JPH03147267A - 固体電解質燃料電池 - Google Patents
固体電解質燃料電池Info
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- JPH03147267A JPH03147267A JP1283881A JP28388189A JPH03147267A JP H03147267 A JPH03147267 A JP H03147267A JP 1283881 A JP1283881 A JP 1283881A JP 28388189 A JP28388189 A JP 28388189A JP H03147267 A JPH03147267 A JP H03147267A
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Classifications
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- 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
- H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
-
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- 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
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は高温固体電解質燃料電池に関するものである。
（ロ）従来の技術
固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、リン酸型及び溶
融炭酸塩型燃料電池についで第３世代の燃料電池として
注目され各方面で開発が行われて（する。
融炭酸塩型燃料電池についで第３世代の燃料電池として
注目され各方面で開発が行われて（する。
この５ＯＦＣは酸化物固体（一般にＹ、０．ドープＺ
ｒｏ ＝）内の酸素イオン伝導性を利用しているため電
解質損失の問題は完全に解消されると共に、作動温度が
約１０００℃の高温のため発電効率も高いという利点が
ある。特に平板型５ＯＦＣは電流パスが積層方向と一致
するため円筒型に比し高出力密度が期待されるものの、
電解質板の薄膜化・高強度化が大きな課題である。即ち
電解質板はイオン導電率が低いため高出力を得るにはそ
の厚さは数１０〜数１００μｍ程度にする必要があり、
電池昇降温時のヒートサイクルあるいは締付けにより割
れが発生してタロスリークが生じるという問題があった
。
ｒｏ ＝）内の酸素イオン伝導性を利用しているため電
解質損失の問題は完全に解消されると共に、作動温度が
約１０００℃の高温のため発電効率も高いという利点が
ある。特に平板型５ＯＦＣは電流パスが積層方向と一致
するため円筒型に比し高出力密度が期待されるものの、
電解質板の薄膜化・高強度化が大きな課題である。即ち
電解質板はイオン導電率が低いため高出力を得るにはそ
の厚さは数１０〜数１００μｍ程度にする必要があり、
電池昇降温時のヒートサイクルあるいは締付けにより割
れが発生してタロスリークが生じるという問題があった
。
（ハ）発明が解決しようとする課題
この発明は平板型５ＯＦＣのイオン導電率の低下を著し
く損なうことなく電解質板の強度を保つと共に反応ガス
流通路の形成を簡単化するものである。
く損なうことなく電解質板の強度を保つと共に反応ガス
流通路の形成を簡単化するものである。
（ニ）課題を解決するための手段
この発明は電解質板の両面に、互いに交錯方向に配列さ
れた凸部を一体に形設し、これら凸部と凸部間の凹部全
面に亘って対向極を付着すると共に凸部上に密着する一
対のガス分離板と前記凹部により、夫々反応ガス流通路
を形成したものである。
れた凸部を一体に形設し、これら凸部と凸部間の凹部全
面に亘って対向極を付着すると共に凸部上に密着する一
対のガス分離板と前記凹部により、夫々反応ガス流通路
を形成したものである。
（ホ）作用
この発明では表裏両面の交錯状凸部により電解質板が補
強されているので、電解質板主部（凹部間厚み）を薄く
することが可能となるとともに対向極が付着された凹凸
部が平板状ガス分離板と協同して簡単に反応ガス流通路
を構成することができる。
強されているので、電解質板主部（凹部間厚み）を薄く
することが可能となるとともに対向極が付着された凹凸
部が平板状ガス分離板と協同して簡単に反応ガス流通路
を構成することができる。
（へ）実施例
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第１図は電解質板の斜面図、第２図は単セルの縦断面図
である。
である。
電解質板の材質として８ ｍｏｌＹ ！ＯｓドープＺｒ
Ｏ２粉末を用い、この粉末材にバインダー及び溶媒を加
えて調製したスラリーを塗工し、厚み約１鰭のグリーン
シートを得る。このシートを乾燥により溶媒を除去後金
型にてプレス成型し、第１図に示すよう表裏各面に互い
に交錯する方向の凸部と凹部を形成する。成型後のシー
トは１５００℃、４時間大気中で焼成されるが、この過
程でバインダーを分解除去して緻密な電解質板（１）を
得る。
Ｏ２粉末を用い、この粉末材にバインダー及び溶媒を加
えて調製したスラリーを塗工し、厚み約１鰭のグリーン
シートを得る。このシートを乾燥により溶媒を除去後金
型にてプレス成型し、第１図に示すよう表裏各面に互い
に交錯する方向の凸部と凹部を形成する。成型後のシー
トは１５００℃、４時間大気中で焼成されるが、この過
程でバインダーを分解除去して緻密な電解質板（１）を
得る。
これが第１図に示され、最小厚み（対向凹部間）０゜１
画凸部（２）及び凹部（３）の巾は夫々約２鵬及び約５
ｍｍ、凸部（２）の高さは約０．５−である。この電解
質板（１）の両面に夫々燃料極（Ｎ）及び酸化剤極（Ｐ
）を形成する。燃料極（Ｎ）はニッケルとジルコニアの
混合粉末を、又酸化剤極（Ｐ）はＬａＭｎ０１などのベ
ロアスカイト型酸化物粉末を夫々プラズマ溶射法により
０．１ｍｍ厚みで凹凸部（２）（３）全面に亘り付着し
た。
画凸部（２）及び凹部（３）の巾は夫々約２鵬及び約５
ｍｍ、凸部（２）の高さは約０．５−である。この電解
質板（１）の両面に夫々燃料極（Ｎ）及び酸化剤極（Ｐ
）を形成する。燃料極（Ｎ）はニッケルとジルコニアの
混合粉末を、又酸化剤極（Ｐ）はＬａＭｎ０１などのベ
ロアスカイト型酸化物粉末を夫々プラズマ溶射法により
０．１ｍｍ厚みで凹凸部（２）（３）全面に亘り付着し
た。
このようにして両面に対向極（Ｎ ）（Ｐ ）を形成し
た電解質板（１）は、耐熱性金属よりなる平板状ガス分
離板（４）間で挟持されてセルに作成される。
た電解質板（１）は、耐熱性金属よりなる平板状ガス分
離板（４）間で挟持されてセルに作成される。
このとき凸部（２）上の各電極はガス分離板（４）に密
着する。
着する。
第２図は単セルの要部縦断面図であり、表裏の凹部（３
）が対向する電極部分が主たる反応部となり、凹部（３
）とガス分離板（４）間が燃料ガス及び酸化剤ガスの各
流通路（ｎ）及び（ｐ）を構成する。
）が対向する電極部分が主たる反応部となり、凹部（３
）とガス分離板（４）間が燃料ガス及び酸化剤ガスの各
流通路（ｎ）及び（ｐ）を構成する。
上記単セルを所定条件にて１０００℃まで昇温後、燃料
ガスにはＨｌ、酸化剤ガスにはＯｌを用い、３００ｍＡ
／ｃｍ”にて運転させた場合の特性図が第３図に示され
ている。
ガスにはＨｌ、酸化剤ガスにはＯｌを用い、３００ｍＡ
／ｃｍ”にて運転させた場合の特性図が第３図に示され
ている。
比較例１として０．１ｍｍ厚さ、比較例２として１嘘厚
さの平坦な電解質板を夫々用い、ガス分離板に反応ガス
流通路を設けた各セルの特性をも示した。比較例１では
初期良好な特性を示したが、数回のサーマルサイクルに
て顕著な特性劣化が認められた。出口側ガスの組成から
クロスオーバーによるものと判断できた。停止後の分解
により電解質板に多数の割れが確認された。
さの平坦な電解質板を夫々用い、ガス分離板に反応ガス
流通路を設けた各セルの特性をも示した。比較例１では
初期良好な特性を示したが、数回のサーマルサイクルに
て顕著な特性劣化が認められた。出口側ガスの組成から
クロスオーバーによるものと判断できた。停止後の分解
により電解質板に多数の割れが確認された。
比較例２では電解質板の厚みが大きいためサーマルサイ
クルにて安定な特性を示すものの、その出力の低さが問
題である。
クルにて安定な特性を示すものの、その出力の低さが問
題である。
一方、本発明セルでは初期特性は比較例１に比しゃ・劣
るが、サーマルサイクルによる割れやクロスリークは認
められず安定な特性を推持する。
るが、サーマルサイクルによる割れやクロスリークは認
められず安定な特性を推持する。
これは電解質が交錯方向の凸部により補強され、そのた
め主反応部の厚みを薄くできたためと考えられる。
め主反応部の厚みを薄くできたためと考えられる。
（ト）発明の効果
本発明によれば、電解質板が表裏両面の交錯方向凸部に
より機械的に補強されて割れやクロスリークを防止し得
ると共に、反応部分となる対向凹部間厚みを薄くするこ
とが可能となってセル特性を損なうおそれがない。又、
電極が付着された凹凸部が平板状ガス分離板と協同とし
て簡単に反応ガス流通路を構成することができるなど、
高強度で高出力密度の平板型固体電解質燃料電池を提供
し得る。
より機械的に補強されて割れやクロスリークを防止し得
ると共に、反応部分となる対向凹部間厚みを薄くするこ
とが可能となってセル特性を損なうおそれがない。又、
電極が付着された凹凸部が平板状ガス分離板と協同とし
て簡単に反応ガス流通路を構成することができるなど、
高強度で高出力密度の平板型固体電解質燃料電池を提供
し得る。
第１図は本発明による固体電解質板の斜面図、第２図は
本発明単セルの要部に１断面図、第３図は同上単セルの
運転特性比較図である。 １：電解質板、２：凸部、３：凹部、Ｎ：燃料極、ｎ：
燃料ガス流通路、Ｐ：酸化剤極、ｐ：酸化剤ガス流通路
、 ４ ；ガス分離板。
本発明単セルの要部に１断面図、第３図は同上単セルの
運転特性比較図である。 １：電解質板、２：凸部、３：凹部、Ｎ：燃料極、ｎ：
燃料ガス流通路、Ｐ：酸化剤極、ｐ：酸化剤ガス流通路
、 ４ ；ガス分離板。
Claims (1)
- （１）電解質板の表裏両面に、互いに交錯方向に配列さ
れた凸部を一体にに形成し、この電解質板の表裏全面に
夫々燃料極及び酸化剤極を付着し、前記各凸部上に密着
配置された一対のガス分離板と前記凸部間の凹部により
、各反応ガス流通路を夫々形成したことを特徴とする固
体電解質燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1283881A JPH03147267A (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 固体電解質燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1283881A JPH03147267A (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 固体電解質燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03147267A true JPH03147267A (ja) | 1991-06-24 |
Family
ID=17671388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1283881A Pending JPH03147267A (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 固体電解質燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03147267A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0642185A3 (en) * | 1993-09-01 | 1995-03-29 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Solid oxide electrolyte fuel cell |
-
1989
- 1989-10-31 JP JP1283881A patent/JPH03147267A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0642185A3 (en) * | 1993-09-01 | 1995-03-29 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Solid oxide electrolyte fuel cell |
| US5501914A (en) * | 1993-09-01 | 1996-03-26 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Solid oxide electrolyte fuel cell |
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