JP2948453B2 - Solid oxide fuel cell - Google Patents

Solid oxide fuel cell

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JP2948453B2 JP5258819A JP25881993A JP2948453B2 JP 2948453 B2 JP2948453 B2 JP 2948453B2 JP 5258819 A JP5258819 A JP 5258819A JP 25881993 A JP25881993 A JP 25881993A JP 2948453 B2 JP2948453 B2 JP 2948453B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は固体電解質型燃料電池に
関し、詳しくは耐熱合金セパレータの改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid oxide fuel cell, and more particularly to an improvement in a heat-resistant alloy separator.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は、供給されるガスの化学エネ
ルギーを直接電気エネルギーに変換するので、高い発電
効率が期待できる。特に、固体電解質型燃料電池(SO
FC)は、約1000℃という高温で作動するため、廃
熱の利用を含めると発電効率をリン酸型燃料電池(PA
FC),溶融炭酸塩型燃料電池(MCFC)に比べて向
上させることができる等の利点がある。したがって、P
AFC,MCFCに次ぐ第三世代の燃料電池として注目
され、各分野で研究されている。このようなSOFCの
開発は、これまで円筒型が先行していたが、現在では体
積当たりの発電効率の増加が見込まれる平板型SOFC
の開発が脚光を浴びている。
2. Description of the Related Art Since a fuel cell directly converts chemical energy of supplied gas into electric energy, high power generation efficiency can be expected. In particular, solid oxide fuel cells (SO
Since the FC operates at a high temperature of about 1000 ° C., the power generation efficiency including the use of waste heat is reduced by the phosphoric acid fuel cell (PA).
FC) and a molten carbonate fuel cell (MCFC). Therefore, P
It is attracting attention as a third-generation fuel cell after AFC and MCFC, and is being studied in various fields. The development of such SOFCs has been preceded by the cylindrical type, but now the flat type SOFC is expected to increase the power generation efficiency per volume.
The development is in the spotlight.

【0003】図5は従来の平板型SOFCの基本構成を
示す分解斜視図であり、固体電解質板11を介して両面
に空気極12と燃料極13とを配して成るセル14と,
セパレータ15とを交互に複数積層させた構造である。
ここで、セパレータ15は各セル14を電気的に接続
し、且つ、空気極12側と燃料極13側との反応ガスを
分離する役割を有している。この種のセパレータに要求
される性質としては、(1)ガス不透過性(緻密性),
(2)良導電性,(3)良熱伝導性,(4)精度良く成
形できること(厚みの均一性)等が挙げられる。このよ
うな(1)〜(4)の条件を満たし、且つ、加工が比較
的容易である等の理由から、近年ではセラミックセパレ
ータに代わってNi−Cr−Fe系等の耐熱合金セパレ
ータが広く用いられている。耐熱合金中に含まれるクロ
ムは、電池を約1000℃という高温で作動させると耐
熱合金セパレータの表面に酸化クロムの層を形成するの
で、高温でのセパレータの酸化や腐食防止等の役割を果
たしている。
FIG. 5 is an exploded perspective view showing a basic structure of a conventional flat type SOFC, and includes a cell 14 having an air electrode 12 and a fuel electrode 13 arranged on both sides via a solid electrolyte plate 11,
This is a structure in which a plurality of separators 15 are alternately stacked.
Here, the separator 15 has a role of electrically connecting the cells 14 and separating the reaction gas between the air electrode 12 side and the fuel electrode 13 side. Properties required for this type of separator include (1) gas impermeability (density),
(2) good electrical conductivity, (3) good thermal conductivity, and (4) accurate molding (thickness uniformity). In recent years, heat-resistant alloy separators such as Ni-Cr-Fe-based alloys have been widely used in place of the ceramic separators because the conditions (1) to (4) are satisfied and the processing is relatively easy. Have been. The chromium contained in the heat-resistant alloy forms a layer of chromium oxide on the surface of the heat-resistant alloy separator when the battery is operated at a high temperature of about 1000 ° C., and thus plays a role in preventing oxidation and corrosion of the separator at a high temperature. .

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
電池では、合金セパレータ中に含まれるクロムや合金表
面に形成されたクロム酸化物が、電池作動時に熱拡散等
によって空気極側に移動し、空気極中にクロムやクロム
酸化物が混入するため、空気極の電極活性が低下する。
したがって、電池反応抵抗及びオーム抵抗が増大するの
で、電池寿命が短くなるという課題があった。
However, in the above-mentioned conventional battery, chromium contained in the alloy separator and chromium oxide formed on the surface of the alloy move to the air electrode side due to thermal diffusion or the like during the operation of the battery. Since chromium and chromium oxide are mixed in the air electrode, the electrode activity of the air electrode decreases.
Therefore, there is a problem that the battery life is shortened because the battery reaction resistance and the ohmic resistance increase.

【0005】本発明は上記課題に鑑み、空気極中にクロ
ムやクロム酸化物が混入するのを抑制し、電池寿命が向
上した固体電解質型燃料電池を提供することを目的とす
る。
[0005] In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a solid oxide fuel cell that suppresses the incorporation of chromium or chromium oxide into the air electrode and has an improved battery life.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、固体電解質を介して燃料極と空気極とが相対
向するセルと,少なくともクロムを含有する耐熱合金セ
パレータとが交互に積層されて成る固体電解質型燃料電
池において、前記燃料極及び空気極の間に介在する耐熱
合金セパレータ内のクロムの量は、電池の昇温前におい
て合金中央部よりも電極と接する合金表面部の方が少な
いことを特徴とする。
According to the present invention, in order to solve the above problems, a cell in which a fuel electrode and an air electrode face each other via a solid electrolyte and a heat-resistant alloy separator containing at least chromium are alternately laminated. In the solid oxide fuel cell, the amount of chromium in the heat-resistant alloy separator interposed between the fuel electrode and the air electrode is smaller in the alloy surface portion in contact with the electrode than in the alloy central portion before the temperature rise of the battery. Is characterized by a low

【0007】[0007]

【作用】一般に、合金セパレータの表面に形成されたク
ロム酸化物は空気極を介して供給される酸素ガスと反応
してクロムのガスとなり、これが拡散して空気極中に混
入すると推測されるが、上記構成では、耐熱合金セパレ
ータの表面部(即ち、電極と接する側)でのクロム含有
量が少ないので、空気極中に混入するクロムの量も従来
に比べて減少する。したがって、電極反応抵抗及びオー
ム抵抗が減少し、電池寿命が向上する。
Generally, it is assumed that chromium oxide formed on the surface of an alloy separator reacts with oxygen gas supplied through an air electrode to form chromium gas, which diffuses and mixes into the air electrode. In the above configuration, since the chromium content on the surface of the heat-resistant alloy separator (that is, the side in contact with the electrode) is small, the amount of chromium mixed into the air electrode is also reduced as compared with the conventional case. Therefore, the electrode reaction resistance and the ohmic resistance are reduced, and the battery life is improved.

【0008】また、上記合金セパレータを用いた電池で
は、実際に数千時間運転を行った後においても、セパレ
ータから空気極中へのクロムの混入が抑制されることも
確認した。この理由は明らかではないが、電池昇温前に
おいて合金表面でのクロム含有量が少なければ、その後
電池を長時間運転した場合でも、合金セパレータの表面
には、当該セパレータを構成する他の合金(例えば、F
eやNi等)の酸化物が主に形成され、クロム酸化物の
層はその内部に形成されるためであると思われる。
In addition, it was also confirmed that in a battery using the above alloy separator, the incorporation of chromium from the separator into the air electrode was suppressed even after operation for thousands of hours. Although the reason for this is not clear, if the chromium content on the alloy surface is low before the battery temperature rises, even if the battery is operated for a long time after that, even if the battery is operated for a long time, other alloys ( For example, F
This is probably because an oxide of e or Ni) is mainly formed, and a chromium oxide layer is formed therein.

【0009】[0009]

【実施例】【Example】

〔実施例〕図1は本発明の一実施例に係る固体電解質型
燃料電池(10セル積層体)の要部断面図であり、3m
ol%イットリア添加部分安定化ジルコニアから成る固
体電解質板1(大きさ10cm×10cm,厚み0.2
mm)を介して、La0.9Sr0.1MnO−YS
Zから成る空気極2と,NiO−YSZから成る燃料極
3とが配されて成るセル4と、ガスを分離する耐熱合金
セパレータ5とを交互に積層させた構造であり、固体電
解質板1の電極非塗布面とセパレータ5との間には、パ
イレックスガラス等の非導電性高粘度融体から成るシー
ル材6を介在させた。また、空気極2とセパレータ5と
の間には集電体7として白金網を、燃料極3とセパレー
タ5との間には集電体8としてニッケルフェルトをそれ
ぞれ配置した。
[Embodiment] FIG. 1 is a sectional view of a main part of a solid oxide fuel cell (10-cell stack) according to an embodiment of the present invention.
ol% yttria-added solid electrolyte plate 1 made of partially stabilized zirconia (size 10 cm × 10 cm, thickness 0.2
mm) via La 0.9 Sr 0.1 MnO 3 -YS
And a heat-resistant alloy separator 5 for separating a gas. The cells 4 each having an air electrode 2 made of Z and a fuel electrode 3 made of NiO-YSZ are alternately stacked. A sealing material 6 made of a non-conductive high-viscosity melt such as Pyrex glass was interposed between the electrode non-applied surface and the separator 5. A platinum net was disposed between the air electrode 2 and the separator 5 as a current collector 7, and a nickel felt was disposed between the fuel electrode 3 and the separator 5 as a current collector 8.

【0010】以下、電池の作製について具体的に説明す
る。先ず、前記耐熱合金セパレータ5を、以下のように
して形成した。Cr:Fe:Ni=16:8:76(w
t%)の組成から成る耐熱合金を、切削,研磨加工等に
より耐熱合金セパレータを作製した。次に、このセパレ
ータを空気中1050℃で48時間熱処理して、表面に
酸化被膜(Cr)を形成した。続いて、該合金の
表面を研磨して、表面に形成された酸化被膜(Cr
)を除去した。
Hereinafter, the fabrication of the battery will be specifically described. First, the heat-resistant alloy separator 5 was formed as follows. Cr: Fe: Ni = 16: 8: 76 (w
(t%), a heat-resistant alloy separator was produced by cutting, polishing, or the like using the heat-resistant alloy having the composition of (t%). Next, this separator was heat-treated in air at 1050 ° C. for 48 hours to form an oxide film (Cr 2 O 3 ) on the surface. Subsequently, the surface of the alloy is polished to form an oxide film (Cr 2 O) formed on the surface.
3 ) was removed.

【0011】このように作製した耐熱合金セパレータ
を、以下(a)セパレータと称する。次に、上記セル4
を以下のようにして作製した。燃料極の原料として平均
粒径0.5μmの8mol%イットリア添加安定化ジル
コニア(YSZ)粉末と,平均粒径1μmの酸化ニッケ
ル粉末とを用意し、酸化ニッケル還元時にこれらが重量
比で1:1となるように混合し、テルピネオール溶媒と
PVBとを用いてスラリー化し、燃料極用スラリーとし
た。
The heat-resistant alloy separator thus produced is hereinafter referred to as (a) separator. Next, the cell 4
Was produced as follows. 8 mol% yttria-added stabilized zirconia (YSZ) powder having an average particle diameter of 0.5 μm and nickel oxide powder having an average particle diameter of 1 μm were prepared as raw materials for the fuel electrode. And slurried using a terpineol solvent and PVB to obtain a slurry for a fuel electrode.

【0012】一方、空気極の原料として平均粒径1μm
のLa0.9Sr0.1MnO粉末と,平均粒径1μ
mのYSZ粉末とを用意し、これらが重量比で8:2と
なるように混合し、前記燃料極3と同様にスラリー化
し、空気極用スラリーとした。前記固体電解質板の一方
の面に前記燃料極用スラリーを厚さ50μmとなるよう
に塗布し、乾燥させた後、これを空気中1250℃で2
時間焼成する。続いて、前記固体電解質板の他方の面に
前記空気極用スラリーを同じく厚さ50μmとなるよう
に塗布し、乾燥させた後、これを空気中1100℃で4
時間焼成して、上記セルを作製した。
On the other hand, the raw material of the air electrode has an average particle size of 1 μm
La 0.9 Sr 0.1 MnO 3 powder and an average particle size of 1 μm
m YSZ powders were prepared, mixed at a weight ratio of 8: 2, and slurried in the same manner as the fuel electrode 3 to obtain a slurry for an air electrode. The fuel electrode slurry is applied to one surface of the solid electrolyte plate so as to have a thickness of 50 μm, dried, and then dried in air at 1250 ° C. for 2 hours.
Bake for hours. Subsequently, the slurry for the air electrode was applied to the other surface of the solid electrolyte plate so as to have a thickness of 50 μm, and dried.
After firing for a time, the above cell was prepared.

【0013】最後に、前記(a)セパレータを介してセ
ルを10枚積層し、電池を組み立てた。このように作製
した電池を、以下(A)電池と称する。 〔比較例1〕Cr:Fe:Ni=16:8:76(wt
%)の組成から成る耐熱合金セパレータを、空気中10
50℃で48時間熱処理して表面に酸化被膜(Cr
)を形成した後、該酸化被膜を除去しない他は、上記
実施例1と同様にして耐熱合金セパレータを作製した。
Finally, (a) ten cells were stacked with the separator interposed therebetween to assemble a battery. The battery fabricated in this manner is hereinafter referred to as (A) battery. Comparative Example 1 Cr: Fe: Ni = 16: 8: 76 (wt
%) Of a heat-resistant alloy separator having a composition of 10% in air.
Heat treated at 50 ° C. for 48 hours to form an oxide film (Cr 2 O) on the surface.
After forming 3 ), a heat-resistant alloy separator was produced in the same manner as in Example 1 except that the oxide film was not removed.

【0014】このように作製した耐熱合金セパレータ
を、以下(x)セパレータと称する。次に、この(x
)セパレータを用いて実施例1と同様にして電池を組
み立てた。このように作製した電池を、以下(X)電
池と称する。 〔比較例2〕Cr:Fe:Ni=16:8:76(wt
%)の組成から成る耐熱合金セパレータに熱処理及び研
磨処理の何れも施さない他は、上記実施例1と同様にし
て耐熱合金セパレータを作製した。
The heat-resistant alloy separator thus manufactured is hereinafter referred to as (x 1 ) separator. Next, this (x
1 ) A battery was assembled in the same manner as in Example 1 using the separator. The battery fabricated in this manner is hereinafter referred to as (X 1 ) battery. Comparative Example 2 Cr: Fe: Ni = 16: 8: 76 (wt
%), Except that neither heat treatment nor polishing treatment was performed on the heat-resistant alloy separator having the composition of (%).

【0015】このように作製した耐熱合金セパレータ
を、以下(x2 )セパレータと称する。次に、この(x
2 )セパレータを用いて実施例1と同様にして電池を組
み立てた。このように作製した電池を、以下(X2 )電
池と称する。 〔実験1〕 上記本発明の(a)セパレータ及び比較例の(x1 )・
(x2 )セパレータを用いて、合金内部から合金表面
(空気極側表面)におけるクロムの分布について調べた
ので、その結果を図2に示す。また、比較例の(x1
セパレータにおけるクロム、鉄、ニッケルの分布を測定
したので、その結果を図6に示す。尚、図2及び図6
は、EPMA線分析の結果を表すものである。
The heat-resistant alloy separator thus manufactured is hereinafter referred to as (x 2 ) separator. Next, this (x
2 ) A battery was assembled in the same manner as in Example 1 using the separator. The battery fabricated in this manner is hereinafter referred to as (X 2 ) battery. [Experiment 1] The (a) separator of the present invention and the (x 1 ) ·
(X 2 ) Using a separator, the distribution of chromium on the alloy surface (air electrode side surface) was examined from inside the alloy, and the results are shown in FIG. Also, (x 1 ) of the comparative example
The distribution of chromium , iron, and nickel in the separator was measured, and the results are shown in FIG. 2 and 6
Represents the result of the EPMA line analysis.

【0016】図2から明らかなように、熱処理及び研磨
処理の何れも行わなかった比較例の(x)セパレータ
では、合金内部から合金表面にかけてクロムが略均一に
分布していることが分かる。更に、熱処理のみを行い、
その後研磨処理を行わなかった比較例の(x)セパレ
ータでは、空気極側表面近傍でのクロムの分布が若干減
少しているが、その分合金表面にCr層が多量に
存在することが分かる。また、図6のEPMA線から
も、合金表面にCr層が多量に存在することが分
かる。
As is apparent from FIG. 2, in the (x 2 ) separator of the comparative example in which neither heat treatment nor polishing treatment was performed, chromium was distributed almost uniformly from the inside of the alloy to the surface of the alloy. Furthermore, only heat treatment is performed,
In the (x 1 ) separator of the comparative example in which the polishing treatment was not performed thereafter, the distribution of chromium in the vicinity of the air electrode side surface was slightly reduced, but a large amount of the Cr 2 O 3 layer was present on the alloy surface. You can see that. In addition, it can be seen from the EPMA line in FIG. 6 that a large amount of the Cr 2 O 3 layer exists on the alloy surface.

【0017】これらに対して、本発明の(a)セパレー
タでは、熱処理によって表面に形成した酸化被膜が研磨
処理によって除去されるため、空気極側表面でのクロム
の分布が減少していることが分かる。したがって、電池
作動時にセパレータから空気極中に混入するクロムの量
が減少するものと思われる。尚、本発明の(a)セパレ
ータを用いた場合でも、セパレータ側から空気極中にク
ロムが若干混入するが、例えば、空気極材料としてLa
1−XSrMnOを用いることにより、1000℃
でLa1−XSrMnOとクロムとが容易に反応し
てLa1−XSrMn1−yCrや(Mn
1−ZCrに変化する。このLa1−XSr
Mn1−yCrはクロムの置換量yが少なけれ
ば電極活性はLa1−XSrMnOと同程度に高
く、スピンネル型酸化物(Mn1−ZCr
少量混入する程度では、電極活性にあまり影響しないの
で、上記の表面処理を適用することで電池の寿命特性は
大幅に改善される。 〔実験2〕上記本発明の(A)電池及び比較例の
(X)・(X)電池(いずれも10セル積層体)を
用いて、連続放電試験を行ったので、その結果を図3に
示す。尚、実験は酸化剤ガスとしてAirを、燃料ガス
として室温で加湿したHガスをそれぞれ使用し、10
00℃において電流密度300mA/cmで行うとい
う条件である。
On the other hand, in the separator (a) of the present invention, since the oxide film formed on the surface by the heat treatment is removed by the polishing treatment, the distribution of chromium on the air electrode side surface is reduced. I understand. Therefore, it is considered that the amount of chromium mixed into the air electrode from the separator during the operation of the battery is reduced. Even when the separator (a) of the present invention is used, chromium is slightly mixed into the air electrode from the separator side.
1000 ° C. by using 1-X Sr X MnO 3
In La 1-X Sr X MnO 3 and the chromium reacts readily La 1-X Sr X Mn 1 -y Cr y O 3 and (Mn
It changes to 1-Z Cr Z) 3 O 4. This La 1-X Sr
X Mn 1-y Cr y O 3 is The less substitution amount y of the chromium electrode activity high as a La 1-X Sr X MnO 3 , Supin'neru type oxide (Mn 1-Z Cr Z) 3 O 4 Even if a small amount is mixed, the electrode activity is not significantly affected, and thus, the life characteristics of the battery are greatly improved by applying the above surface treatment. [Experiment 2] A continuous discharge test was performed using the battery (A) of the present invention and the batteries (X 1 ) and (X 2 ) of the comparative example (all of which are 10-cell laminates). 3 is shown. In the experiment, Air was used as an oxidizing gas, and H 2 gas humidified at room temperature was used as a fuel gas.
The condition is that the current density is 300 mA / cm 2 at 00 ° C.

【0018】図3から明らかなように、合金セパレータ
に何も処理を施していない(x)セパレータを用いた
比較例の(X)電池では、数十時間後の830mVを
ピークにセル電圧が減少し始め、400時間後には35
0mVにまで低下していることが分かる。また、熱処理
をしただけで、その後の研磨処理を施さない(x)セ
パレータを用いた比較例の(X)電池では、熱処理に
よって合金表面に形成されたCr層が多量に空気
極中へ移動するため、比較例の(X)電池よりもセル
電圧の低下が著しいことが分かる。
As apparent from FIG. 3, in the (X 2 ) battery of the comparative example using the (x 2 ) separator without any treatment on the alloy separator, the cell voltage peaks at 830 mV after several tens of hours. Began to decrease and after 400 hours 35
It can be seen that the voltage has dropped to 0 mV. Further, in the (X 1 ) battery of the comparative example using the (x 1 ) separator which was only subjected to the heat treatment but was not subjected to the subsequent polishing treatment, the Cr 2 O 3 layer formed on the alloy surface by the heat treatment contained a large amount of air. It can be seen that the cell voltage is significantly lower than that of the (X 2 ) battery of the comparative example due to the movement to the center.

