JPH08180885A - 空気極の集電効率を向上させた固体電解質型燃料電池 - Google Patents
空気極の集電効率を向上させた固体電解質型燃料電池Info
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- JPH08180885A JPH08180885A JP6321867A JP32186794A JPH08180885A JP H08180885 A JPH08180885 A JP H08180885A JP 6321867 A JP6321867 A JP 6321867A JP 32186794 A JP32186794 A JP 32186794A JP H08180885 A JPH08180885 A JP H08180885A
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- 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
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 セパレータと空気極間の集電性能に優れ、燃
料電池の電圧ロスを低下させ、燃料電池の出力密度を向
上させることができる固体電解質型燃料電池を提供する
こと。 【構成】 固体電解質層を挟むように燃料極と空気極を
配置してなる平板状単電池と、隣接する単電池同志を電
気的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガ
スとを分配するセパレータとを交互に積層して複層のス
タックとして構成された固体電解質型燃料電池におい
て、Ｓｒ濃度の異なる２種のＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 の焼
結体からなる２層構造の空気極を用い、Ｓｒ濃度の低い
Ｌａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 を固体電解質層に対面させ、Ｓｒ
濃度の高いＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 をセパレータに対面さ
せた。
料電池の電圧ロスを低下させ、燃料電池の出力密度を向
上させることができる固体電解質型燃料電池を提供する
こと。 【構成】 固体電解質層を挟むように燃料極と空気極を
配置してなる平板状単電池と、隣接する単電池同志を電
気的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガ
スとを分配するセパレータとを交互に積層して複層のス
タックとして構成された固体電解質型燃料電池におい
て、Ｓｒ濃度の異なる２種のＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 の焼
結体からなる２層構造の空気極を用い、Ｓｒ濃度の低い
Ｌａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 を固体電解質層に対面させ、Ｓｒ
濃度の高いＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 をセパレータに対面さ
せた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は空気極の集電効率を向上
させた固体電解質型燃料電池に関する。
させた固体電解質型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、空気と都市ガスをそれぞれ、酸化
剤および燃料として、燃料が本来持っている化学エネル
ギーを直接電気エネルギーに変換する燃料電池が、省資
源、環境保護などの観点から注目されている。
剤および燃料として、燃料が本来持っている化学エネル
ギーを直接電気エネルギーに変換する燃料電池が、省資
源、環境保護などの観点から注目されている。
【０００３】固体電解質型燃料電池は固体電解質層を挟
むように燃料極と空気極を配置してなる平板状単電池
と、隣接する単電池同志を電気的に直列に接続しかつ各
単電池に燃料ガスと酸化剤ガスとを分配するセパレータ
とを交互に積層して複層のスタックとして構成されたも
のである。最近、イットリアなどをドープしたジルコニ
ア（ＹＳＺ）を単電池の電解質層として用い、耐熱性金
属や導電性酸化物をセパレータとして用いた固体電解質
型燃料電池は、作動温度が高く、発電効率が高く、高温
の廃熱の利用により総合効率が高いので、研究開発が進
んでいる。
むように燃料極と空気極を配置してなる平板状単電池
と、隣接する単電池同志を電気的に直列に接続しかつ各
単電池に燃料ガスと酸化剤ガスとを分配するセパレータ
とを交互に積層して複層のスタックとして構成されたも
のである。最近、イットリアなどをドープしたジルコニ
ア（ＹＳＺ）を単電池の電解質層として用い、耐熱性金
属や導電性酸化物をセパレータとして用いた固体電解質
型燃料電池は、作動温度が高く、発電効率が高く、高温
の廃熱の利用により総合効率が高いので、研究開発が進
んでいる。
【０００４】通常、単電池は上述のＹＳＺの固体電解質
層を挟むように燃料極としてＮｉ／ＹＳＺサーメット
を、空気極として導電性酸化物であるストロンチウムを
ドープしたランタンマンガナイト（ＬａＳｒＭｎＯ3 ）
を、スクリーン印刷などによりコーティングし、焼成し
たものが一般に使用されている。セパレータ材料として
はＳｒ、ＣａまたはＭｇをドープしたＬａＣｒＯ3 や耐
熱性金属が使用されている。
層を挟むように燃料極としてＮｉ／ＹＳＺサーメット
を、空気極として導電性酸化物であるストロンチウムを
ドープしたランタンマンガナイト（ＬａＳｒＭｎＯ3 ）
を、スクリーン印刷などによりコーティングし、焼成し
たものが一般に使用されている。セパレータ材料として
はＳｒ、ＣａまたはＭｇをドープしたＬａＣｒＯ3 や耐
熱性金属が使用されている。
【０００５】内部マニホールド式の固体電解質型燃料電
池はセパレータ等の電池構成材料が酸化剤および燃料の
各ガスの給排気、分配および電気的接続の各機能を兼ね
