JPH05251095A - 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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- JPH05251095A JPH05251095A JP4049866A JP4986692A JPH05251095A JP H05251095 A JPH05251095 A JP H05251095A JP 4049866 A JP4049866 A JP 4049866A JP 4986692 A JP4986692 A JP 4986692A JP H05251095 A JPH05251095 A JP H05251095A
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- solid electrolyte
- fuel
- fuel cell
- fuel electrode
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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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- 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
- H01M8/2432—Grouping of unit cells of planar configuration
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- 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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- Composite Materials (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 稼働時の温度の昇降に対して、固体電解質と
の間に剥離が発生せず、燃料電池本体を破損しない燃料
極側導電性ディストリビュータを備えた固体電解質型燃
料電池を得る。 【構成】 固体電解質１の表裏面にそれぞれ空気極２、
燃料極３を設ける。空気極２側には空気極側導電性ディ
ストリビュータ５を配設し、燃料極側には燃料極側導電
性ディストリビュータ６を配設する。燃料極側導電性デ
ィストリビュータ６の材料としては、ニッケル・ジルコ
ニア・ジルコンサーメットが用いられる。これにより、
燃料極側ディストリビュータ６の熱膨張係数が、燃料電
池の主構成部品（例えば、固体電解質１等）の材料であ
るジルコニアの熱膨張係数と略等しくなる。
の間に剥離が発生せず、燃料電池本体を破損しない燃料
極側導電性ディストリビュータを備えた固体電解質型燃
料電池を得る。 【構成】 固体電解質１の表裏面にそれぞれ空気極２、
燃料極３を設ける。空気極２側には空気極側導電性ディ
ストリビュータ５を配設し、燃料極側には燃料極側導電
性ディストリビュータ６を配設する。燃料極側導電性デ
ィストリビュータ６の材料としては、ニッケル・ジルコ
ニア・ジルコンサーメットが用いられる。これにより、
燃料極側ディストリビュータ６の熱膨張係数が、燃料電
池の主構成部品（例えば、固体電解質１等）の材料であ
るジルコニアの熱膨張係数と略等しくなる。
Description
【０００１】
【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。
に関する。
【０００２】
【従来の技術と課題】例えば、固体電解質型燃料電池の
一種類として平板タイプのものが知られている。このタ
イプの燃料電池は、燃料極及び空気極を表裏面に設けた
固体電解質と、燃料極及び空気極に燃料ガス及び空気
（酸素）を均等に供給すると共に電極に発生した電荷の
径路となる導電性ディストリビュータと、インターコネ
クタとで構成された積層構造を有している。
一種類として平板タイプのものが知られている。このタ
イプの燃料電池は、燃料極及び空気極を表裏面に設けた
固体電解質と、燃料極及び空気極に燃料ガス及び空気
（酸素）を均等に供給すると共に電極に発生した電荷の
径路となる導電性ディストリビュータと、インターコネ
クタとで構成された積層構造を有している。
【０００３】ところで、ディストリビュータには優れた
導電性が要求されると共に、固体電解質との間に充分な
接合強度が要求される。しかし、従来の燃料極側ディス
トリビュータには、燃料極と同組成のニッケル・ジルコ
ニアサーメットが用いられていたため、稼働時の温度の
昇降により燃料極側ディストリビュータと固体電解質が
剥離し、燃料電池本体が破損するという問題があった。
これは、ニッケル・ジルコニアサーメットの熱膨張係数
が、燃料電池の主構成部品（例えば、固体電解質等）の
材料であるジルコニアの熱膨張係数と比較して大きいか
らである。
導電性が要求されると共に、固体電解質との間に充分な
接合強度が要求される。しかし、従来の燃料極側ディス
トリビュータには、燃料極と同組成のニッケル・ジルコ
ニアサーメットが用いられていたため、稼働時の温度の
昇降により燃料極側ディストリビュータと固体電解質が
剥離し、燃料電池本体が破損するという問題があった。
これは、ニッケル・ジルコニアサーメットの熱膨張係数
が、燃料電池の主構成部品（例えば、固体電解質等）の
材料であるジルコニアの熱膨張係数と比較して大きいか
らである。
【０００４】そこで、本発明の課題は、稼働時の温度の
昇降に対して、固体電解質との間に剥離が発生せず、燃
料電池本体を破損しない燃料極側導電性ディストリビュ
ータを備えた固体電解質型燃料電池を提供することにあ
る。
昇降に対して、固体電解質との間に剥離が発生せず、燃
料電池本体を破損しない燃料極側導電性ディストリビュ
ータを備えた固体電解質型燃料電池を提供することにあ
る。
【０００５】
【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、本発明に係る固体電解質型燃料電池は、
（ａ）燃料極と空気極とを表裏面に設けた固体電解質
と、（ｂ）前記固体電解質の燃料極側に配設されたニッ
ケルとジルコニアとジルコンからなる燃料極側導電性デ
ィストリビュータと、（ｃ）前記固体電解質の空気極側
に配設された空気極側導電性ディストリビュータと、
（ｄ）前記燃料極側又は空気極側導電性ディストリビュ
ータの少なくとも一方に接合するインターコネクタと、
を備えたことを特徴とする。
するため、本発明に係る固体電解質型燃料電池は、
（ａ）燃料極と空気極とを表裏面に設けた固体電解質
と、（ｂ）前記固体電解質の燃料極側に配設されたニッ
ケルとジルコニアとジルコンからなる燃料極側導電性デ
ィストリビュータと、（ｃ）前記固体電解質の空気極側
に配設された空気極側導電性ディストリビュータと、
（ｄ）前記燃料極側又は空気極側導電性ディストリビュ
ータの少なくとも一方に接合するインターコネクタと、
を備えたことを特徴とする。
【０００６】以上の構成において、燃料極側導電性ディ
ストリビュータはニッケルとジルコニアとジルコンから
なるため、燃料極側導電性ディストリビュータの熱膨張
係数が燃料電池の主構成部品（例えば、固体電解質等）
の材料であるジルコニアと略等しい熱膨張係数となる。
従って、稼働時の温度の昇降に対して、燃料極側ディス
トリビュータと固体電解質との間に剥離が発生せず、燃
料電池本体が破損することもなくなる。
ストリビュータはニッケルとジルコニアとジルコンから
なるため、燃料極側導電性ディストリビュータの熱膨張
係数が燃料電池の主構成部品（例えば、固体電解質等）
の材料であるジルコニアと略等しい熱膨張係数となる。
従って、稼働時の温度の昇降に対して、燃料極側ディス
トリビュータと固体電解質との間に剥離が発生せず、燃
料電池本体が破損することもなくなる。
【０００７】また、燃料極側ディストリビュータの導電
性はニッケルの含有量によって決定され、実用上問題を
生じない範囲内でニッケル含有量は設定される。そし
て、このニッケル含有量に対応してジルコニア及びジル
コンの含有量が設定される。
性はニッケルの含有量によって決定され、実用上問題を
生じない範囲内でニッケル含有量は設定される。そし
て、このニッケル含有量に対応してジルコニア及びジル
コンの含有量が設定される。
【０００８】
【実施例】以下、本発明に係る固体電解質型燃料電池の
実施例を添付図面を参照して説明する。図１は固体電解
質型燃料電池の分解斜視図である。固体電解質１は矩形
状をしており、その材料としてはイットリウム安定化ジ
ルコニア等が用いられている。空気極２及び燃料極３は
それぞれ固体電解質１の上面、下面に設けられている。
燃料極３の材料としてはニッケル・ジルコニアサーメッ
ト等が用いられ、空気極２の材料としてはランタンマン
ガナイト等が用いられている。
実施例を添付図面を参照して説明する。図１は固体電解
質型燃料電池の分解斜視図である。固体電解質１は矩形
状をしており、その材料としてはイットリウム安定化ジ
ルコニア等が用いられている。空気極２及び燃料極３は
それぞれ固体電解質１の上面、下面に設けられている。
燃料極３の材料としてはニッケル・ジルコニアサーメッ
ト等が用いられ、空気極２の材料としてはランタンマン
ガナイト等が用いられている。
【０００９】空気極側導電性ディストリビュータ５及び
燃料極側導電性ディストリビュータ６は空気極２や燃料
極３の表面に設けられ、空気極２や燃料極３に均等に燃
料ガスや空気がゆきわたるように機能すると共に、電極
２，３と後述のインターコネクタ１０とが電気的に接続
するように機能する。燃料極側ディストリビュータ６の
材料としては、表１に示すように、ニッケルの重量比率
を４５ｗｔ％にしてジルコニアとジルコンの重量比率を
変えたもの（ＬＯＴ Ｎｏ．１〜６参照）を用いる。空
気極側ディストリビュータ５の材料としては、ランタン
マンガナイト等が用いられている。
燃料極側導電性ディストリビュータ６は空気極２や燃料
極３の表面に設けられ、空気極２や燃料極３に均等に燃
料ガスや空気がゆきわたるように機能すると共に、電極
２，３と後述のインターコネクタ１０とが電気的に接続
するように機能する。燃料極側ディストリビュータ６の
材料としては、表１に示すように、ニッケルの重量比率
を４５ｗｔ％にしてジルコニアとジルコンの重量比率を
変えたもの（ＬＯＴ Ｎｏ．１〜６参照）を用いる。空
気極側ディストリビュータ５の材料としては、ランタン
マンガナイト等が用いられている。
【００１０】スペーサ７，８は、それぞれ整列されたデ
ィストリビュータ５，６の両側に配置され、空気や燃料
ガスを外気から遮断する。スペーサ７，８の材料として
は、イットリウム安定化ジルコニア等が用いられてい
る。以上、空気極２及び燃料極３を表面に設けた固体電
解質１と、ディストリビュータ５，６と、スペーサ７，
８とで構成された単セル９の上下にインターコネクタ１
０が配設される。インターコネクタ１０の材料として
は、ランタンクロマイト等が用いられている。
ィストリビュータ５，６の両側に配置され、空気や燃料
ガスを外気から遮断する。スペーサ７，８の材料として
は、イットリウム安定化ジルコニア等が用いられてい
る。以上、空気極２及び燃料極３を表面に設けた固体電
解質１と、ディストリビュータ５，６と、スペーサ７，
８とで構成された単セル９の上下にインターコネクタ１
０が配設される。インターコネクタ１０の材料として
は、ランタンクロマイト等が用いられている。
【００１１】図２は、５個の単セル９をインターコネク
タ１０を介して積み重ねた固体電解質型燃料電池２０を
示す斜視図である。こうして得られた燃料電池２０を室
温から１０００℃までの温度の昇降を所定の回数繰り返
した後、燃料極側ディストリビュータ６と固体電解質１
の接合状態及び燃料電池２０の破損状態を評価した結果
を表１に示す。
タ１０を介して積み重ねた固体電解質型燃料電池２０を
示す斜視図である。こうして得られた燃料電池２０を室
温から１０００℃までの温度の昇降を所定の回数繰り返
した後、燃料極側ディストリビュータ６と固体電解質１
の接合状態及び燃料電池２０の破損状態を評価した結果
を表１に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１においては、ジルコンの重量比率が１
０〜３５ｗｔ％の範囲では、燃料極側ディストリビュー
タ６と固体電解質１の接合強度が十分あり、かつ、燃料
電池２０本体にも破損が生じないことが示されている。
なお、本発明に係る固体電解質型燃料電池は前記実施例
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。特に、ニッケルの重量比率は４５
ｗｔ％に限定されるものではなく、燃料極側ディストリ
ビュータの導電性を損なわない範囲で変えることができ
る。そして、このニッケルの重量比率に応じてジルコニ
ア及びジルコンの重量比率が設定される。
０〜３５ｗｔ％の範囲では、燃料極側ディストリビュー
タ６と固体電解質１の接合強度が十分あり、かつ、燃料
電池２０本体にも破損が生じないことが示されている。
なお、本発明に係る固体電解質型燃料電池は前記実施例
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。特に、ニッケルの重量比率は４５
ｗｔ％に限定されるものではなく、燃料極側ディストリ
ビュータの導電性を損なわない範囲で変えることができ
る。そして、このニッケルの重量比率に応じてジルコニ
ア及びジルコンの重量比率が設定される。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、燃料極側導電性ディストリビュータがニッケル
とジルコニアとジルコンからなるようにしたので、燃料
極側ディストリビュータの熱膨張係数が、燃料電池の主
構成部品の材料であるジルコニアの熱膨張係数と略等し
くなる。この結果、稼働時の温度の昇降に対して、固体
電解質との間に剥離が発生せず、燃料電池本体を破損し
ない燃料極側導電性ディストリビュータを備えた固体電
解質型燃料電池が得られる。
よれば、燃料極側導電性ディストリビュータがニッケル
とジルコニアとジルコンからなるようにしたので、燃料
極側ディストリビュータの熱膨張係数が、燃料電池の主
構成部品の材料であるジルコニアの熱膨張係数と略等し
くなる。この結果、稼働時の温度の昇降に対して、固体
電解質との間に剥離が発生せず、燃料電池本体を破損し
ない燃料極側導電性ディストリビュータを備えた固体電
解質型燃料電池が得られる。
【図１】本発明に係る固体電解質型燃料電池の一実施例
を構成する単セルとインターコネクタの分解斜視図。
を構成する単セルとインターコネクタの分解斜視図。
【図２】本発明に係る固体電解質型燃料電池の一実施例
の外観を示す斜視図。
の外観を示す斜視図。
１…固体電解質 ２…空気極 ３…燃料極 ５…空気極側導電性ディストリビュータ ６…燃料極側導電性ディストリビュータ １０…インターコネクタ ２０…固体電解質型燃料電池
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料極と空気極とを表裏面に設けた固体
電解質と、 前記固体電解質の燃料極側に配設されたニッケルとジル
コニアとジルコンからなる燃料極側導電性ディストリビ
ュータと、 前記固体電解質の空気極側に配設された空気極側導電性
ディストリビュータと、 前記燃料極側又は空気極側導電性ディストリビュータの
少なくとも一方に接合するインターコネクタと、 を備えたことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04986692A JP3151916B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04986692A JP3151916B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251095A true JPH05251095A (ja) | 1993-09-28 |
| JP3151916B2 JP3151916B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=12842973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04986692A Expired - Fee Related JP3151916B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3151916B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2157651A1 (en) | 2008-08-21 | 2010-02-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Sheet body of solid oxide fuel cell, and solid oxide fuel cell |
| US20100330457A1 (en) * | 2009-06-30 | 2010-12-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Solid oxide fuel cell |
-
1992
- 1992-03-06 JP JP04986692A patent/JP3151916B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2157651A1 (en) | 2008-08-21 | 2010-02-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Sheet body of solid oxide fuel cell, and solid oxide fuel cell |
| US8481226B2 (en) | 2008-08-21 | 2013-07-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Sheet body of solid oxide fuel cell, and solid oxide fuel cell |
| US20100330457A1 (en) * | 2009-06-30 | 2010-12-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Solid oxide fuel cell |
| EP2273595A1 (en) * | 2009-06-30 | 2011-01-12 | NGK Insulators, Ltd. | Solid oxide fuel cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3151916B2 (ja) | 2001-04-03 |
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Legal Events
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