JP2012190724A - 固体酸化物形燃料電池 - Google Patents
固体酸化物形燃料電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012190724A JP2012190724A JP2011054810A JP2011054810A JP2012190724A JP 2012190724 A JP2012190724 A JP 2012190724A JP 2011054810 A JP2011054810 A JP 2011054810A JP 2011054810 A JP2011054810 A JP 2011054810A JP 2012190724 A JP2012190724 A JP 2012190724A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- fuel
- conductive member
- connector
- electrode layer
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【解決手段】 固体酸化物形燃料電池は,空気極層,固体電解質層,燃料極層を有する板状の燃料電池セル本体と,前記空気極層,前記燃料極層の一方と面的に接触して電気的に接続される第1の主面と,前記第1の主面の反対側に位置する第2の主面とを有する集電体と,前記集電体の第2の主面と面的に接触して電気的に接続される,板状のコネクタと,前記燃料電池本体と前記コネクタで挟まれた空間に位置し,前記燃料電池セル本体の前記空気極層または前記燃料極層に接続される一端と,前記コネクタに接続される他端とを有し,かつ前記燃料電池セル本体と前記コネクタ間の距離の変動に対して,前記集電体より追随変形容易な導電性部材と,を具備する。
【選択図】図2
Description
ここで,燃料電池セルが温度変化等により変形した際に,燃料電池セル本体とインターコネクタの電気的接続が解除される可能性がある。例えば,集電体が塑性変形することで(例えば,座屈),集電体−燃料電池セル本体間,または集電体−インターコネクタ間の接触が断たれ,燃料電池セル本体とインターコネクタの電気的接続が解除される可能性がある。
集電体が変形した場合でも,追随変形容易な導電性部材によって,空気極層,前記燃料極層の一方と,コネクタの間での電気的導通が確保される。
なお,「板状の」コネクタもしくは燃料電池本体は,その表面にガス流路を形成する凹凸状を有するものも含む。
(1)前記導電性部材の少なくとも一部が,屈曲される。
(2)前記導電性部材が,互いに曲率半径の正負が異なる第1,第2の屈曲部を有する。
(3)前記導電性部材の長さLに対する厚さDの比(D/L)が1/2以下である。
このような金属材料を用いて,導電性部材の導電性と耐久性の両立が可能である。
このようにすることで,導電性部材と,燃料電池セル本体またはコネクタとの間の電気的接続の確実性を向上できる。
以下,図面を参照して,本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は,本発明の第1の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池(燃料電池スタック)10を表す斜視図である。固体酸化物形燃料電池10は,燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する装置である。
図2に示すように,前記燃料電池セル100は,いわゆる燃料極支持形タイプの燃料電池セルであり,上下一対の金属製のインターコネクタ110(1),110(2)の間に,燃料電池セル本体140が配置される。燃料電池セル本体140とインターコネクタ110(1),110(2)の間に,空気流路101,燃料ガス流路102が配置される。
燃料極機能層144,燃料極基板層145の構成材料は同一でもよく,同一でなくても良い。燃料極機能層144,燃料極基板層145の構成材料を同一とする場合,これらの熱膨張係数が同程度となり,熱処理時や高温での作動時にこれらの間での剥離を抑制する効果がより大きい。
金属としては,Pt,Au,Ag,Pd,Ir,Ru,Ni及びRh等の金属又は2種以上の金属を含有する合金が挙げられる。
更に金属の酸化物としては,固体電解質層143と同等の材料で,例えばZrO2系セラミック,LaGaO3系セラミック,BaCeO3系セラミック,SrCeO3系セラミック,SrZrO3系セラミック,及びCaZrO3系セラミック等が挙げられる。
金属と金属の酸化物の混合物として,例えば,Ni金属とZrO2系セラミックの混合物が挙げられる。なお,この場合,NiOとZrO2系セラミックの混合物を初期材料(燃料電池セル100動作開始前の構成材料)として用いることができる。燃料極側では還元雰囲気に曝されるために,還元反応が進行した結果,NiOとZrO2系セラミックの混合物が,Ni金属とZrO2系セラミックの混合物に変化するからである。
一方,集電体147は,非多孔質(多孔質でない)の金属(例えばステンレス)から構成され,座屈等の塑性変形は事実上無視できる。なお,集電体147を多孔質とすることも可能である。
なお,各部材の平面形状は,「正方形」に限らず,他の平面形状とすることも可能である。例えば,長方形,円形などが挙げられる。他の平面形状とした場合では,燃料電池セル本体140面内の荷重をある程度均一にすることができる。
ガスシール部150は,中央に正方形の開口部155を有する。
導電性部材182は,燃料電池セル本体140,インターコネクタ110(2)間に配置され,「燃料電池セル本体に接続される一端と,前記コネクタに接続される他端とを有し,かつ前記燃料電池セル本体と前記コネクタ間の距離の変動に対して,前記集電体より追随変形容易な導電性部材」として機能する。
(1)燃料極基板層145,集電体181を経由する経路(電流I1)
(2)燃料極基板層145,導電性部材182を経由する経路(電流I2)
図5,図6は,本発明の比較例に係る燃料電池セル100xの断面図であり,それぞれ図2,図4に対応する。
燃料電池セル100xは,導電性部材182を有せず,インターコネクタ110(1),110(2)間の電気的接続は,燃料極基板層145および集電体181を経由する経路(電流I1)のみに限定される。
このため,図6に示すように,集電体181による燃料極基板層145,インターコネクタ110(2)間の電気的接続が遮断された場合,インターコネクタ110(1),110(2)間の導通が確保されない。
図7は,本発明の第1の実施形態の変形例1に係る燃料電池セル100aの断面図であり,図2に対応する。
燃料電池セル100aは,導電性部材182aの形状が燃料電池セル100の導電性部材182と異なる。ここでは,導電性部材182aの屈曲部が1つのみとしている。1つの屈曲部によっても,導電性部材182aの追随変形が可能である。
図8は,本発明の第1の実施形態の変形例2に係る燃料電池セル100bの断面図であり,図2に対応する。
燃料電池セル100bは,導電性部材182bの形状が燃料電池セル100の導電性部材182と異なる。ここでは,導電性部材182bが3つの屈曲部を有し,各屈曲部が折り曲げて形成されている。即ち,導電性部材182の屈曲部が曲線的形状であるのに対し,導電性部材182bは直線的形状と言える。このように,折り曲げて形成された屈曲部によっても,導電性部材182bの追随変形が可能である。
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張,変更可能であり,拡張,変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
これに対して,空気極側に導電性部材182を配置しても良い。この場合,集電体147が変形した場合でも,燃料電池セル本体140の空気極側とインターコネクタ110(1)間の電気的導通の確保が可能となる。
インターコネクタ110は,燃料電池セル100間での電気的導通を確保するために,燃料電池セル100間に配置される。このインターコネクタ110(2)を,固体酸化物形燃料電池10の上端または下端の端末コネクタとしてもよい。即ち,インターコネクタ110(2)に替えて,コネクタ一般への適用が可能である。
11 上面
12 底面
21-28 貫通孔
41-48 ボルト
51-58 ナット
60 部材
61 導入管
62 部材
100 燃料電池セル
101 空気流路
102 燃料ガス流路
110 インターコネクタ
120 ガスシール部
121-124 貫通孔
125 開口部
127 切り欠き
130 セパレータ
131-134 貫通孔
135 開口部
140 燃料電池セル本体
141 空気極機能層
142 反応防止層
143 固体電解質層
144 燃料極機能層
145 燃料極基板層
147 集電体
150 ガスシール部
151-154 貫通孔
155 開口部
160 燃料極フレーム
161-164 貫通孔
165 開口部
170 ガスシール部
171-174 貫通孔
175 開口部
176 切り欠き
181 集電体
182 導電性部材
Claims (6)
- 空気極層,固体電解質層,燃料極層を有する板状の燃料電池セル本体と,
前記空気極層,前記燃料極層の一方と面的に接触して電気的に接続される第1の主面と,前記第1の主面の反対側に位置する第2の主面とを有する集電体と,
前記集電体の第2の主面と面的に接触して電気的に接続される,板状のコネクタと,
前記燃料電池本体と前記コネクタで挟まれた空間に位置し,前記燃料電池セル本体の前記空気極層または前記燃料極層に接続される一端と,前記コネクタに接続される他端とを有し,かつ前記燃料電池セル本体と前記コネクタ間の距離の変動に対して,前記集電体より追随変形容易な導電性部材と,
を具備することを特徴とする固体酸化物形燃料電池。 - 前記導電性部材の少なくとも一部が,屈曲されている
ことを特徴とする請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池。 - 前記導電性部材が,互いに曲率半径の正負が異なる第1,第2の屈曲部を有する,
ことを特徴とする請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池。 - 前記導電性部材の長さLに対する厚さDの比(D/L)が1/2以下である
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の固体酸化物形燃料電池。 - 前記導電性部材が,Fe,Ni,およびPtの少なくとも何れかを含む金属から構成される
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の固体酸化物形燃料電池。 - 前記一端と前記燃料電池セル本体間,及び前記他端と前記コネクタ間,の少なくとも一方が,金属または金属ペーストで接続される
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の固体酸化物形燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011054810A JP5607561B2 (ja) | 2011-03-11 | 2011-03-11 | 固体酸化物形燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011054810A JP5607561B2 (ja) | 2011-03-11 | 2011-03-11 | 固体酸化物形燃料電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012190724A true JP2012190724A (ja) | 2012-10-04 |
JP5607561B2 JP5607561B2 (ja) | 2014-10-15 |
Family
ID=47083664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011054810A Expired - Fee Related JP5607561B2 (ja) | 2011-03-11 | 2011-03-11 | 固体酸化物形燃料電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5607561B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014149930A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 燃料電池 |
JP2014149931A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 燃料電池 |
JP2016207630A (ja) * | 2015-04-24 | 2016-12-08 | 株式会社村田製作所 | メタルサポート固体酸化物形燃料電池およびその製造方法 |
JP2017152097A (ja) * | 2016-02-22 | 2017-08-31 | Toto株式会社 | 燃料電池セルスタック、及び、固体酸化物形燃料電池装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03184268A (ja) * | 1989-10-12 | 1991-08-12 | Asea Brown Boveri Ag | セラミック高温燃料電池の電流伝導のための部品配置 |
JP2004022407A (ja) * | 2002-06-18 | 2004-01-22 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学装置 |
US20040121222A1 (en) * | 2002-09-10 | 2004-06-24 | Partho Sarkar | Crack-resistant anode-supported fuel cell |
JP2004200023A (ja) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Mitsubishi Materials Corp | 固体酸化物形燃料電池 |
JP2004288618A (ja) * | 2003-03-06 | 2004-10-14 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
US20070190391A1 (en) * | 2003-09-08 | 2007-08-16 | Peter Otschik | Stackable high-temperature fuel cell |
JP2008117702A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | コネクタ及び固体酸化物形燃料電池 |
JP2008535149A (ja) * | 2005-03-23 | 2008-08-28 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 高温燃料電池用の相互接続部 |
-
2011
- 2011-03-11 JP JP2011054810A patent/JP5607561B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03184268A (ja) * | 1989-10-12 | 1991-08-12 | Asea Brown Boveri Ag | セラミック高温燃料電池の電流伝導のための部品配置 |
JP2004022407A (ja) * | 2002-06-18 | 2004-01-22 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学装置 |
US20040121222A1 (en) * | 2002-09-10 | 2004-06-24 | Partho Sarkar | Crack-resistant anode-supported fuel cell |
JP2004200023A (ja) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Mitsubishi Materials Corp | 固体酸化物形燃料電池 |
JP2004288618A (ja) * | 2003-03-06 | 2004-10-14 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
US20070190391A1 (en) * | 2003-09-08 | 2007-08-16 | Peter Otschik | Stackable high-temperature fuel cell |
JP2008535149A (ja) * | 2005-03-23 | 2008-08-28 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 高温燃料電池用の相互接続部 |
JP2008117702A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | コネクタ及び固体酸化物形燃料電池 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014149930A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 燃料電池 |
JP2014149931A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 燃料電池 |
JP2016207630A (ja) * | 2015-04-24 | 2016-12-08 | 株式会社村田製作所 | メタルサポート固体酸化物形燃料電池およびその製造方法 |
JP2017152097A (ja) * | 2016-02-22 | 2017-08-31 | Toto株式会社 | 燃料電池セルスタック、及び、固体酸化物形燃料電池装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5607561B2 (ja) | 2014-10-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3016193B1 (en) | Solid oxide fuel cell stack | |
WO2013021629A1 (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池スタック | |
JP5819099B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
WO2013001777A1 (ja) | 固体酸化物形燃料電池およびインターコネクタ | |
JP5198797B2 (ja) | 固体電解質形燃料電池 | |
JP5242985B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
JP5346402B1 (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池スタック | |
JP2007317490A (ja) | 固体電解質形燃料電池スタック | |
KR101912024B1 (ko) | 연료 전지 및 연료 전지 스택 | |
JPH04298965A (ja) | 固体電解質型燃料電池及びその製造方法 | |
JPWO2014118867A1 (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池スタック | |
JP5591743B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
JP5607561B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
JP5254588B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池モジュール | |
JP4737935B2 (ja) | 固体電解質形燃料電池 | |
JP5685349B2 (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池スタック | |
JP6169429B2 (ja) | セパレータ付燃料電池セル及び燃料電池スタック | |
JP5844167B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
JP5739943B2 (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池スタック | |
JP5608588B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
JP2014026974A5 (ja) | ||
JP4658524B2 (ja) | 固体電解質形燃料電池 | |
WO2009119108A1 (ja) | 燃料電池スタック及びこれを用いた平板型の固体酸化物形燃料電池 | |
JP4949737B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池セルスタックおよび固体酸化物形燃料電池 | |
JP5480171B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131025 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140410 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140422 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140606 |
|
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: 20140805 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140828 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5607561 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |