JPH06196196A - 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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JPH06196196A
JPH06196196A JP5145270A JP14527093A JPH06196196A JP H06196196 A JPH06196196 A JP H06196196A JP 5145270 A JP5145270 A JP 5145270A JP 14527093 A JP14527093 A JP 14527093A JP H06196196 A JPH06196196 A JP H06196196A
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Japan
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fuel cell
solid oxide
oxide fuel
gas
reaction gas
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JP5145270A
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Tomoo Iwata
友夫 岩田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
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    • 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】出力密度と熱的安定性に優れる固体電解質型燃
料電池を得る。 【構成】カソードであるセル基体16A の一主面上に固体
電解質体16B と、アノード16C が、他の主面にセパレー
タ16D が積層され集合体16になる。セル基体16A はラン
タンマンガナイトからなる多孔質の扁平筐体で、その内
部には酸化剤ガスが一方向的に通流する反応ガス通流孔
18を備える。反応ガス通流孔18の往路, 復路は扁平筐体
の一副面に直線的に配列して開口する。前記集合体16は
スタック筐体13によりその一端が支持される。各集合体
はその間に導電性のフェルト17が介挿され、前記導電性
のフェルトが有する間隙に燃料ガスが流される。

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
のセル構造に係り、特に電極／固体電解質体／セパレー
タ集合体とその支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池は電解質にジルコ
ニアを用い、1,000 ℃近辺の高温で電池を作動させるた
め高効率、高出力の発電が期待されるうえ燃料の改質や
電解質のメンテナンスも不要とされる。さらに燃料電池
からの排出ガスは高温であるため排熱の利用範囲も広
く、近年その研究開発が加速度的に内外、官民を問わず
進められている。固体電解質型燃料電池は構造的に円筒
型と平板型に大別され、いずれの型も主要材料としてセ
ラミックスが用いられる。
【０００３】図18は従来の円筒型固体電解質型燃料電池
を示し、図18(a) は部分拡大斜視図、図18(b) はモジュ
ールを示す斜視図である。これは現在最も実用化に近い
とされるウエスチングハウス社の燃料電池で原理的には
熱膨張が自由で、ガスシールも不要の構造となっている
のが最も大きな特徴である。図19は従来の円筒型固体電
解質型燃料電池のセルにつき電流の流れ方向を示す斜視
図である。この型のセルは電流が厚さの薄い電極の面方
向に沿って流れるような構造になっていて、電極部での
抵抗損失が大きくセルの出力密度が低くなるという欠点
が指摘されている。
【０００４】図20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。平板型では、電流がセル平面
を貫通する方向に流れて電流の流路長が前述の円筒型セ
ルの場合よりも短くすることが原理的に可能で、円筒型
に比してその抵抗損失が小さくなり、出力密度が高くな
ることが期待できる。しかし平板型は一般にセルとセパ
レータを重力方向に交互に積層して構成し、しかもマニ
ホルドを積層したセルとセパレータの側面に取り付ける
ため燃料電池の動作時にセルおよびセパレータは荷重に
よる応力および熱応力によって破損するという問題があ
った。またセルとセパレータの間あるいはそれらとマニ
ホルドとの間のガスシールが極めて困難である。
【０００５】図21は従来の異なる平板型固体電解質型燃
料電池を示す断面図である。これは特開平１−169878号
公報に開示された燃料電池である。この燃料電池は空気
電極２がセルの基体となっている。この基体は頂面およ
び複数のガス供給チエンバ３を有する扁平で幅広の多孔
質体である。この燃料電池においては多孔質体である内
部電極の頂面の主要部分を除き、電解質５が接触する。
この電解質５には外側電極である燃料電極８が接触して
いる。さらに電解質５に覆われていない内部電極頂面の
主要部分をカバーする電子伝導性相互接続材料６が、さ
らにこの相互接続材料６の主要部分と接触する金属繊維
フェルトストリップ９が設けられ高温固体電解質電気化
学的電池結合体が構成される。ガス供給チエンバ３は一
端が閉じられており、ガス供給管４がその内部に挿入さ
れている。反応ガスである空気はガス供給管４により供
給され、途中でリターンしてガス供給管４の外側を流れ
て排出される。燃料ガスは電気化学的電池結合体の外側
を流れる。このような電気化学的電池結合体は、金属繊
維フェルトストリップ９を介して相互に電気的に接続さ
れ、温度変化にともない電池結合体内部に発生した熱応
力は自由熱膨張収縮により緩和される。このとき空気電
極２の内部ではその頂面に垂直な方向が電流の流路とな
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の電気化学的電池結合体にあっては、ガス供給チ
エンバ３内にガス供給管４が位置しているために電気化
学的電池結合体の電流流路を短くすることができず、電
池の内部抵抗が増大して電池の出力密度が小さくなると
いう問題があった。
【０００７】この発明は上述の点に鑑みてなされ、その
目的は熱膨張収縮が自由な電池結合体につきその電流流
路を短くして内部抵抗が小さく、出力密度が大きいうえ
に熱的安定性にも優れる固体電解質型燃料電池を提供す
ることにある。
【０００８】
【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、スタック筐体と複数の電極／固体電解質体／セ
パレータ集合体とを有し、電極／固体電解質体／セパレ
ータ集合体は、第一の電極であるセル基体と、固体電解
質体と、第二の電極と、セパレータとからなり、セル基
体は多孔質の扁平筐体で、その内部には第一の反応ガス
が一方向的に通流する反応ガス通流孔を備え、この際反
応ガス通流孔は反応ガスの往路, 連絡路または復路にな
るとともに、往路および復路が直線的な配列により扁平
筐体の一副面に開口し、固体電解質体はセル基体の外表
面の一主面に積層され、第二の電極は前記固体電解質体
の上に積層され、セパレータはセル基体の外表面の他の
主面に積層され、スタック筐体は電極／固体電解質体／
セパレータ集合体を集合体の一端で支持し、電極／固体
電解質体／セパレータ集合体は相互間に導電性のフェル
トが介挿され、前記導電性フェルトの有する間隙には第
二の反応ガスが流されるとすることにより達成される。
【０００９】
【作用】セル基体である扁平筐体の内部に設けられた反
応ガス通流孔はその内部を一方向的に反応ガスが通流し
て反応ガスの往路, 連絡路または復路になるとともに往
路および復路が直線的な配列により扁平筐体の一副面に
開口するので、筐体の扁平性が高まり電流の流路が短く
なる。
【００１０】集合体はスタック筐体に一端で支持される
とともにその間に導電性のフェルトが介挿されるから集
合体の熱膨張が自由である。
【００１１】
【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。 実施例１ 図１はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池の
モジュールを示す斜視図である。
【００１２】図２はこの発明の実施例に係る固体電解質
型燃料電池モジュールのＡＢＣＤ面切断分解断面図であ
る。図３はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電
池モジュールのＥＦＧＨ面切断分解断面図である。図４
はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池モジュ
ールのＩＪＫＬ面切断面図である。
【００１３】図５はこの発明の実施例に係る固体電解質
型燃料電池モジュールにつきセル基体を吊着したスタッ
ク筐体の透視平面図である。図６はこの発明の実施例に
係る固体電解質型燃料電池モジュールのＡＢＣＤ面に平
行する面で切断した分解断面図である。図７はこの発明
の実施例に係る固体電解質型燃料電池モジュールにつき
酸化剤ガスの通流方向を透視的に示す平面図である。
【００１４】図８はこの発明の実施例に係る固体電解質
型燃料電池のセル基体を酸化剤ガスの通流方向とともに
示す斜視図である。図９はこの発明の実施例に係る固体
電解質型燃料電池のセル基体につきその吊着部を示し、
図９(a) はセル基体固定部品を用いない吊着部を示す断
面図、図９(b) はセル基体固定部品を用いた吊着部を示
す断面図、図９(c) は異なるセル基体固定部品を用いた
吊着部を示す断面図、図９(d) はさらに異なるセル基体
固定部品を用いた吊着部を示す断面図である。
【００１５】図10はこの発明の実施例に係る固体電解質
型燃料電池のセル基体につき異なるガス通流孔を示す平
面図である。図11はこの発明の実施例に係る固体電解質
型燃料電池のセル基体につきさらに異なるガス通流孔を
示す平面図である。図12はこの発明の実施例に係る固体
電解質型燃料電池のセル基体につきさらに異なるガス通
流孔を示す平面図である。
【００１６】図１、図２が示すようにモジュールは酸化
剤ガス入口マニホルド11と酸化剤ガス出口マニホルド12
とスタック筐体13から構成される。スタック筐体13は燃
料ガス入口マニホルド14と燃料ガス出口マニホルド15と
スタック反応室23とから構成される。燃料ガスはスタッ
ク筐体13底部に設けられた燃料ガス入口マニホルド14よ
り固体電解質型燃料電池スタックに供給され、固体電解
質型燃料電池スタックで電池反応に関与するとともに電
池反応に関与しない一部未反応の燃料ガスおよび電池反
応生成ガスは燃料ガス出口マニホルド15より排出され
る。酸化剤ガスはモジュールの上部に設けられた酸化剤
ガス入口マニホルド11より固体電解質型燃料電池スタッ
クに供給され、固体電解質型燃料電池スタックで電池反
応に関与するとともに、電池反応に関与しない一部未反
応の酸化剤ガスは酸化剤ガス出口マニホルド12より排出
される。
【００１７】固体電解質型燃料電池スタックは、電極／
固体電解質体／セパレータ集合体16が集積して構成され
る。電極／固体電解質体／セパレータ集合体16は第一の
電極であるセル基体16A と、固体電解質体16B と第二の
電極16C とセパレータ16D とから構成される。上記集合
体16はフェルト17により相互に接続される。集合体16は
絶縁体21を介してスタック筐体13に吊着される。集合体
16はスタック反応室23と燃料ガス入口マニホルド14を分
け隔てる多孔質隔壁板19B とクッション (Al2Ｏ3 ) 20
で支持される。なお燃料ガス出口マニホルド15とスタッ
ク反応室23を分け隔てる多孔質隔壁板19A は前記集合体
16を固定しない。電極／固体電解質体／セパレータ集合
体16は上端でつり下げられ下端で支持されるため垂直方
向の熱応力が緩和される。また集合体16は下端がクッシ
ョンで支持されるため、固体電解質型燃料電池モジュー
ル組立て時に集合体16の取付けが容易となる。
【００１８】集合体16は上述のようにフェルト17が介挿
されるので水平方向の熱応力が緩和される。図２, 図
３, 図６, 図８が示すように酸化剤ガス通流孔18は往路
18A と連絡路18B と復路18C とを有して一方向性のリタ
ーン構造であり往路18A には酸化剤ガス入口マニホルド
11が復路18C には酸化剤ガス出口マニホルド15がそれぞ
れ接続する。さらに往路18A,復路18C は扁平なセル基体
16A の一副面に直線的に配列して開口するので、筐体の
扁平性が高まる。このようにして扁平なセル基体16A の
電流流路が短くなり電池の出力密度が高まる。
【００１９】図10, 図11, 図12が示すように酸化剤ガス
通流孔18の断面形状は正方形に限定されず三角や丸ある
いは長方形でもよい。長方形の場合は正方形の通流孔が
複数個つながったものである。図９に示すように電極／
固体電解質体／セパレータ集合体16はセル基体固定部品
24A,24B,24C を用いて、また用いないで絶縁体21を介し
てスタック筐体13に吊着することができる。この吊着部
においては酸化剤ガスのガス圧力を燃料ガスのガス圧力
より高くすることにより、酸化剤ガスを燃料ガス出口マ
ニホルド15に一部リークさせる。このようにすると集合
体16に供給される酸化剤ガスの組成は変化しない。なお
吊着部でリークした一部の酸化剤ガスは燃料ガス出口マ
ニホルド15で未反応の燃料ガスを燃焼し、酸化剤ガス入
口マニホルド11より供給される酸化剤ガスを予熱するこ
とができる。
【００２０】図２に示すように燃料ガスは燃料ガス入口
マニホルド14より多孔質隔壁板19Bを通してスタック反
応室23に供給され、電池反応により生成したガスは一部
の未反応燃料ガスとともにスタック反応室23のフェルト
17内の自由空間を流れて多孔質隔壁板19A を通流して燃
料ガス出口マニホルド15から排出される。なお燃料ガス
入口マニホルド14側の多孔質隔壁板19B および燃料ガス
出口マニホルド15側の多孔質隔壁板19A はいずれも通気
孔を有していてもよい。また通気孔を有していない多孔
質の隔壁板であってもよいし、あるいはまた通気孔を有
した緻密質の隔壁板であってもよい。
【００２１】図２, 図３, 図５、図９が示すようにスタ
ック反応室23が燃料ガスを主とする還元性雰囲気に曝さ
れるため、スタック筐体13はセラミックスや耐熱性金属
を用いることができる。耐熱性金属が用いられる場合に
は集合体16間の電気的短絡を防止するため、セル基体16
の周囲を被覆している固体電解質体 (YSZ)16B とセパレ
ータ (LaCrＯ3 )16Dの周囲を、絶縁体21で被覆する。な
お固体電解質体 (YSZ)16B はイオン導電体であるため固
体電解質体 (YSZ)16B に対する絶縁体の被覆は電気的短
絡防止の観点では必要ない。しかし、セパレータ (LaCr
Ｏ3 )16Dに対して絶縁体21を被覆する場合、セパレータ
(LaCrＯ3 )16Dと固体電解質体 (YSZ)16B を同時に被覆
することが製造工程上、簡便である。
【００２２】図２, 図８が示すようにセル基体16A は集
合体16のカソードに酸化剤ガスが供給するよう、少なく
ともセル基体16A のアノード16C に対向する部分は多孔
質となっている。図２, 図３, 図４, 図５が示すように
固体電解質体16B はセル基体の側面とセル基体の底部を
被覆する。固体電解質体 (YSZ)16B は緻密質であってセ
ル基体の三つの側面と底部のガスリークを防止する。セ
パレータ (LaCrＯ3 )16Dはセル基体16A の残りの側面を
緻密に被覆する。
【００２３】図２, 図４, 図６が示すように電極／固体
電解質体／セパレータ集合体16の間には、電子導電性材
料であるフェルト (Ni)17 が介挿される。Niフェルトの
他Coフェルトでも使用される。セル基体16A は、ランタ
ン系ペロブスカイト複酸化物、例えばLaMnＯ3 やLaCoＯ
3 やLaCrＯ3 の電子導電性セラミックスからなる。これ
らの電子導電性セラミックスからなるセル基体16A は、
その主面の一つが８ mol％Ｙ2 Ｏ3 −92 mol％ZrＯ2 (
以下YSZ と略す) からなる固体電解質体16B とNi−YSZ
からなるアノード16C が積層され、他の主面がLaCrＯ3
からなるセパレータ16D が積層される。なお図示しない
セル基体16A にはLaMnＯ3 やLaCoＯ3 からなる多孔質な
カソードを積層することができる。
【００２４】LaMnＯ3 からなるセル基体16A と固体電解
質体16B との界面近傍で酸化剤ガス中の酸素分子は酸素
原子に解離して酸素イオンとなり、YSZ からなる固体電
解質体16B を伝導してNi−YSZ からなるアノード16C に
到達し、そのアノードで燃料ガス中の水素と反応して電
子を放出するとともに水分子を生成する。アノード16C
で生成した電子はNiからなるフェルト17を流れて隣接す
るLaCrＯ3 からなるセパレータ16D に到達し、セパレー
タを伝導してそのセパレータ16D を支持するLaMnＯ3 か
らなるセル基体16A を流れる。
【００２５】電極／固体電解質体／セパレータ集合体16
は、スタック筐体により吊着されるが、集合体16間の電
気的短絡防止に用いられる絶縁体21は、例えばAl2 Ｏ3
やZrＯ2 が用いられる。スタック筐体に用いるセラミッ
クスには、例えばAl2 Ｏ3 やZrＯ2 が用いられ、同様に
耐熱性金属は、インコネル６００やフェライト系ステン
レス鋼が用いられる。集合体16を支持するクッション20
は、Al2 Ｏ3 やZrＯ2 からなるセラミックスフェルトが
用いられる。
【００２６】実施例２ 図13はこの発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃料
電池のモジュールを示す斜視図である。図14はこの発明
の異なる実施例に係る固体電解質型燃料電池モジュール
のＡＢＣＤ面切断分解断面図である。
【００２７】図15はこの発明の異なる実施例に係る固体
電解質型燃料電池モジュールのＥＦＧＨ面切断分解断面
図である。図16はこの発明の異なる実施例に係る固体電
解質型燃料電池モジュールのＩＪＫＬ面切断分解断面図
である。この発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃
料電池のモジュールは酸化剤ガス入口マニホルド11と酸
化剤ガス出口マニホルド12とスタック筐体13とからな
り、スタック筐体13はスタック反応室23と緩衝ガス室25
とからなる。
【００２８】燃料ガスは固体電解質型燃料電池スタック
反応室23の側面に設けられた燃料ガス入口14A より固体
電解質型燃料電池スタック反応室23に供給され、電極／
固体電解質体／セパレータ集合体16で電池反応に関与す
るとともに、電池反応に関与しない一部未反応の燃料ガ
スおよび電池反応生成ガスは燃料ガス出口14B より排出
される。燃料ガス出口14B より排出された一部未反応の
燃料ガスおよび電池反応生成ガスは、固体電解質型燃料
電池スタック反応室23の上部に設けられた緩衝ガス室25
に緩衝ガス室入口25A を経由して当該緩衝ガス室を通過
して緩衝ガス室出口25B より排出される。酸化剤ガスは
緩衝ガス室25の上部に設けられた酸化剤ガス入口マニホ
ルド11より固体電解質型燃料電池の電極／固体電解質体
／セパレータ集合体に供給され、電池反応に関与すると
ともに、電池反応に関与しない一部未反応の酸化剤ガス
は酸化剤ガス出口マニホルド12より排出される。
【００２９】緩衝ガス室25は例えばアルミナやジルコニ
アのようなセラミックスからなる隔壁26により構成され
る。前記集合体16は緩衝ガス室25の隔壁26に間挿され,
且つ隔壁26により吊着される。前記集合体16内部の酸化
剤ガスの往路, 復路の割合と順序は図示のものに限定さ
れるものではなく、種々の変形があり得る。酸化剤ガス
入口マニホルド11および酸化剤ガス出口マニホルド12は
スタック筐体に単に載置されるのみである。緩衝ガス室
内部の緩衝ガス圧力は燃料ガスや酸化剤ガスの圧力より
も負圧に設定される。酸化剤ガスと燃料ガスが緩衝ガス
室25にリークするがこの逆は起こらない。
【００３０】このようにしてシールレスの状態で前記集
合体に供給される反応ガスの組成の変動を防止すること
ができる。なお上記の例では緩衝ガスに燃料排ガスを用
いているがこれに替えて水蒸気ガスを用いても同様な効
果を達成することができる。燃料排ガスを用いる場合は
リークした酸化剤ガスが緩衝ガス室25内部で燃焼するの
で流量設定を適当にしてスタック反応室23にまで燃焼が
広がらないようにする。緩衝ガス圧力は前記負圧に替え
て正圧にすることもできる。この場合燃料ガスが酸化剤
ガスを若干稀釈する。スタック反応室23のフェルト17の
上下両空間にはセラミックスファイバ17A,17B が充填さ
れ、燃料ガスを優先的にフェルト17に流す。
【００３１】図17はこの発明の異なる実施例に係る固体
電解質型燃料電池モジュールにつき酸化剤ガスと燃料ガ
スの通流方向を透視的に示す平面図である。酸化剤ガス
通流孔18は復路１箇と往路２箇とが直線的に交互に配列
してセル基体16A の一副面に開口している。このような
酸化剤ガス通流孔18の配置のもとでは酸化剤ガス入口マ
ニホルド11と酸化剤ガス出口マニホルド12とが櫛歯状に
相互にかみ合う。このような系では酸化剤ガスの等配が
可能になる。燃料ガス入口マニホルド14と燃料ガス出口
マニホルド15は酸化剤ガス入口マニホルド11と酸化剤ガ
ス出口マニホルド12の取付位置に対して交差的に配置さ
れる。このような系では燃料ガスがフェルト17に対して
平行に流れるので圧力損失が少なくなる利点を有する。
【００３２】
【発明の効果】この発明によれば、スタック筐体と複数
の電極／固体電解質体／セパレータ集合体とを有し、電
極／固体電解質体／セパレータ集合体は、第一の電極で
あるセル基体と、固体電解質体と、第二の電極と、セパ
レータとからなり、セル基体は多孔質の扁平筐体で、そ
の内部には第一の反応ガスが一方向的に通流する反応ガ
ス通流孔を備え、この際反応ガス通流孔は反応ガスの往
路, 連絡路または復路になるとともに、往路および復路
が直線的な配列により扁平筐体の一副面に開口し、固体
電解質体はセル基体の外表面の一主面に積層され、第二
の電極は前記固体電解質体の上に積層され、セパレータ
はセル基体の外表面の他の主面に積層され、スタック筐
体は電極／固体電解質体／セパレータ集合体を集合体の
一端で支持し、電極／固体電解質体／セパレータ集合体
は相互間に導電性のフェルトが介挿され、前記導電性フ
ェルトの有する間隙には第二の反応ガスが流されるの
で、筐体の扁平性が高まり、電流の流路が短くなり、出
力密度に優れる燃料電池が得られる。さらに電極／固体
電解質体／セパレータ集合体の熱膨張が自由であり、熱
的安定性にも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
のモジュールを示す斜視図
【図２】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
モジュールのＡＢＣＤ面切断分解断面図
【図３】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
モジュールのＥＦＧＨ面切断分解断面図
【図４】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
モジュールのＩＪＫＬ面切断面図
【図５】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
モジュールにつきセル基体を吊着したスタック筐体の透
視平面図
【図６】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
モジュールのＡＢＣＤ面に平行する面で切断した分解断
面図
【図７】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
モジュールにつき酸化剤ガスの通流方向を透視的に示す
平面図
【図８】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
のセル基体を酸化剤ガスの通流方向とともに示す斜視図
【図９】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
のセル基体につきその吊着部を示し、図９(a) はセル基
体固定部品を用いない吊着部を示す断面図、図９(b) は
セル基体固定部品を用いた吊着部を示す断面図、図９
(c) は異なるセル基体固定部品を用いた吊着部を示す断
面図、図 9(d) はさらに異なるセル基体固定部品を用い
た吊着部を示す断面図
【図１０】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電
池のセル基体につき異なるガス通流孔を示す平面図
【図１１】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電
池のセル基体につきさらに異なるガス通流孔を示す平面
図
【図１２】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電
池のセル基体につきさらに異なるガス通流孔を示す平面
図
【図１３】この発明の異なる実施例に係る固体電解質型
燃料電池のモジュールを示す斜視図
【図１４】この発明の異なる実施例に係る固体電解質型
燃料電池モジュールのＡＢＣＤ面切断分解断面図
【図１５】この発明の異なる実施例に係る固体電解質型
燃料電池モジュールのＥＦＧＨ面切断分解断面図
【図１６】この発明の異なる実施例に係る固体電解質型
燃料電池モジュールのＩＪＫＬ面切断分解断面図
【図１７】この発明の異なる実施例に係る固体電解質型
燃料電池モジュールにつき酸化剤ガスと燃料ガスの通流
方向を透視的に示す平面図
【図１８】従来の円筒型固体電解質型燃料電池を示し、
図18(a) は部分拡大斜視図、図18(b) はモジュールを示
す斜視図
【図１９】従来の円筒型固体電解質型燃料電池のセルに
つき電流の流れ方向を示す斜視図
【図２０】従来の平板型固体電解質型燃料電池を示す分
解斜視図
【図２１】従来の異なる平板型固体電解質型燃料電池を
示す断面図
【符号の説明】
２ 空気電極 ３ ガス供給チエンバ ４ ガス供給管 ５ 電解質 ６ 相互接続材料 ８ 燃料電極 ９ 金属繊維フェルトストリップ １１ 酸化剤ガス入口マニホルド １２ 酸化剤ガス出口マニホルド １３ スタック筐体 １４ 燃料ガス入口マニホルド １４Ａ 燃料ガス入口 １４Ｂ 燃料ガス出口 １５ 燃料ガス出口マニホルド １６ 電極／固体電解質体／セパレータ集合体 １６Ａ セル基体 １６Ｂ 固体電解質体 １６Ｃ アノード １６Ｄ セパレータ １７ フェルト（Ｎｉ） １７Ａ セラミックスファイバ １７Ｂ セラミックスファイバ １８ 酸化剤ガス通流孔 １８Ａ 往路 １８Ｂ 連絡路 １８Ｃ 復路 １９Ａ 多孔質隔壁板 １９Ｂ 多孔質隔壁板 ２０ クッション（Ａｌ2 Ｏ3 ） ２１ 絶縁体 ２２ 集電板 ２３ スタック反応室 ２４Ａ セル基体固定部品 ２４Ｂ セル基体固定部品 ２４Ｃ セル基体固定部品 ２５ 緩衝ガス室 ２５Ａ 緩衝ガス室入口 ２５Ｂ 緩衝ガス室出口 ２６ 隔壁

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】スタック筐体と複数の電極／固体電解質体
    ／セパレータ集合体とを有し、 電極／固体電解質体／セパレータ集合体は、第一の電極
    であるセル基体と、固体電解質体と、第二の電極と、セ
    パレータとからなり、 セル基体は多孔質の扁平筐体で、その内部には第一の反
    応ガスが一方向的に通流する反応ガス通流孔を備え、こ
    の際反応ガス通流孔は反応ガスの往路, 連絡路または復
    路になるとともに、往路および復路が直線的な配列によ
    り扁平筐体の一副面に開口し、 固体電解質体はセル基体の外表面の一主面に積層され、 第二の電極は前記固体電解質体の上に積層され、 セパレータはセル基体の外表面の他の主面に積層され、 スタック筐体は電極／固体電解質体／セパレータ集合体
    を集合体の一端で支持し、 電極／固体電解質体／セパレータ集合体は相互間に導電
    性のフェルトが介挿され、前記導電性フェルトの有する
    間隙には第二の反応ガスが流されることを特徴とする固
    体電解質型燃料電池。
  2. 【請求項２】請求項１記載の燃料電池において、第一の
    反応ガスはスタック筐体の同一面に隣接して設けられる
    第一の反応ガス入口マニホルドと第二の反応ガス出口マ
    ニホルドの第一の反応ガスマニホルドにより供給排出さ
    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２記載の燃料電池において、スタッ
    ク筐体は第一の反応ガスマニホルドに接する緩衝ガス室
    と、緩衝ガス室に接し、かつ第二の反応ガスの流される
    スタック反応室とからなり、ここに緩衝ガス室には前記
    集合体がその隔壁を間挿し，かつ隔壁により支持される
    こと、さらに緩衝ガス室には緩衝ガスが流されることを
    特徴とする固体電解質型燃料電池。
  4. 【請求項４】請求項３記載の燃料電池において、緩衝ガ
    スは燃料排ガス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３記載の燃料電池において、緩衝ガ
    スは水蒸気ガスであることを特徴とする固体電解質型燃
    料電池。
  6. 【請求項６】請求項３記載の燃料電池において、緩衝ガ
    スは第一と第二の反応ガスよりも負圧であることを特徴
    とする固体電解質型燃料電池。
  7. 【請求項７】請求項１記載の燃料電池において、扁平筐
    体の一副面に開口する往路と復路の直線的な配列は、往
    路が中央部に復路が端部に配されることを特徴とする固
    体電解質型燃料電池。
  8. 【請求項８】請求項１記載の燃料電池において、扁平筐
    体の一副面に開口する往路と復路の直線的な配列は単一
    の復路と複数の往路とが交互に配されることを特徴とす
    る固体電解質型燃料電池。
  9. 【請求項９】請求項２記載の燃料電池において、反応ガ
    ス通流孔の往路に第一の反応ガスを供給する反応ガス入
    口マニホルドが、反応ガス通流孔の復路に第一の反応ガ
    スを排出する反応ガス出口マニホルドが接続されること
    を特徴とする固体電解質型燃料電池。
  10. 【請求項１０】請求項１記載の燃料電池において、スタ
    ック筐体は耐熱性金属，セラミックスまたはそれらの複
    合体であることを特徴とする固体電解質型燃料電池。
  11. 【請求項１１】請求項１０記載の燃料電池において、耐
    熱性金属はフェライト系ステンレス鋼またはインコネル
    ６００であることを特徴とする固体電解質型燃料電池。
  12. 【請求項１２】請求項１０記載の燃料電池において、セ
    ラミックスはアルミナまたは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。
  13. 【請求項１３】請求項１記載の燃料電池において、セル
    基体はランタンペロブスカイト複酸化物であることを特
    徴とする固体電解質型燃料電池。
  14. 【請求項１４】請求項１３記載の燃料電池において、ラ
    ンタンペロブスカイト複酸化物はランタンマンガナイト
    LaMnＯ3 またはランタンクロマイトLaCrＯ3であること
    を特徴とする固体電解質型燃料電池。
  15. 【請求項１５】請求項１記載の燃料電池において、導電
    性のフェルトはニッケル金属またはコバルト金属である
    ことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
  16. 【請求項１６】請求項１記載の燃料電池において、セパ
    レータはランタンクロマイトLaCrＯ3 であることを特徴
    とする固体電解質型燃料電池。
  17. 【請求項１７】請求項１記載の燃料電池において、電極
    ／固体電解質体／セパレータ集合体は第一の電極である
    セル基体と、セル基体と異なる第一の電極と、固体電解
    質体と、第二の電極と、セパレータとからなることを特
    徴とする固体電解質型燃料電池。
JP5145270A 1992-11-09 1993-06-17 固体電解質型燃料電池 Pending JPH06196196A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996008052A1 (de) * 1994-09-03 1996-03-14 Forschungszentrum Jülich GmbH Feststoffelektrolyt-hochtemperatur-brennstoffzellenanordnung
US5786105A (en) * 1995-07-28 1998-07-28 Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation Solid oxide fuel cell
JP2008234911A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Hitachi Ltd 固体酸化物形燃料電池
JP2011192635A (ja) * 2010-02-22 2011-09-29 Ngk Insulators Ltd 燃料電池セル
JP2011222487A (ja) * 2010-03-26 2011-11-04 Ngk Insulators Ltd 燃料電池セル

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