JPH02278662A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
- Publication number
- JPH02278662A JPH02278662A JP1098430A JP9843089A JPH02278662A JP H02278662 A JPH02278662 A JP H02278662A JP 1098430 A JP1098430 A JP 1098430A JP 9843089 A JP9843089 A JP 9843089A JP H02278662 A JPH02278662 A JP H02278662A
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- JP
- Japan
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- gas
- substrate
- single cell
- fuel cell
- reaction gas
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—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
- 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
- H01M8/243—Grouping of unit cells of tubular or cylindrical 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
- H01M8/10—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
-
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は固体［１質燃料軍池に係イつり、特に熱的破
損とガス混触のない燃料電池に関する。
損とガス混触のない燃料電池に関する。
ジルコニア等の酸化物固体電解質を用いる燃料ｔＭはそ
の作動温度が８００〜１１００℃と高温であるため、発
電効率が高い上に触媒が不要でありまた電解質か固体で
あるため取扱い容易であるなどの特長を有し、第三世代
の燃料電池として期待されている。
の作動温度が８００〜１１００℃と高温であるため、発
電効率が高い上に触媒が不要でありまた電解質か固体で
あるため取扱い容易であるなどの特長を有し、第三世代
の燃料電池として期待されている。
しかしながら固体電解質型燃料電池は、セラミックスが
主要な構成材料であるために、熱的に破損しやすく、ま
たガスの適切なシール方法がないため実現が困難であっ
た。ぞのため燃料電池として特殊な形状である円筒型の
ものが考え出され、上記２つの問題を解決し、電池の運
転試験に成功しているが、電池単位体積あたりの発′ｄ
Ｌ密度が低く経済的に有利なものが得られる見通しはま
だない。
主要な構成材料であるために、熱的に破損しやすく、ま
たガスの適切なシール方法がないため実現が困難であっ
た。ぞのため燃料電池として特殊な形状である円筒型の
ものが考え出され、上記２つの問題を解決し、電池の運
転試験に成功しているが、電池単位体積あたりの発′ｄ
Ｌ密度が低く経済的に有利なものが得られる見通しはま
だない。
発電密度を高めるためには平板型にすることが必要であ
る。平板型の燃料電池には例えは第４図の分解斜視図に
示す構造のものが知られている。
る。平板型の燃料電池には例えは第４図の分解斜視図に
示す構造のものが知られている。
この型の燃料電池においては単セル１８（固体電解質板
１８Ａと電極１８Ｂ 、 １８Ｃからなる）とセパレー
ト板１７とが交互に積層され、セパレート板の立体的ζ
こ直角交差した溝にはそれぞれ異なった反応カスが流さ
れる。
１８Ａと電極１８Ｂ 、 １８Ｃからなる）とセパレー
ト板１７とが交互に積層され、セパレート板の立体的ζ
こ直角交差した溝にはそれぞれ異なった反応カスが流さ
れる。
反応ガスは外部ガスマニホールド（図示せず）を用いて
燃料′を池ｌこ個別に導入される。この際燃料電池内に
反応ガスを分離して充分に供給するため（こは単セルＩ
８とセパレート板１７とはガスシールを行うことが必要
となる。
燃料′を池ｌこ個別に導入される。この際燃料電池内に
反応ガスを分離して充分に供給するため（こは単セルＩ
８とセパレート板１７とはガスシールを行うことが必要
となる。
カスシールを行うためζこ単セル１８トセパレート板１
７とを一体ｌこ焼結して相互に接合することが考えられ
るがこの方法では、単セルとセパレート板とが異種材料
で構成されるためわずかな熱膨張率の差や温度分布の不
均一性（こよって一体焼結俸に割れが発生する。また単
セルとセパレート板をそれぞれ別個（こ形成してこれを
シール材料を介して積層する方法も考えられるがこの場
合適当な高温用ガスシール材料がない。
７とを一体ｌこ焼結して相互に接合することが考えられ
るがこの方法では、単セルとセパレート板とが異種材料
で構成されるためわずかな熱膨張率の差や温度分布の不
均一性（こよって一体焼結俸に割れが発生する。また単
セルとセパレート板をそれぞれ別個（こ形成してこれを
シール材料を介して積層する方法も考えられるがこの場
合適当な高温用ガスシール材料がない。
この発明は上述の点に鑑みてなされその目的はガスシー
ルが可及不要な燃料電池の構成を用いることにより、接
合にともなう熱破損がなく信頼付番こ優れる固体電解質
型燃料電池を提供することにある。
ルが可及不要な燃料電池の構成を用いることにより、接
合にともなう熱破損がなく信頼付番こ優れる固体電解質
型燃料電池を提供することにある。
上述の目的はこの発明によれは平取型単セルとこの単セ
ルの両主面に酸化剤ガスと燃料ガスの両反応ガスを個別
に給排気する基板とを積層してなる固体電解質型燃料電
池（こＢいて、 （１）基板の中央部に設けられ反応ガスを単セルと基板
の積層方向に導く反応ガス流路６，１１と、基板の中央
部と周辺部の間に所要の反応ガスを尋くｊブ状案内羽１
３ 、１４とを有する基板５，１０と、（２）多孔質基
板５，１０に設けられた前記所要の反応ガスの対ガスを
導く前記反応ガス流路６．１１に嵌入された緻密質セラ
ミックスリング７．１２、とを備えることｌこより達成
される。
ルの両主面に酸化剤ガスと燃料ガスの両反応ガスを個別
に給排気する基板とを積層してなる固体電解質型燃料電
池（こＢいて、 （１）基板の中央部に設けられ反応ガスを単セルと基板
の積層方向に導く反応ガス流路６，１１と、基板の中央
部と周辺部の間に所要の反応ガスを尋くｊブ状案内羽１
３ 、１４とを有する基板５，１０と、（２）多孔質基
板５，１０に設けられた前記所要の反応ガスの対ガスを
導く前記反応ガス流路６．１１に嵌入された緻密質セラ
ミックスリング７．１２、とを備えることｌこより達成
される。
反応ガス流路６ 、１１の一つは酸化剤カスに対応し、
他は燃料ガスに対応する。リブ状案内羽１：つ。
他は燃料ガスに対応する。リブ状案内羽１：つ。
１４は中央部より周辺部に向かって反応ガスを導く。
基板５，１１にはそれぞれ単セル１とセパレータ９とが
支持される。単セル１は多孔ａのアノード２と緻密質の
固体電解質３と多孔質のカソード４がら形成される膜で
ある。セパレータ９は緻密な膜状に形成される。単セル
１が支持される基板５は多孔質に形成される。反応ガス
が基板の空孔を拡散して単セル１の電極に達することが
できるようにするためである。セパレータ９の支持され
る基板１０は多孔質にあるいは緻密質に形成される。緻
密質の基板の場合はセラミックスリングは必要でない。
支持される。単セル１は多孔ａのアノード２と緻密質の
固体電解質３と多孔質のカソード４がら形成される膜で
ある。セパレータ９は緻密な膜状に形成される。単セル
１が支持される基板５は多孔質に形成される。反応ガス
が基板の空孔を拡散して単セル１の電極に達することが
できるようにするためである。セパレータ９の支持され
る基板１０は多孔質にあるいは緻密質に形成される。緻
密質の基板の場合はセラミックスリングは必要でない。
基板ｌこは酸化剤ガスと燃料ガスのうちのいずれかの所
定カスが主面に沿って中天部から周辺部に導かれる。セ
ラミックスリングは多孔質基板に設けられ上述の所定ガ
スの対ガスが流れる反応ガス流路に基板と同じ高さで嵌
入される。アルミナ！ジルコニア、マグイシア製のリン
グが使用できる。
定カスが主面に沿って中天部から周辺部に導かれる。セ
ラミックスリングは多孔質基板に設けられ上述の所定ガ
スの対ガスが流れる反応ガス流路に基板と同じ高さで嵌
入される。アルミナ！ジルコニア、マグイシア製のリン
グが使用できる。
反応ガスは基板の中央部から川辺部に向かって導かれる
ので単セルと基板、セパレータと基板とのカスシールは
不要となる。反応ガス流路に嵌入された＃、托質のセラ
ミックスリングは酸化剤ガスと燃料ガスの相互の混触を
低減させる。
ので単セルと基板、セパレータと基板とのカスシールは
不要となる。反応ガス流路に嵌入された＃、托質のセラ
ミックスリングは酸化剤ガスと燃料ガスの相互の混触を
低減させる。
〔実施例り
仄にこの発明の実施例を図面に基いて説明する。
第１図はこの発明の実施例に係る多孔質基板５１゜
トで訓製され、−主面にリブ状案内羽１４が設けられる
。アノード２はＮ＋／ＺｒＯ２サーメット、固体或ルミ
ナリング７が嵌入される。
。アノード２はＮ＋／ＺｒＯ２サーメット、固体或ルミ
ナリング７が嵌入される。
第２図はこの発明の実施例に係る多孔質基板１０いて一
句製され、−主面にリブ状案内羽１３が設けられる。セ
パレータ９がＬａＣｒＯ３を用いて緻密に形成される。
句製され、−主面にリブ状案内羽１３が設けられる。セ
パレータ９がＬａＣｒＯ３を用いて緻密に形成される。
燃料ガス供給流路１１にはアルミナリング１２が嵌入さ
れる。
れる。
第３図はこの発明の実施例に係る多孔質基板５゜１０、
単セルｌ、セパレータ９の積層状態を示す断面図である
。燃料ガスは燃料ガス供給流路１１のスＪツｌ−１１Ａ
を介して多孔質基＆５のリブ状案内羽１４のある主面に
供給される。このとき多孔質基板５１こ嵌入されたアル
ミナリング７は緻密質であるので酸化剤ガスが、酸化剤
ガス供給流路６の側壁気孔を経て拡散するのを防止する
ことができる。
単セルｌ、セパレータ９の積層状態を示す断面図である
。燃料ガスは燃料ガス供給流路１１のスＪツｌ−１１Ａ
を介して多孔質基＆５のリブ状案内羽１４のある主面に
供給される。このとき多孔質基板５１こ嵌入されたアル
ミナリング７は緻密質であるので酸化剤ガスが、酸化剤
ガス供給流路６の側壁気孔を経て拡散するのを防止する
ことができる。
酸化剤ガスは酸化剤カス供給流路６のスリット６Ａを介
して多孔質基板１０のリブ状案内羽１：つのある主面に
供給される。このとき多孔質基板１０に嵌入されたアル
ミナリング１２は緻密質であるので燃料ガスが燃料ガス
供給流路１１の側壁気孔を経て拡散するのを防止するこ
とができる。燃料ガスも酸化剤ガスも上述のように基板
の中央部から周辺部に向かってリブ状案内羽１３ 、１
４に導かれるので単セル１と多孔質基板１０のガスシー
ルおよびセパレータ９と多孔質基板５のガスシールが不
要きなり、相互に自由に熱膨張、収縮を行うことができ
熱破損のない固体電解質型燃料電池が得られる。またア
ルミナリング７．１２は酸化剤ガスあるいは燃料ガスが
流路ｆＩＩＩ壁気孔合気孔するのを防止する結果反応ガ
ス相互の混触を低減させることができ、高性能の固体電
解質型燃料電池が得られる。
して多孔質基板１０のリブ状案内羽１：つのある主面に
供給される。このとき多孔質基板１０に嵌入されたアル
ミナリング１２は緻密質であるので燃料ガスが燃料ガス
供給流路１１の側壁気孔を経て拡散するのを防止するこ
とができる。燃料ガスも酸化剤ガスも上述のように基板
の中央部から周辺部に向かってリブ状案内羽１３ 、１
４に導かれるので単セル１と多孔質基板１０のガスシー
ルおよびセパレータ９と多孔質基板５のガスシールが不
要きなり、相互に自由に熱膨張、収縮を行うことができ
熱破損のない固体電解質型燃料電池が得られる。またア
ルミナリング７．１２は酸化剤ガスあるいは燃料ガスが
流路ｆＩＩＩ壁気孔合気孔するのを防止する結果反応ガ
ス相互の混触を低減させることができ、高性能の固体電
解質型燃料電池が得られる。
この発明によれは平＆型単セルとこの単セルの両主面に
酸化剤ガスと燃料ガスの両反応ガスを個別に給排気する
基板とを積層してなる固体電解質型燃料電池において、 （１）基板の中央部に設けられ反応カスを単セルと基板
の積層方向に導く反応ガスに路と、基板の中央部と周辺
部の間に所要の反応ガスを碑＜リブ状案内羽とを有する
基板と、 （２）多孔質基板をこ設けられた前記所要の反応ガスの
対ガスを導く前記反応ガス流路に嵌入された緻密質セラ
ミックスリング、とを備えるので単セルと多孔質基板の
カスシールおよびセパレータト多孔質基板のガスシール
が不要となり相互をこ自由膨張収縮が起って熱破損のな
い固体電解質型燃料電池が得られる。また緻密質のセラ
ミックスリングは反応カスが流路側壁の気孔を拡散する
のを防止する結果、反応ガス相互の混触が低減され、高
性能の固体電解質型燃料電池が得られる。
酸化剤ガスと燃料ガスの両反応ガスを個別に給排気する
基板とを積層してなる固体電解質型燃料電池において、 （１）基板の中央部に設けられ反応カスを単セルと基板
の積層方向に導く反応ガスに路と、基板の中央部と周辺
部の間に所要の反応ガスを碑＜リブ状案内羽とを有する
基板と、 （２）多孔質基板をこ設けられた前記所要の反応ガスの
対ガスを導く前記反応ガス流路に嵌入された緻密質セラ
ミックスリング、とを備えるので単セルと多孔質基板の
カスシールおよびセパレータト多孔質基板のガスシール
が不要となり相互をこ自由膨張収縮が起って熱破損のな
い固体電解質型燃料電池が得られる。また緻密質のセラ
ミックスリングは反応カスが流路側壁の気孔を拡散する
のを防止する結果、反応ガス相互の混触が低減され、高
性能の固体電解質型燃料電池が得られる。
係る多孔質基板と単セルとセパレークの＠層状態を示す
断面図、第４図は従来の燃料！池の構成を示す斜視図で
ある。
断面図、第４図は従来の燃料！池の構成を示す斜視図で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）平板型単セルとこの単セルの両主面に酸化剤ガスと
燃料ガスの両反応ガスを個別に給排気する基板とを積層
してなる固体電解質型燃料電池において、 （１）基板の中央部に設けられ反応ガスを単セルと基板
の積層方向に導く反応ガス流路と、基板の中央部と周辺
部の間に所要の反応ガスを導くリブ状案内羽とを有する
基板と、 （２）多孔質基板に設けられた前記所要の反応ガスの対
ガスを導く前記反応ガス流路に嵌入された緻密質セラミ
ックスリング、とを備えることを特徴とする固体電解質
型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1098430A JPH02278662A (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1098430A JPH02278662A (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02278662A true JPH02278662A (ja) | 1990-11-14 |
Family
ID=14219592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1098430A Pending JPH02278662A (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02278662A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005294153A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池のマニホールド機構 |
-
1989
- 1989-04-18 JP JP1098430A patent/JPH02278662A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005294153A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池のマニホールド機構 |
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