JPH11283657A - Flat solid-electrolyte fuel cell and cell-stack using the same - Google Patents

Flat solid-electrolyte fuel cell and cell-stack using the same

Info

Publication number
JPH11283657A
JPH11283657A JP10084559A JP8455998A JPH11283657A JP H11283657 A JPH11283657 A JP H11283657A JP 10084559 A JP10084559 A JP 10084559A JP 8455998 A JP8455998 A JP 8455998A JP H11283657 A JPH11283657 A JP H11283657A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
porous
electrode
cell
fuel
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10084559A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4209962B2 (en
Inventor
Hibiki Ito
響 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Research Institute of Electric Power Industry
Original Assignee
Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Research Institute of Electric Power Industry filed Critical Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority to JP08455998A priority Critical patent/JP4209962B2/en
Publication of JPH11283657A publication Critical patent/JPH11283657A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4209962B2 publication Critical patent/JP4209962B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the strength of a cell-stack, to reduce the cost of machining by making it easier to machine parts, to enhance output characteristic, and to reduce the cost of materials. SOLUTION: A cell 1 has a fuel electrode (porous fuel electrode) 2 made of a porous material, an electrolyte film 3 formed on either the front or back surface of the porous fuel electrode 2, an air electrode film 4 formed over the electrolyte film 3, a separator film 5 formed on the other surface of the porous fuel electrode 2, and a porous air electrode 6 joined with the air electrode film 4. The cells 1 are stacked and a manifold plate 11 is mounted on the side faces thereof to form a cell-stack 14.

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、平板型の固体電解
質燃料電池の単セルとこれを利用したセルスタックに関
する。さらに詳述すると、本発明は単セルの構造の改良
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flat cell type solid electrolyte fuel cell and a cell stack using the same. More specifically, the present invention relates to an improvement in the structure of a single cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体電解質燃料電池は、外部から酸素を
含む空気が供給される空気極と、外部から水素または一
酸化炭素やメタン等の燃料ガスが供給される燃料極と、
これら両極の間で酸素イオンが通過可能な電解質とを備
え、燃料ガスと酸化イオンとの電気化学的反応により発
電するように構成されている。空気極には外部から電子
を与えて空気中の酸素と反応させて酸素イオンを生成す
る。そして、この酸素イオンが電解質を通過して燃料極
に達すると、燃料極で酸素イオンと燃料ガスとが反応し
て生成物を放出して電子を外部回路に送り出す。
2. Description of the Related Art A solid electrolyte fuel cell has an air electrode supplied with air containing oxygen from the outside, a fuel electrode supplied with a fuel gas such as hydrogen or carbon monoxide or methane from the outside,
An electrolyte through which oxygen ions can pass is provided between these two electrodes, and power is generated by an electrochemical reaction between fuel gas and oxide ions. The air electrode receives electrons from the outside and reacts with oxygen in the air to generate oxygen ions. Then, when the oxygen ions pass through the electrolyte and reach the fuel electrode, the oxygen ions react with the fuel gas at the fuel electrode to release products and send out electrons to an external circuit.

【0003】この固体電解質燃料電池の形態の一つとし
て、従来、平板型がある。平板型の固体電解質燃料電池
では、電解質板の一面例えば表面側に燃料極膜を成膜し
て他方の面たる裏面側に空気極膜を成膜して単セルが形
成されると共に、複数の単セルを気体流路の形成された
セパレータ板を挟んで積み重ねて、周囲に気体を電極ご
とに分配するための金属製のマニホールド板を取り付け
てセルスタックが形成される。
[0003] As one type of the solid electrolyte fuel cell, there is a flat type. In a flat plate type solid electrolyte fuel cell, a single cell is formed by forming a fuel electrode film on one surface of the electrolyte plate, for example, the front surface side, and forming an air electrode film on the other surface, the back surface side. The cell stack is formed by stacking single cells with a separator plate having a gas flow path formed therebetween, and attaching a metal manifold plate for distributing gas for each electrode to the periphery.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た平板型の固体電解質燃料電池では、セルスタックの強
度を電解質板及びセパレータ板により維持しているの
で、発電時等の加熱時に生じた熱応力によりセルスタッ
クが破損することを防止するために電解質板及びセパレ
ータ板の寸法や平面性等について非常に高い精度が要求
される。このため、加工コストが高くなってしまうと共
に品質管理を厳しくしなければならない。
However, in the above-mentioned flat solid electrolyte fuel cell, the strength of the cell stack is maintained by the electrolyte plate and the separator plate. In order to prevent the cell stack from being damaged, very high precision is required for the dimensions and flatness of the electrolyte plate and the separator plate. For this reason, the processing cost increases and quality control must be strict.

【0005】また、セパレータ板と単セルとを別部材に
して積み重ねているので、これらの間での電気的な抵抗
が大きくなってしまいセルスタックの電気出力に損失を
生じてしまう。
[0005] Further, since the separator plate and the single cell are stacked as separate members, the electrical resistance between them becomes large, and the electric output of the cell stack is lost.

【0006】しかも、セパレータ板は気体を流通させる
ためにリブ等を設けて各電極との間に流路を形成してい
るので、強度の不足により破損し易いと共に加工コスト
が高くなってしまう。
In addition, since the separator plate is provided with ribs and the like to allow gas to flow therethrough to form a flow path between each electrode, the separator plate is apt to be damaged due to lack of strength, and the processing cost is increased.

【0007】さらに、セパレータ板に使用する材料は比
較的高価であるため、セルスタックの材料コストが高く
なってしまう。
Further, since the material used for the separator plate is relatively expensive, the material cost of the cell stack increases.

【0008】また、単セルを積層した積層体の周囲に設
けたマニホールド板は金属製であるため、熱膨張率が単
セルの積層体と大きく異なってしまう。このため、発電
時に積層体とマニホールド板との間に熱応力が生じてし
まいセルスタックの破損の原因となってしまう。
Further, since the manifold plate provided around the stacked body in which the single cells are stacked is made of metal, the coefficient of thermal expansion is greatly different from that of the single cell stacked body. For this reason, thermal stress is generated between the stacked body and the manifold plate at the time of power generation, which causes damage to the cell stack.

【0009】そこで、本発明は、セルスタックの強度を
向上すると共に部品加工を容易にして加工コストを削減
し、尚かつ出力特性を向上させて、さらに材料コストを
低減する平板型固体電解質燃料電池を提供することを目
的とする。
Accordingly, the present invention provides a flat solid electrolyte fuel cell which improves the strength of a cell stack, facilitates component processing, reduces processing costs, improves output characteristics, and further reduces material costs. The purpose is to provide.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項1記載の平板型固体電解質燃料電池の単セル
は、多孔質体から成る燃料極と、該燃料極の表面あるい
は裏面のいずれか一方の面に成膜した電解質膜と、該電
解質膜に成膜した空気極膜と、燃料極の他方の面に成膜
したセパレータ膜と、空気極膜に接合した多孔質体から
成る空気極とを備えるようにしている。また、請求項2
記載の平板型固体電解質燃料電池の単セルは、多孔質体
から成る空気極と、該空気極の表面あるいは裏面のいず
れか一方の面に成膜した電解質膜と、該電解質膜に成膜
した燃料極膜と、空気極の他方の面に成膜したセパレー
タ膜と、燃料極膜に接合した多孔質体から成る燃料極と
を備えるようにしている。
In order to achieve the above object, a single cell of the flat solid electrolyte fuel cell according to the first aspect of the present invention comprises a fuel cell made of a porous material, and either a front surface or a back surface of the fuel electrode. An electrolyte film formed on one surface, an air electrode film formed on the electrolyte film, a separator film formed on the other surface of the fuel electrode, and air formed of a porous material bonded to the air electrode film Poles. Claim 2
The single cell of the flat plate type solid electrolyte fuel cell described above, an air electrode made of a porous body, an electrolyte film formed on one of the front surface and the back surface of the air electrode, and formed on the electrolyte film A fuel electrode membrane, a separator film formed on the other surface of the air electrode, and a fuel electrode made of a porous material bonded to the fuel electrode film are provided.

【0011】したがって、燃料極及び空気極を多孔質体
により形成しているので、気体が各電極部材の内部を流
通しながら電極部材に接触して反応を起こすことができ
る。このため、気体流路形成用のリブ等を設ける必要が
ないので、単セルの構造を簡素化して強度を向上させる
ことができる。
Therefore, since the fuel electrode and the air electrode are formed of the porous material, the gas can flow through the inside of each electrode member and contact the electrode members to cause a reaction. For this reason, there is no need to provide ribs or the like for forming the gas flow path, so that the structure of the single cell can be simplified and the strength can be improved.

【0012】また、これら燃料極及び空気極に多孔質体
を用いているので、各電極部材の材質から成る無垢の固
体よりも軟らかいものにできる。このため、単セルを積
層したセルスタックの発電動作時の熱応力を吸収して緩
和することができるので、セルスタックの高い柔軟性を
得て強度を向上できる。また、熱応力による破損を防止
するための単セルの高い加工精度を必要としなくなるの
で、製造コストを低減できる。
Further, since a porous body is used for the fuel electrode and the air electrode, it can be made softer than a solid solid made of the material of each electrode member. For this reason, since the thermal stress at the time of the power generation operation of the cell stack in which the single cells are stacked can be absorbed and reduced, the flexibility of the cell stack can be improved and the strength can be improved. Further, since high processing accuracy of a single cell for preventing damage due to thermal stress is not required, manufacturing cost can be reduced.

【0013】さらに、気体を多孔質体の内部に流通させ
ているので、電極部材の単位容積当たりの気体との接触
面積を広くできる。このため、単セルでの発電性能を向
上することができる。
Furthermore, since the gas is circulated inside the porous body, the contact area with the gas per unit volume of the electrode member can be increased. For this reason, the power generation performance in a single cell can be improved.

【0014】また、セパレータを多孔質体から成る燃料
極若しくは空気極のいずれかに直接膜付けしているの
で、燃料極若しくは空気極の多数の微小な孔にセパレー
タ膜が入り込んでこれらの間の接触面積を大きくでき
る。このため、燃料極若しくは空気極とセパレータとの
間の接触抵抗(接触部分の電気抵抗)を大幅に低減する
ことができるので、発電性能を向上することができる。
Further, since the separator is directly formed on the fuel electrode or the air electrode made of a porous material, the separator film enters into a large number of minute holes of the fuel electrode or the air electrode, and the separator film enters between them. The contact area can be increased. For this reason, the contact resistance between the fuel electrode or the air electrode and the separator (electric resistance of the contact portion) can be significantly reduced, so that the power generation performance can be improved.

【0015】しかも、セパレータと電解質がいずれも膜
であるので、これらの内部抵抗による電力損失を小さく
することができる。これにより、発電性能を向上するこ
とができる。また、セパレータを膜から成るようにして
いるので、高価なセパレータ材の使用量を減少すること
ができる。このため、単セルの製造コストを低減するこ
とができる。
In addition, since both the separator and the electrolyte are membranes, power loss due to their internal resistance can be reduced. Thereby, power generation performance can be improved. Further, since the separator is formed of a membrane, the amount of expensive separator material used can be reduced. Therefore, the manufacturing cost of the single cell can be reduced.

【0016】また、請求項3記載の平板型固体電解質燃
料電池のセルスタックでは、請求項1または2記載の単
セルを直列に積層して成ると共に積層方向に隣り合う単
セルの間に導電性の接合材を介在させた積層体を備える
ようにしている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a cell stack for a flat solid electrolyte fuel cell, wherein the single cells according to the first or second aspect are stacked in series, and a conductive property is provided between adjacent single cells in the stacking direction. Is provided with a laminate in which the bonding material is interposed.

【0017】したがって、積層方向に隣り合う単セルの
多孔質体とセパレータ膜との接触面積を大きくすること
ができるので、これらの間の接触抵抗を小さくすること
ができる。これにより、セルスタックによる発電性能を
向上することができる。
Therefore, the contact area between the porous body of the single cell adjacent in the laminating direction and the separator film can be increased, and the contact resistance between them can be reduced. Thereby, the power generation performance by the cell stack can be improved.

【0018】さらに、請求項4記載の平板型固体電解質
燃料電池のセルスタックでは、積層体に対してセラミッ
クス製のマニホールド板を備えるようにしている。した
がって、マニホールド板の切削を容易に行うことができ
るので、積層体を組み立ててその周囲にマニホールド板
を設けてからマニホールド板に気体の流通孔を穿孔する
ことができる。ここで、この穿孔作業はマニホールド板
を積層体に取り付けてからマニホールド板の取り付けら
れていない積層体の側面を見て流通孔を設ける位置を確
認して行うことができるので、マニホールド板に予め透
孔を形成しておく必要はなく透孔の位置の精度を容易に
向上させることができる。このため、従来のように積層
体の実測値に基づき取付前のマニホールド板に流通孔を
予め形成しておく必要がないので、高い加工精度を不要
にできる。
Further, in the cell stack of the flat solid electrolyte fuel cell according to the fourth aspect, a ceramic manifold plate is provided for the stacked body. Therefore, since the manifold plate can be easily cut, a gas flow hole can be formed in the manifold plate after assembling the laminate and providing the manifold plate around the laminate. Here, this perforation work can be performed by attaching the manifold plate to the laminate, and then checking the position where the circulation hole is to be formed by observing the side surface of the laminate where the manifold plate is not attached. It is not necessary to form a hole, and the accuracy of the position of the through hole can be easily improved. For this reason, it is not necessary to previously form the flow holes in the manifold plate before mounting based on the actually measured values of the laminate as in the related art, so that high processing accuracy can be eliminated.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。図1及び
図5に示すように、本実施形態の平板型固体電解質燃料
電池の単セル1は、多孔質体から成る燃料極(以下、多
孔質燃料極という)2と、該多孔質燃料極2の表面ある
いは裏面のいずれか一方の面に成膜した電解質膜3と、
該電解質膜3に成膜した空気極膜4と、多孔質燃料極2
の他方の面に成膜したセパレータ膜5と、空気極膜4に
接合した多孔質体から成る空気極(以下、多孔質空気極
という)6とを備えるようにしている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of the present invention will be described below in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings. As shown in FIGS. 1 and 5, a single cell 1 of the flat solid electrolyte fuel cell according to the present embodiment includes a fuel electrode (hereinafter, referred to as a porous fuel electrode) 2 made of a porous material, and a porous fuel electrode. An electrolyte membrane 3 formed on one of the front surface and the back surface of 2;
An air electrode membrane 4 formed on the electrolyte membrane 3 and a porous fuel electrode 2
And a cathode (hereinafter, referred to as a porous cathode) 6 made of a porous material and bonded to the cathode membrane 4.

【0020】多孔質燃料極2はニッケル(製造時は酸化
ニッケル)とイットリアを固溶して安定化したジルコニ
ア(YSZ)とを混合して焼結した多孔性の板材から成
る。このニッケルとYSZの混合材料は、平板型固体電
解質燃料電池(SOFC)の燃料極材料として一般的に
用いられている。そして、この多孔性の板材は、燃料ガ
スを十分に流通できると共に、単セル1として必要な強
度と電子や酸素イオンの十分な導電性とを有するように
形成する。このため、燃料極を多孔質体により形成して
いるので、電極部材の単位容積当たりの燃料ガスとの接
触面積を広くして発電性能の向上を図ることができる。
また、リブ等を設けてガス流路を形成する従来の単セル
の複雑な構造に比べて単セル1の構造を簡素化できるの
で、組立精度を高くする必要が無くなる。よって、セル
スタック14の製造を容易にできると共に熱応力や外力
に対して高強度化を図ることができる。さらに、セルス
タック14が高強度化されるので、多孔質燃料極2等の
寸法を拡大してセルスタック14の発電性能の向上を図
ることができる。
The porous fuel electrode 2 is made of a porous plate material obtained by mixing nickel (nickel oxide at the time of production) and zirconia (YSZ) stabilized by dissolving yttria in a solid solution and sintering the mixture. This mixed material of nickel and YSZ is generally used as a fuel electrode material for a flat plate solid electrolyte fuel cell (SOFC). The porous plate is formed so that the fuel gas can be sufficiently circulated and the strength required for the single cell 1 and the sufficient conductivity of electrons and oxygen ions are provided. For this reason, since the fuel electrode is formed of the porous body, the contact area with the fuel gas per unit volume of the electrode member can be widened and the power generation performance can be improved.
Further, since the structure of the single cell 1 can be simplified as compared with the complicated structure of the conventional single cell in which a gas passage is formed by providing ribs and the like, it is not necessary to increase the assembly accuracy. Therefore, the manufacture of the cell stack 14 can be facilitated, and the strength of the cell stack 14 against thermal stress and external force can be increased. Further, since the strength of the cell stack 14 is increased, the dimensions of the porous fuel electrode 2 and the like can be enlarged, and the power generation performance of the cell stack 14 can be improved.

【0021】ここで、多孔質燃料極2に使用する材料と
しては、本願出願人が既に出願した発明に係る燃料極材
料の使用が好ましい。この燃料極材料は、比較的大きな
粒径を有するYSZ粗粒子群と比較的小さな粒径を有す
るYSZ微粒子群と酸化ニッケルまたはニッケル粒子群
との混合物(特願平7−127375号参照)である。
この混合物によれば、多孔質燃料極2の内部でYSZ粗
粒子により骨格が形成されるので単セル1の強度を向上
することができると共に、高温・還元雰囲気下において
気孔率の変化や体積の収縮を極めて低減できるので多孔
質燃料極2の長寿命化及び高性能の長期安定化を図るこ
とができる。
Here, as the material to be used for the porous fuel electrode 2, it is preferable to use the fuel electrode material according to the invention which has been already filed by the present applicant. This fuel electrode material is a mixture of YSZ coarse particles having a relatively large particle size, YSZ fine particles having a relatively small particle size, and nickel oxide or nickel particles (see Japanese Patent Application No. 7-127375). .
According to this mixture, since the skeleton is formed by the YSZ coarse particles inside the porous fuel electrode 2, the strength of the single cell 1 can be improved, and the porosity change and the volume change under a high temperature and reducing atmosphere. Since the shrinkage can be extremely reduced, it is possible to extend the life of the porous fuel electrode 2 and stabilize the high performance for a long time.

【0022】本実施形態では多孔質燃料極2をニッケル
とYSZとの混合材料から成るものとしているが、これ
には限られず燃料極材料として既知の若しくは新規の材
料を使用できるのは勿論である。この場合も燃料極を多
孔質燃料極2により形成しているので発電性能の向上を
図ることができると共に、単セル1の構造の簡素化によ
り熱応力や外力に対して高強度化を図ることができる。
In this embodiment, the porous fuel electrode 2 is made of a mixed material of nickel and YSZ. However, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that a known or new material can be used as the fuel electrode material. . Also in this case, since the fuel electrode is formed by the porous fuel electrode 2, the power generation performance can be improved, and the structure of the unit cell 1 is simplified to increase the strength against thermal stress and external force. Can be.

【0023】そして、燃料極と空気極との間に介在され
る電解質膜3としては、例えば燃料ガスや空気を流通さ
せない程度に緻密なYSZ膜の使用が好ましい。本実施
形態では、電解質膜3は、多孔質燃料極2の表面あるい
は裏面のいずれか一方の面だけでなく、周縁の側面の一
部にも成膜されている。そして、多孔質燃料極2の表面
あるいは裏面のいずれか一方の面を覆っている部分が電
解質として機能する電解質部7を、側面部分を覆う電解
質膜3がガスシール膜として機能するシール部8をそれ
ぞれ構成するようにしている。更にシール部8は、多孔
質燃料極2の対向する1組の側面の電解質部7寄りの縁
部全域を覆って当該縁部のガスシールを行う縁膜部8a
と、他の対向する1組の側面の両隅を覆ってその間の側
面にガス流出入用開口18を残すようにガスシールを行
う隅膜部8bとを備えている。
As the electrolyte membrane 3 interposed between the fuel electrode and the air electrode, for example, it is preferable to use a YSZ film that is dense enough to prevent the flow of fuel gas or air. In the present embodiment, the electrolyte membrane 3 is formed not only on one of the front surface and the back surface of the porous fuel electrode 2 but also on a part of the peripheral side surface. The portion covering either the front surface or the back surface of the porous anode 2 functions as an electrolyte, and the electrolyte film 3 covering the side surface functions as a gas seal film. Each is configured. Further, the sealing portion 8 covers the entire edge portion of the pair of side surfaces of the porous fuel electrode 2 facing the electrolyte portion 7 and performs gas sealing of the edge portion 8a.
And a corner film portion 8b for performing gas sealing so as to cover both corners of another pair of opposed side surfaces and leave the gas inflow / outlet opening 18 on the side surface therebetween.

【0024】また、成膜法によっては多孔質燃料極2の
微小な多数の孔に電解質膜3のYSZが入り込む。この
ため、従来のようにYSZの平板上に比較的緻密な燃料
電極を成膜させる場合よりも、燃料極の電解質との接触
面積を広くして電極反応場を増大すると共に酸素イオン
パスを多量に形成することができる。したがって、平板
型固体電解質燃料電池の性能を向上できる。また、本実
施形態では電解質膜3をYSZ膜から成るものとしてい
るが、これには限られず電解質膜として使用可能な既知
の若しくは新規の材料を使用するようにしても良い。こ
の場合も燃料極と電解質との接触面積を広くして電極反
応場を増大することができる。
Further, YSZ of the electrolyte membrane 3 enters many small holes of the porous fuel electrode 2 depending on the film formation method. For this reason, compared with the conventional case where a relatively dense fuel electrode is formed on a YSZ flat plate, the contact area of the fuel electrode with the electrolyte is increased to increase the electrode reaction field and increase the oxygen ion path. Can be formed. Therefore, the performance of the flat solid electrolyte fuel cell can be improved. In the present embodiment, the electrolyte membrane 3 is made of a YSZ film. However, the present invention is not limited to this, and a known or new material that can be used as an electrolyte membrane may be used. Also in this case, the contact area between the fuel electrode and the electrolyte can be increased to increase the electrode reaction field.

【0025】ここで、本実施形態では燃料極及び空気極
を多孔質体から成るものとしているので、これら燃料極
及び空気極そのものにより単セル1の強度を担保するこ
とができるように成る。このため、従来の単セル1では
その強度を担保するためある程度厚みのある板材でなけ
ればならなかった電解質及びセパレータを膜にすること
ができる。例えば、電解質膜3及びセパレータ5の膜厚
は数十μm程度としている。このため、電解質膜3及び
セパレータ5の中での電力損失を防止して、平板型固体
電解質燃料電池の発電性能を向上することができる。
In this embodiment, since the fuel electrode and the air electrode are made of a porous material, the strength of the unit cell 1 can be secured by the fuel electrode and the air electrode themselves. For this reason, in the conventional single cell 1, the electrolyte and the separator, which had to be a plate material having a certain thickness in order to secure its strength, can be used as a membrane. For example, the thicknesses of the electrolyte membrane 3 and the separator 5 are set to about several tens of μm. Therefore, power loss in the electrolyte membrane 3 and the separator 5 can be prevented, and the power generation performance of the flat solid electrolyte fuel cell can be improved.

【0026】セパレータ膜5は、単セル1同士の間に介
在されて燃料ガスと空気とを混ざらないように分離す
る。このセパレータ膜5は、例えば燃料ガスや空気を流
通させない程度に緻密なストロンチウムドープランタン
クロマイト系酸化物(ランタンクロマイト)等のセラミ
ックス製の膜から成るものとしている。本実施形態で
は、セパレータ膜5を、多孔質燃料極2の電解質部7が
成膜された面とは反対側の面と、縁膜部8aが形成され
た多孔質燃料極2の1組の側面の全面を覆うように成膜
している。このため、セパレータ膜5は成膜された全域
でガスシール膜として機能するので、多孔質燃料極2は
セパレータ膜5及び電解質膜3の形成されない1組の側
面の中央部のガス流出入用開口18でのみ気体の出入が
可能になる。このため、燃料ガスは、多孔質燃料極2内
で全体として一方向に流れる。
The separator membrane 5 is interposed between the single cells 1 and separates the fuel gas and the air so as not to mix. The separator film 5 is formed of a ceramic film such as strontium dopantran chromite-based oxide (lanthanum chromite) that is dense enough not to allow fuel gas or air to flow. In the present embodiment, the separator membrane 5 is composed of a pair of a surface of the porous fuel electrode 2 opposite to the surface on which the electrolyte portion 7 is formed, and a pair of the porous fuel electrode 2 on which the edge film portion 8a is formed. The film is formed so as to cover the entire side surface. For this reason, since the separator film 5 functions as a gas seal film over the entire area where the film is formed, the porous fuel electrode 2 is provided with a gas inflow / outflow opening at the center of a pair of side surfaces where the separator film 5 and the electrolyte film 3 are not formed. Only at 18 gas can enter and exit. Therefore, the fuel gas flows in one direction in the porous fuel electrode 2 as a whole.

【0027】セパレータ膜5は電解質膜3と同じ位の厚
さ、即ち膜厚を数十μm程度としている。このため、セ
パレータ膜5中での電力損失を防止して、平板型固体電
解質燃料電池の発電性能を向上することができる。しか
も、セパレータ膜5に必要な材料の量を従来のセパレー
タ板を使用する場合に比べて極めて少なくすることがで
きるので、高価なセパレータ材料の削減により材料コス
トを低減することができる。本実施形態ではセパレータ
膜5をランタンクロマイト等のセラミックス製の膜から
成るものとしているが、これには限られずセパレータ膜
5として使用される既知の若しくは新規の材料を使用し
ても良い。この場合もセパレータ膜5中での電力損失を
防止して、平板型固体電解質燃料電池の発電性能を向上
することができる。
The separator film 5 has the same thickness as the electrolyte film 3, that is, the film thickness is about several tens μm. Therefore, power loss in the separator membrane 5 can be prevented, and the power generation performance of the flat solid electrolyte fuel cell can be improved. In addition, the amount of material required for the separator film 5 can be extremely reduced as compared with the case where a conventional separator plate is used. Therefore, material cost can be reduced by reducing expensive separator materials. In the present embodiment, the separator film 5 is formed of a ceramic film such as lanthanum chromite. However, the present invention is not limited to this, and a known or new material used for the separator film 5 may be used. Also in this case, power loss in the separator membrane 5 can be prevented, and the power generation performance of the flat solid electrolyte fuel cell can be improved.

【0028】さらに、本実施形態では多孔質燃料極2へ
のガス流出入用開口18を単セル製造段階で予め作成し
ているが、これには特に限られず例えば図11に示すよ
うに電解質部7のみならず多孔質燃料極2の側面全体を
電解質膜3で覆うようにして単セル製造段階では気体の
出入口を設けないようにしても良い。この場合、単セル
1を製造する段階では多孔質燃料極2へのガス流出入用
開口18が形成されないが、セルスタック14を組み立
てる段階でマニホールド板11に燃料ガス流通口12及
び空気流通口13を形成する際にマニホールド板11の
穴開けと同時に電解質膜3の燃料ガス流通口12及び空
気流通口13に対向する部分を削り取ってガス流出入用
開口18を形成するようにすれば良い。
Further, in the present embodiment, the gas inflow / outflow opening 18 to the porous fuel electrode 2 is formed in advance in the single cell manufacturing stage. However, the invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. The gas inlet / outlet may not be provided in the single cell manufacturing stage so that not only 7 but also the entire side surface of the porous fuel electrode 2 is covered with the electrolyte membrane 3. In this case, at the stage of manufacturing the single cell 1, the gas inflow / outflow opening 18 to the porous fuel electrode 2 is not formed, but at the stage of assembling the cell stack 14, the fuel gas passage 12 and the air passage 13 are formed in the manifold plate 11. At the same time, a portion of the electrolyte membrane 3 facing the fuel gas flow port 12 and the air flow port 13 may be cut off at the same time as making the holes in the manifold plate 11 to form the gas outflow / inflow opening 18.

【0029】一方、空気極膜4は、図4に示すように、
電解質膜3を挟んで多孔質燃料極2と反対側に形成され
る。本実施形態では、空気極膜4を電解質膜3の電解質
部7に重ねて形成している。この空気極膜4は、ランタ
ンストロチウムマンガナイト(La,Sr,Mn,Oの
化合物)の膜から成るものとしている。このランタンス
トロチウムマンガナイトは平板型固体電解質燃料電池の
空気極材料として一般的に用いられている。
On the other hand, as shown in FIG.
It is formed on the opposite side of the porous fuel electrode 2 across the electrolyte membrane 3. In the present embodiment, the air electrode membrane 4 is formed so as to overlap the electrolyte part 7 of the electrolyte membrane 3. The air electrode film 4 is made of a film of lanthanum strotium manganite (a compound of La, Sr, Mn, and O). This lanthanum strontium manganite is generally used as an air electrode material of a flat solid electrolyte fuel cell.

【0030】ここで、多孔質燃料極2と電解質膜3とセ
パレータ膜5と空気極膜4との材料の熱膨張係数は、各
部材が熱応力等で破損しない程度に同等の大きさとして
いる。これにより、燃料電池の作動時の発熱で各部材に
熱膨張が生じても単セルが破損することを防止できる。
Here, the thermal expansion coefficients of the materials of the porous fuel electrode 2, the electrolyte membrane 3, the separator membrane 5, and the air electrode membrane 4 are set to be equal to each other so that each member is not damaged by thermal stress or the like. . Thereby, even if thermal expansion occurs in each member due to heat generated during operation of the fuel cell, it is possible to prevent the single cell from being damaged.

【0031】さらに、多孔質空気極6は、ランタンスト
ロチウムマンガナイトを焼結した多孔性の板材から成る
ものとしている。この多孔性の板材は、空気を十分に流
通できると共に、単セル1として必要な強度と電子や酸
素イオンの十分な導電性とを有するように形成する。こ
のため、空気極が多孔質体を備えているので、電極部材
の単位容積当たりの空気との接触面積を広くして発電性
能の向上を図ることができる。また、リブを有する従来
の単セルの複雑な構造に比べて単セル1の構造を簡素化
できるので、組立精度を高くする必要が無くなる。よっ
て、セルスタック14の製造を容易にできると共に熱応
力や外力に対して高強度化を図ることができる。
Further, the porous air electrode 6 is made of a porous plate obtained by sintering lanthanum strotium manganite. The porous plate material is formed so that air can be sufficiently circulated, and that it has sufficient strength as the single cell 1 and sufficient conductivity of electrons and oxygen ions. For this reason, since the air electrode is provided with the porous body, the contact area with the air per unit volume of the electrode member can be widened and the power generation performance can be improved. Further, since the structure of the unit cell 1 can be simplified as compared with the complicated structure of the conventional unit cell having ribs, it is not necessary to increase the assembly accuracy. Therefore, the manufacture of the cell stack 14 can be facilitated, and the strength of the cell stack 14 against thermal stress and external force can be increased.

【0032】空気極膜4及び多孔質空気極6に使用する
材料としては、本願出願人が既に出願した発明に係る空
気極材料が好ましい。この空気極材料は、元素が(La
1-xSrx1-yMnO3-zであり、かつ0<x<0.2及
び0.025<y<0.75を満たすストロンチウムド
ープランタンマンガナイト(特願平2−273174号
参照)である。この材料によれば、燃料電池の作動温度
付近においても単相であり化学的に安定なので、YSZ
との化学的反応性が小さくYSZ膜を成膜するときや発
電作動中に発電性能に悪影響を及ぼす反応生成物を生ず
ることがない。本実施形態では空気極膜4及び多孔質空
気極6をランタンストロチウムマンガナイトから成るも
のとしているが、これには限られず空気極材料として既
知の若しくは新規の材料を使用できるのは勿論である。
この場合も空気極を空気極膜及び多孔質空気極6により
形成しているので発電性能の向上を図ることができると
共に、単セル1の構造の簡素化により熱応力や外力に対
して高強度化を図ることができる。
As the material used for the air electrode membrane 4 and the porous air electrode 6, the air electrode material according to the invention which has been already filed by the present applicant is preferable. This air electrode material has an element (La)
1-x Sr x ) 1-y MnO 3-z and strontium dopourantan manganite satisfying 0 <x <0.2 and 0.025 <y <0.75 (see Japanese Patent Application No. 2-273174) ). According to this material, since it is single-phase and chemically stable even near the operating temperature of the fuel cell, YSZ
When the YSZ film is formed or during the power generation operation, there is no reaction product which adversely affects the power generation performance. In the present embodiment, the air electrode membrane 4 and the porous air electrode 6 are made of lanthanum strontium manganite. However, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that any known or new air electrode material can be used. .
Also in this case, since the air electrode is formed by the air electrode film and the porous air electrode 6, the power generation performance can be improved, and the structure of the single cell 1 is simplified to have high strength against thermal stress and external force. Can be achieved.

【0033】以上のように構成された単セル1を積み重
ねて直列に接続することによってスタックが構成すれ
る。即ち、上述した単セル1を直列に複数積層すると共
に、積層方向に隣り合う単セル1の多孔質空気極6とセ
パレータ膜5との間に導電性の接合材9を介在させて積
層体10を形成している。
A stack is formed by stacking the unit cells 1 configured as described above and connecting them in series. That is, a plurality of the above-mentioned unit cells 1 are stacked in series, and a conductive bonding material 9 is interposed between the porous air electrode 6 and the separator film 5 of the adjacent unit cells 1 in the stacking direction. Is formed.

【0034】接合材9は、例えばLa,Cr,Ni,O
を主な構成元素として電子導電性を有するセラミックス
製としている。そして、接合材9は多孔質空気極6の空
気極膜4と反対側の面に成膜されている。この接合材9
に隣り合う単セル1のセパレータ膜5は、化学的な反応
によりこの接合材9に接合される。このため、多孔質空
気極6とセパレータ膜5との間での接触面積を大きくす
ることができるので、これらの間の電気的な接触抵抗を
小さくすることができ、セルスタック14による発電性
能を向上することができる。本実施形態では接合材9を
La,Cr,Ni,Oを主な構成元素とするセラミック
ス製としているが、これには限られず電子導電性を有す
る接合材として使用可能な既知の若しくは新規の材料と
しても良い。この場合も多孔質空気極6とセパレータ膜
5との間での接触面積を大きくすることができるので、
セルスタック14による発電性能を向上することができ
る。
The joining material 9 is made of, for example, La, Cr, Ni, O
Is made of ceramics having electronic conductivity as a main constituent element. The bonding material 9 is formed on the surface of the porous air electrode 6 on the side opposite to the air electrode film 4. This joining material 9
The separator film 5 of the unit cell 1 adjacent to the bonding member 9 is bonded to the bonding material 9 by a chemical reaction. Therefore, the contact area between the porous air electrode 6 and the separator membrane 5 can be increased, so that the electrical contact resistance between them can be reduced, and the power generation performance of the cell stack 14 can be reduced. Can be improved. In the present embodiment, the joining material 9 is made of ceramics whose main constituent elements are La, Cr, Ni, and O. However, the present invention is not limited to this, and known or new materials that can be used as a joining material having electronic conductivity. It is good. Also in this case, since the contact area between the porous air electrode 6 and the separator membrane 5 can be increased,
The power generation performance of the cell stack 14 can be improved.

【0035】さらに、セルスタック14は、積層体7
と、その側部を囲って燃料ガス及び空気を各電極多孔質
体2,6に分配するセラミックス製のマニホールド板1
1とを備えている。本実施形態では、マニホールド板1
1をガラスセラミックス製としている。このマニホール
ド板11が積層体7の側部に溶着することにより、セル
スタック14のガスシールを行うと共に単セル1同士の
結合を行っている。ここで、マニホールド板11はガラ
スセラミックス製であるので、その快削性によりマニホ
ールド板11を積層体10に取り付けてから燃料ガス流
通口12や空気流通口13の穿孔作業を容易に行うこと
ができる。本実施形態ではマニホールド板11をガラス
セラミックス製としているが、これには限られず他のセ
ラミックス製としても良い。この場合も、セラミックス
の快削性によりマニホールド板11を積層体10に取り
付けてから穿孔作業を容易に行うことができる。
Further, the cell stack 14 includes the laminate 7
And a ceramic manifold plate 1 surrounding its side to distribute fuel gas and air to each of the electrode porous bodies 2 and 6.
1 is provided. In the present embodiment, the manifold plate 1
1 is made of glass ceramics. By welding the manifold plate 11 to the side of the stacked body 7, gas sealing of the cell stack 14 is performed and the unit cells 1 are connected to each other. Here, since the manifold plate 11 is made of glass ceramic, the perforation work of the fuel gas passage 12 and the air passage 13 can be easily performed after the manifold plate 11 is attached to the laminated body 10 due to its easy-cutting property. . In the present embodiment, the manifold plate 11 is made of glass ceramic, but is not limited to this, and may be made of another ceramic. Also in this case, the perforation work can be easily performed after the manifold plate 11 is attached to the laminate 10 due to the free-cutting property of the ceramics.

【0036】積層体7の多孔質燃料極2の側面が電解質
膜3で覆われずに露出した側面に向き合う1組のマニホ
ールド板11,11には、多孔質燃料極2のガス流出入
用開口18と対向する位置に開口する燃料ガス流通口1
2と、多孔質空気極6のガス流出入用開口たる側面と対
向する位置に開口する空気流通口13とが形成されてい
る。このため、燃料ガスの流路と空気の流路とを平行に
することができる。例えば、この1組のマニホールド板
11,11のうちの一方から燃料ガス及び空気を吸気し
て他方から排気するようにすれば、燃料ガス及び空気の
流れ方向を同方向とすることができる。また、この1組
のマニホールド板11,11のうちの一方では燃料ガス
を吸気して空気を排気すると共に他方では燃料ガスを排
気して空気を吸気するようにすれば、燃料ガス及び空気
の流れ方向を反対方向にすることができる。
A pair of manifold plates 11, 11, which face the side surfaces of the porous anode 2 of the laminate 7 that are exposed without being covered with the electrolyte membrane 3, have gas inlet / outlet openings of the porous anode 2. Fuel gas flow opening 1 opening at a position facing
2 and an air flow opening 13 which is open at a position facing the side surface of the porous air electrode 6 which is a gas inflow / outflow opening. Therefore, the fuel gas flow path and the air flow path can be made parallel. For example, if fuel gas and air are taken in from one of the set of manifold plates 11 and exhausted from the other, the flow direction of the fuel gas and air can be made the same. Also, if one of the pair of manifold plates 11, 11 is configured to inhale fuel gas to exhaust air and to exhaust fuel gas to inhale air on the other side, the flow of fuel gas and air may be reduced. The directions can be opposite.

【0037】ここで、気体の多孔質体2,6の内部での
流れは、全体として見ると一側面から他側面への一方向
のものと成っているが、局部的に見ると多孔質体2,6
の微小な孔のランダムな配置により気体が真っ直ぐに流
れることはできず上下左右前後の各方向を向いたものに
成っている。
Here, the flow of the gas inside the porous bodies 2 and 6 is in one direction from one side to the other side when viewed as a whole. 2,6
Due to the random arrangement of the small holes, the gas cannot flow straight, but is directed in each direction of up, down, left and right.

【0038】本実施形態では単セル1を形成する各板材
を水平に設置して単セル1を鉛直方向に積み重ねてい
る。このため、燃料ガス及び空気の流通方向は全て水平
になる。本実施形態では単セル1を形成する各板材を水
平に設置しているが、これには限られず本実施形態の単
セル1が高強度を有することを利用して単セル1を形成
する各板材を鉛直に設置することもできる。すなわち、
電極部材に多孔質体を使用しない従来のセルスタックで
は各板材を鉛直にして設置すると自重を支持できずに反
ってしまう可能性があるが、本実施形態の単セル1を積
層したセルスタック14は高強度であるので鉛直に設置
しても従来のものより反りに対する強度を向上できる。
更にこの場合、燃料ガス及び空気の流れ方向を鉛直の同
方向または反対方向にすることができる。また、このセ
ルスタック14の設置方向によっては、燃料ガス及び空
気の流路を水平や鉛直の他に斜め方向に設定することも
できる。
In the present embodiment, the plate members forming the unit cells 1 are installed horizontally, and the unit cells 1 are stacked in the vertical direction. Therefore, the flow directions of the fuel gas and the air are all horizontal. In the present embodiment, the respective plate members forming the single cell 1 are installed horizontally. However, the present invention is not limited to this, and each plate member forming the single cell 1 can be utilized by utilizing the fact that the single cell 1 of the present embodiment has high strength. The plate can also be installed vertically. That is,
In a conventional cell stack in which a porous body is not used for an electrode member, if each plate material is installed vertically, it may not be able to support its own weight and may be warped. Is high in strength, so that even if it is installed vertically, the strength against warpage can be improved as compared with the conventional one.
Further, in this case, the flow directions of the fuel gas and the air can be set to the same vertical direction or opposite directions. In addition, depending on the installation direction of the cell stack 14, the flow paths of the fuel gas and the air can be set obliquely in addition to horizontal and vertical.

【0039】本実施形態ではセルスタック14の多孔質
燃料極2が電解質膜3に覆われずに露出した側面に向き
合う1組のマニホールド板11,11に燃料ガス流通口
12と空気流通口13とを形成しているが、これには限
られず図8に示すようにセルスタック14の多孔質燃料
極2が露出した側面に向き合う1組のマニホールド板1
1に燃料ガス流通口12のみを形成すると共に他の1組
のマニホールド板11,11に空気流通口13を形成す
るようにしても良い。この場合は、燃料ガスの流路と空
気の流路とを、セルスタック14を積層方向から見たと
きに直交させることができる。そして、単セル1の各板
材を水平にしてこのセルスタック14を設置した場合
は、燃料ガス及び空気の流通方向がいずれも水平にな
る。また、単セル1の各板材を鉛直にしてこのセルスタ
ック14を設置した場合は、燃料ガス及び空気のうちの
一方の流通方向が鉛直で他方の流通方向が水平となった
り、あるいは両方の流通方向が斜めになる。
In this embodiment, the fuel gas flow port 12 and the air flow port 13 are provided in a pair of manifold plates 11, 11, which face the porous fuel electrode 2 of the cell stack 14 and are exposed without being covered with the electrolyte membrane 3. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 8, one set of manifold plates 1 facing the side surface where the porous fuel electrode 2 of the cell stack 14 is exposed.
Only one fuel gas flow port 12 may be formed in one, and an air flow port 13 may be formed in another set of manifold plates 11, 11. In this case, the fuel gas flow path and the air flow path can be made orthogonal to each other when the cell stack 14 is viewed from the stacking direction. When the cell stack 14 is installed with the plate members of the unit cell 1 being horizontal, the flow directions of the fuel gas and air are all horizontal. Further, when the cell stack 14 is installed with the plate members of the unit cell 1 being vertical, one of the fuel gas and the air is vertical and the other is horizontal, or both of the fuel gas and the air are horizontal. The direction becomes oblique.

【0040】上述したセルスタック14を備えた平板型
固体電解質燃料電池の製造手順を以下に説明する。多孔
質燃料極2を製造する際は、酸化ニッケルとYSZを混
合してから例えばメチルセルロースやポリビニルアルコ
ール等の成形剤を加えてプレス成形する。または、この
酸化ニッケルとYSZと成形剤の混合材を粘土状にして
押し出し成形する。そして、得られた成形材を1400
℃程度で焼結して多孔質燃料極2を形成する。ここで、
プレスや押し出しの圧力の強さや焼結温度の製造条件
は、形成された多孔質燃料極2が燃料ガスを容易に通過
できる程度の気孔率を有し、尚かつ単セル1として必要
な機械的強度を有するように設定する。ここで、機械的
強度を多孔質燃料極の材質から成る無垢の固体よりも弱
く設定した場合は、セルスタック14の発電動作時の熱
応力を吸収して緩和することができるので、セルスタッ
ク14の強度を向上できる。
A procedure for manufacturing a flat solid electrolyte fuel cell having the above-described cell stack 14 will be described below. When manufacturing the porous fuel electrode 2, nickel oxide and YSZ are mixed, and then a molding agent such as methylcellulose or polyvinyl alcohol is added and press-molded. Alternatively, the mixture of nickel oxide, YSZ, and a molding agent is extruded in a clay state. Then, the obtained molded material is 1400
The porous fuel electrode 2 is formed by sintering at about ° C. here,
The manufacturing conditions such as the pressure and the sintering temperature of the pressing and the extrusion are such that the formed porous fuel electrode 2 has a porosity that allows the fuel gas to easily pass therethrough, and the mechanical properties required for the single cell 1 Set to have strength. Here, when the mechanical strength is set to be weaker than that of a solid solid made of the material of the porous fuel electrode, the thermal stress during the power generation operation of the cell stack 14 can be absorbed and reduced. Can be improved in strength.

【0041】得られた多孔質燃料極2に、図2に示すよ
うに電解質膜3を成膜する。さらに、この多孔質燃料極
2に、図3に示すようにセパレータ膜5を成膜する。こ
れら電解質膜3及びセパレータ膜5の成膜方法は、既知
の湿式法、スラリーコート法、塗布熱分解法、ゾルゲル
法等のいずれも用いることができ、特定の方法に限定さ
れない。いずれの方法によっても厚さ数十μmの膜を成
膜することができる。また、例えば、未焼成の多孔質燃
料極2にテープキャスト法で作製した未焼成膜を取り付
けてこれらを同時に焼結する同時焼結法によって作製す
ることも可能である。この場合には、熱処理回数を少な
くできるので、製造コストを低減することができる。
An electrolyte membrane 3 is formed on the obtained porous fuel electrode 2 as shown in FIG. Further, a separator film 5 is formed on the porous fuel electrode 2 as shown in FIG. As a method for forming the electrolyte membrane 3 and the separator membrane 5, any of a known wet method, a slurry coating method, a coating thermal decomposition method, a sol-gel method, and the like can be used, and is not limited to a specific method. Either method can form a film with a thickness of several tens of μm. Further, for example, it is also possible to attach the unsintered porous fuel electrode 2 to an unsintered film produced by a tape casting method, and sinter them at the same time. In this case, the number of heat treatments can be reduced, so that the manufacturing cost can be reduced.

【0042】さらに、図4に示すように電解質膜3に空
気極膜4を成膜する。この成膜方法は、電解質膜3等の
成膜方法と同様に特に限定されず上述の各種方法を使用
することができる。
Further, as shown in FIG. 4, an air electrode film 4 is formed on the electrolyte film 3. This film forming method is not particularly limited as in the case of the film forming method for the electrolyte membrane 3 and the like, and the various methods described above can be used.

【0043】また、多孔質空気極6を製造する際は、ラ
ンタンストロチウムマンガナイトに例えばメチルセルロ
ースやポリビニルアルコール等の成形剤を加えて、多孔
質燃料極2と同様にプレス成形または押し出し成形して
から1100〜1200℃程度で焼結する。このとき、
形成された多孔質空気極6が空気を容易に通過できる程
度の気孔率と単セル1として必要な機械的強度を有する
ように設定する。ここで、多孔質空気極6の焼結温度
(1100〜1200℃)は多孔質燃料極2の焼結温度
(1400℃)よりも低温としている。このため、多孔
質空気極6は多孔質燃料極2よりも機械的強度が弱くな
り変形性を有する。これにより、発電時の熱応力や外力
によりセルスタック14の内部に生ずる応力を多孔質空
気極6の変形により吸収して破壊を防止することができ
る。
When the porous air electrode 6 is manufactured, a molding agent such as methylcellulose or polyvinyl alcohol is added to lanthanum strotium manganite and press-formed or extruded similarly to the porous fuel electrode 2. From about 1100 to 1200 ° C. At this time,
The porous air electrode 6 is set so as to have a porosity that allows the air to easily pass through the air and the mechanical strength required for the single cell 1. Here, the sintering temperature (1100 to 1200 ° C.) of the porous air electrode 6 is lower than the sintering temperature (1400 ° C.) of the porous fuel electrode 2. Therefore, the porous air electrode 6 has lower mechanical strength than the porous fuel electrode 2 and has deformability. Thereby, the stress generated inside the cell stack 14 due to thermal stress or external force at the time of power generation can be absorbed by deformation of the porous air electrode 6 to prevent breakage.

【0044】そして、図5に示すように、多孔質燃料極
2をセパレータ膜5を下方に向けて載置する。この多孔
質燃料極2の空気極膜4に多孔質空気極6を載置する。
さらに、この多孔質空気極6の上面にスラリー化した接
合材9を塗布する。この接合材9の上に他の多孔質燃料
極2をセパレータ膜5を下方に向けて載置する。このよ
うに単セル1を積層して積層体10を形成する。単セル
1の積層数は形成される平板型固体電解質燃料電池に必
要とされる電圧に応じて設定する。
Then, as shown in FIG. 5, the porous fuel electrode 2 is placed with the separator membrane 5 facing downward. The porous air electrode 6 is placed on the air electrode film 4 of the porous fuel electrode 2.
Further, a bonding material 9 slurried is applied to the upper surface of the porous air electrode 6. Another porous fuel electrode 2 is placed on the bonding material 9 with the separator membrane 5 facing downward. In this way, the stacked body 10 is formed by stacking the single cells 1. The number of stacked single cells 1 is set according to the voltage required for the flat solid electrolyte fuel cell to be formed.

【0045】さらに、図6に示すように、積層体10の
互いに反対側に位置する1組の側面に、燃料ガス流通口
12及び空気流通口13を有しない2枚のマニホールド
板11,11を接触させて束ねておく。この状態で例え
ば1100℃程度の熱処理を行う。この熱処理により、
積層体10とマニホールド板11とを溶着させて接合を
行うことができると共に、多孔質空気極6とセパレータ
膜5との接合を図ることができる。
Further, as shown in FIG. 6, two manifold plates 11 and 11 having no fuel gas circulation port 12 and no air circulation port 13 are provided on a pair of side faces located on opposite sides of the laminate 10. Contact and bundle. In this state, for example, a heat treatment at about 1100 ° C. is performed. By this heat treatment,
The laminate 10 and the manifold plate 11 can be welded and joined, and the porous air electrode 6 and the separator membrane 5 can be joined.

【0046】そして、熱処理終了後に、図7に示すよう
にマニホールド板11に穴開け加工を行って燃料ガス流
通口12及び空気流通口13を形成する。この穴開け加
工はマニホールド板11の設けられていない積層体10
の側面から多孔質燃料極2や多孔質空気極6の位置を見
ながらできるので、燃料ガス流通口12及び空気流通口
13を容易に適正位置に形成することができる。しか
も、本実施形態ではマニホールド板11をガラスセラミ
ックス製としているので、その快削性により穴開け加工
を容易に行うことができる。このため、積層体10に取
り付けた後のマニホールド板11であっても、燃料ガス
流通口12及び空気流通口13を容易に形成することが
できる。これにより、セルスタック14を製造すること
ができる。また、本実施形態ではマニホールド板11を
ガラスセラミックス製としているので、積層体10と熱
膨張率を同等にすることができる。このため、熱応力に
よるセルスタック14の破壊を防止することができる。
After the heat treatment is completed, a hole is formed in the manifold plate 11 to form the fuel gas passage 12 and the air passage 13 as shown in FIG. This drilling is performed on the laminated body 10 on which the manifold plate 11 is not provided.
Since the positions of the porous fuel electrode 2 and the porous air electrode 6 can be viewed from the side surfaces of the fuel cell, the fuel gas circulation port 12 and the air circulation port 13 can be easily formed at appropriate positions. In addition, in the present embodiment, since the manifold plate 11 is made of glass ceramics, a boring process can be easily performed by its free cutting property. For this reason, even with the manifold plate 11 attached to the laminate 10, the fuel gas passage 12 and the air passage 13 can be easily formed. Thereby, the cell stack 14 can be manufactured. In addition, in the present embodiment, since the manifold plate 11 is made of glass ceramic, the coefficient of thermal expansion can be made equal to that of the laminate 10. Therefore, it is possible to prevent the cell stack 14 from being broken due to thermal stress.

【0047】ここで、図11に示す電解質膜3で全体を
覆った多孔質燃料極2を使用している場合は、マニホー
ルド板11に燃料ガス流通口12及び空気流通口13を
穴開けするのと共に電解質膜3を削り取って気体の流通
口を形成する。また、図8に示すように燃料ガス流通口
12と空気流通口13とを別個の組のマニホールド板1
1,11に形成する場合は、先に1組のマニホールド板
11,11を取り付けてこれに例えば燃料ガス流通口1
2を形成して、その後にもう1組のマニホールド板1
1,11を取り付けてこれに空気流通口13を形成す
る。この場合、空気流通口13の穿孔を行う際は積層体
10の内部の多孔質空気極6の位置を見ることはできな
いが、燃料ガス流通口12の位置を基にして空気流通口
13の位置を決めることができる。
Here, when the porous fuel electrode 2 entirely covered with the electrolyte membrane 3 shown in FIG. 11 is used, the fuel gas circulation port 12 and the air circulation port 13 are formed in the manifold plate 11. At the same time, the electrolyte membrane 3 is scraped off to form a gas flow port. As shown in FIG. 8, the fuel gas passage 12 and the air passage 13 are separated from each other by a pair of manifold plates 1.
1 and 11, a set of manifold plates 11 and 11 is attached first, and the
2 and then another set of manifold plates 1
1 and 11 are attached to form an air circulation port 13. In this case, the position of the porous air electrode 6 inside the laminate 10 cannot be seen when the air flow opening 13 is perforated, but the position of the air flow opening 13 is determined based on the position of the fuel gas flow opening 12. Can be determined.

【0048】本実施形態のセルスタック14によれば、
燃料極及び空気極を多孔質体2,6により形成して燃料
ガスまたは空気を内部に流通させているので、従来の平
板形状の極板に比べて電極部材の単位容積当たりの気体
への接触面積を広くすることができる。このため、電極
反応場の数を増大させて発電性能の向上を図ることがで
きる。また、従来の平板型構造に用いられているセパレ
ータのリブを不要にできる。このため、単セル1の構造
の簡素化により組立精度を高くする必要が無くなるの
で、セルスタック14の製造が容易に成ると共に熱応力
や外力に対して高強度化を図ることができる。これによ
り、セルスタック14の大型化を図ることができるの
で、発電性能を向上させることができる。
According to the cell stack 14 of the present embodiment,
Since the fuel electrode and the air electrode are formed by the porous bodies 2 and 6 and the fuel gas or air is circulated inside, the contact between the electrode member and the gas per unit volume of the electrode member is smaller than that of the conventional flat plate-shaped electrode plate. The area can be increased. Therefore, it is possible to improve the power generation performance by increasing the number of electrode reaction fields. Further, the rib of the separator used in the conventional flat plate type structure can be eliminated. Therefore, it is not necessary to increase the assembling accuracy by simplification of the structure of the single cell 1, so that the production of the cell stack 14 is facilitated and the strength against thermal stress and external force can be enhanced. As a result, the size of the cell stack 14 can be increased, so that the power generation performance can be improved.

【0049】さらに、本実施形態のセルスタック14に
よれば、多孔質空気極6は熱応力を吸収できる程度に軟
らかく形成されているので、セルスタック14の熱応力
や外力に対して変形により容易に追従できる高い柔軟性
の確保を図ることができる。そして、セルスタック14
を縦置きまたは横置きの何れに設置しても高強度を維持
することができる。また、従来の平板型セルの積層では
製造時及び発電時の応力による破損を防ぐために高い加
工精度が要求されるが、本実施形態のセルスタック14
によれば高い加工精度は要求されなくなるので、品質管
理を容易に行うことができるようになる。
Further, according to the cell stack 14 of the present embodiment, the porous air electrode 6 is formed to be soft enough to absorb the thermal stress, so that it is easily deformed by the thermal stress and the external force of the cell stack 14. High flexibility that can follow the requirement can be achieved. And the cell stack 14
Can be maintained in a high strength regardless of whether it is installed vertically or horizontally. In addition, in the conventional stacking of flat cells, high processing accuracy is required to prevent breakage due to stress during manufacturing and power generation.
According to this, high processing accuracy is not required, so that quality control can be easily performed.

【0050】また、本実施形態のセルスタック14によ
れば、セパレータを膜から成るようにしているので、高
価なセパレータ材料の使用量を低減することができる。
このため、セルスタック14の低コスト化を図ることが
できる。
Further, according to the cell stack 14 of the present embodiment, since the separator is formed of a film, the amount of expensive separator material used can be reduced.
Therefore, the cost of the cell stack 14 can be reduced.

【0051】さらに、本実施形態のセルスタック14に
よれば、多孔質燃料極2にセパレータ膜5を直接形成し
ているため、多孔質燃料極2とセパレータ膜5との接触
面積を広くすることができる。このため、従来から問題
となっている燃料極とセパレータ間の電気的な接触抵抗
を大幅に低減することができるので、発電性能の向上を
図ることができる。
Further, according to the cell stack 14 of the present embodiment, since the separator film 5 is formed directly on the porous fuel electrode 2, the contact area between the porous fuel electrode 2 and the separator film 5 can be increased. Can be. For this reason, the electrical contact resistance between the fuel electrode and the separator, which has been a problem in the past, can be significantly reduced, and the power generation performance can be improved.

【0052】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば、本実施形態の単セル1は多孔質燃料極2
に電解質膜3とセパレータ膜5と空気極膜4とを形成し
その上に多孔質空気極6を積層しているが、これには特
に限られず図9に示すように多孔質空気極15に電解質
膜3とセパレータ膜5と燃料極膜16とを形成してその
上に多孔質燃料極17を積層するようにしても良い。
The above embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the single cell 1 of the present embodiment has a porous fuel electrode 2
An electrolyte membrane 3, a separator membrane 5, and an air electrode membrane 4 are formed on the substrate, and a porous air electrode 6 is laminated thereon. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. The electrolyte membrane 3, the separator membrane 5, and the fuel electrode film 16 may be formed, and the porous fuel electrode 17 may be laminated thereon.

【0053】具体的には、多孔質空気極15を例えばラ
ンタンストロチウムマンガナイトを焼結した多孔性の板
材から成るものとする。この多孔質空気極15に対し
て、電解質膜3及びセパレータ膜5を形成する。これら
電解質膜3及びセパレータ膜5の材質や成膜方法は上述
した多孔質燃料極2に対するものと同様であるので説明
を省略する。また、多孔質空気極15には、図4の多孔
質燃料極2と同様に、電解質膜3で縁膜部8aと隅膜部
8bとから成るシール部8が形成されている。ここで、
燃料極膜16はニッケルとYSZとを混合して焼結した
多孔性の板材から成るものとする。さらに、多孔質燃料
極17は、ニッケルとYSZとの混合物を焼結した多孔
性の板材から成るものとしている。この実施形態では多
孔質燃料極17をニッケルとYSZとの混合物を焼結し
た多孔性の板材としているが、これには限られず例えば
ニッケルフェルトにより形成しても良い。
More specifically, the porous air electrode 15 is made of, for example, a porous plate obtained by sintering lanthanum strotium manganite. The electrolyte membrane 3 and the separator membrane 5 are formed on the porous air electrode 15. The materials and the method of forming the electrolyte membrane 3 and the separator membrane 5 are the same as those for the porous fuel electrode 2 described above, and therefore the description is omitted. Further, the porous air electrode 15 is formed with a sealing portion 8 composed of an edge film portion 8a and a corner film portion 8b of the electrolyte membrane 3, similarly to the porous fuel electrode 2 of FIG. here,
The fuel electrode film 16 is made of a porous plate material obtained by mixing nickel and YSZ and sintering them. Further, the porous fuel electrode 17 is made of a porous plate material obtained by sintering a mixture of nickel and YSZ. In this embodiment, the porous fuel electrode 17 is a porous plate material obtained by sintering a mixture of nickel and YSZ. However, the present invention is not limited to this. For example, the porous fuel electrode 17 may be formed of nickel felt.

【0054】そして、上述した単セル1を直列に複数積
層すると共に、積層方向に隣り合う単セル1の多孔質空
気極15とセパレータ膜5との間に導電性の接合材9を
介在させて積層体10を形成している。この積層体10
に上述したセルスタック14と同様のマニホールド板1
1を設けてセルスタック14を形成する。
Then, a plurality of the unit cells 1 described above are stacked in series, and a conductive bonding material 9 is interposed between the porous air electrode 15 and the separator film 5 of the unit cells 1 adjacent in the stacking direction. A laminate 10 is formed. This laminate 10
And the same manifold plate 1 as the cell stack 14 described above.
1 to form a cell stack 14.

【0055】この図9に示す実施形態のセルスタック1
4によっても、上述した図1に示す実施形態と同様に燃
料極及び空気極を多孔質体15,17にして燃料ガスま
たは空気の流路としているので、電極部材の単位容積当
たりの気体への接触面積を広くして発電性能の向上を図
ることができる。また、セパレータのリブを不要にでき
るので、セルスタック14の製造が容易に成ると共に熱
応力や外力に対する高強度化を図ることができる。さら
に、多孔質燃料極17を応力を吸収できる程度に軟らか
く形成しているので、セルスタック14の熱応力や外力
に対していずれの方向にも変形により追従して高い柔軟
性を確保して高強度化を図ることができると共に高い加
工精度が要求されなくなり品質管理を容易に行うことが
できるようになる。しかも、セパレータを膜から成るよ
うにしているので、セルスタック14の低コスト化を図
ることができる。さらに、多孔質空気極15にセパレー
タ膜5を直接形成しているため、多孔質空気極15とセ
パレータ膜5との接触面積を広くすることができ、発電
性能の向上を図ることができる。
The cell stack 1 of the embodiment shown in FIG.
Also, according to the fourth embodiment, the fuel electrode and the air electrode are formed into porous bodies 15 and 17 as fuel gas or air passages in the same manner as in the embodiment shown in FIG. The power generation performance can be improved by increasing the contact area. In addition, since the ribs of the separator can be omitted, the production of the cell stack 14 is facilitated and the strength against thermal stress and external force can be increased. Furthermore, since the porous fuel electrode 17 is formed to be soft enough to absorb the stress, it follows the thermal stress and the external force of the cell stack 14 in any direction by deformation, thereby securing high flexibility and ensuring high flexibility. Strength can be improved, and high processing accuracy is not required, and quality control can be easily performed. In addition, since the separator is formed of a film, the cost of the cell stack 14 can be reduced. Furthermore, since the separator film 5 is directly formed on the porous air electrode 15, the contact area between the porous air electrode 15 and the separator film 5 can be increased, and the power generation performance can be improved.

【0056】また、上述した各実施形態ではセルスタッ
ク14は複数の単セル1を積層した積層体10を備える
ようにしているが、これには限られず単セル1を1つだ
け用いてセルスタック14を形成するようにしても良
い。この場合も、燃料極及び空気極を多孔質体にして内
部に燃料ガスまたは空気を流通させているので、気体と
電極部材との接触面積を広くして発電性能の向上を図る
ことができる等の上述した各実施形態と同様の効果を奏
することができる。
In each of the above-described embodiments, the cell stack 14 includes the stacked body 10 in which a plurality of single cells 1 are stacked. However, the present invention is not limited to this. 14 may be formed. Also in this case, since the fuel electrode and the air electrode are made porous and the fuel gas or air is circulated inside, the contact area between the gas and the electrode member can be widened to improve the power generation performance. The same effects as those of the above-described embodiments can be obtained.

【0057】本実施形態では、電解質膜3のシール部8
を縁膜部8aと隅膜部8bとから成るものとしている
が、これには特に限られず例えば図10に示すようにガ
ス流出入用開口18を区画する隅膜部8bを形成せずに
電解質部7の縁部を覆うシール部8aのみを形成するよ
うにしても良い。この場合、同図に示すように多孔質燃
料極2の側面の全面にシール部8aを形成しても良く、
また図2に示す縁膜部8aのように当該側面の電解質部
7寄りの縁部全域を覆うようにしても良い。
In the present embodiment, the sealing portion 8 of the electrolyte membrane 3
Is composed of an edge film portion 8a and a corner film portion 8b, but is not particularly limited thereto. For example, as shown in FIG. Only the seal portion 8a that covers the edge of the portion 7 may be formed. In this case, a seal portion 8a may be formed on the entire side surface of the porous fuel electrode 2 as shown in FIG.
Further, as in the case of the edge film portion 8a shown in FIG. 2, the entire edge portion of the side surface near the electrolyte portion 7 may be covered.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
1または2記載の平板型固体電解質燃料電池の単セルに
よれば、燃料極及び空気極を多孔質体により形成してい
るので、気体が各電極部材の内部を流通しながら電極部
材に接触して反応を起こすことができる。このため、気
体流路形成用のリブ等を設ける必要がないので、単セル
の構造を簡素化して強度を向上させることができる。こ
れにより、単セルの大型化を図ることができるので、発
電特性を向上させることができる。
As is apparent from the above description, according to the single cell of the flat solid electrolyte fuel cell according to the first or second aspect, the fuel electrode and the air electrode are formed of a porous material. The gas can contact and react with the electrode members while flowing inside each electrode member. For this reason, there is no need to provide ribs or the like for forming the gas flow path, so that the structure of the single cell can be simplified and the strength can be improved. As a result, the size of the single cell can be increased, so that the power generation characteristics can be improved.

【0059】また、これら燃料極及び空気極に多孔質体
を用いているので、各電極部材の材質から成る無垢の固
体よりも軟らかいものにできる。このため、単セルを積
層したセルスタックの発電動作時の熱応力を吸収して緩
和することができるので、セルスタックの高い柔軟性を
得て強度を向上できる。また、熱応力による破損を防止
するための単セルの高い加工精度を必要としなくなるの
で、製造コストを低減できると共に品質管理を容易に行
うことができるようになる。
Since the fuel electrode and the air electrode are made of a porous material, they can be made softer than a solid solid made of the material of each electrode member. For this reason, since the thermal stress at the time of the power generation operation of the cell stack in which the single cells are stacked can be absorbed and reduced, the flexibility of the cell stack can be improved and the strength can be improved. In addition, since high processing accuracy of a single cell for preventing damage due to thermal stress is not required, manufacturing cost can be reduced and quality control can be easily performed.

【0060】さらに、気体を多孔質体の内部に流通させ
ているので、電極部材の単位容積当たりの気体との接触
面積を広くできる。このため、単セルでの発電性能を向
上することができる。
Further, since the gas is circulated inside the porous body, the contact area with the gas per unit volume of the electrode member can be increased. For this reason, the power generation performance in a single cell can be improved.

【0061】また、セパレータを多孔質体から成る燃料
極若しくは空気極のいずれかに直接膜付けしているの
で、燃料極若しくは空気極の多数の微小な孔にセパレー
タ膜が入り込んでこれらの間の接触面積を大きくでき
る。このため、燃料極若しくは空気極とセパレータとの
間の接触抵抗を大幅に低減することができるので、発電
性能を向上することができる。
Further, since the separator is directly formed on the fuel electrode or the air electrode made of a porous material, the separator film enters into a large number of minute holes of the fuel electrode or the air electrode, and the separator film enters between them. The contact area can be increased. For this reason, the contact resistance between the fuel electrode or the air electrode and the separator can be significantly reduced, and the power generation performance can be improved.

【0062】しかも、セパレータと電解質がいずれも膜
であるので、これらの内部抵抗による電力損失を小さく
することができる。これにより、発電性能を向上するこ
とができる。また、セパレータを膜から成るようにして
いるので、高価なセパレータ材の使用量を減少すること
ができる。このため、単セルの製造コストを低減するこ
とができる。
Moreover, since both the separator and the electrolyte are membranes, the power loss due to their internal resistance can be reduced. Thereby, power generation performance can be improved. Further, since the separator is formed of a membrane, the amount of expensive separator material used can be reduced. Therefore, the manufacturing cost of the single cell can be reduced.

【0063】そして、請求項3記載の平板型固体電解質
燃料電池のセルスタックでは、請求項1または2記載の
単セルを直列に積層して成ると共に積層方向に隣り合う
単セルの間に導電性の接合材を介在させた積層体を備え
ているので、多孔質体とセパレータ膜との接触面積を大
きくすることができる。このため、これらの間の電気的
な接触抵抗を小さくすることができるので、セルスタッ
クによる発電性能を向上することができる。
In the cell stack of the flat type solid electrolyte fuel cell according to the third aspect, the single cells according to the first or second aspect are stacked in series, and a conductive property is provided between adjacent single cells in the stacking direction. Is provided, the contact area between the porous body and the separator membrane can be increased. For this reason, the electrical contact resistance between them can be reduced, and the power generation performance by the cell stack can be improved.

【0064】さらに、請求項4記載の平板型固体電解質
燃料電池のセルスタックでは、積層体を囲うセラミック
ス製のマニホールド板を備えているので、積層体を組み
立ててその周囲にマニホールド板を設けてから気体の流
通孔を穿孔することができる。ここで、この穿孔作業は
マニホールド板を積層体に取り付けてからマニホールド
板の取り付けられていない積層体の側面を見て孔を設け
る位置を確認して行うことができるので、マニホールド
板に予め透孔を形成しておく必要はなく透孔の位置の精
度を容易に向上させることができる。このため、従来の
ように積層体の実測値に基づき取付前のマニホールド板
に流通孔を予め形成しておく必要がないので、高い加工
精度を不要にできる。これにより、製造コストを低減で
きると共に品質管理を容易に行うことができるようにな
る。
Furthermore, in the cell stack of the flat solid electrolyte fuel cell according to the fourth aspect, since the ceramic manifold plate surrounding the laminate is provided, the laminate is assembled and the manifold plate is provided around the laminate. Gas flow holes can be drilled. Here, since this perforation work can be performed by attaching the manifold plate to the laminate and then checking the position where the hole is to be formed by looking at the side surface of the laminate where the manifold plate is not attached, the through-hole is previously formed in the manifold plate. It is not necessary to form the through hole, and the accuracy of the position of the through hole can be easily improved. For this reason, it is not necessary to previously form the flow holes in the manifold plate before mounting based on the actually measured values of the laminate as in the related art, so that high processing accuracy can be eliminated. As a result, the manufacturing cost can be reduced and quality control can be easily performed.

【0065】しかも、マニホールド板はセラミックス製
であるので、積層体と熱膨張率を同等にすることができ
る。このため、発電時等の熱応力の発生を抑えてセルス
タックの破壊を防止することができる。
Moreover, since the manifold plate is made of ceramics, the thermal expansion coefficient can be made equal to that of the laminate. For this reason, the generation of thermal stress during power generation or the like can be suppressed to prevent the cell stack from being broken.

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

【図1】本発明の平板型固体電解質燃料電池のセルスタ
ックを示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing a cell stack of a flat solid electrolyte fuel cell according to the present invention.

【図2】多孔質燃料極に電解質膜を形成した状態を示す
斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which an electrolyte membrane is formed on a porous fuel electrode.

【図3】図2に示す多孔質燃料極にセパレータ膜を形成
した状態を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a separator membrane is formed on the porous fuel electrode shown in FIG.

【図4】図3に示す多孔質燃料極に空気極膜を形成した
状態を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a state in which an air electrode film is formed on the porous fuel electrode shown in FIG.

【図5】単セルを積層して積層体を作成する状態を示す
斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view illustrating a state in which a single cell is stacked to form a stacked body.

【図6】積層体にマニホールド板を取り付ける状態を示
す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a state in which a manifold plate is attached to a laminate.

【図7】本発明の平板型固体電解質燃料電池のセルスタ
ックを示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a cell stack of the flat solid electrolyte fuel cell of the present invention.

【図8】平板型固体電解質燃料電池のセルスタックの他
の実施形態を示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing another embodiment of the cell stack of the flat solid electrolyte fuel cell.

【図9】積層体の他の実施形態を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing another embodiment of the laminate.

【図10】電解質膜の他の実施形態を示す斜視図であ
る。
FIG. 10 is a perspective view showing another embodiment of the electrolyte membrane.

【図11】電解質膜の別の実施形態を示す斜視図であ
る。
FIG. 11 is a perspective view showing another embodiment of the electrolyte membrane.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 単セル 2 多孔質燃料極 3 電解質膜 4 空気極膜 5 セパレータ膜 6 多孔質空気極 9 接合材 11 マニホールド板 14 セルスタック 15 多孔質空気極 16 燃料極膜 17 多孔質燃料極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single cell 2 Porous fuel electrode 3 Electrolyte film 4 Air electrode film 5 Separator film 6 Porous air electrode 9 Joining material 11 Manifold plate 14 Cell stack 15 Porous air electrode 16 Fuel electrode film 17 Porous fuel electrode

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多孔質体から成る燃料極と、該燃料極の
表面あるいは裏面のいずれか一方の面に成膜した電解質
膜と、該電解質膜に成膜した空気極膜と、前記燃料極の
他方の面に成膜したセパレータ膜と、前記空気極膜に接
合した多孔質体から成る空気極とを備えることを特徴と
する平板型固体電解質燃料電池の単セル。
A fuel electrode comprising a porous body; an electrolyte film formed on one of the front surface and the back surface of the fuel electrode; an air electrode film formed on the electrolyte film; A flat cell type solid electrolyte fuel cell, comprising: a separator film formed on the other surface of the above; and an air electrode made of a porous material bonded to the air electrode film.
【請求項2】 多孔質体から成る空気極と、該空気極の
表面あるいは裏面のいずれか一方の面に成膜した電解質
膜と、該電解質膜に成膜した燃料極膜と、前記空気極の
他方の面に成膜したセパレータ膜と、前記燃料極膜に接
合した多孔質体から成る燃料極とを備えることを特徴と
する平板型固体電解質燃料電池の単セル。
2. An air electrode made of a porous material, an electrolyte film formed on one of the front and back surfaces of the air electrode, a fuel electrode film formed on the electrolyte film, and the air electrode A flat cell type solid electrolyte fuel cell, comprising: a separator film formed on the other surface of the fuel cell; and a fuel electrode made of a porous material bonded to the fuel electrode film.
【請求項3】 請求項1または2記載の単セルを直列に
積層して成ると共に積層方向に隣り合う前記単セルの間
に導電性の接合材を介在させた積層体を備えることを特
徴とする平板型固体電解質燃料電池のセルスタック。
3. A laminated body comprising the unit cells according to claim 1 or 2 stacked in series, and having a conductive bonding material interposed between the unit cells adjacent in the stacking direction. A cell stack of a flat solid electrolyte fuel cell.
【請求項4】 前記積層体に対して、セラミックス製の
マニホールド板を備えることを特徴とする請求項3記載
の平板型固体電解質燃料電池のセルスタック。
4. The cell stack of a flat solid electrolyte fuel cell according to claim 3, wherein a ceramic manifold plate is provided for the laminate.
JP08455998A 1998-03-30 1998-03-30 Single cell of flat-type solid electrolyte fuel cell and cell stack using the same Expired - Fee Related JP4209962B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08455998A JP4209962B2 (en) 1998-03-30 1998-03-30 Single cell of flat-type solid electrolyte fuel cell and cell stack using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08455998A JP4209962B2 (en) 1998-03-30 1998-03-30 Single cell of flat-type solid electrolyte fuel cell and cell stack using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11283657A true JPH11283657A (en) 1999-10-15
JP4209962B2 JP4209962B2 (en) 2009-01-14

Family

ID=13834011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08455998A Expired - Fee Related JP4209962B2 (en) 1998-03-30 1998-03-30 Single cell of flat-type solid electrolyte fuel cell and cell stack using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4209962B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002373675A (en) * 2001-06-18 2002-12-26 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Electrode assembly for solid electrolyte fuel cell, and manufacturing method of the same
JP2010033970A (en) * 2008-07-30 2010-02-12 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell, method of manufacturing fuel cell, and vehicle
WO2014148109A1 (en) * 2013-03-19 2014-09-25 日本碍子株式会社 Solid-oxide fuel cell
WO2014148108A1 (en) * 2013-03-19 2014-09-25 日本碍子株式会社 Solid-oxide fuel cell
WO2014148110A1 (en) * 2013-03-19 2014-09-25 日本碍子株式会社 Solid-oxide fuel cell

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002373675A (en) * 2001-06-18 2002-12-26 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Electrode assembly for solid electrolyte fuel cell, and manufacturing method of the same
JP2010033970A (en) * 2008-07-30 2010-02-12 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell, method of manufacturing fuel cell, and vehicle
WO2014148109A1 (en) * 2013-03-19 2014-09-25 日本碍子株式会社 Solid-oxide fuel cell
WO2014148108A1 (en) * 2013-03-19 2014-09-25 日本碍子株式会社 Solid-oxide fuel cell
WO2014148110A1 (en) * 2013-03-19 2014-09-25 日本碍子株式会社 Solid-oxide fuel cell
JP5605889B1 (en) * 2013-03-19 2014-10-15 日本碍子株式会社 Solid oxide fuel cell
JP5605888B1 (en) * 2013-03-19 2014-10-15 日本碍子株式会社 Solid oxide fuel cell
JP5605890B1 (en) * 2013-03-19 2014-10-15 日本碍子株式会社 Solid oxide fuel cell
US9882221B2 (en) 2013-03-19 2018-01-30 Ngk Insulators, Ltd. Solid oxide fuel cell
US9882220B2 (en) 2013-03-19 2018-01-30 Ngk Insulators, Ltd. Solid oxide fuel cell
US9887424B2 (en) 2013-03-19 2018-02-06 Ngk Insulators, Ltd. Solid oxide fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP4209962B2 (en) 2009-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8691474B2 (en) Fuel cell stack components and materials
US7014934B2 (en) Tubular flat plate fuel cells and method of making the same
US8652709B2 (en) Method of sealing a bipolar plate supported solid oxide fuel cell with a sealed anode compartment
KR100674153B1 (en) Unit cell of flat solid electrolytic fuel battery and cell stack comprising the same
US20080096076A1 (en) Thin plate member for unit cell of solid oxide fuel cell
TW201322530A (en) Multi-layered coating providing corrosion resistance to zirconia based electrolytes
JP2001273914A (en) Electrochemical device and accumulated electrochemical device
JP3102809B2 (en) Hollow thin plate solid electrolyte fuel cell
JP3137177B2 (en) Solid oxide fuel cell
JP2002319413A (en) Solid electrolyte fuel cell plate and stack
CN101473478A (en) Plate solid oxide fuel cell
JPH1167247A (en) Solid electrolyte fuel cell
JPWO2007029860A1 (en) Electrochemical device and electrochemical device
JPH11283657A (en) Flat solid-electrolyte fuel cell and cell-stack using the same
JP2011165379A (en) Cell of solid oxide fuel cell
JP7245036B2 (en) Fuel cell stack and manufacturing method thereof
JP2011165374A (en) Solid oxide fuel battery cell
KR101174407B1 (en) Manufacturing method of solid oxide fuel cells
JP2006221884A (en) Single chamber type solid oxide fuel cell
JP7330689B2 (en) Fuel cells and fuel cell stacks
JP2004349014A (en) Fuel cell
JP3063952B2 (en) Hollow flat solid electrolyte fuel cell
JP2016039004A (en) Fuel battery
JP2019053926A (en) Fuel cell stack
JP3063204B2 (en) Molten carbonate fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050126

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070618

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080716

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080916

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20081015

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081024

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111031

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111031

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121031

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121031

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131031

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees