JP6137326B2 - Solid electrolyte fuel cell and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、一般的には固体電解質形燃料電池とその製造方法に関し、特にアノードガスとカソードガスの流通路を形成するためのガス流通路壁部(リブ)を有する固体電解質形燃料電池とその製造方法に関するものである。 The present invention generally relates to a solid oxide fuel cell and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a solid oxide fuel cell having gas flow passage walls (ribs) for forming a flow passage for anode gas and cathode gas, and the method thereof. It relates to a manufacturing method.
一般的に、平板型の固体電解質形燃料電池(固体酸化物燃料電池(SOFC)ともいう)は、各々がアノード(負極)、固体電解質およびカソード(正極)からなる発電要素としての平板状の複数のセルと、複数のセルの間に配置されるセパレータ(インタコネクタともいう)とから構成される。セパレータは、複数のセルを相互に電気的に直列に接続し、かつ、複数のセルの各々に供給されるガスを分離するために、具体的にはアノードに供給されるアノードガスとしての燃料ガス(たとえば水素)と、カソードに供給されるカソードガスとしての酸化剤ガス(たとえば空気)とを分離するために複数のセルの間に配置される。 In general, a flat solid electrolyte fuel cell (also referred to as a solid oxide fuel cell (SOFC)) includes a plurality of flat plate-shaped power generation elements each composed of an anode (negative electrode), a solid electrolyte, and a cathode (positive electrode). And a separator (also referred to as an interconnector) disposed between a plurality of cells. The separator is a fuel gas as an anode gas specifically supplied to the anode in order to electrically connect the plurality of cells in series with each other and to separate the gas supplied to each of the plurality of cells. In order to separate (for example, hydrogen) and oxidant gas (for example, air) as cathode gas supplied to the cathode, it is disposed between the plurality of cells.
たとえば、国際公開第2008/044429号(以下、特許文献1という)には、固体電解質形燃料電池の構造が開示されている。 For example, International Publication No. 2008/0444429 (hereinafter referred to as Patent Document 1) discloses a structure of a solid oxide fuel cell.
特許文献1に開示された固体電解質形燃料電池は、各々が燃料極層(アノード層)、固体電解質層および空気極層(カソード層)からなる複数のセル(発電素子部)の間に配置されるセル間分離部と、各セルに燃料ガスを供給するための燃料ガス通路、および、各セルに空気を供給するための空気通路を有するガス通路構造部とを備える。セル間分離部とガス通路構造部とセルとが一体的に形成されている。マニホールドの機能を果たすガス通路構造部の本体が、セパレータの機能を果たすセル間分離部を形成する電気絶縁体からなり、セル間分離部を形成する電気絶縁体に連続して形成されているので、セパレータとマニホールドの二つの機能を果たす部分が連続して形成されている。 The solid electrolyte fuel cell disclosed in Patent Document 1 is disposed between a plurality of cells (power generation element units) each including a fuel electrode layer (anode layer), a solid electrolyte layer, and an air electrode layer (cathode layer). And a gas passage structure having an air passage for supplying air to each cell, and a fuel gas passage for supplying fuel gas to each cell. The cell separation part, the gas passage structure part, and the cell are integrally formed. The main body of the gas passage structure that functions as a manifold is made of an electrical insulator that forms an inter-cell separator that functions as a separator, and is formed continuously with the electrical insulator that forms the inter-cell separator. The portions serving the two functions of the separator and the manifold are formed continuously.
特許文献1に開示された固体電解質形燃料電池では、明示されていないが、セル間分離部と燃料極層(アノード層)との間には燃料ガス(アノードガス)を燃料極層に供給するための複数のアノードガス流通路と、セル間分離部と空気極層(カソード層)との間には空気(カソードガス)を空気極層に供給するための複数のカソードガス流通路とが形成されている。複数のアノードガス流通路の各々を互いに分離するように間隔をあけて複数のアノードガス流通路壁部(リブ)が形成され、複数のカソードガス流通路の各々を互いに分離するように間隔をあけて複数のカソードガス流通路壁部(リブ)が形成されている。リブには、セルで発生した電力を取り出すために導電部が形成されている。 In the solid oxide fuel cell disclosed in Patent Document 1, although not clearly shown, fuel gas (anode gas) is supplied to the fuel electrode layer between the inter-cell separator and the fuel electrode layer (anode layer). And a plurality of cathode gas flow passages for supplying air (cathode gas) to the air electrode layer are formed between the inter-cell separator and the air electrode layer (cathode layer). Has been. A plurality of anode gas flow passage walls (ribs) are formed so as to separate each of the plurality of anode gas flow passages from each other, and the plurality of cathode gas flow passages are spaced apart from each other. A plurality of cathode gas flow passage walls (ribs) are formed. Conductive portions are formed on the ribs in order to extract electric power generated in the cells.
固体電解質形燃料電池は、燃料極層、固体電解質層および空気極層が積層されたセルと、セル間分離部とにより構成される。そして、それぞれの層を構成するグリーンシートが積層された成形体を一体焼成することにより、固体電解質形燃料電池が製造される。この成形体を焼成すると、各層の温度が上昇することにより、各層が熱膨張し、その後、焼結によって大きく収縮する。焼成が終了すると、常温まで温度が低くなるにつれて、得られた焼成体が冷却されることによって、さらに各層がそれぞれ収縮する。この一連の収縮の挙動において、セパレータとリブとが同一の材料で、セルとセパレータまたはリブとが異なる材料であるため、セルとセパレータまたはリブの収縮率が異なるので、室温に冷却された後に、セパレータがリブを引っ張るように作用し、あるいは、リブがセルまたはセパレータを引っ張るように作用する。その引っ張り応力の程度によっては、互いに密着されるべき上層と下層との間で剥離または分離が生じる、あるいは、セパレータにクラックが発生する。この場合、特にセパレータにクラックが発生すると、燃料ガスが漏れて、発電性能が低下するという問題がある。 A solid electrolyte fuel cell includes a cell in which a fuel electrode layer, a solid electrolyte layer, and an air electrode layer are stacked, and an inter-cell separator. Then, a solid oxide fuel cell is manufactured by integrally firing the molded body in which the green sheets constituting each layer are laminated. When this molded body is fired, the temperature of each layer increases, whereby each layer thermally expands, and then contracts greatly by sintering. When the firing is finished, the layers are further contracted by cooling the obtained fired body as the temperature is lowered to room temperature. In this series of shrinkage behavior, since the separator and rib are the same material and the cell and separator or rib are different materials, the shrinkage rate of the cell and separator or rib is different, so after cooling to room temperature, The separator acts to pull the rib, or the rib acts to pull the cell or separator. Depending on the degree of the tensile stress, separation or separation occurs between the upper layer and the lower layer that are to be in close contact with each other, or cracks occur in the separator. In this case, particularly when a crack occurs in the separator, there is a problem that the fuel gas leaks and the power generation performance is lowered.
