JPH07326377A - 高温型固体電解質燃料電池の運転方法 - Google Patents
高温型固体電解質燃料電池の運転方法Info
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- JPH07326377A JPH07326377A JP6117170A JP11717094A JPH07326377A JP H07326377 A JPH07326377 A JP H07326377A JP 6117170 A JP6117170 A JP 6117170A JP 11717094 A JP11717094 A JP 11717094A JP H07326377 A JPH07326377 A JP H07326377A
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- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、固体燃料電池において、電池運転
中にセパレータ等の電池構成部材から酸化剤極に混入し
たクロムにより、電極性能が低下するのを抑制すること
ができる電池運転方法を提供することを目的とする。 【構成】 固体電解質を介して燃料極と酸化剤極とが相
対向するセルと、クロムを含有する耐熱合金からなり少
なくとも酸化剤ガス通路を有するセパレータとが積層さ
れた高温型固体電解質燃料電池の運転方法であって、酸
化剤ガス通路に供給する酸化剤ガスの流量及び／又は酸
化剤ガスの酸素分圧を所定時間のあいだ定常運転時より
も増加させて、前記酸化剤ガス通路壁及び／又は他の電
池構成部材から酸化剤ガス及び酸化剤極に昇華・混入す
るクロムを取り除くクロム除去運転を、所定時間にわた
る定常運転の後に実施する電池運転方法であることを特
徴とする。
中にセパレータ等の電池構成部材から酸化剤極に混入し
たクロムにより、電極性能が低下するのを抑制すること
ができる電池運転方法を提供することを目的とする。 【構成】 固体電解質を介して燃料極と酸化剤極とが相
対向するセルと、クロムを含有する耐熱合金からなり少
なくとも酸化剤ガス通路を有するセパレータとが積層さ
れた高温型固体電解質燃料電池の運転方法であって、酸
化剤ガス通路に供給する酸化剤ガスの流量及び／又は酸
化剤ガスの酸素分圧を所定時間のあいだ定常運転時より
も増加させて、前記酸化剤ガス通路壁及び／又は他の電
池構成部材から酸化剤ガス及び酸化剤極に昇華・混入す
るクロムを取り除くクロム除去運転を、所定時間にわた
る定常運転の後に実施する電池運転方法であることを特
徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高温型固体電解質燃料電
池の運転方法に関し、詳しくはクロム含有耐熱合金材料
を使用してなる高温型固体電解質燃料電池の運転方法に
関する。
池の運転方法に関し、詳しくはクロム含有耐熱合金材料
を使用してなる高温型固体電解質燃料電池の運転方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、供給されるガスの化学エネ
ルギーを直接電気エネルギーに変換するので、高い発電
効率が期待される。特に、高温型固体電解質燃料電池
は、約１０００℃という高温で動作する電池であるた
め、廃熱の有効利用を図ることにより発電効率をリン酸
型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池に比べて向上させる
ことができる等の利点があり、これら電池に次ぐ第三世
代の燃料電池として注目されている。
ルギーを直接電気エネルギーに変換するので、高い発電
効率が期待される。特に、高温型固体電解質燃料電池
は、約１０００℃という高温で動作する電池であるた
め、廃熱の有効利用を図ることにより発電効率をリン酸
型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池に比べて向上させる
ことができる等の利点があり、これら電池に次ぐ第三世
代の燃料電池として注目されている。
【０００３】このような高温型固体電解質燃料電池の基
本的な構造を図６に示す。この電池は、固体電解質板１
０１を介して酸化剤極１０２と燃料極１０３とを配して
成るセル１０４と、酸化剤ガス通路１０５及び燃料ガス
通路１０６を有するセパレータ１０７とを交互に複数積
層させた構造をしている。このうちセパレータ１０７は
各セル１０４を電気的に接続し、同時に酸化剤極１０２
側と燃料極１０３側との反応ガスを分離しつつ、それぞ
れの電極に反応ガスを供給するという重要な役割を有す
る部材である。したがって、この種のセパレータには、
ガス不透過性（緻密性）、良導電性、良熱伝導
性、精度良く成形できること（厚みの均一性）等の性
質が要求され、このような性質を満たすものとして、近
年、クロムを含んだＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系等の耐熱合金が
セパレータ等の電池部材材料として有望視されるように
なっている。
本的な構造を図６に示す。この電池は、固体電解質板１
０１を介して酸化剤極１０２と燃料極１０３とを配して
成るセル１０４と、酸化剤ガス通路１０５及び燃料ガス
通路１０６を有するセパレータ１０７とを交互に複数積
層させた構造をしている。このうちセパレータ１０７は
各セル１０４を電気的に接続し、同時に酸化剤極１０２
側と燃料極１０３側との反応ガスを分離しつつ、それぞ
れの電極に反応ガスを供給するという重要な役割を有す
る部材である。したがって、この種のセパレータには、
ガス不透過性（緻密性）、良導電性、良熱伝導
性、精度良く成形できること（厚みの均一性）等の性
質が要求され、このような性質を満たすものとして、近
年、クロムを含んだＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系等の耐熱合金が
セパレータ等の電池部材材料として有望視されるように
なっている。
【０００４】しかし、前記耐熱合金は上記〜の条件
を満たすものの、セパレータやガスコネクタ、パイプ等
の材料として使用した場合、約１０００℃の電池運転温
度において耐熱合金に含まれるクロムが熱拡散によって
部材表層に移動し、Ｃｒ2 Ｏ 3 を主とする酸化物層が形
成される。そして、このＣｒ2 Ｏ3 は、下記反応式(1)
に示すように、酸化剤ガスにより酸化されてＣｒＯ3 と
なるが、ＣｒＯ3 は１０００℃付近では1.４×１０-5at
m という高い蒸気圧を有するため、昇華して酸化剤ガス
や酸化剤極中に混入する。酸化剤極に混入したクロム
は、電極を劣化させるように作用し電池性能を低下させ
る原因となる。
を満たすものの、セパレータやガスコネクタ、パイプ等
の材料として使用した場合、約１０００℃の電池運転温
度において耐熱合金に含まれるクロムが熱拡散によって
部材表層に移動し、Ｃｒ2 Ｏ 3 を主とする酸化物層が形
成される。そして、このＣｒ2 Ｏ3 は、下記反応式(1)
に示すように、酸化剤ガスにより酸化されてＣｒＯ3 と
なるが、ＣｒＯ3 は１０００℃付近では1.４×１０-5at
m という高い蒸気圧を有するため、昇華して酸化剤ガス
や酸化剤極中に混入する。酸化剤極に混入したクロム
は、電極を劣化させるように作用し電池性能を低下させ
る原因となる。
【０００５】 Ｃｒ2 Ｏ3 (s) ＋ 3/2Ｏ2 (g) ＝２ＣｒＯ3 (g) … (1) そこで、このようなクロムの混入に原因する電極活性の
低下を防ぐため、従来より、（Ｌａ, Ｓｒ）ＭｎＯ3 、
（Ｌａ, Ｓｒ）ＣｏＯ3 、（Ｌａ, Ｓｒ) ＣｒＯ3 等の
導電性セラミックスから成る保護膜を合金表面に形成す
る手段（Ａ）、或いはＬａ2 O 3 、Ｙ2 O 3 等のクロム
と反応しやすい物質を用い保護膜を形成する手段
（Ｂ）、更には前記導電性セラミックスにＬａ2 O 3 、
Ｙ2 O 3 等のクロムと反応しやすい物質を混ぜた材料で
合金表面に保護膜を形成する手段（Ｃ）が講じられてお
り、これらの手段を講じた場合、耐熱合金からのクロム
の昇華・混入をある程度抑制できるので、電極性能の低
下が緩慢となる。
低下を防ぐため、従来より、（Ｌａ, Ｓｒ）ＭｎＯ3 、
（Ｌａ, Ｓｒ）ＣｏＯ3 、（Ｌａ, Ｓｒ) ＣｒＯ3 等の
導電性セラミックスから成る保護膜を合金表面に形成す
る手段（Ａ）、或いはＬａ2 O 3 、Ｙ2 O 3 等のクロム
と反応しやすい物質を用い保護膜を形成する手段
（Ｂ）、更には前記導電性セラミックスにＬａ2 O 3 、
Ｙ2 O 3 等のクロムと反応しやすい物質を混ぜた材料で
合金表面に保護膜を形成する手段（Ｃ）が講じられてお
り、これらの手段を講じた場合、耐熱合金からのクロム
の昇華・混入をある程度抑制できるので、電極性能の低
下が緩慢となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
各手段は以下のような問題を残しており、耐熱合金から
のクロムの昇華・混入に原因する電極性能の劣化を十分
に防止できていない。即ち、導電性セラミックスから成
る保護膜を形成する前記手段Ａは、複雑な凹凸形状をし
たセパレータの表面に緻密で均一なセラミックスの薄膜
を形成することが技術的に困難である。それゆえ、合金
表面からのクロムの昇華を十分に阻止できない。
各手段は以下のような問題を残しており、耐熱合金から
のクロムの昇華・混入に原因する電極性能の劣化を十分
に防止できていない。即ち、導電性セラミックスから成
る保護膜を形成する前記手段Ａは、複雑な凹凸形状をし
たセパレータの表面に緻密で均一なセラミックスの薄膜
を形成することが技術的に困難である。それゆえ、合金
表面からのクロムの昇華を十分に阻止できない。
【０００７】他方、Ｌａ2 O 3 等のクロムと反応しやす
い物質を用い保護膜を形成する前記手段Ｂは、下記反応
式（２）に示すように、ＣｒＯ3 （ｇ）をＬａ2 O 3 、
Ｙ2O 3 等と反応させて昇華しにくいＬａＣｒＯ
3 （ｓ）、ＹＣｒＯ3 （ｓ）等とすることにより、クロ
ムを化学的に捕捉せしめる方法であるので、クロムの昇
華・混入を防止する効果が高い。しかしながら、クロム
捕捉物質であるＬａ2 O 3 等は絶縁体であるので、導電
性を必要とするセパレータ凸部分等には使用できない。
また、運転が長期にわたると、保護膜中のＬａ2 O 3 等
（クロム捕捉可能な形態）がクロムと反応し消費される
ので、次第に保護膜のクロム捕捉能力が低下するととも
に、高温下、合金と保護膜との密着性が低下し剥離等に
より保護膜としての機能が失われるという問題がある。
い物質を用い保護膜を形成する前記手段Ｂは、下記反応
式（２）に示すように、ＣｒＯ3 （ｇ）をＬａ2 O 3 、
Ｙ2O 3 等と反応させて昇華しにくいＬａＣｒＯ
3 （ｓ）、ＹＣｒＯ3 （ｓ）等とすることにより、クロ
ムを化学的に捕捉せしめる方法であるので、クロムの昇
華・混入を防止する効果が高い。しかしながら、クロム
捕捉物質であるＬａ2 O 3 等は絶縁体であるので、導電
性を必要とするセパレータ凸部分等には使用できない。
また、運転が長期にわたると、保護膜中のＬａ2 O 3 等
（クロム捕捉可能な形態）がクロムと反応し消費される
ので、次第に保護膜のクロム捕捉能力が低下するととも
に、高温下、合金と保護膜との密着性が低下し剥離等に
より保護膜としての機能が失われるという問題がある。
【０００８】 ２CrO 3 (g) ＋La3 O 3(S) →LaCrＯ3 (S) ＋３／２Ｏ2 …（２） また、前記導電性セラミックスにＬａ2 O 3 、Ｙ2 O 3
等のクロムと反応しやすい物質を混ぜた材料で保護膜を
形成する前記手段Ｃは、Ｌａ2 O 3 等によりクロムを捕
捉させるとともに、導電性セラミックスにより導電性を
確保して前記Ｂ手段における不都合を解消しようとする
ものであるが、十分な導電性を得ようとすると当然にＬ
ａ2 O 3 等のクロム捕捉物質の添加割合を少なくしなけ
ればならない（例えば、１０〜２０ｗｔ％程度）。よっ
て、比較的短期に保護膜のクロム捕捉能力が低下すると
いう問題がある。
等のクロムと反応しやすい物質を混ぜた材料で保護膜を
形成する前記手段Ｃは、Ｌａ2 O 3 等によりクロムを捕
捉させるとともに、導電性セラミックスにより導電性を
確保して前記Ｂ手段における不都合を解消しようとする
ものであるが、十分な導電性を得ようとすると当然にＬ
ａ2 O 3 等のクロム捕捉物質の添加割合を少なくしなけ
ればならない（例えば、１０〜２０ｗｔ％程度）。よっ
て、比較的短期に保護膜のクロム捕捉能力が低下すると
いう問題がある。
【０００９】本発明は、上記のような問題に鑑みなされ
たものであって、クロム含有耐熱合金を用いてなる固体
電解質燃料電池において、電池運転中に酸化剤極にクロ
ムが混入することに起因する電極性能の劣化を防止する
ことのできる電池運転方法を提供することを目的とす
る。
たものであって、クロム含有耐熱合金を用いてなる固体
電解質燃料電池において、電池運転中に酸化剤極にクロ
ムが混入することに起因する電極性能の劣化を防止する
ことのできる電池運転方法を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、固体電解質を介して燃料極と酸
化剤極とが相対向するセルと、クロムを含有する耐熱合
金からなり少なくとも酸化剤ガス通路を有するセパレー
タとが積層された高温型固体電解質燃料電池の運転方法
であって、前記酸化剤ガス通路に供給する酸化剤ガスの
流量及び／又は酸化剤ガスの酸素分圧を所定時間のあい
だ定常運転時よりも増加させて、前記酸化剤ガス通路壁
及び／又は他の電池構成部材から酸化剤ガス及び酸化剤
極に昇華・混入するクロムを取り除くクロム除去運転
が、所定時間にわたる定常運転の後に実行される高温型
固体電解質燃料電池の運転方法であることを特徴とす
る。
に、請求項１の発明は、固体電解質を介して燃料極と酸
化剤極とが相対向するセルと、クロムを含有する耐熱合
金からなり少なくとも酸化剤ガス通路を有するセパレー
タとが積層された高温型固体電解質燃料電池の運転方法
であって、前記酸化剤ガス通路に供給する酸化剤ガスの
流量及び／又は酸化剤ガスの酸素分圧を所定時間のあい
だ定常運転時よりも増加させて、前記酸化剤ガス通路壁
及び／又は他の電池構成部材から酸化剤ガス及び酸化剤
極に昇華・混入するクロムを取り除くクロム除去運転
が、所定時間にわたる定常運転の後に実行される高温型
固体電解質燃料電池の運転方法であることを特徴とす
る。
【００１１】請求項２の発明は、固体電解質を介して燃
料極と酸化剤極とが相対向するセルと、クロムを含有す
る耐熱合金からなり少なくとも酸化剤ガス通路を有する
セパレータとが積層された高温型固体電解質燃料電池の
運転方法であって、セル電圧の変化率をモニターし、セ
ル電圧の変化率が所定の閾値を超えた場合、前記酸化剤
ガス通路に供給する酸化剤ガスの流量及び／又は酸化剤
ガスの酸素分圧を定常運転時よりも増加させるクロム除
去運転を開始し、セル電圧の変化率が所定の閾値以下と
なった場合、前記所定の閾値以下となった時点又は所定
の閾値以下となった時点から所定時間経過後に、前記ク
ロム除去運転を終了し、定常運転に復帰させることを内
容とする高温型固体電解質燃料電池の運転方法であるこ
とを特徴とする。
料極と酸化剤極とが相対向するセルと、クロムを含有す
る耐熱合金からなり少なくとも酸化剤ガス通路を有する
セパレータとが積層された高温型固体電解質燃料電池の
運転方法であって、セル電圧の変化率をモニターし、セ
ル電圧の変化率が所定の閾値を超えた場合、前記酸化剤
ガス通路に供給する酸化剤ガスの流量及び／又は酸化剤
ガスの酸素分圧を定常運転時よりも増加させるクロム除
去運転を開始し、セル電圧の変化率が所定の閾値以下と
なった場合、前記所定の閾値以下となった時点又は所定
の閾値以下となった時点から所定時間経過後に、前記ク
ロム除去運転を終了し、定常運転に復帰させることを内
容とする高温型固体電解質燃料電池の運転方法であるこ
とを特徴とする。
【００１２】
【作用】請求項１の発明は、次のように作用する。上述
のように、クロム含有の耐熱合金は約１０００℃の高温
下、合金表面に拡散・偏在するとともに、酸化剤ガスで
酸化されて昇華しやすいＣｒＯ3 となる。そして、昇華
して酸化剤ガスや酸化剤極に昇華・混入することにな
る。請求項１の発明では、定常運転の途中で実行される
クロム除去運転により酸素供給量を急激に増大するの
で、酸化剤ガス流路上にある電池構成部材の表面に偏在
したクロムは定常運転時に比べ急速に酸化剤ガス中に昇
華する。ここで、酸化剤ガスとして空気を用いその空気
供給量を増加させるクロム除去運転では、空気流量とそ
れに伴い酸素供給量が増大するため、酸化剤ガス中に昇
華したクロムは極めて低濃度に希釈され酸化剤ガスとと
もにセル外に流去する。他方、酸化剤ガスを空気から酸
素ガスに変換するクロム除去運転では、酸素分圧が著し
く高まるので、部材表面に偏在したクロムの酸化が促進
され、取り除かれることになる。したがって、定常運転
に復帰させたとき、電池部材からのクロムの昇華・混入
が減少する。
のように、クロム含有の耐熱合金は約１０００℃の高温
下、合金表面に拡散・偏在するとともに、酸化剤ガスで
酸化されて昇華しやすいＣｒＯ3 となる。そして、昇華
して酸化剤ガスや酸化剤極に昇華・混入することにな
る。請求項１の発明では、定常運転の途中で実行される
クロム除去運転により酸素供給量を急激に増大するの
で、酸化剤ガス流路上にある電池構成部材の表面に偏在
したクロムは定常運転時に比べ急速に酸化剤ガス中に昇
華する。ここで、酸化剤ガスとして空気を用いその空気
供給量を増加させるクロム除去運転では、空気流量とそ
れに伴い酸素供給量が増大するため、酸化剤ガス中に昇
華したクロムは極めて低濃度に希釈され酸化剤ガスとと
もにセル外に流去する。他方、酸化剤ガスを空気から酸
素ガスに変換するクロム除去運転では、酸素分圧が著し
く高まるので、部材表面に偏在したクロムの酸化が促進
され、取り除かれることになる。したがって、定常運転
に復帰させたとき、電池部材からのクロムの昇華・混入
が減少する。
【００１３】また前記クロム除去運転は、上記作用に加
え、酸化剤極で次のように作用すると考えられる。酸化
剤極に混入したクロムは、酸化剤極／電解質の界面近傍
で電気化学的に還元されてＣｒ2 Ｏ3 として析出し、こ
のＣｒ2 Ｏ3 が酸化剤極の気孔を塞ぎ、ガス拡散を阻害
するために酸化剤極の分極が増大し電極性能が低下す
る。ここにおいてクロム除去運転が行われると、酸化剤
極への酸素供給量が増大するので、前記界面近傍に析出
したＣｒ2 Ｏ3 は再び昇華しやすいＣｒＯ3 に酸化さ
れ、酸化剤ガスとともに流去せられることになる。
え、酸化剤極で次のように作用すると考えられる。酸化
剤極に混入したクロムは、酸化剤極／電解質の界面近傍
で電気化学的に還元されてＣｒ2 Ｏ3 として析出し、こ
のＣｒ2 Ｏ3 が酸化剤極の気孔を塞ぎ、ガス拡散を阻害
するために酸化剤極の分極が増大し電極性能が低下す
る。ここにおいてクロム除去運転が行われると、酸化剤
極への酸素供給量が増大するので、前記界面近傍に析出
したＣｒ2 Ｏ3 は再び昇華しやすいＣｒＯ3 に酸化さ
れ、酸化剤ガスとともに流去せられることになる。
【００１４】つまり、クロム除去運転は、クロム含有の
耐熱合金表面のクロムを減少させるとともに、酸化剤極
中に混入したクロムを除去するよう作用するため、酸化
剤極の性能低下が防止できると考えられる。なお、本明
細書における「クロム」は、Ｃｒ及び／又はＣｒ酸化物
を意味する。
耐熱合金表面のクロムを減少させるとともに、酸化剤極
中に混入したクロムを除去するよう作用するため、酸化
剤極の性能低下が防止できると考えられる。なお、本明
細書における「クロム」は、Ｃｒ及び／又はＣｒ酸化物
を意味する。
【００１５】請求項２の発明では、セル電圧の変化率を
モニタし、セル電圧が所定の閾値を超えた場合にクロム
除去運転を実行し、セル電圧が所定の閾値以下となった
場合、または所定の閾値以下となったのち所定時間経過
後に定常運転に復帰させるように構成した。このような
構成であると、本発明運転方法を適用しようとする電池
の性能に合わせて好適な時期にクロム除去運転を自動的
に実行させることができる。したがって、クロム除去運
転が一層有効に作用するので、電極性能の劣化が効果的
に防止できる。
モニタし、セル電圧が所定の閾値を超えた場合にクロム
除去運転を実行し、セル電圧が所定の閾値以下となった
場合、または所定の閾値以下となったのち所定時間経過
後に定常運転に復帰させるように構成した。このような
構成であると、本発明運転方法を適用しようとする電池
の性能に合わせて好適な時期にクロム除去運転を自動的
に実行させることができる。したがって、クロム除去運
転が一層有効に作用するので、電極性能の劣化が効果的
に防止できる。
【００１６】
【実施例】本発明運転方法は、平板型の固体電解質燃料
電池に対し実施された。先ずこの平板型固体電解質燃料
電池の概要を、電池断面を示す図５に基づいて説明す
る。この電池は、３ｍｏｌ％イットリア添加部分安定化
ジルコニアからなる固体電解質板２１（大きさ５ｃｍ×
５ｃｍ、厚み０．２ｍｍ）と、この固体電解質板２１を
挟んで、Ｌａ0.9 Ｓｒ0.ＭｎＯ3 −ＹＳＺ（イットリア
安定化ジルコニア）からなる酸化剤極２２とＮｉＯ−Ｙ
ＳＺからなる燃料極２３とで構成されるセル２４と、こ
のセル２４にはセル２４を両側から挟持する２つのセパ
レータ２７、３０が配され、前記燃料ガス用セパレータ
３０の底面には燃料ガス通路３１及び酸化剤ガス通路３
２を有するガスコネクタ３３が設けられ、更に前記ガス
コネクタ３３には燃料ガス供給配管３４及び酸化剤ガス
供給配管３５が夫々接続された構造をしている。
電池に対し実施された。先ずこの平板型固体電解質燃料
電池の概要を、電池断面を示す図５に基づいて説明す
る。この電池は、３ｍｏｌ％イットリア添加部分安定化
ジルコニアからなる固体電解質板２１（大きさ５ｃｍ×
５ｃｍ、厚み０．２ｍｍ）と、この固体電解質板２１を
挟んで、Ｌａ0.9 Ｓｒ0.ＭｎＯ3 −ＹＳＺ（イットリア
安定化ジルコニア）からなる酸化剤極２２とＮｉＯ−Ｙ
ＳＺからなる燃料極２３とで構成されるセル２４と、こ
のセル２４にはセル２４を両側から挟持する２つのセパ
レータ２７、３０が配され、前記燃料ガス用セパレータ
３０の底面には燃料ガス通路３１及び酸化剤ガス通路３
２を有するガスコネクタ３３が設けられ、更に前記ガス
コネクタ３３には燃料ガス供給配管３４及び酸化剤ガス
供給配管３５が夫々接続された構造をしている。
【００１７】そして、前記酸化剤ガス用セパレータ２７
及び燃料ガス用セパレータ３０には、それぞれ複数のリ
ブ２５、３０が形成してあり、前記セル２４に積層され
た状態で酸化剤ガス通路及び燃料ガス通路がそれぞれ形
成されるようになっている。更に、固体電解質板２１の
電極非塗布面とセパレータ２７・３０との間、及びセパ
レータ３０とガスコネクタ３３との間には、パイレック
スガラス等の非導電性高粘度融体から成るシール材３６
が介在させてある。また、酸化剤極２２とセパレータ２
７との間には集電体として白金網３７が配され、燃料極
２３とセパレータ３０との間にはニッケルフェルト３８
が配された構造になっている。
及び燃料ガス用セパレータ３０には、それぞれ複数のリ
ブ２５、３０が形成してあり、前記セル２４に積層され
た状態で酸化剤ガス通路及び燃料ガス通路がそれぞれ形
成されるようになっている。更に、固体電解質板２１の
電極非塗布面とセパレータ２７・３０との間、及びセパ
レータ３０とガスコネクタ３３との間には、パイレック
スガラス等の非導電性高粘度融体から成るシール材３６
が介在させてある。また、酸化剤極２２とセパレータ２
７との間には集電体として白金網３７が配され、燃料極
２３とセパレータ３０との間にはニッケルフェルト３８
が配された構造になっている。
【００１８】なお、前記セパレータ２７、３０、ガスコ
ネクタ３３及び酸化剤ガス供給配管３５は以下の組成の
耐熱合金からなり、切削研磨加工等により作製されたも
のである。 Ｃｒ １６ｗｔ％ Ｆｅ ８ｗｔ％ Ｎｉ ７６ｗｔ％ 次に上記電池の作製方法について具体的に説明する。
ネクタ３３及び酸化剤ガス供給配管３５は以下の組成の
耐熱合金からなり、切削研磨加工等により作製されたも
のである。 Ｃｒ １６ｗｔ％ Ｆｅ ８ｗｔ％ Ｎｉ ７６ｗｔ％ 次に上記電池の作製方法について具体的に説明する。
【００１９】（セル４の作製）燃料極２３の原料として
平均粒径0.５μｍの８mol ％イットリア添加安定化ジル
コニア（ＹＳＺ）粉末と、平均粒径１μｍの酸化ニッケ
ル粉末とを用意し、酸化ニッケル還元時に、これらが重
量比で１：１となるように混合し、テルピネオール溶媒
とＰＶＢとを用いてスラリー化し、燃料極用スラリーと
した。
平均粒径0.５μｍの８mol ％イットリア添加安定化ジル
コニア（ＹＳＺ）粉末と、平均粒径１μｍの酸化ニッケ
ル粉末とを用意し、酸化ニッケル還元時に、これらが重
量比で１：１となるように混合し、テルピネオール溶媒
とＰＶＢとを用いてスラリー化し、燃料極用スラリーと
した。
【００２０】他方、酸化剤極２２の原料として平均粒径
１μｍのＬａ0.9 Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3の粉末と、平均粒径
１μｍのＹＳＺ粉末とを用意し、これらが重量比で８：
２になるように混合し、前記燃料極２３と同様にスラリ
ー化し、酸化剤極用スラリーとした。前記固体電解質板
２１の一方の面に前記燃料極用スラリーを厚さ５０μｍ
となるように塗布し、乾燥させた後、空気中１２５０℃
で２時間焼成した。続いて、前記固体電解質板２１の他
方の面に前記酸化剤極用スラリーを同じく厚さ５０μｍ
となるように塗布し、乾燥させた後、空気中１１００℃
で４時間焼成して、上記セル２４を作製した。このセル
の電極面積は20cm2 であった。
１μｍのＬａ0.9 Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3の粉末と、平均粒径
１μｍのＹＳＺ粉末とを用意し、これらが重量比で８：
２になるように混合し、前記燃料極２３と同様にスラリ
ー化し、酸化剤極用スラリーとした。前記固体電解質板
２１の一方の面に前記燃料極用スラリーを厚さ５０μｍ
となるように塗布し、乾燥させた後、空気中１２５０℃
で２時間焼成した。続いて、前記固体電解質板２１の他
方の面に前記酸化剤極用スラリーを同じく厚さ５０μｍ
となるように塗布し、乾燥させた後、空気中１１００℃
で４時間焼成して、上記セル２４を作製した。このセル
の電極面積は20cm2 であった。
【００２１】（表面保護膜の形成）先ず、表面保護膜形
成用として、平均粒径１μｍのＬａ0.9 Ｓｒ0.1 ＣｒＯ
3粉末に平均粒径０．２μｍのＬａ2 Ｏ3 粉末をこれら
が重量比で９：１となるように混合し、テルピオネール
溶媒とＰＶＢとを用いてスラリー化したスラリーＡと、
平均粒径０．２μｍのＬａ2 Ｏ3 粉末のみをテルピオネ
ール溶媒とＰＶＢとを用いてスラリー化したスラリーＢ
の２種類の保護膜形成用スラリーを作成した。
成用として、平均粒径１μｍのＬａ0.9 Ｓｒ0.1 ＣｒＯ
3粉末に平均粒径０．２μｍのＬａ2 Ｏ3 粉末をこれら
が重量比で９：１となるように混合し、テルピオネール
溶媒とＰＶＢとを用いてスラリー化したスラリーＡと、
平均粒径０．２μｍのＬａ2 Ｏ3 粉末のみをテルピオネ
ール溶媒とＰＶＢとを用いてスラリー化したスラリーＢ
の２種類の保護膜形成用スラリーを作成した。
【００２２】前記スラリーＡをセパレータ２７のリブ２
５の凸部分の表面に、膜厚が５０μｍとなるように塗布
し、またスラリーＢをリブ２５の凸部分以外の部分（凹
部分）及びガスコネクタ３３の酸化剤ガス流路部分の表
面に、膜厚が２０μｍとなるように塗布し、乾燥した。
このようにして、酸化剤ガス用セパレータ２７及びガス
コネクタ３３の表面に保護膜を形成した。
５の凸部分の表面に、膜厚が５０μｍとなるように塗布
し、またスラリーＢをリブ２５の凸部分以外の部分（凹
部分）及びガスコネクタ３３の酸化剤ガス流路部分の表
面に、膜厚が２０μｍとなるように塗布し、乾燥した。
このようにして、酸化剤ガス用セパレータ２７及びガス
コネクタ３３の表面に保護膜を形成した。
【００２３】（電池の組立）上記セパレータ及びガスコ
ネクタを用い、他は公知の方法により作製した前記各部
材を用いて、図５に示す固体電解質燃料電池を３つ作製
した。 〔実施例１〕上記で作製した電池を、下記定常条件で運
転し１５００時間経過時点で、セルへの空気流量を２１
０ｃｃ／ｍｉｎから１０５０ｃｃ／ｍｉｎ（酸化剤ガス
利用率１０％）に増加させ、その後この条件で３００時
間運転（クロム除去運転）し、１８００時間経過時点で
再び空気流量を定常運転時の２１０ｃｃ／ｍｉｎに戻
し、更に２５００時間経過後まで運転を続行した以下こ
の条件で運転した電池を、本発明適用例電池Ａとする。
ネクタを用い、他は公知の方法により作製した前記各部
材を用いて、図５に示す固体電解質燃料電池を３つ作製
した。 〔実施例１〕上記で作製した電池を、下記定常条件で運
転し１５００時間経過時点で、セルへの空気流量を２１
０ｃｃ／ｍｉｎから１０５０ｃｃ／ｍｉｎ（酸化剤ガス
利用率１０％）に増加させ、その後この条件で３００時
間運転（クロム除去運転）し、１８００時間経過時点で
再び空気流量を定常運転時の２１０ｃｃ／ｍｉｎに戻
し、更に２５００時間経過後まで運転を続行した以下こ
の条件で運転した電池を、本発明適用例電池Ａとする。
【００２４】定常運転条件；酸化剤ガスとして２１０ｃ
ｃ／ｍｉｎの空気を使用し、燃料ガスとして１４０ｃｃ
／ｍｉｎの水素ガスを使用し、また電池作動温度１００
０℃の条件で電流密度０．３Ａ／ｃｍ2 で行う運転を定
常運転とする。なお、この実験条件における空気の利用
率は５０％であり、水素ガスの利用率は３０％であっ
た。なお、１Ａの発電で消費されるガスは、水素ガス７
ｃｃ／ｍｉｎ、酸素ガス３．５ｃｃ／ｍｉｎである。 〔実施例２〕上記定常運転条件で１５００時間運転した
時点で、酸化剤ガスを空気から２１０ｃｃ／ｍｉｎの酸
素ガス（Ｏ2 ）に切替え、この条件で３００時間運転
し、１８００時間経過時点で再び酸化剤ガスを２１０ｃ
ｃ／ｍｉｎの空気に戻し、更に２５００時間経過後まで
運転を続行した。
ｃ／ｍｉｎの空気を使用し、燃料ガスとして１４０ｃｃ
／ｍｉｎの水素ガスを使用し、また電池作動温度１００
０℃の条件で電流密度０．３Ａ／ｃｍ2 で行う運転を定
常運転とする。なお、この実験条件における空気の利用
率は５０％であり、水素ガスの利用率は３０％であっ
た。なお、１Ａの発電で消費されるガスは、水素ガス７
ｃｃ／ｍｉｎ、酸素ガス３．５ｃｃ／ｍｉｎである。 〔実施例２〕上記定常運転条件で１５００時間運転した
時点で、酸化剤ガスを空気から２１０ｃｃ／ｍｉｎの酸
素ガス（Ｏ2 ）に切替え、この条件で３００時間運転
し、１８００時間経過時点で再び酸化剤ガスを２１０ｃ
ｃ／ｍｉｎの空気に戻し、更に２５００時間経過後まで
運転を続行した。
【００２５】以下この条件で運転した電池を、本発明適
用例電池Ｂとする。 〔比較例〕上記定常運転条件でのみ２５００時間経過後
まで連続運転を行った。以下この定常条件でのみ運転し
た電池を比較例電池Ｘとする。 〔実験〕上記各電池について、運転時のセル電圧を経時
的に測定し、運転経過時間とセル電圧の関係を調べた。
その結果を図１に示す。
用例電池Ｂとする。 〔比較例〕上記定常運転条件でのみ２５００時間経過後
まで連続運転を行った。以下この定常条件でのみ運転し
た電池を比較例電池Ｘとする。 〔実験〕上記各電池について、運転時のセル電圧を経時
的に測定し、運転経過時間とセル電圧の関係を調べた。
その結果を図１に示す。
【００２６】また、２５００時間経過後に各電池から酸
化剤極を取り出し、ＥＰＭＡ分析により電極の厚み方向
のクロム分布を調べた。その結果を図２に示す。なお、
ＥＰＭＡ分析はVol-Amp;２０KV-0.002μｍA 、Crystal;
LiF(Cr) の条件で行った。図１から明らかなように、比
較例電池Ｘは、１２００時間前後からセル電圧の下降傾
向が顕著になった。これに対し本発明適用例電池Ａ、Ｂ
は、１２００時間経過後もセル電圧の低下が緩慢であっ
た。
化剤極を取り出し、ＥＰＭＡ分析により電極の厚み方向
のクロム分布を調べた。その結果を図２に示す。なお、
ＥＰＭＡ分析はVol-Amp;２０KV-0.002μｍA 、Crystal;
LiF(Cr) の条件で行った。図１から明らかなように、比
較例電池Ｘは、１２００時間前後からセル電圧の下降傾
向が顕著になった。これに対し本発明適用例電池Ａ、Ｂ
は、１２００時間経過後もセル電圧の低下が緩慢であっ
た。
【００２７】また、図２のＥＰＭＡ分析結果から、本発
明適用例電池Ａ及びＢでは、比較例電池Ｘに比べの酸化
剤極中に存在するクロム量が少ないことが確認されると
ともに、酸化剤極中のクロム量は、図１の結果と対応し
ており、セル電圧の低下の少ない本発明適用例電池Ａ及
びＢが、定常運転のみの比較例電池Ｘより酸化剤電極中
のクロム量が少ないことが確認された。更に比較例電池
Ｘでは、電解質界面近傍や酸化剤ガス通路側により多く
のクロムが存在することが判った。
明適用例電池Ａ及びＢでは、比較例電池Ｘに比べの酸化
剤極中に存在するクロム量が少ないことが確認されると
ともに、酸化剤極中のクロム量は、図１の結果と対応し
ており、セル電圧の低下の少ない本発明適用例電池Ａ及
びＢが、定常運転のみの比較例電池Ｘより酸化剤電極中
のクロム量が少ないことが確認された。更に比較例電池
Ｘでは、電解質界面近傍や酸化剤ガス通路側により多く
のクロムが存在することが判った。
【００２８】以上の実験結果から、本発明運転方法を適
用すると、クロム含有耐熱合金から酸化剤極に混入・蓄
積するクロムを減少させることができることが明らかと
なるとともに、クロム含有耐熱合金を使用した高温型固
体電解質電池の性能を長期にわたり好適に維持すること
ができることが明らかとなった。以下に本発明適用例電
池において、電池性能の低下が抑制できた理由を説明す
る。
用すると、クロム含有耐熱合金から酸化剤極に混入・蓄
積するクロムを減少させることができることが明らかと
なるとともに、クロム含有耐熱合金を使用した高温型固
体電解質電池の性能を長期にわたり好適に維持すること
ができることが明らかとなった。以下に本発明適用例電
池において、電池性能の低下が抑制できた理由を説明す
る。
【００２９】先ず、図１に示すように、定常運転が約１
２００時間続行された時点で、セル電圧の低下が目立ち
始めるのは、セパレータ等が１０００℃という高温に長
時間晒される結果、耐熱合金内部のクロムが熱拡散し次
第に表層に偏在化するとともに、セパレータ表面の保護
膜が熱損傷（ピンホール、剥離等）されてクロム閉じ込
め機能を失う。このため、セパレータ表面等のクロムが
酸化剤ガス中に昇華し、その一部は酸化剤極に混入・蓄
積するので、酸化剤極の電極機能が低下すると考えられ
る。ここにおいて、本発明適用例電池Ａでは、酸化剤ガ
スである空気の流量を２１０ｃｃ／ｍｉｎから１０５０
ｃｃ／ｍｉｎに増大するクロム除去運転を実施し、また
本発明適用例電池Ｂでは、酸化剤ガスを空気から同流量
の酸素ガス（Ｏ2 ）に変換するクロム除去運転を実施す
る。このクロム除去運転は、高温下セパレータ表層に偏
在したクロム（主にＣｒ2 Ｏ3 ）を急速に酸化し（前記
反応式（１）参照）、昇華しやすいＣｒＯ3 とする。し
たがって、セパレータ等の表層のクロムは酸化剤ガス中
に昇華するので、表層のクロム濃度が減少するととも
に、特に空気流量を増大させるクロム除去運転において
は昇華したクロムは圧倒的に量の多い空気により希釈さ
れてセル外に流出する。したがって、再び定常運転に復
帰したとき、酸化剤極に昇華・混入するクロム量が減少
することになる。なお、酸素ガスに変換するクロム除去
運転では、主に下記作用が有効に作用するため同様な効
果が得られると考えられる。
２００時間続行された時点で、セル電圧の低下が目立ち
始めるのは、セパレータ等が１０００℃という高温に長
時間晒される結果、耐熱合金内部のクロムが熱拡散し次
第に表層に偏在化するとともに、セパレータ表面の保護
膜が熱損傷（ピンホール、剥離等）されてクロム閉じ込
め機能を失う。このため、セパレータ表面等のクロムが
酸化剤ガス中に昇華し、その一部は酸化剤極に混入・蓄
積するので、酸化剤極の電極機能が低下すると考えられ
る。ここにおいて、本発明適用例電池Ａでは、酸化剤ガ
スである空気の流量を２１０ｃｃ／ｍｉｎから１０５０
ｃｃ／ｍｉｎに増大するクロム除去運転を実施し、また
本発明適用例電池Ｂでは、酸化剤ガスを空気から同流量
の酸素ガス（Ｏ2 ）に変換するクロム除去運転を実施す
る。このクロム除去運転は、高温下セパレータ表層に偏
在したクロム（主にＣｒ2 Ｏ3 ）を急速に酸化し（前記
反応式（１）参照）、昇華しやすいＣｒＯ3 とする。し
たがって、セパレータ等の表層のクロムは酸化剤ガス中
に昇華するので、表層のクロム濃度が減少するととも
に、特に空気流量を増大させるクロム除去運転において
は昇華したクロムは圧倒的に量の多い空気により希釈さ
れてセル外に流出する。したがって、再び定常運転に復
帰したとき、酸化剤極に昇華・混入するクロム量が減少
することになる。なお、酸素ガスに変換するクロム除去
運転では、主に下記作用が有効に作用するため同様な効
果が得られると考えられる。
【００３０】即ち、酸化剤極に混入したＣｒＯ3 は、次
のように挙動して酸化剤極から流去せられる。酸化剤極
における電極反応と酸化剤極に混入したクロムの挙動を
模式的に示す図３を元にこのことを説明する。セパレー
タ表面から酸化剤剤ガス中に昇華したＣｒＯ3 （気体）
の一部は、図３右のように挙動し、電極反応の進行に応
じて電解質側に移動する。一方、酸化剤極では、図３左
側に示すように酸素分子の吸着解離（Ｏ2 →Ｏ2-＋
ｅ- ）が進行し、酸化剤極／電解質界面においてＯ 2-イ
オンが電解質に導電される電極反応が行われている。こ
のため、酸化剤極／電解質界面近傍に移動したＣｒＯ3
（気体）は、電気化学的に還元されてＣｒ2Ｏ3 （固
体）となり、前記界面近傍に析出する。このＣｒ2 Ｏ3
（固体）が酸化剤極の気孔を塞ぐため、酸化剤極のガス
透過性が悪くなる。よって分極が大きくなり、電極性能
が低下する。然るに、定常運転の途中でクロム除去運転
を実施すると、電極に供給される酸素量が急増し、酸化
剤極中のクロムのＣｒ2 Ｏ3 化が抑制されるとともに、
電極中に析出したＣｒ2 Ｏ3 （固体）を昇華しやすいＣ
ｒＯ3 に変化させる。これにより、酸化剤極中のクロム
は、酸化剤ガスとともに電極外に流去されので、Ｃｒ2
Ｏ3 の析出に原因する電極性能の劣化が抑制できると考
えられる。
のように挙動して酸化剤極から流去せられる。酸化剤極
における電極反応と酸化剤極に混入したクロムの挙動を
模式的に示す図３を元にこのことを説明する。セパレー
タ表面から酸化剤剤ガス中に昇華したＣｒＯ3 （気体）
の一部は、図３右のように挙動し、電極反応の進行に応
じて電解質側に移動する。一方、酸化剤極では、図３左
側に示すように酸素分子の吸着解離（Ｏ2 →Ｏ2-＋
ｅ- ）が進行し、酸化剤極／電解質界面においてＯ 2-イ
オンが電解質に導電される電極反応が行われている。こ
のため、酸化剤極／電解質界面近傍に移動したＣｒＯ3
（気体）は、電気化学的に還元されてＣｒ2Ｏ3 （固
体）となり、前記界面近傍に析出する。このＣｒ2 Ｏ3
（固体）が酸化剤極の気孔を塞ぐため、酸化剤極のガス
透過性が悪くなる。よって分極が大きくなり、電極性能
が低下する。然るに、定常運転の途中でクロム除去運転
を実施すると、電極に供給される酸素量が急増し、酸化
剤極中のクロムのＣｒ2 Ｏ3 化が抑制されるとともに、
電極中に析出したＣｒ2 Ｏ3 （固体）を昇華しやすいＣ
ｒＯ3 に変化させる。これにより、酸化剤極中のクロム
は、酸化剤ガスとともに電極外に流去されので、Ｃｒ2
Ｏ3 の析出に原因する電極性能の劣化が抑制できると考
えられる。
【００３１】つまり、本発明運転方法は、耐熱合金表面
のクロム濃度を減少させるとともに、酸化剤極中のクロ
ムを除去するように作用するので、電極性能の劣化を有
効に抑制できる。 〔その他の実施例〕上記実施例では、１４００時間経過
後にクロム除去運転を行ったが、本発明ではクロム除去
運転の実行を次のようにすることができる。
のクロム濃度を減少させるとともに、酸化剤極中のクロ
ムを除去するように作用するので、電極性能の劣化を有
効に抑制できる。 〔その他の実施例〕上記実施例では、１４００時間経過
後にクロム除去運転を行ったが、本発明ではクロム除去
運転の実行を次のようにすることができる。
【００３２】例えば一定時間毎にセル電圧を測定し、下
式によりセル電圧の変化量を算出し、この変化量が所定
の閾値を超えたとき、クロム除去運転を開始し、変化量
が再び閾値以下になったとき、または変化量が閾値以下
になったのち所定時間Ｔを経過した時点で定常運転に戻
す。 変化量Ｈ＝ある時点のセル電圧Ｖt1−所定時間経過後の
セル電圧Ｖt2 ここで、前記閾値や所定時間Ｔは、電池の性能を勘案し
適当に設定すればよい。電流密度３００ｍＡ／ｃｍ2 の
電池での例を示すと、閾値は数ｍＶ〜数１００ｍＶ／５
０ｈｒｓの範囲で設定するのがよく、好ましくは５ｍＶ
／５０ｈｒｓ〜１０ｍＶ／５０ｈｒｓとするのがよい。
また前記所定時間は例えば３００時間程度に設定するの
がよい。なお、クロム除去運転の開始時と終了時の閾値
を異ならせてもよい。
式によりセル電圧の変化量を算出し、この変化量が所定
の閾値を超えたとき、クロム除去運転を開始し、変化量
が再び閾値以下になったとき、または変化量が閾値以下
になったのち所定時間Ｔを経過した時点で定常運転に戻
す。 変化量Ｈ＝ある時点のセル電圧Ｖt1−所定時間経過後の
セル電圧Ｖt2 ここで、前記閾値や所定時間Ｔは、電池の性能を勘案し
適当に設定すればよい。電流密度３００ｍＡ／ｃｍ2 の
電池での例を示すと、閾値は数ｍＶ〜数１００ｍＶ／５
０ｈｒｓの範囲で設定するのがよく、好ましくは５ｍＶ
／５０ｈｒｓ〜１０ｍＶ／５０ｈｒｓとするのがよい。
また前記所定時間は例えば３００時間程度に設定するの
がよい。なお、クロム除去運転の開始時と終了時の閾値
を異ならせてもよい。
【００３３】図４に一例として、セル電圧の変化量をモ
ニタし、その変化量に基づいて定常運転とクロム除去運
転を制御する装置を模式的に示す。この装置は、定常運
転時には電磁弁１４が開放され電磁弁１５、１６が閉じ
られた状態となっており、所定量の空気１がセルに供給
される。そして、セル電圧モニタ１２はセル１１の電圧
を定期的に検出し、制御回路１３はセル電圧モニタ１２
の検出したセル電圧を監視し、セル電圧が１０ｍＶ／５
０ｈｒｓ（セル電流密度３００ｍＡ／ｃｍ2 ）を上回っ
た場合には既に開放されている電磁弁１４に加え、電磁
弁１５を開放するように動作し、または電磁弁１４を閉
じ、それと同時に電磁弁１６を開放するように動作す
る。電磁弁１５が開放されると、空気１に所定量の空気
２が新たに加算され、大量の空気がセルに供給されるこ
とになる。また、電磁弁１４が閉じられ、それと同時に
電磁弁１６が開放された場合には、空気１の代わりにＯ
2 ガスがセルに供給されることになる。なお、上記にお
いて、電磁弁１５を開放し空気２を追加するか、空気１
の代わりにＯ2 ガスを供給するようにするかは、予め制
御回路１３に記憶させてある。
ニタし、その変化量に基づいて定常運転とクロム除去運
転を制御する装置を模式的に示す。この装置は、定常運
転時には電磁弁１４が開放され電磁弁１５、１６が閉じ
られた状態となっており、所定量の空気１がセルに供給
される。そして、セル電圧モニタ１２はセル１１の電圧
を定期的に検出し、制御回路１３はセル電圧モニタ１２
の検出したセル電圧を監視し、セル電圧が１０ｍＶ／５
０ｈｒｓ（セル電流密度３００ｍＡ／ｃｍ2 ）を上回っ
た場合には既に開放されている電磁弁１４に加え、電磁
弁１５を開放するように動作し、または電磁弁１４を閉
じ、それと同時に電磁弁１６を開放するように動作す
る。電磁弁１５が開放されると、空気１に所定量の空気
２が新たに加算され、大量の空気がセルに供給されるこ
とになる。また、電磁弁１４が閉じられ、それと同時に
電磁弁１６が開放された場合には、空気１の代わりにＯ
2 ガスがセルに供給されることになる。なお、上記にお
いて、電磁弁１５を開放し空気２を追加するか、空気１
の代わりにＯ2 ガスを供給するようにするかは、予め制
御回路１３に記憶させてある。
【００３４】上記動作に続いて、制御回路１３はセル電
圧モニタ１２の検出したセル電圧を監視し、セル電圧が
５ｍＶ／５０ｈｒｓ以下となったときから３００時間後
に、電磁弁１５或いは１６を閉じて空気１のみがセル１
１に供給されるようにする。これにより定常運転に復帰
することになる。
圧モニタ１２の検出したセル電圧を監視し、セル電圧が
５ｍＶ／５０ｈｒｓ以下となったときから３００時間後
に、電磁弁１５或いは１６を閉じて空気１のみがセル１
１に供給されるようにする。これにより定常運転に復帰
することになる。
【００３５】
【発明の効果】上記の如く、本発明の運転方法によれ
ば、クロム含有の耐熱合金から構成されたセパレータや
ガスコネクタ等の電池構成部材から、酸化剤ガスを介し
て酸化剤極に混入するクロムが、酸化剤電極の電極機能
を劣化させるのを有効に抑制することができるので、高
温型固体燃料電池の寿命を顕著に向上させ、長期にわた
って高い発電効率を維持させることができる。
ば、クロム含有の耐熱合金から構成されたセパレータや
ガスコネクタ等の電池構成部材から、酸化剤ガスを介し
て酸化剤極に混入するクロムが、酸化剤電極の電極機能
を劣化させるのを有効に抑制することができるので、高
温型固体燃料電池の寿命を顕著に向上させ、長期にわた
って高い発電効率を維持させることができる。
【図１】本発明適用例電池及び比較例電池における電池
運転経過時間とセル電圧との関係を示すグラフである。
運転経過時間とセル電圧との関係を示すグラフである。
【図２】本発明適用例電池及び比較例電池について、運
転２５００時間経過後の酸化剤極の深さ方向断面のクロ
ム分布を示すグラフである。
転２５００時間経過後の酸化剤極の深さ方向断面のクロ
ム分布を示すグラフである。
【図３】酸化剤極側におけるクロムの拡散移動を説明す
るための模式図である。
るための模式図である。
【図４】本発明にかかるクロム除去運転を実施するため
の装置概略図である。
の装置概略図である。
【図５】本発明運転方法を適用した高温型固体電解質燃
料電池の断面図である。
料電池の断面図である。
【図６】平板型固体電解質型燃料電池の基本構成を示す
分解斜視図である。
分解斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門脇 正天 守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機 株式会社内 (72)発明者 安尾 耕司 守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機 株式会社内 (72)発明者 秋山 幸徳 守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機 株式会社内 (72)発明者 三宅 泰夫 守口市京阪本通２丁目５番５号 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５番５号 三洋電機 株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 固体電解質を介して燃料極と酸化剤極と
が相対向するセルと、クロムを含有する耐熱合金からな
り少なくとも酸化剤ガス通路を有するセパレータとが積
層された高温型固体電解質燃料電池の運転方法であっ
て、 前記酸化剤ガス通路に供給する酸化剤ガスの流量及び／
又は酸化剤ガスの酸素分圧を所定時間のあいだ定常運転
時よりも増加させて、前記酸化剤ガス通路壁及び／又は
他の電池構成部材から酸化剤ガス及び酸化剤極に昇華・
混入するクロムを取り除くクロム除去運転が、所定時間
にわたる定常運転の後に実行されることを特徴とする高
温型固体電解質燃料電池の運転方法。 - 【請求項２】 固体電解質を介して燃料極と酸化剤極と
が相対向するセルと、クロムを含有する耐熱合金からな
り少なくとも酸化剤ガス通路を有するセパレータとが積
層された高温型固体電解質燃料電池の運転方法であっ
て、 セル電圧の変化率をモニターし、セル電圧の変化率が所
定の閾値を超えた場合、前記酸化剤ガス通路に供給する
酸化剤ガスの流量及び／又は酸化剤ガスの酸素分圧を定
常運転時よりも増加させるクロム除去運転を開始し、 セル電圧の変化率が所定の閾値以下となった場合、前記
所定の閾値以下となった時点又は所定の閾値以下となっ
た時点から所定時間経過後に、前記クロム除去運転を終
了し、定常運転に復帰させることを特徴とする高温型固
体電解質燃料電池の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6117170A JPH07326377A (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 高温型固体電解質燃料電池の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6117170A JPH07326377A (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 高温型固体電解質燃料電池の運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07326377A true JPH07326377A (ja) | 1995-12-12 |
Family
ID=14705182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6117170A Pending JPH07326377A (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 高温型固体電解質燃料電池の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07326377A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008147086A (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-26 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | 燃料電池設備 |
| JP2011124170A (ja) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池およびガス供給方法 |
| JP2011129491A (ja) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体酸化物燃料電池及びその運転方法 |
| WO2014060211A1 (de) * | 2012-10-19 | 2014-04-24 | Robert Bosch Gmbh | Chromresistentes brennstoffzellensystem und verfahren zum betrieb desselben |
| JP2017509133A (ja) * | 2014-03-20 | 2017-03-30 | ヴァーサ パワー システムズ リミテッドＶｅｒｓａ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｌｔｄ． | 固体酸化物燃料電池のクロム汚染防止システム及び方法 |
| US10084192B2 (en) | 2014-03-20 | 2018-09-25 | Versa Power Systems, Ltd | Cathode contact layer design for preventing chromium contamination of solid oxide fuel cells |
-
1994
- 1994-05-30 JP JP6117170A patent/JPH07326377A/ja active Pending
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