JP2020072077A - セルスタック装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図2に示すように、燃料電池セル10は、固体電解質11と、空気極12と、燃料極13と、を有している。燃料電池セル10は、平面視(z軸方向視)において、矩形状である。なお、燃料電池セル10は、固体酸化物形燃料電池として構成されている。
セパレータ30は、燃料電池セル10に接続される。詳細には、セパレータ30は、固体電解質11とシール部材100により接合されている。セパレータ30は、固体電解質11の周縁部と接続されている。セパレータ30は、燃料ガスが流れる空間と酸化剤ガスが流れる空間とを区画する。このため、セパレータ30は、酸化剤ガスと燃料ガスとの混合を防止する機能を有している。
インターコネクタ40は、燃料電池セル10間の導通を確保する。また、インターコネクタ40は、燃料電池セル10間でのガスの混合を防止する。インターコネクタ40は、板状であり、x軸方向及びy軸方向に延びる。インターコネクタ40は、例えば、金属で構成される。
集電体50は、燃料電池セル10の空気極12及び燃料極13と、インターコネクタ40との間の導通を確保する。集電体50は、例えば、インターコネクタ40から空気極12に向けて突出する複数の突出部である。また集電体50は、例えば、インターコネクタ40から燃料極13に向けて突出する複数の突出部である。各突出部は、互いに間隔をあけて配置されている。各突出部の間は、ガス流路を構成する。例えば、集電体50は、y軸方向に間隔をあけて配置され、x軸方向に延びている。集電体は、例えば、金属で構成される。
シール部材100は、セルスタック装置1を構成する部材の隙間を密閉する。シール部材100は、例えば、板状部材に挟まれている。セルスタック装置1において、シール部材100は、複数設けられている。シール部材100は、例えば、図2及び図3に示すように、第1シール部材110及び第2シール部材120を含む。
(1/2)・O2+2e−→O2− …(1)
H2+O2−→H2O+2e− …(2)
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。
本実施例では、第1領域101の気孔率よりも気孔率が低い第2領域102を有するシール部材100の効果について調べた。
固体電解質と枠状のセパレータとを接合する種々のシール部材100を備える、図1〜図4に示すセルスタック装置を準備した。燃料電池セル10の積層方向(z軸方向)に沿った断面において、第1シール部材110の気孔率を測定した。第1領域101における露出面100aからの最大距離L1、及び第1シール部材110における露出面100aからの最大距離Lを下記の表1に記載する。なお、第1シール部材110は、結晶化ガラスで構成されていた。サンプルNo.2〜5、7〜10、12〜15、17〜23において、第1シール部材110となるべき材料に有機成分を含有する造孔材を種々の量で添加した後、熱処理によって第1シール部材110を形成した。
本実施例では、実施例1と同様のセルスタック装置において、第1領域101及び第2領域102の気孔率を制御することの効果について、調べた。なお、表2におけるガスリーク量及びクラック有無について、実施例1と同様の熱サイクル試験で評価した。
本実施例では、実施例1と同様のセルスタック装置において、第1領域101の気孔径を制御することの効果について、調べた。なお、下記の表3におけるガスリーク量及びクラック有無について、実施例1と同様に評価した。
10 燃料電池セル
30 セパレータ
100 シール部材
100a 露出面
101 第1領域
102 第2領域
Claims (11)
- 燃料ガス及び酸化剤ガスによって発電するセルスタック装置であって、
各々が固体電解質、並びに前記固体電解質を挟むように設けられた燃料極及び空気極、を有し、互いに積層される複数の燃料電池セルと、
前記セルスタック装置を構成する部材の隙間を密閉するシール部材と、
を備え、
前記シール部材は、
ガスに露出する露出面を含む第1領域と、
前記第1領域の気孔率よりも気孔率が低い第2領域と、
を有する、セルスタック装置。
- 前記シール部材は、枠状である、請求項1に記載のセルスタック装置。
- 前記シール部材は、前記燃料極と前記空気極との間を隔離する、請求項1または2に記載のセルスタック装置。
- 前記シール部材は、前記セルスタック装置の内部と外部とを隔離する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のセルスタック装置。
- 前記第1領域は、前記露出面からの距離が50μm以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のセルスタック装置。
- 前記第1領域の気孔径は、0.1μm以上20μm以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のセルスタック装置。
- 前記第2領域の気孔率に対する前記第1領域の気孔率の比が1.25以上200以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のセルスタック装置。
- 前記シール部材における前記露出面からの最大距離に対する、前記第1領域における前記露出面からの最大距離の比が0.00050以上0.10以下である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のセルスタック装置。
- 前記第1領域と前記第2領域との境界の少なくとも一部は、前記露出面に沿った面である、請求項1〜8のいずれか1項に記載のセルスタック装置。
- 前記シール部材は、板状部材に挟まれており、
前記第1領域と前記第2領域の境界の少なくとも一部は、前記板状部材の少なくとも一方の側端面の外側に位置している、請求項1〜9のいずれか1項に記載のセルスタック装置。
- 前記シール部材において、前記第1領域よりも前記第2領域が大きい、請求項1〜10のいずれか1項に記載のセルスタック装置。
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2019
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