JPH05343080A - 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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- JPH05343080A JPH05343080A JP4143047A JP14304792A JPH05343080A JP H05343080 A JPH05343080 A JP H05343080A JP 4143047 A JP4143047 A JP 4143047A JP 14304792 A JP14304792 A JP 14304792A JP H05343080 A JPH05343080 A JP H05343080A
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】円筒状セルのスタックにおいて円筒状セルの相
互間と円筒状セルとブスバとの間の接続を確実にして、
信頼性に優れる固体電解質型燃料電池を得る。 【構成】ニッケル−ジルコニアサーメットの多孔質体か
らなる接続体９を用いる。
互間と円筒状セルとブスバとの間の接続を確実にして、
信頼性に優れる固体電解質型燃料電池を得る。 【構成】ニッケル−ジルコニアサーメットの多孔質体か
らなる接続体９を用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、円筒状セルを用いる
固体電解質型燃料電池のスタック構造に係わり、特に長
期にわたり安定な円筒状セルの集電構造に関する。
固体電解質型燃料電池のスタック構造に係わり、特に長
期にわたり安定な円筒状セルの集電構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】ジルコニア等の酸化物固体電解質を用い
る燃料電池は、作動温度が 800〜1100℃と高温であるた
めに発電効率が高く、触媒が不要であるといった長所が
あるうえに、電解質が固体であるため取扱いや保守が容
易であるとされ第三世代の燃料電池として期待されてい
る。
る燃料電池は、作動温度が 800〜1100℃と高温であるた
めに発電効率が高く、触媒が不要であるといった長所が
あるうえに、電解質が固体であるため取扱いや保守が容
易であるとされ第三世代の燃料電池として期待されてい
る。
【０００３】この固体電解質型燃料電池では運転温度が
高いため主要な構成材料にセラミックスが使用されてい
る。固体電解質形燃料電池の構造は大きく平板型と円筒
型とに分類される。平板型はリン酸型や溶融炭酸型等と
類似の構造である。一方の円筒型は熱応力の緩和や反応
ガスのシールに適した固体電解質型燃料電池に特有の構
造である。
高いため主要な構成材料にセラミックスが使用されてい
る。固体電解質形燃料電池の構造は大きく平板型と円筒
型とに分類される。平板型はリン酸型や溶融炭酸型等と
類似の構造である。一方の円筒型は熱応力の緩和や反応
ガスのシールに適した固体電解質型燃料電池に特有の構
造である。
【０００４】円筒型の固体電解質形燃料電池では、円筒
状セルは特開昭61-91880号公報に開示されているように
多孔質支持管上に形成される。このような構造の電池を
複数本集めてスタックを構成する。この場合に各セルは
直列或いは並列に電気的に接続される必要があり、電気
的に良好な接続を得るために各セル間には特開昭61-183
878 号公報に開示されているように金属, 金属棒或いは
フェルト状金属パッドが知られている。
状セルは特開昭61-91880号公報に開示されているように
多孔質支持管上に形成される。このような構造の電池を
複数本集めてスタックを構成する。この場合に各セルは
直列或いは並列に電気的に接続される必要があり、電気
的に良好な接続を得るために各セル間には特開昭61-183
878 号公報に開示されているように金属, 金属棒或いは
フェルト状金属パッドが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の円
筒型固体電解質型燃料電池のスタックにおいては、主要
な電池構成部材であるジルコニア等のセラミックスと熱
膨張係数の整合を図ると共に、昇降温時や運転時に発生
する熱応力を緩和させるためニッケルを材料としたフェ
ルト状金属パッド (以下ニッケルフェルトと称する) が
一般に用いられている。
筒型固体電解質型燃料電池のスタックにおいては、主要
な電池構成部材であるジルコニア等のセラミックスと熱
膨張係数の整合を図ると共に、昇降温時や運転時に発生
する熱応力を緩和させるためニッケルを材料としたフェ
ルト状金属パッド (以下ニッケルフェルトと称する) が
一般に用いられている。
【０００６】このニッケルフェルトは高温の還元性雰囲
気下で良好な導電性を有すと共に適度な柔軟性を持つた
め、電池の寸法誤差や寸法変化を吸収して各部材を良好
に接続することができる。しかしながらニッケルフェル
トは運転温度の 800〜1100℃では焼結が進行し、長時間
の運転を行うと柔軟性を失うと共に寸法が収縮する。こ
のような状態でスタックに熱サイクルを加えると、ニッ
ケルフェルトは他の電池構成部材よりも熱膨張係数が大
きい (α＝13〜17×10-6) ために、他の部材よりも大き
く収縮して部材から剥離してしまい電気的な接続が得ら
れなくなるという問題があった。
気下で良好な導電性を有すと共に適度な柔軟性を持つた
め、電池の寸法誤差や寸法変化を吸収して各部材を良好
に接続することができる。しかしながらニッケルフェル
トは運転温度の 800〜1100℃では焼結が進行し、長時間
の運転を行うと柔軟性を失うと共に寸法が収縮する。こ
のような状態でスタックに熱サイクルを加えると、ニッ
ケルフェルトは他の電池構成部材よりも熱膨張係数が大
きい (α＝13〜17×10-6) ために、他の部材よりも大き
く収縮して部材から剥離してしまい電気的な接続が得ら
れなくなるという問題があった。
【０００７】また、ニッケルフェルトを構成しているニ
ッケルの細線は酸化するとバラバラに崩れてしまい形状
を保てない。このため従来のスタックでは本来還元性雰
囲気の必要とされない昇降温時においても燃料極側に約
５％の水素を添加した窒素ガスを供給して還元性雰囲気
を維持し、ニッケルフェルト接続体の酸化を防止する必
要があった。
ッケルの細線は酸化するとバラバラに崩れてしまい形状
を保てない。このため従来のスタックでは本来還元性雰
囲気の必要とされない昇降温時においても燃料極側に約
５％の水素を添加した窒素ガスを供給して還元性雰囲気
を維持し、ニッケルフェルト接続体の酸化を防止する必
要があった。
【０００８】この発明は上述の点に鑑みてなされその目
的は、固体電解質型燃料電池の高温運転において熱収縮
を起こさず、また酸化性雰囲気中においても機械的に安
定であるうえ還元容易な接続体を用いることにより、信
頼性に優れる固体電解質型燃料電池を提供することにあ
る。
的は、固体電解質型燃料電池の高温運転において熱収縮
を起こさず、また酸化性雰囲気中においても機械的に安
定であるうえ還元容易な接続体を用いることにより、信
頼性に優れる固体電解質型燃料電池を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よれば、接続体と、複数の円筒状セルと、一対のブスバ
とを有し、複数の円筒状セルは接続体を介して相互に接
続されるとともに他の接続体を介して一対のブスバと接
続され、円筒状セルは円筒状多孔質支持体上にカソー
ド、固体電解質体、アノード及びインターコネクタを配
してなり、接続体はニッケル−ジルコニアサーメットの
多孔質体からなり、一対のブスバは円筒状セルのアノー
ドと接続するアノードブスバと円筒状セルのカソードと
インタコネクタを介して接続するカソードブスバである
とすることにより達成される。
よれば、接続体と、複数の円筒状セルと、一対のブスバ
とを有し、複数の円筒状セルは接続体を介して相互に接
続されるとともに他の接続体を介して一対のブスバと接
続され、円筒状セルは円筒状多孔質支持体上にカソー
