JP2003163016A

JP2003163016A - 電気化学装置および電気化学装置用導電性接続部材

Info

Publication number: JP2003163016A
Application number: JP2002172673A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Ito; 重則伊藤; Takashi Ryu; 崇龍; Sota Shimizu; 壮太清水; Kiyoshi Okumura; 清志奥村; Mitsuru Hattori; 満服部
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2003-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】電気化学セルおよびこの電気化学セルに接触す
る導電性接続部材を備えている電気化学装置において、
導電性接続部材の内部へのガスの滞留を抑制し、かつ、
電気化学セルの電極面のうちガスと接触しない領域を低
減する。【解決手段】電気化学セル３８は、固体電解質膜４０、
固体電解質膜４０の一方の面上に設けられており、一方
のガスに接触するべき一方の電極３９、および固体電解
質膜４０の他方の面上に設けられており、他方のガスに
接触するべき他方の電極４２を備えている。セル３８に
導電性接続部材３１を接触させる。導電性接続部材３１
が通気性材料からなり、エンボス形状付与部分３１ｂを
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気化学セルおよ
びこれに使用するための導電性接続部材に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】固体電解質型燃料電池は、いわゆる平板
型と円筒型とに大別される。平板型の固体電解質型燃料
電池においては、いわゆるセパレータと発電層とを交互
に積層することにより、発電用のスタックを構成する。
特開平５−５４８９７号公報においては、燃料極と空気
極とをそれぞれ形成して発電層を作製し、またインター
コネクターを作製し、この発電層とインターコネクター
との間に、セラミックス粉末と有機バインダーとを含有
する薄膜を挟み、これを熱処理することにより、発電層
とインターコネクターとを接合している。

【０００３】セパレータと電気化学セルを積層し、スタ
ック構造の集合電池を形成するためには、セパレータと
固体電解質型燃料電池の単電池との間にガスを通し、単
電池の電極に対して燃料や酸化剤を供給する必要があ
る。これと同時に、セパレータと単電池との間に導電性
部材を介在させることによって、単電池とセパレータと
を電気的に直列接続する必要がある。このような導電性
部材は、例えば燃料ガス通路に設置する場合には、還元
性の燃料ガスに対して単電池の動作温度で安定でなけれ
ばならない。また、燃料ガスが通過可能な隙間がなけれ
ばならない。このような理由から、燃料ガス通路におい
ては、いわゆるニッケルフェルトが一般的に使用されて
いる。

【０００４】「Electrochemical Society Proceedings
Volume 99- 19 」の第８２４頁においては、セパレータ
と平板状単電池との積層構造が図示されている。このセ
パレータには、規則的に配列された細長い溝が多数形成
されており、この溝が燃料ガス供給通路として使用され
ている。そしてセパレータの溝側の表面と単電池の燃料
極膜との間に網をはさみ、加圧することによって、発電
装置を構成している。

【０００５】特表２００２−５０３３８１号公報の８−
９頁および図１によれば、セパレータと電気化学セルと
の間に波形シートを挟み、加圧することによって、セパ
レータと電気化学セルとを接続している。波形シートは
セパレータと電気化学セルとを電気的に接続するもので
ある。波形シートは、好ましくはエキスパンドメタルで
あると記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】導電性接続部材として
ニッケルフェルトを使用した場合には、燃料ガスは、ニ
ッケルフェルトの隙間の中に進入し、フェルト内に滞留
し、次いで発電に寄与しないままに容器の外に排気され
る場合がある。燃料ガスとして水素を使用した場合、発
電によって、燃料極側に水が発生するが、発生した水分
が、ニッケルフェルトの隙間の中に進入し、滞留するこ
とがある。この場合には、燃料ガスにおける水−酸素−
水素の化学平衡によって、燃料ガス中の酸素分圧が上昇
し、電圧の低下を引き起こす。また、電気的接続を良く
するためにはセルに機械的な押しつけが必要である。こ
の場合電気化学セルを破損しやすい。

【０００７】また導電性接続部材として網を使用した場
合には、セパレータの溝の内部に燃料ガスを流し、燃料
ガスを電極表面に供給することになる。この場合、網を
構成する金属線は電極表面に対して接触し、電極面を被
覆するので、金属線の部分では燃料ガスを電極面に供給
することができず、損失となる。また、セパレータの溝
の内部には燃料ガスを供給できるが、後述するように、
セパレータの突起の部分には燃料ガスが浸透しない。突
起表面と電極面との間に網が挟まれ、加圧されているた
めに、網（網を構成する金属線）によって、突起表面と
電極面との間の空間（網目）に燃料ガスが浸透しないか
らである。この結果、単電池の電極面のうち多大な面積
が発電に寄与しないことになる。また、突起表面と電極
面との間に網が挟まれ、加圧されている場合、加圧に対
する網の厚み方向の変形量が小さいために電気化学セル
にわずかなゆるみがあると片当たりしやすく、電気化学
セルが破損しやすい。

【０００８】また、導電性接続部材として波形の金属シ
ート、例えばエキスパンドメタルを使用すると、導電性
接続部材とセパレータとを積層加圧したときに、次の問
題が生ずる。即ち、導電性接続部材、波形シートおよび
セパレータを多数順次に積層し、集合電池（スタック）
を製造したものとする。この集合電池は、所定の加圧機
構によって、積層方向へと向かって加圧する。これによ
って波形シートの厚さが縮小するように波形シートを圧
縮変形させる。この際、加圧の方向を完全に正確に積層
方向に制御できれば問題ないが、実際には加圧方向の正
確な制御は困難である。

【０００９】例えば、図２３（ａ）において電気化学セ
ル８１とセパレータ８０との間に波形シート８２を挟
み、加圧したものとする。このとき、スタックの両端
（上端と下端）とにおける各荷重の重心は微妙に位置ず
れすることが通常である。また、荷重が積層方向に対し
て平行に加わるとは限らず、若干傾斜することもあり、
制御が難しい。つまり、この場合、波形シートに対して
矢印Ｒのように、積層方向Ａに対して傾斜した方向Ｓ、
Ｔへと向かって荷重が加わる。この結果、波形シート８
２には、積層方向Ａとは垂直な方向の圧力が加わること
になる。このとき、図２３（ｂ）において矢印Ｔ方向の
圧力が加わった場合には波形シート８２の変形は少な
い。しかし、矢印Ｓ方向成分があると、波形シート８２
の全体が、波の進行方向（矢印Ｓ方向）へと向かって潰
れるように変形する。この結果、セパレータ８０と電気
化学セル８１とが、矢印Ｓ方向に位置ずれし、集合電池
が破壊するおそれがある。

【００１０】本発明の課題は、電気化学セルおよびこの
電気化学セルに接触する導電性接続部材を備えている電
気化学装置において、導電性接続部材の内部へのガスの
滞留を抑制できるようにし、かつ、電気化学セルの電極
面のうちガスと接触しない領域を低減し、導電性接続部
材の接触抵抗を小さくして電気化学セルへの柔軟な接続
ができるようにし、電気化学セルの破壊を防止すること
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、固体電解質膜
と、固体電解質膜の一方の面上に設けられており、一方
のガスに接触するべき一方の電極と、固体電解質膜の他
方の面上に設けられており、他方のガスに接触するべき
他方の電極とを備えている電気化学セル、および、電気
化学セルに接触する導電性接続部材を備えている電気化
学装置であって、導電性接続部材が、エンボス形状付与
部分を備えている通気性材料からなることを特徴とす
る。

【００１２】また、本発明は、固体電解質膜と、固体電
解質膜の一方の面上に設けられており、一方のガスに接
触するべき一方の電極と、固体電解質膜の他方の面上に
設けられており、他方のガスに接触するべき他方の電極
とを備えている電気化学セルに接触させるための導電性
接続部材であって、エンボス形状付与部分を備えている
通気性材料からなることを特徴とする。

【００１３】本発明によれば、通気性材料からなる導電
性接続部材を使用しているので、導電性接続部材の内部
にガスが滞留しにくい。また、通気性材料から突出する
エンボス形状付与部分を設けることによって、電気化学
セルの電極面のうちガスと接触しない領域を低減でき
る。また、エンボス形状付与部分の変形により電気化学
セルへの押しつけ加重を均等化し、電気化学セルのわず
かな変形を許容して片当たりを防止できる。

【００１４】以下、図面を参照しつつ、本発明を更に詳
細に説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施形態に係る、網か
らなる導電性接続部材３１を示す平面図であり、図２
は、図１の網３１の一部を拡大して示す断面図である。
図３は、網３１を使用してセパレータ３７と電気化学セ
ル３８とを電気的に接続している状態を示し、図４は、
エンボス形状付与のなされていない網４１を使用してセ
パレータ３７と電気化学セル３８とを電気的に接続して
いる状態を示す。

【００１６】網３１の平面形状は円形であるが、この平
面形状は特に限定されない。網３１は、多数の導電線３
２を編組することによって得られるものであり、多数の
導電線３２の間には多数の網目（隙間）３３、３３Ａが
形成されている。また、網３１の導電線３２の断面形状
は円形であるが形状は特に限定されず、真円形、楕円
形、三角形、四辺形、六角形であってよい。また、図１
の編組は平織りであるが必要に応じて綾織、畳織、クラ
ンプ織り、ネット織りであってよい。網３１は、エンボ
ス形状付与前には平坦な形状をしている。図２、図３に
示すＪは、エンボス形状付与前の網の中心面を示してお
り、導電線３２はこの中心面Ｊによって編組されてい
る。網３１には、所定個所にエンボス形状付与部分３１
ｂが形成されている。３１ａは非エンボス形状付与部分
であり、エンボス形状付与前の形態を保持している。本
例では、エンボス形状付与部分３１ｂは、平面的に見て
略円形をしている。３３Ａは、エンボス形状付与部分３
１ｂ内の網目である。網目３３Ａの形状は、網目３３の
形状と比べて若干湾曲している。

【００１７】エンボス形状付与部分３１ｂは、エンボス
形状付与前の中心面Ｊから見て、網３１の一方の面３１
ｃ側に突出しているので、エンボス形状付与部分３１ｂ
の裏側（他方の面３１ｄ側）に空間３５が生成する。空
間３５の形状および深さは、エンボス形状付与部分３１
ｂの形状および高さによって決定される。空間３６は、
エンボス形状付与部分３１ｂによって包囲された空間で
ある。

【００１８】図３に示す例においては、溝付きのセパレ
ータ３７と電気化学セル３８との間の一方のガスの流路
に網３１を挟む。即ち、セパレータ３７には、一方のガ
スを供給するための細長い溝３７ａが形成されており、
溝３７ａ内はガス通路４３Ａとして機能している。溝３
７ａの間は細長い突起３７ｃになっている。電気化学セ
ル３８は、例えば固体電解質膜４０と、一方の電極３９
と、他方の電極４２とからなっており、全体として平板
形状をしている。一方の電気化学セル３８がセパレータ
３７、特に突起３７ｃの表面３７ｂと対向している。セ
パレータ３７の突起面３７ｂと一方の電極３９との間
に、網３１からなる導電性接続部材が介在している。網
３１の一方の面３１ｃがセパレータ３７に対向してお
り、網３１の他方の面３１ｄが一方の電極３９に対して
接触している。なお、他方の電極４２側には他方のガス
の流路４４が形成されている。

【００１９】本例においては、網３１に、一方の面３１
ｃ側へと突出するエンボス形状付与部分３１ｂが形成さ
れており、エンボス形状付与部分３１ｂの上端部がセパ
レータ３７の突起面３７ｃに対して接触している。この
結果、図３に示すように、高さＨの空間４３Ｂ、４３Ｃ
が生成し、空間４３Ｂ、４３Ｃは一方のガスの流路とし
て機能する。空間４３Ｂの高さＨは、図２に示すよう
に、網の非エンボス形状付与部分３１ａの幅ｄと、エン
ボス形状付与部分３１ｂの高さｈとの総和である。

【００２０】こうした構造であれば、一方のガスは、流
路４３Ａ内を流れるのと共に、網３１とセパレータ３７
とによって形成された流路４３Ｂ内を矢印Ｋのように流
れる。そして、空間４３Ｂから矢印Ｍのように、非エン
ボス形状付与部分３１ａの網目３３から一方の電極３９
に対して接触する。これと同時に、空間４３Ｂを流れる
ガスは、エンボス形状付与部分３１ｂの網目３３Ａ内を
矢印Ｌのように通過し、エンボス形状付与部分３１ｂと
一方の電極３９との間の流路４３Ｃ（空間３５）内に流
入し、流路４３Ｃ内で一方の電極３９に対して接触す
る。

【００２１】一方、網にエンボス形状付与部分を設けな
い場合には、図４に示すように、平坦に編組された網４
１がセパレータ３７と電気化学セル３８との間にはさま
れる。網４１の一方の面４１ｃはセパレータ３７の突起
面３７ｂに接触する。網４１の他方の面４１ｄは一方の
電極３９の表面に接触する。この状態で流路４３Ａにガ
スを供給すると、このガスは、流路４３Ａから矢印Ｎの
ように一方の電極３９に対して接触する。しかし、突起
面３７ｂと電極３９との間の網目４３Ｄは導電線４２に
よって包囲されている。つまり、導電線４２によって、
流路４３Ａから、突起面３７ｂと電極３９との間の隙間
４３Ｄへのガスの流入が阻止されることになる。従っ
て、流路４３Ａ（溝３７ａ）の部分では、電気化学セル
の電極にガスを供給できるが、突起面３７ｂの領域で
は、電極にガスをほとんど供給できないことになる。

【００２２】更に、本発明においては、集合電池の加圧
方向が積層方向Ａから傾斜した場合にも、図１に示すよ
うにエンボス形状付与部分が平面的に規則的に形成され
ているので、網が特定方向に圧潰し、セパレータと電気
化学セルとが横方向に位置ずれするおそれがない。

【００２３】本発明において、電気化学セルは、電気化
学的反応を実行するためのセルを意味している。例え
ば、電気化学セルは、酸素ポンプ、高温水蒸気電解セル
である。高温水蒸気電解セルは、水素の製造装置に使用
でき、また水蒸気の除去装置に使用できる。また、電気
化学セルは、ＮＯｘ、ＳＯｘの分解セルとして使用でき
る。この分解セルは、自動車、発電装置からの排ガスの
浄化装置として使用できる。この場合には、固体電解質
膜を通して排ガス中の酸素を除去するのと共に、ＮＯｘ
を電解して窒素と酸素とに分解し、この分解によって生
成した酸素をも除去できる。また、このプロセスと共
に、排ガス中の水蒸気が電解されて水素と酸素とを生
じ、この水素がＮＯｘをＮ_２へと還元する。また、好適
な実施形態では、電気化学セルが、固体電解質型燃料電
池である。

【００２４】一方の電極、他方の電極は、それぞれ、陰
極であってよく、陽極であってもよい。また、一方のガ
ス、他方のガスは、それぞれ、還元性ガスであってよ
く、酸化性ガスであってよい。

【００２５】固体電解質層の材料は特に限定されず、イ
ットリア安定化ジルコニア又はイットリア部分安定化ジ
ルコニアであってよい。また、ＮＯｘ分解セルの場合に
は、酸化セリウムも好ましい。

【００２６】陽極の材質は、ランタンを含有するペロブ
スカイト型複合酸化物であることが好ましく、ランタン
マンガナイト又はランタンコバルタイトであることが更
に好ましく、ランタンマンガナイトが一層好ましい。ラ
ンタンコバルタイト及びランタンマンガナイトは、スト
ロンチウム、カルシウム、クロム、コバルト、鉄、ニッ
ケル、アルミニウム等をドープしたものであってよい。
また、パラジウム、白金、ルテニウム、白金−ジルコニ
アサーメット、パラジウム−ジルコニアサーメット、ル
テニウム−ジルコニアサーメット、白金−酸化セリウム
サーメット、パラジウム−酸化セリウムサーメット、ル
テニウム−酸化セリウムサーメットであってもよい。

【００２７】陰極の材質としては、ニッケル、パラジウ
ム、白金、ニッケル−ジルコニアサーメット、白金−ジ
ルコニアサーメット、パラジウム−ジルコニアサーメッ
ト、ニッケル−酸化セリウムサーメット、白金−酸化セ
リウムサーメット、パラジウム−酸化セリウムサーメッ
ト、ルテニウム、ルテニウム−ジルコニアサーメット等
が好ましい。

【００２８】セパレータの材質は、一方のガスおよび他
方のガスに対して安定な材質で有れば良いが、例えば、
ランタンを含有するペロブスカイト型複合酸化物である
ことが好ましく、ランタンクロマイトであることが更に
好ましい。また金属セパレータの場合は、インコネル、
ニクロムなどのニッケル基合金、ヘンズアロイなどのコ
バルト基合金、ステンレスなどの鉄基合金がある。還元
性ガスに対して安定な材質としては、ニッケルおよびニ
ッケル基合金がある。

【００２９】本発明の導電性接続部材の材質は、この部
材が曝露されるガスに対して、電気化学セルの稼働温度
において安定な材質である必要がある。具体的には、酸
化ガスに対して安定な材質としては、白金、銀、金、パ
ラジウムやインコネル、ニクロムなどのニッケル基合
金、ヘンズアロイなどのコバルト基合金、ステンレスな
どの鉄基合金がある。還元性ガスに対して安定な材質と
しては、上記の酸化ガスに対して安定な物質のほかにニ
ッケルおよびニッケル基合金がある。

【００３０】エンボス形状付与部分とは、エンボス加工
などの塑性変形をおこすことによって任意の形状を与え
る部分を意味している。エンボス形状付与とは、網の一
部領域を押圧変形させ、前述のように突出部分（エンボ
ス形状付与部分）と凹部３５とを形成するような形状付
与であれば良く、その具体的実施方法は限定されない。
典型的には型によって網をプレスする深絞り形状加工法
などがある。

【００３１】導電性接続部材を構成する通気性材料は、
通気性を有していれば特に限定されないが、好ましくは
加圧時に塑性変形可能な材質である。好ましくは、通気
性材料が次のいずれかである。（１）網（網状物）（２）多数の通気孔が規則的に形成された金属板：好ま
しくは、パンチングメタル、エッチングメタル、エキス
パンドメタル（エキスパンド）

【００３２】エンボス形状付与部分は、平面的に見て
（つまりセパレータおよび電気化学セルの積層方向とは
略垂直方向に見て）規則的に形成されていることが好ま
しい。特に好ましくは，平面的に見て、少なくとも２つ
の方向に向かって、エンボス形状付与部分が配列されて
いる。

【００３３】導電性接続部材を構成する通気性材料（例
えば網）において、エンボス形状付与部分の非エンボス
形状付与部分からの高さｈ（図２参照）は特に限定され
ないが、ガスの流通を良くするという観点からは0.3mm
以上が好ましく、0.5mm 以上が更に好ましい。ただし、
高さｈが大きくなりすぎると、ガスの流通空間の体積が
大きくなるので、セルによって利用されずに通過する無
駄なガスの体積が多くなるおそれがあり、また単位体積
当たりのセルの稼働効率が低下するおそれがある。この
観点からは、ｈは5mm 以下が好ましく、3mm 以下が更に
好ましい。

【００３４】各エンボス形状付与部分の大きさ、個数お
よび平面的形状は特に限定されず、真円形、楕円形、三
角形、四辺形、六角形であってよい。

【００３５】好適な実施形態においては、エンボス形状
付与部分が、通気性材料の一方の面側に突出する第一の
エンボス形状付与部分と、通気性材料の他方の面側に突
出する第二のエンボス形状付与部分とを備えている。こ
れによってガスの流通に対する圧力損失を一層低減する
ことができる。図５、図６はこの実施形態に係るもので
ある。図５は、網５１の一部の断面図であり、図６は、
電気化学セル３８とセパレータ３７との間に網５１を挟
んだ状態を示す。

【００３６】網５１の平面形状は例えば円形である。網
５１は、多数の導電線３２を編組することによって得ら
れるものであり、多数の導電線３２の間には多数の網目
（隙間）３３、３３Ａ、３３Ｂが形成されている。網５
１は、エンボス形状付与前には平坦な形状をしており、
非エンボス形状付与部分５１ａにおいては、導電線３２
が中心面Ｊに沿って編組されている。

