JPH06349505A - 固体電解質燃料電池 - Google Patents

固体電解質燃料電池

Info

Publication number
JPH06349505A
JPH06349505A JP5133395A JP13339593A JPH06349505A JP H06349505 A JPH06349505 A JP H06349505A JP 5133395 A JP5133395 A JP 5133395A JP 13339593 A JP13339593 A JP 13339593A JP H06349505 A JPH06349505 A JP H06349505A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anode
cathode
gas
sofc
electrolyte plate
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.)
Granted
Application number
JP5133395A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2948439B2 (ja
Inventor
Shunsuke Taniguchi
俊輔 谷口
Yukinori Akiyama
幸徳 秋山
Noboru Ishida
登 石田
Koji Yasuo
耕司 安尾
Toshihiko Saito
俊彦 齋藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP5133395A priority Critical patent/JP2948439B2/ja
Publication of JPH06349505A publication Critical patent/JPH06349505A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2948439B2 publication Critical patent/JP2948439B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425High-temperature cells with solid electrolytes
    • H01M8/2432Grouping of unit cells of planar configuration
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カソードおよびアノードの性能が長期安定な
平板型固体電解質燃料電池を提供することを目的とす
る。 【構成】 固体電解質板11の両面にアノードとカソー
ド12とを配して成るセル1と、セパレータ12との間
に、アノードガスとカソードガスの混入及び漏出を防止
するシール部31が形成された固体電解質燃料電池にお
いて、前記シール部31は、酸化ランタン(La
2 3 )を主成分とする非導電性物質により構成される
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は固体電解質燃料電池に関
し、特に平板型固体電解質燃料電池におけるガスシール
材の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】固体電解質燃料電池(以下、「SOF
C」と称する)はリン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料
電池に次ぐ完全固体化した第三世代の燃料電池として注
目されている。SOFCの形状には大きく分けて円筒型
と平板型とがあり、円筒型はガスシール部を持たない構
造にすることができ、ガスシール性に優れているという
利点を有する一方、その構造上単セルの大型化が困難で
あるとともに、体積当りの出力密度が小さいなどの欠点
を有する。
【0003】これに対し、平板型は体積当りの出力密度
が大きいという利点を有する一方、セルとセパレータを
積層させ、その間をアノードガスおよびカソードガスが
通過するという構造上、セルとセパレータの間をシール
する必要が生じ、このシール法についてさまざまな研究
がなされている。従来、平板型SOFCのガスシール法
としては、シールしたい部分を一度に焼結する方法(共
焼結)があり、シール性にはすぐれるが、固体電解質板
とセパレータの異種材料の接合であり技術的に困難であ
ると同時に、異種材料のため熱膨張率の違いにより接合
部が熱衝撃に脆いという欠点を有する。
【0004】一方、シール部に柔軟剤を用いる方法があ
る。これはSOFCの運転温度(約1000℃)におい
て柔軟性を持つ非導電性物質をシール部に配してシール
する方法である。また、シール材の柔軟性によって、固
体電解質板とセパレータ間の熱膨張率の違いによる応力
を吸収するので、耐熱衝撃性を向上させることができ
る。
【0005】このようなシール部に用いる柔軟性を持つ
非導電性物質としては、従来SiO 2 (シリカ)を主成
分とするガラスが用いられてきた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、柔軟剤とし
てSiO2主成分のガラスが用いられるSOFCにおい
ては、SOFCのカソードとしてはLaMnO3 などの
ペロブスカイト型酸化物が主に用いられているために、
SOFC運転時に、柔軟剤中に存在するSi成分が上記
LaMnO3 などのペロブスカイト型酸化物との化学反
応を引き起こし、カソードを劣化させる、あるいはSi
成分がアノードガスとともに飛散しアノード性能の低下
をもたらすというように、SOFCの長期安定性に問題
があった。
【0007】本発明は上記課題に鑑み、カソードおよび
アノードの性能が長期安定なSOFCを提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、固体電解質板の両面にアノードとカソードと
を配して成るセルと、セパレータとの間に、アノードガ
スとカソードガスの混入及び漏出を防止するシール部が
形成された固体電解質燃料電池において、前記シール部
は、酸化ランタンを主成分とする非導電性物質から構成
されることを特徴とする。
【0009】
【作用】SOFCのカソードとしてはLaMnO3 など
のペロブスカイト型酸化物が主に用いられているが、酸
化ランタン(La2 3 )は、上記LaMnO3 などの
ペロブスカイト型酸化物との反応性はSiO2 と比べて
はるかに小さいので,SOFC運転中においてもシール
材の主成分がカソードを劣化させることはほとんどな
い。
【0010】また、従来から柔軟剤として用いられてい
るSiO2 主成分のガラスと比較した場合、本発明の酸
化ランタンを主成分とする非導電性物質は、必然的にS
i成分の含有量が低いために、シール材中のSi成分が
上記LaMnO3 などのペロブスカイト型酸化物との化
学反応を引き起こしてカソードを劣化させたり、あるい
はSi成分がアノードガスとともに飛散しアノード性能
の低下をもたらしたりするようなことを低く抑える。
【0011】したがって、本発明による酸化ランタンを
主成分とする非導電物質をシール材としたSOFCは、
カソードおよびアノードの性能が長期安定である。
【0012】
【実施例】
[実施例]図1は本発明の一実施例に係わるSOFCの
構成を示す部分分解斜視図であり、セル1とセパレータ
2とが交互に所定枚数積層され、上下から一対のスタッ
ク板(不図示)で締め付けることにより、SOFCスタ
ックが構成されている。
【0013】セル1は例えば8%イットリアで安定化し
たジルコニアの緻密な焼成体からなる固体電解質板11
の一方の表面にLaMnO3 などのペロブスカイト型酸
化物からなるカソード12を配し、他方の表面にNi−
ZrO2 サーメットからなるアノード(不図示)を配し
て構成されている。固体電解質板11はカソード12・
アノードよりも大面積であり、外周がカソード12およ
びアノードより外方に延在している。このカソード12
およびアノードより外方の固体電解質板11上にはアノ
ードガス・カソードガスの供給・排出通路となるべき窓
13・14・15・16・17・18(但し16はセパ
レータ2の陰になって図中には現れていない)が開設さ
れている。
【0014】セパレータ2は例えばニッケルクロム合金
などの耐熱性合金からなり、セル1の固体電解質板11
と同一の外形寸法を持っている。このセパレータ2のア
ノードと対面する表面Sa及びカソード12と対面する
表面(不図示)には、複数のリブ21…が並設され、各
リブ21…の間の凹部にアノードガス・カソードガスが
流通してアノード・カソード12に供給できるようにし
てある。一方、リブ21…の形成部位より外方のセパレ
ータ上であって、前記固体電解質板11に開設した窓1
3〜18に相当する部位にはアノードガス・カソードガ
スの供給・排出通路となるべき窓23〜28が開設され
ている。そして、アノードと対面するセパレータ2の表
面Sa側においては、セパレータ2の外周全周及び窓2
3・25・27の周囲は、アノードの収納とアノードガ
スが適度にアノードに供給されるための空間を確保でき
るよう形成されており、その表面には図1に斜線で示す
ようにシール材31が配されている。
【0015】一方、セパレータ2の他方の表面(図にお
いては下側表面)においても、図には現れないがセパレ
ータ2の外周全周及び窓24・26・28の周囲は、カ
ソード12の収納とカソードガスが適度にカソード12
に供給されるための空間を確保できるよう形成れてお
り、その表面にはシール材(セパレータ2の裏側になる
ので図には現れない)が配されている。
【0016】上記のようにシール材が配されると、セル
1とセパレータ2とが所定数積層されたスタック構成に
おいては、窓13と23、15と25、16と26、1
7と27、18と28を連通するガス通路は気密高く外
部と遮弊された通路を形成する。その上、窓13と2
3、15と25、17と27を連通するガス通路は、カ
ソード12と連通し、他方、窓14と24、16と2
6、18と28を連通するガス通路はアノードと連通す
る。従って、窓13と23、15と25、17と27を
連通するガス通路はカソードガスの給排路を形成し、窓
14と24、16と26、18と28を連通するガス通
路はアノードガスの給排路を形成する。
【0017】前記シール材31は酸化ランタンを主成分
とする非導電性物質、例えば成分が40La2 3 −3
0B2 3 −10ZrO2 −5SiO2 −15othe
rsのガラス粉末で構成されている。このシール材の厚
みは既存のシール材と同様、所要のシール効果を有する
ことのできる最低厚み以上の厚みとされている。また、
シール材31をセパレータ2に設ける方法は、SOFC
スタック組立時、1000℃にて高粘性非導電性を有す
る主成分酸化ランタンのガラス(成分が40La2 3
−30B2 3 −10ZrO2 −5SiO2 −15ot
hersのガラス粉末)をテープキャスト法により配す
ることにより行う。 [比較例]シール部にシリカ主成分のガラス(SiO2
−80. 6%,B2 3 −11.9%Na2 O−4. 4
%:商品名 パイレックスガラス)を配する以外は実施
例同様にSOFCスタックを構成した。 [実験]実施例および比較例のSOFCスタックを、所
定の条件で1000℃まで昇温した後、アノードガスと
して水素、カソードガスとして空気を用い、300mAの
連続放電を行いながら、セル電圧を測定した。図2は本
発明における実施例のSOFCと、比較例のSOFC
を、作動温度1000℃、300mA/cm2で連続運転した
ときの試験時間-セル電圧の関係を示す特性図である。
実線Lは本発明実施例SOFC、点線Sは比較例SOF
Cについて示している。
【0018】本発明実施例SOFC及び比較例SOFC
とも初期性能は同等であった。寿命の点では、1500h
r.付近から比較例SOFCのセル電圧の低下が見られ、
劣化が激しくなっていることを示しているのに対して、
実施例SOFCではセル電圧の低下がほとんど見られず
安定であった。放電後の分析結果から比較例SOFCで
は、アノード中にSi成分が存在していることがわかっ
た。また、比較例SOFCのカソードにおいてガラス成
分との反応生成物を同定することはできなかったが、電
池運転中の高周波インピーダンス測定の結果から、カソ
ードの分極増大も明らかであった。この結果からも比較
例におけるアノードおよびカソードの劣化が裏付けられ
た。 [その他の事項]本発明における酸化ランタンを主成分
とする非導電性物質中のSi成分は5%以下であること
が好ましい。
【0019】また、SOFC運転時にシール効果をあら
わすために、前記酸化ランタンを主成分とする非導電性
物質は1000℃において柔軟性を持つものでなければ
ならない。上記実施例においては、酸化ランタンを主成
分とする非導電性物質として、成分が40La2 3
30B2 3 −10ZrO2 −5SiO2 −15oth
ersのガラス粉末を用いたが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。
【0020】
【発明の効果】以上の本発明によれば、SOFC運転時
において、カソード、アノードの性能が長期安定であ
る。また、上記酸化ランタンを主成分とする非導電性物
質は、高温において柔軟性を持つために、SOFC運転
時において熱衝撃にも強い。
【0021】したがって、電池性能が長期安定な優れた
SOFCを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わるSOFCの構成を示
す部分分解斜視図である。
【図2】本発明における実施例と比較例のSOFCを連
続運転したときの試験時間(hr. )- セル電圧(V)の
関係を示す特性図である。
【符号の説明】 1 セル 2 セパレータ 11 固体電解質板 12 カソード 31 シール材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安尾 耕司 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機株 式会社内 (72)発明者 齋藤 俊彦 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機株 式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体電解質板の両面にアノードとカソー
    ドとを配して成るセルと、セパレータとの間に、アノー
    ドガスとカソードガスの混入及び漏出を防止するシール
    部が形成された固体電解質燃料電池において、 前記シール部は、酸化ランタンを主成分とする非導電性
    物質から構成されることを特徴とする固体電解質燃料電
    池。
JP5133395A 1993-06-03 1993-06-03 固体電解質燃料電池 Expired - Fee Related JP2948439B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5133395A JP2948439B2 (ja) 1993-06-03 1993-06-03 固体電解質燃料電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5133395A JP2948439B2 (ja) 1993-06-03 1993-06-03 固体電解質燃料電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06349505A true JPH06349505A (ja) 1994-12-22
JP2948439B2 JP2948439B2 (ja) 1999-09-13

