JPH03129675A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH03129675A JPH03129675A JP1266857A JP26685789A JPH03129675A JP H03129675 A JPH03129675 A JP H03129675A JP 1266857 A JP1266857 A JP 1266857A JP 26685789 A JP26685789 A JP 26685789A JP H03129675 A JPH03129675 A JP H03129675A
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- Japan
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- fuel
- cell
- oxidizing agent
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- 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
Landscapes
- 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〕
この発明は固体電解質型燃料電池の構造に係り、特に熱
的破損がなく信頼性に優れる固体電解質型燃料電池に関
する。
的破損がなく信頼性に優れる固体電解質型燃料電池に関
する。
ジルコニア等の酸化物固体電解質を用いる燃料電池は、
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、また電解質が固
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。
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、また電解質が固
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、セラ電ソクス
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。そのため、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、上記二つの問題を解決し、電池
の運転試験に底切しているが、電池単位体積あたりの発
！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。
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。そのため、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、上記二つの問題を解決し、電池
の運転試験に底切しているが、電池単位体積あたりの発
！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ば第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ば第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１７ （固体電解質
板１７Ａと電極１７Ｂ、 １７Ｃからなる）とセパレー
ト板１８とが交互に積層され、セパレート板の立体的に
直角交差した溝にはそれぞれ異なった反応ガスが流され
る。
板１７Ａと電極１７Ｂ、 １７Ｃからなる）とセパレー
ト板１８とが交互に積層され、セパレート板の立体的に
直角交差した溝にはそれぞれ異なった反応ガスが流され
る。
Ｃ発明が解決しようとする課題）
反応ガスはガスマニホルド（図示せず）を用いて燃料電
池に個別に導入される。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には単セル１７とセパレー
ト板１８とはガスシールを行うことが必要となる。ガス
シールを行うために単セル１７とセパレート板１８とを
一体に焼結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によって一体焼
結体に割れが発生する。
池に個別に導入される。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には単セル１７とセパレー
ト板１８とはガスシールを行うことが必要となる。ガス
シールを行うために単セル１７とセパレート板１８とを
一体に焼結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によって一体焼
結体に割れが発生する。
この発明は上述の点に鑑みてなされその目的は反応ガス
の流し方を改良することにより、熱破損がなく信頼性に
優れる固体電解質型燃料電池を供給することにある。
の流し方を改良することにより、熱破損がなく信頼性に
優れる固体電解質型燃料電池を供給することにある。
上述の目的はこの発明によれば
単セル１７．１３と、反応ガス分配手段１８．１４．７
と、マニホルド４．５とを有し、 単セルはアノードと固体を解質とカソードとからなるも
のであり、 反応ガス分配手段は前記単セルと交互に積層され、案内
羽であるリブ２０を介して燃料ガスと酸化剤ガスを前記
単セルのアノードとカソードに個別に分配し、 前記リブ２０は反応ガス分配手段の中央部から周縁部の
反応ガス排出口１６．１９に向かって反応ガスを放射状
に流し、 前記反応ガス排出口１６．１９は積層された前記反応ガ
ス分配手段と単セルからなる電池の周辺部に均一な分布
で配置され、 マニホルド４，５は積層された単セルと反応ガス分配手
段の中央部を貫通して、反応ガス分配手段に反応ガスを
供給するものである、とすることにより達成される。
と、マニホルド４．５とを有し、 単セルはアノードと固体を解質とカソードとからなるも
のであり、 反応ガス分配手段は前記単セルと交互に積層され、案内
羽であるリブ２０を介して燃料ガスと酸化剤ガスを前記
単セルのアノードとカソードに個別に分配し、 前記リブ２０は反応ガス分配手段の中央部から周縁部の
反応ガス排出口１６．１９に向かって反応ガスを放射状
に流し、 前記反応ガス排出口１６．１９は積層された前記反応ガ
ス分配手段と単セルからなる電池の周辺部に均一な分布
で配置され、 マニホルド４，５は積層された単セルと反応ガス分配手
段の中央部を貫通して、反応ガス分配手段に反応ガスを
供給するものである、とすることにより達成される。
反応ガス分配手段としてはリブ付基材、インタコネクタ
の積層支持されたリブ付基材が含まれる。
の積層支持されたリブ付基材が含まれる。
これらのリブ付基材は必要に応じ多孔質または緻密室の
ものが用いられる１反応ガス排出口は酸化剤ガス、燃料
ガスのそれぞれについて、独立に−様な分布の配置がな
される。
ものが用いられる１反応ガス排出口は酸化剤ガス、燃料
ガスのそれぞれについて、独立に−様な分布の配置がな
される。
反応ガスは電池の中央部から周縁部に向かって放射状に
流れるので単セルと反応ガス分配手段の間のガスシール
の必要性がなくなる。反応ガスは電池の周囲で燃焼する
が排出口の分布が−様なので周辺温度は均一となる。
流れるので単セルと反応ガス分配手段の間のガスシール
の必要性がなくなる。反応ガスは電池の周囲で燃焼する
が排出口の分布が−様なので周辺温度は均一となる。
次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池の斜
視図で、酸化剤ガス排出口１６は、直上のセルの排出口
１６Ａ及び、直下のセルの排出口１６Ｂと円周方向に９
０度ずらして配設されている。
図はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池の斜
視図で、酸化剤ガス排出口１６は、直上のセルの排出口
１６Ａ及び、直下のセルの排出口１６Ｂと円周方向に９
０度ずらして配設されている。
同様に、燃料ガス排出口１９も上下のセルの排出口１９
Ａ、 １９Ｂと円周方向に９０度ずらして配設されてい
る。
Ａ、 １９Ｂと円周方向に９０度ずらして配設されてい
る。
円周方向にずらす角度は、９０度に限定されるものでは
ない。
ない。
第２図はこの発明の異なる実施例に係る固定電解質型燃
料電池の中央切断面図で、アノード１と固定電解質２と
カソード３の形成されたリブ付多孔質基材７とインクコ
ネクタ１２を形成したリブ付多孔質基材１１とが、交互
に積層され、積層体の中央部に燃料ガス導入管４と酸化
剤ガス導入管５とが配設されて燃料電池が１威される。
料電池の中央切断面図で、アノード１と固定電解質２と
カソード３の形成されたリブ付多孔質基材７とインクコ
ネクタ１２を形成したリブ付多孔質基材１１とが、交互
に積層され、積層体の中央部に燃料ガス導入管４と酸化
剤ガス導入管５とが配設されて燃料電池が１威される。
酸化剤ガスである酸素ガスが酸化剤ガス導入管５によっ
てガス孔１０Ａを経由してリブ付多孔質基材１１上の酸
化剤ガス室９に導かれる。燃料ガスである水素ガスが燃
料ガス導入管４によってガス孔１０Ｂを経由してリブ付
多孔質基材７上の燃料ガス室８に導入される。酸化剤ガ
ス室９は、第３図に示すように同心円状に９０度づつず
らしてガスの出口を設けた案内胴２０によりガス流路が
形成される。
てガス孔１０Ａを経由してリブ付多孔質基材１１上の酸
化剤ガス室９に導かれる。燃料ガスである水素ガスが燃
料ガス導入管４によってガス孔１０Ｂを経由してリブ付
多孔質基材７上の燃料ガス室８に導入される。酸化剤ガ
ス室９は、第３図に示すように同心円状に９０度づつず
らしてガスの出口を設けた案内胴２０によりガス流路が
形成される。
酸化剤ガスは、中心部より周縁部へと流れ、ガス排出口
１６より排出される。燃料ガス室８も同様の形状をして
いるが、反応ガス流量が少ないため、１８０度づつずら
してガスの出口が設けられている。
１６より排出される。燃料ガス室８も同様の形状をして
いるが、反応ガス流量が少ないため、１８０度づつずら
してガスの出口が設けられている。
周縁部に達した燃料ガスと酸化剤ガスとは燃焼し、燃料
電池の温度を所定の高温度に維持する。また反応ガスの
余熱用熱源としても利用できる。
電池の温度を所定の高温度に維持する。また反応ガスの
余熱用熱源としても利用できる。
このような電池は次のようにして調製される。
厚さ２ｆｉのリブ付多孔質基材７がＮｉ Ｚｒ０ｚサ
ーメツトを用いて形成される。リブ付多孔質基材７の平
坦な主面にＮｉ Ｚｒ０ｔサーメツトをプラズマ溶射
し、厚さ１００−の多孔質アノード１が形成される。
ーメツトを用いて形成される。リブ付多孔質基材７の平
坦な主面にＮｉ Ｚｒ０ｔサーメツトをプラズマ溶射
し、厚さ１００−の多孔質アノード１が形成される。
アノード１の上にイツトリア安定化ジルコニアをプラズ
マ溶射し、厚さ３０−の緻密質な固体電解質２が形成さ
れる。続いてランタンストロンチウムマンガナイトＬａ
（Ｓｒ）Ｍｎ０３をプラズマ溶射し、厚さ８００−の
多孔質なカソード３が形成される。一方、厚さ２ｆｉの
リブ付多孔質基材１１がＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯｓを用いて
形成される。このリブ付多孔質基材１１の平坦な主面に
ランタンクロマイトＬａＣｒＯ３をプラズマ溶射し、厚
さ４０ｎの緻密質なインクコネクタ１２が形成される。
マ溶射し、厚さ３０−の緻密質な固体電解質２が形成さ
れる。続いてランタンストロンチウムマンガナイトＬａ
（Ｓｒ）Ｍｎ０３をプラズマ溶射し、厚さ８００−の
多孔質なカソード３が形成される。一方、厚さ２ｆｉの
リブ付多孔質基材１１がＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯｓを用いて
形成される。このリブ付多孔質基材１１の平坦な主面に
ランタンクロマイトＬａＣｒＯ３をプラズマ溶射し、厚
さ４０ｎの緻密質なインクコネクタ１２が形成される。
ランタンクロマイトは、電子伝導性があり酸化雰囲気に
おいても酸化されることがない。
おいても酸化されることがない。
さらに、ランタンクロマイトはイントリアで安定化され
たジルコニアに近似した熱膨脹率を示す。
たジルコニアに近似した熱膨脹率を示す。
次に、アノード１と固体電解質２とカソード３の形成さ
れたリブ付多孔質基材７とインクコネクタ１２を形成し
たリブ′付多孔質基材１１とを個別に焼結する。焼結後
、リブ付多孔質基材７，１１の燃料ガス導入管４と酸化
剤ガス導入管５に面する側面は、セラミックセメント６
を用いてガスシールされる。
れたリブ付多孔質基材７とインクコネクタ１２を形成し
たリブ′付多孔質基材１１とを個別に焼結する。焼結後
、リブ付多孔質基材７，１１の燃料ガス導入管４と酸化
剤ガス導入管５に面する側面は、セラミックセメント６
を用いてガスシールされる。
なお、Ｌａ （Ｓｒ） ＭｎＯ３を用いたリブ付多孔質
基材１１は必ずしも多孔質である必要はないがＬａ （
Ｓｒ） ＭｎＯｓは還元性雰囲気では還元されるので緻
密質にしておいた場合においてもＬａＣｒＯｓを用いた
インタコネクタは必要である。
基材１１は必ずしも多孔質である必要はないがＬａ （
Ｓｒ） ＭｎＯｓは還元性雰囲気では還元されるので緻
密質にしておいた場合においてもＬａＣｒＯｓを用いた
インタコネクタは必要である。
この発明によれば
単セルと、反応ガス分配手段と、マニホルドとを有し、
単セルはアノードと固体電解質とカソードとからなるも
のであり、 反応ガス分配手段は前記単セルと交互に積層され、案内
胴であるリブを介して燃料ガスと酸化剤ガスを前記単セ
ルのアノードとカソードに個別に分配し、 前記リブは反応ガス分配手段の中央部から周縁部の反応
ガス排出口に向かって反応ガスを放射状に流し、 前記反応ガス排出口は積層された前記反応ガス分配手段
と単セルからなる電池の周辺部に均一な分布で配置され
、 マニホルドは積層された単セルと反応ガス分配手段の中
央部を貫通して、反応ガス分配手段に反応ガスを供給す
るものであるので反応ガスは単セルと反応ガス分配手段
の積層体であるセルスタックの中央部より周縁部へと流
れ単セルと反応ガス分配手段相互のガスシールが不要と
なり、セル部材の熱膨脹率差による熱破損がなくなる。
のであり、 反応ガス分配手段は前記単セルと交互に積層され、案内
胴であるリブを介して燃料ガスと酸化剤ガスを前記単セ
ルのアノードとカソードに個別に分配し、 前記リブは反応ガス分配手段の中央部から周縁部の反応
ガス排出口に向かって反応ガスを放射状に流し、 前記反応ガス排出口は積層された前記反応ガス分配手段
と単セルからなる電池の周辺部に均一な分布で配置され
、 マニホルドは積層された単セルと反応ガス分配手段の中
央部を貫通して、反応ガス分配手段に反応ガスを供給す
るものであるので反応ガスは単セルと反応ガス分配手段
の積層体であるセルスタックの中央部より周縁部へと流
れ単セルと反応ガス分配手段相互のガスシールが不要と
なり、セル部材の熱膨脹率差による熱破損がなくなる。
また反応ガスはセルスタックの周囲に排出されたあと燃
焼するが、反応ガスの排出口が一様に分布しているため
セルスタック周縁部の温度上昇が均一であり、温度勾配
によるセルの熱破損がなくなり全体として、熱破損がな
く信頼性に優れる固体電解質型燃料電池が得られる。
焼するが、反応ガスの排出口が一様に分布しているため
セルスタック周縁部の温度上昇が均一であり、温度勾配
によるセルの熱破損がなくなり全体として、熱破損がな
く信頼性に優れる固体電解質型燃料電池が得られる。
第１図は、この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電
池を示す斜視図、第２図はこの発明の異なる実施例に係
る固体電解質型燃料電池を示す中央切断面図、第３図は
、この発明の実施例またはこの発明の異なる実施例に係
る固体電解質型燃料電池を示す横切断面図、第４図は、
従来の固体電解質型燃料電池の分解斜視図である。 ｌニアノード、２：固体電解質、３：カソード、４：燃
料ガス導入管、５：酸化剤ガス導入管、６：セラミック
セメント、７；リブ付多孔質基材、８：燃料ガス室、９
：酸化剤ガス室、１０Ａ二酸化剤ガス孔、ＩＯＢ Ｆ
燃料ガス孔、１１：リプ付多孔質基材、１２：インタコ
ネクタ、１３：単セル、１６．１６Ａ。
池を示す斜視図、第２図はこの発明の異なる実施例に係
る固体電解質型燃料電池を示す中央切断面図、第３図は
、この発明の実施例またはこの発明の異なる実施例に係
る固体電解質型燃料電池を示す横切断面図、第４図は、
従来の固体電解質型燃料電池の分解斜視図である。 ｌニアノード、２：固体電解質、３：カソード、４：燃
料ガス導入管、５：酸化剤ガス導入管、６：セラミック
セメント、７；リブ付多孔質基材、８：燃料ガス室、９
：酸化剤ガス室、１０Ａ二酸化剤ガス孔、ＩＯＢ Ｆ
燃料ガス孔、１１：リプ付多孔質基材、１２：インタコ
ネクタ、１３：単セル、１６．１６Ａ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）単セルと、反応ガス分配手段と、マニホルドとを有
し、 単セルはアノードと固体電解質とカソードとからなるも
のであり、 反応ガス分配手段は前記単セルと交互に積層され、案内
羽であるリブを介して燃料ガスと酸化剤ガスを前記単セ
ルのアノードとカソードに個別に分配し、 前記リブは反応ガス分配手段の中央部から周縁部の反応
ガス排出口に向かって反応ガスを放射状に流し、 前記反応ガス排出口は積層された前記反応ガス分配手段
と単セルからなる電池の周辺部に均一な分布で配置され
、 マニホルドは積層された単セルと反応ガス分配手段の中
央部を貫通して、反応ガス分配手段に反応ガスを供給す
るものである、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 |
|---|---|---|---|
| JP1266857A JPH03129675A (ja) | 1989-10-14 | 1989-10-14 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1266857A JPH03129675A (ja) | 1989-10-14 | 1989-10-14 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03129675A true JPH03129675A (ja) | 1991-06-03 |
Family
ID=17436627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1266857A Pending JPH03129675A (ja) | 1989-10-14 | 1989-10-14 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03129675A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5399442A (en) * | 1993-02-08 | 1995-03-21 | Fuji Electric Co., Ltd. | Solid electrolyte fuel cell |
| JP2000268842A (ja) * | 1999-03-17 | 2000-09-29 | Sulzer Hexis Ag | セル積層体の周縁部にてアフターバーニングを行う燃料電池 |
| JP2004022343A (ja) * | 2002-06-17 | 2004-01-22 | Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd | 固体電解質型燃料電池 |
| JP2004348978A (ja) * | 2003-05-19 | 2004-12-09 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2005353539A (ja) * | 2004-06-14 | 2005-12-22 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2006134597A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2006134598A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| US8153330B2 (en) | 2006-05-26 | 2012-04-10 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell separator stacked on an electrolyte electrode assembly |
| JP2013065571A (ja) * | 2005-10-11 | 2013-04-11 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | 密閉された燃料電池の積層体 |
| JP2014504778A (ja) * | 2010-12-28 | 2014-02-24 | ポスコ | 金属支持体型固体酸化物燃料電池の単位電池及びその製造方法とこれを用いた固体酸化物燃料電池スタック |
| JP2015153704A (ja) * | 2014-02-18 | 2015-08-24 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池 |
| CN110832686A (zh) * | 2017-06-29 | 2020-02-21 | 维萨电力系统有限公司 | 用于燃料电池堆中热管理的选择性旋转流场 |
-
1989
- 1989-10-14 JP JP1266857A patent/JPH03129675A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8088533B2 (en) | 2004-11-02 | 2012-01-03 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell having separator with stopper |
| JP2013065571A (ja) * | 2005-10-11 | 2013-04-11 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | 密閉された燃料電池の積層体 |
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| US11335919B2 (en) | 2017-06-29 | 2022-05-17 | Versa Power Systems Ltd | Selectively rotated flow field for thermal management in a fuel cell stack |
| CN110832686B (zh) * | 2017-06-29 | 2022-12-20 | 维萨电力系统有限公司 | 用于燃料电池堆中热管理的选择性旋转流场 |
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