JP6122295B2 - 集電部材およびセルスタック装置並びに燃料電池 - Google Patents
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Description
って、前記導電体片は、断面が矩形形状であり、該矩形形状の角部の全てにC面またはR面の面取りが設けられているとともに、該面取りの全てが前記接着剤で前記燃料電池セルに接着されており、かつ前記燃料電池セルに接触する前記一方の主面側の前記面取りの主面側切り取り長さをa、該一方の主面側の前記面取りの前記主面に直交する側面側切り取り長さをb、前記燃料電池セルに接続される側とは反対側の他方の主面側の前記面取りの主面側切り取り長さをc、該他方の主面側の前記面取りの側面側切り取り長さをdとしたとき、aよりもcが大きく、かつa/b比よりもc/d比が大きい断面を有することを特徴とする。
図1は、本実施形態の集電部材を具備する燃料電池セルを備えたセルスタック装置の一例を示し、(a)は平面図、(b)は(a)の点線枠で囲った部分の一部を拡大して示す断面図である。
ここで、セル3は、図1(b)に示すように、一対の対向する平坦面をもつ柱状の導電性支持基板12(以下、支持基板12と略す場合がある)の一方の平坦面上に燃料側電極層8、固体電解質層9及び空気側電極層10を順次積層してなる柱状(中空平板状等)からなる。また、セル3の他方の平坦面上にはインターコネクタ11が設けられており、支
持基板12の内部には、セル3に燃料ガスを流すためのガス流路13が一端部から他端部に亘る長さ方向Lに設けられている。さらに、インターコネクタ11の外面(上面)にはP型半導体層14が設けられている。P型半導体層14を介して、集電部材4aをインターコネクタ11に接続させることにより、両者の接触がオーム接触となり、電位降下を少なくし集電性能の低下を有効に回避することが可能となる。なお、図1(a)では集電部材4a、端部集電部材4bの記載を省略している。また、支持基板は燃料側電極層を兼ねるものとし、その表面に固体電解質層および空気側電極層を順次積層してセルを構成することもできる。
酸化物(LaCrO3系酸化物)、もしくは、ランタンストロンチウムチタン系のペロブスカイト型酸化物(LaSrTiO3系酸化物)が好適に使用される。これらの材料は、導電性を有し、かつ燃料ガス(水素含有ガス)および酸素含有ガス(空気等)と接触しても還元も酸化もされない。また、インターコネクタ11は支持基板12に形成されたガス流路13を流通する燃料ガス、および支持基板12の外側を流通する酸素含有ガスのリークを防止するために緻密質でなければならず、93%以上、特に95%以上の相対密度を有していることが好ましい。
セル3を電気的に接続するために介装される集電部材4aおよび端部集電部材4bは、弾性を有する金属または合金からなる部材あるいは金属繊維または合金繊維から成るフェルトに所要の表面処理を加えた部材から構成することができる。
触部では電気的接続状態は良好である。また、P型半導体層14と集電部材4とを接着する接着剤には、気孔が存在しないか、または気孔の存在割合が上記接着剤41よりも低いために、P型半導体層14と接着剤41との接着強度は高い。そのために、P型半導体層14に接続される集電部材4はa/b比よりもc/d比が小さくなっても、スタック2の全体としての集電ロスと電気セル3間の接着性は最適化される。また、集電部材4の構造を変えて、P型半導体層14と接触して電気的に接続される集電部材4のa/b比よりもc/d比が大きくなるようにしてももちろんよい。
方のセル3の平坦面に当接する第3導電体片35と、他方のセル3の一方の端部から一方のセル3の他方の端部へと傾斜して延びる第4導電体片36とを基本要素として具備する。第1〜第4の導電体片はこの順序で端部同士を次々に連結されており、さらにこの順序で繰り返し導電体片が連結されることにより、軸方向に延在する一繋がりの形状であることが望ましい。
さらに、上述したセルスタック装置1を収納容器(図示せず)内に収納した燃料電池においても、集電部材4の集電ロスが少なく、かつ集電部材4の接着強度が高いものとなることから、長期信頼性が向上した燃料電池となる。
状態も良好であった。
2 セルスタック(スタック)
3 電池セル
4 集電部材4
4a 集電部材4a
4b 端部集電部材
X 電池セルに接続される一方の主面
Y 側面
Z 他方の主面
41 接着剤
42 面取り
a 一方の主面X側の面取り42Xの主面側切り取り長さ
b 面取り42Xの側面側切り取り長さ
c 他方の主面Z側の面取り42Zの主面側切り取り長さ
d 面取り42Zの側面側切り取り長さ
Claims (4)
- 一方の主面が燃料電池セルに接触して電気的に接続されるとともに、両側面が接着剤で前記燃料電池セルに接着された導電体片を複数有する集電部材であって、
前記導電体片は、
断面が矩形形状であり、
該矩形形状の角部の全てにC面またはR面の面取りが設けられているとともに、
該面取りの全てが前記接着剤で前記燃料電池セルに接着されており、
かつ前記燃料電池セルに接触する前記一方の主面側の前記面取りの主面側切り取り長さをa、該一方の主面側の前記面取りの前記主面に直交する側面側切り取り長さをb、前記燃料電池セルに接続される側とは反対側の他方の主面側の前記面取りの主面側切り取り長さをc、該他方の主面側の前記面取りの側面側切り取り長さをdとしたとき、aよりもcが大きく、かつa/b比よりもc/d比が大きい断面を有することを特徴とする集電部材。 - 前記a/b比が0.1〜1、前記c/d比が1〜10である請求項1記載の集電部材。
- 請求項1又は2に記載の集電部材を介して複数の前記燃料電池セルが直列に接続されてなるセルスタック装置。
- 請求項3に記載のセルスタック装置を収納容器内に収納した燃料電池。
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