JPH0633282A - 固体電解質電解セル - Google Patents
固体電解質電解セルInfo
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- JPH0633282A JPH0633282A JP4187700A JP18770092A JPH0633282A JP H0633282 A JPH0633282 A JP H0633282A JP 4187700 A JP4187700 A JP 4187700A JP 18770092 A JP18770092 A JP 18770092A JP H0633282 A JPH0633282 A JP H0633282A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- interconnector
- solid
- electrolyte
- electrolytic cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温水蒸気電解装置、固体電解質燃料電池な
どに適用される固体電解質電解セルに関する。 【構成】 固体電解質及びインタコネクタが交互に連結
された管又は平板と、該管又は平板の片面に設けられた
カソード電極と他方の面に設けられたアノード電極とを
具備する固体電解質電解セルにおいて、固体電解質及び
インタコネクタと熱膨張特性が近似する接着材としての
機能を有する固体電解質材料を固体電解質側及びインタ
コネクタ側に配置し、該接着機能を有する固体電解質材
料間に絶縁材を介在させてなる固体電解質電解セル。
どに適用される固体電解質電解セルに関する。 【構成】 固体電解質及びインタコネクタが交互に連結
された管又は平板と、該管又は平板の片面に設けられた
カソード電極と他方の面に設けられたアノード電極とを
具備する固体電解質電解セルにおいて、固体電解質及び
インタコネクタと熱膨張特性が近似する接着材としての
機能を有する固体電解質材料を固体電解質側及びインタ
コネクタ側に配置し、該接着機能を有する固体電解質材
料間に絶縁材を介在させてなる固体電解質電解セル。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高温水蒸気電解装置、固
体電解質燃料電池などに適用される固体電解質電解セル
に関する。
体電解質燃料電池などに適用される固体電解質電解セル
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の高温水蒸気電解装置（以下、ＳＯ
ＳＥと略称する）の構造を図３によって説明する。図３
に示すように、ＳＯＳＥは固体電解質１、アノード電極
２、カソード電極３からなる水蒸気電解部をインタコネ
クタ４を介して直列につないだものである。ＳＯＳＥの
原理は図４に示すように、アノード電極２側に空気６、
カソード電極３側に水蒸気７を流し、作動温度約１００
０℃で電気を流して、水素８を発生させるものである。
代表的なＳＯＳＥの構成材料は固体電解質１にＺｒＯ2
−Ｙ2 Ｏ3 （ＹＳＺ）、アノード電極２にＬａＳｒＣａ
ＭｎＯ3 、カソード電極３にＮｉＯ、インタコネクタ４
にはＬａＳｒＣｒＯ3 が使用されている。
ＳＥと略称する）の構造を図３によって説明する。図３
に示すように、ＳＯＳＥは固体電解質１、アノード電極
２、カソード電極３からなる水蒸気電解部をインタコネ
クタ４を介して直列につないだものである。ＳＯＳＥの
原理は図４に示すように、アノード電極２側に空気６、
カソード電極３側に水蒸気７を流し、作動温度約１００
０℃で電気を流して、水素８を発生させるものである。
代表的なＳＯＳＥの構成材料は固体電解質１にＺｒＯ2
−Ｙ2 Ｏ3 （ＹＳＺ）、アノード電極２にＬａＳｒＣａ
ＭｎＯ3 、カソード電極３にＮｉＯ、インタコネクタ４
にはＬａＳｒＣｒＯ3 が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図３に示したＳＯＳＥ
を用いて水蒸気を電解すると、電解時、インタコネクタ
４と固体電解質１の接合部近傍における電解質１側が劣
化し、この劣化部から破断することがある。劣化の原因
としては明らかではないが、電解に際し、インタコネク
タ４からカソード電極３に電流が流れる時、電流の一部
が接合部近傍の固体電解質１を介して流れ、固体電解質
１のＺｒＯ2 が還元されることによって脆くなることが
考えられる。
を用いて水蒸気を電解すると、電解時、インタコネクタ
４と固体電解質１の接合部近傍における電解質１側が劣
化し、この劣化部から破断することがある。劣化の原因
としては明らかではないが、電解に際し、インタコネク
タ４からカソード電極３に電流が流れる時、電流の一部
が接合部近傍の固体電解質１を介して流れ、固体電解質
１のＺｒＯ2 が還元されることによって脆くなることが
考えられる。
【０００４】上記対策として、固体電解質とインタコネ
クタの間に絶縁材、例えば、絶縁性セラミックスを配置
することが考えられるが、絶縁性セラミックスと固体電
解質及び絶縁性セラミックスとインタコネクタの接合が
困難である。これは、一般に絶縁性セラミックスに用い
られるＡｌ2 Ｏ3 は固体電解質材料（ＺｒＯ2 など）や
インタコネクタ材料（ＬａＳｒＣｒＯ3 など）に比べ熱
膨張係数が低く、高温加圧接合時に熱応力が発生し、剥
離が生じやすくなるものと考えられる。なお、代表的な
熱膨張係数はＡｌ2 Ｏ3 が８．０×１０-6、ＺｒＯ2 が
１０×１０-6、ＬａＳｒＣｒＯ3 が１０×１０-6であ
る。
クタの間に絶縁材、例えば、絶縁性セラミックスを配置
することが考えられるが、絶縁性セラミックスと固体電
解質及び絶縁性セラミックスとインタコネクタの接合が
困難である。これは、一般に絶縁性セラミックスに用い
られるＡｌ2 Ｏ3 は固体電解質材料（ＺｒＯ2 など）や
インタコネクタ材料（ＬａＳｒＣｒＯ3 など）に比べ熱
膨張係数が低く、高温加圧接合時に熱応力が発生し、剥
離が生じやすくなるものと考えられる。なお、代表的な
熱膨張係数はＡｌ2 Ｏ3 が８．０×１０-6、ＺｒＯ2 が
１０×１０-6、ＬａＳｒＣｒＯ3 が１０×１０-6であ
る。
【０００５】本発明は上記技術水準に鑑み、固体電解質
の劣化防止対策を施した固体電解質電解セルを提供しよ
うとするものである。
の劣化防止対策を施した固体電解質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】本発明は固体電解質及び
インタコネクタが交互に連結された管又は平板と、該管
又は平板の片面に設けられたカソード電極と他方の面に
設けられたアノード電極とを具備する固体電解質電解セ
ルにおいて、固体電解質及びインタコネクタと熱膨張特
性が近似する接着材としての機能を有する固体電解質材
料を固体電解質側及びインタコネクタ側に配置し、該接
着機能を有する固体電解質材料間に絶縁材を介在させて
なることを特徴とする固体電解質電解セルである。
インタコネクタが交互に連結された管又は平板と、該管
又は平板の片面に設けられたカソード電極と他方の面に
設けられたアノード電極とを具備する固体電解質電解セ
ルにおいて、固体電解質及びインタコネクタと熱膨張特
性が近似する接着材としての機能を有する固体電解質材
料を固体電解質側及びインタコネクタ側に配置し、該接
着機能を有する固体電解質材料間に絶縁材を介在させて
なることを特徴とする固体電解質電解セルである。
【０００７】本発明において、接着剤としての機能を有
する固体電解質材料としては、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 、Ｚ
ｒＯ2 −ＣａＯ、ＺｒＯ2 −ＣｅＯ2 などがあげられ、
これらの固体電解質材料間に介在させられる絶縁材とし
てはＡｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 −Ｚ
ｒＯ2 複合材、Ｌａ2 Ｚｒ2 Ｏ7 、ＳｒＺｒＯ3 、Ｃａ
ＺｒＯ3 などがあげられる。
する固体電解質材料としては、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 、Ｚ
ｒＯ2 −ＣａＯ、ＺｒＯ2 −ＣｅＯ2 などがあげられ、
これらの固体電解質材料間に介在させられる絶縁材とし
てはＡｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 −Ｚ
ｒＯ2 複合材、Ｌａ2 Ｚｒ2 Ｏ7 、ＳｒＺｒＯ3 、Ｃａ
ＺｒＯ3 などがあげられる。
【０００８】
【作用】固体電解質側とインタコネクタ側に、これら材
料と熱膨張特性が近似する接着剤としての機能を有する
固体電解質材料を配置しているので、接合時及び電解時
の剥離を防止することができる。また、この両側に配置
された固体電解質材料の間に絶縁材を介在させているの
で、固体電解質に電流が流れることによる劣化を防ぐこ
とができる。
料と熱膨張特性が近似する接着剤としての機能を有する
固体電解質材料を配置しているので、接合時及び電解時
の剥離を防止することができる。また、この両側に配置
された固体電解質材料の間に絶縁材を介在させているの
で、固体電解質に電流が流れることによる劣化を防ぐこ
とができる。
【０００９】
【実施例】本発明の一実施例を図１によって説明する。
図３に示した従来の固体電解質セルと異なるところは固
体電解質１とインタコネクタ４の両側に接着剤としての
機能を有する固体電解質材料５及びこの固体電解質材料
５の間に絶縁性セラミックス６を配置した点である。以
下、固体電解質１としてＺｒＯ2 −１２％Ｙ2 Ｏ3（Ｙ
ＳＺ）、アノード電極２として８０％ＮｉＯ−２０％Ｙ
ＳＺサーメット、カソード電極３としてＬａＣａＭｎＯ
3 、インタコネクタ４としてＬａＣｒＯ3 、接着剤５と
してＹＳＺ、絶縁性セラミックス６としてＡｌ2 Ｏ3 を
使用した場合について説明する。
図３に示した従来の固体電解質セルと異なるところは固
体電解質１とインタコネクタ４の両側に接着剤としての
機能を有する固体電解質材料５及びこの固体電解質材料
５の間に絶縁性セラミックス６を配置した点である。以
下、固体電解質１としてＺｒＯ2 −１２％Ｙ2 Ｏ3（Ｙ
ＳＺ）、アノード電極２として８０％ＮｉＯ−２０％Ｙ
ＳＺサーメット、カソード電極３としてＬａＣａＭｎＯ
3 、インタコネクタ４としてＬａＣｒＯ3 、接着剤５と
してＹＳＺ、絶縁性セラミックス６としてＡｌ2 Ｏ3 を
使用した場合について説明する。
【００１０】ＹＳＺよりなる固体電解質１、接着剤とし
ての機能を有するＹＳＺよりなる電解質材料５、Ａｌ2
Ｏ3 よりなる絶縁性セラミックス６、ＬａＣｒＯ3 より
なるインタコネクタ４の接合方法の代表例を図２に示
す。接合方法はＹＳＺよりなる固体電解質１とＬａＣｒ
Ｏ3 よりなるインタコネクタ４の間に未焼結のＹＳＺよ
りなる固体電解質材料５及び未焼結のＡｌ2 Ｏ3 よりな
る絶縁性セラミックス６を配置し、約１５００℃の高温
状態で加圧接合することによって行なわれる。未焼結の
材料は、この高温加圧接合時に焼結する。未焼結のＹＳ
Ｚよりなる固体電解質材料５はＹＳＺよりなる固体電解
質１とＬａＣｒＯ3 よりなるインタコネクタ４とのなじ
みがよく（熱膨張特性もほぼ一致している）、接合性が
優れている。また、未焼結のＹＳＺよりなる電解質材料
５と未焼結のＡｌ2 Ｏ3 よりなる絶縁性セラミックス６
は焼結時に強固に接合される。
ての機能を有するＹＳＺよりなる電解質材料５、Ａｌ2
Ｏ3 よりなる絶縁性セラミックス６、ＬａＣｒＯ3 より
なるインタコネクタ４の接合方法の代表例を図２に示
す。接合方法はＹＳＺよりなる固体電解質１とＬａＣｒ
Ｏ3 よりなるインタコネクタ４の間に未焼結のＹＳＺよ
りなる固体電解質材料５及び未焼結のＡｌ2 Ｏ3 よりな
る絶縁性セラミックス６を配置し、約１５００℃の高温
状態で加圧接合することによって行なわれる。未焼結の
材料は、この高温加圧接合時に焼結する。未焼結のＹＳ
Ｚよりなる固体電解質材料５はＹＳＺよりなる固体電解
質１とＬａＣｒＯ3 よりなるインタコネクタ４とのなじ
みがよく（熱膨張特性もほぼ一致している）、接合性が
優れている。また、未焼結のＹＳＺよりなる電解質材料
５と未焼結のＡｌ2 Ｏ3 よりなる絶縁性セラミックス６
は焼結時に強固に接合される。
【００１１】上記接合法により、剥離などが生じること
なく、接合体を供試することができる。また、固体電解
質１とインタコネクタ４の間に、絶縁性のセラミックス
６を配置しているので、固体電解質１に電流が枯れるこ
とによる劣化を防ぐことができる。
なく、接合体を供試することができる。また、固体電解
質１とインタコネクタ４の間に、絶縁性のセラミックス
６を配置しているので、固体電解質１に電流が枯れるこ
とによる劣化を防ぐことができる。
【００１２】
【発明の効果】電解質側とインタコネクタ側に、これら
材料と熱膨張特性が一致する電解質材料を配置している
ので、接合時及び電解時の剥離を防止することができ
る。また、この両側に配置された電解質材料の間に絶縁
材を介在させているので、電解時に電解質に電流が流れ
ることによる劣化を防ぐことができ、耐久性に優れた電
解セルを実現することができる。
材料と熱膨張特性が一致する電解質材料を配置している
ので、接合時及び電解時の剥離を防止することができ
る。また、この両側に配置された電解質材料の間に絶縁
材を介在させているので、電解時に電解質に電流が流れ
ることによる劣化を防ぐことができ、耐久性に優れた電
解セルを実現することができる。
【図１】本発明の固体電解質電解セルの一実施例の説明
図。
図。
【図２】図１の固体電解質電解セルの製法の一実施態様
の説明図。
の説明図。
【図３】従来の高温水蒸気電解装置の一態様の説明図。
【図４】図３の高温水蒸気電解装置の原理の説明図。
Claims (1)
- 【請求項１】 固体電解質及びインタコネクタが交互に
連結された管又は平板と、該管又は平板の片面に設けら
れたカソード電極と他方の面に設けられたアノード電極
とを具備する固体電解質電解セルにおいて、固体電解質
及びインタコネクタと熱膨張特性が近似する接着材とし
ての機能を有する固体電解質材料を固体電解質側及びイ
ンタコネクタ側に配置し、該接着機能を有する固体電解
質材料間に絶縁材を介在させてなることを特徴とする固
体電解質電解セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4187700A JPH0633282A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 固体電解質電解セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4187700A JPH0633282A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 固体電解質電解セル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0633282A true JPH0633282A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16210631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4187700A Withdrawn JPH0633282A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 固体電解質電解セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633282A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5554439A (en) * | 1994-02-07 | 1996-09-10 | Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd. | Coating composition and coating film composition |
| EP1079453A2 (en) * | 1999-08-23 | 2001-02-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Sealing structure of cell tube for a tubular type fuel cell |
| JP2006221884A (ja) * | 2005-02-08 | 2006-08-24 | Dainippon Printing Co Ltd | 単室型固体酸化物形燃料電池 |
-
1992
- 1992-07-15 JP JP4187700A patent/JPH0633282A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5554439A (en) * | 1994-02-07 | 1996-09-10 | Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd. | Coating composition and coating film composition |
| EP1079453A2 (en) * | 1999-08-23 | 2001-02-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Sealing structure of cell tube for a tubular type fuel cell |
| EP1079453A3 (en) * | 1999-08-23 | 2005-04-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Sealing structure of cell tube for a tubular type fuel cell |
| JP2006221884A (ja) * | 2005-02-08 | 2006-08-24 | Dainippon Printing Co Ltd | 単室型固体酸化物形燃料電池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |