JP3486213B2 - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
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- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
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- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
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Description
【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、発電に利用することの他、水電解やＣＯ2 電解等
の電解セルにも使用可能なＳＯＦＣ（Solid Oxide Fuel
Cell ）に関する。
関し、発電に利用することの他、水電解やＣＯ2 電解等
の電解セルにも使用可能なＳＯＦＣ（Solid Oxide Fuel
Cell ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質の両側に酸素電極と燃料電極
を接合し、これら３層からなる発電層に多数のディンプ
ルを同発電層の両側に設けることについても、本願発明
者らによって、実願平２−４８０３１号及び特願平５−
６０４８号「固体電解質型燃料電池」等で提案してい
る。これらは、前記ディンプルそのものを設けることの
考案であったり、電気的接続方法の最適化を図る発明に
関するものである。
を接合し、これら３層からなる発電層に多数のディンプ
ルを同発電層の両側に設けることについても、本願発明
者らによって、実願平２−４８０３１号及び特願平５−
６０４８号「固体電解質型燃料電池」等で提案してい
る。これらは、前記ディンプルそのものを設けることの
考案であったり、電気的接続方法の最適化を図る発明に
関するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこれら発明に
加え、一定の容積にあって、出力性能を向上させるに
は、ディンプルとディンプルのピッチやディンプル直径
及び高さの相互関係が重大な影響を及ぼすことを見い出
し、それぞれの相互関係上適切な値を提供するようにし
たものである。更に大容量向け或いは閉鎖空間用小容量
向けと云った適用先に応じてディンプル形状を適宜選択
し得るようにしたものである。
加え、一定の容積にあって、出力性能を向上させるに
は、ディンプルとディンプルのピッチやディンプル直径
及び高さの相互関係が重大な影響を及ぼすことを見い出
し、それぞれの相互関係上適切な値を提供するようにし
たものである。更に大容量向け或いは閉鎖空間用小容量
向けと云った適用先に応じてディンプル形状を適宜選択
し得るようにしたものである。
【０００４】ところで、形状より来る性能向上は、或る
一定の容積に対し反応面積を如何に拡大するかが問題と
なる。更にガス流れに対しても配慮する必要がある。従
って、燃料電極と固体電解質及び酸素電極の３層からな
る発電層に設ける窪み部、云い替えれば凸部はガス流れ
を配慮すれば円形、反応表面積からは角形を並べた形状
とすることが望ましい。
一定の容積に対し反応面積を如何に拡大するかが問題と
なる。更にガス流れに対しても配慮する必要がある。従
って、燃料電極と固体電解質及び酸素電極の３層からな
る発電層に設ける窪み部、云い替えれば凸部はガス流れ
を配慮すれば円形、反応表面積からは角形を並べた形状
とすることが望ましい。
【０００５】然し乍ら、発電層が複数段積み重ねられ、
且つガスの出入口が相対向するように配置されることか
ら、圧損を考慮したガス流れが優先される。従って、凸
部即ち、ディンプル外表面は円筒に近い形状が求められ
る。このことと、一定の容積内で反応面積を拡大する為
には凸部の高さも問題となる。
且つガスの出入口が相対向するように配置されることか
ら、圧損を考慮したガス流れが優先される。従って、凸
部即ち、ディンプル外表面は円筒に近い形状が求められ
る。このことと、一定の容積内で反応面積を拡大する為
には凸部の高さも問題となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記問題に
鑑み種々検討した結果、発電層の両面にはガス流れに影
響を与えない範囲で最大多数のディンプルを設けること
が望ましく、このときのディンプルの形状を、１／２デ
ィンプル高さ＝3.２×ディンプル直径−１／２ディンプ
ルピッチ±ディンプル直径より求まる形状を採用すると
き、一定の容積内での見掛け上の発電効率が最大になる
ことを見い出した。かかる知見に基づく本発明の請求項
１の発明は、燃料電極と固体電解質及び酸素電極の３層
からなる発電層の両面に多数の凸部が交互に突出したデ
ィンプルを設け、当該ディンプルが、ディンプル直径と
１／２ディンプルピッチとの比率が０．４６以上の範囲
下において、 ３．２×ディンプル直径−１／２ディンプ
ルピッチ−ディンプル直径≦１／２ディンプル高さ≦
３．２×ディンプル直径−１／２ディンプルピッチ＋デ
ィンプル直径より求まる半球形状又は円筒と半球とを組
合せた形状としたことを特徴とする。ここで、ディンプ
ル直径とは形成する半球状のディンプルの直径をいい、
１／２ディンプルピッチとは同一面に突出するディンプ
ル頂部間の距離の１／２をいい、１／２ディンプル高さ
とは交互に突出したディンプルの頂部間の高さの１／２
をいう。また、請求項１において、平板部を有しつつデ
ィンプル凸部を一定の間隔をもって交互突出してなるこ
とを特徴とする。尚、ここに示した数値は前記した通り
見掛けの発電効率向上であり、電極材に何を使うかと云
ったことに左右されない、基本的な燃料電池としての性
能向上の為の形状選定に寄与するものである。
鑑み種々検討した結果、発電層の両面にはガス流れに影
響を与えない範囲で最大多数のディンプルを設けること
が望ましく、このときのディンプルの形状を、１／２デ
ィンプル高さ＝3.２×ディンプル直径−１／２ディンプ
ルピッチ±ディンプル直径より求まる形状を採用すると
き、一定の容積内での見掛け上の発電効率が最大になる
ことを見い出した。かかる知見に基づく本発明の請求項
１の発明は、燃料電極と固体電解質及び酸素電極の３層
からなる発電層の両面に多数の凸部が交互に突出したデ
ィンプルを設け、当該ディンプルが、ディンプル直径と
１／２ディンプルピッチとの比率が０．４６以上の範囲
下において、 ３．２×ディンプル直径−１／２ディンプ
ルピッチ−ディンプル直径≦１／２ディンプル高さ≦
３．２×ディンプル直径−１／２ディンプルピッチ＋デ
ィンプル直径より求まる半球形状又は円筒と半球とを組
合せた形状としたことを特徴とする。ここで、ディンプ
ル直径とは形成する半球状のディンプルの直径をいい、
１／２ディンプルピッチとは同一面に突出するディンプ
ル頂部間の距離の１／２をいい、１／２ディンプル高さ
とは交互に突出したディンプルの頂部間の高さの１／２
をいう。また、請求項１において、平板部を有しつつデ
ィンプル凸部を一定の間隔をもって交互突出してなるこ
とを特徴とする。尚、ここに示した数値は前記した通り
見掛けの発電効率向上であり、電極材に何を使うかと云
ったことに左右されない、基本的な燃料電池としての性
能向上の為の形状選定に寄与するものである。
【０００７】かかる知見に基づく固体電解質型燃料電池
の構成は、燃料電極と固体電解質及び酸素電極の３層か
らなる発電層の両面に多数のディンプルを設け、当該デ
ィンプルを１／２ディンプル高さ＝3.２×ディンプル直
径−１／２ディンプルピッチ±ディンプル直径より求ま
る形状としたことを特徴とする。
の構成は、燃料電極と固体電解質及び酸素電極の３層か
らなる発電層の両面に多数のディンプルを設け、当該デ
ィンプルを１／２ディンプル高さ＝3.２×ディンプル直
径−１／２ディンプルピッチ±ディンプル直径より求ま
る形状としたことを特徴とする。
【０００８】以下、本発明の内容を説明する。図１は固
体電解質型燃料電池の分解斜視図、図２はそのＡ−Ａ拡
大断面図、図３はその電池を組み立てた状態の断面図の
概略を各々図示する。これらの図面において図中、符号
１１Ａ，１１Ｂは発電層、１２は燃料電極材、１３は固
体電解質、１４は酸素電極層、１５Ａは水素側のディン
プル凸部、１５Ｂは酸素側のディンプル凸部、１６Ａ〜
１６Ｃはインターコネクタを各々図示する。図１〜図３
に沿って説明すると、発電層１１Ａ，１１Ｂは各々燃料
電極材１２、固体電解質１３及び酸素電極材１４より構
成されている。上部のインタコネクタ材１６Ａは発電層
１１Ａのディンプル凸部（水素側）１５Ａと導電性接着
材１７とにより電気的接続がなされると共に、中央部の
インタコネクタ材１６Ｂは発電層１１Ａのディンプル凸
部（酸素側）１５Ｂと導電性接着材１９とにより電気的
接続がなされている。このときの導電性接着材１７はシ
ール部１８を除き全面に亘って塗布するか、或いは凸部
１５Ａに対して一定の面積を持って塗布するかは、その
電池の持つ性能によって設計的に選択される。
体電解質型燃料電池の分解斜視図、図２はそのＡ−Ａ拡
大断面図、図３はその電池を組み立てた状態の断面図の
概略を各々図示する。これらの図面において図中、符号
１１Ａ，１１Ｂは発電層、１２は燃料電極材、１３は固
体電解質、１４は酸素電極層、１５Ａは水素側のディン
プル凸部、１５Ｂは酸素側のディンプル凸部、１６Ａ〜
１６Ｃはインターコネクタを各々図示する。図１〜図３
に沿って説明すると、発電層１１Ａ，１１Ｂは各々燃料
電極材１２、固体電解質１３及び酸素電極材１４より構
成されている。上部のインタコネクタ材１６Ａは発電層
１１Ａのディンプル凸部（水素側）１５Ａと導電性接着
材１７とにより電気的接続がなされると共に、中央部の
インタコネクタ材１６Ｂは発電層１１Ａのディンプル凸
部（酸素側）１５Ｂと導電性接着材１９とにより電気的
接続がなされている。このときの導電性接着材１７はシ
ール部１８を除き全面に亘って塗布するか、或いは凸部
１５Ａに対して一定の面積を持って塗布するかは、その
電池の持つ性能によって設計的に選択される。
【０００９】つまり、電気的接続に於いて、全面に亘っ
て塗布する場合、電気的横流れがほぼ全て吸収され、電
気抵抗は減るが、一定の面積で塗布するより当然乍ら材
料費が増す。
て塗布する場合、電気的横流れがほぼ全て吸収され、電
気抵抗は減るが、一定の面積で塗布するより当然乍ら材
料費が増す。
【００１０】一方、部分的に塗布する場合、電気的流れ
が一箇所に集中し、それだけ抵抗は増すが、材料費は安
くなるという利点がある。
が一箇所に集中し、それだけ抵抗は増すが、材料費は安
くなるという利点がある。
【００１１】従って、どれ位の面積で塗布するかは、材
料の時価等全体的な経済的算出で決定される。
料の時価等全体的な経済的算出で決定される。
【００１２】また夫々の導電性接着材１７は燃料電極材
１２と共材、また導電性接着材１９は酸素電極材１４と
共材を各々用いることが望ましい。経済評価で許される
なら、夫々白金と云った電極材とは異なる接着材を用い
ることも可能である。このようにして夫々の部材は、図
３のように結合され、同様な状態で多段に重ねること
で、出力アップを図ることとなる。
１２と共材、また導電性接着材１９は酸素電極材１４と
共材を各々用いることが望ましい。経済評価で許される
なら、夫々白金と云った電極材とは異なる接着材を用い
ることも可能である。このようにして夫々の部材は、図
３のように結合され、同様な状態で多段に重ねること
で、出力アップを図ることとなる。
【００１３】そして燃料入口２０から入ったＨ2 等の燃
料は凸部１５Ａで充分拡散され、出口側へ至る。同様に
空気（酸素）入口から入った空気（酸素）はディンプル
凸部（酸素側）１５Ｂで拡散され出口側に至る。
料は凸部１５Ａで充分拡散され、出口側へ至る。同様に
空気（酸素）入口から入った空気（酸素）はディンプル
凸部（酸素側）１５Ｂで拡散され出口側に至る。
【００１４】このような構成に於いて、一定の容積で発
電層の表面積を如何に拡げることが重要に成るか、又、
ガスの拡散をし易くするかが重要となることが分る。
電層の表面積を如何に拡げることが重要に成るか、又、
ガスの拡散をし易くするかが重要となることが分る。
【００１５】この要件として、ディンプルのピッチ、直
径、高さの相互関係が最重要となり、ディンプル１／２
ピッチ（山と谷の距離）（１／２Ｐ）は小さい程良い。
固体電解質膜は薄い程よいが、余り薄くしても効果は少
い。ディンプルの直径、ピッチ、高さは性能向上上密接
に関係があり、単に容積当りの比表面積を増やすだけで
は性能向上に寄与せず、例えばあるディンプルの直径
（Ｄ）に対してのディンプル１／２高さ（Ｈ）を求める
とき、高くすればする程性能低下に繋がるポイントがあ
ることが分った。尚、本発明で云うディンプル１／２高
さ（Ｈ）、ディンプル１／２ピッチ（１／２Ｐ）、ディ
ンプル直径（Ｄ）は図１中のＡ−Ａ拡大断面図である図
２に示すものを云う。
径、高さの相互関係が最重要となり、ディンプル１／２
ピッチ（山と谷の距離）（１／２Ｐ）は小さい程良い。
固体電解質膜は薄い程よいが、余り薄くしても効果は少
い。ディンプルの直径、ピッチ、高さは性能向上上密接
に関係があり、単に容積当りの比表面積を増やすだけで
は性能向上に寄与せず、例えばあるディンプルの直径
（Ｄ）に対してのディンプル１／２高さ（Ｈ）を求める
とき、高くすればする程性能低下に繋がるポイントがあ
ることが分った。尚、本発明で云うディンプル１／２高
さ（Ｈ）、ディンプル１／２ピッチ（１／２Ｐ）、ディ
ンプル直径（Ｄ）は図１中のＡ−Ａ拡大断面図である図
２に示すものを云う。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図１〜図３を
用いて具体的に説明する。一般に、発電層１１を形成す
る燃料電極材１２は、Ｎｉ／ＹＳＺやＮｉＣｅＯ 2 ／Ｙ
ＳＺ等が用いられ、固体電解質１３にはＹＳＺが、そし
て酸素電極１４はＬａＳｒＭｎＯ3 もしくは、ＬａＣｏ
Ｏ3 等が用いられ、インタコネク１６Ａ〜１６Ｃの材料
としてはＬａＭｇＣｒＯ3 かＮｉ基耐熱合金と云ったも
のが用いられる。本実施例においては、形状から来る性
能の比較をし易くするため、燃料電極材１２はＮｉ／Ｙ
ＳＺ（６０：４０）、酸素電極材１４はＬａＳｒＭｎＯ
3 、固体電解質１３はＹＳＺ、インタコネク１６Ａ〜１
６ＣはＬａＳｒＣｒＯ3 を用いることとする。
用いて具体的に説明する。一般に、発電層１１を形成す
る燃料電極材１２は、Ｎｉ／ＹＳＺやＮｉＣｅＯ 2 ／Ｙ
ＳＺ等が用いられ、固体電解質１３にはＹＳＺが、そし
て酸素電極１４はＬａＳｒＭｎＯ3 もしくは、ＬａＣｏ
Ｏ3 等が用いられ、インタコネク１６Ａ〜１６Ｃの材料
としてはＬａＭｇＣｒＯ3 かＮｉ基耐熱合金と云ったも
のが用いられる。本実施例においては、形状から来る性
能の比較をし易くするため、燃料電極材１２はＮｉ／Ｙ
ＳＺ（６０：４０）、酸素電極材１４はＬａＳｒＭｎＯ
3 、固体電解質１３はＹＳＺ、インタコネク１６Ａ〜１
６ＣはＬａＳｒＣｒＯ3 を用いることとする。
【００１７】その他、実験に用いた固定パラメータとし
ては、電極に用いた材料粒径を燃料極1.９５μｍ、酸素
極2.４５μｍとし、その夫々の電極のガス拡散率（空隙
率／屈曲度ε／τ）を0.０２、そして、各電極とＹＳＺ
間の焼結度（焼結長さ／粒径）を0.０４とし、セルの発
電雰囲気温度は、1,０００℃とした。更に燃料極への供
給ガスは加湿水素とし、酸素極へは空気を供給ガスとし
た。
ては、電極に用いた材料粒径を燃料極1.９５μｍ、酸素
極2.４５μｍとし、その夫々の電極のガス拡散率（空隙
率／屈曲度ε／τ）を0.０２、そして、各電極とＹＳＺ
間の焼結度（焼結長さ／粒径）を0.０４とし、セルの発
電雰囲気温度は、1,０００℃とした。更に燃料極への供
給ガスは加湿水素とし、酸素極へは空気を供給ガスとし
た。
【００１８】この条件で先ずはＹＳＺの厚みを求めるこ
ととした。この結果を図４に示す。尚、このときの他の
条件としては、燃料電極の厚みを５０μｍ、空気電極の
厚みを７５μｍ、ディンプルの直径Ｄは1.２５ｍｍ、同
１／２高さＨは1.０６ｍｍ、同じく１／２ピッチＰは1.
３８ｍｍである。
ととした。この結果を図４に示す。尚、このときの他の
条件としては、燃料電極の厚みを５０μｍ、空気電極の
厚みを７５μｍ、ディンプルの直径Ｄは1.２５ｍｍ、同
１／２高さＨは1.０６ｍｍ、同じく１／２ピッチＰは1.
３８ｍｍである。
【００１９】この図からも分るようにＹＳＺの厚みは性
能に著しく影響を及ぼす。すなわち、薄ければ薄い程、
発電性能向上に寄与するが、ディンプル自体の最適形状
を求める為、以下の実験では電極の厚みを固定パラメー
タとすることに加えて、ＹＳＺの厚みも１００μｍと２
００μｍの２つに絞って行うこととした。更に最適形状
を求めるための実験の容易性からディンプル１／２ピッ
チも1.８５ｍｍに固定して行った。
能に著しく影響を及ぼす。すなわち、薄ければ薄い程、
発電性能向上に寄与するが、ディンプル自体の最適形状
を求める為、以下の実験では電極の厚みを固定パラメー
タとすることに加えて、ＹＳＺの厚みも１００μｍと２
００μｍの２つに絞って行うこととした。更に最適形状
を求めるための実験の容易性からディンプル１／２ピッ
チも1.８５ｍｍに固定して行った。
【００２０】このときの形状を求めるためのパラメータ
を以下の通りとした。 (1) ディンプル測定 0.8mm, 1.0mm, 1.25mm, 1.5mm, 1.8mm (1/2ピッチとの比率） (0.43) (0.54) (0.68) (0.81) (0.97) (2) ディンプル1/2 高さ 0.5mm〜４mmの間を0.25mmづつとした。 この結果を図５及び図６に示す。
を以下の通りとした。 (1) ディンプル測定 0.8mm, 1.0mm, 1.25mm, 1.5mm, 1.8mm (1/2ピッチとの比率） (0.43) (0.54) (0.68) (0.81) (0.97) (2) ディンプル1/2 高さ 0.5mm〜４mmの間を0.25mmづつとした。 この結果を図５及び図６に示す。
【００２１】図５はＹＳＺの厚みを１００μｍとし、図
６を同２００μｍとして、先のパラメータで振ってみた
ものである。これから明らかな通り、性能上の傾向は同
じで、ＹＳＺの厚みは性能の絶対値を変えるが、ディン
プルの直径、高さ等の因子による影響はほぼ同じであ
る。ディンプルの直径は最大１／２ピッチを物理的に超
えることは出来ないが、１／２ピッチに近ければ近い程
よい。
６を同２００μｍとして、先のパラメータで振ってみた
ものである。これから明らかな通り、性能上の傾向は同
じで、ＹＳＺの厚みは性能の絶対値を変えるが、ディン
プルの直径、高さ等の因子による影響はほぼ同じであ
る。ディンプルの直径は最大１／２ピッチを物理的に超
えることは出来ないが、１／２ピッチに近ければ近い程
よい。
【００２２】ディンプルの１／２の高さは、１／２ピッ
チ1.８５ｍｍ，直径1.８ｍｍとしたとき、3.５ｍｍで性
能が最大となり、直径1.２５ｍｍでは２ｍｍが最大。直
径0.８ｍｍに至っては、0.５ｍｍ〜４ｍｍ何れも性能が
低減する方向にある。これらのことから、直径と１／２
高さに相関関係があることが分る。
チ1.８５ｍｍ，直径1.８ｍｍとしたとき、3.５ｍｍで性
能が最大となり、直径1.２５ｍｍでは２ｍｍが最大。直
径0.８ｍｍに至っては、0.５ｍｍ〜４ｍｍ何れも性能が
低減する方向にある。これらのことから、直径と１／２
高さに相関関係があることが分る。
【００２３】この結果から、最高性能の近似値を求める
式として、次のものを得た。
式として、次のものを得た。
【００２４】
【数１】１／２ディンプル高さ（Ｈ）＝3.２×ディンプ
ル直径（Ｄ）−１／２ディンプルピッチ（１／２Ｐ）
ル直径（Ｄ）−１／２ディンプルピッチ（１／２Ｐ）
【００２５】これで求めた性能を図５のＡ線、図６のＢ
線として示し、ほぼ最高性能の位置にある。このとき、
図５，６の性能曲線から、使用する上で望ましい範囲と
して、直径の長さに相当するほぼ±Ｄを求めた。結局、 Ｈ＝3.２×Ｄ−１／２Ｐ±Ｄ となるディンプル形状とすることが望まれる。
線として示し、ほぼ最高性能の位置にある。このとき、
図５，６の性能曲線から、使用する上で望ましい範囲と
して、直径の長さに相当するほぼ±Ｄを求めた。結局、 Ｈ＝3.２×Ｄ−１／２Ｐ±Ｄ となるディンプル形状とすることが望まれる。
【００２６】以上からも明らかなように、セル１枚当り
の反応表面積を上げる為、ディンプルの高さを幾らでも
上げてよいとするものではなく、限界があることが分
る。通常陸上での大容量発電を行うときには、セルの高
さは差程影響しないが、例えば宇宙船や潜水船等の閉鎖
空間に適用する場合にあっては、コストよりも、コンパ
クト化がより要求される場合がある。
の反応表面積を上げる為、ディンプルの高さを幾らでも
上げてよいとするものではなく、限界があることが分
る。通常陸上での大容量発電を行うときには、セルの高
さは差程影響しないが、例えば宇宙船や潜水船等の閉鎖
空間に適用する場合にあっては、コストよりも、コンパ
クト化がより要求される場合がある。
【００２７】従って、高さは増えても、製作上１枚当り
の出力を増やし所定の発電出力を得るか、枚数が増え、
初期コストは上っても、複数段積み重ねるセル全体の高
さを減じ、所定の発電出力を得るかは、適宜選択の範疇
となる。更に加えて云えば、直径対１／２ピッチの比を
大きく取り、且つピッチを小さくして高出力を得るか、
直径対１／２ピッチの比を小さくすると共にピッチを大
きくするかは、ガス流れ・圧損に影響を及ぼす。
の出力を増やし所定の発電出力を得るか、枚数が増え、
初期コストは上っても、複数段積み重ねるセル全体の高
さを減じ、所定の発電出力を得るかは、適宜選択の範疇
となる。更に加えて云えば、直径対１／２ピッチの比を
大きく取り、且つピッチを小さくして高出力を得るか、
直径対１／２ピッチの比を小さくすると共にピッチを大
きくするかは、ガス流れ・圧損に影響を及ぼす。
【００２８】これらについても求める所定の出力によっ
て、ガスを流す為の補助電源を付加しても経済性能上問
題なしとするか否かと云ったことは、設計上の問題とな
り、本発明により最適形状を選択することが出来る。
て、ガスを流す為の補助電源を付加しても経済性能上問
題なしとするか否かと云ったことは、設計上の問題とな
り、本発明により最適形状を選択することが出来る。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、夫々の
ピッチに対応した直径及び直径と高さに相関があり、こ
れが性能に影響を与えることを見い出し、最適形状を提
供出来るようにしたもので、本発明により、固体電解質
型燃料電池を陸上用大容量発電に用いるか、或いはコー
ジェネ用の中小規模発電に用いるか、更には閉鎖空間用
のコンパクト電源に用いるかと云った適用先に応じて高
出力を得ることが出来る。
ピッチに対応した直径及び直径と高さに相関があり、こ
れが性能に影響を与えることを見い出し、最適形状を提
供出来るようにしたもので、本発明により、固体電解質
型燃料電池を陸上用大容量発電に用いるか、或いはコー
ジェネ用の中小規模発電に用いるか、更には閉鎖空間用
のコンパクト電源に用いるかと云った適用先に応じて高
出力を得ることが出来る。
【図１】本発明に係る固体電解質型燃料電池の分解斜視
図である。
図である。
【図２】図１のＡ−Ａ拡大図である。
【図３】図１電池を組み立てた状態の断面図である。
【図４】ＹＳＺ厚さとＳＯＦＣ性能図である。
【図５】ＹＳＺを１００μｍとしピッチを一定としたと
きの直径と高さが及ぼす性能図である。
きの直径と高さが及ぼす性能図である。
【図６】図４をＹＳＺ２００μｍとしたときの性能図。
１１ 発電層
１２ 燃料電極
１３ 固体電解質
１４ 酸素電極材
１５Ａ，１５Ｂ ディンプル凸部
１６Ａ〜１６Ｃ インターコネクタ
１７，１９ 接着材
１８ シール部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 渡辺 潔
兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番
１号 三菱重工業株式会社 神戸造船所
内
(72)発明者 南絛 房幸
兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番
１号 三菱重工業株式会社 神戸造船所
内
(72)発明者 武信 弘一
兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番
１号 三菱重工業株式会社 神戸造船所
内
(56)参考文献 特開 平２−276166（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 8/02
H01M 8/12
Claims (2)
- 【請求項１】 燃料電極と固体電解質及び酸素電極の３
層からなる発電層の両面に多数の凸部が交互に突出した
ディンプルを設け、 当該ディンプルが、ディンプル直径と１／２ディンプルピッチとの比率が
０．４６以上の範囲下において、 ３．２×ディンプル直径−１／２ディンプルピッチ−デ
ィンプル直径≦１／２ディンプル高さ≦３．２×ディン
プル直径−１／２ディンプルピッチ＋ディンプル直径 よ
り求まる半球形状又は円筒と半球とを組合せた形状とし
たことを特徴とする固体電解質型燃料電池。ここで、デ
ィンプル直径とは形成する半球状のディンプルの直径を
いい、１／２ディンプルピッチとは同一面に突出するデ
ィンプル頂部間の距離の１／２をいい、１／２ディンプ
ル高さとは交互に突出したディンプルの頂部間の高さの
１／２をいう。 - 【請求項２】 請求項１において、平板部を有しつつ
ディンプル凸部を一定の間隔をもって交互突出してなる
ことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29026693A JP3486213B2 (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | 固体電解質型燃料電池 |
| US08/337,509 US5480737A (en) | 1993-11-19 | 1994-11-08 | Solid oxide electrolyte fuel cell |
| AU77792/94A AU659781B1 (en) | 1993-11-19 | 1994-11-11 | Solid oxide electrolyte fuel cell |
| DE69408940T DE69408940T2 (de) | 1993-11-19 | 1994-11-15 | Festoxidelektrytbrennstoffzelle |
| EP94118061A EP0654839B1 (en) | 1993-11-19 | 1994-11-15 | Solid oxide electrolyte fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29026693A JP3486213B2 (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | 固体電解質型燃料電池 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142071A JPH07142071A (ja) | 1995-06-02 |
| JP3486213B2 true JP3486213B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=17753920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29026693A Expired - Lifetime JP3486213B2 (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0654839B1 (ja) |
| JP (1) | JP3486213B2 (ja) |
| AU (1) | AU659781B1 (ja) |
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| US7603729B2 (en) * | 2005-10-07 | 2009-10-20 | Conmedisys, Inc. | Patient lift and transfer device |
| US20070134540A1 (en) * | 2005-12-12 | 2007-06-14 | General Electric Company | Solid oxide electrochemical devices having a dimensionally stable bonding agent to bond an anode to anode interconnect and methods |
| JP2008050222A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Ngk Insulators Ltd | セラミックス薄板体 |
| CN102349184B (zh) | 2009-03-25 | 2014-02-12 | 株式会社日本触媒 | 固态氧化物型燃料电池用电解质片及其制备方法以及固态氧化物型燃料电池用单体电池 |
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| GB2504090A (en) * | 2012-07-16 | 2014-01-22 | Donald John Smith | A device for generating hydrogen from water using centrifugal electron exchange |
| EP3223353B1 (en) * | 2014-11-18 | 2020-12-30 | LG Chem, Ltd. | Method for manufacturing solid oxide fuel cell |
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| US5145753A (en) * | 1989-09-12 | 1992-09-08 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Solid electrolyte fuel cell |
| JP2599810B2 (ja) * | 1990-04-24 | 1997-04-16 | ワイケイケイ株式会社 | 固体電解質燃料電池 |
| JPH0767375B2 (ja) * | 1990-04-25 | 1995-07-26 | 明星食品株式会社 | ▲麺▼類の保存方法 |
| JP2584570Y2 (ja) * | 1990-05-08 | 1998-11-05 | 三菱重工業株式会社 | 固体電解質型燃料電池 |
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-
1993
- 1993-11-19 JP JP29026693A patent/JP3486213B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-11-08 US US08/337,509 patent/US5480737A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-11 AU AU77792/94A patent/AU659781B1/en not_active Ceased
- 1994-11-15 EP EP94118061A patent/EP0654839B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-15 DE DE69408940T patent/DE69408940T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
| JPH07142071A (ja) | 1995-06-02 |
| EP0654839B1 (en) | 1998-03-11 |
| US5480737A (en) | 1996-01-02 |
| DE69408940T2 (de) | 1998-08-13 |
| AU659781B1 (en) | 1995-05-25 |
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| EP0654839A1 (en) | 1995-05-24 |
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