JP2007157567A - Solid electrolyte fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体電解質を用い、電気化学反応により電気エネルギーを得る固体電解質型燃料電池に関するものである。 The present invention relates to a solid oxide fuel cell that uses a solid electrolyte and obtains electric energy by an electrochemical reaction.
一般に、固体電解質型燃料電池は、電解質層を燃料極層及び空気極層で挟持して発電要素である単セルを構成し、この単セルとガス流路を形成するセパレータ板とを交互に積層した構造を有している。また、従来の固体電解質型燃料電池としては、単セルとセパレータ板の間に、Niフェルト等の導電性多孔質材から成る集電体を介装し、この集電体によりガス流路を形成したものがあった(特許文献1)。 In general, a solid oxide fuel cell comprises a single cell that is a power generation element by sandwiching an electrolyte layer between a fuel electrode layer and an air electrode layer, and this single cell and separator plates that form a gas flow path are alternately stacked. It has the structure. Further, as a conventional solid oxide fuel cell, a current collector made of a conductive porous material such as Ni felt is interposed between a single cell and a separator plate, and a gas flow path is formed by this current collector. (Patent Document 1).
上記したような固体電解質型燃料電池において、金属繊維を用いたフェルト状の集電体は、ガス流路としての通気性を有するだけでなく、層の厚さ方向にクッション性を有することから、単セルやセパレータ板に対する接触を均一にして接触面積の拡大や長期的な安定性を実現することができ、また、製造が容易で且つ軽量であるなどの利点がある。
ところで、上記したような固体電解質型燃料電池は、性能向上を図るために様々な構造を有するものが研究開発されており、この際、発電機能を高めることだけでなく、小型軽量化や低熱容量化を実現するために薄型化することも重要であり、また、薄型化に伴って積層時の圧力や熱により変形が生じやすくなることから、燃料ガスと酸化ガスの間のシール性や電極間の絶縁性を充分に確保することも非常に重要になっている。 By the way, the solid oxide fuel cells as described above have been researched and developed to have various structures in order to improve performance. At this time, not only the power generation function is enhanced, but also the size and weight reduction and the low heat capacity are achieved. It is important to reduce the thickness in order to realize a reduction in thickness, and since the deformation tends to occur due to the pressure and heat at the time of lamination as the thickness decreases, the sealing property between the fuel gas and the oxidizing gas and the gap between the electrodes It is also very important to ensure sufficient insulation.
このような状況において、近年、固体電解質型燃料電池には、セパレータ板によって単セルの一方の面側に燃料ガス(又は酸化ガス)の流路となる閉塞空間を形成し、セパレータ板の外部である単セルの他方の面側に酸化ガス(又は燃料ガス)を流通させることで、ガスシール性を高めるようにしたものが開発されており、このような構造では、セパレータ板の外側において、単セルの他方の面と多孔質材から成る集電体の間に、集電体に対して異極側となる部分が存在する場合がある。 Under these circumstances, in recent years, solid oxide fuel cells have formed a closed space serving as a flow path for fuel gas (or oxidizing gas) on one surface side of a single cell by a separator plate, and outside the separator plate. A gas cell having improved gas sealing performance by flowing an oxidizing gas (or fuel gas) on the other surface side of a single cell has been developed. In such a structure, a single cell is formed outside the separator plate. There may be a portion on the opposite side of the current collector between the other surface of the cell and the current collector made of the porous material.
そこで、集電体と異極側部分の間に絶縁層を設けることとなるが、燃料電池の軽量化や薄型化を図るためには上記の絶縁層も極力薄肉にすることが望ましく、このような絶縁層を有する構造において金属繊維を用いたフェルト状の集電体を用いると、燃料電池を多段に積層した際に、金属繊維が絶縁層を貫通して集電体と異極側部分とが短絡する恐れがあるという問題点があった。 Therefore, an insulating layer is provided between the current collector and the different-polarity side portion. However, in order to reduce the weight and thickness of the fuel cell, it is desirable to make the insulating layer as thin as possible. When a felt-like current collector using metal fibers is used in a structure having a simple insulating layer, when the fuel cells are stacked in multiple stages, the metal fibers penetrate the insulating layer and There is a problem that there is a risk of short circuit.
また、上記の短絡を防ぐために、異極側部分を回避するように集電体を配置すると、燃料電池を積層した際の荷重の均一性が損なわれるうえに、セパレータ板の外側において集電体の無い部分に酸化ガスが流れやすくなり、これにより単セルへのガス供給量が不充分になるという問題点があり、これらの問題点を解決することが課題となっていた。 Further, in order to prevent the above short circuit, if the current collector is disposed so as to avoid the different polarity side portion, the uniformity of the load when the fuel cells are stacked is impaired, and the current collector is disposed outside the separator plate. There is a problem in that the oxidizing gas easily flows in a portion where there is no gas, which results in an insufficient gas supply amount to the single cell, and it has been a problem to solve these problems.
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、単セルと多孔質材から成る集電体の間に、集電体に対して異極側となる部分が存在する場合に、良好な絶縁性と多孔質材から成る集電体による機能の両立を達成することができる固体電解質型燃料電池を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the above-described conventional problems, and there is a portion on the side opposite to the current collector between the current collector made of the single cell and the porous material. In this case, an object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell capable of achieving both good insulation and a function of a current collector made of a porous material.
本発明の固体電解質型燃料電池は、発電要素である単セルとセパレータ板の間に、金属繊維から成るフェルト等の導電性多孔質材から成る集電体を介装した構造を有するものである。そして、単セルと集電体の間に、単セルの一部を支持するセル支持部と、セル支持部と集電体の間を絶縁する絶縁層と、絶縁層の集電体側の面を覆う金属製やセラミックス製の保護層を備えた構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。 The solid oxide fuel cell of the present invention has a structure in which a current collector made of a conductive porous material such as felt made of metal fibers is interposed between a single cell as a power generation element and a separator plate. And, between the single cell and the current collector, a cell support part that supports a part of the single cell, an insulating layer that insulates between the cell support part and the current collector, and a surface of the insulating layer on the current collector side It has a configuration including a protective layer made of metal or ceramic to cover, and the above configuration is a means for solving the conventional problems.
また、上記の固体電解質型燃料電池は、多段に積層することで燃料電池スタック構造体を構成することができる。この場合、単セルと、単セルの一方の面に配置した集電体と、集電体を覆うセパレータ板とでセルユニットを構成すると共に、このセルユニットと単セルの他方の面に配置する層間集電体とを交互に積層することで、セルユニットの単セルとこれに隣接するセルユニットのセパレータ板の間に層間集電体を介装した構造を有するものとなる。なお、層間集電体とセパレータ板の間にも絶縁体を設ける。 Further, the above solid oxide fuel cell can be stacked in multiple stages to constitute a fuel cell stack structure. In this case, a single cell, a current collector disposed on one surface of the single cell, and a separator plate covering the current collector constitute a cell unit, and the cell unit and the other surface of the single cell are disposed. By alternately laminating the interlayer current collector, a structure in which the interlayer current collector is interposed between the single cell of the cell unit and the separator plate of the cell unit adjacent thereto is provided. An insulator is also provided between the interlayer current collector and the separator plate.
上記の燃料電池スタック構造体では、セパレータ板に、単セルの他方の面の一部を支持するセル支持部が一体的に設けてある。このとき、セル支持部を含むセパレータ板は一方の電極側の構成部位であり、これに対して、層間集電体は他方の電極側の構成部位であるから、単セルの他方の面と層間集電体の間には、層間集電体に対して異極側部分となるセル支持部が介在している状態になる。 In the fuel cell stack structure described above, the separator support plate is integrally provided with a cell support portion that supports a part of the other surface of the single cell. At this time, since the separator plate including the cell support portion is a constituent part on one electrode side, whereas the interlayer current collector is a constituent part on the other electrode side, the other surface of the single cell and the interlayer Between the current collectors, there is a state in which a cell support portion serving as a different polarity side portion is interposed with respect to the interlayer current collector.
そこで、上記の燃料電池スタック構造体においては、セル支持部と層間集電体の間に、セル支持部と集電体の間を絶縁する絶縁層と、絶縁層の層間集電体側の面を覆う保護層を設けることとなる。 Therefore, in the fuel cell stack structure described above, an insulating layer that insulates between the cell support and the current collector between the cell support and the interlayer current collector, and a surface of the insulating layer on the side of the current collector. A covering protective layer will be provided.
本発明の固体電解質型燃料電池によれば、単セルと多孔質材から成る集電体の間に、集電体に対して異極側となる部分が存在する場合に、絶縁層及び保護層によって集電体と異極側部分の間の短絡を阻止することができると共に、多孔質材から成る集電体を単セルのほぼ全面に対して配置することで、燃料電池を積層した際の荷重の均一化や単セルに対する充分なガス拡散供給機能を実現することができ、良好な絶縁性と多孔質材から成る集電体による機能の両立を達成することができる。 According to the solid oxide fuel cell of the present invention, the insulating layer and the protective layer are provided when there is a portion on the side opposite to the current collector between the current collector made of the single cell and the porous material. Can prevent a short circuit between the current collector and the different-polarity side portion, and by disposing a current collector made of a porous material over almost the entire surface of a single cell, A uniform gas load and a sufficient gas diffusion supply function for a single cell can be realized, and both a good insulation and a function of a current collector made of a porous material can be achieved.
本発明の固体電解質型燃料電池は、図1に一実施形態を示すように、発電要素である単セル1と、単セル1の一方の面(燃料極である上面)に配置したアノード側集電体2と、アノード側集電体2を覆うセパレータ板3とでセルユニットCUを構成している。なお、図1は、固体電解質型燃料電池の片側を省略し且つ分解状態にした断面説明図であって、図の右側が電池中心側である。
As shown in FIG. 1, the solid oxide fuel cell of the present invention includes a
そして、固体電解質型燃料電池は、セルユニットCUと単セル1の他方の面(空気極である下面)に配置するカソード側集電体(層間集電体)4を一組とし、セルユニットCUとカソード側集電体4を交互に積層して燃料電池スタック構造体を構成する。この際、カソード側集電体4とこれに隣接する別のセルユニットCUのセパレータ板3との間には、図示しない絶縁体を介装する。
The solid oxide fuel cell includes a cell unit CU and a cathode side current collector (interlayer current collector) 4 disposed on the other surface (the lower surface which is an air electrode) of the
単セル1は、電解質層を燃料極層及び空気極層で挟持した周知の構造を有するものである。アノード側及びカソード側の集電体2,4は、例えば、導電性を有する金属繊維をフェルト状に形成した多孔質材から成るものであって、厚さ方向にばね性を有しており、このばね性により、積層状態において単セル1やセパレータ板3に対する均一な接触性を長期にわたって維持することができる。
The
セパレータ板3は、金属製であって、単セル1の一方の面(燃料極側の面)を覆う本体部3Aと、単セル1の他方の面(空気極側の面)の一部を支持するセル板3Bを備えると共に、本体部3Aとセル板3Bの外周端部同士を溶接等により気密的に接合して、その内側に燃料ガスの流通空間を形成しており、この流通空間にアノード側集電体2が収容してある。
The
ここで、図示のセパレータ板3は、ドーナツ状を成しており、図2に示すように同じくドーナツ状の単セル1を同心状に配置する場合や、図3に示すように円形の複数の単セル1を周方向に所定間隔で配置する場合がある。
Here, the illustrated
このため、セル板3Bは、図2に示すように内側と外側に分割した構成として単セル1の他方の面の内周縁部及び外周縁部を支持するセル支持部5を設けたものや、図3に示すように各単セル1の他方の面の外周縁部を支持するセル支持部5を設けたものがあり、いずれの場合も単セル1をその空気極側の面が露出する状態に支持している。
For this reason, the
上記の構成において、固体電解質型燃料電池では、セルユニットCUを構成する単セル1と別のセルユニットCUを構成するセパレータ板3との間に、多孔質材から成るカソード側集電体(層間集電体)4が介装してあると共に、単セル1とカソード側集電体4の間に、カソード側集電体4とは異極側であるセル支持部5が介在することとなる。
In the above configuration, in the solid oxide fuel cell, a cathode-side current collector (interlayer) made of a porous material is provided between the
そこで、固体電解質型燃料電池では、単セル1とカソード側集電体4の間に、セル支持部5とカソード側集電体4の間を絶縁する絶縁層6と、絶縁層6の集電体側の面を覆う保護層7を備えている。
Therefore, in the solid oxide fuel cell, the
これにより、固体電解質型燃料電池では、小型軽量化や低熱容量化などを図る手段の一つとして絶縁層6を極めて薄い層にしても、保護層7があるので、カソード側集電体4を構成する金属繊維が絶縁層6を貫通することがなく、絶縁層6及び保護層7によってカソード側集電体4と異極側部分であるセル支持部5の間の短絡を阻止することができる。
As a result, in the solid oxide fuel cell, since the
また、固体電解質型燃料電池は、先述の如く多段に積層して燃料電池スタック構造体を形成し、実際の燃料電池システムにおいては、燃料電池スタック構造体を容器に収容し、セパレータ板3の内部に燃料ガスを供給すると共に、容器内に酸化ガス(空気)を供給することで、単セル1で電気化学反応を生じさせて電気エネルギーを得ることとなるが、この際、上記の絶縁層6及び保護層7を設けたことで、単セル1に対する充分なガス拡散供給機能や積層時の荷重の均一化を実現することができる。
Further, as described above, the solid oxide fuel cells are stacked in multiple stages to form a fuel cell stack structure. In an actual fuel cell system, the fuel cell stack structure is housed in a container, and the inside of the
つまり、カソード側集電体4と異極側部分であるセル支持部5の間の短絡を防止するには、セル支持部5を回避するようにしてカソード側集電体4を配置することが考えられるが、この場合、上述したように燃料電池スタック構造体を容器に収容して同容器内に酸化ガスを流通させると、カソード側集電体4の無い部分に酸化ガスの流れが集中し、単セル1に対する酸化ガスの供給が不充分になり、また、積層時の荷重も不均一となる。
In other words, in order to prevent a short circuit between the cathode-side
これに対して、当該固体電解質型燃料電池では、絶縁層6及び保護層7によりカソード側集電体4とセル支持部5の間の短絡を阻止することから、セル支持部5に左右されることなく、単セル1の全面に対してカソード側集電体4を配置することで、単セル1に対する充分なガス拡散供給機能を得ることができ、また、積層した際の荷重の均一化を実現することができる。
On the other hand, in the solid oxide fuel cell, the short circuit between the cathode
上記構成において、絶縁層6は、予めシート状に形成した絶縁膜、あるいはセル支持部5及び保護層7の少なくとも一方に絶縁材料をコーティングした絶縁膜から成るものとすることができ、例えば100μm以下程度の厚さで充分な絶縁性を得ることができる。
In the above configuration, the insulating
また、とくに、単セル1を構成する電解質層に固体酸化物を用いた燃料電池では、作動温度が600℃程度に達することから、絶縁層6には高温の作動温度に耐え得る耐熱性材料を用いるのが望ましく、具体的にはセラミックス材料を用いる。このセラミックス製の絶縁層6は、セル支持部5又は保護層7に絶縁材料をコーティングした絶縁膜とする場合には、スパッタなどのPVD法により形成することができる。
In particular, in a fuel cell using a solid oxide for the electrolyte layer constituting the
保護層7は、金属板及びセラミックス板のいずれか一方から成るものとし、これによりカソード側集電体4を構成する金属繊維が薄い絶縁層6を貫通するのを確実に阻止することができる。
The
上記の保護層7は、金属板とした場合には、カソード側集電体4と電気的に接続することとなるので、単セル1(セルユニットCU)とカソード側集電体4の間から外方に延出した延長部を一体的に設けて、この延長部を電圧取り出し端子とすることができ、各セルユニットCU間の端子電圧をモニタリングすることが可能となる。
When the
また、保護層7は、金属板とする場合には、その材料として、Fe及びNiのいずれか一方を主成分とし、この主成分に、Crを含有する耐熱金属、Pt、Ni及びAgのうちの少なくとも1つを含むものを用いるのがより望ましく、これにより耐酸化性や低抵抗化を図ることができる。
Further, when the
さらに、保護層7の延長部を電圧取り出し端子として使用する場合には、少なくとも端子表面を貴金属材料でコーティングすることも有効であり、これにより耐酸化性を確保することができると共に、カソード側集電体4との接触抵抗を低減させることができる。なお、保護層7には、Ptなどのバルク体を用いても良く、また、貴金属材料のコーティング方法は湿式でも乾式でも良い。
Further, when the extension portion of the
さらに、保護層7は、セラミックス板とする場合には、高温においても絶縁性を示し且つ構造上割れ難いように曲げ強度の大きな材料を選択する必要があり、具体的には、アルミナ、ジルコニア、マイカ、ムライト及びマセライトのうちのいずれか1つの材料を用いるのがより望ましく、これにより、絶縁層6とともにセル支持部5とカソード側集電体4の間の絶縁性をより確実に得ることができる。
Furthermore, when the
さらに、保護層7は、金属板であり且つ延長部を有する場合、延長部の少なくとも末端部に絶縁処理を施すことができる。すなわち、当該固体電解質型燃料電池は、先述したように燃料電池スタック構造体を構成し、さらに、燃料電池システムにおいて、容器に収容される。この際、固体電解質型燃料電池は、その外周端部を容器内面に接触させることで、同容器との間に酸化ガス(空気)の流路を形成する。
Furthermore, when the
このとき、保護層7の延長部の末端部つまり容器との接触部分に絶縁処理を施すことにより、保護層7と容器の間を絶縁することができる。この場合の絶縁処理としては、バルクの絶縁材を組み込むか、スパッタなどのPVD法によって絶縁薄膜を形成することが挙げられる。
At this time, it is possible to insulate the
なお、保護層7の延長部において、電圧取り出し端子を設けることと絶縁処理を施すことは電気的に相反することになるが、延長部に電圧取り出し端子と絶縁処理の両方を設けることもできる。具体的には、延長部の外周端部の大半に絶縁処理を施すと共に、延長部の一部を容器に接しないように適宜曲成するなどして、この一部を電圧取り出し端子として用いるようにすることができる。
In addition, in the extension part of the
以下、図面に基いて、本発明の固体電解質型燃料電池の実施例を説明する。なお、図1に示す実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、本発明の固体電解質型燃料電池は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the solid oxide fuel cell of the present invention will be described with reference to the drawings. The same components as those in the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Further, the solid oxide fuel cell of the present invention is not limited to the following examples.
図4に示す固体電解質型燃料電池は、発電要素である単セル1と、金属繊維をフェルト状に形成した導電性多孔質材から成り且つ単セル1の燃料極側の面に配置したアノード側集電体2と、アノード側集電体2を覆う金属製のセパレータ板3とでセルユニットCUを構成し、セパレータ板3が、本体部3Aとセル板3Bを備えていると共に、セル板3Bが、単セル1における空気極側の面の縁部を支持するセル支持部5を有している。
The solid oxide fuel cell shown in FIG. 4 includes a
したがって、固体電解質型燃料電池は、セルユニットCUの単セル1と、金属繊維をフェルト状に形成した導電性多孔質材から成るカソード側集電体(層間集電体)4の間に、カソード側集電体4に対して異極側となる金属製のセル支持部5が介在したものとなっている、
Therefore, the solid oxide fuel cell includes a
そこで、固体電解質型燃料電池は、セル支持部5を覆うセラミックス製の絶縁層6と、絶縁層6の集電体側の面を覆う金属製の保護層7を備えている。なお、実際の組立時には、セル支持部5に絶縁層6が接触した状態となる。
Therefore, the solid oxide fuel cell includes a ceramic insulating
また、この実施例では、図示する断面において、絶縁層6及び保護層7が、平板状を成すと共に、セルユニットCUの外周端部からセル支持部5の内周端部に至る幅を有しており、これによりカソード側集電体4を構成する金属繊維が絶縁層6を貫通するような事態を阻止して、セル支持部5とカソード側集電体4の間の短絡を防止している。
In this embodiment, in the illustrated cross section, the insulating
また、絶縁層6及び保護層7による絶縁性の確保に伴って、単セル1の全面に対してカソード側集電体4を配置することができ、これにより積層時における負荷の均一化や、単セル1に対する酸化ガス(空気)の充分な拡散供給機能を実現することができる。
In addition, with the insulation by the insulating
なお、絶縁層6は、予めシート状に形成した絶縁膜、あるいはセル支持部5及び保護層7の少なくとも一方に対して絶縁材料をコーティングした絶縁膜とすることができ、コーティングで形成した場合には、絶縁層6を極めて薄く形成することが可能であって、高密度集積に適したものとなる。
The insulating
図5に示す固体電解質型燃料電池は、基本的構成は図4に示すものと同じであるが、絶縁層6の内周端部が、セル支持部5の内周端部よりも長く延出している。なお、実際の組立時には、セル支持部5に絶縁層6が接触した状態になる。
The basic structure of the solid oxide fuel cell shown in FIG. 5 is the same as that shown in FIG. 4, but the inner peripheral end of the insulating
これにより、固体電解質型燃料電池は、先の実施例と同様に、セル支持部5とカソード側集電体4の間の短絡阻止機能や、単セル1の全面に対応したカソード側集電体4による負荷の均一化及び酸化ガスの拡散供給機能を得ることができ、しかも、絶縁層6の内周側の延出部分によって絶縁性を一層高めることができる。
As a result, the solid oxide fuel cell has a short-circuit preventing function between the
図6に示す固体電解質型燃料電池は、基本的構成は図4に示すものと同じであるが、絶縁層6及び保護層7の外周端部がセルユニットCUの外周端部よりも長く延出している。なお、実際の組立時には、セル支持部5に絶縁層6が接触した状態になる。
The basic structure of the solid oxide fuel cell shown in FIG. 6 is the same as that shown in FIG. 4, but the outer peripheral ends of the insulating
これにより、固体電解質型燃料電池は、先の実施例と同様に、セル支持部5とカソード側集電体4の間の短絡阻止機能や、単セル1の全面に対応したカソード側集電体4による負荷の均一化及び酸化ガスの拡散供給機能を得ることができ、しかも、絶縁層6及び保護層7の外周側の延出部分により、絶縁層6及び保護層7が変形したとしても、セパレータ板3と保護層7の接触を防止することができる。
As a result, the solid oxide fuel cell has a short-circuit preventing function between the
図7に示す固体電解質型燃料電池は、基本的構成は図4に示すものと同じであるが、絶縁層6の内周端部が、セル支持部5の内周端部よりも長く延出していると共に、絶縁層6及び保護層7の外周端部がセルユニットCUの外周端部よりも長く延出している。なお、実際の組立時には、セル支持部5に絶縁層6が接触した状態になる。
The basic structure of the solid oxide fuel cell shown in FIG. 7 is the same as that shown in FIG. 4, but the inner peripheral end of the insulating
これにより、固体電解質型燃料電池は、先の実施例と同様に、セル支持部5とカソード側集電体4の間の短絡阻止機能や、単セル1の全面に対応したカソード側集電体4による負荷の均一化及び酸化ガスの拡散供給機能を得ることができ、しかも、絶縁層6の内周側の延出部分により絶縁性を一層高めることができると共に、絶縁層6及び保護層7の外周側の延出部分により、絶縁層6及び保護層7が変形したとしても、セパレータ板3と保護層7の接触を防止することができる。
As a result, the solid oxide fuel cell has a short-circuit preventing function between the
図8に示す固体電解質型燃料電池は、基本的構成は図4に示すものと同じであるが、絶縁層6及び保護層7が、セルユニットCUのセパレータ板3の外面に沿って設けてある。この場合、絶縁層6及び保護層7は、セパレータ板3に各層の材料を順次コーティングすることで形成することができ、先の実施例と同様に、セル支持部5とカソード側集電体4の間の短絡阻止機能や、単セル1の全面に対応したカソード側集電体4による負荷の均一化及び酸化ガスの拡散供給機能を得ることができる。
The basic structure of the solid oxide fuel cell shown in FIG. 8 is the same as that shown in FIG. 4, but the insulating
図9に示す固体電解質型燃料電池は、絶縁層6が、セルユニットCUのセパレータ板3の外面に沿って設けてあると共に、保護層7が、カソード側集電体4に直接接合したものとなっている。なお、実際の組立時には、絶縁層6の内周側の部分に保護層7が接触した状態になる。
In the solid oxide fuel cell shown in FIG. 9, the insulating
この場合、固体電解質型燃料電池は、セパレータ板3に絶縁材料をコーティングすることで絶縁層6を形成することができ、先の実施例と同様に、セル支持部5とカソード側集電体4の間の短絡阻止機能や、単セル1の全面に対応したカソード側集電体4による負荷の均一化及び酸化ガスの拡散供給機能を得ることができる。
In this case, in the solid oxide fuel cell, the insulating
図10に示す固体電解質型燃料電池は、基本的構成は図4に示すものと同じであるが、保護層7が、外周側にセルユニットCUの外周端部よりも長く延出する延長部7aを有しており、セルユニットCUとカソード側集電体(層間集電体)4を交互に積層して燃料電池スタック構造体を構成している。なお、燃料電池スタック構造体では、カソード側集電体4と図中で下側に隣接するセパレータ板3の間に、図示しない絶縁体を介装する。
The basic structure of the solid oxide fuel cell shown in FIG. 10 is the same as that shown in FIG. 4 except that the
そして、この実施例では、保護層7の延出部7aを電圧取り出し端子としており、この延出部7aに、PVD法によりPtをコーティングして耐酸化被膜8を形成している。
In this embodiment, the
この実施例の場合には、各固体電解質型燃料電池において、先の実施例と同様の効果を得ることができるうえに、燃料電池スタック構造体において、セルユニットCU間の端子電圧ΔVをモニタリングすることが可能となり、また、耐酸化被膜8によって金属製である延出部7aの酸化を防止し且つ接触抵抗の低減を図ることができる。
In the case of this embodiment, in each solid oxide fuel cell, the same effect as in the previous embodiment can be obtained, and the terminal voltage ΔV between the cell units CU is monitored in the fuel cell stack structure. In addition, the oxidation-
図11に示す固体電解質型燃料電池は、基本的構成は図4に示すものと同じであるが、保護層7が、外周側にセルユニットCUの外周端部よりも長く延出する延長部7aを有しており、セルユニットCUとカソード側集電体(層間集電体)4を交互に積層して燃料電池スタック構造体を構成している。なお、燃料電池スタック構造体では、カソード側集電体4と図中で下側に隣接するセパレータ板3の間に、図示しない絶縁体を介装する。
The basic configuration of the solid oxide fuel cell shown in FIG. 11 is the same as that shown in FIG. 4 except that the
また、燃料電池スタック構造体は、燃料電池システムにおいて金属製の容器9に収容される。このとき、燃料電池スタック構造体は、各固体電解質型燃料電池において、保護層7の外周端部が容器9の内周面に接触して、同容器9との間に酸化ガス(空気)の流路10を形成することとなるが、金属製の保護層7と金属製の容器9が接触することになるため、保護層7の延長部7aに絶縁処理すなわち絶縁材料をコーティングすることで絶縁被膜11が形成してある。
The fuel cell stack structure is housed in a metal container 9 in the fuel cell system. At this time, in each of the solid oxide fuel cells, the fuel cell stack structure is configured such that the outer peripheral end portion of the
この実施例の場合には、各固体電解質型燃料電池において、先の実施例と同様の効果を得ることができるうえに、燃料電池スタック構造体と容器9の間において、流路10を形成しつつ保護層7の延出部7aと容器9の間の充分な絶縁性を確保することができる。
In the case of this embodiment, in each solid oxide fuel cell, the same effect as in the previous embodiment can be obtained, and a
また、保護層7の延長部7aに対する絶縁処理は、延長部7aの全周にわたって施すことも可能であるが、延長部7aの一部を容器9と接しないように適宜切り欠いたり曲成したりして、その一部を図10に示す電圧取り出し端子とすることも可能である。
Further, the insulation treatment for the
なお、本発明の固体電解質型燃料電池及び燃料電池スタック構造体は、その構成が上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成を適宜変更することが可能である。 The solid oxide fuel cell and the fuel cell stack structure according to the present invention are not limited to the above embodiments, and the structure can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. It is.
1 単セル
2 アノード側集電体
3 セパレータ板
4 カソード側集電体(層間集電体)
5 セル支持部(異極側部分)
6 絶縁層
7 保護層
7a 延長部(電圧取り出し端子)
8 対酸化皮膜
10 絶縁被膜
1
5 Cell support (different pole part)
6 Insulating
8
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005353114A JP2007157567A (en) | 2005-12-07 | 2005-12-07 | Solid electrolyte fuel cell |
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JP2005353114A JP2007157567A (en) | 2005-12-07 | 2005-12-07 | Solid electrolyte fuel cell |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019036446A (en) * | 2017-08-10 | 2019-03-07 | 日産自動車株式会社 | Fuel battery cell unit, fuel battery stack, and fuel battery |
-
2005
- 2005-12-07 JP JP2005353114A patent/JP2007157567A/en active Pending
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