JPH0458462A - 平板型固体電解質燃料電池 - Google Patents
平板型固体電解質燃料電池Info
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- JPH0458462A JPH0458462A JP2165705A JP16570590A JPH0458462A JP H0458462 A JPH0458462 A JP H0458462A JP 2165705 A JP2165705 A JP 2165705A JP 16570590 A JP16570590 A JP 16570590A JP H0458462 A JPH0458462 A JP H0458462A
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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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
- H01M8/0254—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form corrugated or undulated
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
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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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (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】
［産業上の利用分野コ
本発明は、平板型固体電解質燃料電池に関する。
［従来の技術と課題］
第４図及び第５図は夫々平板型固体電解質燃料電池（以
下、平板型５ＯＦＣという）を示し、第４図は５ＯＦＣ
の全体図、第５図は５ＯＦＣの要部の展開図である。こ
こで、平板型５ＯＦＣ（集合電池）１は、平板形状をも
つ固体電解質２．燃料電極３及び空気電極４からなる発
電層５と、この発電層５の上下両側に配置されて前記発
電層５と発電ユニットを構成する波型状インタコネクタ
６．７と、各発電ユニット間に介在する隔壁８とから構
成されている。
下、平板型５ＯＦＣという）を示し、第４図は５ＯＦＣ
の全体図、第５図は５ＯＦＣの要部の展開図である。こ
こで、平板型５ＯＦＣ（集合電池）１は、平板形状をも
つ固体電解質２．燃料電極３及び空気電極４からなる発
電層５と、この発電層５の上下両側に配置されて前記発
電層５と発電ユニットを構成する波型状インタコネクタ
６．７と、各発電ユニット間に介在する隔壁８とから構
成されている。
こうした構成の平板型５ＯＦＣは、例えば第６図に示す
如く円筒形の収納容器９内に収納されて、ガスの供給排
出を行う。なお、図において、１０は空気入口マニホー
ルド、１１は空気出口マニホールド、１２は燃料入口マ
ニホールド、１３は燃料出口マニホールドである。また
、上記平板型５ＯＦＣは、例えば第７図に示す如く、外
部からマニホールドと称するガスの供給排出機構をパツ
キン１４を介して組み込まれる。
如く円筒形の収納容器９内に収納されて、ガスの供給排
出を行う。なお、図において、１０は空気入口マニホー
ルド、１１は空気出口マニホールド、１２は燃料入口マ
ニホールド、１３は燃料出口マニホールドである。また
、上記平板型５ＯＦＣは、例えば第７図に示す如く、外
部からマニホールドと称するガスの供給排出機構をパツ
キン１４を介して組み込まれる。
ところで、上記５ＯＦＣは作動温度が〜１０００℃と高
く、かつ使用する材料はすべてセラミ・ツクのため、脆
弱である。従って、第６図のような円筒形の収納容器に
収納すれば、材料相互の熱膨脹率の差異によって破損し
がちである。特に、隔壁８はＬ ａ Ｍ ｇ Ｃｒ ０
３系、固体電解質２はＹ２Ｏ３で安定化したＺｒＯ□で
あり、両者の熱膨脹率の差は大きく、しばしば固体電解
質２が割れたりする恐れがある。
く、かつ使用する材料はすべてセラミ・ツクのため、脆
弱である。従って、第６図のような円筒形の収納容器に
収納すれば、材料相互の熱膨脹率の差異によって破損し
がちである。特に、隔壁８はＬ ａ Ｍ ｇ Ｃｒ ０
３系、固体電解質２はＹ２Ｏ３で安定化したＺｒＯ□で
あり、両者の熱膨脹率の差は大きく、しばしば固体電解
質２が割れたりする恐れがある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電気的接続
を確実にするとともに、熱応力による損傷を防止しえる
性能、耐久性に優れた平板型固体電解質燃料電池を提供
することを目的とする。
を確実にするとともに、熱応力による損傷を防止しえる
性能、耐久性に優れた平板型固体電解質燃料電池を提供
することを目的とする。
［課題を解決するだめの手段］
波型状インタコネクタはその製作精度上、波形の山（谷
）のピークが第９図のようにピタリと平面になることは
なく、隔壁と波型インタコネクタとが接している部分（
矢印）もあれば、接していない部分もある。そこで、通
常は、第１０図に示す如く、インタコネクタと同材質の
スラリ等で接着している。しかし、接着してしまうと、
熱応力が生じ破壊にいたる事がある。かといって、接着
しなければ、接触部分が少ないので、導電性が悪くなる
。そこで、本発明者らは、種々研究の結果、本提案を発
明するに至った（しかし、本発明では、隔壁と波型状イ
ンタコネクタから完全に浮かしてしまうことではない）
。
）のピークが第９図のようにピタリと平面になることは
なく、隔壁と波型インタコネクタとが接している部分（
矢印）もあれば、接していない部分もある。そこで、通
常は、第１０図に示す如く、インタコネクタと同材質の
スラリ等で接着している。しかし、接着してしまうと、
熱応力が生じ破壊にいたる事がある。かといって、接着
しなければ、接触部分が少ないので、導電性が悪くなる
。そこで、本発明者らは、種々研究の結果、本提案を発
明するに至った（しかし、本発明では、隔壁と波型状イ
ンタコネクタから完全に浮かしてしまうことではない）
。
即ち、本発明は、固体電解質、空気電極及び燃料電極を
有した平板状の発電層と、この発電層の上下両側に配置
され、前記発電層と発電ユニットを構成する波型状イン
タコネクタと、各発電ユニット間に介在する隔壁とを具
備する平板型固体電解質燃料電池において、前記インタ
コネクタの谷部に導電性物質を充填した充填部を設け、
前記インタコネクタの谷部に対応する隔壁主面に突起部
を、該突起部が前記充填部に挿入されて熱膨脹による前
後・左右の動きを許容するように設け、前記インタコネ
クタの両端部でかつガス流体の流れ方向に沿ってシール
材を収容するシール材受けを設けることを特徴とする平
板型固体電解質燃料電池である。
有した平板状の発電層と、この発電層の上下両側に配置
され、前記発電層と発電ユニットを構成する波型状イン
タコネクタと、各発電ユニット間に介在する隔壁とを具
備する平板型固体電解質燃料電池において、前記インタ
コネクタの谷部に導電性物質を充填した充填部を設け、
前記インタコネクタの谷部に対応する隔壁主面に突起部
を、該突起部が前記充填部に挿入されて熱膨脹による前
後・左右の動きを許容するように設け、前記インタコネ
クタの両端部でかつガス流体の流れ方向に沿ってシール
材を収容するシール材受けを設けることを特徴とする平
板型固体電解質燃料電池である。
［作用］
本発明の電池によれば、材料の公差は導電性物質の変形
と（通常固体で使用時液状となる）シール材によって吸
収され、電気的な接続は導電性物質によって保証される
ため、良好な電気的接続を保つことができる。また、導
電性物質及びシール材によって各単電池はある程度自由
に挙動できるため、構成材料のうちでも特に脆弱な固体
電解質に加わる応力は緩和される。即ち、固体電解質は
破損し難くなる。
と（通常固体で使用時液状となる）シール材によって吸
収され、電気的な接続は導電性物質によって保証される
ため、良好な電気的接続を保つことができる。また、導
電性物質及びシール材によって各単電池はある程度自由
に挙動できるため、構成材料のうちでも特に脆弱な固体
電解質に加わる応力は緩和される。即ち、固体電解質は
破損し難くなる。
［実施例］
以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照して説
明する。
明する。
図中の２１は、平板型５ＯＦＣ（集合電池）である。こ
の５ＯＦＣ２１は、平板形状をもつ固体電解質２２．燃
料電極２３及び空気電極２４からなる発電層２５と、こ
の発電層２５の上下両側に配置されて前記発電層２５と
発電ユニットを構成する波型状インタコネクタ２６．２
７と、各発電ユニット間に介在する隔壁２８とから構成
されている。
の５ＯＦＣ２１は、平板形状をもつ固体電解質２２．燃
料電極２３及び空気電極２４からなる発電層２５と、こ
の発電層２５の上下両側に配置されて前記発電層２５と
発電ユニットを構成する波型状インタコネクタ２６．２
７と、各発電ユニット間に介在する隔壁２８とから構成
されている。
燃料電極側の前記波型状インタコネクタ２６の谷部には
、導電性粉末２９を充填した充填部が設けられている。
、導電性粉末２９を充填した充填部が設けられている。
前記インタコネクタ２６の谷部に対応する隔壁下面には
複数の突起部３０が設けられ、これらの突起部３０が前
記充填部に挿入されて熱膨脹による前後・左右の動きを
許容するようになっている。前記インタコネクタ２６の
両端部には、シール材３１を収容するシール材受け３２
がガス流体の流れ方向に沿って設けられている。
複数の突起部３０が設けられ、これらの突起部３０が前
記充填部に挿入されて熱膨脹による前後・左右の動きを
許容するようになっている。前記インタコネクタ２６の
両端部には、シール材３１を収容するシール材受け３２
がガス流体の流れ方向に沿って設けられている。
次に、上記５ＯＦＣの製造方法について説明する。
■まず、第２図に示すようにＬ ａ Ｍ ｇ Ｃｒ Ｏ
３よりなる６０）角の隔壁２８をホットプレス法で製造
し、研削により３■ピツチ、高さ１■の突起を加工した
。
３よりなる６０）角の隔壁２８をホットプレス法で製造
し、研削により３■ピツチ、高さ１■の突起を加工した
。
■前記隔壁２８の平板部上にピッチ３■、高さ１ 、５
ｍｍの波型形状の、ＬａＳｒＭｎＯｘからなるインタコ
ネクタ２７を同材料のスラリーで接着した。
ｍｍの波型形状の、ＬａＳｒＭｎＯｘからなるインタコ
ネクタ２７を同材料のスラリーで接着した。
■更に、その上にＬａＳｒＭｎ０．からなる空気ｉ１Ｅ
極２４、ＮｉＯとジルコニアのサーノ・ソトからなる燃
料電極２３を各面に形成した。Ｙ２Ｏ３で安定化したＺ
ｒＯ２からなる固体電解質２２を空気電極材と同材料の
スラリーで接着する。
極２４、ＮｉＯとジルコニアのサーノ・ソトからなる燃
料電極２３を各面に形成した。Ｙ２Ｏ３で安定化したＺ
ｒＯ２からなる固体電解質２２を空気電極材と同材料の
スラリーで接着する。
■固体電解質２２上には断面形状が凹なシール材受け３
２が接着されており、この材料もジルコニアとした。
２が接着されており、この材料もジルコニアとした。
０次に、燃料電極２３の上にＮｉＯとジルコニアのサー
メットからなるインタコネクタ２６を同材料のスラリー
で接着した。なお、この波型の寸法は上記インタコネク
タ２７と同様である。
メットからなるインタコネクタ２６を同材料のスラリー
で接着した。なお、この波型の寸法は上記インタコネク
タ２７と同様である。
■シール材受け３２の中には軟化点１０００℃の物性を
もつ硼珪酸ガラス粉末からなるシール材３１を、また波
型のインタコネクタ２６の中には燃料電極２３と同じ材
質、あるいは隔壁材料と同じ材料の粉末の何れでも良い
が、ここでは隔壁材料の粉末を充填した。ここで、粉末
の粒子径は、焼結を防止するために２０〜１００μｍ程
度の大きい粒子が良い。
もつ硼珪酸ガラス粉末からなるシール材３１を、また波
型のインタコネクタ２６の中には燃料電極２３と同じ材
質、あるいは隔壁材料と同じ材料の粉末の何れでも良い
が、ここでは隔壁材料の粉末を充填した。ここで、粉末
の粒子径は、焼結を防止するために２０〜１００μｍ程
度の大きい粒子が良い。
以上の■〜■の操作を繰り返して、単電池を３組製造し
、これを順次に示すジルコニア製の内径８０ｍｍ、外径
７０ｍｍ、高さ５０ｍｍの収納容器内に組み立て、２段
からなる集合電池を得た。
、これを順次に示すジルコニア製の内径８０ｍｍ、外径
７０ｍｍ、高さ５０ｍｍの収納容器内に組み立て、２段
からなる集合電池を得た。
上記構成の平板型５ＯＦＣ発電装置によれば、導電性粉
末２９の滑り移動と変形によって良好な電気的接続を保
つことができる。これに対し、従来の５ＯＦＣの場合、
各材料の製造時の交差の為、必ずしもすべての面の接触
が保証され難い状態である。
末２９の滑り移動と変形によって良好な電気的接続を保
つことができる。これに対し、従来の５ＯＦＣの場合、
各材料の製造時の交差の為、必ずしもすべての面の接触
が保証され難い状態である。
また、電池の作動状態で液体のシール材３１と、導電性
粉末２９によって各単電池はある程度自由に挙動できる
ため、構成材料のうちでも特に脆弱な固体電解質２２に
加わる応力を緩和することかできる。即ち、固体電解質
２２が破損し難くなる効果がある。このように、従来両
立し難だいとされてきた電気的な接続と電池の生命であ
る固体電解質がの健全性が、本発明においては両方とも
達成できる効果がある。
粉末２９によって各単電池はある程度自由に挙動できる
ため、構成材料のうちでも特に脆弱な固体電解質２２に
加わる応力を緩和することかできる。即ち、固体電解質
２２が破損し難くなる効果がある。このように、従来両
立し難だいとされてきた電気的な接続と電池の生命であ
る固体電解質がの健全性が、本発明においては両方とも
達成できる効果がある。
なお、上記実施例では、燃料電極側のインタコネクタか
第８図（Ａ）に示すような場合について述べたが、これ
に限定されず、Ｖ字型波型（同図（Ｂ）図示）、角型波
型（同図（Ｃ）図示）などの形状のインタコネクタでも
良い。
第８図（Ａ）に示すような場合について述べたが、これ
に限定されず、Ｖ字型波型（同図（Ｂ）図示）、角型波
型（同図（Ｃ）図示）などの形状のインタコネクタでも
良い。
また、上記実施例では、燃料電極側のインタコネクタの
谷部に導電性物質が充填されている場合について述べた
が、これに限らず、空気電極側のインタコネクタの谷部
、あるいは燃料電極側、空気電極側のインタコネクタの
谷部に導電性物質が充填されている場合についても同様
に適用できる。
谷部に導電性物質が充填されている場合について述べた
が、これに限らず、空気電極側のインタコネクタの谷部
、あるいは燃料電極側、空気電極側のインタコネクタの
谷部に導電性物質が充填されている場合についても同様
に適用できる。
［発明の効果］
以上詳述した如く本発明によれば、電気的接続を確実に
するとともに、熱応力による損傷を防止しえる性能、耐
久性に優れた平板型固体電解質燃料電池を提供できる。
するとともに、熱応力による損傷を防止しえる性能、耐
久性に優れた平板型固体電解質燃料電池を提供できる。
第１図は本発明の一実施例に係る平板型５ＯＦＣの説明
図、第２図は同装置のＸ−Ｘ線に沿う要部の断面図、第
３図は同装置のＹ−Ｙ線に沿う要部の断面図、第４図は
従来の５ＯＦＣの斜視図、第５図はこの５ＯＦＣの要部
の展開図、第６図はこの５ＯＦＣを円筒型の収納容器に
収納した状態の発電装置の斜視図、第７図は従来の外部
マニホールド型発電装置の説明図、第８図は本発明に係
るインタコネクタの形状の説明図、第９図及び第１０図
は夫々隔壁とインタコネクタの接続状態の説明図である
。 ２１・・・平板型５ＯＦＣ１２２・・・固体電解質、２
３・・・燃料電極、２４・・・空気電極、２５・・・発
電層、２６．２７・・・インタコネクタ、２８・・・隔
壁、２９・・・導電性物質、３０・・・突起部、３１・
・・シール材、３２・・・シール材受け。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第６図
図、第２図は同装置のＸ−Ｘ線に沿う要部の断面図、第
３図は同装置のＹ−Ｙ線に沿う要部の断面図、第４図は
従来の５ＯＦＣの斜視図、第５図はこの５ＯＦＣの要部
の展開図、第６図はこの５ＯＦＣを円筒型の収納容器に
収納した状態の発電装置の斜視図、第７図は従来の外部
マニホールド型発電装置の説明図、第８図は本発明に係
るインタコネクタの形状の説明図、第９図及び第１０図
は夫々隔壁とインタコネクタの接続状態の説明図である
。 ２１・・・平板型５ＯＦＣ１２２・・・固体電解質、２
３・・・燃料電極、２４・・・空気電極、２５・・・発
電層、２６．２７・・・インタコネクタ、２８・・・隔
壁、２９・・・導電性物質、３０・・・突起部、３１・
・・シール材、３２・・・シール材受け。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第６図
Claims (1)
- 固体電解質、空気電極及び燃料電極を有した平板状の発
電層と、この発電層の上下両側に配置され、前記発電層
と発電ユニットを構成する波型状インタコネクタと、各
発電ユニット間に介在する隔壁とを具備する平板型固体
電解質燃料電池において、前記インタコネクタの谷部に
導電性物質を充填した充填部を設け、前記インタコネク
タの谷部に対応する隔壁主面に突起部を、該突起部が前
記充填部に挿入されて熱膨脹による前後・左右の動きを
許容するように設け、前記インタコネクタの両端部でか
つガス流体の流れ方向に沿ってシール材を収容するシー
ル材受けを設けることを特徴とする平板型固体電解質燃
料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2165705A JPH0458462A (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | 平板型固体電解質燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2165705A JPH0458462A (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | 平板型固体電解質燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0458462A true JPH0458462A (ja) | 1992-02-25 |
Family
ID=15817491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2165705A Pending JPH0458462A (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | 平板型固体電解質燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0458462A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2020696A3 (en) * | 2007-07-20 | 2009-07-29 | Ngk Insulators, Ltd. | Reactor |
-
1990
- 1990-06-26 JP JP2165705A patent/JPH0458462A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2020696A3 (en) * | 2007-07-20 | 2009-07-29 | Ngk Insulators, Ltd. | Reactor |
| US7767357B2 (en) | 2007-07-20 | 2010-08-03 | Ngk Insulators, Ltd. | Reactor |
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