JP2003317725A - 固体電解質型燃料電池およびその製造方法 - Google Patents
固体電解質型燃料電池およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 円筒形を成す固体電解質型燃料電池におい
て、極と集電体との接触面積を大きく確保して接触抵抗
の低減を実現すると共に、機械的強度の向上を実現する
ことができる固体電解質型燃料電池を提供する。 【解決手段】 円筒状を成す電解質１の内側と外側に空
気極２と燃料極３を備えた円筒型の固体電解質型燃料電
池であって、電池外側に拡大する方向の応力により電解
質１の内側に装着される第１集電体１１と、電池内側に
縮小する方向の応力により電解質１の外側に装着される
第２集電体１２を備え、空気極２および燃料極３と第１
および第２の集電体１１，１２との接触面積を充分に確
保すると共に、機械的強度の向上を実現した。
て、極と集電体との接触面積を大きく確保して接触抵抗
の低減を実現すると共に、機械的強度の向上を実現する
ことができる固体電解質型燃料電池を提供する。 【解決手段】 円筒状を成す電解質１の内側と外側に空
気極２と燃料極３を備えた円筒型の固体電解質型燃料電
池であって、電池外側に拡大する方向の応力により電解
質１の内側に装着される第１集電体１１と、電池内側に
縮小する方向の応力により電解質１の外側に装着される
第２集電体１２を備え、空気極２および燃料極３と第１
および第２の集電体１１，１２との接触面積を充分に確
保すると共に、機械的強度の向上を実現した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、円筒型を成す固体
電解質型燃料電池に関するものである。
電解質型燃料電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】円筒型を成す固体電解質型燃料電池とし
ては、例えば特表平８−５０７８９６号公報に記載され
た固体酸化物燃料電池構造がある。同公報に記載の燃料
電池構造は、安定化ジルコニアを材料として管状に押出
し成形した固体電解質を備えると共に、固体電解質の内
側壁および外側壁に電気的に接触する内側電極および外
側電極を備え、これらの電極を螺旋状のワイヤで形成し
たものである。
ては、例えば特表平８−５０７８９６号公報に記載され
た固体酸化物燃料電池構造がある。同公報に記載の燃料
電池構造は、安定化ジルコニアを材料として管状に押出
し成形した固体電解質を備えると共に、固体電解質の内
側壁および外側壁に電気的に接触する内側電極および外
側電極を備え、これらの電極を螺旋状のワイヤで形成し
たものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来の固体電解質型燃料電池にあっては、固体
電解質の内側壁と外側壁に接触する夫々の電極が螺旋状
のワイヤであることから、内外の壁と電極との接触面積
が小さく、これにより接触抵抗が大きくなるという問題
があった。また、円筒状の構造は、平板状の構造に比べ
て機械的強度の面で有利ではあるが、固体電解質そのも
のの強度が低いことから、強度向上のための改良が望ま
れていた。
たような従来の固体電解質型燃料電池にあっては、固体
電解質の内側壁と外側壁に接触する夫々の電極が螺旋状
のワイヤであることから、内外の壁と電極との接触面積
が小さく、これにより接触抵抗が大きくなるという問題
があった。また、円筒状の構造は、平板状の構造に比べ
て機械的強度の面で有利ではあるが、固体電解質そのも
のの強度が低いことから、強度向上のための改良が望ま
れていた。
【０００４】
【発明の目的】本発明は、上記従来の状況に鑑みて成さ
れたもので、円筒形を成す固体電解質型燃料電池におい
て、空気極および燃料極とこれらに接触する集電体との
接触面積を大きく確保して接触抵抗の低減を実現するこ
とが可能であると共に、機械的強度の向上を実現するこ
とができる固体電解質型燃料電池およびその製造方法を
提供することを目的としている。
れたもので、円筒形を成す固体電解質型燃料電池におい
て、空気極および燃料極とこれらに接触する集電体との
接触面積を大きく確保して接触抵抗の低減を実現するこ
とが可能であると共に、機械的強度の向上を実現するこ
とができる固体電解質型燃料電池およびその製造方法を
提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる固体電解
質型燃料電池は、請求項１に記載しているように、円筒
状を成す電解質の内側に空気極および燃料極のうちの一
方の極を備えると共に、電解質の外側に他方の極を備え
た円筒型の固体電解質型燃料電池であって、電池外側に
拡大する方向の応力により電解質の内側に装着される第
１集電体と、電池内側に縮小する方向の応力により電解
質の外側に装着される第２集電体を備えたことを特徴と
する。
質型燃料電池は、請求項１に記載しているように、円筒
状を成す電解質の内側に空気極および燃料極のうちの一
方の極を備えると共に、電解質の外側に他方の極を備え
た円筒型の固体電解質型燃料電池であって、電池外側に
拡大する方向の応力により電解質の内側に装着される第
１集電体と、電池内側に縮小する方向の応力により電解
質の外側に装着される第２集電体を備えたことを特徴と
する。
【０００６】
【発明の効果】本発明の請求項１に係わる固体電解質型
燃料電池によれば、円筒状の電解質と空気極および燃料
極を備えた固体電解質型燃料電池において、電池外側に
拡大する方向の応力により電解質の内側に装着される第
１集電体と、電池内側に縮小する方向の応力により電解
質の外側に装着される第２集電体を採用したことによ
り、空気極および燃料極とこれらに接触する集電体との
接触面積を大きく確保して接触抵抗の低減を実現するこ
とが可能となり、発電特性を高めることができると共
に、第１および第２の集電体により電解質を内外から挟
持する状態にして、機械的強度の向上を実現することが
可能となる。
燃料電池によれば、円筒状の電解質と空気極および燃料
極を備えた固体電解質型燃料電池において、電池外側に
拡大する方向の応力により電解質の内側に装着される第
１集電体と、電池内側に縮小する方向の応力により電解
質の外側に装着される第２集電体を採用したことによ
り、空気極および燃料極とこれらに接触する集電体との
接触面積を大きく確保して接触抵抗の低減を実現するこ
とが可能となり、発電特性を高めることができると共
に、第１および第２の集電体により電解質を内外から挟
持する状態にして、機械的強度の向上を実現することが
可能となる。
【０００７】本発明の請求項２に係わる固体電解質型燃
料電池によれば、請求項１と同様の効果を得ることがで
きるうえに、空気極および燃料極とこれらに接触する集
電体との接触面積をより大きく確保して、接触抵抗のさ
らなる低減を実現することができると共に、機械的強度
をより一層高めることができる。
料電池によれば、請求項１と同様の効果を得ることがで
きるうえに、空気極および燃料極とこれらに接触する集
電体との接触面積をより大きく確保して、接触抵抗のさ
らなる低減を実現することができると共に、機械的強度
をより一層高めることができる。
【０００８】本発明の請求項３に係わる固体電解質型燃
料電池によれば、請求項１および２と同様の効果を得る
ことができるうえに、空気極および燃料極とこれらに接
触する集電体との接触面積を充分に確保しつつ、機械的
強度のさらなる向上を実現することができる。
料電池によれば、請求項１および２と同様の効果を得る
ことができるうえに、空気極および燃料極とこれらに接
触する集電体との接触面積を充分に確保しつつ、機械的
強度のさらなる向上を実現することができる。
【０００９】本発明の請求項４〜６に係わる固体電解質
型燃料電池の製造方法によれば、空気極および燃料極と
これらに接触する集電体との接触面積を充分に確保し
て、接触抵抗の低減をや機械的強度の向上を図ることが
でき、発電特性が高く且つ長寿命の固体電解質型燃料電
池を提供することができる。
型燃料電池の製造方法によれば、空気極および燃料極と
これらに接触する集電体との接触面積を充分に確保し
て、接触抵抗の低減をや機械的強度の向上を図ることが
でき、発電特性が高く且つ長寿命の固体電解質型燃料電
池を提供することができる。
【００１０】本発明の請求項７に係わる燃料電池によれ
ば、請求項１〜３のいずれかに記載の固体電解質型燃料
電池を電池セルとして用いることにより、より実用的な
燃料電池として用いることができると共に、発電特性の
向上や長寿命化を実現することができる。
ば、請求項１〜３のいずれかに記載の固体電解質型燃料
電池を電池セルとして用いることにより、より実用的な
燃料電池として用いることができると共に、発電特性の
向上や長寿命化を実現することができる。
【００１１】
【発明の実施の態様】以下、本発明に係わる固体電解質
型燃料電池およびその製造方法について説明する。
型燃料電池およびその製造方法について説明する。
【００１２】図１に、本発明に係わる固体電解質型燃料
電池の一例を示す。図示の固体電解質型燃料電池は、円
筒状を成す固体電解質１の内側に空気極２を備えると共
に、電解質１の外側に燃料極３を備えている。また、空
気極２の内側には、空気極２とともに電極を構成する第
１集電体１１が設けてあり、燃料極３の外側には、燃料
