JPH1186886A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH1186886A JPH1186886A JP9268037A JP26803797A JPH1186886A JP H1186886 A JPH1186886 A JP H1186886A JP 9268037 A JP9268037 A JP 9268037A JP 26803797 A JP26803797 A JP 26803797A JP H1186886 A JPH1186886 A JP H1186886A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セル構成部材の中で最も抵抗が大きい電解質
の厚さを調整して電池反応量を制御し、発熱量を調整す
ることによってセル温度の均一化を図る。 【解決手段】 固体電解質２、燃料電極３、酸化剤電極
１より構成される固体電解質型燃料電池であって、該固
体電解質２の厚さを、該固体電解質型燃料電池に作られ
た燃料ガス流路の出口および酸化剤ガス流路の出口か
ら、それぞれの流路の入口に向かうにしたがって厚くな
るようにしたことを特徴とする。 【効果】 固体電解質の厚さを、電解質膜の厚さが均一
である場合の温度が高いところほど大きくすることによ
って、発電時のセル温度を均一に保つことができ、経時
劣化の小さいセルを実現することができる。
の厚さを調整して電池反応量を制御し、発熱量を調整す
ることによってセル温度の均一化を図る。 【解決手段】 固体電解質２、燃料電極３、酸化剤電極
１より構成される固体電解質型燃料電池であって、該固
体電解質２の厚さを、該固体電解質型燃料電池に作られ
た燃料ガス流路の出口および酸化剤ガス流路の出口か
ら、それぞれの流路の入口に向かうにしたがって厚くな
るようにしたことを特徴とする。 【効果】 固体電解質の厚さを、電解質膜の厚さが均一
である場合の温度が高いところほど大きくすることによ
って、発電時のセル温度を均一に保つことができ、経時
劣化の小さいセルを実現することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質型燃料電池
（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ、以下
ＳＯＦＣと略す）の構造に関するものである。
（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ、以下
ＳＯＦＣと略す）の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＳＯＦＣは、酸化剤と燃料の２種類のガ
スを酸化剤電極と燃料電極に供給して発電を行う燃料電
池のうち、構成材料のすべてに固体物質を用いるものの
総称である。ＳＯＦＣでは、以下のようなセラミックス
が広く用いられており、通常、１０００℃付近の温度で
運転される。
スを酸化剤電極と燃料電極に供給して発電を行う燃料電
池のうち、構成材料のすべてに固体物質を用いるものの
総称である。ＳＯＦＣでは、以下のようなセラミックス
が広く用いられており、通常、１０００℃付近の温度で
運転される。
【０００３】 電解質：イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ） 燃料電極：ニッケル・ジルコニアサーメット（Ｎｉ−Ｙ
ＳＺ） 酸化剤電極：ストロンチウムドープ・ランタンマンガナ
イト（ＬＳＭ）
ＳＺ） 酸化剤電極：ストロンチウムドープ・ランタンマンガナ
イト（ＬＳＭ）
【０００４】ＳＯＦＣのセルには、セル自身としての発
電能力が高いことに加え、複数のセルを組合せてスタッ
ク化する場合のスタック化のしやすさや、燃料ガスおよ
び酸化剤ガスのシールのしやすさ等も要求される。これ
まで多くの研究機関から、このような要求を満足するセ
ルを開発すべくさまざまな形状のセルが提案されている
が、その基本構造は円筒型か平板型のいずれかをベース
としている。
電能力が高いことに加え、複数のセルを組合せてスタッ
ク化する場合のスタック化のしやすさや、燃料ガスおよ
び酸化剤ガスのシールのしやすさ等も要求される。これ
まで多くの研究機関から、このような要求を満足するセ
ルを開発すべくさまざまな形状のセルが提案されている
が、その基本構造は円筒型か平板型のいずれかをベース
としている。
【０００５】図３ａ、図３ｂに、円筒型および平板型の
セル例を示した。図３ａの円筒型セルでは、酸化剤電極
３１を円筒型の基体管とし、この基体管上に電解質膜３
２および燃料電極膜３３を順に積層した構造をとってい
る。また、円筒の長さ方向には一部、電解質膜３２およ
び燃料電極膜３３を設けず、その代わりにインターコネ
クタ３４を設けることによって、酸化剤電極３１の集電
やスタック化におけるセル間の電気的な接続を図れるよ
うにしている。発電に際しては、円筒の中空部３５が流
路となるように酸化剤ガスを供給し、燃料ガスは燃料電
極３３の表面に供給する。
セル例を示した。図３ａの円筒型セルでは、酸化剤電極
３１を円筒型の基体管とし、この基体管上に電解質膜３
２および燃料電極膜３３を順に積層した構造をとってい
る。また、円筒の長さ方向には一部、電解質膜３２およ
び燃料電極膜３３を設けず、その代わりにインターコネ
クタ３４を設けることによって、酸化剤電極３１の集電
やスタック化におけるセル間の電気的な接続を図れるよ
うにしている。発電に際しては、円筒の中空部３５が流
路となるように酸化剤ガスを供給し、燃料ガスは燃料電
極３３の表面に供給する。
【０００６】次に図３ｂの平板型セルでは、酸化剤電極
３１を平板型の支持体として、その一方の面には電解質
膜３２と燃料電極膜３３を順に積層し、もう片方の面は
酸化剤ガス流路３５を形成するための溝を設けた構造を
とっている。セル間の接続に際しては、燃料ガス流路３
６を形成するための溝を設けたインターコネクタ３４が
用いられる。
３１を平板型の支持体として、その一方の面には電解質
膜３２と燃料電極膜３３を順に積層し、もう片方の面は
酸化剤ガス流路３５を形成するための溝を設けた構造を
とっている。セル間の接続に際しては、燃料ガス流路３
６を形成するための溝を設けたインターコネクタ３４が
用いられる。
【０００７】これら円筒型および平板型セルの特徴とし
て、まず平板型では、発電時の高い出力密度が期待でき
る。また円筒型では、セルの機械的強度が大きく、ガス
シールが容易であり、セル内の温度の均一性を保てると
いう特長がある。ＳＯＦＣの研究開発に関しては、円筒
型が先行し、平板型が後を追う形で進行しているが、平
板型の研究では、期待される高出力密度の特長を生かす
とともに、円筒型から指摘される短所を克服していくこ
とによって、円筒型を上回る高性能化をめざしている。
平板型セルの問題点として、発電時のセル温度を均一に
できていないことが従来より指摘されている。例えば、
図３ｂに示した平板型セルに、電極上での改質を必要と
しない燃料ガスおよび酸化剤ガスを流した場合、燃料ガ
スと酸化剤ガスはどちらも電極上での電池反応によって
消費されるため、ガス流路の下流に行くほどその濃度が
低下していく。ガス濃度の低下は電池反応量の滅少につ
ながり、電池反応には発熱を伴うので、このような平板
型セルでは、ガス流路の上流ほど温度が高く、下流に行
くほど温度が低くなるような温度分布がセルに形成され
ることとなる。
て、まず平板型では、発電時の高い出力密度が期待でき
る。また円筒型では、セルの機械的強度が大きく、ガス
シールが容易であり、セル内の温度の均一性を保てると
いう特長がある。ＳＯＦＣの研究開発に関しては、円筒
型が先行し、平板型が後を追う形で進行しているが、平
板型の研究では、期待される高出力密度の特長を生かす
とともに、円筒型から指摘される短所を克服していくこ
とによって、円筒型を上回る高性能化をめざしている。
平板型セルの問題点として、発電時のセル温度を均一に
できていないことが従来より指摘されている。例えば、
図３ｂに示した平板型セルに、電極上での改質を必要と
しない燃料ガスおよび酸化剤ガスを流した場合、燃料ガ
スと酸化剤ガスはどちらも電極上での電池反応によって
消費されるため、ガス流路の下流に行くほどその濃度が
低下していく。ガス濃度の低下は電池反応量の滅少につ
ながり、電池反応には発熱を伴うので、このような平板
型セルでは、ガス流路の上流ほど温度が高く、下流に行
くほど温度が低くなるような温度分布がセルに形成され
ることとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような温度分布、
つまり温度の不均一がセルに生じると、セル内部での熱
膨張の違いによる応力が発生するため、セルの変形や、
電極や電解質膜の剥離や割れの原因となる。また、複数
のセルを組合せてスタックを形成した場合では、セルの
変形がセル間の接触抵抗の増大やガスシールの不完全性
を引き起こし、発電性能が低下してしまうという問題点
も存在していた。
つまり温度の不均一がセルに生じると、セル内部での熱
膨張の違いによる応力が発生するため、セルの変形や、
電極や電解質膜の剥離や割れの原因となる。また、複数
のセルを組合せてスタックを形成した場合では、セルの
変形がセル間の接触抵抗の増大やガスシールの不完全性
を引き起こし、発電性能が低下してしまうという問題点
も存在していた。
【０００９】そこで本発明は、セル構成部材の中で最も
抵抗が大きい電解質の厚さを調整して電池反応量を制御
し、発熱量を調整することによってセル温度の均一化を
図ろうとするものである。
抵抗が大きい電解質の厚さを調整して電池反応量を制御
し、発熱量を調整することによってセル温度の均一化を
図ろうとするものである。
【００１０】
（第１の手段）本発明は、固体電解質、燃料電極、酸化
剤電極より構成される固体電解質型燃料電池であって、
該固体電解質の厚さを、該固体電解質型燃料電池に作ら
れた燃料ガス流路の出口および酸化剤ガス流路の出口か
ら、それぞれの流路の入口に向かうにしたがって厚くな
るようにしたことを特徴とする。
剤電極より構成される固体電解質型燃料電池であって、
該固体電解質の厚さを、該固体電解質型燃料電池に作ら
れた燃料ガス流路の出口および酸化剤ガス流路の出口か
ら、それぞれの流路の入口に向かうにしたがって厚くな
るようにしたことを特徴とする。
【００１１】（第２の手段）本発明は、第１の手段とし
て記載した固体電解質型燃料電池の固体電解質の厚さ
を、２０℃の温度上昇に対して０．０３３ｍｍ厚くした
ことを特徴とする。
て記載した固体電解質型燃料電池の固体電解質の厚さ
を、２０℃の温度上昇に対して０．０３３ｍｍ厚くした
ことを特徴とする。
【００１２】（第３の手段）本発明は、第１および第２
の手段として記載した固体電解質の材料がイットリア安
定化ジルコニアであり、燃料電極の材料がイットリア安
定化ジルコニアとニッケルよりなるサーメットであり、
酸化剤電極の材料がランタンマンガナイトにストロンチ
ウムをドープした複合酸化物であることを特徴とする。
の手段として記載した固体電解質の材料がイットリア安
定化ジルコニアであり、燃料電極の材料がイットリア安
定化ジルコニアとニッケルよりなるサーメットであり、
酸化剤電極の材料がランタンマンガナイトにストロンチ
ウムをドープした複合酸化物であることを特徴とする。
【００１３】
【作用】燃料電池は、燃料ガスと酸化剤ガスとが反応す
ることにより発電を行い、この時同時に熱を発生する。
熱の発生量は、それぞれのガス濃度の積が大きいほど大
きく、発熱量の大きなところほど高温となる。例えば、
図３ｂに示した平板型のセルにおいて、燃料電極、電解
質、および酸化剤電極の材料組成はどれも均一で、発電
反応以外の反応は起こらないとすれば、セルにはおおよ
そ、図４の等温線で示したような温度分布が形成され
る。
ることにより発電を行い、この時同時に熱を発生する。
熱の発生量は、それぞれのガス濃度の積が大きいほど大
きく、発熱量の大きなところほど高温となる。例えば、
図３ｂに示した平板型のセルにおいて、燃料電極、電解
質、および酸化剤電極の材料組成はどれも均一で、発電
反応以外の反応は起こらないとすれば、セルにはおおよ
そ、図４の等温線で示したような温度分布が形成され
る。
【００１４】ここで、燃料電池を構成する燃料電極、電
解質、および酸化剤電極の材料組成や構造と電池反応と
の関係を見た場合、電解質ではその電気伝導度が０．１
Ｓ／ｃｍ程度と特に小さく、電解質膜の厚さをわずかに
変えるだけでセル抵抗を大きく変化させることができ
る。電池反応量は、セル抵抗が大きいほど小さくなるの
で、電解質膜の厚さを調整することにより電池反応量を
制御することができる。また、発熱量は電池反応量が大
きいほど大きくなるので、電解質の膜厚を大きくするこ
とにより発熱量を低下させ、温度を下げることができ
る。そこで、例えば図４に示したセルでは、電解質の厚
さが均一である場合に対応する等温線をもとに、高温部
ほど電解質の膜厚が大きくなるような構造とすれば、セ
ル温度の均一化を図ることができる。
解質、および酸化剤電極の材料組成や構造と電池反応と
の関係を見た場合、電解質ではその電気伝導度が０．１
Ｓ／ｃｍ程度と特に小さく、電解質膜の厚さをわずかに
変えるだけでセル抵抗を大きく変化させることができ
る。電池反応量は、セル抵抗が大きいほど小さくなるの
で、電解質膜の厚さを調整することにより電池反応量を
制御することができる。また、発熱量は電池反応量が大
きいほど大きくなるので、電解質の膜厚を大きくするこ
とにより発熱量を低下させ、温度を下げることができ
る。そこで、例えば図４に示したセルでは、電解質の厚
さが均一である場合に対応する等温線をもとに、高温部
ほど電解質の膜厚が大きくなるような構造とすれば、セ
ル温度の均一化を図ることができる。
【００１５】
【実施例】本実施例では、図３ｂに示した平板型セルと
同じ形状のセルを作製して試験を行った。まず、比較の
ために作製した、電解質の厚さが均一な従来型セルの作
製法について述べる。
同じ形状のセルを作製して試験を行った。まず、比較の
ために作製した、電解質の厚さが均一な従来型セルの作
製法について述べる。
【００１６】酸化剤電極の材料は、ペロブスカイト型構
造を持つ粒径７μｍのＬａ0.8Ｓｒ0.2ＭｎＯ3粉末と
し、これにメチルセルロース系の水溶性高分子、可塑
剤、および水を加えて粘土状になるように混練した。こ
の粘土状の材料を、押し出し成形器により６．５ｃｍ×
６．５ｃｍの正方形で、厚さ５ｍｍ（凸部は含まず）、
凸部の厚さ２ｍｍ、凸部の幅５ｍｍ、溝の幅１ｃｍとな
るように成形した。この成形体を十分に乾燥させた後、
４００℃でバインダを熱分解し、最後に１３００℃で１
０時間焼成して目的とする支持基板とした。
造を持つ粒径７μｍのＬａ0.8Ｓｒ0.2ＭｎＯ3粉末と
し、これにメチルセルロース系の水溶性高分子、可塑
剤、および水を加えて粘土状になるように混練した。こ
の粘土状の材料を、押し出し成形器により６．５ｃｍ×
６．５ｃｍの正方形で、厚さ５ｍｍ（凸部は含まず）、
凸部の厚さ２ｍｍ、凸部の幅５ｍｍ、溝の幅１ｃｍとな
るように成形した。この成形体を十分に乾燥させた後、
４００℃でバインダを熱分解し、最後に１３００℃で１
０時間焼成して目的とする支持基板とした。
【００１７】このように作製した酸化剤電極上に、厚さ
０．１ｍｍのＹＳＺ（８ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3安定化）膜を溶
射法によって形成し、電解質層とした。
０．１ｍｍのＹＳＺ（８ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3安定化）膜を溶
射法によって形成し、電解質層とした。
【００１８】電解質層の上には燃料電極層を次の方法で
作製した。まず、粒径が３μｍの酸化ニッケル粉末と粒
径が０．３μｍのＹＳＺ（８ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3安定化）粉
末を原料粉末とし、これにエタノールおよびφ１ｃｍの
ジルコニアボールを加えてポリ容器に入れ、２４時間ボ
ールミル混合を行った。ここで酸化ニッケル粉末とＹＳ
Ｚ粉未とは１：１の重量比になるように調整した。次
に、このようにして混合した材料物質を乾燥させ、乾燥
後、乳鉢で粉砕して粉末化した。できた粉末に、結着剤
としてポリビニルブチラール、溶剤としてテレピネオー
ルを加えスラリーとした。このスラリーを電解質層に
０．１ｍｍの厚さとなるように塗布し、１２５０℃で４
時間焼成して燃料電極層とした。
作製した。まず、粒径が３μｍの酸化ニッケル粉末と粒
径が０．３μｍのＹＳＺ（８ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3安定化）粉
末を原料粉末とし、これにエタノールおよびφ１ｃｍの
ジルコニアボールを加えてポリ容器に入れ、２４時間ボ
ールミル混合を行った。ここで酸化ニッケル粉末とＹＳ
Ｚ粉未とは１：１の重量比になるように調整した。次
に、このようにして混合した材料物質を乾燥させ、乾燥
後、乳鉢で粉砕して粉末化した。できた粉末に、結着剤
としてポリビニルブチラール、溶剤としてテレピネオー
ルを加えスラリーとした。このスラリーを電解質層に
０．１ｍｍの厚さとなるように塗布し、１２５０℃で４
時間焼成して燃料電極層とした。
【００１９】インターコネクタの材料は、粒径３μｍの
Ｌａ0.9Ｃａ0.1ＣｒＯ3粉末とした。成形体の作製法に
ついては、焼成温度を１６００℃としたこと以外、上記
の酸化剤電極の作製方法と同一である。なお焼成後のイ
ンターコネクタには、セルの温度分布を求めることを目
的として、２ｃｍ間隔で計９箇所に孔をあけ熱電対を接
着した。ここで熱電対はＪＩＳ−Ｂタイプを使用し、接
着にはセラミックボンドを用いた。
Ｌａ0.9Ｃａ0.1ＣｒＯ3粉末とした。成形体の作製法に
ついては、焼成温度を１６００℃としたこと以外、上記
の酸化剤電極の作製方法と同一である。なお焼成後のイ
ンターコネクタには、セルの温度分布を求めることを目
的として、２ｃｍ間隔で計９箇所に孔をあけ熱電対を接
着した。ここで熱電対はＪＩＳ−Ｂタイプを使用し、接
着にはセラミックボンドを用いた。
【００２０】発電試験は、図４のａの箇所に設置した熱
電対の温度が１０００℃となるようにして行った。セル
温度は、燃料ガスおよび酸化剤ガスの入口に最も近い、
図４のｂの箇所が一番高く、１１２０℃にまで達してい
た。ここで、各熱電対からの温度をもとに２０℃間隔の
等温線図を作成した（図５）。
電対の温度が１０００℃となるようにして行った。セル
温度は、燃料ガスおよび酸化剤ガスの入口に最も近い、
図４のｂの箇所が一番高く、１１２０℃にまで達してい
た。ここで、各熱電対からの温度をもとに２０℃間隔の
等温線図を作成した（図５）。
【００２１】次に、本発明の電解質の厚さを調整したセ
ルについて述べる（図１参照）。まず、従来法のセルで
最高温度を示した１１２０℃のところとその周辺部だけ
電解質２の厚さを増やし、電解質２の厚さと発電時の温
度との関係を調べた。その結果、電解質の厚みが０．３
０ｍｍのときに温度が１０００℃にまで低下することが
わかった。これより、電解質の厚さが０．２０ｍｍ増加
すると温度が１２０℃低下することがわかる。そこで次
に電解質を、１０００−１０２０℃、１０２０−１０４
０℃、１０４０−１０６０℃、１０６０−１０８０℃、
１０８０−１１００℃、１１００−１１２０℃の２０℃
ごとの範囲の６つの領域に分け、これらの領域の電解質
の厚さが順に、０．１００、０．１３３、０．１６６、
０．１９９、０．２３２、０．２６５ｍｍとなるような
電解質膜を作製することとした。このように、電解質膜
の厚みを０．０３３ｍｍずつ変えることにより、上記の
各領域の温度範囲が、１０００℃に対して±２０℃まで
温度幅を狭められることが期待できる。このような膜の
作製は、２０℃ごとの等温線を型どったマスクを作製
し、溶射法による製膜時に、このマスクを開閉すること
により行った。
ルについて述べる（図１参照）。まず、従来法のセルで
最高温度を示した１１２０℃のところとその周辺部だけ
電解質２の厚さを増やし、電解質２の厚さと発電時の温
度との関係を調べた。その結果、電解質の厚みが０．３
０ｍｍのときに温度が１０００℃にまで低下することが
わかった。これより、電解質の厚さが０．２０ｍｍ増加
すると温度が１２０℃低下することがわかる。そこで次
に電解質を、１０００−１０２０℃、１０２０−１０４
０℃、１０４０−１０６０℃、１０６０−１０８０℃、
１０８０−１１００℃、１１００−１１２０℃の２０℃
ごとの範囲の６つの領域に分け、これらの領域の電解質
の厚さが順に、０．１００、０．１３３、０．１６６、
０．１９９、０．２３２、０．２６５ｍｍとなるような
電解質膜を作製することとした。このように、電解質膜
の厚みを０．０３３ｍｍずつ変えることにより、上記の
各領域の温度範囲が、１０００℃に対して±２０℃まで
温度幅を狭められることが期待できる。このような膜の
作製は、２０℃ごとの等温線を型どったマスクを作製
し、溶射法による製膜時に、このマスクを開閉すること
により行った。
【００２２】このようにして酸化剤電極３上に厚み分布
を持った電解質層２を形成し、更に電解質層の上には従
来法と同じ手法で燃料電極層３を形成した（図１）。こ
のとき燃料電極３は、その表面が同一の平面になるよう
に形成しており、燃料電極３も厚さ分布を持っている。
なお燃料電極３では、その電気伝導度が１００Ｓ／ｃｍ
程度と大きく、また電極反応のほとんどは電解質２と燃
料電極３との界面で起こるため、発電特性における厚さ
の影響はほとんど現われない。燃料電極３の上には、温
度測定のための熱電対を取り付けたインターコネクタを
組合せて発電試験を行い、温度分布を観察した。９箇所
に設置した熱電対の最高温度は１０３８℃、最低温度は
９６４℃であり、セル温度の均一化がほぼ達成できた。
を持った電解質層２を形成し、更に電解質層の上には従
来法と同じ手法で燃料電極層３を形成した（図１）。こ
のとき燃料電極３は、その表面が同一の平面になるよう
に形成しており、燃料電極３も厚さ分布を持っている。
なお燃料電極３では、その電気伝導度が１００Ｓ／ｃｍ
程度と大きく、また電極反応のほとんどは電解質２と燃
料電極３との界面で起こるため、発電特性における厚さ
の影響はほとんど現われない。燃料電極３の上には、温
度測定のための熱電対を取り付けたインターコネクタを
組合せて発電試験を行い、温度分布を観察した。９箇所
に設置した熱電対の最高温度は１０３８℃、最低温度は
９６４℃であり、セル温度の均一化がほぼ達成できた。
【００２３】図２に、従来のセル、および本発明の電解
質の厚さ分布を持たせたセルで、それぞれａ点の温度を
１０００℃、電流密度を３０ｍＡ／ｃｍ2として行った
発電試験結果を示す。本発明のセルは、従来のセルと比
較して初期特性は劣るものの、経時的な性能低下が小さ
く寿命特性に優れている。５００時間の発電試験終了後
のセルを解体して調査したところ、従来のセルでは、基
板である酸化材電極の変形や燃料電極の電解質からの剥
離が観察された。これに対し本発明のセルでは、従来の
セルで観察されたような変形や剥離は見られず、初期の
形状をほぼ保っていた。
質の厚さ分布を持たせたセルで、それぞれａ点の温度を
１０００℃、電流密度を３０ｍＡ／ｃｍ2として行った
発電試験結果を示す。本発明のセルは、従来のセルと比
較して初期特性は劣るものの、経時的な性能低下が小さ
く寿命特性に優れている。５００時間の発電試験終了後
のセルを解体して調査したところ、従来のセルでは、基
板である酸化材電極の変形や燃料電極の電解質からの剥
離が観察された。これに対し本発明のセルでは、従来の
セルで観察されたような変形や剥離は見られず、初期の
形状をほぼ保っていた。
【００２４】このように、電解質の厚さを調整してセル
温度の均一化を図ることにより、経時劣化の小さいセル
を実現することができた。
温度の均一化を図ることにより、経時劣化の小さいセル
を実現することができた。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、固体電
解質の厚さを、電解質膜の厚さが均一である場合の温度
が高いところほど大きくすることによって、発電時のセ
ル温度を均一に保つことができ、経時劣化の小さいセル
を実現することができる。
解質の厚さを、電解質膜の厚さが均一である場合の温度
が高いところほど大きくすることによって、発電時のセ
ル温度を均一に保つことができ、経時劣化の小さいセル
を実現することができる。
【図１】本発明のセルの断面模式図。
【図２】従来のセルおよび本発明のセルの長時間発電試
験結果を示す図。
験結果を示す図。
【図３ａ】円筒型セルの例を示す斜視図。
【図３ｂ】平板型セルの例を示す斜視図である。
【図４】平板型セルの温度分布の概念図である。
【図５】従来の平板型セルの温度分布図である。
１ 酸化剤電極 ２ 電解質 ３ 燃料電極 ３１ 酸化剤電極 ３２ 電解質 ３３ 燃料電極 ３４ インタコネクタ ３５ 酸化剤ガス流路 ３６ 燃料ガス流路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒川 正泰 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】固体電解質、燃料電極、酸化剤電極より構
成される固体電解質型燃料電池であって、該固体電解質
の厚さを、該固体電解質型燃料電池に作られた燃料ガス
流路の出口および酸化剤ガス流路の出口から、それぞれ
の流路の入口に向かうにしたがって厚くなるようにした
ことを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】請求項１に記載された固体電解質型燃料電
池であって、該固体電解質の厚さを、２０℃の温度上昇
に対して０．０３３ｍｍ厚くしたことを特徴とする固体
電解質型燃料電池。 - 【請求項３】請求項１および請求項２に記載された固体
電解質の材料がイットリア安定化ジルコニアであり、燃
料電極の材料がイットリア安定北ジルコニアとニッケル
よりなるサーメットであり、酸化剤電極の材料がランタ
ンマンガナイトにストロンチウムをドープした複合酸化
物であることを特徴とする固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9268037A JPH1186886A (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9268037A JPH1186886A (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1186886A true JPH1186886A (ja) | 1999-03-30 |
Family
ID=17453003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9268037A Pending JPH1186886A (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1186886A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008192327A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-21 | Kyocera Corp | 横縞型燃料電池セルおよびセルスタック並びに燃料電池 |
| JP2008226690A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池セルユニット及びスタック構造体 |
| JP2010257738A (ja) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池および燃料電池装置 |
| JP2013041673A (ja) * | 2011-08-11 | 2013-02-28 | Nippon Soken Inc | 固体電解質型の燃料電池スタック |
| JP2018098081A (ja) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | Toto株式会社 | 固体酸化物形燃料電池スタック |
| CN110230028A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-13 | 深圳市致远动力科技有限公司 | 固态薄膜燃料电池的制备方法 |
| US11581561B2 (en) | 2019-06-03 | 2023-02-14 | Kyocera Corporation | Cell, cell stack device, module, and module housing device |
-
1997
- 1997-09-12 JP JP9268037A patent/JPH1186886A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008192327A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-21 | Kyocera Corp | 横縞型燃料電池セルおよびセルスタック並びに燃料電池 |
| JP2008226690A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池セルユニット及びスタック構造体 |
| JP2010257738A (ja) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池および燃料電池装置 |
| JP2013041673A (ja) * | 2011-08-11 | 2013-02-28 | Nippon Soken Inc | 固体電解質型の燃料電池スタック |
| JP2018098081A (ja) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | Toto株式会社 | 固体酸化物形燃料電池スタック |
| US11581561B2 (en) | 2019-06-03 | 2023-02-14 | Kyocera Corporation | Cell, cell stack device, module, and module housing device |
| CN110230028A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-13 | 深圳市致远动力科技有限公司 | 固态薄膜燃料电池的制备方法 |
| CN110230028B (zh) * | 2019-06-14 | 2021-06-29 | 深圳市致远动力科技有限公司 | 固态薄膜燃料电池的制备方法 |
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