JPH09147890A - Solid electrolyte fuel cell - Google Patents

Solid electrolyte fuel cell

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JPH09147890A
JPH09147890A JP7309134A JP30913495A JPH09147890A JP H09147890 A JPH09147890 A JP H09147890A JP 7309134 A JP7309134 A JP 7309134A JP 30913495 A JP30913495 A JP 30913495A JP H09147890 A JPH09147890 A JP H09147890A
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JP
Japan
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anode
cathode
solid electrolyte
sealing material
separator plate
Prior art date
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Application number
JP7309134A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukinori Akiyama
幸徳 秋山
Koji Yasuo
耕司 安尾
Shunsuke Taniguchi
俊輔 谷口
Masataka Kadowaki
正天 門脇
Yasuo Miyake
泰夫 三宅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09147890A publication Critical patent/JPH09147890A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve power generation characteristics and life characteristics by effectively suppressing the invasion of the excessive portion of sealing mate rial intervening between the cell and the peripheral portion of a separator plate into the edge portions of an anode and a cathode. SOLUTION: Excessive sealing material leading recessed portions 50 which lead the excessive portions of the sealing material in a parting direction from the edge portions of a cathode 11 and an anode are provided in portions approaching the cathode 11 and the anode at a stacking time on the top and bottom faces of end portions 30. The excessive sealing material leading recessed portion 50 has a wedge shape in a plan view spreading in a parting direction from the cathode 11 or the anode, and a tilting tapered face is formed inside so that a space between the recessed portion 50 and an opposite solid electrolyte plate 10 may become wider as it goes outward.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池に関し、特に、セパレータ板の上下面における外周
部の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid oxide fuel cell, and more particularly to improvement of outer peripheral portions of upper and lower surfaces of a separator plate.

【0002】[0002]

【従来の技術】平板積層型の固体電解質型燃料電池は、
固体電解質板の中央部の一方の側にアノードが配され他
方の側にカソードが配されたセルと、アノード及びカソ
ードとそれぞれ対向してアノードガス(水素リッチな燃
料ガス)及びカソードガス(空気等の酸化剤ガス)の各
ガスチャンネルが形成されたセパレータ板とが、交互に
複数枚積層された構成をしている。そして、高温(約8
00°〜1000℃)でアノードガス及びカソードガス
をアノード及びカソードへそれぞれ供給することによ
り、固体電解質板を介して電気化学反応させ、発電する
ようになっている。
2. Description of the Related Art A flat plate type solid oxide fuel cell is
A cell in which an anode is arranged on one side of the central portion of the solid electrolyte plate and a cathode is arranged on the other side thereof, and an anode gas (hydrogen-rich fuel gas) and a cathode gas (air, etc.) are disposed so as to face the anode and the cathode, respectively. And a separator plate in which each gas channel of the oxidizer gas (1) is formed, and a plurality of sheets are alternately laminated. And high temperature (about 8
By supplying the anode gas and the cathode gas to the anode and the cathode, respectively, at 00 ° to 1000 ° C., an electrochemical reaction is generated through the solid electrolyte plate to generate power.

【0003】このような平板積層型の燃料電池において
は、特願平7−37310号に記載されている燃料電池
のように、図5に示すセパレータ板302の端部寄り
に、アノードガス及びカソードガスを、各セパレータ板
302へ分配したり、各セパレータ板302から回収し
たりする、アノードガス給排孔306,307及びカソ
ードガス給排孔316,317が開設されている。そし
て、セパレータ板302の上下面の外周部303(即
ち、セパレータ板302の上下面における側部、アノー
ドガス給排孔306,307及びカソードガス給排孔3
16,317の周部)はシール材320(図6を参照)
が塗布されたメルトシール部(下面は図示せず)となっ
ており、この部分において、対向するセル301との間
がシールされることにより、アノードガス及びカソード
ガスが、セル301とセパレータ板302の外周部30
3の間を通って燃料電池外部へ漏出するのを防止してい
る。
In such a flat plate type fuel cell, as in the fuel cell described in Japanese Patent Application No. 7-37310, an anode gas and a cathode are provided near the end of the separator plate 302 shown in FIG. Anode gas supply / discharge holes 306, 307 and cathode gas supply / discharge holes 316, 317 for distributing gas to each separator plate 302 and collecting gas from each separator plate 302 are provided. The outer peripheral portion 303 of the upper and lower surfaces of the separator plate 302 (that is, the side portions of the upper and lower surfaces of the separator plate 302, the anode gas supply / discharge holes 306 and 307, and the cathode gas supply / discharge hole 3).
16 and 317) are sealing materials 320 (see FIG. 6)
Is applied to form a melt seal portion (the lower surface is not shown), and in this portion, the space between the opposing cells 301 is sealed so that the anode gas and the cathode gas are separated from each other by the cells 301 and the separator plate 302. Outer periphery 30
It is prevented from leaking to the outside of the fuel cell through the space between the three.

【0004】なお、このような燃料電池の組み立ては、
まず、セパレータ板302の上下面の外周部303に、
燃料電池の運転温度で軟化性を示すガラス等のシール材
320を粉末状にして塗布した後、セル301を積層さ
せることによって行われている。
The assembly of such a fuel cell is
First, on the outer peripheral portion 303 of the upper and lower surfaces of the separator plate 302,
This is performed by stacking the cells 301 after applying a sealing material 320 such as glass, which exhibits softening properties at the operating temperature of the fuel cell, in the form of powder.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の燃料
電池を組み立てる際に、セパレータ板302の上下面の
外周部303に塗布するシール材320の量が少な過ぎ
ると、燃料電池の運転温度でシール材320が軟化して
もシール材320はその隅々にまで行き渡らず、セル3
01とセパレータ板302の外周部303の間に十分に
シールされない箇所ができるため、その部分で気密性が
損なわれるという問題が生じてしまう。
By the way, when assembling the above fuel cell, if the amount of the sealing material 320 applied to the outer peripheral portions 303 of the upper and lower surfaces of the separator plate 302 is too small, the sealing is performed at the operating temperature of the fuel cell. Even if the material 320 is softened, the sealing material 320 does not reach all the corners of the cell 3 and
01 and the outer peripheral portion 303 of the separator plate 302, there is a portion that is not sufficiently sealed, so that there arises a problem that the airtightness is impaired at that portion.

【0006】そこで、従来から、このような燃料電池を
組み立てる際には、セパレータ板302の上下面の外周
部303に塗布するシール材320の量を過剰となるよ
うにして、セル301とセパレータ板302の外周部3
03の間全体にシール材320が行き渡るようにしてあ
る。そのため、運転時には、図6に示すように、シール
材320の余剰分320a,320bが、セル301と
セパレータ板302の外周部303の間からはみ出した
状態となっていた。
[0006] Therefore, conventionally, when assembling such a fuel cell, the amount of the sealing material 320 applied to the outer peripheral portions 303 of the upper and lower surfaces of the separator plate 302 is set to be excessive so that the cells 301 and the separator plate are separated. Outer peripheral portion 3 of 302
During the period 03, the sealing material 320 is spread over the entire area. Therefore, during operation, as shown in FIG. 6, the surplus portions 320a and 320b of the sealing material 320 were in a state of protruding from between the cells 301 and the outer peripheral portion 303 of the separator plate 302.

【0007】ここで、セル301とセパレータ板302
の外周部303の間から、外側へ向かってはみ出したシ
ール材320aは、燃料電池の発電寿命等に影響を及ぼ
さないため特に大きな問題とはならないが、中央側へ向
かって、即ち、カソード311またはアノード312に
近接する方向へはみ出したシール材320bは、アノー
ドガスやカソードガスの中に拡散したりカソード311
やアノード312と接触して、カソード311やアノー
ド312の縁部に侵入する。
Here, the cell 301 and the separator plate 302
The sealing material 320a that protrudes outward from between the outer peripheral portions 303 is not a big problem because it does not affect the power generation life of the fuel cell, but it does not become a big problem, that is, toward the center, that is, the cathode 311 or The sealing material 320b protruding in the direction close to the anode 312 is diffused into the anode gas or the cathode gas, or the cathode 311 is diffused.
It comes into contact with the anode 312 and the anode 312 and enters the edge portions of the cathode 311 and the anode 312.

【0008】そのため、このようなシール材320bが
侵入した部分においては、カソード311やアノード3
12がシール材320bと化学反応を起こしカソード3
11やアノード312が腐食されることにより電極とし
ての性能が低下したり、極端な場合には、アノードガス
やカソードガスのセル301への拡散が阻害されたりし
て、セル301の発電電圧が低下するという問題が生じ
ていた。
Therefore, the cathode 311 and the anode 3 are provided in the portion where the sealing material 320b has entered.
12 causes a chemical reaction with the sealing material 320b, and the cathode 3
11 or the anode 312 is corroded to deteriorate the performance as an electrode, or in extreme cases, the diffusion of the anode gas or the cathode gas into the cell 301 is hindered, so that the power generation voltage of the cell 301 is lowered. There was a problem of doing.

【0009】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、セル
とセパレータ板の外周部の間に介在させたシール材の余
剰分がアノード及びカソードの縁部に侵入することを効
果的に抑え、燃料電池の発電特性、寿命特性の向上を図
ることが可能な固体電解質型燃料電池を提供することを
目的とする。
In view of the above problems, the present invention effectively suppresses the surplus of the sealing material interposed between the cell and the outer peripheral portion of the separator plate from entering the edges of the anode and the cathode, and An object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell capable of improving power generation characteristics and life characteristics of the cell.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の発明においては、固体電解質板の中
央部の一方の側にアノードが配され他方の側にカソード
が配されたセルと、前記アノードと対向した表面に複数
本のアノードガスチャンネルが形成され、カソードと対
向した表面にカソードガスチャンネルが形成されたセパ
レータ板とが交互に積層され、前記セパレータ板の端部
寄りには、アノードガス及びカソードガスを各セパレー
タ板に分配し、または各セパレータ板から回収するアノ
ードガス給排孔及びカソードガス給排孔がそれぞれ開設
されると共に、前記セパレータ板の上下面の側部及び前
記アノードガス給排孔、カソードガス給排孔の周部は、
シール材が配されたメルトシール部となっており、その
部分において対向する固体電解質板との間がシールされ
ている固体電解質型燃料電池において、前記メルトシー
ル部の上面及び下面には、前記アノードまたはカソード
と近接するシール材の余剰分を、前記アノードまたはカ
ソードから離れる方向へ誘導する誘導部が構成されてい
ることを特徴としている。
In order to solve the above problems, in the invention according to claim 1, a cell in which an anode is arranged on one side of a central portion of a solid electrolyte plate and a cathode is arranged on the other side. And a plurality of anode gas channels are formed on the surface facing the anode, and a separator plate having a cathode gas channel formed on the surface facing the cathode is alternately laminated. An anode gas supply / exhaust hole and a cathode gas supply / exhaust hole for distributing the anode gas and the cathode gas to each separator plate or collecting from the separator plate, respectively, and side and upper surfaces of the separator plate and the The peripheral parts of the anode gas supply / discharge hole and the cathode gas supply / discharge hole are
In a solid oxide fuel cell, which is a melt seal part in which a sealing material is arranged, and a space between the opposing solid electrolyte plates is sealed in the melt seal part, the anode is provided on the upper surface and the lower surface of the melt seal part. Alternatively, the present invention is characterized in that a guide portion for guiding an excessive amount of the sealing material close to the cathode in a direction away from the anode or the cathode is formed.

【0011】したがって、セパレータ板のメルトシール
部の上面及び下面は、アノードまたはカソードに近接す
るシール材の余剰分を、アノードまたはカソードから離
れる方向へ誘導するように形成されているため、シール
材の余剰分がアノードやカソードの縁部に侵入すること
が効果的に抑えられ、アノード及びカソードの腐食等を
防止することができ、燃料電池の発電特性、寿命特性等
の低下を防止することができる。
Therefore, the upper and lower surfaces of the melt seal portion of the separator plate are formed so as to guide the excess sealing material in the vicinity of the anode or cathode in the direction away from the anode or cathode. It is possible to effectively prevent the surplus portion from entering the edges of the anode and cathode, prevent corrosion of the anode and cathode, etc., and prevent deterioration of the power generation characteristics, life characteristics, etc. of the fuel cell. .

【0012】請求項2記載の発明においては、前記メル
トシール部の上面及び下面は、前記アノードまたはカソ
ードと近接する範囲において、アノードまたはカソード
から離れるにつれて、対向する固体電解質板との間隔が
連続的に広くなるテーパ状の面が内部に形成された、シ
ール材誘導部が設けられていることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, the upper surface and the lower surface of the melt-sealed portion are continuously spaced apart from the solid electrolyte plate facing each other as the distance from the anode or the cathode increases, in a range close to the anode or the cathode. It is characterized in that a sealing material guiding portion having a tapered surface that widens inside is provided.

【0013】ここで、対向する固体電解質板とセパレー
タ板との積層間隔が大きくなるほど、その間を動くシー
ル材の受ける動的抵抗は小さくなる。したがって、請求
項2記載の発明によれば、燃料電池の運転時に、シール
材の余剰分は、セパレータ板のメルトシール部の上下面
において、対向する固体電解質板との積層間隔が広くな
っている方向、即ち、アノードまたはカソードから離れ
る方向へ効果的に誘導されるため、シール材の余剰分が
アノードやカソードの縁部に侵入することが抑制され
る。
Here, the larger the stacking interval between the solid electrolyte plate and the separator plate facing each other, the smaller the dynamic resistance received by the sealing material moving between them. Therefore, according to the second aspect of the present invention, when the fuel cell is in operation, the surplus of the sealing material has a large stacking interval between the opposing solid electrolyte plates on the upper and lower surfaces of the melt seal portion of the separator plate. Direction is effectively guided in the direction away from the anode or the cathode, so that the excess sealing material is prevented from entering the edges of the anode or the cathode.

【0014】請求項3記載の発明においては、前記シー
ル材誘導部は、前記セパレータ板の外周部及び前記アノ
ードガス給排孔またはカソードガス給排孔の内壁と連通
するように、前記メルトシール部の上面及び下面に形成
された凹部であることを特徴としている。したがって、
燃料電池の運転時において、シール材の余剰分は、上記
の凹部を通って効率よくセパレータ板の外側あるいはア
ノードガス給排孔、カソードガス給排孔の内側へはみ出
すため、シール材の余剰分が多い場合でも、それらがア
ノード及びカソードの縁部に侵入することを抑えること
ができる。
According to a third aspect of the present invention, the melt-sealing portion is such that the sealing material guiding portion communicates with the outer peripheral portion of the separator plate and the inner wall of the anode gas supply / discharge hole or the cathode gas supply / discharge hole. It is characterized in that it is a concave portion formed on the upper surface and the lower surface. Therefore,
When the fuel cell is in operation, the excess sealing material passes through the recesses and efficiently protrudes outside the separator plate or inside the anode gas supply / discharge holes and the cathode gas supply / discharge holes. Even in many cases, they can be suppressed from penetrating into the edges of the anode and the cathode.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る固体電解質型
燃料電池の一実施例について、図面を参照しながら具体
的に説明する。 (実施例1)図1は本実施例における固体電解質型燃料
電池の分解斜視図である。なお、説明上、図1において
図面の手前方向を燃料電池の前方とし、図面の奥方向を
燃料電池の後方とした。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a solid oxide fuel cell according to the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is an exploded perspective view of a solid oxide fuel cell in this embodiment. For the sake of explanation, in FIG. 1, the front direction of the drawing is the front of the fuel cell, and the back direction of the drawing is the rear of the fuel cell.

【0016】固体電解質型燃料電池は、平板積層型の燃
料電池であり、図1に示すように、セル1とセパレータ
板2とが交互に所定枚数積層され、その両端が図示しな
い一対の端板で押さえられて構成されている。なお、セ
ル1とセパレータ板2との積層枚数については、燃料電
池の単セル電圧及び必要な外部出力等の大きさに基づい
て、通常、数十枚から数百枚に設定されるが、図1にお
いては、図示する都合上、セル1とセパレータ板2をそ
れぞれ1枚ずつ図示してある。
The solid oxide fuel cell is a flat plate type fuel cell, and as shown in FIG. 1, a predetermined number of cells 1 and separator plates 2 are alternately laminated, and both ends thereof are a pair of end plates (not shown). It is held down by. The number of stacked cells 1 and separator plates 2 is normally set to several tens to several hundreds based on the size of the unit cell voltage of the fuel cell and the required external output. In FIG. 1, one cell 1 and one separator plate 2 are shown for convenience of illustration.

【0017】セル1は、固体電解質板10の上面の中央
部にカソード11が配され、下面の中央部にアノード1
2(図1においては、カソード11の反対側に位置して
いるため、図示していない。)が配された構成をしてい
る。そして、例えば、固体電解質板10は3mol%イ
ットリア添加部分安定化ジルコニアの緻密な焼成体から
なる150mm×150mm程度の大きさの板で構成さ
れており、カソード11はLa0.9 Sr0.1 MnO3
ペロブスカイト型酸化物から、アノード12はNi−Z
rO2 サーメットからそれぞれ構成されている。
In the cell 1, the cathode 11 is arranged at the center of the upper surface of the solid electrolyte plate 10, and the anode 1 is arranged at the center of the lower surface.
2 (not shown in FIG. 1 because it is located on the opposite side of the cathode 11). Then, for example, the solid electrolyte plate 10 is composed of a plate having a size of about 150 mm × 150 mm, which is made of a dense fired body of partially stabilized zirconia containing 3 mol% yttria, and the cathode 11 is a perovskite of La 0.9 Sr 0.1 MnO 3 . Type oxide, the anode 12 is Ni-Z
Each is composed of rO 2 cermet.

【0018】固体電解質板10の前方中央部及び後方左
右両部には、アノードガスを各セパレータ板2に分配ま
たは各セパレータ板2から回収するためのアノードガス
給排孔開口13,14(但し、後方左部のアノードガス
給排孔については、セパレータ板2の背後に隠れている
ため、図示していない。)がそれぞれ開設され、後方中
央部及び前方左右両部には、カソードガスを各セパレー
タ板2に分配または各セパレータ板2から回収するため
のカソードガス給排孔15,16,17がそれぞれ開設
されている。
Anode gas supply / exhaust hole openings 13 and 14 (provided that the anode gas is distributed to or recovered from each separator plate 2 are provided at both the front center and the rear left and right parts of the solid electrolyte plate 10. The anode gas supply / exhaust holes on the left rear side are hidden behind the separator plate 2 and are not shown in the figure.) Are provided respectively, and cathode gas is provided on each of the rear center portion and the front left and right portions. Cathode gas supply / discharge holes 15, 16 and 17 for distributing or recovering from each separator plate 2 are provided in the plate 2, respectively.

【0019】セパレータ板2は、例えばNi−Cr系の
耐熱性合金を用いて構成された、固体電解質板10と同
等の大きさの板であって、その上面及び下面の中央部
(即ち、アノード12及びカソード11と対向する部
分)には、それぞれ複数本のアノードガスチャンネル2
2及びカソードガスチャンネル(セパレータ板2の裏側
に位置しているため、図示していない。)が形成されて
いると共に、各端部寄りには、アノードガスチャンネル
22及びカソードガスチャンネルとそれぞれ連通したア
ノード側内部マニホールド22a及びカソード側内部マ
ニホールド(図示せず)が穿設されている。また、前方
中央部及び後方左右両部には、アノードガスを各セパレ
ータ板2に分配または各セパレータ板2から回収するた
めのアノードガス給排孔23,24,25がそれぞれ開
設され、後方中央部及び前方左右両部には、カソードガ
スを各セパレータ板2に分配または各セパレータ板2か
ら回収するためのカソードガス給排孔26,27,28
がそれぞれ開設されている。
The separator plate 2 is a plate having the same size as the solid electrolyte plate 10 and made of, for example, a Ni--Cr heat resistant alloy, and has a central portion (ie, anode) on the upper and lower surfaces thereof. 12 and the portion facing the cathode 11), each having a plurality of anode gas channels 2
2 and a cathode gas channel (not shown because they are located on the back side of the separator plate 2) are formed, and are connected to the anode gas channel 22 and the cathode gas channel near each end. An anode side internal manifold 22a and a cathode side internal manifold (not shown) are provided. Further, anode gas supply / discharge holes 23, 24, 25 for distributing anode gas to each separator plate 2 or recovering each anode plate from each separator plate 2 are respectively provided in the front center part and the rear left and right parts, and the rear center part is formed. And cathode gas supply / exhaust holes 26, 27, 28 for distributing the cathode gas to each separator plate 2 or collecting from each separator plate 2 in the front left and right parts.
Has been established respectively.

【0020】なお、固体電解質板10に開設されたアノ
ードガス給排孔13,…及びカソードガス給排孔15,
…と、セパレータ板2に開設されたアノードガス給排孔
23,…及びカソードガス給排孔26,…とは、積層時
にそれぞれがぴったりと重なり合うように、互いに対応
した位置、形状、大きさに設定されている。また、セパ
レータ板2の上下面における周部30(即ち、セパレー
タ板2の上下面の側部、アノードガス給排孔23,…及
びカソードガス給排孔26,…の周部)は、例えばホウ
ケイ酸塩ガラス(81SiO2 −13B2 3 −2Al
2 3 −3Na2 O−1K2 O(wt%))を材料とし
たシール材40(但し、図1においては、図示していな
い。)が配設されたメルトシール部となっており、この
部分で、対向する固体電解質板10との間がシールされ
るようになっている。
It should be noted that the anode formed on the solid electrolyte plate 10 is
, And cathode gas supply / discharge holes 15,
... and the anode gas supply / discharge holes formed in the separator plate 2
23, ... and cathode gas supply / discharge holes 26 ,.
Correspond to each other so that they each overlap exactly
The position, shape and size are set. Also,
The peripheral portions 30 (that is, the separation
Side portions of the upper and lower surfaces of the anode plate 2, the anode gas supply / discharge holes 23, ...
And the peripheral portions of the cathode gas supply / discharge holes 26, ...
Silicate glass (81SiOTwo-13BTwoOThree-2Al
TwoO Three-3NaTwoO-1KTwoO (wt%)) as a material
Sealing material 40 (however, not shown in FIG. 1)
No. ) Is arranged in the melt seal part.
The part is sealed between the opposing solid electrolyte plates 10.
It has become so.

【0021】ところで、上記の周部30の上下面には、
図1に示すように、積層時にアノード12及びカソード
11と近接する部分に、切削、研磨加工等によって複数
個の余剰シール材誘導用凹部50が形成されている。こ
こで、図2は図1のX−X線断面の一部を拡大した模式
図であって、余剰シール材誘導用凹部50の部分を切断
したものである。
By the way, on the upper and lower surfaces of the above-mentioned peripheral portion 30,
As shown in FIG. 1, a plurality of excessive sealing material guiding recesses 50 are formed by cutting, polishing, or the like in a portion close to the anode 12 and the cathode 11 during stacking. Here, FIG. 2 is a schematic view in which a part of the cross section taken along the line XX of FIG. 1 is enlarged, and the part of the recess 50 for guiding the excess sealing material is cut.

【0022】余剰シール材誘導用凹部50は、平面視
で、カソード11またはアノード12から離れる方向に
広がったクサビ型をしており、その中央寄りの一端が、
アノード12及びカソード11の近傍に位置し、外側寄
りの他端が、周部30の外壁あるいはアノードガス給排
孔23,…及びカソードガス給排孔26,…の内壁に開
している。
The recess 50 for guiding the excess sealing material is wedge-shaped in a plan view and spreads away from the cathode 11 or the anode 12, and one end near the center thereof is
The other end, which is located in the vicinity of the anode 12 and the cathode 11 and is located on the outer side, is open to the outer wall of the peripheral portion 30 or the inner walls of the anode gas supply / discharge holes 23, ... And the cathode gas supply / discharge holes 26 ,.

【0023】また、余剰シール材誘導用凹部50の内部
には、図2に示すように、対向する固体電解質板10と
の積層間隔が、カソード11またはアノード12から離
れるにつれて大きくなるように傾斜したテーパ状の面5
1が形成されており、その深さは中央寄りの一端が0で
あり、外側寄りの他端が100〜200μm程度となっ
ている。
In addition, as shown in FIG. 2, inside the recess 50 for guiding the excess sealing material, the stacking interval with the facing solid electrolyte plate 10 is inclined so that it becomes larger as the distance from the cathode 11 or the anode 12 increases. Tapered surface 5
1 is formed, and the depth is 0 at one end near the center and about 100 to 200 μm at the other end near the outside.

