JP2002358996A - 平板積層型燃料電池のマニホールド構造 - Google Patents
平板積層型燃料電池のマニホールド構造Info
- Publication number
- JP2002358996A JP2002358996A JP2001163288A JP2001163288A JP2002358996A JP 2002358996 A JP2002358996 A JP 2002358996A JP 2001163288 A JP2001163288 A JP 2001163288A JP 2001163288 A JP2001163288 A JP 2001163288A JP 2002358996 A JP2002358996 A JP 2002358996A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- fuel cell
- separator
- manifold
- pipe
- 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.)
- Withdrawn
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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 各セパレータに均一にガスを供給できるよう
にする。 【解決手段】 発電セルとセパレータを交互に積層して
組み立てられた燃料電池スタックと、発電セル及びセパ
レータの積層方向に延在し且つ各セパレータに接続管１
３，１４を介してガスを供給するガスマニホールド１
５，１６とを備えた平板積層型燃料電池において、前記
マニホールド１５，１６が、両端が閉止され且つ周壁２
３に前記接続管１３，１４が連結された外管２１と、該
外管２１内に配置され且つ両端が閉止された内部空間に
ガスが供給される内管２２との二重管構造をなしてお
り、前記内管２２の周壁２３が、ガスを透過する微細孔
を有した多孔質体で構成されている。
にする。 【解決手段】 発電セルとセパレータを交互に積層して
組み立てられた燃料電池スタックと、発電セル及びセパ
レータの積層方向に延在し且つ各セパレータに接続管１
３，１４を介してガスを供給するガスマニホールド１
５，１６とを備えた平板積層型燃料電池において、前記
マニホールド１５，１６が、両端が閉止され且つ周壁２
３に前記接続管１３，１４が連結された外管２１と、該
外管２１内に配置され且つ両端が閉止された内部空間に
ガスが供給される内管２２との二重管構造をなしてお
り、前記内管２２の周壁２３が、ガスを透過する微細孔
を有した多孔質体で構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、平板積層型燃料電
池のマニホールド構造に関する。
池のマニホールド構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸化物イオン伝導体からなる固体電解質
層を空気極層と燃料極層との間に挟んだ積層構造を持つ
固体電解質型燃料電池は、第三世代の発電用燃料電池と
して開発が進んでいる。固体電解質型燃料電池では、空
気極側に酸素（空気）が、燃料極側には燃料ガス（Ｈ
２ 、ＣＯ等）が供給される。空気極と燃料極は、ガス
が固体電解質との界面に到達することができるように、
いずれも多孔質とされている。
層を空気極層と燃料極層との間に挟んだ積層構造を持つ
固体電解質型燃料電池は、第三世代の発電用燃料電池と
して開発が進んでいる。固体電解質型燃料電池では、空
気極側に酸素（空気）が、燃料極側には燃料ガス（Ｈ
２ 、ＣＯ等）が供給される。空気極と燃料極は、ガス
が固体電解質との界面に到達することができるように、
いずれも多孔質とされている。
【０００３】空気極側に供給された酸素は、空気極層内
の気孔を通って固体電解質層との界面近傍に到達し、こ
の部分で、空気極から電子を受け取って酸化物イオン
（Ｏ２ −）にイオン化される。この酸化物イオンは、燃
料極の方向に向かって固体電解質層内を拡散移動する。
燃料極との界面近傍に到達した酸化物イオンは、この部
分で、燃料ガスと反応して反応生成物（Ｈ２Ｏ、ＣＯ２
等）を生じ、燃料極に電子を放出する。
の気孔を通って固体電解質層との界面近傍に到達し、こ
の部分で、空気極から電子を受け取って酸化物イオン
（Ｏ２ −）にイオン化される。この酸化物イオンは、燃
料極の方向に向かって固体電解質層内を拡散移動する。
燃料極との界面近傍に到達した酸化物イオンは、この部
分で、燃料ガスと反応して反応生成物（Ｈ２Ｏ、ＣＯ２
等）を生じ、燃料極に電子を放出する。
【０００４】燃料に水素を用いた場合の電極反応は次の
ようになる。 空気極： １／２ Ｏ２＋ ２ｅ− → Ｏ２− 燃料極： Ｈ２＋ Ｏ２− → Ｈ２Ｏ＋２ｅ− 全体 ： Ｈ２＋ １／２ Ｏ２ → Ｈ２Ｏ
ようになる。 空気極： １／２ Ｏ２＋ ２ｅ− → Ｏ２− 燃料極： Ｈ２＋ Ｏ２− → Ｈ２Ｏ＋２ｅ− 全体 ： Ｈ２＋ １／２ Ｏ２ → Ｈ２Ｏ
【０００５】固体電解質層は、酸化物イオンの移動媒体
であると同時に、燃料ガスと空気を直接接触させないた
めの隔壁としても機能するので、ガス不透過性の緻密な
構造となっている。この固体電解質層は、酸化物イオン
伝導性が高く、空気極側の酸化性雰囲気から燃料極側の
還元性雰囲気までの条件下で化学的に安定で、熱衝撃に
強い材料から構成する必要があり、かかる要件を満たす
材料として、イットリアを添加した安定化ジルコニア
（ＹＳＺ）が一般的に使用されている。
であると同時に、燃料ガスと空気を直接接触させないた
めの隔壁としても機能するので、ガス不透過性の緻密な
構造となっている。この固体電解質層は、酸化物イオン
伝導性が高く、空気極側の酸化性雰囲気から燃料極側の
還元性雰囲気までの条件下で化学的に安定で、熱衝撃に
強い材料から構成する必要があり、かかる要件を満たす
材料として、イットリアを添加した安定化ジルコニア
（ＹＳＺ）が一般的に使用されている。
【０００６】一方、電極である空気極（カソード）層と
燃料極（アノード）層はいずれも電子伝導性の高い材料
から構成する必要がある。空気極材料は、７００℃前後
の高温の酸化性雰囲気中で化学的に安定でなければなら
ないため、金属は不適当であり、電子伝導性を持つペロ
ブスカイト型酸化物材料、具体的にはＬａＭｎＯ３もし
くはＬａＣｏＯ３、または、これらのＬａの一部をＳ
ｒ、Ｃａ等に置換した固溶体が一般に使用されている。
また、燃料極材料は、Ｎｉ、Ｃｏなどの金属、或いはＮ
ｉ−ＹＳＺ、Ｃｏ−ＹＳＺなどのサーメットが一般的で
ある。
燃料極（アノード）層はいずれも電子伝導性の高い材料
から構成する必要がある。空気極材料は、７００℃前後
の高温の酸化性雰囲気中で化学的に安定でなければなら
ないため、金属は不適当であり、電子伝導性を持つペロ
ブスカイト型酸化物材料、具体的にはＬａＭｎＯ３もし
くはＬａＣｏＯ３、または、これらのＬａの一部をＳ
ｒ、Ｃａ等に置換した固溶体が一般に使用されている。
また、燃料極材料は、Ｎｉ、Ｃｏなどの金属、或いはＮ
ｉ−ＹＳＺ、Ｃｏ−ＹＳＺなどのサーメットが一般的で
ある。
【０００７】固体酸化物型燃料電池には、１０００℃前
後の高温で作動させる高温作動型のものと、７００℃前
後の低温で作動させる低温作動型のものとがある。低温
作動型の固体酸化物型燃料電池は、例えば電解質である
イットリアを添加した安定化ジルコニア（ＹＳＺ）の厚
さを１０μｍ程度まで薄膜化して、電解質の抵抗を低く
して、低温でも燃料電池として発電するように改良され
た発電セルを使用する。
後の高温で作動させる高温作動型のものと、７００℃前
後の低温で作動させる低温作動型のものとがある。低温
作動型の固体酸化物型燃料電池は、例えば電解質である
イットリアを添加した安定化ジルコニア（ＹＳＺ）の厚
さを１０μｍ程度まで薄膜化して、電解質の抵抗を低く
して、低温でも燃料電池として発電するように改良され
た発電セルを使用する。
【０００８】高温の固体酸化物型燃料電池では、セパレ
ータには、例えばランタンクロマイト（ＬａＣｒＯ３）
等の電子伝導性を有するセラミックスが用いられるが、
低温作動型の固体酸化物燃料電池では、ステンレス等の
金属材料を使用することができる。
ータには、例えばランタンクロマイト（ＬａＣｒＯ３）
等の電子伝導性を有するセラミックスが用いられるが、
低温作動型の固体酸化物燃料電池では、ステンレス等の
金属材料を使用することができる。
【０００９】また、固体酸化物型燃料電池の構造には、
円筒型、モノリス型、及び平板積層型の３種類が提案さ
れている。それらの構造のうち、低温作動型の固体酸化
物型燃料電池には、金属のセパレータを使用できること
から、金属のセパレータに形状付与しやすい平板積層型
の構造が適している。
円筒型、モノリス型、及び平板積層型の３種類が提案さ
れている。それらの構造のうち、低温作動型の固体酸化
物型燃料電池には、金属のセパレータを使用できること
から、金属のセパレータに形状付与しやすい平板積層型
の構造が適している。
【００１０】平板積層型の固体電解質型燃料電池のスタ
ックは、発電セル、集電体、セパレータを交互に積層し
た構造を持つ。一対のセパレータが発電セルを両面から
挟んで、一方は空気極集電体を介して空気極と、他方は
燃料極集電体を介して燃料極と接している。燃料集電体
には、Ｎｉ基合金等のスポンジ状の多孔質体を使用する
ことができ、空気極集電体には、Ａｇ基合金等の同じく
スポンジ状の多孔質体を使用することができる。スポン
ジ状多孔質体は、集電機能、ガス透過機能、均一ガス拡
散機能、クッション機能、熱膨脹差吸収機能等を兼ね備
えるので、多機能の集電体材料として適している。
ックは、発電セル、集電体、セパレータを交互に積層し
た構造を持つ。一対のセパレータが発電セルを両面から
挟んで、一方は空気極集電体を介して空気極と、他方は
燃料極集電体を介して燃料極と接している。燃料集電体
には、Ｎｉ基合金等のスポンジ状の多孔質体を使用する
ことができ、空気極集電体には、Ａｇ基合金等の同じく
スポンジ状の多孔質体を使用することができる。スポン
ジ状多孔質体は、集電機能、ガス透過機能、均一ガス拡
散機能、クッション機能、熱膨脹差吸収機能等を兼ね備
えるので、多機能の集電体材料として適している。
【００１１】セパレータは、発電セル間を電気接続する
と共に、発電セルに対してガスを供給する機能を有する
もので、燃料ガスをセパレータ外周面から導入してセパ
レータの燃料極層に対向する面から吐出させる燃料通路
と、酸化剤ガスをセパレータ外周面から導入してセパレ
ータの酸化剤極層に対向する面から吐出させる酸化剤通
路とをそれぞれ有している。
と共に、発電セルに対してガスを供給する機能を有する
もので、燃料ガスをセパレータ外周面から導入してセパ
レータの燃料極層に対向する面から吐出させる燃料通路
と、酸化剤ガスをセパレータ外周面から導入してセパレ
ータの酸化剤極層に対向する面から吐出させる酸化剤通
路とをそれぞれ有している。
【００１２】一方、燃料電池スタックの側方には、各セ
パレータの燃料通路に接続管を通して燃料ガスを供給す
る燃料用マニホールド（燃料用ディストリビュータ）
と、各セパレータの酸化剤通路に接続管を通して酸化剤
ガスを供給する酸化剤用マニホールド（酸化剤用ディス
トリビュータ）とが、発電セルの積層方向に延在して設
けられている。
パレータの燃料通路に接続管を通して燃料ガスを供給す
る燃料用マニホールド（燃料用ディストリビュータ）
と、各セパレータの酸化剤通路に接続管を通して酸化剤
ガスを供給する酸化剤用マニホールド（酸化剤用ディス
トリビュータ）とが、発電セルの積層方向に延在して設
けられている。
【００１３】従来の燃料用及び酸化剤用マニホールド
は、一重管構造であり、マニホールドの管壁に各セパレ
ータから延びる接続管を接続した構成とされている。そ
して、マニホールドの端面入口から導入したガスを、マ
ニホールドの内部空間から各接続管を介して各セパレー
タに供給するようになっている。
は、一重管構造であり、マニホールドの管壁に各セパレ
ータから延びる接続管を接続した構成とされている。そ
して、マニホールドの端面入口から導入したガスを、マ
ニホールドの内部空間から各接続管を介して各セパレー
タに供給するようになっている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、各セパレー
タには均等に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給しなければ
ならないが、従来のマニホールドでは、マニホールドの
ガス入口に近い接続管とガス入口から遠い接続管とでガ
スの流れる条件に差が出るため、セパレータに対するガ
ス供給状態が均一でなくなり、発電性能に影響が及ぶ可
能性があった。
タには均等に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給しなければ
ならないが、従来のマニホールドでは、マニホールドの
ガス入口に近い接続管とガス入口から遠い接続管とでガ
スの流れる条件に差が出るため、セパレータに対するガ
ス供給状態が均一でなくなり、発電性能に影響が及ぶ可
能性があった。
【００１５】本発明は、上記事情を考慮し、各セパレー
タに均一にガスを供給できるようにするマニホールド構
造を提供することを目的とする。
タに均一にガスを供給できるようにするマニホールド構
造を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、発電
セルとセパレータを交互に積層して組み立てられた燃料
電池スタックと、発電セル及びセパレータの積層方向に
延在し且つ各セパレータに接続管を介してガスを供給す
るガスマニホールドとを備えた平板積層型燃料電池にお
いて、前記マニホールドが、両端が閉止され且つ周壁に
前記接続管が連結された外管と、該外管内に配置され且
つ両端が閉止された内部空間にガスが供給される内管と
の二重管構造をなしており、前記内管の周壁が、ガスを
透過する微細孔を有した多孔質体で構成されていること
を特徴としている。
セルとセパレータを交互に積層して組み立てられた燃料
電池スタックと、発電セル及びセパレータの積層方向に
延在し且つ各セパレータに接続管を介してガスを供給す
るガスマニホールドとを備えた平板積層型燃料電池にお
いて、前記マニホールドが、両端が閉止され且つ周壁に
前記接続管が連結された外管と、該外管内に配置され且
つ両端が閉止された内部空間にガスが供給される内管と
の二重管構造をなしており、前記内管の周壁が、ガスを
透過する微細孔を有した多孔質体で構成されていること
を特徴としている。
【００１７】この発明では、周壁を多孔質体で構成した
内管を外管の内部に配置し、ガスを多孔質体の微細孔を
通して外管内に流すようにしたので、内管の内部空間を
ガスの溜まり空間として機能させることができ、各接続
管に対して均等な条件でガスを分配することができると
共に予熱効果も発揮できる。この場合、多孔質体として
は、三次元網状構造を有する多孔質焼結金属板や多孔質
セラミック等を採用することができる。また、内管に対
するガスの供給は、内管の片端、両端、中央等の任意の
位置で行うことができる。
内管を外管の内部に配置し、ガスを多孔質体の微細孔を
通して外管内に流すようにしたので、内管の内部空間を
ガスの溜まり空間として機能させることができ、各接続
管に対して均等な条件でガスを分配することができると
共に予熱効果も発揮できる。この場合、多孔質体として
は、三次元網状構造を有する多孔質焼結金属板や多孔質
セラミック等を採用することができる。また、内管に対
するガスの供給は、内管の片端、両端、中央等の任意の
位置で行うことができる。
【００１８】請求項２の発明は、請求項１において、前
記多孔質体で周壁が構成された内管を、多数の微小孔を
穿設した保護管の内周に挿入した状態で、外管の内部に
収容したことを特徴としてる。
記多孔質体で周壁が構成された内管を、多数の微小孔を
穿設した保護管の内周に挿入した状態で、外管の内部に
収容したことを特徴としてる。
【００１９】多孔質体で周壁を構成した内管がそれ自体
保形性を持つ場合は、内管だけで配置しても構わない
が、多孔質体が変形しやすく、形が保ちにくいものの場
合は、多孔質体で周壁を構成した内管を硬質の保護管に
入れる。こうすることで、強度と性能を維持することが
できる。
保形性を持つ場合は、内管だけで配置しても構わない
が、多孔質体が変形しやすく、形が保ちにくいものの場
合は、多孔質体で周壁を構成した内管を硬質の保護管に
入れる。こうすることで、強度と性能を維持することが
できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は実施形態の固体電解質型燃料
電池におけるマニホールドの概略構成を示す斜視図、図
２はマニホールドの内管の構造を示す図、図３は燃料電
池の全体構成を示す概略斜視図、図４はその要部の分解
断面図、図５は同要部の分解斜視図である。
基づいて説明する。図１は実施形態の固体電解質型燃料
電池におけるマニホールドの概略構成を示す斜視図、図
２はマニホールドの内管の構造を示す図、図３は燃料電
池の全体構成を示す概略斜視図、図４はその要部の分解
断面図、図５は同要部の分解斜視図である。
【００２１】まず、実施形態の固体電解質型燃料電池の
全体構成を、図３、図４、図５を用いて説明する。図３
において、１は燃料電池スタックである。この燃料電池
スタック１は、図４及び図５に示すように、固体電解質
層２の両面に燃料極層３及び空気極層４を配した発電セ
ル５と、燃料極集電体６と、空気極集電体７と、セパレ
ータ８とを所定の順番に積層した構造を持つ。
全体構成を、図３、図４、図５を用いて説明する。図３
において、１は燃料電池スタックである。この燃料電池
スタック１は、図４及び図５に示すように、固体電解質
層２の両面に燃料極層３及び空気極層４を配した発電セ
ル５と、燃料極集電体６と、空気極集電体７と、セパレ
ータ８とを所定の順番に積層した構造を持つ。
【００２２】ここで、固体電解質層２はイットリアを添
加した安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等で構成され、燃料
極層３はＮｉ、Ｃｏ等の金属あるいはＮｉ−ＹＳＺ、Ｃ
ｏ−ＹＳＺ等のサーメットで構成され、空気極層４はＬ
ａＭｎＯ３、ＬａＣｏＯ３等で構成され、燃料極集電体
６はＮｉ基合金等のスポンジ状の多孔質焼結金属板で構
成され、空気極集電体７はＡｇ基合金等のスポンジ状の
多孔質焼結金属板で構成され、セパレータ８はステンレ
ス等で構成されている。
加した安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等で構成され、燃料
極層３はＮｉ、Ｃｏ等の金属あるいはＮｉ−ＹＳＺ、Ｃ
ｏ−ＹＳＺ等のサーメットで構成され、空気極層４はＬ
ａＭｎＯ３、ＬａＣｏＯ３等で構成され、燃料極集電体
６はＮｉ基合金等のスポンジ状の多孔質焼結金属板で構
成され、空気極集電体７はＡｇ基合金等のスポンジ状の
多孔質焼結金属板で構成され、セパレータ８はステンレ
ス等で構成されている。
【００２３】セパレータ８は、発電セル５間を電気接続
すると共に、発電セル５に対してガスを供給する機能を
有するもので、燃料ガスをセパレータ８の外周面から導
入してセパレータ８の燃料極層３に対向する面から吐出
させる燃料通路１１と、酸化剤ガスをセパレータ８の外
周面から導入してセパレータ８の酸化剤極層４に対向す
る面から吐出させる酸化剤通路１２とをそれぞれ有して
いる。ただし、両端のセパレータ８（８Ａ、８Ｂ）は、
いずれかの通路１１、１２のみを有する。
すると共に、発電セル５に対してガスを供給する機能を
有するもので、燃料ガスをセパレータ８の外周面から導
入してセパレータ８の燃料極層３に対向する面から吐出
させる燃料通路１１と、酸化剤ガスをセパレータ８の外
周面から導入してセパレータ８の酸化剤極層４に対向す
る面から吐出させる酸化剤通路１２とをそれぞれ有して
いる。ただし、両端のセパレータ８（８Ａ、８Ｂ）は、
いずれかの通路１１、１２のみを有する。
【００２４】一方、図３に示すように、燃料電池スタッ
ク１の側方には、各セパレータ８の燃料通路１１に接続
管１３を通して燃料ガスを供給する燃料用マニホールド
１５と、各セパレータ８の酸化剤通路１２に接続管１４
を通して酸化剤ガスを供給する酸化剤用マニホールド１
６とが、発電セル５の積層方向に延在して設けられてい
る。
ク１の側方には、各セパレータ８の燃料通路１１に接続
管１３を通して燃料ガスを供給する燃料用マニホールド
１５と、各セパレータ８の酸化剤通路１２に接続管１４
を通して酸化剤ガスを供給する酸化剤用マニホールド１
６とが、発電セル５の積層方向に延在して設けられてい
る。
【００２５】従来の燃料用及び酸化剤用マニホールドは
一重管構造であったが、この燃料電池のマニホールド１
５、１６は二重管構造になっている。図１及び図２を用
いてマニホールド１５、１６の詳細を説明する。
一重管構造であったが、この燃料電池のマニホールド１
５、１６は二重管構造になっている。図１及び図２を用
いてマニホールド１５、１６の詳細を説明する。
【００２６】マニホールド１５、１６は、両端が閉止さ
れ且つ周壁に前記接続管１３、１４が連結された外管２
１と、この外管２１内に配置された内管２２との二重管
構造になっている。内管２２は、その周壁２３が、ガス
を透過する微細孔を有した多孔質体２４で構成されたも
ので、両端が閉止された内部空間に、ガス供給管３０か
らガスが供給されるようになっている。
れ且つ周壁に前記接続管１３、１４が連結された外管２
１と、この外管２１内に配置された内管２２との二重管
構造になっている。内管２２は、その周壁２３が、ガス
を透過する微細孔を有した多孔質体２４で構成されたも
ので、両端が閉止された内部空間に、ガス供給管３０か
らガスが供給されるようになっている。
【００２７】この場合の多孔質体は、Ｎｉ基合金やＡｇ
基合金等よりなる三次元網状骨格を有するスポンジ状の
多孔質金属板から構成されている。この多孔質体は、次
の工程を経ることで作製したものである。工程の順番
は、スラリー調製工程→成形工程→発泡工程→乾燥工程
→脱脂工程→焼結工程である。
基合金等よりなる三次元網状骨格を有するスポンジ状の
多孔質金属板から構成されている。この多孔質体は、次
の工程を経ることで作製したものである。工程の順番
は、スラリー調製工程→成形工程→発泡工程→乾燥工程
→脱脂工程→焼結工程である。
【００２８】まず、スラリー調製工程において、金属粉
末、有機溶剤（ｎ−ヘキサン等）、界面活性剤（ドデシ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウム等）、水溶性樹脂結合
剤（ヒドロキシプロピルメチルセルロース等）、可塑剤
（グリセリン等）、水、を混ぜて発泡スラリーを調製す
る。これを成形工程において、ドクターブレード法によ
りキャリヤシート上に薄板状に成形してグリーンシート
を得る。次に発泡工程において、このグリーンシートを
高温高湿環境下で、揮発性有機溶剤の蒸気圧及び界面活
性剤の起泡性を利用してスポンジ状に発泡させた後、乾
燥工程、脱脂工程、焼成工程を経て多孔質体を得る。
末、有機溶剤（ｎ−ヘキサン等）、界面活性剤（ドデシ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウム等）、水溶性樹脂結合
剤（ヒドロキシプロピルメチルセルロース等）、可塑剤
（グリセリン等）、水、を混ぜて発泡スラリーを調製す
る。これを成形工程において、ドクターブレード法によ
りキャリヤシート上に薄板状に成形してグリーンシート
を得る。次に発泡工程において、このグリーンシートを
高温高湿環境下で、揮発性有機溶剤の蒸気圧及び界面活
性剤の起泡性を利用してスポンジ状に発泡させた後、乾
燥工程、脱脂工程、焼成工程を経て多孔質体を得る。
【００２９】この場合、発泡工程において、グリーンシ
ートの内部に発生した気泡は、全方向からほぼ等価な圧
力を受けて略球状の形状で成長する。気泡が内部から拡
散して大気との界面に近づくと、気泡は、気泡と大気の
間のスラリーの薄い部分へと成長していき、やがて気泡
は破れて、気泡内部の気体は、できた小孔から大気中へ
拡散していく。よって、表面の開口はその内部に比して
窄まった形状をなす。焼結後もこの形状は維持される。
従って、表面に開口した連続気孔を有する多孔質体が得
られる。
ートの内部に発生した気泡は、全方向からほぼ等価な圧
力を受けて略球状の形状で成長する。気泡が内部から拡
散して大気との界面に近づくと、気泡は、気泡と大気の
間のスラリーの薄い部分へと成長していき、やがて気泡
は破れて、気泡内部の気体は、できた小孔から大気中へ
拡散していく。よって、表面の開口はその内部に比して
窄まった形状をなす。焼結後もこの形状は維持される。
従って、表面に開口した連続気孔を有する多孔質体が得
られる。
【００３０】このマニホールド１５、１６では、周壁２
３を多孔質体で構成した内管２２を外管２１の内部に配
置し、ガスを多孔質体の微細孔を通して外管２１内に流
すようにしたので、内管２２の内部空間をガスの溜まり
空間として機能させることができ、各接続管１３、１４
に対して均等な条件でガスを分配することができる。従
って、各セパレータ８に均一にガスを供給することがで
き、発電性能が安定する。また、内管２２の内部空間が
ガスの溜まり空間として機能することから、ガスの予熱
効果も期待できる。
３を多孔質体で構成した内管２２を外管２１の内部に配
置し、ガスを多孔質体の微細孔を通して外管２１内に流
すようにしたので、内管２２の内部空間をガスの溜まり
空間として機能させることができ、各接続管１３、１４
に対して均等な条件でガスを分配することができる。従
って、各セパレータ８に均一にガスを供給することがで
き、発電性能が安定する。また、内管２２の内部空間が
ガスの溜まり空間として機能することから、ガスの予熱
効果も期待できる。
【００３１】なお、内管２２に対するガスの供給は、図
６に示すように、（ａ）内管２２の片端、（ｂ）両端、
（ｂ）中央等の任意の位置にガス供給管３０を接続して
行うことができる。
６に示すように、（ａ）内管２２の片端、（ｂ）両端、
（ｂ）中央等の任意の位置にガス供給管３０を接続して
行うことができる。
【００３２】また、多孔質体で周壁２３を構成した内管
２２がそれ自体保形性を持っている場合は、図２（ａ）
に示すように、内管２２だけで配置しても構わないが、
多孔質体が変形しやすく、形が保ちにくいものの場合
は、図２（ｂ）に示すように、多孔質体で周壁が構成さ
れた内管２２を、多数の微小孔４１を穿設した保護管４
０の内周に挿入した状態で、外管２１の内部に収容する
のがよい。こうすることで、強度と性能を維持すること
ができる。
２２がそれ自体保形性を持っている場合は、図２（ａ）
に示すように、内管２２だけで配置しても構わないが、
多孔質体が変形しやすく、形が保ちにくいものの場合
は、図２（ｂ）に示すように、多孔質体で周壁が構成さ
れた内管２２を、多数の微小孔４１を穿設した保護管４
０の内周に挿入した状態で、外管２１の内部に収容する
のがよい。こうすることで、強度と性能を維持すること
ができる。
【００３３】なお、上述した実施形態では、発電セルの
電解質にイットリアを添加した安定化ジルコニア（ＹＳ
Ｚ）を用いる固体酸化物型燃料電池を示したが、本発明
は、その他の固体酸化物型燃料電池、例えばセリア系電
解質、ガレート型電解質を用いる固体酸化物型燃料電池
にも適用することができる。
電解質にイットリアを添加した安定化ジルコニア（ＹＳ
Ｚ）を用いる固体酸化物型燃料電池を示したが、本発明
は、その他の固体酸化物型燃料電池、例えばセリア系電
解質、ガレート型電解質を用いる固体酸化物型燃料電池
にも適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１、２の発
明によれば、セパレータにガスを分配供給するマニホー
ルドを、周壁が多孔質体で構成された内管を外管の内部
に配置した二重管構造となし、ガスを多孔質体の微細孔
を通して外管内に流すようにしたので、内管の内部空間
をガスの溜まり空間として機能させることができ、各セ
パレータに均一にガスを分配供給することができる。
明によれば、セパレータにガスを分配供給するマニホー
ルドを、周壁が多孔質体で構成された内管を外管の内部
に配置した二重管構造となし、ガスを多孔質体の微細孔
を通して外管内に流すようにしたので、内管の内部空間
をガスの溜まり空間として機能させることができ、各セ
パレータに均一にガスを分配供給することができる。
【００３５】また、請求項２の発明によれば、多孔質体
で周壁を構成した内管を、保護管の内周に挿入した状態
で外管内に配置したから、変形しやすい多孔質体で内管
を構成しても、強度と性能を維持することができる。
で周壁を構成した内管を、保護管の内周に挿入した状態
で外管内に配置したから、変形しやすい多孔質体で内管
を構成しても、強度と性能を維持することができる。
【図１】本発明の実施形態の燃料電池のマニホールド構
造を示す斜視図である。
造を示す斜視図である。
【図２】同マニホールドの内管の各例（ａ）、（ｂ）を
示す図である。
示す図である。
【図３】本発明の実施形態の燃料電池の全体構成図であ
る。
る。
【図４】同燃料電池の要部構成を示す分解断面図であ
る。
る。
【図５】同燃料電池の要部構成を示す分解斜視図であ
る。
る。
【図６】前記マニホールドへのガス供給位置の各例
（ａ）〜（ｃ）を示す図である。
（ａ）〜（ｃ）を示す図である。
１ 燃料電池スタック ５ 発電セル ８ セパレータ １３，１４ 接続管 １５ 燃料用マニホールド １６ 酸化剤用マニホールド ２１ 外管 ２２ 内管 ２３ 周壁 ４０ 保護管
フロントページの続き (72)発明者 駒田 紀一 埼玉県さいたま市北袋町１−297 三菱マ テリアル株式会社開発技術戦略部内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC06 CC08 CV01 CX01 CX06 EE08 HH03
Claims (2)
- 【請求項１】 発電セルとセパレータを交互に積層して
組み立てられた燃料電池スタックと、発電セル及びセパ
レータの積層方向に延在し且つ各セパレータに接続管を
介してガスを供給するガスマニホールドとを備えた平板
積層型燃料電池において、 前記マニホールドが、両端が閉止され且つ周壁に前記接
続管が連結された外管と、該外管内に配置され且つ両端
が閉止された内部空間にガスが供給される内管との二重
管構造をなしており、 前記内管の周壁が、ガスを透過する微細孔を有した多孔
質体で構成されていることを特徴とする平板積層型燃料
電池のマニホールド構造。 - 【請求項２】 前記多孔質体で周壁が構成された内管
を、多数の微小孔を穿設した保護管の内周に挿入した状
態で、外管の内部に収容したことを特徴とする請求項１
記載の平板積層型燃料電池のマニホールド構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001163288A JP2002358996A (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | 平板積層型燃料電池のマニホールド構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001163288A JP2002358996A (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | 平板積層型燃料電池のマニホールド構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002358996A true JP2002358996A (ja) | 2002-12-13 |
Family
ID=19006290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001163288A Withdrawn JP2002358996A (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | 平板積層型燃料電池のマニホールド構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002358996A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004227846A (ja) * | 2003-01-21 | 2004-08-12 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池モジュール |
| JP2006032328A (ja) * | 2004-06-17 | 2006-02-02 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池 |
| JP2006519468A (ja) * | 2003-02-27 | 2006-08-24 | プロトネクス テクノロジー コーポレーション | 外部にマニホルドされた膜に基づく電気化学的セルスタック |
| JP2007103279A (ja) * | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 平板型燃料電池スタック |
| JP2008276977A (ja) * | 2007-04-25 | 2008-11-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池 |
| KR101189760B1 (ko) * | 2010-11-18 | 2012-10-10 | 한국에너지기술연구원 | 유체 공급 시스템 및 이를 이용하는 유체 필터 |
| KR101189759B1 (ko) * | 2010-11-19 | 2012-10-10 | 한국에너지기술연구원 | 연료전지의 연료 가스 공급 시스템 및 이를 포함하는 연료전지 |
| US8524417B2 (en) * | 2010-04-07 | 2013-09-03 | Kabushiki Kaisha Atsumitec | Electricity-generation device |
| KR101323234B1 (ko) * | 2011-09-30 | 2013-10-30 | 한국에너지기술연구원 | 연료전지의 번들 모듈 |
| US8739858B2 (en) | 2005-05-23 | 2014-06-03 | Honda Motor Co., Ltd. | Evaporator and vapor production method |
| JP2015160968A (ja) * | 2014-02-26 | 2015-09-07 | 京セラ株式会社 | 水蒸気電解セルスタック装置および電解装置 |
-
2001
- 2001-05-30 JP JP2001163288A patent/JP2002358996A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004227846A (ja) * | 2003-01-21 | 2004-08-12 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池モジュール |
| JP2006519468A (ja) * | 2003-02-27 | 2006-08-24 | プロトネクス テクノロジー コーポレーション | 外部にマニホルドされた膜に基づく電気化学的セルスタック |
| JP2006032328A (ja) * | 2004-06-17 | 2006-02-02 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池 |
| US8739858B2 (en) | 2005-05-23 | 2014-06-03 | Honda Motor Co., Ltd. | Evaporator and vapor production method |
| JP2007103279A (ja) * | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 平板型燃料電池スタック |
| JP2008276977A (ja) * | 2007-04-25 | 2008-11-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池 |
| US8524417B2 (en) * | 2010-04-07 | 2013-09-03 | Kabushiki Kaisha Atsumitec | Electricity-generation device |
| KR101189760B1 (ko) * | 2010-11-18 | 2012-10-10 | 한국에너지기술연구원 | 유체 공급 시스템 및 이를 이용하는 유체 필터 |
| KR101189759B1 (ko) * | 2010-11-19 | 2012-10-10 | 한국에너지기술연구원 | 연료전지의 연료 가스 공급 시스템 및 이를 포함하는 연료전지 |
| KR101323234B1 (ko) * | 2011-09-30 | 2013-10-30 | 한국에너지기술연구원 | 연료전지의 번들 모듈 |
| JP2015160968A (ja) * | 2014-02-26 | 2015-09-07 | 京セラ株式会社 | 水蒸気電解セルスタック装置および電解装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7201991B2 (en) | Solid oxide fuel cell and separator | |
| JP2001196069A (ja) | 燃料電池 | |
| JP4876363B2 (ja) | 集電体とその製造方法及び固体酸化物型燃料電池 | |
| JP4552371B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JP2002358996A (ja) | 平板積層型燃料電池のマニホールド構造 | |
| US8697313B2 (en) | Method for making a fuel cell from a solid oxide monolithic framework | |
| JP4512911B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JP4300947B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
| JPH03129675A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JP2005203258A (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
| JPH10172590A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JP2004139960A (ja) | 燃料電池 | |
| JP4529393B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
| JP4304889B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JP2002358980A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JP4341259B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池およびセパレータ | |
| JP4438315B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池の運転開始時の予熱方法 | |
| JP4244579B2 (ja) | 平板積層型の固体酸化物形燃料電池 | |
| JP2002358989A (ja) | 燃料電池のガス予熱装置 | |
| JP4329345B2 (ja) | 内部改質式燃料電池 | |
| JP2003331871A (ja) | 平板型の固体酸化物形燃料電池およびセパレータ | |
| JP2004200022A (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
| JPH02168568A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JP2002358976A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JP2001060461A (ja) | 燃料電池用基体管及び燃料電池モジュール |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080805 |