JPH0275167A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents

固体電解質型燃料電池

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JPH0275167A
JPH0275167A JP63225164A JP22516488A JPH0275167A JP H0275167 A JPH0275167 A JP H0275167A JP 63225164 A JP63225164 A JP 63225164A JP 22516488 A JP22516488 A JP 22516488A JP H0275167 A JPH0275167 A JP H0275167A
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cells
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Masateru Shimozu
下津　正輝
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NIPPON HAKUYO KIKI KAIHATSU KYOKAI
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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NIPPON HAKUYO KIKI KAIHATSU KYOKAI
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業−１−の利用分野〕 本発明は、固体電解質型燃料電池に係り、特に高電圧低
電流型の出力特性を有する固体電解質型燃料電池に関す
るものである。
〔従来の技術〕
最近、低公害のエネルギー源として注目を集めている燃
料電池は、起電反応の源となる、活物質としての燃料と
酸化剤とを外部から連続的に供給して電気エネルギーと
して取出すとともに、反応生成物を連続的に排出するこ
とができる電池である。燃料電池の中で、電解質の漏洩
の恐れがなく、反応速度が大きいとして注目されている
のが固体電解質型燃料電池であり、単セルを多数積層し
て出力を増加させる工夫がなされている。このような従
来技術に関連するものとして、例えば本発明者等が提案
した特願昭６３−９７（ｉ５７号があげられる。
第５図は、上記先願に係る固体電解質型燃料電池の単セ
ルの縦断面図である。このｄｉミセル、基体管１と、該
基体管１の外側円筒面に積層された酸素極（以下、酸素
側電極とい・う）３、固体型ＩＮ″質２および燃料極（
以下、燃料側電極という）４と、前記基体管１の両端に
配置された耐熱金属膜５とから主として構成されている
。
第６図は、第５図の単セルを多数組み合ね−Ｕた燃料電
池スタックの縦断面図である。この燃料電池スタックは
基板７と、該基板７」−に同心円状に多数積層された、
それぞれ直径のＷなる単セル６ａ、６ｂ、６ｃおよび６
ｄと、該中セルノ」一部に配置されたフランジ板８とか
らなり、前記単セル６ａ〜６ｄは、それぞれ基板７およ
びフランジ板８に設＆Ｊられた、ガスシール用金属リン
グ１４が配置された円形の溝に嵌挿されて支持されてい
る。
基１に７には酸化剤としての空気の導入管１１、燃料ガ
スの供給管１２および燃料ガスの排出管１３が設番ノら
れでおり、フランジ板８には空気の連絡流路９および燃
料の連絡流路１０が設Ｕられている。燃料イハ給管１２
から供給された燃料としての水素Ｆおよび空気導入管１
１から導入された空気Ａは、単セル相互間の１つ置きの
間隙である流路を流れ、それぞれ燃料側電極および酸素
側電極と接触する。水素Ｆおよび空気Ａが供給された各
車セルの電極間では電極反応が生じ、電気エネルギーが
発生ずる。電気的に並列に連結された単セルはそれぞれ
の両端が正極および負極となり、発生した電気エネルギ
ーは、電気を取出すターミナルとしての機催を持つ基板
７およびフランジ板８に集電された後、外部に取出され
る。
第７図は、先順に係る固体電解質型燃料電池における燃
料電池スタックの配置例を示す図である。
燃料電池スタック１６は、基板７１−にほぼ等間隔に配
置されており、該基板７の１方には空気導入管１１、燃
料供給管１２および燃料排出上１３が配置されζいる。
また前記基１＆　７のＶλ＄１電池スタック】６が配置
されていない部分には複数の空気通過孔１７が設げられ
ている。このように配置ｎされた燃料電池スタック１６
で発４１シ、集電された電気エネルギーは、さらにシー
電されてより強力な電気エネルギーとして取出される。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら上記固体電解質型燃料電池は、高電流を取
出す低電圧高電流型のものであり、各燃料電池スタック
の出力電圧が低く、高電圧の電気エネルギーを取出すこ
とができないという欠点があった。
本発明の目的は、上記問題点を）Ｗ決し、出力電圧が高
い高電圧低電流型の固体電解質型燃料電池を提供するこ
とにある。
〔課題を解決するだめの手段〕
上記目的を達成するため本発明は、電子導電体からなる
酸素極と、酸素イオン導電性の固体電解質と、電子導電
体からなる燃料極とをガス透過性の基体に積層した単セ
ルを多数配列した固体電解質型燃料電池であっζ、前記
単セルが直列に連結された複数の単セル単位からなるこ
とを特徴とするものである。
〔作用〕
単セルを複数の直列に連結された単セル単位から構成し
たことにより、１個の例えば円筒状の単セルが電気的に
は複数個の単セルを直列接続したものとなり、該単セル
は高電圧低電流型の出力特性を有するものとなる。
本発明において中セル単位とは、従来の単セルと機能的
には変わらないが、基体を短くし、これに積層する酸素
側電極、固体電解質および燃料側電極の表面積を基体の
長さに応じて狭くしたものである。
本発明においては、複数の単セル単位を直列に連結して
、例えば複数の内径の異なる円筒形の単セルを形成し、
これを同心円状に多数積層して燃料電池スタックを形成
し、さらにこの燃料電池スタックを複数配列して固体電
解質型燃料電池が構成されるが、各単セルを構成する内
径の異なる中セル単位の長さ（以下、高さという）は、
同　であることが好ましい。各弔セル単位の高さを同一
にすることにより、内径の異なる弔セル相互の各単セル
単位の連結位置が同一平面」二になるので、各単セル単
位の連結部材として用いられる連結用導電体を複数の単
セルに共通な一体ものとすることができ、結果的に、例
えば円筒状の単セルをより密に積層した燃ネ」電池スタ
ックを形成することができる。
〔実施例〕
次ぎに、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
第１図は、本発明の固体電解質型燃料電池の燃料電池ス
タックを構成する中セルを示す図である。単セル６は、
複数個の直列に連結された単セル単位１８から構成され
、その連結部には連結用の導電体１９が配置されている
。
第２図および第３図は、それぞれ第１図の単セル６を積
層した燃料電池スクノクの縦断面図および水平断面図で
ある。第２図において各々３ｔ［ｌｉｌの小セル単位１
８から構成された直径の異なる単セル６ａ〜６ｄが同心
円状に積層されている。各車しル６ａ〜６ｄにおし」る
単セル単位１８の連結部は同一平面上にあり、ｑ１セル
単位１８および単セル単位１８で構成される虫セル６ａ
〜６ｄは連結用の導電体１９を介して連結され、燃料電
池スタック１６が形成されている。なお、各単セルに積
層される燃料側電極と酸素側電極との位置関係は、その
単セルか燃料電池スタ・７りのどの位置に積層されるか
によって決定される。
このような構成において、燃料供給管（図示省略）から
燃料電池スタック内に供給された燃料Ｆと、空気導入管
（図示省略）から導入された空気Ａとは、１つ置きの単
セル相互間の流路を流れてそれぞれ各単ヒルの燃料側電
極４および酸素側電極３と接触する。最も外側の単セル
６ｄの外表面の酸素側電極３は、基板７に設けられた空
気通過孔１７　（第４図参照）を通過する空気Ａと接触
する。燃料Ｆと空気入とが供給された単セル６ａ〜６ｄ
の電極間では電極反応が生しる。例えば、空気への流路
となる単セル６ｂの外表面の酸素側電極３では、空気Ａ
中の酸素が外部回路からの電ｒ−を受は取って酸素イオ
ンとなり、固体電解質２に入って荷電担体となる。−・
方、ｔｌセル６ｂの基体管１内は燃料Ｆの流路となり、
例えば燃料である水素Ｆは基体管ｌを介してその表面内
側に積層された燃料側電極４へ流入し、ここで前記固体
電解質２中の酸素イオンと反応して水を生成し、電子を
外部へ放出する。他の中セルにおいても同様の電極反応
が起こり、電気工ネルキーが発生する。
電気的に並列に連結さた単セル６ａ〜６ｄはそれぞれ両
端が正極および負極となり、電気エネルギーは集電され
た後、外部に取出される。
第３図において、単セル単位および単セルを連結する連
結用導電体１９には同心円状にガス流通孔２０が設りれ
ており、このガス流通孔２０により単セル相互間のガス
流路が各々独立に連通されている。
第４図は、本発明の固体電解質型燃料電池における燃料
電池スタックの配置例を示す図である。
燃料電池スタック１Ｇは、基板７上にほぼ等間隔に配置
さており、該基板７の下方には空気導入管１１、燃料供
給管１２および燃料排出管１３が配置されている。また
、前記基板７の燃料電池スタック１６が配置されていな
い部分には複数の空気通過孔１７が設けられている。各
燃料電池スタック１Ｇで発生し、集電された電気エネル
ギーは、さらに集電されより強力な電気エネルギーとし
て取出される。
本実施例によれば、燃料電池スタック１６を構成する単
セル６ａ〜６ｄを直列に連結した複数の単セル単位１８
で構成したことにより、燃料電池が高電圧低電流型とな
り、出力電圧が高くなる。
また、各単セル６ａ〜６ｄを構成する単セル単位１８の
高さを同一にして各単セルの単セル単位１８の連結部が
同一平面」二に位置するようにしたので、連結用の導電
体として一体ものを使用することができ、単セルの積層
密度を高くして燃料電池スタック全体としての発電能力
を安定させることができる。
（発明の効果〕 本発明によれば、高電圧低電流型の固体電解質型燃料電
池が得られ、高電圧の電気エネルギーを取出すことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に使用される単セルを示す図、第２図
は、本発明に使用される燃料電池スタックの縦断面図、
第３図は、その水平断面図、第４図は、本発明の固体電
解質型燃料電池におりる燃料電池スタックの配置を示す
図、第５図は、先願に係る単セルの縦断面図、第６図は
、先願に係る燃料電池スクソクの断面図、第７図は、先
願に係る固体電解質型燃料電池における燃料電池スタッ
クの配置を示す図である。 ６ａ〜６ｄ・・・単セル、１６・・・燃料電池スタック
、１８・・・単セル単位、１９・・・連結用導電体、２
０・・・ガス流通孔。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）電子導電体からなる酸素極と、酸素イオン導電性
    の固体電解質と、電子導電体からなる燃料極とをガス透
    過性の基体に積層した単セルを多数配列した固体電解質
    型燃料電池であって、前記単セルが直列に連結された複
    数の単セル単位からなることを特徴とする固体電解質型
    燃料電池。
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