JPH03238759A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH03238759A JPH03238759A JP2032384A JP3238490A JPH03238759A JP H03238759 A JPH03238759 A JP H03238759A JP 2032384 A JP2032384 A JP 2032384A JP 3238490 A JP3238490 A JP 3238490A JP H03238759 A JPH03238759 A JP H03238759A
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Classifications
-
- 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
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-
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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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は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、燃料電池が発電装置として注目されている。これ
は、燃料が有する化学エネルギーを直接電気エネルギー
に変換できる装置で、カルノーサイクルの制約を受けな
いため、本質的に高いエネルギー変換効率を有し、燃料
の多様化が可能で（ナフサ、天然ガス、メタノール、石
炭改質ガス。
は、燃料が有する化学エネルギーを直接電気エネルギー
に変換できる装置で、カルノーサイクルの制約を受けな
いため、本質的に高いエネルギー変換効率を有し、燃料
の多様化が可能で（ナフサ、天然ガス、メタノール、石
炭改質ガス。
重油等）、低公害で、しかも発電効率が設備規模によっ
て影響されず、極めて有望な技術である。
て影響されず、極めて有望な技術である。
特に、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、１０００
″Ｃの高温で作動するため電極反応が極めて活発で、高
価な白金などの貴金属触媒を全く必要とせず、分極が小
さく、出力電圧も比較的高いため、エネルギー変換効率
が他の燃料電池にくらべ著しく高い、更に、構造材は全
て固体から構成されるため、安定且つ長寿命である。
″Ｃの高温で作動するため電極反応が極めて活発で、高
価な白金などの貴金属触媒を全く必要とせず、分極が小
さく、出力電圧も比較的高いため、エネルギー変換効率
が他の燃料電池にくらべ著しく高い、更に、構造材は全
て固体から構成されるため、安定且つ長寿命である。
第６図はこうした５ＯＦＣの一例を示す概略断面図であ
る。
る。
第６図において、１０は空気等の酸化ガスを導入するた
めの酸化ガス供給管、６は有底多孔質支持管、７は空気
電極、８は固体電解質、９は燃料電極、１６は酸化ガス
供給管ｌＯを保持するとともに酸化ガス室２７と排ガス
室１７との区分を行う上部プレート、２０は５ＯＦＣ素
子５を保持するとともに電池反応室１９と燃料室２６と
を区分する燃料流入孔２０ａを有する底部プレート、１
８は５ＯＦＣ素子５の開口端側外周を保持するとともに
排ガス室１７と電池反応室１９とを区分するガス流出孔
１８ａを有する保持プレートである。
めの酸化ガス供給管、６は有底多孔質支持管、７は空気
電極、８は固体電解質、９は燃料電極、１６は酸化ガス
供給管ｌＯを保持するとともに酸化ガス室２７と排ガス
室１７との区分を行う上部プレート、２０は５ＯＦＣ素
子５を保持するとともに電池反応室１９と燃料室２６と
を区分する燃料流入孔２０ａを有する底部プレート、１
８は５ＯＦＣ素子５の開口端側外周を保持するとともに
排ガス室１７と電池反応室１９とを区分するガス流出孔
１８ａを有する保持プレートである。
この状態で、矢印Ａのように、空気等の酸化ガスを酸化
ガス室２７より酸化ガス供給管ｌＯへと供給すると、酸
化ガス供給口１０ａより排出された酸化ガスが有底部で
矢印Ｂのように反転し、筒内空間内を流れ、矢印Ｃのよ
うに排ガス室１７内に流出する。一方、底部プレート２
０の燃料流入孔２０ａを通してＨ２やＣＨ４等の燃料ガ
スを矢印りのように５ＯＦＣ素子５の外表面に沿って流
すことにより、５ＯＦＣ素子５内の酸素が固体電解質８
を通して燃料電極へ酸素イオンとして流れ、燃料電極で
燃料と反応し、その結果、空気電極と燃料電極との間に
電流が流れ、電池として使用することができる。この燃
料電池は１０００°Ｃ程度の高温下で使用されるため、
シール部なしで構成できる第６図に示す形態が、熱歪応
力の発生を小さくできることから、好ましい態様といえ
る。
ガス室２７より酸化ガス供給管ｌＯへと供給すると、酸
化ガス供給口１０ａより排出された酸化ガスが有底部で
矢印Ｂのように反転し、筒内空間内を流れ、矢印Ｃのよ
うに排ガス室１７内に流出する。一方、底部プレート２
０の燃料流入孔２０ａを通してＨ２やＣＨ４等の燃料ガ
スを矢印りのように５ＯＦＣ素子５の外表面に沿って流
すことにより、５ＯＦＣ素子５内の酸素が固体電解質８
を通して燃料電極へ酸素イオンとして流れ、燃料電極で
燃料と反応し、その結果、空気電極と燃料電極との間に
電流が流れ、電池として使用することができる。この燃
料電池は１０００°Ｃ程度の高温下で使用されるため、
シール部なしで構成できる第６図に示す形態が、熱歪応
力の発生を小さくできることから、好ましい態様といえ
る。
（発明が解決しようとする課題）
しかし、上述した構造の５ＯＦＣにおいては、酸化ガス
供給管ＩＯと５ＯＦＣ素子５とがそれぞれ別体であり、
酸化ガス供給管１０の保持は上部プレート１６との保合
により達成されているのみであるため、５ＯＦＣ素子５
内における酸化ガス供給管１０の位置決めが難しくなる
問題があった。
供給管ＩＯと５ＯＦＣ素子５とがそれぞれ別体であり、
酸化ガス供給管１０の保持は上部プレート１６との保合
により達成されているのみであるため、５ＯＦＣ素子５
内における酸化ガス供給管１０の位置決めが難しくなる
問題があった。
そして、位置決めの困難さに起因して、５ＯＦＣ素子５
内における酸化ガス供給管１０の位置が変化するため、
酸化ガス供給管１０内を供給されてくる空気等の酸化性
ガスが有底部で反転して酸化ガス供給管１０の外面と５
ｏｐｃ素子５の内面との間を上昇する際の流れが５ＯＦ
Ｃ素子５内の酸化ガス供給管ｌＯの位置に応じて変化し
、各セルに性能のバラツキが発生すること等の問題があ
った。
内における酸化ガス供給管１０の位置が変化するため、
酸化ガス供給管１０内を供給されてくる空気等の酸化性
ガスが有底部で反転して酸化ガス供給管１０の外面と５
ｏｐｃ素子５の内面との間を上昇する際の流れが５ＯＦ
Ｃ素子５内の酸化ガス供給管ｌＯの位置に応じて変化し
、各セルに性能のバラツキが発生すること等の問題があ
った。
更に、酸化ガス供給管１０と５ＯＦＣ素子５とが別体で
あるため、装着時および使用中の振動等に対する機械的
強度が十分には得られない問題があった。
あるため、装着時および使用中の振動等に対する機械的
強度が十分には得られない問題があった。
本発明の目的は、５ＯＦＣ素子内で酸化ガスあるいは燃
料ガス等のガス供給管を正確に位置決めでき、また装着
時、使用中の振動等に対する機械的強度、固定強度が大
きい固体電解質型燃料電池を提供することである。
料ガス等のガス供給管を正確に位置決めでき、また装着
時、使用中の振動等に対する機械的強度、固定強度が大
きい固体電解質型燃料電池を提供することである。
（課題を解決するための手段）
本発明は、少なくとも固体電解質と空気電極と燃料電極
とを有する有底筒状の固体電解質型燃料電池素子と； この固体電解質型燃料電池素子の筒内空間へと酸化ガス
又は燃料ガスを供給するガス供給管と：前記固体電解質
型燃料電池素子の内周面と前記ガス供給管の外周面とに
固定され、前記筒内空間を複数のガス流通路に区分する
壁部と：前記固体電解質型燃料電池素子の開口端部を封
止する封止手段と； 前記複数のガス流通路を流れる酸化ガス又は燃料ガスを
排ガス室へと排出するために各ガス流通路についてそれ
ぞれ一個以上設けられたガス排出口と； 前記固体電解質型燃料電池素子の開口端側外周面を保持
する保持手段と を有する固体電解質型燃料電池に係るものである。
とを有する有底筒状の固体電解質型燃料電池素子と； この固体電解質型燃料電池素子の筒内空間へと酸化ガス
又は燃料ガスを供給するガス供給管と：前記固体電解質
型燃料電池素子の内周面と前記ガス供給管の外周面とに
固定され、前記筒内空間を複数のガス流通路に区分する
壁部と：前記固体電解質型燃料電池素子の開口端部を封
止する封止手段と； 前記複数のガス流通路を流れる酸化ガス又は燃料ガスを
排ガス室へと排出するために各ガス流通路についてそれ
ぞれ一個以上設けられたガス排出口と； 前記固体電解質型燃料電池素子の開口端側外周面を保持
する保持手段と を有する固体電解質型燃料電池に係るものである。
（実施例）
第１図は本発明の実施例に係る５ＯＦＣの縦断面図、第
２図は第１図のイーイ線断面図である。第１図は第２図
におけるローロ線断面に相当する。本実施例の５ｏｐｃ
について、第６図の５ＯＦＣと同一機能部材には同一符
号を付す。
２図は第１図のイーイ線断面図である。第１図は第２図
におけるローロ線断面に相当する。本実施例の５ｏｐｃ
について、第６図の５ＯＦＣと同一機能部材には同一符
号を付す。
本実施例においては、５ＯＦＣ素子１５の有底多孔質支
持管６と固体電解質８とを図面において上方へと延長し
、５ＯＦＣ素子１５の開口端側基部外周面３０を上部プ
レート１６でリジッドに保持し、固定する。
持管６と固体電解質８とを図面において上方へと延長し
、５ＯＦＣ素子１５の開口端側基部外周面３０を上部プ
レート１６でリジッドに保持し、固定する。
５ＯＦＣ素子１５の筒内空間では、酸化ガス供給管１０
の外周面から５ＯＦＣ素子内周面へと向かって第２図に
示すように、好ましくは放射状に三列の平板状壁部ＩＡ
、 １Ｂ、 ＩＣが設けられ、これにより筒内空間は三
個の酸化ガス流通路３Ａ、 ３Ｂ、 ３Ｃに区分される
。
の外周面から５ＯＦＣ素子内周面へと向かって第２図に
示すように、好ましくは放射状に三列の平板状壁部ＩＡ
、 １Ｂ、 ＩＣが設けられ、これにより筒内空間は三
個の酸化ガス流通路３Ａ、 ３Ｂ、 ３Ｃに区分される
。
５ＯＦＣ素子１５の基部側にある開口では、酸化ガス供
給管１０と有底多孔質支持管６との間にリング状の閉塞
部４が設けられ、ここからガス流通路３Ａ、 ３Ｂ。
給管１０と有底多孔質支持管６との間にリング状の閉塞
部４が設けられ、ここからガス流通路３Ａ、 ３Ｂ。
３Ｃ内の酸化ガスが酸化ガス室２７へ放出されるのを防
止している。各酸化ガス流通路３Ａ、 ３Ｂ、 ３Ｃに
は、排ガス室１７に面する酸化ガス排出口２Ａ、 ２Ｂ
、 ２Ｃがそれぞれ設けられ、各ガス排出口２Ａ、 ２
Ｂ、 ２Ｃは、５ＯＦＣ素子１５を横手方向へと水平に
切った場合に同一切断面上に二つ以上のガス排出口が隣
接して顕れないように、互いに上下方向に高さを変えて
設けられている。
止している。各酸化ガス流通路３Ａ、 ３Ｂ、 ３Ｃに
は、排ガス室１７に面する酸化ガス排出口２Ａ、 ２Ｂ
、 ２Ｃがそれぞれ設けられ、各ガス排出口２Ａ、 ２
Ｂ、 ２Ｃは、５ＯＦＣ素子１５を横手方向へと水平に
切った場合に同一切断面上に二つ以上のガス排出口が隣
接して顕れないように、互いに上下方向に高さを変えて
設けられている。
Ｓ’ＯＦ Ｃの動作時には、酸化ガス供給口１０ａから
酸化ガスが筒内空間へと供給され、この酸化ガスが酸化
ガス流通路３Ａ、 ３Ｂ、 ３Ｃのいずれをも通って流
れ、酸化ガス排出口２Ａ、 ２Ｂ、 ２Ｃから排ガス室
１７内へと矢印Ｆのように排出される。
酸化ガスが筒内空間へと供給され、この酸化ガスが酸化
ガス流通路３Ａ、 ３Ｂ、 ３Ｃのいずれをも通って流
れ、酸化ガス排出口２Ａ、 ２Ｂ、 ２Ｃから排ガス室
１７内へと矢印Ｆのように排出される。
空気電極７は、ドーピングされたが、又はドーピングさ
れていないＬａＭｎ０ｚ、 ＣａＭｎ０ｚ、 ＬａＮｉ
０＊。
れていないＬａＭｎ０ｚ、 ＣａＭｎ０ｚ、 ＬａＮｉ
０＊。
ＬａＣＯＯ：＋、 ＬａＣｒＯ３等で製造でき、ストロ
ンチウムを添加したＬａＭｎ０＋が好ましい。固体電解
質８は、般にはイツトリア安定化ジルコニア等で製造で
きる。燃料電極９は、一般にはニッヶルージルコニアサ
ーメント又はコバルト−ジルコニアサーメットである。
ンチウムを添加したＬａＭｎ０＋が好ましい。固体電解
質８は、般にはイツトリア安定化ジルコニア等で製造で
きる。燃料電極９は、一般にはニッヶルージルコニアサ
ーメント又はコバルト−ジルコニアサーメットである。
本実施例の５ＯＦＣによれば、以下の効果を奏しうる。
（１）第６図に示す構造の従来の５ＯＦＣでは、酸化ガ
ス供給管１０と５ＯＦＣ素子５とが別体であるので、筒
内空間における酸化ガス供給管１ｏの正確な位置決めが
難しかった。このため、筒内空間において酸化ガス供給
管１０の位置が変化するため、酸化ガス供給管１０の外
周面と有底多孔質支持管６の内周面との間を上昇する酸
化ガスの流れが変化し、各セル毎の性能のバラツキ等の
問題があった。
ス供給管１０と５ＯＦＣ素子５とが別体であるので、筒
内空間における酸化ガス供給管１ｏの正確な位置決めが
難しかった。このため、筒内空間において酸化ガス供給
管１０の位置が変化するため、酸化ガス供給管１０の外
周面と有底多孔質支持管６の内周面との間を上昇する酸
化ガスの流れが変化し、各セル毎の性能のバラツキ等の
問題があった。
これに対し、本実施例では、酸化ガス供給管１０と５Ｏ
ＦＣ素子１５との間を平板状壁部ＩＡ、 ＩＢ、 ＩＧ
によって連結し、一体構造としであるので、筒内空間に
おける酸化ガス供給管１０の位置決めが確実にでき、酸
化ガス供給管１０と５ＯＦＣ素子１５との間の相対位置
変化に起因する性能のバラツキが皆無になる。しかも、
三個の平板状壁部ＩＡ。
ＦＣ素子１５との間を平板状壁部ＩＡ、 ＩＢ、 ＩＧ
によって連結し、一体構造としであるので、筒内空間に
おける酸化ガス供給管１０の位置決めが確実にでき、酸
化ガス供給管１０と５ＯＦＣ素子１５との間の相対位置
変化に起因する性能のバラツキが皆無になる。しかも、
三個の平板状壁部ＩＡ。
１Ｂ、 ＩＣが酸化ガス供給管１０から放射状に延びた
形状なので、５ＯＦＣ素子１５の機械的強度も、構造力
学的にみて著しく増大する。
形状なので、５ＯＦＣ素子１５の機械的強度も、構造力
学的にみて著しく増大する。
（２） Ｓ ＯＦ Ｃ素子１５の開口端側の基部外周
面３０を上部プレート１６で保持し、固定しているので
、５ＯＦＣ素子１５自体を堅固に保持することができ、
酸化ガス供給管１０が平板状壁部ＩＡ、 ＩＢ、 ＩＣ
を介して保持、固定される。従って、５ＯＦＣ素子１５
の固定強度が充分に高い。
面３０を上部プレート１６で保持し、固定しているので
、５ＯＦＣ素子１５自体を堅固に保持することができ、
酸化ガス供給管１０が平板状壁部ＩＡ、 ＩＢ、 ＩＣ
を介して保持、固定される。従って、５ＯＦＣ素子１５
の固定強度が充分に高い。
（３） Ｓ ＯＦＣ素子１５の基部開口に閉塞部４を
設け、この閉塞部４を封止手段として酸化ガス流を封止
しているので、５ＯＦＣ素子１５の開口部の機械的強度
、特に圧環強度が著しく向上するため、それだけ基部外
周面３０を強く保持することができる。
設け、この閉塞部４を封止手段として酸化ガス流を封止
しているので、５ＯＦＣ素子１５の開口部の機械的強度
、特に圧環強度が著しく向上するため、それだけ基部外
周面３０を強く保持することができる。
従って、５ＯＦＣ素子１５の固定強度が一層向上する。
（４）各酸化ガス流通路３Ａ、 ３８．３Ｃにそれぞれ
酸化ガス排出口２Ａ、 ２Ｂ、 ２Ｃを設け、各ガス流
通路毎に濃度低下した酸化ガスを排出しているので、い
ずれの酸化ガス流通路においても酸化ガス流が滞ること
はなく、筒内空間をたえず新鮮な酸化ガスが流れるため
、空気電極および燃料電極の全面積を発電に有効に利用
でき、発電効率を向上させることができる。
酸化ガス排出口２Ａ、 ２Ｂ、 ２Ｃを設け、各ガス流
通路毎に濃度低下した酸化ガスを排出しているので、い
ずれの酸化ガス流通路においても酸化ガス流が滞ること
はなく、筒内空間をたえず新鮮な酸化ガスが流れるため
、空気電極および燃料電極の全面積を発電に有効に利用
でき、発電効率を向上させることができる。
（５）酸化ガス排出口を５ＯＦＣ素子の側面に設けると
、この排出口の部分は強度が低下する。このため酸化ガ
ス排出口を基点として５ＯＦＣ素子が曲がり（ベンディ
ング）易くなる。従って、各酸化ガス流通路３Ａ、 ３
Ｂ、 ３Ｃの酸化ガス排出口２Ａ、 ２Ｂ。
、この排出口の部分は強度が低下する。このため酸化ガ
ス排出口を基点として５ＯＦＣ素子が曲がり（ベンディ
ング）易くなる。従って、各酸化ガス流通路３Ａ、 ３
Ｂ、 ３Ｃの酸化ガス排出口２Ａ、 ２Ｂ。
２Ｃを同一の高さに、即ち５ｏｐｃ素子１５を横手方向
へと水平に切った場合にこの切断面に２個または３個の
酸化ガス排出口が顕れるように設けると、この高さ位置
で５ＯＦＣ素子１５のベンディング強度が局所的に大幅
に低下し、５ＯＦＣ素子１５が曲がり易くなる。
へと水平に切った場合にこの切断面に２個または３個の
酸化ガス排出口が顕れるように設けると、この高さ位置
で５ＯＦＣ素子１５のベンディング強度が局所的に大幅
に低下し、５ＯＦＣ素子１５が曲がり易くなる。
これに対し、本実施例の５ＯＦＣでは、各酸化ガス排出
口２Ａ、 ２Ｂ、 ２Ｃの高さを互いに変えて酸化ガス
排出口が隣接して顕れないようにしているので、ベンデ
ィング強度が局所的に低下することはない。
口２Ａ、 ２Ｂ、 ２Ｃの高さを互いに変えて酸化ガス
排出口が隣接して顕れないようにしているので、ベンデ
ィング強度が局所的に低下することはない。
第３図、第４図はそれぞれ他の５ＯＦＣの開口端側基部
の周辺を示す部分断面図である。
の周辺を示す部分断面図である。
第３図の５ＯＦＣにおいては、５ＯＦＣ素子の筒内空間
で、酸化ガス供給管と素子内周面との間に放射状に六個
の平板状壁部１１を設け、筒内空間を６列の酸化ガス流
通路１３に区分する。そして、各酸化ガス流通路１３ご
とに矩形スリット状の酸化ガス排出口１２＾、 １２Ｂ
、 １２Ｃを設ける（図示しない側にも同様に酸化ガス
排出口を設けている）。この際、互いに隣接する酸化ガ
ス流通路１３の間では、酸化ガス排出口の高さを変え、
隣接する酸化ガス流通路１３の酸化ガス排出口が５ＯＦ
Ｃ素子の横手方向へと水平に切った場合に同一円周状に
顕れないようにする。これにより、局所的に構造強度の
弱い酸化ガス排出口が５ＯＦＣ素子の横手方向に整列し
てヘンディング強度を低下させるのを防止する。
で、酸化ガス供給管と素子内周面との間に放射状に六個
の平板状壁部１１を設け、筒内空間を６列の酸化ガス流
通路１３に区分する。そして、各酸化ガス流通路１３ご
とに矩形スリット状の酸化ガス排出口１２＾、 １２Ｂ
、 １２Ｃを設ける（図示しない側にも同様に酸化ガス
排出口を設けている）。この際、互いに隣接する酸化ガ
ス流通路１３の間では、酸化ガス排出口の高さを変え、
隣接する酸化ガス流通路１３の酸化ガス排出口が５ＯＦ
Ｃ素子の横手方向へと水平に切った場合に同一円周状に
顕れないようにする。これにより、局所的に構造強度の
弱い酸化ガス排出口が５ＯＦＣ素子の横手方向に整列し
てヘンディング強度を低下させるのを防止する。
第４図の５ＯＦＣにおいては、酸化ガス排出口２Ａ。
２Ｃを設けた酸化ガス流通路１３と、酸化ガス排出口２
Ｂを設けた酸化ガス流通路１３とを周方向に交互に設け
、酸化ガス排出口２Ａと２Ｃとの間の高さに酸化ガス排
出口２Ｂを設けた。
Ｂを設けた酸化ガス流通路１３とを周方向に交互に設け
、酸化ガス排出口２Ａと２Ｃとの間の高さに酸化ガス排
出口２Ｂを設けた。
第５図は更に他の実施例に係る５ｏｐｃを示す、第１図
と同様の断面図である。
と同様の断面図である。
本実施例では、上部プレート２９に円盤状の凹部２９ａ
を設け、この凹部２９ａに５ＯＦＣ素子１５の基部を埋
め込んで固定し、５ＯＦＣ素子１５の基部外周３０を保
持し、固定している。そして、第１図の例と同様に、各
酸化ガス流通路３Ａ、 ３Ｂ、 ３Ｃにそれぞれ酸化ガ
ス排出口２Ａ、 ２Ｂ、 ２Ｃを設け、濃度の低下した
酸化ガスの排出を行う。各酸化ガス流通路３Ａ、 ３Ｂ
。
を設け、この凹部２９ａに５ＯＦＣ素子１５の基部を埋
め込んで固定し、５ＯＦＣ素子１５の基部外周３０を保
持し、固定している。そして、第１図の例と同様に、各
酸化ガス流通路３Ａ、 ３Ｂ、 ３Ｃにそれぞれ酸化ガ
ス排出口２Ａ、 ２Ｂ、 ２Ｃを設け、濃度の低下した
酸化ガスの排出を行う。各酸化ガス流通路３Ａ、 ３Ｂ
。
３Ｃを上昇してきた酸化ガスは、閉塞部４によって漏洩
が防止される。
が防止される。
なお、閉塞部４を除くことも可能であり、この場合には
、低濃度化した酸化ガスは凹部２９ａの壁面によって封
止される。
、低濃度化した酸化ガスは凹部２９ａの壁面によって封
止される。
上述の各側は種々変更できる。
上述の例では、いわゆるシングルセルタイプの有底筒状
の５ＯＦＣに対して本発明を適用した例を示したが、こ
れをいわゆるマルチセルタイプの５ＯＦＣに対して適用
することができる。
の５ＯＦＣに対して本発明を適用した例を示したが、こ
れをいわゆるマルチセルタイプの５ＯＦＣに対して適用
することができる。
上記各側では空気電極７の外側に燃料電極９を設けたが
、この電極配置を逆にしてもよい。この場合には、筒内
空間へ燃料ガスを供給し、外部に酸化ガスを供給する。
、この電極配置を逆にしてもよい。この場合には、筒内
空間へ燃料ガスを供給し、外部に酸化ガスを供給する。
筒内空間を区分する平板状壁部の個数、ガス流通路の個
数は種々変更でき、例えば１２個程度としてもよく、こ
のように平板状壁部の数を多くしても、各平板状壁部を
薄くすることでかえって空間の無駄を少なくできる。ま
た、筒内空間を区分する壁部の形状は平板状には限らず
、他の形状、例えば断面波形などでもよい。
数は種々変更でき、例えば１２個程度としてもよく、こ
のように平板状壁部の数を多くしても、各平板状壁部を
薄くすることでかえって空間の無駄を少なくできる。ま
た、筒内空間を区分する壁部の形状は平板状には限らず
、他の形状、例えば断面波形などでもよい。
上述の例では、多孔質の有底筒状体を用いてこの上に単
位電池を形成したが、空気電極自体を剛性体とし、電池
要素で自立できる構造としてもよい。
位電池を形成したが、空気電極自体を剛性体とし、電池
要素で自立できる構造としてもよい。
また、上述した例では、酸化ガス供給管ｌＯと有底多孔
質支持管６との間の筒内空間のみを平板状壁部１＾、
ＩＢ、 ＩＣで画成したが、この平板状壁部をそのまま
酸化ガス供給管１０の中心まで延長して酸化ガス供給管
ＩＯ内をも平板状壁部で画成した部屋に分けることもで
きる。
質支持管６との間の筒内空間のみを平板状壁部１＾、
ＩＢ、 ＩＣで画成したが、この平板状壁部をそのまま
酸化ガス供給管１０の中心まで延長して酸化ガス供給管
ＩＯ内をも平板状壁部で画成した部屋に分けることもで
きる。
こうすることによって、燃料電池のインターコネクター
のように気相反応によって有底多孔質支持管表面上に部
分的に薄膜を形成する際に、形成する部分に対応する部
屋（区画）のみに反応ガスを流せば部分的な形成が可能
となり、従来行っていたマスキングを省略することがで
きる。
のように気相反応によって有底多孔質支持管表面上に部
分的に薄膜を形成する際に、形成する部分に対応する部
屋（区画）のみに反応ガスを流せば部分的な形成が可能
となり、従来行っていたマスキングを省略することがで
きる。
（発明の効果）
本発明に係る固体電解質型燃料電池によれば、固体電解
質型燃料電池素子の内周面とガス供給管の外周面とに壁
部を固定したので、筒内空間におけるガス供給管の位置
決めが確実にでき、ガス供給管と５ＯＦＧ素子との間の
相対位置変化に起因する５ＯＦＣ素子の発電性能のバラ
ツキが皆無になり、素子の機械的強度も著しく増大する
。
質型燃料電池素子の内周面とガス供給管の外周面とに壁
部を固定したので、筒内空間におけるガス供給管の位置
決めが確実にでき、ガス供給管と５ＯＦＧ素子との間の
相対位置変化に起因する５ＯＦＣ素子の発電性能のバラ
ツキが皆無になり、素子の機械的強度も著しく増大する
。
また、固体電解質型燃料電池素子の開口端側外周面を保
持するので、この素子自体を堅固に保持することができ
、これによりガス供給管が上記壁部を介して５ＯＦＣ素
子により保持、固定される。
持するので、この素子自体を堅固に保持することができ
、これによりガス供給管が上記壁部を介して５ＯＦＣ素
子により保持、固定される。
更に、上記素子の開口端部を封止し、各ガス流通路につ
いてそれぞれ一個以上のガス排出口を設けたので、各ガ
ス流通孔毎に、開口端部で封止された低濃度化したガス
を排出できるため、いずれのガス流通路においても低濃
度化したガスが滞ることはなく、筒内空間をたえず新鮮
なガスが流れるため、空気電極および燃料電極の全面を
発電に有効に利用でき、発電効率を向上させることがで
きる。
いてそれぞれ一個以上のガス排出口を設けたので、各ガ
ス流通孔毎に、開口端部で封止された低濃度化したガス
を排出できるため、いずれのガス流通路においても低濃
度化したガスが滞ることはなく、筒内空間をたえず新鮮
なガスが流れるため、空気電極および燃料電極の全面を
発電に有効に利用でき、発電効率を向上させることがで
きる。
第１図は本発明の実施例に係る５ＯＦＣを示す縦断面図
、 第２図は第１図のイーイ線断面図、 第３図、第４図はそれぞれ他の実施例に係る５ＯＦＣを
示す要部部分断面図、 第５図は更に他の実施例に係る５ＯＦＣを示す縦断面図
、 第６図は従来の５ＯＦＣを示す縦断面図である。 ＩＡ、 ＩＢ、 ＩＣ，１１・・・平板状壁部２Ａ、
２Ｂ、 ２Ｃ，１２Ａ、 １２Ｂ、 １２Ｃ・・・酸化
ガス排出口３Ａ、 ３Ｂ、 ３Ｃ，１３・・・酸化ガス
流通路４・・・閉塞部 ５，１５・・・５
ＯＦＣ素子６・・・有底多孔質支持管 ７・・・空気
電極８・・・固体電解質 ９・・・燃料電極１
０・・・酸化ガス供給管 １６．２９・・・上部プ
レート１７・・・排ガス室 １９・・・電池
反応室２６・・・燃料室 ２７・・・酸化
ガス室３０・・・５ＯＦＣ素子の基部外周面 Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｆ・・・酸化ガスの流れ Ｄ・・・燃料ガスの流れ 第１図 第２図 第３１￥１ 第４図 第５図 第６図 ６
、 第２図は第１図のイーイ線断面図、 第３図、第４図はそれぞれ他の実施例に係る５ＯＦＣを
示す要部部分断面図、 第５図は更に他の実施例に係る５ＯＦＣを示す縦断面図
、 第６図は従来の５ＯＦＣを示す縦断面図である。 ＩＡ、 ＩＢ、 ＩＣ，１１・・・平板状壁部２Ａ、
２Ｂ、 ２Ｃ，１２Ａ、 １２Ｂ、 １２Ｃ・・・酸化
ガス排出口３Ａ、 ３Ｂ、 ３Ｃ，１３・・・酸化ガス
流通路４・・・閉塞部 ５，１５・・・５
ＯＦＣ素子６・・・有底多孔質支持管 ７・・・空気
電極８・・・固体電解質 ９・・・燃料電極１
０・・・酸化ガス供給管 １６．２９・・・上部プ
レート１７・・・排ガス室 １９・・・電池
反応室２６・・・燃料室 ２７・・・酸化
ガス室３０・・・５ＯＦＣ素子の基部外周面 Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｆ・・・酸化ガスの流れ Ｄ・・・燃料ガスの流れ 第１図 第２図 第３１￥１ 第４図 第５図 第６図 ６
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、少なくとも固体電解質と空気電極と燃料電極とを有
する有底筒状の固体電解質型燃料電池素子と； この固体電解質型燃料電池素子の筒内空間へと酸化ガス
又は燃料ガスを供給するガス供給管と； 前記固体電解質型燃料電池素子の内周面と前記ガス供給
管の外周面とに固定され、前記筒内空間を複数のガス流
通路に区分する壁部と； 前記固体電解質型燃料電池素子の開口端部を封止する封
止手段と； 前記複数のガス流通路を流れる酸化ガス又は燃料ガスを
排ガス室へと排出するために各ガス流通路についてそれ
ぞれ一個以上設けられたガス排出口と； 前記固体電解質型燃料電池素子の開口端側外周面を保持
する保持手段と を有する固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2032384A JP2528988B2 (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | 固体電解質型燃料電池 |
| US07/651,972 US5176967A (en) | 1990-02-15 | 1991-02-07 | Solid oxide fuel cells |
| CA002036260A CA2036260C (en) | 1990-02-15 | 1991-02-13 | Solid oxide fuel cell |
| DE69125872T DE69125872T2 (de) | 1990-02-15 | 1991-02-14 | Festoxidbrennstoffzelle |
| EP91301207A EP0442739B1 (en) | 1990-02-15 | 1991-02-14 | Solid oxide fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2032384A JP2528988B2 (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03238759A true JPH03238759A (ja) | 1991-10-24 |
| JP2528988B2 JP2528988B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=12357464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2032384A Expired - Lifetime JP2528988B2 (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5176967A (ja) |
| EP (1) | EP0442739B1 (ja) |
| JP (1) | JP2528988B2 (ja) |
| CA (1) | CA2036260C (ja) |
| DE (1) | DE69125872T2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5595834A (en) * | 1995-09-01 | 1997-01-21 | The Regents Of The University Of Calif. | Annular feed air breathing fuel cell stack |
| US5514486A (en) * | 1995-09-01 | 1996-05-07 | The Regents Of The University Of California, Office Of Technology Transfer | Annular feed air breathing fuel cell stack |
| USRE39556E1 (en) * | 1997-11-20 | 2007-04-10 | Relion, Inc. | Fuel cell and method for controlling same |
| US6030718A (en) | 1997-11-20 | 2000-02-29 | Avista Corporation | Proton exchange membrane fuel cell power system |
| US6096449A (en) * | 1997-11-20 | 2000-08-01 | Avista Labs | Fuel cell and method for controlling same |
| US5993985A (en) * | 1998-04-09 | 1999-11-30 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Fuel cell tubes and method of making same |
| US6468682B1 (en) | 2000-05-17 | 2002-10-22 | Avista Laboratories, Inc. | Ion exchange membrane fuel cell |
| US7326480B2 (en) * | 2000-05-17 | 2008-02-05 | Relion, Inc. | Fuel cell power system and method of controlling a fuel cell power system |
| US20020003085A1 (en) * | 2000-05-19 | 2002-01-10 | Chandran Ravi R. | Multilayer electrochemical cell technology using sol-gel processing applied to ceramic oxygen generator |
| US6376117B1 (en) * | 2000-07-18 | 2002-04-23 | Sofco L.P. | Internal fuel staging for improved fuel cell performance |
| DE10136710A1 (de) * | 2001-07-27 | 2003-02-13 | Siemens Ag | Hochtemperatur-Brennstoffzellen-Reaktor mit HPD-Zellen |
| DE102015210139A1 (de) * | 2015-06-02 | 2016-12-08 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffzellenvorrichtung |
| CN113451608B (zh) * | 2020-03-24 | 2022-04-01 | 苏州国绿新材料科技有限公司 | 固体氧化物燃料电池 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5864771A (ja) * | 1981-09-29 | 1983-04-18 | ウエスチングハウス・エレクトリック・コーポレーション | 燃料電池発電装置及びその作動方法 |
| JPS63207054A (ja) * | 1987-02-23 | 1988-08-26 | Fujikura Ltd | 固体電解質燃料電池発電装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3460991A (en) * | 1967-08-16 | 1969-08-12 | Gen Electric | Fuel cell with tubular electrodes and solid electrolyte |
| ZA814990B (en) * | 1980-12-22 | 1982-11-24 | Westinghouse Electric Corp | Fuel cell generator |
| AU545997B2 (en) * | 1980-12-22 | 1985-08-08 | Westinghouse Electric Corporation | High temp solid electrolyte fuel cell |
| US4664986A (en) * | 1986-04-16 | 1987-05-12 | Westinghouse Electric Corp. | High thermal conductivity gas feeder system |
| US4751152A (en) * | 1987-04-06 | 1988-06-14 | Westinghouse Electric Corp. | High bulk self-supporting electrode with integral gas feed conduit for solid oxide fuel cells |
| US4827606A (en) * | 1988-05-11 | 1989-05-09 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method and apparatus for assembling solid oxide fuel cells |
| DE68908140T2 (de) * | 1988-12-22 | 1994-02-03 | Ngk Insulators Ltd | Keramikrohr mit einseitig geschlossenem Rohrmantel und Verfahren zu dessen Herstellung. |
-
1990
- 1990-02-15 JP JP2032384A patent/JP2528988B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-02-07 US US07/651,972 patent/US5176967A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-13 CA CA002036260A patent/CA2036260C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-14 EP EP91301207A patent/EP0442739B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-02-14 DE DE69125872T patent/DE69125872T2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5864771A (ja) * | 1981-09-29 | 1983-04-18 | ウエスチングハウス・エレクトリック・コーポレーション | 燃料電池発電装置及びその作動方法 |
| JPS63207054A (ja) * | 1987-02-23 | 1988-08-26 | Fujikura Ltd | 固体電解質燃料電池発電装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69125872D1 (de) | 1997-06-05 |
| DE69125872T2 (de) | 1997-09-18 |
| EP0442739B1 (en) | 1997-05-02 |
| CA2036260C (en) | 1997-07-01 |
| US5176967A (en) | 1993-01-05 |
| JP2528988B2 (ja) | 1996-08-28 |
| EP0442739A1 (en) | 1991-08-21 |
| CA2036260A1 (en) | 1991-08-16 |
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