JP2771578B2 - 固体電解質燃料電池 - Google Patents
固体電解質燃料電池Info
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- JP2771578B2 JP2771578B2 JP1036711A JP3671189A JP2771578B2 JP 2771578 B2 JP2771578 B2 JP 2771578B2 JP 1036711 A JP1036711 A JP 1036711A JP 3671189 A JP3671189 A JP 3671189A JP 2771578 B2 JP2771578 B2 JP 2771578B2
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- anode
- cathode
- cell
- fuel cell
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- 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
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- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は固体電解質電池に関するものである。
（ロ） 従来の技術 高温固体電解質型燃料電池は、リン酸型及び溶融炭酸
塩型燃料電池についで第三世代の燃料電池として注目さ
れ各方面で開発が行はれている。
塩型燃料電池についで第三世代の燃料電池として注目さ
れ各方面で開発が行はれている。
この電池の構成材はすべて固体であるから、前記従来
型電池での問題点である電解質のロスは完全に解消さ
れ、かつ、作動温度が1000℃の高温ゆえ発電効率も高い
という利点がある。
型電池での問題点である電解質のロスは完全に解消さ
れ、かつ、作動温度が1000℃の高温ゆえ発電効率も高い
という利点がある。
しかし高温で長期に亘り安定な構成材料の選定、固体
電解質への電極付着法及びガスシール法など数多くの問
題をかゝえていることも事実である。
電解質への電極付着法及びガスシール法など数多くの問
題をかゝえていることも事実である。
特に平板状セルとガス分離板間のシール法において、
従来型電池の様なウエットシールという形式がとれず新
たなガスシール構成の開発が必要である。このガスシー
ル法として、セルとガス分離板とのシール面にセラミッ
ク接着剤を用いる方法も考えられるが、セラミック接着
剤で完全に接着すると、各構成材の熱膨張の差により温
度の昇・降中に接着部にひずみが生じ、セル電解質板の
割れを起すと共に数回のサーマルサイクル中には接着性
の劣化によりガスもれ発生の原因となる。またセルとガ
ス分離板のシール面をガラスでシールする方法、長期運
転中にガラスが外部へ流れ出してシール性を損う。同時
にこの方法では組立時と運転時では電池全体の高さに大
きな変化を伴い、不安定であるなどの問題がある。
従来型電池の様なウエットシールという形式がとれず新
たなガスシール構成の開発が必要である。このガスシー
ル法として、セルとガス分離板とのシール面にセラミッ
ク接着剤を用いる方法も考えられるが、セラミック接着
剤で完全に接着すると、各構成材の熱膨張の差により温
度の昇・降中に接着部にひずみが生じ、セル電解質板の
割れを起すと共に数回のサーマルサイクル中には接着性
の劣化によりガスもれ発生の原因となる。またセルとガ
ス分離板のシール面をガラスでシールする方法、長期運
転中にガラスが外部へ流れ出してシール性を損う。同時
にこの方法では組立時と運転時では電池全体の高さに大
きな変化を伴い、不安定であるなどの問題がある。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 本発明は従来のシール法における問題点を解決し、シ
ール性を改善した固体電解質燃料電池を提供するもので
ある。
ール性を改善した固体電解質燃料電池を提供するもので
ある。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明はアノード・固体電解質・カソードからなる平
板状セルと、前記アノード・カソード各背面に各ガス供
給空間を構成するガス分離板とを交互に積重してなる固
体電解質燃料電池において、前記各ガス分離板の外周部
には当該ガス分離板と一体に、上方の隣接平板状セル及
び隣接ガス分離板の外周側面との間に溜部を形成すべく
上方にせり出した屈曲部を備え、前記溜部に非導電性高
粘度融体を、前記隣接平板状セルの外周側面を越え前記
隣接ガス分離板の外周側面にまで達して満したものであ
る。又積重体全体を有底箱体内に間隔を存して収納する
ことにより、前記間隔で構成された溜部に非導電性高粘
度融体を満たしてもよい。
板状セルと、前記アノード・カソード各背面に各ガス供
給空間を構成するガス分離板とを交互に積重してなる固
体電解質燃料電池において、前記各ガス分離板の外周部
には当該ガス分離板と一体に、上方の隣接平板状セル及
び隣接ガス分離板の外周側面との間に溜部を形成すべく
上方にせり出した屈曲部を備え、前記溜部に非導電性高
粘度融体を、前記隣接平板状セルの外周側面を越え前記
隣接ガス分離板の外周側面にまで達して満したものであ
る。又積重体全体を有底箱体内に間隔を存して収納する
ことにより、前記間隔で構成された溜部に非導電性高粘
度融体を満たしてもよい。
（ホ） 作用 本発明では平板状セルとガス分離板とは、従来のよう
に両者の接触面でシールするのではなく、セル外周側面
もしくは積重体全外周側面に形成された溜部もしくは溜
部を満す非導電性高粘度融体により外周側面における垂
直部分でシールされるので、ガスシールが容易かつ確実
に行われる。
に両者の接触面でシールするのではなく、セル外周側面
もしくは積重体全外周側面に形成された溜部もしくは溜
部を満す非導電性高粘度融体により外周側面における垂
直部分でシールされるので、ガスシールが容易かつ確実
に行われる。
（ヘ） 実施例 第１図は本発明の原理を説明するための単セル断面図
である。
である。
平板状セル（１）は、８％イットリアで安定化したジ
ルコニヤの焼成体からなる電解質層（２）と、Ni−ZrO2
サーメットからなるアノード極（３）と、LaCoO3,LaCrO
3などのペロブスカイト型酸化物からなるカソード極
（４）とで構成され、これら各極（３）（４）は、電極
構成材粉末にバインダー・可塑剤・及び溶媒を加えてス
ラリーとし、このスラリーを電解質層（２）の各面に夫
々0.2mm厚で塗布して後焼成した。
ルコニヤの焼成体からなる電解質層（２）と、Ni−ZrO2
サーメットからなるアノード極（３）と、LaCoO3,LaCrO
3などのペロブスカイト型酸化物からなるカソード極
（４）とで構成され、これら各極（３）（４）は、電極
構成材粉末にバインダー・可塑剤・及び溶媒を加えてス
ラリーとし、このスラリーを電解質層（２）の各面に夫
々0.2mm厚で塗布して後焼成した。
このセル（１）を挟持する一対のガス分離板（５）
（６）は、ニッケルクロム合金（インコネル600,601）
などの耐熱性金属からなり、上方のガス分離板（６）は
下面にのみガス例えばアノードガス供給空間（６′）を
有するハーフプレートであるが、下方のガス分離板
（５）は両面にカソードガス及びアノードガスの各供給
空間（５′）（６′）を夫々有する。［第１図ではアノ
ードガス通路（６）′は図示せず］ このガス分離板（５）の外周部には、セル（１）とハ
ーフプレート（６）の外周側面との間に溜部（７）を形
成すべく上方にせり出した屈曲部を備えている。この試
部（７）にシール材となるパイレックスガラス（主成分
SiO2）のような非導電性高粘度融体が、前記セル（１）
の外周側面を越えハーフプレート（６）の外周側面にま
で達して満たされ、その上に枠状の非孔質セラミック板
（９）を浮遊状態で配置する。この枠状板（９）の役割
は、熱膨張及びずれによるガス分離板同志の接触防止が
主であり、また融体（８）の飛散を低減するものであ
る。第２図は４セル積重体に適用した実施例の縦断面
図、第３図は同上他実施例の縦断面図、第４図は第２図
及び第３図の一部透視した上面図、第５図は同じく第２
図・第３図の横断面図である。これら図において該当個
所は第１図と同一記号を付した。
（６）は、ニッケルクロム合金（インコネル600,601）
などの耐熱性金属からなり、上方のガス分離板（６）は
下面にのみガス例えばアノードガス供給空間（６′）を
有するハーフプレートであるが、下方のガス分離板
（５）は両面にカソードガス及びアノードガスの各供給
空間（５′）（６′）を夫々有する。［第１図ではアノ
ードガス通路（６）′は図示せず］ このガス分離板（５）の外周部には、セル（１）とハ
ーフプレート（６）の外周側面との間に溜部（７）を形
成すべく上方にせり出した屈曲部を備えている。この試
部（７）にシール材となるパイレックスガラス（主成分
SiO2）のような非導電性高粘度融体が、前記セル（１）
の外周側面を越えハーフプレート（６）の外周側面にま
で達して満たされ、その上に枠状の非孔質セラミック板
（９）を浮遊状態で配置する。この枠状板（９）の役割
は、熱膨張及びずれによるガス分離板同志の接触防止が
主であり、また融体（８）の飛散を低減するものであ
る。第２図は４セル積重体に適用した実施例の縦断面
図、第３図は同上他実施例の縦断面図、第４図は第２図
及び第３図の一部透視した上面図、第５図は同じく第２
図・第３図の横断面図である。これら図において該当個
所は第１図と同一記号を付した。
第２図実施例では最上部の片面のみにアノードガス供
給空間（６′）を有するガス分離板（６）［ハーフプレ
ート］を除き、すべてのガス分離板（５）と一体に、融
体（８）の溜部（７）が形成されている。尚最下部のガ
ス分離板（５）も片面にのみカソードガス供給空間
（５′）を有するハーフプレートである。
給空間（６′）を有するガス分離板（６）［ハーフプレ
ート］を除き、すべてのガス分離板（５）と一体に、融
体（８）の溜部（７）が形成されている。尚最下部のガ
ス分離板（５）も片面にのみカソードガス供給空間
（５′）を有するハーフプレートである。
これに対し第３図の他実施例では、４セル積重体全体
が、ガス分離板と同材質のニッケル・クロム合金などの
耐熱性金属からなる有底箱体（10）に間隔を存して収納
され、その間隔により構成された単一の溜部（7o）に非
導電性高粘度融体（8o）が満される。この箱体（10）の
内底面にはカソードガス空間（５′）を有してハーフプ
レートの役割をかねている。
が、ガス分離板と同材質のニッケル・クロム合金などの
耐熱性金属からなる有底箱体（10）に間隔を存して収納
され、その間隔により構成された単一の溜部（7o）に非
導電性高粘度融体（8o）が満される。この箱体（10）の
内底面にはカソードガス空間（５′）を有してハーフプ
レートの役割をかねている。
第２図、第３図はいづれも内部マニホルドのカソード
ガス供給通路に沿って断面したもので、導入側マニホル
ドのカソードガス空間（５′）に面する部分は半円（第
５図参照）としてマニホルドよりカソードガスが送り込
まれるようにしている。図示しないがアノードガス供給
通路の場合も同様の構成となる。
ガス供給通路に沿って断面したもので、導入側マニホル
ドのカソードガス空間（５′）に面する部分は半円（第
５図参照）としてマニホルドよりカソードガスが送り込
まれるようにしている。図示しないがアノードガス供給
通路の場合も同様の構成となる。
又各ガス分離板（５）（６）の下面には、マニホルド
内のガスとその対極ガスとを遮弊するよう各一対の溝
（11）及び（12）を形成し、この溝に溜部（７）もしく
は（7o）内の融体（８）もしくは（8o）が流入してシー
ル部を構成する（第５図及び第２図・第３図参照）。
内のガスとその対極ガスとを遮弊するよう各一対の溝
（11）及び（12）を形成し、この溝に溜部（７）もしく
は（7o）内の融体（８）もしくは（8o）が流入してシー
ル部を構成する（第５図及び第２図・第３図参照）。
電池組立に際し、シール材として溜部（７）もしくは
（7o）にパイレックスガラスの粉末を充填するが、充填
密度を上げるため荒い粉末と細かい粉末を適当に混合し
て用いる。電池の作動温度でこの充填ガラスは融体とな
るが、その時の粘度は予め充填するパイレックスガラス
の組成を調製して約104ポイズ程度とする。前記ガラス
以外に電池作動温度で非導電性の高粘度融体となるもの
であれば同様に用いうる。
（7o）にパイレックスガラスの粉末を充填するが、充填
密度を上げるため荒い粉末と細かい粉末を適当に混合し
て用いる。電池の作動温度でこの充填ガラスは融体とな
るが、その時の粘度は予め充填するパイレックスガラス
の組成を調製して約104ポイズ程度とする。前記ガラス
以外に電池作動温度で非導電性の高粘度融体となるもの
であれば同様に用いうる。
尚第５図で実線はカソードガスの流れを、点線はアノ
ードガスの流れを示す。
ードガスの流れを示す。
（ト） 発明の効果 上述の如く本発明によれば平板状セルとガス分離板と
のシールは、従来のように両者の接触面をセラミックス
接着剤などで接着して行うのではなく、各ガス分離板と
一体に形成された溜部、もしくは積重体全体を収納する
有底箱体によって形成された溜部に、非導電性高粘度融
体を充すことにより各セル外周側面もしくは積重体外周
側面における垂直部分でシールを行うので、この融体が
電池構成材の熱膨張の差を緩和してサーマルサイクルに
よるひずみを最小限におさえ、長期に亘って確実なガス
シールを維持することができる。
のシールは、従来のように両者の接触面をセラミックス
接着剤などで接着して行うのではなく、各ガス分離板と
一体に形成された溜部、もしくは積重体全体を収納する
有底箱体によって形成された溜部に、非導電性高粘度融
体を充すことにより各セル外周側面もしくは積重体外周
側面における垂直部分でシールを行うので、この融体が
電池構成材の熱膨張の差を緩和してサーマルサイクルに
よるひずみを最小限におさえ、長期に亘って確実なガス
シールを維持することができる。
第１図は本発明固体電解質燃料電池の単セル模式図、第
２図は同上電池の実施例を示す縦断面図、第３図は同上
の他実施例を示す縦断面図、第４図は第２図・第３図の
上面図、第５図は同じく第２図・第３図の横断平面図で
ある。 1:セル、5,6:ガス分離板、５′：カソードガス供給空
間、６′：アノードガス供給空間、7,7o:溜部、8,8o:非
導電性高粘度融体、9:非孔質セラミックス板、10:有底
箔体、11,12:溝。
２図は同上電池の実施例を示す縦断面図、第３図は同上
の他実施例を示す縦断面図、第４図は第２図・第３図の
上面図、第５図は同じく第２図・第３図の横断平面図で
ある。 1:セル、5,6:ガス分離板、５′：カソードガス供給空
間、６′：アノードガス供給空間、7,7o:溜部、8,8o:非
導電性高粘度融体、9:非孔質セラミックス板、10:有底
箔体、11,12:溝。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−133457（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−55367（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 8/00 - 8/02 H01M 8/08 - 8/24
