JPH06196198A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH06196198A JPH06196198A JP4342948A JP34294892A JPH06196198A JP H06196198 A JPH06196198 A JP H06196198A JP 4342948 A JP4342948 A JP 4342948A JP 34294892 A JP34294892 A JP 34294892A JP H06196198 A JPH06196198 A JP H06196198A
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- solid oxide
- oxide fuel
- reaction gas
- cell
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】大面積で内部抵抗が小さく熱的安定性にも優れ
る固体電解質型燃料電池を得る。 【構成】トンネルガス流路３４を備えたセル基体３３の
二つの主面に単セル７とセパレータ３７をそれぞれ積層
して集合体１１が形成される。集合体１１はその中央部
に配置されたスペーサ３１を介して積層される。積層さ
れた集合体１１とスペーサ３１には空気供給マニホルド
３５と空気排出マニホルド３６がそれぞれ貫通する。積
層された集合体１１の間隙には圧縮性導電体３２が介挿
される。
る固体電解質型燃料電池を得る。 【構成】トンネルガス流路３４を備えたセル基体３３の
二つの主面に単セル７とセパレータ３７をそれぞれ積層
して集合体１１が形成される。集合体１１はその中央部
に配置されたスペーサ３１を介して積層される。積層さ
れた集合体１１とスペーサ３１には空気供給マニホルド
３５と空気排出マニホルド３６がそれぞれ貫通する。積
層された集合体１１の間隙には圧縮性導電体３２が介挿
される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は固体電解質型燃料電池
のセル構造に係り、特に大面積で内部抵抗の小さい固体
電解質型燃料電池に関する。
のセル構造に係り、特に大面積で内部抵抗の小さい固体
電解質型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】ジルコニア等の酸化物固体電解質を用い
る燃料電池は、その作動温度が８００〜１１００℃と高
温であるため、発電効率が高い上に触媒が不要であり、
また電解質が固体であるため取扱い容易であるなどの特
徴を有し、第三世代の燃料電池として期待されている。
る燃料電池は、その作動温度が８００〜１１００℃と高
温であるため、発電効率が高い上に触媒が不要であり、
また電解質が固体であるため取扱い容易であるなどの特
徴を有し、第三世代の燃料電池として期待されている。
【０００３】固体電解質型燃料電池は構造的に円筒型と
平板型に大別され、いずれの型も主要材料としてセラミ
ックスを用いる。図７は従来の平板型固体電解質型燃料
電池を示す分解斜視図である。ランタンマンガナイトLa
MnO3からなるカソード４６、イットリア安定化ジルコニ
アYSZ からなる固体電解質体４４、ニッケル−ジルコニ
アNi-ZrO2 サーメットからなるアノード４５から単セル
４８が形成される。多孔質または緻密質のランタンマン
ガナイトLaMnO3製リブ付き導電性基体４１、ランタンク
ロマイトLaCrO3からなる緻密なインタコネクタ４３、多
孔質または緻密質のニッケル−ジルコニアNi-ZrO2サー
メットからなるリブ付き導電性基体４２からセパレータ
４７が形成される。単セル４８とセパレータ４７が交互
に積層される。セパレータ４７の立体的に直角交差した
溝にはそれぞれ異なったガスが流される。インタコネク
タ４３は酸化剤ガスと燃料ガスを分離する。固体電解質
型燃料電池においては内部抵抗を小さくするために、ま
た電流を大きくとるために固体電解質体については面積
を大きく且つ厚さを肉薄（数１０ないし数１００μｍ）
にすることが必要である。また各電極についてもガス拡
散性を良好にして電極抵抗を下げるために数１００μｍ
程度に薄くすることが要求される。従って単セルとして
は最大１ｍｍ程度に制限される。平板型は空間の利用率
が高いため出力密度が高くできる。
平板型に大別され、いずれの型も主要材料としてセラミ
ックスを用いる。図７は従来の平板型固体電解質型燃料
電池を示す分解斜視図である。ランタンマンガナイトLa
MnO3からなるカソード４６、イットリア安定化ジルコニ
アYSZ からなる固体電解質体４４、ニッケル−ジルコニ
アNi-ZrO2 サーメットからなるアノード４５から単セル
４８が形成される。多孔質または緻密質のランタンマン
ガナイトLaMnO3製リブ付き導電性基体４１、ランタンク
ロマイトLaCrO3からなる緻密なインタコネクタ４３、多
孔質または緻密質のニッケル−ジルコニアNi-ZrO2サー
メットからなるリブ付き導電性基体４２からセパレータ
４７が形成される。単セル４８とセパレータ４７が交互
に積層される。セパレータ４７の立体的に直角交差した
溝にはそれぞれ異なったガスが流される。インタコネク
タ４３は酸化剤ガスと燃料ガスを分離する。固体電解質
型燃料電池においては内部抵抗を小さくするために、ま
た電流を大きくとるために固体電解質体については面積
を大きく且つ厚さを肉薄（数１０ないし数１００μｍ）
にすることが必要である。また各電極についてもガス拡
散性を良好にして電極抵抗を下げるために数１００μｍ
程度に薄くすることが要求される。従って単セルとして
は最大１ｍｍ程度に制限される。平板型は空間の利用率
が高いため出力密度が高くできる。
【０００４】上述のような平板型の従来の固体電解質型
燃料電池にあっては単セルには割れや反りが発生しやす
く大面積の電池を作ることは困難であった。さらに従来
の電池にあってはセパレータも単セルも硬いセラミック
ス材料を含んでいるために平面度や平滑性が悪いと接触
抵抗が大きくなり、電池の内部抵抗が大きくなるという
問題があった。
燃料電池にあっては単セルには割れや反りが発生しやす
く大面積の電池を作ることは困難であった。さらに従来
の電池にあってはセパレータも単セルも硬いセラミック
ス材料を含んでいるために平面度や平滑性が悪いと接触
抵抗が大きくなり、電池の内部抵抗が大きくなるという
問題があった。
【０００５】特開平３−５５７６４号公報には大面積で
内部抵抗の小さい固体電解質型燃料電池が開示されてい
る。図８は従来の異なる固体電解質型燃料電池を示す中
央切断要部斜視図である。この電池は酸化剤ガスを導く
トンネルガス流路３４を内部に有する多孔質基板３０
と、前記多孔質基板の一主面上に酸化剤極１，固体電解
質体５，燃料極６の順に積層して形成された単セル７
と、前記多孔質基板の他の主面に積層して形成されたセ
パレータ３７と、前記多孔質基板の主面の周辺部に位置
して他の積層体１０を重合する際のスペーサとして機能
し、燃料ガスを満たす燃料極空間１２を形成する角柱体
１３と、前記燃料極空間に載置され、燃料ガスを燃料極
に供給するとともに燃料極とセパレータとを電気的に導
通させる圧縮性金属体３２とからなる。積層体１０はフ
ランジ付中空ピン１４を介して積層される。燃料極空間
１２に充たされた燃料はニッケルフェルト３２を通流し
たあと燃料ガス排出スリット９を介して排出され、周囲
の空気と反応して燃焼する。
内部抵抗の小さい固体電解質型燃料電池が開示されてい
る。図８は従来の異なる固体電解質型燃料電池を示す中
央切断要部斜視図である。この電池は酸化剤ガスを導く
トンネルガス流路３４を内部に有する多孔質基板３０
と、前記多孔質基板の一主面上に酸化剤極１，固体電解
質体５，燃料極６の順に積層して形成された単セル７
と、前記多孔質基板の他の主面に積層して形成されたセ
パレータ３７と、前記多孔質基板の主面の周辺部に位置
して他の積層体１０を重合する際のスペーサとして機能
し、燃料ガスを満たす燃料極空間１２を形成する角柱体
１３と、前記燃料極空間に載置され、燃料ガスを燃料極
に供給するとともに燃料極とセパレータとを電気的に導
通させる圧縮性金属体３２とからなる。積層体１０はフ
ランジ付中空ピン１４を介して積層される。燃料極空間
１２に充たされた燃料はニッケルフェルト３２を通流し
たあと燃料ガス排出スリット９を介して排出され、周囲
の空気と反応して燃焼する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の固体電解質型燃料電池においては、角柱体１３
と積層体１０の熱膨張率が異なるために角柱体１３が積
層体１０の熱膨張収縮を阻害し、そのために積層体１０
が割れるという問題があった。またフランジ付中空ピン
１４が積層体１０間の位置ずれのために上下の積層体の
マニホルドに嵌合せず組立が困難であった。さらに酸化
剤ガスと燃料ガスがスタックの周囲に排出され、燃焼し
てスタック周囲の温度が過度に上昇し、スタックの温度
を制御することが困難であった。
な従来の固体電解質型燃料電池においては、角柱体１３
と積層体１０の熱膨張率が異なるために角柱体１３が積
層体１０の熱膨張収縮を阻害し、そのために積層体１０
が割れるという問題があった。またフランジ付中空ピン
１４が積層体１０間の位置ずれのために上下の積層体の
マニホルドに嵌合せず組立が困難であった。さらに酸化
剤ガスと燃料ガスがスタックの周囲に排出され、燃焼し
てスタック周囲の温度が過度に上昇し、スタックの温度
を制御することが困難であった。
【０００７】この発明は上述の点に鑑みてなされ、その
目的は大面積で内部抵抗が低い上、熱的信頼性にも優れ
る固体電解質型燃料電池を提供することにある。
目的は大面積で内部抵抗が低い上、熱的信頼性にも優れ
る固体電解質型燃料電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よれば、支持膜方式の平板型固体電解質型燃料電池であ
って、（１）セル基体と、（２）単セルと、（３）セパ
レータと、（４）スペーサと、（５）圧縮性導電体とを
包含し、セル基体は導電性の多孔質基板で、内部には第
一の反応ガスが通流するトンネルガス流路を備えるとと
もに外部には二つの異なる主面上に単セルとセパレータ
がそれぞれ積層され、単セルは固体電解質体と、その両
主面にそれぞれ配された第一の電極と、第二の電極であ
り、セル基体に対しては第一の電極を介して積層され、
セパレータは導電性の緻密な層であり、単セルと、セル
基体と、セパレータは単セル／セル基体／セパレータ集
合体を形成して中央部を貫通する第一の反応ガス供給マ
ニホルドと、第一の反応ガス排出マニホルドとを備え、
スペーサは第一の反応ガス供給マニホルドと第一の反応
ガス排出マニホルドが貫通するとともに前記マニホルド
の周囲には封止ガラスリング用の溝を有して前記集合体
の中央部に集合体と反応ガスマニホルドを相互に合致さ
せて配置され、スペーサは前記集合体の単セルとセパレ
ータを介して集合体と交互に積層され、圧縮性導電体は
多孔性の導電体で、積層された前記スペーサと集合体の
間隙に介挿されるもので、介挿された圧縮性導電体には
第二の反応ガスが供給され且つ排出されるものであり、
前記集合体とスペーサと圧縮性導電体はスタックを形成
するものであるとすることにより達成される。
よれば、支持膜方式の平板型固体電解質型燃料電池であ
って、（１）セル基体と、（２）単セルと、（３）セパ
レータと、（４）スペーサと、（５）圧縮性導電体とを
包含し、セル基体は導電性の多孔質基板で、内部には第
一の反応ガスが通流するトンネルガス流路を備えるとと
もに外部には二つの異なる主面上に単セルとセパレータ
がそれぞれ積層され、単セルは固体電解質体と、その両
主面にそれぞれ配された第一の電極と、第二の電極であ
り、セル基体に対しては第一の電極を介して積層され、
セパレータは導電性の緻密な層であり、単セルと、セル
基体と、セパレータは単セル／セル基体／セパレータ集
合体を形成して中央部を貫通する第一の反応ガス供給マ
ニホルドと、第一の反応ガス排出マニホルドとを備え、
スペーサは第一の反応ガス供給マニホルドと第一の反応
ガス排出マニホルドが貫通するとともに前記マニホルド
の周囲には封止ガラスリング用の溝を有して前記集合体
の中央部に集合体と反応ガスマニホルドを相互に合致さ
せて配置され、スペーサは前記集合体の単セルとセパレ
ータを介して集合体と交互に積層され、圧縮性導電体は
多孔性の導電体で、積層された前記スペーサと集合体の
間隙に介挿されるもので、介挿された圧縮性導電体には
第二の反応ガスが供給され且つ排出されるものであり、
前記集合体とスペーサと圧縮性導電体はスタックを形成
するものであるとすることにより達成される。
【０００９】
【作用】セル基体の主面に単セルが直接的に形成される
ので単セルはセル基体の表面に固定され、大面積の場合
においても反りが防止される。圧縮性導電体は電気的接
続のなされる表面に良く馴染んで圧着されるので集合体
間の接触抵抗が小さくなる。
ので単セルはセル基体の表面に固定され、大面積の場合
においても反りが防止される。圧縮性導電体は電気的接
続のなされる表面に良く馴染んで圧着されるので集合体
間の接触抵抗が小さくなる。
【００１０】集合体の中央部に配置されたスペーサと、
周辺部に介挿された圧縮性導電体を介して集合体が積層
されるので集合体の熱膨張収縮が自由である。
周辺部に介挿された圧縮性導電体を介して集合体が積層
されるので集合体の熱膨張収縮が自由である。
【００１１】
【実施例】次にこの発明の実施例を図面に基いて説明す
る。 実施例１ 図１はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池を
示す中央切断要部斜視図である。
る。 実施例１ 図１はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池を
示す中央切断要部斜視図である。
【００１２】図２は図１で示される固体電解質型燃料電
池のＡＡ矢視断面図である。図３はこの発明の実施例に
係る固体電解質型燃料電池のスペーサを示す平面図であ
る。図４はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電
池のスペーサを示す断面図である。
池のＡＡ矢視断面図である。図３はこの発明の実施例に
係る固体電解質型燃料電池のスペーサを示す平面図であ
る。図４はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電
池のスペーサを示す断面図である。
【００１３】図５はこの発明の実施例に係る固体電解質
型燃料電池のスタックを示す断面図である。直径３００
ｍｍ、厚さ６ｍｍのランタンマンガナイトLaMnO3製セル
基体３３の内部には空気の流れるトンネルガス流路３４
が同心円状および放射状に形成される。トンネルガス流
路３４は空気供給マニホルド３５と空気排出マニホルド
に連通している。
型燃料電池のスタックを示す断面図である。直径３００
ｍｍ、厚さ６ｍｍのランタンマンガナイトLaMnO3製セル
基体３３の内部には空気の流れるトンネルガス流路３４
が同心円状および放射状に形成される。トンネルガス流
路３４は空気供給マニホルド３５と空気排出マニホルド
に連通している。
【００１４】セル基体３３の一つの主面にはランタンマ
ンガナイトLaMnO3が溶射され、多孔質のカソード４が１
００μｍ厚さに形成される。このカソードはセル基体３
３と同一の材料であるので省略することもできる。カソ
ード４の上に緻密なイットリア安定化ジルコニアYSZ が
１００μｍ厚さに溶射され固体電解質体２が形成され
る。イットリア安定化ジルコニアYSZ はセル基体の外側
面にも溶射され、外側面を気密にする。続いて酸化ニッ
ケル−ジルコニアNiO-ZrO2が溶射され、多孔質のアノー
ド３が１００μｍ厚さに形成される。溶射された酸化ニ
ッケル−ジルコニアNiO-ZrO2は燃料電池の運転時に水素
ガスにより還元され活性なニッケル−ジルコニアNi-ZrO
2 サーメットとなる。
ンガナイトLaMnO3が溶射され、多孔質のカソード４が１
００μｍ厚さに形成される。このカソードはセル基体３
３と同一の材料であるので省略することもできる。カソ
ード４の上に緻密なイットリア安定化ジルコニアYSZ が
１００μｍ厚さに溶射され固体電解質体２が形成され
る。イットリア安定化ジルコニアYSZ はセル基体の外側
面にも溶射され、外側面を気密にする。続いて酸化ニッ
ケル−ジルコニアNiO-ZrO2が溶射され、多孔質のアノー
ド３が１００μｍ厚さに形成される。溶射された酸化ニ
ッケル−ジルコニアNiO-ZrO2は燃料電池の運転時に水素
ガスにより還元され活性なニッケル−ジルコニアNi-ZrO
2 サーメットとなる。
【００１５】セル基体３３の他の主面にはランタンクロ
マイトLaCrO3が溶射されセパレータ３７が緻密に形成さ
れる。セル基体３３の中央部には空気供給マニホルド３
５と空気排出マニホルド３６が形成される。空気供給マ
ニホルド３５内を流れる空気の一部はトンネルガス流路
３４によりセル基体３３の内部を流れ、カソード４に達
した後、空気排出マニホルド３６により排出される。
マイトLaCrO3が溶射されセパレータ３７が緻密に形成さ
れる。セル基体３３の中央部には空気供給マニホルド３
５と空気排出マニホルド３６が形成される。空気供給マ
ニホルド３５内を流れる空気の一部はトンネルガス流路
３４によりセル基体３３の内部を流れ、カソード４に達
した後、空気排出マニホルド３６により排出される。
【００１６】スペーサ３１は直径１００ｍｍ、厚さ２ｍ
ｍのアルミナ製の円板でその内部には空気供給マニホル
ドと空気排出マニホルドが設けられる。これらの二つの
マニホルドはスペーサ３１が集合体１１に積層されたと
き集合体１１のマニホルドに合致する。スペーサ３１に
はガスシール用にガラスリング用溝３９が設けられ、ガ
ラスリングが嵌め込まれる。ガラスリングは運転温度で
溶融し、ガスシールが形成される。空気供給マニホルド
と空気排出マニホルドはそれぞれ後述する空気供給管１
５と空気排出管１６に接続される。
ｍのアルミナ製の円板でその内部には空気供給マニホル
ドと空気排出マニホルドが設けられる。これらの二つの
マニホルドはスペーサ３１が集合体１１に積層されたと
き集合体１１のマニホルドに合致する。スペーサ３１に
はガスシール用にガラスリング用溝３９が設けられ、ガ
ラスリングが嵌め込まれる。ガラスリングは運転温度で
溶融し、ガスシールが形成される。空気供給マニホルド
と空気排出マニホルドはそれぞれ後述する空気供給管１
５と空気排出管１６に接続される。
【００１７】スペーサ３１は集合体の単セルとセパレー
タを介して集合体１１と交互に積層されスタック２７を
形成する。スペーサ３１は集合体１１の中央部に相互の
反応ガスマニホルドを合致させて載置し組立てられる。
組立は容易であり、集合体１１とスペーサ３１の熱膨張
率の違いにより集合体内部に発生する応力は集合体中央
部の小面積に限定される。これは集合体の割れを大幅に
軽減する。
タを介して集合体１１と交互に積層されスタック２７を
形成する。スペーサ３１は集合体１１の中央部に相互の
反応ガスマニホルドを合致させて載置し組立てられる。
組立は容易であり、集合体１１とスペーサ３１の熱膨張
率の違いにより集合体内部に発生する応力は集合体中央
部の小面積に限定される。これは集合体の割れを大幅に
軽減する。
【００１８】ニッケルフェルト３２は前記スタック２７
の集合体とスペーサの間隙に介挿され、異なる集合体の
セパレータ３７とアノード３とを電気的に接続する。ニ
ッケルフェルト３２は還元性雰囲気中で安定で圧縮可能
であり、圧縮時には圧縮面の表面状態に良く馴染み集合
体間の接触抵抗を小さくする。ニッケルフェルト３２は
集合体の中央部に載置されるスペーサ３とともに集合体
の熱膨張を自由にするから燃料電池スタックの熱的安定
性が高まる。
の集合体とスペーサの間隙に介挿され、異なる集合体の
セパレータ３７とアノード３とを電気的に接続する。ニ
ッケルフェルト３２は還元性雰囲気中で安定で圧縮可能
であり、圧縮時には圧縮面の表面状態に良く馴染み集合
体間の接触抵抗を小さくする。ニッケルフェルト３２は
集合体の中央部に載置されるスペーサ３とともに集合体
の熱膨張を自由にするから燃料電池スタックの熱的安定
性が高まる。
【００１９】図６はこの発明の実施例に係る固体電解質
型燃料電池のモジュールを示す透視図である。スタック
２７の上下の面は上端板２５と下端板２６により挟持さ
れる。スタック２７とこれら端板は磁性の円筒容器５３
にアルミナフェルト２１，２２，２３，２４を介して収
納される。スタックの側壁は二つの空間を残してアルミ
ナフェルト２１，２２が介挿される。上端板２５，下端
板２６の上下はアルミナフェルト２３，２４が介挿され
る。二つの空間は燃料ガスを供給排出するためのマニホ
ルドとなる。このマニホルドは燃料ガス供給管１７と燃
料ガス排出管１８にそれぞれ接続される。燃料ガスは燃
料ガス供給マニホルド１９よりニッケルフェルト３２を
経由してアノード３に供給される。過剰の燃料ガスは燃
料ガス排出マニホルド２０を経由して燃料ガス排出管１
８より排出される。上端板２５と下端板２６はスタック
２７の集電板として機能する。スタック２７はアルミナ
フェルト２３，２４を介して蓋板４０により押圧され、
集合体１１とスペーサ３１の密着性を高める。
型燃料電池のモジュールを示す透視図である。スタック
２７の上下の面は上端板２５と下端板２６により挟持さ
れる。スタック２７とこれら端板は磁性の円筒容器５３
にアルミナフェルト２１，２２，２３，２４を介して収
納される。スタックの側壁は二つの空間を残してアルミ
ナフェルト２１，２２が介挿される。上端板２５，下端
板２６の上下はアルミナフェルト２３，２４が介挿され
る。二つの空間は燃料ガスを供給排出するためのマニホ
ルドとなる。このマニホルドは燃料ガス供給管１７と燃
料ガス排出管１８にそれぞれ接続される。燃料ガスは燃
料ガス供給マニホルド１９よりニッケルフェルト３２を
経由してアノード３に供給される。過剰の燃料ガスは燃
料ガス排出マニホルド２０を経由して燃料ガス排出管１
８より排出される。上端板２５と下端板２６はスタック
２７の集電板として機能する。スタック２７はアルミナ
フェルト２３，２４を介して蓋板４０により押圧され、
集合体１１とスペーサ３１の密着性を高める。
【００２０】反応ガス供給マニホルドや反応ガス排出マ
ニホルドにより酸化剤ガスと燃料ガスはそれぞれ個別に
供給排出されるから酸化剤ガスと燃料ガスが排出により
燃料電池の周囲で燃焼することがなく燃料電池の温度制
御が容易になる。 実施例２ セル基体３３にはランタンマンガナイトLaMnO3に替えて
ニッケル−ジルコニアNi-ZrO2 サーメットが用いられ
る。セル基体３３の一つの主面には酸化ニッケル−ジル
コニアNiO-ZrO2が溶射され、多孔質のアノードが１００
μｍ厚さに形成される。次いで緻密なイットリア安定化
ジルコニアYSZ が１００μｍ厚さに溶射され固体電解質
体が形成される。続いてランタンマンガナイトLaMnO3が
溶射され、多孔質のカソードが１００μｍ厚さに形成さ
れる。アノードはセル基体と同一の材料であるので省略
することもできる。酸化ニッケル−ジルコニアNiO-ZrO2
は燃料電池の運転時に水素ガスにより還元され活性なニ
ッケル−ジルコニアNi-ZrO2サーメットとなる。
ニホルドにより酸化剤ガスと燃料ガスはそれぞれ個別に
供給排出されるから酸化剤ガスと燃料ガスが排出により
燃料電池の周囲で燃焼することがなく燃料電池の温度制
御が容易になる。 実施例２ セル基体３３にはランタンマンガナイトLaMnO3に替えて
ニッケル−ジルコニアNi-ZrO2 サーメットが用いられ
る。セル基体３３の一つの主面には酸化ニッケル−ジル
コニアNiO-ZrO2が溶射され、多孔質のアノードが１００
μｍ厚さに形成される。次いで緻密なイットリア安定化
ジルコニアYSZ が１００μｍ厚さに溶射され固体電解質
体が形成される。続いてランタンマンガナイトLaMnO3が
溶射され、多孔質のカソードが１００μｍ厚さに形成さ
れる。アノードはセル基体と同一の材料であるので省略
することもできる。酸化ニッケル−ジルコニアNiO-ZrO2
は燃料電池の運転時に水素ガスにより還元され活性なニ
ッケル−ジルコニアNi-ZrO2サーメットとなる。
【００２１】セル基体３３の中央部には空気供給マニホ
ルドと空気排出マニホルドに替えて燃料ガス供給マニホ
ルドと燃料ガス排出マニホルドが形成される。 ニッケ
ルフェルト３２に替えて酸化インジゥムフェルトがスタ
ックの集合体とスペーサの間隙に介挿され、異なる集合
体のセパレータとアノードとを電気的に接続する。酸化
インジゥムフェルトは酸化雰囲気中で安定である。
ルドと空気排出マニホルドに替えて燃料ガス供給マニホ
ルドと燃料ガス排出マニホルドが形成される。 ニッケ
ルフェルト３２に替えて酸化インジゥムフェルトがスタ
ックの集合体とスペーサの間隙に介挿され、異なる集合
体のセパレータとアノードとを電気的に接続する。酸化
インジゥムフェルトは酸化雰囲気中で安定である。
【００２２】その他は実施例１と同じである。
【００２３】
【発明の効果】この発明によれば、支持膜方式の平板型
固体電解質型燃料電池であって、（１）セル基体と、
（２）単セルと、（３）セパレータと、（４）スペーサ
と、（５）圧縮性導電体とを包含し、セル基体は導電性
の多孔質基板で、内部には第一の反応ガスが通流するト
ンネルガス流路を備えるとともに外部には二つの異なる
主面上に単セルとセパレータがそれぞれ積層され、単セ
ルは固体電解質体と、その両主面にそれぞれ配された第
一の電極と、第二の電極であり、セル基体に対しては第
一の電極を介して積層され、セパレータは導電性の緻密
な層であり、単セルと、セル基体と、セパレータは単セ
ル／セル基体／セパレータ集合体を形成して中央部を貫
通する第一の反応ガス供給マニホルドと、第一の反応ガ
ス排出マニホルドとを備え、スペーサは第一の反応ガス
供給マニホルドと第一の反応ガス排出マニホルドが貫通
するとともに前記マニホルドの周囲には封止ガラスリン
グ用の溝を有して前記集合体の中央部に集合体と反応ガ
スマニホルドを相互に合致させて配置され、スペーサは
前記集合体の単セルとセパレータを介して集合体と交互
に積層され、圧縮性導電体は多孔性の導電体で、積層さ
れた前記スペーサと集合体の間隙に介挿されるもので、
介挿された圧縮性導電体には第二の反応ガスが供給され
且つ排出されるものであり、前記集合体とスペーサと圧
縮性導電体はスタックを形成するものであるので、単セ
ルがセル基体の主面に直接的に固定され、大面積の場合
においても反りが防止される。圧縮性導電体は電気的接
続のなされる表面に良く馴染んで圧着されるので集合体
間の接触抵抗が小さくなる。さらに集合体はスペーサと
圧縮性導電体を介して積層されるので熱膨張収縮が自由
であり熱的信頼性が高まる。このようにして大面積で内
部抵抗が小さく信頼性にも優れる固体電解質型燃料電池
が得られる。
固体電解質型燃料電池であって、（１）セル基体と、
（２）単セルと、（３）セパレータと、（４）スペーサ
と、（５）圧縮性導電体とを包含し、セル基体は導電性
の多孔質基板で、内部には第一の反応ガスが通流するト
ンネルガス流路を備えるとともに外部には二つの異なる
主面上に単セルとセパレータがそれぞれ積層され、単セ
ルは固体電解質体と、その両主面にそれぞれ配された第
一の電極と、第二の電極であり、セル基体に対しては第
一の電極を介して積層され、セパレータは導電性の緻密
な層であり、単セルと、セル基体と、セパレータは単セ
ル／セル基体／セパレータ集合体を形成して中央部を貫
通する第一の反応ガス供給マニホルドと、第一の反応ガ
ス排出マニホルドとを備え、スペーサは第一の反応ガス
供給マニホルドと第一の反応ガス排出マニホルドが貫通
するとともに前記マニホルドの周囲には封止ガラスリン
グ用の溝を有して前記集合体の中央部に集合体と反応ガ
スマニホルドを相互に合致させて配置され、スペーサは
前記集合体の単セルとセパレータを介して集合体と交互
に積層され、圧縮性導電体は多孔性の導電体で、積層さ
れた前記スペーサと集合体の間隙に介挿されるもので、
介挿された圧縮性導電体には第二の反応ガスが供給され
且つ排出されるものであり、前記集合体とスペーサと圧
縮性導電体はスタックを形成するものであるので、単セ
ルがセル基体の主面に直接的に固定され、大面積の場合
においても反りが防止される。圧縮性導電体は電気的接
続のなされる表面に良く馴染んで圧着されるので集合体
間の接触抵抗が小さくなる。さらに集合体はスペーサと
圧縮性導電体を介して積層されるので熱膨張収縮が自由
であり熱的信頼性が高まる。このようにして大面積で内
部抵抗が小さく信頼性にも優れる固体電解質型燃料電池
が得られる。
【図１】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
を示す中央切断要部斜視図
を示す中央切断要部斜視図
【図２】図１で示される固体電解質型燃料電池のＡＡ矢
視断面図
視断面図
【図３】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
のスペーサを示す平面図
のスペーサを示す平面図
【図４】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
のスペーサを示す断面図
のスペーサを示す断面図
【図５】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
のスタックを示す断面図
のスタックを示す断面図
【図６】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
のモジュールを示す透視図
のモジュールを示す透視図
【図７】従来の平板型固体電解質型燃料電池を示す分解
斜視図
斜視図
【図８】従来の異なる平板型固体電解質型燃料電池を示
す中央切断要部斜視図
す中央切断要部斜視図
１ 酸化剤極 ２ 固体電解質体 ３ アノード ４ カソード ５ 固体電解質体 ６ 燃料極 ７ 単セル ８ スリット ９ 燃料ガス排出スリット １０ 積層体 １１ 集合体 １２ 燃料極空間 １３ 角柱体 １４ フランジ付中空体 １５ 空気供給管 １６ 空気排出管 １７ 燃料ガス供給管 １８ 燃料ガス排出管 １９ 燃料ガス供給マニホルド ２０ 燃料ガス排出マニホルド ２１ アルミナフェルト ２２ アルミナフェルト ２３ アルミナフェルト ２４ アルミナフェルト ２５ 上端板 ２６ 下端板 ２７ スタック ３０ 多孔質基板 ３１ スペーサ ３２ ニッケルフェルト ３３ セル基体 ３４ トンネルガス流路 ３５ 空気供給マニホルド ３６ 空気排出マニホルド ３７ セパレータ ３９ ガラスリング用溝 ４０ 蓋板 ４１ リブ付き導電性基体 ４２ リブ付き導電性基体 ４３ インタコネクタ ４４ 固体電解質体 ４５ アノード ４６ カソード ４７ セパレータ ４８ 単セル
Claims (11)
- 【請求項１】支持膜方式の平板型固体電解質型燃料電池
であって、 （１）セル基体と、 （２）単セルと、 （３）セパレータと、 （４）スペーサと、 （５）圧縮性導電体とを包含し、 セル基体は導電性の多孔質基板で、内部には第一の反応
ガスが通流するトンネルガス流路を備えるとともに外部
には二つの異なる主面上に単セルとセパレータがそれぞ
れ積層され、 単セルは固体電解質体と、その両主面にそれぞれ配され
た第一の電極と、第二の電極であり、セル基体に対して
は第一の電極を介して積層され、 セパレータは導電性の緻密な層であり、 単セルと、セル基体と、セパレータは単セル／セル基体
／セパレータ集合体を形成して中央部を貫通する第一の
反応ガス供給マニホルドと、第一の反応ガス排出マニホ
ルドとを備え、 スペーサは第一の反応ガス供給マニホルドと第一の反応
ガス排出マニホルドが貫通するとともに前記マニホルド
の周囲には封止ガラスリング用の溝を有して前記集合体
の中央部に集合体と反応ガスマニホルドを相互に合致さ
せて配置され、 スペーサは前記集合体の単セルとセパレータを介して、
集合体と交互に積層され、 圧縮性導電体は多孔性の導電体で、積層された前記スペ
ーサと集合体の間隙に介挿されるもので、介挿された圧
縮性導電体には第二の反応ガスが供給され且つ排出され
るものであり、 前記集合体とスペーサと圧縮性導電体はスタックを形成
するものであることを特徴とする固体電解質型燃料電
池。 - 【請求項２】請求項１記載の燃料電池において、スタッ
クは函体に圧縮性絶縁体を介して収納されるものである
ことを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】請求項２記載の燃料電池において、圧縮性
絶縁体はスタックの上下および側壁に相互に分離され第
二の反応ガスの供給および排出マニホルドとなる側壁の
二つの空間を残して配置されることを特徴とする固体電
解質型燃料電池。 - 【請求項４】請求項１記載の燃料電池において、第一の
反応ガスは酸化剤ガス、第二の反応ガスは燃料ガスであ
ることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項５】請求項４記載の燃料電池において、第一の
電極とセル基体がともにランタンマンガナイトLaMnO3で
あることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項６】請求項１記載の燃料電池において、第一の
反応ガスは燃料ガス、第二の反応ガスは酸化剤ガスであ
ることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項７】請求項６記載の燃料電池において、第一の
電極とセル基体がともにニッケル−ジルコニアＮｉ−Ｚ
ｒＯ2 からなるサーメットであることを特徴とする固体
電解質型燃料電池。 - 【請求項８】請求項１記載の燃料電池において、セル基
体は第一の電極を兼ねることを特徴とする固体電解質型
燃料電池。 - 【請求項９】請求項１記載の燃料電池において、セパレ
ータはランタンクロマイトLaCrO3であることを特徴とす
る固体電解質型燃料電池。 - 【請求項１０】請求項４記載の燃料電池において、圧縮
性導電体はＮｉフェルトであることを特徴とする固体電
解質型燃料電池。 - 【請求項１１】請求項６記載の燃料電池において、圧縮
性導電体は酸化インジゥムフェルトであることを特徴と
する固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4342948A JPH06196198A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4342948A JPH06196198A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196198A true JPH06196198A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18357759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4342948A Pending JPH06196198A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06196198A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002054519A1 (fr) * | 2000-12-28 | 2002-07-11 | Mitsubishi Materials Corporation | Module de pile a combustible et structure pour l'alimentation en gaz de cette pile a combustible |
| JP2006173056A (ja) * | 2004-12-20 | 2006-06-29 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池及びスタック構造体 |
| JP2007141767A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2008059957A (ja) * | 2006-09-01 | 2008-03-13 | Nissan Motor Co Ltd | スタック構造体及び燃料電池 |
| JP2012038646A (ja) * | 2010-08-10 | 2012-02-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 平板型固体酸化物形燃料電池モジュールの動作方法 |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP4342948A patent/JPH06196198A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002054519A1 (fr) * | 2000-12-28 | 2002-07-11 | Mitsubishi Materials Corporation | Module de pile a combustible et structure pour l'alimentation en gaz de cette pile a combustible |
| US7960068B2 (en) | 2000-12-28 | 2011-06-14 | Mitsubishi Materials Corporation | Fuel cell module and structure for gas supply to fuel cell |
| US7998635B2 (en) | 2000-12-28 | 2011-08-16 | Mitsubishi Materials Corporation | Fuel cell structure for gas supply |
| JP2006173056A (ja) * | 2004-12-20 | 2006-06-29 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池及びスタック構造体 |
| JP2007141767A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2008059957A (ja) * | 2006-09-01 | 2008-03-13 | Nissan Motor Co Ltd | スタック構造体及び燃料電池 |
| JP2012038646A (ja) * | 2010-08-10 | 2012-02-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 平板型固体酸化物形燃料電池モジュールの動作方法 |
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