塩型燃料電池。8. A molten carbonate fuel cell according to claim 7, wherein alumina or zirconia is used as the inorganic fiber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2185365A JPH0754708B2 (en) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | Molten carbonate fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2185365A JPH0754708B2 (en) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | Molten carbonate fuel cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0473866A JPH0473866A (en) | 1992-03-09 |
| JPH0754708B2 true JPH0754708B2 (en) | 1995-06-07 |
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ID=16169529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2185365A Expired - Fee Related JPH0754708B2 (en) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | Molten carbonate fuel cell |
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| Country | Link |
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7939219B2 (en) | 2005-05-27 | 2011-05-10 | Fuelcell Energy, Inc. | Carbonate fuel cell and components thereof for in-situ delayed addition of carbonate electrolyte |
-
1990
- 1990-07-16 JP JP2185365A patent/JPH0754708B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0473866A (en) | 1992-03-09 |
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