JP2003346842A

JP2003346842A - 固体酸化物型燃料電池用セル板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003346842A
Application number: JP2002149201A
Authority: JP
Inventors: Noritoshi Sato; 文紀佐藤; Keiko Kushibiki; 圭子櫛引; Mitsugi Yamanaka; 貢山中
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2003-12-05
Anticipated expiration: 2022-05-23
Also published as: JP3963122B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発電時の損失である抵抗過電圧と濃度過電圧
の両方を低減すると共に、機械的強度を向上することが
でき、高性能、かつ信頼性の高い燃料電池を得ることが
できる電解質支持型の固体酸化物型燃料電池用セル板、
およびこのようなセル板の製造方法を提供する。【解決手段】固体酸化物からなる電解質層２を燃料極
層３と空気極層４の間に挟持してなる電解質支持型の燃
料電池用セル板１において、電解質層２を薄板状に形成
すると共に、薄板状電解質層２に当該薄板状電解質層自
身を支持する補強リブ２ｂを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は固体酸化物型燃料電
池に係わり、特に発電性能および信頼性に優れる電池構
造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ジルコニアなどの酸化物固体電解質を用
いる燃料電池である固体酸化物型燃料電池は、その動作
温度が８００〜１１００℃程度と高温であるため、他の
型式の燃料電池と比較して幾多の特徴を持っている。す
なわち、メタン等の内部改質ができるため発電装置とし
ての構成の簡素化が可能、排熱利用による高効率化が可
能、電解質の散逸の問題がないので取扱が容易、また、
水素と共に一酸化炭素も燃料として使用できるため石炭
ガスとの組合せに適するなどの特長を持っている。さら
に、これらの特徴に加えて、ガスタービン等との複合発
電も期待されるなど、次世代型の燃料電池として有望視
されている。

【０００３】このような固体酸化物型燃料電池は、電解
質である固体電解質と、この固体電解質を間に挟んで互
いに対峙する関係で配置された燃料極と空気極とを基本
構成要素として備えている。そして、燃料極に燃料ガス
を、また空気極に空気を供給することによって、電気化
学反応によって直流電力を得ることができる。この固体
酸化物型燃料電池用セルは、その構成に関する基本形に
よって、現時点では円筒型と平板型とに大別され、平板
型については、電解質支持型と電極支持型の２方式のも
のが現時点で知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このうち電解質支持型
は、焼結法などによって作製された自立できる固体電解
質層と、この固体電解質層の両側に燃料極と空気極とを
層状に形成した構成を備えている。電極支持型は固体電
解質層、燃料極層、空気極層の支持体である平板状のセ
ル基板の上に、まず、燃料極層及び空気極層のうちのい
ずれか一方の電極、次に固体電解質、最後に他方の電極
をそれぞれ層状に形成することによって作製することが
できる。電極支持型におけるセル基板は、一方の電極を
兼ねたものも知られている。図８および図９は、このよ
うな電極支持型の固体酸化物型燃料電池セルの構造例を
示すものであり、図中１０１は燃料極層、１０２は電解
質層、１０３は空気極層、そして１０４はインターコネ
クタ（セパレータ）をそれぞれ示している。

【０００５】このような固体酸化物型燃料電池におい
て、発電効率低下のもとになる主な要因としては、電解
質自身のオーム抵抗による抵抗過電圧、空気極における
濃度過電圧（酸素の反応場への供給速度、および生成物
の脱着速度に起因）、燃料極における濃度過電圧（燃料
ガスの反応場への供給速度および生成物の脱着速度に起
因）に分類される。そのため、発電効率を上げるために
は、電解質の導電率を上げると共に電解質層を極力薄く
することが必要であり、電極部においては反応界面部分
へそれぞれの燃料ガス、空気を供給すると共に反応生成
物を脱着するための適度な気孔率が必要である。

【０００６】しかし、実際には、電解質支持型において
は電解質にセル全体を支えるような機械的強度を付与す
る必要があることから、極端な薄膜を使用することはで
きず、厚さはうすくとも２００μｍ程度となってしまい
電解質層での抵抗過電圧による損失の原因となる。

【０００７】一方、電極支持型の場合、ガスの供給・排
出を考慮した気孔率をもった多孔質の基板上に薄い電解
質を形成しなくてはならないが、多孔質基板上にその気
孔と同程度の厚さの薄膜を形成するのは極めて難しい。
これは、例えば多孔質基板上にスラリなどを塗布しても
その膜厚が気孔に比べて十分に厚くないと、気孔内に垂
れ下がったり、しみ込んだりするために、均一な厚さの
膜が得られず、その後の焼成過程でクラックの発生が生
じるからである。このようなクラックやピンホールの発
生は、燃料極側の燃料ガスが空気極側に漏れるため、起
電力の低下を引き起こすことになる。

【０００８】また、電極支持型では、多孔質な電極基板
がそのセルを機械的に支持することになるが、電解質−
電極間の反応界面へのガス供給を考慮するとかなり多孔
質な構造が要求される一方、機械的強度も求められるこ
とから、電極基板はｍｍ単位の厚さとなってしまう。そ
のためガスは多孔質ながら厚い基板のなかを流れていく
ことになり、濃度過電圧の原因となる。また、１枚のセ
ルが厚くなることから積層した場合の積層密度も低く、
スタック体積あたりの発電面積が減少し、発電効率の低
下を招くことになる。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、従来の固体酸化物型燃料電池
における上記課題に着目してなされたものであって、発
電時の損失である抵抗過電圧と濃度過電圧の両方を低減
すると共に、機械的強度を向上することができ、高性
能、かつ信頼性の高い燃料電池を得ることができる電解
質支持型の固体酸化物型燃料電池用セル板、およびこの
ようなセル板の製造方法を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる固体酸化
物型燃料電池用セル板は、固体酸化物からなる電解質層
を燃料極層と空気極層の間に挟持してなる電解質支持型
の燃料電池用セル板において、前記電解質層が薄板状を
なし、当該薄板状電解質層を支持する補強リブを備えて
いる構成としたことを特徴としており、固体酸化物型燃
料電池用セル板におけるこのような構成を前述した従来
の課題を解決するための手段としている。

【００１１】また、本発明に係わる固体酸化物型燃料電
池用セル板の製造方法は、電解質層を成形したのち、も
しくは焼成したのちに研磨加工を施す構成、あるいは薄
板状電解質層と補強リブをそれぞれ別個に成形し、薄板
状電解質層と補強リブの一方もしくは両方を焼成した後
に、スラリーを塗布して熱処理することにより前記薄板
状電解質層と補強リブとを接合する構成としたことを特
徴としている。

【００１２】さらに、本発明に係わる固体酸化物型燃料
電池スタックは、本発明に係わる上記固体酸化物型燃料
電池用セル板をインターコネクタを介して積層してなる
構成とし、本発明に係わる固体酸化物型燃料電池は、上
記固体酸化物型燃料電池スタックを備えた構成としたこ
とを特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明においては、電解質支持型
の燃料電池用セル板における電解質層が薄板状をなし、
かつ電解質層自身を支持する補強リブを備えている構
成、すなわち電解質支持型の固体酸化物型燃料電池にお
いて支持体となる電解質層を発電機能を担う薄板部分
と、強度を担う補強リブとにより構成したものであるか
ら、電解質として機能する部分を薄くすることが可能と
なり、電解質支持型のセル板において問題となる電解質
自身のオーム抵抗による抵抗過電圧が電極支持型なみに
低減するとともに、補強リブによってセル板の強度を保
持できることから電極支持型のセル板において電極層が
厚いことによって問題になる反応場へのガスの供給の遅
れなどによる濃度過電圧が電解質支持型と同等レベルに
低減することになる。

【００１４】また、セル板の機械的強度を担う部分を発
電特性に影響の少ない補強リブに帰属させていることか
ら、従来の電解質支持型、電極支持型のセル板において
は、強度をあげるために電解質層あるいは電極層を厚く
すると性能が低下するというトレードオフの関係となっ
てしまうが、本発明においては性能の低下をほとんど招
くことなくその機械的強度を上げることができるので、
作製時の破損が防止でき、また燃料電池の信頼性が向上
することになる。また、支持体である電解質層に電極を
形成したセル板同士は、インターコネクタによって接続
することになるが、その間の電気的な抵抗は接続する際
の押圧力の大小に依存する。本発明においては、各セル
板が十分な機械的強度を有していることから、十分な押
圧力を与えることによって、セル板−インターコネクタ
間の接触抵抗が低減する。さらに、補強リブの付与によ
りセルの強度が上がることからその大型化が可能とな
り、集電・マニホールド等、発電に寄与しない補器類の
占める割合を相対的に低下させることができ、燃料電池
を構成した場合の実効的な発電部分が拡大され、発電効
率が大幅に向上することになる。

【００１５】このとき、補強リブによって形成される枠
形状を三角形、四角形、あるいは六角形等とすることも
でき、これによってセル板全体の強度が上がると共に、
外部からかかった荷重を均等に分散し、電解質層の破損
を効果的に防止することができる。また、隣接する補強
リブ間に、例えば当該補強リブよりも薄い補助リブを設
けることもでき、これによって主たる補強リブによって
支持されている電解質層の薄板状部分をさらに強化する
こともできる。

【００１６】本発明において、電解質材料としては、酸
素イオン導電性を有する公知の材料、例えばイットリア
安定化ジルコニア（以下、「ＹＳＺ」と略称する）、Ｓ
ＳＺ（スカンジュウム安定化ジルコニア）、ＳＤＣ（サ
マリウム・ドープ・セリア）、ＬＳＧＭ（ランタンガレ
ート）系などを使用することができるが、これらのみに
限定されるものではない。

【００１７】また、燃料極材料としては、ＮｉＯ−ＹＳ
Ｚ、Ｎｉ−ＳＤＣ、Ｐｔなどを使用することができる。
そして、空気極材料としては、Ｌａ_１−ＸＳｒ_ＸＭｎＯ
_３（以下、「ＬＳＭ」と略称する）、ＬＣＭ（Ｌａ
_１−ＸＣａ_ＸＭｎＯ_３）、ＬＳＣ（Ｌａ_１−ＸＳｒ_ＸＣ
ｏＯ_３）、Ｐｔなどを使用することができるが、これら
のみに限定されるものではない。

【００１８】上記補強リブは、薄板部分と同じ電解質材
料で形成することができ、これによって、電解質層の成
形が容易になると共に、温度変化時の熱膨張差に起因す
る内部応力や電解質層の反りを防止することができ、セ
ルおよび燃料電池の信頼性をさらに向上することができ
るようになる。

【００１９】一方、上記補強リブを薄板部分の電解質材
料とは異なる材料によって形成することも可能であり、
この場合には補強リブ部分の材料を強度的に優れた安価
な材料を選択することによって、さらに高強度を備えた
低コストのセル板が得られることになる。なお、電解質
層内の内部応力を抑制し、反りや剥離を防止するには、
熱膨張係数差が１０％以内の材料を選択する必要があ
る。このような材料の組み合わせとしては、電解質の薄
板状部分の材料として、ＹＳＺ、ＳＳＺ、ＳＤＣ、ＬＳ
ＧＭなどを用いた場合には、例えばジルコニア、アルミ
ナ、チタニア、マグネシア、あるいはこれらの混合物で
熱膨張係数を調製したものを補強リブの材料として使用
することができる。

【００２０】また、補強リブの材料として導電性（電子
伝導性）を有する材料、例えばＴｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐ
ｔ、Ａｇ、あるいはこれらのうちの任意の混合金属を分
散させたＹＳＺ、ＣｅＯなどを用いることもできる。こ
れにより集電層の抵抗を低減することができ、燃料電池
全体の内部抵抗を下げて、発電効率がさらに向上するこ
とになる。

【００２１】さらに、電解質層を成形あるいは焼成した
後、当該電解質層に研磨加工を施すことも必要に応じて
望ましく、これによって、従来の電解質支持型セル板に
較べて、より一層薄い電解質層を実現することができ、
電解質自身のオーム抵抗による抵抗過電圧を低減して、
さらに発電効率が上がることになる。

【００２２】さらにまた、電解質層の薄板部分を作製し
た後に、別途作製した補強リブ部分を接合するようにな
すこともでき、これによってそれぞれの材料及び形状に
応じた最適の成形方法を採用することができるようにな
り、薄くかつ丈夫な電解質層を高精度に、しかも歩留り
良く形成することができ、発電効率が高く、信頼性の高
い燃料電池が実現する。

【００２３】

【実施例】以下に、本発明に係わる固体酸化物型燃料電
池用セル板について、図面に基づいて詳細に説明する。
なお、本発明において、固体電解質材料により形成さ
れ、補強リブを備えた薄板状電解質層の一方に燃料極
層、他方に空気極層を形成したものを燃料電池用セル
板、この燃料電池用セル板とセパレータとしても機能す
るインターコネクタを積層したものを燃料電池スタック
もしくは単にスタック、燃料電池スタックに集電部、ガ
ス導入・排出のマニホールドを接続したものを燃料電池
と称する。

【００２４】（第１の実施例）図１（ａ）および（ｂ）
は、本発明に係わる固体酸化物型燃料電池用セル板の斜
視図およびその断面図であって、当該実施例に係わる燃
料電池用セル板１は、電解質層２と、該電解質層２の一
方の面（図中、上面側）に形成された燃料極層３と、他
方の面（図中、下面側）に形成された空気極層４から構
成されている。この電解質層２は、電解質として発電動
作を行う薄板状部分２ａと、該薄板状部分２ａの空気極
側に突出して格子状の枠型形状をなし、当該薄板状部分
２ａを支持する補強リブ２ｂからなり、後述するような
固体酸化物系材料から一体的に形成されている。そし
て、このような燃料電池用セル板１と、燃料ガスと空気
を分離するセパレータとして機能し、かつそれぞれのセ
ル板１を接続する図３に示すようなインターコネクタ５
を積層することにより、図２に示すような燃料電池スタ
ック１０が形成される。

【００２５】次に、このような燃料電池用セル板１の製
造方法について、簡単に説明する。まず、固体酸化物系
電解質材料、例えばＹＳＺの粉体を加圧成形または静水
圧プレス法等によって格子状の補強リブを備えた薄板形
状に一体成形し、その後焼成することにより薄板状部分
２ａと、この薄板状部分２ａを支持する補強リブ２ｂを
備えた電解質層２を形成する。このとき、電解質層２の
薄板状部分２ａが厚くオーム抵抗による抵抗過電圧が問
題になるようであれば、この電解質層２を研磨すること
によって、当該部分の厚さを減じた上で使用することも
できる。電解質層２にはその強度を保持する補強リブ２
ｂが形成されていることから、薄板状部分３は数μｍ程
度まで薄くすることができ、抵抗過電圧を押さえること
が可能である。

【００２６】その後、当該電解質層２の燃料極側にはＮ
ｉＯ−ＹＳＺからなる燃料極材料、空気極側にはＬＳＭ
（Ｌａ_１−ＸＳｒ_ＸＭｎＯ_３）からなる空気極材料を含
むスラリーを塗布して焼成することにより、燃料極層３
と、空気極層４を形成し、燃料電池用セル板１が得られ
る。

【００２７】また、インターコネクタ５は、Ｌａ_１−Ｘ
Ｍｇ_ＸＣｒＯ_３などの耐熱性があり、緻密でガス透過性
がなく、しかも導電性を有する材料により別途、同様の
成形、焼成により作製したものであって、図３に示すよ
うに、その表裏両面に複数のガス溝５ａを互いに直交す
る方向に備えている。そして、上記燃料電池用セル板１
と、このような構造を有し、上記したようにガスのセパ
レータとしても機能するインターコネクタ５を積層する
ことにより燃料電池スタック１０を形成している。

【００２８】この実施例においては、両電極３，４の支
持体となる電解質層２を、発電機能を担う薄板状部分２
ａと、強度を担う補強リブ２ｂにより構成している。そ
のため、電解質として機能する部分を薄くすることが可
能となり電解質支持型で問題となる電解質自身のオーム
抵抗による抵抗過電圧を電極支持型なみに低減できると
共に、補強リブ２ｂによって強度を保持できることから
電極支持型において電極層が厚いことによって問題にな
るガスの反応場への供給速度の低下などに起因する濃度
過電圧も電解質支持型なみに低減することができる。

【００２９】また、従来の電解質支持型、電極支持型の
燃料電池セルでは、セルの強度を上げる場合には、それ
ぞれの支持層（電解質、または電極）を厚くすることに
なるため、発電性能が低下するトレードオフの関係とな
ってしまっていたが、当該実施例に係わる燃料電池用セ
ル板１においては、機械的強度を担う部分を発電特性に
影響の少ない補強リブ２ｂの部分に委ねているため、発
電性能の低下をほとんど招くことなく、その機械的強度
を上げることができ、作製時の破損防止と同時に、燃料
電池の信頼性の向上をはかることができる。

【００３０】また、燃料電池用セル板１同士は、インタ
ーコネクタ５によって接続されているが、その間の電気
的な抵抗は、接触抵抗、すなわち接続する際の押圧力に
依存している。当該実施例の構造では、各セル板１自体
の強度に優れ、十分な機械的強度が付与できることか
ら、十分な押圧力を与えて接触抵抗を低減することがで
きる。

【００３１】さらに、補強リブ２ｂの形成によりセル板
１の強度が上がることから、電解質層２の大面積化が可
能となり、集電、マニホールド等、発電に寄与しない補
器類の占める割合も相対的に低下することから、燃料電
池を構成した場合、実効的な発電部分の割合を大きくす
ることができる。

【００３２】また、この実施例に係わるセル構造におい
ては、電解質層２の薄板状部分２ａと補強リブ２ｂが同
じ材料から形成されていることから、８００〜１０００
℃にもなる燃料電池動作時や、非動作時の常温状態にお
いても、熱膨張差による歪を生じないことから、反りや
内部応力による破損等が生じることがない。

【００３３】当該実施例においては、補強リブ２ｂによ
って形成される枠形状を四角形の格子状に形成している
が、図４（ａ）に示すような三角形や、図４（ｂ）に示
すような六角形に形成することも可能である。

【００３４】（第２の実施例）図５（ａ）および（ｂ）
は、本発明の第２の実施例に係わる固体酸化物型燃料電
池用セル板に用いる電解質層２の平面図及び断面図であ
って、上記実施例と同様に、当該電解質層２の一方の面
に燃料極層３、他方の面に空気極層４を形成することに
よってセル板が構成される。この電解質層２は、電解質
として発電動作を行う薄板状部分２ａと、この薄板状部
分２ａから図５（ｂ）中の下方側に突出して格子状の枠
型形状をなし、薄板状部分２ａを支持する補強リブ２ｂ
を備えると共に、当該補強リブ２ｂは、これら補強リブ
２ｂ間を十字形に連結して、薄板状部分２ａのリブ間部
位をさらに強化する補助リブ２ｃを備えている。

【００３５】このような燃料電池セル板１の作製方法
は、第１の実施例と基本的に同様であって、電解質の材
料粉末を加圧成形または静水圧プレス法等によって格子
状の補強リブと十字形の補助リブを備えた薄板形状に一
体成形し、その後焼成することにより薄板状部分２ａ
と、補強リブ２ｂと、補助リブ２ｃを備えた電解質層２
を形成する。その後、当該電解質層２の両面に、燃料極
層３と空気極層４を上記同様に形成することにより、燃
料電池用セル板１が得られる。そして、図２に示したよ
うに、燃料電池用セル板１とインターコネクタ５を交互
に積層することによって燃料電池スタック１０が形成さ
れる。

【００３６】このような構造の電解質層２を備えた燃料
電池用セル板１においては、電解質層２が補強リブ２ｂ
に加えて補助リブ２ｃを備えていることから、一層強度
を増すことができる。また、補助リブ２ｃは補強リブ２
ｂの本体部分より厚さを薄くしたり、幅を細くしたりす
ることもでき、例えば、補強リブ２ｂよりも薄く形成す
ることによって、薄板状部分２ａほどではないにして
も、発電機能を担うことも可能となる。

【００３７】（第３の実施例）図６（ａ）および（ｂ）
は、本発明の第３の実施例に係わる固体酸化物型燃料電
池用セル板に用いる電解質層２の平面図及び断面図であ
って、上記実施例と同様に、当該電解質層２の一方の面
に燃料極層３、他方の面に空気極層４を形成することに
よってセル板が構成される。

【００３８】当該実施例に係わる電解質層２は、構造的
には第１の実施例と同様のものであって、電解質として
発電動作を行う薄板状部分２ａと、この薄板状部分２ａ
から図６（ｂ）図中の下方側に突出して格子状の枠型形
状をなし、薄板状部分２ａを支持する補強リブ２ｂを備
えたものであるが、この補強リブ２ｂの材質が上記薄板
状部分２ａの材料とは異なるものを使用している。

【００３９】このような構造とすることにより、電解質
層の薄板状部分２ａについては、強度を考慮することな
く発電性能を重視した材料選択が可能になると共に、補
強リブ２ｂの材質については、高価な電解質材料を用い
ることなく安価で、強度的に優れた材料により構成する
ことが可能となり、より安価な燃料電池を提供すること
ができるようになる。

【００４０】この場合、薄板状部分２ａを構成する電解
質材料と、補強リブ２ｂの材料の熱膨張が異なると、休
止温度と作動温度間の昇降温に基づく熱応力によって、
電解質層２が変形したり、割れたり、補強リブ２ｂが剥
がれたりする不具合が生じることが考えられるが、両者
の熱膨張係数の差が１０％以内であれば、このような不
具合を実質的に回避できることが確認されている。

【００４１】このような電解質層２は、上記実施例と同
様に加圧成形や静水圧プレス法等によって一体成形した
後、焼成することによって製造することができる。但
し、プレス型への材料供給に際して、異なる材料を２度
に分けて入れることが必要となる。

【００４２】また、補強リブ２ｂの材料に、導電性（電
子伝導性）を有する材料を用いることによって、電極部
分の集電抵抗を下げ、燃料電池全体としての損失を減ら
すことが可能になる。また、この場合にも、副支持部分
を設けるようにしてもよい。

【００４３】（第４の実施例）図７（ａ）および（ｂ）
は、上記第３の実施例に係わる固体酸化物型燃料電池用
セル板に用いる電解質層２の他の製造方法を示す斜視図
である。すなわち、上記実施例においては、電解質層２
の薄板状部分２ａと、補強リブ２ｂとを一括的に一体成
形して作製した例を示したが、図７に示すように、これ
ら薄板状部分２ａと補強リブ２ｂを構成する部分とを別
々に作製したのち接合するようになすことも可能であ
る。

【００４４】すなわち、当該実施例においては、電解質
材料からなる薄板状部分２ａをドクターブレード法等に
より薄板形状に成形して焼成を行う一方、補強リブ２ｂ
をこれとは別に加圧成形等により成形して焼成すること
によって、薄板状部分２ａおよび補強リブ２ｂをそれぞ
れを作製したのち、電解質のスラリーを電解質からなる
板状の薄板状部分２ａに塗布し、枠状に形成した補強リ
ブ２ｂを貼りつけ、再び焼成を行うことによって接合す
るようにしている。

【００４５】このような方法によれば、電解質層２の薄
板状部分２ａと、補強リブ２ｂとが別々に作製できるこ
とから、それぞれの材料を変えることが極めて容易なも
のとなる。また、薄板状部分２ａと補強リブ２ｂとをそ
れぞれの材料および形状に最も好適な手法によって作製
することができるようになるため、精度よく、また歩留
まりよく作製できるようになる。

【００４６】また、上記各実施例の他にも、ドクターブ
レード法を応用し、タンク内のスラリーを堰を介して流
出させて型に直接塗布するようになすことも可能であ
り、これによって、薄板部分の厚さがさらに薄い電解質
層を一括で成形することができるようになる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる固
体酸化物型燃料電池用セル板は、固体酸化物からなる電
解質層を燃料極層と空気極層の間に挟持してなる電解質
支持型の燃料電池用セル板において、前記電解質層が薄
板状をなし、当該薄板状電解質層を支持する補強リブを
備えている構成としたものであるから、電解質支持型で
ありながら、電解質として機能する部分を薄くすること
ができ、電解質自身のオーム抵抗による抵抗過電圧を低
減することができ、高性能、かつ信頼性の高い燃料電池
を得ることができるというきわめて優れた効果をもたら
すものである。

【００４８】また、本発明に係わる固体酸化物型燃料電
池用セル板の製造方法においては、電解質層を成形した
のち、あるいは焼成したのちに研磨加工を施すようにし
ているので、より薄い電解質層を実現することができ、
電解質自体のオーム抵抗による抵抗過電圧を低減して発
電効率をさらに向上させることができる。また、他の形
態に係わる製造方法においては、薄板状電解質層と補強
リブをそれぞれ別個に成形し、薄板状電解質層と補強リ
ブの一方もしくは両方を焼成した後に、スラリーを塗布
して熱処理することにより前記電解質層と補強リブとを
接合するようにしているので、異なる材料からなる電解
質層を高精度、高歩留りのもとに製造することができ
る。

【００４９】さらに、本発明に係わる固体酸化物型燃料
電池スタックは、本発明に係わる上記固体酸化物型燃料
電池用セル板をインターコネクタを介して積層してなる
構成とし、本発明に係わる固体酸化物型燃料電池は、上
記固体酸化物型燃料電池スタックを備えたものであるか
ら、各セル板の発電効率が高いことに加えて、インター
コネクタとの押圧力を高めることができ、接触抵抗を低
減することができ、当該電池スタックや燃料電池の性能
および信頼性を向上させることができるという優れた効
果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の第１の実施例に係わる固体酸
化物型燃料電池用セル板の構造を示す斜視図である。（ｂ）図１（ａ）における切断線Ａ−Ａ´についての
断面図である。

【図２】図１に示した固体酸化物型燃料電池用セル板を
積層した燃料電池スタックの断面図である。

【図３】図２に示した燃料電池スタックに用いたインタ
ーコネクタの形状を示す斜視図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明に係わる固体酸化物
型燃料電池に用いる電解質層の他の形状例を示す平面図
である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施例に係
わる固体酸化物型燃料電池用セル板に用いる電解質層の
形状を示すそれぞれ平面図及び断面図である。（ｂ）
図１（ａ）における切断線Ａ−Ａ´についての断面図で
ある。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の実施例に係
わる固体酸化物型燃料電池用セル板に用いる電解質層の
形状を示すそれぞれ平面図及び断面図である。

【図７】（ａ）及び（ｂ）は図６に示した電解質層の他
の製造方法を説明する斜視図である。

【図８】従来の電解質支持型燃料電池の構造例を示す斜
視図である。

【図９】従来の電極支持型燃料電池の構造例を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１固体酸化物型燃料電池用セル板２電解質層２ａ薄板状部分２ｂ補強リブ２ｃ補助リブ３燃料極層４空気極層５インターコネクタ１０固体酸化物型燃料電池スタック

フロントページの続き (72)発明者山中貢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） 5H026 AA06 BB01 BB04 BB08 CC03 CV00 HH00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体酸化物からなる電解質層を燃料極層
と空気極層の間に挟持してなる電解質支持型の燃料電池
用セル板において、前記電解質層が薄板状をなし、当該薄板状電解質層を支
持する補強リブを備えていることを特徴とする固体酸化
物型燃料電池用セル板。
【請求項２】前記補強リブが隣接する補強リブ同士を
連結して薄板状電解質層の補強リブ間を補強する補助リ
ブを有していることを特徴とする請求項１に記載の固体
酸化物型燃料電池用セル板。
【請求項３】前記電解質層と補強リブが同じ材料から
なることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体酸化
物型燃料電池用セル板。
【請求項４】前記電解質層と補強リブが異なる材料か
らなり、これら材料の熱膨張係数の差が１０％以内であ
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に
記載の固体酸化物型燃料電池用セル板。
【請求項５】補強リブが電子伝導性を有する材料から
なることを特徴とする請求項４に記載の固体酸化物型燃
料電池用セル板。
【請求項６】電解質層を成形したのち、もしくは焼成
したのちに研磨加工を施すことを特徴とする請求項１〜
５のいずれか１つの項に記載の固体酸化物型燃料電池用
セル板の製造方法。
【請求項７】薄板状電解質層と補強リブをそれぞれ別
個に成形し、薄板状電解質層と補強リブの一方もしくは
両方を焼成した後に、スラリーを塗布して熱処理するこ
とにより前記薄板状電解質層と補強リブとを接合するこ
とを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載
の固体酸化物型燃料電池用セル板の製造方法。
【請求項８】請求項１〜５のいずれか１つの項に記載
の固体酸化物型燃料電池用セル板をインターコネクタを
介して積層してなることを特徴とする固体酸化物型燃料
電池スタック。
【請求項９】請求項８に記載の固体酸化物型燃料電池
スタックを備えたことを特徴とする固体酸化物型燃料電
池。