JPH0562691A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents

固体電解質型燃料電池

Info

Publication number
JPH0562691A
JPH0562691A JP3220393A JP22039391A JPH0562691A JP H0562691 A JPH0562691 A JP H0562691A JP 3220393 A JP3220393 A JP 3220393A JP 22039391 A JP22039391 A JP 22039391A JP H0562691 A JPH0562691 A JP H0562691A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
solid electrolyte
spacer
interconnector
spacers
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
Application number
JP3220393A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroaki Taira
浩明 平
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.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP3220393A priority Critical patent/JPH0562691A/ja
Publication of JPH0562691A publication Critical patent/JPH0562691A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0297Arrangements for joining electrodes, reservoir layers, heat exchange units or bipolar separators to each other
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0215Glass; Ceramic materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0068Solid electrolytes inorganic
    • H01M2300/0071Oxides
    • H01M2300/0074Ion conductive at high temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0215Glass; Ceramic materials
    • H01M8/0217Complex oxides, optionally doped, of the type AMO3, A being an alkaline earth metal or rare earth metal and M being a metal, e.g. perovskites
    • H01M8/0219Chromium complex oxides
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 共焼結の際に、インターコネクタとスペーサ
の接合部分にそりや剥れが生じない固体電解質型燃料電
池を得る。 【構成】 安定化ジルコニア(以下、YSZという)か
らなる固体電解質1と、この固体電解質1の上下面に燃
料極2、空気極3を設ける。環状のスペーサ6,9はC
aを添加したランタンクロマイトからなる。このスペー
サ6,9の内側に、それぞれNiOとYSZの混合材料
にて多孔質化して成型したディストリビュータ5及び
(La0.8Sr0.2)MnO3にて多孔質化して成型した
ディストリビュータ8を挿入する。スペーサ6,9の上
下に配置されるインターコネクタ12はCaを添加した
ランタンクロマイトからなる。従って、これらの各部品
を共焼結した際、インターコネクタ12からスペーサ
6,9へCaが拡散しなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業状の利用分野】本発明は、固体電解質型燃料電池
に関する。
【0002】
【従来の技術と課題】従来より、固体電解質型燃料電池
の固体電解質及びスペーサの材料には安定化ジルコニア
(以下、YSZという)が用いられている。YSZは高
いイオン導電率を有し、化学的安定性にも優れているか
らである。また、燃料電池の空気極、燃料極の材料には
それぞれLaMnO3、Ni/YSZサーメットが用い
られている。さらに燃料電池のインターコネクタの材料
にはCaを添加したランタンクロマイト、あるいは、C
aを添加したランタンクロマイトと合金系材料との複合
材料が用いられる。ここに、Caはランタンクロマイト
の焼結性を良好にするために添加されている。
【0003】ところで、固体電解質型燃料電池の発電効
率を向上させるためには電池の内部インピーダンスを下
げればよい。電池の内部インピーダンスを下げるには、
電池を構成するそれぞれの部分をグリーンシート状にし
て組み立てた後、共焼結(同時に焼成すること)して固
体電解質やインターコネクタを薄膜化すればよいことが
知られている。このとき、それぞれのグリーンシートの
焼結時の収縮率が一致するように、粉体特性やバインダ
ー量等が正確に管理される。しかし、共焼結の際に、ラ
ンタンクロマイトからなるインターコネクタからYSZ
からなるスペーサへCaが拡散するため、インターコネ
クタの焼結性が変化し、インターコネクタとスペーサの
接合部分にそりや剥がれが生じるという問題があった。
【0004】そこで、本発明の課題は、共焼結の際にイ
ンターコネクタとスペーサの接合部分にそりや剥がれが
生じない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】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)酸化
ジルコニウムを主成分とする固体電解質と、(b)空気
極及び燃料極と、(c)少なくともCaを含むランタン
クロマイトを主成分とするインターコネクタ及びスペー
サと、を備えたことを特徴とする。具体的には、固体電
解質としてはイットリウム安定化ジルコニア等が用いら
れる。インターコネクタ及びスペーサの材料としては、
ランタンクロマイトや、ランタンクロマイトの一部のラ
ンタン元素がイットリウム、ストロンチウム等のアルカ
リ土類や希土類の元素に置換されたり、ランタンクロマ
イトの一部のクロム元素がマンガン、コバルト等の元素
に置換されたものにCaを添加した材料等が用いられ
る。
【0006】
【作用】以上の構成において、スペーサに少なくともC
aを含むランタンクロマイトを主成分とする材料を用い
たため、共焼結の際にインターコネクタに含まれている
Caがスペーサへ拡散しなくなり、インターコネクタの
焼結性の変化が防止される。
【0007】
【実施例】以下、本発明に係る固体電解質型燃料電池の
一実施例をその製造方法と共に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、図2
は図1のX−X’の垂直断面図、図3は図1のY−Y’
の垂直断面図である。固体電解質1は、円板形状をして
おり、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と空気の流路の一部を構成する空気
用貫通孔1bとを設けている。固体電解質1の材料とし
ては、YSZの粉体とバインダー剤のブチラール系樹
脂、溶剤(トルエン/エタノール)を混合してドクター
ブレード法でグリーンシート状にしたものを用いる。燃
料極2及び空気極3はそれぞれ固体電解質1の上面、下
面に設けられる。燃料極2の材料としては、NiOとY
SZを重量比6:4で混合した粉末とブチラール系樹
脂、溶剤(トルエン/エタノール)を混合してグリーン
シート状にしたものを用いる。空気極3の材料として
は、(La0.8Sr0.2)MnO3の粉末とブチラール系
樹脂、溶剤(トルエン/エタノール)を混合してグリー
ンシート状にしたものを用いる。グリーンシート状にさ
れた固体電解質1の上下面にそれぞれグリーンシート状
にされた燃料極2、空気極3が熱圧着された後、円板状
に切り出され、貫通孔1a,1bが設けられる。
【0008】ディストリビュータ5,8は燃料極2や空
気極3に均等に燃料ガスや空気がゆきわたるように、ま
たそれぞれの電極2,3と後述のインターコネクタ12
を電気的に接続するために電極材料と同じ材料を多孔質
化して形成される。すなわち、ディストリビュータ5
は、NiOとYSZを重量比6:4で混合した粉末と溶
剤等を混合して作製したスラリーを軟質ウレタンフォー
ムに含浸させた後、乾燥して成型される。同様にして、
ディストリビュータ8は、(La0.8Sr0.2)MnO3
の粉末と溶剤等を混合して作製したスラリーを軟質ウレ
タンフォームに含浸させた後、乾燥して成型される。
【0009】環状のスペーサ6,9は、それぞれディス
トリビュータ5,8を外気から遮断する機能を有してい
る。スペーサ6には固体電解質1に設けた貫通孔1bに
連通する位置に空気用貫通孔6bが設けられている。ス
ペーサ9には貫通孔1aに連通する位置に燃料ガス用貫
通孔9aが設けられている。スペーサ6,9の材料とし
ては、Caを添加したランタンクロマイトの粉末とブチ
ラール系樹脂、溶剤(トルエン/エタノール)を混合し
てグリーンシート状にしたものを用いる。このグリーン
シートをリング状に切り出した後、複数枚重ねて厚みの
ある環状のスペーサ6,9を成型する。成型されたスペ
ーサ6,9は、それぞれ燃料極2、空気極3の表面に接
着される。このスペーサ6,9の内側に、前記ディスト
リビュータ5,8が挿入される。
【0010】インターコネクタ12はスペーサ6,9の
上下に配置される。上側のインターコネクタ12にはス
ペーサ6に設けられた貫通孔6bに連通する位置に空気
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、
下側のインターコネクタ12にはスペーサ9に設けてい
る貫通孔9aに連通する位置に燃料ガス用貫通孔12a
を設け、さらにこの貫通孔12aの反対位置に空気用貫
通孔12bを設けている。インターコネクタ12の材料
としては、Caを添加したランタンクロマイトの粉末と
溶剤等を混合してグリーンシート状にしたものを用い
る。このグリーンシートを円板状に切り出して貫通孔1
2a,12bを設けた後、ディストリビュータ5,8を
挿入したスペーサ6,9の上下に重ねて接着する。
【0011】こうして組み合わされた固体電解質型燃料
電池は、0.1℃/分の昇温速度で400℃まで加熱さ
れた後、400℃の温度で2時間保持され、脱脂され
る。その後、1300℃の温度まで昇温され、この温度
で3時間共焼結される。このとき、スペーサ6,9の材
料として、Caを添加したランタンクロマイトを用いた
ので、インターコネクタ12に含まれているCaがスペ
ーサ6,9へ拡散しなくなり、インターコネクタ12と
スペーサ6,9の接合部分にそりや剥がれが生じなくな
る。
【0012】以上のようにして作製された固体電解質型
燃料電池は、燃料ガス14が下側のインターコネクタ1
2の燃料ガス用貫通孔12aからスペーサ9の貫通孔9
a、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。燃料ガス14はディストリビ
ュータ5によって燃料極2に均等に供給される。一方、
空気15は上側のインターコネクタ12の空気用貫通孔
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、ディストリビュータ8に導かれ
る。この燃料電池内は高温(600〜1200℃)に保
持されており、ディストリビュータ8によって空気極3
に均等に供給された空気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、燃料電池の厚み方向(第1図中矢印aで示す方
向)に電流が流れる。この電流は導電性ディストリビュ
ータ5,8を介して上下両側に備わっているインターコ
ネクタ12から取り出される。反応後の燃料ガス14は
上側のインターコネクタ12の貫通孔12aから排出さ
れ、反応後の空気15は下側のインターコネクタ12の
貫通孔12bから排出される。
【0013】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、固体電解質型
燃料電池の形状は円板状に限定されるものではなく、矩
形状のものであってもよい。
【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、スペーサに少なくともCaを含むランタンクロ
マイトを主成分とする材料を用いたので、共焼結の際に
インターコネクタとスペーサの接合部分にそりや剥がれ
が生じない固体電解質型燃料電池が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る固体電解質型燃料電池の一実施例
を示す分解斜視図。
【図2】図1のX−X’の垂直断面図。
【図3】図1のY−Y’の垂直断面図。
【符号の説明】
1…固体電解質 2…燃料極 3…空気極 6,9…スペーサ 12…インターコネクタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化ジルコニウムを主成分とする固体電
    解質と、 空気極及び燃料極と、 少なくともCaを含むランタンクロマイトを主成分とす
    るインターコネクタ及びスペーサと、 を備えたことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
JP3220393A 1991-08-30 1991-08-30 固体電解質型燃料電池 Pending JPH0562691A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3220393A JPH0562691A (ja) 1991-08-30 1991-08-30 固体電解質型燃料電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3220393A JPH0562691A (ja) 1991-08-30 1991-08-30 固体電解質型燃料電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0562691A true JPH0562691A (ja) 1993-03-12

