JPH077673B2 - 固体電解質燃料電池単体 - Google Patents

固体電解質燃料電池単体

Info

Publication number
JPH077673B2
JPH077673B2 JP1138367A JP13836789A JPH077673B2 JP H077673 B2 JPH077673 B2 JP H077673B2 JP 1138367 A JP1138367 A JP 1138367A JP 13836789 A JP13836789 A JP 13836789A JP H077673 B2 JPH077673 B2 JP H077673B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
solid electrolyte
fuel
oxygen
supply pipe
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1138367A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH034452A (ja
Inventor
正之 丹
隆一 置鮎
昭太郎 吉田
正一 長谷川
宏 山之内
雅克 永田
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.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura 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 Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP1138367A priority Critical patent/JPH077673B2/ja
Publication of JPH034452A publication Critical patent/JPH034452A/ja
Publication of JPH077673B2 publication Critical patent/JPH077673B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/1231Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte with both reactants being gaseous or vaporised
    • 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
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は固体電解質を介した酸化・還元反応によって
起電力を得る燃料電池の単体すなわち単電池の構造に関
するものである。
従来の技術 周知のように固体電解質燃料電池は、第2図に原理的に
示す如く酸素イオン選択透過性のある固体電解質1を挟
んで多孔構造の酸素電極2と燃料電極3とを設け、酸素
電極2側に空気や酸素ガスなどの酸化性ガスを供給し、
これに対して燃料電極3側に水素ガスや一酸化炭素ガス
などの燃料ガスを供給し、固体電解質1の両側での酸素
濃度の差に起因して酸素イオンが固体電解質を透過する
ことにより酸化性ガスと燃料ガスとの間の酸化・還元反
応が生じ、それに伴う起電力を各電極2,3から負荷4に
取出すものである。この固体電解質1としてはイットリ
ア安定化ジルコニア(YSZ)やカルシア安定化ジルコニ
ア(CSZ)などが知られており、また酸素電極2として
はペロブスカイト型ランタン系複合酸化物が知られ、さ
らに燃料電極3としてはニッケルやニッケル合金あるい
はNi-ZrO2サーメットなどが知られている。
固体電解質1を介した上記の酸化・還元反応によって得
られる電圧は高々1V程度に過ぎず、また電流は反応面積
に応じて増大するので、実用化するためには上述した構
造を基本構造とし反応面積を拡大した単電池を多数直並
列に接続する必要がある。そのための単電池の構造とし
て、例えば、固体電解質を円筒状に形成するとともにそ
の内外面に酸素電極と燃料電極を設けた円筒型と、固体
電解質を波形に形成するとともにその表裏両面に酸素電
極と燃料電極とを設け、かつこれを導電性のある平板体
であるインターコネクタで所定の間隔をあけて挟み込ん
で酸化性ガスと燃料ガスとの流路を形成した平板型など
が知られている。これらのうち平板型の単電池はコンパ
クト化し易いが、酸化性ガスと燃料ガスとの流路を面接
触する二部材によって区画形成するから、シール性に劣
る不都合があり、これに対して円筒型の単電池はそれ自
体の構造が内周部と外周部とを区画する構造であるた
め、シール性に優れており、実用性に富んでいる。第3
図は円筒型単電池の一例を示す模式図であり、アルミナ
などのセラミック材料によって多孔構造に形成した支持
管5の外周面全体に酸素電極2が形成されるとともに、
その酸素電極2の外面の一部にNiやLaCrO3などからなる
インターコネクタ6が形成され、また酸素電極2の外面
にはインターコネクタ6が外部に露出するよう固体電解
質1が形成され、さらにその外周にインターコネクタ6
に対して非導通状態に燃料電極3が形成されている。な
お、第3図に示す単電池は所謂非自己支持型のものであ
り、自己支持型の単電池では、支持管5を省いた構造と
する場合がある。
発明が解決しようとする課題 ところで上述した構造の単電池における固体電解質1な
どの要素の多くはセラミック材料からなるものであり、
したがって従来では、化学蒸着(CVD)や電気化学蒸着
(EVD)あるいは溶射などの方法によって固体電解質層
や各電極などを形成している。しかるに第3図に示す構
造の単電池を製造するにあたっては、支持管5の外周面
にペロブスカイト型ランタン系複合酸化物をCVDもしく
は溶射などの方法で付着させて酸素電極2を形成し、つ
いでインターコネクタ6を形成すべき部分を除いた部分
をマスキングした状態でニッケルやLaCrO3などをEVDも
しくは溶射などの方法で酸素電極2の外面の露出部分に
付着させてインターコネクタ6を形成し、さらにそのイ
ンターコネクタ6をマスキングした状態でイットリア安
定化ジルコニア(YSZ)などをEVDもしくは溶射などの方
法で付着させて固体電解質1の層を形成し、そしてイン
ターコネクタ6およびその周辺部分をマスキングした状
態でNiやNiサーメットなどをスラリーコーティング法や
溶射などの方法によって付着させて燃料電極3を形成す
る。したがって上記従来の構造の単電池では、その製造
過程において複数回のマスキングが必要になり、マスキ
ングが手作業による細かい作業であることから、単電池
の製造に長時間を要し、製造効率が悪くなる不都合があ
った。
この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、電
気的な特性を低下させることなく容易に製造することの
できる構造の燃料電池単体を提供することを目的とする
ものである。
課題を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、円筒形の固
体電解質の内周面に酸素電極と燃料電極とのいずれか一
方の電極を設けるとともに、その固体電解質の外周面に
他方の電極を設け、さらに内周側の電極の内側に導電性
のあるガス供給管を挿入し、かつそのガス供給管を前記
内周側の電極に電気的に導通させたことを特徴とするも
のである。
作用 この発明の単電池では、固体電解質を挟んだ内外両側に
それぞれ電極が形成され、最外層の電極はそのまま外部
に露出することになるが、内周側の電極はこれに導通し
ているガス供給管を介して外部に導き出される。したが
って従来のインターコネクタのように半径方向に貫通す
る部材もしくは部分が存在しないので、固体電解質など
の各要素を内周側の要素の外周面に順次形成すればよ
く、マスキングなどの効率の悪い作業を省き、製造作業
性が向上する。
実施例 つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図はこの発明の一実施例を示す概略的な斜視図であ
って、ここに示す単電池10は先端部を閉じた円筒状をな
し、その最内層は酸素電極11であり、その外周面に固体
電解質12の層が形成され、さらに最外層に燃料電極13が
形成されている。そして中心部にはガス供給管14が挿入
されてその先端部は単電池10の先端部付近まで延びてお
り、このガス供給管14と酸素電極11の内周面との間には
通気性に富む導電性部材15が充填されている。
前記酸素電極11は、La1-XSrXMnO3やLaCoO3などのペロブ
スカイト型ランタン系複合酸化物を素材とした多孔構造
体であり、これらの材料を所定の心材の外周面にCVDや
溶射などの方法で所定の厚さに付着させることにより形
成される。なお、その心材は後工程で抜き取られ、もし
くは除去される。また固体電解質12は従来と同様にYSZ
やCSZを素材とするものであり、上記の酸素電極11の外
周面の全体にYSZ等をEVDもしくは溶射などの方法によっ
て所定の厚さに付着させることにより形成される。さら
に燃料電極13はNiやNiサーメットを素材とするものであ
って、その素材をスラリー状にして上記の固体電解質12
の外周面の全体に塗布した後に焼成する方法や溶射する
方法などによって多孔構造に形成される。他方、前記ガ
ス供給管14は酸素電極11の内周側に空気や酸素ガスなど
の酸化性ガスを供給するとともに一方の電極もしくは端
子となるものであって、導電性がありかつ高温下での化
学的安定性に富む材料、例えば酸素電極11と同様な素材
によって形成され、その後端部は単電池10から突出され
ている。またさらに導電性材料15は酸素電極11とガス供
給管14とを電気的に接続するためのものであり、通気性
を確保するためにフェルト状に形成され、その素材とし
ては高温酸化雰囲気で化学的に安定な材料、例えば酸素
電極11を構成している素材と同様な素材によって構成さ
れている。
上述した構成の単電池10は、ガス供給管14から空気など
の酸化性ガスを内部に連続して供給するとともに、外周
の雰囲気を水素ガスなどの燃料ガスとすることにより、
固体電解質12の内外両側での酸素濃度の差に起因して固
体電解質12を介した電気化学的な酸化・還元反応が生
じ、酸素電極11が陽極、燃料電極13が陰極となるよう起
電力が生じる。そしてガス供給管14が導電性を具備しか
つ酸素電極11に電気的に接続されているから、このガス
供給管14と最外層の燃料電極13とから出力することがで
きる。
また上記の単電池10はその構造から明らかなように酸素
電極11を円筒状に作り、その外周に固体電解質12および
燃料電極13を順次形成することにより製造することがで
き、その過程でマスキングなどの部分的に異材種とする
ための面倒な作業を行なう必要はない。
なお、上記の実施例では、先端部が閉じた構造の単電池
10を例に取って説明したが、この発明は、上記の実施例
に限定されるものではなく、中心部が貫通した円筒状の
単電池にも適用することができる。またガス供給管を内
周側の電極に導通させるための手段は、上述したフェル
ト材に限定されるものではない。
発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の燃料電池単体
によれば、酸素電極および固体電解質ならびに燃料電極
のそれぞれが円筒状に順次積層された単純な形状をなす
ものであり、外周の一部を異材種とする必要がないの
で、その製造過程でマスキングなどの面倒な作業を介在
させる必要がなく、したがってこの発明によれば、容易
かつ短時間に製造でき、しかも連続多量生産に適する燃
料電池単体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を概略的に示す斜視図、第
2図は固体電解質燃料電池の原理図、第3図は従来の円
筒型単電池の断面図である。 10…単電池、11…酸素電極、12…固体電解質、13…燃料
電極、14…ガス供給管、15…導電性材料。
フロントページの続き (72)発明者 長谷川 正一 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 山之内 宏 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 永田 雅克 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円筒形の固体電解質の内周面に酸素電極と
    燃料電極とのいずれか一方の電極を設けるとともに、そ
    の固体電解質の外周面に他方の電極を設け、さらに内周
    側の電極の内側に導電性のあるガス供給管を挿入し、か
    つそのガス供給管を前記内周側の電極に電気的に導通さ
    せてなる固体電解質燃料電池単体。
JP1138367A 1989-05-31 1989-05-31 固体電解質燃料電池単体 Expired - Lifetime JPH077673B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1138367A JPH077673B2 (ja) 1989-05-31 1989-05-31 固体電解質燃料電池単体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1138367A JPH077673B2 (ja) 1989-05-31 1989-05-31 固体電解質燃料電池単体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH034452A JPH034452A (ja) 1991-01-10
JPH077673B2 true JPH077673B2 (ja) 1995-01-30

Family

ID=15220277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1138367A Expired - Lifetime JPH077673B2 (ja) 1989-05-31 1989-05-31 固体電解質燃料電池単体

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH077673B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2790666B2 (ja) * 1989-07-28 1998-08-27 日本碍子株式会社 燃料電池発電装置
JP4798947B2 (ja) * 2003-11-26 2011-10-19 京セラ株式会社 燃料電池セル及びセルスタック並びに燃料電池

Also Published As

Publication number Publication date
JPH034452A (ja) 1991-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1301243C (en) High bulk self-supporting electrode with integral gas feed conduit for solid oxide fuel cells
US4888254A (en) Low circumferential voltage gradient self supporting electrode for solid oxide fuel cells
US8389180B2 (en) Electrolytic/fuel cell bundles and systems including a current collector in communication with an electrode thereof
US20040115503A1 (en) Planar electrochemical device assembly
CA2035635A1 (en) Solid oxide electrolyte electrochemical oxygen generator
JPH0159705B2 (ja)
US20080254335A1 (en) Porous bi-tubular solid state electrochemical device
EP0285727B1 (en) Self supporting electrodes for solid oxide fuel cells
JPH0536417A (ja) 中空薄板式固体電解質燃料電池
US5589286A (en) Solid electrolyte fuel cell
EP0460629A1 (en) Solid oxide fuel cell
JP2599810B2 (ja) 固体電解質燃料電池
JP2730817B2 (ja) 固体電解質燃料電池の製造方法
JPH10134829A (ja) 固体電解質燃料電池、固体電解質燃料電池アセンブリ、固体電解質燃料電池の製造方法及び固体電解質燃料電池アセンブリユニットの製造方法
JP2622261B2 (ja) 固体電解質燃料電池の製作方法
GB2305169A (en) Solid oxide fuel cells
JPH077673B2 (ja) 固体電解質燃料電池単体
JP2818948B2 (ja) 固体電解質燃料電池の製造方法
JP2780885B2 (ja) 固体電解質燃料電池
JPH07235316A (ja) 円筒形固体電解質燃料電池
JPH05275096A (ja) 固体電解質燃料電池用緻密質基板、それを用いた固体電解質燃料電池及びその製造方法
JPH07130385A (ja) 円筒横縞型固体電解質電解セル
JP2980921B2 (ja) 平板型固体電解質燃料電池
JPH07145492A (ja) 水蒸気電解用セル
JP2675546B2 (ja) 固体電解質燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080130

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090130

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090130

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100130

Year of fee payment: 15

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100130

Year of fee payment: 15