JP2008305723A - Adhesive material composition, bonding method using the adhesive material composition, solid oxide fuel cell, and solid oxide steam electrolytic device - Google Patents

Adhesive material composition, bonding method using the adhesive material composition, solid oxide fuel cell, and solid oxide steam electrolytic device Download PDF

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JP2008305723A JP2007153231A JP2007153231A JP2008305723A JP 2008305723 A JP2008305723 A JP 2008305723A JP 2007153231 A JP2007153231 A JP 2007153231A JP 2007153231 A JP2007153231 A JP 2007153231A JP 2008305723 A JP2008305723 A JP 2008305723A
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Kazuya Sasaki
一哉 佐々木
Toru Kato
徹 嘉藤
Takeo Honda
武夫 本多
Akira Negishi
明 根岸
Ran Suuan Guen
ラン スウアン グェン
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an adhesive material composition capable of reducing man-hours for bonding a bonding part requiring conductivity, to provide a bonding method using the adhesive material composition, and to provide a solid oxide fuel cell and a solid oxide steam electrolytic device. <P>SOLUTION: The adhesive material composition contains metal powder and has conductivity, the metal powder has a melting point higher than an operation temperature of the solid oxide fuel cell or the solid oxide steam electrolytic device, and contains expansion material powder expended in volume by oxidation and conductive material powder not oxidized at the operation temperature. The expanding material powder is one of titanium, zirconium, silica, europium and aluminum. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、接着材組成物、その接着材組成物を用いた接着方法、固体酸化物形燃料電池及び固体酸化物形水蒸気電解装置に関するものである。   The present invention relates to an adhesive composition, an adhesion method using the adhesive composition, a solid oxide fuel cell, and a solid oxide steam electrolyzer.

固体酸化物形燃料電池又は固体酸化物形水蒸気電解装置等の電気化学反応装置は、固体電解質と、その両側にそれぞれ設けられる２つの電極からなるセルを基本単位として構成される。この２つの電極は、一方がアノード電極、他方がカソード電極と呼ばれる。例えば、このように構成されたセルを備える固体酸化物形燃料電池では、アノード電極に外部から水素ガス等の燃料ガスが供給され、カソード電極には外部から空気などの酸化ガスが供給される。この供給されたガスの電気化学的反応により、固体酸化物形燃料電池は、電気エネルギーを生成し得るように構成されている。   An electrochemical reaction device such as a solid oxide fuel cell or a solid oxide water vapor electrolysis device is configured with a cell composed of a solid electrolyte and two electrodes respectively provided on both sides thereof as a basic unit. One of these two electrodes is called an anode electrode, and the other is called a cathode electrode. For example, in a solid oxide fuel cell including a cell configured as described above, a fuel gas such as hydrogen gas is supplied to the anode electrode from the outside, and an oxidizing gas such as air is supplied to the cathode electrode from the outside. The solid oxide fuel cell is configured to generate electric energy by the electrochemical reaction of the supplied gas.

この電気エネルギーの生成は、通常８００℃〜１２００℃の作動温度で行われるが、近年、低温であっても良好なイオン導電性を示す固体電解質の改良がなされ、それにより３００℃〜７００℃の作動温度でも電気エネルギーの生成をし得る固体酸化物形燃料電池が開発されている。   The generation of this electric energy is usually performed at an operating temperature of 800 ° C. to 1200 ° C., but in recent years, improvements have been made to solid electrolytes that exhibit good ionic conductivity even at low temperatures, whereby 300 ° C. to 700 ° C. Solid oxide fuel cells have been developed that can generate electrical energy even at operating temperatures.

実際には、固体酸化物形燃料電池は、セパレータを介して上記セルを複数積層するなどして所望の電流を得られるように構成される。セルが平板型の場合、アノード電極が形成された固体電解質の一方の面と、該一方の面と対向して設けられるセパレータとの間（セルとセパレータとの間）は、燃料ガスの通路を確保すると共に、燃料ガスが外部へ漏れないように接着される。同様に、カソード電極が形成された固体電解質の他方の面と、該他方の面と対向して設けられるセパレータとの間（セルとセパレータの間）は、酸化ガスの通路を確保すると共に、酸化ガスが外部へ漏れないように接着される。   Actually, the solid oxide fuel cell is configured to obtain a desired current by stacking a plurality of the cells via a separator. When the cell is a flat plate type, a fuel gas passage is provided between one surface of the solid electrolyte on which the anode electrode is formed and a separator provided opposite the one surface (between the cell and the separator). The fuel gas is bonded so that the fuel gas does not leak outside. Similarly, between the other surface of the solid electrolyte on which the cathode electrode is formed and the separator provided opposite to the other surface (between the cell and the separator), an oxidation gas passage is secured and oxidation is performed. Bonded so that gas does not leak outside.

また、固体酸化物形燃料電池は、セルが円筒型の場合、複数のセルを軸方向に連結したり（セル同士）、連結したセルの両端をキャップで閉塞したり（セルと集電用電極）するなどして構成され、さらに、セルを半径方向に連結（セル同士）することにより直列接続（スタック化）して利用される。   Further, in the case of a solid oxide fuel cell, when the cell is cylindrical, a plurality of cells are connected in the axial direction (cells), or both ends of the connected cells are closed with caps (cell and current collecting electrode). In addition, the cells are connected in series (stacked) by connecting the cells in the radial direction (cells).

このようなセル同士、セルとセパレータとの間、及びセルと集電用電極との間の接着は、電気的接続による導電性と、接着箇所によっては気密性も同時に必要とされる。従来、このような導電性と気密性とが同時に必要とされる接着は、セル同士、セルとセパレータとの間、及びセルと集電用電極とを直接接続して導電性を確保すると共に、熱を加えて溶融した接着材組成物としてのガラスを塗布し、冷却して硬化させることにより接着材としてのシール材を形成し、気密性を確保していた（例えば、特許文献１）。特に特許文献１は、ガラス中にセラミックス繊維を分散させることにより、固体酸化物形燃料電池の作動温度において、シール材に含まれるガラスが軟化した場合であっても、軟化したガラスをセラミックス繊維でとどめることにより、シール材が所定の位置から流出するのを防ぐことができるという効果を発揮するものである。また、接着材組成物としては、銀や白金を、溶剤に分散させた銀ペーストや白金ペーストによるものや、ランタンクロマイト系酸化物を含むものも知られている。
特開２００６−１８５７７５号公報 The adhesion between such cells, between the cell and the separator, and between the cell and the current collecting electrode requires both electrical conductivity due to electrical connection and airtightness depending on the adhesion location. Conventionally, such adhesion that requires both conductivity and airtightness at the same time is achieved by directly connecting cells, between the cell and the separator, and by directly connecting the cell and the current collecting electrode, A glass as an adhesive composition melted by applying heat was applied, cooled and cured to form a sealing material as an adhesive, thereby ensuring airtightness (for example, Patent Document 1). In particular, Patent Document 1 discloses that ceramic fibers are dispersed in glass so that the glass contained in the sealing material is softened with ceramic fibers at the operating temperature of the solid oxide fuel cell. By remaining, the effect that the sealing material can be prevented from flowing out from a predetermined position is exhibited. Also known as adhesive compositions are those made of silver paste or platinum paste in which silver or platinum is dispersed in a solvent, or those containing a lanthanum chromite oxide.
JP 2006-185775 A

しかしながら、上記した特許文献１においても、円筒型のセルの端部をキャップで閉塞する場合には、セルとキャップとの間に隙間が生じ、電気的接続を得ることが困難であるという問題があった。   However, even in the above-described Patent Document 1, when the end of a cylindrical cell is closed with a cap, there is a problem that a gap is generated between the cell and the cap, making it difficult to obtain an electrical connection. there were.

