JP2002216779A - 平行チャネルを有する構造体および電気化学セル - Google Patents
平行チャネルを有する構造体および電気化学セルInfo
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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
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の平行チャネルを有する構造体を多孔質
体として、触媒担体や電気化学セルとして好適な構造体
を得る技術を提供する。 【解決手段】 原料粉末を分散させたスラリに外的刺激
を与えて、分散媒を吸収しない成形型枠内で固化させる
ことにより任意形状の断面を有する多数の多孔質のチャ
ネルを並列した構造体とし、その造体の端面の全てある
いは一部が閉じて、かつ、該構造体中のチャネルの全て
あるいは一部が連結された構造体とする。ここで、構造
体を電極材料とし、該構造体中のチャネル内壁に電解質
材料を成膜し、更にその内側のチャネル表面に対電極材
料を形成することにより電気化学セルを得る。
体として、触媒担体や電気化学セルとして好適な構造体
を得る技術を提供する。 【解決手段】 原料粉末を分散させたスラリに外的刺激
を与えて、分散媒を吸収しない成形型枠内で固化させる
ことにより任意形状の断面を有する多数の多孔質のチャ
ネルを並列した構造体とし、その造体の端面の全てある
いは一部が閉じて、かつ、該構造体中のチャネルの全て
あるいは一部が連結された構造体とする。ここで、構造
体を電極材料とし、該構造体中のチャネル内壁に電解質
材料を成膜し、更にその内側のチャネル表面に対電極材
料を形成することにより電気化学セルを得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の平行チャネ
ルを有する構造体に関し、さらに詳しくは、該構造体を
多孔質体として、触媒担体や電気化学セルとして好適な
構造体を得る技術を提供するものである。
ルを有する構造体に関し、さらに詳しくは、該構造体を
多孔質体として、触媒担体や電気化学セルとして好適な
構造体を得る技術を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、高効率な複合発電システムを構
築できるために開発が進められている固体電解質型燃料
電池（SOFC）の構造としては、所要の電圧・電流を得る
ために平板形及び円筒形に代表される単セルを直列・並
列に積層したもの(スタック)が一般的である。このう
ち、平板形では、各種安定化ジルコニアを用いた固体電
解質板の両面にサーメット材料による燃料極およびマン
ガン系ペロブスカイト材料による空気極が形成され、ク
ロム系ペロブスカイト材料によるセパレータを介した構
成単位を積層したスタックが代表的である。また、円筒
形では、サーメット材料による燃料極またはマンガン系
ペロブスカイト材料による空気極で形成した円筒の両面
に、各種安定化ジルコニアを用いた固体電解質とサーメ
ット材料による燃料極またはマンガン系ペロブスカイト
材料による空気極、および、円筒表面にクロム系ペロブ
スカイト材料によるセパレータを形成した構成単位を積
層したスタックが代表的である。何れの場合でも構成単
位間の電気的接続を確実にするために金属フェルトなど
が用いられる。
築できるために開発が進められている固体電解質型燃料
電池（SOFC）の構造としては、所要の電圧・電流を得る
ために平板形及び円筒形に代表される単セルを直列・並
列に積層したもの(スタック)が一般的である。このう
ち、平板形では、各種安定化ジルコニアを用いた固体電
解質板の両面にサーメット材料による燃料極およびマン
ガン系ペロブスカイト材料による空気極が形成され、ク
ロム系ペロブスカイト材料によるセパレータを介した構
成単位を積層したスタックが代表的である。また、円筒
形では、サーメット材料による燃料極またはマンガン系
ペロブスカイト材料による空気極で形成した円筒の両面
に、各種安定化ジルコニアを用いた固体電解質とサーメ
ット材料による燃料極またはマンガン系ペロブスカイト
材料による空気極、および、円筒表面にクロム系ペロブ
スカイト材料によるセパレータを形成した構成単位を積
層したスタックが代表的である。何れの場合でも構成単
位間の電気的接続を確実にするために金属フェルトなど
が用いられる。
【０００３】しかしながら、上記構造では単セルとセパ
レータとが別部材であり、組立工程が必要になるばかり
でなく、燃料および酸化剤の供給排気管なども配設する
必要がある他、単セル間に配された金属フェルトが経時
変化によって劣化し、スタック全体の性能低下を招く問
題があった。また、平板形の場合には、各単セルとセパ
レータ間のガスシールが難しいという欠点がある。
レータとが別部材であり、組立工程が必要になるばかり
でなく、燃料および酸化剤の供給排気管なども配設する
必要がある他、単セル間に配された金属フェルトが経時
変化によって劣化し、スタック全体の性能低下を招く問
題があった。また、平板形の場合には、各単セルとセパ
レータ間のガスシールが難しいという欠点がある。
【０００４】そこで、特開平１１−２９７３３４号にて
開示されるように、各単セル間に接続部材を介設するこ
となくハニカム構造体としたものが提案されている。こ
れは、断面多角形状をした多数のハニカムチャネルを有
する構造体を固体電解質材料を用いて押し出し成形で一
体形成し、チャネル内壁面に燃料極を設けた燃料極チャ
ネルと、ハニカムチャネル内壁面に空気極を設けた空気
極チャネルを形成したハニカム構造としたものであり、
縦横の隔壁の全てがセルとなるために有効面積が大きい
利点がある。
開示されるように、各単セル間に接続部材を介設するこ
となくハニカム構造体としたものが提案されている。こ
れは、断面多角形状をした多数のハニカムチャネルを有
する構造体を固体電解質材料を用いて押し出し成形で一
体形成し、チャネル内壁面に燃料極を設けた燃料極チャ
ネルと、ハニカムチャネル内壁面に空気極を設けた空気
極チャネルを形成したハニカム構造としたものであり、
縦横の隔壁の全てがセルとなるために有効面積が大きい
利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ハ
ニカム構造では隣合う各チャネルに交互に燃料と酸化剤
を供給する必要があり、単位体積あたりの発電効率を向
上させるためにチャネル径を小さくすると、各々の供給
排気管の位置決めに精度が要求されるようになると共
に、また、同様の目的で隔壁の厚みを減らすとシール材
の使用量も制約を受けるために、ガスリークの危険性が
高くなるという問題がある。
ニカム構造では隣合う各チャネルに交互に燃料と酸化剤
を供給する必要があり、単位体積あたりの発電効率を向
上させるためにチャネル径を小さくすると、各々の供給
排気管の位置決めに精度が要求されるようになると共
に、また、同様の目的で隔壁の厚みを減らすとシール材
の使用量も制約を受けるために、ガスリークの危険性が
高くなるという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明では、電極材料で作製した構造体中に設けた複
数チャネル内壁面に電解質膜と対電極を形成し、燃料お
よび酸化剤の供給排気間の設置が容易なSOFC構造、およ
び、当該SOFCや各種フィルター、各種触媒担体、各種口
金などの利用に好適な、任意断面形状をした平行チャネ
ルを有する構造体を一体形成により作製する方法を提供
するものである。
に本発明では、電極材料で作製した構造体中に設けた複
数チャネル内壁面に電解質膜と対電極を形成し、燃料お
よび酸化剤の供給排気間の設置が容易なSOFC構造、およ
び、当該SOFCや各種フィルター、各種触媒担体、各種口
金などの利用に好適な、任意断面形状をした平行チャネ
ルを有する構造体を一体形成により作製する方法を提供
するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】ここで、一体形成されるチャネル
の断面は任意形状であり、その径や長さも組合わせも任
意である。原料粉末を分散させたスラリに外的刺激を与
えて、分散媒を吸収しない成形型枠内で固化させること
により得る方法にて成形するので、押し出し成形のよう
な成形法とは異なり、任意形状のチャネルを有する長さ
のある構造体でも製造が可能である。このような成形法
では、分散媒に溶解するか、あるいは、均一に安定に分
散するバインダ成分を用いて、これを熱や紫外線などの
外的刺激によって変化させ、分散媒を構造中に取込ませ
てゲルを形成させる。従って、固化時にスラリから分散
媒が除去されないので、スラリを注型した時点での形状
と寸法を保ったままの成形体を得られる。このためのバ
インダとしては、水を分散媒とする場合には寒天などの
天然高分子、アクリル樹脂などの親水性合成高分子およ
びその原料が好適に用いうるが、スラリや得られる固化
体の性状などに応じて様々な組合わせがあることから、
特に制限されるものではない。
の断面は任意形状であり、その径や長さも組合わせも任
意である。原料粉末を分散させたスラリに外的刺激を与
えて、分散媒を吸収しない成形型枠内で固化させること
により得る方法にて成形するので、押し出し成形のよう
な成形法とは異なり、任意形状のチャネルを有する長さ
のある構造体でも製造が可能である。このような成形法
では、分散媒に溶解するか、あるいは、均一に安定に分
散するバインダ成分を用いて、これを熱や紫外線などの
外的刺激によって変化させ、分散媒を構造中に取込ませ
てゲルを形成させる。従って、固化時にスラリから分散
媒が除去されないので、スラリを注型した時点での形状
と寸法を保ったままの成形体を得られる。このためのバ
インダとしては、水を分散媒とする場合には寒天などの
天然高分子、アクリル樹脂などの親水性合成高分子およ
びその原料が好適に用いうるが、スラリや得られる固化
体の性状などに応じて様々な組合わせがあることから、
特に制限されるものではない。
【０００８】また、成形型枠に高融点ワックスなど、ス
ラリの分散媒を吸収せず、且つ、スラリ固化時の反応熱
などによる温度変化に耐えることができる素材で作製し
た中子を用いれば、チャネルの長さや連結も自由であ
る。中子の除去は、高融点ワックスであれば加熱によ
り、スチレンであればリモネンを用いるなどして溶解す
ることが可能であり、また、条件によっては特に除去せ
ずとも仮焼や焼成過程において除去することも可能であ
る。また、スラリ中に有機物粒子や分解性無機物粒子を
添加しておくことで、得られる構造体の壁面を多孔質と
することができる。これにより任意断面形状のチャネル
だけでなく、構造体壁面中にも流体を通すことが可能と
なるので燃焼機関の排気ガス中からの煤煙成分濾過のフ
ィルターなどの利用に供することが出来る。更に、該構
造体の一方の端面を全てあるいは部分的に閉じてチャネ
ルの一部あるいは全てを連絡しても良い。この場合、上
記フィルターや触媒担体の如き用途において、単位体積
当りのチャネルパス長を大きくすることが出来るので、
高性能化とコンパクト化が両立した部品を得ることが可
能となる。
ラリの分散媒を吸収せず、且つ、スラリ固化時の反応熱
などによる温度変化に耐えることができる素材で作製し
た中子を用いれば、チャネルの長さや連結も自由であ
る。中子の除去は、高融点ワックスであれば加熱によ
り、スチレンであればリモネンを用いるなどして溶解す
ることが可能であり、また、条件によっては特に除去せ
ずとも仮焼や焼成過程において除去することも可能であ
る。また、スラリ中に有機物粒子や分解性無機物粒子を
添加しておくことで、得られる構造体の壁面を多孔質と
することができる。これにより任意断面形状のチャネル
だけでなく、構造体壁面中にも流体を通すことが可能と
なるので燃焼機関の排気ガス中からの煤煙成分濾過のフ
ィルターなどの利用に供することが出来る。更に、該構
造体の一方の端面を全てあるいは部分的に閉じてチャネ
ルの一部あるいは全てを連絡しても良い。この場合、上
記フィルターや触媒担体の如き用途において、単位体積
当りのチャネルパス長を大きくすることが出来るので、
高性能化とコンパクト化が両立した部品を得ることが可
能となる。
【０００９】該構造体を電極材料にて作製し、チャネル
内面に電解質を成膜し、新たに生じるチャネル内面に対
電極を形成することで、SOFCに例示される電気化学セル
を得ることが出来る。この場合、構造体を燃料極とすれ
ば、構造体には外面から燃料を供給すると共に、チャネ
ル内部には簡便な構造の酸化剤供給排気用の配管を設置
すれば良く、逆に構造体を酸化極とすれば、燃料は簡便
な構造の酸化剤供給排気用の配管によってチャネル内部
に存在するので、構造体には外面から空気を供給するだ
けであり、構造体周囲での気密性への要求が緩和される
利点もある。更に下記方法に例示するように、シール材
は構造体の端部近傍の外周部のみで済ませることが出来
る利点がある。すなわち、一体成形によって作製した電
極成形体、あるいは、その成形体を仮焼や焼成した後に
得られる多孔体に、電解質材料粉末を含んだスラリをデ
ィップコーティングや鋳込みなどの方法で付着させる際
に、端部近傍を除いて該成形体あるいは多孔体の外周部
をロウ等で被覆しておく。これを更に、対電極材料粉末
を含んだスラリをディップコーティングや鋳込みなどの
方法で付着させる。焼成は各段階で行なっても、一段で
行なっても構わない。上記方法により、構造体を形成す
る電極は勿論、対電極も互いに連絡されるので出力は構
造体の外側と内側に任意個所から取出すことが可能であ
り、加えて、緻密電解質膜が構造体端部の端部およびそ
の近傍にも形成されるのでシール材は該端部近傍に沿っ
て設けるだけで済ませることが出来る。
内面に電解質を成膜し、新たに生じるチャネル内面に対
電極を形成することで、SOFCに例示される電気化学セル
を得ることが出来る。この場合、構造体を燃料極とすれ
ば、構造体には外面から燃料を供給すると共に、チャネ
ル内部には簡便な構造の酸化剤供給排気用の配管を設置
すれば良く、逆に構造体を酸化極とすれば、燃料は簡便
な構造の酸化剤供給排気用の配管によってチャネル内部
に存在するので、構造体には外面から空気を供給するだ
けであり、構造体周囲での気密性への要求が緩和される
利点もある。更に下記方法に例示するように、シール材
は構造体の端部近傍の外周部のみで済ませることが出来
る利点がある。すなわち、一体成形によって作製した電
極成形体、あるいは、その成形体を仮焼や焼成した後に
得られる多孔体に、電解質材料粉末を含んだスラリをデ
ィップコーティングや鋳込みなどの方法で付着させる際
に、端部近傍を除いて該成形体あるいは多孔体の外周部
をロウ等で被覆しておく。これを更に、対電極材料粉末
を含んだスラリをディップコーティングや鋳込みなどの
方法で付着させる。焼成は各段階で行なっても、一段で
行なっても構わない。上記方法により、構造体を形成す
る電極は勿論、対電極も互いに連絡されるので出力は構
造体の外側と内側に任意個所から取出すことが可能であ
り、加えて、緻密電解質膜が構造体端部の端部およびそ
の近傍にも形成されるのでシール材は該端部近傍に沿っ
て設けるだけで済ませることが出来る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を電気化学セルを実施例として
説明する。尚、本発明は、下記実施例の形態に何ら限定
されるものではなく、趣旨の範囲内で改変を含むものと
する。 （実施例）先ず、電気化学セルである一体構造SOFCスタ
ックの作製方法を以下に示す。酸化ニッケル粉末(平均
粒径1μm)50重量部と800℃で仮焼したイットリア安定化
ジルコニア粉末(YSZ、平均粒径3μm)およびカーボン粉
末(平均粒径10μm)の混合粉末にアクリル系バインダー1
0重量部を添加し、イオン交換水150重量部中で混合し
た。φ3×40Lのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製ロ
ッドを6本を、φ3の貫通孔を設けたφ75×5tのアクリル
製の円板に挿入し、更にφ70×40Hのアクリル製円筒を
円板上立て、円筒の基部を粘土で封じた。こうして出来
た成形用キャビティ中に先述のスラリを注型し、φ3の
貫通孔を設けたφ75×5tのアクリル製の円板で蓋をして
から80℃で2hr加温することで固化させた。ここで、ロ
ッドの先端に高融点ワックスで作製した、φ3の貫通孔
を有するφ50×4tの円板を嵌めて成形すると、一端が閉
じ、且つ、平行チャネルの一端が連結した構造体が得ら
れる。次に、固化体中に含まれるバインダとカーボンを
1000℃で仮焼して除去して得られた仮焼体の側面を端部
から3mmを残してパラフィンフィルムで被覆した。これ
をYSZ粉末懸濁液中に数回浸して、多孔体のチャネルと
端部およびその近傍の表面にYSZ粉末を付着させた。次
に仮焼したランタンマンガナイト粉末の懸濁液中に浸し
て、YSZで覆われた面に重ねて付着させた。これをパラ
フィンフィルムを加熱除去した後、1400℃で焼成し、更
に4％水素−窒素雰囲気中で燃料極中の酸化ニッケルを
還元することで、図１に示す一体構造SOFCスタックを得
た。ここで、図中の１は、Ｎｉ／ＹＳＺサーメット燃料
極、２は、ＹＳＺ電解質膜、３は、ランタンマンガナイ
ト空気極である。（また、図１の上図は下方から見た底
面略図で、下図は縦断面の略図である。）
説明する。尚、本発明は、下記実施例の形態に何ら限定
されるものではなく、趣旨の範囲内で改変を含むものと
する。 （実施例）先ず、電気化学セルである一体構造SOFCスタ
ックの作製方法を以下に示す。酸化ニッケル粉末(平均
粒径1μm)50重量部と800℃で仮焼したイットリア安定化
ジルコニア粉末(YSZ、平均粒径3μm)およびカーボン粉
末(平均粒径10μm)の混合粉末にアクリル系バインダー1
0重量部を添加し、イオン交換水150重量部中で混合し
た。φ3×40Lのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製ロ
ッドを6本を、φ3の貫通孔を設けたφ75×5tのアクリル
製の円板に挿入し、更にφ70×40Hのアクリル製円筒を
円板上立て、円筒の基部を粘土で封じた。こうして出来
た成形用キャビティ中に先述のスラリを注型し、φ3の
貫通孔を設けたφ75×5tのアクリル製の円板で蓋をして
から80℃で2hr加温することで固化させた。ここで、ロ
ッドの先端に高融点ワックスで作製した、φ3の貫通孔
を有するφ50×4tの円板を嵌めて成形すると、一端が閉
じ、且つ、平行チャネルの一端が連結した構造体が得ら
れる。次に、固化体中に含まれるバインダとカーボンを
1000℃で仮焼して除去して得られた仮焼体の側面を端部
から3mmを残してパラフィンフィルムで被覆した。これ
をYSZ粉末懸濁液中に数回浸して、多孔体のチャネルと
端部およびその近傍の表面にYSZ粉末を付着させた。次
に仮焼したランタンマンガナイト粉末の懸濁液中に浸し
て、YSZで覆われた面に重ねて付着させた。これをパラ
フィンフィルムを加熱除去した後、1400℃で焼成し、更
に4％水素−窒素雰囲気中で燃料極中の酸化ニッケルを
還元することで、図１に示す一体構造SOFCスタックを得
た。ここで、図中の１は、Ｎｉ／ＹＳＺサーメット燃料
極、２は、ＹＳＺ電解質膜、３は、ランタンマンガナイ
ト空気極である。（また、図１の上図は下方から見た底
面略図で、下図は縦断面の略図である。）
【００１１】次に、上記一体構造SOFCを燃料電池として
使用する場合の例を概念図２と共に示す。スタックの端
部近傍外周部を覆うスカート部６を持つマニホールド５
を、チャネルの両開口部に設けるに際しては、シール材
をスタック端部近傍の外周部とマニホールドのスカート
部との間にガラス粉末を塗布して挟み、加熱して両者の
隙間を封じてガラスシール４とする。この例ではチャネ
ルに燃料を流すが、全てのチャネルの一方から他方へと
平行して空気を流す方法や、マニホールドの内部に流路
を設けるなどして、隣合うチャネル間で対向して空気を
流す方法や、また、空気を循環再利用するなどの方法が
可能である。勿論、多孔体を空気極で作製した場合に
は、燃料の供給排気方法を上記のように循環再利用する
ことによる燃料利用率の向上などが期待できる。電力は
多孔体側面とマニホールドに囲われた多孔体端面やその
近傍などから取出すことが出来る。また、上記スタック
を更に複数連結することも可能であり、この時、多孔質
構造体を構成する電極への燃料や酸化剤の供給管は、複
数のセルスタックの周辺部に配したり、あるいは、それ
らの中央部に配するなどが可能である。
使用する場合の例を概念図２と共に示す。スタックの端
部近傍外周部を覆うスカート部６を持つマニホールド５
を、チャネルの両開口部に設けるに際しては、シール材
をスタック端部近傍の外周部とマニホールドのスカート
部との間にガラス粉末を塗布して挟み、加熱して両者の
隙間を封じてガラスシール４とする。この例ではチャネ
ルに燃料を流すが、全てのチャネルの一方から他方へと
平行して空気を流す方法や、マニホールドの内部に流路
を設けるなどして、隣合うチャネル間で対向して空気を
流す方法や、また、空気を循環再利用するなどの方法が
可能である。勿論、多孔体を空気極で作製した場合に
は、燃料の供給排気方法を上記のように循環再利用する
ことによる燃料利用率の向上などが期待できる。電力は
多孔体側面とマニホールドに囲われた多孔体端面やその
近傍などから取出すことが出来る。また、上記スタック
を更に複数連結することも可能であり、この時、多孔質
構造体を構成する電極への燃料や酸化剤の供給管は、複
数のセルスタックの周辺部に配したり、あるいは、それ
らの中央部に配するなどが可能である。
【００１２】上述のように、本発明によれば、原料粉末
を分散させたスラリに外的刺激を与えて、分散媒を吸収
しない成形型枠内で固化させることにより得る成形方法
を用いるので並列する任意形状断面のチャネルを有する
長さのある構造体でも比較的安価に製造することが可能
であるので、非常に耐摩耗性に優れたセラミックス製口
金などの用途に供することが出来、また、構造体の壁面
は多孔質とすればチャネルに加えて構造体壁面中にも流
体が通るのでフィルターなどの利用に供することが出
来、該構造体の一方の端面を全てあるいは部分的に閉じ
てチャネルの一部あるいは全てを連絡すれば上記用途に
おいて、高性能化とコンパクト化が両立した部品を得る
ことができる。該構造体を電極材料にて作製し、チャネ
ル内面に電解質を成膜し、新たに生じるチャネル内面に
対電極を形成することで、SOFCなどの電気化学セルを得
ることができる。SOFCの場合、構造体を燃料極とすれ
ば、構造体には外面から燃料を供給すると共に、チャネ
ル内部には簡便な構造の酸化剤供給排気用の配管を設置
すれば良く、逆に構造体を酸化極とすれば、燃料は簡便
な構造の酸化剤供給排気用の配管によってチャネル内部
に存在するので、構造体には外面から空気を供給するだ
けであり、構造体周囲での気密性への要求が緩和され、
更にシール材は構造体の端部近傍の外周部のみで済ませ
ることができる。
を分散させたスラリに外的刺激を与えて、分散媒を吸収
しない成形型枠内で固化させることにより得る成形方法
を用いるので並列する任意形状断面のチャネルを有する
長さのある構造体でも比較的安価に製造することが可能
であるので、非常に耐摩耗性に優れたセラミックス製口
金などの用途に供することが出来、また、構造体の壁面
は多孔質とすればチャネルに加えて構造体壁面中にも流
体が通るのでフィルターなどの利用に供することが出
来、該構造体の一方の端面を全てあるいは部分的に閉じ
てチャネルの一部あるいは全てを連絡すれば上記用途に
おいて、高性能化とコンパクト化が両立した部品を得る
ことができる。該構造体を電極材料にて作製し、チャネ
ル内面に電解質を成膜し、新たに生じるチャネル内面に
対電極を形成することで、SOFCなどの電気化学セルを得
ることができる。SOFCの場合、構造体を燃料極とすれ
ば、構造体には外面から燃料を供給すると共に、チャネ
ル内部には簡便な構造の酸化剤供給排気用の配管を設置
すれば良く、逆に構造体を酸化極とすれば、燃料は簡便
な構造の酸化剤供給排気用の配管によってチャネル内部
に存在するので、構造体には外面から空気を供給するだ
けであり、構造体周囲での気密性への要求が緩和され、
更にシール材は構造体の端部近傍の外周部のみで済ませ
ることができる。
【００１３】
【発明の効果】本発明に示した並列する任意形状断面の
チャネルを有する構造体構造体は、原料粉末を分散させ
たスラリに外的刺激を与えて、分散媒を吸収しない成形
型枠内で固化させることにより得る成形方法を用いるこ
とで比較的安価に製造することが可能であり、また、構
造体の壁面は多孔質としたり、該構造体の一方の端面を
全てあるいは部分的に閉じてチャネルの一部あるいは全
てを連絡することも可能である。これにより、各種の口
金、フィルター、触媒担体、電気化学セルなどにおい
て、高性能且つコンパクトな部品を実現できる。該構造
体を電極材料にて作製し、チャネル内面に電解質、更に
対電極を形成して得たSOFCセルでは、構造体を燃料極と
すれば、構造体には外面から燃料を供給すると共に、チ
ャネル内部には簡便な構造の酸化剤供給排気用の配管を
設置すれば良く、逆に構造体を酸化極とすれば、燃料は
簡便な構造の酸化剤供給排気用の配管によってチャネル
内部に存在するので、構造体には外面から空気を供給す
るだけであり、構造体周囲での気密性への要求が緩和さ
れ、更にシール材は構造体の端部近傍の外周部のみで済
ませることが出来るので低コスト且つ信頼性の高いシス
テムを構成できる。
チャネルを有する構造体構造体は、原料粉末を分散させ
たスラリに外的刺激を与えて、分散媒を吸収しない成形
型枠内で固化させることにより得る成形方法を用いるこ
とで比較的安価に製造することが可能であり、また、構
造体の壁面は多孔質としたり、該構造体の一方の端面を
全てあるいは部分的に閉じてチャネルの一部あるいは全
てを連絡することも可能である。これにより、各種の口
金、フィルター、触媒担体、電気化学セルなどにおい
て、高性能且つコンパクトな部品を実現できる。該構造
体を電極材料にて作製し、チャネル内面に電解質、更に
対電極を形成して得たSOFCセルでは、構造体を燃料極と
すれば、構造体には外面から燃料を供給すると共に、チ
ャネル内部には簡便な構造の酸化剤供給排気用の配管を
設置すれば良く、逆に構造体を酸化極とすれば、燃料は
簡便な構造の酸化剤供給排気用の配管によってチャネル
内部に存在するので、構造体には外面から空気を供給す
るだけであり、構造体周囲での気密性への要求が緩和さ
れ、更にシール材は構造体の端部近傍の外周部のみで済
ませることが出来るので低コスト且つ信頼性の高いシス
テムを構成できる。
【図１】一体構造ＳＯＦＣスタックの概念図である。
【図２】一体構造ＳＯＦＣを燃料電池として使用する場
合の概念図である。
合の概念図である。
１ Ｎｉ／ＹＳＺサーメット燃料極 ２ ＹＳＺ電解質膜 ３ ランタンマンガナイト空気極 ４ ガラスシール ５ マニホールド ６ スカート部
Claims (4)
- 【請求項１】 原料粉末を分散させたスラリに外的刺激
を与えて、分散媒を吸収しない成形型枠内で固化させる
ことにより得る、任意形状の断面を有する多数のチャネ
ルを並列して設けて成ることを特徴とする平行チャネル
を有する構造体。 - 【請求項２】 チャネル壁面が多孔質であることを特徴
とする請求項１に記載の平行チャネルを有する構造体。 - 【請求項３】 構造体の端面の全てあるいは一部が閉じ
られており、該構造体中のチャネルの全てあるいは一部
が連結されて成ることを特徴とする請求項１または請求
項２に記載の平行チャネルを有する構造体。 - 【請求項４】 構造体が電極材料からなり、該構造体中
のチャネル内壁に電解質材料が成膜され、更にその内側
のチャネル表面に対電極材料が形成されて成ることを特
徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載
の平行チャネルを有する構造体からからなる電気化学セ
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001015261A JP2002216779A (ja) | 2001-01-24 | 2001-01-24 | 平行チャネルを有する構造体および電気化学セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001015261A JP2002216779A (ja) | 2001-01-24 | 2001-01-24 | 平行チャネルを有する構造体および電気化学セル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002216779A true JP2002216779A (ja) | 2002-08-02 |
Family
ID=18881844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001015261A Pending JP2002216779A (ja) | 2001-01-24 | 2001-01-24 | 平行チャネルを有する構造体および電気化学セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002216779A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007227113A (ja) | 2006-02-23 | 2007-09-06 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 電気化学反応セル高密度集積用の多孔質支持体、それから構成される電気化学反応セルスタック及び電気化学反応システム |
| KR100874110B1 (ko) | 2007-07-20 | 2008-12-15 | 한국과학기술원 | 고체산화물 연료전지용 셀의 연료극 제조방법, 이에 따라제조된 연료극 및 고체산화물 연료전지용 셀 |
| WO2016127122A1 (en) * | 2015-02-06 | 2016-08-11 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Multifunctional energy storage composites |
-
2001
- 2001-01-24 JP JP2001015261A patent/JP2002216779A/ja active Pending
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| US10784538B2 (en) | 2015-02-06 | 2020-09-22 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Multifunctional energy storage composites |
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