JP2018045782A - Fuel battery cell - Google Patents

Fuel battery cell Download PDF

Info

Publication number
JP2018045782A
JP2018045782A JP2016177780A JP2016177780A JP2018045782A JP 2018045782 A JP2018045782 A JP 2018045782A JP 2016177780 A JP2016177780 A JP 2016177780A JP 2016177780 A JP2016177780 A JP 2016177780A JP 2018045782 A JP2018045782 A JP 2018045782A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reinforcing film
fuel
support substrate
film
reinforcing
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
Application number
JP2016177780A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6261690B1 (en
Inventor
鈴木 憲次
Kenji Suzuki
憲次 鈴木
法子 児玉
Noriko Kodama
法子 児玉
誠 大森
Makoto Omori
誠 大森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP2016177780A priority Critical patent/JP6261690B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6261690B1 publication Critical patent/JP6261690B1/en
Publication of JP2018045782A publication Critical patent/JP2018045782A/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a corner of a support substrate of a fuel battery cell from being chipped.SOLUTION: A fuel battery cell 301 includes a support substrate 20, a power generation element 10, a first reinforcing film 8a, a second reinforcing film 8b, a third reinforcing film 8c, and a fourth reinforcing film 8d. The support substrate 20 is plate-like and has a first main surface 23a and a second main surface 23b, a first side surface 24a and a second side surface 24b, and a first end surface 25a and a second end surface 25b. First to fourth reinforcing films 8a-8d are more dense than the support substrate 20. The first reinforcing film 8a extends over the first side surface 24a and the first end surface 25a. The second reinforcing film 8b extends over the first side surface 24a and the second end surface 25b. The third reinforcing film 8c extends over the second side surface 24b and the first end surface 25a. The fourth reinforcing film 8d extends over the second side surface 24b and the second end surface 25b.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、燃料電池セルに関するものである。   The present invention relates to a fuel battery cell.

燃料電池セルは、支持基板と、支持基板に支持される発電素子部とを備えている。支持基板は、内部にガス流路を有している。支持基板は、板状であって、一対の主面と、一対の側面と、一対の端面とを有している。この支持基板は、4つの角部を有している。すなわち、各側面と各端面との境界部分において角部を有している。   The fuel cell includes a support substrate and a power generation element unit supported by the support substrate. The support substrate has a gas flow path inside. The support substrate is plate-shaped and has a pair of main surfaces, a pair of side surfaces, and a pair of end surfaces. This support substrate has four corners. That is, it has a corner at the boundary between each side surface and each end surface.

特開2015−76339号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-76339

上述したような燃料電池セルにおいて、支持基板の角部が欠けてしまうことがあった。そこで、本発明の課題は、燃料電池セルの支持基板の角部の欠けを抑制することにある。   In the fuel cell as described above, the corners of the support substrate may be missing. Then, the subject of this invention is suppressing the chip | tip of the corner | angular part of the support substrate of a fuel cell.

本発明のある側面に係る燃料電池セルは、支持基板と、発電素子部と、第1補強膜と、第2補強膜と、第3補強膜と、第4補強膜と、を備えている。支持基板は、第1主面及び第2主面、第1側面及び第2側面、並びに第1端面及び第2端面を有する板状である。支持基板は、多孔質である。発電素子部は、支持基板に支持されている。第1〜第4補強膜は、支持基板よりも緻密である。第1補強膜は、第1側面と第1端面とに亘って延びる。第2補強膜は、第1側面と第2端面とに亘って延びる。第3補強膜は、第2側面と第1端面とに亘って延びる。第4補強膜は、第2側面と第2端面とに亘って延びる。   A fuel battery cell according to an aspect of the present invention includes a support substrate, a power generation element portion, a first reinforcement film, a second reinforcement film, a third reinforcement film, and a fourth reinforcement film. The support substrate has a plate shape having a first main surface and a second main surface, a first side surface and a second side surface, and a first end surface and a second end surface. The support substrate is porous. The power generation element portion is supported by the support substrate. The first to fourth reinforcing films are denser than the support substrate. The first reinforcing film extends across the first side surface and the first end surface. The second reinforcing membrane extends across the first side surface and the second end surface. The third reinforcing film extends across the second side surface and the first end surface. The fourth reinforcing film extends across the second side surface and the second end surface.

この構成によれば、支持基板の各角部は、支持基板よりも緻密な第1補強膜、第2補強膜、第3補強膜、又は第4補強膜によって覆われているため、支持基板の各角部が欠けてしまうことを抑制することができる。   According to this configuration, each corner portion of the support substrate is covered with the first reinforcement film, the second reinforcement film, the third reinforcement film, or the fourth reinforcement film that is denser than the support substrate. It can suppress that each corner | angular part is missing.

好ましくは、第1補強膜は、第2補強膜及び第3補強膜の少なくとも一方と、連続して延びる。第1補強膜が第2補強膜と連続して延びる場合、第1補強膜及び第2補強膜は、第1端面、第1側面、及び第2端面に亘って延びる。また、第1補強膜が第3補強膜と連続して延びる場合、第1補強膜及び第3補強膜は、第1側面、第1端面、及び第2側面に亘って延びる。   Preferably, the first reinforcing film extends continuously with at least one of the second reinforcing film and the third reinforcing film. When the first reinforcing film extends continuously with the second reinforcing film, the first reinforcing film and the second reinforcing film extend over the first end surface, the first side surface, and the second end surface. Further, when the first reinforcing film extends continuously with the third reinforcing film, the first reinforcing film and the third reinforcing film extend over the first side surface, the first end surface, and the second side surface.

好ましくは、第4補強膜は、第2補強膜及び第3補強膜の少なくとも一方と、連続して延びる。第4補強膜が第2補強膜と連続して延びる場合、第4補強膜及び第2補強膜は、第2側面、第2端面、及び第1側面に亘って延びている。第4補強膜が第3補強膜と連続して延びる場合、第4補強膜及び第3補強膜は、第2端面、第2側面、及び第1端面に亘って延びている。   Preferably, the fourth reinforcing film extends continuously with at least one of the second reinforcing film and the third reinforcing film. When the fourth reinforcing film extends continuously with the second reinforcing film, the fourth reinforcing film and the second reinforcing film extend over the second side surface, the second end surface, and the first side surface. When the fourth reinforcing film extends continuously with the third reinforcing film, the fourth reinforcing film and the third reinforcing film extend over the second end surface, the second side surface, and the first end surface.

好ましくは、第1から第4補強膜は、緻密質材料によって形成される。   Preferably, the first to fourth reinforcing films are made of a dense material.

本発明によれば、燃料電池セルの支持基板の角部の欠けを抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the chip | tip of the corner | angular part of the support substrate of a fuel cell can be suppressed.

燃料電池スタックの斜視図。The perspective view of a fuel cell stack. 燃料電池スタックの断面図。Sectional drawing of a fuel cell stack. 燃料マニホールドの斜視図。The perspective view of a fuel manifold. 燃料電池セルの斜視図。The perspective view of a fuel cell. 燃料電池セルの断面図。Sectional drawing of a fuel cell. 燃料電池セルの基端側の断面図。Sectional drawing of the base end side of a fuel cell. 燃料電池セルと燃料マニホールドとの接合を示す図。The figure which shows joining of a fuel battery cell and a fuel manifold. 空気の供給方法を示す図。The figure which shows the supply method of air. 燃料電池セル内を流れる電流を示す図。The figure which shows the electric current which flows through the inside of a fuel cell. 燃料電池セルの製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of a fuel cell. 燃料電池セルの製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of a fuel cell. 燃料電池セルの製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of a fuel cell. 燃料電池セルの製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of a fuel cell. 燃料電池セルの製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of a fuel cell. 燃料電池セルの製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of a fuel cell. 燃料電池セルの製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of a fuel cell. 変形例に係る燃料電池セルの斜視図。The perspective view of the fuel cell concerning a modification.

以下、本発明に係る燃料電池セルを用いた燃料電池スタックの実施形態について図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, embodiments of a fuel cell stack using fuel cells according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1及び図2に示すように、燃料電池スタック100は、燃料マニホールド200と、複数の燃料電池セル301と、を備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell stack 100 includes a fuel manifold 200 and a plurality of fuel cells 301.

[燃料マニホールド]
図3に示すように、燃料マニホールド200は、燃料ガスを各燃料電池セル301に分配するように構成されている。燃料マニホールド200は、中空状であり、内部空間を有している。燃料マニホールド200の内部空間には、導入管201を介して燃料ガスが供給される。燃料マニホールド200は、互いに間隔をあけて並ぶ複数の貫通孔202を有している。各貫通孔202は、燃料マニホールド200の天板203に形成されている。各貫通孔202は、燃料マニホールド200の内部空間と外部とを連通する。
[Fuel manifold]
As shown in FIG. 3, the fuel manifold 200 is configured to distribute the fuel gas to the fuel cells 301. The fuel manifold 200 is hollow and has an internal space. Fuel gas is supplied to the internal space of the fuel manifold 200 through the introduction pipe 201. The fuel manifold 200 has a plurality of through holes 202 arranged at intervals. Each through hole 202 is formed in the top plate 203 of the fuel manifold 200. Each through hole 202 communicates the internal space of the fuel manifold 200 with the outside.

[燃料電池セル]
図2に示すように、各燃料電池セル301は、燃料マニホールド200から延びている。詳細には、各燃料電池セル301は、燃料マニホールド200の天板203から上方(x軸方向)に延びている。すなわち、各燃料電池セル301の長手方向(x軸方向)は、上方に延びている。燃料電池セル301の基端部が貫通孔202に挿入されている。図4に示すように、燃料電池セル301は、複数の発電素子部10と、支持基板20とを備えている。
[Fuel battery cell]
As shown in FIG. 2, each fuel cell 301 extends from the fuel manifold 200. Specifically, each fuel cell 301 extends upward (x-axis direction) from the top plate 203 of the fuel manifold 200. That is, the longitudinal direction (x-axis direction) of each fuel cell 301 extends upward. The base end portion of the fuel cell 301 is inserted into the through hole 202. As shown in FIG. 4, the fuel battery cell 301 includes a plurality of power generation element units 10 and a support substrate 20.

[支持基板]
支持基板20は、支持基板20の長手方向(x軸方向)に沿って延びる複数のガス流路21を内部に有している。各ガス流路21は、支持基板20の基端側から先端側に向かって延びている。各ガス流路21は、互いに実質的に平行に延びている。なお、基端側とは、ガス流路のガス供給側を意味する。具体的には、燃料マニホールド200に燃料電池セル301を取り付けた場合において、その燃料マニホールド200に近い側を意味する。また、先端側とは、ガス流路のガス供給側とは反対側を意味する。具体的には、燃料電池セル301を燃料マニホールド200に取り付けた場合において、その燃料マニホールド200から遠い側を意味する。例えば、本実施形態の図2では、下側が基端側であり、上側が先端側となる。
[Support substrate]
The support substrate 20 has a plurality of gas passages 21 extending along the longitudinal direction (x-axis direction) of the support substrate 20. Each gas flow path 21 extends from the proximal end side of the support substrate 20 toward the distal end side. Each gas channel 21 extends substantially parallel to each other. The base end side means the gas supply side of the gas flow path. Specifically, when the fuel battery cell 301 is attached to the fuel manifold 200, it means the side close to the fuel manifold 200. Further, the tip side means the side opposite to the gas supply side of the gas flow path. Specifically, when the fuel cell 301 is attached to the fuel manifold 200, it means the side far from the fuel manifold 200. For example, in FIG. 2 of the present embodiment, the lower side is the proximal end side, and the upper side is the distal end side.

支持基板20は、板状であって、第1主面23a、第2主面23b、第1側面24a、第2側面24b、第1端面25a、及び第2端面25bを有している。第1主面23a及び第2主面23bは、支持基板20の厚さ方向(z軸方向)において、互いに反対を向いている。第1側面24a及び第2側面24bは、支持基板20の幅方向(y軸方向)において、互いに反対を向いている。第1側面24a及び第2側面24bは、外方に膨出している。支持基板20の長手方向視(x軸方向視)において、第1側面24a及び第2側面24bは円弧状である。   The support substrate 20 is plate-shaped and has a first main surface 23a, a second main surface 23b, a first side surface 24a, a second side surface 24b, a first end surface 25a, and a second end surface 25b. The first main surface 23a and the second main surface 23b face each other in the thickness direction (z-axis direction) of the support substrate 20. The first side surface 24 a and the second side surface 24 b face each other in the width direction (y-axis direction) of the support substrate 20. The first side surface 24a and the second side surface 24b bulge outward. The first side surface 24a and the second side surface 24b have an arc shape when the support substrate 20 is viewed in the longitudinal direction (viewed in the x-axis direction).

第1端面25a及び第2端面25bは、支持基板20の長さ方向(x軸方向)において、互いに反対を向いている。第1端面25aにおいて、ガス流路21のガス供給口が開口している。また、第2端面25bにおいて、ガス流路21のガス排出口が開口している。   The first end surface 25a and the second end surface 25b face each other in the length direction (x-axis direction) of the support substrate 20. In the first end face 25a, the gas supply port of the gas flow path 21 is opened. Moreover, the gas exhaust port of the gas flow path 21 is opened in the second end face 25b.

図5に示すように、支持基板20は、複数の第1凹部22を有している。各第1凹部22は、支持基板20の第1主面23a及び第2主面23bに形成されている。各第1凹部22は支持基板20の長手方向において互いに間隔をあけて配置されている。なお、各第1凹部22は、支持基板20の幅方向(y軸方向)の両端部には形成されていない。   As shown in FIG. 5, the support substrate 20 has a plurality of first recesses 22. Each first recess 22 is formed in the first main surface 23 a and the second main surface 23 b of the support substrate 20. The first recesses 22 are arranged at intervals in the longitudinal direction of the support substrate 20. Each first recess 22 is not formed at both ends of the support substrate 20 in the width direction (y-axis direction).

支持基板20は、電子伝導性を有さない多孔質の材料によって構成される。支持基板20は、例えば、CSZ(カルシア安定化ジルコニア)から構成され得る。或いは、支持基板20は、NiO(酸化ニッケル)とYSZ(8YSZ)(イットリア安定化ジルコニア)とから構成されてもよいし、NiO(酸化ニッケル)とY(イットリア)とから構成されてもよいし、MgO(酸化マグネシウム)とMgAl(マグネシアアルミナスピネル)とから構成されてもよい。支持基板20の気孔率は、例えば、20〜60%程度である。 The support substrate 20 is made of a porous material that does not have electronic conductivity. The support substrate 20 can be made of, for example, CSZ (calcia stabilized zirconia). Alternatively, the support substrate 20 may be made of NiO (nickel oxide) and YSZ (8YSZ) (yttria-stabilized zirconia), or made of NiO (nickel oxide) and Y 2 O 3 (yttria). Alternatively, MgO (magnesium oxide) and MgAl 2 O 4 (magnesia alumina spinel) may be used. The porosity of the support substrate 20 is, for example, about 20 to 60%.

[発電素子部]
各発電素子部10は、支持基板20の第1主面23a及び第2主面23bに支持されている。なお、各発電素子部10は、支持基板20の第1主面23a又は第2主面23bのどちらか一方のみに支持されていてもよい。各発電素子部10は、支持基板20の長手方向において、互いに間隔をあけて配置されている。すなわち、本実施形態に係る燃料電池セル301は、いわゆる横縞型の燃料電池セルである。長手方向に隣り合う発電素子部10は、インターコネクタ31によって互いに電気的に接続されている。
[Power generation element]
Each power generation element unit 10 is supported by the first main surface 23 a and the second main surface 23 b of the support substrate 20. Each power generation element unit 10 may be supported by only one of the first main surface 23a and the second main surface 23b of the support substrate 20. The power generation element units 10 are arranged at intervals in the longitudinal direction of the support substrate 20. That is, the fuel cell 301 according to the present embodiment is a so-called horizontal stripe fuel cell. The power generating element portions 10 adjacent in the longitudinal direction are electrically connected to each other by an interconnector 31.

発電素子部10は、燃料極4、電解質5、及び空気極6を有している。また、発電素子部10は、反応防止膜7をさらに有している。   The power generation element unit 10 includes a fuel electrode 4, an electrolyte 5, and an air electrode 6. In addition, the power generation element unit 10 further includes a reaction preventing film 7.

[燃料極]
燃料極4は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。燃料極4は、燃料極集電部41と燃料極活性部42とを有する。
[Fuel electrode]
The fuel electrode 4 is a fired body made of a porous material having electron conductivity. The fuel electrode 4 includes a fuel electrode current collector 41 and a fuel electrode active part 42.

[燃料極集電部]
燃料極集電部41は、第1凹部22内に配置されている。詳細には、燃料極集電部41は、第1凹部22内に充填されており、第1凹部22と同様の外形を有する。燃料極集電部41は、第2凹部411及び第3凹部412を有している。第2凹部411内には、燃料極活性部42が配置されている。また、第3凹部412には、インターコネクタ31が配置されている。
[Fuel electrode current collector]
The fuel electrode current collector 41 is disposed in the first recess 22. Specifically, the fuel electrode current collector 41 is filled in the first recess 22 and has the same outer shape as the first recess 22. The fuel electrode current collector 41 has a second recess 411 and a third recess 412. A fuel electrode active portion 42 is disposed in the second recess 411. Further, the interconnector 31 is disposed in the third recess 412.

燃料極集電部41は、電子伝導性を有する。燃料極集電部41は、燃料極活性部42よりも高い電子伝導性を有していることが好ましい。燃料極集電部41は、酸素イオン伝導性を有していてもよいし、有していなくてもよい。   The fuel electrode current collector 41 has electronic conductivity. The fuel electrode current collector 41 preferably has higher electron conductivity than the fuel electrode active part 42. The fuel electrode current collector 41 may or may not have oxygen ion conductivity.

燃料極集電部41は、例えば、NiO(酸化ニッケル)とYSZ(8YSZ)(イットリア安定化ジルコニア)とから構成され得る。或いは、燃料極集電部41は、NiO(酸化ニッケル)とY(イットリア)とから構成されてもよいし、NiO(酸化ニッケル)とCSZ(カルシア安定化ジルコニア)とから構成されてもよい。燃料極集電部41の厚さ、及び第1凹部22の深さは、50〜500μm程度である。 The fuel electrode current collector 41 can be composed of, for example, NiO (nickel oxide) and YSZ (8YSZ) (yttria stabilized zirconia). Alternatively, the fuel electrode current collector 41 may be composed of NiO (nickel oxide) and Y 2 O 3 (yttria), or composed of NiO (nickel oxide) and CSZ (calcia stabilized zirconia). Also good. The thickness of the fuel electrode current collector 41 and the depth of the first recess 22 are about 50 to 500 μm.

[燃料極活性部]
燃料極活性部42は、酸素イオン伝導性を有するとともに、電子伝導性を有する。燃料極活性部42は、燃料極集電部41よりも酸素イオン伝導性を有する物質の含有率が大きい。詳細には、燃料極活性部42における、気孔部分を除いた全体積に対する酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合は、燃料極集電部41における、気孔部分を除いた全体積に対する酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合よりも大きい。
[Fuel electrode active part]
The fuel electrode active portion 42 has oxygen ion conductivity and electronic conductivity. The anode active part 42 has a higher content of oxygen ion conductive material than the anode current collector 41. Specifically, the volume ratio of the substance having oxygen ion conductivity with respect to the total volume excluding the pore portion in the fuel electrode active portion 42 is determined by the oxygen ion conduction in the total volume excluding the pore portion in the fuel electrode current collector 41. It is larger than the volume ratio of the substance having the property.

燃料極活性部42は、例えば、NiO(酸化ニッケル)とYSZ(8YSZ)(イットリア安定化ジルコニア)とから構成され得る。或いは、燃料極活性部42は、NiO(酸化ニッケル)とGDC(ガドリニウムドープセリア)とから構成されてもよい。燃料極活性部42の厚さは、5〜30μmである。   The fuel electrode active part 42 may be composed of, for example, NiO (nickel oxide) and YSZ (8YSZ) (yttria stabilized zirconia). Alternatively, the fuel electrode active part 42 may be composed of NiO (nickel oxide) and GDC (gadolinium-doped ceria). The thickness of the fuel electrode active part 42 is 5 to 30 μm.

[電解質]
電解質5は、燃料極4上を覆うように配置されている。詳細には、電解質5は、あるインターコネクタ31から隣のインターコネクタ31まで長手方向に延びている。すなわち、支持基板20の長手方向(x軸方向)において、電解質5とインターコネクタ31とが交互に連続して配置されている。電解質5は、支持基板20の第1主面23a及び第2主面23bを覆うように構成されている。
[Electrolytes]
The electrolyte 5 is disposed so as to cover the fuel electrode 4. Specifically, the electrolyte 5 extends in the longitudinal direction from one interconnector 31 to the adjacent interconnector 31. That is, the electrolyte 5 and the interconnector 31 are alternately and continuously arranged in the longitudinal direction (x-axis direction) of the support substrate 20. The electrolyte 5 is configured to cover the first main surface 23 a and the second main surface 23 b of the support substrate 20.

電解質5は、イオン伝導性を有し且つ電子伝導性を有さない緻密な材料から構成される焼成体である。電解質5は、例えば、YSZ(8YSZ)(イットリア安定化ジルコニア)から構成され得る。或いは、電解質5は、LSGM(ランタンガレート)から構成されてもよい。電解質5の厚さは、例えば、3〜50μm程度である。   The electrolyte 5 is a fired body made of a dense material that has ionic conductivity and no electronic conductivity. The electrolyte 5 can be made of, for example, YSZ (8YSZ) (yttria stabilized zirconia). Or the electrolyte 5 may be comprised from LSGM (lanthanum gallate). The thickness of the electrolyte 5 is, for example, about 3 to 50 μm.

[反応防止膜]
反応防止膜7は、緻密な材料から構成される焼成体である。反応防止膜7は、電解質5と空気極活性部61との間に配置されている。反応防止膜7は、電解質5内のYSZと空気極6内のSrとが反応して電解質5と空気極6との界面に電気抵抗が大きい反応層が形成される現象の発生を抑制するために設けられている。
[Reaction prevention film]
The reaction preventing film 7 is a fired body composed of a dense material. The reaction preventing film 7 is disposed between the electrolyte 5 and the air electrode active part 61. The reaction preventing film 7 suppresses occurrence of a phenomenon in which YSZ in the electrolyte 5 and Sr in the air electrode 6 react to form a reaction layer having a large electric resistance at the interface between the electrolyte 5 and the air electrode 6. Is provided.

反応防止膜7は、希土類元素を含むセリアを含んだ材料から構成されている。反応防止膜7は、例えば、GDC=(Ce,Gd)O(ガドリニウムドープセリア)から構成され得る。反応防止膜7の厚さは、例えば、3〜50μm程度である。 The reaction preventing film 7 is made of a material containing ceria containing a rare earth element. The reaction preventing film 7 can be made of, for example, GDC = (Ce, Gd) O 2 (gadolinium-doped ceria). The thickness of the reaction preventing film 7 is, for example, about 3 to 50 μm.

[空気極]
空気極6は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。空気極6は、電解質5を基準にして、燃料極4と反対側に配置されている。空気極6は、空気極活性部61と空気極集電部62とを有している。
[Air electrode]
The air electrode 6 is a fired body composed of a porous material having electron conductivity. The air electrode 6 is disposed on the opposite side of the fuel electrode 4 with respect to the electrolyte 5. The air electrode 6 includes an air electrode active part 61 and an air electrode current collector 62.

[空気極活性部]
空気極活性部61は、反応防止膜7上に配置されている。空気極活性部61は、酸素イオン伝導性を有するとともに、電子伝導性を有する。空気極活性部61は、空気極集電部62よりも酸素イオン伝導性を有する物質の含有率が大きい。詳細には、空気極活性部61おける、気孔部分を除いた全体積に対する酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合は、空気極集電部62における、気孔部分を除いた全体積に対する酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合よりも大きい。
[Air electrode active part]
The air electrode active part 61 is disposed on the reaction preventing film 7. The air electrode active part 61 has oxygen ion conductivity and electron conductivity. The air electrode active part 61 has a higher content of a substance having oxygen ion conductivity than the air electrode current collecting part 62. Specifically, the volume ratio of the substance having oxygen ion conductivity with respect to the total volume excluding the pore portion in the air electrode active portion 61 is determined by the oxygen ion conductivity in the air electrode current collector 62 with respect to the total volume excluding the pore portion. It is larger than the volume ratio of the substance having properties.

空気極活性部61は、例えば、LSCF=(La,Sr)(Co,Fe)O(ランタンストロンチウムコバルトフェライト)から構成され得る。或いは、空気極活性部61は、LSF=(La,Sr)FeO(ランタンストロンチウムフェライト)、LNF=La(Ni,Fe)O(ランタンニッケルフェライト)、又は、LSC=(La,Sr)CoO(ランタンストロンチウムコバルタイト)等から構成されてもよい。空気極活性部61は、LSCFから構成される第1層(内側層)とLSCから構成される第2層(外側層)との2層によって構成されてもよい。空気極活性部61の厚さは、例えば、10〜100μmである。 The air electrode active part 61 can be composed of, for example, LSCF = (La, Sr) (Co, Fe) O 3 (lanthanum strontium cobalt ferrite). Alternatively, the air electrode active part 61 may have LSF = (La, Sr) FeO 3 (lanthanum strontium ferrite), LNF = La (Ni, Fe) O 3 (lanthanum nickel ferrite), or LSC = (La, Sr) CoO. 3 (lanthanum strontium cobaltite) or the like. The air electrode active part 61 may be configured by two layers of a first layer (inner layer) composed of LSCF and a second layer (outer layer) composed of LSC. The thickness of the air electrode active part 61 is, for example, 10 to 100 μm.

[空気極集電部]
空気極集電部62は、空気極活性部61上に配置されている。また、空気極集電部62は、空気極活性部61から、隣の発電素子部に向かって延びている。なお、燃料極集電部41と空気極集電部62とは、発電領域から互いに反対側に延びている。なお、発電領域とは、燃料極活性部42と電解質5と空気極活性部61とが重複する領域である。
[Air electrode current collector]
The air electrode current collector 62 is disposed on the air electrode active part 61. The air electrode current collector 62 extends from the air electrode active part 61 toward the adjacent power generation element part. The fuel electrode current collector 41 and the air electrode current collector 62 extend from the power generation region to opposite sides. The power generation region is a region where the fuel electrode active part 42, the electrolyte 5, and the air electrode active part 61 overlap.

空気極集電部62は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。空気極集電部62は、空気極活性部61よりも高い電子伝導性を有していることが好ましい。空気極集電部62は、酸素イオン伝導性を有していてもよいし、有していなくてもよい。   The air electrode current collector 62 is a fired body made of a porous material having electronic conductivity. The air electrode current collector 62 preferably has higher electron conductivity than the air electrode active part 61. The air electrode current collector 62 may or may not have oxygen ion conductivity.

空気極集電部62は、例えば、LSCF=(La,Sr)(Co,Fe)O(ランタンストロンチウムコバルトフェライト)から構成され得る。或いは、空気極集電部62は、LSC=(La,Sr)CoO(ランタンストロンチウムコバルタイト)から構成されてもよい。或いは、空気極集電部62は、Ag(銀)、Ag−Pd(銀パラジウム合金)から構成されてもよい。空気極集電部62の厚さは、例えば、50〜500μm程度である。 The air electrode current collector 62 can be made of, for example, LSCF = (La, Sr) (Co, Fe) O 3 (lanthanum strontium cobalt ferrite). Alternatively, the air electrode current collector 62 may be made of LSC = (La, Sr) CoO 3 (lanthanum strontium cobaltite). Or the air electrode current collection part 62 may be comprised from Ag (silver) and Ag-Pd (silver palladium alloy). The thickness of the air electrode current collector 62 is, for example, about 50 to 500 μm.

[インターコネクタ]
インターコネクタ31は、支持基板20の長手方向(x軸方向)に隣り合う発電素子部10を電気的に接続するように構成されている。詳細には、一方の発電素子部10の空気極集電部62は、他方の発電素子部10に向かって延びている。また、他方の発電素子部10の燃料極集電部41は、一方の発電素子部10に向かって延びている。そして、インターコネクタ31は、一方の発電素子部10の空気極集電部62と、他方の発電素子部10の燃料極集電部41とを電気的に接続している。インターコネクタ31は、燃料極集電部41の第3凹部412内に配置されている。詳細には、インターコネクタ31は、第3凹部412内に埋設されている。
[Interconnector]
The interconnector 31 is configured to electrically connect the power generating element portions 10 adjacent in the longitudinal direction (x-axis direction) of the support substrate 20. Specifically, the air electrode current collector 62 of one power generation element unit 10 extends toward the other power generation element unit 10. Further, the fuel electrode current collector 41 of the other power generating element unit 10 extends toward the one power generating element unit 10. The interconnector 31 electrically connects the air electrode current collector 62 of one power generating element unit 10 and the fuel electrode current collector 41 of the other power generating element unit 10. The interconnector 31 is disposed in the third recess 412 of the fuel electrode current collector 41. Specifically, the interconnector 31 is embedded in the third recess 412.

インターコネクタ31は、電子伝導性を有する緻密な材料から構成される焼成体である。インターコネクタ31は、例えば、LaCrO(ランタンクロマイト)から構成され得る。或いは、インターコネクタ31は、(Sr,La)TiO(ストロンチウムチタネート)から構成されてもよい。インターコネクタ31の厚さは、例えば、10〜100μmである。 The interconnector 31 is a fired body composed of a dense material having electronic conductivity. The interconnector 31 can be made of, for example, LaCrO 3 (lanthanum chromite). Alternatively, the interconnector 31 may be made of (Sr, La) TiO 3 (strontium titanate). The thickness of the interconnector 31 is, for example, 10 to 100 μm.

[補強膜]
図4に示すように、燃料電池セル301は、第1補強膜8a、第2補強膜8b、第3補強膜8c、第4補強膜8dを有している。第1〜第4補強膜8a〜8dは、支持基板20よりも緻密である。好ましくは、第1〜第4補強膜8a〜8dは、緻密質材料から形成されている。例えば、第1〜第4補強膜8a〜8dの気孔率は、10%以下程度とすることができる。補強膜8は、支持基板20と同じ主成分を有していることが好ましい。補強膜8は、例えば、MgO、Y、又はMgAlなどによって構成され得る。第1〜第4補強膜8a〜8dの厚さは、3〜100μm程度とすることができる。
[Reinforcing membrane]
As shown in FIG. 4, the fuel cell 301 includes a first reinforcing film 8a, a second reinforcing film 8b, a third reinforcing film 8c, and a fourth reinforcing film 8d. The first to fourth reinforcing films 8 a to 8 d are denser than the support substrate 20. Preferably, the first to fourth reinforcing films 8a to 8d are formed from a dense material. For example, the porosity of the first to fourth reinforcing films 8a to 8d can be about 10% or less. The reinforcing film 8 preferably has the same main component as the support substrate 20. The reinforcing film 8 can be made of, for example, MgO, Y 2 O 3 , or MgAl 2 O 4 . The thickness of the first to fourth reinforcing films 8a to 8d can be about 3 to 100 μm.

第1補強膜8aは、第1側面24aと第1端面25aとに亘って延びている。このため、第1側面24aと第1端面25aとによって画定される角部は、第1補強膜8aによって覆われている。   The first reinforcing film 8a extends over the first side surface 24a and the first end surface 25a. For this reason, the corner | angular part demarcated by the 1st side surface 24a and the 1st end surface 25a is covered with the 1st reinforcement film | membrane 8a.

第2補強膜8bは、第1側面24aと第2端面25bとに亘って延びている。このため、第1側面24aと第2端面25bとによって画定される角部は、第2補強膜8bによって覆われている。   The second reinforcing film 8b extends over the first side surface 24a and the second end surface 25b. For this reason, the corner defined by the first side surface 24a and the second end surface 25b is covered with the second reinforcing film 8b.

第3補強膜8cは、第2側面24bと第1端面25aとに亘って延びている。このため、第2側面24bと第1端面25aとによって画定される角部は、第3補強膜8cによって覆われている。   The third reinforcing film 8c extends over the second side surface 24b and the first end surface 25a. For this reason, the corner defined by the second side surface 24b and the first end surface 25a is covered with the third reinforcing film 8c.

第4補強膜8dは、第2側面24bと第2端面25bとに亘って延びている。このため、第2側面24bと第2端面25bとによって画定される角部は、第4補強膜8dによって覆われている。   The fourth reinforcing film 8d extends across the second side surface 24b and the second end surface 25b. For this reason, the corner defined by the second side surface 24b and the second end surface 25b is covered with the fourth reinforcing film 8d.

第1補強膜8aは、第2補強膜8bと連続して延びている。すなわち、第1補強膜8aと第2補強膜8bとは一体的に形成されている。第1補強膜8a及び第2補強膜8bは、第1側面24a、第1端面25a、及び第2端面25bに亘って延びている。第1側面24aは、第1補強膜8a及び第2補強膜8bによって全面が覆われている。   The first reinforcing film 8a extends continuously with the second reinforcing film 8b. That is, the first reinforcing film 8a and the second reinforcing film 8b are integrally formed. The first reinforcing film 8a and the second reinforcing film 8b extend across the first side surface 24a, the first end surface 25a, and the second end surface 25b. The entire surface of the first side surface 24a is covered with the first reinforcing film 8a and the second reinforcing film 8b.

第3補強膜8cは、第4補強膜8dと連続して延びている。すなわち、第3補強膜8cと第4補強膜8dとは、一体的に形成されている。第3補強膜8c及び第4補強膜8dは、第2側面24b、第1端面25a、及び第2端面25bに亘って延びている。第2側面24bは、第3補強膜8c及び第4補強膜8dによって全面が覆われている。   The third reinforcing film 8c extends continuously with the fourth reinforcing film 8d. That is, the third reinforcing film 8c and the fourth reinforcing film 8d are integrally formed. The third reinforcing film 8c and the fourth reinforcing film 8d extend over the second side face 24b, the first end face 25a, and the second end face 25b. The second side surface 24b is entirely covered with the third reinforcing film 8c and the fourth reinforcing film 8d.

[集電部材]
以上のように構成された燃料電池セル301は、隣り合う燃料電池セル301と、集電部材302によって電気的に接続されている。図2に示すように、集電部材302は、一対の燃料電池セル301間に配置されている。そして、集電部材302は、厚さ方向(z軸方向)において隣り合う燃料電池セル301同士を電気的に接続するよう、導電性を有している。詳細には、集電部材302は、燃料電池セル301の基端側において、隣り合う燃料電池セル301同士を接続している。集電部材302は、基端側発電素子部10aよりも基端側に配置されている。詳細には、図6に示すように、集電部材302は、基端側発電素子部10aから延びる空気極集電部62上に配置されている。
[Current collecting member]
The fuel cell 301 configured as described above is electrically connected to the adjacent fuel cell 301 by the current collecting member 302. As shown in FIG. 2, the current collecting member 302 is disposed between the pair of fuel cells 301. And the current collection member 302 has electroconductivity so that the fuel cell 301 adjacent in the thickness direction (z-axis direction) may be electrically connected. Specifically, the current collecting member 302 connects adjacent fuel cells 301 on the base end side of the fuel cells 301. The current collecting member 302 is disposed on the base end side with respect to the base end side power generation element portion 10a. Specifically, as shown in FIG. 6, the current collecting member 302 is disposed on the air electrode current collecting portion 62 extending from the proximal end side power generation element portion 10 a.

集電部材302は、例えば、直方体状又は円柱状などのようなブロック状である。集電部材302は、例えば、酸化物セラミックスの焼成体で構成されている。このような酸化物セラミックスとしては、例えば、ペロブスカイト酸化物、又はスピネル酸化物などが挙げられる。ペロブスカイト酸化物としては、例えば、(La,Sr)MnO、又は(La,Sr)(Co,Fe)O等が挙げられる。スピネル酸化物としては、例えば、(Mn,Co)、又は(Mn,Fe)等が挙げられる。この集電部材302は、例えば、可撓性を有していない。なお、集電部材302は、金属板などによって形成されていてもよい。 The current collecting member 302 has, for example, a block shape such as a rectangular parallelepiped shape or a cylindrical shape. The current collecting member 302 is made of, for example, a fired body of oxide ceramics. Examples of such oxide ceramics include perovskite oxide and spinel oxide. Examples of the perovskite oxide include (La, Sr) MnO 3 , (La, Sr) (Co, Fe) O 3, and the like. Examples of the spinel oxide include (Mn, Co) 3 O 4 , (Mn, Fe) 3 O 4, and the like. For example, the current collecting member 302 does not have flexibility. The current collecting member 302 may be formed of a metal plate or the like.

集電部材302は、第1接合材101によって、各燃料電池セル301に接合されている。すなわち、第1接合材101は、各集電部材302と各燃料電池セル301とを接合している。第1接合材101は、例えば、(Mn,Co)、(La,Sr)MnO又は(La,Sr)(Co,Fe)O等よりなる群から選ばれる少なくとも1種である。 The current collecting member 302 is joined to each fuel cell 301 by the first joining material 101. That is, the first bonding material 101 joins each current collecting member 302 and each fuel cell 301. The first bonding material 101 is, for example, at least one selected from the group consisting of (Mn, Co) 3 O 4 , (La, Sr) MnO 3, (La, Sr) (Co, Fe) O 3, and the like. .

図2に示すように、各燃料電池セル301は、燃料マニホールド200に支持されている。詳細には、各燃料電池セル301は、第2接合材102によって、燃料マニホールド200の天板203に固定されている。より詳細には、図7に示すように、各燃料電池セル301の基端部が、燃料マニホールド200の貫通孔202に挿入されている。燃料電池セル301は、貫通孔202に挿入された状態で、第2接合材102によって燃料マニホールド200に固定されている。   As shown in FIG. 2, each fuel cell 301 is supported by the fuel manifold 200. Specifically, each fuel cell 301 is fixed to the top plate 203 of the fuel manifold 200 by the second bonding material 102. More specifically, as shown in FIG. 7, the base end portion of each fuel cell 301 is inserted into the through hole 202 of the fuel manifold 200. The fuel cell 301 is fixed to the fuel manifold 200 by the second bonding material 102 in a state of being inserted into the through hole 202.

第2接合材102は、燃料電池セル301が挿入された状態の貫通孔202内に充填される。すなわち、第2接合材102は、燃料電池セル301の外周面と、貫通孔202を画定する壁面との隙間に充填される。第2接合材102は、例えば、結晶化ガラスである。結晶化ガラスとしては、例えば、SiO−B系、SiO−CaO系、又はSiO−MgO系が採用され得る。なお、本明細書では、結晶化ガラスとは、全体積に対する「結晶相が占める体積」の割合(結晶化度)が60%以上であり、全体積に対する「非晶質相及び不純物が占める体積」の割合が40%未満のガラスを指す。なお、第2接合材102の材料として、非晶質ガラス、ろう材、又はセラミックス等が採用されてもよい。具体的には、第2接合材102は、SiO−MgO−B−Al系及びSiO−MgO−Al−ZnO系よりなる群から選ばれる少なくとも一種である。 The second bonding material 102 is filled in the through hole 202 in a state where the fuel battery cell 301 is inserted. That is, the second bonding material 102 is filled in a gap between the outer peripheral surface of the fuel cell 301 and the wall surface that defines the through hole 202. The second bonding material 102 is, for example, crystallized glass. As the crystallized glass, for example, a SiO 2 —B 2 O 3 system, a SiO 2 —CaO system, or a SiO 2 —MgO system may be employed. In this specification, crystallized glass means that the ratio (crystallinity) of “volume occupied by crystal phase” to the total volume is 60% or more, and “volume occupied by amorphous phase and impurities relative to the total volume”. "Indicates a glass having a ratio of less than 40%. As the material of the second bonding material 102, amorphous glass, brazing material, ceramics, or the like may be employed. Specifically, the second bonding material 102 is at least one selected from the group consisting of SiO 2 —MgO—B 2 O 5 —Al 2 O 3 and SiO 2 —MgO—Al 2 O 3 —ZnO. .

燃料マニホールド200から突出している各燃料電池セル301の長手方向(x軸方向)の長さは、100〜300mm程度とすることができる。また、各燃料電池セル301は、燃料電池セル301の厚さ方向(z軸方向)に間隔をあけて並んでいる。この燃料電池セル301同士の間隔は、1〜5mm程度とすることができる。   The length of each fuel cell 301 protruding from the fuel manifold 200 in the longitudinal direction (x-axis direction) can be about 100 to 300 mm. The fuel cells 301 are arranged at intervals in the thickness direction (z-axis direction) of the fuel cells 301. The interval between the fuel cells 301 can be about 1 to 5 mm.

[発電方法]
以上のように構成された燃料電池スタック100は、次のようにして発電する。燃料マニホールド200を介して各燃料電池セル301のガス流路21内に燃料ガス(水素ガス等)を流すとともに、支持基板20の両面を酸素を含むガス(空気等)に曝す。
[Power generation method]
The fuel cell stack 100 configured as described above generates power as follows. A fuel gas (hydrogen gas or the like) is caused to flow into the gas flow path 21 of each fuel cell 301 through the fuel manifold 200, and both surfaces of the support substrate 20 are exposed to a gas (air or the like) containing oxygen.

酸素を含むガスは、例えば、図8に示すように、支持基板20の幅方向(y軸方向)に沿って流れるように、基端側発電素子部10aよりも基端側に供給される。詳細には、燃料電池スタック100は、ガス供給部材400をさらに有している。ガス供給部材400は、各燃料電池セル301の間において、空気などのガスを供給するように構成されている。なお、ガス供給部材400から供給されたガスが効率的に上方へ流れるよう、案内板401がガス供給部材400と反対側に設置されていてもよい。案内板401は、平板状であって、燃料電池セル301の長手方向に延びるとともに、燃料電池セル301の厚さ方向に延びている。   For example, as shown in FIG. 8, the oxygen-containing gas is supplied to the base end side from the base end side power generation element portion 10 a so as to flow along the width direction (y-axis direction) of the support substrate 20. Specifically, the fuel cell stack 100 further includes a gas supply member 400. The gas supply member 400 is configured to supply a gas such as air between the fuel cells 301. Note that the guide plate 401 may be installed on the opposite side of the gas supply member 400 so that the gas supplied from the gas supply member 400 efficiently flows upward. The guide plate 401 has a flat plate shape and extends in the longitudinal direction of the fuel cell 301 and also extends in the thickness direction of the fuel cell 301.

以上のように、燃料ガス、及び酸素を含むガスを供給された各発電素子部10において、電解質5の両側面間に生じる酸素分圧差によって起電力が発生する。この燃料電池スタック100を外部の負荷に接続すると、空気極6において下記(1)式に示す電気化学反応が起こり、燃料極4において下記(2)式に示す電気化学反応が起こり、電流が流れる。
(1/2)・O+2e→O …(1)
+O →HO+2e …(2)
発電状態においては、電流は、図9において矢印で示すように流れる。
As described above, in each power generation element unit 10 supplied with the fuel gas and the gas containing oxygen, an electromotive force is generated due to an oxygen partial pressure difference generated between both side surfaces of the electrolyte 5. When this fuel cell stack 100 is connected to an external load, an electrochemical reaction represented by the following formula (1) occurs in the air electrode 6, and an electrochemical reaction represented by the following formula (2) occurs in the fuel electrode 4, causing a current to flow. .
(1/2) · O 2 + 2e → O 2 (1)
H 2 + O 2 → H 2 O + 2e (2)
In the power generation state, current flows as shown by arrows in FIG.

[製造方法]
次に、上述したように構成された燃料電池セルの製造方法について説明する。図10から図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示している。
[Production method]
Next, a method for manufacturing the fuel battery cell configured as described above will be described. 10 to 16, “g” at the end of the reference numeral of each member indicates that the member is not fired.

まず、図10に示すように、支持基板の成形体20gを作製する。この支持基板の成形体20gは、例えば、支持基板20の材料(例えば、CSZ)の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、押し出し成形、及び切削等の手法を利用して作製され得る。   First, as shown in FIG. 10, a support substrate molded body 20g is prepared. The support substrate molded body 20g is produced by using a method such as extrusion molding or cutting using a slurry obtained by adding a binder or the like to the material of the support substrate 20 (for example, CSZ). Can be done.

支持基板の成形体20gが作製されると、次に、図11に示すように、支持基板の成形体20gの第1及び第2主面23a、23bに形成された各第1凹部22に、燃料極集電部の成形体41gを充填する。燃料極集電部の成形体41gは、例えば、上述した燃料極集電部41の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって作製される。   When the support substrate molded body 20g is manufactured, next, as shown in FIG. 11, each first recess 22 formed in the first and second main surfaces 23a, 23b of the support substrate molded body 20g The compact 41g of the fuel electrode current collector is filled. The molded body 41g of the fuel electrode current collector is produced by, for example, a printing method using a slurry obtained by adding a binder or the like to the powder of the material of the fuel electrode current collector 41 described above.

次に、図12に示すように、燃料極集電部の成形体41gの各第2凹部411内に、燃料極活性部の成形膜42gを形成する。この成形膜42gは、例えば、上述した燃料極活性部42の材料の粉末にバインダーなどを添加して得られるスラリーを用いて、印刷法などによって形成される。   Next, as shown in FIG. 12, a molded film 42 g of the fuel electrode active portion is formed in each second recess 411 of the molded body 41 g of the fuel electrode current collector. The formed film 42g is formed by, for example, a printing method using a slurry obtained by adding a binder or the like to the powder of the material for the fuel electrode active portion 42 described above.

また、各燃料極集電部の成形体41gの各第3凹部412内に、インターコネクタの成形膜31gを形成する。各インターコネクタの成形膜31gは、例えば、上述したインターコネクタ31の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって形成される。   Also, an interconnector molded film 31g is formed in each third recess 412 of the molded body 41g of each fuel electrode current collector. The molded film 31g of each interconnector is formed by, for example, a printing method using a slurry obtained by adding a binder or the like to the powder of the material of the interconnector 31 described above.

次に、図13に示すように、燃料極活性部の成形膜42g上に、電解質の成形膜5gを形成する。詳細には、電解質の成形膜5gの先端部は、インターコネクタの成形膜31g上に配置されている。また、別の電解質の成形膜5gの基端部も、同じインターコネクタの成形膜31g上に配置されている。これによって、燃料極集電部の成形体41g、及び燃料極活性部の成形膜42gが形成された状態の支持基板の成形体20gの第1及び第2主面23a、23bは、インターコネクタの成形膜31g、及び電解質の成形膜5gによって覆われている。電解質の成形膜5gは、例えば、上述した電解質5の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法、又はディッピング法等によって形成される。   Next, as shown in FIG. 13, an electrolyte molding film 5g is formed on the molding film 42g of the fuel electrode active portion. Specifically, the tip of the electrolyte molding film 5g is disposed on the interconnector molding film 31g. The base end portion of another electrolyte molding film 5g is also disposed on the molding film 31g of the same interconnector. Thereby, the first and second main surfaces 23a and 23b of the molded body 20g of the support substrate in a state where the molded body 41g of the fuel electrode current collector and the molded film 42g of the fuel electrode active section are formed are It is covered with a molding film 31g and an electrolyte molding film 5g. The electrolyte molded film 5g is formed by, for example, a printing method or a dipping method using a slurry obtained by adding a binder or the like to the powder of the material of the electrolyte 5 described above.

次に、図14に示すように、電解質の成形膜5g上に、反応防止膜の成形膜7gを形成する。各反応防止膜の成形膜7gは、例えば、上述した反応防止膜7の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって形成される。   Next, as shown in FIG. 14, a reaction preventive film 7g is formed on the electrolyte film 5g. The molded film 7g of each reaction preventing film is formed by, for example, a printing method using a slurry obtained by adding a binder or the like to the powder of the material of the reaction preventing film 7 described above.

次に、第1〜第4補強膜の成形膜を形成する。各補強膜の成形膜は、例えば、上述した第1〜第4補強膜の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって形成される。   Next, a molded film of the first to fourth reinforcing films is formed. The molded film of each reinforcing film is formed by, for example, a printing method using a slurry obtained by adding a binder or the like to the powder of the material of the first to fourth reinforcing films described above.

そして、このように種々の成形膜が形成された状態の支持基板の成形体20gを、空気中にて1200〜1500℃程度で1〜5時間程度焼成する。これにより、空気極6が形成されていない状態の燃料電池セルが得られる。   Then, 20 g of the support substrate molded body in which various molded films are thus formed is fired in air at about 1200 to 1500 ° C. for about 1 to 5 hours. Thereby, the fuel battery cell in the state where the air electrode 6 is not formed is obtained.

次に、図15に示すように、各反応防止膜7上に、空気極活性部の成形膜61gを形成する。各空気極活性部の成形膜61gは、例えば、上述した空気極活性部61の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって形成される。   Next, as shown in FIG. 15, a forming film 61 g of the air electrode active portion is formed on each reaction preventing film 7. The molded film 61g of each air electrode active portion is formed by a printing method or the like using a slurry obtained by adding a binder or the like to the powder of the material of the air electrode active portion 61 described above.

次に、図16に示すように、空気極活性部の成形膜61g上に、空気極集電部の成形膜62gを形成する。詳細には、空気極集電部の成形膜62gは、空気極活性部の成形膜61gから隣の発電素子部に向かって延びるように形成される。また、基端側発電素子部10aの空気極集電部の成形膜62gは、空気極活性部の成形膜61gから基端側に向かって延びている。各空気極集電部の成形膜62gは、例えば、上述した空気極集電部62の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって形成される。   Next, as shown in FIG. 16, a forming film 62g of the air electrode current collector is formed on the forming film 61g of the air electrode active part. Specifically, the molding film 62g of the air electrode current collector is formed to extend from the molding film 61g of the air electrode active part toward the adjacent power generation element part. Further, the molding film 62g of the air electrode current collector of the base end side power generation element unit 10a extends from the molding film 61g of the air electrode active part toward the base end side. The molded film 62g of each air electrode current collector is formed by, for example, a printing method using a slurry obtained by adding a binder or the like to the powder of the material of the air electrode current collector 62 described above.

そして、このように空気極の成形膜61g、62gが形成された状態の支持基板20を、空気中にて800〜1200℃程度で1〜5時間程度焼成する。これによって、燃料電池セル301が完成する。   The support substrate 20 in which the air electrode forming films 61g and 62g are thus formed is baked in the air at about 800 to 1200 ° C. for about 1 to 5 hours. Thereby, the fuel cell 301 is completed.

[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
[Modification]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various change is possible unless it deviates from the meaning of this invention.

変形例1
上記実施形態では、燃料極集電部41が第2凹部411及び第3凹部412を有しているが、燃料極集電部41の構成はこれに限定されない。例えば、燃料極集電部41は第2凹部411及び第3凹部412などの凹部を有していなくてもよい。この場合、燃料極活性部42は、燃料極集電部41上に形成されており、燃料極集電部41に埋設されていない。また、インターコネクタ31は、燃料極集電部41上に形成されており、燃料極集電部41に埋設されていない。
Modification 1
In the above embodiment, the fuel electrode current collector 41 has the second recess 411 and the third recess 412, but the configuration of the fuel electrode current collector 41 is not limited to this. For example, the fuel electrode current collector 41 may not have concave portions such as the second concave portion 411 and the third concave portion 412. In this case, the anode active portion 42 is formed on the anode current collector 41 and is not embedded in the anode current collector 41. The interconnector 31 is formed on the anode current collector 41 and is not embedded in the anode current collector 41.

変形例2
図17に示すように、第1補強膜8aと第3補強膜8cとが互いに連続して延びていてもよい。すなわち、第1補強膜8aと第3補強膜8cとは一体的に形成されている。第1端面25aは、第1補強膜8a及び第3補強膜8cによって全面が覆われている。なお、第1補強膜8aは、第2補強膜8bと連続して延びており、第3補強膜8cは、第4補強膜8dと連続して延びている。
Modification 2
As shown in FIG. 17, the first reinforcing film 8a and the third reinforcing film 8c may extend continuously from each other. That is, the first reinforcing film 8a and the third reinforcing film 8c are integrally formed. The entire surface of the first end face 25a is covered with the first reinforcing film 8a and the third reinforcing film 8c. The first reinforcing film 8a extends continuously with the second reinforcing film 8b, and the third reinforcing film 8c extends continuously with the fourth reinforcing film 8d.

8 :補強膜
8a :第1補強膜
8b :第2補強膜
8c :第3補強膜
8d :第4補強膜
10 :発電素子部
20 :支持基板
23a :第1主面
23b :第2主面
24a :第1側面
24b :第2側面
25a :第1端面
25b :第2端面
8: Reinforcing film 8a: First reinforcing film 8b: Second reinforcing film 8c: Third reinforcing film 8d: Fourth reinforcing film 10: Power generation element portion 20: Support substrate 23a: First main surface 23b: Second main surface 24a : First side surface 24b: second side surface 25a: first end surface 25b: second end surface

Claims (4)

第1主面及び第2主面、第1側面及び第2側面、並びに第1端面及び第2端面を有する板状であり、多孔質の支持基板と、
前記支持基板に支持される発電素子部と、
前記支持基板よりも緻密であり、前記第1側面と前記第1端面とに亘って延びる第1補強膜と、
前記支持基板よりも緻密であり、前記第1側面と前記第2端面とに亘って延びる第2補強膜と、
前記支持基板よりも緻密であり、前記第2側面と前記第1端面とに亘って延びる第3補強膜と、
前記支持基板よりも緻密であり、前記第2側面と前記第2端面とに亘って延びる第4補強膜と、
を備える、燃料電池セル。
A plate having a first main surface and a second main surface, a first side surface and a second side surface, and a first end surface and a second end surface, and a porous support substrate;
A power generation element portion supported by the support substrate;
A first reinforcing film that is denser than the support substrate and extends across the first side surface and the first end surface;
A second reinforcing film that is denser than the support substrate and extends across the first side surface and the second end surface;
A third reinforcing film that is denser than the support substrate and extends across the second side surface and the first end surface;
A fourth reinforcing film that is denser than the support substrate and extends across the second side surface and the second end surface;
A fuel cell.
前記第1補強膜は、第2補強膜及び第3補強膜の少なくとも一方と、連続して延びる、
請求項1に記載の燃料電池セル。
The first reinforcing film extends continuously with at least one of the second reinforcing film and the third reinforcing film,
The fuel battery cell according to claim 1.
前記第4補強膜は、第2補強膜及び第3補強膜の少なくとも一方と、連続して延びる、
請求項1又は2に記載の燃料電池セル。
The fourth reinforcing film extends continuously with at least one of the second reinforcing film and the third reinforcing film,
The fuel battery cell according to claim 1 or 2.
前記第1から第4補強膜は、緻密質材料によって形成される、
請求項1から3のいずれかに記載の燃料電池セル。
The first to fourth reinforcing films are formed of a dense material.
The fuel cell according to any one of claims 1 to 3.
JP2016177780A 2016-09-12 2016-09-12 Fuel cell Expired - Fee Related JP6261690B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016177780A JP6261690B1 (en) 2016-09-12 2016-09-12 Fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016177780A JP6261690B1 (en) 2016-09-12 2016-09-12 Fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6261690B1 JP6261690B1 (en) 2018-01-17
JP2018045782A true JP2018045782A (en) 2018-03-22

Family

ID=60989268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016177780A Expired - Fee Related JP6261690B1 (en) 2016-09-12 2016-09-12 Fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6261690B1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006236625A (en) * 2005-02-22 2006-09-07 Kyocera Corp Unit fuel cell, and fuel cell stack and fuel cell using this
JP2012109238A (en) * 2010-10-26 2012-06-07 Ngk Insulators Ltd Fuel battery cell
JP2013157132A (en) * 2012-01-27 2013-08-15 Kyocera Corp Solid oxide fuel cell, fuel cell module, and fuel cell device
JP2015046365A (en) * 2013-08-29 2015-03-12 京セラ株式会社 Cell, cell stack device, module, and module-housing device
JP2015097193A (en) * 2013-10-07 2015-05-21 日本碍子株式会社 Fuel cell
JP2015159080A (en) * 2014-02-25 2015-09-03 京セラ株式会社 Cell, cell stack device, module and module housing device
JP2016122645A (en) * 2014-12-25 2016-07-07 日本碍子株式会社 Fuel battery

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006236625A (en) * 2005-02-22 2006-09-07 Kyocera Corp Unit fuel cell, and fuel cell stack and fuel cell using this
JP2012109238A (en) * 2010-10-26 2012-06-07 Ngk Insulators Ltd Fuel battery cell
JP2013157132A (en) * 2012-01-27 2013-08-15 Kyocera Corp Solid oxide fuel cell, fuel cell module, and fuel cell device
JP2015046365A (en) * 2013-08-29 2015-03-12 京セラ株式会社 Cell, cell stack device, module, and module-housing device
JP2015097193A (en) * 2013-10-07 2015-05-21 日本碍子株式会社 Fuel cell
JP2015159080A (en) * 2014-02-25 2015-09-03 京セラ株式会社 Cell, cell stack device, module and module housing device
JP2016122645A (en) * 2014-12-25 2016-07-07 日本碍子株式会社 Fuel battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP6261690B1 (en) 2018-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6154042B1 (en) Fuel cell stack
JP6267300B1 (en) Fuel cell
JP2017117659A (en) Manifold, and fuel cell stack
JP6435032B1 (en) Fuel cell
JP6257721B1 (en) Fuel cell
JP6426261B2 (en) Fuel cell
JP6309152B1 (en) Fuel cell
JP6261799B1 (en) Fuel cell stack and fuel cell
JP6318314B1 (en) Fuel cell stack
JP6359169B2 (en) Fuel cell stack
JP6261690B1 (en) Fuel cell
JP6239707B1 (en) Fuel cell stack and fuel cell
JP6335267B2 (en) Fuel cell stack
JP6063598B1 (en) Fuel cell
JP6487600B1 (en) Fuel cell
JP6335233B2 (en) Fuel cell
JP6309587B2 (en) Fuel cell
JP2019215980A (en) Metal member for electrochemical cell, cell stack, and cell stack device
JP6282323B1 (en) Fuel cell
JP6282324B1 (en) Fuel cell
JP6611393B1 (en) Cell stack device
JP6188267B1 (en) Fuel cell stack and manifold
JP6130578B1 (en) Fuel cell stack
JP6130575B1 (en) Fuel cell stack
JP6466902B2 (en) Manifold and fuel cell stack

Legal Events

Date Code Title Description
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: 20171114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171212

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6261690

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees