JPH06310164A - Solid electrolyte type fuel cell - Google Patents
Solid electrolyte type fuel cellInfo
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- JPH06310164A JPH06310164A JP5121975A JP12197593A JPH06310164A JP H06310164 A JPH06310164 A JP H06310164A JP 5121975 A JP5121975 A JP 5121975A JP 12197593 A JP12197593 A JP 12197593A JP H06310164 A JPH06310164 A JP H06310164A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は固体電解質型燃料電池
のスタック構造に係り、特にセパレータの構造に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid oxide fuel cell stack structure, and more particularly to a separator structure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】固体電解質型燃料電池はジルコニア等の
固体電解質を用いる電池であり、８００ないし１０００
℃の高温で作動されるため発電効率が高いうえに触媒が
不要であり、また電解質が固体であるために取扱が容易
である等の特徴を有し、第三世代の燃料電池として期待
されている。2. Description of the Related Art A solid oxide fuel cell is a battery using a solid electrolyte such as zirconia, and has a capacity of 800 to 1000.
Since it operates at a high temperature of ℃, it has high power generation efficiency, requires no catalyst, and has a solid electrolyte that makes it easy to handle. It is expected as a third-generation fuel cell. There is.
【０００３】固体電解質型燃料電池はその殆どがセラミ
ックス材料で構成されており、従って固体電解質型燃料
電池の開発はセラミックス材料技術に依存することが大
きく、セラミックス材料技術に制約されることが多かっ
た。しかしながら近年セラミックス材料技術が進歩して
きたため固体電解質型燃料電池の開発があらためて注目
されるに至った。Most of the solid oxide fuel cells are composed of ceramic materials. Therefore, the development of the solid oxide fuel cells depends largely on the ceramic material technology, and is often restricted by the ceramic material technology. . However, due to recent advances in ceramics material technology, the development of solid oxide fuel cells has come to the forefront of attention.
【０００４】現在平板型，円筒型，モノリシック型など
の開発が進められており、平板型には支持膜型と自立膜
型の開発が進められている。図９は従来の固体電解質型
燃料電池を示し、図９（ａ）は単セル、図９（ｂ）はセ
パレータを示す分解斜視図である。単セル６１とセパレ
ータ６５は交互に重合される。単セル６１は支持膜型と
称され以下のようにして調製される。ニッケル−ジルコ
ニアNi-ZrO2 からなり多孔質基板でもあるアノード６２
の一方の主面には燃料を通流させるリブ６８が形成され
る。アノード６２の他の主面にはイットリア安定化ジル
コニアYSZ である固体電解質体６３が積層され、さらに
ランタンマンガナイトLaMnO3からなるカソード６４が積
層される。アノード６２の中央部には燃料用と空気用の
二つの反応ガス供給孔６９，７０が設けられる。Currently, flat plate type, cylindrical type, monolithic type and the like are being developed, and support type and self-supporting film type are being developed as the flat type. FIG. 9 shows a conventional solid oxide fuel cell, FIG. 9 (a) is a single cell, and FIG. 9 (b) is an exploded perspective view showing a separator. The unit cell 61 and the separator 65 are alternately polymerized. The unit cell 61 is called a support membrane type and is prepared as follows. Anode 62 made of nickel-zirconia Ni-ZrO 2 and also a porous substrate
A rib 68 is formed on one of the main surfaces to allow the fuel to flow therethrough. On the other main surface of the anode 62, a solid electrolyte body 63 of yttria-stabilized zirconia YSZ is laminated, and further a cathode 64 of lanthanum manganite LaMnO 3 is laminated. Two reaction gas supply holes 69 and 70 for fuel and air are provided at the center of the anode 62.
【０００５】セパレータ６５は以下のようにして調製さ
れる。ランタンマンガナイトLaMnO3からなるセパレータ
基板６６の一方の主面に空気を流すリブ６８Ａが形成さ
れる。セパレータ基板６６の他の主面にはランタンクロ
マイトLaCrO3からなる緻密質のセパレータ層６７が積層
される。セパレータ基板６６の中央部には燃料用と空気
用の二つの反応ガス供給孔６９Ａ，７０Ａが設けられ
る。The separator 65 is prepared as follows. A rib 68A for flowing air is formed on one main surface of the separator substrate 66 made of lanthanum manganite LaMnO 3 . On the other main surface of the separator substrate 66, a dense separator layer 67 made of lanthanum chromite LaCrO 3 is laminated. Two reaction gas supply holes 69A and 70A for fuel and air are provided at the center of the separator substrate 66.
【０００６】単セル６１とセパレータ６５はそれぞれの
反応ガス供給孔を一致させて重合される。単セルのリブ
を有する面にはスリットを介して燃料が流される。セパ
レータのリブを有する面にはスリットを介して空気が流
される。燃料はアノード６２を拡散して固体電解質体６
３に達する。また空気はセパレータの主面を通流して単
セル６１のカソード６４に達する。固体電解質体の界面
でそれぞれ電気化学反応が起こり、起電力が発生する。The unit cell 61 and the separator 65 are polymerized with their respective reaction gas supply holes aligned. The fuel is flowed through the slit on the surface of the unit cell having the rib. Air is flowed through the slits on the surface of the separator having the ribs. The fuel diffuses through the anode 62 and the solid electrolyte body 6
Reach 3. Further, the air flows through the main surface of the separator and reaches the cathode 64 of the single cell 61. Electrochemical reactions occur at the interfaces of the solid electrolyte body to generate electromotive force.
【０００７】図１０は従来の異なる固体電解質型燃料電
池を示し、図１０（ａ）は単セル、図１０（ｂ）はセパ
レータを示す分解斜視図である。この電池においては単
セル７１とセパレータ７５が重合される。単セル７１は
支持膜型と称されランタンマンガナイトLaMnO3からなる
カソード７２とイットリア安定化ジルコニアYSZ からな
る固体電解質体７３とニッケル−ジルコニアNi-ZrO2 か
らなるアノード７４から構成される。セパレータ７５は
ニッケル−ジルコニアNi-ZrO2 からなるセパレータ基板
７６とランタンクロマイトLaCrO3からなるセパレータ層
７７から構成される。FIG. 10 shows a different conventional solid oxide fuel cell, FIG. 10 (a) is a single cell, and FIG. 10 (b) is an exploded perspective view showing a separator. In this battery, the unit cell 71 and the separator 75 are polymerized. The unit cell 71 is called a support membrane type and is composed of a cathode 72 made of lanthanum manganite LaMnO 3, a solid electrolyte body 73 made of yttria-stabilized zirconia YSZ, and an anode 74 made of nickel-zirconia Ni—ZrO 2 . The separator 75 includes a separator substrate 76 made of nickel-zirconia Ni-ZrO 2 and a separator layer 77 made of lanthanum chromite LaCrO 3 .
【０００８】本電池においては単セル７１のリブが形成
された主面には空気が流される。セパレータ７５のリブ
のある主面には燃料が流される。図１１は従来のさらに
異なる固体電解質型燃料電池を示し、図１１（ａ）は単
セル、図１１（ｂ）はセパレータを示す分解斜視図であ
る。この電池では単セル８１は自立膜型と称され固体電
解質体８３の両主面にアノード８２とカソード８４が形
成される。In the present battery, air is flown on the main surface of the unit cell 71 on which the rib is formed. Fuel flows on the ribbed main surface of the separator 75. FIG. 11 shows a further different conventional solid oxide fuel cell, FIG. 11 (a) is a single cell, and FIG. 11 (b) is an exploded perspective view showing a separator. In this battery, the unit cell 81 is called a self-supporting membrane type, and an anode 82 and a cathode 84 are formed on both main surfaces of a solid electrolyte body 83.
