JP7204768B2 - 燃料電池セル - Google Patents
燃料電池セル Download PDFInfo
- Publication number
- JP7204768B2 JP7204768B2 JP2020549918A JP2020549918A JP7204768B2 JP 7204768 B2 JP7204768 B2 JP 7204768B2 JP 2020549918 A JP2020549918 A JP 2020549918A JP 2020549918 A JP2020549918 A JP 2020549918A JP 7204768 B2 JP7204768 B2 JP 7204768B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- film
- thin film
- mesh
- fuel cell
- 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
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/92—Metals of platinum group
- H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
-
- 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
- H01M4/8605—Porous electrodes
- H01M4/8626—Porous electrodes characterised by the form
-
- 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
- H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
- H01M4/8657—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites layered
-
- 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
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
- H01M4/8867—Vapour deposition
- H01M4/8871—Sputtering
-
- 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
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/92—Metals of platinum group
-
- 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
-
- 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
- H01M8/1097—Fuel cells applied on a support, e.g. miniature fuel cells deposited on silica supports
-
- 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
- H01M8/1286—Fuel cells applied on a support, e.g. miniature fuel cells deposited on silica supports
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
-
- 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
- H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
Vr=Is×r2×R (式1)
なお、Is:電流密度、r:第2の開口部9の中心から第1の網目状電極4Bまでの距離、R:第2の開口部9内の第1の薄膜電極4Aの抵抗値、である。
R=ρ×r2/d (式2)
(式2)を(式1)に代入することにより、(式3)が得られる。
Vr=Is×ρ×r4/d (式3)
なお、ρ:第1の薄膜電極4Aの電極材料の抵抗率、d:第1の薄膜電極4Aの電極膜厚、である。
Claims (14)
- 平面視で網目形状を有する支持部が設けられた領域を有する支持基板と、
前記支持基板上の第1の電極と、
前記第1の電極上の電解質膜と、
前記電解質膜上の第2の電極とを有し、
前記第1の電極は、少なくとも前記領域を覆うように形成され、連続膜である第1の薄膜電極と、前記第1の薄膜電極と接続され、前記支持部に重なるように設けられ、前記第1の薄膜電極よりも厚い膜厚を有し、平面視で網目形状を有する第1の網目状電極とを有する燃料電池セル。 - 請求項1において、
前記第2の電極は、少なくとも前記領域を覆うように前記電解質膜上に形成され、連続膜である第2の薄膜電極と、前記第2の薄膜電極と接続され、前記支持部に重なるように設けられ、前記第2の薄膜電極よりも厚い膜厚を有し、平面視で網目形状を有する第2の網目状電極とを有する燃料電池セル。 - 請求項1において、
前記支持基板は、半導体基板と、前記半導体基板の第1面上に形成された第1の絶縁膜とを有し、
前記半導体基板は、前記第1面に対向する第2面から、前記領域において前記第1の絶縁膜に達する第1の開口部が設けられ、
前記第1の絶縁膜に複数の第2の開口部が設けられることにより、前記領域において前記支持部が形成される燃料電池セル。 - 請求項3において、
前記第1の絶縁膜は、引張り応力を有する燃料電池セル。 - 請求項3において、
前記第1の絶縁膜は、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との積層膜または窒化シリコン膜と酸化シリコン膜と窒化アルミニウム膜との積層膜である燃料電池セル。 - 請求項1において、
前記第1の薄膜電極の材料は、Pt、Ag、Ni、Cr、Pd、Ru、Rhのいずれかである燃料電池セル。 - 請求項1において、
前記第1の薄膜電極の膜厚は、2nm以上30nm以下である燃料電池セル。 - 請求項1において、
前記第1の網目状電極は、Pt膜、Au膜、Ag膜、Mo膜、W膜、Ta膜、Hf膜、Si膜のいずれか、またはそれらの積層膜で形成される燃料電池セル。 - 請求項2において、
前記支持基板上に、前記第1の薄膜電極、前記第1の網目状電極、前記電解質膜、前記第2の薄膜電極及び前記第2の網目状電極の順に積層されており、
前記第1の電極は、前記第1の網目状電極と接続され、前記第2の薄膜電極と同層に形成される第3の薄膜電極と、前記第3の薄膜電極と接続され、前記第2の網目状電極と同層に形成される第3の電極とを有し、
前記第3の電極の上端及び前記第2の網目状電極の上端の高さが等しくされる燃料電池セル。 - 請求項1において、
前記支持基板上に、前記第1の網目状電極、前記第1の薄膜電極、前記電解質膜の順に積層されており、
前記第1の薄膜電極と前記電解質膜との界面は平面状である燃料電池セル。 - 請求項10において、
前記第2の電極は、少なくとも前記領域を覆うように前記電解質膜上に形成され、連続膜である第2の薄膜電極と、前記第2の薄膜電極と接続され、前記支持部に重なるように設けられ、前記第2の薄膜電極よりも厚い膜厚を有し、平面視で網目形状を有する第2の網目状電極とを有し、
前記第2の薄膜電極と前記電解質膜との界面は平面状である燃料電池セル。 - 請求項11において、
前記第1の電極は、前記第1の薄膜電極と接続され、前記第2の薄膜電極と同層に形成される第3の薄膜電極と、前記第3の薄膜電極と接続され、前記第2の網目状電極と同層に形成される第3の電極とを有し、
前記第3の電極の上端及び前記第2の網目状電極の上端の高さが等しくされる燃料電池セル。 - 請求項10において、
前記第1の網目状電極の側壁を覆うように第2の絶縁膜が形成されている燃料電池セル。 - 請求項1において、
前記支持基板上に、前記第1の網目状電極、前記電解質膜の順に積層されており、
前記第1の網目状電極の幅は、前記支持部の幅よりも太くされており、
前記第1の薄膜電極は、前記領域において、前記支持部の前記積層された側と対向する側から前記支持基板、前記電解質膜及び前記第1の網目状電極と接するように形成される燃料電池セル。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/038029 WO2020075285A1 (ja) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 燃料電池セル |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020075285A1 JPWO2020075285A1 (ja) | 2021-09-02 |
JP7204768B2 true JP7204768B2 (ja) | 2023-01-16 |
Family
ID=70164646
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020549918A Active JP7204768B2 (ja) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 燃料電池セル |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11417892B2 (ja) |
EP (1) | EP3866239B1 (ja) |
JP (1) | JP7204768B2 (ja) |
CN (1) | CN112740454B (ja) |
TW (1) | TWI726440B (ja) |
WO (1) | WO2020075285A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002222659A (ja) | 2000-11-27 | 2002-08-09 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池用単セル及び固体電解質型燃料電池 |
JP2003168448A (ja) | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池用単セル |
JP2009512166A (ja) | 2005-10-19 | 2009-03-19 | アイトゲネスィッシェ テヒニッシェ ホーホシューレ チューリッヒ | 薄膜及び薄膜から製造される複合素子 |
WO2009096399A1 (ja) | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Honda Motor Co., Ltd. | 電解質・電極接合体 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002324555A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 網目状薄膜電極およびその製造方法 |
JP4029321B2 (ja) * | 2002-01-16 | 2008-01-09 | 日産自動車株式会社 | 多孔質酸化物膜、その製造方法及びそれを用いた燃料電池セル |
JP4026411B2 (ja) | 2002-05-27 | 2007-12-26 | 日産自動車株式会社 | 固体電解質型燃料電池セルおよびその製造方法 |
EP1798800A1 (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-20 | Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) | Metallic supporting grid for ultrathin electrolyte membranes in solid oxide fuel cells |
WO2008032449A1 (fr) * | 2006-09-13 | 2008-03-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Membrane électrolytique et pile à combustible |
KR101002044B1 (ko) * | 2008-01-15 | 2010-12-17 | 한국과학기술연구원 | 초소형 연료전지 및 그 제조 방법과 이를 이용한 초소형연료전지 스택 |
US20130256122A1 (en) * | 2010-08-31 | 2013-10-03 | President And Fellows Of Harvard College | Electrochemically functional membranes |
TWI509869B (zh) | 2014-10-29 | 2015-11-21 | Inst Nuclear Energy Res | 具有陽極陣列式孔洞結構之燃料電池膜電極組的製備方法 |
-
2018
- 2018-10-12 US US17/279,440 patent/US11417892B2/en active Active
- 2018-10-12 EP EP18936677.6A patent/EP3866239B1/en active Active
- 2018-10-12 CN CN201880097820.3A patent/CN112740454B/zh active Active
- 2018-10-12 WO PCT/JP2018/038029 patent/WO2020075285A1/ja unknown
- 2018-10-12 JP JP2020549918A patent/JP7204768B2/ja active Active
-
2019
- 2019-10-08 TW TW108136337A patent/TWI726440B/zh active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002222659A (ja) | 2000-11-27 | 2002-08-09 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池用単セル及び固体電解質型燃料電池 |
JP2003168448A (ja) | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池用単セル |
JP2009512166A (ja) | 2005-10-19 | 2009-03-19 | アイトゲネスィッシェ テヒニッシェ ホーホシューレ チューリッヒ | 薄膜及び薄膜から製造される複合素子 |
WO2009096399A1 (ja) | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Honda Motor Co., Ltd. | 電解質・電極接合体 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112740454A (zh) | 2021-04-30 |
CN112740454B (zh) | 2024-02-23 |
TW202015277A (zh) | 2020-04-16 |
EP3866239A1 (en) | 2021-08-18 |
EP3866239B1 (en) | 2023-09-27 |
EP3866239A4 (en) | 2023-02-01 |
JPWO2020075285A1 (ja) | 2021-09-02 |
TWI726440B (zh) | 2021-05-01 |
US20210408556A1 (en) | 2021-12-30 |
WO2020075285A1 (ja) | 2020-04-16 |
US11417892B2 (en) | 2022-08-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6969565B2 (en) | Solid oxide fuel cell stack and method of manufacturing the same | |
JP3731648B2 (ja) | 燃料電池用単セル及び固体電解質型燃料電池 | |
JP4481813B2 (ja) | 燃料電池用セパレータ・拡散層アセンブリ及びその製造方法 | |
KR101002044B1 (ko) | 초소형 연료전지 및 그 제조 방법과 이를 이용한 초소형연료전지 스택 | |
JP2005072011A (ja) | 電流コレクタ支持型燃料電池 | |
US20120015279A1 (en) | Dense thin filim, fuel cell using the same and fabrication methods thereof | |
JP7204768B2 (ja) | 燃料電池セル | |
JP7324304B2 (ja) | 燃料電池セル、燃料電池セル製造方法 | |
TWI742877B (zh) | 燃料電池胞、燃料電池系統、燃料電池胞製造方法 | |
CN114667621B (zh) | 燃料电池单元、燃料电池单元制造方法 | |
JP2002352832A (ja) | 燃料電池用セル板、その製造方法および燃料電池スタック | |
US20060057440A1 (en) | Fuel cells and methods for generating electricity | |
TWI718910B (zh) | 燃料電池單元、燃料電池系統、滲漏檢出方法 | |
JP2002329506A (ja) | 燃料電池用セル板、その製造方法および燃料電池スタック | |
JP2002289221A (ja) | 燃料電池用セル板、その製造方法および固体電解質型燃料電池 | |
KR20150006617A (ko) | 다층 박막형 전극을 포함하는 고체산화물 연료전지 및 이의 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210325 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220118 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20220316 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220511 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220802 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220901 |
|
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: 20221220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221228 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7204768 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |