JPH08144076A - 電気化学セル - Google Patents
電気化学セルInfo
- Publication number
- JPH08144076A JPH08144076A JP6291120A JP29112094A JPH08144076A JP H08144076 A JPH08144076 A JP H08144076A JP 6291120 A JP6291120 A JP 6291120A JP 29112094 A JP29112094 A JP 29112094A JP H08144076 A JPH08144076 A JP H08144076A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- interconnector
- solid electrolyte
- electrochemical cell
- steam
- 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- Withdrawn
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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
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体電解質型水蒸気電解装置や燃料電池のよ
うな固体電解質型電気化学セルに関する。 【構成】 固体電解質及びインタコネクタが交互に連結
された管または平板と、該管または平板の片面に設けら
れた空気極と他面に設けられた燃料極を具備する電気化
学セルにおいて、固体電解質材料がＹ2 Ｏ3 安定化Ｚｒ
Ｏ2 であり、インタコネクタ材料がＬａ1-x Ｓｒx Ｃｒ
1-y Ｃｏy Ｏ3 （但し、ｘ＝０．１〜０．３、ｙ＝０．
０１〜０．１）である電気化学セル。
うな固体電解質型電気化学セルに関する。 【構成】 固体電解質及びインタコネクタが交互に連結
された管または平板と、該管または平板の片面に設けら
れた空気極と他面に設けられた燃料極を具備する電気化
学セルにおいて、固体電解質材料がＹ2 Ｏ3 安定化Ｚｒ
Ｏ2 であり、インタコネクタ材料がＬａ1-x Ｓｒx Ｃｒ
1-y Ｃｏy Ｏ3 （但し、ｘ＝０．１〜０．３、ｙ＝０．
０１〜０．１）である電気化学セル。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体電解質型高温水蒸気
電解装置（以下、ＳＯＳＥと略称する）や固体電解質型
燃料電池（ＳＯＦＣ）のような固体電解質型電気化学セ
ルに関する。
電解装置（以下、ＳＯＳＥと略称する）や固体電解質型
燃料電池（ＳＯＦＣ）のような固体電解質型電気化学セ
ルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気化学セルとしてＳＯＳＥを例
に採って、その構造を図１によって説明する。図１に示
すように、ＳＯＳＥは固体電解質１、空気極２、燃料極
３からなる水蒸気電解部をインタコネクタ４を介して直
列につないだものである。ＳＯＳＥの原理は図１に示す
ように、空気極２側に空気６、燃料極３側に水蒸気８を
流し、作動温度約１０００℃で電気を流して、水素７を
発生させるものである。代表的なＳＯＳＥの構成材料は
固体電解質１にＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 （ＹＳＺ）、空
気極２にＬａ0.9 Ｓｒ0.1 Ｃａ0.7 Ｍｎ0.3 Ｏ3 、燃料
極３にＮｉＯ、インタコネクタ４にはＬａ0.9 Ｓｒ0.1
ＣｒＯ3 が使用されている。
に採って、その構造を図１によって説明する。図１に示
すように、ＳＯＳＥは固体電解質１、空気極２、燃料極
３からなる水蒸気電解部をインタコネクタ４を介して直
列につないだものである。ＳＯＳＥの原理は図１に示す
ように、空気極２側に空気６、燃料極３側に水蒸気８を
流し、作動温度約１０００℃で電気を流して、水素７を
発生させるものである。代表的なＳＯＳＥの構成材料は
固体電解質１にＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 （ＹＳＺ）、空
気極２にＬａ0.9 Ｓｒ0.1 Ｃａ0.7 Ｍｎ0.3 Ｏ3 、燃料
極３にＮｉＯ、インタコネクタ４にはＬａ0.9 Ｓｒ0.1
ＣｒＯ3 が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＳＯＳＥの構成部材で
あるインタコネクタは固体電解質と熱膨張特性が異なる
ことや還元雰囲気で膨張することなどから、１０００℃
での水蒸気電解時にセルが破損することが考えられる。
あるインタコネクタは固体電解質と熱膨張特性が異なる
ことや還元雰囲気で膨張することなどから、１０００℃
での水蒸気電解時にセルが破損することが考えられる。
【０００４】本発明は上記技術水準に鑑み、従来の電気
化学セルのような欠点のない電気化学セルを提供しよう
とするものである。
化学セルのような欠点のない電気化学セルを提供しよう
とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は固体電解質及び
インタコネクタが交互に連結された管または平板と、該
管または平板の片面に設けられた空気極と他面に設けら
れた燃料極を具備する電気化学セルにおいて、固体電解
質材料がＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 であり、インタコネク
タ材料がＬａ1-x Ｓｒx Ｃｒ1-y Ｃｏy Ｏ3 （但し、ｘ
＝０．１〜０．３、ｙ＝０．０１〜０．１）であること
を特徴とする電気化学セルである。
インタコネクタが交互に連結された管または平板と、該
管または平板の片面に設けられた空気極と他面に設けら
れた燃料極を具備する電気化学セルにおいて、固体電解
質材料がＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 であり、インタコネク
タ材料がＬａ1-x Ｓｒx Ｃｒ1-y Ｃｏy Ｏ3 （但し、ｘ
＝０．１〜０．３、ｙ＝０．０１〜０．１）であること
を特徴とする電気化学セルである。
【０００６】すなわち、本発明はＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ
2 固体電解質と熱膨張特性が近く、かつ還元雰囲気下で
の膨張量が小さいインタコネクタとして、図２に示すＬ
ａＣｒＯ3 の結晶構造において、ＡサイトのＬａにＳｒ
をドープし、ＢサイトのＣｒにＣｏをドープしたものを
使用するものである。このようにして製作したＬａ1- x
Ｓｒx Ｃｒ1-y Ｃｏy Ｏ3 の熱膨張率と還元雰囲気下で
の伸び量を図３に示す。
2 固体電解質と熱膨張特性が近く、かつ還元雰囲気下で
の膨張量が小さいインタコネクタとして、図２に示すＬ
ａＣｒＯ3 の結晶構造において、ＡサイトのＬａにＳｒ
をドープし、ＢサイトのＣｒにＣｏをドープしたものを
使用するものである。このようにして製作したＬａ1- x
Ｓｒx Ｃｒ1-y Ｃｏy Ｏ3 の熱膨張率と還元雰囲気下で
の伸び量を図３に示す。
【０００７】図３に示すように、本発明のＬａ1-x Ｓｒ
x Ｃｒ1-y Ｃｏy Ｏ3 は従来の材料、すなわち、Ｌａ
0.9 Ｓｒ0.1 ＣｒＯ3 、Ｌａ0.9 Ｓｒ0.1 Ｃｒ0.85Ａｌ
0.15Ｏ 3 、Ｌａ0.7 Ｃａ0.3 ＣｒＯ3 などに比べて、Ｙ
2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 固体電解質の熱膨張率に近く、か
つ還元雰囲気下での伸び量が小さい。図３中の斜線部の
領域は、代表的なセルの構造に対して求めた接合体（セ
ル）に損傷が生じない領域であり、Ｌａ1-x Ｓｒx Ｃｒ
1-y Ｃｏy Ｏ3 において、ｘ＝０．１〜０．３、ｙ＝
０．０１〜０．１の範囲である。この領域の組成式を示
すインタコネクタ材料を使用することにより、損傷のな
い電気化学セルを提供することができる。
x Ｃｒ1-y Ｃｏy Ｏ3 は従来の材料、すなわち、Ｌａ
0.9 Ｓｒ0.1 ＣｒＯ3 、Ｌａ0.9 Ｓｒ0.1 Ｃｒ0.85Ａｌ
0.15Ｏ 3 、Ｌａ0.7 Ｃａ0.3 ＣｒＯ3 などに比べて、Ｙ
2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 固体電解質の熱膨張率に近く、か
つ還元雰囲気下での伸び量が小さい。図３中の斜線部の
領域は、代表的なセルの構造に対して求めた接合体（セ
ル）に損傷が生じない領域であり、Ｌａ1-x Ｓｒx Ｃｒ
1-y Ｃｏy Ｏ3 において、ｘ＝０．１〜０．３、ｙ＝
０．０１〜０．１の範囲である。この領域の組成式を示
すインタコネクタ材料を使用することにより、損傷のな
い電気化学セルを提供することができる。
【０００８】
【作用】インタコネクタ材料に、還元雰囲気下での膨張
量が小さく、かつ熱膨張係数がＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2
固体電解質に近いＬａ1-x Ｓｒx Ｃｒ1-y Ｃｏy Ｏ
3 （ｘ＝０．１〜０．３、ｙ＝０．０１〜０．１）を用
いることにより、熱応力による電気化学セルの損傷を防
止することができる。
量が小さく、かつ熱膨張係数がＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2
固体電解質に近いＬａ1-x Ｓｒx Ｃｒ1-y Ｃｏy Ｏ
3 （ｘ＝０．１〜０．３、ｙ＝０．０１〜０．１）を用
いることにより、熱応力による電気化学セルの損傷を防
止することができる。
【０００９】
【実施例】本発明の１実施例を図１によって説明する。
図１の電気化学セルの製作方法は、まずＺｒＯ2 −１２
％Ｙ2 Ｏ3 固体電解質（ＹＳＺ）１にＮｉＯ：６０％、
ＹＳＺ：４０％よりなる燃料極３の材料をスラリ法など
によりコートする。次にインタコネクタ４の材料とＹＳ
Ｚ固体電解質１を約１５００℃の高温状態で加圧接合す
る。この時、インタコネクタ材料にＬａ0.9 Ｓｒ0.1 Ｃ
ｒ0.97Ｃｏ0.03Ｏ3を用いると、ＹＳＺ固体電解質１の
熱膨張率に近いので、高温加圧接合時に生じる熱応力に
よる損傷を防止することができる。その後、Ｌａ0.9 Ｓ
ｒ0.1 Ｃｒ0. 7 Ｍｎ0.3 Ｏ3 よりなる空気極２となる材
料をコートし、約１３００℃で焼結させて電気化学セル
を製作する。
図１の電気化学セルの製作方法は、まずＺｒＯ2 −１２
％Ｙ2 Ｏ3 固体電解質（ＹＳＺ）１にＮｉＯ：６０％、
ＹＳＺ：４０％よりなる燃料極３の材料をスラリ法など
によりコートする。次にインタコネクタ４の材料とＹＳ
Ｚ固体電解質１を約１５００℃の高温状態で加圧接合す
る。この時、インタコネクタ材料にＬａ0.9 Ｓｒ0.1 Ｃ
ｒ0.97Ｃｏ0.03Ｏ3を用いると、ＹＳＺ固体電解質１の
熱膨張率に近いので、高温加圧接合時に生じる熱応力に
よる損傷を防止することができる。その後、Ｌａ0.9 Ｓ
ｒ0.1 Ｃｒ0. 7 Ｍｎ0.3 Ｏ3 よりなる空気極２となる材
料をコートし、約１３００℃で焼結させて電気化学セル
を製作する。
【００１０】このようにして製作したセルは約１０００
℃で水蒸気を分解するが、分解時、図１の円筒内側にＨ
2 が発生し、インタコネクタが還元雰囲気にさらされ
る。この時、従来のインタコネクタ材料は膨張し、セル
が損傷していたが、膨張量の少ないＬａ0.9 Ｓｒ0.1 Ｃ
ｒ0.97Ｃｏ0.03Ｏ3 を用いることにより、破損を防止す
ることができる。
℃で水蒸気を分解するが、分解時、図１の円筒内側にＨ
2 が発生し、インタコネクタが還元雰囲気にさらされ
る。この時、従来のインタコネクタ材料は膨張し、セル
が損傷していたが、膨張量の少ないＬａ0.9 Ｓｒ0.1 Ｃ
ｒ0.97Ｃｏ0.03Ｏ3 を用いることにより、破損を防止す
ることができる。
【００１１】
【発明の効果】Ｙ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 固体電解質を使
用する電気化学セルのインタコネクタ材料にＬａ1-x Ｓ
ｒx Ｃｒ1-y Ｃｏy Ｏ3 （ｘ＝０．１〜０．３、ｙ＝
０．０１〜０．１）を用いることにより、熱応力による
損傷を防止することができ、信頼性に優れた電気化学セ
ルを提供することができる。
用する電気化学セルのインタコネクタ材料にＬａ1-x Ｓ
ｒx Ｃｒ1-y Ｃｏy Ｏ3 （ｘ＝０．１〜０．３、ｙ＝
０．０１〜０．１）を用いることにより、熱応力による
損傷を防止することができ、信頼性に優れた電気化学セ
ルを提供することができる。
【図１】固体電解質型電気化学セルの一態様の説明図。
【図２】固体電解質型電気化学セルに使用するインタコ
ネクタ材料の結晶構造の説明図。
ネクタ材料の結晶構造の説明図。
【図３】固体電解質型電気化学セルに使用する各種イン
タコネクタ材料の熱膨張率と還元雰囲気下での伸び量
（％）を示す図表。
タコネクタ材料の熱膨張率と還元雰囲気下での伸び量
（％）を示す図表。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 勉 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 固体電解質及びインタコネクタが交互に
連結された管または平板と、該管または平板の片面に設
けられた空気極と他面に設けられた燃料極を具備する電
気化学セルにおいて、固体電解質材料がＹ2 Ｏ3 安定化
ＺｒＯ2 であり、インタコネクタ材料がＬａ1-x Ｓｒx
Ｃｒ1-y Ｃｏy Ｏ3 （但し、ｘ＝０．１〜０．３、ｙ＝
０．０１〜０．１）であることを特徴とする電気化学セ
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6291120A JPH08144076A (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 電気化学セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6291120A JPH08144076A (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 電気化学セル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08144076A true JPH08144076A (ja) | 1996-06-04 |
Family
ID=17764720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6291120A Withdrawn JPH08144076A (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 電気化学セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08144076A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005520306A (ja) * | 2001-11-21 | 2005-07-07 | コーニング インコーポレイテッド | 固体酸化物燃料電池スタック及びパケットの構造 |
| JP2012038719A (ja) * | 2010-07-15 | 2012-02-23 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池の構造体 |
-
1994
- 1994-11-25 JP JP6291120A patent/JPH08144076A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005520306A (ja) * | 2001-11-21 | 2005-07-07 | コーニング インコーポレイテッド | 固体酸化物燃料電池スタック及びパケットの構造 |
| JP2012038719A (ja) * | 2010-07-15 | 2012-02-23 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池の構造体 |
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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: 20020205 |