JP2017147122A - 電気化学セル評価用ホルダ - Google Patents
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Abstract
Description
燃料ガスを供給する燃料ガス導入管と、供給された燃料ガスを排出する燃料ガス排出管と、固定用の複数の燃料極側挿通孔とを有する金属製の燃料極側筐体と、
空気ガスを供給する空気ガス導入管と、供給された空気ガスを排出する空気ガス排出管と、固定用の複数の空気極側挿通孔とを有する金属製の空気極側筐体との間に挟み込んだ状態で固定部材によって固定される電気化学セル評価用ホルダであって、
前記挟持部材は、
前記燃料ガスを均等に拡散する金属製の燃料ガス拡散板と、
前記空気ガスを均等に拡散する金属製の空気ガス拡散板と、
前記セル部を収容する際の位置決め用の収容孔が形成され、且つ前記燃料極側挿通孔及び前記空気極側挿通孔と一直線上に連通する位置に固定用挿通孔が形成されたセル用ガスケットと、
前記セル用ガスケットと前記燃料ガス拡散板の間に介在し、燃料極集電体を収容する際の位置決め用の収容孔が形成され、且つ前記燃料極側挿通孔及び前記空気極側挿通孔と一直線上に連通する位置に固定用挿通孔が形成された燃料極集電体用ガスケットと、
前記セル用ガスケットと前記空気ガス拡散板の間に介在し、空気極集電体を収容する際の位置決め用の収容孔が形成された空気極集電体用ガスケットと、
前記燃料極側挿通孔及び前記空気極側挿通孔と一直線上に連通する位置に固定用挿通孔が形成され、前記燃料極側筐体と前記燃料ガス拡散板との間に介在される燃料ガス拡散板用ガスケットと、
前記燃料極側挿通孔及び前記空気極側挿通孔と一直線上に連通する位置に固定用挿通孔が形成され、前記空気極側筐体と前記空気ガス拡散板との間に介在される空気ガス拡散板用ガスケットとを含み、
前記セル部における電解質の少なくとも一方の露出面に、セル評価試験時の加熱温度に耐え得るガラスペーストを塗布し、
前記燃料極側挿通孔、前記空気極側挿通孔及び前記固定用挿通孔が一直線上に連通するように位置合わせし、前記燃料極側筐体と前記空気極側筐体との間に前記挟持部材を挟み込んだ状態で対向するように突き合わせ、均等に荷重を加えながら前記固定部材で固定して組み立てられることを特徴とする、電気化学セル評価用ホルダである。
図1や図2に示すように、電気化学セル評価用ホルダ(以下、「評価用ホルダ」と略称する)1は、例えば固体酸化物形燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell :SOFC)で用いられる平板型の電気化学セル(セル部21)の性能評価を行うための機器である。
この評価用ホルダ1は、燃料極側筐体2(図中下方)と空気極側筐体3(図中上方)との間に挟持部品4(後述するセル部21、燃料極集電体22、空気極集電体23、一対のガス拡散板24、セル用ガスケット25、一対の集電体用ガスケット26、一対のガス拡散板用ガスケット27を含む)を挟持し、燃料極側筐体2と空気極側筐体3とを固定部材5で締結固定して組み立てる構成を基本構造としている。
燃料極側筐体2は、セル評価試験時の高温に耐え、且つ組み立て時に加わる荷重(例えば10〜20MPa)に耐え得るように金属製(例えばステンレス)である。また、燃料極側筐体2の略中央部分には、後述する燃料ガス導入管8を介して導入された燃料ガスをセル部21に供給するための燃料ガス供給孔6と、セル部21に供給された燃料ガスを後述する燃料ガス排出管9を介して排出するための燃料ガス排出孔7が形成されている。
空気極側筐体3は、セル評価試験時の高温に耐え、且つ組み立て時に加わる荷重(例えば10〜20MPa)に耐え得るように金属製(例えばステンレス)である。また、空気極側筐体3の略中央部分には、後述する空気ガス導入管13から導入された空気ガスをセル部21に供給するための空気ガス供給孔11と、セル部21に供給された空気ガスを後述する空気ガス排出管14を介して排出するための空気ガス排出孔12が形成されている。
図1や図2に示すように、挟持部品4は、セル部21、燃料極集電体22、空気極集電体23、一対のガス拡散板24、セル用ガスケット25、一対の集電体用ガスケット26、一対のガス拡散板用ガスケット27から構成される。
よって、図1に示すように、本実施形態の固定用挿通孔24eは、燃料極側挿通孔10及び空気極側挿通孔15の貫通位置及び個数に合わせ、各ガス拡散板24a、24bの外縁に沿って等間隔に8箇所貫通して形成されている。
よって、図1に示すように、本実施形態の固定用挿通孔25bは、燃料極側挿通孔10及び空気極側挿通孔15の貫通位置及び個数に合わせ、セル用ガスケット25の外縁に沿って等間隔に8箇所貫通して形成されている。
よって、セル評価試験時に、ガラスペースト21bによる作用効果に加えて、燃料ガスや空気ガスの漏洩を防止する効果を奏することができる。
よって、図1に示すように、本実施形態の固定用挿通孔26dは、燃料極側挿通孔10及び空気極側挿通孔15の貫通位置及び個数に合わせ、各集電体用ガスケット26a、26bの外縁に沿って等間隔に8箇所貫通して形成されている。
よって、図1に示すように、本実施形態の固定用挿通孔27eは、燃料極側挿通孔10及び空気極側挿通孔15の貫通位置及び個数に合わせ、各ガス拡散板用ガスケット27a、27bの外縁に沿って等間隔に8箇所貫通して形成されている。
次に、上記のように構成される評価用ホルダ1の組み立て手順について説明する。
ここでは、図1に示すように、空気極側筐体3を下方、燃料極側筐体2を上方に配置した状態で組み立てる際の手順である。
次に、本発明に係る評価用ホルダ1における気密性能評価試験について説明する。
以下の試験では、本発明の評価用ホルダ1のセル部21における電解質の露出面21aに所定量のガラスペースト21bを塗布し、比較対象となる評価用ホルダには電解質の露出面21aにガラスペースト21bを塗布しない構成とした。
2…燃料極側筐体
3…空気極側筐体
4…挟持部品
5…固定部材
6…燃料ガス供給孔
7…燃料ガス排出孔
8…燃料ガス導入管(8a…ガス導入口)
9…燃料ガス排出管(9a…ガス排出口)
10…燃料極側挿通孔
11…空気ガス供給孔
12…空気ガス排出孔
13…空気ガス導入管(13a…ガス導入口)
14…空気ガス排出管(14a…ガス導入口)
15…空気極側挿通孔
21…セル部(21a…電解質の露出面、21b…ガラスペースト)
22…燃料極集電体
23…空気極集電体
24…ガス拡散板(24a…燃料ガス拡散板、24b…空気ガス拡散板、24c…ガス供給孔、24d…ガス排出孔、24e…固定用挿通孔)
25…セル用ガスケット(25a…収容孔、25b…固定用挿通孔)
26…集電体用ガスケット(26a…燃料極集電体用ガスケット、26b…空気極集電体用ガスケット、26c…収容孔、26d…固定用挿通孔)
27…ガス拡散板用ガスケット(27a…燃料ガス拡散板用ガスケット、27b…空気ガス拡散板用ガスケット、27c…ガス供給孔、27d…ガス排出孔、27e…固定用挿通孔)
31…電流取出用リード線
32…電圧測定用リード線
33…温度センサ
41(41a、41b)…ハーメチック端子
42…端子本体
43、46… O−リング
44…第1係合部材
45…端子導入部材
47…第2係合部材
51…ボルト
52…絶縁チューブ
53…ナット
Claims (3)
- 燃料極と空気極との間に電解質を挟んで構成されるセル部を含む挟持部材を、
燃料ガスを供給する燃料ガス導入管と、供給された燃料ガスを排出する燃料ガス排出管と、固定用の複数の燃料極側挿通孔とを有する金属製の燃料極側筐体と、
空気ガスを供給する空気ガス導入管と、供給された空気ガスを排出する空気ガス排出管と、固定用の複数の空気極側挿通孔とを有する金属製の空気極側筐体との間に挟み込んだ状態で固定部材によって固定される電気化学セル評価用ホルダであって、
前記挟持部材は、
前記燃料ガスを均等に拡散する金属製の燃料ガス拡散板と、
前記空気ガスを均等に拡散する金属製の空気ガス拡散板と、
前記セル部を収容する際の位置決め用の収容孔が形成され、且つ前記燃料極側挿通孔及び前記空気極側挿通孔と一直線上に連通する位置に固定用挿通孔が形成されたセル用ガスケットと、
前記セル用ガスケットと前記燃料ガス拡散板の間に介在し、燃料極集電体を収容する際の位置決め用の収容孔が形成され、且つ前記燃料極側挿通孔及び前記空気極側挿通孔と一直線上に連通する位置に固定用挿通孔が形成された燃料極集電体用ガスケットと、
前記セル用ガスケットと前記空気ガス拡散板の間に介在し、空気極集電体を収容する際の位置決め用の収容孔が形成された空気極集電体用ガスケットと、
前記燃料極側挿通孔及び前記空気極側挿通孔と一直線上に連通する位置に固定用挿通孔が形成され、前記燃料極側筐体と前記燃料ガス拡散板との間に介在される燃料ガス拡散板用ガスケットと、
前記燃料極側挿通孔及び前記空気極側挿通孔と一直線上に連通する位置に固定用挿通孔が形成され、前記空気極側筐体と前記空気ガス拡散板との間に介在される空気ガス拡散板用ガスケットとを含み、
前記セル部における電解質の少なくとも一方の露出面に、セル評価試験時の加熱温度に耐え得るガラスペーストを塗布し、
前記燃料極側挿通孔、前記空気極側挿通孔及び前記固定用挿通孔が一直線上に連通するように位置合わせし、前記燃料極側筐体と前記空気極側筐体との間に前記挟持部材を挟み込んだ状態で対向するように突き合わせ、均等に荷重を加えながら前記固定部材で固定して組み立てられることを特徴とする電気化学セル評価用ホルダ。 - 前記燃料極集電体用ガスケットの収容孔と、前記空気極集電体用ガスケットの前記収容孔は、前記セル用ガスケットの収容孔よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項1記載の電気化学セル評価用ホルダ。
- 前記セル用ガスケット、前記燃料極集電体用ガスケット、前記空気極集電体用ガスケット、前記燃料ガス拡散板用ガスケット及び前記空気ガス拡散板用ガスケットの両面にはガラスコーティング処理が施されていることを特徴とする請求項1又は2記載の電気化学セル評価用ホルダ。
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