JP2020107592A - Electrochemical cell stack - Google Patents

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Abstract

To provide an electrochemical cell stack capable of restraining a leakage current.SOLUTION: In a cell stack consisting of a fuel battery cell 100, a manifold for supporting the fuel battery cell 100, and a glass seal part 300 therebetween, the manifold has a manifold closest contact P1 closest to a first intersection point Q1 on the power generation element part A side, out of two intersection points Q1, Q2 of the fuel battery cell 100 and the glass seal part 300, in a profile perpendicular to the surface of the fuel battery cell 100, and the fuel battery cell 100 has a cell closet contact R1 closest to the manifold closest contact P1 of the manifold. The glass seal part 300 has a first region 300a within 100 μm along the surface of the fuel battery cell 100 around the cell closet contact R1, and within 20 μm in the vertical direction from the surface of the fuel battery cell 100. Porosity of the first region 300a is 5% or more.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、電気化学セルスタックに関する。 The present invention relates to electrochemical cell stacks.

従来、電気化学セルスタックは、電気化学セルと、金属によって構成されるマニホールドと、結晶化ガラスによって構成されるガラスシール部とを備える(特許文献1を参照)。 Conventionally, an electrochemical cell stack includes an electrochemical cell, a manifold made of metal, and a glass seal part made of crystallized glass (see Patent Document 1).

特許文献1では、電気化学セルの一種である燃料電池セルが用いられている。マニホールドは、電気化学セルの基端部を支持する。ガラスシール部は、燃料電池セルとマニホールドとを接合する。ガラスシール部は、マニホールドの内部空間(例えば、燃料ガスが供給される空間)と外部空間(例えば、空気が供給される空間)とを区画することによって、燃料ガスと空気との混合を防止する。 In Patent Document 1, a fuel cell, which is a type of electrochemical cell, is used. The manifold supports the proximal end of the electrochemical cell. The glass seal portion joins the fuel cell and the manifold. The glass seal portion divides an internal space (for example, a space to which the fuel gas is supplied) and an external space (for example, a space to which the air is supplied) of the manifold to prevent mixing of the fuel gas and the air. ..

特開2005−100687号公報JP 2005-100687 A

しかしながら、電気化学セルスタックの作動中、電気化学セルとマニホールドとの狭小な隙間には大きな電界強度が生じるため、ガラスシール部を介して、電気化学セルからマニホールドに微弱なリーク電流が流れるおそれがある。 However, during the operation of the electrochemical cell stack, a large electric field strength is generated in the narrow gap between the electrochemical cell and the manifold, so that a weak leak current may flow from the electrochemical cell to the manifold through the glass seal portion. is there.

本発明は、ガラスシール部を介したリーク電流を抑制可能な電気化学セルスタックを提供することにある。 The present invention is to provide an electrochemical cell stack capable of suppressing the leak current through the glass seal portion.

本発明に係る電気化学セルスタックは、電気化学セルと、マニホールドと、ガラスシール部とを備える。電気化学セルは、支持基板と、支持基板上に配置される発電素子部とを有する。マニホールドは、電気化学セルの基端部を支持する。ガラスシール部は、電気化学セルとマニホールドとの間に配置される。電気化学セルの表面に垂直な断面において、マニホールドは、電気化学セルとガラスシール部との2つの交点のうち発電素子部側の交点に最も近接するマニホールド最近接点を有し、電気化学セルは、マニホールドのマニホールド最近接点に最も近接するセル最近接点を有する。断面において、ガラスシール部は、電気化学セルのセル最近接点を中心として前記電気化学セルの表面に沿って100μm以内、かつ、電気化学セルの表面から垂直方向に20μm以内の第1領域を有する。第1領域の気孔率は、5%以上である。 The electrochemical cell stack according to the present invention includes an electrochemical cell, a manifold, and a glass seal part. The electrochemical cell has a support substrate and a power generation element portion arranged on the support substrate. The manifold supports the proximal end of the electrochemical cell. The glass seal part is arranged between the electrochemical cell and the manifold. In a cross section perpendicular to the surface of the electrochemical cell, the manifold has a manifold closest contact point closest to the intersection on the power generation element side of the two intersections of the electrochemical cell and the glass seal portion. It has the cell closest contact closest to the manifold closest contact of the manifold. In the cross section, the glass seal part has a first region within 100 μm along the surface of the electrochemical cell centering on the cell closest contact point of the electrochemical cell and within 20 μm in the vertical direction from the surface of the electrochemical cell. The porosity of the first region is 5% or more.

本発明によれば、ガラスシール部を介するリーク電流を抑制可能な電気化学セルスタックを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrochemical cell stack which can suppress the leak current through a glass seal part can be provided.

本発明の実施形態に係るセルスタックの全体斜視図である。It is the whole cell stack perspective view concerning the embodiment of the present invention. 燃料電池の全体斜視図である。It is the whole fuel cell perspective view. マニホールドの全体斜視図である。It is the whole manifold perspective view. 燃料電池及びマニホールドの部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of a fuel cell and a manifold. 図4の部分拡大図である。FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. 4.

<セルスタックの構成>
本実施形態に係るセルスタック1の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、セルスタック1の全体斜視図である。図2は、マニホールド200の全体斜視図である。図3は、燃料電池セル100の全体斜視図である。図4は、燃料電池セル100及びマニホールド200の部分拡大断面図である。図4には、燃料電池セル100の表面に垂直な断面が図示されている。なお、図1〜図4では、x−y−z座標系が設定されている。
<Structure of cell stack>
The configuration of the cell stack 1 according to this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall perspective view of the cell stack 1. FIG. 2 is an overall perspective view of the manifold 200. FIG. 3 is an overall perspective view of the fuel cell 100. FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of the fuel cell 100 and the manifold 200. FIG. 4 shows a cross section perpendicular to the surface of the fuel cell 100. In addition, in FIGS. 1 to 4, an xyz coordinate system is set.

セルスタック1は、本発明に係る「電気化学セルスタック」の一例である。セルスタック1は、複数の燃料電池セル100と、マニホールド200と、ガラスシール部300とを備える。 The cell stack 1 is an example of the "electrochemical cell stack" according to the present invention. The cell stack 1 includes a plurality of fuel cells 100, a manifold 200, and a glass seal part 300.

<マニホールド>
マニホールド200は、複数の燃料電池セル100それぞれに燃料ガスを供給するための中空体である。図1及び図2に示すように、マニホールド200は、実質的に直方体状である。マニホールド200の高さ方向、短手方向及び長手方向は、それぞれx軸方向、y軸方向及びz軸方向に対応する。
<Manifold>
The manifold 200 is a hollow body for supplying a fuel gas to each of the plurality of fuel cells 100. As shown in FIGS. 1 and 2, the manifold 200 has a substantially rectangular parallelepiped shape. The height direction, the lateral direction, and the longitudinal direction of the manifold 200 correspond to the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction, respectively.

図1及び図2に示すように、マニホールド200は、基部210と、支持板220とを有する。基部210は、金属材料(例えば、ステンレス鋼など)によって構成される。基部210は、底部と、底部を取り囲む側壁とを有している。底部と側壁とによって、上方に向けて開口する開口部が形成される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the manifold 200 has a base 210 and a support plate 220. The base 210 is made of a metal material (for example, stainless steel or the like). The base 210 has a bottom and a side wall surrounding the bottom. The bottom and the side wall form an opening that opens upward.

支持板220は、金属材料(例えば、ステンレス鋼など)によって構成される。支持板220は、基部210上に配置される。具体的には、支持板220は、基部210の側壁の先端部に配置され、基部210の開口部を塞ぐ。このように、支持板220が基部210の開口部を塞ぐことによって、マニホールド200には、内部空間S1が形成される(図4を参照)。この内部空間S1には、燃料ガスが導入される。 The support plate 220 is made of a metal material (for example, stainless steel). The support plate 220 is disposed on the base 210. Specifically, the support plate 220 is arranged at the tip of the side wall of the base 210 and closes the opening of the base 210. In this way, the support plate 220 closes the opening of the base 210 to form the internal space S1 in the manifold 200 (see FIG. 4). Fuel gas is introduced into the internal space S1.

燃料ガスは、導入管230を介して、外部から内部空間S1に導入される。導入管230は、金属材料(例えば、ステンレス鋼など)によって構成される。導入管230は、マニホールド200の支持板220に接合される。 The fuel gas is introduced into the internal space S1 from the outside through the introduction pipe 230. The introduction pipe 230 is made of a metal material (for example, stainless steel). The introduction pipe 230 is joined to the support plate 220 of the manifold 200.

マニホールド200は、各燃料電池セル100を支持する。具体的には、マニホールド200の支持板220は、複数の貫通孔221を有している。各貫通孔221は、マニホールド200の外側(外部空間)と内部空間S1とを連通するように、支持板220に形成されている。より具体的には、各貫通孔221は、支持板220をx軸方向(高さ方向)に貫通している。各貫通孔221は、z軸方向(長手方向)に所定の間隔を隔てて形成されるとともに、y軸方向(短手方向)にも所定の間隔を隔てて形成される。 The manifold 200 supports each fuel cell 100. Specifically, the support plate 220 of the manifold 200 has a plurality of through holes 221. Each through hole 221 is formed in the support plate 220 so as to connect the outside (external space) of the manifold 200 and the internal space S1. More specifically, each through hole 221 penetrates the support plate 220 in the x-axis direction (height direction). Each through hole 221 is formed at a predetermined interval in the z-axis direction (longitudinal direction), and is also formed at a predetermined interval in the y-axis direction (transverse direction).

<燃料電池セル>
燃料電池セル100は、本発明に係る「電気化学セル」の一例である。図1に示すように、各燃料電池セル100は、マニホールド200に立設される。燃料電池セル100は、互いに間隔を隔てて並べられる。
<Fuel cell>
The fuel cell 100 is an example of the "electrochemical cell" according to the present invention. As shown in FIG. 1, each fuel cell unit 100 is erected on a manifold 200. The fuel cells 100 are arranged at intervals.

図3に示すように、燃料電池セル100は、実質的に平板状に形成される。燃料電池セル100の長手方向、短手方向及び厚み方向は、それぞれx軸方向、y軸方向及びz軸方向に対応する。 As shown in FIG. 3, the fuel cell 100 is formed in a substantially flat plate shape. The longitudinal direction, the lateral direction, and the thickness direction of the fuel cell 100 correspond to the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction, respectively.

燃料電池セル100のx軸方向の長さL1は特に制限されないが、50mm以上500mm以下の範囲内に設定することができる。燃料電池セル100のy軸方向の長さL2は特に制限されないが、10mm以上100mm以下の範囲内に設定することができる。燃料電池セル100のz軸方向の長さL3は特に制限されないが、1mm以上5mm以下の範囲内に設定することができる。 The length L1 of the fuel cell 100 in the x-axis direction is not particularly limited, but can be set within the range of 50 mm or more and 500 mm or less. The length L2 of the fuel cell 100 in the y-axis direction is not particularly limited, but can be set within the range of 10 mm or more and 100 mm or less. The length L3 of the fuel cell 100 in the z-axis direction is not particularly limited, but can be set within the range of 1 mm or more and 5 mm or less.

図4に示すように、燃料電池セル100のx軸方向(長手方向)において燃料ガスが流入する側の基端部10aは、ガラスシール部300によってマニホールド200に接合される。燃料電池セル100のx軸方向において燃料ガスが排出される側の先端部10bは、自由端となっている。 As shown in FIG. 4, the base end portion 10 a of the fuel cell 100 on the side into which the fuel gas flows in the x-axis direction (longitudinal direction) is joined to the manifold 200 by the glass seal portion 300. The tip portion 10b on the side where the fuel gas is discharged in the x-axis direction of the fuel cell unit 100 is a free end.

図3に示すように、各燃料電池セル100は、支持基板10と、シール膜20と、複数の発電素子部Aとを有する。 As shown in FIG. 3, each fuel cell unit 100 has a support substrate 10, a seal film 20, and a plurality of power generation element portions A.

支持基板10は、電子伝導性を有さない多孔質の材料から構成された焼成体である。支持基板10は、例えば、CSZ(カルシア安定化ジルコニア)で構成される。 The support substrate 10 is a fired body made of a porous material having no electronic conductivity. The support substrate 10 is made of, for example, CSZ (calcia-stabilized zirconia).

支持基板10は、各発電素子部Aを支持する。具体的には、支持基板10の両主面には、複数の発電素子部Aが、x軸方向に所定の間隔を隔てて設けられている。 The support substrate 10 supports each power generating element unit A. Specifically, a plurality of power generation element portions A are provided on both main surfaces of the support substrate 10 at predetermined intervals in the x-axis direction.

支持基板10の内部には、複数の燃料ガス流路11が形成される。各燃料ガス流路11は、x軸方向に延びる。各燃料ガス流路11は、支持基板10を貫通する。各燃料ガス流路11は、y軸方向(幅方向)に所定の間隔を隔てて形成される。 A plurality of fuel gas channels 11 are formed inside the support substrate 10. Each fuel gas channel 11 extends in the x-axis direction. Each fuel gas channel 11 penetrates the support substrate 10. Each fuel gas channel 11 is formed at a predetermined interval in the y-axis direction (width direction).

シール膜20は、支持基板10の外表面のうち各発電素子部Aが配置された領域を除いた全面を覆う。シール膜20は、各発電素子部Aの側面に接続される。 The seal film 20 covers the entire outer surface of the support substrate 10 excluding the region where each power generating element portion A is arranged. The sealing film 20 is connected to the side surface of each power generating element portion A.

シール膜20は、緻密質材料によって構成することができる。緻密質材料としては、例えば、YSZ(イットリア安定化ジルコニア)、ScSZ(スカンジア安定化ジルコニア)、結晶化ガラス、スピネル酸化物、MgO(マグネシア)、Al(アルミナ)、Y(イットリア)などが挙げられる。シール膜20の厚さは特に制限されないが、例えば、3〜50μm程度とすることができる。シール膜20の気孔率は特に制限されないが、20%未満が好ましく、10%以下がより好ましく、8%以下がさらに好ましい。シール膜20は、後述する電解質層5、反応防止層7及びインターコネクタ31とともにガスバリア層として機能する。 The sealing film 20 can be made of a dense material. Examples of the dense material include YSZ (yttria-stabilized zirconia), ScSZ (scandia-stabilized zirconia), crystallized glass, spinel oxide, MgO (magnesia), Al 2 O 3 (alumina), Y 2 O 3 ( Yttria) and the like. The thickness of the seal film 20 is not particularly limited, but may be, for example, about 3 to 50 μm. The porosity of the seal film 20 is not particularly limited, but is preferably less than 20%, more preferably 10% or less, further preferably 8% or less. The seal film 20 functions as a gas barrier layer together with the electrolyte layer 5, the reaction prevention layer 7, and the interconnector 31 described later.

なお、シール膜20は、後述する電解質層5と同じ材料によって構成されていてもよい。この場合、シール膜20は、電解質層5と一体的に形成されていてもよい。 The seal film 20 may be made of the same material as the electrolyte layer 5 described later. In this case, the seal film 20 may be formed integrally with the electrolyte layer 5.

各発電素子部Aは、支持基板10上に配置される。各発電素子部Aは、電気的に直列に接続される。発電素子部Aの個数は特に制限されない。 Each power generation element section A is arranged on the support substrate 10. The power generating element units A are electrically connected in series. The number of power generation element units A is not particularly limited.

ここで、図5は、図4の拡大図である。図5では、x−y平面に平行な断面が図示されている。図5に示すように、各発電素子部Aは、燃料極4と電解質層5と空気極6と反応防止層7を有する。 Here, FIG. 5 is an enlarged view of FIG. 4. In FIG. 5, a cross section parallel to the xy plane is shown. As shown in FIG. 5, each power generation element portion A has a fuel electrode 4, an electrolyte layer 5, an air electrode 6, and a reaction prevention layer 7.

燃料極4は、燃料極集電層41と、燃料極活性層42とを有する。 The fuel electrode 4 has a fuel electrode current collecting layer 41 and a fuel electrode active layer 42.

燃料極集電層41は、支持基板10に形成された第1凹部22内に配置される。燃料極集電層41は、電子伝導性を有する多孔質材料によって構成される。燃料極集電層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)の複合材料、NiO(酸化ニッケル)とY(イットリア)の複合材料、NiO(酸化ニッケル)とCSZ(カルシア安定化ジルコニア)の複合材料などによって構成することができる。燃料極集電層41の厚さは、例えば、50〜500μm程度とすることができる。 The anode current collecting layer 41 is arranged in the first recess 22 formed in the support substrate 10. The fuel electrode current collecting layer 41 is made of a porous material having electronic conductivity. The anode current collecting layer 41 is formed of, for example, a composite material of NiO (nickel oxide) and YSZ (8YSZ) (yttria-stabilized zirconia), a composite material of NiO (nickel oxide) and Y 2 O 3 (yttria), and NiO (oxidation). It can be composed of a composite material of nickel) and CSZ (calcia-stabilized zirconia). The thickness of the fuel electrode current collecting layer 41 can be, for example, about 50 to 500 μm.

燃料極活性層42は、燃料極集電層41に形成された第2凹部41a内に配置される。燃料極活性層42は、電子伝導性を有する多孔質材料によって構成される。燃料極活性層42は、例えば、NiO(酸化ニッケル)とYSZ(イットリア安定化ジルコニア)の複合材料、NiO(酸化ニッケル)とGDC(ガドリニウムドープセリア)の複合材料などによって構成することができる。燃料極活性層42の厚さは、例えば、5〜30μmとすることができる。 The anode active layer 42 is arranged in the second recess 41 a formed in the anode current collecting layer 41. The fuel electrode active layer 42 is made of a porous material having electronic conductivity. The anode active layer 42 can be made of, for example, a composite material of NiO (nickel oxide) and YSZ (yttria-stabilized zirconia), a composite material of NiO (nickel oxide) and GDC (gadolinium-doped ceria), and the like. The thickness of the anode active layer 42 may be, for example, 5 to 30 μm.

電解質層5は、燃料極4上に配置される。電解質層5は、あるインターコネクタ31から他のインターコネクタ31まで長手方向に延びる。従って、燃料電池300の長手方向において、電解質層5とインターコネクタ31とが交互に配置される。電解質層5とインターコネクタ31は、支持基板10側の燃料ガスと空気極6側の空気との混合を防止するガスバリア性を発揮する。また、電解質層5の外縁は、シール膜20に接続される。 The electrolyte layer 5 is arranged on the fuel electrode 4. The electrolyte layer 5 extends in the longitudinal direction from one interconnector 31 to another interconnector 31. Therefore, the electrolyte layers 5 and the interconnectors 31 are alternately arranged in the longitudinal direction of the fuel cell 300. The electrolyte layer 5 and the interconnector 31 exhibit a gas barrier property that prevents the fuel gas on the support substrate 10 side and the air on the air electrode 6 side from being mixed. The outer edge of the electrolyte layer 5 is connected to the seal film 20.

電解質層5の気孔率は、20%未満が好ましく、10%以下がより好ましく、8%以下がさらに好ましい。電解質層5の厚さは、例えば、3〜50μm程度とすることができる。 The porosity of the electrolyte layer 5 is preferably less than 20%, more preferably 10% or less, further preferably 8% or less. The thickness of the electrolyte layer 5 can be, for example, about 3 to 50 μm.

電解質層5は、酸化物イオン伝導性が電子伝導性より高い緻密材料によって構成される。電解質層5は、例えば、YSZ(イットリア安定化ジルコニア)やLSGM(ランタンガレート)などによって構成することができる。 The electrolyte layer 5 is composed of a dense material whose oxide ion conductivity is higher than electron conductivity. The electrolyte layer 5 can be made of, for example, YSZ (yttria-stabilized zirconia) or LSGM (lanthanum gallate).

反応防止層7は、電解質層5と空気極6の間に配置される。反応防止層7は、電解質層5内のYSZと空気極6内のSrとが反応して電解質層5と空気極6との界面に電気抵抗の大きい反応層が形成されることを抑制する。 The reaction prevention layer 7 is arranged between the electrolyte layer 5 and the air electrode 6. The reaction prevention layer 7 suppresses the reaction between YSZ in the electrolyte layer 5 and Sr in the air electrode 6 to form a reaction layer having a large electric resistance at the interface between the electrolyte layer 5 and the air electrode 6.

反応防止層7は、緻密材料によって構成される。反応防止層7は、例えば、GDC=(Ce,Gd)O(ガドリニウムドープセリア)によって構成することができる。反応防止層7の厚さは、例えば、3〜50μm程度とすることができる。反応防止層7の気孔率は、20%未満が好ましく、10%以下がより好ましく、8%以下がさらに好ましい。反応防止層7は、電解質層5と同様、ガスバリア性を発揮する。 The reaction prevention layer 7 is made of a dense material. The reaction prevention layer 7 can be made of, for example, GDC=(Ce,Gd)O 2 (gadolinium-doped ceria). The thickness of the reaction prevention layer 7 can be set to, for example, about 3 to 50 μm. The porosity of the reaction prevention layer 7 is preferably less than 20%, more preferably 10% or less, and further preferably 8% or less. The reaction prevention layer 7 exhibits a gas barrier property, like the electrolyte layer 5.

空気極6は、反応防止層7上に配置される。空気極6は、電子伝導性を有する多孔質材料によって構成される。空気極6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)、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)、LSC=(La,Sr)CoO(ランタンストロンチウムコバルタイト)などによって構成することができる。空気極6の厚さは、例えば、10〜100μmとすることができる。 The air electrode 6 is arranged on the reaction prevention layer 7. The air electrode 6 is made of a porous material having electronic conductivity. The air electrode 6 includes, for example, LSCF=(La,Sr)(Co,Fe)O 3 (lanthanum strontium cobalt ferrite), LSF=(La,Sr)FeO 3 (lanthanum strontium ferrite), LNF=La(Ni,Fe). )O 3 (lanthanum nickel ferrite), LSC=(La,Sr)CoO 3 (lanthanum strontium cobaltite), and the like. The thickness of the air electrode 6 may be, for example, 10 to 100 μm.

電気的接続部30は、隣り合う2つの発電素子部A同士を電気的に接続する。本実施形態において、電気的接続部30は、隣り合う発電素子部A同士を直列に接続しているが、並列に接続していてもよい。電気的接続部30は、インターコネクタ31と、空気極集電層32とを有する。 The electrical connection section 30 electrically connects two adjacent power generation element sections A to each other. In the present embodiment, the electrical connection section 30 connects the adjacent power generation element sections A to each other in series, but may connect them in parallel. The electrical connection section 30 includes an interconnector 31 and an air electrode current collecting layer 32.

インターコネクタ31は、燃料極集電層41に形成された第3凹部41b内に配置される。インターコネクタ31は、電子伝導性を有する緻密材料によって構成される。インターコネクタ31は、例えば、LaCrO(ランタンクロマイト)や(Sr,La)TiO(ストロンチウムチタネート)によって構成することができる。インターコネクタ31の気孔率は、20%未満が好ましく、10%以下がより好ましく、8%以下がさらに好ましい。インターコネクタ31の厚さは、例えば、10〜100μmとすることができる。 The interconnector 31 is arranged in the third recess 41b formed in the fuel electrode current collecting layer 41. The interconnector 31 is made of a dense material having electronic conductivity. The interconnector 31 can be made of, for example, LaCrO 3 (lanthanum chromite) or (Sr,La)TiO 3 (strontium titanate). The porosity of the interconnector 31 is preferably less than 20%, more preferably 10% or less, further preferably 8% or less. The thickness of the interconnector 31 may be, for example, 10 to 100 μm.

空気極集電層32は、隣り合う発電素子部Aのインターコネクタ31と空気極6との間を延びるように配置される。空気極集電層32は、電子伝導性を有する多孔質材料によって構成される。空気極集電層32は、例えば、LSCF、LSC、Ag(銀)、Ag−Pd(銀パラジウム合金)などによって構成することができる。空気極集電層32の厚さは、例えば、50〜500μm程度とすることができる。 The air electrode current collecting layer 32 is arranged so as to extend between the interconnector 31 and the air electrode 6 of the adjacent power generating element portions A. The air electrode current collecting layer 32 is made of a porous material having electronic conductivity. The air electrode current collecting layer 32 can be made of, for example, LSCF, LSC, Ag (silver), Ag-Pd (silver-palladium alloy), or the like. The thickness of the air electrode current collecting layer 32 may be, for example, about 50 to 500 μm.

<ガラスシール部>
ガラスシール部300は、結晶化ガラスによって構成される。結晶化ガラスとしては、例えば、SiO−B系、SiO−CaO系、MgO−B系、又はSiO−MgO系のものが用いられる。なお、結晶化ガラスとしては、SiO−MgO系のものが最も好ましい。
<Glass seal part>
The glass seal portion 300 is made of crystallized glass. As the crystallized glass, for example, SiO 2 —B 2 O 3 system, SiO 2 —CaO system, MgO—B 2 O 3 system, or SiO 2 —MgO system is used. The crystallized glass is most preferably SiO 2 —MgO type.

ガラスシール部300を構成する結晶化ガラスは、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、かつ、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%未満である。 In the crystallized glass forming the glass seal portion 300, the ratio of “volume occupied by crystal phase” (crystallinity) to the total volume is 60% or more, and “amorphous phase and impurities occupy the total volume”. The ratio of “volume” is less than 40%.

図4に示すように、ガラスシール部300は、マニホールド200の各貫通孔221と各燃料電池セル100との隙間Gに充填される。ガラスシール部300は、燃料電池セル100とマニホールド200とを接合する。これにより、ガラスシール部300は、内部空間S1と外部空間とを区画する。ガラスシール部300は、マニホールド200の内部空間S1の燃料ガスと、マニホールド200の外部空間の空気との混合を防止するシール材として機能する。 As shown in FIG. 4, the glass seal portion 300 is filled in the gap G between each through hole 221 of the manifold 200 and each fuel cell 100. The glass seal part 300 joins the fuel cell 100 and the manifold 200. Thereby, the glass seal part 300 partitions the internal space S1 and the external space. The glass seal portion 300 functions as a seal material that prevents the fuel gas in the internal space S1 of the manifold 200 from mixing with the air in the external space of the manifold 200.

図5に示すように、ガラスシール部300は、第1領域300aと、第2領域300bとを含む。 As shown in FIG. 5, the glass seal part 300 includes a first region 300a and a second region 300b.

第1領域300aは、燃料電池セル100の表面に垂直な断面において、燃料電池セル100の外縁上に設定されたセル最近接点R1を中心として燃料電池セル100の表面に沿って100μm以内、かつ、燃料電池セル100の表面から垂直方向に20μm以内の領域である。第1領域300aの形状は、燃料電池セル100の表面形状に応じて変わる。図5に示す例では、燃料電池セル100の表面が平面状であるため、第1領域300aの形状は、燃料電池セル100の表面に沿った直線状である。 The first region 300a is within 100 μm along the surface of the fuel cell 100 centering on the cell closest contact point R1 set on the outer edge of the fuel cell 100 in a cross section perpendicular to the surface of the fuel cell 100, and The area is within 20 μm in the vertical direction from the surface of the fuel cell 100. The shape of the first region 300a changes according to the surface shape of the fuel cell 100. In the example shown in FIG. 5, since the surface of the fuel cell 100 is flat, the shape of the first region 300a is linear along the surface of the fuel cell 100.

ここで、燃料電池セル100のセル最近接点R1は、燃料電池セル100の外縁上において、マニホールド200のマニホールド最近接点P1に最も近接する位置を示す。マニホールド200のマニホールド最近接点P1は、マニホールド200の外縁上において、第1交点Q1に最も近接する位置を示す。第1交点Q1とは、燃料電池セル100とガラスシール部300との2つの交点Q1,Q2のうち発電素子部A側の交点である。第1交点Q1は、マニホールド200の外部空間に面し、第2交点Q2は、マニホールド200の内部空間S1に面する。第1交点Q1は、本発明にかかる「交点」の一例である。 Here, the cell closest contact point R1 of the fuel battery cell 100 indicates a position on the outer edge of the fuel battery cell 100 that is closest to the manifold closest contact point P1 of the manifold 200. The manifold closest contact point P1 of the manifold 200 indicates a position closest to the first intersection Q1 on the outer edge of the manifold 200. The first intersection Q1 is an intersection of the two intersections Q1 and Q2 between the fuel cell unit 100 and the glass seal portion 300 on the power generation element portion A side. The first intersection Q1 faces the outer space of the manifold 200, and the second intersection Q2 faces the inner space S1 of the manifold 200. The first intersection Q1 is an example of the “intersection” according to the present invention.

第2領域300bは、第1領域300aに連なる。第2領域300bは、燃料電池セル100の表面に垂直な断面において、燃料電池セル100のセル最近接点R1を中心として燃料電池セル100の表面に沿って100μm超、かつ、燃料電池セル100の表面から垂直方向に20μm超の領域である。第2領域300bの範囲は特に規定しなくてもよいが、後述するように、第2領域300bの気孔率を測定する都合上、本実施形態では、セル最近接点R1を中心として燃料電池セル100の表面に沿って100μm超1000μm以下、かつ、燃料電池セル100の表面から垂直方向に20μm超の範囲を第2領域300bとして規定する。 The second area 300b is continuous with the first area 300a. The second region 300b is, in a cross section perpendicular to the surface of the fuel cell 100, more than 100 μm along the surface of the fuel cell 100 centering on the cell closest contact point R1 of the fuel cell 100 and the surface of the fuel cell 100. Is a region of more than 20 μm in the vertical direction. The range of the second region 300b does not have to be specified in particular, but as will be described later, in the present embodiment, for convenience of measuring the porosity of the second region 300b, the fuel cell unit 100 is centered on the cell closest contact point R1. A range of more than 100 μm and not more than 1000 μm along the surface of the fuel cell 100 and more than 20 μm in the vertical direction from the surface of the fuel cell 100 is defined as the second region 300b.

第1領域300aの気孔率は、5%以上である。これにより、燃料電池スタック1の作動中、ガラスシール部300を介して、燃料電池セル100からマニホールド200に微弱なリーク電流が流れることを抑制できる。 The porosity of the first region 300a is 5% or more. As a result, it is possible to prevent a weak leak current from flowing from the fuel cell 100 to the manifold 200 via the glass seal portion 300 during the operation of the fuel cell stack 1.

このような効果が得られる機序は、次の通りである。まず、燃料電池スタック1の作動中、燃料電池セル100とマニホールド200との隙間Gには電界が発生する。隙間Gに生じる電界の強度は、燃料電池セル100とガラスシール部300との2つの交点Q1,Q2のうち発電素子部A側の第1交点Q1において最も強くなる。そして、マニホールド200の外縁上のうち第1交点Q1に最も近接するマニホールド最近接点P1と第1交点Q1との間に大きな電圧がかかるため、セル最近接点R1からマニホールド最近接点P1に向かう最短距離をリーク電流が流れやすくなる。しかしながら、ガラスシール部300のうち第1領域300aの気孔率が5%以上であるため、リーク電流が第1領域300aを通過することが構造的に阻害される。すなわち、第1領域300aを構成する結晶化ガラスの組成に関わらず、第1領域300aの電気絶縁性を構造的に向上させることができる。その結果、燃料電池セル100からマニホールド200へのリーク電流が抑制される。 The mechanism by which such an effect is obtained is as follows. First, during operation of the fuel cell stack 1, an electric field is generated in the gap G between the fuel cell 100 and the manifold 200. The strength of the electric field generated in the gap G is strongest at the first intersection Q1 on the power generating element portion A side of the two intersections Q1 and Q2 between the fuel cell 100 and the glass seal portion 300. Since a large voltage is applied between the first closest intersection point Q1 and the closest closest manifold point P1 to the first intersection point Q1 on the outer edge of the manifold 200, the shortest distance from the cell closest contact point R1 to the closest manifold point P1 is set. Leak current easily flows. However, since the porosity of the first region 300a of the glass seal portion 300 is 5% or more, the leakage current is structurally hindered from passing through the first region 300a. That is, the electrical insulation of the first region 300a can be structurally improved regardless of the composition of the crystallized glass forming the first region 300a. As a result, the leak current from the fuel cell unit 100 to the manifold 200 is suppressed.

第1領域300aの気孔率は、7%以上が好ましく、10%以上がより好ましい。これにより、ガラスシール部300を介して、燃料電池セル100からマニホールド200にリーク電流が流れることをより抑制できる。 The porosity of the first region 300a is preferably 7% or more, more preferably 10% or more. As a result, it is possible to further prevent the leak current from flowing from the fuel cell 100 to the manifold 200 via the glass seal portion 300.

第1領域300aの気孔率の上限値は特に制限されないが、例えば60%以下とすることができる。第1領域300aの気孔率の上限値は、50%以下が好ましく、40%以下がより好ましい。これにより、第1領域300aの骨格構造の強度を維持できるため、第1領域300aにクラックが生じることを抑制できる。 The upper limit of the porosity of the first region 300a is not particularly limited, but may be 60% or less, for example. The upper limit of the porosity of the first region 300a is preferably 50% or less, more preferably 40% or less. As a result, the strength of the skeletal structure of the first region 300a can be maintained, and thus cracking in the first region 300a can be suppressed.

第2領域300bの気孔率は特に制限されないが、例えば4%以下とすることができる。第2領域300bの気孔率は、3%以下が好ましく、2%以下がより好ましい。これにより、第2領域300bの骨格構造の強度を向上できるため、ガラスシール部300全体としての骨格構造の強度を維持して、ガラスシール部300にクラックが生じることを抑制できる。 The porosity of the second region 300b is not particularly limited, but may be 4% or less, for example. The porosity of the second region 300b is preferably 3% or less, more preferably 2% or less. Accordingly, since the strength of the skeleton structure of the second region 300b can be improved, it is possible to maintain the strength of the skeleton structure of the glass seal portion 300 as a whole and suppress the occurrence of cracks in the glass seal portion 300.

第1領域300aの気孔率は、以下の手法で測定される。まず、燃料電池セル100の表面に垂直な第1領域300aの断面をFE−SEM(電界放出形走査電子顕微鏡)で7500倍に拡大した画像を取得する。次に、MVTec社製の画像解析ソフトHALCONによって、断面画像を解析することによって、気孔部分を強調表示する。次に、解析後の断面画像において、結晶化ガラスによって構成される固体部分の合計面積と、気孔部分の合計面積とを求める。次に、気孔部分の面積占有率を算出する。このような気孔部分の面積占有率を、FE−SEMの10視野において算出して、それらの算術平均値を第1領域300aの気孔率とする。 The porosity of the first region 300a is measured by the following method. First, an image obtained by enlarging the cross section of the first region 300a perpendicular to the surface of the fuel cell 100 by a FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope) to 7500 times is acquired. Next, the cross-sectional image is analyzed by image analysis software HALCON manufactured by MVTec to highlight the pores. Next, in the cross-sectional image after the analysis, the total area of the solid portion made of crystallized glass and the total area of the pore portion are obtained. Next, the area occupancy of the pore portion is calculated. The area occupancy of such a pore portion is calculated in 10 fields of view of the FE-SEM, and the arithmetic mean value thereof is taken as the porosity of the first region 300a.

第2領域300bの気孔率は、上述した第1領域300aの気孔率と同じ手法で測定される。 The porosity of the second region 300b is measured by the same method as the porosity of the first region 300a described above.

第1領域300aに含まれる気孔の平均径は特に制限されないが、例えば、0.1μm〜15μmとすることができる。第1領域300aに含まれる気孔の平均径は、0.1μm〜10μmが好ましい。これにより、気孔による接合材の強度低下を防止することができる。 The average diameter of the pores included in the first region 300a is not particularly limited, but may be 0.1 μm to 15 μm, for example. The average diameter of the pores included in the first region 300a is preferably 0.1 μm to 10 μm. As a result, it is possible to prevent the strength of the bonding material from decreasing due to the pores.

第1領域300aに含まれる気孔の平均径は、上述した解析後の断面画像10視野において、各視野の平均円相当径を算出し、各視野の平均円相当径を気孔の円相当径を算術平均することによって得られる。円相当径とは、気孔の断面積と同じ面積を有する円の直径である。 For the average diameter of the pores included in the first region 300a, the average equivalent circle diameter of each visual field is calculated in the 10 fields of view of the cross-sectional image after analysis described above, and the average equivalent circle diameter of each visual field is calculated as the equivalent circle diameter of the pores. Obtained by averaging. The equivalent circle diameter is the diameter of a circle having the same area as the cross-sectional area of pores.

<その他の構造>
図4に示すように、セルスタック1は、集電部材400,500をさらに有する。集電部材400は、隣接する燃料電池セル100の間に設けられる。詳細には、集電部材400は、一方の燃料電池セル100の燃料極4と、他方の燃料電池セル100の空気極6とを電気的に直列に接続するために、隣接する燃料電池セル100の間に設けられる。集電部材400は、例えば、金属メッシュ等によって構成される。
<Other structures>
As shown in FIG. 4, the cell stack 1 further includes current collecting members 400 and 500. The current collecting member 400 is provided between the adjacent fuel battery cells 100. In detail, the current collecting member 400 is arranged so as to electrically connect the fuel electrode 4 of one fuel battery cell 100 and the air electrode 6 of the other fuel battery cell 100 in series. It is provided between. The current collecting member 400 is made of, for example, a metal mesh or the like.

集電部材500は、各燃料電池セル100に設けられる。詳細には、集電部材500は、各燃料電池セル100の表側と裏側とを電気的に直列に接続するために、各燃料電池セル100に設けられている。 The current collecting member 500 is provided in each fuel cell 100. Specifically, the current collecting member 500 is provided in each fuel cell 100 in order to electrically connect the front side and the back side of each fuel cell 100 in series.

<セルスタックの組立て>
まず、燃料電池セル100のセル最近接点R1を中心として100μm程度の範囲に、結晶化ガラス(例えば、SiO−MgO系)の材料と造孔材(例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂など)とを含むペーストを塗布することによって、ガラスシール部300のうち第1領域300aの成形体を形成する。この際、造孔材の添加量を調整することによって、第1領域300aの気孔率を制御することができる。また、造孔材の粒径を調整することによって、第1領域300aの気孔径を制御することができる。
<Assembly of cell stack>
First, a crystallized glass (for example, SiO 2 —MgO-based) material and a pore-forming material (for example, polymethylmethacrylate resin) are provided within a range of about 100 μm centering on the cell closest contact point R1 of the fuel cell 100. By applying the containing paste, a molded body of the first region 300a of the glass seal portion 300 is formed. At this time, the porosity of the first region 300a can be controlled by adjusting the addition amount of the pore-forming material. Further, the pore diameter of the first region 300a can be controlled by adjusting the particle diameter of the pore-forming material.

次に、複数の燃料電池セル100をスタック状に整列した状態で所定の治具に固定し、各燃料電池セル100の基端部10aをマニホールド200の各貫通孔221に挿入する。 Next, the plurality of fuel cells 100 are aligned in a stack and fixed to a predetermined jig, and the base end portions 10a of the fuel cells 100 are inserted into the through holes 221 of the manifold 200.

次に、結晶化ガラス(例えば、SiO−MgO系)の材料を含むペーストを燃料電池セル100とマニホールド200との隙間Gに充填することによって、ガラスシール部300のうち第2領域300bの成形体を形成する。この際、所望により造孔材をペーストに添加してもよい。造孔材の粒径及び添加量を調整することによって、第2領域300bの気孔率を制御することができる。 Next, by filling the gap G between the fuel cell 100 and the manifold 200 with a paste containing a material of crystallized glass (eg, SiO 2 —MgO-based), the second region 300b of the glass seal portion 300 is molded. Form the body. At this time, a pore-forming material may be added to the paste if desired. The porosity of the second region 300b can be controlled by adjusting the particle size and the addition amount of the pore-forming material.

次に、ガラスシール部300の成形体に熱処理(750〜900℃、1〜10時間)を施す。この熱処理により、第2領域300bに比べて気孔率の高い第1領域300aを含むガラスシール部300が形成される。 Next, heat treatment (750 to 900° C., 1 to 10 hours) is applied to the molded body of the glass seal portion 300. By this heat treatment, the glass seal portion 300 including the first region 300a having a higher porosity than the second region 300b is formed.

<他の実施形態>
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。
<Other Embodiments>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

(A)上記実施形態では、電気化学セルスタックの一例として、燃料電池セルを備えるセルスタックについて説明したが、これに限られない。電気化学セルスタックは、水蒸気から水素と酸素を生成する電解セルなどの電気化学セルを備えていてもよい。 (A) In the above embodiment, a cell stack including a fuel cell is described as an example of the electrochemical cell stack, but the present invention is not limited to this. The electrochemical cell stack may include an electrochemical cell such as an electrolytic cell that produces hydrogen and oxygen from water vapor.

(B)上記実施形態において、燃料電池セル100は、複数の発電素子部Aが支持基板10の長さ方向に配列された、いわゆる横縞型の燃料電池セルであることとしたが、燃料電池セル100の構成はこれに限定されない。燃料電池セル100は、例えば、縦縞型、円筒型など種々の形態を取りうる。ただし、燃料電池セル100の表面に垂直な断面において、燃料電池セル100とガラスシール部300との2つの交点Q1,Q2の両方が発電素子部Aと接している場合には、マニホールド200の外部空間に面する方を第1交点Q1とし、マニホールド200の内部空間S1に面する方を第2交点Q2とする。 (B) In the above embodiment, the fuel battery cell 100 is a so-called horizontal stripe type fuel battery cell in which the plurality of power generating element portions A are arranged in the length direction of the support substrate 10. The configuration of 100 is not limited to this. The fuel cell 100 can take various forms such as a vertical stripe type and a cylindrical type. However, in the cross section perpendicular to the surface of the fuel cell 100, when both two intersections Q1 and Q2 of the fuel cell 100 and the glass seal part 300 are in contact with the power generation element part A, the outside of the manifold 200 The one facing the space is the first intersection Q1, and the one facing the internal space S1 of the manifold 200 is the second intersection Q2.

(C)上記実施形態では、各燃料電池セル100の基端部10aは、マニホールド200の各貫通孔221に挿入されることとしたが、各貫通孔221の外側に配置されていてもよい。この場合、各燃料電池セル100の基端部10aは、各貫通孔221から離れた位置において、ガラスシール部300を介してマニホールド200に固定される。 (C) In the above embodiment, the base end portion 10a of each fuel cell 100 is inserted into each through hole 221 of the manifold 200, but may be arranged outside each through hole 221. In this case, the base end portion 10 a of each fuel cell 100 is fixed to the manifold 200 via the glass seal portion 300 at a position apart from each through hole 221.

本発明の実施例として、図5に示す構成を有する接合体を作製した。ただし、本発明は以下に説明する実施例には限定されない。 As an example of the present invention, a joined body having the structure shown in FIG. 5 was produced. However, the present invention is not limited to the examples described below.

<実施例1〜6及び比較例1,2の接合体>
まず、燃料電池セル100と、貫通孔221が形成されたマニホールド200とを準備した。
<Joints of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2>
First, the fuel cell 100 and the manifold 200 in which the through hole 221 was formed were prepared.

次に、SiO−MgO系の結晶化ガラスと造孔材(ポリメタクリル酸メチル樹脂)とを含むガラスペーストを、燃料電池セル100のセル最近接点R1を中心として100μm程度の範囲にガラスペーストを塗布することによって、ガラスシール部300のうち第1領域300aの成形体を形成した。この際、造孔材の添加量を調整することによって、表1に示すように、第1領域300aの気孔率をサンプルごとに変更した。 Next, a glass paste containing SiO 2 —MgO-based crystallized glass and a pore-forming material (polymethylmethacrylate resin) was applied in a range of about 100 μm centering on the cell nearest contact R1 of the fuel cell 100. By applying, a molded body of the first region 300a of the glass seal portion 300 was formed. At this time, the porosity of the first region 300a was changed for each sample as shown in Table 1 by adjusting the addition amount of the pore-forming material.

次に、治具に固定した燃料電池セル100の基端部10aを、マニホールド200の貫通孔221に挿入した。 Next, the base end portion 10a of the fuel cell 100 fixed to the jig was inserted into the through hole 221 of the manifold 200.

次に、SiO−MgO系の結晶化ガラスと造孔材(ポリメタクリル酸メチル樹脂)とを含むガラスペーストを、燃料電池セル100とマニホールド200との隙間Gに充填することによって、ガラスシール部300のうち第2領域300bの成形体を形成した。この際、造孔材の添加量を調整することによって、表1に示すように、第2領域300bの気孔率をサンプルごとに変更した。 Next, a glass paste containing SiO 2 —MgO-based crystallized glass and a pore-forming material (polymethylmethacrylate resin) is filled in the gap G between the fuel cell 100 and the manifold 200, so that the glass seal portion is formed. A molded body of the second region 300b of 300 was formed. At this time, the porosity of the second region 300b was changed for each sample as shown in Table 1 by adjusting the addition amount of the pore-forming material.

次に、ガラスシール部300の成形体に熱処理(850℃、5時間)を施すことによって、ガラスシール部300を形成した。 Next, the molded body of the glass seal part 300 was subjected to heat treatment (850° C., 5 hours) to form the glass seal part 300.

<リーク電流の測定>
燃料電池セル100の空気極集電層32とマニホールド200とに接続した一対の白金リード線を電流計に接続することによって、リーク電流測定回路を作製した。
<Measurement of leak current>
A leak current measuring circuit was produced by connecting a pair of platinum lead wires connected to the air electrode current collecting layer 32 of the fuel cell 100 and the manifold 200 to an ammeter.

次に、燃料電池セル100を750℃で運転しながら、電流計でリーク電流値を計測した。実施例1〜6及び比較例1,2それぞれのリーク電流比を表1にまとめて示す。リーク電流比とは、計測されたリーク電流値を比較例1のリーク電流値で除した値である。表1では、リーク電流比が0.8以下のサンプルが○と評価され、リーク電流比が0.8超のサンプルが△と評価されている。 Next, while operating the fuel cell unit 100 at 750° C., the leak current value was measured with an ammeter. Table 1 collectively shows the leakage current ratios of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2. The leak current ratio is a value obtained by dividing the measured leak current value by the leak current value of Comparative Example 1. In Table 1, samples having a leak current ratio of 0.8 or less are evaluated as ◯, and samples having a leak current ratio exceeding 0.8 are evaluated as Δ.

<耐クラック性試験>
燃料電池セル100を昇温速度300℃/hで50℃から750℃まで昇温させた後、降温速度300℃/hで750℃から50℃まで降温させる工程を50回繰り返した。
<Crack resistance test>
The step of raising the temperature of the fuel cell 100 from 50° C. to 750° C. at a temperature raising rate of 300° C./h and then lowering the temperature from 750° C. to 50° C. at a temperature lowering rate of 300° C./h was repeated 50 times.

次に、光学顕微鏡でガラスシール部300の外表面を観察して、ガラスシール部300におけるクラックの有無を確認した。表1では、クラックが観察されなかったサンプルが○と評価され、500μm以下の微小なクラックが観察されたサンプルが△と評価されている。 Next, the outer surface of the glass seal part 300 was observed with an optical microscope to confirm the presence or absence of cracks in the glass seal part 300. In Table 1, a sample in which no crack was observed was evaluated as ◯, and a sample in which a minute crack of 500 μm or less was observed was evaluated as Δ.

表1に示すように、第1領域300aの気孔率を5%以上とした実施例1〜6では、第1領域300aの気孔率を5%未満とした比較例1,2に比べて、燃料電池セル100からマニホールド200にリーク電流が流れることを抑制できた。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 6 in which the porosity of the first region 300a was 5% or more, compared with Comparative Examples 1 and 2 in which the porosity of the first region 300a was less than 5%, It was possible to prevent a leak current from flowing from the battery cell 100 to the manifold 200.

また、実施例1〜6のうち第2領域300bの気孔率を4%以下とした実施例1〜5では、第2領域300bの気孔率を5%とした実施例6に比べて、ガラスシール部300にクラックが生じることを抑制できた。 In addition, in Examples 1 to 5 in which the porosity of the second region 300b was 4% or less among Examples 1 to 6, compared with Example 6 in which the porosity of the second region 300b was 5%, a glass seal was used. It was possible to suppress the occurrence of cracks in the portion 300.

1 セルスタック
100 燃料電池セル
200 マニホールド
221 貫通孔
300 ガラスシール部
300a 第1領域
300b 第2領域
10 支持基板
11 燃料ガス流路
A 発電素子部
P1 マニホールド最近接点
Q1 第1交点
R1 セル最近接点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 cell stack 100 fuel cell 200 manifold 221 through hole 300 glass seal part 300a 1st area|region 300b 2nd area 10 support substrate 11 fuel gas flow path A power generation element part P1 manifold closest contact point Q1 1st intersection point R1 cell nearest contact point

Claims (2)

支持基板と、前記支持基板上に配置される発電素子部とを有する電気化学セルと、
前記電気化学セルの基端部を支持するマニホールドと、
前記電気化学セルと前記マニホールドとの間に配置されるガラスシール部と、
を備え、
前記電気化学セルの表面に垂直な断面において、前記マニホールドは、前記電気化学セルと前記ガラスシール部との2つの交点のうち前記発電素子部側の交点に最も近接するマニホールド最近接点を有し、
前記断面において、前記電気化学セルは、前記マニホールドの前記マニホールド最近接点に最も近接するセル最近接点を有し、
前記断面において、前記ガラスシール部は、前記セル最近接点を中心として前記電気化学セルの表面に沿って100μm以内、かつ、前記電気化学セルの表面から垂直方向に20μm以内の第1領域を有し、
前記第1領域の気孔率は、5%以上である、
電気化学セルスタック。
An electrochemical cell having a support substrate and a power generation element portion arranged on the support substrate,
A manifold supporting the proximal end of the electrochemical cell,
A glass seal portion disposed between the electrochemical cell and the manifold,
Equipped with
In a cross section perpendicular to the surface of the electrochemical cell, the manifold has a manifold closest contact point closest to the intersection on the power generation element side of the two intersections of the electrochemical cell and the glass seal portion,
In the cross section, the electrochemical cell has a cell closest contact closest to the manifold closest contact of the manifold,
In the cross section, the glass seal part has a first region within 100 μm along the surface of the electrochemical cell centering on the cell closest contact point and within 20 μm in the vertical direction from the surface of the electrochemical cell. ,
The porosity of the first region is 5% or more,
Electrochemical cell stack.
前記ガラスシール部は、前記第1領域に連なる第2領域を有し、
前記第2領域の気孔率は、4%以下である、
請求項1に記載の電気化学セルスタック。
The glass seal part has a second region continuous with the first region,
The porosity of the second region is 4% or less,
The electrochemical cell stack according to claim 1.
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