JPH07254423A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents

固体電解質型燃料電池

Info

Publication number
JPH07254423A
JPH07254423A JP6143708A JP14370894A JPH07254423A JP H07254423 A JPH07254423 A JP H07254423A JP 6143708 A JP6143708 A JP 6143708A JP 14370894 A JP14370894 A JP 14370894A JP H07254423 A JPH07254423 A JP H07254423A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
gas
annular groove
separator
solid oxide
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.)
Pending
Application number
JP6143708A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Furuta
拓 古田
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji 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 Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP6143708A priority Critical patent/JPH07254423A/ja
Publication of JPH07254423A publication Critical patent/JPH07254423A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来の平板型の固体電解質型燃料電池では、セ
パレータと単セルの微少ギャップを通して反応ガスが外
部へ漏洩する難点があった。これを解消し、反応ガスの
利用効率を向上する。 【構成】固体電解質体3の両面にアノード1及びカソー
ド2を配した環状平板の単セルと、これと相対する面
に燃料ガス室11と酸化剤ガス室12を設け、中央部に
燃料ガス導入孔7、酸化剤ガス導入孔8及びガス孔9、
10を設けたセパレータ5を、中央部に配した絶縁板6
を挟んで交互に積層して構成する固体電解質型燃料電池
において、セパレータ5が、外縁部において絶縁板16
を介して順次積層される構成とし、絶縁板16に相対す
る面に環状溝17を設け、この溝中にガラス材18を組
み込んだガス気密手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、平板型の固体電解質
型燃料電池の構造、特に燃料ガスや酸化剤ガスのシール
構造に関する。
【0002】
【従来の技術】ジルコニア等の酸化物固体電解質体を用
いる固体電解質型燃料電池は、運転温度が1000
〔℃〕近辺の高温であるため、高効率、高出力の発電が
期待され、かつ、燃料の改質が不要であること、電解質
のメンテナンスも不要であること、さらにはガスタービ
ンやスチームタービンとの複合発電も期待されること等
の特長をもち、次世代の燃料電池として期待されてい
る。
【0003】しかしながら、固体電解質型燃料電池はセ
ラミックスが主要構成材料であるために熱的に破損しや
すく、また、高温において燃料ガスと酸化剤ガスを適切
にシールするのが容易でないため実現が困難であった。
ウエスティングハウス社により、円筒型の固体電解質型
燃料電池が開発され運転試験に成功しているが、この円
筒型では電池の単位体積当たりの発電密度が低く、これ
を如何にして上げるかが基本的な課題となっている。こ
れに対して、平板状の単セルの両面にそれぞれ燃料ガス
と酸化剤ガスを供給し発電させる平板型の固体電解質型
燃料電池は、電池の単位体積当たりの発電密度を高くす
る上で有利な方式である。
【0004】平板型の固体電解質型燃料電池としては、
例えば、図3に分解斜視図を、図4に要部縦断面図を示
した構造のものが知られている。本構成では、固体電解
質体3の両面にアノード1及びカソード2を配した環状
平板の単セルと、この単セルと相対する面に燃料ガ
ス室11及び酸化剤ガス室12を設け、中央部に燃料ガ
ス導入孔7及び酸化剤ガス導入孔8を設けたセパレータ
5を、中央部に配置する絶縁板6を挟んで交互に積層
し、外形が円形の平板型の固体電解質型燃料電池を構成
している。
【0005】燃料ガスは、セパレータ5の中央部に設け
られた燃料ガス導入孔7から導入され、ガス孔9を通し
てアノード1に面する燃料ガス室11に導かれる。燃料
ガス室11は、図3に示したように、同心円状に形成さ
れた溝構造を基本とした流路構成を備えており、導かれ
た燃料ガスは、この同心円状の溝内を次々と外径方向へ
と流れながら電池反応を起こし、等角度に分散配置され
たガス排出口21より外部へと排出される。また、酸化
剤ガスは、同様に、酸化剤ガス導入孔8から導入され、
ガス孔10を通してカソード2に面する酸化剤ガス室1
2に導かれ、同心円状の溝内を外径方向へと流れなが
ら、電池反応を起こし、ガス排出口22より外部へと排
出される。高温酸化雰囲気となる酸化剤ガス室12に面
するセパレータ5の表面には図示しない耐酸化層が形成
されている。また単セルの内周側側面には、燃料ガス室
11と酸化剤ガス室12との間の気密を保持するための
シール13が設けられている。さらにセパレータ5の中
央部の燃料ガス導入孔7及び酸化剤ガス導入孔8の開口
部の周囲には、積層部でのガス漏洩を防止するためのシ
ール14が設けられている。
【0006】図5は、知られている平板型の固体電解質
型燃料電池の他の例の要部縦断面図を示したものであ
る。基本的に上記の例と同一の構成であるが、多孔質の
アノード1の側面を通して燃料ガスが漏洩するのを防止
するために、アノード1の外周部側面と内周部側面にガ
ス不透過層15A及び15Bが形成されていることが特
徴である。
【0007】このように平板型の固体電解質型燃料電池
を構成すれば、高温運転での耐熱性、耐酸化性に富み、
かつ電池の単位体積当たりの発電密度が高い固体電解質
型燃料電池が得られる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された平板型の固体電解質型燃料電池にあって
も、単セルの表面及びセパレータの表面を完全に平滑に
することは不可能であるため、単セルとセパレータの接
触面には微少なギャップが存在し、この微少なギャップ
を通して、燃料ガス及び酸化剤ガスの外部への漏洩が生
じるために、これらの反応ガスの利用効率が低下すると
いう問題点があった。
【0009】この発明の目的は、上記の難点を解消し
て、燃料ガスおよび酸化剤ガスの外部への漏洩を防止
し、これら反応ガスの利用効率の高い平板型の固体電解
質型燃料電池を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明においては、 (1) 固体電解質体の両主面にアノードとカソードとを配
した単セルと、両主面に酸化剤ガス室及び燃料ガス室を
形成したセパレータを交互に積層して構成する平板型の
固体電解質型燃料電池において、各セパレータが外縁部
で、絶縁板を介して順次相対する構成とし、各セパレー
タに絶縁板に対面して環状の溝を設け、この溝にガラス
