JPH10247499A - 円筒縦縞型固体電解質型燃料電池 - Google Patents
円筒縦縞型固体電解質型燃料電池Info
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- JPH10247499A JPH10247499A JP9060109A JP6010997A JPH10247499A JP H10247499 A JPH10247499 A JP H10247499A JP 9060109 A JP9060109 A JP 9060109A JP 6010997 A JP6010997 A JP 6010997A JP H10247499 A JPH10247499 A JP H10247499A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インターコネクターと空気極あるいは燃料極
と固体電解質膜との界面におけるクラック発生を防止す
ることができ、耐久性及び信頼性に優れた円筒縦縞型固
体電解質型燃料電池を提供する。 【解決手段】 セル３の表面には、軸方向に延びるイン
ターコネクター１７が帯状に形成されており、その上端
部の隅には、アール処理（Ｒ）がなされている。また、
インターコネクター１７の両端部及び燃料極１５の両端
部共に面取り処理がなされている。すなわち、インター
コネクター１７の幅方向端面１７ａ（図２）及び燃料極
１５ａの端面１５ａ共になだらかなスロープ状となって
いる。
と固体電解質膜との界面におけるクラック発生を防止す
ることができ、耐久性及び信頼性に優れた円筒縦縞型固
体電解質型燃料電池を提供する。 【解決手段】 セル３の表面には、軸方向に延びるイン
ターコネクター１７が帯状に形成されており、その上端
部の隅には、アール処理（Ｒ）がなされている。また、
インターコネクター１７の両端部及び燃料極１５の両端
部共に面取り処理がなされている。すなわち、インター
コネクター１７の幅方向端面１７ａ（図２）及び燃料極
１５ａの端面１５ａ共になだらかなスロープ状となって
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、円筒縦縞型の固体
電解質型燃料電池（Ｔ−ＳＯＦＣともいう）に関する。
特には、インターコネクターと空気極、あるいは燃料極
と固体電解質膜との界面におけるクラック発生を防止す
ることができ、耐久性及び信頼性に優れた円筒縦縞型固
体電解質型燃料電池に関する。
電解質型燃料電池（Ｔ−ＳＯＦＣともいう）に関する。
特には、インターコネクターと空気極、あるいは燃料極
と固体電解質膜との界面におけるクラック発生を防止す
ることができ、耐久性及び信頼性に優れた円筒縦縞型固
体電解質型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｔ−ＳＯＦＣは、特公平１−５９７０５
等に開示されている固体電解質型燃料電池の一タイプで
ある。Ｔ−ＳＯＦＣは、多孔質支持管−空気電極−固体
電解質−燃料電極−インターコネクターで構成される円
筒型セルを有する。空気電極側に酸素（空気）を流し、
燃料電極側にガス燃料（Ｈ2 、ＣＯ等）を流してやる
と、このセル内でＯ2-イオンが移動して化学的燃焼が起
り、空気電極と燃料電極の間に電位が生じ発電が行われ
る。なお、空気電極が支持管を兼用する形式のものもあ
る。Ｔ−ＳＯＦＣの実証試験は、１９９３年段階で２５
kw級のもの（セル有効長５０cm、セル数１１５２本) ま
でが進行中である。
等に開示されている固体電解質型燃料電池の一タイプで
ある。Ｔ−ＳＯＦＣは、多孔質支持管−空気電極−固体
電解質−燃料電極−インターコネクターで構成される円
筒型セルを有する。空気電極側に酸素（空気）を流し、
燃料電極側にガス燃料（Ｈ2 、ＣＯ等）を流してやる
と、このセル内でＯ2-イオンが移動して化学的燃焼が起
り、空気電極と燃料電極の間に電位が生じ発電が行われ
る。なお、空気電極が支持管を兼用する形式のものもあ
る。Ｔ−ＳＯＦＣの実証試験は、１９９３年段階で２５
kw級のもの（セル有効長５０cm、セル数１１５２本) ま
でが進行中である。
【０００３】現状の代表的なＴ−ＳＯＦＣの構成材料、
厚さ及び製造方法は以下のとおりである（Proc. of the
3rd Int. Symp. on SOFC, 1993 ）。 支持管：ＺｒＯ2 （ＣａＯ）、厚さ１．２mm、押し出し 空気電極：Ｌａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 、厚さ１．４mm、スラ
リーコート 固体電解質：ＺｒＯ2 （Ｙ2 Ｏ3 ）、厚さ４０μm 、Ｅ
ＶＤ インターコネクター：ＬａＣｒ（Ｍｇ）Ｏ3 、厚さ４０
μm 、ＥＶＤ 燃料電極：Ｎｉ−ＺｒＯ2 （Ｙ2 Ｏ3 ）、厚さ１００μ
m 、スラリーコート−ＥＶＤ
厚さ及び製造方法は以下のとおりである（Proc. of the
3rd Int. Symp. on SOFC, 1993 ）。 支持管：ＺｒＯ2 （ＣａＯ）、厚さ１．２mm、押し出し 空気電極：Ｌａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 、厚さ１．４mm、スラ
リーコート 固体電解質：ＺｒＯ2 （Ｙ2 Ｏ3 ）、厚さ４０μm 、Ｅ
ＶＤ インターコネクター：ＬａＣｒ（Ｍｇ）Ｏ3 、厚さ４０
μm 、ＥＶＤ 燃料電極：Ｎｉ−ＺｒＯ2 （Ｙ2 Ｏ3 ）、厚さ１００μ
m 、スラリーコート−ＥＶＤ
【０００４】図３及び図４は、代表的なＴ−ＳＯＦＣの
全体構造を示す図である。この固体電解質型燃料電池１
１０の中枢部分である円筒セル集合体１０１は、細長い
円筒状の多数のセル３（寸法例、径１５mm×長さ５００
mm）から構成されている。円筒セル３は、上端開放、下
端閉のセラミックチューブである。円筒セル３の断面は
多層円筒状をしており（図４（Ｂ）参照）、空気極１
１、固体電解質層１３、燃料極１５及びインターコネク
ター１７の各層が積層されている。
全体構造を示す図である。この固体電解質型燃料電池１
１０の中枢部分である円筒セル集合体１０１は、細長い
円筒状の多数のセル３（寸法例、径１５mm×長さ５００
mm）から構成されている。円筒セル３は、上端開放、下
端閉のセラミックチューブである。円筒セル３の断面は
多層円筒状をしており（図４（Ｂ）参照）、空気極１
１、固体電解質層１３、燃料極１５及びインターコネク
ター１７の各層が積層されている。
【０００５】円筒セルの各層は、それぞれ必要な機能
（導電性、通気性、固体電解質、電気化学触媒性等）を
有する酸化物を主成分とする材料で形成されている。円
筒セル３内には、空気を通すための細長い空気導入管５
が通っている。空気導入管５は、円筒型セル３上部の空
気分配器１２１から下に出て、円筒セル３チューブの底
近くにまで達している。この空気導入管５によって、空
気分配器１２１内の空気が、円筒セル３チューブ内に供
給される。チューブ内（底）に供給された空気は、上述
の発電反応に寄与しつつチューブ内を上方に向い、セル
上端２１から排気燃焼室１０５に出る。この排気燃焼室
１０５においては、後述する燃料ガス排気と空気排気と
が混合され、円筒セル３で未反応のまま排気された酸素
と燃料成分が燃焼（一般的な燃焼）する。
（導電性、通気性、固体電解質、電気化学触媒性等）を
有する酸化物を主成分とする材料で形成されている。円
筒セル３内には、空気を通すための細長い空気導入管５
が通っている。空気導入管５は、円筒型セル３上部の空
気分配器１２１から下に出て、円筒セル３チューブの底
近くにまで達している。この空気導入管５によって、空
気分配器１２１内の空気が、円筒セル３チューブ内に供
給される。チューブ内（底）に供給された空気は、上述
の発電反応に寄与しつつチューブ内を上方に向い、セル
上端２１から排気燃焼室１０５に出る。この排気燃焼室
１０５においては、後述する燃料ガス排気と空気排気と
が混合され、円筒セル３で未反応のまま排気された酸素
と燃料成分が燃焼（一般的な燃焼）する。
【０００６】円筒セル３の外面には、燃料電池１１０下
部の燃料ヘッダー１３７から上方に向けて燃料ガスが供
給され、上述の発電に供される。燃料ガスの未反応部分
と、セル部での電気化学的燃焼生成物（ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ
等）とは、円筒セル３上端外面のスキマを通って排気燃
焼室１０５に入る。この排気燃焼室１０５では、上述の
ように未反応燃料が燃焼する。燃焼排ガスは、排気口１
２５から排出される。この排ガスの顕熱は、燃料電池に
供給される空気及び燃料ガスの余熱に用いられたり、あ
るいは、通常の蒸気ボイラー・タービンを用いる発電シ
ステムに送られて発電に利用される。
部の燃料ヘッダー１３７から上方に向けて燃料ガスが供
給され、上述の発電に供される。燃料ガスの未反応部分
と、セル部での電気化学的燃焼生成物（ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ
等）とは、円筒セル３上端外面のスキマを通って排気燃
焼室１０５に入る。この排気燃焼室１０５では、上述の
ように未反応燃料が燃焼する。燃焼排ガスは、排気口１
２５から排出される。この排ガスの顕熱は、燃料電池に
供給される空気及び燃料ガスの余熱に用いられたり、あ
るいは、通常の蒸気ボイラー・タービンを用いる発電シ
ステムに送られて発電に利用される。
【０００７】図３に示されている６列の円筒セル３は、
互いに電気的に接続されている。すなわち、右側の円筒
セルのインターコネクター１７が、その左側の円筒セル
の外面（外面電極、この場合燃料極）に、Ｎｉフェルト
１３５を介して接続されているので、結局、図３の６本
の円筒セルは、直列に接続されていることとなる。通常
の固体電解質型燃料電池にあっては、円筒セル１本にお
ける発電電圧は約１ボルトなので、多数の円筒セルを直
列に接続して所要の電圧を得る。円筒セル集合体１０１
の最外列の外側には集電板１３１、１３１′が円筒セル
３に接して設けられている。この集電板１３１と、それ
に接続されている集電棒１３３から、セル集合体１で発
電された電力を外部へ取り出す。
互いに電気的に接続されている。すなわち、右側の円筒
セルのインターコネクター１７が、その左側の円筒セル
の外面（外面電極、この場合燃料極）に、Ｎｉフェルト
１３５を介して接続されているので、結局、図３の６本
の円筒セルは、直列に接続されていることとなる。通常
の固体電解質型燃料電池にあっては、円筒セル１本にお
ける発電電圧は約１ボルトなので、多数の円筒セルを直
列に接続して所要の電圧を得る。円筒セル集合体１０１
の最外列の外側には集電板１３１、１３１′が円筒セル
３に接して設けられている。この集電板１３１と、それ
に接続されている集電棒１３３から、セル集合体１で発
電された電力を外部へ取り出す。
【０００８】セル３の断面構造を図４（Ｂ）を参照しつ
つ説明する。セル３はいくつかの層（膜）の積層構造を
している。まず最も内側にリング状に存在するのが空気
極１１である。この空気極１１は、セルを支える強度部
材（支持体）としての役割も有する。この空気極１１は
ストロンチウムドープランタンマンガナイト（ＬＳＭ）
等の多孔質体である。空気極１１は、その中を空気が通
過するとともにカソードとなる。
つ説明する。セル３はいくつかの層（膜）の積層構造を
している。まず最も内側にリング状に存在するのが空気
極１１である。この空気極１１は、セルを支える強度部
材（支持体）としての役割も有する。この空気極１１は
ストロンチウムドープランタンマンガナイト（ＬＳＭ）
等の多孔質体である。空気極１１は、その中を空気が通
過するとともにカソードとなる。
【０００９】次に、空気極１１の外側にほぼリング状に
存在するのが固体電解質膜１３である。この固体電解質
膜１３には、図の左側で一部途切れた部分（インターコ
ネクター１７の部分）がある。固体電解質膜１３は、イ
ットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等の緻密な膜であ
る。固体電解質膜１３は、その中をＯ2-イオンが通過す
るとともに、セル３内の空気とセル３外の燃料ガスとが
直接的に混合しない遮蔽膜の役割を果す。
存在するのが固体電解質膜１３である。この固体電解質
膜１３には、図の左側で一部途切れた部分（インターコ
ネクター１７の部分）がある。固体電解質膜１３は、イ
ットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等の緻密な膜であ
る。固体電解質膜１３は、その中をＯ2-イオンが通過す
るとともに、セル３内の空気とセル３外の燃料ガスとが
直接的に混合しない遮蔽膜の役割を果す。
【００１０】次に、固体電解質膜１３の外側にほぼリン
グ状に存在するのが燃料極１５である。この燃料極１５
には、図の左側で一部途切れた部分（インターコネクタ
ー１７周辺の部分）がある。燃料極１５は、Ｎｉ−ＹＳ
Ｚサーメット等の多孔質膜である。燃料極１５中を燃料
ガスが通過するとともに、アノードとなる。
グ状に存在するのが燃料極１５である。この燃料極１５
には、図の左側で一部途切れた部分（インターコネクタ
ー１７周辺の部分）がある。燃料極１５は、Ｎｉ−ＹＳ
Ｚサーメット等の多孔質膜である。燃料極１５中を燃料
ガスが通過するとともに、アノードとなる。
【００１１】インターコネクター１７（図４（Ａ）、
（Ｂ）の左側）は、空気極１１上を帯状にセル３の軸方
向に延びる膜である。インターコネクター１７は、カル
シウムドープランタンクロマイト等の緻密な膜である。
このインターコネクター１７は、空気極１１と導通して
セル３外面に空気極との導通部を表出させる役割、及
び、セル３内外を気密に遮断する役割を果す。インター
コネクター１７は、燃料極１５とは、導通を避けるため
に接していない。
（Ｂ）の左側）は、空気極１１上を帯状にセル３の軸方
向に延びる膜である。インターコネクター１７は、カル
シウムドープランタンクロマイト等の緻密な膜である。
このインターコネクター１７は、空気極１１と導通して
セル３外面に空気極との導通部を表出させる役割、及
び、セル３内外を気密に遮断する役割を果す。インター
コネクター１７は、燃料極１５とは、導通を避けるため
に接していない。
【００１２】次に、図４（Ａ）を参照しつつ、セル３の
軸方向（上下方向）における構造について説明する。ま
ずセル３上端（開放端）部には、開放端側非発電域３１
が設けられている。この非発電域３１は、空気極１１と
固体電解質層１３のみからなり、燃料極やインターコネ
クターは形成されていない。したがって、セル３内外の
ガス遮断は行われるが、発電は行われない。このような
非発電域は、セル３下端（封止端）２３の近傍にも設け
られている（封止端側非発電域３５）。これによって、
セル封止端及び開放端近傍のヒートスポットをなくしク
ラックを未然に防止している。
軸方向（上下方向）における構造について説明する。ま
ずセル３上端（開放端）部には、開放端側非発電域３１
が設けられている。この非発電域３１は、空気極１１と
固体電解質層１３のみからなり、燃料極やインターコネ
クターは形成されていない。したがって、セル３内外の
ガス遮断は行われるが、発電は行われない。このような
非発電域は、セル３下端（封止端）２３の近傍にも設け
られている（封止端側非発電域３５）。これによって、
セル封止端及び開放端近傍のヒートスポットをなくしク
ラックを未然に防止している。
【００１３】開放端非発電域３１及び封止端非発電域３
５を除くセル３中央部は発電域３３となっている。発電
域３３には空気極１１、固体電解質層１３、燃料極１５
及びインターコネクター１７の全てが成膜されており、
発電が行われる。
５を除くセル３中央部は発電域３３となっている。発電
域３３には空気極１１、固体電解質層１３、燃料極１５
及びインターコネクター１７の全てが成膜されており、
発電が行われる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上述のＴ−ＳＯＦＣに
おいては、特に各膜の境界部においてクラックが生じる
ことがあり、セルの耐久性・信頼性を低下させていた。
図５は、従来のＴ−ＳＯＦＣのインターコネクター周辺
を拡大して示す模式的断面図である。
おいては、特に各膜の境界部においてクラックが生じる
ことがあり、セルの耐久性・信頼性を低下させていた。
図５は、従来のＴ−ＳＯＦＣのインターコネクター周辺
を拡大して示す模式的断面図である。
【００１５】図５において、空気極１１′上に帯状のイ
ンターコネクター１７′が形成されており、インターコ
ネクター１７′以外の部分には固体電解質膜１３′及び
その上の燃料極１５′が形成されている。インターコネ
クター１７′の幅方向端面１７ａ′は空気極１１′の外
表面１１ａ′に対してほぼ垂直である。固体電解質膜１
３′は、インターコネクター１７′の幅方向両端から少
し内側までオーバーラップするように形成されている。
燃料極１５′の端面１５ａ′は、インターコネクター１
７′の両端から少し離れており、両者は固体電解質膜１
３′によって隔離されている。燃料極１５′の幅方向端
面１５ａ′は、固体電解質膜１３′の外表面に対してほ
ぼ垂直である。
ンターコネクター１７′が形成されており、インターコ
ネクター１７′以外の部分には固体電解質膜１３′及び
その上の燃料極１５′が形成されている。インターコネ
クター１７′の幅方向端面１７ａ′は空気極１１′の外
表面１１ａ′に対してほぼ垂直である。固体電解質膜１
３′は、インターコネクター１７′の幅方向両端から少
し内側までオーバーラップするように形成されている。
燃料極１５′の端面１５ａ′は、インターコネクター１
７′の両端から少し離れており、両者は固体電解質膜１
３′によって隔離されている。燃料極１５′の幅方向端
面１５ａ′は、固体電解質膜１３′の外表面に対してほ
ぼ垂直である。
【００１６】そして、図５の従来のＴ−ＳＯＦＣにおい
ては、インターコネクター１７′の端面１７ａ′と空気
極表面１１ａ′の交わる隅の部分に、クラック１８が生
じることがあった。また、燃料極１５′の端面１５ａ′
が固体電解質膜１３′の表面と交わる部分にも、クラッ
ク２０が生じることがあった。このようなクラックによ
ってセルが破壊したり、気密性が低下するため電池の耐
久性・信頼性が低下していた。
ては、インターコネクター１７′の端面１７ａ′と空気
極表面１１ａ′の交わる隅の部分に、クラック１８が生
じることがあった。また、燃料極１５′の端面１５ａ′
が固体電解質膜１３′の表面と交わる部分にも、クラッ
ク２０が生じることがあった。このようなクラックによ
ってセルが破壊したり、気密性が低下するため電池の耐
久性・信頼性が低下していた。
【００１７】本発明は、円筒縦縞型の固体電解質型燃料
電池であって、インターコネクターと空気極あるいは燃
料極と固体電解質膜との界面におけるクラック発生を防
止することができ、耐久性及び信頼性に優れた円筒縦縞
型固体電解質型燃料電池を提供することを目的とする。
電池であって、インターコネクターと空気極あるいは燃
料極と固体電解質膜との界面におけるクラック発生を防
止することができ、耐久性及び信頼性に優れた円筒縦縞
型固体電解質型燃料電池を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１態様の円筒縦縞型固体電解質型燃料電
池は、円筒状に形成された空気極と、この空気極上に軸
方向に延びるように形成されたインターコネクターと、
同じく空気極上に形成された軸方向垂直断面においてイ
ンターコネクターの存在しない空気極表面領域を覆う固
体電解質膜と、この固体電解質膜上に形成された燃料極
と、を有する円筒形セルを備える円筒縦縞型固体電解質
型燃料電池であって； 上記帯状インターコネクターの
端部及び／又は隅部に角落し処理が施されていることを
特徴とする。
め、本発明の第１態様の円筒縦縞型固体電解質型燃料電
池は、円筒状に形成された空気極と、この空気極上に軸
方向に延びるように形成されたインターコネクターと、
同じく空気極上に形成された軸方向垂直断面においてイ
ンターコネクターの存在しない空気極表面領域を覆う固
体電解質膜と、この固体電解質膜上に形成された燃料極
と、を有する円筒形セルを備える円筒縦縞型固体電解質
型燃料電池であって； 上記帯状インターコネクターの
端部及び／又は隅部に角落し処理が施されていることを
特徴とする。
【００１９】また、本発明の第２態様の円筒縦縞型固体
電解質型燃料電池は、円筒状に形成された空気極と、こ
の空気極上に軸方向に延びるように形成されたインター
コネクターと、同じく空気極上に形成された軸方向垂直
断面においてインターコネクターの存在しない空気極表
面領域を覆う固体電解質膜と、この固体電解質膜上に形
成された燃料極と、を有する円筒形セルを備える円筒縦
縞型固体電解質型燃料電池であって； 上記燃料極の端
部及び／又は隅部に角落し処理が施されていることを特
徴とする。
電解質型燃料電池は、円筒状に形成された空気極と、こ
の空気極上に軸方向に延びるように形成されたインター
コネクターと、同じく空気極上に形成された軸方向垂直
断面においてインターコネクターの存在しない空気極表
面領域を覆う固体電解質膜と、この固体電解質膜上に形
成された燃料極と、を有する円筒形セルを備える円筒縦
縞型固体電解質型燃料電池であって； 上記燃料極の端
部及び／又は隅部に角落し処理が施されていることを特
徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の１実施例に係る
Ｔ−ＳＯＦＣセルのインターコネクター上端部を拡大し
て示す正面図である。図に示すように、セル３の表面に
は、軸方向（セル３の長手方向）に延びるインターコネ
クター１７が帯状に形成されている。そして、その上端
部の隅（幅方向と長さ方向の交わる隅）には、アール処
理（Ｒ）がなされており、正面から見た隅の形状が丸め
られている。
Ｔ−ＳＯＦＣセルのインターコネクター上端部を拡大し
て示す正面図である。図に示すように、セル３の表面に
は、軸方向（セル３の長手方向）に延びるインターコネ
クター１７が帯状に形成されている。そして、その上端
部の隅（幅方向と長さ方向の交わる隅）には、アール処
理（Ｒ）がなされており、正面から見た隅の形状が丸め
られている。
【００２１】ここでＲの値は、インターコネクター１７
の幅Ｂに対して、１／８〜４／８の範囲内が好ましい。
１／８未満ではアールの効果が少なく、４／８を越える
と完全に角落した処理を施す事ができない。
の幅Ｂに対して、１／８〜４／８の範囲内が好ましい。
１／８未満ではアールの効果が少なく、４／８を越える
と完全に角落した処理を施す事ができない。
【００２２】図２は、本発明の１実施例に係るＴ−ＳＯ
ＦＣセルのインターコネクター周辺部を拡大して示す縦
断面図（軸方向に垂直な断面の図）である。図２におい
て、空気極１１上に帯状のインターコネクター１７が形
成されており、インターコネクター１７以外の部分には
固体電解質膜１３及びその上の燃料極１５が形成されて
いる。固体電解質膜１３は、インターコネクター１７の
幅方向両端から少し内側までオーバーラップするように
形成されている。燃料極１５の端面１５ａは、インター
コネクター１７の両端から少し離れており、両者は固体
電解質膜１３によって隔離されている。
ＦＣセルのインターコネクター周辺部を拡大して示す縦
断面図（軸方向に垂直な断面の図）である。図２におい
て、空気極１１上に帯状のインターコネクター１７が形
成されており、インターコネクター１７以外の部分には
固体電解質膜１３及びその上の燃料極１５が形成されて
いる。固体電解質膜１３は、インターコネクター１７の
幅方向両端から少し内側までオーバーラップするように
形成されている。燃料極１５の端面１５ａは、インター
コネクター１７の両端から少し離れており、両者は固体
電解質膜１３によって隔離されている。
【００２３】図２においては、インターコネクター１７
の両端部及び燃料極１５の両端部共に面取り処理がなさ
れている。すなわち、インターコネクター１７の幅方向
端面１７ａ及び燃料極１５ａの端面１５ａ共になだらか
なスロープ状となっている。
の両端部及び燃料極１５の両端部共に面取り処理がなさ
れている。すなわち、インターコネクター１７の幅方向
端面１７ａ及び燃料極１５ａの端面１５ａ共になだらか
なスロープ状となっている。
【００２４】ここで、インターコネクター端面１７ａと
空気極１３外周面とのなす角αは２０〜４５°の範囲内
が好ましい。αが４５°を越えるとクラック発生の可能
性が出てくるし、αが２０°未満ではインターコネクタ
ー膜厚の一部が薄膜となりインターコネクター膜に必要
とされる緻密性が十分ではなくなる。
空気極１３外周面とのなす角αは２０〜４５°の範囲内
が好ましい。αが４５°を越えるとクラック発生の可能
性が出てくるし、αが２０°未満ではインターコネクタ
ー膜厚の一部が薄膜となりインターコネクター膜に必要
とされる緻密性が十分ではなくなる。
【００２５】また、燃料極端面１５ａと固体電解質膜１
３外周面とのなす角βは３０〜６０°の範囲内が好まし
い。βが６０°を越えるとクラック発生の可能性が出て
くるし、βが３０°未満では燃料極膜の一部が薄膜とな
り燃料極膜に必要とされる導電性を十分確保する事がで
きなくなる。
３外周面とのなす角βは３０〜６０°の範囲内が好まし
い。βが６０°を越えるとクラック発生の可能性が出て
くるし、βが３０°未満では燃料極膜の一部が薄膜とな
り燃料極膜に必要とされる導電性を十分確保する事がで
きなくなる。
【００２６】以下の試験セルを作製し、各種ｗ／πＤ％
で発電試験を行った。 （１）セル仕様 形式：空気極自己支持型 空気極：材質Ｌａ0.9 Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3 、外径１６
mm、厚さ１．５mm、導電率６０S/cm、気孔率３５％、押
し出し→焼成 固体電解質：材質８mol%Ｙ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 、
厚さ２０μm 、スラリーコート→焼成 インターコネクター：材質Ｌａ0.8 Ｃａ0.2 ＣｒＯ
3 、厚さ４０μm 、スラリーコート→焼成 燃料極：材質ＹＳＺ３０重量％Ｎｉサーメット、厚
さ６０μm 、導電率１，４００S/cm、気孔率４０％、ス
ラリーコート→焼成 α＝３０°、β＝４５°
で発電試験を行った。 （１）セル仕様 形式：空気極自己支持型 空気極：材質Ｌａ0.9 Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3 、外径１６
mm、厚さ１．５mm、導電率６０S/cm、気孔率３５％、押
し出し→焼成 固体電解質：材質８mol%Ｙ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 、
厚さ２０μm 、スラリーコート→焼成 インターコネクター：材質Ｌａ0.8 Ｃａ0.2 ＣｒＯ
3 、厚さ４０μm 、スラリーコート→焼成 燃料極：材質ＹＳＺ３０重量％Ｎｉサーメット、厚
さ６０μm 、導電率１，４００S/cm、気孔率４０％、ス
ラリーコート→焼成 α＝３０°、β＝４５°
【００２７】（２）発電条件： 燃料：（Ｈ2 ＋１１％Ｈ2 Ｏ）：Ｎ2 ＝１：２ 酸化剤：Ａｉｒ セル温度：１，０００℃ 燃料利用率：８５％ （３）発電試験結果：発電試験の結果、運転時間３００
０時間の間、セルの出力は良好であった。また、試験後
のセルを観察したところ、クラックは発見されなかっ
た。
０時間の間、セルの出力は良好であった。また、試験後
のセルを観察したところ、クラックは発見されなかっ
た。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では以下の効果を得ることができる。 インターコネクターの端部処理を行うことにより、
応力集中を緩和することができる。 膜厚方向において端部処理を行うことにより、イン
ターコネクター膜及び燃料極膜の剥離を防止することが
できる。 インターコネクター膜の膜厚方向において端部処理
を行うことで、インターコネクター膜の一部及び空気極
上を覆う電解質膜のインターコネクター／空気極界面で
のクラックを防止することができる。 その結果、耐久性及び信頼性に優れた円筒縦縞型固
体電解質型燃料電池を提供することができる。
では以下の効果を得ることができる。 インターコネクターの端部処理を行うことにより、
応力集中を緩和することができる。 膜厚方向において端部処理を行うことにより、イン
ターコネクター膜及び燃料極膜の剥離を防止することが
できる。 インターコネクター膜の膜厚方向において端部処理
を行うことで、インターコネクター膜の一部及び空気極
上を覆う電解質膜のインターコネクター／空気極界面で
のクラックを防止することができる。 その結果、耐久性及び信頼性に優れた円筒縦縞型固
体電解質型燃料電池を提供することができる。
【図１】本発明の１実施例に係るＴ−ＳＯＦＣセルのイ
ンターコネクター上端部を拡大して示す正面図である。
ンターコネクター上端部を拡大して示す正面図である。
【図２】本発明の１実施例に係るＴ−ＳＯＦＣセルのイ
ンターコネクター周辺部を拡大して示す縦断面図（軸方
向に垂直な断面の図）である。
ンターコネクター周辺部を拡大して示す縦断面図（軸方
向に垂直な断面の図）である。
【図３】代表的な円筒セルタイプ固体電解質型燃料電池
の全体構造を示す図である。
の全体構造を示す図である。
【図４】図３の燃料電池のセルの構造を示す断面図であ
る。（Ａ）は全体の縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の
Ｂ−Ｂ断面を示す横断面図である。
る。（Ａ）は全体の縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の
Ｂ−Ｂ断面を示す横断面図である。
【図５】従来のＴ−ＳＯＦＣのインターコネクター周辺
を拡大して示す模式的断面図である。
を拡大して示す模式的断面図である。
３ 円筒セル ５ 空気導入管 １１ 空気極 １３ 固体電解質層 １５ 燃料極 １７ インターコネクター ２１ セル上端
（開放端） ２３ セル下端（封止端） ２５ 導入管先端 ３１ 開放端側非発電領域 ３３ 発電領域 ３５ 封止端側非発電領域
（開放端） ２３ セル下端（封止端） ２５ 導入管先端 ３１ 開放端側非発電領域 ３３ 発電領域 ３５ 封止端側非発電領域
Claims (5)
- 【請求項１】 円筒状に形成された空気極と、この空気
極上に軸方向に延びるように形成されたインターコネク
ターと、同じく空気極上に形成された軸方向垂直断面に
おいてインターコネクターの存在しない空気極表面領域
を覆う固体電解質膜と、この固体電解質膜上に形成され
た燃料極と、を有する円筒形セルを備える円筒縦縞型固
体電解質型燃料電池であって；上記帯状インターコネク
ターの端部及び／又は隅部に角落し処理が施されている
ことを特徴とする円筒縦縞型固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】 円筒状に形成された空気極と、この空気
極上に軸方向に延びるように形成されたインターコネク
ターと、同じく空気極上に形成された軸方向垂直断面に
おいてインターコネクターの存在しない空気極表面領域
を覆う固体電解質膜と、この固体電解質膜上に形成され
た燃料極と、を有する円筒形セルを備える円筒縦縞型固
体電解質型燃料電池であって；上記燃料極の端部及び／
又は隅部に角落し処理が施されていることを特徴とする
円筒縦縞型固体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】 上記インターコネクターの幅×長さ面の
隅部に、インターコネクター幅の１／８〜４／８のＲ処
理がなされていることを特徴とする請求項１記載の円筒
縦縞型固体電解質型燃料電池。 - 【請求項４】 上記インターコネクターの幅方向端面と
空気極表面とのなす角度が２０°〜４５°となるように
処理されていることを特徴とする請求項１記載の円筒縦
縞型固体電解質型燃料電池。 - 【請求項５】 上記燃料極の幅方向端面と空気極表面と
のなす角度が３０°〜６０°となるように処理されてい
ることを特徴とする請求項２記載の円筒縦縞型固体電解
質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9060109A JPH10247499A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 円筒縦縞型固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9060109A JPH10247499A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 円筒縦縞型固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10247499A true JPH10247499A (ja) | 1998-09-14 |
Family
ID=13132625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9060109A Pending JPH10247499A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 円筒縦縞型固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10247499A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006059789A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-03-02 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及び燃料電池 |
| JP2010016000A (ja) * | 2009-09-14 | 2010-01-21 | Kyocera Corp | 固体電解質形燃料電池セルスタック、バンドル及び燃料電池並びに燃料電池セルスタックの製造方法 |
| JP2018098201A (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-21 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池セル |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03111539U (ja) * | 1990-02-26 | 1991-11-14 | ||
| JPH0467564A (ja) * | 1990-07-07 | 1992-03-03 | Ngk Insulators Ltd | 固体電解質型燃料電池及びこれに用いる多孔質電極体 |
| JPH0547405A (ja) * | 1991-08-13 | 1993-02-26 | Toto Ltd | 固体電解質燃料電池の製造方法 |
| JPH0660892A (ja) * | 1992-08-03 | 1994-03-04 | Osaka Gas Co Ltd | 固体電解質燃料電池用インターコネクター及びその製造方法 |
| JPH06176772A (ja) * | 1992-12-10 | 1994-06-24 | Ngk Insulators Ltd | 固体電解質型燃料電池の構成膜の形成方法、これに用いる治具及び固体電解質型燃料電池 |
| JPH08130029A (ja) * | 1994-10-31 | 1996-05-21 | Kyocera Corp | 固体電解質型燃料電池セルおよびその製造方法 |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP9060109A patent/JPH10247499A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03111539U (ja) * | 1990-02-26 | 1991-11-14 | ||
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| JPH08130029A (ja) * | 1994-10-31 | 1996-05-21 | Kyocera Corp | 固体電解質型燃料電池セルおよびその製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006059789A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-03-02 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及び燃料電池 |
| JP4544975B2 (ja) * | 2004-07-21 | 2010-09-15 | 京セラ株式会社 | 燃料電池セル及び燃料電池 |
| JP2010016000A (ja) * | 2009-09-14 | 2010-01-21 | Kyocera Corp | 固体電解質形燃料電池セルスタック、バンドル及び燃料電池並びに燃料電池セルスタックの製造方法 |
| JP2018098201A (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-21 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池セル |
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