そこで、本発明の目的は、セパレータにクラックが発生するのを防止することが可能な固体電解質形燃料電池とその製造方法を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell capable of preventing the occurrence of cracks in a separator and a method for manufacturing the same.
本発明に従った固体電解質形燃料電池は、セルと、アノードガス流通路層と、カソードガス流通路層と、アノード側分離層と、カソード側分離層と、多孔質層とを備える。セルは、アノード層、固体電解質層およびカソード層の積層体からなる。アノードガス流通路層は、セルのアノード層の外側に積層され、アノード層にアノードガスを供給する複数のアノードガス流通路の各々を互いに分離するように間隔をあけて形成される複数のアノードガス流通路壁部を有する。カソードガス流通路層は、セルのカソード層の外側に積層され、カソード層にカソードガスを供給する複数のカソードガス流通路の各々を互いに分離するように間隔をあけて形成される複数のカソードガス流通路壁部を有する。アノード側分離層は、アノードガス流通路層の外側に積層されている。カソード側分離層は、カソードガス流通路層の外側に積層されている。多孔質層は、複数のアノードガス流通路壁部とアノード側分離層との間、および、複数のカソードガス流通路壁部とカソード側分離層との間の少なくとも一方に配置されている。多孔質層の気孔率は、10%以上60%以下である。 The solid oxide fuel cell according to the present invention includes a cell, an anode gas flow passage layer, a cathode gas flow passage layer, an anode side separation layer, a cathode side separation layer, and a porous layer. The cell is composed of a laminate of an anode layer, a solid electrolyte layer, and a cathode layer. The anode gas flow path layer is laminated on the outside of the anode layer of the cell, and a plurality of anode gases formed at intervals so as to separate each of the plurality of anode gas flow paths that supply the anode gas to the anode layer. It has a flow passage wall. The cathode gas flow passage layer is stacked on the outside of the cathode layer of the cell, and a plurality of cathode gases formed at intervals so as to separate each of the plurality of cathode gas flow passages for supplying the cathode gas to the cathode layer. It has a flow passage wall. The anode side separation layer is laminated outside the anode gas flow passage layer. The cathode side separation layer is laminated outside the cathode gas flow passage layer. The porous layer is disposed between at least one of the plurality of anode gas flow passage walls and the anode-side separation layer and between the plurality of cathode gas flow passage walls and the cathode-side separation layer. The porosity of the porous layer is 10% or more and 60% or less.
本発明の固体電解質形燃料電池においては、複数のアノードガス流通路壁部(リブ)とアノード側分離層との間、および、複数のカソードガス流通路壁部(リブ)とカソード側分離層との間の少なくとも一方に多孔質層が配置されている。このように、アノード側およびカソード側の少なくとも一方の側においてリブとセパレータとの間に多孔質層が介在している。このため、焼成から冷却までの一連の収縮の挙動において、リブとセパレータとの間に介在する多孔質層が収縮変動することにより、セルとセパレータまたはリブとの収縮率が異なることによって生じる応力を緩和することができる。その結果、セパレータに生じる応力を緩和することができ、セパレータにクラックが発生するのを防止することができる。これにより、発電性能の低下を抑制することができる。また、多孔質層の気孔率が、10%以上60%以下であるため、セパレータにクラックが発生するのをより効果的に防止することができる。 In the solid oxide fuel cell of the present invention, between the plurality of anode gas flow passage walls (ribs) and the anode side separation layer, and between the plurality of cathode gas flow passage walls (ribs) and the cathode side separation layer, A porous layer is disposed on at least one of the layers. Thus, the porous layer is interposed between the rib and the separator on at least one of the anode side and the cathode side. For this reason, in the series of shrinkage behavior from firing to cooling, the stress caused by the shrinkage rate of the cell and the separator or rib varies due to the shrinkage and fluctuation of the porous layer interposed between the rib and the separator. Can be relaxed. As a result, stress generated in the separator can be relieved and cracks can be prevented from occurring in the separator. Thereby, the fall of electric power generation performance can be suppressed. Moreover, since the porosity of the porous layer is 10% or more and 60% or less, the occurrence of cracks in the separator can be more effectively prevented.
本発明の固体電解質形燃料電池において、アノードガス流通路壁部またはカソードガス流通路壁部の厚みと多孔質層の厚みとの合計に対する多孔質層の厚みの比率は、0.09以上0.50以下であることが好ましい。 In the solid oxide fuel cell of the present invention, the ratio of the thickness of the porous layer to the sum of the thickness of the anode gas flow passage wall or the cathode gas flow passage wall and the thickness of the porous layer is 0.09 or more and 0.00. It is preferable that it is 50 or less.
上記の比率を所定の範囲に限定することにより、セパレータにクラックが発生するのをより効果的に防止することができる。 By limiting the above ratio to a predetermined range, it is possible to more effectively prevent the separator from cracking.
さらに、本発明の固体電解質形燃料電池において、アノードガス流通路壁部(リブ)またはカソードガス流通路壁部(リブ)の厚みは、100μm以上600μm以下であることが好ましい。 Furthermore, in the solid oxide fuel cell of the present invention, the thickness of the anode gas flow passage wall (rib) or the cathode gas flow passage wall (rib) is preferably 100 μm or more and 600 μm or less.
リブの厚みが上記の範囲であれば、セパレータにクラックが発生するのをより効果的に防止することができる。 If the thickness of the rib is within the above range, it is possible to more effectively prevent the separator from cracking.
本発明の固体電解質形燃料電池において、多孔質層の積層方向に直交する断面積が、アノードガス流通路壁部またはカソードガス流通路壁部の積層方向に直交する断面積とほぼ同一であってもよく、あるいは、多孔質層の積層方向に直交する断面積が、アノード側分離層またはカソード側分離層の積層方向に直交する断面積とほぼ同一であってもよい。 In the solid oxide fuel cell of the present invention, the cross-sectional area perpendicular to the laminating direction of the porous layer is substantially the same as the cross-sectional area perpendicular to the laminating direction of the anode gas flow passage wall or the cathode gas flow passage wall. Alternatively, the cross-sectional area perpendicular to the laminating direction of the porous layer may be substantially the same as the cross-sectional area perpendicular to the laminating direction of the anode-side separation layer or the cathode-side separation layer.
本発明の固体電解質形燃料電池において、アノードガス流通路壁部(リブ)、カソードガス流通路壁部(リブ)、アノード側分離層、カソード側分離層、および、多孔質層は、同一の成分を含むことが好ましい。 In the solid oxide fuel cell of the present invention, the anode gas flow passage wall (rib), the cathode gas flow passage wall (rib), the anode-side separation layer, the cathode-side separation layer, and the porous layer have the same components. It is preferable to contain.
本発明の固体電解質形燃料電池において、アノードガス流通路壁部、カソードガス流通路壁部、アノード側分離層、および、カソード側分離層は、同一の材料から形成されていることが好ましい。 In the solid oxide fuel cell of the present invention, the anode gas flow passage wall, the cathode gas flow passage wall, the anode side separation layer, and the cathode side separation layer are preferably formed from the same material.
本発明の固体電解質形燃料電池は、複数のセルを含む電池構造部と、複数のセルの間に配置されるセル間分離部と、複数のアノードガス流通路にアノードガスを供給するアノードガス供給流路と、複数のカソードガス流通路にカソードガスを供給するカソードガス供給流路とを有するガス供給流路構造部とを備える。セル間分離部が、アノードガス流通路層と、カソードガス流通路層と、アノード側分離層と、カソード側分離層と、多孔質層とを含む。電池構造部、セル間分離部、および、ガス供給流路構造部が一体的に形成されている。 A solid oxide fuel cell according to the present invention includes a battery structure including a plurality of cells, an inter-cell separator disposed between the plurality of cells, and an anode gas supply for supplying an anode gas to the plurality of anode gas flow passages. A gas supply flow path structure having a flow path and a cathode gas supply flow path for supplying a cathode gas to the plurality of cathode gas flow paths. The inter-cell separator includes an anode gas flow passage layer, a cathode gas flow passage layer, an anode side separation layer, a cathode side separation layer, and a porous layer. A battery structure part, an inter-cell separation part, and a gas supply flow path structure part are integrally formed.
このように構成することにより、セパレータとマニホールドの二つの機能を果たす部分を連続して形成することができる。 By comprising in this way, the part which fulfill | performs the two functions of a separator and a manifold can be formed continuously.
本発明に従った固体電解質形燃料電池の製造方法は、上述の固体電解質形燃料電池の製造方法であって、炭素または有機物からなる充填物を焼成により消失させることによって多孔質層の気孔を形成する。 A method for producing a solid oxide fuel cell according to the present invention is a method for producing a solid oxide fuel cell as described above, wherein pores of a porous layer are formed by eliminating a filler made of carbon or an organic material by firing. To do.
以上のように本発明によれば、セパレータに生じる応力を緩和することができ、セパレータにクラックが発生するのを防止することができるので、発電性能の低下を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, stress generated in the separator can be relieved and cracks can be prevented from being generated in the separator, so that a decrease in power generation performance can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一つの実施の形態として固体電解質形燃料電池の単位モジュール1の概略的な構成を示す分解斜視図であり、焼成前の積層された成形体(グリーンシート)を分解して示す。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a unit module 1 of a solid oxide fuel cell as one embodiment of the present invention, in which a stacked molded body (green sheet) before firing is disassembled. Show.
図1に示すように、下から順に、セル間分離部20、セル10、および、セル間分離部20が積層されることにより、固体電解質形燃料電池の単位モジュール1が構成されている。単一のセル10を挟むように二つのセル間分離部20が配置されている。図1の単位モジュールを複数備えることによって構成される固体電解質形燃料電池では、セル間分離部20が複数のセル10の間に配置される。
As shown in FIG. 1, the unit module 1 of the solid oxide fuel cell is configured by stacking the
セル10は、アノード層としての燃料極層11、固体電解質層12、および、カソード層としての空気極層13の積層体からなる。セル10の空気極層13側に配置されるセル間分離部20は、カソード側分離層21aと、カソードガス流通路層としての空気流通路層23との積層体からなる。セル10の燃料極層11側に配置されるセル間分離部20は、アノード側分離層21bと、アノードガス流通路層としての燃料ガス流通路層22との積層体からなる。
The
セル間分離部20、セル10、および、セル間分離部20の積層体には、セル10にアノードガス(燃料ガス)とカソードガス(空気)を供給するためのガス供給流路構造部30が形成されている。ガス供給流路構造部30は、燃料極層11にアノードガス(燃料ガス)を供給するためのアノードガス供給流路としての燃料ガス供給流路31と、空気極層13にカソードガス(空気)を供給するためのカソードガス供給流路としての空気供給流路32とから構成される。
In the stacked body of the
セル10の燃料極層11が配置される箇所では、燃料ガス供給流路31が、U字形平板状の電気絶縁体110に矩形平板状の燃料極層11を嵌めることによって電気絶縁体110と燃料極層11との間に形成される隙間に相当し、一方向に延在する開口、すなわち、一つの細長い矩形状の貫通孔で形成されている。電気絶縁体110には、空気供給流路32が、一方向に間隔をあけて配置された複数の開口、すなわち、複数の円形状の貫通孔で形成されている。
In the place where the fuel electrode layer 11 of the
セル10の空気極層13が配置される箇所では、空気供給流路32が、U字形平板状の電気絶縁体130に矩形平板状の空気極層13を嵌めることによって電気絶縁体130と空気極層13との間に形成される隙間に相当し、一方向に延在する開口、すなわち、一つの細長い矩形状の貫通孔で形成されている。電気絶縁体130には、燃料ガス供給流路31が、一方向に間隔をあけて配置された複数の開口、すなわち、複数の円形状の貫通孔で形成されている。
In the place where the
固体電解質層12には、燃料ガス供給流路31と空気供給流路32のそれぞれが、一方向に間隔をあけて配置された複数の開口、すなわち、複数の円形状の貫通孔で形成されている。
In the
カソード側分離層21aとアノード側分離層21bとには、燃料ガス供給流路31と空気供給流路32のそれぞれが、一方向に間隔をあけて配置された複数の開口、すなわち、複数の円形状の貫通孔で形成されている。
In the cathode
燃料ガス流通路層22の焼成前のグリーンシートは、互い違いに並んだ複数の燃料ガス流通路形成層(アノードガス流通路形成層)2210と燃料ガス流通路壁部(アノードガス流通路壁部;リブ)222とをU字形平板状の電気絶縁体220に嵌めることによって形成されている。燃料ガス供給流路31が、電気絶縁体220と、複数の燃料ガス流通路形成層2210および燃料ガス流通路壁部222との間に形成される隙間に相当し、一方向に延在する開口、すなわち、一つの細長い矩形状の貫通孔で形成されている。燃料ガス流通路形成層2210は、焼成後において消失することによって、燃料極層11に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路31に通じ、かつ、燃料極層11に燃料ガスを流通させる燃料ガス流通路(アノードガス流通路)になる。電気絶縁体220には、空気供給流路32が、一方向に間隔をあけて配置された複数の開口、すなわち、複数の円形状の貫通孔で形成されている。
The green sheet before firing of the fuel gas
空気流通路層23の焼成前のグリーンシートは、互い違いに並んだ複数の空気流通路形成層(カソードガス流通路形成層)2310と空気流通路壁部(カソードガス流通路壁部;リブ)232とをU字形平板状の電気絶縁体230に嵌めることによって形成されている。空気供給流路32が、電気絶縁体230と、複数の空気流通路形成層2310および空気流通路壁部232との間に形成される隙間に相当し、一方向に延在する開口、すなわち、一つの細長い矩形状の貫通孔で形成されている。空気流通路形成層2310は、焼成後において消失することによって、空気極層13に空気を供給する空気供給流路32に通じ、かつ、空気極層13に空気を流通させる空気流通路(カソードガス流通路)になる。電気絶縁体230には、燃料ガス供給流路31が、一方向に間隔をあけて配置された複数の開口、すなわち、複数の円形状の貫通孔で形成されている。
The green sheet before firing of the air
以上のように構成された固体電解質形燃料電池の一つの実施形態では、図2に示すように、カソード側において、セル10とカソード側分離層21aとの間には、ほぼ同一の横断面積を有する柱状の空気流通路壁部(カソードガス流通路壁部;リブ)232と多孔質層40とが互いに接するように配置されている。空気流通路壁部232は、セル10のカソード側に配置され、すなわち、空気極層13(図1)に接するように配置されている。多孔質層40は、カソード側分離層21aに接するように配置されている。
In one embodiment of the solid oxide fuel cell configured as described above, as shown in FIG. 2, substantially the same cross-sectional area is provided between the
固体電解質形燃料電池のもう一つの実施形態では、図3に示すように、アノード側において、セル10とアノード側分離層21bとの間には、ほぼ同一の横断面積を有する柱状の燃料ガス流通路壁部(アノードガス流通路壁部;リブ)222と多孔質層40とが互いに接するように配置されている。燃料ガス流通路壁部222は、セル10のアノード側に配置され、すなわち、燃料極層11(図1)に接するように配置されている。多孔質層40は、アノード側分離層21bに接するように配置されている。
In another embodiment of the solid oxide fuel cell, as shown in FIG. 3, a columnar fuel gas flow having substantially the same cross-sectional area between the
固体電解質形燃料電池の別の実施形態では、図4に示すように、カソード側では、セル10とカソード側分離層21aとの間には、柱状の空気流通路壁部(カソードガス流通路壁部;リブ)232と、柱状の空気流通路壁部232よりも横断面積が大きく、かつ、カソード側分離層21aとほぼ同一の横断面積を有する平板状の多孔質層40とが互いに接するように配置されている。空気流通路壁部232は、セル10のカソード側に配置され、すなわち、空気極層13(図1)に接するように配置されている。平板状の多孔質層40は、カソード側分離層21aに接するように配置されている。
In another embodiment of the solid oxide fuel cell, as shown in FIG. 4, on the cathode side, a columnar air flow passage wall portion (cathode gas flow passage wall is provided between the
固体電解質形燃料電池のさらに別の実施形態では、図5に示すように、アノード側では、セル10とアノード側分離層21bとの間には、柱状の燃料ガス流通路壁部(アノードガス流通路壁部;リブ)222と、柱状の燃料ガス流通路壁部222よりも横断面積が大きく、かつ、アノード側分離層21bとほぼ同一の横断面積を有する平板状の多孔質層40とが互いに接するように配置されている。燃料ガス流通路壁部222は、セル10のアノード側に配置され、すなわち、燃料極層11(図1)に接するように配置されている。多孔質層40は、アノード側分離層21bに接するように配置されている。
In still another embodiment of the solid oxide fuel cell, as shown in FIG. 5, on the anode side, a columnar fuel gas flow passage wall (anode gas flow path) is provided between the
カソード側が図2に示されるように構成され、かつ、アノード側が図3に示されるように構成されてもよく、あるいは、カソード側が図4に示されるように構成され、かつ、アノード側が図5に示されるように構成されてもよい。カソード側のみが図2または図4に示されるように構成されてもよく、アノード側のみが図3または図5に示されるように構成されてもよい。 The cathode side may be configured as shown in FIG. 2 and the anode side may be configured as shown in FIG. 3, or the cathode side may be configured as shown in FIG. 4 and the anode side may be configured as shown in FIG. It may be configured as shown. Only the cathode side may be configured as shown in FIG. 2 or FIG. 4, and only the anode side may be configured as shown in FIG. 3 or FIG.
以上のように本発明の固体電解質形燃料電池においては、アノード側およびカソード側の少なくとも一方の側においてリブとセパレータとの間に多孔質層40が介在している。このため、焼成から冷却までの一連の収縮の挙動において、リブとセパレータとの間に介在する多孔質層40が収縮変動することにより、セルとセパレータまたはリブとの収縮率が異なることによって生じる応力を緩和することができる。その結果、セパレータに生じる応力を緩和することができ、セパレータにクラックが発生するのを防止することができる。これにより、発電性能の低下を抑制することができる。なお、固体電解質形燃料電池の積層体を一体焼成によって製造する場合、各材料の収縮率は20±5%である。
As described above, in the solid oxide fuel cell of the present invention, the
本発明の固体電解質形燃料電池において、図2〜図5に示すように、燃料ガス流通路壁部(リブ)222または空気流通路壁部(リブ)232の厚みTrと多孔質層40の厚みTpとの合計に対する多孔質層40の厚みTpの比率(Tp/(Tp+Tr))は、9%以上50%以下であることが好ましい。上記の比率を所定の範囲に限定することにより、セパレータにクラックが発生するのをより効果的に防止することができる。
In the solid oxide fuel cell of the present invention, as shown in FIGS. 2 to 5, the thickness Tr of the fuel gas flow passage wall (rib) 222 or the air flow passage wall (rib) 232 and the thickness of the
また、本発明の固体電解質形燃料電池において、多孔質層40の気孔率は、10%以上60%以下であることが好ましい。多孔質層40の気孔率を上記の範囲に限定することにより、セパレータにクラックが発生するのをより効果的に防止することができる。
In the solid oxide fuel cell of the present invention, the porosity of the
なお、多孔質層40の気孔は、多孔質層40を形成する後述の材料に炭素または有機物を混合して充填させ、その充填物を焼成により消失させることによって形成される。焼成後に得られる多孔質層40の気孔率は、材料に含まれる炭素成分または有機物成分の量を変化させることによって調整することができる。カソード側分離層21aおよびアノード側分離層21bの本体を形成する電気絶縁体210は、ガスが通過し得ない緻密体であり、多孔質体ではない。ここでいう緻密体は、気孔率が0%以上9%以下である。
In addition, the pores of the
さらに、本発明の固体電解質形燃料電池において、燃料ガス流通路壁部(リブ)222または空気流通路壁部(リブ)232の厚みTrは、100μm以上600μm以下であることが好ましい。リブの厚みTrが上記の範囲であれば、セパレータにクラックが発生するのをより効果的に防止することができる。 Furthermore, in the solid oxide fuel cell of the present invention, the thickness Tr of the fuel gas flow passage wall (rib) 222 or the air flow passage wall (rib) 232 is preferably 100 μm or more and 600 μm or less. If the rib thickness Tr is within the above range, it is possible to more effectively prevent the separator from cracking.
図1に示すように、セル10で発生した電力を取り出すために、かつ、複数のセル10を相互に電気的に接続するために導電体211、223、233が配置されている。導電体211は、アノード側分離層21bおよびカソード側分離層21aの本体を構成する電気絶縁体210内に形成された複数のビアホールに充填されている。導電体223は、燃料ガス流通路壁部(リブ)222内に形成された複数のビアホールに充填されている。導電体233は、空気流通路壁部(リブ)232内に形成された複数のビアホールに充填されている。上記の場合、燃料ガス流通路壁部(リブ)222、および、空気流通路壁部(リブ)232は、たとえば、電気絶縁性のセラミック材料から形成され、アノード側分離層21bおよびカソード側分離層21aの本体を構成する電気絶縁体210、燃料ガス流通路層22を構成する電気絶縁体220、および、空気流通路層23を構成する電気絶縁体230と同一の材料から形成されるのが好ましい。このように構成することによって、焼成によって一体的に連続して形成することができる。
As shown in FIG. 1,
なお、燃料ガス流通路壁部(リブ)222、および、空気流通路壁部(リブ)232は、機能的には導電性を有する必要があるため、導電体を充填するビアホールを形成しないで、導電性のセラミックスから形成されてもよい。 Note that the fuel gas flow passage wall (rib) 222 and the air flow passage wall (rib) 232 need to be functionally conductive, so do not form via holes that fill the conductor. You may form from electroconductive ceramics.
アノード側分離層21bおよびカソード側分離層21aの本体を構成する電気絶縁体210、燃料ガス流通路壁部(リブ)222、および、空気流通路壁部(リブ)232は、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、希土類元素がドープされたセリア、希土類元素がドープされたランタンガレート等の電解質材料; アルカリ土類金属元素がドープされたランタンクロマイト、希土類元素,ニオブまたはタンタルがドープされたチタン酸ストロンチウム、ランタンフェレート、アルミニウムで置換されたランタンフェレート等の導電性のセラミック材料; アルミナ、マグネシア、チタン酸ストロンチウム、これらの混合材料等の電気絶縁性のセラミック材料などによって形成することができる。
The
多孔質層40を形成する材料は、アノード側分離層21bおよびカソード側分離層21aの本体を構成する電気絶縁体210、燃料ガス流通路壁部(リブ)222、および、空気流通路壁部(リブ)232を形成する材料と同じであることが好ましく、その同じ材料と酸化ニッケルを含む材料であってもよい。アノード側分離層21bおよびカソード側分離層21aの本体を構成する電気絶縁体210の材料と、燃料ガス流通路壁部(リブ)222と空気流通路壁部(リブ)232を形成する材料とが異なる材料で、電気絶縁性のセラミック材料と導電性のセラミック材料との組み合わせであるとき、相互拡散により、燃料ガス流通路壁部(リブ)222、および、空気流通路壁部(リブ)232の導電性が損なわれる場合がある。希土類元素がドープされたセリアは化学的に安定であるので、多くの他の材料と組み合わせて用いることができる。
The material forming the
要約すれば、本発明の固体電解質形燃料電池において、燃料ガス流通路壁部(リブ)222、空気流通路壁部(リブ)232、アノード側分離層21b、カソード側分離層21a、および、多孔質層40は、同一の成分を含むことが好ましい。また、本発明の固体電解質形燃料電池において、燃料ガス流通路壁部(リブ)222、空気流通路壁部(リブ)232、アノード側分離層21b、および、カソード側分離層21aは、同一の材料から形成されていることが好ましい。
In summary, in the solid oxide fuel cell of the present invention, the fuel gas flow passage wall (rib) 222, the air flow passage wall (rib) 232, the anode-
また、本発明の固体電解質形燃料電池は、複数のセル10を含む電池構造部と、複数のセル10の間に配置されるセル間分離部20と、複数の燃料ガス流通路に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路31と、複数の空気流通路に空気を供給する空気供給流路32とを有するガス供給流路構造部30とを備えている。この場合、セル間分離部20は、燃料ガス流通路層22と、空気流通路層23と、多孔質層40とを含み、複数のセル10を含む電池構造部、セル間分離部20、および、ガス供給流路構造部30が一体的に形成されている。
The solid oxide fuel cell according to the present invention includes a battery structure including a plurality of
このように構成することにより、セパレータとマニホールドの二つの機能を果たす部分を一体的に連続して形成することができる。 By comprising in this way, the part which fulfill | performs the two functions of a separator and a manifold can be integrally formed continuously.
なお、電気絶縁体110、130、210、220、230は、たとえば、添加量3モル%のイットリア(Y2O3)で安定化されたジルコニア(ZrO2)(イットリア安定化ジルコニア:YSZ)、添加量12モル%のセリア(CeO2)で安定化されたジルコニア(ZrO2)(セリア安定化ジルコニア:CeSZ)等を用いて形成される。導電体211、223、233は、たとえば、銀(Ag)‐白金(Pt)合金、銀(Ag)‐パラジウム(Pd)合金等を用いて形成される。固体電解質層12は、たとえば、添加量10モル%のスカンジア(Sc2O3)と添加量1モル%のセリア(CeO2)で安定化されたジルコニア(ZrO2)(スカンジアセリア安定化ジルコニア:ScCeSZ)、添加量11モル%のスカンジア(Sc2O3)で安定化されたジルコニア(ZrO2)(スカンジア安定化ジルコニア:ScSZ)等を用いて形成される。燃料極層11は、たとえば、酸化ニッケル(NiO)と、添加量10モル%のスカンジア(Sc2O3)と添加量1モル%のセリア(CeO2)で安定化されたジルコニア(ZrO2)(スカンジアセリア安定化ジルコニア:ScCeSZ)との混合物等を用いて形成される。空気極層13は、たとえば、La0.8Sr0.2MnO3と、添加量10モル%のスカンジア(Sc2O3)と添加量1モル%のセリア(CeO2)で安定化されたジルコニア(ZrO2)(スカンジアセリア安定化ジルコニア:ScCeSZ)との混合物等を用いて形成される。The
(実施例)
以下、上述した実施形態に基づいて本発明の固体電解質形燃料電池を作製した実施例として、リブの厚みTrと多孔質層の厚みTpとの合計に対する多孔質層の厚みTpの比率(Tp/(Tp+Tr))が異なる実施例1〜15と、本発明の構造と比較するために多孔質層がない固体電解質形燃料電池を作製した比較例について説明する。(Example)
Hereinafter, as an example of producing the solid oxide fuel cell of the present invention based on the above-described embodiment, the ratio of the thickness Tp of the porous layer to the total of the thickness Tr of the rib and the thickness Tp of the porous layer (Tp / Examples 1 to 15 having different (Tp + Tr)) and comparative examples in which a solid oxide fuel cell without a porous layer was prepared for comparison with the structure of the present invention will be described.
まず、図1〜図5に示す実施形態の固体電解質形燃料電池の単位モジュールを構成する部材(A)〜(E)の材料粉末を以下のとおり準備した。 First, material powders of members (A) to (E) constituting the unit module of the solid oxide fuel cell of the embodiment shown in FIGS. 1 to 5 were prepared as follows.
(A)燃料極層11:酸化ニッケル(NiO)60重量%と、添加量10モル%のスカンジア(Sc2O3)と添加量1モル%のセリア(CeO2)で安定化されたジルコニア(ZrO2)(スカンジアセリア安定化ジルコニア:ScCeSZ)40重量%との混合物(A) Fuel electrode layer 11: zirconia stabilized with 60% by weight of nickel oxide (NiO), scandia (Sc 2 O 3 ) with an addition amount of 10 mol% and ceria (CeO 2 ) with an addition amount of 1 mol% ( ZrO 2 ) (scandiaceria stabilized zirconia: ScCeSZ) with 40% by weight
(B)固体電解質層12:添加量10モル%のスカンジア(Sc2O3)と添加量1モル%のセリア(CeO2)で安定化されたジルコニア(ZrO2)(スカンジアセリア安定化ジルコニア:ScCeSZ)(B) Solid electrolyte layer 12: zirconia (ZrO 2 ) (scandia ceria stabilized zirconia stabilized with 10 mol% scandia (Sc 2 O 3 ) and 1 mol% ceria (CeO 2 ) added: ScCeSZ)
(C)空気極層13:La0.8Sr0.2MnO360重量%と、添加量10モル%のスカンジア(Sc2O3)と添加量1モル%のセリア(CeO2)で安定化されたジルコニア(ZrO2)(スカンジアセリア安定化ジルコニア:ScCeSZ)40重量%との混合物(C) The air electrode layer 13: Stable in La 0.8 Sr 0.2 MnO 3 60 wt% and the
(D)電気絶縁体110、電気絶縁体130、セパレータ21の電気絶縁体210、燃料ガス流通路層22の電気絶縁体220と燃料ガス流通路壁部(リブ)222、および、空気流通路層23の電気絶縁体230と空気流通路壁部(リブ)232:添加量3モル%のイットリア(Y2O3)で安定化されたジルコニア(ZrO2)(イットリア安定化ジルコニア:3YSZ)(D) The
(E)多孔質層40:添加量3モル%のイットリア(Y2O3)で安定化されたジルコニア(ZrO2)(イットリア安定化ジルコニア:3YSZ)、または、酸化ニッケル(NiO)70重量%と、添加量10モル%のスカンジア(Sc2O3)と添加量1モル%のセリア(CeO2)で安定化されたジルコニア(ZrO2)(スカンジアセリア安定化ジルコニア:ScCeSZ)30重量%との混合物(NiO−ScCeSZ)(E) Porous layer 40: zirconia (ZrO 2 ) (yttria-stabilized zirconia: 3YSZ) stabilized with yttria (Y 2 O 3 ) added in an amount of 3 mol%, or nickel oxide (NiO) 70 wt% Zirconia (ZrO 2 ) (scandiaceria stabilized zirconia: ScCeSZ) stabilized with 10 mol% scandia (Sc 2 O 3 ) and 1 mol% ceria (CeO 2 ) Mixture (NiO-ScCeSZ)
まず、図1に示すように、部材(D)を以下のように作製した。 First, as shown in FIG. 1, the member (D) was produced as follows.
カソード側分離層21aとアノード側分離層21bの電気絶縁体210、燃料ガス流通路層22の電気絶縁体220と燃料ガス流通路壁部(リブ)222、および、空気流通路層23の電気絶縁体230と空気流通路壁部(リブ)232については、上記の材料粉末と、ポリビニルブチラール系バインダーと、有機溶媒としてのエタノールとトルエンとの混合物(重量比率で混合比が1:4)とを混合した後、各部材のグリーンシートを作製した。
カソード側分離層21aとアノード側分離層21bの電気絶縁体210、燃料ガス流通路層22の燃料ガス流通路壁部(リブ)222、および、空気流通路層23の空気流通路壁部(リブ)232のグリーンシートでは、図1に示すように、電気絶縁体に複数の導電体211、223、233を形成するための貫通孔を形成した。これらの貫通孔に70重量%の銀と30重量%のパラジウムとからなるペーストを充填することにより、導電体211、223、233を形成するための導電性ペースト充填層を作製した。
また、図1に示すように、カソード側分離層21aとアノード側分離層21bの電気絶縁体210、燃料ガス流通路層22の電気絶縁体220、および、空気流通路層23の電気絶縁体230には、燃料ガス供給流路31と空気供給流路32を形成するために、円形の貫通孔を形成した。円形の貫通孔は、直径が4.5mmで12mmの間隔で均等に5個配置した。
Further, as shown in FIG. 1, the
燃料ガス流通路層22のグリーンシートでは、図1に示すように、燃料ガス供給流路31を形成するための矩形の貫通孔に接続するように、ポリエチレンテレフタレート(PET)からなる燃料ガス流通路形成層2210を形成した。この燃料ガス流通路形成層2210は、焼成後において消失することにより、燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路31に通じ、かつ、燃料極層11に燃料ガスを流通させる燃料ガス流通路になる。なお、図1では3つの燃料ガス流通路が形成されるようになっているが、実際には幅が0.8mmで長さが61.5mmの燃料ガス流通路221を0.8mmの間隔(リブ)で多数配置した。なお、上記の矩形の貫通孔は、幅が4.5mmで長さが61.5mmであった。
In the green sheet of the fuel gas
空気流通路層23のグリーンシートでは、図1に示すように、空気供給流路32を形成するための矩形の貫通孔に接続するように、ポリエチレンテレフタレート(PET)からなる空気流通路形成層2310を形成した。この空気流通路形成層2310は、焼成後において消失することにより、空気を供給する空気供給流路32に通じ、かつ、空気極層13に空気を流通させる空気流通路になる。なお、図1では3つの空気流通路が形成されるようになっているが、実際には幅が0.8mmで長さが61.5mmの空気流通路231を0.8mmの間隔(リブ)で多数配置した。なお、上記の矩形の貫通孔は、幅が4.5mmで長さが61.5mmであった。
In the green sheet of the air
次に、電気絶縁体130については、電気絶縁材料粉末と、ポリビニルブチラール系バインダーと、有機溶媒としてのエタノールとトルエンとの混合物(重量比率で混合比が1:4)とを混合した後、ドクターブレード法により電気絶縁体130のグリーンシートを作製した。
Next, with respect to the
電気絶縁体130のグリーンシートでは、空気供給流路32を形成するために幅が4.5mmで長さが61.5mmの矩形の隙間を存在させて空気極層13のグリーンシートを嵌め合わせすることができるように、図1に示すように、ほぼU字形状のシートを作製した。また、図1に示すように電気絶縁体130に燃料ガス供給流路31を形成するために上記と同様の大きさの円形の貫通孔を電気絶縁体130のグリーンシートに形成した。
In the green sheet of the
そして、電気絶縁体110については、電気絶縁材料粉末と、ポリビニルブチラール系バインダーと、有機溶媒としてのエタノールとトルエンとの混合物(重量比率で混合比が1:4)とを混合した後、ドクターブレード法により電気絶縁体110のグリーンシートを作製した。
And about the
電気絶縁体110のグリーンシートでは、燃料ガス供給流路31を形成するために幅が4.5mmで長さが61.5mmの矩形の隙間を存在させて燃料極層11のグリーンシートを嵌め合わせすることができるように、図1に示すように、ほぼU字形状のシートを作製した。また、図1に示すように電気絶縁体110に空気供給流路32を形成するために上記と同様の大きさの円形の貫通孔を電気絶縁体110のグリーンシートに形成した。
In the green sheet of the
次に、図1に示す空気極層13、燃料極層11、および、固体電解質層12のグリーンシートを以下のようにして作製した。
Next, green sheets of the
燃料極層11と空気極層13のそれぞれの材料粉末と、ポリビニルブチラール系バインダーと、有機溶媒としてのエタノールとトルエンとの混合物(重量比率で混合比が1:4)とを混合した後、ドクターブレード法により、燃料極層11と空気極層13のグリーンシートを作製した。
After mixing each material powder of the fuel electrode layer 11 and the
固体電解質層12の材料粉末と、ポリビニルブチラール系バインダーと、有機溶媒としてのエタノールとトルエンとの混合物(重量比率で混合比が1:4)とを混合した後、ドクターブレード法により固体電解質層12のグリーンシートを作製した。固体電解質層12のグリーンシートには、図1に示すように、燃料ガス供給流路31と空気供給流路32を形成するための上記と同様の大きさの円形の貫通孔を形成した。
After mixing the material powder of the
さらに、図2〜図5に示す柱状または平板状の多孔質層40のグリーンシートについては、上記の材料粉末と、ポリビニルブチラール系バインダーと、有機溶媒としてのエタノールとトルエンとの混合物(重量比率で混合比が1:4)とを混合した後、柱状または平板状のグリーンシートを作製した。なお、上記のグリーンシートの材料に含まれる炭素成分または有機物成分の量を変化させることによって、焼成後に得られる多孔質層40の気孔率を調整した。
Furthermore, for the green sheet of the columnar or flat
以上のようにして作製されたアノード側分離層21b、燃料ガス流通路層22、支持層40、燃料極層11が嵌め合わせられた電気絶縁体110、固体電解質層12、空気極層13が嵌め合わせられた電気絶縁体130、空気流通路層23、および、カソード側分離層21aのグリーンシートを図1に示すように下から順に積層した。
The anode-
以下の表1に示すように、実施例1、2、5、8、10では、図4に示すように、カソード側分離層21aと空気流通路層23(空気流通路壁部(リブ)232)との間に平板状の多孔質層40を配置した。実施例3、4、6、7、9では、図2に示すように、カソード側分離層21aと空気流通路層23(空気流通路壁部(リブ)232)との間に柱状の多孔質層40を配置した。実施例10、13〜15では、図5に示すように、アノード側分離層21bと燃料ガス流通路層22(燃料ガス流通路壁部(リブ)222)との間に平板状の多孔質層40を配置した。実施例11・BR>A12では、図3に示すように、アノード側分離層21bと燃料ガス流通路層22(燃料ガス流通路壁部(リブ)222)との間に柱状の多孔質層40を配置した。
As shown in Table 1 below, in Examples 1, 2, 5, 8, and 10, as shown in FIG. 4, the cathode-
以下の表1に示すように、カソード側分離層21aと空気流通路層23(空気流通路壁部(リブ)232)との間に多孔質層40を配置する実施例1〜10では、多孔質層40の材料として3YSZを用いた。アノード側分離層21bと燃料ガス流通路層22(燃料ガス流通路壁部(リブ)222)との間に多孔質層40を配置する実施例10〜15では、多孔質層40の材料としてNiO−ScCeSZを用いた。
As shown in Table 1 below, in Examples 1 to 10 in which the
このようにして、カソード側分離層21a(焼成後の厚み:300μm)/空気流通路層23/空気極層13(焼成後の厚み:80μm)/固体電解質層12(焼成後の厚み:40μm)/燃料極層11(焼成後の厚み:80μm)/燃料ガス流通路層22/アノード側分離層21b(焼成後の厚み:300μm)からなる固体電解質形燃料電池の単位モジュール1を構成した。
In this way, cathode
なお、焼成後における、多孔質層40の厚みTp、多孔質層40を配置する箇所の空気流通路層23または燃料ガス流通路層22(リブ)の厚みTr、多孔質層40の気孔率、および、リブの厚みTrと多孔質層40の厚みTpとの合計に対する多孔質層の厚みTpの比率(Tp/(Tp+Tr))を以下の表1に示す。なお、多孔質層を配置しない箇所では、空気流通路層23(空気流通路壁部(リブ)232)または燃料ガス流通路層22(燃料ガス流通路壁部(リブ)222)の厚みは500μmとした。
Note that, after firing, the thickness Tp of the
次に、固体電解質形燃料電池の単位モジュール1を1000kgf/cm2の圧力、80℃の温度にて2分間、冷間静水圧成形することにより圧着した。この圧着体を温度400〜500℃の範囲内で脱脂処理を施した後、温度1000℃〜1300℃の範囲内で2時間保持することにより、焼成した。このようにして実施例1〜15と比較例の固体電解質形燃料電池の試料(積層体において燃料極層11、固体電解質層12、および、空気極層13が重複する平面領域の面積(発電面積):65mm×65mm)を作製した。Next, the unit module 1 of the solid oxide fuel cell was crimped by cold isostatic pressing at a pressure of 1000 kgf / cm 2 and a temperature of 80 ° C. for 2 minutes. The pressure-bonded body was degreased at a temperature in the range of 400 to 500 ° C, and then fired by holding it at a temperature in the range of 1000 to 1300 ° C for 2 hours. Thus, the solid electrolyte fuel cell samples of Examples 1 to 15 and the comparative example (the area of the planar region in which the fuel electrode layer 11, the
(評価)
得られた実施例1〜15と比較例の各試料の燃料電池においてセパレータのガスリーク試験を行った。ガスリーク試験は、燃料電池に50kPaの圧力で窒素ガスを導入し、燃料電池のガス出口を封止した状態で内部圧力を測定することによって行った。ガスのリークが生じていなければ、内部圧力は50kPaを維持し、ガスのリークが生じていれば、内部圧力は50kPaより低下する。その測定結果を以下の表1に示す。(Evaluation)
A separator gas leak test was performed on the obtained fuel cells of Examples 1 to 15 and Comparative Examples. The gas leak test was performed by introducing nitrogen gas into the fuel cell at a pressure of 50 kPa and measuring the internal pressure with the gas outlet of the fuel cell sealed. If no gas leak occurs, the internal pressure is maintained at 50 kPa, and if a gas leak occurs, the internal pressure drops below 50 kPa. The measurement results are shown in Table 1 below.
以上の結果から、実施例1〜15では内部圧力は50kPaを維持することができ、比較例では内部圧力が低下したことがわかる。比較例の燃料電池では、多孔質層がないのでセパレータにクラックが生じたため、内部圧力が低下したものと考えられる。 From the above results, it can be seen that the internal pressure could be maintained at 50 kPa in Examples 1 to 15 and the internal pressure was reduced in the comparative example. In the fuel cell of the comparative example, since there was no porous layer, a crack was generated in the separator, and it is considered that the internal pressure was reduced.
今回開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は以上の実施の形態と実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものであることが意図される。 It should be considered that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments and examples but by the scope of claims, and is intended to include all modifications and variations within the meaning and scope equivalent to the scope of claims. .
1:固体電解質形燃料電池の単位モジュール
10:セル
11:燃料極層
12:固体電解質層
13:空気極層
20:セル間分離部
21a:カソード側分離層
21b:アノード側分離層
22:燃料ガス流通路層
23:空気流通路層
30:ガス供給流路構造部
31:燃料ガス供給流路
32:空気供給流路
40:多孔質層
211,223,233:導電体
222:燃料ガス流通路壁部(リブ)
232:空気流通路壁部(リブ)
Tp:多孔質層の厚み
Tr:リブの厚み
1:
232: Air flow passage wall (rib)
Tp: thickness of porous layer Tr: thickness of rib
Claims (9)
前記セルのアノード層の外側に積層され、前記アノード層にアノードガスを供給する複数のアノードガス流通路の各々を互いに分離するように間隔をあけて形成される複数のアノードガス流通路壁部を有するアノードガス流通路層と、
前記セルのカソード層の外側に積層され、前記カソード層にカソードガスを供給する複数のカソードガス流通路の各々を互いに分離するように間隔をあけて形成される複数のカソードガス流通路壁部を有するカソードガス流通路層と、
前記アノードガス流通路層の外側に積層されたアノード側分離層と、
前記カソードガス流通路層の外側に積層されたカソード側分離層と、
前記複数のアノードガス流通路壁部と前記アノード側分離層との間、および、前記複数のカソードガス流通路壁部と前記カソード側分離層との間の少なくとも一方に配置された多孔質層と、
を備え、前記多孔質層の気孔率が、10%以上60%以下である、固体電解質形燃料電池。 A cell comprising a laminate of an anode layer, a solid electrolyte layer and a cathode layer;
A plurality of anode gas flow passage walls formed on the outside of the anode layer of the cell and spaced apart from each other to separate each of the plurality of anode gas flow passages supplying the anode gas to the anode layer; An anode gas flow passage layer having;
A plurality of cathode gas flow passage walls formed on the outside of the cathode layer of the cell and spaced apart from each other to separate each of the plurality of cathode gas flow passages for supplying cathode gas to the cathode layer. A cathode gas flow passage layer having;
An anode-side separation layer laminated outside the anode gas flow passage layer;
A cathode-side separation layer laminated outside the cathode gas flow passage layer;
A porous layer disposed between at least one of the plurality of anode gas flow passage walls and the anode-side separation layer and between the plurality of cathode gas flow passage walls and the cathode-side separation layer; ,
Wherein the porous layer porosity of, Ru der 60% or less than 10%, the solid electrolyte fuel cell.
前記複数のセルの間に配置されるセル間分離部と、
前記複数のアノードガス流通路にアノードガスを供給するアノードガス供給流路と、前記複数のカソードガス流通路にカソードガスを供給するカソードガス供給流路とを有するガス供給流路構造部とを備え、
前記セル間分離部が、前記アノードガス流通路層と、前記カソードガス流通路層と、前記アノード側分離層と、前記カソード側分離層と、前記多孔質層とを含み、
前記電池構造部、前記セル間分離部、および、前記ガス供給流路構造部が一体的に形成されている、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の固体電解質形燃料電池。 A battery structure including a plurality of the cells;
An inter-cell separator disposed between the plurality of cells;
A gas supply flow path structure having an anode gas supply flow path for supplying an anode gas to the plurality of anode gas flow paths, and a cathode gas supply flow path for supplying a cathode gas to the plurality of cathode gas flow paths. ,
The inter-cell separator includes the anode gas flow passage layer, the cathode gas flow passage layer, the anode side separation layer, the cathode side separation layer, and the porous layer,
The solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 7 , wherein the battery structure part, the inter-cell separation part, and the gas supply flow path structure part are integrally formed. .
炭素または有機物からなる充填物を焼成により消失させることによって前記多孔質層の気孔を形成する、固体電解質形燃料電池の製造方法。 A method for producing a solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 8 , comprising:
A method for producing a solid oxide fuel cell, wherein pores of the porous layer are formed by eliminating a filler made of carbon or an organic substance by firing.
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