JP2012043779A - 燃料電池の構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料ガス流路11が内部に形成された長手方向を有する平板状の支持基板10の上下面のそれぞれに、電気的に直列に接続された複数の発電素子部Aが長手方向において所定の間隔をおいて配置される。支持基板10の上下面のそれぞれには、複数の凹部12が長手方向において所定の間隔をおいて形成される。各凹部12は、周方向に閉じた4つの側壁と、底壁とで画定された直方体状の窪みである。各凹部12に、対応する発電素子部Aの燃料極20がそれぞれ埋設される。燃料ガス流路11は、支持基板10の主面に平行な平面内を通り、且つ、燃料ガス流路11の流入口及び流出口が、支持基板10の長手方向の一方側の端部に形成されている。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池(SOFC)の構造体を示す。このSOFCの構造体は、長手方向を有する平板状の支持基板10の上下面(互いに平行な両側の主面(平面))のそれぞれに、電気的に直列に接続された複数(本例では、4つ)の同形の発電素子部Aが長手方向において所定の間隔をおいて配置された、所謂「横縞型」と呼ばれる構成を有する。なお、支持基板10の「主面」とは、支持基板の外表面を構成する複数の平面のうちで、他の平面よりも面積が大きい平面を指す。
(1/2)・O2+2e−→O2− (於:空気極60) …(1)
H2+O2−→H2O+2e−
(於:燃料極20) …(2)
次に、図1に示した「横縞型」のSOFCの構造体の製造方法の一例について図6〜図14を参照しながら簡単に説明する。図6〜図14において、各部材の符号の末尾の「g」は、その部材が「焼成前」であることを表す。
以上、説明したように、上記本発明の実施形態に係る「横縞型」のSOFCの構造体では、支持基板10の上下面に形成されている、燃料極20を埋設するための複数の凹部12のそれぞれが、周方向に閉じた側壁を有している。換言すれば、支持基板10において各凹部12を囲む枠体がそれぞれ形成されている。従って、この構造体は、支持基板10が外力を受けた場合に変形し難い。
Claims (8)
- ガス流路が内部に形成された長手方向を有する平板状の多孔質の支持基板と、
前記平板状の支持基板の主面における前記長手方向に沿って互いに離れて位置する複数の箇所にそれぞれ設けられ、少なくとも内側電極、固体電解質、及び外側電極が積層されてなる複数の発電素子部と、
1組又は複数組の隣り合う前記発電素子部の間にそれぞれ設けられ、隣り合う前記発電素子部の一方の内側電極と他方の外側電極とを電気的に接続する1つ又は複数の電気的接続部と、
を備えた燃料電池の構造体において、
前記平板状の支持基板の主面における前記複数の箇所に、底壁と周方向に閉じた側壁とを有する凹部がそれぞれ形成され、
前記各凹部に、対応する前記発電素子部の内側電極がそれぞれ埋設されていて、
前記ガス流路が前記支持基板の主面に平行な平面内を通り、且つ、前記ガス流路の流入口及び流出口が前記支持基板の前記長手方向の一方側の端部に形成された、燃料電池の構造体。 - 請求項1に記載の燃料電池の構造体において、
前記内側電極の外側面と前記支持基板の前記主面とにより1つの平面が構成された、燃料電池の構造体。 - 請求項1又は請求項2に記載の燃料電池の構造体において、
前記凹部における前記底壁と前記側壁とのなす角度は90〜135°である、燃料電池の構造体。 - 請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の燃料電池の構造体において、
前記凹部における前記底壁と前記側壁とが交差する部分が円弧状になっていて、前記凹部の深さに対する円弧の半径の割合は0.01〜1である、燃料電池の構造体。 - 請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の燃料電池の構造体において、
前記平板状の支持基板の互いに平行な両側の主面に前記複数の凹部がそれぞれ形成されていて、
前記支持基板の両側の主面の前記各凹部に、対応する前記発電素子部の内側電極がそれぞれ埋設されて、前記支持基板の両側の主面に前記複数の発電素子部がそれぞれ設けられた、燃料電池の構造体。 - 請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の燃料電池の構造体において、
前記内側電極及び前記外側電極はそれぞれ、燃料極及び空気極であり、
前記支持基板の内部に形成されたガス流路は、燃料ガス用の流路であり、
前記燃料極は、前記固体電解質に接する燃料極活性部と、前記燃料極活性部以外の残りの部分である前記燃料極活性部に対して酸化性イオン伝導性を有する物質の含有割合が小さい燃料極集電部とから構成された、燃料電池の構造体。 - 請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の燃料電池の構造体において、
前記ガス流路は、前記流入口から前記支持基板の長手方向に沿って前記長手方向の他方側へと直線的に延びる部分と、前記支持基板の長手方向に沿って前記長手方向の他方側から前記流出口へと直線的に延びる部分と、を備えた、燃料電池の構造体。 - ガス流路が内部に形成された長手方向を有する平板状の多孔質の支持基板と、
前記平板状の支持基板の主面における互いに離れた複数の箇所にそれぞれ設けられ、少なくとも内側電極、固体電解質、及び外側電極が積層されてなる複数の発電素子部と、
1組又は複数組の隣り合う前記発電素子部の間にそれぞれ設けられ、隣り合う前記発電素子部の一方の内側電極と他方の外側電極とを電気的に接続する1つ又は複数の電気的接続部と、
を備えた燃料電池の構造体において、
前記各電気的接続部は、緻密な材料で構成された第1部分と、前記第1部分と接続され且つ多孔質の材料で構成された第2部分とで構成され、
前記平板状の支持基板の主面における前記複数の箇所に、前記支持基板の材料からなる底壁と全周に亘って前記支持基板の材料からなる周方向に閉じた側壁とを有する第1凹部がそれぞれ形成され、
前記各第1凹部に、対応する前記発電素子部の内側電極がそれぞれ埋設され、
前記埋設された各内側電極の外側面に形成された第2凹部に、対応する前記電気的接続部の前記第1部分がそれぞれ埋設され、
対応する前記電気的接続部の第1部分が埋設された前記各第2凹部は、前記内側電極の材料からなる底壁と、全周に亘って前記内側電極の材料からなる周方向に閉じた側壁とを有し、
前記ガス流路が前記支持基板の主面に平行な平面内を通り、且つ、前記ガス流路の流入口及び流出口が前記支持基板の前記長手方向の一方側の端部に形成された、燃料電池の構造体。
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