WO2000074159A1 - Cellule unitaire d'un accumulateur plat a electrolyte solide et empilement de piles comprenant cette cellule unitaire - Google Patents

Cellule unitaire d'un accumulateur plat a electrolyte solide et empilement de piles comprenant cette cellule unitaire Download PDF

Info

Publication number
WO2000074159A1
WO2000074159A1 PCT/JP1999/002897 JP9902897W WO0074159A1 WO 2000074159 A1 WO2000074159 A1 WO 2000074159A1 JP 9902897 W JP9902897 W JP 9902897W WO 0074159 A1 WO0074159 A1 WO 0074159A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
cell
porous
electrode member
film
Prior art date
Application number
PCT/JP1999/002897
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hibiki Itoh
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 AU39581/99A priority Critical patent/AU774505C/en
Priority to DE69942284T priority patent/DE69942284D1/de
Priority to PCT/JP1999/002897 priority patent/WO2000074159A1/ja
Priority to US09/979,822 priority patent/US6740442B1/en
Priority to EP99922605A priority patent/EP1199760B1/en
Priority to KR1020017014464A priority patent/KR100674153B1/ko
Publication of WO2000074159A1 publication Critical patent/WO2000074159A1/ja
Priority to US10/803,615 priority patent/US7759016B2/en

Links

Classifications

    • 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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • 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
    • H01M8/02—Details
    • 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
    • H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
    • 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
    • H01M8/1231—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte with both reactants being gaseous or vaporised
    • 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
    • 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
    • H01M8/2432—Grouping of unit cells of planar configuration
    • 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
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a single cell of a flat plate 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.
  • the solid electrolyte fuel cell has an air electrode supplied with air containing oxygen from the outside, a fuel electrode supplied with hydrogen or a fuel gas such as carbon monoxide or methane from the outside, and oxygen ions passing between these two electrodes. It has a possible electrolyte and is configured to generate power by an electrochemical reaction between fuel gas and oxygen ions.
  • the air electrode electrons given from an external circuit react with oxygen in the air to generate oxygen ions.
  • the oxygen ions pass through the electrolyte and reach the fuel electrode.
  • the oxygen ions that have passed through the electrolyte react with the fuel gas, releasing products and sending electrons to an external circuit.
  • the solid electrolyte fuel cell there is a flat plate type.
  • a fuel electrode film is formed on one surface (for example, the front surface) of the electrolyte plate, and an air electrode film is formed on the other surface (for example, the back surface).
  • a single cell is formed.
  • a plurality of single cells are stacked with a separator plate having a gas flow path formed therebetween to form a stacked body.
  • a cell stack is formed by attaching a metal manifold plate for distributing gas to each electrode around the laminate.
  • the separation plate and the single cell are stacked as separate members, the electrical resistance between them increases, and a large loss occurs in the electric power of the cell stack.
  • the separation plate has ribs and the like to allow gas to flow, and has a flow path between each electrode, so that the strength is insufficient and it is easily damaged, and the processing cost is high.
  • the material used for the separation plate is relatively expensive and must have a sufficient thickness to secure the strength, which increases the material cost of the cell plate.
  • the manifold plate provided around the stacked body formed by stacking the single cells is made of metal, the coefficient of thermal expansion is significantly different from that of the single cell stacked body. For this reason, thermal stress is generated between the laminate and the manifold plate during power generation, which causes damage to the cell stack.
  • An object of the present invention is to provide a single cell of a flat solid electrolyte fuel cell capable of improving the strength of a cell stack and facilitating part processing and reducing processing cost, and a cell stack using the same. I do.
  • Another object of the present invention is to provide a single cell of a flat solid electrolyte fuel cell capable of improving output characteristics and further reducing material cost, and a cell block using the same.
  • a flat solid electrolyte fuel cell according to the present invention
  • the cell includes a first electrode member made of a porous body, an electrolyte film formed on one of the front surface and the back surface of the first electrode member, and a second electrode formed on the electrolyte film.
  • the gas can contact and react with the electrode member while flowing through the inside of the first electrode member. For this reason, there is no need to provide ribs or the like for forming a 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. Further, since the gas is circulated inside the porous body, the contact area of the first electrode member with the gas per unit volume can be increased. Therefore, the power generation performance in a single cell can be improved.
  • the first electrode member is formed of a porous body, the first electrode member can be softer than a solid solid made of a material forming the electrode member. For this reason, the thermal stress during the power generation operation of the cell stack in which the single cells are stacked can be absorbed and alleviated, so that high flexibility of the cell stack can be obtained 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 costs can be reduced and quality control can be easily performed.
  • the separator is directly film-formed on the first electrode member made of a porous material, the separator film penetrates into a large number of minute holes on the surface of the first electrode member, and the first electrode member is formed.
  • the contact area between the member and the separation membrane can be increased. For this reason, the contact resistance between the first electrode member and the separator (electrical resistance of the contact portion) can be significantly reduced, thereby improving the power generation performance. Can be up.
  • both the separator and the electrolyte are thin films, for example, thin films of several tens of microns, power loss due to these internal resistances can be reduced. Thereby, power generation performance can be improved. Also, since the separator is made of a film, the amount of expensive separator material used can be reduced. For this reason, the manufacturing cost of a single cell can be reduced.
  • the present invention provides a flat cell type solid electrolyte fuel cell, wherein at least one of a part of the electrolyte membrane and a part of the separation membrane covers the whole or part of the side surface of the first electrode member.
  • the seal part functions as a gas seal film.
  • the seal portion covers an entire area of one of the two opposing side surfaces of the first electrode member.
  • a corner film portion for performing gas sealing while leaving the gas inflow / outflow opening is provided.
  • one set of side surfaces of the first electrode member is covered with the side film portion, and both end portions of the other set of side surfaces are covered with the corner film portion. It is possible to prevent the flowing gas from leaking from portions other than the gas outflow / inlet opening.
  • the unit cell of the flat solid electrolyte fuel cell of the present invention is preferably at least one of the electrolyte membrane and the separation membrane, and more preferably both.
  • the first electrode member is formed by a wet method. In this case, since the film formation by the wet method can be performed at low cost, the unit cell can be inexpensive.
  • the cell stack of the plate-type solid electrolyte fuel cell of the present invention comprises a laminate in which the above-described single cells are stacked in series, and a conductive spacer is interposed between adjacent single cells in the stacking direction. I am preparing for it.
  • the gas can be circulated through the spur part.
  • the spacer is made of a porous material.
  • the spacer can be formed softly by the porous structure, the thermal stress between the stacked single cells during power generation operation can be absorbed and reduced, and the high flexibility of the cell stack can be obtained. Strength can be improved. Furthermore, since high processing accuracy of a single cell for preventing damage due to thermal stress is not required, manufacturing costs can be reduced.
  • the porous body serving as the spacer is made of the same material as the second electrode member.
  • a conductive material is provided between the opposed spacer of the adjacent single cell and the separator film.
  • the bonding material is made to intervene.
  • the contact area between the spacer of the single cell adjacent in the stacking direction and the separator film can be increased, and the contact resistance between them can be reduced. As a result, the power generation performance of the cell stack can be improved.
  • a ceramic manifold plate is attached to a side surface of the laminate.
  • the thermal expansion coefficients of the manifold plate and the laminate can be made equal. For this reason, generation of thermal stress during power generation or the like can be suppressed, and breakage of the cell stack can be prevented.
  • the ceramic forming the manifold plate is a free-cutting glass ceramic.
  • a gas flow hole can be formed in the manifold plate after assembling the laminate and providing the manifold plate around the laminate.
  • this drilling operation can be performed by attaching the manifold plate to the laminate and then checking the position where the circulation hole is to be provided by looking at the side surface of the laminate where the manifold plate is not attached. It is not necessary to form through holes in the manifold plate in advance, and the position accuracy of the through holes 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, manufacturing costs can be reduced and quality control can be easily performed.
  • the lamination direction of the laminated body is horizontal, and the first electrode member and the spacer are arranged vertically.
  • the structural strength of the laminated body is secured by the first electrode member and the spacer, the strength is higher than in the conventional case where the strength is secured by the electrolyte plate. can do. For this reason, even if the stacking direction of the stack is horizontal, it is possible to have sufficient strength against warpage.
  • the stacking direction of the stacked body horizontal the flow direction of the fuel gas and the air can be made vertical or horizontal. Therefore, the degree of freedom in installing the cell stack can be improved.
  • FIG. 1 is a side view showing a cell block of the flat solid electrolyte fuel cell of the present invention.
  • Fig. 2 is a perspective view showing a state in which an electrolyte membrane is formed on a porous fuel electrode.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a separatory film is formed on the porous fuel electrode shown in FIG.
  • 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.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a state in which a single cell is laminated to form a laminate.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a state where a manifold plate is attached to the laminated body.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a cell block of the flat solid electrolyte fuel cell of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing another embodiment of the cell block of the flat solid electrolyte fuel cell.
  • FIG. 9 is a perspective view showing another embodiment of the laminate.
  • FIG. 10 is a perspective view showing another embodiment of the electrolyte membrane.
  • FIG. 11 is a perspective view showing another embodiment of the electrolyte membrane.
  • a single cell 1 of the flat solid electrolyte fuel cell has a first electrode member made of a porous material, An electrolyte membrane 3 formed on one of the front and back surfaces of the electrode member 1, a second electrode member in the form of a film formed on the electrolyte membrane 3, and the other surface of the first electrode member
  • the first electrode member is one of the fuel electrode and the air electrode
  • the second electrode member is the other of the fuel electrode and the air electrode.
  • the first electrode member is a fuel electrode (hereinafter, referred to as a porous fuel electrode) 2
  • the second electrode member is an air electrode membrane 4.
  • the porous fuel electrode 2 is made of a porous, for example, rectangular plate material obtained by mixing nickel (nickel oxide at the time of manufacture) and zirconia (YSZ) which is a solid solution of yttria and stabilized.
  • This mixed material of nickel and YSZ is generally used as a fuel electrode material for a flat plate solid electrolyte fuel cell (SOFC).
  • SOFC flat plate solid electrolyte fuel cell
  • 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 flow path 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 can be enhanced against thermal stress and external force. Further, since the strength of the cell stack 14 is increased, the dimensions of the porous fuel electrode 2 and the like can be increased, and the power generation performance of the cell stack 14 can be improved.
  • the strength of the unit cell 1 can be secured by the fuel electrode itself.
  • the electrolyte and separator had to be made of a somewhat thick plate to secure the strength.
  • the thicknesses of the electrolyte membrane 3 and the separation temporary membrane 5 are set to about several tens of meters. For this reason, it is possible to prevent power loss in the electrolyte membrane 3 and the separation membrane 5, and to improve the power generation performance of the flat solid electrolyte fuel cell.
  • This fuel electrode material is a mixture of a YSZ coarse particle group having a relatively large particle diameter, a YSZ fine particle group having a relatively small particle diameter, and nickel oxide or nickel particles (Japanese Patent Application No. 7-11277375). No.).
  • 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 change in porosity and the change in volume under a high temperature and reducing atmosphere can be achieved. Since the shrinkage can be extremely reduced, it is possible to extend the life of the porous fuel electrode 2 and to stabilize the performance for a long time.
  • 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 is a matter of course that a known or new material can be used as the fuel electrode material. . Also in this case, the fuel electrode is formed by the porous fuel electrode 2, so that 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.
  • 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. Also, depending on the film formation method, the YSZ of the electrolyte membrane 3 enters into a large number of minute pores of the porous fuel electrode 2. For this reason, the contact area of the fuel electrode with the electrolyte is increased to increase the electrode reaction field and increase the oxygen ion path compared to the conventional case where a relatively dense fuel electrode is formed on a YSZ flat plate. Can be formed. Therefore, the performance of the flat solid electrolyte fuel cell Can be improved.
  • 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.
  • 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 5 is made of a ceramic film such as strontium dopantran chromite-based oxide (lanthanum chromite), which is dense enough not to allow fuel gas or air to flow.
  • At least one part of the electrolyte membrane 3 and at least one part of the separator membrane 5 is configured to be a seal portion that covers a part of the side surface of the porous fuel electrode 2 and functions as a gas seal film. . Therefore, the inside and outside of the porous fuel electrode 2 are shielded by the electrolyte membrane 3, the separation membrane 5, and the seal portion 8, so that air or fuel gas is wastefully leaked from the inside of the porous fuel electrode 2 to the outside. It can be distributed without distribution.
  • the seal portion 8 includes a side membrane portion that covers the entire area of one set of opposing side surfaces of one of the two sets of opposing side surfaces of the porous fuel electrode 2 and performs gas sealing on the side surface; A corner film that covers both ends of one of the other pair of opposing sides of the fuel electrode 2 near the pair of opposing sides, and leaves a gas outflow / inlet opening 18 between them and performs gas sealing. Part 8b is provided. For this reason, one set of side surfaces of the porous anode 2 is covered by the side membrane portion, and both end portions of the other set of side surfaces are covered by the corner film portion 8b. This prevents leakage of flowing gas from portions other than the gas outflow / inlet opening 18.
  • the electrolyte membrane 3 is formed not only on either the front surface or the back surface of the porous fuel electrode 2 but also on a part of the peripheral side surface,
  • the electrolyte membrane 3 covers one of the front surface and the back surface of the porous fuel electrode 2 and functions as an electrolyte.
  • the electrolyte portion 7 covers a part of the side surface of the porous fuel electrode 2 and serves as a gas seal film.
  • a functioning seal section 8 is provided.
  • the sealing portion 8 includes an edge portion 8 a for covering the entire edge portion near the electrolyte portion 7 on a pair of side surfaces of the porous anode 2 and performing gas sealing of the edge portion, and a corner portion 8 b
  • the seal portion 8 includes the edge film portion 8a that covers the edge portions of the pair of side surfaces facing each other.
  • the present invention is not limited to this.
  • the separation film 5 includes a separation electrode portion that covers the surface of the porous fuel electrode 2 opposite to the surface on which the electrolyte portion 7 is formed, and an edge film portion 8a. And a side membrane that covers the entire surface of one set of side surfaces of the porous fuel electrode 2.
  • the separatory film 5 functions as a gas seal film in the entire area where the film is formed, so that the porous fuel electrode 2 has the gas at the center of one set of side surfaces where the separatory film 5 and the electrolyte film 3 are not formed. Only the outflow / outflow port 18 allows gas to enter and exit. Therefore, the fuel gas flows in one direction as a whole in the porous fuel electrode 2.
  • the separation membrane 5 has the same thickness as the electrolyte membrane 3, that is, the thickness is about several tens of meters. For this reason, it is possible to prevent the power loss in the separation overnight film 5 and improve the power generation performance of the flat solid electrolyte fuel cell. In addition, the amount of material required for the separation plate 5 can be significantly reduced as compared with the case where a conventional separation plate is used, so that material costs can be reduced by reducing expensive separation material. it can.
  • the separation film 5 is made of a ceramic film such as lanthanum chromite, but is not limited to this, and a known or new material used as the separation film 5 may be used. You may. In this case also, the power loss in the separator film 5 is prevented, and the power generation performance of the flat solid electrolyte fuel cell is improved. Can be
  • the gas inlet / outlet opening 18 to the porous fuel electrode 2 is formed in advance in the single cell manufacturing stage, but this is not particularly limited, and for example, as shown in FIG.
  • the gas inlet / outlet may be omitted so that not only the part 7 but also the entire side surface of the porous fuel electrode 2 is covered with the electrolyte membrane 3.
  • the gas inlet / outlet 18 to the porous fuel electrode 2 is not formed at the stage of manufacturing the single cell 1, but the fuel gas passage is provided at the manifold plate 11 at the stage of assembling the cell stack 14.
  • the gas flowing out was cut off at the same time as the fuel gas flow port 1 2 and the air flow port 13 of the electrolyte membrane 3 were cut off.
  • the entrance opening 18 may be formed.
  • the air electrode membrane 4 is formed on the side opposite to the porous fuel electrode 2 with the electrolyte membrane 3 interposed therebetween, as shown in FIG.
  • 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 strontium manganate (compound of La, Sr, Mn, 0).
  • the Rantansu Toro Nchiumu cartoon Nai DOO further c are commonly used as the air electrode material of the flat plate type solid electrolyte fuel cell, as the material used for the air electrode membrane 4, according to the invention by the present applicant has already filed A cathode material is preferred.
  • the air electrode material, elements (L ai -x S rx) have y M n 0 3 -.. . A z, and 0 ⁇ x ⁇ 0 2 and 0 0 2 5 ⁇ y ⁇ 0 7 meet 5 It is Strontium-Plantan Manganite (see Japanese Patent Application No. 2-2731174). This material is single-phase and chemically stable even near the operating temperature of the fuel cell, so its chemical reactivity with YSZ is low and it can be used during YSZ film formation or during power generation. No adverse reaction products are produced.
  • the air electrode 4 is made of lanthanum trontium manganate.
  • the present invention is not limited to this, and it is a matter of course that known or new materials can be used as the cathode material. Also in this case, since the air electrode is formed by the air electrode film, the power generation performance can be improved, and the structure of the unit cell 1 can be simplified to increase the strength against thermal stress and external force. .
  • the thermal expansion coefficients of the materials of the porous fuel electrode 2, the electrolyte membrane 3, the separator film 5, and the air electrode film 4 are set to be equal to each other so that each member is not damaged by thermal stress or the like. Thus, even if thermal expansion occurs in each member due to heat generated during operation of the fuel cell, it is possible to prevent the unit cell from being damaged.
  • the cell stack 14 is configured by stacking the unit cells 1 configured as described above and connecting them in series. That is, the cell stack 14 includes a stacked body 10 formed by stacking the unit cells 1 in series and having a conductive spacer interposed between the unit cells 1 adjacent in the stacking direction. For this reason, gas can be circulated through the spacer portion, so that air can be supplied to the air electrode membrane 4 to generate power.
  • the spacer here is a porous body. For this reason, since it is not necessary to provide ribs or the like for forming a gas flow path in the spacer, the structure of the single cell 1 can be simplified and the strength can be improved. In addition, since the spacer can be formed softly, the thermal stress during the power generation operation of the cell stack 14 in which the unit cells 1 are stacked can be absorbed and reduced, and the high flexibility of the cell stack 14 can be achieved. Strength can be obtained and strength can be improved. Furthermore, since high processing accuracy of the single cell 1 for preventing damage due to thermal stress is not required, manufacturing costs can be reduced.
  • the porous body serving as the spacer is made of the same material as the air electrode membrane 4. That is, the spacer is an air electrode (hereinafter, referred to as a porous air electrode) 6 composed of a porous material bonded to the air electrode membrane 4. For this reason, the thermal expansion coefficient of the soother and the air electrode film 4 can be made the same, The strength can be improved by suppressing the generation of thermal stress due to heating. In addition, since the spacer functions as a part of the air electrode together with the air electrode film 4, the power generation performance can be improved.
  • the porous air electrode 6 is made of the same material as the air electrode film 4. Further, the porous air electrode 6 is made of a porous plate material obtained by sintering lanthanum strontium manganite. The porous plate is formed so as to allow air to flow sufficiently and to have the strength required for the single cell 1 and sufficient conductivity for 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 increased to improve the power generation performance. Further, since the structure of the single cell 1 can be simplified as compared with the complicated structure of the conventional single cell having ribs, it is not necessary to increase the assembly accuracy. Therefore, the production of the cell stack 14 can be facilitated, and the strength against thermal stress and external force can be increased.
  • a plurality of the single cells 1 described above are stacked in series, and the conductive bonding material 9 is interposed between the porous air electrode 6 and the separation film 5 of the single cells 1 adjacent in the stacking direction. It forms the body 10.
  • the bonding material 9 is made of, for example, ceramics having electronic conductivity with La, Cr, Ni, and 0 as main constituent elements.
  • 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.
  • the separation film 5 of the single cell 1 adjacent to the bonding material 9 is bonded to the bonding material 9 by a chemical reaction.
  • the joining material 9 is made of ceramics whose main constituent elements are La, Cr, Ni, and 0, but the present invention is not limited to this.
  • a known or new material that can be used as a bonding material having electron conductivity may be used.
  • the contact area between the porous air electrode 6 and the separation temporary membrane 5 can be increased, so that the power generation performance of the cell stack 14 can be improved.
  • the cell stack 14 includes a laminate 10 and a ceramic manifold plate 11 surrounding the sides thereof and distributing fuel gas and air to the electrode porous bodies 2 and 6. .
  • FIG. 1 it is shown in FIG. 1 that the space between the manifold plate 1 1 and the porous fuel electrode 2 and the porous air electrode 6 is partially open. Since the thickness is several tens of meters and the manifold plate 11 is pressed against the laminate 10, the manifold plate 11 is in close contact with the porous fuel electrode 2 and the porous air electrode 6. There is no space in the area. Therefore, no gas leaks out between the manifold plate 11 and the laminate 10.
  • the manifold plate 11 is made of glass ceramics. By welding the manifold plate 11 to the side of the laminated body 10, the cell stack 14 is gas-sealed and the unit cells 1 are connected to each other.
  • the manifold plate 11 is made of free-cutting glass ceramics, the manifold plate 11 is attached to the laminated body 10 due to the free-cutting property, and then the fuel gas flow port 12 and the air are removed. Drilling work of the distribution port 13 can be easily performed.
  • the manifold plate 11 is made of glass ceramic, but is not limited to this, and may be made of other ceramics.
  • the drilling operation can be easily performed after the manifold plate 11 is attached to the laminate 10 due to the free-cutting property of the ceramics.
  • Fuel gas flow opening 1 that opens at a position facing input opening 1 8 2, and an air circulation port 13 formed at a position facing a 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.
  • the flow direction of the fuel gas and air will be the same. be able to. Also, if one of the pair of manifold plates 11 1 and 11 1 inhales the fuel gas and exhausts the air and the other exhausts the fuel gas and inhales the air, And the air flow direction can be reversed.
  • 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, but when viewed locally, the gas flows in the porous bodies 2 and 6. Due to the random arrangement of the 6 small holes, the gas cannot flow straight and is directed in each direction: up, down, left, right, front and back.
  • the plate members forming the single cells 1 are horizontally installed, and the single cells 1 are stacked in the vertical direction. For this reason, the fuel gas and air flow directions are all horizontal.
  • the respective plate members forming the single cell 1 are installed horizontally.
  • the single cell 1 is formed by utilizing the fact that the single cell 1 of the present embodiment has high strength.
  • Each plate can also be installed vertically. That is, in a conventional cell stack that does not use a porous body for the electrode member, if each plate is installed vertically, it may not be able to support its own weight and may warp. Since the stack 14 has high strength, even if it is installed vertically, the strength against warpage can be improved as compared with the conventional one.
  • the flow direction of the fuel gas and the air can be made to be the same direction in the vertical direction or the opposite direction.
  • the flow path of the fuel gas and the air can be set obliquely in addition to the horizontal or vertical flow path.
  • the fuel gas flow port 12 and the air are provided in a pair of manifold plates 11 1 and 11 1 where the porous fuel electrode 2 of the cell stack 14 faces the exposed side surface without being covered with the electrolyte membrane 3. It forms a flow port 13 but is not limited to this.
  • a pair of manifold plates 11 facing the side where the porous fuel electrode 2 of the cell stack 14 is exposed is formed.
  • the fuel gas flow port 12 may be formed, and the air flow port 13 may be formed in another set of the manifold plates 11 1 and 11.
  • 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.
  • the flow directions of the fuel gas and the air are all horizontal.
  • the flow direction of one of the fuel gas and the air is vertical and the other flow direction is horizontal, or Both distribution directions are oblique.
  • the production conditions such as the pressure and the sintering temperature of the press and the extrusion are such that the formed porous fuel electrode 2 has such a porosity that the fuel gas can easily pass through, and the single cell 1 Is set to have the required mechanical strength.
  • 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 switch 14 can be absorbed and reduced. The strength of the cell stack 14 can be improved.
  • An electrolyte membrane 3 is formed on the obtained porous fuel electrode 2 as shown in FIG. You. Further, a separation film 5 is formed on the porous fuel electrode 2 as shown in FIG.
  • the method for forming the electrolyte membrane 3 and the separation / recovery film 5 may be any of a known wet method, a slurry coating method, a coating thermal decomposition method, a sol-gel method, and the like, and is not limited to a specific method. Either method can form a film having a thickness of several tens. 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.
  • an air electrode film 4 is formed on the electrolyte film 3.
  • This film formation method is not particularly limited as in the case of the film formation method for the electrolyte membrane 3 and the like, and the various methods described above can be used.
  • the porous cathode 6 When producing the porous cathode 6, a molding agent such as methylcellulose or polyvinyl alcohol is added to lanthanum strontium manganite and press-formed or extruded in the same manner as the porous anode 2. Sinter at about 100 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 necessary for the single cell 1.
  • the sintering temperature of the porous air electrode 6 110 ° C. to 1200 ° C.
  • the porous air electrode 6 has lower mechanical strength than the porous fuel electrode 2 and has deformability.
  • 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 the deformation of the porous air electrode 6 to prevent breakage.
  • the porous fuel electrode 2 is placed with the separation 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 slurry-like contact is formed on the upper surface of the porous air electrode 6. Apply mixture 9 Another porous fuel electrode 2 is placed on the bonding material 9 with the separation film 5 facing downward. In this way, the unit cells 1 are stacked to form a stacked body 10. The number of stacked single cells 1 is set according to the voltage required for the formed solid electrolyte fuel cell.
  • two manifold plates 1 having no fuel gas flow port 12 and air flow port 13 are provided on one set of side faces located on the opposite side of the laminate 10. 1 and 1 1 are touched and bundled. In this state, for example, a heat treatment of about 110 ° 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 separation film 5 can be joined.
  • the manifold plate 11 is perforated as shown in FIG. 7 to form the fuel gas flow ports 12 and the air flow ports 13. This drilling can be performed while observing the positions of the porous fuel electrode 2 and the porous air electrode 6 from the side surface of the laminated body 10 where the manifold plate 11 is not provided.
  • the distribution port 13 can be easily formed at an appropriate position.
  • the manifold plate 11 since the manifold plate 11 is made of glass ceramic, a hole can be easily formed by its free cutting property. Therefore, even with the manifold plate 11 attached to the laminate 10, the fuel gas circulation port 12 and the air circulation port 13 can be easily formed. As a result, the cell suspension 14 can be manufactured. Further, 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 breakage of the cell shell 14 due to thermal stress.
  • the fuel gas flow port 12 and the empty space are provided in the manifold plate 11.
  • the gas flow ports 13 are drilled and the electrolyte membrane 3 is scraped off to form a gas flow port.
  • a fuel gas circulation port 12 is formed on the holding plates 11 and 11 and then another pair of manifold plates 11 and 11 are attached thereto and an air circulation port 13 is formed thereon.
  • the air circulation port 13 is performed based on the position of the fuel gas circulation port 12. The position of mouth 13 can be determined.
  • the fuel electrode and the air electrode are formed of the porous bodies 2 and 6 and the fuel gas or the air is circulated inside.
  • the contact area of the electrode member to gas per unit volume can be made larger than that of the plate. For this reason, the number of electrode reaction fields can be increased to improve power generation performance.
  • the ribs of the separator used in the conventional flat plate type structure can be eliminated. For this reason, it is not necessary to increase the assembly accuracy by simplifying the structure of the single cell 1, so that the production of the cell stack 14 becomes easy 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, and the power generation performance can be improved.
  • the porous air electrode 6 is formed to be soft enough to absorb the thermal stress, it is easily deformed by the thermal stress and the external force of the cell stack 14. High flexibility that can be followed can be secured. High strength can be maintained regardless of whether the cell stack 14 is placed vertically or horizontally.
  • high processing accuracy is required to prevent breakage due to stress during manufacturing and power generation.
  • high processing accuracy is no longer required, quality control can be performed easily.
  • the separation is made of a film, the amount of expensive separation material used can be reduced. Therefore, the cost of the cell stack 14 can be reduced.
  • the contact area between the porous fuel electrode 2 and the separator film 5 is increased. be able to. For this reason, the electrical contact resistance between the fuel electrode and the separator, which has been a problem in the past, can be greatly reduced, and the power generation performance can be improved.
  • the electrolyte membrane 3, the separation membrane 5 and the air electrode membrane 4 are formed on the porous fuel electrode 2, and the porous air electrode 6 is laminated thereon.
  • an electrolyte membrane 3, a separatory membrane 5, and a fuel electrode membrane 16 are formed on a porous air electrode 15 and a porous fuel electrode 17 is formed thereon. They may be stacked.
  • the porous air electrode 15 is made of, for example, a porous plate material obtained by sintering lanthanum strontium manganite.
  • the electrolyte membrane 3 and the separation membrane 5 are formed on the porous air electrode 15.
  • the material and the film forming method of the electrolyte membrane 3 and the separation membrane 5 are the same as those for the porous fuel electrode 2 described above, and the description is omitted.
  • the porous air electrode 15 has a seal portion 8 formed of an edge film portion 8a and a corner film portion 8b in the electrolyte membrane 3, similarly to the porous fuel electrode 2 in FIG.
  • the fuel electrode membrane 16 is made of a porous plate material obtained by mixing and sintering nickel and YSZ. Shall be.
  • the porous anode 17 is made of a porous plate material obtained by sintering a mixture of nickel and YSZ.
  • the porous fuel electrode 17 is a porous plate obtained by sintering a mixture of nickel and YSZ.
  • the present invention is not limited to this.
  • the porous fuel electrode 17 may be formed of nickel felt.
  • a cell stack 14 is formed on the laminated body 10 by providing a manifold plate 11 similar to the cell stack 14 described above.
  • the fuel electrode and the air electrode are made into porous bodies 15 and 17, and fuel gas or air is also produced by the cells 14 of the embodiment shown in FIG. Since the flow path of the electrode member is used, the contact area with the gas per unit volume of the electrode member can be increased to improve the power generation performance. In addition, since the ribs for the separation can be eliminated, 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 can follow the thermal stress and external force of the cell stack 14 by deforming in any direction to provide high flexibility.
  • the separation air film 5 is directly formed on the porous air electrode 15, the contact area between the porous air electrode 15 and the separation air film 5 can be increased, and the power generation performance can be improved. Improvement can be achieved.
  • the cell swap 14 includes a plurality of single cells 1.
  • the stacked body 10 is provided, the invention is not limited to this, and the cell stack 14 may be formed by using only one unit cell 1.
  • the fuel electrode and the air electrode are made of a porous material and the fuel gas or air is circulated inside, so that the contact area between the gas and the electrode member can be increased to improve the power generation performance. The same effects as those of the above-described embodiments can be obtained.
  • the seal portion 8 of the electrolyte membrane 3 is composed of the edge film portion 8a and the corner film portion 8b.
  • the present invention is not particularly limited to this.
  • a seal portion 8a may be formed on the entire side surface of the porous fuel electrode 2 as shown in the same figure, and the electrolyte portion 7a on the side surface may be formed as shown in an edge film portion 8a in FIG. The entire edge may be covered.
  • the spacer used to form the laminate 10 is a porous body.
  • the present invention is not limited to this, and a spacer having a rib conventionally used may be used.
  • the contact area with the gas per unit volume of the electrode member can be increased.
  • both the porous fuel electrode 2 and the porous air electrode 4 are rectangular, but the present invention is not limited to this, and may be a disk shape, a triangular shape, a polygonal shape such as a pentagon or more. .

Landscapes

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

Description

明 細 書
平板型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 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。
背景技術
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、 燃料ガスと酸素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。 空気極では、 外部回路から与えられた電子と空気中の酸素と が反応して、 酸素イオンが生成する。 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。 さらに、 燃料極では、 電解質を通過してき た酸素イオンと燃料ガスとが反応して、 生成物を放出すると共に電子を 外部回路に送り出す。
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、 電解質板の一方の面 （例えば表面） 側に燃料極膜が成膜されると共に、 他方の面 （例えば裏面） 側に空気極 膜が成膜されて、 これにより単セルが形成される。 そして、 気体流路の 形成されたセパレー夕板を挟んで複数の単セルを積み重ねて、 積層体を 形成する。 更に、 気体を電極ごとに分配するための金属製のマ二ホール ド板を、 積層体の周囲に取り付けることにより、 セルスタックが形成さ れる。
しかしながら、 この平板型の固体電解質燃料電池では、 セルスタック の構造的な強度は電解質板及びセパレー夕板により確保されているので- 発電時等の加熱時に生じた熱応力によりセルス夕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一夕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、 電解質板及びセパレー夕板等 の加工コス トが高くなってしまうと共に、 これらの品質管理を厳しく し なければならない。
また、 セパレ一夕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つてしまい、 セルスタックの電 気出力に大きな損失を生じてしまう。
しかも、 セパレー夕板は気体を流通させるためにリブ等を設けて各電 極との間に流路を有しているので、 強度が不足して破損し易いと共にそ の加工コス トが高くなつてしまう。
さらに、 セパレー夕板に使用する材料は比較的高価であると共に強度 を確保するための十分な厚みを有していなければならないため、 セルス 夕ックの材料コス トが高くなってしまう。
また、 単セルを積層して成る積層体の周囲に設けたマ二ホールド板は 金属製であるため、 その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二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。
本発明は、 セルス夕ックの強度を向上できると共に部品加工を容易に して加工コス トを削減できる平板型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を提供することを目的とする。 また、 本発明は、 出力特性を向上させて、 さらに材料コス トを低減できる平板型固体電解 質燃料電池の単セルとこれを利用したセルス夕ックを提供することを目 的とする。
発明の開示
かかる目的を達成するため、 本発明の平板型固体電解質燃料電池の単 セルは、 多孔質体から成る第 1の電極部材と、 該第 1の電極部材の表面 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 成膜した第 2の電極部材と、 第 1の電極部材の他方の面に成膜したセパ レ一夕膜とを備え、 第 1の電極部材は燃料極または空気極のうちの一方 であると共に第 2の電極部材は燃料極または空気極のうちの他方である ようにしている。
したがって、 第 1の電極部材を多孔質体により形成しているので、 気 体が第 1の電極部材の内部を流通しながら当該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。 さらに、 気体を多孔質体の内部に流通させて いるので、 第 1の電極部材の単位容積当たりの気体への接触面積を広く 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。
また、 第 1の電極部材を多孔質体により形成しているので、 当該電極 部材を形成する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夕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。
また、 セパレー夕を多孔質体から成る第 1の電極部材に直接膜付けし ているので、 第 1の電極部材の表面の多数の微小な孔にセパレ一夕膜が 入り込んで、 第 1の電極部材とセパレー夕膜との間の接触面積を大きく できる。 このため、 第 1の電極部材とセパレー夕との間の接触抵抗 （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。
しかも、 セパレ一夕と電解質がいずれも膜、 例えば数十ミクロンの薄 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、 セパレ一 タを膜から成るようにしているので、 高価なセパレ一夕材の使用量を減 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。
また、 本発明は、 平板型固体電解質燃料電池の単セルにおいて、 電解 質膜の一部およびセパレー夕膜の一部の少なく とも一方は、 第 1の電極 部材の側面の全面あるいは一部分を覆ってガスシール膜として機能する シール部であるようにしている。
したがって、 第 1の電極部材は電解質膜及びセパレ一夕膜とシール部 とにより内外の遮蔽が行われるので、 空気または燃料ガスを第 1の電極 部材の内部から外部に無駄に漏らすことなく流通させることができる。
さらに、 本発明は、 平板型固体電解質燃料電池の単セルにおいて、 シ ール部は、 第 1の電極部材の 2組の対向する側面のうちの一方の 1組の 対向する側面の全域を覆って当該側面のガスシールを行う側膜部と、 第 1の電極部材の他の 1組の対向する側面の一方の 1組の対向する側面寄 りの両端部を覆うと共にそれらの間の部分にガス流出入用開口を残して ガスシールを行う隅膜部とを備えるようにしている。
したがって、 第 1の電極部材の 1組の側面は側膜部により覆われると 共に他の 1組の側面の両端部分が隅膜部により覆われるので、 第 1の電 極部材の側面のうちでガス流出入用開口以外の部分から流通気体が漏れ 出すことを防止できる。
ここで、 本発明の平板型固体電解質燃料電池の単セルは、 好ましくは 電解質膜およびセパレ一夕膜の少なく とも一方、 より好ましくは双方が. 第 1の電極部材に対して湿式法により形成されている。 この場合、 湿式 法による製膜は低コストで行うことができるので、 単セルを安価にする ことができる。
一方、 本発明の平板型固体電解質燃料電池のセルスタックは、 上述し た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 導電性のスベーサを介在させた積層体を備えるようにしている。
したがって、 スぺ一サ部分に気体を流通させることができるので、 第
2の電極部材に気体を供給して発電を行うことができるようになる。 また、 本発明の平板型固体電解質燃料電池のセルス夕ックにおいて、 スぺ一サは多孔質体であるようにしている。
したがって、 スぺ一サにも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。 ま た、 多孔質構造によりスぺーサを軟らかく形成することができるので、 発電動作時の積層した単セル間の熱応力を吸収して緩和することができ、 セルスタックの高い柔軟性を得て強度を向上できる。 さらに、 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。
そして、 本発明の平板型固体電解質燃料電池のセルスタックにおいて、 スベーサである多孔質体は第 2の電極部材と同じ材質から成るようにし ている。
この場合、 スぺーザと第 2の電極部材との間での熱膨張率の差等に起 因する熱応力の発生を少なくすることができる。 しかも、 スぺ一ザが第 2の電極部材の一部として機能するので、 発電性能を向上することがで ぎる。
また、 本発明の平板型固体電解質燃料電池のセルスタックにおいて、 隣り合う単セルの向き合ったスぺーサとセパレ一夕膜との間には、 導電 性の接合材が介在されるようにしている。
したがって、 積層方向に隣り合う単セルのスぺ一サとセパレー夕膜と 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。
さらに、 本発明の平板型固体電解質燃料電池のセルス夕ックにおいて、 積層体の側面にはセラミ ヅクス製のマ二ホールド板が取り付けてあるよ うにしている。
したがって、 マ二ホールド板と積層体との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。
ここで、 本発明の平板型固体電解質燃料電池のセルス夕ックにおいて、 マ二ホールド板を形成するセラミックスは快削性ガラスセラミックスで あるようにしている。
したがって、 マ二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二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 マ二ホールド板を積層体に取り付けてからマ二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、 マ二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二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。
また、 本発明の平板型固体電解質燃料電池のセルス夕ックにおいて、 積層体の積層方向を水平にして、 第 1の電極部材およびスぺーサを鉛直 に配置するようにしている。
ここで、 本発明のセルスタックでは、 積層体の構造的な強度を第 1の 電極部材及びスベーサにより確保しているので、 従来のように電解質板 により強度を確保する場合に比べて高強度にすることができる。 このた め、 積層体の積層方向を水平にしても、 反りに対して十分な強度を有す ることができる。 しかも、 このように積層体の積層方向を水平にするこ とにより、 燃料ガス及び空気の流れ方向を鉛直または水平にすることが できる。 よって、 セルスタックの設置の自由度を向上することができる。
図面の簡単な説明
F ig. 1は、 本発明の平板型固体電解質燃料電池のセルス夕ックを示す 側面図である。 Fig. 2は、 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. 3は、 F ig. 2に示す多孔質燃料極にセパレー夕膜 を形成した状態を示す斜視図である。 Fig. 4は、 F ig. 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。 F ig. 5は、 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. 6は、 積層 体にマ二ホールド板を取り付ける状態を示す斜視図である。 F ig. 7は、 本発明の平板型固体電解質燃料電池のセルス夕ックを示す斜視図である。
Fig. 8は、 平板型固体電解質燃料電池のセルス夕ックの他の実施形態を 示す斜視図である。 Fig. 9は、 積層体の他の実施形態を示す斜視図であ る。 Fig. 1 0は、 電解質膜の他の実施形態を示す斜視図である。 F ig. 1 1は、 電解質膜の別の実施形態を示す斜視図である。
発明を実施するための最良の形態
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。 Fig. 1及び F ig. 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、 多孔質体から成る第 1の電極部材と、 該第 1の電極部材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に成膜した膜状の第 2の電極部材と、 第 1の電極 部材の他方の面に成膜したセパレ一夕膜 5 とを備え、 第 1の電極部材は 燃料極または空気極のうちの一方であると共に第 2の電極部材は燃料極 または空気極のうちの他方であるようにしている。 本実施形態では、 第 1の電極部材を燃料極 （以下、 多孔質燃料極という） 2 とすると共に、 第 2の電極部材を空気極膜 4とするようにしている。
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ァ （Y S Z ) とを混合して焼結した多孔性 の例えば矩形の板材から成る。 このニッケルと Y S Zの混合材料は、 平 板型固体電解質燃料電池 （ S O F C ) 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 1 4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 1 4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 1 4の発電性能の向上 を図ることができる。
しかも、 本実施形態では燃料極を多孔質体から成るものとしているの で、 これら燃料極そのものにより単セル 1の強度を確保することができ るように成る。 このため、 従来の単セル 1ではその強度を確保するため 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夕 をそれそれ膜にすることができる。 例えば、 電解質膜 3及びセパレ一夕 膜 5の膜厚は数十 m程度としている。 このため、 電解質膜 3及びセパ レ一夕膜 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。
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 Y S Z粗粒子群と比較的小さな粒径を有する Y S Z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— 1 2 7 3 7 5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 Y S Z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。
本実施形態では多孔質燃料極 2をニッケルと Y S Z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。
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 Y S Z膜の使用が好ま しい。 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 Y S Zが入り込む。 このため、 従来のように Y S Z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 Y S Z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。
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。 このセパレー夕膜 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） 等のセラミツクス製の膜から成 るものとしている。
ここで、 電解質膜 3の一部およびセパレー夕膜 5の一部の少なく とも 一方は、 多孔質燃料極 2の側面の一部分を覆ってガスシール膜として機 能するシール部であるようにしている。 したがって、 多孔質燃料極 2は 電解質膜 3及びセパレ一夕膜 5 とシール部 8とにより内外の遮蔽が行わ れるので、 空気または燃料ガスを多孔質燃料極 2の内部から外部に無駄 に漏らすことなく流通させることができる。
さらに、 シール部 8は、 多孔質燃料極 2の 2組の対向する側面のうち の一方の 1組の対向する側面の全域を覆って当該側面のガスシールを行 う側膜部と、 多孔質燃料極 2の他の 1組の対向する側面の一方の 1組の 対向する側面寄りの両端部を覆うと共にそれらの間の部分にガス流出入 用開口 1 8を残してガスシールを行う隅膜部 8 bとを備えている。 この ため、 多孔質燃料極 2の 1組の側面は側膜部により覆われると共に他の 1組の側面の両端部分が隅膜部 8 bにより覆われるので、 多孔質燃料極 2の側面のうちでガス流出入用開口 1 8以外の部分から流通気体が漏れ 出すことを防止できる。
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、 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 一方の面を覆って電解質として機能する電解質部 7と、 多孔質燃料極 2 の側面の一部分を覆ってガスシール膜として機能するシール部 8とを備 えている。 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 8 aと、 隅膜部 8 bとを備えている。 本実施形態ではシール部 8は対向 する 1組の側面の縁部を覆う縁膜部 8 aを備えているが、 これには限ら れず当該側面の全体を覆うものとしても良い。
また、 本実施形態では、 セパレ一夕膜 5は、 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を覆うセパレー夕部と、 縁膜部 8 a 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側膜部とを備え ている。 このため、 セパレー夕膜 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はセパレー夕膜 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閧ロ 1 8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。
セパレー夕膜 5は電解質膜 3と同じ位の厚さ、 即ち膜厚を数十 m程 度としている。 このため、 セパレ一夕膜 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、 セパレー夕膜 5に必要な材料の量を従来のセパレ一夕板を使用する場合 に比べて極めて少なくすることができるので、 高価なセパレー夕材料の 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 一夕膜 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一夕膜 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夕膜 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。
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 1 8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 Fi g. 1 1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 1 8が形成されないが、 セルスタック 1 4 を組み立てる段階でマ二ホールド板 1 1に燃料ガス流通口 1 2及び空気 流通口 1 3を形成する際にマ二ホールド板 1 1の穴開けと同時に電解質 膜 3の燃料ガス流通口 1 2及び空気流通口 1 3に対向する部分を削り取 つてガス流出入用開口 1 8を形成するようにすれば良い。
一方、 空気極膜 4は、 Fig. 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 トロンチウムマンガナイ ト （L a , S r , M n , 0の化合物） の膜 から成るものとしている。 このランタンス トロンチウムマンガナィ 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 c さらに、 空気極膜 4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 （ L a i -x S r x ) い yM n 0 3 - zであり、 かつ 0 < x < 0 . 2及び 0 . 0 2 5 < y < 0 . 7 5を満たすス トロンチウムド一プランタンマンガナイ ト (特願平 2 - 2 7 3 1 7 4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、 Y S Zと の化学的反応性が小さく Y S Z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をランタンス トロンチウムマンガナィ 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。
ここで、 多孔質燃料極 2 と電解質膜 3とセパレ一タ膜 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。
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 よってセルスタック 1 4が構成される。 すなわち、 このセルスタック 1 4は、 単セル 1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 1の間に導電性のスぺーサを介在させた積層体 1 0を備えている。 この ため、 スぺーサ部分に気体を流通させることができるので、 空気極膜 4 に空気を供給して発電を行うことができるようになる。
また、 ここでのスぺーサは多孔質体であるようにしている。 このため、 スぺーザに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 1 の構造を簡素化して強度を向上させることができる。 また、 スぺーサを 軟らかく形成することができるので、 単セル 1を積層したセルスタック 1 4の発電動作時の熱応力を吸収して緩和することができ、 セルス夕ッ ク 1 4の高い柔軟性を得て強度を向上できる。 さらに、 熱応力による破 損を防止するための単セル 1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。
そして、 スぺーサである多孔質体は、 空気極膜 4と同じ材質から成る ようにしている。 すなわち、 このスぺーサは、 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である。 このた め、 スぺーザと空気極膜 4との熱膨張率を同一にできるので、 発電時の 加熱による熱応力の発生を抑えて強度を向上することができる。 しかも、 スぺ一ザが空気極膜 4と共に空気極の一部として機能するので、 発電性 能を向上することができる。
本実施形態では、 多孔質空気極 6を空気極膜 4と同じ材質から成るよ うにしている。 さらに、 多孔質空気極 6は、 ランタンス トロンチウムマ 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 1 4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、 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 とセパレ一夕膜 5 との間に導電性の 接合材 9を介在させて積層体 1 0を形成している。
接合材 9は、 例えば L a， C r , N i , 0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のセパレ一夕膜 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 とセパレー夕膜 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 1 4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 L a， C r， N i , 0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 とセパレ一夕膜 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 1 4による発電性 能を向上することができる。
さらに、 セルスタック 1 4は、 積層体 1 0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二 ホールド板 1 1 とを備えている。 ここで、 F ig. 1中でマ二ホールド板 1 1 と多孔質燃料極 2及び多孔質空気極 6 との間が一部開いているように 図示されているが、 実際には各膜の厚さは数十 mであると共にマニホ 一ルド板 1 1を積層体 1 0に押し付けているので、 マ二ホールド板 1 1 と多孔質燃料極 2及び多孔質空気極 6 とは密着されて間に空間を有して いない。 よって、 マ二ホールド板 1 1 と積層体 1 0の間で気体が漏れ出 すことはない。
本実施形態では、 マ二ホールド板 1 1をガラスセラミ ックス製として いる。 このマ二ホールド板 1 1が積層体 1 0の側部に溶着することによ り、 セルスタック 1 4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、 マ二ホールド板 1 1は快削性のガラスセラミック ス製であるので、 その快削性によりマ二ホールド板 1 1を積層体 1 0に 取り付けてから燃料ガス流通口 1 2や空気流通口 1 3の穿孔作業を容易 に行うことができる。 本実施形態ではマ二ホールド板 1 1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ヅクス製として も良い。 この場合も、 セラミックスの快削性によりマ二ホールド板 1 1 を積層体 1 0に取り付けてから穿孔作業を容易に行うことができる。 積層体 1 0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組のマ二ホールド板 1 1 , 1 1には、 多孔質燃料極 2のガス流出入用開口 1 8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閧 口する空気流通口 1 3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 —ルド板 1 1， 1 1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組のマ二ホールド板 1 1 , 1 1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。
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。
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ツ 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 1 4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 1 4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。 本実施形態ではセルスタック 1 4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組のマ二ホールド板 1 1 , 1 1に燃 料ガス流通口 1 2と空気流通口 1 3とを形成しているが、 これには限ら れず Fig. 8に示すようにセルスタック 1 4の多孔質燃料極 2が露出した 側面に向き合う 1組のマ二ホールド板 1 1に燃料ガス流通口 1 2のみを 形成すると共に他の 1組のマ二ホールド板 1 1 , 1 1に空気流通口 1 3 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 1 4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 1 4 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夕ック 1 4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。
上述したセルスタツク 1 4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 Y S Zを混合してから例えばメチルセルロースゃポリビニルアルコ一 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 Y S Z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 1 4 0 0 °C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、 セルス夕ック 1 4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 1 4の強度を向上できる。
得られた多孔質燃料極 2に、 Fig. 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、 Fig. 3に示すようにセパレ一夕膜 5を成膜する。 これら電解質膜 3及びセパレ一夕膜 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。 いずれの方法によつ ても厚さ数十 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。
さらに、 F ig. 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。
また、 多孔質空気極 6を製造する際は、 ランタンス トロンチウムマン 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 1 1 0 0〜 1 2 0 0 °C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 （ 1 1 0 0〜 1 2 0 0 °C ) は多孔質燃料極 2の焼結温度 （ 1 4 0 0 °C ) 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 1 4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。
そして、 Fig. 5に示すように、 多孔質燃料極 2をセパレ一夕膜 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をセパレ一 夕膜 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 1 0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。
さらに、 Fig. 6に示すように、 積層体 1 0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 1 2及び空気流通口 1 3を有しない 2枚 のマ二ホールド板 1 1， 1 1を接触させて束ねておく。 この状態で例え ば 1 1 0 0 °C程度の熱処理を行う。 この熱処理により、 積層体 1 0とマ 二ホールド板 1 1 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 とセパレ一夕膜 5との接合を図ることができる。
そして、 熱処理終了後に、 F ig. 7に示すようにマ二ホールド板 1 1に 穴開け加工を行って燃料ガス流通口 1 2及び空気流通口 1 3を形成する。 この穴開け加工はマ二ホールド板 1 1の設けられていない積層体 1 0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 1 2及び空気流通口 1 3を容易に適正位置に形成するこ とができる。 しかも、 本実施形態ではマ二ホールド板 1 1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 1 0に取り付けた後のマ二ホールド板 1 1であっても、 燃料ガス流通口 1 2及び空気流通口 1 3を容易に形成 することができる。 これにより、 セルス夕ヅク 1 4を製造することがで きる。 また、 本実施形態ではマ二ホールド板 1 1をガラスセラミックス 製としているので、 積層体 1 0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夕ック 1 4の破壊を防止することができ る
ここで、 F ig. 1 1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、 マ二ホールド板 1 1に燃料ガス流通口 1 2及び空 気流通口 1 3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、 Fig. 8に示すように燃料ガス流通口 1 2と空気流 通口 1 3とを別個の組のマ二ホールド板 1 1， 1 1に形成する場合は、 先に 1組のマ二ホールド板 1 1， 1 1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組のマ二ホールド板 1 1， 1 1を取り付けてこれに空気流通口 1 3を形成する。 この場合、 空気流通 口 1 3の穿孔を行う際は積層体 1 0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 1 2の位置を基にして空気流通口 1 3の位置を決めることができる。
本実施形態のセルス夕ック 1 4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一夕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 1 4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 1 4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。
さらに、 本実施形態のセルスタック 1 4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 1 4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 1 4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夕ック 1 4によれば 高い加工精度は要求されなぐなるので、 品質管理を容易に行うことがで きるようになる。
また、 本実施形態のセルスタック 1 4によれば、 セパレ一夕を膜から 成るようにしているので、 高価なセパレー夕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 1 4の低コスト化を図ることがで ぎる。
さらに、 本実施形態のセルスタック 1 4によれば、 多孔質燃料極 2に セパレー夕膜 5を直接形成しているため、 多孔質燃料極 2 とセパレ一夕 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一夕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。
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とセパレ一夕膜 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 Fig. 9に示すように多 孔質空気極 1 5に電解質膜 3とセパレー夕膜 5 と燃料極膜 1 6 とを形成 してその上に多孔質燃料極 1 7を積層するようにしても良い。
具体的には、 多孔質空気極 1 5を例えばランタンス トロンチウムマン 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 1 5に対して、 電解質膜 3及びセパレ一夕膜 5を形成する。 これら電 解質膜 3及びセパレー夕膜 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 1 5には、 Fig. 4の多孔質燃料極 2 と同様に、 電解質膜 3で縁膜部 8 a と隅膜部 8 b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 1 6はニッケルと Y S Z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 1 7は、 ニッケルと Y S Z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 1 7をニッケルと Y S Z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。
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 1 5とセパレー夕膜 5 との間に導電性 の接合材 9を介在させて積層体 1 0を形成している。 この積層体 1 0に 上述したセルス夕ヅク 1 4と同様のマ二ホールド板 1 1を設けてセルス タック 1 4を形成する。
この Fig. 9に示す実施形態のセルス夕ヅク 1 4によっても、 上述した F ig. 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 1 5 , 1 7 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、 セパレ一夕のリブを不要にできるので、 セルスタック 1 4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 1 7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 1 4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、 セパレ一夕を膜から成るようにしてい るので、 セルス夕ヅク 1 4の低コス ト化を図ることができる。 さらに、 多孔質空気極 1 5にセパレ一夕膜 5を直接形成しているため、 多孔質空 気極 1 5とセパレ一夕膜 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。
また、 上述した各実施形態ではセルス夕ック 1 4は複数の単セル 1を 積層した積層体 1 0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 1 4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。
本実施形態では、 電解質膜 3のシール部 8を縁膜部 8 aと隅膜部 8 b 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 F ig. 1 0に 示すようにガス流出入用開口 1 8を区画する隅膜部 8 bを形成せずに電 解質部 7の縁部を覆うシール部 8 a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 8 aを形成しても良く、 また Fig. 2に示す縁膜部 8 a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。
また、 本実施形態では、 積層体 1 0を形成するために用いるスぺ一サ を多孔質体としているが、 これには限られず従来から用いられるリブを 有するスぺーサ等であっても良い。 この場合も、 燃料ガスを多孔質燃料 極 2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。
さらに、 本実施形態では、 多孔質燃料極 2および多孔質空気極 4のい ずれも矩形にしているが、 これには限られず円板形状や 3角形や 5角形 以上の多角形にしても良い。

Claims

請求の範囲
1 . 多孔質体から成る第 1の電極部材と、 該第 1の電極部材の表面あ 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 膜した第 2の電極部材と、 前記第 1の電極部材の他方の面に成膜したセ パレ一夕膜とを備え、 前記第 1の電極部材は燃料極または空気極のうち の一方であると共に前記第 2の電極部材は燃料極または空気極のうちの 他方であ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 . 前記電解質膜の一部および前記セパレー夕膜の一部の少なく とも 一方は、 前記第 1の電極部材の側面の一部分を覆ってガスシール膜とし て機能するシール部であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の平 板型固体電解質燃料電池の単セル。
3 . 前記シール部は、 前記第 1の電極部材の 2組の対向する側面のう ちの一方の 1組の対向する側面の全域を覆って当該側面のガスシールを 行う側膜部と、 前記第 1の電極部材の他の 1組の対向する側面の前記一 方の 1組の対向する側面寄りの両端部を覆うと共にそれらの間の部分に ガス流出入用開口を残してガスシールを行う隅膜部とを備えることを特 徴とする請求の範囲第 2項記載の平板型固体電解質燃料電池の単セル。
4 . 前記シール部は、 前記第 1の電極部材の側面の全てを覆うもので あることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の平板型固体電解質燃料電 池の単セル。
5 . 前記電解質膜および前記セパレ一夕膜の少なく とも一方は、 前記 第 1の電極部材に対して湿式法により形成したものであることを特徴と する請求の範囲第 1項記載の平板型固体電解質燃料電池の単セル。
6 . 請求の範囲第 1項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スぺ一サ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。
7 . 前記スぺーサは、 多孔質体であること特徴とする請求の範囲第 6 項記載の平板型固体電解質燃料電池のセルス夕ック。
8 . 前記多孔質体は、 前記第 2の電極部材と同じ材質から成ること特 徴とする請求の範囲第 7項記載の平板型固体電解質燃料電池のセルス夕 ヅク。
9 . 隣り合う前記単セルの向き合った前記スぺ一ザと前記セパレー夕 膜との間には、 導電性の接合材が介在されることを特徴とする請求の範 囲第 6項記載の平板型固体電解質燃料電池のセルス夕ック。
1 0 . 前記積層体の側面には、 セラミ ックス製のマ二ホールド板が取 り付けてあることを特徴とする請求の範囲第 6項記載の平板型固体電解 質燃料電池のセルス夕ック。
1 1 . 前記セラミヅクスは、 快削性ガラスセラミヅクスであることを 特徴とする請求の範囲第 1 0項記載の平板型固体電解質燃料電池のセル スタック。
1 2 . 前記積層体の積層方向を水平にして、 前記第 1の電極部材およ び前記スベーサを鉛直に配置したことを特徴とする請求の範囲第 6項記 載の平板型固体電解質燃料電池のセルス夕ック。
PCT/JP1999/002897 1999-05-31 1999-05-31 Cellule unitaire d'un accumulateur plat a electrolyte solide et empilement de piles comprenant cette cellule unitaire WO2000074159A1 (fr)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU39581/99A AU774505C (en) 1999-05-31 1999-05-31 Unit cell of flat solid electrolytic fuel battery and cell stack comprising the same
DE69942284T DE69942284D1 (de) 1999-05-31 1999-05-31 Einzelmodul einer flachen festelektrolyt-brennstoffbatterie und diese entahltende zellenstapel
PCT/JP1999/002897 WO2000074159A1 (fr) 1999-05-31 1999-05-31 Cellule unitaire d'un accumulateur plat a electrolyte solide et empilement de piles comprenant cette cellule unitaire
US09/979,822 US6740442B1 (en) 1999-05-31 1999-05-31 Unit cell of flat solid oxide fuel cell and fuel cell stack comprising the same
EP99922605A EP1199760B1 (en) 1999-05-31 1999-05-31 Unit cell of flat solid electrolytic fuel battery and cell stack comprising the same
KR1020017014464A KR100674153B1 (ko) 1999-05-31 1999-05-31 평판형 고체 전해질 연료전지의 단위 셀과 이를 이용한 셀스택
US10/803,615 US7759016B2 (en) 1999-05-31 2004-03-18 Unit cell of flat solid oxide fuel cell and fuel cell stack comprising the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP1999/002897 WO2000074159A1 (fr) 1999-05-31 1999-05-31 Cellule unitaire d'un accumulateur plat a electrolyte solide et empilement de piles comprenant cette cellule unitaire

Related Child Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US09/979,822 A-371-Of-International US6740442B1 (en) 1999-05-31 1999-05-31 Unit cell of flat solid oxide fuel cell and fuel cell stack comprising the same
US09979822 A-371-Of-International 1999-05-31
US10/803,615 Continuation US7759016B2 (en) 1999-05-31 2004-03-18 Unit cell of flat solid oxide fuel cell and fuel cell stack comprising the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2000074159A1 true WO2000074159A1 (fr) 2000-12-07

Family

ID=14235868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP1999/002897 WO2000074159A1 (fr) 1999-05-31 1999-05-31 Cellule unitaire d'un accumulateur plat a electrolyte solide et empilement de piles comprenant cette cellule unitaire

Country Status (6)

Country Link
US (2) US6740442B1 (ja)
EP (1) EP1199760B1 (ja)
KR (1) KR100674153B1 (ja)
AU (1) AU774505C (ja)
DE (1) DE69942284D1 (ja)
WO (1) WO2000074159A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7211245B2 (en) 2000-10-13 2007-05-01 Coty B.V. Stretch-mascara
US8128988B2 (en) 2004-08-10 2012-03-06 Central Research Institute Of Electric Power Industry Film-formed article and method for producing same

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100646945B1 (ko) * 2000-09-28 2006-11-17 한국전력공사 가스 크로스 오버 방지가 가능한 용융탄산염 연료전지의전극
US6862801B2 (en) * 2001-11-30 2005-03-08 Ballard Power Systems Inc. Systems, apparatus and methods for isolating, compressing and/or retaining the structure of a fuel cell stack
US7045238B2 (en) * 2003-03-24 2006-05-16 Ion America Corporation SORFC power and oxygen generation method and system
FR2867903B1 (fr) * 2004-03-22 2008-10-03 Commissariat Energie Atomique Pile a combustible a electrolyte solide a structure etanche
DE102005039442A1 (de) * 2005-08-18 2007-02-22 Forschungszentrum Jülich GmbH Schutz anodengestützter Hochtemperaturbrennstoffzellen gegen Reoxidation der Anode
US20070184324A1 (en) * 2006-01-26 2007-08-09 The Government Of The Us, As Represented By The Secretary Of The Navy Solid oxide fuel cell cathode comprising lanthanum nickelate
US7781120B2 (en) * 2007-05-16 2010-08-24 Corning Incorporated Thermo-mechanical robust solid oxide fuel cell device assembly
EP1998396B1 (en) * 2007-05-22 2013-05-22 NGK Insulators, Ltd. Solid oxide fuel cell
JP4950334B2 (ja) * 2008-03-26 2012-06-13 一般財団法人ファインセラミックスセンター 積層型固体酸化物形燃料電池用スタック構造体、積層型固体酸化物形燃料電池及びその製造方法
US8236067B2 (en) * 2008-08-11 2012-08-07 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for fuel cell stack assembly
KR102030981B1 (ko) * 2010-09-30 2019-10-11 한국전력공사 금속지지체식 고체산화물 연료전지 및 그 제조방법
CN105308784A (zh) * 2013-06-29 2016-02-03 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 具有致密阻挡层的固体氧化物燃料电池
JP6924278B2 (ja) 2017-05-04 2021-08-25 ヴァーサ パワー システムズ リミテッドＶｅｒｓａ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｌｔｄ． コンパクトな高温電気化学セルスタックアーキテクチャ
WO2024122790A1 (en) * 2022-12-07 2024-06-13 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Solid oxide cell and operation method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0388273A (ja) * 1989-08-29 1991-04-12 Tonen Corp 平板型固体電解質燃料電池
JPH06223847A (ja) * 1993-01-29 1994-08-12 Shinko Electric Ind Co Ltd 固体電解質型燃料電池用セル及びその製造方法
JPH08255619A (ja) * 1995-03-20 1996-10-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池
JPH09259895A (ja) * 1996-03-19 1997-10-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 固体電解質型燃料電池の電極基板

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4476196A (en) * 1983-10-12 1984-10-09 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Solid oxide fuel cell having monolithic cross flow core and manifolding
US4874678A (en) * 1987-12-10 1989-10-17 Westinghouse Electric Corp. Elongated solid electrolyte cell configurations and flexible connections therefor
US5139896A (en) * 1989-05-26 1992-08-18 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy All ceramic structure for molten carbonate fuel cell
US5185219A (en) * 1990-02-15 1993-02-09 Ngk Insulators, Ltd. Solid oxide fuel cells
US5069987A (en) * 1990-07-06 1991-12-03 Igr Enterprises, Inc. Solid oxide fuel cell assembly
JPH04149024A (ja) 1990-10-15 1992-05-22 Central Res Inst Of Electric Power Ind ストロンチウムド―プランタンマンガナイトと、それを用いた固体電解質燃料電池
JPH0748378B2 (ja) 1991-03-28 1995-05-24 日本碍子株式会社 固体電解質燃料電池用空気電極及びこれを有する固体電解質燃料電池
JPH0696778A (ja) 1991-04-12 1994-04-08 Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd 固体電解質型燃料電池の製造方法
JP2783926B2 (ja) * 1991-12-12 1998-08-06 日本碍子株式会社 固体電解質型燃料電池の単電池及びこれを用いた発電装置
JPH0589901A (ja) 1991-09-30 1993-04-09 Fuji Electric Co Ltd 固体電解質型燃料電池
US5330859A (en) * 1992-08-24 1994-07-19 University Of Chicago Solid oxide fuel cell with single material for electrodes and interconnect
JPH0737595A (ja) * 1993-07-21 1995-02-07 Fuji Electric Co Ltd 固体電解質型燃料電池
JPH0745290A (ja) 1993-07-28 1995-02-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体電解質
JPH0757747A (ja) 1993-08-12 1995-03-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 負極表面に混合導電性を付与した固体電解質
US5445903A (en) 1993-09-09 1995-08-29 Technology Management, Inc. Electrochemical apparatus
JPH08306361A (ja) 1995-04-28 1996-11-22 Central Res Inst Of Electric Power Ind 固体電解質燃料電池用燃料極材料およびその製造方法
EP0756347B1 (en) * 1995-07-28 1999-03-24 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Solid oxide fuel cell
NO310348B1 (no) * 1997-04-14 2001-06-25 Norsk Hydro As Glasskeramisk materiale og dets anvendelse som middel for sammenfoyning av forskjellige typer materiale og som understottelse
US5770327A (en) * 1997-08-15 1998-06-23 Northwestern University Solid oxide fuel cell stack
EP1060534B1 (en) * 1998-02-27 2003-01-22 Corning Incorporated Flexible inorganic electrolyte fuel cell design

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0388273A (ja) * 1989-08-29 1991-04-12 Tonen Corp 平板型固体電解質燃料電池
JPH06223847A (ja) * 1993-01-29 1994-08-12 Shinko Electric Ind Co Ltd 固体電解質型燃料電池用セル及びその製造方法
JPH08255619A (ja) * 1995-03-20 1996-10-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池
JPH09259895A (ja) * 1996-03-19 1997-10-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 固体電解質型燃料電池の電極基板

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1199760A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7211245B2 (en) 2000-10-13 2007-05-01 Coty B.V. Stretch-mascara
US8128988B2 (en) 2004-08-10 2012-03-06 Central Research Institute Of Electric Power Industry Film-formed article and method for producing same

Also Published As

Publication number Publication date
KR100674153B1 (ko) 2007-01-24
US6740442B1 (en) 2004-05-25
US7759016B2 (en) 2010-07-20
AU3958199A (en) 2000-12-18
AU774505B2 (en) 2004-07-01
AU774505C (en) 2005-01-13
EP1199760B1 (en) 2010-04-21
US20040175607A1 (en) 2004-09-09
EP1199760A4 (en) 2004-09-29
KR20020020888A (ko) 2002-03-16
DE69942284D1 (de) 2010-06-02
EP1199760A1 (en) 2002-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8703352B2 (en) Solid oxide fuel cell having a closed recessed structure
KR100976506B1 (ko) 고체산화물 연료전지용 전극 지지체와 일체형 단위 셀 및이를 이용한 스텍 제작 방법
WO2000074159A1 (fr) Cellule unitaire d&#39;un accumulateur plat a electrolyte solide et empilement de piles comprenant cette cellule unitaire
US20080096076A1 (en) Thin plate member for unit cell of solid oxide fuel cell
CA2923380C (en) Fuel cell and fuel cell stack with suppressed poisoning
JP5335655B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池のスタック構造体
JP3102809B2 (ja) 中空薄板式固体電解質燃料電池
JP4966503B2 (ja) 燃料極支持形固体酸化物形燃料電池の構造
EP3101720B1 (en) Cell, cell stack device, module and module-containing device
JP2000048831A (ja) 固体電解質型燃料電池
JP2002319413A (ja) 固体電解質型燃料電池用セル板及びスタック
JP2013012397A (ja) 固体酸化物形燃料電池セルおよび燃料電池モジュール
JP5362605B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池のセル
KR101180844B1 (ko) 접촉구조와 적어도 하나의 접촉구조로부터 연료셀스택의 결합방법
CN111244520A (zh) 燃料电池堆及其制造方法
JP4209962B2 (ja) 平板型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
KR101174407B1 (ko) 고체전해질 연료전지의 제조방법
CN111244498B (zh) 燃料电池和燃料电池堆
JP2999653B2 (ja) 固体電解質燃料電池
KR20150077489A (ko) 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀 및 그 제조방법
JP6605969B2 (ja) 電気化学反応単セル、インターコネクタ−電気化学反応単セル複合体、および、電気化学反応セルスタック
JPH10106597A (ja) 固体電解質型燃料電池
CA2980973C (en) Arrangement of electrochemical cells and the use of same
JP7465849B2 (ja) 電気化学反応単セルおよび電気化学反応セルスタック
JP2007329018A (ja) 固体酸化物形燃料電池用絶縁部品及び固体酸化物形燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AU KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020017014464

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1999922605

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09979822

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 39581/99

Country of ref document: AU

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020017014464

Country of ref document: KR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1999922605

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 39581/99

Country of ref document: AU

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1020017014464

Country of ref document: KR