JP6462487B2 - セル、セルスタック装置、モジュール、およびモジュール収容装置 - Google Patents
セル、セルスタック装置、モジュール、およびモジュール収容装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6462487B2 JP6462487B2 JP2015107618A JP2015107618A JP6462487B2 JP 6462487 B2 JP6462487 B2 JP 6462487B2 JP 2015107618 A JP2015107618 A JP 2015107618A JP 2015107618 A JP2015107618 A JP 2015107618A JP 6462487 B2 JP6462487 B2 JP 6462487B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particles
- cell
- air electrode
- particle size
- electrolyte layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
図1は、本実施形態のセルの一例を示すものであり、(a)はその横断面図、(b)は(a)のインターコネクタ層側から見た側面図である。なお、両図面において、セル1の各構成の一部を拡大して示している。
スを流し、且つ支持体2内のガス流路3に燃料ガス(水素含有ガス)を流して、燃料極8に燃料ガスを供給し、燃料極8を所定の作動温度まで加熱する。そして、かかる発電によって生成した電流は、インターコネクタ層11にて集電される。
支持体2は、燃料ガスを燃料極8まで透過するためにガス透過性であること、およびインターコネクタ層11に接続されて集電されるために導電性であることが要求される。したがって、支持体2としては、導電性セラミックスやサーメット等を用いることができる。その導電率は300S/cm以上、特に440S/cm以上であるのが好ましく、ガス透過性を備えるために開気孔率は30%以上、特に35〜50%であることが好適である。
たはNiOとからなる材料が挙げられる。本実施態様では、燃料極8中の希土類酸化物が固溶したZrO2または他の希土類酸化物が固溶しているCeO2の含有量は35〜65体積%の範囲で、NiあるいはNiOの含有量は65〜35体積%である。さらに、この燃料極8の開気孔率は例えば15%以上、特に20〜40%の範囲にあり、その厚みは1〜30μmである。
以下において、空気極の微構造について説明する。
空気極10の微構造は、SEM画像を使って観察を行う。SEM画像を得るために使用する装置は、例えば、インレンズ二次電子検出器を用いたFE−SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope:電界放射型走査型電子顕微鏡)である。このFE−SE
Mを使用して、例えば、倍率3000倍に拡大された空気極10の厚み方向における任意の断面(以下、単に任意の断面と略す。)を観察する。
以上のようにして得られたSEM画像において、画像解析ソフトを用いて、第2粒子の粒径を測定する。具体的には、まずSEM画像内に測定線を引き、その線上の輝度を測定してプロファイルをプロットする。このラインプロファイルのグラフの例を図2に示す。
ある場合、である。
出力密度の低下を抑制させることができる。
図3は、他の実施形態のセルの構造を示す横断面図である。
以上説明した本実施形態のセル1の作製方法の一例について説明する。ただし、以下に述べる材料、粒径、温度、及び塗布方法等の各種条件は、適宜変更することができる。以下、「成形体」とは、焼成前の状態を指すものとする。
ーを調製し、インターコネクタ層用シートを作製し、電解質層成形体の両端部上に、インターコネクタ層用シートの両端部が積層されるように、密着層成形体上面にインターコネクタ層用シートを積層し、積層成形体を作製することもできる。
図4は、上述したセルの複数個を、導電部材13を介して電気的に直列に接続して構成されたセルスタック装置の一例を示したものであり、(a)はセルスタック装置18を概略的に示す側面図、(b)は(a)のセルスタック装置18の破線部についての横断面図であり、(a)で示した破線で囲った部分を抜粋して示している。なお、(b)において(a)で示した破線で囲った部分に対応する部分を明確とするために矢印にて示しており、(b)で示すセル1においては、上述した中間層12等の一部の部材を省略して示している。
図5は、セルスタック装置18を収納容器内に収納してなるモジュールの一例である燃料電池モジュール30の一例を示す外観斜視図であり、直方体状の収納容器31の内部に、図4に示したセルスタック装置18を収納する前の状態を示している。すなわち収納容器31の一部(前後面)を取り外し、内部に収納されているセルスタック装置18および改質器32を後方に取り出した状態で示している。図4に示した燃料電池モジュール30においては、セルスタック装置18を、収納容器31内にスライドして収納することが可能である。
図6は、外装ケース内に図5で示した燃料電池モジュール30と、燃料電池モジュール30を動作させるための補機とを収納してなるモジュール収容装置の一例である燃料電池装置の一例を示す斜視図である。なお、図6においては一部構成を省略して示している。
燃料電池モジュール30をモジュール収納室44に収納して構成されることにより、出力密度の低下を抑制した燃料電池装置40とすることができる。
先ず、平均粒径0.5μmのNiO粉末と、平均粒径0.9μmのY2O3粉末を混合し、有機バインダーと溶媒にて作製した坏土を押出成形法にて成形し、乾燥、脱脂して支持体成形体を作製した。支持体成形体は、焼成−還元後における体積比率が、NiOが48体積%、Y2O3が52体積%であった。
した。続いて、上記のように成形体を積層した積層成形体を1000℃にて3時間仮焼処理した。
上記のように作製した後の試料No.1〜13について、空気極の厚み方向における断面を観察した。
まず、発電初期におけるセルの出力密度(0.3A/cm2、750℃)を測定し、その後、1000℃で1000時間の加速試験を行って、発電初期の出力密度に対する1000時間作動させた後のセルの出力密度の低下率を測定した。これを表中では、出力密度低下率と記載し、その結果を表1に示した。
得られたセルを用いてその耐久性を評価した。本試験では、前述した加速試験を行った後のセルの空気極の断面SEM写真上において、空気極の内部にクラックが発生しているか否かを調べた。断面SEM写真は、上述と同様の方法で撮った。クラックの定義は、LSCF粒子が凝集した塊の内部にできたものであり、LSCF粒子間の気孔とは区別されるものであって、かつ、その長さが5μmに達したものをいう。クラックの有無の結果を表1に示した。
表1から明らかなように、試料No.10〜13では、出力密度低下率が大きかった。これは、空気極の厚み方向における任意の断面において、粒径0.5μm以下の微粒子と、
粒径1μm以上の粗粒子の双方が揃って観察されなかったからである。
試料No.2〜13では、試料No.1と比較して、空気極の内部でクラックが発生することを抑制することができた。これは、粗粒子の比率が40%以下であり、微粒子の比率が55%以上となり、空気極の緻密性が向上し、空気極の強度が向上したからである。
2:導電性支持体(支持体)
3:ガス流路
8:燃料極
9:固体電解質層
10:空気極
11:インターコネクタ層
12:中間層
Claims (7)
- 固体電解質層と、
該固体電解質層の一方主面に設けられた燃料極と、
前記固体電解質層の他方主面に設けられており、LaとSrとを含有するペロブスカイト型複合酸化物の第1粒子と、CeO 2 、またはCe以外の他の希土類元素を含有するCeO 2 である第2粒子とを含む空気極と、を有しており、
該空気極は、厚み方向における任意の断面において、前記第2粒子が、粒径0.5μm以下の微粒子と、粒径1μm以上の粗粒子とを有し、
前記空気極の前記断面において、
前記第2粒子は前記微粒子の個数が55〜95%であり、前記粗粒子の個数が3〜40%であり、
前記粗粒子の平均粒径は前記第1粒子の平均粒径の1.1倍以下である
ことを特徴とするセル。 - 前記空気極の前記断面において、
前記粗粒子の平均粒径は、前記第1粒子の平均粒径より小さい
ことを特徴とする請求項1に記載のセル。 - 前記粗粒子の平均粒径は、前記第1粒子の平均粒径の0.2〜0.5倍である
ことを特徴とする請求項2に記載のセル。 - 前記固体電解質層と前記空気極との間に、Ceを含有する中間層をさらに有していることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちいずれかに記載のセル。
- 請求項1乃至請求項4のうちいずれかに記載のセルを複数個配列してなるセルスタックを備えることを特徴とするセルスタック装置。
- 収納容器内に、請求項5に記載のセルスタック装置が収納されていることを特徴とするモジュール。
- 外装ケース内に、請求項6に記載のモジュールと、該モジュールを作動させるための補機とを備えることを特徴とするモジュール収容装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015107618A JP6462487B2 (ja) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | セル、セルスタック装置、モジュール、およびモジュール収容装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015107618A JP6462487B2 (ja) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | セル、セルスタック装置、モジュール、およびモジュール収容装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016225036A JP2016225036A (ja) | 2016-12-28 |
JP6462487B2 true JP6462487B2 (ja) | 2019-01-30 |
Family
ID=57746598
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015107618A Active JP6462487B2 (ja) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | セル、セルスタック装置、モジュール、およびモジュール収容装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6462487B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7145844B2 (ja) | 2017-03-31 | 2022-10-03 | 大阪瓦斯株式会社 | 電気化学素子、電気化学モジュール、固体酸化物形燃料電池、および製造方法 |
JP7135419B2 (ja) * | 2018-05-11 | 2022-09-13 | 株式会社デンソー | 多孔質焼結体 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3342571B2 (ja) * | 1993-08-27 | 2002-11-11 | 京セラ株式会社 | 固体電解質型燃料電池セル |
JP3342541B2 (ja) * | 1993-09-13 | 2002-11-11 | 京セラ株式会社 | 固体電解質型燃料電池セル |
JPH09180731A (ja) * | 1995-12-28 | 1997-07-11 | Kyocera Corp | 固体電解質型燃料電池セル |
JP4931362B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2012-05-16 | 京セラ株式会社 | 燃料電池セル及び燃料電池 |
JP5044392B2 (ja) * | 2006-02-10 | 2012-10-10 | 株式会社日本触媒 | 固体酸化物形燃料電池用空気極材料 |
JP5328275B2 (ja) * | 2008-09-25 | 2013-10-30 | 京セラ株式会社 | セルスタックおよびそれを具備する燃料電池モジュールならびに燃料電池装置 |
KR20130123188A (ko) * | 2012-05-02 | 2013-11-12 | 삼성전자주식회사 | 고체산화물 연료전지용 소재, 상기 소재를 포함하는 고체산화물 연료전지용 양극 및 고체산화물 연료전지 |
JP6100050B2 (ja) * | 2013-03-25 | 2017-03-22 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池用空気極 |
-
2015
- 2015-05-27 JP JP2015107618A patent/JP6462487B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016225036A (ja) | 2016-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6208499B2 (ja) | 燃料電池セル又は電解セル、セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収納装置 | |
EP2495791B1 (en) | Fuel cell, cell stack, fuel cell module, and fuel cell device | |
JP6591877B2 (ja) | セル、セルスタック装置、モジュール、及びモジュール収容装置 | |
US11450859B2 (en) | Cell, cell stack unit, electrochemical module, and electrochemical apparatus | |
JP5645712B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池セルおよび燃料電池モジュール | |
JP5566405B2 (ja) | 燃料電池セル、燃料電池セル装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置 | |
JP5377222B2 (ja) | 燃料電池セル、セルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置 | |
WO2019240297A1 (ja) | セル、セルスタック装置、モジュール及びモジュール収納装置 | |
KR101866852B1 (ko) | 셀, 셀 스택 장치, 모듈 및 모듈 수용 장치 | |
JP2022009365A (ja) | セル、セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収納装置 | |
JP6462487B2 (ja) | セル、セルスタック装置、モジュール、およびモジュール収容装置 | |
JP5665999B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池セル、セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置 | |
EP3125347B1 (en) | Cell stack device, module, and module housing device | |
JP5289010B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池セル、燃料電池セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置 | |
JP6401106B2 (ja) | セル、セルスタック装置、モジュール、およびモジュール収容装置 | |
JP6712119B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池セルスタック | |
JP6861252B2 (ja) | セル、セルスタック装置、モジュール、及びモジュール収容装置 | |
JP6698294B2 (ja) | セル、セルスタック装置、モジュール、およびモジュール収容装置 | |
JP6712118B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池セルスタック | |
JP5933135B2 (ja) | セル、セルスタックおよびモジュールならびにモジュール収容装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171010 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180717 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180724 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180922 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181016 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181119 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181204 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181227 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6462487 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |