JP6301231B2 - 燃料電池セルスタックおよびその製造方法、燃料電池モジュール、ならびに高温水蒸気電解セルスタックおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
またセルスタック101は、インターコネクタと空気極との間に直接挟まれているインターコネクタ接合膜108を有する。
まず、基体管の材料に水を加えて混練する。混練物を押し出し成型などで円筒状に成形して乾燥させたものをプレ基体管とする。
材料組成等が異なる様々なインターコネクタ接合膜をそれぞれ備えた燃料電池セルスタックを上記実施形態に従って作製し、その性能(発電性能、耐久性、耐熱サイクル性)を評価した。
まず、カルシア安定化ジルコニア(CSZ)を主原料とした基体管原料に、メチルセルロースとポリエチレンオキサイドとグリセリンとを添加し、水を加えながら加圧ニーダで坏土状に混練した。この混練物をオーガー式押出機で3mm厚さの円筒状に成形し、乾燥させてプレ基体管とした。
燃料電池セルスタックにシール部品を装着し、燃料電池セルスタックの内側に燃料(60%H2−40%N2)を流し、燃料電池セルスタックを900℃に保持して性能(発電性能、耐久性、耐熱サイクル性)を評価した。
103 基体管
105 燃料電池セル
107 インターコネクタ
108 インターコネクタ接合膜
109 燃料極
111 固体電解質
113 空気極
115 リード膜
201 燃料電池モジュール(SOFCモジュール)
203 SOFCカートリッジ
205 圧力容器
207 燃料ガス供給管
207a 燃料ガス供給枝管
209 燃料ガス排出管
209a,209b 燃料ガス排出枝管
215 発電室
217 燃料ガス供給室
219 燃料ガス排出室
221 酸化性ガス供給室
223 酸化性ガス排出室
225a 上部管板
225b 下部管板
227a 上部断熱体
227b 下部断熱体
229a 上部ケーシング
229b 下部ケーシング
231a 燃料ガス供給孔
231b 燃料ガス排出孔
233a 酸化性ガス供給孔
233b 酸化性ガス排出孔
235a 酸化性ガス供給隙間
235b 酸化性ガス排出隙間
Claims (7)
- 燃料極と固体電解質と空気極とが順に積層された複数の燃料電池セルと、
隣り合う前記燃料電池セルを電気的に接続するインターコネクタと、
前記空気極と前記インターコネクタとの間に直接挟まれているインターコネクタ接合膜と、
を備え、
前記インターコネクタ接合膜は、(La1−x−ySrxCay)zMnO3−AppmSiO2−DppmMgO(但し、0<x≦0.4,0<y≦0.4,0.1≦x+y≦0.5,0.95≦z<1,A:10以上300以下,D:10以上400以下)の組成式で表される材料が焼成されてなり、
前記インターコネクタ接合膜の1200℃で2時間焼成したときの収縮率が8%以上25%以下であり、
前記インターコネクタ接合膜の膜厚が3μm以上20μm以下である燃料電池セルスタック。 - 前記インターコネクタ接合膜は、(La1−x−ySrxCay)zMnO3−AppmSiO2−DppmMgO(但し、0<x≦0.4,0<y≦0.4,0.1≦x+y≦0.5,0.95≦z<1,A:100〜300,D:100〜400)の組成式で表される材料が焼成されてなる請求項1に記載の燃料電池セルスタック。
- 請求項1または請求項2に記載の燃料電池セルスタックを備えた燃料電池モジュール。
- 燃料極と固体電解質と空気極とが順に積層された複数の燃料電池セルと、隣り合う前記燃料電池セルを電気的に接続するインターコネクタと、を備えている燃料電池セルスタックの製造方法であって、
焼成した前記インターコネクタの上に、(La1−x−ySrxCay)zMnO3−AppmSiO2−DppmMgO(但し、0<x≦0.4,0<y≦0.4,0.1≦x+y≦0.5,0.95≦z<1,A:10〜300,D:10〜400)の組成式で表される材料を成膜してプレインターコネクタ接合膜とし、
前記プレインターコネクタ接合膜の上に前記空気極の材料を成膜してプレ空気極とし、
前記プレインターコネクタ接合膜および前記プレ空気極を一緒に焼成してインターコネクタ接合膜および前記空気極とし、
前記プレインターコネクタ接合膜を1200℃で2時間焼成したときの収縮率を8%以上25%以下とし、
前記インターコネクタ接合膜の膜厚を3μm以上20μm以下にする燃料電池セルスタックの製造方法。 - (La1−x−ySrxCay)zMnO3−AppmSiO2−DppmMgO(但し、0<x≦0.4,0<y≦0.4,0.1≦x+y≦0.5,0.95≦z<1,A:100〜300,D:100〜400)の組成式で表される材料を成膜して前記プレインターコネクタ接合膜とする請求項4に記載の燃料電池セルスタックの製造方法。
- 水素極と固体電解質と酸素極とが順に積層された複数の電解セルと、
隣り合う前記電解セルを電気的に接続するインターコネクタと、
前記酸素極と前記インターコネクタとの間に直接挟まれているインターコネクタ接合膜と、
を備え、
前記インターコネクタ接合膜は、(La1−x−ySrxCay)zMnO3−AppmSiO2−DppmMgO(但し、0<x≦0.4,0<y≦0.4,0.1≦x+y≦0.5,0.95≦z<1,A:10〜300,D:10〜400)の組成式で表される材料が焼成されてなり、
前記インターコネクタ接合膜の1200℃で2時間焼成したときの収縮率が8%以上25%以下であり、
前記インターコネクタ接合膜の膜厚が3μm以上20μm以下である高温水蒸気電解セルスタック。 - 水素極と固体電解質と酸素極とが順に積層された複数の電解セルと、隣り合う前記電解セルを電気的に接続するインターコネクタと、を備えている高温水蒸気電解セルスタックの製造方法であって、
焼成した前記インターコネクタの上に、(La1−x−ySrxCay)zMnO3−AppmSiO2−DppmMgO(但し、0<x≦0.4,0<y≦0.4,0.1≦x+y≦0.5,0.95≦z<1,A:10〜300,D:10〜400)の組成式で表される材料を成膜してプレインターコネクタ接合膜とし、
前記プレインターコネクタ接合膜の上に前記酸素極の材料を成膜してプレ空気極とし、
前記プレインターコネクタ接合膜および前記プレ空気極を一緒に焼成してインターコネクタ接合膜および前記酸素極とし、
前記プレインターコネクタ接合膜を1200℃で2時間焼成したときの収縮率を8%以上25%以下とし、
前記インターコネクタ接合膜の膜厚を3μm以上20μm以下にする高温水蒸気電解セルスタックの製造方法。
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