JP6429848B2 - 電気化学セル - Google Patents
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Description
図1は、セルスタック装置100の斜視図である。セルスタック装置100は、複数の燃料電池セル1及びマニホールド2を備える。
図2は、燃料電池セル1の斜視図である。燃料電池セル1は、いわゆる横縞型の固体酸化物型燃料電池セル(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)である。燃料電池セル1は、セル本体3aとコーティング膜3bとを備える。セル本体3aは、多孔支持基板10、6つの発電部20、表裏接続部30及び緻密シール膜40を備える。
多孔支持基板10は、長手方向に延びる扁平な平板状に形成される。多孔支持基板10は、第1主面S1、第2主面S2、第1側面S3及び第2側面S4を有する。第1主面S1と第2主面S2は、それぞれ長手方向と短手方向に広がる板面である。短手方向は、長手方向に垂直な方向である。第1主面S1は、第2主面S2の反対側に設けられる。第1側面S3と第2側面S4のそれぞれは、第1主面S1と第2主面S2に連なる。第1側面S3は、第2側面S4の反対側に設けられる。本実施形態において、第1側面S3と第2側面S4のそれぞれは、湾曲面状に形成されているが、これに限られるものではない。
多孔支持基板10の第1主面S1には3つの発電部20が長手方向に並べられ、第2主面S2にも3つの発電部20が長手方向に並べられている。発電部20の個数は適宜変更することができる。
表裏接続部30は、図1及び図2に示すように、多孔支持基板10の一端部に設けられる。表裏接続部30は、多孔支持基板10の一端部に巻回されている。
緻密シール膜40は、多孔支持基板10の外表面を覆う。本実施形態において、緻密シール膜40は、各発電部20の固体電解質層5と一体的に形成されている。緻密シール膜40は、ガスバリア層として機能する。
図3に示すように、コーティング膜3bは、燃料電池セル1の先端部1aに配置される。コーティング膜3bは、セル本体3aのガス流出側端部(「一端部」の一例)を覆う。セル本体3aのガス流出側端部では、燃料電池セルの作動開始時、ガス流路10aの排出口から排出される余剰燃料ガスが空気と反応して着火する。そのため、コーティング膜3bには、作動開始時に熱衝撃がかかる。
次に、燃料電池セル1の製造方法の一例について説明する。
本実施形態に係る燃料電池セル1は、セル本体3aとコーティング膜3bとを備える。コーティング膜3bは、長手方向におけるセル本体3aのガス流出側端部(「一端部」の一例)の少なくとも一部を覆う。コーティング膜3bは、NiOを含有する結晶化ガラスによって構成される。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
(サンプルNo.1)
まず、MgO粉末とMgAl2O4粉末の複合材料にバインダーとしてセルロースを添加したスラリーを用いた押出成形法によって、6本のガス流路を有する多孔支持基板の成形体(5mm×40mm×150mm)を形成した。
サンプルNo.2〜9では、以下のようにコーティング膜を形成した以外は、サンプルNo.1と同じ工程にて燃料電池セルを作製した。
まず、NiO粉末とSiO2−B2O3系の結晶化ガラス粉末とテルピネオールとを含む溶液に、多孔支持基板のうちガス流出側の端部を浸漬することによって、多孔支持基板の表面上にコーティング膜の成形体を形成した。この際、NiO粉末の添加量を調整することによって、表1に示すように、コーティング膜における平均Ni濃度を変更した。
室温の大気雰囲気下において、各サンプルの各ガス流路に所定量の都市ガス13Aを供給し、燃料電池セルのガス流出側に配置した点火ロッドで火花放電させることによって、各ガス流路から放出される余剰燃料ガスに着火した。
各サンプルのコーティング膜に副成分として含まれるNiOの平均濃度を測定した。具体的には、コーティング膜の厚み方向の断面上において、コーティング膜を厚み方向に4等分する3箇所(多孔支持基板に近い順に、「A点」、「B点」、「C点」とする。)で測定されたNiOの濃度を算術平均することによって、NiOの平均濃度を算出した。NiOの濃度測定には、オックスフォード・インストゥルメンツ社製X−ACTを用いた。
1a 基端部
1b 先端部
2 マニホールド
3a セル本体
3b コーティング膜
31 第1部分
32 第2部分
33 第3部分
Claims (2)
- 長手方向に延びるガス流路が内部に形成されたセル本体と、
前記長手方向における前記セル本体のガス流出側端部の少なくとも一部を覆うコーティング膜と、
を備え、
前記コーティング膜は、平均濃度が0.1mol%以上60mol%以下であり、かつ、セル本体に近づくほど濃度が高いNiOを含有する結晶化ガラスによって構成される、
電気化学セル。 - 前記コーティング膜は、前記長手方向における前記セル本体の端面の少なくとも一部を覆う第1部分と、前記ガス流路の内面の少なくとも一部を覆う第2部分とを含む、
請求項1に記載の電気化学セル。
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