JPH04126365A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネル
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電池、特
に、固体電解質型燃料電池に関するものである。

［従来の技術］ 固体電解質型燃料電池は、第一世代のリン酸型燃料電池
、第二世代の溶融炭酸塩型燃料電池に代る第三世代の燃
料電池として、その開発に向は検討が進められている。

現在検討が進められている固体電解質型燃料電池には、
平板型と円筒型等があるが、そのうち、平板型の固体電
解質型燃料電池は、第３図に一例を示す如く、たとえば
、イツトリア安定化ジルコニア系イオン導電体を適用し
た電解質板１の両面側に、多孔質の酸素極２と燃料極３
とを重ね合わせるように配置し、且つ酸素極２側と燃料
極３側にガス通路４と５を形成するためのガス通路構造
体７と８を配置し、酸素極２側のガス通路４には空気（
０２ガス）を、又、燃料極３側のガス通路５には燃料ガ
ス（Ｈ２ガス）を流すようにして、酸素極２側での反応
により生じた酸素イオンＯ−を電解質板ｌを通して燃料
極３側へ到達させるようにし、一方、燃斜橋３側では、
上記燃料ガスＨ２と上記酸素イオンＯ−が反応し、水Ｈ
２０として出されるようにしたものを１セルＣとし、か
かるセルＣをセパレータ６を介して多層に積層した構成
のものがある。

上記の如き平板型の固体電解質型燃料電池は、狭い容積
で大電力が取り出せ、且つセルＣの厚さを薄くすればす
るほど積層したときにコンパクトにでき、その上、大電
力が得られるという特徴があり、特に、電解質板１は薄
いほど酸素イオン０−の通りがよくなり、性能をアップ
させることができる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、第３図に示した如き構成のものでは、ガス通
路構造体７と８を酸素極２と燃料極３と同じ材質として
も、電気が流れる際、セパレータ６の抵抗が電極材の抵
抗よりも大きいので、電気Ｅは第４図に示す如くガス通
路構造体７．８のところのセパレータ６の部分のみを垂
直に流れるだけであり、ガス通路４．５に面したところ
のセパレータ６の部分を有効利用できないという問題が
あり、又、セパレータ６とガス通路構造体７，８とが異
なる材質のものであるから、両者の接触部の密着性が悪
い、という問題がある。

そこで、本発明は、セパレータの広い範囲にわたって電
気が流れ易くすると共に、接触部の密着性をよくするよ
うにしようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記課題を解決するために、電解質板を酸素
極と燃料極で両面から挟み、酸素極側に空気を供給する
と共に燃料極側に燃料ガスを供給するようにしたものを
１セルとし、各セルをセパレータを介し多層に積層する
ようにしてある構成において、酸素極側のガス通路を酸
素極と同じ材料のガス通路構造体で形成すると共に、燃
料極側のガス通路を燃料極と同じ材料のガス通路構造体
で形成し、且つ上記各ガス通路構造体が接するセパレー
タの表面を、該ガス通路構造体と同じ電極材よりなる薄
膜で被覆してなる構成とする。上記酸素極及び燃料極の
電極とガス通路構造体と薄膜は別体構造でもよく、電極
とガス通路構造体を一体にしたものとしてもよく、更に
、ガス通路構造体と薄膜を一体にしたものとしてもよい
。

［作　　　用コ セパレータの表面に電極材よりなる薄膜を被覆させると
、薄膜は電極材でセパレータに比して電気抵抗が小さい
ので、電気は薄膜の部分で垂直以外にも流れることがで
きて、セパレータを垂直に電気が流れる部分を拡大する
ことができる。又、薄膜にガス通路構造体を接触させる
場合に、両者は同じ電極材であるから密着性がよくなる
。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、電解質板１の
両面を酸素極、２と燃料極３の両電極で挟み、酸素極２
側にはガス通路構造体７を配置することによりガス通路
４を形成し、又、燃料極３側にはガス通路構造体８を配
置することによりガス通路５を形成し、ガス通路４には
空気（０２ガス）を供給すると共にガス通路５には燃料
ガス（Ｈ２ガス）を供給するようにしてあるものを１セ
ルＣとし、各セルＣをセパレータ６を介して多層に積層
するようにしてある平板型の固体電解質型燃料電池にお
いて、上記ガス通路構造体７と８を酸素極２、燃料極３
と同じ電極材とすると共に、セパレータ６の両面に、同
じく電極材よりなる薄膜９．１０を全面にわたり被覆さ
せ、上記電極材としたガス通路構造体７と８が同じ材質
の薄膜９と１０に接触するようにする。

酸素極２側のガス通路４に空気（０２ガス）を、又、燃
料極３側のガス通路５に燃料ガス（Ｈ２ガス）をそれぞ
れ流すと、酸素極２側での反応により生じた酸素イオン
Ｏ−が酸素極２側から電解質板１を通して燃料極３側へ
到着させられ、一方、燃料極３側では、燃料ガスと酸素
イオンＯ−が反応して水Ｈ２０が出される。

電気Ｅは、燃料極３側から酸素極２側の方向へ矢印の如
く流れるが、本発明では、セパレータ６の表面を電極材
よりなる薄膜９．ｌＯで全面にわたり被覆した構成とし
であるので、第２図に示す如く、電気抵抗の小さい電極
材よりなるガス通路構造体７を流れた電気Ｅは、セパレ
ータ６に被覆された薄膜９のところで該薄膜９の厚さ方
向へ垂直に流れるばかりでなく薄膜９に沿って厚さ方向
とは直交する方向へも流れた後、セパレータ６を垂直に
流れて薄膜１０に達する。薄膜ＩＯでも該薄膜ＩＯに沿
い流れてガス通路構造体８内を流れることになる。これ
により薄膜９と１０で被覆されたセパレータ６には広い
範囲において電気Ｅが流れることになり、これまで利用
されていなかったガス通路４．５に面する部分の有効利
用を図ることができる。

又、電極材よりなる薄膜９と１０は、セパレータ６の全
面にわたり被覆されるので、薄膜９．１０とセパレータ
６との接触部分の接着性は充分になされる。ガス通路構
造体７と８は、セパレータ６側が同じ材質の薄膜９と１
０に接触することになるので、同一材質であることから
良好な接着性が得られることになる。

なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではな
く、たとえば、同一材質とした電極２．３とガス通路構
造体、７，８と薄膜９．ｌＯをそれぞれ別体とした場合
を示したが、酸素極３とガス通路構造体７、燃料極３と
ガス通路構造体８をそれぞれ一体のものとすることがで
きる。この場合は、たとえば、スクリーン印刷法でスラ
リー状にした電極材を電極２．３の片面にマスクを利用
して塗り付け、乾燥後にその上にスラリー状の電極材を
塗り付け、同様にして所定の厚さまで印刷してガス通路
構造体７．８を一体に設けるようにする。スクリーン印
刷法以外の方法によっても同様である。又、同様な方法
でガス通路構造体７．８を薄膜９．ｌＯ上に一体に設け
るようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明の固体電解質型燃料電池によれ
ば、酸素極側と燃料極側にガス通路を形成するために設
けるガス通路構造体を、電極と同一材質とし、且つセパ
レータの表面に、電極と同一材質とした薄膜を被覆させ
た構成としであるので、セパレータを被覆させた薄膜に
沿って電気が流ちることからセパレータの広い範囲を利
用して電気を流すことが可能となり、又、ガス通路構造
体とセパレータ表面の薄膜とを別体にしても両者を同一
材質としているので、両者の密着性を良くすることがで
きる、等の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固体電解質型燃料電池の一実施例を示
す概略断面図、第２図は電気の流れを示す概略図、第３
図は従来の固体電解質型燃料電池の一例を示す概略断面
図、第４図は第３図の場合の電気の流れを示す概略図で
ある。 １・・・電解質板、２・・・酸素極、３・・・燃料極、
４・・・ガス通路、 ・・・セパレータ、 ・・・ガス通 路構造体、 １０・・・薄膜、 Ｃ・・・セル、 ・・・空気、 ・・・燃料ガス。 特 許 出 願 人 石川島播磨重工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電解質板を酸素極と燃料極の両電極で両面から挟
   み、酸素極側に空気を供給すると共に燃料極側に燃料ガ
   スを供給するようにしたものを１セルとして各セルをセ
   パレータを介し積層するようにしてある固体電解質型燃
   料電池において、酸素極側のガス通路構造体と燃料極側
   のガス通路構造体を、それぞれ電極と同一材質で形成し
   、且つ上記セパレータのそれぞれの側の表面に、それぞ
   れの電極と同一材質の薄膜を被覆させてなる構成を有す
   ることを特徴とする固体電解質型燃料電池。