極３とともに電極を構成する第２集電体１２が設けてあ
る。
電池の一例を示す。図示の固体電解質型燃料電池は、円
筒状を成す固体電解質１の内側に空気極２を備えると共
に、電解質１の外側に燃料極３を備えている。また、空
気極２の内側には、空気極２とともに電極を構成する第
１集電体１１が設けてあり、燃料極３の外側には、燃料
極３とともに電極を構成する第２集電体１２が設けてあ
る。
【００１３】第１および第２の集電体１１，１２は、空
気や燃料に対して透過性を有する薄板状の部材として、
例えば、メッシュで構成した帯状の薄板部材を螺旋状に
巻くことにより、全体として円筒状を成している。第１
および第２の集電体１１，１２は、半径方向に弾性変形
可能であり、第１集電体１１は、常態において電解質１
の内径よりも若干大きい外径を有し、第２集電体１２
は、常態において電解質１の外径よりも若干小さい内径
を有している。
気や燃料に対して透過性を有する薄板状の部材として、
例えば、メッシュで構成した帯状の薄板部材を螺旋状に
巻くことにより、全体として円筒状を成している。第１
および第２の集電体１１，１２は、半径方向に弾性変形
可能であり、第１集電体１１は、常態において電解質１
の内径よりも若干大きい外径を有し、第２集電体１２
は、常態において電解質１の外径よりも若干小さい内径
を有している。
【００１４】第１集電体１１は、当該燃料電池の製造方
法に応じて取付け時期が選択されるが、図１の場合に
は、径を縮小した状態にして電解質１の内側に挿入した
後、自己の弾性回復により径を拡大して空気極２に接触
させる。他方、第２集電体１２は、図１の場合には、径
を拡大した状態にして電解質１の外側に被せた後、自己
の弾性回復で径を縮小して燃料極３に接触させる。つま
り、第１集電体１１は、電池外側に拡大する方向の応力
により電解質１の内側に装着され、第２集電体１２は、
電池内側に縮小する方向の応力により電解質１の外側に
装着される。
法に応じて取付け時期が選択されるが、図１の場合に
は、径を縮小した状態にして電解質１の内側に挿入した
後、自己の弾性回復により径を拡大して空気極２に接触
させる。他方、第２集電体１２は、図１の場合には、径
を拡大した状態にして電解質１の外側に被せた後、自己
の弾性回復で径を縮小して燃料極３に接触させる。つま
り、第１集電体１１は、電池外側に拡大する方向の応力
により電解質１の内側に装着され、第２集電体１２は、
電池内側に縮小する方向の応力により電解質１の外側に
装着される。
【００１５】このようにして、上記の固体電解質型燃料
電池は、空気極２と第１集電体１１の接触面積、および
燃料極３と第２集電体１２の接触面積を大きく確保して
接触抵抗を低減させ、これにより発電特性が高められる
と共に、第１および第２の集電体１１，１２により電解
質１を内外から挟持する状態にして、充分な機械的強度
を維持し得るものとなる。
電池は、空気極２と第１集電体１１の接触面積、および
燃料極３と第２集電体１２の接触面積を大きく確保して
接触抵抗を低減させ、これにより発電特性が高められる
と共に、第１および第２の集電体１１，１２により電解
質１を内外から挟持する状態にして、充分な機械的強度
を維持し得るものとなる。
【００１６】固体電解質１の材料には、酸素イオン伝導
性などを有する従来公知の材料、例えば、酸化ネオジウ
ム（Ｎｄ２Ｏ３）、酸化サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３）、イ
ットリア（Ｙ２Ｏ３）、酸化スカンジウム（Ｓｃ
２Ｏ３）および酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）などを
固溶した安定化ジルコニア（ＹＳＺ）や、セリア（Ｃｅ
Ｏ２）系固溶体、酸化ビスマス固溶体、あるいはＬａＧ
ａＯ３系ペロブスカイト型固体電解質等から選択したも
のを使用するが、これらに限定されることはない。この
電解質１は、上記の材料を必要に応じて平板形状、円筒
形状または一端を閉塞した円筒形状等に成形し、高温で
焼成することにより得ることができる。
性などを有する従来公知の材料、例えば、酸化ネオジウ
ム（Ｎｄ２Ｏ３）、酸化サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３）、イ
ットリア（Ｙ２Ｏ３）、酸化スカンジウム（Ｓｃ
２Ｏ３）および酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）などを
固溶した安定化ジルコニア（ＹＳＺ）や、セリア（Ｃｅ
Ｏ２）系固溶体、酸化ビスマス固溶体、あるいはＬａＧ
ａＯ３系ペロブスカイト型固体電解質等から選択したも
のを使用するが、これらに限定されることはない。この
電解質１は、上記の材料を必要に応じて平板形状、円筒
形状または一端を閉塞した円筒形状等に成形し、高温で
焼成することにより得ることができる。
【００１７】空気極２の材料には、例えば、ＬａＳｒＭ
ｎＯ３やＬａＳｒＣｏＯ３等のペロブスカイト型酸化物
や、ＬａＳｒＧａＭｎＯ３等から選択したものを使用す
るが、これらに限定されることはない。この空気極２
は、上記の材料を電解質１の内面に塗布して形成する。
塗布方法としては、空気極２の材料にバインダー等を加
えてペースト状にしたものを任意の粘度に調整し、スプ
レー法、ディッピング法、スクリーン印刷法、スピンナ
ー法、流し塗り法および刷毛塗り法等により塗布するこ
とができる。そして、上記材料を塗布した後、風や加熱
により乾燥させ、その後、所定の温度で焼成して空気極
２を形成する。
ｎＯ３やＬａＳｒＣｏＯ３等のペロブスカイト型酸化物
や、ＬａＳｒＧａＭｎＯ３等から選択したものを使用す
るが、これらに限定されることはない。この空気極２
は、上記の材料を電解質１の内面に塗布して形成する。
塗布方法としては、空気極２の材料にバインダー等を加
えてペースト状にしたものを任意の粘度に調整し、スプ
レー法、ディッピング法、スクリーン印刷法、スピンナ
ー法、流し塗り法および刷毛塗り法等により塗布するこ
とができる。そして、上記材料を塗布した後、風や加熱
により乾燥させ、その後、所定の温度で焼成して空気極
２を形成する。
【００１８】燃料極３の材料には、例えば、ニッケル
（または酸化ニッケル）とＹＳＺから成るニッケルジル
コニアサーメット、イットリアドープセリア、マンガン
を固溶したランタンストロンチウムガレート等から選択
したものを使用するが、これらに限定されることはな
い。この燃料極３は、上記の材料を電解質１の外面に塗
布して形成する。塗布方法としては、燃料極３の材料に
バインダー等を加えてペースト状にしたものを任意の粘
度に調整し、スプレー法、ディッピング法、スクリーン
印刷法、スピンナー法、流し塗り法および刷毛塗り法等
により塗布することができる。そして、上記材料を塗布
した後、風や加熱により乾燥させ、所定の温度で焼成し
て燃料極３を形成する。
（または酸化ニッケル）とＹＳＺから成るニッケルジル
コニアサーメット、イットリアドープセリア、マンガン
を固溶したランタンストロンチウムガレート等から選択
したものを使用するが、これらに限定されることはな
い。この燃料極３は、上記の材料を電解質１の外面に塗
布して形成する。塗布方法としては、燃料極３の材料に
バインダー等を加えてペースト状にしたものを任意の粘
度に調整し、スプレー法、ディッピング法、スクリーン
印刷法、スピンナー法、流し塗り法および刷毛塗り法等
により塗布することができる。そして、上記材料を塗布
した後、風や加熱により乾燥させ、所定の温度で焼成し
て燃料極３を形成する。
【００１９】第１および第２の集電体１１，１２は、当
然のことながら電気良導体であることが必要であり、固
体電解質型燃料電池の作動温度付近において、耐酸化性
や耐還元性等の雰囲気下で安定な材料を使用する。
然のことながら電気良導体であることが必要であり、固
体電解質型燃料電池の作動温度付近において、耐酸化性
や耐還元性等の雰囲気下で安定な材料を使用する。
【００２０】第１および第２の集電体１１，１２の材料
には、例えば、銅（Ｃｕ）、銅−亜鉛（Ｃｕ−Ｚｎ）、
パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム−亜鉛（Ｐｄ−Ｚ
ｎ）、プラチナ（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ルテニウム（Ｒ
ｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル
−クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）、ニッケル−クロム−鉄（Ｎｉ
−Ｃｒ−Ｆｅ）、ニッケル−クロム−タングステン−モ
リブデン（Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ−Ｍｏ）、ニッケル−コバル
ト（Ｎｉ−Ｃｏ）、ニッケル−銅（Ｎｉ−Ｃｕ）、銀
（Ａｇ）、銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）、銀−プラチ
ナ（Ａｇ−Ｐｔ）、鉄−クロム−ニッケル（Ｆｅ−Ｃｒ
−Ｎｉ）、鉄−クロム−アルミ（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ）、
ニッケル−鉄−クロム−モリブデン（Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ
−Ｍｏ）、およびこれらを任意に組み合わせた金属を含
む合金を使用することができる。
には、例えば、銅（Ｃｕ）、銅−亜鉛（Ｃｕ−Ｚｎ）、
パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム−亜鉛（Ｐｄ−Ｚ
ｎ）、プラチナ（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ルテニウム（Ｒ
ｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル
−クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）、ニッケル−クロム−鉄（Ｎｉ
−Ｃｒ−Ｆｅ）、ニッケル−クロム−タングステン−モ
リブデン（Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ−Ｍｏ）、ニッケル−コバル
ト（Ｎｉ−Ｃｏ）、ニッケル−銅（Ｎｉ−Ｃｕ）、銀
（Ａｇ）、銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）、銀−プラチ
ナ（Ａｇ−Ｐｔ）、鉄−クロム−ニッケル（Ｆｅ−Ｃｒ
−Ｎｉ）、鉄−クロム−アルミ（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ）、
ニッケル−鉄−クロム−モリブデン（Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ
−Ｍｏ）、およびこれらを任意に組み合わせた金属を含
む合金を使用することができる。
【００２１】そして、第１および第２の集電体１１，１
２は、空気や燃料に対して透過性を有する薄板状の部材
として、図１に示す如くメッシュで構成した帯状の薄板
部材を用いるほかに、全体に多数の細孔を形成した薄板
部材を用いることも良い。また、第１および第２の集電
体１１，１２は、図１に示す如く帯状の薄板部材を螺旋
状に巻いて半径方向に弾性変形可能な円筒状に形成する
ほか、矩形状の薄板部材を円形に曲成して一部を開放し
た概略円筒状に形成し、これにより半径方向に弾性変形
可能にしても良い。
２は、空気や燃料に対して透過性を有する薄板状の部材
として、図１に示す如くメッシュで構成した帯状の薄板
部材を用いるほかに、全体に多数の細孔を形成した薄板
部材を用いることも良い。また、第１および第２の集電
体１１，１２は、図１に示す如く帯状の薄板部材を螺旋
状に巻いて半径方向に弾性変形可能な円筒状に形成する
ほか、矩形状の薄板部材を円形に曲成して一部を開放し
た概略円筒状に形成し、これにより半径方向に弾性変形
可能にしても良い。
【００２２】さらに、集電体としては、当該燃料電池が
例えば直径数ｍｍ程度の非常に細いものである場合、電
気良導体の細線から成る紐状部材、細線を縒り合せた紐
状部材、あるいは複数の縒糸をさら縒り合わせて毛糸状
やコヨリ状にした紐状部材を用いることができる。
例えば直径数ｍｍ程度の非常に細いものである場合、電
気良導体の細線から成る紐状部材、細線を縒り合せた紐
状部材、あるいは複数の縒糸をさら縒り合わせて毛糸状
やコヨリ状にした紐状部材を用いることができる。
【００２３】上記の紐状部材から成る集電体は、とく
に、電解質１の内側に装着する第１集電体１１に用いる
ことができ、電解質１の内側に装着する際には、長手方
向へ引っ張ることで径を縮小させ、電解質１の内側に挿
入した後、負荷を解除することで自己の弾性回復により
径を拡大させ、その拡大方向の応力で装着状態を維持す
ることができる。そして、このように紐状部材を用いた
集電体であっても、電解質１の内側の極（図１では空気
極）との接触面積を充分に確保することができ、接触抵
抗の低減を実現し得るものとなる。
に、電解質１の内側に装着する第１集電体１１に用いる
ことができ、電解質１の内側に装着する際には、長手方
向へ引っ張ることで径を縮小させ、電解質１の内側に挿
入した後、負荷を解除することで自己の弾性回復により
径を拡大させ、その拡大方向の応力で装着状態を維持す
ることができる。そして、このように紐状部材を用いた
集電体であっても、電解質１の内側の極（図１では空気
極）との接触面積を充分に確保することができ、接触抵
抗の低減を実現し得るものとなる。
【００２４】上記の固体電解質型燃料電池は、第１の製
造方法として、電解質１の内側と外側に空気極２の材料
と燃料極３の材料を塗布し、これらの材料を所定温度で
乾燥させた後、第１および第２の集電体１１，１２を装
着し、その後、高温で空気極２と燃料極３を焼成するこ
とにより得ることができる。
造方法として、電解質１の内側と外側に空気極２の材料
と燃料極３の材料を塗布し、これらの材料を所定温度で
乾燥させた後、第１および第２の集電体１１，１２を装
着し、その後、高温で空気極２と燃料極３を焼成するこ
とにより得ることができる。
【００２５】また、第２の製造方法としては、電解質１
の内側と外側に第１と第２の集電体１１，１２を装着し
てから、空気極２の材料と燃料極３の材料を塗布し、こ
れらの材料を所定温度で乾燥させた後、高温で空気極２
と燃料極３を焼成する方法がある。
の内側と外側に第１と第２の集電体１１，１２を装着し
てから、空気極２の材料と燃料極３の材料を塗布し、こ
れらの材料を所定温度で乾燥させた後、高温で空気極２
と燃料極３を焼成する方法がある。
【００２６】さらに、第３の製造方法としては、電解質
１の内側と外側に空気極２の材料と燃料極３の材料を塗
布し、これらの材料を所定温度で乾燥させた後、高温で
空気極２と燃料極３を焼成し、その後、第１および第２
の集電体１１，１２を装着する方法がある。
１の内側と外側に空気極２の材料と燃料極３の材料を塗
布し、これらの材料を所定温度で乾燥させた後、高温で
空気極２と燃料極３を焼成し、その後、第１および第２
の集電体１１，１２を装着する方法がある。
【００２７】上記のいずれの製造方法によっても、空気
極２と第１集電体１１の接触面積、および燃料極３と第
２集電体１２の接触面積を大きく確保して接触抵抗の低
減を図ることができると共に、第１および第２の集電体
１１，１２により電解質１を内外から挟持する状態にす
ることができ、発電特性が高く且つ充分な機械的強度を
維持し得る固体電解質型燃料電池が得られることとな
る。
極２と第１集電体１１の接触面積、および燃料極３と第
２集電体１２の接触面積を大きく確保して接触抵抗の低
減を図ることができると共に、第１および第２の集電体
１１，１２により電解質１を内外から挟持する状態にす
ることができ、発電特性が高く且つ充分な機械的強度を
維持し得る固体電解質型燃料電池が得られることとな
る。
【００２８】図２は、上記の固体電解質型燃料電池を電
池セル１５として、ケース２１に複数の電池セル１５を
収容した燃料電池を示す図である。この場合、電解質１
の耐久性を考慮すると、大口径のものよりも小口径のも
のが好適であり、集電体の作製工程を考慮すると、電解
質１の直径は１．５〜５ｍｍ程度が望ましい。また、電
解質１の厚さは１００〜５００μ程度が望ましく、電解
質１の長さは１０〜２００ｍｍ程度の長さが望ましい。
池セル１５として、ケース２１に複数の電池セル１５を
収容した燃料電池を示す図である。この場合、電解質１
の耐久性を考慮すると、大口径のものよりも小口径のも
のが好適であり、集電体の作製工程を考慮すると、電解
質１の直径は１．５〜５ｍｍ程度が望ましい。また、電
解質１の厚さは１００〜５００μ程度が望ましく、電解
質１の長さは１０〜２００ｍｍ程度の長さが望ましい。
【００２９】図示の電池セル１５は、両端から所定の範
囲に、燃料極３および第２集電体１２を設けない部分す
なわち電解質１の露出部分が形成してある。燃料電池の
ケース２１はＳＵＳ製であり、両端に隔壁２２，２３を
備えたケース本体２１Ａと、ケース本体２１Ａの両端に
固定される閉塞体２１Ｂ，２１Ｃを備えている。そし
て、両隔壁２２，２３の間に、燃料室２４を形成すると
共に、各隔壁２２，２３と個々に対応する閉塞体２１
Ｂ，２１Ｃとの間に、導入側空気室２５および排出側空
気室２６を夫々形成している。
囲に、燃料極３および第２集電体１２を設けない部分す
なわち電解質１の露出部分が形成してある。燃料電池の
ケース２１はＳＵＳ製であり、両端に隔壁２２，２３を
備えたケース本体２１Ａと、ケース本体２１Ａの両端に
固定される閉塞体２１Ｂ，２１Ｃを備えている。そし
て、両隔壁２２，２３の間に、燃料室２４を形成すると
共に、各隔壁２２，２３と個々に対応する閉塞体２１
Ｂ，２１Ｃとの間に、導入側空気室２５および排出側空
気室２６を夫々形成している。
【００３０】ケース本体２１Ａの側部には、燃料室２４
に連通する燃料導入口２７および燃料排出口２８が設け
てある。また、一方の閉塞体２１Ｂには、導入側空気室
２５に連通する空気導入口２９が設けてあり、他方の閉
塞体２１Ｃには、排出側空気室２６に連通する空気排出
口３０が設けてある。
に連通する燃料導入口２７および燃料排出口２８が設け
てある。また、一方の閉塞体２１Ｂには、導入側空気室
２５に連通する空気導入口２９が設けてあり、他方の閉
塞体２１Ｃには、排出側空気室２６に連通する空気排出