ド、固体電解質体、アノード及びインターコネクタを配
してなり、接続体はニッケル−ジルコニアサーメットの
多孔質体からなり、一対のブスバは円筒状セルのアノー
ドと接続するアノードブスバと円筒状セルのカソードと
インタコネクタを介して接続するカソードブスバである
とすることにより達成される。
【００１０】ニッケル−ジルコニアサーメットは固体電
解質型燃料電池のアノードとして用いられている。本発
明の接続体に係るニッケル−ジルコニアサーメットの多
孔質体は次のようにして調製される。酸化ニッケルとジ
ルコニアの各微粉体を混合し、造粒したのち酸化性雰囲
気中で熱処理して第一の造粒粉を調製し、次に第一の造
粒粉を還元性雰囲気中で熱処理して第二の造粒粉を調製
し、次に第二の造粒粉を成型し、且つ還元雰囲気中で焼
成することにより得られる。また第一の造粒粉を調製す
る段階で酸化ニッケルとジルコニアとジルコニアの粗粒
粉を混合し、造粒して酸化雰囲気中で熱処理して第二の
造粒粉を調製することもできる。
解質型燃料電池のアノードとして用いられている。本発
明の接続体に係るニッケル−ジルコニアサーメットの多
孔質体は次のようにして調製される。酸化ニッケルとジ
ルコニアの各微粉体を混合し、造粒したのち酸化性雰囲
気中で熱処理して第一の造粒粉を調製し、次に第一の造
粒粉を還元性雰囲気中で熱処理して第二の造粒粉を調製
し、次に第二の造粒粉を成型し、且つ還元雰囲気中で焼
成することにより得られる。また第一の造粒粉を調製す
る段階で酸化ニッケルとジルコニアとジルコニアの粗粒
粉を混合し、造粒して酸化雰囲気中で熱処理して第二の
造粒粉を調製することもできる。
【００１１】このようなニッケル−ジルコニアサーメッ
トの多孔質体においてはジルコニアが基本骨格を形成し
その表面をニッケルが覆う構造の多孔質体が得られる。
電気導電性は基本骨格を覆うニッケルによってなされ
る。このようなニッケル−ジルコニアサーメット多孔質
板を適当な寸法と形状に切断，加工して、スタックを構
成する電池の間に接続体として設置し、各セル間やセル
と集電用ブスバー間等での電気的な接続を行うことがで
きる。
トの多孔質体においてはジルコニアが基本骨格を形成し
その表面をニッケルが覆う構造の多孔質体が得られる。
電気導電性は基本骨格を覆うニッケルによってなされ
る。このようなニッケル−ジルコニアサーメット多孔質
板を適当な寸法と形状に切断，加工して、スタックを構
成する電池の間に接続体として設置し、各セル間やセル
と集電用ブスバー間等での電気的な接続を行うことがで
きる。
【００１２】
【作用】ニッケル−ジルコニアサーメットの多孔質体は
基本骨格がジルコニアで構成されており、ジルコニアは
酸化性雰囲気および還元性雰囲気中で安定であるため長
時間高温の酸化性および還元性雰囲気中で使用しても基
本骨格には変化がなく接続体としてはほとんど寸法変化
を起こさない。基本骨格上のニッケルは酸化されても容
易に還元されニッケルに復元する。
基本骨格がジルコニアで構成されており、ジルコニアは
酸化性雰囲気および還元性雰囲気中で安定であるため長
時間高温の酸化性および還元性雰囲気中で使用しても基
本骨格には変化がなく接続体としてはほとんど寸法変化
を起こさない。基本骨格上のニッケルは酸化されても容
易に還元されニッケルに復元する。
【００１３】
【実施例】次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 実施例１ 接続体の原料としては、平均粒径0.5μｍの酸化ニッケ
ル(NiO)と、平均粒径0.3μｍのイットリア安定化ジルコ
ニア(YSZ)を用いる。この２つの粉末をNiOとYSZが重量
比で２：１になるよう秤量し、バインダーとしてポリビ
ニルアルコール(PVA),ポリエチレングリコール(PEG)を
添加した後にボールミルを用いて湿式混合する。得られ
たスラリーをスプレードライヤで乾燥，造粒する。得ら
れた造粒粉を直径50ｍｍの金型に入れて１t/ｃｍ2 の圧
力で成形し、厚さ30ｍｍのディスク状にする。ディスク
状の成形体はスタンプミル或いはカッターミルにより粗
粉砕した後、目開き 300μｍのふるいを通過させて粒度
を整える。続いて、この粉末をち密なアルミナルツボに
入れ、酸化雰囲気中, 1300℃〜1500℃の温度で２h 熱処
理を行ない仮焼粉を得る。この仮焼粉にバインダーとし
てポリビニルアルコール(PVA),ポリエチレングリコール
(PEG)を添加したのちにボールミルを用いて湿式混合す
る。スラリーをスプレードライヤで乾燥し造粒する。得
られた造粒粉を直径50ｍｍの金型に入れて１t/ｃｍ2 の
圧力で成形し、厚さ30ｍｍのディスク状にする。ディス
ク状の成形体はスタンプミル或いはカッターミルにより
粗粉砕した後、目開き 300μｍのふるいを通過させて粒
度を整える。続いて、この粉末をち密なアルミナルツボ
に入れ、還元性雰囲気中, 1050℃〜1100℃の温度で２h
熱処理を行ない仮焼粉を得る。この仮焼粉にバインダー
としてポリビニルアルコール(PVA),ポリエチレングリコ
ール(PEG)を添加しボールミルを用いて湿式混合する。
スラリーをスプレードライヤで乾燥，造粒する。得られ
た造粒粉を直径300ｍｍの金型に充填、１t/ｃｍ2 の圧
力でプレスして成形体とする。
する。 実施例１ 接続体の原料としては、平均粒径0.5μｍの酸化ニッケ
ル(NiO)と、平均粒径0.3μｍのイットリア安定化ジルコ
ニア(YSZ)を用いる。この２つの粉末をNiOとYSZが重量
比で２：１になるよう秤量し、バインダーとしてポリビ
ニルアルコール(PVA),ポリエチレングリコール(PEG)を
添加した後にボールミルを用いて湿式混合する。得られ
たスラリーをスプレードライヤで乾燥，造粒する。得ら
れた造粒粉を直径50ｍｍの金型に入れて１t/ｃｍ2 の圧
力で成形し、厚さ30ｍｍのディスク状にする。ディスク
状の成形体はスタンプミル或いはカッターミルにより粗
粉砕した後、目開き 300μｍのふるいを通過させて粒度
を整える。続いて、この粉末をち密なアルミナルツボに
入れ、酸化雰囲気中, 1300℃〜1500℃の温度で２h 熱処
理を行ない仮焼粉を得る。この仮焼粉にバインダーとし
てポリビニルアルコール(PVA),ポリエチレングリコール
(PEG)を添加したのちにボールミルを用いて湿式混合す
る。スラリーをスプレードライヤで乾燥し造粒する。得
られた造粒粉を直径50ｍｍの金型に入れて１t/ｃｍ2 の
圧力で成形し、厚さ30ｍｍのディスク状にする。ディス
ク状の成形体はスタンプミル或いはカッターミルにより
粗粉砕した後、目開き 300μｍのふるいを通過させて粒
度を整える。続いて、この粉末をち密なアルミナルツボ
に入れ、還元性雰囲気中, 1050℃〜1100℃の温度で２h
熱処理を行ない仮焼粉を得る。この仮焼粉にバインダー
としてポリビニルアルコール(PVA),ポリエチレングリコ
ール(PEG)を添加しボールミルを用いて湿式混合する。
スラリーをスプレードライヤで乾燥，造粒する。得られ
た造粒粉を直径300ｍｍの金型に充填、１t/ｃｍ2 の圧
力でプレスして成形体とする。
【００１４】この成形体を還元性雰囲気中,1050〜1100
℃の温度で２ｈ焼結させてニッケル−ジルコニアサーメ
ットの多孔質体としたのち、機械加工により短冊状に加
工して接続体を調製する。図１は、本発明の実施例に係
る円筒型固体電解質型燃料電池を示す横断面図である。
℃の温度で２ｈ焼結させてニッケル−ジルコニアサーメ
ットの多孔質体としたのち、機械加工により短冊状に加
工して接続体を調製する。図１は、本発明の実施例に係
る円筒型固体電解質型燃料電池を示す横断面図である。
【００１５】図２は本発明の実施例に係る固体電解質型
燃料電池スタックの縦断面図である。集電用のアノード
ブスバー７とカソードブスバー８との間に４本の円筒型
セルが用いられているが、必要に応じてセル数を増加す
ることができる。円筒状多孔質支持体１の表面に溶射等
の方法により多孔質なカソード２が形成される。その表
面には溶射法や蒸着法、スラリーコーティング法等の方
法により緻密な固体電解質体３が形成される。固体電解
質体３の表面には同じく溶射等により多孔質なアノード
４が形成され、これらのカソード２、固体電解質体３及
びアノード４で１つのセル５が構成される。
燃料電池スタックの縦断面図である。集電用のアノード
ブスバー７とカソードブスバー８との間に４本の円筒型
セルが用いられているが、必要に応じてセル数を増加す
ることができる。円筒状多孔質支持体１の表面に溶射等
の方法により多孔質なカソード２が形成される。その表
面には溶射法や蒸着法、スラリーコーティング法等の方
法により緻密な固体電解質体３が形成される。固体電解
質体３の表面には同じく溶射等により多孔質なアノード
４が形成され、これらのカソード２、固体電解質体３及
びアノード４で１つのセル５が構成される。
【００１６】この円筒型セルの内側に酸化剤ガス（空
気，酸素等）を、外側には燃料ガス（水素、メタン、一
酸化炭素ガス等）を供給して発電を行う。固体電解質体
３及びアノード４は、その１部を円筒状多孔質支持体の
長さ方向に欠徐して形成されており、その部分には緻密
なインターコネクタ６が形成されていて、発生した起電
力は接続体９を介してセル外部に導く。
気，酸素等）を、外側には燃料ガス（水素、メタン、一
酸化炭素ガス等）を供給して発電を行う。固体電解質体
３及びアノード４は、その１部を円筒状多孔質支持体の
長さ方向に欠徐して形成されており、その部分には緻密
なインターコネクタ６が形成されていて、発生した起電
力は接続体９を介してセル外部に導く。
【００１７】ニッケル−ジルコニアサーメットの多孔質
体で構成された接続体９は、インターコネクタ６とアノ
ード、あるいは集電用ブスバーとの間にまたアノード相
互間に設置されて長期にわたる運転期間中、各部材間の
電気的な接続を確実なものにする。図３は本発明の実施
例に係る円筒型固体電解質型燃料電池につきその発電性
能の経時変化を従来のものと対比して示す線図である。
１本の電池の有効電極面積は 300ｃｍ2 で電流密度 0.3
A/ｃｍ2 で連続運転を行った。運転温度は1000℃、燃料
利用率は60％、空気利用率は15％である。
体で構成された接続体９は、インターコネクタ６とアノ
ード、あるいは集電用ブスバーとの間にまたアノード相
互間に設置されて長期にわたる運転期間中、各部材間の
電気的な接続を確実なものにする。図３は本発明の実施
例に係る円筒型固体電解質型燃料電池につきその発電性
能の経時変化を従来のものと対比して示す線図である。
１本の電池の有効電極面積は 300ｃｍ2 で電流密度 0.3
A/ｃｍ2 で連続運転を行った。運転温度は1000℃、燃料
利用率は60％、空気利用率は15％である。
【００１８】初期においては両者間の特性に差異は認め
られないが、運転時間の増加に伴って従来法の接続体を
用いたスタックの特性の低下が目立ってくる。 2000h経
過後に１℃/minの昇降速度で室温までの熱サイクルを実
施したところ、従来のスタックでは特性が大きく低下し
たのに対し、本発明の実施例では特性にはほとんど変化
が認められなかった。なお、この実験では昇降温時にア
ノード側には窒素のみを供給した。寿命及び耐熱サイク
ル性が良好であることがわかる。
られないが、運転時間の増加に伴って従来法の接続体を
用いたスタックの特性の低下が目立ってくる。 2000h経
過後に１℃/minの昇降速度で室温までの熱サイクルを実
施したところ、従来のスタックでは特性が大きく低下し
たのに対し、本発明の実施例では特性にはほとんど変化
が認められなかった。なお、この実験では昇降温時にア
ノード側には窒素のみを供給した。寿命及び耐熱サイク
ル性が良好であることがわかる。
【００１９】3000hの連続試験後にスタックより回収し
た接続体の寸法変化を調べた。表１に結果が示される。
た接続体の寸法変化を調べた。表１に結果が示される。
【００２０】
【表１】 試験前の厚さを１とすると、本発明により得られた接続
体の厚みは0.92〜0.98に減少しているのに対し、従来も
のは0.71〜0.89に変化し、収縮が大きいことがわかる。
従来の接続体は高温の還元性雰囲気中で連続使用すると
電気抵抗が増大し、特性低下を引き起こすが、本発明の
接続体は機械的に安定で電気抵抗の増大を来さない。
体の厚みは0.92〜0.98に減少しているのに対し、従来も
のは0.71〜0.89に変化し、収縮が大きいことがわかる。
従来の接続体は高温の還元性雰囲気中で連続使用すると
電気抵抗が増大し、特性低下を引き起こすが、本発明の
接続体は機械的に安定で電気抵抗の増大を来さない。
【００２１】本発明の接続体は熱膨張係数を他のセラミ
ックス部材と揃えることが可能 (約10×10-6) なため、
熱サイクルを加えても各部材と同等の寸法変化を示し、
熱応力が発生しない。さらに、基本骨格がジルコニアで
あるために、酸化雰囲気下においてはニッケルは酸化す
るものの、接続体全体の形状や寸法には殆ど変化は認め
られず、再度還元すれば酸化以前と同様の性能を発揮す
る。
ックス部材と揃えることが可能 (約10×10-6) なため、
熱サイクルを加えても各部材と同等の寸法変化を示し、
熱応力が発生しない。さらに、基本骨格がジルコニアで
あるために、酸化雰囲気下においてはニッケルは酸化す
るものの、接続体全体の形状や寸法には殆ど変化は認め
られず、再度還元すれば酸化以前と同様の性能を発揮す
る。
【００２２】このように酸化、還元に強いために従来の
接続体に必要であった昇降温時の５％水素を添加した窒
素による燃料極側の雰囲気制御を省略しシステムを簡略
化することが可能となる。 実施例２ 多孔質セラミックス製の接続体の原料としては、平均粒
径0.5μｍの酸化ニッケルNiO と平均粒径0.3μｍのイッ
トリア安定化ジルコニア(YSZ)を用いる。
接続体に必要であった昇降温時の５％水素を添加した窒
素による燃料極側の雰囲気制御を省略しシステムを簡略
化することが可能となる。 実施例２ 多孔質セラミックス製の接続体の原料としては、平均粒
径0.5μｍの酸化ニッケルNiO と平均粒径0.3μｍのイッ
トリア安定化ジルコニア(YSZ)を用いる。
【００２３】この２つの粉末をNiOとYSZが重量比で２：
１になるよう秤量し、バインダーとしてビニルアルコー
ル(PVA),ポリエチレングリコール(PEG)を添加した後に
エタノール中で湿式混合する。さらに、このスラリーに
ジルコニアの粗粒粉として平均粒径50ないし100 μｍ程
度で1600℃で2ｈ仮焼して得られたマグネシア安定化ジ
ルコニア(MSZ)の仮焼粉を添加して混合，乾燥した。こ
うして得られた粉末を直径50ｍｍの金型に入れて１t/ｃ
ｍ2 の圧力で成形し、厚さ30ｍｍのディスク状にする。
ディスク状の成形体はスタンプミル或いはカッターミル
により粗粉砕した後、目開き 300μｍのふるいを通過さ
せて粒度を整える。続いて、この粉末をち密なアルミナ
ルツボに入れ、酸化雰囲気中, 1300℃〜1500℃の温度で
２ｈ熱処理を行ない仮焼粉を得る。この仮焼粉を前述と
同様にして造粒し、粒度調整し、還元性雰囲気中で熱処
理した。得られた仮焼粉にバインダーとしてポリビニル
アルコール(PVA),ポリエチレングリコール(PEG)を添加
し混合，乾燥させた後に直径300ｍｍの金型に充填、１t
/ｃｍ2 の圧力でプレスして成形体とする。
１になるよう秤量し、バインダーとしてビニルアルコー
ル(PVA),ポリエチレングリコール(PEG)を添加した後に
エタノール中で湿式混合する。さらに、このスラリーに
ジルコニアの粗粒粉として平均粒径50ないし100 μｍ程
度で1600℃で2ｈ仮焼して得られたマグネシア安定化ジ
ルコニア(MSZ)の仮焼粉を添加して混合，乾燥した。こ
うして得られた粉末を直径50ｍｍの金型に入れて１t/ｃ
ｍ2 の圧力で成形し、厚さ30ｍｍのディスク状にする。
ディスク状の成形体はスタンプミル或いはカッターミル
により粗粉砕した後、目開き 300μｍのふるいを通過さ
せて粒度を整える。続いて、この粉末をち密なアルミナ
ルツボに入れ、酸化雰囲気中, 1300℃〜1500℃の温度で
２ｈ熱処理を行ない仮焼粉を得る。この仮焼粉を前述と
同様にして造粒し、粒度調整し、還元性雰囲気中で熱処
理した。得られた仮焼粉にバインダーとしてポリビニル
アルコール(PVA),ポリエチレングリコール(PEG)を添加
し混合，乾燥させた後に直径300ｍｍの金型に充填、１t
/ｃｍ2 の圧力でプレスして成形体とする。
【００２４】この成形体を酸化雰囲気中,1050〜1100℃
の温度で２ｈ焼結させて多孔質体を得る。さらにこの多
孔質体を機械加工により短冊状に加工して中間接続体と
する。この場合にはマグネシア安定化ジルコニアの粗粒
粉を添加することにより、焼結させて得られた多孔質体
の熱膨張係数を制御することが可能となると共に、粗粒
子により多孔質体の骨格により降温に際しての機械的強
度が向上するという効果が得られる。
の温度で２ｈ焼結させて多孔質体を得る。さらにこの多
孔質体を機械加工により短冊状に加工して中間接続体と
する。この場合にはマグネシア安定化ジルコニアの粗粒
粉を添加することにより、焼結させて得られた多孔質体
の熱膨張係数を制御することが可能となると共に、粗粒
子により多孔質体の骨格により降温に際しての機械的強
度が向上するという効果が得られる。
【００２５】
【発明の効果】この発明によれば接続体と、複数の円筒
状セルと、一対のブスバとを有し、複数の円筒状セルは
接続体を介して相互に接続されるとともに他の接続体を
介して一対のブスバと接続され、円筒状セルは円筒状多
孔質支持体上にカソード、固体電解質体、アノード及び
インターコネクタを配してなり、接続体はニッケル−ジ
ルコニアサーメットの多孔質体からなり、一対のブスバ
は円筒状セルのアノードと接続するアノードブスバと円
筒状セルのカソードとインタコネクタを介して接続する
カソードブスバであるので、ニッケル−ジルコニアサー
メットの多孔質体は基本骨格がジルコニアで構成される
こととなり、その結果従来のニッケルフェルトと異な
り、長時間高温の還元雰囲気で使用して基本骨格表面の
ニッケル粒子が焼結しても基本骨格には変化がなく接続
体としてはほとんど寸法変化を起こさない。そのために
1000hを超える長期運転時においても特性の低下が従来
よりも小さくなる。さらに熱サイクル時にアノード側に
還元性ガスを導入する必要がなくなり運転条件，システ
ムを簡略化することができ、燃料を節約して固体電解質
型燃料電池運転の経済性を高めることができる。
状セルと、一対のブスバとを有し、複数の円筒状セルは
接続体を介して相互に接続されるとともに他の接続体を
介して一対のブスバと接続され、円筒状セルは円筒状多
孔質支持体上にカソード、固体電解質体、アノード及び
インターコネクタを配してなり、接続体はニッケル−ジ
ルコニアサーメットの多孔質体からなり、一対のブスバ
は円筒状セルのアノードと接続するアノードブスバと円
筒状セルのカソードとインタコネクタを介して接続する
カソードブスバであるので、ニッケル−ジルコニアサー
メットの多孔質体は基本骨格がジルコニアで構成される
こととなり、その結果従来のニッケルフェルトと異な
り、長時間高温の還元雰囲気で使用して基本骨格表面の
ニッケル粒子が焼結しても基本骨格には変化がなく接続
体としてはほとんど寸法変化を起こさない。そのために
1000hを超える長期運転時においても特性の低下が従来
よりも小さくなる。さらに熱サイクル時にアノード側に
還元性ガスを導入する必要がなくなり運転条件，システ
ムを簡略化することができ、燃料を節約して固体電解質
型燃料電池運転の経済性を高めることができる。
【図１】本発明の実施例に係る円筒型固体電解質型燃料
電池を示す横断面図
電池を示す横断面図
【図２】本発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池ス
タックの縦断面図
タックの縦断面図
【図３】本発明の実施例に係る円筒型固体電解質型燃料
電池につきその発電性能の経時変化を従来のものと対比
して示す線図
電池につきその発電性能の経時変化を従来のものと対比
して示す線図
１ 円筒状多孔質支持体 ２ カソード ３ 固体電解質体 ４ アノード ５ セル ６ インタコネクタ ７ アノードブスバ ８ カソードブスバ ９ 接続体
Claims (4)
- 【請求項１】 接続体と、複数の円筒状セルと、一対の
ブスバとを有し、 複数の円筒状セルは接続体を介して相互に接続されると
ともに他の接続体を介して一対のブスバと接続され、 円筒状セルは円筒状多孔質支持体上にカソード、固体電
解質体、アノード及びインターコネクタを配してなり、 接続体はニッケル−ジルコニアサーメットの多孔質体か
らなり、 一対のブスバは円筒状セルのアノードと接続するアノー
ドブスバと円筒状セルのカソードとインタコネクタを介
して接続するカソードブスバであることを特徴とする固
体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】請求項１記載の固体電解質型燃料電池にお
いて、ニッケル−ジルコニアサーメットの多孔質体はジ
ルコニアがイットリアで安定化した微粒子であることを
特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】請求項１記載の固体電解質型燃料電池にお
いて、ニッケル−ジルコニアサーメットの多孔質体は、
ジルコニアがイットリアで安定化した微粒子とマグネシ
アで安定化した粗粒子からなることを特徴とする固体電
解質型燃料電池。 - 【請求項４】請求項３記載の固体電解質型燃料電池にお
いて、マグネシアで安定化した粗粒子は平均粒子径が５
０ないし１００μｍの範囲に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 |
|---|---|---|---|
| JP4143047A JPH05343080A (ja) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4143047A JPH05343080A (ja) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05343080A true JPH05343080A (ja) | 1993-12-24 |
Family
ID=15329675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4143047A Pending JPH05343080A (ja) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05343080A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005135729A (ja) * | 2003-10-30 | 2005-05-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体電解質型燃料電池及び固体電解質型燃料電池の製造方法 |
| CN118398837A (zh) * | 2024-04-25 | 2024-07-26 | 北京理工大学 | 一种用于扁管式固体氧化物燃料电池的连接体及其制备方法 |
-
1992
- 1992-06-04 JP JP4143047A patent/JPH05343080A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005135729A (ja) * | 2003-10-30 | 2005-05-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体電解質型燃料電池及び固体電解質型燃料電池の製造方法 |
| CN118398837A (zh) * | 2024-04-25 | 2024-07-26 | 北京理工大学 | 一种用于扁管式固体氧化物燃料电池的连接体及其制备方法 |
| CN118398837B (zh) * | 2024-04-25 | 2025-05-06 | 北京理工大学 | 一种用于扁管式固体氧化物燃料电池的连接体及其制备方法 |
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