JP2005174722A - 固体酸化物型燃料電池、水電解セル、及び固体酸化物型燃料電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基体管1とセル6とを具備する固体酸化物型燃料電池10を用いる。基体管1は、円柱面2bをなす内壁面を有する筒型であって、肉厚が厚い厚肉部分9と厚肉部分9よりも肉厚が薄い薄肉部分8とが円柱面2bの軸方向に並べて設けられている。セル6は、薄肉部分8の外表面に接合された燃料極3、燃料極3の外表面に接合された電解質膜4及び電解質膜4の外表面に接合された空気極5を備える。薄肉部分8が複数設けられ、それら複数の薄肉部分8の外表面にセル6が設けられてもよい。その際、基体管1の外表面に接合され、一つのセル6の燃料極3とセル6に隣接する他のセル6の空気極5とを電気的に接続するインターコネクタ7を更に備えることができる。
【選択図】図1
Description
まず、本発明の固体酸化物型燃料電池の第1の実施の形態について説明する。
次に、本発明の固体酸化物型燃料電池の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態の固体酸化物型燃料電池20は、基体管11の厚肉部分19に挟まれた薄肉部分18に形成される溝に燃料極13及び電解質14が接合されるものである。
次に、本発明の固体酸化物型燃料電池の第3の実施の形態について説明する。本実施の形態の固体酸化物型燃料電池30は、基体管21の厚肉部分29に挟まれた薄肉部分28に形成される溝に燃料極23、電解質24及びインターコネクタ27が接合されるものである。
次に、本発明の固体酸化物型燃料電池の第4の実施の形態について説明する。本実施の形態の固体酸化物型燃料電池40は、基体管31の厚肉部分39に挟まれた薄肉部分38に形成される溝に燃料極33、電解質34及びインターコネクタ37が接合されるものである。
図15は、本発明の固体電解質型燃料電池の製造方法に用いる押出成形装置の一部を示す図である。すなわち、図6に示す押出成形装置60のうちの整流部46、成形部A47、成形部B48、軸芯49を除く部分を示し、押出部A41、押出部B42、混合部45(45−1〜45−5)、押出部C81、押出部D83、押出部E85、及び制御部55を備える。
押出部D83は、押出部D83と混合部45とを接続する配管84を介して、燃料極材料(スラリー)を混合部45へ押し出す。押し出し圧力を制御部55に制御される。
押出部C81は、押出部C81と混合部45とを接続する配管82を介して、電解質材料(スラリー)を混合部45へ押し出す。押し出し圧力を制御部55に制御される。
押出部A41は、押出部A41と混合部45とを接続する配管43を介して、インターコネクタ材料(スラリー)を混合部45へ押し出す。押し出し圧力を制御部55に制御される。
押出部B42は、押出部B42と混合部45とを接続する配管44を介して、空気極材料(スラリー)を混合部45へ押し出す。押し出し圧力を制御部55に制御される。
2a(’)、12a、22a、32a、62a、2b(’)、12b、22b、32b、62b、102 円柱面
3(a)、13、23、33、63、103 燃料極
4、14、24、34、104 電解質
5、15、25、35、105 空気極
6、16、26、36、106 セル
7、17、27、37、107 インターコネクタ
8(’)、18、28、38、68 薄肉部分
9(’)、19、29、39、69 厚肉部分
10、20、30、40、100 固体酸化物型燃料電池
10a、61 円筒管
41 押出部A
42 押出部B
43、44、82、84、86 配管
45 混合部
45−1、45−2、45−3、45−4、45−5 供給路
46 整流部
46−1 隙間
47 成形部A
48 成形部B
49 軸芯
50 整流板
51 整流板
52 枠
63a、76 燃料極材料
66 中子
67 ローラ
71 凹部
72 凸部
73 燃料極材料供給口
74、74a、74b 圧着ローラ
81 押出部C
83 押出部D
85 押出部E
Claims (18)
- 円柱面をなす内壁面を有する筒型で、肉厚が厚い厚肉部分と前記厚肉部分より肉厚が薄い薄肉部分とが前記円柱面の軸方向に並べて設けられた基体管と、
前記薄肉部分の外表面に接合された燃料極、前記燃料極の外表面に接合された電解質膜及び前記電解質膜の外表面に接合された空気極とを備えたセルと
を具備する
固体酸化物型燃料電池。 - 請求項1に記載の固体酸化物型燃料電池において、
前記基体管の外表面に接合されたインターコネクタと、
前記セルに隣接して設けられた他のセルと
を更に具備し、
前記基体管は、前記厚肉部分を挟んで前記薄肉部分と隣接する他の薄肉部分を含み、
前記他のセルは、前記他の薄肉部分の外表面に接合された他の燃料極、前記他の燃料極の外表面に接合された他の電解質膜及び前記他の電解質膜の外表面に接合された他の空気極とを備え、
前記インターコネクタは前記燃料極と前記他の空気極とを電気的に接続する
固体酸化物型燃料電池。 - 請求項1または2に記載の固体酸化物型燃料電池において、
前記厚肉部分の外表面と前記燃料極の前記外表面とが一つの円柱面内にある
固体酸化物型燃料電池。 - 請求項1または2に記載の固体酸化物型燃料電池において、
前記厚肉部分の外表面と前記電解質膜の前記外表面とが一つの円柱面内にある
固体酸化物型燃料電池。 - 請求項1または2に記載の固体酸化物型燃料電池において、
前記電解質膜の外表面と前記インターコネクタの外表面とが一つの円柱面内にある
固体酸化物型燃料電池。 - 請求項1または2に記載の固体酸化物型燃料電池において、
前記インターコネクタの外表面と前記空気極の外表面とが一つの円柱面内にある
固体酸化物型燃料電池。 - (a)円柱面をなす内壁面を有する基体管材料に、肉厚が厚い厚肉部分と肉厚が薄い薄肉部分とを前記円柱面の軸方向にそれぞれ複数交互に並べて設け、複数の前記薄肉部分の各々において、外表面に燃料極材料を接合し、前記燃料極材料の外表面に電解質材料を接合し、前記基体管材料の前記厚肉部分にインターコネクタ材料を接合する工程と、
(b)前記基体管材料、前記燃料極材料、前記電解質材料、及び、インターコネクタ材料を焼成する工程と
を具備する
固体酸化物型燃料電池の製造方法。 - 請求項7に記載の固体酸化物型燃料電池の製造方法において、
前記(a)ステップは、
(a1)前記電解質材料の外表面に空気極材料を接合する工程を含み、
前記(b)ステップは、
(b1)前記基体管材料、前記燃料極材料、前記電解質材料、及び、インターコネクタ材料に加えて前記空気極材料を焼成する工程とを含む
固体酸化物型燃料電池の製造方法。 - 請求項7に記載の固体酸化物型燃料電池の製造方法において、
(d)焼成された前記電解質材料の外表面に空気極材料を接合する工程と、
(e)前記空気極を焼成する工程と
を更に具備する
固体酸化物型燃料電池の製造方法。 - 請求項7乃至9のいずれか一項に記載の固体酸化物型燃料電池の製造方法において、
前記(a)工程は、
(a2)前記基体管材料を円筒型に押し出して第1部分を形成する工程と、
(a3)前記基体材料の外周に燃料極材料が設けられるように前記基体材料と前記燃料極材料とを多層の円筒型に押し出して第2部分を形成する工程と
を備え、
前記(a2)工程と前記(a3)工程とは交互に連続して行われ、
前記第1部分と前記第2部分とは同じ外径を有する
固体酸化物型燃料電池の製造方法。 - 、
請求項7乃至9のいずれか一項に記載の固体酸化物型燃料電池の製造方法において、
前記(a)工程は、
(a4)前記基体管材料を円筒型に押し出して第1部分を形成する工程と、
(a5)前記基体材料の外周に前記燃料極材料が設けられるように前記基体材料と前記燃料極材料とを多層の円筒型に押し出して第2部分を形成する工程と、
(a6)前記基体材料の外周に前記燃料極材料が設けられ、前記燃料極材料の外周に前記電解質材料が設けられるように前記基体材料と前記燃料極材料と前記電解質材料とを多層の円筒型に押し出して第3部分を形成する工程と
を備え、
前記(a4)工程、前記(a4)工程及び前記(a6)とはこの順番に連続して行われ、
前記第1部分と前記第2部分と前記第3部分とは同じ外径を有する
固体酸化物型燃料電池の製造方法。 - 請求項7乃至9のいずれか一項に記載の固体酸化物型燃料電池の製造方法において、
前記(a)工程は、
(a7)前記基体管材料を円筒型に押し出して第1部分を形成する工程と、
(a8)前記基体材料の外周に前記燃料極材料が設けられるように前記基体材料と前記燃料極材料とを多層の円筒型に押し出して第2部分を形成する工程と、
(a9)前記基体材料の外周に前記燃料極材料が設けられ、前記燃料極材料の外周に前記電解質材料が設けられるように前記基体材料と前記燃料極材料と前記電解質材料とを多層の円筒型に押し出して第3部分を形成する工程と、
(a10)前記燃料極材料の外周に設けられた前記電解質材料と接し、前記基体材料の外周に前記インターコネクタ材料が設けられるように、前記基体材料と前記インターコネクタ材料とを多層の円筒型に押し出して第4部分を形成する工程と、
を備え、
前記(a7)工程、前記(a8)工程、前記(a9)工程及び前記(a10)工程とはこの順番に連続して行われ、
前記第1部分と前記第2部分と前記第3部分と前記第4部分とは同じ外径を有する
固体酸化物型燃料電池の製造方法。 - 請求項8に記載の固体酸化物型燃料電池の製造方法において、
前記(a)工程は、
(a11)前記基体管材料を円筒型に押し出して第1部分を形成する工程と、
(a12)前記基体材料の外周に前記燃料極材料が設けられるように前記基体材料と前記燃料極材料とを多層の円筒型に押し出して第2部分を形成する工程と、
(a13)前記基体材料の外周に前記燃料極材料が設けられ、前記燃料極材料の外周に前記電解質材料がもうけられるように前記基体材料と前記燃料極材料と前記電解質材料とを多層の円筒型に押し出して第3部分を形成する工程と、
(a14)前記基体材料の外周に前記燃料極材料が設けられ、前記燃料極材料の外周に前記電解質材料が設けられ、前記電解質材料の外周に前記空気極材料が設けられるように前記基体材料と前記燃料極材料と前記電解質材料と前記空気極材料とを多層の円筒型に押し出して第4部分を形成する工程と、
(a15)前記電解質材料の外周に設けられた前記空気極材料と接し、前記基体材料の外周に前記インターコネクタ材料が設けられるように、前記基体材料と前記インターコネクタ材料とを多層の円筒型に押し出して第5部分を形成する工程と、
を備え、
前記(a11)工程、前記(a12)工程、前記(a13)工程、前記(a14)工程及び前記(a15)工程とはこの順番に連続して行われ、
前記第1部分と前記第2部分と前記第3部分と前記第4部分と前記第5部分とは同じ外径を有する
固体酸化物型燃料電池の製造方法。 - 請求項7乃至9のいずれか一項に記載の固体酸化物型燃料電池の製造方法において、
前記(a)工程は、
(a16)前記基体管材料を成形して円筒型を形成する工程と、
(a17)前記円筒型の所望の箇所の肉厚を薄くして前記薄肉部分を形成する工程と
を備える
固体酸化物型燃料電池の製造方法。 - 請求項14に記載の固体酸化物型燃料電池の製造方法において、
前記(a)工程は、
(a18)前記燃料極材料を印刷によって接合する工程を含む
固体酸化物型燃料電池の製造方法。 - 請求項14に記載の固体酸化物型燃料電池の製造方法において、
前記(a)工程は、
(a19)膜状に形成された前記燃料極材料を張り付ける工程を含む
固体酸化物型燃料電池の製造方法。 - 円柱面をなす内壁面を有する筒型で、肉厚が厚い厚肉部分と前記厚肉部分より肉厚が薄い薄肉部分とが前記円柱面の軸方向に並べて設けられ、前記厚肉部分を挟んで前記薄肉部分と隣接する他の薄肉部分を含む基体管と、
前記薄肉部分の外表面に接合された燃料極、前記燃料極の外表面に接合された電解質膜及び前記電解質膜の外表面に接合された空気極とを備えたセルと、
前記基体管の外表面に接合されたインターコネクタと、
前記セルに隣接して設けられ、前記他の薄肉部分の外表面に接合された他の燃料極、前記他の燃料極の外表面に接合された他の電解質膜及び前記他の電解質膜の外表面に接合された他の空気極とを備える他のセルと
を具備し、
前記インターコネクタは前記燃料極と前記他の空気極とを電気的に接続する
水電解セル。 - 請求項17に記載の水電解セルにおいて、
前記厚肉部分の外表面と前記燃料極の前記外表面とが一つの円柱面内にある
水電解セル。
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