JPH05326009A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents

固体電解質型燃料電池

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JPH05326009A
JPH05326009A JP4135469A JP13546992A JPH05326009A JP H05326009 A JPH05326009 A JP H05326009A JP 4135469 A JP4135469 A JP 4135469A JP 13546992 A JP13546992 A JP 13546992A JP H05326009 A JPH05326009 A JP H05326009A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 共焼結の際に高温度処理しても、また、稼働
中の高温度環境下であっても、十分な多孔質性を保持す
ることができる燃料極を備えた固体電解質型燃料電池を
得る。 【構成】 固体電解質はその表裏面に空気極２と燃料極
３を設けている。燃料極３は、ニッケル、ジルコニア、
酸化クロムを含む混合物からできている。これにより、
燃料極３は１３００℃以上の高温度で共焼結しても、多
孔質性が保持される。また、固体電解質型燃料電池を約
１０００℃の温度で稼働させる際にも、燃料極に含まれ
ている酸化クロムが燃料極２の焼結の進行を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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。
【０００２】
【従来の技術と課題】例えば、固体電解質型燃料電池の
一種類として平板型のものが知られている。このタイプ
の燃料電池は、燃料極及び空気極を表裏面に設けた固体
電解質と、燃料極及び空気極にそれぞれ燃料ガス（水素
ガス等）及び空気（あるいは、酸素ガス）を均等に供給
すると共に電極に発生した電荷の経路となる導電性ディ
ストリビュータと、インターコネクタとで構成された積
層構造を有している。平板型の利点は、単位体積当たり
の出力が大きいことである。これは、固体電解質、イン
ターコネクタ等の各構成材料の厚みを薄くすることによ
り、単位厚み当たりの単セル数を多くできるからであ
り、加えて電流が平面の直角方向に流れるので、内部抵
抗を小さくすることができるからである。そして、各構
成材料を薄くする方法として、各構成材料を共焼結（同
時に焼成すること）する方法が提案されている。
【０００３】ところで、電極には優れた導電性が要求さ
れると共に、ガスが拡散できる程度の多孔質性が要求さ
れる。従来の燃料極には、主として、ニッケル・ジルコ
ニアサーメットが用いられていた。しかし、固体電解質
型燃料電池は、約１０００℃の温度に維持された状態で
長期間稼働するため、ニッケル・ジルコニアサーメット
では稼働中に焼結が進行し、多孔質性が保持できないと
いう問題があった。さらに、共焼結によりセルを作製す
る際には、焼成温度は１３００℃以上となり、燃料極の
多孔質化はより難しいものとなっていた。
【０００４】そこで、本発明の課題は、共焼結の際に高
温度処理をしても、また、稼働中の高温度環境下であっ
ても、十分な多孔質性を保持することができる燃料極を
備えた固体電解質型燃料電池を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明に係る固体電解質型燃料電池は、燃料極がニ
ッケル、ジルコニア、酸化クロムを含む混合物からでき
ていることを特徴とする。
【０００６】
【作用】燃料極がニッケル、ジルコニア、酸化クロムを
含む混合物からできているため、１３００℃以上の高温
度で共焼結しても、燃料極に含まれている酸化クロムが
燃料極の焼結の進行を適度に抑制し、燃料極の多孔質性
を保持する。また、固体電解質型燃料電池を約１０００
℃の温度環境下で稼働させる際にも、燃料極に含まれて
いる酸化クロムが燃料極の焼結の進行を抑制する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明に係る固体電解質型燃料電池の
一実施例を添付図面を参照して説明する。図１は、固体
電解質型燃料電池の単セルの分解斜視図である。固体電
解質１は矩形状をしており、その材料としてはイットリ
ウム安定化ジルコニア等が用いられている。空気極２及
び燃料極３はそれぞれ固体電解質１の上面、下面に設け
られている。空気極２の材料としてはランタンマンガナ
イト等が用いられている。燃料極３の材料としては、後
記表１に示すように、ニッケルの重量比率を４５ｗｔ％
にしてジルコニアと酸化クロムの重量比率を変えたもの
（ＬＯＴ Ｎｏ．１〜８）を用いる。
【０００８】空気極側ディストリビュータ５及び燃料極
側ディストリビュータ６は空気極２や燃料極３の表面に
設けられ、空気極２や燃料極３に均等に空気や燃料ガス
がゆきわたるように機能するとともに、電極２，３と後
述のインターコネクタ１０とが電気的に接続するように
機能する。空気極側ディストリビュータ５の材料として
はランタンマンガナイト等が、燃料極側ディストリビュ
ータ６の材料としてはニッケル・ジルコニアサーメット
等がそれぞれ用いられている。
【０００９】スペーサ７，８、それぞれ整列されたディ
ストリビュータ５，６の両側に配置され、空気や燃料ガ
スを外気から遮断する。スペーサ７，８の材料として
は、イットリウム安定化ジルコニア等が用いられてい
る。以上、空気極２及び燃料極３を表面に設けた固体電
解質１と、ディストリビュータ５，６と、スペーサ７，
８とで構成された単セル９の上下にインターコネクタ１
０が配設される。インターコネクタの材料としては、ラ
ンタンクロマイト等が用いられている。
【００１０】こうして構成された５個の単セル９をイン
ターコネクタ１０を介して積層した後、１３００℃の温
度まで昇温し、この温度で２時間共焼結することによ
り、図２に示す固体電解質型燃料電池を得た。さらに、
この燃料電池を水素雰囲気中にさらした状態で１０００
℃の温度まで昇温させ、この温度で処理することによ
り、燃料電池を稼働させた場合の評価を行った。その評
価結果を表１に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】酸化クロムの重量比率が２ｗｔ％から２５
ｗｔ％の範囲では、気孔率が３５％以上となり、電極と
して用いるのに十分な値が得られた。一方、燃料極３と
固体電解質１の接合状態は、酸化クロムの重量比率が２
０ｗｔ％までは接合した。しかし、酸化クロムの重量比
率が２５ｗｔ％以上では、燃料極３は、燃料電池稼働中
の電極反応（還元反応）により収縮し、燃料極３と固体
電解質１が剥離した。従って、酸化クロムの重量比率は
２〜２０ｗｔ％が好ましい。
【００１３】なお、本発明に係る固体電解質型燃料電池
は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲
内で種々に変形することができる。燃料極のニッケル重
量比率は４５ｗｔ％に限定されるものではなく、電導
度、気孔率及び固体電解質との接合状態が適切な範囲で
変えることができる。そして、これに応じて、ジルコニ
ア及び酸化クロムの重量比率が設定される。
【００１４】また、前記実施例では、各構成材料を共焼
結して作製した固体電解質型燃料電池について説明した
が、予め個々に焼結しておいた各構成材料を接合剤を利
用して組み立てたものであってもよい。さらに、固体電
解質型燃料電池は、ディストリビュータを備えないで、
空気極及び燃料極がディストリビュータ機能をも兼ねる
ものであってもよい。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、燃料極がニッケル、ジルコニア、酸化クロムを
含む混合物からできているので、共焼結の際に高温度処
理をしても、また、稼働中の高温度環境下であっても、
燃料極の多孔質性を保持することができる。この結果、
共焼結の際に高温度処理をしても、また、稼働中の高温
度環境下であっても、十分な多孔質性を保持することが
できる燃料極を備えた固体電解質型燃料電池が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体電解質型燃料電池の一実施例
を構成する単セルとインターコネクタの分解斜視図。
【図２】本発明に係る固体電解質型燃料電池の一実施例
の外観を示す斜視図。
【符号の説明】
１…固体電解質 ２…空気極 ３…燃料極 ２０…固体電解質型燃料電池

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料極と空気極を表裏面に設けた固体電
    解質を備えた固体電解質型燃料電池において、 前記燃料極がニッケル、ジルコニア、酸化クロムを含む
    混合物からできていることを特徴とする固体電解質型燃
    料電池。
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