Family

ID=16750416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3220393A Pending JPH0562691A (ja) 1991-08-30 1991-08-30 固体電解質型燃料電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0562691A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0788175A1 (de) * 1996-02-02 1997-08-06 Sulzer Innotec Ag Hochtemperatur-Brennstoffzelle mit einem Dünnfilm-Elektrolyten

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0788175A1 (de) * 1996-02-02 1997-08-06 Sulzer Innotec Ag Hochtemperatur-Brennstoffzelle mit einem Dünnfilm-Elektrolyten
US5932368A (en) * 1996-02-02 1999-08-03 Sulzer Innotec Ag High temperature fuel cell with a thin film electrolyte

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3448876B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
KR101045168B1 (ko) 완전하게 밀봉되고 지지된 세라믹 막, 및 이를 포함하는전기화학 전지 및 전기화학 전지 적층체
JP3151933B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
US5342705A (en) Monolithic fuel cell having a multilayer interconnect
JPH10302812A (ja) 複合電極を有する固体酸化物燃料電池積重体とその製法
JP3295945B2 (ja) 固体電解質型燃料電池のディストリビュータとその製造方法
US20100151345A1 (en) Electrode Gas Channel Supports and Methods for Forming Internal Channels
JP5105840B2 (ja) 平板型燃料電池のインターコネクタ及びその製法、平板型燃料電池、平板型燃料電池スタック並びにその製法
JP2003100323A (ja) 集電体とその製造方法及び固体電解質型燃料電池
JPH08287926A (ja) 固体電解質型燃料電池の製造方法
JPH0562691A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH05234607A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH09180732A (ja) 固体電解質型燃料電池基板とその基板を用いたセル作製方法
JP2704071B2 (ja) 固体電解質型燃料電池の単電池製造方法
JPH05144463A (ja) 固体電解質型燃料電池
JP2802196B2 (ja) 燃料電池用支持体の製造方法
JPH05151982A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH11126617A (ja) 固体電解質型燃料電池とその製造方法
JP3170868B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
JP3116504B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH03134965A (ja) 固体電解質型燃料電池
JP3151872B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH04249864A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH0562694A (ja) 固体電解質型燃料電池
JP3170842B2 (ja) 固体電解質型燃料電池