JPH0562693A - 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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Publication number
JPH0562693A
JPH0562693A JP3224475A JP22447591A JPH0562693A JP H0562693 A JPH0562693 A JP H0562693A JP 3224475 A JP3224475 A JP 3224475A JP 22447591 A JP22447591 A JP 22447591A JP H0562693 A JPH0562693 A JP H0562693A
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JP
Japan
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plate
zirconia
fuel cell
ribs
separator
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Pending
Application number
JP3224475A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Koseki
和雄 小関
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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Publication date
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    • 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

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Abstract

(57)【要約】 【目的】量産性に優れる固体電解質型燃料電池を得る。 【構成】単電池板と、セパレータ板とを有し、単電池板
はニッケル−ジルコニアサーメットからなり主面の一つ
がリブを有する多孔質基板の平坦な主面上にジルコニア
固体電解質、ランタンマンガナイトからなるカソードの
各層が順次積層されたものであり、セパレータ板はニッ
ケル−ジルコニアサーメットからなり主面の一つがリブ
を有する基板のリプを有する主面にランタンクロマイト
からなるセパレータ層が積層されるとともに単電池板と
相互に平坦な面とリブを有する面とを介して積層される
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は固体電解質型燃料電池
のセルに係り、特に量産性に優れる固体電解質型燃料電
池のセル構造に関する。
【0002】
【従来の技術】ジルコニア等の酸化物固体電解質を用い
る燃料電池はその作動温度が800〜1000℃と高温
であるため、発電効率が高い上に触媒が不要であり、ま
た電解質が固体であるため取扱が容易であるなどの特長
を有し、第三世代の燃料電池として期待されている。し
かしながら固体電解質型燃料電池はセラミックスがその
主要な構造材料であるため熱的に破損し易く、またガス
の適切なシール方法がないため実現が困難であった。そ
のため燃料電池として特殊な形状である円筒型が考え出
され上記二つの問題を解決し電池の運転試験に成功して
いるが電池単位面積あたりの発電密度が低く経済的に有
利なものが得られる見通しはまだない。発電密度を高め
るために平板型やその改良型が種々検討されている。
【0003】図4は従来の平板型固体電解質型燃料電池
を示す分解斜視図である。Ni−YSZ(イットリアで
安定化されたジルコニア)サーメットで形成され主面の
一方にリブのある多孔質基板11の平坦な主面に固体電
解質であるYSZ12とランタンマンガナイトLaMn
3 であるカソード13が積層され単電池板14が構成
される。アノードはNi−YSZである多孔質基板が兼
ねる。またランタンマンガナイトLaMnO3 で形成さ
れ主面の一方にリブのある基板15の平坦な主面にラン
タンクロマイトLaCrO3であるセパレータ層16が
積層されセパレータ板17が構成される。単電池板14
とセパレータ板17は相互に平坦な主面とリブのある主
面とを介して積層される。
【0004】単電池板14のリブのある主面には燃料ガ
スが流される。セパレータ板17のリブのある主面には
酸化剤ガスが流される。カソードでは次の反応が起こ
る。 O2 +4e→2O2- … (1) アノードではつぎの反応が起こる。 2O2-+2H2 →2H2 O+4e … (2) 酸素イオンO2-は固体電解質2の内部をカソードからア
ノードに向かって流れる。電子4eは外部回路を流れ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な燃料電池は単電池板14とセパレータ板17とが異な
る基板で構成されているためにそれぞれの製造条件が異
なり固体電解質型燃料電池の量産性に欠けるという問題
があった。この発明は上述の点に鑑みてなされその目的
は電池の構造に改良を加えることにより量産性に優れる
固体電解質型燃料電池を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よれば単電池板と、セパレータ板とを有し、単電池板は
ニッケル−ジルコニアサーメットからなり主面の一つが
リブを有する多孔質基板の平坦な主面上にジルコニア固
体電解質、ランタンマンガナイトからなるカソードの各
層が順次積層されたものであり、セパレータ板はニッケ
ル−ジルコニアサーメットからなり主面の一つがリブを
有する基板のリブを有する面にランタンクロマイトから
なるセパレータ層が積層されるとともに単電池板と相互
に平坦な面とリブを有する面とを介して積層されるもの
であるとすることにより達成される。また他の発明によ
れば単電池板と、セパレータ板とを有し、単電池板はニ
ッケル−ジルコニアサーメットからなり主面の一つにリ
ブを有する多孔質基板の平坦な主面上にニッケル−ジル
コニアからなるアノード、ジルコニア固体電解質、ラン
タンマンガナイトからなるカソードの各層が順次積層さ
れたものであり、セパレータ板はニッケル−ジルコニア
サーメットからなり主面の一つにリブを有する多孔質基
板のリブを有する面にランタンクロマイトからなるセパ
レータ層が積層されるとともに単電池板と相互に平坦な
面とリブを有する面とを介して積層されるものであると
することにより達成される。リブを有する主面に単電池
を積層する方法としてはスプレー、蒸着、スパッタ等が
用いられる。
【0007】
【作用】単電池板は従来と同一とするとともにセパレー
タ板の基板をNi−YSZサーメットを用いて形成する
とともにその主面の一つにリブを設け、リブを有する主
面にランタンクロマイトからなるセパレータ層を設ける
ので単電池板とセパレータ板とを殆ど同一の手法で製造
することが可能となり量産性が向上する。
【0008】
【実施例】次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料
電池を示す分解斜視図である。単電池板21の多孔質基
板18はNiとYSZ(イットリアY2 3 で安定化さ
れたジルコニアZrO2 )のサーメットである。主面の
一つが四角形のリブを有している。この四角形のリブを
有する主面には緻密なYSZである固体電解質19とラ
ンタンマンガナイトLaMnO3 であるカソード20が
積層される。このリブを有する主面には燃料ガスが流さ
れる。アノードは多孔質基板であるNi−YSZのサー
メットがその働きをする。NiとYSZからなるアノー
ドを設けて良いことは勿論である。
【0009】セパレータ板24はNiとYSZのサーメ
ットからなる基板22のリブを有する主面にランタンク
ロマイトLaCrO3 からなるセパレータ層23が積層
される。リブを有する面には酸化剤ガスが流される。単
電池板21とセパレータ板24は相互に平坦な主面とリ
ブを有する主面とを介して積層される。積層体の四側面
にはガス供給とガス排出用のマニホルドが燃料ガスと酸
化剤ガスのそれぞれにつき設けられる。
【0010】単電池板21は次のようにして調製され
る。酸化ニッケルNiOとYSZの混合粉を金型に装填
しプレス成型したのち1500℃で焼成して厚さ3m
m、200mm角の片面リブ付き多孔質基板を得た。こ
の多孔質基板は次いで水素気流中で熱処理し、酸化ニッ
ケルNiOをニッケルに還元しNiとYSZからなるサ
ーメットに変化させた。得られた多孔質基板の平坦な主
面に固体電解質であるYSZをプラズマ溶射により10
0μmの厚さに形成し、さらにその上にカソードである
ランタンマンガナイト20をプラズマ溶射で100μm
厚さに形成した。多孔質基板18とYSZである固体電
解質19とランタンマンガナイトであるカソード20と
の温度に対する熱膨張率の整合は原料粒度や組成の調整
により行われる。なおリブの形状は四角形に限定される
ものではなく、台形や波型が許される。
【0011】セパレータ板24は次のようにして調製さ
れる。単電池板21の多孔質基板と同様にして調製した
Ni−YSZからなる基板のリブを有する主面にランタ
ンクロマイトLaCrO3 からなるセパレータ層23を
プラズマ溶射で100μm厚さに形成した。
【0012】酸化剤ガスと燃料ガスが立体的に交差して
流される。燃料ガス中の水素ガスは単電池板の多孔質基
板18の細孔を拡散して固体電解質19の界面に到達
し、前記反応式(2)で示される反応を行う。この時、
多孔質基板の界面はアノードとして機能する。水素ガス
の細孔中の拡散は速い。
【0013】図2はこの発明の異なる実施例にかかる固
体電解質型燃料電池につきそのリブ形状を示す断面図で
ある。リブ23Aの形状は台形をを示す。溶射ガンとリ
ブの溶射面とのなす角度を直角にすることができ溶射の
均一性が増す。図3はこの発明のさらに異なる実施例に
係る固体電解質型燃料電池つきそのリブ形状を示す断面
図である。リブ23Bの形状は波型である。この他図示
しないがリブ形状を三角形にすることもできる。
【0014】
【発明の効果】この発明によれば単電池板と、セパレー
タ板とを有し、単電池板はニッケル−ジルコニアサーメ
ットからなり主面の一つがリブを有する多孔質基板の平
坦な主面上にジルコニア固体電解質、ランタンマンガナ
イトからなるカソードの各層が順次積層されたものであ
り、セパレータ板はニッケル−ジルコニアサーメットか
らなり主面の一つがリブを有する基板のリブを有する主
面にランタンクロマイトからなるセパレータ層が積層さ
れるとともに単電池板と相互に平坦な面とリブを有する
面とを介して積層されるものであり、また他の発明によ
れば、単電池板と、セパレータ板とを有し、単電池板は
ニッケル−ジルコニアサーメットからなり主面の一つが
リブを有する多孔質基板の平坦な主面上にニッケル−ジ
ルコニアからなるアノード、ジルコニア固体電解質、ラ
ンタンマンガナイトからなるカソードの各層が順次積層
されたものであり、セパレータ板はニッケル−ジルコニ
アサーメットからなり主面の一つにリブを有する基板の
リブを有する面にランタンクロマイトからなるセパレー
タ層が積層されるとともに単電池板と相互に平坦な面と
リブを有する面とを介して積層されるものであるので、
単電池板とセパレータ板とを殆ど同一の手法で製造する
ことが可能となり量産性に優れる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】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
を示す分解斜視図
【図2】この発明の異なる実施例にかかる固体電解質型
燃料電池につきそのリブ形状を示す断面図
【図3】この発明のさらに異なる実施例に係る固体電解
質型燃料電池つきそのリブ形状を示す断面図
【図4】従来の固体電解質型燃料電池につき、そのセル
構造を示す分解斜視図
【符号の説明】
11 多孔質基板(Ni−YSZ) 12 固体電解質(YSZ) 13 カソード(LaMnO3 14 単電池板 15 基板(LaMnO3 ) 16 セパレータ層(LaCrO3 17 セパレータ板 18 多孔質基板(Ni−YSZ) 19 固体電解質(YSZ) 20 カソード(LaMnO3 21 単電池板 22 基板(Ni−YSZ) 23 セパレータ層(LaCrO3 ) 23A リブ 23B リブ24 セパレータ板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単電池板と、セパレータ板とを有し、 単電池板はニッケル−ジルコニアサーメットからなり主
    面の一つがリブを有する多孔質基板の平坦な主面上にジ
    ルコニア固体電解質、ランタンマンガナイトからなるカ
    ソードの各層が順次積層されたものであり、 セパレータ板はニッケル−ジルコニアサーメットからな
    り主面の一つがリブを有する基板のリブを有する主面に
    ランタンクロマイトからなるセパレータ層が積層される
    とともに単電池板と相互に平坦な面とリブを有する面と
    を介して積層されるものであることを特徴とする固体電
    解質型燃料電池。
  2. 【請求項2】単電池板と、セパレータ板とを有し、 単電池板はニッケル−ジルコニアサーメットからなり主
    面の一つがリブを有する多孔質基板の平坦な主面上にニ
    ッケル−ジルコニアからなるアノード、ジルコニア固体
    電解質、ランタンマンガナイトからなるカソードの各層
    が順次積層されたものであり、 セパレータ板はニッケル−ジルコニアサーメットからな
    り主面の一つにリブを有する基板のリブを有する面にラ
    ンタンクロマイトからなるセパレータ層が積層されると
    ともに単電池板と相互に平坦な面とリブを有する面とを
    介して積層されるものであることを特徴とする固体電解
    質型燃料電池。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載の燃料電池おいて、
    リブの形状は四角形であることを特徴とする固体電解質
    型燃料電池。
  4. 【請求項4】請求項1または2記載の燃料電池おいて、
    リブの形状は台形であることを特徴とする固体電解質型
    燃料電池。
  5. 【請求項5】請求項1または2記載の燃料電池におい
    て、ジルコニアはイットリアで安定化されたジルコニア
    であることを特徴とする固体電解質型燃料電池。
JP3224475A 1991-09-05 1991-09-05 固体電解質型燃料電池 Pending JPH0562693A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005276540A (ja) * 2004-03-24 2005-10-06 Honda Motor Co Ltd 電解質・電極接合体及びその製造方法
JP2014123544A (ja) * 2012-12-24 2014-07-03 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 固体酸化物形燃料電池及びインターコネクタの製作方法

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