JPH087904A - 固体電解質型燃料電池およびその製造方法 - Google Patents
固体電解質型燃料電池およびその製造方法Info
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- JPH087904A JPH087904A JP6140607A JP14060794A JPH087904A JP H087904 A JPH087904 A JP H087904A JP 6140607 A JP6140607 A JP 6140607A JP 14060794 A JP14060794 A JP 14060794A JP H087904 A JPH087904 A JP H087904A
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- gas
- separator
- collector plate
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】
【目的】 シール性を改善した固体電解質型燃料電池を
提供する。 【構成】 集電板（もしくはセパレータ）３のガスシー
ル位置を大気中（有酸素雰囲気中）で加熱することによ
り、このガスシール位置に酸化物11を形成し、この酸化
物11間にシール材８を融着する。 【効果】 本実施例の単電池１’のリークテスト装置に
よる100 時間連続リークテストの結果、シール性の低下
は認めらず、極めて優れたシール性を得ることができた
ことが確認された。このように、良好なシール性を得る
ことができることにより、ガスの外気への漏れ、および
混入を防止でき、発電特性を改善でき、良質な固体電解
質型燃料電池を提供することができる。また、容易に簡
便な装置により、酸化物11を形成することができる。
提供する。 【構成】 集電板（もしくはセパレータ）３のガスシー
ル位置を大気中（有酸素雰囲気中）で加熱することによ
り、このガスシール位置に酸化物11を形成し、この酸化
物11間にシール材８を融着する。 【効果】 本実施例の単電池１’のリークテスト装置に
よる100 時間連続リークテストの結果、シール性の低下
は認めらず、極めて優れたシール性を得ることができた
ことが確認された。このように、良好なシール性を得る
ことができることにより、ガスの外気への漏れ、および
混入を防止でき、発電特性を改善でき、良質な固体電解
質型燃料電池を提供することができる。また、容易に簡
便な装置により、酸化物11を形成することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質型燃料電池
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池は、平板型の場合
通常、図３，図４に示す単電池１を積層させて構成して
いる。
通常、図３，図４に示す単電池１を積層させて構成して
いる。
【０００３】この単電池１は、発電部を形成する発電用
セル２を、金属部材の集電板（もしくはセパレータ）３
に挟んで構成される。上記発電用セル２は、電解質のセ
ラミック薄膜（固体電解質層）４の裏表面に負極５、正
極６を有しており、通常1000℃の高温下で、集電板（も
しくはセパレータ）３の溝７を通して負極５上に水素系
の燃料ガスＡを流し、正極６上に酸素系の空気ガスＢを
流すことにより電力を得ている。したがって、これらガ
スＡ，Ｂに混入、または漏れを生じた場合、得られる電
力は極めて低いものとなるため、ガスシール方法は極め
て重要となっている。
セル２を、金属部材の集電板（もしくはセパレータ）３
に挟んで構成される。上記発電用セル２は、電解質のセ
ラミック薄膜（固体電解質層）４の裏表面に負極５、正
極６を有しており、通常1000℃の高温下で、集電板（も
しくはセパレータ）３の溝７を通して負極５上に水素系
の燃料ガスＡを流し、正極６上に酸素系の空気ガスＢを
流すことにより電力を得ている。したがって、これらガ
スＡ，Ｂに混入、または漏れを生じた場合、得られる電
力は極めて低いものとなるため、ガスシール方法は極め
て重要となっている。
【０００４】このガスシールは、上下の集電板（もしく
はセパレータ）３とセラミック薄膜（固体電解質層）４
間の端部に、ガラス質のシール材８を挟み、高温で溶融
させ、融着させることにより行われる。
はセパレータ）３とセラミック薄膜（固体電解質層）４
間の端部に、ガラス質のシール材８を挟み、高温で溶融
させ、融着させることにより行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の固体電
解質型燃料電池（単電池１）の構造では、シール材８
と、金属部材の集電板（もしくはセパレータ）３とは基
本的に著しく適合性が悪く、そのため剥離などが発生し
やすく良好なシール性が得ることは難しいことから、ガ
スＡ，Ｂに混入、または漏れを生じ、得られる電力は極
めて低いものとなるという問題があった。
解質型燃料電池（単電池１）の構造では、シール材８
と、金属部材の集電板（もしくはセパレータ）３とは基
本的に著しく適合性が悪く、そのため剥離などが発生し
やすく良好なシール性が得ることは難しいことから、ガ
スＡ，Ｂに混入、または漏れを生じ、得られる電力は極
めて低いものとなるという問題があった。
【０００６】本発明は上記問題を解決するものであり、
シール性を改善し、発電特性を改善した固体電解質型燃
料電池を提供することを目的とするものである。
シール性を改善し、発電特性を改善した固体電解質型燃
料電池を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、第１発明の固体電解質型燃料電池は、集電板あるい
はセパレータ間に発電用セルを挟み、ガスシールを施し
て形成される固体電解質型燃料電池であって、前記集電
板あるいはセパレータの少なくとも上記ガスシール位置
に酸化物を形成したことを特徴とするものである。
め、第１発明の固体電解質型燃料電池は、集電板あるい
はセパレータ間に発電用セルを挟み、ガスシールを施し
て形成される固体電解質型燃料電池であって、前記集電
板あるいはセパレータの少なくとも上記ガスシール位置
に酸化物を形成したことを特徴とするものである。
【０００８】また第２発明の固体電解質型燃料電池は、
上記第１発明の固体電解質型燃料電池であって、酸化物
を酸化鉄、または酸化アルミウム、または酸化ジルコニ
ウムとしたことを特徴とするものである。
上記第１発明の固体電解質型燃料電池であって、酸化物
を酸化鉄、または酸化アルミウム、または酸化ジルコニ
ウムとしたことを特徴とするものである。
【０００９】さらに第３発明の固体電解質型燃料電池の
製造方法は、集電板あるいはセパレータ間に発電用セル
を挟み、ガスシールを施して形成される固体電解質型燃
料電池の製造方法であって、ガスシールの工程に先立
ち、前記集電板あるいはセパレータの少なくとも上記ガ
スシール位置を有酸素雰囲気中で加熱することを特徴と
するものである。
製造方法は、集電板あるいはセパレータ間に発電用セル
を挟み、ガスシールを施して形成される固体電解質型燃
料電池の製造方法であって、ガスシールの工程に先立
ち、前記集電板あるいはセパレータの少なくとも上記ガ
スシール位置を有酸素雰囲気中で加熱することを特徴と
するものである。
【００１０】また第４発明の固体電解質型燃料電池の製
造方法は、集電板あるいはセパレータ間に発電用セルを
挟み、ガスシールを施して形成される固体電解質型燃料
電池の製造方法であって、ガスシールの工程に先立ち、
前記集電板あるいはセパレータの少なくとも上記ガスシ
ール位置に酸化物を溶射、または蒸着することを特徴と
するものである。
造方法は、集電板あるいはセパレータ間に発電用セルを
挟み、ガスシールを施して形成される固体電解質型燃料
電池の製造方法であって、ガスシールの工程に先立ち、
前記集電板あるいはセパレータの少なくとも上記ガスシ
ール位置に酸化物を溶射、または蒸着することを特徴と
するものである。
【００１１】
【作用】上記第１発明の構成により、ガスシール位置に
酸化物が形成されることによって、集電板、あるいはセ
パレータとシール材間の適合性が改善され、その結果良
好なシール性が得られる。
酸化物が形成されることによって、集電板、あるいはセ
パレータとシール材間の適合性が改善され、その結果良
好なシール性が得られる。
【００１２】また上記第２発明の構成により、集電板、
あるいはセパレータとシール材間の適合性は、酸化物を
酸化鉄、または酸化アルミウム、または酸化ジルコニウ
ムとした場合に改善される。
あるいはセパレータとシール材間の適合性は、酸化物を
酸化鉄、または酸化アルミウム、または酸化ジルコニウ
ムとした場合に改善される。
【００１３】さらに上記第３発明の方法により、ガスシ
ールの工程に先立ち、集電板あるいはセパレータの少な
くとも上記ガスシール位置を有酸素雰囲気中で加熱する
ことによって、集電板あるいはセパレータの少なくとも
ガスシール位置に酸化物が形成される。よって、集電
板、あるいはセパレータとシール材間の適合性が改善さ
れ、その結果良好なシール性が得られる。
ールの工程に先立ち、集電板あるいはセパレータの少な
くとも上記ガスシール位置を有酸素雰囲気中で加熱する
ことによって、集電板あるいはセパレータの少なくとも
ガスシール位置に酸化物が形成される。よって、集電
板、あるいはセパレータとシール材間の適合性が改善さ
れ、その結果良好なシール性が得られる。
【００１４】また上記第４発明の方法により、ガスシー
ルの工程に先立ち、集電板あるいはセパレータの少なく
とも上記ガスシール位置に酸化物を溶射、または蒸着す
ることによって、集電板あるいはセパレータの少なくと
もガスシール位置に酸化物がコーティングされる。よっ
て、集電板、あるいはセパレータとシール材間の適合性
が改善され、その結果良好なシール性が得られる。
ルの工程に先立ち、集電板あるいはセパレータの少なく
とも上記ガスシール位置に酸化物を溶射、または蒸着す
ることによって、集電板あるいはセパレータの少なくと
もガスシール位置に酸化物がコーティングされる。よっ
て、集電板、あるいはセパレータとシール材間の適合性
が改善され、その結果良好なシール性が得られる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。なお、従来例の図３，図４の構成と同一の構成
には同一の符号を付して説明を省略する。
明する。なお、従来例の図３，図４の構成と同一の構成
には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１６】図１は本発明の一実施例における固体電解
質型燃料電池の単電池１’の断面図である。11は、集電
板（もしくはセパレータ）３のガスシール位置（シール
材８を融着する位置）にコーティングされた酸化物であ
り、対向した集電板３の酸化物11間にガラス質のシール
材８を挟み、1000℃で10分間で溶融させ、融着させてい
る。
質型燃料電池の単電池１’の断面図である。11は、集電
板（もしくはセパレータ）３のガスシール位置（シール
材８を融着する位置）にコーティングされた酸化物であ
り、対向した集電板３の酸化物11間にガラス質のシール
材８を挟み、1000℃で10分間で溶融させ、融着させてい
る。
【００１７】上記酸化物11は、酸化鉄であり、ガスシー
ル工程に先立ち、鉄で形成された集電板（もしくはセパ
レータ）３を、大気中で温度1000℃で２時間加熱し、ガ
スシール位置以外を、たとえばペーパーなどにより削り
とることにより、形成される。なお、大気中に限らず、
有酸素雰囲気中であれば上記酸化物11を形成することが
できる。
ル工程に先立ち、鉄で形成された集電板（もしくはセパ
レータ）３を、大気中で温度1000℃で２時間加熱し、ガ
スシール位置以外を、たとえばペーパーなどにより削り
とることにより、形成される。なお、大気中に限らず、
有酸素雰囲気中であれば上記酸化物11を形成することが
できる。
【００１８】上記のように形成された固体電解質型燃料
電池のリークテスト装置を図２により説明する。図２に
おいて、21は電気炉であり、単電池１’を1000℃で加熱
する。また窒素（Ｎ2 ）ガスボンベ22よりＮ2 ガスを、
第１流量計23でその流量を測定しながら電気炉21のＩＮ
側（流入側）より単電池１’内に流し、単電池１’を通
ってＯＵＴ側（流出側）へ流出するＮ2 ガスの流量を第
２流量計24により測定している。また、流量計23，24に
より測定されたガス流量信号は、シール判定器25へ入力
されている。
電池のリークテスト装置を図２により説明する。図２に
おいて、21は電気炉であり、単電池１’を1000℃で加熱
する。また窒素（Ｎ2 ）ガスボンベ22よりＮ2 ガスを、
第１流量計23でその流量を測定しながら電気炉21のＩＮ
側（流入側）より単電池１’内に流し、単電池１’を通
ってＯＵＴ側（流出側）へ流出するＮ2 ガスの流量を第
２流量計24により測定している。また、流量計23，24に
より測定されたガス流量信号は、シール判定器25へ入力
されている。
【００１９】このシール判定器25は、Ｎ2 ガスは発電セ
ル２に影響を与えないので、流量計23，24により測定さ
れたＩＮ側（流入側）とＯＵＴ側（流出側）のガス流量
が同じであれば、シール性が保たれていると判断する。
ル２に影響を与えないので、流量計23，24により測定さ
れたＩＮ側（流入側）とＯＵＴ側（流出側）のガス流量
が同じであれば、シール性が保たれていると判断する。
【００２０】本実施例の単電池１’の上記リークテスト
装置による100 時間連続リークテストの結果、シール性
の低下は認めらず、極めて優れたシール性を得ることが
できたことが確認された（表１のＮo.２に示す）。表１
に示す、従来例の単電池１（Ｎo.１）の比較試験では、
0.2 時間でガス漏れが発生した。
装置による100 時間連続リークテストの結果、シール性
の低下は認めらず、極めて優れたシール性を得ることが
できたことが確認された（表１のＮo.２に示す）。表１
に示す、従来例の単電池１（Ｎo.１）の比較試験では、
0.2 時間でガス漏れが発生した。
【００２１】このように、良好なシール性を得ることが
できることにより、ガスＡ，Ｂの外気への漏れ、および
ガスＡ，Ｂの混入を防止でき、発電特性を改善でき、良
質な固体電解質型燃料電池を提供することができる。ま
た、簡便な装置により単に加熱することで、酸化物11を
形成することができる。
できることにより、ガスＡ，Ｂの外気への漏れ、および
ガスＡ，Ｂの混入を防止でき、発電特性を改善でき、良
質な固体電解質型燃料電池を提供することができる。ま
た、簡便な装置により単に加熱することで、酸化物11を
形成することができる。
【００２２】また、表１に示すように、加熱を行うのは
大気中が望ましいことが確認された。表１のＮo.３，Ｎ
o.４に示すように、Ｎ2 ガス中、Ａr ガス中では、シー
ル性は改善されなかった。
大気中が望ましいことが確認された。表１のＮo.３，Ｎ
o.４に示すように、Ｎ2 ガス中、Ａr ガス中では、シー
ル性は改善されなかった。
【００２３】さらに、表１に示すように、蒸着や溶射処
理を行う場合は、酸化物を生成することが望ましいこと
が確認された。Ｎo.９，Ｎo.10に示すように、窒化物、
あるいは炭化物を形成した場合、シール性は改善されな
かった。蒸着や溶射処理は、ガスシール位置以外の部分
にマスキングして行った。酸化物11の厚さは、加熱の場
合、30μｍ程度、溶射の場合、200 〜500 μｍ、蒸着の
場合、0.5 μｍ程度としている。
理を行う場合は、酸化物を生成することが望ましいこと
が確認された。Ｎo.９，Ｎo.10に示すように、窒化物、
あるいは炭化物を形成した場合、シール性は改善されな
かった。蒸着や溶射処理は、ガスシール位置以外の部分
にマスキングして行った。酸化物11の厚さは、加熱の場
合、30μｍ程度、溶射の場合、200 〜500 μｍ、蒸着の
場合、0.5 μｍ程度としている。
【００２４】
【表１】
【００２５】このように、酸化物11の形成は、加熱、溶
射、または蒸着、腐食などにより金属材料表面に酸化物
11をコーティングできるものであれば良く、またシール
材８は、たとえばケイ酸ガラスのように、1000℃付近で
溶融する安定な材料であればよく、Ｎo.５，Ｎo.６，Ｎ
o.11，Ｎo.12のようなソーダライムガラス、ホウケイ酸
ガラス、ケイ酸リチウムガラス、アルミナケイ酸ガラス
などの材料でも可能である。
射、または蒸着、腐食などにより金属材料表面に酸化物
11をコーティングできるものであれば良く、またシール
材８は、たとえばケイ酸ガラスのように、1000℃付近で
溶融する安定な材料であればよく、Ｎo.５，Ｎo.６，Ｎ
o.11，Ｎo.12のようなソーダライムガラス、ホウケイ酸
ガラス、ケイ酸リチウムガラス、アルミナケイ酸ガラス
などの材料でも可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上のように第１発明の固体電解質型燃
料電池によれば、ガスシール位置に酸化物が形成される
ことによって、集電板、あるいはセパレータとシール材
間の適合性が改善され、その結果良好なシール性を得る
ことができ、ガスの外気への漏れ、および混入を防止で
き、発電特性を改善でき、良質な固体電解質型燃料電池
を提供することができる。
料電池によれば、ガスシール位置に酸化物が形成される
ことによって、集電板、あるいはセパレータとシール材
間の適合性が改善され、その結果良好なシール性を得る
ことができ、ガスの外気への漏れ、および混入を防止で
き、発電特性を改善でき、良質な固体電解質型燃料電池
を提供することができる。
【００２７】また第２発明の固体電解質型燃料電池によ
れば、集電板、あるいはセパレータとシール材間の適合
性は、酸化物を酸化鉄、または酸化アルミウム、または
酸化ジルコニウムとした場合に改善され、その結果良好
なシール性を得ることができ、ガスの外気への漏れ、お
よび混入を防止でき、発電特性を改善でき、良質な固体
電解質型燃料電池を提供することができる。
れば、集電板、あるいはセパレータとシール材間の適合
性は、酸化物を酸化鉄、または酸化アルミウム、または
酸化ジルコニウムとした場合に改善され、その結果良好
なシール性を得ることができ、ガスの外気への漏れ、お
よび混入を防止でき、発電特性を改善でき、良質な固体
電解質型燃料電池を提供することができる。
【００２８】さらに第３発明の固体電解質型燃料電池の
製造方法によれば、ガスシールの工程に先立ち、集電板
あるいはセパレータの少なくともガスシール位置を有酸
素雰囲気中で加熱することによって、集電板あるいはセ
パレータの少なくともガスシール位置に酸化物を形成す
ることができ、その結果良好なシール性を得ることがで
きる。また、容易に簡便な装置により酸化物を形成する
ことができる。
製造方法によれば、ガスシールの工程に先立ち、集電板
あるいはセパレータの少なくともガスシール位置を有酸
素雰囲気中で加熱することによって、集電板あるいはセ
パレータの少なくともガスシール位置に酸化物を形成す
ることができ、その結果良好なシール性を得ることがで
きる。また、容易に簡便な装置により酸化物を形成する
ことができる。
【００２９】また第４発明の固体電解質型燃料電池の製
造方法によれば、ガスシールの工程に先立ち、集電板あ
るいはセパレータの少なくともガスシール位置に酸化物
を溶射、または蒸着することによって、集電板あるいは
セパレータの少なくともガスシール位置に酸化物をコー
ティングすることができ、その結果良好なシール性を得
ることができる。また、容易に簡便な装置により酸化物
をコーティングすることができる。
造方法によれば、ガスシールの工程に先立ち、集電板あ
るいはセパレータの少なくともガスシール位置に酸化物
を溶射、または蒸着することによって、集電板あるいは
セパレータの少なくともガスシール位置に酸化物をコー
ティングすることができ、その結果良好なシール性を得
ることができる。また、容易に簡便な装置により酸化物
をコーティングすることができる。
【図１】本発明の一実施例における固体電解質型燃料電
池の一部断面図である。
池の一部断面図である。
【図２】同固体電解質型燃料電池のリークテスト装置の
構成図である。
構成図である。
【図３】固体電解質型燃料電池の部品分解図である。
【図４】従来の固体電解質型燃料電池の一部断面図であ
る。
る。
１’ 単電池 ２ 発電用セル ３ 集電板（もしくはセパレータ） ４ セラミック薄膜 ５ 負極 ６ 正極 ７ 溝 ８ シール材 11 酸化物 21 電気炉 22 Ｎ2 ガスボンベ 23，24 流量計 25 判定器 Ａ 燃料ガス Ｂ 空気ガス
Claims (4)
- 【請求項１】 集電板あるいはセパレータ間に発電用セ
ルを挟み、ガスシールを施して形成される固体電解質型
燃料電池であって、 前記集電板あるいはセパレータの少なくとも上記ガスシ
ール位置に酸化物を形成したことを特徴とする固体電解
質型燃料電池。 - 【請求項２】 請求項１記載の固体電解質型燃料電池で
あって、 酸化物を酸化鉄、または酸化アルミウム、または酸化ジ
ルコニウムとしたことを特徴とする。 - 【請求項３】 集電板あるいはセパレータ間に発電用セ
ルを挟み、ガスシールを施して形成される固体電解質型
燃料電池の製造方法であって、 ガスシールの工程に先立ち、前記集電板あるいはセパレ
ータの少なくとも上記ガスシール位置を有酸素雰囲気中
で加熱することを特徴とする固体電解質型燃料電池の製
造方法。 - 【請求項４】 集電板あるいはセパレータ間に発電用セ
ルを挟み、ガスシールを施して形成される固体電解質型
燃料電池の製造方法であって、 ガスシールの工程に先立ち、前記集電板あるいはセパレ
ータの少なくとも上記ガスシール位置に酸化物を溶射、
または蒸着することを特徴とする固体電解質型燃料電池
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6140607A JPH087904A (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 固体電解質型燃料電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6140607A JPH087904A (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 固体電解質型燃料電池およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH087904A true JPH087904A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=15272649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6140607A Pending JPH087904A (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 固体電解質型燃料電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH087904A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7153559B2 (en) | 2000-09-08 | 2006-12-26 | Nippon Steel Corporation | Ceramic-metal composite body, composite structure for transporting oxide ion, and composite body having sealing property |
-
1994
- 1994-06-23 JP JP6140607A patent/JPH087904A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7153559B2 (en) | 2000-09-08 | 2006-12-26 | Nippon Steel Corporation | Ceramic-metal composite body, composite structure for transporting oxide ion, and composite body having sealing property |
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