JPH07130383A - 平板型電解質燃料電池 - Google Patents
平板型電解質燃料電池Info
- Publication number
- JPH07130383A JPH07130383A JP5270507A JP27050793A JPH07130383A JP H07130383 A JPH07130383 A JP H07130383A JP 5270507 A JP5270507 A JP 5270507A JP 27050793 A JP27050793 A JP 27050793A JP H07130383 A JPH07130383 A JP H07130383A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- power generation
- interconnector
- ceramic powder
- generation layer
- 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
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Classifications
-
- 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】 ガスシールの信頼性向上を図った平板型電解
質燃料電池を得る。 【構成】 発電層７とインターコネクター６とを支持層
を介して積層し、発電層とインターコネクター間の縁に
沿って配置されるシール用の支持棒１１とを有する平板
型固体電解質燃料電池において、支持棒の外側面を発電
層とインターコネクターの縁端面よりも所定量内側に配
置し、支持棒の外側面部にセラミックス粉体を混入した
ガラスシール材１５を充填する。
質燃料電池を得る。 【構成】 発電層７とインターコネクター６とを支持層
を介して積層し、発電層とインターコネクター間の縁に
沿って配置されるシール用の支持棒１１とを有する平板
型固体電解質燃料電池において、支持棒の外側面を発電
層とインターコネクターの縁端面よりも所定量内側に配
置し、支持棒の外側面部にセラミックス粉体を混入した
ガラスシール材１５を充填する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料と酸素を反応させ
て発電を行う固体電解質型燃料電池に関する。
て発電を行う固体電解質型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の平板型固体電解質燃料電池は、発
電層とインターコネクターを交互に積層して形成されて
いるため、図４に示すように電池本体１のおのおの対向
する面に、空気投入マニホールド２と空気出口マニホー
ルド４、および燃料ガス投入マニホールド３と燃料出口
マニホールド５が接続されている。
電層とインターコネクターを交互に積層して形成されて
いるため、図４に示すように電池本体１のおのおの対向
する面に、空気投入マニホールド２と空気出口マニホー
ルド４、および燃料ガス投入マニホールド３と燃料出口
マニホールド５が接続されている。
【０００３】電池本体１の構成を図５に示す。発電層７
とインターコネクター６とが支持層１２を介して積層さ
れている。発電層７は燃料極８、固体電解質１０、およ
び酸素極９が積層されたものである。インターコネクタ
ー６と発電層７の間にはガス通路を形成するための支持
層１２があり、これらの両縁部には縁に沿ってガスシー
ル用の支持棒１１が設けられている。発電層７の両側の
支持層１２のガス流路は互に交叉している。これらが積
層され、平板型固体電解質型燃料電池本体１を構成して
いる。
とインターコネクター６とが支持層１２を介して積層さ
れている。発電層７は燃料極８、固体電解質１０、およ
び酸素極９が積層されたものである。インターコネクタ
ー６と発電層７の間にはガス通路を形成するための支持
層１２があり、これらの両縁部には縁に沿ってガスシー
ル用の支持棒１１が設けられている。発電層７の両側の
支持層１２のガス流路は互に交叉している。これらが積
層され、平板型固体電解質型燃料電池本体１を構成して
いる。
【０００４】各ガス通路を流れる空気と燃料ガスが漏れ
るのを防ぐために、支持棒１１とインターコネクター６
及び支持棒１１と発電層７の接続面は、図６に示すよう
に層間シール材１３でシールされている。
るのを防ぐために、支持棒１１とインターコネクター６
及び支持棒１１と発電層７の接続面は、図６に示すよう
に層間シール材１３でシールされている。
【０００５】以上において、電池本体１に各マニホール
ドから空気及び燃料ガスを供給し、発電層７において電
気化学的反応により、電気を取り出すことができる。こ
の時の、反応温度は約１０００℃の高温である。
ドから空気及び燃料ガスを供給し、発電層７において電
気化学的反応により、電気を取り出すことができる。こ
の時の、反応温度は約１０００℃の高温である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】電池本体１に送り込ま
れたガスは、支持棒１１と層間シール材１３でシールさ
れているが、層間シール材１３は常温では粉末状態であ
り、反応温度の１０００℃になったとき、溶融状態とな
りガスをシールする。この時、層間シール材１３は、固
体から液体となるため若干体積収縮を起こし、場合によ
っては層間シール材１３で接続されている支持棒１１と
インターコネクター６、発電層７の間に隙間が生じる可
能性がある。隙間が発生すると、発電層７からガスや空
気が漏れ、燃料ガスが空気と反応して燃焼し、１０００
℃以上の高温となり電池本体１を損傷する。また、シー
ル材に何らかの原因でピンホールがあった場合も同様の
ことが起こり得る。
れたガスは、支持棒１１と層間シール材１３でシールさ
れているが、層間シール材１３は常温では粉末状態であ
り、反応温度の１０００℃になったとき、溶融状態とな
りガスをシールする。この時、層間シール材１３は、固
体から液体となるため若干体積収縮を起こし、場合によ
っては層間シール材１３で接続されている支持棒１１と
インターコネクター６、発電層７の間に隙間が生じる可
能性がある。隙間が発生すると、発電層７からガスや空
気が漏れ、燃料ガスが空気と反応して燃焼し、１０００
℃以上の高温となり電池本体１を損傷する。また、シー
ル材に何らかの原因でピンホールがあった場合も同様の
ことが起こり得る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。
するため次の手段を講ずる。
【０００８】すなわち、発電層とインターコネクターと
を支持層を介して積層し、上記発電層およびインターコ
ネクター間の縁に沿って配置されるシール用の支持棒と
を有する平板型固体電解質燃料電池において、上記支持
棒の外側面を上記発電層およびインターコネクターの縁
端面よりも所定量内側に配置し、上記支持棒の外側面部
にセラミックス粉体を混入したガラスシール材を充填す
る。
を支持層を介して積層し、上記発電層およびインターコ
ネクター間の縁に沿って配置されるシール用の支持棒と
を有する平板型固体電解質燃料電池において、上記支持
棒の外側面を上記発電層およびインターコネクターの縁
端面よりも所定量内側に配置し、上記支持棒の外側面部
にセラミックス粉体を混入したガラスシール材を充填す
る。
【０００９】
【作用】上記手段において、平板型電解質燃料電池が作
動すると、発熱により比較的高温になる。この作動温度
でガラスシール材のガラスが軟化し、支持棒の外側面部
をシールする。このとき、ガラスシール材中のセラミッ
クス粉体は軟化しないため、ガラスシール材の形状を維
持する作用をする。
動すると、発熱により比較的高温になる。この作動温度
でガラスシール材のガラスが軟化し、支持棒の外側面部
をシールする。このとき、ガラスシール材中のセラミッ
クス粉体は軟化しないため、ガラスシール材の形状を維
持する作用をする。
【００１０】従って万一、支持棒部で漏れが発生しても
ガラスシール材部でシールされるので、シールの信頼性
が大幅に向上する。
ガラスシール材部でシールされるので、シールの信頼性
が大幅に向上する。
【００１１】
【実施例】本発明の一実施例を図１〜図３により説明す
る。
る。
【００１２】なお、従来例で説明した部分は、同一の番
号をつけ説明を省略し、この発明に関する部分を主体に
説明する。
号をつけ説明を省略し、この発明に関する部分を主体に
説明する。
【００１３】図１にて、発電層７とインターコネクター
６の縁端面ａから所定量内側に、支持棒１１を、その外
側面ｂがくるように配置する。そして凹溝部１４を設け
る。この凹溝部１４にセラミックス粉末を混合したガラ
スシール材１５を充填する。ガラスシール材１５のガラ
スは、軟化点が９００℃以上かつ１１００℃以下のもの
を使用する。またセラミックス粉末は、発電層７と同じ
材質のジルコニアを使用する。粉末の平均粒径は、５μ
ｍ〜１５μｍ程度とする。またガラスとジルコニア粉末
の配合比は、ガラス：粉末＝２５〜７５：７５〜２５
（ｗｔ％）が望ましい。
６の縁端面ａから所定量内側に、支持棒１１を、その外
側面ｂがくるように配置する。そして凹溝部１４を設け
る。この凹溝部１４にセラミックス粉末を混合したガラ
スシール材１５を充填する。ガラスシール材１５のガラ
スは、軟化点が９００℃以上かつ１１００℃以下のもの
を使用する。またセラミックス粉末は、発電層７と同じ
材質のジルコニアを使用する。粉末の平均粒径は、５μ
ｍ〜１５μｍ程度とする。またガラスとジルコニア粉末
の配合比は、ガラス：粉末＝２５〜７５：７５〜２５
（ｗｔ％）が望ましい。
【００１４】発電層７と支持棒１１の接触部の詳細を図
２および図３に示す。図２にて、対向する縁辺部の幅ｄ
部は、燃料極８または酸素極９を設けず、固体電解質の
みとする。幅ｄは支持棒１１の幅＋凹溝部深さとする。
図３は発電層７ａそのものがガス通路（支持層）を形成
する形式のものの場合を示す。図中１８は凸部、１８ａ
は凹部である。
２および図３に示す。図２にて、対向する縁辺部の幅ｄ
部は、燃料極８または酸素極９を設けず、固体電解質の
みとする。幅ｄは支持棒１１の幅＋凹溝部深さとする。
図３は発電層７ａそのものがガス通路（支持層）を形成
する形式のものの場合を示す。図中１８は凸部、１８ａ
は凹部である。
【００１５】以上において、発電中は、反応温度が１０
００℃となるのでガラスシール１５のガラスが軟化し、
支持棒１１の外側でガスシールが行われる。このとき混
合されたセラミックス粉末によりガラスの垂れ落ちが防
止される。
００℃となるのでガラスシール１５のガラスが軟化し、
支持棒１１の外側でガスシールが行われる。このとき混
合されたセラミックス粉末によりガラスの垂れ落ちが防
止される。
【００１６】ガラスの軟化点が９００℃以下であれば、
反応温度１０００℃の状態でガラスの粘性が低く、充填
部から垂れ落ちてしまいガスシールの効果が無くなる。
また、１１００℃以上の軟化点を持つガラスでは、反応
温度１０００℃の状態でガラス材が溶融せずガスシール
の効果が悪い。
反応温度１０００℃の状態でガラスの粘性が低く、充填
部から垂れ落ちてしまいガスシールの効果が無くなる。
また、１１００℃以上の軟化点を持つガラスでは、反応
温度１０００℃の状態でガラス材が溶融せずガスシール
の効果が悪い。
【００１７】セラミックス粉末の平均粒径が５μｍ以下
の場合、ガラスを保持する能力に乏しくガラスと共に垂
れ落ちてしまう。また、平均粒径が１５μｍ以上と大き
い場合、粉末と粉末の間の空間が大きくなり、空間とし
て残るためシール性に劣る。但し、粒径が４５μｍ程度
であっても僅かの量の混入と言える程度のものは廻りを
ガラスが埋め付くし殆どシール性に影響を及ぼさないが
信頼性向上の為には、前記の通り粒径管理をするのが望
ましい。以上のようにして、二重シールが行われ、信頼
性が向上する。
の場合、ガラスを保持する能力に乏しくガラスと共に垂
れ落ちてしまう。また、平均粒径が１５μｍ以上と大き
い場合、粉末と粉末の間の空間が大きくなり、空間とし
て残るためシール性に劣る。但し、粒径が４５μｍ程度
であっても僅かの量の混入と言える程度のものは廻りを
ガラスが埋め付くし殆どシール性に影響を及ぼさないが
信頼性向上の為には、前記の通り粒径管理をするのが望
ましい。以上のようにして、二重シールが行われ、信頼
性が向上する。
【００１８】なお、発電層７にはＹＳＺが用いられ、イ
ンターコネクター６にはＹＳＺと熱膨張率差がほぼ等し
いＬａＳｒＣｒＯ3 、支持棒１１にはＹＳＺが用いられ
ている。
ンターコネクター６にはＹＳＺと熱膨張率差がほぼ等し
いＬａＳｒＣｒＯ3 、支持棒１１にはＹＳＺが用いられ
ている。
【００１９】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、インターコネクターと発電層の縁端部にセラミック
ス粉末入りガラスシール材を充填したため、二重シール
となりシールの信頼性が大幅に向上した。従って、ガス
漏れによる発火燃焼の心配がなくなった。
ば、インターコネクターと発電層の縁端部にセラミック
ス粉末入りガラスシール材を充填したため、二重シール
となりシールの信頼性が大幅に向上した。従って、ガス
漏れによる発火燃焼の心配がなくなった。
【図１】本発明の一実施例の燃料電池本体の断面図であ
る。
る。
【図２】同実施例の詳細説明図である。
【図３】同実施例の詳細説明図である。
【図４】同実施例および従来例の全体斜視図である。
【図５】従来例の燃料電池本体の斜視図である。
【図６】同従来例の燃料電池本体の側面図である。
１ 電池本体 ２ 空気投入マニホールド ３ 燃料ガス投入マニホールド ４ 空気出口マニホールド ５ 燃料ガスマニホールド ６ インターコネクター ７、７ａ 発電層 ８ 燃料極 ９ 酸素極 １０ 固体電解質 １１ 支持棒 １２ 支持層 １３ 層間シール材 １４ 凹部 １５ ガラスシール充填材 １８ 固体電解質膜凸部 １８ａ 凹部
Claims (1)
- 【請求項１】 発電層とインターコネクターとを支持層
を介して積層し、上記発電層およびインターコネクター
間の縁に沿って配置されるシール用の支持棒とを有する
平板型固体電解質燃料電池において、上記支持棒の外側
面を上記発電層およびインターコネクターの縁端面より
も所定量内側に配置し、上記支持棒の外側面部にセラミ
ックス粉体を混入したガラスシール材を充填してなるこ
とを特徴とする平板型電解質燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05270507A JP3105717B2 (ja) | 1993-10-28 | 1993-10-28 | 平板型電解質燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05270507A JP3105717B2 (ja) | 1993-10-28 | 1993-10-28 | 平板型電解質燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07130383A true JPH07130383A (ja) | 1995-05-19 |
| JP3105717B2 JP3105717B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=17487215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05270507A Expired - Fee Related JP3105717B2 (ja) | 1993-10-28 | 1993-10-28 | 平板型電解質燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3105717B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000235862A (ja) * | 1998-12-15 | 2000-08-29 | Haldor Topsoe As | 高温シーリング材料 |
| JP2021111473A (ja) * | 2020-01-07 | 2021-08-02 | 東芝エネルギーシステムズ株式会社 | 固体酸化物形電気化学スタック |
-
1993
- 1993-10-28 JP JP05270507A patent/JP3105717B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000235862A (ja) * | 1998-12-15 | 2000-08-29 | Haldor Topsoe As | 高温シーリング材料 |
| JP2021111473A (ja) * | 2020-01-07 | 2021-08-02 | 東芝エネルギーシステムズ株式会社 | 固体酸化物形電気化学スタック |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3105717B2 (ja) | 2000-11-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000725 |
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