材を詰めたのち積層、挟持し、固体電解質型燃料電池を
形成するものとする。
【0011】または、あるいは上記(1) と同時に、 (2) セパレータの単セルの外縁部と相対する面に環状の
溝を設け、この溝にガラス材を詰めたのち固体電解質型
燃料電池を積層、形成するものとする。
【0012】
【作用】ガラスは、室温ではぜい性固体であるが、温度
が上がると軟化する。例えば、低アルカリのけい酸バリ
ウムガラスでは、軟化点、すなわち粘度が約 106.6〔Pa
・s 〕に相当する温度は、おおよそ 850〔℃〕である。
【0013】したがって、固体電解質型燃料電池を上記
(1) のように構成すれば、セパレータの外縁部の環状溝
に詰めたガラス材は、組み立て時にはぜい性固体である
が、固体電解質型燃料電池の温度を上げると軟化し、運
転温度の1000〔℃〕近辺においては、低粘度の流動状態
となって環状溝に充満する。環状溝に充満した流動状態
のガラス材はセパレータの表面及び絶縁板の表面と緻密
に接触し、環状溝の内側と外側との気密を保持するの
で、燃料ガスおよび酸化剤ガスの外部への漏洩が防止さ
れ、これらの反応ガスの利用効率の高い平板型の固体電
解質型燃料電池が得られる。
【0014】また(2) のように構成すれば、単セルと相
対する環状の溝に詰めたガラス材は、運転温度の1000
〔℃〕近辺においては環状溝に充満し、セパレータの表
面及び単セルの表面と緻密に接触して気密を保持するの
で、燃料ガスおよび酸化剤ガスの外部への漏洩が防止さ
れ、これら反応ガスの利用効率の高い平板型の固体電解
質型燃料電池が得られる。
【0015】
【実施例】つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて
説明する。図1は、この発明による固体電解質型燃料電
池の第1の実施例の要部縦断面図である。この実施例は
図3及び図4に示した従来例を基本とした固体電解質型
燃料電池であり、従来例と比べて、 (1) セパレータ5は、燃料ガス室11、酸化剤ガス室1
2及び単セルの外側となる外縁部において、絶縁板1
6を挟んで相対する面を有するよう構成されているこ
と。
【0016】(2) さらに、セパレータ5には、この外縁
部に絶縁板16の表面と相対する環状溝17が形成され
ていること。 (3) また、環状溝17には、ガラス材18が組み込まれ
ていること。 が、この固体電解質型燃料電池の特徴である。この固体
電解質型燃料電池において、単セルとセパレータ5を
交互に積層して固体電解質型燃料電池を組み立てる作業
は、20〔℃〕程度の室温において行われるのが一般的
である。したがって、組み立て作業では、ガラス材18
はぜい性固体の状態で、環状溝17に組み込まれる。組
み立てられた固体電解質型燃料電池の温度を上昇させる
と、ガラス材18の軟化がすすみ、1000〔℃〕近辺の運
転温度においては、ガラス材18は低粘度の流動状態と
なって環状溝17に充満する。環状溝17に充満したガ
ラス材18は、環状溝17の表面及び絶縁板16の表面
に緻密に接触するので、環状溝17の内側の空間と外側
の空間との間を気密に保持することとなる。
【0017】なお、ガラス材としては、例えば、低アル
カリのけい酸バリウムガラスで下記の組成(重量%)の
ものが使用される。SiO2 52%, Al23 9.1%, Na
2O0.8%, MgO 0.4%, K2O 0.4%, CaO 12%,
BaO 22%, その他≦3.3%である。
【0018】したがって、このように構成した固体電解
質型燃料電池では、外縁部での反応ガスの漏洩が防止さ
れるので、燃料ガスおよび酸化剤ガスは、それぞれ燃料
ガス室11および酸化剤ガス室12で効果的に電池反応
を生じたのち外部へ排出されることとなり、反応ガスの
利用効率が高まる。
【0019】図2は、この発明による固体電解質型燃料
電池の第2の実施例の要部縦断面図である。この実施例
は図5に示した従来例を基本とした固体電解質型燃料電
池であり、従来例と比べて、 (1) セパレータ5には、燃料ガス室11及び酸化剤ガス
室12の外側となる単セルの外縁部において、単セル
を構成するカソード2の表面と相対する環状溝19
A、及びアノード1の表面と相対する環状溝19Bが形
成されていること。
【0020】(2) さらに、環状溝19A、及び環状溝1
9Bには、ガラス材18が組み込まれていること。 が、この固体電解質型燃料電池の特徴である。このよう
に構成した固体電解質型燃料電池では、環状溝19A、
及び19Bに組み込まれたガラス材18は、第1の実施
例の環状溝17に組み込まれたガラス材18の場合と同
様に、組み立て時にはぜい性固体であるが、1000〔℃〕
近辺の運転温度では低粘度の流動状態となって環状溝1
9A、及び19Bに充満し、セパレータ5とアノード2
の表面、及びセパレータ5とカソード1の表面に緻密に
接触するので、それぞれ、酸化剤ガス室12と外部の
間、及び燃料ガス室11と外部の間を気密に保持するこ
ととなる。したがって、これら反応ガスの漏洩が防止さ
れ、反応ガスの利用効率が高まる。
【0021】なお、この第2の実施例では、積層して形
成する固体電解質型燃料電池の機械的強度を高めるため
に、セパレータ5が、単セルの外側となる外縁部にお
いて、絶縁板16を挟んで相対するように構成されてい
るが、セパレータ5の絶縁板16と相対する面に、第1
の実施例において採用したと同様に、環状溝を設け、こ
の環状溝にガラス材を組み込むものとすれば、より確実
に反応ガスの漏洩が防止されるので、反応ガスの利用効
率の向上により有効である。
【0022】
【発明の効果】この発明によれば、上記のように、固体
電解質体の両面にアノードとカソードを配した単セル
と、両主面に燃料ガス室と酸化剤ガス室を形成したセパ
レータとを交互に積層してなる平板型の固体電解質型燃
料電池において、 (1) セパレータが、燃料ガス室と酸化剤ガス室の外側の
外縁部で絶縁板を介して積層され、絶縁板と相対する面
に環状溝を形成しガラス材を組み込んだガス気密手段を
もつ構成としたので、環状溝の内側の空間と外側の空間
との間を気密に保持することが可能となる。したがっ
て、反応ガスの漏洩が防止され、反応ガスの利用効率が
向上する。
【0023】また、 (2) また、セパレータが、燃料ガス室と酸化剤ガス室の
外側にあり、カソードの表面と相対する面及びアノード
の表面と相対する面に環状溝を形成しガラス材を組み込
んだガス気密手段を持つ構成とすれば、各反応ガス室と
外部との間を気密に保持することが可能となる。したが
って、反応ガスの漏洩が防止され、反応ガスの利用効率
が向上する。
【0024】さらに、また、 (3) セパレータが上記(1) のガス気密手段と上記(2) の
ガス気密手段とを同時に備えた構成とすれば、反応ガス
の漏洩がより確実に防止され、反応ガスの利用効率の向
上により効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による平板型の固体電解質型燃料電池の
第1の実施例の要部縦断面図
【図2】本発明による平板型の固体電解質型燃料電池の
第2の実施例の要部縦断面図
【図3】平板型の固体電解質型燃料電池の従来例の分解
斜視図
【図4】平板型の固体電解質型燃料電池の従来例の要部
縦断面図
【図5】平板型の固体電解質型燃料電池の他の従来例の
要部縦断面図
【符号の説明】
1 アノード 2 カソード 3 固体電解質体 単セル 5 セパレータ 6 絶縁板 11 燃料ガス室 12 酸化剤ガス室 13,14 シール 15A,15B ガス不透過層 16 絶縁板 17 環状溝 18 ガラス材 19A,19B 環状溝 20A,20B ガラス材

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固体電解質体の両主面にアノードとカソー
    ドとを配した環状平板の単セルと、両主面に燃料ガス室
    と酸化剤ガス室を形成した略円形状のセパレータとを交
    互に積層してなる平板型の固体電解質型燃料電池におい
    て、燃料ガス室と酸化剤ガス室の外周にガス気密手段を
    具備したことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
  2. 【請求項2】請求項1記載の固体電解質型燃料電池にお
    いて、ガス気密手段は、単セルの外周の外縁部で絶縁板
    を挟んで積層されるセパレータの絶縁板に相対する面に
    形成された環状溝と、環状溝に挿入されたガラス材とで
    構成されたことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
  3. 【請求項3】請求項1記載の固体電解質型燃料電池にお
    いて、ガス気密手段は、単セルを構成するアノード及び
    カソードの外縁部に相対するセパレータのそれぞれの面
    に形成された環状溝と、これらの環状溝に挿入されたガ
    ラス材とで構成されたことを特徴とする固体電解質型燃
    料電池。
  4. 【請求項4】請求項1記載の固体電解質型燃料電池にお
    いて、ガス気密手段は、単セルの外周の外縁部で絶縁板
    を挟んで積層されたセパレータの絶縁板に相対する面に
    形成された環状溝と、環状溝に挿入されたガラス材とか
    ら構成された気密手段と、単セルを構成するアノード及
    びカソードの外縁部に相対するセパレータのそれぞれの
    面に形成された環状溝と、これらの環状溝に挿入された
    ガラス材とから構成された気密手段とからなることを特
    徴とする固体電解質型燃料電池。
  5. 【請求項5】請求項1、2、3または4記載の固体電解
    質型燃料電池において、ガラス材は、低アルカリのけい
    酸バリウムガラスであることを特徴とする固体電解質型
    燃料電池。
JP6143708A 1994-01-28 1994-06-27 固体電解質型燃料電池 Pending JPH07254423A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6143708A JPH07254423A (ja) 1994-01-28 1994-06-27 固体電解質型燃料電池

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6-7972 1994-01-28
JP797294 1994-01-28
JP6143708A JPH07254423A (ja) 1994-01-28 1994-06-27 固体電解質型燃料電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07254423A true JPH07254423A (ja) 1995-10-03

Family

ID=26342389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6143708A Pending JPH07254423A (ja) 1994-01-28 1994-06-27 固体電解質型燃料電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07254423A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011113728A (ja) * 2009-11-25 2011-06-09 Fujitsu Ltd 燃料電池ユニット及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011113728A (ja) * 2009-11-25 2011-06-09 Fujitsu Ltd 燃料電池ユニット及びその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5549983A (en) Coflow planar fuel cell stack construction for solid electrolytes
EP1677377B1 (en) Ceramic coatings for insulating modular fuel cell cassettes in a solid-oxide fuel cell stack
JPH06290798A (ja) 固体電解質型燃料電池
JP4438295B2 (ja) 燃料電池
JP5101775B2 (ja) ユニット固体酸化物型燃料電池
CN116171498A (zh) 电化学电池堆的电力连接
JP2019185883A (ja) 燃料電池
JP4900364B2 (ja) 燃料電池
JP2009041044A (ja) 反応セルおよびその製造方法、並びに、反応システム
JPH08279364A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH10199555A (ja) 固体電解質型燃料電池のガスシール構造
JP4529393B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池
JPH11111312A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH07254423A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH097616A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH02168568A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH10312818A (ja) 固体電解質型燃料電池
JP4696470B2 (ja) 燃料電池
US3776777A (en) Unitary assembly of serially connected fuel cells
JPH09115530A (ja) 機械的シ−ル構造を有する固体電解質燃料電池
JPH1012251A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH10208760A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH0684530A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH08185884A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH06196198A (ja) 固体電解質型燃料電池