口３０が設けてある。
【００３１】複数の電池セル１５は、互いに所定の間隔
をおいた状態で、隔壁２２，２３間に掛け渡すように収
容してあると共に、電解質１が露出している両端部を隔
壁２２，２３に気密的に固定する。この固定方法として
は、例えば、電池セル１５と隔壁２２，２３の間に銀お
よびチタンを含有するロウ材を塗布し、真空中で約８０
０〜９００℃に加熱する真空ロウ付けを採用することが
できる。
をおいた状態で、隔壁２２，２３間に掛け渡すように収
容してあると共に、電解質１が露出している両端部を隔
壁２２，２３に気密的に固定する。この固定方法として
は、例えば、電池セル１５と隔壁２２，２３の間に銀お
よびチタンを含有するロウ材を塗布し、真空中で約８０
０〜９００℃に加熱する真空ロウ付けを採用することが
できる。
【００３２】また、各電池セル１５の燃料極３は、適宜
の接続部材により、空気極２側の構成部位に対する絶縁
状態を確保しつつケース外部に導かれ、当該燃料電池を
電源とする駆動部３１に接続される。他方、各電池セル
１５の空気極２は、一方の閉塞体２１Ｂを気密的に貫通
するバスバー３２によってケース外部に導かれ、駆動部
３１に接続される。
の接続部材により、空気極２側の構成部位に対する絶縁
状態を確保しつつケース外部に導かれ、当該燃料電池を
電源とする駆動部３１に接続される。他方、各電池セル
１５の空気極２は、一方の閉塞体２１Ｂを気密的に貫通
するバスバー３２によってケース外部に導かれ、駆動部
３１に接続される。
【００３３】上記の燃料電池は、電池セル１５の固定や
配線を終えた後、ケース本体２１Ａの両側に、溶接等に
よって閉塞体２１Ｂ，２１Ｃを気密的に固定することで
完成する。そして、空気導入口２９から空気（酸素）を
導入すると共に、燃料導入口２７から燃料（水素）を導
入すると、空気が、導入側空気室２５から各電池セル１
５の内側である空気極２に供給されると共に、燃料が、
燃料室２４において各電池セル１５の外側である燃料極
３に供給され、電解質１における電気化学反応により電
気エネルギーを発生させる。なお、余剰の空気やその他
のガスは、排出側空気室２６から空気排出口３０を経て
ケース外部に排出されると共に、余剰の燃料やその他の
ガスは、燃料排出口２８からケース外部に排出される。
配線を終えた後、ケース本体２１Ａの両側に、溶接等に
よって閉塞体２１Ｂ，２１Ｃを気密的に固定することで
完成する。そして、空気導入口２９から空気（酸素）を
導入すると共に、燃料導入口２７から燃料（水素）を導
入すると、空気が、導入側空気室２５から各電池セル１
５の内側である空気極２に供給されると共に、燃料が、
燃料室２４において各電池セル１５の外側である燃料極
３に供給され、電解質１における電気化学反応により電
気エネルギーを発生させる。なお、余剰の空気やその他
のガスは、排出側空気室２６から空気排出口３０を経て
ケース外部に排出されると共に、余剰の燃料やその他の
ガスは、燃料排出口２８からケース外部に排出される。
【００３４】
【実施例】（実施例１）電解質の組成として、Ｌａ
０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．１５Ｃｏ０． ０５
Ｏ３−δ（ＬＳＧＭＣ）の配合となるよう計量混合し、
これらを１１００〜１２００℃で予備焼成した後、ボー
ルミルで粉砕した。これにバインダーおよび溶剤等を加
えて混練し、押出し成形により、外径３ｍｍ、内径２．
５ｍｍの円筒を作製した。これを長さ１００ｍｍに切り
出して１４００〜１５００℃で焼成し、厚さ約２５０μ
の円筒状固体電解質を作製した。
０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．１５Ｃｏ０． ０５
Ｏ３−δ（ＬＳＧＭＣ）の配合となるよう計量混合し、
これらを１１００〜１２００℃で予備焼成した後、ボー
ルミルで粉砕した。これにバインダーおよび溶剤等を加
えて混練し、押出し成形により、外径３ｍｍ、内径２．
５ｍｍの円筒を作製した。これを長さ１００ｍｍに切り
出して１４００〜１５００℃で焼成し、厚さ約２５０μ
の円筒状固体電解質を作製した。
【００３５】空気極として、Ｓｍ０．５Ｓｒ０．５Ｃｏ
Ｏ３を用い、これにバインダーおよび溶媒を加えたもの
を電解質の内側に流し塗りでコーティングし、１８０℃
で１時間乾燥を行った。
Ｏ３を用い、これにバインダーおよび溶媒を加えたもの
を電解質の内側に流し塗りでコーティングし、１８０℃
で１時間乾燥を行った。
【００３６】第１集電体として、３３０メッシュの白金
網を幅３ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切断し、これを直径２
ｍｍの金属棒に隙間なく且つ重ならないようにして螺旋
状に巻き付け、外径が２．１〜２．３ｍｍになるように
した。このとき、金属棒の先端には切り込みを入れ、こ
の部分で白金網の先端を固定するようにし、さらに、白
金網は金属棒から取り外したときの外径（常態での外
形）が約２．８ｍｍになるようにした。そして、金属棒
に巻き付けた白金網を、内側に空気極をコーティングし
た電解質に挿入した後、金属棒を取り外して電解質の内
側に白金網を取り付けた。これにより、第１集電体であ
る白金網は、電池外側に拡大する方向の応力により電解
質の内側に装着されている。
網を幅３ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切断し、これを直径２
ｍｍの金属棒に隙間なく且つ重ならないようにして螺旋
状に巻き付け、外径が２．１〜２．３ｍｍになるように
した。このとき、金属棒の先端には切り込みを入れ、こ
の部分で白金網の先端を固定するようにし、さらに、白
金網は金属棒から取り外したときの外径（常態での外
形）が約２．８ｍｍになるようにした。そして、金属棒
に巻き付けた白金網を、内側に空気極をコーティングし
た電解質に挿入した後、金属棒を取り外して電解質の内
側に白金網を取り付けた。これにより、第１集電体であ
る白金網は、電池外側に拡大する方向の応力により電解
質の内側に装着されている。
【００３７】燃料極として、ＮｉとＣｅ０．８Ｓｍ
０．２Ｏ２の重量比が８：２になるようにしてＮｉＯと
Ｃｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ２を混合し、これにバインダー
および溶媒を加えたものを電解質の外側に流し塗りでコ
ーティングし、この際、電解質の両端部を１５ｍｍマス
キングし、その後、マスキングを取り除いて１８０℃で
１時間乾燥を行った。
０．２Ｏ２の重量比が８：２になるようにしてＮｉＯと
Ｃｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ２を混合し、これにバインダー
および溶媒を加えたものを電解質の外側に流し塗りでコ
ーティングし、この際、電解質の両端部を１５ｍｍマス
キングし、その後、マスキングを取り除いて１８０℃で
１時間乾燥を行った。
【００３８】第２集電体として、３３０メッシュの白金
網を幅３ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切断し、これを直径
２．２ｍｍの金属棒に隙間なく且つ重ならないようにし
て螺旋状に捲き付け、外径が２．３〜２．５ｍｍになる
ようにした。このとき、金属棒の先端には切り込みを入
れ、この部分で白金網の先端を固定するようにし、さら
に、白金網は金属棒から取り外したときの内径（常態で
の内径）が約２．７ｍｍになるようにした。そして、燃
料極を塗布した電解質の外側に白金網を押し広げて取り
付けた。また、白金網の両端部はさらに０．２ｍｍの白
金線で２〜３周巻くことにより固定した。これにより、
第２集電体である白金網は、電池内側に縮小する方向の
応力により電解質の外側に装着されている。
網を幅３ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切断し、これを直径
２．２ｍｍの金属棒に隙間なく且つ重ならないようにし
て螺旋状に捲き付け、外径が２．３〜２．５ｍｍになる
ようにした。このとき、金属棒の先端には切り込みを入
れ、この部分で白金網の先端を固定するようにし、さら
に、白金網は金属棒から取り外したときの内径（常態で
の内径）が約２．７ｍｍになるようにした。そして、燃
料極を塗布した電解質の外側に白金網を押し広げて取り
付けた。また、白金網の両端部はさらに０．２ｍｍの白
金線で２〜３周巻くことにより固定した。これにより、
第２集電体である白金網は、電池内側に縮小する方向の
応力により電解質の外側に装着されている。
【００３９】上記の如く電解質、空気極、第１集電体、
燃料極および第２集電体を形成した後、１１００℃で３
時間焼付けし、固体電解質型燃料電池（電池セル）を作
製した。
燃料極および第２集電体を形成した後、１１００℃で３
時間焼付けし、固体電解質型燃料電池（電池セル）を作
製した。
【００４０】（実施例２）電解質の組成として、Ｌａ
０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．１５Ｃｏ０． ０５
Ｏ３−δ（ＬＳＧＭＣ）の配合となるよう計量混合し、
これらを１１００〜１２００℃で予備焼成した後、ボー
ルミルで粉砕した。これにバインダーおよび溶剤等を加
えて混練し、押出し成形により、外径３ｍｍ、内径２．
５ｍｍの円筒を作製した。これを長さ１００ｍｍに切り
出して１４００〜１５００℃で焼成し、厚さ約２５０μ
の円筒状固体電解質を作製した。
０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．１５Ｃｏ０． ０５
Ｏ３−δ（ＬＳＧＭＣ）の配合となるよう計量混合し、
これらを１１００〜１２００℃で予備焼成した後、ボー
ルミルで粉砕した。これにバインダーおよび溶剤等を加
えて混練し、押出し成形により、外径３ｍｍ、内径２．
５ｍｍの円筒を作製した。これを長さ１００ｍｍに切り
出して１４００〜１５００℃で焼成し、厚さ約２５０μ
の円筒状固体電解質を作製した。
【００４１】空気極として、Ｓｍ０．５Ｓｒ０．５Ｃｏ
Ｏ３を用い、これにバインダーおよび溶媒を加えたもの
を電解質の内側に流し塗りでコーティングし、１８０℃
で１時間乾燥を行った。
Ｏ３を用い、これにバインダーおよび溶媒を加えたもの
を電解質の内側に流し塗りでコーティングし、１８０℃
で１時間乾燥を行った。
【００４２】第１集電体として、３３０メッシュの白金
網を幅３ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切断し、これを直径２
ｍｍの金属棒に隙間なく且つ重ならないようにして螺旋
状に捲き付け、外径が２．１〜２．３ｍｍになるように
した。このとき、金属棒の先端には切り込みを入れ、こ
の部分で白金網の先端を固定するようにし、さらに、白
金網は金属棒から取り外したときの外径が約２．８ｍｍ
になるようにした。そして、金属棒に巻き付けた白金網
を、内側に空気極をコーティングした円筒状固体電解質
の中に挿入した後、金属棒を取り外して電解質の内側に
白金網を取り付けた。
網を幅３ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切断し、これを直径２
ｍｍの金属棒に隙間なく且つ重ならないようにして螺旋
状に捲き付け、外径が２．１〜２．３ｍｍになるように
した。このとき、金属棒の先端には切り込みを入れ、こ
の部分で白金網の先端を固定するようにし、さらに、白
金網は金属棒から取り外したときの外径が約２．８ｍｍ
になるようにした。そして、金属棒に巻き付けた白金網
を、内側に空気極をコーティングした円筒状固体電解質
の中に挿入した後、金属棒を取り外して電解質の内側に
白金網を取り付けた。
【００４３】燃料極として、ＮｉとＣｅ０．８Ｓｍ
０．２Ｏ２の重量比が８：２になるようにしてＮｉＯと
Ｃｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ２を混合し、これにバインダー
および溶媒を加えたものを電解質の外側に流し塗りでコ
ーティングし、この際、電解質の両端部を１５ｍｍマス
キングし、その後、マスキングを取り除いて１８０℃で
１時間乾燥を行った。
０．２Ｏ２の重量比が８：２になるようにしてＮｉＯと
Ｃｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ２を混合し、これにバインダー
および溶媒を加えたものを電解質の外側に流し塗りでコ
ーティングし、この際、電解質の両端部を１５ｍｍマス
キングし、その後、マスキングを取り除いて１８０℃で
１時間乾燥を行った。
【００４４】第２集電体として、３３０メッシュの白金
網を幅９ｍｍ、長さ７０ｍｍに切断し、これを直径２．
２ｍｍの金属棒に白金網の長手方向と直角に巻き付け、
外径が２．３〜２．５ｍｍになるようにした。白金網
は、金属棒から取り外したときの内径が約２．７ｍｍに
なるようにし、これを外側に燃料極を塗布した電解質の
外側に押し広げて取り付けた。また、白金網の両端部
は、０．２ｍｍの白金線で２〜３周巻くことにより固定
した。
網を幅９ｍｍ、長さ７０ｍｍに切断し、これを直径２．
２ｍｍの金属棒に白金網の長手方向と直角に巻き付け、
外径が２．３〜２．５ｍｍになるようにした。白金網
は、金属棒から取り外したときの内径が約２．７ｍｍに
なるようにし、これを外側に燃料極を塗布した電解質の
外側に押し広げて取り付けた。また、白金網の両端部
は、０．２ｍｍの白金線で２〜３周巻くことにより固定
した。
【００４５】上記の如く電解質、空気極、第１集電体、
燃料極および第２集電体を形成した後、１１００℃で３
時間焼付けし、固体電解質型燃料電池（電池セル）を作
製した。
燃料極および第２集電体を形成した後、１１００℃で３
時間焼付けし、固体電解質型燃料電池（電池セル）を作
製した。
【００４６】（実施例３）電解質の組成として、Ｌａ
０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．１５Ｃｏ０． ０５
Ｏ３−δ（ＬＳＧＭＣ）の配合となるよう計量混合し、
これらを１１００〜１２００℃で予備焼成した後、ボー
ルミルで粉砕した。これにバインダーおよび溶剤等を加
えて混練し、押出し成形により外径３ｍｍ、内径２．５
ｍｍの円筒を作製した。これを長さ１００ｍｍに切り出
して１４００〜１５００℃で焼成し、厚さ約２５０μの
円筒状固体電解質を作製した。
０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．１５Ｃｏ０． ０５
Ｏ３−δ（ＬＳＧＭＣ）の配合となるよう計量混合し、
これらを１１００〜１２００℃で予備焼成した後、ボー
ルミルで粉砕した。これにバインダーおよび溶剤等を加
えて混練し、押出し成形により外径３ｍｍ、内径２．５
ｍｍの円筒を作製した。これを長さ１００ｍｍに切り出
して１４００〜１５００℃で焼成し、厚さ約２５０μの
円筒状固体電解質を作製した。
【００４７】燃料極として、ＮｉとＣｅ０．８Ｓｍ
０．２Ｏ２の重量比が８：２になるようにしてＮｉＯと
Ｃｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ２を混合し、これにバインダー
および溶媒を加えたものを電解質の外側に、流し塗りで
コーティングし、この際、電解質の両端部を１５ｍｍマ
スキングし、その後、マスキングを取り除いて１８０℃
で１時間乾燥を行った。
０．２Ｏ２の重量比が８：２になるようにしてＮｉＯと
Ｃｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ２を混合し、これにバインダー
および溶媒を加えたものを電解質の外側に、流し塗りで
コーティングし、この際、電解質の両端部を１５ｍｍマ
スキングし、その後、マスキングを取り除いて１８０℃
で１時間乾燥を行った。
【００４８】第２集電体として、３３０メッシュの白金
網を幅３ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切断し、これを直径
２．２ｍｍの金属棒に隙間なく且つ重ならないようにし
て螺旋状に捲き付け、外径が２．３〜２．５ｍｍになる
ようにした。このとき、金属棒の先端には切り込みを入
れ、この部分で白金網の先端を固定するようにした。白
金網は、金属棒から取り外したときの内径が約２．７ｍ
ｍになるようにし、これを外側に燃料極を塗布した電解
質の外側に押し広げて取り付けた。また、白金網の両端
部は、さらに０．２ｍｍの白金線で２〜３周巻くことに
より固定した。
網を幅３ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切断し、これを直径
２．２ｍｍの金属棒に隙間なく且つ重ならないようにし
て螺旋状に捲き付け、外径が２．３〜２．５ｍｍになる
ようにした。このとき、金属棒の先端には切り込みを入
れ、この部分で白金網の先端を固定するようにした。白
金網は、金属棒から取り外したときの内径が約２．７ｍ
ｍになるようにし、これを外側に燃料極を塗布した電解
質の外側に押し広げて取り付けた。また、白金網の両端
部は、さらに０．２ｍｍの白金線で２〜３周巻くことに
より固定した。
【００４９】空気極として、Ｓｍ０．５Ｓｒ０．５Ｃｏ
Ｏ３を用い、これにバインダーおよび溶媒を加えたもの
を電解質の内側に流し塗りでコーティングし、１８０℃
で１時間乾燥を行った。
Ｏ３を用い、これにバインダーおよび溶媒を加えたもの
を電解質の内側に流し塗りでコーティングし、１８０℃
で１時間乾燥を行った。
【００５０】上記の如く電解質、燃料極、第２集電体お
よび空気極を形成した後、１１００℃で３時間焼付けし
た。
よび空気極を形成した後、１１００℃で３時間焼付けし
た。
【００５１】次に、第１集電体として、鉄−クロム−ニ
ッケル（Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ）を約１０μの繊維状にし且
つ一本ずつ波打たせたものを１５０本束ねて、平均外径
が約２．８ｍｍの毛糸状の集電体を作製した。そして、
集電体の端部を細い針金で縛り、同集電体を長手方向に
引っ張った状態にして、内側に空気極をコーティング焼
成した電解質に挿入し、その後、負荷を解除することに
より電解質の内側に毛糸状の集電体を装着して固体電解
質型燃料電池（電池セル）を作製した。
ッケル（Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ）を約１０μの繊維状にし且
つ一本ずつ波打たせたものを１５０本束ねて、平均外径
が約２．８ｍｍの毛糸状の集電体を作製した。そして、
集電体の端部を細い針金で縛り、同集電体を長手方向に
引っ張った状態にして、内側に空気極をコーティング焼
成した電解質に挿入し、その後、負荷を解除することに
より電解質の内側に毛糸状の集電体を装着して固体電解
質型燃料電池（電池セル）を作製した。
【００５２】（実施例４）電解質の組成として、Ｌａ
０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．１５Ｃｏ０． ０５
Ｏ３−δ（ＬＳＧＭＣ）の配合となるよう計量混合し、
これらを１１００〜１２００℃で予備焼成した後、ボー
ルミルで粉砕した。これにバインダーおよび溶剤等を加
えて混練し、押出し成形により外径３ｍｍ、内径２．５
ｍｍの円筒を作製した。これを長さ１００ｍｍに切り出
して１４００〜１５００℃で焼成し、厚さ約２５０μの
円筒状固体電解質を作製した。
０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．１５Ｃｏ０． ０５
Ｏ３−δ（ＬＳＧＭＣ）の配合となるよう計量混合し、
これらを１１００〜１２００℃で予備焼成した後、ボー
ルミルで粉砕した。これにバインダーおよび溶剤等を加
えて混練し、押出し成形により外径３ｍｍ、内径２．５
ｍｍの円筒を作製した。これを長さ１００ｍｍに切り出
して１４００〜１５００℃で焼成し、厚さ約２５０μの
円筒状固体電解質を作製した。
【００５３】燃料極として、ＮｉとＣｅ０．８Ｓｍ
０．２Ｏ２の重量比が８：２になるようにして、ＮｉＯ
とＣｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ２を混合し、これにバインダ
ーおよび溶媒を加えたものを電解質の外側に流し塗りで
コーティングし、この際、電解質の両端部を１５ｍｍマ
スキングし、その後、マスキングを取り除いて１８０℃
で１時間乾燥を行った。
０．２Ｏ２の重量比が８：２になるようにして、ＮｉＯ
とＣｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ２を混合し、これにバインダ
ーおよび溶媒を加えたものを電解質の外側に流し塗りで
コーティングし、この際、電解質の両端部を１５ｍｍマ
スキングし、その後、マスキングを取り除いて１８０℃
で１時間乾燥を行った。
【００５４】第２集電体として、３３０メッシュの白金
網を幅３ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切断し、これを直径
２．２ｍｍの金属棒に隙間なく且つ重ならないようにし
て螺旋状に捲き付け、外径が２．３〜２．５ｍｍになる
ようにした。このとき、金属棒の先端には切り込みを入
れ、この部分で白金網の先端を固定するようにした。白
金網は、金属棒から取り外したときの内径が約２．７ｍ
ｍになるようにし、これを外側に燃料極を塗布した電解
質の外側に押し広げて取り付けた。また、白金網の両端
部は、０．２ｍｍの白金線で２〜３周巻くことにより固
定した。
網を幅３ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切断し、これを直径
２．２ｍｍの金属棒に隙間なく且つ重ならないようにし
て螺旋状に捲き付け、外径が２．３〜２．５ｍｍになる
ようにした。このとき、金属棒の先端には切り込みを入
れ、この部分で白金網の先端を固定するようにした。白
金網は、金属棒から取り外したときの内径が約２．７ｍ
ｍになるようにし、これを外側に燃料極を塗布した電解
質の外側に押し広げて取り付けた。また、白金網の両端
部は、０．２ｍｍの白金線で２〜３周巻くことにより固
定した。
【００５５】空気極として、Ｓｍ０．５Ｓｒ０．５Ｃｏ
Ｏ３を用い、これにバインダーおよび溶媒を加えたもの
を電解質の内側に流し塗りでコーティングし、１８０℃
で１時間乾燥を行った。
Ｏ３を用い、これにバインダーおよび溶媒を加えたもの
を電解質の内側に流し塗りでコーティングし、１８０℃
で１時間乾燥を行った。
【００５６】上記の如く電解質、燃料極、第２集電体お
よび空気極を形成した後、１１００℃で３時間焼付けし
た。
よび空気極を形成した後、１１００℃で３時間焼付けし
た。
【００５７】次に、第１集電体として、鉄−クロム−ニ
ッケル（Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ）を約１０μの繊維状にした
ものを３０本束ね、これを縒り合せたものを５束作製
し、この５束をさらに縒り合せて、平均外径が約２．８
ｍｍのコヨリ状集電体を作製した。そして、この集電体
を、内側に空気極をコーティング焼成した電解質に挿入
し、同集電体を電解質の内側に取り付けて固体電解質型
燃料電池（電池セル）を作製した。
ッケル（Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ）を約１０μの繊維状にした
ものを３０本束ね、これを縒り合せたものを５束作製
し、この５束をさらに縒り合せて、平均外径が約２．８
ｍｍのコヨリ状集電体を作製した。そして、この集電体
を、内側に空気極をコーティング焼成した電解質に挿入
し、同集電体を電解質の内側に取り付けて固体電解質型
燃料電池（電池セル）を作製した。
【００５８】（実施例５）電解質の組成として、Ｌａ
０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．１５Ｃｏ０． ０５
Ｏ３−δ（ＬＳＧＭＣ）の配合となるよう計量混合し、
これらを１１００〜１２００℃で予備焼成した後、ボー
ルミルで粉砕した。これにバインダーおよび溶剤等を加
えて混練し、押出し成形により外径３ｍｍ、内径２．５
ｍｍの円筒を作製した。これを長さ１００ｍｍに切り出
して１４００〜１５００℃で焼成し、厚さ約２５０μの
円筒状固体電解質を作製した。
０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．１５Ｃｏ０． ０５
Ｏ３−δ（ＬＳＧＭＣ）の配合となるよう計量混合し、
これらを１１００〜１２００℃で予備焼成した後、ボー
ルミルで粉砕した。これにバインダーおよび溶剤等を加
えて混練し、押出し成形により外径３ｍｍ、内径２．５
ｍｍの円筒を作製した。これを長さ１００ｍｍに切り出
して１４００〜１５００℃で焼成し、厚さ約２５０μの
円筒状固体電解質を作製した。
【００５９】第１集電体として、３３０メッシュの白金
網を幅３ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切断し、これを直径２
ｍｍの金属棒に隙間なく且つ重ならないようにして螺旋
状に捲き付け、外径が２．１〜２．３ｍｍになるように
した。このとき、金属棒の先端には切り込みを入れ、こ
の部分で白金網の先端を固定するようにし、さらに、白
金網は、金属棒から取り外したときの外径が約２．８ｍ
ｍになるようにした。そして、金属棒に巻き付けた白金
網を電解質に挿入し、金属棒を取り外して電解質の内側
に白金網を取り付けた。
網を幅３ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切断し、これを直径２
ｍｍの金属棒に隙間なく且つ重ならないようにして螺旋
状に捲き付け、外径が２．１〜２．３ｍｍになるように
した。このとき、金属棒の先端には切り込みを入れ、こ
の部分で白金網の先端を固定するようにし、さらに、白
金網は、金属棒から取り外したときの外径が約２．８ｍ
ｍになるようにした。そして、金属棒に巻き付けた白金
網を電解質に挿入し、金属棒を取り外して電解質の内側
に白金網を取り付けた。
【００６０】空気極として、Ｓｍ０．５Ｓｒ０．５Ｃｏ
Ｏ３を用い、これにバインダーおよび溶媒を加えたもの
を、白金網を取り付けた電解質の内側に流し塗りでコー
ティングし、１８０℃で１時間乾燥を行った。
Ｏ３を用い、これにバインダーおよび溶媒を加えたもの
を、白金網を取り付けた電解質の内側に流し塗りでコー
ティングし、１８０℃で１時間乾燥を行った。
【００６１】第２集電体として、３３０メッシュの白金
網を幅３ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切断し、これを直径
２．２ｍｍの金属棒に隙間なく且つ重ならないようにし
て螺旋状に捲き付け、外径が２．３〜２．５ｍｍになる
ようにした。このとき、金属棒の先端には切り込みを入
れ、この部分で白金網の先端を固定するようにした。白
金網は、金属棒から取り外したときの内径が約２．７ｍ
ｍになるようにし、電解質の外側に押し広げて取り付け
た。また、白金網の両端部はさらに０．２ｍｍの白金線
で２〜３周巻くことにより固定した。
網を幅３ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切断し、これを直径
２．２ｍｍの金属棒に隙間なく且つ重ならないようにし
て螺旋状に捲き付け、外径が２．３〜２．５ｍｍになる
ようにした。このとき、金属棒の先端には切り込みを入
れ、この部分で白金網の先端を固定するようにした。白
金網は、金属棒から取り外したときの内径が約２．７ｍ
ｍになるようにし、電解質の外側に押し広げて取り付け
た。また、白金網の両端部はさらに０．２ｍｍの白金線
で２〜３周巻くことにより固定した。
【００６２】燃料極として、ＮｉとＣｅ０．８Ｓｍ
０．２Ｏ２の重量比が８：２になるようにして、ＮｉＯ
とＣｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ２を混合し、これにバインダ
ーおよび溶媒を加えたものを電解質の外側に流し塗りで
コーティングし、この際、電解質の両端部を１５ｍｍマ
スキングし、その後、マスキングを取り除いて１８０℃
で１時間乾燥を行った。
０．２Ｏ２の重量比が８：２になるようにして、ＮｉＯ
とＣｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ２を混合し、これにバインダ
ーおよび溶媒を加えたものを電解質の外側に流し塗りで
コーティングし、この際、電解質の両端部を１５ｍｍマ
スキングし、その後、マスキングを取り除いて１８０℃
で１時間乾燥を行った。
【００６３】上記の如く電解質、第１集電体、空気極、
第２集電体および燃料極を形成した後、１１００℃で３
時間焼付けし、固体電解質型燃料電池（電池セル）を作
製した。
第２集電体および燃料極を形成した後、１１００℃で３
時間焼付けし、固体電解質型燃料電池（電池セル）を作
製した。
【００６４】（実施例６）実施例１で作製した固体電解
質型燃料電池を電池セルとし、この電池セルを９本用い
て図１に示す燃料電池を作製した。この際、各電池セル
（１５）の両端をＳＵＳ製の隔壁（２２，２３）に差込
み、差込み部にチタンと銀を含有する真空ロウ付け用の
ロウ材を充填し、真空ロウ付け炉にセットした。そし
て、約３５０℃で１時間真空乾燥し、さらに、温度を約
５００℃に設定して２時間真空乾燥した。そしてさら
に、２時間で８５０℃まで昇温させ、８５０℃で０．５
時間保持した後、室温まで冷却して取り出した。
質型燃料電池を電池セルとし、この電池セルを９本用い
て図１に示す燃料電池を作製した。この際、各電池セル
（１５）の両端をＳＵＳ製の隔壁（２２，２３）に差込
み、差込み部にチタンと銀を含有する真空ロウ付け用の
ロウ材を充填し、真空ロウ付け炉にセットした。そし
て、約３５０℃で１時間真空乾燥し、さらに、温度を約
５００℃に設定して２時間真空乾燥した。そしてさら
に、２時間で８５０℃まで昇温させ、８５０℃で０．５
時間保持した後、室温まで冷却して取り出した。
【００６５】次に、各電池セル（１５）の外側に作製し
た第２集電体（１２）をＳＵＳ製隔壁（２２）の内側に
ボルトで接続した。そして、隔壁（２２，２３）をＳＵ
Ｓ製ケース本体（２１Ａ）に取り付け、双方の間を溶接
によりシールした。
た第２集電体（１２）をＳＵＳ製隔壁（２２）の内側に
ボルトで接続した。そして、隔壁（２２，２３）をＳＵ
Ｓ製ケース本体（２１Ａ）に取り付け、双方の間を溶接
によりシールした。
【００６６】次に、内側に作製した第１集電体（１１）
をバスバー（３２）により接続し、ケース本体（２１
Ａ）にＳＵＳ製閉塞体（２１Ｂ）を溶接により取り付け
ると共に、閉塞体（２１Ｂ）を通してバスバー（３２）
を外部に取り出し、その貫通部をロウ材によりシールし
た。また、ケース本体（２１Ａ）の外側に燃料極側の電
極を取り出し、さらに、ケース本体（２１Ａ）にＳＵＳ
製の他方の閉塞体（２１Ｃ）を溶接により固定した。
をバスバー（３２）により接続し、ケース本体（２１
Ａ）にＳＵＳ製閉塞体（２１Ｂ）を溶接により取り付け
ると共に、閉塞体（２１Ｂ）を通してバスバー（３２）
を外部に取り出し、その貫通部をロウ材によりシールし
た。また、ケース本体（２１Ａ）の外側に燃料極側の電
極を取り出し、さらに、ケース本体（２１Ａ）にＳＵＳ
製の他方の閉塞体（２１Ｃ）を溶接により固定した。
【００６７】（比較例１）電解質の組成として、Ｌａ
０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．１５Ｃｏ０． ０５
Ｏ３−δ（ＬＳＧＭＣ）の配合となるよう計量混合し、
これらを１１００〜１２００℃で予備焼成した後、ボー
ルミルで粉砕した。これにバインダーおよび溶剤等を加
えて混練し、押出し成形により外径３ｍｍ、内径２．５
ｍｍの円筒を作製した。これを長さ１００ｍｍに切り出
して１４００〜１５００℃で焼成し、厚さ約２５０μの
円筒状固体電解質を作製した。
０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．１５Ｃｏ０． ０５
Ｏ３−δ（ＬＳＧＭＣ）の配合となるよう計量混合し、
これらを１１００〜１２００℃で予備焼成した後、ボー
ルミルで粉砕した。これにバインダーおよび溶剤等を加
えて混練し、押出し成形により外径３ｍｍ、内径２．５
ｍｍの円筒を作製した。これを長さ１００ｍｍに切り出
して１４００〜１５００℃で焼成し、厚さ約２５０μの
円筒状固体電解質を作製した。
【００６８】空気極として、Ｓｍ０．５Ｓｒ０．５Ｃｏ
Ｏ３を用い、これにバインダーおよび溶媒を加えたもの
を電解質の内側に流し塗りでコーティングし、１８０℃
で１時間乾燥を行った。
Ｏ３を用い、これにバインダーおよび溶媒を加えたもの
を電解質の内側に流し塗りでコーティングし、１８０℃
で１時間乾燥を行った。
【００６９】第１集電体として、０．２ｍｍの白金線を
１ｍｍの間隔で直径２ｍｍの金属棒に螺旋状に巻き付
け、金属棒から取り外したときの外径が約２．５ｍｍに
なるようにした。金属棒から取り外した螺旋状ワイヤ
を、内側に空気極をコーティングした電解質の中に通し
て取り付けた。
１ｍｍの間隔で直径２ｍｍの金属棒に螺旋状に巻き付
け、金属棒から取り外したときの外径が約２．５ｍｍに
なるようにした。金属棒から取り外した螺旋状ワイヤ
を、内側に空気極をコーティングした電解質の中に通し
て取り付けた。
【００７０】燃料極として、ＮｉとＣｅ０．８Ｓｍ
０．２Ｏ２の重量比が８：２になるようにして、ＮｉＯ
とＣｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ２を混合し、これにバインダ
ーおよび溶媒を加えたものを電解質の外側に流し塗りで
コーティングし、この際、電解質の両端部を１５ｍｍマ
スキングし、その後、マスキングを取り除いて１８０℃
で１時間乾燥を行った。
０．２Ｏ２の重量比が８：２になるようにして、ＮｉＯ
とＣｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ２を混合し、これにバインダ
ーおよび溶媒を加えたものを電解質の外側に流し塗りで
コーティングし、この際、電解質の両端部を１５ｍｍマ
スキングし、その後、マスキングを取り除いて１８０℃
で１時間乾燥を行った。
【００７１】第２集電体として、０．２ｍｍの白金線を
１ｍｍの間隔で前述の電解質の外側に巻き付けた。ま
た、巻き付けた白金線の両端部は、０．２ｍｍの白金線
で２〜３周巻くことにより固定した。
１ｍｍの間隔で前述の電解質の外側に巻き付けた。ま
た、巻き付けた白金線の両端部は、０．２ｍｍの白金線
で２〜３周巻くことにより固定した。
【００７２】上記の如く電解質、空気極、第１集電体、
燃料極および第２集電体を形成した後、１１００℃で３
時間焼付けして固体電解質型燃料電池（電池セル）を作
製した。
燃料極および第２集電体を形成した後、１１００℃で３
時間焼付けして固体電解質型燃料電池（電池セル）を作
製した。
【００７３】（性能評価）実施例１〜５および比較例に
ついては、ＳＯＦＣ評価装置に、円筒型の固体電解質型
燃料電池の評価専用治具を取り付け、空気極側に空気を
供給するとともに燃料極側に水素を供給し、６５０℃で
のＩＶ特性から発電特性を評価した。実施例６について
は、酸素および水素を用いたスタック評価装置におい
て、６５０℃での発電特性を評価した。その結果を表１
に示す。
ついては、ＳＯＦＣ評価装置に、円筒型の固体電解質型
燃料電池の評価専用治具を取り付け、空気極側に空気を
供給するとともに燃料極側に水素を供給し、６５０℃で
のＩＶ特性から発電特性を評価した。実施例６について
は、酸素および水素を用いたスタック評価装置におい
て、６５０℃での発電特性を評価した。その結果を表１
に示す。
【００７４】
【表１】
【００７５】表１から明らかなように、実施例１〜５
は、比較例１に比べて発電特性が大幅に高いものとなっ
ており、また、実施例６では、複数の電池セルを用いた
燃料電池として充分な発電特性を有するものであること
を確認した。
は、比較例１に比べて発電特性が大幅に高いものとなっ
ており、また、実施例６では、複数の電池セルを用いた
燃料電池として充分な発電特性を有するものであること
を確認した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる固体電解質型燃料電池の一例を
説明する側面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
説明する側面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図２】図１に示す固体電解質型燃料電池を電池セルと
して複数使用した燃料電池を説明する断面図である。
して複数使用した燃料電池を説明する断面図である。
１電解質
２空気極
３燃料極
１１第１集電体
１２第２集電体
１５電池セル（固体電解質型燃料電池）
２１ケース
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 櫛引 圭子
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産
自動車株式会社内
(72)発明者 内山 誠
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産
自動車株式会社内
Ｆターム(参考） 5H018 AA06 BB01 BB06 BB08 BB11
BB12 CC03 DD03 DD05 EE02
EE03 EE10 EE12 EE13 HH03
5H026 AA06 BB01 BB04 CV02 CX10
HH03
Claims (7)
- 【請求項１】 円筒状を成す電解質の内側に空気極およ
び燃料極のうちの一方の極を備えると共に、電解質の外
側に他方の極を備えた円筒型の固体電解質型燃料電池で
あって、電池外側に拡大する方向の応力により電解質の
内側に装着される第１集電体と、電池内側に縮小する方
向の応力により電解質の外側に装着される第２集電体を
備えたことを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】 第１および第２の集電体が、半径方向に
弾性変形可能な概略円筒状を成しており、第１集電体が
常態において電解質の内径よりも大きい外径を有すると
共に、第２集電体が常態において電解質の外径よりも小
さい内径を有することを特徴とする請求項１に記載の固
体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】 第１および第２の集電体が、空気や燃料
に対して透過性を有する薄板部材、および細線から成る
紐状部材から選択されたものであることを特徴とする請
求項１または２に記載の - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の固体電
解質型燃料電池を製造するに際し、電解質の内側および
外側に一方および他方の極の材料を塗布した後、第１お
よび第２の集電体を設け、一方および他方の極を焼成す
ることを特徴とする固体電解質型燃料電池の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１〜３のいずれかに記載の固体電
解質型燃料電池を製造するに際し、電解質の内側および
外側に第１および第２の集電体を設け、電解質の内側お
よび外側に一方および他方の極の材料を塗布した後、一
方および他方の極を焼成することを特徴とする固体電解
質型燃料電池の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１〜３のいずれかに記載の固体電
解質型燃料電池を製造するに際し、電解質の内側および
外側に一方および他方の極の材料を塗布した後、一方お
よび他方の極を焼成し、第１および第２の集電体を設け
ることを特徴とする固体電解質型燃料電池の製造方法。 - 【請求項７】 請求項１〜３のいずれかに記載の固体電
解質型燃料電池を電池セルとし、ケースに複数の電池セ
ルを収容したことを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002117017A JP2003317725A (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 固体電解質型燃料電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002117017A JP2003317725A (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 固体電解質型燃料電池およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003317725A true JP2003317725A (ja) | 2003-11-07 |
Family
ID=29534352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002117017A Pending JP2003317725A (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 固体電解質型燃料電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003317725A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005327529A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 円筒型燃料電池およびその製造方法 |
| JP2005353484A (ja) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Toyota Motor Corp | チューブ型燃料電池用膜電極複合体およびチューブ型燃料電池用集電体 |
| JP2006190631A (ja) * | 2004-12-09 | 2006-07-20 | Nissan Motor Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池用空気極及びその製造方法 |
| JP2006216421A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用膜電極複合体 |
| JP2006216419A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用膜電極複合体に用いられる内側集電体、および燃料電池用膜電極複合体 |
| JP2007012287A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及び燃料電池スタック並びに燃料電池 |
| US7566509B2 (en) | 2003-11-18 | 2009-07-28 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Tubular fuel cell and method of producing the same |
| KR101300469B1 (ko) * | 2011-11-30 | 2013-08-27 | (주)빅텍 | 고체산화물 연료 전지 |
| JP2015015224A (ja) * | 2013-07-03 | 2015-01-22 | コリア インスティテュート オブ エナジー リサーチ | 熱変換発電セルの内部集電構造及び製造方法 |
| US9147887B2 (en) | 2010-01-21 | 2015-09-29 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel cell module |
| DE102020203482A1 (de) | 2020-03-18 | 2021-09-23 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Brennstoffzelleneinheit |
-
2002
- 2002-04-19 JP JP2002117017A patent/JP2003317725A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4720238B2 (ja) * | 2004-12-09 | 2011-07-13 | 日産自動車株式会社 | 固体酸化物形燃料電池用空気極及びその製造方法 |
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| JP2006216419A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用膜電極複合体に用いられる内側集電体、および燃料電池用膜電極複合体 |
| JP2007012287A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及び燃料電池スタック並びに燃料電池 |
| US9147887B2 (en) | 2010-01-21 | 2015-09-29 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel cell module |
| KR101300469B1 (ko) * | 2011-11-30 | 2013-08-27 | (주)빅텍 | 고체산화물 연료 전지 |
| JP2015015224A (ja) * | 2013-07-03 | 2015-01-22 | コリア インスティテュート オブ エナジー リサーチ | 熱変換発電セルの内部集電構造及び製造方法 |
| DE102020203482A1 (de) | 2020-03-18 | 2021-09-23 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Brennstoffzelleneinheit |
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