JPS61260555A - 内部リフオ−ミング式燃料電池のための複合化構成要素 - 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） 本発明は、内部リフォーミング式燃料電池のための複合
化構成要素及びその製造方法に関し、詳しくは、特に、
溶融炭酸塩型燃料電池のための負極、リフオーマ、燃料
又は酸化剤ガス通路、及び集電体としての機能を多元的
に備えた複合化構成要素として使用するに好適な複合体
構造物及びその製造方法に関する。

（従来の技術） 近年、電解質として溶融炭酸塩を用いて、高温で作動さ
せる溶融炭酸塩型燃料電池が、高い発電効率を有するう
えに、利用可能な燃料の種類が多いこと、白金等のよう
な貴金属触媒を必要としないこと、高温作動させるため
に質の高い排熱が回収されること等のために、注目を集
めており、実用化が進められている。

このような溶融炭酸塩型燃料電池の従来の代表例を第４
図に示す。即ち、溶融炭酸塩を含む電解質板１１を挟ん
で正極１２と負極１３が積層されて単電池１４が構成さ
れ、この単電池が集電体１５と導電性のセパレータ１６
を介して多数積層されている。このようにして、各単電
池の正極が隣接する単電池の負極と電気的に接続されて
、すべての単電池が直列に接続されてなる溶融炭酸塩型
燃料電池が構成される。セパレータ１６には、通常、一
方の面には燃料ガスの通路としての溝１７が設けられて
おり、他方の面には酸化剤ガスの通路としての溝１８が
設けられており、燃料ガスとしては例えば水素及び／又
は−酸化炭素が、また、酸化剤としては、例えば空気と
炭酸ガスとが供給されて、所定の電気化学的反応が行な
われる。

しかし、燃料として、水素及び／又は−酸化炭素以外の
もの、例えば、メタン等のＬＮＧやメタノール等を用い
る場合は、これらの燃料は予めリフォーミングによって
、水素及び／又は−酸化炭素に変換される。このような
リフォーミングには、外部リフォーミング方式と内部リ
フォーミング方式とが知られている。

外部リフォーミング方式は、リフオーマを電池外に配設
し、燃料を予めリフォーミングした後に電池の燃料ガス
通路に供給する方式である。これに対して、内部リフォ
ーミング方式は、電池の高い作動温度を利用して、電池
内で燃料をリフォーミングする方式であって、従来は、
例えば、負極に対面するセパレータ表面か、又は第５図
に示すように、セパレータ１６に対面する負極１３の表
面に溝１９を設け、この溝内に微粒子状のリフォーミン
グ触媒２０を充填することによって、燃料ガス通路にリ
フオーマを兼ねさせ、この燃料ガス通路にＬＮＧ等の燃
料を供給して、水素及び／又は−酸化炭素へのリフォー
ミングと本来の電池反応とを負極において同時に行なわ
せるものである。

いずれにしても、上記のような従来の溶融炭酸塩型燃料
電池においては、正極としては、代表的には、ニッケル
粉末を水素中で高温で焼結し、気孔率６０％程度の多孔
質シートとし、これを表面酸化処理して導電性を与えた
ニッケル多孔質板が用いられている。負極としては、ニ
ッケル−クロム又はニッケル−コバルト等のようなニッ
ケル合金からなる多孔質体が用いられている。また、セ
パレータとしては、高い導電性を有すると共に、気体不
透過性及び耐食性にすぐれることが要求されるので、従
来、ステンレス鋼やそのニッケルクラッド板が用いられ
ている。

上記のような溶融炭酸塩型燃料電池は、従来、上記した
各構成要素、即ち、正極、電解質板、負極、セパレータ
、及び集電体のそれぞれを単独にて製作し、これを所定
の順序に積層し、組立てることによって製造されている
。但し、集電体は、電極やセパレータの構造によっては
省略されることがある。

従って、従来の溶融炭酸塩型燃料電池においては、各構
成要素を高い製作精度にて製作し、且つ、各構成要素間
に良好な接触を保持して組立てても、長時間の連続運転
においては、各構成要素が機械的、熱的な原因によって
不均一な形状変化、例えば、伸縮を生じて、次第に各構
成要素間の接触抵抗が増大し、このようにして、電池出
力の低下を招き、更には、電池の発熱を増大させる。勿
論、各構成要素を多数積層して、組立てる方法は、生産
効率に劣るうえに、組立後の電池自体の保守管理も容易
ではない。

更に、各構成要素は、電池容積を小型化するために、一
般に、厚みｌ　ａｍ程度、寸法数＋１乃至１ｍｍ程度の
薄板状に加工されているので、変形しやすく、強度も十
分ではない。特に、電極は、前述したように、通常、多
孔度５０％以上の焼結金属板からなるので、製造時や組
立時に損傷が多い。

このような電極の破損を防止するために、従来、金網に
て補強することも提案されているが、尚、強度は不十分
である。

また、前述したように、一般に各構成要素の製作に当た
っては、高い寸法精度が要求され、しかも、電極とセパ
レータとの間に燃料又は酸化剤のための通路として、通
常、セパレータ又は電極の表面に溝が刻設されるので、
このような加工も、製作上の寸法精度要求を高めるうえ
に、電池の製造工程数を増加させることとなる。

更に、内部リフォーミング式溶融炭酸塩型燃料電池の製
造においては、前述したように、負極又はセパレータの
溝内にリフォーミング触媒を均一に充填することは容易
ではなく、作業も煩瑣であって、電池の生産性が著しく
劣る。このように、触媒が負極又はセパレータの溝内に
均一に充填されていないときは、各溝に沿っての燃料ガ
スの圧力損失が異なることとなり、その結果、燃料ガス
が各燃料通路に均一に分配され難くなって、電極の面積
全体にわたって一様な反応が行なわれず、温度分布幅も
大きくなる。即ち、電極に熱応力が発生し、割れ等が生
じやすくなる。また、当初は負極又はセパレータの溝に
触媒を均一に充填し得ても、その後の各構成要素の積層
や組ぬに際して、粒子状触媒が溝内で移動して、充填状
態が不均一な方向に変化することもある。

（発明の目的） 本発明者らは、溶融炭酸塩型燃料電池における上記した
種々の問題を解決するために鋭意研究した結果、上記し
た構成要素の幾つか、即ち、少なくとも、負極、燃料の
リフオーマ、燃料ガス通路、及び集電体としての要素を
多元的に備えた複合化構成要素を一体的に得ることに成
功して、本発明を完成するに至ったものである。

従って、本発明は、−Ｃには、燃料電池のための複合化
構成要素及びその製造方法を提供することを目的とし、
特に、内部リフォーミング式溶融炭酸塩型燃料電池のた
めの多元的機能を備えた複合化構成要素として使用する
に好適な複合体構造物及びその製造方法を提供すること
を目的とする。

（発明の構成） 本発明による内部リフォーミング式燃料電池のための複
合化構成要素は、導電性を有する多孔質板の片面側に電
極としての焼結金属微粉末が充填されてなる電極層を有
し、他面側にはリフォーミング触媒が担持されてなる多
孔質触媒層を有すると共に、上記電極層と上記多孔質触
媒層との間の空隙の多孔質層又は上記多孔質触媒層が燃
料ガス通路に形成されていることを特徴とする。

また、かかる本発明による内部リフォーミング式燃料電
池のための複合化構成要素の製造方法は、（ａｌ　　導
電性を有する多孔質板の片面に金属微粉末を充填する工
程 （ｂｌ　　多孔質板の他面側にリフォーミング触媒又は
その前駆体を分散させる工程 ｔｃ＋　　上記金属微粉末を焼成する工程、及び（ｄ）
　　上記リフォーミング触媒又はその前駆体を焼成する
工程 を含むことを特徴とする。

以下、詳細に本発明による燃料電池のための複合化構成
要素について説明する。

本発明において、導電性を有する多孔質板としては、金
属材料からなる多孔質板、例えば、焼結金属、金属繊維
、発泡金属等からなる多孔質板や、表面に銅やニッケル
のような金属めっきを施して導電性を付与した多孔質セ
ラミック板、例えば、焼結多孔質アルミナ板等を好適に
用いることができる。このような導電性多孔質板は、通
常、５０〜９０％程度の多孔度を有し、市販品として入
手することができる。特に、溶融炭酸塩型燃料電池にお
ける電極として用いる場合は、この多孔質板は、導電性
、耐食性、耐焼結性等にすぐれるニッケル又はその合金
からなることが好ましい、しかし、多孔質板を負極とし
て機能させる場合は、銅からなる多孔質板も用いること
ができる。

本発明による燃料電池用複合化構成要素は、このような
導電性多孔質板の片面側に、その表面から厚みの１／４
乃至３／４程度にわたって、負極電極として機能する焼
結金属微粉末が充填されていると共に、他面側にリフォ
ーミングのための微粒子状触媒が担持されている。

ここに、本発明においては、多孔質板において、上記片
面側の焼結金属微粉末が充填されている電極層と、他面
側の微粒子状リフォーミング触媒が担持されている触媒
層との間に空隙が残され、この空隙を燃料ガス通路とし
て機能させることが好ましい。しかし、多孔質板への微
粒子状触媒の担持量を調整することによって、この触媒
層に燃料ガスの流通を許す程度の多孔度を保持させると
きは、この多孔質触媒層自体を燃料ガス通路として機能
させることができるので、多孔質板片面側の上記電極層
と他面側の上記触媒層との間には必ずしも空隙が残され
る必要はない。

即ち、本発明によれば、導電性多孔質板において、その
片面の電極層を多孔質金属負極として機能させると共に
、他面側の多孔質触媒層をリフオーマとして機能させ、
且つ、上記したように、負極層と触媒層との間の空隙、
又は多孔質の触媒層自体を燃料ガス通路として機能させ
るのである。

本発明においては、負極のための上記焼結金属微粉末と
しては、溶融炭酸塩型燃料電池の負極として一般に用い
られている金属の微粉末でよく、例えば、ニッケル合金
、例えば、ニッケル−クロム合金、ニッケル−コバルト
合金等が好ましく用いられる。ここに、導電性多孔質板
の厚みは、できる限り薄いことが好ましく、通常、０．
３〜１．５龍が適当であり、また、焼結金属微粉末の粒
径は１〜１０μｍが適当であるが、これらに限定される
ものではない。

また、本発明においては、上記リフォーミング触媒とし
ての活性金属種としては、通常、ニッケル、鉄、ニッケ
ル−鉄合金の１種又は２種以上等、従来より溶融炭酸塩
型燃料電池のためのリフォーミング触媒として知られて
いるものが任意に゛用いられるが、上記例示した触媒に
限定されるものではない。これら活性金属種は、好まし
くは、触媒の耐久性や耐イオウ性を向上させるために、
コバルト、マンガン、タングステン、モリブデン、又は
これらの１種又は２種以上が助触媒として併用される。

更に、かかる活性金属種からなる触媒は、適宜の担体に
担持されていることが好ましい。このような担体には、
例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア等が好ましく
用いられるが、これらに限定されるものではない。

上記のような本発明による燃料電池用複合化構成要素の
好ましい製造方法を挙げる。

先ず、導電性多孔質板に電極としての焼結微粉末を充填
するには、本発明に従って、好ましくは次の方法による
ことができる。

即ち、金属微粉末に少量の解膠剤及び水を加え、十分に
混合する。次に、これにバインダーとしての適宜の水溶
性樹脂の水溶液、可塑剤及び水を適宜量加え、十分に混
合して、スラリーを得、このスラリーを例えばフッ素樹
脂コーティングした樹脂フィルム上に流延し、表面をブ
レードにて平滑化して、乾燥させて、金属微粉末と上記
バインダーはかの添加剤とからなる薄いシート状のグリ
ーン体を形成する。

次いで、このグリーン体を導電性多孔質板の片面に載置
し、プレスやロール圧延等の適宜手段による軽度の正比
を加えることにより、グリーン体を多孔質板の表面層に
いわば押し込んで、多孔質板の片側表面層に金属微粉末
を充填する。この後、適宜の焼成雰囲気下にこれを加熱
炉にて焼成し、バインダー、可塑剤、溶剤等を除去すれ
ば、負極としての焼結金属微粉末が片面側に充填され、
他面側は当初の多孔度５０〜９０％程度の多孔質層を保
持している多孔質板を得ることができる。このような多
孔質板への焼結金属微粉末の充填層の厚みは、例えば、
上記グリーン体の厚みを多孔質板の厚みに応じて、適宜
に選択することによって調整することができる。

例えば、金属微粉末として、ニッケル−クロム合金微粉
末を充填した多孔質板を水素雰囲気下に１０００°Ｃ又
はそれ以上の温度で焼成することによって、上記合金微
粉末の焼結微粉末を含む負極として用いることができる
多孔質板を得ることができる。尚、金属微粉末としてニ
ッケル微粉末を上記のようにして多孔質板の片面側に充
填した後、これを空気のような酸化性雰囲気下に１００
０℃又はそれ以上の温度で適宜時間焼成するごとによっ
て、表面に酸化ニッケル微粉末を含み、従って、正極と
して用いることができる多孔質板を得ることもできる。

次に、本発明においては、上記のようにして、片面側を
多孔質金属電極化された導電性多孔質板の他面側にリフ
ォーミング触媒を担持させることによって、内部リフォ
ーミング式燃料電池のための複合化構成要素を得ること
ができる。リフォーミング触媒を多孔質板に担持させる
には、好ましくは、次の方法によることができる。

即ち、前記した触媒、助触媒及び担体のそれぞれの微粒
子に前記と同様のバインダー、溶剤としての水、可塑剤
、解膠剤等を混合してスラリーを調製し、このスラリー
を前記と同様にして薄いシート状のグリーン体に成形す
る。触媒、助触媒及び担体の微粒子の混合物を予め造粒
しておき、これを上記のようにしてグリーン体に成形し
てもよい。尚、上記触媒、助触媒及び担体には、後述す
る焼成によって、それぞれ活性化される前駆体を含むも
のとする。

次いで、このグリーン体を導電性多孔質板の他面側の表
面上に載置し、電極用金属微粉末の充填と同様にして、
グリーン体を多孔質板の他面側の表面層に分散充填した
後、これを加熱炉にて、好ましくは溶融炭酸塩型燃料電
池の作動温度に近い温度、例えば、６５０℃程度の温度
にて焼成し、バインダー、可塑剤、溶剤等を除去すると
共に、触媒、助触媒及び担体、金属又はこれらの前駆体
をそれぞれ活性な触媒金属種、助触媒及び担体に活性化
すれば、多孔質板の片面側に多孔質金属電極層を有する
と共に、他面側にリフォーミング触媒微粒子が担持され
てなる多孔質触媒層を有する導電性多孔質板を得ること
ができる。

尚、通常は、電極用金属微粉末を焼結するのに好適な温
度は１０００℃又はそれ以上が好ましく、一方、触媒や
助触媒、担体等を活性化するために好適な焼成温度は１
０００℃よりも低い温度であるので、上記のように、電
極用金属微粉末の焼結と、触媒、助触媒や担体の活性化
焼成とは別の工程として行なうことが好ましい。しかし
、必要ならば、同時に行なってもよい。

また、リフォーミング触媒を担持させるための別の方法
として、担体及び必要に応じて助触媒を含み、触媒を含
まないグリーン体を形成し、先ず、これを用いて予め担
体及び必要に応じて助触媒のみを多孔質板の他面側に担
持させ、これを焼成して活性化した後に、触媒活性種及
び必要に応じて助触媒や、又はそれらの前駆体を含むグ
リーン体を用いて、同様に触媒及び必要に応じて助触媒
を担持させ、焼成してもよい。

更に、別の方法として、上記のように、多孔質板に担体
及び必要に応じて助触媒を担持させた後、これに触媒前
駆体の水溶液、例えば、ニッケルを活性金属種とする場
合は、硫酸ニッケル等のニッケル塩と必要に応じて助触
媒前駆体としての水溶性化合物を含む水溶液を多孔質板
に含浸させ、このようにして、触媒前駆体及び必要に応
じて助触媒を多孔質板に分散させた後、これを焼成して
もよい。また、必要に応じて、上記前駆体の水溶液に代
えて、触媒及び必要に応じて助触媒の前駆体を含む懸濁
液を用いてもよい。

上記いずれの方法によってリフォーミング触媒を担持さ
せる場合も、前述したように、多孔質金属電極層とこの
触媒層との間には、空隙層を残すか、又は形成された多
孔質触媒層が燃料ガスの通過を許す程度の多孔度を存す
るように触媒の担持密度が調整される。触媒層の厚みや
触媒の担持密度は、例えば、上記グリーン体の厚みやグ
リーン体における触媒、助触媒及び／又は担体の量によ
って調整することができる。

第１図に以上のようにして得られる本発明による燃料電
池のための複合化構成要素を示す。即ち、本発明の複合
化構成要素Ａは、導電性多孔質板２１の片面側に焼結金
属微粉末が充填されてなる多孔質金属電極層２２を有し
、他面側には微粒子状のリフォーミング触媒が担持され
てなる触媒層２３を有し、更に、これら電極層と触媒層
との間に多孔質の空隙層２４を有している。従って、か
かる複合化構成要素Ａは、片面側において負極として機
能させることができ、多孔質板の他面側の触媒層をリフ
オーマとして機能させることができると共に、上記空隙
層を燃料ガス通路として機能させることができ、更に、
導電性多孔質板自体をセパレータへの導電体である集電
体として機能させることができる。即ち、本発明による
燃料電池用複合化構成要素Ａは、負極、リフオーマ、集
電体及び燃料ガス通路としての多元機能を複合的に有す
る。

更に、第２図には本発明による複合化構成要素の別の実
施例を示す。この複合化構成要素Ｂは、導電性多孔質板
２１の片面側に焼結金属微粉末が充填されてなる金属電
極層２２を有し、他面側には微粒子状のリフォーミング
触媒が担持されてなる多孔質触媒層２３を有し、更に、
この触媒層に燃料ガスの流通を許す程度の多孔度を保持
させてなり、従って、かかる複合化構成要素Ｂは、片面
側において負極として機能させることができると共に、
多孔質板の他面側の多孔質の触媒層をリフオーマ及び燃
料ガス通路として機能させることができる。勿論、上記
と同じく、導電性多孔質板自体がセパレータへの導電体
である集電体としても機能する。

また、第１図及び第２図には、本発明による別の複合化
構成要素Ｃが示されている。この複合化構成要素Ｃは、
上記のように負極層２２を備えた多孔質板２１の触媒層
２３側に、例えば、金属板がセパレータ３０として積層
され、好ましくは一体的に接合されて構成されている。

従って、かかる複合化構成要素Ｃは、負極、リフオーマ
、集電体、燃料ガス通路及びセパレータとしての機能を
複合的に有して、電解質板を除く電池構成要素の一体的
な複合構造体を構成する。上記セパレータとしては、例
えば、ステンレス鋼板、ニッケル板、ニッケル被覆ステ
ンレス鋼板等、従来のセパレータ材を用いることができ
る。

前述したところから明らかなように、第３図に示すよう
に、前記したような導電性多孔質板３１の片面に正極と
して機能する焼結金属微粉末、例えば、ニッケル微粉末
又は酸化ニッケル微粉末を充填して正極層３２を形成し
、他面側を当初の多孔質層３４とすれば、この導電性多
孔質板は、正極として機能させることができると共に、
上記多孔質層を酸化剤ガス通路として機能させることが
できる。

従って、第３図に示すように、それぞれ多孔質層３４及
び２３をセパレータ３０に対面させて、この正極として
機能する多孔質板３１をセパレータ３０の片面側に積層
し、他面側に前記した負極として機能する多孔質板２１
を積層することによって、本発明による更に別の複合化
構成要素りを得ることができる。かかる複合化構成要素
りを電解質板４０と交互に積層すれば、第３図に示すよ
うに、直ちに溶融炭酸塩型燃料電池を得ることができる
。

特に、多孔質板が前述したような金属材料からなるとき
は、セパレータを例えば拡散接合、点溶接、ろう付は等
によって、多孔質板の上記多孔質層側表面に一体的に接
合することによって、複合化構成要素は、電極、集電体
、燃料又は酸化剤のための通路並びにセパレータとして
の機能を複合的に有し、複合機能化が一層高められる。

（発明の効果） 以上のように、本発明の燃料電池用複合化構成要素によ
れば、溶融炭酸塩型燃料電池の製造において、独立した
構成要素の積層数を著しく低減することができると共に
、従来の複数の構成要素が一体化されており、特に、リ
フォーミングのための微粒子状触媒が多孔質板上に固定
されているので、長時間にわたる運転によっても、各構
成要素の不均一な変形による接触状態の悪化を防ぐこと
ができ、更に、触媒の充填状態やその経時変化によって
、不均一なリフォーミング反応が生じないので、構成要
素間の接触抵抗を小さくして、電池出力を安定に且つ高
く保持することができる。

また、従来の溶融炭酸塩型燃料電池においては、構成要
素、特に、電極の強度が不十分であって、その他の構成
要素との積層及び組立において、細心の注意が必要とさ
れているが、本発明による複合化構成要素“によれば、
電極は多孔質板と一体化されているので、強度が大きく
、更に、使用中の熱応力による割れも防止することがで
きる。また、前述したように、負極を兼ねる導電性多孔
質板の多孔質層が燃料ガス通路として機能するので、従
来の電極やセパレータにおけるように、それらの表面に
これらの通路を刻設する必要もない。

更に、上記のように、溶融炭酸塩型燃料電池の製造にお
いて、組立部品数が減少することから、積層における寸
法精度が向上し、積層及び組立を容易にして、電池製造
の効率を高くすることができる。

（実施例） 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例によって何ら限定されるものではない。

実施例１ 平均粒径３．７μｍのニッケル−クロム合金（クロム量
１０重量％）微粉末に少量の解膠剤及び水を加え、混合
し、更に、これにポリビニルアルコールとポリエチレン
グリコールの混合物の水溶液をバインダーとして、可塑
剤及び水の適宜量と共に加え、十分に混合して、スラリ
ーを得た。このスラリーをフッ素樹脂コーティングした
ポリエステル樹脂フィルム上に流延し、表面をブレード
にて平滑化し、乾燥させて、上記金属微粉末を含む薄い
シート状のグリーン体を調製した。

次に、このグリーン体を導電性ニッケル多孔質板（厚み
２龍、寸法１０ｃａ＋角、多孔度７５％）の片面に載置
し、プレスにて軽度の正比を加えて、グリーン体を焼結
ニッケルよりなる導電性多孔質板の表面層に充填した。

この後、これを水素雰囲気下に１０００℃の温度で５分
間焼成することによって、負極として用いることができ
る多孔質板を得た。この多孔質板において、電極厚みは
０．５〜０．７鶴であった。

次に、上記において、ニッケル−クロム合金微粉末に代
えて、担体としてのアルミナ微粒子を用いた以外は、全
く同様にして、アルミナを含有するグリーン体を調製し
た。前記多孔質金属電極層を片面に有する導電性多孔質
板の他面側にこのグリーン体を載置し、同様にして、ア
ルミナを分散充填した後、空気雰囲気下に６５０’Ｃの
温度で２０時間焼成して、アルミナを活性化した。

この後、このアルミナ充填層に硫酸ニッケル水溶液を含
浸させ、水素雰囲気下で６５０　’ｃの温度で１．５時
間焼成して、触媒活性種としてニッケルを含む触媒層を
形成した。この触媒層の厚みは１゜３〜１．５鰭、空隙
率は、多孔質板の容積重量と用いた各材料の密度とから
推定して、４３％であった。また、触媒担持量はアルミ
ナに対して１９重量％であった。

以上のようにして得られた多孔質板は、片面に多孔質金
属電極層を有し、他面側にリフォーミング触媒層を有し
、且つ、この触媒層は燃料ガスの通過を許す程度に尚、
高度に多孔質であった。

比較のために、多孔質板を用いることなく、前記と同じ
ニッケル−クロム合金からなる金属微粉末を上記と同じ
焼結条件にて板材に焼結して、負極板としての厚み２■
ｌの多孔質電極板を得た。この負極板は、従来、溶融炭
酸塩型燃料電池において、負極として用いられているも
のと実質的に同じである。

このようにして得た本発明による電極及びリフォーミン
グ機能を有する複合化構成要素と、上記比較孔としての
従来の多孔質金属負極板とについて、それぞれ曲げ強度
を測定した。本発明による複合化構成要素は７９ｋｇ／
ｃａｌであり、比較孔としての負極は２３ｋｇ／ａｄで
あって、本発明による複合化構成要素は、強度において
改善されている。

実施例２ 実施例１において得た複合化構成要素のリフォーミング
機能を評価するために、触媒層との間に空隙を残すよう
にして、複合化構成要素を２枚のステンレス鋼板間に支
持し、上記空隙に下記の燃料ガスを供給して、反応後の
ガスの組成を分析した。

また、比較のために、アルミナを担体とするニッケルか
らなる市販のリフォーミング触媒にッケル担持量１８置
部％）を４５メツシュ通過に粉砕し、上記複合化構成要
素の担持量と同量を２枚のステンレス鋼板間に充填し、
上記と同様にしてリフォーミング機能を評価した。

供給燃料ガスは、メタン２５％、水蒸気７０％及び水素
５％からなり、反応条件は、空間速度１１２０ｈｒ−’
、反応温度６５０　”ｃとした。反応後のガス組成を表
に示す。

即ち、本発明による複合化構成要素のメタン転化率は４
８．３％、比較孔のそれは５１．７％であるので、本発
明品は十分に実用的なリフォーミング機能を有すること
が理解される。

実施例３ 実施例１におけるニッケル−クロム合金を含むグリーン
体の調製において、ニッケル−クロ１、合金に代えて、
平均粒径２．５μｍのニッケル微粉末を用いた以外は、
全く同様にして、ニッケル微粉末を含むグリーン体を調
製し、これを同様にして焼結ニッケルよりなる導電性多
孔質板の表面層に充填した。この後、これを空気雰囲気
下に１０５０℃の温度で１０分間焼成することによって
、表面に酸化ニッケル微粉末を含む正極として用いるこ
とができる多孔質板を得た。この多孔質板において、電
極厚みは０．６〜０．８龍であった。

そこで、この正極として機能する複合化構成要素と、実
施例１において得た負極として機能する複合化構成要素
にて電解質板を挟むと共に、各多孔質板をそれぞれ電池
端板にて支持して、溶融炭酸塩型燃料電池単電池を構成
した。

この単電池を以下に示す条件にて作動させた。

温度　６５０℃ ガス組成 燃料ガス　　メタン４０％ 水蒸気６０％ 酸化剤ガス　空気７０％ 炭酸ガス３０％ 圧力　１気圧 電流密度　０．１２Ｗ／ｃｏ！ 電解質板　　　ＬｉＡｌ０ｚ　　４０重量％ＬｉｚＣＯ
ｚ　　３２重量％ に、ＣＯ３２８重量％ の混合物をホットプレスした厚 み１１１の板 １００〜１５０時間後に電池性能が安定し、０゜８０Ｖ
の起電力を有した。

また、運転を開始して２００時間後に運転を停止し、冷
却後に電池を分解した。しかし、正極及び負極共に割れ
発生もなく、何ら外観的な変化が認められなかった。

尚、触媒層をもたないほかは、正確に同じ正極又は負極
として機能する構成要素を製作して単電池を構成し、水
素８０％と炭酸ガス２０％とからなる燃料ガスを用いて
、上記と同じ条件にて電池を作動させた場合は、起電力
は０．８０−０．８２Ｖであった。従って、本発明によ
る複合化構成要素を用いる内部リフォーミング式燃料電
池によれば、メタンを燃料ガスとして、外部リフォーミ
ングを行なうことなく、はぼ同じ起電力を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による燃料電池のための複合化構成要
素の実施例を示す要部断面図、第２図は、本発明による
別の複合化構成の実施例を示す要部断面図、第３図は、
本発明による更に別の実施例としての複合化構成要素を
組み込んでなる溶融炭酸塩型燃料電池の要部を示す断面
図、第４図は、従来の溶融炭酸塩型燃料電池の代表例の
要部構成を示す一部分解斜視図、第５図、従来の溶融炭
酸塩型燃料電池における負極及びセパレータを示す要部
断面図である。 １１・・・電解質板、１２・・・正極、１３・・・負極
、１４・・・単電池、１５・・・集電体、１６・・・セ
パレータ、１７・・・燃料通路、１８・・・酸化剤通路
、１９・・・溝、２０・・・微粒子状リフォーミング触
媒、２１・・・導電性多孔質板、２２・・・負極層、２
３・・・リフォーミング触媒層、２４・・・空隙層、３
０・・・セパレータ、３１・・・導電性多孔質板、３２
・・・正極層、３４・・・多孔質層、４０・・・電解質
板、Ａ、Ｂ及びＣ・・・複合化構成要素。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人　弁理士　　故　野　逸　部 第２図 第５図 第４図 ］５

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性を有する多孔質板の片面側に電極としての
   焼結金属微粉末が充填されてなる電極層を有し、他面側
   にはリフォーミング触媒が担持されてなる多孔質触媒層
   を有すると共に、上記電極層と上記多孔質触媒層との間
   の空隙の多孔質層又は上記多孔質触媒層が燃料ガス通路
   に形成されていることを特徴とする内部リフォーミング
   式燃料電池のための複合化構成要素。
2. （２）多孔質板が金属からなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の内部リフォーミング式燃料電池の
   ための複合化構成要素。
3. （３）焼結金属微粉末がニッケル、ニッケル−クロム合
   金又はニッケル−コバルト合金であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の内部リフォーミング式燃料
   電池のための複合化構成要素。
4. （４）リフォーミング触媒がニッケル、鉄又はニッケル
   −鉄合金であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の内部リフォーミング式燃料電池のための複合化構
   成要素。
5. （５）リフォーミング触媒が担体に担持されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の内部リフォー
   ミング式燃料電池のための複合化構成要素。
6. （６）担体がアルミナ、チタニア又はジルコニアである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の内部リフ
   ォーミング式燃料電池のための複合化構成要素。
7. （７）リフォーミング触媒がコバルト、マンガン、タン
   グステン又はモリブデンの１種又は２種以上からなる助
   触媒を含むことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載
   の内部リフォーミング式燃料電池のための複合化構成要
   素。
8. （８）多孔質板の多孔質層側にセパレータとしての金属
   板が一体に積層接合されてなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の内部リフォーミング式燃料電池の
   ための複合化構成要素。
9. （９）（ａ）導電性を有する多孔質板の片面に金属微粉
   末を充填する工程 （ｂ）多孔質板の他面側にリフォーミング触媒又はその
   前駆体を分散させる工程 （ｃ）上記金属微粉末を焼成する工程、及び（ｄ）上記
   リフォーミング触媒又はその前駆体を焼成する工程 を含むことを特徴とする内部リフォーミング式燃料電池
   のための複合化構成要素の製造方法。
10. （１０）多孔質板が金属からなることを特徴とする特許
    請求の範囲第９項記載の内部リフォーミング式燃料電池
    のための複合化構成要素の製造方法。
11. （１１）金属微粉末がニッケル、ニッケル−クロム合金
    又はニッケル−コバルト合金であることを特徴とする特
    許請求の範囲第１０項記載の内部リフォーミング式燃料
    電池のための複合化構成要素の製造方法。
12. （１２）リフォーミング触媒がニッケル、鉄又はニッケ
    ル−鉄合金であることを特徴とする特許請求の範囲第１
    ０項記載の内部リフォーミング式燃料電池のための複合
    化構成要素の製造方法。
13. （１３）リフォーミング触媒が担体に担持されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の内部リフ
    ォーミング式燃料電池のための複合化構成要素の製造方
    法。
14. （１４）担体がアルミナ、チタニア又はジルコニアであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の内部
    リフォーミング式燃料電池のための複合化構成要素の製
    造方法。
15. （１５）リフォーミング触媒がコバルト、マンガン、タ
    ングステン又はモリブデンの１種又は２種以上からなる
    助触媒を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１２項
    又は１３項記載の内部リフォーミング式燃料電池のため
    の複合化構成要素の製造方法。