JPH07153471A - 内部マニフォールド型固体電解質燃料電池 - Google Patents
内部マニフォールド型固体電解質燃料電池Info
- Publication number
- JPH07153471A JPH07153471A JP5318930A JP31893093A JPH07153471A JP H07153471 A JPH07153471 A JP H07153471A JP 5318930 A JP5318930 A JP 5318930A JP 31893093 A JP31893093 A JP 31893093A JP H07153471 A JPH07153471 A JP H07153471A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- electrolyte layer
- gas
- fuel cell
- manifold type
- 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- Withdrawn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
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体電解質層のガス給排気孔の周りに生じた
割れが発達して固体電解質層上の電極に到達し、ついに
これを破壊する欠点を防止することができる固体電解質
燃料電池を提供すること。 【構成】 燃料ガスと酸化剤ガスの給排気孔１ｈを周辺
に備えた固体電解質層１を挟むように両面中央に電極４
を配置した平板状単電池と、隣接する前記単電池を電気
的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガス
とを分配するセパレータとを交互に積層して構成される
内部マニフォールド型固体電解質燃料電池において、前
記固体電解質層１が前記電極４を配置した中央部分１ａ
と前記給排気孔１ｈを設けた両側部分１ｂ、１ｂとに分
割されている。
割れが発達して固体電解質層上の電極に到達し、ついに
これを破壊する欠点を防止することができる固体電解質
燃料電池を提供すること。 【構成】 燃料ガスと酸化剤ガスの給排気孔１ｈを周辺
に備えた固体電解質層１を挟むように両面中央に電極４
を配置した平板状単電池と、隣接する前記単電池を電気
的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガス
とを分配するセパレータとを交互に積層して構成される
内部マニフォールド型固体電解質燃料電池において、前
記固体電解質層１が前記電極４を配置した中央部分１ａ
と前記給排気孔１ｈを設けた両側部分１ｂ、１ｂとに分
割されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内部マニフォールド型固
体電解質燃料電池に関する。
体電解質燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、酸素と水素をそれぞれ、酸化剤お
よび燃料として、燃料が本来持っている化学エネルギー
を直接電気エネルギーに変換する燃料電池が、省資源、
環境保護などの観点から注目されている。固体電解質燃
料電池は固体電解質層を挟むように２種の電極、すなわ
ち、燃料極と空気極を両面に配置してなる平板状単電池
と、隣接する単電池を電気的に直列に接続しかつ各単電
池に燃料ガスと酸化剤ガスとを分配するセパレータとを
交互に積層して複層のスタックとして構成されている。
また、固体電解質層の周縁部とセパレータの周縁部との
間にはスペーサが密封状態に介在され、セパレータの表
面と単電池の燃料極との間に耐熱性金属のメッシュが弾
力圧縮状態に介在されている。特に、イットリアなどを
ドープしたジルコニアを電解質層として用い、ランタン
クロマイト酸化物等をセパレータとして用いた固体電解
質燃料電池は、作動温度が高く、発電効率が高く、高温
の廃熱の利用により総合効率が高いので、研究開発が進
んでいる。
よび燃料として、燃料が本来持っている化学エネルギー
を直接電気エネルギーに変換する燃料電池が、省資源、
環境保護などの観点から注目されている。固体電解質燃
料電池は固体電解質層を挟むように２種の電極、すなわ
ち、燃料極と空気極を両面に配置してなる平板状単電池
と、隣接する単電池を電気的に直列に接続しかつ各単電
池に燃料ガスと酸化剤ガスとを分配するセパレータとを
交互に積層して複層のスタックとして構成されている。
また、固体電解質層の周縁部とセパレータの周縁部との
間にはスペーサが密封状態に介在され、セパレータの表
面と単電池の燃料極との間に耐熱性金属のメッシュが弾
力圧縮状態に介在されている。特に、イットリアなどを
ドープしたジルコニアを電解質層として用い、ランタン
クロマイト酸化物等をセパレータとして用いた固体電解
質燃料電池は、作動温度が高く、発電効率が高く、高温
の廃熱の利用により総合効率が高いので、研究開発が進
んでいる。
【０００３】図４は従来の内部マニホールド型固体電解
質燃料電池に使用されている単電池の斜視図である。
質燃料電池に使用されている単電池の斜視図である。
【０００４】図４において、単電池１１は固体電解質層
１１ａを挟んで２種の電極１４、すなわち、燃料極と空
気極を両面に配置している。内部マニフォールド型固体
電解質燃料電池ではセパレータが酸化剤および燃料の両
ガスの給排気、分配および電気的接続の機能を兼ね備え
ている。そのため、セパレータの周辺部に各ガスについ
て少なくとも一つずつ合計４個のガス給排気孔が開けら
れ、この孔から単電池の電極面にガスが給排気され、さ
らに、電極面の隅々にガスを均等に分配するため、およ
び、隣あう単電池１１を直列に接続するため表面に溝の
加工が施されている。一方、単電池１１の固体電解質層
１１ａで電極が付いていない周縁部分に、前述のセパレ
ータのガス給排気孔とまったく同配置のガス給排気の孔
１１ｈ（図において、４個）が開けられ、燃料電池をス
タックに組み立てる過程でこれらの孔を連結し、スタッ
ク内部に連続ガス通路を形成している。
１１ａを挟んで２種の電極１４、すなわち、燃料極と空
気極を両面に配置している。内部マニフォールド型固体
電解質燃料電池ではセパレータが酸化剤および燃料の両
ガスの給排気、分配および電気的接続の機能を兼ね備え
ている。そのため、セパレータの周辺部に各ガスについ
て少なくとも一つずつ合計４個のガス給排気孔が開けら
れ、この孔から単電池の電極面にガスが給排気され、さ
らに、電極面の隅々にガスを均等に分配するため、およ
び、隣あう単電池１１を直列に接続するため表面に溝の
加工が施されている。一方、単電池１１の固体電解質層
１１ａで電極が付いていない周縁部分に、前述のセパレ
ータのガス給排気孔とまったく同配置のガス給排気の孔
１１ｈ（図において、４個）が開けられ、燃料電池をス
タックに組み立てる過程でこれらの孔を連結し、スタッ
ク内部に連続ガス通路を形成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】単電池１１の固体電解
質層１１ａに開いたガス給排気孔１１ｈは固体電解質層
１１ａの割れの原因になりやすく、ガス給排気孔１１ｈ
の周りに割れを生じた場合、固体電解質層１１ａが１枚
の板で作られているので、その割れが次第に延びて電極
１４に到達する可能性が高く、そのため燃料電池の性能
を著しく低下させてしまう恐れがある。
質層１１ａに開いたガス給排気孔１１ｈは固体電解質層
１１ａの割れの原因になりやすく、ガス給排気孔１１ｈ
の周りに割れを生じた場合、固体電解質層１１ａが１枚
の板で作られているので、その割れが次第に延びて電極
１４に到達する可能性が高く、そのため燃料電池の性能
を著しく低下させてしまう恐れがある。
【０００６】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、固体電解質層のガス給排気孔の周りに生じた割れを
固体電解質層上の電極にまで発達させないような構造に
した固体電解質燃料電池を提供することを目的とする。
で、固体電解質層のガス給排気孔の周りに生じた割れを
固体電解質層上の電極にまで発達させないような構造に
した固体電解質燃料電池を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は燃料ガスと酸化剤ガスの給排気孔を周辺に
備えた固体電解質層を挟むように両面中央に電極を配置
した平板状単電池と、隣接する前記単電池を電気的に直
列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガスとを分
配するセパレータとを交互に積層して構成される内部マ
ニフォールド型固体電解質燃料電池において、前記固体
電解質層が前記電極を配置した中央部分と前記給排気孔
を設けた両側部分とに分割されていることを特徴とす
る。
め、本発明は燃料ガスと酸化剤ガスの給排気孔を周辺に
備えた固体電解質層を挟むように両面中央に電極を配置
した平板状単電池と、隣接する前記単電池を電気的に直
列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガスとを分
配するセパレータとを交互に積層して構成される内部マ
ニフォールド型固体電解質燃料電池において、前記固体
電解質層が前記電極を配置した中央部分と前記給排気孔
を設けた両側部分とに分割されていることを特徴とす
る。
【０００８】
【作用】固体電解質層のガス給排気孔の周りに生じた割
れが、電極を配置した中央部分と前記給排気孔を設けた
両側部分との境界の間隙により、その発達を阻害される
ので、電極まで到達できない。
れが、電極を配置した中央部分と前記給排気孔を設けた
両側部分との境界の間隙により、その発達を阻害される
ので、電極まで到達できない。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１０】図１は本発明の内部マニフォールド型固体
電解質燃料電池に使用する単電池の斜視図、図２は本発
明の内部マニフォールド型固体電解質燃料電池に使用す
るスペーサの斜視図、図３は図１のIII−III線上断面矢
視図である。
電解質燃料電池に使用する単電池の斜視図、図２は本発
明の内部マニフォールド型固体電解質燃料電池に使用す
るスペーサの斜視図、図３は図１のIII−III線上断面矢
視図である。
【００１１】本発明の内部マニフォールド型固体電解質
燃料電池は平板状単電池と、隣接する単電池を電気的に
直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガスとを
分配するセパレータとを交互に積層して構成され、固体
電解質層１の周縁部とセパレータの周縁部との間にはス
ペーサ２が密封状態に介在され、セパレータの表面と単
電池の燃料極４との間に耐熱性金属のメッシュ（図示せ
ず）が弾力圧縮状態に介在されている。
燃料電池は平板状単電池と、隣接する単電池を電気的に
直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガスとを
分配するセパレータとを交互に積層して構成され、固体
電解質層１の周縁部とセパレータの周縁部との間にはス
ペーサ２が密封状態に介在され、セパレータの表面と単
電池の燃料極４との間に耐熱性金属のメッシュ（図示せ
ず）が弾力圧縮状態に介在されている。
【００１２】単電池は固体電解質層１を挟むように燃料
極４としてＮｉ／ＹＳＺサーメットを、空気極４として
（Ｌａ、Ｓｒ）ＭｎＯ3をスクリーン印刷などによりコ
ーティングしたものである。固体電解質層１はイットリ
アなどをドープしたジルコニア焼結体（ＹＳＺ）で造ら
れる。固体電解質層１の４隅にガスの給排気孔１ｈが開
けられている。このガス給排気孔１ｈはスペーサ２の給
排気孔２ｈの大きさおよび配置と同一である。また、固
体電解質層１の表面と裏面の周縁部はセパレータまたは
スペーサ２と重なるための面となる。図１に示すよう
に、固体電解質層１は電極４を配置した中央部分１ａ
と、電極を配置してない両側部分１ｂ、１ｂとに分離さ
れ、部分１ａと部分１ｂの間にそれぞれ間隙３が設けら
れている。図面では間隙３の幅が広く誇張して書かれて
いる。ガス給排気孔１ｈは電極を配置してない両側部分
１ｂ、１ｂに開けられている。
極４としてＮｉ／ＹＳＺサーメットを、空気極４として
（Ｌａ、Ｓｒ）ＭｎＯ3をスクリーン印刷などによりコ
ーティングしたものである。固体電解質層１はイットリ
アなどをドープしたジルコニア焼結体（ＹＳＺ）で造ら
れる。固体電解質層１の４隅にガスの給排気孔１ｈが開
けられている。このガス給排気孔１ｈはスペーサ２の給
排気孔２ｈの大きさおよび配置と同一である。また、固
体電解質層１の表面と裏面の周縁部はセパレータまたは
スペーサ２と重なるための面となる。図１に示すよう
に、固体電解質層１は電極４を配置した中央部分１ａ
と、電極を配置してない両側部分１ｂ、１ｂとに分離さ
れ、部分１ａと部分１ｂの間にそれぞれ間隙３が設けら
れている。図面では間隙３の幅が広く誇張して書かれて
いる。ガス給排気孔１ｈは電極を配置してない両側部分
１ｂ、１ｂに開けられている。
【００１３】セパレータはカルシウムドープランタンク
ロマイトを加圧成型し空気中で焼成して得た平板状焼結
体である。４隅にガス給排気孔が開けられ、さらに、単
電池の電極４面の隅々にガスを均等に分配するため表面
に溝が施され、溝と溝の間は隣あう単電池を直列に接続
するための突起となっている。
ロマイトを加圧成型し空気中で焼成して得た平板状焼結
体である。４隅にガス給排気孔が開けられ、さらに、単
電池の電極４面の隅々にガスを均等に分配するため表面
に溝が施され、溝と溝の間は隣あう単電池を直列に接続
するための突起となっている。
【００１４】スペーサ２は部分安定化ジルコニア又は耐
熱性金属で造られ、厚みが３００ミクロンである。中央
部にほぼ正方形の孔２ａが開けられ、図３に示すよう
に、この孔２ａに電極４が嵌合し、かつ対角線上の４隅
にガスの給排気孔２ｈが開けられている。また給排気孔
２ｈはセパレータの給排気孔の大きさおよび配置と同一
である。スペーサ２の表面と裏面の周縁部はセパレータ
または単電池の固体電解質層１と重ねるためのシール面
である。
熱性金属で造られ、厚みが３００ミクロンである。中央
部にほぼ正方形の孔２ａが開けられ、図３に示すよう
に、この孔２ａに電極４が嵌合し、かつ対角線上の４隅
にガスの給排気孔２ｈが開けられている。また給排気孔
２ｈはセパレータの給排気孔の大きさおよび配置と同一
である。スペーサ２の表面と裏面の周縁部はセパレータ
または単電池の固体電解質層１と重ねるためのシール面
である。
【００１５】固体電解質層１の中央部分１ａと両側部分
１ｂ、１ｂとの間隙３から燃料ガスや酸化剤ガスが漏れ
るのを防ぐために、図３に示すように、スペーサ２によ
り固体電解質層１の間隙３を上下から挟み込む構造にす
る。
１ｂ、１ｂとの間隙３から燃料ガスや酸化剤ガスが漏れ
るのを防ぐために、図３に示すように、スペーサ２によ
り固体電解質層１の間隙３を上下から挟み込む構造にす
る。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
部マニフォールド型固体電解質燃料電池において、固体
電解質層を分割して電極を配置した部分とガス給排気孔
を配置した部分とに分け、それらの境界に間隙を設けた
ので、ガス給排気孔の周辺から生じたクラックが電極に
到達できなくなり、燃料電池の信頼性を向上させるとい
う優れた効果が得られる。
部マニフォールド型固体電解質燃料電池において、固体
電解質層を分割して電極を配置した部分とガス給排気孔
を配置した部分とに分け、それらの境界に間隙を設けた
ので、ガス給排気孔の周辺から生じたクラックが電極に
到達できなくなり、燃料電池の信頼性を向上させるとい
う優れた効果が得られる。
【図１】本発明の内部マニフォールド型固体電解質燃料
電池に使用する単電池の斜視図である。
電池に使用する単電池の斜視図である。
【図２】本発明の内部マニフォールド型固体電解質燃料
電池に使用するスペーサの斜視図である。
電池に使用するスペーサの斜視図である。
【図３】図１のIII−III線上断面矢視図である。
【図４】従来の内部マニフォールド型固体電解質燃料電
池に使用されている単電池の斜視図である。
池に使用されている単電池の斜視図である。
１ 固体電解質層 １ａ 中央部分 １ｂ 両側部分 １ｈ ガス給排気孔 ２ スペーサ ３ 間隙 ４ 電極
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料ガスと酸化剤ガスの給排気孔を周辺
に備えた固体電解質層を挟むように両面中央に電極を配
置した平板状単電池と、隣接する前記単電池を電気的に
直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガスとを
分配するセパレータとを交互に積層して構成される内部
マニフォールド型固体電解質燃料電池において、前記固
体電解質層が前記電極を配置した中央部分と前記給排気
孔を設けた両側部分とに分割されていることを特徴とす
る内部マニフォールド型固体電解質燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5318930A JPH07153471A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 内部マニフォールド型固体電解質燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5318930A JPH07153471A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 内部マニフォールド型固体電解質燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07153471A true JPH07153471A (ja) | 1995-06-16 |
Family
ID=18104578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5318930A Withdrawn JPH07153471A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 内部マニフォールド型固体電解質燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07153471A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012133087A1 (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | 株式会社村田製作所 | 固体酸化物形燃料電池用接合材、固体酸化物形燃料電池及び固体酸化物形燃料電池モジュール |
| JP2017220375A (ja) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | 株式会社村田製作所 | 燃料電池スタック及び燃料電池セル |
-
1993
- 1993-11-25 JP JP5318930A patent/JPH07153471A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012133087A1 (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | 株式会社村田製作所 | 固体酸化物形燃料電池用接合材、固体酸化物形燃料電池及び固体酸化物形燃料電池モジュール |
| WO2012133765A1 (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | 株式会社村田製作所 | 固体酸化物形燃料電池用接合材、固体酸化物形燃料電池及び固体酸化物形燃料電池モジュール |
| JP2017220375A (ja) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | 株式会社村田製作所 | 燃料電池スタック及び燃料電池セル |
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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: 20010130 |