JPH0443566A - 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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JPH0443566A
JPH0443566A JP2149644A JP14964490A JPH0443566A JP H0443566 A JPH0443566 A JP H0443566A JP 2149644 A JP2149644 A JP 2149644A JP 14964490 A JP14964490 A JP 14964490A JP H0443566 A JPH0443566 A JP H0443566A
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JP
Japan
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solid electrolyte
electrode
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gas
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JP2149644A
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Akira Shiratori
晃 白鳥
Shozo Kobayashi
章三 小林
Hiroshi Takagi
洋 鷹木
Yukio Sakabe
行雄 坂部
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/1231—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte with both reactants being gaseous or vaporised
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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】 産業上の利用分野 本発明は、固体電解質型燃料電池に関する。
従来の技術と課題 従来、この種の固体電解質型燃料電池（ＳｏｌｉｄＯｘ
ｉｄｅ　Ｆｕｅｌ　Ｃａ１ｌ　、以下５ＯＦＣと称す）
として、第４図に示すものが知られている。この５ＯＦ
Ｃは、米国のウェスチングハウス・エレクトリック社が
発表した５ＯＦＣで、円筒形状の多孔質セラミックス３
０の外側表面に空気極３１、固体電解質３２、燃料極３
３を形成したものである。
しかし、この５ＯＦＣは単位体積当りの有効電極面積が
小きく、発電有効密度が低いという問題点があった。
そこで、本発明の課題は、構造的に安定で、かつ、発電
有効密度が高い５ＯＦＣを提供することにある。
課題を解決するための手段と作用 以上の課題を解決するため、本発明に係る５ＯＦＣは、
表裏面に燃料極と空気極とを設けた固体電解質と、前記
固体電解質の燃料極側及び空気極側に配設した導電性デ
ィストリビュータとを積み重ねた円盤状単セルが、イン
タコネクタを介して円柱状積層体をなしていることを特
徴とする特以上の構成によって、燃料極、空気極、固体
電解質、導電性ディストリビュータはシート状に形成で
きるため、円盤状単セルの薄板化が図れ、５ＯＦＣの単
位体積当りの有効電極面積が大きくなる。
また、各円盤状単セル及びインタコネクタが、縁部に孔
を有し、該孔がディストリビュータを介して単セルの厚
み方向のガス流路をなし、該ガス流路が、前記積層体の
内部マニホルドを構成すれば、各車セルの燃料極並びに
空気極に供給されるガスの流路がコンパクトになる。燃
料極に供給されるガス（以下、燃料ガスと称す）には、
例えば、水素ガス、炭化水素ガス等が使用され、空気極
に供給されるガス（以下空気ガスと称す）には、例えば
空気、酸素ガス等が使用される。
夾漉り 以下、本発明に係る５ＯＦＣの一実施例を添付図面を参
照して説明する。
第１図は５ＯＦＣの単セルの構成を示す斜視図、第２図
（Ｊｌ）、　（ｂ）は第１図（７）Ｘ−Ｘ’及びＹ−Ｙ
’の垂直断面図である。
固体電解質１は円盤形状を有し、その縁部には燃料ガス
の流路の一部を構成する燃料ガス用貫通孔１ａと空気ガ
スの流路の一部を構成する空気ガス用貫通孔１ｂとを設
けている。固体電解質１の材料には安定化ジルコニア等
が用いられる。燃料極２は、固体電解質１の上面に、貫
通孔１ｂと固体電解質１の縁部を残して、貫通孔１ａを
含むように形成されている。空気極３は、固体電解質１
の下面に、貫通孔１ａと固体電解質１の縁部を残して、
貫通孔１ｂを含むように形成されている。燃料極２は例
えばＮ１−ＹＳＺサーメット材料等を、空気極３は例え
ば酸化物導電材料をペースト状にして印刷等の方法によ
って形成される。
燃料極２偏に配設されたディストリビュータ５は略円盤
形状を有し、その外周にはスペーサ６が設けられている
。空気極３偏に配設されたディストリビュータ８も略円
盤形状を有し、その外周にはスペーサ９が設けられてい
る。
ディストリビュータ５，８は導電性の多孔質材料からな
り、燃料極２や空気極３の全面に均等に燃料ガスや空気
ガスがゆきわたるように働く、スペーサ６．９は絶縁性
材料からなり、ディストリビュータ５，８を外気から遮
蔽している。スペーサ６には固体電解質１に設けた貫通
孔１ｂに連通ずる位置に、空気ガス用貫通孔６ａを設け
ている。スペーサ９には固体電解質１に設けた貫通孔１
ａに連通ずる位置に、燃料ガス用貫通孔９ａを設けてい
る。
固体電解質１の上下にディストリビュータ５゜８を配設
して積み重ねて、円盤状単セル１０とする。
きらに、本実施例においてはこの円盤状単セル１０を間
に挾んで上下にインタコネクタ１２．１２が配設きれて
いる。上側のインタコネクタ１２にはスペーサ６に設け
ている貫通孔６ａに連通する位置に、空気ガス用貫通孔
１２ｂを設け、さらにこの貫通孔１２ｂの反対位置に燃
料ガス用貫通孔１２ａを設けている。同様に、下側のイ
ンタコネクタ１２にはスペーサ９に設けている貫通孔９
ａに連通する位置に、燃料ガス用貫通孔１２８を設け、
さらにこの貫通孔１２ａの反対位置に空気ガス用貫通孔
１２ｂを設けている。
こうして、上下両側にインタコネクタ１２．１２を備え
た円盤状車セル１０が得られる。
次に、この構成の単セル１０の動作について説明する。
燃料ガス１４が下側のインタコネクタ１２の燃料ガス用
貫通孔１２ａからスペーサ９の貫通孔９ａ、固体電解質
１の貫通孔１ａを順に通って、ディストリビュータ５に
導かれる。ディストリビュータ５は燃料ガス１４を燃料
極２に均等に供給する働きを有する。
一方、空気ガス１５は上側のインタコネクタ１２の空気
ガス用貫通孔１２ｂからスペーサ６の貫通孔６ｂ、固体
電解質１の貫通孔１ｂを順に通って、ディストノピユー
タ９に導かれる。この単セル１０内は高温（６００〜１
２００°Ｃ）に保持されており、ディストリビュータ９
によって空気極３に均等に供給きれた空気ガス１５と前
記燃料極２に供給された燃料ガス１４とが固体電解質１
を介して電極反応を起こし、単セル１０の厚み方向（第
１図中矢印ａで示す方向）にｔ流が流れる。この電流に
は導電性ディストリピユータ５，９を介して上下両側に
備わっているインタコネクタ１２．１２から取り出され
る６反応後の燃料ガス１４は、上側のインタコネクタ１
２の貫通孔１２ａから排出され、反応後の空気ガス１５
は下側のインタコネクタ１２の貫通孔１２ｂから排出さ
れる。
このような動作をする５個の単セル１０を、インタコネ
クタ１２を介して積層した５ＯＦＣ２０を第３図に示す
。上下のインタコネクタ１２．１２には燃料ガス管１６
ａ、　１６ｂ及び空気ガス管１７ａ、　１７ｂがそれぞ
れ燃料ガス用貫通孔及び空気ガス用貫通孔に連結してい
る。各車セル１０の燃料ガス流路は連通して、この５Ｏ
ＦＣ２０の燃料ガス内部マニホルドをなしている。同様
に、各車セル１０の空気ガス流路も連通して、空気ガス
内部マニホルドをなしている。
燃料ガスは、燃料ガス管１６ｂから各単セル１０の燃料
ガス流路を上に向かって流れる。一方、空気ガス１５は
、空気ガス管１７ａから各車セルの空気ガス流路を下に
向かって流れる。この場合、空気ガス１５は空気ガス管
１７ｂから各車セルの空気ガス流路を上に向かって流れ
るようにしてもよい。この５ＯＦＣ２０内は高温に保持
されており、燃料ガス１４と空気ガス１５とは各単セル
１０の固体電解質１を介して電極反応が起き、図中矢印
ａ方向に電流が流れる。この電流は上下両側に備わって
いるインタコネクタ１２．１２から取り出される。
なお、本発明に係る５ＯＦＣは前記実施例に限定するも
のではなく、その要旨の範囲内で種々に変形することが
できる。
燃料極２及び空気極３は、円形形状が最も高い発電有効
密度となるが、矩形形状等任意の形状であってもよい。
慰里色勉朱 以上のように、本発明によれば、各構成部分をシート状
に形成できるため、円盤状単セルの薄板化が図れ、従来
の円筒型５ＯＦＣと比較して単位体積当りの有効電極面
積を大きくすることができ、発電有効密度が高い５ＯＦ
Ｃが得られる。
さらに、円盤状の材料を積層した円柱状構造をとるため
、熱応力が開放されやすく、高信頼性が得られる。
また、各円盤状単セル及びインタコネクタの縁部に孔を
設けて内部でマニホルドを形成すれば、５ＯＦＣのフン
バクト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
第１図ないし第３図は本発明に係る５ＯＦＣの一実施例
を示すもので、第１図は両端にインタコネクタを備えた
円盤状単セルの分解斜視図、第２図（ａ）、　（ｂ）は
それぞれ第１図のｘ−ｘ’及びＹ−Ｙ゛の垂直断面図、
第３図は５ＯＦＧの外観を示す斜視図である。第４図は
従来の５ＯＦＧの外観を示す斜視図である。 １・・・固体電解質、１ａ・・・燃料ガス用貫通孔、１
ｂ・・・空気ガス用貫通孔、２・・・燃料極、３・・・
空気極、５・・・導電性ディストリビュータ、６ｂ・・
・空気ガス用貫通孔、８・・・導電性ディストリビュー
タ、９ａ・・・燃料ガス用貫通孔、１０・・・円盤状単
セル、１２・・・インタコネクタ、１２ａ・・・燃料ガ
ス用貫通孔、１２ｂ・・・空気ガス用貫通孔、１４・・
・燃料ガス、１５・・・空気ガス、１６ａ。 １６ｂ・・・燃料ガス管、１７ｇ、１７ｂ・・・空気ガ
ス管、２０・・・５ＯＦＣ。 第３図 第４図 第 図 第２図（ｏ） 第２図（ｂ）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、表裏面に燃料極と空気極とを設けた固体電解質と、
    前記固体電解質の燃料極側及び空気極側に配設した導電
    性ディストリビュータとを積み重ねた円盤状単セルが、
    インタコネクタを介して円柱状積層体をなしていること
    を特徴とする固体電解質型燃料電池。 ２、前記各円盤状単セル及びインタコネクタが、縁部に
    孔を有し、該孔がディストリビュータを介して単セルの
    厚み方向のガス流路をなし、該ガス流路が、前記積層体
    の内部マニホルドを構成していることを特徴とする請求
    項１記載の固体電解質型燃料電池。
JP2149644A 1990-06-06 1990-06-06 固体電解質型燃料電池 Pending JPH0443566A (ja)

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EP91109175A EP0460629B1 (en) 1990-06-06 1991-06-05 Solid oxide fuel cell
DE91109175T DE69100182T2 (de) 1990-06-06 1991-06-05 Festoxidbrennstoffzelle.
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