【0024】余剰シール材誘導用凹部50内に配された
シール材40の余剰分は、燃料電池の運転時において、
周部30の外側、あるいはアノードガス給排孔23,…
及びカソードガス給排孔26,…の内側へ排出されるよ
うになっている。これは、シール材40の余剰分が、周
部30の上下面とそれと対向する固体電解質板10との
間からはみ出す際、周部30の上下面や固体電解質板1
0からの摩擦力による動的抵抗がより小さくなる方向、
即ち、周部30の上下面とそれと対向する固体電解質板
10との間隔が広くなる方向へはみ出しやすいためであ
る。また、このことは、余剰シール材誘導用凹部50
が、カソード11またはアノード12から離れるにつれ
て広がったクサビ型であることも寄与している。
The surplus amount of the sealing material 40 arranged in the recess 50 for guiding the excessive sealing material is generated during the operation of the fuel cell.
Outside the peripheral portion 30, or the anode gas supply / discharge holes 23, ...
And the cathode gas supply / discharge holes 26, ... This is because when the surplus of the sealing material 40 protrudes between the upper and lower surfaces of the peripheral portion 30 and the solid electrolyte plate 10 facing the peripheral portion 30, the upper and lower surfaces of the peripheral portion 30 and the solid electrolyte plate 1 are covered.
The direction in which the dynamic resistance due to the frictional force from 0 becomes smaller,
That is, the reason is that the upper and lower surfaces of the peripheral portion 30 and the solid electrolyte plate 10 facing the peripheral portion 30 are likely to protrude in a direction in which the distance becomes wider. In addition, this means that the excess sealing material guiding recess 50
However, it also contributes to the fact that it is a wedge type that spreads away from the cathode 11 or the anode 12.

【0025】なお、上記余剰シール材誘導用凹部50の
形成位置、個数、大きさ等については、燃料電池の運転
温度、セパレータ板2及びシール材40の材質、周部3
0の大きさに基づき、シール材40の余剰分がカソード
11及びアノード12の縁部に侵入しないように、か
つ、固体電解質板10とセパレータ板2の周部30の間
が効果的にシールされるように設定されている。
Regarding the formation position, the number, the size, etc. of the above-mentioned excess sealing material guiding recesses 50, the operating temperature of the fuel cell, the material of the separator plate 2 and the sealing material 40, the peripheral portion 3
Based on the size of 0, the excess amount of the sealing material 40 is prevented from entering the edges of the cathode 11 and the anode 12, and the space between the solid electrolyte plate 10 and the peripheral portion 30 of the separator plate 2 is effectively sealed. Is set to.

【0026】このことを確認するために、本実施例の固
体電解質型燃料電池と、セパレータ板2の周部30に余
剰シール材誘導用凹部50を設けない以外はこれと同様
の構成の比較例の固体電解質型燃料電池とを用いて、カ
ソード11またはアノード12の縁部におけるシール材
40の侵入の程度を測定した。なお、測定は燃料電池の
運転終了後に、カソード11またはアノード12の縁部
において、シール材40の主成分であるSi成分の検出
を行い、Si成分がカソード11またはアノード12の
縁部からどの程度内側にまで存在しているか、その幅を
比較した。
In order to confirm this, a comparative example having the same structure as that of the solid oxide fuel cell of the present embodiment, except that the peripheral sealing portion 30 of the separator plate 2 is not provided with the excessive sealing material guiding recess 50. The solid electrolyte fuel cell of No. 1 was used to measure the degree of penetration of the sealing material 40 at the edge of the cathode 11 or the anode 12. In addition, the measurement is performed after the operation of the fuel cell is completed by detecting the Si component, which is the main component of the sealing material 40, at the edge of the cathode 11 or the anode 12, and how much the Si component is from the edge of the cathode 11 or the anode 12. The width is compared whether it exists inside.

【0027】その結果、本実施例の燃料電池では、1m
m程度の幅でしかSi成分は検出されなかったが、比較
例の燃料電池では、5mm程度もの幅でSi成分が検出
され、本実施例の効果が確認された。なお、上記の余剰
シール材誘導用凹部50は、必ずしもクサビ型である必
要はなく、例えば、U字型等の形状であっても、同様の
効果を奏する。また、本実施例においては、余剰シール
材誘導用凹部50を形成する位置を周部30のアノード
12及びカソード11と近接する部分としたが、これに
限定されることはなく、周部30の面上であればどこに
形成してもよい。
As a result, in the fuel cell of this embodiment, 1 m
The Si component was detected only in a width of about m, but in the fuel cell of the comparative example, the Si component was detected in a width of about 5 mm, confirming the effect of this example. It should be noted that the above-mentioned recessed portion 50 for guiding the excess sealing material does not necessarily have to be wedge-shaped, and the same effect can be obtained even if it has a U-shaped shape, for example. Further, in this embodiment, the position where the recessed portion 50 for guiding the excess sealing material is formed is the portion of the peripheral portion 30 which is close to the anode 12 and the cathode 11, but the position is not limited to this, and the peripheral portion 30 may be formed. It may be formed anywhere on the surface.

【0028】例えば、セパレータ板2の上下面の端縁部
31にも同様にして余剰シール材誘導用凹部50を形成
した場合には、シール材40の余剰分がアノードガス給
排孔23,…及びカソードガス給排孔26,…の内側に
はみ出すことが抑制できるので、アノードガス給排孔2
3,…及びカソードガス給排孔26,…の内壁をより均
整のとれた平面とすることができ、内部を流通するアノ
ードガス及びカソードガスの乱流化を抑制することが可
能となり、より好ましい。
For example, when the surplus sealing material guiding recess 50 is similarly formed in the edge portions 31 on the upper and lower surfaces of the separator plate 2, the surplus portion of the sealing material 40 is the anode gas supply / discharge holes 23 ,. Since it is possible to suppress the protrusion of the cathode gas supply / discharge hole 26, ...
, And the inner walls of the cathode gas supply / discharge holes 26, ... Can be made into a more balanced flat surface, and it is possible to suppress the turbulent flow of the anode gas and the cathode gas flowing through the inside, which is more preferable. .

【0029】(実施例2)本実施例の固体電解質型燃料
電池は、上記実施例1のセパレータ板2の代わりに図3
に示すようなセパレータ板102を用い、その他は実施
例1と同様の構成である。なお、セパレータ板102と
実施例1におけるセパレータ板2とは、周部130の構
成が異なっているだけである。
(Embodiment 2) The solid oxide fuel cell of this embodiment is similar to the solid electrolyte fuel cell of Embodiment 1 except that the separator plate 2 shown in FIG.
The separator plate 102 as shown in FIG. 4 is used, and the other configurations are the same as those in the first embodiment. The separator plate 102 and the separator plate 2 in the first embodiment are different only in the configuration of the peripheral portion 130.

【0030】セパレータ板102の上下面の周部130
には、アノード及びカソードと近接する部分全体にわた
って、固体電解質板との間隔がアノード及びカソードか
ら離れるにつれて大きくなるように傾斜したテーパ状の
面151を有する余剰シール材誘導用凹部150が設け
られている。このような燃料電池においては、シール材
の余剰分は、余剰シール材誘導用凹部150が設けられ
た領域で、均等に、かつ、効果的に外側へ向かってはみ
出すので、シール材の余剰分がアノード及びカソードの
縁部に侵入することをより効果的に抑制することができ
る。
A peripheral portion 130 on the upper and lower surfaces of the separator plate 102.
Is provided with a recessed portion 150 for guiding the excess sealing material, which has a tapered surface 151 inclined so that the distance from the solid electrolyte plate increases as the distance from the anode and the cathode increases, over the entire portion in the vicinity of the anode and the cathode. There is. In such a fuel cell, the surplus of the sealing material is evenly and effectively protruded outward in the region where the recess 150 for guiding the surplus sealing material is provided. Penetration into the edges of the anode and the cathode can be suppressed more effectively.

【0031】(変形例)実施例1の固体電解質型燃料電
池において、セパレータ板2の代わりに図4に示すよう
なセパレータ板202を用いることもできる。なお、こ
のセパレータ板202もセパレータ板2と比べて、周部
230の構成が異なっているだけである。
(Modification) In the solid oxide fuel cell of Example 1, a separator plate 202 as shown in FIG. 4 can be used instead of the separator plate 2. The separator plate 202 is different from the separator plate 2 only in the configuration of the peripheral portion 230.

【0032】セパレータ板202の上下面の周部230
には、アノード及びカソードと近接する部分に、シール
材の余剰分を取り込むように深く形成した複数個の長円
形の凹部250が設けられている。そして、このような
燃料電池においても、シール材の余剰分がある程度凹部
250内に入り込むことによって、シール材のアノード
及びカソード縁部への侵入を抑制する効果がある。ま
た、この場合には、セパレータ板202の外部へのはみ
出し量もある程度減らすことができる。
A peripheral portion 230 on the upper and lower surfaces of the separator plate 202
Is provided with a plurality of oval recesses 250 deeply formed so as to take in a surplus of the sealing material in a portion close to the anode and the cathode. Even in such a fuel cell, the excess amount of the sealing material is introduced into the recess 250 to some extent, so that the sealing material is prevented from entering the anode and cathode edges. Further, in this case, the amount of protrusion of the separator plate 202 to the outside can be reduced to some extent.

【0033】なお、この凹部250の形成位置、形状、
個数、大きさ等についても、上述した余剰シール材誘導
用凹部50の場合と同様にして設定される。以上の実施
例1(あるいは実施例2、参考例)においては、周部3
0(あるいは130,230)がセパレータ板2(ある
いは102,202)と一体に形成されている例を示し
たが、周部30(あるいは130,230)とセパレー
タ板2(あるいは102,202)とが別体で形成され
たものについても適用することができる。
The formation position, shape, and
The number, size, etc. are set in the same manner as in the case of the above-mentioned recesses 50 for guiding the excess seal material. In the above-described Example 1 (or Example 2, reference example), the peripheral portion 3
Although 0 (or 130, 230) is formed integrally with the separator plate 2 (or 102, 202), the peripheral portion 30 (or 130, 230) and the separator plate 2 (or 102, 202) are The present invention can also be applied to those formed separately.

【0034】[0034]

【発明の効果】上述のように、本発明においては、シー
ル材の余剰分はアノード及びカソードから離れる方向へ
誘導され、アノード及びカソードの縁部へのシール材の
侵入によるアノード及びカソードの腐食等を防止し、発
電特性、寿命特性等の低下を防止することができる。し
たがって、固体電解質型燃料電池の信頼性を高めること
ができ、実用的価値が大きい。
As described above, in the present invention, the excess amount of the sealing material is guided in the direction away from the anode and the cathode, and the corrosion of the anode and the cathode due to the penetration of the sealing material into the edges of the anode and the cathode. It is possible to prevent the deterioration of power generation characteristics, life characteristics and the like. Therefore, the reliability of the solid oxide fuel cell can be improved and the practical value is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1に係る固体電解質型燃料電池の分解斜
視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a solid oxide fuel cell according to a first embodiment.

【図2】図1のX−X線断面における部分拡大図であ
る。
FIG. 2 is a partially enlarged view of a section taken along line XX of FIG.

【図3】実施例2に係るセパレータ板の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a separator plate according to a second embodiment.

【図4】本発明の変形例に係るセパレータ板の斜視図で
ある。
FIG. 4 is a perspective view of a separator plate according to a modified example of the present invention.

【図5】従来例に係る固体電解質型燃料電池の分解斜視
図である。
FIG. 5 is an exploded perspective view of a solid oxide fuel cell according to a conventional example.

【図6】図5のA−A線断面における部分拡大図であ
る。
6 is a partial enlarged view of a cross section taken along the line AA of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 セル 2,102,202 セパレータ板 10 固体電解質板 11 カソード 12 アノード 22 アノードガスチャンネル 23〜25 アノードガス給排孔 26〜28 カソードガス給排孔 30,130,230 周部 40 シール材 50,150 余剰シール材誘導用凹部 250 凹部 1 Cell 2, 102, 202 Separator Plate 10 Solid Electrolyte Plate 11 Cathode 12 Anode 22 Anode Gas Channel 23-25 Anode Gas Supply / Discharge Hole 26-28 Cathode Gas Supply / Discharge Hole 30, 130, 230 Circumference 40 Sealing Material 50, 150 Excessive sealing material guiding recess 250 recess

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門脇 正天 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 三宅 泰夫 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Shoten Kadowaki 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yasuo Miyake 2-chome, Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture No. 5-5 Sanyo Electric Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体電解質板の中央部の一方の側にアノ
ードが配され他方の側にカソードが配されたセルと、前
記アノードと対向した表面に複数本のアノードガスチャ
ンネルが形成され、カソードと対向した表面にカソード
ガスチャンネルが形成されたセパレータ板とが交互に積
層され、前記セパレータ板の端部寄りには、アノードガ
ス及びカソードガスを各セパレータ板に分配し、または
各セパレータ板から回収するアノードガス給排孔及びカ
ソードガス給排孔がそれぞれ開設されると共に、前記セ
パレータ板の上下面の側部及び前記アノードガス給排
孔、カソードガス給排孔の周部は、シール材が配された
メルトシール部となっており、その部分において対向す
る固体電解質板との間がシールされている固体電解質型
燃料電池において、 前記メルトシール部の上面及び下面には、 前記アノードまたはカソードと近接するシール材の余剰
分を、前記アノードまたはカソードから離れる方向へ誘
導する誘導部が構成されていることを特徴とする固体電
解質型燃料電池。
1. A cell in which an anode is arranged on one side of a central portion of a solid electrolyte plate and a cathode is arranged on the other side of the solid electrolyte plate, and a plurality of anode gas channels are formed on a surface facing the anode. And a separator plate having a cathode gas channel formed on the surface facing each other are alternately laminated, and the anode gas and the cathode gas are distributed to each separator plate or collected from each separator plate near the end of the separator plate. An anode gas supply / discharge hole and a cathode gas supply / discharge hole are opened respectively, and a sealing material is arranged on the upper and lower sides of the separator plate and the peripheral portions of the anode gas supply / discharge hole and the cathode gas supply / discharge hole. In the solid electrolyte fuel cell, which is a melt-sealed portion that is sealed, and is sealed between the opposing solid electrolyte plates at that portion, A solid electrolyte type, characterized in that, on the upper surface and the lower surface of the melt seal portion, an induction portion for inducing a surplus of the sealing material adjacent to the anode or the cathode in a direction away from the anode or the cathode is formed. Fuel cell.
【請求項2】 前記メルトシール部の上面及び下面は、 前記アノードまたはカソードと近接する範囲において、 アノードまたはカソードから離れるにつれて、対向する
固体電解質板との間隔が連続的に広くなるテーパ状の面
が内部に形成された、シール材誘導部が設けられている
ことを特徴とする請求項1記載の固体電解質型燃料電
池。
2. The upper surface and the lower surface of the melt-sealed portion are tapered surfaces in which a space between the facing solid electrolyte plate and the facing solid electrolyte plate is continuously widened as the distance from the anode or the cathode is increased. 2. The solid oxide fuel cell according to claim 1, further comprising a sealing material guide portion having the inside thereof formed therein.
【請求項3】 前記シール材誘導部は、 前記セパレータ板の外周部及び前記アノードガス給排孔
またはカソードガス給排孔の内壁と連通するように、前
記メルトシール部の上面及び下面に形成された凹部であ
ることを特徴とする請求項2記載の固体電解質型燃料電
池。
3. The seal material guide portion is formed on the upper surface and the lower surface of the melt seal portion so as to communicate with the outer peripheral portion of the separator plate and the inner wall of the anode gas supply / discharge hole or the cathode gas supply / discharge hole. The solid oxide fuel cell according to claim 2, wherein the solid electrolyte fuel cell is a concave portion.
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