JP2007250325A - 固体電解質形燃料電池セル及びセルスタック並びに燃料電池 - Google Patents
固体電解質形燃料電池セル及びセルスタック並びに燃料電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007250325A JP2007250325A JP2006071173A JP2006071173A JP2007250325A JP 2007250325 A JP2007250325 A JP 2007250325A JP 2006071173 A JP2006071173 A JP 2006071173A JP 2006071173 A JP2006071173 A JP 2006071173A JP 2007250325 A JP2007250325 A JP 2007250325A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive support
- fuel cell
- solid electrolyte
- phase
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【解決手段】多孔質体から形成される導電性支持体31に、固体電解質層33及び酸素極層34が、この順で積層された構造を有する固体電解質形燃料電池セル30であって、導電性支持体31が、NiまたはNiOからなるNi相と無機骨材相とを有するとともに、導電性支持体31が、燃料電池セル30作製後の最初の還元雰囲気に晒された時の線膨張率が−0.2〜0.04%であることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
燃料極: O2− (固体電解質)+ H2 → H2O+2e−…(2)
かかる発電によって生成した電流は、導電性支持体31に取り付けられているインターコネクタ35を介して集電される。即ち、上記のような構造の燃料電池セル30の複数を、集電部材40により互いに直列に接続することにより図2に示すセルスタックを形成し、このセルスタックを所定の収容容器に収容した燃料電池として使用に供され、燃料ガス(水素)及び酸素含有ガスを所定の部位に流すことにより、電池として機能させることができる。
上記のような構造を有する燃料電池セル30において、導電性支持体31は、燃料ガスを燃料極層32まで透過させるためにガス透過性であることが必要であり、また、インターコネクタ35を介しての集電を行うために導電性であることや、後述する同時焼成により燃料電池セル30を作製する際に、熱膨張差によるクラックや剥離がないことが要求される。このような要求を満たす目的で、導電性支持体31は、導電性多孔質体であり、金属ニッケル(Ni)またはその酸化物(NiO)の相(Ni相)と、基本骨格を形成する無機骨材の相とを有している。
本発明において、燃料極層32は、前述した式(2)の電極反応を生じせしめるものであり、それ自体公知の多孔質の導電性サーメットから形成される。例えば、希土類元素が固溶しているZrO2と、Ni及び/またはNiOとから形成される。この希土類元素が固溶しているZrO2(安定化ジルコニア)としては、後述する固体電解質層33の形成に使用されているものと同様のものを用いるのがよい。
この燃料極層32上に設けられている固体電解質層33は、一般に3〜15モル%の希土類元素が固溶したZrO2(安定化ジルコニア)と呼ばれる緻密質なセラミックスから形成されている。希土類元素としては、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luを例示することができるが、安価であるという点からY、Ybが望ましい。
酸素極層34は、所謂ABO3型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックスから形成される。かかるペロブスカイト型酸化物としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物、特にAサイトにLaを有するLaMnO3系酸化物、LaFeO3系酸化物、LaCoO3系酸化物の少なくとも1種が好適であり、600〜1000℃程度の作動温度での電気伝導性が高いという点からLaFeO3系酸化物が特に好適である。尚、上記ペロブスカイト型酸化物においては、AサイトにLaと共にSrなどが存在していてもよいし、さらにBサイトには、FeとともにCoやMnが存在していてもよい。
上記の酸素極層34に対面する位置において、導電性支持体31上に設けられているインターコネクタ35は、導電性セラミックスからなるが、燃料ガス(水素)及び酸素含有ガスと接触するため、耐還元性、耐酸化性を有していることが必要である。このため、かかる導電性セラミックスとしては、一般に、ランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物(LaCrO3系酸化物)が使用される。また、導電性支持体31の内部を通る燃料ガス及び導電性支持体31の外部を通る酸素含有ガスのリークを防止するため、かかる導電性セラミックスは緻密質でなければならず、例えば93%以上、特に95%以上の相対密度を有していることが好適である。
以上のような構造を有する導電性支持体31、該導電性支持体31を備えた燃料電池セルは、以下のようにして製造される。
セルスタックは、図2に示すように、上述した燃料電池セル30が複数集合して、上下に隣接する一方の燃料電池セル30と他方の燃料電池セル30との間に、金属フェルト及び/又は金属板からなる集電部材40を介在させ、両者を互いに直列に接続することにより構成される。即ち、一方の燃料電池セル30の導電性支持体31は、インターコネクタ35、P型半導体層39、集電部材40を介して、他方の燃料電池セル30の酸素極層34に電気的に接続されている。また、このようなセルスタックは、図2に示すように、サイドバイサイドに配置されており、隣接するセルスタック同士は、導電部材42によって直列に接続されている。
次いで、室温まで冷却した後、6時間後に、850℃酸化雰囲気中で16時間酸化処理し、上記した還元処理から酸化処理までの還元酸化サイクルを1回とし、この還元酸化サイクルを3回繰り返した後、上記と同様にして線膨張率を求めた。その結果も表1に示した。
31・・・導電性支持体
31a・・・燃料ガス通路
32・・・燃料極層
33・・・固体電解質層
34・・・酸素極層
39・・・保護膜
Claims (7)
- 多孔質体から形成される導電性支持体に、固体電解質層及び酸素極層がこの順で積層された構造を有する固体電解質形燃料電池セルであって、前記導電性支持体がNiまたはNiOからなるNi相と無機骨材相とを有するとともに、前記導電性支持体が、前記燃料電池セル作製後に最初に還元雰囲気に晒された時の線膨張率が−0.2〜0.04%であることを特徴とする固体電解質形燃料電池セル。
- 多孔質体から形成される導電性支持体に、固体電解質層及び酸素極層がこの順で積層された構造を有する固体電解質形燃料電池セルであって、前記導電性支持体が、NiまたはNiOからなるNi相と無機骨材相とを有するとともに、前記導電性支持体の開気孔率が20〜35%であり、細孔径が1.1〜3μmであることを特徴とする固体電解質形燃料電池セル。
- 前記導電性支持体は、Fe、Co及びMnからなる膨張抑制用金属のうち少なくとも1種を含有していることを特徴とする請求項1又は2記載の固体電解質形燃料電池セル。
- 前記導電性支持体は、Fe、Co及びMnからなる膨張抑制用金属のうち少なくとも1種が、前記Ni相中に固溶し、或いはNi相と無機骨材相との粒界に偏在していることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれかに記載の固体電解質形燃料電池セル。
- 前記導電性支持体は、燃料ガスが通過する燃料ガス通路を有しており、前記導電性支持体の燃料ガス排出側端部が保護膜で被覆されていることを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれかに記載の固体電解質形燃料電池セル。
- 請求項1乃至5のうちのいずれかに記載の固体電解質形燃料電池セルの複数を直列に電気的に接続してなることを特徴とするセルスタック。
- 請求項6記載のセルスタックを収納容器内に収納してなることを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006071173A JP5110801B2 (ja) | 2006-03-15 | 2006-03-15 | 固体電解質形燃料電池セル及びセルスタック並びに燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006071173A JP5110801B2 (ja) | 2006-03-15 | 2006-03-15 | 固体電解質形燃料電池セル及びセルスタック並びに燃料電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007250325A true JP2007250325A (ja) | 2007-09-27 |
JP5110801B2 JP5110801B2 (ja) | 2012-12-26 |
Family
ID=38594384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006071173A Active JP5110801B2 (ja) | 2006-03-15 | 2006-03-15 | 固体電解質形燃料電池セル及びセルスタック並びに燃料電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5110801B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010092838A (ja) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 燃料電池用膜電極接合体の製造方法 |
JP2011192635A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-29 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池セル |
JP5205543B1 (ja) * | 2011-10-14 | 2013-06-05 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池セル |
JP5732180B1 (ja) * | 2014-04-25 | 2015-06-10 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池 |
EP2680358A3 (en) * | 2012-06-27 | 2016-07-06 | NGK Insulators, Ltd. | Fuel cell |
JP6134085B1 (ja) * | 2016-03-31 | 2017-05-24 | 日本碍子株式会社 | 電気化学セル |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005135877A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及び燃料電池 |
JP2005166484A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-06-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池の燃料極およびその製造方法 |
JP2005190737A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Kyocera Corp | 燃料電池セル用支持体及び燃料電池セル並びに燃料電池 |
WO2006030590A1 (ja) * | 2004-09-13 | 2006-03-23 | Kyocera Corporation | 燃料電池用電極支持体 |
JP2006302643A (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Kyocera Corp | 多孔質材料及び燃料電池セル並びに燃料電池 |
-
2006
- 2006-03-15 JP JP2006071173A patent/JP5110801B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005135877A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及び燃料電池 |
JP2005166484A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-06-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池の燃料極およびその製造方法 |
JP2005190737A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Kyocera Corp | 燃料電池セル用支持体及び燃料電池セル並びに燃料電池 |
WO2006030590A1 (ja) * | 2004-09-13 | 2006-03-23 | Kyocera Corporation | 燃料電池用電極支持体 |
JP2006302643A (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Kyocera Corp | 多孔質材料及び燃料電池セル並びに燃料電池 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010092838A (ja) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 燃料電池用膜電極接合体の製造方法 |
JP2011192635A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-29 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池セル |
JP5205543B1 (ja) * | 2011-10-14 | 2013-06-05 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池セル |
JP5205535B1 (ja) * | 2011-10-14 | 2013-06-05 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池セル |
US20140011113A1 (en) * | 2011-10-14 | 2014-01-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Fuel cell |
JP2014029822A (ja) * | 2011-10-14 | 2014-02-13 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池セル |
JP2014116073A (ja) * | 2011-10-14 | 2014-06-26 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池セル |
EP2680358A3 (en) * | 2012-06-27 | 2016-07-06 | NGK Insulators, Ltd. | Fuel cell |
JP5732180B1 (ja) * | 2014-04-25 | 2015-06-10 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池 |
JP6134085B1 (ja) * | 2016-03-31 | 2017-05-24 | 日本碍子株式会社 | 電気化学セル |
JP2017188437A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-12 | 日本碍子株式会社 | 電気化学セル |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5110801B2 (ja) | 2012-12-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5089985B2 (ja) | 固体電解質形燃料電池 | |
JP3996861B2 (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池 | |
JP4931365B2 (ja) | 燃料電池セル用支持基板及び燃料電池セル並びに燃料電池 | |
JP5110801B2 (ja) | 固体電解質形燃料電池セル及びセルスタック並びに燃料電池 | |
JP5247051B2 (ja) | 燃料電池セルおよび燃料電池セルスタック、ならびに燃料電池 | |
JP5079991B2 (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池 | |
JP2004265734A (ja) | 燃料電池セル | |
JP2004253376A (ja) | 燃料電池セル及びその製法並びに燃料電池 | |
JP2006092837A (ja) | 燃料電池用集電部材及びその製造方法、並びにこれを用いた燃料電池セルスタック、燃料電池 | |
JP4350403B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
JP2007227334A (ja) | 導電性焼結体及び燃料電池用導電部材並びに燃料電池セル、燃料電池 | |
JP4593997B2 (ja) | 燃料電池セル用支持体及び燃料電池セル並びに燃料電池 | |
JP4130135B2 (ja) | 集電部材の表面処理方法 | |
JP4748971B2 (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池 | |
JP2006127973A (ja) | 燃料電池セル | |
JP4480377B2 (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池 | |
JP2007149509A (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池 | |
JP4173029B2 (ja) | 集電部材 | |
JP4925574B2 (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池 | |
JP4544874B2 (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池 | |
JP4579527B2 (ja) | 燃料電池セル、燃料電池及び燃料電池セルの製法 | |
JP2005190980A (ja) | 燃料電池 | |
JP2005190737A (ja) | 燃料電池セル用支持体及び燃料電池セル並びに燃料電池 | |
JP2012114033A (ja) | 燃料電池用支持体、燃料電池セル、燃料電池セル装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置 | |
JP4412994B2 (ja) | 燃料電池セル用支持基板及び燃料電池セル並びに燃料電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080916 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111107 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120110 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120306 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120911 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121009 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151019 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5110801 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |