JPH04230955A - 高温型燃料電池 - Google Patents

高温型燃料電池

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JPH04230955A
JPH04230955A JP3125970A JP12597091A JPH04230955A JP H04230955 A JPH04230955 A JP H04230955A JP 3125970 A JP3125970 A JP 3125970A JP 12597091 A JP12597091 A JP 12597091A JP H04230955 A JPH04230955 A JP H04230955A
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JP
Japan
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cathode
current collector
fuel cell
electrolyte
temperature
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Pending
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JP3125970A
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Inventor
Atsushi Tsunoda
淳 角田
Hideto Koide
秀人 小出
Toshihiko Yoshida
利彦 吉田
Isao Mukaisawa
功 向沢
Fumiya Ishizaki
石▲崎▼　文也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEKIYU SANGYO KASSEIKA CENTER
Tonen General Sekiyu KK
Japan Petroleum Energy Center JPEC
Original Assignee
SEKIYU SANGYO KASSEIKA CENTER
Petroleum Energy Center PEC
Tonen Corp
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Publication date
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    • 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
    • H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
    • H01M4/9025—Oxides specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
    • H01M4/9033—Complex oxides, optionally doped, of the type M1MeO3, M1 being an alkaline earth metal or a rare earth, Me being a metal, e.g. perovskites
    • H—ELECTRICITY
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    • 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
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    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
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    • H01M8/2432—Grouping of unit cells of planar configuration
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高温型燃料電池に係わり
、特にカソードの集電体との接触抵抗を低減し、電池出
力を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温型燃料電池としては、米国ウェスチ
ングハウス・エレクトリック社において既に５ＫＷ程度
のパイロットプラントが製造され、稼働しているが、こ
れは円筒型といわれるタイプで、電力密度が小さいため
小型化しにくい欠点がある。これに対して、平板型は１
段あたりの厚みを小さくすることによって電力密度を上
げることが可能であるという特徴を有するが、ガス封止
が難しいため、実証例は少ない。
【０００３】一般に電解質としては安定化もしくは部分
安定化ジルコニアが、カソードとしてはＬａ（Ｓｒ）Ｍ
ｎＯ３またはＬａ（Ｓｒ）ＣｏＯ３が、アノードとして
はＮｉ／ＺｒＯ２が用いられている。また集電体として
は金属又はＬａＣｒＯ３が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】カソードとしては始め
は白金などが用いられていたが、酸素の解離反応に対す
る触媒活性が高く、電池性能が向上することから、白金
等に代えてペロブスカイト型酸化物が多く用いられてい
る。しかし、カソードとしてＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ３また
はＬａ（Ｓｒ）ＣｏＯ３などのペロブスカイト型酸化物
を用いた場合、カソードと集電体または電解質の接触抵
抗、特にカソードと集電体の接触抵抗が増大して、その
分だけ出力が低下している。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、高温型電解質の１表面にカソードを形
成し、カソードに対して集電体を接触させた構造を有す
る高温型燃料電池において、カソードがＬａ１−ｘ　Ｓ
ｒｘＭＯ３　（式中、ＭはＭｎ　，Ｃｏ　又はＮｉ　を
表す）からなり、かつ電解質のカソードに面する表面、
カソードの集電体に面する表面及び／又は集電体のカソ
ードに面する表面にＰｄ　，Ｃｒ　，Ｍｎ　，Ｔｉ　，
Ｚｎ　，Ｎｂ　及びＴａ　のうち少なくとも１種を存在
せしめたことを特徴とする高温型燃料電池を提供するも
のである。
【０００６】本発明で用いるカソードはＬａ１−ｘ　Ｓ
ｒｘＭＯ３　（式中、ＭはＭｎ　，Ｃｏ　又はＮｉ　を
表す）である。ｘの値は導電率から０．０５〜０．５０
であることが好ましい。集電体としては、耐還元性、耐
熱性、耐酸化性、導電性の材料であればよいが、ＬａＣ
ｒＯ３，Ｃｒ　を含むＣｏ　基合金、Ｃｒ　を含むＮｉ
　基合金、金属Ｃｒ　などが好ましく用いられる。
【０００７】電解質／カソード界面、及びカソード／集
電体界面に存在することによりカソードの接触抵抗を減
少させる金属としてはＰｄ　，Ｃｒ　，Ｍｎ　，Ｔｉ　
，Ｚｎ　，Ｎｂ　，Ｔａ　のうち１種以上を用いる。本
発明者らは、このほか、Ｐｔ　あるいはＣｏ　，Ｉｎ　
，Ｓｎ　を用いることを別途開示したが（特願平２−１
１０４８２号及び同２−１１０４８３号）同様に、上記
のＰｄ　等の金属でも効果があることを見い出した。
【０００８】Ｐｄ　，Ｃｒ　，Ｍｎ　，Ｔｉ　，Ｚｎ　
，Ｎｂ　及びＴａ　のうち少なくとも１種を電解質表面
、カソード表面、あるいは集電体表面に適用する方法と
しては、スパッタリング、電子ビーム蒸着、等によるこ
とができる。 なお、Ｐｄ　等を適用する集電体表面はカソードと接触
しない表面でも有効である。高温型燃料電池の使用時の
高温でＰｄ　等の一部が拡散して集電体とカソードの界
面に移動するからである。
【０００９】Ｐｄ　，Ｃｒ　，Ｍｎ　，Ｔｉ　，Ｚｎ　
，Ｎｂ　及びＴａ　のうち少なくとも１種の適用量は、
カソードと集電体あるいは電解質の界面に層を形成する
必要はなく、存在する程度に接触抵抗低減の効果がある
。上限は、カソードとしてのＬａ１−ｘ　ＳｒｘＭＯ３
　の特性を阻害しない程度であればよい。
【００１０】
【作用】Ｐｄ　，Ｃｒ　，Ｍｎ　，Ｔｉ　，Ｚｎ　，Ｎ
ｂ　及びＴａ　のうち少なくとも１種が電解質／カソー
ド界面、及びカソード／集電体界面に存在することによ
り、カソードのこれら界面での接触抵抗が減少し、燃料
電池の出力が向上する。
【００１１】
【実施例】実施例１ 図１の集合様式に従い固体電解質型燃料電池を製作した
。固体電解質板１１にはイットリアを３モルパーセント
添加したジルコニアである部分安定化ジルコニアの寸法
５０×５０×０．２ｍｍの板状物を用いた。酸素通路側
にＬａ０．９Ｓｒ０．１ＭｎＯ３粉末（平均粒径約５μ
ｍ）を有機系バインダーに分散し、厚さ０．１〜０．５
ｍｍに塗布してカソート１２とし、水素通路側にＮｉ　
／ＺｒＯ２（９／１重量比）のサーメット混合粉末を有
機系バインダーに分散し、厚さ０．１〜０．５ｍｍに塗
布してアノード１３とした。集電体１４はＮｉ　系耐熱
合金の寸法５０×５０×５ｍｍの平板にガス流路として
深さ２．０ｍｍの溝を設けたものをそのまま、またはカ
ソードとの接触面にＰｄ　ペーストを塗布して用いた。
【００１２】この固体電解質板１１と集電体１４を図１
の如く積層し、固体電解質板１１と集電体１４の間に軟
化点が約　８００℃のガラスペーストを塗布してガス封
止用とした。 このガラスペーストは電池の作動温度１０００℃で軟化
してガスを封止する。こうして集積した電池に図２に示
した円筒状のアルミナ製マニホールド２２を取り付けた
。マニホールド２２と電池本体２１との接触部分はセラ
ミックペーストを塗布乾燥して接合した後、さらにガラ
スペーストを塗布してガス封止した。電気の取り出し部
には白金リード線を溶接し、電気的に接続した。同図中
、２３は水素入口、２４は未反応水素出口、２５は酸素
入口、２６は未反応酸素出口である。
【００１３】このようにして作製した燃料電池を加熱し
た。室温から　１５０℃までは１℃／ｍｉｎ　で加熱し
、ガラスペーストの溶媒を蒸発させた。　１５０〜　３
５０℃までは５℃／ｍｉｎ　で昇温した。　３５０℃以
上では水素通路側には、アノードの酸化を防止する為、
窒素ガスを流し、５℃／ｍｉｎ　で１０００℃まで昇温
した。その後、１０００℃に保存してアノード側に水素
、カソード側に酸素を流し、発電を開始した。開放電圧
はいずれの場合も１．２５Ｖでガスクロスリークは水素
の０．５％以下であった。
【００１４】カソード１２にＬａ０．９Ｓｒ０．１Ｍｎ
Ｏ３粉末（平均粒径約５μｍ）を用い、集電体１４にＮ
ｉ　系合金製のものをそのまま用いた場合の放電特性を
次に示す。 　　この電池のオーミック抵抗はカレントインターラプ
ター法によると７０ｍΩであった。
【００１５】さらに集電体１４のカソード１２との接触
面にＰｄ　ペーストを塗布して用いた場合の放電特性は
次のようになり、集電体１４をそのまま用いた場合より
も向上した。 　　この電池のオーミック抵抗はカレントインターラプ
ター法によると４５ｍΩと低くなっていた。
【００１６】実施例２ 実施例１と同様にして、但しＰｄ　に代えてＴｉ　を用
いて固体電解質型燃料電池を製作しマニホールドに取付
けた。作製した燃料電池を実施例１と同様に加熱した。 すなわち、室温から　１５０℃までは１℃／ｍｉｎ　で
加熱し、ガラスペーストの溶媒を蒸発させた。　１５０
℃〜　３００℃までは５℃／ｍｉｎ　で昇温した。　３
００℃以上では水素通路側には、アノードの酸化を防止
する為、窒素ガスを流し、５℃／ｍｉｎ　で１０００℃
まで昇温した。その後、１０００℃に保持してアノード
側に水素、カソード側に酸素を流し、発電を開始した。 開放電圧は１．２５Ｖでガスクロスリークは水素の０．
３％以下であった。
【００１７】セパレーターにＴｉ　をスパッタした場合
の放電特性を以下に示す。 オーミック抵抗は同様に５０ｍΩであった。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、高温型燃料電池のカソ
ードと集電体あるいは電解質の間の接触抵抗が低減し、
電池出力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】平板型燃料電池の展開構成図である。
【図２】平板型燃料電池にマニホールドを取りつけた様
子を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１…電解質 １２…カソード １３…アノード １４，１５，１６…集電体 １４ａ，１４ｂ，１５ｂ，１６ａ…溝

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　高温型電解質の１表面にカソードを形
    成し、カソードに対して集電体を接触させた構造を有す
    る高温型燃料電池において、カソードがＬａ１−ｘ　Ｓ
    ｒｘＭＯ３　（式中、ＭはＭｎ　，Ｃｏ　又はＮｉ　を
    表す）からなり、かつ電解質のカソードに面する表面、
    カソードの集電体に面する表面及び／又は集電体のカソ
    ードに面する表面にＰｄ　，Ｃｒ　，Ｍｎ　，Ｔｉ　，
    Ｚｎ　，Ｎｂ　及びＴａ　のうちの少なくとも１種を存
    在せしめたことを特徴とする高温型燃料電池。
JP3125970A 1990-05-31 1991-05-29 高温型燃料電池 Pending JPH04230955A (ja)

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JP3125970A JPH04230955A (ja) 1990-05-31 1991-05-29 高温型燃料電池

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JP2-140068 1990-05-31
JP14006890 1990-05-31
JP3125970A JPH04230955A (ja) 1990-05-31 1991-05-29 高温型燃料電池

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Cited By (4)

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