JP2013110092A - 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平板状の支持基板10の主面に、電気的に直列に接続された複数の発電素子部Aが所定の間隔をおいて配置される。支持基板10の主面には、複数の凹部12が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には、対応する発電素子部Aの燃料極20が埋設される。各燃料極20の外側面には凹部21bが形成される。各凹部21bの中央部にはインターコネクタ30が埋設され、各凹部21bの中央部の周囲に位置する周縁部には、電気絶縁性を有する緻密なシール材35が埋設される。シール材35の外側面の周縁部の全周は固体電解質膜40で覆われる。
【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(x軸方向)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。
(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7〜図16を参照しながら簡単に説明する。図7〜図16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、上記実施形態では、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、全周に亘って支持基板10の材料からなる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 (7)
- ガス流路が内部に形成された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前記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、第2凹部がそれぞれ形成され、
前記各第2凹部に、対応する前記電気的接続部の前記第1部分、及び電気絶縁性を有する緻密な材料からなるシール材がそれぞれ埋設された、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する、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、
前記各第2凹部において、
前記電気的接続部の第1部分が、前記第2凹部における中央部に埋設され、
前記シール材が、前記第2凹部における前記中央部の周囲に位置する周縁部にて、前記第2凹部の側壁の全周、及び、前記電気的接続部の第1部分の外周の側壁の全周と接触するように埋設された、燃料電池の構造体。 - 請求項3に記載の燃料電池の構造体において、
前記各第2凹部において、
前記電気的接続部の第1部分の底面における中央部が前記内側電極と接触し、前記電気的接続部の第1部分の底面における前記中央部の周囲に位置する周縁部が前記シール材と接触している、燃料電池の構造体。 - 請求項3又は請求項4に記載の燃料電池の構造体において、
前記各第2凹部において、
前記シール材は、前記固体電解質とは異なる材料で構成され、
前記シール材の外側面の周縁部の全周が前記発電素子部から延設された前記固体電解質で覆われた、燃料電池の構造体。 - 請求項5に記載の燃料電池の構造体において、
前記各第2凹部において、
前記シール材と前記電気的接続部の第1部分とが接触し、
前記シール材と前記固体電解質とが接触し、
前記電気的接続部の第1部分と前記固体電解質とが接触しない、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、
前記電気的接続部の第1部分は、
化学式La1−xAxCr1−y−zByO3(ただし、A:Ca,Sr,Baから選択される少なくとも1種類の元素、B:Co,Ni,Mg,Alから選択される少なくとも1種類の元素、0.05≦x≦0.2、0.02≦y≦0.22、0≦z≦0.05)で表わされるランタンクロマイトで構成された、燃料電池の構造体。
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