JP4776224B2 - Fuel cell - Google Patents
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Description
本発明は、複数の燃料電池セルの集電特性が良好な燃料電池に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell having a good current collection characteristic of a plurality of fuel cells.
次世代エネルギーとして、近年、燃料電池セルスタックを収納容器内に収容した燃料電池が種々提案されている。 In recent years, various fuel cells in which a fuel cell stack is accommodated in a storage container have been proposed as next-generation energy.
上記の燃料電池セルスタックは、隣り合う燃料電池セルを集電部材を介して電気的に接続したものを直列に複数個配置してマニホールド上に立設させることにより得られるものである。そして、集電部材としては、燃料電池セル間の電気的な接続を長期間において確実に確保するとともに、燃料電池セル間の集電特性を向上させるため、弾性力を長期間維持できる板状の集電片を押し広げるようにしたものが採用されている。しかしながら、このような燃料電池では、強い弾性力で燃料電池セルを押し広げるようにして電気的な接続を確保していたため、燃料電池セルの折損を助長したり、経時的に燃料電池セルの上端部側が配列方向に広がっていく傾向があった。 The fuel cell stack is obtained by arranging a plurality of adjacent fuel cells electrically connected via a current collecting member in series and standing on a manifold. And as a current collection member, while ensuring the electrical connection between fuel cells reliably over a long period of time, and improving the current collection characteristics between fuel cells, a plate-like shape that can maintain elastic force for a long period of time The one that spreads the current collector piece is adopted. However, in such a fuel cell, since the electrical connection was ensured by pushing and spreading the fuel cell with a strong elastic force, the breakage of the fuel cell was promoted or the upper end of the fuel cell was changed over time. There was a tendency for the part side to spread in the arrangement direction.
このような問題を解消するために、例えば、燃料電池セルスタックの上端部付近を取り囲むように、上から見て長方形で枠状の拡幅阻止部材を配置した燃料電池が知られている(特許文献1参照)。また、バネやネジ等の機構を有し、固定構造部(燃料電池の外部ハウジング等)に支持されて、燃料電池セルスタックを押しつける押付け手段を具備する燃料電池も知られている(特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1記載の拡幅阻止部材を配置した燃料電池では、燃料電池セルの上端部側の配列方向への広がりは解消できるが、拡幅阻止部材で囲まれた燃料電池セルが同じ方向に傾いてしまうことがあり、これによって端部に配置された集電部材が燃料電池セルから離れてしまうか接触性が低下してしまう虞があるという問題があった。また、特許文献2記載の押付け手段を具備する燃料電池では、例えばバネを用いた場合、長時間の経過とともにバネが弾性を失い、端部集電部材と燃料電池セルとの接触性が低下するという問題があり、ネジを用いた場合、定寸規制(ギャップ規制)のため、スタックの寸法変化に追従できず、バネと同様に端部集電部材と燃料電池セルとの接触性が低下して、その結果出力の低下を引き起こす虞があるという問題が生じていた。
However, in the fuel cell in which the widening prevention member described in
本発明は、燃料電池セルと端部集電部材との接触性が低下せず、長期信頼性に優れた燃料電池を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a fuel cell that is excellent in long-term reliability without deterioration in contact between the fuel cell and the end current collecting member.
本発明者等は鋭意検討の結果、重しの自重を利用することにより、燃料電池セルスタックに持続的に一定の荷重をかけることができることを見い出し、本発明に到達した。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that a constant load can be continuously applied to the fuel cell stack by utilizing the weight of the weight, and the present invention has been achieved.
すなわち本発明は、燃料電池セルと、隣り合う燃料電池セルを電気的に接続するための集電部材とを交互に一方向に直列に配置してマニホールド上にそれぞれ立設させてなる燃料電池セルスタックを、収納容器内に収納した燃料電池であって、前記燃料電池セルスタック側の斜め上方に向く第一の傾斜面を具備する受け部材と、該受け部材の前記第一の傾
斜面に対向するように前記燃料電池セルスタックと反対側の斜め下方に向く第二の傾斜面を下端に具備する平板状のスライド部材とを含んでなり、前記第二の傾斜面が前記第一の傾斜面に対して摺動することにより、前記スライド部材が下降とともに水平方向にも移動する押圧手段が、前記燃料電池セルスタックの両側に隣接して設けられており、前記スライド部材が前記燃料電池セルスタックと反対側の斜め上方に向く第四の傾斜面を上端に具備するとともに、前記燃料電池セルスタックの上方に配置され、前記燃料電池セルスタックの両側に配置されたそれぞれのスライド部材の第四の傾斜面とそれぞれ接する前記燃料電池セルスタック側の斜め下方に向く第三の傾斜面を具備する枠状の荷重付加部材をさらに備えることを特徴とする燃料電池である。このように、重しの自重を利用することにより、燃料電池セルスタックに持続的に一定の荷重をかけることができる。
That is, the present invention provides a fuel battery cell in which fuel cells and current collecting members for electrically connecting adjacent fuel cells are alternately arranged in series in one direction and are erected on a manifold. A fuel cell in which a stack is stored in a storage container, the receiving member having a first inclined surface facing obliquely upward on the fuel cell stack side, and facing the first inclined surface of the receiving member And a flat slide member having a second inclined surface at the lower end facing obliquely downward on the opposite side to the fuel cell stack, wherein the second inclined surface is the first inclined surface. When the sliding member moves downward, the pressing means for moving in the horizontal direction as it descends is provided adjacent to both sides of the fuel cell stack, and the sliding member is provided in the fuel cell cell. With comprises a fourth inclined surface and click directed obliquely upward opposite to the upper end, the said arranged above the fuel cell stack, the respective sliding members arranged on both sides of the fuel cell stack The fuel cell further comprises a frame-shaped load application member having a third inclined surface facing obliquely downward on the fuel cell stack side, which is in contact with each of the four inclined surfaces. Thus, a constant load can be continuously applied to the fuel cell stack by utilizing the weight of the weight.
尚、前記第一の傾斜面および前記第二の傾斜面のいずれか一方は、略全面に亘ってディンプル状に形成されているか、又は摺動方向に沿って複数の溝が形成されているのが望ましい。または、前記第一の傾斜面と前記第二の傾斜面との間にセラミック粉状体が分散しているのが好ましい。これにより、前記第一の傾斜面と前記第二の傾斜面との間に発生する摩擦力を抑えることができる。 Incidentally, the first one of the inclined surface and the second inclined surface of are either formed on the dimple-like over substantially the entire surface, or along the sliding direction a plurality of grooves are formed Is desirable. Or, preferably ceramic powder-like body between said first inclined surface and the second inclined surface are dispersed. Thus, it is possible to suppress the frictional force generated between the first inclined surface and the second inclined surface.
本発明によれば、重しの自重を利用することにより、燃料電池セルスタックに持続的に一定の荷重をかけることができるので、燃料電池セルと端部集電部材との接触性が低下せず、長期信頼性に優れた燃料電池を得ることができる。 According to the present invention, since a constant load can be applied to the fuel cell stack continuously by utilizing the dead weight of the weight, the contact property between the fuel cell and the end current collecting member is reduced. Therefore, a fuel cell having excellent long-term reliability can be obtained.
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1および図2は、本発明の燃料電池における押圧手段の一例を抜粋して示す図であり、図5は本発明の燃料電池の参考例を示すものである。図5に示す燃料電池は、燃料電池セル10と、隣り合う燃料電池セル10を電気的に接続するための集電部材20とを交互に直列に配置してマニホールド30上に立設させてなる燃料電池セルスタックBを、収納容器内に収納した燃料電池であって、前記燃料電池セル10の配置方向への広がりを防止するための押圧手段Aが燃料電池セルスタックBの両端に隣接して設けられてなり、押圧手段Aは、この押圧手段Aが具備する部材の自重による荷重を水平方向に変換することによって燃料電池セルスタックBの両端を押圧するものである。
1 and 2 are diagrams showing an example of pressing means in the fuel cell of the present invention, and FIG. 5 shows a reference example of the fuel cell of the present invention. The fuel cell shown in FIG. 5 has
押圧手段Aは、図1(a)に示すように一対の受け部材11とスライド部材21とから構成されており、図5に示すように燃料電池セルスタックBの両端(燃料電池セル3の配置方向に対して両端)にそれぞれ隣接して設けられる。
The pressing means A is composed of a pair of receiving
受け部材11は、燃料電池セルスタックBの両端に配置された状態において、燃料電池セルスタックB側の斜め上方に向く第一の傾斜面111を下部に具備している。また、燃料電池セルスタックBから見て背面側及び両脇となる位置に立設された支持部112を具備している。第一の傾斜面111は、後述のスライド部材21の下端に設けられた第二の傾斜面211と協働して、スライド部材21の自重による荷重を水平方向に変換するために形成されたものである。支持部112は、後述のスライド部材21が燃料電池セルスタックBの両端を押圧せずに燃料電池セルスタックBに対して背面側や横方向に倒れてしまうことのないように、スライド部材21を支持するためのものである。従って、支持部112で囲まれる空間はスライド部材21の横断面形状に略等しくなっているのが好ましい。
The receiving
スライド部材21は、平板状の部材であって、受け部材11の第一の傾斜面111に対向するように、燃料電池セルスタックBと反対側の斜め下方に向く第二の傾斜面211を下端に具備している。この第二の傾斜面211は、第一の傾斜面111と略等しい傾斜角となっており、第二の傾斜面211が第一の傾斜面111に対して摺動することにより、図1(b)に示すように、スライド部材21が下降とともに水平方向にも移動して、スライド部材21の自重による荷重が水平方向に変換されるようになっている。尚、押圧手段Aは燃料電池セルスタックBの両端に隣接しているので、実際はスライド部材21が下降して水平方向に移動することはほとんどなく、水平方向への荷重と、燃料電池セル10の配置方向へ広がろうとする力がつり合うような状態となる。したがって、スライド部材21が下降とともに水平方向に移動するようになっているとは、実際に移動するのみならず、移動はしないが移動するような状態で鉛直方向から水平方向に自重による荷重が変換される意味を含んでいる。
The
ここで、第一の傾斜面111及び第二の傾斜面211の傾斜角は、水平方向への荷重が最大となるような角度(水平方向に対し45度付近)を選択するのが好ましい。また、スライド部材21の材質としては、高温の空間となる燃料電池の収納容器内で使用されるため、耐酸化性のある材料からなる必要があり、また、ある程度必要な荷重で燃料電池セルスタックBを押圧するため、自重をより大きくする必要がある点等を考慮して、Fe−Cr系耐熱金属、ZrO2等の比較的重い材料が採用される。
Here, it is preferable to select an angle at which the load in the horizontal direction is maximized (around 45 degrees with respect to the horizontal direction) as the inclination angle of the first
尚、第一の傾斜面111と第二の傾斜面211間の摺動に際しては、極力摩擦力による荷重の減少を抑制する必要があるため、第一の傾斜面111と第二の傾斜面211のどちらか一方が略全面に亘ってディンプル状に形成されている(略全面に均一な凹みが形成されている)か摺動方向に沿って複数の溝が設けられているのが好ましい。また、上記傾斜面の表面加工の他に、第一の傾斜面111と第二の傾斜面211の間にセラミック粉状体を分散させておいてもよい。このとき使用される粉状体も、高温下で使用されることを考慮して、窒化ホウ素等のセラミック材料が好ましく採用される。セラミック粉状体の粒径としては、すべり性の点から、1〜10μmであるのが好ましい。
Note that, when sliding between the first
図1に示す押圧手段Aにおけるスライド部材21は、1枚の平板状部材からなるものであるが、図2(a)及び図6に示すようなスライド部材22を採用することもできる。このものは、第二の傾斜面221と略同様の傾斜角に形成された切断面222で複数に仕切られている。図1(a)に示す形態では、スライド部材21が背面側に傾いてしまう虞があるが、図2(a)に示すような構造により、図2(b)に示すように燃料電池セルスタックBの端面全体に均等に押圧力を加えることができる。その他の構造は、図1及び図5に示す押圧手段Aと同一であるので、説明は省略する。
The
図1及び図2に示す押圧手段Aでは、スライド部材21、22の自重により、水平方向への荷重を発生させていたが、このとき、押圧手段Aの大きさや材質によっては、スライ
ド21、22がそれほど重くなく、所望の押圧力を燃料電池セルスタックBに加えられない場合もある。そこで、本発明においては、図3に示す荷重付加部材61を用いて、さらなる自重を加えるようにする。
In the pressing means A shown in FIGS. 1 and 2, a load in the horizontal direction is generated by the weight of the
この荷重付加部材61は、図3(a)に示すように、一対の押圧手段Aのそれぞれのスライド部材23を上方向から同時に押すような形状になっている。基本的には、上から見て長方形の枠体部611から構成されるが、この枠体部611におけるスライド部材23と接する部位(短辺部)には燃料電池セルスタックB側の斜め下方に向く第三の傾斜面612が設けられており、端部(傾斜面の下端)にいくにつれて枠体部611は相対的に厚肉になっている。このとき、枠体部611の長辺部の長さは、燃料電池セル配置方向の燃料電池セルスタックB長さよりも若干大きい程度で、枠体部611の短辺部の長さL1は、スライド部材23の幅と略等しくなっている。
As shown in FIG. 3A, the
そして、スライド部材23は、荷重付加部材61の第三の傾斜面612に対向するように、燃料電池セルスタックBと反対側の斜め上方に向く第四の傾斜面231を上端に具備している。この第四の傾斜面231は、第三の傾斜面612と略等しい傾斜角となっており、図3(b)に示すように、第一の傾斜面111と第二の傾斜面232の相互作用とともに、この第三の傾斜面612と第四の傾斜面231の相互作用が働いて、スライド部材23の自重による荷重が水平方向に変換されるようになっている。
The
ここで、スライド部材23が傾かずに水平方向に荷重をかけることができるように、第一の傾斜面111及び第二の傾斜面232における傾斜角と第三の傾斜面612及び第四の傾斜面231における傾斜角は略同一であるのが好ましい。
Here, the inclination angle of the first
このように、枠体部611を基本構成とする荷重付加部材61を設けることにより、押圧力を増大させるともに、スライド部材23の背面側への傾きを防止することができる。尚、図中に示すような第二の傾斜面232と略平行な切断面233を設けてもよい。
Thus, by providing the
さらに他の実施形態として、より強力な押圧力を発生させる図4に示す押圧手段も好ましく採用できる。 As still another embodiment, the pressing means shown in FIG. 4 that generates a stronger pressing force can be preferably employed.
このものは、図1及び図2に示す受け部材11に設けられていた支持部112をなくして、荷重付加部材がこの支持部112の機能を有するような形状にしようというものであり、図4(a)に示すように、枠体部621と、垂れ下がり部622から構成された荷重付加部材62である。上述のように、スライド部材24を両脇及び背面側から支持するための支持部としての機能を荷重付加部材62が果たすことから、図4(a)に示す枠体部621は図3に示す枠体部611よりも若干大きく形成されている。そして、図4(a)に示す枠体部621における短辺部の幅L2は、スライド部材24と支持部112の厚みの和と略等しくなっている。また、垂れ下がり部622は、ちょうど図1に示す受け部材11の支持部112が取り外されて、これが枠体部621の短辺部下側に取り付けられたようなものであるが、この形状の目的は荷重付加部材62の自重をスライド部材24に付加して水平方向への荷重(押圧力)を増やすことであるから、図1に示す受け部材11の支持部112よりもスライド部材24が下降できるような遊び分だけ若干短くなっている。
This is to eliminate the
荷重付加部材62が上述のような形状であるから、この実施形態では支持部のない形状の受け部材12となっている。その他、荷重付加部材62とスライド部材24の上端の間にはそれぞれ対向するように傾斜面が設けられており、図4(b)に示すように、第一の傾斜面121と第二の傾斜面242の相互作用とともに、この第三の傾斜面623と第四の傾斜面241の相互作用が働いて、スライド部材24の自重による荷重が水平方向に変換されるようになっている点は、図3に示す押圧手段と同様である。
Since the
次に、本発明の燃料電池に使用される燃料電池セル及び燃料電池セルスタックの実施形態について説明する。
燃料電池セル10は、図9に示すように、内部に適当な間隔で複数の燃料ガス通路101aが形成された平板状の支持基板101を備え、この支持基板101上に各種の部材が設けられた構造を有している。
Next, an embodiment of a fuel cell and a fuel cell stack used in the fuel cell of the present invention will be described.
As shown in FIG. 9, the
支持基板101は、横断面が平坦部と平坦部両端の弧状部とからなっている。平坦部の対向する一対の面の一方とその両側の弧状部を覆うように燃料極層102が設けられており、さらに、この燃料極層102を覆うように、緻密質な固体電解質層103が積層されており、この固体電解質層103の上には、燃料極層102に対応するように、空気極104が積層されている。また、燃料極層102及び固体電解質層103が積層されていない平坦部の他方の面には、インターコネクタ105が形成されている。図9から明らかな通り、燃料極層102及び固体電解質層103は、インターコネクタ105の両サイドにまで延びており、支持基板101の表面が外部に露出しないように構成されている。
The
このような構造の燃料電池セル10では、燃料極層102の空気極104と対面している部分が燃料極として作動して発電する。かかる発電によって生成した電流は、支持基板101に取り付けられているインターコネクタ105を介して集電される。
In the
ここで、支持基板101は、燃料ガスを燃料極まで透過させるためにガス透過性であること、及びインターコネクタ105を介しての集電を行うために導電性であることが要求され、このような要求を満たすと同時に、同時焼成により生じる熱膨張係数差の不都合を回避するために、鉄、ニッケル、コバルト等の鉄属金属成分と、Y2O3、Yb2O3等の希土類酸化物とから構成される。支持基板101は、燃料ガス透過性を有していることが必要であるため、通常、開気孔率が30%以上、特に35乃至50%の範囲にあることが好適である。また、支持基板101の導電率は、300S/cm以上、特に440S/cm以上であることが好ましい。尚、支持基板101の平坦部の幅は、通常、15〜35mm、弧状部の長さ(弧の長さ)は、3〜8mm程度であり、支持基板101の厚みは(平坦部の両面の間隔)は2.5〜5mm程度であることが望ましい。
Here, the
燃料極層102は、多孔質の導電性セラミックスから形成される。例えば、希土類元素が固溶しているZrO2と、Ni及び/またはNiOとから形成される。この希土類元素が固溶しているZrO2(安定化ジルコニア)としては、以下に述べる固体電解質層103の形成に使用されているものと同様のものを用いるのがよい。
The
この燃料極層102上に設けられている固体電解質層103は、一般に3〜15モル%の希土類元素が固溶したZrO2(通常、安定化ジルコニア)と呼ばれる緻密質なセラミックスから形成されている。希土類元素としては、Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luを例示することができるが、安価であるという点からY、Ybが望ましい。
The
空気極104は、所謂ABO3型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックスから形成される。かかるペロブスカイト型酸化物としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物、特にAサイトにLaを有するLaMnO3系酸化物、LaFeO3系酸化物、LaCoO3系酸化物の少なくとも1種が好適であり、600〜1000℃程度の作動温度での電気伝導性が高いという点からLaFeO3系酸化物が特に好適である。尚、上記ペロブスカイト型酸化物においては、AサイトにLaと共にSrなどが存在していてもよいし、さらにBサイトには、FeとともにCoやMnが存在していてもよい。
The
支持基板101上に設けられているインターコネクタ105は、一般に、ランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物(LaCrO3系酸化物)が使用される。また、支持基板101の内部を通る燃料ガス及び支持基板101の外部を通る酸素含有ガスのリークを防止するため、かかる導電性セラミックスは緻密質でなければならず、例えば93%以上、特に95%以上の相対密度を有していることが好適である。尚、図示しないが、インターコネクタ105の外面(上面)には、例えば遷移金属ペロブスカイト型酸化物からなるP型半導体層を設けることが好ましい。
The
そして、燃料電池セルスタックBは、図5〜図8に示すように、例えば複数の集電片を押し広げ弾性を持たせてなる板状の集電部材20を、燃料電池セル10と燃料電池セル10の間に介在させて、複数の燃料電池セル10を直列に電気的に接続し、マニホールド上に配置することにより得られる。このとき、複数の燃料電池セル10の下端部は、マニホールドの上蓋に形成された貫通孔(図示しない)に挿入され、ガラス等で接合されている。そして、両端には端部集電部材201が配置されており、この端部集電部材201が押圧手段Aにより押圧されるようになっている。燃料ガスがマニホールド内に供給されると燃料電池セル10の燃料ガス通路101aを通過して上方へ流れるようになっている。尚、図5は図1に示す押圧手段Aを燃料電池セルスタックBの両端に配置した参考例であり、図6は図2に示す押圧手段を燃料電池セルスタックの両端に配置した参考例であり、図7は図3に示す押圧手段、図8は図4に示す押圧手段を燃料電池セルスタックの両端に配置したものである。
As shown in FIGS. 5 to 8, the fuel battery cell stack B includes, for example, a plate-shaped current collecting
また、燃料電池は、この両端に押圧手段Aが配置されるとともに、枠状の荷重付加部材をさらに備えた燃料電池セルスタックBを収納容器内に複数収納することにより得られる。このような燃料電池セルスタック及び燃料電池により、電圧低下の少ない長期信頼性に優れた燃料電池を得ることができる。
The fuel cell can be obtained by multiple housing Rutotomoni pressing means A are arranged in both ends, the further comprising a fuel cell stack B frame-shaped load application member accommodating container. By such a fuel cell stack and a fuel cell, a fuel cell excellent in long-term reliability with little voltage drop can be obtained.
尚、本発明の燃料電池においては、押圧手段が具備する部材の自重による荷重を水平方向に変換することによって燃料電池セルスタックの両端を押圧するものであればよく、本例の形状に限定されるものではない。
In the fuel cell of the present invention, it is only necessary to press both ends of the fuel cell stack by converting the load due to the weight of the member included in the pressing means in the horizontal direction, and the shape is limited to the shape of this example. It is not something .
ここで、上記燃料電池セル及び燃料電池セルスタックの製造方法について説明する。
先ず、Ni等の鉄族金属或いはその酸化物粉末と、Y2O3などの希土類酸化物の粉末と、有機バインダーと、溶媒とを混合してスラリーを調製し、このスラリーを用いての押出成形により、支持基板成形体を作製し、これを乾燥する。
Here, a manufacturing method of the fuel cell and the fuel cell stack will be described.
First, a slurry is prepared by mixing an iron group metal such as Ni or its oxide powder, a rare earth oxide powder such as Y 2 O 3 , an organic binder, and a solvent, and extrusion using this slurry. A support substrate molded body is produced by molding and dried.
次に、燃料極層形成用材料(Ni或いはNiO粉末と安定化ジルコニア粉末)、有機バインダー及び溶媒を混合してスラリーを調製し、このスラリーを用いて燃料極層用のシートを作製する。また、燃料極層用のシートを作製する代りに、燃料極形成用材料を溶媒中に分散したペーストを、上記で形成された支持基板成形体の所定位置に塗布し乾燥して、燃料極層用のコーティング層を形成してもよい。 Next, a fuel electrode layer forming material (Ni or NiO powder and stabilized zirconia powder), an organic binder, and a solvent are mixed to prepare a slurry, and a sheet for the fuel electrode layer is prepared using this slurry. Further, instead of producing a sheet for the fuel electrode layer, a paste in which the fuel electrode forming material is dispersed in a solvent is applied to a predetermined position of the formed support substrate and dried, and then the fuel electrode layer is formed. A coating layer may be formed.
さらに、安定化ジルコニア粉末と、有機バインダーと、溶媒とを混合してスラリーを調製し、このスラリーを用いて固体電解質層用シートを作製する。 Furthermore, a stabilized zirconia powder, an organic binder, and a solvent are mixed to prepare a slurry, and a solid electrolyte layer sheet is prepared using this slurry.
上記のようにして形成された支持基板成形体、燃料極用シート及び固体電解質層用シートを、例えば図9に示すような層構造となるように積層し、乾燥する。この場合、支持基板成形体の表面に燃料極層用のコーティング層が形成されている場合には、固体電解質層用シートのみを支持基板成形体に積層し、乾燥すればよい。 The support substrate molded body, the fuel electrode sheet and the solid electrolyte layer sheet formed as described above are laminated so as to have a layer structure as shown in FIG. 9, for example, and dried. In this case, when the coating layer for the fuel electrode layer is formed on the surface of the support substrate molded body, only the solid electrolyte layer sheet may be laminated on the support substrate molded body and dried.
この後、インターコネクタ用材料(例えば、LaCrO3系酸化物粉末)、有機バインダー及び溶媒を混合してスラリーを調製し、インターコネクタ用シートを作製する。 Thereafter, the interconnector material (e.g., LaCrO 3 based oxide powder), an organic binder and a solvent were mixed to prepare a slurry, to produce the interconnector sheet.
このインターコネクタ用シートを、上記で得られた積層体の所定位置にさらに積層し、焼成用積層体を作製する。 This interconnector sheet is further laminated at a predetermined position of the laminate obtained above to produce a firing laminate.
次いで、上記の焼成用積層体を脱バインダー処理し、酸素含有雰囲気中、1300〜1600℃で同時焼成し、焼結体を得る。 Next, the above laminate for firing is subjected to binder removal treatment, and co-fired at 1300 to 1600 ° C. in an oxygen-containing atmosphere to obtain a sintered body.
次いでこの焼結体の所定の位置に、空気極形成用材料(例えば、LaFeO3系酸化物粉末)と溶媒を含有するペースト、及び必要により、P型半導体層形成用材料(例えば、LaFeO3系酸化物粉末)と溶媒を含むペーストを、ディッピング等により塗布し、固体電解質層の表面に空気極用コーティング層を設けた。同時に、上記ペーストを焼結体に形成されているインターコネクタの外面に塗布し、P型半導体用コーティング層を設け、1000〜1300℃で焼き付けを行う。
以上のような工程を経て、燃料電池セルが作製される。
Next, a paste containing an air electrode forming material (for example, LaFeO 3 -based oxide powder) and a solvent and, if necessary, a P-type semiconductor layer forming material (for example, LaFeO 3 -based) at a predetermined position of the sintered body. Oxide powder) and a solvent-containing paste were applied by dipping or the like, and an air electrode coating layer was provided on the surface of the solid electrolyte layer. At the same time, the paste is applied to the outer surface of the interconnector formed in the sintered body, a P-type semiconductor coating layer is provided, and baking is performed at 1000 to 1300 ° C.
A fuel cell is produced through the above steps.
そして、厚さ0.3〜0.6mmのFe-Cr系耐熱性合金の板を用い、所望の形状に加工した集電部材を用意し、この集電部材と前述の燃料電池セルを電気的、及び機械的に接合するため、前述のP型半導体である遷移金属ペロブスカイト型酸化物からなる粉末と有機バインダーと溶剤とを混合して作製したペーストを、燃料電池セルの空気極及びインターコネクタ表面及び集電部材に塗布した後、燃料電池セルと集電部材を交互に積層し、1000〜1300℃で焼き付ける。さらに、上記積層して焼付された燃料電池セルと集電部材を、マニホールドに配置し、燃料電池セルとマニホールドをガラスなどにより封止することにより燃料電池セルスタックが作製される。 Then, a current collecting member processed into a desired shape is prepared using a Fe-Cr heat-resistant alloy plate having a thickness of 0.3 to 0.6 mm, and the current collecting member and the above-described fuel cell are electrically connected. In addition, a paste prepared by mixing a powder composed of the transition metal perovskite oxide, which is the P-type semiconductor, an organic binder, and a solvent for mechanical bonding, is used as the air electrode and the interconnector surface of the fuel cell. And after apply | coating to a current collection member, a fuel cell and a current collection member are laminated | stacked alternately, and it bakes at 1000-1300 degreeC. Further, the stacked fuel cell and the current collecting member are disposed in a manifold, and the fuel cell and the manifold are sealed with glass or the like, thereby producing a fuel cell stack.
そして、燃料電池は、上記複数のセルスタックを収納容器内に配置し、発電に使用するために燃料電池セルに送るための燃料ガス導入管、空気導入管を配管することにより作製される。 The fuel cell is manufactured by arranging the plurality of cell stacks in a storage container and piping a fuel gas introduction tube and an air introduction tube for sending the fuel cell to the fuel cell for use in power generation.
A・・押圧手段
B・・燃料電池セルスタック
10・・燃料電池セル
20・・集電部材
201・・端部集電部材
30・・マニホールド
11,12・・受け部材
21,22,23,24・・スライド部材
111,121・・第一の傾斜面
211,221,232,242・・第二の傾斜面
112・・支持部
222,233・・切断面
61,62・・荷重付加部材
611,621・・枠体部
612,623・・第三の傾斜面
231,241・・第四の傾斜面
622・・垂れ下がり部
A ... Pressing means B ...
Claims (3)
前記燃料電池セルスタック側の斜め上方に向く第一の傾斜面を具備する受け部材と、該受け部材の前記第一の傾斜面に対向するように前記燃料電池セルスタックと反対側の斜め下方に向く第二の傾斜面を下端に具備する平板状のスライド部材とを含んでなり、前記第二の傾斜面が前記第一の傾斜面に対して摺動することにより、前記スライド部材が下降とともに水平方向にも移動する押圧手段が、前記燃料電池セルスタックの両側に隣接して設けられており、
前記スライド部材が前記燃料電池セルスタックと反対側の斜め上方に向く第四の傾斜面を上端に具備するとともに、
前記燃料電池セルスタックの上方に配置され、前記燃料電池セルスタックの両側に配置されたそれぞれのスライド部材の第四の傾斜面とそれぞれ接する前記燃料電池セルスタック側の斜め下方に向く第三の傾斜面を具備する枠状の荷重付加部材をさらに備えることを特徴とする燃料電池。 A fuel cell stack in which fuel cell cells and current collecting members for electrically connecting adjacent fuel cell cells are alternately arranged in series in one direction and are erected on a manifold A fuel cell housed inside,
A receiving member having a first inclined surface facing obliquely upward on the fuel cell stack side; and an obliquely lower side opposite to the fuel cell stack so as to face the first inclined surface of the receiving member. A flat plate-like slide member having a second inclined surface facing the lower end, and the slide member is lowered as the second inclined surface slides with respect to the first inclined surface. A pressing means that also moves in the horizontal direction is provided adjacent to both sides of the fuel cell stack,
The slide member has a fourth inclined surface at the upper end facing obliquely upward on the opposite side to the fuel cell stack, and
A third slope that is disposed above the fuel cell stack and that faces obliquely downward on the fuel cell stack side that is in contact with a fourth slope of each slide member disposed on both sides of the fuel cell stack. A fuel cell, further comprising a frame-shaped load applying member having a surface.
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