供える一体型の構造である。そのため、セパレータの周
縁に燃料ガスまたは酸化剤の給排気の孔が開けられ、さ
らに電極面の隅々にガスを均等に分配するため、および
隣合う電池を直列に接続するため、電極面に複数本のガ
ス流通溝が形成されている。
池はセパレータ等の電池構成材料が酸化剤および燃料の
各ガスの給排気、分配および電気的接続の各機能を兼ね
供える一体型の構造である。そのため、セパレータの周
縁に燃料ガスまたは酸化剤の給排気の孔が開けられ、さ
らに電極面の隅々にガスを均等に分配するため、および
隣合う電池を直列に接続するため、電極面に複数本のガ
ス流通溝が形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、空気極
に面したセパレータには空気の流通溝が存在するため、
セパレータの全面で空気極と接触しない。そのため、空
気極の内部を面内方向に電流や空気が流れなければなら
なくなり、そのため集電ロスが大きくなり集電性能が低
下し、電池性能が低下する欠点を生じた。
に面したセパレータには空気の流通溝が存在するため、
セパレータの全面で空気極と接触しない。そのため、空
気極の内部を面内方向に電流や空気が流れなければなら
なくなり、そのため集電ロスが大きくなり集電性能が低
下し、電池性能が低下する欠点を生じた。
【０００７】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、セパレータと空気極間の集電性能に優れ、燃料電池
の電圧ロスを低下させ、燃料電池の出力密度を向上させ
ることができる固体電解質型燃料電池を提供することを
目的とする。
で、セパレータと空気極間の集電性能に優れ、燃料電池
の電圧ロスを低下させ、燃料電池の出力密度を向上させ
ることができる固体電解質型燃料電池を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は固体電解質層を挟むように燃料極と空気極
を配置してなる平板状単電池と、隣接する単電池同志を
電気的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤
ガスとを分配するセパレータとを交互に積層して複層の
スタックとして構成された固体電解質型燃料電池におい
て、Ｌａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 とＬａ0.6 Ｓｒ0.4 Ｍｎ
Ｏ3 との焼結体からなる空気極を固体電解質層に重ね、
空気極のＬａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 を固体電解質層に対
面させ、空気極のＬａ0.6 Ｓｒ0.4 ＭｎＯ3 をセパレー
タに対面させたことを特徴とする。
め、本発明は固体電解質層を挟むように燃料極と空気極
を配置してなる平板状単電池と、隣接する単電池同志を
電気的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤
ガスとを分配するセパレータとを交互に積層して複層の
スタックとして構成された固体電解質型燃料電池におい
て、Ｌａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 とＬａ0.6 Ｓｒ0.4 Ｍｎ
Ｏ3 との焼結体からなる空気極を固体電解質層に重ね、
空気極のＬａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 を固体電解質層に対
面させ、空気極のＬａ0.6 Ｓｒ0.4 ＭｎＯ3 をセパレー
タに対面させたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明にかかる固体電解質型燃料電池では空気
極をＬａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3とＬａ0.6 Ｓｒ0.4 Ｍｎ
Ｏ3 との焼結体で作り、単電池の固体電解質層ＹＳＺに
電極特性の優秀なＬａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 を対面さ
せ、セパレータに導電性の優秀なＬａ0.6 Ｓｒ0.4 Ｍｎ
Ｏ3 を対面させたので、セパレータの集電性能が向上
し、燃料電池の電圧ロスが低下し、燃料電池の出力密度
が向上する。
極をＬａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3とＬａ0.6 Ｓｒ0.4 Ｍｎ
Ｏ3 との焼結体で作り、単電池の固体電解質層ＹＳＺに
電極特性の優秀なＬａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 を対面さ
せ、セパレータに導電性の優秀なＬａ0.6 Ｓｒ0.4 Ｍｎ
Ｏ3 を対面させたので、セパレータの集電性能が向上
し、燃料電池の電圧ロスが低下し、燃料電池の出力密度
が向上する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１１】図１は本発明にかかる固体電解質型燃料電
池の単電池の概略構造を説明する図である。
池の単電池の概略構造を説明する図である。
【００１２】図１において、固体電解質層ＹＳＺの上に
空気極が重ねられている。この空気極は１１５０℃で焼
結されたＬａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 とＬａ0.6 Ｓｒ0.4
ＭｎＯ3 との焼結体で作られている。空気極のＬａ0.85
Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 が固体電解質層ＹＳＺに対面してい
る。また、空気極のＬａ0.6 Ｓｒ0.4 ＭｎＯ3 はセパレ
ータ（図示せず）に対面することになる。Ｌａ0.85Ｓｒ
0.15ＭｎＯ3 は耐久性が優れ、Ｌａ0.6 Ｓｒ0.4 ＭｎＯ
3 は導電性が優れている。Ｌａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 層
の気孔率は４５．３％、導電率は１0.6 Ｓ／ＣＭであ
