JPH03285268A - 高温型燃料電池およびその製造方法 - Google Patents
高温型燃料電池およびその製造方法Info
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- JPH03285268A JPH03285268A JP2086456A JP8645690A JPH03285268A JP H03285268 A JPH03285268 A JP H03285268A JP 2086456 A JP2086456 A JP 2086456A JP 8645690 A JP8645690 A JP 8645690A JP H03285268 A JPH03285268 A JP H03285268A
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- solid electrolyte
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- 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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- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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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】
［産業上の利用分野コ
本発明は、燃料電池に関し特に固体酸化物の電解質を使
用する燃料電池の封止方法に関する。
用する燃料電池の封止方法に関する。
［従来技術］
燃料電池は化学エネルギーを直接電気エネルギ−へ高い
効率で変換可能であるので、現在行われている化石燃料
の燃焼によって発生した蒸気による発電方法に代わる発
電方法として開発が進めらている。
効率で変換可能であるので、現在行われている化石燃料
の燃焼によって発生した蒸気による発電方法に代わる発
電方法として開発が進めらている。
燃料電池は、各種の燃料によって作動するが、電池反応
の生成物が水のみである水素を燃料とする電池が開発の
中心である。
の生成物が水のみである水素を燃料とする電池が開発の
中心である。
莫用化が進められている水素を燃料とする燃料電池には
、電池反応が起きる電解質の種類によって、アルカリ型
、燐酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型に分類される。
、電池反応が起きる電解質の種類によって、アルカリ型
、燐酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型に分類される。
アルカリ型は作動温度が低いという特徴を有しているが
炭酸ガスが混入した燃料は電解質の水酸化カリウムと反
応するために、アルカす型ではこのような燃料を使用す
ることはできない。
炭酸ガスが混入した燃料は電解質の水酸化カリウムと反
応するために、アルカす型ではこのような燃料を使用す
ることはできない。
また燐酸型の燃料電池は天然ガスやナフサを改質して得
られる炭酸ガスを含む水素ガスも問題なく使用すること
ができるので電気事業用の燃料電池として開発が進めら
れているが、電極触媒に白金族の金属を使用するととも
に、使用する触媒が原料ガス中に含まれている微量の一
酸化炭素によって被毒するという問題点がある。
られる炭酸ガスを含む水素ガスも問題なく使用すること
ができるので電気事業用の燃料電池として開発が進めら
れているが、電極触媒に白金族の金属を使用するととも
に、使用する触媒が原料ガス中に含まれている微量の一
酸化炭素によって被毒するという問題点がある。
比較的規模の大きな発電設備用として開発中である高温
で作動するために白金族の金属等の高価な触媒は必要と
せず、電池で発生する排熱を蒸気発生に利用可能である
溶融炭酸塩型の燃料電池は原料の水素中に一酸化炭素が
含まれていても問題なく利用できる。ところが、溶融炭
酸塩型の燃料電池では燃料電池反応に炭酸イオンが関与
しているためにその反応には炭酸ガスが不可欠であるの
で、酸化剤である空気に二酸化炭素を混合する必要性が
あるので原料および排ガスの処理設備が複雑となる。
で作動するために白金族の金属等の高価な触媒は必要と
せず、電池で発生する排熱を蒸気発生に利用可能である
溶融炭酸塩型の燃料電池は原料の水素中に一酸化炭素が
含まれていても問題なく利用できる。ところが、溶融炭
酸塩型の燃料電池では燃料電池反応に炭酸イオンが関与
しているためにその反応には炭酸ガスが不可欠であるの
で、酸化剤である空気に二酸化炭素を混合する必要性が
あるので原料および排ガスの処理設備が複雑となる。
これらに対して、上記の燃料電池のような気体あるいは
溶融状の電解質を含まず高温で電解質として作動する固
体電解質を使用した燃料電池が第三世代の燃料電池とし
て開発が進められている。
溶融状の電解質を含まず高温で電解質として作動する固
体電解質を使用した燃料電池が第三世代の燃料電池とし
て開発が進められている。
固体電解質型燃料電池は、高温で酸素イオン導電性の電
解質として作動する酸化ジルコニウムに酸化イツトリウ
ムあるいは酸化丈ルシウムなどを加えて安定化したもの
を使用している。そして水素、−酸化炭素、炭化水素な
どの各種の燃料を使用することができるとともに、電解
質が固体であるために液体または溶融塩を使用した燃料
電池では避けられない電解質の蒸発や電解液による腐食
の問題がなく、また燃料電池の構造が簡単という特徴を
有している。
解質として作動する酸化ジルコニウムに酸化イツトリウ
ムあるいは酸化丈ルシウムなどを加えて安定化したもの
を使用している。そして水素、−酸化炭素、炭化水素な
どの各種の燃料を使用することができるとともに、電解
質が固体であるために液体または溶融塩を使用した燃料
電池では避けられない電解質の蒸発や電解液による腐食
の問題がなく、また燃料電池の構造が簡単という特徴を
有している。
そして作動温度が高いために白金族の金属のような高価
な触媒が必要ではなく排熱も高温であるために排熱をガ
スタービン発電または蒸気の発生に有効利用することが
できるので総合的なエネルギー効率が極めて大きく、最
も優れた燃料電池として期待されている。
な触媒が必要ではなく排熱も高温であるために排熱をガ
スタービン発電または蒸気の発生に有効利用することが
できるので総合的なエネルギー効率が極めて大きく、最
も優れた燃料電池として期待されている。
固体電解質型の燃料電池は、製造方法および構造の違い
により、電解質上への電極の形成方法は大きく分けて次
の三種類の方法に分類される。
により、電解質上への電極の形成方法は大きく分けて次
の三種類の方法に分類される。
（イ）アルミナ等の機械的強度の大きな多孔質のセラミ
ックスの基体上に一方の電極を形成し、その上にガスリ
ーク孔のないように溶射等の方法で酸化ジルコニウム層
を作成し、更に酸化ジルコニウム層の上に他方の電極を
形成する方法であり、円筒型の燃料電池の製造で用いら
れている。
ックスの基体上に一方の電極を形成し、その上にガスリ
ーク孔のないように溶射等の方法で酸化ジルコニウム層
を作成し、更に酸化ジルコニウム層の上に他方の電極を
形成する方法であり、円筒型の燃料電池の製造で用いら
れている。
（ロ）焼結前の生の酸化ジルコニウムのシート上に焼結
により電極となる物質を塗布して酸化ジルコニウムの焼
結時に同時に電極を形成する方法であって、モノリシリ
ツク型の燃料電池の製造で利用されている。
により電極となる物質を塗布して酸化ジルコニウムの焼
結時に同時に電極を形成する方法であって、モノリシリ
ツク型の燃料電池の製造で利用されている。
（ハ）焼結した酸化ジルコニウムの電解質上に電極を塗
布あるいは印刷の方法で形成する方法で、平板型の電池
のユニットを積層した燃料電池で利用されている。
布あるいは印刷の方法で形成する方法で、平板型の電池
のユニットを積層した燃料電池で利用されている。
ところが、固体電解質電池の製造においてあらかじめ焼
結した酸化ジルコニウムの固体電解質上に電極を形成す
る前記（ハ）の方法は、平板状であるために品質の安定
した酸化ジルコニウム電解質および電極が製造できるの
で大型の燃料電池の製造に適しているが、−組の正極と
負極で構成した燃料電池の発生電圧は開放で１．２ボル
ト程度であり、また出力電流も電池の効率の面から制限
を受けるので、燃料電池を発電に利用するには多数の単
位燃料電池を電気的に直列および並列に接続している。
結した酸化ジルコニウムの固体電解質上に電極を形成す
る前記（ハ）の方法は、平板状であるために品質の安定
した酸化ジルコニウム電解質および電極が製造できるの
で大型の燃料電池の製造に適しているが、−組の正極と
負極で構成した燃料電池の発生電圧は開放で１．２ボル
ト程度であり、また出力電流も電池の効率の面から制限
を受けるので、燃料電池を発電に利用するには多数の単
位燃料電池を電気的に直列および並列に接続している。
第２図は、平板型の燃料電池の積層様式を示す図である
が、図中１は安定化あるいは部分安定化ジルコニアから
なる固体電解質板、固体電解質板には正極２と負極３を
形成する多孔性物質を被覆している。電極を被覆した固
体電解質板はインターコネクタ４を介して積層している
。
が、図中１は安定化あるいは部分安定化ジルコニアから
なる固体電解質板、固体電解質板には正極２と負極３を
形成する多孔性物質を被覆している。電極を被覆した固
体電解質板はインターコネクタ４を介して積層している
。
また、インターコネクタには、空気あるいは酸素などの
酸化剤のガス通路７と水素などの燃料気体のガス通路８
を形成して電極に気体を供給するともに隣接する単位燃
料電池を電気的に接続する作用をする。両端には電気を
外部に取り出すための端板５および６を設けている。端
板５および６にも同様にガス通路９および１０が設けら
れている。
酸化剤のガス通路７と水素などの燃料気体のガス通路８
を形成して電極に気体を供給するともに隣接する単位燃
料電池を電気的に接続する作用をする。両端には電気を
外部に取り出すための端板５および６を設けている。端
板５および６にも同様にガス通路９および１０が設けら
れている。
また、インターコネクタには、空気あるいは酸素などの
酸化剤のガス通路７と水素などの燃料気体のガス通路８
を形成して電極に気体を供給するともに隣接する単位燃
料電池を電気的に接続する作用をする。両端には電気を
外部に取り出すための端板５および６を設けている。端
板５および６にも同様にガス通路９および１０が設けら
れている。この図では単位燃料電池は２組のみであるが
、多数の単位燃料電池を積層することによって所望の出
力電圧を得る燃料電池を得ることが可能であることは勿
論である。
酸化剤のガス通路７と水素などの燃料気体のガス通路８
を形成して電極に気体を供給するともに隣接する単位燃
料電池を電気的に接続する作用をする。両端には電気を
外部に取り出すための端板５および６を設けている。端
板５および６にも同様にガス通路９および１０が設けら
れている。この図では単位燃料電池は２組のみであるが
、多数の単位燃料電池を積層することによって所望の出
力電圧を得る燃料電池を得ることが可能であることは勿
論である。
このような構成の燃料電池において、ガス通路７および
９に酸素または空気を、ガス通路８および１０には水素
またはその他の燃料気体を流し、両端板には図示しない
外部回路を接続し、燃料電池の作動温度である８５０℃
〜１０００℃に保持すると、イオン化した酸素が正極２
側より固体電解質板１を透過して負極３で燃料気体と反
応する。
９に酸素または空気を、ガス通路８および１０には水素
またはその他の燃料気体を流し、両端板には図示しない
外部回路を接続し、燃料電池の作動温度である８５０℃
〜１０００℃に保持すると、イオン化した酸素が正極２
側より固体電解質板１を透過して負極３で燃料気体と反
応する。
この結果外部回路を電流が流れることとなる。
燃料気体として水素を利用した場合を化学式で示すと、
次のようになる。
次のようになる。
正極： １ ／ ２０２＋ ２ ｅ−＜０２−負極’
Ｈ２＋０ｚ−＝Ｈ２０＋２ ｅ−電池全体では １／２０□＋Ｈ２→Ｈ２０ で示される水素の酸化による水の生成反応が起こってい
る。
Ｈ２＋０ｚ−＝Ｈ２０＋２ ｅ−電池全体では １／２０□＋Ｈ２→Ｈ２０ で示される水素の酸化による水の生成反応が起こってい
る。
第３図に示すように、積層した燃料電池スタック１１は
圧力容器１２内に設けて酸化剤および燃料の供給および
排出のマニホールドを取り付けるか（図示していない）
、あるいは圧力容器内の壁面と燃料電池との接触箇所を
封止することにより燃料電池スタックと圧力容器との間
で形成される空間を気体の通路として、圧力容器の底面
に水素の供給口１３、未反応水素を含む気体の排出口１
４、酸素の供給口１５および未反応酸素を含む気体の排
出口１６を設けて燃料電池への気体の供給と排出をする
ことができる。
圧力容器１２内に設けて酸化剤および燃料の供給および
排出のマニホールドを取り付けるか（図示していない）
、あるいは圧力容器内の壁面と燃料電池との接触箇所を
封止することにより燃料電池スタックと圧力容器との間
で形成される空間を気体の通路として、圧力容器の底面
に水素の供給口１３、未反応水素を含む気体の排出口１
４、酸素の供給口１５および未反応酸素を含む気体の排
出口１６を設けて燃料電池への気体の供給と排出をする
ことができる。
また、発生電力を外部回路に供給する端子１７および１
８と外部回路を接続して外部に電力を供給する。
８と外部回路を接続して外部に電力を供給する。
［発明が解決しようとする課題］
平板型の単位燃料電池を直列に接続するためには導電性
のインターコネクタを介して単位燃料電池を多数積層し
ているが、インターコネクタには高温の酸素および水素
雰囲気に耐食性があって電気伝導性の良い材料、炭化ケ
イ素、ケイ素化モリブデン、ケイ素化クロム、ランタン
クロマイト等の導電性セラミックスまたはニッケル、ク
ロム、コバルト等を含む合金等を用いている。ところが
、これらの材料を用いるインターコネクタは安定化ジル
コニアの固体電解質板とは、熱膨張率において１０１１
０−６１／’Ｃの差がある。このように大きな差がある
と固体電解質燃料電池の作動温度である８５０℃〜１０
００ ”Ｃでは固体電解質板の電極面とインターコネク
タ間に隙間が発生することとなり、酸素と燃料気体が漏
洩すると電池反応に利用されなくり燃料の利用率が低下
するとともに酸素と燃料気体の混合が起きると危険でも
ある。
のインターコネクタを介して単位燃料電池を多数積層し
ているが、インターコネクタには高温の酸素および水素
雰囲気に耐食性があって電気伝導性の良い材料、炭化ケ
イ素、ケイ素化モリブデン、ケイ素化クロム、ランタン
クロマイト等の導電性セラミックスまたはニッケル、ク
ロム、コバルト等を含む合金等を用いている。ところが
、これらの材料を用いるインターコネクタは安定化ジル
コニアの固体電解質板とは、熱膨張率において１０１１
０−６１／’Ｃの差がある。このように大きな差がある
と固体電解質燃料電池の作動温度である８５０℃〜１０
００ ”Ｃでは固体電解質板の電極面とインターコネク
タ間に隙間が発生することとなり、酸素と燃料気体が漏
洩すると電池反応に利用されなくり燃料の利用率が低下
するとともに酸素と燃料気体の混合が起きると危険でも
ある。
燐酸型および溶融炭酸塩型燃料電池のように２００ない
し６００℃程度の温度で作動する燃料電池では、気体の
漏洩および混合を液状および溶融物の電解質とガスケッ
トによって防止することは比較的容易であるが、作動温
度が８５０℃〜１０００℃という高温では有効な封止方
法が提案されておらず、これが平板型の固体電解質型燃
料電池の開発を遅らせる一つの原因となっていた。
し６００℃程度の温度で作動する燃料電池では、気体の
漏洩および混合を液状および溶融物の電解質とガスケッ
トによって防止することは比較的容易であるが、作動温
度が８５０℃〜１０００℃という高温では有効な封止方
法が提案されておらず、これが平板型の固体電解質型燃
料電池の開発を遅らせる一つの原因となっていた。
［課題を解決するための手段］
本発明者らは、固体電解質型の燃料電池の封止方法を鋭
意検討し、固体電解質板とインターコネクタとの間の熱
膨張の差を緩和し、燃料電池の作動温度より高温の１０
５０℃〜１３５０℃の間に軟化点をもち８５０℃〜１０
００℃の作動温度では塑性変形しない材料を封止材とす
ることによって確実に封止する方法を見出したのである
。
意検討し、固体電解質板とインターコネクタとの間の熱
膨張の差を緩和し、燃料電池の作動温度より高温の１０
５０℃〜１３５０℃の間に軟化点をもち８５０℃〜１０
００℃の作動温度では塑性変形しない材料を封止材とす
ることによって確実に封止する方法を見出したのである
。
すなわち、第１図は本発明の固体電解質型燃料電池の構
成を示す図であり、３段に平板型の単位燃料電池を積層
した電解槽スタックを展開して示したものである。図中
２１は安定化あるいは部分安定化ジルコニアからなる固
体電解質板、固体電解質板には正極２２と負極２３を形
成する多孔性物質を被覆しており、気体の通路を形成し
た集電の作用と共に隣接する単位燃料電池を電気的に接
続するインターコネクタ２４を介して積層し、両端には
電気を外部に取り出すための端板２５および２６を設け
ている。また、インターコネクタには酸素または空気等
の酸化剤のガス通路２７と水素などの燃料気体のガス通
路２８を設け、端板２５および２６にも同様にガス通路
２９および３０が設けられており、電極を形成した電解
質板面の周縁部３１には電池の作動温度より高温の１０
５０℃から１３５０℃で軟化し、軟化物が１０２〜１０
７ボイズの粘度であり、封止形状に変形させ、降温し、
作動温度１０００℃以下では塑性変形しない材料を用い
るものであり、ガラスペーストの軟化する温度に加熱の
後に、作動温度まで温度を低下させる過程でガラスペー
ストを凝固させて電解質板とインターコネクタの間を封
止すると共に両者を機械的に固定するものである。
成を示す図であり、３段に平板型の単位燃料電池を積層
した電解槽スタックを展開して示したものである。図中
２１は安定化あるいは部分安定化ジルコニアからなる固
体電解質板、固体電解質板には正極２２と負極２３を形
成する多孔性物質を被覆しており、気体の通路を形成し
た集電の作用と共に隣接する単位燃料電池を電気的に接
続するインターコネクタ２４を介して積層し、両端には
電気を外部に取り出すための端板２５および２６を設け
ている。また、インターコネクタには酸素または空気等
の酸化剤のガス通路２７と水素などの燃料気体のガス通
路２８を設け、端板２５および２６にも同様にガス通路
２９および３０が設けられており、電極を形成した電解
質板面の周縁部３１には電池の作動温度より高温の１０
５０℃から１３５０℃で軟化し、軟化物が１０２〜１０
７ボイズの粘度であり、封止形状に変形させ、降温し、
作動温度１０００℃以下では塑性変形しない材料を用い
るものであり、ガラスペーストの軟化する温度に加熱の
後に、作動温度まで温度を低下させる過程でガラスペー
ストを凝固させて電解質板とインターコネクタの間を封
止すると共に両者を機械的に固定するものである。
このような目的で使用可能なガラスペーストには、高軟
化点のアルミノケイ酸ガラス、高ケイ酸ガラス、結晶化
ガラスのうち、 Ｌｉ２Ｏ°５ｉ０２系、 β−スポジ
ュメン固溶（Ｅ コージェライト系のガラス等をあげ
ることができる。
化点のアルミノケイ酸ガラス、高ケイ酸ガラス、結晶化
ガラスのうち、 Ｌｉ２Ｏ°５ｉ０２系、 β−スポジ
ュメン固溶（Ｅ コージェライト系のガラス等をあげ
ることができる。
あるいは、結晶化ガラスのように１０５０℃から１３５
０℃で軟化し、封止形状にした後、この温度に維持する
ことによりガラス相から結晶相を析出させて塑性変形し
ない状態にして封止ど固定を行ってもよい。ガラスペー
ストの塗布幅が大きいと燃料電池として作用する部分の
面積が減少することとなり、また小さいと漏洩の可能性
があるので２〜８ ｍｍ程度が好ましく、塗布する厚み
は０．１〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
０℃で軟化し、封止形状にした後、この温度に維持する
ことによりガラス相から結晶相を析出させて塑性変形し
ない状態にして封止ど固定を行ってもよい。ガラスペー
ストの塗布幅が大きいと燃料電池として作用する部分の
面積が減少することとなり、また小さいと漏洩の可能性
があるので２〜８ ｍｍ程度が好ましく、塗布する厚み
は０．１〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
また、ガラスペーストの塗布に代えてガラスペーストの
ガラス成分と同様の成分からなるガラス板を挟持して積
層した後に、ガラスを軟化温度まで加熱した後に温度を
硬化させて凝固させて封止と固定を行ってもよいし、電
極を形成した固体電解質板、インターコネクタの少なく
とも一方の表面に電池の作動温度において塑性変形しな
いガラスを有機物質に分散させたガラスペーストを塗布
するとともに、ガラスペーストのガラス成分と同様の成
分からなるガラス板を挟持して積層してガラスを軟化温
度まで加熱した後に温度を降下して凝固させて封止と固
定を行ってもよい。
ガラス成分と同様の成分からなるガラス板を挟持して積
層した後に、ガラスを軟化温度まで加熱した後に温度を
硬化させて凝固させて封止と固定を行ってもよいし、電
極を形成した固体電解質板、インターコネクタの少なく
とも一方の表面に電池の作動温度において塑性変形しな
いガラスを有機物質に分散させたガラスペーストを塗布
するとともに、ガラスペーストのガラス成分と同様の成
分からなるガラス板を挟持して積層してガラスを軟化温
度まで加熱した後に温度を降下して凝固させて封止と固
定を行ってもよい。
［作用］
平板型の固体電解質型の燃料電池において、電極を形成
した固体電解質板の表面とインターコネクタとの間に１
０５０℃〜１３５０℃の間において軟化し電池の作動温
度においては塑性変形しない物質を塗布することによっ
て固体電解質板とインターコネクタとの開の気体の漏洩
を防止するとともに両者を固定することができる。
した固体電解質板の表面とインターコネクタとの間に１
０５０℃〜１３５０℃の間において軟化し電池の作動温
度においては塑性変形しない物質を塗布することによっ
て固体電解質板とインターコネクタとの開の気体の漏洩
を防止するとともに両者を固定することができる。
［実施例］
第１回の積層様式にしたがって燃料電池スタックを製作
した。酸化イツトリウムを３モル％添加した部分安定化
ジルコニアの５０×５０ＩＩＩＩ１１の大きさの固体電
解質板を用いた。そして、固体電解質の酸素通路側には
Ｌ ａ ＠、ｇｓ ｒ Ｉ！、）Ｍ ｎ Ｏ３粉末（平
均粒径約５μｍ）を刷毛塗り法で厚さ０ 、３ ｍｍに
塗布して正極とした。また水素通路側にはニッケル／二
酸化ジルコニウム（重量比で９対１）のサーメット混合
粉末を正極と同様に刷毛塗り法で０２＝の厚さに塗布し
て負極とした。
した。酸化イツトリウムを３モル％添加した部分安定化
ジルコニアの５０×５０ＩＩＩＩ１１の大きさの固体電
解質板を用いた。そして、固体電解質の酸素通路側には
Ｌ ａ ＠、ｇｓ ｒ Ｉ！、）Ｍ ｎ Ｏ３粉末（平
均粒径約５μｍ）を刷毛塗り法で厚さ０ 、３ ｍｍに
塗布して正極とした。また水素通路側にはニッケル／二
酸化ジルコニウム（重量比で９対１）のサーメット混合
粉末を正極と同様に刷毛塗り法で０２＝の厚さに塗布し
て負極とした。
インターコネクタにはニクロムを用い、固体電解質板２
１の周縁部には軟化点が１２００℃のＬｉ２０・５ｉ０
２系結晶化ガラスのペーストを０．２鰭の厚さで塗布し
た。
１の周縁部には軟化点が１２００℃のＬｉ２０・５ｉ０
２系結晶化ガラスのペーストを０．２鰭の厚さで塗布し
た。
このようにして３段に積層した燃料電池スタックを圧力
容器内に取り付けて加熱した。加熱は室温から１５０℃
までは１分間に１℃で加熱し、ガラスペーストの溶媒を
蒸発させた６ １５０℃〜３００℃までは１分間に５℃
、３００℃以上では水素通路側に電極の酸化を防止する
ために窒素を流し、 １分間に５℃で１２００℃まで昇
温して熔融し同温度に１０分間保持した。
容器内に取り付けて加熱した。加熱は室温から１５０℃
までは１分間に１℃で加熱し、ガラスペーストの溶媒を
蒸発させた６ １５０℃〜３００℃までは１分間に５℃
、３００℃以上では水素通路側に電極の酸化を防止する
ために窒素を流し、 １分間に５℃で１２００℃まで昇
温して熔融し同温度に１０分間保持した。
その後１０００℃に降温しで正極側に酸素、負極側に水
素を供給して発電を開始したところ開放電圧は３．７ボ
ルトあり、ネルンストの式による電気化学電位の値から
推計すると、気体の漏洩はほとんどなく、また固体電解
質板とインターコネクタとは十分に機械的にも固定され
ていた。
素を供給して発電を開始したところ開放電圧は３．７ボ
ルトあり、ネルンストの式による電気化学電位の値から
推計すると、気体の漏洩はほとんどなく、また固体電解
質板とインターコネクタとは十分に機械的にも固定され
ていた。
［発明の効果］
平板型の電解質板を有する固体電解質型の燃料電池にお
いて、電解質板の周縁部に１０５０℃から１３５０℃で
軟化し、電池の作動温度である８５０℃〜１０００℃で
は塑性変形しないガラスを塗布してインターコネクタと
固体電解質板との間を封止したので気体の漏洩の可能性
を減少させるとともに両者を固定したので振動によって
ずれることなく安全な操業が可能である。
いて、電解質板の周縁部に１０５０℃から１３５０℃で
軟化し、電池の作動温度である８５０℃〜１０００℃で
は塑性変形しないガラスを塗布してインターコネクタと
固体電解質板との間を封止したので気体の漏洩の可能性
を減少させるとともに両者を固定したので振動によって
ずれることなく安全な操業が可能である。
第１図は本発明の方法によって製造した固体電解質燃料
電池の構成を示す図、第２図は固体電解質燃料電池の構
成を示す図、第３図は燃料電池スタックの取り付は例を
示す図である。 固体電解質 ・・・・・２ 正極 ・・・・・２ 負極 ・・・・・２インターコネク
タ ・・・・・２ ガラスペーストの塗布部・・・・・３
電池の構成を示す図、第２図は固体電解質燃料電池の構
成を示す図、第３図は燃料電池スタックの取り付は例を
示す図である。 固体電解質 ・・・・・２ 正極 ・・・・・２ 負極 ・・・・・２インターコネク
タ ・・・・・２ ガラスペーストの塗布部・・・・・３
Claims (8)
- （１）電極を形成した固体電解質板とインターコネクタ
との間に電池の作動温度において塑性変形しない封止物
質が介在していることを特徴とする高温型燃料電池。 - （２）作動温度が８５０℃〜１０００℃である請求項１
記載の高温型燃料電池。 - （３）封止物質が軟化温度１０５０℃〜１３５０℃の間
にあるガラスである請求項１あるいは２のいずれかに記
載の高温型燃料電池。 - （４）封止物質が作動温度で結晶相を生成する結晶化ガ
ラスである請求項１ないし３項のいずれか１項に記載の
高温型燃料電池。 - （５）電極を形成した固体電解質板、インターコネクタ
の少なくとも一方の表面に電池の作動温度において塑性
変形しないガラスを有機物質に分散させたガラスペース
トを塗布して積層することを特徴とする高温型燃料電池
の製造方法。 - （６）電極を形成した固体電解質板とインターコネクタ
の間に電池の作動温度において塑性変形しないガラスを
挟持して積層することを特徴とする高温型燃料電池の製
造方法。 - （７）電極を形成した固体電解質板、インターコネクタ
の少なくとも一方の表面に電池の作動温度において塑性
変形しないガラスを有機物質に分散させたガラスペース
トを塗布することを特徴とする請求項６記載の高温型燃
料電池の製造方法。 - （８）１０５０℃〜１３５０℃に加熱し、ガラスを軟化
させ封止することを特徴とする請求項５ないし７項のい
ずれか１項に記載の高温型燃料電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2086456A JP2936001B2 (ja) | 1990-03-31 | 1990-03-31 | 高温型燃料電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2086456A JP2936001B2 (ja) | 1990-03-31 | 1990-03-31 | 高温型燃料電池およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03285268A true JPH03285268A (ja) | 1991-12-16 |
| JP2936001B2 JP2936001B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=13887448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2086456A Expired - Fee Related JP2936001B2 (ja) | 1990-03-31 | 1990-03-31 | 高温型燃料電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2936001B2 (ja) |
Cited By (8)
| 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 |
| WO1997034331A1 (de) * | 1996-03-14 | 1997-09-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum beschichten eines bauelements einer hochtemperatur-brennstoffzelle mit einer glasartigen schicht und hochtemperatur-brennstoffzellenstapel |
| JP2003238201A (ja) * | 2001-12-05 | 2003-08-27 | Ngk Insulators Ltd | 封止材、接合体、電気化学装置および結晶化ガラス |
| JP2010055859A (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Ngk Insulators Ltd | 固体酸化物型燃料電池の組立方法 |
| JP2010262761A (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-18 | Noritake Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池および接合材 |
| JP2011042550A (ja) * | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Noritake Co Ltd | 酸素イオン伝導モジュールならびに該モジュール用シール材およびその利用 |
| JP2016081813A (ja) * | 2014-10-20 | 2016-05-16 | 株式会社東芝 | 電気化学セルスタック、および電力システム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3101858U (ja) | 2003-08-26 | 2004-06-24 | 株式会社 ベルマネジメント | バッグおよびカバン・ハンガー |
-
1990
- 1990-03-31 JP JP2086456A patent/JP2936001B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO1997034331A1 (de) * | 1996-03-14 | 1997-09-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum beschichten eines bauelements einer hochtemperatur-brennstoffzelle mit einer glasartigen schicht und hochtemperatur-brennstoffzellenstapel |
| JP2003238201A (ja) * | 2001-12-05 | 2003-08-27 | Ngk Insulators Ltd | 封止材、接合体、電気化学装置および結晶化ガラス |
| JP2010055859A (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Ngk Insulators Ltd | 固体酸化物型燃料電池の組立方法 |
| JP2010262761A (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-18 | Noritake Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池および接合材 |
| JP2011042550A (ja) * | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Noritake Co Ltd | 酸素イオン伝導モジュールならびに該モジュール用シール材およびその利用 |
| JP2016081813A (ja) * | 2014-10-20 | 2016-05-16 | 株式会社東芝 | 電気化学セルスタック、および電力システム |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2936001B2 (ja) | 1999-08-23 |
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