JP7147631B2 - 固体酸化物形燃料電池セルスタックおよびその製造方法 - Google Patents
固体酸化物形燃料電池セルスタックおよびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7147631B2 JP7147631B2 JP2019037332A JP2019037332A JP7147631B2 JP 7147631 B2 JP7147631 B2 JP 7147631B2 JP 2019037332 A JP2019037332 A JP 2019037332A JP 2019037332 A JP2019037332 A JP 2019037332A JP 7147631 B2 JP7147631 B2 JP 7147631B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- single cell
- anode
- cell
- oxide fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
- H01M8/122—Corrugated, curved or wave-shaped MEA
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
- H01M8/1226—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material characterised by the supporting layer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
上記単セルは、上記金属部材に固定されており、
上記単セルは、上記カソード側が凹反りとなるように変形された状態で保持されており、
上記単セルは、(D c -d c )<(H e -d e )の関係を満たす、
固体酸化物形燃料電池セルスタック(1)にある。
但し、
d c :平面視での単セル中心部(O)における上記カソードの厚み
D c :上記単セル中心部における上記単セルの厚み
d e :平面視でのカソード端部における上記カソードの厚み
H e :上記単セル中心部における上記単セルの厚み方向と垂直かつ上記アノード表面に接する面を基準面(BP)としたとき、当該基準面からの上記カソード端部の高さ
実施形態1の固体酸化物形燃料電池セルスタックについて、図1~図3を用いて説明する。図1に例示されるように、本実施形態の固体酸化物形燃料電池セルスタック1(以下、単に、「セルスタック」ということがある。)は、単セル2を有している。
実施形態2の固体酸化物形燃料電池セルスタックについて、図4を用いて説明する。なお、実施形態2以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
実施形態3の固体酸化物形燃料電池セルスタックの製造方法(以下、本製造方法という。)について説明する。なお、本実施形態において、実施形態1および実施形態2の記載は適宜参照することができる。
<単セルの準備>
アノード形成用シート、固体電解質形成用シート、および、中間層形成用シートをこの順に積層し、静水圧プレス(WIP)成形法を用いて圧着することにより、成形体を得た。成形体は、圧着後に脱脂した。なお、WIP成形条件は、温度85℃、加圧力50MPa、加圧時間10分という条件とした。
スタック用部材として、金属部材と、結合層形成用シートと、集電体(本例ではSUS430製のメッシュ部材)と、封止用ガラスとを準備した。金属部材は、Fe-Cr合金(本例ではSUS430)よりなり、複数の貫通孔が形成された平坦な板状の形状を呈するセル支持面部を有している。結合層形成用シートは、Niを主成分としており、次のようにして準備した。
金属部材のセル支持面部の表面に、結合層形成用シート、単セルをこの順に積層した。この際、結合層形成用シートは、穴加工されていない金属含有シートのシート面をセル支持面部側に向けた状態で積層した。また、単セルは、結合層形成用シートの凹表面にアノードを向けた状態で積層した。また、単セルの端面には封止用ガラスを塗布した。
得られたセルスタックユニット全体を熱硬化性樹脂にて固め、空隙部分がない状態とした後、このセルスタックユニットから単セルを切り出した。次いで、単セルのセル厚み方向に沿う断面から、セル形状を三次元計測機(キーエンス社製、「VL3000」)にて計測した。その結果、試料1Cについては、単セルのカソード側が凸反りとなっていることが確認された。そのため、試料1Cでは、セル支持面部からアノードが浮き上がった状態となっている箇所が見られた。これに対し、試料1については、カソード側が凹反りとなるように変形された状態で単セルが結合層によって保持されていることが確認された。また、単セルは、上述した(Dc-dc)<(He-de)の関係を満たしていた。なお、セル厚み方向に沿う断面視で、カソード中心部は、カソード端部よりも内方(固体電解質側)に突き出た状態にあった。
2 単セル
21 アノード
22 固体電解質
23 カソード
Claims (8)
- アノード(21)、固体電解質(22)、および、カソード(23)がこの順に積層された平板形の単セル(2)と、上記単セルの上記アノード側に配置された金属部材(3)とを有し、
上記単セルは、上記金属部材に固定されており、
上記単セルは、上記カソード側が凹反りとなるように変形された状態で保持されており、
上記単セルは、(D c -d c )<(H e -d e )の関係を満たす、
固体酸化物形燃料電池セルスタック(1)。
但し、
d c :平面視での単セル中心部(O)における上記カソードの厚み
D c :上記単セル中心部における上記単セルの厚み
d e :平面視でのカソード端部における上記カソードの厚み
H e :上記単セル中心部における上記単セルの厚み方向と垂直かつ上記アノード表面に接する面を基準面(BP)としたとき、当該基準面からの上記カソード端部の高さ - 上記単セルと上記金属部材との間に、上記単セルと上記金属部材とを結合する電気伝導性の結合層(4)を有する、請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池セルスタック。
- 上記単セルの各部位を構成する材料のうち、上記カソードを構成するカソード材料の曲げ強度が最も低い、請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池セルスタック。
- 上記単セルの各部位を構成する材料のうち、上記カソードを構成するカソード材料の線熱膨張係数が最も大きい、請求項1~3のいずれか1項に記載の固体酸化物形燃料電池セルスタック。
- 上記結合層は、Ni、Co、Fe、Mn、Cr、Ti、V、Sc、Ag、Au、および、Pt族からなる群より選択される少なくとも1種の成分を含む金属より構成されている、請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池セルスタック。
- 上記金属部材は、Cr、Fe、Ni、Co、Mn、Cu、Zn、および、Tiからなる群より選択される少なくとも1種の成分を含む金属より構成されている、請求項1~5のいずれか1項に記載の固体酸化物形燃料電池セルスタック。
- 凹面状に形成された凹表面(420)を有する凹面部材(42)の上記凹表面に、アノード(21)、固体電解質(22)、および、カソード(23)がこの順に積層された平板形の単セル(2)の上記アノードを向けた状態とし、上記単セルを上記カソード側から押さえ付け、上記カソード側が凹反りとなるように上記単セルを変形させて保持する工程を有する、請求項1~6のいずれか1項に記載の固体酸化物形燃料電池セルスタックを製造するための固体酸化物形燃料電池セルスタックの製造方法。
- 上記変形させる前の上記単セルは、上記カソード側に凸となるように反っている、請求項7に記載の固体酸化物形燃料電池セルスタックの製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019037332A JP7147631B2 (ja) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | 固体酸化物形燃料電池セルスタックおよびその製造方法 |
PCT/JP2020/000778 WO2020179222A1 (ja) | 2019-03-01 | 2020-01-13 | 固体酸化物形燃料電池セルスタックおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019037332A JP7147631B2 (ja) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | 固体酸化物形燃料電池セルスタックおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020140923A JP2020140923A (ja) | 2020-09-03 |
JP7147631B2 true JP7147631B2 (ja) | 2022-10-05 |
Family
ID=72280626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019037332A Active JP7147631B2 (ja) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | 固体酸化物形燃料電池セルスタックおよびその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7147631B2 (ja) |
WO (1) | WO2020179222A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230082367A (ko) | 2021-12-01 | 2023-06-08 | 한국과학기술연구원 | 시스템 부피 및 밀봉제 사용의 최소화가 가능한 sofc 스택용 분리판 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005158692A (ja) | 2003-10-31 | 2005-06-16 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及びその製法並びに燃料電池 |
JP2009231209A (ja) | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の製造方法 |
JP2013089496A (ja) | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池、固体酸化物形燃料電池セル本体、及び固体酸化物形燃料電池の製造方法 |
JP2014007166A (ja) | 2013-09-12 | 2014-01-16 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池、及び、固体酸化物形燃料電池の製造方法 |
JP2016081821A (ja) | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池セルの製造方法 |
JP2017147168A (ja) | 2016-02-19 | 2017-08-24 | 日本特殊陶業株式会社 | セパレータ付電気化学反応単セルの製造方法 |
JP2018041867A (ja) | 2016-09-08 | 2018-03-15 | 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 | 放熱基板、及び放熱基板の製造方法 |
-
2019
- 2019-03-01 JP JP2019037332A patent/JP7147631B2/ja active Active
-
2020
- 2020-01-13 WO PCT/JP2020/000778 patent/WO2020179222A1/ja active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005158692A (ja) | 2003-10-31 | 2005-06-16 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及びその製法並びに燃料電池 |
JP2009231209A (ja) | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の製造方法 |
JP2013089496A (ja) | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池、固体酸化物形燃料電池セル本体、及び固体酸化物形燃料電池の製造方法 |
JP2014007166A (ja) | 2013-09-12 | 2014-01-16 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池、及び、固体酸化物形燃料電池の製造方法 |
JP2016081821A (ja) | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池セルの製造方法 |
JP2017147168A (ja) | 2016-02-19 | 2017-08-24 | 日本特殊陶業株式会社 | セパレータ付電気化学反応単セルの製造方法 |
JP2018041867A (ja) | 2016-09-08 | 2018-03-15 | 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 | 放熱基板、及び放熱基板の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020179222A1 (ja) | 2020-09-10 |
JP2020140923A (ja) | 2020-09-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106575784B (zh) | 膜电极组件及其制造方法、燃料电池及其制造方法 | |
JP2004319286A (ja) | 固体酸化物形燃料電池の作製方法 | |
JP6204822B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
JP5727428B2 (ja) | セパレータ付燃料電池セル,および燃料電池 | |
JP6185316B2 (ja) | セパレータ付燃料電池セル及びその製造方法、燃料電池スタック | |
CN111193034B (zh) | 结构体和固体氧化物型燃料电池堆 | |
JP5885579B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池およびその製造方法 | |
JP6389133B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
JP7147631B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池セルスタックおよびその製造方法 | |
JP5955719B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池用成形体の製造方法 | |
US20120082920A1 (en) | Co-fired metal interconnect supported sofc | |
JP6850187B2 (ja) | 電気化学反応単セル、および、電気化学反応セルスタック | |
JP7226130B2 (ja) | 燃料電池単セルおよび燃料電池セルスタック | |
JP5177847B2 (ja) | 電気化学装置 | |
JP7115363B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池セルスタック | |
JP6162572B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池単セルの製造方法及び固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法 | |
JP7330689B2 (ja) | 燃料電池および燃料電池スタック | |
JP7087670B2 (ja) | 燃料電池単セルおよびその製造方法 | |
JP5727429B2 (ja) | セパレータ付燃料電池セル,および燃料電池 | |
JP7447715B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
CN112166518B (zh) | 电池堆装置 | |
JP7342360B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池セルスタック | |
JP7082637B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP7082636B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP6734707B2 (ja) | 集電部材−電気化学反応単セル複合体および電気化学反応セルスタック |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210218 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220315 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220412 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220823 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220905 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7147631 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |