JP2013219014A - 平管型固体酸化物セルスタック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】該平管型固体酸化物セルスタック110は、ガス流チャンネルの両端部に、セルの厚さ方向にいずれか一方のみを貫通する連結穴が形成され、前記連結穴は互いに反対方向に形成された単位セル110aと、一端部にセルの厚さ方向に両方を貫通する連結穴が形成され、他端部にセルの厚さ方向に上部側を貫通する連結穴が形成された単位セル110b1と、一端部にセルの厚さ方向に両方を貫通する連結穴が形成され、他端部にセルの厚さ方向に下部側を貫通する連結穴が形成された単位セル110b2と、両端部にセルの厚さ方向に両方を貫通する連結穴が形成された単位セル110cとからなる。
【選択図】図1
Description
セラミック押出成形機を用いて、内部に第1ガス流部が構成されるように負極を成形し、両端を密封した。その後、乾燥した成形体の両端に単位セル間の第1ガス流部を連結させるための連結穴を形成させ、第1ガス流チャネルの両端部にセルの厚さ方向にいずれか一方のみを貫通する連結穴が形成され、前記連結穴は互いに反対方向に形成され、隣接したセルの第1ガス流チャネルに連結される単位セル(a)と、一端部にセルの厚さ方向に両方を貫通する連結穴が形成され、他端部にセルの厚さ方向にいずれか一方のみを貫通する連結穴が形成され、隣接したセルの第1ガス流チャネルに連結される単位セル(b1)、(b2)と、両端部にセルの厚さ方向に両方を貫通する連結穴が形成され、隣接したセルの第1ガス流チャネルに連結される単位セル(c)とを製作した。次に、前記連結穴が、図1のように、最下側と最上側に単位セル(a)が位置し、その内部に単位セル(b1)、単位セル(b2)および単位セル(c)を積層した。次に、負極の表面に電解質層をコーティングした後、前記連結材と電解質層が緻密な層を形成するように1350〜1400℃で熱処理した。次に、前記連結材がコーティングされた面の反対面に電解質層を挟んで、正極をコーティングし、900〜1200℃で熱処理し、図5(a)のような平管型固体酸化物の単位セルスタックを製造した。
第1ガスが単位セルの長さ方向に沿ってジグザグに流れるように、第1ガス流チャネルの両端部にセルの厚さ方向にいずれか一方のみを貫通する連結穴が形成され、前記連結穴は互いに反対方向に形成され、隣接したセルの第1ガス流チャネルに連結される単位セル(a)だけで積層させたことを除いては、同様の方法で図5(b)のような平管型固体酸化物の単位セルスタックを製造した。
実施例1の平管型固体酸化物の単位セルスタックと比較例1の平管型固体酸化物の単位セルスタックに、それぞれ800℃のガス(窒素:水素=2:1)を投入した後、第1ガスの流速の変化を、流入時と中間の3つの地点(図5のx、y、z)および流出時に測定し、表1のように示した。
前記実験例1で製作した実施例1および比較例1の平管型固体酸化物の単位セルスタックを用いた燃料電池を製作し、効率を比較した。前記効率は、「international journal of hydrogen energy37(2012)78−83」に記載された内容に基づき、(発生した水素の熱量/投入された電気エネルギー)で計算した。結果は、下記表2のとおりであった。
110:単位セル
110a:単位セル(a)
110b1:単位セル(b1)
110b2:単位セル(b2)
110c:単位セル(c)
112:第1ガス流チャネル
113:第2ガス流チャネル
120:連結穴
115:セラミック導電体
116:密封部
116a:密封材
140:第1ガス流入マニホールド
140’:第1ガス流出マニホールド
Claims (4)
- 内部に第1ガス流チャネルが備えられた負極と、前記負極にコーティングされた電解質層に積層されて備えられた正極と、前記正極が積層された反対面に積層されて備えられた連結材とを含む、複数の単位セルが積層されてスタックをなす平管型固体酸化物セルスタックにおいて、
前記単位セルは、
第1ガス流チャネルの両端部にセルの厚さ方向にいずれか一方のみを貫通する連結穴が形成され、前記連結穴は互いに反対方向に形成され、隣接したセルの第1ガス流チャネルに連結される単位セル(a)と、
第1ガス流チャネルの一端部にセルの厚さ方向に両方を貫通する連結穴が形成され、他端部にセルの厚さ方向に上部側を貫通する連結穴が形成され、隣接したセルの第1ガス流チャネルに連結される単位セル(b1)と、
第1ガス流チャネルの一端部にセルの厚さ方向に両方を貫通する連結穴が形成され、他端部にセルの厚さ方向に下部側を貫通する連結穴が形成され、隣接したセルの第1ガス流チャネルに連結される単位セル(b2)と、
第1ガス流チャネルの両端部にセルの厚さ方向に両方を貫通する連結穴が形成され、隣接したセルの第1ガス流チャネルに連結される単位セル(c)とからなる群より選択されることを特徴とする平管型固体酸化物セルスタック。 - 前記セルスタックは、前記連結穴によって厚さ方向に連続して連結される単位セルが少なくとも3つ以上のものを含むことを特徴とする請求項1に記載の平管型固体酸化物セルスタック。
- 前記セルスタックの単位セルのうち、最下側と最上側にそれぞれ積層された単位セルは、単位セル(a)であることを特徴とする請求項1または2に記載の平管型固体酸化物セルスタック。
- 前記積層された単位セルの第1ガス流チャネルに連通する連結穴の外側には、ガスを密封するようにリング形態の密封材が挿入された密封部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の平管型固体酸化物セルスタック。
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