JPH0529011A - 固体電解質燃料電池装置 - Google Patents
固体電解質燃料電池装置Info
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- JPH0529011A JPH0529011A JP3203848A JP20384891A JPH0529011A JP H0529011 A JPH0529011 A JP H0529011A JP 3203848 A JP3203848 A JP 3203848A JP 20384891 A JP20384891 A JP 20384891A JP H0529011 A JPH0529011 A JP H0529011A
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- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- fuel cell
- cell device
- glass
- electrolyte membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
-
- 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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- 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
-
- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大規模発電システムとしての固体電解質燃料
電池装置の応用を図る。 【構成】 円筒形の燃料極１と空気極３との間に介在さ
せた固体電解質膜２に露出部２Ａを設け、この露出部２
Ａにフランジ４Ａを有するセラミックスリング４をガラ
ス５で接合し、かつ前記露出部２Ａと前記セラミックス
リング４との間に応力吸収材１０を介在させるととも
に、このセラミックスリング４のフランジ４Ａをガスシ
ール板６に設けた貫通穴６Ａの縁部６Ｂに当接させてガ
ラス７で接合し、燃料室８と空気室９とをガスシールす
る。 【効果】 燃料室と空気室とのガスシールを確実に行う
ことができ、大規模発電システムに固体電解質燃料電池
装置の応用を図ることができる。
電池装置の応用を図る。 【構成】 円筒形の燃料極１と空気極３との間に介在さ
せた固体電解質膜２に露出部２Ａを設け、この露出部２
Ａにフランジ４Ａを有するセラミックスリング４をガラ
ス５で接合し、かつ前記露出部２Ａと前記セラミックス
リング４との間に応力吸収材１０を介在させるととも
に、このセラミックスリング４のフランジ４Ａをガスシ
ール板６に設けた貫通穴６Ａの縁部６Ｂに当接させてガ
ラス７で接合し、燃料室８と空気室９とをガスシールす
る。 【効果】 燃料室と空気室とのガスシールを確実に行う
ことができ、大規模発電システムに固体電解質燃料電池
装置の応用を図ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体電解質燃料電池装置
に関するもので、さらに詳しく言えば、燃料室と空気室
との間のシールを確実に行うことができる大規模発電シ
ステムに適した固体電解質燃料電池装置に関するもので
ある。
に関するもので、さらに詳しく言えば、燃料室と空気室
との間のシールを確実に行うことができる大規模発電シ
ステムに適した固体電解質燃料電池装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質燃料電池としては、円筒単素
子型が高温におけるガスシールが不要であり、またスタ
ックの構成の容易であるため、小規模発電システムとし
て開発が行なわれてきた。
子型が高温におけるガスシールが不要であり、またスタ
ックの構成の容易であるため、小規模発電システムとし
て開発が行なわれてきた。
【０００３】このようなシステムにおける固体電解質燃
料電池装置では、７００℃〜１０００℃に昇温した燃料
ガスが供給される燃料室と同温度の酸化ガスが供給され
る空気室とを独立させて構成し、燃料室で反応した後の
排燃料ガスと空気室で反応した後の排酸化ガスとを一つ
の燃焼室に排出して燃焼させるものであった。
料電池装置では、７００℃〜１０００℃に昇温した燃料
ガスが供給される燃料室と同温度の酸化ガスが供給され
る空気室とを独立させて構成し、燃料室で反応した後の
排燃料ガスと空気室で反応した後の排酸化ガスとを一つ
の燃焼室に排出して燃焼させるものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような燃焼室を
設けることは、小規模発電システムでは有利であるが、
大規模発電システムの場合、そのためのスペースが大き
くなって出力密度が低下するという問題があった。
設けることは、小規模発電システムでは有利であるが、
大規模発電システムの場合、そのためのスペースが大き
くなって出力密度が低下するという問題があった。
【０００５】また、大規模発電システムの場合、排燃料
ガスを燃焼させるより、特開平３−９５８６７号公報に
見られるように、リサイクルを行って再び発電に用いる
か、ガスタービン等による複合発電に用いる方がエネル
ギーの変換効率という点で有利であるにもかかわらず、
上記の如き構成のものでは、それが実現できないという
問題があった。
ガスを燃焼させるより、特開平３−９５８６７号公報に
見られるように、リサイクルを行って再び発電に用いる
か、ガスタービン等による複合発電に用いる方がエネル
ギーの変換効率という点で有利であるにもかかわらず、
上記の如き構成のものでは、それが実現できないという
問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、円筒形の燃料極と、この燃料極の表面に
設けられた固体電解質膜と、この固体電解質膜の表面に
設けられた空気極とからなる固体電解質燃料電池に固体
電解質膜の露出部を設け、この露出部にフランジを有す
るセラミックスリングを挿通させ、かつ前記露出部と前
記セラミックスリングとの間に応力吸収材を介在させて
セラミックスリングと固体電解質膜の一部とをガラス接
合するとともに、このセラミックスリングのフランジを
ガスシール板に設けた貫通穴の縁部に当接する如く前記
フランジをガスシール板にガラス接合し、このガスシー
ル板の燃料極側に燃料室を、空気極側に空気室を設けた
ことを特徴とするものである。
め、本発明は、円筒形の燃料極と、この燃料極の表面に
設けられた固体電解質膜と、この固体電解質膜の表面に
設けられた空気極とからなる固体電解質燃料電池に固体
電解質膜の露出部を設け、この露出部にフランジを有す
るセラミックスリングを挿通させ、かつ前記露出部と前
記セラミックスリングとの間に応力吸収材を介在させて
セラミックスリングと固体電解質膜の一部とをガラス接
合するとともに、このセラミックスリングのフランジを
ガスシール板に設けた貫通穴の縁部に当接する如く前記
フランジをガスシール板にガラス接合し、このガスシー
ル板の燃料極側に燃料室を、空気極側に空気室を設けた
ことを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】上記のように、本発明は、固体電解質膜とフラ
ンジを有するセラミックスリングとの間に応力吸収材を
介在させてガラス接合し、このフランジをガスシール板
の貫通穴の縁部に当接させてガラス接合しているので、
高温におけるガスシールを確実に行うことができ、応力
吸収材によって熱膨張の差による応力を吸収することが
できる。
ンジを有するセラミックスリングとの間に応力吸収材を
介在させてガラス接合し、このフランジをガスシール板
の貫通穴の縁部に当接させてガラス接合しているので、
高温におけるガスシールを確実に行うことができ、応力
吸収材によって熱膨張の差による応力を吸収することが
できる。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明の固体電解質燃料電池装置の
要部断面図である。
要部断面図である。
【０００９】図２は、本発明の他の実施例の固体電解質
燃料電池装置の要部断面図である。
燃料電池装置の要部断面図である。
【００１０】図３は、本発明の他の実施例の固体電解質
燃料電池装置の要部断面図である。
燃料電池装置の要部断面図である。
【００１１】図４は、本発明の固体電解質燃料電池装置
の斜視図である。
の斜視図である。
【００１２】本発明の特徴は、図１のように、円筒形の
燃料極１と、この燃料極１の表面に設けられた固体電解
質膜２と、この固体電解質膜２の表面に設けられた空気
極３とからなる固体電解質燃料電池に固体電解質膜２の
露出部２Ａを設け、この露出部２Ａにフランジ４Ａを有
するセラミックスリング４を挿通させ、かつ前記露出部
２Ａと前記セラミックスリング４との間に応力吸収材１
０を介在させてセラミックスリング４と固体電解質膜２
の一部とをガラス５で接合するとともに、このセラミッ
クスリング４のフランジ４Ａをガスシール板６に設けた
貫通穴６Ａの縁部６Ｂに当接させてガラス７で接合し、
このガスシール板６の燃料極側を燃料室８、空気極３側
を空気室９としたものである。
燃料極１と、この燃料極１の表面に設けられた固体電解
質膜２と、この固体電解質膜２の表面に設けられた空気
極３とからなる固体電解質燃料電池に固体電解質膜２の
露出部２Ａを設け、この露出部２Ａにフランジ４Ａを有
するセラミックスリング４を挿通させ、かつ前記露出部
２Ａと前記セラミックスリング４との間に応力吸収材１
０を介在させてセラミックスリング４と固体電解質膜２
の一部とをガラス５で接合するとともに、このセラミッ
クスリング４のフランジ４Ａをガスシール板６に設けた
貫通穴６Ａの縁部６Ｂに当接させてガラス７で接合し、
このガスシール板６の燃料極側を燃料室８、空気極３側
を空気室９としたものである。
【００１３】前記、固体電解質膜２、セラミックスリン
グ４およびガスシール板６に、安定化剤としてのイット
リウムの酸化物を添加したジルコニアを用いると、各々
の熱膨張率を同じにすることができ、その強度も大きい
ので、ガスシールを良好にすることができる。なお、セ
ラミックスリング４、ガスシール板６は耐熱合金であっ
ても同様の効果を得ることができる。
グ４およびガスシール板６に、安定化剤としてのイット
リウムの酸化物を添加したジルコニアを用いると、各々
の熱膨張率を同じにすることができ、その強度も大きい
ので、ガスシールを良好にすることができる。なお、セ
ラミックスリング４、ガスシール板６は耐熱合金であっ
ても同様の効果を得ることができる。
【００１４】前記セラミックスリング４と固体電解質膜
２の露出部２Ａとの間のガラス５は、電池作動温度にお
いて１０7 ポアズ以下、好ましくは１０2 〜１０4 ポア
ズ程度の粘度であれば、燃料室８と空気室９との間のガ
スシールを良好にすることができる。
２の露出部２Ａとの間のガラス５は、電池作動温度にお
いて１０7 ポアズ以下、好ましくは１０2 〜１０4 ポア
ズ程度の粘度であれば、燃料室８と空気室９との間のガ
スシールを良好にすることができる。
【００１５】前記応力吸収材１０は、電池作動温度まで
昇温する場合や電池作動温度から降温する場合のセラミ
ックスリング４と固体電解質膜２との熱膨張の差による
応力を吸収するためのもので、ニッケル波形板、ニッケ
ルエキスパンド板、ニッケルフェルト、ニッケルウェブ
またはニッケル不織布が好ましく、その空気室９側をガ
ラス５で接合して空気による酸化を防止するようにす
る。
昇温する場合や電池作動温度から降温する場合のセラミ
ックスリング４と固体電解質膜２との熱膨張の差による
応力を吸収するためのもので、ニッケル波形板、ニッケ
ルエキスパンド板、ニッケルフェルト、ニッケルウェブ
またはニッケル不織布が好ましく、その空気室９側をガ
ラス５で接合して空気による酸化を防止するようにす
る。
【００１６】図２の実施例のものは、セラミックスリン
グ４のフランジ４Ａの両面に貫通穴６１Ａ，６２Ａを有
するガスシール板６１，６２をガラス７１，７２で接合
したもので、燃料室８と空気室９との間のガスシールを
より確実に行うことができる。なお、この場合も空気室
９側をガラス５で接合して空気による応力吸収材１０の
酸化を防止するようにすることは言うまでもない。
グ４のフランジ４Ａの両面に貫通穴６１Ａ，６２Ａを有
するガスシール板６１，６２をガラス７１，７２で接合
したもので、燃料室８と空気室９との間のガスシールを
より確実に行うことができる。なお、この場合も空気室
９側をガラス５で接合して空気による応力吸収材１０の
酸化を防止するようにすることは言うまでもない。
【００１７】本発明は、上記実施例以外にも、その主旨
を逸脱しない範囲で種々の態様が考えられる。たとえ
ば、図３のものは、セラミックスリングとガスシール板
とを一体化したガスシール板６０を用いたもので、この
場合は、固体電解質膜２の露出部２Ａに応力吸収材１０
を巻き付けてから前記ガスシール板６０の貫通穴６０Ａ
に固体電解質燃料電池を挿通させてガラス５０で接合す
る。
を逸脱しない範囲で種々の態様が考えられる。たとえ
ば、図３のものは、セラミックスリングとガスシール板
とを一体化したガスシール板６０を用いたもので、この
場合は、固体電解質膜２の露出部２Ａに応力吸収材１０
を巻き付けてから前記ガスシール板６０の貫通穴６０Ａ
に固体電解質燃料電池を挿通させてガラス５０で接合す
る。
【００１８】こうして得られた固体電解質燃料電池装置
は図４のような構造で、燃料極１側の燃料室８と空気極
３側の空気室９とをガスシール板６によってガスシール
することができる。
は図４のような構造で、燃料極１側の燃料室８と空気極
３側の空気室９とをガスシール板６によってガスシール
することができる。
【００１９】
【発明の効果】上記したとおりであるから、本発明は燃
料室８と空気室９とのガスシールを確実に行うことがで
き、エネルギーの変換効率にすぐれた固体電解質燃料電
池装置による大規模発電システムの構成に寄与するとこ
ろが大である。
料室８と空気室９とのガスシールを確実に行うことがで
き、エネルギーの変換効率にすぐれた固体電解質燃料電
池装置による大規模発電システムの構成に寄与するとこ
ろが大である。
【図１】本発明の固体電解質燃料電池装置の要部断面図
である。
である。
【図２】本発明の他の実施例の固体電解質燃料電池装置
の要部断面図である。
の要部断面図である。
【図３】本発明の他の実施例の固体電解質燃料電池装置
の要部斜視図である。
の要部斜視図である。
【図４】本発明の固体電解質燃料電池装置の斜視図であ
る。
る。
１ 燃料極
２ 固体電解質膜
３ 空気極
４ セラミックスリング
５ ガラス
６ ガスシール板
７ ガラス
８ 燃料室
９ 空気室
１０ 応力吸収材
Claims (3)
- 【請求項１】 円筒形の燃料極と、この燃料極の表面に
設けられた固体電解質膜と、この固体電解質膜の表面に
設けられた空気極とからなる固体電解質燃料電池に固体
電解質膜の露出部を設け、この露出部にフランジを有す
るセラミックスリングを挿通させ、かつ前記露出部と前
記セラミックスリングとの間に応力吸収材を介在させて
セラミックスリングと固体電解質膜の一部とをガラス接
合するとともに、このセラミックスリングのフランジを
ガスシール板に設けた貫通穴の縁部に当接する如く前記
フランジをガスシール板にガラス接合し、このガスシー
ル板の燃料極側に燃料室を、空気極側に空気室を設けた
ことを特徴とする固体電解質燃料電池装置。 - 【請求項２】 応力吸収材は、ニッケル波形板、ニッケ
ルエキスパンド板、ニッケルフェルト、ニッケルウェブ
またはニッケル不織布であることを特徴とする請求項第
１項記載の固体電解質燃料電池装置。 - 【請求項３】 固体電解質膜は安定化剤を添加したジル
コニアであることを特徴とする請求項第１項記載の固体
電解質燃料電池装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3203848A JPH0529011A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 固体電解質燃料電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3203848A JPH0529011A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 固体電解質燃料電池装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529011A true JPH0529011A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16480700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3203848A Pending JPH0529011A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 固体電解質燃料電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0529011A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11185775A (ja) * | 1997-12-19 | 1999-07-09 | Chubu Electric Power Co Inc | 発電装置 |
| JP2005524955A (ja) * | 2002-05-07 | 2005-08-18 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニヴァーシティー オブ カリフォルニア | 電気化学的電池スタック組立体 |
| US7153559B2 (en) | 2000-09-08 | 2006-12-26 | Nippon Steel Corporation | Ceramic-metal composite body, composite structure for transporting oxide ion, and composite body having sealing property |
| GB2497843A (en) * | 2011-11-30 | 2013-06-26 | Bosch Gmbh Robert | Fixing of fuel cell to a support |
-
1991
- 1991-07-17 JP JP3203848A patent/JPH0529011A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11185775A (ja) * | 1997-12-19 | 1999-07-09 | Chubu Electric Power Co Inc | 発電装置 |
| US7153559B2 (en) | 2000-09-08 | 2006-12-26 | Nippon Steel Corporation | Ceramic-metal composite body, composite structure for transporting oxide ion, and composite body having sealing property |
| JP2005524955A (ja) * | 2002-05-07 | 2005-08-18 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニヴァーシティー オブ カリフォルニア | 電気化学的電池スタック組立体 |
| GB2497843A (en) * | 2011-11-30 | 2013-06-26 | Bosch Gmbh Robert | Fixing of fuel cell to a support |
| GB2497843B (en) * | 2011-11-30 | 2018-05-09 | Bosch Gmbh Robert | Fuel cell system |
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