JPH027372A - 液体電解質形燃料電池 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、液体１＊＊形燃料電池、例えば、溶融炭酸
塩形燃料電池に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の液体電解質例えばアルカリ金属炭酸塩を電解質と
する溶融炭酸塩形燃料電池の一例を示すと第８図のとお
りである。

このような溶融炭酸塩形燃料電池は、図に示すよプに、
一般に、燃料極（６）及び空気極（７）とこれらのｔ極
に挾まれて接触する電解質層（２）、更に電極を支持し
同時に粟電作用を行なう燃料極側ガス板（５）及び空気
極ｆｌＩｌ電果（８）、セパレータ板（１ａＪ＃（ｌｂ
）などにより構成されている。

また、燃料電池の端部Ｅこおいては、燃料極側ガスと空
気極側ガスとは電解質層（２）とセパレータ板（１ａ）
、（ｌｂ）とによって分離隔絶され、同時に燃料極（６
）と空気極（７）とは電気的には絶縁されている。

従来のこのような構造を有する溶融炭酸塩形燃料電池ｉ
こおいては、燃料電池の内部から外部へのセパレータ（
Ｉａ）＊（１ｂ）端部のガスシール部分を通じての寛解
′ｊ！ｊ（２１の漏出と、電池積層体における負極側へ
の電解質（２）の移動が間組であり、その防止のために
、セパレータ端部へのアルミナコーティングやアルミニ
ウム拡散処理が行なわれているが、十分な効果を上げて
いないのが現状である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の液体１＊＊形燃料電池は、以上のように構成され
ているので、文献（Ｆｕｅｌ　Ｃｅ１ｌ　Ｓｅｍｉｎａ
ｒＡｂｓｔｒｕｃｔ　Ｐ２１１　（１９８６）〕に示さ
れるような機構により、電解質（２）がシール部か６漏
出し、更には、負極側への移動があり、従って、長期に
わたり高い電池特性の維持が困難であるなどの問題点が
あり、この問題点を解決したいとい５組題を有していた
。

この発８Ａは、上記のよプな課題を解決するためになさ
れたもので、電解質が電極、電解質層からガスシーＮ部
を通って漏出するのを防ぎ、長期にわたって安定に運転
可能な液体電解質形燃料電池を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る液体′を解質形燃料電池は、セパレータ
におけるガスシール部分を、１！Ｌ解質層端部とその外
側に少な（とも１個の空間層を介して配置されている電
気絶縁体からなるシール材とを少なくとも１組設け、セ
パレータ又はガス不透気性部材ではさむことにより構成
しているものである。

〔作　用〕

この発明におけるガスシール部分に形成きれた空間層ｌ
こより、電解質層内の電解質がセル外へ漏出する量が減
少することによって、より長寿命な液体電解質形燃料電
池が侮られる。

〔実施例〕

以下、この発明を外部マニホールド式の液体電解質形燃
料箪池に適用した一実施例を示す図に基づいて、この発
明を説明する。なお、図中、符号（１ａ）＃（１ｂ）Ｉ
（５）　ｊ　（７）　、　（８）で示すものは、従来装
置において同一符号で示したものと同−又は同等のもの
である。

第１図〜第４図において、（１１）はに２ＣＯ３とＬｉ
　２Ｃｏ　、とよりなる電解質とＬ　ＬＡｌｏ　２　　
よりなる電解質ＪＶｉｔ１２）は電解質層（１１〕の外
方に設けられた空間層、（１６）はを間層（１２）を介
して電解質層（１１）の反、対何に配置されている電気
絶縁体からなるシール材、（１４〕は燃料極（１５）の
外方に設けられているガス不透気性部材である。また、
空間層（１２）には窒素ガスあるいはアルゴンガス等不
活性ガスをぴｔし、シール材（１５）としては電解質保
持材、例えば、ＬｉＡｌＯ２の多孔体を用いている。

なお、符号（１６）は燃料極側ガス入口マニホールド、
（１７）は燃料極側ガス出口マニホールド、（１８ＪＧ
工空気極側ガス入ロマニホールド、（１９〕は空気極側
ガス出口マニホールド、　　（２０）は空間層へのガス
供給マニホー〃トチアル。

また、空気極側ガスマニホールド（１８Ｊ、（１９）に
対向したシール部分における空間層（１２）ｆこは燃料
極１１１１方スが流される。

上記文献に示されているようｌこ、セパレータ（１ａ）
＃（Ｉｂ）の端部からの゛電解質の漏出機構は次のよう
なものと考えられている。

Ｈ２＋に２Ｃｏ５−＋　Ｉ（２０＋ＣＯ，＋２Ｋ”＋２
６−　　＃　＠―（１）２Ｋ”＋２ｅ＋００２＋　１／
２０２→に２００３　　　　・ｅ＊　ｉ２）この実施例
においても、セルの外の雰囲気はマニホールド内の空気
極ガスで約６０％の二酸化炭素を含んでいるが、を間層
に窒素が流されているために、上記反応式（２）の左辺
における二酸化炭素の供給がなく、従って、セル外への
電解質の漏出がなくなる。そのため、多層積層時（こお
ける電気的な式（２）に示される負極側から正極側への
１を解質の移動も本質的にＫが供給されないので、無視
し得るよう番こなる。、従って、′ｆｔ解質の電解質層
（１１）あるいは電極（１５〕からの消耗が減少し、長
期にわたる運転が可能な溶融炭酸塩形燃料電池すなわち
液体ｌＩＩ！、解質形燃料電池が得られる。

以上のような機構によって、゛１屏質の漏出が停止する
ことは、単セルの運転において、セル外の雰囲気を窒素
雰囲気に保つと、燃料極側端板外部への’ＲＬＭ質の漏
出が停止することｉこより明らかである。

また、上記実施例では、セパシーｆｉ　（１ａ　）ｔ　
（１ｂ　）端部が９気極側ガスであるような外部マニホ
ールドタイプについて説明したが、第５図及び第６図に
示すようｌこ、内部マニホールドタイプの電池積層体に
おいても、ガスの出入口ｌこおける部分であっても良く
、同様の効果を奏する。

ま１こ、内部マニホールドタイプにおけるガスを供給す
るための゛電解質層に貞通ずる穴の部分を囲むように空
間層及び電気絶縁体からなるシール材を配しても同様な
効果を奏する。

なお、（２１）は空気極側ガス供給孔であり、（２２）
は燃料極側ガス供給孔である。

まに、第７図に示すように、空気層及び電気絶縁体から
なるシール材を２列以上並べればより高い効果が求めら
れることはいプまでもない。

空間層に流すガスも、窒素ガスの代わりに、炭酸ガスを
含まないガスとしてもよく、この場合、反応ｔ１を成立
させ得ないこと（こまり、同様な効果が期待逼れる。

また′ｉ４Ｉ解質を通じて燃料極ガス側ρ・ら空気極側
への電解質漏出を防ぐ目的では、当該部分に設けられた
空間層に燃料極側ガス又は燃料極側ガスよりも水素分圧
の高いガスを流せば上記化学反応ｉｌｌが進行せず、精
米として、゛電解質の漏出を防ぐことができる。このこ
とは、従来スタックの運転時電解質の漏出が、外部マニ
ホールド直父流方式の燃料極側マニホールド対向面にお
いて見られないことρ）らも明らかである。

以上、この発明においては、溶融炭酸塩形燃料電池の場
合を想定して説明したが、これに限らず、リン酸形など
、他の液体電解質を用いた燃料電池システムにおいても
、゛電解液によるガスシールの部分では、陽極ガス、陰
極ガスの持つ化学的ポテンシャルの差によって、電解液
が燃料電池外へ漏出することが考えられる。これらの場
合の電解液の流出防止についても、この発明の構成を１
有効に作用する。例えば、リン酸形燃料電池においては
、空間層ｌこ空気あるいは窒素、アルゴンなどの不活性
ガスを流すことによって、電解液のシール部分からの漏
出を防ぐことができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、セパレータにおける
ガスシール部分ｔこおいて、電解質層端部とその外側に
少なくとも１個の壁間層を介して配置された電気絶縁体
からなるシール材料か少なくとも１個セパレータに挾ま
れてガスシールが形成されるよう番こ構成しているので
、セパレータ端部からの電解質の漏出が小さくなり、従
って、長寿命の液体電ＭＷ形燃料電池が優られる効果を
有している。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例１こよる溶融炭酸塩形燃料
電池を示す断面側面図、第２図は第１図の電Ｎ質層にお
ける断面平面図、第３図及び第４図は第１図の配置を変
更した第１図の他の２例の電解質層ｌこおゆる〜を面子
面図、第５図はこの発明の他の実施例の断面側面図、第
６図は第５図の電解質層における断面平面図、第７因は
この発明の更に他の実施例の電解質層における断面平面
図、第８図を工従来の溶融炭酸塩形燃料！池を示す断面
側面図である。 （１ａ）ｔ（１ｂ）　”　”セパレータ、（７）　−−
空気極、（１１）会・電解質層、（１２）・・空間層、
（１６）・・シール材、（１４）・−ガス非透気性部材
、（１５）・燃料極。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 沸２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）単電池自体あるいは単電池を複数個セパレータを
   介して積層される液体電解質形燃料電池において、本体
   の端板あるいはセパレータに形成されるガスシール部分
   が電解質層の端部とその外側に少なくとも１個の空間層
   を介して配置されている電気絶縁体からなるシール材と
   を少なくとも１組設け、両電極側よりガス非透気性部材
   にはさまれて形成されていることを特徴とする液体電解
   質形燃料電池。