JPH0878040A - 固体電解質燃料電池の接続構造 - Google Patents

固体電解質燃料電池の接続構造

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JPH0878040A
JPH0878040A JP6208341A JP20834194A JPH0878040A JP H0878040 A JPH0878040 A JP H0878040A JP 6208341 A JP6208341 A JP 6208341A JP 20834194 A JP20834194 A JP 20834194A JP H0878040 A JPH0878040 A JP H0878040A
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cell
interconnector
solid electrolyte
fuel cell
flat plate
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JP6208341A
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Seiji Takatsuki
誠治 高月
Osao Kudome
長生 久留
Katsuya Ito
克哉 伊藤
Junichi Kanzaki
潤一 神前
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 平板型固体電解質燃料電池の電気的接続を均
一にした固体電解質燃料電池の平板セルとインタコネク
タとの電気的な接続構造を提供する。 【構成】 平板型固体電解質燃料電池の平板セルプレー
ト14とインタコネクタとの接続構造において、導電性
セラミックス製の導電体ペレット100を上記平板型固
体電解質燃料電池の作動温度近傍で焼結する導電性材料
101を介して空気極13及び燃料極12にそれぞれ貼
り付け、平板インタコネクタ102と電気接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、平板型固体電解質燃料
電池(以下「平板型SOFC」という。)の電気的接続
を均一にした固体電解質燃料電池の平板セルとインタコ
ネクタとの電気的な接続構造に関する。
【0002】
【従来の技術】平板型SOFCはその構造上、発電時に
セル面での発電による温度分布が生じ、この温度差によ
る熱応力に起因するセルの破損が危惧されている。この
ため、一般的には熱伝導率に優れた材質をインタコネク
タとして用いることで、温度分布を緩和する手段が採ら
れており、セラミックスより熱伝導率が一桁大きく又加
工性に優れた金属がインタコネクタ材として使用される
傾向にある。
【0003】しかしながら、金属をインタコネクタ材と
して用い、セルと接合した場合、熱膨張差によって該セ
ルが破損するという問題がある。そこで、従来の平板型
燃料電池のスタック構造では力学的に接合しない接触に
よって電気的接続を行っている。
【0004】この従来のスタック構造を図4に示す。同
図に示すように、固体電解質11の両面には、それぞれ
燃料極12及び空気極13を各々接着させてセルプレー
ト14を構成し、更にそれらの両面にインタコネクタ1
5A,15Bを挟み重ねて接合体16を構成している。
このインタコネクタ15には、燃料(H2 )又は空気
(酸素:O2 )等の流体供給用の溝状の燃料及び空気の
流路17が複数形成されており、ガス又は空気が溝方向
に各々流れるようになっている。上記セルプレート14
はセラミックス製の支持板18に低温焼結タイプのセラ
ミックスシール材19で固定され、該セラミックスシー
ル材19とガス流路17を有するインタコネクタ15
A,15Bとを交互に積み重ねている。ここで、セルプ
レート14とインタコネクタ15A,15Bとの電気的
接続は、空気極側では厚膜成形したセル空気極13と表
面をセラミック膜20でコーティングしたインタコネク
タ15Bとを直接接触させ、一方の燃料極側では、セル
燃料極12と非コーティングのインタコネクタ15Aと
を、柔軟性を有する金属フェルト21を介して接触させ
て行うようにしている。また、セルプレート支持板18
とインタコネクタ間のシールは面タッチシール22によ
り行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した図
4に示す従来の固体高分子燃料電池のスタック構造にお
いて、セルとインタコネクタとの間で均一な接触による
良好な電気的接続を得るためには、空気極側ではセル空
気極13及びインタコネクタ15B表面に形成したセラ
ッミック膜20が平坦となるように研磨等により面だし
加工する必要があった。しかしながら、焼成後のセルは
収縮異方性による熱応力によって多少の反り或いはうね
りが発生し、研磨による十分な平坦面を出すことが困難
であるという問題がある。
【0006】一方、燃料極側ではセル燃料極12とイン
タコネクタ15Aとの接続は柔軟性のある金属フェルト
21を介して行うため、スタック組み立て時の接触性は
良いと考えられるが、高温での該フェルト21の経時的
焼結収縮に伴う接触不良が発生するという問題がある。
【0007】また、インタコネクタは空気極側及び燃料
極側のいずれもガス流路としての溝17を設けており、
スタック組み立て時、両セルは上下方向よりインタコネ
クタ15A,15Bで挟み込まれ、上記溝17に沿って
形成された該インタコネクタ凸部はセルに対して長いス
パンで接触した状態となる。この時、セルにわずかなう
ねりがあると、該セルは三点曲げ応力が加わり、この状
態で昇温した場合、熱応力によってセルが破損するおそ
れがあるという問題がある。
【0008】本発明は上記問題に鑑み、従来のような接
触面の研磨加工による面出しあるいは金属フェルトを必
要とせずに良好なインタコネクタの均一な接触を可能と
する固体電解質燃料電池の接続構造を提供することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る固体電解質燃料電池の接続構造は、平板型固体
電解質燃料電池の平板セルとインタコネクタとの接続構
造において、導電性セラミックスの小径ペレットを、上
記平板型固体電解質燃料電池の作動温度近傍で焼結する
導電性材料を介して、セル空気極及び燃料極のそれぞれ
に複数個貼り付け、インタコネクタと電気接続してなる
ことを特徴とする。
【0010】上記構成の固体電解質燃料電池の接続構造
において、上記小径ペレットをセル空気極及びセル燃料
極へ面対称に貼り付けてなることを特徴とする。
【0011】上記構成の固体電解質燃料電池の接続構造
において、小径ペレットと接触するインタコネクタが平
板状であることを特徴とする。
【0012】以下、本発明の内容を詳細に説明する。
【0013】本発明では、セルとインタコネクタとの導
電体として、緻密又は多孔性の導電性セラミックスの小
径ペレットを用い、燃料電池の作動温度である約100
0℃程度で焼結する導電性接着剤でセル空気極及び燃料
極それぞれに好ましくは面対称に貼り付けるようにして
いる。
【0014】ここで、本発明でペレットとは、直径又は
一辺が数ミリ程度の円柱形、角柱形又は球形に造粒又は
成形した成形材料をいう。
【0015】また、ここで、本発明で用いる導電性接着
剤は、厚膜塗布が可能な程度で柔軟性を有する粘性を持
つことが重要である。また、柔軟性のある厚膜化した導
電性のグリーンシートでもよい。このように柔軟性のあ
る接着剤とすることにより、セル電極上に貼付後の導電
体ペレットはその状態を維持するが、外力が加わった場
合容易にその状態が変化し接続状態を均一に保持するこ
ととなる。ただし、導電性接着剤及び導電性のグリーン
シートはいずれも焼結時の収縮は極力小さいことが重要
である。
【0016】また、導電体ペレットは各電極上へ錯列又
は直列配列することによって、配列すると同時にガス流
路を形成することとなる。このため、配列は規則性を有
するほうがガスの流通性が良く好ましい。従って、イン
タコネクタはガス流路用の溝を改めて形成する必要がな
いため、薄平板化したものを使用することが可能とな
る。
【0017】この結果、本発明では上記構成とすること
により、従来のような接触面の研磨加工による面出しあ
るいは金属フェルトを必要とせず、セルとインタコネク
タとの均一な接触を得ることができる。
【0018】また、インタコネクタには従来のようなガ
ス流路を形成する必要がないので、製造時の手間が省略
されると共に、平板化できるので、従来のものに比べて
薄い平板状のインタコネクタとすることができ、積層時
のコンパクト化を図ることができる。
【0019】
【作用】本発明の構成によれば、セルとインタコネクタ
はで導電性ペレットを介して接触するが、ここでスタッ
ク組み立て時において、セルプレートをインタコネクタ
で挟み込むとき、導電性接着剤がインタコネクタからの
応力により潰れ、これによって各ペレットはインタコネ
クタに均一に面接触する。このため、セルに多少の反り
或いはうねりがあっても、セルとインタコネクタは電気
的に接続される。さらに、セル空気極及びセル燃料極で
の導電体ペレットは、好ましくは面対称であり、スタッ
ク組み立て時にインタコネクタよりペレットを介して各
セルに働く応力は均一となり、スタック昇温時において
も、熱応力によるセルの破損を生じにくいものとなる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の好適な一実施例を説明する。
【0021】図1は本実施例に係るセルプレートの導電
体ペレットの貼付状態を示したものである。同図に示す
ように、セルプレート14を構成する電解質11の両面
の燃料極12及び空気極13の両面には、複数の導電性
ペレット100が導電性接着剤101を介して配置され
ている。該導電性ペレット100の配列は本実施例で
は、碁盤目状となるように規則性を有して配されてい
る。
【0022】ここで、本実施例で導電体ペレット100
は、LaCrO3 系の焼結体(φ5mm,t2.5m
m)であり、セルプレート(50×50mm,電極面積
16cm2 )の空気極13及び燃料極12にそれぞれに
直列配列で8個づつ貼付している。なお、貼付は各ペレ
ットの片端面に導電性接着剤101を厚さ約2mm程度
に塗布し、各電極面に貼り付けた。
【0023】ここで、該導電性接着剤101としては空
気極13側はLaMnO3 系のセラミック粉末(平均粒
径1μm以下)を、燃料極12側はNi金属粉末(平均
粒径3μm)を用い、これにバインダとしてエチルセル
ロース、可塑剤としてジブチルフタレート、また溶剤と
してテレピネオールを用い、下記「表1」に示す割合で
混合、三本ロール1により混練し、ペースト状としたも
のを使用した。
【0024】
【表1】
【0025】図2はスタックの構造を示したものであ
り、上記導電体ペレット100を貼付したセルプレート
14は、従来構造と同様熱膨張率がほぼ等しいセラミッ
クス性の支持体18の肩部に載せられ、該セルプレート
14の電解質11の周縁部は600〜700℃で焼結す
るセラミックスシール材19で固定されている。さらに
Ni基耐熱金属製の薄板状の平板インタコネクタ(厚さ
2mm)とを交互に積み重ねスタック化する。ここで
も、従来と同様に、セル支持板18と平板インタコネク
タ102とのシールは面タッチシール22によって行っ
ている。
【0026】なお、本実施例のスタック化においては、
導電体ペレット100と平板インタコネクタ102との
間は面接触であるが、該導電体ペレット100と各電極
とは導電性接触剤を介して接続されているため、最終的
には、スタック昇温時又は燃料電池の作動温度である約
1000℃近傍の温度で焼結させ、完全な電気的接続を
得ることとなる。
【0027】本実施例によれば、セルプレート14と平
板インタコネクタ102は導電性ペレット100を介し
て接触するが、図3に示すように、スタック組み立て時
において、セルプレート14をインタコネクタ102で
挟み込むとき、導電性接着剤101がインタコネクタ1
02からの応力により潰れ、これによって各ペレット1
00はインタコネクタ100に均一に面接触する。この
ため、セル14に多少の反り或いはうねりがあっても、
セルとインタコネクタは電気的に接続される。さらに、
セルプレート14の空気極13及び燃料極12での導電
体ペレット100は面対称であり、図2に示すように、
スタック組み立て時に平板インタコネクタ102より各
ペレット100を介して各セルに働く応力は均一とな
り、スタック昇温時においても、熱応力によるセルの破
損を生じにくいものとなる。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように本発明の燃料電池の接
続構造によれば、以下のような効果を奏する。 従来のスタック構造に比べ、セルと平板インタコネク
タとの接触の均一性が向上するため、接触電気抵抗が低
減され、スタック性能の向上が期待される。 スタック組み立てに際に、平板インタコネクタから集
電体ペレットを介してセルに生ずる応力が導電性接着剤
によって、緩和吸収され、セルへの応力は均一となり、
熱応力により破損しにくくなる。この結果、スタックの
信頼性が向上する。 セル空気極、インタコネクタ表面コーティング膜の研
磨加工、或いはインタコネクタの溝加工によるガス流路
の形成といった機械的加工を必要としないため、生産性
が向上い、製造コストの低減が図れる。また、同時にス
タック一段辺りの厚さを薄くすることができるので、多
段階に積層した場合の多層化においても、従来のものに
比べて容量で約30%のコンパクト化を図ることがで
き、この結果、更なる大容量化が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係る燃料電池のセル構造の概略図であ
る。
【図2】実施例に係る燃料電池のスタック構造の概略図
である。
【図3】セル/インタコネクタ間の接触状態図である。
【図4】従来例に係る燃料電池のスタック構造の概略図
である。
【符号の説明】
11 固体電解質 12 燃料極 13 空気極 14 セルプレート 16 接合体 18 支持板 19 セラミックスシール材 22 面タッチシール 100 導電性ペレット 101 導電性接着剤 102 平板インタコネクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神前 潤一 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平板型固体電解質燃料電池の平板セルと
    インタコネクタとの接続構造において、 導電性セラミックスの小径ペレットを、上記平板型固体
    電解質燃料電池の作動温度近傍で焼結する導電性材料を
    介して、セル空気極及び燃料極のそれぞれに複数個貼り
    付け、インタコネクタと電気接続してなることを特徴と
    する固体電解質燃料電池の接続構造。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の固体電解質燃料電池の接
    続構造において、 上記小径ペレットをセル空気極及びセル燃料極へ面対称
    に貼り付けてなることを特徴とする固体電解質燃料電池
    の接続構造。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の固体電解質燃料電
    池の接続構造において、 小径ペレットと接触するインタコネクタが平板状である
    ことを特徴とする固体電解質燃料電池の接続構造。
JP6208341A 1994-09-01 1994-09-01 固体電解質燃料電池の接続構造 Pending JPH0878040A (ja)

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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1328035A1 (fr) * 2002-01-09 2003-07-16 HTceramix S.A. - High Technology Electroceramics PEN de pile à combustible à oxydes solide
JP2003526883A (ja) * 2000-03-10 2003-09-09 フオースクニングスセンター・リセ 固体酸化物燃料電池及び前記固体酸化物燃料電池の製造方法
JP2006294613A (ja) * 2005-04-07 2006-10-26 General Electric Co <Ge> 燃料電池の製造方法
JP2008059797A (ja) * 2006-08-29 2008-03-13 Kyocera Corp 耐熱性合金部材及び燃料電池用集電部材並びに燃料電池セルスタック、燃料電池
JP2010108202A (ja) * 2008-10-30 2010-05-13 Digital Electronics Corp 機器監視制御システム、機器監視制御方法、及び制御プログラム
JP2015122224A (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 日本特殊陶業株式会社 固体酸化物形燃料電池
JP2018200763A (ja) * 2017-05-25 2018-12-20 日本特殊陶業株式会社 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
CN110537280A (zh) * 2017-02-10 2019-12-03 原子能与替代能源委员会 用于燃料电池的基本模块
WO2019235079A1 (ja) * 2018-06-06 2019-12-12 日本碍子株式会社 セルスタック装置
US11152637B2 (en) 2017-02-10 2021-10-19 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Fuel cell

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003526883A (ja) * 2000-03-10 2003-09-09 フオースクニングスセンター・リセ 固体酸化物燃料電池及び前記固体酸化物燃料電池の製造方法
JP2013080710A (ja) * 2000-03-10 2013-05-02 Danmarks Tekniske Univ 固体酸化物燃料電池及び前記固体酸化物燃料電池の製造方法
EP1328035A1 (fr) * 2002-01-09 2003-07-16 HTceramix S.A. - High Technology Electroceramics PEN de pile à combustible à oxydes solide
WO2003058744A3 (fr) * 2002-01-09 2003-10-16 Htceramix Sa Pen de sofc
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
US7632586B2 (en) 2002-01-09 2009-12-15 Htceramix S.A. Solid oxide fuel cell positive electrode—electrolyte—negative electrode
JP2006294613A (ja) * 2005-04-07 2006-10-26 General Electric Co <Ge> 燃料電池の製造方法
JP2008059797A (ja) * 2006-08-29 2008-03-13 Kyocera Corp 耐熱性合金部材及び燃料電池用集電部材並びに燃料電池セルスタック、燃料電池
JP2010108202A (ja) * 2008-10-30 2010-05-13 Digital Electronics Corp 機器監視制御システム、機器監視制御方法、及び制御プログラム
JP2015122224A (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 日本特殊陶業株式会社 固体酸化物形燃料電池
US11152637B2 (en) 2017-02-10 2021-10-19 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Fuel cell
CN110537280A (zh) * 2017-02-10 2019-12-03 原子能与替代能源委员会 用于燃料电池的基本模块
JP2020507897A (ja) * 2017-02-10 2020-03-12 コミサリア ア レネルジー アトミック エ オ ゼネルジー アルテルナティブCommissariat A L’Energie Atomique Et Aux Energies Alternatives 燃料電池の為の基本モジュール
US11158869B2 (en) 2017-02-10 2021-10-26 Commissariat A L'energie Atomicue Et Aux Energies Alternatives Elementary module for a fuel cell
CN110537280B (zh) * 2017-02-10 2022-11-04 原子能与替代能源委员会 用于燃料电池的基本模块
JP2018200763A (ja) * 2017-05-25 2018-12-20 日本特殊陶業株式会社 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
WO2019235079A1 (ja) * 2018-06-06 2019-12-12 日本碍子株式会社 セルスタック装置
CN112166518A (zh) * 2018-06-06 2021-01-01 日本碍子株式会社 电池堆装置
US11489187B2 (en) 2018-06-06 2022-11-01 Ngk Insulators, Ltd. Cell stack device
CN112166518B (zh) * 2018-06-06 2024-06-11 日本碍子株式会社 电池堆装置

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