JP6039461B2 - 固体酸化物形燃料電池セル - Google Patents
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Description
、並びに発電素子部A、A間の構成を示す部分断面図である。その他の組の隣り合う発電素子部A,A間の構成も、図2(a)に示す構成と同様である。
凹部21bが形成されている。各第3凹部21bは、燃料極集電部21の材料からなる底壁と、周方向に閉じた側壁(長手方向に沿う2つの側壁と幅方向に沿う2つの側壁)と、で画定された直方体状の窪みである。周方向に閉じた側壁のうち、長手方向(x軸方向)に沿う2つの側壁は支持基板10の材料からなり、幅方向(y軸方向)に沿う2つの側壁は燃料極集電部21の材料からなる。
される。
(1/2)・O2+2e−→O2−(於:空気極60) …(1)
H2+O2−→H2O+2e−(於:燃料極20) …(2)
発電状態においては、図2(a)に示すように、隣り合う発電素子部A,Aについて、電流が、矢印で示すように流れる。この結果、セル全体から(具体的には、図3において最も手前側の発電素子部Aのインターコネクタ30と最も奥側の発電素子部Aの空気極60とを介して)電力が取り出される。
る空気極集電部70の一方の発電素子部A側の端が、第3凹部21bの一方の発電素子部A側の端と同じ位置に位置しても良い。
次に、図1に示した「横縞型」のセルの製造方法の一例について図4〜図5を参照しながら簡単に説明する。図4〜図5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」のセルでは、空気極集電部70の一方の発電素子部A側の端部と、燃料極集電部21とで固体電解質膜40を挟持していないため、この部分で電流が図2とは逆方向に流れる電池を構成することがなく、発電性能を向上できる。
有するガスシール機能の低下が抑制され得る。
21bの配列直交方向(y軸方向)における両端よりも所定距離Bだけ内側に位置する場合であっても、電流が図2とは逆方向に流れる電池を構成することがなく、発電性能をさらに向上できる。
exLn1−xO2からなる群より選択される少なくとも1種類の酸化物を含有してもよい。ここで、AEは、アルカリ土類金属であり、Lnは、Y及びランタノイドからなる群より選択される少なくとも1種類の元素であり、xは0<x≦0.3を満たす。AEに該当する元素としては、Mg、Ca、Sr、及びBaが挙げられる。また、微量成分として、遷移金属酸化物(例えば、NiO、Mn3O4、Fe2O3、Cr2O3、CoO)が
含まれても良い。これらの成分は、酸化物として存在していても良いし、上記「(AE)
ZrO3、MgO、MgAl2O4、及びCexLn1−xO2からなる群より選択される少なくとも1種類の酸化物」に固溶する形で存在していても良い。金属酸化物の平均粒径は0.1〜5.0μmが好ましく、さらに好ましくは0.3〜4.0μmである。シール層75の厚さは、10〜100μmである。
11・・・燃料ガス流路
12・・・第1凹部
20・・・燃料極
21・・・燃料極集電部
21a・・・第2凹部
21b・・・第3凹部
22・・・燃料極活性部
30・・・インターコネクタ(導電性緻密質体)
70・・・空気極集電部
A・・・発電素子
Claims (6)
- 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、少なくとも燃料極、固体電解質、および空気極が積層されてなる複数の発電素子部と、
隣り合う前記発電素子部の間にそれぞれ設けられ、一方の前記発電素子部の燃料極と他方の前記発電素子部の空気極とを電気的に接続する電気的接続部とを備えるとともに、
前記支持基板の主面における前記複数の箇所に、底壁と周方向に閉じた側壁とを有する第1凹部がそれぞれ設けられ、該各第1凹部に、対応する前記発電素子部の燃料極集電部がそれぞれ埋設され、
該第1凹部に埋設された燃料極集電部の外側面に形成された第2凹部に、前記燃料極集電部に対してイオン伝導性を有する物質の含有割合が多い燃料極活性部が埋設され、
前記第1凹部に埋設された燃料極集電部の前記第2凹部が形成された位置と異なる位置の外側面に形成された第3凹部に、前記電気的接続部の一部を構成する導電性緻密質体が埋設され、
前記燃料極活性部に積層された固体電解質が、前記一方および他方の発電素子部の両側から延設されて前記導電性緻密質体の両端部に積層され、さらに、前記電気的接続部の一部を構成する空気極集電部が、前記他方の発電素子部の空気極表面から前記固体電解質表面を介して、前記導電性緻密質体の中央部表面、および前記導電性緻密質体の両端部に積層された固体電解質表面に積層され、さらに、前記他方の発電素子部側から延びる前記空気極集電部の前記一方の発電素子部側の端が、前記第3凹部の前記一方の発電素子部側の端と同じか、もしくはそれよりも前記他方の発電素子部側に位置し、前記複数の発電素子部の配列方向と直交する配列直交方向における空気極集電部の両端が、第3凹部の前記配列直交方向における両端よりも内側に位置することを特徴とする固体酸化物形燃料電池セル。 - 前記第3凹部の底壁及び、周方向に閉じた側壁は前記燃料極集電部の材料からなることを特徴とする請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池セル。
- 前記第3凹部の前記他方の発電素子側の側面と、前記導電性緻密質体の間には、前記燃料極集電部が存在していないことを特徴とする請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池セル。
- 前記第3凹部の底壁、前記一方の発電素子側の側壁及び配列直交方向に沿う2つの側壁は
前記燃料極集電部の材料からなることを特徴とする請求項3に記載の固体酸化物形燃料電池セル。 - 前記第3凹部の側壁と前記導電性緻密質体との間には、絶縁性の緻密質体からなるシール層が形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池セル。
- 前記配列直交方向における前記空気極集電部の両端は、前記配列直交方向における前記空気極の両端より内側に位置することを特徴とする請求項1乃至5のういちいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池セル。
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- 2013-02-27 JP JP2013037404A patent/JP6039461B2/ja active Active
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