JP5881594B2 - 燃料電池スタック及びその製造方法 - Google Patents
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Description
14…電解質 16…カソード電極
18…アノード電極 19…集電体
20…電解質・電極接合体 22…セパレータ
24a〜24c…シール部材 26a…酸化剤ガス供給連通孔
26b…酸化剤ガス排出連通孔 28a…燃料ガス供給連通孔
28b…燃料ガス排出連通孔 30…酸化剤ガス通路
32…燃料ガス通路 34…挟持部
36…酸化剤ガスマニホールド部 38…燃料ガスマニホールド部
46…積層体 70…結合部材
Claims (8)
- 電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、セパレータ間に積層される固体酸化物形燃料電池を備え、複数の前記固体酸化物形燃料電池が積層される積層体を有する燃料電池スタックであって、
前記電解質・電極接合体は、前記カソード電極の平面寸法が前記電解質の平面寸法よりも小さく設定されることにより、該電解質の外周縁部が該カソード電極の外周部外方に露呈する電解質表出部を有し、
前記セパレータは、前記電解質・電極接合体を挟持するとともに、前記アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給する燃料ガス通路、及び前記カソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス通路が、表裏に個別に設けられる挟持部と、
少なくとも前記燃料ガスを前記燃料ガス通路に供給するための燃料ガス供給連通孔、又は前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス通路に供給するための酸化剤ガス供給連通孔が、積層方向に形成されるマニホールド部と、
を備える一方、
前記セパレータ間には、前記電解質表出部に跨って前記電解質・電極接合体の外方に位置し且つ少なくとも前記燃料ガス供給連通孔又は前記酸化剤ガス供給連通孔が形成されるフレーム部材が介装され、
前記フレーム部材と前記セパレータの前記酸化剤ガス通路側の面との間には、第1シール部材が配置され、前記フレーム部材と前記セパレータの前記燃料ガス通路側の面との間には、第2シール部材が配置され、前記フレーム部材と前記電解質表出部との間には、第3シール部材が配置されるとともに、
前記第1シール部材、前記第2シール部材及び前記第3シール部材は、ガラス系シール部材であり、
前記第1シール部材のガラス成分含有割合は、前記第2シール部材のガラス成分含有割合よりも高く、且つ、前記第1シール部材のガラス成分含有割合は、前記第3シール部材のガラス成分含有割合よりも高く設定されることを特徴とする燃料電池スタック。 - 電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、セパレータ間に積層される固体酸化物形燃料電池を備え、複数の前記固体酸化物形燃料電池が積層される積層体を有する燃料電池スタックであって、
前記電解質・電極接合体は、前記カソード電極の平面寸法が前記電解質の平面寸法よりも小さく設定されることにより、該電解質の外周縁部が該カソード電極の外周部外方に露呈する電解質表出部を有し、
前記セパレータは、前記電解質・電極接合体を挟持するとともに、前記アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給する燃料ガス通路、及び前記カソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス通路が、表裏に個別に設けられる挟持部と、
少なくとも前記燃料ガスを前記燃料ガス通路に供給するための燃料ガス供給連通孔、又は前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス通路に供給するための酸化剤ガス供給連通孔が、積層方向に形成されるマニホールド部と、
を備える一方、
前記セパレータ間には、前記電解質表出部に跨って前記電解質・電極接合体の外方に位置し且つ少なくとも前記燃料ガス供給連通孔又は前記酸化剤ガス供給連通孔が形成されるフレーム部材が介装され、
前記フレーム部材と前記セパレータの前記酸化剤ガス通路側の面との間には、第1シール部材が配置され、前記フレーム部材と前記セパレータの前記燃料ガス通路側の面との間には、第2シール部材が配置され、前記フレーム部材と前記電解質表出部との間には、第3シール部材が配置されるとともに、
前記第1シール部材、前記第2シール部材及び前記第3シール部材は、ガラス系シール部材であり、
前記第1シール部材の非ガラス成分含有割合は、前記第2シール部材の非ガラス成分含有割合よりも低く、且つ、前記第1シール部材の非ガラス成分含有割合は、前記第3シール部材の非ガラス成分含有割合よりも低く設定されることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項1又は2記載の燃料電池スタックにおいて、前記第2シール部材と前記第3シール部材とは、同一材料で構成されることを特徴とする燃料電池スタック。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記第1シール部材の軟化点は、前記固体酸化物形燃料電池の運転温度よりも低温であり、且つ第2シール部材及び前記第3シール部材の軟化点は、前記運転温度よりも高温であることを特徴とする燃料電池スタック。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記第2シール部材は、前記フレーム部材の少なくとも前記燃料ガス供給連通孔又は前記酸化剤ガス供給連通孔を囲繞し、且つ、前記フレーム部材の前記第3シール部材に対応する部位よりも外縁に配置されることを特徴とする燃料電池スタック。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記フレーム部材は、前記第2シール部材が配置される部位の厚さが、前記第3シール部材が配置される部位の厚さよりも大きく設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
- 電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、セパレータ間に積層される固体酸化物形燃料電池を備え、複数の前記固体酸化物形燃料電池が積層される積層体を有するとともに、
前記電解質・電極接合体は、前記カソード電極の平面寸法が前記電解質の平面寸法よりも小さく設定されることにより、該電解質の外周縁部が該カソード電極の外周部外方に露呈する電解質表出部を有し、
前記セパレータは、前記電解質・電極接合体を挟持するとともに、前記アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給する燃料ガス通路、及び前記カソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス通路が、表裏に個別に設けられる挟持部と、
少なくとも前記燃料ガスを前記燃料ガス通路に供給するための燃料ガス供給連通孔、又は前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス通路に供給するための酸化剤ガス供給連通孔が、積層方向に形成されるマニホールド部と、
を備える燃料電池スタックの製造方法であって、
前記電解質・電極接合体の前駆体を焼成して焼成体を得る第1工程と、
前記セパレータの前記燃料ガス通路側の面に、該燃料ガス通路に対応して前記焼成体、前記焼成体を囲繞し且つ少なくとも前記燃料ガス供給連通孔又は前記酸化剤ガス供給連通孔に対応して第2シール部材、前記電解質表出部に対応して第3シール部材、及び、前記電解質表出部に跨って前記電解質・電極接合体の外方に位置し且つ少なくとも前記燃料ガス供給連通孔又は前記酸化剤ガス供給連通孔が形成されるフレーム部材が、それぞれ配置され、これらを一体に焼成して結合部材を得る第2工程と、
前記結合部材同士を積層するとともに、前記カソード電極に対応して集電体を配置し、且つ、一方の前記結合部材を構成する前記フレーム部材と、一方の前記結合部材に隣接する他方の前記結合部材を構成する前記セパレータの前記酸化剤ガス通路側の面との間に、第1シール部材を介装し、これらを焼成する第3工程と、
を有し、
前記第1シール部材、前記第2シール部材及び前記第3シール部材は、ガラス系シール部材であり、
前記第1シール部材のガラス成分含有割合は、前記第2シール部材のガラス成分含有割合よりも高く、且つ、前記第1シール部材のガラス成分含有割合は、前記第3シール部材のガラス成分含有割合よりも高く設定されることを特徴とする燃料電池スタックの製造方法。 - 電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、セパレータ間に積層される固体酸化物形燃料電池を備え、複数の前記固体酸化物形燃料電池が積層される積層体を有するとともに、
前記電解質・電極接合体は、前記カソード電極の平面寸法が前記電解質の平面寸法よりも小さく設定されることにより、該電解質の外周縁部が該カソード電極の外周部外方に露呈する電解質表出部を有し、
前記セパレータは、前記電解質・電極接合体を挟持するとともに、前記アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給する燃料ガス通路、及び前記カソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス通路が、表裏に個別に設けられる挟持部と、
少なくとも前記燃料ガスを前記燃料ガス通路に供給するための燃料ガス供給連通孔、又は前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス通路に供給するための酸化剤ガス供給連通孔が、積層方向に形成されるマニホールド部と、
を備える燃料電池スタックの製造方法であって、
前記電解質・電極接合体の前駆体を焼成して焼成体を得る第1工程と、
前記セパレータの前記燃料ガス通路側の面に、該燃料ガス通路に対応して前記焼成体、前記焼成体を囲繞し且つ少なくとも前記燃料ガス供給連通孔又は前記酸化剤ガス供給連通孔に対応して第2シール部材、前記電解質表出部に対応して第3シール部材、及び、前記電解質表出部に跨って前記電解質・電極接合体の外方に位置し且つ少なくとも前記燃料ガス供給連通孔又は前記酸化剤ガス供給連通孔が形成されるフレーム部材が、それぞれ配置され、これらを一体に焼成して結合部材を得る第2工程と、
前記結合部材同士を積層するとともに、前記カソード電極に対応して集電体を配置し、且つ、一方の前記結合部材を構成する前記フレーム部材と、一方の前記結合部材に隣接する他方の前記結合部材を構成する前記セパレータの前記酸化剤ガス通路側の面との間に、第1シール部材を介装し、これらを焼成する第3工程と、
を有し、
前記第1シール部材、前記第2シール部材及び前記第3シール部材は、ガラス系シール部材であり、
前記第1シール部材の非ガラス成分含有割合は、前記第2シール部材の非ガラス成分含有割合よりも低く、且つ、前記第1シール部材の非ガラス成分含有割合は、前記第3シール部材の非ガラス成分含有割合よりも低く設定されることを特徴とする燃料電池スタックの製造方法。
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JP2012279222A JP5881594B2 (ja) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | 燃料電池スタック及びその製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012279222A JP5881594B2 (ja) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | 燃料電池スタック及びその製造方法 |
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JP2012279222A Active JP5881594B2 (ja) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | 燃料電池スタック及びその製造方法 |
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