TW202345447A - 燃料電池單元及其製造方法、燃料電池模組、燃料電池卡匣 - Google Patents

燃料電池單元及其製造方法、燃料電池模組、燃料電池卡匣 Download PDF

Info

Publication number
TW202345447A
TW202345447A TW112107226A TW112107226A TW202345447A TW 202345447 A TW202345447 A TW 202345447A TW 112107226 A TW112107226 A TW 112107226A TW 112107226 A TW112107226 A TW 112107226A TW 202345447 A TW202345447 A TW 202345447A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
air electrode
fuel cell
intermediate layer
fuel
conductive layer
Prior art date
Application number
TW112107226A
Other languages
English (en)
Inventor
末森重徳
橫濱克彦
吉田慎
冨田和男
北川雄一郎
Original Assignee
日商三菱重工業股份有限公司
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 日商三菱重工業股份有限公司 filed Critical 日商三菱重工業股份有限公司
Publication of TW202345447A publication Critical patent/TW202345447A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • 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
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

本揭示係提供較以往降低空氣極中間層與空氣極導電層的界面的反應電阻的燃料電池單元及其製造方法。根據本揭示的燃料電池單元係具備由一般式ABO 3表示，其中A側為La、Sr及/或Ca、B側為Mn的含鈣鈦礦氧化物的材料的燒結體之空氣極導電層(113b)以及包含摻雜Sm之氧化鈰的材料的燒結體，具有氣孔(P)、第1組織(S 1)及第2組織(S 2)的空氣極中間層(113a)，第1組織(S 1)係包含50原子%以上的Ce，且不包含Ca、Sr和Mn，第2組織(S 2)包含選自Ca、Sr和Mn所成群的元素，前述空氣極中間層(113a)的剖面的第2組織(S 2)的面積率係相對於第1組織(S 1)及第2組織(S 2)的總面積為20%以上60%以下。

Description

燃料電池單元及其製造方法、燃料電池模組、燃料電池卡匣
本揭示係關於燃料電池單元及其製造方法、燃料電池模組、燃料電池卡匣。
固體氧化物型燃料電池(SOFC：Solid Oxide Fuel Cell)係具有由燃料極、固體電解質膜、空氣極所構成的單元件(單元)、和使鄰接的單元彼此電性連接的中間連接器。雖然每1個單元的發電電壓小，但經由將複數單元串聯連接成為單元堆，可以提高電壓，獲得實用的輸出。
在單元堆中，當向燃料極供給燃料氣體，向空氣極供給氧等之氧化性氣體時，向空氣極供給的氧化性氣體中的氧被離子化，透過固體電解質膜，而到達燃料極。然後，經由到達燃料極的氧離子和燃料氣體的電化學反應，在燃料極和空氣極之間產生電位差，藉由將該電位差取出到外部而進行發電。
SOFC的最大特徵係其高發電效率。為此，SOFC要求在保持發電時的單元的劣化承受性的同時，實現更高的輸出密度。瞭解電極及電解質的表面及界面的行為，對於發電性能之提高及劣化是重要的。[參照非專利文獻1] [先前技術文獻] [非專利文獻]
[非專利文獻1] 大友順一郎，「固體電解質形燃料電池之材料開發與構造控制所成高性能化」，表面化學，Vol.32, No.2, pp.93-98,2011
[發明欲解決之課題]
在單元中，空氣極和固體電解質膜的界面部分中，存在大的界面電阻。如非專利文獻1所記載，作為降低空氣極和固體電解質膜的界面的電阻的措施之1個，已知有在空氣極和固體電解質膜之間，導入氧化鈰系氧化物的緻密的中間層的方法。
但是，在氧化鈰系氧化物的中間層上，層積具有電子導電性的空氣極時，有空氣極和中間層之間的界面電阻變高之情形。
在固體電解質膜與空氣極的界面，伴隨氧的吸附解離移動，在三相界面處產生電極反應。三相界面係指離子導電(電解質)、氧供給(氣體擴散)及電子供給(電子導電性)之三相共存的界面。
圖10中，顯示以往單元的空氣極側的模式圖。在固體電解質膜111上，形成有空氣極113’。空氣極113’係包含空氣極中間層113a’和空氣極導電層113b’。空氣極中間層113a’係在氧化環境離子導電性之故，作為電解質發揮功能。含於空氣極中間層113a’和空氣極導電層113b’的氣孔P係可成為氧氣擴散路徑。空氣極導電層113b’係具有電子導電性。在圖10中，空氣極中間層113a’和空氣極導電層113b’的界面係可成為三相界面場。
但是，為空氣極中間層113a’的主成分的氧化鈰氧化物係不具有電子導電性。為此，在空氣極中間層113a’中，電子不能通過，空氣極113’側的三相界面場係僅成為空氣極中間層113a’與空氣極導電層113b’的界面，電極的界面電阻則變高。
本揭示是鑒於如此的情事而完成者，目的係在於提供較以往降低空氣極中間層與空氣極導電層的界面的電阻的燃料電池單元及其製造方法、燃料電池模組、燃料電池卡匣。 [為解決課題之手段]
為了解决上述課題，本揭示的燃料電池單元及其製造方法、燃料電池模組、燃料電池卡匣係採用以下的手段。
本揭示係提供依次層積燃料極、固體電解質膜及空氣極，前述空氣極係從前述固體電解質膜側順序包含空氣極中間層及空氣極導電層，前述空氣極導電層係由一般式ABO 3表示，A側為La、Sr及/或Ca，B側為含Mn的鈣鈦礦氧化物材料的燒結體，前述空氣極中間層係含摻雜Sm之氧化鈰之材料的燒結體，且具有氣孔、第1組織及第2組織，前述第1組織係含50原子%以上的Ce，且不含有Ca、Sr及Mn，前述第2組織係選自含Ca、Sr及Mn所成群的元素，前述空氣極中間層的剖面之前述第2組織之面積率係相對於前述第1組織及前述第2組織的總面積為20%以上60%以下之燃料電池單元。
本揭示係提供具備記載於上述揭示之燃料電池單元之燃料電池模組。
本揭示係提供具備記載於上述揭示之燃料電池模組之燃料電池卡匣。
本揭示係提供依次層積燃料極、固體電解質膜及空氣極，前述空氣極係從前述固體電解質膜側順序包含空氣極中間層及空氣極導電層，前述空氣極導電層係由一般式ABO 3表示，A側為La、Sr及/或Ca，B側為含Mn的鈣鈦礦氧化物材料的燒結體，前述空氣極中間層係含摻雜Sm之氧化鈰之材料的燒結體之燃料電池單元之製造方法，前述空氣極中間層之剖面中，選自含Ca、Sr及Mn所成群的元素之組織係對除了前述部面之氣孔之總面積而言，取得20%以上60%以下形成之條件，根據取得之前述條件，形成前述空氣極中間層之燃料電池單元之製造方法。 [發明效果]
將含有上述鈣鈦礦氧化物的材料燒結而成的空氣極導電層係具有電子導電性。將含有Sm摻雜的氧化鈰的材料燒結而成的空氣極中間層係具有離子導電性。經由使空氣極成為空氣極導電層和空氣極中間層的2層構成，可以降低固體電解質膜和空氣極的界面電阻。
以Sm摻雜的氧化鈰來源的元素為主成分的第1組織係承擔離子導電的功能。包含選自Ca、Sr和Mn所成群的元素的第2組織係承擔電子導電的功能。在空氣極中間層的剖面的總面積為一定的情况下，當第2組織增加時，第1組織的比例則降低，空氣極中間層的離子導電性則降低，當第1組織增加時，第2組織的比例則降低，空氣極中間層的電子導電性則降低。經由使空氣極中間層的剖面中的第2組織的面積率相對於空氣極中間層的剖面中的第1組織及前述第2組織的總面積成為20%以上60%以下時，能夠在空氣極中間層內確保離子通路的同時，形成電子通路。
藉由包含成為氣體路徑的氣孔、離子導電性的第1組織以及電子導電性的第2組織，電極反應場(三相界面)3維地擴大到空氣極中間層內部。由此，空氣極導電層與空氣極中間層的界面處的電阻則降低。
以下，對於關於本揭示之燃料電池單元及其製造方法、燃料電池模組、燃料電池卡匣之一實施形態，參照圖面加以說明。
以下，為了方便於說明，以紙面為基準，使用「上」及「下」的表現說明的各構成要素的位置關係係分別表示鉛直上方側、鉛直下方側者。又，在本實施形態中，在上下方向和水平方向上能夠得到同樣效果者，紙面上的上下方向並不一定限定於鉛直上下方向，例如也可以對應於正交於鉛直方向的水平方向。
又，以下中，以圓筒形(筒狀)作為固體氧化物型燃料電池(SOFC)的單元堆為例進行說明，但不一定限定於此，例如也可以為平板形的單元堆。雖在基體上形成燃料電池單元，但亦可非基體而電極(燃料極或空氣極)形成得厚，兼用為基體亦可。
(圓筒形單元堆之構造) 首先，參照圖1，作為關於本實施形態的一例，對使用基體管的圓筒形單元堆，進行說明。在不使用基體管的情况下，例如亦可形成厚的燃料極並兼用基體管，並不限定於基體管的使用。又，本實施形態中的基體管雖使用圓筒形狀進行說明，但基體管只要是筒狀即可，剖面不一定要限定為圓形，例如也亦可為橢圓形狀。亦可為垂直壓扁圓筒的周側面的扁平圓筒(Flat tubular)等的單元堆。在此，圖1係顯示關於實施形態之單元堆之一形態。
單元堆101係作為一例，具有圓筒形狀的基體管103、和在基體管103的外周面形成有複數的燃料電池單元105、和在相鄰的燃料電池單元105之間形成的中間連接器107。燃料電池單元105係層積燃料極109和固體電解質膜111和空氣極113加以形成。又，單元堆101係具備形成在基體管103外周面上的複數之燃料電池單元105內，在基體管103的軸方向中，形成於最端的一端的燃料電池單元105的空氣極113，藉由中間連接器107電性連接之導線膜115，電性連接於形成在最端的另一端的燃料電池單元105的燃料極109的導線膜115。
(單元堆之各構成要素之材料與機能之說明) 基體管103係由多孔質材料所成，例如CaO安定化ZrO 2(CSZ)、CSZ與氧化鎳(NiO)之混合物(CSZ+NiO)、或Y 2O 3安定化ZrO 2(YSZ)、或MgAl 2O 4等為主成分。該基體管103係支持燃料電池單元105和中間連接器107和導線膜115的同時，使供給到基體管103的內周面的燃料氣體藉由基體管103的細孔擴散到形成在基體管103的外周面的燃料極109者。
燃料極109係以Ni與氧化鋯系電解質材料之複合材之氧化物所構成，例如使用Ni/YSZ。燃料極109之厚度係自50μm至250μm，燃料極109係將淤漿進行絲網印刷加以形成亦可。此時，燃料極109係燃料極109的成分的Ni對燃料氣體具有觸媒作用。此觸媒作用係使藉由基體管103供給的燃料氣體，例如甲烷(CH 4)與水蒸氣的混合氣體反應，改性為氫(H 2)和一氧化碳(CO)者。又，燃料極109係使經由改性所得之氫(H 2)及一氧化碳(CO)、和藉由固體電解質膜111供給的氧離子(O 2-)，在與固體電解質膜111的界面附近，進行電化學反應，生成水(H 2O)及二氧化碳(CO 2)。又，燃料電池單元105係在此時，經由從氧離子放出的電子進行發電。 作為供給至固體氧化物形燃料電池之燃料極109而利用之燃料氣體，除了氫(H 2)及一氧化碳(CO)、甲烷(CH 4)等之烴系氣體、都市煤氣、天然氣之外，可列舉將石油、甲醇、及煤碳等之含碳原料經由氣化設備製造之氣化氣體等。
固體電解質膜111係主要使用具備難以通過氣體的氣密性、和高溫下高氧離子導電性的YSZ。該固體電解質膜111係使在空氣極113生成的氧離子(O 2-)向燃料極109移動。位於燃料極109表面上的固體電解質膜111的膜厚係10μm到100μm，固體電解質膜111亦也以絲網印刷淤漿而形成。
空氣極113係在與固體電解質膜111的界面附近，使供給的空氣等氧化性氣體中的氧解離而生成氧離子(O 2-)。空氣極113係使用絲網印刷或分注器塗佈淤漿。
氧化性氣體係指含有約略15%～30%氧的氣體，代表性地以空氣為佳，但除了空氣以外，可以使用燃燒排氣和空氣的混合氣體、或氧和空氣的混合氣體等。
空氣極113係包含空氣極中間層113a及空氣極導電層113b。空氣極中間層113a係接觸配置於固體電解質膜111及中間連接器107。空氣極導電層113b係接觸配置於空氣極中間層113a上。
空氣極導電層113b係具有電子導電性。空氣極導電層113b之膜厚係20μm以上1500μm以下。應用於圓筒形單元堆時，空氣極導電層113b的膜厚係500μm以上1500μm以下即可。
空氣極導電層113b之材料係以一般式ABO 3表示之鈣鈦礦氧化物。在一般式ABO 3中，A側係選自La、Sr和Ca所成群。B側係Mn。一般式ABO 3表示的鈣鈦礦氧化物係例如摻雜Sr及/或Ca的LaMnO 3。摻雜Sr及Ca的LaMnO 3係可以經由一般的固相混合法或液相混合法加以製造。La、Mn、Sr和Ca的含有量係可以在原料混合時調整。
以一般式ABO 3表示之鈣鈦礦氧化物係可為A側缺損組成。A側缺損組成中，A/B莫爾比係0.90以上0.98以下為佳。例如，經由成為A=0.95mol，B=1.00mol，A/B莫爾比為0.95，A側為缺損，B側成為過剩的組成。
以一般式ABO 3表示之鈣鈦礦氧化物係可為A側過剩組成。A側過剩組成中，A/B比係1.02以上1.10以下為佳。例如，經由成為A=1.05mol，B=1.00mol，A/B比為1.05，B側為缺損，A側成為過剩的組成。
空氣極中間層113a係具有離子導電性及電子導電性。空氣極中間層113a之膜厚係10μm以上20μm以下。
空氣極中間層113a係具有氣孔、第1組織及第2組織。空氣極中間層113a中的第2組織的面積率係相對於該剖面的第1組織及第2組織的總面積為20%以上60%以下，較佳為30%以上40%以上。在空氣極中間層113a的剖面中，氣孔的面積率係相對於該剖面中的氣孔、第1組織及第2組織的總面積，可為5%以上50%以下。
空氣極中間層113a係具有高離子導電性，以觸媒活性優異的材料構成。空氣極中間層113a的材料係摻雜Sm的氧化鈰。摻雜Sm的氧化鈰係可為Sm 1-xCe xO 2(0.8≦x≦0.9)。
空氣極中間層113a的材料係可添加空氣極導電層113b的材料的A側及B側的元素。元素之添加量係A側、B側之元素之mol比為1.0以下。
第1組織係主要以摻雜Sm之來自氧化鈰的元素所構成。第1組織之Ce含有量係50原子%以上。第1組織係不含有Mn、Ca、Sr。在此，「不含有」係表示0.4原子%以下。
第2組織包含摻雜Sm的來自氧化鈰的元素、和選自Ca，Sr及Mn所成群的元素(電子導電性元素)。第2組織之Ce含有量係不足50原子%。第2組織的電子導電性元素含有量係可為0.5原子%以上50原子%以下。
中間連接器107係由SrTiO 3系等之M 1-xL xTiO 3(M係鹼土金屬元素、L係鑭系元素)所表示導電性鈣鈦礦型氧化物所構成，將淤漿進行絲網印刷。中間連接器107係以燃料氣體和氧化性氣體不混合之方式，形成緻密的膜。又，中間連接器107係在氧化環境和還原環境的兩環境下，具備安定的耐久性和電性導電性。該中間連接器107係在相鄰的燃料電池單元105中，將一方之燃料電池單元105的空氣極113和另一方燃料電池單元105的燃料極109電性連接，將相鄰的燃料電池單元105彼此串聯連接。
由於導線膜115需要具備電子導電性，以及與構成單元堆101的其他材料的熱膨脹係數接近之故，所以由Ni/YSZ等Ni與氧化鋯系電解質材料的複合材料或SrTiO 3系等M 1-xL xTiO 3(M為鹼土金屬元素，L為鑭系元素)構成。該導線膜115係將由經由中間連接器107串聯連接的複數之燃料電池單元105發電的直流電力，導出到單元堆101的端部附近者。
(圓筒形單元堆之製造方法) 在各別燃料極109、固體電解質膜111、中間連接器107、導線膜115、空氣極中間層113a、空氣極導電層113b的材料粉末中，混合水系載體，製作各構成的淤漿。
將形成燃料極109、固體電解質膜111及中間連接器107的淤漿之膜的基體管103，在大氣中進行共燒結。燒結溫度具體為1350℃～1450℃。
接著，在共燒結的基體管103上，在大氣中燒結依次形成有空氣極中間層113a及空氣極導電層113b的淤漿之膜的基體管103。燒結溫度具體為1100℃至1250℃。在此的燒結溫度係較從基體管103形成中間連接器107後的共燒結溫度為低溫。
經由上述工程，獲得在基體管103上形成有燃料電池單元105的圓筒形單元堆101。
關於空氣極中間層113a及空氣極導電層113b材料組成、燒結溫度、燒結步驟，在空氣極中間層113a中，含有選自Ca、Sr及Mn所成群的元素的組織(第2組織)，經由預備試驗等取得相對於除去氣孔的前述空氣極中間層的總面積。形成20%以上60%以下的條件。根據所獲得的條件，形成空氣極中間層113a。
例如，經由共燒結空氣極中間層113a和空氣極導電層113b，含於空氣極導電層113b的元素則擴散到空氣極中間層113a。由此，在空氣極中間層113a，形成第2組織。
當空氣極導電層113b的材料係A側缺損組成時，對鈣鈦礦構造之化學計量數比組成而言成為過剩的Mn則在空氣極中間層113a中許多被擴散。
位置當空氣極導電層113b的材料係A側過剩組成時，對鈣鈦礦構造之化學計量數比組成而言成為過剩的Ca及Sr則在空氣極中間層113a中許多被擴散。
經由燒結溫度的高溫化，以及空氣極導電層113b的材料的微粒化等，能夠促進空氣極導電層113b的材料中所含有的元素向空氣極中間層113a的擴散。在燒結溫度的高溫化中，經由計測空氣極導電層材料的收縮行為，從燒結收縮開始點，使溫度各變化50℃，試作單元，根據剖面的組織觀察結果，取得第2組織的面積率的變化量，而可控制第2組織的變化率。又，即使在相同的燒結溫度下，經由延長燒結時間，也能夠進行同樣的控制。關於粒徑，係經由用粒子徑不同的材料試作單元，根據粒徑變化後的剖面的組織觀察結果取得第2組織的面積率的變化量，而可控制第2組織的變化率。
(SOFC模組的構造和各要素的功能的說明) 接著，參照圖2和圖3，對於關於本實施形態的SOFC模組及SOFC卡匣加以說明。在此，圖2係顯示關於本實施形態的SOFC模組的一形態者。又，圖3係顯示關於本實施形態之SOFC卡匣之一形態之剖面圖者。
SOFC模組(燃料電池模組)201係如圖2所示，例如具備複數之SOFC卡匣(燃料電池卡匣)203、和收納此等複數之SOFC卡匣203之壓力容器205。然而，雖在圖2中例示了圓筒形SOFC的單元堆101，但並不一定需要僅限於此，例如亦可為平板形的單元堆。又，SOFC模組201係具備燃料氣體供給管207和複數之燃料氣體供給支管207a及燃料氣體排出管209和複數之燃料氣體排出支管209a。又，SOFC模組201係具備氧化性氣體供給管(未圖示)、氧化性氣體供給支管(未圖示)、氧化性氣體排出管(未圖示)和複數之氧化性氣體排出支管(未圖示)。
燃料氣體供給管207係設定在壓力容器205的外部，與對應於SOFC模組201的發電量而供給特定氣體組成和特定流量的燃料氣體的燃料氣體供給部連接的同時，與複數的燃料氣體供給支管207a連接。該燃料氣體供給管207係將從上述燃料氣體供給部供給的特定流量的燃料氣體，分支導入至複數之燃料氣體供給支管207a。又，燃料氣體供給支管207a係與燃料氣體供給管207連接的同時，與複數之SOFC卡匣203連接。該燃料氣體供給支管207a係將從燃料氣體供給管207供給的燃料氣體，以大致均等的流量引導到複數之SOFC卡匣203，使複數之SOFC卡匣203的發電性能大致均勻化。
燃料氣體排出支管209a係與複數之SOFC卡匣203連接的同時，與燃料氣體排出管209連接。該燃料氣體排出支管209a係將從SOFC卡匣203排出的排燃料氣體，導向燃料氣體排出管209。又，燃料氣體排出管209係與複數之燃料氣體排出支管209a連接的同時，一部分配置在壓力容器205的外部。該燃料氣體排出管209係將從燃料氣體排出支管209a，以大致均等的流量導出的排燃料氣體，引導到壓力容器205的外部。
壓力容器205係以內部壓力為0.1MPa至約3MPa，內部溫度為大氣溫度至約550℃運用之故，利用保有耐受性和對氧化性氣體中所含的氧等氧化劑的耐蝕性的材質。例如SUS304等之不鏽鋼系材料為適切的。
在此，在本實施形態中，雖對複數之SOFC卡匣203被集合化而收納在壓力容器205中的形態進行了說明，但不限於此，例如亦可為SOFC卡匣203不被集合化而收納在壓力容器205內的形態。
(SOFC卡匣的構造和各要素的功能的說明) SOFC卡匣203係如圖3所示，具備複數之單元堆101、和發電室215、和燃料氣體供給集管217、和燃料氣體排出集管219、氧化性氣體(空氣)供給集管221、和氧化性氣體排出集管223。又，SOFC卡匣203係具備上部管板225a、和下部管板225b、和上部斷熱體227a、和下部斷熱體227b。然而，在本實施形態中，SOFC卡匣203係雖經由如圖3所示配置燃料氣體供給集管217、燃料氣體排出集管219、氧化性氣體供給集管221和氧化性氣體排出集管223，成為燃料氣體和氧化性氣體在單元堆101內側和外側對向流動的構造，但非一定需要，例如亦可在單元堆101的內側和外側平行地流動，或氧化性氣體在與單元堆101的長度方向正交的方向上流動。
發電室215係在上部斷熱體227a和下部斷熱體227b之間形成的領域。該發電室215係配置單元堆101的燃料電池單元105的領域，使燃料氣體和氧化性氣體進行電化學反應，而進行發電的領域。又，該發電室215的單元堆101長度方向的中央部附近的溫度係由溫度計測部(溫度感測器或熱電偶等)監視，在SOFC模組201的穩定運轉時，成為約700℃~1000℃的高溫環境。
燃料氣體供給集管217係被SOFC卡匣203的上部殼體229a和上部管板225a所包圍的領域，經由設定在上部殼體229a上部的燃料氣體供給孔231a，與燃料氣體供給支管207a連通。又，複數之單元堆101係經由上部管板225a與密封構件237a接合，燃料氣體供給集管217係將從燃料氣體供給支管207a藉由燃料氣體供給孔231a供給之燃料氣體，以略均勻流量引導到複數之單元堆101的基體管103的內部使複數之單元堆101的發電性能略為均勻化。
燃料氣體排出集管219係被SOFC卡匣203的下部殼體229b和下部管板225b包圍的領域，經由下部殼體229b所具備的燃料氣體排出孔231b，與未圖示的燃料氣體排出支管209a連通。又，複數之單元堆101係經由下部管板225b與密封構件237b接合，燃料氣體排出集管219係將通過複數之單元堆101的基體管103的內部而供給到燃料氣體排出集管219的排燃料氣體集中，藉由燃料氣體排出孔231b導入至燃料氣體排出支管209a。
對應於SOFC模組201的發電量，將特定氣體組成和特定流量的氧化性氣體，向氧化性氣體供給支管分支，供給至複數之SOFC卡匣203。氧化性氣體供給集管221係被SOFC卡匣203的下部殼體229b和下部管板225b和下部斷熱體227b所包圍的領域，經由設定在下部殼體229b側面的氧化性氣體供給孔233a，與未圖示的氧化性氣體供給支管連通。該氧化性氣體供給集管221係將從未圖示的氧化性氣體供給支管，藉由氧化性氣體供給孔233a供給的特定流量的氧化性氣體，藉由後述的氧化性氣體供給間隙235a，導入至發電室215。
氧化性氣體排出集管223係被SOFC卡匣203的上部殼體229a和上部管板225a和上部斷熱體227a所包圍的領域，經由設定在上部殼體229a側面的氧化性氣體排出孔233b，與未圖示的氧化性氣體排出支管連通。該氧化性氣體排出集管223係將從發電室215，藉由後述的氧化性氣體排出間隙235b，供給至氧化性氣體排出集管223的排氧化性氣體，藉由氧化性氣體排出孔233b，導入未圖示的氧化性氣體排出支管。
上部管板225a係固定在上部殼體229a的側板上，使得在上部殼體229a的頂板與上部斷熱體227a之間，上部管板225a和上部殼體229a的頂板和上部絕熱體227a略為平行。又，上部管板225a係具有對應SOFC卡匣203所具備的單元堆101的條數之複數孔，在該孔中，各別插入單元堆101。該上部管板225a係藉由密封構件237a及黏著構件的任一方或雙方氣密地支持複數之單元堆101的一方的端部的同時，將燃料氣體供給集管217和氧化性氣體排出集管223隔離者。
上部斷熱體227a係在上部殼體229a的下端部，配置成上部斷熱體227a和上部殼體229a的頂板和上部管板225a略為平行，固定在上部殼體229a的側板。又，在上部斷熱體227a，對應於SOFC卡匣203所具備的單元堆101的條數，設定有複數之孔。該孔的直徑係設定較單元堆101的外徑為大。上部斷熱體227a係具備形成在該孔的內面、和插通於上部斷熱體227a的單元堆101的外面之間的氧化性氣體排出間隙235b。
該上部斷熱體227a係隔開發電室215和氧化性氣體排出集管223，抑制上部管板225a周圍的環境高溫化、強度降低或氧化性氣體中所含的氧化劑所造成腐蝕之增加。上部管板225a等雖由鉻鎳鐵合金等具有高溫耐久性的金屬材料所成，但經由上部管板225a等暴露於發電室215內的高溫，上部管板225a等內的溫度差變大，以防止熱變形。又，上部斷熱體227a係使通過發電室215而暴露於高溫的排氧化性氣體，通過氧化性氣體排出間隙235b而導入至氧化性氣體排出集管223。
根據本實施形態時，經由上述SOFC卡匣203的構造，燃料氣體和氧化性氣體在單元堆101的內側和外側對向流動。由此，排氧化性氣體係在通過基體管103的內部與供給到發電室215的燃料氣體之間進行熱交換，由金屬材料所成的上部管板225a等被冷卻到不會發生壓曲等變形的溫度，而供給到氧化性氣體排出集管223。又，燃料氣體係經由與從發電室215排出的排氧化性氣體的熱交換而昇溫，供給到發電室215。其結果，不使用加熱器等，能夠向發電室215供給預熱昇溫到適於發電的溫度的燃料氣體。
下部管板225b係在下部殼體229b的底板與下部絕熱體227b之間，以下部管板225b和下部殼體229b的底板與下部斷熱體227b略平行的方式，固定在下部殼體229b的側板。又，下部管板225b係具有對應SOFC卡匣203所具備的單元堆101的條數之複數孔，在該孔中，各別插入單元堆101。該下部管板225b係藉由密封構件237b及黏著構件中的任一方或雙方氣密地支持複數之單元堆101的另一端部的同時，將燃料氣體排出集管219和氧化性氣體供給集管221隔離。
下部斷熱體227b係以下部絕熱體227b和下部殼體229b的底板和下部管板225b略為平行之方式，配置在下部殼體229b的上端部，而固定在下部殼體229b的側板。又，在下部斷熱體227b，對應於SOFC卡匣203所具備的單元堆101的條數，設定有複數之孔。該孔的直徑係設定較單元堆101的外徑為大。下部斷熱體227係具備形成在該孔的內面、和插通於下部斷熱體227b的單元堆101的外面之間的氧化性氣體供給間隙235a。
該下部斷熱體227b係將發電室215和氧化性氣體供給集管221隔開，抑制下部管板225b周圍的環境之高溫化、強度降低或氧化性氣體中所含氧化劑造成的腐蝕之增加。下部管板225b等雖由鉻鎳鐵合金等具有高溫耐久性的金屬材料所成，但經由下部管板225b等暴露於高溫，下部管板225b等內的溫度差變大，以防止熱變形。又，下部斷熱體227b係使供給至氧化性氣體供給集管221的氧化性氣體，通過氧化性氣體供給間隙235a而導入至發電室215。
根據本實施形態時，經由上述SOFC卡匣203的構造，燃料氣體和氧化性氣體在單元堆101的內側和外側對向流動。由此，通過基體管103的內部而通過發電室215的排燃料氣體係與向發電室215供給的氧化性氣體之間進行熱交換，由金屬材料所成的下部管板225b等被冷卻到不會發生壓曲等變形的溫度而供給到燃料氣體排出集管219。又，氧化性氣體係經由與排燃料氣體的熱交換而昇溫，供給至發電室215。其結果，不使用加熱器等，能夠向發電室215供給昇溫至發電所需的溫度的氧化性氣體。
在發電室215中發電的直流電力係經由設置在複數之燃料電池單元105之由Ni/YSZ等所成的導線膜115，導出到單元堆101的端部附近後，藉由集電板(未圖示)集電到SOFC卡匣203的集電棒(未圖示)，取出至各SOFC卡匣203的外部。經由前述集電棒向SOFC卡匣203外部導出的直流電力，係將各SOFC卡匣203的發電電力，以特定的串聯數及並聯數相互連接，向SOFC模組201的外部導出，經由未圖示的電力調節器等之電力轉換裝置(換流器等)，轉換成特定交流電力，並提供給電力供給目的地(例如，負荷設備或電力系統)。
接著，對關於上述實施形態的燃料電池單元的作用及效果，進行說明。
(試驗體製作) 從按照上述實施形態製作的單元堆，切出燃料電池單元的剖面作為試驗體。
單元堆的各構成的材料係如下所述。 基體管：鈣安定化氧化鋯(Ca添加量15mol%) 燃料極：Ni:YSZ(Y添加量8mol%)=50:50(質量比)、膜厚120μm 固體電解質膜：YSZ(Y添加量8mol%)、膜厚80μm 中間連接器：Sr 0.9La 0.1TiO 3空氣極中間層：Sm 0.2Ce 0.8O 2、膜厚15μm 空氣極導電層：La 0.5Sr 0.25Ca 0.25MnO 3、膜厚1000μm 、A/B比=0.95
從基體管到中間連接器的共燒結條件係1400℃、4小時，空氣極中間層和空氣極導電層的燒結條件係1200℃、2小時。
(空氣極中間層之組成分析) 使用搭載元素分析機器的掃描電子顯微鏡(SEM)「SU6600形」(日立Hitech公司製)，進行空氣極中間層的組成分析。元素分析機器係EDX(Energy Dispersive X-ray spectrometer)能量分散型X射線分析器)。 將試驗體提供給能量分散型X射線分析器(EDX)。於圖4、5，顯示分析結果。圖4係試驗體表面的空氣極中間層部分的SEM照片(視野尺寸(倍率)：5000倍)。圖5係空氣極中間層的半定量分析結果。由於進行碳蒸鍍，在圖5中，排除了C的半定量值，將Ce、Sm、O、Mn、Ca和Sr的合計設為100。
在圖4的空氣極中間層中，觀察到黑色部(臨限值0-60.frn)、灰色部(臨限值61-195.frn)以及白色部(臨限值196-255.frn)。令黑色部、灰色部及白色部的總面積為100%之時，黑色部、灰色部及白色部的面積率(對各3點進行分析的平均值)分別為17%、26%、55%。灰色部和白色部的總面積為100%(無氣孔)時，灰色部和白色部的面積率分別為32%、68%。黑色部係相當於氣孔。
根據圖5，在白色部檢出Ce、Sm、O，未檢出Mn、Ca、Sr。白色部主要係含有來自空氣極中間層的材料的元素的組織(第1組織)。白色部中，含50原子%以上的Ce。
在灰色部中，除了來自空氣極中間層的材料的元素(Ce，Sm，O)之外，檢出Mn、Ca、Sr。由於Mn、Ca、Sr係不包含在空氣極中間層的材料，因此可認為在共燒結時，空氣極導電層的材料中含有的元素，擴散到空氣極中間層。灰色部係含有來自空氣極導電層的材料的元素，與第1組織不同組成的組織(第2組織)。灰色部分中含有的Ce係較白色部少，不足50原子%。根據圖5，在灰色部中，Mn含有12-14原子%、Ca含有1-2.1原子%、Sr含有1-2.1原子%。
圖中雖未顯示，試驗體的面分析結果，可得知Mn、Ca、Sr分別從空氣極導電層側向空氣極中間層擴散。
(電子導電性) 圖6係顯示Mn、Ca、Sr對試驗體之電子導電性的影響(來源：Matsui，J. Mater. Chem. A，2020811867-11873)。在同圖中，上橫軸係表示溫度(℃)，下橫軸係表示溫度(1000T -1/K -1)，縱軸係表示電子導電率(log[σ/Scm -1])。圖7係整理從圖6讀取的數值的圖表。
SmMnO 3之電子導電率係、在600℃，0.3 Scm -1。基值係高於不含Mn的SmCeO 2的電子導電率。由此，經由含有Mn，可以提昇試驗體的電子導電率。
根據圖6時，經由包含Ca或Sr，電子導電率則增加。Ca的含有量越多，電子導電率亦越高。Ca的含有量低之時，溫度越高，電子導電率亦顯示出越高的傾向。推測，Sr亦顯示出與Ca相同的傾向。當Ca或Sr的添加量與Sm等量之時，無關於電子導電率與溫度，大致為一定。
作為空氣極中間層的材料的摻雜Sm的氧化鈰係具有高離子導電性，但在空氣極側的氧化環境中，電子導電性為低。根據圖4至7，認為經由Mn、Ca和/或Sr從空氣極導電層擴散到空氣極中間層而產生的第2組織(灰色部)，應具有電子導電性。
對於電子絕緣性之材料中含有電子導電性材料的複合材的電子通路，可以經由滲流理論來考量。在滲流理論中，認為電子導電體在特定濃度(臨限值)以上凝聚，形成連接整個體系的簇，由此發現電子導電性。此臨限值被稱為滲流臨限值。滲流係指以作為對象的物質在體系內如何連接，其特徵如何反映在直徑的性質上為對象的理論。把某種物質連接起來的集團稱為簇。
圖8中，係顯示關於上述實施形態在空氣極中間層中的第2組織之比例與電子導電率之間的關係的圖表。在圖8中，橫軸為第2組織的比例(vol%)，縱軸為電子導電率(S/cm)。第2組織的比例係計算出第1組織和第2組織的總體積為100%。
圖8係根據Bruggeman式(1)推算。 σ c係空氣極中間層之電子導電率、V f係第2組織之體積分率、σ f係第2組織之電子導電率、σ m係第1組織之電子導電率。第1組織的電子導電率係假定為0.001Scm -1。第2組織的電子導電率係對於圖6的圖表的各試驗體數據製作成近似式，以該近似式的斜率與EXP的係數的Ca含有量的相關，使用內插式。Sr的電子導電率係與Ca相同。
根據圖8，隨著第2組織的體積比例的增加，電子導電率亦上昇。第2組織的體積比例為20%以上，發現出線性效果以上的電子導電性。圖表的斜率係在第2組織的體積比為30%以上40%以下時最大。根據圖8，第2組織的體積比例33%程度成為滲流臨限值。體積比例係可用面積比例代替考量。圖8的結果係與圖4至圖7的結果匹配。
在空氣極中間層中，電子導電性和離子導電性，係處於取捨的關係。當電子導電性第2組織增加時，離子導電性的第1組織的比例减少，空氣極中間層的離子導電性則降低。由於空氣極中間層係需要離子導電性之故，第2組織的比例係60%以下為佳。
圖9係空氣極中間層包含第2組織關於上述實施形態的燃料電池單元的空氣極側的剖面模式圖。
關於上述實施形態的燃料電池單元的空氣極中間層113a係包含氣孔P、和第1組織S 1和第2組織S 2。氣孔P係可為氧氣擴散路徑。空氣極中間層113a係在氧化環境離子導電性之故，作為電解質發揮功能。包含第2組織S 2的空氣極中間層113a係除了離子導電性之外，亦具有電子導電性。因此，在包含第2組織S 2的空氣極中間層113a中，在內部形成三相界面。經由對空氣極中間層113a賦予電子導電性，能夠三維地擴大三相界面(電極反應場)之故，較以往能夠降低反應電阻。
然而，上述實施形態係也可適用於以與燃料電池單元105相同的構成施加電力，以製造氫的高溫水蒸氣電解(SOEC)單元。此時，上述實施形態中的燃料電池單元105係可置換為不發電而產生氫的氫產生部。
〈付記〉 以上說明的實施形態所述的燃料電池單元及其製造方法、燃料電池模組、燃料電池卡匣係例如可由如下掌握。
關於本揭示之電池單元(105)係依次層積燃料極(109)、固體電解質膜(111)及空氣極(113)，前述空氣極係從前述固體電解質膜側順序包含空氣極中間層(113a)及空氣極導電層(113b)，前述空氣極導電層係由一般式ABO 3表示，A側為La、Sr及/或Ca，B側為含Mn的鈣鈦礦氧化物材料的燒結體，前述空氣極中間層係含摻雜Sm之氧化鈰之材料的燒結體，且具有氣孔、第1組織及第2組織，前述第1組織係含50原子%以上的Ce，且不含有Ca、Sr及Mn，前述第2組織係選自含Ca、Sr及Mn所成群的元素，前述空氣極中間層的剖面之前述第2組織之面積率係相對於前述第1組織及前述第2組織的總面積為20%以上60%以下。
將含有上述鈣鈦礦氧化物的材料燒結而成的空氣極導電層係具有電子導電性。將含有Sm摻雜的氧化鈰的材料燒結而成的空氣極中間層係具有離子導電性。經由使空氣極成為空氣極導電層和空氣極中間層的2層構成，可以降低固體電解質膜和空氣極的界面電阻。
以Sm摻雜的氧化鈰來源的元素為主成分的第1組織係承擔離子導電的功能。包含選自Ca、Sr和Mn所成群的元素的第2組織係承擔電子導電的功能。在空氣極中間層的剖面的總面積為一定的情况下，當第2組織增加時，第1組織的比例則降低，空氣極中間層的離子導電性則降低，當第1組織增加時，第2組織的比例則降低，空氣極中間層的電子導電性則降低。經由使空氣極中間層的剖面中的第2組織的面積率相對於空氣極中間層的剖面中的第1組織及前述第2組織的總面積成為20%以上60%以下，較佳成為30%以上40%以下時，能夠在空氣極中間層內確保離子通路的同時，形成電子通路。
藉由包含成為氣體路徑的氣孔、離子導電性的第1組織以及電子導電性的第2組織，電極反應場(三相界面)3維地擴大到空氣極中間層內部。由此，空氣極導電層與空氣極中間層的界面處的反應電阻則降低。
在上述揭示的一個形態中，前述空氣極中間層的剖面中的前述氣孔的面積率係相對於前述氣孔、前述第1組織和前述第2組織的總面積而言，可為20%以上。
經由使氣孔的面積率在上述範圍內，能夠更確實地在空氣極中間層內形成三相界面。
具有上述揭示的燃料電池單元的燃料電池模組、具有該燃料電池模組的燃料電池卡匣係較以往發電效率被加以改善。
關於本揭示之燃料電池單元之製造方法係依次層積燃料極(109)、固體電解質膜(111)及空氣極(113)，前述空氣極係從前述固體電解質膜側順序包含空氣極中間層(113a)及空氣極導電層(113b)，前述空氣極導電層係由一般式ABO 3表示，A側為La、Sr及/或Ca，B側為含Mn的鈣鈦礦氧化物材料的燒結體，前述空氣極中間層係含摻雜Sm之氧化鈰之材料的燒結體之燃料電池單元之製造方法，前述空氣極中間層之剖面中，選自含Ca、Sr及Mn所成群的元素之組織係對除了前述部面之氣孔之總面積而言，取得20%以上60%以下形成之條件，根據取得之前述條件，形成前述空氣極中間層。
在上述揭示的一形態中，前述條件係可為前述空氣極導電層的材料組成、前述空氣極中間層的材料組成、前述空氣極中間層及前述空氣極導電層的燒結溫度、燒結步驟中的任一者。
101:單元堆(燃料電池) 103:基體管(基體) 105:燃料電池單元(發電元件) 107:中間連接器 109:燃料極 111:固體電解質膜 113:空氣極 113a:空氣極中間層 113b:空氣極導電層 115:導線膜 201:SOFC(燃料電池)模組 203:SOFC(燃料電池)卡匣 205:壓力容器 207:燃料氣體供給管 207a:燃料氣體供給支管 209:燃料氣體排出管 209a:燃料氣體排出支管 215:發電室 217:燃料氣體供給集管 219:燃料氣體排出集管 221:氧化性氣體供給集管 223:氧化性氣體排出集管 225a:上部管板 225b:下部管板 227a:上部斷熱體 227b:下部斷熱體 229a:上部殼體 229b:下部殼體 231a:燃料氣體供給孔 231b:燃料氣體排出孔 233a:氧化性氣體供給孔 233b:氧化性氣體排出孔 235a:氧化性氣體供給間隙 235b:氧化性氣體排出間隙 237a,237b:密封構件
[圖1]顯示關於本揭示之一實施形態之單元堆之一形態圖。 [圖2]顯示關於本揭示之一實施形態之SOFC模組之一形態圖。 [圖3]顯示關於本揭示之一實施形態之SOFC卡匣之剖面之一形態圖。 [圖4]試驗體之空氣極中間層之剖面之掃描型電子顯微鏡照片。 [圖5]能量分散型X線分析(EDX)的半定量分析結果的圖表。 [圖6]係說明Mn、Ca、Sr對試驗體的電子導電性的影響的圖表。 [圖7]整理從圖6讀取的數值的圖表。 [圖8]係顯示在空氣極中間層中的第2組織之比例與電子導電率之間的關係的圖表。 [圖9]關於本揭示之一實施形態之燃料電池單元之剖面(空氣極側)之模式圖。 [圖10]係以往燃料電池單元的剖面(空氣極側)之模式圖。
111:固體電解質膜
113:空氣極
113a:空氣極中間層
113b:空氣極導電層
P:氣孔
S1:第1組織
S2:第2組織

Claims (7)

  1. 一種燃料電池單元，其特徵係依次層積燃料極、固體電解質膜及空氣極， 前述空氣極係從前述固體電解質膜側順序包含空氣極中間層及空氣極導電層， 前述空氣極導電層係由一般式ABO 3表示，A側為La、Sr及/或Ca，B側為含Mn的鈣鈦礦氧化物材料的燒結體， 前述空氣極中間層係含摻雜Sm之氧化鈰之材料的燒結體，且具有氣孔、第1組織及第2組織， 前述第1組織係含50原子%以上的Ce，且不含有Ca、Sr及Mn， 前述第2組織係含選自由Ca、Sr及Mn所成群的元素， 前述空氣極中間層的剖面之前述第2組織之面積率係相對於前述第1組織及前述第2組織的總面積為20%以上60%以下。
  2. 如請求項1記載之燃料電池單元，其中，前述空氣極中間層的剖面之前述第2組織之面積率係相對於前述第1組織及前述第2組織的總面積為30%以上40%以下。
  3. 如請求項2記載之燃料電池單元，其中，前述空氣極中間層的剖面之前述氣孔之面積率係相對於前述第1組織及前述第2組織的總面積為5%以上。
  4. 一種燃料電池模組，其特徵係具備如請求項1至3之任一項記載之燃料電池單元。
  5. 一種燃料電池卡匣，其特徵係具備如請求項4記載之燃料電池模組。
  6. 一種燃料電池單元之製造方法，係依次層積燃料極、固體電解質膜及空氣極， 前述空氣極係從前述固體電解質膜側順序包含空氣極中間層及空氣極導電層， 前述空氣極導電層係由一般式ABO 3表示，A側為La、Sr及/或Ca，B側為含Mn的鈣鈦礦氧化物材料的燒結體， 前述空氣極中間層係含摻雜Sm之氧化鈰之材料的燒結體之燃料電池單元之製造方法，其特徵係 前述空氣極中間層之剖面中，含選自由Ca、Sr及Mn所成群的元素之組織係對前述剖面之除了氣孔之總面積而言，取得20%以上60%以下形成之條件， 根據取得之前述條件，形成前述空氣極中間層。
  7. 如請求項6記載之燃料電池單元之製造方法，其中，前述條件係前述空氣極導電層的材料組成、前述空氣極中間層的材料組成、前述空氣極中間層及前述空氣極導電層的燒結溫度、燒結步驟中的任一者。
TW112107226A 2022-03-24 2023-03-01 燃料電池單元及其製造方法、燃料電池模組、燃料電池卡匣 TW202345447A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-048285 2022-03-24
JP2022048285A JP7275344B1 (ja) 2022-03-24 2022-03-24 燃料電池セルおよびその製造方法、燃料電池モジュール、燃料電池カートリッジ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202345447A true TW202345447A (zh) 2023-11-16

Family

ID=86332447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW112107226A TW202345447A (zh) 2022-03-24 2023-03-01 燃料電池單元及其製造方法、燃料電池模組、燃料電池卡匣

Country Status (3)

Country Link
JP (2) JP7275344B1 (zh)
TW (1) TW202345447A (zh)
WO (1) WO2023181681A1 (zh)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10177862A (ja) * 1996-12-18 1998-06-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高温固体電解質型燃料電池の製造方法
JP5481611B2 (ja) 2008-04-28 2014-04-23 国立大学法人山梨大学 高温水蒸気電解セル
JP5622754B2 (ja) 2012-01-05 2014-11-12 三菱重工業株式会社 固体電解質型燃料電池の製造方法及び固体電解質型燃料電池

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023143898A (ja) 2023-10-06
JP7494354B2 (ja) 2024-06-03
WO2023181681A1 (ja) 2023-09-28
JP2023141791A (ja) 2023-10-05
JP7275344B1 (ja) 2023-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK1532710T3 (en) PEROVSKIT-BASED FUEL CELL ELECTRODE AND MEMBRANE
Huang et al. Superior perovskite oxide‐ion conductor; strontium‐and magnesium‐doped lagaO3: III, performance tests of single ceramic fuel cells
JPH0815087B2 (ja) 高温固体電解質電気化学電池
JP2005513721A (ja) 酸化膜で保護された金属集電部
US20110059388A1 (en) Solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell bundle
US20110053045A1 (en) Solid oxide fuel cell and method of manufacturing the same
Park et al. Electrochemical characteristics of Sr-deficient SrTi0. 3Fe0. 7O3− δ oxygen electrodes for solid oxide electrolyzers
JP7494354B2 (ja) 電気化学セルおよびその製造方法、電気化学モジュール、電気化学カートリッジ
WO2009025553A9 (en) Electrode for fixed oxide reactor and fixed oxide reactor
JP6633236B1 (ja) 燃料電池セル、燃料電池モジュール、発電システム、高温水蒸気電解セルおよびそれらの製造方法
EP0639866B1 (en) Stable air electrode for high temperature solid oxide electrolyte electrochemical cells
KR102564764B1 (ko) 전기 화학 장치, 에너지 시스템, 및 고체 산화물형 연료 전지
JP6979509B1 (ja) 燃料電池セル、燃料電池カートリッジ、及び、燃料電池セルの製造方法
US20240105969A1 (en) Seal material for electrochemical reaction cell, electrochemical reaction cell cartridge, and method of producing seal material for electrochemical reaction cell
Singhal Solid oxide fuel cells: status, challenges and opportunities
JP7543601B1 (ja) 導電部材、電気化学セル装置、モジュールおよびモジュール収容装置
WO2023195246A1 (ja) 電気化学セル
Matsumoto et al. Steam Electrolysis Cells that Can Operate at 600° C
Park et al. Characteristics of Sr 0.92 Y 0.08 TiO 3-δ Anode in Humidified MethaneFuel for Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells
Zheng Development and investigation of protonic ceramic cells for hydrogen production at intermediate temperatures
JP2024126762A (ja) 電気化学反応単セル
Singhal Solid Oxide Fuel Cells: Designs, Materials, and Applications
KR20200135676A (ko) 강한 소형 150ｗ급 ｓｏｆｃ 발전 시스템
Kim et al. Co-generation of Electricity and Syngas under Electrochemical Partial Oxidation using Novel SOFCs
Bierschenk Regenerative and Fuel Flexible Anodes for Solid Oxide Fuel Cells