JPS63166159A - 固体電解質燃料電池 - Google Patents
固体電解質燃料電池Info
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- JPS63166159A JPS63166159A JP61315586A JP31558686A JPS63166159A JP S63166159 A JPS63166159 A JP S63166159A JP 61315586 A JP61315586 A JP 61315586A JP 31558686 A JP31558686 A JP 31558686A JP S63166159 A JPS63166159 A JP S63166159A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M8/243—Grouping of unit cells of tubular or cylindrical configuration
-
- Y—GENERAL 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
- 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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、固体電解質燃料電池の改良に関する。
［従来の技術］゛
固体電解質燃料電池（Ｓｏｌｉｄ ０ｘｉｄｅ Ｆ
ｕｅｌＣｅｌｌ 、以下５ＯＦＧと称す）は、＾効率発
電システムの１つとして注目されている。この５ＯＦＣ
は、酸化物固体内での酸素イオン導電性を利用し、約１
０００℃の作動温度で燃料ガスと空気とを用いて電極反
応を起こさせて発電するものである。
ｕｅｌＣｅｌｌ 、以下５ＯＦＧと称す）は、＾効率発
電システムの１つとして注目されている。この５ＯＦＣ
は、酸化物固体内での酸素イオン導電性を利用し、約１
０００℃の作動温度で燃料ガスと空気とを用いて電極反
応を起こさせて発電するものである。
ところで、従来の５ＯＦＣとしては第５図又は第６図に
示す構造ものが作製乃至提案されている。
示す構造ものが作製乃至提案されている。
即ち、第５図の５ＯＦＧは円筒状の多孔質セラミックス
基体１の表面に電池薄膜２を形成したものである。この
電池１１１１２は燃料極（又は空気極）、固体電解質及
び空気極（又は燃料極）を順次薄膜錠に積層したもので
ある。この５ＯＦＧでは、基体１の内側に燃料（又は空
気）を、外側に空気（又は燃料）を流して発電を行なう
。これにより、’ＩＰｌは図中の矢印に示すような流路
で流れる。
基体１の表面に電池薄膜２を形成したものである。この
電池１１１１２は燃料極（又は空気極）、固体電解質及
び空気極（又は燃料極）を順次薄膜錠に積層したもので
ある。この５ＯＦＧでは、基体１の内側に燃料（又は空
気）を、外側に空気（又は燃料）を流して発電を行なう
。これにより、’ＩＰｌは図中の矢印に示すような流路
で流れる。
また、第６図の５ＯＦＣはいわゆるモノシリツク型で、
上述した電池薄膜自体で例えばハニカム状ブロック１１
を形成するものである。かかる５ＯＦＣでは図中のＦで
示す領域に燃料ガスを、Ａに示す領域に空気を夫々流す
。これにより、電流は図中の矢印に示すような流路を流
れる。
上述した電池薄膜自体で例えばハニカム状ブロック１１
を形成するものである。かかる５ＯＦＣでは図中のＦで
示す領域に燃料ガスを、Ａに示す領域に空気を夫々流す
。これにより、電流は図中の矢印に示すような流路を流
れる。
［発明がが解決しようとする問題点］
しかしながら、従来の５ＯＦＧはいずれも以下に示す問
題があった。
題があった。
即ち、第５図図示の５ＯＦＣでは単位体積当りの電池有
効面積が小さく、体積効率が低い。また、モジュールの
構成が複雑であるばかりが、電池薄ｌｌＩ２の成膜が困
難であり、量産性に劣る。
効面積が小さく、体積効率が低い。また、モジュールの
構成が複雑であるばかりが、電池薄ｌｌＩ２の成膜が困
難であり、量産性に劣る。
一方、第６図図示或いはこれと類似のモノシリツク型の
５ＯＦＧでは高い体積効率が期待できるものの、電池薄
膜自体でハニカム状ブロック１１を形成するため、反応
面積が一部インターコネクタで潰され、更に強度及び組
立てが困難となる。
５ＯＦＧでは高い体積効率が期待できるものの、電池薄
膜自体でハニカム状ブロック１１を形成するため、反応
面積が一部インターコネクタで潰され、更に強度及び組
立てが困難となる。
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、構造的に安定で、かつモノシリツク型と同等の
体積効率を有し、更に組立てが容易で量産性に優れた固
体電解質燃料電池を提供しようとするものである。
もので、構造的に安定で、かつモノシリツク型と同等の
体積効率を有し、更に組立てが容易で量産性に優れた固
体電解質燃料電池を提供しようとするものである。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、格子状の電解質の格子内面に、筒状の燃料極
及び空気極を夫々燃料流路と空気流路とが千鳥状に配置
されるように形成した構造の単層セルと、これら単層セ
ルをインタコネクタを介して各単層セルの燃料極同志、
空気極同志が合致するように積層した積層体と、この積
層体の上下部に夫々設けられた集電兼用マニホールドと
を具備したことを特徴とする固体電解質燃料電池である
。
及び空気極を夫々燃料流路と空気流路とが千鳥状に配置
されるように形成した構造の単層セルと、これら単層セ
ルをインタコネクタを介して各単層セルの燃料極同志、
空気極同志が合致するように積層した積層体と、この積
層体の上下部に夫々設けられた集電兼用マニホールドと
を具備したことを特徴とする固体電解質燃料電池である
。
［作用］
本発明によれば、単位セルは格子状の電解質の格子内面
に、筒状の燃料極及び空気極を夫々燃料流路と空気流路
とが千鳥状に配置されるように形成した構造をなすため
、従来の円筒状の５ＯＦＧに比べて単位体積当りの電池
有効面積を大きくでき、体積効率を向上できると共に、
コンパクト化が可能となる。また、かかる単位セルは殆
どセラミックスで構成することが可能であるため、支持
構造が簡素となり、更に構造上の信頼性を向上できると
共に、各部品の膨張による応力を軽減できる。
に、筒状の燃料極及び空気極を夫々燃料流路と空気流路
とが千鳥状に配置されるように形成した構造をなすため
、従来の円筒状の５ＯＦＧに比べて単位体積当りの電池
有効面積を大きくでき、体積効率を向上できると共に、
コンパクト化が可能となる。また、かかる単位セルは殆
どセラミックスで構成することが可能であるため、支持
構造が簡素となり、更に構造上の信頼性を向上できると
共に、各部品の膨張による応力を軽減できる。
［発明の実施例］
以下、本発明の実施例を第１図〜第４図を参照して説明
する。
する。
第１図は、単位セルの平面図、第２図は第１図の単位セ
ルの拡大平面図、第３図は固体電解質燃料電池の構成図
、第４図は第３図のｘ−Ｘ線に沿う断面図であり、図中
の２１は単位セルである。この単位セル２１は、例えば
長さが５〜５０ａｇ＋の正方形格子状の電解質２２の格
子内面に、正方形筒状をなす燃料極２３及び空気極２４
を夫々燃料流路Ｆと空、気流路Ａとが千鳥状に配置され
るように形成した構造になっている。前記電解質２２の
格子状部と、この格子状内面に燃料極２３及び空気極２
４を千鳥状に形成した時の三層構造部の厚さは、強度の
点から０．１５〜４ａｍ程度とする。なお、前記電解質
２２は例えば安定化ジルコニアにより、前記燃料極２３
はＮ ｉ−Ｙ Ｓ Ｚサーメットにより、前記空気極２
４はＬａ Ｃａ Ｍｎ ０３により、夫々形成されてい
る。
ルの拡大平面図、第３図は固体電解質燃料電池の構成図
、第４図は第３図のｘ−Ｘ線に沿う断面図であり、図中
の２１は単位セルである。この単位セル２１は、例えば
長さが５〜５０ａｇ＋の正方形格子状の電解質２２の格
子内面に、正方形筒状をなす燃料極２３及び空気極２４
を夫々燃料流路Ｆと空、気流路Ａとが千鳥状に配置され
るように形成した構造になっている。前記電解質２２の
格子状部と、この格子状内面に燃料極２３及び空気極２
４を千鳥状に形成した時の三層構造部の厚さは、強度の
点から０．１５〜４ａｍ程度とする。なお、前記電解質
２２は例えば安定化ジルコニアにより、前記燃料極２３
はＮ ｉ−Ｙ Ｓ Ｚサーメットにより、前記空気極２
４はＬａ Ｃａ Ｍｎ ０３により、夫々形成されてい
る。
また、単位セル２１は一体押出しでも、各燃料極と空気
極毎の押出し部品への電解質の充填、一体焼結でも作製
できる。そして、前記単位セル２１は第３図及び第４図
に示すようにインクコネクタ２５を介して各単位セル２
１の燃料極２３同志、空気極２４同志が合致するように
数個乃至数十個積層されて積層体２６を構成している。
極毎の押出し部品への電解質の充填、一体焼結でも作製
できる。そして、前記単位セル２１は第３図及び第４図
に示すようにインクコネクタ２５を介して各単位セル２
１の燃料極２３同志、空気極２４同志が合致するように
数個乃至数十個積層されて積層体２６を構成している。
なお、前記インクコネクタ２５ハ例えばＬａ Ｃｒ Ｏ
ｓ 、Ｎｉ Ｃｒ−ＹＳＺサーメット、Ｎｉ Ａｌ２−
Ａｌ１２０ｓサーメツトから形成されている。前記積層
体２６の上下には、集電兼用のマニホールド２７．２８
が設けられており、上部のマニホールド２１には空気人
口２９及び燃料出口３０が、前記下部マニホールド２８
には燃料人口３１及び空気出口３２が夫々接続されてい
る。
ｓ 、Ｎｉ Ｃｒ−ＹＳＺサーメット、Ｎｉ Ａｌ２−
Ａｌ１２０ｓサーメツトから形成されている。前記積層
体２６の上下には、集電兼用のマニホールド２７．２８
が設けられており、上部のマニホールド２１には空気人
口２９及び燃料出口３０が、前記下部マニホールド２８
には燃料人口３１及び空気出口３２が夫々接続されてい
る。
このような構成の５ＯＦＣは、次のような操作により発
電がなされる。即ち、燃料は燃料人口３１からマニホー
ルド２８を通して積層体２６を構成する各単位セル２１
の燃料流路Ｆ内を上昇する。一方、空気は空気人口２９
からマニホールド２７を通して積層体２６を構成する各
単位セル２１の空気流路Ａ内を下降する。積層体２Ｂ内
は６００〜１２００℃に保持されており、ここで前記燃
料と空気が電解質２２を介して電極反応が起こって発電
がなされる。こうして発生した電流は、集電を兼ねるマ
ニホールド２７、２８から取出される。そして、発電中
は単位セル２１当り約（ｊ、６Ｖの電圧となるので、２
０個の単位セル２１を積層すれば２０Ｖ電源として使用
できる。
電がなされる。即ち、燃料は燃料人口３１からマニホー
ルド２８を通して積層体２６を構成する各単位セル２１
の燃料流路Ｆ内を上昇する。一方、空気は空気人口２９
からマニホールド２７を通して積層体２６を構成する各
単位セル２１の空気流路Ａ内を下降する。積層体２Ｂ内
は６００〜１２００℃に保持されており、ここで前記燃
料と空気が電解質２２を介して電極反応が起こって発電
がなされる。こうして発生した電流は、集電を兼ねるマ
ニホールド２７、２８から取出される。そして、発電中
は単位セル２１当り約（ｊ、６Ｖの電圧となるので、２
０個の単位セル２１を積層すれば２０Ｖ電源として使用
できる。
従って、上述した固体電解質燃料電池によれば以下に列
挙する種々の効果を発揮できる。
挙する種々の効果を発揮できる。
■、電池有効面積を従来の円筒型のものに比べて同一体
積内において２〜５０倍形成でき、高効率発電を達成で
きる。
積内において２〜５０倍形成でき、高効率発電を達成で
きる。
■、単位セル２１の積層で自立性を確保できるため、組
立てが容易で、量産化が可能である。
立てが容易で、量産化が可能である。
■、単位セル２１の積層数を変更することにより、容易
に発２！電圧を調整できる。
に発２！電圧を調整できる。
■、モノシリツク型のものに比べて構造安定性、耐力に
優れ、かつ電流経路を簡素化することができる。
優れ、かつ電流経路を簡素化することができる。
■、単位セル２１は格子状をなすため、該単位セル２１
を構成する電解質２２、燃料極２３、空気極２４の部品
間で膨張差が生じても、これに伴う応力を容易に解放で
き、信頼性を高めることができる。
を構成する電解質２２、燃料極２３、空気極２４の部品
間で膨張差が生じても、これに伴う応力を容易に解放で
き、信頼性を高めることができる。
なお、上記実施例では格子状電解質の格子形状を正方形
としたが、これに限定されない。例えば、長方形、六角
形、円形、三角形、その他規則的に配列可能な任意の形
状としてもよい。
としたが、これに限定されない。例えば、長方形、六角
形、円形、三角形、その他規則的に配列可能な任意の形
状としてもよい。
上記実施例では、燃料入口を下部のマニホールドに、空
気入口を上部のマニホールドに接続したが、これを逆に
接続する等適宜設計変更が可能である。
気入口を上部のマニホールドに接続したが、これを逆に
接続する等適宜設計変更が可能である。
［発明の効果］
以上詳述した如く、本発明によれば構造的に安定で、か
つモノシリツク型と同等の体積効率を有し、更に組立て
が容易で量産性に優れた固体電解質燃料電池を提供でき
るものである。
つモノシリツク型と同等の体積効率を有し、更に組立て
が容易で量産性に優れた固体電解質燃料電池を提供でき
るものである。
第１図は、本発明の一実施例の固体電解質燃料電池に用
いられる単位セルの平面図、第２図は第１図の単位セル
の拡大平面図、第３図は本発明の一実施例を示す固体電
解質燃料電池の構成図、第４図は第３図のｘ−Ｘ線に沿
う断面図、第５図は従来の固体電解質燃料電池を示す斜
視図、第６図は従来の他の固体電解質燃料電池を示す平
面図である。 ２１・・・単位セル、２２・・・格子状電解質、２３・
・・燃料極、２４・・・空気極、２５・・・インタコネ
クタ、２Ｇ・・・積層体、２７．２８・・・集電兼用マ
ニホールド、２９・・・空気入口、３０・・・燃料出口
、３１・・・燃料入口、３２・・・空気出口。 出願人復代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第 ４ 図 第６図
いられる単位セルの平面図、第２図は第１図の単位セル
の拡大平面図、第３図は本発明の一実施例を示す固体電
解質燃料電池の構成図、第４図は第３図のｘ−Ｘ線に沿
う断面図、第５図は従来の固体電解質燃料電池を示す斜
視図、第６図は従来の他の固体電解質燃料電池を示す平
面図である。 ２１・・・単位セル、２２・・・格子状電解質、２３・
・・燃料極、２４・・・空気極、２５・・・インタコネ
クタ、２Ｇ・・・積層体、２７．２８・・・集電兼用マ
ニホールド、２９・・・空気入口、３０・・・燃料出口
、３１・・・燃料入口、３２・・・空気出口。 出願人復代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第 ４ 図 第６図
Claims (1)
- 格子状の電解質の格子内面に、筒状の燃料極及び空気極
を夫々燃料流路と空気流路とが千鳥状に配置されるよう
に形成した構造の単層セルと、これら単層セルをインタ
コネクタを介して各単層セルの燃料極同志、空気極同志
が合致するように積層した積層体と、この積層体の上下
部に夫々設けられた集電兼用マニホールドとを具備した
ことを特徴とする固体電解質燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61315586A JPS63166159A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 固体電解質燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61315586A JPS63166159A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 固体電解質燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63166159A true JPS63166159A (ja) | 1988-07-09 |
Family
ID=18067136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61315586A Pending JPS63166159A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 固体電解質燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63166159A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001319664A (ja) * | 2000-05-08 | 2001-11-16 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池及びその製造方法 |
| US8686158B2 (en) | 2008-06-05 | 2014-04-01 | President And Fellows Of Harvard College | High-valent palladium fluoride complexes and uses thereof |
| US9024093B2 (en) | 2008-11-20 | 2015-05-05 | President And Fellows Of Harvard College | Fluorination of organic compounds |
| US9150516B2 (en) | 2011-04-12 | 2015-10-06 | President And Fellows Of Harvard College | Fluorination of organic compounds |
| US9273083B2 (en) | 2012-09-26 | 2016-03-01 | President And Fellows Of Harvard College | Nickel fluorinating complexes and uses thereof |
| US10759764B2 (en) | 2013-10-18 | 2020-09-01 | President And Fellows Of Harvard College | Fluorination of organic compounds |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP61315586A patent/JPS63166159A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001319664A (ja) * | 2000-05-08 | 2001-11-16 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池及びその製造方法 |
| US8686158B2 (en) | 2008-06-05 | 2014-04-01 | President And Fellows Of Harvard College | High-valent palladium fluoride complexes and uses thereof |
| US9024093B2 (en) | 2008-11-20 | 2015-05-05 | President And Fellows Of Harvard College | Fluorination of organic compounds |
| US9150516B2 (en) | 2011-04-12 | 2015-10-06 | President And Fellows Of Harvard College | Fluorination of organic compounds |
| US9273083B2 (en) | 2012-09-26 | 2016-03-01 | President And Fellows Of Harvard College | Nickel fluorinating complexes and uses thereof |
| US10759764B2 (en) | 2013-10-18 | 2020-09-01 | President And Fellows Of Harvard College | Fluorination of organic compounds |
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