JP6608085B1 - 電気化学セルスタック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池セル100と、燃料電池セル100を支持するマニホールドと、その間のガラスシール部300からなるセルスタックにおいて、燃料電池セル100の表面に垂直な断面において、マニホールドは、燃料電池セル100とガラスシール部300との2つの交点Q1,Q2のうち発電素子部A側の第1交点Q1に最も近接するマニホールド最近接点P1を有し、燃料電池セル100は、マニホールドのマニホールド最近接点P1に最も近接するセル最近接点R1を有する。ガラスシール部300は、セル最近接点R1を中心として燃料電池セル100の表面に沿って100μm以内、かつ、燃料電池セル100の表面から垂直方向に20μm以内の第1領域300aを有する。第1領域300aの気孔率は、5%以上である。
【選択図】図5
Description
本実施形態に係るセルスタック1の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、セルスタック1の全体斜視図である。図2は、マニホールド200の全体斜視図である。図3は、燃料電池セル100の全体斜視図である。図4は、燃料電池セル100及びマニホールド200の部分拡大断面図である。図4には、燃料電池セル100の表面に垂直な断面が図示されている。なお、図1〜図4では、x−y−z座標系が設定されている。
マニホールド200は、複数の燃料電池セル100それぞれに燃料ガスを供給するための中空体である。図1及び図2に示すように、マニホールド200は、実質的に直方体状である。マニホールド200の高さ方向、短手方向及び長手方向は、それぞれx軸方向、y軸方向及びz軸方向に対応する。
燃料電池セル100は、本発明に係る「電気化学セル」の一例である。図1に示すように、各燃料電池セル100は、マニホールド200に立設される。燃料電池セル100は、互いに間隔を隔てて並べられる。
ガラスシール部300は、結晶化ガラスによって構成される。結晶化ガラスとしては、例えば、SiO2−B2O3系、SiO2−CaO系、MgO−B2O3系、又はSiO2−MgO系のものが用いられる。なお、結晶化ガラスとしては、SiO2−MgO系のものが最も好ましい。
図4に示すように、セルスタック1は、集電部材400,500をさらに有する。集電部材400は、隣接する燃料電池セル100の間に設けられる。詳細には、集電部材400は、一方の燃料電池セル100の燃料極4と、他方の燃料電池セル100の空気極6とを電気的に直列に接続するために、隣接する燃料電池セル100の間に設けられる。集電部材400は、例えば、金属メッシュ等によって構成される。
まず、燃料電池セル100のセル最近接点R1を中心として100μm程度の範囲に、結晶化ガラス(例えば、SiO2−MgO系)の材料と造孔材(例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂など)とを含むペーストを塗布することによって、ガラスシール部300のうち第1領域300aの成形体を形成する。この際、造孔材の添加量を調整することによって、第1領域300aの気孔率を制御することができる。また、造孔材の粒径を調整することによって、第1領域300aの気孔径を制御することができる。
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。
まず、燃料電池セル100と、貫通孔221が形成されたマニホールド200とを準備した。
燃料電池セル100の空気極集電層32とマニホールド200とに接続した一対の白金リード線を電流計に接続することによって、リーク電流測定回路を作製した。
燃料電池セル100を昇温速度300℃/hで50℃から750℃まで昇温させた後、降温速度300℃/hで750℃から50℃まで降温させる工程を50回繰り返した。
100 燃料電池セル
200 マニホールド
221 貫通孔
300 ガラスシール部
300a 第1領域
300b 第2領域
10 支持基板
11 燃料ガス流路
A 発電素子部
P1 マニホールド最近接点
Q1 第1交点
R1 セル最近接点
Claims (1)
- 支持基板と、前記支持基板上に配置される発電素子部とを有する電気化学セルと、
前記電気化学セルの基端部を支持するマニホールドと、
前記電気化学セルと前記マニホールドとの間に配置されるガラスシール部と、
を備え、
前記電気化学セルの表面に垂直な断面において、前記マニホールドは、前記電気化学セルと前記ガラスシール部の表面とが交わる2つの交点のうち前記発電素子部側の交点に最も近接するマニホールド最近接点を有し、
前記断面において、前記電気化学セルは、前記マニホールドの前記マニホールド最近接点に最も近接するセル最近接点を有し、
前記断面において、前記ガラスシール部は、前記セル最近接点を中心として前記電気化学セルの表面に沿って100μm以内、かつ、前記電気化学セルの表面から垂直方向に20μm以内の第1領域と、前記第1領域に連なる第2領域とを有し、
前記第1領域の気孔率は、5%以上であり、
前記第2領域の気孔率は、4%以下である
電気化学セルスタック。
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