溶融炭酸塩型燃料電池
MCFCはナトリウム(Na)とカリウム(K)の炭酸塩からなる液体電解質(溶融炭酸塩)が使用される。この電解質は、多孔質状セラミック(LiAlO2)によって保持され、電極間に液体を収容する。この電解質で酸素が十分なイオン導電できるようにするために燃料電池の高温が必要となっている。一般的なMCFC電解質は、62%の炭酸リチウム (Li2CO3) および38%の炭酸カリウム (K2CO3) を含む。十分な割合の炭酸リチウムにより、高いイオン伝導性が確保されるが、ガス溶解度および酸素イオンの拡散性能が低いため62%に制限される。さらに非常に腐食性が高いため、炭酸カリウムを添加することで腐食性を抑えている。これらの問題のために、最近の研究では、炭酸カリウムを炭酸ナトリウムで置き換えることが検討されている。リチウム・ナトリウム混合電解質は、リチウム・カリウム混合電解質と比べ良好な性能(より高い導電率および陰極の安定性)を有することが示された。さらに科学者たちは、相変化(γ-LiAlO2対α-LiAlO2)をセル中の材料に加えることを検討している。相変化は電解質の体積減少に伴い、イオン伝導度が低下する。様々な研究を通して、アルミナ添加α-LiAlO2構造は、燃料電池の性能を維持しながら相安定性を改善することが分かった。
電解質の流出もまた問題である。流出するとセパレータやカレントコレクタのような電池材料を腐食する。セラミック(γ-LiAlO2)の結晶粒子が粒成長をして隙間が少なくなり、電解質を保持できなくなるためであることがわかってきた。