【0019】これらに対して、熱処理及び研磨除去の何
れの処理も行った(a)セパレータを用いた本発明の
(A)電池では、セル電圧の低下が小さく、寿命特性が
大幅に改善されていることが分かる。これは、熱処理に
よって表面に形成した酸化被膜が研磨処理によって除去
されるため、空気極側表面でのクロムの分布が減少する
からである。 〔実験3〕上記本発明の(A)電池及び比較例の
(X)・(X)電池を用いて、300時間連続放電
を行った後、電池を分解して空気極断面におけるクロム
のEPMA面分析を行ったので、その結果を図4、図7
及び図8に示す。
On the other hand, in the battery (A) of the present invention using the separator (a) subjected to both the heat treatment and the polishing removal, the decrease in cell voltage is small, and the life characteristics are greatly improved. You can see that there is. This is because the oxide film formed on the surface by the heat treatment is removed by the polishing treatment, so that the distribution of chromium on the air electrode side surface is reduced. [Experiment 3] Using the battery (A) of the present invention and the batteries (X 1 ) and (X 2 ) of the comparative example, a continuous discharge was performed for 300 hours. Since the EPMA surface analysis was performed, the results are shown in FIGS.
And FIG.

【0020】図7及び図8から明らかなように、熱処理
後に表面処理を行わなかった(x)セパレータを用い
た比較例の(X)電池及びいずれの処理も行わなかっ
た(x)セパレータを用いた比較例の(X)電池で
は、合金セパレータ側から空気極中にクロム(白色の影
像)が多量に混入しいてることが分かる。尚、図7及び
図8において、空気極に写っている黒色の塊は、ジルコ
ニアの塊であると思われる。
As is apparent from FIGS. 7 and 8, the (X 1 ) battery of the comparative example using the separator (x 1 ) without the surface treatment after the heat treatment, and neither treatment (x 2 ) In the (X 2 ) battery of the comparative example using the separator, it can be seen that a large amount of chromium (white image) was mixed into the air electrode from the alloy separator side. In FIGS. 7 and 8, the black mass reflected on the air electrode is considered to be a zirconia mass.

【0021】これに対して、熱処理後に研磨処理を行っ
た(a)セパレータを用いた本発明の(A)電池では、
図4から明らかなように、合金セパレータ表面でのクロ
ムの分布が少なく、セパレータ側から空気極中に拡散す
るクロムが少ないことが分かる。 〔その他の事項〕耐熱合金セパレータの熱処理の温度は
電池運転温度である1000℃以上が好ましいが、10
00℃未満の低温作動電池に適用する場合、より低温で
の熱処理も同様の効果がある。
On the other hand, in the battery (A) of the present invention using the separator (a) subjected to the polishing treatment after the heat treatment,
As is clear from FIG. 4, the distribution of chromium on the alloy separator surface is small, and the chromium diffused from the separator side into the air electrode is small. [Others] The heat treatment temperature of the heat-resistant alloy separator is preferably 1000 ° C. or higher, which is the battery operating temperature.
When applied to a low-temperature operating battery of less than 00 ° C., heat treatment at a lower temperature has the same effect.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上の本発明によれば、耐熱合金セパレ
ータの合金表面部(即ち、電極と接する側)でのクロム
の量が合金内部に比べて少ないので、電池作動時に合金
表面から空気極中に移動するクロムの量も少なくなる。
したがって、従来に比べて空気極中へのクロムの混入が
抑制されるので、電極反応抵抗及びオーム抵抗が減少
し、電池寿命が向上する。
According to the present invention, the amount of chromium on the alloy surface of the heat-resistant alloy separator (that is, the side in contact with the electrode) is smaller than that inside the alloy. The amount of chromium moving in is also reduced.
Therefore, chromium is prevented from being mixed into the air electrode as compared with the related art, so that the electrode reaction resistance and the ohmic resistance are reduced, and the battery life is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る固体電解質型燃料電池
(10セル積層体)の要部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a solid oxide fuel cell (10-cell stack) according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の(a)セパレータ及び比較例の
(x)・(x)セパレータにおける、合金内部から
空気極側表面にかけてのクロムの分布を示すグラフであ
る。
FIG. 2 is a graph showing the distribution of chromium from the inside of the alloy to the air electrode side surface in the (a) separator of the present invention and the (x 1 ) · (x 2 ) separator of the comparative example.

【図3】本発明の(A)電池及び比較例の(X)・
(X)電池を用いて連続放電試験を行った場合におけ
る、平均セル電圧の経時的変化を示すグラフである。
FIG. 3 shows (A) the battery of the present invention and (X 1 ) · of the comparative example.
(X 2) in the case of performing continuous discharge test using a battery, is a graph showing the change over time in the average cell voltage.

【図4】本発明の(A)電池を用いて300時間連続放
電を行った後の、空気極断面におけるクロムのEPMA
面分析結果を示すX線写真である。
FIG. 4 shows EPMA of chromium in the air electrode cross section after performing continuous discharge for 300 hours using the battery (A) of the present invention.
It is an X-ray photograph which shows a surface analysis result.

【図5】従来の平板型固体電解質型燃料電池の基本構成
を示す分解斜視図である。
FIG. 5 is an exploded perspective view showing the basic configuration of a conventional flat solid oxide fuel cell.

【図6】比較例の(x1 )セパレータにおけるクロム
鉄、ニッケルの分布を示すグラフである。
FIG. 6 shows chromium in a (x 1 ) separator of a comparative example ,
It is a graph which shows distribution of iron and nickel.

【図7】比較例の(X)電池を用いて300時間連続
放電を行った後の、空気極断面におけるクロムのEPM
A面分析結果を示すX線写真である。
FIG. 7: EPM of chromium in the air electrode cross section after performing continuous discharge for 300 hours using the (X 1 ) battery of the comparative example
It is an X-ray photograph showing an A-plane analysis result.

【図8】比較例の(X)電池を用いて300時間連続
放電を行った後の、空気極断面におけるクロムのEPM
A面分析結果を示すX線写真である。
FIG. 8: EPM of chromium in the air electrode cross section after performing continuous discharge for 300 hours using the (X 2 ) battery of the comparative example
It is an X-ray photograph showing an A-plane analysis result.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固体電解質板 2 空気極 3 燃料極 4 セル 5 セパレータ Reference Signs List 1 solid electrolyte plate 2 air electrode 3 fuel electrode 4 cell 5 separator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 幸徳 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (72)発明者 齋藤 俊彦 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−119663(JP,A) 特開 平4−137465(JP,A) 特開 平5−121060(JP,A) 特開 平6−188003(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 8/02 H01M 8/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yukinori Akiyama 2--18 Keihanhondori, Moriguchi City Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Toshihiko Saito 2-18-18 Keihanhondori, Moriguchi City Sanyo Electric Co., Ltd. 56) References JP-A-3-119663 (JP, A) JP-A-4-137465 (JP, A) JP-A-5-121060 (JP, A) JP-A-6-188003 (JP, A) (58) ) Surveyed field (Int.Cl. 6 , DB name) H01M 8/02 H01M 8/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 固体電解質を介して燃料極と空気極とが
相対向するセルと,少なくともクロムを含有する耐熱合
金セパレータとが交互に積層されて成る固体電解質型燃
料電池において、 前記燃料極及び空気極の間に介在する耐熱合金セパレー
タ内のクロムの量は、電池の昇温前において合金中央部
よりも電極と接する合金表面部の方が少ないことを特徴
とする固体電解質型燃料電池。
1. A solid oxide fuel cell comprising a cell in which a fuel electrode and an air electrode face each other via a solid electrolyte and a heat-resistant alloy separator containing at least chromium are alternately stacked, A solid oxide fuel cell characterized in that the amount of chromium in the heat-resistant alloy separator interposed between the air electrodes is smaller at the surface of the alloy in contact with the electrode than at the center of the alloy before the battery is heated.
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