WO2013114811A1 - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池 Download PDF

Info

Publication number
WO2013114811A1
WO2013114811A1 PCT/JP2013/000274 JP2013000274W WO2013114811A1 WO 2013114811 A1 WO2013114811 A1 WO 2013114811A1 JP 2013000274 W JP2013000274 W JP 2013000274W WO 2013114811 A1 WO2013114811 A1 WO 2013114811A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
region
current collector
boundary
fuel cell
main surface
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/000274
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宏明 八木
堀田　信行
石川　秀樹
秀樹 上松
石川　浩也
Original Assignee
日本特殊陶業株式会社
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 日本特殊陶業株式会社 filed Critical 日本特殊陶業株式会社
Priority to EP13743130.0A priority Critical patent/EP2811564B1/en
Priority to CA2860963A priority patent/CA2860963C/en
Priority to US14/373,110 priority patent/US9761888B2/en
Priority to DK13743130.0T priority patent/DK2811564T3/en
Priority to CN201380007382.4A priority patent/CN104081571B/zh
Priority to KR1020147021278A priority patent/KR101688284B1/ko
Priority to JP2013515593A priority patent/JP5881688B2/ja
Publication of WO2013114811A1 publication Critical patent/WO2013114811A1/ja

Links

Images

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
    • H01M8/002—Shape, form of a fuel cell
    • H01M8/006—Flat
    • 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
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • 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
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H01M8/0208—Alloys
    • H01M8/021—Alloys based on iron
    • 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
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0232—Metals or alloys
    • 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
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
    • H01M2300/0071—Oxides
    • H01M2300/0074—Ion conductive at high temperature
    • 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
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/248—Means for compression of the fuel cell stacks
    • 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 fuel cell.
  • a solid oxide fuel cell using a solid oxide as an electrolyte (hereinafter also referred to as “SOFC” or simply “fuel cell”) is known.
  • SOFC has, for example, a stack (fuel cell stack) in which a large number of fuel cell main bodies each provided with a fuel electrode and an air electrode are stacked on each surface of a plate-shaped solid electrolyte body.
  • Electric power is generated by supplying a fuel gas and an oxidant gas (for example, oxygen in the air) to the fuel electrode and the air electrode, respectively, and causing a chemical reaction through the solid electrolyte body (see, for example, Patent Document 1). .
  • the electric power generated in the fuel cell body is output using a conductive current collector that contacts the fuel cell body.
  • An object of this invention is to provide the fuel cell which reduced the local stress concentration between a fuel cell main body and a collector.
  • the fuel cell according to the present invention is formed by laminating an air electrode layer, an electrolyte layer, and a fuel electrode layer, and a surface of one of the air electrode layer and the fuel electrode layer is a first main surface.
  • a planar fuel cell main body having the surface of the other layer as the second main surface, a first current collector in contact with the first main surface, and a first current collector in contact with the second main surface.
  • the second current collector is set to be more easily compressed and deformed than the first current collector, and the fuel cell body has a thickness direction.
  • at least part of the boundary of the second region corresponding to the second main surface of the second current collector is the first main surface of the first current collector.
  • the other boundary of the second region excluding the part of the boundary is located inside the boundary of the first region or the first region. It is set so as to be positioned on the boundary of the region.
  • the first region of the first current collector corresponding to the first main surface is an area where the first current collector is in contact with the first main surface, and the first current collector.
  • the area between the current collectors is included and is a continuous area.
  • the second region of the second current collector At least a part of the boundary of the second region of the second current collector that is set to be more easily compressed and deformed than the first current collector is located inside the boundary of the first region of the first current collector. To do. Further, the other boundary of the second region excluding the partial boundary is located inside the boundary of the first region or on the boundary of the first region.
  • the concentration of local stress between the fuel cell bodies is alleviated, and cracking of the fuel cell body can be reduced.
  • the stress at the peripheral part of the fuel cell body or the corner where the stress tends to concentrate is relieved, and as a result, the crack of the fuel cell body is reduced.
  • the first region has a first rectangular boundary with chamfered corners
  • the second region has a second rectangular boundary with chamfered corners. May be.
  • the stress at the corner where stress is most likely to concentrate out of the regions corresponding to the fuel cell body of the first and second current collectors is effective. Can be relaxed.
  • the second rectangular chamfer of the second region when viewed in the thickness direction of the fuel cell body, is the first rectangular shape of the first region. It may be arranged inside the chamfer.
  • the chamfering of the second region is arranged inside the chamfering of the first region, so that stress concentration at the corners of the region corresponding to the fuel cell body of the first and second current collectors can be reduced. It can be further relaxed.
  • At least one of the chamfers of the first and second rectangular shapes may be a substantially linear shape or a substantially arc shape. Regardless of whether the chamfered shape is a substantially linear shape or a substantially arc shape, it is possible to effectively relieve stress concentration at the corners of the region corresponding to the fuel cell body of the first and second current collectors.
  • the fuel cell includes a plurality of the first current collectors and a plurality of the second current collectors, and a boundary of the first region is defined by the plurality of first current collectors.
  • the boundary of the second region may be defined by the plurality of second current collectors.
  • the fuel cell may have a plurality of first and second current collectors.
  • each of the first and second regions is defined by a plurality of current collectors (first simplex and second simplex). That is, the first area is defined by a plurality of first simplexes. Further, the second area is defined by a plurality of second single units. Even in this case, at least a part of the boundary of the second region is located inside the boundary of the first region, so that local stress concentration is alleviated.
  • the first main surface is constituted by the surface of the air electrode layer
  • the second main surface is constituted by the surface of the fuel electrode layer
  • the first main surface is in contact with the first main surface.
  • One current collector may include dense stainless steel
  • the second current collector in contact with the second main surface may include porous nickel.
  • the first current collector has a dense stainless steel and the second current collector has porous nickel, the first and second current collectors are easily compressed and deformed. Can be set. That is, the ease of compressive deformation of the first and second current collectors is set by the material of the current collectors.
  • the first main surface is composed of the surface of the air electrode layer
  • the second main surface is composed of the surface of the fuel electrode layer
  • the first main surface is in contact with the first main surface.
  • One current collector may include dense stainless steel
  • the second current collector in contact with the second main surface may include a composite of nickel and mica.
  • the first current collector has a dense stainless steel and the second current collector has a composite of nickel and mica, the first current collector and the second current collector are compressed and deformed. Easiness can be set.
  • the present invention it is possible to provide a fuel cell in which local stress concentration between the fuel cell body and the current collector is reduced.
  • a current collector that is in contact with the air electrode or the fuel electrode of the fuel cell body is disposed, the problem that the stress is likely to be concentrated locally such as the peripheral edge and corner of the cell is improved. Cracks are reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a solid oxide fuel cell 10 according to a first embodiment.
  • 1 is a schematic cross-sectional view of a solid oxide fuel cell 10.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a fuel cell 40.
  • FIG. 4 is a plan view illustrating a current collector 45 disposed in the interconnector 41.
  • FIG. 4 is a plan view illustrating a current collector 46 disposed in the interconnector 43.
  • FIG. It is the figure showing area
  • FIG. 2 is a diagram showing regions A1 and A2 in a schematic cross section of a solid oxide fuel cell 10.
  • FIG. It is the figure showing area
  • 4 is a graph showing an example of a relationship between a chamfering amount M and a stress F.
  • 5 is a graph showing an example of a relationship between a pop-out amount Ro and a stress F. It is a figure showing the relationship between the external shape of the collector 45G and area
  • FIG. 4 is a perspective view of a current collecting member 66.
  • FIG. 7 is a perspective view of a spacer 65.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a solid oxide fuel cell 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the solid oxide fuel cell 10 is a device that generates power by receiving supply of a fuel gas (for example, hydrogen) and an oxidant gas (for example, air (specifically, oxygen in the air)).
  • a fuel gas for example, hydrogen
  • an oxidant gas for example, air (specifically, oxygen in the air)
  • the solid oxide fuel cell (fuel cell stack) 10 includes end plates 11 and 12 and fuel cells 40 (1) to 40 (4) stacked, and bolts 21, 22 (22a, 22b), 23 (23a, 23b) and the nut 35.
  • fuel cells 40 (1) to 40 (4) are stacked, but in general, about 20 fuel cells 40 are often stacked.
  • the end plates 11 and 12 and the fuel cells 40 (1) to 40 (4) have through holes 31 and 32 (32a and 32b) corresponding to the bolts 21 and 22 (22a and 22b) and 23 (23a and 23b), 33 (33a, 33b).
  • the end plates 11 and 12 are holding plates that press and hold the stacked fuel battery cells 40 (1) to 40 (4), and output current from the fuel battery cells 40 (1) to 40 (4). It is also a terminal.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the solid oxide fuel cell 10.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the fuel battery cell 40.
  • the fuel cell 40 is a so-called fuel electrode support membrane type fuel cell, and includes interconnectors 41 and 43, a frame portion 42, a cell body (fuel cell body) 44, a current collector. 45, (second) current collector 46.
  • the thickness of the fuel electrode 58 is larger than the thickness of the air electrode 56 and the solid electrolyte body 57.
  • the interconnectors 41 and 43 are a pair of upper and lower conductive (for example, metal) plates that ensure conduction between the fuel cells 40 and block the gas flow path.
  • interconnector 41 or 43 only one interconnector (41 or 43) is disposed between the fuel cells 40 (because one interconnector is shared between two fuel cells 40 connected in series). . Further, in each of the uppermost and lowermost fuel cells 40 (1) and 40 (4), end plates 11 and 12 are arranged in place of the interconnectors 41 and 43.
  • the frame part 42 has an opening 47.
  • the inside of the opening 47 is kept airtight and is divided into an oxidant gas passage 48 and a fuel gas passage 49.
  • the frame portion 42 includes insulating frames 51 and 55, an air electrode frame 52, a separator (its outer peripheral edge portion) 53, and a fuel electrode frame 54.
  • the insulating frames 51 and 55 are ceramic frames that electrically insulate the interconnectors 41 and 43, and are disposed on the air electrode 56 side and the fuel electrode 58 side. Note that one of the insulating frames 51 and 55 may be omitted.
  • the air electrode frame 52 is a metal frame disposed on the oxidant gas flow path 48 side.
  • the separator 53 is a metal frame that joins the cell main body 44 and blocks the oxidant gas passage 48 and the fuel gas passage 49.
  • the fuel electrode frame 54 is a metal frame disposed on the fuel gas flow path 49 side.
  • the frame part 42 has through holes 31, 32 (32a, 32b), 33 (33a, 33b) corresponding to the bolts 21, 22 (22a, 22b), 23 (23a, 23b).
  • the cell body (fuel cell body) 44 is formed by laminating an air electrode (also referred to as a cathode or an air electrode layer) 56, a solid electrolyte body (electrolyte layer) 57, and a fuel electrode (also referred to as an anode or fuel electrode layer) 58. Composed.
  • An air electrode 56 and a fuel electrode 58 are disposed on the oxidant gas channel 48 side and the fuel gas channel 49 side of the solid electrolyte body 57, respectively.
  • the air electrode 56 perovskite oxides, various noble metals, and cermets of noble metals and ceramics can be used.
  • the solid electrolyte body 57 materials such as YSZ, ScSZ, SDC, GDC, and perovskite oxide can be used.
  • Ni and a cermet of Ni and ceramic can be used.
  • the through hole 32a and the opening 47 are spatially connected by a notch 61 to allow fuel gas to flow between them.
  • the through hole 33a and the opening 47 are spatially connected by a notch 62, and the oxidant gas can be circulated between them.
  • the current collector 45 on the air electrode 56 side is for ensuring electrical connection between the cell main body 44 (air electrode 56) and the interconnector 41, and is made of a dense metal material.
  • the current collector 46 on the fuel electrode 58 side is for ensuring electrical connection between the cell main body 44 (fuel electrode 58) and the interconnector 43, and is more easily compressed and deformed than the current collector 45.
  • Examples of the material of the current collector 45 include metal materials having conductivity and heat resistance, such as stainless steel, nickel-base alloys, and chromium-base alloys.
  • the stainless steel include ferritic stainless steel, martensitic stainless steel, and austenitic stainless steel.
  • Examples of ferritic stainless steel include SUS430, SUS434, SUS405, and SUS444.
  • Examples of martensitic stainless steel include SUS403, SUS410, and SUS431.
  • Examples of austenitic stainless steel include SUS201, SUS301, and SUS305.
  • the material of the current collector 46 examples include metal materials having conductivity, heat resistance, and oxidation resistance, such as nickel, nickel-base alloy, and stainless steel. By making these metal materials (for example, nickel) have a porous structure, the current collector 46 can be relatively easily compressed and deformed.
  • the current collector 46 may be composed of a wire (wire) of metal material and a net (wire net). Further, as shown in the second embodiment later, the current collector 46 may be formed by bending a metal plate.
  • the ease of compressive deformation of the current collectors 45 and 46 can be evaluated by the “load-strain” curve. That is, a current collector of the same shape is compressed with a compression tester at room temperature to obtain a “load-strain” curve. It can be said that a current collector having a large amount of strain under the same load is a “current collector that is easily compressively deformed”.
  • an adhesion layer made of, for example, a silver palladium alloy (palladium content of 1 to 10 mol%) or the like may be formed between the air electrode 56 and the current collector 45.
  • the adhesion layer ensures the electrical connection between the air electrode 56 and the current collector 45 and allows the air electrode 56 and the current collector 45 to be joined.
  • This adhesion layer can be formed as follows, for example. Specifically, an Ag—Pd conductive paste containing Ag—Pd powder (Pd: 1 mol%), ethyl cellulose and an organic solvent is applied to the surface of the current collector 45 (the surface on the air electrode 56 side) (or Print. This conductive paste removes ethyl cellulose and the like at the operating temperature of the solid oxide fuel cell 10 (for example, 700 ° C.) and softens the Ag—Pd alloy so that it adheres to the air electrode 56 and the current collector 45. It becomes a state to do. When the operation is stopped, the adhesion layer is firmly joined and integrated with the air electrode 56 and the current collector 45. In this way, an adhesion layer is formed between the air electrode 56 and the current collector 45, and the reliability of conduction between them can be improved.
  • an Ag—Pd conductive paste containing Ag—Pd powder Pd: 1 mol%), ethyl cellulose and an organic solvent is applied to the surface of the current collector
  • the bolt 21 is a member for pressing and fixing the stacked end plates 11 and 12 and the fuel cells 40 (1) to 40 (4).
  • the bolts 22 (22a, 22b) are members for circulating the fuel gas, and have holes (fuel gas flow paths) through which the fuel gas flows.
  • the bolts 23 (23a, 23b) are members for circulating the oxidant gas, and have holes (oxidant gas flow paths) through which the oxidant gas flows.
  • FIGS. 4 and 5 are plan views showing the current collector 45 and the second current collector 46 disposed in the interconnectors 41 and 43, respectively.
  • a plurality of current collectors 45 and a plurality of second current collectors 46 are disposed on the interconnectors 41 and 43.
  • each of the individual current collectors 45 and the second current collectors 46 is also referred to as a first single unit 45 and a second single unit 46.
  • the plurality of current collectors 45 and the entire second current collector 46 are referred to as a current collector 45G and a second current collector 46G.
  • the outer circumferences (contour lines) of the plurality of current collectors 45 as a whole (current collector 45G) and the second current collector 46 as a whole (second current collector 46G) define the regions A1 and A2. That is, the region A1 includes an area occupied by the first single unit 45 and an area between the first single units 45, and the region A2 includes an area occupied by the second single unit 46 and the second single unit 46. And the area between.
  • each of the areas A1 and A2 has a substantially rectangular shape, but does not have the areas A11 and A21 at the corners of the four corners. That is, the areas A1 and A2 have rectangular “boundaries” with chamfered corners.
  • the current collectors 45 and 46 are arranged inside the “boundary” so as not to enter the regions A11 and A21.
  • the corners of the regions A1 and A2 corresponding to the main surfaces of the current collector 45G and the second current collector 46G on the cell body 44 are chamfered.
  • the concentration of stress at the corners of the regions A1 and A2 corresponding to the fuel cell main body 44 air electrode, fuel electrode
  • the crack of the main body 44 can be reduced.
  • the corners of both the regions A1 and A2 are chamfered. However, even if the corners of only one of the regions A1 and A2 are chamfered, stress concentration is reduced, and the fuel cell main body 44 is cracked. Can be reduced.
  • FIGS. 6 to 9 are diagrams showing the area A1 excluding the current collector 45 for the sake of easy understanding.
  • FIGS. 6 to 9 correspond to the regions A1 and A2 as viewed along the thickness direction (Z direction) of the fuel cell main body 44.
  • FIG. 6 the corners of the region A1 are chamfered linearly (C chamfering).
  • FIG. 7 the corners of the region A1 are chamfered in an arc shape (R chamfering).
  • the corners of the area A1 are chamfered into a shape combining two straight lines (other chamfers).
  • the entire boundary of the area A2 is arranged inside the boundary of the area A2.
  • the corners of both areas A1 and A2 are chamfered in an arc shape (R chamfering).
  • the stress concentration is alleviated regardless of whether the chamfered shape is C or R.
  • the concentration of stress is alleviated regardless of whether the chamfered shape is C or R.
  • the chamfer has an intermediate shape such as a straight line or an arc, for example, a shape in which a plurality of straight lines are connected (in FIG. 8, a shape in which two straight lines are connected), or a straight line and an arc are connected. Even with the shape, the stress concentration is reduced.
  • At least part of the boundary of the area A2 is located inside the boundary of the area A1. That is, the rectangular chamfer of the area A2 is arranged inside the rectangular chamfer of the area A1. This corresponds to the size of the following chamfering amounts M1 and M2. As will be described later, the stress concentration can be reduced by setting the ranges (sizes) of the regions A1 and A2 corresponding to the ease of compressive deformation of the current collectors 45 and 46.
  • the other boundary of the area A2 excluding this part of the boundary is set to be located inside or on the boundary of the area A1.
  • the boundaries of the areas A1 and A2 are identical except for the corners.
  • the boundaries of the regions A1 and A2 may be made to coincide with each other when viewed from the Z direction except for the corners. In this case, the stress at the corner where stress is most likely to concentrate is effectively relieved.
  • the boundary of the region A2 may be arranged inside the region A1 except for the corners. In this case, local stress concentration at the peripheral edge of the cell body 44 is also alleviated. As shown in FIG. 9, the boundary of the region A2 may be arranged inside the region A1 at both the corner and other than the corner. In this case, in addition to the corner where stress is most likely to concentrate, the peripheral portion It is also possible to reduce local stress concentration at
  • the chamfering amounts M1 and M2 (%) in each of the regions A1 and A2 can be defined by the following equation (1).
  • M1 ( ⁇ L1 / L) * 100
  • M2 ( ⁇ L2 / L) * 100
  • L Length of side in regions A1 and A2 ⁇ L1: Width of chamfered region A11
  • ⁇ L2 Width of chamfered region A21
  • the chamfering amount M2 is larger than the chamfering amount M1 (M2> M1).
  • This definition can be applied to either C chamfering or R chamfering.
  • the region A1 is substantially square (the lengths of adjacent sides are equal).
  • the regions A1 and A2 are substantially rectangular (having long sides and short sides having different lengths), the length of the short side is used as the length L.
  • the chamfering amount M2 of the region A2 is larger than the chamfering amount M1 of the region A1.
  • the stress concentration at the corners of the regions A1 and A2 can be further reduced, and the cracking of the cell body 44 can be more reliably reduced.
  • the stress concentration can be further relaxed by changing the size of the areas A1 and A2 of the current collectors 45 and 46 corresponding to the fuel electrode side and the air electrode side. That is, when the boundary of the area A2 is arranged inside the area A1 in both the corner and the other than the corner, the local stress concentration at the peripheral edge is eased in addition to the corner where stress is most likely to concentrate. .
  • FIGS. 10 and 11 are diagrams showing the relationship between the regions A1 and A2 in the cross sections of the fuel cells 40 and 40x in the present embodiment and the comparative example, respectively.
  • the current collector 45 that is relatively difficult to compress and deform is collected so that the region A2 is located inside the region A1 (in the region ⁇ A between the regions A1 and A2).
  • the electric body 46 is arranged so as to extend along the surface direction.
  • the region A1 is located inside the region A2 (to the region ⁇ Ax between the regions A1 and A2), and is relatively easily deformed.
  • the current collector 46 is arranged to extend along the surface direction by the current collector 45.
  • the current collector 46 that is relatively easy to compress and deform is disposed in the region ⁇ Ax, while the current collector 45 that is relatively difficult to compress and deform is not disposed.
  • the cell body 44 is deformed in the region ⁇ Ax.
  • the current collector 45 that is relatively difficult to compress and deform (along with the current collector 46 that is relatively easy to compress and deform) is disposed in the region A1
  • the possibility that the cell body 44 is deformed in the region A1 is small.
  • the region ⁇ Ax that is relatively easily deformed and the region A1 that is relatively difficult to deform are mixed on the cell body 44. For this reason, there is a possibility that the shear stress concentrates on the cell body 44 at the boundary between the regions A1 and ⁇ Ax and breaks.
  • FIG. 12 is a graph showing an example of the relationship between the chamfering amount M (%) and the stress F (%).
  • the stress F (%) is defined by the following formula (2).
  • F (F1 / F0) * 100
  • F1 Maximum value of stress in regions A1 and A2 when chamfered
  • F0 Maximum value of stress in regions A1 and A2 when not chamfered
  • the simulation results under the following conditions are shown.
  • the chamfering amounts M1 and M2 in the areas A1 and A2 are the same.
  • FIG. 13 is a graph showing the simulation results of the pop-out amount Ro (%) and the stress F (%).
  • the pop-out amount Ro (%) is a ratio of the current collector 46 having a low rigidity (relatively easy to compressive deformation) to the current collector 45 having a high rigidity (relatively difficult to compressive deformation). It is represented by That is, the areas A1 and A2 are not chamfered and are rectangular, and the lengths L1 and L2 of the sides are different.
  • Ro (%) [(L2-L1) / L1] ⁇ 100 L1: Length of side (short side) in region A1 L2: Length of side (short side) in region A2
  • FIGS. 14A to 14C and 15A to 15C show the outer shapes of the current collector 45G and the second current collector 46G when the numbers of the current collector 45 and the second current collector 46 are changed. It is a figure showing the relationship of an area
  • the regions A1 and A2 are made the same, and the relationship between the outer shape and the region is shown. That is, FIGS. 14A to 14C and 15A to 15C represent the relationship between the outer shape of the current collector and the regions, and do not represent the relationship between the regions A1 and A2.
  • the number of current collectors 45G and current collectors (first single unit) 45 and (second single unit) 46 constituting the second current collector 46G is 1 (one single unit).
  • the outer shapes of the electric body 45 and the second current collector 46 coincide with the areas A1 and A2.
  • two or three current collectors (first single body) 45 and (second single body) 46 are arranged in the vertical direction of the figure, and current collector 45G and second current collector are arranged. 46G is configured.
  • a plurality of current collectors 45 and a second current collector 46 are arranged as follows to constitute current collectors 45G and 46G.
  • A Two each vertically and horizontally (total of 4)
  • B 3 vertically and 2 horizontally (6 in total)
  • C 3 vertically and 9 (total 9)
  • an arbitrary number of current collectors 45 and second current collectors 46 can correspond to the areas A1 and A2, respectively. That is, the number of the first single body 45 and the second single body 46 constituting the current collector 45G and the second current collector 46G may be any number.
  • the regions A1 and A2 have rectangular boundaries with chamfered corners, so that stress concentration at the corners is reduced. Alleviated.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the fuel cell 40a of the solid oxide fuel cell 10a according to the second embodiment.
  • the fuel cell 40 a has a current collector 46 a instead of the current collector 46.
  • the current collector 46 a is composed of a composite of a spacer 65 and a current collecting member 66.
  • a spacer 65 is sandwiched between the bent current collecting members 66.
  • various configurations can be employed to make the current collectors 45 and 46 easier to compress and deform.
  • the current collecting member 66 is formed of, for example, a Ni plate heated and annealed at 1000 ° C. in a vacuum for 1 hour (HV hardness is 200 or less).
  • a connector abutting portion 66a, a cell main body abutting portion 66b, and a connecting portion 66c are integrally formed.
  • the connector abutting portion 66 a abuts on the interconnector 43.
  • the cell main body contact portion 66 b contacts the fuel electrode 58 of the cell main body 44.
  • the connecting portion 66c is U-shaped and connects the connector contact portion 66a and the cell body contact portion 66b.
  • the current collecting member 66 can be formed of, for example, a foil material having a thickness of about 30 ⁇ m. For this reason, the connecting portion 66c can be bent and stretched in a direction intersecting with the surface, and there is almost no repulsive force against bending and stretching.
  • the current collecting member 66 may be formed of, for example, a porous metal made of Ni, a wire mesh, a wire, or a punching metal in addition to the foil material. Further, the current collecting member 66 may be formed of a metal resistant to oxidation such as Ni alloy or stainless steel in addition to Ni.
  • the current collecting member 66 is provided in the fuel gas channel 49 by about several tens to hundreds (depending on the size of the fuel gas channel 49).
  • the spacer 65 is disposed between the connector contact portion 66a and the cell main body contact portion 66b and has an elastic force in the thickness direction.
  • any one of mica, alumina felt, vermiculite, carbon fiber, silicon carbide fiber, and silica, or a combination of a plurality of types can be used.
  • appropriate elasticity can be secured against the load in the stacking direction.
  • the current collector 46a that is relatively easy to compress and deform can be configured.
  • the current collector 46a can be created as follows. Individual current collecting members 66 may be arranged on the interconnector 43 and welded (for example, laser welding or resistance welding). More preferably, as shown in FIGS. 17 and 18, a plurality of current collecting members 66 are integrally formed.
  • the foil material is processed into a square flat plate 66p, and a cut line 66d corresponding to the cell main body contact portion 66b and the connecting portion 66c is formed on the flat plate 66p.
  • the connecting portion 66c is bent in a U shape so that the cell main body contact portion 66b covers the connector contact portion 66a.
  • the flat plate 66p is in a perforated state by bending the cell main body contact portion 66b.
  • the perforated flat plate 66p is an assembly of the connector contact portions 66a.
  • the spacer 65 can be composed of a material sheet having a horizontal lattice shape.
  • This material sheet has a rectangular shape that is substantially the same width as the flat plate 66p and is slightly shorter than the flat plate 66p. From this material sheet, portions corresponding to the cell main body abutting portion 66b and the connecting portion 66c are cut out one row at a time to form a horizontal lattice.
  • the current collecting member 66 incorporating the spacer 65 can be created by overlapping the spacer 65 on the flat plate 66p (before processing into the current collecting member 66, see FIG. 19) and bending at the connecting portion 66c.
  • Embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be expanded and modified.
  • the expanded and modified embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
  • the corner boundary of the region A2 is arranged inside the boundary of the region A2, and the boundary other than the corner of the region A2 substantially coincides with the boundary of the region A2.
  • all or part of the boundary other than the corners of the area A2 may be arranged inside the boundary of the area A2.
  • the chamfering shape and the chamfering amount M at the four corners in each of the regions A1 and A2 are the same. good. Further, the region A2 may be chamfered without chamfering the region A1.
  • the inside of the bolt is hollow, and the flow path of the fuel gas and the oxidizing gas is used (hollow bolt).
  • the inside of the bolt may not be hollow (solid bolt), and the outside of the bolt may be a flow path for fuel gas and oxidant gas.

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)

Abstract

　燃料電池は，空気極層と，電解質層と，燃料極層と，を積層してなり，前記空気極層および前記燃料極層の一方の層の表面を第１の主面とし，他方の層の表面を第２の主面とする平板状の燃料電池セル本体と，前記第１の主面に接触する第１の集電体と，前記第２の主面に接触する第２の集電体と，を具備する燃料電池であって，前記第２の集電体は，前記第１の集電体より圧縮変形しやすく設定されており，前記燃料電池セル本体の厚み方向に沿って見た際，前記第２の集電体の前記第２の主面に対応する第２の領域の境界の少なくとも一部が，前記第１の集電体の前記第１の主面に対応する第１の領域の境界の内側に位置し，前記一部の境界を除く前記第２の領域の他の境界は，前記第１の領域の境界の内側または前記第１領域の境界上に位置するように設定されている。

Description

燃料電池
　本発明は，燃料電池に関する。
　発電装置として，燃料電池の開発が進められている。例えば，電解質に固体酸化物を用いた固体酸化物形燃料電池（以下，「ＳＯＦＣ」又は単に「燃料電池」とも記す場合がある）が知られている。ＳＯＦＣは，例えば，板状の固体電解質体の各面に燃料極と空気極とを備えた燃料電池セル本体を多数積層したスタック（燃料電池スタック）を有する。燃料極および空気極それぞれに，燃料ガスおよび酸化剤ガス（例えば，空気中の酸素）を供給し，固体電解質体を介して化学反応させることで，電力を発生させる（例えば，特許文献１参照）。
　このとき，燃料電池セル本体で発生した電力は，燃料電池セル本体に接触する導電性の集電体を用いて出力される。
特開２００９－９９３０８号公報
　しかしながら，燃料電池スタックの組み立て時や運転中に，燃料電池セル本体（燃料極または空気極）と集電体間に局所的（例えば，角部が形成された箇所）に応力が集中し，燃料電池セル本体が割れる可能性がある。
　本発明は，燃料電池セル本体と集電体間での局所的な応力集中を低減した燃料電池を提供することを目的とする。
　本発明に係る燃料電池は，空気極層と，電解質層と，燃料極層と，を積層してなり，前記空気極層および前記燃料極層の一方の層の表面を第１の主面とし，他方の層の表面を第２の主面とする平板状の燃料電池セル本体と，前記第１の主面に接触する第１の集電体と，前記第２の主面に接触する第２の集電体と，を具備する燃料電池であって，前記第２の集電体は，前記第１の集電体より圧縮変形しやすく設定されており，前記燃料電池セル本体の厚み方向に沿って見た際，前記第２の集電体の前記第２の主面に対応する第２の領域の境界の少なくとも一部が，前記第１の集電体の前記第１の主面に対応する第１の領域の境界の内側に位置し，前記一部の境界を除く前記第２の領域の他の境界は，前記第１の領域の境界の内側または前記第１領域の境界上に位置するように設定されている。
　第１の集電体の，第１の主面に対応する第１の領域とは，第１の集電体が第１の主面と接触しているエリア，及び，第１の集電体が複数である場合に集電体どうし間のエリアを含んで構成され，一つの連続する領域をいう。第２の集電体の第２の領域についても同様である。第１の集電体より圧縮変形しやすく設定される第２の集電体の第２の領域の境界の少なくとも一部が，第１の集電体の第１の領域の境界の内側に位置する。また，この一部の境界を除く第２の領域の他の境界は，第１の領域の境界の内側または前記第１領域の境界上に位置する。このように，第１，第２の集電体の圧縮変形のし易さに対応して，第１，第２の領域の境界を設定することで，第１，第２の集電体と燃料電池セル本体間での局所的な応力の集中が緩和され，燃料電池セル本体の割れを低減できる。特に，燃料電池セル本体の周縁部や，角部などの応力が集中しやすい箇所での応力が緩和され，結果的に燃料電池セル本体の割れが軽減される。
（１）前記第１の領域が，角部が面取りされた第１の矩形形状の境界を有し，前記第２の領域が，角部が面取りされた第２の矩形形状の境界を有しても良い。
　第１，第２の領域の角が面取りされることで，第１，第２の集電体の燃料電池セル本体に対応する領域のうち，最も応力が集中しやすい角部での応力を効果的に緩和できる。
（２）（１）において，前記燃料電池セル本体の厚み方向に沿って見た際，前記第２の領域の前記第２の矩形形状の面取りが，前記第１の領域の前記第１矩形形状の面取りの内側に配置されていても良い。
　第２の領域の面取りが，第１の領域の面取りの内側に配置されることで，第１，第２の集電体の燃料電池セル本体に対応する領域の角部での応力の集中をさらに緩和できる。
（３）（１）または（２）において，前記第１，第２の矩形形状の面取りの少なくともいずれかが，略直線形状または略円弧形状であっても良い。面取りの形状を略直線形状または略円弧形状のいずれとしても，第１，第２の集電体の燃料電池セル本体に対応する領域の角部での応力の集中を有効に緩和できる。
（４）前記燃料電池が，複数の前記第１の集電体および複数の前記第２の集電体を具備し，前記第１の領域の境界が，前記複数の第１の集電体によって規定され，前記第２の領域の境界が，前記複数の第２の集電体によって規定されても良い。
　燃料電池が，第１，第２の集電体を複数有しても良い。この場合，第１，第２の領域は，それぞれ複数の集電体（第１の単体，第２の単体）によって規定されることになる。即ち，第１の領域は，複数の第１の単体によって規定される。また，第２の領域は，複数の第２の単体によって規定される。この場合でも，第２の領域の境界の少なくとも一部が，第１の領域の境界の内側に位置することで，局所的な応力の集中が緩和される。
（５）前記第１の主面が前記空気極層の表面から構成され，前記第２の主面が前記燃料極層の表面から構成されており，前記第１の主面に接触する前記第１の集電体が，緻密体のステンレス鋼を有し，前記第２の主面に接触する前記第２の集電体が，多孔質のニッケルを有しても良い。
　第１の集電体が，緻密体のステンレス鋼を有し，第２の集電体が，多孔質のニッケルを有することで，第１，第２の集電体の圧縮変形のし易さを設定できる。即ち，第１，第２の集電体の圧縮変形のしやすさは，集電体の材質によって設定される。
（６）前記第１の主面が前記空気極層の表面から構成され，前記第２の主面が前記燃料極層の表面から構成されており，前記第１の主面に接触する前記第１の集電体が，緻密体のステンレス鋼を有し，前記第２の主面に接触する前記第２の集電体が，ニッケルとマイカの複合体を有しても良い。
　第１の集電体が，緻密体のステンレス鋼を有し，第２の集電体が，ニッケルとマイカの複合体を有することで，第１，第２の集電体の圧縮変形のし易さを設定できる。
　本発明によれば，燃料電池セル本体と集電体間での局所的な応力集中を低減した燃料電池を提供できる。即ち，燃料電池セル本体の空気極または燃料極に接触する集電体が配置された場合に，セルの周縁部や角部などの局所に応力集中しやすい問題が改善され，燃料電池セル本体の割れが軽減される。
第１の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池１０を表す斜視図である。 固体酸化物形燃料電池１０の模式断面図である。 燃料電池セル４０の断面図である。 インターコネクタ４１に配置される集電体４５を表す平面図である。 インターコネクタ４３に配置される集電体４６を表す平面図である。 Ｃ面取りでの領域Ａ１，Ａ２を表した図である。 Ｒ面取りでの領域Ａ１，Ａ２を表した図である。 他の面取りでの領域Ａ１，Ａ２を表した図である。 他の領域Ａ１，Ａ２を表した図である。 固体酸化物形燃料電池１０の模式断面での領域Ａ１，Ａ２を表した図である。 比較例に係る固体酸化物形燃料電池１０ｘの模式断面での領域Ａ１，Ａ２を表した図である。 面取り量Ｍと応力Ｆとの関係の一例を表すグラフである。 飛び出し量Ｒｏと応力Ｆとの関係の一例を表すグラフである。 集電体４５Ｇを構成する集電体４５の個数を変化させた場合での，集電体４５Ｇの外形と領域Ａ１の関係を表す図である。 集電体４５Ｇを構成する集電体４５の個数を変化させた場合での，集電体４５Ｇの外形と領域Ａ１の関係を表す図である。 集電体４５Ｇを構成する集電体４５の個数を変化させた場合での，集電体４５Ｇの外形と領域Ａ１の関係を表す図である。 集電体４５Ｇを構成する集電体４５の個数を変化させた場合での，集電体４５Ｇの外形と領域Ａ１の関係を表す図である。 集電体４５Ｇを構成する集電体４５の個数を変化させた場合での，集電体４５Ｇの外形と領域Ａ１の関係を表す図である。 集電体４５Ｇを構成する集電体４５の個数を変化させた場合での，集電体４５Ｇの外形と領域Ａ１の関係を表す図である。 第２の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池１０ａの燃料電池セル４０ａの断面図である。 第２の実施形態に係る集電体４６ａの斜視図である。 集電体４６ａの拡大斜視図である。 集電部材６６の斜視図である。 スペーサー６５の斜視図である。
　以下，本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。なお，本発明の実施の形態は，下記の実施形態に何ら限定されることはなく，本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
（第１の実施の形態）
　図１は，本発明の第１実施形態に係る固体酸化物形燃料電池１０を表す斜視図である。固体酸化物形燃料電池１０は，燃料ガス（例えば，水素）と酸化剤ガス（例えば，空気（詳しくは空気中の酸素））との供給を受けて発電を行う装置である。
　固体酸化物形燃料電池(燃料電池スタック)１０は，エンドプレート１１，１２，燃料電池セル４０（１）～４０（４）が積層され，ボルト２１，２２（２２ａ，２２ｂ），２３（２３ａ，２３ｂ）およびナット３５で固定される。ここでは，判り易さのために，４つの燃料電池セル４０（１）～４０（４）を積層しているが，一般には，２０個程度の燃料電池セル４０を積層することが多い。
　エンドプレート１１，１２，燃料電池セル４０（１）～４０（４）は，ボルト２１，２２（２２ａ，２２ｂ），２３（２３ａ，２３ｂ）に対応する貫通孔３１，３２（３２ａ，３２ｂ），３３（３３ａ，３３ｂ）を有する。エンドプレート１１，１２は，積層される燃料電池セル４０（１）～４０（４）を押圧，保持する保持板であり，かつ燃料電池セル４０（１）～４０（４）からの電流の出力端子でもある。
　図２は，固体酸化物形燃料電池１０の模式断面図である。図３は，燃料電池セル４０の断面図である。
　図３に示すように，燃料電池セル４０は，いわゆる燃料極支持膜形タイプの燃料電池セルであり，インターコネクタ４１，４３，枠部４２，セル本体（燃料電池セル本体）４４，集電体４５，（第２の）集電体４６を有する。
　なお，燃料極支持膜形タイプの燃料電池セルでは，空気極５６，および固体電解質体５７の厚みよりも燃料極５８の厚みが大きい。
　インターコネクタ４１，４３は，燃料電池セル４０間の導通を確保し，かつガス流路を遮断する，上下一対の導電性（例えば，金属）のプレートである。
　なお，燃料電池セル４０間には，１個のインターコネクタ（４１または４３）のみが配置される（直列に接続される２つの燃料電池セル４０間で１つのインターコネクタを共有しているため）。また，最上層および最下層の燃料電池セル４０（１），４０（４）それぞれでは，インターコネクタ４１，４３に替えて，エンドプレート１１，１２が配置される。
　枠部４２は，開口４７を有する。この開口４７内は，気密に保持され，かつ酸化剤ガス流路４８，燃料ガス流路４９に区分される。枠部４２は，絶縁フレーム５１，５５，空気極フレーム５２，セパレータ（その外周縁部）５３，燃料極フレーム５４を有する。
　絶縁フレーム５１，５５は，インターコネクタ４１，４３間を電気的に絶縁する，セラミックス製のフレームであり，空気極５６側および燃料極５８側に配置される。なお，絶縁フレーム５１，５５の一方を用いないことも可能である。
　空気極フレーム５２は，酸化剤ガス流路４８側に配置される金属製のフレームである。
　セパレータ５３は，セル本体４４を接合し，かつ酸化剤ガス流路４８，燃料ガス流路４９を遮断する金属製のフレームである。
　燃料極フレーム５４は，燃料ガス流路４９側に配置される金属製のフレームである。
　枠部４２は，ボルト２１，２２（２２ａ，２２ｂ），２３（２３ａ，２３ｂ）に対応する貫通孔３１，３２（３２ａ，３２ｂ），３３（３３ａ，３３ｂ）を有する。
　セル本体（燃料電池セル本体）４４は，空気極（カソード，空気極層ともいう）５６，固体電解質体（電解質層）５７，燃料極（アノード，燃料極層ともいう）５８，を積層して構成される。固体電解質体５７の酸化剤ガス流路４８側，燃料ガス流路４９側，それぞれに，空気極５６，燃料極５８，が配置される。空気極５６としてはペロブスカイト系酸化物，各種貴金属及び貴金属とセラミックとのサーメットが使用できる。固体電解質体５７としては，ＹＳＺ，ＳｃＳＺ，ＳＤＣ，ＧＤＣ，ペロブスカイト系酸化物等の材料が使用できる。また，燃料極５８としてはＮｉ及びＮｉとセラミックとのサーメットが使用できる。
　図２，図３に示すように，インターコネクタ４１，４３の上部において，貫通孔３２ａと開口４７間が切欠６１で空間的に接続され，これらの間での燃料ガスの流通を可能としている。インターコネクタ４１，４３の下部において，貫通孔３３ａと開口４７間が切欠６２で空間的に接続され，これらの間での酸化剤ガスの流通を可能としている。
　空気極５６側の集電体４５は，セル本体４４（空気極５６）とインターコネクタ４１との間の導通を確保するためのものであり，緻密な金属材料からなる。
　燃料極５８側の集電体４６は，セル本体４４（燃料極５８）とインターコネクタ４３との間の導通を確保するためのものであり，集電体４５より圧縮変形し易い，例えば，多孔質の金属材料から構成できる。
　集電体４５の材料としては，導電性および耐熱性を有する金属材料，例えば，ステンレス鋼，ニッケル基合金，クロム基合金等が挙げられる。具体的には，ステンレス鋼としては，フェライト系ステンレス鋼，マルテンサイト系ステンレス鋼，オーステナイト系ステンレス鋼が挙げられる。フェライト系ステンレス鋼としては，ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４３４，ＳＵＳ４０５，ＳＵＳ４４４等が挙げられる。マルテンサイト系ステンレス鋼としては，ＳＵＳ４０３，ＳＵＳ４１０，ＳＵＳ４３１等が挙げられる。オーステナイト系ステンレス鋼としては，ＳＵＳ２０１，ＳＵＳ３０１，ＳＵＳ３０５等が挙げられる。
　集電体４６の材料としては，導電性，耐熱性，および耐酸化性を有する金属材料，例えば，ニッケル，ニッケル基合金，ステンレス鋼等が挙げられる。これらの金属材料（例えば，ニッケル）を多孔質構造とすることで，比較的圧縮変形容易な集電体４６とすることができる。但し，集電体４６を金属材料の線（ワイヤー），網（金網）から構成してもよい。また，後の第２の実施形態で示すように，金属の板材を折り曲げて，集電体４６としても良い。
　なお，集電体４５，４６の圧縮変形のし易さは，「荷重‐歪み」曲線によって評価できる。即ち，常温において，同一形状の集電体を圧縮試験機で圧縮し，「荷重‐歪み」曲線を得る。同一荷重において，歪み量の大きい集電体が「圧縮変形し易い集電体」と言える。
　ここで，空気極５６と集電体４５との間に，例えば，銀パラジウム合金（パラジウム含有量１～１０ｍｏｌ％）等からなる密着層を形成しても良い。密着層によって，空気極５６と集電体４５との導通を確保するとともに，空気極５６と集電体４５とを接合できる。
　この密着層は例えば次のようにして形成できる。具体的には，Ａｇ－Ｐｄ粉末（Ｐｄ：１ｍｏｌ％）とエチルセルロースと有機溶剤とを含む，Ａｇ－Ｐｄ導電性ペーストを集電体４５の表面（空気極５６側となる表面）に塗布（または印刷）する。この導電性ペーストは，固体酸化物形燃料電池１０の運転温度（例えば，７００℃）において，エチルセルロースなどが除去されるとともに，Ａｇ－Ｐｄ合金が軟化して空気極５６や集電体４５に密着する状態となる。なお，運転停止時には，この密着層は空気極５６と集電体４５と強固に接合して一体化する。このようにして，空気極５６と集電体４５間に密着層を形成し，その間での導通の確実性を向上できる。
　ボルト２１は，積層されたエンドプレート１１，１２，燃料電池セル４０（１）～４０（４）を押圧，固定するための部材である。
　ボルト２２（２２ａ，２２ｂ）は燃料ガスを流通させるための部材であり，燃料ガスが流通する空孔（燃料ガス流路）を有する。ボルト２３（２３ａ，２３ｂ）は酸化剤ガスを流通させるための部材であり，酸化剤ガスが流通する空孔（酸化剤ガス流路）を有する。
　燃料ガス，酸化剤ガスは，次のように，燃料電池セル４０に流入，流出する。
　即ち，ボルト２２（２２ａ，２２ｂ）内の空孔から燃料ガス流路４９内に燃料ガスが流入，流出する。ボルト２３（２３ａ，２３ｂ）内の空孔から酸化剤ガス流路４８内に酸化剤ガスが流入，流出する。
　図４，図５は，インターコネクタ４１，４３それぞれに配置される集電体４５，第２の集電体４６を表す平面図である。インターコネクタ４１，４３上に複数の集電体４５，複数の第２の集電体４６が配置される。
　なお，個別の集電体４５，第２の集電体４６それぞれと，複数の集電体４５，第２の集電体４６とをより明確に区別するため，次のような呼称も利用可能とする。即ち，個別の集電体４５，第２の集電体４６を第１の単体４５，第２の単体４６とも呼ぶ。また，複数の集電体４５全体，第２の集電体４６全体を集電体４５Ｇ，第２の集電体４６Ｇと呼ぶものとする。
　このとき，複数の集電体４５全体（集電体４５Ｇ），第２の集電体４６全体（第２の集電体４６Ｇ）としての外周（輪郭線）が領域Ａ１，Ａ２を規定する。即ち，領域Ａ１は第１の単体４５が占めるエリアと，第１の単体４５どうし間のエリアとを含んで構成され，領域Ａ２は，第２の単体４６が占めるエリアと第２の単体４６どうし間のエリアとを含んで構成される。
　具体的には，領域Ａ１，Ａ２はそれぞれ，略矩形形状であるが，その４隅の角部に領域Ａ１１，Ａ２１を有しない。即ち，領域Ａ１，Ａ２は，角部が面取りされた矩形形状の「境界」を有する。集電体４５，４６が領域Ａ１１，Ａ２１に入らないように，「境界」の内側に配置されている。
　このように，集電体４５Ｇ，第２の集電体４６Ｇのセル本体４４上の主面に対応する領域Ａ１，Ａ２の角部が面取りされている。この結果，集電体４５Ｇ，第２の集電体４６Ｇが燃料電池セル本体４４（空気極，燃料極）に対応する領域Ａ１，Ａ２の角部での応力の集中が緩和され，燃料電池セル本体４４の割れを低減できる。
　本実施形態では，領域Ａ１，Ａ２双方の角部を面取りしているが，領域Ａ１，Ａ２一方のみの角部を面取りしても，応力の集中が緩和され，燃料電池セル本体４４の割れを低減できる。
　図６～図９は，判り易さのために，集電体４５を除外して，領域Ａ１を表した図である。図６～図９は，領域Ａ１，Ａ２を燃料電池セル本体４４の厚み方向（Ｚ方向）に沿って見たものに該当する。図６では，領域Ａ１の角部は直線状に面取りされている（Ｃ面取り）。図７では，領域Ａ１の角部は円弧形状に面取りされている（Ｒ面取り）。図８では，領域Ａ１の角部は２つの直線を組み合わせた形状に面取りされている（その他の面取り）。図９では，領域Ａ２の境界の全部が，領域Ａ２の境界の内側に配置されている。また，図９では，領域Ａ１，Ａ２双方の角部は円弧形状に面取りされている（Ｒ面取り）。
　図６，図７に示すように，面取りの形状がＣ面取り，Ｒ面取りの何れでも，応力の集中が緩和される。この点，領域Ａ２でも，面取りの形状がＣ面取り，Ｒ面取りの何れでも，応力の集中が緩和される。
　さらに，図８に示されるように，面取りが直線，円弧等の中間的な形状，例えば，複数の直線を接続した形状（図８では２つの直線を接続した形状），直線と円弧とを接続した形状でも，応力の集中が緩和される。
　領域Ａ２の境界の少なくとも一部が，領域Ａ１の境界の内側に位置する。即ち，領域Ａ２の矩形形状の面取りが，領域Ａ１の矩形形状の面取りの内側に配置されている。これは，次に示す面取り量Ｍ１，Ｍ２の大小に対応する。後述のように，集電体４５，４６の圧縮変形のし易さに対応して領域Ａ１，Ａ２の範囲（大きさ）を設定することで，応力の集中を低減できる。
　この一部の境界を除く領域Ａ２の他の境界は，領域Ａ１の境界の内側または境界上に位置するように設定されている。ここでは，角部を除き，領域Ａ１，Ａ２の境界が一致している。例えば，角部以外で，Ｚ方向から見て，領域Ａ１，Ａ２の境界を一致させても良い。この場合，最も応力の集中しやすい角部での応力が効果的に緩和される。
　なお，図に示されていないが，角部以外において，領域Ａ２の境界を領域Ａ１の内側に配置しても良い。この場合，セル本体４４の周縁部での局部的な応力集中も緩和される。
　図９に示されるように，角部および角部以外の双方において，領域Ａ２の境界を領域Ａ１の内側に配置してもよい，この場合，最も応力が集中しやすい角部に加え，周縁部での局所的な応力集中も緩和できる。
　ここで，領域Ａ１，Ａ２それぞれでの面取り量Ｍ１，Ｍ２（％）を次の式（１）で定義できる。
　Ｍ１＝（ΔＬ１／Ｌ）＊１００　
　Ｍ２＝（ΔＬ２／Ｌ）＊１００　……式（１）
　　Ｌ：　領域Ａ１，Ａ２での辺の長さ
　　ΔＬ１：　面取りされた領域Ａ１１の幅
　　ΔＬ２：　面取りされた領域Ａ２１の幅
　図６～図９に示されるように，面取り量Ｍ２は，面取り量Ｍ１より大きい（Ｍ２＞Ｍ１）。
　なお，この定義は，Ｃ面取り，Ｒ面取りの何れでも適用可能である。ここでは，領域Ａ１を略正方形（隣り合う辺の長さが等しい）としている。領域Ａ１，Ａ２が略長方形（互いに異なる長さの長辺，短辺を有する）の場合，長さＬとして，短辺の長さを用いるものとする。
　本実施形態では，領域Ａ２の面取り量Ｍ２を領域Ａ１の面取り量Ｍ１より大きくしている。後述のように，領域Ａ１，Ａ２の角部での応力の集中をより低減し，セル本体４４の割れをより確実に低減できる。
　燃料極側，空気極側に対応する集電体４５，４６の領域Ａ１，Ａ２の大きさを変えることにより，更に応力集中を緩和できる。即ち，角部および角部以外の双方において，領域Ａ２の境界を領域Ａ１の内側に配置した場合，最も応力が集中しやすい角部に加え，周縁部での局所的な応力集中も緩和される。
　図１０，図１１は，本実施形態および比較例それぞれでの燃料電池セル４０，４０ｘの断面での領域Ａ１，Ａ２の関係を表す図である。
　図１０に示すように，燃料電池セル４０では，領域Ａ２が領域Ａ１の内側に位置するように（領域Ａ１，Ａ２の間の領域ΔＡに），比較的圧縮変形し難い集電体４５が集電体４６により面方向に沿って延び出て配置される。
　一方，図１１に示すように，比較例である燃料電池セル４０ｘでは，領域Ａ１が領域Ａ２の内側に位置するように（領域Ａ１，Ａ２の間の領域ΔＡｘに），比較的圧縮変形し易い集電体４６が集電体４５により面方向に沿って延び出て配置される。
　つまり，図１１に示す燃料電池セル４０ｘでは，領域ΔＡｘに，比較的圧縮変形し易い集電体４６が配置される一方，比較的圧縮変形しにくい集電体４５が配置されていないことから，領域ΔＡｘでセル本体４４が変形する可能性が大きい。一方，領域Ａ１には，比較的圧縮変形し難い集電体４５が（比較的圧縮変形し易い集電体４６とともに）配置されることから，領域Ａ１でセル本体４４が変形する可能性が小さい。即ち，セル本体４４上に，比較的変形し易い領域ΔＡｘと，比較的変形し難い領域Ａ１とが混在することになる。このため，領域Ａ１，ΔＡｘの境界において，セル本体４４にせん断応力が集中し，割れる可能性がある。
　これに対して，図１０に示す燃料電池セル４０では，比較的圧縮変形し易い集電体４６のみが配置される領域は存在しない。このため，領域Ａ２，ΔＡの境界における，セル本体４４への応力の集中が低減され，セル本体４４が割れる可能性も低減される。
　図１２は，面取り量Ｍ（％）と応力Ｆ（％）との関係の一例を表すグラフである。応力Ｆ（％）は，次の式（２）で定義される。
　　Ｆ＝（Ｆ１／Ｆ０）＊１００　……式（２）
　Ｆ１：面取りしたときの領域Ａ１，Ａ２内での応力の最大値
　Ｆ０：面取りしないときの領域Ａ１，Ａ２内での応力の最大値
　ここでは，次の条件でシミュレーションした結果を表している。
　グラフＧ１では領域Ａ１，Ａ２それぞれでの面取り量Ｍ１，Ｍ２を同一としている。グラフＧ２では，面取り量Ｍ１，Ｍ２をそれぞれ，Ｍ１＝５％，Ｍ２＝１０％としている。セパレータ５３の外周部を固定した状態で，図１でのＺ負方向に集電体４５，４６を押し込む。
　グラフＧ１より領域Ａ１，Ａ２を面取りすることで，応力の集中が緩和されることが判る。グラフＧ２より領域Ａ２での面取り量Ｍ２を領域Ａ２での面取り量Ｍ１より大きくすることで，応力の集中がさらに緩和されることが判る。
　図１３は，飛び出し量Ｒｏ（％）と応力Ｆ（％）のシミュレーション結果を表すグラフである。
　ここで，飛び出し量Ｒｏ（％）は，剛性の高い（比較的圧縮変形しにくい）集電体４５に対する剛性の低い（比較的圧縮変形し易い）集電体４６の割合であり，次の式で表される。即ち，領域Ａ１，Ａ２は面取りせず，矩形とし，それぞれの辺の長さＬ１，Ｌ２が異なっている。
　　Ｒｏ(％)＝［（Ｌ２－Ｌ１）／Ｌ１］×１００
　　　Ｌ１：　領域Ａ１での辺（短辺）の長さ
　　　Ｌ２：　領域Ａ２での辺（短辺）の長さ
　飛び出し量Ｒｏ（％）が正であることは，比較的圧縮変形し易い集電体４６が飛び出ていることを表す（図１１に対応）。飛び出し量Ｒｏ（％）が負であることは，比較的圧縮変形し難い集電体４５が飛び出ていることを表す（図１０に対応）。
　このシミュレーション結果からも，図１０に示す燃料電池セル４０において，応力Ｆが小さく，従って，セル本体４４の割れの可能性が低減されることが判る。
　図１４Ａ～図１４Ｃ，図１５Ａ～図１５Ｃは，集電体４５，第２の集電体４６の個数を変化させた場合での，集電体４５Ｇ，第２の集電体４６Ｇの外形と領域の関係を表す図である。ここでは，便宜的に領域Ａ１，Ａ２を同一とし，外形と領域の関係を表している。即ち，図１４Ａ～図１４Ｃ，図１５Ａ～図１５Ｃは，集電体の外形と領域の関係を表すものであり，領域Ａ１，Ａ２の関係を表すものではない。
　図１４Ａでは，集電体４５Ｇ，第２の集電体４６Ｇを構成する集電体（第１の単体）４５，（第２の単体）４６の個数は１（１つの単体）であり，集電体４５，第２の集電体４６の外形と領域Ａ１，Ａ２は一致している。
　図１４Ｂ，図１４Ｃそれぞれでは，２つ，３つの集電体（第１の単体）４５，（第２の単体）４６を図の縦方向に並べて，集電体４５Ｇ，第２の集電体４６Ｇを構成している。
　図１５Ａ～図１５Ｃそれぞれでは，次のように複数の集電体４５，第２の集電体４６を並べて，集電体４５Ｇ，４６Ｇを構成している。
　（ａ）縦横に２つずつ（合計４つ）
　（ｂ）縦に３つ，横に２つ（合計６つ）
　（ｃ）縦横に３つ（合計９つ）
　以上のように，領域Ａ１，Ａ２それぞれに任意の個数の集電体４５，第２の集電体４６を対応させることが可能である。即ち，集電体４５Ｇ，第２の集電体４６Ｇを構成する第１の単体４５，第２の単体４６の数が幾つでもよい。また，集電体４５Ｇ，第２の集電体４６Ｇが何れであっても，領域Ａ１，Ａ２が，角部が面取りされた矩形形状の境界を有することで，角部での応力の集中が緩和される。
（第２の実施の形態）
　図１６は，第２の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池１０ａの燃料電池セル４０ａの断面図である。
　燃料電池セル４０ａは，集電体４６に替えて，集電体４６ａを有する。集電体４６ａは，スペーサー６５，集電部材６６の複合体から構成される。折り曲げた集電部材６６にスペーサー６５が挟み込まれる。このように，集電体４５，４６での圧縮変形の容易性を異ならせるのに，種々の構成を採用できる。
　集電部材６６は，例えば，真空中１０００℃で，１時間，加熱して，焼き鈍した（ＨＶ硬度で２００以下）Ｎｉ板で形成される。集電部材６６は，コネクタ当接部６６ａ，セル本体当接部６６ｂ，および連接部６６ｃが一体に形成される。コネクタ当接部６６ａは，インターコネクタ４３に当接する。セル本体当接部６６ｂは，セル本体４４の燃料極５８に当接する。連接部６６ｃは，Ｕ字状をなし，コネクタ当接部６６ａとセル本体当接部６６ｂとを接続する。
　集電部材６６は，例えば，厚さ３０μｍ程度の箔材で形成できる。このため，連接部６６ｃは，面と交差する方向に曲げ伸ばし自在であり，且つ曲げ伸ばしに対する反発力が殆ど生じない。
　なお，集電部材６６は，箔材の他，例えば，Ｎｉ製の多孔質金属，金網，ワイヤー，又はパンチングメタルで形成してもよい。また，集電部材６６は，Ｎｉの他，Ｎｉ合金やステンレス鋼など酸化に強い金属で形成してもよい。
　この集電部材６６は，燃料ガス流路４９に数十～百個程度（燃料ガス流路４９の大きさにより異なる。）設けられる。
　スペーサー６５は，コネクタ当接部６６ａとセル本体当接部６６ｂの間に配置され，厚さ方向に弾性力を有する。スペーサー６５の材質としては，マイカ，アルミナフェルト，バーミキュライト，カーボン繊維，炭化珪素繊維，シリカの何れか１種か，或は複数種を組み合わせたものを利用できる。また，これらを例えばマイカのような薄い板状体の積層構造とすることで，積層方向への荷重に対し，適度な弾性を確保できる。
　以上のように，折り曲げた集電部材６６とスペーサー６５を組み合わせることで，比較的圧縮変形し易い，集電体４６ａを構成できる。
　集電体４６ａは，次のようにして作成できる。
　個々の集電部材６６をインターコネクタ４３上に並べて溶接（例えばレーザー溶接や抵抗溶接）してもよい。より好ましくは，図１７，図１８に示すように，複数の集電部材６６を一体として形成する。
　具体的には，図１９に示すように，箔材を四角い平板６６ｐに加工し，この平板６６ｐにセル本体当接部６６ｂと連接部６６ｃに対応する切込線６６ｄを形成する。そして，図１８に示すように，連接部６６ｃをＵ字状に曲げて，セル本体当接部６６ｂがコネクタ当接部６６ａの上方に被さるようにする。セル本体当接部６６ｂを折り曲げることで，平板６６ｐが穴あき状態となる。穴あき状態の平板６６ｐが，コネクタ当接部６６ａの集合体である。
　図２０に示すように，スペーサー６５は，横格子状とした，材料シートから構成できる。この材料シートは，平板６６ｐとほぼ同幅で，平板６６ｐより若干短い，四角形状を有する。この材料シートから，セル本体当接部６６ｂと連接部６６ｃに対応する部分を横１列分ずつ纏めて切り抜き，横格子状とする。
　このスペーサー６５を平板６６ｐ（集電部材６６への加工前，図１９参照）に重ね，連接部６６ｃで曲げることで，スペーサー６５を組み込んだ集電部材６６を作成できる。
（その他の実施形態）
　本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張，変更可能であり，拡張，変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
　上記実施形態では，領域Ａ２の角部の境界が，領域Ａ２の境界の内側に配置され，領域Ａ２の角部以外の境界が，領域Ａ２の境界とほぼ一致している。これに対して，領域Ａ２の角部以外の境界の全部または一部が，領域Ａ２の境界の内側に配置されても良い。
　また，領域Ａ１，Ａ２それぞれでの４つの角部での面取り形状および面取り量Ｍを同一としているが，領域Ａ１，Ａ２それぞれでの一部または全部の面取り形状または面取り量Ｍを異ならせても良い。
　さらに，領域Ａ１を面取りせず，領域Ａ２を面取りしても良い。
　以上の実施形態では，ボルトの内部を中空とし，燃料ガス，酸化剤ガスの流路としていた（中空ボルト）。これに対して，ボルトの内部を中空とせず（中実ボルト），ボルトの外部を燃料ガス，酸化剤ガスの流路としてもよい。
１０　固体酸化物形燃料電池
１１，１２　エンドプレート
２１，２２　ボルト
３１，３２　貫通孔
３５　ナット
４０　燃料電池セル
４１，４３　インターコネクタ
４２　枠部
４４　セル本体
４５，４６　集電体
４７　開口
４８　酸化剤ガス流路
４８　酸化剤ガス流路
４９　燃料ガス流路
５１，５５　絶縁フレーム
５２　空気極フレーム
５３　セパレータ
５４　燃料極フレーム
５６　空気極
５７　固体電解質体
５８　燃料極
６１　切欠
６２　切欠
６５　スペーサー
６６　集電部材
６６ａ　コネクタ当接部
６６ｂ　セル本体当接部
６６ｃ　連接部
６６ｄ　切込線
６６ｐ　平板

Claims (7)

  1. 　空気極層と，電解質層と，燃料極層と，を積層してなり，前記空気極層および前記燃料極層の一方の層の表面を第１の主面とし，他方の層の表面を第２の主面とする平板状の燃料電池セル本体と，
    　前記第１の主面に接触する第１の集電体と，
    　前記第２の主面に接触する第２の集電体と，を具備する燃料電池であって，
    　前記第２の集電体は，前記第１の集電体より圧縮変形しやすく設定されており，
    　前記燃料電池セル本体の厚み方向に沿って見た際，
    　前記第２の集電体の前記第２の主面に対応する第２の領域の境界の少なくとも一部が，前記第１の集電体の前記第１の主面に対応する第１の領域の境界の内側に位置し，
    　前記一部の境界を除く前記第２の領域の他の境界は，前記第１の領域の境界の内側または前記第１領域の境界上に位置するように設定されている
    　燃料電池。
  2. 　前記第１の領域が，角部が面取りされた第１の矩形形状の境界を有し，
    　前記第２の領域が，角部が面取りされた第２の矩形形状の境界を有する，
    　請求項１記載の燃料電池。
  3. 　前記燃料電池セル本体の厚み方向に沿って見た際，
    　前記第２の領域の前記第２の矩形形状の面取りが，前記第１の領域の前記第１矩形形状の面取りの内側に配置されている
    　請求項２記載の燃料電池。
  4. 　前記第１，第２の矩形形状の面取りの少なくともいずれかが，略直線形状または略円弧形状である
    　請求項２乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池。
  5. 　前記燃料電池が，複数の前記第１の集電体および複数の前記第２の集電体を具備し，
    　前記第１の領域の境界が，前記複数の第１の集電体によって規定され，
    　前記第２の領域の境界が，前記複数の第２の集電体によって規定される，
    　請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池。
  6. 　前記第１の主面が前記空気極層の表面から構成され，前記第２の主面が前記燃料極層の表面から構成されており，
    　前記第１の主面に接触する前記第１の集電体が，緻密体のステンレス鋼を有し，
    　前記第２の主面に接触する前記第２の集電体が，多孔質のニッケルを有する
    　請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃料電池。
  7. 　前記第１の主面が前記空気極層の表面から構成され，前記第２の主面が前記燃料極層の表面から構成されており，
    　前記第１の主面に接触する前記第１の集電体が，緻密体のステンレス鋼を有し，
    　前記第２の主面に接触する前記第２の集電体が，ニッケルとマイカの複合体を有する
    　請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃料電池。
PCT/JP2013/000274 2012-01-30 2013-01-22 燃料電池 WO2013114811A1 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13743130.0A EP2811564B1 (en) 2012-01-30 2013-01-22 Fuel battery
CA2860963A CA2860963C (en) 2012-01-30 2013-01-22 Fuel cell exhibiting reduced stress between fuel cell main body and a current collector
US14/373,110 US9761888B2 (en) 2012-01-30 2013-01-22 Fuel cell
DK13743130.0T DK2811564T3 (en) 2012-01-30 2013-01-22 fuel Battery
CN201380007382.4A CN104081571B (zh) 2012-01-30 2013-01-22 燃料电池
KR1020147021278A KR101688284B1 (ko) 2012-01-30 2013-01-22 연료 전지
JP2013515593A JP5881688B2 (ja) 2012-01-30 2013-01-22 燃料電池

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-016455 2012-01-30
JP2012016455 2012-01-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013114811A1 true WO2013114811A1 (ja) 2013-08-08

Family

ID=48904863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/000274 WO2013114811A1 (ja) 2012-01-30 2013-01-22 燃料電池

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9761888B2 (ja)
EP (1) EP2811564B1 (ja)
JP (2) JP5881688B2 (ja)
KR (1) KR101688284B1 (ja)
CN (1) CN104081571B (ja)
CA (1) CA2860963C (ja)
DK (1) DK2811564T3 (ja)
WO (1) WO2013114811A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017107644A (ja) * 2015-12-07 2017-06-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 高温動作型燃料電池
JP2019215985A (ja) * 2018-06-12 2019-12-19 日本碍子株式会社 電気化学セル用金属部材、及びこれを用いた電気化学セル組立体

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2919060C (en) * 2013-07-22 2019-04-02 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel-cell-stack manufacturing method and fuel-cell-stack
JP6317222B2 (ja) * 2014-09-22 2018-04-25 日本特殊陶業株式会社 固体酸化物形燃料電池スタック
JP6098615B2 (ja) * 2014-11-12 2017-03-22 トヨタ自動車株式会社 燃料電池、および燃料電池システム
KR101926293B1 (ko) * 2015-03-26 2018-12-06 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤 전기 화학 반응 단위 및 연료 전지 스택
JP6772861B2 (ja) * 2017-01-30 2020-10-21 株式会社デンソー 燃料電池セルスタック
JP7261562B2 (ja) * 2018-11-01 2023-04-20 太陽誘電株式会社 燃料電池、燃料電池スタック、およびそれらの製造方法
JP7507738B2 (ja) * 2021-11-18 2024-06-28 森村Ｓｏｆｃテクノロジー株式会社 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009048997A (ja) * 2007-07-20 2009-03-05 Ngk Insulators Ltd 反応装置
JP2009099308A (ja) 2007-10-15 2009-05-07 Ngk Spark Plug Co Ltd 固体酸化物形燃料電池
JP2009187887A (ja) * 2008-02-08 2009-08-20 Ngk Spark Plug Co Ltd 燃料極集電体及び固体電解質形燃料電池
JP2010021135A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Samsung Electro Mech Co Ltd スタック及びこれを備えた燃料電池発電システム
JP2010080201A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Toyota Motor Corp 燃料電池の製造方法
JP2011129309A (ja) * 2009-12-16 2011-06-30 Ngk Spark Plug Co Ltd 固体酸化物形燃料電池

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001068132A (ja) 1999-08-25 2001-03-16 Tokyo Gas Co Ltd 集電板およびそれを用いた固体電解質燃料電池
CN100461523C (zh) * 2001-09-19 2009-02-11 川崎重工业株式会社 三维电池
WO2003088395A1 (fr) * 2002-04-17 2003-10-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Pile a combustible a electrolyte polymerique
JP4279584B2 (ja) 2003-03-28 2009-06-17 日本特殊陶業株式会社 固体電解質型燃料電池及びその製造方法
JP2005129281A (ja) 2003-10-22 2005-05-19 Nissan Motor Co Ltd 固体電解質型燃料電池セル
JP2005317241A (ja) 2004-04-27 2005-11-10 Tokyo Gas Co Ltd 支持膜式固体酸化物形燃料電池スタック及びその作製方法
SE0402471D0 (sv) * 2004-10-12 2004-10-12 Anders Lundblad Electrochemical device
GB0601813D0 (en) * 2006-01-30 2006-03-08 Ceres Power Ltd Fuel cell
JP5132104B2 (ja) 2006-08-29 2013-01-30 京セラ株式会社 耐熱性合金部材及び燃料電池用集電部材並びに燃料電池セルスタック、燃料電池
KR100793159B1 (ko) 2006-12-21 2008-01-10 주식회사 포스코 연료전지 분리판의 밀봉 개선 구조
EP2020696B1 (en) 2007-07-20 2013-10-16 NGK Insulators, Ltd. Reactor
JP2009295437A (ja) 2008-06-05 2009-12-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 圧着式燃料電池セル
US9123936B2 (en) * 2008-10-02 2015-09-01 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Solid oxide fuel cell apparatus
JP5486743B2 (ja) 2010-04-05 2014-05-07 日本特殊陶業株式会社 燃料電池セル及び燃料電池スタック若しくは燃料電池装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009048997A (ja) * 2007-07-20 2009-03-05 Ngk Insulators Ltd 反応装置
JP2009099308A (ja) 2007-10-15 2009-05-07 Ngk Spark Plug Co Ltd 固体酸化物形燃料電池
JP2009187887A (ja) * 2008-02-08 2009-08-20 Ngk Spark Plug Co Ltd 燃料極集電体及び固体電解質形燃料電池
JP2010021135A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Samsung Electro Mech Co Ltd スタック及びこれを備えた燃料電池発電システム
JP2010080201A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Toyota Motor Corp 燃料電池の製造方法
JP2011129309A (ja) * 2009-12-16 2011-06-30 Ngk Spark Plug Co Ltd 固体酸化物形燃料電池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2811564A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017107644A (ja) * 2015-12-07 2017-06-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 高温動作型燃料電池
JP2019215985A (ja) * 2018-06-12 2019-12-19 日本碍子株式会社 電気化学セル用金属部材、及びこれを用いた電気化学セル組立体

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140112054A (ko) 2014-09-22
JP2015026626A (ja) 2015-02-05
US9761888B2 (en) 2017-09-12
CA2860963A1 (en) 2013-08-08
EP2811564B1 (en) 2017-06-07
JPWO2013114811A1 (ja) 2015-05-11
JP5881688B2 (ja) 2016-03-09
CN104081571A (zh) 2014-10-01
EP2811564A1 (en) 2014-12-10
US20150056537A1 (en) 2015-02-26
EP2811564A4 (en) 2015-08-19
CN104081571B (zh) 2016-11-09
CA2860963C (en) 2017-07-11
KR101688284B1 (ko) 2016-12-20
DK2811564T3 (en) 2017-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5881688B2 (ja) 燃料電池
US10256495B2 (en) Fuel cell and fuel cell stack
US11735758B2 (en) Solid oxide fuel cell stack
JP5330532B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池
JP5696233B2 (ja) 燃料電池セル及び燃料電池スタック
JP5346402B1 (ja) 燃料電池セル及び燃料電池スタック
US20180040906A1 (en) Fuel cell stack
JP5696234B2 (ja) 燃料電池セル及び燃料電池スタック
JP5727428B2 (ja) セパレータ付燃料電池セル，および燃料電池
JP5739943B2 (ja) 燃料電池セル及び燃料電池スタック
JP5846936B2 (ja) 燃料電池
JP2014026974A5 (ja)
JP6893126B2 (ja) 電気化学反応セルスタック
JP5722742B2 (ja) 燃料電池
JP5200318B2 (ja) 燃料電池スタック
JP2014049322A (ja) セパレータ付燃料電池セル，および燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013515593

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13743130

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2860963

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14373110

Country of ref document: US

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2013743130

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013743130

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147021278

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE