JP6994723B2

JP6994723B2 - 集電材用糸、集電材用糸からなる集電材、及び、集電材を用いた燃料電池システム

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Publication number: JP6994723B2
Application number: JP2020091946A
Authority: JP
Inventors: 健吾窪寺; 英一峯; 明宜樫本
Original assignee: MAGNEX CO., LTD.; Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Instititute (TIRI)
Current assignee: MAGNEX CO., LTD.; Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Instititute (TIRI)
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2040-05-27
Also published as: JP2021190208A

Description

本発明は、集電材用糸、集電材用糸からなる集電材、及び、集電材を用いた燃料電池システムに係り、特に、高い導電性を有する導電性糸と燃料ガスを改質する改質触媒糸とが組み合わされた集電材用糸、この集電材用糸を編織した集電材、及び、この集電材を用いた燃料電池システムに関する。本明細書では、これらの集電材等が適用される燃料電池システムは、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を用いる燃料電池システムの場合について説明するが、固体酸化物形燃料電池に限らず、他の燃料電池システムにも適用される。

(集電材)
図９に、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の燃料電池システム１００の基本ユニットである単セル１０２を示す。図９（ａ）は、一般的な単セル１０２全体を斜視図で示す。図９（ｂ）は、単セル１０２に設置された集電材１０を断面図で示す。単セル１０２は、カソードである空気極１０３、アノードである燃料極１０４、及び、イオンのみを伝導させる電解質１０５が発電セル１０７を構成する。この単セル１０２は、直列に積層されてスタック１１０を構成して所要の起電力を発生する。発電セル１０７の両外側には、燃料ガスと酸化ガスとを分離し、電気的に単セル１０２を接続させる空気極側インターコネクタ１０６ａと燃料極側インターコネクタ１０６ｂとが設けられる。また、インターコネクタ１０６ａ,１０６ｂは、発電セル１０７において発電された電気を集電するという役割、及び、燃料ガスと酸化ガスの供給や排出をするという役割も有する。そのため、その表面には、溝加工により燃料ガス流路１０８及び酸化ガス流路１０９が設けられている。この空気極側インターコネクタ１０６ａと発電セル１０７との間には、発電効率を上げるために空気極側集電材１０ａ、燃料極側インターコネクタ１０６ｂと発電セル１０７との間には、燃料極側集電材１０ｂが設けられるのが一般的である。なお、インターコネクタ１０６ａ，１０６ｂは、「セパレータ」とも称する。

図１０に、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の発電原理を示す。図１０（ａ）は、燃料として一酸化炭素を用いた場合の発電原理を示し、図１０（ｂ）は、燃料として水素を用いた場合の発電原理を示す。固体酸化物形燃料電池は、燃料として水素、一酸化炭素などを使用し、空気極（カソード）１０３及び燃料極（アノード）１０４において、下記に示す電極反応が進行する。
燃料極１０４：（水素燃料の場合）Ｈ_２＋Ｏ^２－→Ｈ_２Ｏ＋２ｅ^－
燃料極１０４：（一酸化炭素燃料の場合）ＣＯ＋Ｏ^２－→ＣＯ_２＋２ｅ^－
空気極１０３：１／２Ｏ_２＋２ｅ^－→Ｏ^２－

上述した反応式に示されるように、空気極１０３で発生した酸素イオン（Ｏ^２－）が電解質１０５を通過して燃料極１０４へと移動する。一方、燃料極１０４では、燃料である水素或いは一酸化炭素が酸素イオン（Ｏ^２－）と反応して電子（２ｅ^－）を放出し、その電子（２ｅ^－）が外部回路を経由して空気極１０３へと移動する。

このように、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）では、燃料として水素或いは一酸化炭素を用いる。一酸化炭素は、不完全燃焼状態で炭素化合物が燃焼する際に発生する。無色・無臭であり、その存在が感知しにくい気体であり、強い毒性を有するため一酸化炭素中毒を引き起こす場合がある。一方、水素燃料は入手するのが難しく運搬方法や貯蔵方法に問題がある。そこで、分子中に水素を含むメタン、プロパン等の気体燃料、メタノール等の液体燃料から水素を製造して燃料電池システム１００に供給する。このように、様々な燃料から水素燃料を取り出すことを「改質」と称する。燃料ガスの一般的な改質方法として、水を加えて分解する水蒸気改質方法がある。
ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ→３Ｈ_２+ＣＯ
ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｈ_２＋ＣＯ_２
ＣＨ_４＋２Ｈ_２Ｏ→４Ｈ_２＋ＣＯ_２－Ｑ(吸熱)

（燃料ガスの改質）
図１１に、改質器が設けられた従来の燃料電池システムの構成を示す。燃料電池システム１００は、燃料電池発電ユニット１００ａ及び給湯ユニット１００ｂから構成される。燃料電池発電ユニット１００ａに供給された、例えば、都市ガス等の燃料ガスは、燃料ガス脱硫器１１１により燃料ガスに混入された硫黄成分が除去され、燃料ガス改質器１１２や燃料電池発電ユニット１００ａの性能の低下が防止される。そして、燃料ガス改質器１１２により燃料ガスであるメタンは、上述した水蒸気改質反応により水素に変換される。改質された燃料ガスはセルスタック１１０に供給され発電が行われ、発生した直流電力はインバータにより交流電力に変換される。発電により発生した熱は、排ガス熱交換機１１３により回収されて貯湯タンクから供給された冷水を温水にして貯湯タンク１１５に戻される。そして、ボイラーを経由して、燃料電池発電ユニット１００ａの外部に供給される。排ガス熱交換器１１３において生成された凝縮水は、イオン交換樹脂１１４を通過することで純水になり、燃料ガス改質器１１２に戻されて水蒸気改質反応に用いられる。

特許文献１には、発電セルとセパレータの間の電気的な接続を改善し、燃料電池の発電効率及びサイクル特性を向上させる燃料電池用集電材が開示されている。ここでは、平板形燃料電池用の集電材は、平板形燃料電池の空気極（カソード）及び燃料極（アノード）が、それぞれカソード側セパレータと、アノード側セパレータと対向する面において、金属繊維を編み込んで形成された金属繊維ニットを集電材として配設し、電極とセパレータとの間に挟み込んで加圧することが記載されている。

特許文献２には、改質触媒および電子導電性物質の使用量を抑制する内部改質式固体酸化物形燃料電池等が開示されている。ここでは、内部改質式固体酸化物形燃料電池に、カソードと、アノードと、カソード及びアノードに挟まれた電解質と、アノードに接して設けられた集電体が備えられ、この集電体は、炭化水素から水素を生成する反応の改質触媒と電子導電性物質とを含有する被膜が基材の表面に形成された触媒集電要素を含んでいることが記載されている。

特許文献３には、十分な機械的強度を維持しつつ、高い気孔率を有する固体酸化物形燃料電池用アノード支持体等が開示されている。ここでは、イオン導電性酸化物繊維を不織布状に成形したペーパー状多孔質支持基体と、電極触媒粒子及びイオン導電性酸化物粒子で構成されるアノード活性層とを有し、アノード活性層の少なくとも一部が、ペーパー状多孔質支持基体の内部に形成された固体酸化物形燃料電池用アノード支持体が記載されている。

特開２０１２－７９４９２号公報特開２０１０-１０３００９号公報特開２０１４-６７４８８号公報

従来の燃料電池では、燃料ガスを発電に適した成分に改質する改質器をセルスタック近傍に設けなければならず、発電効率を上げるためには、燃料ガスの改質を行う設備スペースが必要となるという問題があった。また、発電の前に燃料ガスを、燃料ガス改質器を経由させなければならず、ガス供給のための配管、及び、ガス漏れを防止するシールが必要となるという問題があった。

また、燃料ガスを改質する内部改質触媒は、一般的に接触抵抗が生じやすい構造となってしまい、本来集電材が持つ導電性が損なわれてしまうという問題があった。

本願の目的は、かかる課題を解決し、既存の燃料電池システムの内部に容易に設置でき、元来集電材が有する導電性を損なわずに、燃料ガスの改質器が省略できる内部改質機能を備えた集電材用糸、集電材用糸からなる集電材、及び集電材を用いた燃料電池システムを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る集電材用糸が、固体酸化物形燃料電池のスタック内部のインターコネクタとセルとの間に設けられ、集電特性を有する導電性糸と、燃料ガスの内部改質機能を備えた改質触媒糸とが撚り合わされることを特徴とする。

上記構成により、燃料電池のスタック内部に集電材用糸を設けることで、集電材用糸が有する内部改質機能により従来技術において必須であった燃料ガス改質器に代替することができる。また、既存の燃料電池であっても容易にスタック内部に集電材用糸を設けることができる。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る集電材が、固体酸化物形燃料電池の燃料電池のスタック内部のインターコネクタとセルとの間に設けられ、集電特性を有する導電性糸と、燃料ガスの内部改質機能を備えた改質触媒糸とが織物を形成することが好ましい。

上記構成により、燃料電池のスタックに内部改質機能を備えた集電材を設けることで、集電材が有する内部改質機能により従来技術において必須であった燃料ガス改質器に代替することができる。また、既存の燃料電池であっても容易にスタック内部に内部改質機能を備えた集電材を設けることができる。

また、集電材が、改質触媒糸と導電性糸とを撚り合わせた撚糸構造にて織物が形成されることが好ましい。これにより、改質触媒糸と導電性糸とを組み合わせて集電材とすることができる。

また、改質触媒糸と前記導電性糸が、いずれか一方を経糸とし、他方を緯糸として織物が形成されることが好ましい。これにより、改質触媒糸と導電性糸とを織り込んで集電材を形成させることができる。

また、改質触媒糸がセラミック繊維であり、導電性糸が金属線であることが好ましい。これにより、導電性糸を有した金属線と、改質特性を備えたセラミック繊維とを織り込んで集電材を形成させることができる。

さらに、燃料電池システムは、集電材を燃料電池のスタック内部のインターコネクタとセルとの間に挿入し、燃料電池に供給される燃料ガスの炭化水素をスタック内部において改質することが好ましい。

上記構成により、集電材用糸、集電材用糸からなる集電材、及び、集電材を用いた燃料電池システムは、既存の燃料電池内部に容易に集電材を設置することができ、集電材の持つ導電性を損なうことなく、燃料ガスの改質器を省略することができる。また、既存の燃料電池システムであっても、容易にスタック内部に集電材を設けることができる。

本発明に係る導電性に加えて内部改質機能を備えた集電材用糸、集電材用糸からなる集電材、及び、集電材を用いた燃料電池システムによれば、既存の燃料電池内部に容易に集電材等設置でき、元来集電材が所持する導電性を損なわずに、燃料ガス改質器が省略できる内部改質機能を備えた集電材用糸、集電材用糸からなる集電材、及び集電材を用いた燃料電池システムを提供することができる。

本発明に係る、導電性糸及び改質触媒糸からなる集電材用糸の一つの実施形態の概略構成を示す説明図である。導電性糸及び改質触媒糸からなる集電材用糸の他の実施形態の概略構成を示す説明図である。集電材用糸である導電性糸及び改質触媒糸を織り込んだ織物一つの実施形態の概略構成を示す説明図である。織物の三原組織である平織、斜文織、朱子織に実施例を示す説明図である。平織のバリエーションの実施例を示す説明図である。ニットのよこ編の実施例、及び、ニットのたて編の実施例を示す説明図である。本発明に係る集電材のＡＳＲ(接触抵抗)値の測定結果を示すグラフである。本発明に係る集電材の改質特性の測定結果を示すグラフである。燃料電池システムの基本ユニットである単セルの構成を示す斜視図、及び、単セルに設置された集電材を示す断面図である。燃料として水素及び一酸化炭素を用いた場合の固体酸化物形燃料電池の発電原理を示す説明図である。改質器が設けられた従来の燃料電池システムの構成を示す説明図である。

（集電材用糸）
以下に、図面を用いて本発明に係る内部に改質機能を備える集電材用糸１について一つの実施形態の概略構成を示す。図１（ａ）には、集電材１０に用いる集電材用糸１である導電性糸２と改質触媒糸３を示し、集電機能を有する導電性糸２の素材の例として金属線４を示し、改質機能を備える改質触媒糸３の例としてセラミック繊維５を示す。図１（ｂ）に、導電性糸２と改質触媒糸３とから集電材用糸１とする一つの例として、導電性糸２と改質触媒糸３とを撚り合わせたカバーリング撚糸７を示す。ここで、図１(ｂ)は、導電性糸２を芯材６とし、改質触媒糸３をカバーリング撚糸７とする場合であり、図１（ｃ）は、導電性糸２をカバーリング撚糸７とし、改質触媒糸３を芯材６とする場合であり、撚り合わせることで、いずれの場合も本発明に係る集電材用糸１に含まれる。

図１（ｂ）に示すように、改質触媒糸３は、撚糸構造の芯材６として用いられ、導電性糸２は、芯材６に対するカバーリング撚糸７として用いられる。また、導電性糸２と改質触媒糸３とは、いずれか一方を経糸１２とし、他方を緯糸１３として織物８を形成する。この導電性糸２は、例えば、ステンレス、銅ニッケル合金等の金属線４によるカバー糸である。また、改質触媒糸３には、セラミック繊維５等がある。

図２に、導電性糸２及び改質触媒糸３からなる集電材用糸１の他の実施形態の概略構成を示す。集電材用糸１には、短繊維が長繊維か、或いは、「撚り」のかけ方等により様々な種類がある。集電材用糸１には、図２（ａ）に示す「片撚り糸１４」と、図２(ｂ)に示す「諸撚り糸１５」とがある。片撚り糸１４とは、無撚糸にＳ方向又はＺ方向のいずれかの「撚り」を入れた糸素材のことである。諸撚り１５とは、片撚り糸１４を引き揃え、片撚り糸１４とは反対方向の撚りを入れた糸素材をいう。それぞれ、２本引き揃えた双子を「二子糸」、３本引き揃えた双子を「三子糸」という。図２(ａ)のａ_１は３本の片撚り糸１４であり、図２(ａ)のａ_２は２本の片撚り糸１４であり、図２(ｂ)のｂ_１は３本の諸撚り糸１５であり、図２(ｂ)のｂ_２は２本の諸撚り糸１５である。ここで、双子とは、単子を複数個引き揃えて「撚り」をかけた糸素材のことをいう。双子の「撚り」は単子と反対方向にかけるため「撚り」にバランスがとれ、双子を用いた織物８に用いると布の変形が少ないという特徴がある。

集電材用糸１には、どのように、どのような「撚り」をかけるかにより、例えば、強撚糸、異色の単子を撚り合わせた「もく（杢）糸」、太糸に強い「撚り」をかけ、これに無撚の細糸を引き揃え、太糸と反対の撚りをかけた糸で、太糸の「撚り戻り」により太糸が細糸の周りに螺旋状に巻き付いた壁撚り糸、糸にラメ(切箔)を撚り合わせたラメ糸、染色性の異なる糸を撚り合わせた異色染め糸、芯糸の周りに「からみ糸」を一重又は二重にカバーリングしたカバーリング撚糸７（カバードヤーン）等がある。図２(ｃ)にシングルカバーリング撚糸７ａの実施例を示し、図２（ｄ）にダブルカバーリング撚糸７ｂの実施例を示す。ダブルカバーリング撚糸７ｂは、芯糸を下巻き１７といい、からみ糸を上巻き１６ともいう。また、意匠撚糸として、ネップヤーン、マールヤーン、スラブヤーン、ポーラヤーン、リングヤーン、ブークレーヤーン、ループヤーン、スナールヤーン、カールヤーン、角糸、ブラッシュヤーン、シャギーヤーン、モール糸、シェニールヤーン等がある。また、スレット（ノップ）系統には、ノップヤーン、スレットヤーン、ロングスレットヤーンなどある。このように、糸に撚りを加えて「可撚」する技法は、各種の糸に応用され、糸に収束性と丸みを与え、糸の強度を増し、毛羽の発生を抑えるという効果を生じさせている。

（集電材に用いられる繊維）
図３に、集電材用糸１である導電性糸２及び改質触媒糸３を織り込んだ織物８一つの実施形態の概略構成を示す。なお、織物８において、経糸１２は織物８の横方向に通った糸を指し、緯糸１３は織物８の縦方向に通った糸を指すことから、以後の明細書では、「たて糸」、「よこ糸」と称する。図３（ａ）には、集電材用糸１を示し、図３（ｂ）には、集電特性を有する導電性糸２をよこ糸１２とし、改質機能を有する改質触媒糸３をたて糸１３として形成された織物８を示す。或いは、導電性糸２をたて糸とし、改質触媒糸３をよこ糸として形成された織物構造８を示す(図示せず)。そして、図３（ｃ）に示すように、この織物８に粒径１μｍ以下のニッケル粒子２１を担持させて改質機能を付加させる。これにより、集電特性を備えた導電性糸２自体が有する改質機能に、さらに、ニッケル粒子２１による改質機能が付加される。図３(ｃ)には、理解し易くするために、織物８に付加されるニッケル粒子２１を黒点で表す。上述した導電性糸２及び改質触媒糸３という糸素材を編み込んで布状の織物８を形成し、この布状の織物８を固体酸化物形燃料電池の燃料電池システム１００内部のインターコネクタ１０６と発電セル１０７との間に改質機能付き集電材１０として用いる。

図４に、織物８の基本的な三原組織の構造と断面図を示す。図４(ａ)は平織１８であり、図４（ｂ）は両面斜文織１９ａであり、図４（ｃ）は及び片面斜文織１９ｂであり、図４（ｄ）は朱子織２０である。織物８には、三原組織以外に、三原組織から誘導変化した変形組織、重ね組織、さらに、特別組織として、パイル組織、からみ組織、紋様を織り出す紋組織があり、これらの組織が単独に、又は複合されて用いられる。

図４（ａ）に示す平織１８は、たて糸１２、よこ糸１３の各２本ずつで循環し、いずれの糸も1本ごとに浮沈して交錯する組織であり、織物８の組織のうち最も広く用いられる構造である。図４（ｂ），（ｃ）に示す斜文織１９は、「あや織り」とも称され、たて糸１２、よこ糸１３が各々３本以上から完全組織で作られる。そして、平織１８のようにたて糸１２、よこ糸１３が交互に浮沈せず、連続的に浮沈した組織点で斜めに「あや線」が現れる。斜文織１９は、平織１８に比べて交錯度数が少なく、糸の密度を増して地を厚くすることができる。斜文織１９は、平織１８に比べて摩擦に弱いが、地質が柔軟でしわが寄りにくく糸の密度を増すことができ光沢に富むという特徴を有する。

斜文織１９には、図４（ｂ）に示す両面斜文織１９ａ、及び、図４（ｃ）に示す片面斜文織１９ｂがある。両面斜文織１９ａは、布面におけるたて糸１２、よこ糸１３の現れ方が同数であり表裏の外観が同様となる斜文織１９であるが、斜文線の方向は表裏が反対方向となる。片面斜文織１９ｂは、布面におけるたて糸１２、よこ糸１３の現れ方が不同な斜文織１９であり、表裏の外観が違うものとなる。

図４（ｄ）に示す朱子織２０は、たて糸１２、よこ糸１３が５本以上で製作され、ただ一つの交錯点を一定の間隔に配置した組織であり、たて糸１２又はよこ糸１３の浮きが多い組織である。そのため、平織１８や斜文織１９に比べて地は厚くなるが最も柔軟な織物組織となる。

この布状の織物８を固体酸化物形燃料電池の燃料電池のセルスタック１１０内部のインターコネクタ１０６と発電セル１０７との間に改質機能を備える集電材１０として用いる場合、平織１８、斜文織１９、朱子織２０等に代表される織り方の種類、両面織か片面織か、たて糸１２とよこ糸１３の現れ方、たて糸１２とよこ糸１３の接結点の多さ等により、摩擦に対する強度、柔軟性、インターコネクタ１０６と発電セル１０７への密着性といったその組織の特徴を選択することができる。従って、固体酸化物形燃料電池の特性に合った組織を選択することができる。

図５に、集電材１０として用いる織物８のバリエーションの実施例を示す。図５（ａ）は、たて糸１２とよこ糸１３からなる平織１８にさらにより細いよこ糸１３が付加された実施例である。図５（ｂ）は、たて糸１２とよこ糸１３との糸の太さが大きく異なる平織１８の実施例である。これらの織物８のバリエーションは、集電材１０として要求される柔軟性等の条件に合致した性能に合わせて決定される。本発明は、金属線４等の導電性糸２と、セラミック等の改質触媒３との交織構造であるため、燃料電池システム１００のインターコネクタ１０６ａ，１０６ｂとセルスタック１１０との間に挿入する集電材１０として活用が可能であり、既存の燃料電池セル内部に容易に設置することができる。また、本集電材１０の採用にあたりそれ専用にセルの構造を設計する必要はない。また、集電材１０を構成する導電性糸２と改質触媒３との織り方は、図５に示すように、織物８の基本的な三原組織に限定せずに、要求される性能が発揮される編み方で良い。

図６に、集電材１０に用いるニット２２につき、図６（ａ）にはニット２２のよこ編２２ａの実施例を示し、図６(ｂ)には、ニット２２のたて編２２ｂの実施例を示す。ニット２２は、編物、メリヤスとも称され、連続した編目で構成された布や製品を指す。ニット２２は、上述した導電性糸２及び改質触媒３に加えて伸縮性があるため、インターコネクタ１０６ａ，１０６ｂと発電セル１０７との間の空隙に良くなじみ、導電性能及び改質性能が発揮され易い特性を有している。ニット２２のよこ編２２ａには、よこ編２２ａの基本となる平編（メリアス編）、伸縮性に優れたゴム編、表地と裏地が同じ外観となるパール編等がある。

（燃料電池システムの構成）
集電材１０は、燃料電池のセルスタック１１０のインターコネクタ１０６ａ，１０６ｂと発電セル１０７との間に挿入され、燃料電池に供給される燃料ガスである炭化水素をスタック１１０内部において改質する。このため、集電材１０が挿入された燃料電池システム１００の性能は、接触抵抗値が低く、改質特性が高いことが要求される。以下に、本発明に係る燃料電池システム１００の接触抵抗値及び改質特性地に関する実験結果について説明する。

（集電材の接触抵抗値）
図７に、金属線４等の導電性材を集電材１０として用いた織物８のＡＳＲ（接触抵抗値）の測定結果のグラフを示す。横軸は、セルスタック１１０の上下方向から加圧される荷重（ｋｇｆ）であり７ｋｇｆから５０ｋｇｆまでの範囲で測定した。縦軸は、セルスタック１１０の接触抵抗値（ｍΩ・ｃｍ）の測定結果を示す。試験に用いた集電材１０は、セラミックファイバ／Ｎｉを担持したカバーリング撚糸７からなる集電材１０である。接触抵抗値は、高いほど抵抗が大きいことを示し集電材１０としての性能は好ましくなく、接触抵抗値が低いほど抵抗が少なく集電材１０としての性能が好ましい。実験は、試験体Ａ：φ５０μｍ、試験体Ｂ：φ１００μｍ、試験体Ｃ：φ１２０μｍ、試験体Ｄ：無挿入、試験体Ｅ：Ｎｉ６０μｍメッシュ、試験体Ｆ：ポーラスメタルの６種類の試験体で行われた。ポーラスメタルの試験体Ｆは、接触抵抗値は荷重７ｋｇｆで高い値を示すが、荷重が１６ｋｇｆになるまで直線的に低下した。無挿入であった試験体Ｄは、終止高い接触抵抗値を示し、Ｎｉ６０μｍメッシュである試験体Ｅは、次に高い接触抵抗値を示した。試験体Ａ：φ５０μｍ、試験体Ｂ：φ１００μｍ、試験体Ｃ：φ１２０μｍは、荷重に拘わらず極めて低い接触抵抗値を示した。この実験により、本発明に係る集電材１０（試験体Ａ、Ｂ、Ｃ）が無挿入時（試験体Ｄ）及び従来品（試験体Ｅ、Ｆ）と比較して接触抵抗値が大幅に低減することが確認できた。

（集電材の改質特性）
図８に本発明に係る集電材の改質特性の測定結果をグラフで示す。グラフの縦軸は向かって左側は、Ｃｅｌｌ電圧（Ｖ）であり、右側は、出力（Ｗ）／Ｃｅｌｌである。測定は、ドライ水素の場合の測定結果（破線で示す）を基準としたメタンガスの場合の測定結果(実線で示す)であり、発電温度は７５０℃である。試験に用いた集電材１０は、セラミックファイバ／Ｎｉを担持したカバーリング撚糸７からなる集電材である。

以上の実施形態で説明された、集電材用糸１、集電材用糸１からなる集電材１０、及び、集電材１０を用いた燃料電池システム１００の構成、形状、大きさ、及び配置関係については、本発明が理解、実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って、本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

１（内部に改質機能を備える）集電材用糸、２導電性糸、３改質触媒糸、４金属線、５セラミック繊維、６芯材、７カバーリング撚糸，７ａシングルカバーリング撚糸，７ｂダブルカバーリング撚糸、８織物(構造)、１０（内部に改質機能を備える）集電材，１０ａ空気極側集電材，１０ｂ燃料極側集電材、１２経糸(又はたて糸)、１３緯糸(又はよこ糸)、１４片撚り糸、１５諸撚り糸、１６上巻き、１７下巻き、１８平織、１９斜文織，１９ａ両面斜文織，１９ｂ片面斜文織、２０朱子織、２１ニッケル粒子、２２ニット，２２ａよこ編，２２ｂたて編、１００（内部に改質機能を備える）燃料電池システム，１００ａ燃料電池発電ユニット，１００ｂ給湯ユニット、１０２単セル、１０３空気極（カソード）、１０４燃料極（アノード）、１０５電解質、１０６インターコネクタ，１０６ａ空気極側インターコネクタ，１０６ｂ燃料極側インターコネクタ、１０７（発電）セル、１０８燃料ガス供給路、１０９酸化ガス供給路、１１０ (セル)スタック、１１１燃料ガス脱硫器、１１２燃料ガス改質器、１１３排ガス熱交換器、１１４イオン交換樹脂、１１５貯湯タンク、Ｐ圧力。

Claims

固体酸化物形燃料電池のスタック内部のインターコネクタとセルとの間に設けられる集電材用糸であって、集電特性を有する導電性糸と、燃料ガスの内部改質機能を備えた改質触媒糸とが撚り合わされることを特徴とする集電材用糸。
固体酸化物形燃料電池のスタック内部のインターコネクタとセルとの間に設けられる集電材であって、集電特性を有する導電性糸と、燃料ガスの内部改質機能を備えた改質触媒糸とが織物を形成することを特徴とする集電材。
請求項２に記載の集電材であって、前記改質触媒糸と前記導電性糸を撚り合わせた撚糸構造にて前記織物が形成されることを特徴とする集電材。
請求項２に記載の集電材であって、前記改質触媒糸と前記導電性糸は、いずれか一方を経糸とし、他方を緯糸として前記織物が形成されることを特徴とする集電材。
請求項２乃至４のいずれか１項に記載の集電材であって、前記改質触媒糸は、セラミック繊維であり、前記導電性糸は、金属線であることを特徴とする集電材。
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の集電材を用いた燃料電池システムであり、スタック内部の前記インターコネクタと前記セルとの間に挿入し、前記固体酸化物形燃料電池に供給される前記燃料ガスの炭化水素を前記スタック内部において改質することを特徴とする集電材を用いた燃料電池システム。