JP5105840B2 - 平板型燃料電池のインターコネクタ及びその製法、平板型燃料電池、平板型燃料電池スタック並びにその製法 - Google Patents
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Description
導電性支持体3aは多孔質導電体とされ、燃料ガスを燃料側電極3bまで透過させるためにガス透過性とされている。また、導電性支持体3aはインターコネクタ層5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るが、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不都合を回避するために、鉄族金属成分と特定の希土類酸化物とから支持基板1を構成することが望ましい。
インターコネクタ5は、導電性セラミックスからなるが、燃料ガス(水素)および酸素含有ガスと接触するため、耐還元性、耐酸化性を有していることが必要である。このため、かかる導電性セラミックスとしては、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)、酸化チタン系等が使用される。また、支持体3aの内部を通る燃料ガスおよび支持体3a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、たとえば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。
燃料側電極3bは電極反応を生じせしめるものであり、それ自体公知の多孔質の導電性サーメットから形成される。たとえば、希土類元素が固溶しているZrO2と、Niおよび/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3c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。
この燃料側電極3b上に設けられている固体電解質3c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。
ガスシール層31は、固体電解質材料で形成された固体電解質材料膜からなることが、使用材料種を少なくし、ガスシールを確実に行うという点から望ましいが、緻密な絶縁性の材料であれば良く、たとえば、アルミナで形成しても良い。
酸素側電極3d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。
5a、5b・・・凹部
7a、7b・・・ガス通路
3b・・・燃料側電極
3c・・・固体電解質
3d・・・酸素側電極
31・・・ガスシール層
S1、S2・・・すみ肉部
Claims (7)
- ガス通路を形成するための凹部を有し、インターコネクタ材料粉末を含有する未焼結テープを複数積層し、焼成してなるとともに、前記凹部の角部にすみ肉部が形成されていることを特徴とする平板型燃料電池のインターコネクタ。
- ガス通路を形成するための凹部を有する平板型燃料電池のインターコネクタの製法であって、厚み方向に貫通孔を有しインターコネクタ材料粉末を含有する未焼結テープを複数積層して形成されるとともに、該複数の未焼結テープの貫通孔により形成されたガス通路形状の凹部内に、該凹部の角部にすみ肉部を形成する無機材料と焼成時に消失する消失物質とからなるガス通路形成材料が収容されたインターコネクタ成形体を、焼成する工程を経て形成することを特徴とする平板型燃料電池のインターコネクタの製法。
- 固体電解質の両側に電極を設けてなる平板型燃料電池セルに、一方の前記電極に接続し、該電極にガスを供給するためのガス通路形成用の凹部を有するインターコネクタを積層してなる平板型燃料電池であって、前記固体電解質と、前記一方の電極と、前記インターコネクタとが同時焼成して形成され、前記インターコネクタの前記凹部の角部に多孔質のすみ肉部が形成されていることを特徴とする平板型燃料電池。
- 前記一方の電極と前記インターコネクタとで形成される前記ガス通路の角部に、すみ肉部が形成されていることを特徴とする請求項3記載の平板型燃料電池。
- 前記ガス通路は、前記インターコネクタが接続される電極と、前記インターコネクタの電極側に形成された凹部により形成されていることを特徴とする請求項3又は4記載の平板型燃料電池。
- 固体電解質の両側に電極を設けてなる平板型燃料電池セルと、一方の前記電極に接続し、該電極にガスを供給するためのガス通路形成用の凹部を有するインターコネクタとを交互に積層してなるとともに、前記平板型燃料電池セルと前記インターコネクタとが同時焼成して形成され、前記インターコネクタの前記凹部の角部に多孔質のすみ肉部が形成されていることを特徴とする平板型燃料電池スタック。
- 固体電解質成形体の両側に電極成形体を設けてなる燃料電池成形体と、インターコネクタ成形体とを交互に積層してなるとともに、前記インターコネクタ成形体の前記一方の電
極成形体側に形成された凹部に、無機材料と焼成時に飛散する飛散物質とからなるガス通路形成材料が収容されたスタック成形体を、焼成する工程を経て形成することを特徴とする平板型燃料電池スタックの製法。
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