【００３７】網５１には、所定個所にエンボス形状付与
部分５１ｂ、５１ｅが形成されている。エンボス形状付
与部分５１ｂは、エンボス形状付与前の中心面Ｊから見
て、網５１の一方の面５１ｃ側に突出しており、エンボ
ス形状付与部分５１ｂの裏側（他方の面５１ｄ側）に空
間３５Ａが生成している。空間３５Ａの形状および深さ
は、エンボス形状付与部分５１ｂの形状および深さによ
って決定される。空間３６Ａは、エンボス形状付与部分
５１ｂおよび非エンボス形状付与部分５１ａによって包
囲された空間である。

【００３８】エンボス形状付与部分５１ｅは、エンボス
形状付与前の中心面Ｊから見て、網５１の他方の面５１
ｄ側に突出しており、エンボス形状付与部分５１ｅの裏
側（一方の面５１ｃ側）に空間３５Ｂが生成している。
空間３５Ｂの形状および深さは、エンボス形状付与部分
５１ｅの形状および深さによって決定される。空間３６
Ｂは、エンボス形状付与部分５１ｅおよび非エンボス形
状付与部分５１ａによって包囲された空間である。

【００３９】図６に示す例においては、セパレータ３７
の面３７ｄと一方の電極３９との間に、網５１からなる
導電性接続部材が介在している。網５１の一方の面５１
ｃがセパレータ３７に対向しており、網５１の他方の面
５１ｄが一方の電極３９に対して接触している。

【００４０】本例においては、網５１に、一方の面５１
ｃ側へと突出するエンボス形状付与部分５１ｂが形成さ
れており、エンボス形状付与部分５１ｂの上端部がセパ
レータ３７の一方の面３７ｄに対して接触している。こ
の結果、図６に示すように、空間４３Ｂが生成し、空間
４３Ｂはガス流路として機能する。また、網５１には、
他方の面５１ｄ側へと突出するエンボス形状付与部分５
１ｅが形成されており、エンボス形状付与部分５１ｅが
一方の電極３９の表面に対して接触している。この結
果、空間４３Ｅが生成し、空間４３Ｅはガス流路として
機能する。

【００４１】ガスは、網５１とセパレータ３７とによっ
て形成された流路４３Ｂ内を矢印Ｋのように流れる。そ
して、空間４３Ｂから、矢印Ｌのように、エンボス形状
付与部分５１ｂの網目３３Ａ内を通過し、空間３５Ａに
よって形成される流路４３Ｃに流入し、更に流路４３Ｅ
に流入し、電極３９の表面に供給される。また、ガス
は、空間４３Ｂから、矢印Ｑのように網目３３、３３Ｂ
を通過し、流路４３Ｅに入り、流路４３Ｅ中を矢印Ｐの
ように流れるのと共に電極３９の表面に接触する。

【００４２】図６に示すように、電気的接続を良くする
ため、セパレータ３７を電気化学セル３８方向に押しつ
けると、A 点とB 点の接続が良くなる。セパレータ３７
を電気化学セル３８方向に更に強く押しつけると、導電
性接続部材の変形がおこり、所定の加重以上は電気化学
セル３８にかからないため、セルが破損しない。

【００４３】以上のガスの流れから理解できるように、
ガスと一方の電極３９との接触を妨げる部分はほとんど
存在しない。さらに電気的接続を良好にしてセルの破損
がなくなる。

【００４４】図７の導電性接続部材６１は、パンチング
メタルからなる。パンチングメタル６１は、平板状部６
１ａに多数の通気孔６１ｂが設けられている。そして平
板状部６１ａから複数のエンボス形状付与部分６１ｃが
突出しており，規則的に配列されている。６１ｄはエン
ボス形状付与部分６１ｃの裏面側の凹みである。

【００４５】図８の導電性接続部材７１は、いわゆるエ
キスパンド（perforatedmetal) からなる。エキスパン
ド７１は、格子状に成形された金属線７１ａからなり、
金属線７１ａの間に通気孔７１ｂが多数形成されてい
る。７２はエンボス形状付与部分である。

【００４６】本発明の電気化学装置の好適な実施形態に
おいては、セラミックスからなり、平板状の本体部分、
およびこの本体部分から突出し、電気化学セルの貫通孔
に挿通されるべき突出部を備えている保持部材を使用す
る。保持部材には、一方のガスを供給するための一方の
供給孔と他方のガスを供給するための他方の供給孔とが
設けられている。保持部材の本体部分に、突出部を電気
化学セルの貫通孔に挿通した状態でセルの一方の主面に
対するシール面が設けられている。以下、この実施形態
について述べる。

【００４７】このような保持構造であれば、セラミック
ス製の本体部分とセラミックス製の電気化学セルとが共
にセラミックスであるので、保持部材が金属製の場合と
比較して熱膨張差が少ない。したがって、電気化学セル
と保持部材との熱膨張差による応力に基づく悪影響が及
びにくく、電気化学セルとシール部分からのガスリーク
が長期間にわたって発生しにくい。また、セパレータの
シール部分が中央部の保持部材にあり、セル外周部が固
定されていないため、セルに発生した熱応力を外周方向
に逃がすことが出来、セル内部にクラックが発生しにく
い。

【００４８】図９は、本発明の一実施形態に係る保持部
材１を概略的に示す断面図である。図１０（ａ）は、保
持部材１を主面５側から見た平面図であり、図１０
（ｂ）は、保持部材１を主面６側から見た平面図であ
る。

【００４９】保持部材１の平面的形状は、例えば図１０
に示すように略真円形であるが、これには限定されず、
楕円形、多角形であってよい。単電池内における熱応力
を最小限とするという観点からは略真円形が好ましい。
保持部材１は、相対的に径の大きい本体部分１ａと、相
対的に径の小さい突出部１ｂとを備えている。本体部分
１ａおよび突出部１ｂを貫通するように、主面５と６と
の間に一対の貫通孔２Ａ、２Ｂが形成されている。貫通
孔２Ａは一方のガス用の供給孔であり、貫通孔２Ｂは他
方のガス用の供給孔である。５、６は、後述するよう
に、隣接するセパレータとのシール面であり、本例では
平坦面である。１ｃ、４は、後述するように、電気化学
セルとの間のシール面である。

【００５０】本体部分１ａの主面５側には、一方のガス
流路７が形成されており、突出部１ｂの主面６側には、
他方のガス流路８が形成されている。流路７は、図１０
（ａ）に示すように主面５側に形成された溝であり、一
方の供給孔２Ａに連通している。流路８は、図１０
（ｂ）に示すように主面６側に形成された溝であり、他
方の供給孔２Ｂに連通している。

【００５１】図１１は、電気化学セル９を保持部材１に
よって保持した保持構造２０を示す。電気化学セル９
は、例えば一方の電極１１、固体電解質層１２、他方の
電極１３の三層構造からなる。電気化学セル９の貫通孔
９ａ内に突出部１ｂが挿通されている。突出部１ｂの外
周面４と電気化学セル９との間にはシール材１０Ｂが介
在している。電気化学セル９の一方の主面９ｂと本体部
分１ａのフランジ部のシール面１ｃとの間にはシール材
１０Ａが介在している。

【００５２】図１２は、図１１の保持構造２０に対し
て、平板形状のセパレータ１５を積層した状態を示す断
面図である。また、図１３は、図１２に示す保持構造２
０およびセパレータ１５を積層することによって得られ
た電気化学装置を示す概略断面図である。ただし、図１
３においては、紙面の制約から電気化学セル３層および
セパレータ３層のみを図示したが、電気化学セルおよび
セパレータの個数は自由に変更できる。

【００５３】本例では、セパレータ１５は平板形状であ
り、金属等の導電性材料からなっている。セパレータ１
５には、貫通孔２Ａ、２Ｂと適合する位置に一対の貫通
孔１６Ａ、１６Ｂが形成されている。セパレータ１５の
主面１５ａは、保持部材１のシール面５に対してシール
材１７を介して矢印Ａ方向に加圧され、シールされてい
る。セパレータ１５の主面１５ｂは、保持部材１の平坦
なシール面６に対して、シール材１７を介して矢印Ａ方
向に加圧され、シールされている。

【００５４】複数のガス供給孔２Ａおよび１６Ａは連通
し、電気化学装置の全体にわたるガス供給孔２１Ａを形
成している。複数のガス供給孔２Ｂおよび１６Ｂは連通
し、電気化学装置の全体にわたるガス供給孔２１Ｂを形
成している。ガス供給孔２１Ａに対して矢印Ｂのように
一方のガスを供給すると、このガスは矢印Ｃのように、
ガス流路７を主面９ｂと略平行に流れ、空間１９に流入
し、電気化学反応に寄与する。ガス供給孔２１Ｂに対し
て矢印Ｄのように他方のガスを供給すると、このガスは
矢印Ｅのように、ガス流路８を主面９ｂと略平行に流
れ、空間２９に流入し、電気化学反応に寄与する。な
お、図１２、図１３においては、導電性接続部材を図示
省略したが、空間１９、２９に本発明の導電性接続部材
が挿入されることは言うまでもない。

【００５５】本保持構造によれば、セラミックス製の保
持部材１によって各電気化学セル９を保持し、保持部材
１には、電気化学セル９の貫通孔９ａに挿通されるべき
突出部１ｂを設け、突出部１ｂの周囲に電気化学セル９
を保持するのと共に、本体部分１ａには、電気化学セル
の主面に対して平坦なシール面１ｃを設けた。

【００５６】このような保持構造であれば、保持部材１
および電気化学セル９が共にセラミックスであることに
よって、電気化学セルと保持部材との熱膨張差による応
力に基づく悪影響がシール部分に及びにくく、シール部
分からのガスリークが長期間にわたって発生しにくい。

【００５７】好適な実施形態においては、図９−１３に
示したように、保持部材の本体部分１ａが、一方の供給
孔２Ａおよび電気化学セル９上の空間１９に連通する一
方のガス流路７を備えている。このガス流路７は、前述
の例のように、主面５側の表面から凹んだ溝ないし凹部
とすることが最も好ましいが、本体部分１ａの内部の空
洞であってもよい。

【００５８】好適な実施形態においては、前述の例のよ
うに、保持部材の突出部１ｂが、他方の供給孔２Ｂおよ
び電気化学セル９上の空間２９に連通する他方のガス流
路８を備えている。保持部材の一方の主面５側に一方の
ガス流路を設け、保持部材の他方の主面６側に他方のガ
ス流路を設けることによって、双方のガスを効率的に分
離することができる。このガス流路８は、前述の例のよ
うに、主面６側の表面から凹んだ溝ないし凹部とするこ
とが最も好ましいが、突出部１ｂの内部の空洞であって
もよい。

【００５９】好適な実施形態においては、前述の例のよ
うに、ガス流路７、８が、それぞれ、電気化学セル９の
一方の主面９ａと略平行に延びている。これによって、
保持部材１の厚さを最小限とすることができる。ただ
し、ガス流路７、８が、それぞれ、「電気化学セル９の
一方の主面９ａと略平行に延びている」とは、幾何学的
な厳密な意味での平行ではなく、組み立て時、製造時の
裕度や誤差を許容する趣旨である。

【００６０】好適な実施形態においては、前述の例のよ
うに、保持部材１が、セパレータ１５に対して加圧され
るべき平坦な第二のシール面５、６を備えている。特に
好ましくは、本体部分１ａが、セパレータ１５に対して
加圧されるべき平坦な第二のシール面５を備えており、
および／または、突出部１ｂが、セパレータ１５に対し
て加圧されるべき平坦な第二のシール面６を備えてい
る。このようなシール面を利用して加圧シールすること
によって、熱サイクルによるガスリークの生じにくいシ
ールを形成できる。

【００６１】特に、シール面５、６は、加圧方向Ａに対
して略垂直であることが好ましい。ここで、シール面が
加圧方向に対して略垂直とは、幾何学的な厳密な意味で
の垂直ではなく、組み立て時、製造時の裕度や誤差を許
容する趣旨である。

【００６２】好適な実施形態においては、セパレータ
に、一方のシール材を受け入れるための一方の凹部およ
び他方のシール材を受け入れるための他方の凹部を設け
る。これによって、加圧時に各セパレータが横方向に位
置ずれしにくくなる。

【００６３】また、ガス流路はセパレータ側に設けても
よい。すなわち、保持部材の主面5 、6 は平坦とするか
わりに、セパレータ側に、図１０（ａ）、（ｂ）で示し
たようなガス流路を設けてもよい。

【００６４】更に詳細に述べると、本発明者は、セラミ
ックス製の保持部材にガス流路を設けた場合に、加熱お
よび加圧時に、保持部材に不良が生ずる場合があること
を見いだした。この理由は以下のように考えられる。例
えば図１２を参照すると、保持部材のシール面５、６に
対してガス流路７、８が開口している。この結果、シー
ル面周辺において保持部材の強度が低下する傾向がある
ものと考えられる。また、保持部材は電気化学セルを保
持するという機能を果たす必要があることから、ガス流
路を設ける際に、設計上、空間的な余裕が少なく、この
ためにシール面付近での強度低下を防止できるような設
計は困難である。

【００６５】このため、さらに好適な実施形態において
はセパレータ側にガス供給路を設けることによって、ガ
ス供給機能の少なくとも一部をセパレータ側に移転する
ことが、加熱および加圧下でのセラミックス製の保持部
材の安定性を確保する上で有用である。

【００６６】従って、好適な実施形態においては、セパ
レータに、保持部材の一方のガス供給孔および電気化学
セル上の空間に連通する一方のガス供給路を設ける。こ
の場合には、セパレータ側に一方のガスの供給機能が移
されているので、保持部材側の一方のガス流路を小さく
するか、あるいは不要とすることができる。これによっ
て、保持部材のシール面近傍の安定性が向上する。特に
好ましくは、保持部材に一方のガス流路が設けられてい
ない。

【００６７】また、好適な実施形態においては、セパレ
ータに、他方のガス供給孔および電気化学セル上の空間
に連通する他方のガス供給路を設ける。この場合にも、
保持部材側の他方のガス流路を小さくするか、あるいは
不要とすることができる。

【００６８】好適な実施形態においては、セパレータが
金属からなる。この場合には、セパレータに種々の形状
のガス供給路を形成可能であり、かつ加熱および加圧下
において、セパレータに破壊が生じにくい。

【００６９】好適な実施形態においては、セパレータに
形成される供給路が曲折している。これによって、供給
路を流れるガスが、発電室に入る直前に乱流に移行しや
すくなるので、ガスの利用効率を向上させるという観点
から好ましい。

【００７０】図１４〜１６は、こうした実施形態に係る
電気化学装置を示す。図１４はセパレータ１５Ａを示す
断面図である。セパレータ１５Ａは全体として略平板状
である。セパレータ１５Ａには、保持部材の各供給孔と
連通するガス供給孔１５ｃ、１５ｄが設けられおり、ま
たガス供給路１５ｅ、１５ｆが設けられている。ガス供
給路１５ｅ、１５ｆは、矢印Ａ方向に対して略水平に伸
びる部分と略垂直に伸びる部分とを有しており、折れ曲
がっている。また、セパレータ１５Ａには、各シール材
を受け入れるような形態の凹部１５ｈ、１５ｇが設けら
れている。

【００７１】図１５に示すように、各保持構造２０Ａ、
セパレータ１５Ａおよびシール材１７を積層し、スタッ
ク化する。本例では、保持部材１Ａには、空間１９、２
９に連通するようなガス供給路は設けられていない。各
シール材１７は、それぞれセパレータの凹部１５ｇ、１
５ｈ内に収容され、固定されている。一方のガスは、矢
印Ｂのようにガス供給孔１６Ａを流れ、セパレータ１５
Ａ内の供給路１５ｅを矢印Ｅのように曲折しながら流
れ、空間１９内に供給される。他方のガスは、矢印Ｄの
ように供給孔１６Ｂを流れ、セパレータ１５Ａ内の供給
路１５ｆを矢印Ｆのように曲折しながら流れ、空間２９
内に供給される。この際、曲折した供給路１５ｅ、１５
ｆをガスが曲折しながら流れるので、この間にガスが乱
流化し、次いで空間１９、２９内に供給される。これに
よってガスの利用効率が向上する。空間１９、２９に接
するセパレータ面１５a、１５ｂは凹凸をつけたガス流
路と形成させても良い。これによってガスが乱流化する
効率を増大させることもできる。

【００７２】好適な実施形態においては、複数のセパレ
ータ、電気化学セルおよび保持部材によって集合電池を
構成し、集合電池を加圧しながら保持する保持機構をも
うける。この加圧機構は特に限定されない。例えば、ボ
ルト等の締結部材、バネ等の付勢機構であってよい。

【００７３】図１６は、この実施形態に係る集合電池を
示す模式図である。前述したようなセパレータ１５Ａ、
保持部材１Ａ、電気化学セル９、導電性接続部材を積層
し、組み立てることによって、集合電池（スタック）２
８が構成されている。この集合電池２８の上端と下端と
に、それぞれ加圧板２３Ａ、２３Ｂが設置されており、
これによって集合電池２８が挟まれている。加圧板２３
Ａ、２３Ｂは締結機構２４によって締結されており、締
結機構のボルトによって矢印Ａ方向の圧力が加えられて
いる。ガス供給孔１６Ａ、１６Ｂには、それぞれ外部の
ガス管２６、２５が接続されており、ガスが供給可能と
なっている。このガス管の接続は特に限定されない。例
えば、一方が下からと対向流の接続であってもよい。

【００７４】図１７−図２１は、ガス供給路の設けられ
た好適なセパレータを示すものである。

【００７５】図１７（ａ）は、セパレータ６５Ａを示す
平面図であり、図１７（ｂ）は、セパレータ６５ＡのＸ
ＶＩＩｂ−ＸＶＩＩｂ線断面図である。セパレータ６５
Ａには、ガス供給孔６５ｃ、６５ｄが設けられており、
各ガス供給孔は、図示しない電気化学セルのガス供給孔
と、前述のように連通する。各ガス供給孔は、略円形の
凹部６５ｅと連通しており、凹部６５ｅがシール材の受
け入れ部として機能する。また、ガス供給孔６５ｃに
は、細長いガス分配溝６５ｇ、６５ｈがガス供給路とし
て設けられている。そして、セパレータ６５Ａの主面６
５ｂ側には凹部６５ｆが、セパレータのほぼ全面にわた
って形成されており、凹部６５ｆに対して各ガス分配溝
６５ｇ、６５ｈが連通する。凹部６５ｆは導電性接続部
材の受け入れ部として機能するとともに、ガスを全面に
いきわたらせる効果を有する。

【００７６】一方のガスまたは他方のガスは、ガス供給
孔６５ｃを流れ、ガス分配溝６５ｇ、６５ｈを通過し、
リング状のガス分配用凹部６５ｆの全面にわたって流れ
る。凹部６５ｆにはガス流路を形成しても良い。セパレ
ータ６５Ａの主面６５ｂは、前述のようにして電気化学
セルの電極と対向している。

【００７７】図１８（ａ）は、セパレータ６５Ｂを示す
平面図であり、図１８（ｂ）は、セパレータ６５ＢのＸ
ＶＩＩＩｂ−ＸＶＩＩＩｂ線断面図である。セパレータ
６５Ｂにおいては、ガス供給孔６５ｃに連通する細長い
ガス分配溝６５ｊが更に設けられている。

【００７８】図１９（ａ）は、セパレータ６５Ｃを示す
平面図であり、図１９（ｂ）は、セパレータ６５ＣのＸ
ＩＸｂ−ＸＩＸｂ線断面図である。セパレータ６５Ｃに
おいては、凹部６５ｅ内に細長いガス分配溝を設けず、
その代わりに、弧状に形成されたガス分配溝６５ｋが設
けられている。

【００７９】図１７〜図１９の各セパレータにおいて
は、セパレータ内に、一方のガスか他方のガス用のガス
分配溝が形成されている。しかし、セパレータ内に両方
のガスのガス分配溝を設けることができる。図２０、図
２１はこの実施形態に係るものである。

【００８０】図２０（ａ）は、セパレータ６５Ｄを主面
６５ｂ側から見た平面図であり、図２０（ｂ）は、セパ
レータ６５ＤのＸＸｂ−ＸＸｂ線断面図であり、図２１
は、セパレータ６５Ｄを主面６５ａ側から見た平面図で
ある。

【００８１】セパレータ６５Ｄには、ガス供給孔６５
ｃ、６５ｄが設けられており、各ガス供給孔は、図示し
ない電気化学セルのガス供給孔と、前述のように連通す
る。各ガス供給孔は、主面６５ｂ側の略円形の凹部６５
ｅと連通しており、かつ主面６５ａ側の略円形の凹部６
５ｐと連通している。各凹部６５ｅ、６５ｐが、それぞ
れシール材の受け入れ部として機能する。また、凹部６
５ｅ内には、細長いガス分配溝６５ｇ、６５ｈがガス供
給路として設けられている。凹部６５ｐ内には、細長い
ガス分配溝６５ｍ、６５ｎがガス供給路として設けられ
ている。

【００８２】一方のガスは、ガス供給孔６５ｃを流れ、
ガス分配溝６５ｇ、６５ｈを通過し、セパレータ６５Ｄ
と電気化学セルとの間の空間を流れる。他方のガスは、
ガス供給孔６５ｄを流れ、ガス分配溝６５ｍ、６５ｎを
通過し、セパレータ６５Ｄと電気化学セルとの間の空間
を流れる。

【００８３】保持部材を形成するセラミックスの種類は
特に限定されない。ただし、保持部材を導電性セラミッ
クスによって形成すると、保持部材１によって、セルの
陽極と陰極とが短絡するおそれがあるので、このセラミ
ックスは絶縁性であることが好ましい。また、酸化性ガ
スおよび還元性ガスを使用する場合には、セルの作動温
度で酸化性ガスおよび還元性ガスに耐性の材質が好まし
い。この観点からは、マグネシア−アルミナスピネル、
ジルコニアが好ましい。また、好ましくはセルと熱膨張
係数が同等のセラミックスが好ましく、陰極にNi-YSZサ
ーメットを用いる場合には、ＭｇＯ／Ａｌ_２Ｏ_３= 1〜
2.3(重量比) のマグネシア−アルミナスピネルが望まし
い。

【００８４】セルと保持部材間のシール材の材質は特に
限定されないが、やはりセルの作動温度で酸化性ガスま
たは還元性ガスに対して耐性のある材質が好ましく、ま
たセルと熱膨張が近い材質が好ましい。この観点から
は、ガラスシールが好ましい。セパレータと保持部材間
は、ガスケットなどでメカニカルシールを行うことが好
ましい。

【００８５】

【実施例】以下、更に具体的な実験結果について述べ
る。（固体電解質燃料電池用のセルの作製）（燃料極基板の作製）酸化ニッケル粉末５０重量部と８
ｍｏｌ％イットリア安定化ジルコニア粉末５０重量部に
対して、有機バインダー３重量部および水１００重量部
を添加してボールミル中で湿式混合し、混合物を乾燥
し、造粒した。この造粒粉末を金型を用いてプレス成形
し、縦７0mm 、横70mm、厚さ３mmのグリーン成形体を製
造した（燃料極用の成形体）。この成形体を1400℃で２
時間焼成した。この焼成体を縦50mm、横50mm、厚さ1mm
に加工し、燃料極基板とした。

【００８６】（固体電解質膜の形成）プラズマ溶射法で
平均粒径20μｍの８ｍｏｌ％イットリア安定化ジルコニ
ア溶射粉末を出力40kwのプラズマ炎中に投入し、前記燃
料極基板上に厚さ50μｍの固体電解質膜を成膜した。そ
の後、1350℃で2 時間熱処理をし、電解質膜の緻密化を
した。

【００８７】（空気極の形成）平均粒径３μｍのランタ
ンマンガナイト粉末１００重量部と、アルキルアセター
ト化ポリビニールアルコール３重量部と、テルピネオー
ル３０重量部とをアルミナ乳鉢で混合し、ペースト化し
た。混練したペーストをスクリーン印刷機で縦40mm、横
40mm、厚さ30μｍ塗布し、成膜した。この層を乾燥し、
最高温度１２５０℃で１時間焼成し、空気極を形成し
た。

【００８８】（導電性接続部材の作製）１００メッシュ
のステンレス金網を直径3mm のポンチ治具で深絞り加工
をした。図５に示すような凹凸断面形状に形状付与し
た。

【００８９】（発電試験）図２２は、発電装置内に電気
化学セル３８とセパレータ３７との間に網５１を挟み、
Ａ方向に荷重を加えた状態を示す。図２２のように組み
立てた電気化学セルを電気炉内にセットした。還元側に
アルゴンガスを流し、酸化側に空気を流しながら800 ℃
に昇温後、還元側を水素に置換した。空気を1L/min、水
素を1L/min流しながら、電流・電圧特性を測定したとこ
ろ、最高0.2W/cm ２の出力を得た。測定後セルの破損
もなかった。比較としてエンボス形状付与なしの200 メ
ッシュのステンレス金網を網５１と交換して測定したと
ころ、最高0.05W/cm２であった。

【００９０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、電
気化学セルおよびこの電気化学セルに接触する導電性接
続部材を備えている電気化学装置において、導電性接続
部材の内部へのガスの滞留を抑制できるようにし、か
つ、電気化学セルの電極面のうちガスと接触しない領域
を低減でき、さらに電気接続を良好にし、セルの破損も
ないようにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態で導電性接続部材として使
用する網３１を示す平面図である。

【図２】図１の網３１の一部を拡大して示す断面図であ
る。

【図３】セパレータ３７と電気化学セル３８との間に網
３１を介在させた状態を示す要部断面図である。

【図４】エンボス形状付与されていない網４１をセパレ
ータ３７と電気化学セル３８との間に介在させた状態を
示す要部断面図である。

【図５】本発明の他の実施形態に係る網５１の一部を示
す断面図である。

【図６】セパレータ３７と電気化学セル３８との間に網
５１を介在させた状態を示す要部断面図である。

【図７】パンチングメタルからなる導電性接続部材６１
を示す斜視図である。

【図８】エキスパンドからなる導電性接続部材７１を示
す斜視図である。

【図９】保持部材１の断面図である。

【図１０】（ａ）は、保持部材１を主面５側から見た平
面図であり、（ｂ）は、保持部材１を主面６側から見た
平面図である。

【図１１】保持部材１に電気化学セル９を保持して得ら
れた保持構造２０を示す断面図である。

【図１２】図１１の保持構造２０とセパレータ１５とを
積層した状態を示す断面図である。

【図１３】複数の保持構造２０およびセパレータ１５を
積層して得られた集合セルを示す。

【図１４】他の実施形態に係るセパレータ１５Ａを示す
断面図である。

【図１５】セパレータ１５Ａと保持構造２０Ａとの積層
構造を示す。

【図１６】セパレータ１５Ａ、電気化学セル９および保
持部材１Ａからなる集合電池の加圧機構を示す模式図で
ある。

【図１７】（ａ）は、セパレータ６５Ａを示す平面図で
あり、（ｂ）は、セパレータ６５ＡのＸＶＩＩｂ−ＸＶ
ＩＩｂ線断面図である。

【図１８】（ａ）は、セパレータ６５Ｂを示す平面図で
あり、（ｂ）は、セパレータ６５ＢのＸＶＩＩＩｂ−Ｘ
ＶＩＩＩｂ線断面図である。

【図１９】（ａ）は、セパレータ６５Ｃを示す平面図で
あり、（ｂ）は、セパレータ６５ＣのＸＩＸｂ−ＸＩＸ
ｂ線断面図である。

【図２０】（ａ）は、セパレータ６５Ｄを主面６５ｂ側
から見た平面図であり、（ｂ）は、セパレータ６５Ｄの
ＸＸｂ−ＸＸｂ線断面図である。

【図２１】セパレータ６５Ｄを主面６５ａ側から見た平
面図である。

【図２２】発電試験用の実験装置を示す模式図である。

【図２３】（ａ）、（ｂ）は、波形シートからなる導電
性接続部材を使用した場合の問題点を説明するための図
である。

【符号の説明】

１５、１５Ａ、６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃ、６５Ｄセパ
レータ１５ａ、１５ｂセパレータの主面１６Ａ一
方のガスの流路１６Ｂ他方のガスの流路２０、２０Ａ保持
構造２１Ａ、２１Ｂガス供給孔３
１、５１エンボス形状付与部分を備える網３２導電線３３非エンボス形状付与部分３
１ａの網目３３Ａ、３３Ｂエンボス形状付与部分の網目
３５、３５Ａ、３５Ｂエンボス形状付与部分の裏面側
に形成された空間３６、３６Ａ、３６
Ｂ非エンボス形状付与部分とエンボス形状付与部分と
によって形成される空間３７セパレータ
３７ａ溝（ガス流路）３７ｂ突起面３７ｃ突起３７ｄ面
３８電気化学セル３９一方の電極４０固体電解質膜
４２他方の電極４３Ａ溝によって形成され
る流路４３Ｂ、４３Ｅ空間３６、３６Ａ、３
６Ｂによって形成される流路４３Ｃ、１３Ｄ
エンボス形状付与部分の裏面側に形成される流路
４４他方のガスの流路６１パンチングメタルからなる導電性接続部材
７１エキスパンドからなる導電性接続部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水壮太愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内 (72)発明者奥村清志愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内 (72)発明者服部満愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC03 CC04 CV01 CX05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体電解質膜と、固体電解質膜の一方の面
上に設けられており、一方のガスに接触するべき一方の
電極と、前記固体電解質膜の他方の面上に設けられてお
り、他方のガスに接触するべき他方の電極とを備えてい
る電気化学セル、および、この電気化学セルに接触する
導電性接続部材を備えている電気化学装置であって、前記導電性接続部材が、エンボス形状付与部分を備えて
いる通気性材料からなることを特徴とする、電気化学装
置。
【請求項２】前記エンボス形状付与部分が、前記通気性
材料の一方の面側に突出する第一のエンボス形状付与部
分と、前記通気性材料の他方の面側に突出する第二のエ
ンボス形状付与部分とを備えていることを特徴とする、
請求項１記載の装置。
【請求項３】前記通気性材料が網であることを特徴とす
る、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】前記通気性材料が、通気孔の形成された板
状体であることを特徴とする、請求項１または２記載の
装置。
【請求項５】前記通気性材料が、パンチングメタルまた
はエッチングメタルであることを特徴とする、請求項４
記載の装置。
【請求項６】前記通気性材料がエキスパンドメタルであ
ることを特徴とする、請求項４記載の装置。
【請求項７】前記一方のガスが還元性ガスであり、前記
導電性接続部材が前記一方の電極に対して接触している
ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つの請求
項に記載の装置。
【請求項８】前記導電性接続部材に対して接触するセパ
レータを備えていることを特徴とする、請求項１〜７の
いずれか一つの請求項に記載の装置。
【請求項９】前記電気化学セルが、貫通孔を有する板状
のセラミックス製の電気化学セルであり、この電気化学
セルを保持する保持部材を備えており、この保持部材
が、セラミックスからなり、平板状の本体部分、および
この本体部分から突出し、前記貫通孔に挿通されるべき
突出部を備えており、一方のガスを供給するための一方
の供給孔と他方のガスを供給するための他方の供給孔と
が設けられており、前記本体部分に、前記突出部を前記
貫通孔に挿通した状態で前記電気化学セルの一方の主面
に対するシール面が設けられていることを特徴とする、
請求項１〜８のいずれか一つの請求項に記載の装置。
【請求項１０】前記本体部分が、前記一方の供給孔およ
び前記電気化学セル上の空間に連通する一方のガス流路
を備えていることを特徴とする、請求項９記載の装置。
【請求項１１】前記突出部が、前記他方の供給孔および
前記電気化学セル上の空間に連通する他方のガス流路を
備えていることを特徴とする、請求項９または１０記載
の装置。
【請求項１２】前記保持部材が前記セパレータに対する
他のシール面を備えていることを特徴とする、請求項９
〜１１のいずれか一つの請求項に記載の装置。
【請求項１３】前記本体部分の前記シール面と電気化学
セルの前記一方の主面との間に一方のシール材が挟まれ
ており、前記保持部材の前記他のシール面と前記セパレ
ータとの間に他のシール材が挟まれていることを特徴と
する、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】前記一方の主面に対して略垂直な方向に
加圧されていることを特徴とする、請求項９〜１３のい
ずれか一つの請求項に記載の装置。
【請求項１５】固体電解質膜と、固体電解質膜の一方の
面上に設けられており、一方のガスに接触するべき一方
の電極と、前記固体電解質膜の他方の面上に設けられて
おり、他方のガスに接触するべき他方の電極とを備えて
いる電気化学セルに接触させるための導電性接続部材で
あって、エンボス形状付与部分を備えている通気性材料からなる
ことを特徴とする、電気化学装置用導電性接続部材。
【請求項１６】前記エンボス形状付与部分が、前記通気
性材料の一方の面側に突出する第一のエンボス形状付与
部分と、前記通気性材料の他方の面側に突出する第二の
エンボス形状付与部分とを備えていることを特徴とす
る、請求項１５記載の部材。
【請求項１７】前記通気性材料が網であることを特徴と
する、請求項１５または１６記載の部材。
【請求項１８】前記通気性材料が、通気孔の形成された
板状体であることを特徴とする、請求項１５または１６
記載の部材。
【請求項１９】前記通気性材料が、パンチングメタルま
たはエッチングメタルであることを特徴とする、請求項
１８記載の部材。
【請求項２０】前記通気性材料がエキスパンドメタルで
あることを特徴とする、請求項１８記載の部材。
【請求項２１】前記一方のガスが還元性ガスであり、前
記導電性接続部材が前記一方の電極に対して接触するべ
きものであることを特徴とする、請求項１５〜２０のい
ずれか一つの請求項に記載の部材。