Claims (5)
- 【請求項１】アノード・固体電解質・カソードからなる
平板状セルと、前記アノード・カソード各背面に各ガス
供給空間を構成するガス分離板とを交互に積重してな
り、前記各ガス分離板の外周部には当該ガス分離板と一
体に、上方の隣接平板状セル及び隣接ガス分離板の外周
側面との間に溜部を形成すべく上方にせり出した屈曲部
を備え、前記溜部に非導電性高粘度融体を、前記隣接平
板状セルの外周側面を越え前記隣接ガス分離板の外周側
面にまで達して満してなることを特徴とする固体電解質
燃料電池。 - 【請求項２】アノード・固体電解質・カソードからなる
平板状セルと、前記アノード・カソード各背面に各ガス
供給空間を構成するガス分離板とを交互に積重してな
り、前記積重体全体を有底箱体内に間隔を存して収納
し、前記間隔により形成された溜部に非導電性高粘度融
体を満してなることを特徴とする固体電解質燃料電池。 - 【請求項３】前記アノード・カソード各ガス供給空間と
夫々連通するよう、前記積重体を貫通する各一対の内部
マニホルドを備えることを特徴とする請求項１もしくは
２記載の固体電解質燃料電池。 - 【請求項４】前記非導電性高粘度融体上に非孔質セラミ
ックス板を浮遊状態で配置せしめたことを特徴とする請
求項１もしくは２記載の固体電解質燃料電池。 - 【請求項５】前記有底箱体の内底面に最下端セルのアノ
ードもしくはカソードガス供給空間を設けたことを特徴
とする請求項２記載の固体電解質燃料電池。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036711A JP2771578B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 固体電解質燃料電池 |
| US07/477,402 US4997726A (en) | 1989-02-15 | 1990-02-09 | Solid oxide electrolyte fuel cell |
| DE4004271A DE4004271A1 (de) | 1989-02-15 | 1990-02-13 | Brennstoffzelle mit festem oxid-elektrolyten |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036711A JP2771578B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 固体電解質燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02215052A JPH02215052A (ja) | 1990-08-28 |
| JP2771578B2 true JP2771578B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=12477348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1036711A Expired - Fee Related JP2771578B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 固体電解質燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2771578B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4000790B2 (ja) | 2001-06-08 | 2007-10-31 | トヨタ自動車株式会社 | シール構造を有する燃料電池 |
| FR2891950B1 (fr) * | 2005-10-11 | 2014-05-30 | Commissariat Energie Atomique | Empilement etanche de pile a combustible |
| JP5422867B2 (ja) * | 2006-05-31 | 2014-02-19 | 大日本印刷株式会社 | 固体酸化物形燃料電池及びその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6355367U (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-13 | ||
| JPH0789491B2 (ja) * | 1986-11-25 | 1995-09-27 | 株式会社東芝 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
-
1989
- 1989-02-15 JP JP1036711A patent/JP2771578B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02215052A (ja) | 1990-08-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |