JP2005190862A - Solid oxide fuel cell - Google Patents

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Keiko Kushibiki
圭子 櫛引
Yasushi Nakajima
靖志 中島
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Abstract

【課題】 燃料電池セル内の金属枠と電解質層の接合部におけるガスシール性及び接合強度(耐熱衝撃性、長期耐熱性)を向上した固体酸化物形燃料電池セル、及びセパレータと燃料電池セルの間のガスシール性が良好で、スタック時の熱膨張差による破損及びろう材接合部の劣化が防止され長期耐久性が向上した燃料電池スタックを提供すること。
【解決手段】 発電部と金属枠とで構成され、金属枠と電解質層との間隙に絶縁性バリア層を配設し、この絶縁性バリア層と金属枠とをろう材で接合して成る固体酸化物形燃料電池セルである。
固体電解質形燃料電池セルとセパレータを交互に積層して成る燃料電池スタックである。
【選択図】なし
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid oxide fuel cell having improved gas sealing property and joint strength (thermal shock resistance, long-term heat resistance) at a joint between a metal frame and an electrolyte layer in the fuel cell, and a separator and the fuel cell. A fuel cell stack having good long-term durability by preventing gas damage due to a difference in thermal expansion during stacking and preventing deterioration of a brazing joint portion.
A solid comprising a power generation unit and a metal frame, an insulating barrier layer disposed in a gap between the metal frame and an electrolyte layer, and the insulating barrier layer and the metal frame joined by a brazing material. This is an oxide fuel cell.
This is a fuel cell stack formed by alternately stacking solid oxide fuel cells and separators.
[Selection figure] None

Description

本発明は、固体酸化物形燃料電池セル及び燃料電池スタックに係り、更に詳細には、ガスシール性に優れた固体酸化物形燃料電池セル及び燃料電池スタックに関する。   The present invention relates to a solid oxide fuel cell and a fuel cell stack, and more particularly to a solid oxide fuel cell and a fuel cell stack excellent in gas sealing performance.

従来から、化学エネルギーを電気化学的な反応により電気エネルギーに変換する装置として、固体酸化物形燃料電池(SOFC)が知られている。このSOFCは、燃料極層、固体電解質層及び空気極層の各層を積層した3層を燃料電池の発電部とし、外部から燃料極層には水素、炭化水素等の燃料ガスを供給し、空気極層には空気等の酸化剤ガスを供給して電気を発生させる。   Conventionally, a solid oxide fuel cell (SOFC) is known as a device that converts chemical energy into electrical energy by an electrochemical reaction. In this SOFC, a fuel cell power generation unit is formed by laminating a fuel electrode layer, a solid electrolyte layer, and an air electrode layer, and a fuel gas such as hydrogen or hydrocarbon is supplied to the fuel electrode layer from the outside. Electricity is generated by supplying an oxidant gas such as air to the polar layer.

また、発電部とセパレータを積層して成る燃料電池スタックにおいて、高温で動作するタイプでは、セパレータ板と発電部の間をガラス材で封止をしてガスシールする構成が一般的である。
しかし、ガラス性のシール材は、ヒートサイクルにより破損したり、部分的に軟化溶融状態になったガラスが滲み出したりして、ガスシール性が低下するという問題点があった。
In a fuel cell stack in which a power generation unit and a separator are stacked, a type that operates at a high temperature generally has a configuration in which a separator plate and a power generation unit are sealed with a glass material and gas-sealed.
However, the glass-based sealing material has a problem in that the gas sealing property is deteriorated due to breakage due to heat cycle or the glass partially softened and melted out.

更に、ガスシール部をガラスと金属の積層体で形成した燃料電池が提案されている。この技術では、燃料電池の動作温度で、ガラス成分が液状化してガスシール性を向上させるとともに、ガラス材の滲み出しや破損を防止できる(例えば、特許文献1参照。)。
特開平6−84530号公報
Furthermore, a fuel cell in which a gas seal portion is formed of a laminated body of glass and metal has been proposed. In this technique, the glass component is liquefied at the operating temperature of the fuel cell to improve the gas sealing property, and the seepage and breakage of the glass material can be prevented (for example, see Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 6-84530

上記燃料電池は、1000℃で長時間運転する定置型発電機を前提とし、ヒートサイクル時の昇降温速度が比較的小さい。これに対し、車載用の燃料電池は、燃料電池の起動停止時や、要求される発電出力に応じた運転状態の変動時に伴なう温度変化の速度は大きく、頻繁である。かかる使用用途の燃料電池スタックに、発電時にガラスが液状化してシールするガスシール材を用いると、極めて頻繁に且つ急速な熱衝撃がかかり、耐久性が不十分となるという問題点があった。   The fuel cell is premised on a stationary generator that operates at 1000 ° C. for a long time, and the temperature raising / lowering rate during the heat cycle is relatively small. On the other hand, in-vehicle fuel cells are frequent and frequent in the temperature change accompanying the start-stop of the fuel cell and the fluctuation of the operating state according to the required power generation output. When a gas seal material that liquefies and seals glass during power generation is used in such a fuel cell stack for use, there is a problem that durability is insufficient due to extremely frequent and rapid thermal shock.

更にまた、平板型セルの周囲に合金製の保持薄板枠を取り付けた平板型燃料電池セルが提案されている。具体的には、セルの電解質層上の電極層が形成されていない周辺部と合金製薄板枠がガラス系シール材やろう材で接合された構成を有する。このセルを用いたセル板とセパレータとを積層し、所定の荷重をかけて互いの隙間を密閉することにより形成した燃料電池スタックは、セル周辺に保持薄板枠を取り付けることにより、この保持薄板枠部分で上下のセパレータと密閉させてガスシールをとることができ、熱膨張差によるスタックの破損を防止できる(例えば、特許文献2参照。)。
特開2000−331692号公報
Furthermore, a flat plate type fuel cell in which an alloy holding thin plate frame is attached around the flat plate type cell has been proposed. Specifically, the peripheral part where the electrode layer on the electrolyte layer of the cell is not formed and the alloy thin plate frame are joined with a glass-based sealing material or a brazing material. A fuel cell stack formed by laminating a cell plate using this cell and a separator and sealing a gap between each other by applying a predetermined load is obtained by attaching a holding thin plate frame around the cell. A gas seal can be obtained by sealing the upper and lower separators at a portion, and damage to the stack due to a difference in thermal expansion can be prevented (for example, see Patent Document 2).
JP 2000-331692 A

燃料電池の出力密度を向上し、小型の燃料電池を製造するためには、電解質層を薄膜化してイオン伝導度を向上させることが重要である。特に車載用の燃料電池では、搭載スペースや重量が限定されるため、出力密度が高い燃料電池を製造することは極めて重要な課題である。最近では、10μm以下までに薄膜化した電解質層を形成したセルを製造できるようになってきており、出力密度が向上してきている。
この薄膜化した電解質層と保持金属枠を、ろう付け法で接合する場合は、接合強度や耐熱衝撃性に優れるものの、ろう付け工程時の温度が高いため、電解質層の厚さが薄膜化するほど、熱応力によって電解質層にクラックが入ったり、下部電極層やセル基板から電解質層が剥離することがある。即ち、ガスリークが発生して、発電出力が低下したり、燃料電池が破損するという問題点があった。
また、ろう付け工程中の溶融ろう材がこの電解質層のクラックに染み込んで、下部電極やセル基板と電気的に導通してしまうことがある。即ち、電池が短絡してしまって、発電しなくなるという問題点があった。
更に、電解質層はイオン導電性であるため、発電動作中は層内をイオンが移動する。また、電解質層とろう材の界面にも局所的な電場が形成され、イオンが供給される。これより、電解質との界面近傍から、ろう材成分の変質や酸化劣化、成分の揮発が促進され、ガスシール性や接合強度が劣化するという問題点があった。
In order to improve the output density of the fuel cell and manufacture a small fuel cell, it is important to reduce the electrolyte layer to improve the ionic conductivity. In particular, in-vehicle fuel cells are limited in mounting space and weight, and therefore, it is an extremely important issue to manufacture fuel cells with high output density. Recently, it has become possible to manufacture cells in which an electrolyte layer having a thickness of 10 μm or less has been formed, and the output density has been improved.
When this thinned electrolyte layer and holding metal frame are joined by the brazing method, although the joint strength and thermal shock resistance are excellent, the temperature during the brazing process is high, so the thickness of the electrolyte layer is reduced. As a result, cracks may occur in the electrolyte layer due to thermal stress, or the electrolyte layer may peel from the lower electrode layer or the cell substrate. That is, there is a problem that a gas leak occurs and the power generation output decreases or the fuel cell is damaged.
Also, the molten brazing material during the brazing process may soak into the cracks in the electrolyte layer and become electrically connected to the lower electrode and the cell substrate. That is, there is a problem that the battery is short-circuited and cannot generate power.
Furthermore, since the electrolyte layer is ion conductive, ions move within the layer during power generation operations. A local electric field is also formed at the interface between the electrolyte layer and the brazing material, and ions are supplied. As a result, from the vicinity of the interface with the electrolyte, deterioration of the brazing filler metal component, oxidative degradation, and volatilization of the component are promoted, and gas sealing properties and bonding strength are degraded.

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料電池セル内の金属枠と電解質層の接合部におけるガスシール性及び接合強度(耐熱衝撃性、長期耐熱性)を向上した固体酸化物形燃料電池セルを提供することにある。
また、本発明の目的とするところは、セパレータと燃料電池セルの間のガスシール性が良好で、スタック時の熱膨張差による破損が防止されるとともに、ろう材接合部の劣化が防止され長期耐久性が向上した燃料電池スタックを提供することにある。
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide gas sealability and bonding strength (heat resistance) at the joint between the metal frame and the electrolyte layer in the fuel cell. The object is to provide a solid oxide fuel cell having improved impact resistance and long-term heat resistance.
In addition, the object of the present invention is that the gas sealability between the separator and the fuel cell is good, the damage due to the difference in thermal expansion at the time of stacking is prevented, and the deterioration of the brazing material joint is prevented for a long time. The object is to provide a fuel cell stack with improved durability.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、燃料電池セル内の金属枠と電解質層の間隙に絶縁性バリア層を配設することにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by disposing an insulating barrier layer in the gap between the metal frame and the electrolyte layer in the fuel cell. The present invention has been completed.

燃料電池セル内の金属枠と電解質層の間隙に絶縁性バリア層を配設することとしたため、燃料電池セル内の金属枠と電解質層の接合部におけるガスシール性及び接合強度(耐熱衝撃性、長期耐熱性)を向上した固体酸化物形燃料電池セル、及びセパレータと燃料電池セルの間のガスシール性が良好で、スタック時の熱膨張差による破損が防止されるとともに、ろう材接合部の劣化が防止され長期耐久性が向上した燃料電池スタックを提供することができる。   Since the insulating barrier layer is disposed in the gap between the metal frame and the electrolyte layer in the fuel battery cell, the gas sealability and bonding strength (thermal shock resistance, Solid oxide fuel cells with improved long-term heat resistance) and good gas sealability between the separator and the fuel cells, preventing damage due to thermal expansion differences during stacking, and A fuel cell stack in which deterioration is prevented and long-term durability is improved can be provided.

以下、本発明の固体酸化物形燃料電池セルについて詳細に説明する。なお、本明細書において、「%」は特記しない限り質量百分率を示す。   Hereinafter, the solid oxide fuel cell of the present invention will be described in detail. In the present specification, “%” indicates a mass percentage unless otherwise specified.

本発明の固体酸化物形燃料電池セルは、発電部に金属枠を配設して成る。この発電部は、電解質層を燃料極層と空気極層で挟持して成る。また、上記金属枠は、この発電部の外縁、且つ空気極層、燃料極層のいずれか一方又は双方と電解質層との間隙に配設される。
更に、上記金属枠と上記電解質層との間隙には、絶縁性バリア層を配設して成る。この絶縁性バリア層は上記金属枠とろう材で接合される。なお、ろう材は、少なくとも絶縁性バリア層と金属枠の間に使用すればよい。
The solid oxide fuel cell of the present invention is formed by arranging a metal frame in a power generation unit. This power generation unit is formed by sandwiching an electrolyte layer between a fuel electrode layer and an air electrode layer. Further, the metal frame is disposed at the outer edge of the power generation unit and in the gap between one or both of the air electrode layer and the fuel electrode layer and the electrolyte layer.
Further, an insulating barrier layer is provided in the gap between the metal frame and the electrolyte layer. The insulating barrier layer is bonded to the metal frame with a brazing material. The brazing material may be used at least between the insulating barrier layer and the metal frame.

ここで、上記絶縁性バリア層は、電解質層内を伝導するイオンとろう材成分が接触するのを防止する機能を有し、更にガス不透過性とする。即ち、イオン絶縁性で緻密な層とする。更に、電子絶縁性で緻密な層が好ましい。
これより、絶縁性バリア層がろう材の酸化劣化や変質劣化を防止し、燃料電池セルの耐久性を向上させる。また、ろう付け時に電解質層にかかる熱応力や発電動作時に熱膨張差に起因する熱応力が緩和され、耐熱衝撃性が向上した燃料電池セルが得られる。
Here, the insulating barrier layer has a function of preventing the ions conducting in the electrolyte layer from coming into contact with the brazing material component, and is further gas-impermeable. That is, the ion insulating and dense layer is formed. Furthermore, an electronic insulating and dense layer is preferable.
As a result, the insulating barrier layer prevents the brazing material from being oxidized or deteriorated, and the durability of the fuel cell is improved. In addition, the thermal stress applied to the electrolyte layer during brazing and the thermal stress caused by the difference in thermal expansion during power generation operation are alleviated, and a fuel battery cell with improved thermal shock resistance can be obtained.

また、上記絶縁性バリア層は、ろう付け時に電解質層にかかる熱応力を緩和する機能、発電動作時に熱膨張差に起因する熱応力を緩和する機能、ろう材のぬれ性を向上させる機能をもつことが好ましい。このときは、ピンホールなどガスリーク箇所を含まない良好な接合部が形成できる。また、少ないろう材で金属枠と電解質層を接合できる。更に、熱膨張係数の大きいろう材を薄膜化し、耐熱衝撃性を向上させ得る。   In addition, the insulating barrier layer has a function of relaxing thermal stress applied to the electrolyte layer during brazing, a function of relaxing thermal stress caused by a difference in thermal expansion during power generation, and a function of improving the wettability of the brazing material. It is preferable. At this time, it is possible to form a good joint that does not include a gas leak portion such as a pinhole. In addition, the metal frame and the electrolyte layer can be joined with a small amount of brazing material. Furthermore, the brazing material having a large thermal expansion coefficient can be made into a thin film to improve the thermal shock resistance.

更に、上記絶縁性バリア層は、複数層から構成することもできる。例えば、熱膨張係数が異なる層を2層積層した構成や、絶縁性の第1層の表面にろう材とのぬれ性を向上させる活性金属層やメタライズ層を形成した構成が挙げられる。このときは、ろう付け工程時の電解質層上において、絶縁性バリア層が形成された領域以外に、ろう材が付着するのを防止できるため、発電機能の領域を歩留まりよくきちんと確保できる。   Furthermore, the insulating barrier layer can be composed of a plurality of layers. For example, the structure which laminated | stacked two layers from which a thermal expansion coefficient differs, and the structure which formed the active metal layer and metallization layer which improve the wettability with a brazing material on the surface of the insulating 1st layer are mentioned. At this time, since it is possible to prevent the brazing material from adhering to the electrolyte layer during the brazing process in addition to the region where the insulating barrier layer is formed, the region of the power generation function can be secured with good yield.

上記絶縁性バリア層としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、マイカ及びマグネシアなどの酸化物、炭化珪素及び炭化チタンなどの炭化物、窒化ホウ素、窒化珪素及び窒化アルミニウムなどの窒化物を主成分とする層が挙げられる。また、シロキサン(Si−O)結合やカルボシラン(Si−C)結合、Al−O結合、Mg−O結合、Zr−O結合、B−N結合、Al−N結合及びTi−C結合などを含むアモルファス状セラミックスやガラスを使用する層も挙げられる。更に、上記材料が主成分であり、結晶成分とアモルファス成分又はガラス成分とが混合状態となっている層も採用できる。
また、上記絶縁性バリア層の形成方法は、例えば、上記材料を含む微粒子を有機バインダーに分散させたペースト、ゾルゲル溶液やセラミックス接着剤などを用い、塗布焼成する方法や、スプレー塗布して焼成する方法を採用できる。また、蒸着法、スパッタ法、エアロゾルデポジッション法及び溶射法などで膜形成しても良い。
Examples of the insulating barrier layer include layers mainly composed of oxides such as alumina, zirconia, mica and magnesia, carbides such as silicon carbide and titanium carbide, and nitrides such as boron nitride, silicon nitride and aluminum nitride. Can be mentioned. Also includes siloxane (Si-O) bond, carbosilane (Si-C) bond, Al-O bond, Mg-O bond, Zr-O bond, BN bond, Al-N bond and Ti-C bond. Examples include layers using amorphous ceramics or glass. Furthermore, a layer in which the above material is the main component and the crystalline component and the amorphous component or the glass component are mixed can be employed.
The insulating barrier layer may be formed by, for example, applying and baking using a paste in which fine particles containing the above materials are dispersed in an organic binder, a sol-gel solution, a ceramic adhesive, or the like, or spraying and baking. The method can be adopted. Alternatively, the film may be formed by vapor deposition, sputtering, aerosol deposition, thermal spraying, or the like.

具体的には、上記絶縁性バリア層としては、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウム、酸化ケイ素又はマグネシア、及びこれらの任意の組み合わせに係るものを含んで成る原料を用いた溶射法により形成した絶縁バリア層が挙げられる。例えば、平均粒径が数十nm〜10μmの微粒子あるいは微粒子を造粒した原料粉を使用したHVOF(高速フレーム溶射)法やプラズマ溶射法により、ガスシール性が良好で緻密な絶縁性バリア層を形成できる。
このように、緻密で且つろう付け接合層と同等の数十μm厚で形成できるため、熱応力緩和効果に優れた絶縁性バリア層となり得る。また、絶縁性バリア層形成時に電解質層にクラックが発生しても、その損傷部分を覆いながら成膜できるため、ガスリーク性を確保しながら絶縁性バリア層を接合できる。
Specifically, as the insulating barrier layer, an insulating barrier layer formed by a thermal spraying method using a raw material containing alumina, zirconia, aluminum nitride, silicon oxide or magnesia, and any combination thereof. Is mentioned. For example, a dense insulating barrier layer having a good gas sealing property can be obtained by HVOF (high-speed flame spraying) method or plasma spraying method using fine particles having an average particle diameter of several tens of nanometers to 10 μm or raw material powder obtained by granulating fine particles. Can be formed.
As described above, since it can be formed with a thickness of several tens of μm, which is equivalent to that of the brazed bonding layer, it can be an insulating barrier layer having an excellent thermal stress relaxation effect. In addition, even if a crack occurs in the electrolyte layer during the formation of the insulating barrier layer, the insulating barrier layer can be bonded while ensuring gas leakage because the film can be formed while covering the damaged portion.

更に、他の絶縁性バリア層としては、同様な原料粉を用い、エアロゾルデポジッション法により形成される層も挙げられる。エアロゾルデポジッション法は、微粒子粉をエアロゾル化して数Torr〜数十Torr程度に減圧された成膜チャンバーに搬送して、スリット上ノズルから基板に吹き付けて成膜する方法である。これより、緻密な絶縁性バリア層を形成できる。また、電解質層との密着力に優れるため、機械的振動に対する耐久性が向上しするとともにガスシール性に優れた緻密な絶縁性バリア層を形成できる。更に、熱膨張係数を調整するための添加物を混合して形成することが容易であるため、熱応力緩和機能に優れた絶縁性バリア層を形成できる。
更に、アルミナ、シリカ、マグネシア、クロミア、ハフニア、窒化珪素、窒化チタンなどを公知の蒸着法、スパッタ法により絶縁バリア層を形成することができる。電解質層に与えるダメージが小さくして成膜できるため、電解質層の強度が比較的小さい場合に好適である。また、ろう材ぬれ性や接合性を向上させる目的のTi活性層を連続して成膜できるため、工程が簡略化できる特徴がある。
Furthermore, as another insulating barrier layer, the layer formed by the aerosol deposition method using the same raw material powder is also mentioned. The aerosol deposition method is a method in which fine particle powder is aerosolized and transported to a film forming chamber whose pressure is reduced to several Torr to several tens of Torr, and sprayed onto a substrate from a nozzle on a slit to form a film. Thus, a dense insulating barrier layer can be formed. Moreover, since it has excellent adhesion to the electrolyte layer, it is possible to form a dense insulating barrier layer with improved durability against mechanical vibration and excellent gas sealing properties. Furthermore, since it is easy to mix and form the additive for adjusting a thermal expansion coefficient, the insulating barrier layer excellent in the thermal stress relaxation function can be formed.
Furthermore, an insulating barrier layer can be formed by a known vapor deposition method or sputtering method using alumina, silica, magnesia, chromia, hafnia, silicon nitride, titanium nitride, or the like. Since the damage to the electrolyte layer can be reduced and the film can be formed, it is suitable when the strength of the electrolyte layer is relatively small. In addition, since the Ti active layer for the purpose of improving the brazing material wettability and the bondability can be continuously formed, the process can be simplified.

また、他の絶縁性バリア層としては、スプレー法又は塗布法により形成したSi−Ti−C−O系非晶質セラミックス層、シリカ、マグネシア、マイカやアルミナ微粒子を混入したゾルゲル溶液も挙げられる。このときは、緻密で且つろう付け接合層と同等の数十μm厚で形成できるため、熱応力緩和効果に優れた絶縁性バリア層となり得る。
例えば、公知のジルコニアや窒化硼素などの添加セラミックス微粉を混入したポリチタノカルボルシランポリマーにバインダー成分をスプレー又は塗布した後、焼成して、珪素、チタン、炭素、酸素元素を含む非晶質セラミックスを得ることができる。この材料は、セラミックス化する焼成温度が200〜500℃と低いので、電解質層にダメージを与えずに緻密な絶縁バリア層が形成できる。また、後工程のろう付け性が良好であるとともに、ろう付け工程時の絶縁性が破壊しにくい。更に、800℃程度まで電気絶縁性が大きく低下しないため、長期耐久性を向上できる。なお、緻密化やセラミックス化する焼成温度が、燃料電池の動作温度に比較して非常に高温である場合は、電解質層が熱応力によって破壊しやすくなったり、金属枠が変質したり硬化したりすることがある。
Examples of other insulating barrier layers include Si-Ti-CO-based amorphous ceramic layers formed by a spray method or a coating method, sol-gel solutions mixed with silica, magnesia, mica, and alumina fine particles. At this time, since it is dense and can be formed with a thickness of several tens of μm, which is equivalent to the brazing joint layer, it can be an insulating barrier layer having an excellent thermal stress relaxation effect.
For example, after spraying or applying a binder component to a known polytitano carbosilane polymer mixed with additive ceramic fine powders such as zirconia and boron nitride, it is fired and amorphous containing silicon, titanium, carbon and oxygen elements Ceramics can be obtained. Since this material has a low firing temperature of 200 to 500 ° C., a dense insulating barrier layer can be formed without damaging the electrolyte layer. In addition, the brazing property in the post-process is good and the insulation during the brazing process is difficult to break. Furthermore, since the electrical insulation does not decrease significantly up to about 800 ° C., long-term durability can be improved. If the firing temperature for densification or ceramics is very high compared to the operating temperature of the fuel cell, the electrolyte layer will be easily broken by thermal stress, the metal frame may be altered or hardened. There are things to do.

一方、上記金属枠としては、例えば、公知のNi系合金、Fe系合金及びステンレスなどの耐熱性合金を使用できる。この金属枠は、厚さ0.5mm以下の薄板又は箔状のものが望ましく、かかる形状により熱応力緩和効果や耐振動性向上の効果が得られる。
また、上記ろう材としては、例えば、公知の銀ろう、金ろう、ニッケルろう、コバルトろう又はチタンろう、及びこれらの任意の組み合わせに係るものを使用できる。なお、ろう付けした接合部には、ろう材層の他、ろう材と上記絶縁性バリア層が反応した界面反応層、ろう材層と上記金属枠部材が反応した界面反応層が含まれる。
On the other hand, as the metal frame, for example, known Ni-based alloys, Fe-based alloys, and heat-resistant alloys such as stainless steel can be used. The metal frame is preferably a thin plate or foil having a thickness of 0.5 mm or less, and such a shape provides an effect of relaxing thermal stress and improving vibration resistance.
In addition, as the brazing material, for example, a known silver brazing, gold brazing, nickel brazing, cobalt brazing or titanium brazing, and any combination thereof can be used. In addition to the brazing material layer, the brazed joint includes an interface reaction layer in which the brazing material and the insulating barrier layer have reacted, and an interface reaction layer in which the brazing material layer and the metal frame member have reacted.

本発明の固体酸化物形燃料電池セルにおいては、上記発電部の表面、裏面のいずれか一方又は双方に保護基板を配設することができる。また、上記燃料極層、上記空気極層のいずれか一方又は双方と保護基板とを一体化する、言い換えれば、電極層が保護基板としての機能を兼備させることができる。
これより、発電特性に優れた電解質薄膜型セルを、ろう付け工程時に電解質層にろう材成分が拡散して電気的な絶縁破壊を起こさず製造することができ、発電出力密度が高いとともに耐熱衝撃性、耐熱性に優れた燃料電池セルを提供できる。
上記保護基板としては、例えば、接触する電極材料と同一の材料や、公知のNi系合金、Fe系合金及びステンレスなどの耐熱性合金などが挙げられる。
In the solid oxide fuel cell of the present invention, a protective substrate can be disposed on one or both of the front surface and the back surface of the power generation unit. In addition, one or both of the fuel electrode layer and the air electrode layer and the protective substrate are integrated, in other words, the electrode layer can have a function as a protective substrate.
As a result, electrolyte thin film cells with excellent power generation characteristics can be manufactured without causing electrical insulation breakdown due to diffusion of brazing filler metal components in the electrolyte layer during the brazing process, with high power output density and thermal shock resistance. Fuel cell excellent in heat resistance and heat resistance can be provided.
Examples of the protective substrate include the same material as the electrode material that is in contact with the protective substrate, and known Ni-based alloys, Fe-based alloys, and heat-resistant alloys such as stainless steel.

更に、上記燃料極層又は上記空気極層は、上記金属枠と電気的に接合できる。これより、上記空気極層と上記金属枠が電気的に接合された構造となるので、電解質層内の電位差を抑制でき、ろう材の劣化が防止され、接合部の長期耐久性が向上し得る。また、電解質層の厚さ方向へ膜電位が揃うため、イオン伝導度の損失を減少させることができ、発電出力密度を向上できる。
例えば、金属枠を接合した後、金属枠と接触するパターンで空気極層(燃料極層)を形成して電気的に接合することもできるし、集電用配線を形成して空気極層(燃料極層)と金属枠の電気的に接合することもできる。
なお、上記空気極層と上記金属枠の間に隙間が生じていても、一般的には、例えば空気極層上に設置される集電体とその上方に設置されるセパレータやインターコネクタを通じて、これらと接合された金属枠と導通を取ることもできる。しかし、隣接する金属枠と電極層の間が、電気的な接点を多く介して電気的に接合された場合は、接触抵抗に応じて電位差が生じるので、金属枠と電極層間で局所電池が形成され、電極層や電解質層が劣化して好ましくない。高温且つ空気中で長時間運転した場合は、この接点部の接触抵抗はさらに大きくなり、劣化を加速することとなる。
Furthermore, the fuel electrode layer or the air electrode layer can be electrically joined to the metal frame. Accordingly, since the air electrode layer and the metal frame are electrically joined, the potential difference in the electrolyte layer can be suppressed, the brazing material can be prevented from being deteriorated, and the long-term durability of the joint can be improved. . In addition, since the membrane potential is aligned in the thickness direction of the electrolyte layer, loss of ionic conductivity can be reduced, and the power generation output density can be improved.
For example, after joining a metal frame, an air electrode layer (fuel electrode layer) can be formed in a pattern in contact with the metal frame to be electrically joined, or a current collector wiring can be formed to form an air electrode layer ( The fuel electrode layer) and the metal frame can be electrically joined.
In addition, even if there is a gap between the air electrode layer and the metal frame, generally, for example, through a current collector installed on the air electrode layer and a separator or interconnector installed thereabove, It is also possible to establish conduction with the metal frame joined to these. However, when the adjacent metal frame and the electrode layer are electrically joined through many electrical contacts, a potential difference occurs according to the contact resistance, so a local battery is formed between the metal frame and the electrode layer. Then, the electrode layer and the electrolyte layer are deteriorated, which is not preferable. When operated at high temperature and in air for a long time, the contact resistance of the contact portion is further increased, and the deterioration is accelerated.

次に、本発明の固体電解質形燃料電池セルの製造方法について、詳細に説明する。
上述した燃料電池セルは、例えば、図1に示すような構成を有し、多孔質基板に燃料極層、電解質層を順に積層し、この電解質層上且つ外縁に絶縁バリア層、ろう材を順に配設した後に、電解質層上に空気極層を被覆することで得られる。
本発明では、上記絶縁性バリア層を、微粒子を用いた溶射法又はエアロゾルデポジッション法により成膜することを特徴とする。このような方法により、電解質層を破壊、変質させずに、電解質層の接合箇所に、ガスリークしない緻密な層を比較的低温で形成できる。また、電解質層と絶縁性バリア層の間の密着力に優れ、繰り返し昇降温する燃料電池動作時において、界面からガスリークすることなく、セルの発電特性の損失を抑制する。更に、複数の材料の混合粉を原料分として調整することができるので、例えば電解質層との熱膨張率差やろう材とのぬれ性を目的に応じて調整することが容易になる。
なお、絶縁性バリア層形成工程の後工程であるろう付け工程の温度に対し、絶縁バリア層が溶融したり、揮発したり、多孔質化したり、ろう材成分が絶縁性バリア層全体に拡散して絶縁性がなくなるほど激しく反応しない材料を使用するのが良い。
Next, the manufacturing method of the solid oxide fuel cell of the present invention will be described in detail.
The fuel cell described above has, for example, a structure as shown in FIG. 1, and a fuel electrode layer and an electrolyte layer are sequentially laminated on a porous substrate, and an insulating barrier layer and a brazing material are sequentially arranged on the outer periphery of the electrolyte layer. After disposing, it is obtained by coating an air electrode layer on the electrolyte layer.
In the present invention, the insulating barrier layer is formed by a thermal spraying method using fine particles or an aerosol deposition method. By such a method, a dense layer that does not leak gas can be formed at a relatively low temperature at the junction of the electrolyte layer without destroying or altering the electrolyte layer. In addition, it has excellent adhesion between the electrolyte layer and the insulating barrier layer, and suppresses the loss of power generation characteristics of the cell without causing gas leakage from the interface during operation of the fuel cell that repeatedly raises and lowers the temperature. Furthermore, since the mixed powder of a plurality of materials can be adjusted as a raw material, it becomes easy to adjust, for example, the difference in thermal expansion coefficient with the electrolyte layer and the wettability with the brazing material according to the purpose.
The insulating barrier layer melts, volatilizes, becomes porous, or the brazing filler metal component diffuses throughout the insulating barrier layer against the temperature of the brazing step, which is the subsequent step of the insulating barrier layer forming step. It is better to use materials that do not react violently so that insulation is lost.

次に、本発明の燃料電池スタックについて、詳細に説明する。
かかる燃料電池スタックは、上述の固燃料電池電解質形燃料電池セルとセパレータを交互に積層して成る。
燃料電池セルの外縁に金属枠を設けて成るため、金属製のセパレータと直接接合することにより、ガスシール性や耐熱衝撃性に対する信頼性の高い接合部を形成できる。また、金属枠とセパレータ板がともに金属であるときは、ガス流路を形成したり、積層間隔を調整するための微細加工が容易であり、積層間隔を詰めてスタック化できる。これにより、高集積化したスタックを形成でき、小型で出力密度が高い燃料電池スタックを形成できる。
上記セパレータとしては、例えば、公知のNi系合金、Fe系合金及びステンレスなどの耐熱性合金などから構成されるものを使用できる。
なお、スタック化する際には、当該燃料電池セルを水平方向に複数連結したセル板を採用することもできる。
Next, the fuel cell stack of the present invention will be described in detail.
Such a fuel cell stack is formed by alternately stacking the above-described solid fuel cell electrolyte fuel cells and separators.
Since the metal frame is provided on the outer edge of the fuel battery cell, it is possible to form a highly reliable joint with respect to gas sealability and thermal shock resistance by directly joining with a metal separator. Further, when both the metal frame and the separator plate are made of metal, it is easy to form a gas flow path and fine processing for adjusting the stacking interval, and the stacking interval can be reduced to form a stack. As a result, a highly integrated stack can be formed, and a small fuel cell stack with high output density can be formed.
As said separator, what is comprised from heat resistant alloys, such as a well-known Ni type alloy, Fe type alloy, and stainless steel, for example can be used.
When stacking, a cell plate in which a plurality of the fuel cells are connected in the horizontal direction can be employed.

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
1)電解質支持型発電部に絶縁性バリア層としてアルミナを溶射法で形成
直径40φ厚さ0.2mmのScSZ電解質の焼結板にNi−ScSZサーメット燃料極層を印刷して焼成し、空気極層が未形成の電解質薄膜型発電部を形成した。
電解質層の空気極層未形成側の表面外縁に、絶縁性バリア層として幅5mm、厚さ40μmのアルミナ層を形成した。アルミナ層は、平均粒径2μmのアルミナを原料粉とし、公知のHVOF法を用いて形成した。
アルミナ層上に幅3mmでTi層を公知のスパッタ法により0.2μm形成した。なお、Ti層はろう付け工程時にアルミナ層上のろう材のぬれ性を改善するとともに、ろう材接合層とアルミナ層の密着力を向上させるものである。また、ろう付け工程中の溶融ろう材がTi層が形成されていないアルミナ層や電解質層上に流れるのを防止する機能も有するろう付け条件やろう材に依存して、ろう付け後、Ti元素を多く含む層として明確に観察される層が形成する場合もあるし、光学顕微鏡視野では、ろう材接合層と明確な区別が殆どできない状態になることもある。
Ti層の上に、厚さ25μmBNi−6ろう材層を公知のめっき法で形成した。
次いで、金属枠として、直径60φ厚さ0.1mmで、中央部に内径34φの貫通孔が形成された金属部材を、空気極未形成で絶縁性アルミナ層及びろう材層が形成されたセルと同一中心になるよう積層し、ろう付け部に荷重100gがかかるようろう付けジグに設置した。
公知のろう付け法に従い、Arフロー中930℃で、金属枠と絶縁性バリア層をろう付けした。
発電部上面の電解質層及び金属枠の貫通孔エッジ部も被覆するように、ランタン−ストロンチウム−マンガネイト空気極層を厚さ2μmスパッタ成膜して、燃料電池セルを得た。この燃料電池セルの断面概略図は図1と同様で、以下実施例4まで同様である。
更に、本実施例1で得られる燃料電池セルと同一の構成を有するセルを複数用いて組み上げた燃料電池スタック構成を図2に、また図2のスタックにおいて燃料電池セル部形状を上から見た図を図3に示す。本発明の燃料電池セルを用いる事でこのようなスタックが得られ、本願目的が達成されるものである。
(Example 1)
1) Alumina is formed as an insulating barrier layer on the electrolyte-supported power generation section by thermal spraying method. A Ni-ScSZ cermet fuel electrode layer is printed on a sintered plate of ScSZ electrolyte having a diameter of 40φ and a thickness of 0.2 mm and fired. An electrolyte thin film type power generation part with no layer formed was formed.
An alumina layer having a width of 5 mm and a thickness of 40 μm was formed as an insulating barrier layer on the outer edge of the surface of the electrolyte layer on the air electrode layer-unformed side. The alumina layer was formed by using a known HVOF method using alumina having an average particle diameter of 2 μm as a raw material powder.
A Ti layer having a width of 3 mm was formed on the alumina layer by a known sputtering method to have a thickness of 0.2 μm. The Ti layer improves the wettability of the brazing material on the alumina layer during the brazing process and improves the adhesion between the brazing material joining layer and the alumina layer. In addition, depending on the brazing conditions and brazing material, which has a function of preventing the molten brazing material during the brazing process from flowing on the alumina layer or the electrolyte layer where the Ti layer is not formed, the Ti element after brazing In some cases, a layer that is clearly observed as a layer containing a large amount of selenium may be formed, or in the optical microscope field of view, it may be in a state where it cannot be clearly distinguished from the brazing material bonding layer.
A 25 μm thick BNi-6 brazing material layer was formed on the Ti layer by a known plating method.
Next, as a metal frame, a metal member having a diameter of 60φ, a thickness of 0.1 mm, and a through hole having an inner diameter of 34φ formed in the central portion, a cell in which an insulating alumina layer and a brazing material layer are formed without an air electrode, It laminated | stacked so that it might become the same center, and it installed in the brazing jig so that the load of 100g might be applied to a brazing part.
According to a known brazing method, the metal frame and the insulating barrier layer were brazed at 930 ° C. in Ar flow.
A lanthanum-strontium-manganate air electrode layer was formed by sputtering with a thickness of 2 μm so as to cover the electrolyte layer on the upper surface of the power generation unit and the edge of the through hole of the metal frame, thereby obtaining a fuel cell. The schematic cross-sectional view of this fuel cell is the same as that shown in FIG.
Further, FIG. 2 shows a fuel cell stack configuration assembled by using a plurality of cells having the same configuration as the fuel cell obtained in Example 1, and the shape of the fuel cell portion in the stack of FIG. 2 is viewed from above. The figure is shown in FIG. By using the fuel battery cell of the present invention, such a stack is obtained and the object of the present application is achieved.

(実施例2)
2)燃料極支持型発電部に、絶縁性バリア層としてアルミナ層をエアロゾルデポジッション法により形成
直径40φ厚さ1mmの多孔質のインコネルーYSZ基板にNi−YSZ燃料極層とYSZ電解質層のグリーンシートを積層して共焼結し、空気極層が未形成の電解質薄膜型発電部を形成した。
絶縁性バリア層は、平均粒径0.1μmのアルミナ原料粉を用い、公知のエアロゾルデポジッション法により、電解質層の空気極層未形成側の表面外縁に、絶縁性バリア層として幅5mm、厚さ5μmのアルミナ層を形成した。
実施例1と同様の操作を繰り返して、金属枠をろう付けし、空気極層を形成して、燃料電池セルを得た。
金属枠の内径エッジ部を段差形状にすることにより、電極層とろう材との接触を回避でき、ろう材の劣化を更に抑制できる。また、空気雰囲気に曝されることによる劣化も大幅に抑制できる。更に、ろう材接合層の施工厚さが規定されるので、接合部強度などの特性が安定した燃料電池セルが形成できる。
(Example 2)
2) An alumina layer is formed as an insulating barrier layer on the fuel electrode-supported power generation unit by the aerosol deposition method. Green sheet of Ni-YSZ fuel electrode layer and YSZ electrolyte layer on porous Inconel YSZ substrate with a diameter of 40φ and a thickness of 1 mm Were laminated and co-sintered to form an electrolyte thin film type power generation part in which the air electrode layer was not formed.
The insulating barrier layer uses alumina raw material powder having an average particle size of 0.1 μm, and is 5 mm wide and thick as an insulating barrier layer on the outer surface of the electrolyte layer on the air electrode non-formation side by a known aerosol deposition method. A 5 μm thick alumina layer was formed.
The same operation as in Example 1 was repeated, the metal frame was brazed, the air electrode layer was formed, and a fuel cell was obtained.
By making the inner diameter edge part of the metal frame into a stepped shape, the contact between the electrode layer and the brazing material can be avoided, and deterioration of the brazing material can be further suppressed. Further, deterioration due to exposure to an air atmosphere can be greatly suppressed. Further, since the construction thickness of the brazing material joining layer is defined, a fuel battery cell having stable characteristics such as joint strength can be formed.

(実施例3)
3)燃料極支持型発電部に絶縁性バリア層としてSi−Ti−C−O系層をスプレー塗布焼成で形成
絶縁性バリア層とろう材以外は、実施例2と同様の操作を繰り返して、燃料電池セルを形成した。
絶縁性バリア層は、添加セラミックス微粉を混入したポリチタノカルボルシランポリマーをバインダー成分とする塗料をスプレー塗布し、80℃で乾燥し、続いて370℃で焼成してTi−Si−C−O系非晶質セラミックス層を20μm形成した。
Tiスパッタ層の形成に引き続き、ろう材BAg−8をスパッタ法により、1μm形成した。金属枠を実施例1と同様の操作によりセッティングして、真空中820℃で、金属層と絶縁性バリア層をろう付けして、燃料電池セルを得た。
(Example 3)
3) A Si—Ti—C—O-based layer is formed as an insulating barrier layer in the fuel electrode supported power generation unit by spray coating and baking. The same operation as in Example 2 is repeated except for the insulating barrier layer and the brazing material. A fuel cell was formed.
The insulating barrier layer is spray-coated with a coating containing a polytitano carbosilane polymer mixed with additive ceramic fine powder, dried at 80 ° C., and then baked at 370 ° C. to obtain Ti—Si—C—. An O-based amorphous ceramic layer was formed to 20 μm.
Subsequent to the formation of the Ti sputter layer, 1 μm of a brazing material BAg-8 was formed by sputtering. A metal frame was set by the same operation as in Example 1, and the metal layer and the insulating barrier layer were brazed at 820 ° C. in a vacuum to obtain a fuel cell.

(実施例4)
4)燃料極支持型電池部に絶縁性バリア層としてセラミックス超微粒子含有ペーストを塗布焼成で形成
絶縁性バリア層以外は、実施例3と同様の操作を繰り返して、燃料電池セルを得た。絶縁性バリア層は、シリカ微粒子を混入したアルミナ系ゾルをスプレー塗布し、80℃の乾燥に続いて370℃で焼成して非晶質セラミックス層を2μm形成した。
Example 4
4) Applying and firing ceramic ultrafine particle-containing paste as insulating barrier layer on fuel electrode supported battery part By applying and firing, the same operation as in Example 3 was repeated to obtain a fuel cell. The insulating barrier layer was spray-coated with an alumina-based sol mixed with silica fine particles, dried at 80 ° C. and then fired at 370 ° C. to form an amorphous ceramic layer having a thickness of 2 μm.

(評価方法)
・実施例1
公知のセル発電出力評価装置に設置し、750℃においてそれぞれ空気と水素ガスを導入して、開放端起電力(OCV)を測定した。
OCV1.08Vが得られ、水素ガスの漏れはないと判断できた。即ち、ろう付け層の接合不良箇所がなく、絶縁性バリア層の緻密性が十分で、ろう付け工程時の熱応力で電解質層のクラックなども発生しなかった。
更に、600℃保持時間が100時間に達した後も、OCVの低下は検出されず、ろう付け部の変色、変質は認められなかった。
・実施例2
実施例1と同様の測定方法より、600℃でOCVを評価した。1.09Vが得られ、600℃100時間保持後においても、変化はなかった。
・実施例3
実施例2と同様の測定方法により、OCVを評価した。600℃において1.01Vが得られ、600℃100時間保持後においても、変化はなかった。
・実施例4
実施例2と同様の測定方法により、OCVを評価した。600℃において1.02Vが得られ、600℃100時間保持後においても、変化はなかった。
(Evaluation methods)
Example 1
It installed in the well-known cell electric power generation output evaluation apparatus, air and hydrogen gas were each introduce | transduced at 750 degreeC, and the open end electromotive force (OCV) was measured.
An OCV of 1.08 V was obtained, and it was determined that there was no leakage of hydrogen gas. That is, there was no joint failure location in the brazing layer, the insulating barrier layer was sufficiently dense, and cracks in the electrolyte layer did not occur due to thermal stress during the brazing process.
Further, even after the 600 ° C. holding time reached 100 hours, no decrease in OCV was detected, and no discoloration or alteration of the brazed part was observed.
Example 2
The OCV was evaluated at 600 ° C. by the same measurement method as in Example 1. 1.09 V was obtained, and there was no change even after holding at 600 ° C. for 100 hours.
Example 3
OCV was evaluated by the same measurement method as in Example 2. 1.01 V was obtained at 600 ° C., and there was no change even after holding at 600 ° C. for 100 hours.
Example 4
OCV was evaluated by the same measurement method as in Example 2. 1.02 V was obtained at 600 ° C., and there was no change even after holding at 600 ° C. for 100 hours.

実施例1で得られた燃料電池セルを示す概略図である。1 is a schematic view showing a fuel battery cell obtained in Example 1. FIG. 実施例1で得られた燃料電池セルと同一構成のセルを搭載したスタックの断面概略図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a stack on which cells having the same configuration as the fuel cell obtained in Example 1 are mounted. 図2のスタックを構成する燃料電池セル概略図である。FIG. 3 is a schematic view of a fuel cell constituting the stack of FIG. 2.

Claims (5)

燃料極層と電解質層と空気極層をこの順に積層して成る発電部と、この発電部の外縁且つ空気極層及び/又は燃料極層と電解質層との間隙に配設した金属枠とで構成された固体電解質形燃料電池セルであって、
上記金属枠と上記電解質層との間隙に絶縁性バリア層を配設し、この絶縁性バリア層と金属枠とをろう材で接合して成ることを特徴とする固体酸化物形燃料電池セル。
A power generation unit formed by laminating a fuel electrode layer, an electrolyte layer, and an air electrode layer in this order, and a metal frame disposed at the outer edge of the power generation unit and at the gap between the air electrode layer and / or the fuel electrode layer and the electrolyte layer. A solid electrolyte fuel cell configured,
A solid oxide fuel cell comprising: an insulating barrier layer disposed in a gap between the metal frame and the electrolyte layer; and the insulating barrier layer and the metal frame joined with a brazing material.
上記発電部の表面及び/又は裏面に保護基板を配設して成ることを特徴とする請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池セル。   The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein a protective substrate is disposed on the front surface and / or the back surface of the power generation section. 上記燃料極層及び/又は上記空気極層と保護基板とが一体化されて成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形燃料電池セル。   The solid oxide fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the fuel electrode layer and / or the air electrode layer and a protective substrate are integrated. 上記燃料極層又は上記空気極層を、上記金属枠と電気的に接合して成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形燃料電池セル。   The solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel electrode layer or the air electrode layer is electrically joined to the metal frame. 請求項1〜4のいずれか1つの項に記載の固体電解質形燃料電池セルとセパレータを交互に積層して成ることを特徴とする燃料電池スタック。   5. A fuel cell stack comprising the solid oxide fuel cells according to claim 1 and separators alternately stacked.
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005322451A (en) * 2004-05-06 2005-11-17 Ngk Spark Plug Co Ltd Ceramic joined body and solid oxide fuel cell using the same
JP2007087950A (en) * 2005-09-21 2007-04-05 Elringklinger Ag Method for manufacturing seal structure for fuel cell stack and seal structure for fuel cell stack
JP2007103223A (en) * 2005-10-06 2007-04-19 Toyota Motor Corp Fuel cell and manufacturing method thereof
JP2007141765A (en) * 2005-11-22 2007-06-07 Hitachi Ltd Solid oxide fuel cell and manufacturing method thereof
JP2007200568A (en) * 2006-01-23 2007-08-09 Ngk Spark Plug Co Ltd Solid oxide fuel cell and manufacturing method thereof
JP2008078126A (en) * 2006-08-24 2008-04-03 Kyocera Corp Fuel cell and fuel cell stack, and fuel cell
JP2008226654A (en) * 2007-03-13 2008-09-25 Kyocera Corp Fuel cell and fuel cell stack, and fuel cell
JP2008226653A (en) * 2007-03-13 2008-09-25 Kyocera Corp Fuel cell and fuel cell stack, and fuel cell
JP2008293741A (en) * 2007-05-23 2008-12-04 Ngk Spark Plug Co Ltd Solid electrolyte fuel cell
JP2010021037A (en) * 2008-07-11 2010-01-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Solid oxide fuel cell stack, and manufacturing method therefor
EP2246925A2 (en) * 2009-05-01 2010-11-03 Delphi Technologies, Inc. Inhibitor for prevention of braze migration in solid oxide fuel cells
JP2011522353A (en) * 2008-03-08 2011-07-28 フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Sealing mechanism for high temperature fuel cell stacks
JP2015088288A (en) * 2013-10-30 2015-05-07 日本特殊陶業株式会社 Fuel cell stack
WO2018094074A3 (en) * 2016-11-16 2018-09-27 Pacesetter, Inc. Battery with enhanced resistance to dendrite formation

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005322451A (en) * 2004-05-06 2005-11-17 Ngk Spark Plug Co Ltd Ceramic joined body and solid oxide fuel cell using the same
JP2007087950A (en) * 2005-09-21 2007-04-05 Elringklinger Ag Method for manufacturing seal structure for fuel cell stack and seal structure for fuel cell stack
JP2007103223A (en) * 2005-10-06 2007-04-19 Toyota Motor Corp Fuel cell and manufacturing method thereof
JP2007141765A (en) * 2005-11-22 2007-06-07 Hitachi Ltd Solid oxide fuel cell and manufacturing method thereof
JP2007200568A (en) * 2006-01-23 2007-08-09 Ngk Spark Plug Co Ltd Solid oxide fuel cell and manufacturing method thereof
JP2008078126A (en) * 2006-08-24 2008-04-03 Kyocera Corp Fuel cell and fuel cell stack, and fuel cell
JP2008226654A (en) * 2007-03-13 2008-09-25 Kyocera Corp Fuel cell and fuel cell stack, and fuel cell
JP2008226653A (en) * 2007-03-13 2008-09-25 Kyocera Corp Fuel cell and fuel cell stack, and fuel cell
JP2008293741A (en) * 2007-05-23 2008-12-04 Ngk Spark Plug Co Ltd Solid electrolyte fuel cell
JP2011522353A (en) * 2008-03-08 2011-07-28 フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Sealing mechanism for high temperature fuel cell stacks
JP2010021037A (en) * 2008-07-11 2010-01-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Solid oxide fuel cell stack, and manufacturing method therefor
EP2246925A2 (en) * 2009-05-01 2010-11-03 Delphi Technologies, Inc. Inhibitor for prevention of braze migration in solid oxide fuel cells
JP2015088288A (en) * 2013-10-30 2015-05-07 日本特殊陶業株式会社 Fuel cell stack
WO2018094074A3 (en) * 2016-11-16 2018-09-27 Pacesetter, Inc. Battery with enhanced resistance to dendrite formation
US10727454B2 (en) 2016-11-16 2020-07-28 Pacesetter, Inc. Battery with enhanced resistance to dendrite formation
US10868283B2 (en) 2016-11-16 2020-12-15 Pacesetter, Inc. Battery with enhanced resistance to dendrite formation
US10964921B2 (en) 2016-11-16 2021-03-30 Pacesetter, Inc. Battery with enhanced resistance to dendrite formation
US10964922B2 (en) 2016-11-16 2021-03-30 Pacesetter, Inc. Battery with enhanced resistance to dendrite formation
US11735711B2 (en) 2016-11-16 2023-08-22 Pacesetter, Inc. Battery with enhanced resistance to dendrite formation

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