JP3363985B2 - 固体電解質燃料電池の内部改質用基体管 - Google Patents
固体電解質燃料電池の内部改質用基体管Info
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- oxide fuel
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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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質燃料電池の
内部改質用基体管に関する。
内部改質用基体管に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に従来の固体電解質燃料電池の内部
改質用基体管の概略を示す。同図に示すように、溶射型
固体電解質（ＳＯＦＣ）は、カルシア安定化ジルコニア
（ＣＳＺ）多孔質円筒基体管０１に、燃料極０２として
Ｎｉとイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）とのサー
メットをプラズマ溶射で成膜し、この上に電解質０３と
して酸素イオン伝導性のＹＳＺをプラズマ溶射で成膜す
る。そして、この上に空気極０４としてＬａＣｏＯ3 を
アセチレンフレーム溶射で成膜して燃料電池を構成す
る。これらをＮｉＡｌとアルミナのサーメットで成膜し
たインタコネクタ０５で、燃料極０２と空気極０３とを
接続して直列に接続している。
改質用基体管の概略を示す。同図に示すように、溶射型
固体電解質（ＳＯＦＣ）は、カルシア安定化ジルコニア
（ＣＳＺ）多孔質円筒基体管０１に、燃料極０２として
Ｎｉとイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）とのサー
メットをプラズマ溶射で成膜し、この上に電解質０３と
して酸素イオン伝導性のＹＳＺをプラズマ溶射で成膜す
る。そして、この上に空気極０４としてＬａＣｏＯ3 を
アセチレンフレーム溶射で成膜して燃料電池を構成す
る。これらをＮｉＡｌとアルミナのサーメットで成膜し
たインタコネクタ０５で、燃料極０２と空気極０３とを
接続して直列に接続している。
【０００３】固体電解質燃料電池は、一般に約７００か
ら１０００℃でＹＳＺの酸素イオン導電性が高くなり、
空気極に空気を、燃料極に水素や一酸化炭素を各々供給
して燃料極側の酸素分圧を下げることで、電極間に電位
差を生じさせている。電極間に負荷を接続して電流を流
すと、酸素イオンが電解質内空気極から燃料極へ移動
し、燃料極の水素や一酸化炭素と反応する。燃料電池は
燃料を供給することで連続的にこの反応を起こして発電
を行うようにしている。
ら１０００℃でＹＳＺの酸素イオン導電性が高くなり、
空気極に空気を、燃料極に水素や一酸化炭素を各々供給
して燃料極側の酸素分圧を下げることで、電極間に電位
差を生じさせている。電極間に負荷を接続して電流を流
すと、酸素イオンが電解質内空気極から燃料極へ移動
し、燃料極の水素や一酸化炭素と反応する。燃料電池は
燃料を供給することで連続的にこの反応を起こして発電
を行うようにしている。
【０００４】また、固体電解質燃料電池では、約７００
から１０００℃で反応を起こさせるため、メタンと水蒸
気とを直接供給して燃料極のＮｉを触媒として水蒸気改
質反応を起こし、水素と一酸化炭素とを作り、これを燃
料として用いることができる。この際、吸熱反応が生
じ、発熱量の増加が生じる。固体電解質燃料電池では電
池の抵抗によって発熱が生じるので、この発熱を水蒸気
改質反応による吸熱で冷却することで固体電解質燃料電
池の排熱を燃料の発熱量として回収できるので発電効率
を向上することができる。これを「内部改質」と称して
いる。
から１０００℃で反応を起こさせるため、メタンと水蒸
気とを直接供給して燃料極のＮｉを触媒として水蒸気改
質反応を起こし、水素と一酸化炭素とを作り、これを燃
料として用いることができる。この際、吸熱反応が生
じ、発熱量の増加が生じる。固体電解質燃料電池では電
池の抵抗によって発熱が生じるので、この発熱を水蒸気
改質反応による吸熱で冷却することで固体電解質燃料電
池の排熱を燃料の発熱量として回収できるので発電効率
を向上することができる。これを「内部改質」と称して
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、メタンの改
質反応では温度が高いとカーボンの発生があり、また燃
料電池の燃料極に使用するＮｉの形態と触媒に適した形
態とは必ずしも一致しない。燃料極に用いるＮｉは電流
を流す必要があるのでＮｉが連続的に接続している必要
がある。
質反応では温度が高いとカーボンの発生があり、また燃
料電池の燃料極に使用するＮｉの形態と触媒に適した形
態とは必ずしも一致しない。燃料極に用いるＮｉは電流
を流す必要があるのでＮｉが連続的に接続している必要
がある。
【０００６】しかし触媒として用いるＮｉは、表面積が
大きく高温での燃結を防ぐために、アルミナなどの担持
