JP2018098203A - 燃料電池セル - Google Patents
燃料電池セル Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018098203A JP2018098203A JP2017235789A JP2017235789A JP2018098203A JP 2018098203 A JP2018098203 A JP 2018098203A JP 2017235789 A JP2017235789 A JP 2017235789A JP 2017235789 A JP2017235789 A JP 2017235789A JP 2018098203 A JP2018098203 A JP 2018098203A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- current collector
- support substrate
- electrode active
- air electrode
- 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
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
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。
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。
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、支持基板20の幅方向において、互いに間隔をあけて配置されている。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21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21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。
各発電素子部10は、支持基板20の各主面23に支持されている。なお、各発電素子部10は、支持基板20の各主面23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。
燃料極4は、電子伝導性を有する多孔質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(内側電極集電部の一例)と燃料極活性部42(内側電極活性部の一例)とを有する。
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。
燃料極活性部42は燃料極集電部41上に配置されている。詳細には、燃料極活性部42は、燃料極集電部41の第2凹部411内に配置されている。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。
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の各主面23を覆うように構成されている。
反応防止膜7は、緻密質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。
空気極6は、電子伝導性を有する多孔質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(外側電極活性部の一例)と空気極集電部62(外側電極集電部の一例)とを有している。
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。
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、支持基板20の長手方向(x軸方向)において、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。
図5に示すように、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。
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7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。
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。
(1/2)・O2+2e−→O2− …(1)
H2+O2−→H2O+2e− …(2)
発電状態においては、電流は、図10において矢印で示すように流れる。
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11から図17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。
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。
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。
上記実施形態では、複数の発電素子部10が支持基板20の長手方向に間隔をあけて配置されているが、燃料電池セル301の構成はこれに限定されない。例えば、支持基板20の主面23上には一つの発電素子部10のみが形成されていてもよい。すなわち、縦縞型の燃料電池セルであってもよい。
上記実施形態では、燃料極4を内側電極とし、空気極6を外側電極とする燃料電池セル301について説明したが、本発明に係る燃料電池セルの構成はこれに限定されない。例えば、燃料極4を外側電極とし、空気極6を内側電極とすることができる。
上記実施形態では、支持基板20の幅方向(y軸方向)における空気極集電部62の両端は直線状に形成されているが、これに限定されない。例えば、支持基板20の幅方向における空気極集電部62の両端は、複数の山部622と、複数の谷部623とを有していてもよい。各山部622と各谷部623とは、支持基板20の長手方向(x軸方向)において交互に配置されている。なお、各谷部623は、支持基板20の幅方向の内側に向けて凹んでいる。
10 発電素子部
4 燃料極
41 燃料極集電部
42 燃料極活性部
5 電解質
6 空気極
61 空気極活性部
62 空気極集電部
20 支持基板
Claims (6)
- 支持基板と、
内側電極、電解質、及び外側電極を有し、前記支持基板に支持される発電素子部と、
を備え、
前記外側電極は、多孔質材料から構成される外側電極活性部と、前記外側電極活性部上に配置される外側電極集電部と、を有し、
前記支持基板の幅方向において、前記外側電極集電部の両端は、前記外側電極活性部の両端よりも内側に配置される、
燃料電池セル。
- 前記内側電極は、内側電極集電部と、前記内側電極集電部上に配置される内側電極活性部と、を有し、
前記支持基板の幅方向において、前記外側電極活性部の両端は、前記内側電極活性部の両端よりも内側に配置される、
請求項1に記載の燃料電池セル。
- 前記内側電極は、燃料極であり、
前記外側電極は、空気極である、
請求項1又は2に記載の燃料電池セル。
- 前記支持基板の幅方向における前記外側電極集電部の両端は、前記支持基板の長手方向において交互に配置される複数の山部及び谷部を有し、
前記各谷部は、前記支持基板の幅方向の内側に向けて凹む、
請求項1から3のいずれかに記載の燃料電池セル。
- 前記支持基板の幅方向において、前記外側電極集電部の両端の谷部は、前記外側電極活性部の両端よりも内側に配置される、
請求項4に記載の燃料電池セル。
- 前記支持基板の幅方向において、前記外側電極集電部の両端の山部は、前記外側電極活性部の両端よりも外側に配置される、
請求項4又は5に記載の燃料電池セル。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016239422 | 2016-12-09 | ||
JP2016239422 | 2016-12-09 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018098203A true JP2018098203A (ja) | 2018-06-21 |
JP6426261B2 JP6426261B2 (ja) | 2018-11-21 |
Family
ID=62633848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017235789A Expired - Fee Related JP6426261B2 (ja) | 2016-12-09 | 2017-12-08 | 燃料電池セル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6426261B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112400246A (zh) * | 2018-07-04 | 2021-02-23 | 上海旭济动力科技有限公司 | 具备流体引导流路的燃料电池及其制造方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002367633A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池におけるセル間接続方法 |
JP2006019059A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Kyocera Corp | 固体電解質形燃料電池セル、セルスタック及び燃料電池 |
JP2011044432A (ja) * | 2010-09-27 | 2011-03-03 | Toto Ltd | 燃料電池セルスタックユニット |
JP2013012399A (ja) * | 2011-06-29 | 2013-01-17 | Kyocera Corp | 燃料電池セル装置 |
JP2013524459A (ja) * | 2010-04-07 | 2013-06-17 | コリア アドバンスト インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー | フラットチューブ型固体酸化物燃料電池スタック |
-
2017
- 2017-12-08 JP JP2017235789A patent/JP6426261B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002367633A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池におけるセル間接続方法 |
JP2006019059A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Kyocera Corp | 固体電解質形燃料電池セル、セルスタック及び燃料電池 |
JP2013524459A (ja) * | 2010-04-07 | 2013-06-17 | コリア アドバンスト インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー | フラットチューブ型固体酸化物燃料電池スタック |
JP2011044432A (ja) * | 2010-09-27 | 2011-03-03 | Toto Ltd | 燃料電池セルスタックユニット |
JP2013012399A (ja) * | 2011-06-29 | 2013-01-17 | Kyocera Corp | 燃料電池セル装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112400246A (zh) * | 2018-07-04 | 2021-02-23 | 上海旭济动力科技有限公司 | 具备流体引导流路的燃料电池及其制造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6426261B2 (ja) | 2018-11-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6026044B1 (ja) | 燃料電池スタック | |
JP6154042B1 (ja) | 燃料電池スタック | |
JP6267300B1 (ja) | 燃料電池セル | |
JP6426261B2 (ja) | 燃料電池セル | |
JP6257721B1 (ja) | 燃料電池セル | |
JP6309152B1 (ja) | 燃料電池セル | |
JP6435032B1 (ja) | 燃料電池セル | |
JP6261799B1 (ja) | 燃料電池スタック、及び燃料電池セル | |
JP6239707B1 (ja) | 燃料電池スタック、及び燃料電池セル | |
JP6318314B1 (ja) | 燃料電池スタック | |
JP6335267B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
JP6261690B1 (ja) | 燃料電池セル | |
JP6309587B2 (ja) | 燃料電池セル | |
JP6335233B2 (ja) | 燃料電池セル | |
JP6487600B1 (ja) | 燃料電池セル | |
JP2018098201A (ja) | 燃料電池セル | |
JP6282323B1 (ja) | 燃料電池セル | |
JP2018113246A (ja) | 燃料電池スタック | |
JP6757777B2 (ja) | 燃料電池セル、及びセルスタック装置 | |
JP6611393B1 (ja) | セルスタック装置 | |
JP6282324B1 (ja) | 燃料電池セル | |
JP6757778B2 (ja) | 燃料電池セル、及びセルスタック装置 | |
JP6188267B1 (ja) | 燃料電池スタック、及びマニホールド | |
JP6130578B1 (ja) | 燃料電池スタック | |
JP6466902B2 (ja) | マニホールド、及び燃料電池スタック |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180322 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180529 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180712 |
|
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: 20180925 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181024 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6426261 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |