JPH0471167A - 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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- JPH0471167A JPH0471167A JP2182313A JP18231390A JPH0471167A JP H0471167 A JPH0471167 A JP H0471167A JP 2182313 A JP2182313 A JP 2182313A JP 18231390 A JP18231390 A JP 18231390A JP H0471167 A JPH0471167 A JP H0471167A
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Links
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Classifications
-
- 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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は固体電解質燃料電池に関するものである。
（ロ）従来の技術
高温固体電解質型燃料電池は、Ｉ）ン酸型及び溶融炭酸
塩型燃料電池についで第三世代の燃料電池としてま目さ
れ各方面で開発が行われている。
塩型燃料電池についで第三世代の燃料電池としてま目さ
れ各方面で開発が行われている。
この電池の構成材は全て固体であるから、前記従来型電
池での問題点である電解質のロスは完全に解消され、且
つ、作動温度が１０００℃の高温であるため発電効率ら
高いという利点がある。
池での問題点である電解質のロスは完全に解消され、且
つ、作動温度が１０００℃の高温であるため発電効率ら
高いという利点がある。
しかし、高温で長期に亘り安定である構成材料の選定、
固体電解質への電極付着法及びガスシール法など数多く
の問題をかかえていることも事実である。
固体電解質への電極付着法及びガスシール法など数多く
の問題をかかえていることも事実である。
特に平板状セルとガス分離板間のシール法において、従
来型電池の様なウェットシールという形式がとれず新た
なガスシール構成の開発が必要である。このゲスシール
法として、セルとガス分離板とのシール面にセラミック
接着剤を用いる方法も考えられるが、セラミック接着剤
で完全に接着すると、各構成材の熱膨張の差により温度
の昇・陣中に接着部に歪みが生じ、セル電解質板の割れ
を起こすと共に数回のサーマルサイクル中には接着性の
劣化によりガス漏れ発生の原因となる。またセルとガス
分離板のシール面をガラスでシールする方法は、長期運
転中にガラスが外部へ流れ出してシール性を損なう。同
時にこの方法では組立時と運転時では電池全体の高さに
大きな変化を伴い、不安定であるなどの問題がある。
来型電池の様なウェットシールという形式がとれず新た
なガスシール構成の開発が必要である。このゲスシール
法として、セルとガス分離板とのシール面にセラミック
接着剤を用いる方法も考えられるが、セラミック接着剤
で完全に接着すると、各構成材の熱膨張の差により温度
の昇・陣中に接着部に歪みが生じ、セル電解質板の割れ
を起こすと共に数回のサーマルサイクル中には接着性の
劣化によりガス漏れ発生の原因となる。またセルとガス
分離板のシール面をガラスでシールする方法は、長期運
転中にガラスが外部へ流れ出してシール性を損なう。同
時にこの方法では組立時と運転時では電池全体の高さに
大きな変化を伴い、不安定であるなどの問題がある。
（ハ）発明が解決しようとする課題
本発明は従来のシール法における問題点を解決し、シー
ル性を改善した固体電解質燃料電池を提供するものであ
る。
ル性を改善した固体電解質燃料電池を提供するものであ
る。
（ニ）課題を解決するための手段
本発明の第１の発明は、アノード・固体電解質・カソー
ドからなる平板状セルと、アノード・カソード各背面に
各ガス供給空間を構成するガス分離板とを交互に積重し
な固体電解質燃料電池において、各ガス分離板と一体に
、上方の隣接ガス分離板外周と間隔を存して溜部を形成
し、各溜部に非導電性高粘度融体及び該融体の保持部材
を満巳たことにある。
ドからなる平板状セルと、アノード・カソード各背面に
各ガス供給空間を構成するガス分離板とを交互に積重し
な固体電解質燃料電池において、各ガス分離板と一体に
、上方の隣接ガス分離板外周と間隔を存して溜部を形成
し、各溜部に非導電性高粘度融体及び該融体の保持部材
を満巳たことにある。
また、第２の発明は、アノード・固体電解質・カソード
からなる平板状セルと、アノード・カソード各背面に各
ガス供給空間を構成するガス分離板とを交互に積重しな
固体電解質燃料電池において、積重体全体を有底箱体内
に間隔を存してれ納し、間隔により形成された溜部に非
導電性高粘度融体及び該融体の保持部材を満したことに
ある。
からなる平板状セルと、アノード・カソード各背面に各
ガス供給空間を構成するガス分離板とを交互に積重しな
固体電解質燃料電池において、積重体全体を有底箱体内
に間隔を存してれ納し、間隔により形成された溜部に非
導電性高粘度融体及び該融体の保持部材を満したことに
ある。
尚、保持部材としては非導電性繊維体、例えばＺｒ０＝
、Ａｌ！Ｏ３、ＭｇＯ，５ｉｆｔ、ＳｉＣなどの非導電
性セラミックの繊維が好適である。
、Ａｌ！Ｏ３、ＭｇＯ，５ｉｆｔ、ＳｉＣなどの非導電
性セラミックの繊維が好適である。
（ホ）作用
本発明によれば、平板状セルとガス分離板とは従来のよ
うに両者の接触面でシールするのではなく、セル外周若
しくは積重体全外周に形成された溜部を満たす非導電性
高粘度融体により周面でシールされるので、ガスシール
が容易且つ確実に行わノすると共に、融体の保持部材も
同時に満たされているため、電池スタックに何らかの振
動成るいは傾きが生じた場１でも融体の移動を抑制する
ことができ融体が電池構成材に侵入して電池特性を劣化
させるといった不都合はない。
うに両者の接触面でシールするのではなく、セル外周若
しくは積重体全外周に形成された溜部を満たす非導電性
高粘度融体により周面でシールされるので、ガスシール
が容易且つ確実に行わノすると共に、融体の保持部材も
同時に満たされているため、電池スタックに何らかの振
動成るいは傾きが生じた場１でも融体の移動を抑制する
ことができ融体が電池構成材に侵入して電池特性を劣化
させるといった不都合はない。
（へ）実施例
第１図は本発明の詳細な説明するための単セル断面図で
ある。
ある。
平板状セル（１）は、８％イツトリアで安定化したジル
コニヤの焼成体からなる電解質層（２）と、＼１−Ｚｒ
Ｏ＊サーメットからなるアノード極（３）と、ＬａＣｏ
０ ｓ、ＬａＣｒＯｓなどのペロブスカイト型酸化物か
らなるカソード極（４）とで構成され、これら各種（３
）（４）は、電極構成材粉末にバインダー・可塑剤・及
び溶媒を加えてスラリーとし、このスラリーを電解質層
（２）の各面に夫々０．２ｍｍ厚で塗布して後焼成した
。
コニヤの焼成体からなる電解質層（２）と、＼１−Ｚｒ
Ｏ＊サーメットからなるアノード極（３）と、ＬａＣｏ
０ ｓ、ＬａＣｒＯｓなどのペロブスカイト型酸化物か
らなるカソード極（４）とで構成され、これら各種（３
）（４）は、電極構成材粉末にバインダー・可塑剤・及
び溶媒を加えてスラリーとし、このスラリーを電解質層
（２）の各面に夫々０．２ｍｍ厚で塗布して後焼成した
。
このセル（１）を挟持する一対のガス分離板（５）（６
）は、ニッケルクロム合金（インコネル６００．６０１
）などの耐熱性金属からなり、上方のガス分離板（６）
は下面にのみガス例えばアノードガス供給空間（６°
）を有するハーフフレートであるが、下方のガス分離板
（５）は、両面にカソードガス及びアノードガスの各供
給空間（５°）（６’ ）を夫々有する。［第１図では
アノードガス通路（６゛）は図示せずコ このガス分離板（５）には、セル（１）とハーフプレー
ト（６）の外周に間隔を存してとりがこむ溜部（７）が
一体に形成されている。この溜部（７）にはシール材と
なる例えばパイレツクスガラスのような非導電性高粘度
融体（１０００℃で融体）と、この融体を保持する例え
ばＺｒ０ｔセラミツクフアイバーとの混合物（８）が満
たされ、その上に枠状の非孔質セラミック板（９）が浮
遊状態で配置されている。
）は、ニッケルクロム合金（インコネル６００．６０１
）などの耐熱性金属からなり、上方のガス分離板（６）
は下面にのみガス例えばアノードガス供給空間（６°
）を有するハーフフレートであるが、下方のガス分離板
（５）は、両面にカソードガス及びアノードガスの各供
給空間（５°）（６’ ）を夫々有する。［第１図では
アノードガス通路（６゛）は図示せずコ このガス分離板（５）には、セル（１）とハーフプレー
ト（６）の外周に間隔を存してとりがこむ溜部（７）が
一体に形成されている。この溜部（７）にはシール材と
なる例えばパイレツクスガラスのような非導電性高粘度
融体（１０００℃で融体）と、この融体を保持する例え
ばＺｒ０ｔセラミツクフアイバーとの混合物（８）が満
たされ、その上に枠状の非孔質セラミック板（９）が浮
遊状態で配置されている。
この枠状板（９）の役割は、外部からの不純物混入成る
いは融体の飛散を低減するものである。
いは融体の飛散を低減するものである。
第２図は４セル積重体に適用した実施例の縦断面図、第
３図は同上他実施例の縦断面図、第４図は第２図及び第
３図の一部透視した上面図、第５図は同じく第２図、第
３図の横断面図である。これらの図面において該当個所
は第１図と同一記号を付した。
３図は同上他実施例の縦断面図、第４図は第２図及び第
３図の一部透視した上面図、第５図は同じく第２図、第
３図の横断面図である。これらの図面において該当個所
は第１図と同一記号を付した。
第２図の実施例では最上部の片面のみにアノードガス供
給空間（６° ）を有するガス分離板（６）を除き、全
てのガス分離板（５）と一体に、融体と保持部材との混
合物（８）の溜部（７）が形成されている。尚最下部の
ガス分離板（５）も片面にのみカソードガス供給空間（
５゛ ）を有する。
給空間（６° ）を有するガス分離板（６）を除き、全
てのガス分離板（５）と一体に、融体と保持部材との混
合物（８）の溜部（７）が形成されている。尚最下部の
ガス分離板（５）も片面にのみカソードガス供給空間（
５゛ ）を有する。
これに対して、第３図の他実施例では、４セル積重体全
体が、ガス分離板と同材質のニッケル・クロム合金等の
耐熱性金属からなる有底箱体（１０）に間隔を存して収
納され、その間隔により構成された単一の溜部（７゜）
に非導電性高粘度融体と保持部材との混合物（８゜）が
満たされている。この箱体（１０）の内底面にはカソー
ドガス空間（５°）を有してハーフプレートの役割を兼
ねている。
体が、ガス分離板と同材質のニッケル・クロム合金等の
耐熱性金属からなる有底箱体（１０）に間隔を存して収
納され、その間隔により構成された単一の溜部（７゜）
に非導電性高粘度融体と保持部材との混合物（８゜）が
満たされている。この箱体（１０）の内底面にはカソー
ドガス空間（５°）を有してハーフプレートの役割を兼
ねている。
第２図及び第３図はいづれも内部マニホルドのカソード
ガス供給空間に沿って断面したものである。
ガス供給空間に沿って断面したものである。
又、各ガス分離板（５）（６）の下面には、マニホルド
内のガスとその対極ガスとを遮蔽するよう各一対の溝（
１１）及び（１２）を形成しシール部とする。
内のガスとその対極ガスとを遮蔽するよう各一対の溝（
１１）及び（１２）を形成しシール部とする。
ｔａ総組立際し、シール材として溜部（７）（７，）及
び溝部（１１）（１２）に、１ｒＣｈフアイバーで保持
させたパイレックスラス板状のものを埋め込み昇温、軟
化させシールした。
び溝部（１１）（１２）に、１ｒＣｈフアイバーで保持
させたパイレックスラス板状のものを埋め込み昇温、軟
化させシールした。
Ｚｒ０ｔフアイバーで保持したパイレックスガラス体は
、ＺｒＯ，ファイバー（長さ５５０−２００ｐ、径５−
１０！Ｉｍ）とパイレックスガラス粉末を水を溶媒とし
てボールミルにて撹拌混合し、乾燥後、ｌｏｔ”ｌ〜２
００Ｋｇ／ｃｍ’の圧力でプレス成形した。その後、空
気中１０５０’Ｃで１０〜２０時間焼成し、緻密化した
後、表面を研摩し使用した。
、ＺｒＯ，ファイバー（長さ５５０−２００ｐ、径５−
１０！Ｉｍ）とパイレックスガラス粉末を水を溶媒とし
てボールミルにて撹拌混合し、乾燥後、ｌｏｔ”ｌ〜２
００Ｋｇ／ｃｍ’の圧力でプレス成形した。その後、空
気中１０５０’Ｃで１０〜２０時間焼成し、緻密化した
後、表面を研摩し使用した。
第６図は本発明による４セルスタツク（有効面積１００
ｃｍ”）の寿命を示す（実線）。尚、破線は比較のため
に、溜部及び溝に保持部材を用いずに非導電性高粘度融
体のみ満たした場合の寿命特性を示す。測定条件は、燃
料ガスとしてＨ！、酸化剤ガスとして空気を用い、電流
密度３００ｍ、Ａ／ｃｍ’であり電圧は単セル当りの値
を示した。第６図より本発明燃料電池は１０００時間の
運転においても耐熱衝撃にら優れ安定であることがわか
る。
ｃｍ”）の寿命を示す（実線）。尚、破線は比較のため
に、溜部及び溝に保持部材を用いずに非導電性高粘度融
体のみ満たした場合の寿命特性を示す。測定条件は、燃
料ガスとしてＨ！、酸化剤ガスとして空気を用い、電流
密度３００ｍ、Ａ／ｃｍ’であり電圧は単セル当りの値
を示した。第６図より本発明燃料電池は１０００時間の
運転においても耐熱衝撃にら優れ安定であることがわか
る。
尚、本実施例においては非導電性高粘度融体としてプラ
スを例にとりパイレックスの場合を例示したが、その他
にＳ＋Ｏｔ−、ＡＩｔＯｘ−−ＩｇＯ系等のアルカリ金
属を用いないもの成るいはガラス以外に１０００℃（を
池作動温度）で粘度が１０“−１０１ポイズの非導電性
融体であれば同様に用いることができる。
スを例にとりパイレックスの場合を例示したが、その他
にＳ＋Ｏｔ−、ＡＩｔＯｘ−−ＩｇＯ系等のアルカリ金
属を用いないもの成るいはガラス以外に１０００℃（を
池作動温度）で粘度が１０“−１０１ポイズの非導電性
融体であれば同様に用いることができる。
又、保持部材として用いるセラミックファイバーもＺｒ
Ｏ＋に限らず、ＡＩｔｏｓ、〜Ｉｇ０．５１０２、Ｓｉ
Ｃ等の非導電性部材も同様に用いることができる。
Ｏ＋に限らず、ＡＩｔｏｓ、〜Ｉｇ０．５１０２、Ｓｉ
Ｃ等の非導電性部材も同様に用いることができる。
（ト）発明の効果
上述の如く本発明によれば、平板状セルとガス分離板と
は従来のように両者の接触面でシールするのではなく、
セル外周若しくは積重体全外周に形成された溜部を満た
す非導電性高粘度融体により周面でシールされるので、
ガスシールが容易且つ確実に行われ、更に融体が電池構
成材の熱膨張の差を緩和し、耐熱衝撃性に優れたシール
が得られると共に、融体の保持部材ら同時に満たされて
いるため、電池スタンクに河らかの振動酸るいは傾きが
生じた場合でも融体の移動を抑制することができ融体が
電池ｆｉｌ成材に侵入して電池特性を劣化させるといっ
た不都合はなく、長期に亘り安定な電池運転が可能なる
ものであり、その工業的価値は極めて大である。
は従来のように両者の接触面でシールするのではなく、
セル外周若しくは積重体全外周に形成された溜部を満た
す非導電性高粘度融体により周面でシールされるので、
ガスシールが容易且つ確実に行われ、更に融体が電池構
成材の熱膨張の差を緩和し、耐熱衝撃性に優れたシール
が得られると共に、融体の保持部材ら同時に満たされて
いるため、電池スタンクに河らかの振動酸るいは傾きが
生じた場合でも融体の移動を抑制することができ融体が
電池ｆｉｌ成材に侵入して電池特性を劣化させるといっ
た不都合はなく、長期に亘り安定な電池運転が可能なる
ものであり、その工業的価値は極めて大である。
第１図は本発明固体電解質燃料電池の単セル模式図、第
２図は４セル積重体に適用した一実施例の縦断面図、第
３図は同上他実施例の縦断面図、第４図は第２図及び第
３図の一部を透視した上面図、第５図は同じく第２図、
第３図の横断面図、第６図は本発明固体電解質燃料電池
の電池特性図を夫々示す。 （１）・・・・セル、（３）（６）・・・・ガス分離板
、（５゛ ）・・・カソードガス供給空間、（６′ ）
・・・アノードガス供給空間、（７）（７ｏ）・・・溜
部、（８）（８゜）・・・・非導電性高粘度融体と保持
部材との混合物、（９）・・・非多孔質セラミック板、
（Ｉｆ）） 有底箱体、 溝。 第１図
２図は４セル積重体に適用した一実施例の縦断面図、第
３図は同上他実施例の縦断面図、第４図は第２図及び第
３図の一部を透視した上面図、第５図は同じく第２図、
第３図の横断面図、第６図は本発明固体電解質燃料電池
の電池特性図を夫々示す。 （１）・・・・セル、（３）（６）・・・・ガス分離板
、（５゛ ）・・・カソードガス供給空間、（６′ ）
・・・アノードガス供給空間、（７）（７ｏ）・・・溜
部、（８）（８゜）・・・・非導電性高粘度融体と保持
部材との混合物、（９）・・・非多孔質セラミック板、
（Ｉｆ）） 有底箱体、 溝。 第１図
Claims (3)
- （１）アノード・固体電解質・カソードからなる平板状
セルと、前記アノード・カソード各背面に各ガス供給空
間を構成するガス分離板とを交互に積重してなり、前記
各ガス分離板と一体に、上方の隣接ガス分離板外周と間
隔を存して溜部を形成し、前記各溜部に非導電性高粘度
融体及び該融体の保持部材を満したことを特徴とする固
体電解質燃料電池。 - （２）アノード・固体電解質・カソードからなる平板状
セルと、前記アノード・カソード各背面に各ガス供給空
間を構成するガス分離板とを交互に積重してなり、前記
積重体全体を有底箱体内に間隔を存して収納し、前記間
隔により形成された溜部に非導電性高粘度融体及び該融
体の保持部材を満したことを特徴とする固体電解質燃料
電池。 - （３）前記保持部材が、非導電性繊維体であることを特
徴とする請求項（１）或るいは（２）記載の固体電解質
燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2182313A JPH0471167A (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | 固体電解質燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2182313A JPH0471167A (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | 固体電解質燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0471167A true JPH0471167A (ja) | 1992-03-05 |
Family
ID=16116122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2182313A Pending JPH0471167A (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | 固体電解質燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0471167A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006185775A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池用シール材および固体酸化物形燃料電池用シール材の製造方法 |
| EP1927764A1 (de) * | 2006-11-30 | 2008-06-04 | Forschungszentrum Jülich Gmbh | Anordnung aus durch Fügematerial verbundenen Körpern |
| JP2009512150A (ja) * | 2005-10-11 | 2009-03-19 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 密閉された燃料電池の積層体 |
| US7569298B2 (en) | 2001-06-08 | 2009-08-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Separator seal structure for a fuel cell |
-
1990
- 1990-07-10 JP JP2182313A patent/JPH0471167A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7569298B2 (en) | 2001-06-08 | 2009-08-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Separator seal structure for a fuel cell |
| JP2006185775A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池用シール材および固体酸化物形燃料電池用シール材の製造方法 |
| JP2009512150A (ja) * | 2005-10-11 | 2009-03-19 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 密閉された燃料電池の積層体 |
| EP1927764A1 (de) * | 2006-11-30 | 2008-06-04 | Forschungszentrum Jülich Gmbh | Anordnung aus durch Fügematerial verbundenen Körpern |
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