JP2006190593A - 固体酸化物形燃料電池スタックとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸化物からなる電解質2を空気極1と燃料極3とで狭持してなる平板型の固体酸化物燃料電池単セル4を、セパレータ5を介して複数個接続する固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、空気極1のセパレータ5との接合面に、ガラスフリットが添加された導電性ペーストを塗布した上で、空気極1とセパレータ5とを接合する。
【選択図】 図2
Description
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、複数の固体酸化物形燃料電池単セルをセパレータを介して接続する際の、セルの空気極とセパレータとの接触抵抗を低減することにある。
また、本発明の固体酸化物形燃料電池スタックの1構成例において、前記導電性ペーストは、Fe、Co、Ni、Cu、Rh、Pd、Ag、Ir、Pt、Auの中から選ばれた少なくとも1種類の金属又はこの金属を含む合金を主成分とするものである。
また、本発明の固体酸化物形燃料電池スタックの1構成例において、前記導電性ペーストは、La元素とM元素(MはNi、Fe、Cu、Co、Mnのうちいずれか1種類の元素)とO元素とを含む導電性セラミックスを主成分とするものである。
また、本発明の固体酸化物形燃料電池スタックの1構成例において、前記導電性ペーストは、Fe、Co、Ni、Cu、Rh、Pd、Ag、Ir、Pt、Auの中から選ばれた少なくとも1種類の金属又はこの金属を含む合金と、La元素とM元素(MはNi、Fe、Cu、Co、Mnのうちいずれか1種類の元素)とO元素とを含む導電性セラミックスとの混合物を主成分とするものである。
前記導電性セラミックスは、さらにA元素(AはSr、Ca、Baのうちいずれか1種類の元素)を含むものでもよく、A元素に加えてM’元素(M’はNi、Fe、Cu、Co、Mnのうち前記M元素と異なる1種類の元素)を含むものであってもよい。
また、本発明の固体酸化物形燃料電池スタックの1構成例は、前記ガラスフリットの軟化点が固体酸化物形燃料電池の動作温度よりも低く、かつ前記ガラスフリットの結晶化温度が前記動作温度よりも高いものである。
また、本発明の固体酸化物形燃料電池スタックの1構成例において、前記ガラスフリットは、前記導電性ペーストの主成分に対して重量比で高々10%の割合で含まれるものである。
本実施の形態は、固体酸化物形燃料電池スタックを製造する際の、空気極1とセパレータ5との接続方法を提供するものであり、以下、この接続方法について説明する。
次に、本実施の形態による空気極とセパレータとの接触抵抗の低減効果を検証するために、空気極1に相当するLNFからなる平板状の試料片6と、セパレータ5に相当する耐熱合金からなる平板状の試料片7とを試料として用意する。試料片6には2本の白金のリード線8が電気的に接続され、同様に試料片7には2本の白金のリード線9が電気的に接続されている。
また、このガラスフリット添加導電性ペーストと比較するために、LNF粉末にトルエン等の有機溶媒を加えてガラスフリット無添加導電性ペーストを作製した。
また、本実施の形態では、金属セパレータを用いる場合について説明したが、これに限るものではなく、酸化物セパレータを用いる場合にも本発明を適用することができる。
Claims (16)
- 酸化物からなる電解質を空気極と燃料極とで狭持してなる平板型の固体酸化物燃料電池単セルを、セパレータを介して複数個接続した固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、
前記単セルの空気極と前記セパレータとの間に、ガラスフリットが添加された導電性ペーストを有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタック。 - 請求項1記載の固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、
前記導電性ペーストは、Fe、Co、Ni、Cu、Rh、Pd、Ag、Ir、Pt、Auの中から選ばれた少なくとも1種類の金属又はこの金属を含む合金を主成分とすることを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタック。 - 請求項1記載の固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、
前記導電性ペーストは、La元素とM元素(MはNi、Fe、Cu、Co、Mnのうちいずれか1種類の元素)とO元素とを含む導電性セラミックスを主成分とすることを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタック。 - 請求項1記載の固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、
前記導電性ペーストは、Fe、Co、Ni、Cu、Rh、Pd、Ag、Ir、Pt、Auの中から選ばれた少なくとも1種類の金属又はこの金属を含む合金と、La元素とM元素(MはNi、Fe、Cu、Co、Mnのうちいずれか1種類の元素)とO元素とを含む導電性セラミックスとの混合物を主成分とすることを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタック。 - 請求項3又は4記載の固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、
さらに、前記導電性セラミックスは、A元素(AはSr、Ca、Baのうちいずれか1種類の元素)を含むことを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタック。 - 請求項5記載の固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、
さらに、前記導電性セラミックスは、M’元素(M’はNi、Fe、Cu、Co、Mnのうち前記M元素と異なる1種類の元素)を含むことを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタック。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、
前記ガラスフリットの軟化点が固体酸化物形燃料電池の動作温度よりも低く、かつ前記ガラスフリットの結晶化温度が前記動作温度よりも高いことを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタック。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、
前記ガラスフリットは、前記導電性ペーストの主成分に対して重量比で高々10%の割合で含まれることを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタック。 - 酸化物からなる電解質を空気極と燃料極とで狭持してなる平板型の固体酸化物燃料電池単セルを、セパレータを介して複数個接続する固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法において、
前記単セルの空気極の前記セパレータとの接合面に、ガラスフリットが添加された導電性ペーストを塗布した上で、前記空気極と前記セパレータとを接合することを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法。 - 請求項9記載の固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法において、
前記導電性ペーストは、Fe、Co、Ni、Cu、Rh、Pd、Ag、Ir、Pt、Auの中から選ばれた少なくとも1種類の金属又はこの金属を含む合金を主成分とすることを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法。 - 請求項9記載の固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法において、
前記導電性ペーストは、La元素とM元素(MはNi、Fe、Cu、Co、Mnのうちいずれか1種類の元素)とO元素とを含む導電性セラミックスを主成分とすることを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法。 - 請求項9記載の固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法において、
前記導電性ペーストは、Fe、Co、Ni、Cu、Rh、Pd、Ag、Ir、Pt、Auの中から選ばれた少なくとも1種類の金属又はこの金属を含む合金と、La元素とM元素(MはNi、Fe、Cu、Co、Mnのうちいずれか1種類の元素)とO元素とを含む導電性セラミックスとの混合物を主成分とすることを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法。 - 請求項11又は12記載の固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法において、
さらに、前記導電性セラミックスは、A元素(AはSr、Ca、Baのうちいずれか1種類の元素)を含むことを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法。 - 請求項13記載の固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法において、
さらに、前記導電性セラミックスは、M’元素(M’はNi、Fe、Cu、Co、Mnのうち前記M元素と異なる1種類の元素)を含むことを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法。 - 請求項9乃至14のいずれか1項に記載の固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法において、
前記ガラスフリットの軟化点が固体酸化物形燃料電池の動作温度よりも低く、かつ前記ガラスフリットの結晶化温度が前記動作温度よりも高いことを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法。 - 請求項9乃至15のいずれか1項に記載の固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法において、
前記ガラスフリットは、前記導電性ペーストの主成分に対して重量比で高々10%の割合で含まれることを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法。
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