JP2013020728A - 固体酸化物形燃料電池システム及び導電性接合材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明によって提供されるSOFCシステム(110)に形成される接合部(120)は、以下の二つの成分:
(a)Ag;および、
(b)クリストバライト結晶、リューサイト結晶及びフォーステライト結晶のうちから選択される少なくとも1種の結晶がガラスマトリックス中に析出していることを特徴とするガラス;
が混在して形成されている。
【選択図】図1
Description
また、このようなガスをSOFC(単セル)の両電極に供給するために、ガス源とSOFCとを連結して上記各ガスを流通させるガス配管がSOFCに接続されることにより、SOFCからなる発電システムが構築される。
(a).Ag;および、
(b).クリストバライト(SiO2)結晶、リューサイト(KAlSi2O6)結晶及びフォーステライト(Mg2SiO4)結晶のうちから選択される少なくとも1種の結晶がガラスマトリックス中に析出していることを特徴とするガラス;
が混在して形成されている。
本発明に関して「固体酸化物形燃料電池システム(SOFCシステム)」とは、SOFCを主体として発電を行う構造体(システム)をいい、特別な形態に限定されない。例えば、SOFCを構成する最小単位である単セル(即ち固体電解質とアノードとカソードとを有する燃料電池構成体)を複数備えるスタック(即ちインターコネクタを介在させて単セルを相互に複数連結させた集合体)、当該スタックに燃料ガスや酸素含有ガスを供給するためのガス配管等が連結された構造体(モジュール)、等は、ここでいうSOFCシステムに包含される典型例である。従って、SOFCシステムを構成する導電性接続部材の典型例として、SOFCを構成する単セルに接続され得るインターコネクタが挙げられる。
また、本発明に関してAgは、純銀である場合と銀主体の合金(典型的には銀に対してそれよりも少ない比率で他の貴金属成分を含むAg系合金、例えばAg−Au合金、Ag−Pd合金等)である場合とを包含する。
また、接合部が、上記いずれかの結晶がガラスマトリックス中に析出しているガラス(以下「結晶析出ガラス」という。)、典型的には上記いずれかの微細結晶がガラスマトリックス中に分散状態で析出しているガラスにより形成されていることにより、600〜800℃のような温度域で流動し難い。このため、接合部からガラスが溶出するのを防止し、機械的強度の高い導電性接合部を実現することができる。
SiO2 60〜75質量%;
Al2O3 5〜15質量%;
Na2O 3〜15質量%;
K2O 5〜15質量%;
MgO 0〜 3質量%;
CaO 0〜 3質量%;
から実質的に構成されている。
更に好ましくは、上記接合部に混在するガラスは、酸化物換算の質量比で以下の組成:
SiO2 60〜75質量%;
Al2O3 5〜15質量%;
Na2O及びK2O 10〜25質量%;
MgO及び/又はCaO 1〜 5質量%;
から実質的に構成されている。
このような組成のガラスを含むことにより、接合部の上記温度域における物理的安定性を向上させることができる。
このような高い含有率でAg(銀)を含有することにより、接合部において高い導電性を実現することができる。好ましくは、ここで開示されるSOFCシステムにおける上記接合部の700℃の温度条件下での導電率は、少なくとも500S/cm以上(例えば500〜1500S/cm)であり得る。
このような範囲の熱膨張係数であると、被接合部材であるSOFCの単セル、或いはSOFCの単セルと接合されるべき導電性接続部材(例えば金属製のインターコネクタ)の熱膨張係数とも近似し得る。このことにより、かかる熱膨張係数を示す接合部を備えるSOFCでは、使用温度域(例えば600〜800℃)と非使用時の温度(典型的には常温)との間で昇温と降温とを繰り返したり、あるいは上記使用温度域以上の高温下に曝す処理を施した場合であっても、上記接合部の気密性と機械的強度を長期にわたって維持することができる。
ここで開示されるSOFC(SOFCシステム)構築用途の導電性接合材は、以下の二つの成分:
(a).Ag;および、
(b).クリストバライト結晶、リューサイト結晶及びフォーステライト結晶のうちから選択される少なくとも1種の結晶がガラスマトリックス中に析出していることを特徴とするガラスであって、酸化物換算の質量比で以下の組成:
SiO2 60〜75質量%;
Al2O3 5〜15質量%;
Na2O 3〜15質量%;
K2O 5〜15質量%;
MgO 0〜 3質量%;
CaO 0〜 3質量%;
から実質的に構成されているガラス;
を含む。
好ましくは、上記ガラスは、酸化物換算の質量比で以下の組成:
SiO2 60〜75質量%;
Al2O3 5〜15質量%;
Na2O及びK2O 10〜25質量%;
MgO及び/又はCaO 1〜 5質量%;
から実質的に構成されていることを特徴とする。
かかる構成の導電性接合材を使用することにより、上述したような良好な導電性と機械的強度を有する接合部を形成することができる。
好ましくは、接合対象の部材の表面に供給(塗布)し易いように、さらにバインダーと液状媒体(典型的には高沸点有機溶媒)とを含み、ペースト状(スラリー状若しくはインク状を包含する。以下同じ。)に調製された形態で提供され、使用される。
かかる構成の接合材の使用により、所望する高い導電性を示す接合部を形成することができる。
かかる構成の接合材を使用して形成された接合部は、使用温度域(例えば600〜800℃)と非使用時の温度(典型的には常温)との間で昇温と降温とを繰り返したり、あるいは上記使用温度域以上の高温下に曝す処理を施した場合であっても、高い気密性と機械的強度を長期にわたって維持することができる。
かかる構成の導電性接合材は、上記ガラスからなる粉末と上記Agからなる粉末との単純な混合ではなく、上記ガラスからなる粒子の表面に該ガラス粒子よりも微小なAg微粒子が複数固着したAg被覆ガラス粒子を主体とする。かかる構成によると、接合部を形成する際にAg成分が遍在することが抑制され、形成される接合部において、Ag成分(典型的には上記Ag微粒子)が全体に亘って良好な分散状態を維持することができる。このため、該接合部において、いっそう高い導電性と機械的強度を実現することができる。
SOFC(SOFCシステム)を所定の温度域(典型的には600℃以上、例えば600〜800℃)で使用する場合、かかる構成成分として、当該使用温度域で溶融し難い組成のガラスが好ましい。この場合、ガラスの融点(軟化点)を調節し得る成分の添加または増減により、所望する融点(軟化点)を実現することができる。
ここで開示される導電性接合材は、必須構成成分としてSiO2、Al2O3、Na2O及びK2Oを含む酸化物ガラスが好ましい。これら必須成分のほか、目的に応じて種々の成分(典型的には種々の酸化物成分)を付加的に含むことができる。
また、ガラス成分全体(結晶部分を含む)の酸化物換算の質量比で、SiO2:60〜75質量%、Al2O3:5〜15質量%、Na2O及びK2Oの合計:10〜25質量%、MgO及びCaOのうちの少なくともいずれか又は両方:1〜5質量%、であるものが特に好ましい。このような組成のガラスを採用することにより、緩衝作用があり、シール性能に優れる接合部を形成することができる。
また、このような組成のガラスは、例えば600〜800℃の範囲にガラス軟化点を有し、該温度域を使用温度域とするSOFCと導電性接続部材(例えばSUSのような金属製のインターコネクタその他の接続部材)とを接合する(シールする)材料として好適である。SOFCの使用温度域にガラス軟化点を有することにより、接合部においてシール性能(密着性)と緩衝性能(応力緩和によるセル破損防止)とを高い次元で両立させることができる。
接合部を形成するガラス全体のうち酸化物換算の質量比で60〜75質量%程度がSiO2で構成されるものが適当であり、60〜70質量%程度がSiO2で構成されるものが特に好ましい。また、SiO2含有率が上記範囲よりも高すぎると融点(軟化点)が高くなりすぎてしまい好ましくない。一方、SiO2含有率が上記範囲よりも低すぎると、耐水性や耐化学性が低下する虞があり、結晶析出量も少なくなるため好ましくない。
好ましくは、接合部を形成するガラス全体のうち酸化物換算の質量比で5〜15質量%程度が適当であり、10〜15質量%程度が好適である。Al2O3含有率が上記範囲よりも低すぎると付着安定性が低下する虞があるとともにリューサイト結晶析出量が少なくなるため好ましくない。一方、Al2O3含有率が上記範囲よりも高すぎると耐化学性が低下する虞がある。
接合部を形成するガラスマトリックス全体のうち酸化物換算の質量比でNa2O及び/又はK2Oの含有率は10〜25質量%程度(さらには15〜25質量%)が適当である。これらアルカリ成分の含有率が上記範囲よりも低すぎると熱膨張係数が低くなりすぎる虞がある。さらにはK2O含有率が低すぎるとリューサイト結晶析出量も少なくなるため好ましくない。一方、これらアルカリ成分の含有率が高すぎると熱膨張係数が過剰に高くなるため好ましくない。ガラスマトリックスの安定性(例えば耐化学性)を向上させる目的にはナトリウム成分とカリウム成分の両方を含むことが好ましく、例えばK2O含有率が5〜15質量%であり、Na2O含有率が3〜15質量%(但し合計でガラスマトリックス全体の10〜25質量%)であることが好ましい。
接合部を形成するガラスマトリックス全体のうち酸化物換算の質量比で概ね6質量%以下(典型的には1〜5質量%)でアルカリ土類金属酸化物であるMgO及び/又はCaOを含むことが好ましい。これら成分を含有することにより、SOFCの作動温度域(使用温度域)において好適な熱膨張係数を有するガラスマトリックスを形成することができる。また、MgOは、フォーステライト結晶を構成する成分である。
例えば、SOFCを一方の接合対象とし、金属製インターコネクタ等の金属製接続部材をもう一方の接合対象とする場合、CaOを含有率3質量%以下で含有し、且つ、MgOを含有率3質量%以下で含有することが好ましい。
また、ここで開示される導電性接合材は、ガラス構成成分としてホウ素(酸化物形態はB2O3)を含まないことが好ましい。ホウ素を含有しないことにより、固体電解質と電極との界面に飛散したホウ素が堆積してSOFCの性能を低下させる要因となる可能性を未然になくすことができる。
なお、接合材のガラス(結晶析出ガラス)中に含まれるクリストバライト結晶、リューサイト結晶及びフォーステライト結晶のうちの1種又は2種又は3種の結晶の析出量は、ガラス組成物中の構成成分(構成元素)の含有率(組成)によって適宜調整することができる。
或いは、平均粒径が1μm以下(典型的には1nm〜1000nm、例えば5nm〜200nm)であるナノオーダーの微粒子(即ちナノ粒子)からなるAg微粒子(Agナノ粒子)を好適に使用することができる。
また、かかるAgの含有率は、本発明の目的を実現する限りにおいて特に限定されないが、結晶析出ガラスとAg成分との合計量を100質量%として、Ag含有率が20質量%以上90質量%未満が適当であり、20〜80質量%が好ましく、50〜80質量%が特に好ましい。
例えば、このような含有率でAg成分を含む接合材によると、好適には、導電率が700℃の温度条件下で少なくとも400S/cm以上であり得、好ましくは少なくとも500S/cm以上(例えば500〜1500S/cm、特には700〜1500S/cm)であり得る。
次いで得られたガラスを粉砕し、結晶化熱処理を行う。例えば、ガラス粉末を室温から約100℃まで約1〜5℃/分の昇温速度で加熱し、800〜1000℃の温度域で30分〜60分程度保持することにより、ガラスマトリックス中にクリストバライト結晶、リューサイト結晶及びフォーステライト結晶のうちの1種又は2種又は3種の結晶を析出させることができる。
こうして得られた結晶析出ガラスは、種々の方法で所望する形態に成形することができる。例えば、ボールミルで粉砕したり、適宜篩いがけを行うことによって分級したりすることによって、例えばレーザー回折・散乱法に基づく平均粒径が0.1μm〜10μm程度のガラス粉末を得ることができる。
具体的には、かかるAg有機金属溶液の適当量とガラス粉末とを混合し、その後、加熱処理(典型的には200℃以上、例えば500℃以上、例えば500〜800℃)を行うことによって、Ag前駆体を還元し、典型的には平均粒径が100nm以下のAg微粒子を、混在するガラス粒子の表面に析出させることができる。このようなAg有機金属溶液を使用することにより、ガラス粒子の表面に粒径がナノオーダーのAg微粒子が複数固着した状態の導電性接合材を得ることができる。このような構成の導電性接合材は、析出したAg微粒子が接合部において遍在することが抑制され、Ag成分が全体に亘ってほぼ均等に分散した状態を維持することができる。このため、該接合部において高い導電性と機械的強度を実現することができる。
例えば、バインダーの好適例としてセルロースまたはその誘導体が挙げられる。具体的には、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、カルボキシエチルメチルセルロース、セルロース、エチルセルロース、メチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、およびこれらの塩が挙げられる。バインダーは、ペースト全体の2〜20質量%の範囲で含まれることが好ましい。
例えば、基本構成として図1に模式的に示されるように、板状の固体電解質(典型的にはイットリア安定化ジルコニア(YSZ)等のジルコニア系セラミック材からなる酸化物イオン伝導体)112の一方の面にカソード(空気極)114、他方の面にアノード(燃料極)116が形成され、該固体電解質112、カソード114及びアノード116とそれぞれ接合部(接合材)120を介して接合されたインターコネクタ(導電性接続部材)118A,118Bを備えたSOFC(SOFCシステム)110を提供することができる。なお、カソード114とカソード側インターコネクタ118Aとの間には酸素供給ガス流路(典型的には空気流路)102が形成され、アノード116とアノード側インターコネクタ118Bとの間には燃料ガス(水素供給ガス)流路104が形成される。
図2に示されるように、この平板状SOFCスタック100は、層状の固体電解質22とカソード(空気極)24とアノード(燃料極)26とを備えた単セル20A,20Bが金属製のインターコネクタ10を介して複数層積み重なったスタックとして構成されている。単セル20A,20Bは、固体電解質22の両面がそれぞれ層状のカソード24とアノード26とで挟まれたサンドイッチ構造を備えている。
インターコネクタ10Aは、その両面を二つの単セル20A,20Bで挟まれており、一方のセル対向面12がセル20Aのアノード26と対向(隣接)し、他方のセル対向面14がセル20Bのカソード24と対向(隣接)している。かかるインターコネクタ10Aのセル対向面12,14と、それぞれ対応する単セル20A,20B側のアノード26或いはカソード24の対向面とが、ここで開示される導電性接合材によって接合される(上述の図1の接合部120参照)。
セル対向面12には複数の溝が形成されており、供給された燃料ガス(例えばH2ガス)が流れるための燃料ガス流路13を構成している。同様に、反対側のセル対向面14にも複数の溝が形成されており、供給された空気(Air)が流れる空気流路15を構成している。かかる形態のインターコネクタ10,10Aでは、図2に示されるように、典型的には燃料ガス流路13と空気流路15は、その流路の方向が互いに直交するように形成されている。
アノードを形成するための材料としては、従来からこの種のSOFCのアノードを構成するのに適する材料であれば特に限定されるものではないが、好ましい材料として、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、金(Au)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ルテニウム(Ru)その他の白金族元素、コバルト(Co)、La(ランタン)、Sr(ストロンチウム)、Ti(チタン)等からなる金属及び/又はこれら金属元素のうちの1種類以上から構成される金属酸化物であって触媒として機能し得るものが挙げられる。具体例として、Ni、Co若しくはRuその他の白金族元素からなる金属若しくは金属酸化物が挙げられる。これらのうち、Niは他の金属に比べて安価であり且つ水素等の燃料ガスとの反応性が十分に大きいことから特に好適な金属種である。
例えば、全体を100mol%として5〜10mol%の割合でイットリアを添加したイットリア安定化ジルコニア(YSZ)、或いは5〜10mol%の割合でガドリニアを添加したガドリニアドープセリア(GDC)等が好適例として挙げられる。かかる安定化剤やドープ剤の含有割合が5mol%よりも低すぎると、アノードの酸化物イオン導電率が低下するので好ましくない。逆にこれらの含有割合が10mol%よりも高すぎると、隣接するアノードの酸化物イオン伝導性(イオン伝導率)が低下するため好ましくない。
そして、所定のインターコネクタ10,10Aを用意し、そのセル対向面12,14とそれぞれ対応する単セル20A,20B側のアノード26或いはカソード24の対向面とを、ここで開示される導電性接合材を用いて好ましくは上述した温度域で焼成することにより接合することによって、複数の単セル20A,20Bがインターコネクタ10,10Aを介して積層されたSOFCシステム(ここではスタック)が構築される。
8mol%イットリア安定化ジルコニア(YSZ)粉末(平均粒径:約1μm)及びNiO粉末(平均粒径:約3μm)に一般的なバインダー(ここではポリビニルアルコール(PVA)を使用した。)、分散剤(ここではポリアクリル酸アンモニウムを使用した。)及び溶媒(ここでは水)を添加して混練した。次いで、この混練物(スラリー又はペースト状のアノード形成用材料)を用いてシート成形を行い、直径20mm×厚み1mm程度の円板形状のアノード成形体を得た。
次いで、8mol%YSZ粉末(平均粒径:約1μm)に上記と同様のバインダー、分散剤、及び溶媒を添加して混練した。次いで、この混練物(ペースト状の固体電解質膜用形成材料)を上記アノード成形体上に、直径16mm×厚み10μm〜30μmの円板状に印刷成形した。このアノード成形体と該成形体上に支持された固体電解質膜とからなる未焼成の積層体を乾燥後、1200℃〜1400℃の焼成温度で大気中で焼成した。
次いで、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3粉末(平均粒径:約1μm)に一般的なバインダー(ここでは、エチルセルロースを用いた。)、及び溶媒(ここではターピネオールを用いた。)を添加して混練した。次いで、この混練物(ペースト状のカソード形成材料)を上記固体電解質膜上に、直径13mm×厚み10μm〜30μmの円板状に印刷成形した。次いで、1000℃〜1200℃の焼成温度で大気中で焼成した。このようにして、アノードと固体電解質膜とカソードとからなるアノード支持形SOFC(単セル)を作製した。
平均粒径が約1〜10μmであるSiO2粉末、Al2O3粉末、Na2CO3粉末、K2CO3粉末、MgCO3粉末、CaCO3粉末を、酸化物換算で以下に示す比率(質量%)となるように混合し、ガラス原料粉末を調製した。
SiO2 62質量%;
Al2O3 13質量%;
Na2O 11質量%;
K2O 12質量%;
MgO 1質量%;
CaO 1質量%;
次いで、上記調製したガラス原料粉末を1000〜1500℃の温度域(例えば1400℃)で溶融し、急冷してガラスを形成した。その後、ガラスを粉砕し、800〜1000℃で30〜60分間熱処理した。かかる熱処理により、クリストバライト結晶、リューサイト結晶及びフォーステライト結晶のうちの少なくとも1種の結晶をガラスマトリックス中に析出させた。その後、得られた結晶析出ガラスを粉砕し、さらに分級を行うことによって、光散乱法に基づく平均粒径が約2μmの結晶析出ガラス粉末を得た。
(1)光散乱法に基づく平均粒径が約2μmのAg粉末、および
(2)Agを構成金属元素とする有機金属溶液(具体的には、銀レジネート溶液)を用意した。
そして、上記調製した結晶析出ガラス粉末と、上記(1)Ag粉末、若しくは(2)Ag有機金属溶液とを混合した。具体的には、以下の表1に示すように、計7種類のサンプルを調製した。即ち、所定量の結晶析出ガラスに対して、Agの質量比(ガラスとAgの合計が100質量%である。)が表1に示す値となる量の、(1)Ag粉末、若しくは(2)Ag有機金属溶液を添加し、混合した。さらに上記バインダーと溶媒とを混合し、ペースト状の導電性接合材を作製した。具体的には、ペースト全体の3質量%となる量の上記バインダーと、ペースト全体の30質量%となる量のターピネオールとを添加し、混合することにより、表1に示すサンプル1〜7に対応する計7種類のペースト状導電性接合材を作製した。また、サンプル8として、所定量の市販のパイレックス(登録商標)ガラス粉末(平均粒径:約2μm)に対して、Agの質量比50質量%となるように上記(1)のAg粉末を添加し、他のサンプルと同様の処理を行ってペースト状導電性接合材を作製した。
表1に示すサンプル1〜8に対応する計8種類の導電性接合材をそれぞれ用いて上記作製したアノード支持形SOFC単セルとインターコネクタとの接合処理を行った。
具体的には、SUS430製の薄板状インターコネクタ(厚さ約1mm)を使用し、該インターコネクタの表面及び/又は上記アノード支持形SOFC単セルの表面に上記サンプル1〜8のうちのいずれかのペースト状導電性接合材を塗布した。そして、600〜800℃で1時間、大気中で焼成することにより、上記接合材からなる接合部を介在させてインターコネクタと単セルのカソードを接合した。
ここで、サンプル1〜8のペースト状接合材を使用して得られる接合部の熱膨張係数(但し示差膨張方式の熱機械分析(TMA)に基づく25℃〜500℃の間の平均値)を測定した。結果を表1の該当欄に示す。表1に示されるように、サンプル1〜5については、いずれも10×10−6/K〜16×10−6/Kの範囲内であった。なお、ここで使用した単セルの熱膨張係数は概ね10〜11×10−6/Kであった。また、ここで使用したSUS製インターコネクタの同条件での熱膨張係数は約12×10−6/Kであった。
また、上記TMAに基づいて測定された各接合材から得られる導電性接合部の軟化点(℃)を表1中の該当欄に示す。表1に示されるように、サンプル1〜5については、軟化点はいずれも600〜800℃(特に650〜750℃)の範囲内であった。
次に、ペースト状にする前の粉末状の上記サンプル1〜8をそれぞれ直径3mm×高さ20mmの円柱状にプレス成形し、これらを700℃で上記SUS430製インターコネクタ上で焼成して各サンプル1〜8に対応する焼成体を作製した。
そして、各焼成体の表面に電極となる白金ペーストを塗布した後、該電極部分に電流端子および電圧端子を接続するための白金線を取り付けて850〜1100℃で10〜60分間焼き付け、任意の温度に調整可能な装置内で、直流四端子法で導電率[S/cm]を求めた。一定の温度条件(ここでは700℃)下における導電率の測定結果を表1の該当欄に示す。
表1に示されるように、サンプル6の焼成体を除いて良好な導電率を示した。特にサンプル2〜5については400S/cm以上の導電率であった。そのうちでもサンプル3〜5については500S/cm以上(具体的には700〜1500S/cm)の導電率であった。特に、サンプル2とサンプル4の比較、ならびにサンプル3とサンプル5の比較から明らかなように、Ag含有量が同じである場合、Ag供給源として上記(2)のAg有機金属溶液を採用したサンプルの方が、導電率の向上に寄与することが認められた。
なお、サンプル7及び8についても高い導電率を示したが、700℃における導電率測定中に接合部にクラックの発生が認められ、接合材として不適であることが確認された。また、市販のパイレックス(登録商標)ガラス粉末を含むサンプル8の焼成体ではホウ素の飛散が認められた。
以下のようにして各サンプルから得られた接合部の機械的強度(剥離強度)を測定した。即ち、万能試験機で、供試体として上記インターコネクタ(即ちセル)を固定し、そして引張り応力をかけていき、供試体が破断したときの応力を測定した。
測定結果を表1の該当欄に示す。サンプル1〜5の接合材を用いて得られた接合部では、いずれも100MPa(具体的には100〜200MPa程度)の充分な強度を有することが確認できた。特に、サンプル2とサンプル4の比較、ならびにサンプル3とサンプル5の比較から明らかなように、Ag含有量が同じである場合、Ag供給源として上記(2)のAg有機金属溶液を採用したサンプルの方が、機械的強度の向上に寄与することが認められた。
12 ,14 セル対向面
13 ,104 燃料ガス流路
15 ,102 空気流路
20A,20B 単セル
22,112 固体電解質
24 ,114 カソード(空気極)
26 ,116 アノード(燃料極)
100,110 SOFCシステム
120 接合部
Claims (13)
- アノードと、カソードと、固体電解質とを備える固体酸化物形燃料電池と、
上記固体酸化物形燃料電池に接合される少なくとも一つの導電性接続部材と、
を備える固体酸化物形燃料電池システムであって、
上記固体酸化物形燃料電池と上記導電性接続部材との接合部は、以下の二つの成分:
(a)Ag;および、
(b)クリストバライト結晶、リューサイト結晶及びフォーステライト結晶のうちから選択される少なくとも1種の結晶がガラスマトリックス中に析出していることを特徴とするガラス;
が混在して形成されている、固体酸化物形燃料電池システム。 - 上記接合部に混在するガラスは、
酸化物換算の質量比で以下の組成:
SiO2 60〜75質量%;
Al2O3 5〜15質量%;
Na2O 3〜15質量%;
K2O 5〜15質量%;
MgO 0〜 3質量%;
CaO 0〜 3質量%;
から実質的に構成されている、請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池システム。 - 上記接合部に混在するガラスは、
酸化物換算の質量比で以下の組成:
SiO2 60〜75質量%;
Al2O3 5〜15質量%;
Na2O及びK2O 10〜25質量%;
MgO及び/又はCaO 1〜 5質量%;
から実質的に構成されている、請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池システム。 - 上記接合部全体を100質量%として、該接合部におけるAgの含有率は50〜80質量%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 上記接合部の700℃の温度条件下での導電率が少なくとも500S/cm以上である、請求項4に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 上記接合部の熱膨張係数が10×10−6/K〜16×10−6/Kの範囲にある、請求項1〜5のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 上記導電性接続部材は上記固体電解質形燃料電池を構成するセルと導電可能に接続されるインターコネクタである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 固体酸化物形燃料電池と該固体酸化物形燃料電池に接続される導電性接続部材を接合するための導電性接合材であって、以下の二つの成分:
(a)Ag;および、
(b)クリストバライト結晶、リューサイト結晶及びフォーステライト結晶のうちから選択される少なくとも1種の結晶がガラスマトリックス中に析出していることを特徴とするガラスであって、酸化物換算の質量比で以下の組成:
SiO2 60〜75質量%;
Al2O3 5〜15質量%;
Na2O 3〜15質量%;
K2O 5〜15質量%;
MgO 0〜 3質量%;
CaO 0〜 3質量%;
から実質的に構成されているガラス;
を含む、導電性接合材。 - 上記ガラスは、
酸化物換算の質量比で以下の組成:
SiO2 60〜75質量%;
Al2O3 5〜15質量%;
Na2O及びK2O 10〜25質量%;
MgO及び/又はCaO 1〜 5質量%;
から実質的に構成されている、請求項8に記載の導電性接合材。 - 上記Ag及びガラスの合計量を100質量%として、該Agの含有率は50〜80質量%である、請求項8又は9に記載の導電性接合材。
- 熱膨張係数が10×10−6/K〜16×10−6/Kの範囲にある接合部を形成するために調製された、請求項8〜10のいずれか一項に記載の導電性接合材。
- 上記ガラスからなる粒子の表面に上記Agからなる微粒子が複数固着していることを特徴とするAg被覆ガラス粒子を主成分とする、請求項8〜11のいずれか一項に記載の導電性接合材。
- さらにバインダーと液状媒体とを含み、ペースト状に調製された、請求項8〜12のいずれか一項に記載の導電性接合材。
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