JPH09115536A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH09115536A JPH09115536A JP7274212A JP27421295A JPH09115536A JP H09115536 A JPH09115536 A JP H09115536A JP 7274212 A JP7274212 A JP 7274212A JP 27421295 A JP27421295 A JP 27421295A JP H09115536 A JPH09115536 A JP H09115536A
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- Japan
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- gas separator
- cao
- fuel cell
- solid oxide
- oxide fuel
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- 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
- Ceramic Products (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭｇＯ−ＭｇＡｌ2 Ｏ4 系又はランタンクロ
マイト系複合酸化物系セラミックス焼結体製ガスセパレ
ータを備える固体電解質型燃料電池の製作時の接合温度
を低くして電池性能の低下を防止すると共に、接合材の
熱膨張率を高め、耐ヒートサイクル性を改善する。 【解決手段】 ＳｉＯ2 ：ＣａＯ＝１：０．５〜２（モ
ル比）のＳｉＯ2 −ＣａＯ系接合材を介して焼成するこ
とにより接合する。 【効果】 ガスセパレータ及びセル材料の成分と接合材
のＳｉＯ2 −ＣａＯ系とが１３００℃以下で液相焼結し
て生成する複合酸化物により各部材間を化学的に強固に
接合する。接合材自体の熱膨張率が、ガスセパレータの
熱膨張率やセルの熱膨張率とほぼ同じであるため、ヒー
トサイクルをかけても剥離、割れ等を生じることがな
い。
マイト系複合酸化物系セラミックス焼結体製ガスセパレ
ータを備える固体電解質型燃料電池の製作時の接合温度
を低くして電池性能の低下を防止すると共に、接合材の
熱膨張率を高め、耐ヒートサイクル性を改善する。 【解決手段】 ＳｉＯ2 ：ＣａＯ＝１：０．５〜２（モ
ル比）のＳｉＯ2 −ＣａＯ系接合材を介して焼成するこ
とにより接合する。 【効果】 ガスセパレータ及びセル材料の成分と接合材
のＳｉＯ2 −ＣａＯ系とが１３００℃以下で液相焼結し
て生成する複合酸化物により各部材間を化学的に強固に
接合する。接合材自体の熱膨張率が、ガスセパレータの
熱膨張率やセルの熱膨張率とほぼ同じであるため、ヒー
トサイクルをかけても剥離、割れ等を生じることがな
い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体電解質型燃料電
池に係り、特にセパレータ本体がＭｇＯ及びＭｇＡｌ2
Ｏ4 、或いは、ランタンクロマイト系複合酸化物を主成
分とするセラミックスよりなるガスセパレータを備える
固体電解質型燃料電池に関する。
池に係り、特にセパレータ本体がＭｇＯ及びＭｇＡｌ2
Ｏ4 、或いは、ランタンクロマイト系複合酸化物を主成
分とするセラミックスよりなるガスセパレータを備える
固体電解質型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術及び先行技術】セラミックス焼結体よりな
るガスセパレータを有した固体電解質型燃料電池の一例
について第１〜３図を参照して説明する。第３図の通
り、この固体電解質型燃料電池１は、集電板２、ガスセ
パレータ３、集電板４、セル５をこの順に多数積層して
なるものである。この固体電解質型燃料電池１の構成部
材のうち、ガスセパレータ３は、第１図の通り、それぞ
れＭｇＯ及びＭｇＡｌ2 Ｏ4 を主成分とするセラミック
ス焼結体よりなるセパレータ本体６、積層用枠体７及び
ガス流通用枠体８と、セパレータ本体６に対し接合され
たランタンクロマイト系複合酸化物製電子流路材９とで
構成されている。
るガスセパレータを有した固体電解質型燃料電池の一例
について第１〜３図を参照して説明する。第３図の通
り、この固体電解質型燃料電池１は、集電板２、ガスセ
パレータ３、集電板４、セル５をこの順に多数積層して
なるものである。この固体電解質型燃料電池１の構成部
材のうち、ガスセパレータ３は、第１図の通り、それぞ
れＭｇＯ及びＭｇＡｌ2 Ｏ4 を主成分とするセラミック
ス焼結体よりなるセパレータ本体６、積層用枠体７及び
ガス流通用枠体８と、セパレータ本体６に対し接合され
たランタンクロマイト系複合酸化物製電子流路材９とで
構成されている。
【０００３】積層用枠体７は細帯形状のものである。ガ
ス流通用枠体８は、細帯形状部８ａに対し円盤形状部８
ｂを接合したものである。
ス流通用枠体８は、細帯形状部８ａに対し円盤形状部８
ｂを接合したものである。
【０００４】従来、枠体７，８をセパレータ本体６に接
合するには、例えば、特開平６−６４９７４号公報記載
の方法に従って、ＭｇＯ粉末及びＡｌ2 Ｏ3 粉末の混合
物を水と混合してスラリーとし、このスラリーを被接合
面に塗付し、第２図に示す如く、被接合部材同士を重ね
合わせ、乾燥、焼成するようにしている。
合するには、例えば、特開平６−６４９７４号公報記載
の方法に従って、ＭｇＯ粉末及びＡｌ2 Ｏ3 粉末の混合
物を水と混合してスラリーとし、このスラリーを被接合
面に塗付し、第２図に示す如く、被接合部材同士を重ね
合わせ、乾燥、焼成するようにしている。
【０００５】なお、ガス流通用枠体８は、細帯形状部８
ａと円盤形状部８ｂとを別々に焼結体として製作してお
き、両者を上記と同じくＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 スラリーを
用いて焼成して結合させることにより製造されている。
ａと円盤形状部８ｂとを別々に焼結体として製作してお
き、両者を上記と同じくＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 スラリーを
用いて焼成して結合させることにより製造されている。
【０００６】また、セル５は、Ｙ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2
（ＹＳＺ）の板状焼結体よりなる電解質５ａに対し、Ｎ
ｉ−ＹＳＺ系サーメット（燃料極）やランタンマンガナ
イト系複合酸化物（空気極）などよりなる電極５ｂを接
合した構造となっている。
（ＹＳＺ）の板状焼結体よりなる電解質５ａに対し、Ｎ
ｉ−ＹＳＺ系サーメット（燃料極）やランタンマンガナ
イト系複合酸化物（空気極）などよりなる電極５ｂを接
合した構造となっている。
【０００７】このセル５の電解質５ａは、ガスセパレー
タ３の枠体７，８に対し、上記のＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 ス
ラリーの塗付、乾燥及び焼成により接合されている。
タ３の枠体７，８に対し、上記のＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 ス
ラリーの塗付、乾燥及び焼成により接合されている。
【０００８】上記の通り、従来において、ＭｇＯ及びＭ
ｇＡｌ2 Ｏ4 を主体とするガスセパレータ３の製造に際
しては、ＭｇＯ粉末及びＡｌ2 Ｏ3 粉末を含むスラリー
を被接合面に塗付し、被接合物同士を重ね合わせた後、
乾燥、焼成し、接合界面に発生するＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3
複合酸化物層を介して両者を接合するようにしているの
であるが、このＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 複合酸化物は、その
焼結温度が高いために、接合時の温度が１４００℃以上
の高温になる。しかし、このような高温で接合すると、
燃料極や空気極も高温に曝されて劣化し、これにより電
池性能が損なわれるようになるという問題があった。
ｇＡｌ2 Ｏ4 を主体とするガスセパレータ３の製造に際
しては、ＭｇＯ粉末及びＡｌ2 Ｏ3 粉末を含むスラリー
を被接合面に塗付し、被接合物同士を重ね合わせた後、
乾燥、焼成し、接合界面に発生するＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3
複合酸化物層を介して両者を接合するようにしているの
であるが、このＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 複合酸化物は、その
焼結温度が高いために、接合時の温度が１４００℃以上
の高温になる。しかし、このような高温で接合すると、
燃料極や空気極も高温に曝されて劣化し、これにより電
池性能が損なわれるようになるという問題があった。
【０００９】本出願人は、上記従来の問題点を解決し、
製作時の接合温度を従来よりも低下させることができる
ものとしてＭｇＯとＳｉＯ2 とをＭｇＯ：ＳｉＯ2 ＝
１：０．５〜５（重量比）の割合で含む接合材を用いた
固体電解質型燃料電池を先に提案した（特願平７−３８
２６２号。以下「先願」という。）。
製作時の接合温度を従来よりも低下させることができる
ものとしてＭｇＯとＳｉＯ2 とをＭｇＯ：ＳｉＯ2 ＝
１：０．５〜５（重量比）の割合で含む接合材を用いた
固体電解質型燃料電池を先に提案した（特願平７−３８
２６２号。以下「先願」という。）。
【００１０】上記先願に係る接合材によれば、１２００
〜１３００℃程度で接合を行うことができる。
〜１３００℃程度で接合を行うことができる。
【００１１】なお、固体電解質型燃料電池には、セパレ
ータ材料としてランタンクロマイト系複合酸化物を主成
分とするセラミックス焼結体を用いたものもあり、この
ような固体電解質型燃料電池１０は、一般に第４図に示
す如く、インターコネクターを兼ねたガスセパレータ１
１と、燃料極１２、電解質１３及び空気極１４を積層し
てなるセル１５とを交互に積層して構成されている。第
５図はこの固体電解質型燃料電池１０の積層構造の詳細
を示す部分拡大断面図であり、図示の如く、ガスセパレ
ータ１１同士は、電解質１３を介して接合されている
（図中、Ａは接合部分）。
ータ材料としてランタンクロマイト系複合酸化物を主成
分とするセラミックス焼結体を用いたものもあり、この
ような固体電解質型燃料電池１０は、一般に第４図に示
す如く、インターコネクターを兼ねたガスセパレータ１
１と、燃料極１２、電解質１３及び空気極１４を積層し
てなるセル１５とを交互に積層して構成されている。第
５図はこの固体電解質型燃料電池１０の積層構造の詳細
を示す部分拡大断面図であり、図示の如く、ガスセパレ
ータ１１同士は、電解質１３を介して接合されている
（図中、Ａは接合部分）。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先願に
係る接合材は、接合材自体の熱膨張率が小さく、ヒート
サイクルをかけた場合、接合部分で割れ、剥離を生じる
という問題があった。
係る接合材は、接合材自体の熱膨張率が小さく、ヒート
サイクルをかけた場合、接合部分で割れ、剥離を生じる
という問題があった。
【００１３】本発明の目的は、上記先願の問題点を解決
し、固体電解質型燃料電池のセルの性能低下を起こさな
い温度での接合を可能にし、且つヒートサイクルをかけ
ても剥離、割れを起こさない接合材を用いた固体電解質
型燃料電池を提供することにある。
し、固体電解質型燃料電池のセルの性能低下を起こさな
い温度での接合を可能にし、且つヒートサイクルをかけ
ても剥離、割れを起こさない接合材を用いた固体電解質
型燃料電池を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の固体電解質型燃
料電池は、セラミックス焼結体よりなるガスセパレータ
を持つ固体電解質型燃料電池であって、ガスセパレータ
材料同士、及び／又は、ガスセパレータ材料とセル材料
とが、接合材を介して焼成することにより結晶性接合相
を生成させて接合されてなる固体電解質型燃料電池にお
いて、該接合材がＳｉＯ2 とＣａＯとを含み、ＳｉＯ2
とＣａＯとの割合がＳｉＯ2 ：ＣａＯ＝１：０．５〜２
（モル比）であることを特徴とする。
料電池は、セラミックス焼結体よりなるガスセパレータ
を持つ固体電解質型燃料電池であって、ガスセパレータ
材料同士、及び／又は、ガスセパレータ材料とセル材料
とが、接合材を介して焼成することにより結晶性接合相
を生成させて接合されてなる固体電解質型燃料電池にお
いて、該接合材がＳｉＯ2 とＣａＯとを含み、ＳｉＯ2
とＣａＯとの割合がＳｉＯ2 ：ＣａＯ＝１：０．５〜２
（モル比）であることを特徴とする。
【００１５】本発明によれば、主成分としてＳｉＯ2 及
びＣａＯで構成される混合粉末をスラリー化して被接合
面に塗布し、各部材を張り合わせて、１３００℃以下の
温度で焼成することにより容易に接合することができ
る。
びＣａＯで構成される混合粉末をスラリー化して被接合
面に塗布し、各部材を張り合わせて、１３００℃以下の
温度で焼成することにより容易に接合することができ
る。
【００１６】本発明では、ガスセパレータ材料の主成分
と接合材であるＳｉＯ2 −ＣａＯ系とが１３００℃以下
という焼成温度で液相焼結する反応を利用して、接合層
に複合酸化物を生成させる。これによって、各部材間は
化学的に強固に接合されることになる。
と接合材であるＳｉＯ2 −ＣａＯ系とが１３００℃以下
という焼成温度で液相焼結する反応を利用して、接合層
に複合酸化物を生成させる。これによって、各部材間は
化学的に強固に接合されることになる。
【００１７】このような接合材は、特にセルがＹＳＺ或
はその近似物で構成され、ガスセパレータがＭｇＯ及び
ＭｇＡｌ2 Ｏ4 を主成分とする場合、或いは、ランタン
クロマイト系複合酸化物（Ｌａ（Ｍ）ＣｒＯ3 （ＭはＭ
ｇ，Ｃａ等））を主成分とする場合に有効である。
はその近似物で構成され、ガスセパレータがＭｇＯ及び
ＭｇＡｌ2 Ｏ4 を主成分とする場合、或いは、ランタン
クロマイト系複合酸化物（Ｌａ（Ｍ）ＣｒＯ3 （ＭはＭ
ｇ，Ｃａ等））を主成分とする場合に有効である。
【００１８】この場合、ガスセパレータ材料であるＭｇ
Ｏ／ＭｇＡｌ2 Ｏ4 又はＬａ（Ｍ）ＣｒＯ3 （Ｍ；Ｍ
ｇ，Ｃａ等）と接合材であるＣａＯ／ＳｉＯ2 とが液相
焼結する反応を用い、接合層にＡｌ−Ｓｉ−Ｃａ系複合
酸化物又はＭ−Ｓｉ系複合酸化物（Ｍ：Ｍｇ，Ｃａ等）
の結晶性接合相を生成させる。また、電解質材料である
ＹＳＺ（またこの近似物）と接合材であるＣａＯ／Ｓｉ
Ｏ2 とはＺｒ−Ｓｉ系複合酸化物の結晶性接合相を生成
させる。この２つの反応による結晶相を持つことによっ
て、ガスセパレータ／ガスセパレータ間又はガスセパレ
ータ／セル間は強固に結合されることになる。
Ｏ／ＭｇＡｌ2 Ｏ4 又はＬａ（Ｍ）ＣｒＯ3 （Ｍ；Ｍ
ｇ，Ｃａ等）と接合材であるＣａＯ／ＳｉＯ2 とが液相
焼結する反応を用い、接合層にＡｌ−Ｓｉ−Ｃａ系複合
酸化物又はＭ−Ｓｉ系複合酸化物（Ｍ：Ｍｇ，Ｃａ等）
の結晶性接合相を生成させる。また、電解質材料である
ＹＳＺ（またこの近似物）と接合材であるＣａＯ／Ｓｉ
Ｏ2 とはＺｒ−Ｓｉ系複合酸化物の結晶性接合相を生成
させる。この２つの反応による結晶相を持つことによっ
て、ガスセパレータ／ガスセパレータ間又はガスセパレ
ータ／セル間は強固に結合されることになる。
【００１９】また、本発明に係るＣａＯ／ＳｉＯ2 組成
を用いることによってガスセパレータ材料であるＭｇＯ
／ＭｇＡｌ2 Ｏ4 又はＬａ（Ｍ）ＣｒＯ3 （Ｍ；Ｃａ，
Ｍｇ等）やセル材料のＹＳＺと熱膨張率をほぼ同じにす
ることが可能となり、ヒートサイクルをかけた場合でも
剥離や割れを起こすことなく接合することが可能とな
る。
を用いることによってガスセパレータ材料であるＭｇＯ
／ＭｇＡｌ2 Ｏ4 又はＬａ（Ｍ）ＣｒＯ3 （Ｍ；Ｃａ，
Ｍｇ等）やセル材料のＹＳＺと熱膨張率をほぼ同じにす
ることが可能となり、ヒートサイクルをかけた場合でも
剥離や割れを起こすことなく接合することが可能とな
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
【００２１】本発明においては、第２図に示すようなＭ
ｇＯ及びＭｇＡｌ2 Ｏ4 を主成分とするスピネル系セラ
ミックス焼結体製のガスセパレータ３のセパレータ本体
６と枠体７，８との接合、或いは、この枠体７，８とセ
ル５のＹＳＺ焼結体製電解質５ａとの接合、或いは、第
４，５図に示すようなランタンクロマイト系複合酸化物
を主成分とするガスセパレータ１１とセル１５のＹＳＺ
焼結体製電解質１３の接合に当り、ＳｉＯ2 とＣａＯと
を含み、ＳｉＯ2 とＣａＯとの割合がＳｉＯ2：ＣａＯ
＝１：０．５〜２（モル比）である接合材を用いる。
ｇＯ及びＭｇＡｌ2 Ｏ4 を主成分とするスピネル系セラ
ミックス焼結体製のガスセパレータ３のセパレータ本体
６と枠体７，８との接合、或いは、この枠体７，８とセ
ル５のＹＳＺ焼結体製電解質５ａとの接合、或いは、第
４，５図に示すようなランタンクロマイト系複合酸化物
を主成分とするガスセパレータ１１とセル１５のＹＳＺ
焼結体製電解質１３の接合に当り、ＳｉＯ2 とＣａＯと
を含み、ＳｉＯ2 とＣａＯとの割合がＳｉＯ2：ＣａＯ
＝１：０．５〜２（モル比）である接合材を用いる。
【００２２】即ち、具体的には、ＳｉＯ2 粉末及びＣａ
Ｏ粉末を上記割合で混合してなる混合粉末に、必要に応
じてポリビニルブチラール等の結合剤、ジブチルフタレ
ート等の可塑剤、ノニオン系界面活性剤等の分散剤等を
添加して下記配合のスラリーとしたものを被接合面にス
プレー等により乾燥後の塗布量で０．２〜０．５ｇ／ｃ
ｍ2 となるように塗布して乾燥し、その後、被接合面同
志を当接し、０．３〜０．５ｋｇ／ｃｍ2 程度の荷重を
かけて、１３００℃以下、好ましくは１２００〜１３０
０℃の温度で焼成して接合を行う。
Ｏ粉末を上記割合で混合してなる混合粉末に、必要に応
じてポリビニルブチラール等の結合剤、ジブチルフタレ
ート等の可塑剤、ノニオン系界面活性剤等の分散剤等を
添加して下記配合のスラリーとしたものを被接合面にス
プレー等により乾燥後の塗布量で０．２〜０．５ｇ／ｃ
ｍ2 となるように塗布して乾燥し、その後、被接合面同
志を当接し、０．３〜０．５ｋｇ／ｃｍ2 程度の荷重を
かけて、１３００℃以下、好ましくは１２００〜１３０
０℃の温度で焼成して接合を行う。
【００２３】接合用スラリー配合 ＳｉＯ2 −ＣａＯ混合粉末：１００ｇ 結合剤：１８ｇ 可塑剤：１６ｇ 分散剤：２ｇ 溶 媒（エタノール等）：１５０ｍｌ 本発明において、接合材のＳｉＯ2 とＣａＯとの割合が
上記範囲からはずれてＳｉＯ2 が少なくなると、焼結性
が悪く接合できない。また、ＳｉＯ2 が多くなると接合
層自体の強度が小さく、また熱膨張率が電解質に比べて
大幅に小さくなるためにヒートサイクルをかけた場合に
割れ、剥離が生じる。
上記範囲からはずれてＳｉＯ2 が少なくなると、焼結性
が悪く接合できない。また、ＳｉＯ2 が多くなると接合
層自体の強度が小さく、また熱膨張率が電解質に比べて
大幅に小さくなるためにヒートサイクルをかけた場合に
割れ、剥離が生じる。
【００２４】なお、本発明において、接合されるガスセ
パレータのセパレータ本体や枠体としては、ＭｇＯ及び
ＭｇＡｌ2 Ｏ4 を主成分とするセラミックス焼結体、又
は、ランタンクロマイト系複合酸化物を主成分とするセ
ラミックス焼結体よりなるものが挙げられるが、具体的
なセラミックス組成は次の通りである。
パレータのセパレータ本体や枠体としては、ＭｇＯ及び
ＭｇＡｌ2 Ｏ4 を主成分とするセラミックス焼結体、又
は、ランタンクロマイト系複合酸化物を主成分とするセ
ラミックス焼結体よりなるものが挙げられるが、具体的
なセラミックス組成は次の通りである。
【００２５】スピネル系セラミックス焼結体組成（重量
％） ＭｇＯ：４２ ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ：５８ランタンクロマイト系セラミックス焼結体組成（重量
％） Ｌａ0.7 Ｃａ0.3 ＣｒＯ3 ：１００ また、セルの電解質を構成するＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2
としては、次のような組成が主に採用される。
％） ＭｇＯ：４２ ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ：５８ランタンクロマイト系セラミックス焼結体組成（重量
％） Ｌａ0.7 Ｃａ0.3 ＣｒＯ3 ：１００ また、セルの電解質を構成するＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2
としては、次のような組成が主に採用される。
【００２６】ＹＳＺ焼結体組成（モル％） ＺｒＯ2 ：９２〜９０ Ｙ2 Ｏ3 ：８〜１０
【００２７】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。
説明する。
【００２８】実施例１ ＳｉＯ2 粉末とＣａＯ粉末とを表１に示す重量比で混合
し、得られたＳｉＯ2−ＣａＯ混合粉末を用いて、下記
配合で接合用スラリーを調製した。
し、得られたＳｉＯ2−ＣａＯ混合粉末を用いて、下記
配合で接合用スラリーを調製した。
【００２９】接合用スラリー配合 ＳｉＯ2 −ＣａＯ混合粉末：１００ｇ 結合剤（ポリビニルブチラール）：１８ｇ 可塑剤（ジブチルフタレート）：１６ｇ 分散剤（ノニオン系界面活性剤）：２ｇ 溶 媒（エタノール）：１５０ｍｌ このスラリーを、ＭｇＯ−ＭｇＡｌ2 Ｏ4 系セラミック
ス焼結体製ガスセパレータ（組成：ＭｇＯ：４２重量
％，ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ：５８重量％）の接合を必要とする
面にスプレー塗布し（乾燥後の塗布量０．１ｇ／ｃｍ
2 ）、部材同士を貼り合せ、乾燥後、０．３ｋｇ／ｃｍ
2 の面圧荷重下、表１に表す温度で焼成して接合を行っ
た。
ス焼結体製ガスセパレータ（組成：ＭｇＯ：４２重量
％，ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ：５８重量％）の接合を必要とする
面にスプレー塗布し（乾燥後の塗布量０．１ｇ／ｃｍ
2 ）、部材同士を貼り合せ、乾燥後、０．３ｋｇ／ｃｍ
2 の面圧荷重下、表１に表す温度で焼成して接合を行っ
た。
【００３０】得られた接合体を接合部を含むように切断
して４点曲げ試験を行って、接合部の強度を調べたとこ
ろ、本発明のＳｉＯ2 −ＣａＯ組成範囲内のものは、い
ずれも表１に示す如く、１２０ＭＰａ以上の高い接合強
度が得られたことが確認された。
して４点曲げ試験を行って、接合部の強度を調べたとこ
ろ、本発明のＳｉＯ2 −ＣａＯ組成範囲内のものは、い
ずれも表１に示す如く、１２０ＭＰａ以上の高い接合強
度が得られたことが確認された。
【００３１】また、各接合部のガスシール性能を調べた
ところ、表１に示す如く、本発明のＳｉＯ2 −ＣａＯ組
成範囲内のものは、実用上十分な性能が得られた。
ところ、表１に示す如く、本発明のＳｉＯ2 −ＣａＯ組
成範囲内のものは、実用上十分な性能が得られた。
【００３２】また、本発明のＳｉＯ2 −ＣａＯ組成範囲
内のものについて、固体電解質型燃料電池の発電温度で
ヒートサイクル試験を行ったところ、割れ、剥離等は認
められず、ガスシール試験においても顕著な変化はみら
れず、実用上充分な性能を示した。
内のものについて、固体電解質型燃料電池の発電温度で
ヒートサイクル試験を行ったところ、割れ、剥離等は認
められず、ガスシール試験においても顕著な変化はみら
れず、実用上充分な性能を示した。
【００３３】
【表１】
【００３４】実施例２ 実施例１で調製した各スラリーを用いて、実施例１と同
様の接合条件で、ＭｇＯ−ＭｇＡｌ2 Ｏ4 系セラミック
ス焼結体製枠体とセルのＹＳＺ焼結体製電解質（組成：
ＺｒＯ2 ＝９２ｍｏｌ％，Ｙ2 Ｏ3 ＝８ｍｏｌ％）との
接合を行い、同様に強度及び空気透過率を調べ、結果を
表２に示した。
様の接合条件で、ＭｇＯ−ＭｇＡｌ2 Ｏ4 系セラミック
ス焼結体製枠体とセルのＹＳＺ焼結体製電解質（組成：
ＺｒＯ2 ＝９２ｍｏｌ％，Ｙ2 Ｏ3 ＝８ｍｏｌ％）との
接合を行い、同様に強度及び空気透過率を調べ、結果を
表２に示した。
【００３５】表２より、本発明のＳｉＯ2 −ＣａＯ組成
範囲であれば、強度、ガスシール性能共に、良好な結果
が得られることが明らかである。
範囲であれば、強度、ガスシール性能共に、良好な結果
が得られることが明らかである。
【００３６】また、本実施例においても、実施例１と同
様に、本発明のＳｉＯ2 −ＣａＯ組成範囲内のものにつ
いて、固体電解質型燃料電池の発電温度でヒートサイク
ル試験を行ったところ、割れ、剥離等は認められず、ガ
スシール試験においても顕著な変化は見られず、実用上
充分な性能を示した。
様に、本発明のＳｉＯ2 −ＣａＯ組成範囲内のものにつ
いて、固体電解質型燃料電池の発電温度でヒートサイク
ル試験を行ったところ、割れ、剥離等は認められず、ガ
スシール試験においても顕著な変化は見られず、実用上
充分な性能を示した。
【００３７】
【表２】
【００３８】実施例３ 実施例１で調製した各スラリーを用いて、実施例１と同
様の接合条件で、ランタンクロマイト系複合酸化物系セ
ラミックス焼結体製ガスセパレータ（組成：Ｌａ0.7 Ｃ
ａ0.3 ＣｒＯ3 ）とセルのＹＳＺ焼結体製電解質（組
成：ＺｒＯ2 ＝９２ｍｏｌ％，Ｙ2 Ｏ3 ＝８ｍｏｌ％）
との接合を行い、同様に強度及び空気透過率を調べ、結
果を表３に示した。
様の接合条件で、ランタンクロマイト系複合酸化物系セ
ラミックス焼結体製ガスセパレータ（組成：Ｌａ0.7 Ｃ
ａ0.3 ＣｒＯ3 ）とセルのＹＳＺ焼結体製電解質（組
成：ＺｒＯ2 ＝９２ｍｏｌ％，Ｙ2 Ｏ3 ＝８ｍｏｌ％）
との接合を行い、同様に強度及び空気透過率を調べ、結
果を表３に示した。
【００３９】表３より、本発明のＳｉＯ2 −ＣａＯ組成
範囲であれば、強度、ガスシール性能共に、良好な結果
が得られることが明らかである。
範囲であれば、強度、ガスシール性能共に、良好な結果
が得られることが明らかである。
【００４０】また、本実施例においても、実施例１と同
様に、本発明のＳｉＯ2 −ＣａＯ組成範囲内のものにつ
いて、固体電解質型燃料電池の発電温度でヒートサイク
ル試験を行ったところ、割れ、剥離等は認められず、ガ
スシール試験においても顕著な変化は見られず、実用上
充分な性能を示した。
様に、本発明のＳｉＯ2 −ＣａＯ組成範囲内のものにつ
いて、固体電解質型燃料電池の発電温度でヒートサイク
ル試験を行ったところ、割れ、剥離等は認められず、ガ
スシール試験においても顕著な変化は見られず、実用上
充分な性能を示した。
【００４１】
【表３】
【００４２】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の固体電解質
型燃料電池によれば、セラミックス焼結体製ガスセパレ
ータ同士、或いは、セパレータとセルとの接合に際し、
接合温度を低くすることができるため、セル性能に悪影
響を及ばすことがない。また、接合材自体の熱膨張率
が、ガスセパレータの熱膨張率やセルの熱膨張率とほぼ
同じであるため、ヒートサイクルをかけても剥離、割れ
等を生じることがない。このため、高性能で耐久性に優
れ、信頼性の高い固体電解質型燃料電池の製造が可能と
なる。
型燃料電池によれば、セラミックス焼結体製ガスセパレ
ータ同士、或いは、セパレータとセルとの接合に際し、
接合温度を低くすることができるため、セル性能に悪影
響を及ばすことがない。また、接合材自体の熱膨張率
が、ガスセパレータの熱膨張率やセルの熱膨張率とほぼ
同じであるため、ヒートサイクルをかけても剥離、割れ
等を生じることがない。このため、高性能で耐久性に優
れ、信頼性の高い固体電解質型燃料電池の製造が可能と
なる。
【図１】ガスセパレータとセルの構成を示す分解斜視図
である。
である。
【図２】ガスセパレータの構成を示す分解斜視図であ
る。
る。
【図３】固体電解質型燃料電池の一実施例を示す分解斜
視図である。
視図である。
【図４】固体電解質型燃料電池の他の実施例を示す分解
斜視図である。
斜視図である。
【図５】図４に示す固体電解質型燃料電池の部分拡大断
面図である。
面図である。
１，１０ 固体電解質型燃料電池 ２，４ 集電板 ３，１１ ガスセパレータ ５，１５ セル ６ セパレータ本体 ７ 積層用枠体 ８ ガス流通用枠体 ９ 電子流路材 １２ 燃料極 １３ 電解質 １４ 空気極
Claims (4)
- 【請求項１】 セラミックス焼結体よりなるガスセパレ
ータを持つ固体電解質型燃料電池であって、ガスセパレ
ータ材料同士、及び／又は、ガスセパレータ材料とセル
材料とが、接合材を介して焼成することにより結晶性接
合相を生成させて接合されてなる固体電解質型燃料電池
において、 該接合材がＳｉＯ2 とＣａＯとを含み、ＳｉＯ2 とＣａ
Ｏとの割合がＳｉＯ2：ＣａＯ＝１：０．５〜２（モル
比）である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の固体電解質型燃料電池におい
て、ガスセパレータ材料がＭｇＯ及びＭｇＡｌ2 Ｏ4 を
主成分とすることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】 請求項１の固体電解質型燃料電池におい
て、ガスセパレータ材料がランタンクロマイト系複合酸
化物を主成分とすることを特徴とする固体電解質型燃料
電池。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項の固体
電解質型燃料電池において、セル材料がＹ2 Ｏ3 安定化
ＺｒＯ2 系セラミックス材料であることを特徴とする固
体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27421295A JP3355078B2 (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27421295A JP3355078B2 (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09115536A true JPH09115536A (ja) | 1997-05-02 |
| JP3355078B2 JP3355078B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=17538602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27421295A Expired - Lifetime JP3355078B2 (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3355078B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007329018A (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池用絶縁部品及び固体酸化物形燃料電池 |
| WO2009122768A1 (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-08 | 株式会社 村田製作所 | 固体電解質形燃料電池とその製造方法 |
-
1995
- 1995-10-23 JP JP27421295A patent/JP3355078B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007329018A (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池用絶縁部品及び固体酸化物形燃料電池 |
| WO2009122768A1 (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-08 | 株式会社 村田製作所 | 固体電解質形燃料電池とその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3355078B2 (ja) | 2002-12-09 |
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