JP5753930B1 - 燃料電池 - Google Patents
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Abstract
Description
図1及び図2は、本発明の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池(SOFC)の全体を示す。図3は、図2に示す断面の一部を拡大した拡大図である。このSOFCは、長手方向(x軸方向)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平面、前記「第1主面」、及び、前記「第2主面」)のそれぞれに、電気的に直列に接続された複数(本実施形態では、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の製造方法の一例について図12〜図20を参照しながら簡単に説明する。図12〜図20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。
上記実施形態(特に、図2を参照)の「長手方向を有する平板状の支持基板10」には、種々の材料からなる種々の構成部品が積層される。焼成時における構成部品の寸法の変化度合は、構成部品毎に異なり得る。従って、焼成後にて、上記「支持基板の反り」(支持基板10の厚さ方向、及び長手方向に沿う支持基板10の断面(図2等)にて現れる反り)が発生し易い。ここで、上述のように、前記二次焼成の温度が前記一次焼成の温度より低い。従って、この「支持基板の反り」は、前記一次焼成によって発生する。
Claims (3)
- 長手方向を有する平板状の支持基板であって、ガス流路が前記長手方向に沿って内部に形成された支持基板と、
前記支持基板の第1主面において2以上の所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、緻密質材料からなる固体電解質膜、及び空気極が積層されてなる前記所定数の第1発電素子部と、
前記支持基板の前記第1主面と反対の第2主面において前記所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、緻密質材料からなる固体電解質膜、及び空気極が積層されてなる前記所定数の第2発電素子部と、
前記所定数の第1発電素子部を前記長手方向の第1側から第2側へ向けて電気的に直列に接続し、前記支持基板の前記長手方向における前記第2側の端部に最も近い前記第1発電素子部である第1端部発電素子部と前記支持基板の前記長手方向における前記第2側の端部に最も近い前記第2発電素子部である第2端部発電素子部とを電気的に直列に接続するとともに、前記所定数の第2発電素子部を前記長手方向の前記第2側から前記第1側へ向けて電気的に直列に接続する電気的接続部と、
前記支持基板の表面を覆うように設けられ、前記ガス流路を経て前記燃料極に供給されるガスと、前記空気極に供給されるガスと、の混合を防止する、緻密質材料からなるシール部と、
を備えた、焼成体である燃料電池であって、
前記電気的接続部は、緻密質材料からなる複数のインターコネクタと、前記複数のインターコネクタに接続するとともに前記複数のインターコネクタ以外の残りの部分である多孔質材料からなる部分と、を備え、
複数の前記インターコネクタは、前記第1主面側について、前記支持基板の前記長手方向における前記第1側の端部に最も近い前記第1発電素子部である第3端部発電素子部より前記長手方向の前記第1側の位置である第1位置、並びに、前記長手方向において隣接する前記第1発電素子部の間のそれぞれの位置、にそれぞれ配置されるとともに、前記第2主面側について、前記第2端部発電素子部より前記長手方向の前記第2側の位置である第2位置、並びに、前記長手方向において隣接する前記第2発電素子部の間のそれぞれの位置、にそれぞれ配置され、
前記シール部は、前記第1及び第2発電素子部の一部である前記固体電解質膜と、前記固体電解質膜から延設されるとともに前記支持基板の表面における前記第1及び第2発電素子部以外の部分を覆う前記固体電解質膜と同じ緻密質材料からなる第1緻密質膜と、前記第1緻密質膜と接続する前記インターコネクタと、を含み、前記各インターコネクタは、前記第1緻密質膜に設けられた対応する貫通窓を塞ぐようにそれぞれ設けられ、
前記第1主面側について前記隣接する第1発電素子部の間の位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲は、それぞれ、前記第2主面側について前記隣接する第2発電素子部の間の位置に配置された対応する前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲と、前記長手方向に関してオーバーラップしている、燃料電池であり、
前記シール部は、更に、前記インターコネクタと同じ緻密質材料からなる前記第1主面側に設けられた第1疑似インターコネクタと、前記インターコネクタと同じ緻密質材料からなる前記第2主面側に設けられた第2疑似インターコネクタと、を含み、前記第1、第2疑似インターコネクタは、前記第1緻密質膜と接続し、前記第1、第2疑似インターコネクタは、それぞれ、前記第1緻密質膜に設けられた対応する貫通窓を塞ぐように設けられ、
前記第1疑似インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲は、前記第2主面側の前記第2位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲と、前記長手方向に関してオーバーラップしており、
前記第2疑似インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲は、前記第1主面側の前記第1位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲と、前記長手方向に関してオーバーラップしている、燃料電池。 - 長手方向を有する平板状の支持基板であって、ガス流路が前記長手方向に沿って内部に形成された支持基板と、
前記支持基板の第1主面において2以上の所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、緻密質材料からなる固体電解質膜、及び空気極が積層されてなる前記所定数の第1発電素子部と、
前記支持基板の前記第1主面と反対の第2主面において前記所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、緻密質材料からなる固体電解質膜、及び空気極が積層されてなる前記所定数の第2発電素子部と、
前記所定数の第1発電素子部を前記長手方向の第1側から第2側へ向けて電気的に直列に接続し、前記支持基板の前記長手方向における前記第2側の端部に最も近い前記第1発電素子部である第1端部発電素子部と前記支持基板の前記長手方向における前記第2側の端部に最も近い前記第2発電素子部である第2端部発電素子部とを電気的に直列に接続するとともに、前記所定数の第2発電素子部を前記長手方向の前記第2側から前記第1側へ向けて電気的に直列に接続する電気的接続部と、
前記支持基板の表面を覆うように設けられ、前記ガス流路を経て前記燃料極に供給されるガスと、前記空気極に供給されるガスと、の混合を防止する、緻密質材料からなるシール部と、
を備えた、焼成体である燃料電池であって、
前記電気的接続部は、緻密質材料からなる複数のインターコネクタと、前記複数のインターコネクタに接続するとともに前記複数のインターコネクタ以外の残りの部分である多孔質材料からなる部分と、を備え、
複数の前記インターコネクタは、前記第1主面側について、前記支持基板の前記長手方向における前記第1側の端部に最も近い前記第1発電素子部である第3端部発電素子部より前記長手方向の前記第1側の位置である第1位置、並びに、前記長手方向において隣接する前記第1発電素子部の間のそれぞれの位置、にそれぞれ配置されるとともに、前記第2主面側について、前記第2端部発電素子部より前記長手方向の前記第2側の位置である第2位置、並びに、前記長手方向において隣接する前記第2発電素子部の間のそれぞれの位置、にそれぞれ配置され、
前記シール部は、前記第1及び第2発電素子部の一部である前記固体電解質膜と、前記固体電解質膜から延設されるとともに前記支持基板の表面における前記第1及び第2発電素子部以外の部分を覆う前記固体電解質膜と同じ緻密質材料からなる第1緻密質膜と、前記第1緻密質膜及び前記インターコネクタと接続するとともに前記第1緻密質膜及び前記インターコネクタとは異なる緻密質材料からなる第2緻密質膜と、前記第2緻密質膜と接続する前記インターコネクタと、を含み、前記第1緻密質膜と前記インターコネクタとは接触せず、前記各インターコネクタ及び前記第2緻密質膜は、前記第1緻密質膜に設けられた対応する貫通窓を塞ぐようにそれぞれ設けられ、
前記第1主面側について前記隣接する第1発電素子部の間の位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲は、それぞれ、前記第2主面側について前記隣接する第2発電素子部の間の位置に配置された対応する前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲と、前記長手方向に関してオーバーラップしている、燃料電池であり、
前記シール部は、更に、前記インターコネクタと同じ緻密質材料からなる前記第1主面側に設けられた第1疑似インターコネクタと、前記インターコネクタと同じ緻密質材料からなる前記第2主面側に設けられた第2疑似インターコネクタと、を含み、前記第1、第2疑似インターコネクタは、前記第2緻密質膜と接続し且つ前記第1緻密質膜とは接触せず、前記第1、第2疑似インターコネクタ及び前記第2緻密質膜は、それぞれ、前記第1緻密質膜に設けられた対応する貫通窓を塞ぐように設けられ、
前記第1疑似インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲は、前記第2主面側の前記第2位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲と、前記長手方向に関してオーバーラップしており、
前記第2疑似インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲は、前記第1主面側の前記第1位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲と、前記長手方向に関してオーバーラップしている、燃料電池。 - 請求項1又は請求項2に記載の燃料電池において、
前記複数のインターコネクタ、及び、前記第1、第2疑似インターコネクタは、
化学式La1−xAxCr1−y−zByO3(ただし、A:Ca,Sr,Baから選択される少なくとも1種類の元素、B:Co,Ni,Mg,Alから選択される少なくとも1種類の元素、0.05≦x≦0.2、0.02≦y≦0.22、0≦z≦0.05)で表わされるランタンクロマイトで構成された、燃料電池。
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JP2009081113A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-16 | Kyocera Corp | 横縞型燃料電池セルおよび燃料電池 |
JP2010267631A (ja) * | 2010-07-28 | 2010-11-25 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及び燃料電池 |
JP2013211106A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Hitachi Ltd | 燃料電池システム |
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