JP3494560B2 - Solid oxide fuel cell - Google Patents

Solid oxide fuel cell

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JP3494560B2 JP26477297A JP26477297A JP3494560B2 JP 3494560 B2 JP3494560 B2 JP 3494560B2 JP 26477297 A JP26477297 A JP 26477297A JP 26477297 A JP26477297 A JP 26477297A JP 3494560 B2 JP3494560 B2 JP 3494560B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池に関し、特に平板型固体電解質型燃料電池のガスシ
ール構造に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid oxide fuel cell, and more particularly to a gas seal structure for a flat plate solid oxide fuel cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】平板型固体電解質型燃料電池(10)は、図
6、図7及び本発明の実施例である図1に示すように、
固体電解質板(12)の一方の面にアノード(14)、他方の面
にカソード(16)を有するセルプレート(20)(図7参照)
と、燃料ガスの流通する燃料室(22)を有する燃料プレー
ト(24)と、酸化剤ガスの流通する酸化剤室(26)を有する
酸化剤プレート(28)とを、アノード側に燃料室(22)、カ
ソード側に酸化剤室(26)が対向するように複数積層して
構成される。燃料室(22)、酸化剤室(26)は、プレート(2
4)(26)に夫々凹溝を多数開設して形成される。一般に、
燃料プレート(24)と酸化剤プレート(28)は、夫々別個に
形成されるのではなく、一方の面に燃料室(22)、他方の
面に酸化剤室(26)を有するバイポーラプレート(30)によ
って構成される。なお、以下でもバイポーラプレート(3
0)を用いて説明を行なう。
2. Description of the Related Art A flat plate type solid oxide fuel cell (10) has a structure as shown in FIGS.
A cell plate (20) having an anode (14) on one surface of a solid electrolyte plate (12) and a cathode (16) on the other surface (see FIG. 7).
A fuel plate (24) having a fuel chamber (22) in which the fuel gas flows, and an oxidant plate (28) having an oxidant chamber (26) in which the oxidant gas flows, the fuel chamber ( 22), a plurality of layers are formed so that the oxidant chamber (26) faces the cathode side. The fuel chamber (22) and oxidant chamber (26) are
4) It is formed by forming a large number of concave grooves in (26). In general,
The fuel plate (24) and the oxidant plate (28) are not separately formed, but a bipolar plate (30) having a fuel chamber (22) on one surface and an oxidant chamber (26) on the other surface. ). Note that the bipolar plate (3
A description will be given using 0).

【0003】セルプレート(20)とバイポーラプレート(3
0)には、水素ガスを含む燃料ガスが流通する燃料ガス流
路(32)と、酸素ガスを含む酸化剤ガスが流通する酸化剤
ガス流路(34)と、電池反応により生じた燃料排ガスの流
通する燃料排ガス流路(36)が、プレート(20)(30)を積層
した状態で貫通するように開設されている。電池反応に
より生じた酸化剤排ガスは、バイポーラプレート(30)か
ら外部に向けて貫通開設された酸化剤排出路(38)から直
接外部に排出される(本発明の図3参照)。酸化剤排ガス
流路は、他の流路と同様にプレート(20)(30)の積層方向
に開設する場合もある。
The cell plate (20) and the bipolar plate (3
(0) is a fuel gas flow path (32) through which a fuel gas containing hydrogen gas flows, an oxidant gas flow path (34) through which an oxidant gas containing oxygen gas flows, and a fuel exhaust gas generated by a cell reaction. The fuel exhaust gas flow path (36) that circulates is opened so as to penetrate the plates (20) and (30) in a stacked state. The oxidant exhaust gas generated by the cell reaction is directly discharged to the outside from the oxidant discharge passage (38) which is opened through the bipolar plate (30) toward the outside (see FIG. 3 of the present invention). The oxidant exhaust gas passage may be opened in the stacking direction of the plates (20) and (30) like other passages.

【0004】燃料ガス流路(32)は燃料室(22)と連通し、
酸化剤ガス流路(34)は酸化剤ガス流路(34)と連通してお
り、ガス流路(32)(34)を流通するガスは、夫々燃料室(2
2)、酸化剤室(26)に供給され、アノード(14)と固体電解
質板(12)及びカソード(16)を介した電池反応が生ずる。
また、燃料室(22)は、燃料排ガス流路(36)に連通してお
り、燃料室(22)で消費された排ガスは、ガス流路(36)を
通って固体電解質型燃料電池(10)の外部に排出される。
酸化剤排ガスについては上述のとおりである。
The fuel gas channel (32) communicates with the fuel chamber (22),
The oxidant gas flow channel (34) communicates with the oxidant gas flow channel (34), and the gas flowing through the gas flow channels (32) and (34) respectively has a fuel chamber (2
2), supplied to the oxidant chamber 26, and a cell reaction occurs via the anode 14, the solid electrolyte plate 12 and the cathode 16.
Further, the fuel chamber (22) communicates with the fuel exhaust gas flow channel (36), and the exhaust gas consumed in the fuel chamber (22) passes through the gas flow channel (36) and the solid oxide fuel cell (10). ) Is discharged to the outside.
The oxidant exhaust gas is as described above.

【0005】固体電解質板(12)は、主としてイットリア
安定化ジルコニア(YSZ)などの安定化ジルコニアを薄
板状に成形し、例えば1500℃程度で焼結することに
より作製される。この種の電解質は、高いイオン導電率
を得るために800℃〜1000℃程度の高温下で作動
させる必要がある。
The solid electrolyte plate (12) is produced mainly by molding a stabilized zirconia such as yttria-stabilized zirconia (YSZ) into a thin plate and sintering it at, for example, about 1500 ° C. This kind of electrolyte needs to be operated at a high temperature of about 800 ° C. to 1000 ° C. in order to obtain high ionic conductivity.

【0006】ところで、ガス流路(32)(34)を流通するガ
スや、燃料室(22)、酸化剤室(26)を流通するガスが、セ
ルプレート(20)とバイポーラプレート(30)の間からリー
クするのを防止するために、従来、図6に示すように、
流路、燃料室及び酸化剤室の周囲には、固体電解質型燃
料電池(10)の作動温度以下で軟化するガラスをシール材
(40)として介装している。このように作動温度で軟化状
態になるガラスがシール材(40)として用いられる理由
は、電池作動時に軟化したガラスがプレート(20)(30)に
密着して、より優れたシール効果を得ることができるか
らである。
By the way, the gas flowing through the gas flow paths (32) and (34) and the gas flowing through the fuel chamber (22) and the oxidant chamber (26) flow between the cell plate (20) and the bipolar plate (30). Conventionally, as shown in FIG. 6, in order to prevent leakage from the gap,
Around the flow path, the fuel chamber and the oxidant chamber, glass that softens at the operating temperature of the solid oxide fuel cell (10) or lower is used as a sealing material.
Interposed as (40). The reason why the glass that becomes soft at the operating temperature is used as the sealing material (40) is that the softened glass adheres to the plates (20) and (30) during battery operation to obtain a better sealing effect. Because you can

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】電池の作動、停止を繰
り返すと、電池は、作動温度である800℃〜1000
℃と、常温付近との間のサーマルサイクルを繰り返す。
このサーマルサイクルにより、シール材(40)であるガラ
スは、作動時には軟化し、停止時には硬化する。この結
果、ガラスの熱膨張及び熱収縮によって生ずる応力によ
り、薄板状に形成された固体電解質板(12)にヒビや割れ
が生じてシール効果が低下し、ガスがクロスリークする
結果、電池の発電性能が低下してしまう虞れがあった。
When the battery is repeatedly operated and stopped, the battery has an operating temperature of 800 ° C to 1000 ° C.
Repeat the thermal cycle between ℃ and near room temperature.
By this thermal cycle, the glass as the sealing material (40) is softened during operation and hardened when stopped. As a result, the stress caused by the thermal expansion and thermal contraction of the glass causes cracks and cracks in the solid electrolyte plate (12) formed in a thin plate to reduce the sealing effect, and as a result of gas cross-leakage, battery power generation. There was a risk that the performance would deteriorate.

【0008】発明者らは、セルプレートに施されるシー
ルについて、ガス流路の周囲に形成されるシールと、電
池反応の生ずる部分に形成されるシールを比較した場
合、ガス流路周囲のシールは、電池反応部分のシールよ
りも気密性が要求され、逆に電池反応部分のシールは、
気密性よりも熱膨張及び熱収縮を起こさず、セルプレー
トに熱応力を加えないことが要求されることを見出し、
本発明に到った。
The inventors of the present invention compared the seal formed around the gas flow passage with the seal formed around the gas flow passage in the seal provided on the cell plate. Is required to be more airtight than the seal of the battery reaction part, and conversely, the seal of the battery reaction part is
It was found that thermal expansion and thermal contraction do not occur rather than airtightness, and it is required not to apply thermal stress to the cell plate,
The present invention has been reached.

【0009】本発明の目的は、サーマルサイクルを繰り
返してもシール効果が低下せず、電池性能が低下しない
固体電解質型燃料電池を提供することである。
An object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell in which the sealing effect is not deteriorated even if the thermal cycle is repeated and the cell performance is not deteriorated.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の固体電解質型燃料電池(10)は、固体電解質
板(12)の一方の面にアノード(14)、他方の面にカソード
(16)を有するセルプレート(20)と、燃料ガスの流通する
燃料室(22)を有する燃料プレート(24)と、酸化剤ガスの
流通する酸化剤室(26)を有する酸化剤プレート(28)と
を、アノード側に燃料室(22)、カソード側に酸化剤室(2
6)が対向するように積層して形成され、各プレート(20)
(24)(28)には、燃料ガスと酸化剤ガスが流通するガス流
路(32)(34)が、プレートを積層した状態で貫通するよう
に開設されており、セルプレート(20)と燃料プレート(2
4)との間及びセルプレート(20)と酸化剤プレート(28)と
の間に、ガスのリークを防止するシール材を配した固体
電解質型燃料電池において、セルプレート(20)は、固体
電解質板(12)にアノード(14)とカソード(16)を有する電
解質プレート(44)と、ガス流路(32)(34)の形成されたガ
ス流通プレート(46)からなり、電解質プレート(44)と燃
料プレート(24)との間及び電解質プレート(44)と酸化剤
プレート(28)の間には、電池の作動温度では軟化状態に
ならない材料からなる第1のシール材(50)を配し、ガス
流通プレート(46)と燃料プレート(24)との間及びガス流
通プレート(46)と酸化剤プレート(28)との間には、電池
の作動温度で軟化状態になる材料からなる第2のシール
材(52)を配してなるものである。
In order to solve the above problems, the solid oxide fuel cell (10) of the present invention comprises an anode (14) on one surface of a solid electrolyte plate (12) and an anode (14) on the other surface. Cathode
A cell plate (20) having (16), a fuel plate (24) having a fuel chamber (22) in which fuel gas flows, and an oxidant plate (28) having an oxidant chamber (26) in which oxidant gas flows ) And the fuel chamber (22) on the anode side and the oxidant chamber (2
6) laminated so that they face each other, each plate (20)
In (24) and (28), gas flow paths (32) and (34) through which the fuel gas and the oxidant gas flow are opened so as to penetrate the plates in a stacked state, and the cell plate (20) and Fuel plate (2
4) and between the cell plate (20) and the oxidizer plate (28), in a solid oxide fuel cell in which a sealing material for preventing gas leakage is arranged, the cell plate (20) is a solid electrolyte. An electrolyte plate (44) having an anode (14) and a cathode (16) on a plate (12), and a gas flow plate (46) in which gas flow paths (32) (34) are formed, and an electrolyte plate (44) Between the fuel plate (24) and the fuel plate (24) and between the electrolyte plate (44) and the oxidizer plate (28), the first sealing material (50) made of a material that does not soften at the operating temperature of the cell is arranged. Between the gas flow plate (46) and the fuel plate (24) and between the gas flow plate (46) and the oxidizer plate (28), there is a second material made of a material that is in a softened state at the operating temperature of the battery. The sealing material (52) is arranged.

【0011】ガス流通プレート(46)は、電解質プレート
(44)の周囲を囲むにように設けることが望ましい。
The gas distribution plate (46) is an electrolyte plate.
It is desirable to provide so as to surround the periphery of (44).

【0012】また、第1のシール材(50)は、電解質プレ
ート(44)の周縁部及びその端面を被覆するように設ける
ことが望ましい。第1のシール材(50)としてセラミック
ファイバーを挙げることができる。
The first seal material (50) is preferably provided so as to cover the peripheral edge portion of the electrolyte plate (44) and the end surface thereof. A ceramic fiber may be used as the first sealing material (50).

【0013】なお、ガス流通プレート(46)は、強度を高
めるために、電解質プレート(44)を構成する電解質材料
よりも強度の高い材料から構成してもよい。また、ガス
流通プレート(46)を、電解質プレート(44)よりも厚くし
て強度を高めてもよい。
The gas flow plate (46) may be made of a material having a higher strength than the electrolyte material forming the electrolyte plate (44) in order to increase the strength. Further, the gas flow plate (46) may be thicker than the electrolyte plate (44) to enhance the strength.

【0014】[0014]

【作用及び効果】電池の作動状態(約800℃〜100
0℃程度)において、電解質プレート(44)のシールを行
なう第1のシール材(50)は軟化せず、ガス流路プレート
(46)のシールを行なう第2のシール材(52)は軟化する。
本発明では、第1のシール材(50)は、電池作動温度では
軟化しないため、従来のようにサーマルサイクルによる
熱応力の影響を受けないから、電解質プレート(44)にヒ
ビや割れの生ずることがない。また、高いシール性の要
求されるガス流路(32)(34)のシールを行なう第2のシー
ル材(52)は、電池作動温度では軟化状態にあり、プレー
ト(46)(24)(28)と密着して、優れたシール効果を発揮す
る。このため、ガスは所定の流路外、特に流路から燃料
室(22)や酸化剤室(26)にリークすることはない。
[Operation and effect] Battery operating condition (approx.
At about 0 ° C.), the first sealing material (50) for sealing the electrolyte plate (44) does not soften, and the gas passage plate
The second sealing material (52) for sealing (46) is softened.
In the present invention, since the first sealing material (50) does not soften at the battery operating temperature and is not affected by the thermal stress due to the thermal cycle as in the conventional case, cracks or cracks may occur in the electrolyte plate (44). There is no. Further, the second sealing material (52) for sealing the gas passages (32) (34), which is required to have high sealing performance, is in a softened state at the battery operating temperature, and the plates (46) (24) (28) ), And exhibits an excellent sealing effect. Therefore, the gas does not leak to the fuel chamber (22) or the oxidant chamber (26) from the predetermined flow path, especially from the flow path.

【0015】上述のとおり、本発明では、電解質プレー
ト(44)を電池の作動温度で軟化するシール材と直接接触
しないようにしているため、サーマルサイクルを繰り返
しても、電荷室プレート(44)には、熱応力が加えられる
ことがない。一方、ガス流通プレート(46)には、電池の
作動温度で軟化して高いシール性を発揮するシール材で
シールを行なっているため、ガスのリークは起こらな
い。
As described above, in the present invention, the electrolyte plate (44) is prevented from coming into direct contact with the sealing material which is softened at the operating temperature of the battery. Is not subject to thermal stress. On the other hand, since the gas distribution plate (46) is sealed with a sealing material that softens at the operating temperature of the battery and exhibits a high sealing property, no gas leak occurs.

【0016】ところで、第1のシール材(50)として、セ
ラミックファイバーを用いた場合、燃料室(22)又は酸化
剤室(26)に供給されたガスの一部が、第1のシール材(5
0)の内部を通って、他方にリークすることがあるが、従
来のようにセルプレート(20)がサーマルサイクルによる
ヒビや割れに伴なうクロスリークや電池性能の低下に比
べると、その影響は小さいものである。これについては
実施例にて説明する。なお、第1のシール材(50)のシー
ル性を高めるために、電池作動温度で軟化状態になる材
料からなる第3のシール材(54)を、第1のシール材(50)
と燃料プレート(24)、酸化剤プレート(28)との間に配し
てもよい。第3のシール材(54)は、電池作動温度で軟化
状態となり、プレート(24)(28)と密着して優れたシール
効果を発揮すると共に、一部が第1のシール材(50)中に
浸透して、第1のシール材(50)からのガスのリークを阻
止する。
By the way, when ceramic fibers are used as the first seal material (50), a part of the gas supplied to the fuel chamber (22) or the oxidant chamber (26) is part of the first seal material (50). Five
Although it may leak to the other side through the inside of (0), its effect compared to the cross leak caused by cracks and cracks due to thermal cycle of the cell plate (20) and deterioration of battery performance as in the past. Is small. This will be described in Examples. In order to improve the sealing property of the first sealing material (50), the third sealing material (54) made of a material that becomes a softened state at the battery operating temperature is replaced with the first sealing material (50).
And the fuel plate (24) and the oxidizer plate (28). The third seal material (54) is in a softened state at the battery operating temperature, adheres well to the plates (24) and (28) and exhibits an excellent sealing effect, and part of the third seal material (54) is in the first seal material (50). Permeate into and prevent gas from leaking from the first sealing material (50).

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下では、燃料プレート(24)と酸
化剤プレート(28)を一体に形成したバイポーラプレート
(30)を用いて説明を行なうが、燃料プレート(24)と酸化
剤プレート(28)は別個に形成してもよい。また、以下で
はガス流路(32)(34)(36)(38)を内部に設けた内部マニホ
ールド型の固体電解質型燃料電池について説明するが、
ガス流路を外部に設けた外部マニホールド型の固体電解
質型燃料電池にも本発明を適用することができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the following, a bipolar plate in which a fuel plate (24) and an oxidizer plate (28) are integrally formed
Although the description will be made using (30), the fuel plate (24) and the oxidant plate (28) may be formed separately. Further, in the following, the internal manifold type solid oxide fuel cell having the gas passages (32) (34) (36) (38) provided therein will be described.
The present invention can also be applied to an external manifold type solid oxide fuel cell having a gas channel provided outside.

【0018】平板型固体電解質型燃料電池(10)は、図1
に示すように、セルプレート(20)とバイポーラプレート
(30)を交互に積層して形成される。バイポーラプレート
(30)には、図1乃至図3に示すように、一方の面に燃料
室(22)、他方の面に酸化剤室(26)が形成され、プレート
(30)には、燃料ガス流路(32)、酸化剤ガス流路(34)、燃
料排ガス流路(38)が、プレート(20)(30)の積層方向に開
設されている。燃料室(22)と燃料ガス流路(32)及び燃料
排ガス流路(36)は連通しており(図2参照)、酸化剤室(2
6)と酸化剤ガス流路(34)は連通している(図3参照)。ま
た、図3に示すように、酸化剤室(26)は、バイポーラプ
レート(30)をプレートと平行な方向に開設され、外部に
通じる酸化剤排ガス流路(38)に連通されており、酸化剤
排ガスは該酸化剤排ガス流路(38)を通って直接外部に放
出されるようにしている。
The flat plate solid oxide fuel cell (10) is shown in FIG.
Cell plate (20) and bipolar plate as shown in
It is formed by alternately stacking (30). Bipolar plate
As shown in FIGS. 1 to 3, the plate (30) has a fuel chamber (22) formed on one surface and an oxidant chamber (26) formed on the other surface.
A fuel gas flow channel (32), an oxidant gas flow channel (34), and a fuel exhaust gas flow channel (38) are formed in the layer (30) in the stacking direction of the plates (20) and (30). The fuel chamber (22) communicates with the fuel gas flow channel (32) and the fuel exhaust gas flow channel (36) (see FIG. 2), and the oxidant chamber (2
6) communicates with the oxidant gas flow path (34) (see FIG. 3). Further, as shown in FIG. 3, the oxidant chamber (26) has a bipolar plate (30) opened in a direction parallel to the plate and communicates with an oxidant exhaust gas flow channel (38) which communicates with the outside. The chemical exhaust gas is discharged directly to the outside through the oxidizing gas flow channel (38).

【0019】セルプレート(20)は、固体電解質板(12)の
一方の面にアノード(14)、他方の面にカソード(16)を有
する電解質プレート(44)と、ガス流路(32)(34)(36)の形
成されたガス流通プレート(46)から構成される。電解質
プレート(44)は、固体電解質板(12)の一方の面にアノー
ド(14)、他方の面にカソード(16)が形成されている。固
体電解質板(12)は、アノード(14)及びカソード(16)より
も少し大きめに形成されており、固体電解質板(12)の周
縁部とその端面は、図2及び図3に示すように、電池作
動温度で軟化しない第1のシール材(50)によって被覆さ
れている。この種シール材としてセラミックファイバー
を挙げることができる。
The cell plate (20) comprises an electrolyte plate (44) having an anode (14) on one surface of a solid electrolyte plate (12) and a cathode (16) on the other surface, and a gas flow path (32) (). It is composed of a gas distribution plate (46) formed with 34 and (36). The electrolyte plate (44) has the anode (14) formed on one surface of the solid electrolyte plate (12) and the cathode (16) formed on the other surface. The solid electrolyte plate (12) is formed to be slightly larger than the anode (14) and the cathode (16), and the peripheral edge portion and the end surface of the solid electrolyte plate (12) are as shown in FIGS. 2 and 3. , Covered with a first sealing material (50) that does not soften at the battery operating temperature. Ceramic fibers can be used as the seed sealing material.

【0020】第1のシール材(50)として、薄布状のセラ
ミックファイバーを用いる場合、電解質プレート(44)の
周縁部及びその端面に接着剤を塗布し、所定形状に切断
されたセラミックファイバーを貼り付けることによっ
て、電解質プレート(44)の周縁部及びその端面を被覆す
ることができる。
When a thin cloth-like ceramic fiber is used as the first sealing material (50), an adhesive is applied to the peripheral edge portion and the end surface of the electrolyte plate (44), and the ceramic fiber cut into a predetermined shape is used. By sticking, the peripheral edge of the electrolyte plate (44) and its end face can be covered.

【0021】ガス流通プレート(46)は、図1に示すよう
に、4つのプレート(60)(62)(64)(66)から構成される。
第1プレート(60)は、燃料ガス流路(32)が形成されてお
り、第2プレート(62)には、燃料排ガス流路(34)と酸化
剤排ガス流路(36)が形成されている。ガス流路(32)(34)
(36)は、第1プレート(60)と第2プレート(62)をバイポ
ーラプレート(30)(30)間に配備したときに、バイポーラ
プレートのガス流路と連通するように形成されている。
第3プレート(64)と第4プレート(66)は、電解質プレー
ト(44)の側方に配置されるものであって、図1に示すよ
うに細長い板状に形成されている。第1乃至第4プレー
ト(60)(62)(64)(66)の各両面には、図2及び図3に示す
ように、電池作動温度以下で軟化する第2のシール材(5
2)が配備されている。その種シール材として、軟化点が
電池作動温度以下であるガラスを挙げることができる。
第2のシール材(52)として、軟化点が電池作動温度以下
であるガラスを用いる場合、シール材(52)のプレートへ
の取り付け方法として、所望形状に切断された薄板状の
ガラスを接着剤で貼り付けたり、粉末状のガラスとテル
ピネオールなどの溶媒を混合してスラリー化し、プレー
トに塗布して乾燥させる方法を挙げることができる。
The gas distribution plate (46) is composed of four plates (60) (62) (64) (66) as shown in FIG.
The first plate (60) has a fuel gas flow channel (32) formed therein, and the second plate (62) has a fuel exhaust gas flow channel (34) and an oxidant exhaust gas flow channel (36) formed therein. There is. Gas flow path (32) (34)
(36) is formed so as to communicate with the gas passage of the bipolar plate when the first plate (60) and the second plate (62) are arranged between the bipolar plates (30) and (30).
The third plate (64) and the fourth plate (66) are arranged laterally of the electrolyte plate (44), and are formed in an elongated plate shape as shown in FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, a second sealing material (5) that softens at a battery operating temperature or less is provided on both surfaces of the first to fourth plates (60) (62) (64) (66).
2) has been deployed. As the seed sealing material, glass having a softening point equal to or lower than a battery operating temperature can be mentioned.
When glass having a softening point equal to or lower than the battery operating temperature is used as the second sealing material (52), a thin plate glass cut into a desired shape is used as an adhesive as a method of attaching the sealing material (52) to the plate. And a method of mixing powdery glass and a solvent such as terpineol to form a slurry, applying the slurry to a plate, and drying.

【0022】上記構成のバイポーラプレート(30)、電解
質プレート(44)及びガス流通プレート(46)を、第1のシ
ール材(50)がバイポーラプレート(30)と電解質プレート
(44)との間に介在し、第2のシール材(52)がバイポーラ
プレート(30)とガス流通プレート(46)との間に介在した
状態(図2及び図3参照)で、図1に示すように複数積層
し、その両端を端部板(図示せず)によって締め付けて固
体電解質型燃料電池(10)が作製される。
The bipolar plate (30), the electrolyte plate (44), and the gas distribution plate (46) having the above-mentioned structure are used, and the first sealing material (50) is the bipolar plate (30) and the electrolyte plate.
1 with the second seal member (52) interposed between the bipolar plate (30) and the gas distribution plate (46) (see FIGS. 2 and 3). As shown in FIG. 2, a plurality of layers are stacked, and both ends thereof are fastened by end plates (not shown) to manufacture a solid oxide fuel cell (10).

【0023】なお、燃料室側の電解質プレート(44)のア
ノード表面にNiフェルトなどからなる集電材料(図示
せず)を貼付し、酸化剤室の電解質プレート(44)のカソ
ード表面に集電層としてLa0.9Sr0.1CoO3などか
らなる酸化物層(図示せず)を形成することが望ましい。
A current collecting material (not shown) made of Ni felt or the like was attached to the anode surface of the electrolyte plate (44) on the fuel chamber side, and current was collected on the cathode surface of the electrolyte plate (44) in the oxidant chamber. It is desirable to form an oxide layer (not shown) made of La 0.9 Sr 0.1 CoO 3 or the like as the layer.

【0024】上記構成の固体電解質型燃料電池(10)に、
燃料ガスと酸化剤ガスを供給すると、電池反応が生じ、
電池(10)の温度が約800℃〜1000℃程度まで上昇
する。電池(10)の作動温度では、第2のシール材(52)は
軟化して熱膨張しており、ガス流通プレート(46)とバイ
ポーラプレート(30)に密着して、すぐれたシール効果を
発揮する。この結果、ガス流路(32)(34)(36)を流通する
ガスが燃料室(22)や酸化剤室(26)にリークすることがな
い。電池(10)を停止して温度が低下すると、軟化して熱
膨張していた第2のシール材(52)は再び硬化し熱収縮す
る。この熱応力によって、ガス流通プレート(46)にヒビ
などが生ずることがあるが、再度電池(10)を作動させた
ときに、軟化した第2のシール材(52)がヒビを埋めるた
め特に問題はない。
In the solid oxide fuel cell (10) having the above structure,
When fuel gas and oxidant gas are supplied, a cell reaction occurs,
The temperature of the battery (10) rises to about 800 ° C to 1000 ° C. At the operating temperature of the battery (10), the second sealing material (52) is softened and thermally expanded, and adheres well to the gas distribution plate (46) and the bipolar plate (30) to provide an excellent sealing effect. To do. As a result, the gas flowing through the gas flow paths (32), (34) and (36) does not leak into the fuel chamber (22) and the oxidant chamber (26). When the battery (10) is stopped and the temperature is lowered, the second sealing material (52) which has been softened and thermally expanded is hardened again and thermally contracted. This thermal stress may cause cracks in the gas distribution plate (46), but when the battery (10) is activated again, the softened second sealing material (52) fills the cracks, which is a particular problem. There is no.

【0025】第1のシール材(50)は、電池(10)の作動温
度でも軟化しないため、電解質プレート(44)やバイポー
ラプレート(30)と密着せず、ガスのクロスリークが僅か
に生じるが、電池を停止させても、第1のシール材(50)
は熱収縮しないため、電解質プレート(44)に熱応力を加
えない。このため、電解質プレート(44)にヒビが入った
りすることがない。
Since the first sealing material (50) does not soften even at the operating temperature of the battery (10), it does not come into close contact with the electrolyte plate (44) and the bipolar plate (30), and a slight gas cross leak occurs. , Even if the battery is stopped, the first sealing material (50)
Does not thermally contract, so it does not apply thermal stress to the electrolyte plate (44). Therefore, the electrolyte plate (44) will not be cracked.

【0026】なお、図4に示すとおり、ガス流通プレー
ト(46)は、電解質プレート(44)の電解質板(12)よりも厚
く形成して、強度をもたせるようにしてもよい。また、
ガス流通プレート(46)は、電解質板(12)とは異なる材料
で形成してもよい。但し、ガス流通プレート(46)は、電
気絶縁性を有し、電池の作動温度でも化学的に安定な材
料から構成することが望ましい。
As shown in FIG. 4, the gas flow plate (46) may be formed thicker than the electrolyte plate (12) of the electrolyte plate (44) so as to have strength. Also,
The gas flow plate (46) may be made of a material different from that of the electrolyte plate (12). However, it is desirable that the gas distribution plate (46) be made of a material that has electrical insulation and is chemically stable even at the operating temperature of the battery.

【0027】また、図4に示すように、第1のシール材
(50)とバイポーラプレート(30)との間に、電池の作動温
度以下で軟化する第3のシール材(54)を配してもよい。
第3のシール材(54)は、電池作動温度で軟化状態にな
り、一部が第1のシール材(50)中に浸透して、第1のシ
ール材(50)からのガスリークを抑えることができる。な
お、電解質プレート(44)に熱応力が加わらないようにす
るために、第3のシール材(54)は、ガラスにジルコニア
を約20重量%〜約50重量%程度混合した材料から構
成することが望ましい。このように、ジルコニアを混合
することによって、ガスシール性は少し低下するが、ガ
ラスを単独でシール材として使用した場合よりも、サー
マルサイクル性は向上し、熱膨張と熱収縮を起こし難く
なる。
Further, as shown in FIG. 4, the first sealing material
A third sealing material (54) that softens below the operating temperature of the battery may be disposed between (50) and the bipolar plate (30).
The third sealing material (54) becomes a softened state at the battery operating temperature, and a part thereof penetrates into the first sealing material (50) to suppress gas leakage from the first sealing material (50). You can In order to prevent thermal stress from being applied to the electrolyte plate (44), the third sealing material (54) is made of a material in which glass is mixed with about 20 wt% to about 50 wt% of zirconia. Is desirable. As described above, by mixing zirconia, the gas sealing property is slightly lowered, but the thermal cycle property is improved and thermal expansion and thermal contraction are less likely to occur as compared with the case where glass is used alone as the sealing material.

【0028】[0028]

【実施例】【Example】

<実施例1>以下に示すように、セルプレートの構造及
びシール材の異なる4種の固体電解質型燃料電池を組み
立てて、電池を作動させ、サーマルサイクル前後のシー
ル効率を測定し、その変化を調べた。なお、シール効率
は、燃料電池に供給される燃料ガスの流量に対する、燃
料電池から排出される燃料ガスの流量(排出流量/供給
流量)によって判定した。
<Example 1> As shown below, four types of solid oxide fuel cells having different cell plate structures and sealing materials were assembled, the cells were operated, and the sealing efficiency before and after the thermal cycle was measured. Examined. The sealing efficiency was determined by the flow rate of fuel gas discharged from the fuel cell (discharge flow rate / supply flow rate) with respect to the flow rate of fuel gas supplied to the fuel cell.

【0029】まず、作製した固体電解質型燃料電池に共
通する部分の成分などについて説明する。電解質板(12)
として厚さ200μmの3モル%Y23−97モル%Z
rO2(3YSZ)を用い、該電解質板(12)の一方の面に
YSZ(8モル%イットリア添加安定化ジルコニア)とN
iOから調製されたアノード(14)を配し、他方の面にY
SZとLa0.6Sr0.2MnO3から調製されたカソード
(16)を配し、アノード(14)とカソード(16)の有効面積が
150mm×150mmとなるようにした。また、バイ
ポーラプレート(30)として、耐熱合金であるINCONEL600
(商標名:組成は重量%にてCr:16、Fe:9、M
n:0.4、Ti:0.3、Al:0.2、C:0.03、
Ni:残部)の板を切削、研磨加工により、一方の面に
燃料室(22)、他方の面に酸化剤室(26)を形成し、またガ
ス流路(32)(34)(36)(38)を形成した。なお、燃料室側の
電解質プレート(44)のアノード表面にNiフェルトから
なる集電材料(図示せず)を貼付し、酸化剤室の電解質プ
レート(44)のカソード表面に集電層としてLa0.9Sr
0.1CoO3の酸化物層を形成している。
First, components and the like common to the produced solid oxide fuel cell will be described. Electrolyte Plate (12)
Of 200 μm in thickness as 3 mol% Y 2 O 3 -97 mol% Z
Using rO 2 (3YSZ), YSZ (8 mol% yttria-added stabilized zirconia) and N were formed on one surface of the electrolyte plate (12).
Arrange the anode (14) prepared from iO and place Y on the other side.
Cathode prepared from SZ and La 0.6 Sr 0.2 MnO 3
(16) was arranged so that the effective area of the anode (14) and the cathode (16) would be 150 mm × 150 mm. In addition, as the bipolar plate (30), INCONEL 600 which is a heat resistant alloy
(Trade name: composition by weight% Cr: 16, Fe: 9, M
n: 0.4, Ti: 0.3, Al: 0.2, C: 0.03,
Ni: the rest) plate is cut and polished to form a fuel chamber (22) on one surface and an oxidant chamber (26) on the other surface, and gas flow paths (32) (34) (36) (38) was formed. In addition, a current collecting material (not shown) made of Ni felt was attached to the anode surface of the electrolyte plate (44) on the fuel chamber side, and La 0.9 was used as a current collecting layer on the cathode surface of the electrolyte plate (44) in the oxidant chamber. Sr
An oxide layer of 0.1 CoO 3 is formed.

【0030】各固体電解質型燃料電池について説明す
る。発明例1 図2に示すように、セルプレート(20)を電解質プレート
(44)とガス流通プレート(46)から構成し、電解質プレー
ト(44)の周縁部を第1のシール材(50)で被覆し、ガス流
通プレート(46)を第2のシール材(52)でシールして作製
した。なお、ガス流通プレート(46)は、厚さ625μm
の3YSZを用いた。第1のシール材(50)としてセラミ
ックファイバー、第2のシール材(52)としてガラスを用
いた。発明例2 図4に示すように、セルプレート(20)を電解質プレート
(44)とガス流通プレート(46)から構成し、電解質プレー
ト(44)の周縁部を第1のシール材(50)で被覆し、第1の
シール材(50)とバイポーラプレート(30)との間に第3の
シール材(54)を配し、ガス流通プレート(46)を第2のシ
ール材(52)でシールして作製した。なお、ガス流通プレ
ート(46)は、厚さ625μmの3YSZを用いた。第1
のシール材(50)としてセラミックファイバー、第2のシ
ール材(52)としてガラス、第3のシール材(54)としてガ
ラスとジルコニアを重量比60:40で混合した材料を
用いた。
Each solid oxide fuel cell will be described. Inventive Example 1 As shown in FIG. 2, the cell plate (20) is replaced with an electrolyte plate.
(44) and the gas distribution plate (46), the periphery of the electrolyte plate (44) is covered with the first sealing material (50), and the gas distribution plate (46) is covered with the second sealing material (52). It was made by sealing with. The gas distribution plate (46) has a thickness of 625 μm.
3YSZ was used. Ceramic fibers were used as the first sealing material (50) and glass was used as the second sealing material (52). Inventive Example 2 As shown in FIG. 4, the cell plate (20) was replaced with an electrolyte plate.
(44) and a gas distribution plate (46), the periphery of the electrolyte plate (44) is covered with a first sealing material (50), and the first sealing material (50) and a bipolar plate (30) are provided. A third sealing material (54) was placed between the two, and the gas distribution plate (46) was sealed with the second sealing material (52) to produce the same. The gas distribution plate (46) was made of 3YSZ having a thickness of 625 μm. First
A ceramic fiber was used as the sealing material (50), glass was used as the second sealing material (52), and glass and zirconia were mixed at a weight ratio of 60:40 as the third sealing material (54).

【0031】比較例1 図6に示すように、セルプレート(20)とバイポーラプレ
ート(30)との間にガラスをシール材(40)として配して作
製した。比較例2 図8に示すように、図6の固体電解質型燃料電池のシー
ル材(40)を2層構造(70)(72)とし、セルプレート(20)に
接する側のシール材(70)にセラミックファイバー、バイ
ポーラプレート(30)と接する側のシール材(72)にガラス
とジルコニアを重量比60:40で混合した材料を用い
て作製した。
Comparative Example 1 As shown in FIG. 6, a glass was placed between the cell plate (20) and the bipolar plate (30) as a sealing material (40) to fabricate. Comparative Example 2 As shown in FIG. 8, the sealing material (40) of the solid oxide fuel cell of FIG. 6 has a two-layer structure (70) (72), and the sealing material (70) on the side in contact with the cell plate (20). A ceramic fiber was used, and a material in which glass and zirconia were mixed at a weight ratio of 60:40 was used for the sealing material (72) on the side in contact with the bipolar plate (30).

【0032】上記各固体電解質型燃料電池に燃料ガスと
酸化剤ガスを供給して電池を作動させ、燃料ガスの供給
量と排出量を測定し、シール効率(排出量/供給量)を算
出した。結果を表1(初回)に示す。その後、ガスの供給
を止めて、電池の温度を室温まで下げ、再び作動温度ま
で上昇させ、再度各電池に燃料ガスと酸化剤ガスを供給
し、同様に燃料ガスの供給量と排出量を測定し、シール
効率(排出量/供給量)を算出した。結果を表1(サーマ
ルサイクル1回経過後)に示す。
Fuel gas and oxidant gas were supplied to each of the above solid oxide fuel cells to operate the cells, the supply amount and the discharge amount of the fuel gas were measured, and the sealing efficiency (discharge amount / supply amount) was calculated. . The results are shown in Table 1 (first time). After that, stop the gas supply, lower the cell temperature to room temperature, raise it to the operating temperature again, supply the fuel gas and the oxidant gas to each cell again, and measure the fuel gas supply amount and discharge amount in the same manner. Then, the sealing efficiency (discharge amount / supply amount) was calculated. The results are shown in Table 1 (after one thermal cycle).

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】表1を参照すると、初回(サーマルサイク
ル経過前)のシール効率は、全てのシールをガラスで行
なった比較例1が最も優れており、発明例1及び発明例
2は僅かに比較例1よりも劣っている。また、比較例2
は、これらに比べて約20%程度シール効率が低い。発
明例1及び発明例2が比較例1よりも劣るのは、第1の
シール材(50)であるセラミックファイバーから僅かにガ
スがリークしたためと考えられる。また、比較例2が劣
るのは、図8に一点鎖線矢印で示すように、燃料ガス流
路(32)から直接酸化剤室(26)にガスが多量にリークした
ためである。
Referring to Table 1, the sealing efficiency at the first time (before the passage of the thermal cycle) is highest in Comparative Example 1 in which all sealing is performed with glass, and Inventive Example 1 and Inventive Example 2 are slightly comparative examples. It is inferior to 1. In addition, Comparative Example 2
The sealing efficiency is about 20% lower than these. Inventive Example 1 and Inventive Example 2 were inferior to Comparative Example 1 because the gas slightly leaked from the ceramic fiber as the first sealing material (50). The reason why Comparative Example 2 is inferior is that a large amount of gas leaks from the fuel gas flow channel (32) directly into the oxidant chamber (26) as shown by the dashed line arrow in FIG.

【0035】一方、サーマルサイクル1回経過後のシー
ル効率について、発明例1、発明例2及び比較例2は、
初回と同じ値であるのに対し、比較例1は大きく低下し
ている。これは、発明例1、発明例2及び比較例2が、
シール材のサーマルサイクルに伴う熱応力の影響を受け
ていないことを意味しており、比較例1は、シール材の
熱膨張と熱収縮により熱応力を受けて固体電解質板にヒ
ビや割れが生じ、多量の燃料ガスが酸化剤室側にリーク
してシール効率が低下したことを意味している。
On the other hand, regarding the sealing efficiency after one thermal cycle, the invention example 1, the invention example 2 and the comparative example 2 were:
While the value is the same as that at the first time, Comparative Example 1 greatly decreases. This is because Invention Example 1, Invention Example 2 and Comparative Example 2 are
This means that the seal material is not affected by the thermal stress associated with the thermal cycle, and in Comparative Example 1, the solid electrolyte plate is cracked or cracked due to the thermal stress due to the thermal expansion and thermal contraction of the seal material. That is, a large amount of fuel gas leaked to the oxidant chamber side and the sealing efficiency decreased.

【0036】<実施例2>つぎに、発明例2、比較例1
及び比較例2の固体電解質型燃料電池について、初回の
燃料利用率を変えたときのセル電圧(0.3A/cm2
おける)の変化を調べた。その結果、図4に示すよう
に、何れの電池についても、燃料利用率が高くなると、
セル電圧が低下しているが、発明例2と比較例1の低下
度合いは、比較例2に比べて小さいことがわかる。この
ように、発明例2と比較例1の燃料利用率特性の変化が
小さいのは、シール材からのガスのリークが殆んどない
ためであり、比較例2は、シール材のシール性が低く、
ガスのリークが多いため、燃料利用率を高めるとセル電
圧が低下したものと考えられる。
Example 2 Next, invention example 2 and comparative example 1
For the solid oxide fuel cell of Comparative Example 2, the change in cell voltage (at 0.3 A / cm 2 ) when the initial fuel utilization rate was changed was examined. As a result, as shown in FIG. 4, when the fuel utilization rate becomes high in any of the batteries,
It can be seen that although the cell voltage is decreased, the degree of decrease in Invention Example 2 and Comparative Example 1 is smaller than that in Comparative Example 2. In this way, the reason why the change in the fuel utilization rate characteristics of Inventive Example 2 and Comparative Example 1 is small is that there is almost no gas leakage from the sealing material, and in Comparative Example 2, the sealing performance of the sealing material is low. Low,
Since there is a large amount of gas leakage, it is considered that the cell voltage decreased when the fuel utilization rate was increased.

【0037】上記各結果より、本発明の固体電解質型燃
料電池は、初回のみならずサーマルサイクルを繰り返し
ても高いシール効率を維持できることがわかる。
From the above results, it is understood that the solid oxide fuel cell of the present invention can maintain high sealing efficiency not only at the first time but also when the thermal cycle is repeated.

【0038】<実施例3>つぎに、セルプレート(20)を
電解質プレート(44)とガス流通プレート(46)に分割した
固体電解質型燃料電池(図4参照)について、プレート(4
4)(46)のシール材(50)(52)(54)の材料を変えて、そのサ
ーマルサイクルに対する性能と、シール性能を評価し
た。発明例として、第1のシール材(50)としてセラミッ
クファイバー、第2のシール材(52)としてガラスを用い
たもの(発明例3)、さらに第3のシール材としてガラス
とジルコニアを重量比60:40で混合した材料を用い
たもの(発明例4)を作製した。また、参考例として、第
1のシール材(50)及び第2のシール材(52)にガラスを用
いたもの(参考例1)、シール材(50)(52)にセラミックフ
ァイバーを用いたもの(参考例2)を作製した。結果を表
2に示す。
Example 3 Next, regarding the solid oxide fuel cell (see FIG. 4) in which the cell plate (20) was divided into the electrolyte plate (44) and the gas distribution plate (46), the plate (4
4) The sealing materials (50), (52), and (54) of (46) were changed, and the performance against the thermal cycle and the sealing performance were evaluated. As an example of the invention, a ceramic fiber is used as the first sealing material (50) and glass is used as the second sealing material (52) (Invention example 3), and glass and zirconia are used as the third sealing material in a weight ratio of 60. : Inventive Example 4 was prepared using the materials mixed in the ratio of 40. In addition, as reference examples, those using glass for the first sealing material (50) and the second sealing material (52) (reference example 1), those using ceramic fibers for the sealing materials (50) (52) (Reference Example 2) was produced. The results are shown in Table 2.

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】表2を参照すると、ガラスをシール材(50)
(52)として用いた参考例1は、シール性には優れるが、
ガラスは電池作動温度で軟化し、熱膨張、熱収縮して固
体電解質板(12)に熱応力を加えるため、サーマルサイク
ルに対する性能は劣っていることがわかる。また、セラ
ミックファイバーをシール材(50)(52)として用いた参考
例2は、シール材が電池作動温度でも熱膨張、熱収縮し
ないため、サーマルサイクルに対する性能には優れる
が、セラミックファイバーはガスを透過し易いため、シ
ール性能に劣ることがわかる。一方、発明例3は、第1
のシール材(50)としてセラミックファイバーを用いてい
るため、サーマルサイクルに対する性能に優れ、また、
第2のシール材(52)としてガラスを用いているため、シ
ール性能にも優れていることがわかる。発明例4は、第
1のシール材(50)からのガスリークを、第3のシール材
(54)で阻止しているため、サーマルサイクル性能とシー
ル性能の両方に特に優れていることがわかる。
Referring to Table 2, the glass sealant (50)
The reference example 1 used as (52) is excellent in sealing property,
It can be seen that the glass softens at the battery operating temperature, expands and contracts thermally, and applies thermal stress to the solid electrolyte plate (12), so that the performance against the thermal cycle is inferior. In addition, the reference example 2 using the ceramic fiber as the sealing material (50) (52) is excellent in the performance against the thermal cycle because the sealing material does not thermally expand or contract even at the battery operating temperature, but the ceramic fiber does not generate gas. It can be seen that the seal performance is inferior because it easily penetrates. On the other hand, Invention Example 3 is the first
Since it uses ceramic fiber as the sealing material (50) of, it has excellent performance against thermal cycle and also
Since glass is used as the second sealing material (52), the sealing performance is also excellent. Inventive Example 4 prevents the gas leak from the first seal material (50) from occurring in the third seal material.
Since it is blocked by (54), it can be seen that it is particularly excellent in both thermal cycle performance and sealing performance.

【0041】上記結果より、第1のシール材(50)として
電池作動温度で軟化しない材料を用いてサーマルサイク
ルに対する耐性を確保し、第2のシール材(52)として電
池作動温度で軟化する材料を用いてシール性能を確保す
ることにより、電池性能にすぐれた固体電解質型燃料電
池を得られることがわかる。また、第1のシール材(50)
のシール性能を高めるために、電池作動温度で軟化する
第3のシール材(54)をさらに設けることにより、サーマ
ルサイクル及びシール性能に優れた固体電解質型燃料電
池を得ることができる。
From the above results, a material that does not soften at the battery operating temperature is used as the first sealing material (50) to ensure resistance to thermal cycles, and a material that softens at the battery operating temperature as the second sealing material (52). It can be seen that a solid oxide fuel cell having excellent cell performance can be obtained by ensuring the sealing performance by using. Also, the first sealing material (50)
By further providing a third sealing material (54) that softens at the cell operating temperature in order to improve the sealing performance of the above, a solid oxide fuel cell excellent in thermal cycle and sealing performance can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の固体電解質型燃料電池の分解図であ
る。
FIG. 1 is an exploded view of a solid oxide fuel cell device of the present invention.

【図2】図1を線A−Aに沿って矢印方向に切断した断
面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1 taken along line AA in the arrow direction.

【図3】図1を線B−Bに沿って矢印方向に切断した断
面図である。
FIG. 3 is a sectional view of FIG. 1 taken along line BB in the direction of the arrow.

【図4】本発明の他の実施形態を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図5】実施例2の結果を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the results of Example 2.

【図6】従来の固体電解質型燃料電池の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional solid oxide fuel cell.

【図7】従来のセルプレートの斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a conventional cell plate.

【図8】実施例で用いた比較のための固体電解質型燃料
電池の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a comparative solid oxide fuel cell used in Examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(10) 固体電解質型燃料電池 (20) セルプレート (24) 燃料プレート (26) 酸化剤プレート (30) バイポーラプレート (44) 電解質プレート (46) ガス流通プレート (50)(52)(54) シール材 (10) Solid oxide fuel cell (20) Cell plate (24) Fuel plate (26) Oxidizer plate (30) Bipolar plate (44) Electrolyte plate (46) Gas distribution plate (50) (52) (54) Seal material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 幸徳 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 三宅 泰夫 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−236126(JP,A) 特開 平3−257760(JP,A) 実開 平3−33959(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/02 H01M 8/12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yukinori Akiyama 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yasuo Miyake 2-5 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture No. 5 in Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Koji Nishio 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (56) Reference JP-A-8-236126 (JP, A) Flat 3-257760 (JP, A) Actual Flat 3-33959 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 8/02 H01M 8/12

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 固体電解質板(12)の一方の面にアノード
(14)、他方の面にカソード(16)を有するセルプレート(2
0)と、燃料ガスの流通する燃料室(22)を有する燃料プレ
ート(24)と、酸化剤ガスの流通する酸化剤室(26)を有す
る酸化剤プレート(28)とを、アノード側に燃料室(22)、
カソード側に酸化剤室(26)が対向するように積層して形
成され、 各プレート(20)(24)(28)には、燃料ガスと酸化剤ガスが
流通するガス流路(32)(34)が、プレートを積層した状態
で貫通するように開設されており、セルプレート(20)と
燃料プレート(24)との間、及びセルプレート(20)と酸化
剤プレート(28)との間に、ガスのリークを防止するシー
ル材を配した固体電解質型燃料電池において、 セルプレート(20)は、固体電解質板(12)にアノード(14)
とカソード(16)を有する電解質プレート(44)と、ガス流
路(32)(34)の形成されたガス流通プレート(46)からな
り、 電解質プレート(44)と燃料プレート(24)との間、及び電
解質プレート(44)と酸化剤プレート(28)の間には、電池
の作動温度では軟化状態にならない材料からなる第1の
シール材(50)を配し、 ガス流通プレート(46)と燃料プレート(24)との間、及び
ガス流通プレート(46)と酸化剤プレート(28)との間に
は、電池の作動温度で軟化状態になる材料からなる第2
のシール材(52)を配したことを特徴とする固体電解質型
燃料電池。
1. An anode on one surface of a solid electrolyte plate (12)
(14), the cell plate (2 having the cathode (16) on the other surface
0), a fuel plate (24) having a fuel chamber (22) in which the fuel gas flows, and an oxidant plate (28) having an oxidant chamber (26) in which the oxidant gas flows, and the fuel plate (24) on the anode side. Chamber (22),
On the cathode side, the oxidant chamber (26) is formed so as to be opposed to each other, and each plate (20) (24) (28) has a gas flow path (32) (where the fuel gas and the oxidant gas flow). 34) is opened so as to penetrate the plates in a stacked state, and between the cell plate (20) and the fuel plate (24) and between the cell plate (20) and the oxidant plate (28). In a solid oxide fuel cell in which a sealing material for preventing gas leakage is arranged in the cell plate (20), the solid electrolyte plate (12) is attached to the anode (14).
And an electrolyte plate (44) having a cathode (16) and a gas flow plate (46) in which gas channels (32) (34) are formed, and between the electrolyte plate (44) and the fuel plate (24). , And a first sealing material (50) made of a material that does not soften at the operating temperature of the battery, is disposed between the electrolyte plate (44) and the oxidizer plate (28), and the gas flow plate (46) Between the fuel plate (24) and between the gas flow plate (46) and the oxidant plate (28), there is a second material made of a material that is in a softened state at the operating temperature of the cell.
A solid oxide fuel cell, characterized in that the sealing material (52) is provided.
【請求項2】 ガス流通プレート(46)は、電解質プレー
ト(44)の周囲を囲むにように設けられる請求項1に記載
の固体電解質型燃料電池。
2. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the gas flow plate (46) is provided so as to surround the periphery of the electrolyte plate (44).
【請求項3】 第1のシール材(50)は、電解質プレート
(44)の周縁部及びその端面を被覆している請求項1又は
請求項2に記載の固体電解質型燃料電池。
3. The first sealing material (50) is an electrolyte plate.
The solid oxide fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the peripheral edge of (44) and its end face are covered.
【請求項4】 第1のシール材(50)は、セラミックファ
イバーから構成される請求項1乃至請求項3の何れかに
記載の固体電解質型燃料電池。
4. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the first sealing material (50) is made of ceramic fiber.
【請求項5】 第1のシール材(50)と燃料プレート(24)
との間、及び第1のシール材(50)と酸化剤プレート(28)
との間には、電池の作動温度で軟化状態になる材料から
なる第3のシール材(54)が配される請求項1乃至請求項
4の何れかに記載の固体電解質型燃料電池。
5. A first seal member (50) and a fuel plate (24).
Between the first sealing material (50) and the oxidizer plate (28)
The solid electrolyte fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein a third sealing material (54) made of a material that is in a softened state at the operating temperature of the cell is provided between and.
【請求項6】 燃料プレート(24)と酸化剤プレート(28)
は、一方の面に燃料室(22)、他方の面に酸化剤室(26)の
形成されたバイポーラプレート(30)である請求項1乃至
請求項5の何れかに記載の固体電解質型燃料電池。
6. A fuel plate (24) and an oxidizer plate (28)
Is a bipolar plate (30) having a fuel chamber (22) on one surface and an oxidant chamber (26) on the other surface. battery.
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