JP4846061B1 - 燃料電池の構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料ガス流路11が内部に形成された長手方向を有する平板状の支持基板10の上下面のそれぞれに、電気的に直列に接続された複数の発電素子部Aが長手方向において所定の間隔をおいて配置される。隣り合う発電素子部Aにそれぞれ属する隣り合う燃料極20、20の間の領域に「介在物」(支持基板10の一部等)が介在している。隣り合う燃料極20、20の両方と「介在物」との間に隙間がそれぞれ形成される。「隙間」が「緩衝領域」として機能し、燃料極の還元収縮・酸化膨張が発生しても、「介在物」が燃料極から引っ張り・圧縮応力を受け難い。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池(SOFC)の構造体を示す。このSOFCの構造体は、長手方向を有する平板状の支持基板10の上下面(互いに平行な両側の主面(平面))のそれぞれに、電気的に直列に接続された複数(本例では、4つ)の同形の発電素子部Aが長手方向において所定の間隔をおいて配置された、所謂「横縞型」と呼ばれる構成を有する。
(1/2)・O2+2e−→O2− (於:空気極60) …(1)
H2+O2−→H2O+2e−
(於:燃料極20) …(2)
次に、図1に示した「横縞型」のSOFCの構造体の製造方法の一例について図5〜図12を参照しながら簡単に説明する。図5〜図12において、各部材の符号の末尾の「g」は、その部材が「焼成前」であることを表す。
以上、説明したように、上記本発明の実施形態に係る「横縞型」のSOFCの構造体では、隣り合う燃料極20、20の間の領域に「支持基板10の一部からなる介在物」(=支持基板10における隣り合う凹部12、12間の突出部)が介在していて、隣り合う燃料極20、20の両方と「介在物」との間に「隙間」がそれぞれ形成されている。ここで、「隙間」が形成されているとは、両者が完全に離間している状態を指す。
Claims (6)
- 燃料ガス流路が内部に形成された多孔質の支持基板と、
前記支持基板の外側面における互いに離れた複数の箇所にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、固体電解質、及び空気極がこの順に積層されてなる複数の発電素子部と、
1組又は複数組の隣り合う前記発電素子部の間にそれぞれ設けられ、隣り合う前記発電素子部の一方の燃料極と他方の空気極とを電気的に接続する1つ又は複数の電気的接続部と、
1組又は複数組の隣り合う前記発電素子部の間にそれぞれ設けられ、前記燃料極に供給される燃料ガスと前記空気極に供給される酸素を含むガスとの混合を防止する緻密材料からなるガスシール部と、
を備えた固体酸化物形燃料電池の構造体において、
隣り合う前記発電素子部にそれぞれ属する隣り合う前記燃料極の間の領域に、前記支持基板の一部、前記電気的接続部の一部、及び前記ガスシール部の一部のうちの何れか1つ又は2つ以上からなる介在物が介在していて、隣り合う前記燃料極の一方又は両方と前記介在物との間に、隙間、又は、前記燃料極及び前記介在物と比べて気孔率が大きい高気孔率部が形成された、固体酸化物形燃料電池の構造体。 - 請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池の構造体において、
隣り合う前記燃料極の両方と前記介在物との間に前記隙間又は前記高気孔率部がそれぞれ形成された、固体酸化物形燃料電池の構造体。 - 請求項1又は請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池の構造体において、
前記燃料極は、前記固体電解質に接する燃料極活性部と、前記燃料極活性部以外の残りの部分である前記燃料極活性部に対して酸化物イオン伝導性を有する物質の含有割合が小さい燃料極集電部とから構成された、固体酸化物形燃料電池の構造体。 - ガス流路が内部に形成された平板状の多孔質の支持基板と、
前記平板状の支持基板の主面における互いに離れた複数の箇所にそれぞれ設けられ、少なくとも内側電極、固体電解質、及び外側電極が積層されてなる複数の発電素子部と、
1組又は複数組の隣り合う前記発電素子部の間にそれぞれ設けられ、隣り合う前記発電素子部の一方の内側電極と他方の外側電極とを電気的に接続する1つ又は複数の電気的接続部と、
を備えた固体酸化物形燃料電池の構造体において、
前記各電気的接続部は、緻密な材料で構成された第1部分と、前記第1部分と接続され且つ多孔質の材料で構成された第2部分とで構成され、
前記平板状の支持基板の主面における前記複数の箇所に、前記支持基板の材料からなる底壁と全周に亘って前記支持基板の材料からなる周方向に閉じた側壁とを有する第1凹部がそれぞれ形成され、
前記各第1凹部に、対応する前記発電素子部の内側電極がそれぞれ埋設され、
前記埋設された各内側電極の外側面に形成された第2凹部に、対応する前記電気的接続部の前記第1部分がそれぞれ埋設され、
対応する前記電気的接続部の第1部分が埋設された前記各第2凹部は、前記内側電極の材料からなる底壁と、全周に亘って前記内側電極の材料からなる周方向に閉じた側壁とを有し、
前記支持基板における隣り合う前記第1凹部の間の突出部と、前記隣り合う第1凹部にそれぞれ埋設された隣り合う前記内側電極の一方又は両方と、の間に、隙間、又は、前記内側電極及び前記突出部と比べて気孔率が大きい高気孔率部が形成された、固体酸化物形燃料電池の構造体。 - 請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の固体酸化物形燃料電池の構造体において、
前記隙間が形成される場合、前記隙間の幅は0.5〜100μmである、固体酸化物形燃料電池の構造体。 - 請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の固体酸化物形燃料電池の構造体において、
前記高気孔率部が形成される場合、前記介在物又は前記突出部の気孔率が20〜60%であり、前記燃料極又は前記内側電極の気孔率が25〜50%であり、前記高気孔率部の気孔率が25〜80%である、固体酸化物形燃料電池の構造体。
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