り、Ｌａ0.6 Ｓｒ0.4 ＭｎＯ3 層の気孔率は４３．８
％、導電率は５８．８Ｓ／ＣＭであった。
空気極が重ねられている。この空気極は１１５０℃で焼
結されたＬａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 とＬａ0.6 Ｓｒ0.4
ＭｎＯ3 との焼結体で作られている。空気極のＬａ0.85
Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 が固体電解質層ＹＳＺに対面してい
る。また、空気極のＬａ0.6 Ｓｒ0.4 ＭｎＯ3 はセパレ
ータ（図示せず）に対面することになる。Ｌａ0.85Ｓｒ
0.15ＭｎＯ3 は耐久性が優れ、Ｌａ0.6 Ｓｒ0.4 ＭｎＯ
3 は導電性が優れている。Ｌａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 層
の気孔率は４５．３％、導電率は１0.6 Ｓ／ＣＭであ
り、Ｌａ0.6 Ｓｒ0.4 ＭｎＯ3 層の気孔率は４３．８
％、導電率は５８．８Ｓ／ＣＭであった。
【００１３】図２は本発明の固体電解質型燃料電池の単
電池において固体電解質層の上に形成された空気極の断
面電子顕微鏡写真である。この図２の写真は図１と同じ
ように、一番下に固体電解質層ＹＳＺ（図面の黒色部
分）、その上にＬａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 の層、さらに
その上にＬａ0.6 Ｓｒ0.4 ＭｎＯ3 の層を示している。
Ｌａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 とＬａ0.6 Ｓｒ0.4 ＭｎＯ3
の層はそれぞれ約４０μｍであり、相互に良好に接合し
ている。
電池において固体電解質層の上に形成された空気極の断
面電子顕微鏡写真である。この図２の写真は図１と同じ
ように、一番下に固体電解質層ＹＳＺ（図面の黒色部
分）、その上にＬａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 の層、さらに
その上にＬａ0.6 Ｓｒ0.4 ＭｎＯ3 の層を示している。
Ｌａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 とＬａ0.6 Ｓｒ0.4 ＭｎＯ3
の層はそれぞれ約４０μｍであり、相互に良好に接合し
ている。
【００１４】図３は本発明の固体電解質型燃料電池と従
来の固体電解質型燃料電池との性能曲線の比較図であ
る。
来の固体電解質型燃料電池との性能曲線の比較図であ
る。
【００１５】図３は横軸に電流密度（単位Ａ／ｃｍ
2 ）、縦軸に電圧（単位Ｖ）を示す。実験に使用した固
体電解質型燃料電池は、本発明でも従来型でもセルとセ
パレータとを交互に３段に積層した３セル積層体であ
る。従来型の出力密度は０．１９Ｗ／ｃｍ2 であるのに
対し、本発明の改良型は出力密度が０．３９Ｗ／ｃｍ2
であった。これは本発明の固体電解質型燃料電池が従来
型に比較して約２倍優れていることを証明するものであ
る。
2 ）、縦軸に電圧（単位Ｖ）を示す。実験に使用した固
体電解質型燃料電池は、本発明でも従来型でもセルとセ
パレータとを交互に３段に積層した３セル積層体であ
る。従来型の出力密度は０．１９Ｗ／ｃｍ2 であるのに
対し、本発明の改良型は出力密度が０．３９Ｗ／ｃｍ2
であった。これは本発明の固体電解質型燃料電池が従来
型に比較して約２倍優れていることを証明するものであ
る。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、セ
パレータと空気極間の集電性能に優れ、燃料電池の電圧
ロスを低下させ、燃料電池の出力密度を向上させること
ができる。
パレータと空気極間の集電性能に優れ、燃料電池の電圧
ロスを低下させ、燃料電池の出力密度を向上させること
ができる。
【図１】本発明にかかる固体電解質型燃料電池の単電池
の概略構造を説明する図である。
の概略構造を説明する図である。
【図２】本発明の固体電解質型燃料電池の単電池におい
て固体電解質層の上に形成された空気極の粒子構造の断
面電子顕微鏡写真である。
て固体電解質層の上に形成された空気極の粒子構造の断
面電子顕微鏡写真である。
【図３】本発明の固体電解質型燃料電池と従来の固体電
解質型燃料電池との性能曲線の比較図である。
解質型燃料電池との性能曲線の比較図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 固体電解質層を挟むように燃料極と空気
極を配置してなる平板状単電池と、隣接する単電池同志
を電気的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化
剤ガスとを分配するセパレータとを交互に積層して複層
のスタックとして構成された固体電解質型燃料電池にお
いて、Ｓｒ濃度の異なる２種のＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 の
焼結体からなる２層構造の空気極を用い、Ｓｒ濃度の低
いＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 を固体電解質層に対面させ、Ｓ
ｒ濃度の高いＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 をセパレータに対面
させたことを特徴とする空気極の集電効率を向上させた
固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】 上記低Ｓｒ濃度のＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3
がＬａ0.85Ｓｒ0.15ＭｎＯ3 であることを特徴とする空
気極の集電効率を向上させた固体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】 上記高濃度のＬａ（Ｓｒ）ＭｒＯ3 がＬ
ａ0.6 Ｓｒ0.4 ＭｎＯ3 であることを特徴とする空気極
の集電効率を向上させた固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6321867A JPH08180885A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 空気極の集電効率を向上させた固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6321867A JPH08180885A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 空気極の集電効率を向上させた固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08180885A true JPH08180885A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18137300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6321867A Pending JPH08180885A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 空気極の集電効率を向上させた固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08180885A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004186119A (ja) * | 2002-12-06 | 2004-07-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電極の形成方法 |
| JP2005514748A (ja) * | 2002-01-09 | 2005-05-19 | アッシュテセラミックス ソシエテ アノニム | Ｓｏｆｃｐｅｎ |
| JP2006302602A (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体酸化物形燃料電池及び固体酸化物形燃料電池の製造方法 |
| JP2012119212A (ja) * | 2010-12-02 | 2012-06-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池および固体酸化物形燃料電池用単セル |
| WO2014050148A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | 株式会社日本触媒 | 固体酸化物形燃料電池ハーフセル及び固体酸化物形燃料電池 |
| JP2016177987A (ja) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 固体電解質型燃料電池セル |
| WO2018021490A1 (ja) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | 日本碍子株式会社 | 電気化学セル |
| JP2019075197A (ja) * | 2017-10-12 | 2019-05-16 | 日本特殊陶業株式会社 | 電気化学反応単セル、および、電気化学反応セルスタック |
| WO2020158339A1 (ja) * | 2019-01-30 | 2020-08-06 | 日本碍子株式会社 | 電気化学セル |
| WO2020158346A1 (ja) * | 2019-01-30 | 2020-08-06 | 日本碍子株式会社 | 電気化学セル |
| WO2020158341A1 (ja) * | 2019-01-30 | 2020-08-06 | 日本碍子株式会社 | 電気化学セル |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP6321867A patent/JPH08180885A/ja active Pending
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005514748A (ja) * | 2002-01-09 | 2005-05-19 | アッシュテセラミックス ソシエテ アノニム | Ｓｏｆｃｐｅｎ |
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| CN104685686A (zh) * | 2012-09-28 | 2015-06-03 | 株式会社日本触媒 | 固体氧化物型燃料电池半电池和固体氧化物型燃料电池 |
| JPWO2014050148A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2016-08-22 | 株式会社日本触媒 | 固体酸化物形燃料電池ハーフセル及び固体酸化物形燃料電池 |
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| JP6789450B1 (ja) * | 2019-01-30 | 2020-11-25 | 日本碍子株式会社 | 電気化学セル |
| JP6789448B1 (ja) * | 2019-01-30 | 2020-11-25 | 日本碍子株式会社 | 電気化学セル |
| JP6789449B1 (ja) * | 2019-01-30 | 2020-11-25 | 日本碍子株式会社 | 電気化学セル |
| US10903502B2 (en) | 2019-01-30 | 2021-01-26 | Ngk Insulators, Ltd. | Electrochemical cell |
| US11637342B2 (en) | 2019-01-30 | 2023-04-25 | Ngk Insulators, Ltd. | Electrochemical cell |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021203 |