JPH09161835A - 平板状固体電解質型燃料電池 - Google Patents
平板状固体電解質型燃料電池Info
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- JPH09161835A JPH09161835A JP7322847A JP32284795A JPH09161835A JP H09161835 A JPH09161835 A JP H09161835A JP 7322847 A JP7322847 A JP 7322847A JP 32284795 A JP32284795 A JP 32284795A JP H09161835 A JPH09161835 A JP H09161835A
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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
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】セルに均一に荷重を作用させることにより、接
触抵抗のバラツキを低減させ、電流集中による温度差の
影響によるセルの破損を防止する。 【解決手段】固体電解質板とセパレータを交互に複数積
層してなる電池本体２１と、該電池本体上面に間隔を設
けて複数段にわたって配設される複数の重りＡ〜Ｅと、
該重りに形成された開口３３〜３６と、前記重りを支持
する柱ａ〜ｅとを備え、上段の重りの柱を下段の重りの
開口を貫通させ、複数の重りの荷重を分割して電池本体
に載荷することを特徴とする。
触抵抗のバラツキを低減させ、電流集中による温度差の
影響によるセルの破損を防止する。 【解決手段】固体電解質板とセパレータを交互に複数積
層してなる電池本体２１と、該電池本体上面に間隔を設
けて複数段にわたって配設される複数の重りＡ〜Ｅと、
該重りに形成された開口３３〜３６と、前記重りを支持
する柱ａ〜ｅとを備え、上段の重りの柱を下段の重りの
開口を貫通させ、複数の重りの荷重を分割して電池本体
に載荷することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、平板状固体電解質
型燃料電池の荷重載荷構造を改善するための技術分野に
属する。
型燃料電池の荷重載荷構造を改善するための技術分野に
属する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、炭化水素等の燃料ガスと空
気等の酸化剤ガスの持つ化学エネルギーを電気化学的な
反応によって直接、電気エネルギーに変換する装置であ
り、そのうち、固体電解質型燃料電池は、電解質が常態
又は作動条件下で液状となるリン酸型や溶融炭酸塩型と
異なり、電解質による周辺材料の腐食、電解質自体の分
解、蒸発等がなく電池構造を簡素化でき、また、動作温
度が１０００℃程度と高いため、燃料として水素の他、
メタンや天然ガスを改質することなくそのまま使用する
ことができると共に、排熱をガスタービンや蒸気タービ
ンに導くことにより、高いエネルギー利用効率を得るこ
とができる。固体電解質型燃料電池は、構造の違いによ
り円筒型、モノリシック型（又はハニカム型）及び平板
型に大別され、このうち平板型は、高出力密度、低コス
ト、コンパクト化の観点から注目されている。
気等の酸化剤ガスの持つ化学エネルギーを電気化学的な
反応によって直接、電気エネルギーに変換する装置であ
り、そのうち、固体電解質型燃料電池は、電解質が常態
又は作動条件下で液状となるリン酸型や溶融炭酸塩型と
異なり、電解質による周辺材料の腐食、電解質自体の分
解、蒸発等がなく電池構造を簡素化でき、また、動作温
度が１０００℃程度と高いため、燃料として水素の他、
メタンや天然ガスを改質することなくそのまま使用する
ことができると共に、排熱をガスタービンや蒸気タービ
ンに導くことにより、高いエネルギー利用効率を得るこ
とができる。固体電解質型燃料電池は、構造の違いによ
り円筒型、モノリシック型（又はハニカム型）及び平板
型に大別され、このうち平板型は、高出力密度、低コス
ト、コンパクト化の観点から注目されている。
【０００３】図７により平板状固体電解質型燃料電池の
動作原理について説明する。固体電解質板１の上面及び
下面には、電極としてのカソード２及びアノード３が一
体形成されており、この固体電解質板１の複数をセパレ
ータ４を介して接合積層し、上下に集電体５、６を積層
して構成されている。電解質板１、セパレータ４を積層
して組み立てるときには、電解質板１とセパレータ４の
間でガスリークしないように周辺部が封止材にてガスシ
ールされる。セパレータ４の上下面にはそれぞれ燃料ガ
ス通路７及び酸化剤ガス通路８が形成され、また、上部
集電体５及び下部集電体６の片面には、それぞれ酸化剤
ガス通路８と燃料ガス通路７が形成され、固体電解質板
１とこの固体電解質板１を挟む燃料ガス通路７と酸化剤
ガス通路８とにより燃料電池の単位セル９が構成されて
いる。
動作原理について説明する。固体電解質板１の上面及び
下面には、電極としてのカソード２及びアノード３が一
体形成されており、この固体電解質板１の複数をセパレ
ータ４を介して接合積層し、上下に集電体５、６を積層
して構成されている。電解質板１、セパレータ４を積層
して組み立てるときには、電解質板１とセパレータ４の
間でガスリークしないように周辺部が封止材にてガスシ
ールされる。セパレータ４の上下面にはそれぞれ燃料ガ
ス通路７及び酸化剤ガス通路８が形成され、また、上部
集電体５及び下部集電体６の片面には、それぞれ酸化剤
ガス通路８と燃料ガス通路７が形成され、固体電解質板
１とこの固体電解質板１を挟む燃料ガス通路７と酸化剤
ガス通路８とにより燃料電池の単位セル９が構成されて
いる。
【０００４】そして、このような単位セル９を多数直列
に積層して電池本体を構成し、燃料ガス通路７に燃料ガ
スを供給し、酸化剤ガス通路８に空気を供給し、上部及
び下部端子板５、６を図示しない外部回路に接続する
と、酸素は燃料ガスと反応しイオン化して固体電解質板
１を通して流れ、このとき、カソード２側では酸素が電
子を取り込んで酸素イオンとなり、アノード３側ではこ
の酸素イオンと燃料ガスが反応して電子を放出するの
で、外部回路にはカソードを正極、アノードを負極とし
て下部集電体６から上部集電体５へ電流が流れる。
に積層して電池本体を構成し、燃料ガス通路７に燃料ガ
スを供給し、酸化剤ガス通路８に空気を供給し、上部及
び下部端子板５、６を図示しない外部回路に接続する
と、酸素は燃料ガスと反応しイオン化して固体電解質板
１を通して流れ、このとき、カソード２側では酸素が電
子を取り込んで酸素イオンとなり、アノード３側ではこ
の酸素イオンと燃料ガスが反応して電子を放出するの
で、外部回路にはカソードを正極、アノードを負極とし
て下部集電体６から上部集電体５へ電流が流れる。
【０００５】図８は、特開平７−２２０５８号公報にお
ける従来の平板状固体電解質型燃料電池の構造を示す断
面図であり、上記した単位セル９を多数直列に積層して
電池本体２１が示されている。電池本体２１の４側面に
は、燃料ガスの入口・出口及び酸化剤ガスの入口・出口
を構成する箱型状セラミックス製のマニホールド２２が
それぞれ装着される。電池本体２１とマニホールド２２
は、ガラスシール２３を介してベース部材２４に固定さ
れるとともに、電池本体２１とマニホールドとの間はガ
スケット２５でガスシールされる。ガスケット２５とし
ては、電池の作動温度では十分に軟化するガラス等を使
用する。各マニホールド２２には、ベース部材２４を貫
通してガス供給管２６とガス排出管２７が接続されてい
る。各マニホールド２２の外周には、押さえ部材２８が
立設され、この押さえ部材２８と各マニホールド２２と
の間には、スプリングからなる弾性部材２９が配設され
ている。
ける従来の平板状固体電解質型燃料電池の構造を示す断
面図であり、上記した単位セル９を多数直列に積層して
電池本体２１が示されている。電池本体２１の４側面に
は、燃料ガスの入口・出口及び酸化剤ガスの入口・出口
を構成する箱型状セラミックス製のマニホールド２２が
それぞれ装着される。電池本体２１とマニホールド２２
は、ガラスシール２３を介してベース部材２４に固定さ
れるとともに、電池本体２１とマニホールドとの間はガ
スケット２５でガスシールされる。ガスケット２５とし
ては、電池の作動温度では十分に軟化するガラス等を使
用する。各マニホールド２２には、ベース部材２４を貫
通してガス供給管２６とガス排出管２７が接続されてい
る。各マニホールド２２の外周には、押さえ部材２８が
立設され、この押さえ部材２８と各マニホールド２２と
の間には、スプリングからなる弾性部材２９が配設され
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記平板状
固体電解質型燃料電池においては、各単位セルのセパレ
ータと電極間及び電極と固体電解質板間の接触抵抗を低
減させるために電池本体２１の上面に重りを載せて荷重
をかけるようにしている。しかしながら、セルの面積が
増加するに従い、一つの重りでセルに均一に荷重を作用
させることは困難であり、その結果、均一な接触抵抗は
得られず局部的な抵抗の大小が生じるため、電流集中に
よる温度差の影響によりセルが破損してしまうという問
題を有している。
固体電解質型燃料電池においては、各単位セルのセパレ
ータと電極間及び電極と固体電解質板間の接触抵抗を低
