JP2003282102A - 筒状固体酸化物形燃料電池 - Google Patents
筒状固体酸化物形燃料電池Info
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 部品数を増加させることなく製作の手間がか
からず安価な熱応力緩和手段を備えた筒状固体酸化物形
燃料電池を提供する。 【解決手段】 燃料極と空気極とを有する、複数の筒状
固体酸化物形燃料電池セルがセル接続部材で電気的に接
続されたバンドルを複数備え、該バンドル同士を電気的
に接続するバンドル接続部材と、前記バンドルから発電
出力を取り出す集電部材と、からなる筒状固体酸化物形
燃料電池において、前記バンドル接続部材および／また
は前記集電部材が導電性金属箔であって、該導電性金属
箔の外側に電気絶縁部材が積層されている。
からず安価な熱応力緩和手段を備えた筒状固体酸化物形
燃料電池を提供する。 【解決手段】 燃料極と空気極とを有する、複数の筒状
固体酸化物形燃料電池セルがセル接続部材で電気的に接
続されたバンドルを複数備え、該バンドル同士を電気的
に接続するバンドル接続部材と、前記バンドルから発電
出力を取り出す集電部材と、からなる筒状固体酸化物形
燃料電池において、前記バンドル接続部材および／また
は前記集電部材が導電性金属箔であって、該導電性金属
箔の外側に電気絶縁部材が積層されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は筒状固体酸化物形燃
料電池に関し、さらに詳細には筒状固体酸化物形燃料電
池のバンドル接続部材と集電部材に関する。
料電池に関し、さらに詳細には筒状固体酸化物形燃料電
池のバンドル接続部材と集電部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池の一つの種類として筒状固体酸
化物形燃料電池がある。筒状固体酸化物形燃料電池は、
多孔質支持管−空気極−固体酸化物−燃料極−インター
コネクタで構成される筒状セルである。なお、空気極が
多孔質支持管を兼用する場合もある。
化物形燃料電池がある。筒状固体酸化物形燃料電池は、
多孔質支持管−空気極−固体酸化物−燃料極−インター
コネクタで構成される筒状セルである。なお、空気極が
多孔質支持管を兼用する場合もある。
【０００３】従来の筒状固体酸化物形燃料電池セル（以
下燃料電池セルともいう）から構成される燃料電池発電
システムの一般的な構成図を図３に示す。
下燃料電池セルともいう）から構成される燃料電池発電
システムの一般的な構成図を図３に示す。
【０００４】燃料電池セル１は、有底筒状のセラミック
チューブである。燃料電池セル１の断面は多層円筒状を
しており、空気極、固体酸化物、燃料極等の各層が積層
されている。燃料電池セル１の各層の肉厚は数μｍ〜
２．５ｍｍであり、それぞれ必要な機能（導電性、通気
性、固体酸化物、電気化学触媒性等）を有する酸化物を
主成分とするセラミックス材で形成されている。この燃
料電池セル１の内側に酸化剤ガス（空気や酸素リッチガ
ス等、以下空気という）を流し、外側にＨ2、ＣＯ、Ｃ
Ｈ4などの燃料ガスを流すと、この燃料電池セル１内で
Ｏ2-イオンが移動して電気化学的発電反応（以下発電反
応という）が起こり、空気極と燃料極との間に電位差が
生じて発電が行われる。１本の燃料電池セルの出力は限
られているため、実際の燃料電池発電システムでは、燃
料電池セル１を複数本集合させたセル集合体（以下バン
ドルという）を構成して使用する。
チューブである。燃料電池セル１の断面は多層円筒状を
しており、空気極、固体酸化物、燃料極等の各層が積層
されている。燃料電池セル１の各層の肉厚は数μｍ〜
２．５ｍｍであり、それぞれ必要な機能（導電性、通気
性、固体酸化物、電気化学触媒性等）を有する酸化物を
主成分とするセラミックス材で形成されている。この燃
料電池セル１の内側に酸化剤ガス（空気や酸素リッチガ
ス等、以下空気という）を流し、外側にＨ2、ＣＯ、Ｃ
Ｈ4などの燃料ガスを流すと、この燃料電池セル１内で
Ｏ2-イオンが移動して電気化学的発電反応（以下発電反
応という）が起こり、空気極と燃料極との間に電位差が
生じて発電が行われる。１本の燃料電池セルの出力は限
られているため、実際の燃料電池発電システムでは、燃
料電池セル１を複数本集合させたセル集合体（以下バン
ドルという）を構成して使用する。
【０００５】それぞれの燃料電池セル１の内側には、空
気を供給するための細長い空気導入管２が内挿されてお
り、その下端は燃料電池セル１の底近くにまで達してい
る。この空気導入管２の下端から、空気が燃料電池セル
１の底に供給される。燃料電池セル１の底に供給された
空気は、上述の発電反応に寄与しつつ燃料電池セル１の
内側を上方に向かい排出される（排出ラインは図示しな
い）。燃料電池セル１の外側には、下方から燃料ガス
（Ｈ2、ＣＯ、ＣＨ4等）が供給される。燃料ガスは、上
述の発電反応に寄与しつつ燃料電池セル１の外側を上方
に向かい、未反応の燃料ガスと、燃料電池セル１での発
電反応生成物ガス（ＣＯ2、Ｈ2Ｏ等）は、排燃料ガスと
して排出される（排出ラインは図示しない）。固体酸化
物形燃料電池の発電反応部の温度は、約８００〜１００
０℃であるため、排空気や排燃料ガスの保有する顕熱を
熱交換器によって回収し、空気や燃料ガスの予熱に用い
ることもある。また、排空気と排燃料ガスを混合燃焼さ
せ、その燃焼熱を熱交換器により回収して予熱を行うこ
ともある。
気を供給するための細長い空気導入管２が内挿されてお
り、その下端は燃料電池セル１の底近くにまで達してい
る。この空気導入管２の下端から、空気が燃料電池セル
１の底に供給される。燃料電池セル１の底に供給された
空気は、上述の発電反応に寄与しつつ燃料電池セル１の
内側を上方に向かい排出される（排出ラインは図示しな
い）。燃料電池セル１の外側には、下方から燃料ガス
（Ｈ2、ＣＯ、ＣＨ4等）が供給される。燃料ガスは、上
述の発電反応に寄与しつつ燃料電池セル１の外側を上方
に向かい、未反応の燃料ガスと、燃料電池セル１での発
電反応生成物ガス（ＣＯ2、Ｈ2Ｏ等）は、排燃料ガスと
して排出される（排出ラインは図示しない）。固体酸化
物形燃料電池の発電反応部の温度は、約８００〜１００
０℃であるため、排空気や排燃料ガスの保有する顕熱を
熱交換器によって回収し、空気や燃料ガスの予熱に用い
ることもある。また、排空気と排燃料ガスを混合燃焼さ
せ、その燃焼熱を熱交換器により回収して予熱を行うこ
ともある。
【０００６】次に、筒状固体酸化物型燃料電池における
燃料電池セル１の接続構造について説明する。図４は、
従来の筒状固体酸化物型燃料電池の断面構造例を模式的
に示す図である。図４の筒状固体酸化物型燃料電池は、
２本のセルからなるバンドル１０２と、バンドル１０２
同士を接続するバンドル接続部材１０４と集電部材１０
５から構成されている。集電部材１０５は電気的に最両
端に位置しており、１対の集電部材１０５を介して発電
出力を取り出す。
燃料電池セル１の接続構造について説明する。図４は、
従来の筒状固体酸化物型燃料電池の断面構造例を模式的
に示す図である。図４の筒状固体酸化物型燃料電池は、
２本のセルからなるバンドル１０２と、バンドル１０２
同士を接続するバンドル接続部材１０４と集電部材１０
５から構成されている。集電部材１０５は電気的に最両
端に位置しており、１対の集電部材１０５を介して発電
出力を取り出す。
【０００７】燃料電池セル１を構成する各層は、それぞ
れ必要な機能（導電性、通気性、固体酸化物、電気化学
触媒性等）を有する酸化物を主成分とするセラミックス
材で形成されている。一方、バンドル接続部材１０４や
集電部材１０５はニッケル等の金属部材で形成されてい
るため、常温から運転温度までの起動時や、運転温度か
ら常温までの停止時には、それぞれの熱膨張率の違いに
より熱応力が生じ、それにより燃料電池セル１にクラッ
クが発生することがある。クラックに至らない場合で
も、発生する熱応力により燃料電池セル１がダメージを
受けることがある。この問題を解決するために、集電部
材１０５をセル軸方向に分割し、その両端をセルの熱膨
張率とほぼ同等のコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金）
製の柱と連結することにより発生する熱応力を大幅に低
減する発明が特開２００１−２２９９５６公報に開示さ
れている。
れ必要な機能（導電性、通気性、固体酸化物、電気化学
触媒性等）を有する酸化物を主成分とするセラミックス
材で形成されている。一方、バンドル接続部材１０４や
集電部材１０５はニッケル等の金属部材で形成されてい
るため、常温から運転温度までの起動時や、運転温度か
ら常温までの停止時には、それぞれの熱膨張率の違いに
より熱応力が生じ、それにより燃料電池セル１にクラッ
クが発生することがある。クラックに至らない場合で
も、発生する熱応力により燃料電池セル１がダメージを
受けることがある。この問題を解決するために、集電部
材１０５をセル軸方向に分割し、その両端をセルの熱膨
張率とほぼ同等のコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金）
製の柱と連結することにより発生する熱応力を大幅に低
減する発明が特開２００１−２２９９５６公報に開示さ
れている。
【０００８】図５は、特開２００１−２２９９５６公報
による従来のバンドル接続部材１０４または集電部材１
０５の正面図を示す。バンドル接続部材１０４または集
電部材１０５は肉厚が約１ｍｍ〜５ｍｍのニッケル製の
板材であって、スリット１０６によって燃料電池セルの
軸方向に分割され、分割されたバンドル接続部材１０４
または集電部材１０５は端部で柱１０７によって連結さ
れている。柱１０７は燃料電池セル１とほぼ同じ熱膨張
率を有するコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金）等の棒
材である。
による従来のバンドル接続部材１０４または集電部材１
０５の正面図を示す。バンドル接続部材１０４または集
電部材１０５は肉厚が約１ｍｍ〜５ｍｍのニッケル製の
板材であって、スリット１０６によって燃料電池セルの
軸方向に分割され、分割されたバンドル接続部材１０４
または集電部材１０５は端部で柱１０７によって連結さ
れている。柱１０７は燃料電池セル１とほぼ同じ熱膨張
率を有するコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金）等の棒
材である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バンドル接続部材１０４や集電部材１０５は細かく分割
されているため構造が複雑となること、多くの部品を必
要とするため部品コストや製作コストが膨大となるとい
う大きな問題点を有していた。また、バンドル接続部材
１０４と柱１０７からなる梯子状の構造、または集電部
材１０５と柱１０７からなる梯子状の構造によって、複
数の燃料電池セルが二次元的に接続されて構成されたバ
ンドルの強度を保持しなければならないため、バンドル
接続部材１０４または集電部材１０５の肉厚を薄くする
ことはできなかった。バンドル接続部材１０４や集電部
材１０５の肉厚は約１ｍｍ〜５ｍｍと厚くしなければな
らないために重量増およびコスト増の要因ともなってい
た。
バンドル接続部材１０４や集電部材１０５は細かく分割
されているため構造が複雑となること、多くの部品を必
要とするため部品コストや製作コストが膨大となるとい
う大きな問題点を有していた。また、バンドル接続部材
１０４と柱１０７からなる梯子状の構造、または集電部
材１０５と柱１０７からなる梯子状の構造によって、複
数の燃料電池セルが二次元的に接続されて構成されたバ
ンドルの強度を保持しなければならないため、バンドル
接続部材１０４または集電部材１０５の肉厚を薄くする
ことはできなかった。バンドル接続部材１０４や集電部
材１０５の肉厚は約１ｍｍ〜５ｍｍと厚くしなければな
らないために重量増およびコスト増の要因ともなってい
た。
【００１０】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
てなされたもので、上記の問題点を解決して、部品数を
増加させることなく製作の手間がかからず安価な熱応力
を緩和する手段を備えた筒状固体酸化物形燃料電池を提
供することを目的とする。
てなされたもので、上記の問題点を解決して、部品数を
増加させることなく製作の手間がかからず安価な熱応力
を緩和する手段を備えた筒状固体酸化物形燃料電池を提
供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１の発明では、燃料極と空気極とを有する、複数
の筒状固体酸化物形燃料電池セルがセル接続部材で電気
的に接続されたバンドルを複数備え、該バンドル同士を
電気的に接続するバンドル接続部材と、前記バンドルか
ら発電出力を取り出す集電部材と、からなる筒状固体酸
化物形燃料電池において、前記バンドル接続部材および
／または前記集電部材が導電性金属箔であって、該導電
性金属箔の外側に電気絶縁部材が積層されていることを
特徴とする筒状固体酸化物形燃料電池を提供する。本発
明は、複数の筒状固体酸化物形燃料電池セルが接続され
た複数のバンドル同士を接続するバンドル接続部材と、
前記バンドルから発電出力を取り出す集電部材を導電性
金属箔とすることによって、常温から運転温度までの起
動時や、運転温度から常温までの停止時などに、セラミ
ック製の燃料電池セルと金属製のバンドル接続部材や集
電部材の熱膨張率の違いによって生じる熱応力の発生を
大幅に低減することができる。また、導電性金属箔の外
側に電気絶縁部材が積層されていることによって、それ
ぞれのバンドル接続部材や集電部材が電気的に接触して
短絡することを防止することができる。さらに、電気絶
縁部材と複数のバンドル接続部材や集電部材を一体化し
てパネル状に構成できる。従って、燃料電池セル、バン
ドル接続部材、集電部材等から構成される筒状固体酸化
物形燃料電池における熱膨張率の違いに起因する熱応力
の発生を解消し、燃料電池の耐久性及び信頼性を向上
し、安定した発電が実現できる。さらに、電気絶縁部材
と複数のバンドル接続部材や集電部材を一体化して構成
できるため、部品数を削減し組立の手間を軽減した経済
性に優れる燃料電池を実現できる。
に、第１の発明では、燃料極と空気極とを有する、複数
の筒状固体酸化物形燃料電池セルがセル接続部材で電気
的に接続されたバンドルを複数備え、該バンドル同士を
電気的に接続するバンドル接続部材と、前記バンドルか
ら発電出力を取り出す集電部材と、からなる筒状固体酸
化物形燃料電池において、前記バンドル接続部材および
／または前記集電部材が導電性金属箔であって、該導電
性金属箔の外側に電気絶縁部材が積層されていることを
特徴とする筒状固体酸化物形燃料電池を提供する。本発
明は、複数の筒状固体酸化物形燃料電池セルが接続され
た複数のバンドル同士を接続するバンドル接続部材と、
前記バンドルから発電出力を取り出す集電部材を導電性
金属箔とすることによって、常温から運転温度までの起
動時や、運転温度から常温までの停止時などに、セラミ
ック製の燃料電池セルと金属製のバンドル接続部材や集
電部材の熱膨張率の違いによって生じる熱応力の発生を
大幅に低減することができる。また、導電性金属箔の外
側に電気絶縁部材が積層されていることによって、それ
ぞれのバンドル接続部材や集電部材が電気的に接触して
短絡することを防止することができる。さらに、電気絶
縁部材と複数のバンドル接続部材や集電部材を一体化し
てパネル状に構成できる。従って、燃料電池セル、バン
ドル接続部材、集電部材等から構成される筒状固体酸化
物形燃料電池における熱膨張率の違いに起因する熱応力
の発生を解消し、燃料電池の耐久性及び信頼性を向上
し、安定した発電が実現できる。さらに、電気絶縁部材
と複数のバンドル接続部材や集電部材を一体化して構成
できるため、部品数を削減し組立の手間を軽減した経済
性に優れる燃料電池を実現できる。
【００１２】第２の発明では、前記導電性金属箔の厚み
が、２０μｍ〜５００μｍの範囲であることを特徴とす
る筒状固体酸化物形燃料電池を提供する。導電性金属箔
の厚みを薄くすることにより、熱応力の影響がほとんど
なくなり、また部品コストも削減することができる。
が、２０μｍ〜５００μｍの範囲であることを特徴とす
る筒状固体酸化物形燃料電池を提供する。導電性金属箔
の厚みを薄くすることにより、熱応力の影響がほとんど
なくなり、また部品コストも削減することができる。
【００１３】第３の発明では、前記導電性金属箔が、ニ
ッケル箔であることを特徴とする筒状固体酸化物形燃料
電池を提供する。導電性金属箔がニッケル箔であること
によって、高温雰囲気でも導電性に優れたバンドル接続
部材や集電部材を実現することができる。
ッケル箔であることを特徴とする筒状固体酸化物形燃料
電池を提供する。導電性金属箔がニッケル箔であること
によって、高温雰囲気でも導電性に優れたバンドル接続
部材や集電部材を実現することができる。
【００１４】第４の発明では、前記導電性金属箔が、ニ
ッケル含有合金箔であることを特徴とする筒状固体酸化
物形燃料電池を提供する。導電性金属箔がニッケル含有
合金箔であることによって、さらに高温雰囲気でも導電
性に優れたバンドル接続部材や集電部材を実現すること
ができる。
ッケル含有合金箔であることを特徴とする筒状固体酸化
物形燃料電池を提供する。導電性金属箔がニッケル含有
合金箔であることによって、さらに高温雰囲気でも導電
性に優れたバンドル接続部材や集電部材を実現すること
ができる。
【００１５】第５の発明では、前記電気絶縁部材が、セ
ラミック系材料であることを特徴とする筒状固体酸化物
形燃料電池を提供する。電気絶縁部材がセラミック系材
料であることによって、高温雰囲気でも耐熱性に優れた
電気絶縁部材を実現することができる。
ラミック系材料であることを特徴とする筒状固体酸化物
形燃料電池を提供する。電気絶縁部材がセラミック系材
料であることによって、高温雰囲気でも耐熱性に優れた
電気絶縁部材を実現することができる。
【００１６】第６の発明では、前記導電性金属箔に、筒
状固体酸化物形燃料電池セルの軸方向に熱応力緩和手段
を設けたことを特徴とする筒状固体酸化物形燃料電池を
提供する。筒状固体酸化物形燃料電池の運転温度は約８
００〜１０００℃であるため、起動時や停止時の温度変
化に応じて、導電性金属箔の熱膨張による熱応力が発生
することがある。筒状固体酸化物形燃料電池セルが軸方
向に長い場合にはその影響が大きくなるため、導電性金
属箔の筒状固体酸化物形燃料電池セルの軸方向に熱応力
緩和手段を設けることによって熱応力を緩和し、熱応力
の影響による歪み、変形などを防止することができる。
状固体酸化物形燃料電池セルの軸方向に熱応力緩和手段
を設けたことを特徴とする筒状固体酸化物形燃料電池を
提供する。筒状固体酸化物形燃料電池の運転温度は約８
００〜１０００℃であるため、起動時や停止時の温度変
化に応じて、導電性金属箔の熱膨張による熱応力が発生
することがある。筒状固体酸化物形燃料電池セルが軸方
向に長い場合にはその影響が大きくなるため、導電性金
属箔の筒状固体酸化物形燃料電池セルの軸方向に熱応力
緩和手段を設けることによって熱応力を緩和し、熱応力
の影響による歪み、変形などを防止することができる。
【００１７】第７の発明では、前記熱応力緩和手段が波
形構造であることを特徴とする筒状固体酸化物形燃料電
池を提供する。熱応力緩和手段としては、熱膨張の方向
に対して垂直方向に形成された波形構造が代表的であ
る。従って、導電性金属箔の筒状固体酸化物形燃料電池
セルの軸方向に対して垂直方向に波形構造の熱応力緩和
手段を設けることによって、熱応力の影響による歪み、
変形などを防止することができる。
形構造であることを特徴とする筒状固体酸化物形燃料電
池を提供する。熱応力緩和手段としては、熱膨張の方向
に対して垂直方向に形成された波形構造が代表的であ
る。従って、導電性金属箔の筒状固体酸化物形燃料電池
セルの軸方向に対して垂直方向に波形構造の熱応力緩和
手段を設けることによって、熱応力の影響による歪み、
変形などを防止することができる。
【００１８】第８の発明では、前記導電性金属箔の外側
にガス気密壁が積層されていることを特徴とする筒状固
体酸化物形燃料電池を提供する。ガス気密壁を設けるこ
とによって、燃料ガスが外部に漏洩しないようにシール
性を確保することができる。
にガス気密壁が積層されていることを特徴とする筒状固
体酸化物形燃料電池を提供する。ガス気密壁を設けるこ
とによって、燃料ガスが外部に漏洩しないようにシール
性を確保することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明をよ
り具体的に説明する。図１は、本発明の筒状固体酸化物
形燃料電池の一実施例を略示する図である。燃料電池セ
ル１は、有底筒状の固体酸化物形燃料電池セルである。
所要の発電容量に応じた複数本の燃料電池セル１がセル
接続部材３で電気的に接続されてバンドルを構成し、バ
ンドル同士はバンドル接続部材４で接続されている。集
電部材５は電気的に最両端に位置しており、集電部材５
を介して発電出力を取り出す。バンドル接続部材４およ
び集電部材５は、ニッケル箔もしくはニッケル含有合金
箔であって、その厚みは２０μｍ〜５００μｍである。
バンドル接続部材４および集電部材５の外側には、電気
絶縁部材６が積層されている。さらにその外側には燃料
電池容器１０が設置されている。燃料電池容器１０は、
バンドル、バンドル接続部材４、集電部材５、電気絶縁
部材、空気や燃料ガスのラインや分配機能などを収納す
る容器であって、燃料ガスの漏洩を防止する機能も有す
るものである。
り具体的に説明する。図１は、本発明の筒状固体酸化物
形燃料電池の一実施例を略示する図である。燃料電池セ
ル１は、有底筒状の固体酸化物形燃料電池セルである。
所要の発電容量に応じた複数本の燃料電池セル１がセル
接続部材３で電気的に接続されてバンドルを構成し、バ
ンドル同士はバンドル接続部材４で接続されている。集
電部材５は電気的に最両端に位置しており、集電部材５
を介して発電出力を取り出す。バンドル接続部材４およ
び集電部材５は、ニッケル箔もしくはニッケル含有合金
箔であって、その厚みは２０μｍ〜５００μｍである。
バンドル接続部材４および集電部材５の外側には、電気
絶縁部材６が積層されている。さらにその外側には燃料
電池容器１０が設置されている。燃料電池容器１０は、
バンドル、バンドル接続部材４、集電部材５、電気絶縁
部材、空気や燃料ガスのラインや分配機能などを収納す
る容器であって、燃料ガスの漏洩を防止する機能も有す
るものである。
【００２０】それぞれの燃料電池セル１の内側には、空
気を供給するための細長い空気導入管２が内挿されてお
り、その下端は燃料電池セル１の底近くにまで達してい
る。この空気導入管２の下端から、空気が燃料電池セル
１の底に供給される。燃料電池セル１の底に供給された
空気は、発電反応に寄与しつつ燃料電池セル１の内側を
上方に向う。燃料電池セル１の外側には、燃料電池容器
１０の下方から燃料ガス（Ｈ2、ＣＯ、ＣＨ4等）が供給
される。燃料ガスは、発電反応に寄与しつつ燃料電池セ
ル１の外側を上方に向かう。
気を供給するための細長い空気導入管２が内挿されてお
り、その下端は燃料電池セル１の底近くにまで達してい
る。この空気導入管２の下端から、空気が燃料電池セル
１の底に供給される。燃料電池セル１の底に供給された
空気は、発電反応に寄与しつつ燃料電池セル１の内側を
上方に向う。燃料電池セル１の外側には、燃料電池容器
１０の下方から燃料ガス（Ｈ2、ＣＯ、ＣＨ4等）が供給
される。燃料ガスは、発電反応に寄与しつつ燃料電池セ
ル１の外側を上方に向かう。
【００２１】図２は、本発明の筒状固体酸化物形燃料電
池の一実施例の断面構造を略示する図であっる。４本の
燃料電池セル１がセル接続部材３で電気的に接続されて
バンドルを構成している。それぞれのバンドル同士はバ
ンドル接続部材４によって電気的に接続されている。最
上列のバンドルの左側の終端および最下列のバンドルの
左側の終端には集電部材５が接続されており、この１対
の集電部材５を介して発電出力を外部に取り出す。
池の一実施例の断面構造を略示する図であっる。４本の
燃料電池セル１がセル接続部材３で電気的に接続されて
バンドルを構成している。それぞれのバンドル同士はバ
ンドル接続部材４によって電気的に接続されている。最
上列のバンドルの左側の終端および最下列のバンドルの
左側の終端には集電部材５が接続されており、この１対
の集電部材５を介して発電出力を外部に取り出す。
【００２２】バンドル接続部材４および集電部材５は、
ニッケル箔またはニッケル含有合金箔であって、その厚
みは２０μｍ〜５００μｍの範囲が好ましい。例えば、
厚みが２０μｍ未満の場合にはバンドル接続部材４が薄
くなりすぎて、組立時などに破損し易く好ましくない。
また、バンドル接続部材４の幅方向（図２においては上
下方向）の電気抵抗は、バンドル接続部材４の厚みに依
存し、厚みが薄くなるほど大きくなり電力損を生じるた
め好ましくない。逆に厚みが５００μｍを超える場合に
はバンドル接続部材４が厚くなりすぎて、熱膨張や熱収
縮により発生する熱応力の影響が大きくなるため好まし
くない。また、重量増となるため好ましくない。
ニッケル箔またはニッケル含有合金箔であって、その厚
みは２０μｍ〜５００μｍの範囲が好ましい。例えば、
厚みが２０μｍ未満の場合にはバンドル接続部材４が薄
くなりすぎて、組立時などに破損し易く好ましくない。
また、バンドル接続部材４の幅方向（図２においては上
下方向）の電気抵抗は、バンドル接続部材４の厚みに依
存し、厚みが薄くなるほど大きくなり電力損を生じるた
め好ましくない。逆に厚みが５００μｍを超える場合に
はバンドル接続部材４が厚くなりすぎて、熱膨張や熱収
縮により発生する熱応力の影響が大きくなるため好まし
くない。また、重量増となるため好ましくない。
【００２３】バンドル接続部材４および集電部材５の外
側には、電気絶縁部材６が積層されている。電気絶縁部
材６は、セラミック系材料をはじめとする電気絶縁性を
有する材料で形成された一体型のパネルであって、バン
ドルの数量に応じた複数のバンドル接続部材４および集
電部材５が一体化されて構成されている。電気絶縁部材
６の厚みは、電気絶縁部材６の大きさに応じて適切な範
囲で選定することが可能である。例えば、電気絶縁部材
６が大きい場合には厚みを厚くして強度を保つことが好
ましい。
側には、電気絶縁部材６が積層されている。電気絶縁部
材６は、セラミック系材料をはじめとする電気絶縁性を
有する材料で形成された一体型のパネルであって、バン
ドルの数量に応じた複数のバンドル接続部材４および集
電部材５が一体化されて構成されている。電気絶縁部材
６の厚みは、電気絶縁部材６の大きさに応じて適切な範
囲で選定することが可能である。例えば、電気絶縁部材
６が大きい場合には厚みを厚くして強度を保つことが好
ましい。
【００２４】電気絶縁部材６の外側には、さらにガス気
密壁８が積層されている。ガス気密壁８は、燃料ガスが
外部に漏洩しないようにシール性を確保するものであ
る。ガス気密壁８の材質としては、一般的には金属材料
がガス気密性を有し、加工性や強度にも優れるため好ま
しいが、緻密質のセラミック材料やガラス質材料なども
使用可能である。
密壁８が積層されている。ガス気密壁８は、燃料ガスが
外部に漏洩しないようにシール性を確保するものであ
る。ガス気密壁８の材質としては、一般的には金属材料
がガス気密性を有し、加工性や強度にも優れるため好ま
しいが、緻密質のセラミック材料やガラス質材料なども
使用可能である。
【００２５】なお、図１における容器１０の一部をガス
気密壁８で構成することも可能である。このように構成
することによって、バンドル接続部材４、集電部材５、
電気絶縁部材６、容器１０の一部としてのガス気密壁８
を一体型パネル部材として製作することが可能となる。
これによって、部品点数の大幅な削減を実現することが
可能となり、大きなコストダウン効果が得られる。ま
た、燃料電池の発電規模が大きくなると、それにつれて
必要な燃料電池セルの本数が増加してくるため、バンド
ル接続部材４、集電部材５、電気絶縁部材６およびガス
気密壁８を一体化して構成することによるコストダウン
効果は膨大なものとなる。
気密壁８で構成することも可能である。このように構成
することによって、バンドル接続部材４、集電部材５、
電気絶縁部材６、容器１０の一部としてのガス気密壁８
を一体型パネル部材として製作することが可能となる。
これによって、部品点数の大幅な削減を実現することが
可能となり、大きなコストダウン効果が得られる。ま
た、燃料電池の発電規模が大きくなると、それにつれて
必要な燃料電池セルの本数が増加してくるため、バンド
ル接続部材４、集電部材５、電気絶縁部材６およびガス
気密壁８を一体化して構成することによるコストダウン
効果は膨大なものとなる。
【００２６】上述の実施の形態はいずれも本発明の一実
施例を示すものであって、筒状固体酸化物形燃料電池の
規模、用途、運転形態などに応じて、本発明の主旨を逸
脱しない範囲で様々な実施形態を採用することができ
る。
施例を示すものであって、筒状固体酸化物形燃料電池の
規模、用途、運転形態などに応じて、本発明の主旨を逸
脱しない範囲で様々な実施形態を採用することができ
る。
【図１】 本発明の筒状固体酸化物形燃料電池の一実施
例を略示する図である。
例を略示する図である。
【図２】 本発明の筒状固体酸化物形燃料電池の一実施
例の断面構造を略示する図である。
例の断面構造を略示する図である。
【図３】 従来の筒状固体酸化物型燃料電池の一般的な
構成図である。
構成図である。
【図４】 従来の筒状固体酸化物型燃料電池の断面構造
例を模式的に示す図である。
例を模式的に示す図である。
【図５】 従来のバンドル接続部材または集電部材の正
面図である。
面図である。
１ 燃料電池セル
２ 空気導入管
３、１０３ セル接続部材
４、１０４ バンドル接続部材
５、１０５ 集電部材
６ 電気絶縁部材
７ 熱応力緩和手段
８ ガス気密壁
１０ 容器
１０２ バンドル
Claims (8)
- 【請求項１】 燃料極と空気極とを有する、複数の筒状
固体酸化物形燃料電池セルがセル接続部材で電気的に接
続されたバンドルを複数備え、 該バンドル同士を電気的に接続するバンドル接続部材
と、 前記バンドルから発電出力を取り出す集電部材と、から
なる筒状固体酸化物形燃料電池において、 前記バンドル接続部材および／または前記集電部材が導
電性金属箔であって、 該導電性金属箔の外側に電気絶縁部材が積層されている
ことを特徴とする筒状固体酸化物形燃料電池。 - 【請求項２】 前記導電性金属箔の厚みが、２０μｍ〜
５００μｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記
載の筒状固体酸化物形燃料電池。 - 【請求項３】前記導電性金属箔が、ニッケル箔であるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の筒状固体酸化物
形燃料電池。 - 【請求項４】 前記導電性金属箔が、ニッケル含有合金
箔であることを特徴とする請求項１又は２に記載の筒状
固体酸化物形燃料電池。 - 【請求項５】 前記電気絶縁部材が、セラミック系材料
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に
記載の筒状固体酸化物形燃料電池。 - 【請求項６】 前記導電性金属箔に、筒状固体酸化物形
燃料電池セルの軸方向に熱応力緩和手段を設けたことを
特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の筒状固
体酸化物形燃料電池。 - 【請求項７】 前記熱応力緩和手段が波形構造であるこ
とを特徴とする請求項６に記載の筒状固体酸化物形燃料
電池。 - 【請求項８】 前記導電性金属箔の外側にガス気密壁が
積層されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれ
か１項に記載の筒状固体酸化物形燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002084367A JP2003282102A (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 筒状固体酸化物形燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002084367A JP2003282102A (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 筒状固体酸化物形燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003282102A true JP2003282102A (ja) | 2003-10-03 |
Family
ID=29231756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002084367A Pending JP2003282102A (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 筒状固体酸化物形燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003282102A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007157424A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Hitachi Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2011071131A (ja) * | 2003-10-22 | 2011-04-07 | Kyocera Corp | 燃料電池 |
| JP2014011038A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Kyocera Corp | セルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置 |
-
2002
- 2002-03-25 JP JP2002084367A patent/JP2003282102A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011071131A (ja) * | 2003-10-22 | 2011-04-07 | Kyocera Corp | 燃料電池 |
| JP2007157424A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Hitachi Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2014011038A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Kyocera Corp | セルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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