JPH02242564A - 固体電解質燃料電池 - Google Patents
固体電解質燃料電池Info
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- JPH02242564A JPH02242564A JP1064401A JP6440189A JPH02242564A JP H02242564 A JPH02242564 A JP H02242564A JP 1064401 A JP1064401 A JP 1064401A JP 6440189 A JP6440189 A JP 6440189A JP H02242564 A JPH02242564 A JP H02242564A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は固体電解質燃料電池のガスシール構成に関する
ものである。
ものである。
（ロ）従来の技術
固体電解質型燃料電池（以下５ＯＦＣという）は、リン
酸型及び溶融炭酸塩型に続く完全固体化した第三世代の
燃料電池として注目されている。
酸型及び溶融炭酸塩型に続く完全固体化した第三世代の
燃料電池として注目されている。
この５ＯＦＣは酸化物固体（一般にＹ ２０ ｓで安定
化したＺｒＯ，）内の酸素イオン伝導性を利用している
ため電解質損失の問題は全て解消されると共に、作動温
度が約１０００℃の高温のため発電効率も高いという特
性を有する。
化したＺｒＯ，）内の酸素イオン伝導性を利用している
ため電解質損失の問題は全て解消されると共に、作動温
度が約１０００℃の高温のため発電効率も高いという特
性を有する。
５ＯＦＣの形状には円筒型と平板型とがあり、円筒型は
ガスシール面で優れているが、電極の作成にプラズマ溶
射法やＥＶＤ法など特殊な技術が必要であり、またその
構成上単セルの大型化が困難で体積当りの出力密度が小
さいなどの欠点がある。一方平板型は電極を塗布法によ
り作成可能で量産性に優れると共に多数のセルを積層し
たスタック構造として体積当りの出力密度を大きくてき
るという利点がある反面、ガス分離板と固体電解質間の
ガスシールがむつかしいという問題をか）えている。
ガスシール面で優れているが、電極の作成にプラズマ溶
射法やＥＶＤ法など特殊な技術が必要であり、またその
構成上単セルの大型化が困難で体積当りの出力密度が小
さいなどの欠点がある。一方平板型は電極を塗布法によ
り作成可能で量産性に優れると共に多数のセルを積層し
たスタック構造として体積当りの出力密度を大きくてき
るという利点がある反面、ガス分離板と固体電解質間の
ガスシールがむつかしいという問題をか）えている。
平板型Ｓ ＯＦ Ｃのガスシール法として従来よりセラ
ミックスセメントの使用が検討されているが、セラミッ
クスセメントは固体シールであり電池各構成材と熱膨張
率が異なるため熱サイクルによってヒビ割れし、シール
性の不良によりガスのリークもしくはクロスリークを生
じるという問題があった。
ミックスセメントの使用が検討されているが、セラミッ
クスセメントは固体シールであり電池各構成材と熱膨張
率が異なるため熱サイクルによってヒビ割れし、シール
性の不良によりガスのリークもしくはクロスリークを生
じるという問題があった。
（ハ）発明が解決しようとする課題
本発明は平板型５ＯＦＣのシール構成を改善して前記問
題点を解消するものである。
題点を解消するものである。
（ニ）問題点を解決するための手段
本発明はアノード極・固体電解質・カソード極からなる
平板状セルと、前記各極背面に互に交錯方向の各反応ガ
ス供給路を形成したガス分離板とを交互に積重してなる
固体電解質燃料電池において、前記ガス分離板と固体電
解質との接触面に、電池作動温度で高粘度の融体となる
シール材が含浸保持さツアーだ耐熱性多孔質シートを介
在させてガスシール部を構成したものである。
平板状セルと、前記各極背面に互に交錯方向の各反応ガ
ス供給路を形成したガス分離板とを交互に積重してなる
固体電解質燃料電池において、前記ガス分離板と固体電
解質との接触面に、電池作動温度で高粘度の融体となる
シール材が含浸保持さツアーだ耐熱性多孔質シートを介
在させてガスシール部を構成したものである。
（ホ）作用
本発明ではシール用融体が耐熱性多孔質シートに含浸保
持されているため、スタックの振動や傾きに対して融体
のがたよりがなくなると共に、シール材がセラミックス
セメントのような固体でないため熱サイクルによるセル
の損傷を防止し良好なシール性を維持する。
持されているため、スタックの振動や傾きに対して融体
のがたよりがなくなると共に、シール材がセラミックス
セメントのような固体でないため熱サイクルによるセル
の損傷を防止し良好なシール性を維持する。
（へ）実施例
第１図は本発明５ＯＦＣスタツクの要部分解斜面図、第
２図は同上の要部拡大断面図を示す。
２図は同上の要部拡大断面図を示す。
平板状セル（１）は、８％イツトリアで安定化したジル
コニアの緻密な焼成体からなる固体電解質（２）と、Ｎ
ｉ−ＺｒＯ２サーメットからなるアノード極（３）と、
Ｌ ａ Ｃｏ Ｏｓなどのペロブスカイト型酸化物から
なるカソード極（４１）とで構成さメする。
コニアの緻密な焼成体からなる固体電解質（２）と、Ｎ