減させるために電池本体２１の上面に重りを載せて荷重
をかけるようにしている。しかしながら、セルの面積が
増加するに従い、一つの重りでセルに均一に荷重を作用
させることは困難であり、その結果、均一な接触抵抗は
得られず局部的な抵抗の大小が生じるため、電流集中に
よる温度差の影響によりセルが破損してしまうという問
題を有している。
【０００７】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、セルに均一に荷重を作用させることにより、接触抵
抗のバラツキを低減させ、電流集中による温度差の影響
によるセルの破損を防止することができる平板状固体電
解質型燃料電池を提供することを目的とする。
て、セルに均一に荷重を作用させることにより、接触抵
抗のバラツキを低減させ、電流集中による温度差の影響
によるセルの破損を防止することができる平板状固体電
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】そのために本発明の平板
状固体電解質型燃料電池は、固体電解質板とセパレータ
を交互に複数積層してなる電池本体と、該電池本体上面
に間隔を設けて複数段にわたって配設される複数の重り
と、該重りに形成された開口と、前記重りを支持する柱
とを備え、上段の重りの柱を下段の重りの開口を貫通さ
せ、複数の重りの荷重を分割して電池本体に載荷するこ
とを特徴とする。
状固体電解質型燃料電池は、固体電解質板とセパレータ
を交互に複数積層してなる電池本体と、該電池本体上面
に間隔を設けて複数段にわたって配設される複数の重り
と、該重りに形成された開口と、前記重りを支持する柱
とを備え、上段の重りの柱を下段の重りの開口を貫通さ
せ、複数の重りの荷重を分割して電池本体に載荷するこ
とを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は、本発明が適用される平
板状固体電解質型燃料電池の１例を示し、図１（Ａ）は
全体構造を示す斜視図、図１（Ｂ）は要部を示す平面図
である。
を参照しつつ説明する。図１は、本発明が適用される平
板状固体電解質型燃料電池の１例を示し、図１（Ａ）は
全体構造を示す斜視図、図１（Ｂ）は要部を示す平面図
である。
【００１０】電池本体２１の４側面には、燃料ガスの入
口・出口及び酸化剤ガスの入口・出口を構成する箱型状
セラミックス製のマニホールド２２がそれぞれ装着され
ている。マニホールド２２は合金製のものを用いること
ができ、合金としてはＮｉ−Ｃｒ合金等が挙げられる。
各マニホールド２２の底部には、ガス供給管２６とガス
排出管２７が接続されている。対向する一対のマニホー
ルド２２の外側には、複数の押さえ部材３０が配設さ
れ、対向する押さえ部材３０の上下を貫通してシャフト
３１が挿入され、シャフト３１の両端では、押さえ部材
３０にスプリングからなる弾性部材２９をナット３２に
より締め付け、これにより、対向する一対のマニホール
ド２２を電池本体２１に締付固定している。この弾性部
材２９は、電池本体２１内の各部材およびマニホールド
２２の熱膨張差による応力の発生を吸収するために設け
られている。
口・出口及び酸化剤ガスの入口・出口を構成する箱型状
セラミックス製のマニホールド２２がそれぞれ装着され
ている。マニホールド２２は合金製のものを用いること
ができ、合金としてはＮｉ−Ｃｒ合金等が挙げられる。
各マニホールド２２の底部には、ガス供給管２６とガス
排出管２７が接続されている。対向する一対のマニホー
ルド２２の外側には、複数の押さえ部材３０が配設さ
れ、対向する押さえ部材３０の上下を貫通してシャフト
３１が挿入され、シャフト３１の両端では、押さえ部材
３０にスプリングからなる弾性部材２９をナット３２に
より締め付け、これにより、対向する一対のマニホール
ド２２を電池本体２１に締付固定している。この弾性部
材２９は、電池本体２１内の各部材およびマニホールド
２２の熱膨張差による応力の発生を吸収するために設け
られている。
【００１１】弾性部材２９としては、高温型燃料電池の
作動温度１０００℃でもバネ機能に劣化がない例えば窒
化珪素バネを用いる。また、スプリングの代わりに耐熱
性弾性材を用いることも可能である。この耐熱性弾性材
としては、高温における酸化および還元雰囲気において
安定である材料、例えばインコネルのようなＮｉ基耐熱
合金、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、炭化珪
素、窒化珪素等のセラミックス、これら合金とセラミッ
クスの複合材などが挙げられ、このような材料をスポン
ジ状やフェルト状構造にして用いる。
作動温度１０００℃でもバネ機能に劣化がない例えば窒
化珪素バネを用いる。また、スプリングの代わりに耐熱
性弾性材を用いることも可能である。この耐熱性弾性材
としては、高温における酸化および還元雰囲気において
安定である材料、例えばインコネルのようなＮｉ基耐熱
合金、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、炭化珪
素、窒化珪素等のセラミックス、これら合金とセラミッ
クスの複合材などが挙げられ、このような材料をスポン
ジ状やフェルト状構造にして用いる。
【００１２】上記構造の燃料電池は、図８に示した燃料
電池と比較して、弾性部材２９がマニホールド２２に接
触されていないため、高温下でのバネ力の劣化が少なく
なると共に、狭い隙間にバネをセットするのとは違い、
バネの最大荷重を利用することができる。しかしなが
ら、図１（Ｂ）に示すように、電池本体２１の上面に複
数本のシャフト３１が交差するため、重りを載せること
が困難な構造となっている。
電池と比較して、弾性部材２９がマニホールド２２に接
触されていないため、高温下でのバネ力の劣化が少なく
なると共に、狭い隙間にバネをセットするのとは違い、
バネの最大荷重を利用することができる。しかしなが
ら、図１（Ｂ）に示すように、電池本体２１の上面に複
数本のシャフト３１が交差するため、重りを載せること
が困難な構造となっている。
【００１３】なお、本発明は、上記の燃料電池に適用さ
れるだけではなく、図８に示した燃料電池或いは電池本
体を円筒形のマニホールド内に装着するタイプの燃料電
池に適用してもよいことは勿論である。
れるだけではなく、図８に示した燃料電池或いは電池本
体を円筒形のマニホールド内に装着するタイプの燃料電
池に適用してもよいことは勿論である。
【００１４】図２は、本発明の平板状固体電解質型燃料
電池の１例を示し、図２（Ａ）は荷重載荷構造を示す斜
視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）で重りを除いた平面図で
ある。
電池の１例を示し、図２（Ａ）は荷重載荷構造を示す斜
視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）で重りを除いた平面図で
ある。
【００１５】電池本体２１の上面には、最下段の重りＡ
が３本の柱ａにより支持されている。重りＡには、上段
の重りＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅを支持するための柱ｂ、ｃ、ｄ、
ｅが貫通するための開口３３が形成されている。次に、
上段の重りＢは３本の柱ｂにより三点支持され、重りＢ
には、上段の重りＣ、Ｄ、Ｅを支持するための柱ｃ、
ｄ、ｅが貫通するための開口３４が形成されている。次
に、上段の重りＣは３本の柱ｃにより三点支持され、重
りＣには、上段の重りＤ、Ｅを支持するための柱ｄ、ｅ
が貫通するための開口３５が形成されている。さらに、
上段の重りＤは３本の柱ｄにより三点支持され、重りＤ
には、上段の重りＥを支持するための柱ｅが貫通するた
めの開口３６が形成されている。最後に、重りＥが１本
の柱ｅにより支持されている。
が３本の柱ａにより支持されている。重りＡには、上段
の重りＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅを支持するための柱ｂ、ｃ、ｄ、
ｅが貫通するための開口３３が形成されている。次に、
上段の重りＢは３本の柱ｂにより三点支持され、重りＢ
には、上段の重りＣ、Ｄ、Ｅを支持するための柱ｃ、
ｄ、ｅが貫通するための開口３４が形成されている。次
に、上段の重りＣは３本の柱ｃにより三点支持され、重
りＣには、上段の重りＤ、Ｅを支持するための柱ｄ、ｅ
が貫通するための開口３５が形成されている。さらに、
上段の重りＤは３本の柱ｄにより三点支持され、重りＤ
には、上段の重りＥを支持するための柱ｅが貫通するた
めの開口３６が形成されている。最後に、重りＥが１本
の柱ｅにより支持されている。
【００１６】各重りＡ〜Ｅ同士の間隔は、熱膨張による
接触を避けながら可能な限り狭くすることが望ましい。
このようにして、電池本体２１の上面には、５組の柱
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅによって５枚の重りＡ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ、Ｅが支持されることになる。なお、図示しないが各
重りＡ〜Ｅの外周は移動を防止するための部材が設けら
れる。本発明においては、重りＡと柱ａの荷重、重りＢ
と柱ｂの荷重、重りＣと柱ｃの荷重、重りＤと柱ｄの荷
重、重りＥと柱ｅの荷重がそれぞれ分割、独立して電池
本体２１の上面に載荷される構造となり、セルに均一に
荷重を作用させることにより、接触抵抗のバラツキを低
減させ、電流集中による温度差の影響によるセルの破損
を防止することができる。また、本発明を図１に示した
燃料電池に適用する場合には、柱と柱の隙間にシャフト
３１を通すことができ、重りの載荷の問題を解決するこ
とができる。
接触を避けながら可能な限り狭くすることが望ましい。
このようにして、電池本体２１の上面には、５組の柱
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅによって５枚の重りＡ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ、Ｅが支持されることになる。なお、図示しないが各
重りＡ〜Ｅの外周は移動を防止するための部材が設けら
れる。本発明においては、重りＡと柱ａの荷重、重りＢ
と柱ｂの荷重、重りＣと柱ｃの荷重、重りＤと柱ｄの荷
重、重りＥと柱ｅの荷重がそれぞれ分割、独立して電池
本体２１の上面に載荷される構造となり、セルに均一に
荷重を作用させることにより、接触抵抗のバラツキを低
減させ、電流集中による温度差の影響によるセルの破損
を防止することができる。また、本発明を図１に示した
燃料電池に適用する場合には、柱と柱の隙間にシャフト
３１を通すことができ、重りの載荷の問題を解決するこ
とができる。
【００１７】なお、本発明は上記の例に限定されるもの
ではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記の例
では重りを５枚に分割し、最上段を除いて三本の柱で支
持するようにしたが、重りは２枚以上であれば何枚でも
よく、また、柱の数は限定されるものではない。さら
に、図３に示すように、矩形リング状の柱ａにより重り
Ａを支持し、重りＡを貫通する中央の柱ｂにより重りＢ
を支持するようにしてもよい。
ではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記の例
では重りを５枚に分割し、最上段を除いて三本の柱で支
持するようにしたが、重りは２枚以上であれば何枚でも
よく、また、柱の数は限定されるものではない。さら
に、図３に示すように、矩形リング状の柱ａにより重り
Ａを支持し、重りＡを貫通する中央の柱ｂにより重りＢ
を支持するようにしてもよい。
【００１８】
【実施例】固体電解質板には、イットリアを８モル％添
加したジルコニアである安定化ジルコニアを用い、また
セパレータには（Ｌａ0.8Ｓｒ0.2）（Ｃｒ0.98Ｃ
ｏ0.02）Ｏ3を用いた。固体電解質板は、寸法３００×
３００×０．２ｍｍの板状物を用い、酸素通路側にＬａ
0.9Ｓｒ0.1ＭｎＯ3粉末（平均粒径約５μｍ）をはけ塗
り法及び印刷法で厚さ０．１ｍｍに塗布してカソードと
し、水素通路側にＮｉ／ＺｒＯ2（７／３重量比）のサ
ーメット混合粉末を、はけ塗り法で厚さ０．１ｍｍに塗
布してアノードとした。セパレータの寸法は、３００×
３００ｍｍで厚さ５．０ｍｍ、溝の深さを１ｍｍとし
た。この固体電解質板とセパレータを積層し、固体電解
質板とセパレータの周辺部に軟化点が約８００℃のガラ
ス板を挟んでガス封止用とした。
加したジルコニアである安定化ジルコニアを用い、また
セパレータには（Ｌａ0.8Ｓｒ0.2）（Ｃｒ0.98Ｃ
ｏ0.02）Ｏ3を用いた。固体電解質板は、寸法３００×
３００×０．２ｍｍの板状物を用い、酸素通路側にＬａ
0.9Ｓｒ0.1ＭｎＯ3粉末（平均粒径約５μｍ）をはけ塗
り法及び印刷法で厚さ０．１ｍｍに塗布してカソードと
し、水素通路側にＮｉ／ＺｒＯ2（７／３重量比）のサ
ーメット混合粉末を、はけ塗り法で厚さ０．１ｍｍに塗
布してアノードとした。セパレータの寸法は、３００×
３００ｍｍで厚さ５．０ｍｍ、溝の深さを１ｍｍとし
た。この固体電解質板とセパレータを積層し、固体電解
質板とセパレータの周辺部に軟化点が約８００℃のガラ
ス板を挟んでガス封止用とした。
【００１９】このようにして単位セルを６５段積層し、
図１に示すように、電池本体２１にマニホールド２２を
設置し、マニホールド２２と電池本体２１間にはアルミ
ナを主成分とした無機質紙を挟み込みガスケットとし、
図１に示すようにマニホールド２２を固定した。そし
て、電池本体２１の上面に図２に示した５組の柱ａ、
ｂ、ｃ、ｄ、ｅによって５枚の重りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ
を支持するように構成した。各重りの荷重は、下記のよ
うに設定し合計３５７．９ｋｇとした。
図１に示すように、電池本体２１にマニホールド２２を
設置し、マニホールド２２と電池本体２１間にはアルミ
ナを主成分とした無機質紙を挟み込みガスケットとし、
図１に示すようにマニホールド２２を固定した。そし
て、電池本体２１の上面に図２に示した５組の柱ａ、
ｂ、ｃ、ｄ、ｅによって５枚の重りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ
を支持するように構成した。各重りの荷重は、下記のよ
うに設定し合計３５７．９ｋｇとした。
【００２０】重りＡと柱ａの荷重＝７０．５ｋｇ 重りＢと柱ｂの荷重＝７０．３ｋｇ 重りＣと柱ｃの荷重＝７０．０ｋｇ 重りＤと柱ｄの荷重＝６０．３ｋｇ 重りＥと柱ｅの荷重＝８６．８ｋｇ このようにして作製して組み立てた固体電解質型燃料電
池を、室温から１５０℃まで加熱し塗布電極の溶媒を蒸
発させた。次いで、１５０℃〜３５０℃まで昇温し、３
５０℃以上では水素通路側にアノードの酸化を防止する
ため窒素ガスを流し、約１０００℃まで昇温した。
池を、室温から１５０℃まで加熱し塗布電極の溶媒を蒸
発させた。次いで、１５０℃〜３５０℃まで昇温し、３
５０℃以上では水素通路側にアノードの酸化を防止する
ため窒素ガスを流し、約１０００℃まで昇温した。
【００２１】図４はセパレータ面の温度測定個所を示
し、入口側、中央部、出口側及び出口ガスの温度を測定
した。図５はセパレータの面内温度を測定した結果を示
している。図５において、分割荷重方式は上記実施例の
場合を示し、通常荷重方式は、同一の荷重を電池本体に
そのまま載置した場合である。
し、入口側、中央部、出口側及び出口ガスの温度を測定
した。図５はセパレータの面内温度を測定した結果を示
している。図５において、分割荷重方式は上記実施例の
場合を示し、通常荷重方式は、同一の荷重を電池本体に
そのまま載置した場合である。
【００２２】図５に示すように、両者の入口側の温度は
同程度であるが、分割荷重方式の場合は、中央部及び出
口側で温度が低下し、電流の中心集中及び局部的接触が
緩和し、全体的な接触となっており、セパレータの割れ
が減少した。通常荷重方式の場合には、電流集中が中心
部にあったかのように丸い形で割れた。
同程度であるが、分割荷重方式の場合は、中央部及び出
口側で温度が低下し、電流の中心集中及び局部的接触が
緩和し、全体的な接触となっており、セパレータの割れ
が減少した。通常荷重方式の場合には、電流集中が中心
部にあったかのように丸い形で割れた。
【００２３】図６は図５から計算したセパレータの面内
温度差を示している。セパレータは中央部からの温度差
が大きいと割れの確率が多くなるが、応力計算から１０
０℃程度の差であれば割れの確率がかなり減少できると
言える。分割荷重方式の場合は、その温度差を１００℃
以内とすることができ、セパレータの割れが減少したこ
とが確認できた。
温度差を示している。セパレータは中央部からの温度差
が大きいと割れの確率が多くなるが、応力計算から１０
０℃程度の差であれば割れの確率がかなり減少できると
言える。分割荷重方式の場合は、その温度差を１００℃
以内とすることができ、セパレータの割れが減少したこ
とが確認できた。
【００２４】また、出口ガスの最高温度は、通常荷重方
式の場合が１１１０℃であるのに対して、分割荷重方式
の場合は１０５０℃と低下した。セパレータと固体電解
質板の封止が悪化した場合、そこからガスがリークし出
口側のガス温度が上昇することから、分割荷重方式の場
合、封止性が改善されたことが判った。
式の場合が１１１０℃であるのに対して、分割荷重方式
の場合は１０５０℃と低下した。セパレータと固体電解
質板の封止が悪化した場合、そこからガスがリークし出
口側のガス温度が上昇することから、分割荷重方式の場
合、封止性が改善されたことが判った。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、電池本体に載荷する荷重を分割して作用させ、
セルに均一に荷重を作用させることにより、接触抵抗の
バラツキを低減させ、電流集中による温度差の影響によ
るセルの破損を防止することができる。また、封止性の
改善を図ることができる。
よれば、電池本体に載荷する荷重を分割して作用させ、
セルに均一に荷重を作用させることにより、接触抵抗の
バラツキを低減させ、電流集中による温度差の影響によ
るセルの破損を防止することができる。また、封止性の
改善を図ることができる。
【図１】本発明が適用される平板状固体電解質型燃料電
池の１例を示し、図１（Ａ）は全体構造を示す斜視図、
図１（Ｂ）は要部を示す平面図である。
池の１例を示し、図１（Ａ）は全体構造を示す斜視図、
図１（Ｂ）は要部を示す平面図である。
【図２】本発明の平板状固体電解質型燃料電池の１例を
示し、図１（Ａ）は荷重載荷構造を示す斜視図、図１
（Ｂ）は図１（Ａ）で重りを除いた平面図である。
示し、図１（Ａ）は荷重載荷構造を示す斜視図、図１
（Ｂ）は図１（Ａ）で重りを除いた平面図である。
【図３】本発明の平板状固体電解質型燃料電池の他例を
示し、図３（Ａ）は荷重載荷構造を示す断面図、図３
（Ｂ）は図３（Ａ）で重りを除いた平面図である。
示し、図３（Ａ）は荷重載荷構造を示す断面図、図３
（Ｂ）は図３（Ａ）で重りを除いた平面図である。
【図４】セパレータ面の温度測定個所を示す平面図であ
る。
る。
【図５】セパレータの面内温度を測定した結果を示す図
である。
である。
【図６】セパレータの面内温度差を示す図である。
【図７】平板状固体電解質型燃料電池の動作原理を説明
するための分解斜視図である。
するための分解斜視図である。
【図８】従来の平板状固体電解質型燃料電池の構造を示
す断面図である。
す断面図である。
２１…電池本体、Ａ〜Ｅ…重り、ａ〜ｅ…柱、３３〜３
６…開口 ２２…マニホールド、２６…ガス供給管、２７…ガス排
出管、２９…弾性部材 ３０…押さえ部材、３１…シャフト、３２…ナット
６…開口 ２２…マニホールド、２６…ガス供給管、２７…ガス排
出管、２９…弾性部材 ３０…押さえ部材、３１…シャフト、３２…ナット
Claims (1)
- 【請求項１】固体電解質板とセパレータを交互に複数積
層してなる電池本体と、該電池本体上面に間隔を設けて
複数段にわたって配設される複数の重りと、該重りに形
成された開口と、前記重りを支持する柱とを備え、上段
の重りの柱を下段の重りの開口を貫通させ、複数の重り
の荷重を分割して電池本体に載荷することを特徴とする
平板状固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7322847A JPH09161835A (ja) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | 平板状固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7322847A JPH09161835A (ja) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | 平板状固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09161835A true JPH09161835A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=18148269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7322847A Pending JPH09161835A (ja) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | 平板状固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09161835A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002093671A1 (fr) * | 2001-05-14 | 2002-11-21 | Tokyo Gas Company Limited | Structure stratifiee d'une pile a combustible oxyde solide de type a plaque plate |
| JP2007073359A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池 |
-
1995
- 1995-12-12 JP JP7322847A patent/JPH09161835A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002093671A1 (fr) * | 2001-05-14 | 2002-11-21 | Tokyo Gas Company Limited | Structure stratifiee d'une pile a combustible oxyde solide de type a plaque plate |
| US7223492B2 (en) | 2001-05-14 | 2007-05-29 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Laminated structure of flat plate type solid oxide fuel cell |
| JP2007073359A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池 |
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