JPH10247508A - 円筒形セルタイプ固体電解質型燃料電池 - Google Patents
円筒形セルタイプ固体電解質型燃料電池Info
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- JPH10247508A JPH10247508A JP9060095A JP6009597A JPH10247508A JP H10247508 A JPH10247508 A JP H10247508A JP 9060095 A JP9060095 A JP 9060095A JP 6009597 A JP6009597 A JP 6009597A JP H10247508 A JPH10247508 A JP H10247508A
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- cylindrical
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- 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
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 セル集合体（スタック）の組立が楽で、信頼
性及び出力の向上した円筒形セルタイプ固体電解質型燃
料電池を提供する。 【解決手段】 本発明の円筒形セルタイプ固体電解質型
燃料電池１は、多数の円筒形セル７を縦に並べてセル集
合体（スタック）２とし、これをケーシング３中に収納
したものである。ケーシング３を縦方向に複数に分割
し、下ケーシング３ａの中にセルを立ててスタック化
（固定）した後に、中ケーシング３ｂ、上ケーシング３
ｃをスタックの周囲に積み上げていく方式により燃料電
池を組み立てる。
性及び出力の向上した円筒形セルタイプ固体電解質型燃
料電池を提供する。 【解決手段】 本発明の円筒形セルタイプ固体電解質型
燃料電池１は、多数の円筒形セル７を縦に並べてセル集
合体（スタック）２とし、これをケーシング３中に収納
したものである。ケーシング３を縦方向に複数に分割
し、下ケーシング３ａの中にセルを立ててスタック化
（固定）した後に、中ケーシング３ｂ、上ケーシング３
ｃをスタックの周囲に積み上げていく方式により燃料電
池を組み立てる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、円筒形セルタイプ
の固体電解質型燃料電池（以下Ｔ−ＳＯＦＣともいう）
に関する。特には、円筒形セルスタックの組立てメカニ
ズムに改良を加えることにより信頼性を向上させたＴ−
ＳＯＦＣに関する。
の固体電解質型燃料電池（以下Ｔ−ＳＯＦＣともいう）
に関する。特には、円筒形セルスタックの組立てメカニ
ズムに改良を加えることにより信頼性を向上させたＴ−
ＳＯＦＣ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
筒形セルを有する。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
筒形セルを有する。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４は、従来知られている代表的なＴ−Ｓ
ＯＦＣの全体構造を示す図である。図５は、図４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。この固体電解質型燃料電池１０１の中枢
部分である円筒セル集合体１０２は、細長い円筒状（寸
法例、径１５mm×長さ５００mm）の多数のセル１０７か
ら構成されている。円筒セル１０７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１０７の断面
は多層円筒状をしており（図５（Ｂ）参照）、空気極１
６１、固体電解質層１６３、燃料極１６５及びインター
コネクター１６７の各層が積層されている。
ＯＦＣの全体構造を示す図である。図５は、図４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。この固体電解質型燃料電池１０１の中枢
部分である円筒セル集合体１０２は、細長い円筒状（寸
法例、径１５mm×長さ５００mm）の多数のセル１０７か
ら構成されている。円筒セル１０７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１０７の断面
は多層円筒状をしており（図５（Ｂ）参照）、空気極１
６１、固体電解質層１６３、燃料極１６５及びインター
コネクター１６７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１０７内には、空気を通すための細長い空気導入
管１０４が通っている。空気導入管１０４は、燃料電池
１０１上部の空気分配器１３１から下に出て、円筒セル
１０７チューブの底近くにまで達している。この空気導
入管１０５によって、空気分配器１３１内の空気が、円
筒セル１０７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１２１から排気燃
焼室１３７に出る。この排気燃焼室１３７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１０７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１０７内には、空気を通すための細長い空気導入
管１０４が通っている。空気導入管１０４は、燃料電池
１０１上部の空気分配器１３１から下に出て、円筒セル
１０７チューブの底近くにまで達している。この空気導
入管１０５によって、空気分配器１３１内の空気が、円
筒セル１０７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１２１から排気燃
焼室１３７に出る。この排気燃焼室１３７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１０７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１０７の外面には、燃料電池１０
１下部の燃料ヘッダー１０９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 、Ｈ
2 Ｏ等）とは、円筒セル１０７上端外面のスキマを通っ
て排気燃焼室１３７に入る。この排気燃焼室１３７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１３５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。
１下部の燃料ヘッダー１０９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 、Ｈ
2 Ｏ等）とは、円筒セル１０７上端外面のスキマを通っ
て排気燃焼室１３７に入る。この排気燃焼室１３７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１３５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４に示されている６列の円筒セル１０７
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１６７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１０８を介して接続されているので、結局、図４
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１０２の最外列の外側には、集電板１０５ａ、１０５
ｂが、円筒セル１０７に接して（Ｎｉフェルト１０８を
介して）設けられている。この集電板１０５と、それに
接続されている集電棒１４１から、セル集合体１０２で
発電された電力を外部へ取り出す。
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１６７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１０８を介して接続されているので、結局、図４
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１０２の最外列の外側には、集電板１０５ａ、１０５
ｂが、円筒セル１０７に接して（Ｎｉフェルト１０８を
介して）設けられている。この集電板１０５と、それに
接続されている集電棒１４１から、セル集合体１０２で
発電された電力を外部へ取り出す。
【０００８】この従来のＴ−ＳＯＦＣの組立体において
は、ケーシング１０３は上下方向に一体物であった。そ
して、セル集合体１０２をケーシング１０３内に入れる
際には、セル１０７を横に寝かせた状態で重ねてスタッ
クとした後、スタックを立てて高く吊り上げ、上からケ
ーシング内に入れていた。
は、ケーシング１０３は上下方向に一体物であった。そ
して、セル集合体１０２をケーシング１０３内に入れる
際には、セル１０７を横に寝かせた状態で重ねてスタッ
クとした後、スタックを立てて高く吊り上げ、上からケ
ーシング内に入れていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来のＴ−ＳＯ
ＦＣの組立方法では、特にセルの長さが長く（１ｍ以
上）なった場合に、セルのスタックを立ててケーシング
内に入れる作業に非常に手間がかかるとともに、セルを
損傷させるおそれがあった。また、スタックのハンドリ
ング中にセルやＮｉフェルトが相互にずれてしまうこと
もあった。そのため、セルの信頼性が低下するととも
に、セルの出力も相互接続抵抗損失の増大のために計画
どおりの出力が得られないこともあった。
ＦＣの組立方法では、特にセルの長さが長く（１ｍ以
上）なった場合に、セルのスタックを立ててケーシング
内に入れる作業に非常に手間がかかるとともに、セルを
損傷させるおそれがあった。また、スタックのハンドリ
ング中にセルやＮｉフェルトが相互にずれてしまうこと
もあった。そのため、セルの信頼性が低下するととも
に、セルの出力も相互接続抵抗損失の増大のために計画
どおりの出力が得られないこともあった。
【００１０】一方、セルを立てた状態でケーシング内に
入れ、スタックに組み立てることも考えられるが、従来
のＴ−ＳＯＦＣではケーシングが一体物で深いものであ
ったため、ケーシング内の作業が非常に困難となってい
た。本発明は、セル集合体（スタック）の組立が楽で、
信頼性及び出力の向上した円筒形セルタイプ固体電解質
型燃料電池を提供することを目的とする。
入れ、スタックに組み立てることも考えられるが、従来
のＴ−ＳＯＦＣではケーシングが一体物で深いものであ
ったため、ケーシング内の作業が非常に困難となってい
た。本発明は、セル集合体（スタック）の組立が楽で、
信頼性及び出力の向上した円筒形セルタイプ固体電解質
型燃料電池を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の円筒形セルタイプ固体電解質型燃料電池
は、多数の円筒形セルを縦に並べてセル集合体（スタッ
ク）とし、このセル集合体をケーシング中に収納した円
筒形セルタイプ固体電解質型燃料電池であって；該ケー
シングを縦方向に複数に分割したことを特徴とする。
め、本発明の円筒形セルタイプ固体電解質型燃料電池
は、多数の円筒形セルを縦に並べてセル集合体（スタッ
ク）とし、このセル集合体をケーシング中に収納した円
筒形セルタイプ固体電解質型燃料電池であって；該ケー
シングを縦方向に複数に分割したことを特徴とする。
【００１２】ケーシングを分割型としたため、下部のケ
ーシングの中にセルを立ててスタック化（固定）した後
にケーシングをスタックの周囲に積み上げていく方式に
より燃料電池を組み立てることができる。
ーシングの中にセルを立ててスタック化（固定）した後
にケーシングをスタックの周囲に積み上げていく方式に
より燃料電池を組み立てることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつより詳し
く説明する。図１は、本発明の１実施例に係る円筒形セ
ルタイプ固体電解質型燃料電池の構造及びその組立手順
を示す側面断面図である。図１のＴ−ＳＯＦＣの燃料電
池組立体１は上下分割式のケーシング３を有する。すな
わち、ケーシング３は、下から上に向かって、下ケーシ
ング３ａ、中ケーシング３ｂ、上ケーシング３ｃを積み
上げた構造である。ケーシング３の水平面における形状
は長方形である。なお、図示されてはいないが、上ケー
シング３ｃのさらに上には、ケーシング３のフタを兼ね
る最上部ケーシングが存在する。
く説明する。図１は、本発明の１実施例に係る円筒形セ
ルタイプ固体電解質型燃料電池の構造及びその組立手順
を示す側面断面図である。図１のＴ−ＳＯＦＣの燃料電
池組立体１は上下分割式のケーシング３を有する。すな
わち、ケーシング３は、下から上に向かって、下ケーシ
ング３ａ、中ケーシング３ｂ、上ケーシング３ｃを積み
上げた構造である。ケーシング３の水平面における形状
は長方形である。なお、図示されてはいないが、上ケー
シング３ｃのさらに上には、ケーシング３のフタを兼ね
る最上部ケーシングが存在する。
【００１４】下ケーシング３ａの最下部は燃料室１０と
なっており、図示せぬ燃料供給口から燃料（Ｈ2 、Ｃ
Ｏ、ＣＨ4 等）が送り込まれる。燃料室１０の上の下ケ
ーシング３ａ中段部には、下台（ハニカム型燃料ヘッダ
ー）９が支持されている。この下台９は、セラミックス
製のハニカム構造をしており、燃料室１０の燃料ガスを
整流して上方のセル集合体２方向に流す役割を果す。下
ケーシング３ａの上部はセル７の下から１／３くらいの
高さにまで達している。
なっており、図示せぬ燃料供給口から燃料（Ｈ2 、Ｃ
Ｏ、ＣＨ4 等）が送り込まれる。燃料室１０の上の下ケ
ーシング３ａ中段部には、下台（ハニカム型燃料ヘッダ
ー）９が支持されている。この下台９は、セラミックス
製のハニカム構造をしており、燃料室１０の燃料ガスを
整流して上方のセル集合体２方向に流す役割を果す。下
ケーシング３ａの上部はセル７の下から１／３くらいの
高さにまで達している。
【００１５】各ケーシング３ａ、３ｂ、３ｃの間（合わ
せ面）は、ラビリンス構造となっており、内部のガスを
シールしている。図２は、下ケーシングと中ケーシング
との間のラビリンス構造の詳細を示す断面図である。す
なわち、下ケーシング３ａの上端部には、受け側ラビリ
ンス１１ａが設けられており、その上に中ケーシング３
ｂの下端の乗り側ラビリンス１３ａが入り込んである。
ラビリンス１１、１３は、いずれもケーシング３ａ、３
ｂの外側に張り出すように、ケーシング３ａ、３ｂの上
縁、下縁に設けられている。
せ面）は、ラビリンス構造となっており、内部のガスを
シールしている。図２は、下ケーシングと中ケーシング
との間のラビリンス構造の詳細を示す断面図である。す
なわち、下ケーシング３ａの上端部には、受け側ラビリ
ンス１１ａが設けられており、その上に中ケーシング３
ｂの下端の乗り側ラビリンス１３ａが入り込んである。
ラビリンス１１、１３は、いずれもケーシング３ａ、３
ｂの外側に張り出すように、ケーシング３ａ、３ｂの上
縁、下縁に設けられている。
【００１６】受け側ラビリンス１１ａは３つの凸部４
１、４５、４９がケーシングの内側から外側に向けて並
んでおり、各凸部４１、４５、４９の間は、凹部４３、
４７となっている。各凸部４１、４５、４９は、上に行
くに従って薄くなっている。また、凸部の高さは、外側
の凸部４９が最も高く、次いで、中央の凸部４５が高
く、内側の凸部４３が最も低い。各凹部４３、４７は、
下に行くほど幅の狭い台形をしている。外側の凹部４７
の方が内側の凹部４３よりも深さが深い。
１、４５、４９がケーシングの内側から外側に向けて並
んでおり、各凸部４１、４５、４９の間は、凹部４３、
４７となっている。各凸部４１、４５、４９は、上に行
くに従って薄くなっている。また、凸部の高さは、外側
の凸部４９が最も高く、次いで、中央の凸部４５が高
く、内側の凸部４３が最も低い。各凹部４３、４７は、
下に行くほど幅の狭い台形をしている。外側の凹部４７
の方が内側の凹部４３よりも深さが深い。
【００１７】乗り側ラビリンス１３ａには、内側の凸部
３１と外側の凸部３３の二重のラビリンスが形成されて
いる。両凸部３１、３５の間は、凹部３３となってい
る。凹部３３の断面は、上に行くほど狭い台形となって
いる。
３１と外側の凸部３３の二重のラビリンスが形成されて
いる。両凸部３１、３５の間は、凹部３３となってい
る。凹部３３の断面は、上に行くほど狭い台形となって
いる。
【００１８】乗り側ラビリンス１３ａの凸部３１は、受
け側ラビリンス１１ａの凹部４３に入り込んでおり、凸
部３５は凹部４７に入り込んでいる。そして、凸部３
１、３５の下端と凹部４３、４７の底との間には、シー
ル材５１がはさみ込まれている。このラビリンス構造及
びシール材５１により、ケーシング内の燃料ガスがケー
シング外に洩れないようになっている。
け側ラビリンス１１ａの凹部４３に入り込んでおり、凸
部３５は凹部４７に入り込んでいる。そして、凸部３
１、３５の下端と凹部４３、４７の底との間には、シー
ル材５１がはさみ込まれている。このラビリンス構造及
びシール材５１により、ケーシング内の燃料ガスがケー
シング外に洩れないようになっている。
【００１９】シール材５１としては、アルミナファイバ
ーをロープ状にしたもの（ニチアス製ツイストロープ
等）を敷いた後、アルミナ短繊維と溶剤を含む接着剤
（ニチアス製ＲＦ接着剤等）を凹部４３、４７の底に充
填してある。
ーをロープ状にしたもの（ニチアス製ツイストロープ
等）を敷いた後、アルミナ短繊維と溶剤を含む接着剤
（ニチアス製ＲＦ接着剤等）を凹部４３、４７の底に充
填してある。
【００２０】ケーシング３の中には、下台９上に集電板
５を含むセル集合体２が載っている。ここでセル７（寸
法例：径１５mm、長さ１，０００mm）は、左右の集電板
５に渡された吊りバー６から、吊り下げられている。
５を含むセル集合体２が載っている。ここでセル７（寸
法例：径１５mm、長さ１，０００mm）は、左右の集電板
５に渡された吊りバー６から、吊り下げられている。
【００２１】図３は、円筒形セルと集電板の正面図（図
１の左側から見た図）である。この実施例のＳＯＦＣの
円筒形セルは、連結型と呼ばれるタイプであって、３本
の円筒形セル７ａ1 、７ａ2 、７ａ3 が並列に連結され
ている。円筒形セル７ａ1 、７ａ2 、７ａ3 は、いずれ
もそれらのインターコネクター６７を手前に向け横に並
べられている。各セル間には平行な隙間（１例４mm）が
開いているが、セル上端２１の下の部分は隣同士のセル
がつながった連結部２３となっている。連結部２３はセ
ルと同じセラミックス製であり、セル７と一体に成形・
焼成されている。連結部の長さ（高さ）は一例として３
０mm程度である。
１の左側から見た図）である。この実施例のＳＯＦＣの
円筒形セルは、連結型と呼ばれるタイプであって、３本
の円筒形セル７ａ1 、７ａ2 、７ａ3 が並列に連結され
ている。円筒形セル７ａ1 、７ａ2 、７ａ3 は、いずれ
もそれらのインターコネクター６７を手前に向け横に並
べられている。各セル間には平行な隙間（１例４mm）が
開いているが、セル上端２１の下の部分は隣同士のセル
がつながった連結部２３となっている。連結部２３はセ
ルと同じセラミックス製であり、セル７と一体に成形・
焼成されている。連結部の長さ（高さ）は一例として３
０mm程度である。
【００２２】集電板５はニッケル製の板材であって、上
部に２カ所のバー通し穴２５が開けられている。同穴は
縦長の穴であって、セル吊り用のバー６（寸法例：幅４
mm、高さ１０mm）が通される。図１に示されているよう
に、吊りバー６は、左右の集電板５ａ、５ｂ間に渡され
ている。そして、この吊りバー６上に、上述のセル連結
部２３が載る形となって、セル７が吊りバー６から吊り
下がる格好となっているのである。なお、図１で見た姿
勢では、セル７ａ、７ｂ、７ｃは、Ｎｉフェルト８を介
して電気的に直列に接続されている。
部に２カ所のバー通し穴２５が開けられている。同穴は
縦長の穴であって、セル吊り用のバー６（寸法例：幅４
mm、高さ１０mm）が通される。図１に示されているよう
に、吊りバー６は、左右の集電板５ａ、５ｂ間に渡され
ている。そして、この吊りバー６上に、上述のセル連結
部２３が載る形となって、セル７が吊りバー６から吊り
下がる格好となっているのである。なお、図１で見た姿
勢では、セル７ａ、７ｂ、７ｃは、Ｎｉフェルト８を介
して電気的に直列に接続されている。
【００２３】燃料電池の組立手順としては、まず下ケー
シング３ａを立て、その中に下台９を入れる。次に、セ
ル７を複数束ねたスタック（セル集合体）に集電板を付
けてケーシング３内の下台９上に置く。その後、セル７
の状況に注意しながら、中ケーシング３ｂを、下ケーシ
ング３ａ上に、ラビリンス１１ａと１３ａとを組み合わ
せて載せる。その際、上述のシール材５１を、上下のラ
ビリンス１１、１３間にはさむ。次に、中ケーシング３
ｂ上に上ケーシング３ｃを同様に積み上げる。最後に、
図示せぬ上フタを上ケーシング３ｃ上に載せて組立が完
了する。なお、集電板５とケーシング３間には、アルミ
ナ繊維製の断熱ボード４（ニチアス製ＲＦボード等）を
挿入して電気絶縁性を確保するとともに断熱を良くして
いる。
シング３ａを立て、その中に下台９を入れる。次に、セ
ル７を複数束ねたスタック（セル集合体）に集電板を付
けてケーシング３内の下台９上に置く。その後、セル７
の状況に注意しながら、中ケーシング３ｂを、下ケーシ
ング３ａ上に、ラビリンス１１ａと１３ａとを組み合わ
せて載せる。その際、上述のシール材５１を、上下のラ
ビリンス１１、１３間にはさむ。次に、中ケーシング３
ｂ上に上ケーシング３ｃを同様に積み上げる。最後に、
図示せぬ上フタを上ケーシング３ｃ上に載せて組立が完
了する。なお、集電板５とケーシング３間には、アルミ
ナ繊維製の断熱ボード４（ニチアス製ＲＦボード等）を
挿入して電気絶縁性を確保するとともに断熱を良くして
いる。
【００２４】次に、テストセルによる発電性能試験結果
について説明する。以下条件によりテストセルを製作し
た。 （１）セル仕様 形式：空気極自己支持型、セル外径１６mm、セル長
さ９００mm、セル配列３並列×３直列 空気極：材質Ｌａ0.9 Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3 、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 、導電率３０S/cm、スラリーコート→
焼成 燃料極：材質ＹＳＺ・Ｎｉサーメット、厚さ６０μ
m 、導電率１，４００S/cm、気孔率４０％、スラリーコ
ート→焼成
について説明する。以下条件によりテストセルを製作し
た。 （１）セル仕様 形式：空気極自己支持型、セル外径１６mm、セル長
さ９００mm、セル配列３並列×３直列 空気極：材質Ｌａ0.9 Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3 、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 、導電率３０S/cm、スラリーコート→
焼成 燃料極：材質ＹＳＺ・Ｎｉサーメット、厚さ６０μ
m 、導電率１，４００S/cm、気孔率４０％、スラリーコ
ート→焼成
【００２５】（２）作製方法 空気極（支持体）：上記ＬＳＭ粉に、有機バインダ
ー、グリセリン、水を加えて混練した。次にこのコンパ
ウンドを押し出し成形した。押し出し成形後に、グリー
ン状態で真円度を調整した。その後、乾燥・脱脂し、続
いて１，３５０〜１，５００℃×１０hr焼成した。
ー、グリセリン、水を加えて混練した。次にこのコンパ
ウンドを押し出し成形した。押し出し成形後に、グリー
ン状態で真円度を調整した。その後、乾燥・脱脂し、続
いて１，３５０〜１，５００℃×１０hr焼成した。
【００２６】 インターコネクター成膜：上記空気極
上にスラリーコート、焼成によりインターコネクターを
成膜した。インターコネクターの幅は５mmとした。 固体電解質層成膜：上記ＹＳＺを、スラリーコー
ト、焼成により、上記下地層上に成膜した。 燃料極成膜：上記Ｎｉ／ＹＳＺサーメットを、スラ
リーコート、焼成により、上記固体電解質層上に成膜し
た。なお、ＮｉＯの還元処理は（Ｈ2 ＋１１％Ｈ2
Ｏ）：Ｎ2 ＝３：９７雰囲気下、１，０００℃×３hrで
行った。
上にスラリーコート、焼成によりインターコネクターを
成膜した。インターコネクターの幅は５mmとした。 固体電解質層成膜：上記ＹＳＺを、スラリーコー
ト、焼成により、上記下地層上に成膜した。 燃料極成膜：上記Ｎｉ／ＹＳＺサーメットを、スラ
リーコート、焼成により、上記固体電解質層上に成膜し
た。なお、ＮｉＯの還元処理は（Ｈ2 ＋１１％Ｈ2
Ｏ）：Ｎ2 ＝３：９７雰囲気下、１，０００℃×３hrで
行った。
【００２７】このセルを以下の条件で運転した。 （３）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％ この条件で燃料電池を運転してセル起電力を測定したと
ころほぼ理論値どおりとなり、容器シール性も良好であ
ることが確認できた。
ころほぼ理論値どおりとなり、容器シール性も良好であ
ることが確認できた。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の円筒形セルタイプ固体電解質型燃料電池は以下の効果
を発揮する。 セルを発電時と同様に立てた状態でセットできるた
め、目視によりセルの状況を確認しながらセッティング
できる。そのため、セルやＮｉフェルトのずれや破損が
なくなり、信頼性及び発電性能が向上する。 ケーシングが分割されて軽くなるため、組み立て作
業が楽になる。
の円筒形セルタイプ固体電解質型燃料電池は以下の効果
を発揮する。 セルを発電時と同様に立てた状態でセットできるた
め、目視によりセルの状況を確認しながらセッティング
できる。そのため、セルやＮｉフェルトのずれや破損が
なくなり、信頼性及び発電性能が向上する。 ケーシングが分割されて軽くなるため、組み立て作
業が楽になる。
【図１】本発明の１実施例に係る円筒形セルタイプ固体
電解質型燃料電池の構造及びその組立手順を示す側面断
面図である。
電解質型燃料電池の構造及びその組立手順を示す側面断
面図である。
【図２】下ケーシングと中ケーシングとの間のラビリン
ス構造の詳細を示す断面図である。
ス構造の詳細を示す断面図である。
【図３】円筒形セルと集電板の正面図（図１の左側から
見た図）である。
見た図）である。
【図４】代表的なＴ−ＳＯＦＣの全体構造を示す図であ
る。
る。
【図５】図４のＴ−ＳＯＦＣのセルの詳細構造を示す断
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。
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。
１ 燃料電池組立体 ２ セル集合体 ３ ケーシング ３ａ 下ケーシン
グ ３ｂ 中ケーシング ３ｃ 上ケーシン
グ ４ 断熱ボード ５ 集電板 ６ 吊りバー ７ 円筒形セル ８ Ｎｉフェルト ９ 下台（ハニカ
ム型燃料ヘッダー） １０ 燃料室 １１ 受け側ラビ
リンス １３ 乗り側ラビリンス ２１ セル上端 ２３ セル並列連結部 ２５ バー通し穴 ２７ セル下端 ２９ 集電板下端 ３１、３５、４１、４５、４９ 凸部 ３３、４３、４７ 凹部 ５１ シール材 ６７ インターコ
ネクター
グ ３ｂ 中ケーシング ３ｃ 上ケーシン
グ ４ 断熱ボード ５ 集電板 ６ 吊りバー ７ 円筒形セル ８ Ｎｉフェルト ９ 下台（ハニカ
ム型燃料ヘッダー） １０ 燃料室 １１ 受け側ラビ
リンス １３ 乗り側ラビリンス ２１ セル上端 ２３ セル並列連結部 ２５ バー通し穴 ２７ セル下端 ２９ 集電板下端 ３１、３５、４１、４５、４９ 凸部 ３３、４３、４７ 凹部 ５１ シール材 ６７ インターコ
ネクター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田尻 浩昭 福岡市南区塩原２丁目１番47号 九州電力 株式会社総合研究所内 (72)発明者 黒石 正宏 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 相沢 正信 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 多数の円筒形セルを縦に並べてセル集合
体（スタック）とし、このセル集合体をケーシング中に
収納した円筒形セルタイプ固体電解質型燃料電池であっ
て；該ケーシングを縦方向に複数に分割したことを特徴
とする円筒形セルタイプ固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】 上記分割したケーシングの合わせ面をラ
ビリンス構造とした請求項１記載の円筒形セルタイプ固
体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】 上記ラビリンス部に、セラミックス繊維
からなるシール材を充填した請求項２記載の円筒形セル
タイプ固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9060095A JPH10247508A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 円筒形セルタイプ固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9060095A JPH10247508A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 円筒形セルタイプ固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10247508A true JPH10247508A (ja) | 1998-09-14 |
Family
ID=13132201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9060095A Pending JPH10247508A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 円筒形セルタイプ固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10247508A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002013303A1 (fr) * | 2000-08-09 | 2002-02-14 | Toto Ltd. | Pile a combustible electrolytique solide |
| JP2005536851A (ja) * | 2002-08-21 | 2005-12-02 | ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー | 燃料電池システムのための端部電池熱疎隔 |
| JP2013157191A (ja) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Kyocera Corp | セルスタック装置および燃料電池装置 |
| CN110556589A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-12-10 | 松下知识产权经营株式会社 | 锂二次电池 |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP9060095A patent/JPH10247508A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002013303A1 (fr) * | 2000-08-09 | 2002-02-14 | Toto Ltd. | Pile a combustible electrolytique solide |
| JP2005536851A (ja) * | 2002-08-21 | 2005-12-02 | ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー | 燃料電池システムのための端部電池熱疎隔 |
| JP4782419B2 (ja) * | 2002-08-21 | 2011-09-28 | ユーティーシー パワー コーポレイション | 燃料電池システムのための端部電池熱疎隔 |
| JP2013157191A (ja) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Kyocera Corp | セルスタック装置および燃料電池装置 |
| CN110556589A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-12-10 | 松下知识产权经营株式会社 | 锂二次电池 |
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