ｉ−ＺｒＯ２サーメットからなるアノード極（３）と、
Ｌ ａ Ｃｏ Ｏｓなどのペロブスカイト型酸化物から
なるカソード極（４１）とで構成さメする。
固体電解質（２）は外寸１０ ＱｍｍＸ １０ Ｑｍｍ
、’厚さＱ 、 ３ ｍｍで、この固体電解質には、表
裏互に交錯する方向において対向する二辺に夫々中５ｍ
ｍのマスク（厚みＱ 、 ２ｍｍ ）を予め配し、アノ
ード極（３）及びカソード極（４）を電解質の表裏各面
に夫々Ｑ 、 ２ｍｍ厚で塗布して後マスクを取除く。
、’厚さＱ 、 ３ ｍｍで、この固体電解質には、表
裏互に交錯する方向において対向する二辺に夫々中５ｍ
ｍのマスク（厚みＱ 、 ２ｍｍ ）を予め配し、アノ
ード極（３）及びカソード極（４）を電解質の表裏各面
に夫々Ｑ 、 ２ｍｍ厚で塗布して後マスクを取除く。
かくて各ｔｆｉ（３）（４）の塗布面は９０ｍｎ＋Ｘ
１００Ｉｎｍテあり、対向二辺に夫々５ｍｍＸ１００ｍ
ｍの非塗布面を残して焼付けられる。
１００Ｉｎｍテあり、対向二辺に夫々５ｍｍＸ１００ｍ
ｍの非塗布面を残して焼付けられる。
これらセル（１）間に介在するガス分離板（５）は、ニ
ッケルクロム合金などの耐熱性金属がらなり、その表裏
各面に互に交錯方向のアノードガス供給路（３）“及び
カソードガス供給路（４）゛を有する。
ッケルクロム合金などの耐熱性金属がらなり、その表裏
各面に互に交錯方向のアノードガス供給路（３）“及び
カソードガス供給路（４）゛を有する。
電池組立時ガス分離板（５）と固体電解質（２）の接触
面一電極（３）（４）の非塗布面一には、電池作動温度
で高粘度の融体となるシール材が含浸保持された耐熱性
多孔質シー） （６）（６）を配置する。
面一電極（３）（４）の非塗布面一には、電池作動温度
で高粘度の融体となるシール材が含浸保持された耐熱性
多孔質シー） （６）（６）を配置する。
この多孔質シー） （Ｇ ）（６）は、アルミナ・シリ
カの混合体よりなるセラミックスファイバーを加工した
テープ状フェルトて、寸法５ｍｍＸ１．００ｍｍ、厚ｈ
０ 、３ ｍｍである。このシート上に低膨張ホーケ
イ酸ガラス（商品名パイレックスガラス）の粉末を３０
ｍｇ／ｃｍ２配して１２００”Ｃで溶融含浸し、冷却
後前記のように電池に組込まれる。
カの混合体よりなるセラミックスファイバーを加工した
テープ状フェルトて、寸法５ｍｍＸ１．００ｍｍ、厚ｈ
０ 、３ ｍｍである。このシート上に低膨張ホーケ
イ酸ガラス（商品名パイレックスガラス）の粉末を３０
ｍｇ／ｃｍ２配して１２００”Ｃで溶融含浸し、冷却
後前記のように電池に組込まれる。
尚図示しないが電池の対向周面には夫々アノードガス給
排マニホルド及びカソードガス給排マニホルドが取付け
られる。
排マニホルド及びカソードガス給排マニホルドが取付け
られる。
電池は起動に際し所定条件で１０００℃まで■−温され
、この昇温により多孔質シート（６）中の含浸ガラスが
高粘度の融体となってガスシール部を構成する。ついで
アノードガスに水素を、カソードガスに空気を夫々用い
、３００ ｍＡ／ｃｍ’で放電した。
、この昇温により多孔質シート（６）中の含浸ガラスが
高粘度の融体となってガスシール部を構成する。ついで
アノードガスに水素を、カソードガスに空気を夫々用い
、３００ ｍＡ／ｃｍ’で放電した。
第３図は電池の運転（作動温度１．０００’Ｃ）と停止
（保存温度常温）を繰返したサイクルテストの結果を示
す特性図で、初期特性は本発明電池（実線）と従来のセ
ラミックスセメントでシールした従来電池（点線）とは
同等であったが、熱サイクルに対する特性劣化率は本発
明電池が約１０ｍＶ／回程度であるに対し、従来電池で
は約１．２０ｍ＼７７回であった。
（保存温度常温）を繰返したサイクルテストの結果を示
す特性図で、初期特性は本発明電池（実線）と従来のセ
ラミックスセメントでシールした従来電池（点線）とは
同等であったが、熱サイクルに対する特性劣化率は本発
明電池が約１０ｍＶ／回程度であるに対し、従来電池で
は約１．２０ｍ＼７７回であった。
このように本発明により熱サイクルに対する劣化が著し
く改善されるが、その理由は本発明シ・−ル材が゛電池
作動時融体となって可熱性多孔質シートに保持さｈ、良
好なガスシール性を維持すると共に電池停止時固体とな
って多孔質シートにより補強され、いづｈの場合も熱膨
張の差を吸収するのでひび割れを生ずることがないため
と考えられる。
く改善されるが、その理由は本発明シ・−ル材が゛電池
作動時融体となって可熱性多孔質シートに保持さｈ、良
好なガスシール性を維持すると共に電池停止時固体とな
って多孔質シートにより補強され、いづｈの場合も熱膨
張の差を吸収するのでひび割れを生ずることがないため
と考えられる。
本実施例では、耐熱性多孔質シー ［・とじてアルミナ
とシリカの混合ファイバーを用いたが、多孔質ジルコニ
アフェルトを使用してらよく、又シール材としてガラス
の他にＫＣｌ・λ・１ｇ ｃ Ｉｌ、などの塩化物もし
くはＰ１〕０・Ｂｉ、０．などの酸化物も使用可能であ
る。
とシリカの混合ファイバーを用いたが、多孔質ジルコニ
アフェルトを使用してらよく、又シール材としてガラス
の他にＫＣｌ・λ・１ｇ ｃ Ｉｌ、などの塩化物もし
くはＰ１〕０・Ｂｉ、０．などの酸化物も使用可能であ
る。
（ｌ・）発明の効果
上述の如く本発明によれば、固体電解質とガス分離板と
の接触面に介在するシール材が耐熱性多孔質シートに含
浸保持された融体てあり、従来のセラミ・ｌクスセメン
トのような固体でないため熱サイクルによるセルの損傷
を防ローすると共に振動や傾きに対しても融体のかたよ
りがなく、長期に亘り良好なシール性を保持してガスの
リークやクロスリークを防止することができる。
の接触面に介在するシール材が耐熱性多孔質シートに含
浸保持された融体てあり、従来のセラミ・ｌクスセメン
トのような固体でないため熱サイクルによるセルの損傷
を防ローすると共に振動や傾きに対しても融体のかたよ
りがなく、長期に亘り良好なシール性を保持してガスの
リークやクロスリークを防止することができる。
第１図は本発明固体電解質燃料電池の要部分解斜面図、
第２図は同トの要部拡大断面図、第３図は電池の熱サイ
クルによる特性劣化率を比較して示す特性図である。 ］゛セル、２：固体電解質、３、アノード極、−１′カ
ソード極、５：ガス分離板、６゛耐熱性多孔質シート。
第２図は同トの要部拡大断面図、第３図は電池の熱サイ
クルによる特性劣化率を比較して示す特性図である。 ］゛セル、２：固体電解質、３、アノード極、−１′カ
ソード極、５：ガス分離板、６゛耐熱性多孔質シート。
Claims (3)
- （１）アノード極・固体電解質・カソード極からなる平
板状セルと、前記各極背面に互に交錯方向の各ガス供給
路を形成したガス分離板とを交互に積重してなり、前記
ガス分離板と固体電解質との接触面に、電池作動温度で
高粘度の融体となるシール材が含浸保持された耐熱性多
孔質シートを介在させてガスシール部を構成したことを
特徴とする固体電解質燃料電池。 - （２）前記高粘度の融体となるシール材は、ホーケイ酸
ガラスであることを特徴とする請求項１記載の固体電解
質燃料電池。 - （３）前記耐熱性多孔質シートはジルコニア・アルミナ
・シリカ・マグネシアの少くとも１種を含むセラミック
スファイバーのフェルトであることを特徴とする請求項
１記載の固体電解質燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1064401A JPH02242564A (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 固体電解質燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1064401A JPH02242564A (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 固体電解質燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02242564A true JPH02242564A (ja) | 1990-09-26 |
Family
ID=13257259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1064401A Pending JPH02242564A (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 固体電解質燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02242564A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0620608A1 (en) * | 1993-04-13 | 1994-10-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Solid oxide fuel cell and manufacturing process thereof |
| EP0675557A1 (en) * | 1994-03-03 | 1995-10-04 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of producing a solid oxide fuel cell |
| KR100701758B1 (ko) * | 2004-09-03 | 2007-03-29 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 리튬이온 2차전지 |
| JP2009511743A (ja) * | 2005-10-11 | 2009-03-19 | コミッサリア タ レネルジー アトミーク | 熱溶射により形成される安定した接合部 |
| WO2018155111A1 (ja) * | 2017-02-27 | 2018-08-30 | 日本特殊陶業株式会社 | 電気化学反応単位、電気化学反応セルスタック、および、電気化学反応単位の製造方法 |
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-
1989
- 1989-03-15 JP JP1064401A patent/JPH02242564A/ja active Pending
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