【０００９】セパレータ８５の両主面には空気と燃料が
それぞれ流される。Air and fuel are respectively caused to flow on both main surfaces of the separator 85.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の固体電解質型燃料電池においては単セルの基板
やセパレータ基板が割れやすくまた自立膜型ではさらに
大面積のものが調製できないといった問題があった。こ
の発明は上述の点に鑑みてなされ、その目的は単セルと
セパレータの構成に改良を加えることにより大面積でし
かも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。However, in such a conventional solid oxide fuel cell, there is a problem that the single cell substrate and the separator substrate are easily broken and the self-supporting membrane type cannot prepare a larger area. . The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a solid oxide fuel cell having a large area and excellent reliability by improving the configurations of the unit cell and the separator.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上述の目的は第一の発明
によれば大面積型の固体電解質型燃料電池であって、
（１）単セルと、（２）セパレータとを包含し、単セル
は第一の電極である基体と、固体電解質体と、第二の電
極を有し、基体は燃料ガス供給孔および酸化剤ガス供給
孔並びにリブおよび第一と第二のスリットからなり、基
体の燃料ガス供給孔および基体の酸化剤ガス供給孔は基
体の中央部を貫通し、基体のリブは基体の一つの主面上
であって基体の前記二つの反応ガス供給孔の周囲に同心
円状に設けられて反応ガス通流溝を形成し、基体の他の
主面上には固体電解質体と、第二の電極が積層され、第
一のスリットは基体の前記二つの反応ガス供給孔が形成
する燃料ガス供給マニホルドと酸化剤ガス供給マニホル
ドの内の第一の反応ガス供給マニホルドと基体の前記反
応ガス通流溝とを相互に連接し、第二のスリットは第一
のスリットを通過した第一の反応ガスを基板の前記反応
ガス通流溝の周辺部に導いて排出し、セパレータは主面
上に重合部が配列された金属板状体であり、重合部は燃
料ガス供給孔および酸化剤ガス供給孔並びにリブおよび
第三と第四のスリットからなり、重合部の燃料ガス供給
孔および重合部の酸化剤ガス供給孔は重合部の中央部を
貫通し、重合部のリブは金属板状体の一つの主面上であ
って重合部の前記二つの反応ガス供給孔の周囲に同心円
状に設けられて反応ガス通流溝を形成し、第三のスリッ
トは重合部の前記二つの反応ガス供給孔が形成する燃料
ガス供給マニホルドと酸化剤ガス供給マニホルドの内の
第二の反応ガス供給マニホルドとセパレータの前記反応
ガス通流溝とを相互に連接し、第四のスリットは第三の
スリットを通過した第二の反応ガスをセパレータの前記
反応ガス通流溝の周辺部に導いて排出し、単セルとセパ
レータの重合部とはそれぞれの燃料ガス供給孔と酸化剤
ガス供給孔とを相互に一致させて反応ガス供給マニホル
ドを形成しながら交互に重合されるものであるとするこ
とにより達成される。According to the first aspect of the present invention, there is provided a large area solid oxide fuel cell,
(1) A single cell and (2) a separator are included, the single cell has a substrate that is a first electrode, a solid electrolyte body, and a second electrode, and the substrate has a fuel gas supply hole and an oxidizer. It consists of gas supply holes and ribs and first and second slits, the fuel gas supply hole of the base body and the oxidant gas supply hole of the base body penetrate through the central part of the base body, and the ribs of the base body are on one main surface of the base body. And a reaction gas flow groove is formed concentrically around the two reaction gas supply holes of the base body to form a reaction gas flow groove, and a solid electrolyte body and a second electrode are laminated on the other main surface of the base body. The first slit defines the first reaction gas supply manifold in the fuel gas supply manifold and the oxidant gas supply manifold formed by the two reaction gas supply holes of the substrate and the reaction gas passage groove of the substrate. Connected to each other, the second slit passes through the first slit The first reaction gas is guided to the peripheral portion of the reaction gas flow groove of the substrate and discharged, and the separator is a metal plate-shaped body in which polymerized portions are arranged on the main surface, and the polymerized portion is a fuel gas supply hole. And a oxidant gas supply hole and ribs and third and fourth slits.The fuel gas supply hole in the polymerization section and the oxidant gas supply hole in the polymerization section penetrate the central portion of the polymerization section, and the rib in the polymerization section is The reaction gas flow groove is formed concentrically around the two reaction gas supply holes of the overlapping portion on one main surface of the metal plate, and the third slit is the overlapping portion of the overlapping portion. The second reaction gas supply manifold in the fuel gas supply manifold and the oxidant gas supply manifold formed by the two reaction gas supply holes and the reaction gas flow groove of the separator are connected to each other, and the fourth slit is Second reaction gas that passed through the third slit The separator is guided to the peripheral portion of the reaction gas flow groove and discharged, and the unit cell and the polymerized portion of the separator have their respective fuel gas supply holes and oxidant gas supply holes aligned with each other to form a reaction gas supply manifold. This is achieved by alternately polymerizing while forming.
【００１２】また第二の発明によれば大面積型の固体電
解質型燃料電池であって、（１）単セルと、（２）セパ
レータとを包含し、単セルは薄板状の固体電解質体と、
固体電解質体の両主面にそれぞれ形成された第一の電極
および第二の電極と、主面の中心部に貫通して設けられ
た燃料ガス供給孔および酸化剤ガス供給孔とからなり、
セパレータは二つの主面上に重合部が配列された金属板
状体であり、重合部は燃料ガス供給孔および酸化剤ガス
供給孔並びにリブおよび第五と第六と第七と第八のスリ
ットからなり、重合部の燃料ガス供給孔および酸化剤ガ
ス供給孔は重合部の中央部を貫通し、重合部のリブは金
属板状体の二つの主面上の相対する位置であって重合部
の前記二つの反応ガス供給孔の周囲に同心円状に設けら
れて反応ガス通流溝を形成し、第五のスリットは重合部
の前記二つの反応ガス供給孔が形成する燃料ガス供給マ
ニホルドと酸化剤ガス供給マニホルドの内の第一の反応
ガス供給マニホルドとセパレータの前記反応ガス通流溝
の一とを相互に連接し、第六のスリットは第五のスリッ
トを通過した第一の反応ガスをセパレータの前記反応ガ
ス通流溝の一の周辺部に導いて排出し、第七のスリット
は重合部の前記二つの反応ガス供給孔が形成する燃料ガ
ス供給マニホルドと酸化剤ガス供給マニホルドの内の第
二の反応ガス供給マニホルドとセパレータの前記反応ガ
ス通流溝の他の一とを相互に連接し、第八のスリットは
第七のスリットを通過した第二の反応ガスをセパレータ
の前記反応ガス通流溝の他の一の周辺部に導いて排出
し、単セルとセパレータの重合部とはそれぞれの燃料ガ
ス供給孔と酸化剤ガス供給孔とを相互に一致させて反応
ガス供給マニホルドを形成しながら交互に重合されるも
のであるとすることにより達成される。According to a second aspect of the present invention, there is provided a large area solid oxide fuel cell, comprising (1) a single cell and (2) a separator, wherein the single cell is a thin plate-shaped solid electrolyte body. ,
A first electrode and a second electrode respectively formed on both main surfaces of the solid electrolyte body, and a fuel gas supply hole and an oxidant gas supply hole that are provided through the central portion of the main surface,
The separator is a metal plate-shaped body in which overlapping portions are arranged on two main surfaces, and the overlapping portion includes fuel gas supply holes and oxidant gas supply holes, ribs, and fifth, sixth, seventh, and eighth slits. The fuel gas supply hole and the oxidant gas supply hole of the superposition section penetrate through the central part of the superposition section, and the ribs of the superposition section are located at the opposite positions on the two main surfaces of the metal plate and are the superposition section. Are provided concentrically around the two reaction gas supply holes to form a reaction gas flow groove, and a fifth slit is provided with a fuel gas supply manifold and an oxidation device formed by the two reaction gas supply holes of the polymerization section. The first reaction gas supply manifold of the agent gas supply manifold and one of the reaction gas flow grooves of the separator are connected to each other, and the sixth slit is the first reaction gas that has passed through the fifth slit. One circumference of the reaction gas flow groove of the separator The second reaction gas supply manifold in the fuel gas supply manifold and the oxidant gas supply manifold formed by the two reaction gas supply holes of the polymerization section and the reaction of the separator. The other of the gas flow grooves is connected to each other, and the eighth slit guides the second reaction gas passing through the seventh slit to the other peripheral portion of the reaction gas flow groove of the separator. It is assumed that the single cell and the polymerized portion of the separator are polymerized alternately while forming the reaction gas supply manifold by making the respective fuel gas supply holes and oxidant gas supply holes coincide with each other. It is achieved by
【００１３】[0013]
【作用】小面積の単セルが複数個セパレータに配列され
るので大面積化が図られる。単セルは小面積であるので
基板は割れにくく、セパレータは金属製であるから大面
積化しても割れることがない。Since a plurality of small-area single cells are arranged in the separator, the area can be increased. Since the single cell has a small area, the substrate is hard to break, and since the separator is made of metal, it does not break even if it has a large area.
【００１４】[0014]
【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
重合状態を示す分解斜視図である。本図でセパレータの
重合部と単セルの細部は省略されている。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. Example 1 FIG. 1 is an exploded perspective view showing a polymerized state of a solid oxide fuel cell according to an example of the present invention. In this figure, the details of the overlapping portion of the separator and the unit cell are omitted.
【００１５】図２はこの発明の実施例に係る固体電解質
型燃料電池の単セルを示す斜視図である。図３はこの発
明の実施例に係る固体電解質型燃料電池のセパレータを
示す要部斜視図である。図４はこの発明の実施例に係る
固体電解質型燃料電池を示す断面図である。FIG. 2 is a perspective view showing a unit cell of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view of an essential part showing a separator of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view showing a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention.
【００１６】セパレータ1 は直径1.4m、厚さ2mm の耐熱
耐酸化性Ni-Cr 合金であり、一方の主面に重合部４が２
２個設けられる。また重合部４の間には燃焼ガス排出孔
5 が穿設される。重合部４は直径15cmの円内に同心円状
にリブ3 が高さ1mm で設けられ、空気通流溝2 が形成さ
れる。また各重合部4 の中心部には燃料ガス供給孔6 と
空気供給孔7 が設けられており、該空気供給孔7 からは
重合部内空気通流溝2 に空気が導入される。空気供給孔
７に連接して第三のスリット15があり、空気は第三のス
リット１５を介して空気通流溝２に導かれる。またリブ
３には所定の位置に第四のスリット１６が設けられ、空
気を重合部４の外に排出する。The separator 1 is a heat- and oxidation-resistant Ni-Cr alloy having a diameter of 1.4 m and a thickness of 2 mm.
Two are provided. Further, a combustion gas exhaust hole is provided between the overlapping portions 4.
5 is drilled. The overlapping portion 4 is provided with a concentric rib 3 with a height of 1 mm within a circle having a diameter of 15 cm, and an air flow groove 2 is formed. Further, a fuel gas supply hole 6 and an air supply hole 7 are provided at the center of each overlapping portion 4, and air is introduced from the air supply hole 7 into the in-integration portion air flow groove 2. There is a third slit 15 connected to the air supply hole 7, and the air is guided to the air flow groove 2 through the third slit 15. Further, the rib 3 is provided with a fourth slit 16 at a predetermined position so that air is discharged to the outside of the overlapping portion 4.
【００１７】単セル8 は図９に示す単セル61に類似する
もので、直径15cm、厚さ3mm のサイズである。単セル8
の中心部には燃料ガス供給孔9 と空気供給孔10が設けら
れており、燃料ガス供給孔9 からは第一のスリット17を
介して燃料ガスが燃料ガス通流溝11に導入される。燃料
ガス通流溝11を形成するリブ12には所定の位置に第二の
スリット18があり、燃料ガスは最外周リブの第二のスリ
ット18から単セル外に排出される。The unit cell 8 is similar to the unit cell 61 shown in FIG. 9, and has a diameter of 15 cm and a thickness of 3 mm. Single cell 8
A fuel gas supply hole 9 and an air supply hole 10 are provided at the center of the fuel gas supply hole 9, and the fuel gas is introduced into the fuel gas flow groove 11 from the fuel gas supply hole 9 through the first slit 17. The rib 12 forming the fuel gas flow groove 11 has a second slit 18 at a predetermined position, and the fuel gas is discharged to the outside of the single cell from the second slit 18 of the outermost rib.
【００１８】２２個の単セル8 は単セルの中央部に設け
られた燃料ガス供給孔9 と空気供給孔10がそれぞれセパ
レータの燃料ガス供給孔6 および空気供給孔7 と合致さ
せてセパレータ1 上に重合される。重合数は１００個で
ある。重合に際してはアノードとなる面にニッケルフェ
ルトが介挿され電気的接触を高めることができる。セパ
レータ1 と、単セル8 は交互に積み重ねられ、スタック
が構成される。重合によりそれぞれ22個の燃料ガス供給
マニホルド13と酸化剤ガス供給マニホルド14が構成され
る。The 22 unit cells 8 are arranged on the separator 1 by aligning the fuel gas supply holes 9 and the air supply holes 10 provided in the central portion of the unit cells with the fuel gas supply holes 6 and the air supply holes 7 of the separator, respectively. Is polymerized into. The number of polymerizations is 100. At the time of polymerization, nickel felt is inserted on the surface to be an anode to enhance electrical contact. The separator 1 and the unit cell 8 are alternately stacked to form a stack. The polymerization forms 22 fuel gas supply manifolds 13 and oxidant gas supply manifolds 14, respectively.
【００１９】燃料ガス供給マニホルド13と酸化剤ガス供
給マニホルド14へは、外部から燃料ガスと空気が並列に
供給され、供給された燃料ガスは各段のそれぞれの単セ
ル8に分流される。また空気はセパレータ1 内のそれぞ
れの重合部4 内に分流される。電池反応を終えた燃料ガ
スは単セル8 外に排出される。また空気は重合部4 外に
排出される。排出された燃料ガスと排出された空気は混
合燃焼し、一部は燃焼ガス排出孔5 よりスタック外に導
出され、一部は各段のセパレータ1 周囲に排気される。
スタックは容器に収容されており、容器に接続した排気
ダクトより、すべての燃焼排ガスは容器外に排気され
る。Fuel gas and air are supplied to the fuel gas supply manifold 13 and the oxidant gas supply manifold 14 in parallel from the outside, and the supplied fuel gas is divided into the unit cells 8 of each stage. Further, the air is diverted into each of the superposition sections 4 in the separator 1. The fuel gas that has completed the cell reaction is discharged to the outside of the single cell 8. Further, the air is discharged to the outside of the superposition section 4. The discharged fuel gas and the discharged air are mixed and combusted, a part of which is led out of the stack through the combustion gas discharge hole 5 and a part of which is exhausted around the separator 1 of each stage.
The stack is housed in a container, and all combustion exhaust gas is exhausted to the outside of the container through an exhaust duct connected to the container.
【００２０】直径15cmの単セルは150 cm2 の有効電極面
積を有し、従って22個では3300cm2の単セルに相当す
る。この電極面積を単セル1 つで構成しようとすると約
70cmの直径の単セルとなる。この直径のセラミックス焼
結板を得ることは技術的に極めて難しい。一方直径15cm
の焼結板は殆ど100%の歩留りで容易に量産できる。 な
お、上記実施例ではセパレータは耐熱耐酸化Ni-Cr 合金
を用いたが、セパレータを安価にするためには、耐熱ス
テンレス板を用い、空気と接する面にランタンクロマイ
トLaCrO3，ランタンコバルタイトLaCoO3, ランタンマン
ガナイトLaMnO3等を溶射して、耐酸化保護膜を形成した
ものを用いてもよい。 実施例２ 図５はこの発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃料
電池を示す断面図である。[0020] Single cell diameter 15cm has an effective electrode area of 0.99 cm 2, thus the 22 correspond to a single cell of 3300 cm 2. If you try to configure this electrode area with one single cell,
It becomes a single cell with a diameter of 70 cm. It is technically extremely difficult to obtain a ceramics sintered plate having this diameter. Meanwhile, the diameter is 15 cm
The sintered plate can be mass-produced easily with almost 100% yield. In the above examples, the separator used a heat-resistant and oxidation-resistant Ni-Cr alloy, but in order to reduce the cost of the separator, a heat-resistant stainless steel plate was used, and lanthanum chromite LaCrO 3 and lanthanum cobaltite LaCoO 3 were used on the surface in contact with air. Alternatively, lanthanum manganite LaMnO 3 or the like may be sprayed to form an oxidation resistant protective film. Embodiment 2 FIG. 5 is a sectional view showing a solid oxide fuel cell according to another embodiment of the present invention.
【００２１】単セル8Aの主面には空気が流される。セパ
レータ1Aの主面には燃料ガスが流される。セパレータ1A
は直径1.4m、厚さ2mm の耐熱耐酸化性Ni-Cr 合金であ
り、一方の主面に重合部4Aが２２個設けられる。また重
合部4Aの間には燃焼ガス排出孔5Aが穿設される。重合部
4Aは直径15cmの円内に同心円状にリブ3Aが高さ1mm で設
けられ、燃料ガス通流溝11A が形成される。また各重合
部4Aの中心部には燃料ガス供給孔6Aと空気供給孔7Aが設
けられており、該燃料ガス供給孔6Aからは重合部内燃料
ガス通流溝11A に燃料ガスが導入される。燃料ガス供給
孔6Aに連接して第三のスリット15A があり、燃料ガスは
第三のスリット15A を介して燃料ガス通流溝11A に導か
れる。またリブ3Aには所定の位置に第四のスリット16A
が設けられ、燃料ガスを重合部4Aの外に排出する。Air is flowed on the main surface of the unit cell 8A. Fuel gas is flowed on the main surface of the separator 1A. Separator 1A
Is a heat- and oxidation-resistant Ni-Cr alloy having a diameter of 1.4 m and a thickness of 2 mm, and 22 superposed portions 4A are provided on one main surface. A combustion gas discharge hole 5A is formed between the overlapping portions 4A. Overlap section
4A is provided with ribs 3A having a height of 1 mm concentrically within a circle having a diameter of 15 cm, and a fuel gas flow groove 11A is formed. Further, a fuel gas supply hole 6A and an air supply hole 7A are provided at the center of each superposition section 4A, and the fuel gas is introduced from the fuel gas supply hole 6A into the superposition section fuel gas passage groove 11A. There is a third slit 15A connected to the fuel gas supply hole 6A, and the fuel gas is guided to the fuel gas flow groove 11A via the third slit 15A. The rib 3A has a fourth slit 16A at a predetermined position.
Is provided, and the fuel gas is discharged to the outside of the polymerization section 4A.
【００２２】単セル8Aは図１０に示す単セル71に類似す
るもので、直径15cm、厚さ3mm のサイズである。単セル
8Aの中心部には燃料ガス供給孔9Aと空気供給孔10A が設
けられており、空気供給孔10A からは第一のスリット17
A を介して空気が空気通流溝2Aに導入される。空気通流
溝2Aを形成するリブ12A には所定の位置に第二のスリッ
ト18A があり、空気は最外周リブの第二のスリット18A
から単セル外に排出される。The unit cell 8A is similar to the unit cell 71 shown in FIG. 10, and has a diameter of 15 cm and a thickness of 3 mm. Single cell
A fuel gas supply hole 9A and an air supply hole 10A are provided at the center of 8A, and the first slit 17 is provided from the air supply hole 10A.
Air is introduced into the air flow groove 2A via A. The rib 12A forming the air flow groove 2A has a second slit 18A at a predetermined position, and the air is the second slit 18A of the outermost peripheral rib.
Is discharged from the unit cell.
【００２３】22個の単セル8Aは単セルの中央部に設けら
れた燃料ガス供給孔9Aと空気供給孔10A がそれぞれセパ
レータの燃料ガス供給孔6Aおよび空気供給孔7Aと合致さ
せてセパレータ1A上に重合される。セパレータ1Aと、単
セル8Aは交互に積み重ねられ、スタックが構成される。
重合によりそれぞれ22個の燃料ガス供給マニホルド13A
と酸化剤ガス供給マニホルド14A が構成される。The 22 unit cells 8A are arranged on the separator 1A by aligning the fuel gas supply holes 9A and the air supply holes 10A provided at the center of the unit cells with the fuel gas supply holes 6A and the air supply holes 7A of the separator, respectively. Is polymerized into. The separator 1A and the unit cell 8A are alternately stacked to form a stack.
22 fuel gas supply manifolds 13A each by polymerization
And the oxidant gas supply manifold 14A.
【００２４】燃料ガス供給マニホルド13A と酸化剤ガス
供給マニホルド14A へは、外部から燃料ガスと空気が並
列に供給され、供給された空気は各段のそれぞれの単セ
ル8Aに分流される。また燃料ガスはセパレータ1A内のそ
れぞれの重合部4A内に分流される。電池反応を終えた空
気は単セル8A外に排出される。また燃料ガスは重合部4A
外に排出される。排出された燃料ガスと排出された空気
は混合燃焼し、一部は燃焼ガス排出孔15A よりスタック
外に導出され、一部は各段のセパレータ1A周囲に排気さ
れる。スタックは容器に収容されており、容器に接続し
た排気ダクトより、すべての燃焼排ガスは容器外に排気
される。 実施例３ 図６はこの発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃料
電池につき単セルの配列を示す平面図である。Fuel gas and air are supplied in parallel from the outside to the fuel gas supply manifold 13A and the oxidant gas supply manifold 14A, and the supplied air is divided into the individual cells 8A of each stage. Further, the fuel gas is diverted into the respective polymerized parts 4A in the separator 1A. The air that has completed the battery reaction is discharged to the outside of the single cell 8A. In addition, the fuel gas is the polymerization section 4A
It is discharged outside. The discharged fuel gas and the discharged air are mixed and combusted, part of which is led out of the stack through the combustion gas discharge hole 15A, and part of which is exhausted around the separator 1A at each stage. The stack is housed in a container, and all combustion exhaust gas is exhausted to the outside of the container through an exhaust duct connected to the container. Embodiment 3 FIG. 6 is a plan view showing an arrangement of unit cells of a solid oxide fuel cell according to another embodiment of the present invention.
【００２５】図７はこの発明の異なる実施例に係る固体
電解質型燃料電池につきセパレータを示す平面図であ
る。本実施例は排出燃料ガスと排出空気を燃焼させるこ
となくスタック外に取り出す固体電解質型燃料電池を示
す。セパレータ31は一辺1m、厚さ2mm の正方形の耐熱耐
酸化性Ni-Cr 合金であり、一方の主面に直径15cmの重合
部32が16個形成される。この重合部は空気通流溝33を形
成する高さ1mm の同心円状リブ34からなる。また四角形
のセパレータ31上の各重合部32はそれぞれ 4個の重合部
がリブと同じ高さの1mm の囲みリブ35で連結され、囲み
リブ35と4 個の重合部の最外周リブで囲まれた囲み空間
36の中央部に燃料ガス排出孔37があけられている。また
重合部32の中心部には燃料ガス供給孔38と空気供給孔39
が設けられており、空気供給孔39からは重合部32内の空
気通流溝33に空気が導入される。空気通流溝33を形成す
るリブ34には所定位置にスリット40があり、空気は溝33
に沿って流れた後、最外周リブのスリット40から重合部
外に排出されるが、この際、スリット40を囲み空間36の
外方に向け、排出空気が囲み空間外に排出されるように
する。囲み空間外には空気排出孔41が設けられ、空気排
出孔49は空気排出マニホルドを形成する。FIG. 7 is a plan view showing a separator of a solid oxide fuel cell according to another embodiment of the present invention. This example shows a solid oxide fuel cell in which exhaust fuel gas and exhaust air are taken out of the stack without burning. The separator 31 is a square heat- and oxidation-resistant Ni—Cr alloy having a side length of 1 m and a thickness of 2 mm, and 16 superposed portions 32 having a diameter of 15 cm are formed on one main surface. The overlapping portion is composed of concentric ribs 34 having a height of 1 mm and forming air flow grooves 33. In addition, each overlapping portion 32 on the rectangular separator 31 has four overlapping portions connected by a 1 mm enclosing rib 35 at the same height as the rib, and is surrounded by the enclosing rib 35 and the outermost ribs of the four overlapping portions. Surrounded space
A fuel gas discharge hole 37 is formed in the center of 36. A fuel gas supply hole 38 and an air supply hole 39 are provided at the center of the overlapping portion 32.
Is provided, and air is introduced from the air supply hole 39 into the air flow groove 33 in the overlapping portion 32. The rib 34 forming the air flow groove 33 has a slit 40 at a predetermined position, and the air flows in the groove 33.
After flowing along, the air is discharged from the slit 40 of the outermost rib to the outside of the overlapping portion.At this time, the slit 40 is directed to the outside of the space 36 so that the discharge air is discharged to the outside of the space. To do. An air exhaust hole 41 is provided outside the enclosed space, and the air exhaust hole 49 forms an air exhaust manifold.
【００２６】一方単セル41は図９の単セル61と同じもの
で、直径15cm、厚さ3mm である。 16 個の単セル41は単
セルの中央部に設けられた燃料ガス供給孔42と空気供給
孔43がセパレータ31の燃料ガス供給孔38と空気供給孔39
とそれぞれ合致するようにセパレータ31上に載置され
る。さらにセパレータ31の囲みリブ35に接して且つ四個
の単セル41間にガスシール用のアルミナフェルト44を配
置し、囲み空間45を作る。囲み空間36と囲み空間45は相
互に連接する。On the other hand, the unit cell 41 is the same as the unit cell 61 of FIG. 9, and has a diameter of 15 cm and a thickness of 3 mm. The 16 unit cells 41 have a fuel gas supply hole 42 and an air supply hole 43 provided in the central portion of the unit cell, respectively.
Are placed on the separator 31 so as to respectively match with. Further, an alumina felt 44 for gas sealing is arranged in contact with the enclosing rib 35 of the separator 31 and between the four unit cells 41 to form an enclosing space 45. The enclosed space 36 and the enclosed space 45 are connected to each other.
【００２７】単セル41を配置する際、単セルの最外周リ
ブ46に設けられた第二のスリット48が囲み空間45の内方
に向くようにして、排出燃料ガスが囲み空間45内に排出
されるようにする。セパレータ31と単セル41は燃料ガス
供給孔38と42および空気供給孔39と43を合致させて交互
に積み重ねられ、スタックが構成される。その結果16個
の燃料ガス供給マニホルドと16個の空気供給マニホルド
が構成される。燃料ガス排出孔37と囲み空間36、囲み空
間45は燃料ガス排出マニホルドを形成する。When arranging the unit cell 41, the exhaust fuel gas is discharged into the enclosed space 45 so that the second slit 48 provided in the outermost rib 46 of the unit cell faces the inside of the enclosed space 45. To be done. The separator 31 and the unit cell 41 are alternately stacked with the fuel gas supply holes 38 and 42 and the air supply holes 39 and 43 aligned to form a stack. The result is 16 fuel gas supply manifolds and 16 air supply manifolds. The fuel gas exhaust hole 37, the enclosed space 36, and the enclosed space 45 form a fuel gas exhaust manifold.
【００２８】燃料ガス供給マニホルドと空気供給マニホ
ルドへは、外部から燃料ガスと空気が並列に供給され、
供給された燃料ガスは各段のそれぞれの単セル41に分流
される。また空気は各段のセパレータ内のそれぞれの重
合部32内に分流される。電池反応を終えた排出燃料ガス
は各段の囲み空間45内に排出される。また排出空気は囲
み空間外に排出される。したがって排出燃料ガスと排出
空気は混じり合うことなく、燃料排出マニホルドを通
り、該マニホルドに接続している燃料ガス排出管よりス
タック外に導出される。また排出空気は空気排出マニホ
ルドおよびスタック各段周囲よりスタック外に導出され
る。スタック全体は容器に収容されているので、排空気
は容器に設けた空気排出管より容器外に導出される。Fuel gas and air are supplied from the outside in parallel to the fuel gas supply manifold and the air supply manifold,
The supplied fuel gas is divided into the unit cells 41 of each stage. Further, the air is diverted into the respective superposition sections 32 in the separators of the respective stages. The exhausted fuel gas that has completed the cell reaction is exhausted into the enclosed space 45 at each stage. Further, the exhaust air is exhausted outside the enclosed space. Therefore, the exhaust fuel gas and the exhaust air pass through the fuel exhaust manifold without being mixed with each other, and are discharged to the outside of the stack from the fuel gas exhaust pipe connected to the manifold. Further, the exhaust air is led out of the stack from around the air exhaust manifold and each stage of the stack. Since the entire stack is housed in the container, the exhaust air is led out of the container through the air exhaust pipe provided in the container.
【００２９】なお単セルとして図１０の単セル71を用い
た場合は、実施例１と実施例２におけると同様な対称構
造が採用できる。 実施例４ 図８はこの発明のさらに異なる実施例に係る固体電解質
型燃料電池を示す断面図である。When the single cell 71 shown in FIG. 10 is used as the single cell, the same symmetrical structure as in the first and second embodiments can be adopted. Example 4 FIG. 8 is a cross-sectional view showing a solid oxide fuel cell according to another example of the present invention.
【００３０】この実施例においては単セルは自立膜型で
ある。セパレータ91の主面の両面に重合部93が対称に形
成される。重合部93は燃料ガス供給孔94と空気供給孔95
を中央部に有し、リブ92が前記燃料ガス供給孔94と空気
供給孔95の周囲に同心円状に形成される。燃料ガス供給
孔94の燃料ガスは第五のスリット98を介して重合部93の
一方の主面に通流される。空気供給孔95の空気は第七の
スリット102 を介して重合部の他の主面に通流される。
燃料ガスは第六のスリット99を介して排出される。空気
は第八のスリット103 を介して排出される。In this embodiment, the unit cell is a self-supporting film type. Overlapping portions 93 are formed symmetrically on both sides of the main surface of the separator 91. The overlapping portion 93 has a fuel gas supply hole 94 and an air supply hole 95.
Is provided in the central portion, and ribs 92 are formed concentrically around the fuel gas supply hole 94 and the air supply hole 95. The fuel gas in the fuel gas supply hole 94 is allowed to flow through the fifth slit 98 to one main surface of the overlapping portion 93. The air in the air supply hole 95 flows through the seventh slit 102 to the other main surface of the overlapping portion.
The fuel gas is discharged through the sixth slit 99. Air is discharged through the eighth slit 103.
【００３１】単セル96は固体電解質体の両主面にアノー
ドとカソードが配され、その中央部には燃料ガス供給孔
100 と空気供給孔101 が設けられる。単セル96とセパレ
ータ91はその燃料ガス供給孔と空気供給孔を相互に一致
させて重合される。反応後の排出燃料ガスと排出空気は
単セル96の周囲で燃焼し、燃焼排ガスは燃焼ガス排出孔
97よりスタック外に排出される。In the unit cell 96, an anode and a cathode are arranged on both main surfaces of a solid electrolyte body, and a fuel gas supply hole is provided in the center thereof.
100 and an air supply hole 101 are provided. The unit cell 96 and the separator 91 are polymerized with their fuel gas supply holes and air supply holes aligned with each other. The exhausted fuel gas and exhausted air after the reaction are burned around the single cell 96, and the combustion exhaust gas is exhausted from the combustion gas exhaust hole
It is discharged from the stack from 97.
【００３２】[0032]
【発明の効果】第一の発明によれば大面積型の固体電解
質型燃料電池であって、（１）単セルと、（２）セパレ
ータとを包含し、単セルは第一の電極である基体と、固
体電解質体と、第二の電極を有し、基体は燃料ガス供給
孔および酸化剤ガス供給孔並びにリブおよび第一と第二
のスリットからなり、基体の燃料ガス供給孔および基体
の酸化剤ガス供給孔は基体の中央部を貫通し、基体のリ
ブは基体の一つの主面上であって基体の前記二つの反応
ガス供給孔の周囲に同心円状に設けられて反応ガス通流
溝を形成し、基体の他の主面上には固体電解質体と、第
二の電極が積層され、第一のスリットは基体の前記二つ
の反応ガス供給孔が形成する燃料ガス供給マニホルドと
酸化剤ガス供給マニホルドの内の第一の反応ガス供給マ
ニホルドと基体の前記反応ガス通流溝とを相互に連接
し、第二のスリットは第一のスリットを通過した第一の
反応ガスを基板の前記反応ガス通流溝の周辺部に導いて
排出し、セパレータは主面上に重合部が配列された金属
板状体であり、重合部は燃料ガス供給孔および酸化剤ガ
ス供給孔並びにリブおよび第三と第四のスリットからな
り、重合部の燃料ガス供給孔および重合部の酸化剤ガス
供給孔は重合部の中央部を貫通し、重合部のリブは金属
板状体の一つの主面上であって重合部の前記二つの反応
ガス供給孔の周囲に同心円状に設けられて反応ガス通流
溝を形成し、第三のスリットは重合部の前記二つの反応
ガス供給孔が形成する燃料ガス供給マニホルドと酸化剤
ガス供給マニホルドの内の第二の反応ガス供給マニホル
ドとセパレータの前記反応ガス通流溝とを相互に連接
し、第四のスリットは第三のスリットを通過した第二の
反応ガスをセパレータの前記反応ガス通流溝の周辺部に
導いて排出し、単セルとセパレータの重合部とはそれぞ
れの燃料ガス供給孔と酸化剤ガス供給孔とを相互に一致
させて反応ガス供給マニホルドを形成しながら交互に重
合されるものであり、また第二の発明によれば大面積型
の固体電解質型燃料電池であって、（１）単セルと、
（２）セパレータとを包含し、単セルは薄板状の固体電
解質体と、固体電解質体の両主面にそれぞれ形成された
第一の電極および第二の電極と、主面の中心部に貫通し
て設けられた燃料ガス供給孔および酸化剤ガス供給孔と
からなり、セパレータは二つの主面上に重合部が配列さ
れた金属板状体であり、重合部は燃料ガス供給孔および
酸化剤ガス供給孔並びにリブおよび第五と第六と第七と
第八のスリットからなり、重合部の燃料ガス供給孔およ
び酸化剤ガス供給孔は重合部の中央部を貫通し、重合部
のリブは金属板状体の二つの主面上の相対する位置であ
って重合部の前記二つの反応ガス供給孔の周囲に同心円
状に設けられて反応ガス通流溝を形成し、第五のスリッ
トは重合部の前記二つの反応ガス供給孔が形成する燃料
ガス供給マニホルドと酸化剤ガス供給マニホルドの内の
第一の反応ガス供給マニホルドとセパレータの前記反応
ガス通流溝の一とを相互に連接し、第六のスリットは第
五のスリットを通過した第一の反応ガスをセパレータの
前記反応ガス通流溝の一の周辺部に導いて排出し、第七
のスリットは重合部の前記二つの反応ガス供給孔が形成
する燃料ガス供給マニホルドと酸化剤ガス供給マニホル
ドの内の第二の反応ガス供給マニホルドとセパレータの
前記反応ガス通流溝の他の一とを相互に連接し、第八の
スリットは第七のスリットを通過した第二の反応ガスを
セパレータの前記反応ガス通流溝の他の一の周辺部に導
いて排出し、単セルとセパレータの重合部とはそれぞれ
の燃料ガス供給孔と酸化剤ガス供給孔とを相互に一致さ
せて反応ガス供給マニホルドを形成しながら交互に重合
されるものであるとするので、小面積の単セルが複数個
セパレータに配列されることとなり大面積化が図られ
る。さらに単セルは小面積であるので基板は割れにくく
なるうえ、セパレータは金属製であるから大面積化して
も割れることがない。このようにして信頼性に優れる大
面積型の固体電解質型燃料電池が得られる。According to the first aspect of the present invention, there is provided a large area type solid oxide fuel cell, which includes (1) a single cell and (2) a separator, and the single cell is a first electrode. It has a base body, a solid electrolyte body, and a second electrode, and the base body comprises a fuel gas supply hole and an oxidant gas supply hole, and ribs and first and second slits. The oxidant gas supply hole penetrates through the central portion of the base body, and the ribs of the base body are concentrically provided on one main surface of the base body and around the two reaction gas supply holes of the base body so that the reaction gas flows therethrough. A groove is formed, a solid electrolyte body and a second electrode are laminated on the other main surface of the base, and the first slit is formed by the fuel gas supply manifold and the oxidation formed by the two reaction gas supply holes of the base. The first reaction gas supply manifold of the agent gas supply manifold and the substrate The reaction gas flow groove and the second slit are connected to each other, and the second slit guides and discharges the first reaction gas that has passed through the first slit to the peripheral portion of the reaction gas flow groove of the substrate, and the separator is It is a metal plate-shaped body in which polymerized portions are arranged on the main surface, and the polymerized portion is composed of fuel gas supply holes and oxidant gas supply holes, ribs, and third and fourth slits. And the oxidant gas supply hole of the polymerization section penetrates through the central part of the polymerization section, and the rib of the polymerization section is on one main surface of the metal plate and around the two reaction gas supply holes of the polymerization section. The reaction gas flow groove is formed concentrically, and the third slit is the second reaction of the fuel gas supply manifold and the oxidant gas supply manifold formed by the two reaction gas supply holes of the polymerization section. The gas supply manifold and the reaction gas passage in the separator Are connected to each other, the fourth slit is the second reaction gas that has passed through the third slit is guided to the peripheral portion of the reaction gas flow groove of the separator and discharged, and the single cell and the polymerized portion of the separator are The fuel gas supply holes and the oxidant gas supply holes are made to coincide with each other to form a reaction gas supply manifold, and are alternately polymerized, and according to the second invention, a large area solid electrolyte. Type fuel cell, comprising (1) a single cell,
(2) A single cell including a separator, a thin plate-shaped solid electrolyte body, a first electrode and a second electrode respectively formed on both main surfaces of the solid electrolyte body, and penetrating through the central portion of the main surface. And a oxidant gas supply hole, the separator is a metal plate-shaped member having two main surfaces on which polymerized portions are arranged, and the polymerized portion is a fuel gas supply hole and an oxidant. It is composed of a gas supply hole and ribs and fifth, sixth, seventh and eighth slits.The fuel gas supply hole and the oxidant gas supply hole of the polymerization section penetrate the central part of the polymerization section, and the rib of the polymerization section is The reaction gas flow groove is formed concentrically around the two reaction gas supply holes of the overlapped portion at opposite positions on the two main surfaces of the metal plate, and the fifth slit is A fuel gas supply manifold formed by the two reaction gas supply holes of the polymerization section. And a first reaction gas supply manifold of the oxidant gas supply manifold and one of the reaction gas flow grooves of the separator are connected to each other, and the sixth slit is the first reaction that has passed through the fifth slit. The gas is guided to and discharged from one of the peripheral portions of the reaction gas flow groove of the separator, and the seventh slit of the fuel gas supply manifold and the oxidant gas supply manifold formed by the two reaction gas supply holes of the polymerization section. The second reaction gas supply manifold and another one of the reaction gas flow grooves of the separator are connected to each other, and the eighth slit is the separator for the second reaction gas that has passed through the seventh slit. The reaction gas is introduced by guiding it to the other peripheral portion of the reaction gas flow groove, and the fuel gas supply hole and the oxidant gas supply hole of the unit cell and the superposed section of the separator are made to coincide with each other, and the reaction gas supply manifold is provided. Forming Since it is assumed to be polymerized alternately while, a large area can be achieved will be unit cells of small area are arranged in a plurality separator. Furthermore, since the single cell has a small area, the substrate is less likely to break, and since the separator is made of metal, it does not break even if the area is increased. In this way, a large area type solid oxide fuel cell having excellent reliability can be obtained.
【図１】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
の重合状態を示す分解斜視図FIG. 1 is an exploded perspective view showing a polymerization state of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention.
【図２】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
の単セルを示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing a single cell of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention.
【図３】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
のセパレータを示す要部斜視図FIG. 3 is a perspective view of an essential part showing a separator of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention.
【図４】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
を示す断面図FIG. 4 is a sectional view showing a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention.
【図５】この発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃
料電池を示す断面図FIG. 5 is a sectional view showing a solid oxide fuel cell according to another embodiment of the present invention.
【図６】この発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃
料電池につき単セルの配列を示す平面図FIG. 6 is a plan view showing an arrangement of unit cells of a solid oxide fuel cell according to another embodiment of the present invention.
【図７】この発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃
料電池につきセパレータを示す平面図FIG. 7 is a plan view showing a separator of a solid oxide fuel cell according to another embodiment of the present invention.
【図８】この発明のさらに異なる実施例に係る固体電解
質型燃料電池を示す断面図FIG. 8 is a sectional view showing a solid oxide fuel cell according to still another embodiment of the present invention.
【図９】従来の固体電解質型燃料電池を示し、図９
（ａ）は単セル、図９（ｂ）はセパレータを示す分解斜
視図9 shows a conventional solid oxide fuel cell, and FIG.
FIG. 9A is a single cell, and FIG. 9B is an exploded perspective view showing a separator.
【図１０】従来の異なる固体電解質型燃料電池を示し、
図１０（ａ）は単セル、図１０（ｂ）はセパレータを示
す分解斜視図FIG. 10 shows different conventional solid oxide fuel cells,
10 (a) is a single cell, and FIG. 10 (b) is an exploded perspective view showing a separator.
【図１１】従来のさらに異なる固体電解質型燃料電池を
示し、図１１（ａ）は単セル、図１１（ｂ）はセパレー
タを示す分解斜視図11 is an exploded perspective view showing still another conventional solid oxide fuel cell, FIG. 11 (a) is a single cell, and FIG. 11 (b) is a separator.
１ セパレータ ２ 空気通流溝 ３ リブ ４ 重合部 ５ 燃焼ガス排出孔 ６ 燃料ガス供給孔 ７ 空気供給孔 ８ 単セル ９ 燃料ガス供給孔 １０ 空気供給孔 １１ 燃料ガス通流溝 １２ リブ １３ 燃料ガス供給マニホルド １４ 酸化剤ガス供給マニホルド １５ 第三のスリット １６ 第四のスリット １７ 第一のスリット １８ 第二のスリット １９ 固体電解質体 ２０ 第二の電極 ２１ 基体 １Ａ セパレータ ２Ａ 空気通流溝 ３Ａ リブ ４Ａ 重合部 ５Ａ 燃焼ガス排出孔 ６Ａ 燃料ガス供給孔 ７Ａ 空気供給孔 ８Ａ 単セル ９Ａ 燃料ガス供給孔 １０Ａ 空気供給孔 １１Ａ 燃料ガス通流溝 １２Ａ リブ １３Ａ 燃料ガス供給マニホルド １４Ａ 酸化剤ガス供給マニホルド １５Ａ 第三のスリット １６Ａ 第四のスリット １７Ａ 第一のスリット １８Ａ 第二のスリット ３１ セパレータ ３３ 空気通流溝 ３４ リブ ３５ 囲みリブ ３６ 囲み空間 ３７ 燃料ガス排出孔 ３８ 燃料ガス供給孔 ３９ 空気供給孔 ４０ スリット ４１ 単セル ４２ 燃料ガス供給孔 ４３ 空気供給孔 ４４ アルミナフェルト ４５ 囲み空間 ４６ リブ ４７ 第一のスリット ４８ 第二のスリット ４９ 空気排出孔 ６１ 単セル ６２ アノード（Ni-ZrO2 ） ６３ 固体電解質体 ６４ カソード（LaMnO3） ６５ セパレータ ６６ セパレータ基板（LaMnO3） ６７ セパレータ層（LaCrO3） ６８ リブ ６９ 反応ガス供給孔 ６９Ａ 反応ガス供給孔 ７０ 反応ガス供給孔 ７０Ａ 反応ガス供給孔 ７１ 単セル ７２ カソード（LaMnO3） ７３ 固体電解質体 ７４ アノード（Ni-ZrO2 ） ７５ セパレータ ７６ セパレータ基板（Ni-ZrO2 ） ７７ セパレータ層（LaCrO3） ８１ 単セル ８２ アノード（Ni-ZrO2 ） ８３ 固体電解質体（YSZ ） ８４ カソード（LaMnO3） ８５ セパレータ ９１ セパレータ ９２ リブ ９４ 燃料ガス供給孔 ９５ 空気供給孔 ９６ 単セル ９７ 燃焼ガス排出孔 ９８ 第五のスリット ９９ 第六のスリット １００ 燃料ガス供給孔 １０１ 空気供給孔 １０２ 第七のスリット １０３ 第八のスリット1 Separator 2 Air Flow Groove 3 Rib 4 Polymerization Part 5 Combustion Gas Discharge Hole 6 Fuel Gas Supply Hole 7 Air Supply Hole 8 Single Cell 9 Fuel Gas Supply Hole 10 Air Supply Hole 11 Fuel Gas Flow Groove 12 Rib 13 Fuel Gas Supply Manifold 14 Oxidant gas supply manifold 15 Third slit 16 Fourth slit 17 First slit 18 Second slit 19 Solid electrolyte body 20 Second electrode 21 Base 1A Separator 2A Air flow groove 3A Rib 4A Polymerization part 5A Combustion gas discharge hole 6A Fuel gas supply hole 7A Air supply hole 8A Single cell 9A Fuel gas supply hole 10A Air supply hole 11A Fuel gas flow groove 12A Rib 13A Fuel gas supply manifold 14A Oxidant gas supply manifold 15A Third slit 16A Fourth slit 17A First slit 18A Second pickpocket 31 Separator 33 Air flow groove 34 Rib 35 Surrounding rib 36 Surrounding space 37 Fuel gas discharge hole 38 Fuel gas supply hole 39 Air supply hole 40 Slit 41 Single cell 42 Fuel gas supply hole 43 Air supply hole 44 Alumina felt 45 Surrounding space 46 Rib 47 First Slit 48 Second Slit 49 Air Discharge Hole 61 Single Cell 62 Anode (Ni-ZrO 2 ) 63 Solid Electrolyte 64 Cathode (LaMnO 3 ) 65 Separator 66 Separator Substrate (LaMnO 3 ) 67 Separator Layer ( LaCrO 3 ) 68 Rib 69 Reactive gas supply hole 69A Reactive gas supply hole 70 Reactive gas supply hole 70A Reactive gas supply hole 71 Single cell 72 Cathode (LaMnO 3 ) 73 Solid electrolyte body 74 Anode (Ni-ZrO 2 ) 75 Separator 76 Separator substrate (Ni-ZrO 2) 77 separator layer (LaCrO 3) 8 Single cell 82 anode (Ni-ZrO 2) 83 solid electrolyte body (YSZ) 84 cathode (LaMnO 3) 85 separator 91 separator 92 ribs 94 fuel gas supply hole 95 air supply hole 96 single cells 97 combustion gas discharge hole 98 fifth Slit 99 Sixth slit 100 Fuel gas supply hole 101 Air supply hole 102 Seventh slit 103 Eighth slit
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成５年７月２３日[Submission date] July 23, 1993
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図２[Name of item to be corrected] Figure 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図２】 [Fig. 2]
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図３[Name of item to be corrected] Figure 3
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図３】 [Figure 3]
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図７[Name of item to be corrected] Figure 7
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図７】 [Figure 7]
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図９[Correction target item name] Figure 9
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図９】 [Figure 9]
【手続補正５】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図１０[Name of item to be corrected] Fig. 10
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図１０】 [Figure 10]
【手続補正６】[Procedure correction 6]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図１１[Name of item to be corrected] Fig. 11
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図１１】 FIG. 11
Claims (14)
て、 （１）単セルと、 （２）セパレータとを包含し、 単セルは第一の電極である基体と、固体電解質体と、第
二の電極を有し、 基体は燃料ガス供給孔および酸化剤ガス供給孔並びにリ
ブおよび第一と第二のスリットからなり、 基体の燃料ガス供給孔および基体の酸化剤ガス供給孔は
基体の中央部を貫通し、 基体のリブは基体の一つの主面上であって基体の前記二
つの反応ガス供給孔の周囲に設けられて反応ガス通流溝
を形成し、 基体の他の主面上には固体電解質体と、第二の電極が積
層され、 第一のスリットは基体の前記二つの反応ガス供給孔が形
成する燃料ガス供給マニホルドと酸化剤ガス供給マニホ
ルドの内の第一の反応ガス供給マニホルドと基体の前記
反応ガス通流溝とを相互に連接し、 第二のスリットは第一のスリットを通過した第一の反応
ガスを基板の前記反応ガス通流溝の周辺部に導いて排出
し、 セパレータは主面上に重合部が配置された金属板状体で
あり、 重合部は燃料ガス供給孔および酸化剤ガス供給孔並びに
リブおよび第三と第四のスリットからなり、 重合部の燃料ガス供給孔および重合部の酸化剤ガス供給
孔は重合部の中央部を貫通し、 重合部のリブは金属板状体の一つの主面上であって重合
部の前記二つの反応ガス供給孔の周囲に設けられて反応
ガス通流溝を形成し、 第三のスリットは重合部の前記二つの反応ガス供給孔が
形成する燃料ガス供給マニホルドと酸化剤ガス供給マニ
ホルドの内の第二の反応ガス供給マニホルドとセパレー
タの前記反応ガス通流溝とを相互に連接し、 第四のスリットは第三のスリットを通過した第二の反応
ガスをセパレータの前記反応ガス通流溝の周辺部に導い
て排出し、 単セルとセパレータの重合部とはそれぞれの燃料ガス供
給孔と酸化剤ガス供給孔とを相互に一致させて反応ガス
供給マニホルドを形成しながら交互に重合されるもので
あることを特徴とする固体電解質型燃料電池。1. A large area solid oxide fuel cell, comprising: (1) a unit cell and (2) a separator, wherein the unit cell is a substrate as a first electrode, and a solid electrolyte body. , A second electrode, the base body is composed of a fuel gas supply hole and an oxidant gas supply hole, ribs and first and second slits, and the fuel gas supply hole of the base body and the oxidant gas supply hole of the base body are The rib of the substrate is provided on one main surface of the substrate and around the two reaction gas supply holes of the substrate to form a reaction gas flow groove, and The solid electrolyte body and the second electrode are laminated on the surface, and the first slit is the first of the fuel gas supply manifold and the oxidant gas supply manifold formed by the two reaction gas supply holes of the substrate. The reaction gas supply manifold and the reaction gas flow groove of the substrate are made to correspond to each other. The second slit guides the first reaction gas, which has passed through the first slit, to the peripheral portion of the reaction gas flow groove of the substrate and discharges it, and the separator has a superposed portion on the main surface. The polymerization section is composed of a fuel gas supply hole, an oxidant gas supply hole, ribs, and third and fourth slits. The fuel gas supply hole of the polymerization section and the oxidant gas supply hole of the polymerization section Penetrates through the central portion of the superposed portion, and the rib of the superposed portion is provided on one main surface of the metal plate and around the two reaction gas supply holes of the superposed portion to form a reaction gas flow groove. The third slit is formed by the second reaction gas supply manifold of the fuel gas supply manifold and the oxidant gas supply manifold formed by the two reaction gas supply holes of the polymerization section and the reaction gas passage groove of the separator. And connect to each other, and Guides the second reaction gas that has passed through the third slit to the peripheral portion of the reaction gas flow groove of the separator and discharges it, and the unit cell and the polymerized portion of the separator are the respective fuel gas supply holes and the oxidant gas. A solid oxide fuel cell characterized in that it is polymerized alternately while forming a reaction gas supply manifold by making the supply holes coincide with each other.
て、 （１）単セルと、 （２）セパレータとを包含し、 単セルは薄板状の固体電解質体と、固体電解質体の両主
面にそれぞれ形成された第一の電極および第二の電極
と、主面の中心部に貫通して設けられた燃料ガス供給孔
および酸化剤ガス供給孔とからなり、 セパレータは二つの主面上に重合部が配列された金属板
状体であり、 重合部は燃料ガス供給孔および酸化剤ガス供給孔並びに
リブおよび第五と第六と第七と第八のスリットからな
り、 重合部の燃料ガス供給孔および酸化剤ガス供給孔は重合
部の中央部を貫通し、 重合部のリブは金属板状体の二つの主面上の相対する位
置であって重合部の前記二つの反応ガス供給孔の周囲に
設けられて反応ガス通流溝を形成し、 第五のスリットは重合部の前記二つの反応ガス供給孔が
形成する燃料ガス供給マニホルドと酸化剤ガス供給マニ
ホルドの内の第一の反応ガス供給マニホルドとセパレー
タの前記反応ガス通流溝の一とを相互に連接し、 第六のスリットは第五のスリットを通過した第一の反応
ガスをセパレータの前記反応ガス通流溝の一の周辺部に
導いて排出し、 第七のスリットは重合部の前記二つの反応ガス供給孔が
形成する燃料ガス供給マニホルドと酸化剤ガス供給マニ
ホルドの内の第二の反応ガス供給マニホルドとセパレー
タの前記反応ガス通流溝の他の一とを相互に連接し、 第八のスリットは第七のスリットを通過した第二の反応
ガスをセパレータの前記反応ガス通流溝の他の一の周辺
部に導いて排出し、 単セルとセパレータの重合部とはそれぞれの燃料ガス供
給孔と酸化剤ガス供給孔とを相互に一致させて反応ガス
供給マニホルドを形成しながら交互に重合されるもので
あることを特徴とする固体電解質型燃料電池。2. A large area solid oxide fuel cell, comprising (1) a single cell and (2) a separator, wherein the single cell is a thin plate-shaped solid electrolyte body and a solid electrolyte body. It consists of a first electrode and a second electrode respectively formed on the main surface, and a fuel gas supply hole and an oxidant gas supply hole that penetrate through the center of the main surface.The separator has two main surfaces. The overlapping portion is a metal plate-shaped member having an arrangement thereon, and the overlapping portion includes a fuel gas supply hole, an oxidant gas supply hole, ribs, and fifth, sixth, seventh, and eighth slits. The fuel gas supply hole and the oxidant gas supply hole penetrate through the central portion of the polymerized portion, and the ribs of the polymerized portion are at opposite positions on the two main surfaces of the metal plate, and the two reaction gases of the polymerized portion are located. A fifth slit is formed around the supply hole to form a reaction gas flow groove. The first reaction gas supply manifold of the fuel gas supply manifold and the oxidant gas supply manifold formed by the two reaction gas supply holes of the polymerization section and one of the reaction gas flow grooves of the separator are connected to each other. The sixth slit guides the first reaction gas, which has passed through the fifth slit, to the peripheral portion of one of the reaction gas flow grooves of the separator and discharges it, and the seventh slit, the second reaction of the polymerization portion. The second reaction gas supply manifold of the fuel gas supply manifold and the oxidant gas supply manifold formed by the gas supply hole and the other one of the reaction gas flow grooves of the separator are connected to each other, and the eighth slit Guides and discharges the second reaction gas that has passed through the seventh slit to the other peripheral portion of the reaction gas flow groove of the separator, and the unit cell and the polymerized portion of the separator have their respective fuel gas supply holes. Solid oxide fuel cell characterized by in each other is matched with the oxidant gas supply holes are intended to be polymerized alternately while forming a reaction gas supply manifold.
料電池において、セパレータは重合部の間に配置された
貫通孔であるガス排出孔を有することを特徴とする固体
電解質型燃料電池。3. The solid oxide fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the separator has a gas discharge hole which is a through hole arranged between the polymerized portions.
料電池において、第一の電極はアノード、第二の電極は
カソード、第一の反応ガスは燃料ガス、第二の反応ガス
は酸化剤ガスであることを特徴とする固体電解質型燃料
電池。4. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the first electrode is an anode, the second electrode is a cathode, the first reaction gas is a fuel gas, and the second reaction gas is an oxidation gas. A solid oxide fuel cell, which is a chemical gas.
料電池において、第一の電極はカソード、第二の電極は
アノード、第一の反応ガスは酸化剤ガス、第二の反応ガ
スは燃料ガスであることを特徴とする固体電解質型燃料
電池。5. The solid oxide fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the first electrode is a cathode, the second electrode is an anode, the first reaction gas is an oxidant gas, and the second reaction gas is A solid oxide fuel cell, which is a fuel gas.
料電池において、ガス排出孔は、セパレータの複数の重
合部と、前記重合部の最外側リブと一体に連結される囲
みリブと、前記重合部に重合された複数の単セルと、囲
みリブに接して単セル間に介挿された非導電性の易圧縮
体が形成する囲み空間を連接してなることを特徴とする
固体電解質型燃料電池。6. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the gas discharge hole includes a plurality of polymerized portions of the separator, and a surrounding rib integrally connected to the outermost rib of the polymerized portion. A solid electrolyte characterized in that a plurality of unit cells polymerized in the polymerized portion and a surrounding space formed by a non-conductive easy-compressible body interposed between the unit cells in contact with the surrounding ribs are connected to each other. Type fuel cell.
料電池において、セパレータは耐熱、耐酸化性の金属で
あることを特徴とする固体電解質型燃料電池。7. The solid oxide fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the separator is a heat resistant and oxidation resistant metal.
料電池において、セパレータは耐熱性の金属であり、二
つの主面の内のカソードと相対する主面に耐酸化性で導
電性のセラミックス層を形成してなることを特徴とする
固体電解質型燃料電池。8. The solid oxide fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the separator is a heat resistant metal, and the main surface of the two main surfaces facing the cathode is oxidation resistant and conductive. A solid oxide fuel cell comprising a ceramic layer.
おいて、第一の電極である基板はニッケル−ジルコニア
Ni-ZrO2 サーメットであり、第二の電極はランタンマン
ガナイトLaMnO3またはランタンコバルタイトLaCoO3であ
ることを特徴とする固体電解質型燃料電池。9. The solid oxide fuel cell according to claim 4, wherein the substrate that is the first electrode is nickel-zirconia.
A solid oxide fuel cell, characterized in that it is a Ni-ZrO 2 cermet and the second electrode is lanthanum manganite LaMnO 3 or lanthanum cobaltite LaCoO 3 .
において、第一の電極である基板はランタンマンガナイ
トLaMnO3またはランタンコバルタイトLaCoO3であり、第
二の電極はニッケル−ジルコニアNi-ZrO2 サーメットで
あることを特徴とする固体電解質型燃料電池。10. The solid oxide fuel cell according to claim 5, wherein the substrate as the first electrode is lanthanum manganite LaMnO 3 or lanthanum cobaltite LaCoO 3 , and the second electrode is nickel-zirconia Ni-. A solid oxide fuel cell characterized by being a ZrO 2 cermet.
において、ガス排出孔により連接された囲み空間には排
出燃料ガスが通流することを特徴とする固体電解質型燃
料電池。11. The solid oxide fuel cell according to claim 6, wherein the exhausted fuel gas flows through the enclosed space connected by the gas exhaust holes.
において、ガス排出孔により連接された囲み空間には排
出酸化剤ガスが通流することを特徴とする固体電解質型
燃料電池。12. The solid oxide fuel cell according to claim 6, wherein the discharged oxidant gas flows through the enclosed space connected by the gas discharge holes.
において、非導電性の易圧縮性体はアルミナフェルトで
あることを特徴とする固体電解質型燃料電池。13. The solid oxide fuel cell according to claim 6, wherein the non-conductive and easily compressible material is alumina felt.
において、耐酸化性で導電性のセラミックス層はランタ
ンマンガナイトLaMnO3，ランタンクロマイトLaCrO3また
はランタンコバルタイトLaCoO3であることを特徴とする
固体電解質型燃料電池。14. The solid oxide fuel cell according to claim 8, wherein the oxidation-resistant and conductive ceramic layer is lanthanum manganite LaMnO 3 , lanthanum chromite LaCrO 3 or lanthanum cobaltite LaCoO 3. Solid oxide fuel cell.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5121975A JPH06310164A (en) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | Solid electrolyte type fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5121975A JPH06310164A (en) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | Solid electrolyte type fuel cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06310164A true JPH06310164A (en) | 1994-11-04 |
Family
ID=14824495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5121975A Pending JPH06310164A (en) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | Solid electrolyte type fuel cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06310164A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7049019B2 (en) | 2002-08-28 | 2006-05-23 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
| US7122267B2 (en) | 2002-08-28 | 2006-10-17 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell configured with discharge passages that preheat fuel gas and prevent cross leakage |
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| US8288051B2 (en) | 2007-01-25 | 2012-10-16 | Mitsubishi Materials Corporation | Solid oxide fuel cell and fuel cell stack |
-
1993
- 1993-04-26 JP JP5121975A patent/JPH06310164A/en active Pending
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