JP3397597B2 - 燃料電池装置及び燃料電池の製造方法 - Google Patents
燃料電池装置及び燃料電池の製造方法Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、円筒状体に形成さ
れた燃料電池を相互に接続する燃料電池装置及び燃料電
池の製造方法に関するものであり、特に前記燃料電池を
並列に接続する燃料電池装置及び燃料電池の製造方法に
関するものである。
れた燃料電池を相互に接続する燃料電池装置及び燃料電
池の製造方法に関するものであり、特に前記燃料電池を
並列に接続する燃料電池装置及び燃料電池の製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、固体電解質型燃料電池として、図
３に示すように、円筒状体の最内層に燃料極４を備え、
燃料極４の外側に固体電解質膜５、固体電解質膜５の外
側の最外層に空気極６を形成したものが知られている。
前記円筒状体の固体電解質型燃料電池は、セルの機械的
強度が高く、セル内の温度を均一に維持し易いという利
点がある反面、出力密度が低いので、モータ起動時等に
要求される大電流を得るためには、該固体電解質型燃料
電池を並列に接続する必要がある。そこで、図３示のよ
うに、固体電解質型燃料電池を並列に接続するために、
固体電解質膜５及び空気極６の一部に円筒状体の長さ方
向に延在する切欠き部を設け、該切欠き部にインタコネ
クタ１１を設けたものが提案されている。
３に示すように、円筒状体の最内層に燃料極４を備え、
燃料極４の外側に固体電解質膜５、固体電解質膜５の外
側の最外層に空気極６を形成したものが知られている。
前記円筒状体の固体電解質型燃料電池は、セルの機械的
強度が高く、セル内の温度を均一に維持し易いという利
点がある反面、出力密度が低いので、モータ起動時等に
要求される大電流を得るためには、該固体電解質型燃料
電池を並列に接続する必要がある。そこで、図３示のよ
うに、固体電解質型燃料電池を並列に接続するために、
固体電解質膜５及び空気極６の一部に円筒状体の長さ方
向に延在する切欠き部を設け、該切欠き部にインタコネ
クタ１１を設けたものが提案されている。
【０００３】前記構成の燃料電池によれば、図４にその
断面を示すように、支持板２に備えられた貫通孔部に挿
入されたときに、燃料電池１２ａａ，１２ｂａ，…，１
２ｎａの空気極６を導線１４ａで接続すると共に、イン
タコネクタ１１及び導体１３を介して燃料電池１２ａ
ａ，１２ｂａ，…，１２ｎａと直列に接続される燃料電
池１２ａｎ，１２ｂｎ，…，１２ｎｎ（燃料電池１２ｂ
ｎ，…，１２ｎｎは図示せず）のインタコネクタ１１を
導線１４ｂに接続することにより、多数の燃料電池を直
並列に接続することができる。
断面を示すように、支持板２に備えられた貫通孔部に挿
入されたときに、燃料電池１２ａａ，１２ｂａ，…，１
２ｎａの空気極６を導線１４ａで接続すると共に、イン
タコネクタ１１及び導体１３を介して燃料電池１２ａ
ａ，１２ｂａ，…，１２ｎａと直列に接続される燃料電
池１２ａｎ，１２ｂｎ，…，１２ｎｎ（燃料電池１２ｂ
ｎ，…，１２ｎｎは図示せず）のインタコネクタ１１を
導線１４ｂに接続することにより、多数の燃料電池を直
並列に接続することができる。
【０００４】ここで、燃料電池１２ａａ，１２ｂａ，
…，１２ｎａに限って考えると、燃料電池１２ａａ，１
２ｂａ，…，１２ｎａのインタコネクタ１１を直接に導
線１４ｂに接続することにより、燃料電池１２ａａ，１
２ｂａ，…，１２ｎａが並列に接続された燃料電池装置
を構成することができる。
…，１２ｎａに限って考えると、燃料電池１２ａａ，１
２ｂａ，…，１２ｎａのインタコネクタ１１を直接に導
線１４ｂに接続することにより、燃料電池１２ａａ，１
２ｂａ，…，１２ｎａが並列に接続された燃料電池装置
を構成することができる。
【０００５】しかしながら、前記のような構成の燃料電
池装置は、図４示のように多数の燃料電池を縦横に配列
し、しかも各燃料電池の間に導体１３を介在させなけれ
ばならず、装置構成が複雑になるという不都合がある。
池装置は、図４示のように多数の燃料電池を縦横に配列
し、しかも各燃料電池の間に導体１３を介在させなけれ
ばならず、装置構成が複雑になるという不都合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、円筒状体に形成された多数の燃料電池を
簡単な構成で並列に接続することができる燃料電池装置
を提供することを目的とする。
合を解消して、円筒状体に形成された多数の燃料電池を
簡単な構成で並列に接続することができる燃料電池装置
を提供することを目的とする。
【０００７】また、本発明の目的は、本発明の燃料電池
装置に好適に用いられる燃料電池の製造方法を提供する
ことにもある。
装置に好適に用いられる燃料電池の製造方法を提供する
ことにもある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の燃料電池装置は、円筒状体に形成された
第１の電極と、該第１の電極の外側に形成された固体電
解質膜と、さらに該固体電解質膜の外側に形成された第
２の電極とを備える燃料電池の端部を支持板に穿設され
た複数の貫通孔部に装着し、該支持板の両面に形成され
た導線を介して該貫通孔部に装着された燃料電池を相互
に接続する燃料電池装置であって、前記貫通孔部は一方
の端部に大径部を備えると共に他方の端部に小径部を備
え、前記燃料電池は、前記貫通孔部に装着されたとき
に、前記第２の電極が前記貫通孔部の大径部側で前記支
持板の一方の表面に形成された第１の導線に接続される
と共に、前記第１の電極が前記貫通孔部の小径部側で該
支持板の他方の表面に形成された第２の導線に接続され
るように露出されていることを特徴とする。
めに、本発明の燃料電池装置は、円筒状体に形成された
第１の電極と、該第１の電極の外側に形成された固体電
解質膜と、さらに該固体電解質膜の外側に形成された第
２の電極とを備える燃料電池の端部を支持板に穿設され
た複数の貫通孔部に装着し、該支持板の両面に形成され
た導線を介して該貫通孔部に装着された燃料電池を相互
に接続する燃料電池装置であって、前記貫通孔部は一方
の端部に大径部を備えると共に他方の端部に小径部を備
え、前記燃料電池は、前記貫通孔部に装着されたとき
に、前記第２の電極が前記貫通孔部の大径部側で前記支
持板の一方の表面に形成された第１の導線に接続される
と共に、前記第１の電極が前記貫通孔部の小径部側で該
支持板の他方の表面に形成された第２の導線に接続され
るように露出されていることを特徴とする。
【０００９】前記構成を備える燃料電池は、その横断面
では、第１の電極を最も内側としてその外側に固体電解
質膜及び第２の電極がこの順に同心円状に配置されてい
る。そこで、本発明の燃料電池装置では、前記燃料電池
が前記支持板の貫通孔部に嵌挿されると、前記第２の電
極が該貫通孔部の大径部側で、前記支持板の一方の表面
に形成された第１の導線に接続される。また、前記第１
の電極は、固体電解質膜及び第２の電極から露出されて
いるので、第２の電極に接触すること無く前記貫通孔部
の小径部側で、前記支持板の他方の表面に形成された第
２の導線に接続される。
では、第１の電極を最も内側としてその外側に固体電解
質膜及び第２の電極がこの順に同心円状に配置されてい
る。そこで、本発明の燃料電池装置では、前記燃料電池
が前記支持板の貫通孔部に嵌挿されると、前記第２の電
極が該貫通孔部の大径部側で、前記支持板の一方の表面
に形成された第１の導線に接続される。また、前記第１
の電極は、固体電解質膜及び第２の電極から露出されて
いるので、第２の電極に接触すること無く前記貫通孔部
の小径部側で、前記支持板の他方の表面に形成された第
２の導線に接続される。
【００１０】この結果、本発明の燃料電池装置では、前
記支持板の一方の表面では、前記複数の貫通孔部に装着
された一の燃料電池の第２の電極と、他の燃料電池の第
２の電極とを、該表面に形成された第１の導線を介して
接続することができる。また、前記支持板の他方の表面
では、前記複数の貫通孔部に装着された一の燃料電池の
第１の電極と、他の燃料電池の第１の電極とを、該表面
に形成された第２の導線を介して接続することができ
る。
記支持板の一方の表面では、前記複数の貫通孔部に装着
された一の燃料電池の第２の電極と、他の燃料電池の第
２の電極とを、該表面に形成された第１の導線を介して
接続することができる。また、前記支持板の他方の表面
では、前記複数の貫通孔部に装着された一の燃料電池の
第１の電極と、他の燃料電池の第１の電極とを、該表面
に形成された第２の導線を介して接続することができ
る。
【００１１】従って、本発明の燃料電池装置によれば、
円筒状体に形成された多数の燃料電池を、前記支持板に
設けられた複数の貫通孔部に装着するという簡単な構成
で、容易に並列に接続することができる。
円筒状体に形成された多数の燃料電池を、前記支持板に
設けられた複数の貫通孔部に装着するという簡単な構成
で、容易に並列に接続することができる。
【００１２】また、本発明の燃料電池装置によれば、前
記燃料電池は第１の電極の端部が第２の電極の端部から
露出して形成されていればよく、円筒状体の長さ方向に
延在する切欠部を設けたり、該切欠部にインタコネクタ
を配設したりする必要がないので、容易に製造すること
ができる。
記燃料電池は第１の電極の端部が第２の電極の端部から
露出して形成されていればよく、円筒状体の長さ方向に
延在する切欠部を設けたり、該切欠部にインタコネクタ
を配設したりする必要がないので、容易に製造すること
ができる。
【００１３】また、本発明の燃料電池装置において、前
記燃料電池は、前記貫通孔部に装着される端部で、前記
固体電解質膜が前記第２の電極の端面から露出して形成
されていると共に、前記第１の電極が該固体電解質膜の
端面から露出して形成されていて、該第２の電極の端面
及び該固体電解質膜の端面はいずれも該貫通孔部内に収
容されるように形成されており、前記貫通孔部に装着さ
れたときに、前記第２の電極が前記貫通孔部の大径部側
で前記支持板の一方の表面に形成された第１の導線に接
続されると共に、前記第１の電極が前記貫通孔部の小径
部側で該支持板の他方の表面に形成された第２の導線に
接続されることを特徴とする。
記燃料電池は、前記貫通孔部に装着される端部で、前記
固体電解質膜が前記第２の電極の端面から露出して形成
されていると共に、前記第１の電極が該固体電解質膜の
端面から露出して形成されていて、該第２の電極の端面
及び該固体電解質膜の端面はいずれも該貫通孔部内に収
容されるように形成されており、前記貫通孔部に装着さ
れたときに、前記第２の電極が前記貫通孔部の大径部側
で前記支持板の一方の表面に形成された第１の導線に接
続されると共に、前記第１の電極が前記貫通孔部の小径
部側で該支持板の他方の表面に形成された第２の導線に
接続されることを特徴とする。
【００１４】前記のようにすることにより、前記貫通孔
部内では、前記大径部側で第１の導線に接続される第２
の電極と、小径部側で第２の導線に接続される第１の電
極との間に、前記固体電解質膜の端面が介在されるの
で、両電極間の絶縁を確保することができる。
部内では、前記大径部側で第１の導線に接続される第２
の電極と、小径部側で第２の導線に接続される第１の電
極との間に、前記固体電解質膜の端面が介在されるの
で、両電極間の絶縁を確保することができる。
【００１５】通常、円筒状体の燃料電池は、円筒状体に
形成された第１の電極の外側に固体電解質膜原料をコー
ティングして焼成することにより固体電解質膜を形成
し、次いで該固体電解質膜の外側に第２の電極材料をコ
ーティングして焼成することにより第２の電極を形成す
るようにして製造されている。本発明の燃料電池装置に
用いられる前記燃料電池は、前記のようにして製造され
た燃料電池の前記貫通孔部に装着される端部に切削加工
を施すことにより、前記のように第１の電極が前記第２
の導線に接続されるように露出させてもよいが、前記第
１の電極を有底筒状体に形成し、その底部側を該有底筒
状体の軸が垂直になるようにして、まず、固体電解質膜
原料のコーティング溶液中に浸漬してコーティングを行
い、コーティングされた前記固体電解質膜原料を焼成
し、次いで第２の電極材料のコーティング溶液中に浸漬
してコーティングを行い、コーティングされた第２の電
極材料を焼成することにより有利に製造することができ
る。
形成された第１の電極の外側に固体電解質膜原料をコー
ティングして焼成することにより固体電解質膜を形成
し、次いで該固体電解質膜の外側に第２の電極材料をコ
ーティングして焼成することにより第２の電極を形成す
るようにして製造されている。本発明の燃料電池装置に
用いられる前記燃料電池は、前記のようにして製造され
た燃料電池の前記貫通孔部に装着される端部に切削加工
を施すことにより、前記のように第１の電極が前記第２
の導線に接続されるように露出させてもよいが、前記第
１の電極を有底筒状体に形成し、その底部側を該有底筒
状体の軸が垂直になるようにして、まず、固体電解質膜
原料のコーティング溶液中に浸漬してコーティングを行
い、コーティングされた前記固体電解質膜原料を焼成
し、次いで第２の電極材料のコーティング溶液中に浸漬
してコーティングを行い、コーティングされた第２の電
極材料を焼成することにより有利に製造することができ
る。
【００１６】即ち、本発明の燃料電池の製造方法は、有
底筒状体に形成された第１の電極の底部側を、該有底筒
状体の軸が垂直になるようにして固体電解質膜原料のコ
ーティング溶液中に浸漬し、かつ該第１の電極の開放端
部側を該コーティング溶液の液面から露出させて、該第
１の電極の該コーティング溶液に浸漬された部分の外側
に該固体電解質膜原料を所定の厚さにコーティングする
第１のコーティング工程と、前記第１の電極の外側にコ
ーティングされた前記固体電解質膜原料を焼成して固体
電解質膜を形成する固体電解質膜形成工程と、外側に前
記固体電解質膜が形成された第１の電極の底部側を、該
有底筒状体の軸が垂直になるようにして第２の電極原料
のコーティング溶液中に浸漬し、かつ該固体電解質膜の
上部を該コーティング溶液の液面から露出させて、該固
体電解質膜の該コーティング溶液に浸漬された部分の外
側に該第２の電極原料を所定の厚さにコーティングする
第２のコーティング工程と、前記固体電解質膜の外側に
コーティングされた前記第２の電極原料を焼成して前記
第２の電極を形成する第２の電極形成工程とを備えるこ
とを特徴とする。
底筒状体に形成された第１の電極の底部側を、該有底筒
状体の軸が垂直になるようにして固体電解質膜原料のコ
ーティング溶液中に浸漬し、かつ該第１の電極の開放端
部側を該コーティング溶液の液面から露出させて、該第
１の電極の該コーティング溶液に浸漬された部分の外側
に該固体電解質膜原料を所定の厚さにコーティングする
第１のコーティング工程と、前記第１の電極の外側にコ
ーティングされた前記固体電解質膜原料を焼成して固体
電解質膜を形成する固体電解質膜形成工程と、外側に前
記固体電解質膜が形成された第１の電極の底部側を、該
有底筒状体の軸が垂直になるようにして第２の電極原料
のコーティング溶液中に浸漬し、かつ該固体電解質膜の
上部を該コーティング溶液の液面から露出させて、該固
体電解質膜の該コーティング溶液に浸漬された部分の外
側に該第２の電極原料を所定の厚さにコーティングする
第２のコーティング工程と、前記固体電解質膜の外側に
コーティングされた前記第２の電極原料を焼成して前記
第２の電極を形成する第２の電極形成工程とを備えるこ
とを特徴とする。
【００１７】本発明の製造方法によれば、まず、第１の
コーティング工程で、有底筒状体に形成された第１の電
極の底部側を固体電解質膜原料のコーティング溶液中に
浸漬すると、該第１の電極の底部側は閉塞されているの
で、該コーティング溶液は該第１の電極の内側に浸入す
ることがなく、該第１の電極の該コーティング溶液に浸
漬された部分の外側に該固体電解質膜原料がコーティン
グされる。このとき、前記有底筒状体の第１の電極を、
該有底筒状体の軸が垂直になるようにして浸漬すると共
に、該第１の電極の開放端部側が該コーティング液の液
面から露出されるようにすることにより、前記固体電解
質膜原料が該第１の電極の開放端部側で該有底筒状体の
軸を直角に横切るようにコーティングされる。
コーティング工程で、有底筒状体に形成された第１の電
極の底部側を固体電解質膜原料のコーティング溶液中に
浸漬すると、該第１の電極の底部側は閉塞されているの
で、該コーティング溶液は該第１の電極の内側に浸入す
ることがなく、該第１の電極の該コーティング溶液に浸
漬された部分の外側に該固体電解質膜原料がコーティン
グされる。このとき、前記有底筒状体の第１の電極を、
該有底筒状体の軸が垂直になるようにして浸漬すると共
に、該第１の電極の開放端部側が該コーティング液の液
面から露出されるようにすることにより、前記固体電解
質膜原料が該第１の電極の開放端部側で該有底筒状体の
軸を直角に横切るようにコーティングされる。
【００１８】次に、前記のようにコーティングされた固
体電解質膜原料を焼成することにより、前記第１の電極
の外側に、該電極の開放端部側で該有底筒状体の軸を直
角に横切る端面を備える固体電解質膜が形成される。
体電解質膜原料を焼成することにより、前記第１の電極
の外側に、該電極の開放端部側で該有底筒状体の軸を直
角に横切る端面を備える固体電解質膜が形成される。
【００１９】次に、第２のコーティング工程で、外側に
前記固体電解質膜が形成された第１の電極の底部側を第
２の電極原料のコーティング溶液中に浸漬すると、前記
第１のコーティング工程と同様にして、該固体電解質膜
の該コーティング溶液に浸漬された部分の外側に該第２
の電極原料がコーティングされる。このとき、前記第１
のコーティング工程と同様に、外側に前記固体電解質膜
が形成された第１の電極を該有底筒状体の軸が垂直にな
るようにして浸漬すると共に、該固体電解質膜の上部が
該コーティング液の液面から露出されるようにすること
により、前記第２の電極原料が該固体電解質膜の上部で
該有底筒状体の軸を直角に横切るようにコーティングさ
れる。
前記固体電解質膜が形成された第１の電極の底部側を第
２の電極原料のコーティング溶液中に浸漬すると、前記
第１のコーティング工程と同様にして、該固体電解質膜
の該コーティング溶液に浸漬された部分の外側に該第２
の電極原料がコーティングされる。このとき、前記第１
のコーティング工程と同様に、外側に前記固体電解質膜
が形成された第１の電極を該有底筒状体の軸が垂直にな
るようにして浸漬すると共に、該固体電解質膜の上部が
該コーティング液の液面から露出されるようにすること
により、前記第２の電極原料が該固体電解質膜の上部で
該有底筒状体の軸を直角に横切るようにコーティングさ
れる。
【００２０】次に、前記のようにコーティングされた第
２の電極原料を焼成することにより、前記固体電解質膜
の外側に、該固体電解質膜の上部で該有底筒状体の軸を
直角に横切る端面を備える第２の電極が形成される。
２の電極原料を焼成することにより、前記固体電解質膜
の外側に、該固体電解質膜の上部で該有底筒状体の軸を
直角に横切る端面を備える第２の電極が形成される。
【００２１】この結果、本発明の製造方法によれば、前
記燃料電池装置の貫通孔部に前記開放端部側で装着さ
れ、該開放端部側で該有底筒状体の軸を直角に横切るよ
うに形成されている前記第２の電極の端面から前記固体
電解質膜が露出し、さらに前記第２の電極と同様に該有
底筒状体の軸を直角に横切るように形成されている固体
電解質膜の端面から前記第１の電極が露出している燃料
電池を、切削加工等を施すことなく容易に製造すること
ができる。
記燃料電池装置の貫通孔部に前記開放端部側で装着さ
れ、該開放端部側で該有底筒状体の軸を直角に横切るよ
うに形成されている前記第２の電極の端面から前記固体
電解質膜が露出し、さらに前記第２の電極と同様に該有
底筒状体の軸を直角に横切るように形成されている固体
電解質膜の端面から前記第１の電極が露出している燃料
電池を、切削加工等を施すことなく容易に製造すること
ができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に、添付の図面を参照しながら
本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図
１は本実施形態の燃料電池装置の構成を示す説明的断面
図であり、図２は図１示の燃料電池の製造方法を示す説
明的断面図である。
本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図
１は本実施形態の燃料電池装置の構成を示す説明的断面
図であり、図２は図１示の燃料電池の製造方法を示す説
明的断面図である。
【００２３】図１示のように、本実施形態の燃料電池装
置は、複数の貫通孔部１を備える支持板２と、支持板２
の一方の面に形成された導線３ａと、他方の面に形成さ
れた導線３ｂと、半球状の有底筒状体の最内層に燃料極
４を備え、燃料極４の外側に固体電解質膜５、固体電解
質膜５の外側の最外層に空気極６が形成された燃料電池
７ａ，７ｂとからなる。
置は、複数の貫通孔部１を備える支持板２と、支持板２
の一方の面に形成された導線３ａと、他方の面に形成さ
れた導線３ｂと、半球状の有底筒状体の最内層に燃料極
４を備え、燃料極４の外側に固体電解質膜５、固体電解
質膜５の外側の最外層に空気極６が形成された燃料電池
７ａ，７ｂとからなる。
【００２４】貫通孔部１はその内部に同軸に設けられた
大径部１ａと、小径部１ｂとを備え、導線３ａは大径部
１ａ同士を接続し、導線３ｂは小径部１ｂ同士を接続す
るように設けられている。また、前記燃料電池７ａ，７
ｂは、固体電解質膜５及び空気極６が前記有底筒状体の
開放端部で前記有底筒状体の軸Ａを直角に横切る端面５
ａ，６ａを形成しており、固体電解質膜５の端部は最外
層の空気極６の端面６ａから突出して形成され、最内層
の燃料極４の端部は固体電解質膜５の端面５ａから突出
して形成されている。
大径部１ａと、小径部１ｂとを備え、導線３ａは大径部
１ａ同士を接続し、導線３ｂは小径部１ｂ同士を接続す
るように設けられている。また、前記燃料電池７ａ，７
ｂは、固体電解質膜５及び空気極６が前記有底筒状体の
開放端部で前記有底筒状体の軸Ａを直角に横切る端面５
ａ，６ａを形成しており、固体電解質膜５の端部は最外
層の空気極６の端面６ａから突出して形成され、最内層
の燃料極４の端部は固体電解質膜５の端面５ａから突出
して形成されている。
【００２５】そして、燃料電池７ａ，７ｂが貫通孔部１
に装着されると、端面５ａ，６ａが貫通孔部１内に収容
され、空気極６が大径部１ａの内壁に当接して導線３ａ
に接続されると共に、燃料極４は大径部１ａと小径部１
ｂとの境界を形成する段差部１ｃに当接して導線３ｂに
接続されるようになっている。
に装着されると、端面５ａ，６ａが貫通孔部１内に収容
され、空気極６が大径部１ａの内壁に当接して導線３ａ
に接続されると共に、燃料極４は大径部１ａと小径部１
ｂとの境界を形成する段差部１ｃに当接して導線３ｂに
接続されるようになっている。
【００２６】従って、本実施形態の燃料電池装置では、
支持板２の一方の面では燃料電池７ａ，７ｂの最外層に
位置する空気極６同士を導線３ａを介して接続すると共
に、他方の面では燃料電池７ａ，７ｂの最内層に位置す
る燃料極４同士を導線３ｂを介して接続することがで
き、同様にして多数の燃料電池７ａ，７ｂ，…を並列に
接続することができる。
支持板２の一方の面では燃料電池７ａ，７ｂの最外層に
位置する空気極６同士を導線３ａを介して接続すると共
に、他方の面では燃料電池７ａ，７ｂの最内層に位置す
る燃料極４同士を導線３ｂを介して接続することがで
き、同様にして多数の燃料電池７ａ，７ｂ，…を並列に
接続することができる。
【００２７】また、本実施形態の燃料電池装置では、貫
通孔部１内で、導線３ａに接続される空気極６と、導線
３ｂに接続される燃料極４との間に、固体電解質膜５の
端面５ａが介在するので、固体電解質膜５及びその周囲
の空間により空気極６，燃料極４間の絶縁を確保するこ
とができる。
通孔部１内で、導線３ａに接続される空気極６と、導線
３ｂに接続される燃料極４との間に、固体電解質膜５の
端面５ａが介在するので、固体電解質膜５及びその周囲
の空間により空気極６，燃料極４間の絶縁を確保するこ
とができる。
【００２８】尚、図１示の燃料電池７ａ，７ｂでは、燃
料極４が段差部１ｃに当接して抜け止めされるようにな
っているが、燃料極４は小径部１ｂの開口端部側まで貫
通し、該開口端部側の支持板２の表面で導線３ｂに接続
されるようになっていてもよい。
料極４が段差部１ｃに当接して抜け止めされるようにな
っているが、燃料極４は小径部１ｂの開口端部側まで貫
通し、該開口端部側の支持板２の表面で導線３ｂに接続
されるようになっていてもよい。
【００２９】本実施形態の燃料電池７ａは、例えば、図
２（ａ）乃至図２（ｂ）に示す製造方法により製造する
ことができる。
２（ａ）乃至図２（ｂ）に示す製造方法により製造する
ことができる。
【００３０】まず、燃料極４の原料粉末を前記のように
半球状の有底筒状体に成形し、加熱して脱脂したのち、
焼成して燃料極４を製造する。前記燃料極４の原料粉末
としては、例えば、ニッケル粉末と、ＹＳＺ粉末（イッ
トリア：ジルコニア＝８：９２、モル比）とを、重量比
４：６で混合して得られた混合物に対して３０重量％の
コーンスターチを添加、混合したもの等が用いられる。
前記原料粉末によれば、これを焼成することにより、多
孔質のＮｉＯ−ＹＳＺが得られる。
半球状の有底筒状体に成形し、加熱して脱脂したのち、
焼成して燃料極４を製造する。前記燃料極４の原料粉末
としては、例えば、ニッケル粉末と、ＹＳＺ粉末（イッ
トリア：ジルコニア＝８：９２、モル比）とを、重量比
４：６で混合して得られた混合物に対して３０重量％の
コーンスターチを添加、混合したもの等が用いられる。
前記原料粉末によれば、これを焼成することにより、多
孔質のＮｉＯ−ＹＳＺが得られる。
【００３１】次に、前記のようにして得られた燃料極４
を図２（ａ）示のように、固体電解質膜５の原料のコー
ティング溶液組成物８に浸漬し、その表面に該コーティ
ング溶液を付着させる。このとき、本実施形態では、燃
料極４の開口端部をコーティング溶液組成物８の液面か
ら露出させ、垂直に浸漬する。
を図２（ａ）示のように、固体電解質膜５の原料のコー
ティング溶液組成物８に浸漬し、その表面に該コーティ
ング溶液を付着させる。このとき、本実施形態では、燃
料極４の開口端部をコーティング溶液組成物８の液面か
ら露出させ、垂直に浸漬する。
【００３２】前記コーティング溶液組成物８としては、
例えば、ジルコニウムプロポキシドの１．５Ｍ−１−プ
ロパノール溶液に、２，４−ペンタンジオン（アセチル
アセトン）の１．５Ｍ−１−プロパノール溶液を２，４
−ペンタンジオンに対してジルコニウムが２（モル比）
の割合で含まれる量になるように添加、混合し、次いで
硝酸イットリウム５水和物の０．２６１Ｍ−１−プロパ
ノール溶液を前記ジルコニウムプロポキシド溶液と等量
混合し、攪拌して調製されたもの等が用いられる。
例えば、ジルコニウムプロポキシドの１．５Ｍ−１−プ
ロパノール溶液に、２，４−ペンタンジオン（アセチル
アセトン）の１．５Ｍ−１−プロパノール溶液を２，４
−ペンタンジオンに対してジルコニウムが２（モル比）
の割合で含まれる量になるように添加、混合し、次いで
硝酸イットリウム５水和物の０．２６１Ｍ−１−プロパ
ノール溶液を前記ジルコニウムプロポキシド溶液と等量
混合し、攪拌して調製されたもの等が用いられる。
【００３３】次に、前記のようにして燃料極４の表面に
付着された前記コーティング溶液組成物８ａを、ゲル化
させたのち、仮焼し、さらに本焼、冷却することによ
り、図２（ｂ）示のように、燃料極４の表面に、軸Ａを
直角に横切る段差面５ａを備える固体電解質膜５が形成
される。尚、前記コーティング溶液組成物８によれば、
イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）からなる緻密な
固体電解質膜５が形成される。
付着された前記コーティング溶液組成物８ａを、ゲル化
させたのち、仮焼し、さらに本焼、冷却することによ
り、図２（ｂ）示のように、燃料極４の表面に、軸Ａを
直角に横切る段差面５ａを備える固体電解質膜５が形成
される。尚、前記コーティング溶液組成物８によれば、
イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）からなる緻密な
固体電解質膜５が形成される。
【００３４】次に、前記のようにして固体電解質膜５が
形成された燃料極４を図２（ｃ）示のように、空気極６
の原料のコーティング溶液組成物９に浸漬し、その表面
に該コーティング溶液を付着させる。このとき、本実施
形態では、燃料極４の開口端部及び固体電解質膜５の上
部をコーティング溶液組成物９の液面から露出させ、垂
直に浸漬する。
形成された燃料極４を図２（ｃ）示のように、空気極６
の原料のコーティング溶液組成物９に浸漬し、その表面
に該コーティング溶液を付着させる。このとき、本実施
形態では、燃料極４の開口端部及び固体電解質膜５の上
部をコーティング溶液組成物９の液面から露出させ、垂
直に浸漬する。
【００３５】前記コーティング溶液組成物９としては、
例えば、酸化ランタン、二酸化マンガン、炭酸ストロン
チウムをＬａ：Ｓｒ：Ｍｎのモル比が０．７：０．３：
１になるようにして混合、成形して仮焼したのち、粉砕
して得られた粉末を、分散剤を含む水に分散することに
より調製されたもの等が用いられる。
例えば、酸化ランタン、二酸化マンガン、炭酸ストロン
チウムをＬａ：Ｓｒ：Ｍｎのモル比が０．７：０．３：
１になるようにして混合、成形して仮焼したのち、粉砕
して得られた粉末を、分散剤を含む水に分散することに
より調製されたもの等が用いられる。
【００３６】次に、前記のようにして固体電解質膜５の
表面に付着された前記コーティング溶液組成物９ａを焼
成することにより、図２（ｄ）示のように、固体電解質
膜５の表面に、軸Ａを直角に横切る段差面６ａを備える
空気極６が形成され、本実施形態の燃料電池７ａが得ら
れる。尚、前記コーティング溶液組成物９によれば、前
記コーティング溶液組成物９ａを焼成することにより、
ＬａＭｎＯ3 系結晶構造を有する金属酸化物（ランタン
ストロンチウムマンガナイト）からなる空気極６が得ら
れる。
表面に付着された前記コーティング溶液組成物９ａを焼
成することにより、図２（ｄ）示のように、固体電解質
膜５の表面に、軸Ａを直角に横切る段差面６ａを備える
空気極６が形成され、本実施形態の燃料電池７ａが得ら
れる。尚、前記コーティング溶液組成物９によれば、前
記コーティング溶液組成物９ａを焼成することにより、
ＬａＭｎＯ3 系結晶構造を有する金属酸化物（ランタン
ストロンチウムマンガナイト）からなる空気極６が得ら
れる。
【００３７】また、本実施形態の燃料電池７ａは、前記
固体電解質膜５が、燃料極４上に下地層を介して形成さ
れていてもよい。
固体電解質膜５が、燃料極４上に下地層を介して形成さ
れていてもよい。
【００３８】前記下地層は、図２（ａ）のコーティング
溶液組成物８を下地層形成用のコーティング溶液組成物
に替えることにより、固体電解質膜５と同様にして形成
することができる。前記下地層形成用のコーティング溶
液組成物としては、例えば、次にようにして調製された
もの等が用いられる。まず、前記コーティング溶液組成
物８から得られたゾルを乾燥した後、粉砕し、得られた
粉末をさらに仮焼、粉砕することによりイットリア含有
ジルコニア（ＹＺ）粉末を得る。次に、前記ＹＺ粉末を
コーティング溶液組成物８のゾルに投入、攪拌した後、
静置して大きな粒子を沈降させる。そして、その上澄み
液を下地層形成用のコーティング溶液組成物とする。前
記上澄み液には、前記ＹＺ粉末の微小粒子がコーティン
グ溶液組成物８のゾルに懸濁している。
溶液組成物８を下地層形成用のコーティング溶液組成物
に替えることにより、固体電解質膜５と同様にして形成
することができる。前記下地層形成用のコーティング溶
液組成物としては、例えば、次にようにして調製された
もの等が用いられる。まず、前記コーティング溶液組成
物８から得られたゾルを乾燥した後、粉砕し、得られた
粉末をさらに仮焼、粉砕することによりイットリア含有
ジルコニア（ＹＺ）粉末を得る。次に、前記ＹＺ粉末を
コーティング溶液組成物８のゾルに投入、攪拌した後、
静置して大きな粒子を沈降させる。そして、その上澄み
液を下地層形成用のコーティング溶液組成物とする。前
記上澄み液には、前記ＹＺ粉末の微小粒子がコーティン
グ溶液組成物８のゾルに懸濁している。
【００３９】次に、前記のようにして燃料極４の表面に
付着された前記コーティング溶液組成物を、乾燥し、仮
焼させる操作を数回繰り返した後、焼成することによ
り、前記下地層が得られる。尚、前記コーティング溶液
組成物によれば、微小な粒子からなるイットリア安定化
ジルコニア（ＹＳＺ）からなる下地層が形成され、燃料
極４の表面の微孔が前記微小な粒子により埋められるの
で、前記固体電解質膜５と燃料極４とを確実に密着させ
ることができる。
付着された前記コーティング溶液組成物を、乾燥し、仮
焼させる操作を数回繰り返した後、焼成することによ
り、前記下地層が得られる。尚、前記コーティング溶液
組成物によれば、微小な粒子からなるイットリア安定化
ジルコニア（ＹＳＺ）からなる下地層が形成され、燃料
極４の表面の微孔が前記微小な粒子により埋められるの
で、前記固体電解質膜５と燃料極４とを確実に密着させ
ることができる。
【図１】本発明の燃料電池装置の一構成例を示す説明的
断面図。
断面図。
【図２】本発明の燃料電池装置の製造方法の一例を示す
説明的断面図。
説明的断面図。
【図３】従来の燃料電池の構成例を示す斜視図。
【図４】図３示の燃料電池を用いる燃料電池装置を示す
説明的断面図。
説明的断面図。
１…貫通孔部、 ２…支持板、 ３ａ…第１の導線、
３ｂ…第２の導線、４…第１の電極、 ５…固体電解質
膜、 ６…第２の電極、 ５ａ，６ａ…端面、 ７ａ，
７ｂ…燃料電池、 ８…固体電解質膜原料のコーティン
グ溶液、 ９…第２の電極原料のコーティング溶液。
３ｂ…第２の導線、４…第１の電極、 ５…固体電解質
膜、 ６…第２の電極、 ５ａ，６ａ…端面、 ７ａ，
７ｂ…燃料電池、 ８…固体電解質膜原料のコーティン
グ溶液、 ９…第２の電極原料のコーティング溶液。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−32014（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−198305（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−198306（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−111832（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−294068（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−36433（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−280359（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 8/00 - 8/24
H01M 4/86 - 4/98
Claims (3)
- 【請求項１】円筒状体に形成された第１の電極と、該第
１の電極の外側に形成された固体電解質膜と、さらに該
固体電解質膜の外側に形成された第２の電極とを備える
燃料電池の端部を支持板に穿設された複数の貫通孔部に
装着し、該支持板の両面に形成された導線を介して該貫
通孔部に装着された燃料電池を相互に接続する燃料電池
装置であって、 前記貫通孔部は一方の端部に大径部を備えると共に他方
の端部に小径部を備え、前記燃料電池は、前記貫通孔部
に装着されたときに、前記第２の電極が前記貫通孔部の
大径部側で前記支持板の一方の表面に形成された第１の
導線に接続されると共に、前記第１の電極が前記貫通孔
部の小径部側で該支持板の他方の表面に形成された第２
の導線に接続されるように露出されていることを特徴と
する燃料電池装置。 - 【請求項２】前記燃料電池は、前記貫通孔部に装着され
る端部で、前記固体電解質膜が前記第２の電極の端面か
ら露出して形成されていると共に、前記第１の電極が該
固体電解質膜の端面から露出して形成されていて、該第
２の電極の端面及び該固体電解質膜の端面はいずれも該
貫通孔部内に収容されるように形成されており、前記貫
通孔部に装着されたときに、前記第２の電極が前記貫通
孔部の大径部側で前記支持板の一方の表面に形成された
第１の導線に接続されると共に、前記第１の電極が前記
貫通孔部の小径部側で該支持板の他方の表面に形成され
た第２の導線に接続されることを特徴とする請求項１記
載の燃料電池装置。 - 【請求項３】有底筒状体に形成された第１の電極の底部
側を、該有底筒状体の軸が垂直になるようにして固体電
解質膜原料のコーティング溶液中に浸漬し、かつ該第１
の電極の開放端部側を該コーティング溶液の液面から露
出させて、該第１の電極の該コーティング溶液に浸漬さ
れた部分の外側に該固体電解質膜原料を所定の厚さにコ
ーティングする第１のコーティング工程と、 前記第１の電極の外側にコーティングされた前記固体電
解質膜原料を焼成して固体電解質膜を形成する固体電解
質膜形成工程と、 外側に前記固体電解質膜が形成された第１の電極の底部
側を、該有底筒状体の軸が垂直になるようにして第２の
電極原料のコーティング溶液中に浸漬し、かつ該固体電
解質膜の上部を該コーティング溶液の液面から露出させ
て、該固体電解質膜の該コーティング溶液に浸漬された
部分の外側に該第２の電極原料を所定の厚さにコーティ
ングする第２のコーティング工程と、 前記固体電解質膜の外側にコーティングされた前記第２
の電極原料を焼成して前記第２の電極を形成する第２の
電極形成工程とを備えることを特徴とする燃料電池の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26152796A JP3397597B2 (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 燃料電池装置及び燃料電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26152796A JP3397597B2 (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 燃料電池装置及び燃料電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10106609A JPH10106609A (ja) | 1998-04-24 |
| JP3397597B2 true JP3397597B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=17363143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26152796A Expired - Fee Related JP3397597B2 (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 燃料電池装置及び燃料電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3397597B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4502665B2 (ja) * | 2004-02-25 | 2010-07-14 | 京セラ株式会社 | 棒状体の製法および棒状燃料電池セルの製法 |
| JP5158557B2 (ja) * | 2006-09-15 | 2013-03-06 | Ｔｏｔｏ株式会社 | 燃料電池セル構造部及びそれを含む燃料電池 |
| DE102009003074A1 (de) * | 2009-05-13 | 2010-11-18 | Robert Bosch Gmbh | Elektrochemische Zelle zur Gewinnung elektrischer Energie |
-
1996
- 1996-10-02 JP JP26152796A patent/JP3397597B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10106609A (ja) | 1998-04-24 |
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