JPH06275302A - 固体電解質型電解セル - Google Patents
固体電解質型電解セルInfo
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- JPH06275302A JPH06275302A JP5057182A JP5718293A JPH06275302A JP H06275302 A JPH06275302 A JP H06275302A JP 5057182 A JP5057182 A JP 5057182A JP 5718293 A JP5718293 A JP 5718293A JP H06275302 A JPH06275302 A JP H06275302A
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- interconnector
- cell plate
- air electrode
- solid electrolyte
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
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- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
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- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
- H01M2300/0071—Oxides
- H01M2300/0074—Ion conductive at high temperature
-
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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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体電解質型燃料電池や高温水蒸気電解セル
のような固体電解質型電解セルに関する。 【構成】 燃料極、固体電解質、空気極及び金属インタ
ーコネクタからなる固体電解質型電解セルにおいて、金
属インターコネクタの表面に空気極材料と同じ酸化物セ
ラミックスをコーティングしてなる固体電解質型電解セ
ル。
のような固体電解質型電解セルに関する。 【構成】 燃料極、固体電解質、空気極及び金属インタ
ーコネクタからなる固体電解質型電解セルにおいて、金
属インターコネクタの表面に空気極材料と同じ酸化物セ
ラミックスをコーティングしてなる固体電解質型電解セ
ル。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体電解質型燃料電池
（ＳＯＦＣ）や高温水蒸気電解セル（ＳＯＳＥ）のよう
な固体電解質型電解セルに関する。
（ＳＯＦＣ）や高温水蒸気電解セル（ＳＯＳＥ）のよう
な固体電解質型電解セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の固体電解質型電解セルの一例とし
て、ＳＯＦＣの構成を図３によって説明する。ＳＯＦＣ
は燃料極、固体電解質、空気極からなるセルプレートＡ
と、セルプレートＡを電気的に接続するインターコネク
タＢを交互に配置し、作動温度約１０００℃で、酸素イ
オンと水素イオンを反応させて発電する装置である。こ
のＳＯＦＣの代表的な材料としては燃料極がＮｉＯ，固
体電解質がＹＳＺ（ＺｒＯ2 −１２Ｙ2 Ｏ3 ），空気極
がＬａＭｎＯ3 、インターコネクタがＬａＣｒＯ 3 や耐
熱合金が用いられており、セルプレートＡはスラリ法，
ＥＶＤ，溶射法などにより製作され、インターコネクタ
ＢはＬａＣｒＯ3 などのセラミックスを用いる場合には
焼結法などにより製作されている。
て、ＳＯＦＣの構成を図３によって説明する。ＳＯＦＣ
は燃料極、固体電解質、空気極からなるセルプレートＡ
と、セルプレートＡを電気的に接続するインターコネク
タＢを交互に配置し、作動温度約１０００℃で、酸素イ
オンと水素イオンを反応させて発電する装置である。こ
のＳＯＦＣの代表的な材料としては燃料極がＮｉＯ，固
体電解質がＹＳＺ（ＺｒＯ2 −１２Ｙ2 Ｏ3 ），空気極
がＬａＭｎＯ3 、インターコネクタがＬａＣｒＯ 3 や耐
熱合金が用いられており、セルプレートＡはスラリ法，
ＥＶＤ，溶射法などにより製作され、インターコネクタ
ＢはＬａＣｒＯ3 などのセラミックスを用いる場合には
焼結法などにより製作されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＳＯＦＣを１０００℃
で発電すると、セルプレートに面内温度分布が生じ、固
体電解質が割れ、ＳＯＦＣ全体が破損することがある。
このセルプレートの面内温度分布は図４に示すように、
インターコネクタとしてＬａＣｒＯ3 などのセラミック
スを用いた場合に著しく温度差が生じる（計算例とし
て、セラミックスの熱伝導率を２Ｗ／ｍ・Ｋとした）。
一方、図５に示すように、セラミックスに比べ熱伝導率
の高い金属インターコネクタ（計算例として、金属の熱
伝導率を２０Ｗ／ｍ・Ｋとした）を用いると、セル面内
の温度分布が大幅に緩和できる。
で発電すると、セルプレートに面内温度分布が生じ、固
体電解質が割れ、ＳＯＦＣ全体が破損することがある。
このセルプレートの面内温度分布は図４に示すように、
インターコネクタとしてＬａＣｒＯ3 などのセラミック
スを用いた場合に著しく温度差が生じる（計算例とし
て、セラミックスの熱伝導率を２Ｗ／ｍ・Ｋとした）。
一方、図５に示すように、セラミックスに比べ熱伝導率
の高い金属インターコネクタ（計算例として、金属の熱
伝導率を２０Ｗ／ｍ・Ｋとした）を用いると、セル面内
の温度分布が大幅に緩和できる。
【０００４】このように、インターコネクタの材料とし
て熱伝導率が高い材料を用いればよいが、金属とセルプ
レートの熱膨張係数が異なるため（電解質のα＝１０×
１０ -6℃-1に比べ、耐熱合金はα＝（１２〜１８）×１
０-6℃-1）、金属インターコネクタとセルプレートを接
合するとセルプレートが割れる場合がある。従って、金
属インターコネクタを用いる場合は、セルプレートとの
接続は電気的には接続するが（電子を流す）、力学的に
は接続しない、すなわちセルプレートとインターコネク
タは接触する程度が望ましいとされている。
て熱伝導率が高い材料を用いればよいが、金属とセルプ
レートの熱膨張係数が異なるため（電解質のα＝１０×
１０ -6℃-1に比べ、耐熱合金はα＝（１２〜１８）×１
０-6℃-1）、金属インターコネクタとセルプレートを接
合するとセルプレートが割れる場合がある。従って、金
属インターコネクタを用いる場合は、セルプレートとの
接続は電気的には接続するが（電子を流す）、力学的に
は接続しない、すなわちセルプレートとインターコネク
タは接触する程度が望ましいとされている。
【０００５】本発明は上記技術水準に鑑み、セルプレー
トの自重程度で、セルプレートと金属インターコネクタ
間が十分に電気的に接続でき、かつ金属インターコネク
タを使用してもセルプレートの割れの問題を生じない固
体電解質型電解セルを提供しようとするものである。
トの自重程度で、セルプレートと金属インターコネクタ
間が十分に電気的に接続でき、かつ金属インターコネク
タを使用してもセルプレートの割れの問題を生じない固
体電解質型電解セルを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は燃料極、固体電
解質、空気極及び金属インターコネクタからなる固体電
解質型電解セルにおいて、金属インターコネクタの表面
に空気極材料と同じ酸化物セラミックスをコーティング
してなることを特徴とする固体電解質型電解セルであ
る。
解質、空気極及び金属インターコネクタからなる固体電
解質型電解セルにおいて、金属インターコネクタの表面
に空気極材料と同じ酸化物セラミックスをコーティング
してなることを特徴とする固体電解質型電解セルであ
る。
【０００７】本発明で使用される金属インターコネクタ
の材質としてはハステロイ、ＳＵＳ３１０、インコネル
などがあげられる。
の材質としてはハステロイ、ＳＵＳ３１０、インコネル
などがあげられる。
【０００８】
【作用】金属系のインターコネクタ表面に、セルプレー
トの空気極と同じ成分系である酸化物セラミックスをコ
ーティングしてあるので、セルプレートの自重で金属イ
ンターコネクタと空気極を電気的に接続することができ
る。
トの空気極と同じ成分系である酸化物セラミックスをコ
ーティングしてあるので、セルプレートの自重で金属イ
ンターコネクタと空気極を電気的に接続することができ
る。
【０００９】
【実施例】本発明の一実施例であるＳＯＦＣを図１によ
って説明する。図１において、燃料極１（ＮｉＯとＹＳ
Ｚのサーメット材、約５０μｍ厚）、固体電解質２（Ｚ
ｒＯ2 −１２％Ｙ2 Ｏ3 ，２００〜６００μｍ厚）、空
気極３（ＬａＣｏＯ3 ，ＬａＭｎＯ3 又はＬａＳｒＭｎ
Ｏ3 など、約１００μｍ厚）からなるセルプレートと金
属インターコネクタ５（ハステロイ，ＳＵＳ３１０又は
インコネル）、集電板６、燃料側集電体７、マニホール
ド８、マニホールド８とセルプレート間及びマニホール
ド８と金属インターコネクタ５間をガスシールの機能を
はたすシール材９からなり、符号１０で示すＨ2 と符号
１１で示すＯ2 を反応させて発電させる装置である点
は、従来のＳＯＦＣと同じである。
って説明する。図１において、燃料極１（ＮｉＯとＹＳ
Ｚのサーメット材、約５０μｍ厚）、固体電解質２（Ｚ
ｒＯ2 −１２％Ｙ2 Ｏ3 ，２００〜６００μｍ厚）、空
気極３（ＬａＣｏＯ3 ，ＬａＭｎＯ3 又はＬａＳｒＭｎ
Ｏ3 など、約１００μｍ厚）からなるセルプレートと金
属インターコネクタ５（ハステロイ，ＳＵＳ３１０又は
インコネル）、集電板６、燃料側集電体７、マニホール
ド８、マニホールド８とセルプレート間及びマニホール
ド８と金属インターコネクタ５間をガスシールの機能を
はたすシール材９からなり、符号１０で示すＨ2 と符号
１１で示すＯ2 を反応させて発電させる装置である点
は、従来のＳＯＦＣと同じである。
【００１０】ここで本発明の特徴とするところは、金属
インターコネクタ５の表面にＬａ系の酸化物セラミック
スコーティング層４（ＬａＣｏＯ3 ，ＬａＭｎＯ3 ，Ｌ
ａＳｒＭｎＯ3 など）を約２００μｍ厚でコーティング
した点である。コーティング手法としては、溶射法，ス
ラリ塗付法などがある。このコーティング層４を設ける
ことにより、空気極３との電気的接続がセルプレートの
自重程度で可能となる。
インターコネクタ５の表面にＬａ系の酸化物セラミック
スコーティング層４（ＬａＣｏＯ3 ，ＬａＭｎＯ3 ，Ｌ
ａＳｒＭｎＯ3 など）を約２００μｍ厚でコーティング
した点である。コーティング手法としては、溶射法，ス
ラリ塗付法などがある。このコーティング層４を設ける
ことにより、空気極３との電気的接続がセルプレートの
自重程度で可能となる。
【００１１】コーティング層４を設けない場合、接合部
は金属インターコネクタ５と空気極３との異材となり、
セルプレートの自重程度では金属インターコネクタ５と
空気極３の接合部の電気的抵抗が高くなる。図２に、空
気極３／金属インターコネクタ５接続部の抵抗値を、金
属インターコネクタの表面にコーティング層４（ＬａＣ
ｏＯ3 ，溶射法による）がある場合とない場合について
比較して示す。図２に示すように、金属インターコネク
タ５の表面にコーティング層４を設けると、接続部の抵
抗値が大幅に下がり、ＳＯＦＣの高性能化に寄与できる
ことがわかる。
は金属インターコネクタ５と空気極３との異材となり、
セルプレートの自重程度では金属インターコネクタ５と
空気極３の接合部の電気的抵抗が高くなる。図２に、空
気極３／金属インターコネクタ５接続部の抵抗値を、金
属インターコネクタの表面にコーティング層４（ＬａＣ
ｏＯ3 ，溶射法による）がある場合とない場合について
比較して示す。図２に示すように、金属インターコネク
タ５の表面にコーティング層４を設けると、接続部の抵
抗値が大幅に下がり、ＳＯＦＣの高性能化に寄与できる
ことがわかる。
【００１２】一方、この接続部の抵抗値を下げる手段と
して、インターコネクタにＬａ系の酸化物セラミックス
を用いることが考えられるが、セラミックスは熱伝導率
が低く、前記した図４に示したように、発電時にセルプ
レートの面内温度差が大きく、セルプレートが破損する
場合があるので好ましくない。
して、インターコネクタにＬａ系の酸化物セラミックス
を用いることが考えられるが、セラミックスは熱伝導率
が低く、前記した図４に示したように、発電時にセルプ
レートの面内温度差が大きく、セルプレートが破損する
場合があるので好ましくない。
【００１３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、空気極
／金属インターコネクタ接続部の抵抗の低減及びセルプ
レートの破損防止の両方を兼ね備えた固体電解質型電解
セルを提供することができる。
／金属インターコネクタ接続部の抵抗の低減及びセルプ
レートの破損防止の両方を兼ね備えた固体電解質型電解
セルを提供することができる。
【図１】本発明の一実施例のＳＯＦＣの説明図。
【図２】本発明の空気極／金属インターコネクタの接続
部の抵抗値と従来の同接続部の傾向値を対比して示す図
表。
部の抵抗値と従来の同接続部の傾向値を対比して示す図
表。
【図３】従来の一般的なＳＯＦＣの基本構成の説明図。
【図４】従来のＳＯＦＣにおけるセルプレート／セラミ
ックスインターコネクタ接続におけるセルプレートの面
内温度分布を示す図表。
ックスインターコネクタ接続におけるセルプレートの面
内温度分布を示す図表。
【図５】従来のＳＯＦＣにおけるセルプレート／金属イ
ンターコネクタ接続におけるセルプレートの面内温度分
布を示す図表。
ンターコネクタ接続におけるセルプレートの面内温度分
布を示す図表。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 道畑 日出夫 東京都調布市西つつじケ丘二丁目４番１号 東京電力株式会社技術研究所内 (72)発明者 井上 好章 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 加幡 達雄 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料極、固体電解質、空気極及び金属イ
ンターコネクタからなる固体電解質型電解セルにおい
て、金属インターコネクタの表面に空気極材料と同じ酸
化物セラミックスをコーティングしてなることを特徴と
する固体電解質型電解セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5057182A JPH06275302A (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 固体電解質型電解セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5057182A JPH06275302A (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 固体電解質型電解セル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06275302A true JPH06275302A (ja) | 1994-09-30 |
Family
ID=13048372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5057182A Pending JPH06275302A (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 固体電解質型電解セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06275302A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008016248A (ja) * | 2006-07-04 | 2008-01-24 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池ユニット及びスタック |
| JP2009004297A (ja) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | インターコネクタ及び固体酸化物形燃料電池 |
| JP2009164031A (ja) * | 2008-01-09 | 2009-07-23 | Toto Ltd | 固体酸化物形燃料電池セル体 |
| JP2011009065A (ja) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池 |
| JP2014049270A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Ti:Kk | 燃料電池 |
| CN104659391A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-05-27 | 衢州学院 | 一种固体氧化物燃料电池连接体涂层原位合成制备方法 |
| JP2015103452A (ja) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 空気極材料、コンタクト材料および固体酸化物形燃料電池セル |
-
1993
- 1993-03-17 JP JP5057182A patent/JPH06275302A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008016248A (ja) * | 2006-07-04 | 2008-01-24 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池ユニット及びスタック |
| JP2009004297A (ja) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | インターコネクタ及び固体酸化物形燃料電池 |
| JP2009164031A (ja) * | 2008-01-09 | 2009-07-23 | Toto Ltd | 固体酸化物形燃料電池セル体 |
| JP2011009065A (ja) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池 |
| JP2014049270A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Ti:Kk | 燃料電池 |
| JP2015103452A (ja) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 空気極材料、コンタクト材料および固体酸化物形燃料電池セル |
| CN104659391A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-05-27 | 衢州学院 | 一种固体氧化物燃料电池连接体涂层原位合成制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000201 |