JP2011192460A - 固体酸化物形燃料電池の発電セルユニットとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る固体酸化物形燃料電池の発電セルユニット10は、固体電解質層12の一方の面にNiまたはNiのサーメットからなる燃料極層13が形成され、他方の面に空気極層14が形成された発電セル14と、水素ガスを透過可能であり、発電セルの燃料極層13に接合一体化された多孔質燒結金属板からなる燃料極集電体11あるいは多孔質焼結金属板を骨格として燃料極が形成された燃料極内包集電体25とを有してなることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
この発電セル1は、支持体となる固体電解質層2の一方の面に燃料極層3が、他方の面に空気極層4が一体に形成されている。
ちなみに、燃料極層3および空気極層4は、それぞれ固体電解質層2の表面に20〜30μmの厚さ寸法で形成されている。
この発電セルユニット10は、発電セル15と燃料極集電体11によって構成されている。
まず、図3に示すように、加熱炉内に、表面にNiをコーティングしたステンレス製のセパレータ16を配置する。そして、当該セパレータ16の表面に0.74mmの厚さ寸法に形成された燃料極集電体11aを配置する。なお、上記セパレータ16には、外部から導入された水素ガス(還元性ガス)を燃料極集電体11aとの対向面の略中央部に供給する燃料ガス流路22が形成されている。また、この燃料極集電体11aは、発電セルユニットを製造する際、省いても構わないものである。
実施例1においては、上述と同一方法によって、本発明に係る発電セルユニット10を製作した。そして、この発電セルユニット10を、使用最大荷重100Nのロードセルを用いるとともに支点間距離を80mmの一定にして中心部を破壊する3点曲げ試験を行い、発電セルユニット10の空気極層14側に荷重を付加した場合と、燃料極集電体11側に荷重を付加した場合のセル強度を測定した。
そして、破線Iが従来の発電セル1の空気極層4側に荷重を付加した場合のセル強度を示すものであり、破線IIが燃料極層3側に荷重を付加した荷重を付加した場合のセル強度を示すものである。また、破線IIIが本発明に係る発電セルユニット10の空気極層15側に荷重を付加した場合のセル強度を示すものであり、実線IVが燃料極集電体側11に荷重を付加した場合のセル強度を示すものである。
実施例2においては、実施例1と同一方法によって、本発明に係る発電セルユニット10を製作した。そして、この発電セルユニット10を使用した固体酸化物形燃料電池を用いて発電試験を行ない、そのセル電圧を測定した。なお、この時、発電セルユニット10に一分間に供給する単位面積あたりの水素ガス量を5cc/min・cm2とし、燃料利用率を75%とした。さらに、発電セルユニット10を4枚使用して4回発電試験を行ない、当該発電試験により割れが生じた発電セルユニット10の枚数を確認した。この際、発電セルユニット10に一分間に供給する単位面積あたりの水素ガス量を9cc/min・cm2とし、燃料利用率を80%とした。
実施例3においては、上述と同一方法によって、本発明に係る発電セルユニット10を製作した。そして、この発電セルユニット10の燃料極集電体11と燃料極層13との接合部の接合状態をSEM装置およびEPMA装置を用いて確認した。
11 燃料極集電体
12 固体電解質層
13 燃料極層
14 空気極層
15 発電セル
25 燃料極内包集電体
Claims (5)
- 固体電解質層の一方の面にNiまたはNiのサーメットからなる燃料極層が形成され、他方の面に空気極層が形成された発電セルと、水素ガスを透過可能であり、上記発電セルに接合一体化された多孔質燒結金属板からなる燃料極集電体あるいは多孔質焼結金属板を骨格として燃料極が形成された燃料極内包集電体とを有してなることを特徴とする固体酸化物形燃料電池の発電セルユニット。
- 請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池の発電セルユニットの製造方法であって、
真空中あるいは不活性または還元性雰囲気下において、上記燃料極集電体あるいは燃料極内包集電体と燃料極層とを重ね合わせて、積層方向に荷重を付加するとともに、上記燃料極集電体あるいは燃料極内包集電体および燃料極層を加熱することによって、上記燃料極集電体あるいは燃料極内包集電体と燃料極層とを接合・一体化することを特徴とする固体酸化物形燃料電池の発電セルユニットの製造方法。 - 請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池の発電ユニットの製造方法であって、
燃料極層を還元性雰囲気下に、空気極層を酸化性雰囲気下に調整し、上記燃料極集電体あるいは燃料極内包集電体と燃料極層とを重ね合わせて、積層方向に荷重を付加するとともに、上記燃料極集電体あるいは燃料極内包集電体および燃料極層を加熱することによって、上記燃料極集電体あるいは燃料極内包集電体と燃料極層とを接合・一体化することを特徴とする固体酸化物形燃料電池の発電セルユニットの製造方法。 - 上記積層方向に0.1kg/cm2〜2kg/cm2の荷重を付加することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の固体酸化物形燃料電池の発電セルユニットの製造方法。
- 上記燃料極集電体と燃料極層を500℃〜1000℃に加熱することを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池の発電セルユニットの製造方法。
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