また、接着材組成物として銀ペーストや白金ペーストを用いた場合、溶剤は焼成により蒸発するので、焼成により形成されたシール材の体積は、焼成前の接着材組成物に比べ著しく減少することとなり、セルの円周上に隙間が生じてしまい、電気的接続を得ることがより困難となる。従って、その隙間を埋めるため接着剤組成物を繰り返し塗布しなければならず、作業工数が増大するという問題があった。さらに、ランタンクロマイト系酸化物を含む接着材組成物は、ランタンクロマイト系酸化物の導電率が低いため、固体酸化物形燃料電池に用いた場合には、効率よく電気エネルギーを生成することが困難であるという問題があった。   Also, when silver paste or platinum paste is used as the adhesive composition, the solvent evaporates by firing, so the volume of the sealing material formed by firing is significantly reduced compared to the adhesive composition before firing. In addition, a gap is generated on the circumference of the cell, and it is more difficult to obtain an electrical connection. Therefore, the adhesive composition has to be repeatedly applied to fill the gap, which increases the work man-hours. Furthermore, the adhesive composition containing a lanthanum chromite oxide has a low conductivity of the lanthanum chromite oxide, so that it is difficult to efficiently generate electrical energy when used in a solid oxide fuel cell. There was a problem of being.

本発明は上記した問題点に鑑み、導電性を必要とする接着部を確実に接着できる接着材組成物、その接着材組成物を用いた接着方法、固体酸化物形燃料電池及び固体酸化物形水蒸気電解装置を提供することを目的とする。   In view of the above-described problems, the present invention provides an adhesive composition that can reliably bond an adhesive portion that requires electrical conductivity, an adhesive method using the adhesive composition, a solid oxide fuel cell, and a solid oxide form. An object is to provide a steam electrolysis apparatus.

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、金属粉末を含有し、導電性を有する接着材組成物であって、前記金属粉末は、固体酸化物形燃料電池又は固体酸化物形水蒸気電解装置の作動温度より高い融点を有してなり、前記金属粉末を焼成する際の加熱温度で酸化することにより体積が膨張する膨張材粉末を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is an adhesive composition containing metal powder and having conductivity, wherein the metal powder is a solid oxide fuel cell or a solid oxide form. It has a melting point higher than the operating temperature of the water vapor electrolysis apparatus, and has an expanding material powder whose volume expands when oxidized at the heating temperature when firing the metal powder.

また、請求項２に係る発明は、前記膨張材粉末が、前記金属粉末を焼成する際の加熱温度で酸化することによりランタンクロマイト系酸化物となる材料で構成されていることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is characterized in that the expanding material powder is made of a material that becomes a lanthanum chromite oxide by oxidation at a heating temperature when firing the metal powder.

また、請求項３に係る発明は、さらに、アルカリ土類金属を添加したことを特徴とする。   The invention according to claim 3 is characterized in that an alkaline earth metal is further added.

また、請求項４に係る発明は、前記金属粉末が、さらに、前記金属粉末を焼成する際の加熱温度で酸化しない導電材粉末を有することを特徴とする。   The invention according to claim 4 is characterized in that the metal powder further includes a conductive material powder that is not oxidized at a heating temperature when the metal powder is fired.

また、請求項５に係る発明は、前記膨張材粉末が、チタン、ジルコニウム、シリカ、ユーロピウム及びアルミニウムのいずれかであることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is characterized in that the expanding material powder is any one of titanium, zirconium, silica, europium and aluminum.

また、請求項６に係る発明は、前記導電材粉末が、白金、金及び銀のいずれか、又はこれらを主体とする合金であることを特徴とする。   The invention according to claim 6 is characterized in that the conductive material powder is platinum, gold, or silver, or an alloy mainly composed of these.

また、請求項７に係る発明は、前記金属粉末は、液体中に分散されていることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is characterized in that the metal powder is dispersed in a liquid.

また、請求項８に係る発明は、前記金属粉末を分散させてシート状に成形したことを特徴とする。   The invention according to claim 8 is characterized in that the metal powder is dispersed and formed into a sheet shape.

また、請求項９に係る発明は、さらに、前記作動温度より高い融点を有すると共に前記加熱温度よりも低い軟化点を有するガラス粉末を添加したことを特徴とする。   The invention according to claim 9 is further characterized in that glass powder having a melting point higher than the operating temperature and a softening point lower than the heating temperature is added.

また、請求項１０に係る発明は、固体電解質、前記固体電解質の一方の面に設けられるカソード電極、及び前記固体電解質の他方の面に設けられるアノード電極を有するセルと、前記セルの少なくとも一方の面に設けられるセパレータと、外部回路へ接続する集電用電極とを有する固体酸化物形燃料電池において、前記セル同士の間、前記セルとセパレータとの間、及び前記セルと前記集電用電極との間、の接着部のうち少なくとも一つが、請求項１〜９のいずれかに記載の接着材組成物を焼成して形成した接着材を備えることを特徴とする。   The invention according to claim 10 is a cell having a solid electrolyte, a cathode electrode provided on one surface of the solid electrolyte, and an anode electrode provided on the other surface of the solid electrolyte, and at least one of the cells. In a solid oxide fuel cell having a separator provided on a surface and a current collecting electrode connected to an external circuit, between the cells, between the cell and the separator, and between the cell and the current collecting electrode At least one of the bonding portions between the two includes an adhesive formed by firing the adhesive composition according to any one of claims 1 to 9.

また、請求項１１に係る発明は、固体電解質、前記固体電解質の一方の面に設けられるカソード電極、及び前記固体電解質の他方の面に設けられるアノード電極を有するセルと、前記セルの少なくとも一方の面に設けられるセパレータと、電源へ接続する電源用電極とを有する固体酸化物形水蒸気電解装置において、前記セル同士の間、前記セルとセパレータとの間、及び前記セルと前記電源用電極との間、の接着部のうち少なくとも一つが、請求項１〜９のいずれかに記載の接着材組成物を焼成して形成した接着材を備えることを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a cell having a solid electrolyte, a cathode electrode provided on one surface of the solid electrolyte, and an anode electrode provided on the other surface of the solid electrolyte, and at least one of the cells. In a solid oxide steam electrolysis apparatus having a separator provided on a surface and a power supply electrode connected to a power supply, between the cells, between the cell and the separator, and between the cell and the power supply electrode. At least one of the bonding parts between the two includes an adhesive formed by firing the adhesive composition according to any one of claims 1 to 9.

また、請求項１２に係る発明は、金属粉末を含有し、導電性を有する接着材組成物を接着部に設ける設置工程と、前記接着部に設けた前記接着材組成物を焼成する焼成工程とを備える接着方法であって、前記金属粉末は、固体酸化物形燃料電池又は固体酸化物形水蒸気電解装置の作動温度より高い融点を有してなり、前記金属粉末を焼成する際の加熱温度で酸化することにより体積が膨張する膨張材粉末を有し、前記焼成工程は、前記金属粉末を焼成する際の加熱温度で前記膨張材粉末を酸化させることにより前記膨張材粉末の体積を膨張させる工程を有することを特徴とする。   The invention according to claim 12 includes an installation step in which an adhesive composition containing metal powder and having conductivity is provided in an adhesive portion, and a firing step in which the adhesive composition provided in the adhesive portion is fired. The metal powder has a melting point higher than the operating temperature of the solid oxide fuel cell or the solid oxide steam electrolyzer, and is heated at the time of firing the metal powder. A step of expanding the volume of the expansion material powder by oxidizing the expansion material powder at a heating temperature when baking the metal powder; It is characterized by having.

また、請求項１３に係る発明は、前記膨張材粉末が、ランタンとクロムとを含有し、
前記焼成工程は、前記金属粉末を焼成する際の加熱温度で酸化することによりランタンクロマイト系酸化物を生成する工程を有することを特徴とする。 In the invention according to claim 13, the expanding material powder contains lanthanum and chromium,
The firing step includes a step of generating a lanthanum chromite oxide by oxidizing at a heating temperature when firing the metal powder.

また、請求項１４に係る発明は、前記膨張材粉末が、さらに、アルカリ土類金属を添加したことを特徴とする。   The invention according to claim 14 is characterized in that the expansion material powder further contains an alkaline earth metal.

また、請求項１５に係る発明は、前記金属粉末が、さらに、前記加熱温度で酸化しない導電材粉末を有することを特徴とする。   The invention according to claim 15 is characterized in that the metal powder further includes a conductive material powder that is not oxidized at the heating temperature.

また、請求項１６に係る発明は、前記膨張材粉末が、チタン、ジルコニウム、シリカ、ユーロピウム及びアルミニウムのいずれかであることを特徴とする。   The invention according to claim 16 is characterized in that the expanding material powder is any one of titanium, zirconium, silica, europium and aluminum.

また、請求項１７に係る発明は、前記導電材粉末が、白金、金及び銀のいずれか、又はこれらを主体とする合金であることを特徴とする。   The invention according to claim 17 is characterized in that the conductive material powder is platinum, gold, or silver, or an alloy mainly composed of these.

また、請求項１８に係る発明は、前記接着剤組成物が、前記金属粉末を液体中に分散させたものであることを特徴とする。   The invention according to claim 18 is characterized in that the adhesive composition is obtained by dispersing the metal powder in a liquid.

また、請求項１９に係る発明は、前記接着剤組成物が、前記金属粉末を分散させてシート状に成形したものであることを特徴とする。   The invention according to claim 19 is characterized in that the adhesive composition is formed by dispersing the metal powder into a sheet shape.

また、請求項２０に係る発明は、前記接着材組成物が、さらに、前記作動温度より高い融点を有すると共に前記加熱温度よりも低い軟化点を有するガラス粉末を添加したことを特徴とする。   The invention according to claim 20 is characterized in that the adhesive composition further includes glass powder having a melting point higher than the operating temperature and a softening point lower than the heating temperature.

本発明の請求項１記載の接着材組成物によれば、導電性を必要とする接着部を確実に接着することができる。また、固体酸化物形燃料電池又は固体酸化物形水蒸気電解装置の作動温度においても溶融せずに固体状態を維持できるので、供給される燃料ガスなどの圧力に影響されず、接着部の気密性を保持することができる。   According to the adhesive composition of the first aspect of the present invention, it is possible to reliably bond an adhesive portion that requires electrical conductivity. In addition, since the solid state can be maintained without melting even at the operating temperature of the solid oxide fuel cell or the solid oxide steam electrolyzer, it is not affected by the pressure of the supplied fuel gas, etc. Can be held.

また、請求項２に記載の接着材組成物によれば、資源が少ない貴金属を用いなくとも、導電率を高くすることができる。   Moreover, according to the adhesive composition of Claim 2, electrical conductivity can be made high, without using a noble metal with few resources.

また、請求項３に記載の接着材組成物によれば、化学的安定性と他の構成材料との適合性を向上することができる。   In addition, according to the adhesive composition of the third aspect, the chemical stability and compatibility with other constituent materials can be improved.

また、請求項４に記載の接着材組成物によれば、作動温度においても酸化されず安定であるので導電性を確実に保持することができる。   Moreover, according to the adhesive composition of Claim 4, since it is stable without being oxidized at an operating temperature, electroconductivity can be reliably hold | maintained.

また、請求項５に記載の接着材組成物によれば、膨張材粉末を酸化させて生成した酸化物は還元性ガスに曝されても、還元されずに安定であるので、確実に気密性を保持することができる。   In addition, according to the adhesive composition according to claim 5, the oxide generated by oxidizing the expansion material powder is stable without being reduced even when exposed to the reducing gas, and thus is surely airtight. Can be held.

また、請求項６に記載の接着材組成物によれば、作動温度においても酸化されず安定であるので、確実に導電性を保持することができる。   Moreover, according to the adhesive composition of Claim 6, since it is stable without being oxidized at an operating temperature, electroconductivity can be reliably hold | maintained.

また、請求項７に記載の接着材組成物によれば、軟化したガラスが接着部に生じる隙間を埋めることにより、緻密性を向上させることができる。   Moreover, according to the adhesive composition of Claim 7, denseness can be improved by filling the clearance gap which the softened glass produces in an adhesion part.

また、請求項８に記載の接着材組成物によれば、スラリーコート法により接着部をシールすることができる。   Moreover, according to the adhesive composition of Claim 8, an adhesion part can be sealed by a slurry coat method.

また、請求項９に記載の接着材組成物によれば、接着部の形状に合わせて、容易にシールすることができる。   Moreover, according to the adhesive composition of Claim 9, it can seal easily according to the shape of an adhesion part.

また、請求項１０に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、導電性を必要とする接着部を確実に接着することができるので、効率のよい固体酸化物形燃料電池を得ることができる。   In addition, according to the solid oxide fuel cell of the tenth aspect, it is possible to reliably adhere the bonding portion that requires conductivity, and thus it is possible to obtain an efficient solid oxide fuel cell. .

また、請求項１１に記載の固体酸化物形水蒸気電解装置によれば、導電性を必要とする接着部を確実に接着することができるので、効率のよい固体酸化物形水蒸気電解装置を得ることができる。   In addition, according to the solid oxide steam electrolyzer according to claim 11, it is possible to reliably bond an adhesive portion that requires electrical conductivity, so that an efficient solid oxide steam electrolyzer is obtained. Can do.

また、請求項１２に記載の接着方法によれば、導電性を必要とする接着部を確実に接着できるので、従来のように繰り返し接着材組成物を接着部に設ける必要がなく、作業工数を低減することができる。また、固体酸化物形燃料電池又は固体酸化物形水蒸気電解装置の作動温度においても溶融せずに固体状態を維持できるので、供給される燃料ガスなどの圧力に影響されず、接着部の気密性を保持することができる。   In addition, according to the bonding method of claim 12, since it is possible to reliably bond an adhesive portion that requires conductivity, there is no need to repeatedly provide an adhesive composition on the adhesive portion as in the prior art, and the number of work steps is reduced. Can be reduced. In addition, since the solid state can be maintained without melting even at the operating temperature of the solid oxide fuel cell or the solid oxide steam electrolyzer, it is not affected by the pressure of the supplied fuel gas, etc. Can be held.

また、請求項１３に記載の接着方法によれば、資源が少ない貴金属を用いなくとも、導電率を高くすることができる。   In addition, according to the bonding method of the thirteenth aspect, the conductivity can be increased without using a noble metal with few resources.

また、請求項１４に記載の接着方法によれば、化学的安定性と他の構成材料との適合性を向上することができる。   Further, according to the bonding method of the fourteenth aspect, chemical stability and compatibility with other constituent materials can be improved.

また、請求項１５に記載の接着方法によれば、作動温度においても酸化されず安定であるので導電性を確実に保持することができる。   In addition, according to the adhesion method of the fifteenth aspect, the conductivity can be reliably maintained because it is stable without being oxidized even at the operating temperature.

また、請求項１６に記載の接着方法によれば、膨張材粉末を酸化させて生成した酸化物は還元性ガスに曝されても、還元されずに安定であるので、確実に気密性を保持することができる。   In addition, according to the adhesion method of claim 16, the oxide generated by oxidizing the expanding material powder is stable without being reduced even when exposed to the reducing gas, and thus the airtightness is reliably maintained. can do.

また、請求項１７に記載の接着方法によれば、作動温度においても酸化されず安定であるので、確実に導電性を保持することができる。   Moreover, according to the adhesion method of Claim 17, since it is not oxidized even at an operating temperature and is stable, it is possible to reliably maintain conductivity.

また、請求項１８に記載の接着方法によれば、軟化したガラスが接着部に生じる隙間を埋めることにより、緻密性を向上させることができる。   In addition, according to the bonding method of the eighteenth aspect, the denseness can be improved by filling the gap generated in the bonded portion by the softened glass.

また、請求項１９に記載の接着方法によれば、スラリーコート法により接着部をシールすることができる。   Moreover, according to the adhesion method of Claim 19, an adhesion part can be sealed by a slurry coat method.

また、請求項２０に記載の接着方法によれば、接着部の形状に合わせて、容易にシールすることができる。   Moreover, according to the adhesion method of Claim 20, it can seal easily according to the shape of an adhesion part.

（１）実施形態
（１）−１ 第１実施形態
以下図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。図１に示すセル１は、円筒型であって、所望の長さとされ、端部を有底筒状のキャップ２で閉塞することにより、固体酸化物形燃料電池を構成する。 (1) Embodiment (1) -1 First Embodiment A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. A cell 1 shown in FIG. 1 has a cylindrical shape, has a desired length, and is closed by a bottomed cylindrical cap 2 to constitute a solid oxide fuel cell.

図２に示すように、セル１は、カソード電極３、インターコネクタ４、固体電解質５及びアノード電極６により構成されている。このセル１は、押し出し成形で形成したカソード電極３の外側に、接着材としてのインターコネクタ４、固体電解質５及びアノード電極６を製膜して形成される。また、セル１は、一側表面にアノード電極６と固体電解質５とをスリット状に切り欠いてカソード電極３を表出させ、表出させた当該部分にインターコネクタ４を設けている。このセル１は、図示しないが集電用電極が接着されており、該集電用電極を介して外部回路へ接続されている。   As shown in FIG. 2, the cell 1 includes a cathode electrode 3, an interconnector 4, a solid electrolyte 5, and an anode electrode 6. The cell 1 is formed by forming an interconnector 4, a solid electrolyte 5 and an anode electrode 6 as adhesives on the outside of a cathode electrode 3 formed by extrusion molding. In the cell 1, the anode electrode 6 and the solid electrolyte 5 are cut out in a slit shape on one surface to expose the cathode electrode 3, and the interconnector 4 is provided in the exposed portion. Although not shown, the cell 1 has a current collecting electrode bonded thereto, and is connected to an external circuit via the current collecting electrode.

このように構成したセル１を備える固体酸化物形燃料電池は、アノード電極６に外部から水素ガス等の燃料ガスが供給され、カソード電極３には外部から空気などの酸化ガスが供給される。カソード電極３では、酸素原子が電子を受け取り酸素イオンを生成する。生成された酸素イオンは、固体電解質５を透過してアノード電極６に到達すると、水素分子と結合して電子を放出すると共に、水を生成して排出する。その際、放出された電子は、外部回路（図示しない）を介してカソード電極３に供給される。このようにして固体酸化物形燃料電池では発電が行われ、外部回路において電力を取り出すことができる。   In the solid oxide fuel cell including the cell 1 configured as described above, a fuel gas such as hydrogen gas is supplied to the anode electrode 6 from the outside, and an oxidizing gas such as air is supplied to the cathode electrode 3 from the outside. In the cathode electrode 3, oxygen atoms receive electrons and generate oxygen ions. When the generated oxygen ions pass through the solid electrolyte 5 and reach the anode electrode 6, the oxygen ions are combined with hydrogen molecules to release electrons, and water is generated and discharged. At that time, the emitted electrons are supplied to the cathode electrode 3 via an external circuit (not shown). In this way, power is generated in the solid oxide fuel cell, and electric power can be taken out in an external circuit.

セル１を構成する各部は、特に限定されるものではなく、従来と同様な材料により形成することができる。例えば、アノード電極６はＮｉＯ（酸化ニッケル）−ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）のサーメット等、固体電解質５はＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、カソード電極３はランタンマンガネート（ＬａＭｎＯ３）を母体としたペロブスカイト型酸化物等により形成することができる。 Each part which comprises the cell 1 is not specifically limited, It can form with the material similar to the past. For example, the anode electrode 6 is based on NiO (nickel oxide) -YSZ (yttria stabilized zirconia) cermet, the solid electrolyte 5 is based on YSZ (yttria stabilized zirconia), and the cathode electrode 3 is based on lanthanum manganate (LaMnO 3 ). It can be formed of a perovskite oxide or the like.

このセル１は、図３に示すように、接着部に用いられる接着材組成物の構成とその接着方法に特徴を有する。すなわち、接着材組成物は、セル１の端部の外周面と、キャップ２の筒部の内周との間に形成される接着部としてのシール部10に薄く塗布され、焼成することにより、気密性を有すると共に導電性をも備える接着材としてのシール材11を形成する。   As shown in FIG. 3, the cell 1 is characterized by the configuration of the adhesive composition used for the bonded portion and the bonding method thereof. That is, the adhesive composition is thinly applied to the seal portion 10 as an adhesive portion formed between the outer peripheral surface of the end portion of the cell 1 and the inner periphery of the cylindrical portion of the cap 2, and is fired. The sealing material 11 is formed as an adhesive material that is airtight and also has electrical conductivity.

接着材組成物は、気密性を保持する膨張材粉末と導電性を保持する導電材粉末とからなる金属粉末と、ガラス粉末とを、液体中に分散して作製される。尚、金属粉末とガラス粉末とを分散させる液体としては、樹脂を溶剤に溶解してなるビヒクルであってもよい。   The adhesive composition is prepared by dispersing, in a liquid, a metal powder composed of an expansion material powder that retains airtightness and a conductive material powder that retains electrical conductivity, and glass powder. The liquid in which the metal powder and the glass powder are dispersed may be a vehicle obtained by dissolving a resin in a solvent.

膨張材粉末は、固体酸化物形燃料電池又は固体酸化物形水蒸気電解装置の作動温度である３００℃〜７００℃より高い融点を有し酸化により体積が膨張する材料であって、例えば、チタン、ジルコニウム、シリカ、ユーロピウム及びアルミニウムのいずれかにより構成することができる。   The expanding material powder is a material having a melting point higher than 300 ° C. to 700 ° C. which is an operating temperature of a solid oxide fuel cell or a solid oxide steam electrolyzer, and whose volume expands by oxidation, such as titanium, It can be composed of any one of zirconium, silica, europium and aluminum.

導電材粉末は、前記作動温度より高い融点を有すると共に前記作動温度で酸化しない材料であって、例えば、白金、金及び銀のいずれか、又はこれらを主体とする合金により構成することができる。   The conductive material powder is a material which has a melting point higher than the operating temperature and does not oxidize at the operating temperature, and can be composed of, for example, platinum, gold, silver, or an alloy mainly composed of these.

ガラス粉末は、固体酸化物形燃料電池の作動温度である３００℃〜７００℃より高い融点を有し、前記金属粉末を焼成する際の加熱温度よりも低い軟化点を有するガラス材により構成することができる。   The glass powder is made of a glass material having a melting point higher than 300 ° C. to 700 ° C., which is the operating temperature of the solid oxide fuel cell, and having a softening point lower than the heating temperature when firing the metal powder. Can do.

次に、上記のように構成された接着材組成物を用いて、シール部10をシールする接着方法について説明する。まず、接着材組成物を、セル１とキャップ２との間のシール部10に塗布する。塗布されたシール組成物は、放置して乾燥することにより溶媒が蒸発する。次いで、セル１とキャップ２との間のシール部10に塗布されたシール組成物を、所定の加熱温度で焼成する。焼成により、ガラス粉末は、加熱温度よりも低い軟化点を有することにより、焼成の際に軟化する。これにより、シール部10に生じた隙間を埋めシール材11の緻密性を向上することができるので、確実にシールすることができる。   Next, an adhesion method for sealing the seal portion 10 using the adhesive composition configured as described above will be described. First, the adhesive composition is applied to the seal portion 10 between the cell 1 and the cap 2. The applied sealing composition is left to dry, whereby the solvent evaporates. Next, the seal composition applied to the seal portion 10 between the cell 1 and the cap 2 is baked at a predetermined heating temperature. By firing, the glass powder softens during firing by having a softening point lower than the heating temperature. Thereby, the gap generated in the seal portion 10 can be filled, and the denseness of the seal material 11 can be improved, so that the seal can be surely performed.

また、接着材組成物に含まれる液体は、蒸発するので、その分だけ接着材組成物の体積が減少することとなる。因みに従来の接着材組成物では、接着材組成物の体積が減少すると、シール部10に隙間が生じてしまい、その隙間を埋めるため接着材組成物をシール部10に繰り返し塗布する必要があった。   In addition, since the liquid contained in the adhesive composition evaporates, the volume of the adhesive composition decreases accordingly. Incidentally, in the conventional adhesive composition, when the volume of the adhesive composition is reduced, a gap is generated in the seal portion 10, and it is necessary to repeatedly apply the adhesive composition to the seal portion 10 in order to fill the gap. .

ところが、本発明の接着材組成物では、接着材組成物に含まれる膨張材粉末が酸化することにより、その体積が膨張するので、液体が蒸発したことによる体積の減少を補うことができる。従って、接着材組成物を焼成して形成されたシール材11は、膨張材粉末の体積が膨張して液体の蒸発によって減少した体積を補うことにより、焼成前の接着剤組成物に比べ、焼成後のシール材11の体積が減少することを防ぐので、供給される燃料ガスなどの圧力に影響されず、シール部10の気密性を保持することができる。このようにして、本発明の接着材組成物によれば、シール部10に接着材組成物を設け、該接着材組成物を焼成すれば、確実にシール部10をシールすることができ、従来のように繰り返して接着材組成物をシール部10に設ける必要がないので、格段と作業工数を低減することができる。また、シール材11は、接着材組成物が導電材粉末を含有することにより、セル１とキャップ２との導電性を保持することができる。   However, in the adhesive composition of the present invention, the expansion material powder contained in the adhesive composition is oxidized to expand its volume, so that it is possible to compensate for the decrease in volume caused by the evaporation of the liquid. Therefore, the sealing material 11 formed by firing the adhesive composition is fired in comparison with the adhesive composition before firing by making up for the volume reduced by the evaporation of the liquid by expanding the volume of the expanding material powder. Since the volume of the subsequent sealing material 11 is prevented from decreasing, the airtightness of the seal portion 10 can be maintained without being affected by the pressure of the supplied fuel gas or the like. Thus, according to the adhesive composition of the present invention, if the adhesive composition is provided on the seal portion 10 and the adhesive composition is baked, the seal portion 10 can be reliably sealed. Since it is not necessary to repeatedly provide the adhesive composition on the seal portion 10 as described above, the number of work steps can be significantly reduced. Moreover, the sealing material 11 can hold | maintain the electroconductivity of the cell 1 and the cap 2 because an adhesive material composition contains a electrically conductive material powder.

また、接着材組成物は、膨張材粉末及び導電材粉末がそれぞれ固体酸化物形燃料電池の作動温度より高い融点を有するので、接着材が固体酸化物形燃料電池の作動温度においても溶融せずに固体状態を維持できる。従って、接着材組成物から形成した接着材は、供給される燃料ガスなどの圧力に影響されず、接着部の気密性を保持することができる。   In the adhesive composition, since the expansion material powder and the conductive material powder have melting points higher than the operating temperature of the solid oxide fuel cell, the adhesive material does not melt even at the operating temperature of the solid oxide fuel cell. Can maintain a solid state. Therefore, the adhesive formed from the adhesive composition can maintain the airtightness of the bonded portion without being affected by the pressure of the supplied fuel gas or the like.

上記のように、本発明の接着材組成物によれば、隙間の大きいシール部10においても、確実にシールすることができる。特に、円筒型のセル１の場合には、セル１の端部とキャップ２との間の隙間が大きく、シール材11の体積変化の影響を受けやすい。ところが、本発明によれば、接着材組成物は、膨張材粉末が酸化することによって体積が膨張するので、シール部10の隙間を埋めることができる。さらに接着材組成物は、ガラス粉末が焼成のための加熱により軟化してシール材11を緻密化することができるので、確実にシールすることができる。   As described above, according to the adhesive composition of the present invention, even the seal portion 10 having a large gap can be reliably sealed. In particular, in the case of the cylindrical cell 1, the gap between the end of the cell 1 and the cap 2 is large, and is easily affected by the volume change of the sealing material 11. However, according to the present invention, the volume of the adhesive composition expands when the expandable powder is oxidized, so that the gap of the seal portion 10 can be filled. Furthermore, since the glass powder can be softened by heating for baking and the sealing material 11 can be densified, the adhesive composition can be reliably sealed.

また、接着材組成物は、前記金属粉末と前記ガラス粉末とを、溶剤に樹脂を溶解してなるビヒクル中に分散させることにより、スラリーコート法により接着部をシールすることができる。   In addition, the adhesive composition can seal the adhesive portion by a slurry coating method by dispersing the metal powder and the glass powder in a vehicle obtained by dissolving a resin in a solvent.

また、膨張材粉末は、作動温度において、還元ガスにさらされても還元されずに安定であるので、より確実に気密性を保持することができる。   Further, since the expansion material powder is stable without being reduced even when exposed to the reducing gas at the operating temperature, the airtightness can be more reliably maintained.

また、導電材粉末は、作動温度においても酸化されず安定であるので、確実に導電性を保持することができる。   In addition, since the conductive material powder is stable without being oxidized even at the operating temperature, the conductivity can be reliably maintained.

また、シール材11は、単セル（図示しない）同士を接続する際の単セルと単セルとの間のシール部（図示しない）のシールにも用いることができる。   The sealing material 11 can also be used for sealing a sealing portion (not shown) between the single cells when the single cells (not shown) are connected to each other.

また、図４に示すように、セル１は、インターコネクタ４により直列接続することができる。すなわち、複数のセル１Ａ（１），１Ｂ（１）を半径方向に並べて配置し、一方のセル１Ａのカソード電極３と他方のセル１Ｂのアノード電極６との間に接着材組成物を塗布する。塗布した接着材組成物は、焼成される。接着材組成物は、酸化して体積が膨張する膨張材粉末を含有するので、接着材組成物を焼成して形成したインターコネクタ４の体積は、焼成前の接着材組成物に比べ、減少しない。従って、焼成前後において、セル１同士の位置関係を変えずにセル１同士を直列接続することができる。また、インターコネクタ４は、導電材粉末を含有することにより、導電性を確実に保持することができるので、確実にスタック化することができる。   Further, as shown in FIG. 4, the cells 1 can be connected in series by an interconnector 4. That is, a plurality of cells 1A (1) and 1B (1) are arranged in the radial direction, and the adhesive composition is applied between the cathode electrode 3 of one cell 1A and the anode electrode 6 of the other cell 1B. . The applied adhesive composition is baked. Since the adhesive composition contains an expanding material powder that oxidizes and expands in volume, the volume of the interconnector 4 formed by firing the adhesive composition does not decrease compared to the adhesive composition before firing. . Therefore, the cells 1 can be connected in series without changing the positional relationship between the cells 1 before and after firing. Moreover, since the interconnector 4 can hold | maintain electroconductivity reliably by containing a conductive material powder, it can be made into a reliable stack.

また、セル１と集電用電極との接着部は、接着材組成物を焼成して形成した接着材を備えている。これにより、セル１と集電用電極とを確実に電気的に接続することができる。   Moreover, the adhesion part of the cell 1 and the electrode for current collection is equipped with the adhesive formed by baking an adhesive composition. Thereby, the cell 1 and the current collecting electrode can be reliably electrically connected.

（１）−２ 第２実施形態
次に、接着材組成物を固体酸化物形水蒸気電解装置に適用した場合について説明する。尚、上記した固体酸化物形燃料電池の場合のセルと同様の構成については同様の符号を付し、簡単のため、説明を省略する。図５に示すように、固体酸化物形水蒸気電解装置を構成するセル21は、アノード電極22、固体電解質５及びカソード電極23により構成されている。また、このセル21は、図示しないが電源用電極が接着されており、該電源用電極を介して外電源へ接続されている。 (1) -2 Second Embodiment Next, a case where the adhesive composition is applied to a solid oxide steam electrolysis apparatus will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to the cell in the case of the above-mentioned solid oxide fuel cell, and description is abbreviate | omitted for simplicity. As shown in FIG. 5, the cell 21 constituting the solid oxide steam electrolyzer is composed of an anode electrode 22, a solid electrolyte 5 and a cathode electrode 23. Further, although not shown, the cell 21 has a power supply electrode bonded thereto and is connected to an external power supply via the power supply electrode.

このように構成された固体酸化物形水蒸気電解装置は、カソード電極23に高温水蒸気を導入することによって、カソード電極23において水蒸気を水素分子と酸素イオンとに分解する。カソード電極23において分解された水素分子は、水素ガスとして捕集される。一方、分解された酸素イオンは、固体電解質５を透過しアノード電極22で電子を放出し、酸素ガスとして捕集される。このように構成されたセル21を連結してその両端をキャップ２で閉塞する際に、セル21とキャップ２との間のシール部24を接着材組成物を焼成して形成したシール材11によりシールすることができる。これにより、上記したと同様の効果を得ることができる。また、セル21同士を接続する場合にも接着材組成物を用いることができることはもちろんである。   In the solid oxide steam electrolyzer configured as described above, by introducing high-temperature steam into the cathode electrode 23, the steam is decomposed into hydrogen molecules and oxygen ions at the cathode electrode 23. Hydrogen molecules decomposed at the cathode electrode 23 are collected as hydrogen gas. On the other hand, the decomposed oxygen ions pass through the solid electrolyte 5, release electrons at the anode electrode 22, and are collected as oxygen gas. When the cells 21 configured as described above are connected and both ends thereof are closed with the cap 2, the seal portion 24 between the cells 21 and the cap 2 is formed by the sealing material 11 formed by firing the adhesive composition. Can be sealed. Thereby, the same effect as described above can be obtained. Of course, the adhesive composition can also be used to connect the cells 21 together.

また、セル１と電源用電極との接着部は、接着材組成物を焼成して形成した接着材を備えている。これにより、セル１と電源用電極とを確実に電気的に接続することができる。   Moreover, the adhesion part of the cell 1 and the electrode for power supplies is equipped with the adhesive material formed by baking the adhesive composition. Thereby, the cell 1 and the power supply electrode can be reliably electrically connected.

本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上記した実施形態では、接着材組成物は、膨張材粉末と導電材粉末とからなる金属粉末を含有する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、前記金属粉末は、ランタン及びクロムであってもよい。これにより、接着材組成物は、資源が少ない貴金属を用いなくとも、導電率が高く、かつ、固体酸化物形燃料電池又は固体酸化物形水蒸気電解装置の作動温度においても溶融せずに固体状態を維持できるので、供給される燃料ガスなどの圧力に影響されず、シール部の気密性を保持できるシール材を形成することができる。   The present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case where the adhesive composition contains a metal powder composed of an expansion material powder and a conductive material powder is described, but the present invention is not limited thereto, and the metal powder includes lanthanum and Chrome may be used. As a result, the adhesive composition has a high electrical conductivity and does not melt even at the operating temperature of the solid oxide fuel cell or the solid oxide steam electrolyzer without using a precious metal with few resources. Therefore, it is possible to form a seal material that can maintain the airtightness of the seal portion without being affected by the pressure of the supplied fuel gas or the like.

また、ランタンクロマイト系酸化物にアルカリ土類金属を添加してもよい。アルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、及び、バリウムのうちいずれか一種又は二種以上を添加することができる。これにより、化学的安定性と他の構成材料との適合性を向上することができる。   An alkaline earth metal may be added to the lanthanum chromite oxide. As an alkaline earth metal, any one or two or more of magnesium, calcium, strontium, and barium can be added. Thereby, the compatibility between the chemical stability and other constituent materials can be improved.

また、上記した実施形態においては、セルは円筒型である場合について説明したが、本発明はこれに限らず平板型のセル（図示しない）にも適用することができる。この場合、アノード電極が形成された固体電解質の一方の面と、該一方の面と対向して設けられるセパレータとの間（セルとセパレータとの間）は、燃料ガスの通路を確保すると共に、燃料ガスが外部へ漏れないように接着することができる。   In the above-described embodiment, the case where the cell is a cylindrical type has been described. However, the present invention is not limited to this and can be applied to a flat plate type cell (not shown). In this case, between one surface of the solid electrolyte on which the anode electrode is formed and the separator provided opposite to the one surface (between the cell and the separator), a fuel gas passage is secured, Bonding can be performed so that the fuel gas does not leak to the outside.

また上記した実施形態においては、所望の長さに形成したセルを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限らず単位長さの単セルを軸方向へ複数連結してセルを形成することとしてもよい。この場合、接着材組成物により形成したシール材により、単セルを軸方向へ連結することとしてもよい。   In the above-described embodiment, the case where a cell formed to have a desired length has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of unit length unit cells are connected in the axial direction to form a cell. It is good. In this case, it is good also as connecting a single cell to an axial direction with the sealing material formed with the adhesive composition.

また、上記した実施形態においては、接着材組成物は、金属粉末と、ガラス粉末とを、溶剤に樹脂を溶解してなるビヒクル中に分散して作製した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、金属粉末を直接、接着部において焼結させて接着材を形成してもよい。   Further, in the above-described embodiment, the adhesive composition is described in the case where the metal powder and the glass powder are prepared by dispersing in a vehicle in which a resin is dissolved in a solvent. However, the adhesive may be formed by directly sintering the metal powder at the bonding portion.

また、接着材組成物は、金属粉末と、ガラス粉末とを、樹脂を溶解していない液体中に分散させて作製してもよい。これにより、接着材組成物は、スラリーコート法により接着部をシールすることができる。   The adhesive composition may be prepared by dispersing metal powder and glass powder in a liquid in which resin is not dissolved. Thereby, the adhesive composition can seal an adhesion part by a slurry coat method.

さらに、接着材組成物は、前記金属粉末と前記ガラス粉末とを分散させてシート状に成形してもよい。これにより、接着部の形状に合わせて、容易にシールすることができる。   Further, the adhesive composition may be formed into a sheet by dispersing the metal powder and the glass powder. Thereby, it can seal easily according to the shape of an adhesion part.

（２）実施例
実施例として、接着材組成物と、該接着材組成物を焼成して形成したシール材との体積比を調べた。試料１に係る接着材組成物は、膨張材粉末としてのＴｉ、導電材粉末としてのＡｇにガラス粉末を添加して、樹脂及び界面活性剤を含有する溶剤中に分散させて作製した。このようにして作製した試料１は、乾燥後、焼成することによりシール材を得た。この焼成前後における試料の重量比、体積比等について調べた結果を、表１に示す。 (2) Example As an example, the volume ratio between the adhesive composition and the sealing material formed by firing the adhesive composition was examined. The adhesive composition according to Sample 1 was prepared by adding glass powder to Ti as an expanding material powder and Ag as a conductive material powder, and dispersing it in a solvent containing a resin and a surfactant. Sample 1 produced in this manner was dried and then fired to obtain a sealing material. The results of examining the weight ratio, volume ratio, etc. of the sample before and after firing are shown in Table 1.

Figure 2008305723
表１に示すように、樹脂、界面活性剤及び溶剤は、乾燥及び焼成により蒸発するものの、体積比（焼成後／乾燥後）が１．１４であったことから、Ｔｉが酸化することにより、重量及び体積が増大えるので、シール材の体積が接着材組成物より大きくなることがわかった。
Figure 2008305723
 As shown in Table 1, although the resin, the surfactant and the solvent evaporate by drying and firing, the volume ratio (after firing / after drying) was 1.14. It has been found that the volume of the sealing material becomes larger than the adhesive composition because the weight and volume increase.

また、試料２に係る接着材組成物は、膨張材粉末としてのＡｌ、導電材粉末としてのＡｇにガラス粉末を添加して、樹脂及び界面活性剤を含有する溶剤中に分散させて作製した。このようにして作製した試料１は、乾燥後、焼成することによりシール材を得た。この焼成前後における試料の重量比、体積比等について調べた結果を、表２に示す。   Further, the adhesive composition according to Sample 2 was prepared by adding glass powder to Al as the expansion material powder and Ag as the conductive material powder and dispersing in a solvent containing a resin and a surfactant. Sample 1 produced in this manner was dried and then fired to obtain a sealing material. Table 2 shows the results of examining the weight ratio, volume ratio, and the like of the sample before and after firing.

Figure 2008305723
表２に示すように、樹脂、界面活性剤及び溶剤は、乾燥及び焼成により蒸発するものの、体積比（焼成後／乾燥後）が１．１０であったことから、Ａｌが酸化することにより、重量及び体積が増えるので、シール材の体積が接着材組成物より大きくなることがわかった。
Figure 2008305723
 As shown in Table 2, although the resin, surfactant and solvent evaporate by drying and firing, the volume ratio (after firing / after drying) was 1.10. It has been found that the volume of the sealing material becomes larger than that of the adhesive composition because the weight and volume increase.

以上の結果から、接着材組成物は、膨張材粉末を含有することにより、酸化により膨張材粉末の体積が膨張するので、接着材組成物よりも体積を大きくしたシール材を形成することができることが分かった。   From the above results, since the volume of the expansion material powder expands due to oxidation by containing the expansion material powder, the adhesive composition can form a sealing material having a volume larger than that of the adhesive composition. I understood.

第１実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の円筒型セルの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the cylindrical cell of the solid oxide fuel cell which concerns on 1st Embodiment. 同上、セルの構成を示す断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view which shows the structure of a cell same as the above. 同上、接着材組成物のシール材としての使用例を示す断面図であり、（ａ）接合前の状態、（ｂ）接合後の状態を示す図である。It is sectional drawing which shows the usage example as a sealing material of an adhesive composition same as the above, (a) The state before joining, (b) It is a figure which shows the state after joining. 同上、接着材組成物のインターコネクタとしての使用例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the usage example as an interconnector of an adhesive material composition same as the above. 第２実施形態に係る固体酸化物形水蒸気電解装置の円筒型セルの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the cylindrical cell of the solid oxide steam electrolysis apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ セル
３ カソード電極
４ インターコネクタ（接着材）
５ 固体電解質
６ アノード電極
11 シール材（接着材） 1 cell 3 cathode electrode 4 interconnector (adhesive)
5 Solid electrolyte 6 Anode electrode
11 Sealing material (adhesive)

Claims (20)

金属粉末を含有し、導電性を有する接着材組成物であって、
前記金属粉末は、
固体酸化物形燃料電池又は固体酸化物形水蒸気電解装置の作動温度より高い融点を有してなり、
前記金属粉末を焼成する際の加熱温度で酸化することにより体積が膨張する膨張材粉末を有することを特徴とする接着材組成物。 An adhesive composition containing metal powder and having conductivity,
The metal powder is
Having a melting point higher than the operating temperature of the solid oxide fuel cell or the solid oxide steam electrolyzer,
An adhesive composition comprising an expanding material powder whose volume expands when oxidized at a heating temperature when firing the metal powder. 前記膨張材粉末は、前記金属粉末を焼成する際の加熱温度で酸化することによりランタンクロマイト系酸化物となる材料で構成されていることを特徴とする請求項１記載の接着材組成物。   2. The adhesive composition according to claim 1, wherein the expansion material powder is made of a material that becomes a lanthanum chromite oxide by oxidation at a heating temperature when the metal powder is fired. さらに、アルカリ土類金属を添加したことを特徴とする請求項２記載の接着材組成物。   Furthermore, the alkaline earth metal was added, The adhesive composition of Claim 2 characterized by the above-mentioned. 前記金属粉末は、
さらに、前記金属粉末を焼成する際の加熱温度で酸化しない導電材粉末を有することを特徴とする請求項１記載の接着材組成物。 The metal powder is
The adhesive composition according to claim 1, further comprising a conductive material powder that is not oxidized at a heating temperature when the metal powder is fired. 前記膨張材粉末は、チタン、ジルコニウム、シリカ、ユーロピウム及びアルミニウムのいずれかであることを特徴とする請求項４記載の接着材組成物。   The adhesive composition according to claim 4, wherein the expansion material powder is any one of titanium, zirconium, silica, europium, and aluminum. 前記導電材粉末は、白金、金及び銀のいずれか、又はこれらを主体とする合金であることを特徴とする請求項４又は５記載の接着材組成物。   6. The adhesive composition according to claim 4, wherein the conductive material powder is any one of platinum, gold, and silver, or an alloy mainly composed of these. 前記金属粉末は、液体中に分散されていることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の接着材組成物。   The adhesive composition according to claim 1, wherein the metal powder is dispersed in a liquid. 前記金属粉末を分散させてシート状に成形したことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の接着材組成物。   The adhesive composition according to claim 1, wherein the metal powder is dispersed and formed into a sheet shape. さらに、前記作動温度より高い融点を有すると共に前記加熱温度よりも低い軟化点を有するガラス粉末を添加したことを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１項に記載の接着材組成物。   The adhesive composition according to any one of claims 1 to 8, further comprising a glass powder having a melting point higher than the operating temperature and a softening point lower than the heating temperature. 固体電解質、
前記固体電解質の一方の面に設けられるカソード電極、及び
前記固体電解質の他方の面に設けられるアノード電極を有するセルと、
前記セルの少なくとも一方の面に設けられるセパレータと、
外部回路へ接続する集電用電極と
を有する固体酸化物形燃料電池において、
前記セル同士の間、前記セルとセパレータとの間、及び前記セルと前記集電用電極との間、の接着部のうち少なくとも一つが、請求項１〜９のいずれかに記載の接着材組成物を焼成して形成した接着材を備えることを特徴とする固体酸化物形燃料電池。 Solid electrolyte,
A cell having a cathode electrode provided on one surface of the solid electrolyte, and an anode electrode provided on the other surface of the solid electrolyte;
A separator provided on at least one surface of the cell;
In a solid oxide fuel cell having a current collecting electrode connected to an external circuit,
The adhesive composition according to any one of claims 1 to 9, wherein at least one of adhesive portions between the cells, between the cells and the separator, and between the cells and the current collecting electrode. A solid oxide fuel cell comprising an adhesive formed by firing a product. 固体電解質、
前記固体電解質の一方の面に設けられるカソード電極、及び
前記固体電解質の他方の面に設けられるアノード電極を有するセルと、
前記セルの少なくとも一方の面に設けられるセパレータと、
電源へ接続する電源用電極と
を有する固体酸化物形水蒸気電解装置において、
前記セル同士の間、前記セルとセパレータとの間、及び前記セルと前記電源用電極との間、の接着部のうち少なくとも一つが、請求項１〜９のいずれかに記載の接着材組成物を焼成して形成した接着材を備えることを特徴とする固体酸化物形水蒸気電解装置。 Solid electrolyte,
A cell having a cathode electrode provided on one surface of the solid electrolyte, and an anode electrode provided on the other surface of the solid electrolyte;
A separator provided on at least one surface of the cell;
In a solid oxide steam electrolyzer having a power electrode connected to a power source,
The adhesive composition according to any one of claims 1 to 9, wherein at least one of the bonding portions between the cells, between the cells and the separator, and between the cells and the power supply electrode. A solid oxide water vapor electrolysis apparatus comprising an adhesive formed by firing the material. 金属粉末を含有し、導電性を有する接着材組成物を接着部に設ける設置工程と、前記接着部に設けた前記接着材組成物を焼成する焼成工程とを備える接着方法であって、
前記金属粉末は、固体酸化物形燃料電池又は固体酸化物形水蒸気電解装置の作動温度より高い融点を有してなり、前記金属粉末を焼成する際の加熱温度で酸化することにより体積が膨張する膨張材粉末を有し、
前記焼成工程は、前記金属粉末を焼成する際の加熱温度で前記膨張材粉末を酸化させることにより前記膨張材粉末の体積を膨張させる工程を有することを特徴とする接着方法。 An adhesion method comprising an installation step of providing an adhesive composition containing metal powder and having conductivity in an adhesion portion, and a firing step of firing the adhesive composition provided in the adhesion portion,
The metal powder has a melting point higher than the operating temperature of the solid oxide fuel cell or the solid oxide steam electrolyzer, and the volume expands when oxidized at the heating temperature when firing the metal powder. Having inflatable powder,
The said baking process has the process of expanding the volume of the said expansion | swelling material powder by oxidizing the said expansion | swelling material powder at the heating temperature at the time of baking the said metal powder, The bonding method characterized by the above-mentioned. 前記膨張材粉末は、ランタンとクロムとを含有し、
前記焼成工程は、前記金属粉末を焼成する際の加熱温度で酸化することによりランタンクロマイト系酸化物を生成する工程を有することを特徴とする請求項１２記載の接着方法。 The expanding material powder contains lanthanum and chromium,
The bonding method according to claim 12, wherein the baking step includes a step of generating a lanthanum chromite oxide by oxidizing at a heating temperature when baking the metal powder. 前記膨張材粉末は、さらに、アルカリ土類金属を添加したことを特徴とする請求項１３記載の接着方法。   The bonding method according to claim 13, wherein an alkaline earth metal is further added to the expansion material powder. 前記金属粉末は、さらに、前記加熱温度で酸化しない導電材粉末を有することを特徴とする請求項１２記載の接着方法。   The bonding method according to claim 12, wherein the metal powder further includes a conductive material powder that is not oxidized at the heating temperature. 前記膨張材粉末は、チタン、ジルコニウム、シリカ、ユーロピウム及びアルミニウムのいずれかであることを特徴とする請求項１５記載の接着方法。   The bonding method according to claim 15, wherein the expansion material powder is any one of titanium, zirconium, silica, europium, and aluminum. 前記導電材粉末は、白金、金及び銀のいずれか、又はこれらを主体とする合金であることを特徴とする請求項１５又は１６記載の接着方法。   The bonding method according to claim 15 or 16, wherein the conductive material powder is any one of platinum, gold, and silver, or an alloy mainly composed of these. 前記接着剤組成物は、前記金属粉末を液体中に分散させたものであることを特徴とする請求項１２〜１７のうちいずれか１項に記載の接着方法。   The bonding method according to any one of claims 12 to 17, wherein the adhesive composition is obtained by dispersing the metal powder in a liquid. 前記接着剤組成物は、前記金属粉末を分散させてシート状に成形したものであることを特徴とする請求項１２〜１７のうちいずれか１項に記載の接着方法。   The bonding method according to any one of claims 12 to 17, wherein the adhesive composition is formed by dispersing the metal powder into a sheet shape. さらに、前記作動温度より高い融点を有すると共に前記加熱温度よりも低い軟化点を有するガラス粉末を添加したことを特徴とする請求項１２〜１９のうちいずれか１項に記載の接着方法。   Furthermore, the glass powder which has melting | fusing point higher than the said operating temperature, and has a softening point lower than the said heating temperature was added, The adhesion method of any one of Claims 12-19 characterized by the above-mentioned.
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