專利名稱：熔融碳酸鹽型燃料電池及使用這種電池的發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熔融碳酸鹽型燃料電池及使用這種電池的發(fā)電裝置。
熔融碳酸鹽型燃料電池具有原來(lái)的發(fā)電裝置不具備的高效率且對(duì)環(huán)境影響小等的特征，這種電池被作為繼水力·火力·原子能之后的發(fā)電系統(tǒng)倍受關(guān)注，世界各國(guó)都在集中力量研究開(kāi)發(fā)。
如圖8所示，特別是把天然氣作為燃料的發(fā)電裝置中，設(shè)置有把天然氣等的燃料氣體1變換為含氫的陽(yáng)極氣體2的變換器10以及由陽(yáng)極氣體2和含氧的陰極氣體3發(fā)電的燃料電池12，并且由變換器生成的陽(yáng)極氣體2被送到燃料電池12中，在燃料電池內(nèi)把其大部分(例如80％)氣體消耗掉之后，作為陽(yáng)極排放氣體4供給變換器10的燃燒室。在變換器10內(nèi)，陽(yáng)極排放氣體中的可燃成分(氫氣，一氧化碳，甲烷等)在燃燒室中燃燒，高溫燃燒氣體加熱變換管使通到變換管內(nèi)的燃料變換，排出變換室的燃燒排出氣體5與從壓力回收裝置15供給的加壓空氣6合流構(gòu)成陰極氣體3，并把必要的二氧化碳供給燃料電池的陰極側(cè)。在燃料電池內(nèi)反應(yīng)了一部分的陰極氣體(陰極排放氣體7)在燃料電池的上流側(cè)由鼓風(fēng)機(jī)14(陰極循環(huán)鼓風(fēng)機(jī))循環(huán)一部分，剩余的氣體在由渦輪機(jī)16和空壓機(jī)17構(gòu)成的壓力回收裝置15中進(jìn)行壓力回收，并在熱回收裝置18內(nèi)進(jìn)行熱回收之后，被排放到系統(tǒng)外。在該圖中，8是蒸汽。
圖9是熔融碳酸鹽型燃料電池12的模式構(gòu)成圖。如該圖所示，熔融碳酸鹽型燃料電池12由電解質(zhì)板t、陽(yáng)極a、陰極c以及隔板s構(gòu)成。電解質(zhì)板t是由陶瓷粉末構(gòu)成的平板，其間隙內(nèi)以高溫的熔融狀態(tài)保持熔融碳酸鹽。分別由燒結(jié)的金屬粉末制成的平板狀的陽(yáng)極a和陰極c把電解質(zhì)板t夾持在中間。單個(gè)電池(單電池)由這些陽(yáng)極a、電解質(zhì)板t以及陰極c構(gòu)成，燃料電池12被用作把多個(gè)單電池夾持在隔板s之間所構(gòu)成的積層電池(電池組)。
也就是說(shuō)，陽(yáng)極a、陰極c從平板狀的電解質(zhì)板t的兩側(cè)把電解質(zhì)板t夾住，其外側(cè)有保護(hù)電池的多孔板(集流器)，再外側(cè)還有金屬制的隔板s。在內(nèi)集流腔型燃料電池的情況下，隔板s構(gòu)成把燃料氣體、氧化劑氣體供給陽(yáng)極、陰極的通路，同時(shí)具有防止兩種氣體混合的功能。并且，作為電池組，把它們層疊起來(lái)作成一體化，為了使隔板s充分具有這種功能，使用原來(lái)制作把波紋板、壓合板等層疊的各種板材。圖9(A)是壓合型隔板，圖9(B)是采用波紋板的隔板的模式圖。
上述原來(lái)的熔融碳酸鹽型燃料電池存在以下的問(wèn)題。
a.因?yàn)楦舭寰哂卸喾N功能，即①構(gòu)成把燃料氣體、氧化劑氣體供給陽(yáng)極、陰極的通路的功能；②防止兩種氣體混合的功能；③使電流流過(guò)的功能；④形成在高溫下直接與強(qiáng)腐蝕性的電解質(zhì)板接觸的液封(圖9B的w部分)的功能。所以對(duì)隔板就要求高精度、高導(dǎo)電性、高耐腐蝕性，結(jié)果就使制造復(fù)雜，制造成本過(guò)高。
b.由于把多個(gè)電池直接層疊起來(lái)構(gòu)成一體化，作為積層電池(電池組)來(lái)使用，所以即使出現(xiàn)了一個(gè)壞電池，也不能更換。而且，在達(dá)到700℃以上的高溫時(shí)，由于電解液的蒸發(fā)等使其減少，就成了降低壽命的主要原因，但是電解液的補(bǔ)充是困難的。
在使用這種燃料電池的發(fā)電裝置中，由于各自配置多臺(tái)機(jī)器，所存在的問(wèn)題是整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備龐大、成本高。
本發(fā)明就是為解決這些問(wèn)題而提出的新的技術(shù)方案，即本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)需高成本的隔板就能按低成本構(gòu)成電池的熔融碳酸鹽型燃料電池。本發(fā)明的另外的目的是提供一種能夠單獨(dú)更換各個(gè)電池，并可以補(bǔ)充電解質(zhì)的熔融碳酸鹽型燃料電池。本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種使用這種電池的發(fā)電裝置，這種發(fā)電裝置把燃料電池和變換器一體化，結(jié)構(gòu)既簡(jiǎn)單又緊湊而且成本還低。
按照本發(fā)明，提供一種由一對(duì)獨(dú)立的并聯(lián)電池構(gòu)成的熔融碳酸鹽型燃料電池，所述一對(duì)并聯(lián)電池設(shè)置有陽(yáng)極集流器、配置在陽(yáng)極集流器的兩外面的一對(duì)電池以及一對(duì)陰極集流器；所述陽(yáng)極集流器形成為中空結(jié)構(gòu)，其兩外面中央部位有容納陽(yáng)極的凹部，該凹部有與中空內(nèi)部貫通的多個(gè)小孔；所述電池夾持在所述陰極集流器與陽(yáng)極集流器之間，所述陰極集流器有貫通的多個(gè)小孔。所述陽(yáng)極集流器有陽(yáng)極氣體通路和陽(yáng)極電流端子，該陽(yáng)極氣體通路從所述陽(yáng)極集流器的兩端部連通到中空內(nèi)部，用來(lái)把陽(yáng)極氣體供給到內(nèi)部，陽(yáng)極端子連接到與該陽(yáng)極氣體通路垂直的一端。所述電池由容納在所述凹部的一對(duì)陽(yáng)極、接在該對(duì)陽(yáng)極的兩外面一直擴(kuò)展到凹部周?chē)囊粚?duì)電解質(zhì)板、接在電解質(zhì)板的兩外面的一對(duì)陰極構(gòu)成。另外，所述一對(duì)陰極集流器連接所述陽(yáng)極電流端子的對(duì)面的端面，形成コ字形，并在該連接部上形成陰極電流端子。
按照上述本發(fā)明的構(gòu)成，由陽(yáng)極、電解質(zhì)板和陰極構(gòu)成的一對(duì)電池被夾持在中空的單一陽(yáng)極集流器和一對(duì)陰極集流器之間，從而構(gòu)成一對(duì)獨(dú)立的并聯(lián)電池，陽(yáng)極氣體被送到陽(yáng)極集流器的內(nèi)部，陰極氣體被送到陽(yáng)極集流器的外部。因此，由于中空的陽(yáng)極集流器本身具有把兩種氣體隔開(kāi)的功能，所以就不需要原來(lái)的隔板。因?yàn)樵撽?yáng)極集流器具有分別把兩種氣體送到內(nèi)側(cè)和外側(cè)的功能，所以就不需要原來(lái)的內(nèi)集流腔。這樣，就能不用高成本的隔板而用比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)成低成本的電池。
對(duì)應(yīng)于每對(duì)并聯(lián)電池設(shè)置有各自獨(dú)立的陽(yáng)極電流端子和陰極電流端子，所以，即使一旦由于溫升使電解質(zhì)熔化而形成液封之后，也能對(duì)每一個(gè)并聯(lián)電池簡(jiǎn)單地更換。而且，在這種更換的時(shí)候，能夠通過(guò)露在外面的陰極集流器的貫通孔對(duì)各電池補(bǔ)充電解質(zhì)。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述陽(yáng)極集流器的凹部是矩形，所述陽(yáng)極具有無(wú)間隙地嵌入在所述矩形凹部的矩形形狀。這樣，就能把電解質(zhì)板無(wú)間隙地夾持住，并能防止電解質(zhì)板的割裂。
所述陽(yáng)極集流器和陰極集流器最好是金屬薄板的沖壓制品，這樣的構(gòu)成就能以低成本來(lái)制成各集流器。
另外，在所述陽(yáng)極集流器的中空部?jī)?nèi)最好有填充的變換催化劑。這樣的構(gòu)成就能夠在陽(yáng)極集流器內(nèi)部由變換催化劑把燃料氣體變換成為含氫的陽(yáng)極氣體，并能夠制成內(nèi)部變換型燃料電池。在原來(lái)的內(nèi)部變換中，不能更換催化劑，但是在本發(fā)明中，從結(jié)構(gòu)上講，更換變換催化劑是可能的。變換催化劑的形狀可以是例如能作為對(duì)陽(yáng)極集流器的堆疊緊固的加強(qiáng)件的形狀，這時(shí)，對(duì)氣流的方向來(lái)說(shuō)，不一定必須是完全連續(xù)的。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述的多個(gè)并聯(lián)電池經(jīng)絕緣體構(gòu)成的間隔而層疊起來(lái)，并且相鄰接的別的電池的陰極電流端子與各電池的陽(yáng)極電流端子相連接。這樣的構(gòu)成就能夠使各個(gè)電池對(duì)每一個(gè)并聯(lián)電池獨(dú)立，從而能夠提高發(fā)電電壓使設(shè)備高輸出化。
所述獨(dú)立的多個(gè)并聯(lián)電池的電流端子的方向最好沿上下方向交替反向配置。按照這樣的構(gòu)成，就能容易地進(jìn)行上下方向的電流端子的連接。
按照本發(fā)明，提供一種設(shè)置有多個(gè)獨(dú)立的并聯(lián)電池、變換器、防回火裝置以及設(shè)置在該防回火裝置下流的催化劑燃燒部的熔融碳酸鹽型燃料電池發(fā)電裝置；所述多個(gè)并聯(lián)電池設(shè)置有陽(yáng)極集流器、配置在陽(yáng)極集流器的兩外面的電池以及陰極集流器；所述陽(yáng)極集流器形成為中空結(jié)構(gòu)，其兩外面中央部位有容納陽(yáng)極的凹部，該凹部有與中空內(nèi)部貫通的多個(gè)小孔；所述電池夾持在所述陰極集流器與陽(yáng)極集流器之間，所述陰極集流器有貫通的多個(gè)小孔；所述變換器在與所述陽(yáng)極集流器的中空部連通的陽(yáng)極氣體入口通路內(nèi)有變換催化劑；所述防同火裝置由與所述陽(yáng)極集流器的中空部連通的陽(yáng)極氣體出口通路的出口部中所設(shè)置的粉末燒結(jié)體構(gòu)成。
按照這樣的構(gòu)成，燃料氣體能夠經(jīng)所述變換器流入到陽(yáng)極集流器的中空部，然后，陽(yáng)極排放氣體從陽(yáng)極氣體出口通路通到防回火裝置，并在催化劑燃燒部?jī)?nèi)燃燒，燃燒排放氣體流到并聯(lián)電池的外部，并進(jìn)一步通過(guò)陽(yáng)極氣體入口通路的周?chē)欧诺酵饷嫒?。因此，能夠把燃料電池和變換器作成一體化，并能由變換器把變換過(guò)的陽(yáng)極氣體直接提供到各電池；而且能夠在催化劑燃燒器中使陽(yáng)極氣體中的未燃燒成分燃燒，并作為高溫的陰極氣體供給燃料電池的陰極集流器；此后，燃燒排放氣體從外部加熱變換器，從而能夠間接加熱變換催化劑；這就能夠構(gòu)成簡(jiǎn)單緊湊成本又低的發(fā)電裝置。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在所述催化劑燃燒器的下流側(cè)還設(shè)置有使用燃燒排放氣體的空氣預(yù)熱器和蒸汽發(fā)生器，這些都配置在單一的容器內(nèi)。按照這樣的構(gòu)成，可以把燃料電池發(fā)電裝置整體一體化，能夠制成更加緊湊的發(fā)電裝置。
圖面簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是按照本發(fā)明的熔融碳酸鹽型燃料電池的整體構(gòu)成圖。
圖2是圖1所示的燃料電池的各電池的連接圖。
圖3是面壓力的支持結(jié)構(gòu)例。
圖4是積層方向的變形結(jié)構(gòu)例。
圖5是電流端子的連接結(jié)構(gòu)例。
圖6是按照本發(fā)明的發(fā)電裝置的整體構(gòu)成圖。
圖7是圖6的部分放大圖。
圖8是使用熔融碳酸鹽型燃料電池的原來(lái)的發(fā)電裝置的整體構(gòu)成圖。
圖9是原來(lái)的熔融碳酸鹽型燃料電池的模式構(gòu)成圖。
以下參照


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在各圖中共同的部分標(biāo)注同樣的符號(hào)。
圖1是按照本發(fā)明的熔融碳酸鹽型燃料電池20的整體構(gòu)成圖。在該圖中，本發(fā)明的燃料電池20設(shè)置有形成為中空矩形平板狀的陽(yáng)極集流器22、配置在陽(yáng)極集流器22的兩外面的一對(duì)電池24、把電池24夾持在與陽(yáng)極集流器22之間的一對(duì)陰極集流器26，這樣就構(gòu)成了一對(duì)獨(dú)立的并聯(lián)電池。陽(yáng)極集流器22并不限定為中空矩形平板狀，也可以是其他的中空形狀。
陽(yáng)極集流器22的外面中央部位有容納陽(yáng)極的凹部22a，在該凹部22a內(nèi)有與中空內(nèi)部貫通的多個(gè)小孔。而且，陽(yáng)極集流器22有從兩端連通到中空內(nèi)部的把陽(yáng)極氣體供給到內(nèi)部的陽(yáng)極氣體通路23a和連接到與該陽(yáng)極氣體通路23a正交的一端的陽(yáng)極電流端子23b。
電池24由容納在陽(yáng)極集流器22的凹部?jī)?nèi)的一對(duì)陽(yáng)極24a、接在該陽(yáng)極的兩外面一直擴(kuò)展到凹部的周?chē)囊粚?duì)電解質(zhì)板24b以及接在電解質(zhì)板24b的兩外面的一對(duì)陰極24c構(gòu)成。陽(yáng)極集流器22的凹部22a是矩形的，一對(duì)陽(yáng)極24a具有無(wú)間隙地嵌合在該矩形凹部22a內(nèi)的矩形形狀。按照這樣的構(gòu)成，就能夠把電解質(zhì)板24b無(wú)間隙地夾持住，并能夠防止電解質(zhì)板24b的割裂。
陰極集流器26有貫通的多個(gè)小孔，并且連接在陽(yáng)極電流端子23b的對(duì)面的一端，形成為コ字形，在該連接部位形成陰極電流端子26a。
在本實(shí)施例中，陽(yáng)極集流器22和陰極集流器26都是金屬薄板的沖壓制品，而且，這些集流器22，26可以是由耐腐蝕性好且導(dǎo)電性高的材料制成，如鎳鋼、不銹鋼等。這樣的構(gòu)成就能夠以低成本來(lái)制成各集流器。把構(gòu)成陽(yáng)極集流器22的陽(yáng)極電流端子23b的2張金屬板用電阻熔接等方法熔接起來(lái)以防止燃料氣體的泄漏。另外，最好在陽(yáng)極集流器22的中空部分之中除凹部22a和與其相通的氣體通路以外的部分裝入隔熱材料等的填充物41，以使氣體不流動(dòng)。
在圖1中，21a是隔熱材料、21b是絕緣體、25是集電板、28a是隔熱絕緣材料。為防止陽(yáng)極集流器22與陰極集流器26的接觸，而插入絕緣體21b，但是也可以把其間保持為空間，使它們之間絕緣。
按照上述的本發(fā)明的構(gòu)成，由陽(yáng)極24a、電解質(zhì)板24b和陰極24c構(gòu)成的一對(duì)電池24被夾持在中空矩形平板狀的單一的陽(yáng)極集流器22和一對(duì)陰極集流器26之間，從而構(gòu)成一對(duì)獨(dú)立的并聯(lián)電池，并把陽(yáng)極氣體2供給陽(yáng)極集流器22的內(nèi)部，把陰極氣體3供給陽(yáng)極集流器22的外部。因此，由于陽(yáng)極集流器本身具有隔開(kāi)兩種氣體2、3的功能，所以就不必要原來(lái)的隔板。該陽(yáng)極集流器22具有分別把兩種氣體2、3供給內(nèi)側(cè)和外側(cè)的功能，所以就不必要原來(lái)的內(nèi)集流腔。這樣，不用高成本的隔板就能夠用比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)以低成本構(gòu)成電池。也就是說(shuō)，把各個(gè)電池作成方形管，其內(nèi)側(cè)通入燃料氣體(陽(yáng)極氣體2)，而外側(cè)通過(guò)氧化劑氣體(陰極氣體3)，所以，各電池的外側(cè)都成了氧化劑氣體，這就可以不要防止燃料氣體和氧化劑氣體混合的隔板。
由于對(duì)于每一對(duì)并聯(lián)電池20來(lái)說(shuō)，分別單獨(dú)例地設(shè)置有陽(yáng)極電流端子23b和陰極電流端子26a，所以，即使一旦升溫使電解質(zhì)熔化而形成液封之后，也能夠簡(jiǎn)單地更換每個(gè)并聯(lián)電池20。而且，在這種更換時(shí)，可以通過(guò)露在外面的陰極集流器26的貫通孔等補(bǔ)充各電池的電解質(zhì)(在常溫下是粉末)。即因?yàn)閺母麟姵氐年?yáng)極流向陰極的電流是用連接器(電流端子)連接起來(lái)的，如果把該部分拆下來(lái)，各電池就成為獨(dú)立的，所以使不良電池的更換、電解質(zhì)的補(bǔ)充等的各電池的維修成為可能。
圖2表示使用圖1所示的電池時(shí)，各電池的連接方法。在圖2中，(A)是與圖1同樣的側(cè)面斷面圖，(B)是沿(A)的A-A線的剖面圖，都表示陽(yáng)極氣體通路23a的構(gòu)成。
如圖1和圖2所示，獨(dú)立的多個(gè)并聯(lián)電池20通過(guò)由絕緣體構(gòu)成的隔板28a(隔熱絕緣體)層疊起來(lái)，并把各電池的陽(yáng)極電流端子23b和鄰接的別的電池的陰極電流端子26a連接起來(lái)。按照這樣的構(gòu)成，在每一個(gè)并聯(lián)電池中各電池都照舊作成獨(dú)立的，所以能夠提高發(fā)電電壓，實(shí)現(xiàn)高輸出化。也就是說(shuō)，由于可以不增大電流而增大電壓，所以能夠在電池組的內(nèi)部和外部同時(shí)減少電耗。
如圖1和圖2所示，獨(dú)立的多個(gè)并聯(lián)電池20的電流端子23a，26b的方向是沿上下方向交替反向配置的。按照這樣的構(gòu)成，就能夠容易地進(jìn)行上下方向的電流端子的連接。而且，在圖2(B)中的28b是絕緣材料，經(jīng)該絕緣材料28b使聯(lián)管箱和陽(yáng)極氣體通路23a絕緣，按照這樣的構(gòu)成，就能夠防止電流從聯(lián)管箱泄漏。
圖3～圖5表示本發(fā)明的其他實(shí)施例。
各電池24最好按規(guī)定的面壓力(例如約2～3kg/cm2)來(lái)夾持。因此，為能夠保持規(guī)定的面壓力，最好采取如下措施①把陽(yáng)極集流器22的大小作得小于能保持該面壓力的幅度；②如圖3(A)所示，把支持體插在中間；③如圖3(B)所示，在陽(yáng)極集流器上設(shè)置支持用的凸部；④如圖3(C)所示，在內(nèi)部填充變換催化劑，等。
特別是通過(guò)在陽(yáng)極集流器的中空部設(shè)置變換催化劑，能夠在陽(yáng)極集流器的內(nèi)部由變換催化劑把燃料氣體變換成為含氫的陽(yáng)極氣體，并能夠作成為內(nèi)部變換型燃料電池。按照這樣的構(gòu)成，原來(lái)的內(nèi)部變換不能進(jìn)行催化劑的更換，但是在本發(fā)明中從結(jié)構(gòu)上是能夠進(jìn)行變換催化劑的更換的。另外，如圖3(D)所示，可以把變換催化劑的形狀作成為對(duì)陽(yáng)極集流器的堆疊緊固的加強(qiáng)件，并使之能形成沿陽(yáng)極的氣流。
如圖4(A)所示，燃料電池20最好對(duì)應(yīng)于電池厚度的變化即積層方向的變形，在陽(yáng)極集流器22和陰極集流器26的各角處設(shè)置大的R，或如圖4(B)所示，可以部分地設(shè)置撓部。
如圖5所示，電流端子23a，26b的連接也可以用緊固件(A)、螺栓(B)、開(kāi)口銷(xiāo)(C)等來(lái)連接，或也可以在其間夾上導(dǎo)電性好的可以稍微變形的物質(zhì)。
圖6是使用上述熔融碳酸鹽型燃料電池的發(fā)電裝置30的整體構(gòu)成圖，圖7是圖6的部分放大圖，在圖6中，本發(fā)明的發(fā)電裝置30設(shè)置有上述的并聯(lián)電池20、由變換器32和防回火裝置34一體形成的變換發(fā)電單元35以及配置在其周?chē)拇呋瘎┤紵?6。多個(gè)并聯(lián)電池20經(jīng)隔熱絕緣材料28a用緊固裝置31均一地緊固為一體。
在圖7中，變換器32在與陽(yáng)極集流器22的中空部連通的陽(yáng)極氣體入口通路23a內(nèi)具有變換催化劑32a，流經(jīng)外側(cè)的燃燒排放氣體間接加熱變換催化劑32a，流經(jīng)內(nèi)部的燃料氣體1被變換成為陽(yáng)極氣體2，圖中，32b是鋁球，32c是催化劑喉。
防回火裝置34被設(shè)置在連通到陽(yáng)極集流器22的中空部的陽(yáng)極氣體出口通路23c的出口部，由粉末燒結(jié)體防止回火的同時(shí)，分散陽(yáng)極排放氣體5，并把它排放出去。流出防回火裝置34的陽(yáng)極排放氣體5與從空氣分散室37的空氣吹出孔37a吹出的空氣一起通過(guò)陽(yáng)極氣體出口通路23c的外側(cè)逆流。
催化劑燃燒部36設(shè)置在從防回火裝置34看的下流處，以便隔開(kāi)陽(yáng)極氣體出口通路23c的外側(cè)，如該圖所示，可以在防回火裝置34和催化劑燃燒部36之間設(shè)置別的防回火裝置38，在該圖中38a、36a是止動(dòng)機(jī)構(gòu)。
按照上述的構(gòu)成，燃料氣體1經(jīng)變換器32流入陽(yáng)極集流器22的中空內(nèi)部，然后陽(yáng)極排放氣體4從陽(yáng)極氣體出口通路23c通過(guò)防回火裝置34、38，并在催化劑燃燒部36中燃燒，燃燒排放氣體5流到并聯(lián)電池20的外部，進(jìn)一步通過(guò)陽(yáng)極氣體入口通路23a的周?chē)慌懦龅酵獠?。因此，能夠把燃料電?0和變換器32一體化，并能夠把由變換器32變換過(guò)的陽(yáng)極氣體2直接供給各電池，并且能使陽(yáng)極排放氣體4中的未燃燒成分在催化劑燃燒器36內(nèi)燃燒，作為高溫陰極氣體3供給燃料電池的陰極集流器26，此后，燃燒排放氣體5從外部加熱變換器32，并能夠間接加熱變換催化劑32a，從而能夠構(gòu)成簡(jiǎn)單緊湊而且成本低的發(fā)電裝置。
在圖6中，本發(fā)明的發(fā)電裝置30還在催化劑燃燒部36的下流側(cè)設(shè)置有使用燃燒排放氣體的空氣預(yù)熱器39和蒸汽發(fā)生器40，它們都設(shè)置在單一的容器42內(nèi)。按照這樣的構(gòu)成，就能夠使燃料電池發(fā)電裝置整體一體化，還能夠作成更緊湊的發(fā)電裝置。
本發(fā)明并不被限定于上述的實(shí)施例，當(dāng)然，在不背離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種變化。
使用上述的本發(fā)明的熔融碳酸鹽型燃料電池的發(fā)電裝置具有以下的特征①由于可以沒(méi)有原來(lái)的隔板，所以能夠大幅度地降低成本。而且，能夠?qū)θ剂想姵睾妥儞Q器的一體化、系統(tǒng)的簡(jiǎn)化等設(shè)備整體的緊湊化、成本的降低作出大的貢獻(xiàn)。
②由于使不良電池的更換、電解質(zhì)的補(bǔ)充等各電池的維修成為可能，所以對(duì)電池的性能、壽命的改善是很有效的，并使早期商品化成為可能。
因此，本發(fā)明的熔融碳酸鹽型燃料電池具有無(wú)需高成本的隔板就能以低的成本構(gòu)成電池、能夠單獨(dú)地更換各電池、可以補(bǔ)充電解質(zhì)等效果。使用這種電池的本發(fā)明的發(fā)電裝置具有使燃料電池和變換器一體化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、并且成本也低的效果。
權(quán)利要求
1.一種熔融碳酸鹽型燃料電池，由一對(duì)獨(dú)立的并聯(lián)電池構(gòu)成，所述一對(duì)并聯(lián)電池設(shè)置有陽(yáng)極集流器、配置在陽(yáng)極集流器的兩外面的一對(duì)電池以及一對(duì)陰極集流器；所述陽(yáng)極集流器形成為中空結(jié)構(gòu)，其兩外面中央部位有容納陽(yáng)極的凹部，該凹部有與中空內(nèi)部貫通的多個(gè)小孔；所述電池夾持在所述陰極集流器與陽(yáng)極集流器之間，所述陰極集流器有貫通的多個(gè)小孔；所述陽(yáng)極集流器有陽(yáng)極氣體通路和陽(yáng)極電流端子，該陽(yáng)極氣體通路從所述陽(yáng)極集流器的兩端部連通到中空內(nèi)部，用來(lái)把陽(yáng)極氣體供給到內(nèi)部，陽(yáng)極端子連接到與該陽(yáng)極氣體通路垂直的一端；所述電池由容納在所述凹部的一對(duì)陽(yáng)極、接在該對(duì)陽(yáng)極的兩外面一直擴(kuò)展到凹部周?chē)囊粚?duì)電解質(zhì)板、接在電解質(zhì)板的兩外面的一對(duì)陰極構(gòu)成；所述一對(duì)陰極集流器連接所述陽(yáng)極電流端子的對(duì)面的端面，形成コ字形，并在該連接部上形成陰極電流端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的熔融碳酸鹽型燃料電池，其特征在于所述陽(yáng)極集流器的凹部呈矩形，所述陽(yáng)極具有無(wú)間隙地嵌入在所述矩形凹部的矩形形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的熔融碳酸鹽型燃料電池，其特征在于所述陽(yáng)極集流器和陰極集流器是金屬薄板的沖壓制品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的熔融碳酸鹽型燃料電池，其特征在于還有填充在所述陽(yáng)極集流器的中空部?jī)?nèi)的變換催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的熔融碳酸鹽型燃料電池，其特征在于所述的多個(gè)并聯(lián)電池經(jīng)絕緣體構(gòu)成的間隔而層疊起來(lái)，并且相鄰接的別的電池的陰極電流端子與各電池的陽(yáng)極電流端子相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的熔融碳酸鹽型燃料電池，其特征在于所述獨(dú)立的多個(gè)并聯(lián)電池的電流端子的方向沿上下方向交替反向配置。
7.一種熔融碳酸鹽型燃料電池發(fā)電裝置，設(shè)置有多個(gè)獨(dú)立的并聯(lián)電池、變換器、防回火裝置以及設(shè)置在該防回火裝置下流的催化劑燃燒部；所述多個(gè)并聯(lián)電池設(shè)置有陽(yáng)極集流器、配置在陽(yáng)極集流器的兩外面的電池以及陰極集流器；所述陽(yáng)極集流器形成為中空結(jié)構(gòu)，其兩外面中央部位有容納陽(yáng)極的凹部，該凹部有與中空內(nèi)部貫通的多個(gè)小孔；所述電池夾持在所述陰極集流器與陽(yáng)極集流器之間，所述陰極集流器有貫通的多個(gè)小孔；所述變換器在與所述陽(yáng)極集流器的中空部連通的陽(yáng)極氣體入口通路內(nèi)有變換催化劑；所述防回火裝置由與所述陽(yáng)極集流器的中空部連通的陽(yáng)極氣體出口通路的出口部中所設(shè)置的粉末燒結(jié)體構(gòu)成；燃料氣體能夠經(jīng)所述變換器流入到陽(yáng)極集流器的中空部，然后，陽(yáng)極排放氣體從陽(yáng)極氣體出口通路通到防同火裝置，并在催化劑燃燒部?jī)?nèi)燃燒，燃燒排放氣體流到并聯(lián)電池的外部，并進(jìn)一步通過(guò)陽(yáng)極氣體入口通路的周?chē)欧诺酵獠俊?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求7的熔融碳酸鹽型燃料電池發(fā)電裝置，其特征在于在所述催化劑燃燒器的下流側(cè)還設(shè)置有使用燃燒排放氣體的空氣預(yù)熱器和蒸汽發(fā)生器，這些都配置在單一的容器內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無(wú)需高成本的隔板就能以低成本構(gòu)成、能夠單獨(dú)地更換各個(gè)電池、還能補(bǔ)充電解質(zhì)的熔融碳酸鹽型燃料電池及使用這種燃料電池的發(fā)電裝置。一對(duì)獨(dú)立的并聯(lián)電池，包括陽(yáng)極集流器22、一對(duì)電池24和一對(duì)陰極集流器26。陽(yáng)極集流器22具有從兩端連通到中空內(nèi)部的陽(yáng)極氣體通路23a和連接到與陽(yáng)極氣體通路正交的端部的陽(yáng)極電流端子23b。陰極集流器26連接陽(yáng)極電流端子23b的對(duì)面?zhèn)鹊亩嗣?，并呈コ字形，在該連接部處形成陰極電流端子26a。
文檔編號(hào)H01M8/14GK1160939SQ96121349
公開(kāi)日1997年10月1日 申請(qǐng)日期1996年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月25日
發(fā)明者上松宏吉 申請(qǐng)人:石川島播磨重工業(yè)株式會(huì)社