体に微粒で分散されている必要がある。このため電極に
適した形状が触媒に適した形状となっておらず、内部改
質で燃料極にカーボンが発生し、燃料極組織を破壊して
ＳＯＦＣの燃料極電極性能が低下する。またカーボン発
生が生じなくても反応活性が低く、耐久性が劣るという
問題がある。
大きく高温での燃結を防ぐために、アルミナなどの担持
体に微粒で分散されている必要がある。このため電極に
適した形状が触媒に適した形状となっておらず、内部改
質で燃料極にカーボンが発生し、燃料極組織を破壊して
ＳＯＦＣの燃料極電極性能が低下する。またカーボン発
生が生じなくても反応活性が低く、耐久性が劣るという
問題がある。
【０００７】本発明は上記問題に鑑み、反応活性が高
く、耐久性の向上した固体電解質燃料電池の内部改質用
基体管を提供することを目的とする。
く、耐久性の向上した固体電解質燃料電池の内部改質用
基体管を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る固体電解質燃料電池の内部改質用基体管は、溶
射型固体電解質燃料電池の基体管において、該基体管の
構成材料に触媒に適した形状の０．１ミクロン以下の粒
径を持つＮｉを混合分散担持させたことを特徴とする。
また、静水圧プレスで円筒状に成形し、１６００から１
７００℃で焼結してなるようにしてもよい。
明に係る固体電解質燃料電池の内部改質用基体管は、溶
射型固体電解質燃料電池の基体管において、該基体管の
構成材料に触媒に適した形状の０．１ミクロン以下の粒
径を持つＮｉを混合分散担持させたことを特徴とする。
また、静水圧プレスで円筒状に成形し、１６００から１
７００℃で焼結してなるようにしてもよい。
【０００９】
【作用】基体管に触媒に適した形状の微粒のＮｉを分散
するためＳＯＦＣの燃料極にメタンが達する前に基体管
で水蒸気改質反応が生じ水素と一酸化炭素に変化する。
また燃料極に分散されたＮｉは改質反応に適した形状を
しており、反応活性が高く、またＳＯＦＣの作動温度で
もＮｉの焼結が起きにくく触媒耐久性が高い。
するためＳＯＦＣの燃料極にメタンが達する前に基体管
で水蒸気改質反応が生じ水素と一酸化炭素に変化する。
また燃料極に分散されたＮｉは改質反応に適した形状を
しており、反応活性が高く、またＳＯＦＣの作動温度で
もＮｉの焼結が起きにくく触媒耐久性が高い。
【００１０】
【実施例】本発明の好適な一実施例を説明する。
【００１１】図１（Ａ）は本実施例に係る基体管の概略
図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ部断面図、図２は図１
（Ｂ）のＢ部拡大図である。図１に示す基体管１を構成
するＣＳＺと、０．１ミクロン以下の粒径をもつＮｉと
を混合造粒して、図２に示すように、ＣＳＺ１１に微粒
子Ｎｉ１２を担持した粒子を作る。次いで、これを静水
圧プレスで円筒状に成形し、約１６００から１７００℃
で焼結して、多孔質の基体管１を製作する。この基体管
１に燃料極２としてＮｉとイットリア安定化ジルコニア
（ＹＳＺ）のサーメット２をプラズマ溶射で成膜し、こ
の上に電解質３として酸素イオン伝導性のＹＳＺをプラ
ズマ溶射で成膜する。この上に空気極４としてＬａＣｏ
Ｏ3をアセチレンフレーム溶射で成膜して、燃料電池を
構成する。これらをＮｉＡｌとアルミナのサーメットで
成膜したインタコネクタ５で燃料極２と空気極３とを接
続して直列に接続する（図１参照）。
図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ部断面図、図２は図１
（Ｂ）のＢ部拡大図である。図１に示す基体管１を構成
するＣＳＺと、０．１ミクロン以下の粒径をもつＮｉと
を混合造粒して、図２に示すように、ＣＳＺ１１に微粒
子Ｎｉ１２を担持した粒子を作る。次いで、これを静水
圧プレスで円筒状に成形し、約１６００から１７００℃
で焼結して、多孔質の基体管１を製作する。この基体管
１に燃料極２としてＮｉとイットリア安定化ジルコニア
（ＹＳＺ）のサーメット２をプラズマ溶射で成膜し、こ
の上に電解質３として酸素イオン伝導性のＹＳＺをプラ
ズマ溶射で成膜する。この上に空気極４としてＬａＣｏ
Ｏ3をアセチレンフレーム溶射で成膜して、燃料電池を
構成する。これらをＮｉＡｌとアルミナのサーメットで
成膜したインタコネクタ５で燃料極２と空気極３とを接
続して直列に接続する（図１参照）。
【００１２】ＳＯＦＣを７００℃から１０００℃に加熱
して燃料極側の基体管内部にメタンと水蒸気を供給す
る。メタンは基体管内を燃料極まで拡散していく間に改
質反応を起こし、水素、一酸化炭素に変わる。燃料極で
は電解質を移動してきた酸素イオンと水素、一酸化炭素
が反応して水蒸気、二酸化炭素に変わり、燃料極基体管
を拡散して燃料中へ移動する。メタンは反応に適したＮ
ｉ触媒を含む基体管１で水蒸気改質反応を起こすため、
カーボンを発生しにくく、また触媒活性も高く反応速度
が早い。
して燃料極側の基体管内部にメタンと水蒸気を供給す
る。メタンは基体管内を燃料極まで拡散していく間に改
質反応を起こし、水素、一酸化炭素に変わる。燃料極で
は電解質を移動してきた酸素イオンと水素、一酸化炭素
が反応して水蒸気、二酸化炭素に変わり、燃料極基体管
を拡散して燃料中へ移動する。メタンは反応に適したＮ
ｉ触媒を含む基体管１で水蒸気改質反応を起こすため、
カーボンを発生しにくく、また触媒活性も高く反応速度
が早い。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る固体電
解質燃料電池の内部改質用基体管は、基体管の構成要素
であるＣＳＺ内にＮｉが分散されているので、Ｎｉの焼
結が抑制されるので触媒の耐久性も高い。また炭素が発
生した場合にも燃料極で炭素発生が無いので電極特性の
変化が無く、ＳＯＦＣの性能変化が無い。
解質燃料電池の内部改質用基体管は、基体管の構成要素
であるＣＳＺ内にＮｉが分散されているので、Ｎｉの焼
結が抑制されるので触媒の耐久性も高い。また炭素が発
生した場合にも燃料極で炭素発生が無いので電極特性の
変化が無く、ＳＯＦＣの性能変化が無い。
【図１】本発明の実施例に係る基体管の概略図である。
【図２】本発明の実施例に係る基体管の拡大図である。
【図３】従来例に係る基体管の概略図である。
１ 基体管
２ 燃料極
３ 電解質
４ 空気極
５ インタコネクタ
１１ ＣＳＺ粒子
１２ Ｎｉ微粒子
Claims (2)
- 【請求項１】 溶射型固体電解質燃料電池の基体管にお
いて、該基体管の構成材料に触媒に適した形状の０．１ミクロ
ン以下の粒径を持つＮｉを混合分散担持させたことを特
徴とする 固体電解質燃料電池の内部改質用基体管。 - 【請求項２】 請求項１において、 静水圧プレスで円筒状に成形し、１６００から１７００
℃で焼結してなることを特徴とする固体電解質燃料電池
の内部改質用基体管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02766194A JP3363985B2 (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 固体電解質燃料電池の内部改質用基体管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02766194A JP3363985B2 (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 固体電解質燃料電池の内部改質用基体管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07240214A JPH07240214A (ja) | 1995-09-12 |
| JP3363985B2 true JP3363985B2 (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=12227128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02766194A Expired - Lifetime JP3363985B2 (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 固体電解質燃料電池の内部改質用基体管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3363985B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3408732B2 (ja) * | 1997-11-07 | 2003-05-19 | 三菱重工業株式会社 | 燃料電池用基体材 |
| KR20030052106A (ko) * | 2001-12-20 | 2003-06-26 | 현대자동차주식회사 | 고체 산화물 연료 전지용 금속간 화합물 접속자 |
| DE602004028912D1 (de) * | 2003-03-13 | 2010-10-14 | Tokyo Gas Co Ltd | Festoxidförmiges brennstoffzellenmodul |
| JP4902013B1 (ja) * | 2010-12-10 | 2012-03-21 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池セル |
| CN111769296B (zh) * | 2019-03-27 | 2022-03-25 | 景德镇陶瓷大学 | 一种SOFC抗积碳Ni-YSZ阳极材料的制备方法 |
-
1994
- 1994-02-25 JP JP02766194A patent/JP3363985B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07240214A (ja) | 1995-09-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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