JPH0963628A - 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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- JPH0963628A JPH0963628A JP7213863A JP21386395A JPH0963628A JP H0963628 A JPH0963628 A JP H0963628A JP 7213863 A JP7213863 A JP 7213863A JP 21386395 A JP21386395 A JP 21386395A JP H0963628 A JPH0963628 A JP H0963628A
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- JP
- Japan
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- cell
- gas
- power generation
- separator
- fuel cell
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- Pending
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- Y—GENERAL 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
- 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】 シール性を向上する。
【解決手段】 内部マニホールド型の固体電解質型燃料
電池において、集電板１と発電用セル２の間、およびセ
ルセパレータ３と発電用セル２の間で、マニホールド溝
6A,6C の全周囲を囲む矩形枠状のセラミックスシート11
を介在し、使用時に油圧シリンダにより加圧されるセラ
ミックスシート11はその塑性変形により、マニホールド
溝6A,6C に供給されるガスをシールするように構成し
た。
電池において、集電板１と発電用セル２の間、およびセ
ルセパレータ３と発電用セル２の間で、マニホールド溝
6A,6C の全周囲を囲む矩形枠状のセラミックスシート11
を介在し、使用時に油圧シリンダにより加圧されるセラ
ミックスシート11はその塑性変形により、マニホールド
溝6A,6C に供給されるガスをシールするように構成し
た。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、内部マニホールド
型の固体電解質型燃料電池に関するものである。
型の固体電解質型燃料電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の内部マニホールド型の固体電解質
型燃料電池の分解構成図を図４に示す。この従来例で
は、２つの単電池Ｄを積層しており、１は金属部材の集
電板（溝付きバイポーラ板）、２は発電部を形成する発
電用セル、３は金属部材のセパレータ（溝付きバイポー
ラ板）であり、単電池Ｄは、発電用セル２を集電板１と
セパレータ３に挟んで構成されている。
型燃料電池の分解構成図を図４に示す。この従来例で
は、２つの単電池Ｄを積層しており、１は金属部材の集
電板（溝付きバイポーラ板）、２は発電部を形成する発
電用セル、３は金属部材のセパレータ（溝付きバイポー
ラ板）であり、単電池Ｄは、発電用セル２を集電板１と
セパレータ３に挟んで構成されている。
【０００３】集電板１と発電用セル２とセパレータ３の
四隅の一方の対向位置には、水素系の燃料ガスＡを供給
・排出する入口用ガス孔５Ａと出口用ガス孔５Ｂが設け
られるとともに、他方の対向位置には、酸素系の空気ガ
スＢを供給・排出する入口用ガス孔５Ｃと出口用ガス孔
５Ｄが設けられている。そして、集電板１の発電用セル
２に対向する面と、セパレータ３の両面には、これら入
口用ガス孔５Ａ，５Ｃに連通する入口用マニホールド溝
６Ａ，６Ｃと、出口用ガス孔５Ｂ，５Ｄに連通する出口
用マニホールド溝６Ｂ，６Ｄが形成されている。そし
て、入口用マニホールド溝６Ａ，６Ｃと出口用マニホー
ルド溝６Ｂ，６Ｄ間に、対角線に平行で、発電用セル２
に燃料ガスＡまたは空気ガスＢを分配・供給する複数の
ガス分配溝７Ａ，７Ｂが異なる平面で互いに交差する方
向に形成されている。前記発電用セル２は、セラミック
ス薄膜製電解質（固体電解質層）２ａの裏面に正極（空
気極）２ｂが、表面に負極（燃料極）２ｃを設けて構成
されている。
四隅の一方の対向位置には、水素系の燃料ガスＡを供給
・排出する入口用ガス孔５Ａと出口用ガス孔５Ｂが設け
られるとともに、他方の対向位置には、酸素系の空気ガ
スＢを供給・排出する入口用ガス孔５Ｃと出口用ガス孔
５Ｄが設けられている。そして、集電板１の発電用セル
２に対向する面と、セパレータ３の両面には、これら入
口用ガス孔５Ａ，５Ｃに連通する入口用マニホールド溝
６Ａ，６Ｃと、出口用ガス孔５Ｂ，５Ｄに連通する出口
用マニホールド溝６Ｂ，６Ｄが形成されている。そし
て、入口用マニホールド溝６Ａ，６Ｃと出口用マニホー
ルド溝６Ｂ，６Ｄ間に、対角線に平行で、発電用セル２
に燃料ガスＡまたは空気ガスＢを分配・供給する複数の
ガス分配溝７Ａ，７Ｂが異なる平面で互いに交差する方
向に形成されている。前記発電用セル２は、セラミック
ス薄膜製電解質（固体電解質層）２ａの裏面に正極（空
気極）２ｂが、表面に負極（燃料極）２ｃを設けて構成
されている。
【０００４】上記構成において、通常1000℃の高温下
で、上部および下部の単電池Ｄではそれぞれ、燃料ガス
Ａを入口用ガス孔５Ａから入口用マニホールド溝６Ａを
介してガス分配溝７Ａを通し、負極２ｃ上に燃料ガスＡ
を流して出口用マニホールド溝６Ｂから出口用ガス孔５
Ｂに排出するとともに、空気ガスＢを入口用ガス孔５Ｃ
から入口用マニホールド溝６Ｃを介してガス分配溝７Ｂ
を通し正極２ｂ上に空気ガスＢを流して出口用マニホー
ルド溝６Ｄから出口用ガス孔５Ｄに排出することにより
電力を得ている。
で、上部および下部の単電池Ｄではそれぞれ、燃料ガス
Ａを入口用ガス孔５Ａから入口用マニホールド溝６Ａを
介してガス分配溝７Ａを通し、負極２ｃ上に燃料ガスＡ
を流して出口用マニホールド溝６Ｂから出口用ガス孔５
Ｂに排出するとともに、空気ガスＢを入口用ガス孔５Ｃ
から入口用マニホールド溝６Ｃを介してガス分配溝７Ｂ
を通し正極２ｂ上に空気ガスＢを流して出口用マニホー
ルド溝６Ｄから出口用ガス孔５Ｄに排出することにより
電力を得ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、集電板１と
発電用セル２の周縁シール部およびセパレータ３と発電
用セル２の周縁シール部は、たとえば図５に示すよう
に、メルトシール法によりガラス材料を用いたメルトシ
ール材８を集電板１と発電用セル２の隙間およびセパレ
ータ３と発電用セル２の隙間にそれぞれ充填するものが
あった。このような従来例として、たとえば特開平５−
１８２６７８号公報や特開平５−８２１４５公報などが
ある。
発電用セル２の周縁シール部およびセパレータ３と発電
用セル２の周縁シール部は、たとえば図５に示すよう
に、メルトシール法によりガラス材料を用いたメルトシ
ール材８を集電板１と発電用セル２の隙間およびセパレ
ータ３と発電用セル２の隙間にそれぞれ充填するものが
あった。このような従来例として、たとえば特開平５−
１８２６７８号公報や特開平５−８２１４５公報などが
ある。
【０００６】上記構成において、メルトシール材８とし
て用いられるガラス材料は、電池が使用される高温下
で、著しく粘度が低下するため、装置の水平度を厳密
に保たないと、シール材８が流れ出してシール性を損ね
る。加工精度の低下や積層する際の僅かなシール部の
ずれなどにより、シール材８が流れ出して満足なシール
性が得られない。メルトシール材８の材料であるガラ
ス材料は、高温で長時間加熱されると、成分の変化が生
じて、粘性劣化や発泡が起きやすく、シール性が低下し
やすい。という問題があった。
て用いられるガラス材料は、電池が使用される高温下
で、著しく粘度が低下するため、装置の水平度を厳密
に保たないと、シール材８が流れ出してシール性を損ね
る。加工精度の低下や積層する際の僅かなシール部の
ずれなどにより、シール材８が流れ出して満足なシール
性が得られない。メルトシール材８の材料であるガラ
ス材料は、高温で長時間加熱されると、成分の変化が生
じて、粘性劣化や発泡が起きやすく、シール性が低下し
やすい。という問題があった。
【０００７】本発明は、上記問題点を解決してシール性
が高く、長時間安定した発電性能を発揮できる固体電解
質型燃料電池を提供することを目的とする。
が高く、長時間安定した発電性能を発揮できる固体電解
質型燃料電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【問題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、一対の集電板間に介在されるセパレータ
間、および集電板とセパレータ間に、固体電解質層の表
面と裏面に電極を配置した発電用セルを設け、前記集電
板およびセパレータに発電用セルに臨んで、ガス入口と
ガス出口にそれぞれ連通するマニホールド溝と、これら
マニホールド溝間を連通して発電用セルにガスを分配供
給する複数のガス分配溝を形成した固体電解質型燃料電
池において、前記集電板と発電用セルの間、およびセパ
レータと発電用セルの間に、それぞれ難溶融性で耐高温
特性に優れたセラミックスシートを介在させ、このセラ
ミックスシートは、加圧手段により所定圧力で集電板お
よびセパレータ、セルを介して加圧されることにより塑
性変形されて、マニホールド溝およびガス分配溝に供給
されるガスをシールするように構成したものである。
めに本発明は、一対の集電板間に介在されるセパレータ
間、および集電板とセパレータ間に、固体電解質層の表
面と裏面に電極を配置した発電用セルを設け、前記集電
板およびセパレータに発電用セルに臨んで、ガス入口と
ガス出口にそれぞれ連通するマニホールド溝と、これら
マニホールド溝間を連通して発電用セルにガスを分配供
給する複数のガス分配溝を形成した固体電解質型燃料電
池において、前記集電板と発電用セルの間、およびセパ
レータと発電用セルの間に、それぞれ難溶融性で耐高温
特性に優れたセラミックスシートを介在させ、このセラ
ミックスシートは、加圧手段により所定圧力で集電板お
よびセパレータ、セルを介して加圧されることにより塑
性変形されて、マニホールド溝およびガス分配溝に供給
されるガスをシールするように構成したものである。
【０００９】上記構成によれば、高温下でセラミックス
シートが圧縮されて塑性変形することにより、良好なシ
ール性が得られる。したがって、メルトシール法に比較
して、セラミックスシートが溶融することがないので、
装置の水平度や加工精度および組立精度を高度に要求さ
れることもない。また高温で長時間使用されることがあ
っても、セラミックスシートに成分変化が生じたり、劣
化したり発泡することがないので、シール性や電池性能
の低下を招くこともない。
シートが圧縮されて塑性変形することにより、良好なシ
ール性が得られる。したがって、メルトシール法に比較
して、セラミックスシートが溶融することがないので、
装置の水平度や加工精度および組立精度を高度に要求さ
れることもない。また高温で長時間使用されることがあ
っても、セラミックスシートに成分変化が生じたり、劣
化したり発泡することがないので、シール性や電池性能
の低下を招くこともない。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る固体電解質型
燃料電池の実施の形態を図１，図２に基づいて説明す
る。なお、従来と同一の部材は同一符号を付し、説明は
省略する。
燃料電池の実施の形態を図１，図２に基づいて説明す
る。なお、従来と同一の部材は同一符号を付し、説明は
省略する。
【００１１】発電用セル２は、電解質として、酸化イッ
トリウムＹ2 Ｏ3 を８モル％含むジルコニアＺｒＯ2 の
焼結体（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５ｍｍt ）を使用
し、表面に負極２ｃ（燃料極）としてランタンマンガネ
ートＬａＭｎＯ3 が、裏面に正極２ｂ（空気極）として
ニッケル−ジルコニアサーメットが、それぞれ約２００
μｍの厚みに焼き付けられて形成されている。
トリウムＹ2 Ｏ3 を８モル％含むジルコニアＺｒＯ2 の
焼結体（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５ｍｍt ）を使用
し、表面に負極２ｃ（燃料極）としてランタンマンガネ
ートＬａＭｎＯ3 が、裏面に正極２ｂ（空気極）として
ニッケル−ジルコニアサーメットが、それぞれ約２００
μｍの厚みに焼き付けられて形成されている。
【００１２】また、集電板１と発電用セル２の間、およ
び発電用セル２とセパレータ３の間には、シール用で矩
形枠状のセラミックスシート１１が介在される。このセ
ラミックスシート１１は、マニホールド溝６Ａ〜６Ｄの
全周囲にわたる枠部１１ａを有し、この枠部１１ａの対
向位置に、入口用ガス孔５Ａおよび出口用ガス孔５Ｂそ
れぞれ連続する透孔１２Ａ，１２Ｂ、または入口用ガス
孔５Ｃおよび出口用ガス孔５Ｄにそれぞれ連続する透孔
１２Ｃ，１２Ｄが設けられている。またこのセラミック
スシート１１は、アルミナやジルコニアなどのように、
難溶融性でかつ高温特性に優れたものが使用される。た
だし、酸化珪素ＳｉＯ2 を含有する材料は、電池を構成
するセラミックス（電解質）のジルコニアＺｒＯ2 と反
応する可能性がある。すなわち、ＳｉＯ2 ＋ＺｒＯ2 →
ＺｒＳｉＯ4 （ジルコン）のような化合物を生成する。
このＺｒＳｉＯ4 が生じると、ジルコニアＺｒＯ2 の有
するイオン導電性が著しく低下され、電解質としての役
割を果たさなくなって発電性能を損なう。さらに熱サイ
クルにより発電用セル２に割れが発生する恐れが生じ
る。これは通常ＳｉＯ2 が含まれるガラス材料によるメ
ルトシール法を採用した場合にも同様なことがいえる。
び発電用セル２とセパレータ３の間には、シール用で矩
形枠状のセラミックスシート１１が介在される。このセ
ラミックスシート１１は、マニホールド溝６Ａ〜６Ｄの
全周囲にわたる枠部１１ａを有し、この枠部１１ａの対
向位置に、入口用ガス孔５Ａおよび出口用ガス孔５Ｂそ
れぞれ連続する透孔１２Ａ，１２Ｂ、または入口用ガス
孔５Ｃおよび出口用ガス孔５Ｄにそれぞれ連続する透孔
１２Ｃ，１２Ｄが設けられている。またこのセラミック
スシート１１は、アルミナやジルコニアなどのように、
難溶融性でかつ高温特性に優れたものが使用される。た
だし、酸化珪素ＳｉＯ2 を含有する材料は、電池を構成
するセラミックス（電解質）のジルコニアＺｒＯ2 と反
応する可能性がある。すなわち、ＳｉＯ2 ＋ＺｒＯ2 →
ＺｒＳｉＯ4 （ジルコン）のような化合物を生成する。
このＺｒＳｉＯ4 が生じると、ジルコニアＺｒＯ2 の有
するイオン導電性が著しく低下され、電解質としての役
割を果たさなくなって発電性能を損なう。さらに熱サイ
クルにより発電用セル２に割れが発生する恐れが生じ
る。これは通常ＳｉＯ2 が含まれるガラス材料によるメ
ルトシール法を採用した場合にも同様なことがいえる。
【００１３】さらに、図２に示すように、セラミックス
シート１１の厚みはできるだけ薄い方が望ましいが、厚
くなっても発電時に加圧力が加えられることにより、圧
縮されて充分なシール性能が発揮される。すなわちセラ
ミックスシート１１の装着前の厚みをＴｓとすると、使
用時に油圧シリンダ（図示せず）により加圧される加圧
力Ｐにより圧縮されるセラミックスシート１１の圧縮
率：αとし、圧縮された加圧後のセラミックスシート１
１の厚みＴｐとするとともに、この厚みＴｐが発電用セ
ル２に焼成された負極２ｃおよび正極２ｂの厚みＴ1 ，
Ｔ2 と同じになるように設定される。すなわち、圧縮
率：α＝（Ｔｓ−Ｔｐ）／Ｔｓとすると、 Ｔｓ−Ｔｐ＝α×Ｔｓ Ｔｐ＝Ｔｓ−α×Ｔｓ＝Ｔｓ（１−α）＝Ｔ1 ＝Ｔ2 ここで、たとえば負極２ｃおよび正極２ｂの厚みＴ1 ＝
Ｔ2 ＝２００μｍ、圧縮率：α＝０．６０とすると、 Ｔｐ＝Ｔｓ（１−０．６０）＝２００ ∴Ｔｓ＝５００ したがって、負極２ｃおよび正極２ｂの厚みＴ1 ，Ｔ2
＝２００μｍの場合、セラミックスシート１１の装着前
の厚みＴｓは５００μｍとされる。
シート１１の厚みはできるだけ薄い方が望ましいが、厚
くなっても発電時に加圧力が加えられることにより、圧
縮されて充分なシール性能が発揮される。すなわちセラ
ミックスシート１１の装着前の厚みをＴｓとすると、使
用時に油圧シリンダ（図示せず）により加圧される加圧
力Ｐにより圧縮されるセラミックスシート１１の圧縮
率：αとし、圧縮された加圧後のセラミックスシート１
１の厚みＴｐとするとともに、この厚みＴｐが発電用セ
ル２に焼成された負極２ｃおよび正極２ｂの厚みＴ1 ，
Ｔ2 と同じになるように設定される。すなわち、圧縮
率：α＝（Ｔｓ−Ｔｐ）／Ｔｓとすると、 Ｔｓ−Ｔｐ＝α×Ｔｓ Ｔｐ＝Ｔｓ−α×Ｔｓ＝Ｔｓ（１−α）＝Ｔ1 ＝Ｔ2 ここで、たとえば負極２ｃおよび正極２ｂの厚みＴ1 ＝
Ｔ2 ＝２００μｍ、圧縮率：α＝０．６０とすると、 Ｔｐ＝Ｔｓ（１−０．６０）＝２００ ∴Ｔｓ＝５００ したがって、負極２ｃおよび正極２ｂの厚みＴ1 ，Ｔ2
＝２００μｍの場合、セラミックスシート１１の装着前
の厚みＴｓは５００μｍとされる。
【００１４】この燃料電池を電気炉中で１０００℃に加
熱し、水素系の燃料ガスＡである水素ガスを入口用ガス
孔５Ａから入口用マニホールド溝６Ａを介してガス分配
溝７Ａに導入して負極２ｃのランタンマンガネート面に
流し、さらに出口用マニホールド溝６Ｂから出口用ガス
孔５Ｂに排出する。また空気ガスＢである酸素ガスを、
入口用ガス孔５Ｃから入口用マニホールド溝６Ｃを介し
てガス分配溝７Ｂに導入して正極２ｂのニッケルジルコ
ニアサーメット面に流し、出口用マニホールド溝６Ｄか
ら出口用ガス孔５Ｄに排出する。これにより良好に発電
することができる。
熱し、水素系の燃料ガスＡである水素ガスを入口用ガス
孔５Ａから入口用マニホールド溝６Ａを介してガス分配
溝７Ａに導入して負極２ｃのランタンマンガネート面に
流し、さらに出口用マニホールド溝６Ｂから出口用ガス
孔５Ｂに排出する。また空気ガスＢである酸素ガスを、
入口用ガス孔５Ｃから入口用マニホールド溝６Ｃを介し
てガス分配溝７Ｂに導入して正極２ｂのニッケルジルコ
ニアサーメット面に流し、出口用マニホールド溝６Ｄか
ら出口用ガス孔５Ｄに排出する。これにより良好に発電
することができる。
【００１５】上記実施の形態によれば、集電板１と発電
用セル２の間、および発電用セル２とセパレータ３の間
にセラミックスシート１１を介在させ、使用時の加圧力
により塑性変形されることにより、高温下で燃料ガスＡ
および空気ガスＢを確実にシールすることができ、ガス
の漏れや長時間運転による素材成分の反応による発生電
圧の低下を未然に防止することができる。
用セル２の間、および発電用セル２とセパレータ３の間
にセラミックスシート１１を介在させ、使用時の加圧力
により塑性変形されることにより、高温下で燃料ガスＡ
および空気ガスＢを確実にシールすることができ、ガス
の漏れや長時間運転による素材成分の反応による発生電
圧の低下を未然に防止することができる。
【００１６】したがって、従来のガラス材料によるメル
トシール法に比べて、セラミックスシート１１は塑性変
形された状態でシールするので、装置の水平度や加工、
組立精度を高度に要求されることはない。また、ガラス
材料のように、高温長時間の加熱による劣化や発泡が生
じることがなく、シール性の低下が少ない。さらに酸化
珪素を含まないセラミックスシート１１を使用すること
により、ガラス材料に含まれる酸化珪素により電解質の
イオン導電性を阻害して発電性能を損なうこともない。
トシール法に比べて、セラミックスシート１１は塑性変
形された状態でシールするので、装置の水平度や加工、
組立精度を高度に要求されることはない。また、ガラス
材料のように、高温長時間の加熱による劣化や発泡が生
じることがなく、シール性の低下が少ない。さらに酸化
珪素を含まないセラミックスシート１１を使用すること
により、ガラス材料に含まれる酸化珪素により電解質の
イオン導電性を阻害して発電性能を損なうこともない。
【００１７】また特開平６−１７６７７３号公報の「共
焼結法」によるものは、熱膨張特性の差による接合部の
分離や熱膨張差の緩和材の挿入などの問題を有するのに
比べて、本発明は接合するものでないために、容易に実
施できる。
焼結法」によるものは、熱膨張特性の差による接合部の
分離や熱膨張差の緩和材の挿入などの問題を有するのに
比べて、本発明は接合するものでないために、容易に実
施できる。
【００１８】さらに特開平６−８４５３１号公報の「超
塑性セラミックス」を使用したものは、超塑性の生じる
要件として、セラミックスの結晶粒が１μｍ以下と細か
い組織制御が必要なこと、超塑性の発現する温度が１５
００℃前後と高いこと（参考として、セラミックス第２
２巻１０号（８７’）８８４頁〜８４９頁「超塑性セラ
ミックス複合材料」中の８４７頁左上欄）の点で問題が
あり、本発明のように、セラミックスの組織制御が不要
なことに利点があり、使用温度が約１０００℃のものに
は適用が困難である。
塑性セラミックス」を使用したものは、超塑性の生じる
要件として、セラミックスの結晶粒が１μｍ以下と細か
い組織制御が必要なこと、超塑性の発現する温度が１５
００℃前後と高いこと（参考として、セラミックス第２
２巻１０号（８７’）８８４頁〜８４９頁「超塑性セラ
ミックス複合材料」中の８４７頁左上欄）の点で問題が
あり、本発明のように、セラミックスの組織制御が不要
なことに利点があり、使用温度が約１０００℃のものに
は適用が困難である。
【００１９】
【実施例】上記セラミックスシート１１によりシールし
た燃料電池と、シール部に従来のガラス材料によるメル
トシール法を採用した従来の燃料電池とを、１５００時
間運転し、電池電圧とガスの漏れ率とを比較した実験結
果を図３に示す。
た燃料電池と、シール部に従来のガラス材料によるメル
トシール法を採用した従来の燃料電池とを、１５００時
間運転し、電池電圧とガスの漏れ率とを比較した実験結
果を図３に示す。
【００２０】この電池の発電用セル２は、電解質が酸化
イットリウムＹ2 Ｏ3 を８モル％含むジルコニアＺｒＯ
2 の焼結体（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５ｍｍt ）で、
負極平板（燃料極）としてランタンマンガネートが、裏
面に正極平板（空気極）としてニッケル−ジルコニアサ
ーメットがそれぞれ厚さ２００μｍt に焼成されたもの
が使用され、燃料ガスとして水素ガスが、空気ガスとし
て酸素ガスが供給された。ここで漏れ率：Ｄ（％）は、
入口ガス量Ｗ1 、出口ガス量Ｗ2 とすると、 Ｄ＝（１−Ｗ2 ／Ｗ1 ）×１００ で算出された値である。
イットリウムＹ2 Ｏ3 を８モル％含むジルコニアＺｒＯ
2 の焼結体（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５ｍｍt ）で、
負極平板（燃料極）としてランタンマンガネートが、裏
面に正極平板（空気極）としてニッケル−ジルコニアサ
ーメットがそれぞれ厚さ２００μｍt に焼成されたもの
が使用され、燃料ガスとして水素ガスが、空気ガスとし
て酸素ガスが供給された。ここで漏れ率：Ｄ（％）は、
入口ガス量Ｗ1 、出口ガス量Ｗ2 とすると、 Ｄ＝（１−Ｗ2 ／Ｗ1 ）×１００ で算出された値である。
【００２１】上記実験によれば、ガスの漏れ率Ｄは、従
来品が運転時間に比例して増加するのに対して、増加率
が少なく、４００時間を境に従来品の漏れ量が本発明品
を上回り、その差は使用時間とともに広がる結果となっ
た。したがって、本発明品は長時間の運転であっても、
シール性が低下することなく優れたシール性を維持でき
ることが実証された。また電池電圧の低下率は、本発明
品では２％／１０００Ｈであったのに対して、従来品で
は１０％／１０００Ｈと大きく、本発明品は従来品の約
１／５程度とすることができた。
来品が運転時間に比例して増加するのに対して、増加率
が少なく、４００時間を境に従来品の漏れ量が本発明品
を上回り、その差は使用時間とともに広がる結果となっ
た。したがって、本発明品は長時間の運転であっても、
シール性が低下することなく優れたシール性を維持でき
ることが実証された。また電池電圧の低下率は、本発明
品では２％／１０００Ｈであったのに対して、従来品で
は１０％／１０００Ｈと大きく、本発明品は従来品の約
１／５程度とすることができた。
【００２２】
【発明の効果】以上に述べたごとく本発明によれば、高
温下でセラミックスシートが圧縮されて塑性変形するこ
とにより、良好なシール性が得られる。したがって、メ
ルトシール法に比較して、セラミックスシートが溶融す
ることがないので、装置の水平度や加工精度および組立
精度を高度に要求されることもない。また高温で長時間
使用されることがあっても、セラミックスシートに成分
変化が生じたり、劣化したり発泡することがないので、
シール性や電池性能の低下を招くこともない。
温下でセラミックスシートが圧縮されて塑性変形するこ
とにより、良好なシール性が得られる。したがって、メ
ルトシール法に比較して、セラミックスシートが溶融す
ることがないので、装置の水平度や加工精度および組立
精度を高度に要求されることもない。また高温で長時間
使用されることがあっても、セラミックスシートに成分
変化が生じたり、劣化したり発泡することがないので、
シール性や電池性能の低下を招くこともない。
【００２３】また、セラミックスシートに酸化珪素を含
有しないものを採用することにより、ガラス材料のよう
に通常含まれる酸化珪素が電解質のセラミックスのジル
コニアと反応して生じるジルコンにより、電解質のジル
コニアの有するイオン導電性が著しく低下されて発電性
能を損なうおそれもない。
有しないものを採用することにより、ガラス材料のよう
に通常含まれる酸化珪素が電解質のセラミックスのジル
コニアと反応して生じるジルコンにより、電解質のジル
コニアの有するイオン導電性が著しく低下されて発電性
能を損なうおそれもない。
【図１】本発明に係る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。
を示す分解斜視図である。
【図２】同固体電解質型燃料電池の部分拡大断面図であ
る。
る。
【図３】同固体電解質型燃料電池と従来品との長時間使
用実験による電池電圧の漏れ率の変化を示すグラフであ
る。
用実験による電池電圧の漏れ率の変化を示すグラフであ
る。
【図４】従来の固体電解質型燃料電池を示す分解斜視図
である。
である。
【図５】従来の固体電解質型燃料電池の部分拡大断面図
である。
である。
Ａ 燃料ガス Ｂ 空気ガス Ｄ 単電池 １ 集電板 ２ 発電用セル ３ セパレータ ５Ａ〜５Ｄ ガス孔 ６Ａ〜６Ｄ マニホールド溝 ７Ａ，７Ｂ ガス分配溝 １１ セラミックスシート
Claims (2)
- 【請求項１】一対の集電板間に介在されるセパレータ
間、および集電板とセパレータ間に、固体電解質層の表
面と裏面に電極を配置した発電用セルを設け、前記集電
板およびセパレータに発電用セルに臨んで、ガス入口と
ガス出口にそれぞれ連通するマニホールド溝と、これら
マニホールド溝間を連通して発電用セルにガスを分配供
給する複数のガス分配溝を形成した固体電解質型燃料電
池において、 前記集電板と発電用セルの間、およびセパレータと発電
用セルの間に、それぞれ難溶融性で耐高温特性に優れた
セラミックスシートを介在させ、 このセラミックスシートは、加圧手段により所定圧力で
集電板およびセパレータ、セルを介して加圧されること
により塑性変形されて、マニホールド溝およびガス分配
溝に供給されるガスをシールするように構成したことを
特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】セラミックスシートは、酸化珪素を含まな
い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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7213863A JPH0963628A (ja) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7213863A JPH0963628A (ja) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0963628A true JPH0963628A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=16646273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7213863A Pending JPH0963628A (ja) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0963628A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100661820B1 (ko) * | 2005-12-23 | 2006-12-27 | 주식회사 포스코 | 연지전지 스택의 분리판 및 끝판 |
| JP2007515749A (ja) * | 2003-04-04 | 2007-06-14 | ヴァーサ パワー システムズ リミテッド | 浮動電池を有する固体酸化物燃料電池スタック |
| KR101333935B1 (ko) * | 2012-05-30 | 2013-11-27 | 현대하이스코 주식회사 | 연료전지 단위 팩 및 이를 포함하는 카세트형 연료전지 |
| KR101417657B1 (ko) * | 2013-06-28 | 2014-07-09 | 주식회사 포스코 | 고체산화물 연료전지의 밀봉 방법 |
-
1995
- 1995-08-23 JP JP7213863A patent/JPH0963628A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007515749A (ja) * | 2003-04-04 | 2007-06-14 | ヴァーサ パワー システムズ リミテッド | 浮動電池を有する固体酸化物燃料電池スタック |
| KR100661820B1 (ko) * | 2005-12-23 | 2006-12-27 | 주식회사 포스코 | 연지전지 스택의 분리판 및 끝판 |
| KR101333935B1 (ko) * | 2012-05-30 | 2013-11-27 | 현대하이스코 주식회사 | 연료전지 단위 팩 및 이를 포함하는 카세트형 연료전지 |
| KR101417657B1 (ko) * | 2013-06-28 | 2014-07-09 | 주식회사 포스코 | 고체산화물 연료전지의 밀봉 방법 |
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