JPH10275621A - 円筒状固体電解質型燃料電池セル - Google Patents
円筒状固体電解質型燃料電池セルInfo
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- JPH10275621A JPH10275621A JP9079814A JP7981497A JPH10275621A JP H10275621 A JPH10275621 A JP H10275621A JP 9079814 A JP9079814 A JP 9079814A JP 7981497 A JP7981497 A JP 7981497A JP H10275621 A JPH10275621 A JP H10275621A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】固体電解質全体に渡り均一な電流密度が得ら
れ、その結果、セルの出力密度を向上できる円筒状固体
電解質型燃料電池セルを提供する。 【解決手段】円筒状の固体電解質３の片面に多孔性の空
気極２、他面に多孔性の燃料極４が形成された円筒状固
体電解質型燃料電池セルにおいて、空気極２および燃料
極４の１０００℃におけるシート抵抗値が０．０５Ω以
下で、かつ空気極２の１０００℃におけるシート抵抗値
ＲS1と燃料極４の１０００℃におけるシート抵抗値ＲS2
の差ΔＲS （｜ＲS1−ＲS2｜）が０．０３Ω以下を満足
するものである。
れ、その結果、セルの出力密度を向上できる円筒状固体
電解質型燃料電池セルを提供する。 【解決手段】円筒状の固体電解質３の片面に多孔性の空
気極２、他面に多孔性の燃料極４が形成された円筒状固
体電解質型燃料電池セルにおいて、空気極２および燃料
極４の１０００℃におけるシート抵抗値が０．０５Ω以
下で、かつ空気極２の１０００℃におけるシート抵抗値
ＲS1と燃料極４の１０００℃におけるシート抵抗値ＲS2
の差ΔＲS （｜ＲS1−ＲS2｜）が０．０３Ω以下を満足
するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、円筒状固体電解質
型燃料電池セルに関するものである。
型燃料電池セルに関するものである。
【０００２】
【従来技術】近年においては、固体電解質型燃料電池
は、小型であることに加えて作動温度が１０００〜１０
５０℃と高温であるため、発電効率が高く、第３世代の
発電システムとして大いに期待されている。
は、小型であることに加えて作動温度が１０００〜１０
５０℃と高温であるため、発電効率が高く、第３世代の
発電システムとして大いに期待されている。
【０００３】一般に、固体電解質型燃料電池セルには、
円筒型燃料電池セルと平板型燃料電池セルと呼ばれる２
種類の構造が知られている。平板型燃料電池セルは、単
位体積当たりの出力密度が高いという特徴を有するが、
実用化においてはガスシールの不完全性やセル内の温度
分布の不均一性の問題がある。一方、円筒型燃料電池セ
ルは出力密度が低いものの、円筒形状であるため機械的
強度が高いという特徴がある。
円筒型燃料電池セルと平板型燃料電池セルと呼ばれる２
種類の構造が知られている。平板型燃料電池セルは、単
位体積当たりの出力密度が高いという特徴を有するが、
実用化においてはガスシールの不完全性やセル内の温度
分布の不均一性の問題がある。一方、円筒型燃料電池セ
ルは出力密度が低いものの、円筒形状であるため機械的
強度が高いという特徴がある。
【０００４】円筒型燃料電池セルは、図２に示したよう
に開気孔率が３０％程度のＣａＯ安定化ＺｒＯ2 を支持
管１とし、その上にＬａＭｎＯ3 系材料からなる多孔性
の空気極２を形成し、その表面にＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ
2 からなる固体電解質３を被覆し、さらにこの表面に多
孔性のＮｉ／ＺｒＯ2 の燃料極４が設けられている。
に開気孔率が３０％程度のＣａＯ安定化ＺｒＯ2 を支持
管１とし、その上にＬａＭｎＯ3 系材料からなる多孔性
の空気極２を形成し、その表面にＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ
2 からなる固体電解質３を被覆し、さらにこの表面に多
孔性のＮｉ／ＺｒＯ2 の燃料極４が設けられている。
【０００５】燃料電池モジュールは、例えば、図３に示
すように、ＬａＣｒＯ3 系材料からなるインターコネク
タ５をＮｉフェルト８を介して他のセルの燃料極に接続
することにより構成される。このような燃料電池セルの
発電は、セルを約１０００℃の温度に保持し、支持管１
の内部に空気６を外部に水素等の燃料７を供給すること
により行われる。
すように、ＬａＣｒＯ3 系材料からなるインターコネク
タ５をＮｉフェルト８を介して他のセルの燃料極に接続
することにより構成される。このような燃料電池セルの
発電は、セルを約１０００℃の温度に保持し、支持管１
の内部に空気６を外部に水素等の燃料７を供給すること
により行われる。
【０００６】近年、この円筒型燃料電池セルの製造プロ
セスを単純化するため、図３に示したように、空気極を
直接支持管に用いる試みがなされている。空気極として
の機能を併せ持つ支持管としてはＬａをＣａ、Ｓｒで１
０〜２０原子％置換したＬａＭｎＯ3 系材料が検討され
ている。
セスを単純化するため、図３に示したように、空気極を
直接支持管に用いる試みがなされている。空気極として
の機能を併せ持つ支持管としてはＬａをＣａ、Ｓｒで１
０〜２０原子％置換したＬａＭｎＯ3 系材料が検討され
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
円筒状の固体電解質型燃料電池セルは、空気極２と燃料
極４とのシート抵抗値のバランスが悪いため、電流が流
れる固体電解質においては、インターコネクタ近傍Ａ、
あるいは他のセルと接続するためのＮｉフェルトが接続
される部分Ｂのいずれかで電流密度が高く、その他の固
体電解質では電流密度が低く、固体電解質の電流密度が
場所によって不均一となり、その結果セルの出力密度が
低下するという問題があった。
円筒状の固体電解質型燃料電池セルは、空気極２と燃料
極４とのシート抵抗値のバランスが悪いため、電流が流
れる固体電解質においては、インターコネクタ近傍Ａ、
あるいは他のセルと接続するためのＮｉフェルトが接続
される部分Ｂのいずれかで電流密度が高く、その他の固
体電解質では電流密度が低く、固体電解質の電流密度が
場所によって不均一となり、その結果セルの出力密度が
低下するという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記の課題
に検討を加えた結果、空気極と燃料極との１０００℃に
おけるシート抵抗値を０．０５Ω以下とし、かつ空気極
と燃料極の１０００℃におけるシート抵抗値の差を０．
０３Ω以下にすることにより、セルの出力密度を向上で
きることを見出し、本発明に至った。
に検討を加えた結果、空気極と燃料極との１０００℃に
おけるシート抵抗値を０．０５Ω以下とし、かつ空気極
と燃料極の１０００℃におけるシート抵抗値の差を０．
０３Ω以下にすることにより、セルの出力密度を向上で
きることを見出し、本発明に至った。
【０００９】即ち、本発明の円筒状固体電解質型燃料電
池セルは、円筒状の固体電解質の片面に空気極、他面に
燃料極が形成された円筒状固体電解質型燃料電池セルに
おいて、前記空気極および前記燃料極の１０００℃にお
けるシート抵抗値が０．０５Ω以下で、かつ前記空気極
の１０００℃におけるシート抵抗値ＲS1と前記燃料極の
１０００℃におけるシート抵抗値ＲS2の差ΔＲS （｜Ｒ
S1−ＲS2｜）が０．０３Ω以下を満足するものである。
池セルは、円筒状の固体電解質の片面に空気極、他面に
燃料極が形成された円筒状固体電解質型燃料電池セルに
おいて、前記空気極および前記燃料極の１０００℃にお
けるシート抵抗値が０．０５Ω以下で、かつ前記空気極
の１０００℃におけるシート抵抗値ＲS1と前記燃料極の
１０００℃におけるシート抵抗値ＲS2の差ΔＲS （｜Ｒ
S1−ＲS2｜）が０．０３Ω以下を満足するものである。
【００１０】
【作用】円筒型燃料電池セルにおける電流の流れを考え
た場合、電流は空気極および燃料極中においては図２の
矢印８のように外周に沿って流れ、固体電解質中では、
図３に示すように、燃料極４から空気極２に向かって、
即ち、固体電解質３の厚み方向に流れるが、空気極２と
燃料極４との１０００℃におけるシート抵抗値が０．０
５Ω以上で、その空気極２と燃料極４との１０００℃に
おけるシート抵抗値の差が０．０３Ω以上の場合、Ｎｉ
フェルトが接続する燃料極近傍Ｂあるいはインターコネ
クタ近傍Ａのいずれかで固体電解質に流れる電流の電流
密度が顕著に高くなっていた。
た場合、電流は空気極および燃料極中においては図２の
矢印８のように外周に沿って流れ、固体電解質中では、
図３に示すように、燃料極４から空気極２に向かって、
即ち、固体電解質３の厚み方向に流れるが、空気極２と
燃料極４との１０００℃におけるシート抵抗値が０．０
５Ω以上で、その空気極２と燃料極４との１０００℃に
おけるシート抵抗値の差が０．０３Ω以上の場合、Ｎｉ
フェルトが接続する燃料極近傍Ｂあるいはインターコネ
クタ近傍Ａのいずれかで固体電解質に流れる電流の電流
密度が顕著に高くなっていた。
【００１１】本発明では、空気極および燃料極について
シート抵抗値を変化させてセルの出力を測定した結果、
１０００℃における空気極および燃料極のシート抵抗値
が０．０５Ω以下で、１０００℃における空気極のシー
ト抵抗値と燃料極のシート抵抗値の差を０．０３Ω以下
にすることにより、固体電解質において燃料極のＮｉフ
ェルトが接続される部分またはインターコネクタ近傍へ
の電流の集中が抑制され、固体電解質全体に渡り均一な
電流密度が得られ、その結果セルの出力を増大できるも
のである。
シート抵抗値を変化させてセルの出力を測定した結果、
１０００℃における空気極および燃料極のシート抵抗値
が０．０５Ω以下で、１０００℃における空気極のシー
ト抵抗値と燃料極のシート抵抗値の差を０．０３Ω以下
にすることにより、固体電解質において燃料極のＮｉフ
ェルトが接続される部分またはインターコネクタ近傍へ
の電流の集中が抑制され、固体電解質全体に渡り均一な
電流密度が得られ、その結果セルの出力を増大できるも
のである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の固体電解質型燃料電池セ
ルの基本構造は、図２に示したように、開気孔率が３０
％程度のＣａＯ安定化ＺｒＯ2 を支持管１とし、その上
にＬａＭｎＯ3 系あるいはＬａＣｏＯ3 系材料からなる
多孔性の空気極２を形成し、その表面にＹ2 Ｏ3 、Ｙｂ
2 Ｏ3 等の安定化ＺｒＯ2 あるいは、Ｙ2 Ｏ3 、Ｙｂ2
Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｓｍ2 Ｏ3 、ＣａＯ等
を含有するＣｅＯ2 からなる固体電解質３を被覆し、こ
の表面に多孔性のＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ等を含有した
ＺｒＯ2 あるいはＣｅＯ2 のサーメット燃料極４が設け
られた構造である。
ルの基本構造は、図２に示したように、開気孔率が３０
％程度のＣａＯ安定化ＺｒＯ2 を支持管１とし、その上
にＬａＭｎＯ3 系あるいはＬａＣｏＯ3 系材料からなる
多孔性の空気極２を形成し、その表面にＹ2 Ｏ3 、Ｙｂ
2 Ｏ3 等の安定化ＺｒＯ2 あるいは、Ｙ2 Ｏ3 、Ｙｂ2
Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｓｍ2 Ｏ3 、ＣａＯ等
を含有するＣｅＯ2 からなる固体電解質３を被覆し、こ
の表面に多孔性のＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ等を含有した
ＺｒＯ2 あるいはＣｅＯ2 のサーメット燃料極４が設け
られた構造である。
【００１３】また、その他の基本構造として、ＬａＭｎ
Ｏ3 系あるいはＬａＣｏＯ3 系材料により空気極支持管
を作製し、Ｙ2 Ｏ3 、Ｙb2Ｏ3 等の安定化ＺｒＯ2 ある
いは、Ｙ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 、Ｎｄ
2 Ｏ3 、Ｓｍ2 Ｏ3 、ＣａＯ等を含有するＣｅＯ2 から
なる粉末により、固体電解質用グリーンシートを作製
し、さらに、ＬａＣｒＯ3 系材料によりインターコネク
ト用グリーンシートを作製し、空気極支持管の表面に固
体電解質用グリーンシートおよびインターコネクト用グ
リーンシートを巻き付け、同時焼成した後、ＮｉＯまた
はＲｕを含有するＺｒＯ2 からなるスラリーを塗布し、
焼き付けて得られた図１に示すような円筒状固体電解質
型燃料電池セルがある。
Ｏ3 系あるいはＬａＣｏＯ3 系材料により空気極支持管
を作製し、Ｙ2 Ｏ3 、Ｙb2Ｏ3 等の安定化ＺｒＯ2 ある
いは、Ｙ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 、Ｎｄ
2 Ｏ3 、Ｓｍ2 Ｏ3 、ＣａＯ等を含有するＣｅＯ2 から
なる粉末により、固体電解質用グリーンシートを作製
し、さらに、ＬａＣｒＯ3 系材料によりインターコネク
ト用グリーンシートを作製し、空気極支持管の表面に固
体電解質用グリーンシートおよびインターコネクト用グ
リーンシートを巻き付け、同時焼成した後、ＮｉＯまた
はＲｕを含有するＺｒＯ2 からなるスラリーを塗布し、
焼き付けて得られた図１に示すような円筒状固体電解質
型燃料電池セルがある。
【００１４】そして、本発明の円筒状固体電解質型燃料
電池セルでは、空気極および燃料極の１０００℃におけ
るシート抵抗値が０．０５Ω以下、かつ空気極の１００
０℃におけるシート抵抗値ＲS1と燃料極の１０００℃に
おけるシート抵抗値ＲS2の差の絶対値ΔＲS （｜ＲS1−
ＲS2｜）が０．０３Ω以下を満足するものである。
電池セルでは、空気極および燃料極の１０００℃におけ
るシート抵抗値が０．０５Ω以下、かつ空気極の１００
０℃におけるシート抵抗値ＲS1と燃料極の１０００℃に
おけるシート抵抗値ＲS2の差の絶対値ΔＲS （｜ＲS1−
ＲS2｜）が０．０３Ω以下を満足するものである。
【００１５】ここで、空気極および燃料極の１０００℃
におけるシート抵抗値が０．０５Ω以下としたのは、シ
ート抵抗値が０．０５Ωより大きいと電極の抵抗自身が
大きくなり、セルの出力が低下するからである。空気極
および燃料極の１０００℃におけるシート抵抗値は、特
に、０．０２０Ω以下が望ましい。
におけるシート抵抗値が０．０５Ω以下としたのは、シ
ート抵抗値が０．０５Ωより大きいと電極の抵抗自身が
大きくなり、セルの出力が低下するからである。空気極
および燃料極の１０００℃におけるシート抵抗値は、特
に、０．０２０Ω以下が望ましい。
【００１６】また、それぞれのシート抵抗値の差ΔＲS
＝｜ＲS1−ＲS2｜を０．０３Ω以下としたのは、ΔＲS
が０．０３Ωを越えると、上記したようにＮｉフェルト
が接続される燃料極近傍あるいはインターコネクタ近傍
での固体電解質のいずれかで電流密度が大きくなり、固
体電解質の電流密度が場所によって不均一となり、その
結果セル全体の出力が低下するからである。シート抵抗
値の差ΔＲS は、特に０．０１Ω以下が望ましい。空気
極および燃料極のシート抵抗値は、例えば、空気極や燃
料極を構成する材料、その厚みによって制御することが
できる。
＝｜ＲS1−ＲS2｜を０．０３Ω以下としたのは、ΔＲS
が０．０３Ωを越えると、上記したようにＮｉフェルト
が接続される燃料極近傍あるいはインターコネクタ近傍
での固体電解質のいずれかで電流密度が大きくなり、固
体電解質の電流密度が場所によって不均一となり、その
結果セル全体の出力が低下するからである。シート抵抗
値の差ΔＲS は、特に０．０１Ω以下が望ましい。空気
極および燃料極のシート抵抗値は、例えば、空気極や燃
料極を構成する材料、その厚みによって制御することが
できる。
【００１７】また、セルの外径（燃料極間の距離）とし
ては、作製の容易さから１０〜３０ｍｍ、特に１０〜２
０ｍｍが望ましい。
ては、作製の容易さから１０〜３０ｍｍ、特に１０〜２
０ｍｍが望ましい。
【００１８】本発明の円筒状固体電解質型燃料電池セル
の製造方法について述べる。先ず、開気孔率が３０〜４
０％前後の安定化ＺｒＯ2 支持管を押し出し成形あるい
はラバー成形で作製し、焼結して円筒状支持管とした
後、表面に多孔質のＬａＭｎＯ3 系材料を約２ｍｍの厚
みに塗布した後、固体電解質としてＹ2 Ｏ3 含有の安定
化ＺｒＯ2 を溶射法あるいはＥＶＤ法により厚みが５０
〜２００μｍとなるように被覆し、さらにその表面に多
孔質の燃料極を、空気極のシート抵抗値との差が所定の
範囲を満足するように形成する。
の製造方法について述べる。先ず、開気孔率が３０〜４
０％前後の安定化ＺｒＯ2 支持管を押し出し成形あるい
はラバー成形で作製し、焼結して円筒状支持管とした
後、表面に多孔質のＬａＭｎＯ3 系材料を約２ｍｍの厚
みに塗布した後、固体電解質としてＹ2 Ｏ3 含有の安定
化ＺｒＯ2 を溶射法あるいはＥＶＤ法により厚みが５０
〜２００μｍとなるように被覆し、さらにその表面に多
孔質の燃料極を、空気極のシート抵抗値との差が所定の
範囲を満足するように形成する。
【００１９】また、インターコネクタは空気極と接する
ようにＬａを１０〜２０原子％のＳｒ、Ｃａで置換した
ＬａＣｒＯ3 、あるいはＣｒを５〜２０原子％のＭｇで
置換したＬａＣｒＯ3 を溶射法あるいはＥＶＤ法により
形成する。
ようにＬａを１０〜２０原子％のＳｒ、Ｃａで置換した
ＬａＣｒＯ3 、あるいはＣｒを５〜２０原子％のＭｇで
置換したＬａＣｒＯ3 を溶射法あるいはＥＶＤ法により
形成する。
【００２０】また、安定化ＺｒＯ2 支持管を用いず空気
極材料を直接支持管として利用してもよい。例えば、Ｌ
ａＭｎＯ3 系材料を円筒状に成形し、焼成して空気極を
作製し、この空気極に、固体電解質材料からなるグリー
ンシートおよびインターコネクタ材料からなるグリーン
シートを積層し、所定温度で焼成し、この後、燃料極材
料からなるスラリーを塗布することにより形成してもよ
い。この場合、空気極成形体（仮焼体）に、固体電解質
材料からなるグリーンシートおよびインターコネクタ材
料からなるグリーンシートを積層し、同時に焼成しても
よい。本発明においては、円筒状の固体電解質の内面に
空気極、外面に燃料極が、または、固体電解質の内面に
燃料極、外面に空気極が形成されていればよく、どのよ
うな方法で製造されていてもよい。
極材料を直接支持管として利用してもよい。例えば、Ｌ
ａＭｎＯ3 系材料を円筒状に成形し、焼成して空気極を
作製し、この空気極に、固体電解質材料からなるグリー
ンシートおよびインターコネクタ材料からなるグリーン
シートを積層し、所定温度で焼成し、この後、燃料極材
料からなるスラリーを塗布することにより形成してもよ
い。この場合、空気極成形体（仮焼体）に、固体電解質
材料からなるグリーンシートおよびインターコネクタ材
料からなるグリーンシートを積層し、同時に焼成しても
よい。本発明においては、円筒状の固体電解質の内面に
空気極、外面に燃料極が、または、固体電解質の内面に
燃料極、外面に空気極が形成されていればよく、どのよ
うな方法で製造されていてもよい。
【００２１】
【実施例】空気極材料として純度９９．９％で平均粒径
が５μｍのＬａ0.9 Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3 とＬａ0.9 Ｓｒ
0.1 ＣｏＯ3 と、固体電解質材料として純度が９９．９
％、平均粒径が０．７μｍの１０モル％Ｙ2 Ｏ3 を含有
したＺｒＯ2 と、インターコネクタ材料として純度９
９．９％、平均粒径が１μｍのＬａ0.8 Ｃａ0.22ＣｒＯ
3 粉末と、燃料極材料として８０重量％ＮｉまたはＲｕ
を含有するＺｒＯ2 をそれぞれ準備した。
が５μｍのＬａ0.9 Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3 とＬａ0.9 Ｓｒ
0.1 ＣｏＯ3 と、固体電解質材料として純度が９９．９
％、平均粒径が０．７μｍの１０モル％Ｙ2 Ｏ3 を含有
したＺｒＯ2 と、インターコネクタ材料として純度９
９．９％、平均粒径が１μｍのＬａ0.8 Ｃａ0.22ＣｒＯ
3 粉末と、燃料極材料として８０重量％ＮｉまたはＲｕ
を含有するＺｒＯ2 をそれぞれ準備した。
【００２２】Ｌａ0.9 Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3 とＬａ0.9 Ｓｒ
0.1 ＣｏＯ3 粉末をそれぞれ押し出し成形にて、焼結
後、外径が１８ｍｍ、厚みが１．０、２．３ｍｍ、長さ
が３００ｍｍになるような中空円筒状の空気極を作製し
た。この後、１０モル％Ｙ2 Ｏ3 を含有したＺｒＯ2 粉
末と、Ｌａ0.8 Ｃａ0.22ＣｒＯ3 粉末を用いてドクター
ブレード法にて厚み１５０μｍの固体電解質シートおよ
びインターコネクタシートを作製した後、図１のセル構
造となるようにそれぞれのシートを上記の空気極に巻き
付け、１５００で３時間焼成し空気極に焼き付けた。さ
らに、固体電解質の表面に８０重量％ＮｉＯまたはＲｕ
を含有するＺｒＯ2 粉末からなるスラリーを塗布し、１
４００℃で２時間焼き付けを行い、表１に示す厚みの燃
料極を形成した。固体電解質の厚みは１００μｍであっ
た。
0.1 ＣｏＯ3 粉末をそれぞれ押し出し成形にて、焼結
後、外径が１８ｍｍ、厚みが１．０、２．３ｍｍ、長さ
が３００ｍｍになるような中空円筒状の空気極を作製し
た。この後、１０モル％Ｙ2 Ｏ3 を含有したＺｒＯ2 粉
末と、Ｌａ0.8 Ｃａ0.22ＣｒＯ3 粉末を用いてドクター
ブレード法にて厚み１５０μｍの固体電解質シートおよ
びインターコネクタシートを作製した後、図１のセル構
造となるようにそれぞれのシートを上記の空気極に巻き
付け、１５００で３時間焼成し空気極に焼き付けた。さ
らに、固体電解質の表面に８０重量％ＮｉＯまたはＲｕ
を含有するＺｒＯ2 粉末からなるスラリーを塗布し、１
４００℃で２時間焼き付けを行い、表１に示す厚みの燃
料極を形成した。固体電解質の厚みは１００μｍであっ
た。
【００２３】空気極内部に空気を、燃料極側に水素ガス
を流して、１０００℃で発電を行い、出力密度を求め
た。また、空気極のシート抵抗ＲS1は円筒状焼結体か
ら、長さ５０ｍｍの円筒状の試料を切り出し、電極間が
４０ｍｍとなるように円筒状のＰｔ電極を形成し、空気
中１０００℃の抵抗値を測定し、下記の式よりシート抵
抗値を算出した。
を流して、１０００℃で発電を行い、出力密度を求め
た。また、空気極のシート抵抗ＲS1は円筒状焼結体か
ら、長さ５０ｍｍの円筒状の試料を切り出し、電極間が
４０ｍｍとなるように円筒状のＰｔ電極を形成し、空気
中１０００℃の抵抗値を測定し、下記の式よりシート抵
抗値を算出した。
【００２４】ＲS1＝Ｒ（π（ａ＋ｂ）／２）／Ｌ ここで、Ｒは測定された抵抗値、ａは円筒状試料の外
径、ｂは円筒状試料の内径、Ｌは電極端子間距離を示
す。
径、ｂは円筒状試料の内径、Ｌは電極端子間距離を示
す。
【００２５】また、燃料極のシート抵抗値ＲS2は、純度
９９．９％のアルミナの円筒管表面に上述の方法と同様
な方法にて燃料極を形成し、１０００℃、水素中で抵抗
値を測定し、上記式に従いシート抵抗値を算出した。こ
れらの結果を表１に示す。
９９．９％のアルミナの円筒管表面に上述の方法と同様
な方法にて燃料極を形成し、１０００℃、水素中で抵抗
値を測定し、上記式に従いシート抵抗値を算出した。こ
れらの結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】この表１より、空気極のシート抵抗値ＲS1
が０．０５Ωより大きい試料Ｎo.７は、出力密度が０．
２３Ｗ／ｃｍ2 以下と小さいことが判る。また、電極の
シート抵抗値が小さくても、空気極と燃料極のシート抵
抗値の差が、より大きい方が出力密度は小さくなること
が判る。
が０．０５Ωより大きい試料Ｎo.７は、出力密度が０．
２３Ｗ／ｃｍ2 以下と小さいことが判る。また、電極の
シート抵抗値が小さくても、空気極と燃料極のシート抵
抗値の差が、より大きい方が出力密度は小さくなること
が判る。
【００２８】そして、本発明の試料では、空気極のシー
ト抵抗値ＲS1および燃料極のシート抵抗値ＲS2が０．０
５Ωより小さく、空気極と燃料極のシート抵抗値の差Δ
Ｒｓが０．０３Ω以下であり、０．３０Ｗ／ｃｍ2 以上
の高い出力密度を有することが判る。
ト抵抗値ＲS1および燃料極のシート抵抗値ＲS2が０．０
５Ωより小さく、空気極と燃料極のシート抵抗値の差Δ
Ｒｓが０．０３Ω以下であり、０．３０Ｗ／ｃｍ2 以上
の高い出力密度を有することが判る。
【００２９】
【発明の効果】本発明の円筒状固体電解質型燃料電池セ
ルでは、１０００℃における空気極および燃料極のシー
ト抵抗値を０．０５Ω以下、１０００℃における空気極
のシート抵抗値と燃料極のシート抵抗値の差を０．０３
Ω以下にすることにより、固体電解質においてＮｉフェ
ルトが接続された燃料極部分またはインターコネクタ近
傍への電流の集中が抑制され、固体電解質全体に渡り均
一な電流密度が得られ、その結果、セルの出力密度を向
上できる。
ルでは、１０００℃における空気極および燃料極のシー
ト抵抗値を０．０５Ω以下、１０００℃における空気極
のシート抵抗値と燃料極のシート抵抗値の差を０．０３
Ω以下にすることにより、固体電解質においてＮｉフェ
ルトが接続された燃料極部分またはインターコネクタ近
傍への電流の集中が抑制され、固体電解質全体に渡り均
一な電流密度が得られ、その結果、セルの出力密度を向
上できる。
【図１】円筒状固体電解質型燃料電池セルを示す断面図
である。
である。
【図２】他の円筒状固体電解質型燃料電池セルを示す斜
視図である。
視図である。
【図３】電流の流れを説明するための円筒状固体電解質
型燃料電池セルの説明図である。
型燃料電池セルの説明図である。
１・・・支持管 ２・・・空気極 ３・・・固体電解質 ４・・・燃料極 ５・・・インターコネクタ ８・・・Ｎｉフェルト
Claims (1)
