JPH0684540A - 固体電解質型燃料電池の運転方法 - Google Patents
固体電解質型燃料電池の運転方法Info
- Publication number
- JPH0684540A JPH0684540A JP4233969A JP23396992A JPH0684540A JP H0684540 A JPH0684540 A JP H0684540A JP 4233969 A JP4233969 A JP 4233969A JP 23396992 A JP23396992 A JP 23396992A JP H0684540 A JPH0684540 A JP H0684540A
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- Japan
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- separator
- solid electrolyte
- fuel cell
- electrode
- combination
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- 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.)
- Pending
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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
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】電極／固体電解質体結合体やセパレータに割れ
が発生せず信頼性に優れる固体電解質型燃料電池の運転
方法を得る。 【構成】電極／固体電解質体結合体とセパレータとを積
層して締めつけた固体電解質型燃料電池を昇温し、また
は降温する際に少なくともその一方において締めつけ圧
を緩和する。
が発生せず信頼性に優れる固体電解質型燃料電池の運転
方法を得る。 【構成】電極／固体電解質体結合体とセパレータとを積
層して締めつけた固体電解質型燃料電池を昇温し、また
は降温する際に少なくともその一方において締めつけ圧
を緩和する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、平板型の固体電解質
型燃料電池の運転方法に係り、特に固体電解質型燃料電
池に割れの発生しない運転方法に関する。
型燃料電池の運転方法に係り、特に固体電解質型燃料電
池に割れの発生しない運転方法に関する。
【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、作動温度が 800〜1100℃と高温であるた
めに発電効率が高く、触媒が不要であるといった長所が
あるうえに、電解質が固体であるため取扱いや保守が容
易であるとされ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、作動温度が 800〜1100℃と高温であるた
めに発電効率が高く、触媒が不要であるといった長所が
あるうえに、電解質が固体であるため取扱いや保守が容
易であるとされ第三世代の燃料電池として期待されてい
る。
【０００３】固体電解質形燃料電池の構造は大きく平板
型と円筒型とに分類される。平板型はリン酸型や溶融炭
酸型等と類似の構造である。一方の円筒型は熱応力の緩
和や反応ガスのシールに適した固体電解質型燃料電池に
特有の構造である。図３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。これは自立膜方式と呼
ばれるものである。固体電解質体の両主面にアノードと
カソードの両電極が配されて電極／固体電解質体結合体
１が構成される。電極／固体電解質体結合体１はセパレ
ータ２とガラスシール３を介して交互に垂直方向に積層
される。積層体は図示しないスプリング，シリンダ等で
所定圧力により一体に締めつけられる。
型と円筒型とに分類される。平板型はリン酸型や溶融炭
酸型等と類似の構造である。一方の円筒型は熱応力の緩
和や反応ガスのシールに適した固体電解質型燃料電池に
特有の構造である。図３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。これは自立膜方式と呼
ばれるものである。固体電解質体の両主面にアノードと
カソードの両電極が配されて電極／固体電解質体結合体
１が構成される。電極／固体電解質体結合体１はセパレ
ータ２とガラスシール３を介して交互に垂直方向に積層
される。積層体は図示しないスプリング，シリンダ等で
所定圧力により一体に締めつけられる。
【０００４】
【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、電極／固体
電解質体結合体とセパレータとは異なる熱膨張率を有す
るため、固体電解質型燃料電池の昇降温時にそれぞれ異
なる熱膨張収縮を示すが、電極／固体電解質体結合体と
セパレータとはガラスシールとか一体化のための相互の
締めつけにより、自由な熱膨張収縮ができず、内部に応
力が発生して電極／固体電解質体結合体やセパレータが
割れるという問題があった。
な従来の固体電解質型燃料電池においては、電極／固体
電解質体結合体とセパレータとは異なる熱膨張率を有す
るため、固体電解質型燃料電池の昇降温時にそれぞれ異
なる熱膨張収縮を示すが、電極／固体電解質体結合体と
セパレータとはガラスシールとか一体化のための相互の
締めつけにより、自由な熱膨張収縮ができず、内部に応
力が発生して電極／固体電解質体結合体やセパレータが
割れるという問題があった。
【０００５】この発明は上述の点に鑑みてなされ、その
目的は電極／固体電解質体結合体とセパレータとが自由
に熱膨張収縮できるようにして割れが発生せず信頼性に
優れる固体電解質型燃料電池を提供することにある。
目的は電極／固体電解質体結合体とセパレータとが自由
に熱膨張収縮できるようにして割れが発生せず信頼性に
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、緩和工程を有し、緩和工程は電極／固体電解質
体結合体と、セパレータが交互に積層され且つ相互に締
めつけられてなる固体電解質型燃料電池の昇温時と降温
時の少なくとも一方において相互の締めつけ圧を緩和す
るものであるとすることにより達成される。
よれば、緩和工程を有し、緩和工程は電極／固体電解質
体結合体と、セパレータが交互に積層され且つ相互に締
めつけられてなる固体電解質型燃料電池の昇温時と降温
時の少なくとも一方において相互の締めつけ圧を緩和す
るものであるとすることにより達成される。
【０００７】
【作用】本発明の固体電解質型燃料電池は電極／固体電
解質体結合体と、セパレータが交互に積層され且つ相互
に締めつけられてなるので、ガラスシールを必要としな
い。固体電解質型燃料電池の昇降温時に締めつけ圧を緩
和するので電極／固体電解質体結合体とセパレータとは
相互に自由に熱膨張収縮することができる。
解質体結合体と、セパレータが交互に積層され且つ相互
に締めつけられてなるので、ガラスシールを必要としな
い。固体電解質型燃料電池の昇降温時に締めつけ圧を緩
和するので電極／固体電解質体結合体とセパレータとは
相互に自由に熱膨張収縮することができる。
【０００８】
【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。図１は、この発明の実施例に係る固体電解質型燃
料電池を示す透視平面図である。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セパレータを示し、図
２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＸ−Ｘ断
面図である。
する。図１は、この発明の実施例に係る固体電解質型燃
料電池を示す透視平面図である。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セパレータを示し、図
２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＸ−Ｘ断
面図である。
【０００９】セパレータ８はＳＵＳ３１０からなる８ｍ
ｍ厚さの両面リブ付き板である。カソード面はその酸化
を防止するためにその表面にランタンマンガナイトＬａ
ＭｎＯ3 が被覆される。セパレータの側面には外径６ｍ
ｍのＳＵＳ３１０の細管が溶接される。この細管は燃料
ガス供給管１０と酸化剤ガス供給管１１とからなる。燃
料ガスは燃料ガス供給管よりセパレータの一つの主面に
供給されリブ１５の間隙を通流し、排気口１６より排出
される。酸化剤ガスは酸化剤供給ガス管１１よりセパレ
ータの他の主面に供給され他面のリブを通流したのち、
他面の排出口より排出される。電極／固体電解質体結合
体７はジルコニアからなる固体電解質体の両主面にアノ
ードとカソードとがそれぞれ配置される。アノードはニ
ッケルジルコニアＮｉ−ＺｒＯ2 のサーメットであり、
カソードはランタンマンガナイトＬａＭｎＯ3 からな
る。
ｍ厚さの両面リブ付き板である。カソード面はその酸化
を防止するためにその表面にランタンマンガナイトＬａ
ＭｎＯ3 が被覆される。セパレータの側面には外径６ｍ
ｍのＳＵＳ３１０の細管が溶接される。この細管は燃料
ガス供給管１０と酸化剤ガス供給管１１とからなる。燃
料ガスは燃料ガス供給管よりセパレータの一つの主面に
供給されリブ１５の間隙を通流し、排気口１６より排出
される。酸化剤ガスは酸化剤供給ガス管１１よりセパレ
ータの他の主面に供給され他面のリブを通流したのち、
他面の排出口より排出される。電極／固体電解質体結合
体７はジルコニアからなる固体電解質体の両主面にアノ
ードとカソードとがそれぞれ配置される。アノードはニ
ッケルジルコニアＮｉ−ＺｒＯ2 のサーメットであり、
カソードはランタンマンガナイトＬａＭｎＯ3 からな
る。
【００１０】電極／固体電解質体結合体７の周縁部はセ
パレータ８の周縁部と接触する。セパレータ８のリブの
頭部を連ねる面は周縁部に対し凹面を形成しており、電
極／固体電解質体結合体の電極がセパレータの凹部に嵌
合する。電極／固体電解質体結合体の表面はシリンダの
押圧でセパレータの周縁部およびセパレータのリブ頭部
と密接する。このようにして電気的接触が確保され、機
械的なガスシールが行われる。
パレータ８の周縁部と接触する。セパレータ８のリブの
頭部を連ねる面は周縁部に対し凹面を形成しており、電
極／固体電解質体結合体の電極がセパレータの凹部に嵌
合する。電極／固体電解質体結合体の表面はシリンダの
押圧でセパレータの周縁部およびセパレータのリブ頭部
と密接する。このようにして電気的接触が確保され、機
械的なガスシールが行われる。
【００１１】燃料ガス分配器１３より燃料ガスが燃料ガ
ス供給管１０を経由してスタック６に導入される。酸化
剤ガス分配器１４より酸化剤ガスが酸化剤ガス供給管１
１を経由してスタック６に導入される。反応を終了した
燃料ガスと酸化剤ガスはスタックの外で燃焼し、燃焼の
終わった排ガスは断熱箱１２より排出される。燃料ガス
供給管１０、酸化剤ガス供給管１１はそれぞれその一部
がアルミナ磁器管３１に置き替わっている。これはセル
間の電気的な短絡を防止するためである。アルミナ磁器
管はその端面がメタライズされ金属管と溶接される。こ
の場合反応ガス管は全部をセラミックス管とすればアル
ミナ磁器管を介挿する必要はない。
ス供給管１０を経由してスタック６に導入される。酸化
剤ガス分配器１４より酸化剤ガスが酸化剤ガス供給管１
１を経由してスタック６に導入される。反応を終了した
燃料ガスと酸化剤ガスはスタックの外で燃焼し、燃焼の
終わった排ガスは断熱箱１２より排出される。燃料ガス
供給管１０、酸化剤ガス供給管１１はそれぞれその一部
がアルミナ磁器管３１に置き替わっている。これはセル
間の電気的な短絡を防止するためである。アルミナ磁器
管はその端面がメタライズされ金属管と溶接される。こ
の場合反応ガス管は全部をセラミックス管とすればアル
ミナ磁器管を介挿する必要はない。
【００１２】スタック６は断熱箱を介して空気圧シリン
ダ９により水平方向に所定圧で締めつけられる。各電極
／固体電解質体結合体とセパレータは垂直に配置され
る。垂直に配置すると下部に上部の電極／固体電解質体
結合体やセパレータの重量が印加されることがなく締め
つけ圧緩和の効果が大きくなる。締めつけ圧の緩和によ
り電極／固体電解質体結合体とセパレータは自由に熱膨
張収縮する。このとき燃料ガス供給管や酸化剤ガス供給
管はスタックに接続されているが、これらは橈むことが
できるのでスタックの熱膨張収縮を妨げない。
ダ９により水平方向に所定圧で締めつけられる。各電極
／固体電解質体結合体とセパレータは垂直に配置され
る。垂直に配置すると下部に上部の電極／固体電解質体
結合体やセパレータの重量が印加されることがなく締め
つけ圧緩和の効果が大きくなる。締めつけ圧の緩和によ
り電極／固体電解質体結合体とセパレータは自由に熱膨
張収縮する。このとき燃料ガス供給管や酸化剤ガス供給
管はスタックに接続されているが、これらは橈むことが
できるのでスタックの熱膨張収縮を妨げない。
【００１３】スタックを昇温時に締めつけ圧ゼロで昇温
し、１０００℃に昇温したのち締めつけ圧を５ｋｇ／ｃ
ｍ2 で締めつけ発電を行った。休止のために降温時に再
び締めつけ圧をゼロにし、室温まで降温した。この過程
を２０回繰り返し、その間のスタックの特性変化を測定
したが特性の低下は観察されなかった。またスタックを
分解して観察したが電極／固体電解質体結合体、セパレ
ータに割れは観察されなかった。しかし５ｋｇ／ｃｍ2
で締めつけたまま昇降温した場合は一度の昇降温で特性
は初期の１／２に低下した。このスタックは電極／固体
電解質体結合体に割れを生じていた。
し、１０００℃に昇温したのち締めつけ圧を５ｋｇ／ｃ
ｍ2 で締めつけ発電を行った。休止のために降温時に再
び締めつけ圧をゼロにし、室温まで降温した。この過程
を２０回繰り返し、その間のスタックの特性変化を測定
したが特性の低下は観察されなかった。またスタックを
分解して観察したが電極／固体電解質体結合体、セパレ
ータに割れは観察されなかった。しかし５ｋｇ／ｃｍ2
で締めつけたまま昇降温した場合は一度の昇降温で特性
は初期の１／２に低下した。このスタックは電極／固体
電解質体結合体に割れを生じていた。
【００１４】従来のスタックにおいては昇温時に締めつ
け圧ゼロで昇温し、１０００℃に昇温後締めつけ圧５ｋ
ｇ／ｃｍ2 で発電を行い休止のための降温時に再び締め
つけ圧をゼロにして室温まで降温したところ一回の昇降
温で特性は初期の約２／３に低下した。分解の結果電極
／固体電解質体結合体に割れが認められた。
け圧ゼロで昇温し、１０００℃に昇温後締めつけ圧５ｋ
ｇ／ｃｍ2 で発電を行い休止のための降温時に再び締め
つけ圧をゼロにして室温まで降温したところ一回の昇降
温で特性は初期の約２／３に低下した。分解の結果電極
／固体電解質体結合体に割れが認められた。
【００１５】
【発明の効果】この発明によれば緩和工程を有し、緩和
工程は電極／固体電解質体結合体と、セパレータが交互
に積層され且つ相互に締めつけられてなる固体電解質型
燃料電池の昇温時と降温時の少なくとも一方において相
互の締めつけ圧を緩和するものであるので、電極／固体
電解質体結合体と、セパレータが交互に積層され且つ相
互に締めつけられた固体電解質型燃料電池においてはガ
ラスシールを必要とせず電極／固体電解質体結合体と、
セパレータの相互の熱膨張収縮が自由となる。
工程は電極／固体電解質体結合体と、セパレータが交互
に積層され且つ相互に締めつけられてなる固体電解質型
燃料電池の昇温時と降温時の少なくとも一方において相
互の締めつけ圧を緩和するものであるので、電極／固体
電解質体結合体と、セパレータが交互に積層され且つ相
互に締めつけられた固体電解質型燃料電池においてはガ
ラスシールを必要とせず電極／固体電解質体結合体と、
セパレータの相互の熱膨張収縮が自由となる。
【００１６】また固体電解質型燃料電池の昇降温時に締
めつけ圧を緩和するので電極／固体電解質体結合体とセ
パレータとは相互に自由に熱膨張収縮することができ
る。このようにして割れがなく信頼性に優れる固体電解
質型燃料電池が得られる。
めつけ圧を緩和するので電極／固体電解質体結合体とセ
パレータとは相互に自由に熱膨張収縮することができ
る。このようにして割れがなく信頼性に優れる固体電解
質型燃料電池が得られる。
【図１】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
を示す透視平面図
を示す透視平面図
【図２】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
のセパレータを示し、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）
は図２（ａ）のＸ−Ｘ断面図
のセパレータを示し、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）
は図２（ａ）のＸ−Ｘ断面図
【図３】従来の平板型固体電解質型燃料電池を示す分解
斜視図
斜視図
１ 電極／固体電解質体結合体 ２ セパレータ ３ ガラスシール ６ スタック ７ 電極／固体電解質体結合体 ８ セパレータ ９ 空気圧シリンダ １０ 燃料ガス供給管 １１ 酸化剤ガス供給管 １２ 断熱箱 １３ 燃料ガス分配器 １４ 酸化剤ガス分配器 １５ リブ １６ 排気口
Claims (4)
- 【請求項１】緩和工程を有し、 緩和工程は電極／固体電解質体結合体と、セパレータが
交互に積層され且つ相互に締めつけられてなる固体電解
質型燃料電池の昇温時と降温時の少なくとも一方におい
て相互の締めつけ圧を緩和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の運転方法。 - 【請求項２】請求項１記載の運転方法において、固体電
解質型燃料電池は水平方向に積層されてなることを特徴
とする固体電解質型燃料電池の運転方法。 - 【請求項３】請求項１記載の運転方法において、固体電
解質型燃料電池は空気圧シリンダにより相互に締めつけ
られてなることを特徴とする固体電解質型燃料電池の運
転方法。 - 【請求項４】請求項１記載の運転方法において、セパレ
ータはそれぞれ専用の燃料ガス供給管と酸化剤ガス供給
管とを備えることを特徴とする固体電解質型燃料電池の
運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4233969A JPH0684540A (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 固体電解質型燃料電池の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4233969A JPH0684540A (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 固体電解質型燃料電池の運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0684540A true JPH0684540A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=16963479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4233969A Pending JPH0684540A (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 固体電解質型燃料電池の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0684540A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001325980A (ja) * | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Chubu Electric Power Co Inc | 固体電解質燃料電池 |
| JP2007042441A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池および運転方法 |
| DE102019206175B3 (de) * | 2019-04-30 | 2020-08-20 | Ford Global Technologies, Llc | Brennstoffzellenanordnung |
-
1992
- 1992-09-02 JP JP4233969A patent/JPH0684540A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001325980A (ja) * | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Chubu Electric Power Co Inc | 固体電解質燃料電池 |
| JP2007042441A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池および運転方法 |
| DE102019206175B3 (de) * | 2019-04-30 | 2020-08-20 | Ford Global Technologies, Llc | Brennstoffzellenanordnung |
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