JP6959039B2 - Method for manufacturing electrochemical reaction unit, electrochemical reaction cell stack, and electrochemical reaction unit - Google Patents

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Description

本明細書によって開示される技術は、電気化学反応単位に関する。 The techniques disclosed herein relate to electrochemical reaction units.

水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の1つとして、固体酸化物形の燃料電池(以下、「SOFC」という)が知られている。SOFCの構成単位である燃料電池発電単位(以下、「発電単位」という)は、燃料電池単セル(以下、「単セル」という)を備える。単セルは、電解質層と、電解質層を挟んで所定の方向(以下、「第1の方向」という)に互いに対向する2つの電極(空気極および燃料極)とを備える。 A solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as "SOFC") is known as one of the fuel cells that generate power by utilizing an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. The fuel cell power generation unit (hereinafter, referred to as “power generation unit”), which is a constituent unit of the SOFC, includes a fuel cell single cell (hereinafter, referred to as “single cell”). The single cell includes an electrolyte layer and two electrodes (air electrode and fuel electrode) facing each other in a predetermined direction (hereinafter, referred to as "first direction") with the electrolyte layer interposed therebetween.

また、発電単位は、空気極と燃料極との一方(以下、「特定電極」という)の表面に対向する複数の凸部を有する導電性の集電体を備える。集電体は、単セルにおける発電反応によって生じる電力を取り出すための部材である。発電単位は、さらに、集電体の複数の凸部のそれぞれについて設けられ、凸部の表面と特定電極の表面とを接合する導電性の接合材を備える(例えば、特許文献1参照)。集電体の各凸部と特定電極とは、接合材を介して、互いに接合されると共に、互いに電気的に接続される。 Further, the power generation unit includes a conductive current collector having a plurality of convex portions facing the surface of one of the air electrode and the fuel electrode (hereinafter, referred to as “specific electrode”). The current collector is a member for extracting electric power generated by a power generation reaction in a single cell. The power generation unit is further provided for each of the plurality of convex portions of the current collector, and includes a conductive bonding material for bonding the surface of the convex portion and the surface of the specific electrode (see, for example, Patent Document 1). Each convex portion of the current collector and the specific electrode are bonded to each other and electrically connected to each other via a bonding material.

特開2015−122225号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-122225

上記従来の構成において、集電体の凸部と接合材との間の導電経路が十分に確保されないと、接触抵抗が増大して反応単位の性能が低下するおそれがある。また、上記従来の構成において、特定電極の表面における接合材によって覆われる領域が大きいと、ガス拡散抵抗が増大して反応単位の性能が低下するおそれがある。上記従来の構成では、接触抵抗の増大に起因する反応単位の性能低下の抑制と、ガス拡散抵抗の増大に起因する反応単位の性能低下の抑制との両立の点で、向上の余地がある。 In the above-mentioned conventional configuration, if the conductive path between the convex portion of the current collector and the bonding material is not sufficiently secured, the contact resistance may increase and the performance of the reaction unit may deteriorate. Further, in the above-mentioned conventional configuration, if the region covered by the bonding material on the surface of the specific electrode is large, the gas diffusion resistance may increase and the performance of the reaction unit may deteriorate. In the above-mentioned conventional configuration, there is room for improvement in terms of both suppressing the performance deterioration of the reaction unit due to the increase in contact resistance and suppressing the performance deterioration of the reaction unit due to the increase in gas diffusion resistance.

なお、このような課題は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形の電解セル(以下、「SOEC」という)の構成単位である電解セル単位にも共通の課題である。なお、本明細書では、燃料電池発電単位と電解セル単位とをまとめて、電気化学反応単位と呼ぶ。また、このような課題は、SOFCやSOECに限らず、他のタイプの電気化学反応単位にも共通の課題である。 It should be noted that such a problem is also common to the electrolytic cell unit, which is a constituent unit of a solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as “SOEC”) that generates hydrogen by utilizing the electrolysis reaction of water. Is. In this specification, the fuel cell power generation unit and the electrolytic cell unit are collectively referred to as an electrochemical reaction unit. Moreover, such a problem is common not only to SOFC and SOEC but also to other types of electrochemical reaction units.

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。 This specification discloses a technique capable of solving the above-mentioned problems.

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 The techniques disclosed herein can be realized, for example, in the following forms.

(1)本明細書に開示される電気化学反応単位は、電解質層と、前記電解質層を挟んで第1の方向に互いに対向する空気極および燃料極と、を含む電気化学反応単セルと、前記空気極と前記燃料極との一方である特定電極の表面に対向する複数の凸部を有する導電性の集電体であって、前記凸部の表面は、前記凸部の表面上の各点における仮想的な接平面と前記特定電極の表面とのなす角が45度以上である各点により構成される側面部分と、前記側面部分によって囲まれ、前記なす角が45度未満である各点により構成される底面部分と、を含む、前記集電体と、前記複数の凸部のそれぞれについて設けられ、前記凸部の表面と前記特定電極の表面とを接合する導電性の接合材と、を備える電気化学反応単位において、少なくとも1つの前記凸部について設けられた前記接合材について、(a)前記接合材は、前記凸部の前記底面部分と、前記凸部の前記側面部分における前記底面部分に隣接した少なくとも一部の領域と、に接し、(b)前記第1の方向に直交する第2の方向において、前記接合材の最大幅は、前記凸部の内の前記接合材に接する部分の最大幅より大きく、かつ、(c)前記接合材と前記特定電極の表面との接触角は、鈍角である。本電気化学反応単位によれば、接合材が、集電体の凸部の底面部分に加えて、凸部の側面部分における少なくとも一部の領域にも接しており(上記要件(a))、かつ、接合材の最大幅が集電体の凸部の最大幅より大きいため(上記要件(b))、集電体の凸部と接合材との間の導電経路を十分に確保することができ、その結果、接触抵抗の増大による電気化学反応単位の性能低下を抑制することができる。また、本電気化学反応単位によれば、接合材と特定電極の表面との接触角が鈍角であるため(上記要件(c))、上記要件(a)および(b)を満たす構成を採用しても、特定電極の表面において接合材により覆われる領域を小さくすることができ、その結果、ガス拡散抵抗の増大による電気化学反応単位の性能低下を抑制することができる。従って、本電気化学反応単位によれば、接触抵抗の増大に起因する電気化学反応単位の性能低下の抑制と、ガス拡散抵抗の増大に起因する電気化学反応単位の性能低下の抑制とを効果的に両立させることができる。 (1) The electrochemical reaction unit disclosed in the present specification includes an electrochemical reaction single cell including an electrolyte layer and an air electrode and a fuel electrode facing each other in a first direction across the electrolyte layer. A conductive current collector having a plurality of convex portions facing the surface of a specific electrode having one of the air electrode and the fuel electrode, and the surface of the convex portion is each on the surface of the convex portion. A side surface portion composed of each point having an angle formed by a virtual tangent plane at a point and the surface of the specific electrode of 45 degrees or more, and a side surface portion surrounded by the side surface portion and having an angle of less than 45 degrees. A conductive bonding material provided for each of the current collector and the plurality of convex portions, including a bottom surface portion composed of points, and for joining the surface of the convex portion and the surface of the specific electrode. With respect to the bonding material provided for at least one of the convex portions in the electrochemical reaction unit comprising, (a) the bonding material is the said in the bottom surface portion of the convex portion and the side surface portion of the convex portion. In the second direction, which is in contact with at least a part of the region adjacent to the bottom surface portion and (b) orthogonal to the first direction, the maximum width of the joint material is the same as that of the joint material in the convex portion. It is larger than the maximum width of the contacting portion, and (c) the contact angle between the bonding material and the surface of the specific electrode is an blunt angle. According to the present electrochemical reaction unit, the bonding material is in contact with at least a part of the side surface portion of the convex portion in addition to the bottom surface portion of the convex portion of the current collector (requirement (a) above). Moreover, since the maximum width of the bonding material is larger than the maximum width of the convex portion of the current collector (requirement (b) above), it is necessary to sufficiently secure a conductive path between the convex portion of the current collector and the bonding material. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the performance of the electrochemical reaction unit due to the increase in contact resistance. Further, according to the present electrochemical reaction unit, since the contact angle between the bonding material and the surface of the specific electrode is an obtuse angle (the above requirement (c)), a configuration satisfying the above requirements (a) and (b) is adopted. However, the region covered by the bonding material on the surface of the specific electrode can be reduced, and as a result, the deterioration of the performance of the electrochemical reaction unit due to the increase in gas diffusion resistance can be suppressed. Therefore, according to this electrochemical reaction unit, it is effective to suppress the performance deterioration of the electrochemical reaction unit due to the increase in contact resistance and the performance deterioration of the electrochemical reaction unit due to the increase in gas diffusion resistance. Can be compatible with.

(2)上記電気化学反応単位において、前記接合材と前記特定電極の表面との接触角は、110度以上、160度以下である構成としてもよい。本電気化学反応単位によれば、集電体の凸部と接合材との間の導電経路の確保と、特定電極の表面において接合材により覆われる領域面積の低減とをバランスよく両立させることができ、電気化学反応単位の性能低下を効果的に抑制することができる。 (2) In the electrochemical reaction unit, the contact angle between the bonding material and the surface of the specific electrode may be 110 degrees or more and 160 degrees or less. According to this electrochemical reaction unit, it is possible to achieve a good balance between securing a conductive path between the convex portion of the current collector and the bonding material and reducing the area of the area covered by the bonding material on the surface of the specific electrode. Therefore, the deterioration of the performance of the electrochemical reaction unit can be effectively suppressed.

(3)上記電気化学反応単位において、前記第1の方向において、前記特定電極の表面に面するガス室の高さt2に対する、前記特定電極の表面から前記接合材の前記最大幅の位置までの距離t1の比(t1/t2)は、0.02以上である構成としてもよい。本電気化学反応単位では、上記比(t1/t2)が0.02以上とある程度大きいことから、接合材における幅が最大の部分が特定電極の表面からある程度離れていることとなるため、接合材によって特定電極の表面付近のガス流れが阻害されることを抑制することができ、ガス拡散抵抗の増大による電気化学反応単位の性能低下を効果的に抑制することができる。 (3) In the electrochemical reaction unit, in the first direction, from the surface of the specific electrode to the position of the maximum width of the bonding material with respect to the height t2 of the gas chamber facing the surface of the specific electrode. The ratio of the distance t1 (t1 / t2) may be 0.02 or more. In this electrochemical reaction unit, since the above ratio (t1 / t2) is as large as 0.02 or more, the portion having the maximum width in the bonding material is separated from the surface of the specific electrode to some extent. It is possible to suppress the obstruction of the gas flow near the surface of the specific electrode, and it is possible to effectively suppress the deterioration of the performance of the electrochemical reaction unit due to the increase in the gas diffusion resistance.

(4)上記電気化学反応単位において、前記電気化学反応単セルは、燃料電池単セルである構成としてもよい。本電気化学反応単位によれば、接触抵抗の増大に起因する電気化学反応単位の発電性能低下の抑制と、ガス拡散抵抗の増大に起因する電気化学反応単位の発電性能低下の抑制とを効果的に両立させることができる。 (4) In the electrochemical reaction unit, the electrochemical reaction single cell may be configured to be a fuel cell single cell. According to this electrochemical reaction unit, it is effective to suppress the decrease in power generation performance of the electrochemical reaction unit due to the increase in contact resistance and the decrease in power generation performance of the electrochemical reaction unit due to the increase in gas diffusion resistance. Can be compatible with.

(5)本明細書に開示される電気化学反応単位の製造方法は、電解質層と、前記電解質層を挟んで第1の方向に互いに対向する空気極および燃料極と、を含む電気化学反応単セルと、前記空気極と前記燃料極との一方である特定電極の表面に対向する複数の凸部を有する導電性の集電体であって、前記凸部の表面は、前記凸部の表面上の各点における仮想的な接平面と前記特定電極の表面とのなす角が45度以上である各点により構成される側面部分と、前記側面部分により囲まれ、前記なす角が45度未満である各点により構成される底面部分と、を含む、前記集電体と、前記複数の凸部のそれぞれについて設けられ、前記凸部の表面と前記特定電極の表面とを接合する導電性の接合材と、を備える電気化学反応単位の製造方法において、前記集電体の各前記凸部の表面の内の少なくとも前記底面部分に、前記接合材用のペーストを塗布する第1の工程と、前記第1の工程の後、前記ペーストの温度を上昇させる処理を行うことなく、前記第1の方向に前記集電体と前記電気化学反応単セルとを相対移動させることによって前記ペーストが前記特定電極の表面に接触した特定状態を形成する第2の工程と、前記第2の工程の後、所定の時間、前記特定状態を維持する第3の工程と、前記第3の工程の後、前記ペーストの温度を上昇させる処理を行うことによって前記接合材を形成する第4の工程と、を備える。本電気化学反応単位の製造方法によれば、第2の工程においてペーストの温度を上昇させる処理が行われないため、第1の工程における塗布時からのペーストの粘度の変化(加熱による粘度の低下や乾燥による粘度の上昇)が抑制される。塗布時からのペーストの粘度の低下が抑制されることにより、ペーストの形状の意図しない変化(第1の方向に直交する方向(面方向)への過度の広がり)が抑制される。また、塗布時からのペーストの粘度の上昇が抑制されることにより、ペーストと凸部の表面(特に、側面部分)との間の接触不良の発生が抑制される。また、本電気化学反応単位の製造方法によれば、第2の工程の後、所定の時間、ペーストが特定電極の表面に接触した特定状態を維持する第3の工程が行われるため、ペーストの内、特定電極の表面付近の部分では、ペースト中の溶剤分が比較的多孔質な特定電極内に浸透することによって粘度がさらに高くなり、その結果、ペーストの面方向への広がりが効果的に抑制される。一方、ペーストの内、集電体の凸部付近の部分では、粘度が概ね維持されるため、集電体の凸部の底面部分から側面部分に向けてペーストが良好に広がる。その後、ペーストの温度を上昇させることによって接合材を形成する第4の工程が行われることにより、特定電極の表面付近においては面方向への広がりが抑制され、集電体の凸部付近においては凸部の底面部分から側面部分に向けて広がった形状の接合材が形成される。すなわち、形成される接合材は、上述した要件(a)〜(c)を満たすものとなる。このように、本電気化学反応単位の製造方法によれば、上述した要件(a)〜(c)を満たす接合材を備える電気化学反応単位を製造することができる。そのため、本電気化学反応単位の製造方法によれば、接触抵抗の増大に起因する性能低下の抑制と、ガス拡散抵抗の増大に起因する性能低下の抑制とを効果的に両立させることができる電気化学反応単位を製造することができる。 (5) The method for producing an electrochemical reaction unit disclosed in the present specification is an electrochemical reaction unit including an electrolyte layer and an air electrode and a fuel electrode facing each other in a first direction with the electrolyte layer interposed therebetween. A conductive current collector having a cell and a plurality of convex portions facing the surface of a specific electrode having one of the air electrode and the fuel electrode, and the surface of the convex portion is the surface of the convex portion. The side surface portion formed by each point where the angle formed by the virtual tangent plane at each of the above points and the surface of the specific electrode is 45 degrees or more, and the side surface portion surrounded by the side surface portion, the formed angle is less than 45 degrees. A conductive bottom surface portion composed of each of the above points, which is provided for each of the current collector and the plurality of convex portions, and joins the surface of the convex portion and the surface of the specific electrode. In the method for producing an electrochemical reaction unit comprising a bonding material, a first step of applying a paste for the bonding material to at least the bottom surface portion of the surface of each of the convex portions of the current collector. After the first step, the paste is identified by relatively moving the current collector and the electrochemical reaction single cell in the first direction without performing a process of raising the temperature of the paste. After the second step of forming the specific state in contact with the surface of the electrode, the third step of maintaining the specific state for a predetermined time after the second step, and the third step, the said The present invention includes a fourth step of forming the bonding material by performing a process of raising the temperature of the paste. According to the method for producing the present electrochemical reaction unit, the process of raising the temperature of the paste is not performed in the second step, so that the viscosity of the paste changes from the time of application in the first step (decrease in viscosity due to heating). (Increase in viscosity due to drying) is suppressed. By suppressing the decrease in the viscosity of the paste from the time of application, an unintended change in the shape of the paste (excessive spread in the direction orthogonal to the first direction (plane direction)) is suppressed. Further, by suppressing the increase in the viscosity of the paste from the time of application, the occurrence of poor contact between the paste and the surface of the convex portion (particularly, the side surface portion) is suppressed. Further, according to the method for producing the electrochemical reaction unit, after the second step, a third step of maintaining the specific state in which the paste is in contact with the surface of the specific electrode is performed for a predetermined time. In the portion near the surface of the specific electrode, the solvent content in the paste permeates into the relatively porous specific electrode to further increase the viscosity, and as a result, the paste spreads effectively in the plane direction. It is suppressed. On the other hand, in the portion of the paste near the convex portion of the current collector, the viscosity is generally maintained, so that the paste spreads satisfactorily from the bottom surface portion to the side surface portion of the convex portion of the current collector. After that, by performing the fourth step of forming the bonding material by raising the temperature of the paste, the spread in the plane direction is suppressed in the vicinity of the surface of the specific electrode, and in the vicinity of the convex portion of the current collector. A joining material having a shape extending from the bottom surface portion of the convex portion to the side surface portion is formed. That is, the formed joining material satisfies the above-mentioned requirements (a) to (c). As described above, according to the method for producing the present electrochemical reaction unit, it is possible to produce the electrochemical reaction unit having the bonding material satisfying the above-mentioned requirements (a) to (c). Therefore, according to the method for producing this electrochemical reaction unit, it is possible to effectively both suppress the performance deterioration due to the increase in contact resistance and the performance deterioration due to the increase in gas diffusion resistance. Chemical reaction units can be produced.

(6)本明細書に開示される電気化学反応セルスタックは、前記第1の方向に並べて配列された複数の電気化学反応単位を備える電気化学反応セルスタックにおいて、前記複数の電気化学反応単位の少なくとも1つは、上記電気化学反応単位である。本電気化学反応セルスタックによれば、接触抵抗の増大に起因する電気化学反応単位の性能低下の抑制と、ガス拡散抵抗の増大に起因する電気化学反応単位の性能低下の抑制とを効果的に両立させることができる。 (6) The electrochemical reaction cell stack disclosed in the present specification is an electrochemical reaction cell stack including a plurality of electrochemical reaction units arranged side by side in the first direction, wherein the plurality of electrochemical reaction units are used. At least one is the electrochemical reaction unit. According to this electrochemical reaction cell stack, it is effective to suppress the performance deterioration of the electrochemical reaction unit due to the increase in contact resistance and the performance deterioration of the electrochemical reaction unit due to the increase in gas diffusion resistance. It can be compatible.

(7)上記電気化学反応単位の製造方法において、前記第1の工程は、60Pa・s以上、150Pa・s以下の前記ペーストを塗布する工程である構成としてもよい。本電気化学反応単位の製造方法によれば、第1の工程において塗布されるペーストの粘度を60Pa・s以上とすることにより、その後の工程においてペーストの形状の意図しない変化(面方向への過度の広がり)を効果的に抑制することができる。また、第1の工程において塗布されるペーストの粘度を150Pa・s以下とすることにより、集電体の凸部に対して円滑にペーストを塗布することができる。 (7) In the method for producing an electrochemical reaction unit, the first step may be a step of applying the paste of 60 Pa · s or more and 150 Pa · s or less. According to the method for producing this electrochemical reaction unit, by setting the viscosity of the paste applied in the first step to 60 Pa · s or more, an unintended change in the shape of the paste (excessive in the plane direction) in the subsequent steps. Can be effectively suppressed. Further, by setting the viscosity of the paste applied in the first step to 150 Pa · s or less, the paste can be smoothly applied to the convex portion of the current collector.

(8)上記電気化学反応単位の製造方法において、前記第1の工程は、前記ペーストを20μm以上、50μm以下の厚さで塗布する工程であることを特徴とする構成としてもよい。本電気化学反応単位の製造方法によれば、第1の工程において塗布されるペーストの厚さを20μm以上とすることにより、第2の工程においてペーストが特定電極の表面に接触した状態を形成する際に、各部材の寸法バラツキをペーストによって吸収することができ、接合材による確実な接合および電気的接続を実現することができる。また、第1の工程において塗布されるペーストの厚さを50μm以下とすることにより、ペーストから形成される接合材の面方向における幅が過大となってガス拡散抵抗が増大することを抑制することができる。 (8) In the method for producing an electrochemical reaction unit, the first step may be a step of applying the paste in a thickness of 20 μm or more and 50 μm or less. According to the method for producing the electrochemical reaction unit, the thickness of the paste applied in the first step is 20 μm or more, so that the paste is in contact with the surface of the specific electrode in the second step. At that time, the dimensional variation of each member can be absorbed by the paste, and reliable bonding and electrical connection by the bonding material can be realized. Further, by setting the thickness of the paste applied in the first step to 50 μm or less, it is possible to prevent the width of the bonding material formed from the paste in the plane direction from becoming excessive and increasing the gas diffusion resistance. Can be done.

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電気化学反応単位(燃料電池発電単位または電解セル単位)、複数の電気化学反応単位を備える電気化学反応セルスタック(燃料電池スタックまたは電解セルスタック)、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。 The technique disclosed in the present specification can be realized in various forms, for example, an electrochemical reaction unit (fuel cell power generation unit or electrolytic cell unit), and electricity having a plurality of electrochemical reaction units. It can be realized in the form of a chemical reaction cell stack (fuel cell stack or electrolytic cell stack), a method for producing them, and the like.

実施形態における燃料電池スタック100の外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the appearance structure of the fuel cell stack 100 in embodiment. 図1のII−IIの位置における燃料電池スタック100のXZ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position of II-II of FIG. 図1のIII−IIIの位置における燃料電池スタック100のYZ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the YZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position of III-III of FIG. 図2に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のXZ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ cross section configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 図3に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のYZ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the YZ cross section configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 図4のVI−VIの位置における発電単位102のXY断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XY cross-sectional structure of the power generation unit 102 at the position of VI-VI of FIG. 図4のVII−VIIの位置における発電単位102のXY断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XY cross-sectional structure of the power generation unit 102 at the position of VII-VII of FIG. 第1の比較例における発電単位102Xの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the power generation unit 102X in the 1st comparative example. 第2の比較例における発電単位102Yの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the power generation unit 102Y in the 2nd comparative example. 本実施形態における燃料電池スタック100の製造方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the fuel cell stack 100 in this embodiment. 本実施形態における燃料電池スタック100の製造方法の内の発電単位102の製造方法の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of the manufacturing method of the power generation unit 102 in the manufacturing method of the fuel cell stack 100 in this embodiment.

A.実施形態:
A−1.構成:
(燃料電池スタック100の構成)
図1は、実施形態における燃料電池スタック100の外観構成を示す斜視図であり、図2は、図1(および後述する図6,7)のII−IIの位置における燃料電池スタック100のXZ断面構成を示す説明図であり、図3は、図1(および後述する図6,7)のIII−IIIの位置における燃料電池スタック100のYZ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向と呼び、Z軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、燃料電池スタック100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図4以降についても同様である。
A. Embodiment:
A-1. composition:
(Structure of fuel cell stack 100)
FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of the fuel cell stack 100 in the embodiment, and FIG. 2 is an XZ cross section of the fuel cell stack 100 at the position II-II in FIG. 1 (and FIGS. 6 and 7 described later). It is explanatory drawing which shows the structure, and FIG. 3 is the explanatory view which shows the YZ cross section structure of the fuel cell stack 100 at the position of III-III of FIG. Each figure shows XYZ axes that are orthogonal to each other to identify the direction. In the present specification, for convenience, the Z-axis positive direction is referred to as an upward direction, and the Z-axis negative direction is referred to as a downward direction, but the fuel cell stack 100 is actually in a direction different from such an orientation. It may be installed. The same applies to FIGS. 4 and later.

燃料電池スタック100は、複数の(本実施形態では7つの)燃料電池発電単位(以下、単に「発電単位」という)102と、一対のエンドプレート104,106とを備える。7つの発電単位102は、所定の配列方向(本実施形態では上下方向)に並べて配置されている。一対のエンドプレート104,106は、7つの発電単位102から構成される集合体を上下から挟むように配置されている。なお、上記配列方向(上下方向)は、特許請求の範囲における第1の方向に相当する。 The fuel cell stack 100 includes a plurality of (seven in this embodiment) fuel cell power generation units (hereinafter, simply referred to as “power generation units”) 102, and a pair of end plates 104 and 106. The seven power generation units 102 are arranged side by side in a predetermined arrangement direction (vertical direction in the present embodiment). The pair of end plates 104 and 106 are arranged so as to sandwich an aggregate composed of seven power generation units 102 from above and below. The arrangement direction (vertical direction) corresponds to the first direction in the claims.

燃料電池スタック100を構成する各層(発電単位102、エンドプレート104,106)のZ方向回りの周縁部には、上下方向に貫通する複数の(本実施形態では8つの)孔が形成されており、各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、一方のエンドプレート104から他方のエンドプレート106にわたって上下方向に延びる連通孔108を構成している。以下の説明では、連通孔108を構成するために燃料電池スタック100の各層に形成された孔も、連通孔108と呼ぶ場合がある。 A plurality of holes (eight in this embodiment) penetrating in the vertical direction are formed on the peripheral edge of each layer (power generation unit 102, end plates 104, 106) constituting the fuel cell stack 100 in the Z direction. , The holes formed in each layer and corresponding to each other communicate with each other in the vertical direction to form a communication hole 108 extending in the vertical direction from one end plate 104 to the other end plate 106. In the following description, the holes formed in each layer of the fuel cell stack 100 to form the communication holes 108 may also be referred to as the communication holes 108.

各連通孔108には上下方向に延びるボルト22が挿通されており、ボルト22とボルト22の両側に嵌められたナット24とによって、燃料電池スタック100は締結されている。なお、図2および図3に示すように、ボルト22の一方の側(上側)に嵌められたナット24と燃料電池スタック100の上端を構成するエンドプレート104の上側表面との間、および、ボルト22の他方の側(下側)に嵌められたナット24と燃料電池スタック100の下端を構成するエンドプレート106の下側表面との間には、絶縁シート26が介在している。ただし、後述のガス通路部材27が設けられた箇所では、ナット24とエンドプレート106の表面との間に、ガス通路部材27とガス通路部材27の上側および下側のそれぞれに配置された絶縁シート26とが介在している。絶縁シート26は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等により構成される。 A bolt 22 extending in the vertical direction is inserted into each communication hole 108, and the fuel cell stack 100 is fastened by the bolt 22 and the nuts 24 fitted on both sides of the bolt 22. As shown in FIGS. 2 and 3, between the nut 24 fitted on one side (upper side) of the bolt 22 and the upper surface of the end plate 104 forming the upper end of the fuel cell stack 100, and the bolt. An insulating sheet 26 is interposed between the nut 24 fitted on the other side (lower side) of the 22 and the lower surface of the end plate 106 forming the lower end of the fuel cell stack 100. However, in the place where the gas passage member 27 described later is provided, the insulating sheets arranged on the upper side and the lower side of the gas passage member 27 and the gas passage member 27 between the nut 24 and the surface of the end plate 106, respectively. 26 is intervening. The insulating sheet 26 is made of, for example, a mica sheet, a ceramic fiber sheet, a ceramic dust sheet, a glass sheet, a glass-ceramic composite agent, or the like.

各ボルト22の軸部の外径は各連通孔108の内径より小さい。そのため、各ボルト22の軸部の外周面と各連通孔108の内周面との間には、空間が確保されている。図1および図2に示すように、燃料電池スタック100のZ方向回りの外周における1つの辺(Y軸に平行な2つの辺の内のX軸正方向側の辺)の中点付近に位置するボルト22(ボルト22A)と、そのボルト22Aが挿通された連通孔108とにより形成された空間は、燃料電池スタック100の外部から酸化剤ガスOGが導入され、その酸化剤ガスOGを各発電単位102に供給するガス流路である酸化剤ガス導入マニホールド161として機能し、該辺の反対側の辺(Y軸に平行な2つの辺の内のX軸負方向側の辺)の中点付近に位置するボルト22(ボルト22B)と、そのボルト22Bが挿通された連通孔108とにより形成された空間は、各発電単位102の空気室166から排出されたガスである酸化剤オフガスOOGを燃料電池スタック100の外部へと排出する酸化剤ガス排出マニホールド162として機能する。なお、本実施形態では、酸化剤ガスOGとして、例えば空気が使用される。 The outer diameter of the shaft portion of each bolt 22 is smaller than the inner diameter of each communication hole 108. Therefore, a space is secured between the outer peripheral surface of the shaft portion of each bolt 22 and the inner peripheral surface of each communication hole 108. As shown in FIGS. 1 and 2, the position is near the midpoint of one side (the side on the positive side of the X axis among the two sides parallel to the Y axis) on the outer circumference of the fuel cell stack 100 in the Z direction. In the space formed by the bolt 22 (bolt 22A) and the communication hole 108 through which the bolt 22A is inserted, the oxidant gas OG is introduced from the outside of the fuel cell stack 100, and the oxidant gas OG is generated for each power generation. It functions as an oxidizer gas introduction manifold 161 that is a gas flow path supplied to the unit 102, and is the midpoint of the opposite side (the side on the negative direction of the X axis of the two sides parallel to the Y axis). The space formed by the bolt 22 (bolt 22B) located in the vicinity and the communication hole 108 through which the bolt 22B is inserted provides the oxidant off-gas OOG, which is the gas discharged from the air chamber 166 of each power generation unit 102. It functions as an oxidizer gas discharge manifold 162 that discharges to the outside of the fuel cell stack 100. In this embodiment, for example, air is used as the oxidant gas OG.

また、図1および図3に示すように、燃料電池スタック100のZ方向回りの外周における1つの辺(X軸に平行な2つの辺の内のY軸正方向側の辺)の中点付近に位置するボルト22(ボルト22D)と、そのボルト22Dが挿通された連通孔108とにより形成された空間は、燃料電池スタック100の外部から燃料ガスFGが導入され、その燃料ガスFGを各発電単位102に供給する燃料ガス導入マニホールド171として機能し、該辺の反対側の辺(X軸に平行な2つの辺の内のY軸負方向側の辺)の中点付近に位置するボルト22(ボルト22E)と、そのボルト22Eが挿通された連通孔108とにより形成された空間は、各発電単位102の燃料室176から排出されたガスである燃料オフガスFOGを燃料電池スタック100の外部へと排出する燃料ガス排出マニホールド172として機能する。なお、本実施形態では、燃料ガスFGとして、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。 Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the vicinity of the midpoint of one side (the side on the positive direction of the Y axis among the two sides parallel to the X axis) on the outer circumference of the fuel cell stack 100 around the Z direction. A fuel gas FG is introduced from the outside of the fuel cell stack 100 into the space formed by the bolt 22 (bolt 22D) located in the above and the communication hole 108 through which the bolt 22D is inserted, and the fuel gas FG is generated by each power generation. A bolt 22 that functions as a fuel gas introduction manifold 171 to be supplied to the unit 102 and is located near the midpoint of the opposite side (the side on the negative side of the Y axis of the two sides parallel to the X axis). The space formed by (bolt 22E) and the communication hole 108 through which the bolt 22E is inserted sends the fuel off-gas FOG, which is the gas discharged from the fuel chamber 176 of each power generation unit 102, to the outside of the fuel cell stack 100. It functions as a fuel gas discharge manifold 172 to be discharged. In the present embodiment, for example, a hydrogen-rich gas obtained by reforming city gas is used as the fuel gas FG.

燃料電池スタック100には、4つのガス通路部材27が設けられている。各ガス通路部材27は、中空筒状の本体部28と、本体部28の側面から分岐した中空筒状の分岐部29とを有している。分岐部29の孔は本体部28の孔と連通している。各ガス通路部材27の分岐部29には、ガス配管(図示せず)が接続される。また、図2に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド161を形成するボルト22Aの位置に配置されたガス通路部材27の本体部28の孔は、酸化剤ガス導入マニホールド161に連通しており、酸化剤ガス排出マニホールド162を形成するボルト22Bの位置に配置されたガス通路部材27の本体部28の孔は、酸化剤ガス排出マニホールド162に連通している。また、図3に示すように、燃料ガス導入マニホールド171を形成するボルト22Dの位置に配置されたガス通路部材27の本体部28の孔は、燃料ガス導入マニホールド171に連通しており、燃料ガス排出マニホールド172を形成するボルト22Eの位置に配置されたガス通路部材27の本体部28の孔は、燃料ガス排出マニホールド172に連通している。 The fuel cell stack 100 is provided with four gas passage members 27. Each gas passage member 27 has a hollow cylindrical main body 28 and a hollow cylindrical branch 29 branched from the side surface of the main body 28. The hole of the branch portion 29 communicates with the hole of the main body portion 28. A gas pipe (not shown) is connected to the branch portion 29 of each gas passage member 27. Further, as shown in FIG. 2, the hole of the main body 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the bolt 22A forming the oxidant gas introduction manifold 161 communicates with the oxidant gas introduction manifold 161. The hole of the main body 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the bolt 22B forming the oxidant gas discharge manifold 162 communicates with the oxidant gas discharge manifold 162. Further, as shown in FIG. 3, the hole of the main body 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the bolt 22D forming the fuel gas introduction manifold 171 communicates with the fuel gas introduction manifold 171 and fuel gas. The hole of the main body 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the bolt 22E forming the discharge manifold 172 communicates with the fuel gas discharge manifold 172.

(エンドプレート104,106の構成)
一対のエンドプレート104,106は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。一方のエンドプレート104は、最も上に位置する発電単位102の上側に配置され、他方のエンドプレート106は、最も下に位置する発電単位102の下側に配置されている。一対のエンドプレート104,106によって複数の発電単位102が押圧された状態で挟持されている。上側のエンドプレート104は、燃料電池スタック100のプラス側の出力端子として機能し、下側のエンドプレート106は、燃料電池スタック100のマイナス側の出力端子として機能する。
(Structure of end plates 104 and 106)
The pair of end plates 104 and 106 are substantially rectangular flat plate-shaped conductive members, and are made of, for example, stainless steel. One end plate 104 is located above the power generation unit 102 located at the top, and the other end plate 106 is located below the power generation unit 102 located at the bottom. A plurality of power generation units 102 are sandwiched by a pair of end plates 104 and 106 in a pressed state. The upper end plate 104 functions as a positive output terminal of the fuel cell stack 100, and the lower end plate 106 functions as a negative output terminal of the fuel cell stack 100.

(発電単位102の構成)
図4は、図2に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のXZ断面構成を示す説明図であり、図5は、図3に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のYZ断面構成を示す説明図である。図5の上部には、発電単位102の一部分のYZ断面構成が拡大して示されている。また、図6は、図4のVI−VIの位置における発電単位102のXY断面構成を示す説明図であり、図7は、図4のVII−VIIの位置における発電単位102のXY断面構成を示す説明図である。
(Structure of power generation unit 102)
FIG. 4 is an explanatory view showing an XZ cross-sectional configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 2, and FIG. 5 is an explanatory view showing the XZ cross-sectional configuration of the two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the YZ cross-sectional structure of two power generation units 102. In the upper part of FIG. 5, the YZ cross-sectional structure of a part of the power generation unit 102 is enlarged and shown. Further, FIG. 6 is an explanatory view showing the XY cross-sectional configuration of the power generation unit 102 at the position of VI-VI in FIG. 4, and FIG. 7 is an explanatory view showing the XY cross-sectional configuration of the power generation unit 102 at the position of VII-VII in FIG. It is explanatory drawing which shows.

図4および図5に示すように、発電単位102は、単セル110と、セパレータ120と、空気極側フレーム130と、空気極側集電体134と、燃料極側フレーム140と、燃料極側集電体144と、発電単位102の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ150とを備えている。セパレータ120、空気極側フレーム130、燃料極側フレーム140、インターコネクタ150におけるZ方向回りの周縁部には、上述したボルト22が挿通される連通孔108に対応する孔が形成されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the power generation unit 102 includes a single cell 110, a separator 120, an air pole side frame 130, an air pole side current collector 134, a fuel pole side frame 140, and a fuel pole side. It includes a current collector 144 and a pair of interconnectors 150 that form the uppermost layer and the lowermost layer of the power generation unit 102. Holes corresponding to the communication holes 108 through which the above-mentioned bolts 22 are inserted are formed in the peripheral portions of the separator 120, the air pole side frame 130, the fuel pole side frame 140, and the interconnector 150 in the Z direction.

インターコネクタ150は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばフェライト系ステンレスにより形成されている。インターコネクタ150は、発電単位102間の電気的導通を確保すると共に、発電単位102間での反応ガスの混合を防止する。なお、本実施形態では、2つの発電単位102が隣接して配置されている場合、1つのインターコネクタ150は、隣接する2つの発電単位102に共有されている。すなわち、ある発電単位102における上側のインターコネクタ150は、その発電単位102の上側に隣接する他の発電単位102における下側のインターコネクタ150と同一部材である。また、燃料電池スタック100は一対のエンドプレート104,106を備えているため、燃料電池スタック100において最も上に位置する発電単位102は上側のインターコネクタ150を備えておらず、最も下に位置する発電単位102は下側のインターコネクタ150を備えていない(図2および図3参照)。 The interconnector 150 is a substantially rectangular flat plate-shaped conductive member, and is made of, for example, ferritic stainless steel. The interconnector 150 ensures electrical continuity between the power generation units 102 and prevents mixing of reaction gases between the power generation units 102. In the present embodiment, when two power generation units 102 are arranged adjacent to each other, one interconnector 150 is shared by two adjacent power generation units 102. That is, the upper interconnector 150 in a certain power generation unit 102 is the same member as the lower interconnector 150 in another power generation unit 102 adjacent to the upper side of the power generation unit 102. Further, since the fuel cell stack 100 includes a pair of end plates 104 and 106, the power generation unit 102 located at the top of the fuel cell stack 100 does not have the upper interconnector 150 and is located at the bottom. The power generation unit 102 does not include the lower interconnector 150 (see FIGS. 2 and 3).

単セル110は、電解質層112と、電解質層112の上下方向(第1の方向)の一方側(下側)に配置された燃料極(アノード)116と、電解質層112の上下方向の他方側(上側)に配置された空気極(カソード)114と、電解質層112と空気極114との間に配置された中間層180とを備える。なお、本実施形態の単セル110は、燃料極116で単セル110を構成する他の層(電解質層112、空気極114、中間層180)を支持する燃料極支持形の単セルである。 The single cell 110 has an electrolyte layer 112, a fuel electrode (anode) 116 arranged on one side (lower side) of the electrolyte layer 112 in the vertical direction (first direction), and the other side of the electrolyte layer 112 in the vertical direction. It includes an air electrode (cathode) 114 arranged on the (upper side) and an intermediate layer 180 arranged between the electrolyte layer 112 and the air electrode 114. The single cell 110 of the present embodiment is a fuel pole support type single cell that supports other layers (electrolyte layer 112, air pole 114, intermediate layer 180) constituting the single cell 110 with the fuel pole 116.

電解質層112は、Z方向視で略矩形の平板形状部材であり、緻密な層である。電解質層112は、例えば、YSZ(イットリア安定化ジルコニア)、ScSZ(スカンジア安定化ジルコニア)、SDC(サマリウムドープセリア)、GDC(ガドリニウムドープセリア)、ペロブスカイト型酸化物等の固体酸化物により形成されている。すなわち、本実施形態の単セル110(発電単位102)は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池(SOFC)である。 The electrolyte layer 112 is a flat plate-shaped member that is substantially rectangular in the Z direction, and is a dense layer. The electrolyte layer 112 is formed of, for example, a solid oxide such as YSZ (yttria-stabilized zirconia), ScSZ (scandia-stabilized zirconia), SDC (samarium-doped ceria), GDC (gadrinium-doped ceria), and perovskite-type oxide. There is. That is, the single cell 110 (power generation unit 102) of the present embodiment is a solid oxide fuel cell (SOFC) that uses a solid oxide as an electrolyte.

空気極114は、Z方向視で電解質層112より小さい略矩形の平板形状部材であり、多孔質な層である。空気極114は、例えば、ペロブスカイト型酸化物(例えばLSCF(ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物)、LSM(ランタンストロンチウムマンガン酸化物)、LNF(ランタンニッケル鉄))により形成されている。 The air electrode 114 is a substantially rectangular flat plate-shaped member smaller than the electrolyte layer 112 in the Z direction, and is a porous layer. The air electrode 114 is formed of, for example, a perovskite type oxide (for example, LSCF (lanternstrontium cobalt iron oxide), LSM (lanternstrontium manganese oxide), LNF (lantern nickel iron)).

燃料極116は、Z方向視で電解質層112と略同一の大きさの略矩形の平板形状部材であり、多孔質な層である。燃料極116は、例えば、Niと酸化物イオン伝導性セラミックス粒子(例えば、YSZ)とからなるサーメットにより形成されている。 The fuel electrode 116 is a substantially rectangular flat plate-shaped member having substantially the same size as the electrolyte layer 112 in the Z direction, and is a porous layer. The fuel electrode 116 is formed of, for example, a cermet composed of Ni and oxide ion conductive ceramic particles (for example, YSZ).

中間層180は、略矩形の平板形状部材であり、GDC(ガドリニウムドープセリア)を含むように形成されている。中間層180は、空気極114から拡散した元素(例えば、Sr)が電解質層112に含まれる元素(例えば、Zr)と反応して高抵抗な物質(例えば、SrZrO)が生成されることを抑制する。 The intermediate layer 180 is a substantially rectangular flat plate-shaped member, and is formed so as to include GDC (gadolinium-doped ceria). In the intermediate layer 180, an element (for example, Sr) diffused from the air electrode 114 reacts with an element (for example, Zr) contained in the electrolyte layer 112 to generate a highly resistant substance (for example, SrZrO 3 ). Suppress.

セパレータ120は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔121が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。セパレータ120における孔121の周囲部分は、電解質層112における空気極114の側の表面の周縁部に対向している。セパレータ120は、その対向した部分に配置されたロウ材(例えばAgロウ)により形成された接合部124により、電解質層112(単セル110)と接合されている。セパレータ120により、空気極114に面する空気室166と燃料極116に面する燃料室176とが区画され、単セル110の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリークが抑制される。 The separator 120 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular hole 121 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is formed of, for example, metal. The peripheral portion of the hole 121 in the separator 120 faces the peripheral edge of the surface of the electrolyte layer 112 on the side of the air electrode 114. The separator 120 is bonded to the electrolyte layer 112 (single cell 110) by a bonding portion 124 formed of a brazing material (for example, Ag wax) arranged at the opposite portion thereof. The separator 120 partitions the air chamber 166 facing the air electrode 114 and the fuel chamber 176 facing the fuel electrode 116, and a gas leak from one electrode side to the other electrode side at the peripheral edge of the single cell 110. It is suppressed.

図4〜6に示すように、空気極側フレーム130は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔131が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム130の孔131は、空気極114に面する空気室166を構成する。空気極側フレーム130は、セパレータ120における電解質層112に対向する側とは反対側の表面の周縁部と、インターコネクタ150における空気極114に対向する側の表面の周縁部とに接触している。また、空気極側フレーム130によって、発電単位102に含まれる一対のインターコネクタ150間が電気的に絶縁される。また、空気極側フレーム130には、酸化剤ガス導入マニホールド161と空気室166とを連通する酸化剤ガス供給連通孔132と、空気室166と酸化剤ガス排出マニホールド162とを連通する酸化剤ガス排出連通孔133とが形成されている。 As shown in FIGS. 4 to 6, the air electrode side frame 130 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular hole 131 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is formed of, for example, an insulator such as mica. ing. The hole 131 of the air electrode side frame 130 constitutes an air chamber 166 facing the air electrode 114. The air electrode side frame 130 is in contact with the peripheral edge of the surface of the separator 120 opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and the peripheral edge of the surface of the interconnector 150 facing the air electrode 114. .. Further, the air electrode side frame 130 electrically insulates between the pair of interconnectors 150 included in the power generation unit 102. Further, in the air electrode side frame 130, the oxidant gas supply communication hole 132 that communicates the oxidant gas introduction manifold 161 and the air chamber 166, and the oxidant gas that communicates the air chamber 166 and the oxidant gas discharge manifold 162. A discharge communication hole 133 is formed.

図4,5,7に示すように、燃料極側フレーム140は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔141が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。燃料極側フレーム140の孔141は、燃料極116に面する燃料室176を構成する。燃料極側フレーム140は、セパレータ120における電解質層112に対向する側の表面の周縁部と、インターコネクタ150における燃料極116に対向する側の表面の周縁部とに接触している。また、燃料極側フレーム140には、燃料ガス導入マニホールド171と燃料室176とを連通する燃料ガス供給連通孔142と、燃料室176と燃料ガス排出マニホールド172とを連通する燃料ガス排出連通孔143とが形成されている。 As shown in FIGS. 4, 5 and 7, the fuel pole side frame 140 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular hole 141 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is formed of, for example, metal. .. Hole 141 of the fuel electrode side frame 140 constitutes a fuel chamber 176 facing the fuel electrode 116. The fuel electrode side frame 140 is in contact with the peripheral edge of the surface of the separator 120 facing the electrolyte layer 112 and the peripheral edge of the surface of the interconnector 150 facing the fuel electrode 116. Further, in the fuel electrode side frame 140, a fuel gas supply communication hole 142 that communicates the fuel gas introduction manifold 171 and the fuel chamber 176, and a fuel gas discharge communication hole 143 that communicates the fuel chamber 176 and the fuel gas discharge manifold 172. And are formed.

図4,5,7に示すように、燃料極側集電体144は、燃料室176内に配置されている。燃料極側集電体144は、インターコネクタ対向部146と、電極対向部145と、電極対向部145とインターコネクタ対向部146とをつなぐ連接部147とを備えており、例えば、ニッケルやニッケル合金、ステンレス等により形成されている。電極対向部145は、燃料極116における電解質層112に対向する側とは反対側の表面に接触しており、インターコネクタ対向部146は、インターコネクタ150における燃料極116に対向する側の表面に接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック100において最も下に位置する発電単位102は下側のインターコネクタ150を備えていないため、当該発電単位102におけるインターコネクタ対向部146は、下側のエンドプレート106に接触している。燃料極側集電体144は、このような構成であるため、燃料極116とインターコネクタ150(またはエンドプレート106)とを電気的に接続する。なお、電極対向部145とインターコネクタ対向部146との間には、例えばマイカにより形成されたスペーサー149が配置されている。そのため、燃料極側集電体144が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位102の変形に追随し、燃料極側集電体144を介した燃料極116とインターコネクタ150(またはエンドプレート106)との電気的接続が良好に維持される。 As shown in FIGS. 4, 5 and 7, the fuel electrode side current collector 144 is arranged in the fuel chamber 176. The fuel electrode side current collector 144 includes an interconnector facing portion 146, an electrode facing portion 145, and a connecting portion 147 connecting the electrode facing portion 145 and the interconnector facing portion 146. For example, nickel or nickel alloy. , Stainless steel, etc. The electrode facing portion 145 is in contact with the surface of the fuel pole 116 opposite to the side facing the electrolyte layer 112, and the interconnector facing portion 146 is on the surface of the interconnector 150 facing the fuel pole 116. Are in contact. However, as described above, since the power generation unit 102 located at the bottom of the fuel cell stack 100 does not have the lower interconnector 150, the interconnector facing portion 146 in the power generation unit 102 is the lower end plate. It is in contact with 106. Since the fuel pole side current collector 144 has such a configuration, the fuel pole 116 and the interconnector 150 (or the end plate 106) are electrically connected to each other. A spacer 149 formed of, for example, mica is arranged between the electrode facing portion 145 and the interconnector facing portion 146. Therefore, the fuel pole side current collector 144 follows the deformation of the power generation unit 102 due to the temperature cycle and the reaction gas pressure fluctuation, and the fuel pole 116 and the interconnector 150 (or the end plate 106) via the fuel pole side current collector 144 follow. Good electrical connection with is maintained.

図4〜6に示すように、空気極側集電体134は、空気室166内に配置されている。空気極側集電体134は、複数の略四角柱状の集電体要素135から構成されており、例えば、フェライト系ステンレスにより形成されている。空気極側集電体134は、空気極114における電解質層112に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ150における空気極114に対向する側の表面とに接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック100において最も上に位置する発電単位102は上側のインターコネクタ150を備えていないため、当該発電単位102における空気極側集電体134は、上側のエンドプレート104に接触している。空気極側集電体134は、このような構成であるため、空気極114とインターコネクタ150(またはエンドプレート104)とを電気的に接続する。 As shown in FIGS. 4 to 6, the air electrode side current collector 134 is arranged in the air chamber 166. The air electrode side current collector 134 is composed of a plurality of substantially square columnar current collector elements 135, and is formed of, for example, ferritic stainless steel. The air electrode side current collector 134 is in contact with the surface of the air electrode 114 opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and the surface of the interconnector 150 on the side facing the air electrode 114. However, as described above, since the power generation unit 102 located at the top of the fuel cell stack 100 does not have the upper interconnector 150, the air electrode side current collector 134 in the power generation unit 102 has an upper end plate. It is in contact with 104. Since the air electrode side current collector 134 has such a configuration, the air electrode 114 and the interconnector 150 (or the end plate 104) are electrically connected to each other.

なお、空気極側集電体134を構成する2つの隣り合う集電体要素135の間の空間は、酸化剤ガスOGが流れるガス流路として機能する。図6に示すように、本実施形態では、各集電体要素135は、軸方向(長手方向)がX軸方向に略一致する向きで、X軸方向およびY軸方向に並ぶように配置されている。そのため、酸化剤ガスOGが流れるガス流路は、Z軸方向視でX軸方向およびY軸方向に格子状に延びるような形状となっている。 The space between the two adjacent current collector elements 135 constituting the air electrode side current collector 134 functions as a gas flow path through which the oxidant gas OG flows. As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the current collector elements 135 are arranged so as to be aligned in the X-axis direction and the Y-axis direction in a direction in which the axial direction (longitudinal direction) substantially coincides with the X-axis direction. ing. Therefore, the gas flow path through which the oxidant gas OG flows has a shape extending in a grid pattern in the X-axis direction and the Y-axis direction in the Z-axis direction.

また、本実施形態では、空気極側集電体134(集電体要素135)とインターコネクタ150とは一体の部材として形成されている。すなわち、該一体の部材の内の、上下方向(Z軸方向)に直交する平板形状の部分がインターコネクタ150として機能し、該平板形状の部分から空気極114に向けて突出するように形成された複数の集電体要素135が空気極側集電体134として機能する。 Further, in the present embodiment, the air electrode side current collector 134 (current collector element 135) and the interconnector 150 are formed as an integral member. That is, the flat plate-shaped portion of the integrated member that is orthogonal to the vertical direction (Z-axis direction) functions as the interconnector 150, and is formed so as to project from the flat plate-shaped portion toward the air electrode 114. The plurality of current collector elements 135 function as the air electrode side current collector 134.

また、図4および図5に示すように、空気極側集電体134(集電体要素135)の表面は、導電性のコート136によって覆われている。コート136は、例えば、スピネル型酸化物(例えば、Mn1.5Co1.5やMnCo、ZnCo、ZnMn、ZnMnCoO、CuMn)により形成されている。空気極側集電体134の表面へのコート136の形成は、例えば、スプレーコート、インクジェット印刷、スピンコート、ディップコート、めっき、スパッタリング、溶射等の周知の方法で実行される。なお、上述したように、本実施形態では、空気極側集電体134(集電体要素135)とインターコネクタ150とが一体の部材として形成されているため、実際には、空気極側集電体134(集電体要素135)の表面の内、インターコネクタ150との境界面はコート136により覆われていない一方、インターコネクタ150の表面の内、少なくとも酸化剤ガスOGが流れるガス流路に面する表面(例えば、インターコネクタ150における空気極114側の表面)はコート136により覆われている。また、空気極側集電体134等に対する熱処理によって酸化クロムの被膜ができることがあるが、その場合には、コート136は、当該被膜ではなく、当該被膜が形成された空気極側集電体134を覆うように形成された層である。以下の説明では、特記しない限り、空気極側集電体134(集電体要素135)は「コート136に覆われた空気極側集電体134(集電体要素135)」を意味する。なお、図6では、コート136の図示を省略している。 Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the surface of the air electrode side current collector 134 (current collector element 135) is covered with a conductive coat 136. The coat 136 is formed of, for example, a spinel-type oxide (for example, Mn 1.5 Co 1.5 O 4 or Mn Co 2 O 4 , ZnCo 2 O 4 , ZnMn 2 O 4 , ZnMn CoO 4 , Cumn 2 O 4 ). ing. The formation of the coat 136 on the surface of the air electrode side current collector 134 is performed by a well-known method such as spray coating, inkjet printing, spin coating, dip coating, plating, sputtering, and thermal spraying. As described above, in the present embodiment, the air electrode side current collector 134 (current collector element 135) and the interconnector 150 are formed as an integral member, so that the air electrode side current collector is actually collected. Of the surface of the electric body 134 (current collector element 135), the boundary surface with the interconnector 150 is not covered by the coat 136, while at least the gas flow path through which the oxidant gas OG flows in the surface of the interconnector 150. The surface facing the air (for example, the surface of the interconnector 150 on the air electrode 114 side) is covered with a coat 136. Further, a film of chromium oxide may be formed by heat treatment on the air electrode side current collector 134 or the like, but in that case, the coat 136 is not the film, but the air electrode side current collector 134 on which the film is formed. It is a layer formed so as to cover. In the following description, unless otherwise specified, the air electrode side current collector 134 (current collector element 135) means "air electrode side current collector 134 covered with coat 136 (current collector element 135)". Note that in FIG. 6, the coating 136 is omitted.

また、図4および図5に示すように、空気極114と空気極側集電体134(集電体要素135)とは、導電性を有する接合材138により接合されている。接合材138は、例えば、スピネル型酸化物(例えば、Mn1.5Co1.5やMnCo、ZnCo、ZnMn、ZnMnCoO、CuMn)やペロブスカイト型酸化物(例えば、LSCF)により形成されている。本実施形態では、一の集電体要素135と空気極114とを接合する接合材138と、他の集電体要素135と空気極114とを接合する接合材138とは、互いに独立している。接合材138により、空気極114と空気極側集電体134とが電気的に接続される。先に、空気極側集電体134は空気極114の表面と接触していると説明したが、正確には、空気極側集電体134と空気極114との間には接合材138が介在している。接合材138の構成については、後にさらに詳述する。 Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the air electrode 114 and the air electrode side current collector 134 (current collector element 135) are joined by a conductive bonding material 138. The bonding material 138 includes, for example, spinel-type oxides (for example, Mn 1.5 Co 1.5 O 4 and Mn Co 2 O 4 , ZnCo 2 O 4 , ZnMn 2 O 4 , ZnMn CoO 4 , Cumn 2 O 4 ) and perovskite. It is formed of a type oxide (eg, LSCF). In the present embodiment, the joining material 138 that joins one current collector element 135 and the air pole 114 and the joining material 138 that joins the other current collector element 135 and the air pole 114 are independent of each other. There is. The air electrode 114 and the air electrode side current collector 134 are electrically connected by the joining material 138. Earlier, it was explained that the air electrode side current collector 134 is in contact with the surface of the air electrode 114, but to be precise, a bonding material 138 is provided between the air electrode side current collector 134 and the air electrode 114. It is intervening. The configuration of the joining material 138 will be described in more detail later.

図5に示すように、上述した構成において、インターコネクタ150と空気極側集電体134(集電体要素135)との一体部材と、コート136とを1つの部材(以下、「集電体190」という)と捉えると、該集電体190の内、コート136に覆われた集電体要素135により構成される複数の部分(以下、「凸部192」という)は、コート136に覆われたインターコネクタ150から構成される部分から空気極114側に突出している。また、該複数の凸部192のそれぞれは、空気極114における上側の表面に対向している。すなわち、集電体190は、空気極114における上側の表面に対向する複数の凸部192を有する。また、接合材138は、集電体190が備える複数の凸部192のそれぞれについて設けられ、凸部192の表面と空気極114の表面とを接合している。本実施形態における集電体190は、特許請求の範囲における集電体に相当し、本実施形態における凸部192は、特許請求の範囲における凸部に相当し、本実施形態における空気極114は、特許請求の範囲における特定電極に相当する。 As shown in FIG. 5, in the above-described configuration, the integral member of the interconnector 150 and the air electrode side current collector 134 (current collector element 135) and the coat 136 are combined into one member (hereinafter, “current collector”). 190 ”), a plurality of parts (hereinafter referred to as“ convex portion 192 ”) of the current collector 190 composed of the current collector element 135 covered with the coat 136 are covered with the coat 136. It protrudes toward the air electrode 114 from the portion composed of the broken interconnector 150. Further, each of the plurality of convex portions 192 faces the upper surface of the air electrode 114. That is, the current collector 190 has a plurality of protrusions 192 facing the upper surface of the air electrode 114. Further, the joining material 138 is provided for each of the plurality of convex portions 192 included in the current collector 190, and joins the surface of the convex portion 192 and the surface of the air electrode 114. The current collector 190 in the present embodiment corresponds to the current collector in the claims, the convex portion 192 in the present embodiment corresponds to the convex portion in the claims, and the air electrode 114 in the present embodiment corresponds to the convex portion. , Corresponds to a specific electrode in the claims.

A−2.燃料電池スタック100の動作:
図2および図4に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド161の位置に設けられたガス通路部材27の分岐部29に接続されたガス配管(図示せず)を介して酸化剤ガスOGが供給されると、酸化剤ガスOGは、ガス通路部材27の分岐部29および本体部28の孔を介して酸化剤ガス導入マニホールド161に供給され、酸化剤ガス導入マニホールド161から各発電単位102の酸化剤ガス供給連通孔132を介して、空気室166に供給される。また、図3および図5に示すように、燃料ガス導入マニホールド171の位置に設けられたガス通路部材27の分岐部29に接続されたガス配管(図示せず)を介して燃料ガスFGが供給されると、燃料ガスFGは、ガス通路部材27の分岐部29および本体部28の孔を介して燃料ガス導入マニホールド171に供給され、燃料ガス導入マニホールド171から各発電単位102の燃料ガス供給連通孔142を介して、燃料室176に供給される。
A-2. Operation of fuel cell stack 100:
As shown in FIGS. 2 and 4, the oxidant gas OG is supplied via a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the oxidant gas introduction manifold 161. Then, the oxidant gas OG is supplied to the oxidant gas introduction manifold 161 through the holes of the branch portion 29 and the main body portion 28 of the gas passage member 27, and the oxidant gas introduction manifold 161 oxidizes each power generation unit 102. It is supplied to the air chamber 166 through the agent gas supply communication hole 132. Further, as shown in FIGS. 3 and 5, the fuel gas FG is supplied via a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the fuel gas introduction manifold 171. Then, the fuel gas FG is supplied to the fuel gas introduction manifold 171 through the holes of the branch portion 29 and the main body portion 28 of the gas passage member 27, and the fuel gas supply communication of each power generation unit 102 is performed from the fuel gas introduction manifold 171. It is supplied to the fuel chamber 176 through the hole 142.

各発電単位102の空気室166に酸化剤ガスOGが供給され、燃料室176に燃料ガスFGが供給されると、単セル110において酸化剤ガスOGおよび燃料ガスFGの電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。各発電単位102において、単セル110の空気極114は接合材138を介して集電体190(インターコネクタ150、空気極側集電体134およびコート136の集合体)に電気的に接続され、燃料極116は燃料極側集電体144を介してインターコネクタ150に電気的に接続されている。また、燃料電池スタック100に含まれる複数の発電単位102は、電気的に直列に接続されている。そのため、燃料電池スタック100の出力端子として機能するエンドプレート104,106から、各発電単位102において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、SOFCは、比較的高温(例えば700℃から1000℃)で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、燃料電池スタック100が加熱器(図示せず)により加熱されてもよい。 When the oxidant gas OG is supplied to the air chamber 166 of each power generation unit 102 and the fuel gas FG is supplied to the fuel chamber 176, power is generated by the electrochemical reaction of the oxidant gas OG and the fuel gas FG in the single cell 110. Will be. This power generation reaction is an exothermic reaction. In each power generation unit 102, the air pole 114 of the single cell 110 is electrically connected to the current collector 190 (the aggregate of the interconnector 150, the air pole side current collector 134 and the coat 136) via the bonding material 138. The fuel pole 116 is electrically connected to the interconnector 150 via the fuel pole side current collector 144. Further, the plurality of power generation units 102 included in the fuel cell stack 100 are electrically connected in series. Therefore, the electric energy generated in each power generation unit 102 is taken out from the end plates 104 and 106 that function as the output terminals of the fuel cell stack 100. Since the SOFC generates electricity at a relatively high temperature (for example, 700 ° C. to 1000 ° C.), the fuel cell stack 100 is a heater (for example, until the high temperature can be maintained by the heat generated by the power generation after the start-up. It may be heated by (not shown).

各発電単位102の空気室166から排出された酸化剤オフガスOOGは、図2および図4に示すように、酸化剤ガス排出連通孔133を介して酸化剤ガス排出マニホールド162に排出され、さらに酸化剤ガス排出マニホールド162の位置に設けられたガス通路部材27の本体部28および分岐部29の孔を経て、当該分岐部29に接続されたガス配管(図示せず)を介して燃料電池スタック100の外部に排出される。また、各発電単位102の燃料室176から排出された燃料オフガスFOGは、図3および図5に示すように、燃料ガス排出連通孔143を介して燃料ガス排出マニホールド172に排出され、さらに燃料ガス排出マニホールド172の位置に設けられたガス通路部材27の本体部28および分岐部29の孔を経て、当該分岐部29に接続されたガス配管(図示しない)を介して燃料電池スタック100の外部に排出される。 As shown in FIGS. 2 and 4, the oxidant off-gas OOG discharged from the air chamber 166 of each power generation unit 102 is discharged to the oxidant gas discharge manifold 162 through the oxidant gas discharge communication hole 133, and further oxidized. The fuel cell stack 100 is passed through the holes of the main body 28 and the branch 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the agent gas discharge manifold 162, and the gas pipe (not shown) connected to the branch 29. It is discharged to the outside of. Further, as shown in FIGS. 3 and 5, the fuel off-gas FOG discharged from the fuel chamber 176 of each power generation unit 102 is discharged to the fuel gas discharge manifold 172 through the fuel gas discharge communication hole 143, and further, the fuel gas. Through the holes of the main body 28 and the branch 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the discharge manifold 172, and through a gas pipe (not shown) connected to the branch 29, to the outside of the fuel cell stack 100. It is discharged.

A−3.接合材138の詳細構成:
次に、接合材138の詳細構成について説明する。図5に示すように、接合材138は、集電体190の凸部192の表面194の内、底面部分195の全域に接すると共に、側面部分196における底面部分195に隣接した一部の領域にも接している。ここで、側面部分196とは、集電体190の凸部192の表面194上の各点における仮想的な接平面TPと空気極114の表面とのなす角θ2(ただし、0度≦θ2≦90度)が45度以上である各点により構成される部分である。また、底面部分195とは、集電体190の凸部192の表面194の内、側面部分196によって囲まれ、かつ、上記なす角θ2が45度未満である各点により構成される部分である。なお、図5には、側面部分196と底面部分195との境界の位置における接平面TP(すなわち、上記なす角θ2が45度となる接平面TP)が示されている。
A-3. Detailed configuration of joint material 138:
Next, the detailed configuration of the joining material 138 will be described. As shown in FIG. 5, the joining material 138 is in contact with the entire surface of the bottom surface portion 195 of the surface 194 of the convex portion 192 of the current collector 190, and is in a part of the region of the side surface portion 196 adjacent to the bottom surface portion 195. Is also in contact. Here, the side surface portion 196 is an angle θ2 formed by the virtual tangent plane TP at each point on the surface 194 of the convex portion 192 of the current collector 190 and the surface of the air electrode 114 (however, 0 degree ≦ θ2 ≦). 90 degrees) is a part composed of each point of 45 degrees or more. The bottom surface portion 195 is a portion of the surface 194 of the convex portion 192 of the current collector 190, which is surrounded by the side surface portion 196 and is composed of points having an angle θ2 of less than 45 degrees. .. Note that FIG. 5 shows a tangent plane TP at the position of the boundary between the side surface portion 196 and the bottom surface portion 195 (that is, the tangent plane TP at which the angle θ2 formed is 45 degrees).

また、本実施形態では、Z軸方向に直交する方向(例えばY方向であり、以下「面方向」という)において、接合材138の最大幅W1は、集電体190の凸部192の内の接合材138に接する部分の最大幅W2より大きい。なお、面方向は、特許請求の範囲における第2の方向に相当する。 Further, in the present embodiment, in the direction orthogonal to the Z-axis direction (for example, the Y direction, hereinafter referred to as the "plane direction"), the maximum width W1 of the joining member 138 is within the convex portion 192 of the current collector 190. It is larger than the maximum width W2 of the portion in contact with the joint material 138. The plane direction corresponds to the second direction in the claims.

また、本実施形態では、接合材138と空気極114の表面との接触角θ1(ただし、0度≦θ1≦180度)は、鈍角である。より詳細には、接合材138と空気極114の表面との接触角θ1は、110度以上、160度以下である。なお、接合材138と空気極114の表面との接触角θ1は、例えば、JIS R3257に準拠して特定することができる。 Further, in the present embodiment, the contact angle θ1 (however, 0 degree ≦ θ1 ≦ 180 degrees) between the bonding material 138 and the surface of the air electrode 114 is an obtuse angle. More specifically, the contact angle θ1 between the bonding material 138 and the surface of the air electrode 114 is 110 degrees or more and 160 degrees or less. The contact angle θ1 between the joining material 138 and the surface of the air electrode 114 can be specified, for example, in accordance with JIS R3257.

また、本実施形態では、Z軸方向において、空気極114の表面に面するガス室である空気室166の高さt2に対する、空気極114の表面から接合材138の最大幅W1の位置P1までの距離t1の比(t1/t2)は、0.02以上である。なお、上記比(t1/t2)は、0.1以下であることが好ましい。また、距離t1は、例えば10μm以上、50μm以下であることが好ましく、高さt2は、例えば500μm以上、700μm以下であることが好ましい。 Further, in the present embodiment, in the Z-axis direction, from the surface of the air electrode 114 to the position P1 of the maximum width W1 of the bonding material 138 with respect to the height t2 of the air chamber 166 which is a gas chamber facing the surface of the air electrode 114. The ratio of the distances t1 (t1 / t2) is 0.02 or more. The ratio (t1 / t2) is preferably 0.1 or less. The distance t1 is preferably 10 μm or more and 50 μm or less, and the height t2 is preferably 500 μm or more and 700 μm or less, for example.

A−4.本実施形態の効果:
以上説明したように、本実施形態の燃料電池スタック100を構成する各発電単位102は、電解質層112と、電解質層112を挟んでZ軸方向に互いに対向する空気極114および燃料極116と、を含む単セル110と、空気極114の表面に対向する複数の凸部192を有する導電性の集電体190と、複数の凸部192のそれぞれについて設けられ、凸部192の表面と空気極114の表面とを接合する導電性の接合材138とを備える。また、本実施形態の発電単位102では、各凸部192について設けられた接合材138が、以下の要件(a)、(b)、および、(c)を満たしている。
(a)接合材138は、凸部192の底面部分195と、凸部192の側面部分196における底面部分195に隣接した一部の領域と、に接する。
(b)Z軸方向に直交する方向(面方向)において、接合材138の最大幅W1は、凸部192の内の接合材138に接する部分の最大幅W2より大きい。
(c)接合材138と空気極114の表面との接触角θ1は、鈍角である。
A-4. Effect of this embodiment:
As described above, each power generation unit 102 constituting the fuel cell stack 100 of the present embodiment includes the electrolyte layer 112, the air poles 114 and the fuel poles 116 facing each other in the Z-axis direction with the electrolyte layer 112 interposed therebetween. A single cell 110 including the above, a conductive current collector 190 having a plurality of convex portions 192 facing the surface of the air electrode 114, and an air electrode provided for each of the plurality of convex portions 192. A conductive bonding material 138 for bonding the surface of 114 is provided. Further, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the joining material 138 provided for each convex portion 192 satisfies the following requirements (a), (b), and (c).
(A) The joining material 138 is in contact with the bottom surface portion 195 of the convex portion 192 and a part of the side surface portion 196 of the convex portion 192 adjacent to the bottom surface portion 195.
(B) In the direction orthogonal to the Z-axis direction (plane direction), the maximum width W1 of the joining material 138 is larger than the maximum width W2 of the portion of the convex portion 192 in contact with the joining material 138.
(C) The contact angle θ1 between the bonding material 138 and the surface of the air electrode 114 is an obtuse angle.

本実施形態の発電単位102は、上記構成を有しているため、以下に説明するように、接触抵抗の増大に起因する発電単位102の性能低下の抑制と、ガス拡散抵抗の増大に起因する発電単位102の性能低下の抑制とを効果的に両立させることができる。 Since the power generation unit 102 of the present embodiment has the above configuration, as described below, it is caused by suppressing the performance deterioration of the power generation unit 102 due to the increase in contact resistance and increasing the gas diffusion resistance. It is possible to effectively achieve both suppression of performance deterioration of the power generation unit 102.

図8は、第1の比較例における発電単位102Xの構成を示す説明図である。図8に示す第1の比較例の発電単位102Xでは、接合材138と空気極114の表面との接触角θ1が、鋭角である。すなわち、第1の比較例の発電単位102Xは、上記要件(c)を満たさない。第1の比較例の発電単位102Xでは、上記要件(c)を満たさないため、空気極114の表面において接合材138により覆われる領域が大きくなり、その結果、ガス拡散抵抗が増大して発電単位102の性能が低下する。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing the configuration of the power generation unit 102X in the first comparative example. In the power generation unit 102X of the first comparative example shown in FIG. 8, the contact angle θ1 between the bonding material 138 and the surface of the air electrode 114 is an acute angle. That is, the power generation unit 102X of the first comparative example does not satisfy the above requirement (c). Since the power generation unit 102X of the first comparative example does not satisfy the above requirement (c), the region covered by the bonding material 138 on the surface of the air electrode 114 becomes large, and as a result, the gas diffusion resistance increases and the power generation unit The performance of 102 is reduced.

また、図9は、第2の比較例における発電単位102Yの構成を示す説明図である。図9に示す第2の比較例の発電単位102Yでは、接合材138は、凸部192の底面部分195の一部の領域に接しているものの、凸部192の側面部分196には接していない。すなわち、第2の比較例の発電単位102Yは、上記要件(a)を満たさない。第2の比較例の発電単位102Yでは、上記要件(a)を満たさないため、集電体190の凸部192と接合材138との間の導電経路を十分に確保することができず、その結果、接触抵抗が増大して発電単位102の性能が低下する。 Further, FIG. 9 is an explanatory diagram showing the configuration of the power generation unit 102Y in the second comparative example. In the power generation unit 102Y of the second comparative example shown in FIG. 9, the joining material 138 is in contact with a part of the bottom surface portion 195 of the convex portion 192, but is not in contact with the side surface portion 196 of the convex portion 192. .. That is, the power generation unit 102Y of the second comparative example does not satisfy the above requirement (a). Since the power generation unit 102Y of the second comparative example does not satisfy the above requirement (a), it is not possible to sufficiently secure a conductive path between the convex portion 192 of the current collector 190 and the bonding material 138. As a result, the contact resistance increases and the performance of the power generation unit 102 deteriorates.

これに対し、本実施形態の発電単位102では、接合材138が、集電体190の凸部192の底面部分195に加えて、凸部192の側面部分196における一部の領域にも接しており(上記要件(a))、かつ、接合材138の最大幅W1が集電体190の凸部192の最大幅W2より大きいため(上記要件(b))、集電体190の凸部192と接合材138との間の導電経路を十分に確保することができ、その結果、接触抵抗の増大による発電単位102の性能低下を抑制することができる。また、本実施形態の発電単位102では、接合材138と空気極114の表面との接触角θ1が鈍角であるため(上記要件(c))、上記要件(a)および(b)を満たす構成を採用しても、空気極114の表面において接合材138により覆われる領域を小さくすることができ、その結果、ガス拡散抵抗の増大による発電単位102の性能低下を抑制することができる。従って、本実施形態の発電単位102によれば、接触抵抗の増大に起因する発電単位102の性能低下の抑制と、ガス拡散抵抗の増大に起因する発電単位102の性能低下の抑制とを効果的に両立させることができる。なお、上記構成を採用することにより、電流密度0.7A/cmで電流を流すことができることを確認した。 On the other hand, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the bonding material 138 is in contact with a part of the side surface portion 196 of the convex portion 192 in addition to the bottom surface portion 195 of the convex portion 192 of the current collector 190. Since the cage (the above requirement (a)) and the maximum width W1 of the bonding material 138 is larger than the maximum width W2 of the convex portion 192 of the current collector 190 (the above requirement (b)), the convex portion 192 of the current collector 190. It is possible to sufficiently secure a conductive path between the bonding material 138 and the bonding material 138, and as a result, it is possible to suppress a deterioration in the performance of the power generation unit 102 due to an increase in contact resistance. Further, in the power generation unit 102 of the present embodiment, since the contact angle θ1 between the bonding material 138 and the surface of the air electrode 114 is an obtuse angle (the above requirement (c)), the above requirements (a) and (b) are satisfied. Even if the above is adopted, the region covered by the bonding material 138 on the surface of the air electrode 114 can be reduced, and as a result, the performance deterioration of the power generation unit 102 due to the increase in gas diffusion resistance can be suppressed. Therefore, according to the power generation unit 102 of the present embodiment, it is effective to suppress the performance deterioration of the power generation unit 102 due to the increase in contact resistance and the performance deterioration of the power generation unit 102 due to the increase in gas diffusion resistance. Can be compatible with. It was confirmed that by adopting the above configuration, a current can be passed at a current density of 0.7 A / cm 2.

また、本実施形態の発電単位102では、接合材138と空気極114の表面との接触角θ1は、110度以上、160度以下である。そのため、本実施形態の発電単位102によれば、集電体190の凸部192と接合材138との間の導電経路の確保と、空気極114の表面において接合材138により覆われる領域面積の低減とをバランスよく両立させることができ、発電単位102の性能低下を効果的に抑制することができる。なお、接合材138と空気極114の表面との接触角θ1は、120度以上、150度以下であることがより好ましく、130度以上、140度以下であることがさらに好ましい。 Further, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the contact angle θ1 between the bonding material 138 and the surface of the air electrode 114 is 110 degrees or more and 160 degrees or less. Therefore, according to the power generation unit 102 of the present embodiment, the conductive path between the convex portion 192 of the current collector 190 and the bonding material 138 is secured, and the area of the region covered by the bonding material 138 on the surface of the air electrode 114 is secured. It is possible to achieve both reduction and reduction in a well-balanced manner, and it is possible to effectively suppress performance deterioration of the power generation unit 102. The contact angle θ1 between the bonding material 138 and the surface of the air electrode 114 is more preferably 120 degrees or more and 150 degrees or less, and further preferably 130 degrees or more and 140 degrees or less.

また、本実施形態の発電単位102では、Z軸方向において、空気極114の表面に面するガス室である空気室166の高さt2に対する、空気極114の表面から接合材138の最大幅W1の位置P1までの距離t1の比(t1/t2)が、0.02以上である。このように、本実施形態の発電単位102では、上記比(t1/t2)が0.02以上とある程度大きいことから、接合材138における幅が最大の部分(図5の位置P1の部分)が空気極114の表面からある程度離れていることとなるため、接合材138によって空気極114の表面付近の酸化剤ガスOGの流れが阻害されることを抑制することができ、ガス拡散抵抗の増大による発電単位102の性能低下を効果的に抑制することができる。なお、上記比は、0.03以上であることがより好ましく、0.04以上であることがさらに好ましい。また、上記比(t1/t2)は0.1以下であることが好ましい。このような構成では、上記比(t1/t2)が0.1以下と過大ではないことから、集電体190の凸部192と接合材138とのなす角が急峻になりすぎることを抑制することができ、凸部192と接合材138との接合性を確保することができる。なお、上記比は、0.09以下であることがより好ましく、0.08以下であることがさらに好ましい。 Further, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the maximum width W1 of the bonding material 138 from the surface of the air electrode 114 with respect to the height t2 of the air chamber 166, which is a gas chamber facing the surface of the air electrode 114, in the Z-axis direction. The ratio of the distance t1 to the position P1 (t1 / t2) is 0.02 or more. As described above, in the power generation unit 102 of the present embodiment, since the ratio (t1 / t2) is as large as 0.02 or more, the portion having the maximum width in the bonding material 138 (the portion at position P1 in FIG. 5) is Since it is separated from the surface of the air electrode 114 to some extent, it is possible to prevent the bonding material 138 from obstructing the flow of the oxidant gas OG near the surface of the air electrode 114, and this is due to an increase in gas diffusion resistance. It is possible to effectively suppress the deterioration of the performance of the power generation unit 102. The above ratio is more preferably 0.03 or more, and further preferably 0.04 or more. The ratio (t1 / t2) is preferably 0.1 or less. In such a configuration, since the ratio (t1 / t2) is not excessive at 0.1 or less, it is possible to prevent the angle formed by the convex portion 192 of the current collector 190 and the bonding material 138 from becoming too steep. Therefore, the bondability between the convex portion 192 and the bonding material 138 can be ensured. The above ratio is more preferably 0.09 or less, and further preferably 0.08 or less.

A−5.燃料電池スタック100の製造方法:
次に、燃料電池スタック100の製造方法について説明する。図10は、本実施形態における燃料電池スタック100の製造方法の一例を示すフローチャートである。また、図11は、本実施形態における燃料電池スタック100の製造方法の内の発電単位102の製造方法の概要を示す説明図である。
A-5. Manufacturing method of fuel cell stack 100:
Next, a method of manufacturing the fuel cell stack 100 will be described. FIG. 10 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the fuel cell stack 100 according to the present embodiment. Further, FIG. 11 is an explanatory diagram showing an outline of a method of manufacturing the power generation unit 102 among the methods of manufacturing the fuel cell stack 100 in the present embodiment.

はじめに、単セル110と集電体190とを作製する(S110)。単セル110および集電体190は公知の方法により作製可能であるため、ここではその作製方法の説明を省略する。 First, a single cell 110 and a current collector 190 are manufactured (S110). Since the single cell 110 and the current collector 190 can be manufactured by a known method, the description of the manufacturing method will be omitted here.

次に、集電体190の各凸部192に、接合材138用のペーストPAを塗布する(S120、図11のA)。本実施形態では、集電体190の凸部192における底面部分195の一部の領域に、ペーストPAを塗布するものとする。なお、本実施形態では、塗布されるペーストPAの粘度は、60Pa・s以上、150Pa・s以下に設定される。本明細書において、ペーストPAの粘度は、リオン株式会社製の粘度計(VT−04F)の2号ロータを用い、室温23℃で測定した粘度である。また、本実施形態では、ペーストPAの塗布厚さdは、20μm以上、50μm以下に設定される。S120の工程は、特許請求の範囲における第1の工程に相当する。 Next, the paste PA for the bonding material 138 is applied to each convex portion 192 of the current collector 190 (S120, A in FIG. 11). In the present embodiment, the paste PA is applied to a part of the bottom surface portion 195 of the convex portion 192 of the current collector 190. In the present embodiment, the viscosity of the applied paste PA is set to 60 Pa · s or more and 150 Pa · s or less. In the present specification, the viscosity of the paste PA is the viscosity measured at room temperature of 23 ° C. using a No. 2 rotor of a viscometer (VT-04F) manufactured by Rion Co., Ltd. Further, in the present embodiment, the coating thickness d of the paste PA is set to 20 μm or more and 50 μm or less. The step of S120 corresponds to the first step in the claims.

S120におけるペーストPAの塗布後、ペーストPAの温度を上昇させる処理(例えば、乾燥処理)を行うことなく、Z軸方向に沿って集電体190を単セル110に近付けることによって、集電体190の凸部192の底面部分195に塗布されたペーストPAを、空気極114の表面に接触させる(S130、図11のB)。これにより、ペーストPAが変形して、凸部192の底面部分195の全領域と、側面部分196の一部の領域とに接する状態となる(図11のBの矢印B2参照)。S130の工程は、特許請求の範囲における第2の工程に相当し、ペーストPAが空気極114の表面に接触した状態は、特許請求の範囲における特定状態に相当する。 After the paste PA is applied in S120, the current collector 190 is brought closer to the single cell 110 along the Z-axis direction without performing a process of raising the temperature of the paste PA (for example, a drying process). The paste PA applied to the bottom surface portion 195 of the convex portion 192 of the above is brought into contact with the surface of the air electrode 114 (S130, B in FIG. 11). As a result, the paste PA is deformed so as to be in contact with the entire region of the bottom surface portion 195 of the convex portion 192 and a part of the side surface portion 196 (see arrow B2 in FIG. 11B). The step of S130 corresponds to the second step in the claims, and the state in which the paste PA is in contact with the surface of the air electrode 114 corresponds to the specific state in the claims.

次に、所定の時間、ペーストPAが空気極114の表面に接触した状態を維持する(S140)。S140の工程は、特許請求の範囲における第3の工程に相当する。 Next, the paste PA is kept in contact with the surface of the air electrode 114 for a predetermined time (S140). The step of S140 corresponds to the third step in the claims.

次に、ペーストPAの温度を上昇させる処理を行うことによってペーストPAを硬化させ、接合材138を形成する(S150、図11のC)。これにより、接合材138によって集電体190の各凸部192と空気極114の表面とが接合された構成の発電単位102が製造される。なお、ペーストPAの温度を上昇させる処理は、例えば、加熱処理や、還元処理、通電処理である。 Next, the paste PA is cured by performing a process of raising the temperature of the paste PA to form the bonding material 138 (S150, C in FIG. 11). As a result, the power generation unit 102 having a structure in which each convex portion 192 of the current collector 190 and the surface of the air electrode 114 are joined by the joining material 138 is manufactured. The treatment for raising the temperature of the paste PA is, for example, a heat treatment, a reduction treatment, or an energization treatment.

上述した製造方法により複数の発電単位102を製造し、製造された複数の発電単位102や他の部材を組み立てる組み立て工程を行う(S160)。以上の工程により、上述した構成の燃料電池スタック100が製造される。 A plurality of power generation units 102 are manufactured by the above-mentioned manufacturing method, and an assembly step of assembling the manufactured plurality of power generation units 102 and other members is performed (S160). Through the above steps, the fuel cell stack 100 having the above-described configuration is manufactured.

以上説明したように、本実施形態の燃料電池スタック100の製造方法における発電単位102の製造方法は、集電体190の各凸部192の表面194の内の底面部分195に接合材138用のペーストPAを塗布するステップS120と、ステップS120の後、ペーストPAの温度を上昇させる処理を行うことなく、Z軸方向に沿って集電体190を単セル110に近付けることによってペーストPAが空気極114の表面に接触した状態を形成するステップS130と、ステップS130の後、所定の時間、ペーストPAが空気極114の表面に接触した状態を維持するステップS140と、ステップS140の後、ペーストPAの温度を上昇させる処理を行うことによって接合材138を形成するステップS150とを備える。 As described above, the method of manufacturing the power generation unit 102 in the method of manufacturing the fuel cell stack 100 of the present embodiment is for the bonding material 138 on the bottom surface portion 195 of the surface 194 of each convex portion 192 of the current collector 190. After step S120 for applying the paste PA and after step S120, the paste PA becomes an air electrode by bringing the current collector 190 closer to the single cell 110 along the Z-axis direction without performing a process of raising the temperature of the paste PA. Step S130 to form the state of contact with the surface of 114, and step S140 to keep the paste PA in contact with the surface of the air electrode 114 for a predetermined time after step S130, and after step S140, the paste PA A step S150 for forming the bonding material 138 by performing a process of raising the temperature is provided.

このように、本実施形態の発電単位102の製造方法では、ステップS130においてペーストPAの温度を上昇させる処理が行われないため、S120における塗布時からのペーストPAの粘度の変化(加熱による粘度の低下や乾燥による粘度の上昇)が抑制される。塗布時からのペーストPAの粘度の低下が抑制されることにより、ペーストPAの形状の意図しない変化(面方向への過度の広がり)が抑制される。また、塗布時からのペーストPAの粘度の上昇が抑制されることにより、ペーストPAと凸部192の表面194(特に、側面部分196)との間の接触不良の発生が抑制される。 As described above, in the method for producing the power generation unit 102 of the present embodiment, since the process of raising the temperature of the paste PA is not performed in step S130, the change in the viscosity of the paste PA from the time of coating in S120 (the viscosity due to heating). Decrease and increase in viscosity due to drying) are suppressed. By suppressing the decrease in the viscosity of the paste PA from the time of application, an unintended change in the shape of the paste PA (excessive spread in the plane direction) is suppressed. Further, by suppressing the increase in the viscosity of the paste PA from the time of application, the occurrence of poor contact between the paste PA and the surface 194 (particularly, the side surface portion 196) of the convex portion 192 is suppressed.

また、本実施形態の発電単位102の製造方法では、ステップS130の後、所定の時間、ペーストPAが空気極114の表面に接触した状態を維持するステップS140が行われるため、ペーストPAの内、空気極114の表面付近の部分では、ペーストPA中の溶剤分が比較的多孔質な空気極114内に浸透することによって粘度がさらに高くなり(図11のBの矢印B1参照)、その結果、ペーストPAの面方向への広がりが効果的に抑制される。一方、ペーストPAの内、集電体190の凸部192付近の部分では、粘度が概ね維持されるため、集電体190の凸部192の底面部分195から側面部分196に向けてペーストPAが良好に広がる(図11のBの矢印B2参照)。その後、ペーストPAの温度を上昇させることによって接合材138を形成するステップS150が行われることにより、空気極114の表面付近においては面方向への広がりが抑制され、集電体190の凸部192付近においては凸部192の底面部分195から側面部分196に向けて広がった形状の接合材138が形成される。すなわち、形成される接合材138は、上述した要件(a)〜(c)を満たすものとなる。 Further, in the method for manufacturing the power generation unit 102 of the present embodiment, after step S130, step S140 for maintaining the state in which the paste PA is in contact with the surface of the air electrode 114 is performed for a predetermined time. In the portion near the surface of the air electrode 114, the viscosity of the paste PA is further increased by penetrating into the relatively porous air electrode 114 (see arrow B1 in FIG. 11B), and as a result, The spread of the paste PA in the plane direction is effectively suppressed. On the other hand, in the portion of the paste PA near the convex portion 192 of the current collector 190, the viscosity is generally maintained, so that the paste PA is formed from the bottom surface portion 195 to the side surface portion 196 of the convex portion 192 of the current collector 190. Spreads well (see arrow B2 in B of FIG. 11). After that, step S150 for forming the bonding material 138 by raising the temperature of the paste PA is performed, so that the spread in the plane direction is suppressed in the vicinity of the surface of the air electrode 114, and the convex portion 192 of the current collector 190 is suppressed. In the vicinity, a joining material 138 having a shape extending from the bottom surface portion 195 of the convex portion 192 toward the side surface portion 196 is formed. That is, the formed joining material 138 satisfies the above-mentioned requirements (a) to (c).

このように、本実施形態の発電単位102の製造方法によれば、上述した要件(a)〜(c)を満たす接合材138を備える発電単位102を製造することができる。そのため、本実施形態の発電単位102の製造方法によれば、接触抵抗の増大に起因する性能低下の抑制と、ガス拡散抵抗の増大に起因する性能低下の抑制とを効果的に両立させることができる発電単位102を製造することができる。 As described above, according to the method for manufacturing the power generation unit 102 of the present embodiment, it is possible to manufacture the power generation unit 102 including the bonding material 138 satisfying the above-mentioned requirements (a) to (c). Therefore, according to the manufacturing method of the power generation unit 102 of the present embodiment, it is possible to effectively achieve both suppression of performance deterioration due to an increase in contact resistance and suppression of performance deterioration due to an increase in gas diffusion resistance. It is possible to manufacture a power generation unit 102 capable of producing.

また、上述したように、本実施形態の発電単位102の製造方法では、S120において塗布されるペーストPAの粘度が、60Pa・s以上、150Pa・s以下に設定される。S120において塗布されるペーストPAの粘度を60Pa・s以上とすることにより、その後の工程においてペーストPAの形状の意図しない変化(面方向への過度の広がり)を効果的に抑制することができる。また、S120において塗布されるペーストPAの粘度を150Pa・s以下とすることにより、集電体190の凸部192に対して円滑にペーストPAを塗布することができる。また、S120において塗布されるペーストPAの粘度が60Pa・s以上、150Pa・s以下に設定されると、組み付け荷重が0.2〜0.6MPa程度に抑えられるため、単セル110の割れの発生を抑制することができる。 Further, as described above, in the method for manufacturing the power generation unit 102 of the present embodiment, the viscosity of the paste PA applied in S120 is set to 60 Pa · s or more and 150 Pa · s or less. By setting the viscosity of the paste PA applied in S120 to 60 Pa · s or more, it is possible to effectively suppress an unintended change in the shape of the paste PA (excessive spread in the plane direction) in the subsequent steps. Further, by setting the viscosity of the paste PA applied in S120 to 150 Pa · s or less, the paste PA can be smoothly applied to the convex portion 192 of the current collector 190. Further, when the viscosity of the paste PA applied in S120 is set to 60 Pa · s or more and 150 Pa · s or less, the assembling load is suppressed to about 0.2 to 0.6 MPa, so that the single cell 110 is cracked. Can be suppressed.

また、上述したように、本実施形態の発電単位102の製造方法では、S120において塗布されるペーストPAの厚さdが、20μm以上、50μm以下に設定される。ステップS120において塗布されるペーストの厚さdを20μm以上とすることにより、ステップS130においてペーストPAが空気極114の表面に接触した状態を形成する際に、各部材の寸法バラツキをペーストPAによって吸収することができ、接合材138による確実な接合および電気的接続を実現することができる。また、S120において塗布されるペーストPAの厚さdを50μm以下とすることにより、ペーストPAから形成される接合材138の面方向における幅が過大となってガス拡散抵抗が増大することを抑制することができる。 Further, as described above, in the method for manufacturing the power generation unit 102 of the present embodiment, the thickness d of the paste PA applied in S120 is set to 20 μm or more and 50 μm or less. By setting the thickness d of the paste applied in step S120 to 20 μm or more, when the paste PA is formed in contact with the surface of the air electrode 114 in step S130, the dimensional variation of each member is absorbed by the paste PA. It is possible to realize reliable bonding and electrical connection by the bonding material 138. Further, by setting the thickness d of the paste PA applied in S120 to 50 μm or less, it is possible to prevent the width of the bonding material 138 formed from the paste PA in the plane direction from becoming excessive and increasing the gas diffusion resistance. be able to.

B.変形例:
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
B. Modification example:
The technique disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be transformed into various forms without departing from the gist thereof, and for example, the following modifications are also possible.

上記実施形態における単セル110、発電単位102または燃料電池スタック100の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、接合材138が凸部192の側面部分196における一部の領域のみに接するとしているが、接合材138が側面部分196における全領域に接するとしてもよい。 The configuration of the single cell 110, the power generation unit 102, or the fuel cell stack 100 in the above embodiment is merely an example and can be variously modified. For example, in the above embodiment, the joining material 138 is in contact with only a part of the side surface portion 196 of the convex portion 192, but the joining material 138 may be in contact with the entire region in the side surface portion 196.

また、上記実施形態では、接合材138と空気極114の表面との接触角θ1は110度以上、160度以下であるとしているが、該接触角θ1は、鈍角であれば、110度以上、160度以下の範囲外であるとしてもよい。 Further, in the above embodiment, the contact angle θ1 between the joining material 138 and the surface of the air electrode 114 is 110 degrees or more and 160 degrees or less, but if the contact angle θ1 is an obtuse angle, it is 110 degrees or more. It may be out of the range of 160 degrees or less.

また、上記実施形態では、Z軸方向において、空気極114の表面に面するガス室である空気室166の高さt2に対する、空気極114の表面から接合材138の最大幅W1の位置P1までの距離t1の比(t1/t2)は0.02以上であるとしているが、該比(t1/t2)は0.02未満であるとしてもよい。 Further, in the above embodiment, in the Z-axis direction, from the surface of the air electrode 114 to the position P1 of the maximum width W1 of the bonding material 138 with respect to the height t2 of the air chamber 166 which is a gas chamber facing the surface of the air electrode 114. The ratio (t1 / t2) of the distance t1 is 0.02 or more, but the ratio (t1 / t2) may be less than 0.02.

また、上記実施形態では、インターコネクタ150と空気極側集電体134(集電体要素135)とが一体部材であるとしているが、両者が別部材であってもよい。このような構成では、空気極側集電体134(集電体要素135)およびコート136により集電体190が構成される。また、上記実施形態では、空気極側集電体134(集電体要素135)がコート136に覆われているが、空気極側集電体134がコート136に覆われていないとしてもよい。このような構成では、集電体190には、コート136が含まれない。 Further, in the above embodiment, the interconnector 150 and the air electrode side current collector 134 (current collector element 135) are integrated members, but both may be separate members. In such a configuration, the current collector 190 is composed of the air electrode side current collector 134 (current collector element 135) and the coat 136. Further, in the above embodiment, the air electrode side current collector 134 (current collector element 135) is covered with the coat 136, but the air electrode side current collector 134 may not be covered with the coat 136. In such a configuration, the current collector 190 does not include the coat 136.

また、上記実施形態では、単セル110が中間層180を備えているが、単セル110は必ずしも中間層180を備える必要は無い。また、上記実施形態において、燃料電池スタック100に含まれる単セル110(発電単位102)の個数は、あくまで一例であり、単セル110(発電単位102)の個数は燃料電池スタック100に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。また、上記実施形態における各部材を構成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により構成されていてもよい。 Further, in the above embodiment, the single cell 110 includes the intermediate layer 180, but the single cell 110 does not necessarily have to include the intermediate layer 180. Further, in the above embodiment, the number of single cells 110 (power generation unit 102) included in the fuel cell stack 100 is only an example, and the number of single cells 110 (power generation unit 102) is required for the fuel cell stack 100. It is appropriately determined according to the output voltage and the like. Further, the material constituting each member in the above embodiment is merely an example, and each member may be composed of another material.

また、上記実施形態に記載した構成要件(例えば、接合材138に関する上記要件(a)〜(c))は、必ずしも燃料電池スタック100を構成する複数の発電単位102のすべてにおいて満たされている必要はなく、燃料電池スタック100を構成する複数の発電単位102の内の少なくとも1つにおいて満たされていればよい。また、1つの発電単位102に注目したときに、該構成要件は、必ずしも集電体190が備える複数の凸部192のすべてにおいて満たされている必要はなく、集電体190が備える複数の凸部192の内の少なくとも1つにおいて満たされていればよい。なお、発電単位102において接触抵抗の増大に起因する性能低下の抑制とガス拡散抵抗の増大に起因する性能低下の抑制とを効果的に両立させるため、集電体190が備えるすべての凸部192の内、30%以上の凸部192において上記構成要件が満たされていることが好ましく、50%以上の凸部192において上記構成要件が満たされていることがより好ましく、70%以上の凸部192において上記構成要件が満たされていることがさらに好ましく、90%以上の凸部192において上記構成要件が満たされていることが一層好ましく、100%の凸部192において上記構成要件が満たされていることが最も好ましい。 Further, the constituent requirements described in the above embodiment (for example, the above requirements (a) to (c) regarding the bonding material 138) need not necessarily be satisfied in all of the plurality of power generation units 102 constituting the fuel cell stack 100. However, it may be satisfied in at least one of the plurality of power generation units 102 constituting the fuel cell stack 100. Further, when focusing on one power generation unit 102, the constituent requirements do not necessarily have to be satisfied in all of the plurality of convex portions 192 included in the current collector 190, and the plurality of convex portions included in the current collector 190. It suffices if at least one of the parts 192 is satisfied. In addition, in order to effectively both suppress the performance deterioration due to the increase in contact resistance and the performance deterioration due to the increase in gas diffusion resistance in the power generation unit 102, all the convex portions 192 included in the current collector 190. Of these, 30% or more of the convex portions 192 preferably satisfy the above-mentioned constituent requirements, 50% or more of the convex portions 192 preferably satisfy the above-mentioned constituent requirements, and 70% or more of the convex portions 192 satisfy the above-mentioned constituent requirements. It is more preferable that the above-mentioned constituent requirements are satisfied in 192, more preferably the above-mentioned constituent requirements are satisfied in 90% or more of the convex portions 192, and the above-mentioned constituent requirements are satisfied in 100% of the convex portions 192. Most preferably.

また、上記実施形態における燃料電池スタック100や発電単位102の製造方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、ペーストPAの粘度が60Pa・s以上、150Pa・s以下に設定されるが、ペーストPAの粘度は必ずしもこの範囲内に設定される必要はない。また、上記実施形態では、ペーストPAの塗布厚さdが20μm以上、50μm以下に設定されるが、ペーストPAの塗布厚さdは必ずしもこの範囲内に設定される必要はない。また、上記実施形態では、ペーストPAを集電体190の各凸部192の底面部分195の一部の領域に塗布するとしているが、ペーストPAを底面部分195の全領域に塗布するとしてもよいし、ペーストPAを底面部分195に加えて側面部分196にも塗布するとしてもよい。 Further, the method for manufacturing the fuel cell stack 100 and the power generation unit 102 in the above embodiment is merely an example and can be variously modified. For example, in the above embodiment, the viscosity of the paste PA is set to 60 Pa · s or more and 150 Pa · s or less, but the viscosity of the paste PA does not necessarily have to be set within this range. Further, in the above embodiment, the coating thickness d of the paste PA is set to 20 μm or more and 50 μm or less, but the coating thickness d of the paste PA does not necessarily have to be set within this range. Further, in the above embodiment, the paste PA is applied to a part of the bottom surface portion 195 of each convex portion 192 of the current collector 190, but the paste PA may be applied to the entire area of the bottom surface portion 195. Then, the paste PA may be applied not only to the bottom surface portion 195 but also to the side surface portion 196.

また、上記実施形態では、ステップS130において、Z軸方向に沿って集電体190を単セル110に近付けることによってペーストPAが空気極114の表面に接触した状態を形成するとしているが、必ずしもこのようにする必要はなく、Z軸方向に集電体190と単セル110とを相対移動させることによってペーストPAが空気極114の表面に接触した状態を形成すればよい。 Further, in the above embodiment, in step S130, the paste PA is in contact with the surface of the air electrode 114 by bringing the current collector 190 close to the single cell 110 along the Z-axis direction, but this is not necessarily the case. It is not necessary to do so, and the paste PA may be in contact with the surface of the air electrode 114 by relatively moving the current collector 190 and the single cell 110 in the Z-axis direction.

また、上記実施形態では、空気極114と、空気極114の表面に対向する複数の凸部192を有する集電体190と、を接合する接合材138の特徴について説明したが、燃料極116と、燃料極116の表面に対向する複数の凸部を有する集電体と、を接合する接合材が用いられる場合には、該接合材にも本発明を適用することができる。 Further, in the above embodiment, the characteristics of the bonding material 138 for joining the air electrode 114 and the current collector 190 having a plurality of convex portions 192 facing the surface of the air electrode 114 have been described, but the fuel electrode 116 and the fuel electrode 116 When a joining material for joining a current collector having a plurality of convex portions facing the surface of the fuel electrode 116 is used, the present invention can be applied to the joining material as well.

また、上記実施形態では、燃料ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素との電気化学反応を利用して発電を行うSOFCを対象としているが、本発明は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形電解セル(SOEC)の構成単位である電解セル単位や、複数の電解セル単位を備える電解セルスタックにも同様に適用可能である。なお、電解セルスタックの構成は、例えば特開2016−81813号公報に記載されているように公知であるためここでは詳述しないが、概略的には上述した実施形態における燃料電池スタック100と同様の構成である。すなわち、上述した実施形態における燃料電池スタック100を電解セルスタックと読み替え、発電単位102を電解セル単位と読み替え、単セル110を電解単セルと読み替えればよい。ただし、電解セルスタックの運転の際には、空気極114がプラス(陽極)で燃料極116がマイナス(陰極)となるように両電極間に電圧が印加されると共に、連通孔108を介して原料ガスとしての水蒸気が供給される。これにより、各電解セル単位において水の電気分解反応が起こり、燃料室176で水素ガスが発生し、連通孔108を介して電解セルスタックの外部に水素が取り出される。このような構成の電解セル単位および電解セルスタックにおいても、上記実施形態と同様の構成の接合材を採用することにより、接触抵抗の増大に起因する性能低下の抑制と、ガス拡散抵抗の増大に起因する性能低下の抑制とを効果的に両立させることができる。 Further, in the above embodiment, the SOFC that generates power by utilizing the electrochemical reaction between hydrogen contained in the fuel gas and oxygen contained in the oxidizing agent gas is targeted, but the present invention relates to the electrolysis reaction of water. It is also applicable to an electrolytic cell unit, which is a constituent unit of a solid oxide type electrolytic cell (SOEC) that generates hydrogen by utilizing it, and an electrolytic cell stack having a plurality of electrolytic cell units. The configuration of the electrolytic cell stack is not described in detail here because it is known as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-81813, but is generally the same as the fuel cell stack 100 in the above-described embodiment. It is the composition of. That is, the fuel cell stack 100 in the above-described embodiment may be read as an electrolytic cell stack, the power generation unit 102 may be read as an electrolytic cell unit, and the single cell 110 may be read as an electrolytic cell. However, during the operation of the electrolytic cell stack, a voltage is applied between both electrodes so that the air electrode 114 is positive (anode) and the fuel electrode 116 is negative (cathode), and the voltage is applied through the communication hole 108. Water vapor as a raw material gas is supplied. As a result, an electrolysis reaction of water occurs in each electrolytic cell unit, hydrogen gas is generated in the fuel chamber 176, and hydrogen is taken out to the outside of the electrolytic cell stack through the communication hole 108. Even in the electrolytic cell unit and the electrolytic cell stack having such a configuration, by adopting the bonding material having the same configuration as that of the above embodiment, the performance deterioration due to the increase in contact resistance can be suppressed and the gas diffusion resistance can be increased. It is possible to effectively achieve both suppression of performance deterioration due to it.

また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池(SOFC)を例に説明したが、本発明は、溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)といった他のタイプの燃料電池(または電解セル)にも適用可能である。 Further, in the above embodiment, the solid oxide fuel cell (SOFC) has been described as an example, but the present invention also applies to other types of fuel cells (or electrolytic cells) such as a molten carbonate fuel cell (MCFC). Applicable.

22:ボルト 24:ナット 26:絶縁シート 27:ガス通路部材 28:本体部 29:分岐部 100:燃料電池スタック 102:燃料電池発電単位 104:エンドプレート 106:エンドプレート 108:連通孔 110:単セル 112:電解質層 114:空気極 116:燃料極 120:セパレータ 121:孔 124:接合部 130:空気極側フレーム 131:孔 132:酸化剤ガス供給連通孔 133:酸化剤ガス排出連通孔 134:空気極側集電体 135:集電体要素 136:コート 138:接合材 140:燃料極側フレーム 141:孔 142:燃料ガス供給連通孔 143:燃料ガス排出連通孔 144:燃料極側集電体 145:電極対向部 146:インターコネクタ対向部 147:連接部 149:スペーサー 150:インターコネクタ 161:酸化剤ガス導入マニホールド 162:酸化剤ガス排出マニホールド 166:空気室 171:燃料ガス導入マニホールド 172:燃料ガス排出マニホールド 176:燃料室 180:中間層 190:集電体 192:凸部 194:表面 195:底面部分 196:側面部分 22: Bolt 24: Nut 26: Insulation sheet 27: Gas passage member 28: Main body 29: Branch 100: Fuel cell stack 102: Fuel cell power generation unit 104: End plate 106: End plate 108: Communication hole 110: Single cell 112: Electrolyte layer 114: Air pole 116: Fuel pole 120: Separator 121: Hole 124: Joint 130: Air pole side frame 131: Hole 132: Oxidizing agent gas supply communication hole 133: Oxidizing agent gas discharge communication hole 134: Air Polar side current collector 135: Current collector element 136: Coat 138: Bonding material 140: Fuel pole side frame 141: Hole 142: Fuel gas supply communication hole 143: Fuel gas discharge communication hole 144: Fuel pole side current collector 145 : Electrode facing part 146: Interconnector facing part 147: Connecting part 149: Spacer 150: Interconnector 161: Oxidizing agent gas introduction manifold 162: Oxidizing agent gas discharge manifold 166: Air chamber 171: Fuel gas introduction manifold 172: Fuel gas discharge Manifold 176: Fuel chamber 180: Intermediate layer 190: Current collector 192: Convex part 194: Surface 195: Bottom part 196: Side part

Claims (8)

電解質層と、前記電解質層を挟んで第1の方向に互いに対向する空気極および燃料極と、を含む電気化学反応単セルと、
前記空気極と前記燃料極との一方である特定電極の表面に対向する複数の凸部を有する導電性の集電体であって、前記凸部の表面は、前記凸部の表面上の各点における仮想的な接平面と前記特定電極の表面とのなす角が45度以上である各点により構成される側面部分と、前記側面部分によって囲まれ、前記なす角が45度未満である各点により構成される底面部分と、を含む、前記集電体と、
前記複数の凸部のそれぞれについて設けられ、前記凸部の表面と前記特定電極の表面とを接合する導電性の接合材と、
を備える電気化学反応単位において、
少なくとも1つの前記凸部について設けられた前記接合材について、
(a)前記接合材は、前記凸部の前記底面部分と、前記凸部の前記側面部分における前記底面部分に隣接した少なくとも一部の領域と、に接し、
(b)前記第1の方向に直交する第2の方向において、前記接合材の最大幅は、前記凸部の内の前記接合材に接する部分の最大幅より大きく、かつ、
(c)前記接合材と前記特定電極の表面との接触角は、鈍角である、
ことを特徴とする、電気化学反応単位。
An electrochemical reaction single cell containing an electrolyte layer and an air electrode and a fuel electrode facing each other in a first direction across the electrolyte layer.
It is a conductive current collector having a plurality of convex portions facing the surface of a specific electrode having one of the air electrode and the fuel electrode, and the surface of the convex portion is each on the surface of the convex portion. A side surface portion formed by each point having an angle formed by a virtual tangent plane at a point and the surface of the specific electrode of 45 degrees or more, and a side surface portion surrounded by the side surface portion and having an angle of less than 45 degrees. The current collector, including a bottom portion composed of dots,
A conductive bonding material provided for each of the plurality of convex portions and for joining the surface of the convex portion and the surface of the specific electrode.
In an electrochemical reaction unit comprising
For the joining material provided for at least one of the protrusions
(A) The joining material is in contact with the bottom surface portion of the convex portion and at least a part of the side surface portion of the convex portion adjacent to the bottom surface portion.
(B) In the second direction orthogonal to the first direction, the maximum width of the joining material is larger than the maximum width of the portion of the convex portion in contact with the joining material, and
(C) The contact angle between the bonding material and the surface of the specific electrode is an obtuse angle.
An electrochemical reaction unit characterized by the fact that.
請求項1に記載の電気化学反応単位において、
前記接合材と前記特定電極の表面との接触角は、110度以上、160度以下であることを特徴とする、電気化学反応単位。
In the electrochemical reaction unit according to claim 1,
An electrochemical reaction unit, wherein the contact angle between the bonding material and the surface of the specific electrode is 110 degrees or more and 160 degrees or less.
請求項1または請求項2に記載の電気化学反応単位において、
前記第1の方向において、前記特定電極の表面に面するガス室の高さt2に対する、前記特定電極の表面から前記接合材の前記最大幅の位置までの距離t1の比(t1/t2)は、0.02以上であることを特徴とする、電気化学反応単位。
In the electrochemical reaction unit according to claim 1 or 2.
In the first direction, the ratio (t1 / t2) of the distance t1 from the surface of the specific electrode to the position of the maximum width of the bonding material with respect to the height t2 of the gas chamber facing the surface of the specific electrode is , An electrochemical reaction unit characterized by being 0.02 or more.
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の電気化学反応単位において、
前記電気化学反応単セルは、燃料電池単セルであることを特徴とする、電気化学反応単位。
In the electrochemical reaction unit according to any one of claims 1 to 3.
The electrochemical reaction single cell is an electrochemical reaction unit, which is a fuel cell single cell.
前記第1の方向に並べて配列された複数の電気化学反応単位を備える電気化学反応セルスタックにおいて、
前記複数の電気化学反応単位の少なくとも1つは、請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の電気化学反応単位であることを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
In an electrochemical reaction cell stack having a plurality of electrochemical reaction units arranged side by side in the first direction.
The electrochemical reaction cell stack, wherein at least one of the plurality of electrochemical reaction units is the electrochemical reaction unit according to any one of claims 1 to 4.
電解質層と、前記電解質層を挟んで第1の方向に互いに対向する空気極および燃料極と、を含む電気化学反応単セルと、
前記空気極と前記燃料極との一方である特定電極の表面に対向する複数の凸部を有する導電性の集電体であって、前記凸部の表面は、前記凸部の表面上の各点における仮想的な接平面と前記特定電極の表面とのなす角が45度以上である各点により構成される側面部分と、前記側面部分により囲まれ、前記なす角が45度未満である各点により構成される底面部分と、を含む、前記集電体と、
前記複数の凸部のそれぞれについて設けられ、前記凸部の表面と前記特定電極の表面とを接合する導電性の接合材と、
を備える電気化学反応単位の製造方法において、
(a)前記接合材は、前記凸部の前記底面部分と、前記凸部の前記側面部分における前記底面部分に隣接した少なくとも一部の領域と、に接し、
(b)前記第1の方向に直交する第2の方向において、前記接合材の最大幅は、前記凸部の内の前記接合材に接する部分の最大幅より大きく、かつ、
(c)前記接合材と前記特定電極の表面との接触角は、鈍角であり、
前記電気化学反応単位の製造方法は、
前記集電体の各前記凸部の表面の内の少なくとも前記底面部分に、前記接合材用のペーストを塗布する第1の工程と、
前記第1の工程の後、前記ペーストの温度を上昇させる処理を行うことなく、前記第1の方向に前記集電体と前記電気化学反応単セルとを相対移動させることによって前記ペーストが前記特定電極の表面に接触した特定状態を形成する第2の工程と、
前記第2の工程の後、所定の時間、前記特定状態を維持する第3の工程と、
前記第3の工程の後、前記ペーストの温度を上昇させる処理を行うことによって前記接合材を形成する第4の工程と、
を備えることを特徴とする、電気化学反応単位の製造方法。
An electrochemical reaction single cell containing an electrolyte layer and an air electrode and a fuel electrode facing each other in a first direction across the electrolyte layer.
It is a conductive current collector having a plurality of convex portions facing the surface of a specific electrode having one of the air electrode and the fuel electrode, and the surface of the convex portion is each on the surface of the convex portion. A side surface portion formed by each point having an angle formed by a virtual tangent plane at a point and the surface of the specific electrode of 45 degrees or more, and a side surface portion surrounded by the side surface portion and having an angle of less than 45 degrees. The current collector, including a bottom portion composed of dots,
A conductive bonding material provided for each of the plurality of convex portions and for joining the surface of the convex portion and the surface of the specific electrode.
In the method for producing an electrochemical reaction unit comprising
(A) The joining material is in contact with the bottom surface portion of the convex portion and at least a part of the side surface portion of the convex portion adjacent to the bottom surface portion.
(B) In the second direction orthogonal to the first direction, the maximum width of the joining material is larger than the maximum width of the portion of the convex portion in contact with the joining material, and
(C) The contact angle between the bonding material and the surface of the specific electrode is an obtuse angle.
The method for producing the electrochemical reaction unit is as follows.
The first step of applying the paste for the joining material to at least the bottom surface portion of the surface of each of the convex portions of the current collector.
After the first step, the paste is identified by relatively moving the current collector and the electrochemical reaction single cell in the first direction without performing a process of raising the temperature of the paste. The second step of forming a specific state in contact with the surface of the electrode, and
After the second step, a third step of maintaining the specific state for a predetermined time and
After the third step, a fourth step of forming the bonding material by performing a process of raising the temperature of the paste, and
A method for producing an electrochemical reaction unit, which comprises.
請求項6に記載の電気化学反応単位の製造方法において、
前記第1の工程は、60Pa・s以上、150Pa・s以下の前記ペーストを塗布する工程であることを特徴とする、電気化学反応単位の製造方法。
In the method for producing an electrochemical reaction unit according to claim 6,
The first step is a step of applying the paste of 60 Pa · s or more and 150 Pa · s or less, which is a method for producing an electrochemical reaction unit.
請求項6または請求項7に記載の電気化学反応単位の製造方法において、
前記第1の工程は、前記ペーストを20μm以上、50μm以下の厚さで塗布する工程であることを特徴とする、電気化学反応単位の製造方法。
In the method for producing an electrochemical reaction unit according to claim 6 or 7.
The first step is a step of applying the paste to a thickness of 20 μm or more and 50 μm or less, which is a method for producing an electrochemical reaction unit.
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JP2014017065A (en) * 2012-07-06 2014-01-30 Nissan Motor Co Ltd Solid oxide fuel cell
JP6283330B2 (en) * 2015-06-19 2018-02-21 日本特殊陶業株式会社 Electrochemical reaction unit and fuel cell stack
JP6805528B2 (en) * 2016-04-07 2020-12-23 日産自動車株式会社 Fuel cell single cell and fuel cell stack
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