JP3381555B2 - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池に関する。 【０００２】 【従来の技術】固体電解質型燃料電池は、固体電解質膜
の一方の面に空気極を形成し、他方の面に燃料極を形成
した三層膜と、空気極に入る空気（酸素）と燃料極に入
る燃料ガス（水素）が混じるのを防ぎ、三層膜と三層膜
を直列につなぐ電子伝導体の役目を果たすセパレータと
で、燃料電池の発電の最小単位であるセルを構成し、さ
らに、このセルを複数積み重ねてセルスタックを構成し
ている。 【０００３】そして、このような固体電解質型燃料電池
は、製作の容易化を図りながら熱歪みによるセルの損傷
を防止するために、さなざまな対策が施されてきた。 【０００４】例えば、特開平４−２７４１７３号公報に
は、その一例が示されている。すなわち、図１の燃料電
池のセルスタックの分解斜視図に示すように、固体電解
質膜（図示せず）の一方の面に空気極（図示せず）を形
成し、他方の面に燃料極（図示せず）を形成した三層膜
１と、ガス流路を備える一方の面が前記空気極または燃
料極に接して付設されるセパレータ２とで構成されるセ
ル３が第１の板状体に収納され、このセル３とほぼ同じ
厚さの第１の板状体４と、この第１の板状体４に対して
所定の相対位相で重ね合わされる第２の板状体５とを交
互に積み重ねたものが開示されている。 【０００５】第１の板状体４は、セル３を収納する部分
と、そこに収納されるセル３にガスを供給し排出するマ
ニホールド部分６ａ，６ｂと、第２の板状体５に形成さ
れてセル３とセル３を離間させているセル間ガス流路部
７にガスを供給し排出するマニホールド部分６ｃ，６ｄ
を備えている。 【０００６】また、第２の板状体５は、第１の板状体４
に対して所定の相対位相で重ね合わされ、セル間ガス流
路部７にガスを供給し排出するマニホールド部分６ｅ，
６ｆと、第１の板状体４に収納されたセル３にガスを供
給し排出するマニホールド部分６ｇ，６ｈを備えてい
る。これらマニホールド部分６ａないし６ｈ、セル内、
及びセル間におけるガスの流れをＧ１ないしＧ４の矢印
で示す。 【０００７】セル間ガス流路部７には、ガス通気性を有
するとともにセル３の板厚方向の熱歪みを吸収する部材
（例えば、ニッケルフェルト等）を充填して、交互に重
ね合わせることがある。また、セルスタックにおいて、
ガスシールが必要な箇所、すなわち、板状体と板状体の
間、板状体とセルの間等はガラス系シール材で接合さ
れ、燃料電池の運転中はメルトシールが行われる。 【０００８】このような構造は、板状体の板厚方向に積
み重ねられるセル３が、セル間ガス流路部７により互い
に離間するセルスタック構造であるため、これら離間部
分をもってセル３とセル３の熱歪みを吸収することがで
きる。したがって、従来のセルスタック構造で発生して
いた熱歪みによるセル３の損傷や、そのセル損傷に伴う
ガス流路からのガスリークが発生するという問題を防止
し得るものであった。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
セルスタック及びマニホールドを構成する板状体には、
Ｃａを添加した安定化ジルコニア（以下、ＣＳＺとい
う。）やイットリア安定化ジルコニア（以下、ＹＳＺと
いう。）などのセラミックを用いていたため、熱衝撃や
セル本体との熱膨張差により、前記板状体にクラックや
割れが生じ、そこからガスリークが発生して燃料電池の
特性が大きく低下し、また耐久度も低くなるという問題
があった。 【００１０】そこで本発明の目的は、内部マニホールド
を有するセルスタックを構成する板状体にクラックや割
れが発生してガスリークすることを防ぎ、発電特性及び
耐久性に優れた固体電解質型燃料電池を提供することに
ある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明は、固体電解質型
燃料電池において、固体電解質膜の一方の面に空気極が
形成され、他方の面に燃料極が形成された三層膜と、ガ
ス流路を備える一方の面が前記空気極または前記燃料極
に接して付設されるセパレータとで構成されるセルと、
該セルにガスを供給し排出する流路の内部マニホールド
を形成する第１及び第２の板状体とを備え、前記第１の
板状体は、前記セルを収納する部分と、収納されたセル
にガスを供給し排出する流路のマニホールド部分とを有
し、前記第１の板状体に対して所定の相対位相で重ね合
わせられる前記第２の板状体は、前記第１の板状体に収
納された前記セルにガスを供給し排出する流路のマニホ
ールド部分を有し、前記第１及び第２の板状体が交互に
積み重ねられてセルスタック及びガスの内部マニホール
ドを構成しており、前記第１及び第２の板状体は金属ま
たは合金からなり、前記セルの主面縁部が前記第２の板
状体の主平面と当接している当接部分に前記第２の板状
体よりも熱膨張係数の大きな金属または合金からなる部
材を介在させたことを特徴とする。 【００１２】このように、本発明によれば、セルを収納
し、また、ガス流路のマニホールドを形成する板状体に
金属または合金を使用するため、板状体にクラックや割
れが生じることがなく、これにより板状体のクラックや
割れに起因するガスリークの発生を防ぐことができる。
また、セルの主面縁部が第２の板状体の主平面と当接し
ている部分に、第２板状体よりも熱膨張係数が大きい金
属または合金からなる部材を介在させているため、燃料
電池の運転時に高温に昇温したとき、その金属または合
金の部材が膨張してセルと第２の板状体との間のガスシ
ール機能を果たし、第２の板状体とセルの熱膨張の不整
合から生ずるガスリークを防止することができる。 【００１３】 【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例にも
とづき説明する。 【００１４】（実施例）始めに、ＹＳＺからなる固体電
解質膜の一方の面に空気極を形成し、他方の面に燃料極
を形成して三層膜を作製した。前記空気極の材料には
（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ3 等のペロブスカイト型酸化物が
用いられ、前記燃料極の材料にはＮｉとＹＳＺを主成分
とするサーメット等が用いられる。 【００１５】そして、ＬａＣｒＯ3 （ランタンクロマイ
ト）系セラミックからなるセパレータを、そのガス流路
を備える一方の面を前記三層膜の空気極側に接合してセ
ルを構成した。 【００１６】次に、耐還元性のある合金として、ニッケ
ルクロム合金のインコネル６０１（インコ社商品名）か
らなる第１及び第２の板状体を準備し、前記セルを前記
第１の板状体の所定の部分に収納し、これら第１及び第
２の板状体を交互に積み重ねてセルスタックを形成し
た。 【００１７】さらに、前記第２の板状体がセルの燃料極
と当接する部分に、部材として、板状体に用いたインコ
ネル６０１（インコ社商品名）よりも熱膨張係数の大き
なＳＵＳ３１０のステンレス鋼を介在させた。 【００１８】図２は、このようにして得られたセルスタ
ックを、セパレータに形成されたガス流路に平行な面に
沿ってカットした断面図である。すなわち、１は三層
膜、２はＬａＣｒＯ3 （ランタンクロマイト）系セラミ
ックからなるセパレータであり、両者を接合したセル３
が第１の板状体４に収納されている。そして、第２の板
状体５がセル３の三層膜１の燃料極（図示せず）と当接
しており、第２の板状体５のインコネル６０１（インコ
社商品名）よりも熱膨張係数の大きな合金であるＳＵＳ
３１０のステンレス鋼の部材８を介在させている。な
お、本実施例では、図２に示すセル３とセル３の間に位
置し、第２の板状体に形成されるセル間ガス流路７に
は、セル内を流れる空気に対し直角方向に燃料ガスが流
れるが、このセル間ガス流路７にはニッケルのフェルト
を充填してつないでいるので、インコネル６０１（イン
コ社商品名）からなる第１の板状体４及び第２の板状体
５、ＳＵＳ３１０のステンレス鋼からなる部材８は相互
の電気的導通はなくともよい。なお、図２の矢印Ｇ１，
Ｇ２は、マニホールド内とセル内を流れるガスの方向を
示したもので、図１で示したガスの流れと対応してい
る。また、以下に述べる図３ないし図５においても、ガ
スの流れをＧ１ないしＧ４の矢印で示している。 【００１９】図３は、図２のセルスタックを第１の板状
体４と第２の板状体５とのスタックに限ってみたもの
で、ニッケルクロム合金のインコネル６０１（インコ社
商品名）からなる第１の板状体４及び第２の板状体５，
マニホールド６ａないし６ｈ、三層膜３、ＳＵＳ３１０
のステンレス綱からなる部材８の各位置関係を示した斜
視図である。 【００２０】そして、第１の板状体４及び第２の板状体
５に合金のインコネル６０１（インコ社商品名）を用い
てセルスタックと内部マニホールドを構成した燃料電池
を運転した場合と、さらに第２の板状体５とセル３が当
接する部分に、前記インコネル６０１（インコ社商品
名）よりも熱膨張係数の大きなＳＵＳ３１０のステンレ
ス鋼からなる部材８を介在させた燃料電池を運転した場
合の開回路電圧をそれぞれ測定した。その結果を表１に
示す。 【００２１】 【表１】 【００２２】第１及び第２の板状体に合金のインコネル
６０１（インコ社商品名）を用いて積み重ね、セルスタ
ックと内部マニホールドを構成した場合は、第１及び第
２の板状体にセラミックを用いたときのような割れやク
ラックは発生しなかった。しかしながら、この場合に図
４のセルスタックの断面図に示すように、セル３と第２
の板状体５との熱膨張係数差により両者の間に間隙９が
でき、矢印Ｌ１ないしＬ４で示すガスリークが発生し
た。これは、セル３の熱膨張係数（１０．５×１０-6／
Ｋ）に対し、第２の板状体５のインコネル６０１（イン
コ社商品名）の熱膨張係数（１７×１０-6／Ｋ）が大き
いために起こったものである。 【００２３】一方、ガスリークの原因となる、セル３と
第２板状体５の熱膨張係数差を埋めるために、第２の板
状体５とセル３が当接する部分に第２の板状体よりも熱
膨張係数の大きなＳＵＳ３１０の部材８を介在させた場
合は、燃料電池の運転温度まで温度を上げると、前記部
材８は熱膨張係数（２０．７×１０-6／Ｋ）がインコネ
ル６０１（インコ社商品名）からなる第２の板状体５の
熱膨張係数（１７×１０-6／Ｋ）より大きいために膨張
する。よって、部材８を用いない場合にできた図４の間
隙９を、図５のセルスッタックの断面図に示すように、
部材８の膨張で埋めることができ、ガラス系シール材と
ともにガスシールが強固に行われるため、表１に示すよ
うに開回路電圧が本来の理想起電力とほぼ等しくなっ
た。 【００２４】これに対して、第２の板状体５とセル３が
当接する部分に前記ＳＵＳ３１０の部材８を介在させな
かった場合は、ガラス系シール材を使用していてもガス
リ−クが発生し、表１に示すように開回路電圧が低下し
た。 【００２５】なお、セルにおけるセパレータと第２の板
状体が当接する部分は、セルの自重により間隙が埋めら
れ、三層膜と第２の板状体との当接部分に比べて、セラ
ミックと板状体の熱膨張の不整合の影響を受けにくい。
したがって、セパレータと第２の板状体の当接部分はガ
ラス系シール材とともにガスシールが行われ、ガスリー
クの発生はなかった。 【００２６】本実施例では、第１及び第２の板状体を構
成するものとして、ニッケルクロム合金のインコネル６
０１（インコ社商品名）を用い、また、セルと第２の板
状体が当接する部分にステンレス鋼のＳＵＳ３１０を用
いた部材を介在させたが、この他に、板状体にニッケル
クロム合金のインコネル６２５（インコ社商品名）（熱
膨張係数：１５．６×１０-6／Ｋ）を用い、セルと第２
の板状体が当接する部分にニッケルクロム合金のインコ
ロイ８２５（インコ社商品名）（熱膨張係数：１７．３
×１０-6／Ｋ）を用いた部材を介在させても、同様の効
果を得ることができる。 【００２７】また、本実施例では、第２の板状体と当接
する三層膜の電極を燃料極としたが、これを空気極とす
る一方、ガス流路を備えたセパレータを燃料極側に付設
したセルのスタック構造として、マニホールド部からそ
れぞれ空気と燃料ガスを供給するようにしても、同様の
効果が得られる。 【００２８】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、第１及
び第２の板状体に金属または合金を用いることにより、
セルを構成するセラミックとの熱膨張差による前記板状
体の割れやクラックが発生しなくなってガスリークが抑
えられ、安全に固体電解質型燃料電池を運転することが
できる。 【００２９】また、セルと第２の板状体との熱膨張係数
差を、セルと第２の板状体が当接する部分に第２板状体
よりも熱膨張係数の大きな金属または合金からなる部材
を介在させて調整することにより、セルスタックのガス
シール性がよくなり、固体電解質型燃料電池の特性が向
上する。 【００３０】また、ガスリークを防止できることによ
り、セルスタックの局所的な温度上昇を抑えられるの
で、固体電解質型燃料電池の耐久性が向上する。
電池に関する。 【０００２】 【従来の技術】固体電解質型燃料電池は、固体電解質膜
の一方の面に空気極を形成し、他方の面に燃料極を形成
した三層膜と、空気極に入る空気（酸素）と燃料極に入
る燃料ガス（水素）が混じるのを防ぎ、三層膜と三層膜
を直列につなぐ電子伝導体の役目を果たすセパレータと
で、燃料電池の発電の最小単位であるセルを構成し、さ
らに、このセルを複数積み重ねてセルスタックを構成し
ている。 【０００３】そして、このような固体電解質型燃料電池
は、製作の容易化を図りながら熱歪みによるセルの損傷
を防止するために、さなざまな対策が施されてきた。 【０００４】例えば、特開平４−２７４１７３号公報に
は、その一例が示されている。すなわち、図１の燃料電
池のセルスタックの分解斜視図に示すように、固体電解
質膜（図示せず）の一方の面に空気極（図示せず）を形
成し、他方の面に燃料極（図示せず）を形成した三層膜
１と、ガス流路を備える一方の面が前記空気極または燃
料極に接して付設されるセパレータ２とで構成されるセ
ル３が第１の板状体に収納され、このセル３とほぼ同じ
厚さの第１の板状体４と、この第１の板状体４に対して
所定の相対位相で重ね合わされる第２の板状体５とを交
互に積み重ねたものが開示されている。 【０００５】第１の板状体４は、セル３を収納する部分
と、そこに収納されるセル３にガスを供給し排出するマ
ニホールド部分６ａ，６ｂと、第２の板状体５に形成さ
れてセル３とセル３を離間させているセル間ガス流路部
７にガスを供給し排出するマニホールド部分６ｃ，６ｄ
を備えている。 【０００６】また、第２の板状体５は、第１の板状体４
に対して所定の相対位相で重ね合わされ、セル間ガス流
路部７にガスを供給し排出するマニホールド部分６ｅ，
６ｆと、第１の板状体４に収納されたセル３にガスを供
給し排出するマニホールド部分６ｇ，６ｈを備えてい
る。これらマニホールド部分６ａないし６ｈ、セル内、
及びセル間におけるガスの流れをＧ１ないしＧ４の矢印
で示す。 【０００７】セル間ガス流路部７には、ガス通気性を有
するとともにセル３の板厚方向の熱歪みを吸収する部材
（例えば、ニッケルフェルト等）を充填して、交互に重
ね合わせることがある。また、セルスタックにおいて、
ガスシールが必要な箇所、すなわち、板状体と板状体の
間、板状体とセルの間等はガラス系シール材で接合さ
れ、燃料電池の運転中はメルトシールが行われる。 【０００８】このような構造は、板状体の板厚方向に積
み重ねられるセル３が、セル間ガス流路部７により互い
に離間するセルスタック構造であるため、これら離間部
分をもってセル３とセル３の熱歪みを吸収することがで
きる。したがって、従来のセルスタック構造で発生して
いた熱歪みによるセル３の損傷や、そのセル損傷に伴う
ガス流路からのガスリークが発生するという問題を防止
し得るものであった。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
セルスタック及びマニホールドを構成する板状体には、
Ｃａを添加した安定化ジルコニア（以下、ＣＳＺとい
う。）やイットリア安定化ジルコニア（以下、ＹＳＺと
いう。）などのセラミックを用いていたため、熱衝撃や
セル本体との熱膨張差により、前記板状体にクラックや
割れが生じ、そこからガスリークが発生して燃料電池の
特性が大きく低下し、また耐久度も低くなるという問題
があった。 【００１０】そこで本発明の目的は、内部マニホールド
を有するセルスタックを構成する板状体にクラックや割
れが発生してガスリークすることを防ぎ、発電特性及び
耐久性に優れた固体電解質型燃料電池を提供することに
ある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明は、固体電解質型
燃料電池において、固体電解質膜の一方の面に空気極が
形成され、他方の面に燃料極が形成された三層膜と、ガ
ス流路を備える一方の面が前記空気極または前記燃料極
に接して付設されるセパレータとで構成されるセルと、
該セルにガスを供給し排出する流路の内部マニホールド
を形成する第１及び第２の板状体とを備え、前記第１の
板状体は、前記セルを収納する部分と、収納されたセル
にガスを供給し排出する流路のマニホールド部分とを有
し、前記第１の板状体に対して所定の相対位相で重ね合
わせられる前記第２の板状体は、前記第１の板状体に収
納された前記セルにガスを供給し排出する流路のマニホ
ールド部分を有し、前記第１及び第２の板状体が交互に
積み重ねられてセルスタック及びガスの内部マニホール
ドを構成しており、前記第１及び第２の板状体は金属ま
たは合金からなり、前記セルの主面縁部が前記第２の板
状体の主平面と当接している当接部分に前記第２の板状
体よりも熱膨張係数の大きな金属または合金からなる部
材を介在させたことを特徴とする。 【００１２】このように、本発明によれば、セルを収納
し、また、ガス流路のマニホールドを形成する板状体に
金属または合金を使用するため、板状体にクラックや割
れが生じることがなく、これにより板状体のクラックや
割れに起因するガスリークの発生を防ぐことができる。
また、セルの主面縁部が第２の板状体の主平面と当接し
ている部分に、第２板状体よりも熱膨張係数が大きい金
属または合金からなる部材を介在させているため、燃料
電池の運転時に高温に昇温したとき、その金属または合
金の部材が膨張してセルと第２の板状体との間のガスシ
ール機能を果たし、第２の板状体とセルの熱膨張の不整
合から生ずるガスリークを防止することができる。 【００１３】 【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例にも
とづき説明する。 【００１４】（実施例）始めに、ＹＳＺからなる固体電
解質膜の一方の面に空気極を形成し、他方の面に燃料極
を形成して三層膜を作製した。前記空気極の材料には
（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ3 等のペロブスカイト型酸化物が
用いられ、前記燃料極の材料にはＮｉとＹＳＺを主成分
とするサーメット等が用いられる。 【００１５】そして、ＬａＣｒＯ3 （ランタンクロマイ
ト）系セラミックからなるセパレータを、そのガス流路
を備える一方の面を前記三層膜の空気極側に接合してセ
ルを構成した。 【００１６】次に、耐還元性のある合金として、ニッケ
ルクロム合金のインコネル６０１（インコ社商品名）か
らなる第１及び第２の板状体を準備し、前記セルを前記
第１の板状体の所定の部分に収納し、これら第１及び第
２の板状体を交互に積み重ねてセルスタックを形成し
た。 【００１７】さらに、前記第２の板状体がセルの燃料極
と当接する部分に、部材として、板状体に用いたインコ
ネル６０１（インコ社商品名）よりも熱膨張係数の大き
なＳＵＳ３１０のステンレス鋼を介在させた。 【００１８】図２は、このようにして得られたセルスタ
ックを、セパレータに形成されたガス流路に平行な面に
沿ってカットした断面図である。すなわち、１は三層
膜、２はＬａＣｒＯ3 （ランタンクロマイト）系セラミ
ックからなるセパレータであり、両者を接合したセル３
が第１の板状体４に収納されている。そして、第２の板
状体５がセル３の三層膜１の燃料極（図示せず）と当接
しており、第２の板状体５のインコネル６０１（インコ
社商品名）よりも熱膨張係数の大きな合金であるＳＵＳ
３１０のステンレス鋼の部材８を介在させている。な
お、本実施例では、図２に示すセル３とセル３の間に位
置し、第２の板状体に形成されるセル間ガス流路７に
は、セル内を流れる空気に対し直角方向に燃料ガスが流
れるが、このセル間ガス流路７にはニッケルのフェルト
を充填してつないでいるので、インコネル６０１（イン
コ社商品名）からなる第１の板状体４及び第２の板状体
５、ＳＵＳ３１０のステンレス鋼からなる部材８は相互
の電気的導通はなくともよい。なお、図２の矢印Ｇ１，
Ｇ２は、マニホールド内とセル内を流れるガスの方向を
示したもので、図１で示したガスの流れと対応してい
る。また、以下に述べる図３ないし図５においても、ガ
スの流れをＧ１ないしＧ４の矢印で示している。 【００１９】図３は、図２のセルスタックを第１の板状
体４と第２の板状体５とのスタックに限ってみたもの
で、ニッケルクロム合金のインコネル６０１（インコ社
商品名）からなる第１の板状体４及び第２の板状体５，
マニホールド６ａないし６ｈ、三層膜３、ＳＵＳ３１０
のステンレス綱からなる部材８の各位置関係を示した斜
視図である。 【００２０】そして、第１の板状体４及び第２の板状体
５に合金のインコネル６０１（インコ社商品名）を用い
てセルスタックと内部マニホールドを構成した燃料電池
を運転した場合と、さらに第２の板状体５とセル３が当
接する部分に、前記インコネル６０１（インコ社商品
名）よりも熱膨張係数の大きなＳＵＳ３１０のステンレ
ス鋼からなる部材８を介在させた燃料電池を運転した場
合の開回路電圧をそれぞれ測定した。その結果を表１に
示す。 【００２１】 【表１】 【００２２】第１及び第２の板状体に合金のインコネル
６０１（インコ社商品名）を用いて積み重ね、セルスタ
ックと内部マニホールドを構成した場合は、第１及び第
２の板状体にセラミックを用いたときのような割れやク
ラックは発生しなかった。しかしながら、この場合に図
４のセルスタックの断面図に示すように、セル３と第２
の板状体５との熱膨張係数差により両者の間に間隙９が
でき、矢印Ｌ１ないしＬ４で示すガスリークが発生し
た。これは、セル３の熱膨張係数（１０．５×１０-6／
Ｋ）に対し、第２の板状体５のインコネル６０１（イン
コ社商品名）の熱膨張係数（１７×１０-6／Ｋ）が大き
いために起こったものである。 【００２３】一方、ガスリークの原因となる、セル３と
第２板状体５の熱膨張係数差を埋めるために、第２の板
状体５とセル３が当接する部分に第２の板状体よりも熱
膨張係数の大きなＳＵＳ３１０の部材８を介在させた場
合は、燃料電池の運転温度まで温度を上げると、前記部
材８は熱膨張係数（２０．７×１０-6／Ｋ）がインコネ
ル６０１（インコ社商品名）からなる第２の板状体５の
熱膨張係数（１７×１０-6／Ｋ）より大きいために膨張
する。よって、部材８を用いない場合にできた図４の間
隙９を、図５のセルスッタックの断面図に示すように、
部材８の膨張で埋めることができ、ガラス系シール材と
ともにガスシールが強固に行われるため、表１に示すよ
うに開回路電圧が本来の理想起電力とほぼ等しくなっ
た。 【００２４】これに対して、第２の板状体５とセル３が
当接する部分に前記ＳＵＳ３１０の部材８を介在させな
かった場合は、ガラス系シール材を使用していてもガス
リ−クが発生し、表１に示すように開回路電圧が低下し
た。 【００２５】なお、セルにおけるセパレータと第２の板
状体が当接する部分は、セルの自重により間隙が埋めら
れ、三層膜と第２の板状体との当接部分に比べて、セラ
ミックと板状体の熱膨張の不整合の影響を受けにくい。
したがって、セパレータと第２の板状体の当接部分はガ
ラス系シール材とともにガスシールが行われ、ガスリー
クの発生はなかった。 【００２６】本実施例では、第１及び第２の板状体を構
成するものとして、ニッケルクロム合金のインコネル６
０１（インコ社商品名）を用い、また、セルと第２の板
状体が当接する部分にステンレス鋼のＳＵＳ３１０を用
いた部材を介在させたが、この他に、板状体にニッケル
クロム合金のインコネル６２５（インコ社商品名）（熱
膨張係数：１５．６×１０-6／Ｋ）を用い、セルと第２
の板状体が当接する部分にニッケルクロム合金のインコ
ロイ８２５（インコ社商品名）（熱膨張係数：１７．３
×１０-6／Ｋ）を用いた部材を介在させても、同様の効
果を得ることができる。 【００２７】また、本実施例では、第２の板状体と当接
する三層膜の電極を燃料極としたが、これを空気極とす
る一方、ガス流路を備えたセパレータを燃料極側に付設
したセルのスタック構造として、マニホールド部からそ
れぞれ空気と燃料ガスを供給するようにしても、同様の
効果が得られる。 【００２８】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、第１及
び第２の板状体に金属または合金を用いることにより、
セルを構成するセラミックとの熱膨張差による前記板状
体の割れやクラックが発生しなくなってガスリークが抑
えられ、安全に固体電解質型燃料電池を運転することが
できる。 【００２９】また、セルと第２の板状体との熱膨張係数
差を、セルと第２の板状体が当接する部分に第２板状体
よりも熱膨張係数の大きな金属または合金からなる部材
を介在させて調整することにより、セルスタックのガス
シール性がよくなり、固体電解質型燃料電池の特性が向
上する。 【００３０】また、ガスリークを防止できることによ
り、セルスタックの局所的な温度上昇を抑えられるの
で、固体電解質型燃料電池の耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 固体電解質型燃料電池のセルスタック構造を
示す分解斜視図である。 【図２】 本発明の固体電解質型燃料電池の室温におけ
る第２板状体とセルの間に部材を介在させた場合のセル
スタックの断面図である。 【図３】 本発明の固体電解質型燃料電池の室温におけ
る第２板状体とセルの間に部材を介在させた場合のセル
スタックの斜視図である。 【図４】 第２板状体とセルの間に部材を介在させない
場合の固体電解質型燃料電池の運転時のセルスタックの
断面図である。 【図５】 本発明の固体電解質型燃料電池の運転時の第
２板状体とセルの間に部材を介在させた場合のセルスタ
ックの断面図である。 【符号の説明】 １ 三層膜 ２ セパレータ ３ セル ４ 第１の板状体 ５ 第２の板状体 ６ａ，６ｂ、６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈ マ
ニホールド部分 ７ セル間ガス流路 ８ 部材 ９ 間隙
示す分解斜視図である。 【図２】 本発明の固体電解質型燃料電池の室温におけ
る第２板状体とセルの間に部材を介在させた場合のセル
スタックの断面図である。 【図３】 本発明の固体電解質型燃料電池の室温におけ
る第２板状体とセルの間に部材を介在させた場合のセル
スタックの斜視図である。 【図４】 第２板状体とセルの間に部材を介在させない
場合の固体電解質型燃料電池の運転時のセルスタックの
断面図である。 【図５】 本発明の固体電解質型燃料電池の運転時の第
２板状体とセルの間に部材を介在させた場合のセルスタ
ックの断面図である。 【符号の説明】 １ 三層膜 ２ セパレータ ３ セル ４ 第１の板状体 ５ 第２の板状体 ６ａ，６ｂ、６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈ マ
ニホールド部分 ７ セル間ガス流路 ８ 部材 ９ 間隙
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 固体電解質膜の一方の面に空気極が形成
され、他方の面に燃料極が形成された三層膜と、ガス流
路を備える一方の面が前記空気極または前記燃料極に接
して付設されるセパレータとで構成されるセルと、 該セルにガスを供給し排出する流路の内部マニホールド
を形成する第１及び第２の板状体とを備え、 前記第１の板状体は、前記セルを収納する部分と、収納
されたセルにガスを供給し排出する流路のマニホールド
部分とを有し、 前記第１の板状体に対して所定の相対位相で重ね合わせ
られる前記第２の板状体は、前記第１の板状体に収納さ
れた前記セルにガスを供給し排出する流路のマニホール
ド部分を有し、 前記第１及び第２の板状体が交互に積み重ねられてセル
スタック及びガスの内部マニホールドを構成しており、 前記第１及び第２の板状体は金属または合金からなり、 前記セルの主面縁部が前記第２の板状体の主平面と当接
している当接部分に前記第２の板状体よりも熱膨張係数
の大きな金属または合金からなる部材を介在させたこと
を特徴とする固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14816897A JP3381555B2 (ja) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14816897A JP3381555B2 (ja) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10340735A JPH10340735A (ja) | 1998-12-22 |
| JP3381555B2 true JP3381555B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=15446780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14816897A Expired - Fee Related JP3381555B2 (ja) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3381555B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6054228A (en) | 1996-06-06 | 2000-04-25 | Lynntech, Inc. | Fuel cell system for low pressure operation |
| JP4389718B2 (ja) * | 2004-08-06 | 2009-12-24 | 日産自動車株式会社 | 絶縁シール構造および燃料電池 |
| EP2903070A4 (en) | 2012-09-27 | 2016-05-18 | Murata Manufacturing Co | SOLID ELECTROLYTE FUEL CELL |
-
1997
- 1997-06-05 JP JP14816897A patent/JP3381555B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10340735A (ja) | 1998-12-22 |
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