JP5848144B2 - 固体酸化物形燃料電池及び固体酸化物形燃料電池の製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明に係る固体酸化物形燃料電池は、内部に第1ガスが流通し、外面に第2ガスが供給されて、前記第1ガスと前記第2ガスとが熱交換する筒形状の基体管と、前記基体管の外面に設けられ、前記第1ガスと前記第2ガスとが電気化学反応して発電する燃料電池セルとを備え、前記基体管の端部は、軸線を含む部分が中空であり、前記端部における前記第1ガスの流通路の断面積は、前記端部以外の中間部分の流通路の断面積よりも小さい。
まず、本発明の一実施形態に係る円筒形燃料電池の構成について説明する。
図1は、本実施形態に係る基体管2を取り付けた燃料電池1の概略構成図である。なお、図1では、発電された電力の集電に関する構造は省略してある。
例えば、図3及び図4の例では、基体管2の端面から所定長さの間に形成されるリード部13において、流通路の断面積が一定である。リード部13の外径は、図3に示すように中間部分14と同一でもよいし、図4に示すように中間部分14よりも細くてもよい。これにより、基体管2のリード部13と中間部分14の境界において、流通路断面積が急激に変化する形状になる。
上記実施形態では、リード部13の流通路の断面形状が中空である場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。リード部13は、例えば、断面積が基体管2の断面積に比べて小さい複数の流通路の集合体でもよい。
まず、図10に示すように、セラミック材料を成形型32内部に充填する。基体管2の中空部分に該当する部分には可燃性の成形型31が設置される。そして、セラミック材料が充填された成形型31,32を加圧し成形する(ステップS1)。成形方法としては、例えば鋳込み成形を利用できる。これにより、中間部分14に比べて両端部の断面積が狭い形状を有する基体管2の成形体を得ることができる。
まず、押し出し成形方法によって、セラミック材料を、図12に示すように一端部から他端部にかけて外径及び内径が一定の円筒形状に成形する(ステップS11)。
上記第1及び第2の製造方法では、リード部13と中間部分14の両方を同時に成形する場合について説明した。第3の製造方法は、リード部13に該当する部分と中間部分14に該当する部分とを別々に成形し、その後両者を接合する。
2 基体管
4 燃料ガス(第1ガス)
6 酸化剤ガス(第2ガス)
8 燃料電池セル
13 リード部(端部)
14 中間部分
Claims (11)
- 内部に第1ガスが流通し、外面に第2ガスが供給されて、前記第1ガスと前記第2ガスとが熱交換する筒形状の基体管と、
前記基体管の外面に設けられ、前記第1ガスと前記第2ガスとが電気化学反応して発電する燃料電池セルと、
を備え、
前記基体管の一端から前記燃料電池セルが設けられるまでの所定長さの間の端部は、軸線を含む部分が中空であり、
前記端部における前記第1ガスの流通路の断面積は、前記端部以外の中間部分の流通路の断面積よりも小さく、前記端部における前記第1ガスの流通路の断面積は一定である固体酸化物形燃料電池。 - 内部に第1ガスが流通し、外面に第2ガスが供給されて、前記第1ガスと前記第2ガスとが熱交換する筒形状の基体管と、
前記基体管の外面に設けられ、前記第1ガスと前記第2ガスとが電気化学反応して発電する燃料電池セルと、
を備え、
前記基体管の一端から前記燃料電池セルが設けられるまでの所定長さの間の端部のみが、複数の流通路の集合体であり、前記流通路それぞれの断面積は、一の前記基体管の断面積に比べ小さい固体酸化物形燃料電池。 - 前記端部における前記第1ガスの流通路の総断面積は、前記端部以外の中間部分の流通路の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池。
- 前記基体管の一端から所定長さの間の前記端部における前記第1ガスの流通路の総断面積は一定である請求項2又は3に記載の固体酸化物形燃料電池。
- 前記基体管の一端から中間部分に向けて、前記端部における前記第1ガスの流通路の総断面積は次第に大きくなることを特徴とする請求項2又は3に記載の固体酸化物形燃料電池。
- 成形型を用いて、管状部材であって、一端から燃料電池セルが設けられるまでの所定長さの間の端部における流通路の断面積は、前記端部以外の中間部分よりも狭くなるように、セラミック材料を成形するステップと、
燃料電池セル材料を前記成形されたセラミック材料の前記中間部分の外周面に積層するステップと、
前記成形されたセラミック材料と前記燃料電池セル材料を焼成するステップと、
を備え、
前記セラミック材料を成形するステップは、鋳込み成形による固体酸化物形燃料電池の製造方法。 - 成形型を用いて、管状部材であって、一端から燃料電池セルが設けられるまでの所定長さの間の端部における流通路の断面積は、前記端部以外の中間部分よりも狭くなるように、セラミック材料を成形するステップと、
燃料電池セル材料を前記成形されたセラミック材料の前記中間部分の外周面に積層するステップと、
前記成形されたセラミック材料と前記燃料電池セル材料を焼成するステップと、
を備え、
前記セラミック材料を成形するステップは、前記端部の外径が前記中間部分よりも細くなるような金型を用いた成形による固体酸化物形燃料電池の製造方法。 - 前記セラミック材料を成形するステップは、
前記端部に該当する部位と前記中間部分に該当する部位とを別々に成形するステップと、
前記成形された端部に該当する部位と、前記成形された中間部分に該当する部位とを接合するステップと、
を有する請求項6又は7に記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。 - 成形型を用いて、管状部材であって、一端から燃料電池セルが設けられるまでの所定長さの間の端部における流通路の断面積は、前記端部以外の中間部分よりも狭くなるように、セラミック材料を成形するステップと、
燃料電池セル材料を前記成形されたセラミック材料の前記中間部分の外周面に積層するステップと、
前記成形されたセラミック材料と前記燃料電池セル材料を焼成するステップと、
を備え、
前記セラミック材料を成形するステップは、
前記端部に該当する部位と前記中間部分に該当する部位とを別々に成形するステップと、
前記成形された端部に該当する部位と、前記成形された中間部分に該当する部位とを接合するステップと、
を有する固体酸化物形燃料電池の製造方法。 - 成形型を用いて、管状部材であって、一端から燃料電池セルが設けられるまでの所定長さの間の端部における流通路の断面積は、前記端部以外の中間部分よりも狭く、前記端部における前記流通路の断面積は一定であるように、セラミック材料を成形するステップと、
燃料電池セル材料を前記成形されたセラミック材料の前記中間部分の外周面に積層するステップと、
前記成形されたセラミック材料と前記燃料電池セル材料を焼成するステップと、
を備える固体酸化物形燃料電池の製造方法。 - 成形型を用いて、管状部材であって、一端から燃料電池セルが設けられるまでの所定長さの間の端部のみが、複数の流通路の集合体であり、前記流通路それぞれの断面積は、一の前記管状部材の断面積に比べ狭くなるように、セラミック材料を成形するステップと、
燃料電池セル材料を前記成形されたセラミック材料の前記端部以外の中間部分の外周面に積層するステップと、
前記成形されたセラミック材料と前記燃料電池セル材料を焼成するステップと、
を備える固体酸化物形燃料電池の製造方法。
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