JPH06290798A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH06290798A JPH06290798A JP5178407A JP17840793A JPH06290798A JP H06290798 A JPH06290798 A JP H06290798A JP 5178407 A JP5178407 A JP 5178407A JP 17840793 A JP17840793 A JP 17840793A JP H06290798 A JPH06290798 A JP H06290798A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】セラミックスの熱的破損がない上にガスシール
性能の安定した信頼性に優れる固体電解質型燃料電池を
得る。 【構成】前記セパレータ１１と電気絶縁板２１とをセパ
レータのマニホルド部において積層する。一つの内孔を
有し、環状平板の形状をした多孔質基体７上の単セル１
２を中央部に二つのガス導入孔４，５の貫通するマニホ
ルド部を有し、マニホルドを囲んでガス通流用の案内羽
９Ａ，９Ｂを備える反応部を有するセパレータ１１の反
応部において挟持する。ガス導入孔周囲のガスシール部
６Ａ、セパレータ１１の反応部と単セル１２の内周縁部
間にガスシール部６Ｂを設ける。
性能の安定した信頼性に優れる固体電解質型燃料電池を
得る。 【構成】前記セパレータ１１と電気絶縁板２１とをセパ
レータのマニホルド部において積層する。一つの内孔を
有し、環状平板の形状をした多孔質基体７上の単セル１
２を中央部に二つのガス導入孔４，５の貫通するマニホ
ルド部を有し、マニホルドを囲んでガス通流用の案内羽
９Ａ，９Ｂを備える反応部を有するセパレータ１１の反
応部において挟持する。ガス導入孔周囲のガスシール部
６Ａ、セパレータ１１の反応部と単セル１２の内周縁部
間にガスシール部６Ｂを設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は固体電解質型燃料電池
のセル構成に係り、特に熱的信頼性に優れるスタック構
造に関する。
のセル構成に係り、特に熱的信頼性に優れるスタック構
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８００〜１１００℃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い容易であるなどの特
徴を有し、第三世代の燃料電池として期待されている。
る燃料電池は、その作動温度が８００〜１１００℃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い容易であるなどの特
徴を有し、第三世代の燃料電池として期待されている。
【０００３】しかしながら、固体電解質型燃料電池は、
セラミックスが主要な構成材料であるために、熱的に破
損しやすく、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
である円筒型のものが考え出され、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、電池単位体積
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。図１２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。発電密度を高めるた
めには平板型にすることが必要である。この型の燃料電
池においては単セル１７（セラミックスである固体電解
質板１７Ａと電極１７Ｂ，１７Ｃからなる）とセラミッ
クスであるセパレート板１８とが交互に積層され、セパ
レート板の立体的に直角交差した溝にはそれぞれ異なっ
た反応ガスが流される。反応ガスはガスマニホルド（図
示せず）を用いて燃料電池に個別に導入される。
セラミックスが主要な構成材料であるために、熱的に破
損しやすく、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
である円筒型のものが考え出され、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、電池単位体積
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。図１２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。発電密度を高めるた
めには平板型にすることが必要である。この型の燃料電
池においては単セル１７（セラミックスである固体電解
質板１７Ａと電極１７Ｂ，１７Ｃからなる）とセラミッ
クスであるセパレート板１８とが交互に積層され、セパ
レート板の立体的に直角交差した溝にはそれぞれ異なっ
た反応ガスが流される。反応ガスはガスマニホルド（図
示せず）を用いて燃料電池に個別に導入される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一例をあげれば燃料電
池内に反応ガスを分離して充分に供給するためには単セ
ル周縁部における単セル１７とセパレート板１８の間の
ガスリークを防止することが必要となる。そのためには
単セル１７とセパレート板１８とを一体に焼結すること
が考えられるがこの方法では単セルとセパレート板とが
異種材料で構成されるためにわずかな熱膨張率の相違や
温度分布の不均一によって熱応力が発生し、焼結体に割
れが発生する。またシール材を用いて単セルとセパレー
ト板間のガスシールを行う方法も考えられるが単セルと
セパレート板が共にセラミックスであり、ガスシールの
安定性が悪い。
池内に反応ガスを分離して充分に供給するためには単セ
ル周縁部における単セル１７とセパレート板１８の間の
ガスリークを防止することが必要となる。そのためには
単セル１７とセパレート板１８とを一体に焼結すること
が考えられるがこの方法では単セルとセパレート板とが
異種材料で構成されるためにわずかな熱膨張率の相違や
温度分布の不均一によって熱応力が発生し、焼結体に割
れが発生する。またシール材を用いて単セルとセパレー
ト板間のガスシールを行う方法も考えられるが単セルと
セパレート板が共にセラミックスであり、ガスシールの
安定性が悪い。
【０００５】この発明は上述の点に鑑みてなされたもの
であり、その目的はセラミックスの熱的破損がなくまた
ガスシール性能の安定したセル構造を採用することによ
り、信頼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。
であり、その目的はセラミックスの熱的破損がなくまた
ガスシール性能の安定したセル構造を採用することによ
り、信頼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、平板型の燃料電池であって、（１）セパレータ
と、（２）単セルと、（３）電気絶縁板と、（４）第一
のガスシール部と、（５）第二のガスシール部とを包含
し、セパレータは金属板状体であり、主面の中央部に位
置して厚さ方向に酸化剤ガスと燃料ガス用の二つの反応
ガス導入孔が貫通するマニホルド部と、前記マニホルド
部をとり囲む領域であって二つの主面にそれぞれ両反応
ガスを個別に通流させる案内羽の形成された反応部とを
備え、単セルは環状平板でアノードと固体電解質体とカ
ソードを積層してなり、電気絶縁板は前記セパレータの
二つの反応ガス導入孔に符合する厚さ方向の貫通孔を有
し、セパレータと電気絶縁板はセパレータの前記マニホ
ルド部を介して交互に積層され、単セルは前記積層され
たセパレータの反応部の間に挟持され、第一のガスシー
ル部は積層された前記マニホルドと電気絶縁板との間に
設けられて反応ガス導入孔からの反応ガスをシールし、
第二のガスシール部は単セルを挟持する二つの反応部と
単セル周縁部との間に設けられて二つのセパレータの反
応部をそれぞれ流れる反応ガスをシールするものである
とすることにより達成される。
よれば、平板型の燃料電池であって、（１）セパレータ
と、（２）単セルと、（３）電気絶縁板と、（４）第一
のガスシール部と、（５）第二のガスシール部とを包含
し、セパレータは金属板状体であり、主面の中央部に位
置して厚さ方向に酸化剤ガスと燃料ガス用の二つの反応
ガス導入孔が貫通するマニホルド部と、前記マニホルド
部をとり囲む領域であって二つの主面にそれぞれ両反応
ガスを個別に通流させる案内羽の形成された反応部とを
備え、単セルは環状平板でアノードと固体電解質体とカ
ソードを積層してなり、電気絶縁板は前記セパレータの
二つの反応ガス導入孔に符合する厚さ方向の貫通孔を有
し、セパレータと電気絶縁板はセパレータの前記マニホ
ルド部を介して交互に積層され、単セルは前記積層され
たセパレータの反応部の間に挟持され、第一のガスシー
ル部は積層された前記マニホルドと電気絶縁板との間に
設けられて反応ガス導入孔からの反応ガスをシールし、
第二のガスシール部は単セルを挟持する二つの反応部と
単セル周縁部との間に設けられて二つのセパレータの反
応部をそれぞれ流れる反応ガスをシールするものである
とすることにより達成される。
【０００７】
【作用】環状平板の単セルに対して反応ガスが放射状に
流れるから単セル内の温度分布は点対称となり熱破損が
少なくなる。ガスシール部が金属であるセパレータを介
して形成されるからシール性能の安定性が高くなる。
流れるから単セル内の温度分布は点対称となり熱破損が
少なくなる。ガスシール部が金属であるセパレータを介
して形成されるからシール性能の安定性が高くなる。
【０００８】
【実施例】次にこの発明の実施例を図面に基いて説明す
る。 実施例１ 図１は実施例１に係る固体電解質型燃料電池の分解斜視
図である。図２は実施例１に係る固体電解質型燃料電池
を示す図３のＹ−Ｙ切断面図である。
る。 実施例１ 図１は実施例１に係る固体電解質型燃料電池の分解斜視
図である。図２は実施例１に係る固体電解質型燃料電池
を示す図３のＹ−Ｙ切断面図である。
【０００９】図３は実施例１に係る固体電解質型燃料電
池を示す図２のＸ−Ｘ切断面図である。セパレータの中
央部は燃料ガスと酸化剤ガス用にガス導入孔４，ガス導
入孔５が貫通するマニホルド部である。セパレータのマ
ニホルド部は凸部を形成する。前記凸部にはガスシール
部６Ａ用にシール溝が形成される。セパレータのマニホ
ルド部を囲む反応部にはその両主面にそれぞれ案内羽１
９Ａ，１９Ｂが形成される。セパレータのマニホルド部
にはまたガス導入孔４，５に繋がるガス通流孔１０Ａ，
１０Ｂが穿設され、燃料ガスと酸化剤ガスをそれぞれ案
内羽１９Ｂと案内羽１９Ａに導く。
池を示す図２のＸ−Ｘ切断面図である。セパレータの中
央部は燃料ガスと酸化剤ガス用にガス導入孔４，ガス導
入孔５が貫通するマニホルド部である。セパレータのマ
ニホルド部は凸部を形成する。前記凸部にはガスシール
部６Ａ用にシール溝が形成される。セパレータのマニホ
ルド部を囲む反応部にはその両主面にそれぞれ案内羽１
９Ａ，１９Ｂが形成される。セパレータのマニホルド部
にはまたガス導入孔４，５に繋がるガス通流孔１０Ａ，
１０Ｂが穿設され、燃料ガスと酸化剤ガスをそれぞれ案
内羽１９Ｂと案内羽１９Ａに導く。
【００１０】電気絶縁板２１はアルミナ等のセラミック
ス製緻密質円板でセパレータのマニホルド部に形成され
たガス導入孔４，５に符合する貫通孔を持っている。単
セル１２は内孔を有する環状平板で、アノード１と固体
電解質体３とカソード２からなり、同一形状の多孔質基
体７上に積層されて単セル集合体３３となる。
ス製緻密質円板でセパレータのマニホルド部に形成され
たガス導入孔４，５に符合する貫通孔を持っている。単
セル１２は内孔を有する環状平板で、アノード１と固体
電解質体３とカソード２からなり、同一形状の多孔質基
体７上に積層されて単セル集合体３３となる。
【００１１】セパレータ１１はマニホルド部において電
気絶縁板２１を介して交互に積層される。セパレータ１
１は反応部において単セル集合体３３を挟持する。ガス
シール部６Ａはガス導入孔４，５からの反応ガスのリー
クを防ぐ。ガスシール部６Ｂはセパレータ反応部と単セ
ル１２の内周縁部間に形成されて隣接するセパレータ反
応部相互間におけるガスリークを防ぐ。
気絶縁板２１を介して交互に積層される。セパレータ１
１は反応部において単セル集合体３３を挟持する。ガス
シール部６Ａはガス導入孔４，５からの反応ガスのリー
クを防ぐ。ガスシール部６Ｂはセパレータ反応部と単セ
ル１２の内周縁部間に形成されて隣接するセパレータ反
応部相互間におけるガスリークを防ぐ。
【００１２】このような電池は次のようにして調製され
る。厚さ2 mmの多孔質基体７がニッケル−ジルコニアNi
-ZrO2 サーメットを用いて形成される。多孔質基体７の
平坦な主面にNi-ZrO2 サーメットをプラズマ溶射し、厚
さ50μm の多孔質なアノード１が形成される。アノード
１の上にイットリア安定化ジルコニアをプラズマ溶射
し、厚さ100 μm の緻密質な固体電解質体３が形成され
る。続いてランタンストロンチウムマンガンオキサイド
La(Sr)MnO3 をプラズマ溶射し、厚さ50μm の多孔質な
カソード２が形成される。次いで中央部を孔開け加工し
て円環状の単セル１２が形成される。多孔質基体７の内
外周側面にガラスを含浸させてガス不透過層２０が形成
される。
る。厚さ2 mmの多孔質基体７がニッケル−ジルコニアNi
-ZrO2 サーメットを用いて形成される。多孔質基体７の
平坦な主面にNi-ZrO2 サーメットをプラズマ溶射し、厚
さ50μm の多孔質なアノード１が形成される。アノード
１の上にイットリア安定化ジルコニアをプラズマ溶射
し、厚さ100 μm の緻密質な固体電解質体３が形成され
る。続いてランタンストロンチウムマンガンオキサイド
La(Sr)MnO3 をプラズマ溶射し、厚さ50μm の多孔質な
カソード２が形成される。次いで中央部を孔開け加工し
て円環状の単セル１２が形成される。多孔質基体７の内
外周側面にガラスを含浸させてガス不透過層２０が形成
される。
【００１３】一方、厚さ７mmのセパレータ１１が耐熱ス
テンレス鋼の両面に案内羽を加工して形成される。ガス
導入孔４，５と案内羽１９Ａ，１９Ｂを連絡するガス通
流孔１０Ａ，１０Ｂが放電加工により形成される。ガス
シール部６Ａ，６Ｂはガラスとセラミックスの混合体で
ある。ガスシール部６Ａ，６Ｂは固体電解質型燃料電池
の作動温度である１０００℃でガラス成分が溶融して液
状となり、液シールが行われる。
テンレス鋼の両面に案内羽を加工して形成される。ガス
導入孔４，５と案内羽１９Ａ，１９Ｂを連絡するガス通
流孔１０Ａ，１０Ｂが放電加工により形成される。ガス
シール部６Ａ，６Ｂはガラスとセラミックスの混合体で
ある。ガスシール部６Ａ，６Ｂは固体電解質型燃料電池
の作動温度である１０００℃でガラス成分が溶融して液
状となり、液シールが行われる。
【００１４】酸化剤ガスである酸素ガスが酸化剤ガス導
入孔５によりガス通流孔１０Ｂを経由してセパレータ１
１の反応部の酸化剤ガス室９に導かれる。燃料ガスであ
る水素ガスが燃料ガス導入孔４によりガス通流孔１０Ａ
を経由してセパレータ１１の反応部の燃料ガス室８に導
かれる。酸化剤ガスは同心円状に９０度づつずらして設
けたガス排出口１６により排出される。燃料ガスはガス
流量が少ないため案内羽１９Ｂを１８０度づつずらして
ガス出口が設けられる。
入孔５によりガス通流孔１０Ｂを経由してセパレータ１
１の反応部の酸化剤ガス室９に導かれる。燃料ガスであ
る水素ガスが燃料ガス導入孔４によりガス通流孔１０Ａ
を経由してセパレータ１１の反応部の燃料ガス室８に導
かれる。酸化剤ガスは同心円状に９０度づつずらして設
けたガス排出口１６により排出される。燃料ガスはガス
流量が少ないため案内羽１９Ｂを１８０度づつずらして
ガス出口が設けられる。
【００１５】反応部より排出された酸化剤ガスと燃料ガ
スは燃焼し、燃料電池の温度を所定の温度に維持する。
また反応ガスの予熱用熱源としても利用される。カソー
ド２に到達した酸素ガスは還元され酸素イオンとなって
固体電解質体３の中を拡散して行く。アノード１の表面
で酸素イオンは酸化されると共に水素ガスと反応して水
蒸気となる。このとき水素ガスと酸素ガスから水蒸気を
生成する反応の自由エネルギ変化が電気エネルギに変換
され、アノード１に負電圧、カソード２に正電圧が発生
する。単セルの１つあたりの電圧は 0.5〜0.9 Ｖで、積
み重ねることにより、所定の電圧を得ることができる。
スは燃焼し、燃料電池の温度を所定の温度に維持する。
また反応ガスの予熱用熱源としても利用される。カソー
ド２に到達した酸素ガスは還元され酸素イオンとなって
固体電解質体３の中を拡散して行く。アノード１の表面
で酸素イオンは酸化されると共に水素ガスと反応して水
蒸気となる。このとき水素ガスと酸素ガスから水蒸気を
生成する反応の自由エネルギ変化が電気エネルギに変換
され、アノード１に負電圧、カソード２に正電圧が発生
する。単セルの１つあたりの電圧は 0.5〜0.9 Ｖで、積
み重ねることにより、所定の電圧を得ることができる。
【００１６】このような構成の燃料電池においては，ア
ノード１と固体電解質体３とカソード２の形成された多
孔質基体７とセパレータ１１とは、単に交互に積み重ね
るだけでよい。その結果熱膨張の過程で多孔質基体７と
セパレータ１１とは相互に自由に動き得るので熱応力の
発生が無くなる。燃料ガス導入孔４と酸化剤ガス導入孔
５の周辺に配設されるガスシール部６Ａおよび単セル１
２の内周縁部とセパレータ１１との間に配設されるガス
シール部６Ｂは運転終了後は固化するがガラスの熱膨張
率はジルコニアやその他の電極材料よりも大きい為固化
後のガスシール部は小さい体積を占め、他の電極材料に
割れの損傷を与えない。このガスシール部による熱応力
は小さいから全体としての熱応力は小さい。ガスシール
部６Ａ，６Ｂは金属であるセパレータ１１のシール溝に
嵌め込まれたガラス−セラミックス混合体であるからシ
ール性能の安定性が高い。
ノード１と固体電解質体３とカソード２の形成された多
孔質基体７とセパレータ１１とは、単に交互に積み重ね
るだけでよい。その結果熱膨張の過程で多孔質基体７と
セパレータ１１とは相互に自由に動き得るので熱応力の
発生が無くなる。燃料ガス導入孔４と酸化剤ガス導入孔
５の周辺に配設されるガスシール部６Ａおよび単セル１
２の内周縁部とセパレータ１１との間に配設されるガス
シール部６Ｂは運転終了後は固化するがガラスの熱膨張
率はジルコニアやその他の電極材料よりも大きい為固化
後のガスシール部は小さい体積を占め、他の電極材料に
割れの損傷を与えない。このガスシール部による熱応力
は小さいから全体としての熱応力は小さい。ガスシール
部６Ａ，６Ｂは金属であるセパレータ１１のシール溝に
嵌め込まれたガラス−セラミックス混合体であるからシ
ール性能の安定性が高い。
【００１７】単セルの外形は円環状平板であるが、これ
に限定されるものではなく角型，楕円型，多角形のもの
でもよい。又セパレータの案内羽も電池特性が最良にな
るようにガス等配を考慮した設計を自由になし得る。 実施例２ 図４は実施例２に係る固体電解質型燃料電池を示す断面
図である。
に限定されるものではなく角型，楕円型，多角形のもの
でもよい。又セパレータの案内羽も電池特性が最良にな
るようにガス等配を考慮した設計を自由になし得る。 実施例２ 図４は実施例２に係る固体電解質型燃料電池を示す断面
図である。
【００１８】単セル構造と多孔質基体の組成が異なる
が、セパレータ、ガスシール部の構造は同一である。カ
ソード２である多孔質基体１３の上に固体電解質体３と
アノード１が積層されて単セル集合体３４が形成され
る。カソード２と固体電解質体３とアノード１は単セル
２２となる。単セル集合体３４とセパレータ１１とは交
互に積層される。前述の通りセパレータのマニホルド部
は燃料ガス導入孔４と酸化剤ガス導入孔５が設けられる
が前実施例とは反応ガスの配置が逆になる。
が、セパレータ、ガスシール部の構造は同一である。カ
ソード２である多孔質基体１３の上に固体電解質体３と
アノード１が積層されて単セル集合体３４が形成され
る。カソード２と固体電解質体３とアノード１は単セル
２２となる。単セル集合体３４とセパレータ１１とは交
互に積層される。前述の通りセパレータのマニホルド部
は燃料ガス導入孔４と酸化剤ガス導入孔５が設けられる
が前実施例とは反応ガスの配置が逆になる。
【００１９】このような電池は次のようにして調製され
る。厚さ2 mmの多孔質基体１３がランタンストロンチウ
ムマンガナイトLa(Sr)MnO3を用いて形成される。多孔質
基体１３の平坦な主面にLa(Sr)MnO3をプラズマ溶射し、
厚さ80μm の多孔質なカソード２が形成される。カソー
ド２の上にイットリア安定化ジルコニアをプラズマ溶射
し、厚さ100 μm の緻密質な固体電解質体３が形成され
る。続いてニッケル−ジルコニアNi-ZrO2 サーメットを
プラズマ溶射し、厚さ100 μm の多孔質なアノード１が
形成される。次いで中央部を孔開け加工して円環状平板
の単セル集合体３４が形成される。 実施例３ 図５は実施例３に係る固体電解質型燃料電池を示す断面
図である。
る。厚さ2 mmの多孔質基体１３がランタンストロンチウ
ムマンガナイトLa(Sr)MnO3を用いて形成される。多孔質
基体１３の平坦な主面にLa(Sr)MnO3をプラズマ溶射し、
厚さ80μm の多孔質なカソード２が形成される。カソー
ド２の上にイットリア安定化ジルコニアをプラズマ溶射
し、厚さ100 μm の緻密質な固体電解質体３が形成され
る。続いてニッケル−ジルコニアNi-ZrO2 サーメットを
プラズマ溶射し、厚さ100 μm の多孔質なアノード１が
形成される。次いで中央部を孔開け加工して円環状平板
の単セル集合体３４が形成される。 実施例３ 図５は実施例３に係る固体電解質型燃料電池を示す断面
図である。
【００２０】多孔質基体を有しない点が前記二つの実施
例と異なる。その他は前記実施例と同一である。アノー
ド１と固体電解質体３とカソード２から単セル３２が形
成される。この単セル３２がセパレータ１１と交互に積
層される。このような電池は次のようにして形成され
る。厚さ０．５ｍｍのイットリア安定化ジルコニアYSZ
の緻密な焼結板に孔開け加工して環状にする。続いて一
方の主面にニッケル−ジルコニアNi-ZrO2 サーメットの
スラリを塗布して焼成し、厚さ５０μｍの多孔質なアノ
ード１が形成される。さらに他の主面にはランタンスト
ロンチウムマンガナイトLa(Sr)MnO3のスラリを塗布して
焼成し、厚さ８０μｍの多孔質なカソード２が形成され
単セル３２となる。 実施例４ 図６は実施例４に係る固体電解質型燃料電池を示す図７
のＹ−Ｙ切断面図である。
例と異なる。その他は前記実施例と同一である。アノー
ド１と固体電解質体３とカソード２から単セル３２が形
成される。この単セル３２がセパレータ１１と交互に積
層される。このような電池は次のようにして形成され
る。厚さ０．５ｍｍのイットリア安定化ジルコニアYSZ
の緻密な焼結板に孔開け加工して環状にする。続いて一
方の主面にニッケル−ジルコニアNi-ZrO2 サーメットの
スラリを塗布して焼成し、厚さ５０μｍの多孔質なアノ
ード１が形成される。さらに他の主面にはランタンスト
ロンチウムマンガナイトLa(Sr)MnO3のスラリを塗布して
焼成し、厚さ８０μｍの多孔質なカソード２が形成され
単セル３２となる。 実施例４ 図６は実施例４に係る固体電解質型燃料電池を示す図７
のＹ−Ｙ切断面図である。
【００２１】図７は実施例４に係る固体電解質型燃料電
池を示す図６のＸ−Ｘ切断面図である。酸化剤ガスは酸
化剤ガス導入孔５からセパレータ１１Ａの接続用ガス孔
３６Ａを経由してガス等配室３５Ａに導かれる。酸化剤
ガスはガス等配室３５Ａからガス通流孔１０Ｃを経てマ
ニホルド部を囲む反応部に導かれる。
池を示す図６のＸ−Ｘ切断面図である。酸化剤ガスは酸
化剤ガス導入孔５からセパレータ１１Ａの接続用ガス孔
３６Ａを経由してガス等配室３５Ａに導かれる。酸化剤
ガスはガス等配室３５Ａからガス通流孔１０Ｃを経てマ
ニホルド部を囲む反応部に導かれる。
【００２２】燃料ガスは燃料ガス導入孔４からセパレー
タ１１Ａの接続用ガス孔３６Ｂを経由してガス等配室３
５Ｂに導かれる。燃料ガスはガス等配室３５Ｂから図示
しないガス通流孔１０Ｄを経てマニホルド部を囲む反応
部に導かれる。ガス等配室３５Ａとガス等配室３５Ｂは
二つの異なる主面に対称に配置される。ガス通流孔１０
Ｃとガス通流孔１０Ｄは二つの異なる主面に対称に配置
される。
タ１１Ａの接続用ガス孔３６Ｂを経由してガス等配室３
５Ｂに導かれる。燃料ガスはガス等配室３５Ｂから図示
しないガス通流孔１０Ｄを経てマニホルド部を囲む反応
部に導かれる。ガス等配室３５Ａとガス等配室３５Ｂは
二つの異なる主面に対称に配置される。ガス通流孔１０
Ｃとガス通流孔１０Ｄは二つの異なる主面に対称に配置
される。
【００２３】その他は実施例１と同様である。反応ガス
はガス等配室３５Ａ，３５Ｂを経由して反応部に分配さ
れるので反応ガスの等配性が良くなり反応ガス温度分布
の対称性が良くなってセラミックスの熱的破損がなくな
る。 実施例５ 図８は実施例５に係る固体電解質型燃料電池を示す図９
のＹ−Ｙ切断面図である。
はガス等配室３５Ａ，３５Ｂを経由して反応部に分配さ
れるので反応ガスの等配性が良くなり反応ガス温度分布
の対称性が良くなってセラミックスの熱的破損がなくな
る。 実施例５ 図８は実施例５に係る固体電解質型燃料電池を示す図９
のＹ−Ｙ切断面図である。
【００２４】図９は実施例５に係る固体電解質型燃料電
池を示す図８のＸ−Ｘ切断面図である。酸化剤ガスは酸
化剤ガス導入孔５からセパレータ１１Ｂの接続用ガス孔
３６Ｃを経由してガス等配室３５Ｃに導かれる。酸化剤
ガスはガス等配室３５Ｃからガス通流孔１０Ｅを経てマ
ニホルド部を囲む反応部に導かれる。
池を示す図８のＸ−Ｘ切断面図である。酸化剤ガスは酸
化剤ガス導入孔５からセパレータ１１Ｂの接続用ガス孔
３６Ｃを経由してガス等配室３５Ｃに導かれる。酸化剤
ガスはガス等配室３５Ｃからガス通流孔１０Ｅを経てマ
ニホルド部を囲む反応部に導かれる。
【００２５】燃料ガスは燃料ガス導入孔４からセパレー
タ１１Ｂの接続用ガス孔３６Ｄを経由してガス等配室３
５Ｄに導かれる。燃料ガスはガス等配室３５Ｄから図示
しないガス通流孔１０Ｆを経てマニホルド部を囲む反応
部に導かれる。ガス等配室３５Ｃとガス等配室３５Ｄは
二つの異なる主面に対称に配置される。ガス通流孔１０
Ｅとガス通流孔１０Ｆは二つの異なる主面に対称に配置
される。
タ１１Ｂの接続用ガス孔３６Ｄを経由してガス等配室３
５Ｄに導かれる。燃料ガスはガス等配室３５Ｄから図示
しないガス通流孔１０Ｆを経てマニホルド部を囲む反応
部に導かれる。ガス等配室３５Ｃとガス等配室３５Ｄは
二つの異なる主面に対称に配置される。ガス通流孔１０
Ｅとガス通流孔１０Ｆは二つの異なる主面に対称に配置
される。
【００２６】その他は実施例１と同様である。反応ガス
はガス等配室３５Ｃ，３５Ｄを経由して反応部に分配さ
れるので反応ガスの等配性が良くなる。 実施例６ 図１０は実施例６に係る固体電解質型燃料電池を示す分
解斜視図である。
はガス等配室３５Ｃ，３５Ｄを経由して反応部に分配さ
れるので反応ガスの等配性が良くなる。 実施例６ 図１０は実施例６に係る固体電解質型燃料電池を示す分
解斜視図である。
【００２７】図１１は実施例６に係る固体電解質型燃料
電池を示す断面図である。単セル１４は円環状体を４分
割したものである。単セル１４はカソード１４Ａ、固体
電解質体１４Ｂ、アノード１４Ｃからなる。酸化剤ガス
は酸化剤ガス導入孔５からセパレータ１１Ｃの接続用ガ
ス孔３６Ｅを経由してガス等配室３５Ｅに導かれる。酸
化剤ガスはガス等配室３５Ｅからガス通流孔１０Ｇを経
てマニホルド部を囲む反応部に導かれる。
電池を示す断面図である。単セル１４は円環状体を４分
割したものである。単セル１４はカソード１４Ａ、固体
電解質体１４Ｂ、アノード１４Ｃからなる。酸化剤ガス
は酸化剤ガス導入孔５からセパレータ１１Ｃの接続用ガ
ス孔３６Ｅを経由してガス等配室３５Ｅに導かれる。酸
化剤ガスはガス等配室３５Ｅからガス通流孔１０Ｇを経
てマニホルド部を囲む反応部に導かれる。
【００２８】燃料ガスは燃料ガス導入孔４からセパレー
タ１１Ｃの接続用ガス孔３６Ｆ（図示せず）を経由して
ガス等配室３５Ｆ（図示せず）に導かれる。燃料ガス等
配室３５Ｆから図示しないガス通流孔１０Ｈを経てマニ
ホルド部を囲む反応部に導かれる。ガス等配室３５Ｅと
ガス等配室３５Ｆは二つの異なる主面に対称に配置され
る。ガス通流孔１０Ｇとガス通流孔１０Ｈは二つの異な
る主面に対称に配置される。
タ１１Ｃの接続用ガス孔３６Ｆ（図示せず）を経由して
ガス等配室３５Ｆ（図示せず）に導かれる。燃料ガス等
配室３５Ｆから図示しないガス通流孔１０Ｈを経てマニ
ホルド部を囲む反応部に導かれる。ガス等配室３５Ｅと
ガス等配室３５Ｆは二つの異なる主面に対称に配置され
る。ガス通流孔１０Ｇとガス通流孔１０Ｈは二つの異な
る主面に対称に配置される。
【００２９】単セル１４は円環状体を４分割したもので
あるから製造が容易であるうえ熱的破損が一層少なく大
面積化も可能となる。
あるから製造が容易であるうえ熱的破損が一層少なく大
面積化も可能となる。
【００３０】
【発明の効果】この発明によれば、平板型の燃料電池で
あって、（１）セパレータと、（２）単セルと、（３）
電気絶縁板と、（４）第一のガスシール部と、（５）第
二のガスシール部とを包含し、セパレータは金属板状体
であり、主面の中央部に位置して厚さ方向に酸化剤ガス
と燃料ガス用の二つの反応ガス導入孔が貫通するマニホ
ルド部と、前記マニホルド部をとり囲む領域であって二
つの主面にそれぞれ両反応ガスを個別に通流させる案内
羽の形成された反応部とを備え、単セルは環状平板でア
ノードと固体電解質体とカソードを積層してなり、電気
絶縁板は前記セパレータの二つの反応ガス導入孔に符合
する厚さ方向の貫通孔を有し、セパレータと電気絶縁板
はセパレータの前記マニホルド部を介して交互に積層さ
れ、単セルは前記積層されたセパレータの反応部の間に
挟持され、第一のガスシール部は積層された前記マニホ
ルドと電気絶縁板との間に設けられて反応ガス導入孔か
らの反応ガスをシールし、第二のガスシール部は単セル
を挟持する二つの反応部と単セル周縁部との間に設けら
れて二つのセパレータの反応部をそれぞれ流れる反応ガ
スをシールするものであるとするので、環状平板の単セ
ルに対して反応ガスが放射状に流れるから単セル内の温
度分布は点対称となり熱破損が少なくなる。さらにガス
シール部が金属であるセパレータを介して形成されるか
らシール性能の安定性が高くなる。このようにして信頼
性に優れる固体電解質型燃料電池が得られる。
あって、（１）セパレータと、（２）単セルと、（３）
電気絶縁板と、（４）第一のガスシール部と、（５）第
二のガスシール部とを包含し、セパレータは金属板状体
であり、主面の中央部に位置して厚さ方向に酸化剤ガス
と燃料ガス用の二つの反応ガス導入孔が貫通するマニホ
ルド部と、前記マニホルド部をとり囲む領域であって二
つの主面にそれぞれ両反応ガスを個別に通流させる案内
羽の形成された反応部とを備え、単セルは環状平板でア
ノードと固体電解質体とカソードを積層してなり、電気
絶縁板は前記セパレータの二つの反応ガス導入孔に符合
する厚さ方向の貫通孔を有し、セパレータと電気絶縁板
はセパレータの前記マニホルド部を介して交互に積層さ
れ、単セルは前記積層されたセパレータの反応部の間に
挟持され、第一のガスシール部は積層された前記マニホ
ルドと電気絶縁板との間に設けられて反応ガス導入孔か
らの反応ガスをシールし、第二のガスシール部は単セル
を挟持する二つの反応部と単セル周縁部との間に設けら
れて二つのセパレータの反応部をそれぞれ流れる反応ガ
スをシールするものであるとするので、環状平板の単セ
ルに対して反応ガスが放射状に流れるから単セル内の温
度分布は点対称となり熱破損が少なくなる。さらにガス
シール部が金属であるセパレータを介して形成されるか
らシール性能の安定性が高くなる。このようにして信頼
性に優れる固体電解質型燃料電池が得られる。
【図１】実施例１に係る固体電解質型燃料電池の分解斜
視図
視図
【図２】実施例１に係る固体電解質型燃料電池を示す図
３のＹ−Ｙ切断面図
３のＹ−Ｙ切断面図
【図３】実施例１に係る固体電解質型燃料電池を示す図
２のＸ−Ｘ切断面図
２のＸ−Ｘ切断面図
【図４】実施例２に係る固体電解質型燃料電池を示す断
面図
面図
【図５】実施例３に係る固体電解質型燃料電池を示す断
面図
面図
【図６】実施例４に係る固体電解質型燃料電池を示す図
７のＹ−Ｙ切断面図
７のＹ−Ｙ切断面図
【図７】実施例４に係る固体電解質型燃料電池を示す図
６のＸ−Ｘ切断面図
６のＸ−Ｘ切断面図
【図８】実施例５に係る固体電解質型燃料電池を示す図
９のＹ−Ｙ切断面図
９のＹ−Ｙ切断面図
【図９】実施例５に係る固体電解質型燃料電池を示す図
８のＸ−Ｘ切断面図
８のＸ−Ｘ切断面図
【図１０】実施例６に係る固体電解質型燃料電池を示す
分解斜視図
分解斜視図
【図１１】実施例６に係る固体電解質型燃料電池を示す
断面図
断面図
【図１２】従来の固体電解質型燃料電池を示す分解斜視
図
図
１ アノード ２ カソード ３ 固体電解質体 ４ 燃料ガス導入孔 ５ 酸化剤ガス導入孔 ６Ａ ガスシール部 ６Ｂ ガスシール部 ７ 多孔質基体 ８ 燃料ガス室 ９ 酸化剤ガス室 １０Ａ ガス通流孔 １０Ｂ ガス通流孔 １０Ｃ ガス通流孔 １０Ｄ ガス通流孔 １０Ｅ ガス通流孔 １０Ｆ ガス通流孔 １０Ｇ ガス通流孔 １０Ｈ ガス通流孔 １１ セパレータ １１Ａ セパレータ １１Ｂ セパレータ １１Ｃ セパレータ １２ 単セル １３ 多孔質基体 １６ ガス排出口 １７ 単セル １７Ａ 固体電解質板 １７Ｂ 電極 １７Ｃ 電極 １８ セパレート板 １９Ａ 案内羽 １９Ｂ 案内羽 ２０ ガス不透過層 ２１ 電気絶縁板 ２２ 単セル ３２ 単セル ３３ 単セル集合体 ３４ 単セル集合体 ３５Ａ ガス等配室 ３５Ｂ ガス等配室 ３５Ｃ ガス等配室 ３５Ｄ ガス等配室 ３５Ｅ ガス等配室 ３５Ｆ ガス等配室 ３６Ａ 接続用ガス孔 ３６Ｂ 接続用ガス孔 ３６Ｃ 接続用ガス孔 ３６Ｄ 接続用ガス孔 ３６Ｅ 接続用ガス孔 ３６Ｆ 接続用ガス孔
Claims (11)
- 【請求項１】平板型の燃料電池であって、 （１）セパレータと、 （２）単セルと、 （３）電気絶縁板と、 （４）第一のガスシール部と、 （５）第二のガスシール部とを包含し、 セパレータは金属板状体であり、主面の中央部に位置し
て厚さ方向に酸化剤ガスと燃料ガス用の二つの反応ガス
導入孔が貫通するマニホルド部と、前記マニホルド部を
とり囲む領域であって二つの主面にそれぞれ両反応ガス
を個別に通流させる案内羽の形成された反応部とを備
え、 単セルは環状平板でアノードと固体電解質体とカソード
を積層してなり、 電気絶縁板は前記セパレータの二つの反応ガス導入孔に
符合する厚さ方向の貫通孔を有し、 セパレータと電気絶縁板はセパレータの前記マニホルド
部を介して交互に積層され、 単セルは前記積層されたセパレータの反応部の間に挟持
され、 第一のガスシール部は積層された前記マニホルドと電気
絶縁板との間に設けられて反応ガス導入孔からの反応ガ
スをシールし、 第二のガスシール部は単セルを挟持する二つの反応部と
単セル周縁部との間に設けられて二つのセパレータの反
応部をそれぞれ流れる反応ガスをシールするものである
ことを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】請求項１記載の燃料電池において、第一と
第二のガスシール部はガラスとセラミックスの混合体で
あることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】請求項１記載の燃料電池において、セパレ
ータは耐熱金属であることを特徴とする固体電解質型燃
料電池。 - 【請求項４】請求項３記載の燃料電池において、セパレ
ータは耐熱ステンレス鋼であることを特徴とする固体電
解質型燃料電池。 - 【請求項５】請求項１記載の燃料電池において、セパレ
ータのカソード側は耐酸化層を設けることを特徴とする
固体電解質型燃料電池。 - 【請求項６】請求項５記載の燃料電池において、耐酸化
層はＬａＸＯ3 （ＸはＭｎ，ＣｒまたはＣｏ）であるこ
とを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項７】請求項１記載の燃料電池において、単セル
は単一の内孔を有する一つの円環状平板であることを特
徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項８】請求項１記載の燃料電池において、単セル
は複数の扇状台形平板であることを特徴とする固体電解
質型燃料電池。 - 【請求項９】請求項１記載の燃料電池において、マニホ
ルド部の反応ガス導入孔はガス通流孔を介して反応部と
連通してなることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項１０】請求項１記載の燃料電池において、マニ
ホルド部の反応ガス導入孔はガス等配室とガス通流孔を
介して反応部と連通してなることを特徴とする固体電解
質型燃料電池。 - 【請求項１１】請求項１記載の燃料電池において、単セ
ルは電極である多孔質基体上に積層された単セル集合体
であることを特徴とする固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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