- 【請求項１】円筒状の固体電解質の片面に空気極、他面
に燃料極が形成された円筒状固体電解質型燃料電池セル
において、前記空気極および前記燃料極の１０００℃に
おけるシート抵抗値が０．０５Ω以下で、かつ前記空気
極の１０００℃におけるシート抵抗値ＲS1と前記燃料極
の１０００℃におけるシート抵抗値ＲS2の差ΔＲS （｜
ＲS1−ＲS2｜）が０．０３Ω以下を満足することを特徴
とする円筒状固体電解質型燃料電池セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9079814A JPH10275621A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 円筒状固体電解質型燃料電池セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9079814A JPH10275621A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 円筒状固体電解質型燃料電池セル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10275621A true JPH10275621A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=13700682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9079814A Pending JPH10275621A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 円筒状固体電解質型燃料電池セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10275621A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003045464A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-14 | Kyocera Corp | 燃料電池及びその発電方法 |
| JP2005085522A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-03-31 | Mitsubishi Materials Corp | 支持膜式固体酸化物形燃料電池 |
| JP2008192327A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-21 | Kyocera Corp | 横縞型燃料電池セルおよびセルスタック並びに燃料電池 |
| JP2013131489A (ja) * | 2011-11-24 | 2013-07-04 | Ngk Insulators Ltd | 固体酸化物型燃料電池 |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP9079814A patent/JPH10275621A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003045464A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-14 | Kyocera Corp | 燃料電池及びその発電方法 |
| JP2005085522A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-03-31 | Mitsubishi Materials Corp | 支持膜式固体酸化物形燃料電池 |
| JP2008192327A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-21 | Kyocera Corp | 横縞型燃料電池セルおよびセルスタック並びに燃料電池 |
| JP2013131489A (ja) * | 2011-11-24 | 2013-07-04 | Ngk Insulators Ltd | 固体酸化物型燃料電池 |
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