JP3310866B2 - 円筒横縞型固体電解質燃料電池 - Google Patents
円筒横縞型固体電解質燃料電池Info
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Description
解質燃料電池(以下、円筒横縞型SOFC)に関する。
FCとしては、図2(A)〜(C)に示す構成のものが
知られている。ここで、図2(A)は同SOFCの全体
図、図2(B)は図2(A)のX部を拡大して示す断面
図、図2(C)は図2(A)のY部を拡大して示す断面
図である。
この基体管1上には、燃料極2,電解質3及び空気極4
からなる発電素子(単電池セル)5とこれを電気的に接
続するインターコネクタ6が交互に配置されている。セ
ル+極(空気極)側に位置する前記基体管1上には、前
記空気極4に接続したプラスリード膜7がセル+極から
セルチューブ内孔まで形成されている。プラスリード膜
7は、そこで金属フェルト8を介して集電棒9に電気的
に接続されている。一方、セル−極(燃料極)側に位置
する前記基体管1上には、前記燃料極2に接続したマイ
ナスリード膜10が−極からセルチューブ内孔まで形成さ
れている。マイナスリード膜10は、そこで金属フェルト
11を介して集電リング12と電気的に接続されている。こ
のようにして、SOFCにおける両端部における集電が
行なわれる。
囲気、外側は酸化(空気)雰囲気であるため、リード部
外層には気密保持のための保護膜13が形成されていると
ともに、+極側のセルチューブ端にはセラミックス製の
キャップ14をセラミックス系シール材15で接着し閉じた
構造としている。
溶射法で成膜する場合、金属材料の使用が可能なため、
リード部抵抗は比較的小さい。しかしながら、焼結法で
成膜する場合、使用材料が限定され(例えばLaCrO
3 系)、導電率が金属材料に比べ1〜2桁小さいため、
リード部の電気抵抗が高くなり、SOFCの出力性能に
大きく影響する。このため、焼結法では従来の集電構造
を適用できない。
ックス製のキャップをシール材で接着・固定している
が、シール材の焼結収縮あるいは基体管,キャップとの
熱膨張率差による隙間,微細なクラックが発生するた
め、完全にガスリークを抑えることが困難である。
もので、従来構造でリード膜を形成していた基体管部分
の基体管自体に電気導電性を付与し、導電性の基体管部
分をリード膜の代わりとすることにより、リード部抵抗
を抑え性能への影響を低減できる円筒横縞型固体電解質
燃料電池を提供することを目的とする。
解質及び空気極からなる発電素子を複数個インターコネ
クタを介して電気的に接続し、これら個々の発電素子並
びにインターコネクタが多孔質の基体管上に形成され、
焼結法により製造された円筒横縞型固体電解質燃料電池
において、前記基体管の端部が前記発電素子より外側の
位置で電気導電性を有し、かつ、前記基体管の一端は接
続膜により空気極と、前記基体管の他端は接続膜により
燃料極と夫々電気的に接続されることにより電気を取り
出す構成となっていることを特徴とする円筒横縞型固体
電解質燃料電池である。
じ、その表面に緻密質の保護膜を形成する構成とするこ
とが好ましい。これにより、従来の円筒横縞型SOFC
で必要としたセラミック製キャップによるシールを不要
にできる。
の肉厚はリード膜に比べ1桁厚く、基体管をリードする
ことで電気抵抗は十分小さくなり、SOFC性能への影
響を低減できる。また、シール材を用いたセラミックス
製キャップでシールする必要がないため、シール性の大
幅な向上が期待できる。
円筒横縞型SOFCを図1(A)〜(C)を参照して説
明する。ここで、図1(A)は同SOFCの全体図、図
1(B)は図1(A)のX部を拡大して示す断面図、図
1(C)は図1(A)のY部を拡大して示す断面図であ
る。
ここで、基体管21の材料としてはカルシア安定化ジルコ
ニア(CSZ)が用いられ、押出し法により管状に成形
・乾燥することにより形成される。前記基体管21上に
は、燃料極22,電解質23及び空気極24からなる発電素子
(単電池セル)25とこれらを電気的に接続するインター
コネクタ26が交互に配置している。
酸化ニッケル(NiO)とイットリア安定化ジルコニア
(YSZ)の混合物サーメットが用いられている。前記
電解質23の材料としては、イットリア安定化ジルコニア
が用いられている。前記空気極24の材料としては、La
SrMnO3 を用いられている。前記インターコネクタ
26の材料としては、LaCrO3 系のペロブスカイト型
酸化物を用いる。各原料粉はスラリー化され、基体管21
上に順次成膜・乾燥される。
接着剤27を介して導電性基体管28が接合されている。こ
こで、導電性基体管28は、セル+極(空気極)側ではプ
ラスリードの役目をし、セル−極(燃料極)側ではマイ
ナスリードの役目をする。前記導電性基体管28の材料と
しては、カルシア安定化ジルコニアに導電性付与のため
酸化ニッケル(NiO)を40〜50 vol%添加した材
料を用いる。
導電性基体管28上には、燃料極22及び空気極24と導電性
基体管28を電気的に接続する接続膜29が形成されてい
る。ここで、接続膜29の材料としては、60 vol%酸化
ニッケルとスピネル型(MgAl2 O4 )の混合物サー
メットを用いる。
28の端部は、金属フェルト30を介して集電棒31と電気的
に接続されている。また、セル−極(燃料極)側の前記
導電性基体管28の端部は、金属フェルト32を介して集電
リング33と電気的に接続されている。
閉じた管を用いており、前記基体管21とはセラミックス
系接着剤で接合後、さらに緻密質の保護膜34で覆われて
いるため、基体管内側の還元(水素)雰囲気と基体管外
側の酸化(空気)雰囲気との間ではキャップを用いたシ
ール箇所が存在しない。前記保護膜34の材料には、部分
安定化ジルコニア(PSZ)を用いる。
製作方法について説明する。 1)まず、基体管の材料としてのCSZを、押出し法によ
り管状に成形・乾燥して多孔質の基体管21を形成する。
iOとYSZの混合物サーメット、電解質の材料である
YSZ、インターコネクタ26の材料であるLaCrO3
系のペロブスカイト型酸化物、空気極の材料であるLa
SrMnO3 の各原料粉をスラリー化し、基体管21上に
順次成膜・乾燥する。
3、インターコネクタ26、空気極24を1300〜140
0℃で一体焼成し、発電素子25が形成されていない基体
管21の両端部を切断する。
シア安定化ジルコニアに導電性付与のためNiOを40
〜50 vol%添加した材料を用いて、基体管21と同様に
押出し法あるいは鋳込み成形法により、管状及び一端が
閉じた管状に成形・乾燥後、1300〜1400℃で焼
成し、導電性基体管28を形成する。この後、導電性基体
管28を基体管21の両端部にセラミックス系接着剤27を介
して接合する。
燃料極22及び空気極24を導電性基体管28と電気的に接続
するため、60 vol%酸化ニッケルとスピネル型(Mg
Al2 O4 )の混合物サーメットを材料に用いた接続膜
29のスラリーを、燃料極22及び空気極24と導電性基体管
28にオーバーラップして成膜し乾燥する。
しての部分安定化ジルコニア(PSZ)を用い、スラリ
ーを導電性基体管28全面に成膜・乾燥する。この後、1
300℃で焼成し、所望の円筒横縞型SOFCを製作す
る。
れば、焼結法により作製した円筒横縞型SOFCにおい
ても、リード部抵抗が抑えられ、SOFC性能への影響
を低減できる。また、本発明におけるシール構造とする
ことにより、シール箇所がなくなり、シール性の大幅な
向上が期待できる。更に、セラミックス製キャップの接
着工程がないため、工程数を低減できる。
を構成する燃料極、電解質及び空気極、インターコネク
タ、セラミックス系接着剤等の材料は、上記実施例に記
載したものに限らず、他の材料を用いてもよいことは勿
論のことである。
来構造でリード膜を形成していた基体管部分の基体管自
体に電気導電性を付与し、導電性の基体管部分をリード
膜の代わりとすることにより、リード部抵抗を抑え性能
への影響を低減できる円筒横縞型固体電解質燃料電池を
提供できる。
の説明図で、図1(A)は前記SOFCの全体図、図1
(B)は図1(A)のX部を拡大して示す断面図、図1
(C)は図1(A)のY部を拡大して示す断面図。
(A)は前記SOFCの全体図、図2(B)は図2
(A)のX部を拡大して示す断面図、図2(C)は図2
(A)のY部を拡大して示す断面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 燃料極、電解質及び空気極からなる発電
素子を複数個インターコネクタを介して電気的に接続
し、これら個々の発電素子並びにインターコネクタが多
孔質の基体管上に形成され、焼結法により製造された円
筒横縞型固体電解質燃料電池において、 前記基体管の端部が前記発電素子より外側の位置で電気
導電性を有し、かつ、前記基体管の一端は接続膜により
空気極と、前記基体管の他端は接続膜により燃料極と夫
々電気的に接続されることにより電気を取り出す構成と
なっていることを特徴とする円筒横縞型固体電解質燃料
電池。 - 【請求項2】 前記基体管の一端が閉じており、その表
面に緻密質の保護膜が形成されていることを特徴とする
請求項1記載の円筒横縞型電解質燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15127996A JP3310866B2 (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | 円筒横縞型固体電解質燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15127996A JP3310866B2 (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | 円筒横縞型固体電解質燃料電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH103932A JPH103932A (ja) | 1998-01-06 |
JP3310866B2 true JP3310866B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=15515215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15127996A Expired - Fee Related JP3310866B2 (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | 円筒横縞型固体電解質燃料電池 |
Country Status (1)
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JP4645790B2 (ja) | 2002-08-09 | 2011-03-09 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 燃料電池セパレータおよび固体高分子型燃料電池 |
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- 1996-06-12 JP JP15127996A patent/JP3310866B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH103932A (ja) | 1998-01-06 |
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