JPH0734281A - 高温水蒸気電解セル - Google Patents
高温水蒸気電解セルInfo
- Publication number
- JPH0734281A JPH0734281A JP5175429A JP17542993A JPH0734281A JP H0734281 A JPH0734281 A JP H0734281A JP 5175429 A JP5175429 A JP 5175429A JP 17542993 A JP17542993 A JP 17542993A JP H0734281 A JPH0734281 A JP H0734281A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- high temperature
- interconnector
- temperature steam
- unit
- electrolytic cell
- 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- Withdrawn
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温水蒸気電解セルの改良に関する。
【構成】 酸素イオン導電性固体電解質管の片側に陰
極、他側に陽極を設けた単位電解セルと、この単位電解
セルを直列に接続するための酸化物インターコネクタか
らなる高温水蒸気電解セルにおいて、インターコネクタ
と単位セル間にこれら構成材料の熱膨張係数に近い材質
の絶縁材料を挿入してなる高温水蒸気電解セル。
極、他側に陽極を設けた単位電解セルと、この単位電解
セルを直列に接続するための酸化物インターコネクタか
らなる高温水蒸気電解セルにおいて、インターコネクタ
と単位セル間にこれら構成材料の熱膨張係数に近い材質
の絶縁材料を挿入してなる高温水蒸気電解セル。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高温水蒸気電解セルの改
良に関する。
良に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温水蒸気電解セルの作動原理を図２に
示す。電極２，３を設けた酸素イオン導電性固体電解質
１を９００℃から１０００℃の高温にして、この固体電
解質１を隔壁として一方に水蒸気、もう一方に空気を供
給し、水蒸気側電極（陰極）３が負電位となるように外
部直流電源６により電極間に電圧を印加すると、陰極３
で水蒸気が電解されて水素ガスと酸化ガスが発生する。
生成したガスのうち酸素ガスは電子により還元されて酸
素イオンとなり固体電解質１を空気側電極（陽極）２へ
拡散して、陽極２では酸素イオンが電子を放出し酸素ガ
スとなる。陰極３で発生した水素ガスは製品水素として
使用される。このような高温水蒸気電解セルを用いて効
率よく水素を得るためには供給する電気エネルギを可能
な限り少なくする必要があるが、そのためには単位セル
を直列に接続することが望ましい。単位セルを電気的直
列接合を行うためには従来より円筒型構造が用いられて
いる。このような円筒型構造の単位セルの構造には自己
支持方式と基体管支持方式の２つの構造が考えられる。
自己支持方式は固体電解質が構造部材となり、その両面
に電極を構成する。基体支持方式は多孔質管上に電極／
固体電解質／電極を構成し、多孔質管が構造部材とな
る。
示す。電極２，３を設けた酸素イオン導電性固体電解質
１を９００℃から１０００℃の高温にして、この固体電
解質１を隔壁として一方に水蒸気、もう一方に空気を供
給し、水蒸気側電極（陰極）３が負電位となるように外
部直流電源６により電極間に電圧を印加すると、陰極３
で水蒸気が電解されて水素ガスと酸化ガスが発生する。
生成したガスのうち酸素ガスは電子により還元されて酸
素イオンとなり固体電解質１を空気側電極（陽極）２へ
拡散して、陽極２では酸素イオンが電子を放出し酸素ガ
スとなる。陰極３で発生した水素ガスは製品水素として
使用される。このような高温水蒸気電解セルを用いて効
率よく水素を得るためには供給する電気エネルギを可能
な限り少なくする必要があるが、そのためには単位セル
を直列に接続することが望ましい。単位セルを電気的直
列接合を行うためには従来より円筒型構造が用いられて
いる。このような円筒型構造の単位セルの構造には自己
支持方式と基体管支持方式の２つの構造が考えられる。
自己支持方式は固体電解質が構造部材となり、その両面
に電極を構成する。基体支持方式は多孔質管上に電極／
固体電解質／電極を構成し、多孔質管が構造部材とな
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】高温水蒸気電解セルの
特徴は上述したとおりであるが、単位セルをインターコ
ネクタを介して直列に接続する構造では、電流経路とし
て図３に示したようなショートパスをとる場合があり、
このような状態では水素製造の電流効率が低下してしま
う。このようなショートパス電流は運転中、何らかの理
由で供給水蒸気が停止した場合や、外部供給電源異常が
発生した場合などに電解電圧が上昇すると、通常の電流
経路より抵抗の低い経路で電流が流れようとするために
生ずるものである。ショートパス電流が生ずると固体電
解質を電子が直接流れるため固体電解質の劣化が生じ、
ひいては固体電解質の破損につながる。
特徴は上述したとおりであるが、単位セルをインターコ
ネクタを介して直列に接続する構造では、電流経路とし
て図３に示したようなショートパスをとる場合があり、
このような状態では水素製造の電流効率が低下してしま
う。このようなショートパス電流は運転中、何らかの理
由で供給水蒸気が停止した場合や、外部供給電源異常が
発生した場合などに電解電圧が上昇すると、通常の電流
経路より抵抗の低い経路で電流が流れようとするために
生ずるものである。ショートパス電流が生ずると固体電
解質を電子が直接流れるため固体電解質の劣化が生じ、
ひいては固体電解質の破損につながる。
【０００４】本発明は上記技術水準に鑑み、高温加圧接
合によりインターコネクタを介して単位セルを連結して
構成される高温水蒸気電解セルにおいて、ショートパス
電流を防止することができる高温水蒸気電解セルを提供
しようとするものである。
合によりインターコネクタを介して単位セルを連結して
構成される高温水蒸気電解セルにおいて、ショートパス
電流を防止することができる高温水蒸気電解セルを提供
しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は酸素イオン導電
性固体電解質管の片側に陰極、他側に陽極を設けた単位
電解セルと、この単位電解セルを直列に接続するための
酸化物インターコネクタからなる高温水蒸気電解セルに
おいて、インターコネクタと単位セル間にこれら構成材
料の熱膨張係数に近い材質の絶縁材料を挿入してなるこ
とを特徴とする高温水蒸気電解セルである。
性固体電解質管の片側に陰極、他側に陽極を設けた単位
電解セルと、この単位電解セルを直列に接続するための
酸化物インターコネクタからなる高温水蒸気電解セルに
おいて、インターコネクタと単位セル間にこれら構成材
料の熱膨張係数に近い材質の絶縁材料を挿入してなるこ
とを特徴とする高温水蒸気電解セルである。
【０００６】本発明のインターコネクタと単位セルの間
に挿入される絶縁材料はこれら材料と熱膨張係数の近い
材料が用いられるが、例えば下記の組み合せが可能であ
る。下記の材料のカッコ内は熱膨張係数（×１０-6・Ｋ
-1）を表わす。 〇固体電解質：ＺｒＯ2 −８ｍｏｌ％Ｙ2 Ｏ3 （１０．
０） 〇陽極 ：Ｌａ0.84Ｃａ0.16ＭｎＯ3 （１１．
０）、Ｌａ0.8 Ｃａ0.2 ＭｎＯ3 （１０．５）、Ｌａ
0.5 Ｃａ0.5 ＭｎＯ3 （１１．６）、Ｌａ0.94Ｓｒ0.05
ＭｎＯ3 （１１．７）、Ｌａ0.99ＭｎＯ3 （１１．２） 〇陰極 ：４０ｗｔ％ＮｉＯ−６０ｗｔ％ＹＳＺ
（１０．５） 〇インターコネクタ：Ｌａ0.97Ｓｒ0.02ＣｒＯ3 （１
０．２４）、Ｌａ0.94Ｓｒ 0.05ＣｒＯ3 （１０．８
９）、Ｌａ0.84Ｓｒ0.15ＣｒＯ3 （１０．８４）、Ｌａ
ＣｒＯ3 （９．５） 〇絶縁材料 ：ＳｒＺｒＯ3 （１１）、ＺｒＣａＯ
3 （１０．３）、Ｌａ2 Ｚｒ 2 Ｏ7 （９．８）
に挿入される絶縁材料はこれら材料と熱膨張係数の近い
材料が用いられるが、例えば下記の組み合せが可能であ
る。下記の材料のカッコ内は熱膨張係数（×１０-6・Ｋ
-1）を表わす。 〇固体電解質：ＺｒＯ2 −８ｍｏｌ％Ｙ2 Ｏ3 （１０．
０） 〇陽極 ：Ｌａ0.84Ｃａ0.16ＭｎＯ3 （１１．
０）、Ｌａ0.8 Ｃａ0.2 ＭｎＯ3 （１０．５）、Ｌａ
0.5 Ｃａ0.5 ＭｎＯ3 （１１．６）、Ｌａ0.94Ｓｒ0.05
ＭｎＯ3 （１１．７）、Ｌａ0.99ＭｎＯ3 （１１．２） 〇陰極 ：４０ｗｔ％ＮｉＯ−６０ｗｔ％ＹＳＺ
（１０．５） 〇インターコネクタ：Ｌａ0.97Ｓｒ0.02ＣｒＯ3 （１
０．２４）、Ｌａ0.94Ｓｒ 0.05ＣｒＯ3 （１０．８
９）、Ｌａ0.84Ｓｒ0.15ＣｒＯ3 （１０．８４）、Ｌａ
ＣｒＯ3 （９．５） 〇絶縁材料 ：ＳｒＺｒＯ3 （１１）、ＺｒＣａＯ
3 （１０．３）、Ｌａ2 Ｚｒ 2 Ｏ7 （９．８）
【０００７】
【作用】本発明の高温水蒸気電解セルは、上述のように
構成されるため、水蒸気電解時にショートパス電流が生
じないセルを構成することが可能となる。
構成されるため、水蒸気電解時にショートパス電流が生
じないセルを構成することが可能となる。
【０００８】
【実施例】本発明の実施例を図１によって説明する。図
１は本発明の高温水蒸気電解セルの断面図を示す。電解
質１はＺｒＯ2 の酸化物にＹ2 Ｏ3 酸化物を１４ｗｔ％
の割合で混合し、空気中１８００℃で１０時間焼成して
得られた複合酸化物粉体（ＹＳＺ）を平均粒子径が１μ
ｍ以下となるように粉砕し、これを静水圧加圧装置によ
り円筒形に成形し、直径２０ｍｍ、長さ約２０ｍｍ、肉
厚３００μから５００μのリング状に加工したものであ
る。この固体電解質の熱膨張係数は９．５×１０-6Ｋ-1
であった。
１は本発明の高温水蒸気電解セルの断面図を示す。電解
質１はＺｒＯ2 の酸化物にＹ2 Ｏ3 酸化物を１４ｗｔ％
の割合で混合し、空気中１８００℃で１０時間焼成して
得られた複合酸化物粉体（ＹＳＺ）を平均粒子径が１μ
ｍ以下となるように粉砕し、これを静水圧加圧装置によ
り円筒形に成形し、直径２０ｍｍ、長さ約２０ｍｍ、肉
厚３００μから５００μのリング状に加工したものであ
る。この固体電解質の熱膨張係数は９．５×１０-6Ｋ-1
であった。
【０００９】陽極２はＬａＭｎＯ3 酸化物で、酸化ラン
タン、酸化マンガンをＬａ：Ｍｎ＝１：１となるように
混合し、１３００℃空気中で１０時間焼成し、粉砕によ
り平均粒子径が１μｍ以下となるようにしたものを、塗
布して空気中１１００℃、２時間で焼き付けた。この陽
極２の熱膨張係数は１１．０×１０-6Ｋ-1であった。陰
極３はＮｉ／ＹＳＺサーメットを空気中１２００℃、２
時間で焼き付けたものである。
タン、酸化マンガンをＬａ：Ｍｎ＝１：１となるように
混合し、１３００℃空気中で１０時間焼成し、粉砕によ
り平均粒子径が１μｍ以下となるようにしたものを、塗
布して空気中１１００℃、２時間で焼き付けた。この陽
極２の熱膨張係数は１１．０×１０-6Ｋ-1であった。陰
極３はＮｉ／ＹＳＺサーメットを空気中１２００℃、２
時間で焼き付けたものである。
【００１０】インターコネクタ４はＬａＣｒＯ3 酸化物
で、酸化ランタン、酸化クロムをＬａ：Ｃｒ＝１：１と
なるように混合し、空気中で１５００℃、１０時間焼成
し、粉砕により平均粒子径が１μ以下となるようにした
ものを静水圧加圧装置により円筒形に成形し、空気中１
６００℃で１０時間焼結を行い、直径２０ｍｍ、長さ約
２０ｍｍ、肉厚３００μから５００μのリング状に加工
したものである。
で、酸化ランタン、酸化クロムをＬａ：Ｃｒ＝１：１と
なるように混合し、空気中で１５００℃、１０時間焼成
し、粉砕により平均粒子径が１μ以下となるようにした
ものを静水圧加圧装置により円筒形に成形し、空気中１
６００℃で１０時間焼結を行い、直径２０ｍｍ、長さ約
２０ｍｍ、肉厚３００μから５００μのリング状に加工
したものである。
【００１１】絶縁材５はＳｒＯとＺｒＯ2 をＳｒ：Ｚｒ
＝１：１となるように混合し、空気中で１５００℃、１
０時間焼成し、粉砕により平均粒子径が１μ以下となる
ようにしたものを静水圧加圧装置により円筒形に成形
し、空気中１６００℃で１０時間焼結を行い、直径２０
ｍｍ、長さ約１ｍｍ、肉厚３００μから５００μのリン
グ状に加工したものである。
＝１：１となるように混合し、空気中で１５００℃、１
０時間焼成し、粉砕により平均粒子径が１μ以下となる
ようにしたものを静水圧加圧装置により円筒形に成形
し、空気中１６００℃で１０時間焼結を行い、直径２０
ｍｍ、長さ約１ｍｍ、肉厚３００μから５００μのリン
グ状に加工したものである。
【００１２】電極を焼き付けた固体電解質とインターコ
ネクタ及び絶縁材を図１のように積層し、１４００℃か
ら１５００℃の空気中で加圧により複数個のセルを接合
して高温水蒸気電解セルを製造する。ＳｒＺｒＯ3 の絶
縁効果を確かめるために、図４のような試料で抵抗測定
を行った。上述した方法で固体電解質管１、インターコ
ネクタ管４、絶縁材５を接合し、固体電解質管１の一方
とインターコネクタ管４の一方に白金電極８を設け、白
金線７により外部直流電源６から電流を流し、白金電極
間の電位を測定して試料抵抗を求めた。測定は空気中１
０００℃で、絶縁材の有無で比較して行った。その結
果、試料抵抗は絶縁材がない場合に約５０Ωｃｍ2 を示
したが、絶縁材がある場合は１０6 Ωｃｍ2 以上を示し
たことから、ＳｒＺｒＯ3 は絶縁材料として適用可能で
あることが分った。
ネクタ及び絶縁材を図１のように積層し、１４００℃か
ら１５００℃の空気中で加圧により複数個のセルを接合
して高温水蒸気電解セルを製造する。ＳｒＺｒＯ3 の絶
縁効果を確かめるために、図４のような試料で抵抗測定
を行った。上述した方法で固体電解質管１、インターコ
ネクタ管４、絶縁材５を接合し、固体電解質管１の一方
とインターコネクタ管４の一方に白金電極８を設け、白
金線７により外部直流電源６から電流を流し、白金電極
間の電位を測定して試料抵抗を求めた。測定は空気中１
０００℃で、絶縁材の有無で比較して行った。その結
果、試料抵抗は絶縁材がない場合に約５０Ωｃｍ2 を示
したが、絶縁材がある場合は１０6 Ωｃｍ2 以上を示し
たことから、ＳｒＺｒＯ3 は絶縁材料として適用可能で
あることが分った。
【００１３】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、高温
水蒸気電解セルにおいて、インターコネクタと単位セル
の間に絶縁材を挿入することにより、ショートパス電流
が生じない高温水蒸気電解セルを製造することが可能と
なる。
水蒸気電解セルにおいて、インターコネクタと単位セル
の間に絶縁材を挿入することにより、ショートパス電流
が生じない高温水蒸気電解セルを製造することが可能と
なる。
【図１】本発明の第１実施例に関わる高温水蒸気電解セ
ルの断面図。
ルの断面図。
【図２】高温水蒸気電解の原理の説明図。
【図３】高温水蒸気電解セルの電流経路の説明図。
【図４】抵抗計測の説明図。
Claims (1)
- 【請求項１】 酸素イオン導電性固体電解質管の片側に
陰極、他側に陽極を設けた単位電解セルと、この単位電
解セルを直列に接続するための酸化物インターコネクタ
からなる高温水蒸気電解セルにおいて、インターコネク
タと単位セル間にこれら構成材料の熱膨張係数に近い材
質の絶縁材料を挿入してなることを特徴とする高温水蒸
気電解セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5175429A JPH0734281A (ja) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | 高温水蒸気電解セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5175429A JPH0734281A (ja) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | 高温水蒸気電解セル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0734281A true JPH0734281A (ja) | 1995-02-03 |
Family
ID=15995952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5175429A Withdrawn JPH0734281A (ja) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | 高温水蒸気電解セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0734281A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012142191A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体酸化物形燃料電池の運転状態の監視方法及び固体酸化物形燃料電池 |
| JP2013114979A (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体酸化物型燃料電池 |
| JP2014089847A (ja) * | 2012-10-29 | 2014-05-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体酸化物型燃料電池 |
-
1993
- 1993-07-15 JP JP5175429A patent/JPH0734281A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012142191A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体酸化物形燃料電池の運転状態の監視方法及び固体酸化物形燃料電池 |
| JP2013114979A (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体酸化物型燃料電池 |
| JP2014089847A (ja) * | 2012-10-29 | 2014-05-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体酸化物型燃料電池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5234554B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池スタック構造体 | |
| JPS6340848Y2 (ja) | ||
| JPH0734281A (ja) | 高温水蒸気電解セル | |
| JP7152142B2 (ja) | 電気化学反応単セルおよび電気化学反応セルスタック | |
| JP2018056020A (ja) | 電気化学反応単セルの製造方法および電気化学反応セルスタックの製造方法 | |
| JPH0644981A (ja) | 平板状固体電解質型燃料電池 | |
| JP2018014309A (ja) | 電気化学反応セルスタックの製造方法および電気化学反応セルスタック | |
| JP6993162B2 (ja) | 電気化学反応単セル、および、電気化学反応セルスタック | |
| JPH07145492A (ja) | 水蒸気電解用セル | |
| JP2017152282A (ja) | 燃料電池発電単位および燃料電池スタック | |
| JP7082456B2 (ja) | 電気化学反応単セルおよび電気化学反応セルスタック | |
| JP6539179B2 (ja) | 電気化学反応単セルおよび電気化学反応セルスタック | |
| JP7278241B2 (ja) | 電気化学反応単セル | |
| JP7073441B2 (ja) | 電気化学反応単セルの製造方法 | |
| JPH0294365A (ja) | 固体電解質燃料電池 | |
| JP7465849B2 (ja) | 電気化学反応単セルおよび電気化学反応セルスタック | |
| JP7132982B2 (ja) | 電気化学反応単セルおよび電気化学反応セルスタック | |
| JP7194155B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
| JPH0722058A (ja) | 平板状固体電解質燃料電池 | |
| JP6902511B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
| JP6393714B2 (ja) | 電気化学反応単セルおよび電気化学反応セルスタック | |
| JPH0412468A (ja) | 高温型燃料電池 | |
| JP2003109651A (ja) | 固体電解質型燃料電池の補修方法 | |
| JPH0294366A (ja) | 固体電解質燃料電池 | |
| JP2799878B2 (ja) | 固体電解質燃料電池の構造 |
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: 20001003 |