JP2000243414A - 固体電解質型燃料電池のセル - Google Patents
固体電解質型燃料電池のセルInfo
- Publication number
- JP2000243414A JP2000243414A JP11044694A JP4469499A JP2000243414A JP 2000243414 A JP2000243414 A JP 2000243414A JP 11044694 A JP11044694 A JP 11044694A JP 4469499 A JP4469499 A JP 4469499A JP 2000243414 A JP2000243414 A JP 2000243414A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air electrode
- oxygen
- electrode tube
- containing gas
- fuel cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 空気極チューブのガス拡散性、ならびに、空
気極チューブの電子導電性を向上させて、発電性能を向
上させることができる固体電解質型燃料電池のセルを提
供する。 【解決手段】 多孔質材にて筒状に形成された構造支持
体としての空気極チューブ１の外周部には、その周方向
の一部分にインターコネクタ２がかつその他の部分に筒
状の電解質層３が設けられ、電解質層３の外周部には筒
状の燃料極４が設けられている固体電解質型燃料電池の
セルであって、空気極チューブ１における径方向の中間
部分に、筒長さ方向にわたって酸素含有ガスを供給する
酸素含有ガス導入通路８が空気極チューブ１における周
方向に沿って間隔を隔てて複数並設されている固体電解
質型燃料電池のセル。
気極チューブの電子導電性を向上させて、発電性能を向
上させることができる固体電解質型燃料電池のセルを提
供する。 【解決手段】 多孔質材にて筒状に形成された構造支持
体としての空気極チューブ１の外周部には、その周方向
の一部分にインターコネクタ２がかつその他の部分に筒
状の電解質層３が設けられ、電解質層３の外周部には筒
状の燃料極４が設けられている固体電解質型燃料電池の
セルであって、空気極チューブ１における径方向の中間
部分に、筒長さ方向にわたって酸素含有ガスを供給する
酸素含有ガス導入通路８が空気極チューブ１における周
方向に沿って間隔を隔てて複数並設されている固体電解
質型燃料電池のセル。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質材にて筒状
に形成された構造支持体としての空気極チューブの外周
部には、その周方向の一部分にインターコネクタがかつ
その他の部分に筒状の電解質層が設けられ、前記電解質
層の外周部には筒状の燃料極が設けられている固体電解
質型燃料電池のセルに関する。
に形成された構造支持体としての空気極チューブの外周
部には、その周方向の一部分にインターコネクタがかつ
その他の部分に筒状の電解質層が設けられ、前記電解質
層の外周部には筒状の燃料極が設けられている固体電解
質型燃料電池のセルに関する。
【０００２】
【従来の技術】上記のような固体電解質型燃料電池のセ
ルにおいて、図７に示すように、構造支持体として機能
する空気極チューブ１Ａが、その一端側が閉じられてい
る有底筒状に形成され、この空気極チューブ１Ａにおけ
る径方向の内側に、筒長さ方向にわたって酸素含有ガス
を供給する酸素含有ガス導入通路８Ａが設けられ、この
酸素含有ガス導入通路８Ａ内に酸素含有ガスを供給する
ための酸素導入管１３を挿入させて、酸素含有ガスを酸
素導入管１１と酸素含有ガス導入通路８Ａを通して供給
するとともに、燃料極４Ａに水素を含有した燃料ガスを
供給して、８００〜１０００℃の動作温度で動作させて
発電させるものが知られている。なお、空気極チューブ
１Ａの外周部には、その周方向の一部分にインターコネ
クタ２がかつその他の部分に筒状の電解質層３が設けら
れ、隣接するセルは、インターコネクタ２および柔軟性
導電材５にて電気的に接続されている。
ルにおいて、図７に示すように、構造支持体として機能
する空気極チューブ１Ａが、その一端側が閉じられてい
る有底筒状に形成され、この空気極チューブ１Ａにおけ
る径方向の内側に、筒長さ方向にわたって酸素含有ガス
を供給する酸素含有ガス導入通路８Ａが設けられ、この
酸素含有ガス導入通路８Ａ内に酸素含有ガスを供給する
ための酸素導入管１３を挿入させて、酸素含有ガスを酸
素導入管１１と酸素含有ガス導入通路８Ａを通して供給
するとともに、燃料極４Ａに水素を含有した燃料ガスを
供給して、８００〜１０００℃の動作温度で動作させて
発電させるものが知られている。なお、空気極チューブ
１Ａの外周部には、その周方向の一部分にインターコネ
クタ２がかつその他の部分に筒状の電解質層３が設けら
れ、隣接するセルは、インターコネクタ２および柔軟性
導電材５にて電気的に接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そして、固体電解質型
燃料電池のセルにおいて、発電性能を向上させるため
に、空気極チューブの周方向に電子導電性を向上させる
こと、ならびに、ガス拡散性を向上させることが求めら
れている。しかしながら、従来のものでは、空気極チュ
ーブにおける多孔質材を緻密にすること、厚くすること
によって、その周方向への電子導電性を向上させること
ができるが、ガス透過性が低下して、ガス拡散性が低下
することになる。また、逆に、空気極チューブにおける
多孔質材を薄くすることによって、ガス透過性を向上さ
せて、ガス拡散性を向上させることができるが、周方向
への電子導電性が低下することになる。つまり、従来の
ものでは、電子導電性とガス拡散性という相反する要素
を考慮して構成しなければならず、結果的にその両方に
ついて向上させることができず、発電性能を向上させる
ことができないものであった。
燃料電池のセルにおいて、発電性能を向上させるため
に、空気極チューブの周方向に電子導電性を向上させる
こと、ならびに、ガス拡散性を向上させることが求めら
れている。しかしながら、従来のものでは、空気極チュ
ーブにおける多孔質材を緻密にすること、厚くすること
によって、その周方向への電子導電性を向上させること
ができるが、ガス透過性が低下して、ガス拡散性が低下
することになる。また、逆に、空気極チューブにおける
多孔質材を薄くすることによって、ガス透過性を向上さ
せて、ガス拡散性を向上させることができるが、周方向
への電子導電性が低下することになる。つまり、従来の
ものでは、電子導電性とガス拡散性という相反する要素
を考慮して構成しなければならず、結果的にその両方に
ついて向上させることができず、発電性能を向上させる
ことができないものであった。
【０００４】また、空気極チューブにおける多孔質材の
気孔率を変えずに、空気極チューブの平均気孔径を大き
くすると、電子導電性とガス拡散性を両方とも向上させ
ることが可能であるが、空気極チューブの平均気孔径を
大きくすることによって強度が低下して、構造支持体と
しての機能を失う虞があった。
気孔率を変えずに、空気極チューブの平均気孔径を大き
くすると、電子導電性とガス拡散性を両方とも向上させ
ることが可能であるが、空気極チューブの平均気孔径を
大きくすることによって強度が低下して、構造支持体と
しての機能を失う虞があった。
【０００５】本発明は、かかる点に着目してなされたも
のであり、その目的は、空気極チューブのガス拡散性、
ならびに、空気極チューブの電子導電性を向上させて、
発電性能を向上させることができる固体電解質型燃料電
池のセルを提供する点にある。
のであり、その目的は、空気極チューブのガス拡散性、
ならびに、空気極チューブの電子導電性を向上させて、
発電性能を向上させることができる固体電解質型燃料電
池のセルを提供する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明によれば、多孔質材にて筒状
に形成された構造支持体としての空気極チューブの外周
部には、その周方向の一部分にインターコネクタがかつ
その他の部分に筒状の電解質層が設けられ、電解質層の
外周部には筒状の燃料極が設けられている固体電解質型
燃料電池のセルにおいて、空気極チューブにおける径方
向の中間部分に、筒長さ方向にわたって酸素含有ガスを
供給する酸素含有ガス導入通路が空気極チューブにおけ
る周方向に沿って間隔を隔てて複数並設されている。
に、請求項１に記載の発明によれば、多孔質材にて筒状
に形成された構造支持体としての空気極チューブの外周
部には、その周方向の一部分にインターコネクタがかつ
その他の部分に筒状の電解質層が設けられ、電解質層の
外周部には筒状の燃料極が設けられている固体電解質型
燃料電池のセルにおいて、空気極チューブにおける径方
向の中間部分に、筒長さ方向にわたって酸素含有ガスを
供給する酸素含有ガス導入通路が空気極チューブにおけ
る周方向に沿って間隔を隔てて複数並設されている。
【０００７】つまり、空気極チューブにおける径方向の
中間部分に、酸素含有ガス導入通路を空気極チューブに
おける周方向に沿って間隔を隔てて複数並設することに
よって、空気極チューブに酸素含有ガスを空気極チュー
ブにおける周方向に極力均一に供給しながら、酸素含有
ガス導入通路から空気極チューブの外周部までの厚みを
薄くすることができるとともに、酸素含有ガス導入通路
から空気極チューブの内周部までの厚みを厚くして空気
極チューブ全体としての厚みを厚くすることができる。
したがって、空気極チューブに酸素含有ガスを空気極チ
ューブにおける周方向に極力均一に供給しながら、空気
極チューブのガス拡散性に寄与する部分の厚みを薄くす
るとともに、空気極チューブにおける周方向への電子導
電性に寄与する空気極チューブ全体としての厚みを厚く
することができるので、空気極チューブのガス拡散性、
および、空気極チューブにおける周方向への電子導電性
をその周方向において均一に向上させることができ、発
電性能を向上させることができる。
中間部分に、酸素含有ガス導入通路を空気極チューブに
おける周方向に沿って間隔を隔てて複数並設することに
よって、空気極チューブに酸素含有ガスを空気極チュー
ブにおける周方向に極力均一に供給しながら、酸素含有
ガス導入通路から空気極チューブの外周部までの厚みを
薄くすることができるとともに、酸素含有ガス導入通路
から空気極チューブの内周部までの厚みを厚くして空気
極チューブ全体としての厚みを厚くすることができる。
したがって、空気極チューブに酸素含有ガスを空気極チ
ューブにおける周方向に極力均一に供給しながら、空気
極チューブのガス拡散性に寄与する部分の厚みを薄くす
るとともに、空気極チューブにおける周方向への電子導
電性に寄与する空気極チューブ全体としての厚みを厚く
することができるので、空気極チューブのガス拡散性、
および、空気極チューブにおける周方向への電子導電性
をその周方向において均一に向上させることができ、発
電性能を向上させることができる。
【０００８】請求項２に記載の発明によれば、空気極チ
ューブが、その一端側が閉じられている有底筒状に形成
され、空気極チューブにおける径方向の中心部分に存在
する中心穴部分と酸素含有ガス導入通路における空気極
チューブの底部側端部に対応する部分とが連通され、酸
素含有ガスが、中心穴部分と酸素含有ガス導入通路を通
して流動するように構成されている。したがって、燃料
ガスを空気極チューブの筒長さ方向に沿ってその一端側
から供給し、酸素含有ガスを空気極チューブの筒長さ方
向に沿って燃料ガスを供給する他端側から供給すること
ができ、さらに、酸素含有ガスの供給側とその排気ガス
の回収側、ならびに、燃料ガスの排気ガスの回収側を空
気極チューブの筒長さ方向の一端側に位置させることが
できる。
ューブが、その一端側が閉じられている有底筒状に形成
され、空気極チューブにおける径方向の中心部分に存在
する中心穴部分と酸素含有ガス導入通路における空気極
チューブの底部側端部に対応する部分とが連通され、酸
素含有ガスが、中心穴部分と酸素含有ガス導入通路を通
して流動するように構成されている。したがって、燃料
ガスを空気極チューブの筒長さ方向に沿ってその一端側
から供給し、酸素含有ガスを空気極チューブの筒長さ方
向に沿って燃料ガスを供給する他端側から供給すること
ができ、さらに、酸素含有ガスの供給側とその排気ガス
の回収側、ならびに、燃料ガスの排気ガスの回収側を空
気極チューブの筒長さ方向の一端側に位置させることが
できる。
【０００９】請求項３に記載の発明によれば、空気極チ
ューブが、ＬａＭｎＯ3 系酸化物で構成されている。つ
まり、ＬａＭｎＯ3 系酸化物は、Ｓｒ、Ｃａをドープす
ることによって、電解質である安定化ジルコニアと同等
に熱膨張率を調整することができるので、構造支持体と
して適している。
ューブが、ＬａＭｎＯ3 系酸化物で構成されている。つ
まり、ＬａＭｎＯ3 系酸化物は、Ｓｒ、Ｃａをドープす
ることによって、電解質である安定化ジルコニアと同等
に熱膨張率を調整することができるので、構造支持体と
して適している。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明にかかる固体電解質型燃料
電池のセルを図面に基づいて説明する。この固体電解質
型燃料電池のセルＣは、図２および３に示すように、有
底筒状に形成され、多孔質材にて有底筒状に形成された
構造支持体として機能する空気極チューブ１が設けら
れ、この空気極チューブ１の外周部には、その周方向の
一部分にインターコネクタ２がかつその他の部分に筒状
の電解質層３が設けられ、筒状の電解質層３の外周部に
は筒状の燃料極４が設けられている。
電池のセルを図面に基づいて説明する。この固体電解質
型燃料電池のセルＣは、図２および３に示すように、有
底筒状に形成され、多孔質材にて有底筒状に形成された
構造支持体として機能する空気極チューブ１が設けら
れ、この空気極チューブ１の外周部には、その周方向の
一部分にインターコネクタ２がかつその他の部分に筒状
の電解質層３が設けられ、筒状の電解質層３の外周部に
は筒状の燃料極４が設けられている。
【００１１】そして、隣接するセルＣ，Ｃのインターコ
ネクタ２と燃料極４との間に気体の通流を許容するよう
に形成した柔軟性導電材５を充填して、複数のセルＣを
電気的に直列接続するようにしている。前記柔軟性導電
材５は、Ｎｉのフェルト状材で形成され、インターコネ
クタ２の表面には、柔軟性導電材５との接触抵抗を低減
するために、Ｎｉ層６をメッキにて形成している。
ネクタ２と燃料極４との間に気体の通流を許容するよう
に形成した柔軟性導電材５を充填して、複数のセルＣを
電気的に直列接続するようにしている。前記柔軟性導電
材５は、Ｎｉのフェルト状材で形成され、インターコネ
クタ２の表面には、柔軟性導電材５との接触抵抗を低減
するために、Ｎｉ層６をメッキにて形成している。
【００１２】また、図１に示すように、複数のセルＣが
電気的に直列接続された状態で箱体７に収納され、有底
筒状のセルＣの内部に、その上部側から酸素含有ガスと
しての空気を供給するとともに、有底筒状のセルＣの外
周部に、その底部側から水素を含有した燃料ガスを供給
するように構成され、各セルＣの酸素極チューブ１に空
気を、燃料極４に整流板Ｓにて整流された後の燃料ガス
を供給して、８００〜１０００℃の動作温度で動作させ
て発電するように構成されている。また、セルＣに供給
された空気および燃料ガスの排気ガスは、箱体７の側部
から回収するように構成され、排気ガスの利用を容易に
している。
電気的に直列接続された状態で箱体７に収納され、有底
筒状のセルＣの内部に、その上部側から酸素含有ガスと
しての空気を供給するとともに、有底筒状のセルＣの外
周部に、その底部側から水素を含有した燃料ガスを供給
するように構成され、各セルＣの酸素極チューブ１に空
気を、燃料極４に整流板Ｓにて整流された後の燃料ガス
を供給して、８００〜１０００℃の動作温度で動作させ
て発電するように構成されている。また、セルＣに供給
された空気および燃料ガスの排気ガスは、箱体７の側部
から回収するように構成され、排気ガスの利用を容易に
している。
【００１３】前記空気極チューブ１は、図４および５に
示すように、ＬａＭｎＯ3 系酸化物で構成され、その一
端側が閉じられている有底筒状に形成され、その径方向
の中間部分に、筒長さ方向にわたって酸素含有ガスを供
給する酸素含有ガス導入通路８がその周方向に沿って間
隔を隔てて複数並設され、空気極チューブ１における径
方向の中心部分に存在する中心穴部分９と酸素含有ガス
導入通路８における空気極チューブ１の底部側端部に対
応する部分とが連通され、酸素含有ガスが、中心穴部分
９、酸素含有ガス導入通路８の順に流動するように構成
されている。なお、本実施形態においては、酸素含有ガ
ス導入通路８における周方向の間隔をほぼ等間隔となる
ようにしているが、この周方向の間隔は必ずしもほぼ等
間隔にしなければならないものではない。
示すように、ＬａＭｎＯ3 系酸化物で構成され、その一
端側が閉じられている有底筒状に形成され、その径方向
の中間部分に、筒長さ方向にわたって酸素含有ガスを供
給する酸素含有ガス導入通路８がその周方向に沿って間
隔を隔てて複数並設され、空気極チューブ１における径
方向の中心部分に存在する中心穴部分９と酸素含有ガス
導入通路８における空気極チューブ１の底部側端部に対
応する部分とが連通され、酸素含有ガスが、中心穴部分
９、酸素含有ガス導入通路８の順に流動するように構成
されている。なお、本実施形態においては、酸素含有ガ
ス導入通路８における周方向の間隔をほぼ等間隔となる
ようにしているが、この周方向の間隔は必ずしもほぼ等
間隔にしなければならないものではない。
【００１４】具体的に説明すると、空気極チューブ１
は、それぞれが筒状に形成されている頂部分１ａ、上部
分１ｂ、中間上部分１ｃ、中間下部分１ｄ、および、底
部分１ｅを一体形成して有底筒状に形成されている。な
お、上部分１ｂ、中間上部分１ｃ、中間下部分１ｄ、お
よび、底部分１ｅは、その径方向の直径は同じに形成さ
れ、この直径よりも頂部分１ａの直径が小さくなるよう
にしている。つまり、図４の断面図に示すように、頂部
分１ａ、上部分１ｂ、中間上部分１ｃ、および、中間下
部分１ｄのそれぞれには、それぞれの径方向の中心部分
を連通する中心穴部分９が設けられ、中間上部分１ｃと
中間下部分１ｄには、それらの径方向の中間部分を連通
する酸素含有ガス導入通路８がその周方向に沿って間隔
を隔てて複数設けられ、底部分１ｅには、中間下部分１
ｄにおける中心穴部分９と酸素含有ガス導入通路８とを
連通する連通路１０が設けられ、中間上部分１ｃの側面
部には、酸素含有ガス導入通路８に連通する側面穴部分
８ａが設けられている。そして、頂部分１ａ、上部分１
ｂ、中間上部分１ｃ、中間下部分１ｄ、および、底部分
１ｅを一体形成することによって、中心穴部分９と酸素
含有ガス導入通路８とが筒長さ方向にわたって形成さ
れ、この中心穴部分９と酸素含有ガス導入通路８を通し
て酸素含有ガスが流動するように構成されている。
は、それぞれが筒状に形成されている頂部分１ａ、上部
分１ｂ、中間上部分１ｃ、中間下部分１ｄ、および、底
部分１ｅを一体形成して有底筒状に形成されている。な
お、上部分１ｂ、中間上部分１ｃ、中間下部分１ｄ、お
よび、底部分１ｅは、その径方向の直径は同じに形成さ
れ、この直径よりも頂部分１ａの直径が小さくなるよう
にしている。つまり、図４の断面図に示すように、頂部
分１ａ、上部分１ｂ、中間上部分１ｃ、および、中間下
部分１ｄのそれぞれには、それぞれの径方向の中心部分
を連通する中心穴部分９が設けられ、中間上部分１ｃと
中間下部分１ｄには、それらの径方向の中間部分を連通
する酸素含有ガス導入通路８がその周方向に沿って間隔
を隔てて複数設けられ、底部分１ｅには、中間下部分１
ｄにおける中心穴部分９と酸素含有ガス導入通路８とを
連通する連通路１０が設けられ、中間上部分１ｃの側面
部には、酸素含有ガス導入通路８に連通する側面穴部分
８ａが設けられている。そして、頂部分１ａ、上部分１
ｂ、中間上部分１ｃ、中間下部分１ｄ、および、底部分
１ｅを一体形成することによって、中心穴部分９と酸素
含有ガス導入通路８とが筒長さ方向にわたって形成さ
れ、この中心穴部分９と酸素含有ガス導入通路８を通し
て酸素含有ガスが流動するように構成されている。
【００１５】前記空気極チューブの生成について説明を
加えると、まず、空気極粉末をバインダーとともに混練
し、頂部分１ａ、上部分１ｂ、中間上部分１ｃと中間下
部分１ｄとからなる中間部分１ｆ、および、底部分１ｅ
のそれぞれにおいて押し出し成形にて中心穴部分９、酸
素含有ガス導入通路８、および、連通路１０を形成さ
せ、中間上部分１ｃの側面部には、酸素含有ガス導入通
路８に連通する側面穴部分８ａを形成させる。なお、中
心穴部分９の直径は、６ｍｍとしている。つまり、頂部
分１ａおよび上部分１ｂには、その径方向の中心部分に
中心穴部分９を形成し、中間部分１ｆには、その径方向
の中心部分に中心穴部分９をかつ径方向の中間部分に酸
素含有ガス導入通路８を形成し、その中間部分１ｆの上
部側、すなわち、中間上部分１ｃの側面部には、酸素含
有ガス導入通路８に連通する側面穴部分８ａを形成さ
せ、底部分１ｅには、連通路１０を形成させる。
加えると、まず、空気極粉末をバインダーとともに混練
し、頂部分１ａ、上部分１ｂ、中間上部分１ｃと中間下
部分１ｄとからなる中間部分１ｆ、および、底部分１ｅ
のそれぞれにおいて押し出し成形にて中心穴部分９、酸
素含有ガス導入通路８、および、連通路１０を形成さ
せ、中間上部分１ｃの側面部には、酸素含有ガス導入通
路８に連通する側面穴部分８ａを形成させる。なお、中
心穴部分９の直径は、６ｍｍとしている。つまり、頂部
分１ａおよび上部分１ｂには、その径方向の中心部分に
中心穴部分９を形成し、中間部分１ｆには、その径方向
の中心部分に中心穴部分９をかつ径方向の中間部分に酸
素含有ガス導入通路８を形成し、その中間部分１ｆの上
部側、すなわち、中間上部分１ｃの側面部には、酸素含
有ガス導入通路８に連通する側面穴部分８ａを形成さ
せ、底部分１ｅには、連通路１０を形成させる。
【００１６】そして、頂部分１ａ、上部分１ｂ、中間部
分１ｆ、および、底部分１ｅのそれぞれをグリーン体
（未焼成状態）にて張り合わせ、その後、１４００℃で
焼成して、頂部分１ａ、上部分１ｂ、中間部分１ｆ、お
よび、底部分１ｅを一体形成して空気極チューブ１を生
成する。なお、中間上部１ｃの側面部の側面穴部分８ａ
は、電解質層３を成膜するときにマスキングし、電解質
層３を成膜した後、デマスキングを行う。
分１ｆ、および、底部分１ｅのそれぞれをグリーン体
（未焼成状態）にて張り合わせ、その後、１４００℃で
焼成して、頂部分１ａ、上部分１ｂ、中間部分１ｆ、お
よび、底部分１ｅを一体形成して空気極チューブ１を生
成する。なお、中間上部１ｃの側面部の側面穴部分８ａ
は、電解質層３を成膜するときにマスキングし、電解質
層３を成膜した後、デマスキングを行う。
【００１７】このようにして、空気極チューブ１におけ
る径方向の中間部分に、酸素含有ガス導入通路８を空気
極チューブ１における周方向に沿って間隔を隔てて複数
並設することによって、空気極チューブ１における周方
向に均一に酸素含有ガスを供給しながら、酸素含有ガス
導入通路８から空気極チューブ１の外周部までの厚みを
薄くするとともに、酸素含有ガス導入通路８から空気極
チューブ１の中心穴部分９までの厚みを厚くすることに
よって空気極チューブ１全体としての厚みを厚くするこ
とができる。したがって、空気極チューブに酸素含有ガ
スを空気極チューブにおける周方向に極力均一に供給し
ながら、空気極チューブ１のガス拡散性に寄与する部分
の厚みを薄くして、空気極チューブ１における周方向へ
の電子導電性に寄与する空気極チューブ１全体としての
厚みを厚くすることができるので、空気極チューブのガ
ス拡散性、および、空気極チューブにおける周方向への
電子導電性をその周方向において均一に向上させること
ができ、発電性能を向上させることができる。
る径方向の中間部分に、酸素含有ガス導入通路８を空気
極チューブ１における周方向に沿って間隔を隔てて複数
並設することによって、空気極チューブ１における周方
向に均一に酸素含有ガスを供給しながら、酸素含有ガス
導入通路８から空気極チューブ１の外周部までの厚みを
薄くするとともに、酸素含有ガス導入通路８から空気極
チューブ１の中心穴部分９までの厚みを厚くすることに
よって空気極チューブ１全体としての厚みを厚くするこ
とができる。したがって、空気極チューブに酸素含有ガ
スを空気極チューブにおける周方向に極力均一に供給し
ながら、空気極チューブ１のガス拡散性に寄与する部分
の厚みを薄くして、空気極チューブ１における周方向へ
の電子導電性に寄与する空気極チューブ１全体としての
厚みを厚くすることができるので、空気極チューブのガ
ス拡散性、および、空気極チューブにおける周方向への
電子導電性をその周方向において均一に向上させること
ができ、発電性能を向上させることができる。
【００１８】本発明にかかる固体電解質型燃料電池のセ
ルと従来の固体電解質型燃料電池のセルとの発電性能を
比較するために、これら２つのセルを用いて発電試験を
行った。従来のセルは図７に示す構造のものを用いて、
表１に示す各部位の組成、厚み、製造方法にて試作して
いる。また、本発明にかかるセルについては、空気極チ
ューブ１を上述のように製造し、燃料極４の厚みを１６
０μｍとする。そして、その他の電解質３およびインタ
ーコネクタ２の組成、厚み、製造方法や燃料極４および
空気極チューブ１の組成などは、表１に示すものと同様
とする。また、発電温度は１００℃、燃料ガスの組成
は、Ｈ2 が８９パーセント、Ｈ2Ｏが１１パーセント、
燃料利用率は７５パーセント、空気利用率は３０パーセ
ントにて、本発明にかかるセルおよび従来のセルの両セ
ルの発電試験を行っている。
ルと従来の固体電解質型燃料電池のセルとの発電性能を
比較するために、これら２つのセルを用いて発電試験を
行った。従来のセルは図７に示す構造のものを用いて、
表１に示す各部位の組成、厚み、製造方法にて試作して
いる。また、本発明にかかるセルについては、空気極チ
ューブ１を上述のように製造し、燃料極４の厚みを１６
０μｍとする。そして、その他の電解質３およびインタ
ーコネクタ２の組成、厚み、製造方法や燃料極４および
空気極チューブ１の組成などは、表１に示すものと同様
とする。また、発電温度は１００℃、燃料ガスの組成
は、Ｈ2 が８９パーセント、Ｈ2Ｏが１１パーセント、
燃料利用率は７５パーセント、空気利用率は３０パーセ
ントにて、本発明にかかるセルおよび従来のセルの両セ
ルの発電試験を行っている。
【００１９】
【表１】
【００２０】説明を加えると、従来のセルにおいて、空
気極チューブ１Ａの製造にあっては、Ｌａ（Ｍ）ＭｎＯ
ｘ（Ｍ＝Ｓｒ，Ｃａ）パウダーをプレス成形し、電気炉
で１４００℃で焼成している。そして、空気極チューブ
１Ａの直径は１６ｍｍ、長さは４００ｍｍ、肉厚は１．
９ｍｍ、相対密度は０．６８である。また、空気導入管
は外径６ｍｍであり、材質は、アルミナを主成分とする
セラミックとしている。
気極チューブ１Ａの製造にあっては、Ｌａ（Ｍ）ＭｎＯ
ｘ（Ｍ＝Ｓｒ，Ｃａ）パウダーをプレス成形し、電気炉
で１４００℃で焼成している。そして、空気極チューブ
１Ａの直径は１６ｍｍ、長さは４００ｍｍ、肉厚は１．
９ｍｍ、相対密度は０．６８である。また、空気導入管
は外径６ｍｍであり、材質は、アルミナを主成分とする
セラミックとしている。
【００２１】そして、従来のセルを用いて発電試験を行
った結果を表２に示し、本発明にかかるセルを用いて発
電試験を行った結果を表３に示す。
った結果を表２に示し、本発明にかかるセルを用いて発
電試験を行った結果を表３に示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】つまり、従来のセルを用いたものよりも本
発明にかかるセルを用いたものの方が、電流密度０．１
〜０．４（Ａ／ｃｍ2 ）のいずれにおいても、セル電圧
値が高くなっており、セルの発電性能が明らかに向上し
ている。
発明にかかるセルを用いたものの方が、電流密度０．１
〜０．４（Ａ／ｃｍ2 ）のいずれにおいても、セル電圧
値が高くなっており、セルの発電性能が明らかに向上し
ている。
【００２５】〔別実施形態〕 （１）上記実施形態では、空気極チューブ１を有底筒状
に形成して、筒長さ方向の一端側にて、酸素含有ガスを
供給するとともに、その排気ガスを回収するようにして
いるが、例えば、空気極チューブ１を筒状に形成し、酸
素含有ガスを筒長さ方向の一端側から供給し、その排気
ガスを他端側にて回収するようにしてもよい。
に形成して、筒長さ方向の一端側にて、酸素含有ガスを
供給するとともに、その排気ガスを回収するようにして
いるが、例えば、空気極チューブ１を筒状に形成し、酸
素含有ガスを筒長さ方向の一端側から供給し、その排気
ガスを他端側にて回収するようにしてもよい。
【００２６】具体的に説明すると、図６に示すように、
空気極チューブ１における径方向の中間部分には、筒長
さ方向にわたって酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス
導入通路８が設けられ、その径方向の中心部分には、筒
長さ方向にわたって酸素含有ガスを供給する中心穴部分
９が設けられ、酸素含有ガスが酸素含有ガス導入通路８
および中心穴部分９を通して筒長さ方向の一端側から他
端側に供給されるように構成されている。そして、燃料
ガスをセルＣに供給するための燃料ガス供給室１１と、
酸素含有ガスをセルＣに供給するための酸素含有ガス供
給室１２とがそれぞれ別々に設けられ、燃料ガス供給室
１１を通して燃料ガスが供給され、酸素含有ガス供給室
１２を通して酸素含有ガスが供給され、酸素含有ガスを
空気極チューブ１の筒長さ方向に沿って供給し、燃料ガ
スを空気極チューブ１の径方向に沿って供給するように
構成されている。なお、酸素含有ガスは、整流板Ｓにて
整流された後空気極チューブ１に供給されるように構成
されている。
空気極チューブ１における径方向の中間部分には、筒長
さ方向にわたって酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス
導入通路８が設けられ、その径方向の中心部分には、筒
長さ方向にわたって酸素含有ガスを供給する中心穴部分
９が設けられ、酸素含有ガスが酸素含有ガス導入通路８
および中心穴部分９を通して筒長さ方向の一端側から他
端側に供給されるように構成されている。そして、燃料
ガスをセルＣに供給するための燃料ガス供給室１１と、
酸素含有ガスをセルＣに供給するための酸素含有ガス供
給室１２とがそれぞれ別々に設けられ、燃料ガス供給室
１１を通して燃料ガスが供給され、酸素含有ガス供給室
１２を通して酸素含有ガスが供給され、酸素含有ガスを
空気極チューブ１の筒長さ方向に沿って供給し、燃料ガ
スを空気極チューブ１の径方向に沿って供給するように
構成されている。なお、酸素含有ガスは、整流板Ｓにて
整流された後空気極チューブ１に供給されるように構成
されている。
【００２７】また、上記のように図６に示す別実施形態
において、中心穴部分９における筒長さ方向の一端部分
および両端部分に流動防止蓋を設け、中心穴部分９にお
いて酸素含有ガスが流動しないようにしてもよい。
において、中心穴部分９における筒長さ方向の一端部分
および両端部分に流動防止蓋を設け、中心穴部分９にお
いて酸素含有ガスが流動しないようにしてもよい。
【００２８】（２）上記実施形態では、酸素含有ガス導
入通路８に導入通路管を挿入することなく、酸素含有ガ
スを供給するようにしているが、酸素含有ガス導入通路
８に導入通路管を挿入して、この導入通路管を通して酸
素含有ガスを空気極チューブ１に供給するようにしても
よい。
入通路８に導入通路管を挿入することなく、酸素含有ガ
スを供給するようにしているが、酸素含有ガス導入通路
８に導入通路管を挿入して、この導入通路管を通して酸
素含有ガスを空気極チューブ１に供給するようにしても
よい。
【図１】固体電解質型燃料電池の概略構成図
【図２】固体電解質型燃料電池のセルの縦断面図
【図３】固体電解質型燃料電池のセルの横断面図
【図４】空気極チューブを示す図
【図５】空気極チューブの分解斜視図
【図６】別実施形態を示す固体電解質型燃料電池の概略
構成図
構成図
【図７】従来例を示す固体電解質型燃料電池のセルの縦
断面図
断面図
１ 空気極チューブ ２ インターコネクタ ３ 電解質層 ４ 燃料極 ８ 酸素含有ガス導入通路 ９ 中心穴部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 久男 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 5H018 AA06 AS03 CC03 EE13 5H026 AA06 CC06 CV02 CX06 CX10 EE13
Claims (3)
- 【請求項１】 多孔質材にて筒状に形成された構造支持
体としての空気極チューブの外周部には、その周方向の
一部分にインターコネクタがかつその他の部分に筒状の
電解質層が設けられ、前記電解質層の外周部には筒状の
燃料極が設けられている固体電解質型燃料電池のセルで
あって、 前記空気極チューブにおける径方向の中間部分に、筒長
さ方向にわたって酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス
導入通路が前記空気極チューブにおける周方向に沿って
間隔を隔てて複数並設されている固体電解質型燃料電池
のセル。 - 【請求項２】 前記空気極チューブが、その一端側が閉
じられている有底筒状に形成され、 前記空気極チューブにおける径方向の中心部分に存在す
る中心穴部分と前記酸素含有ガス導入通路における前記
空気極チューブの底部側端部に対応する部分とが連通さ
れ、 前記酸素含有ガスが、前記中心穴部分と前記酸素含有ガ
ス導入通路を通して流動するように構成されている請求
項１に記載の固体電解質型燃料電池のセル。 - 【請求項３】 前記空気極チューブが、ＬａＭｎＯ3 系
酸化物で構成されている請求項１または２に記載の固体
電解質型燃料電池のセル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11044694A JP2000243414A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 固体電解質型燃料電池のセル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11044694A JP2000243414A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 固体電解質型燃料電池のセル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000243414A true JP2000243414A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=12698537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11044694A Pending JP2000243414A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 固体電解質型燃料電池のセル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000243414A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030016435A (ko) * | 2001-08-16 | 2003-03-03 | 히다찌 케이블 리미티드 | 연료 전지 및 그 제조방법 |
| JP2005158524A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Kyocera Corp | 燃料電池組立体 |
| JP2006216420A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用膜電極複合体 |
| WO2007026955A2 (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池 |
| JP2007115621A (ja) * | 2005-10-24 | 2007-05-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池用基体管、燃料電池セル及び燃料電池セルの製造方法 |
| JP2007258027A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Noritake Co Ltd | セラミック直管孔筒状支持体および固体酸化物型燃料電池用膜エレメント |
| JP2009283239A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Toto Ltd | 燃料電池セル、及び燃料電池 |
| JP2010123368A (ja) * | 2008-11-19 | 2010-06-03 | Toto Ltd | 燃料電池モジュール |
| US7838064B2 (en) | 2005-08-31 | 2010-11-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing tube-type fuel cell |
-
1999
- 1999-02-23 JP JP11044694A patent/JP2000243414A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030016435A (ko) * | 2001-08-16 | 2003-03-03 | 히다찌 케이블 리미티드 | 연료 전지 및 그 제조방법 |
| JP2005158524A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Kyocera Corp | 燃料電池組立体 |
| JP2006216420A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用膜電極複合体 |
| WO2007026955A2 (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池 |
| WO2007026955A3 (ja) * | 2005-08-31 | 2008-09-18 | Toyota Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| US7838064B2 (en) | 2005-08-31 | 2010-11-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing tube-type fuel cell |
| JP2007115621A (ja) * | 2005-10-24 | 2007-05-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池用基体管、燃料電池セル及び燃料電池セルの製造方法 |
| JP2007258027A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Noritake Co Ltd | セラミック直管孔筒状支持体および固体酸化物型燃料電池用膜エレメント |
| JP2009283239A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Toto Ltd | 燃料電池セル、及び燃料電池 |
| JP2010123368A (ja) * | 2008-11-19 | 2010-06-03 | Toto Ltd | 燃料電池モジュール |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2386059C (en) | Fuel cell assembly | |
| JP2947557B2 (ja) | 高温固体電解質燃料電池発電装置 | |
| US4888254A (en) | Low circumferential voltage gradient self supporting electrode for solid oxide fuel cells | |
| JP4767406B2 (ja) | 電気化学装置および集積電気化学装置 | |
| US20030148160A1 (en) | Anode-supported tubular solid oxide fuel cell stack and method of fabricating the same | |
| US8389180B2 (en) | Electrolytic/fuel cell bundles and systems including a current collector in communication with an electrode thereof | |
| JP2004179071A (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池 | |
| EP0285727B1 (en) | Self supporting electrodes for solid oxide fuel cells | |
| JP2004356014A (ja) | 固体酸化物燃料電池、固体酸化物燃料電池アセンブリ、固体酸化物燃料電池モジュール及び固体酸化物燃料電池発電装置 | |
| JP2003303603A (ja) | 燃料電池セル及びセルスタック並びに燃料電池 | |
| JP2000243414A (ja) | 固体電解質型燃料電池のセル | |
| JP2004152585A (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池 | |
| JP2007095384A (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池 | |
| JP2009205821A (ja) | セルスタックおよびその製法ならびに燃料電池モジュール | |
| JP2013045773A (ja) | 電流案内が改善された燃料電池 | |
| JP5920880B2 (ja) | 積層型固体酸化物形燃料電池の実装構造 | |
| JPH10134829A (ja) | 固体電解質燃料電池、固体電解質燃料電池アセンブリ、固体電解質燃料電池の製造方法及び固体電解質燃料電池アセンブリユニットの製造方法 | |
| JP2004063226A (ja) | 燃料電池セル及びその製法並びに燃料電池 | |
| JP4057822B2 (ja) | 燃料電池セル及びセルスタック並びに燃料電池 | |
| JPH05166530A (ja) | 固体電解質燃料電池用電池部材 | |
| JP5178004B2 (ja) | 燃料電池セル及びセルスタック並びに燃料電池 | |
| JPH10106611A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JPH10223239A (ja) | 円筒型固体電解質燃料電池セル | |
| JP3934970B2 (ja) | 燃料電池セル及びセルスタック並びに燃料電池 | |
| JP2000182635A (ja) | 固体電解質型燃料電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |