JP2009046329A - セラミックス部材と金属部材との接合方法及び燃料電池スタック構造体の製造方法並びに燃料電池スタック構造体 - Google Patents
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Abstract
【課題】使用温度が高いセラミックス部材と金属部材との接合に際して、接合工程温度を低く抑えて接合時にセラミックス部材側に割れが生じるのを回避可能なセラミックス部材と金属部材との接合方法及び燃料電池スタック構造体の製造方法並びに燃料電池スタック構造体を提供する。
【解決手段】単セル6が設置される金属製セル板2の形成工程と、周縁部がセル板2の周縁部に接合される金属製セパレータ板3の形成工程と、セル板2に単セル6を設置する工程と、セル板2及びセパレータ板3の各周縁部同士を接合する固体電解質型燃料電池ユニット1の形成工程と、隣接する固体電解質型燃料電池ユニット1の各中心部分同士の接合工程を有する燃料電池スタック構造体11の製造方法において、セル板2に単セル6を接合する際に、単セル6に金属ガラス接合層17を成膜した後、金属ガラス接合層17にセル板2を接触させてその過冷却液体域で押圧して接合する。
【選択図】図1
Description
図8に示すように、まず、工程A,Bにおいて、厚さ0.1mmのSUS430製の平板にプレス加工を施して、セル板2及びセパレータ板3を形成すると共に、両板2,3の各中央部分に中央流路部品5を上下から拡散接合し、これと同時に、セパレータ板3の外周縁部に、厚さ300μmのリング状の金属エッジ枠16Aを拡散接合した。
図14に示すように、まず、工程A,Bにおいて、厚さ0.1mmのSUS430製の平板にプレス加工を施して、セル板2及びセパレータ板3を形成すると共に、両板2,3の各中央部分に中央流路部品5を上下から拡散接合した。この際、セル板2のセル形成領域はドーナツ形状を成しており、このセル形成領域は、口径5mmの丸型貫通孔が多数形成されたパンチング板状になっている。
図12に示すように、まず、工程A,Bにおいて、厚さ0.1mmのSUS430製の平板にプレス加工を施して、セル板2及びセパレータ板3を形成すると共に、実施例2と同様にして両板2,3の各中央部分に中央流路部品5を上下から拡散接合した。
2 セル板
2a セル板周縁部の凹凸
3 セパレータ板
3a セパレータ板周縁部の凹凸
5 中央流路部品
6,6A,6B 単セル
11 スタック構造体
16 絶縁エッジ枠(セラミックス部材)
16B セラミックス皮膜(セラミックス部材)
17 金属ガラス接合層
18 中間層
19 バリア層
21,31 ガス導入孔
22,32 ガス排出孔
26 セラミックス焼結体(セラミックス部材)
62 電解質層(セラミックス部材)
S 空間
Claims (12)
- セラミックス部材と金属部材とを接合するに際して、セラミックス部材の表面に金属ガラス接合層を成膜した後、この金属ガラス接合層に金属部材を接触させて金属ガラス接合層の過冷却液体域で押圧して接合することを特徴とするセラミックス部材と金属部材との接合方法。
- セラミックス部材が酸化物系である場合において、セラミックス部材の表面に中間層を成膜した後、金属ガラス接合層を成膜する請求項1に記載のセラミックス部材と金属部材との接合方法。
- Ti、Zr、Hf、Al、Si、Ge、Sn、Zn、Cr、Laから選ばれる一つの元素を主成分として含む層を中間層とした請求項2に記載のセラミックス部材と金属部材との接合方法。
- 金属ガラス接合層よりもガラス遷移温度が高い金属ガラス層を中間層とした請求項2に記載のセラミックス部材と金属部材との接合方法。
- 金属ガラス接合層の過冷却液体域で押圧して接合した後、押圧力を開放した状態で金属ガラス接合層の結晶化温度近傍まで温度を上昇させる熱処理を行うのに続いて冷却する請求項1〜4のいずれか一つの項に記載のセラミックス部材と金属部材との接合方法。
- 中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有し且つその周囲に単セルが設置される金属製のセル板を形成する工程と、中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有し且つ周縁部がセル板の周縁部に接合される金属製のセパレータ板を形成する工程と、セル板に単セルを設置する工程と、セル板及びセパレータ板の各周縁部同士を接合して固体電解質型燃料電池ユニットを形成する工程と、互いに積層する固体電解質型燃料電池ユニットの各中心部分同士を接合する工程を有する燃料電池スタック構造体の製造方法であって、金属製のセル板に単セルを設置する工程において請求項1〜5のいずれか一つの項に記載のセラミックス部材と金属部材との接合方法を用いることを特徴とする燃料電池スタック構造体の製造方法。
- 中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有し且つその周囲に単セルが設置される金属製のセル板を形成する工程と、中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有し且つ周縁部がセル板の周縁部に接合される金属製のセパレータ板を形成する工程と、セル板に単セルを設置する工程と、セル板及びセパレータ板の各周縁部同士を接合して固体電解質型燃料電池ユニットを形成する工程と、互いに積層する固体電解質型燃料電池ユニットの各中心部分同士を接合する工程を有する燃料電池スタック構造体の製造方法であって、セル板及びセパレータ板の各周縁部同士を接合して固体電解質型燃料電池ユニットを形成する工程において、金属製のセル板及び金属製のセパレータ板の各周縁部間にセラミックス部材を配置して請求項1〜5のいずれか一つの項に記載のセラミックス部材と金属部材との接合方法を用いることを特徴とする燃料電池スタック構造体の製造方法。
- 中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有し且つその周囲に単セルが設置される金属製のセル板を形成する工程と、中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有し且つ周縁部がセル板の周縁部に接合される金属製のセパレータ板を形成する工程と、セル板に単セルを設置する工程と、セル板及びセパレータ板の各周縁部同士を接合して固体電解質型燃料電池ユニットを形成する工程と、互いに積層する固体電解質型燃料電池ユニットの各中心部分同士を接合する工程を有する燃料電池スタック構造体の製造方法であって、互いに積層する固体電解質型燃料電池ユニットの各中心部分同士を接合する工程において、固体電解質型燃料電池ユニットの各中心部分間にセラミックス部材を配置して請求項1〜5のいずれか一つの項に記載のセラミックス部材と金属部材との接合方法を用いることを特徴とする燃料電池スタック構造体の製造方法。
- セル板を形成する工程及びセパレータ板を形成する工程において、セル板及びセパレータ板の少なくともいずれか一方の周縁部に凹凸を形成する請求項6又は7に記載の燃料電池スタック構造体の製造方法。
- 単セルを保持していると共に中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有するセル板と、中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有し且つ周縁部をセル板の周縁部に接合させたセパレータ板と、セル板及びセパレータ板の間に形成される空間内の各中心部分間に位置して各々のガス導入孔及びガス排出孔と連通する中央流路部品を具備した固体電解質型燃料電池ユニットを複数積層して成る燃料電池スタック構造体において、セル板に対して、請求項1〜5のいずれか一つの項に記載のセラミックス部材と金属部材との接合方法を用いて単セルを取り付けてあることを特徴とする燃料電池スタック構造体。
- 単セルを保持していると共に中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有するセル板と、中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有し且つ周縁部をセル板の周縁部に接合させたセパレータ板と、セル板及びセパレータ板の間に形成される空間内の各中心部分間に位置して各々のガス導入孔及びガス排出孔と連通する中央流路部品を具備した固体電解質型燃料電池ユニットを複数積層して成る燃料電池スタック構造体において、セル板及びセパレータ板の各周縁部同士及び/又は互いに積層する固体電解質型燃料電池ユニットの各中心部分同士が請求項1〜5のいずれか一つの項に記載のセラミックス部材と金属部材との接合方法を用いて接合してあることを特徴とする燃料電池スタック構造体。
- 固体電解質型燃料電池ユニットのセル板及びセパレータ板の少なくともいずれか一方の周縁部に凹凸が形成してある請求項10又は11に記載の燃料電池スタック構造体。
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