JPH03238762A - 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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- JPH03238762A JPH03238762A JP2032382A JP3238290A JPH03238762A JP H03238762 A JPH03238762 A JP H03238762A JP 2032382 A JP2032382 A JP 2032382A JP 3238290 A JP3238290 A JP 3238290A JP H03238762 A JPH03238762 A JP H03238762A
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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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
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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
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は固体電解質型燃料電池に関するものである。
（従来の技術）
最近、燃料電池が発電装置として注目されている。これ
は、燃料が有する化学エネルギーを直接電気エネルギー
に変換できる装置で、カルノーサイクルの制約を受けな
いため、本質的に高いエネルギー変換効率を有し、燃料
の多様化が可能で（ナフサ、天然ガス、メタノール、石
炭改質ガス、重油等）、低公害で、しかも発電効率が設
備規模によって影響されず、極めて有望な技術である。
は、燃料が有する化学エネルギーを直接電気エネルギー
に変換できる装置で、カルノーサイクルの制約を受けな
いため、本質的に高いエネルギー変換効率を有し、燃料
の多様化が可能で（ナフサ、天然ガス、メタノール、石
炭改質ガス、重油等）、低公害で、しかも発電効率が設
備規模によって影響されず、極めて有望な技術である。
特に、固体電解質型燃料電池（以下、５ＯＦＣと記す）
は１０００°Ｃの高温で作動するため電極反応が極めて
活発で、高価な白金などの貴金属触媒を全く必要とせず
、分権が小さく、出力電圧も比較的高いため、エネルギ
ー変換効率が他の燃料電池にくらべ著しく高い。更に、
構造材は全て固体から構成されているため、安定且つ長
寿命である。
は１０００°Ｃの高温で作動するため電極反応が極めて
活発で、高価な白金などの貴金属触媒を全く必要とせず
、分権が小さく、出力電圧も比較的高いため、エネルギ
ー変換効率が他の燃料電池にくらべ著しく高い。更に、
構造材は全て固体から構成されているため、安定且つ長
寿命である。
５ＯＦＣの構成要素は、−船釣に空気電極、固体電解質
、燃料電極から構成される。
、燃料電極から構成される。
第５図はこうした５ＯＦＣの一例を示す部分正面図であ
り、アルゴンヌ国立研究所によって最初に提案された、
いわゆるアルゴンヌ型のコーフローモデル（Ｃｏ−Ｆｌ
ｏｗ ｍｏｄｅｌ）と呼ばれるモノリシックデザインの
ものである。
り、アルゴンヌ国立研究所によって最初に提案された、
いわゆるアルゴンヌ型のコーフローモデル（Ｃｏ−Ｆｌ
ｏｗ ｍｏｄｅｌ）と呼ばれるモノリシックデザインの
ものである。
この型の５ＯＦＣでは、第５図において上かみ順に平板
状空気電極膜１、インターコネクター２、平板状燃料電
極膜３を設けて平板状積層体５０とし、この平板状積層
体５０を互いに平行に所定間隔を置いて配列する。そし
て、図面において断面略Ｖ字形の燃料電極膜４を平板状
燃料電極膜３に対向させて多数設け、燃料ガス流通孔７
を図面において横方向に多数形成し、また断面略八字形
の空気電極膜６を平板状空気電極膜１に対向させて多数
設け、酸化ガス流通孔８を横方向に多数形成する。
状空気電極膜１、インターコネクター２、平板状燃料電
極膜３を設けて平板状積層体５０とし、この平板状積層
体５０を互いに平行に所定間隔を置いて配列する。そし
て、図面において断面略Ｖ字形の燃料電極膜４を平板状
燃料電極膜３に対向させて多数設け、燃料ガス流通孔７
を図面において横方向に多数形成し、また断面略八字形
の空気電極膜６を平板状空気電極膜１に対向させて多数
設け、酸化ガス流通孔８を横方向に多数形成する。
これらの燃料ガス流通孔７と酸化ガス流通孔８とは互い
にモザイク状に組み合わされ、燃料電極膜４と空気電極
膜６との間には波形の固体電解質膜５が形成されオいる
。隣り合う燃料ガス流通孔７と酸化ガス流通孔８との間
には順に燃料電極膜４、波形の固体電解質膜５、空気電
極膜６が介在し、この部分で発電が行われる。第５図で
は便宜上−列しか示していないが実際には第５図に示す
層構造を多数積層してハニカム状にガス流通化を多数形
成する。
にモザイク状に組み合わされ、燃料電極膜４と空気電極
膜６との間には波形の固体電解質膜５が形成されオいる
。隣り合う燃料ガス流通孔７と酸化ガス流通孔８との間
には順に燃料電極膜４、波形の固体電解質膜５、空気電
極膜６が介在し、この部分で発電が行われる。第５図で
は便宜上−列しか示していないが実際には第５図に示す
層構造を多数積層してハニカム状にガス流通化を多数形
成する。
第６図は第５図の５ＯＦＣと同しくアルボ〉′ヌ型の５
ＯＦＣを示すもので、クロスフロー型（Ｃｒｏｓｓ Ｆ
ｌｏｗｍｏｄｅｌ）と呼ばれるものである。
ＯＦＣを示すもので、クロスフロー型（Ｃｒｏｓｓ Ｆ
ｌｏｗｍｏｄｅｌ）と呼ばれるものである。
この５ＯＦＣでは、上記と同じ平板状積層体５０と、平
板状燃料電極膜３、平板状固体電解質膜１５及び平板状
空気電極膜ｌを順次積層した構成の平板状積層体５１と
を、互いに平行に所定間隔を置いて配列する。そして、
平板状燃料電極膜３に挟まれた空間には波形の燃料電極
膜１４を配置して燃料ガス流通孔Ｉ７を形成し、これに
矢印Ａのように燃料ガスを供給する。また、平板状空気
電極膜１に挟まれた空間には波形の空気電極膜１６を配
置して酸化ガス流通孔１８を形成し、これに矢印Ｂのよ
うに酸化ガスを供給する。燃料ガス供給口１７と酸化ガ
ス供給口１８とは所定角度、例えば９０’をなしている
。
板状燃料電極膜３、平板状固体電解質膜１５及び平板状
空気電極膜ｌを順次積層した構成の平板状積層体５１と
を、互いに平行に所定間隔を置いて配列する。そして、
平板状燃料電極膜３に挟まれた空間には波形の燃料電極
膜１４を配置して燃料ガス流通孔Ｉ７を形成し、これに
矢印Ａのように燃料ガスを供給する。また、平板状空気
電極膜１に挟まれた空間には波形の空気電極膜１６を配
置して酸化ガス流通孔１８を形成し、これに矢印Ｂのよ
うに酸化ガスを供給する。燃料ガス供給口１７と酸化ガ
ス供給口１８とは所定角度、例えば９０’をなしている
。
燃料ガス流通孔１７と酸化ガス流通孔１８との間には順
に平板状燃料電極膜３、平板状固体電解質膜１５及び平
板状空気電極膜１が介在し、この部分で発電が行われる
。
に平板状燃料電極膜３、平板状固体電解質膜１５及び平
板状空気電極膜１が介在し、この部分で発電が行われる
。
こうしたアルゴンヌ型のモノリシックデザインの５ＯＦ
Ｃは不活性な構造支持体を必要としないので、出力密度
、エネルギー密度が高く、活性表面領域が大きく、発電
効率を太き（できるものと考えられており、有望な技術
である。
Ｃは不活性な構造支持体を必要としないので、出力密度
、エネルギー密度が高く、活性表面領域が大きく、発電
効率を太き（できるものと考えられており、有望な技術
である。
（発明が解決しようとする課題）
しかし、上記のように、酸化ガス流通孔、燃料ガス流通
孔を多数ハニカム状に設けた構造では、各流通孔に酸化
ガス又は燃料ガスを適切に供給し、かつ酸化ガス、燃料
ガスが漏洩したり、混合したりするのを防止することが
極めて困難であり、適当なガス供給手段がないために実
用化は困難であった。
孔を多数ハニカム状に設けた構造では、各流通孔に酸化
ガス又は燃料ガスを適切に供給し、かつ酸化ガス、燃料
ガスが漏洩したり、混合したりするのを防止することが
極めて困難であり、適当なガス供給手段がないために実
用化は困難であった。
本発明の課題は、酸化ガス流通孔、燃料ガス流通孔を多
数ハニカム状に設けた５ＯＦＣにおいて、各流通孔へと
酸化ガス又は燃料ガスを適切に供給し、かつ酸化ガス、
燃料ガスの漏洩や温合を防止できるような、固体電解質
型燃料電池を提供することである。
数ハニカム状に設けた５ＯＦＣにおいて、各流通孔へと
酸化ガス又は燃料ガスを適切に供給し、かつ酸化ガス、
燃料ガスの漏洩や温合を防止できるような、固体電解質
型燃料電池を提供することである。
（課題を解決するための手段）
本発明は、平板状空気電極膜が一方の面を覆い、かつ平
板状燃料電極膜が他方の面を覆う平板状積層体を複数偏
圧いに離隔しつつ実質的に平行に配列し、隣り合う前記
平板状積層体の間に前記平板状空気電極膜に面する酸化
ガス流通孔を複数個形成し、隣り合う前記平板状積層体
の間に前記平板状燃料電極膜に面する燃料ガス流通孔を
複数個形成し、かつ前記酸化ガス流通孔と前記燃料ガス
流通孔との間に少なくとも空気電極膜、固体電解質膜及
び燃料電極膜を介在させてなる固体電解質型燃料電池に
おいて、 前記複数個の各酸化ガス流通孔の一方の端部開口から前
記酸化ガス流通孔内へと設けられた酸化ガス供給管と； 前記各酸化ガス流通孔の他方の端部を閉塞する閉塞部と
； 前記複数個の各燃料ガス流通孔の一方の端部開口から前
記燃料ガス流通孔内へと設けられた燃料ガス供給管と； 前記各燃料ガス流通孔の他方の端部を閉塞する閉塞部と を有する固体電解質型燃料電池に係るものである。
板状燃料電極膜が他方の面を覆う平板状積層体を複数偏
圧いに離隔しつつ実質的に平行に配列し、隣り合う前記
平板状積層体の間に前記平板状空気電極膜に面する酸化
ガス流通孔を複数個形成し、隣り合う前記平板状積層体
の間に前記平板状燃料電極膜に面する燃料ガス流通孔を
複数個形成し、かつ前記酸化ガス流通孔と前記燃料ガス
流通孔との間に少なくとも空気電極膜、固体電解質膜及
び燃料電極膜を介在させてなる固体電解質型燃料電池に
おいて、 前記複数個の各酸化ガス流通孔の一方の端部開口から前
記酸化ガス流通孔内へと設けられた酸化ガス供給管と； 前記各酸化ガス流通孔の他方の端部を閉塞する閉塞部と
； 前記複数個の各燃料ガス流通孔の一方の端部開口から前
記燃料ガス流通孔内へと設けられた燃料ガス供給管と； 前記各燃料ガス流通孔の他方の端部を閉塞する閉塞部と を有する固体電解質型燃料電池に係るものである。
上記において、「空気電極膜」は「平板状空気電極膜」
と同−又は別個のものであり、［燃料電極膜Ｊは１平板
状燃料電極膜」と同−又は別個のものである。
と同−又は別個のものであり、［燃料電極膜Ｊは１平板
状燃料電極膜」と同−又は別個のものである。
「空気電極膜」、「燃料電極膜」がそれぞれ「平板状空
気電極膜」、「平板状燃料電極膜」と同一のものである
ときには、「固体電解質膜」は平板状空気電極膜と平板
状燃料電極膜との間に存在し、「平板状積層体」の一部
をなす。例えば第６図に示す平板状積層体５１はこの一
例である。また、「空気電極膜」、「燃料電極膜」がそ
れぞれ「平板状空気電極膜」、「平板状燃料電極膜」と
別個のものであるときには、「固体電解質膜」は「平板
状積層体」の一部をなさず、隣り合った平板状積層体と
平板状積層体との間に存在する。例えば、第５図の５Ｏ
ＦＣはこの一例である。
気電極膜」、「平板状燃料電極膜」と同一のものである
ときには、「固体電解質膜」は平板状空気電極膜と平板
状燃料電極膜との間に存在し、「平板状積層体」の一部
をなす。例えば第６図に示す平板状積層体５１はこの一
例である。また、「空気電極膜」、「燃料電極膜」がそ
れぞれ「平板状空気電極膜」、「平板状燃料電極膜」と
別個のものであるときには、「固体電解質膜」は「平板
状積層体」の一部をなさず、隣り合った平板状積層体と
平板状積層体との間に存在する。例えば、第５図の５Ｏ
ＦＣはこの一例である。
（実施例）
第１図は本発明の実施例による５ＱＦＣを示す斜視図（
但し、便宜上−層の一部分のみを拡大して示しである。
但し、便宜上−層の一部分のみを拡大して示しである。
）、第２図はこの５ＯＦＣの部分断面図である。
本実施例の５ＯＦＣにおいて、各電極の積層構造、ガス
流通孔自体の形状等については第５図のものと同様であ
るので説明を省略する。
流通孔自体の形状等については第５図のものと同様であ
るので説明を省略する。
本実施例の５ｏｐｃにおいては、まず各燃料ガス流通孔
７の一方の端部間ロアａ （第１図では手前側、第２図
では左側）から燃料ガス流通孔７の他方の端部へと向か
って燃料ガス供給管１０が設けられ、この燃料ガス供給
管１０はそれぞれ二二では三個のリブ１１によって支持
されている。もちろん、支持のためのリブＵの個数は任
意でよい。各燃料ガス供給管１０が挿通される燃料ガス
流通孔７の他方の端部に−よ閉塞部２４が設けられ、燃
料ガスの流出が遮断されている。燃料ガス供給管１０の
基部は、隔壁６４によって区画された燃料ガス供給室３
４内に露出し、燃料ガス供給管１０の先端側は前記閉塞
部２４に近接して固定される。発電時に矢印Ａのように
燃料ガス供給室３４から燃料ガス供給管１０内へと燃料
ガスを供給すると、この燃料ガスは供給管１０の先端か
ら放出され、閉塞部２４により方向転換して反転し、矢
印Ｃのように燃料ガス供給管１０と燃料電極４との間を
流れ、一方の端部間ロアａから放出される。この燃料ガ
スの流れは排ガス燃焼室３０と燃料ガス供給室３４との
差圧から生じるように設計されており、発電に利用され
た後の濃度の低下した燃料ガスは排ガス燃焼室３０へと
流入する。
７の一方の端部間ロアａ （第１図では手前側、第２図
では左側）から燃料ガス流通孔７の他方の端部へと向か
って燃料ガス供給管１０が設けられ、この燃料ガス供給
管１０はそれぞれ二二では三個のリブ１１によって支持
されている。もちろん、支持のためのリブＵの個数は任
意でよい。各燃料ガス供給管１０が挿通される燃料ガス
流通孔７の他方の端部に−よ閉塞部２４が設けられ、燃
料ガスの流出が遮断されている。燃料ガス供給管１０の
基部は、隔壁６４によって区画された燃料ガス供給室３
４内に露出し、燃料ガス供給管１０の先端側は前記閉塞
部２４に近接して固定される。発電時に矢印Ａのように
燃料ガス供給室３４から燃料ガス供給管１０内へと燃料
ガスを供給すると、この燃料ガスは供給管１０の先端か
ら放出され、閉塞部２４により方向転換して反転し、矢
印Ｃのように燃料ガス供給管１０と燃料電極４との間を
流れ、一方の端部間ロアａから放出される。この燃料ガ
スの流れは排ガス燃焼室３０と燃料ガス供給室３４との
差圧から生じるように設計されており、発電に利用され
た後の濃度の低下した燃料ガスは排ガス燃焼室３０へと
流入する。
また、各酸化ガス流通孔８の一方の端部開口８ａから酸
化ガス流通孔８の他方の端部へと向かって酸化ガス供給
管２０が設けられ、この酸化ガス供給管２０はそれぞれ
三個のリブ１１によって支持されている。各酸化ガス供
給管２０が挿通された酸化ガス流通孔８の他方の端部に
は閉塞部２６が設けられ、酸化ガスの流出が遮断されて
いる。酸化ガス供給管２０の基部は、隔壁６６によって
区画された酸化ガス供給室３６内に露出し、酸化ガス供
給管２０の先端側は前記閉塞部２６に近接して固定され
る。発電時に酸化ガス供給室３６より矢印Ｂのように酸
化ガス供給管２０内へと酸化ガスを供給すると、この酸
化ガスは供給管２０の先端から放出され、閉塞部２６に
より方向転換し反転して矢印りのように酸化ガス供給管
２０と空気電極６との間を流れ、一方の端部開口８ａか
ら放出される。この酸化ガスの流れは排ガス燃焼室３０
と酸化ガス供給室３６との差圧から生じるように設計さ
れており、発電に利用された後の濃度の低下した酸化ガ
スは排ガス燃焼室３０へと流入する。
化ガス流通孔８の他方の端部へと向かって酸化ガス供給
管２０が設けられ、この酸化ガス供給管２０はそれぞれ
三個のリブ１１によって支持されている。各酸化ガス供
給管２０が挿通された酸化ガス流通孔８の他方の端部に
は閉塞部２６が設けられ、酸化ガスの流出が遮断されて
いる。酸化ガス供給管２０の基部は、隔壁６６によって
区画された酸化ガス供給室３６内に露出し、酸化ガス供
給管２０の先端側は前記閉塞部２６に近接して固定され
る。発電時に酸化ガス供給室３６より矢印Ｂのように酸
化ガス供給管２０内へと酸化ガスを供給すると、この酸
化ガスは供給管２０の先端から放出され、閉塞部２６に
より方向転換し反転して矢印りのように酸化ガス供給管
２０と空気電極６との間を流れ、一方の端部開口８ａか
ら放出される。この酸化ガスの流れは排ガス燃焼室３０
と酸化ガス供給室３６との差圧から生じるように設計さ
れており、発電に利用された後の濃度の低下した酸化ガ
スは排ガス燃焼室３０へと流入する。
酸化ガスは空気電極膜６と固体電解質膜５との界面で酸
素イオンを生じ、これらの酸素イオンは固体電解質膜５
を通って燃料電極膜４へと移動し、燃料と反応すると共
に電子を燃料電極膜４へと放出する。そして、平板状燃
料電極膜３と平板状空気電極膜ｌとの間にインターコネ
クター２を設け、各層を直列に接続し、最終的にスタッ
クの上端と下端との間に負荷を接続して電力を取り出す
。
素イオンを生じ、これらの酸素イオンは固体電解質膜５
を通って燃料電極膜４へと移動し、燃料と反応すると共
に電子を燃料電極膜４へと放出する。そして、平板状燃
料電極膜３と平板状空気電極膜ｌとの間にインターコネ
クター２を設け、各層を直列に接続し、最終的にスタッ
クの上端と下端との間に負荷を接続して電力を取り出す
。
空気電極膜１，６は、ドーピングされたか、又はドーピ
ングされていないＬａＭｎ０１． ＣａＭｎ０：ｌ、Ｌ
ａＮｉＯ３゜ＬａＣｏ０：＋、 ＬａＣｒ０：、等で製
造でき、ストロンチウムをドーピングしたＬａＭｎ０．
が好ましい。固体電解質膜５は、一般にはイツトリア安
定化ジルコニア等で製造できる。燃料電極膜３．４は、
一般にはニンケルージルコニアサーメット又はコバルト
ジルコニアサーメントが好ましい。
ングされていないＬａＭｎ０１． ＣａＭｎ０：ｌ、Ｌ
ａＮｉＯ３゜ＬａＣｏ０：＋、 ＬａＣｒ０：、等で製
造でき、ストロンチウムをドーピングしたＬａＭｎ０．
が好ましい。固体電解質膜５は、一般にはイツトリア安
定化ジルコニア等で製造できる。燃料電極膜３．４は、
一般にはニンケルージルコニアサーメット又はコバルト
ジルコニアサーメントが好ましい。
燃料ガス供給管１０、リブ１１、閉塞部２４は、これら
を取り囲む燃料電極膜３，４と異なる材料で成形しても
よいが、後述のように同一の材料で成形することが好ま
しい。酸化ガス供給管２０、これを支えるリブ１１、閉
塞部２６も空気電極膜１．６と異なる材料で成形しても
よいが、同一の材料で成形することが好ましい。
を取り囲む燃料電極膜３，４と異なる材料で成形しても
よいが、後述のように同一の材料で成形することが好ま
しい。酸化ガス供給管２０、これを支えるリブ１１、閉
塞部２６も空気電極膜１．６と異なる材料で成形しても
よいが、同一の材料で成形することが好ましい。
本実施例の５ＯＦＣによれば、以下の効果を奏しうる。
（１）上記したように、燃料ガス供給管１０．酸化ガス
供給管２０とそれぞれの開口端近傍に設けられたガス流
通孔の閉塞部２４．２６とを組み合わせることにより、
ガス流通孔７，８内の全域に亘って効率良く確実に燃料
ガス又は酸化ガスを送り込むことができる。これにより
、発電効率の高いアルゴンヌ型５ＯＦＣへの燃料ガスお
よび酸化ガスの供給の問題が解決され、実用性を高める
ことができた。
供給管２０とそれぞれの開口端近傍に設けられたガス流
通孔の閉塞部２４．２６とを組み合わせることにより、
ガス流通孔７，８内の全域に亘って効率良く確実に燃料
ガス又は酸化ガスを送り込むことができる。これにより
、発電効率の高いアルゴンヌ型５ＯＦＣへの燃料ガスお
よび酸化ガスの供給の問題が解決され、実用性を高める
ことができた。
（２） また、端部間ロアａ、 ８ａからは、電気反
応によって濃度の低下した燃料ガス又は酸化ガスが燃料
ガス供給室および酸化ガス供給室と排ガス燃焼室との差
圧により排出され、排ガス燃焼室３０の方へと流れるの
で、各ガス流通孔７，８の端部開ロアａ＋８ａ毎にシー
ルを行う必要はない。従って、実用的なガスの供給およ
び排気構造を提供できると共に、ガス供給管のシール、
固定に起因する熱応力がなく、構造体としての信顛性が
向上する。
応によって濃度の低下した燃料ガス又は酸化ガスが燃料
ガス供給室および酸化ガス供給室と排ガス燃焼室との差
圧により排出され、排ガス燃焼室３０の方へと流れるの
で、各ガス流通孔７，８の端部開ロアａ＋８ａ毎にシー
ルを行う必要はない。従って、実用的なガスの供給およ
び排気構造を提供できると共に、ガス供給管のシール、
固定に起因する熱応力がなく、構造体としての信顛性が
向上する。
（３）ガス供給管ｔｏ、 ２０の先端がガス流通孔７．
８内でガス流通孔の閉塞部２４．２６に近接して設けら
れているので、新鮮な燃料ガス又は酸化ガスが端部間ロ
アａ、 ８ａから漏出せず、入口部における局部的な発
熱を避けることができる。
８内でガス流通孔の閉塞部２４．２６に近接して設けら
れているので、新鮮な燃料ガス又は酸化ガスが端部間ロ
アａ、 ８ａから漏出せず、入口部における局部的な発
熱を避けることができる。
また、緻密質隔壁６４．６６とガス供給管１帆２０との
間からガスが若干漏れても、反応後の濃度の低下した燃
料ガス、酸化ガスと反応するだけなので、爆発時の危険
がない。
間からガスが若干漏れても、反応後の濃度の低下した燃
料ガス、酸化ガスと反応するだけなので、爆発時の危険
がない。
（４）ガス供給管１０．２０が共に三個のリブ１１によ
って支持されているので、ガス供給管１０．２０の保持
強度が高く、安定している。しかもガス供給管１０゜２
０のガス流通孔７，８に対する位置決めが正確に行われ
、仮にガス供給管１０．２０をガス流通孔７゜８内に挿
入することとした場合のように位置決めが困難になった
り、ガス供給管１０．２０が破損したりするおそれはな
い。
って支持されているので、ガス供給管１０．２０の保持
強度が高く、安定している。しかもガス供給管１０゜２
０のガス流通孔７，８に対する位置決めが正確に行われ
、仮にガス供給管１０．２０をガス流通孔７゜８内に挿
入することとした場合のように位置決めが困難になった
り、ガス供給管１０．２０が破損したりするおそれはな
い。
ガス流通孔端部の閉塞部２４．２６を作製する際には、
例えば、両端の開口したガス流通孔７，８を形成した後
、ガス流通孔７，８の端部の所定位置に有機物等で型を
形成し、この外側に燃料電極材料又は酸化電極材料を流
し込んで閉塞部を成形し、次いで焼成して有機物を焼失
させる方法がある。
例えば、両端の開口したガス流通孔７，８を形成した後
、ガス流通孔７，８の端部の所定位置に有機物等で型を
形成し、この外側に燃料電極材料又は酸化電極材料を流
し込んで閉塞部を成形し、次いで焼成して有機物を焼失
させる方法がある。
また、閉塞部２４．２６を本体とは別個に成形、焼成し
、これをガス流通孔７，８の端部へと接着、固着、貼着
、嵌合する方法等もある。
、これをガス流通孔７，８の端部へと接着、固着、貼着
、嵌合する方法等もある。
第１図に示すような構造体を形成するには、種々の方法
が与えられるが、例えば、各ガス流通孔７．８を形づく
るブロック毎に製造し、後にブロックを組み合わせる方
法が好ましい。
が与えられるが、例えば、各ガス流通孔７．８を形づく
るブロック毎に製造し、後にブロックを組み合わせる方
法が好ましい。
即ち、第３図に示すように、平板状燃料電極膜３、断面
路■字状燃料電極膜４、三列のリブ１１及び燃料ガス供
給管ＩＯからなるブロック３１を、燃料電極材料での押
し出し成形によって製造し、次いでこの成形体を焼成す
る。空気電極側についても空気電極材料で同様のブロッ
クを製造し、これらの各ブロックを、間に固体電解質膜
５とインターコネクター２とを挟んで順次モザイク状に
組み合わせ、第１図に示すような配置とする。各ブロッ
クは個々に焼成して組み合わせてもよいし、成形時に組
み合わせた後に焼成してもよい。
路■字状燃料電極膜４、三列のリブ１１及び燃料ガス供
給管ＩＯからなるブロック３１を、燃料電極材料での押
し出し成形によって製造し、次いでこの成形体を焼成す
る。空気電極側についても空気電極材料で同様のブロッ
クを製造し、これらの各ブロックを、間に固体電解質膜
５とインターコネクター２とを挟んで順次モザイク状に
組み合わせ、第１図に示すような配置とする。各ブロッ
クは個々に焼成して組み合わせてもよいし、成形時に組
み合わせた後に焼成してもよい。
こうした製造法によれば、押し出し成形によるので、リ
ブ１１、燃料ガス供給管１０を含む比較的複雑な形状の
ブロック３１を正確かつ高能率で製造できる。
ブ１１、燃料ガス供給管１０を含む比較的複雑な形状の
ブロック３１を正確かつ高能率で製造できる。
第４図は本発明をアルゴンヌ型のクロスフローモデルへ
と通用した実施例を示す破断斜視図である。
と通用した実施例を示す破断斜視図である。
本実施例においても、第１図の５ＯＦＣと同様に、各燃
料ガス流通孔と各酸化ガス流通孔１８とに燃料ガス供給
管（図示省略）又は酸化ガス供給管２０を設け、これら
のガス供給管をそれぞれ三個のリブ１１で支持する。ま
た、ガス流通孔の他方の端部には閉塞部４４（燃料ガス
流通孔側）を設けてガスの流出を遮断する（むろん、酸
化ガス流通孔の他方の端部にも同様の閉塞部を設けであ
るが、図示省略した）。そして、第１図の例と同様に、
酸化ガス供給管２０へと矢印Ｂのように酸化ガスを供給
すると、この酸化ガスは図示しない閉塞部に当たって方
向転換反転し、電極反応により発電に利用された酸化ガ
スが矢印りのように開口端部１８ａから放出される。燃
料ガス流通孔側についても同様である。
料ガス流通孔と各酸化ガス流通孔１８とに燃料ガス供給
管（図示省略）又は酸化ガス供給管２０を設け、これら
のガス供給管をそれぞれ三個のリブ１１で支持する。ま
た、ガス流通孔の他方の端部には閉塞部４４（燃料ガス
流通孔側）を設けてガスの流出を遮断する（むろん、酸
化ガス流通孔の他方の端部にも同様の閉塞部を設けであ
るが、図示省略した）。そして、第１図の例と同様に、
酸化ガス供給管２０へと矢印Ｂのように酸化ガスを供給
すると、この酸化ガスは図示しない閉塞部に当たって方
向転換反転し、電極反応により発電に利用された酸化ガ
スが矢印りのように開口端部１８ａから放出される。燃
料ガス流通孔側についても同様である。
本実施例においても第１図の５ＯＦＣと同様の効果を達
成できる。
成できる。
また、第３図に示したように、例えば−本の酸化ガス供
給管２０、三個のリブ１１、空気電極膜ｌ。
給管２０、三個のリブ１１、空気電極膜ｌ。
１６で−ブロックとし、このブロックを空気電極材料に
よって押し出し成形し、こうしたブロックを組み合わせ
て第４図に示すような構造体を形成することができる。
よって押し出し成形し、こうしたブロックを組み合わせ
て第４図に示すような構造体を形成することができる。
以上、本発明を例示したが、上述の実施例は種々変更可
能であり、例えば下記のような変形が可能である。
能であり、例えば下記のような変形が可能である。
例えば、燃料ガス供給管又は酸化ガス供給管を一つのガ
ス流通孔毎に二本以上設けることもできる。
ス流通孔毎に二本以上設けることもできる。
また、上述の例では、燃料ガス供給管又は酸化ガス供給
管の先端から燃料ガス又は酸化ガスを放出させたが、こ
れらのガス供給管の途中に開口を設け、ガス供給管内を
通過中の燃料ガス又は酸化ガスを一部分前記開口より放
出させることもできる。
管の先端から燃料ガス又は酸化ガスを放出させたが、こ
れらのガス供給管の途中に開口を設け、ガス供給管内を
通過中の燃料ガス又は酸化ガスを一部分前記開口より放
出させることもできる。
第１図、第４図では５ＯＦＧを水平に固定したが、５Ｏ
ＦＣ全体を垂直に置いてもよい。また、第４図に示した
クロスフロー型の５ＯＦＣにおいては、従来の提案では
、その名称の通り１．燃料ガス流通孔と酸化ガス流通孔
とは所定角度をなして交差していたが、本発明を適用し
た場合には上記の両流通孔を交差させる必要はなく、第
１図に示すように燃料ガス流れ方向と酸化ガス流れ方向
とを逆方向にしてよく、また同一方向にすることもでき
る。
ＦＣ全体を垂直に置いてもよい。また、第４図に示した
クロスフロー型の５ＯＦＣにおいては、従来の提案では
、その名称の通り１．燃料ガス流通孔と酸化ガス流通孔
とは所定角度をなして交差していたが、本発明を適用し
た場合には上記の両流通孔を交差させる必要はなく、第
１図に示すように燃料ガス流れ方向と酸化ガス流れ方向
とを逆方向にしてよく、また同一方向にすることもでき
る。
上記の例では、各ガス供給管を三個のリブで支持したが
、リブの個数は任意にできる。またこのリブは必ずしも
必要ない。こうしたリブを省略した場合には、セラミッ
クス製又は耐蝕金属製のガス供給管を、対応するガス流
通孔内へとそれぞれ挿入し、５ＯＦＣ本体とは別個に定
位置へと固定する。
、リブの個数は任意にできる。またこのリブは必ずしも
必要ない。こうしたリブを省略した場合には、セラミッ
クス製又は耐蝕金属製のガス供給管を、対応するガス流
通孔内へとそれぞれ挿入し、５ＯＦＣ本体とは別個に定
位置へと固定する。
（発明の効果）
本発明に係る固体電解質型燃料電池によれば、各酸化ガ
ス流通孔内へと酸化ガス供給管が設けられ、各酸化ガス
流通孔の他方の端部か閉塞され、また各燃料ガス流通孔
内へと燃料ガス供給管が設けられ、各燃料ガス流通孔の
他方の端部が閉塞されているので、酸化ガス供給管ある
いは燃料ガス供給管内へと供給したガスが閉塞部に遮ら
れて方向転換し、酸化ガス流通孔又は燃料ガス流通孔の
一方の端部から、電極反応によって濃度の低下した酸化
ガス又は燃料ガスが排出される。従って、酸化ガス流通
孔又は燃料ガス流通孔内の全域に亘って確実に酸化ガス
又は燃料ガスを供給することができる。従って、複数の
平板状積層体の間に複数の酸化ガス流通孔、又は燃料ガ
ス流通孔を形成した、発電効率の高い５ＯＦＣについて
、燃料ガス、酸化ガス等の給気、および反応排ガスの排
気の問題を解決し、実用性を高めることができる。
ス流通孔内へと酸化ガス供給管が設けられ、各酸化ガス
流通孔の他方の端部か閉塞され、また各燃料ガス流通孔
内へと燃料ガス供給管が設けられ、各燃料ガス流通孔の
他方の端部が閉塞されているので、酸化ガス供給管ある
いは燃料ガス供給管内へと供給したガスが閉塞部に遮ら
れて方向転換し、酸化ガス流通孔又は燃料ガス流通孔の
一方の端部から、電極反応によって濃度の低下した酸化
ガス又は燃料ガスが排出される。従って、酸化ガス流通
孔又は燃料ガス流通孔内の全域に亘って確実に酸化ガス
又は燃料ガスを供給することができる。従って、複数の
平板状積層体の間に複数の酸化ガス流通孔、又は燃料ガ
ス流通孔を形成した、発電効率の高い５ＯＦＣについて
、燃料ガス、酸化ガス等の給気、および反応排ガスの排
気の問題を解決し、実用性を高めることができる。
しかも、上記のように、酸化ガス流通孔又は燃料ガス流
通孔の一方の端部から、濃度の低下した酸化ガス又は燃
料ガスが排出されるので、この−方の端部から新鮮な酸
化ガスまたは燃料ガスが入り込むのを防止できる。した
がって、各端部開口毎に別個にシールを行う必要などは
なく、実用的であり、シールするための固定に起因する
歪応力がないため、構造体としての信頼性が高い。
通孔の一方の端部から、濃度の低下した酸化ガス又は燃
料ガスが排出されるので、この−方の端部から新鮮な酸
化ガスまたは燃料ガスが入り込むのを防止できる。した
がって、各端部開口毎に別個にシールを行う必要などは
なく、実用的であり、シールするための固定に起因する
歪応力がないため、構造体としての信頼性が高い。
第１図は本発明をコーフロー型５ＯＦＣへと適用した例
を示す部分斜視図、 第２図は第１図の５ＯＦＣの断面図、 第３図は燃料電極材料によって製造したブロックを示す
部分斜視図、 第４図は本発明をクロスフロー型の５ＯＦＣへと通用し
た例を示す部分斜視図、 第５図は従来のコーフロー型５ＯＦＣ（アルゴンヌ型）
のうち−層を示す部分正面図、 第６図は従来のクロスフロー型５ＯＰＣ（アルゴンヌ型
）を示す部分斜視図である。 １・・・平板状空気電極膜 ２・・・インターコネクター ３・・・平板状燃料電極膜 ５・・・固体電解質膜 ７．１７・・・燃料ガス流通孔 ８．１８・・・燃料ガス流通孔 ８ａ、 １８ａ・・・一方の端部開口 １０・・・ｊＦ！料ガス供給管 １１・・・リフ１
５・・・平板状固体電解質膜 ２ｏ・・・酸化ガス供給
管２４、２６・・・閉塞部 Ａ、 Ｃ・・・燃料ガスの流れ Ｂ、Ｄ・・・酸化ガスの流れ ４．１４・・・燃料電極膜 ６．１６・・・空気電極膜 ７ａ・・・一方の端部開口 第２図 第３図 第４図
を示す部分斜視図、 第２図は第１図の５ＯＦＣの断面図、 第３図は燃料電極材料によって製造したブロックを示す
部分斜視図、 第４図は本発明をクロスフロー型の５ＯＦＣへと通用し
た例を示す部分斜視図、 第５図は従来のコーフロー型５ＯＦＣ（アルゴンヌ型）
のうち−層を示す部分正面図、 第６図は従来のクロスフロー型５ＯＰＣ（アルゴンヌ型
）を示す部分斜視図である。 １・・・平板状空気電極膜 ２・・・インターコネクター ３・・・平板状燃料電極膜 ５・・・固体電解質膜 ７．１７・・・燃料ガス流通孔 ８．１８・・・燃料ガス流通孔 ８ａ、 １８ａ・・・一方の端部開口 １０・・・ｊＦ！料ガス供給管 １１・・・リフ１
５・・・平板状固体電解質膜 ２ｏ・・・酸化ガス供給
管２４、２６・・・閉塞部 Ａ、 Ｃ・・・燃料ガスの流れ Ｂ、Ｄ・・・酸化ガスの流れ ４．１４・・・燃料電極膜 ６．１６・・・空気電極膜 ７ａ・・・一方の端部開口 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、平板状空気電極膜が一方の面を覆い、かつ平板状燃
料電極膜が他方の面を覆う平板状積層体を複数個互いに
離隔しつつ実質的に平行に配列し、隣り合う前記平板状
積層体の間に前記平板状空気電極膜に面する酸化ガス流
通孔を複数個形成し、隣り合う前記平板状積層体の間に
前記平板状燃料電極膜に面する燃料ガス流通孔を複数個
形成し、かつ前記酸化ガス流通孔と前記燃料ガス流通孔
との間に少なくとも空気電極膜、固体電解質膜及び燃料
電極膜を介在させてなる固体電解質型燃料電池において
、 前記複数個の各酸化ガス流通孔の一方の端部開口から前
記酸化ガス流通孔内へと設けられた酸化ガス供給管と； 前記各酸化ガス流通孔の他方の端部を閉塞する閉塞部と
； 前記複数個の各燃料ガス流通孔の一方の端部開口から前
記燃料ガス流通孔内へと設けられた燃料ガス供給管と； 前記各燃料ガス流通孔の他方の端部を閉塞する閉塞部と を有する固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2032382A JP2528987B2 (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | 固体電解質型燃料電池 |
| US07/651,973 US5145754A (en) | 1990-02-15 | 1991-02-07 | Solid oxide fuel cell |
| CA002036252A CA2036252C (en) | 1990-02-15 | 1991-02-13 | Solid oxide fuel cell |
| DE69109335T DE69109335T2 (de) | 1990-02-15 | 1991-02-14 | Festoxidbrennstoffzelle. |
| EP91301209A EP0442741B1 (en) | 1990-02-15 | 1991-02-14 | Solid oxide fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2032382A JP2528987B2 (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03238762A true JPH03238762A (ja) | 1991-10-24 |
| JP2528987B2 JP2528987B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=12357405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2032382A Expired - Lifetime JP2528987B2 (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5145754A (ja) |
| EP (1) | EP0442741B1 (ja) |
| JP (1) | JP2528987B2 (ja) |
| CA (1) | CA2036252C (ja) |
| DE (1) | DE69109335T2 (ja) |
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