JP2021122025A - 固体酸化物燃料電池 - Google Patents
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Abstract
Description
前記電解質層が備えられた空気極の面の反対面上に位置し、空気が供給され、溝部パターンと突出パターンとを有する流路パターンが備えられた第1分離膜と、
前記電解質層が備えられた燃料極の面の反対面上に位置し、燃料が供給され、溝部パターンと突出パターンとを有する流路パターンが備えられた第2分離膜と、
前記燃料極のうち前記第2分離膜と対向する面上に、前記第2分離膜の溝部パターンに沿って備えられた電気伝導性パターンとを含み、
前記電気伝導性パターンは、前記第2分離膜の溝部パターンに挿入されるものである固体酸化物燃料電池を提供する。
前記電解質層が備えられた空気極の面の反対面上に位置し、空気が供給され、溝部パターンと突出パターンとを有する流路パターンが備えられた第1分離膜と、
前記電解質層が備えられた燃料極の面の反対面上に位置し、燃料が供給され、溝部パターンと突出パターンとを有する流路パターンが備えられた第2分離膜と、
前記燃料極のうち前記第2分離膜と対向する面上に、前記第2分離膜の溝部パターンに沿って備えられた電気伝導性パターンとを含み、
前記電気伝導性パターンは、前記第2分離膜の溝部パターンに挿入されるものである固体酸化物燃料電池を提供する。
測定に用いられた固体酸化物燃料電池は、燃料極支持体(ASL、Anode Support Layer)、燃料極機能層(AFL、Anode Functional Layer)、電解質層(EL、Electrolyte Layer)、および空気極(CL、Cathode Layer)で製造した。
測定に用いられた固体酸化物燃料電池は、燃料極支持体(ASL、Anode Support Layer)、燃料極機能層(AFL、Anode Functional Layer)、電解質層(EL、Electrolyte Layer)、および空気極(CL、Cathode Layer)で製造した。
面抵抗の測定は、燃料電池セルそれぞれの電極にインコネルワイヤを連結して電気炉装備の外部に位置した面抵抗測定装備に接合させた後、4プローブ2ワイヤ(4probe 2wire)方法を利用して面抵抗を測定した。この時用いられた測定装備はsolartron1287と1260を用いた。その結果を、図9(比較例)と図10(実施例)および下記の表1に示した。
70:酸化剤供給部
80:燃料供給部
81:燃料タンク
82:ポンプ
100:電池セル
200:第1分離膜
210:第1分離膜の溝部パターン
230:第1分離膜の突出パターン
250:第1分離膜の流路パターン
300:第2分離膜
310:第2分離膜の溝部パターン
330:第2分離膜の突出パターン
350:第2分離膜の流路パターン
400:電気伝導性パターン
500:燃料極集電体
600:空気極集電体
700:追加の電気伝導性パターン
実施例および比較例の電池性能を、600℃で、空気極に燃料電池セルあたり2000ccの空気(Air)を流し、燃料極に水素を500ccを流して、ポテンショスタット(Potentiostat)でCurrent Sweepにより性能を測定して、その結果を表2および図11に示した。図11は、一般的に燃料電池の性能を示すI−V−P曲線である。
*OPD:Operation Power density(0.5A、600℃)
[項目1]
空気極、燃料極、および空気極と燃料極との間に備えられた電解質層を含む電池セルと、
電解質層が備えられた空気極の面の反対面上に位置し、空気が供給され、溝部パターンと突出パターンとを有する流路パターンが備えられた第1分離膜と、
電解質層が備えられた燃料極の面の反対面上に位置し、燃料が供給され、溝部パターンと突出パターンとを有する流路パターンが備えられた第2分離膜と、
燃料極のうち第2分離膜と対向する面上に、第2分離膜の溝部パターンに沿って備えられた電気伝導性パターンとを含み、
電気伝導性パターンは、第2分離膜の溝部パターンに挿入されるものである固体酸化物燃料電池。
[項目2]
燃料極と第2分離膜との間に備えられた燃料極集電体をさらに含み、
電気伝導性パターンは、燃料極集電体のうち第2分離膜と対向する面上に形成されたものである、項目1に記載の固体酸化物燃料電池。
[項目3]
第2分離膜の溝部パターンの平均線幅は、電気伝導性パターンの平均線幅と同一であるか、狭いものである、項目1または2に記載の固体酸化物燃料電池。
[項目4]
電気伝導性パターンの気孔率は、30%以上である、項目1〜3のいずれか1項に記載の固体酸化物燃料電池。
[項目5]
電気伝導性パターンの平均高さは、第2分離膜の溝部パターンの平均深さの半分以下である、項目1〜4のいずれか1項に記載の固体酸化物燃料電池。
[項目6]
電気伝導性パターンの電気伝導度は、400S/cm以上である、項目1〜5のいずれか1項に記載の固体酸化物燃料電池。
[項目7]
電気伝導性パターンは、ニッケルまたはニッケル酸化物を含むものである、項目1〜6のいずれか1項に記載の固体酸化物燃料電池。
[項目8]
空気極と第1分離膜との間に備えられた空気極集電体をさらに含む、項目1〜7のいずれか1項に記載の固体酸化物燃料電池。
[項目9]
空気極のうち第1分離膜と対向する面上に、第1分離膜の突出パターンに沿って形成された追加の電気伝導性パターンをさらに含み、
追加の電気伝導性パターンは、第1分離膜の突出パターンの端部と接触するものである、項目1〜8のいずれか1項に記載の固体酸化物燃料電池。
[項目10]
空気極のうち第1分離膜と対向する面上に、第1分離膜の溝部パターンに沿って形成された追加の電気伝導性パターンをさらに含み、
追加の電気伝導性パターンは、第1分離膜の溝部パターンに挿入されるものである、項目1〜9のいずれか1項に記載の固体酸化物燃料電池。
[項目11]
項目1〜10のいずれか1項に記載の固体酸化物燃料電池を単位電池として含む電池モジュール。
Claims (11)
- 空気極、燃料極、および前記空気極と燃料極との間に備えられた電解質層を含む電池セルと、
前記電解質層が備えられた空気極の面の反対面上に位置し、空気が供給され、溝部パターンと突出パターンとを有する流路パターンが備えられた第1分離膜と、
前記電解質層が備えられた燃料極の面の反対面上に位置し、燃料が供給され、溝部パターンと突出パターンとを有する流路パターンが備えられた第2分離膜と、
前記燃料極のうち前記第2分離膜と対向する面上に、前記第2分離膜の溝部パターンに沿って備えられた電気伝導性パターンとを含み、
前記電気伝導性パターンは、前記第2分離膜の溝部パターンに挿入されるものである固体酸化物燃料電池。 - 前記燃料極と第2分離膜との間に備えられた燃料極集電体をさらに含み、
前記電気伝導性パターンは、前記燃料極集電体のうち前記第2分離膜と対向する面上に形成されたものである、請求項1に記載の固体酸化物燃料電池。 - 前記第2分離膜の溝部パターンの平均線幅は、前記電気伝導性パターンの平均線幅と同一であるか、狭いものである、請求項1または2に記載の固体酸化物燃料電池。
- 前記電気伝導性パターンの気孔率は、30%以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体酸化物燃料電池。
- 前記電気伝導性パターンの平均高さは、前記第2分離膜の溝部パターンの平均深さの半分以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体酸化物燃料電池。
- 前記電気伝導性パターンの電気伝導度は、400S/cm以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体酸化物燃料電池。
- 前記電気伝導性パターンは、ニッケルまたはニッケル酸化物を含むものである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の固体酸化物燃料電池。
- 前記空気極と第1分離膜との間に備えられた空気極集電体をさらに含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の固体酸化物燃料電池。
- 前記空気極のうち前記第1分離膜と対向する面上に、前記第1分離膜の突出パターンに沿って形成された追加の電気伝導性パターンをさらに含み、
前記追加の電気伝導性パターンは、前記第1分離膜の突出パターンの端部と接触するものである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の固体酸化物燃料電池。 - 前記空気極のうち前記第1分離膜と対向する面上に、前記第1分離膜の溝部パターンに沿って形成された追加の電気伝導性パターンをさらに含み、
前記追加の電気伝導性パターンは、前記第1分離膜の溝部パターンに挿入されるものである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の固体酸化物燃料電池。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の固体酸化物燃料電池を単位電池として含む電池モジュール。
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