JPH11154525A - Solid electrolyte fuel cell and its manufacture - Google Patents

Solid electrolyte fuel cell and its manufacture

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JPH11154525A
JPH11154525A JP9318591A JP31859197A JPH11154525A JP H11154525 A JPH11154525 A JP H11154525A JP 9318591 A JP9318591 A JP 9318591A JP 31859197 A JP31859197 A JP 31859197A JP H11154525 A JPH11154525 A JP H11154525A
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Japan
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fuel cell
seal
solid electrolyte
separator
sealing
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JP9318591A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Iwazawa
力 岩澤
Masataka Mochizuki
正孝 望月
Masakatsu Nagata
雅克 永田
Namiko Kaneda
波子 兼田
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the chemical stability and maintain the air tightness of a sealing part between a battery cell and a separator for a flat plate type solid electrolyte fuel cell. SOLUTION: In a solid electrolyte fuel cell having a battery cell provided with a solid electrolyte 10, an air electrode 12 placed on one surface of the solid electrolyte 10 and a fuel electrode 11 placed on the other surface of the solid electrolyte 10, a separator 13 placed opposite to at least one surface of the battery cell, and sealing parts 15 to seal the edges of the boundary surface between the battery cell and the separator 13, the sealing parts 15 include a sealing material formed from a sintered body obtained through a process where a sealing liquid containing, as a main constituent, an ultrafine particle oxide having a melting point higher than the operating temperature of the solid electrolyte fuel cell is applied and baked.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池に関し、特にシール部の構造とシール方法に特徴を
有する平板型固体電解質燃料電池とその製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid oxide fuel cell, and more particularly to a flat solid electrolyte fuel cell characterized by the structure of a sealing portion and a sealing method, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池の基本構造は、電解質とその両
側を挟む2つの電極より構成される。この2つの電極の
一方を燃料極、他方を空気極と呼ぶ。燃料極には外部よ
り水素ガス等の燃料ガスが供給され、空気極には外部よ
り空気等の酸化ガスが供給される。燃料電池は、これら
のガスの電気化学的反応により、電気エネルギーを生成
する。
2. Description of the Related Art The basic structure of a fuel cell comprises an electrolyte and two electrodes sandwiching both sides of the electrolyte. One of the two electrodes is called a fuel electrode, and the other is called an air electrode. A fuel gas such as hydrogen gas is supplied from the outside to the fuel electrode, and an oxidizing gas such as air is supplied from the outside to the air electrode. Fuel cells generate electrical energy by an electrochemical reaction of these gases.

【0003】燃料電池は、用いる電解質の材料の種類に
よりいくつかの種別に分類される。固体電解質型燃料電
池(SOFC)は、電解質としてイオン導電性を有する
酸化物固体を用いたものである。この酸化物固体、即ち
固体電解質が良好なイオン導電性を示すには、高温条件
が必要で有るため、通常SOFCは800℃〜1200
℃の温度条件で動作されている。
[0003] Fuel cells are classified into several types depending on the type of electrolyte material used. A solid oxide fuel cell (SOFC) uses an oxide solid having ionic conductivity as an electrolyte. Since high-temperature conditions are necessary for this oxide solid, that is, the solid electrolyte to exhibit good ionic conductivity, the SOFC is usually 800 ° C. to 1200 ° C.
It is operated under the temperature condition of ° C.

【0004】図3は、従来の平板型のSOFCの構成例
を示す分解斜視図である。また、図4(a)は、従来の
SOFCの構造例を示す断面図、図4(b)は、シール
部の拡大断面図である。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a configuration example of a conventional flat-plate SOFC. FIG. 4A is a cross-sectional view showing a structure example of a conventional SOFC, and FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view of a seal portion.

【0005】図3に示すように、板状の固体電解質10
1を支持体とする場合は、その中央部表面上に燃料極1
02が形成され、その裏面に空気極104が形成され
る。
[0005] As shown in FIG.
When the fuel cell 1 is used as a support, the fuel electrode 1
02 is formed, and the air electrode 104 is formed on the back surface.

【0006】燃料極102が形成された固体電解質10
1の表面上には、燃料ガスである水素が供給され、空気
極が形成される固体電解質101裏面上には、酸素を含
む空気が供給される。所望の電流値を得るため、セパレ
ータ103を介して通常複数のセルを積層して使用され
る。
The solid electrolyte 10 on which the fuel electrode 102 is formed
Hydrogen, which is a fuel gas, is supplied on the front surface of the fuel cell 1, and air containing oxygen is supplied on the back surface of the solid electrolyte 101 on which the air electrode is formed. In order to obtain a desired current value, a plurality of cells are usually stacked and used via a separator 103.

【0007】図4(a)に示すように、燃料極102が
形成された固体電解質101の一方の面とそれに対向す
るセパレータ103との間は、ガス供給路を除く両側側
面部をシール材105で封止される。
As shown in FIG. 4A, between the one surface of the solid electrolyte 101 on which the fuel electrode 102 is formed and the separator 103 facing the same, both sides except for the gas supply path are sealed with a sealing material 105. Is sealed.

【0008】空気極104では、供給される酸素から酸
素イオンが生成される。この酸素イオンは、固体電解質
101を通り燃料極102に到達する。燃料極102で
は、この酸素イオンと燃料極102に供給される水素ガ
スとが反応し、電子を生成する。同時に副生成物として
水も生成される。
At the air electrode 104, oxygen ions are generated from the supplied oxygen. The oxygen ions reach the fuel electrode 102 through the solid electrolyte 101. At the fuel electrode 102, the oxygen ions react with the hydrogen gas supplied to the fuel electrode 102 to generate electrons. At the same time, water is produced as a by-product.

【0009】固体電解質101は、高い酸素イオン導電
性を有し、800℃〜1200℃のSOFC動作温度に
おける酸化および還元雰囲気で、化学的に安定なことが
必要とされる。併せて、電子導電性を有さず、ガスを通
さないように気密性にすぐれた材料であることも望まれ
る。一般に、このような要件を充たす材料として、安定
化ジルコニア(YSZ)が選択される。
The solid electrolyte 101 is required to have high oxygen ion conductivity and to be chemically stable in an oxidizing and reducing atmosphere at a SOFC operating temperature of 800 ° C. to 1200 ° C. At the same time, it is also desired that the material has no electronic conductivity and is highly airtight so as not to pass gas. Generally, stabilized zirconia (YSZ) is selected as a material satisfying such requirements.

【0010】燃料極102及び空気極104は、ガスが
内部まで侵入できるように多孔質体で形成される。いず
れもイオン導電性は有さず、高い電子導電性を示すこと
が必要である。また、隣接する固体電解質101と熱膨
張率が近似していることが望まれる。
The fuel electrode 102 and the air electrode 104 are formed of a porous material so that gas can enter the inside. Neither of them has ionic conductivity and needs to exhibit high electronic conductivity. Also, it is desired that the thermal expansion coefficient of the adjacent solid electrolyte 101 is close to that of the adjacent solid electrolyte 101.

【0011】燃料極102は、水素ガスに曝されるの
で、高温還元雰囲気で化学的に安定であることが必要で
あり、空気極104は、空気に曝される為、高温酸化雰
囲気で化学的に安定であることが必要である。
Since the fuel electrode 102 is exposed to hydrogen gas, it is necessary to be chemically stable in a high-temperature reducing atmosphere. The air electrode 104 is exposed to air, so that it is chemically stable in a high-temperature oxidizing atmosphere. Must be stable.

【0012】一般に、燃料極102としては、ニッケル
(Ni)とYSZのサーメット等、空気極104として
は、ランタンコバルトネート(LaCoO3)やランタ
ンマンガネート(LaMnO3)を母体としたペロブス
カイト型酸化物が選択されることが多い。
In general, the fuel electrode 102 is a cermet of nickel (Ni) and YSZ, etc., and the air electrode 104 is a perovskite-type oxide whose base material is lanthanum cobaltate (LaCoO 3 ) or lanthanum manganate (LaMnO 3 ). Is often selected.

【0013】セパレータ103は、一方の面に空気の供
給路、他方の面に水素ガスの供給路を有する為、高温の
酸化および還元雰囲気で化学的に安定であることが必要
とされる。空気と水素ガスが互いに上下でリークして接
触することがないよう気密性も必要とされる。又、電池
セルと熱膨張率が近似していることが望ましい。
Since the separator 103 has an air supply path on one side and a hydrogen gas supply path on the other side, it must be chemically stable in a high-temperature oxidizing and reducing atmosphere. Airtightness is also required to prevent air and hydrogen gas from leaking and coming into contact with each other. It is also desirable that the thermal expansion coefficient of the battery cell is similar to that of the battery cell.

【0014】一方、セパレータ103は、複数の電池セ
ルを電気的に接続するインターコネクタとしての役目も
担う為、電子導電性が高いことも要求される。これらの
条件を充たすものとして、ランタンクロマイト系酸化物
(LaCrO3)等がセパレータ材料として使用され
る。
On the other hand, since the separator 103 also serves as an interconnector for electrically connecting a plurality of battery cells, the separator 103 is required to have high electronic conductivity. As a material satisfying these conditions, lanthanum chromite-based oxide (LaCrO 3 ) or the like is used as a separator material.

【0015】燃料極102が形成された固体電解質10
1の一方の面とセパレータとの間をシールするシール材
105は、水素ガスが外部に漏れて、空気との接触発火
を起こさないように、機密性を確保する必要があるとと
もに、水素ガスの供給路を確保すべく、固体電解質10
1とセパレータ103間に一定の間隔を保持する必要が
ある。よって、図4(b)に示すように、セパレータ1
03と固体電解質101との間には、両者間に一定の間
隔を保持できるように相当量のガラスを用いて、周囲を
封止する必要がある。このガラスとしては、一般にほう
珪酸ガラスが用いられることが多い。
The solid electrolyte 10 on which the fuel electrode 102 is formed
The sealing material 105 that seals the gap between one surface of the first member and the separator needs to secure confidentiality so that hydrogen gas does not leak to the outside and ignite in contact with air. In order to secure a supply channel, the solid electrolyte 10
It is necessary to keep a certain distance between the first and the separator 103. Therefore, as shown in FIG.
It is necessary to use a considerable amount of glass so as to maintain a certain distance between the two and the solid electrolyte 101, and to seal the periphery thereof. Generally, borosilicate glass is often used as this glass.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】上述するように、固体
電解質101とセパレータ103とのシール部は、水素
ガスと空気との接触発火を防止する為、高いシール性の
維持が要求される。
As described above, the sealing portion between the solid electrolyte 101 and the separator 103 is required to maintain a high sealing property in order to prevent contact ignition between hydrogen gas and air.

【0017】しかしながら、従来シール材として用いら
れるほう珪酸ガラスの融点は約830℃程度であり、S
OFCの動作温度800℃〜1200℃において溶融状
態にある。よって、セルサイズが大型化し、燃料ガスを
高圧で供給する必要がでてくると、セル内外のガス圧の
差によって、溶融状態のシール部から燃料ガスがリーク
する危険がある。
However, the melting point of borosilicate glass conventionally used as a sealing material is about 830 ° C.
The OFC is in a molten state at an operating temperature of 800 ° C to 1200 ° C. Therefore, when the cell size becomes large and it becomes necessary to supply the fuel gas at a high pressure, there is a risk that the fuel gas leaks from the sealing portion in a molten state due to a difference in gas pressure inside and outside the cell.

【0018】また、シール材は、SOFCの動作中にお
いては溶融状態にあるが、動作終了後はセル温度の下降
に従い固化する。即ち、電池のヒートサイクルにおい
て、シール材は溶融状態と固化状態を行き来していた。
The sealing material is in a molten state during the operation of the SOFC, but solidifies as the cell temperature decreases after the operation is completed. That is, in the heat cycle of the battery, the sealing material has been switched between a molten state and a solidified state.

【0019】シール材が溶融状態にある場合は、シール
部がむしろ熱応力の緩衝材となる場合も多い。しかし、
セル温度が下がり、シール材が固化すると、シール材と
被シール材との熱膨張率の差が問題となる。例えば被シ
ール材である固体電解質101と空気極104の熱膨張
率が、約10×10-6〜11×10-6/℃であるのに対
し、固化状態のほう珪酸ガラスの熱膨張率は3×10-6
〜4×10-6/℃と小さい為、熱膨張率の差に起因する
熱応力の発生がセルの破壊を招くことがある。
When the sealing material is in a molten state, the sealing portion often acts as a buffer for thermal stress. But,
When the cell temperature decreases and the sealing material solidifies, the difference in the coefficient of thermal expansion between the sealing material and the material to be sealed poses a problem. For example, the thermal expansion coefficients of the solid electrolyte 101 and the air electrode 104, which are the materials to be sealed, are about 10 × 10 −6 to 11 × 10 −6 / ° C., whereas the thermal expansion coefficient of the solidified borosilicate glass is 3 × 10 -6
Since it is as small as about 4 × 10 −6 / ° C., the generation of thermal stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion may cause breakage of the cell.

【0020】さらに、動作温度において、SiO2を主
成分とするほう珪酸ガラスからは、Si、SiO等のガ
スが揮発する。シール部には相当量のガラスが使用され
ているため発生する揮発成分の量も多くなり、これらが
ニッケルとYSZのサーメットである燃料極102と化
合物を形成して、電池特性の劣化を招くことがある。
Further, at the operating temperature, gases such as Si and SiO volatilize from the borosilicate glass containing SiO 2 as a main component. Since a considerable amount of glass is used in the seal portion, the amount of volatile components generated also increases, and these forms a compound with the fuel electrode 102, which is a cermet of nickel and YSZ, which leads to deterioration of battery characteristics. There is.

【0021】本発明の目的は、電池セルとセパレータと
のシール部の化学的安定性と気密性を備えた固体電解質
型燃料電池とその製造方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell having chemical stability and hermeticity of a seal between a battery cell and a separator, and a method of manufacturing the same.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明の固体電解質型燃
料電池の第1の特徴は、固体電解質、前記固体電解質の
一方の面に備えられる空気極および前記固体電解質の他
方の面に備えられる燃料極とを有する電池セルと、前記
電池セルの少なくとも一方の面に対向して備えられるセ
パレータと、前記電池セルと前記セパレータとの境界面
の端部をシールするシール部とを有する固体電解質型燃
料電池において、前記シール部が、前記固体電解質型燃
料電池の動作温度より高い融点を持つ超微粒子酸化物を
主成分とするシール液剤を塗布、焼成する工程を経て得
られた焼結体からなるシール材を有することである。
The first feature of the solid oxide fuel cell of the present invention is that the solid electrolyte, the air electrode provided on one surface of the solid electrolyte, and the other surface of the solid electrolyte are provided. A solid electrolyte type having a battery cell having a fuel electrode, a separator provided to face at least one surface of the battery cell, and a seal portion for sealing an end of a boundary surface between the battery cell and the separator. In the fuel cell, the seal portion is formed of a sintered body obtained through a step of applying and firing a sealing liquid agent containing an ultrafine oxide having a melting point higher than the operating temperature of the solid oxide fuel cell as a main component. It is to have a sealing material.

【0023】上記固体電解質型燃料電池の第1の特徴に
よれば、使用するシール材の主成分である超微粒子酸化
物は、通常のバルク酸化物と比較して反応性が高く、低
温で焼結できる。しかし、一旦焼結すれば、バルク酸化
物と同様の性質を示すため、電池の動作温度では固体状
態を維持でき、動作中には安定したシール性の保持を図
ることができる。
According to the first feature of the solid oxide fuel cell, the ultrafine oxide, which is the main component of the sealing material used, has higher reactivity than ordinary bulk oxide, and is fired at a low temperature. Can be tied. However, once sintered, it exhibits properties similar to bulk oxides, so that it can maintain a solid state at the operating temperature of the battery and maintain stable sealing properties during operation.

【0024】なお、上記第1の特徴を有する固体電解質
型燃料電池において、前記超微粒子酸化物として、平均
粒径0.2μm以下の粉末を用いれば、確実に超微粒子
の効果である高い反応性により焼結温度を下げることが
できる。
In the solid oxide fuel cell having the above-mentioned first characteristic, if a powder having an average particle diameter of 0.2 μm or less is used as the ultra-fine particle oxide, high reactivity which is an effect of the ultra-fine particles can be surely obtained. Can lower the sintering temperature.

【0025】また、上記第1の特徴を有する固体電解質
型燃料電池において、シール材に焼成温度の低温化に寄
与する焼結助剤を一部に含んでいれば、より焼結温度を
低温化することができる。
In the solid oxide fuel cell having the first feature, if the sealing material partially includes a sintering aid contributing to lowering the firing temperature, the sintering temperature can be further reduced. can do.

【0026】さらに、上記第1の特徴を有する固体電解
質型燃料電池において、前記シール材が、7×10-6
℃以上11×10-6/℃以下の熱膨張率を有するもので
あれば、シール材と被シール材との間の熱膨張係数の差
を小さくできるため、繰り返し動作に伴うヒートサイク
ルにおいて、熱応力の発生を抑制できる。
Further, in the solid oxide fuel cell device having the first characteristic, the sealing material is 7 × 10 -6 /
A material having a coefficient of thermal expansion of not less than 11 ° C./° C. and not more than 11 × 10 −6 / ° C. can reduce the difference in coefficient of thermal expansion between the sealing material and the material to be sealed. The generation of stress can be suppressed.

【0027】上記第1の特徴を有する固体電解質型燃料
電池において、例えば前記シール材の主成分としては、
安定化ジルコニア、またはスピネルのいずれかを使用し
てもよい。
In the solid oxide fuel cell having the first feature, for example, the main component of the sealing material is
Either stabilized zirconia or spinel may be used.

【0028】本発明の固体電解質型燃料電池の第2の特
徴は、上記第1の特徴を有する固体電解質型燃料電池に
おいて、前記シール部が、シール支持材とシール材とを
有し、前記固体電解質と前記セパレータとが前記シール
支持材を介して対向し、前記シール材が、前記固体電解
質と前記シール支持材との接触面、および前記セパレー
タと前記シール支持材との接触面に設けられ、前記シー
ル支持材が、前記固体電解質型燃料電池の動作温度より
高い融点を持ち、燃料ガスまたは酸化ガスを透過しない
ことである。
According to a second feature of the solid oxide fuel cell of the present invention, in the solid oxide fuel cell having the first feature, in the solid electrolyte fuel cell, the seal portion has a seal supporting material and a seal material; The electrolyte and the separator face each other via the seal support material, and the seal material is provided on a contact surface between the solid electrolyte and the seal support material, and a contact surface between the separator and the seal support material, The seal supporting member has a melting point higher than the operating temperature of the solid oxide fuel cell, and does not transmit a fuel gas or an oxidizing gas.

【0029】上記固体電解質型燃料電池の第2の特徴に
よれば、シール部がシール支持材とシール材とで構成さ
れているので、シール材は接着部のみに設ければ良く、
使用シール材の量を少量に押さえることができる。
According to the second feature of the solid oxide fuel cell, since the seal portion is composed of the seal supporting material and the seal material, the seal material may be provided only on the adhesive portion.
The amount of the sealing material used can be suppressed to a small amount.

【0030】本発明の固体電解質型燃料電池の第3の特
徴は、上記第1の特徴を有する固体電解質型燃料電池に
おいて、前記シール部が、前記固体電解質、もしくはセ
パレータの一部で形成されたシール支持材とシール材と
を有し、前記シール材が、前記シール支持材と前記固体
電解質もしくは前記セパレータとの接触面に設けられ、
前記シール支持材が、前記固体電解質型燃料電池の動作
温度より高い融点を持ち、使用燃料ガスを透過しないこ
とである。
A third feature of the solid oxide fuel cell of the present invention is that in the solid oxide fuel cell having the first feature, the seal portion is formed of a part of the solid electrolyte or a separator. Having a seal support material and a seal material, the seal material is provided on a contact surface between the seal support material and the solid electrolyte or the separator,
The seal supporting member has a melting point higher than the operating temperature of the solid oxide fuel cell, and does not transmit a used fuel gas.

【0031】上記固体電解質型燃料電池の第3の特徴に
よれば、上記第2の特徴を有する固体電解質型燃料電池
の場合と同様に、シール部がシール支持材とシール材と
で構成されているので、シール材は接着部のみに設けれ
ば良く、使用シール材の量を少量に押さえることができ
る。
According to the third feature of the solid oxide fuel cell, as in the case of the solid oxide fuel cell having the second feature, the seal portion is composed of a seal supporting material and a seal material. Therefore, the sealing material may be provided only at the bonding portion, and the amount of the sealing material used can be suppressed to a small amount.

【0032】上記第2または第3の特徴を有する固体電
解質型燃料電池において、シール支持材として、7×1
-6/℃以上11×10-6/℃以下の熱膨張率を有する
ものを使用すれば、燃料電池セルの構成材料やセパレー
タとの間の熱膨張係数差を小さくできるため、繰り返し
動作に伴うヒートサイクルにおいて、熱応力の発生を抑
制できる。
[0032] In the solid oxide fuel cell having the second or third feature, the seal supporting material may be 7 × 1.
Using those having 0 -6 / ° C. or higher 11 × 10 -6 / ℃ or less coefficient of thermal expansion, since the thermal expansion coefficient difference between the constituent material and the separator of the fuel cell can be reduced, the repetitive operation In the accompanying heat cycle, generation of thermal stress can be suppressed.

【0033】本発明の固体電解質型燃料電池の製造方法
の特徴は、固体電解質、前記固体電解質の一方の面上に
形成される空気極、及び他方の面に形成される燃料極と
を有する電池セルを作製する工程と、前記電池セルの少
なくとも一方の面に対向して備えられるセパレータを作
製する工程と、前記電池セルと前記セパレータとの境界
面の端部をシールするシール部を作製する工程とを有す
る固体電解質型燃料電池の製造方法において、前記シー
ル部を作製する工程が、前記固体電解質型燃料電池の動
作温度より高い融点を持つ超微粒子酸化物と、バインダ
ーおよび添加助剤とを混合したシール液剤を作製する工
程と、前記シール液剤をシール部の境界面に塗布する工
程と、前記シール液剤を前記固体電解質型燃料電池の動
作温度で焼成する工程とを有することである。
A feature of the method for manufacturing a solid oxide fuel cell of the present invention is that a battery having a solid electrolyte, an air electrode formed on one surface of the solid electrolyte, and a fuel electrode formed on the other surface is provided. A step of producing a cell, a step of producing a separator provided to face at least one surface of the battery cell, and a step of producing a seal portion for sealing an end of a boundary surface between the battery cell and the separator. In the method for producing a solid oxide fuel cell having the above, the step of producing the seal portion includes mixing an ultrafine oxide having a melting point higher than the operating temperature of the solid oxide fuel cell, a binder and an additive. Producing a sealed sealing liquid, applying the sealing liquid to a boundary surface of a seal portion, and firing the sealing liquid at an operating temperature of the solid oxide fuel cell. It is to have a degree.

【0034】上記固体電解質型燃料電池の製造方法の特
徴によれば、使用するシール材の主成分である超微粒子
酸化物は、通常のバルク酸化物と比較して反応性が高
く、低温で焼結できる。しかし、一旦焼結すれば、バル
ク酸化物と同様の性質を示すため、電池の動作温度では
固体状態を維持でき、動作中に安定したシール性の保持
を図るできる。
According to the characteristics of the method for manufacturing a solid oxide fuel cell, the ultrafine oxide, which is the main component of the sealing material used, has higher reactivity than ordinary bulk oxide, and is fired at a low temperature. Can be tied. However, once sintered, it exhibits properties similar to bulk oxides, so that it can maintain a solid state at the operating temperature of the battery and maintain stable sealing properties during operation.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図1(a)
は、本発明の第1の実施の形態における固体電解質型燃
料電池の構造を示す断面図である。図1(b)は、セパ
レータ13と固体電解質10との間のシール部の構造を
示す部分拡大断面図である。
(First Embodiment) FIG. 1 (a)
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a solid oxide fuel cell according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a partially enlarged cross-sectional view illustrating a structure of a seal portion between the separator 13 and the solid electrolyte 10.

【0036】図1(a)に示すように、第1の実施の形
態における固体電解質型燃料電池のシール部以外の構成
は、図4(a)に示す従来のSOFCの構造とほぼ共通
する。即ち、基本的な電池セルは、支持体である板状の
固体電解質10と、その中央部表面上に形成される燃料
極11と、その裏面に形成される空気極12から構成さ
れる。また、電池セルの上下にはセパレータ13が設け
られる。
As shown in FIG. 1A, the structure of the solid oxide fuel cell according to the first embodiment other than the seal portion is substantially the same as the structure of the conventional SOFC shown in FIG. 4A. That is, a basic battery cell is composed of a plate-shaped solid electrolyte 10 as a support, a fuel electrode 11 formed on the central surface, and an air electrode 12 formed on the back surface. Separators 13 are provided above and below the battery cells.

【0037】例えば、同図に示すように、セパレータ1
3は、燃料極11が形成された側の固体電解質10表面
に対向して設けられる。セパレータ13と燃料極11の
間は、燃料ガスである水素の供給路となる。
For example, as shown in FIG.
3 is provided to face the surface of the solid electrolyte 10 on the side where the fuel electrode 11 is formed. A space between the separator 13 and the fuel electrode 11 is a supply path for hydrogen as a fuel gas.

【0038】なお図示しないが、セパレータは空気極が
形成される固体電解質10裏面に対向する位置にも形成
され、空気の供給路が設けられる。
Although not shown, the separator is also formed at a position facing the back surface of the solid electrolyte 10 where the air electrode is formed, and an air supply path is provided.

【0039】各構成材料は、従来と同様な材質を選択で
きる。例えば、固体電解質10としては安定化ジルコニ
ア(YSZ)、燃料極11としてはニッケル(Ni)と
YSZのサーメット等、空気極12としてはランタンコ
バルトネート(LaCoO3)やランタンマンガネート
(LaMnO3)を母体としたペロブスカイト型酸化
物、セパレータ13としてはランタンクロマイト系酸化
物(LaCrO3)等がそれぞれ選択できる。
Each constituent material can be selected from the same materials as in the prior art. For example, stabilized zirconia (YSZ) is used as the solid electrolyte 10, nickel (Ni) and YSZ cermets are used as the fuel electrode 11, and lanthanum cobaltate (LaCoO 3 ) and lanthanum manganate (LaMnO 3 ) are used as the air electrode 12. A perovskite-type oxide serving as a base, and a lanthanum chromite-based oxide (LaCrO 3 ) can be selected as the separator 13.

【0040】第1の実施の形態におけるSOFCは、固
体電解質10とセパレータ13との間に設けられるシー
ル部の構成とそのシール方法に主な特徴を有する。即
ち、図1(b)に示すように、セパレータ13と固体電
解質10の図中左右両端側面は、シール支持材14を介
して接着されており、接着材となるシール材15は、シ
ール支持材14と固体電解質10との接着面、及びシー
ル支持材14とセパレータ13との接着面に薄く設けら
れる。
The SOFC according to the first embodiment has main features in the configuration of a seal portion provided between the solid electrolyte 10 and the separator 13 and the sealing method. That is, as shown in FIG. 1B, the left and right side surfaces of the separator 13 and the solid electrolyte 10 in the figure are bonded via a seal support member 14, and the seal member 15 serving as an adhesive is a seal support member. It is provided thinly on the bonding surface between the solid electrolyte 10 and the seal supporting material 14 and the separator 13.

【0041】シール材15は、従来ほう珪酸ガラスが用
いられていたが、これに代えて、熱膨張係数が7×10
-6/℃以上11×10-6/℃以下の熱膨張率を有する。
高融点酸化物、例えばYSZ、スピネル等を用いる。ま
た、これらは、粒径が0.01μm〜0.5μm程度の
超微粒子セラミックス粉末を用い、これをバインダーと
添加助剤とに混ぜてシール液剤であるスラリーを作製す
る。このスラリーを所定の接着面に塗布し、焼成するこ
とによりシール支持材14とセパレータ13およびシー
ル支持材14と固体電解質との境界面をそれぞれシール
する。
The sealing material 15 is conventionally made of borosilicate glass, but instead has a coefficient of thermal expansion of 7 × 10
It has a coefficient of thermal expansion of not less than −6 / ° C. and not more than 11 × 10 −6 / ° C.
A high melting point oxide such as YSZ or spinel is used. Further, these use ultrafine ceramic powder having a particle size of about 0.01 μm to 0.5 μm, and mix this with a binder and an additive aid to prepare a slurry as a sealing liquid. The slurry is applied to a predetermined adhesive surface and fired, thereby sealing the seal supporting member 14 and the separator 13 and the boundary surface between the seal supporting member 14 and the solid electrolyte.

【0042】セラミックス超微粒子は通常のサイズの粒
子等に比較し反応性が高く、低温での焼結が可能とな
る。例えば、通常用いる数μm以上のYSZ粒子を焼結
する場合、1300℃〜1600℃の焼成温度を必要と
するが、上記超微粒子を用いた場合は、SOFCの動作
温度である800℃〜1200℃の温度範囲で焼結が可
能である。また、一旦焼結された後は、バルク焼結体と
同様の性質を示し、SOFCの動作温度では安定な固体
状態を維持し、揮発ガス等を発生することもない。
The ultrafine ceramic particles have a higher reactivity than normal-sized particles and the like, and can be sintered at a low temperature. For example, when sintering normally used YSZ particles of several μm or more, a sintering temperature of 1300 ° C. to 1600 ° C. is required. When the ultrafine particles are used, the operating temperature of the SOFC is 800 ° C. to 1200 ° C. Sintering is possible in the above temperature range. Further, once sintered, it exhibits the same properties as a bulk sintered body, maintains a stable solid state at the operating temperature of the SOFC, and does not generate volatile gas and the like.

【0043】なお、シール材中にMn23やCuO2
の焼結助剤を添加すれば、さらに焼結に必要な温度を低
温化することができる。
If a sintering aid such as Mn 2 O 3 or CuO 2 is added to the sealing material, the temperature required for sintering can be further reduced.

【0044】シール支持材14は、800℃〜1200
℃のSOFC動作温度においても固形状態を保持でき、
燃料ガス或いは酸化ガスがセル外部に漏れないように緻
密な材料を用いる。また、熱膨張係数が固体電解質10
およびセパレータ13と近似し、7×10-6/℃以上1
1×10-6/℃以下の熱膨張率を有しており、シール支
持材14と固体電解質10あるいはセパレータ13とを
直接接着しているシール材15にヒートサイクルによる
熱応力がかからない材料を用いることが好ましい。例え
ば、このような条件を備えたものとして、固体電解質1
0と同じ材質であるYSZあるいは、スピネル(MgA
24)等を用いることができる。
The seal supporting member 14 has a temperature of 800.degree.
The solid state can be maintained even at the SOFC operating temperature of
A dense material is used so that fuel gas or oxidizing gas does not leak outside the cell. The thermal expansion coefficient of the solid electrolyte 10
And approx. 7 × 10 -6 / ° C.
A material having a coefficient of thermal expansion of 1 × 10 −6 / ° C. or less and having no thermal stress due to a heat cycle is used for the seal material 15 that directly adheres the seal support 14 to the solid electrolyte 10 or the separator 13. Is preferred. For example, assuming that such conditions are satisfied, the solid electrolyte 1
YSZ or spinel (MgA)
l 2 O 4 ) can be used.

【0045】第1の実施の形態におけるSOFCでは、
図1(b)に示すように、シール支持材を有しているた
め、シール材そのもので被シール面の間隔を保持する必
要がない。よって、必要なシール材の量をごく少量とす
ることができる。このため、粘土状のシール材原料を用
いる必要はなく、上述のようなシール液剤を使用するこ
とができる。
In the SOFC according to the first embodiment,
As shown in FIG. 1B, since the seal supporting member is provided, there is no need to maintain the distance between the surfaces to be sealed by the seal member itself. Therefore, the required amount of the sealing material can be made very small. For this reason, it is not necessary to use a clay-like sealing material, and the above-described sealing liquid can be used.

【0046】なお、用いるシール材の量が少量でよいた
め、従来と同じようにほう珪酸ガラスをシール材として
用いても、セル動作中にシール材より揮発するSiO成
分の量を従来より減らすことができる。よって、添加助
剤としてシール材中にガラスを混入してもよい。
Since the amount of the sealing material used may be small, the amount of the SiO component volatilized from the sealing material during the operation of the cell can be reduced even if the borosilicate glass is used as the conventional sealing material. Can be. Therefore, glass may be mixed into the sealing material as an additive aid.

【0047】以下、図1(a)を参照しながら、第1の
実施の形態におけるSOFCの製造方法の一例について
簡単に説明する。基本的な部分は、一般的に使用されて
いる製造方法を用いることができる。
Hereinafter, an example of a method of manufacturing an SOFC according to the first embodiment will be briefly described with reference to FIG. For the basic part, a commonly used manufacturing method can be used.

【0048】まず、支持体である固体電解質10を押し
出し成形法を用いて作製する。ジルコニア(ZrO2
母材に8mol%〜10mol%のイットリア(Y
23)を固溶させた安定化ジルコニア(YSZ)の平均
粒径3μm〜10μmの粉末に、添加助剤としての水を
20wt%、バインダーとしてのメチルセルロースを1
0wt%と混合し、全体を良く混練して粘土状にする。
次にこの粘土状の原料を押し出し成型し、約5cm×5
cm、厚み1mmの板状に加工する。さらにこの板状Y
SZを大気雰囲気中、1300℃〜1500℃の温度で
焼成し、緻密な焼結体を作製する。
First, a solid electrolyte 10, which is a support, is manufactured by an extrusion molding method. Zirconia (ZrO 2 )
8 to 10 mol% yttria (Y
20 wt% of water as an additive agent and 1 part of methyl cellulose as a binder were added to a powder of stabilized zirconia (YSZ) having a solid solution of 2 O 3 ) having a mean particle size of 3 μm to 10 μm.
Mix with 0 wt% and knead the whole well to make a clay.
Next, this clay-like raw material is extruded and molded to about 5 cm x 5
It is processed into a plate having a thickness of 1 cm and a thickness of 1 mm. Furthermore, this plate-shaped Y
SZ is fired in an air atmosphere at a temperature of 1300 ° C. to 1500 ° C. to produce a dense sintered body.

【0049】次に、スラリーコーティング法を用い、固
体電解質10の一方の面上に空気極12を形成する。使
用するスラリーは、ペロブスカイト型の結晶構造を有す
る粒径約30μmのランタンストロンチウムマンガネー
ト(LaSrMnO3)粉末に、バインダーとしてのメ
チルセルロースを5wt%、添加助剤としての水を20
wt%混合したものを用いる。スラリーを塗布後、13
00℃〜1500℃に焼成し、厚さ約200μmの多孔
質の焼結体を形成する。
Next, an air electrode 12 is formed on one surface of the solid electrolyte 10 by using a slurry coating method. The slurry used was a lanthanum strontium manganate (LaSrMnO 3 ) powder having a perovskite crystal structure and a particle size of about 30 μm, 5 wt% of methylcellulose as a binder, and 20 parts of water as an additive.
A mixture of wt% is used. After applying the slurry, 13
It is fired at 00 ° C to 1500 ° C to form a porous sintered body having a thickness of about 200 µm.

【0050】この後、大気圧プラズマ溶射法を用いて、
固体電解質10の表面上に、厚み約50μm〜200μ
mの多孔質のNiとYSZのサーメットからなる燃料極
11を形成する。大気圧プラズマ溶射法は、減圧プラズ
マ溶射法と同様に、プラズマにより原料粉体を溶融さ
せ、この溶融状態の原料を基板に吹き付けることで膜を
形成する方法である。但し、雰囲気圧力を大気圧とする
ことにより、減圧プラズマ溶射法の場合に較べ多孔質な
膜を形成できる。
Then, using the atmospheric pressure plasma spraying method,
On the surface of the solid electrolyte 10, a thickness of about 50 μm to 200 μm
The fuel electrode 11 made of m porous Ni and YSZ cermet is formed. The atmospheric pressure plasma spraying method is a method in which a raw material powder is melted by plasma and a film is formed by spraying the raw material in the molten state on a substrate, similarly to the low pressure plasma spraying method. However, by setting the atmospheric pressure to the atmospheric pressure, a porous film can be formed as compared with the case of the reduced pressure plasma spraying method.

【0051】なお、電極と固体電解質の作製方法は、上
述した方法以外にも、従来用いられている電気化学蒸着
法(EVD法)や、アセチレン溶射法等を用いることも
できる。
The electrodes and the solid electrolyte may be formed by a conventional method such as electrochemical deposition (EVD) or acetylene spraying, in addition to the above-described methods.

【0052】電池セル上に備えるセパレータ13は、先
に説明した固体電解質10の作製工程と同様に、押し出
し成型法を用いて作製する。平均粒径0.1μm〜25
μmのランタンカルシアクロマイト(LaCaCr
3)に、水を20wt%、バインダーを10wt%加
え、粘土状原料を作製し、これを押し出し成形により加
工、さらに大気中で1400℃〜1600℃約5時間焼
成し、焼結体を作製する。
The separator 13 provided on the battery cell is manufactured by the extrusion molding method in the same manner as the manufacturing process of the solid electrolyte 10 described above. Average particle size 0.1 μm to 25
μm lanthanum calcia chromite (LaCaCr
O 3 ), 20 wt% of water and 10 wt% of a binder are added to produce a clay-like raw material, which is processed by extrusion molding, and further baked in the atmosphere at 1400 ° C. to 1600 ° C. for about 5 hours to produce a sintered body. I do.

【0053】次に、本発明の特徴部分である電池セル2
0とセパレータ13とのシール部の作製工程について説
明する。
Next, the battery cell 2 which is a characteristic part of the present invention is described.
A process of forming a seal portion between 0 and the separator 13 will be described.

【0054】シール支持材は、上述した固体電解質の作
製方法と同じ条件を用い、押し出し成形法で、幅50m
m、厚み5mm、長さ5cmのYSZの焼結体を予め準
備する。
The seal support material was extruded under the same conditions as in the above-described method for producing a solid electrolyte, and had a width of 50 m.
A YSZ sintered body having a thickness of 5 m, a thickness of 5 mm, and a length of 5 cm is prepared in advance.

【0055】シール材は、平均粒径0.5μm以下好ま
しくは0.2μm以下のYSZのいわゆる超微粒子に、
バインダーとしてのメチルセルロースを5wt%、添加
助剤としての水を30wt%加え、液状シール材原料と
なるスラリーを作製する。
The sealing material is a so-called ultrafine particle of YSZ having an average particle diameter of 0.5 μm or less, preferably 0.2 μm or less.
5 wt% of methylcellulose as a binder and 30 wt% of water as an additive are added to prepare a slurry as a liquid sealing material material.

【0056】このスラリーを先の工程で作製した板状の
固体電解質10とセパレータ13の接着部にそれぞれ塗
布し、シール支持材14を間に挟み、固定する。この時
点で、SOFCセルの組立が一応終了する。最終的な液
状シール材の焼結特に独立した焼成工程を必要とはせ
ず、動作開始に伴い、SOFCの温度を800℃〜10
00℃の動作温度まで昇温する過程で同時にシール材中
のYSZの焼成を行う。
This slurry is applied to the bonding portion between the plate-shaped solid electrolyte 10 and the separator 13 prepared in the previous step, and the seal supporting member 14 is sandwiched therebetween to be fixed. At this point, the assembly of the SOFC cell is temporarily completed. The final sintering of the liquid sealing material does not particularly require an independent firing step, and the temperature of the SOFC is set to 800 ° C. to 10 ° C. with the start of operation.
In the process of raising the operating temperature to 00 ° C., YSZ in the sealing material is simultaneously fired.

【0057】(第2の実施の形態)図2(a)は、本発
明の第2の実施の形態における固体電解質型燃料電池の
構造を示す断面図である。図2(b)は、セパレータと
固体電解質との間のシール部の構造を示す部分拡大断面
図である。
(Second Embodiment) FIG. 2A is a sectional view showing a structure of a solid oxide fuel cell according to a second embodiment of the present invention. FIG. 2B is a partially enlarged cross-sectional view illustrating a structure of a seal portion between the separator and the solid electrolyte.

【0058】第2の実施の形態にかかるSOFCシール
部は、独立したシール支持材を用いず、セパレータにシ
ール支持材に相当する側壁を設けている。セパレータを
押し出し成型する際、所定の形状に成型すればよい。こ
の場合は、シール材の塗布部は、固体電解質10とセパ
レータ13の両側側壁部の対向面のみでよい。
In the SOFC seal portion according to the second embodiment, a side wall corresponding to the seal support member is provided on the separator without using an independent seal support member. When extruding the separator, the separator may be formed into a predetermined shape. In this case, the sealing material may be applied only to the opposing surfaces of the side walls of the solid electrolyte 10 and the separator 13.

【0059】なお、セパレータ13でシール支持材を形
成するかわりに、固体電解質10でシール支持材を形成
してもよい。
Note that, instead of forming the seal supporting member with the separator 13, the sealing supporting member may be formed with the solid electrolyte 10.

【0060】第2の実施の形態におけるSOFCの場合
も、第1の実施の形態の場合と同様、シール液剤の塗
布、焼成によりシール材を形成する。また、シール液剤
の主成分として、超微粒子酸化物セラミックスを用い
る。よって、SOFC動作温度範囲で、焼結によるシー
ル材の形成が可能であるとともに、一旦焼結した後は、
通常の焼結体と同様、耐熱性を有し、動作温度で固体状
態を維持しうる。
In the case of the SOFC of the second embodiment, as in the case of the first embodiment, a sealing material is formed by applying and firing a sealing liquid agent. Ultrafine oxide ceramics is used as a main component of the sealing liquid. Therefore, in the SOFC operating temperature range, it is possible to form a sealing material by sintering, and after sintering once,
Like a normal sintered body, it has heat resistance and can maintain a solid state at an operating temperature.

【0061】第2の実施の形態におけるSOFCでも、
図2(b)に示すように、セパレータ13でシール支持
材を形成しているため、シール材そのもので被シール面
の間隔を保持する必要がない。よって、必要なシール材
の量をごく少量とすることができる。また、粘土状のシ
ール材を用いることなく、シール液剤を使用することが
できる。
In the SOFC according to the second embodiment,
As shown in FIG. 2B, since the seal supporting material is formed by the separator 13, there is no need to maintain the interval between the surfaces to be sealed by the sealing material itself. Therefore, the required amount of the sealing material can be made very small. Further, a sealing liquid can be used without using a clay-like sealing material.

【0062】用いるシール材の量が少ないため、シール
材中に揮発ガスを含んでいても周囲に与える影響はわず
かにおさえることができる。
Since the amount of the sealing material used is small, even if a volatile gas is contained in the sealing material, the influence on the surroundings can be slightly suppressed.

【0063】以上、実施の形態に沿って本発明を説明し
たが、本発明は、これらに制限されるものではない。実
施例中に作製したスラリーは、いずれもバインダーとし
てメチルセルロースを用いているが、これに限らず別の
バインダーを使用することもできる。その際は、バイン
ダーの種類に合わせて添加助剤の種類を選ぶことが好ま
しい。
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. In each of the slurries prepared in the examples, methylcellulose was used as a binder. However, the present invention is not limited to this, and another binder may be used. In this case, it is preferable to select the type of the additive aid according to the type of the binder.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の固体電
解質型燃料電池は、固体電解質、前記固体電解質の一方
の面に備えられる空気極および前記固体電解質の他方の
面に備えられる燃料極とを有する電池セルと、前記電池
セルの少なくとも一方の面に対向して備えられるセパレ
ータと、前記電池セルと前記セパレータとの境界面の端
部をシールするシール部とを有する固体電解質型燃料電
池において、シール部が、固体電解質型燃料電池の動作
温度より高い融点を持つ超微粒子酸化物を主成分とする
シール液剤を塗布、焼成する工程を経て得られた焼結体
からなるシール材とを有する。
As described above, the solid oxide fuel cell of the present invention comprises a solid electrolyte, an air electrode provided on one surface of the solid electrolyte, and a fuel electrode provided on the other surface of the solid electrolyte. , A solid electrolyte fuel cell comprising: a separator provided to face at least one surface of the battery cell; and a sealing portion for sealing an end of a boundary surface between the battery cell and the separator. In the sealing part, a sealing material made of a sintered body obtained through a step of applying and sealing a sealing solution mainly composed of an ultra-fine particle oxide having a melting point higher than the operating temperature of the solid oxide fuel cell, and Have.

【0065】シール材の原料主成分である超微粒子酸化
物は、通常のバルク酸化物と比較して反応性が高く、低
温で焼結でき、しかも一旦焼結すれば、バルク酸化物と
同様の性質を示すため、電池の動作温度でシール材の焼
結を行うことができるとともに、焼結後は、固体状態を
維持し、安定したシール性の維持を図ることができる。
The ultrafine particle oxide, which is the main component of the sealing material, has a higher reactivity than ordinary bulk oxide, can be sintered at a low temperature, and, once sintered, has the same effect as bulk oxide. Because of its properties, the sealing material can be sintered at the operating temperature of the battery, and after sintering, a solid state can be maintained, and stable sealing properties can be maintained.

【0066】また、本発明の固体電解質型燃料電池の上
記シール部は、シール支持材とシール材とで構成されて
いるため、シール材は接着部のみに設ければ良く、使用
シール材の量を少量に押さえることができる。
In the solid oxide fuel cell according to the present invention, since the seal portion is composed of a seal supporting material and a seal material, the seal material may be provided only at the bonding portion, and the amount of the seal material used may be reduced. Can be reduced to a small amount.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態におけるSOFCの
構造を示す電池セルの断面図と部分拡大断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a battery cell and a partially enlarged sectional view showing a structure of an SOFC according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態におけるSOFCの
構造を示す電池セルの断面図と部分拡大断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a battery cell and a partially enlarged sectional view showing a structure of an SOFC according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来のSOFCの構造を示す電池セルの斜視図
である。
FIG. 3 is a perspective view of a battery cell showing a structure of a conventional SOFC.

【図4】従来のSOFCの構造を示す電池セルの断面図
である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a battery cell showing the structure of a conventional SOFC.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・固体電解質 11・・・燃料極 12・・・空気極 13・・・セパレータ 14・・・シール支持材 15・・・シール材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Solid electrolyte 11 ... Fuel electrode 12 ... Air electrode 13 ... Separator 14 ... Seal support material 15 ... Seal material

フロントページの続き (72)発明者 兼田 波子 東京都江東区木場1−5−1 株式会社フ ジクラ内Continued on the front page (72) Inventor Namiko Kaneda Fujikura Co., Ltd. 1-5-1 Kiba, Koto-ku, Tokyo

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体電解質、前記固体電解質の一方の面
に備えられる空気極および前記固体電解質の他方の面に
備えられる燃料極とを有する電池セルと、 前記電池セルの少なくとも一方の面に対向して備えられ
るセパレータと、 前記電池セルと前記セパレータとの境界面の端部をシー
ルするシール部とを有する固体電解質型燃料電池におい
て、 前記シール部が、前記固体電解質型燃料電池の動作温度
より高い融点を持つ超微粒子酸化物を主成分として含む
シール液剤を塗布、焼成する工程により得られた焼結体
からなるシール材を有することを特徴とする固体電解質
型燃料電池。
1. A battery cell having a solid electrolyte, an air electrode provided on one surface of the solid electrolyte, and a fuel electrode provided on the other surface of the solid electrolyte, and facing at least one surface of the battery cell. A solid electrolyte fuel cell having a separator sealing the end of the boundary surface between the battery cell and the separator, wherein the sealing portion is higher than the operating temperature of the solid electrolyte fuel cell. A solid oxide fuel cell comprising a sealing material made of a sintered body obtained by a step of applying and firing a sealing solution containing an ultrafine oxide having a high melting point as a main component.
【請求項2】 前記超微粒子酸化物が、平均粒径0.2
μm以下の粉末である請求項1に記載の固体電解質型燃
料電池。
2. The ultra-fine particle oxide has an average particle diameter of 0.2.
2. The solid oxide fuel cell according to claim 1, which is a powder having a size of not more than μm.
【請求項3】 前記シール材が、 焼成温度の低温化に寄与する焼結助剤を一部に含むこと
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の固体電解
質型燃料電池。
3. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the sealing material partially includes a sintering aid that contributes to lowering the firing temperature.
【請求項4】 前記シール材が、 7×10-6/℃以上11×10-6/℃以下の熱膨張率を
有する請求項1〜請求項3のいずれかに記載の固体電解
質型燃料電池。
4. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the sealing material has a coefficient of thermal expansion of 7 × 10 −6 / ° C. or more and 11 × 10 −6 / ° C. or less. .
【請求項5】 前記シール材の主成分が、 安定化ジルコニア、スピネル、またはマグネシアのいず
れかである請求項1〜請求項4のいずれかに記載の固体
電解質型燃料電池。
5. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein a main component of the sealing material is one of stabilized zirconia, spinel, and magnesia.
【請求項6】 前記シール部が、 シール支持材とシール材とを有し、 前記固体電解質と前記セパレータとが前記シール支持材
を介して対向し、 前記シール材が、前記固体電解質と前記シール支持材と
の接触面、および前記セパレータと前記シール支持材と
の接触面に設けられ、 前記シール支持材が、前記固体電解質型燃料電池の動作
温度より高い融点を持ち、燃料ガスもしくは酸化ガスを
透過しないものである請求項1〜請求項5のいずれかに
記載の固体電解質型燃料電池。
6. The seal portion includes a seal support member and a seal member, wherein the solid electrolyte and the separator face each other via the seal support member, and wherein the seal member includes the seal member and the seal member. A contact surface with a support material, and a contact surface between the separator and the seal support material, wherein the seal support material has a melting point higher than the operating temperature of the solid oxide fuel cell, and contains a fuel gas or an oxidizing gas. The solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 5, which does not permeate.
【請求項7】 前記シール部が、 前記固体電解質、もしくはセパレータの一部で形成され
たシール支持材とシール材とを有し、 前記シール材が、前記シール支持材と前記固体電解質も
しくは前記セパレータとの接触面に設けられ、 前記シール支持材が、前記固体電解質型燃料電池の動作
温度より高い融点を持ち、燃料ガスもしくは酸化ガスを
透過しないものである請求項1〜請求項5のいずれかに
記載の固体電解質型燃料電池。
7. The seal portion has a seal support member and a seal member formed of the solid electrolyte or a part of the separator, and the seal member includes the seal support member and the solid electrolyte or the separator. The sealing support member has a melting point higher than the operating temperature of the solid oxide fuel cell, and does not transmit a fuel gas or an oxidizing gas. 3. The solid oxide fuel cell according to item 1.
【請求項8】 前記シール支持材が、 7×10-6/℃以上11×10-6/℃以下の熱膨張率を
有する請求項6または請求項7のいずれかに記載の固体
電解質型燃料電池。
8. The solid electrolyte fuel according to claim 6 , wherein said seal supporting member has a coefficient of thermal expansion of 7 × 10 −6 / ° C. or more and 11 × 10 −6 / ° C. or less. battery.
【請求項9】 固体電解質、前記固体電解質の一方の面
上に形成される空気極及び他方の面に形成される燃料極
とを有する電池セルを作製する工程と、 前記電池セルの少なくとも一方の面に対向して備えられ
るセパレータを作製する工程と、 前記電池セルと前記セパレータとの境界面の端部をシー
ルするシール部を作製する工程とを有する固体電解質型
燃料電池の製造方法において、 前記シール部を作製する工程が、 前記固体電解質型燃料電池の動作温度より高い融点を持
つ超微粒子酸化物と、バインダーおよび添加助剤とを混
合したシール液剤を作製する工程と、 前記シール液剤をシール部の境界面に塗布する工程と、 前記シール液剤を前記固体電解質型燃料電池の動作温度
で焼成する工程とを有する固体電解質型燃料電池の製造
方法。
9. A step of producing a battery cell having a solid electrolyte, an air electrode formed on one surface of the solid electrolyte, and a fuel electrode formed on the other surface, and at least one of the battery cells A method for producing a solid oxide fuel cell, comprising: a step of producing a separator provided to face the surface; and a step of producing a seal portion that seals an end of a boundary surface between the battery cell and the separator. A step of preparing a seal portion, a step of preparing a seal liquid agent mixed with an ultrafine oxide having a melting point higher than the operating temperature of the solid oxide fuel cell, and a binder and an auxiliary additive; and sealing the seal liquid agent. A method of manufacturing a solid oxide fuel cell, comprising: applying the seal liquid to the boundary surface of a portion; and firing the seal liquid at an operating temperature of the solid oxide fuel cell.
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