Family

ID=15103752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5133395A Expired - Fee Related JP2948439B2 (ja) 1993-06-03 1993-06-03 固体電解質燃料電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2948439B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010511282A (ja) * 2006-11-29 2010-04-08 コーニング インコーポレイテッド 固体酸化物燃料電池電極表面の活性化
JP2012146649A (ja) * 2011-01-12 2012-08-02 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 固体酸化物燃料電池用の密封部材及びそれを採用した固体酸化物燃料電池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010511282A (ja) * 2006-11-29 2010-04-08 コーニング インコーポレイテッド 固体酸化物燃料電池電極表面の活性化
JP2012146649A (ja) * 2011-01-12 2012-08-02 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 固体酸化物燃料電池用の密封部材及びそれを採用した固体酸化物燃料電池

Also Published As

Publication number Publication date
JP2948439B2 (ja) 1999-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0289226B1 (en) Improved solid electrolyte fuel cell and assembly
US5279906A (en) Interconnection material for solid oxide fuel cell
JPH07153469A (ja) 固体電解質型燃料電池
US6649296B1 (en) Unitized cell solid oxide fuel cells
JPH11111312A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH06349505A (ja) 固体電解質燃料電池
JP3113347B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
JP3244310B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH09231987A (ja) 固体電解質型燃料電池のシール構造およびその製造方法
JP3547062B2 (ja) 燃料電池用封止材料
JP2999653B2 (ja) 固体電解質燃料電池
JP3219632B2 (ja) 平板型固体電解質燃料電池
JPH05182678A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH11126617A (ja) 固体電解質型燃料電池とその製造方法
JPH0722058A (ja) 平板状固体電解質燃料電池
JPH0412468A (ja) 高温型燃料電池
KR100520542B1 (ko) 고체 산화물 연료 전지 스택의 기밀 구조
JPH0684530A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH07335232A (ja) 中空平板状固体電解質型燃料電池
JPH0237669A (ja) 固体電解質型燃料電池
JP3101358B2 (ja) 固体電解質型燃料電池用セパレータ
JPH06111846A (ja) 高温型燃料電池
JP3419238B2 (ja) 円筒縦縞型固体電解質型燃料電池
JPH06196195A (ja) 平板状固体電解質型燃料電池における原料ガス供給方式及び平板状固体電解質型燃料電池
JPH0629034A (ja) メカニカルシール構造を有する固体電解質燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080702

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees